JP4602836B2

JP4602836B2 - 発電装置

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Publication number: JP4602836B2
Application number: JP2005154942A
Authority: JP
Inventors: 正我彦
Original assignee: KYB Corp
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2005-05-27
Filing date: 2005-05-27
Publication date: 2010-12-22
Anticipated expiration: 2025-05-27
Also published as: JP2006329093A

Description

本発明は、発電装置の改良に関する。

この種発電装置としては、たとえば、車両走行路に埋め込まれ車両の通過によってポンピング動作をするポンプと、ポンプから送られる流体圧によって駆動する流体圧モータと、液体圧モータによって駆動される発電機とを備えたもの（たとえば、特許文献１参照）や、あるいは、上記ポンプによって発生する該流体圧によって発電する圧電機（たとえば、特許文献２参照）を備えたものが知られている。
特開昭５５−１３９９８３号公報（図１および図２）特開平１０−７３０７３号公報（図１）

しかし、上述従来の発電装置では、車両通過時に一回だけ上記ポンプが往復動するのみであり、非効率である。

また、見た目にも走行路からポンプを下方へと押下させるための押圧部が突出しており、これが車両の運転者に通過を躊躇させ、運転者に該発電装置を迂回させる一因となり、場合によっては発電装置が設置されていない走行路の交通渋滞を招くことも考えられる
そこで、本発明の目的とするところは、効率的な発電が可能であって走行路から突出しない外観を持つ発電装置を提供することである。

上記した目的を達成するため、本発電装置は、車両走行路に設置される走行方向に対し垂直な軸と該軸によって略中央を遥動可能に軸支され車両走行路の一部を形成する踏板とを備えたシーソーと、該踏板の遥動運動を回転運動に変換する変換部と、該変換部にて変換された回転運動が伝達される発電機とを備えた。

本発明によれば、一度の車両の通過によってシーソーの踏板が遥動することにより二度発電することができることになり、従来の発電装置に対して発電効率が向上することになる。

また、シーソーは、車両走行路と面一とすることができるので、この発電装置を通過しようとする車両の運転者に外観上から違和感を与えることが無く、運転者に発電装置の通過を躊躇させることが無い。

したがって、運転者に意図的に発電装置を迂回させるような事態を招くことが無いので、発電装置が設置されていない車両走行路の交通渋滞を引き起こすきっかけになることも無いばかりでなく、発電装置の通過を促進させて能率的に発電することができ、この種発電装置の実用性が向上することになる。

以下、図に示した実施の形態に基づき、本発明を説明する。図1は、一実施の形態における発電装置の概略図である。図２は、蓄電装置の回路図である。図３は、一実施の形態の変形例における概略図である。図４は、他の実施の形態における発電装置の概略図である。

図１に示すように、一実施の形態における発電装置は、車両走行路Ｒに設置される走行方向に対し垂直な軸２と該軸２によって略中央を遥動可能に軸支され車両走行路Ｒの一部を形成する踏板３とを備えたシーソー１と、該シーソー１の上下運動を回転運動に変換する変換部１０と、該変換部１０にて変換された回転運動が伝達される発電機Ｇとを備えて構成されている。

以下、詳細に説明すると、車両走行路Ｒのシーソー１が設置される部位は、踏板３が軸２を支点として遥動しその両端部が上下動することが可能なように、掘り下げられて凹部２０が形成され、また、軸２は、この凹部２０の側部に車両の走行方向に対し垂直となる図中紙面を貫く方向に向けて掛け渡すようにして設けられている。

そして、踏板３は、上記軸２によって略中央を遥動可能に軸支され、踏板３は、軸２を中心として遥動し、その両端部は凹部２０の深さだけ上下に移動すること可能となっている。

また、この凹部２０と踏板３の両端との間にはバネ２１が介装されており、この踏板３に何ら荷重が作用していない状態では、該踏板３は、車両走行路Ｒと面一となるようになっている。

また、変換部１０は、踏板３の遥動運動に連携して往復動する２つのロッド１１と、各ロッド１１の往復動によってそれぞれ一方向へ回転せしめられる各爪車１２と、ロッド１１を爪車１２方向に附勢する附勢手段１８とを備えて構成されている。

具体的には、各ロッド１１は、それぞれ踏板３の両端に遥動可能に連結され、踏板３の軸２を支点とした遥動にあわせて上下方向に往復動するようになっている。

そして、爪車１２は、円形状の本体１３と、本体１３の外周に複数設けられるロッド１１の図中下端となる先端に係合する爪１４とを備えて構成されており、この爪１４は、本体１３の外周円の法線に沿いロッド１１の下端に係合する係合面１５と、係合面１５の先端から本体１３の外周に向けて彎曲される彎曲面１６とを備えて構成されている。

さらに、ロッド１１は、バネ等の附勢手段１８によって爪車１２に向けて側方から附勢されており、常にロッド１１は、爪車１２に押し付けられて当接させられている。

したがって、この図中右方に設けられている爪車１２は、上記ロッド１１の下方への移動に対してはロッド１１の先端に係合面１５が係合して図中反時計回りの方向に回転せしめられ、他方、ロッド１１の上方への移動に対しては、ロッド１１の先端は彎曲面１６上を滑って何ら爪１４に係合することなく、爪車１２は回転することが無い。

すなわち、この変換部１０にあっては、爪車１２の逆転が防止され、ロッド１１の往復動に対し、爪車１２は常に一方行に回転することになる。

そして、この爪車１２の中心部は、発電機Ｇのシャフト２５に連結され、踏板３の遥動運動が変換部１０によって爪車１２の回転運動に変換され、この爪車１２の回転運動が発電機Ｇに伝達されることとなる。

また、発電機Ｇのシャフト２５にはフライホイール２６が設けられており、このフライホイール２６は、爪車１２によって回転せしめられるシャフト２５の運動エネルギを蓄積して発電機Ｇの回転運動を助長するようになっている。

上述したように発電装置Ｇは構成されるが、以下、動作について説明すると、たとえば、車両が図１中左方から踏板３を通過しようとして、まず、車両の前輪が踏板３の左方に乗り、踏板３は、軸２を支点として図中反時計周りに回って左方のロッド１１を下方に押し下げ、爪車１２とともにシャフト２５が回転して図中左方の発電機Ｇは発電する。

つづいて、車両が図中右方へ移動していくと、徐々に踏板３に負荷される車重が右方へ移動していくので、車両の進行に合わせて今度は、車両は、踏板３を時計回りに回すことになり、踏板３の右端側が下方に移動し図中右方のロッド１１を下方に押し下げて、図中右方の発電機Ｇが発電することになる。

したがって、本発電装置は、一度の車両の通過によってシーソー１の踏板３が遥動することにより二度発電することができることになり、従来の発電装置に対して発電効率が向上することになる。

また、シーソー１は、車両走行路Ｒと面一とすることができるので、この発電装置を通過しようとする車両の運転者に外観上から違和感を与えることが無く、運転者に発電装置の通過を躊躇させることが無い。

また、上記した発電機Ｇの各出力端子は、上記発電機Ｇが発電した電気を蓄える蓄電装置Ｃに接続される。この蓄電装置Ｃは、図２に示すように、直列に接続された複数の電気二重層コンデンサ３０と、各電気二重層コンデンサ３０に対し並列に接続されるとともに、それぞれが直列に接続された抵抗器３１とで構成された第１蓄電器Ｃ１と、直列に接続された複数の電気二重層コンデンサ３２と、各電気二重層コンデンサ３２に対し並列に接続されるとともに、それぞれが直列に接続された抵抗器３３とで構成された第２蓄電器Ｃ２と、制御部４０と、コンバータ４１と、ダイオード４２とで構成され、第１蓄電器Ｃ１の両端はそれぞれ蓄電装置の入力端子５０，５１を介して発電機Ｇに接続されるとともに、第２蓄電器Ｃ２の両端に接続されている。さらに、第２蓄電器Ｃ２の両端はコンバータ４１に接続されている。また、制御部４０は、第１蓄電器Ｃ１の一方と第２蓄電器Ｃ２の一方とを接続する配線の途中に設置されている。なお、本実施の形態においては、大きな電荷を溜め込んでおけるように大容量化が可能な電気二重層コンデンサをしている。

そして、この制御部４０は、第１蓄電器Ｃ１の両端間の電圧差が一定となる場合に、第１蓄電器Ｃ１と第２蓄電器Ｃ２を接続して、第１蓄電器Ｃ１に放電させて第２蓄電器Ｃ２を充電し、その後、第１蓄電器Ｃ１の電圧が所定の電圧以下となる場合には、第１蓄電器Ｃ１と第２蓄電器Ｃ２との接続を断つようになっている。なお、制御部４０には、具体的には、たとえば、チャージコントローラ等を使用すればよい。

また、コンバータ４１は、第２蓄電器Ｃ２が放電する際に、電流を直流もしくは交流に変換するものである。

さらに、第１蓄電器Ｃ１と入力端子５０との間には電流を整流するダイオード４２が設置されており、電流が逆方向に流れることが防止され、充電中の第１蓄電器Ｃ１が放電してしまうことが防止されている。

上述のように、発電機Ｇは、踏板３の遥動によって発電するが、その発電は、踏板３上を車両が通過したときに行われ、連続的に発電が行われない場合がある。したがって、発電機Ｇは安定した電力供給を行えない場合があるが、上記した蓄電装置にあっては、第１蓄電器Ｃ１に充電して、一定の電圧以上となる場合に第２蓄電器Ｃ２を充電するようにしてあるから、安定した電力供給を行うことが可能となる。

つづいて、図３に示す一実施の形態の変形例における発電装置ついて説明する。この変形例にあっては、変換部６０に、踏板３の遥動距離を増幅してロッド６１の往復動距離を増大させる増幅手段を追加したものである。

この変形例における発電装置の変換部６０は、上記したシーソー１の踏板３の両端部に遥動可能に連結した押圧部材６５と、増幅手段たる梃子装置６２と、ロッド６１と、一実施の形態と同様の爪車１２と附勢手段１８とを備えて構成されている。

押圧部材６５は、その上端が踏板３の端部に遥動可能に連結され踏板３の遥動によって上下方向に往復動可能なようになっており、その下端は、梃子装置６２のリンク６３の一端に当接させている。

梃子装置６２は、リンク６３と、支点６４とで構成されており、リンク６３の他端はロッド６１の下端を下方から支持している。なお、この変形例の場合、ロッド６１の下端側外周が彎曲面を備えた支持部６６によって支持されており、ロッド６１はこの支持部６６で支持されることによって上下方向への往復動が可能であるとともに、その先端側の爪車１２の逆転防止機能を発揮に要求される遥動が可能なようになっている。また、支点６４は、押圧部材６５よりに設けられており、押圧部材６５の上下方向の往復運動は、増幅されてロッド６１に伝達される。

なお、上記ロッド６１および押圧部材６５は、リンク６３にヒンジ結合等することによって遥動可能に連結されてもよい。

そして、この変形例における変換部６０にあっては、上記構成によって、踏板３の遥動距離を増幅しロッド６１の往復動距離を増大させることが可能であり、一実施の形態における発電装置に比較して、ロッド６１の往復動距離が増幅されるので爪車１２の回転量を増加させることが可能である。したがって、この増幅手段を設けることによって、より効率的に発電することが可能となる。

さらに、他の実施の形態における発電装置について説明する。この発電装置は、図４に示すように、車両走行路Ｒに設けた一実施の形態と略同様のシーソー１と、変換部７０と、発電機Ｇとを備えて構成されており、一実施の形態と異なる部分は変換部７０である。

以下、この異なる変換部７０について、詳細に述べ、他の同様の部分については、説明が重複するので同じ符号を付するのみとして詳しい説明を省略することにする。

変換部７０は、踏板３の遥動運動によって伸縮する液圧シリンダ装置７１と、上記液圧シリンダ装置７１の伸縮によって液圧モータ７５を一方行に回転させる液圧回路８０とを備えて構成されている。

液圧シリンダ装置７１は、車両走行路Ｒに対して不動に設置されるシリンダ７２と、シリンダ７２内に摺動自在に挿入したピストン７３と、一端がピストン７３に連結されるとともに他端が踏板３に設けたガイド孔３ａ内に挿入される軸７４ａによって踏板３にスライドかつ回動可能に連結されるピストンロッド７４とを備え、シリンダ７２内には作動油等の液体が充満されている。

そして、たとえば、右方の液圧シリンダ装置７１は、踏板３が図中時計回りに回ると、ピストンロッド７４が踏板３に押されて収縮し、他方、踏板３が反時計回りに回ると、ピストンロッド７４が踏板３によって図中引き上げられて伸長するように作動する。したがって、左右の液圧シリンダ装置７１は、踏板３の遥動運動によって伸縮作動することになる。

そして、液圧回路８０は、タンク８１と、シリンダ７２内にピストン７３によって区画した上室Ａと下室Ｂとをそれぞれタンク８１に連通する通路８２，８３と、上室Ａと下室Ｂとをそれぞれ液圧モータ７５を駆動する液体を供給する供給ポートに連通する通路８４，８５と、液圧モータ７５を駆動する液体を排出する排出ポートをタンク８１に連通する通路８６と、各通路８２，８３の途中にそれぞれ設けられタンク８１から上室Ａおよび下室Ｂへ向かう液体の流れを許容する逆止弁８７，８８と、各通路８４，８５の途中にそれぞれ設けられ上室Ａおよび下室Ｂから液圧モータ７５の供給ポートへ向かう液体の流れを許容する逆止弁８９，９０を備えて構成されている。

したがって、上記液圧シリンダ装置７１が伸縮すると、シリンダ７２内の上室Ａあるいは下室Ｂの一方から押し出される液体は、液圧モータ７５の供給ポートへ送られ、シリンダ７２内の上室Ａあるいは下室Ｂの他方で不足する液体はタンク８１から供給され、この液圧シリンダ装置７１の伸縮によって液圧モータ７５の出力軸（図示せず）は回転駆動させられる。

また、上記液圧モータ７５の出力軸は、クラッチ７６を介して発電機Ｇのシャフト２５に連結されており、シーソー１の踏板３の遥動運動によって回転駆動させられる液圧モータ７５で発電機Ｇのシャフト２５を回転させて発電可能なようになっている。上記クラッチ７６は、発電機Ｇに発電させたくない場合や、発電装置のメンテナンスをする場合に、液圧モータ７５と発電機Ｇとの連動を断つために使用される。

そして、他の実施の形態における発電装置では、車両がシーソー１を通過するときに、踏板３の両端側に設けた変換部７０で踏板３の遥動運動によって液圧シリンダ装置７１を伸縮させて液圧モータ７５を回転駆動させ、該液圧モータ７５によって発電機Ｇを駆動させることができる。

したがって、この他の実施の形態における発電装置にあっても、一実施の形態の発電装置と同様に、一度の車両の通過によってシーソー１が遥動することにより踏板３の両端側で二度発電することができることになり、従来の発電装置に対して発電効率が向上することになる。

そして、この場合も、シーソー１は、車両走行路Ｒと面一とすることができるので、この発電装置を通過しようとする車両の運転者に外観上から違和感を与えることが無く、運転者に発電装置の通過を躊躇させることが無く、さらには、運転者に意図的に発電装置を迂回させるような事態を招くことが無いので、発電装置が設置されていない車両走行路の交通渋滞を引き起こすきっかけになることも無いばかりでなく、発電装置の通過を促進させて能率的に発電することができ、この種発電装置の実用性が向上することになる。

なお、変換部７０に一実施の形態と同様の増幅手段を設け、一実施の形態の変形例ではロッド６１があった部分に上記液圧シリンダ装置７１を天地逆に設けておけば、上記変形例と同様に、踏板３の遥動距離を増幅して液圧シリンダ装置７１の収縮時のストロークを増大させることが可能である。なお、この場合、リンク６３に踏板３に設けたものと同様のガイド孔を設けてピストンロッド７４にも受けた軸７４ａを挿入するようにすればよい。

また、シリンダ７２を車両走行路Ｒに対して不動としているが、上記液圧回路８０の取り付けが複雑となるので好ましくは無いが、逆にピストンロッド７４を不動としてシリンダ７２自体を上記踏板３の遥動に連携しピストンロッド７４に対して往復動させるようにすることも可能である。

以上で、本発明の実施の形態についての説明を終えるが、本発明の範囲は図示されまたは説明された詳細そのものには限定されないことは勿論である。

一実施の形態における発電装置の概略図である。蓄電装置の回路図である。一実施の形態の変形例における概略図である。他の実施の形態における発電装置の概略図である。

符号の説明

１シーソー
２軸
３踏板
３ａガイド孔
１０，６０，７０変換部
１１，６１ロッド
１２爪車
１３本体
１４爪
１８附勢手段
２０凹部
２１バネ
６２増幅手段たる梃子装置
６３リンク
６４支点
７１液圧シリンダ装置
７５液圧モータ
８０液圧回路
Ｃ蓄電装置
Ｇ発電機
Ｒ車両走行路

Claims

車両走行路に設置される走行方向に対し垂直な軸と該軸によって略中央を遥動可能に軸支され車両走行路の一部を形成する踏板とを備えたシーソーと、該踏板の遥動運動を回転運動に変換する変換部と、該変換部にて変換された回転運動が伝達される発電機とを備えた発電装置。
変換部は、踏板の端部に連携して往復動するロッドと、ロッドの一方向への移動に対してはロッドの先端に係合し他方行への移動に対してはロッドの先端に係合しない爪を外周に複数備えた爪車と、ロッドを爪車方向に附勢する附勢手段とを備え、踏板の端部の上下動を爪車の回転運動に変換することを特徴とする請求項１に記載の発電装置。
変換部は、踏板の遥動距離を増幅してロッドの往復動距離を増大させる増幅手段を備えたことを特徴とする請求項２に記載の発電装置。
変換部は、踏板の遥動運動によって伸縮する液圧シリンダ装置と、上記液圧シリンダ装置の伸縮によって液圧モータを回転駆動させる液圧回路とを備え、液圧モータによって発電機を駆動させることを特徴とする請求項１に記載の発電装置。
変換部は、踏板の遥動距離を増幅して液圧シリンダの伸縮時のストロークを増大させる増幅手段を備えたことを特徴とする請求項４に記載の発電装置。