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JP7727883B2 - power generation equipment - Google Patents
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JP7727883B2 - power generation equipment - Google Patents

power generation equipment

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JP7727883B2 JP2021135646A JP2021135646A JP7727883B2 JP 7727883 B2 JP7727883 B2 JP 7727883B2 JP 2021135646 A JP2021135646 A JP 2021135646A JP 2021135646 A JP2021135646 A JP 2021135646A JP 7727883 B2 JP7727883 B2 JP 7727883B2
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Description

本発明は、発電装置に関するものであり、箱型の空間内に設けられた仕切壁の一つの壁を境に壁の左右に形状記憶合金から形成されたコイルばねを取り付け、そのコイルばねの伸縮と他の部材との組み合わせにより発電を可能にした発電装置に関するものである。 The present invention relates to a power generation device that has coil springs made of shape memory alloys attached to the left and right sides of one of the partition walls installed in a box-shaped space, and that generates electricity through the expansion and contraction of the coil springs in combination with other components.

地球温暖化の防止は今や全人類共通の課題である。この課題解決のため全世界が取り組んでいるのが温室効果ガスの排出量削減の問題である。日本政府も2050年までに温室効果ガスの排出量実質0を目指すという宣言をした。そのため当面の課題として、まずCOを排出している化石燃料の消費から削減していこうという目標を立てた。その解決策として提示されてきたのが風力や太陽光、地熱、水力、海流等の自然エネルギーを利用した発電装置である。その中でも太陽光利用によるソーラー発電は勢いを増している。それらの自然エネルギー利用の発電装置に対して、ささやかながらばねの伸縮等による人為的発電として提示されてきたのが、形状記憶合金ばねを使用した発電装置である。例えば、特開2009-243456(特許文献1)は、外気温を利用した形状記憶合金ばねの伸縮による発電装置である。 Preventing global warming is now a common challenge for all of humanity. To address this issue, the world is working to reduce greenhouse gas emissions. The Japanese government has also declared its goal of achieving virtually zero greenhouse gas emissions by 2050. To address this issue, the government has set a goal of first reducing the consumption of fossil fuels, which emit CO2 . Power generation systems utilizing natural energy sources such as wind, sunlight, geothermal, hydroelectric, and ocean currents have been proposed as a solution. Among these, solar power generation using sunlight is gaining momentum. In contrast to these natural energy-based power generation systems, power generation systems using shape memory alloy springs have been proposed as a more artificial form of power generation, utilizing the expansion and contraction of springs. For example, JP 2009-243456 (Patent Document 1) describes a power generation system that utilizes the expansion and contraction of shape memory alloy springs using the ambient temperature.

特開2009-243456号公報JP 2009-243456 A

上記特許文献1は、形状記憶合金ばねの伸縮を利用した発電装置に関するものであるが、その伸縮は太陽熱や家屋内外の温度差、地下熱や自然界に存在する熱エネルギーや排ガスを元とした利用の伸縮で、いわゆる外気温利用の伸縮方法である。これは温度管理については外部の成り行き任せの方法であり、そこには温度のコントロールという考えは見当たらない。形状記憶合金ばねの伸縮要因が温度差にあるとするならば、上記の温度利用が成り行き任せの温度利用であることからその利用において温度の不安定性という歪が生じ形状記憶合金ばねの伸縮における安定性に欠けるという根本的な欠陥が生じる恐れが出てくる。 Patent Document 1 above relates to a power generation device that utilizes the expansion and contraction of shape memory alloy springs, but this expansion and contraction is based on solar heat, the temperature difference between inside and outside a house, underground heat, thermal energy present in nature, and exhaust gases, making it a so-called external temperature expansion and contraction method. This is a method that leaves temperature management to external factors, and there is no thought given to controlling the temperature. If the expansion and contraction of shape memory alloy springs is due to temperature differences, then since the temperature utilization described above is left to chance, there is a risk that distortions will occur in the form of temperature instability during use, resulting in a fundamental defect in the shape memory alloy springs lacking stability in their expansion and contraction.

更に、特許文献1の発電装置は、内心棒に装着された1つの形状記憶合金ばねが伸び変形に伴ってピニオンギアが回転し、発電するようになっている。特許文献1の発電装置は、形状記憶合金ばねが1つしか装備されていないため、ばねが伸び変形する際にはピニオンギアを積極的に回転させて発電することはできるとしても、伸び変形したばねが閾温度未満に冷やされても自身が積極的に縮み変形しないため、ピニオンギアを積極的に回転調整させることができない。すなわち、形状記憶合金ばねの伸び変形時にのみ発電することが可能であり、安定的かつ連続的に発電機を駆動させることができない欠点がある。また、形状記憶合金ばねの温度調整が外気温などに依存しているため、このばねの変形を適切に調整できず、よって安定的かつ連続的な発電ができない欠点がある。 Furthermore, the generator disclosed in Patent Document 1 generates electricity by rotating the pinion gear as a single shape memory alloy spring attached to the inner shaft expands and deforms. Because the generator disclosed in Patent Document 1 is equipped with only one shape memory alloy spring, while it is possible to actively rotate the pinion gear to generate electricity when the spring expands and deforms, the expanded spring does not actively contract and deform even when cooled below a threshold temperature, making it impossible to actively adjust the rotation of the pinion gear. In other words, electricity can only be generated when the shape memory alloy spring expands and deforms, and the generator cannot be driven stably and continuously. Furthermore, because temperature regulation of the shape memory alloy spring depends on factors such as the outside air temperature, it is not possible to appropriately adjust the deformation of this spring, resulting in an inability to generate stable and continuous electricity.

また、形状記憶合金ばねを利用することにおいて最大の課題は、その伸縮において歪みが生じそれによって形状記憶合金ばねの利用効果が下がるので、その歪みの発生を抑制するのが最大の課題である。形状記憶合金ばねにおいて歪みが生ずる主な原因は、その伸び縮みにおいて余計に伸びてしまったり縮んでしまったりすることである。これを(1)の歪みとする。次に、形状記憶合金ばねが伸びるときの撓みである。それはその長さが長くなればなるほどばねの撓みが生じやすく、この撓みで起こる歪みを(2)の歪みとする。3番目に形状記憶合金ばねが温度の関係でタイミングよく伸び縮みしないことで起こる歪みを(3)の歪みとする。特許文献1の発電装置は、上記(1)~(3)の歪みの発生を抑制する対策が何ら講じられておらず、よって形状記憶合金ばねの特性を効率よく利用できない欠点がある。また、形状記憶合金からなる各コイルばねの繰り返し寿命が短くなることも指摘される。 Furthermore, the biggest challenge in using shape memory alloy springs is the distortion that occurs during expansion and contraction, which reduces the effectiveness of the shape memory alloy springs, and therefore the biggest challenge is to prevent this distortion. The main cause of distortion in shape memory alloy springs is excessive stretching or contraction during expansion and contraction. This is referred to as distortion (1). Next, there is the deflection that occurs when the shape memory alloy spring expands. The longer the spring is, the more likely it is to deflect, and the distortion caused by this deflection is referred to as distortion (2). Third, there is the distortion that occurs when the shape memory alloy spring does not expand and contract in a timely manner due to temperature changes, which is referred to as distortion (3). The power generator in Patent Document 1 does not take any measures to prevent the distortions (1) to (3) above, and therefore has the disadvantage of not being able to efficiently utilize the properties of the shape memory alloy spring. It has also been pointed out that this shortens the repeated use life of each coil spring made of shape memory alloy.

本願の請求項1の発明は、発電機の回転軸を駆動させることにより発電が可能な発電装置であって、
内部に空間が形成された密閉槽内に往復移動可能に設けられた第1仕切壁と、
一端が密閉槽の内壁に固定されると共に他端が第1仕切壁に連結され、所定の閾温度以上に加熱すると伸び変形し、閾温度未満に冷却すると弱体化する形状記憶合金からなる第1コイルばねと、
第1仕切壁を挟んで第1コイルばねと反対側において該第1コイルばねと同一軸線上に位置して、一端が密閉槽の内壁に固定されると共に他端が第1仕切壁に連結され、所定の閾温度以上に加熱すると伸び変形し、閾温度未満に冷却すると弱体化する形状記憶合金からなる第2コイルばねと、
第1仕切壁に連結され、この第1仕切壁の往復移動に伴って往復移動する往復移動手段と、
往復移動手段と回転軸が連係され、往復移動手段の往復移動を回転軸の一方向の回転に変換する回転伝達機構とを備え、
密閉槽の内部には、
第1位置と第2位置との間を往復スライド移動する前記第1仕切壁と、第1仕切壁に固定され、第1コイルばね及び第2コイルばねの延在する方向へ両コイルばねに沿って第1位置と第2位置との間を往復スライド移動する第2仕切壁と、第1コイルばね及び第2コイルばねを挟んで第2仕切壁の反対側に位置し、第1コイルばね及び第2コイルばねの延在する方向へ両コイルばねに沿って第1位置と第2位置との間を往復スライド移動する第3仕切壁とが設けられ、
これら第1~第3仕切壁により、前記閾温度未満の温度に保持された第1空間と閾温度(T)以上の温度に保持された第2空間とに密閉槽の内部が区画されるよう構成され、
第1コイルばねの伸び変形及び第2コイルばねの弱体化及び圧縮に伴い、前記第1仕切壁及び第2仕切壁が第1位置から第2位置に移動すると共に、第3仕切壁が第2位置から第1位置に移動して、伸び変形した第1コイルばねが第1空間に位置して冷却されると共に、弱体化及び圧縮された第2コイルばねが第2空間に位置して加熱され、
第2コイルばねの伸び変形及び第1コイルばねの弱体化及び圧縮に伴い、前記第1仕切壁及び第2仕切壁が第2位置から第1位置に移動すると共に、第3仕切壁が第1位置から第2位置に移動して、伸び変形した第2コイルばねが第1空間に位置すると共に、弱体化及び圧縮された第1コイルばねが第2空間に位置するよう構成され、
第1コイルばねの伸び変形と第2コイルばねの弱体化及び圧縮と、第2コイルばねの伸び変形と第1コイルばねの弱体化及び圧縮とが交互に実行されることで、第1仕切壁が第1位置と第2位置との間を往復スライド移動し、これに連動して往復移動手段が往復移動し、往復移動手段の往復移動により回転伝達機構の回転軸が同一方向へ継続的に回転して発電機による連続的な発電が実行されるよう構成したことを特徴とする。
請求項1の発明によれば、形状記憶合金からなる第1コイルばねを第2空間内に位置させて閾温度以上に加熱すると共に形状記憶合金からなる第2コイルばねを第1空間内に位置させて閾温度未満に冷却する一方、第2コイルばねを第2空間内に位置させて閾温度以上に加熱すると共に第1コイルばねを第1空間内に位置させて閾温度未満に冷却することで、往復移動する第1仕切壁により往復移動手段が往復移動し、往復移動手段の往復移動が回転伝達機構により一方向への連続回転に変換されることで、発電機を連続回転させることができるので、安定的かつ連続的な発電が可能である。
The invention of claim 1 of the present application is a power generating device capable of generating electricity by driving a rotating shaft of a generator,
a first partition wall provided so as to be reciprocally movable within a sealed tank having a space formed therein;
a first coil spring made of a shape memory alloy, one end of which is fixed to the inner wall of the sealed tank and the other end of which is connected to the first partition wall, and which elongates and deforms when heated to a predetermined threshold temperature or higher and weakens when cooled below the threshold temperature;
a second coil spring, which is positioned on the opposite side of the first partition wall from the first coil spring and is coaxial with the first coil spring, has one end fixed to the inner wall of the sealed tank and the other end connected to the first partition wall, and is made of a shape memory alloy that elongates and deforms when heated to a predetermined threshold temperature or higher and weakens when cooled below the threshold temperature;
a reciprocating means connected to the first partition wall and adapted to reciprocate in association with the reciprocating movement of the first partition wall;
a rotation transmission mechanism that links the reciprocating means and the rotary shaft and converts the reciprocating movement of the reciprocating means into unidirectional rotation of the rotary shaft;
Inside the sealed tank,
the first partition wall that slides back and forth between a first position and a second position; a second partition wall that is fixed to the first partition wall and slides back and forth between the first position and the second position along the first coil spring and the second coil spring in the direction in which the both coil springs extend; and a third partition wall that is located on the opposite side of the second partition wall across the first coil spring and the second coil spring and slides back and forth between the first position and the second position along the first coil spring and the second coil spring in the direction in which the both coil springs extend,
the first to third partition walls are configured to partition the interior of the sealed vessel into a first space maintained at a temperature lower than the threshold temperature and a second space maintained at a temperature equal to or higher than the threshold temperature (T);
As the first coil spring is expanded and deformed and the second coil spring is weakened and compressed, the first partition wall and the second partition wall move from the first position to the second position, and the third partition wall moves from the second position to the first position, so that the expanded first coil spring is located in the first space and cooled, and the weakened and compressed second coil spring is located in the second space and heated,
As the second coil spring expands and deforms and the first coil spring weakens and compresses, the first partition wall and the second partition wall move from the second position to the first position, and the third partition wall moves from the first position to the second position, so that the expanded second coil spring is located in the first space and the weakened and compressed first coil spring is located in the second space,
The first partition wall slides back and forth between the first position and the second position by alternately expanding and deforming the first coil spring and weakening and compressing the second coil spring, and expanding and deforming the second coil spring and weakening and compressing the first coil spring, and the reciprocating movement means moves back and forth in conjunction with this , and the reciprocating movement of the reciprocating movement means causes the rotating shaft of the rotation transmission mechanism to rotate continuously in the same direction, thereby enabling continuous power generation by the generator.
According to the invention of claim 1, a first coil spring made of a shape memory alloy is positioned in the second space and heated to a temperature above a threshold temperature, and a second coil spring made of a shape memory alloy is positioned in the first space and cooled to a temperature below the threshold temperature, while the second coil spring is positioned in the second space and heated to a temperature above the threshold temperature, and the first coil spring is positioned in the first space and cooled to a temperature below the threshold temperature.This causes the reciprocating means to reciprocate due to the reciprocating first partition wall, and the reciprocating movement of the reciprocating means is converted into continuous rotation in one direction by the rotation transmission mechanism, allowing the generator to rotate continuously, thereby enabling stable and continuous power generation.

本願の請求項2の発明は、第1空間には、第1空間内の空気を、閾温度未満の温度に保持する第1温度調整手段及び強制循環する天井ファンが設けられ、
第2空間内には、第2空間内の空気を、閾温度以上の温度に保持する第2温度調整手段及び強制循環する床上ファンが設けられ、
第1仕切壁及び第2仕切壁と、第3仕切壁とは、第1位置と第2位置との間のスライド移動方向が互いに逆方向となるよう構成され、
第1位置にある第2仕切壁が第1コイルばねの第1空間側に位置することで、該第1コイルばねが第2空間内に位置する一方で、第2位置にある第3仕切壁が第2コイルばねの第2空間側に位置することで、該第2コイルばねが第1空間内に位置するよう構成され、
第2位置にある第2仕切壁が第2コイルばねの第1空間側に位置することで、該第2コイルばねが第2空間内に位置する一方、第1位置にある第3仕切壁が第1コイルばねの第2空間側に位置することで、該第1コイルばねが第1空間内に位置するよう構成したことを特徴とする。
請求項2の発明によれば、第1温度調整手段および天井ファンにより第1空間内の空気が閾温度未満に保持されるので、該第1空間内に位置した第1コイルばねおよび第2コイルばねを閾温度未満に適切に冷却できる一方、第2温度調整手段および卓上ファンにより第2空間内の空気が閾温度以上に保持されるので、該第2空間内に位置した第1コイルばねおよび第2コイルばねを閾温度以上に適切に加熱することができる。これにより、形状記憶合金からなる第1コイルばねおよび第2コイルばねの温度調整を適切に行うことができ、第1仕切壁および往復移動手段を適切に往復移動させることができ、これによって発電機を安定的かつ連続的に駆動させることができる。
The invention of claim 2 of the present application is characterized in that the first space is provided with a first temperature adjusting means for maintaining the air in the first space at a temperature below a threshold temperature and a ceiling fan for forced circulation,
The second space is provided with a second temperature adjusting means for maintaining the air in the second space at a temperature equal to or higher than a threshold temperature and a floor fan for forced circulation,
the first partition wall, the second partition wall, and the third partition wall are configured so that the sliding directions between the first position and the second position are opposite to each other;
The second partition wall in the first position is positioned on the first space side of the first coil spring, so that the first coil spring is positioned in the second space, while the third partition wall in the second position is positioned on the second space side of the second coil spring, so that the second coil spring is positioned in the first space,
The second partition wall in the second position is positioned on the first space side of the second coil spring, so that the second coil spring is positioned within the second space, while the third partition wall in the first position is positioned on the second space side of the first coil spring, so that the first coil spring is positioned within the first space .
According to the invention of claim 2, the first temperature adjustment means and the ceiling fan maintain the air in the first space below a threshold temperature, so that the first coil spring and the second coil spring located in the first space can be appropriately cooled below the threshold temperature, while the second temperature adjustment means and the table fan maintain the air in the second space at a temperature equal to or higher than the threshold temperature, so that the first coil spring and the second coil spring located in the second space can be appropriately heated to a temperature equal to or higher than the threshold temperature. This makes it possible to appropriately adjust the temperatures of the first coil spring and the second coil spring made of shape memory alloy, and to appropriately reciprocate the first partition wall and the reciprocating means, thereby enabling stable and continuous operation of the generator.

本願の請求項3の発明は、 回転伝達機構は、回転軸に対して回転が自在に取り付けられ、往復移動手段に連係された第1回転体と、第1回転体に隣接した位置で回転軸に直接固定され、該回転軸と一体的に回転する第2回転体第1回転体に移動可能に設けられ、移動しながら回転が可能なピニオンギアと、第2回転体に設けられ、往復移動手段が第1方向へ移動する際に、ピニオンギアが篏ることが可能な凹部と、第2回転体に設けられ、往復手段が第2方向へ移動する際に、ピニオンギアが噛み合うラックギアとを備え、
往復移動手段が第1方向へ移動する際には、ピニオンギアが凹部)に嵌り込むことで、第1方向へ回転する第1回転体と同じ第1方向へ第2回転体を従動回転させ、
往復移動手段が第2方向へ移動する際には、ラックギアに噛み合ったピニオンギアが回転することで該ピニオンギアに発生する回転慣性力により、第2回転体を第1方向へ継続的に回転させるよう構成したことを特徴とする。
請求項3の発明によれば、往復移動手段が第1方向へ移動する際には、第1方向へ回転する第1回転体と同じ第1方向へ第2回転体が回転し、往復移動手段が第2方向へ移動する際には、ピニオンギアの回転慣性力により第1方向へ第2回転体が回転するため、回転軸に直接固定された第2回転体が常に第1方向へ連続回転し、発電機の連続的な発電が可能となる。
The invention of claim 3 of the present application provides a rotation transmission mechanism comprising: a first rotating body attached to a rotating shaft so as to be freely rotatable, and linked to a reciprocating means; a second rotating body directly fixed to the rotating shaft at a position adjacent to the first rotating body, and rotating integrally with the rotating shaft; a pinion gear movably provided on the first rotating body and capable of rotating while moving; a recess provided on the second rotating body, into which the pinion gear can be inserted when the reciprocating means moves in a first direction; and a rack gear provided on the second rotating body, with which the pinion gear meshes when the reciprocating means moves in a second direction.
When the reciprocating means moves in the first direction, the pinion gear fits into the recess, causing the second rotating body to rotate in the same first direction as the first rotating body that rotates in the first direction,
When the reciprocating means moves in the second direction, the pinion gear meshed with the rack gear rotates, and the rotational inertia force generated in the pinion gear causes the second rotating body to continuously rotate in the first direction .
According to the invention of claim 3, when the reciprocating means moves in the first direction, the second rotating body rotates in the same first direction as the first rotating body rotating in the first direction, and when the reciprocating means moves in the second direction, the second rotating body rotates in the first direction due to the rotational inertia force of the pinion gear, so that the second rotating body fixed directly to the rotating shaft always rotates continuously in the first direction, enabling continuous power generation by the generator.

本発明の発電装置によれば、形状記憶合金からなるコイルばねの伸縮により安定的かつ連続的に発電することができ、効率的な発電を行うことができる。また、形状記憶合金からなる各コイルばねの繰り返し寿命が長くなることも期待される。 The power generation device of the present invention can generate stable, continuous electricity through the expansion and contraction of coil springs made of shape memory alloy, enabling efficient power generation. It is also expected that the repeated use life of each coil spring made of shape memory alloy will be extended.

この発明の一実施例の発電装置の全体構成図である。1 is an overall configuration diagram of a power generation device according to an embodiment of the present invention; 回転伝達機構の斜視図である。FIG. 図2の回転伝達機構の作動状態を説明する図であり、(a)は第1回転体が第1方向へ回転する状況を示し、(b)は第1回転体が第1方向と反対の第2方向へ回転する状況を示す図である。3A and 3B are diagrams illustrating the operating state of the rotation transmission mechanism of FIG. 2, in which FIG. 3A shows a state in which the first rotating body rotates in a first direction, and FIG. 3B shows a state in which the first rotating body rotates in a second direction opposite to the first direction. (a)は、回転伝達機構を後方から見た背面図であり、(b)は、回転伝達機構を、ローター回転軸の軸心方向と直行する方向から見た図面である。1A is a rear view of the rotation transmission mechanism as seen from the rear, and FIG. 1B is a view of the rotation transmission mechanism as seen from a direction perpendicular to the axial direction of the rotor rotation shaft. (a)は、第2コイルばねが伸び変形すると共に第1コイルばねが弱体化して第2コイルばねによって圧縮されて縮められた状態を示す説明図であり、(b)は、第1コイルばねが伸び変形すると共に第2コイルばねが弱体化して第1コイルばねによって圧縮されて縮められた状態を示す説明図である。(a) is an explanatory diagram showing a state in which the second coil spring is elongated and deformed, and the first coil spring is weakened and compressed and shortened by the second coil spring, and (b) is an explanatory diagram showing a state in which the first coil spring is elongated and deformed, and the second coil spring is weakened and compressed and shortened by the first coil spring. 第1~第3仕切壁が密閉槽の前壁及び後壁の溝に嵌り込んで可動する形態を示す断面図である。10 is a cross-sectional view showing a configuration in which the first to third partition walls are fitted into grooves in the front and rear walls of the sealed vessel and move. FIG. (a)は、密閉槽を第1仕切壁の右側位置で破断した部分平断面図であり、(b)は、(a)のX―X線位置で破断した部分断面図である。1A is a partial cross-sectional plan view of the sealed vessel taken along the right side of the first partition wall, and FIG. 1B is a partial cross-sectional view taken along line XX of FIG. 1A.

次に、本発明の発電装置について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施例では、図1における左右方向を発電装置CUの「左右方向」、この左右方向と水平に直交する方向を「前後方向」、左右方向及び前後方向とそれぞれ直交する方向を「上下方向」とする。また、以下の説明において例示した各部材のサイズ・寸法は、あくまで一例であって、これに限定されるものではない。 Next, the power generation device of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following examples, the left-right direction in Figure 1 will be referred to as the "left-right direction" of the power generation device CU, the direction horizontally perpendicular to this left-right direction will be referred to as the "front-rear direction," and the directions perpendicular to both the left-right direction and the front-rear direction will be referred to as the "up-down direction." Furthermore, the sizes and dimensions of each component illustrated in the following description are merely examples and are not intended to be limiting.

図1は、本発明の発電装置CUの全体構成を示した図面である。発電装置CUは、内部に空間が形成された密閉槽1内に往復移動可能に設けられた第1仕切壁4と、一端が密閉槽1の内壁に固定されると共に他端が第1仕切壁4に連結され、所定の閾温度T以上に加熱すると伸び変形し、閾温度T未満に冷却すると弱体化する形状記憶合金からなる第1コイルばね2と、第1仕切壁4を挟んで第1コイルばね2と反対側に位置して、一端が密閉槽1の内壁に固定されると共に他端が第1仕切壁4に連結され、所定の閾温度T以上に加熱すると伸び変形し、閾温度T未満に冷却すると弱体化する形状記憶合金からなる第2コイルばね3と、第1仕切壁4に連結され、この第1仕切壁4の往復移動に伴って往復移動するループベルト(往復移動手段)16と、ループベルト16とローター回転軸(回転軸)23が連係され、ループベルト16の往復移動をローター回転軸23の一方向への回転に変換する回転伝達機構17とを備える。これにより発電装置CUは、第1コイルばね2の伸び変形及び第2コイルばね3の弱体化と、第1コイルばね2の弱体化及び第2コイルばね3の伸び変形とを交互に実行することで、第1仕切壁4が往復移動すると共に該第1仕切壁4の往復移動に連動してループベルト16が往復移動し、回転伝達機構17によりローター回転軸23を同一方向へ継続的に回転させて発電機20による発電が実行されるよう構成されている。 Figure 1 is a diagram showing the overall configuration of the power generation unit CU of the present invention. The power generation unit CU comprises a first partition wall 4 that is reciprocally movable within a sealed vessel 1 that has an internal space; a first coil spring 2 that is fixed at one end to the inner wall of the sealed vessel 1 and connected at the other end to the first partition wall 4, and is made of a shape memory alloy that expands and deforms when heated above a predetermined threshold temperature T and weakens when cooled below the threshold temperature T; and a second coil spring 2 that is located on the opposite side of the first partition wall 4 from the first coil spring 2, and that is fixed at one end to the inner wall of the sealed vessel 1 and connected at the other end to the first partition wall 4. The generator unit CU includes a second coil spring 3 made of a shape memory alloy that expands and deforms when heated above a predetermined threshold temperature T and weakens when cooled below the threshold temperature T; a loop belt (reciprocating means) 16 connected to the first partition wall 4 and reciprocates with the reciprocating movement of the first partition wall 4; and a rotation transmission mechanism 17 that links the loop belt 16 to a rotor rotation shaft 23 and converts the reciprocating movement of the loop belt 16 into rotation of the rotor rotation shaft 23 in one direction. The generator unit CU alternately expands and deforms the first coil spring 2 and weakens the second coil spring 3, and weakens the first coil spring 2 and expands and deforms the second coil spring 3, thereby causing the first partition wall 4 to reciprocate and the loop belt 16 to reciprocate in conjunction with the reciprocating movement of the first partition wall 4. The rotation transmission mechanism 17 continuously rotates the rotor rotation shaft 23 in the same direction, thereby generating electricity with the generator 20.

すなわち、図1の発電装置CUは、密閉槽1の内部で、一つの壁である第1仕切壁4を境界として、この壁の左側及び右側のそれぞれに、形状記憶合金製の第1コイルばね2及び第2コイルばね3が取り付けられている。これら第1コイルばね2及び第2コイルばね3は、密閉槽1の上壁の上面に設置された蓄電池(バッテリー)27から電気を得た小型高性能の電熱ヒーター(第2温度調整手段)8、超小型高性能の冷却機(第1温度調整手段)9、及び床上ファン28、天井ファン29により、伸び変形および弱体化が交互に発生するようになる。例えば、左側の縮まった第1コイルばね2が温められて右に伸びる際には、伸びていた右側の第2コイルばね3は、冷やされて弱体化しているので、伸びる第1形状記憶合金コイルばね2に圧縮されて縮まる。また、右側の縮まった第2コイルばね3が温められて左に伸びる際には、伸びていた左側の第1コイルばね2は、冷やされて弱体化しているので、伸びる第2コイルばね3に圧縮されて縮まる。これら各コイルばね2、3が一連の伸縮稼働を繰り返すことにより、最終的にローター回転軸23を連続的に回転させて発電機20による発電に至るよう構成されている。 That is, the power generation unit CU in Figure 1 is located inside a sealed vessel 1, with a first partition wall 4 as the boundary, and a first coil spring 2 and a second coil spring 3 made of shape memory alloy attached to the left and right sides of this wall. These first coil spring 2 and second coil spring 3 are alternately stretched and weakened by a small, high-performance electric heater (second temperature control means) 8 that receives electricity from a storage battery 27 installed on the upper surface of the top wall of the sealed vessel 1, an ultra-small, high-performance cooler (first temperature control means) 9, an above-floor fan 28, and a ceiling fan 29. For example, when the compressed first coil spring 2 on the left side is heated and stretches to the right, the stretched second coil spring 3 on the right side is cooled and weakened, so it is compressed by the stretching first shape memory alloy coil spring 2 and shrinks. Additionally, when the second coil spring 3 on the right side, which has been compressed, is heated and expands to the left, the first coil spring 2 on the left side, which has been expanded, is cooled and weakened, so it is compressed by the expanding second coil spring 3 and contracts. These coil springs 2, 3 repeat a series of expansion and contraction operations, ultimately causing the rotor shaft 23 to rotate continuously and generating electricity with the generator 20.

(密閉槽1について)
まず、図1の密閉槽1の直方体の箱から説明する。密閉槽1は、密閉槽1内にスライド移動可能に設けられた第1仕切壁4と、その第1仕切壁4に固定されスライド移動可能に設けられた第2仕切壁5と、密閉槽1内にスライド移動可能に設けられ第1仕切壁4と接触している第3仕切壁6とにより、内部が第1空間R1及び第2空間R2に区画されるようになっている。密閉槽1は、前壁、後壁、左壁、右壁、上壁及び下壁からなる直方体で断熱構造の中空箱であり、大きさも材質も任意に選択できるが、さし当りここでは、各壁が、超強力合成樹脂でできた厚さ3センチの箱とする。その容積は、形状記憶合金ばねのマックスに伸びる長さに合わせて説明の都合上、例えば縦(上下幅)25cm、横(左右幅)41.6cm、奥行(前後幅)24cm、とする。密閉槽1の内部には、密閉槽1の内部を左右二つの領域に分ける第1仕切壁4(例えば、縦3cm、横3cm、奥行き24cm)を設ける。この第1仕切壁4を境界として、第1コイルばね2及び第2コイルばね3が左右に伸び縮みする領域が生ずる。これら第1コイルばね2及び第2コイルばね3は、第1仕切壁4の左右に同じ水平位置で同じ数のコイルばねの片方ずつを取り付け、もう片方は、先に取り付けたそれぞれのコイルばねと対面するように同じ水平位置で密閉槽1の内部において左壁または右壁に取り付ける。
(Regarding sealed tank 1)
First, we will explain the rectangular box-like sealed vessel 1 in Figure 1. The interior of the sealed vessel 1 is divided into a first space R1 and a second space R2 by a first partition wall 4 slidably mounted within the sealed vessel 1, a second partition wall 5 slidably mounted on the first partition wall 4, and a third partition wall 6 slidably mounted within the sealed vessel 1 and in contact with the first partition wall 4. The sealed vessel 1 is a rectangular, insulated, hollow box consisting of a front wall, a rear wall, a left wall, a right wall, a top wall, and a bottom wall. While the size and materials can be selected arbitrarily, for the present purposes, we will assume that each wall is a 3-cm-thick box made of ultra-strong synthetic resin. For convenience of explanation, its volume is assumed to be 25 cm long (vertical width), 41.6 cm wide (horizontal width), and 24 cm deep (front-to-back width), corresponding to the maximum extension length of the shape memory alloy spring. A first partition wall 4 (e.g., 3 cm long, 3 cm wide, and 24 cm deep) is provided inside the sealed tank 1, dividing the interior of the sealed tank 1 into two left and right regions. This first partition wall 4 serves as a boundary, creating regions in which the first coil springs 2 and second coil springs 3 expand and contract left and right. The same number of first coil springs 2 and second coil springs 3 are attached, one on each side of the first partition wall 4, at the same horizontal position, and the other is attached to the left or right wall inside the sealed tank 1 at the same horizontal position so as to face the previously attached coil spring.

(各ガイド溝60、61、62について)
密閉槽1には、図6に示すように、前後方向で向かい合う前壁および後壁の内壁面に、第1~第3のガイド溝60、61、62が、左右方向へ水平に延びた状態に形成されている。前壁に形成された第1ガイド溝60には、第1仕切壁4の前端に形成された突起4aがほぼ隙間なく嵌り、後壁に形成された第1ガイド溝60には、第1仕切壁4の後端に形成された突起4aがほぼ隙間なく嵌る。すなわち第1ガイド溝60、60は、前端及び後端の各突起4a、4aが嵌った第1仕切壁4の左右方向への安定した往復スライド移動を実現する。前壁に形成された第2ガイド溝61には、第2仕切壁5の前端がほぼ隙間なく嵌り、後壁に形成された第2ガイド溝61には、第2仕切壁5の後端がほぼ隙間なく嵌る。すなわち第2ガイド溝61、61は、前端及び後端が嵌った第2仕切壁5の左右方向への安定した往復スライド移動を実現する。前壁に形成された第3ガイド溝62には、第3仕切壁6の前端がほぼ隙間なく嵌り、後壁に形成された第2ガイド溝62には、第3仕切壁6の後端がほぼ隙間なく嵌る。すなわち第3ガイド溝62、62は、前端及び後端が嵌った第3仕切壁6の左右方向への安定した往復スライド移動を実現する。なお、第1~第3のガイド溝60、61、62は、前壁または後壁の内面からの深さが、1.0cmとなっている。
(Regarding each guide groove 60, 61, 62)
As shown in Fig. 6, the sealed tank 1 has first to third guide grooves 60, 61, 62 formed on the inner wall surfaces of the front and rear walls facing each other in the front-to-rear direction, extending horizontally in the left-to-right direction. The protrusion 4a formed on the front end of the first partition wall 4 fits almost tightly into the first guide groove 60 formed on the front wall, and the protrusion 4a formed on the rear end of the first partition wall 4 fits almost tightly into the first guide groove 60 formed on the rear wall. In other words, the first guide grooves 60, 60 enable the first partition wall 4, with its respective protrusions 4a, 4a at the front and rear ends fitted therein, to slide back and forth stably in the left-to-right direction. The front end of the second partition wall 5 fits almost tightly into the second guide groove 61 formed on the front wall, and the rear end of the second partition wall 5 fits almost tightly into the second guide groove 61 formed on the rear wall. That is, the second guide grooves 61, 61 allow the second partition wall 5, whose front and rear ends are fitted, to slide back and forth in the left and right direction in a stable manner. The front end of the third partition wall 6 fits almost tightly into the third guide groove 62 formed in the front wall, and the rear end of the third partition wall 6 fits almost tightly into the second guide groove 62 formed in the rear wall. That is, the third guide grooves 62, 62 allow the third partition wall 6, whose front and rear ends are fitted, to slide back and forth in the left and right direction in a stable manner. The first to third guide grooves 60, 61, 62 have a depth of 1.0 cm from the inner surface of the front wall or rear wall.

(コイルばねについて)
第1コイルばね2及び第2コイルばね3は、形状記憶合金から形成されたコイルばねである。第1コイルばね2及び第2コイルばね3は、例えば、線径が1.2mm、コイルばねの外径は20mm、総巻数は30巻とし、せん断歪は1.0%とする。第1コイルばね2及び第2コイルばね3は、最も縮まった状態(この状態の第1コイルばね2及び第2コイルばね3の長さは、例えば3.6cmとする。)から、温められて発生力が強まる所定の温度(閾温度T)に達すると急激に最も伸びた状態(この状態の第1コイルばね2及び第2コイルばね3の長さは、例えば35cmとする。)になり、また冷やされて所定の温度(閾温度T)未満まで冷やされると、発生力が極端に弱まって弱体化する特性に設定する。本願で定義する「弱体化」とは、第1コイルばね2及び第2コイルばね3を構成する形状記憶合金が、所定の閾温度T未満の温度(閾温度Tより低い温度)に冷えている場合に、この形状記憶合金の特性として、自体では積極的な縮み変形をせず、かつ、ばねに軸方向から力が加わった場合には殆ど抵抗なく押し縮められることを意味する。
(About coil springs)
The first coil spring 2 and the second coil spring 3 are coil springs made of a shape memory alloy. For example, the first coil spring 2 and the second coil spring 3 have a wire diameter of 1.2 mm, an outer diameter of 20 mm, a total number of turns of 30 turns, and a shear strain of 1.0%. The first coil spring 2 and the second coil spring 3 are set to have a characteristic such that, when they reach a predetermined temperature (threshold temperature T) at which their generated force increases, they rapidly expand from their most compressed state (the length of the first coil spring 2 and the second coil spring 3 in this state is, for example, 3.6 cm), and then expand to their most expanded state (the length of the first coil spring 2 and the second coil spring 3 in this state is, for example, 35 cm). When they are cooled again below the predetermined temperature (threshold temperature T), their generated force weakens dramatically. As defined in this application, "weakening" means that when the shape memory alloy constituting the first coil spring 2 and the second coil spring 3 is cooled to a temperature below a predetermined threshold temperature T (a temperature lower than the threshold temperature T), the shape memory alloy has the characteristics of not actively contracting or deforming by itself, and when a force is applied to the spring from the axial direction, it is compressed with almost no resistance.

実施例では、図1に示すように、発電装置CUの左右方向へ延びて、左右方向に直列に配置した第1コイルばね2及び第2コイルばね3を1対とした場合に、前後方向に間隔をおいて2対の第1コイルばね2及び第2コイルばね3を備えた場合を示している。但し、第1コイルばね2及び第2コイルばね3の対の数は、1対であってもよいし、3対以上であってもよい。 In the embodiment shown in FIG. 1, where a pair of first coil springs 2 and second coil springs 3 extend in the left-right direction of the power generation unit CU and are arranged in series in the left-right direction, two pairs of first coil springs 2 and second coil springs 3 are provided spaced apart in the front-rear direction. However, the number of pairs of first coil springs 2 and second coil springs 3 may be one pair, or three or more pairs.

(形状記憶合金について)
実施例の第1コイルばね2及び第2コイルばね3をなす形状記憶合金は、次のような物性及び特性となっている。この形状記憶合金は、Ti(チタン)、Ni(ニッケル)からなる形状記憶合金で、温められて伸び、冷やされて弱体化する物性をもっている。そして、実施例の形状記憶合金は、昇温時動作完了温度(Af点)は35℃以上、降温時動作完了温度(Mf点)は35℃未満に設定されている。よって実施例では、閾温度Tが35℃となっている。なお、形状記憶合金のTi(チタン)、Ni(ニッケル)などの配合比率を調整することにより、閾温度Tを調節することが可能である。なお、第1コイルばね2および第2コイルばね3の原形サイズは、図5に示す伸びた状態よりも更に長い形状である。
(About shape memory alloys)
The shape memory alloy forming the first coil spring 2 and the second coil spring 3 of the embodiment has the following physical properties and characteristics. This shape memory alloy is made of Ti (titanium) and Ni (nickel) and has the physical property of expanding when heated and weakening when cooled. The shape memory alloy of the embodiment has a temperature rise operation completion temperature (Af point) set to 35°C or higher and a temperature fall operation completion temperature (Mf point) set to less than 35°C. Therefore, in the embodiment, the threshold temperature T is 35°C. The threshold temperature T can be adjusted by adjusting the compounding ratio of Ti (titanium), Ni (nickel), etc. in the shape memory alloy. The original size of the first coil spring 2 and the second coil spring 3 is longer than the expanded state shown in FIG. 5.

このような形状記憶合金から構成された第1コイルばね2及び第2コイルばね3は、閾温度T以上の温度に形状記憶合金が温まると、ばねの軸方向へ積極的に伸びて、軸方向から力が加わっても伸びる。一方、閾温度T未満の温度に形状記憶合金が冷えると弱体化し、ばねの軸方向へ積極的に伸び変形及び縮み変形が生じず、かつ軸方向から力が加わると縮むようになる。従って、左右方向へ直列に対をなす第1コイルばね2及び第2コイルばね3において、第1コイルばね2が閾温度T以上に温まると共に第2コイルばね3が閾温度T未満に冷えた場合には、第1コイルばね2が伸びると共に第2コイルばね3が第1コイルばね2に押されて縮むようになる。一方、第2コイルばね3が閾温度T以上に温まると共に第1コイルばね2が閾温度T未満に冷えた場合には、第2コイルばね3が伸びると共に第1コイルばね2が第2コイルばね3に押されて縮むようになる。 The first coil spring 2 and second coil spring 3 made of such a shape memory alloy actively expand in the axial direction of the spring when the shape memory alloy warms to a temperature above threshold temperature T, and will expand even when an axial force is applied. On the other hand, when the shape memory alloy cools to a temperature below threshold temperature T, it weakens, no longer actively expands or contracts in the axial direction of the spring, and will contract when an axial force is applied. Therefore, in the first coil spring 2 and second coil spring 3 paired in series in the left-right direction, if the first coil spring 2 warms to a temperature above threshold temperature T and the second coil spring 3 cools to a temperature below threshold temperature T, the first coil spring 2 expands and the second coil spring 3 is pushed by the first coil spring 2, causing it to contract. On the other hand, if the second coil spring 3 warms to a temperature above threshold temperature T and the first coil spring 2 cools to a temperature below threshold temperature T, the second coil spring 3 expands and the first coil spring 2 is pushed by the second coil spring 3, causing it to contract.

そして、第1コイルばね2及び第2コイルばね3が直方体をなす密閉槽1の内部空間に配置されていることから、段落〔0006〕で説明した(1)~(3)の歪が第1コイルばね2及び第2コイルばね3に生じることを防ぐことが可能である。
まず、段落〔0006〕の(1)の歪については、第1コイルばね2及び第2コイルばね3の伸び縮みは密閉槽1の内部空間で行われることから、その伸び縮みにおいても密閉槽1の左右の壁と第1仕切壁4に阻まれて余計に伸びたり縮んだりしないということである。例えば、伸びた時の長さが35cm、縮んだ時の長さが15cmだとすると横50cmとなるが、第1コイルばね2及び第2コイルばね3を取り付ける第1仕切壁4の厚さを3cmだとすると横(内壁の左右の壁の距離が)53cmの密閉槽にするということである。
次に、段落〔0006〕の(2)の歪みについては、第1コイルばね2及び第2コイルばね3が温められて伸びるとき、第3仕切壁6が、第1コイルばね2及び第2コイルばね3が伸びるのに合わせて軽く下から擦り動しながら可動し下から支える形になっているばかりでなく、第3仕切壁6の上面に形成されたばね歪防止部としてのばね歪防止溝63(図6、図7の半円形の溝63)に第1コイルばね2又は第2コイルばね3が嵌って伸び縮みする状況となるため、下に撓みが生じないばかりでなく左右にも撓みが生じない。
更に、段落〔0006〕の(3)の歪みについては、第1コイルばね2及び第2コイルばね3が密閉槽1の内部空間で伸び縮みするとき、第2空間R2の暖気と第1空間R1の冷気が第1~第3の仕切壁4、5、6によって遮断されるため、密閉槽1内で暖気と冷気が混じりあうことが極端に少ない。そして、天井ファン29が第1空間R1で勢いよく回り、床上ファン28が第2空間R2で勢いよく回るため、第1空間R1内の冷気及び第2空間R2内の暖気は温度管理がほぼ完璧になされる(第1空間R1内の冷気は閾温度T以下の温度に保たれ、第2空間R2内の暖気は閾温度T以上の温度に保たれる)ため、第1コイルばね2及び第2コイルばね3がタイミングよく伸び縮みするということである。
前に述べた点については、密閉槽1の第1~第3の仕切壁4、5、6の範囲に収まる数の第1コイルばね2及び第2コイルばね3について可能なので、数多くの第1コイルばね2及び第2コイルばね3を、(1)~(3)の歪なく同時に使用することが可能ということである。
Furthermore, since the first coil spring 2 and the second coil spring 3 are arranged in the internal space of the rectangular parallelepiped sealed tank 1, it is possible to prevent the distortions (1) to (3) described in paragraph [0006] from occurring in the first coil spring 2 and the second coil spring 3.
First, with regard to the distortion in (1) of paragraph [0006], the expansion and contraction of the first coil spring 2 and the second coil spring 3 takes place in the internal space of the sealed vessel 1, and therefore, even during this expansion and contraction, they are prevented from expanding or contracting excessively by the left and right walls of the sealed vessel 1 and the first partition wall 4. For example, if the length when expanded is 35 cm and the length when contracted is 15 cm, the width will be 50 cm, but if the thickness of the first partition wall 4 to which the first coil spring 2 and the second coil spring 3 are attached is 3 cm, then the sealed vessel will have a width (distance between the left and right inner walls) of 53 cm.
Next, regarding the distortion in (2) of paragraph [0006], when the first coil spring 2 and the second coil spring 3 are heated and stretched, not only does the third partition wall 6 move and support the first coil spring 2 and the second coil spring 3 from below, rubbing against each other lightly as they stretch, but also the first coil spring 2 or the second coil spring 3 fits into the spring distortion prevention groove 63 (semicircular groove 63 in Figures 6 and 7) formed on the upper surface of the third partition wall 6 as a spring distortion prevention part, causing the first coil spring 2 or the second coil spring 3 to stretch and contract, so not only does no bending occur downward, but bending does not occur to the left or right either.
Furthermore, with regard to the distortion of (3) in paragraph [0006], when the first coil spring 2 and the second coil spring 3 expand and contract within the internal space of the sealed tank 1, the warm air in the second space R2 and the cold air in the first space R1 are blocked by the first to third partition walls 4, 5, and 6, so there is extremely little mixing of the warm air and the cold air within the sealed tank 1. Furthermore, because the ceiling fan 29 rotates vigorously in the first space R1 and the floor fan 28 rotates vigorously in the second space R2, the temperature of the cold air in the first space R1 and the warm air in the second space R2 is almost perfectly controlled (the cold air in the first space R1 is kept at a temperature below the threshold temperature T, and the warm air in the second space R2 is kept at a temperature above the threshold temperature T), so the first coil spring 2 and the second coil spring 3 expand and contract at the right time.
Regarding the points mentioned above, since this is possible for the number of first coil springs 2 and second coil springs 3 that fit within the range of the first to third partition walls 4, 5, and 6 of the sealed tank 1, it is possible to use a large number of first coil springs 2 and second coil springs 3 simultaneously without the distortions of (1) to (3).

(仕切壁について)
実施例の密閉槽1は、密閉槽1の内部を第1空間R1及び第2空間R2に区画するため、前述した第1仕切壁4、第2仕切壁5、および第3仕切壁6を備えている。第1仕切壁4は、先に述べた密閉槽1の中の領域を左右に分ける。この第1仕切壁4は、密閉槽1の内部で上下の内壁からの距離が例えば11cmの等位置で垂直に立ち、上下中間に、例えば縦2cm横1cm、奥行き3cmで前壁後壁の内壁の第1ガイド溝60に嵌り込んでスライドする突起4aが設けられ、第1コイルばね2及び第2コイルばね3の伸び変形及び弱体化に応じて左右に可動する。
(About partition walls)
The sealed tank 1 of this embodiment includes the first partition wall 4, second partition wall 5, and third partition wall 6 described above to divide the interior of the sealed tank 1 into a first space R1 and a second space R2. The first partition wall 4 divides the interior of the sealed tank 1 into left and right spaces. This first partition wall 4 stands vertically at equal positions, for example, 11 cm apart from the upper and lower inner walls of the sealed tank 1. At the middle of the upper and lower sections, the first partition wall 4 is provided with a protrusion 4a, measuring, for example, 2 cm in height, 1 cm in width, and 3 cm in depth, which fits and slides in a first guide groove 60 on the inner walls of the front and rear walls, and can move left and right in response to the elongation and weakening of the first coil spring 2 and the second coil spring 3.

第2仕切壁5は、垂直に立った第1仕切壁4の真上を、第1仕切壁4と一体となって左右に隙間なく水平にスライドしながら動く(この時、密閉槽1に接する面は、前壁及び後壁の内壁の第2ガイド溝61に、例えば1cm以上入り込んでスライドする)。第2仕切壁5は、例えば、縦(厚さ)3cm、横12.2cm、奥行き26cmの板状の壁である。第2仕切壁5は、左の縮まった第1コイルばね2が右に伸びるときは左側から右側に例えば31.4cm移動して、圧縮されて縮まった右側の第2コイルばね3を上から覆うと共に、左側の伸びた第1コイルばね2の上に、例えば30.4cmの隙間を作る。反対に右側の縮まった第2コイルばね3が左に伸びるとき、今度は右側から左側に例えば31.4cm移動し、圧縮されて縮まった左側の第1コイルばね2を上から覆うと共に、伸びた右側の第2コイルばね3の上に例えば30.4cmの隙間を作る。この第2仕切壁5は、第1仕切壁4と一体となって動く必要があることから、第1仕切壁4と固定する必要がある。その位置は、第1仕切壁4の上部横3cmを真ん中に挟んで左右等距離の長さに固定する。 The second partition wall 5 moves directly above the vertically standing first partition wall 4, sliding horizontally from side to side together with the first partition wall 4 without any gap (at this time, the surface that contacts the sealed container 1 slides into the second guide groove 61 on the inner wall of the front and rear walls, for example, by 1 cm or more). The second partition wall 5 is a plate-shaped wall, for example, 3 cm in length (thickness), 12.2 cm in width, and 26 cm in depth. When the compressed first coil spring 2 on the left expands to the right, the second partition wall 5 moves, for example, 31.4 cm from left to right, covering the compressed second coil spring 3 on the right from above and leaving a gap of, for example, 30.4 cm above the expanded first coil spring 2 on the left. Conversely, when the compressed second coil spring 3 on the right side expands to the left, it moves, for example, 31.4 cm from right to left, covering the compressed first coil spring 2 on the left side from above and leaving a gap of, for example, 30.4 cm above the expanded second coil spring 3 on the right side. This second partition wall 5 must move integrally with the first partition wall 4, so it must be fixed to the first partition wall 4. Its position is fixed at an equal distance on both sides, with a 3 cm lateral margin at the top of the first partition wall 4 in the middle.

第3仕切壁6は、第2仕切壁5に下から対面して、第1仕切壁4の真下を左右に隙間なく水平にスライドしながら動く(この時、密閉槽1に接する面は、前壁及び後壁の内壁の第3ガイド溝62に1cm以上嵌り入り込んでスライドする)。第3仕切壁6は、例えば、縦(厚さ)3cm、横39cm、奥行き26cmの板状の壁である。第1仕切壁4の左側の縮まった第1コイルばね2が右に伸びるとき、第3仕切壁6は右に伸びる第1コイルばね2の下を擦り動きながら4.6cm右から左に移動して伸びた左側の第1コイルばね2を下から覆うと共に、右側の縮まった(弱体化した) 第2コイルばね3の下に例えば3.6cmの隙間を作る。反対に右側の縮まった第2コイルばね3が左に伸びるとき、第3仕切壁6は、今度は左側から右側に例えば4.6cm移動し、右側の伸びた第2コイルばね3を前記と全く同様に下から覆うと共に、左側の縮まった(弱体化した) 第1コイルばね2の下に、例えば3.6cmの隙間を作る。 The third partition wall 6 faces the second partition wall 5 from below and slides horizontally from side to side directly below the first partition wall 4 without any gap (at this time, the surface that contacts the sealed container 1 slides into the third guide groove 62 on the inner wall of the front and rear walls by 1 cm or more). The third partition wall 6 is a plate-like wall, for example, 3 cm in length (thickness), 39 cm in width, and 26 cm in depth. When the compressed first coil spring 2 on the left side of the first partition wall 4 expands to the right, the third partition wall 6 slides under the first coil spring 2 expanding to the right, moving 4.6 cm from right to left, covering the expanded left first coil spring 2 from below and creating a gap of, for example, 3.6 cm below the compressed (weakened) second coil spring 3 on the right side. Conversely, when the compressed second coil spring 3 on the right side expands to the left, the third partition wall 6 moves from left to right, for example, by 4.6 cm, covering the expanded second coil spring 3 on the right side from below in exactly the same way as above, while creating a gap of, for example, 3.6 cm below the compressed (weakened) first coil spring 2 on the left side.

(ばね歪防止溝63について)
第3仕切壁6の上面には、図7に示すように、各第1コイルばね2及び各第2コイルばね3に向かい合う位置に、ばね歪防止溝63が設けられている。このばね歪防止溝63は、第1コイルばね2及び第2コイルばね3の長手方向に延びると共に下方へ半円状に凹んだ溝状に形成されている。そしてばね歪防止溝63は、第1コイルばね2および第2コイルばね3が伸びた状態(図7(a)の状態)において、らせん状の第1コイルばね2および第2コイルばね3の伸び方向と交差する下方から摺り動くよう設けられている。そして、第1コイルばね2が伸びた状態では、第1コイルばね2の下側部分の一部がばね歪防止溝63に嵌るようになり、第2コイルばね3が伸びた状態では、第2コイルばね3の下側部分の一部がばね歪防止溝63に嵌るようになっている。これにより、段落〔0006〕で説明した(2)の歪が生じることを防止し得る。なお、ばね歪防止溝63の凹面上には、アルミニウム合金製の薄板64が設けられており、第1コイルばね2及び第2コイルばね3はこの薄板64に接触しながら伸縮する。
(Regarding the spring distortion prevention groove 63)
As shown in FIG. 7 , spring distortion prevention grooves 63 are provided on the upper surface of the third partition wall 6 at positions facing each of the first coil springs 2 and each of the second coil springs 3. These spring distortion prevention grooves 63 extend in the longitudinal direction of the first coil springs 2 and the second coil springs 3 and are recessed downward in a semicircular shape. The spring distortion prevention grooves 63 are provided so as to slide from below, intersecting the extension direction of the spiral first coil springs 2 and the second coil springs 3, when the first coil springs 2 and the second coil springs 3 are in an extended state (the state shown in FIG. 7( a)). When the first coil spring 2 is in an extended state, a portion of the lower portion of the first coil spring 2 fits into the spring distortion prevention groove 63, and when the second coil spring 3 is in an extended state, a portion of the lower portion of the second coil spring 3 fits into the spring distortion prevention groove 63. This prevents the distortion (2) described in paragraph [0006] from occurring. A thin plate 64 made of an aluminum alloy is provided on the concave surface of the spring distortion prevention groove 63, and the first coil spring 2 and the second coil spring 3 expand and contract while contacting this thin plate 64.

第1仕切壁4、第2仕切壁5、第3仕切壁6は、いずれも第1コイルばね2及び第2コイルばね3が伸び縮みする際に発生する動力をもとに同時に動く仕切壁であるが、これが正確に可動するためには図5に示す仕組みが必要である。図5の上段(a)の図面は、第1仕切壁4が左から右に移動する状態であり、ループを形成する紐Iのたるみは第1仕切壁4が左から右に31.4cm動く時に第2仕切壁5も左から右に31.4cm動くが、第3仕切壁6は右から左に4.6cmしか動けない。その差は26.8cmの差がある。そのためループを形成する紐Iは、26.8cmのたるみを持たせる必要がある。これは、図5の下段(b)にも示すように、第2コイルばね3が右から左に伸びようとする状態の場合も全く同様な方法である。 The first partition wall 4, second partition wall 5, and third partition wall 6 are all partition walls that move simultaneously based on the power generated when the first coil spring 2 and second coil spring 3 expand and contract. For these to move accurately, the mechanism shown in Figure 5 is required. The top (a) drawing of Figure 5 shows the first partition wall 4 moving from left to right. The slack in the string I that forms the loop is such that when the first partition wall 4 moves 31.4 cm from left to right, the second partition wall 5 also moves 31.4 cm from left to right, but the third partition wall 6 can only move 4.6 cm from right to left. This difference is 26.8 cm. Therefore, the string I that forms the loop needs to have 26.8 cm of slack. This is exactly the same method when the second coil spring 3 is expanding from right to left, as shown in the bottom (b) of Figure 5.

次に、第1仕切壁4及び第2仕切壁5と第3仕切壁6が反対方向に動く仕組みについて説明する。ここでは、第1仕切壁4と第2仕切壁5はくっついて同時に同方向に動くので、第2仕切壁5の説明図は省いた。図5の上段(a)の図面は、第1仕切壁4の奥行の中点を壁の左面の底面からの高さ1cmのところにA、それと反対側の位置にD(底面から例えば1cmの高さ)にとり、第3仕切壁6も奥行の中点を壁の底面から例えば高さ1cmのところを壁の左右にとり、それをB、CとしてA、B、C、Dの4点を結ぶループ紐を形成する。この時、A とDは点で固定、BとCにはミニローラーを設置する。そうすると、第1仕切壁4が左から右に31.4cm動こうとするとき、第3仕切壁6は紐Iの固定点Aの移動に引っ張られて、右から左へ逆方向へと4.6cm動こうとすることを、図5(a)で示している。 Next, we will explain how the first partition wall 4, second partition wall 5, and third partition wall 6 move in opposite directions. Here, the first partition wall 4 and second partition wall 5 are attached and move simultaneously in the same direction, so an explanatory diagram of the second partition wall 5 has been omitted. In the drawing in the upper part of Figure 5 (a), the midpoint of the depth of the first partition wall 4 is set at A, 1 cm above the bottom of the left side of the wall, and at D (for example, 1 cm above the bottom) on the opposite side. The midpoint of the depth of the third partition wall 6 is also set at B and C, for example, 1 cm above the bottom of the wall, forming a loop string connecting the four points A, B, C, and D. In this case, A and D are fixed at points, and mini rollers are installed at B and C. Figure 5(a) shows that when the first partition wall 4 attempts to move 31.4 cm from left to right, the third partition wall 6 is pulled by the movement of fixed point A on string I and attempts to move 4.6 cm in the opposite direction, from right to left.

次に、図5の下段(b)の図面は、第1仕切壁4が右から左へ動こうとするときの状態を示す図で、今度は第1仕切壁4が右から左へ31.4cm動こうとするとき、第3仕切壁6は、紐Iの固定点Dの移動に引っ張られ左から右へと逆方向へ4.6cm動こうとすることを示している。第2コイルばね3が右から左に31.4cm伸びる時、第1仕切壁4、第2仕切壁5も31.4cm右から左に移動する。この時、第3仕切壁6の横の長さは39cmで、左から右に4.6cmしか移動できない。これは、第3仕切壁6の大きさに原因がある。第3仕切壁6は、第2コイルばね3がマックスに伸びるとき、これを下からの熱を遮断する必要がある為、その伸びの長さに合わせて下から覆いつくす必要があるためその大きさになったわけである。このことは第1コイルばね2がマックスに伸びるときも同様である。 Next, the bottom row (b) of Figure 5 shows the state when the first partition wall 4 attempts to move from right to left. This time, when the first partition wall 4 attempts to move 31.4 cm from right to left, the third partition wall 6 is pulled by the movement of fixed point D of string I and attempts to move 4.6 cm in the opposite direction, from left to right. When the second coil spring 3 extends 31.4 cm from right to left, the first partition wall 4 and second partition wall 5 also move 31.4 cm from right to left. At this time, the horizontal length of the third partition wall 6 is 39 cm, and it can only move 4.6 cm from left to right. This is due to the size of the third partition wall 6. When the second coil spring 3 is fully extended, the third partition wall 6 needs to insulate it from below, so it needs to completely cover it from below to match the length of its extension, which is why it is this large. The same is true when the first coil spring 2 is fully extended.

第1コイルばね2及び第2コイルばね3が伸び縮みするとき、直方体の密閉槽1の内部の第2空間R2の空気温度は、常に所定の閾温度T以上の温度になるように、また密閉槽1の内部の第1空間R1の空気温度は、常に所定の閾温度Tより低い温度になるように保つ必要があることから、この密閉槽1は密閉する必要がある。また、第1空間R1の空気と第2空間R2の空気は、他方の空間に漏れていかないことが望ましいから、両空間R1、R2の間を分ける壁もまた密閉性を確保する必要がある。また、第1仕切壁4及び第2仕切壁5と第3仕切壁6は、第1コイルばね2及び第2コイルばね3の伸び縮みに応じて可動し、第1コイルばね2及び第2コイルばね3を効率よく温めたり冷やしたりする必要があることから三つの壁が必要である。すなわち、実施例の発電装置CUは、密閉槽1の第1空間R1が、超小型高性能な冷却機(第1温度調整手段)9及び天井ファン29により閾温度T未満の温度に保持されており、第2空間R2は、小型高性能な電熱ヒーター(第2温度調整手段)8及び床上ファン28により閾温度T以上の温度に保持されている。そして、第1仕切壁4が密閉槽1内の一方側(左側)へ移動した状態(図5上段(a)の状態)では、伸び変形した第2コイルばね3が第1空間R1内に位置すると共に、弱体化し圧縮されて縮んだ第1コイルばね2が第2空間R2内に位置する。これにより、閾温度T以上の温度になって伸び変形した第2コイルばね3は、冷えた第1空間R1内に位置することで閾温度T未満に即座に冷やされ、これにより弱体化し圧縮されて縮むことが可能な状態となる。一方、閾温度T未満に冷やされて弱体化し圧縮されて縮んだ第1コイルばね2は、温かい第2空間R2内に位置することで閾温度T以上に即座に温められ、これにより伸び変形するようになる。 When the first coil spring 2 and the second coil spring 3 expand and contract, the air temperature in the second space R2 inside the rectangular sealed tank 1 must always be maintained above a predetermined threshold temperature T, and the air temperature in the first space R1 inside the sealed tank 1 must always be maintained below the predetermined threshold temperature T; therefore, the sealed tank 1 must be sealed. Furthermore, since it is desirable that the air in the first space R1 and the air in the second space R2 do not leak into the other space, the walls separating the two spaces R1 and R2 must also ensure airtightness. Furthermore, the first partition wall 4, the second partition wall 5, and the third partition wall 6 move in response to the expansion and contraction of the first coil spring 2 and the second coil spring 3, and are required to efficiently heat and cool the first coil spring 2 and the second coil spring 3, so three walls are required. That is, in the power generating unit CU of this embodiment, the first space R1 of the sealed vessel 1 is maintained at a temperature below the threshold temperature T by an ultra-compact, high-performance chiller (first temperature adjustment means) 9 and a ceiling fan 29, and the second space R2 is maintained at a temperature equal to or higher than the threshold temperature T by a small, high-performance electric heater (second temperature adjustment means) 8 and an above-floor fan 28. When the first partition wall 4 is moved to one side (left) of the sealed vessel 1 (the state shown in the upper part (a) of FIG. 5 ), the second coil spring 3 that has been stretched and deformed is located in the first space R1, and the first coil spring 2 that has been weakened, compressed, and shrunk is located in the second space R2. As a result, the second coil spring 3 that has been stretched and deformed due to a temperature equal to or higher than the threshold temperature T is instantly cooled below the threshold temperature T by being located in the cooled first space R1, and is thereby weakened and compressed so that it can be shrunk. Meanwhile, the first coil spring 2, which has been cooled below the threshold temperature T and weakened and compressed, is immediately heated above the threshold temperature T by being placed in the warm second space R2, causing it to expand and deform.

また、第1仕切壁4が密閉槽1の他方側(右側)へ移動した状態(図5下段(b)の状態)では、伸び変形した第1コイルばね2が第1空間R1に位置する。これにより、閾温度T以上の温度になって伸び変形した第1コイルばね2は、冷えた第1空間R1内に位置することで閾温度T未満に即座に冷やされ、これにより弱体化し圧縮されて縮むことが可能な状態となる。一方、閾温度T未満に冷やされて弱体化し圧縮されて縮んだ第2コイルばね3は、温かい第2空間R2内に位置することで閾温度T以上に即座に温められ、これにより伸び変形するようになる。 Furthermore, when the first partition wall 4 has moved to the other side (right side) of the sealed tank 1 (the state shown in the lower part of Figure 5 (b)), the first coil spring 2, which has been stretched and deformed, is located in the first space R1. As a result, the first coil spring 2, which has been stretched and deformed due to being heated to a temperature equal to or higher than the threshold temperature T, is instantly cooled below the threshold temperature T by being located in the cold first space R1, thereby weakening and compressing, and becoming able to contract. On the other hand, the second coil spring 3, which has been cooled below the threshold temperature T, weakening and compressing, and becoming able to contract, is instantly heated above the threshold temperature T by being located in the warm second space R2, thereby becoming able to stretch and deform.

従って、第1コイルばね2の伸び変形状態から弱体化状態への切り替え及び弱体化状態から伸び変形状態への切り替えが連続的に繰り返され、第2コイルばね3の弱体化状態から伸び変形状態の切り替え及び伸び変形状態から弱体化状態への切り替えが連続的に繰り返される。これにより、第1仕切壁4は、図5の上段(a)の位置及び図5の下段(b)の位置の間を往復移動するようになる。 As a result, the first coil spring 2 is continuously switched from its expanded state to its weakened state and vice versa, and the second coil spring 3 is continuously switched from its weakened state to its expanded state and vice versa. This causes the first partition wall 4 to move back and forth between the position shown in the upper part (a) of Figure 5 and the position shown in the lower part (b) of Figure 5.

(温度調整について)
次に、密閉槽1の第2空間R2内の空気を温める電熱ヒーター(第2温度調整手段)8と、第1空間R1内の空気を冷やす冷却機(第1温度調整手段)9について説明する。まず、電熱ヒーター8は、密閉槽1の下壁上面(内面)の中央部分に取り付けられ、第2空間R2内に位置する。電熱ヒーター8は、温度設定をしたら自動的にその設定温度を保つヒーターである。電熱ヒーター8は、第2空間R2(密閉槽1の底の内壁と第1~第3の仕切壁4、5、6の三つの壁とで形成された密閉空間)を常に温めるようにする。そして、床上ファン28と電熱ヒーター8のスイッチは常に入った状態にしておく(これは、常に温風が第2空間R2内に吹き荒れている状態である)。なお、密閉槽1には、第2空間R2内の温度を検知する温度センサー(図示しない)が設置されており、この温度センサーの検知温度に基づいて電熱ヒーター8の作動が制御される。
(Regarding temperature adjustment)
Next, we will explain the electric heater (second temperature control means) 8 that heats the air in the second space R2 of the sealed tank 1 and the cooler (first temperature control means) 9 that cools the air in the first space R1. First, the electric heater 8 is attached to the center of the upper surface (inner surface) of the bottom wall of the sealed tank 1 and is located within the second space R2. The electric heater 8 is a heater that automatically maintains the set temperature once it is set. The electric heater 8 constantly heats the second space R2 (the sealed space formed by the bottom inner wall of the sealed tank 1 and the three walls, the first through third partition walls 4, 5, and 6). The switches for the floor fan 28 and the electric heater 8 are always kept on (this ensures that warm air is constantly blowing into the second space R2). The sealed tank 1 is equipped with a temperature sensor (not shown) that detects the temperature within the second space R2, and the operation of the electric heater 8 is controlled based on the temperature detected by this temperature sensor.

冷却機9は、密閉槽1の上壁下面(内面)の中央部分に取り付けられ、第1空間R1内に位置する。冷却機9は、温度設定をしたら自動的にその設定温度を保つクーラーである。冷却機9は、第1空間R1(密閉槽1の天井の内壁と第1~第3の仕切壁4、5、6の三つの壁とで形成された密閉空間)を常に冷やすようにする。そして、天井ファン29と冷却機9のスイッチは常に入った状態にしておく(これは、常に冷風が第1空間R1内に吹き荒れている状態である)。なお、密閉槽1には、第1空間R1内の温度を検知する温度センサー(図示しない)が設置されており、この温度センサーの検知温度に基づいて冷却機9の作動が制御される。 The chiller 9 is attached to the center of the underside (inner surface) of the upper wall of the sealed tank 1 and is located within the first space R1. The chiller 9 is a cooler that automatically maintains the set temperature once it has been set. The chiller 9 constantly cools the first space R1 (the sealed space formed by the inner wall of the ceiling of the sealed tank 1 and the three walls of the first to third partition walls 4, 5, and 6). The ceiling fan 29 and chiller 9 are always switched on (this ensures that cool air is constantly blowing through the first space R1). The sealed tank 1 is also equipped with a temperature sensor (not shown) that detects the temperature within the first space R1, and the operation of the chiller 9 is controlled based on the temperature detected by this temperature sensor.

(往復移動手段について)
次に、往復移動手段であるループベルト16について説明する。図1からもわかるように、このループベルト16は、チェーン状ベルト15と、このチェーン状ベルト15の両端にそれぞれ接続された普通ベルト14(14A、14B)とが一体になったベルトである。ループベルト16は、各普通ベルト14A、14Bが、ループローラー11、13に巻き掛けられていて、一方(左側)の普通ベルト14Aが密閉槽1の左壁に設けた穴を通って密閉槽1内に入って第1仕切壁4の左側に連結され、他方(右側)の普通ベルト14Bが密閉槽1の右壁に設けた穴を通って密閉槽1内に入って第1仕切壁4の右側に連結され、ループを形成している。このループベルト16の各普通ベルト14A、14Bは、第1仕切壁4を挟んで第1及び第2コイルばね2、3と並んだ同じ水平位置で、第1仕切壁4の左右の壁の前後中央に取り付ける。このように第1仕切壁4に取り付けられたループベルト16は、第1コイルばね2及び第2コイルばね3の伸び縮み変形による第1仕切壁4の左右方向への継続的な往復移動に合わせて、左方移動及び右方移動を継続することになる。
(Regarding round-trip transportation)
Next, the loop belt 16, which is the reciprocating means, will be described. As can be seen from Figure 1, the loop belt 16 is an integrated belt consisting of a chain-like belt 15 and ordinary belts 14 (14A, 14B) connected to both ends of the chain-like belt 15. The loop belt 16 has the ordinary belts 14A, 14B wound around loop rollers 11, 13, with one (left) ordinary belt 14A passing through a hole in the left wall of the sealed tank 1, entering the sealed tank 1 and connected to the left side of the first partition wall 4, and the other (right) ordinary belt 14B passing through a hole in the right wall of the sealed tank 1, entering the sealed tank 1 and connected to the right side of the first partition wall 4, forming a loop. The ordinary belts 14A, 14B of the loop belt 16 are attached to the front and rear centers of the left and right walls of the first partition wall 4, at the same horizontal position aligned with the first and second coil springs 2, 3 across the first partition wall 4. In this way, the loop belt 16 attached to the first partition wall 4 will continue to move left and right in accordance with the continuous reciprocating movement of the first partition wall 4 in the left-right direction due to the expansion and contraction deformation of the first coil spring 2 and the second coil spring 3.

さらに図1の説明を進めると、第1仕切壁4の左側に固定されたループベルト16の普通ベルト14Aは、密閉槽1の左壁の穴(その位置は、対面する第
1仕切壁4への取り付け位置と同じ水平位置にする)を通り抜け、密閉槽1の左壁外側に設置されたループローラー13に巻き掛けられる。また、第1仕切壁4の右側に固定されたループベルト16の普通ベルト14Bは、密閉槽1の右壁の穴(その位置は、対面する第1仕切壁4への取り付け位置と同じ水平位置にする)を通り抜け、密閉槽1の右壁外側に設置されたループローラー11に巻き掛けられる。そして、密閉槽1の外側へ引き出されたそれぞれの普通ベルト14A、14Bに連結されたチェーン状ベルト15が、ローター回転軸23に連結して設置された回転伝達機構17の第1回転体41の外周部の歯にカーブするようにかみ合っている。
1 , the normal belt 14A of the loop belt 16 fixed to the left side of the first partition wall 4 passes through a hole in the left wall of the sealed tank 1 (positioned at the same horizontal position as the attachment position to the opposing first partition wall 4) and is wound around a loop roller 13 installed on the outside of the left wall of the sealed tank 1. The normal belt 14B of the loop belt 16 fixed to the right side of the first partition wall 4 passes through a hole in the right wall of the sealed tank 1 (positioned at the same horizontal position as the attachment position to the opposing first partition wall 4) and is wound around a loop roller 11 installed on the outside of the right wall of the sealed tank 1. The chain-like belts 15 connected to the normal belts 14A and 14B drawn out to the outside of the sealed tank 1 are curved and mesh with the teeth on the outer periphery of the first rotor 41 of the rotation transmission mechanism 17 installed and connected to the rotor rotation shaft 23.

つまり、第1コイルばね2が伸びるよう変形して第2コイルばね3が弱体化し圧縮されて縮むことで、第1仕切壁4が右方へ移動するときは、ループベルト16の普通ベルト14Aが右に引っ張られて、図1においてチェーン状ベルト15が左回りに移動(左方移動)するようになる。また、第2コイルばね3が伸びるよう変形して第1コイルばね2が弱体化し圧縮されて縮むことで、第1仕切壁4が左方へ移動するときは、ループベルト16の普通ベルト14Bが左に引っ張られて、図1においてチェーン状ベルト15が右回りに移動(右方移動)するようになる。よって、第1コイルばね2の伸び変形及び第2コイルばね3の弱体化と、第1コイルばね2の弱体化及び第2コイルばね3の伸び変形とを交互に実行することで、第1仕切壁4が継続的に往復移動してループベルト16が左方移動及び右方移動を交互に継続的に繰り返す。 In other words, when the first partition wall 4 moves to the right as the first coil spring 2 expands and the second coil spring 3 weakens, compresses, and contracts, the normal belt 14A of the loop belt 16 is pulled to the right, causing the chain-like belt 15 to move counterclockwise (moves leftward) in FIG. 1. Also, when the second coil spring 3 expands and the first coil spring 2 weakens, compresses, and contracts, the first partition wall 4 moves to the left as the normal belt 14B of the loop belt 16 is pulled to the left, causing the chain-like belt 15 to move clockwise (moves rightward) in FIG. 1. Therefore, by alternately expanding and deforming the first coil spring 2 and weakening the second coil spring 3 and weakening the first coil spring 2 and expanding and deforming the second coil spring 3, the first partition wall 4 continuously reciprocates, causing the loop belt 16 to continuously and repeatedly move leftward and rightward.

(回転伝達機構について)
回転伝達機構17は、図4及び図3に示すように、ローター回転軸23に回転可能に設けられ、駆動手段として機能するループベルト16により正転方向及び正転方向と反対の逆転方向へ交互に回転する第1回転体41と、第1回転体41と並んでローター回転軸23に固定され、外周部に突爪部47およびラックギア43が設けられた第2回転体48と、第1回転体41に固定された支点軸49に揺動可能に設けられ、第2回転体48の突爪部47に引っ掛かり可能なレバー42と、レバー42に回転自在に設けられ、ラックギア43に噛み合い可能なピニオンギア44を備える。レバー42は、ラックギア43の突爪部47に引っ掛かるか、ラックギア43と噛み合うようにねじりばね(付勢手段)50により常に押されている。第1回転体41の正転方向の回転時には、ピニオンギア44が突爪部47に引っ掛かることで、第2回転体48及びローター回転軸23が第1回転体41と同じ正転方向へ回転する。一方、第1回転体41の逆転方向の回転時には、ラックギア43に噛み合ったピニオンギア44が回転し、このピニオンギア44の回転により第2回転体48及びローター回転軸23が正転方向へ回転する。すなわち、第1回転体41は正転方向及び逆転方向へ交互に回転するが、第2回転体48及びローター回転軸23は常に正転方向の一方向へ継続して回転するよう構成されている。
(About the rotation transmission mechanism)
4 and 3 , the rotation transmission mechanism 17 includes a first rotor 41 rotatably mounted on the rotor shaft 23 and rotated alternately in a forward direction and a reverse direction opposite to the forward direction by a loop belt 16 functioning as a drive means, a second rotor 48 fixed to the rotor shaft 23 alongside the first rotor 41 and having a protruding claw 47 and a rack gear 43 on its outer periphery, a lever 42 swingably mounted on a fulcrum shaft 49 fixed to the first rotor 41 and capable of hooking onto the protruding claw 47 of the second rotor 48, and a pinion gear 44 rotatably mounted on the lever 42 and capable of meshing with the rack gear 43. The lever 42 is constantly pushed by a torsion spring (biasing means) 50 so that it either hooks onto the protruding claw 47 of the rack gear 43 or meshes with the rack gear 43. When the first rotating body 41 rotates in the forward direction, the pinion gear 44 gets caught on the protruding claw portion 47, causing the second rotating body 48 and the rotor rotating shaft 23 to rotate in the same forward direction as the first rotating body 41. On the other hand, when the first rotating body 41 rotates in the reverse direction, the pinion gear 44 meshed with the rack gear 43 rotates, and the rotation of this pinion gear 44 causes the second rotating body 48 and the rotor rotating shaft 23 to rotate in the forward direction. In other words, the first rotating body 41 rotates alternately in the forward and reverse directions, but the second rotating body 48 and the rotor rotating shaft 23 are configured to always rotate continuously in one direction, the forward direction.

回転伝達機構17は、図3に示すように、往復移動手段16が第1方向へ移動する際(図3(a))にローター回転軸(回転軸)23を一方向へ回転させる第1回転伝達手段42と、往復移動手段16が第1方向と反対の第2方向へ移動する際(図3(b))に回転軸23を前記と同一方向へ回転させる第2回転伝達手段44とを備える。なお、回転伝達機構17に関する以降の説明では、図3において、第1回転体41及び第2回転体48の左回転を正転方向の回転とし、右回転を逆転方向の回転とする。 As shown in Figure 3, the rotation transmission mechanism 17 includes a first rotation transmission means 42 that rotates the rotor rotation shaft (rotation shaft) 23 in one direction when the reciprocating means 16 moves in a first direction (Figure 3(a)), and a second rotation transmission means 44 that rotates the rotation shaft 23 in the same direction when the reciprocating means 16 moves in a second direction opposite to the first direction (Figure 3(b)). Note that in the following description of the rotation transmission mechanism 17, left rotation of the first rotor 41 and second rotor 48 in Figure 3 will be referred to as forward rotation, and right rotation will be referred to as reverse rotation.

突爪部47は、第2回転体48の外周部において、ローター回転軸23を中心とした周方向へ所定の間隔で複数設けられると共に、各突爪部47の間にラックギア43が設けられている。ピニオンギア44が設けられたレバー42は、第2回転体48を囲むように第1回転体41に複数設けられている。従って、第1回転体41の正転回転時には、各ピニオンギア44が突爪部47に引っ掛かるようになり、第1回転体41の逆転回転時には、各ピニオンギア44が各ラックギア43に順次噛み合って同時かつ連続的に回転し、各ピニオンギア44が回転する時に発生する回転慣性力により第2回転体48を正転方向へ回転させるようになっている。以降に具体的に説明する。 The protruding claws 47 are provided at predetermined intervals around the rotor rotation axis 23 on the outer periphery of the second rotating body 48, and rack gears 43 are provided between each of the protruding claws 47. A plurality of levers 42, each with a pinion gear 44, are provided on the first rotating body 41 so as to surround the second rotating body 48. Therefore, when the first rotating body 41 rotates forward, each pinion gear 44 is caught on the protruding claws 47. When the first rotating body 41 rotates reversely, each pinion gear 44 sequentially meshes with each rack gear 43, rotating simultaneously and continuously. The rotational inertia force generated when each pinion gear 44 rotates causes the second rotating body 48 to rotate forward. This is explained in detail below.

(第1回転体41について)
第1回転体41は、図4(a)に示すように、円板状に形成されており、その中央には、ローター回転軸23が挿通する穴46が、その厚み方向に貫通して形成されている。第1回転体41は、ローター回転軸23が穴46に挿通することでこのローター回転軸23に取り付けられるが、その第1回転体41を取り付ける前に図4(b)に示すように、前記ローター回転軸23に固定された第2回転体48に接する形で前記ローター回転軸23に軸受ベアリング70を取り付け固定しその軸受ベアリング70の上に第1回転体41を取り付けることで、ローター回転軸23に対し自在回転が可能となっている。すなわち、第1回転体41は、ローター回転軸23の回転方向に関係なく正転方向または逆転方向へスムーズに回転可能である。また、第1回転体41の外周部には、ループベルト16のチェーン状ベルト15が噛み合う歯40が全周に亘って形成されており、第1回転体41はいわゆるスプロケットとなっている。また、第1回転体41の端面には、穴46を中心とする所定直径の円周上の側面に、周方向へ所要間隔をおいて複数(実施例では3つ)の支点軸49が設けられている。支点軸49には、レバー42が揺動可能に取り付けられている。
(Regarding the first rotating body 41)
As shown in FIG. 4( a), the first rotor 41 is formed in a disk shape, and a hole 46 through which the rotor shaft 23 is inserted is formed in the center of the first rotor 41 in the thickness direction. The first rotor 41 is attached to the rotor shaft 23 by inserting the rotor shaft 23 into the hole 46. However, before attaching the first rotor 41, as shown in FIG. 4( b), a bearing 70 is attached and fixed to the rotor shaft 23 in contact with a second rotor 48 fixed to the rotor shaft 23, and the first rotor 41 is attached on the bearing 70, thereby enabling free rotation relative to the rotor shaft 23. In other words, the first rotor 41 can smoothly rotate in the forward or reverse direction regardless of the rotation direction of the rotor shaft 23. Furthermore, teeth 40 that mesh with the chain-like belt 15 of the loop belt 16 are formed around the entire outer periphery of the first rotor 41, making the first rotor 41 a so-called sprocket. Furthermore, a plurality of (three in this embodiment) fulcrum shafts 49 are provided at required intervals in the circumferential direction on the side surface of a circle of a predetermined diameter centered on the hole 46 at the end face of the first rotor 41. A lever 42 is attached to the fulcrum shafts 49 so as to be able to swing.

(レバー42について)
第1回転体41の端面に設けられた3つの支点軸49に揺動可能に取り付けられた各レバー42は、図2に示すように、ほぼ「へ」の字形に形成されたシーソータイプであり、長手方向の中間部に位置する屈曲部分に、支点軸49が挿通する穴が、その厚み方向に貫通して形成されている。レバー42は、支点軸49が穴に挿通することでこの支点軸49に取り付けられ、一方の先端部42a及び他方の先端部42bが、第2回転体48の外縁部に近づいたり離れたりするように姿勢が変位する。すなわちレバー42は、一方の先端部42aが第2回転体48の外縁部に近づいた場合には他方の先端部42bが第2回転体48の外縁部から離れ、他方の先端部42bが第2回転体48の外縁部に近づいた場合には一方の先端部42aが第2回転体48の外縁部から離れるように揺動する。そして、レバー42の一方の先端部42a及び他方の先端部42bのそれぞれには、ピニオンギア44、44が回転自在に取り付けられている。すなわち、1つのレバー42には、2つのピニオンギア44、44が取り付けられている。
(Regarding lever 42)
Each lever 42 is swingably attached to three fulcrum shafts 49 provided on the end face of the first rotating body 41. As shown in FIG. 2 , each lever 42 is a seesaw type lever formed in a substantially V-shape, with a hole for inserting the fulcrum shaft 49 penetrating the thickness direction at a bent portion located in the middle of the longitudinal direction. The lever 42 is attached to the fulcrum shaft 49 by inserting the fulcrum shaft 49 into the hole, and the position of one tip end 42 a and the other tip end 42 b changes so that they move toward and away from the outer edge of the second rotating body 48. That is, when one tip end 42 a approaches the outer edge of the second rotating body 48, the other tip end 42 b moves away from the outer edge of the second rotating body 48, and when the other tip end 42 b approaches the outer edge of the second rotating body 48, the one tip end 42 a moves away from the outer edge of the second rotating body 48. Pinion gears 44, 44 are rotatably attached to one end 42a and the other end 42b of the lever 42. That is, two pinion gears 44, 44 are attached to one lever 42.

(ねじりばね50について)
各支点軸49には、付勢手段としてのねじりばね50が取り付けられている。ねじりばね50は、支点軸49に装着される環状部と、この環状部から伸びた2つの脚部とを備え、一方の脚部の先端は第1回転体41の端面に固定され、他方の脚部の先端はレバー42に固定されている。そして、ねじりばね50は、レバー42に固定された他方の脚部が、レバー42の一方の先端部42aが、第2回転体48の外縁部へ近づく方向へレバー42を常に押すようになっている。従って、レバー42の揺動により、レバー42に取り付けられたピニオンギア44、44のうち少なくとも1つのピニオンギア44が、第2回転体48の突爪部47またはラックギア43に接触するようになっている。ここで、ねじりばね50の押す力は、第2回転体48の外縁部に設けられた突爪部47にレバー42のピニオンギア44が位置するようになる場合には、レバー42の一方の先端部42a側が第2回転体48の外縁部から離れ、他方の先端部42b側が第2回転体48の外縁部に近づくようにレバー42の姿勢が変位することを許容する強さに設定されている。
(About torsion spring 50)
A torsion spring 50 serving as a biasing means is attached to each fulcrum shaft 49. The torsion spring 50 has an annular portion attached to the fulcrum shaft 49 and two legs extending from the annular portion, with the tip of one leg fixed to the end face of the first rotating body 41 and the tip of the other leg fixed to the lever 42. The other leg of the torsion spring 50, which is fixed to the lever 42, constantly pushes the lever 42 in a direction in which one tip 42a of the lever 42 approaches the outer edge of the second rotating body 48. Therefore, when the lever 42 swings, at least one of the pinion gears 44 attached to the lever 42 comes into contact with the protruding claw portion 47 or the rack gear 43 of the second rotating body 48. Here, the pushing force of the torsion spring 50 is set to a strength that allows the posture of the lever 42 to change so that, when the pinion gear 44 of the lever 42 is positioned at the protruding claw portion 47 provided on the outer edge of the second rotating body 48, one tip end 42a of the lever 42 moves away from the outer edge of the second rotating body 48 and the other tip end 42b moves closer to the outer edge of the second rotating body 48.

(ピニオンギア44について)
各レバー42の一方の先端部42a及び他方の先端部42bに取り付けられた各ピニオンギア44、44は、第2回転体48に設けられたラックギア43の歯と同じモジュールの歯が外周面全周に形成されており、このラックギア43と噛み合い得るようになっている。各ピニオンギア44は、高速回転することが望まれるため、例えば、直径が10mm~20mmの小径のものが採用される。また、各ピニオンギア44は、比重が大きい材料から形成されており、回転速度に応じて回転慣性力が高まるようになっている。ここで、各ピニオンギア44は、例えば鋼鉄、合金鋼、炭素鋼、鋳鉄などの鉄金属から形成することが望ましい。
(Regarding pinion gear 44)
Each pinion gear 44, 44 attached to one end 42a and the other end 42b of each lever 42 has teeth of the same module formed on the entire outer periphery as the teeth of the rack gear 43 provided on the second rotor 48, so that it can mesh with this rack gear 43. Since each pinion gear 44 is desired to rotate at high speed, a small diameter of, for example, 10 mm to 20 mm is used. Furthermore, each pinion gear 44 is made of a material with a high specific gravity so that the rotational inertia force increases according to the rotational speed. Here, each pinion gear 44 is preferably made of an ferrous metal such as steel, alloy steel, carbon steel, or cast iron.

(第2回転体48について)
第2回転体48は、図4に示すように、第1回転体41と同程度の厚みの板状に形成されており、その中央には、ローター回転軸23が挿通する穴46が、その厚み方向に貫通して形成されている。第2回転体48は、ローター回転軸23が穴46に挿通することでこのローター回転軸23に固定するように取り付けられ、かつローター回転軸23に対して自在回転が不能となっている。すなわち、第2回転体48は、常にローター回転軸23と一体となって正転方向へ回転するようになっている。第2回転体48の外周部には、複数(実施例では9つ)の突爪部47が周方向へ等間隔に設けられており、各突爪部47の間の部分は、相対的に径方向へ凹んだ凹湾曲部となっている。各突爪部47の間に位置する各凹湾曲部は、一方(正転方向)の突爪部47側に凹部51が形成されていると共に、他方(逆転方向)の突爪部47側はなだらかな凹曲線状となっている。
(Regarding the second rotating body 48)
As shown in FIG. 4 , the second rotating body 48 is formed in a plate shape with a thickness similar to that of the first rotating body 41. A hole 46 for inserting the rotor shaft 23 is formed through the center of the second rotating body 48 in the thickness direction. The rotor shaft 23 is inserted into the hole 46, so that the second rotating body 48 is fixed to the rotor shaft 23 and cannot freely rotate relative to the rotor shaft 23. In other words, the second rotating body 48 always rotates in the forward direction together with the rotor shaft 23. The outer periphery of the second rotating body 48 is provided with multiple (nine in this embodiment) protruding portions 47 spaced equally circumferentially. The portions between the protruding portions 47 are concavely curved, recessed radially relative to each other. Each concavely curved portion between the protruding portions 47 has a recess 51 formed on one side of the protruding portion 47 (forward rotation direction), and a gently sloping concave curve on the other side of the protruding portion 47 (reverse rotation direction).

(凹部51について)
各凹部51には、図3に示すように、レバー42の一方の先端部42aに設けたピニオンギア44が嵌り得るようになっている。また、各凹部51には、レバー42の他方の先端部42bに設けたピニオンギア44は嵌らないようになっている。各凹部51は、図2から明らかなように、第2回転体48の逆転方向側へ開口すると共に、第2回転体48の正転方向へ凹んだ凹円弧状のアンダーカット形態をなしている。そして、各凹部51は、第1回転体41に設けられたレバー42の一方の先端部42aに設けられたピニオンギア44が嵌り得る形状及びサイズに形成されている。これにより、第2回転体48に対して第1回転体41が正転方向へ相対的に回転する際には、レバー42の一方の先端部42aに設けられたピニオンギア44が、凹部51に向けて移動してこの凹部51に嵌るようになる。そして、ピニオンギア44が凹部51に嵌った状態(図3(a))においては、第1回転体41の正転方向への回転は、第2回転体48の正転方向への回転より速くなることが規制され、第2回転体48と第1回転体41とが同期して正転方向へ回転することが可能となる。また、ピニオンギア44が凹部51に嵌っている状態において、第2回転体48に対して第1回転体41が逆転方向へ相対的に回転する際には、ピニオンギア44が凹部51から逆転方向へ抜け出るようになり、第1回転体41の逆転方向の回転が可能となる。
(Regarding the recess 51)
As shown in FIG. 3 , each recess 51 is configured to receive the pinion gear 44 provided on one end 42 a of the lever 42. The pinion gear 44 provided on the other end 42 b of the lever 42 is not configured to receive the pinion gear 44. As is clear from FIG. 2 , each recess 51 opens toward the reverse direction of the second rotor 48 and has an arc-shaped undercut shape recessed toward the forward rotation direction of the second rotor 48. Each recess 51 is formed in a shape and size that allows the pinion gear 44 provided on one end 42 a of the lever 42 provided on the first rotor 41 to receive the pinion gear 44. As a result, when the first rotor 41 rotates in the forward rotation direction relative to the second rotor 48, the pinion gear 44 provided on one end 42 a of the lever 42 moves toward the recess 51 and receives the pinion gear 44. When the pinion gear 44 is fitted in the recess 51 ( FIG. 3( a) ), the rotation of the first rotating body 41 in the forward direction is restricted from becoming faster than the rotation of the second rotating body 48 in the forward direction, and the second rotating body 48 and the first rotating body 41 can rotate in sync in the forward direction. Furthermore, when the first rotating body 41 rotates in the reverse direction relative to the second rotating body 48 while the pinion gear 44 is fitted in the recess 51, the pinion gear 44 comes out of the recess 51 in the reverse direction, allowing the first rotating body 41 to rotate in the reverse direction.

(ラックギア43について)
各ラックギア43は、各レバー42に設けたピニオンギア44のモジュールと同じ歯列であり、このピニオンギア44が噛み合い得るようになっている。ラックギア43は、第2回転体48の外周面における各突爪部47の間の凹曲線部に形成されている。従って、図2に示すように、第1回転体41と第2回転体48との相対的に位置関係により、レバー42の一方の先端部42aに設けたピニオンギア44が第2回転体48のラックギア43に噛み合っている際には、他方の先端部42bに設けたピニオンギア44は第2回転体48から離れるようになる。そして、レバー42の一方の先端部42aに設けたピニオンギア44が第2回転体48の突爪部47に位置する際には、レバー42の姿勢が変位して、他方の先端部42bに設けたピニオンギア44が第2回転体48に近づいてラックギア43と噛み合うようになる。また、レバー42の他方の先端部42bに設けたピニオンギア44が第2回転体48の突爪部47に位置する際には、レバー42の姿勢が変位して、一方の先端部42aに設けたピニオンギア44が第2回転体48に近づいてラックギア43と噛み合うようになる。そして、各ピニオンギア44は、ラックギア43に噛み合った状態で第1回転体41が第2回転体48に対して相対的に逆転方向へ回転(右回転)した場合に、図3(b)において右回転するようになる。
(Regarding rack gear 43)
Each rack gear 43 has the same tooth arrangement as the module of the pinion gear 44 provided on each lever 42, and the pinion gear 44 can mesh with it. The rack gear 43 is formed on a concave curved portion between each of the protruding claw portions 47 on the outer peripheral surface of the second rotor 48. Therefore, as shown in FIG. 2 , depending on the relative positional relationship between the first rotor 41 and the second rotor 48, when the pinion gear 44 provided on one end 42a of the lever 42 meshes with the rack gear 43 of the second rotor 48, the pinion gear 44 provided on the other end 42b moves away from the second rotor 48. When the pinion gear 44 provided on one end 42a of the lever 42 is positioned at the protruding claw portion 47 of the second rotor 48, the posture of the lever 42 is displaced, and the pinion gear 44 provided on the other end 42b moves closer to the second rotor 48 and meshes with the rack gear 43. Furthermore, when the pinion gear 44 provided on the other tip 42b of the lever 42 is positioned at the protruding claw portion 47 of the second rotating body 48, the posture of the lever 42 is changed, and the pinion gear 44 provided on one tip 42a approaches the second rotating body 48 and comes into mesh with the rack gear 43. When the first rotating body 41 rotates in the reverse direction (clockwise) relative to the second rotating body 48 while meshed with the rack gear 43, each pinion gear 44 rotates clockwise in FIG.

(ピニオンギア44による第2回転体48の正転方向への回転力付与について)
各ピニオンギア44は、前に述べたように、比重が大きい材料から形成されているため、図3(b)において高速で右回転すると回転慣性力が発生する。高速で右回転することで回転慣性力が発生した各ピニオンギア44には、噛み合っているラックギア43の歯を蹴り出すような力が発生する。すなわち、各ピニオンギア44がラックギア43を蹴り出すことで、第2回転体48には正転方向の回転(左回転)が付与されることになる。言い換えると、第1回転体41が第2回転体48に対して逆転方向に回転(右回転)する際は、各ピニオンギア44の歯がラックギア43の歯を蹴り出す力が各ピニオンギア44に発生するので、第2回転体48を正転方向へ回転(左回転)させ得る。
(Regarding application of rotational force in the forward direction of the second rotating body 48 by the pinion gear 44)
As described above, each pinion gear 44 is made of a material with a high specific gravity, and therefore generates a rotational inertia force when it rotates clockwise at high speed in FIG. 3B . When rotational inertia force is generated in each pinion gear 44 by rotating clockwise at high speed, a force is generated in each pinion gear 44 that kicks out the teeth of the meshing rack gear 43. In other words, when each pinion gear 44 kicks out the rack gear 43, a forward rotation (counterclockwise rotation) is imparted to the second rotating body 48. In other words, when the first rotating body 41 rotates in the reverse direction (clockwise rotation) relative to the second rotating body 48, a force is generated in each pinion gear 44 that causes the teeth of each pinion gear 44 to kick out the teeth of the rack gear 43, thereby rotating the second rotating body 48 in the forward rotation direction (counterclockwise rotation).

以上のように構成された回転伝達機構17は、ローター回転軸23に回転自在に設けられた第1回転体41と、ローター回転軸23に固定された第2回転体48とが、ローター回転軸23の軸心方向に並んで隣接している。そして、第1回転体41は、ループベルト16のチェーン状ベルト15の左方移動及び右方移動に連動して、ローター回転軸23に対して正転方向及び逆転方向へ交互に継続的に回転する。 In the rotation transmission mechanism 17 configured as described above, the first rotating body 41, which is rotatably mounted on the rotor rotation shaft 23, and the second rotating body 48, which is fixed to the rotor rotation shaft 23, are adjacent to each other in the axial direction of the rotor rotation shaft 23. The first rotating body 41 continuously rotates alternately in the forward and reverse directions relative to the rotor rotation shaft 23 in conjunction with the leftward and rightward movement of the chain-like belt 15 of the loop belt 16.

(第1回転体41が正転方向へ回転する場合)
このような構成の回転伝達機構17は、図3(a)に示すように、ループベルト16のチェーン状ベルト15が左方移動する際には、第1回転体41が正転方向に回転(左回転)するようになり、ねじりばね50で押された各レバー42の一方の先端部42aに設けられたピニオンギア44が、第2回転体48の凹部51に嵌り込むようになる。凹部51に嵌り込んだピニオンギア44は、第1回転体41が正転方向へ回転する間は凹部51から抜け出ることができない。これにより、正転方向へ回転する第1回転体41に押されて、第2回転体48が正転方向へ同じ回転速度で同期して回転するようになり、第2回転体48が固定されているローター回転軸23が、一方向(正転方向)へ継続的に回転する。
(When the first rotating body 41 rotates in the normal direction)
3(a), in the rotation transmission mechanism 17 configured as described above, when the chain-like belt 15 of the loop belt 16 moves leftward, the first rotating body 41 rotates in the forward direction (counterclockwise), and the pinion gear 44 provided at one end 42a of each lever 42, pressed by the torsion spring 50, fits into the recess 51 of the second rotating body 48. The pinion gear 44 fitted into the recess 51 cannot come out of the recess 51 while the first rotating body 41 rotates in the forward direction. As a result, the second rotating body 48 is pushed by the first rotating body 41 rotating in the forward direction, and rotates in sync at the same rotational speed in the forward direction, and the rotor rotation shaft 23 to which the second rotating body 48 is fixed continuously rotates in one direction (forward direction).

(第1回転体41が逆転方向へ回転する場合)
一方、回転伝達機構17は、図3(b)に示すように、ループベルト16のチェーン状ベルト15が右方移動する際には、第1回転体41が逆転方向に回転(右回転)するようになり、ねじりばね50で押された各レバー42の一方の先端部42aに設けられたピニオンギア44が、第2回転体48のラックギア43に噛み合うようになる。そして、第1回転体41が第2回転体48に対し相対的に逆転方向へ回転(右回転)することで、ラックギア43に噛み合っている各ピニオンギア44が高速で右回転するようになり、高速回転する各ピニオンギア44によりラックギア43が蹴り出されるようになる。また第1回転体41が第2回転体48に対して相対的に逆転方向へ回転する過程で、レバー42の一方の先端部42aに設けられたピニオンギア44が突爪部47に位置する際には、レバー42の姿勢が変位することで、他方の先端部42bに設けたピニオンギア44が、ラックギア43に噛み合って高速回転するようになる。これにより、ラックギア43が形成された第2回転体48は、各ピニオンギア44、44の回転慣性力により正転方向へ回転するようになり、この第2回転体48が固定されているローター回転軸23が、一方向(正転方向)へ継続的に回転する。
(When the first rotor 41 rotates in the reverse direction)
3(b), when the chain-like belt 15 of the loop belt 16 moves to the right, the rotation transmission mechanism 17 causes the first rotating body 41 to rotate in the reverse direction (rotate right), and the pinion gear 44 provided at one end 42a of each lever 42 pressed by the torsion spring 50 comes into mesh with the rack gear 43 of the second rotating body 48. Then, as the first rotating body 41 rotates in the reverse direction (rotates right) relative to the second rotating body 48, each pinion gear 44 meshing with the rack gear 43 rotates right at high speed, and the rack gear 43 is kicked out by each pinion gear 44 rotating at high speed. Furthermore, when the pinion gear 44 provided at one tip 42a of the lever 42 is positioned at the protruding claw portion 47 during the process of the first rotating body 41 rotating in the reverse direction relative to the second rotating body 48, the posture of the lever 42 is changed, causing the pinion gear 44 provided at the other tip 42b to mesh with the rack gear 43 and rotate at high speed. As a result, the second rotating body 48 on which the rack gear 43 is formed rotates in the forward direction due to the rotational inertia force of the pinion gears 44, 44, and the rotor rotation shaft 23 to which this second rotating body 48 is fixed rotates continuously in one direction (forward direction).

このように、実施例の回転伝達機構17は、第1回転体41が正転方向へ回転する際には第2回転体48は正転方向へ継続的に回転し、第1回転体41が逆転方向へ回転する際にも第2回転体48は正転方向へ継続的に回転することになり、この第2回転体48が固定されたローター回転軸23が常に正転方向の一方向へ連続的(継続的)に回転するようになる。すなわち、第1回転体41が正転方向及び逆転方向へ交互に回転しても、第2回転体48が常に正転方向の一方向へ継続的に回転するようになり、ローター回転軸23も正転方向の一方向へ連続的に回転することで発電機20の継続的な発電を実現することができる。 In this way, in the rotation transmission mechanism 17 of this embodiment, when the first rotating body 41 rotates in the forward direction, the second rotating body 48 rotates continuously in the forward direction, and when the first rotating body 41 rotates in the reverse direction, the second rotating body 48 rotates continuously in the forward direction, so that the rotor rotating shaft 23 to which this second rotating body 48 is fixed always rotates continuously in one direction in the forward direction. In other words, even if the first rotating body 41 rotates alternately in the forward and reverse directions, the second rotating body 48 always rotates continuously in one direction in the forward direction, and the rotor rotating shaft 23 also rotates continuously in one direction in the forward direction, thereby achieving continuous power generation by the generator 20.

(発電機20について)
発電機20は、既に実用化されている公知のものが使用されており、ここでは詳細な説明は省略する。発電機20は、図1に示すように、ローター回転軸23と、このローター回転軸23に固定されたローター21と、このローター21を取り巻く形でローター回転軸23に固定された軸受ベアリング26の上に設置されたコイル層19とから構成されている。この構造は、自転車のマグネット発電機と同じであり、磁石層であるローター21が回転すると、それを取り巻くコイル層19に電気が発生する。
(Regarding generator 20)
The generator 20 used is a known one that is already in practical use, and a detailed description thereof will be omitted here. As shown in Figure 1, the generator 20 is composed of a rotor shaft 23, a rotor 21 fixed to the rotor shaft 23, and a coil layer 19 that surrounds the rotor 21 and is installed on a bearing 26 that is fixed to the rotor shaft 23. This structure is the same as that of a bicycle magnet generator, and when the rotor 21, which is the magnet layer, rotates, electricity is generated in the coil layer 19 that surrounds it.

実施例の作用Function of the Example

以上のように構成された実施例の発電装置CUについて、実際にどの様に作動して発電が実現されるかについて説明する。 We will now explain how the power generation unit CU of the embodiment configured as described above actually operates to generate power.

発電装置CUは、初期状態(作動していない状態)では、例えば図5(a)の状態となっている。すなわち、第1コイルばね2は縮んでおり、第2コイルばね3は伸びている。これにより、第1仕切壁4は、密閉槽1の左壁に近づいた位置に停止しており、第2仕切壁5は、左壁に接触した位置で停止している。また、第3仕切壁6は、右壁に接触した位置で停止している。そして、密閉槽1の第1空間R1内に、伸びた第2コイルばね3が位置しており、第2空間R2内に、縮んだ第1コイルばね2が位置している。なお、初期状態においては、第1空間R1内及び第2空間R2内は何れも閾温度T未満の温度に保持されており、第2コイルばね3は伸びたままで弱体化しており、第1コイルばね2は縮んだままで弱体化しており、第1コイルばね2及び第2コイルばね3は伸びる力は発生していない。 In its initial state (non-operating state), the power generating unit CU is in the state shown in Figure 5(a), for example. Specifically, the first coil spring 2 is compressed, and the second coil spring 3 is expanded. As a result, the first partition wall 4 is stopped near the left wall of the sealed vessel 1, and the second partition wall 5 is stopped in contact with the left wall. Furthermore, the third partition wall 6 is stopped in contact with the right wall. The expanded second coil spring 3 is located within the first space R1 of the sealed vessel 1, and the compressed first coil spring 2 is located within the second space R2. Note that in the initial state, both the first space R1 and the second space R2 are maintained at temperatures below the threshold temperature T. The second coil spring 3 remains expanded and weakened, and the first coil spring 2 remains compressed and weakened, and no expansion force is generated in the first coil spring 2 or the second coil spring 3.

初期状態で停止している発電装置CUのメインスイッチ(図示せず)をONとすると、予め充電してあった蓄電池27から、電熱ヒーター8、冷却機9、床上ファン28及び天井ファン29のそれぞれに電気が供給される。これにより、密閉槽1の第1空間R1内の空気は、天井ファン29により対流すると共に冷却機9により徐々に冷やされる。そして、第1空間R1内の空気は、所要時間後に閾温度T未満の温度に冷却された冷気となり、第1空間R1内全体が閾温度T未満に維持される。一方、密閉槽1の第2空間R2内の空気は、床上ファン28により対流すると共に電熱ヒーター8により徐々に温められる。そして、第2空間R2内の空気は、所要時間後に閾温度T以上の温度に加熱された暖気となり、第2空間R2内全体が閾温度Tの温度以上に維持される。 When the main switch (not shown) of the power generation unit CU, which is initially stopped, is turned ON, electricity is supplied from the pre-charged storage battery 27 to the electric heater 8, chiller 9, floor fan 28, and ceiling fan 29. As a result, the air in the first space R1 of the sealed tank 1 is convected by the ceiling fan 29 and gradually cooled by the chiller 9. After a required time, the air in the first space R1 becomes cold air cooled to a temperature below threshold temperature T, and the entire first space R1 is maintained below threshold temperature T. Meanwhile, the air in the second space R2 of the sealed tank 1 is convected by the floor fan 28 and gradually warmed by the electric heater 8. After a required time, the air in the second space R2 becomes warm air heated to a temperature above threshold temperature T, and the entire second space R2 is maintained at a temperature above threshold temperature T.

密閉槽1内の第1空間R1内が閾温度T未満の温度に冷やされることで、伸びた第1空間R1内に位置していた第2コイルばね3は、閾温度T未満の温度に冷やされた状態が維持され、伸びる力が生じずに弱体化した状態に維持される。一方、密閉槽1内の第2空間R2内が閾温度T以上の温度に温められることで、縮んで弱体化したまま第2空間R2内に位置していた第1コイルばね2は、閾温度T以上の温度に温められるため、伸びる力が発生するようになる。 When the first space R1 inside the sealed tank 1 is cooled to a temperature below the threshold temperature T, the second coil spring 3 located in the expanded first space R1 remains cooled to a temperature below the threshold temperature T, and is maintained in a weakened state without generating any expansion force. On the other hand, when the second space R2 inside the sealed tank 1 is heated to a temperature above the threshold temperature T, the first coil spring 2 located in the second space R2 in a shrunk and weakened state is heated to a temperature above the threshold temperature T, and begins to generate an expansion force.

これにより、第2コイルばね3が弱体化して縮められることが可能となるので第1コイルばね2が伸びることが可能となり、第1コイルばね2の伸び変形及びこれに伴う第2コイルばね3の圧縮変形により、第1仕切壁4及び第2仕切壁5が右方向へ押され、第1仕切壁4及び第2仕切壁5が第1及び第2ガイド溝60、61に沿って右方向へスライド移動する。 This weakens the second coil spring 3, allowing it to contract, allowing the first coil spring 2 to expand. The expansion deformation of the first coil spring 2 and the accompanying compression deformation of the second coil spring 3 push the first partition wall 4 and the second partition wall 5 to the right, causing them to slide to the right along the first and second guide grooves 60, 61.

第1仕切壁4及び第2仕切壁5がガイド溝60、61に沿って右方向へスライド移動するに伴い、ループを形成する前述した紐Iが突っ張るまでは第3仕切壁6は密閉槽1の右壁に接触した状態で停止している。そして、第3仕切壁6は、紐Iが突っ張った以降では、第3ガイド溝62に沿って左方へ移動するようになる。そして、第2仕切壁5が密閉槽1の右壁に接触したタイミングで、第1仕切壁4及び第2仕切壁5が停止し、第3仕切壁6は、密閉槽1の左壁に接触したタイミングで停止する。これにより、第1~第3の仕切壁4、5、6による第1空間R1と第2空間R2との区画状態がほぼ維持される。 As the first partition wall 4 and the second partition wall 5 slide to the right along the guide grooves 60 and 61, the third partition wall 6 remains in contact with the right wall of the sealed tank 1 until the aforementioned string I forming the loop is stretched. After the string I is stretched, the third partition wall 6 moves to the left along the third guide groove 62. The first partition wall 4 and the second partition wall 5 stop when the second partition wall 5 comes into contact with the right wall of the sealed tank 1, and the third partition wall 6 stops when it comes into contact with the left wall of the sealed tank 1. This substantially maintains the partitioning of the first space R1 and the second space R2 by the first through third partition walls 4, 5, and 6.

第2仕切壁5が密閉槽1の右壁に当たり、第3仕切壁6が密閉槽1の左壁に当たった状態(図5(b))となると、閾温度T以上の温度に加熱されていた第1コイルばね2は、閾温度T未満の温度に冷やされている第1空間R1内に位置するようになるので閾温度T未満の温度に急速に冷やされ、弱体化する。一方、閾温度T未満の温度に冷やされていた第2コイルばね3は、閾温度T以上の温度に温められている第2空間R2内に位置するようになるので閾温度T以上の温度に急速に温められ、伸びる力が発生するようになる。 When the second partition wall 5 comes into contact with the right wall of the sealed vessel 1 and the third partition wall 6 comes into contact with the left wall of the sealed vessel 1 (Figure 5(b)), the first coil spring 2, which had been heated to a temperature equal to or greater than the threshold temperature T, is now located within the first space R1, which has been cooled to a temperature below the threshold temperature T, and is therefore rapidly cooled to a temperature below the threshold temperature T and weakened. On the other hand, the second coil spring 3, which had been cooled to a temperature below the threshold temperature T, is now located within the second space R2, which has been heated to a temperature equal to or greater than the threshold temperature T, and is therefore rapidly heated to a temperature equal to or greater than the threshold temperature T, generating an elongating force.

これにより、第1コイルばね2が弱体化して縮められることが可能となるので第2コイルばね3が伸びることが可能となり、第2コイルばね3の伸び変形及びこれに伴う第1コイルばね2の圧縮変形により、第1仕切壁4及び第2仕切壁5が左方向へ押され、第1仕切壁4及び第2仕切壁5が第1及び第2ガイド溝60、61に沿って左方向へスライド移動する。 This weakens the first coil spring 2, allowing it to contract, and allows the second coil spring 3 to expand. The expansion deformation of the second coil spring 3 and the resulting compression deformation of the first coil spring 2 push the first partition wall 4 and the second partition wall 5 to the left, causing them to slide leftward along the first and second guide grooves 60, 61.

第1仕切壁4及び第2仕切壁5がガイド溝60、61に沿って左方向へスライド移動するに伴い、ループを形成する前述した紐Iが突っ張るまでは第3仕切壁6は密閉槽1の左壁に接触した状態で停止している。そして、第3仕切壁6は、紐Iが突っ張った以降では、第3ガイド溝62に沿って右方へ移動するようになる。そして、第2仕切壁5が密閉槽1の左壁に接触したタイミングで、第1仕切壁4及び第2仕切壁5が停止し、第3仕切壁6は、密閉槽1の右壁に接触したタイミングで停止する。これにより、第1~第3の仕切壁4、5、6による第1空間R1と第2空間R2との区画状態がほぼ維持される。 As the first partition wall 4 and the second partition wall 5 slide leftward along the guide grooves 60 and 61, the third partition wall 6 remains in contact with the left wall of the sealed tank 1 until the aforementioned string I forming the loop is stretched. After string I is stretched, the third partition wall 6 moves rightward along the third guide groove 62. The first partition wall 4 and the second partition wall 5 stop when the second partition wall 5 comes into contact with the left wall of the sealed tank 1, and the third partition wall 6 stops when it comes into contact with the right wall of the sealed tank 1. This substantially maintains the partitioning of the first space R1 and the second space R2 by the first through third partition walls 4, 5, and 6.

よって実施例の発電装置CUは、密閉槽1の第1空間R1内を閾温度T未満の温度に維持すると共に、第2空間R2内を閾温度T以上の温度に維持しておくことにより、第1コイルばね2の伸び変形及び第2コイルばね3の圧縮変形と、第2コイルばね3の伸び変形及び第1コイルばね2の圧縮変形とが、交互に継続的に発生するようになり、これによって第1仕切壁4及び第2仕切壁5を、密閉槽1内で左右方向へ交互に継続的に往復移動させることとなる。 Therefore, in the power generation unit CU of the embodiment, by maintaining the temperature within the first space R1 of the sealed tank 1 at a temperature below the threshold temperature T and maintaining the temperature within the second space R2 at or above the threshold temperature T, expansion deformation of the first coil spring 2 and compression deformation of the second coil spring 3, and expansion deformation of the second coil spring 3 and compression deformation of the first coil spring 2, occur alternately and continuously, thereby causing the first partition wall 4 and the second partition wall 5 to continuously move back and forth alternately in the left and right directions within the sealed tank 1.

なお、第1コイルばね2及び第2コイルばね3は、伸び変形する際及び縮み変形する際に、下側で対応するばね歪防止溝63、63に下側部分がほぼ嵌っているため、これらコイルばね2、3の中間部分が、伸縮方向と交差する下方や、前方及び後方へ撓み変形することが規制される。従って、第1コイルばね2及び第2コイルばね3は、段落〔0006〕で説明した(2)の歪の発生が規制された状態で伸縮変形する。 When the first coil spring 2 and the second coil spring 3 expand or contract, their lower portions are substantially fitted into the corresponding spring distortion prevention grooves 63, 63 on the underside, restricting the intermediate portions of these coil springs 2, 3 from bending downward, forward, or backward, intersecting the direction of expansion or contraction. Therefore, the first coil spring 2 and the second coil spring 3 expand or contract while restricting the occurrence of distortion (2) described in paragraph [0006].

第1コイルばね2及び第2コイルばね3の交互の伸縮変形による第1仕切壁4の左右方向への往復スライド移動に伴い、第1仕切壁4に連結されてループローラー11、13に巻き掛けられたループベルト16が左回り及び右回りに移動し、チェーン状ベルト15が左方移動及び右方移動を交互に継続的に繰り返す。すなわち、第1仕切壁4が密閉槽1内を右方へスライド移動する際にはループベルト16は左回りに移動(左方移動)し、第1仕切壁4が密閉槽1内を左方へスライド移動する際にはループベルト16は右回りに移動(右方移動)する。 As the first partition wall 4 slides back and forth left and right due to the alternating expansion and contraction deformation of the first coil spring 2 and the second coil spring 3, the loop belt 16 connected to the first partition wall 4 and wound around the loop rollers 11 and 13 moves counterclockwise and clockwise, and the chain-like belt 15 alternately and continuously moves left and right. In other words, when the first partition wall 4 slides rightward within the sealed tank 1, the loop belt 16 moves counterclockwise (moves left), and when the first partition wall 4 slides leftward within the sealed tank 1, the loop belt 16 moves clockwise (moves right).

ループベルト16のチェーン状ベルト15の左方移動及び右方移動に伴い、発電機20のローター回転軸23に設けられた回転伝達機構17において、ループベルト16が巻き掛けられた第1回転体41が、ローター回転軸23を中心として正転方向への回転及び逆転方向への回転を交互に継続的に繰り返す。すなわち、ループベルト16が左回りに移動する際に第1回転体41は、図3(a)において左回転となる正転方向へ回転し、ループベルト16が右回りに移動する際に第1回転体41は、図3(b)において右回転となる逆転方向へ回転する。 As the chain-like belt 15 of the loop belt 16 moves left and right, the first rotating body 41 around which the loop belt 16 is wound in the rotation transmission mechanism 17 provided on the rotor rotation shaft 23 of the generator 20 continuously alternates between rotating in the forward direction and rotating in the reverse direction around the rotor rotation shaft 23. That is, when the loop belt 16 moves counterclockwise, the first rotating body 41 rotates in the forward direction, which is counterclockwise in FIG. 3(a), and when the loop belt 16 moves clockwise, the first rotating body 41 rotates in the reverse direction, which is clockwise in FIG. 3(b).

ここで、回転伝達機構17では、ループベルト16のチェーン状ベルト15の左方移動に伴って第1回転体41が正転方向へ回転する際には、第1回転体41に設けられた各レバー42の一方の先端部42aに設けられたピニオンギア44が、第2回転体48に設けられた何れかの凹部51に嵌り込む。これにより、第2回転体48は、第1回転体41に押されて第1回転体41と同じ回転速度で正転方向へ回転し、第2回転体48が固定されたローター回転軸23を正転方向へ回転させる。 In the rotation transmission mechanism 17, when the first rotating body 41 rotates in the forward direction in conjunction with the leftward movement of the chain-like belt 15 of the loop belt 16, the pinion gear 44 provided at one end 42a of each lever 42 provided on the first rotating body 41 fits into one of the recesses 51 provided on the second rotating body 48. As a result, the second rotating body 48 is pushed by the first rotating body 41 and rotates in the forward direction at the same rotational speed as the first rotating body 41, causing the rotor rotation shaft 23 to which the second rotating body 48 is fixed to rotate in the forward direction.

一方、ループベルト16のチェーン状ベルト15の右方移動に伴って第1回転体41が逆転方向へ回転する際には、第1回転体41に設けられた各レバー42の一方の先端部42aに設けられたピニオンギア44又は他方の先端部42bに設けられたピニオンギア44の何れかが、第2回転体48に設けられたラックギア43に噛み合う。そして、第1回転体41が逆転方向に回転することで、第2回転体48は第1回転体41に対して相対的に正転方向へ回転することになり、この際に、ラックギア43に噛み合う各ピニオンギア44が高速で回転して回転慣性力が発生する。これにより、ピニオンギア44に噛み合っている各ラックギア43は、高速で回転することで第2回転体48を正転方向へ押し出すようになり、よって第2回転体48は正転方向の回転が維持されるようになる。 On the other hand, when the first rotating body 41 rotates in the reverse direction in conjunction with the rightward movement of the chain-like belt 15 of the loop belt 16, either the pinion gear 44 provided at one end 42a of each lever 42 provided on the first rotating body 41 or the pinion gear 44 provided at the other end 42b meshes with the rack gear 43 provided on the second rotating body 48. As the first rotating body 41 rotates in the reverse direction, the second rotating body 48 rotates in the forward direction relative to the first rotating body 41, and at this time, each pinion gear 44 meshing with the rack gear 43 rotates at high speed, generating a rotational inertia force. As a result, each rack gear 43 meshing with the pinion gear 44 rotates at high speed, pushing the second rotating body 48 in the forward direction, thereby maintaining the second rotating body 48's forward rotation.

すなわち、回転伝達機構17では、第1回転体41が正転方向へ回転する間及び第1回転体41が逆転方向へ回転する間の何れの場合も、第2回転体48が正転方向へ継続的に回転する(一方向へ連続的に回転)ようになるから、ローター回転軸23が一方向へ継続的に回転するようになる。ローター回転軸23が一方向へ継続的に回転することで、発電機20が継続的に駆動されて連続的な発電が行われる。 In other words, in the rotation transmission mechanism 17, the second rotating body 48 rotates continuously in the forward direction (continuously in one direction) whether the first rotating body 41 is rotating in the forward direction or the reverse direction, and therefore the rotor rotating shaft 23 rotates continuously in one direction. The continuous rotation of the rotor rotating shaft 23 in one direction drives the generator 20 continuously, generating continuous electricity.

発電機20の作動により発生した電気は、その一部が蓄電池27に供給されるようになっており、発電装置CUの作動中は、蓄電池27が常に充電されるようになっている。これにより、発電装置CUの作動中に、電熱ヒーター8、冷却機9、床上ファン28及び天井ファン29への電気供給が滞ることはなく、密閉槽1の第1空間R1及び第2空間R2の温度管理が適切になされ、第1及び第2のコイルばね2、3が交互に適切に伸縮変形するようになるので、結果として発電機20により適切な発電が連続的に行われる。 A portion of the electricity generated by the operation of the generator 20 is supplied to the storage battery 27, which is constantly charged while the power generation unit CU is operating. This ensures that the supply of electricity to the electric heater 8, cooler 9, floor fan 28, and ceiling fan 29 is not interrupted while the power generation unit CU is operating, ensuring appropriate temperature management of the first space R1 and second space R2 of the sealed tank 1 and allowing the first and second coil springs 2, 3 to alternately expand and contract appropriately, resulting in appropriate, continuous power generation by the generator 20.

このように実施例の発電装置CUは、密閉槽1の第1空間R1を閾温度T未満の温度に維持すると共に、第2空間R2を閾温度T以上の温度に維持することで、第1コイルばね2及び第2コイルばね3の継続的な伸び縮み変形が発生し、これによりループ状ベルト16及び回転伝達機構17を介して発電機20を継続的に作動させることができるので、安定的かつ連続的な発電が可能である。特に、第1コイルばね2および第2コイルばね3の温度調整を適切に行うことができるので、第1仕切壁4およびループ状ベルト16を適切に継続的に往復移動させることができ、これによって発電機20を安定的かつ連続的に駆動させることができる。また、回転伝達機構17により、ループ状ベルト16の往復移動を、ローター回転軸23の同一方向への継続的な回転に適切に変換することができる。また、伸び縮みする第1コイルばね2及び第2コイルばね3の変形時の歪みの発生を規制することができるので、各コイルばね2、3の繰り返し寿命が長くなることも期待できる。 In this way, the power generating unit CU of the embodiment maintains the first space R1 of the sealed vessel 1 at a temperature below the threshold temperature T and the second space R2 at a temperature equal to or higher than the threshold temperature T, thereby generating continuous expansion and contraction deformation of the first coil spring 2 and the second coil spring 3. This allows the generator 20 to operate continuously via the loop belt 16 and the rotation transmission mechanism 17, thereby enabling stable and continuous power generation. In particular, the temperature of the first coil spring 2 and the second coil spring 3 can be appropriately adjusted, allowing the first partition wall 4 and the loop belt 16 to appropriately and continuously reciprocate, thereby driving the generator 20 stably and continuously. Furthermore, the rotation transmission mechanism 17 can appropriately convert the reciprocation of the loop belt 16 into continuous rotation of the rotor rotation shaft 23 in the same direction. Furthermore, since distortion caused by deformation of the expanding and contracting first coil spring 2 and second coil spring 3 can be restricted, the repeated use life of each coil spring 2, 3 can be expected to be extended.

(変更例)
(1)実施例では、密閉槽1などの具体的な寸法、サイズを示したが、これら寸法、サイズはこれに限定されるものではなく、適宜変更可能である。
(2)第1コイルばね2及び第2コイルばね3の対数は、実施例で示した2対に限らず、1対または3対以上であってもよい。
(3)各コイルばね2、3を形成する形状記憶合金は、実施例で例示した物性に限定されるものではなく、様々な物性の形状記憶合金を採用することが可能である。
(4) 対をなす第1コイルばね2及び第2コイルばね3の設置態様は、水平に限定されるものではなく、密閉槽1の内部構造を変更することを前提として、垂直であってもよいし、所要角度で斜めに傾いていてもよい。
(5)回転伝達機構17は、実施例で例示した構成に限定されるものではなく、往復移動を一方向の回転移動へ変換可能な構成であればよい。
(6)第3仕切壁6は、作動制御される流体圧アクチュエーターやモーターなどでスライドさせる構造であってもよい。この場合には、紐Iによる連携構造を省略することができる。
(7)往復移動手段16は、実施例で示したチェーン状ベルトを備えたループ状ベルトに限らない。例えば、回転伝達機構17の第1回転体41を、外周全周に歯型を設けた歯付プーリーとすれば、往復移動手段16は、この第1回転体41の歯型に噛み合う歯型が内周に形成された歯付ベルトとすることができる。
(8)往復移動手段16は、弾性変形しない細長のラックギア形態として、長手方向の一端部を第1仕切壁4に固定すると共に、密閉層1の壁部に設けた開口から外方へ延びるように設け、第1仕切壁4の往復移動に連動して往復移動する形態としてもよい。この形態では、回転伝達機構17の第1回転体41を、密閉層1の外側へ延びた往復移動手段16のラックギアに噛み合うスパーギア(平歯車)として、この第1回転体41を往復移動手段16に噛み合った形態とする。このような形態であっても、第1仕切壁4の往復移動に連動して往復移動手段16が往復移動することで、回転伝達機構17の第1回転体41が正転方向及び逆転方向へ往復回転し、実施例と同等の作用が得られる。
(9)第3仕切壁6の上面に設けられるばね歪防止部としてのばね歪防止溝63は、図面及び上記実施例で例示した溝状形態に限定されるものではない。例えば、第3仕切壁6の上面に、ばねに沿う溝部は設けず、第1コイルばね2及び第2コイルばね3の短手方向の両側に、該ばね2、3の長手方向へ延びる2つの突部を設けた形態としてもよい。この変更例のばね歪防止部としてのばね歪防止溝63は、第3仕切壁6の上面と、2つの突部の外面とにより、第1コイルばね2及び第2コイルばね3を囲むようになり、これらばね2、3の歪を防止することができる。
(10)発電機20は、実施例で示した構造のものに限定されず、公知の様々な形態のものが採用可能である。
(11)回転伝達機構17のローター回転軸23と発電機20との間に増速機構を設けて、ローター回転軸23の回転数よりも発電機20の回転速度を増速するようにしてもよい。
(Example of change)
(1) In the embodiment, specific dimensions and sizes of the sealed vessel 1 etc. are shown, but these dimensions and sizes are not limited to these and can be changed as appropriate.
(2) The number of pairs of the first coil springs 2 and the second coil springs 3 is not limited to two pairs as shown in the embodiment, but may be one pair or three or more pairs.
(3) The shape memory alloy forming each of the coil springs 2, 3 is not limited to the physical properties exemplified in the embodiment, and shape memory alloys with various physical properties can be used.
(4) The installation mode of the pair of first coil spring 2 and second coil spring 3 is not limited to horizontal, but may be vertical or inclined at a required angle, provided that the internal structure of the sealed tank 1 is changed.
(5) The rotation transmission mechanism 17 is not limited to the configuration exemplified in the embodiment, and may have any configuration as long as it can convert reciprocating movement into rotational movement in one direction.
(6) The third partition wall 6 may be configured to slide using a fluid pressure actuator or a motor that is controlled by the operation of the fluid pressure actuator or a motor. In this case, the connecting structure using the string I can be omitted.
(7) The reciprocating means 16 is not limited to the loop belt having the chain-like belt shown in the embodiment. For example, if the first rotating body 41 of the rotation transmission mechanism 17 is a toothed pulley having teeth on the entire outer circumference, the reciprocating means 16 can be a toothed belt having teeth formed on the inner circumference that mesh with the teeth of the first rotating body 41.
(8) The reciprocating means 16 may be in the form of an elongated rack gear that does not elastically deform, with one end in the longitudinal direction fixed to the first partition wall 4 and extending outward from an opening provided in the wall of the sealing layer 1, and may reciprocate in conjunction with the reciprocating movement of the first partition wall 4. In this form, the first rotating body 41 of the rotation transmission mechanism 17 is a spur gear (spur gear) that meshes with the rack gear of the reciprocating means 16 that extends outward from the sealing layer 1, and this first rotating body 41 is meshed with the reciprocating means 16. Even in this form, the reciprocating movement of the reciprocating means 16 in conjunction with the reciprocating movement of the first partition wall 4 causes the first rotating body 41 of the rotation transmission mechanism 17 to rotate reciprocally in the forward and reverse directions, and an effect equivalent to that of the embodiment can be obtained.
(9) The spring distortion prevention groove 63 as a spring distortion prevention portion provided on the upper surface of the third partition wall 6 is not limited to the groove-like shape illustrated in the drawings and the above embodiment. For example, instead of providing a groove along the spring on the upper surface of the third partition wall 6, two protrusions extending in the longitudinal direction of the first coil spring 2 and the second coil spring 3 may be provided on both sides of the first coil spring 2 and the second coil spring 3 in the short direction. The spring distortion prevention groove 63 as a spring distortion prevention portion in this modified example surrounds the first coil spring 2 and the second coil spring 3 by the upper surface of the third partition wall 6 and the outer surfaces of the two protrusions, thereby preventing distortion of these springs 2 and 3.
(10) The generator 20 is not limited to the structure shown in the embodiment, and various known forms can be adopted.
(11) A speed increasing mechanism may be provided between the rotor rotating shaft 23 of the rotation transmission mechanism 17 and the generator 20 to increase the rotation speed of the generator 20 to be faster than the rotation speed of the rotor rotating shaft 23.

発電装置CUを極めてコンパクトに構成して10kw以上の発電ができれば、この発電装置CUを車に搭載して夢の電気自動車が実現する可能性がある。 If the power generation unit CU can be constructed in an extremely compact manner and generate more than 10kW of power, it may be possible to mount this power generation unit in a car and realize the dream of an electric vehicle.

1 密閉槽
2 第1コイルばね
3 第2コイルばね
4 第1仕切壁
5 第2仕切壁
6 第3仕切壁
8 電熱ヒーター(第2温度調整手段)
9 冷却機(第1温度調整手段)
16 ループ状ベルト(往復移動手段)
17 回転伝達機構
20 発電機
23 ローター回転軸(回転軸)
41 第1回転体
48 第2回転体
CU 発電装置
R1 第1空間
R2 第2空間
T 閾温度
REFERENCE SIGNS LIST 1 Sealed vessel 2 First coil spring 3 Second coil spring 4 First partition wall 5 Second partition wall 6 Third partition wall 8 Electric heater (second temperature adjustment means)
9 Cooler (first temperature adjustment means)
16 Loop belt (reciprocating means)
17 Rotation transmission mechanism 20 Generator 23 Rotor rotating shaft (rotating shaft)
41 First rotating body 48 Second rotating body CU Power generation device R1 First space R2 Second space T Threshold temperature

Claims (3)

発電機(20)の回転軸(23)を駆動させることにより発電が可能な発電装置(CU)であって、
内部に空間が形成された密閉槽(1)内に往復移動可能に設けられた第1仕切壁(4)と、
一端が密閉槽(1)の内壁に固定されると共に他端が第1仕切壁(4)に連結され、所定の閾温度(T)以上に加熱すると伸び変形し、閾温度(T)未満に冷却すると弱体化する形状記憶合金からなる第1コイルばね(2)と、
第1仕切壁(4)を挟んで第1コイルばね(2)と反対側において該第1コイルばね(2)と同一軸線上に位置して、一端が密閉槽(1)の内壁に固定されると共に他端が第1仕切壁(4)に連結され、所定の閾温度(T)以上に加熱すると伸び変形し、閾温度(T)未満に冷却すると弱体化する形状記憶合金からなる第2コイルばね(3)と、
第1仕切壁(4)に連結され、この第1仕切壁(4)の往復移動に伴って往復移動する往復移動手段(16)と、
往復移動手段(16)と回転軸(23)が連係され、往復移動手段(16)の往復移動を回転軸(23)の一方向の回転に変換する回転伝達機構(17)とを備え、
密閉槽(1)の内部には、
第1位置と第2位置との間を往復スライド移動する前記第1仕切壁(4)と、
第1仕切壁(4)に固定され、第1コイルばね(2)及び第2コイルばね(3)の延在する方向へ両コイルばね(2,3)に沿って第1位置と第2位置との間を往復スライド移動する第2仕切壁(5)と、
第1コイルばね(2)及び第2コイルばね(3)を挟んで第2仕切壁(5)の反対側に位置し、第1コイルばね(2)及び第2コイルばね(3)の延在する方向へ両コイルばね(2,3)に沿って第1位置と第2位置との間を往復スライド移動する第3仕切壁(6)とが設けられ、
これら第1~第3仕切壁(4,5,6)により、前記閾温度(T)未満の温度に保持された第1空間(R1)と閾温度(T)以上の温度に保持された第2空間(R2)とに密閉槽(1)の内部が区画されるよう構成され、
第1コイルばね(2)の伸び変形及び第2コイルばね(3)の弱体化及び圧縮に伴い、前記第1仕切壁(4)及び第2仕切壁(5)が第1位置から第2位置に移動すると共に、第3仕切壁(6)が第2位置から第1位置に移動して、伸び変形した第1コイルばね(2)が第1空間(R1)に位置して冷却されると共に、弱体化及び圧縮された第2コイルばね(3)が第2空間(R2)に位置して加熱され、
第2コイルばね(3)の伸び変形及び第1コイルばね(2)の弱体化及び圧縮に伴い、前記第1仕切壁(4)及び第2仕切壁(5)が第2位置から第1位置に移動すると共に、第3仕切壁(6)が第1位置から第2位置に移動して、伸び変形した第2コイルばね(3)が第1空間(R1)に位置すると共に、弱体化及び圧縮された第1コイルばね(2)が第2空間(R2)に位置するよう構成され、
第1コイルばね(2)の伸び変形と第2コイルばね(3)の弱体化及び圧縮と、第2コイルばね(3)の伸び変形と第1コイルばね(2)の弱体化及び圧縮とが交互に実行されることで、第1仕切壁(4)が第1位置と第2位置との間を往復スライド移動し、これに連動して往復移動手段(16)が往復移動し、往復移動手段(16)の往復移動により回転伝達機構(17)の回転軸(23)が同一方向へ継続的に回転して発電機(20)による連続的な発電が実行されるよう構成した
ことを特徴とする発電装置。
A power generating unit (CU) capable of generating electricity by driving a rotating shaft (23) of a generator (20),
a first partition wall (4) provided so as to be reciprocally movable within a sealed tank (1) having a space formed therein;
a first coil spring (2) made of a shape memory alloy, one end of which is fixed to the inner wall of the sealed tank (1) and the other end of which is connected to the first partition wall (4), and which elongates and deforms when heated to a predetermined threshold temperature (T) or higher and weakens when cooled below the threshold temperature (T);
a second coil spring (3) positioned on the opposite side of the first partition wall (4) from the first coil spring (2) and coaxial with the first coil spring (2), one end of which is fixed to the inner wall of the sealed tank (1) and the other end of which is connected to the first partition wall (4), and made of a shape memory alloy that elongates and deforms when heated to a predetermined threshold temperature (T) or higher and weakens when cooled below the threshold temperature (T);
a reciprocating means (16) connected to the first partition wall (4) and reciprocating with the reciprocating movement of the first partition wall (4);
a rotation transmission mechanism (17) that links the reciprocating means (16) and the rotating shaft (23) and converts the reciprocating movement of the reciprocating means (16) into unidirectional rotation of the rotating shaft (23);
Inside the sealed tank (1),
the first partition wall (4) that slides back and forth between a first position and a second position;
a second partition wall (5) fixed to the first partition wall (4) and slidably moved between a first position and a second position along the first coil spring (2) and the second coil spring (3) in the direction in which the first coil spring (2) and the second coil spring (3) extend;
a third partition wall (6) that is located on the opposite side of the second partition wall (5) with the first coil spring (2) and the second coil spring (3) interposed therebetween, and that slides back and forth between a first position and a second position along the first coil spring (2) and the second coil spring (3) in the direction in which the first coil spring (2) and the second coil spring (3) extend;
These first to third partition walls (4, 5, 6) are configured to divide the interior of the sealed tank (1) into a first space (R1) maintained at a temperature lower than the threshold temperature (T) and a second space (R2) maintained at a temperature equal to or higher than the threshold temperature (T);
As the first coil spring (2) expands and deforms and the second coil spring (3) weakens and compresses, the first partition wall (4) and the second partition wall (5) move from the first position to the second position, and the third partition wall (6) moves from the second position to the first position, so that the expanded first coil spring (2) is positioned in the first space (R1) and cooled, and the weakened and compressed second coil spring (3) is positioned in the second space (R2) and heated.
As the second coil spring (3) expands and deforms and the first coil spring (2) weakens and compresses, the first partition wall (4) and the second partition wall (5) move from the second position to the first position, and the third partition wall (6) moves from the first position to the second position, so that the expanded second coil spring (3) is located in the first space (R1) and the weakened and compressed first coil spring (2) is located in the second space (R2);
The power generating device is configured such that the first partition wall (4) slides back and forth between the first position and the second position by alternately extending and deforming the first coil spring (2) and weakening and compressing the second coil spring (3) and extending and deforming the second coil spring (3) and weakening and compressing the first coil spring (2), and the reciprocating movement means (16) moves back and forth in conjunction with this , and the reciprocating movement of the reciprocating movement means (16) causes the rotating shaft (23) of the rotation transmission mechanism (17) to rotate continuously in the same direction, thereby causing the generator (20) to generate continuous power.
第1空間(R1)には、第1空間(R1)内の空気を、閾温度(T)未満の温度に保持する第1温度調整手段(9)及び強制循環する天井ファン(29)が設けられ、
第2空間(R2)内には、第2空間(R2)内の空気を、閾温度(T)以上の温度に保持する第2温度調整手段(8)及び強制循環する床上ファン(28)が設けられ、
第1仕切壁(4)及び第2仕切壁(5)と、第3仕切壁(6)とは、第1位置と第2位置との間のスライド移動方向が互いに逆方向となるよう構成され、
第1位置にある第2仕切壁(5)が第1コイルばね(2)の第1空間(R1)側に位置することで、該第1コイルばね(2)が第2空間(R2)内に位置する一方で、第2位置にある第3仕切壁(6)が第2コイルばね(3)の第2空間(R2)側に位置することで、該第2コイルばね(3)が第1空間(R1)内に位置するよう構成され、
第2位置にある第2仕切壁(5)が第2コイルばね(3)の第1空間(R1)側に位置することで、該第2コイルばね(3)が第2空間(R2)内に位置する一方、第1位置にある第3仕切壁(6)が第1コイルばね(2)の第2空間(R2)側に位置することで、該第1コイルばね(2)が第1空間(R1)内に位置するよう構成した、請求項1に記載の発電装置。
The first space (R1) is provided with a first temperature adjusting means (9) for maintaining the air in the first space (R1) at a temperature lower than a threshold temperature (T) and a ceiling fan (29) for forced circulation;
In the second space (R2), a second temperature adjusting means (8) for maintaining the air in the second space (R2) at a temperature equal to or higher than a threshold temperature (T) and an above-floor fan (28) for forced circulation are provided,
The first partition wall (4), the second partition wall (5), and the third partition wall (6) are configured so that the sliding directions between the first position and the second position are opposite to each other;
The second partition wall (5) in the first position is located on the first space (R1) side of the first coil spring (2), so that the first coil spring (2) is located in the second space (R2), while the third partition wall (6) in the second position is located on the second space (R2) side of the second coil spring (3), so that the second coil spring (3) is located in the first space (R1);
2. The power generating device according to claim 1, wherein the second partition wall (5) in the second position is located on the first space (R1) side of the second coil spring (3), thereby positioning the second coil spring (3) in the second space (R2), while the third partition wall (6) in the first position is located on the second space (R2) side of the first coil spring (2), thereby positioning the first coil spring (2) in the first space (R1) .
回転伝達機構(17)は、
回転軸(23)に対して回転が自在に取り付けられ、往復移動手段(16)に連係された第1回転体(41)と、
第1回転体(41)に隣接した位置で回転軸(23)に直接固定され、該回転軸(23)と一体的に回転する第2回転体(48)
第1回転体(41)に移動可能に設けられ、移動しながら回転が可能なピニオンギア(44)と、
第2回転体(48)に設けられ、往復移動手段(16)が第1方向へ移動する際に、ピニオンギア(44)が篏ることが可能な凹部(51)と、
第2回転体(48)に設けられ、往復手段(16)が第2方向へ移動する際に、ピニオンギア(44)が噛み合うラックギア(43)とを備え、
往復移動手段(16)が第1方向へ移動する際には、ピニオンギア(44)が凹部(51)に嵌り込むことで、第1方向へ回転する第1回転体(41)と同じ第1方向へ第2回転体(48)を従動回転させ、
往復移動手段(16)が第2方向へ移動する際には、ラックギア(43)に噛み合ったピニオンギア(44)が回転することで該ピニオンギア(44)に発生する回転慣性力により、第2回転体(48)を第1方向へ継続的に回転させるよう構成した、請求項1又は2に記載の発電装置。
The rotation transmission mechanism (17)
a first rotor (41) attached to a rotary shaft (23) so as to be freely rotatable and connected to a reciprocating means (16);
a second rotating body (48) that is directly fixed to the rotating shaft (23) at a position adjacent to the first rotating body (41) and rotates integrally with the rotating shaft (23);
a pinion gear (44) movably provided on the first rotor (41) and capable of rotating while moving;
a recess (51) provided in the second rotor (48), in which the pinion gear (44) can be received when the reciprocating means (16) moves in the first direction;
a rack gear (43) provided on the second rotor (48), with which the pinion gear (44) meshes when the reciprocating means (16) moves in the second direction;
When the reciprocating means (16) moves in the first direction, the pinion gear (44) fits into the recess (51), thereby rotating the second rotating body (48) in the same first direction as the first rotating body (41) that rotates in the first direction,
3. The power generating device according to claim 1, wherein, when the reciprocating means (16) moves in the second direction, the pinion gear (44) meshing with the rack gear (43) rotates, and a rotational inertia force is generated in the pinion gear (44), causing the second rotating body (48) to continuously rotate in the first direction .
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