特許 6993013 振動発電装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2021-12-13

(45)【発行日】2022-01-13

(54)【発明の名称】振動発電装置

(51)【国際特許分類】

   H02N 2/18 20060101AFI20220105BHJP

   A63D 1/06 20060101ALI20220105BHJP

【ＦＩ】

H02N2/18

A63D1/06 Z

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020079009

(22)【出願日】2020-04-28

(65)【公開番号】P2021175309

(43)【公開日】2021-11-01

【審査請求日】2020-04-28

(73)【特許権者】

【識別番号】510020516

【氏名又は名称】株式会社スポーツレジャーシステムズ

(74)【代理人】

【識別番号】110000970

【氏名又は名称】特許業務法人 楓国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】西 邦彦

【審査官】津久井 道夫

(56)【参考文献】

【文献】特開平０９－０７０４６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－０８７５６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－３５１４１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１７４４８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２４８４８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０５３７３２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｎ ２／１８

Ａ６３Ｄ １／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

下流端に回収部を備えたピット部に配置され、投球されたボールおよび前記ボールではじかれたピンの所定の運動経路内において干渉する面を備え、干渉時における前記ボールおよび前記ピンからの衝撃を前記面で受ける緩衝部に対応して設けられる第１の発電部と、
前記第１の発電部に接続された蓄電部と、を備え、
前記緩衝部は、前記ピット部に対応して配置されたクッションボード、カーテン、およびキックバックの少なくとも１つであり、
前記第１の発電部は、前記衝撃を受けて変形する前記面の変形に伴って変形し、発電を行うことを特徴とする、
発電装置。

【請求項2】

前記第１の発電部は、前記緩衝部の面の下流側部に揺動可能に取り付けられ、前記衝撃を共振振動に変えて振動する振動増幅器と、前記振動増幅器に一体的に取り付けられ、前記振動に伴って変形し、発電を行う圧電部材とを備えた、
請求項１に記載の発電装置。

【請求項3】

前記ピット部の直ぐ上流にピンセッター部を備え、
前記ピンセッター部は前記回収部からピンの移送を行うピン回収リフト機構を備え、
前記ピン回収リフト機構は、稼働中に生じる連続的な振動を受けて変形し、発電を行う第２の発電部と、を備え、
前記第２の発電部は、前記蓄電部に接続されていることを特徴とする、
請求項１または２に記載の発電装置。

【請求項4】

表示器、制御部、および充電検出部を有し、
前記充電検出部は、前記蓄電部に充電された充電量を検出し、
前記制御部は、前記表示器に、前記充電検出部の検出結果を報知する画像を表示させる、
請求項１から３のいずれかに記載の発電装置。

【請求項5】

前記蓄電部への、ユーザごとの充電量が記録され、
前記制御部は、前記表示器に、前記ユーザごとの充電量に応じた画像を表示させる、
請求項４に記載の発電装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、振動エネルギーを電気エネルギーに変換する振動発電装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、再生可能エネルギーの一つとして施設内で消費する電力の一部を、自家発電でまかなう設備が注目されている。特許文献１には、太陽光発電および風力発電などの自然エネルギーを利用した発電システムが開示されている。また、特許文献２には、地下街にて、人の歩行時に床に掛かる荷重変化を電力に変え、施設内の照明具を点灯させる床発電システムが開示されている。さらに、ランニングマシーンの指定走行面を利用して床発電を行うものも知られている。このように、自然力や人の動きを応用して、効果的に発電を行っている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第６３１３４９８

【文献】特開２００５－１３９７６１

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、直接的な人の動きからではなく、施設内において、運動を主体とするゲームを介して発電ができれば、より効果的と考えられる。例えば、ボウリングゲームは、重量のあるボールの運動を利用することから、ピンをはじいた後の運動量を電気エネルギーとして取り出すことが考えられる。しかしながらボウリング機構は複雑であり、しかも、ボール、多数のピンの軌道は投球の度に異なることから、効率的な充電を行わせる発電装置を構成することは容易ではない。

【0005】

この発明は、上記に鑑みてなされたもので、ボウリング施設においてボウリングゲームにおけるボールの投球の度に生じ得る振動エネルギーを利用して、効率的に発電を行う振動発電装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

この発明に係る発電装置は、下流端に回収部を備えたピット部に配置され、投球されたボールおよび前記ボールではじかれたピンの所定の運動経路内において干渉する面を備え、前記ボールおよび前記ピンからの衝撃を前記面で受ける緩衝部に対応して設けられる第１の発電部と、前記第１の発電部に接続された蓄電部と、を備え、前記第１の発電部は、前記衝撃を受けて変形する前記面の変形に伴って変形し、発電を行うことを特徴とする。この構成によれば、ボウリング施設において振動エネルギーから効率的な発電を可能とする発電装置を提供する。

【0007】

また、前記第１の発電部は、前記緩衝部の面の下流側部に揺動可能に取り付けられ、前記衝撃を共振振動に変えて振動する振動増幅器と、前記振動増幅器に一体的に取り付けられ、前記振動に伴って変形し、発電を行う圧電部材とを備えたものである。この構成によれば、前記振動増幅器により増幅された振動を、圧電部材により電力に変換できる効率的な発電が可能となる。

【0008】

また、前記緩衝部は、前記ピット部に対応して配置されたクッションボード、カーテン、およびキックバックの少なくとも１つである。この構成によれば、前記クッションボード、前記カーテン、および前記キックバックは、ボウリングレーンの既存の構成要素であるため、振動などの外部の力を発生させる、新たな設備を別途投入しなくてよく、最低限の設備投資で発電が可能となる。

【0009】

また、この発明に係る発電装置は、前記ピット部の直ぐ上流にピンセッター部を備え、前記ピンセッター部は前記回収部からピンの移送を行うピン回収リフト機構を備え、前記ピン回収リフト機構は、稼働中に生じる連続的な振動を受けて変形し、発電を行う第２の発電部と、を備え、前記第２の発電部は、前記蓄電部に接続されていることを特徴とする。この構成によれば、前記第１の発電部に加え、前記第２の発電部も発電を行うため、発電量が増加し、結果、効率的な発電を行うことが可能となる。

【0010】

また、この発明に係る発電装置は、表示器、制御部、および充電検出部を有し、前記充電検出部は、前記蓄電部に充電された充電量を検出し、前記制御部は、前記表示器に、前記充電検出部の検出結果を報知する画像を表示させる。この構成によれば、遊技者は、ボウリングゲームの中で、自分のプレイにより充電した充電量が、どの程度かを直接知ることができる、興趣にとんだ発電システムを提供することが可能となる。

【0011】

また、この発明に係る発電装置は、前記蓄電部への、ユーザごとの充電量が記録され、
前記制御部は、前記表示器に、前記総充電量に応じた画像を表示させることを特徴とする。この構成によれば、遊技者は、ボウリングゲームの中で、これまでの自分のプレイにより充電した充電量が、どの程度かを直接知ることができる、より興趣にとんだ発電システムを提供することが可能となる。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、ボウリング施設において振動エネルギーから効率的な発電を可能とする発電装置を提供する。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】発電装置を備えたボウリングレーンのボール回収部周りをレーンの幅方向から見た部分の図である。

【図2】クッションボード部の一例を示す外観斜視図である。

【図3】ボウリングレーンの投球側となる上流側からピンデッキ方向を見た図である。

【図4】発電装置の構成の一例を示すブロック図である。

【図5】表示器に表示される、発電装置からの充電量を報知するための画像の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本実施形態での、発電装置２０を備えた、ボウリングレーン１のボール回収部周りの構造について図１、図２および図３の概略図を参照して説明する。図１は、ボウリングレーン１のボール回収部周りをレーンの幅方向から見た部分の図である。図２は、クッションボード部３０１の一例を示す外観斜視図である。図３は、ボウリングレーン１の投球側となる上流側からピンデッキ方向を見た図である。

【0015】

図１では、ボウリングレーン１は、ボール１００が転動するレーン１０、レーン１０の下流側のピン１０１が所定の配置でセッティングされるピンデッキ１１、投球後のボール１００およびはじかれたピン１０１が落下する、所定のスペースを有するピット部１２、ピット部１２に落下したボール１００およびピン１０１を回収する回収部１３、およびピンデッキ１１から回収部１３にかけて、それらの上部に形成されたピンセッター部１４で構成される。なお、レーン１０、ピンデッキ１１、ピット部１２、回収部１３、およびピンセッター部１４は公知の技術である。ボウリングレーン１には、ボール１００およびピン１０１が当たることにより生じる衝撃を緩和する緩衝部３０、およびピンセッター部１４の一部を構成するピン回収リフト機構１４０が設けられている。

【0016】

緩衝部３０は、カーテン部３００、クッションボード部３０１およびキックバック部３０２である。カーテン部３００は、ピンセッター部１４の下部に垂設されている。カーテン部３００は、例えば弾性材で構成されており、幅方向には所定の幅を有し、底辺はピン１０１の高さ寸法より低く設定されている。ボール１００の衝突によって弾かれたピン１０１が、カーテン部３００に当たることで、ピン１０１は横向きに倒れ、ピット部１２に勢いよく落下する。カーテン部３００の幅は、はじかれたピン１０１の運動経路に干渉し得る寸法に設定されており、これにより、はじかれた後のピン１０１のほとんどについての衝撃を受け止めて、その勢いを抑制している
カーテン部３００の下流には、クッションボード部３０１がピンセッター部１４から垂接されている。クッションボード部３０１は例えば、弾性体又は硬質体で構成され、その下辺は、カーテン部３００の下辺より低く、カーテン部３００を通過したボール１００およびピン１０１に当たった衝撃を受け止める。また、クッションボード部３０１は、図２に示すように、平行に立設された支柱３０１ａに、ボウリングレーン１の横幅に対応する長さを有する板３０１ｂが複数枚設けられたものである。これにより、ピット部１２の、横方向の範囲内（ボールおよピンの運動経路内）でボール１００およびピン１０１に当てることができ、衝撃を受け止めることを可能としている。

【0017】

ピット部１２に落下したピン１０１は、図略のコンベアベルトなどによってピット部１２の後方に設けられた回収部１３に移送される。回収部１３に移送されたピン１０１は、リフト機構を有するピン回収リフト機構１４０により、ピンセッター部１４に搬送され、再びピンデッキ１１にセッティングされる。

【0018】

キックバック部３０２は、図３に示すように、ピンデッキ１１の両側面に、ガーター１５を介して設けられている。キックバック部３０２は、ピンデッキ１１に向かってピン１０１を跳ね返すために取り付けられる部位である。

【0019】

発電装置２０は、前記緩衝部３０、ピン回収リフト機構１４０で生じる振動を利用して発電し、蓄電する装置であり、発電部２００および蓄電部２０１で構成され、本実施形態では、ボウリングレーン１毎に備えられている。発電部２００は、緩衝部３０（カーテン部３００およびクッションボード部３０１の下流面側、およびキックバック部３０２の裏面側）に取り付けられた、振動増幅器２００ａおよび圧電部材２００ｂで構成され、また、ピン回収リフト機構１４０に敷設された圧電部材２００ｃで構成される。振動増幅器２００ａは、緩衝部３０で発生した振動を共振させることで振幅を増幅させ、かつ継続させる機構である。振動増幅器２００ａは、例えば、弾性体からなるバネや硬質ゴム等を利用した共振部材であって、上流側が緩衝部３０の下流側（又は裏面側）に揺動可能に取り付けられた板状体をなし、振動を受けて、より長期的に亘ってたわむようになされたものである。振動増幅器２００ａとしては、また、振動源の振動を吸収して振動する制振装置として用いられる、例えばＴＭＤ（Ｔuned Ｍass Ｄamper）を適用してもよい。圧電部材２００ｂは、例えば、板状の圧電素子であり、振動増幅器２００ａの下流面（裏面側）に一体的に取り付けられて、外部から加わった機械振動を緩衝部３０のたわみを介して一体的にたわみ、その結果、強度に対応したレベルの電力に変換して発電する。また、発電部２００は、ピン回収リフト機構１４０の側面に取り付けられ、その稼働中に発生する振動で変形して、発電を行う。ピン回収リフト機構１４０は、例えば複数のスプロケットをシリアルに接続して旋回構造をし、１ギアを噛合させたコンベアであり、噛合状態により、旋回中に連続的に振動を生じている。発生した電力は、蓄電部２０１（例えば、蓄電池である）に蓄電される。

【0020】

次に、本実施形態に係る発電装置２０を備えた発電システム２について図４を参照して説明する。図４は、発電装置２０を備えた、発電システム２の構成の一例を示すブロック図である。

【0021】

発電システム２は、発電装置２０、緩衝部３０、ピン回収リフト機構１４０で構成され、発電装置２０から放電される電力で負荷部５０が駆動される。発電部２００は、カーテン部３００、クッションボード部３０１、キックバック部３０２、およびピン回収リフト機構１４０に対応して設けられる。また、負荷部５０は、例えば、ボウリングレーンに設けられたモーター等の駆動原、表示部、照明部、およびボール加速器等の各種電気機器であり、蓄電部２０１に蓄電された電力の供給を受けて駆動することが可能である。なお、負荷部５０は、蓄電部２０１が各発電部に設置されている態様では、適宜の蓄電部２０１からの電力を消費して駆動してもよく、これにより効率よく蓄電された電力を消費することが可能となる。

【0022】

以下、ボウリングレーン１の充電の構成について説明する。まず、ボウリングの遊技者により、ボール１００がピン１０１に向かって投球され、ピン１０１と衝突する。衝突したボール１００およびピン１０１が弾け飛び、カーテン部３００、クッションボード部３０１、さらにピンアクションによってはキックバック部３０２に当たることで、カーテン部３００、クッションボード部３０１、およびキックバック部３０２が振動する。さらに、ボール１００の投球後、ピン１０１がピン回収リフト機構１４０で回収されるときにも、ピン回収リフト機構１４０で振動が発生する。発生した振動の振幅は、カーテン部３００、クッションボード部３０１、およびキックバック部３０２に設けられた振動増幅器２００ａにより増幅される。圧電部材２００ｂは、振動増幅器２００ａにより増幅された振動を、電力に変換し、蓄電部２０１に蓄電する。圧電部材２００ｃは、ピン回収リフト機構１４０で発生した振動を、電力に変換し、蓄電部２０１に蓄電する。負荷部５０は、蓄電部２０１に蓄電された電力を基に駆動可能とされる。したがって、ボウリングの遊技者が、ボウリングボールを投球するたびに発生する振動を基に発電が行われ、例えばボウリングレーン１に備わる電気機器の駆動が可能となる。

【0023】

このように、ボウリングの遊技中は、ボールを投球する度に生じる緩衝部３０からの衝撃、およびピン回収リフト機構１４０での振動を受けて、発電部２００により発電が行われるため、発電システム２では、離散的な発電が行われる。また、発電部２００が設けられる、カーテン部３００、クッションボード部３０１、キックバック部３０２、およびピン回収リフト部４００は、ボウリングレーンの既存の構成要素であるため、振動などの外部の力を発生させる、新たな設備を別途導入しなくてよい。したがって、最低限の設備投資で効率的な発電を可能にする発電システム２を提供することができる。

【0024】

［発電システム２の応用例］
発電システム２は、負荷部５０の表示部として、ＬＥＤアレイディスプレイ、ＬＣＤ、プラズマディスプレイなどの表示器６０を備えてもよい。表示器６０は、例えば、投球位置の上部に配置されるゲーム中のスコアを表示する表示パネルなどが想定される。発電システム２は、さらに制御部７０と発電システム２で充電された充電量を検出する充電検出部７１とを備えている。制御部７０は、充電検出部７１の検出結果に応じて、充電量を示す画像を、表示器６０に、例えば画面に演出的に表示することができる。図５（Ａ）、図５（Ｂ）、図５（Ｃ）は、表示器６０に表示される、発電装置からの充電量を報知するための画像の一例を示す図である。

【0025】

図５（Ａ）、図５（Ｂ）、図５（Ｃ）では、演出用としての木の画像を、発電システム２の充電量に応じた成長度で示している。まず、充電量がゼロまたはしきい値以下であるときは、表示器６０には、発芽した状態の木の画像６０ａが表示される（図５（Ａ））。発電システム２の充電により充電量が増えてしきい値を超えると、表示器６０には、木の画像６０ａよりも成長した木の画像６０ｂに切り替わる（図５（Ｂ））。さらに、発電システム２での充電により充電量が所定のレベルに達すると、表示器６０は、木の画像６０ｂよりも成長した木の画像６０ｃに切り替わる（図５（Ｃ））。この場合に、一つのレーンで行われるボウリングゲームの開始からリセットスタートし、終了までの蓄電量を検出する態様では、表示器６０に、木の画像が表示されることで、遊技者は、ボウリングゲームの中で、自分のプレイにより充電した充電量が、どの程度かを直接知ることができる。このように、表示器６０を介して、発電量を遊技者に報知することで、充電への貢献度合いを知ることができ、且つ興趣に富む発電システム２を提供することが可能である。なお、表示器６０が表示する充電量を示す演出用の画像は、木の画像６０ａ、６０ｂ、６０ｃに限定されない。例えば、充電量のみを数字で表示してもよいし、キャラクターが、発電量を説明し、あるいは充電量に応じた複数種の動作をする画像を表示してもよい。また、表示器６０が示す発電量は、遊技者がボウリング１ゲームで発電した量に限定されず、例えば、発電システム２に記録媒体を設け、各ゲームで遊技者が貢献した充電量をデータとして記録、保存し、そちらの集計データを適宜のタイミングで表示器６０に表示してもよい。なお、表示器６０への表示は、実際の充電量に対する演出でもよい。

【0026】

なお、振動増幅器２００ａおよび圧電部材２００ｂを設ける部位は、カーテン部３００、クッションボード部３０１、およびキックバック部３０２に限定されず、ボール１００およびピン１０１の運動経路内において衝撃振動が発生する箇所であれば、どこに設置してもよい。例えば、ピット部１２の床面であって、経験上、ボール１００およびピン１０１の落下する部位の床面に、振動増幅器２００ａおよび圧電部材２００ｂを設けてもよい。この場合、ボール１００およびピン１０１がピット部１２へ落下するときに生じた振動を電圧に変換できる。

【0027】

また、蓄電部２０１を設ける場所は、ボウリング施設内に限定されない。蓄電部２０１を、ボウリング施設外に設け、負荷部５０は、施設外の蓄電部２０１に蓄電された電力を供給して駆動させるようにしてもよい。さらに、蓄電部２０１を各ボウリングレーン１に対応して配置する態様に代えて１台の蓄電部２０１でまとめて蓄電する集約型蓄電部を、ボウリング施設内、または外部に備えてもよい。また、各発電部２００の出力側に、整流、平滑回路、および絶縁回路で構成されたコンバータを設け、コンバータにより整流にし、二次側に蓄電部２０１を接続して蓄電すればよい。なお、本実施形態では、圧電型による発電方式で説明したが、これに限定されず、衝撃乃至振動の振動エネルギーから変換して発電するものであれば、静電型、磁歪型も採用可能である。

【0028】

最後に、上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではない。当業者にとって変形および変更が適宜可能である。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲内と均等の範囲内での実施形態からの変更が含まれる。

【符号の説明】

【0029】

１００…ボール
１０１…ピン
１２…ピット部
１３…回収部
１４…ピンセッター部
１４０…ピン回収リフト機構
２０…発電装置
２００…発電部
２００ａ…振動増幅器
２００ｂ、２００ｃ…圧電部材
２０１…蓄電部
３０…緩衝部
３００…カーテン部
３０１…クッションボード部
３０２…キックバック部
５０…負荷部
６０…表示器
７０…制御部
７１…充電検出部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】