JP2010096170A - Axial force rotary power plant - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、軸力回転式発電装置に関するものである。 The present invention relates to an axial force rotating power generator.
発電装置は、従来公知のものとして大別して風力発電装置、蒸気力発電装置、水力発電装置、波力発電装置、太陽光発電装置など様々な発電装置が開発されている。本発明はその何れでもなく、世界で始めての軸力回転式発電装置を提供するものである。 Power generation devices are roughly classified as conventionally known ones, and various power generation devices such as wind power generation devices, steam power generation devices, hydroelectric power generation devices, wave power generation devices, and solar power generation devices have been developed. The present invention is none of them, and provides the world's first axial force rotating power generator.
近年、地球温暖化問題が表面化し、二酸化炭素排出規制が声高に叫ばれている。この対策とするクリーンエネルギー技術として、太陽光電池、風力発電等が開発され現在稼動していますが、コスト及びメンテナンス等の問題でなかなか普及していないのが現状であります。
そのような現状の中で、追い打ちを掛けるように、原油の高騰により国民生活はまさに破綻寸前の状況にあり、特に農業、漁業の従事者は、その生産、捕獲コストが嵩み、廃業に追い遣られ、又転業者が急増していて、日本の農水産業は危機に瀕しています。
以前から小生は、農水産業業者の生産コストを下げ、経営の安定化を目指し、日本の食糧の自給自足を前提とした対策は、「新エネルギーの開発」が最も重要な課題であると思慮しておりました。
このような背景のなか、地球上の重力を活用し、それを効率よく回転エネルギーに転換する新規な方法は無いものかと考え、四苦八苦して開発を進めてきました。
そこで単なる錘の重力を利用したシンプルな軸力回転式発電装置の開発に手掛けた。
そしてその成果として「リング軌条と、それに沿って錘ガイド機構を水力、風力、波力、その他の自然エネルギー、そしてこれ等から得た電力等を用いてモーメントシャフト機構により回転させ、その際の錘ガイド機構の回転重力を利用した錘回転ユニット」を多数並列配列した半永久的な発電用の回転装置を開発し、本発明の軸力回転式発電装置を完成したものであります。
In recent years, the global warming problem has surfaced, and carbon dioxide emission regulations have been exclaimed. As a clean energy technology to cope with this, solar cells, wind power generation, etc. have been developed and are currently in operation, but the current situation is that they are not widespread due to problems such as cost and maintenance.
Under such circumstances, the people's lives are on the verge of collapse due to soaring crude oil, especially in the agriculture and fishery industries. Japan's agriculture and fisheries industry is in danger because of the rapid increase in the number of contractors.
For a long time, elementary school students thought that “development of new energy” was the most important issue in order to lower the production costs of agricultural and fisheries companies and to stabilize management, and as a premise for Japanese food self-sufficiency. It was.
Against this background, I thought that there was no new way to use the gravity on the earth and efficiently convert it to rotational energy, and I have been working hard on the development.
Therefore, we worked on the development of a simple axial-rotation power generator that uses the gravity of a simple weight.
And as a result of this, the ring rail and the weight guide mechanism were rotated by the moment shaft mechanism using hydraulic power, wind power, wave power, other natural energy, and electric power obtained from these, and the weight at that time We have developed a semi-permanent generator for rotating power that has a large number of parallel rotating units that use the rotating weight of the guide mechanism, and completed the axial rotary generator of the present invention.
本発明の軸力回転式発電装置の開発の主な課題は、(1),錘回転ユニット数の小型と少数化、(2), 磁石を転動させるモーメント機構の回転中心位置とリング軌条の円心位置との適正な相対関係、及び回転速度の高速化<目標300rpm以上>、(3),これ等によりモーメント機構の回転駆動消費エネルギの低減とその数倍の発電量を確保することである。 The main issues in the development of the axial-rotation power generator of the present invention are (1) the size and number of spindle rotation units are reduced and (2), the rotation center position of the moment mechanism that rolls the magnet and the ring rail Appropriate relative relationship with the center position and higher rotational speed (target 300rpm or higher), (3), etc. By this, by reducing the rotational drive energy consumption of the moment mechanism and securing several times the amount of power generation is there.
上記課題を満足させる本発明の基本的な技術構成は、次の(1)〜(5)の通りである。
(1)、ガイド体を全周に設けた垂直型のリング軌条と、このリング軌条のガイド体に常に係合ガイドされる被ガイド部材を有する錘ガイド機構と、前記錘ガイド機構を回転半径方向に移動自在に支持して前記リング軌条に沿って係合走行させるモーメントシャフト機構とから成る錘回転ユニットを複数並列し、各ユニットはそのモーメントシャフト機構の回転中心軸を前記リング軌条の円心から水平方向に偏心させた共通の回転駆動軸に装着し、この回転駆動軸に電力発生装置を連結した軸力回転式発電装置。
(2)、錘回転ユニットは、
ガイド体(102)をそのリング内周面側またはと外周面側或いは側面に円周配置した竪型のリング軌条(100-1、100-2)と、
回転中心(2c)をリング軌条(100-1、100-2)の円心(100c)から水平方向に偏心させたモーメントシャフト機構(210)と、
モーメントシャフト機構(210)の先端部に装着し前記リング軌条(100-1、100-2)のガイド体(102)に常に係合ガイドされる被ガイド部材(234)を配置した錘ガイド機構(230-1、230-2)とを有し、
前記錘ガイド機構(231-1、232-1)は、モーメントシャフト機構(210)にその回転半径方向に移動可能に装着してモーメントシャフト機構(210)の回転によりリング軌条(100-1、100-2)に沿って係合走行可能にして構成し、
この錘回転ユニットを複数個(3-1〜3-8)を並列連設し、その各モーメントシャフト機構(210)の軸受(215)を共通の回転駆動軸(2)に所定の等分割の回転角度ずらして固定支持し、前記回転駆動軸(2)にはその回転から電力を得る発電装置(4)を接続したことを特徴とする前記(1)に記載の軸力回転式発電装置。
(3)、リング軌条100-1、100-2は、各々基礎架構Gに垂直型に並列固定装着した非磁性体のリング枠体101とこれの側周に沿って横溝式の溝式ガイドレール102を固定配列し、錘保持本体231-1、231-2の両側において、支持軸235に回転自在に装着した各一対のベアリング式の被ガイドロール234を当該リング枠体101の溝式ガイドレール102の溝内に係合回転自由に遊嵌配置したことを特徴とする前記(1)又は(2)に記載の軸力回転式発電装置。
(4)、ツインのリング軌条100-1、100-2はリング枠体101の対面側に凸状のガイドレール102aを形成し、錘ガイド機構230-1、230-2の両側部には、前記ガイドレール102aを挟み回転接触する被ガイドロール機構を装着し、被ガイドロール機構は、当該錘ガイド機構に軸シャフト234aを配置しその両側部にガイドレール102aの内周面に接触する被ガイドロール234-1を設けると共に支持アーム234bの基部を回転可能に装着し、支持アーム234bの先部にガイドレール102aの外周面に接触する複数の被ガイドロール234-2、234-3を配列したことを特徴とする前記(1)から(3)の何れかに記載の軸力回転式発電装置。
(5)、シャフト支持端末212、213の端部に永久磁石を設けると共に、モーメントシャフト機構210が水平状態になった時点おける最長半径側に到来のシャフト支持端末の前記当該永久磁石と対面する位置に電気磁石を配置し、永久磁石は、磁極Sを外側に磁極Nを内側に或いはその逆にして配置し、電気磁石の各永久磁石212M、213Mとの対面側を対面時に対面磁極と同一極に励磁し通過後にオフにするタイミング制御手段を設けてなることを特徴とする前記(1)から(4)のいずれかに記載の軸力回転式発電装置。
The basic technical configuration of the present invention that satisfies the above problems is as follows (1) to (5).
(1) a vertical ring rail provided with a guide body on the entire circumference, a weight guide mechanism having a guided member that is always engaged and guided by the guide body of the ring rail, and the weight guide mechanism in the rotational radius direction. A plurality of weight rotating units, each of which comprises a moment shaft mechanism that is movably supported by the ring rail and that engages and travels along the ring rail, are arranged in parallel, and each unit has its center of rotation horizontally from the center of the ring rail. An axial-rotation power generator that is mounted on a common rotary drive shaft that is eccentric in the direction and that has a power generator connected to the rotary drive shaft.
(2) The spindle rotation unit is
A ring-shaped ring rail (100-1, 100-2) in which the guide body (102) is arranged circumferentially on the inner peripheral surface side or the outer peripheral surface side or side surface of the ring;
A moment shaft mechanism (210) in which the center of rotation (2c) is eccentric in the horizontal direction from the center (100c) of the ring rail (100-1, 100-2);
A weight guide mechanism in which a guided member (234) which is attached to the tip of the moment shaft mechanism (210) and is always guided to engage with the guide body (102) of the ring rail (100-1, 100-2) is disposed ( 230-1, 230-2)
The weight guide mechanism (231-1, 232-1) is attached to the moment shaft mechanism (210) so as to be movable in the rotational radius direction, and the ring rail (100-1, 100) is rotated by the rotation of the moment shaft mechanism (210). -2) is configured to enable engagement travel along
A plurality of spindle rotating units (3-1 to 3-8) are connected in parallel, and the bearing (215) of each moment shaft mechanism (210) is divided into a predetermined rotational division on a common rotary drive shaft (2). The axial force rotary power generator according to (1) above, wherein a power generator (4) that obtains electric power from the rotation is connected to the rotational drive shaft (2) that is fixedly supported with a rotational angle shifted.
(3) Ring rails 100-1 and 100-2 are each a
(4) The twin ring rails 100-1 and 100-2 form a
(5) A position where the permanent magnets are provided at the ends of the
本発明の前記構成による軸力回転式発電装置は、世界で初めて実現したものであり、前述の課題(1),錘回転ユニット数の小型化と少数化、(2), モーメントシャフト機構の回転中心位置とリング軌条の円心位置との適正な相対偏位関係、及び回転速度の高速化<目標300rpm以上>、(3),これ等によりモーメントシャフト機構を水力、風力、波力、その他の自然エネルギー、そしてこれ等から得た電力等を用いて回転駆して、ロスを極小にした効率の良い発電力を確保する優れた効果を呈するものである。 The axial force rotating power generator with the above-described configuration according to the present invention has been realized for the first time in the world. The above-mentioned problem (1), downsizing and reducing the number of spindle units, (2), rotation of the moment shaft mechanism Appropriate relative displacement between the center position and the center position of the ring rail, and faster rotation speed (target 300rpm or higher), (3), etc., to make the moment shaft mechanism hydraulic, wind, wave, etc. It has an excellent effect of ensuring efficient power generation with minimal loss by rotating using natural energy and electric power obtained from these.
本発明において、リング軌条に設けるガイド体とは、溝式レールタイプ、凸状レールタイプなどを言う。
(2)、本発明において、錘ガイド機構の被ガイド部材とは、前記ガイド体に常に係合接触して滑動移動する或いは回転移動するロール式、球体式、カムロール式、片フック式、両フック式、ボールベアリング式、ロールベアリング式などを言う。
In the present invention, the guide body provided on the ring rail means a grooved rail type, a convex rail type, or the like.
(2) In the present invention, the guided member of the weight guide mechanism means a roll type, a spherical type, a cam roll type, a single hook type, both hooks that are always in sliding contact with the guide body and sliding or rotating. It refers to the formula, ball bearing type, roll bearing type.
本発明の錘回転ユニットにおいて、リング軌条は、真円の一体の又は分割組立体にした垂直型の竪置き円形枠体で、その内周側か外周側又はその両方に或いは一側面或いは両側面において、円周方向に前記ガイド体を配置したものである。 In the weight rotating unit of the present invention, the ring rail is a vertical vertical frame that is a perfect circle integrated or divided assembly, on the inner peripheral side, the outer peripheral side, or both, one side or both side surfaces. The guide body is arranged in the circumferential direction.
モーメントシャフト機構は、回転軸部を前記リング軌条の円心から水平に離間偏位させ、錘ガイド機構単位に設けるか両側に錘ガイド機構を支持する併用単位で設ける。例えば回転軸部から図1に示すように180度の角間隔で二個の錘ガイド機構用として設け、或いは図14に示すように60度の角間隔で六個を設けるなど、複数のモーメントシャフト部を均等角度で放射状に位置させる。またモーメントシャフトは、断面が中空のパイプ状、矩形状、H型状、T型状、I型状等の梁状のものなどを一体的に或いは複合的に組み合わせたもの等を用いる。錘ガイド機構の外側には錘を兼ねた補助具を設けてよい。 The moment shaft mechanism is provided in units of weight guide mechanisms in which the rotation shaft portion is horizontally displaced from the center of the ring rail and is provided in units of combined use for supporting the weight guide mechanisms on both sides. For example, a plurality of moment shafts may be provided from the rotating shaft portion for two weight guide mechanisms at an angular interval of 180 degrees as shown in FIG. 1, or six at an angular interval of 60 degrees as shown in FIG. The parts are positioned radially at equal angles. As the moment shaft, a pipe having a hollow cross section, a rectangular shape, an H shape, a T shape, a beam shape such as an I shape, or the like is used in an integrated or combined manner. An auxiliary tool that also serves as a weight may be provided outside the weight guide mechanism.
錘ガイド機構は、当該モーメントシャフト機構に支持され、その回転半径方向にスライド自在にして前記リング軌条に沿って回転しこの回転の際、前記リング軌条のガイド体に被ガイド部材を係合した状態を保持するものである。
錘ガイド機構を、各モーメントシャフト機構の回転半径方向にスライド自在に支持する手段は、モーメントシャフト自体を伸縮自在の多重管シャフト機構にし、これに錘ガイド機構を固定したり、モーメントシャフト機構の回転軸又は錘ガイド機構にモーメントシャフトのスライド機構を設置したり、或いはこれらの適宜な組み合わせを採用する等その他適宜な公知のスライド手段を採用する。
The weight guide mechanism is supported by the moment shaft mechanism, is slidable in the rotational radius direction, rotates along the ring rail, and the guided member is engaged with the ring rail guide body during the rotation. Is to hold.
The means for supporting the weight guide mechanism so as to be slidable in the rotational radius direction of each moment shaft mechanism is to make the moment shaft itself a telescopic multi-tube shaft mechanism, and fix the weight guide mechanism to this or rotate the moment shaft mechanism. Other appropriate known slide means such as a moment shaft slide mechanism is installed on the shaft or the weight guide mechanism, or an appropriate combination thereof is adopted.
本発明において、上記錘回転ユニットは、同一の共用回転駆動軸に対して任意数の複数ユニットのグループを単数グループ又は複数グループを用意し、これらのモーメントシャフト機構は回転軸部を前記回転駆動軸に固定装着する際、所定の等分割の回転角度ずらして装着する。例えば回転駆動軸の1回転角度をグループ単位のユニット数で等分割した回転角度にずらして軸受けを固定して、回転駆動軸にかかる回転モーメントの変動サイクルと変動幅を等しくし且つ僅少値に保持する。 In the present invention, the weight rotating unit prepares a single group or a plurality of groups of an arbitrary number of plural units for the same common rotating drive shaft, and these moment shaft mechanisms have the rotating shaft portion as the rotating drive shaft. At the time of fixed mounting, the mounting is performed by shifting the rotation angle by a predetermined equal division. For example, the rotation angle of the rotation drive shaft is shifted to the rotation angle equally divided by the number of units per group, and the bearing is fixed. To do.
本発明において、回転駆動軸に直接或いはフライホイール等を介して間接的に発電装置を接続して電力を得るものである。
該回転駆動軸は、公知の超電導磁気軸受を採用して回転駆動抵抗の激減を図り高効率で電力を得ることが出来る。
また回転駆動軸に一般に付設する各種の機器は制限するものでなく適宜に設置してよい。例えば、回転駆動軸2の撓まない任意の位置に、フライホイールを設けることは、モーメントシャフト機構をより円滑に回転させると共に、その回転力による電力を高効率で得る機能があり有効である。
In the present invention, a power generation device is connected directly to a rotary drive shaft or indirectly via a flywheel or the like to obtain electric power.
The rotary drive shaft employs a known superconducting magnetic bearing to drastically reduce the rotary drive resistance, and can obtain electric power with high efficiency.
Various devices generally attached to the rotary drive shaft are not limited and may be installed as appropriate. For example, providing a flywheel at an arbitrary position where the
また、リング軌条は、モーメントシャフト機構の回転に伴う慣性力はリング円周方向の分布が反偏心側に大きく偏るため、これによるリング変形を防止するための構造として例えばリング枠体を高強度断熱性のFRP(繊維強化プラスチック)又はステンレス製にし、その側面にドーナツ型補強板を一体的に装着するなどが揚げられる。
以上の本発明の軸力回転式発電装置を実施するための最良の形態は、次に紹介する実施例により更に詳細に説明する。
In addition, the ring rail has a structure in which the inertial force accompanying the rotation of the moment shaft mechanism is largely biased to the anti-eccentric side of the ring. FRP (fiber reinforced plastic) or stainless steel, and a donut-shaped reinforcing plate is integrally mounted on the side surface.
The best mode for carrying out the above axial force rotating power generator according to the present invention will be described in more detail with reference to the following examples.
軸力回転式発電装置の実施例1を図1〜図5に示す。
図1は軸力回転式発電装置の全体正面説明図である。
図2〜図4は、図1に示す軸力回転式発電装置の「錘回転ユニット3-1〜3-8」の1単位の詳細を示す説明図である。
図2は図1の左端の錘回転ユニット3-1の拡大正面説明図であり、図3は図2の矢視A−Aから見た側断面説明図である。図4は図2の矢視B−Bから見た平断面説明図である。
図5は、図1に示す各「錘回転ユニット3-1〜3-8」におけるモーメントシャフト機構210と、溝式ガイドレール102を円周配置したリング軌条100-1、100-2との相対位置関係を一図で示して、回転駆動軸2に掛かる回転モーメントを算出するための説明図である。
FIG. 1 is an overall front view of an axial force rotating power generator.
2-4 is explanatory drawing which shows the detail of 1 unit of "the weight rotation unit 3-1 to 3-8" of the axial force rotary electric power generating apparatus shown in FIG.
FIG. 2 is an enlarged front explanatory view of the weight rotation unit 3-1 at the left end of FIG. 1, and FIG. 3 is a side cross-sectional explanatory view seen from the arrow AA in FIG. FIG. 4 is an explanatory plan view of a cross section seen from the arrow BB in FIG.
FIG. 5 shows the relative relationship between the
本例の軸力回転式発電装置は、基礎架構Gに組み込んだものであり、一基の回転駆動装置1と、その水平置きの回転駆動軸2を共有し並列連設した8つの垂直型の錘回転ユニット3-1〜3-8と、回転駆動軸2に連結設置した発電装置4とからなる。
錘回転ユニット3-1〜3-8の各々は、溝式ガイドレール102を側面円周に固定配列したシングル又は本例の如くツインのリング軌条100-1、100-2と、このリング軌条のツイン間の中心にこれと平行して配置したモーメントシャフト機構210とから構成する。
The axial force rotary power generator of this example is incorporated in the foundation frame G, and is composed of eight vertical type units that share a single
Each of the spindle rotating units 3-1 to 3-8 includes a single ring rail 100-1 and 100-2 in which groove-
リング軌条100-1、100-2は、各々基礎架構Gに竪型に固定装着した非磁性体のリング枠体101とこれの側周に沿って横溝式の溝式ガイドレール102を固定配列したものである。溝式ガイドレール102の入り口にはグリス漏れ防止のシールパッキン103を周設してある。
前記モーメントシャフト機構210は、前記リング軌条間に配置し、その両側に装着した一対の錘ガイド機構230-1、230-2とから構成する。
Each of the ring rails 100-1 and 100-2 has a non-magnetic
The
モーメントシャフト機構210は、一対の平行モーメントシャフト211と、その両側にモーメンシャフト211を固定支持するシャフト支持端末212、213と、モーメントシャフト211の転動の回転中心側に前記モーメントシャフト211をボールベアリング216によりスライド自在に支持するスライド支持軸受体214とを設け、スライド支持軸受体214には前記回転駆動軸2に固定装着する軸受215を設けて、回転駆動軸2の回転駆動により全体が転動回転する。
モーメントシャフト機構210の直立状態以外の全転動回転中において、前記回転駆動軸2の軸心2Cは、錘ガイド機構230-1、230-2を支持するモーメントシャフト211の軸受215を介して回転駆動軸2に、回転モーメントを付与するため、リング軌条100-1、100-2の円心100Cを通る水平線HL上で円心100Cから変位させて当該軸受215部を支持するが、本例はリング軌条の直径の3分の1の位置に設定してある。
The
During the full rolling rotation of the
一対の前記錘ガイド機構230-1、230-2の一方230-1の錘保持本体231-1は、錘の前記シャフト支持端末212とをボルトナット-プレート式等の適宜な連結支持具CNで固定装着し、或いはシャフト支持端末212と一体的に構成し、他方230-2の錘保持本体231-2は、シャフト支持端末213側で前記モーメントシャフト211にボールベアリングによりシャフト長手方向にスライド自在に装着する。
The weight holding body 231-1 of one of the pair of weight guide mechanisms 230-1 and 230-2 230-1 is connected to the
前記各錘ガイド機構230-1、230-2は、錘保持本体231-1、231-2の両側において、支持軸235に回転自在に装着した各一対のベアリング式の被ガイドロール234を当該リング枠体101の溝式ガイドレール102の溝内に離脱しないように係合回転自由に遊嵌配置してある。
これにより被ガイドロール234は、溝式ガイドレール102と接触してモーメントシャフト機構210の回転により溝に沿って倣い回転するので、錘ガイド機構230-1、230-2はモーメントシャフト211に沿ってつまり回転半径線に沿ってスライドし回転半径を連続的に変化させ、リング枠体101に沿って円滑に偏心回転走行するのである。
Each of the weight guide mechanisms 230-1 and 230-2 includes a pair of bearing-type guided
As a result, the guided
このように錘ガイド機構230-1、230-2は、前記モーメントシャフト211の回転と錘ガイド機構230-1、230-2の軽微な倣い回転により、錘ガイド機構230-1を、前記モーメントシャフト211自体と共にスライド支持軸受体214のベアリングガイド216に沿ってスライド移動させ、錘ガイド機構230-2を、モーメントシャフト211に沿ってスライド移動されて、リング軌条100-1、100-2との係合走行移動に伴う回転半径の連続的変化を円滑に且つ確実に追随吸収して回転するのである。
In this way, the weight guide mechanisms 230-1 and 230-2 cause the weight guide mechanism 230-1 to move to the moment shaft by the rotation of the
而して、図5において、錘回転ユニット3-1〜3-8間におけるモーメントシャフト機構210の相対配置位置は、回転駆動軸2の半回転角度(180度)内に錘回転ユニット3-1〜3-8順にP1-p1〜P8-p8で示し、それらの配置回転角度差は、22.5度に設定してある。これにより各モーメントシャフト機構210の一対の錘ガイド機構230-1、230-2は、回転駆動軸2の一回転角度(360度)内に22.5度の均等角度で16個が配置され、それらのリング軌条の溝式ガイドレール102における被ガイドロール234の位置をP1,p1〜P8,p8で表示し、P1〜P8は錘ガイド機構230-1の被ガイドロール234でp1〜p8は錘ガイド機構230-2の被ガイドロール234の各配置角度位置である。
図5に示す条件例で、代表的な配置位置P1-p1〜P5-p5にある各錘ガイド機構からモーメントシャフト機構210を介して回転駆動軸2の軸心2cにかかる各回転モーメントP1M〜P5M(錘ガイド機構とシャフト支持端末モーメントシャフト機構の重量(一定)×回転駆動軸2の軸心2c位置Qを通る水平直径線HLに対する前記P1〜P5、p1〜p5からの垂線の交点P1c〜P5c、p1c〜p5cと軸心位置Q間の長さ)は、次式で算出する。
P1M=(P1c−Q=+12)−(Q−p1c=-6) =+6
P2M=(P2c−Q=+10.5)−(Q−p2c=-5.5)=+5
P3M=(P3c−Q=+10.5)−(Q−p3c=-5.5)=+5
P4M=(P4c−Q=+7.5)−(Q−p4c=-4.5)=+3
P5M=(P5c−Q=+7.5)−(Q−p5c =-4.5)=+3
これにより回転する重力の力は合計22であるが回転するための摩擦抵抗を最大-6とすると22-6=16であり、これをモーメントシャフト機構210の回転中心位置の偏心比率(定数)6で除すると2.66となり、実質重力の力Wは=2.66xで重力に回転が確認できた。
このことから回転駆動軸2の回転抵抗値、及び錘ガイド機構230-1、230-2のモーメントシャフト機構210に対するスライド抵抗値等を極力低減するのみで、モーメントシャフト機構210の個数、重量等を可変設定すれば、回転抵抗値とスライド抵抗値を減じても実質の総合回転モーメントを正の値で可能な限り大きい値にして回転することが容易に可能である。
Thus, in FIG. 5, the relative arrangement position of the
In the condition example shown in FIG. 5, the rotational moments P1M to P5M applied to the
P1M = (P1c-Q = +12)-(Q-p1c = -6) = +6
P2M = (P2c−Q = + 10.5) − (Q−p2c = −5.5) = + 5
P3M = (P3c−Q = + 10.5) − (Q−p3c = −5.5) = + 5
P4M = (P4c−Q = + 7.5) − (Q−p4c = −4.5) = + 3
P5M = (P5c−Q = + 7.5) − (Q−p5c = −4.5) = + 3
As a result, the rotating force of gravity is 22 in total, but if the frictional resistance for rotation is -6 at the maximum, 22-6 = 16. This is the eccentricity ratio (constant) 6 of the rotation center position of the
Therefore, the number, weight, etc. of the
実施例2は図6に示すもので、実施例1に紹介したモーメントシャフト機構の変形例210と、それに伴うモーメントシャフト両側がわへの一対の錘ガイド機構230-1、230-2の装着を変えた例である。
基本的に実施例1と同一又は類似の構造のものは同一符号を付しその詳細は省略する。
本例のモーメントシャフト機構210は、前記リング軌条100-1、100-2間に配置し、その両側側に装着した一対の錘ガイド機構230-1、230-2と実質的な重錘であるシャフト支持端末212、213とから構成する。
即ちモーメントシャフト機構210は、中央部で二重に摺動自在に嵌合した内・外シャフト401、402を有する一対の平行モーメント二重シャフト400と、内・外シャフト401、402の外側端を固定支持する錘ガイド機構230-1、230-2と、錘ガイド機構230-1、230-2に連結支持具CNにより固定装着するシャフト支持端末212、213と、モーメント二重シャフト400の転動の回転中心側に前記外シャフト402をベアリング216でスライド自在に支持するスライド支持軸受体214とを設け、スライド支持軸受体214-1には前記回転駆動軸2に固定装着する軸受215を設けて、回転駆動軸2の回転駆動により全体が転動回転する。
外シャフト402は、その先端にベアリング403を有し、これで内シャフト401の外周面との摺動抵抗を低減しガイドする。
この平行モーメント二重シャフト400の採用により、錘ガイド機構の被ガイドロール234による転動移動に伴う回転半径の連続的変化を内・外シャフト401、402で伸縮吸収して円滑に追随すると共に、錘ガイド機構から外側に突出する部分とその長さを低減して、軸受215部に、より大きい回転モーメントを付与するのである。
The second embodiment is shown in FIG. 6, and the
Basically, the same or similar structures as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and the details thereof are omitted.
The
That is, the
The
By adopting this parallel moment
実施例3は図7に示すもので、実施例1に紹介したモーメントシャフト機構の変形例210と、それに伴うモーメントシャフト両側への一対の錘ガイド機構230-1、230-2の装着をベアリング233によりスライド自在に変えた例である。
基本的に実施例1と同一又は類似の構造のものは同一符号を付しその詳細は省略する。
前記モーメントシャフト機構210は、前記リング軌条100-1、100-2間に配置し、直線状のモーメントシャフト機構210とその両側側に装着した一対の錘ガイド機構230-1、230-2とから構成する。
またモーメントシャフト機構210は、一対の平行モーメントシャフト400と、平行モーメントシャフト400外側端を固定支持すると共に当該錘ガイド機構230-1、230-2とは離間自在にしたシャフト支持端末212、213と、モーメントシャフト400の中間部を転動の回転中心としそこを固定支持する支持軸受体214とを設け、支持軸受体214には前記回転駆動軸2に固定装着する回転軸受215を設けて、回転駆動軸2の回転駆動により全体が転動回転する。
この平行モーメントシャフト400の採用により、錘ガイド機構の被ガイドロール234による転動移動に伴う回転半径の連続的変化を錘ガイド機構のみがモーメントシャフトに沿って遠近摺動して吸収追随すると共に、軸受215部に掛かる回転モーメントは前例より減少するが錘ガイド機構から外側に突出する部分とその長さを一定にしてあるので遠心力の変化量を低減して円滑な回転を維持させるのである。
The third embodiment is shown in FIG. 7, and the
Basically, the same or similar structures as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and their details are omitted.
The
The
By adopting this
実施例4は図示していないが、実施例1に紹介したツインのリング軌条100-1、100-2の一方100-2を省略してシングルのリング軌条100-1のみとし、併せて実施例1に紹介したモーメントシャフト機構210においても、モーメントシャフト機構210のモーメントシャフト211両側に一個の錘ガイド機構230-1のみを装着したシングル軌条タイプである。
本例は、錘回転ユニットの小型化と軽量化を図ったものである。
Example 4 is not shown, but one of the twin ring rails 100-1 and 100-2 introduced in Example 1 is omitted, and only the single ring rail 100-1 is used. The
In this example, the weight rotating unit is reduced in size and weight.
実施例5は、図8−1と図8−2に示す。図8−1は実施例5の側断面説明図であり、図8−2(1)〜(3)は3組のモーメントシャフト機構210-1〜210-3が各々水平状態になった際に図8−1矢視D-Dに到来の状態を示す平断面説明図である。
実施例5は3組のモーメントシャフト機構210-1〜210-3をその各回転軸部234-11〜234-13から等角間隔で設けたものである。回転軸部234-10〜234-13は回転駆動軸2に固定した軸受215に固定装着してある。
各モーメントシャフト機構210-1〜210-3は、モーメントシャフト211を当該スライド支持軸受体214-1〜214-3のベアリング216にスライド自在に装着し、モーメントシャフト211の両側に一対の錘ガイド機構230-1、230-2を装着してある。したがってこの錘ガイド機構230-1、230-2はユニットに60度の角間隔で六個を軸受214の軸方向に並列配置している。錘ガイド機構230-1、230-2は当該支持軸235-1〜235-3の中心部により安定支持される。支持軸235-1〜235-3各々の左右両側部に、被ガイドロール234-1〜234-3を配置し、被ガイドロール234-1〜234-3は、各組毎に直径を異ならせて一対のリング軌条100-1と100-2の当該溝式ガイドレール102-1〜102-3に回転自在に装着してモーメントシャフト機構210-1〜210-3を曲り変形などの発生を防止して安定且つ安全に回動させるものである。
一対の前記錘ガイド機構230-1、230-2は錘の前記シャフト支持端末212とをボルトナット-プレート式等の適宜な連結支持具CNで固定装着し、錘ガイド機構230-1は、モーメントシャフト211の一端に固定接し、前記錘ガイド機構230-2はモーメントシャフト211の他端をボールベアリング233によりシャフト長手方向にスライド自在に装着する。モーメントシャフト機構210-1〜210-3を図6に示す二重スライドシャフトタイプにしてもよい。
このモーメントシャフト機構210-1〜210-3の採用により、錘ガイド機構230-1、230-2は、被ガイドロール234による転動移動に伴う回転半径の連続的変化を錘ガイド機構230-2自体に設けたベアリング233によるスライド機構で伸縮吸収して円滑に追随すると共に、錘ガイド機構から外側に突出する部分の長さと重量を一定にして、回転軸受215を介して回転駆動軸2に、起伏の少ない略連続した大きい回転モーメントを付与するのである。これで錘回転ユニット数を大幅に低減することができる。
Example 5 is shown in FIGS. 8-1 and 8-2. FIG. 8-1 is an explanatory side sectional view of the fifth embodiment. FIGS. 8-2 (1) to (3) show the three moment shaft mechanisms 210-1 to 210-3 when they are in the horizontal state. FIG. 8-1 is an explanatory plan view of a cross section showing a state of arrival at the arrow DD.
In the fifth embodiment, three sets of moment shaft mechanisms 210-1 to 210-3 are provided at equiangular intervals from the respective rotating shaft portions 234-11 to 234-13. The rotary shaft portions 234-10 to 234-13 are fixedly attached to a
Each moment shaft mechanism 210-1 to 210-3 has a
The pair of weight guide mechanisms 230-1 and 230-2 are fixedly attached to the
By adopting the moment shaft mechanisms 210-1 to 210-3, the weight guide mechanisms 230-1 and 230-2 can change the continuous change in the radius of rotation accompanying the rolling movement by the guided
実施例6は図9に1ユニット分を示すもので、基本的に実施例2と同一又は類似の構造のものは同一符号を付しその詳細は省略する。
実施例6は、少ないモーメントシャフト機構210列で円滑な連続回転が維持するため、各ユニット毎に、モーメントシャフト機構210が水平状態になった時点で下方に押し込む力を作用させて磁気反発式の押し下げ回転加速手段を、ツインのリング軌条100-1、100-2間に、設置したものである。
更に、本例は、断面して示す如く、モーメントシャフトの一端部を一方の錘ガイド機構230-1内に納めたベアリングにスライドシフト自在に装着し、モーメントシャフトの他端部を他方の錘ガイド機構230-1に連結固定装着して、被ガイドロール234による転動移動に伴う回転半径の連続的変化に円滑に追随してスライド吸収すると共に、錘ガイド機構から外側に突出する部分の長さと重量を一定にして、回転軸受215を介して回転駆動軸2に、起伏の少ない略連続した大きい回転モーメントを付与するのである。これで前記回転加速手段の作用とも相まって、錘回転ユニット数を大幅に低減することもできる。
そこで前記磁気反発式の押し下げ回転加速手段は、シャフト支持端末212、213を好ましくは磁化し難い非磁性体とし、その端部に永久磁石212M、213Mを設けると共に、モーメントシャフト機構210が水平状態になった時点おける最長半径(モーメントシャフト機構の回転中心Qと被ガイドロール234の中心Pc1との間の長さ)側に到来のシャフト支持端末の前記当該永久磁石(212M、213M)と対面する位置に電気磁石EMDcを配置する。
永久磁石212M、213Mは、磁極Sを外側に磁極Nを内側にして配置し、電気磁石EMDの制御は、各永久磁石212M、213Mとの対面側を対面時に磁極Sに励磁し通過直後にオフにするタイミング制御手段を有する。この電気磁石は永久磁石の回転方向に沿って電気磁石EMc単数のみ又はその上下に複数個を図示の如く電気磁石EMDc-1、EMDc+1と配列してよい。この複数個の前記励磁とオフのタイミング制御は、永久磁石の回転角度位置センサー等からの信号に基くパルススイッチング駆動等により電気磁石EMDc-1、EMc、EMDc+1の順でリレー制御するとよい。
In the sixth embodiment, one unit is shown in FIG. 9. Basically, the same or similar structure as that of the second embodiment is denoted by the same reference numeral, and the details thereof are omitted.
In the sixth embodiment, since smooth continuous rotation is maintained with a small number of
Further, in this example, as shown in cross section, one end of the moment shaft is slidably mounted on a bearing housed in one weight guide mechanism 230-1, and the other end of the moment shaft is attached to the other weight guide. Connected to the mechanism 230-1 and fixedly mounted, smoothly following the continuous change in the radius of rotation accompanying the rolling movement by the guided
Therefore, in the magnetic repulsion type push-down rotation acceleration means, the
The
実施例7を図10、図11に示す。実施例7は図9に示す実施例6の変形例であり、実施例6と同一又は類似の構造のものは同一符号を付しその詳細は省略する。
実施例7は、ツインのリング軌条100-1、100-2の構造と、これに錘ガイド機構230-1、230-2各々の両側部を装着する構造を変えた例である。
ツインのリング軌条100-1、100-2は非磁性体のリング枠体101の対面側に凸状のガイドレール102aを形成し、錘ガイド機構230-1、230-2の両側部には、前記ガイドレール102aを挟み回転接触する3個のベアリング式の被ガイドロール234-1〜234-3を主構成とする被ガイドロール機構を装着する。被ガイドロール機構は、当該錘ガイド機構の中央部に軸シャフト234aを配置しその両側部にガイドレール102aの内周面に接触する被ガイドロール234-1を設けると共に二等辺三角形状又は円弧状の支持アーム234bの基部(二等辺三角形の頂部又は円弧中心部)を回転可能に装着し、支持アーム234bの先部(二等辺三角形の底辺部又は円弧の円弧側)にガイドレール102aの外周面に軽く接触する2個の被ガイドロール234-2、234-3を配列したものである。
この被ガイドロール機構により図11に示すように、回転中心点Qがリング軌条100-1、100-2の中心100cから偏位したモーメントシャフト機構210が回転しても、いずれの回転角度位置においても、被ガイドロール234-2、234-3は、被ガイドロール234-1の中心とリング軌条100-1、100-2の中心100cとを結ぶリング半径線rの前後の均等位置に存在してガイドレール102aに沿って円滑に回転作動して、錘ガイド機構230-1、230-2を軽負荷で転動ガイドすることができるものである。高速回転中は、錘ガイド機構などの遠心力によりガイドレール102aの内周面に被ガイドロール234-1が強く接触し、ガイドレール102aの外周面側の被ガイドロール234-2、234-3は軽く接触するか殆ど浮いた状態となる。
Example 7 is shown in FIGS. The seventh embodiment is a modification of the sixth embodiment shown in FIG. 9 and the same or similar structure as that of the sixth embodiment is denoted by the same reference numeral, and the details thereof are omitted.
The seventh embodiment is an example in which the structure of the twin ring rails 100-1 and 100-2 and the structure in which both side portions of the weight guide mechanisms 230-1 and 230-2 are mounted are changed.
The twin ring rails 100-1 and 100-2 form a
As shown in FIG. 11, even if the
以上本発明の実施例を6例ほど紹介したが、これらの例の他に、各例のいろいろな組み合わせや単純化を任意にした例が存在することは自明であり、それらは本発明の技術思想を悦脱するものではなく自由に実施することができる。
また回転機構に一般に付設する各種の機器は制限するものでなく適宜に設置してよい。例えば、回転駆動軸2の撓まない任意の位置に、フライホイールを設けることは、モーメントシャフト機構210をより円滑に回転させる機能があり有効である。
また、ツインのリング軌条100-1、100-2も、モーメントシャフト機構210の回転に伴う慣性力はリング円周方向の分布が反偏心側に大きく偏るため、これによるリング変形を防止するための構造例えばリング枠体をステンレス製にし、その側面にドーナツ型補強板を一体的に装着するなどが揚げられる。
Although six examples of the present invention have been introduced above, it is obvious that there are examples in which various combinations and simplifications of each example are arbitrarily present in addition to these examples. It is not something that breaks the philosophy and can be implemented freely.
Various devices generally attached to the rotation mechanism are not limited and may be installed as appropriate. For example, providing a flywheel at an arbitrary position where the
In addition, the twin ring rails 100-1 and 100-2 also prevent the ring deformation due to the inertial force accompanying the rotation of the
本発明は、上述のように優れた作用効果を呈するものであり、クリーンエネルギー技術として、大幅なコスト低減及びメンテナンスフリー発電を手軽に実現し、各種産業に広く普及し活用される軸力回転式式発電装置である。 The present invention exhibits excellent operational effects as described above, and as a clean energy technology, it is easy to realize significant cost reduction and maintenance-free power generation, and is widely used and utilized in various industries. Power generator.
2 回転駆動軸
3-1〜3-8 錘回転ユニット
4 発電装置
100-1、100-2 リング軌条
101 リング枠体
102 溝式ガイドレール
210 モーメントシャフト機構
211 モーメントシャフト
212、213 実質が錘であるシャフト支持端末
214 スライド支持軸受体
215 軸受
230-1、230-2 錘ガイド機構
231-1、232-1 錘保持本体
234 被ガイドロール
400 モーメント二重シャフト
2 Rotating drive shaft
3-1 to 3-8 spindle rotation unit
4 Power generation equipment
100-1, 100-2 ring rail
101 Ring frame
102 grooved guide rail
210 Moment shaft mechanism
211 Moment shaft
212, 213 Shaft support terminal whose weight is the weight
214 Slide support bearing body
215 Bearing
230-1, 230-2 Weight guide mechanism
231-1, 232-1 Weight holding body
234 Guided roll
400 moment double shaft
Claims (5)
ガイド体(102)をそのリング内周面側またはと外周面側或いは側面に円周配置した竪型のリング軌条(100-1、100-2)と、
回転中心(2c)をリング軌条(100-1、100-2)の円心(100c)から水平方向に偏心させたモーメントシャフト機構(210)と、
モーメントシャフト機構(210)の先端部に装着し前記リング軌条(100-1、100-2)のガイド体(102)に常に係合ガイドされる被ガイド部材(234)を配置した錘ガイド機構(230-1、230-2)とを有し、
前記錘ガイド機構(231-1、232-1)は、モーメントシャフト機構(210)にその回転半径方向に移動可能に装着してモーメントシャフト機構(210)の回転によりリング軌条(100-1、100-2)に沿って係合走行可能にして構成し、
この錘回転ユニットを複数個(3-1〜3-8)を並列連設し、その各モーメントシャフト機構(210)の軸受(215)を共通の回転駆動軸(2)に所定の等分割の回転角度ずらして固定支持し、前記回転駆動軸(2)にはその回転から電力を得る発電装置(4)を接続したことを特徴とする請求項1に記載の軸力回転式発電装置。 The spindle rotation unit
A ring-shaped ring rail (100-1, 100-2) in which the guide body (102) is arranged circumferentially on the inner peripheral surface side or the outer peripheral surface side or side surface of the ring;
A moment shaft mechanism (210) in which the center of rotation (2c) is eccentric in the horizontal direction from the center (100c) of the ring rail (100-1, 100-2);
A weight guide mechanism in which a guided member (234) which is attached to the tip of the moment shaft mechanism (210) and is always guided to engage with the guide body (102) of the ring rail (100-1, 100-2) is disposed ( 230-1, 230-2)
The weight guide mechanism (231-1, 232-1) is attached to the moment shaft mechanism (210) so as to be movable in the rotational radius direction, and the ring rail (100-1, 100) is rotated by the rotation of the moment shaft mechanism (210). -2) is configured to enable engagement travel along
A plurality of spindle rotating units (3-1 to 3-8) are connected in parallel, and the bearing (215) of each moment shaft mechanism (210) is divided into a predetermined rotational division on a common rotary drive shaft (2). 2. The axial force rotary power generator according to claim 1, wherein a power generator (4) which is fixedly supported with a rotational angle shifted and which receives electric power from the rotation is connected to the rotary drive shaft (2).
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2009
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