JP2012237222A - 動力発生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エネルギーの消費量が少なく、かつ設備費も比較的安く、更に地形や天候、または設置空間の制限を受けることなく、同時に制御や保守もし易く、広範囲に応用できる動力発生装置を提供する。
【解決手段】クラッチ機構Ｃ１を介してモータＭによって駆動される第１駆動輪１０と、第１駆動輪１０によって駆動回転される第１フライホイール２０と、第１フライホイール２０の出力側に設けた第１伝動装置３０と、第１伝動装置３０によって駆動される第２駆動輪４０と、第２駆動輪４０によって駆動回転される第２フライホイール５０と、前記第２フライホイール５０の出力側に設けられ、クラッチ機構Ｃ２を介して第２フライホイール５０より第１駆動輪１０にフィードバックされた一部の入力のみによって第１フライホイール２０の慣性力回転を継続させる第２伝動装置７０とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、動力発生装置に関し、特に機械的に直列配置した少なくとも一対のフライホイールが発生する慣性モーメントを利用し、これに機能的に組合わせた伝動装置の増幅作用による相互支援によってフライホイールの慣性による加速持続回転を維持し、これによって発生する回転トルクを出力させるようにした動力発生装置に関するものである。

従来、利用されている伝統的な動力発生装置は、主として、電気を利用した電動機またはモータ、ガソリンなど燃料の燃焼エネルギーを利用した内燃機関および外燃機関、液圧を利用した液圧モータ、水力を利用した水車、風力を利用した風力発電機などが挙げられる。これら種々の動力発生装置または機械は、水力及び風力をエネルギーとして装置を駆動するものを除いては、運転時、エネルギーとする例えば，電源、石油、石炭など燃料を間断なく消耗する。また、水力、風力を利用した装置は、前記エネルギーを消耗しないが、地形など設置位置の制限を受け、かつ、装置全体が占める空間、面積が大きく、構造も複雑で、その用途もかなり制限を受ける。

近年には、ソーラエネルギー、潮の干満や波の力によって発生するエネルギーを利用して発電する装置が開発されている。しかし、これらの装置も、地形や天候の制限を受け、かつその装置などは非常に大きな空間を占め、設備費も極めて高くなる。

この他、前記動力発生装置のうち、石油や石炭などの燃料を利用するものは、さらに空気汚染などの公害問題を引き起こす。

従って、エネルギーの消費量が少なく、かつ設備費も比較的安く、更に地形や天候、または設置空間の制限を受けることなく、同時に制御や保守もし易く、広範囲に応用できる動力発生装置は、斯界においてその登場が実に待ち望まれている。

本発明は、前記の従来の手段または装置に見られる問題に鑑み、此れを解消するために開発された新規な動力発生装置であって、直列に配置した少なくとも大、小一対のフライホイールによって発生する回転慣性力の持続力と、伝動手段及び駆動手段による出力の増幅協動作用と相互援助作用による相乗効果とを巧みに利用して、フライホイールの持続的慣性回転力を維持して負荷側に用いるエネルギーを発生する動力発生装置を提供することを目的とする。

また、本発明は、起動時、外部エネルギーを利用した動力源によって動力発生装置全体の動力系を始動させた後、直列したフライホイールの回転により生じる慣性動力によって装置全体の稼動を継続可能な慣性エネルギーを動力系に蓄積した後は、動力源の駆動を停止し、伝動装置を介してトルクが増幅された負荷側の大フライホイールに生じる回転力を出力として負荷側の仕事に充てると共に、出力の一部を入力側の小フライホイールの駆動装置にフィードバックして、装置全体の動力系の運転を自力によって継続させ、負荷側の出力及び回転速度が所定値以下に減少した時のみ、動力源を再び起動させ、装置全体の運転を正常状態に回復させた後は、動力源の出力を再び停止させるように構成した動力発生装置を提供することを目的とする。

また、本発明は、始動端である入力側から負荷端である出力側に、小径、小質量から大径、大質量の順序に直列に配置した少なくとも一対の大、小フライホイールを具備し、入力側の小フライホイールの出力は、伝動装置によって回転力及び回転速度を増幅された後、負荷側の大フライホイールに入力し、大フライホイールに生ずる倍増の回転慣性力を負荷側の出力とし、かつ、この出力の一部を入力側の小フライホイールにフィードバックして動力系の運転を継続維持できるように構成した動力発生装置を提供することを目的とする。

また、本発明は、伝動装置の出力端の駆動輪と、駆動輪によって駆動されるフライホイールとの伝動を、摩擦接触回転とし、この摩擦接触回転を生じる摩擦接触面を、駆動輪と、フライホイールとのそれぞれの外周面に沿って設けられた連続摩擦面に形成してなる動力発生装置を提供することを目的とする。

また、本発明は、フライホイールと駆動輪との摩擦接触面を、フライホイールの外周面に沿って等間隔に配列し、かつ隣接する各片の間に凹部を形成した複数個の摩擦片によって形成した非連続摩擦面と、駆動輪の外周面に沿って設けられた連続摩擦面とによって構成する動力発生装置を提供することを目的とする。

また、本発明は、フライホイールに設けた非連続摩擦面を構成する複数個の摩擦片を、フライホイールの外周面に対し着脱可能に取付けた構成になっている動力発生装置を提供することを目的とする。

また、本発明は、フライホイールの輻部において、直径上で対向かつ対称的に配置され、かつ遠心力によって半径方向に移動可能に設けた少なくとも一対の遠心力錘を設けた動力発生装置を提供することを目的とする。

また、本発明は、大中小３個のフライホイールと、各フライホイール間に設けた伝動装置と、各フライホイールを駆動する駆動装置とを、直列して構成した動力発生装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、動力源と、クラッチ機構を介して前記動力源によって駆動される第１駆動装置と、前記第１駆動装置によって駆動回転される第１フライホイールと、前記第１フライホイールの出力側に設けられた第１伝動装置と、第１伝動装置によって駆動される第２駆動装置と、前記第２駆動装置によって駆動回転される第２フライホイールと、前記第２フライホイールの出力の一部をフィードバックすることにより、前記動力源の替わりに前記第１駆動装置を駆動して前記第１フライホイールの慣性回転を継続させる第２伝動装置とから構成され、装置全体の回転動力系が動力源によって始動された後、慣性のみによって装置全体の運転を継続可能の充分な慣性エネルギーを蓄積した後は、前記動力源の出力を停止し、前記第２伝動装置を介して前記第２フライホイールより第１駆動装置にフィードバックされた入力のみで前記第１フライホイールの回転を継続させると共に、前記第２フライホイールの出力が仕事に消耗されて所定値以下に下降した時には、前記動力源を再び起動させ、前記出力を前記所定値以上に引き上げて装置全体の回転を正常状態に回復させた後は、前記動力源の出力を再び停止させ、この操作をサイクル的に繰返し行うようにしたことを特徴とする動力発生装置。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の動力発生装置において、動力源となるモータと、クラッチ機構を介して前記モータによって駆動される第１駆動輪と、前記第１駆動輪によって駆動回転される第１フライホイールと、前記第１フライホイールの出力側に設けた第１伝動装置と、前記第１伝動装置によって駆動される第２駆動輪と、前記第２駆動輪によって駆動回転される第２フライホイールと、前記第２フライホイールの出力側に設けられ、クラッチ機構を介して前記第２フライホイールより前記第１駆動輪にフィードバックされた一部の入力のみによって前記第１フライホイールの慣性力回転を継続させる第２伝動装置と、から構成されることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１記載の動力発生装置において、前記第２フライホイールの直径及び質量は、前記第１フライホイールの直径及び質量の少なくとも２倍であるように構成したことを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１〜３いずれか１項記載の動力発生装置において、前記第１伝動装置は、前記第１フライホイールの出力及び回転数を増幅して、前記第２駆動輪に入力して前記第２フライホイールを駆動回転させ、かつ、前記第２伝動装置は、前記第２フライホイールの出力の一部及び回転数を増幅して、これを前記第１駆動輪にフィードバックして前記第１フライホイールを駆動回転させるようにそれぞれ構成したことを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１〜３いずれか１項記載の動力発生装置において、前記第１駆動輪及び前記第２駆動輪は、摩擦接触回転によってそれぞれが対応する前記第１フライホイール及び前記第２フライホイールを駆動回転させるように構成したことを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項５記載の動力発生装置において、前記第１フライホイール及び前記第２フライホイールと、この第１フライホイール及び第２フライホイールにそれぞれ対応する前記第１駆動輪及び前記第２駆動輪との摩擦接触面は、前記第１フライホイール及び第２フライホイールの外周面、及び前記第１駆動輪及び第２駆動輪の外周面に沿ってそれぞれ設けられた連続摩擦面であることを特徴とする。

請求項７記載の発明は、請求項５記載の動力発生装置において、前記第１フライホイール及び前記第２フライホイールと、この第１フライホイール及び第２フライホイールにそれぞれ対応する前記第１駆動輪及び前記第２駆動輪との摩擦接触面は、前記第１フライホイール及び第２フライホイールのそれぞれの外周面に沿って等間隔に配列され、かつ隣接する各片の間に凹部を形成した複数個の摩擦片によって構成した非連続摩擦面、及び第１駆動輪及び第２駆動輪のそれぞれの外周面に沿って設けられた連続摩擦面によって構成したことを特徴とする。

請求項８記載の発明は、請求項７記載の動力発生装置において、前記非連続摩擦面を構成する前記摩擦片は、前記第１フライホイール及び第２フライホイールの外周面に対し、着脱可能に取付けられていることを特徴とする。

請求項９記載の発明は、請求項１〜８のいずれか１項記載の動力発生装置において、前記第１フライホイール及び/または前記第２フライホイールは、輻部において直径上で対向かつ対称的に配置され、かつ遠心力によって半径方向に移動可能に設けた少なくとも一対の遠心力錘を設けたことを特徴とする。

請求項１０記載の発明は、請求項２記載の動力発生装置において、前記第２フライホイールの出力側に、更に第３フライホイール、第３伝動装置及び第３駆動輪を設けると共に、前記第３伝動装置及び前記第３駆動輪を介して前記第２フライホイールの出力によって前記第３フライホイールを駆動回転させ、この第３フライホイールの出力を主に仕事に充て、出力の僅かな一部を前記第１駆動輪にフィードバックして前記第１フライホイールを駆動回転させるように構成したことを特徴とする。

本発明によれば、動力発生装置全体の動力系を外部の動力源によって始動させた後、伝動手段を介して直列に配置した少なくとも大、小一対のフライホイールに発生する回転慣性力によって装置全体の運転及び出力を継続可能な状態に駆動した後は、外部動力源の駆動を停止し、装置全体の持続的な加速運転をそれ自体が発生する回転慣性力のみによって維持し、出力が所定値以下に下降した時のみ、外部動力源を再び起動させて装置全体の運転を正常状態に回復させた後、再び動力源を停止させるので、エネルギーを大幅に節約することができる。

請求項２記載の発明によれば、動力源としてモータを使用し、クラッチ機構を介して装置全体を駆動する構成であるので、制御が容易である前記動力発生装置を提供することができる。

請求項３記載の発明によれば、出力側のフライホイールの直径及び質量を、入力側のフライホイールの直径及び質量の少なくとも２倍に形成したので、倍増の出力側の回転慣性力を得ることができる。

請求項４記載の発明によれば、直列したフライホイール間に出力及び回転数を増大する伝動装置を設けたので、出力側のフライホイールの出力が増加し、負荷側に用いられるとともに、出力の一部を入力側のフライホイールにフィードバックして装置全体の慣性による回転運動を維持することができる。

請求項５記載の発明によれば、駆動輪とフライホイールとの伝動は摩擦接触回転によるものであるので、円滑かつ騒音がない伝動が得られる。

請求項６記載の発明によれば、駆動輪とフライホイールに設けた摩擦接触回転を起こす摩擦接触面を連続摩擦面に形成したので、駆動輪とフライホイールを容易に製造することができる。

請求項７記載の発明によれば、フライホイールに設けた摩擦接触面を複数個の摩擦片によって構成した非連続摩擦面に形成したので、摩擦材を節減することができる。

請求項８記載の発明によれば、フライホイールの外周面に対して前記摩擦片を着脱可能に取り付けたので、摩擦片が磨耗した場合、摩擦片を取り替えることができ、フライホイールの条件を長期間維持することができる。

請求項９記載の発明によれば、フライホイールの輻部に遠心力錘を対称的に設けたので、フライホイール回転時、遠心力によってフライホイールの慣性モーメントが増加し、より大きな出力を得ることができる。

請求項１０記載の発明によれば、大、中、小３組のフライホイール及び伝動装置、駆動装置を直列に組合わせて動力発生装置を構成したので、さらに大きな出力を得ることができる。

本発明の動力発生装置の基本原理を示すブロック図である。 本発明の動力発生装置の第１実施形態を示す概略構成図である。 図２の動力発生装置の伝動関係を示す概略側面図である。 （Ａ）は本発明のフライホイールの変形例を示す正面図、（Ｂ）はその側面図である。 フライホイールに遠心力錘を設けた一実施例を示す説明図である。 フライホイールのリム部に摩擦片を取付けた一実施例を示す部分断面図である。 本発明の動力発生装置の第２実施形態を示すブロック図である。

以下、図１ないし図７に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態の基本原理を示すブロック図である。図において、動力発生装置は、外部動力源であるモータＭと、第１駆動装置１０と、第１フライホイール２０と、第１伝動装置３０と、第２駆動装置４０と、第２フライホイール５０と、負荷部６０と、第２伝動装置７０とから構成されている。モータＭと第１駆動装置１０との間にクラッチＣ１が、第２伝動装置７０と第１駆動装置１０との間にクラッチＣ２がそれぞれ設けられている。

このように構成された動力発生装置において、始動時、先ずモータＭを起動させると、モータＭの出力ＴはクラッチＣ１を介して第１駆動装置１０を駆動し、第１駆動装置１０に駆動される第１フライホイール２０を回転させる。第１フライホイール２０が回転すると、慣性モーメントを生じ、その出力Ｔ１は第１伝動装置３０を経て第２駆動装置４０を駆動し、第２駆動装置４０に駆動される第２フライホイール５０を回転させる。そして、第２フライホイール５０が回転すると、その出力Ｔ２は主として負荷部６０に供給され、例えば、機械装置または発電機を稼動させる目的に使用する。一方、第２フライホイール５０からもわずかな一部の出力Ｔ３を取り出し、第２伝動装置７０およびクラッチＣ２を介して第１駆動装置１０にフィードバック（還元）して回転中の第１フライホイール２０の慣性回転持続力を維持する。

このように動力発生装置全体の動力系が動き、第１、第２フライホイール２０，５０の回転が所定回転速度および慣性回転トルクに達した後、クラッチＣ１によってモータ１０と第１駆動装置２０との伝動関係を中断し、電源を切ってモータＭを停止させる。この際、第１、第２フライホイール２０、５０は自体の慣性力によって回転を継続するのであるが、次第に減速する趨勢にある。しかし、大径の第２フライホイール５０から出力する大慣性トルクの一部Ｔ３が第１駆動装置１０に還元されて小径の第１フライホイール２０の慣性による持続的な加速回転を維持するので、第１フライホイール２０は継続に回転し、その出力Ｔ１および回転速度は第１伝動装置３０によって拡大した後、第２駆動装置４０に入力して第２フライホイール５０を所期の回転速度の下において継続に回転させ、質量と直径が第１フライホイール２０よりも大きい第２フライホイール５０が発生する大慣性回転力を出力して負荷部６０に利用することができる。第２フライホイール５０に第１フライホイール２０よりも大きな慣性回転力を発生させるため、第２フライホイール５０の直径および質量は第１フライホイール２０のそれよりも大きく形成され、好ましくは、第１フライホイール２０の少なくとも２倍にするとよい。

次に、前記作用原理を具体化した動力発生装置の一実施形態について、図２−図３を参照して説明する。

動力発生装置は、外部の動力源となるモータＭと、モータＭによって駆動される第１駆動輪１０と、第1駆動輪１０によって駆動回転される第１フライホイール２０と、第１フライホイール２０の出力側に設けた第１伝動装置３０と、第１伝動装置３０の連動によって回転する第２駆動輪４０と、第２駆動輪４０によって駆動回転される第２フライホイール５０と、第２フライホイール５０の出力側に設けられ、出力終端輪が第１駆動輪１０と連動する第２伝動装置７０とから構成される。

モータＭは、軸Ｓに設けたクラッチＣ１を介して第１駆動輪１０を駆動可能に設けられてあり、第１駆動輪１０は摩擦接触回転によって第１フライホイール２０を駆動回転可能に設けられている。第１フライホイール２０の軸Ｓ１の一端には、第１フライホイール２０の回転トルクを第２駆動輪４０に入力する第１伝動装置３０が設けられている。この実施形態では、第１伝動装置３０は、ベルトプーリおよび歯車列を組合わせてなる複合伝動手段を使用しているが、これに適用する他の伝動手段を用いることもできることは明白である。

この実施例では、第１伝動装置３０は、軸Ｓ１の一端に取付けられた駆動プーリー３１と、軸Ｓ２に取付けられた従動プーリー３２と、両プーリー３１、３２間に掛け渡された伝動ベルト３３と、プーリー３２の軸Ｓ２の他端に取付けられたギヤ３４と、ギヤ３４と噛合って回転するように軸Ｓ３に取付けられたギヤ３５と、同軸Ｓ３に取付けられた駆動プーリー３６と、軸Ｓ４に取付けられた従動プーリー３７と、両プーリー３６、３７間に掛け渡された伝動ベルト３８とから構成される。第２駆動輪４０は軸Ｓ４の一端に設けられ、プーリー３７と同期回転する。軸Ｓ５に取付けられた第２フライホイール５０は第２駆動輪４０と接触しており、摩擦接触回転によって駆動される。第２フライホイール５０の軸Ｓ５の一端は負荷部６０に連結されてあり、第２フライホイール５０の出力は負荷部６０である例えば、機械装置または発電機などの稼動に利用することができる。負荷部６０は軸Ｓ５に直結してもよいが、図示されてない適当な伝動装置を介して軸Ｓ５に連結することもできる。

一方、第２フライホイール５０の軸Ｓ５の他端には第２伝動装置７０が設けられてあり、第２フライホイール５０の出力の一部を増幅した後、第１駆動輪１０にフィードバックするように構成されている。この実施形態において、第２伝動装置７０は、第１伝動装置３０と同じようにベルトプーリおよび歯車列を組合わせてなる複合伝動手段を使用している。第２伝動装置７０は、軸Ｓ５の一端に取付けられた駆動プーリー７１と、軸Ｓ６に取付けられた従動プーリー７２と、両プーリー７１、７２間に掛け渡された伝動ベルト７３と、プーリー７２の軸Ｓ６の他端に取付けられたギヤ７４と、ギヤ７４と噛合って回転するように軸Ｓ７に取付けられたギヤ７５と、同軸Ｓ７に取付けられた駆動プーリー７６と、モータＭの軸Ｓと対応する軸Ｓ８に取付けられた従動プーリー７７と、両プーリー７６、７７間に掛け渡された伝動ベルト７８とから構成される。モータＭと第１駆動輪１０間、及び第１駆動輪１０とプーリー７７間のそれぞれの軸Ｓおよび軸Ｓ８にはクラッチＣ１、Ｃ２が設けられてある。装置が運転中、運転条件に合わせた適宜な制御によってクラッチＣ１、Ｃ２を離間または接合させることができる。

また、第１駆動輪１０および第２駆動輪４０は、それぞれが対応する第１フライホイール２０及び第２フライホイール５０に対し、図示してない適当な装置の駆動によって、図２に示す矢印方向ａに沿って加圧接触と非接触の位置の間、すなわち径方向の所定距離ｄ、ｄ’間で移動可能に構成されている。これによって、フライホイール２０、５０の回転速度および出力を制御することができる。上記移動距離ｄ、ｄ’は僅か数ｍｍ程度であり、この距離ｄ、ｄ’の変動に伴って生じるベルト３８、７８の弛みは、ベルト３８、７８それぞれの中途に設けたテンションローラー３９、７９によってその緊張度を調整補償することができる。

この実施形態において、第１及び第２伝動装置３０、７０は歯車とプーリーによる複合伝動装置を使用しているが、例えば、全歯車式、チェーンスプロケット式、変速歯車機構式、または、それらの２種または２種以上の組合せ式の伝動装置を使用することもできるが、何れの伝動装置にしても駆動輪１０、４０の回転速度をそれぞれが対応するフライホイール２０、５０の回転速度よりも高くしなければならない。これにより、フライホイール２０、５０の慣性による持続回転を維持することができる。なお、図示において、伝動装置３０、７０はフライホイール２０と５０との間に配置されているが、このような配置に限定されるものでない。例えば、伝動装置３０、７０の両方またはいずれ一方を対応するフライホイールの外側に配置してもよい。また、駆動輪１０とフライホイール２０との接触位置および駆動輪４０とフライホイール５０との接触位置は、好ましくは、図３のように、駆動輪１０、４０の中心と、対応するフライホイール２０、５０の中心とを連結したそれぞれの直線Ｌは、フライホイール２０、５０の中心を通過したそれぞれの水平線Ｌｈよりフライホイール２０、４０の回転方向Ｒ１，Ｒ２に沿って所定傾斜角θをなす範囲内の任意の位置に配置するとよい。この傾斜角θは０°〜４５°であり、１０°〜３０°が好適である。

次に上記のように構成した動力発生装置の動作について説明する。

先ず、図２のモータＭにスイッチを入れて始動させると、モータＭはクラッチＣ１を介して第１駆動輪１０を駆動回転させ、第１駆動輪１０に接触する第１フライホイール２０も摩擦伝動により駆動回転される。この時、クラッチＣ２は離間状態にある。それで、第１フライホイール２０が回転すると、第１伝動装置３０を駆動し、第１伝動装置３０のプーリー３１→ベルト３３→プーリー３２→ギヤ３４→ギヤ３５→プーリー３６→ベルト３７→プーリー３８→を経て第２駆動輪４０を駆動回転させ、第２駆動輪４０と接触する第２フライホイール５０を摩擦伝動により回転させる。第２フライホイール５０で発生した出力である回転トルクＴ２（図１）は負荷部６０に供給され、所期の仕事に利用する。一方、第２フライホイール５０の出力の一部Ｔ３（図１）は、負荷部６０の反対側に設けた第２伝動装置７０にフィードバックされ、第１駆動輪１０を駆動して、第１フライホイール２０の慣性力回転を継続させる。このとき、第２伝動装置７０における伝動順序は、第２フライホイール５０と同期回転するプーリー７１→ベルト７３→プーリー７２→ギヤ７４→ギヤ７５→プーリー７６→ベルト７８→プーリー７８→を経て第１駆動輪１０を駆動し、第１フライホイール２０を回転させる。

このように、装置全体の動力系を運転させ、フライホイール２０、５０の回転条件（例えば、図示しない回転センサにより検知した回転速度）が所定目標に達した後は、フライホイール２０、５０は慣性によって回転を継続することができる。このとき、クラッチＣ１を離間させ、クラッチＣ２を接合させた後、モータＭを停止させると、第１駆動輪１０は、第２フライホイール５０より第２伝動装置７０を経てフィードバックされたトルクＴ３のみで駆動されることになり、慣性で回転中の第１フライホイール２０に助力を与え、その回転を維持することができる。また、クラッチＣ１、Ｃ２の接合/離脱、およびモータＭの運転/停止の制御は、図示されてないマイクロプロセッサーまたはコンピューターなど公知の制御手段によって行うことができる。ここでは説明を省略する。

動力系全体が運転し、フライホイール２０、５０が慣性によって回転している間、駆動輪１０、４０が僅かな力で軽くフライホイール２０、５０の外周をその回転に沿って間歇的に叩くと、フライホイール２０、５０の慣性力による回転を維持することができるので、駆動輪１０、４０は常にフライホイール２０、５０の外周と全面的に接触回転する必要がない。そのため、図４に示すように、フライホイール２０、５０の駆動輪１０、４０と接触する摩擦面を等間隔に配列した複数片の摩擦面または摩擦片２１、５１によって形成した非連続摩擦面にするとよい。各摩擦面または摩擦片２１、５１の間に形成した凹部２１ａ、５１ａは、駆動輪１０、４０の摩擦面と接触しない深さに形成されている。また、図示してないが、駆動輪１０、４０の摩擦面をフライホイール２０、５０のような非連続摩擦面に形成することもできる。

フライホイール２０、５０の出力トルクを回転速度に伴って増大させるため、図５に示すように、フライホイール２０、５０における軸方向に対向する端面を形成する輻部２２、５２に、少なくとも一対の遠心力錘Ｗが直径上で相対向して対称的に設けられている。この遠心力錘Ｗは、フライホイール２０、５０が回転時に生じる遠心力で径方向に移動可能に構成されている。この実施例では、遠心力錘Ｗは上記輻部２２、５２に設けたガイド溝２３、５３に配置され、同ガイド溝に嵌挿されたバネ２４、５４の弾性力に抗して溝内で径方向に摺動自在に構成されている。バネ２４、５４は、フライホイールが停止した時、遠心力錘Ｗをガイド溝２３、５３の軸側の一端に引き戻す。この実施例では遠心力錘Ｗを両フライホイール２０、５０に設けた構成について説明したが、遠心力錘Ｗをいずれ一方のフライホイールのみに設けることもできる。

フライホイール２０、５０の摩擦面が長期使用で磨耗した場合、容易に交換できるようにするため、非連続摩擦面の摩擦片２１、５１は、図６に示すように、耐磨耗性の硬質エラストマーまたは合成樹脂の成形品を使用し、適宜な取付け手段、例えばネジ８１によって着脱可能にフライホイール２０、５０の外周面に設けた環状溝２５、５５内に取付けられている。この実施例では、ネジ８１を、摩擦片２１、５１に設けた貫通孔２９、５９に挿通して環状溝２５、５５内に設けたネジ孔２６、５６に螺着することによって摩擦片２１、５１を固定している。また、駆動輪１０、４０をフライホイール２０、５０の摩擦面に圧接させた場合、よりいい順応性および圧接効果を得るために、摩擦片２１、５１は、それぞれフライホイール２０、５０の外周の曲率半径と対応し、かつ、断面が径方向内方に向かって凸となる、ほぼ逆さ凸字形をなす板状円弧片に形成され、その上面、すなわち外周面の中央部には円周方向に沿って伸びる凹溝２７、５７が設けられており、下面、すなわち内側面には環状溝２５、５５内に嵌合する突起部２８、５８が突設されてあり、凹溝の底部には少なくとも２個の貫通孔２９、５９が設けられてある。そして、上記のように、ネジ８１は、貫通孔２９、５９を挿通してネジ孔２６、５６に螺着することによって、摩擦片２１、５１をフライホイールに対し着脱可能に取付けている。摩擦片２１、５１の摩擦面は、平面状でもよいが、図６に示すように、中央部が環状溝側に向かってやや凹んだ逆円弧形曲面に形成すると好都合である。また、摩擦片２１、５１の両外側において、突起部２８、５８の基部と連接する両側の底面とフライホイール２０、５０の外周面の間には、上記基部に向かって段々小さくなるギャップｇが設けられてあり、駆動輪１０、４０がフライホイールに圧接した時に弾性反発力が生じるように構成されている。これによって駆動輪１０，４０のフライホイールに対する圧接力、進んでは回転速度を圧接加減によって調整することができる。

（第２実施形態）
図７は、本発明の第２実施形態を示すブロック図である。前記第１実施形態では、動力発生装置は並列した一対のフライホイール２０、５０および関連の伝動装置などによって構成されたものについて説明したが、この第２実施形態では、前記第２フライホイール５０の出力側に更に直径がそれよりも大きい第３フライホイール８０を設け、第２フライホイール５０の出力は、第３伝動装置９０および第３駆動輪１００によって増大した後、第３フライホイール８０に入力され、第３フライホイール８０は更に大きな出力Ｔ４を発生し、負荷部６０に利用されるのである。第３フライホイール８０の出力の一部Ｔ３は、前記のように第２伝動装置７０および第１駆動輪１０を介して第１フライホイール２０にフィードバックして第１フライホイール２０の回転を継続させる。また、図示してないが、必要であれば、更に第４フライホイール及び関連の伝動装置を付け加えて、前記原理に基づいてアレンジすることも可能である。

本発明に係る動力発生装置は永久機関でなく、省エネルギーのグリーン機械動力発生装置であると声明したい。装置全体の始動は、モータなど外部動力源によって少なくとも２個のフライホイールを主体とした動力系を駆動した後、動力系がフライホイールの慣性力によって系統の正常運転を維持できる間は、モータを停止して、動力系を慣性のみによって運転を継続させる。動力系が負荷部で出力エネルギーが消耗して動力系の継続運転を維持できない時、または、出力が所定値以下に下降した時に、モータを再起動させて動力系の運転を慣性力で維持できるまで回転力を引き上げるので、エネルギーを節約できる。また、空気汚染など公害問題が全くなく、製造、保守も容易であり、グリーンエネルギーの動力発生装置を提供することができる。

Ｍ モータ （動力源）
１０ 第１駆動輪 （第１駆動装置）
２０ 第１フライホイール
３０ 第１伝動装置
４０ 第２駆動輪 （第２駆動装置）
５０ 第２フライホイール
６０ 負荷部
７０ 第２伝動装置
８０ 第３フライホイール
９０ 第３伝動装置
１００ 第３駆動輪 （第１駆動装置）
２１，５１ 摩擦片
２１ａ，５１ａ 凹部
２２，５２ 輻部
２３，５３ ガイド溝
２４，５４ バネ
２５，５５ 環状溝
２６，５６ ネジ孔
２７，５７ 凹溝
２８，５８ 突起部
２９，５９ 貫通孔
３１，３２，３６，３７，７１，７２，７６，７７ プーリー
３３，３８，７３，７８ ベルト
Ｃ１，Ｃ２ クラッチ
Ｓ，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６，Ｓ７，Ｓ８ 軸
θ 角度
Ｗ 遠心力錘
ａ 矢印方向
ｄ，ｄ’ 距離
ｇ ギャップ

Claims (10)

1. 動力源と、
   クラッチ機構を介して前記動力源によって駆動される第１駆動装置と、
   前記第１駆動装置によって駆動回転される第１フライホイールと、
   前記第１フライホイールの出力側に設けられた第１伝動装置と、
   第１伝動装置によって駆動される第２駆動装置と、
   前記第２駆動装置によって駆動回転される第２フライホイールと、
   前記第２フライホイールの出力の一部をフィードバックすることにより、前記動力源の替わりに前記第１駆動装置を駆動して前記第１フライホイールの慣性回転を継続させる第２伝動装置とからなる動力発生装置であって、
   前記動力発生装置全体の回転動力系が前記動力源によって始動された後、慣性のみによって装置全体の運転を継続可能の充分な慣性エネルギーを蓄積した後は、前記動力源の出力を停止し、前記第２伝動装置を介して前記第２フライホイールより第１駆動装置にフィードバックされた入力のみで前記第１フライホイールの回転を継続させると共に、前記第２フライホイールの出力が仕事に消耗されて所定値以下に下降した時には、前記動力源を再び起動させ、前記出力を前記所定値以上に引き上げて装置全体の回転を正常状態に回復させた後は、前記動力源の出力を再び停止させ、この操作をサイクル的に繰返し行うようにしたことを特徴とする動力発生装置。
2. 動力源となるモータと、
   クラッチ機構を介して前記モータによって駆動される第１駆動輪と、
   前記第１駆動輪によって駆動回転される第１フライホイールと、
   前記第１フライホイールの出力側に設けた第１伝動装置と、
   前記第１伝動装置によって駆動される第２駆動輪と、
   前記第２駆動輪によって駆動回転される第２フライホイールと、
   前記第２フライホイールの出力側に設けられ、クラッチ機構を介して前記第２フライホイールより前記第１駆動輪にフィードバックされた一部の入力のみによって前記第１フライホイールの慣性力回転を継続させる第２伝動装置と、から構成されることを特徴とする動力発生装置。
3. 前記第２フライホイールの直径及び質量は、前記第１フライホイールの直径及び質量の少なくとも２倍であるようにしたことを特徴とする請求項１記載の動力発生装置。
4. 前記第１伝動装置は、前記第１フライホイールの出力及び回転数を増幅して、前記第２駆動輪に入力して前記第２フライホイールを駆動回転させ、かつ、前記第２伝動装置は、前記第２フライホイールの出力の一部及び回転数を増幅して、これを前記第１駆動輪にフィードバックして前記第１フライホイールを駆動回転させるようにそれぞれ構成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の動力発生装置。
5. 前記第１駆動輪及び前記第２駆動輪は、摩擦接触回転によってそれぞれが対応する前記第１フライホイール及び前記第２フライホイールを駆動回転させるように構成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の動力発生装置。
6. 前記第１フライホイール及び前記第２フライホイールと、この第１フライホイール及び第２フライホイールにそれぞれ対応する前記第１駆動輪及び前記第２駆動輪との摩擦接触面は、前記第１フライホイール及び第２フライホイールの外周面、及び前記第１駆動輪及び第２駆動輪の外周面に沿ってそれぞれ設けられた連続摩擦面であることを特徴とする請求項５記載の動力発生装置。
7. 前記第１フライホイール及び前記第２フライホイールと、この第１フライホイール及び第２フライホイールにそれぞれ対応する前記第１駆動輪及び前記第２駆動輪との摩擦接触面は、前記第１フライホイール及び第２フライホイールのそれぞれの外周面沿って等間隔に配列され、かつ隣接する各片の間に凹部を形成した複数個の摩擦片によって構成した非連続摩擦面、及び第１駆動輪及び第２駆動輪のそれぞれの外周面に沿って設けられた連続摩擦面によって構成したことを特徴とする請求項５記載の動力発生装置。
8. 前記非連続摩擦面を構成する前記摩擦片は、前記第１フライホイール及び第２フライホイールの外周面に対し、着脱可能に取付けられていることを特徴とする請求項７記載の動力発生装置。
9. 前記第１フライホイール及び/または前記第２フライホイールは、輻部において直径上で対向かつ対称的に配置され、かつ遠心力によって半径方向に移動可能に設けた少なくとも一対の遠心力錘を設けたことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項記載の動力発生装置。
10. 前記第２フライホイールの出力側に、更に第３フライホイール、第３伝動装置及び第３駆動輪を設けると共に、前記第３伝動装置及び前記第３駆動輪を介して前記第２フライホイールの出力によって前記第３フライホイールを駆動回転させ、この第３フライホイールの出力を主に仕事に充て、出力の僅かな一部を前記第１駆動輪にフィードバックして前記第１フライホイールを駆動回転させるように構成したことを特徴とする請求項２記載の動力発生装置。

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