JP2013002426A - 重力回転駆動装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】重りの重力とテコの原理を利用して回転体を回転する重力回転駆動装置を提供する。
【解決手段】回転軸1に所望間隔で固定して設ける一対の回転体2A,2Bと、長孔状に形成され、両回転体に対向させて外周部側に位置させて、略等しい間隔で4個以上偶数個づつ設けた第1の重錘体作動孔と、中心部を連結軸40で連結し、対向する前記作動孔の一端から他端までの間を移動自在に両回転体で支持させて設けた第1の重錘体と、連結軸を支点として設定した方向へ旋回自在に対向して設けた第2の重錘体支持体と、対向する前記両支持間に配置して設ける第2の重錘体とを備える。前記各支持体は略楕円形状に形成した重錘案内滑動用支持壁部51を備え、第2の重錘体は両端の軸部を対向する支持壁部に係合して、支持壁部の一端から他端までの間を移動自在に支持させて設ける。
【選択図】図2

Description

本発明は、重力回転駆動装置、さらに詳しくは、重錘体の重力とテコの原理を利用して回転体を回転駆動する重力回転駆動装置に関する。
従来、風力や波動或いは熱エネルギー等を利用した回転駆動装置は一般に知られている。また、近時において永久磁石の磁力を利用した回転駆動装置も提案され、実用化されつつある(例えば、特許文献1参照)。
ところで、物体の重力を利用して回転体を回転駆動する装置の開発も試みられているが、実用化し得る技術は未だ提案されていない。
特許第2968918号公報
本発明は上記したような実情に鑑みてなされたもので、物体(重錘体)の重力とテコの原理を効果的に利用して回転体を回転駆動する新規な回転駆動装置を提供することを目的とするものである。
上記目的を達成するため、本発明は、回転自在に支持させて横方向に設ける回転軸上に所望の間隔を存して固定して設けた一対の回転体と、
略同一大きさ、かつ、略同一形状の長孔状に形成され、前記両回転体に対向させると共に前記両回転体の外周部側に位置させて、それぞれ4個以上偶数個づつ設けた第1の重錘体作動孔と、
前記各作動孔に配置され、中心部を連結軸で連結され、対向する前記作動孔の一端から他端までの間を移動自在に前記両回転体でそれぞれ支持させて設けた第1の重錘体と、
一端部を前記各第1の重錘体の対向面近くに位置させて前記連結軸を支点として旋回自在に対抗して設けた第2の重錘体支持体と、
両端に支持用の軸部を有し、対抗する前記両支持体間にそれぞれ配置して設けられる第2の重錘体とを備え、
前記各重錘体作動孔は、前記回転体の直径方向の直線に対し、前記回転体の回転方向側の外側方向へ向けて少なくとも85度以上の略同一の交差角度を付与して略等しい間隔で配置して設けられ、
前記各支持体は略同一大きさ、かつ、略同一形状の略楕円形状に形成した重錘体案内滑動用支持壁部と、前記支持壁部の略中心線上に沿わせて形成した所望長さの案内用長孔とを有し、
前記各支持体は、前記両回転体に周方向へ略等しい間隔で設けたガイド用軸部に前記案内用長孔を係合させて略等しい姿勢で前記回転体の略半径方向側に向けて配設され、
前記各第2の重錘体は略同一重量に構成され、対向する前記各支持壁部に前記両軸部をそれぞれ係合して、前記支持壁部の一端から他端までの間を移動自在に前記各対向する前記支持体で支持させて設けるように構成したことを特徴とする。
なお、本発明において、「略同一大きさ」とは、同一ないし同一に近い大きさの意味、「略同一形状」とは、同一ないし同一に近い形状を含む意味として用いられている。また、「略等しい間隔」とは、同一間隔ないし同一に近い間隔を含む用語として用いられている。さらにまた、「略楕円形状」とは、楕円形、変形楕円形、及び楕円形のような形状を含む意味として用いられている。さらにまた、「略同一重量」とは、同一ないし同一に近い重量を含む用語として用いられている。
本発明は上記のように、前記各第1の重錘体は、各作動孔の一端から他端までの間を自由に移動自在に構成されているので、各重錘体は、その重力により各作動孔の下方側に位置する孔端側へ移動し、各第1の重錘体の重力(重力エネルギー)が両回転体に付与される。
前記重錘体が移動すると、各第2の重錘体支持体は案内用長孔をガイドとして前記重錘体の移動に伴って旋回しながら強制的に移動する。
また、前記各第2の重錘体は両軸部を略楕円形状に形成した重錘体案内滑動用支持壁部に係合して、前記支持壁部の一端から他端までの間を移動自在に支持させて設けてある。そのため、各第2の重錘体は、その重力により各支持壁部の下方側の方向へ移動し、各第2の重錘体の重力(重力エネルギー)が前記支持体を介して前記両回転体に付与される。
そして、各重錘体作動孔は、前記回転体の直径方向の直線に対し、回転体の回転方向側の外側方向へ向けて少なくとも85度以上の交差角度を付与して設けられている。そのため、前記回転体の図2において略右半部側に位置する各第1の重錘体は各作動孔の外方側の孔端側へ移動し、これらの各重錘体の重力(重力エネルギー)が両回転体に付与される。
また、前記回転体の図2において略左半部側に位置する各第1の重錘体は各作動孔の内方側の孔端側へ移動し、これらの各重錘体の重力(重力エネルギー)が両回転体に付与される。
一方、各第2の重錘体支持体は、上述したように第1の重錘体の移動に伴って旋回しながら移動し、その姿勢が順次変化する。そして、各第2の重錘体は、各支持壁部の下方側の方向へ移動し、これら各重錘体の重力(重力エネルギー)が両回転体に付与される。
上記のように、各第1及び第2の重錘体の重力は、両回転体に付与されるが、回転体の図2において、右半部側に位置する各第1の重錘体の重力エネルギーの方が左半部側に位置する各第1の重錘体の重力エネルギーに比べて大になる。また、各第2の重錘体についても、右半部側に位置する重錘体の重力エネルギーの方が左半部側に位置する重錘体の重力エネルギーに比べて大になる。
加えて、回転体の右半部側に位置する各第1及び第2の重錘体の重力(重力エネルギー)は、テコの原理による作用が働くので、左半部側位置する各第1及び第2の重錘体の重力(逆方向の重力エネルギー)に比べ、回転体を回転させる回転エネルギーが強力になる。したがって、両回転体は、第1及び第2の重錘体の重力(重力エネルギー)とテコの原理による作用との相乗作用によるエネルギー(回転エネルギー)により常時強力、かつ、強制的に所定方向(回転方向)へ回転させられることになる。また、上記作用に加えて重錘体の遠心力も加味されるので、両回転体の回転駆動力はさらに増大する。なお、重錘体及びテコの原理による作用については、発明を実施するための形態の項においてさらに説明する。
本発明において、前記各重錘体作動孔は、前記回転体の直径方向の直線に対し、前記回転体の回転方向側の外側方向へ向けて85度ないし110度の略同一の交差角度を付与して略等しい間隔で配置して設ける構成を採用することができる。
本発明においては、前記各対向する前記両第1の重錘体の重量の和が前記第2の重錘体重量より大に設定されている構成を採用することができる。
本発明においては、前記各第2の重錘体の両端の前記両軸部にはベアリングを嵌合して設ける構成を採用することができる。
本発明においては、前記各ガイド用軸部にはベアリングを嵌合して設ける構成を採用することができる。また、本発明においては、前記両回転体は任意の固定手段で一体的に固定する構成を採用することもできる。
本発明によれば、重錘体の重力エネルギーの作用とテコの原理による作用との相乗作用によるエネルギー(回転エネルギー)により、回転体を常時連続的に、強力、かつ、強制的に所定の方向へ回転駆動させる重力回転駆動装置を提供することができる。
本発明の一実施形態の重力回転駆動装置の構成を概略的に示す正面図である。 図1のA−A線で切断し、前記駆動装置の構成を概略的に示すと共に作用を示す説明図である。 図2に示す前記駆動装置の略右側略半部を拡大して示す説明図である。 図2に示す前記駆動装置の略左側略半部を拡大して示す説明図である。 前記駆動装置の略上半部を拡大し、その構成を概略的に示す縦断正面図である。 回転体の構成を概略的に示す正面図である。 第2の重錘体支持体の構成を概略的に示す図であって、同図(a)は正面図、同図(b)は同図(a)のB−B線断面図である。 第1の重錘体の構成を概略的に示す図であって、同図(a)は正面図、同図(b)は側面図である。 第2の重錘体の構成を概略的に示す図であって、同図(a)は正面図、同図(b)は側面図である。 第1及び第2の重錘体の作用を説明するために示す説明図である。
以下、図面を参照して本発明の重力回転駆動装置の実施形態の一例について説明する。
図1ないし図10は、本発明の一実施形態の重力回転駆動装置を示す。これらの図に示すように、本実施形態の重力回転駆動装置は、回転軸1と、一対の回転体2A,2Bと、両回転体2A,2Bに対向して所定数づつ設けた第1の重錘体作動孔3A…3Fと、各作動孔に設ける第1の重錘体4A…4Fと、両回転体に対向して所定数づつ設ける第2の重錘体支持体5A…5Fと、対向する各支持体に支持させて設ける第2の重錘体6A…6Fとを備える。本実施形態の重力回転駆動装置は、両回転体2A,2Bを図2〜図4に矢印100で示す方向(時計方向)に回転させるように構成されている。
本実施形態の重力回転駆動装置は、例えば図1に示すように、発電装置に適用するように構成した一例が開示されている。回転軸1は図1に示すように、軸受部10に回転自在に支持させて横方向に設けてある。発電機(図示せず)は、回転軸1の回転エネルギーを伝達して駆動するように構成する。なお、図示しないが、適当部にブレーキを設ける。
前記ブレーキは、回転軸1の回転運動を停止させるために設けるストッパーの働きをなす。即ち、後述するように、回転軸1は常時、強力かつ強制的に所定方向へ回転しつづけている。そのため、所要時に回転軸1の回転運動を停止させるためにブレーキを備える。
なお、本実施形態では、発電装置に適用する一例を開示したが、本発明の重力回転駆動装置は、発電機以外の各種の装置等の駆動用に適用できること勿論である。
両回転体2A,2Bは所望の間隔を存して回転軸1上に軸1と一体回転するように固定して設けてある。本実施形態の両回転体2A,2Bは略同一大きさの円形板状に形成され、回転軸1に相対して軸装し、任意の固定手段で固定して設けてある。これにより、回転軸1は両回転体2A,ABと一体回転するように構成してある。
両回転体2A,2Bの大きさ及び厚さは特に限定するものではなく、使用する装置等の規模や用途目的等に応じて自由に決定できる。例えば直径約10cm〜約20m程度の範囲を挙げることができる。但し、上記範囲内に限定されるものではない。両回転体2A,2Bの厚さは回転体の大きさに対応して任意に決定する。
両回転体2A,2Bは略同一重量に形成される。両回転体間の間隔は回転体の大きさ等に応じて任意に決定する。両回転体2A,2Bの構成素材は特に限定するものではないが、例えば鉄材その他の金属板等を採用できる。
両回転体2A,2B同士は任意の固定手段6により一体的に固定されている。本実施形態では、固定手段6として、後述する連結軸40を利用して構成した例が開示されている。なお、固定手段6は図示以外の他の任意の構成の固定手段を採用できるものである。
前記各作動孔3A…3Fは、略同一大きさ、かつ、略同一形状の長孔状に形成され、両回転体2A,2Bに対向させると共に両回転体2A,2Bの外周部側に位置させて、それぞれ4個以上所望の偶数個づつ設けてある。作動孔3A…3Fの大きさ及び長さは両回転体2A,2Bの大きさ等に応じて適当に決定する。また、作動孔3A…3Fの個数は両回転体の大きさ等に応じて適当に決定する。なお、上述したように、前記作動孔の数は4個でもよいが、6個以上所望の偶数個(例えば、6個〜20個。但し、この範囲に限定するものではない)設けた方が好ましい。本実施形態では、両回転体に前記作動孔をそれぞれ6個づつ設けた例が開示されている。
各作動孔3A…3Fは、図6に最も詳細に示すように、回転体の直径方向の直線L(直径線)に対し、回転体の回転方向側の外側方向に向けて少なくとも約85度ないし85度以上の略同一の交差角度θを付与して周方向に略等しい間隔で配置して設けてある。
本実施形態では、図6に示すように、作動孔の長手方向の中心線Lが前記直径線Lに対し約95度の角度θで交差するように設定してある。これにより、作動孔の内方側の孔端30の中心点Pから回転体の中心点Pまでの距離に比べて作動孔の外方側の孔端31の中心点Pから回転体の中心点Pまでの距離の方が長くなる。これにより、後述するように、テコの原理による作用が働く。
なお、前記角度θとしては、例えば約85度ないし約110度程度の範囲に設定できる。但し、上記範囲に限定されない。
前記第1の重錘体4A…4Fは、両回転体2A,2Bの各作動孔3A…3Fに1個づつ配置され、中心部を連結軸40で連結され、対向する作動孔の一端(内方側の孔端30)から他端(外方側の孔端31)までの間を回転しながら自由に移動自在に両回転体2A,2Bでそれぞれ支持させて設けてある。
本実施形態では、対向する各第1の重錘体の中心部に連結軸40を貫通させ、軸40の両端をナット41,42で締め付けて両重錘体を連結した構成を採用している。これにより、各重錘体4A…4Fは、作動孔の一端から他端までの間を回転しながら自由に移動するように構成されている。
なお、両重錘体の連結手段は、上記以外の構成を採用してもよい。
各重錘体4A…4Fは、略同一形状、かつ、略同一重量に形成されている。各重錘体の大きさ及び重量等は両回転体の大きさ等に応じて適当に決定される。
各重錘体4A…4Fの構成素材は特に限定されないが、比重が大きい素材を選択するのが好ましい。本実施形態の重錘体は鉄材で構成されている。また、重錘体の形状も特に限定するものではないが、例えば、円柱形状等を採用できる。本実施形態では、図5に示すように、重錘体を一体形成したものが開示されているが、重錘体は外側部と内側部とに分割形成し、作動孔に係入後、両者をネジ止めその他の手段で一体的に固定するように構成されている。
本実施形態の重錘体4A…4Fは、各対向する重錘体の重量の和が第2の重錘体6A…6Fの重量より大に設定されている。即ち、対向する2個の第1の重錘体の重量の和が1個の第2の重錘体の重量より大になるように設定されている。
前記各第2の重錘体支持体5A…5Fは、一端部(図7において上端部)を各第1の重錘体の対向面近くに位置させて設ける。即ち、重錘体同士の対向する面に摺接させるように前記面に接近させて連結軸40を支点として旋回自在(回動自在)に対向して設けてある。
各支持体5A…5Fは略同一形状、かつ、同一大きさに形成される。各支持体5A…5Fの構成素材は特に限定されるものではないが、例えば、鉄材その他の金属材を採用できる。本実施形態の各支持体5A…5Fは鉄材で構成されている。
前記各支持体5A…5Fは、平板状の本体50と、略同一大きさ、かつ、略同一形状の略楕円形状に形成した重錘体案内滑動用支持壁部51と、前記支持壁部51の略中心線上に沿わせて本体50に形成した所望長さの案内用長孔52とを有している。
本実施形態の前記支持体は図7に詳細に示すように、本体50の上端部に連結軸40を嵌入する大きさの貫通孔53を有している。そして、孔53に連結軸40を貫通させて取付けてある。これにより、各支持体は軸40を支点として旋回自在に設けてある。また、案内用長孔52は、図7において支持壁部51の略下半部側に形成されている。
前記各支持体5A…5Fは、両回転体2A,2Bに同心円上に位置させると共に周方向へ略等しい間隔で固定して設けたガイド用軸部54に案内用長孔を係入させて略等しい姿勢で回転体の略半径方向側に向けて配設されている。また、本実施形態では、図5に示すように、ガイド用軸部54にベアリング55が嵌合して設けてある。
上記構成により、各支持体は図10に仮想線で示すように、第1の重錘体が移動すると、案内用長孔52をガイドとして重錘体の移動に伴って旋回しながら強制的に移動するように構成されている。
前記各第2の重錘体6A…6Fは、重り本体60と、本体60の両端中心に突設した支持用の軸部61とを備える。各重錘体6A…6Fは対向する前記両支持体間にそれぞれ配置して設けられる。各重錘体6A…6Fは略同一重量に形成される。各重錘体の大きさ及び重量等は両回転体2A,2Bの大きさ及び対向する前記支持体間の間隔等に対応して適当に決定する。なお、上述したように、本実施形態の第2の重錘体の重量は各対向する第1の重錘体の重量の和より小重量に設定されている。また、各重錘体6A…6Fの両軸部61には、ベアリング62がそれぞれ嵌合すると共に脱落を防止して設けてある。
各第2の重錘体6A…6Fの重り本体60の構成素材は特に限定されないが、比重が大きい素材を選択するのが好ましい。また、重り本体60の形状も特に限定するものではなく、任意に決定できるものであるが、例えば円柱形状等を採用できる。本実施形態の重り本体60は鉄材で構成され、所望の直径かつ、対向する両重錘体支持体間の間隔と略同一ないし幾分短尺の長さを有する円柱形状に形成されている。
各第2の重錘体6A…6Fは、対向する各支持体の各支持壁部51に両軸部61,61をそれぞれ係合して、前記支持壁部の一端から他端までの間を移動自在に支持体で支持させて配設されている。なお、図2,図3及び図4において、第2の重錘体6A…6Fは破線で表示してある。
本実施形態の重力回転装置は上記のように構成したもので、次に作用等について図2〜図4を参照して説明する。
上述したように、各第1の重錘体4A…4Fは、その重力により各作動孔3A…3Fの下方側に位置する孔端方向へ移動する。図2〜図4において、作動孔3A,3B及び3Cは外方側の孔端31が下方側に位置しているので、第1の重錘体4A,4B及び4Cは外方側の孔端31へ移動し、各重錘体4A,4B,4Cの重力(重力エネルギー)が両回転体2A,2Bに付与される。
また、作動孔3D,3E及び3Fは内方側の孔端30が下方側に位置しているので、第1の重錘体4D,4E及び4Fは内方側の孔端30へ移動し、各重錘体4D,4E及び4Fの重力(重力エネルギー)が両回転体2A,2Bに付与される。
上記のように、各第1の重錘体4A…4Fの重力は両回転体に付与されるが、図2において回転体の略右半部側に位置する第1の重錘体の重力エネルギー(回転エネルギー)の方が略左半部側に位置する各第1の重錘体の重力エネルギー(回転エネルギー)に比べて大になる。したがって、両回転体2A,2Bは図2において矢印100方向へ回転する。
一方、各第2の重錘体支持体5A…5Fは、上述したように第1の重錘体の移動に伴って旋回しながら移動し、その姿勢が順次変化する。そして、各第2の重錘体6A…6Fは、その重力により、各支持壁部51の下方側の方向へ移動し、各第2の重錘体の重力(重力エネルギー)が支持体を介して両回転体2A,2Bに付与される。
上記のように、各第1及び第2の重錘体の重力(重力エネルギー)は両回転体に付与されるが、図2において、回転体の略右半部側に位置する各第1の重錘体の重力エネルギー(重力回転エネルギー)の方が略左半部側に位置する各第1の重錘体の重力エネルギー(重力回転エネルギー)に比べて大になる。また、各第2の重錘体についても、略右半部側に位置する重錘体の重力エネルギーの方が略左半部側に位置する重錘体の重力エネルギーに比べて大になる。
上記に加えて、回転体の略右半部側に位置する各第1及び第2の重錘体の重力エネルギーは、テコの原理による作用が働くので、略左半部側に位置する各第1及び第2の重錘体の重力(逆方向の重力エネルギー)に比べ、回転体を回転させる回転エネルギーが強力になる。
したがって、両回転体は、第1及び第2の重錘体の重力エネルギーとテコの原理による作用との相乗作用によるエネルギー(回転エネルギー)により常時強力、かつ、強制的に矢印100で示す回転方向へ回転させられることになる。また、上記作用に加えて重錘体の遠心力も加味されるので、両回転体の回転駆動力はさらに増大する。
上記のように、本実施形態の重力回転駆動装置によれば、正方向側(回転させる方向側)の回転エネルギーの方が逆方向側より常に大になる。したがって、両回転体を常時、強力、かつ強制的に回転駆動させて回転軸から出力させることができる。
なお、図示しないが、所望に応じて回転軸1上の適当部位にフライホイールを固定して軸装してもよい。
また、図示しないが、ギア機構その他の任意の構成の機構を用い、両回転体の回転駆動力を低減させることなく、低速回転させるように構成してもよい。この構成を採用すると装置を稼働中に発生する騒音を減少させることができる。
また、本実施形態では、両回転体は円形板状に構成したものを開示したが、両回転体は円形輪状体その他、図示以外の構成に変更可能なものである。さらにまた、第1及び第2重錘体についても、例えばコンクリート製のもの、その他図示以外の構成のものを採用できるものである。
なお、上記した実施形態の重力回転駆動装置は一例として開示したもので、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の技術思想を越脱しない範囲において任意に変更可能なものである。
1 回転軸
2A,2B 回転体
3A…3F 第1の重錘体作動孔
4A…4F 第1の重錘体
5A…5F 第2の重錘体支持体
6A…6F 第2の重錘体
40 連結軸
51 重錘案内滑動用支持体

Claims (6)

  1. 回転自在に支持させて横方向に設ける回転軸上に所望の間隔を存して固定して設けた一対の回転体と、
    略同一大きさ、かつ、略同一形状の長孔状に形成され、前記両回転体に対向させると共に前記両回転体の外周部側に位置させて、それぞれ4個以上偶数個づつ設けた第1の重錘体作動孔と、
    前記各作動孔に配置され、中心部を連結軸で連結され、対向する前記作動孔の一端から他端までの間を移動自在に前記両回転体でそれぞれ支持させて設けた第1の重錘体と、
    一端部を前記各第1の重錘体の対向面近くに位置させて前記連結軸を支点として旋回自在に対向して設けた第2の重錘体支持体と、
    両端に支持用の軸部を有し、対向する前記両支持体間にそれぞれ配置して設けられる第2の重錘体とを備え、
    前記各重錘体作動孔は、前記回転体の直径方向の直線に対し、前記回転体の回転方向側の外側方向へ向けて少なくとも85度以上の略同一の交差角度を付与して略等しい間隔で配置して設けられ、
    前記各支持体は略同一大きさ、かつ、略同一形状の略楕円形状に形成した重錘体案内滑動用支持壁部と、前記支持壁部の略中心線上に沿わせて形成した所望長さの案内用長孔とを有し、
    前記各支持体は、前記両回転体に周方向へ略等しい間隔で設けたガイド用軸部に前記案内用長孔を係合させて略等しい姿勢で前記回転体の略半径方向側に向けて配設され、
    前記各第2の重錘体は略同一重量に構成され、対向する前記各支持壁部に前記両軸部をそれぞれ係合して、前記支持壁部の一端から他端までの間を移動自在に前記各対向する前記支持体で支持させて設けるように構成した
    ことを特徴とする重力回転駆動装置。
  2. 前記各重錘体作動孔は、前記回転体の直径方向の直線に対し、前記回転体の回転方向側の外側方向へ向けて85度ないし110度の略同一の交差角度を付与して略等しい間隔で配置して設けてあることを特徴とする、請求項1に記載の重力回転駆動装置。
  3. 前記各対向する前記両第1の重錘体の重量の和が前記第2の重錘体重量より大に設定されていることを特徴とする、請求項1に記載の重力回転駆動装置。
  4. 前記各第2の重錘体の両端の前記両軸部にはベアリングが嵌合して設けてあることを特徴とする、請求項1に記載の重力回転駆動装置。
  5. 前記各ガイド用軸部にはベアリングが嵌合して設けてあることを特徴とする、請求項1に記載の重力回転駆動装置。
  6. 前記両回転体は任意の固定手段で一体的に固定されていることを特徴とする、請求項1に記載の重力回転駆動装置。
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JP2021500270A (ja) * 2017-10-26 2021-01-07 スーパー ホイール システム リミテッド エネルギー伝達システム
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