JP2014526640A - 運動機械｛ｍｏｔｉｏｎｍａｃｈｉｎｅ｝ - Google Patents

Abstract

本発明は、液体を入れる液体室を形成するタンク、および液体室内に位置し、タンクに対して回転するように設けられたローターを備えた機械に関する。ローターは複数の正の浮力の第１要素および複数の負の浮力の第２要素を有する。液体室内の液体にローターが浸るように液体室に液体が入れられており、第１要素の正の浮力と第２要素の負の浮力によってローターが回転するように第１および第２要素が配置される。
【選択図】図１

Description

本発明は、機械、機械のローターの回転方法、機械ローターの回転速度の制御方法および発電機に関する。電気発電を例に挙げて本発明を説明するが、本発明はこれに限定されない。

発電機は機械的エネルギーを電気エネルギーに変換する。機械的エネルギー源には往復／タービン蒸気エンジン、タービンや水車を介した水の落下、内燃機関、風力タービン、ハンドクランク（ｈａｎｄ ｃｒａｎｋ）、圧縮空気、その他の機械的エネルギー源がある。

発電機の２つの主要部は電機子とフィールドであって、電機子は電気生産要素であり、フィールドは電機子と作用して電気を生産する磁場要素である。

発電機を駆動するのに他の機械的エネルギー源を用いることが好ましい。

また、他種類の発電機が好ましい。

これが本発明が開発された背景である。

発明の要約

本発明の目的は従来の欠点を解決し、消費者に有用であるか、商業的な選択ができるようにすることにある。

本発明の他の目的は以下の説明で明らかになるであろう。

本発明は、液体を入れる液体室を形成するタンク、および液体室内に位置し、タンクに対して回転するように設けられたローターを備えた機械を提供しており、ローターは複数の正の浮力の第１要素および複数の負の浮力の第２要素を備え、液体室内の液体にローターが浸るように液体室に液体が入れられており、第１要素の正の浮力と第２要素の負の浮力によってローターが回転するように第１および第２要素が配置される。

ローターは、一部分は液体室の内部に位置し、他の部分は液体室の外部に位置するようにタンクの側壁を通して伸びることが好ましい。

また、タンクに空気を入れる空気室があり、液体室の外部に位置するローター部分が前記空気室内に位置することが好ましい。

ローターが第１要素と第２要素を互いに結合して形成された環状ホイールを含み、タンクには環状ホイールの円周辺を支持する複数のベアリングがあることが好ましい。

第１要素はチューブを含むことが好ましい。

第２要素は磁石を含むことが好ましい。

磁石ごとに複数の孔が穿孔されていることが好ましい。各々の磁石が腰区間を有することが好ましい。

また、タンクが液体室から液体を排出するための排出バルブ、およびタンクに液体をリフィルするためのリフィルバルブをさらに含み、本発明の機械がローターの回転速度を監視する速度センサー、電子回路、およびタンク内の液体レベルを検知するレベル検知器をさらに含み、このような電子回路とレベル検知器はローターの回転速度が所望する速度より速い時には液体室から液体の一部を排出するように放出バルブを開放し、ローターの回転速度が所望する速度より遅い時には液体室に液体が充填されるようにリフィルバルブを開放するように動作することが好ましい。

タンクは、液体室から空気室内へ漏れる液体を空気室から排出するオーバーフローバルブをさらに含むことができる。

環状ホイールに電機子を巻いてローターの回転によって該電機子に電圧が生成されるようにすることもできる。

本発明は、このような機械のローターを回転させる方法も提供しており、この方法は、ローターが液体に浸るようにタンクの液体室に液体を充填するステップ、および第１要素の正の浮力と第２要素の負の浮力によってローターが回転するようにするステップを含む。

また、本発明は、以上で説明した機械のローターの回転速度を制御する方法も提供しており、この方法は、ローターの回転速度を下げるためにローターに対する液体室内の液体の高さを下げるステップ、およびローターの回転速度を上げるためにローターに対する液体室内の液体の高さを上げるステップを含む。

本発明は、以上で説明した機械、磁場供給源および電機子を含む発電機も提供しており、機械のローターが磁場供給源と電機子のうちの１つを含み、磁場供給源と電機子のうちの残りはローターの回転によって電機子に電圧が生成されるようにローターに対して位置する。

本発明は、液体を入れる液体室を形成するタンク、および液体室内に位置し、タンクに対して回転するように設けられたローターを備えた永久運動機械も提供しており、ローターは複数の正の浮力の第１要素および複数の負の浮力の第２要素を備え、液体室内の液体にローターが浸るように液体室に液体が入れられており、第１要素の正の浮力と第２要素の負の浮力によってローターが回転するように第１および第２要素が配置される。

一部組み立てられた機械の斜視図である。 ローターの正面図である。 ローターの磁石の正面図である。 機械のタンクの正断面図である。 タンクの端部側壁を示すタンクの断面図である。 １対のベアリングがキャリアに支持されているローターの磁石の断面図である。 ２対のベアリングで支持されたローターの平断面図である。 ローターの他の磁石の正面図である。 他の磁石の断面図である。

図１に示された運動機械１０は液体を入れるタンク１１とローター１２とを備え、ローター１２はタンクに対して回転するようにタンク内に設けられる。

図２によれば、ローター１２の環状ホイール２０は、正の浮力の複数の第１要素２１と負の浮力の複数の第２要素２２とを含む。第１要素２１の各々は中空のチューブ２３を有し、第２要素２２の各々は磁石２４を有する。これらのチューブ２３と磁石２４は断面が円形である。

図３に示すように、磁石２４ごとに１対の孔２５が穿孔され、これらの孔は互いに直角をなす。片方の孔２５はホイール２０の中央回転軸に並んで形成される。この孔２５は円形である。他方の孔２５はホイール２０の回転軸に対して放射状に磁石２４を貫通する。放射状の孔２５が図３には破断線で表示されている。

図２によれば、ホイール２０は幾つかの区間２６に分けられ、各区間ごとにチューブ２３と磁石２４が１つずつ配置される。図示されたホイール２０の区間２６が１０個であるため、チューブ２３と磁石２４も各々１０個ずつである。

図３によれば、各々の磁石２４は本体３０と端部３１を有し、端部は本体の両端部から突出している。本体３０と端部３１は断面が円形である。端部３１の直径は本体３０の直径より小さく、両端部３１は本体３０と共に同心をなし、本体３０に配置された円形突起３２は各端部３１の円周の周りに突出する。

磁石２４の各端部３１はチューブ２３の端部内に挿入されるが、磁石２４の突起３２がチューブの端部に接するまでに挿入される。各磁石２４の両端部３１は隣接した２つの区間２６のチューブ２３に各々挿入される。

磁石２４とチューブ２３の連結部を適宜な密封剤で密封してチューブ内に液体が入らないようにする。このようにして、チューブ２３を備えた第１要素２１は正の浮力を有する。

第２要素２２の負の浮力は前述したように構成された磁石２４によって生成される。

タンク１１は、後方側壁４０、前方側壁４１、底壁４２、上壁４３、端部側壁４４および端部側壁４５を有する。端部側壁４５は上部区間４６と下部区間４７に分けられる。後方側壁４０、前方側壁４１、底壁４２、上壁４３、および両端部側壁４４，４５が液体を入れるための中空の液体室４８を形成する。

図１に示すように、後方側壁４０と底壁４２はいずれも端部側壁４５より突出する。これらの側壁４０，４５が形成する中空の空気室４９に大気圧状態の空気が入る。

タンク１１の側壁４０，４１に７個のベアリングキャリア５０が固定される。例えば、両側壁４０，４１のうちの１つの孔５１にボルト（図示せず）を嵌め、このボルトをキャリア５０のボディー５３を貫通する孔５２に通過させ、他方の側壁の孔５１にボルトのネジ部を出るようにしてキャリア５０を両側壁に固定する。勿論、ボルトのネジ部にナットを締めてボルトが孔５１，５２から抜け出ないようにする。

図１と４に示すように、各々のキャリア５０はタンク１１の両側壁４０，４１の孔５１に位置する。一部キャリア５０は液体室４８内に位置し、一部キャリア５０は液体室４８外に位置する。

各キャリア５０のボディー５３は１対の傾斜面５４を有する。傾斜面５４ごとにベアリング５５が１つずつ固定され、これらのベアリングはキャリア５０に対して回転することができ、且つ、互いに対して直角をなす。キャリア５０が７個であり、キャリアごとにベアリング５５が２個ずつ付いているため、ベアリング５５の個数は７対、１４個である。

図６〜７に示すように、ホイール２０の円周部がベアリング５５に支持されるようにキャリア５０を配置する。キャリア５０はホイール２０がほぼまたは全く抵抗も自由に回転するように位置する。

各ベアリング５５の外輪５６はホイール２０を支持する大きい表面積を有するようにゴムで被覆される。

ベアリング５５は最小３対がなければならず、これはホイール２０を十分に支持するのに最小３個の支持点が必要であるためである。

図１に示すように、ホイール２０は端部側壁４５の上部区間４６の孔６０に入って端部側壁４５の下部区間４７の孔６１へ出るため、ホイール２０の一部分は液体室４８内に位置し、残りの部分は液体室４８外に空気室４９内に位置する。

孔６１を介して液体室４８内に中空の密封スリーブ７０が伸びる。このスリーブ７０の一端部に付いたフランジ７１が１対のボルト７２で端部側壁４５の下部区間４７に固定される（図５参照）。この時、フランジ７１と端部側壁４５との間にある密封Ｏ−リング７３が若干圧縮される。圧縮されたＯ−リング７３は液体室４８の液体がスリーブ７０と側壁４５との間へ抜け出ることを防止する。

ホイール２０が密封スリーブ７０内に入り、スリーブはホイール２０の表面と密着するように加工されるか成形され、液体室４８の液体がホイール２０とスリーブ７０との間へ抜け出ないようにする。スリーブ７０は、磁石２４がスリーブを通過する時、液体室４８の液体が磁石２４の孔２５を介して漏れないように磁石を十分にカバーできる程度の長さを有する。

ホイール２０が回転しながら、孔６０を介して液体室４８を抜け出る時にホイールから過剰の液体を除去するのに役に立つバッフル板８０が液体室４８の内部に設けられる。バッフル板８０の孔８１にホイール２０が通る。

孔６０，８３の周りを巻くワイパーリング８２（ｗｉｐｅｒ ｒｉｎｇ）を端部側壁４５の上部区間４６とバッフル板８０に設けると、ホイール２０が回転しながら、孔６０を介して液体室４８を抜け出る時にホイールから過剰の液体を除去するのに役に立つ。

ホイール２０を備えたローター１２が液体室４８内に入っている液体９０内に直立状態で沈んでいる時、チューブ２３を備えた第１要素２１の正の浮力と磁石２４を備えた第２要素２２の負の浮力によってローター１２がタンク１１に対して回転できるように第１要素と第２要素を配列する。液体９０内に密封チューブ２３を備えた第１要素２１の正の浮力のために第１要素２１は液体９０内で上昇するが、磁石２４の重さのために生成される第２要素２２の負の浮力によって液体室４８外部の空気中や空気室４９に位置する磁石２４は下降し、このためにローター１２が図４の矢印９１方向である時計方向に回転する。

以上で説明した方式で外部からの助力がなくてもローター１２が連続に回転することができるため、この運動機械１０は永久運動または近似永久運動をする。

運動機械１０を有用に使うために、ローター１２の周りにコイル（図示せず）を巻き、このコイルがローター１２に対してほぼ固定されるようにすれば、この運動機械を発電機１００のように構成することができる。磁石２４が発電機１００の磁場を引き起こし、コイルが発電機１００の電機子の役割をする。電機子は回転するローター１２に対して位置し、磁石２４から生成された磁場が電機子と交差して電機子に電圧が生成される。生成される電圧が交流電圧であるため、この発電機１００は交流発電機である。この発電機１００を所望する電流を供給するのに用いることができる。

ローター１２の回転速度は液体室４８内の液体９０の高さで調節することができる。液体室４８内の液体の高さが高いほど、ローターの回転速度が速くなる。したがって、ローター１２の回転速度を上げようとすれば、液体室４８内のローター１２に対する液体の高さを上げ、ローターの回転速度を下げようとすれば、液体室内の液体の高さを下げる。

ローター１２の回転速度は速度センサー１１０で監視する。ローターの回転速度が所望する速度に比べて高すぎると、電気回路（図示せず）とレベル検知器１１１が排出バルブ１１２を開けて液体９０の一部を排出するようにする。液体が排出されると、液体室４８内の液体の高さが低くなってローターの回転速度も低くなる。

ローター１２の回転速度が所望する速度に比べて低すぎると、前述した電気回路とレベル検知器１１１によってリフィルバルブ１１３が開かれて液体室４８に液体が入るようにする。このようになると、液体室内の液体の高さが上昇してローターの回転速度が高くなる。

ワイパーリング８２を介して空気室４９内へ多すぎる液体９０が漏れると、オーバーフローバルブ１１４を開放する。このバルブ１１４を開放すると、漏れた液体９０が空気室４９から排出される。

図４に示すように、液体室４８の最大高さ１２０まで液体９０を充填することができる。

ローター１２の第１要素２１に浮力を与えることさえできれば、いかなる液体９０も用いることができ、その例としては水、水銀が挙げられ、電気絶縁が必要な時には電気絶縁油を用いる。

図１、２、３、６に示された種類の磁石２４が付いたホイール２０の代わりに、図８〜９に示された磁石１４０を用いることもできる。この磁石１４０が磁石２４のような孔２５を有せず、２個の本体部３０を腰区間１４１によって連結したものである。

ホイール２０にこの磁石１４０があれば、ホイールの区間２６の個数をベアリング５５対の個数と異なるように選択することができる。これは一度に２個以上のベアリング５５対が１つの磁石１４０に隣接しないようにするためである。

また、ホイール２０にこの磁石１４０があれば、必要なベアリング５５対の個数が５個以上であるべきであり、これはホイール２０を確実に支持するのに少なくとも５個の連続支持点が必要であるためである。ホイール２０の周りに４対のベアリング５５が等間隔に９０度で配置されると、磁石１４０がある１対のベアリング５５と整列した時、ホイール２０が中心から逸脱し得る。これは、ベアリング５５とこのベアリングに整列された磁石１４０の腰区間１４１との間に存在する間隔のためである。

以上で環状ホイール２０について説明したが、環状ホイール２０はワイパーリング８２のような従来の円形密封リングを用いて周りを密封することが容易であるので最適な選択であると言える。

周りの複数のベアリング５５で支持する環状ホイール２０の代わりに、馬車輪のように中心軸を支持するホイールを用いることもできる。この時にはホイールに付着しなければならない区間２６が液体室４８から液体９０の漏れを防止しなければならない。

ローター１２が有する区間２６の個数とこれに応じた第１要素２１および第２要素２２の個数は重要でない。しかし、区間２６が多いほど、ローター１２の回転がスムーズであるため、可能な限り区間２６の数を増やすことが好ましい。

自動車に必要な電力を供給するように自動車に発電機１００を設けることができる。一方、奥地のような所でこのような発電機を用いて電気を生産することもできる。基本的に電気が必要であり、液体室４８を水で充填しなければならない場所に発電機１００を移動できるという点で理想的である。

当業者であれば、以上で説明した本発明の様々な変形や変更を容易に予測することができ、このような変形や変更も本発明の範囲に属するとみなすべきである。

例えば、環状ホイール１２の区間、磁石２４の大きさ、液体９０の種類、ベアリング５６の個数や位置、または密封構成に関する全ての変形例を本発明の範囲を逸脱することなく実現することができる。

Claims (20)

1. 液体を入れる液体室を形成するタンク、および液体室内に位置し、タンクに対して回転するように設けられたローターを備えた機械であって、
   前記ローターが複数の正の浮力の第１要素および複数の負の浮力の第２要素を備え、前記液体室内の液体にローターが浸るように液体室に液体が入れられており、前記第１要素の正の浮力と第２要素の負の浮力によってローターが回転するように前記第１および第２要素が配置されることを特徴とする機械。
2. 前記ローターは、一部分は液体室の内部に位置し、他の部分は液体室の外部に位置するようにタンクの側壁を通して伸びることを特徴とする、請求項１に記載の機械。
3. 前記タンクに空気を入れる空気室があり、液体室の外部に位置するローター部分が前記空気室内に位置することを特徴とする、請求項２に記載の機械。
4. 前記ローターが第１要素と第２要素を互いに結合して形成された環状ホイールを含み、前記タンクには環状ホイールの円周辺を支持する複数のベアリングがあることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の機械。
5. 前記第１要素がチューブを含むことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の機械。
6. 前記第２要素が磁石を含むことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の機械。
7. 磁石ごとに複数の孔が穿孔されていることを特徴とする、請求項６に記載の機械。
8. 各々の磁石が腰区間を有することを特徴とする、請求項６に記載の機械。
9. 前記タンクが液体室から液体を排出するための排出バルブ、およびタンクに液体をリフィルするためのリフィルバルブをさらに含み、前記機械がローターの回転速度を監視する速度センサー、電子回路、およびタンク内の液体レベルを検知するレベル検知器をさらに含み、前記電子回路とレベル検知器はローターの回転速度が所望する速度より速い時には液体室から液体の一部を排出するように放出バルブを開放し、ローターの回転速度が所望する速度より遅い時には液体室に液体が充填されるようにリフィルバルブを開放するように動作することを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の機械。
10. 前記タンクは、液体室から空気室内へ漏れる液体を空気室から排出するオーバーフローバルブをさらに含むことを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載の機械。
11. 前記環状ホイールに電機子を巻いてローターの回転によって該電機子に電圧が生成されるようにすることを特徴とする、請求項６に記載の機械。
12. 請求項１〜１１のいずれか１項に記載の機械のローターを回転させる方法であって、
    ローターが液体に浸るようにタンクの液体室に液体を充填するステップ、および
    第１要素の正の浮力と第２要素の負の浮力によってローターが回転するようにするステップ
    を含むことを特徴とする方法。
13. 請求項１〜１１のいずれか１項に記載の機械のローターの回転速度を制御する方法であって、
    ローターの回転速度を下げるためにローターに対する液体室内の液体の高さを下げるステップ、および
    ローターの回転速度を上げるためにローターに対する液体室内の液体の高さを上げるステップ
    を含むことを特徴とする方法。
14. 請求項１に記載の機械、磁場供給源および電機子を含む発電機であって、
    前記機械のローターが磁場供給源と電機子のうちの１つを含み、前記磁場供給源と電機子のうちの残りはローターの回転によって電機子に電圧が生成されるようにローターに対して位置することを特徴とする発電機。
15. 液体を入れる液体室を形成するタンク、および液体室内に位置し、タンクに対して回転するように設けられたローターを備えた永久運動機械であって、
    前記ローターは複数の正の浮力の第１要素および複数の負の浮力の第２要素を備え、前記液体室内の液体にローターが浸るように液体室に液体が入れられており、前記第１要素の正の浮力と第２要素の負の浮力によってローターが回転するように前記第１および第２要素が配置されることを特徴とする永久運動機械。
16. 図面を参照して説明されたような機械。
17. 機械のローターを回転させる方法であって、図面を参照して説明されたような方法。
18. 機械の回転速度を制御する方法であって、図面を参照して説明されたような方法。
19. 図面を参照して説明されたような発電機。
20. 図面を参照して説明されたような永久運動機械。

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