JP5184289B2

JP5184289B2 - 回転体の歳差運動と地球の回転との回転差によるエネルギー取り出し装置

Info

Publication number: JP5184289B2
Application number: JP2008259649A
Authority: JP
Inventors: 紀之入江
Original assignee: 紀之入江
Priority date: 2008-10-06
Filing date: 2008-10-06
Publication date: 2013-04-17
Anticipated expiration: 2028-10-06
Also published as: JP2010090754A

Description

本発明は、回転体の歳差運動と地球の回転との回転差によるエネルギー取り出し装置およびその方法に関するものである。

現在、使用されているエネルギー源としては、電力が主要なエネルギー源となっているが、こうした電力の発電は主として火力により発電されており、この原料は化石燃料である石油が使用されている。
この化石燃料は、有限であることからこれに代わるものとして、原子力発電及びその開発が世界各国で行われている。
しかしながら、原子力発電に使用される核燃料は保存や管理、特に使用済みの核燃料の廃棄等に危険性や困難性が伴ううえ、IAEA（国際原子力機関）による制約等もあり広く普及させることができないという問題があった。

そこで、こうした危険性や困難性を伴わない自然法則を利用したエネルギー取り出し装置として特許文献１に示すようなジャイロの歳差運動等を利用したものが先に提案されている。
このジャイロの歳差運動等を利用したエネルギー取り出し装置は、回転するジャイロのローターおよび外部ジンバルの地球との相対的な回転運動からパワーを発生するために、ジャイロスコープのプリセッション（歳差運動）トルクから生ずる対抗反作用トルクと結合するようにしたもので、その回転慣性質量ならびに速度と、地球の回転慣性エネルギーを使用するものである。

そのために、ジャイロスコープは地球に固定される外部ハウジングを有し、このハウジングの内部には、軸受けにより、地球の極性軸線に平行な軸線周囲に回転可能な外部ジンバル（物体を回転させる回転台）が配置され、外部ジンバルには軸受けで軸線の周囲に回転する内部ジンバルが設けられている。
内部ジンバルにはシャフト部材で支承される回転ローターを装着されており、前記回転ローターは、エネルギー取り出し装置からの出力により駆動されるために低電力型モータからなる駆動手段で駆動されるようになっている。
また、内部ジンバルフレームが順次、外部ジンバル上の軸受け支持部材内のシャフト部材により回転可能に保持されている。
外部ジンバルは、適当な軸受内のシャフト部材上での回転運動のために配置されて構成されている。

ところが、こうしたものでは、構造が複雑となり、フリクション（摩擦）ロス等が高く、実施ないし実用化することができないのが現状である。
特表平０８−５０３７６８号公報

本発明は上記問題点に鑑み提案されたもので、構造を簡単にしてフリクションロスが少なく、実施化ならびに実用化の可能な回転体の歳差運動と地球の回転との回転差によるエネルギー取り出し方法およびその装置を提供できるように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に、本発明にかかる回転体の歳差運動と地球の回転との回転差によるエネルギー取り出し装置は、地球に設置され地球の回転を伝動する支軸と、前記支軸に相対回転可能に設けられたエネルギー取り出しケースと、前記支軸と同軸線上で前記エネルギー取り出しケース及び前記支軸に対し相対回転可能に前記エネルギー取り出しケースに設けられる枢支軸と、前記枢支軸に俯仰揺動可能に支持される回転軸回りに駆動手段で回転駆動されることにより前記枢支軸回りに歳差運動する回転体と、前記枢支軸回りに回転する大径のギアと、前記枢支軸回りに回転する取付けプレートの遍心位置に設けられる第一ジェネレータと、前記エネルギー取り出しケースの枢支軸に対する偏心位置に設けられる第二ジェネレータと、前記大径のギアに噛み合って第二ジェネレータを駆動する軸回りに回転するとともに前記エネルギー取り出しケースを前記支軸回りに回転させるギアと、前記エネルギー取り出しケースの回転と前記支軸との回転差を増幅する増幅手段と、前記エネルギー取り出しケースの支軸に対する遍心位置に軸支され前記支軸を軸として回転するギアに噛み合って前記増幅手段を駆動するギアと、前記エネルギー取り出しケースの側壁から延出する支持ブラケットに前記枢支軸及び前記支軸と同軸線上となるよう軸支され、前記エネルギー取り出しケース、前記枢支軸及び前記支軸に対して相対回転可能に設けられる駆動軸と、前記駆動軸を軸として回転し前記増幅手段で増幅された回転を前記駆動軸に伝達するギアと、前記駆動軸を軸として回転し前記駆動軸の回転を第一ジェネレータを駆動する入力軸に伝達する駆動ギアと、を備え、前記回転体の歳差運動とともに前記枢支軸が回転し、前記枢支軸の回転により前記大径のギア及び前記大径のギアに噛み合うギアを介して、前記第二ジェネレータが駆動されて発電を行うとともに、前記エネルギー取り出しケースが歳差運動方向にとも回りして前記支軸との間に回転差を生じ、当該回転差が前記増速手段に増速され、増速された回転差により前記駆動軸を介して第一ジェネレータが駆動されて発電を行うよう構成されており、前記枢支軸が、第一ジェネレータのトルクにより歳差運動方向に回転を継続するよう後押しされることで、前記回転差をエネルギーとして取り出すことにより生じる前記回転体の下方への揺動が抑制されることを最も主要な特徴とする。

また、本発明にかかる回転体の歳差運動と地球の回転との回転差によるエネルギー取り出し装置は、駆動手段で回転駆動されることにより歳差運動する回転体と、地球の回転を伝動する伝動体と、上記回転体の歳差運動と伝動体との回転差を増幅する増幅手段、及びエネルギー取り出し手段を設けたエネルギー取り出しケースとを備え、前記増幅手段は、回転体の歳差運動による回転と伝動体の回転との回転差を増幅してエネルギー取り出し手段に伝動するように構成され、前記回転体は、前記エネルギー取り出し手段で取り出されたエネルギーの一部を用いて回転が保持されることを特徴としてもよく、駆動手段で回転駆動されることにより歳差運動する回転体と、地球の回転を伝動する伝動体と、上記回転体の歳差運動と伝動体との回転差を増幅する増幅手段、及びエネルギー取り出し手段を設けたエネルギー取り出しケースと、前記エネルギー取り出しケースに相対回転可能に設けられた前記歳差運動の軸となる枢支軸とを備え、前記増幅手段は、回転体の歳差運動による回転と伝動体の回転との回転差を増幅してエネルギー取り出し手段に伝動するように構成されるとともに、前記回転体は、前記枢支軸に俯仰揺動可能に軸支される回転軸と、前記回転差をエネルギーとして取り出すことにより生じる前記回転体の下方への揺動を抑制するバランサ装置とを有し、前記バランサ装置は、バランスウエイト及び当該バランスウエイトに釣り合う引っ張りバネを有することを特徴としてもよい。

本発明によれば、駆動手段で回転駆動されることにより歳差運動する回転体と、地球の回転を伝動する伝動体と、上記回転体の歳差運動と伝動体との回転差を増幅する増幅手段、及びエネルギー取り出し手段を設けたエネルギー取り出しケースとからなり、前記増幅手段は、回転体の歳差運動保持機構と伝動体との回転差を増幅してエネルギー取り出し手段に伝動する増速機構とで構成し、歳差軸で支持された回転体を駆動手段で回転駆動し、歳差運動保持機構で回転体が歳差運動する姿勢に保持させるとともに、この歳差運動する作動軸の回転と、地球の回転を伝動する伝動体の回転差を増幅手段で増幅し、増幅された回転からエネルギー取り出し手段でエネルギーを取り出すようにしてある。

これにより、先の提案にかかるものに比べて、構造が簡単で済み、その分、フリクションロスも少ないことから、十分に実施化ならびに実用化することができる利点がある。
本発明の実施ならびに実用化を図ることにより、安全でクリーンな省エネルギーを実現することができるものである。

以下、本発明にかかる回転体の歳差運動と地球の回転との回転差によるエネルギー取り出し方法およびその装置について、その最も好ましい実施の一形態を図面に基づいて説明する。
図１は回転体の歳差運動と地球の回転との回転差によるエネルギー取り出し方法を実施するための装置、図２は平面図、図３は側面図、図４は図１におけるＡ―Ａ線断面図、であって、図中、符号１は回転体の歳差運動と地球の回転との回転差によるエネルギー取り出し装置を全体的に示す。

この回転体の歳差運動と地球の回転との回転差によるエネルギー取り出し装置１は、地球２の回転軸芯３１に合わせて設置される支軸（伝動体）３と、当該支軸３に相対回転可能に設けられたエネルギー取り出しケース４と、このエネルギー取り出しケース４の上部に当該ケース４とは相対回転可能に取り付けられている枢支軸（作動軸）５に支えられて歳差運動する回転体６とを備えてなる。

上記エネルギー取り出しケース４内には、エネルギー取り出しケース４と支軸３との回転差が増速機（増速手段）７を介して伝えられる第一ジェネレータ（エネルギー取り出し手段）８と、歳差運動で回転する回転体６の回転を歯車伝導機構９および増速ギア１０を解して第二ジェネレータ１１とが設けられている。
そして、前記第一ジェネレータ８と第二ジェネレータ１１はエネルギーを取り出すと同時にフライホイール２５の位置や回転等の歳差運動をコントロールするための歳差運動保持機構となっている。

上記第一ジェネレータ８は、歳差運動する回転体６を支持する枢支軸５の下端に取り付けられた取り付けプレート１２に設けられ、その入力軸１３に取り付けられた小径のギア１４が前記増速機７で増速回転される大径のギア１５から駆動軸１６を介して増速回転する大径の駆動ギア１７にかみ合わされることにより回転駆動されるようになっている。
上記駆動軸１６は、エネルギー取り出しケース４の側壁から内方に突出させた支持ブラケット１８に軸受１９を介して回転自在に取り付けられている。

また、上記回転体６は、エネルギー取り出しケース４の上辺に設けられた軸受け２０で回転自在に支持された枢支軸５の上端にＬ形ブラケットを取り付け、このＬ形ブラケット２１の上端部分に俯・仰機構２２を介して回転軸２３を取り付け、枢支軸のＬ形ブラケット側端部の回転軸２３部分に駆動用モータ（駆動手段）２４を取り付けるとともに、駆動モータ２４とは反対側の回転軸２３の端部には質量の大きな円盤状のフライホイール２５を設けて構成されている。
俯・仰機構２２は、回転軸２３の軸心に直交する軸２６で構成され、この軸２６を中心にフライホイール２５が上下に昇降揺動可能になっている。

また、上記回転体６には、地球２の中心方向、つまり求心方向に働く引力が作用することから、これのバランスさせるために図１に示すようにバランスウェイト４０とこれにつりあう引っ張りバネ４１からなるバランサ装置４２が俯・仰機構２２に設けてある。
フライホイール２５は、回転検出器２７でその回転が検出され、その回転が低下したときには駆動用モータ２４で補正される。これによりフライホイール２５は常時、設定された一定の回転速度が保たれている。
尚、上記バランサ装置４２は、地球２の中心方向の求心方向に働く引力に対応するものであることから、図５に示すように北極点もしくは南極点（図示せず）に本発明装置１を設置する場合は、このバランサ装置４２は不要である。

フライホイール２５の俯角・仰角の制御は、角度検出機構３０によりその角度がリアルタイムに検出されて図外の制御装置にフィードバックされ、駆動用モータ２４の回転が補正されることにより、フライホイール２５の歳差運動が一定速度で行われるようになっている。
また、枢支軸５の中間部分には、第二ジェネレータ１１のギア２８にかみ合う大径のギア２９が設けられている。
因みに、上記支軸３、駆動軸１６及び枢支軸５は同軸線上に設けられている。

上記のように構成された回転体の歳差運動と地球の回転との回転差によるエネルギー取り出し装置１の作用を次に説明する。
まず、本発明の回転体６の歳差運動と地球２の回転との回転差によるエネルギー取り出し装置１を図５に示すように、支軸３を、地球２の回転軸芯３１上もしくは回転軸芯３１とほぼ平行になるように設置する。
次に、駆動用モータ２４でフライホイール２５を予め設定された回転速度で回転させると、この一定の回転速度で回転するフライホイール２５には地球の引力が作用することから、フライホイール２５は所定の高さ位置で、平面視において時計回りに歳差運動（回転運動）する。

フライホイール２５の歳差運動により、枢支軸５が平面視において時計回りに回転する。
この枢支軸５の回転は大径のギア２９からこれにかみ合うギア２８、及び増速機１０を介して第二ジェネレータ１１が回転駆動され、発電が開始される。
第二ジェネレータ１１の発電による負荷により枢支軸５に負荷がかかり、一定の回転速度で回転しているフライホイール２５は、平面視で時計周り方向に溶け歳差運動しながら俯・仰機構３０の軸２６を中心にフライホイール２５が下方に揺動しようとする。

一方、第二ジェネレータ１１の発電による負荷により、エネルギー取り出しケース４は歳差回転方向にとも回りしようとする。
その結果、当該エネルギー取り出しケース４を支え、地球２の自転（図に示すように北極側から見て反時計回り方向に回転）を伝達する支軸３との間に回転差を生じる。
このエネルギー取り出しケース４と支軸３との間の回転差は、増速機７を介して第一ジェネレータ８を回転駆動してエネルギーとなる発電をする。

第一ジェネレータ８の発電量（使用量）が多く、負荷が高いときは、当該第一ジェネレータ８のトルクが高くなる結果、取り付けプレート１２を介して、フライホイール２５を支持する枢支軸５に伝えられ、当該枢支軸５を時計回り方向に回転させようとする。
この枢支軸５の時計回り方向の回転により、前述のようにして歳差運動しながら落下しようとするフライホイール２５を立ち上がらせるので、フライホイール２５は所定の位置で歳差運動しながら回転することになる。
したがって、第一ジェネレータ８を回転駆動させる回転力の大小によっては、フライホイール２５の歳差回転速度は影響されない。

因みに、理論上ではフライホイール２５の回転速度は変化しないものとして説明してあるが、実際には空気抵抗や軸受の摩擦等によってその回転速度が徐々に低下するのであるが、上述したようにフライホイールの回転が低下したのを回転検出器２７でその回転低下が検出すると、制御装置からの信号により駆動用モータ２４でその回転が補正される。
この補正に要する駆動用モータ２４の駆動に必要な電力は本発明装置１により発生させた電力の１部を使用する。

畢竟するに上記実施の形態では、回転体６の歳差運動と地球２の回転との回転差によるエネルギー取り出し装置１を、フライホイール２５の歳差運動と地球２の自転との二方向から独立した回転力が入力され、フライホイール２５からの歳差運動による回転差をエネルギーとして取り出し、その１部をフライホイール２５の回転駆動用にフィードバックすることにより、当該本発明にかかる装置１を連続して駆動できるようにしたものである。
また、上述したように、フライホイール２５で発生させた歳差運動による回転力は主としてエネルギー取り出しケース４の回転制御として使用し、地球の自転力は制御されたエネルギー取り出しケース４との間の回転差を利用してエネルギー取り出し用に使用している。

因みに、第二ジェネレータ１１から取り出す電力が大きくなると、歳差運動で回転する枢支軸５の負担が大きくなって、フライホイール２５の落下が大きくなる。
これと同時にエネルギー取り出しケース４の回転速度は、歳差運動の回転速度に近づき、支軸３との回転差がおおきくなり、その結果、第一ジェネレータ８の駆動回転速度は速くなるので、第一ジェネレータ８の出力も大きなものとなる。
逆に、第二ジェネレータ１１から取り出す電力を小さくするとフライホイール２５の落下を防止できるので、この釣り合いを考慮して本発明の回転体６の歳差運動と地球２の回転との回転差によるエネルギー取り出し装置１における取出し出力が設定され、エネルギーの取り出しが連続して継続されるのである。

尚、本発明にかかる回転体の歳差運動と地球の回転との回転差によるエネルギー取り出し装置１におけるフライホイール２５の回転方向は、上記実施の形態に示した回転方向に限られるものではなく、逆回転にすることができる。
また、本発明にかかる回転体の歳差運動と地球の回転との回転差によるエネルギー取り出し装置１はフライホイール２５の回転慣性力と地球２の引力又はバランサ装置４２の引っ張りバネ４１の張力によって生じたフライホイール２５の歳差運動は各部の摩擦や電力の抽出によって減衰するが、上述したように本発明装置１と地球２との回転差で発生するエネルギーの一部を枢支軸（作動軸）５の回転方向にトルクを与えてその回転を助ける方向にフィードバックすることにより、回転体６の歳差運動は継続される。
要するに歳差運動による回転と地球の回転との回転差があれば本発明を実施することができるものである。

は本発明にかかる回転体の歳差運動と地球の回転との回転差によるエネルギー取り出し装置の概略構成図である。は本発明にかかる回転体の歳差運動と地球の回転との回転差によるエネルギー取り出し装置の側面図である。は本発明にかかる回転体の歳差運動と地球の回転との回転差によるエネルギー取り出し装置の平面図である。は本発明にかかる回転体の歳差運動と地球の回転との回転差によるエネルギー取り出し装置の図１におけるＡ―Ａ線断面図である。は本発明にかかる回転体の歳差運動と地球の回転との回転差によるエネルギー取り出し装置の使用説明図である。

符号の説明

１・・・回転体の歳差運動と地球の回転との回転差によるエネルギー取り出装置
２・・・地球
３・・・伝動体（支軸）
４・・・エネルギー取り出しケース
５・・・作動軸（枢支軸）
６・・・回転体（フライホイール２５）
７・・・増幅手段（増速機）
８・・・エネルギー取り出し手段（第一ジェネレータ）
１１・・・作動運動保持機構（第二ジェネレータ）
２４・・・駆動手段（駆動用モータ）

Claims

地球に設置され地球の回転を伝動する支軸と、前記支軸に相対回転可能に設けられたエネルギー取り出しケースと、前記支軸と同軸線上で前記エネルギー取り出しケース及び前記支軸に対し相対回転可能に前記エネルギー取り出しケースに設けられる枢支軸と、前記枢支軸に俯仰揺動可能に支持される回転軸回りに駆動手段で回転駆動されることにより前記枢支軸回りに歳差運動する回転体と、前記枢支軸回りに回転する大径のギアと、前記枢支軸回りに回転する取付けプレートの遍心位置に設けられる第一ジェネレータと、前記エネルギー取り出しケースの枢支軸に対する偏心位置に設けられる第二ジェネレータと、前記大径のギアに噛み合って第二ジェネレータを駆動する軸回りに回転するとともに前記エネルギー取り出しケースを前記支軸回りに回転させるギアと、前記エネルギー取り出しケースの回転と前記支軸との回転差を増幅する増幅手段と、前記エネルギー取り出しケースの支軸に対する遍心位置に軸支され、前記支軸を軸として回転するギアに噛み合って前記増幅手段を駆動するギアと、前記エネルギー取り出しケースの側壁から延出する支持ブラケットに前記枢支軸及び前記支軸と同軸線上となるよう軸支され、前記エネルギー取り出しケース、前記枢支軸及び前記支軸に対して相対回転可能に設けられる駆動軸と、前記駆動軸を軸として回転し前記増幅手段で増幅された回転を前記駆動軸に伝達するギアと、前記駆動軸を軸として回転し前記駆動軸の回転を第一ジェネレータを駆動する入力軸に伝達する駆動ギアと、を備え、
前記回転体の歳差運動とともに前記枢支軸が回転し、前記枢支軸の回転により前記大径のギア及び前記大径のギアに噛み合うギアを介して、前記第二ジェネレータが駆動されて発電を行うとともに、前記エネルギー取り出しケースが歳差運動方向にとも回りして前記支軸との間に回転差を生じ、当該回転差が前記増速手段に増速され、増速された回転差により前記駆動軸を介して第一ジェネレータが駆動されて発電を行うよう構成されており、
前記枢支軸が、第一ジェネレータのトルクにより歳差運動方向に回転を継続するよう後押しされることで、前記回転差をエネルギーとして取り出すことにより生じる前記回転体の下方への揺動が抑制されることを特徴とする回転体の歳差運動と地球の回転との回転差によるエネルギー取り出し装置。
駆動手段で回転駆動されることにより歳差運動する回転体と、地球の回転を伝動する伝動体と、上記回転体の歳差運動と伝動体との回転差を増幅する増幅手段、及びエネルギー取り出し手段を設けたエネルギー取り出しケースとを備え、前記増幅手段は、回転体の歳差運動による回転と伝動体の回転との回転差を増幅してエネルギー取り出し手段に伝動するように構成され、前記回転体は、前記エネルギー取り出し手段で取り出されたエネルギーの一部を用いて回転が保持されることを特徴とする回転体の歳差運動と地球の回転との回転差によるエネルギー取り出し装置。
駆動手段で回転駆動されることにより歳差運動する回転体と、地球の回転を伝動する伝動体と、上記回転体の歳差運動と伝動体との回転差を増幅する増幅手段、及びエネルギー取り出し手段を設けたエネルギー取り出しケースと、前記エネルギー取り出しケースに相対回転可能に設けられた前記歳差運動の軸となる枢支軸とを備え、前記増幅手段は、回転体の歳差運動による回転と伝動体の回転との回転差を増幅してエネルギー取り出し手段に伝動するように構成されるとともに、前記回転体は、前記枢支軸に俯仰揺動可能に軸支される回転軸と、前記回転差をエネルギーとして取り出すことにより生じる前記回転体の下方への揺動を抑制するバランサ装置とを有し、前記バランサ装置は、バランスウエイト及び当該バランスウエイトに釣り合う引っ張りバネを有することを特徴とする回転体の歳差運動と地球の回転との回転差によるエネルギー取り出し装置。