JP6793722B2 - 同時交差遠心分離を伴う振動機構、機械および実施方法 - Google Patents

同時交差遠心分離を伴う振動機構、機械および実施方法 Download PDF

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Description

本発明は、考えられる用途のための、エネルギーを回収するための同時交差遠心分離を伴う振動機構に関する。
本発明はまた、少なくとも一つのそのような機構を備える、エネルギーの生成のための機械またはその他の用途に関する。例えば、機械は、モーター、発電機または混合機であってもよい。より詳細には、本発明は、好ましくは並行にかつ／または直列に互いに結合されたいくつかの機構を備えるエネルギー生成機械に関する。
本発明はまた、そのような機構を実施するための方法に関する。
機械分野では、エネルギー生成またはその他の用途のための機械を備えるのに適した、遊星歯車トレーンあるいはクランクシャフトのような多くの運動伝達機構が存在する。しかしながら、既知の機構によって得られる回収率は完全に満足できるものではない。
本出願人は、特許文献１に記載されている平衡型機構のような、いくつかのエネルギー回収機構を開発している。
国際公開第２０１７／０６４３７９号パンフレット
本発明の目的は、エネルギーを回収し、機械の性能を向上させることができる新規な機構を提案することである。
この目的のために、本発明の目的は、機構であって、ベースと、振り子軸線を中心としてベースに対して回動可能に設けられた振り子と、第１の軸線を中心とする重力の第１のモーメントを発生させる第１の偏心要素と、第２の軸線を中心とする重力の第２のモーメントを発生させる第２の偏心要素と、同期逆回転回転運動に従って、第１の偏心要素および第２の偏心要素を同期させるための同期システムとを具備し、振り子軸線および偏心要素の軸線は平行でありかつ振り子と一体の同一平面内に配置され、偏心要素の軸線はそれぞれ振り子軸線の上下において振り子によって支持されており、機構が作動状態であるとき、
・偏心要素は、交差遠心分離を伴って、同期逆回転回転で動作可能であり、
・振り子は、一方の側へと、続いて他方の側へと、交互に回動し、偏心要素の軸線に対する振り子の同時交差スラストによって、かつ、同期システムへのトルクの伝達によって、偏心要素の回転運動を増幅させ、
・機構内で遠心分離によって生成されたエネルギーは、エネルギー回収システムを同期システムに結合することによって回収可能である機構である。
したがって、本発明は、偏心要素の運動および振り子の運動に起因する交差遠心力のためにエネルギーを発生させることを可能にする。
偏心要素によって生み出される遠心力は、その回転駆動のために必要なエネルギーを提供する。遠心力が増大すればするほど、ますますこの回転が促進される。
振り子の回動は、偏心要素によって生み出された遠心力を増大させることを可能にする。
単独でまたは組み合わせて採用される、本発明による機構の他の有利な特徴によれば、当該機構は以下のように構成される。
・偏心要素の軸線は振り子軸線から等距離に配置される。
・逆回転要素は同じ質量および同じ寸法を有する。
・振り子軸線と偏心要素の軸線は、機構が静止しているとき、同じ垂直面内に配置される。
・偏心要素は、回転軸線からの距離が増加するにつれて、概して増大する断面を有する。
・偏心要素は、機構が作動しているとき、偏心要素が高い位置および低い位置で交差するように配置される。
・偏心要素は、機構が作動しているとき、偏心要素が左側方位置および右側方位置で交差するように配置される。有利まことには、偏心要素の重力のモーメントは、軸線を中心とするその角度位置に応じて可変である、同じ値および同じ方向を有する。軸線を中心とする偏心要素の各角度位置に関して、機構は静止時にバランス形態を有する。
・カウンターウェイトが振り子の下部に取り付けられ、かつ、一方側への、続いて他方側へのその回動を増幅するが、これは、偏心要素の軸線に対する振り子の同時交差スラストならびに同期システムへのトルク伝達を増幅する。
・本機構は、偏心要素を高い位置でロックし、それらが同期逆回転回転運動を描くことを阻止するための形態と、偏心要素を解放し、それらが同期逆回転回転運動を描くことを可能にする形態との間で動作可能なロックシステムを備える。
・ロックシステムは、振り子に取り付けられた回動フックと、偏心要素の一つと一体化されたフック要素とを備える。
・同期システムは、振り子軸線および偏心要素の軸線に取り付けられた歯車を備える。
・同期システムは、
・第１の軸線上に中心が置かれると共に第１の偏心要素と一体化された、振り子上に回動可能に取り付けられた第１の支持シャフトと、
・第２の軸線上に中心が置かれると共に第２の偏心要素と一体化された、振り子上に回動可能に取り付けられた第２の支持シャフトと、
・第１の支持シャフトと一体化された第１の中央歯車および第１の中間歯車であって、第１の中央歯車は第１の中間歯車の２倍の直径および歯数を有する、第１の中央歯車および第１の中間歯車と、
・第２の支持シャフトと一体化された第２の中央歯車および第２の中間歯車であって、第２の中央歯車は第１の中間歯車と噛み合っており、第２の中央歯車は、第１の中央歯車と等しくかつ第２の中間歯車の２倍の直径および歯数を有する、第２の中央歯車および第２の中間歯車と、
・振り子軸線上に中心が置かれた第１の側方シャフトおよび第２の側方シャフトと、
・第１の側方シャフトと一体化されかつ第１の中間歯車と噛み合う第１の側方歯車と、
・第２の側方シャフトと一体化されかつ第２の中間歯車と噛み合う第２の側方歯車とを具備し、
第１の側方シャフトまたは第２の側方シャフトのいずれかがエネルギー回収システムに結合されることを意図されている。
・振り子の２回の回動の間の、偏心要素の１回の３６０°回転の間、歯車は振り子のスラストと偏心要素の回転との間で捕捉されるトルクを受け取り、このトルクは偏心要素を下方に推進して、それらを加速させ、続いて重力に抗して上向きに加速する。
・偏心要素は風力タービンブレードの形状である。
本発明はまた、上述した少なくとも一つの機構と、同期システムに結合されたエネルギー回収システムとを備えることを特徴とする機械に関する。
単独でまたは組み合わせて採用される、本発明による機械の他の有利な特徴によれば、当該機械は以下のように構成される。
・機械は、並列または直列に結合された少なくとも一対の機構を備え、振り子は互いに対して反時計回りに交互に回動する。
・一対の機構の中で、第１の機構の全ての可動部品は、他の機構の対応する可動部品に対して逆回転する。
・一対の機構は、機械が作動しているとき、第１の機構の偏心要素が高い位置で交差し、第２の機構の偏心要素が低い位置で交差するように、逆相に配置された偏心要素を備える。
・一対の機構は、機械が作動しているとき、第１の機構の偏心要素が左側方位置で交差し、第２の機構の偏心要素が右側方位置で交差するように、同位相に配置された偏心要素を備える。
・機械は、例えばモーターまたは発電機用のエネルギー生成機械である。代替的に、機械は、混合機またはその他のタイプの考えられる機械であってもよい。
本発明の目的はまた、上記のような機構を実施するための方法である。
この方法は、
・偏心要素に同期逆回転回転運動を与えるための起動ステップと、
・運転ステップであって、その間、
・偏心要素が交差遠心分離を伴って同期逆回転回転で動作可能であり、
・振り子は、一方の側へと、続いて他方の側へと交互に回動し、偏心要素の軸線に対する振り子の同時交差スラストによって、かつ、同期システムへのトルクの伝達によって、偏心要素の回転運動を増幅させ、
・同期システムに結合されたエネルギー回収システムは、機構内の遠心分離によって生成されたエネルギーを回収する、運転ステップと、
・必要に応じて、運転段階中に、その逆回転回転運動内で偏心要素に新たな運動量を付与することからなる再起動ステップとを
具備することを特徴とする。
単独でまたは組み合わせて採用される、本発明による方法の他の特別な特徴によれば、当該方法は以下のように実施される。
・運転段階中は、偏心要素の１回転毎に、以下の六つの遠心分離、すなわち
・偏心要素の降下に起因する第１の遠心分離（いわゆる垂直）
・第１の軸線を押しやる、第１の側における振り子の回動に起因する第２の遠心分離（いわゆる水平）
・第２の軸線を押しやる、第１の側における振り子の回動に起因する第３の遠心分離（いわゆる水平）
・偏心要素の降下に起因する第４の遠心分離（いわゆる垂直）
・第２の遠心分離と反対方向に第１の軸線を押しやる、第２の側における振り子の回動に起因する第５の遠心分離（いわゆる水平）
・第２の遠心分離と反対方向に第２の軸線を押しやる、第２の側における振り子の回動に起因する第６の遠心分離（いわゆる水平）
が生み出され、
第２および第３の遠心分離は、第１の遠心分離の終了時および第４の遠心分離の開始時に同時に行われ、一方、第５および第６の遠心分離は、第４の遠心分離の終了時および第１の遠心分離の開始時に同時に行われる。
・運転段階の間、振り子の回動は、その降下中の偏心要素の回転運動の加速度を増大させ、その後、その上昇中の偏心要素の回転運動の減速度を減衰させる。
・起動ステップは、重力によって実行され、高い位置に配置された偏心要素を解放する。
・起動ステップは、同期システムに結合されたクランクを使用して実行される。
・起動ステップおよび／または再起動ステップは、同期システムに結合された駆動モーターを使用して実行される。
・起動ステップは偏心要素の一つを押すだけで実行される。
・エネルギー回収システムは発電機を備える。
・エネルギー回収システムは、起動ステップおよび／または再起動ステップのためにも使用されるモーター発電機を備える。
・偏心要素は風力タービンブレードの形状であり、その伴風は起動ステップおよび／または再起動ステップのために使用される。
本発明は、非限定的な例としてのみ与えられかつ添付図面を参照してなされる以下の説明を読むことにより、よりよく理解されるであろう。
本発明による機構の正面図であり、当該機構はベースと振り子と二つの偏心要素とを備え、これらは下方位置に示されている。 機構の部分正面図であり、バランスは傾斜した状態で示されており、一方、偏心要素は側方位置で示されている。 図１のIII‐III線に沿った断面図であり、機構を部分的に拡大して示している。 本発明の第２実施形態による機構を示す図１の線IV‐IVに沿った断面図である。 図１ないし図３の機構の各動作ステップを示す概略図である。 図１ないし図３の機構の各動作ステップを示す概略図である。 図１ないし図３の機構の各動作ステップを示す概略図である。 図１ないし図３の機構の各動作ステップを示す概略図である。 図１ないし図３の機構の各動作ステップを示す概略図である。 図１ないし図３の機構の各動作ステップを示す概略図である。 図１ないし図３の機構の各動作ステップを示す概略図である。 図１ないし図３の機構の各動作ステップを示す概略図である。 本発明による機構を装備することを意図された偏心要素の二つの変形例を示す正面図である。 本発明による機構を装備することを意図された偏心要素の二つの変形例を示す正面図である。 チェーンおよび連結ロッドによって直列に結合された二つの機構を備える本発明による機械の正面図である。 別の結合システムに直列に結合された二つの機構を備える本発明の別の実施形態による機械の図１５と同様の図である。
本発明による交差遠心分離機構１を図１ないじ図３に示す。
機構１は、ベース２と、振り子６と、同期システム８と、二つの偏心要素１０および２０とを備える。
振り子６は、ベース２と一体化された振り子軸線Ａ０を中心として回転動作可能であり、一方、偏心要素１０および２０は、振り子６と一体化された軸線Ａ１およびＡ２を中心として回転動作可能である。軸線Ａ０，Ａ１およびＡ２は水平であり、平行であり、振り子６と一体化された同一平面Ｐ０内に配置される。要素１０の回転軸線Ａ１は軸線Ａ０の上方に配置され、一方、要素２０の回転軸線Ａ２は軸線Ａ０の下方に配置される。軸線Ａ１およびＡ２は軸線Ａ０から等距離にある。
ベース２は、四つの垂直ポスト３と、二つの水平ポスト４と、水平補強材５とを具備する。各水平ポスト４は二つの垂直ポスト３によって支持され、これによって、平行に配置されかつ水平補強材５によって接続された二つのポストアセンブリ３および４を形成する。
振り子６は、ポスト４および補強材５によって画定された中間スペース内に垂直に配置される。振り子６は、ポスト４と一体化された振り子軸線Ａ０を中心として、ベース２に対して、より正確にはポスト４によって、回動可能に取り付けられている。
振り子６は、４枚の金属プレート、すなわち互いにかつポスト４に対して平行に配置された２枚の側方プレート６１および２枚の中央プレート６２を備える。プレート６１および６２は、振り子６の四つのコーナーに配置された４本の水平バー６３によって接続されている。
図３に示すように、振り子軸線Ａ０は、２本の側方シャフト３１および３２によって具現化されており、そのそれぞれは支柱４およびプレート６１を介して回動可能に取り付けられている。
カウンターウェイト６８は、軸線Ａ０，Ａ１およびＡ２と平行に、平面Ｐ０内に置かれた水平軸線Ａ３上で、ビーム６の下部に対して取り付けられている。カウンターウェイト６８は、図２の矢印Ｂ１およびＢ２によって示されるように、一方側に、続いて他方側へと交互に繰り返される振り子６の回動を増幅する。
同期システム８は、図３に示すように、互いに結合されたさまざまな要素１１，１２，１３，２１，２２，２３，３１，３２，３３および３４を備える。
第１の軸線Ａ１上に中心が置かれかつ第１の偏心要素１０と一体化された第１の支持シャフト１１が、振り子６上に回動可能に取り付けられている。シャフト１１は、側方プレート６１および２枚の中央プレート６２によって支持されている。第１の中心歯車１２および第１の中間歯車１３は第１の支持シャフト１１と一体である。
第２の軸線Ａ２上に中心が置かれかつ第２の偏心要素２０と一体化された第２の支持シャフト２１が、振り子６上に回動可能に取り付けられている。シャフト２１は、別な側方プレート６１および２枚の中央プレート６２によって支持されている。第２の中心歯車２２および第２の中間歯車２３は支持シャフト２１と一体である。
歯車１２，２２は同じ直径および同じ歯数を有する。同様に、歯車１３および２３は同じ直径および同じ歯数を有する。歯車１２および２２は、歯車１３および２３の２倍の直径および歯数を有する。例えば、歯車１２および２２は４８個の歯を有し、一方、歯車１３および２３は２４個の歯を有する。
側方シャフト３１および３２は振り子軸線Ａ０上に中心が置かれている。第１の側方歯車３３は第１の側方シャフト３１と一体である。第２の側方歯車３４は第２の側方シャフト３２と一体である。
シャフト１１，２１，３１および３２は、図１および図３の簡略化のために図示しないベアリング、例えばボールベアリングによって支持されている。
歯車１２および２２は、２枚の中央プレート６２間に配置され、互いに噛み合っている。歯車１３および３３は、２枚のプレート６１および６２間に要素１０と共に配置され、互いに噛み合っている。歯車２３および３４は、２枚の他のプレート６１および６２間に要素２０と共に配置され、互いに噛み合っている。
同期システム８によって、同期運動をシャフト３１からシャフト３２へとシャフト１１および２１を用いて伝達することができる。実際には、シャフト１１および２１は同じ速度で、ただし回転Ｒ１およびＲ２と反対の方向に回転する。
したがって、同期システム８は、第１の偏心要素１０および第２の偏心要素２０を、同期逆回転回転運動Ｒ１／Ｒ２で駆動することを可能にする。
一例として、機構１が作動しているとき、回転速度Ｒ１／Ｒ２は毎分５００回転のオーダーであってもよい。
偏心要素１０および２０は、遠心力を生じるように設計された特別な形状を有する。一例として、要素１０および２０のそれぞれの重量は５０ｋｇであり、カウンターウェイト６８の重量は６０ｋｇである。好ましくは、要素１０および２０の質量は、カウンターウェイト６８の質量に等しい。例えば、要素１０および２０のそれぞれの重量は５０ｋｇであり、カウンターウェイト６８の重量は１００ｋｇである。
要素１０は重心Ｇ１を有し、これは軸線Ａ１に対して偏心しており、かつ、軸線Ａ１を中心として回転Ｒ１の運動が可能である。要素１０は、軸線Ａ１を中心として重力Ｐ１のモーメントＭ１を発生させる。
要素２０は重心Ｇ２を有し、これは軸線Ａ２に対して偏心しており、かつ、軸線Ａ２を中心として回転Ｒ２の運動が可能である。要素２０は、軸線Ａ２を中心として重力Ｐ２のモーメントＭ２を発生させる。
交差遠心分離について、図５ないし図１２を参照して、以下でより詳細に説明する。
機構１内で遠心分離によって生成されるエネルギーは、エネルギー回収システム８０を同期システム８に結合することによって回収可能である。
図３では、エネルギー回収システム８０は、シャフト３２によって同期システムに結合されている。
システム８０は、発電機８１と、ノッチ付きチェーン８２と、シャフト３２に取り付けられた歯車８３とを備える。発電機８１は、簡略化の目的で、ポスト４に取り付けられて示されているが、その他の適切な位置に配置されてもよい。チェーン８２は、簡略化のために点線で示されている。チェーン８２は歯車８３を発電機８１に結合する。
機構１の実施の方法は、起動ステップと、運転ステップと、（運転ステップ中にもし必要ならば）再起動ステップとを備える。
起動ステップは、回転Ｒ１／Ｒ２の同期逆回転運動を偏心要素１０および２０に与えることからなる。さまざまな起動手段を以下で説明する。
運転ステップの間、偏心要素１０および２０は、交差遠心分離を伴って、同期逆回転回転Ｒ１／Ｒ２で運動可能である。振り子６は、軸線Ａ１およびＡ２に対する振り子６の同時交差スラストと、歯車１３および２３に対するトルクの伝達によって、一方側へと、続いて他方側へと交互に回動し（Ｂ１／Ｂ２）、偏心要素１０および２０の動きを増幅する。同期システム８に結合されたエネルギー回収システム８０は、機構１内での遠心分離によって生み出されたエネルギーを回収する。
再起動ステップは、その逆回転回転運動Ｒ１／Ｒ２の中で、偏心要素１０および２０に新たな運動量を与えることからなる。
起動ステップは重力によって実行することができ、高い位置に配置された偏心要素１０および２０を解放する。
この目的のために、機構１は、偏心要素１０および２０を高い位置でロックするための形態と、偏心要素１０および２０を解放するための形態との間で動作させられるロックシステム４０を備えることができる。ロック形態では、システム４０は、要素１０および２０が同期逆回転回転運動Ｒ１／Ｒ２を描いて動作するのを防止する。解放形態では、システム４０は要素１０および２０を解放し、要素１０および２０は、続いて、同期逆回転回転運動Ｒ１／Ｒ２を描いて動作することができる。
図１ないし図３に示す例では、システム４０は、振り子６に搭載された回動フック４１と、要素１０と一体化された取り付け部材４２とを備え、軸線Ａ１は軸線Ａ０およびＡ２の上に置かれる。フック４１はノッチ４３を有し、要素１０が高い位置にあるとき、その中には部材４２が留まる。
ロック形態と解放形態との間でのフック４１の回動は、簡略化のために図示されていない適切な手段によって制御することができる。フック４１は、部材４２がノッチ４３から解放されるように持ち上げられ、これにより要素１０および２０の回転Ｒ１／Ｒ２が可能になる。フック４１は、要素１０が高い位置まで移動したとき、部材４２がハウジング４３内に保持されるように降下させられ、これによって要素１０の回転を、したがってまた要素２０の回転を抑止する。
変形例によれば、起動ステップは、同期システム８に結合されたクランク５８を用いて実行される。図３の例では、当該クランク５８はシャフト３１に取り付けられている。クランク５８は、特に、要素１０および２０が低い位置において動き始めたときに使用できる。
別の変形例によれば、起動ステップは、同期システム８に結合された駆動モーター５１を用いて実行することができる。図３の例では、モーター５１は、歯付きチェーン５２によって、シャフト３１に取り付けられた歯車５３に結合されている。簡略化のために、モーター５１はポスト４に取り付けられて示されているが、その他の適切な位置に配置されてもよい。簡略化のために、チェーン５２は点線で示されている。有利な態様では、モーター５１を再起動ステップのために使用することもできる。
機構１のその他の特定の変形例によれば、偏心要素１０および２０の一つを押すだけで起動ステップを実行することが考えられるであろう。
本発明の第２実施形態による機構１を図４に示す。
ベース２は、振り子軸線Ａ０を中心に回転するよう軸線３１および３２を支持する垂直ポスト３を有する。エネルギー回収システム８０は、モーターおよび発電機の両方の機能を果たすのに適したモーター発電機８１を備える。したがって、モーター発電機８１は、機構１の起動ステップおよび／または再起動ステップのために使用することもできる。
カウンターウェイト６８は、中央プレート６２の外面に対向して配置された二つのウェイト６８１と、ウェイト６８１を所定の位置に固定するためのスクリューナットアセンブリ６８２とを備える。スクリューナットアセンブリ６８２は、軸線Ａ０，Ａ１およびＡ２と平行な軸線Ａ３に沿って、プレート６２およびウェイト６８２を貫通する。
これらの違いを除いて、図４の機構１の動作は、図１ないし図３の機構１の動作と同様である。
図５ないし図１２には、図１ないし図３の機構１の異なる運転ステップが示されている。
この例では、図５に示すように、要素１０および２０は、最初、高い位置にある。図６ないし図８は、要素１０および２０の降下を示す。図９は、低い位置にある要素１０および２０を示す。図１０および図１１は要素１０および２０の上昇を示している。回転Ｒ１およびＲ２は逆回転である。要素１０および２０は高い位置および低い位置で交差する。
要素１０は、その重心Ｇ１に作用する重力Ｐ１を受ける。要素２０は、その重心Ｇ２に作用する重力Ｐ２を受ける。カウンターウェイト６８は、軸線Ａ３に作用する重力Ｐ３を受ける。
図５および図６は、要素１０および２０が最初に高い位置にあるときの機構１の起動を示している。この例では、要素１０は左へのその回転運動Ｒ１を開始し、一方、要素２０は右へのその回転運動Ｒ２を開始する。要素１０の重心Ｇ１が要素２０の重心Ｇ２よりも振り子軸線Ａ０から離れていると仮定すると、カウンターウェイト６８は右へと回動（Ｂ１）させられる。
図６は、回動Ｂ１中および降下開始時における機構１を示している。この時点で、振り子６ならびに要素１０および２０のそれぞれの位置が与えられると、要素１０のポテンシャルエネルギーは要素２０のポテンシャルエネルギーよりも大きい。
回動Ｂ１は、軸線Ａ１を左へと、そして軸線Ａ２を右へと同時に押しやる。これにより、重心Ｇ１の移動距離が増大し、したがって要素１０の運動エネルギーが増大する。一方、これにより重心Ｇ２の移動距離が減少し、したがって要素２０の運動エネルギーが減少する。振り子６は、回転Ｒ１／Ｒ２によるその遠心エネルギーに加えて、回動Ｂ１によって要素１０および２０に遠心エネルギーを伝達する。
また、回動Ｂ１は、歯車１３および３３の噛み合い時、そして歯車２３，３４の噛み合い時に効果を生じる。具体的には、振り子６は歯車１３および３３に正のトルクを伝達し、歯車２３および３４に負のトルクを伝達する。これは要素１０の運動エネルギーをさらに増大させ、要素２０の運動エネルギーをさらに減少させる。
そのポテンシャルエネルギーおよび運動エネルギーが大きい限り、要素１０は機構１内で支配的な影響を有する。同期システム８のために回転速度Ｒ１およびＲ２は等しくなければならないことに留意されたい。したがって、回動Ｂ１は回転運動Ｒ１およびＲ２の加速度を増大させる。
図７は、重心Ｇ１およびＧ２が振り子軸線Ａ０から等距離にあるときの第１の瞬間を示す。振り子６の回動は逆転しようとしている。この瞬間において、要素１０および２０は同じポテンシャルエネルギーを有する。
図８ないし図１０は、要素１０および２０の降下の終了および上昇の開始を示している。要素２０の重心Ｇ２が要素１０の重心Ｇ１よりも振り子軸線Ａ０から遠いと仮定すると、カウンターウェイト６８は右へと回転駆動（Ｂ２）させられる。
振り子６ならびに要素１０および２０のそれぞれの位置を仮定すると、要素２０のポテンシャルエネルギーは要素１０のポテンシャルエネルギーよりも大きい。
回動Ｂ２は、軸線Ａ１を右へ、そして軸線Ａ２を左へと同時に押しやる。これにより、重心Ｇ１の移動距離が減少し、したがって要素１０の運動エネルギーが減少する。一方、これにより、重心Ｇ２の移動距離が増加し、したがって要素２０の運動エネルギーが増加する。
また、回動Ｂ２は、歯車１３および３３の噛み合い時、そして歯車２３および３４の噛み合い時に作用を生じる。具体的には、振り子６が歯車１３および３３に負のトルクを伝達し、歯車２３および３４に正のトルクを伝達する。これは要素２０の運動エネルギーをさらに増加させ、そして要素１０の運動エネルギーをさらに減少させる。
そのポテンシャルエネルギーおよび運動エネルギーが大きい限り、要素２０は機構１内で支配的な影響を有する。したがって、回動Ｂ２は、要素１０および２０の降下中に回転Ｒ１／Ｒ２の加速度を増加させ、続いて、要素１０および２０の上昇中に回転Ｒ１／Ｒ２の減速度を減衰させる。振り子６は、回転Ｒ１／Ｒ２によるその遠心エネルギーに加えて、回動Ｂ２によって要素１０および２０に遠心エネルギーを伝達する。図１１は、重心Ｇ１およびＧ２が振り子軸線Ａ０から等距離にある第２の瞬間を示している。振り子６の回動は逆になろうとしている。この瞬間に、要素１０および２０は同じポテンシャルエネルギーを有する。
図１２は、図５および図６と共に、要素１０および２０の降下の終了および上昇の開始を示している。要素１０の重心Ｇ１が要素２０の重心よりも振り子軸線Ａ０から遠いと仮定すると、カウンターウェイト６８は右へと回転駆動（Ｂ１）させられる。要素１０および２０の上昇中、回動Ｂ１は回転Ｒ１／Ｒ２の減速度を減衰させる。
機構１の動作中、図５ないし図９に示すように、要素１０および２０の降下中に最大遠心エネルギーが発生する。モーメントＭ１／Ｍ２が回転Ｒ１／Ｒ２と同じ方向にあるとき、モーメントＭ１／Ｍ２は回転Ｒ１／Ｒ２を加速させる。
振り子６の交互回動Ｂ１／Ｂ２は、その同期逆回転回転運動Ｒ１／Ｒ２の間、要素１０および２０に付随する。より正確には、回動Ｂ１／Ｂ２は、その軸線Ａ１およびＡ２に対する同時交差スラストによって、かつ、システム８へのトルクの伝達によって、要素１０および２０の回転運動Ｒ１／Ｒ２を増幅する。回動Ｂ１／Ｂ２は、要素１０および２０の降下中に回転Ｒ１／Ｒ２の加速度を増加させ、続いて要素１０および２０の上昇中に回転Ｒ１／Ｒ２の減速度を減衰させる。振り子６は、回転Ｒ１／Ｒ２によるその遠心エネルギーに加えて、回動Ｂ１／Ｂ２によって要素１０および２０に遠心エネルギーを伝達する。システム８に伝達されたトルクは要素１０および２０を推進し、それらを下方に加速し、次に重力Ｐ１／Ｐ２に抗して上方に加速する。
実際には、以下の六つの遠心分離は、偏心要素１０および２０の各３６０°回転に関して区別することができる。
・偏心要素１０および２０の降下に起因する第１の遠心分離（いわゆる垂直）
・第１の軸線Ａ１を押しやる、第１の側における振り子６の回動Ｂ１に起因する第２の遠心分離（いわゆる水平）
・第２の軸線Ａ２を押しやる、第１の側における振り子６の回動Ｂ１に起因する第３の遠心分離（いわゆる水平）
・偏心要素１０および２０の降下に起因する第４の遠心分離（いわゆる垂直）
・第２の遠心分離と反対方向に第１の軸線Ａ１を押しやる、第２の側における振り子６の回動Ｂ２に起因する第５の遠心分離（いわゆる水平）
・第２の遠心分離と反対方向に第２の軸線Ａ２を押しやる、第２の側における振り子６の回動Ｂ２に起因する第６の遠心分離（いわゆる水平）
第２および第３の遠心分離は、第１の遠心分離の終了時および第４の遠心分離の開始時において同時であり、一方、第５および第６の遠心分離は、第４の遠心分離の終了時および第１の遠心分離の開始時において同時である。
機構１が毎分５００回転に等しい回転速度Ｒ１／Ｒ２で動作しているとき、これは毎分３０００回の遠心分離をもたらす。
図１３および図１４は、本発明による機構１を装備することを意図された偏心要素１０の二つの変形を正面図として示している。
上記偏心要素１０および２０は、重心Ｇ１を軸線Ａ１に対して離間させるように、軸線Ａ１からの距離が増加するにつれて概して増大する断面を有し、したがって、回転Ｒ１の間に生成される遠心エネルギーを増大させる。これらの形態は、機械的強度、運動機能および遠心エネルギー性能の間で良好な妥協点を提供する。
要素１０および２０は、本発明の範囲を逸脱することなく他の形態を有することができる。
本発明による機械は図１５に示されており、互いに直列に結合された上述したもののような二つの機構１を備えている。
機構１はそれぞれ振り子６を備え、二つの振り子６を支持する同じベース２を共有する。機構１は図１４による偏心要素１０および２０を有する。
機構１は、連結ロッド９１と、歯付きチェーン９２と、二つの歯車９３とを備える結合システム９０によって結合されている。
連結ロッド９１は、下端ではカウンターウェイト６８の軸線Ａ３において機構１に、そして下端における軸線Ａ３と軸線Ａ０から同じ距離で、上端に置かれた軸線Ａ４において別な機構１に連結される。
チェーン９２が向かい合って配置された二つの歯車間で延びている。各機構１に関して、歯車９３は、シャフト３１または３２上に、または場合によってはシャフト１１または２１上に取り付けることができる。
機械が作動しているとき、振り子６は逆回転振動運動Ｂ１／Ｂ２に追従する。その上部は、その下部が互いに離れるように運動しているときに一緒になり、その逆も同様である。
さらに、一方の機構１の要素１０および２０は、他方の機構１の要素１０および２０が低い位置で交差するとき、高い位置で交差する。言い換えれば、一方の機構１の要素１０および２０は、他方の機構１の要素１０および２０に対して逆位相で配置される。したがって、一方の機構１の要素１０および２０が降下し、最大の遠心エネルギーを生み出すとき、他方の機構１の要素１０および２０は上昇している。換言すると、一方の機構１の要素１０および２０の上昇は、他方の機構１の要素１０および２０の降下によって、常に促進される。機械の起動が容易になり、そして遠心エネルギーの回収がさらに改善される。
振動機構１の可動部の全ては逆回転している。二つの振り子６は、１回転ごとに２回の振動を伴って逆回転するように結合されている。したがって、５００回転／分の回転速度は１０００振動／分に相当する。
本発明による別の機械が図１６に示されており、これは直列に結合された上述したもののような二つの機構１を備える。
機構１の結合システム９０は、連結ロッド９１と、二つの歯付きチェーン９２と、二つの歯車９３と、二つの歯車９４とを備える。システム９０は、各機構１に関して、チェーン９２と、歯車９３と、歯車９４とを備える。
連結ロッド９１は、上端に置かれた軸線Ａ４において一つの機構１に、そして下端に置かれた軸線Ａ３において他方の機構１に連結されている。
各チェーン９２は、振り子６に、より正確にはシャフト１１，２１，３１または３２に取り付けられた歯車９３と、ベース２に、より正確には水平ポスト４に取り付けられた歯車９４との間に延びている。
エネルギー回収システム８０は、歯車９４の一つを支持する軸線に結合されたモーター発電機を備えることができる。
代替的に、システム８０は、歯車９４の一つを支持する軸線に結合された発電機を備えることができ、一方、モーターは、別な歯車９４を支持する他方の軸線に結合される。
さらに、機構１または少なくとも一つの機構１を備える機械は、本発明の範囲から逸脱することなく、図１ないし図１６に異なるように適合されてもよい。
図示されていない変形例によれば、機構１は、風力タービンブレードの形状の偏心要素１０および２０を備えることができる。遠心力エネルギーおよび風力エネルギーは、機構１が作動しているときに結合する。要素１０および２０の伴風は、有利なことには、機構１の起動ステップおよび／または再起動ステップのために使用することができる。
図示されていない別の変形例によれば、機構１はカウンターウェイト６８を欠くことができる。この変形例は、それが速度を獲得すると共に機構１の運動エネルギーを増大させることを可能とする限り、平衡機構１のために特に重要である。
さらに、上述したさまざまな実施形態および変形例の技術的特徴は、全体としてあるいはそれらのいくつかに関して、互いに組み合わせることができる。したがって、機構１および機械は、コスト、機能および性能に関して適合させることができる。
１ 交差遠心分離機構
２ ベース
３ 垂直ポスト
４ 水平ポスト
５ 水平補強材
６ ビーム
８ 同期システム
１０ 第１の偏心要素
１１ 第１の支持シャフト
１２，１３ 歯車
２０ 第２の偏心要素
２１ 第２の支持シャフト
２２，２３ 歯車
３１ 第１の側方シャフト
３２ 第２の側方シャフト
３３，３４ 歯車
４０ ロックシステム
４１ 回動フック
４２ フック要素
４３ ノッチ
５１ 駆動モーター
５２ チェーン
５３ 歯車
５８ クランク
６１ 側方プレート
６２ 中央プレート
６３ 水平バー
６８ カウンターウェイト
８０ エネルギー回収システム
８１ モーター発電機
８２ チェーン
８３ 歯車
９０ 結合システム
９１ 連結ロッド
９２ チェーン
９３，９４ 歯車
９６，９７ 要素
９８，９９ ラック
６８１ ウェイト
６８２ スクリューナットアセンブリ
６８２ ウェイト

Claims (14)

  1. 機構（１）であって、
    ベース（２）と、
    振り子軸線（Ａ０）を中心として前記ベース（２）に対して回動可能に設けられた振り子（６）と、
    第１の軸線（Ａ１）を中心とする重力（Ｐ１）の第１のモーメント（Ｍ１）を発生させる第１の偏心要素（１０）と、
    第２の軸線（Ａ２）を中心とする重力（Ｐ２）の第２のモーメント（Ｍ２）を発生させる第２の偏心要素（２０）と、
    同期逆回転回転運動（Ｒ１／Ｒ２）に従って、前記第１の偏心要素（１０）および前記第２の偏心要素（２０）を同期させるための同期システム（８）と、
    を具備し、
    前記振り子軸線（Ａ０）および前記偏心要素（１０；２０）の前記軸線（Ａ１；Ａ２）は平行であり、かつ、前記振り子（６）と一体の同一平面（Ｐ０）内に配置され、
    前記偏心要素（１０；２０）の前記軸線（Ａ１；Ａ２）はそれぞれ前記振り子軸線（Ａ０）の上下において前記振り子（６）によって支持されており、
    前記機構（１）が作動状態であるとき、
    ・前記偏心要素（１０；２０）は、交差遠心分離を伴って、同期逆回転回転（Ｒ１；Ｒ２）で動作可能であり、
    ・前記振り子（６）は、一方の側へと、続いて他方の側へと、交互に回動し（Ｂ１；Ｂ２）、前記偏心要素（１０；２０）の軸線（Ａ１；Ａ２）に対する前記振り子（６）の同時交差スラストによって、かつ、前記同期システム（８）へのトルクの伝達によって、前記偏心要素（１０；２０）の回転運動（Ｒ１；Ｒ２）を増幅させ、
    ・前記機構（１）内で遠心分離によって生成されたエネルギーは、エネルギー回収システム（８０）を前記同期システム（８）に結合することによって回収可能である、機構（１）。
  2. 前記偏心要素（１０；２０）の前記軸線（Ａ１；Ａ２）は、前記振り子軸線（Ａ０）から等距離に配置されることを特徴とする請求項１に記載の機構（１）。
  3. 前記偏心要素（１０；２０）は、回転（Ｒ１；Ｒ２）の前記軸線（Ａ１；Ａ２）からの距離が増大するにつれて概ね増大する断面を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の機構（１）。
  4. 前記偏心要素（１０；２０）は、前記機構（１）が作動しているとき前記偏心要素（１０；２０）が高い位置および低い位置で交差するように配置されることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の機構（１）。
  5. 前記偏心要素（１０；２０）は、前記機構（１）が作動しているとき前記偏心要素（１０；２０）が左側方位置および右側方位置で交差するように配置されることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の機構（１）。
  6. カウンターウェイトが前記振り子（６）の下部に取り付けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の機構（１）。
  7. ・前記偏心要素（１０；２０）を高い位置でロックし、それらが同期逆回転回転運動（Ｒ１；Ｒ２）を描くのを阻止するための形態と、
    ・前記偏心要素（１０；２０）を解放し、それらが同期逆回転回転運動（Ｒ１；Ｒ２）を描くことを可能にする形態と、
    の間で動作可能なロックシステム（４０）を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の機構（１）。
  8. 前記ロックシステム（４０）は、前記振り子（６）に取り付けられた回動フック（４１）と、前記偏心要素（１０；２０）の一つと一体化されたフック要素（４２）と、を備えることを特徴とする請求項７に記載の機構（１）。
  9. 前記同期システム（８）は歯車（１２，１３；２２，２３；３３，３４）を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の機構（１）。
  10. 前記同期システム（８）は、
    ・前記第１の軸線（Ａ１）上に中心が置かれかつ前記第１の偏心要素（１０）と一体化された、前記振り子（６）に回動可能に取り付けられた第１の支持シャフト（１１）と、
    ・前記第２の軸線（Ａ２）上に中心が置かれかつ前記第２の偏心要素（２０）と一体化された、前記振り子（６）に回動可能に取り付けられた第２の支持シャフト（２１）と、
    ・前記第１の支持シャフトに一体化された第１の中央歯車（１２）および第１の中間歯車（１３）であって、前記第１の中央歯車（１２）は、前記第１の中間歯車（１３）の２倍の直径および歯数を有する、第１の中央歯車（１２）および第１の中間歯車（１３）と、
    ・前記第２の支持シャフトに一体化された第２の中央歯車（２２）および第２の中間歯車（２３）であって、前記第２の中央歯車（２２）は前記第１の中央歯車（１２）と噛み合い、前記第２の中央歯車（２２）は、前記第１の中央歯車（１２）と等しく、かつ、前記第２の中間歯車（２３）の２倍の直径および歯数を有する、第２の中央歯車（２２）および第２の中間歯車（２３）と、
    ・前記振り子軸線（Ａ０）上に中心が置かれた第１の側方シャフト（３１）および第２の側方シャフト（３２）と、
    ・前記第１の側方シャフト（３１）と一体化されかつ前記第１の中間歯車（１３）と噛み合う第１の側方歯車（３３）と、
    ・前記第２の側方シャフト（３２）と一体化されかつ前記第２の中間歯車（２３）と噛み合う第２の側方歯車（３４）と、
    を具備し、
    前記第１の側方シャフト（３１）または前記第２の側方シャフト（３２）のいずれかが前記エネルギー回収システム（８０）に結合されることを意図されていることを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の機構（１）。
  11. 前記振り子（６）の２回の振動の間に、前記偏心要素（１０；２０）の１回の３６０°の回転（Ｒ１；Ｒ２）中に、前記歯車（１２，１３，２２，２３，３３，３４）が、前記振り子（６）のスラストと前記偏心要素（１０；２０）の前記回転（Ｒ１；Ｒ２）との間に捕捉されたトルクを受け取り、前記トルクが前記偏心要素（１０；２０）を推進して、それらを下方に加速し、次に重力（Ｐ１；Ｐ２）に抗して上方に加速することを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の機構（１）。
  12. 前記偏心要素（１０；２０）が同じ質量および同じ寸法を有することを特徴とする請求項１ないし請求項１１のいずれか１項に記載の機構（１）。
  13. 機械であって、
    請求項１ないし請求項１２のいずれか１項に記載の少なくとも一つの機構（１）と、
    同期システム（８）に結合されたエネルギー回収システム（８０）と、
    を具備することを特徴とする機械。
  14. 互いに平行または直列に結合された少なくとも一対の機構（１）を備え、前記振り子（６）は逆回転方式で交互に回動（Ｂ１；Ｂ２）することを特徴とする請求項１３に記載の機械。
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