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公開番号2021083298
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210527
出願番号2020033849
出願日20200228
発明の名称回転動力機構
出願人個人
代理人個人,個人
主分類H02K 53/00 20060101AFI20210430BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】燃料を消費することなく多量の電力を生産可能とし、人類への安定的な電力供給を実現させること。
【解決手段】回転動力機構1は、磁気体Mr1乃至Mr5を有する回転体11と、磁気体Msを有するピストン21と、クランクシャフトとを備える。回転体11は、磁気体Mr1乃至Mr5と磁気体Msとの隙間間隔Dに生じる磁気の反発力と吸着力とを利用して回転運動を行う。ピストン21は、磁気の反発力と吸着力とを利用することで、回転体11との隙間間隔Dにおける隙間間隔距離dを維持しながら、回転体11の回転運動に連動して往復運動を行う。クランクシャフト31は、ピストン21の往復運動に連動して回転運動を行う。これにより、上記の課題を解決する。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項1】
磁極の向きが均一でない複数の第1磁気体を有し、当該複数の第1磁気体の夫々と回転軸の軸心との距離が均一でない回転体と、第2磁気体を有するピストンと、クランクシャフトとを備える回転動力機構であって、
前記回転体と前記ピストンとの夫々は、前記第1磁気体と前記第2磁気体との隙間間隔に生じる磁気の反発力と吸着力とを利用することで、予め設定された隙間間隔距離を維持しながら回転運動と往復運動とを夫々行い、
前記クランクシャフトは、前記ピストンによる前記往復運動に連動して回転運動を行う、
回転動力機構。
続きを表示(約 320 文字)【請求項2】
前記第1磁気体と前記第2磁気体とのうち少なくとも一方が同一形状又は異形状の磁気体の積層構造である、
請求項1に記載の回転動力機構。
【請求項3】
前記第1磁気体と前記第2磁気体とのうち少なくとも一方を上下方向又は左右方向にスライドさせ、前記隙間間隔距離を変化させて、前記反発力及び前記吸着力の有無を調節することで、前記回転体の前記回転運動の開始と停止との制御を実行する稼働制御機構をさらに備える、
請求項1又は2に記載の回転動力機構。
【請求項4】
前記隙間間隔距離が5mm乃至10mmで維持されている、
請求項1乃至3のうちいずれか1項に記載の回転動力機構。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、回転動力機構に関する。
続きを表示(約 9,200 文字)【背景技術】
【0002】
電力エネルギーは地球上における唯一無二のクリーンエネルギーであるといわれている。このため、常時安定的な電力供給を実現させる電力生産機構を確保することは人類にとって急務の課題であるとされている。電力生産(発電)の分野では各種各様の技術が既に存在する(例えば特許文献1)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
実用新案登録第3220511号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、特許文献1の技術を含む従来の技術よりも、燃料を消費することなく多量の電力を生産可能とし、人類への安定的な電力供給を実現させることができる電力生産機構の開発が望まれている状況にある。
【0005】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、燃料を消費することなく多量の電力を生産可能とし、人類への安定的な電力供給を実現させる電力生産機構を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を達成するため、本発明に係る回転動力機構は、
磁極の向きが均一でない複数の第1磁気体を有し、当該複数の第1磁気体の夫々と回転軸の軸心との距離が均一でない回転体と、第2磁気体を有するピストンと、クランクシャフトとを備える回転動力機構であって、
前記回転体と前記ピストンとの夫々は、前記第1磁気体と前記第2磁気体との隙間間隔に生じる磁気の反発力と吸着力とを利用することで、予め設定された隙間間隔距離を維持しながら回転運動と往復運動とを夫々行い、
前記クランクシャフトは、前記ピストンの前記往復運動に連動して回転運動を行う。
【発明の効果】
【0007】
この発明によれば、燃料を消費することなく多量の電力を生産可能とし、人類への安定的な電力供給を実現させる電力生産機構を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
本発明の第1実施形態に係る回転動力機構の構成の一例を示す断面図である。
本発明の第2実施形態に係る回転動力機構の構成の一例を示す断面図である。
本発明の第2実施形態に係る回転動力機構のうち回転体の構成の一例を示す断面図である。
本発明の第3実施形態に係る回転動力機構の構成の一例を示す正面断面図である。
本発明の第3実施形態に係る回転動力機構の構成の一例を示す側面断面図である。
本発明の第4実施形態に係る回転動力機構の構成の一例を示す断面図である。
本発明の第4実施形態に係る回転動力機構のうち回転体の構成の一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本発明の一実施形態について、図面を用いて説明する。
【0010】
[第1実施形態]
図1は、本発明の第1実施形態に係る回転動力機構の構成の一例を示す断面図である。
図1(A)には、本発明の第1実施形態に係る回転動力機構の構成の一例を示す正面断面図が示されている。
図1(B)には、本発明の第1実施形態に係る回転動力機構の構成の一例を示す側面断面図が示されている。
【0011】
(基本構成)
図1(A)及び(B)に示す回転動力機構1は、回転体11と、ピストン21と、クランクシャフト31とを少なくとも備える動力機構である。
回転動力機構1は、相対する磁気体を夫々有する、回転体11とピストン21との隙間間隔Dに生じる反発力と吸着力を利用して、回転体11とピストン21との夫々に回転運動と往復運動とを夫々行わせる。そして、回転動力機構1は、ピストン21の往復運動に、クランクシャフト31の回転運動を連動させる。
即ち、回転動力機構1は、相対する磁気体の隙間間隔Dに生じる磁気エネルギーを、ピストン21の往復運動の運動エネルギーに変換し、さらにクランクシャフト31の回転運動の運動エネルギーとして出力するレシプロエンジンとして機能する。
【0012】
このような構成の回転動力機構1によれば、例えば以下のような効果を期待することができる。
即ち、クランクシャフト31が大型の発電機(ジェネレータ)を高速で回転させることができるので、燃料を消費することなく、かつ天地事変や気象環境の変化の影響を受けることなく、電力を安定的に生産することが可能となる。その結果、地球温暖化の要因とならない、地球上の生物に対して優しい健全な電力生産を実現させることができる。
そして、この回転動力機構1を利用した電力生産機構を広めることにより、地球上のあらゆる場所で容易に発電をすることができるようになる。即ち、回転動力機構1を利用した電力生産機構は自家設置も容易であるため、例えば各自治体の管理下で、安価かつ大量の電力を生産することも可能となる。
また、従来の発電施設を起点として張りめぐらされている送電線の数を減少させることも可能になるため、これまで送電線の点検修理作業等に必要とされていた多大なコストを削減することができる。具体的には例えば、台風等の影響で送電線に不具合が生じて、対象地域への安定的な電力供給が棄損されるような事態が生じることを防ぐことができる。
【0013】
以下、回転動力機構1の各構成要素について詳しく説明する。
【0014】
(回転体)
回転体11は、プレート101とプレート102とを有し、軸Pを回転軸として回転する回転体である。
【0015】
プレート101は、軸Pの軸心から外縁Eまでの距離が不均一な、段差を有する略楕円形状のプレートである。外縁Eの少なくとも一部は、略均等間隔で配置された磁気体Mr1乃至Mr5で構成されている。軸Pの軸心から磁気体Mr1乃至Mr5の夫々の先端部までの長さは、パラメータとして磁気体毎に設定することができる。
このような構成の回転体11が回転すると、その回転に合わせて磁気体Mr1乃至Mr5が、その順番でピストン21に対向する位置に存在することになる。磁気体Mr1乃至Mr5は、いずれも一方の磁極が軸Pの方向を向き、他方の磁極が軸Pとは反対の方向を向くように配置されている。
なお、磁気体Mr1乃至Mr5の磁極の向きは特に限定されないが、本実施形態では、図示はしないが、磁気体Mr1及びMr2は、いずれもN極が軸Pの方向を向くように配置される。また、磁気体Mr3乃至Mr5は、いずれもS極が軸Pの方向を向くように配置されている。
後述するピストン21のピストンヘッド201は、頭部Hの少なくとも一部が磁気体Msで構成されている。なお、磁気体Msの磁極の向きは特に限定されないが、本実施形態では、N極が回転体11の方向を向くように磁気体Msが配置されている。
【0016】
このような磁極の向きと配置とにより、例えば図1の状態を始期とする回転体11が矢印Yの方向に回転すると、磁気体Mr1のS極、Mr2のS極、Mr3のN極、Mr4のN極、及びMr5のN極がその順で繰り返しピストン21の磁気体MsのN極に対向する位置に存在することになる。そうすると、ピストン21に対向する位置に存在する磁気体Mr1乃至Mr5の夫々と、ピストン21の磁気体Msとの隙間間隔Dに吸着力と反発力とが交互に生じることとなる。
ここで、回転体11の、段差を有する略楕円形状の外縁Eには、磁極の向きが均一でない複数の磁気体Mr1乃至Mr5が配置されている。このため、後述する隙間間隔距離dが一定の値を維持した状態で回転体11の回転運動が開始されると、この運動に連動してピストン21の往復運動が開始されることになる。
つまり、回転体11の外縁Eが段差を有する略楕円形状であり、かつ、後述する隙間間隔距離dが一定の値を維持した状態で回転体11の回転運動が行われる構成となっているからこそ、回転体11の回転運動によってピストン21が往復運動を行うことができる。
換言すると、仮に回転体11の外縁Eが段差を有しない真円形状又は略真円形状である場合には、後述する隙間間隔距離dが一定の値を維持した状態で回転体11の回転運動が行われたとしても、回転体11の回転運動によってピストン21が往復運動を行うことはない。
【0017】
通常、相対する磁気体間に生じる反発力及び吸着力は、磁気体間の距離が大きくなるに従い小さくなる。具体的には、相対する磁気体間に生じる反発力及び吸着力は、磁気体間の距離の2乗に反比例する(クローンの法則)。つまり、磁気体Mr1乃至Mr5の夫々と磁気体Msとの間に生じる反発力及び吸着力は、両者の隙間間隔Dにおける隙間間隔距離dが大きくなるに従い急激に小さくなって無力化する。
本実施形態では、磁気体Mr1乃至Mr5の夫々を複数の磁気体の層(積層構造)で構成させることができる。つまり、磁気体を重ね合わせて使用することで、磁気体Mr1乃至Mr5の夫々と、後述するピストン21の磁気体Msとの隙間間隔Dに生じる反発力及び吸着力を大きくすることができる。
なお、重ね合わせる磁気体の形状は互いに同一形状のものであってもよいし、異形のものであってもよい。
これにより、回転体11の回転運動に強力な回転トルクを生じさせることができるので、上述の効果をさらに向上させることができる。また、通常、永久磁気体の減磁力は100年間で0.2%程度と推定されているが、磁気体Mr1乃至Mr5の夫々を複数の層で構成させることで、N極からS極に至る磁力線のサイクルが重積される。これにより、半永久的に減磁力を防ぐことが可能となる。
なお、複数の層からなる磁気体Mr1乃至Mr5の夫々について、厚さが同じである1枚の磁気体に換えた場合には、複数の層で構成させた場合の効果は期待できない。具体的には例えば、厚さが1cmの磁気体を2枚重ねにしたものと、厚さが2cmの磁気体とを比較した場合、前者の効果を後者に期待することはできない。
【0018】
このように磁気体Mr1乃至Mr5、及び後述する磁気体Msは、複数の磁気体の層で構成させた場合に反発力及び吸着力が非常に強力になる。このため、磁気体Mr1乃至Mr5、及び磁気体Msは、非磁気性の物質(例えばアルミニウム)のケースに常時収納された状態にする。これにより、磁気体Mr1乃至Mr5、及び後述する磁気体Msの装着作業や交換作業の際の安全性・迅速性を確保することができる。
【0019】
プレート102は、回転体11をスムーズに回転させるためのバランサとして機能させるためのプレートである。
上述したように、プレート101は軸Pの軸心から外縁Eまでの距離が不均一な略楕円形状となっている。また、プレート101の軸Pの軸心は、プレート101の重心からずれた位置に存在する。このため、プレート101のみで回転させた場合、アンバランスな回転となってしまう。
そこで、プレート101と同軸(軸P)、同一形状、同一重量であるプレート102を、プレート101と平行かつ正反対の向きで固定させる。これにより、回転時にバランスが維持されるため、回転体11のスムーズな回転運動を実現させることができる。
【0020】
(ピストン)
ピストン21は、シリンダ202と、シリンダ202の内部で往復運動を行うピストンヘッド201を有するピストンである。ピストンヘッド201は、ベアリング及び循環オイルの少なくとも一方を介してシリンダ202内を摺動可能としている。これにより、ピストンヘッド201がシリンダ202の内部で往復運動を行う際の摩擦係数を低減化させることができる。
ピストンヘッド201の頭部Hの少なくとも一部は、磁気体Msで構成されている。磁気体Msの磁極の向きは特に限定されないが、上述したように本実施形態では、N極が回転体11の方向を向くように磁気体Msが配置される。
また、磁気体Msは、図1に示すように、複数の磁気体の層で構成させることができる。これにより、磁気体Msと、磁気体Mr1乃至Mr5の夫々との隙間間隔Dに生じる反発力及び吸着力を大きくすることができる。
(隙間間隔)
【0021】
回転体11とピストン21との間には隙間間隔Dが設けられている。隙間間隔Dは、磁気体Msと、これに対向する位置に存在する磁気体Mr1乃至Mr5のうちいずれかとの隙間間隔距離dが、回転体11の回転運動中も所定範囲内で維持されるように設けられた隙間間隔である。隙間間隔Dが設けられていることで、回転体11とピストン21との夫々は、隙間間隔Dに生じる強力な反発力及び吸着着力を利用して、回転運動と往復運動との夫々を行う。
具体的には例えば、図1に示す状態を始期とした場合には、磁気体Ms(N極)と、磁気体Mr5のN極との隙間間隔Dに反発力が生じるとともに、磁気体MsのN極と、磁気体Mr1のS極との隙間間隔Dに吸着力が生じる。これにより、回転体11は矢印Yの方向に回転を開始する。その後、磁気体MsのN極と磁気体Mr2のS極との隙間間隔Dに生じる吸着力と、磁気体MsのN極と磁気体Mr3のN極との隙間間隔Dに生じる反発力と、磁気体MsのN極と磁気体Mr4のN極との隙間間隔Dに生じる反発力とを利用して、回転体11は回転運動を継続し、ピストン21は往復運動を継続する。
このように、回転体11側に配置された磁気体Mr1乃至Mr5の磁極の向きが均一でないからこそ、磁気体Mr1乃至Mr5の夫々と、ピストン21側の磁気体Msとの隙間間隔Dに、反発力と吸着力とが交互に生じることになる。その結果、回転体11は回転運動を継続することが可能となり、ピストン21は回転体11の回転運動に連動して往復運動を継続することが可能となる。
【0022】
ここで、隙間間隔Dにおける隙間間隔距離dの値は特に限定されないが、5mm乃至10mmの範囲で維持されことが好ましい。隙間間隔距離dを好ましい値で維持させるためには、磁気体Mr1乃至Mr5の夫々と磁気体Msとの隙間間隔Dに生じる反発力及び吸着力が大きいことが好ましい。したがって、上述したように、磁気体Mr1乃至Mr5と、磁気体Msとの夫々を複数の磁気体の層で構成させて反発力及び吸着力を大きくすることで、隙間間隔距離dを好ましい値で維持させることができる。
【0023】
(クランクシャフト)
クランクシャフト31は、ピストン21のピストンヘッド201が往復運動を行うと、それに連動して回転するクランクシャフトである。
即ち、ピストンヘッド201の往復運動の運動エネルギーが、クランクシャフト31の回転運動の運動エネルギーに変換されて出力される。つまり、クランクシャフト31に強力な回転トルクを発生させることができるので、大型の発電機(ジェネレータ)を高速で回転させることができる。これにより、燃料を消費することなく電力を生産することが可能となる。
【0024】
回転動力機構1では、回転体11が回転運動を行う位置、磁気体Mr1乃至Mr5の夫々と磁気体Msとが接近するタイミング、隙間間隔Dにおける隙間間隔距離dの値等を含む、複数のパラメータの組合せが考慮されている。
換言すると、回転動力機構1は、上記の複数のパラメータの組合せが考慮された構成とすることで、上述の効果を奏することができる。
具体的には例えば、回転動力機構1は、往復運動を行うピストンヘッド201が、上死点位置から下死点位置まで移動する移動距離(以下、「ストローク」と呼ぶ)の範囲で回転体11と衝突することがないように上記の複数のパラメータの組合せが考慮されている。
また例えば、軸Pの軸心から磁気体Mr1乃至Mr5の夫々の先端までの半径の距離の差と、相対するピストンヘッド201のストロークとが正確に一致するように上記の複数のパラメータの組合せが考慮されている。
即ち、回転体11が1回転(360°回転)するまでの間に磁気体Msに対向する位置に存在する、磁気体Mrk(kは1以上5以下の整数値)のピストン21方向の位置の変化量の合計と、磁気体Msの位置の変化量の合計とが同じになるように上記の複数のパラメータの組合せが考慮されている。
これにより、磁気体Mr1乃至Mr5の夫々と磁気体Msとが接近しても、衝突することなく隙間間隔Dにおける隙間間隔距離dが一定の値で維持された状態で回転動力機構1が駆動する。その結果、回転動力機構1のスムーズな稼働が実現されて、上述の効果を奏することができる。
【0025】
[第2実施形態]
図2は、本発明の第2実施形態に係る回転動力機構の構成の一例を示す側面断面図である。
図3は、本発明の第2実施形態に係る回転動力機構のうち回転体の構成の一例を示す正面断面図である。
【0026】
(基本構成)
第2実施形態に係る回転動力機構2は、図2に示すように、回転体41と、ピストン21と、クランクシャフト31と、シリンダ71と、歯車801乃至804と、固定部901及び902とを備える動力機構である。
第2実施形態に係る回転動力機構2は、第1実施形態に係る回転動力機構1と同様に、相対する磁気体を夫々有する回転体41とピストン21との隙間間隔Dに生じる反発力及び吸着力を利用して、回転体41とピストン21との夫々に回転運動と往復運動とを夫々行わせる。そして、回転動力機構2は、第1実施形態に係る回転動力機構1と同様に、ピストン21の往復運動に、クランクシャフト31の回転運動を連動させる。回転体41及びクランクシャフト31は、いずれも軸Pを回転軸として回転運動を行う。
即ち、回転動力機構2は、第1実施形態に係る回転動力機構1と同様に、相対する磁気体の隙間間隔Dに生じる磁気エネルギーを、ピストン21の往復運動の運動エネルギーに変換する。そして、回転動力機構2は、ピストン21の往復運動の運動エネルギーを、クランクシャフト31の回転運動の運動エネルギーとして出力することでレシプロエンジンとして機能する。
これにより、回転動力機構2は、大型の発電機(ジェネレータ)を高速で回転させることができるので、上述の第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
【0027】
以下、回転動力機構2の各構成要素について詳しく説明する。
【0028】
(回転体)
図3に示すように、回転体41は、内周面Jを有し、軸Pを回転軸として回転する回転体である。内周面Jの形状は、軸Pの軸心から内周面Jまでの距離が不均一な略楕円形状となっている。内周面Jの一部は、略均等間隔で配置された磁気体Mr11乃至Mr22で構成されている。
また、回転体41の外周面には、磁気体Mr11乃至Mr22の夫々と磁気体Msとの隙間間隔Dにおける隙間間隔距離dを1mm乃至10mmの範囲で可変させて調整することができる調整ネジ411が設けられている。調整ネジ411は、隙間間隔距離dを調整できればよいので、数量及び位置は特に限定されないが、本実施形態では、図2に示すように、磁気体Mr11乃至Mr22の夫々に対して調整ネジ411が2個ずつ設けられている。ただし、調整ネジ411の数はこれに限定されない。
このような構成の回転体41が回転すると、その回転に合わせて磁気体Mr11乃至Mr22が順番にピストンヘッド201に対向する位置に存在することになる。
これにより、第1実施形態と同様に、磁気体Mr11乃至Mr22と磁気体Msとの隙間間隔Dに生じる反発力及び吸着力を利用して、隙間間隔Dにおける隙間間隔距離dを一定の値で維持させたまま、ピストン21のピストンヘッド201に往復運動をさせることができる。その結果、クランクシャフト31が回転するので、大型の発電機(ジェネレータ)をさらに高速で回転させることができる。
【0029】
第2実施形態に係る回転動力機構2では、回転体41とピストン21との隙間間隔Dにおける隙間間隔距離dの制御が行われることで、回転体41の回転運動が制御される。
即ち、回転体41とピストン21とが完全に離隔している状態では、上述したクローンの法則によって、回転体41は回転運動を完全に停止した状態となる。これに対して、回転体41とピストン21とが接近して隙間間隔距離dを隔てて対向する位置に存在する状態では、上述の反発力と吸着力とが発揮された状態となるため、回転体41は回転運動を開始する。
そこで、本実施形態では、回転体41の軸Pの長手方向の位置を可変とするとともに、ピストン21の長手方向の位置を不変とする構成とすることで以下のような制御を可能としている。
【0030】
回転体41をピストン21に接近させることで、回転体41の回転運動とピストン21の往復運動とを開始させる制御を行うことができる。これに対して、回転体41をピストン21から離隔させることで、回転体41の回転運動とピストン21の往復運動とを停止させる制御を行うことができる。
具体的には、図2に示すように、第2実施形態に係る回転動力機構2では、固定部901及び902の夫々の軸受部911及び912にベアリングBを介して軸支された軸P(クランクシャフト31)の回転運動とは独立又は連動して、シリンダ71と、回転体41と、歯車801乃至804との夫々が各種各様の運動を行う。
(【0031】以降は省略されています)

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