特開 2024-121360 重力回転補助構造及びこれを備える重力発電装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024121360

(43)【公開日】2024-09-06

(54)【発明の名称】重力回転補助構造及びこれを備える重力発電装置

(51)【国際特許分類】

   F03G 3/00 20060101AFI20240830BHJP

【ＦＩ】

F03G3/00 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023028424

(22)【出願日】2023-02-27

(71)【出願人】

【識別番号】515312874

【氏名又は名称】知花 勝己

(74)【代理人】

【識別番号】100137338

【弁理士】

【氏名又は名称】辻田 朋子

(72)【発明者】

【氏名】知花 勝己

(57)【要約】

【課題】
回転運動エネルギーを生じさせやすい構造を提供する。
【解決手段】
回転軸Ａの回転を補助する重力回転補助構造Ｘであって、回転腕１を備え、回転腕１は、回転腕本体１１と、錘１２と、を有し、回転腕本体１１には、スリット１１１が形成され、錘１２は、回転腕本体１１のそれぞれの端部に固定され、スリット１１１は、回転軸Ａが摺動可能に形成される、重力回転補助構造Ｘを提供する。
【選択図】図１０

【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転軸の回転を補助する重力回転補助構造であって、
回転腕を備え、
前記回転腕は、回転腕本体と、錘と、を有し、
前記回転腕本体には、スリットが形成され、
前記錘は、前記回転腕本体のそれぞれの端部に固定され、
前記スリットは、前記回転軸が摺動可能に形成される、重力回転補助構造。

【請求項2】

前記スリットは、前記回転腕本体の中央部から一方に偏った位置に形成される、請求項１に記載の重力回転補助構造。

【請求項3】

前記錘は、前記スリットの延長先から一方に偏った位置に固定される、請求項１に記載の重力回転補助構造。

【請求項4】

回転安定部材をさらに備え、
前記回転安定部材は、円環形かつ盤状に形成される複数の回転安定部材本体を有し、
前記回転安定部材本体は、前記回転腕を挟むようにして配置される、請求項１に記載の重力回転補助構造。

【請求項5】

前記回転安定部材は、軸間で連結された少なくとも一対のローラーをさらに有し、
前記回転安定部材本体の盤面には、その円環に沿って溝が形成され、
前記ローラーは、対向する二つの前記回転安定部材本体の前記溝が形成する空間に挿入されつつ、前記回転腕本体を挟むようにして配置される、請求項４に記載の重力回転補助構造。

【請求項6】

重力発電装置であって、
回転軸と、前記回転軸の回転を補助する請求項１～５の何れかに記載の重力回転補助構造と、を備え、
前記回転軸は、略水平に配置されるとともに、前記スリットを貫通するように配置される、重力発電装置。

【請求項7】

前記回転腕を少なくとも二つ備え、
前記回転軸は、断面が正方形になるように形成され、
第一の前記回転腕と第二の前記回転腕は、前記スリット同士の成す角が９０度となるように配置される、請求項６に記載の重力発電装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、重力を利用して、回転軸の回転を補助する構造に関するものである。

【背景技術】

【0002】

回転運動エネルギーは、発電機で簡便に電気エネルギーに変換可能であるなど、有用な力学的エネルギーであるといえる。

【0003】

一例としては、特許文献１に開示されるような手回し式ポータブルバッテリーチャージャーなどが挙げられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】実用新案登録第３０３５１４６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

回転運動エネルギーを効率よく生じさせれば、それだけ、発電機で効率よく電気エネルギーを生じさせることができる。

【0006】

このような事情に鑑み、本発明は、回転運動エネルギーを生じさせやすい構造を提供することを課題とし、これを解決しようとするものである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の実施形態の一つは、回転軸の回転を補助する重力回転補助構造であって、上記の課題を解決するために、
回転腕を備え、
回転腕は、回転腕本体と、錘と、を有し、
回転腕本体には、スリットが形成され、
錘は、回転腕本体のそれぞれの端部に固定され、
スリットは、回転軸が摺動可能に形成される。

【0008】

このような重力回転補助構造では、回転腕がスリットに沿って摺動しながら回転する過程で、回転を促進する向きのトルクが大きくなり、回転を抑制する向きのトルクが小さくなる。これによって、回転軸の回転が補助される。

【0009】

上記の重力回転補助構造の好ましい形態において、
錘は、スリットの延長先から一方に偏った位置に固定される。

【0010】

このような形態では、回転腕が垂直位置にあるときに、錘が回転軸に与えるトルクが回転を促進する向きとなる。これによって、使用者が錘に外力を与えることで、容易に回転軸の回転が開始される。

【0011】

上記の重力回転補助構造の好ましい形態において、
スリットは、回転腕本体の中央部から一方に偏った位置に形成される。

【0012】

このような形態では、錘が回転軸に与えるトルクの大きさに緩急がつくことで、回転の速さにも緩急がつく。これによって、低速時に、使用者は錘に外力を与えやすくなる。

【0013】

上記の重力回転補助構造の好ましい形態においては、
回転安定部材をさらに備え、
回転安定部材は、円環形かつ盤状に形成される複数の回転安定部材本体を有し、
回転安定部材本体は、回転腕を挟むようにして配置される。

【0014】

このような形態では、外力などによって回転腕の回転面が垂直面から外れることが防止される。

【0015】

上記の重力回転補助構造の好ましい形態においては、
回転安定部材をさらに備え、
回転安定部材は、円環形かつ盤状に形成される複数の回転安定部材本体と、軸間で連結された少なくとも一対のローラーと、をさらに有し、
回転安定部材本体は、回転腕を挟むようにして配置され、
回転安定部材本体の盤面には、その円環に沿って溝が形成され、
ローラーは、対向する二つの回転安定部材本体の溝が形成する空間に挿入されつつ、回転腕本体を挟むようにして配置される。

【0016】

このような形態では、外力などによって回転腕の回転面が垂直面から外れることがさらに防止される。

【0017】

また、本発明の実施形態の一つは、重力発電装置であって、上記の課題を解決するために、
回転軸と、この回転軸の回転を補助する上記の重力回転補助構造と、を備え、
回転軸は、略水平に配置されるとともに、スリットを貫通するように配置される、重力発電装置である。

【0018】

このような重力発電装置では、回転腕がスリットに沿って摺動しながら回転する過程で、回転を促進する向きのトルクが大きくなり、回転を抑制する向きのトルクが小さくなる。これによって、好適な回転が実現される。

【0019】

上記の重力発電装置の好ましい形態においては、
回転腕を少なくとも二つ備え、
回転軸は、断面が正方形になるように形成され、
第一の回転腕と第二の回転腕は、スリット同士の成す角が９０度となるように配置される。

【0020】

このような形態では、シンプルな構造でもって、好適な回転が実現される。

【発明の効果】

【0021】

本発明によれば、回転運動エネルギーを生じさせやすい構造を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本発明の実施形態の一つである重力回転補助構造Ｘの斜視図である。

【図2】本発明の実施形態の一つである重力回転補助構造Ｘの使用方法の説明図である。

【図3】本発明の実施形態の一つである重力回転補助構造Ｘの使用方法の説明図である。

【図4】本発明の実施形態の一つである重力回転補助構造Ｘの使用方法の説明図である。

【図5】本発明の実施形態の一つである重力回転補助構造Ｘの使用方法の説明図である。

【図6】本発明の実施形態の一つである重力回転補助構造Ｘの使用方法の説明図である。

【図7】本発明の実施形態の一つである重力回転補助構造Ｘの使用方法の説明図である。

【図8】本発明の実施形態の一つである重力回転補助構造Ｘの使用方法の説明図である。

【図9】本発明の実施形態の一つである重力回転補助構造Ｘの発展例の斜視図である。

【図10】本発明の実施形態の一つである重力回転補助構造Ｘの発展例の立面図である。

【図11】本発明の実施形態の一つである重力回転補助構造Ｘの発電機への利用の説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

本発明を実施するためには、例えば、以下に開示される形態を採用する。以下に開示されない他の形態を採用することもできる。

【0024】

本発明の実施形態の一つは、回転軸（以下、回転軸Ａ）の回転を補助する重力回転補助構造（以下、重力回転補助構造Ｘ）である。

【0025】

また、本発明の実施形態の一つは、回転軸Ａと、重力回転補助構造Ｘと、を備える重力発電装置である。

【0026】

図１には、重力回転補助構造Ｘの基本的な構成が開示される。

【0027】

回転軸Ａには、断面が略多角形（特に、正方形、正六角形など、偶数角の正多角形）に形成されたものが使用される。断面が円形である場合、断面が略多角形になるような手段を要する。例えば、回転軸Ａの側面を削り、断面を略多角形とすればよい。また、断面が略多角形である軸を含むように形成された部材を、回転軸Ａの先端に固定してもよい。

【0028】

重力回転補助構造Ｘは、回転腕１を備える。

【0029】

回転腕１は、回転腕本体１１と、錘１２と、を有する。

【0030】

回転腕本体１１は、略棒状（特に、角棒状、丸棒状、これらの変形形状）に形成される。回転腕本体１１の形状は、略盤状（特に、角盤状、円盤状、これらの変形形状）などであってもよい。

【0031】

回転腕本体１１の中央部には、スリット１１１が形成される。スリット１１１の位置は、中央部から一方に偏った位置でもよい。

【0032】

スリット１１１は、回転軸Ａが摺動可能に形成される。特に、スリット１１１の幅は、回転軸Ａの幅（特に、偶数角の正多角形においては、対辺間の距離）と略同一になるように形成される。

【0033】

錘１２は、回転腕本体１１のそれぞれの端部であって、スリット１１１の延長先に固定される。錘１２の位置は、スリット１１１の延長先から一方に偏った位置でもよい。

【0034】

重力回転補助構造Ｘは、少なくとも使用時に、回転軸Ａに次のように取り付けられる。

【0035】

回転腕１は、スリット１１１を回転軸Ａが貫通するようにして配置される。

【0036】

回転腕１は、回転軸Ａの断面に合わせ、スリット１１１同士の成す角が存在するようにして、複数設けられることが、好ましい。

【0037】

回転軸Ａの断面が正方形の場合、第一の回転腕１と第二の回転腕１は、スリット１１１同士の成す角が９０度となるように配置される。第三以降の回転腕１が重複して配置されてもよい。

【0038】

回転軸Ａの断面が正六角形の場合、第一の回転腕１と第二の回転腕１と第三の回転腕１は、スリット１１１同士の成す角が６０度となるように配置される。第四以降の回転腕１が重複して配置されてもよい。

【0039】

重力回転補助構造Ｘは、上記の構成によって、使用時に次のような挙動を示す。

【0040】

図２～８には、重力回転補助構造Ｘの挙動によって回転軸Ａの回転が補助される流れが、回転軸Ａの断面が正方形である例で開示される。回転軸Ａの断面が正方形でない場合でも、挙動そのものは略同様となる。図面では、回転軸Ａの断面が斜線でハッチングされて強調される。

【0041】

説明の便宜上、複数存在する構成を区別する必要がある場合は、次のように異なる符号で示す。第一の回転腕１は回転腕１ａ、第二の回転腕１は回転腕１ｂ、とする。回転腕１ａの回転腕本体１１は回転腕本体１１ａ、回転腕１ｂの回転腕本体１１は回転腕本体１１ｂ、とする。回転腕１ａに固定される第一の錘１２は錘１２ｐ、回転腕１ａに固定される第二の錘１２は錘１２ｒ、回転腕１ｂに固定される第一の錘１２は錘１２ｑ、回転腕１ｂに固定される第二の錘１２は錘１２ｓ、とする。回転腕１ａのスリット１１１はスリット１１１ａ、回転腕１ｂのスリット１１１はスリット１１１ｂ、とする。

【0042】

回転軸Ａは、略水平に配置される。

【0043】

図２に示す位置を、重力回転補助構造Ｘの開始位置とする。回転軸Ａの回転の向きは時計回りとする。回転腕１ａは水平に、回転腕１ｂは鉛直に、それぞれ配置されている。錘１２ｐ、錘１２ｑ、錘１２ｒ、錘１２ｓは、この順に、三時、六時、九時、十二時の位置に、それぞれ配置されている。重力回転補助構造Ｘの開始位置及び回転軸Ａの回転の向きは任意であり、これに限られない。

【0044】

回転軸Ａを回転させるときは、回転腕１に初期外力を与える。トルクを大きくするために、回転腕１の端部、すなわち、錘１２に外力を与えることが、好ましい。スリット１１１の内面に回転軸Ａの側面が押圧されることで、回転腕１と共に回転軸Ａは回転する。

【0045】

また、回転軸Ａを回転させるときは、回転軸Ａに初期外力を与えてもよい。この外力は、例えば、回転軸Ａに接続されたモーターが与える。

【0046】

図３に示す位置は、開始位置から３０度回転した位置である。錘１２ｐ、錘１２ｑ、錘１２ｒ、錘１２ｓは、この順に、四時、七時、十時、一時の位置を通過する。重力によって、回転腕１ａは錘１２ｐの側に向かって摺動し、回転腕１ｂは錘１２ｑの側に向かって摺動する。

【0047】

図４に示す位置は、開始位置から６０度回転した位置である。図面では、図３に示す位置が細破線で示される。錘１２ｐ、錘１２ｑ、錘１２ｒ、錘１２ｓは、この順に、五時、八時、十一時、二時の位置を通過する。重力によって、回転腕１ａは錘１２ｐの側に向かってさらに摺動し、回転腕１ｂは錘１２ｑの側に向かってさらに摺動する。

【0048】

図５に示す位置は、開始位置から９０度回転した位置である。図面では、図４に示す位置が細破線で示される。錘１２ｐ、錘１２ｑ、錘１２ｒ、錘１２ｓは、この順に、六時、九時、十二時、三時の位置を通過する。重力によって、回転腕１ａは錘１２ｐの側に向かってさらに摺動し、回転腕１ｂは錘１２ｑの側に向かってさらに摺動する。

【0049】

図６に示す位置は、開始位置から１２０度回転した位置である。図面では、図５に示す位置が細破線で示される。錘１２ｐ、錘１２ｑ、錘１２ｒ、錘１２ｓは、この順に、七時、十時、一時、四時の位置を通過する。重力によって、回転腕１ａは錘１２ｐの側に向かってさらに摺動し、回転腕１ｂは錘１２ｓの側に向かって摺動する。

【0050】

図７に示す位置は、開始位置から１５０度回転した位置である。図面では、図６に示す位置が細破線で示される。錘１２ｐ、錘１２ｑ、錘１２ｒ、錘１２ｓは、この順に、八時、十一時、二時、五時の位置を通過する。重力によって、回転腕１ａは錘１２ｐの側に向かってさらに摺動し、回転腕１ｂは錘１２ｓの側に向かってさらに摺動する。

【0051】

図８に示す位置は、開始位置から１８０度回転した位置である。図面では、図７に示す位置が細破線で示される。錘１２ｐ、錘１２ｑ、錘１２ｒ、錘１２ｓは、この順に、九時、十二時、三時、六時の位置を通過する。重力によって、回転腕１ａは錘１２ｐの側に向かってさらに摺動し、回転腕１ｂは錘１２ｓの側に向かってさらに摺動する。

【0052】

複数存在する構成を区別しなければ、図５に示す位置と図８に示す位置は略同一である。そのため、図８に示す位置からは、図６に示す位置、図７に示す位置、図８に示す位置、というように回転する。

【0053】

以上の流れにおいて、回転腕１が水平位置にあるとき、三時の位置にある錘１２の重力は、回転を促進するトルクとなり、九時の位置にある錘１２の重力は、回転を抑制するトルクとなる。回転腕１は、回転に伴って三時の位置にある錘１２の側に向かって摺動するため、回転を促進するトルクは大きくなり、回転を抑制するトルクは小さくなる。すなわち、回転軸Ａの回転は補助される。

【0054】

図９には、重力回転補助構造Ｘの発展的な構成の一例が開示される。

【0055】

重力回転補助構造Ｘは、回転安定部材２をさらに備える。

【0056】

回転安定部材２は、回転安定部材本体２１と、固定手段２２と、を有する。

【0057】

回転安定部材本体２１は、略環形（特に、円環形、角環形、これらの変形形状）かつ略盤状に形成される。

【0058】

固定手段２２は、略柱状に形成され、回転安定部材本体２１と周囲（特に、床、壁、天井）とを連結するように固定される。固定手段２２は、回転腕１の回転に干渉せず、回転安定部材本体２１を空間上に固定可能な任意の手段であってよい。

【0059】

二つの回転安定部材２は、回転安定部材本体２１の環の内側を回転軸Ａが貫通しつつ、すべての回転腕１を挟むようにして配置される。三つ以上の回転安定部材本体２１が、一つ以上の回転腕１を挟むようにして配置されてもよい。

【0060】

回転安定部材２は、ローラー２３をさらに有してもよい。この場合、回転安定部材本体２１の盤面に、溝２１１が環の形状に沿って形成される。

【0061】

二つのローラー２３は、軸間で連結され、一対を成す。一対のローラー２３は、対向する二つの回転安定部材本体２１の溝２１１が形成する空間に挿入されつつ、回転腕本体１１を挟むようにして配置される。

【0062】

回転安定部材２は、外力などによって回転腕１の回転面が垂直面から外れることを防止する。

【0063】

図１０には、重力回転補助構造Ｘの発展的な構成の一例が開示される。図面では、固定手段２２は省略されている。

【0064】

錘１２は、回転腕本体１１のそれぞれの端部であって、スリット１１１の延長先から回転の向きに偏った位置に固定されている。
詳述すれば、回転腕本体１１の端部近傍は、所定の角度で折れ曲がっている。この所定の角度は、１８０度までの任意の角度であってよく、また、回転腕本体１１ごとに異なる角度であってよい。

【0065】

使用時には、回転腕１ｂが垂直位置にあるとき、錘１２ｓの重力が、回転を促進するトルクとなる。これによって特に、錘１２ｓに外力を与えることで回転させやすくなる。

【0066】

回転腕本体１１ａの中央部から錘１２ｐの側に偏った位置に、スリット１１１ａが形成される。回転腕本体１１ｂの中央部から錘１２ｓの側に偏った位置に、スリット１１１ｂが形成される。

【0067】

使用時には、錘１２が回転軸Ａに与えるトルクの大きさに緩急がつくため、回転の速さにも緩急がつく。これによって特に、低速時を利用して錘１２に外力を与えやすくなる。

【0068】

図１１には、図１０に開示された重力回転補助構造Ｘを発電機（以下、発電機Ｂ）に接続する発電装置の一例が、図１０の右側からの視点で開示される。図面では、固定手段２２及びローラー２３は省略されている。

【0069】

回転軸Ａを発電機Ｂの回転軸に接続することで、又は回転軸Ａが発電機Ｂの回転軸と同一であることで、効率よく電気エネルギーを生じさせることができる。回転軸Ａの発電機Ｂが配置されていない側は、ベアリングを介して支持されていることが、好ましい。

【0070】

発電機Ｂは、地面に設けられる支柱Ｂ１を有することが、好ましい。これによって、重力回転補助構造Ｘが地面に衝突することを防ぐことができる。

【0071】

以上の開示において、本発明の実施形態の各構成及びその寸法、形状、配置などの各要素は一例である。これらが設計要求などに基づいて変更された場合であっても、そのような形態は、本発明の技術的範囲に自明に属するものである。

【符号の説明】

【0072】

Ｘ 重力回転補助構造
１ 回転腕
１１ 回転腕本体
１１１ スリット
１２ 錘
２ 回転安定部材
２１ 回転安定部材本体
２１１ 溝
２２ 固定手段
２３ ローラー
Ａ 回転軸
Ｂ 発電機
Ｂ１ 支柱

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】