(57)【要約】【課題】ゼンマイバネを典型例とする各種付勢手段のエネルギーをより長時間に亘って放出したり、その付勢力をより増大させて出力したり、することが可能な蓄転器等を比較的簡易・容易な製造方法で実現することを目的とする。また、自動化された蓄転器製造ラインを用いてより容易に高スループットで製造・構築することを目的とする。【解決手段】回転力を付勢する付勢手段と、付勢手段の外端が固定された外円リングと、付勢手段の内端が固定された内円リングと、を備える回転バネユニットと、回転バネユニットを収納し、外円リングの外円周壁がその内円周壁に固定された回転体ハウジングと、回転体ハウジングの小径凸状体内に、同軸に固定されたワンウェイベアリングと、を備える蓄転器ユニットとする。【選択図】図５
2020186720.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転力を付勢する付勢手段と、前記付勢手段の外端が固定された外円リングと、前記付勢手段の内端が固定された内円リングと、を備える回転バネユニットと、
前記回転バネユニットを収納し、前記外円リングの外円周壁がその内円周壁に固定された回転体ハウジングと、
前記回転体ハウジングの小径凸状体内に、同軸に固定されたワンウェイベアリングと、を備える
ことを特徴とする蓄転器ユニット。
【請求項２】
請求項１に記載の蓄転器ユニットにおいて、
前記回転体ハウジングの小径凸状体の内面と前記ワンウェイベアリングの外周面とは、凹凸で互いに嵌合ロックして空回りが防止されるように固定される
ことを特徴とする蓄転器ユニット。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の蓄転器ユニットにおいて、
前記外円リングの外円周壁と前記回転体ハウジングの内円周壁とは、凹凸で互いに嵌合ロックして空回りが防止されるように固定される
ことを特徴とする蓄転器ユニット。
【請求項４】
請求項１に記載の蓄転器ユニットにおいて、
前記回転体ハウジングの小径凸状体の内面と前記ワンウェイベアリングの外周面とは、接着固定で空回りが防止されるように固定される
ことを特徴とする蓄転器ユニット。
【請求項５】
請求項１または請求項２または請求項４に記載の蓄転器ユニットにおいて、
前記外円リングの外円周壁と前記回転体ハウジングの内円周壁とは、接着固定で空回りが防止されるように固定される
ことを特徴とする蓄転器ユニット。
【請求項６】
前記ワンウェイベアリングの内輪に固定された固定軸と、
前記固定軸に同軸に固定された請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の蓄転器ユニットを複数備え、
隣接する蓄転器ユニット間において、一方の蓄転器ユニットの内円リングと他方の蓄転器ユニットの小径凸状体とが連結される
ことを特徴とする蓄転器。
【請求項７】
請求項６に記載の蓄転器において、
前記複数の蓄転器ユニットの各付勢手段は、前記固定軸に対する付勢方向が互いに同一である
ことを特徴とする蓄転器。
【請求項８】
請求項６または請求項７に記載の蓄転器を複数備える
ことを特徴とする蓄転装置。
【請求項９】
請求項８に記載の蓄転装置において、
各蓄転器から出力される付勢力が互いに連携されるように付勢力伝達手段を備える
ことを特徴とする蓄転装置。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の蓄転器ユニットの製造方法において、
回転力を付勢する付勢手段の外端を外円リングに固定し、前記付勢手段の内端を内円リングに固定して、前記回転バネユニットを構成する工程と、
前記回転体ハウジングに前記回転バネユニットを収納し、前記外円リングの外円周壁を前記回転体ハウジングの内円周壁に固定するとともに、前記回転体ハウジングの小径凸状体内に、前記ワンウェイベアリングを同軸に固定する工程と、を有する
ことを特徴とする蓄転器ユニットの製造方法。
【請求項１１】
請求項６に記載の蓄転器の製造方法において、
複数の前記蓄転器ユニットを前記固定軸に同軸に固定するとともに、隣接する蓄転器ユニット間の、一方の蓄転器ユニットの内円リングと他方の蓄転器ユニットの小径凸状体とを連結する工程を有する
ことを特徴とする蓄転器の製造方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の蓄転器の製造方法において、
前記複数の蓄転器ユニットの各付勢手段は、前記固定軸に対する付勢方向が互いに同一である
ことを特徴とする蓄転器の製造方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の蓄転器の製造方法において、
出力用ワンウェイベアリングまたは入力用ワンウェイベアリングを固定軸に実装する工程をさらに有する
ことを特徴とする蓄転器の製造方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の蓄転器の製造方法において、
前記蓄転器を筐体に収納する工程をさらに有する
ことを特徴とする蓄転器の製造方法。
【請求項１５】
請求項８に記載の蓄転装置の製造方法であって、
各蓄転器から出力される付勢力を互いに連携することが可能なように、付勢力伝達手段を設ける工程を有する
ことを特徴とする蓄転装置の製造方法。
【請求項１６】
請求項８に記載の蓄転装置を備える風力発電システムの製造方法において、
風を受けて回転する回転羽根の回転軸の回転力が前記蓄転装置に入力されるように連結する工程を有する
ことを特徴とする風力発電システムの製造方法。
【請求項１７】
請求項８に記載の蓄転装置を備える波力発電システムの製造方法において、
波を受けて回動する揺動軸の回転力が前記蓄転装置に入力されるように連結する工程を有する
ことを特徴とする波力発電システムの製造方法。
【請求項１８】
請求項８に記載の蓄転装置を備える水力発電システムの製造方法において、
水の流れを受けて回転する回転羽根の回転軸の回転力が前記蓄転装置に入力されるように連結する工程を有する
ことを特徴とする水力発電システムの製造方法。
【請求項１９】
請求項８に記載の蓄転装置を備えるアシスト自転車の製造方法において、
ブレーキ作動時の車輪の回転力が前記蓄転装置に入力されるように連結する工程を有する
ことを特徴とするアシスト自転車の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄えるエネルギー及び放出するエネルギーをより大きくできる蓄転器の製造方法等に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、機械的な動力、特に回転トルクを発生させる機械的な構成としてゼンマイバネが知られている。ゼンマイバネは、現在のような電気的・電子的なモータが普及するまでの間において、動作部分を備える玩具や時計、オルゴール、置物等、比較的安価で軽量な動力貯蓄源として極めて広く使用されてきた。しかし、電気モータの普及とともに二次電池等の軽量・小型な電気エネルギー源が普及するにつれて、次第に電気的な動力に置き換えられることとなって、現在では骨とう品や一部の工芸品等を除けば利用される場面を見出すことが困難となっている。
【０００３】
ここで、特許文献１には、ぜんまいばねの限界を越えた巻き上げを防止しながら、ぜんまいばねに蓄積されるエネルギーを可及的に増大させ、しかも、それ以上のぜんまいばねの巻き上げに対しては、そのエネルギーを保持しながらオーバーランできるようにしたぜんまいばね機構を得ることを解決課題とする発明が開示されている。更に、具体的な技術的課題として、ぜんまいばねを巻き上げるとき、その内端側から次第に縮径し、次第にそのぜんまいばねの外端側まで小径化が及んで、ぜんまいばねに充分なエネルギーが蓄積された後に、その外端部とぜんまいばね収容室内面との係合が外れてオーバーランするような理想的なぜんまいばね機構を得ることが記載されている。
【０００４】
特許文献１のぜんまいばね機構は、うず巻き状のぜんまいばねの内端を入出力部材に連結すると共に、そのぜんまいばねの外端側を、係合用凹凸を介してぜんまいばねのケーシングの内周面に係合させ、該係合用凹凸を、ぜんまいばねの巻上げ量が巻上げ限界を越えたときの該ぜんまいばねの小径化によりその係合を外し、その結果の巻き戻しに伴う大径への復帰により再係合を行うものとしたぜんまいばね機構において、上記うず巻き状のぜんまいばねにおける巻き径の内側の剛性を小さく、外側の剛性を高くしたものである。
【０００５】
また、下記特許文献２には、本件発明の基礎となる基本的な、ゼンマイバネ等を連結してエネルギーを蓄えて動力源をする、技術思想が開示されている。特許文献２の出願人及び発明者は本件発明と同一であって、特許文献２の構成態様をより容易に低コストで量産等によって実現するために本件製造方法の発明が為されたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−２６９６２０号公報
【特許文献２】特許第６４８５９３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、このような機械的なバネの最大の短所は、電気的モータ等に比較すると動作継続時間が大きく制約されて短いことにある。説明を要するまでもないと思われるが、電気モータは故障や製品寿命を除けば電力を供給し続ける限り、極めて長時間に亘って動作し続けることが可能である。一方、ゼンマイバネを典型例とする各種バネ類は、人力等によって反転動作などでバネに蓄えられたエネルギーを、ある程度時間をかけながら徐々に放出していく機構であるため、動作継続時間が圧倒的に短く、エネルギー放出に伴い再度巻き上げ等のエネルギー再蓄積をするための反転動作等が必要となる。
【０００８】
さらに、電気モータの場合の供給等電力は、電気エネルギーから、二次電池や各種バッテリー等に、その形質を変えた電気化学的エネルギーとして大容量で蓄えておくことが可能である。しかし、ゼンマイバネ等の場合には、機械的な反発力であるバネの付勢を静止しておくことにより、機械的にエネルギーを蓄えるものであるから、蓄積エネルギーは電気に比して小さくならざるを得ない。しかし、化石燃料の大量消費に対する種々の懸念が大きくクローズアップされて、省エネルギーや自然エネルギーが注目される現代においては、機械的により大きなエネルギーを蓄えて適宜放出することができれば、その用途は広範に展開可能であると期待される。
【０００９】
しかし、特許文献２に記載の蓄転器は、典型的には渦巻状のゼンマイバネであるところの付勢手段を利用しているため、製造時には取り扱いが容易ではないことが推察される。すなわち、ゼンマイバネは内端と外端とを有するが、そのいずれかをピックアップすれば他端が解けるように伸びてしまい、元通り渦巻状態へ戻すのに時間を要する。また、ゼンマイバネの中心軸は、通常そのバネのままであれば揺動して定まるものではない。このため、固定軸（軸芯棒等）を固定する場合であって、特に複数のバネを設置しようとする場合にはかなり煩雑で繊細な取り扱いが求められる。
【００１０】
本発明は、上述の問題点に鑑み為されたものであり、ゼンマイバネを典型例とする各種付勢手段のエネルギーをより長時間に亘って放出したり、その付勢力をより増大させて出力したり、することが可能な蓄転器等を比較的簡易・容易な製造方法で実現することを目的とする。また、特許文献２に記載の蓄転器等を、自動化された蓄転器製造ラインを用いてより容易に高スループットで製造・構築することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の蓄転器ユニットは、回転力を付勢する付勢手段と、付勢手段の外端が固定された外円リングと、付勢手段の内端が固定された内円リングと、を備える回転バネユニットと、回転バネユニットを収納し、外円リングの外円周壁がその内円周壁に固定された回転体ハウジングと、回転体ハウジングの小径凸状体内に、同軸に固定されたワンウェイベアリングと、を備えることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の蓄転器ユニットは、好ましくは回転体ハウジングの小径凸状体の内面とワンウェイベアリングの外周面とは、凹凸で互いに嵌合ロックして空回りが防止されるように固定されることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の蓄転器ユニットは、さらに好ましくは外円リングの外円周壁と回転体ハウジングの内円周壁とは、凹凸で互いに嵌合ロックして空回りが防止されるように固定されることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の蓄転器ユニットは、さらに好ましくは回転体ハウジングの小径凸状体の内面とワンウェイベアリングの外周面とは、接着固定で空回りが防止されるように固定されることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の蓄転器ユニットは、さらに好ましくは外円リングの外円周壁と回転体ハウジングの内円周壁とは、接着固定で空回りが防止されるように固定されることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の蓄転器は、ワンウェイベアリングの内輪に固定された固定軸と、固定軸に同軸に固定された上述のいずれかに記載の蓄転器ユニットを複数備え、隣接する蓄転器ユニット間において、一方の蓄転器ユニットの内円リングと他方の蓄転器ユニットの小径凸状体とが連結されることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の蓄転器は、好ましくは複数の蓄転器ユニットの各付勢手段が、固定軸に対する付勢方向が互いに同一であることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の蓄転装置は、上述に記載の蓄転器を複数備えることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の蓄転装置は、好ましくは各蓄転器から出力される付勢力が互いに連携されるように付勢力伝達手段を備えることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の製造方法は、上述のいずれかに記載の蓄転器ユニットの製造方法において、回転力を付勢する付勢手段の外端を外円リングに固定し、付勢手段の内端を内円リングに固定して、回転バネユニットを構成する工程と、回転体ハウジングに回転バネユニットを収納し、外円リングの外円周壁を回転体ハウジングの内円周壁に固定するとともに、回転体ハウジングの小径凸状体内に、ワンウェイベアリングを同軸に固定する工程と、を有することを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の製造方法は、上述の蓄転器の製造方法において、複数の蓄転器ユニットを固定軸に同軸に固定するとともに、隣接する蓄転器ユニット間の、一方の蓄転器ユニットの内円リングと他方の蓄転器ユニットの小径凸状体とを連結する工程を有することを特徴とする。
【００２２】
また、本発明の蓄転器の製造方法は、好ましくは複数の蓄転器ユニットの各付勢手段は、固定軸に対する付勢方向が互いに同一であることを特徴とする製造方法。
【００２３】
また、本発明の蓄転装置の製造方法は、上述に記載の蓄転装置の製造方法であって、各蓄転器から出力される付勢力を互いに連携することが可能なように、付勢力伝達手段を設ける工程を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
ゼンマイバネを典型例とする各種付勢手段のエネルギーをより長時間に亘って放出したり、その付勢力をより増大させて出力したり、することが可能な蓄転器等を比較的簡易・容易な製造方法で実現できる。また、特許文献２に記載の蓄転器等を、自動化された蓄転器製造ラインを用いてより容易に高スループットで製造・構築することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】（ａ）は、本発明にかかる回転バネユニットの構成概要例を説明する正面図であり、（ｂ）は、本発明にかかる回転バネユニットの構成概要例を説明するＡ−Ａ’断面図である。
【図２】回転バネユニットを、ワンウェイベアリングを実装した回転体ハウジングに収納して、蓄転器ユニットを作製する態様を説明する図である。
【図３】蓄転器ユニットを連結して蓄転器を構成した態様を説明する図である。
【図４】蓄転器を複数個連結して蓄転装置を構成する典型的な態様例を説明する図であり、蓄転器を複数個連結した蓄転装置を説明する図であって、より大きな回転出力やより長時間の回転出力を可能とするような連結構成態様のバリエーションを説明する図である。
【図５】本実施形態の蓄転装置を製造するまでの一連の手順例を説明するフローチャート図である。
【図６】蓄転器をハウジングに保持して任意の複数個連結し易いように構成するとともに、蓄転器の内部で生じる回転力を外部に取り出し容易にした構成概要を説明する図である。
【図７】（ａ）は蓄転装置の回転入力面側を説明する左側面図であり、（ｂ）は蓄転装置の回転出力面側を説明する右側面図である。
【図８】（ａ）は回転入力歯車の構成概要を説明する図であり、（ｂ）は伝達歯車の構成概要を説明する図である。
【図９】上述の蓄転装置を備える実施例にかかる風力発電システムの構成概要を説明する図である。
【図１０】上述の蓄転装置を備える実施例にかかる波力発電システムの構成概要を説明する図である。
【図１１】上述の蓄転装置を備える実施例にかかる水力発電システムの構成概要を説明する図である。
【図１２】上述の蓄転装置を備える実施例にかかるアシスト自転車の構成概要を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本実施形態で説明する蓄転器の製造方法は、ゼンマイバネやその他の回転力を出力するバネ、ゴムや他の公知の弾性体等の付勢手段をワンウェイベアリングに接続した蓄転器ユニットを、任意の複数個だけ連結する構造を備える蓄転器の製法である。そして、このような付勢手段や蓄転器ユニットや蓄転器を連結する数を増やす程に、回転力をより増大（増幅）させたり、回転出力継続時間をより長くしたりすることが可能となる蓄転器の製法である。
【００２７】
具体的には、例えば同一特性のゼンマイバネを１０個連結すれば、当該ゼンマイバネ１個の場合に比較して１０倍の回転出力継続時間とすることができ、また、出力側にいくに従って次第に（段階的に）大きな出力のゼンマイバネを順次連結する構成とすれば、各ゼンマイバネの回転力が増幅されたより大きな回転力を出力することも可能になる。
【００２８】
ワンウェイベアリングは、ワンウェイクラッチ（One-Way Clutch）やフリーホールとも称されることがあり、特定の一方の方向のみに回転力を伝達することができる。また、ワンウェイベアリングは、同軸上の内輪と外輪の間で一方向のトルクを伝達する構造を備えている。そこで、以下図面に基づいて本実施形態について詳細に説明する。
【００２９】
図１（ａ）は、本発明にかかる回転バネユニット１０００の構成概要例を説明する正面図であり、図１（ｂ）は、本発明にかかる回転バネユニット１０００の構成概要例を説明するための、（ａ）におけるＡ−Ａ’断面図である。図１において、回転バネユニット１０００は、ゼンマイバネ１１００の内端１１２０が内円リング１３００に固定され、ゼンマイバネ１１００の外端１１１０が、外円リング１２００に固定されている。
【００３０】
このため、図１に示すように、内円リング１３００には内端固定用スリット１３１０が設けられており、この内端固定用スリット１３１０内に、ゼンマイバネ１１００の内端１１２０が挿入され曲折されることによって、ゼンマイバネ１１００と内円リング１３００とが固定されるものとなる。同様に、図１において、外円リング１２００には外端固定用スリット１２１０が設けられており、この外端固定用スリット１２１０内に、ゼンマイバネ１１００の外端１１１０が挿入され曲折されることによって、ゼンマイバネ１１００と外円リング１２００とが固定されるものとなる。
【００３１】
図１に示すように、外円リング１２００と内円リング１３００とを備える回転バネユニット１０００とすることによって、ゼンマイバネ１１００単独でそのまま取り扱いする場合に比較して、ゼンマイバネ１１００の揺動や回動や形状変化が大きく制約されることとなるので、飛躍的に取り扱い容易となる。従って、多数のゼンマイバネ１１００を利用して蓄転器を作製する場合等においても、その製造工程が容易となり量産化に資するものとなる。さらに、ゼンマイバネ１１００のバネ特性を互いに相異なるものとした種類・特性毎に、複数の回転バネユニット１０００を予め構成して準備して分別保管しておくことで、任意の特性を有する蓄転器を間違えることなく短時間で構成して作製することも可能である。
【００３２】
回転バネユニット１０００において、回転力を蓄積する場合には、ゼンマイバネ１１００の一端が固定されるようにロックしておき他端をゼンマイバネ１１００が巻かれる一方向に回転させていけばよい。また、回転力を放出する場合には、ゼンマイバネ１１００の一端が固定されるようにロックしておき他端を開放してもよいし、ゼンマイバネ１１００の一端を開放させて他端が固定されるようにロックしておいてもよい。ゼンマイバネ１１００の外端と内端とはそれぞれ外円リング１２００と内円リング１３００とに連結固定されているので、外円リング１２００と内円リング１３００とを、適宜固定ロックしたり入力回転させたり出力回転させることで、付勢力の蓄積と放出との制御が可能である。
【００３３】
図２は、回転バネユニット１０００を、ワンウェイベアリング１５００（１）を実装した回転体ハウジング１４００（１）に収納して、蓄転器ユニット２０００（図２に示す蓄転器ユニット２０００（１），２０００（２）等を総称して適宜蓄転器ユニット２０００と称する、以下同様）を作製する態様を説明する図である。図２から理解できるように、ワンウェイベアリング１５００（１）は、回転体ハウジング１４００（１）の小径凸状体１４１０（１）の内部にその外輪が当接するように収納される。
【００３４】
また、図２において、ワンウェイベアリング１５００（１）の外輪は小径凸状体１４１０（１）の内面と摺動や滑りが生じないように、凹凸嵌合や接着剤等の任意の固定方法によって、固定されている。また同様に、回転体ハウジング１４００（１）の大径の内面は外円リング１２００（１）の外面と摺動や滑りが生じないように、凹凸嵌合や接着剤等の任意の固定方法によって、固定されるものとする。
【００３５】
これにより、蓄転器ユニット２０００（１）単体で観察した場合には、ワンウェイベアリング１５００（１）の内輪が回転不可能に固定されている場合には、その外輪のみが回転可能となってすなわち当該外輪と一体的に連結固定された回転体ハウジング１４００（１）及び回転体ハウジング１４００（１）と一体的に連結固定されたゼンマイバネ１１００の外端１１１０が回転可能に構成されている。すなわち、この場合には、ゼンマイバネ１１００の外端１１１０が回転することによって、ゼンマイバネ１１００へ付勢力が蓄えられたり、逆に放出されたりするものとなる。
【００３６】
そして、図２にも示しているが、任意の量の回転力を蓄えて任意に出力可能な蓄転器３０００として作製し構成する場合には、複数の蓄転器ユニット２０００（１），２０００（２），・・・を、互いに二カ所で連結固定するものとする。すなわち、一つ目には固定軸１６００を軸芯棒としてワンウェイベアリング１５００（１），１５００（２），・・・の内輪をそれぞれ連結固定する。二つ目には一方の蓄転器ユニット２０００（１）の内円リング１３００（１）の内面に他方の回転体ハウジング１４００（２）の小径凸状体１４１０（２）の外面が当接するように連結固定するものとする。
【００３７】
このように構成することで、ゼンマイバネ１１００（１）の内端とゼンマイバネ１１００（２）の外端とが実質的に連結接続されて、双方のバネの付勢力が結合されて出力・放出または入力・蓄積されることが可能となる。すなわち、より大きな回転エネルギーを蓄えたり、出力したりすることが可能な蓄転器となる。図２においては、蓄転器ユニット２０００（１），２０００（２）の二つのみを明示しているが、任意の数の蓄転器ユニット２０００（１），２０００（２），・・・を同様に接続して蓄転器３０００を構成することができる。
【００３８】
また、この場合に、接続する各蓄転器ユニット２０００（１），２０００（２），・・・の各ゼンマイバネ１１００（１），１１００（２），・・・の付勢力等の特性を互いに相異なるものとしても良いし、同一特性のバネとしてもよい。また、典型的には、出力側に従って次第に付勢力が大きくなるような構成としてもよい。蓄転器ユニット２０００をそのバネ特性の種類やバリエーションごとに予め構成して分類保管しておくことで、煩雑さを回避して、任意の特性の蓄転器３０００を容易にかつ精確に構成する一助となる。
【００３９】
蓄転器ユニット２０００において、回転力を蓄積する場合には、ゼンマイバネ１１００の一端（例えば、内円リング１３００）が固定されるようにロックしておき他端（例えば、回転体ハウジング１４００やワンウェイベアリング１５００の外輪）をゼンマイバネ１１００が巻かれる一方向に回転させていけばよい。また、回転力を放出する場合には、ゼンマイバネ１１００の一端が固定されるようにロックしておき他端を開放してもよいし、ゼンマイバネ１１００の一端を開放させて他端が固定されるようにロックしておいてもよい。ゼンマイバネ１１００の外端と内端に連結固定されている任意の箇所を、適宜固定ロックしたり入力回転させたり出力回転させることで、付勢力の蓄積と放出との制御が可能である。
【００４０】
また、図３は、任意のｎ個の蓄転器ユニット２０００（１），２０００（２），２０００（３），・・・，２０００（ｎ）を連結して蓄転器３０００を構成した態様を説明する図である。固定軸１６００は、連結される全ての蓄転器ユニット２０００（１），２０００（２），２０００（３），・・・，２０００（ｎ）のワンウェイベアリング１５００（１），１５００（２），１５００（３），・・・，１５００（ｎ）の内輪に貫通固定されている。これにより、蓄転器３０００の両端に位置する蓄転器ユニット２０００（１）と蓄転器ユニット２０００（ｎ）との間に、含まれるｎ個のゼンマイバネ１１００が直列に連結されることになるので、大きな回転エネルギーを蓄えたり放出したりすることが可能となる。
【００４１】
蓄転器３０００において、回転力を入力させる回転入力端と回転力を出力させる回転出力端とは任意のベアリング等を用いて入力や出力の制御がし易いように構成してもよい。例えば、蓄転器ユニット２０００（ｎ）の内円リング１３００（ｎ）の中に追加的にワンウェイベアリングを配置して固定軸１６００に固定することで、当該内円リング１３００（ｎ）またはそれと連結固定されたワンウェイベアリングの外周面を入出力端とすることができる。
【００４２】
蓄転器３０００において、回転力を蓄積する場合には、蓄転器ユニット２０００（ｎ）の内円リング１３００（ｎ）またはそれと連結固定されたワンウェイベアリングの外周面（入出力端）の回転が固定されるようにロックしておき、蓄転器ユニット２０００（１）をゼンマイバネ１１００（１）が巻かれる一方向に回転させていけばよい。また、回転力を放出する場合には、蓄転器ユニット２０００（１）の回転が固定されるようにロックしておき蓄転器ユニット２０００（ｎ）の内円リング１３００（ｎ）またはそれと連結固定されたワンウェイベアリングの外周面（入出力端）の回転を開放出力してもよい。また、固定軸１６００を、ゼンマイバネ１１００を巻き上げる方向へ回転させて回転力を蓄積する構成とすることも可能である。ゼンマイバネ１１００の外端と内端に連結固定されている任意の箇所を、適宜固定ロックしたり入力回転させたり出力回転させることで、付勢力の蓄積と放出との任意の制御が可能である。
【００４３】
また、蓄転器のワンウェイベアリングは、その内輪がそれぞれ固定軸（または軸芯棒）に固定されている。このような構成により、例えば回転入力端を回転させて各ゼンマイバネを巻いた状態で、軸芯棒を回転不可に固定することで、回転出力端には、蓄転器ユニット単体よりもさらに大きな回転力を出力することができる。また、その回転出力継続時間も蓄転器ユニット単独よりもさらに長いものとできる。
【００４４】
ワンウェイベアリングは、バネの付勢によりその内輪と外輪との間で相対的に一方向の回転力を許容して出力することができるので、仮に、回転入力端を回転させて各ゼンマイバネを巻いた状態で、回転入力端及び／または回転出力端を回転不可に固定すれば、軸芯棒を回転させる構成とすることもできる。連結されたゼンマイバネ全体として観察した場合に、その一対の端部のいずれかまたは両方が入出力端として利用可能である。
【００４５】
また、図４は、蓄転器３０００を複数個連結して蓄転装置４０００を構成する典型的な態様例を説明する図である。図４においては、蓄転器３０００を複数個連結した蓄転装置４０００とすることで、より大きな回転出力やより長時間の回転出力を可能とするような連結構成態様のバリエーションを説明している。
【００４６】
図４（ａ）に示すように、例えば３個の蓄転器３０００（１），３０００（２），３０００（３）を直列に接続した蓄転装置４０００の構成とすれば、１個の蓄転器３０００のみで構成した場合に比べて３倍の長時間に亘って回転力を出力可能としたり、より大きなトルクでの出力を可能とすることもできる。蓄転器３０００（１），３０００（２）３０００（３）は、それぞれ同一特性のものとしても良いし、異なる特性のものとしてもよく出力側に向けて次第により大きな付勢力を出力可能な構成としてもよい。図３において、各蓄転器間に任意のギヤ比を設けることも可能である。例えば、変速機（ギアチェンジ）機構やトルクコンバータ等を設けても良い。
【００４７】
また、図４（ｂ）に示すように、例えば２個の蓄転器３０００（１），３０００（２）を並列に接続した蓄転装置４０００の構成とすれば、直列時のような長尺になることなくコンパクトな低い嵩の例えば低床等にも対応可能となり、スぺース上のメリットが大きい。この場合には図４（ｂ）に示すような任意の付勢力伝達手段４１００を用いて、蓄転器３０００（１），３０００（２）の間を連結することができる。付勢力伝達手段４１００は、例えばベルトやチェーン・任意のギヤ歯車等を利用することができ、蓄転器３０００（１），３０００（２）間の付勢力の特性差異等に応じて、適宜ギヤ比を調整してもよい。
【００４８】
また、図４（ｃ）に示すように、直列接続と並列接続とを共に利用して蓄転装置４０００を構成することも可能である。上述したように、蓄転器３０００は、その内部に配置されたゼンマイバネ等の付勢手段に外部から回転力を蓄積し、また蓄積した回転力を外部に取り出すことが、極めて容易に構成されている。このため、任意の個数の蓄転器３０００を直列に連結したり並列に配置・連結したり、また直列と並列を任意に組み合わせて連結することが容易に可能である。
【００４９】
図４（ａ）に示す態様では、例えば、蓄転器３０００（１）よりも蓄転器３０００（２）の各々のゼンマイバネの厚さを厚く構成し、蓄転器３０００（２）よりも蓄転器３０００（３）の各々のゼンマイバネの厚さを厚くなるように構成しておけば、最後に出力される出力（output）を当初の入力（input）よりも、より大きな回転力として出力することが可能である。
【００５０】
また、蓄転器３０００（１）よりも蓄転器３０００（２）の各々のゼンマイバネの回転を少なくなるように（例えば、蓄転器３０００（１）の１０回転が蓄転器３０００（２）の５回転となるように）、蓄転器３０００（２）よりも蓄転器３０００（３）の各々のゼンマイバネの回転を少なくなるように（例えば、蓄転器３０００（２）の５回転が蓄転器３０００（２）の１回転となるように）構成しておけば、蓄転器３０００（１）単独で使用する場合の１００回転分の回転を蓄転器３０００（３）の１回転分として蓄積できるものとなり、より長時間かつ大きな回転エネルギーを蓄積するものとできる。このため、例えば、蓄転器３０００（１），３０００（２），３０００（３）の各連結部分や蓄転装置４０００の入出力端等に回転比やトルクを調整・変更する任意の変換機や歯車等を設けるものとしてもよい。
【００５１】
また、図４（ｂ）に示すように、蓄転器３０００（１）の出力端と蓄転器３０００（２）の入力端とを、ベルトやチェーンや歯車等の回転力を伝達可能な公知かつ任意の付勢力伝達手段４１００で連結することができる。付勢力伝達手段４１００において、回転比や回転トルク等を調整変更可能な機能を有するものとしてもよいし、蓄転器３０００（１）よりも蓄転器３０００（２）のほうが付勢手段の回転力をより強く、または／及び回転時間をより長いものとしてもよい。
【００５２】
例えば、蓄転器３０００（１）よりも蓄転器３０００（２）のほうがゼンマイバネの板厚をさらに厚いものとして構成してもよい。また、図４（ｃ）に示す態様は、蓄転器３０００（１），３０００（２）を直列に連結接続し、かつ、蓄転器３０００（３），３０００（４）を直列に連結接続し、その両者を並列に配置した態様を説明するものである。
【００５３】
上述した態様では、直列配置の場合も並列配置の場合も、複数の蓄転器間の回転力の伝達・連結が必要という観点においては同じであり、複数の蓄転器を用いてより大きな回転エネルギーを蓄えることを可能とできるものである。図４には示していないが、入力（input）の回転力を複数の並列接続された蓄転器に分割して入力させて、出力においては各蓄転器の出力を合算統合して出力（output）させる構成対応としてもよく、その他任意の自由な組み合わせ構成や入出力態様を採用することが可能である。
【００５４】
また、図５は、本実施形態の蓄転装置を製造するまでの一連の手順例を説明するフローチャート図である。そこで、図５に示す各ステップに基づいて蓄転装置の作成手順例について順次以下に説明する。
【００５５】
（ステップ５１０）
回転バネユニット１０００を複数個作製する。複数個の回転バネユニット１０００は、それぞれバネ特性等を互いに相違するものを分別して特性毎に予め作製して、必要時に任意に選択して使用できるように保管しておくこともできる。
【００５６】
（ステップ５２０）
次に、ステップ５１０で作製した回転バネユニット１０００に、ワンウェイベアリング１５００を実装した回転体ハウジング１４００に収納して、複数個の蓄転器ユニット２０００を作製する。複数個の蓄転器ユニット２０００は、それぞれバネ特性等を互いに相違するものを分別して特性毎に予め作製して、必要時に任意に選択して使用できるように保管しておくこともできる。
【００５７】
また、回転体ハウジング１４００に回転バネユニット１０００を実装固定した後に、ワンウェイベアリング１５００を実装固定しても良い。回転体ハウジング１４００と回転バネユニット１０００とワンウェイベアリング１５００との３要素（３部品）の実装固定順序は、任意の手順としてもよい。
【００５８】
（ステップ５３０）
任意の複数個の蓄転器ユニット２０００を連結して蓄転器３０００を作製する。蓄転器３０００は、それぞれバネ特性等を互いに相違するものを分別して特性毎に予め複数個作製して、必要時に任意に選択して使用できるように保管しておくこともできる。作製手順の一例として例えば、蓄転器ユニット２０００のワンウェイベアリング１５００を固定軸１６００に固定してから隣接する蓄転器ユニット２０００の小径凸状体１４１０に内円リング１３００を連結固定するものとしてもよい。ワンウェイベアリング１５００と固定軸１６００との固定、及び、隣接する小径凸状体１４１０と内円リング１３００との固定、の手順順序は適宜任意に行うものとしてよい。
【００５９】
（ステップ５４０）
蓄転器３０００を単独一個で使用することも可能であるが、より大きな回転力の出力や回転持続時間を実現するために、本ステップでは、複数個の蓄転器３０００を連結して蓄転装置４０００を作製する。複数個の蓄転器３０００は、互いに直列接続したり並列接続したり、その両方を任意に併用したり、必要とされまた期待する出力特性に応じて任意に設計して構成することが可能である。また、各蓄転器３０００同士を連結する付勢力伝達手段を用いて連結しても良い。例えば、ギヤやベルト等で回転力を連結伝達する構成としても良いし、変速機やトルクコンバータ等を設けることもできる。
【００６０】
図５には示していないが、ステップ５４０で作製された蓄転装置４０００を利用して、風力発電機や自転車や波力発電機等の回転力を蓄えたり出力したり利用したりする機械・器具に適用し作製してもよい。
【００６１】
（応用展開実施例の説明）
【００６２】
（蓄転装置及びその連結態様例）
図６は、上述した蓄転器をハウジングに保持して任意の複数個連結し易いように構成するとともに、蓄転器の内部で生じる回転力を外部に取り出し容易に構成した蓄転器５０００の構成概要を説明する図である。また、図７（ａ）は図６に示す蓄転器５０００の回転入力面側を説明する左側面図であり、図７（ｂ）は図６に示す蓄転器５０００の回転出力面側を説明する右側面図である。図６においては、説明の便宜上、一部を透過した断面構成として示しているものであるが、蓄転器の構成は既に説明しているのでここでは蓄転器の詳細それ自体の説明は省略する。
【００６３】
図６に説明するように、蓄転器５０００は、筐体５１００と、筐体５１００の内部に保持された複数の蓄転器ユニットを備える。蓄転器の軸心棒５０５０は、筐体５１００の左右の内側壁に回転不可に固定されている。回転の入力側から説明すると、図６において紙面左側の入力端側には、筐体５１００の左外側壁の中央から第一回転入力歯車５２００が突出しており、該第一回転入力歯車５２００の先端部には複数の係合凹部５２１０が設けられている。この係合凹部５２１０は、隣接して連結される他の蓄転器５０００の係合凸部（詳しくは後述）と係合連結され、回転力を伝達する機能を有する。
【００６４】
また、第一回転入力歯車５２００は図８（ａ）に示すように歯車を備えており、筐体５１００の左内側壁に回転可能に、かつ軸心棒５０５０に同軸となるように、筐体５１００の左内側壁に、固定軸５２２０によって、回転可能に軸支されている。また、第一回転入力歯車５２００の歯車部分は、側面視Ｈ型の伝達歯車５３００の外輪に噛み合う配置構成とされて、伝達歯車５３００の内輪は、軸心棒５０５０を中心に回転可能に配置された第二回転入力歯車５４００に噛み合い係合されている。また、伝達歯車５３００の回転軸５３１０は、筐体５１００の左内側壁に回転可能に支持される。伝達歯車５３００の構成概要を図８（ｂ）に説明している。図８（ａ）は第一回転入力歯車５２００の構成概要を説明する図であり、図８（ｂ）は伝達歯車５３００の構成概要を説明する図である。
【００６５】
また、第二回転入力歯車５４００は入力端側の蓄転器ユニット５５００に回転を入力可能に構成されるものである。すなわち、第二回転入力歯車５４００が伝達歯車５３００からの入力を受けて軸心棒５０５０を中心に回転すると、蓄転器ユニット５５００のゼンマイバネ５５２０の内端５５２１が共に回転して回転力を蓄積するように、第二回転入力歯車５４００は内端５５２１に係合固定されている。
【００６６】
なお、既に上述で詳述したように、入力端側の蓄転器ユニット５５００の内端５５２１とワンウェイベアリングの外輪５５１０とは回転同一に固定されているものとし、ワンウェイベアリングの内輪は軸心棒５０５０に回転不可能に固定されているものとする。また、入力端側の蓄転器ユニット５５００のゼンマイバネ５５２０の外端５５２２は、隣接配置されて次に回転入力が伝達される蓄転器ユニットのゼンマイバネの内端に間接的に連結されている。
【００６７】
蓄転器５０００からの回転の出力側においては、おおよそ入力側と反対の出力構成及び回転力伝達とすることができる。すなわち、出力端側の蓄転器ユニット５６００のゼンマイバネ５６２０の外端５６２２が、出力用ワンウェイベアリング５７１０の外輪及び出力用ワンウェイベアリング５７１０の外輪に固定された第二回転出力歯車５７００に、回転出力を付与する。図６には示していないが、出力用ワンウェイベアリング５７１０に代えて、またはそれと共に入力用ワンウェイベアリングを備えるものとしてもよい。
【００６８】
第二回転出力歯車５７００の回転力は、伝達歯車５８００を介して第一回転出力歯車５９００に伝達されて、筐体５１００の右外側壁の外部へと回転力が取り出されるものとなる。伝達歯車５８００の構成は、図８（ｂ）に示す伝達歯車５３００の構成と同一である。また、第一回転出力歯車５９００の構成は、図８（ａ）に示す第一回転入力歯車５２００の構成と、係合凹部５２１０に代えて係合凸部５９１０が設けられていることを除いて、同一である。また、既に説明しているように、出力端側の蓄転器ユニット５６００のゼンマイバネ５６２０の内端５６２１は隣接配置される他の蓄転器ユニットの外端に回転同一に固定されている。
【００６９】
（実施例１  風力発電システム）
図９は、上述の蓄転装置を備える実施例にかかる風力発電システム９０００の構成概要を説明する図である。蓄転装置は、あらゆるエネルギーに関して、これを付勢手段の機械エネルギーとして蓄え任意に出力させることが可能であるが、本実施例においてはその典型例として風力発電システム９０００の構成概要を示して説明するものとする。
【００７０】
図９に示すように、風力発電システム９０００が備える複数の回転羽根９１００が風を受けて回転すると、その回転軸９５００を介して当該回転が蓄転装置８０００に入力される。蓄転装置８０００は、蓄転器５０００（１），５０００（２），・・・，５０００（ｎ−１），５０００（ｎ）の任意のｎ個の蓄転器を備えており、その配置構成は上述した直列配置のみならず、並列配置やそれらの組み合わせ等任意の配置として構成できる。
【００７１】
出力端側に配置されている最後段の蓄転器５０００（ｎ）の出力は回転速度調整機構９２００に入力されて、発電機９３００の駆動や発電効率に整合するような回転力や回転数に適宜調整されるものとできる。回転速度調整機構９２００の出力は、発電機９３００を駆動させて電力を生成する駆動エネルギーとなり、発電機９３００で発電された電力は、そのまま直接リアルタイムで利用しても良いし、二次電池等９４００に蓄積しておいて後で任意に利用するものとしてもよい。蓄転装置８０００は、自身への入力とその出力と間に任意の時間差を設けることが可能である。
【００７２】
上述の説明から理解できるように、風力発電システム９０００においては、蓄転装置８０００は、風力エネルギーで発電機を駆動させるためのバッファとして機能する。すなわち、風力エネルギーは自然に依存するエネルギーであることから、その日の天候や風の強さや場所、周囲環境等の種々の要因によって、日々や時間毎に大きく変動することが常であり、安定性の観点からは優れているとは言えない。
【００７３】
例えば、風力が極めて弱い場合でも回転羽根９１００は回転することができるように構成可能であるが、そのような弱い回転力では、通常は発電機９３００を発電させるに十分に稼働させるだけの駆動力とはならないものと考えられる。しかし、弱いながらも回転羽根９１００は回転して微小ながらも回転エネルギーを生成しているものであり、蓄転装置８０００がその微小な回転エネルギーを蓄積しておくことが可能である。このため、例えば図９に示すように、蓄転器５０００（１），５０００（２），・・・，５０００（ｎ−１），５０００（ｎ）と後段の出力端側に向けてエネルギー伝達されるに従い、次第に出力される回転トルクまたは／及び回転速度が増大するように構成してもよい。具体的には、例えば蓄転器５０００（１），５０００（２），・・・，５０００（ｎ−１），５０００（ｎ）のそれぞれのゼンマイバネの板厚を次第に厚いものとして構成し、例えば蓄転器５０００（１）を０．１ｍｍとし蓄転器５０００（２）を０．１５ｍｍとし蓄転器５０００（３）を０．２ｍｍ・・・としてもよい。
【００７４】
また、回転速度調整機構９２００は必ずしも設けなくても良いし、各蓄転器５０００（１），５０００（２），・・・，５０００（ｎ−１），５０００（ｎ）の任意間に設けるものとしてもよい。回転速度調整機構９２００は例えば、トルクコンバータや任意の歯数の複数の歯車を用いた変速ギア等として構成してもよい。さらには、各蓄転器５０００（１），５０００（２），・・・，５０００（ｎ−１），５０００（ｎ）の任意間や入力端や出力端に、入力や出力を遮断乃至は一時停止させるロック機構等を設けてもよい。例えば、一日のうち電力使用が少ない夜間は発電せずに風力による回転力を蓄転装置８０００に蓄えるのみとし、電力使用が多い昼間においては、夜間に蓄えていた回転力を出力して、風力エネルギーの蓄積と発電機９３００による発電とを行うものとしてもよい。既に説明している事項から明らかなように、蓄転装置８０００は（個々の蓄転器５０００においても）、回転エネルギーの入力と出力とを同時に独立に遂行することが可能である。また、蓄転装置８０００に蓄積されている回転量やエネルギー量をセンサー等で検知または算出等してオペレータに報知する任意の報知手段や表示手段等を設けるものとしても良い。
【００７５】
（実施例２  波力発電システム）
図１０は、上述の蓄転装置を備える実施例にかかる波力発電システム１００００の構成概要を説明する図である。蓄転装置は、あらゆるエネルギーに関して、これを付勢手段の機械エネルギーとして蓄え任意に出力させることが可能であるが、本実施例においてはその典型例として波力発電システム１００００の構成概要を示して説明するものとする。
【００７６】
図１０に示すように、波力発電システム１００００が備える複数の浮子１０１００が波を受けて揺動上下（水面の上下移動範囲内における部分的な回動）すると、その揺動軸１０２００を介して当該回転が、駆動チェーン１０３００に伝達されて、蓄転装置８０００に入力される。蓄転装置８０００は、例えば蓄転器５０００（１），５０００（２），５０００（３），５０００（４），５０００（５）の任意の個数の蓄転器を備えており、その配置構成は上述した直列配置のみならず、並列配置やそれらの組み合わせ・連結態様等任意の配置・連結として構成できる。
【００７７】
出力端側に配置されている最後段の蓄転器５０００（５）の出力は回転速度調整機構に入力されて、発電機１０４００の駆動や発電効率に整合するような回転力や回転数に適宜調整されるものとできる。回転速度調整機構の出力は、発電機１０４００を駆動させて電力を生成する駆動エネルギーとなり、発電機１０４００で発電された電力は、そのまま直接リアルタイムで利用しても良いし、不図示の二次電池等に蓄積しておいて後で任意に利用するものとしてもよい。例えば回転速度調整機構は、蓄転器５０００（５）から出力される回転数を一定回転に変換調整するものとして構成してもよい。
【００７８】
また、揺動軸１０２００においては、ワンウェイベアリングにより例えば浮子１０１００の上方への揺動に応じてのみ駆動チェーン１０３００を駆動させ、下方への揺動ではチェーンを駆動しないように構成し、駆動チェーン１０３００が一方向にのみ駆動されるように構成しておくものとする。浮子１０１００は浮体１０５００の任意の周辺等に任意の数だけ設けることが可能であるが、図１０では対向する一対の辺全体に亘って各４個ずつ設ける構成対応を例示している。図１０に示す態様においては、複数の浮子１０１００がそれぞれ水面の上昇に併せて上昇し水面の下降に併せて下降した場合に生じる揺動力が、直線状の一対の駆動チェーン１０３００に伝達されることから効率良く伝達できるものとなる。図１０から理解できるように、一対の駆動チェーン１０３００の動作はマイタ歯車等の任意の機構によって回転軸の変換調整がされて、蓄転装置８０００に入力されるものとできる。また、浮体１０５００は蓄転装置８０００や発電機１０４００を搭載可能で水上に浮くものであれば何でもよく、船やブイ、はしけ等を利用しても良い。
【００７９】
上述の説明から理解できるように、波力発電システム１００００においては、蓄転装置８０００は、波力エネルギーで発電機を駆動させるためのバッファとして機能する。すなわち、波力エネルギーは自然に依存するエネルギーであることから、その日の天候や波の強さ・大きさや場所、周囲環境等の種々の要因によって、日々や時間毎に大きく変動することが常であり、安定性の観点からは優れているとは言えない。また、一個の浮子１０１００単体のみで生じる回転駆動力は、発電機を動作させるに十分に大きいとは言えない。
【００８０】
例えば、波が極めて小さい場合でも浮子１０１００は上下揺動することができるように構成可能であるが、そのような弱い回転力では、通常は発電機１０４００を発電させ駆動させるに十分な駆動力とはならないものと考えられる。しかし、弱いながらも浮子１０１００は揺動して微小ながらも回転エネルギーを生成しているものであり、蓄転装置８０００がその微小な回転エネルギーを集めて蓄積しておくことが可能である。このため、例えば図１０に示すように、蓄転器５０００（１），５０００（２），・・・と後段の出力端側に向けてエネルギー伝達されるに従い、次第に出力される回転トルクまたは／及び回転速度が増大するように構成してもよい。具体的には、例えば蓄転器５０００（１），５０００（２），・・・のそれぞれのゼンマイバネの板厚を次第に厚いものとして構成し、例えば蓄転器５０００（１）を０．１ｍｍとし蓄転器５０００（２）を０．１５ｍｍとし蓄転器５０００（３）を０．２ｍｍ・・・としてもよい。
【００８１】
また、回転速度調整機構は必ずしも設けなくても良いし、各蓄転器５０００（１），５０００（２），・・・の任意間に設けるものとしてもよい。回転速度調整機構は例えば、トルクコンバータや任意の歯数の複数の歯車を用いた変速ギア等として構成してもよい。さらには、各蓄転器５０００（１），５０００（２）の任意間や入力端や出力端に、入力や出力を遮断乃至は一時停止させるロック機構等を設けてもよい。例えば、一日のうち電力使用が少ない夜間は発電せずに波力による回転力を蓄転装置８０００に蓄えるのみとし、電力使用が多い昼間においては波力エネルギーの蓄積と発電機１０４００による発電とを行うものとしてもよい。既に説明している事項から明らかなように、蓄転装置８０００は（個々の蓄転器においても）、回転エネルギーの入力と出力とを同時に独立に遂行することが可能である。また、蓄転装置８０００に蓄積されている回転量やエネルギー量をセンサー等で検知または算出等してオペレータに報知する任意の報知手段や表示手段等を設けるものとしても良い。なお、図１０に示すように、一対の駆動チェーン１０３００の回転スピードは、それぞれ互いに相異なるものであることから、これを同一軸に伝達する連結部位には、各々ワンウェイクラッチベアリング１０６００（１），１０６００（２）を使用することが好ましい。
【００８２】
（実施例３  水力発電システム）
図１１は、上述の蓄転装置を備える実施例にかかる水力発電システム１１０００の構成概要を説明する図である。蓄転装置は、あらゆるエネルギーに関して、これを付勢手段の機械エネルギーとして蓄え任意に出力させることが可能であるが、本実施例においてはその典型例として水力発電システム１１０００の構成概要を示して説明するものとする。
【００８３】
図１１に示すように、水力発電システム１１０００が備える複数の回転羽根１１１００が水流を受けて回転すると、その回転軸１１２００を介して当該回転が、駆動チェーン１１３００に伝達されて、蓄転装置８０００に入力される。蓄転装置８０００は、例えば蓄転器５０００（１），５０００（２），５０００（３），５０００（４），５０００（５）の任意の個数の蓄転器を備えており、その配置構成は上述した直列配置のみならず、並列配置やそれらの組み合わせ・連結態様等任意の配置・連結として構成できる。
【００８４】
出力端側に配置されている最後段の蓄転器５０００（５）の出力は回転速度調整機構に入力されて、発電機１１４００の駆動や発電効率に整合するような回転力や回転数に適宜調整されるものとできる。回転速度調整機構の出力は、発電機１１４００を駆動させて電力を生成する駆動エネルギーとなり、発電機１１４００で発電された電力は、そのまま直接リアルタイムで利用しても良いし、不図示の二次電池等に蓄積しておいて後で任意に利用するものとしてもよい。例えば回転速度調整機構は、蓄転器５０００（５）から出力される回転数を一定回転に変換調整するものとして構成してもよい。
【００８５】
また、回転軸１１２００においては、ワンウェイベアリングにより例えば回転羽根１１１００の一方向の回転に応じてのみ駆動チェーン１１３００を駆動させ、逆回転ではチェーンを駆動しないように構成し、駆動チェーン１１３００が同一の一方向にのみ駆動されるように構成しておくものとする。回転羽根１１１００は浮体１１５００の任意の周辺等に任意の数だけ設けることが可能であるが、図１１では水流を効率良く利用できるような対向する一対の辺全体に亘って各２個ずつ設ける構成対応を例示している。図１１に示す態様においては、複数の回転羽根１１１００がそれぞれ、例えば川の水流にを受けて同一方向に回転して生じる回転力が、直線状の一対の駆動チェーン１１３００に伝達されることから効率良く伝達できるものとなる。図１１から理解できるように、一対の駆動チェーン１１３００の動作はマイタ歯車等の任意の機構によって回転軸の変換調整がされて、蓄転装置８０００に入力される。また、浮体１１５００は蓄転装置８０００や発電機１１４００を搭載可能で水上に浮くものであれば何でもよく、船やブイ、はしけ等を利用しても良い。
【００８６】
上述の説明から理解できるように、水力発電システム１１０００においては、蓄転装置８０００は、水流エネルギーで発電機を駆動させるためのバッファとして機能する。すなわち、水流エネルギーは自然に依存するエネルギーであることから、その日の天候や水流の強さや水の量・場所、周囲環境等の種々の要因によって、日々や時間毎に大きく変動することが常であり、安定性の観点からは優れているとは言えない。また、一個の回転羽根１１１００単体のみで生じる回転駆動力は、発電機を動作させるに十分に大きいとは言えない。
【００８７】
例えば、水流が極めて小さい場合でも回転羽根１１１００は回転動作することができるように構成可能であるが、そのような弱い回転力では、通常は発電機１１４００を発電駆動させるに十分な駆動力とはならないものと考えられる。しかし、弱いながらも回転羽根１１１００は回転動作して微小ながらも回転エネルギーを生成しているものであり、蓄転装置８０００がその微小な回転エネルギーを集めて蓄積しておくことが可能である。このため、例えば図１１に示すように、蓄転器５０００（１），５０００（２），・・・と後段の出力端側に向けてエネルギー伝達されるに従い、次第に出力される回転トルクまたは／及び回転速度が増大するように構成してもよい。具体的には、例えば蓄転器５０００（１），５０００（２），・・・のそれぞれのゼンマイバネの板厚を次第に厚いものとして構成し、例えば蓄転器５０００（１）を０．１ｍｍとし蓄転器５０００（２）を０．１５ｍｍとし蓄転器５０００（３）を０．２ｍｍ・・・としてもよい。
【００８８】
また、回転速度調整機構は必ずしも設けなくても良いし、各蓄転器５０００（１），５０００（２），・・・の任意間に任意の数だけ設けるものとしてもよい。回転速度調整機構は例えば、トルクコンバータや任意の歯数の複数の歯車を用いた変速ギア等として構成してもよい。さらには、各蓄転器５０００（１），５０００（２）の任意間や入力端や出力端に、入力や出力を遮断乃至は一時停止させるロック機構等を設けてもよい。例えば、一日のうち電力使用が少ない夜間は発電せずに水流による回転力を蓄転装置８０００に蓄えるのみとし、電力使用が多い昼間においては水流エネルギーの蓄積と発電機１１４００による発電とを行うものとしてもよい。既に説明している事項から明らかなように、蓄転装置８０００は（個々の蓄転器においても）、回転エネルギーの入力と出力とを同時に独立に遂行することが可能である。また、蓄転装置８０００に蓄積されている回転量やエネルギー量をセンサー等で検知または算出等してオペレータに報知する任意の報知手段や表示手段等を設けるものとしても良い。なお、図１１に示すように、一対の駆動チェーン１１３００の回転スピードは、それぞれ互いに相異なるものであることから、これを同一軸に伝達する連結部位には、各々ワンウェイクラッチベアリング１１６００（１），１１６００（２）を使用することが好ましい。
【００８９】
（実施例４  アシスト自転車）
図１２は、上述の蓄転装置を備える実施例にかかるアシスト自転車の構成概要を説明する図である。実施例４に示すアシスト自転車は、ブレーキ作動時における自転車の推進力を回転エネルギーとして蓄転器に蓄えておき、ブレーキ解除時または／及びペダル押圧時に蓄転器に蓄えた回転エネルギーを放出して車輪の駆動をアシストするものである。
【００９０】
実施例４に示すアシスト自転車の動作機構等については図１２（ａ）に説明しており、図１２（ｂ）は自転車の前輪の軸斜め上方に本実施形態の蓄転器（ＲＳＲＳ：Rotary power Strage & Reinforcement System）を実装した全体像を説明しているものである。
【００９１】
（ａ）通常走行時の動作
前進方向の回転力は、車輪回転軸のＷ部からベルト（１）を通じて蓄転器の入力側の固定軸に装着された回転体Ｃに伝達されるが、回転体Ｃは、固定軸とは両方向フリー回転の通常ベアリングで装着されており、空回り状態となっている。また、出力側のベルト（２）と連動回転する回転体Ｖは、車輪回転軸とはワンウェイベアリングで装着されており、通常時はから滑り状態となっている。
【００９２】
（ｂ）ブレーキ作動時の動作
ブレーキ作動時は、回転体Ａが回転体ＣおよびＤに圧着され、回転体Ｃの前進方向の回転力が回転体Ａを通じて蓄転器の入力側回転体Ｄに伝達される。この時、出力側おいても、ブレーキ作動に連動してパッドＢが回転体Ｅと固定外枠Ｆとを固定し、回転を阻止する事から蓄転器内に回転力が蓄積される。なお、この時に畜転機内の畜転容量が一定以上に達したことで回転力の入力側に一定以上の負荷がかかり始めた場合にはに車輪回転軸に設置された回転体Ｗの軸受けは空回りする様に工夫されている。
【００９３】
（ｃ）ブレーキ解除時の動作
入力側ならびに出力側において、回転体ＡならびにパッドＢは通常走行時の様に解放される。蓄転器内に蓄えられた回転力は、畜転機内の各ゼンマイばね回転体がワンウェイベアリングで装着されていることから、出力側に向かって回転力を伝達し、出力側回転体Ｅからベルト（２）を通じて車輪回転軸を前進方向に回転させる回転力として伝達され、車輪の推進力として活用される。
【００９４】
ここで本発明の蓄転器は、好ましくは付勢手段とワンウェイベアリングと軸芯棒とを保持する筐体をさらに備え、軸芯棒の両端は、それぞれ筐体に固定されることを特徴とする。固定された軸芯棒（固定軸）を中心として、その周りに配置されたワンウェイベアリングのうち出力端側のものの外輪が回転することから、この回転力を外部へ取り出して利用するための種々の機構や構造を採用可能である。付勢手段等を保持・収納する筐体を備えることで、この筐体を一単位として直列連結接続や並列連結接続等の連結接続や取り扱いが容易となる。また、軸芯棒の両端を筐体に固定することが可能となるので、安定して軸芯棒を支持固定し、軸芯棒に連結されるワンウェイベアリングと、ワンウェイベアリングとに固定される勢手段と、が確実かつ安定的に支持されるものとなる。
【００９５】
また、本発明の蓄転器は、さらに好ましくは入力端側のワンウェイベアリングの外輪に対する入力回転を、筐体の外部から入力するための入力回転伝達機構をさらに備えることを特徴とする。これにより、筐体内に配置される付勢手段に対して、筐体の外部から付勢することが可能となり、典型的にはゼンマイバネを巻いて回転エネルギーを該ゼンマイバネに蓄積させることが可能となる。回転力は隣接するワンウェイベアリングの内輪と外輪との間に入出力されるものであるが、内輪と固定された軸芯棒が筐体に固定されていることから内輪は回転することができず、従って最終的には入力端側のワンウェイベアリングの外輪から入力された回転力が、適宜蓄積された後、出力端側のワンウェイベアリングの外輪から出力されるものとなる。
【００９６】
また、本発明の蓄転器は、さらに好ましくは出力端側の蓄転器ユニットの付勢手段の外端が軸芯棒のさらに出力側に内輪が固定された出力用ワンウェイベアリングと、出力用ワンウェイベアリングの外輪の回転を筐体の外部に取り出すための出力回転伝達機構とをさらに備えることを特徴とする。これにより、付勢手段からの回転出力が、軸芯棒を中心とする回転力として、該軸芯棒に連結されたワンウェイベアリングの外輪から筐体の外部へとスムースかつ安全に取り出すことが可能となるので好ましい。取り出された回転力は、各種任意の動力源として用いることが可能であるが、例えば各種発電機の駆動エネルギーとして利用することもできる。電気を利用しないメカニカルな動力源であるので、停電時や時間・場所等に関わりなくエコロジーな環境に優しいエネルギー源となる。
【００９７】
また、本発明の蓄転装置は、入力端側のワンウェイベアリングの外輪に対する入力回転を、筐体の外部から入力するための入力回転伝達機構と、出力端側の蓄転器ユニットの付勢手段の外端が軸芯棒のさらに出力側に内輪が固定された出力用ワンウェイベアリングと、出力用ワンウェイベアリングの外輪の回転を筐体の外部に取り出すための出力回転伝達機構とをさらに備える上述の蓄転器を少なくとも二個以上隣接配置された蓄転装置であって、一方の蓄転器の入力回転伝達機構と他方の蓄転器の出力回転伝達機構とが互いに連結された構成を備えることを特徴とする。これにより、複数の蓄転器を並列連結または直列連結に任意に任意数だけ連結することが可能となる。複数の蓄転器を連結することにより、蓄積される回転エネルギーはさらに大きくなるので、より長時間の稼働ができる各種装置や、より大きなトルク出力を利用する装置等とする構成としてもよい。連結の方法は、直列に任意の複数接続することが好ましいが、スペースの関係等によっては並列に複数接続することも可能である。また、一方の蓄転器の入力回転伝達機構と他方の蓄転器の出力回転伝達機構と、を例えば大きさの異なるギヤや各種歯車、駆動伝達ベルトやチェーン等を介して連結することもできる。
【００９８】
また、本発明の風力発電システムは、風力で回転する回転羽根と、回転羽根の回転力が入力される上述に記載の蓄転装置と、蓄転装置の出力を動力源として発電する発電機と、を備えることを特徴とする。これにより、風の強い日や弱い日にかかわらず、例え直接的には発電機を動作させるには満たない程度の微小な回転動力であったとしても、回転羽根が回転している限りは、蓄転装置にその回転エネルギーを蓄えておことが可能となる。そして、蓄転装置からの出力においては、発電機が動作するに十分な回転エネルギーとして一定の回転力で安定して動作させることが可能となる。すなわち、蓄転装置は、自然エネルギー故の時間的変動や大きさ変動に対してクッションの機能を果たすことが可能であり、平滑化して一定の出力で安定的にエネルギー出力することが可能である。さらには、いわゆるテコの原理のように、入力時には弱い力であっても長時間に亘って蓄えておくことで、出力時には大きなエネルギーとして所望時間だけ出力させることも可能となる。
【００９９】
また、本発明の風力発電システムは、さらに好ましくは蓄転装置の各蓄転器の出力トルクが、出力側にいくほど大きいことを特徴とする。各蓄転器の間にトルク変換ギアを備えるものとしても良いし、付勢手段の典型例であるゼンマイバネ（板バネ）の板厚を入力側から出力側に向けて、より厚い仕様のものを搭載するものとしてもよい。すなわち、入力側は自然エネルギーの風利用であることから一般には安定せず、入力変動が著しい。一方、発電機や発電装置それ自体は、一般にはある程度以上の大きさの安定した動力エネルギーを必要とする。このため、本発明の蓄転装置を利用することにより、入出力間の時間的なエネルギー不均衡を解消させることができ、また、微小な入力であっても長時間に亘って蓄えることで発電機の動作エネルギーに必要十分な出力として出力させるエネルギー変換や平滑化が可能である。
【０１００】
また、本発明の風力発電システムは、さらに好ましくは付勢手段がゼンマイバネであり、各蓄転器のゼンマイバネの厚さは出力側にいくほど厚く構成されていることを特徴とする。蓄転器ユニットに備えられる一つのゼンマイバネや、または蓄転器に備えられる複数のゼンマイバネは、互いにバネ厚さを同一としたとしても、連結される他の蓄転器はその前段より出力側の後段のほうがより厚いバネ厚さとすることが好ましい。これにより、自然エネルギーによる弱い力の入力または／及び長時間の入力を、蓄転装置にしっかりと大量に蓄えることが可能となるとともに、より大きなトルクや回転力として出力することが可能となる。このため、例えば連結される各蓄転器間にトルクコンバータのような回転力変換器を備えるものとしてもよい。
【０１０１】
さらに、別の観点から比喩的に説明すれば、本発明の一側面においては、旧手巻きゼンマイ時計の動力源たる手巻きゼンマイが、比較的大きな人間の手で回転力を（いわゆる”巻かれて”）付与されて蓄えておき、時計の針を動作させるのに必要十分な小さな力を長時間に亘って出力するように構成されているところ、本発明の一側面においては、ちょうどこれと逆のエネルギーのフローとして考えることもできる。すなわち、小さなエネルギーの長時間に亘る入力を大きな出力として出力することも可能である。例えば、最も入力側に配置される蓄転器で入力が１００回転分あったとすると、その次に連結された蓄転器ではそれを７５回転分であるがより大きな力として蓄え、さらにその次に連結された蓄転器では５０回転分であるがさらに大きな出力として蓄える構成としてもよい。
【０１０２】
本発明の波力発電システムは、波力で上下する複数の浮子と、複数の浮子の上下運動をそれぞれ軸支して回転力として伝達する複数の波力発電用ワンウェイベアリングと、複数の波力発電用ワンウェイベアリングの同一方向の回転力が伝達される回転ベルトと、回転ベルトの回転力が入力される上述に記載の蓄転装置と、蓄転装置の出力を動力源として発電する発電機と、を搭載して水上に浮かぶ浮体を備えることを特徴とする。
【０１０３】
これにより、複数の浮子のいずれか一つでも波による浮力で上方移動すればその上方移動が回転力としてベルト等に加わり、蓄転装置への回転入力蓄積とされることができる。複数の浮子が共に上方移動していれば、それらの力は重畳されることとなるので、ベルトの駆動トルクはより力強く安定してしっかりと伝わるものとなる。また、浮体の例えば両サイド等にそれぞれ浮子等を設ける構成とし、より確実にベルトに動力が伝達される構成としてもよい。
また、波の強い瞬間や弱い瞬間にかかわらず、例え直接的には発電機を動作させるには満たない程度の微小な回転動力であったとしても、ベルト・チェーンが回転している限りは、蓄転装置にその回転エネルギーを蓄えておことが可能となる。そして、蓄転装置からの出力においては、発電機が動作するに十分な回転エネルギーとして一定の回転力で安定して動作させることも可能となる。すなわち、蓄転装置は、自然エネルギー故の時間的変動や大きさ変動に対してクッションの機能を果たすことが可能であり、平滑化して一定の出力で安定的にエネルギー出力することが可能である。さらには、いわゆるテコの原理のように、入力時には弱い力であっても長時間に亘って蓄えておくことで、出力時には大きなエネルギーとして所望時間だけ出力させることも可能となる。
【０１０４】
また、本発明の波力発電システムは、好ましくは蓄転装置の各蓄転器の出力トルクが、出力側にいくほど大きいことを特徴とする。各蓄転器の間にトルク変換ギアを備えるものとしても良いし、または／及び付勢手段の典型例であるゼンマイバネ（板バネ）の板厚を入力側から出力側に向けて、より厚い仕様のものを搭載するものとしてもよい。すなわち、入力側は自然エネルギーの波利用であることから一般には安定せず、入力変動が著しい。一方、発電機や発電装置それ自体は、一般にはある程度以上の大きさの安定した動力エネルギーを必要とする。このため、本発明の蓄転装置を利用することにより、入出力間の時間的なエネルギー不均衡を解消させることができ、また、微小な入力であっても長時間に亘って蓄えることで発電機の動作エネルギーに必要十分な出力として出力させるエネルギー変換や平滑化が可能である。
【０１０５】
また、本発明の波力発電システムは、さらに好ましくは付勢手段がゼンマイバネであり、各蓄転器のゼンマイバネの厚さは出力側にいくほど厚く構成されていることを特徴とする。蓄転器ユニットに備えられる一つのゼンマイバネや、または蓄転器に備えられる複数のゼンマイバネは、互いにバネ厚さを同一に構成したとしても、連結される他の蓄転器はその前段より出力側の後段のほうがより厚いバネ厚さとすることが好ましい。これにより、自然エネルギーによる弱い力の入力または／及び長時間の入力を、蓄転装置にしっかりと大量に蓄えることが可能になるとともに、より大きなトルクや回転力として出力することが可能となる。このため、例えば連結される各蓄転器間にトルクコンバータのような回転力変換器を備えるものとしてもよい。トルクコンバータにより、例えば小さな回転力の１０回転分のエネルギー（板厚の薄い板バネ１０回転分）を大きな回転力の２回転分のエネルギー（板厚の厚い板バネ１０回転分）へと変換することも可能である。
【０１０６】
また、本発明の水力発電システムは、水流で回転する複数の回転羽根と、複数の回転羽根の回転運動をそれぞれ軸支して伝達する複数の水力発電用ワンウェイベアリングと、複数の水力発電用ワンウェイベアリングの同一方向の回転力が伝達される回転ベルトと、回転ベルトの回転力が入力される上述に記載の蓄転装置と、蓄転装置の出力を動力源として発電する発電機と、を搭載して水上に浮かぶ浮体を備えることを特徴とする。
【０１０７】
これにより、複数の回転羽根のいずれか一つでも水流による力で回転すればその回転力がベルト・チェーン等に加わり、蓄転装置への回転入力蓄積とされることができる。複数の回転羽根が共に回転していれば、それらの力は重畳されることとなるので、ベルト・チェーンの駆動トルクはより力強く安定してしっかりと伝わるものとなる。また、浮体の例えば両サイド等にそれぞれ回転羽根等を設ける構成とし、より確実にベルトに動力が伝達される構成としてもよい。
また、水流の強い瞬間／日／場所や弱い瞬間／日／場所にかかわらず、例え直接的には発電機を動作させるには満たない程度の微小な水流による羽根回転動力であったとしても、ベルト・チェーンが回転している限りは、蓄転装置にその回転エネルギーを蓄えておことが可能となる。そして、蓄転装置からの出力においては、発電機が動作するに十分な回転エネルギーとして一定の回転力で安定して出力動作させることも可能となる。すなわち、蓄転装置は、自然エネルギー故の時間的入力変動や入力大きさ変動に対してクッションの機能を果たすことが可能であり、平滑化して一定の出力で安定的にエネルギー出力することが可能である。さらには、いわゆるテコの原理のように、入力時には弱い力であっても長時間に亘って蓄えておくことで、出力時にはより大きなエネルギーとして所望時間だけ出力させることも可能となる。
【０１０８】
本発明の水力発電システムは、さらに好ましくは蓄転装置の各蓄転器の出力トルクが、出力側にいくほど大きいことを特徴とする。各蓄転器の間にトルク変換ギアを備えるものとしても良いし、付勢手段の典型例であるゼンマイバネ（板バネ）の板厚を入力側から出力側に向けて、より厚い仕様のものを搭載するものとしてもよい。すなわち、入力側は自然エネルギーの水流利用であることから一般には安定せず、入力変動が著しい。一方、発電機や発電装置それ自体は、一般にはある程度以上の大きさの安定した動力エネルギーを必要とする。このため、本発明の蓄転装置を利用することにより、入出力間の時間的なエネルギー不均衡を解消させることができ、また、微小な入力であっても長時間に亘って蓄えることで発電機の動作エネルギーに必要十分な出力として出力させるエネルギー変換や平滑化が可能である。
【０１０９】
本発明の水力発電システムは、さらに好ましくは付勢手段がゼンマイバネであり、各蓄転器のゼンマイバネの厚さは出力側にいくほど厚く構成されていることを特徴とする。蓄転器ユニットに備えられる一つのゼンマイバネや、または蓄転器に備えられる複数のゼンマイバネは、互いにバネ厚さを同一に構成したとしても、連結される他の蓄転器はその前段より出力側の後段のほうがより厚いバネ厚さとすることが好ましい。これにより、自然エネルギーによる弱い力の入力または／及び長時間の入力を、蓄転装置にしっかりと大量に蓄えることが可能になるとともに、より大きなトルクや回転力として出力することが可能となる。このため、例えば連結される各蓄転器間にトルクコンバータのような回転力変換器を備えるものとしてもよい。トルクコンバータにより、例えば小さな回転力の１０回転分のエネルギー（板厚の薄い板バネ１０回転分）を大きな回転力の２回転分のエネルギー（板厚の厚い板バネ１０回転分）へと変換することも可能である。
【０１１０】
上述の説明による蓄転器等は、実施形態での説明に限定されるものではなく、本発明の目的の範囲内かつ当業者に自明な範囲内で適宜構成や構造・素材を変更したり、アレンジすることができるものである。
【産業上の利用可能性】
【０１１１】
本発明は、特に自転車や風力発電等の機械的動力を蓄えておいて、適宜任意に出力する機械構造等として好適に採用可能である。
【符号の説明】
【０１１２】
１０００・・回転バネユニット、１１００・・ゼンマイバネ、１１１０・・外端、１１２０・・内端、１２００・・外円リング、１２１０・・外端固定用スリット、１３００・・内円リング、１３１０・・内端固定用スリット。
【図１】
2020186720.tif 000003
【図２】
2020186720.tif 000004
【図３】
2020186720.tif 000005
【図４】
2020186720.tif 000006
【図５】
2020186720.tif 000007
【図６】
2020186720.tif 000008
【図７】
2020186720.tif 000009
【図８】
2020186720.tif 000010
【図９】
2020186720.tif 000011
【図１０】
2020186720.tif 000012
【図１１】
2020186720.tif 000013
【図１２】
2020186720.tif 000014