(57)【要約】【課題】各種システムに適用が可能な程度まで、回転を長時間に渡って維持できる回転維持装置を提供する。【解決手段】回転維持装置は、軸線が重力方向と垂直な水平方向となるように回転可能に軸支された出力軸と、出力軸の前記軸線と平行でありかつ該軸線から偏倚した軸線を有し、回転可能に軸支された副軸と、出力軸に同軸に連結された回転板部材と、回転板部材の出力軸の軸中心から偏倚した位置において回転板部材に連結された回動連結部材と、両端の近傍にそれぞれ錘部を有すると共に両端を結ぶ方向に沿った摺動軸又は摺動溝を有し、回動連結部材を介して回転板部材に回転自在に連結された重心移動部材と、重心移動部材の摺動軸又は摺動溝に沿って摺動自在に摺動軸又は摺動溝に係合しており、副軸に同軸に固着された摺動部とを備え、摺動部が重心移動部材の回転に伴って摺動軸又は摺動溝を摺動しつつ回転することにより、副軸が回転し、摺動部と前記錘部との距離が変化することにより重心移動部材の重心が移動するよう構成されてなる。【選択図】図１
2014122561.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線が重力方向と垂直な水平方向となるように回転可能に軸支された出力軸と、
前記出力軸の前記軸線と平行でありかつ該軸線から偏倚した軸線を有し、回転可能に軸支された副軸と、
前記出力軸に同軸に連結された回転板部材と、
前記回転板部材の前記出力軸の前記軸中心から偏倚した位置において該回転板部材に連結された回動連結部材と、
両端の近傍にそれぞれ錘部を有すると共に該両端を結ぶ方向に沿った摺動軸又は摺動溝を有し、前記回動連結部材を介して前記回転板部材に回転自在に連結された重心移動部材と、
前記重心移動部材の前記摺動軸又は摺動溝に沿って摺動自在に該摺動軸又は摺動溝に係合しており、前記副軸に同軸に固着された摺動部と
を備え、
前記摺動部が前記重心移動部材の回転に伴って前記摺動軸又は摺動溝に沿って摺動しつつ回転することにより、前記副軸が回転し、前記摺動部と前記錘部との距離が変化することにより前記重心移動部材の重心が移動するよう構成されていることを特徴とする回転維持装置。
【請求項２】
前記重心移動部材は、その長手方向における中央から偏倚した位置で前記回動連結部材に回転自在に連結されており、前記摺動軸又は摺動溝は前記長手方向に沿って設けられており、前記長手方向の両端近傍に前記錘部をそれぞれ有することを特徴とする請求項１に記載の回転維持装置。
【請求項３】
前記錘部は、前記重心移動部材の前記長手方向の両端部が幅方向に広くなることにより形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の回転維持装置。
【請求項４】
軸線が重力方向と垂直な水平方向となるように回転可能に軸支された第１の出力軸と、
前記第１の出力軸に同軸に連結された第１の回転板部材と、
前記第１の回転板部材の前記第１の出力軸の前記軸中心から偏倚した位置において該第１の回転板部材に連結された第１の回動連結部材と、
両端の近傍にそれぞれ錘部を有すると共に該両端を結ぶ方向に沿った第１の摺動軸又は摺動溝を有し、前記第１の回動連結部材を介して前記第１の回転板部材に回転自在に連結された第１の重心移動部材と、
軸線が重力方向と垂直な水平方向となるように回転可能に軸支された第２の出力軸と、
前記第２の出力軸に同軸に連結された第２の回転板部材と、
前記第２の回転板部材の前記第２の出力軸の前記軸中心から偏倚した位置でありかつ前記第１の回動連結部材とは周方向で異なる位置において該第２の回転板部材に連結された第２の回動連結部材と、
両端の近傍にそれぞれ錘部を有すると共に該両端を結ぶ方向に沿った第２の摺動軸又は摺動溝を有し、前記第２の回動連結部材を介して前記第２の回転板部材に回転自在に連結された第２の重心移動部材と、
前記第１の出力軸の前記軸線及び前記第２の出力軸の前記軸線と平行でありかつこれら軸線から偏倚した軸線を有し、回転可能に軸支された副軸と、
前記第１の重心移動部材の前記第１の摺動軸又は摺動溝に沿って摺動自在に該第１の摺動軸又は摺動溝に係合しており、前記副軸に同軸に固着された第１の摺動部と、
前記第２の重心移動部材の前記第２の摺動軸又は摺動溝に沿って摺動自在に該第２の摺動軸又は摺動溝に係合しており、前記副軸に同軸に固着された第２の摺動部と
を備え、
前記第１及び第２の摺動部が前記第１及び第２の重心移動部材の回転に伴って前記第１及び第２の摺動軸又は摺動溝に沿って摺動しつつ回転することにより、前記副軸が回転し、前記第１及び第２の摺動部と前記錘部との距離が変化することにより前記第１及び第２の重心移動部材の重心が移動するよう構成されていることを特徴とする回転維持装置。
【請求項５】
前記第１及び第２の重心移動部材は、それらの長手方向における中央から偏倚した位置で前記第１及び第２の回動連結部材にそれぞれ回転自在に連結されており、前記第１及び第２の摺動軸又は摺動溝は前記長手方向に沿ってそれぞれ設けられており、前記長手方向の両端近傍に前記錘部をそれぞれ有することを特徴とする請求項４に記載の回転維持装置。
【請求項６】
前記錘部は、前記第１及び第２の重心移動部材の前記長手方向の両端部が幅方向に広くなることによりそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項４又は５に記載の回転維持装置。
【請求項７】
前記副軸と同軸に回転可能であり、前記副軸の軸中心から偏倚した互いに異なる位置にそれぞれの重心を有する複数の補助回転部材をさらに備えていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の回転維持装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、出力軸の回転を長時間に渡って維持することが可能な回転維持装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電システムや他の各種システムに利用するために、回転エネルギを最小損失で維持することが考えられている。できるだけ長時間に渡って回転を持続させることを目的とした従来技術としては、例えば、特許文献１に記載のものが知られている。
【０００３】
特許文献１には、回転軸と、この回転軸に取り付けられた回転子と、回転子の軸方向を自由に可動する軸方向に沿って長尺のスライドウェイトと、回転軸を中心に回転するスライドウェイトの回転の軌道を回転軸の軸中心から偏心させるよう作用させる円形ガイド体とを備えた回転維持装置が開示されている。
【０００４】
特許文献１に係る回転維持装置は、円形ガイド体によって規制される回転軸の回転に伴うスライドウェイトの回転の軌道が出力軸の軸中心から偏心されることで、上方から下方へ向かうスライドウェイトの回転モーメントが下方から上方へ向かうスライドウェイトの回転モーメントよりも大となる梃子の原理を奏するように構成され、回転軸を回転させるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−６１２１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本願発明者らは、長時間の回転の継続が可能な装置を用いた各種システムを開発すべく、特許文献１に係る回転維持装置を用いて試験を行った。しかしながらこの装置では、回転を長時間に渡って継続することができなかった。
【０００７】
特許文献１に係る回転維持装置がなぜ回転を長く継続できないかを考察した結果、回転モーメントの差によって生じるスライドウェイトの回転角速度がスライドウェイトとガイド体との間など部材間の摩擦によって減少し、この摩擦による角速度の減少が回転モーメントの差による角速度の大きさに比して急速であるために、回転の長時間継続ができないことが判明した。
【０００８】
そのため、本願発明者らは、部材間の摩擦ができるだけ小さくかつ回転モーメントの差ができるだけ維持でき、軸回転を長時間に渡って維持できる装置を開発すべく、鋭意研究を進めた。
【０００９】
本発明はこのような課題に基づいてなされたものであり、その目的は、各種システムに適用が可能な程度まで、回転を長時間に渡って維持できる回転維持装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によれば、回転維持装置は、軸線が重力方向と垂直な水平方向となるように回転可能に軸支された出力軸と、出力軸の前記軸線と平行でありかつ該軸線から偏倚した軸線を有し、回転可能に軸支された副軸と、出力軸に同軸に連結された回転板部材と、回転板部材の出力軸の軸中心から偏倚した位置において回転板部材に連結された回動連結部材と、両端の近傍にそれぞれ錘部を有すると共に両端を結ぶ方向に沿った摺動軸又は摺動溝を有し、回動連結部材を介して回転板部材に回転自在に連結された重心移動部材と、重心移動部材の摺動軸又は摺動溝に沿って摺動自在に摺動軸又は摺動溝に係合しており、副軸に同軸に固着された摺動部とを備え、摺動部が重心移動部材の回転に伴って摺動軸又は摺動溝に沿って摺動しつつ回転することにより、副軸が回転し、摺動部と前記錘部との距離が変化することにより重心移動部材の重心が移動するよう構成されてなる。
【００１１】
回転板部材の慣性回転力によって出力軸が回転を持続する。回転板部材の回転に伴って、回転板部材の軸中心から偏倚した位置に備えられた回動連結部材が回転移動する。重心移動部材のうち、回動連結部材に連結された部位が回動連結部材に伴って移動することにより、重心移動部材が回転する。このとき、回動連結部材は出力軸と同軸に回転するが、出力軸と副軸との軸線が偏倚しているため、重心移動部材の回動連結部材に連結された部位は、回転に伴って副軸との距離が変化する。そのため、重心移動部材の回転に伴って、摺動部は重心移動部材上を摺動する。さらに、摺動部及び副軸は、重心移動部材の回転に伴って回転する。すなわち、重心移動部材は摺動部と錘部との距離が変化することで重心が移動しつつ回転する。このため、錘部が上方から下方へ向かう回転モーメントが下方から上方へ向かう回転モーメントよりも大となり、回転モーメントの差が生じる。しかも、この摺動部の摺動は重心移動部材との間のみで起こり、摩擦による損失が少ないため、回転モーメントの差が損失を生じることなく回転維持に有効に利用される。このような機構により、回転を長時間に渡って維持することができる。
【００１２】
重心移動部材はその長手方向における中央から偏倚した位置で回動連結部材に回転自在に連結されており、摺動軸又は摺動溝は長手方向に沿って設けられており、長手方向の両端近傍に錘部をそれぞれ有する。錘部を重心移動部材の両端に設けることで錘部相互の距離を長くすることができ、この錘部間を摺動部が摺動することで重心を移動させることができ、さらに摺動によって錘部との変化する距離を長くすることができるので、重心移動部材の重心の移動が有効に行われる。
【００１３】
重心移動部材は錘部が長手方向の両端が幅方向に広くなることにより形成されていることが好ましい。重心移動部材の形状によって錘部を設けることができるので、他にスペースを必要とせず、重心移動部材の形成が容易である。
【００１４】
本発明によるまた一の回転維持装置は、軸線が重力方向と垂直な水平方向となるように回転可能に軸支された第１の出力軸と、第１の出力軸に同軸に連結された第１の回転板部材と、第１の回転板部材の出力軸の軸中心から偏倚した位置において第１の回転板部材に連結された第１の回動連結部材と、両端の近傍にそれぞれ錘部を有すると共に両端を結ぶ方向に沿った第１の摺動軸又は摺動溝を有し、第１の回動連結部材を介して第１の回転板部材に回転自在に連結された第１の重心移動部材と、軸線が重力方向と垂直な水平方向となるように回転可能に軸支された第２の出力軸と、第２の出力軸に同軸に連結された第２の回転板部材と、第２の回転板部材の第２の出力軸の軸中心から偏倚した位置でありかつ第１の回動連結部材とは周方向で異なる位置において第２の回転板部材に連結された第２の回動連結部材と、両端の近傍にそれぞれ錘部を有すると共に両端を結ぶ方向に沿った第２の摺動軸又は摺動溝を有し、第２の回動連結部材を介して第２の回転板部材に回転自在に連結された第２の重心移動部材と、第１の出力軸の軸線及び第２の出力軸の軸線と平行でありかつこれら軸線から偏倚した軸線を有し、回転可能に軸支された副軸と、第１の重心移動部材の前記第１の摺動軸又は摺動溝に沿って摺動自在に第１の摺動軸又は摺動溝に係合しており、前記副軸に同軸に固着された第１の摺動部と、第２の重心移動部材の第２の摺動軸又は摺動溝に沿って摺動自在に第２の摺動軸又は摺動溝に係合しており、副軸に同軸に固着された第２の摺動部とを備え、第１及び第２の摺動部が第１及び第２の重心移動部材の回転に伴って第１及び第２の摺動軸又は摺動溝に沿って摺動しつつ回転することにより、副軸が回転し、第１及び第２の摺動部と錘部との距離が変化することにより第１及び第２の重心移動部材の重心が移動するよう構成されていることが好ましい。
【００１５】
第１の回転板部材の慣性回転力によって第１の出力軸が回転を持続する。第１の回転板部材の回転に伴って、第１の回転板部材の軸中心から偏倚した位置に備えられた第１の回動連結部材が回転移動する。第１の重心移動部材の第１の回動連結部材に連結された部位が第１の回動連結部材に伴って移動することにより、第１の重心移動部材が回転する。このとき、第１の回動連結部材は第１の出力軸と同軸に回転するが、第１の出力軸と副軸との軸線が偏倚しているため、第１の重心移動部材の第１の回動連結部材に連結された部位は、回転に伴って副軸との距離が変化する。そのため、第１の重心移動部材の回転に伴って、第１の摺動部は第１の重心移動部材上を摺動する。さらに、第１の摺動部及び副軸は、第１の重心移動部材の回転に伴って回転する。すなわち、第１の重心移動部材は第１の摺動部と錘部との距離が変化することで重心が移動しつつ回転する。このため、錘部が上方から下方へ向かう回転モーメントが下方から上方へ向かう回転モーメントよりも大となり、回転モーメントの差が生じる。しかも、この第１の摺動部の摺動は第１の重心移動部材との間のみで起こり、摩擦による損失が少ないため、回転モーメントの差が損失を生じることなく回転維持に有効に利用される。このような機構により、回転を長時間に渡って維持することができる。第２の出力軸、第２の回転板部材、第２の摺動部、第２の摺動軸又は摺動溝、第２の回動連結部材及び第２の重心移動部材についても同様の作用効果を生ずる。さらに、第１の回動連結部材と第２の回動連結部材とが離れた位置に設けられているので、第１の重心移動部材と第２の重心移動部材とが異なる重心でそれぞれ回転する。そのため、第１の重心移動部材と第２の重心移動部材による回転モーメントの差が生じる際において時間差が存在するため、交互に回転モーメントの差が生じ、より長時間回転が維持される。
【００１６】
第１及び第２の重心移動部材は、それらの長手方向における中央から偏倚した位置で第１及び第２の回動連結部材にそれぞれ回転自在に連結されており、第１及び第２の摺動軸又は摺動溝は長手方向に沿ってそれぞれ設けられており、長手方向の両端近傍に錘部をそれぞれ有することが好ましい。錘部を第１及び第２の重心移動部材の両端に設けることで錘部相互の距離を長くすることができ、この錘部間を第１及び第２の摺動部が摺動することで重心を移動させることができ、さらに摺動によって錘部との変化する距離を長くすることができるので、第１及び第２の重心移動部材の重心の移動が有効に行われる。
【００１７】
錘部は、第１及び第２の重心移動部材の長手方向の両端が幅方向に広くなることによりそれぞれ形成されていることが好ましい。重心移動部材の形状によって錘部を設けることができるので、他にスペースを必要とせず、重心移動部材の形成が容易である。
【００１８】
副軸と同軸に回転可能であり、副軸の軸中心から偏倚した互いに異なる位置にそれぞれの重心を有する複数の補助回転部材をさらに備えていることが好ましい。副軸の回転と共に補助回転部材が回転し、副軸の回転の軸中心の周囲を補助回転部材の重心が移動して回転モーメントの差が生じ、回転が維持される。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の回転維持装置によれば、回転板部材の慣性回転力によって出力軸が回転を持続する。回転板部材の回転に伴って、回転板部材の軸中心から偏倚した位置に備えられた回動連結部材が回転移動する。重心移動部材のうち、回動連結部材に連結された部位が回動連結部材に伴って移動することにより、重心移動部材が回転する。このとき、回動連結部材は出力軸と同軸に回転するが、出力軸と副軸との軸線が偏倚しているため、重心移動部材の回動連結部材に連結された部位は、回転に伴って副軸との距離が変化する。そのため、重心移動部材の回転に伴って、摺動部は重心移動部材上を摺動する。さらに、摺動部及び副軸は、重心移動部材の回転に伴って回転する。すなわち、重心移動部材は摺動部と錘部との距離が変化することで重心が移動しつつ回転する。このため、錘部が上方から下方へ向かう回転モーメントが下方から上方へ向かう回転モーメントよりも大となり、回転モーメントの差が生じる。しかも、この摺動部の摺動は重心移動部材との間のみで起こり、摩擦による損失が少ないため、回転モーメントの差が損失を生じることなく回転維持に有効に利用される。このような機構により、回転を長時間に渡って維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態として回転維持装置を示す斜視図である。
【図２】図１の回転維持装置を示す側面図である。
【図３】図１の回転維持装置において、（ａ）第１の重心移動部材の構成を概略的に示すＡ−Ａ線断面図、（ｂ）同Ｂ−Ｂ線断面図である。
【図４】図１の回転維持装置において、主要部の構成を補助回転部材を省いて概略的に示す斜視図である。
【図５】図１の回転維持装置において、第１の重心移動部材の作動を概略的に示す説明図である。
【図６】図１の回転維持装置において、第１の重心移動部材の作動を概略的に示す説明図である。
【図７】図１の回転維持装置を含む発電システムの構成を概略的に示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明に係る回転維持装置の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２２】
図１〜図６は本発明に係る回転維持装置の一実施形態の構成を概略的に説明している。
【００２３】
図１、図２及び図４に示すように、本実施形態における回転維持装置１は、略水平に配置された第１の出力軸１０Ａ、第１の回転板部材２０Ａ、第１の回動連結部材２１Ａ、第１の重心移動部材３０Ａ、第１の摺動軸３４Ａ及び第１の摺動部４０Ａから主として構成される第１の回転維持機構１Ａと、略水平に配置された第２の出力軸１０Ｂ、第２の回転板部材２０Ｂ、第２の回動連結部材２１Ｂ、第２の重心移動部材３０Ｂ、第２の摺動軸３４Ｂ及び第２の摺動部４０Ｂから主として構成される第２の回転維持機構１Ｂと、略水平に配置された副軸１１並びに複数の補助回転部材５０Ａ、５０Ｂ及び５０Ｃから主として構成される第３の回転維持機構１Ｃとを備えている。
【００２４】
第１の回転維持機構１Ａにおける第１の出力軸１０Ａは、その軸線ａ１が重力方向と垂直である水平方向となるように回転可能に軸支されている。この第１の出力軸１０Ａは、金属フレームによって構成された支持部材６０Ａと、この支持部材６０Ａ上に設けられた２つのベアリング入りの軸受６１Ａとによって水平方向に回転自在に軸支されている。
【００２５】
第３の回転維持機構１Ｃにおける副軸１１は、軸線ａ１と平行でかつ軸線ａ１から偏倚した軸線ａ２を有しており、回転可能に軸支されている。副軸１１は、金属フレームによって構成された２組の支持部材６２及び６３と、支持部材６２及び６３上にそれぞれ設けられたベアリング入りの単一の軸受６４及び６５とによって水平方向に回転自在に軸支されている。図に示した例では、支持部材６２及び６３は、支持部材６０Ａより高さが低く構成されており、これによって、図２及び図３に示すように、その軸線ａ２が軸線ａ１と異なる高さとなるように偏倚している。
【００２６】
第１の回転維持機構１Ａにおいて、第１の出力軸１０Ａの一端（内側端）は、この第１の出力軸１０Ａと同軸に連結固定された第１の回転板部材２０Ａで終端している。第１の回転板部材２０Ａは円盤形状を有しており、第１の出力軸１０Ａの上述の一端にその中心が固着されることにより連結固定されている。第１の回転板部材２０Ａは、第１の出力軸１０Ａの軸中心ａ１から偏倚した位置で第１の回動連結部材２１Ａに連結されている。第１の回動連結部材２１Ａは、第１の回転板部材２０Ａの周端近傍の位置でこの第１の回転板部材２０Ａに固着された短軸と、第１の重心移動部材３０Ａに設けられ、上述の短軸が挿通して回転自在に連結された貫通孔３２Ａ（図２参照）とから構成されている。
【００２７】
第１の回動連結部材２１Ａには、第１の重心移動部材３０Ａが回転自在に連結されている。第１の重心移動部材３０Ａは、工字形状に形成された厚板部材であり、その長手方向の両端部に錘部３１Ａａ及び３１Ａｂがそれぞれ設けられている。具体的には、この第１の重心移動部材３０Ａは、長手方向に沿った長方形と、その長方形の両端に部分円形状の幅広部がそれぞれ連結された形状となっており、これら幅広部が錘部３１Ａａ及び３１Ａｂをそれぞれ構成している。
【００２８】
第１の重心移動部材３０Ａは、第１の回動連結部材２１Ａを介して第１の回転板部材２０Ａに回転自在に連結されている。第１の回動連結部材２１Ａ及び貫通孔３２Ａは、第１の重心移動部材３０Ａの中心から偏倚した位置、具体的には図に示すように、長手方向の中心線上で第１の重心移動部材３０Ａの中心から偏倚した位置に設けられている。
【００２９】
第１の重心移動部材３０Ａには、その長手方向に沿って両端部を結ぶ第１の摺動軸３４Ａが設けられている。具体的には、第１の重心移動部材３０Ａの、第１の回転板部材２０Ａに対向する第１の面とは反対側の第２の面上の両端部に２つの直方体形状の摺動軸支持部３３Ａがそれぞれ固着されており、これら２つの摺動軸支持部３３Ａ間に、１対の第１の摺動軸３４Ａが両端を支持されて架け渡されている。１対の第１の摺動軸３４Ａは、第１の重心移動部材３０Ａの第２の面と平行に、かつ、この第２の面とは離隔して設けられている。
【００３０】
第１の重心移動部材３０Ａの１対の第１の摺動軸３４Ａには、副軸１１の一端に固着された第１の摺動部４０Ａが摺動自在に係合している。具体的には、第１の摺動部４０Ａは、貫通孔である１対の摺動軸挿通孔４１Ａが設けられた直方体形状の金属部材であり、これら１対の摺動軸挿通孔４１Ａに１対の第１の摺動軸３４Ａがそれぞれ摺動可能に挿通されている。第１の摺動部４０Ａと副軸１１との連結は、第１の摺動部４０Ａの第１の重心移動部材３０Ａに対向する面とは反対側の面に副軸１１の一端が差し込み可能となっている非貫通孔が設けられ、この非貫通孔に副軸１１が差し込まれて固着されている。従って、第１の摺動部４０Ａの回転に伴って副軸１１も回転することとなる。
【００３１】
第３の回転維持機構１Ｃにおける副軸１１には、この副軸１１と共に回転可能であり、副軸１１の軸中心ａ２から偏倚した互いに異なる位置にそれぞれの重心を有する複数の補助回転部材５０Ａ、５０Ｂ及び５０Ｃが取り付けられている。これら補助回転部材５０Ａ、５０Ｂ及び５０Ｃの各々は、円盤形状に形成され、円盤の中心とは異なりかつ互いに異なる位置で副軸１１にそれぞれ挿通され固定されている。この副軸１１が挿通される位置が互いに異なることにより、補助回転部材５０Ａ、５０Ｂ及び５０Ｃは、重心が互いに異なる位置となっている。
【００３２】
第３の回転維持機構１Ｃにおける副軸１１にはさらに、補助回転部材５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ、支持部材６２及び６３を挟んで副軸１１の両端近くに、フライホイール部材７０Ａ及び７０Ｂが取り付けられている。フライホイール部材７０Ａ及び７０Ｂは、副軸１１と共に回転可能で、副軸１１の軸中心ａ２と同じ軸中心を有するように取り付けられている。このフライホイール部材７０Ａは、円盤形状に形成され、円盤の中心において副軸１１に挿通され固定されている。
【００３３】
図２及び図４に示すように、本実施形態においては、一部を除いて第１の回転維持機構１Ａと同様の構成を有する第２の回転維持機構１Ｂが設けられている。第１の回転維持機構１Ａの第１の出力軸１０Ａと同様に、第２の回転維持機構１Ｂの第２の出力軸１０Ｂは、その軸線ａ１が重力方向と垂直である水平方向となるように回転可能に軸支されている。この第２の出力軸１０Ｂも、金属フレームによって構成された支持部材６０Ｂと、この支持部材６０Ｂ上に設けられた２つのベアリング入りの軸受６１Ｂとによって水平方向に回転自在に軸支されている。第１の出力軸１０Ａと第２の出力軸１０Ｂとは、軸線ａ１が共通（共軸）である。
【００３４】
第２の回転維持機構１Ｂにおいては、さらに、第１の回転板部材２０Ａ、第１の回動連結部材２１Ａ、第１の重心移動部材３０Ａ、第１の摺動軸３４Ａ及び第１の摺動部４０Ａと同様の構成の第２の回転板部材２０Ｂ、第２の回動連結部材２１Ｂ、第２の重心移動部材３０Ｂ、第２の摺動軸３４Ｂ及び第２の摺動部４０Ｂが設けられている。即ち、第２の回転板部材２０Ｂは第１の回転板部材２０Ａと同様に円盤形状を有しており、同様な構造で第２の出力軸１０Ｂに固着されている。第２の回動連結部材２１Ｂも第１の回動連結部材２１Ａと同様な構造を有しており、貫通孔３２Ｂを備えている。ただし、第２の回動連結部材２１Ｂが第２の回転板部材２０Ｂに連結されている位置は、第１の回動連結部材２１Ａが第１の回転板部材２０Ａに連結されている位置に対して、周方向で異なる位置となっている。図に示した例では、第１の回動連結部材２１Ａと第２の回動連結部材２１Ｂとは、副軸１１を挟んで互いに１８０°異なる角度で位置している。第２の重心移動部材３０Ｂも第１の重心移動部材３０Ａと同様の構造を有しており、同様の構成の錘部３１Ｂａ及び３１Ｂｂを有している。第２の摺動軸３４Ｂも第１の摺動軸３４Ａと同様の構成を有しており、同様の摺動軸支持部３３Ｂを備えている。第２の摺動部４０Ｂも第１の摺動部４０Ａと同様の構成を有しており、同様に摺動軸挿通孔４１Ｂを備えている。
【００３５】
次に、本実施形態における回転維持装置１の動作及び作用について、図５及び図６を用いて説明する。
【００３６】
図５（ａ）〜図５（ｅ）及び図６（ａ）〜図６（ｅ）には、第１の回転維持機構１Ａにおける第１の出力軸１０Ａ、第１の回転板部材２０Ａ、第１の重心移動部材３０Ａ、第１の回動連結部材２１Ａ、第１の摺動軸３４Ａ及び第１の摺動部４０Ａと、第３の回転維持機構１Ｃにおける副軸１１との相互の位置関係及び移動関係が示されている。
【００３７】
第１の重心移動部材３０Ａが図５（ａ）に示す状態にある場合、即ち、第１の重心移動部材３０Ａの一端部に設けられた錘部３１Ａａが副軸１１に対して反重力方向（真上方向、以下、０°方向と称する）に向いている場合、第１の摺動部４０Ａは、重心移動部材３０Ａの他端部に設けられた錘部３１Ａｂに最も近い位置にある。
【００３８】
第１の出力軸１０Ａが、図における時計回りの回転方向Ｒに回転して、第１の回動連結部材２１Ａが時計回りに移動すると、重心移動部材３０Ａは第１の回動連結部材２１Ａの移動に従って時計回りに回転する。その際、第１の摺動部４０Ａは、第１の摺動軸３４Ａに沿って摺動する。この摺動によって第１の回動連結部材２１Ａと副軸１１との距離が大きくなり、第１の重心移動部材３０Ａはスライド方向Ｓに移動し、第１の摺動部４０Ａは錘部３１Ａａに近い側へと移動する。
【００３９】
第１の重心移動部材３０Ａが図５（ａ）の状態から図５（ｂ）に示す状態、即ち、第１の重心移動部材３０Ａの一端部に設けられた錘部３１Ａａが副軸１１に対して０°方向を基準として時計回りに約４５°回転した方向（以下、４５°方向と称する）を向いた状態まで回転する動作を説明する。この０°方向から４５°方向へ回転する際は、第１の摺動部４０Ａが錘部３１Ａａよりも錘部３１Ａｂに近い位置にあるため、第１の重心移動部材３０Ａは錘部３１Ａａ側がより重くなっている。そのため、錘部３１Ａａが上方から下方へ向かう回転モーメントの方が錘部３１Ａｂが下方から上方へ向かう回転モーメントより大きくなり、両回転モーメントに差が生じる。その結果、第１の出力軸１０Ａの回転が加速される。その際に第１の摺動部４０Ａが回転するため、副軸１１も回転する。
【００４０】
第１の重心移動部材３０Ａが図５（ｃ）に示す状態にある場合、即ち、第１の重心移動部材３０Ａの一端部に設けられた錘部３１Ａａが副軸１１に対して０°方向を基準として時計回りに約９０°回転した方向（以下、９０°方向と称する）を向いた場合も、第１の摺動部４０Ａが錘部３１Ａａよりも錘部３１Ａｂに近い位置にあるため、第１の重心移動部材３０Ａは錘部３１Ａａ側がより重くなっている。そのため、回転モーメントに差が生じ、第１の出力軸１０Ａの回転が維持される。その際に第１の摺動部４０Ａが回転するため、副軸１１も回転が維持される。
【００４１】
第１の重心移動部材３０Ａが図５（ｄ）に示す状態にある場合、即ち、第１の重心移動部材３０Ａの一端部に設けられた錘部３１Ａａが副軸１１に対して０°方向を基準として時計回りに約１３５°回転した方向（以下、１３５°方向と称する）を向いた場合は、第１の摺動部４０Ａの第１の摺動軸３４Ａに沿った摺動に基づいて、第１の重心移動部材３０Ａがスライド方向Ｓへ移動し、第１の摺動部４０Ａが錘部３１Ａａと錘部３１Ａｂの略中間に位置する。この場合、錘部３１Ａａが上方から下方へ向かう回転モーメントと、錘部３１Ａｂが下方から上方へ向かう回転モーメントとがほぼ等しくなるが、０〜９０°方向において回転モーメントに差が生じていたことによる慣性力と、第２の回転維持機構１Ｂによる回転モーメントとにより、方向Ｒへの回転が維持される。
【００４２】
第１の重心移動部材３０Ａが図５（ｄ）の状態から図５（ｅ）に示す状態、即ち、第１の重心移動部材３０Ａの一端部に設けられた錘部３１Ａａが副軸１１に対して０°方向を基準として時計回りに約１８０°回転した方向（以下、１８０°方向と称する）を向いた状態まで回転する動作を説明する。この１３５°方向から１８０°方向へ回転する際は、第１の摺動部４０Ａは錘部３１Ａｂよりも錘部３１Ａａに近い位置に移動しているので、第１の重心移動部材３０Ａは錘部３１Ａｂ側がより重くなっている。しかし、０〜９０°方向において回転モーメントに差が生じていたことによる慣性力と、第２の回転維持機構１Ｂによる回転モーメントとにより、回転が継続する。
【００４３】
なお、第１の重心移動部材３０Ａが図５（ｅ）に示す状態になった場合、第１の回転維持機構１Ａにおける第１の出力軸１０Ａに同軸の第１の回動連結部材２１Ａと、第２の回転維持機構１Ｂにおける第２の出力軸１０Ｂに同軸の第２の回動連結部材２１Ｂは軸線ａ１を挟んで反対側の互いに対応する位置に設けられているため、第２の重心移動部材３０Ｂが第１の重心移動部材３０Ａにおける図５（ａ）に対応する状態となっている。このため、以後は第２の回転維持機構１Ｂの第２の重心移動部材３０Ｂにおいて、図５（ａ）〜（ｅ）と同様の作用（第２の重心移動部材３０Ｂは、図５（ａ）〜（ｅ）とは鏡像の反時計回りに回転する）によって第２の出力軸１０Ｂ及び副軸１１の回転を継続させる。このように、第１の重心移動部材３０Ａと第２の重心移動部材３０Ｂとが交互に生じる回転モーメントの差によって、第１の出力軸１０Ａ及び第２の出力軸１０Ｂの回転、さらに、副軸１１の回転が継続される。
【００４４】
図５（ｅ）に示す状態は図６（ａ）に示す状態と同じである。第１の重心移動部材３０Ａがこの図５（ｅ）及び図６（ａ）に示す状態にある場合、即ち、第１の重心移動部材３０Ａの一端部に設けられた錘部３１Ａａが副軸１１に対して重力方向（真下方向、以下、１８０°方向と称する）に向いている場合、第１の摺動部４０Ａは、重心移動部材３０Ａの一端部に設けられた錘部３１Ａａに最も近い位置にある。
【００４５】
第１の出力軸１０Ａが、図における時計回りの方向Ｒに回転して、第１の回動連結部材２１Ａが時計回りに移動すると、重心移動部材３０Ａは第１の回動連結部材２１Ａの移動に従って時計回りに回転する。その際、第１の摺動部４０Ａは、第１の摺動軸３４Ａに沿って摺動する。この摺動によって第１の回動連結部材２１Ａと副軸１１との距離が小さくなり、第１の重心移動部材３０Ａはスライド方向Ｓ′に移動し、第１の摺動部４０Ａは錘部３１Ａａに近い側へと移動する。
【００４６】
第１の重心移動部材３０Ａが図６（ａ）の状態から図６（ｂ）に示す状態、即ち、第１の重心移動部材３０Ａの一端部に設けられた錘部３１Ａａが副軸１１に対して０°方向を基準として時計回りに約２２５°回転した方向（以下、２２５°方向と称する）を向いた状態まで回転する動作を説明する。この１８０°方向から２２５°方向へ回転する際は、第１の摺動部４０Ａが錘部３１Ａｂよりも錘部３１Ａａに近い位置にあるため、第１の重心移動部材３０Ａは錘部３１Ａｂ側がより重くなっている。そのため、錘部３１Ａｂが上方から下方へ向かう回転モーメントの方が錘部３１Ａａが下方から上方へ向かう回転モーメントより大きくなり、両回転モーメントに差が生じる。その結果、第１の出力軸１０Ａの回転が加速される。その際に第１の摺動部４０Ａが回転するため、副軸１１も回転する。
【００４７】
第１の重心移動部材３０Ａが図６（ｃ）に示す状態にある場合、即ち、第１の重心移動部材３０Ａの一端部に設けられた錘部３１Ａａが副軸１１に対して０°方向を基準として時計回りに約２７０°回転した方向（以下、２７０°方向と称する）を向いた場合は、第１の摺動部４０Ａの第１の摺動軸３４Ａに沿った摺動に基づいて、第１の重心移動部材３０Ａがスライド方向Ｓ′へ移動し、第１の摺動部４０Ａが錘部３１Ａａと錘部３１Ａｂの略中間に位置する。この場合、錘部３１Ａｂが上方から下方へ向かう回転モーメントと、錘部３１Ａａが下方から上方へ向かう回転モーメントとがほぼ等しくなるが、１８０〜２７０°方向において回転モーメントに差が生じていたことによる慣性力と、第２の回転維持機構１Ｂによる回転モーメントとにより、方向Ｒへの回転が維持される。
【００４８】
第１の重心移動部材３０Ａが図６（ｃ）の状態から図６（ｄ）に示す状態、即ち、第１の重心移動部材３０Ａの一端部に設けられた錘部３１Ａａが副軸１１に対して０°方向を基準として時計回りに約３１５°回転した方向（以下、３１５°方向と称する）を向いた状態まで回転する動作を説明する。この２７０°方向から３１５°方向へ回転する際は、第１の摺動部４０Ａは錘部３１Ａａよりも錘部３１Ａｂに近い位置に移動しているので、第１の重心移動部材３０Ａは錘部３１Ａａ側がより重くなっている。しかし、１８０〜２７０°方向において回転モーメントに差が生じていたことによる慣性力と、第２の回転維持機構１Ｂによる回転モーメントとにより、回転が継続する。すなわち、第２の回転維持機構１Ｂは、第２の回動連結部材２１Ｂが、第１の回動連結部材２１Ａと副軸１１を挟んで互いに１８０°異なる角度で位置しているため、このとき９０°方向から１３５°方向へ回転する動作を行っており、回転モーメントに差を生じ回転を維持している。
【００４９】
第１の重心移動部材３０Ａが図６（ｄ）の状態から図６（ｅ）に示す状態、即ち、第１の重心移動部材３０Ａの一端部に設けられた錘部３１Ａａが副軸１１に対して０°方向を基準として時計回りに約３６０°回転した方向（以下、３６０°又は０°方向と称する）を向いた状態まで回転する際も、第１の摺動部４０Ａは錘部３１Ａａよりも錘部３１Ａｂに近い位置に移動しているので、第１の重心移動部材３０Ａは錘部３１Ａａ側がより重くなっている。しかし、１８０〜２７０°方向において回転モーメントに差が生じていたことによる慣性力と、第２の回転維持機構１Ｂによる回転モーメントとにより、回転が継続する。
【００５０】
第３の回転維持機構１Ｃにおいて、回転補助部材５０Ａ、５０Ｂ及び５０Ｃは、副軸１１の回転と共に回転する。このとき、回転補助部材５０Ａ、５０Ｂ及び５０Ｃは円盤の中心とは異なる位置で副軸１１に連結されているので、重心が副軸１１よりも上にある際に回転モーメントの差が生じ、回転が維持される。回転補助部材５０Ａ、５０Ｂ及び５０Ｃは、互いに異なる位置で副軸１１が挿通されており、従って重心が異なるので、それぞれ異なる時に回転モーメントの差が生じ、回転が維持される効果がさらに生じる。フライホイール部材７０Ａ及び７０Ｂは、副軸１１と共に回転し、慣性回転力により副軸１１の回転を維持する。
【００５１】
以上説明したように、本実施形態の回転維持装置によれば、複数の重心移動部材による回転モーメントの差の発生により、回転モーメントに差が生じることとなる。しかも、これら第１の摺動部４０Ａ及び第２の摺動部４０Ｂによる摩擦による損失は非常に少なく、例えば、スライドウェイトやガイド体の摩擦によって生じる損失と比べればほとんどないため、回転モーメントの差が損失を発生させることなく回転維持に有効に利用される。その結果、第１の出力軸１０Ａ及び第２の出力軸１０Ｂの回転を長時間に渡って維持することができる。
【００５２】
なお、上述した実施形態の回転維持装置１は、回転をより滑らかに維持するために、第１の回転維持機構１Ａと、第２の回転維持機構１Ｂと、第３の回転維持機構１Ｃとを備えているが、第１の回転維持機構１Ａ及び第２の回転維持機構１Ｂのどちらか一方と、第３の回転維持機構１Ｃとのみを備えるように構成しても良いことはもちろんである。
【００５３】
また、上述した実施形態においては、第１及び第２の重心移動部材３０Ａ及び３０Ｂに第１及び第２の摺動部４０Ａ及び４０Ｂがそれぞれ摺動する第１及び第２の摺動軸３４Ａ及び３４Ｂがそれぞれ設けられているが、これら第１及び第２の摺動軸３４Ａ及び３４Ｂに代えて、第１及び第２の摺動部がそれぞれ摺動する第１及び第２の摺動溝を設けても良い。
【００５４】
また、上述した実施形態においては、軸線ａ１及び軸線ａ２は異なる高さとなるように偏倚しているが、この変更態様として、軸線ａ１及び軸線ａ２が水平方向に偏倚していてもよく、垂直方向及び水平方向の偏倚が組み合わせてあってもよい。
【００５５】
また、上述した実施形態においては、第１の回動連結部材２１Ａと第２の回動連結部材２１Ｂとは、副軸１１を挟んで互いに１８０°異なる角度で位置しているが、この角度は同じ角度（０°又は３６０°）以外であれば任意の角度であってもよい。第１の回動連結部材２１Ａと第２の回動連結部材２１Ｂの位置する角度を異なるものにすることによって、第１の重心移動部材３０Ａが回転モーメントの差が生じていない方向に位置する際に、第２の重心移動部材３０Ｂに回転モーメントの差が生じている方向に位置するようにすることができるので、互いの回転モーメントの差によって回転を維持することができる。
【００５６】
また、上述した実施形態では、支持部材６０Ａ、６０Ｂ、６２及び６３は金属フレームにより構成されているが、この変更態様として、これらが別の素材を構成素材としていてもよい。例えば、コンクリート等を構成素材としていてもよい。
【００５７】
図７は以上述べた回転維持装置１を含む発電システムの構成を概略的に示している。同図に示すように、回転維持装置１の第２の出力軸１０Ｂには、発電機７１が連結されている。必要であれば、図示しない回転速度調整用ギア機構を第１の出力軸１０Ａ又は第２の出力軸１０Ｂに連結し、その出力軸を発電機７１に連結するように構成しても良い。回転維持装置１の第１の出力軸１０Ａには、回転維持装置１を起動すると共にその回転速度の変動を補償するためのモータ７２がクラッチ７３を介して連結されている。モータ７２には駆動回路７４が電気的に接続されており、この駆動回路７４には充放電可能なバッテリ７５の出力端子が電気的に接続されている。発電機７１は、例えば三相交流発電機であり、その三相出力端子には図示しないＡＣ／ＤＣコンバータの入力端子が電気的に接続されて直流出力を得るように構成されている。ＡＣ／ＤＣコンバータの出力端子には、図示しないＤＣ／ＤＣコンバータ又はパワーコントローラの入力端子が電気的接続され、その出力端子がバッテリ７５に電気的に接続されている。また、バッテリ７５又はパワーコントローラの出力端子は図示しないＤＣ／ＡＣコンバータを介して外部端子２６に電気的に接続されており、この外部端子７６を介してＡＣ発電電力を外部に送出されるように構成されている。さらに、これら駆動回路７４及びバッテリ７５には、その動作を制御する制御回路７７が電気的に接続されている。
【００５８】
制御回路７７は、回転維持装置１の起動時にモータ７２を駆動し、その回転トルクをクラッチ７３を介して回転維持装置１の第１の出力軸１０Ａに伝え、この回転維持装置１を回転させる。以後は、モータ７２の駆動を停止し、また、クラッチ７３によりモータ７２と回転維持装置１との連結も遮断した状態で回転維持装置１を慣性により回転させる。回転維持装置１のこの回転によって発電機７１が駆動され、その発電電力が直流に変換され電圧調整されてバッテリ７５に印加されて充電され、このバッテリ７５から必要に応じた電力が交流に変換され電圧調整されて外部端子７６を介して外部へ出力される。一方、制御回路７７は、図示しない回転速度センサ等によって回転維持装置１の回転速度を検出しており、その回転速度に変動や大幅な低下が生じた場合は、モータ７２を駆動してその回転トルクをクラッチ７３を介して回転維持装置１の第１の出力軸１０Ａに伝え、このような回転速度の変動及び低下を補償する。
【００５９】
本実施形態の変更態様として、発電機７１又はモータ７２は、第１の出力軸１０Ａ、第２の出力軸１０Ｂ又は副軸１１のいずれに接続されていてもよい。
【００６０】
以上述べた実施形態は全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することができる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。
【符号の説明】
【００６１】
１  回転維持装置
１Ａ  第１の回転維持機構
１Ｂ  第２の回転維持機構
１Ｃ  第３の回転維持機構
１０Ａ  第１の出力軸
１０Ｂ  第２の出力軸
１１  副軸
２０Ａ  第１の回転板部材
２０Ｂ  第２の回転板部材
２１Ａ  第１の回動連結部材
２１Ｂ  第２の回動連結部材
３０Ａ  第１の重心移動部材
３０Ｂ  第２の重心移動部材    
３１Ａａ、３１Ａｂ、３１Ｂａ、３１Ｂｂ  錘部
３２Ａ、３２Ｂ  貫通孔
３３Ａ、３３Ｂ  摺動軸支持部
３４Ａ、３４Ｂ  摺動軸
４０Ａ  第１の摺動部
４０Ｂ  第２の摺動部
４１Ａ、４１Ｂ  摺動軸挿通孔
５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ  補助回転部材
６０Ａ、６０Ｂ、６２、６３  支持部材
６１Ａ、６１Ｂ、６４、６５  軸受
７０Ａ、７０Ｂ  フライホイール部材
７１  発電機
７２  モータ
７３  クラッチ
７４  駆動回路
７５  バッテリ
７６  外部端子
７７  制御回路
ａ１、ａ２  軸線
Ｒ  回転方向
Ｓ、Ｓ′  スライド方向
【図１】
2014122561.tif 000003
【図２】
2014122561.tif 000004
【図３】
2014122561.tif 000005
【図４】
2014122561.tif 000006
【図５】
2014122561.tif 000007
【図６】
2014122561.tif 000008
【図７】
2014122561.tif 000009