(57)【要約】【課題】錘の位置エネルギーを出力軸の運動エネルギーに効率良く変換することが可能であって、かつ、長時間に渡り出力軸を回動させることが可能な原動機を提供すること。【解決手段】原動機１は、出力軸２に同心に固定されている少なくとも３つの第一円盤３、第二円盤４及び定トルク円盤５と、第一円盤３又は第二円盤４のどちらかの外周面３１，４１に掛けられた第一紐体６と、この第一紐体６の両端にそれぞれ取り付けられている第一錘７及び第二錘８とを有している。第一円盤３の半径が第二円盤４の半径より長くなっており、定トルク円盤５には一定のトルクが発生するようになっており、第一紐体６は、第一円盤３の外周面３１に掛けられた状態と第二円盤４の外周面４１に掛けられた状態との間で遷移可能となっている。【選択図】  図１
2018084227.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線が重力方向に対して直角となっている出力軸に同心に固定されている少なくとも３つの第一円盤、第二円盤及び定トルク円盤と、
第一円盤又は第二円盤のどちらかの外周面に掛けられた第一紐体と、
この第一紐体の両端にそれぞれ取り付けられている第一錘及び第二錘とを有しており、
第一円盤の半径が第二円盤の半径より長くなっており、
定トルク円盤には一定のトルクが発生するようになっており、
前記第一紐体は、第一円盤の外周面に掛けられた状態と第二円盤の外周面に掛けられた状態との間で遷移可能となっており、
前記第一錘は前記一定のトルクと反対方向のトルクが出力軸に発生するように、前記出力軸に対して一方の側に垂下しており、
前記第二錘は前記一定のトルクと同一方向のトルクが出力軸に発生するように、前記出力軸に対して他方の側に垂下しており、
第一錘は、第二錘より質量が大きく、
第一紐体が第一円盤の外周面に掛けられた状態では、前記一定のトルクは、前記第一錘の質量から第二錘の質量を引いた値に重力加速度を乗じてさらに第一円盤の半径の長さを乗じた値に基いて第一円盤に発生する第一トルクよりも小さくなっており、
第一紐体が第二円盤の外周面に掛けられた状態では、前記第一錘の質量から第二錘の質量を引いた値に重力加速度を乗じてさらに第二円盤の半径の長さを乗じた値に基いて第二円盤に発生する第二トルクは、前記一定のトルクよりも小さくなっており、
第一紐体が第一円盤の外周面に掛けられた状態と第二円盤の外周面に掛けられた状態との間を所定間隔で遷移することによって、前記出力軸が順方向回動と逆方向回動を繰り返すことが可能となっていることを特徴とする原動機。
【請求項２】
定トルク円盤の外周面には、両端にそれぞれ第三錘と第四錘とが取り付けられている第二紐体が掛けられており、
第三錘は、第四錘より質量が大きく、
前記第四錘は前記軸線方向から見た場合に、前記出力軸に対して一方の側に垂下しており、
前記第三錘は前記軸線方向から見た場合に、前記出力軸に対して他方の側に垂下していることを特徴とする請求項１に記載の原動機。
【請求項３】
前記第一円盤と前記第二円盤は、軸線方向に隣り合うように配置されており、第一円盤の外周面と第二円盤の外周面とを繋ぐ誘導路を更に有しており、
前記第一錘が上昇する過程で、第一紐体が第二円盤の外周面に掛けられた状態から、前記誘導路によって第一紐体が誘導され、第一紐体が第一円盤の外周面に掛けられた状態となり、
前記第二錘が上昇する過程で、第一紐体が第一円盤の外周面に掛けられた状態から、前記誘導路によって第一紐体が誘導され、第一紐体が第二円盤の外周面に掛けられた状態となることを特徴とする請求項１又は２に記載の原動機。
【請求項４】
前記第一円盤と前記第二円盤は、軸線方向に隣り合うように配置されており、第一円盤の外周面と第二円盤の外周面とを繋ぎ、円錐台の側面形状となっている傾斜面を更に有しており、
前記第一錘が上昇する過程で、第一紐体が第二円盤の外周面に掛けられた状態から、前記傾斜面に沿って第一紐体が誘導され、第一紐体が第一円盤の外周面に掛けられた状態となり、
前記第二錘が上昇する過程で、第一紐体が第一円盤の外周面に掛けられた状態から、前記傾斜面に沿って第一紐体が誘導され、第一紐体が第二円盤の外周面に掛けられた状態となることを特徴とする請求項１又は２に記載の原動機。
【請求項５】
第一錘が上昇する過程で、第一錘は前記第二円盤から第一紐体の一端が垂下する位置から、第一円盤から第一紐体の一端が垂下する位置に案内されるようになっており、
第二錘が上昇する過程で、第二錘は前記第一円盤から第一紐体の他端が垂下する位置から、第二円盤から第一紐体の他端が垂下する位置に案内されるようになっていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の原動機。
【請求項６】
前記出力軸が順方向回動と逆方向回動をした後に、前記第三錘を前記順方向回動する前の前記第三錘の初期位置まで上昇又は下降させ、前記第四錘を前記順方向回動する前の前記第四錘の初期位置まで下降又は上昇させる位置調整手段を有することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の原動機。
【請求項７】
軸線が重力方向に対して直角となっている出力軸に同心に固定されている少なくとも２つの半径可変円盤及び定トルク円盤と、
半径可変円盤の外周面に掛けられた紐体と、
この紐体の両端にそれぞれ取り付けられている第一錘及び第二錘とを有しており、
半径可変円盤の半径が長短可変となっており、
定トルク円盤には一定のトルクが発生するようになっており、
前記第一錘は前記一定のトルクと反対方向のトルクが出力軸に発生するように、前記出力軸に対して一方の側に垂下しており、
前記第二錘は前記一定のトルクと同一方向のトルクが出力軸に発生するように、前記出力軸に対して他方の側に垂下しており、
第一錘は、第二錘より質量が大きく、
半径可変円盤の半径が長い半径である状態では、前記一定のトルクは、前記第一錘の質量から第二錘の質量を引いた値に重力加速度を乗じてさらに半径可変円盤の長い半径を乗じた値に基いて半径可変円盤に発生する第一トルクよりも小さくなっており、
半径可変円盤の半径が短い半径である状態では、前記第一錘の質量から第二錘の質量を引いた値に重力加速度を乗じてさらに半径可変円盤の短い半径を乗じた値に基いて半径可変円盤に発生する第二トルクは、前記一定のトルクよりも小さくなっており、
半径可変円盤の半径が長い半径である状態と半径可変円盤の半径が短い半径である状態との間を所定間隔で遷移することによって、前記出力軸が順方向回動と逆方向回動を繰り返すことが可能となっていることを特徴とする原動機。
【請求項８】
軸線が重力方向に対して直角となっている出力軸に同心に固定されている少なくとも４つの第一円盤、第二円盤、第三円盤及び第四円盤と、
第一円盤又は第二円盤のどちらかの外周面に掛けられた第一紐体と、
この第一紐体の両端にそれぞれ取り付けられている第一錘及び第二錘と、
第三円盤又は第四円盤のどちらかの外周面に掛けられた第二紐体と、
この第二紐体の両端にそれぞれ取り付けられている第三錘及び第四錘とを有しており、
第一円盤の半径が第二円盤の半径より長くなっており、
前記第一紐体は、第一円盤の外周面に掛けられた状態と第二円盤の外周面に掛けられた状態との間で遷移可能となっており、
前記第一錘は、前記出力軸に対して一方の側に垂下しており、
前記第二錘は、前記出力軸に対して他方の側に垂下しており、
第一錘は、第二錘より質量が大きく、
第三円盤の半径は第四円盤の半径より長くなっており、
前記第二紐体は、第三円盤の外周面に掛けられた状態と第四円盤の外周面に掛けられた状態との間で遷移可能となっており、
前記第三錘は、前記出力軸に対して他方の側に垂下しており、
前記第四錘は、前記出力軸に対して一方の側に垂下しており、
第三錘は、第四錘より質量が大きく、
第一紐体が第一円盤の外周面に掛けられ、第二紐体が第三円盤の外周面に掛けられた状態では、前記第一錘の質量から第二錘の質量を引いた値に重力加速度を乗じてさらに第一円盤の半径の長さを乗じた値に基いて第一円盤に発生する第一トルクは、前記第三錘の質量から第四錘の質量を引いた値に重力加速度を乗じてさらに第三円盤の半径の長さを乗じた値に基いて第三円盤に発生する第三トルクよりも小さくなっており、
第一紐体が第二円盤の外周面に掛けられ、第二紐体が第四円盤の外周面に掛けられた状態では、前記第一錘の質量から第二錘の質量を引いた値に重力加速度を乗じてさらに第二円盤の半径の長さを乗じた値に基いて第二円盤に発生する第二トルクは、前記第三錘の質量から第四錘の質量を引いた値に重力加速度を乗じてさらに第四円盤の半径の長さを乗じた値に基いて第四円盤に発生する第四トルクよりも大きくなっており、
第一紐体が第一円盤の外周面に掛けられ、第二紐体が第三円盤の外周面に掛けられた状態と、第一紐体が第二円盤の外周面に掛けられ、第二紐体が第四円盤の外周面に掛けられた状態との間を所定間隔で遷移することによって、前記出力軸が順方向回動と逆方向回動を繰り返すことが可能となっていることを特徴とする原動機。
【請求項９】
第三円盤の半径は第二円盤の半径より短くなっており、
第一円盤の半径の長さから第二円盤の半径の長さを引いた値が、第三円盤の半径の長さから第四円盤の半径の長さを引いた値と一致することを特徴とする請求項８に記載の原動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原動機に関するものであり、特に原動機の回動する軸が順方向回動と逆方向回動を繰り返すことを長時間に渡って可能となっている原動機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、錘の位置エネルギーを出力軸の運動エネルギーに変換して動力を取り出す原動機がある。
【０００３】
このような原動機を有するものとして、特許文献１に示すものがある。特許文献１に記載の原動機は、錘が落下するときの力を利用して回転軸である出力軸を回転させ、落下した錘をバネと滑車を利用して最上部まで引き上げ、更に落下させることによって連続して出力軸を回転させるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１８５４４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に示すような原動機は、一端落下した錘を巻き上げる必要がある。その錘の巻き上げにエネルギーを消費することとなる。上記特許文献１に示すような原動機において、実際に得られるエネルギーは、錘の位置エネルギーを出力軸の運動エネルギーに変換したものから、錘の巻き上げのエネルギーを引いたものとなる。したがって、実際に得られるエネルギーを錘の位置エネルギーで割ったエネルギー変換効率の向上に限界があるという問題がある。
【０００６】
そこで、上記点より本発明は、錘の位置エネルギーを出力軸の運動エネルギーに効率良く変換することが可能であって、かつ、長時間に渡り出力軸を回動させることが可能な原動機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】
【０００７】
上記課題を解決するため、請求項１の原動機は、軸線が重力方向に対して直角となっている出力軸に同心に固定されている少なくとも３つの第一円盤、第二円盤及び定トルク円盤と、第一円盤又は第二円盤のどちらかの外周面に掛けられた第一紐体と、この第一紐体の両端にそれぞれ取り付けられている第一錘及び第二錘とを有しており、第一円盤の半径が第二円盤の半径より長くなっており、定トルク円盤には一定のトルクが発生するようになっており、前記第一紐体は、第一円盤の外周面に掛けられた状態と第二円盤の外周面に掛けられた状態との間で遷移可能となっており、前記第一錘は前記一定のトルクと反対方向のトルクが出力軸に発生するように、前記出力軸に対して一方の側に垂下しており、前記第二錘は前記一定のトルクと同一方向のトルクが出力軸に発生するように、前記出力軸に対して他方の側に垂下しており、第一錘は、第二錘より質量が大きく、第一紐体が第一円盤の外周面に掛けられた状態では、前記一定のトルクは、前記第一錘の質量から第二錘の質量を引いた値に重力加速度を乗じてさらに第一円盤の半径の長さを乗じた値に基いて第一円盤に発生する第一トルクよりも小さくなっており、第一紐体が第二円盤の外周面に掛けられた状態では、前記第一錘の質量から第二錘の質量を引いた値に重力加速度を乗じてさらに第二円盤の半径の長さを乗じた値に基いて第二円盤に発生する第二トルクは、前記一定のトルクよりも小さくなっており、第一紐体が第一円盤の外周面に掛けられた状態と第二円盤の外周面に掛けられた状態との間を所定間隔で遷移することによって、前記出力軸が順方向回動と逆方向回動を繰り返すことが可能となっている。
【０００８】
請求項１の原動機において、第一紐体が第一円盤の外周面に掛けられた状態では、一定のトルクは、第一トルクよりも小さくなっている、一方、請求項１の原動機において、第一紐体が第二円盤の外周面に掛けられた状態では、第二トルクは、一定のトルクよりも小さくなっている。
【０００９】
これにより、第一紐体が第一円盤の外周面に掛けられた状態では、第一紐体の一端に取り付けられている第一錘が降下し、第一錘の動きと連動して、第一紐体の他端に取り付けられている第二錘が上昇する。
【００１０】
第一紐体が第二円盤の外周面に掛けられた状態では、第一紐体の一端に取り付けられている第一錘が上昇し、第一錘の動きと連動して、第一紐体の他端に取り付けられている第二錘が降下するようになっている。
【００１１】
第一紐体が第一円盤の外周面に掛けられた状態と第二円盤の外周面に掛けられた状態との間を所定間隔で遷移することで、請求項１の原動機は、長時間に渡り出力軸が順方向回動と逆方向回動を繰り返すようになっている。
【００１２】
請求項２の原動機は、請求項１の原動機において、定トルク円盤の外周面には、両端にそれぞれ第三錘と第四錘とが取り付けられている第二紐体が掛けられており、第三錘は、第四錘より質量が大きく、前記第四錘は前記軸線方向から見た場合に、前記出力軸に対して一方の側に垂下しており、前記第三錘は前記軸線方向から見た場合に、前記出力軸に対して他方の側に垂下している。
【００１３】
請求項２の原動機によれば、請求項１の原動機と同様に作用する上に、定トルク円盤に発生する一定のトルクを容易に変更することができる。
【００１４】
請求項３の原動機は、請求項１又は２の原動機において、前記第一円盤と前記第二円盤は、軸線方向に隣り合うように配置されており、第一円盤の外周面と第二円盤の外周面とを繋ぐ誘導路を更に有しており、前記第一錘が上昇する過程で、第一紐体が第二円盤の外周面に掛けられた状態から、前記誘導路によって第一紐体が誘導され、第一紐体が第一円盤の外周面に掛けられた状態となり、前記第二錘が上昇する過程で、第一紐体が第一円盤の外周面に掛けられた状態から、前記誘導路によって第一紐体が誘導され、第一紐体が第二円盤の外周面に掛けられた状態となる。
【００１５】
請求項３の原動機によれば、請求項１又は２の原動機と同様に作用する上に、誘導路によって、出力軸が回動しながら、第一紐体が第一円盤の外周面に掛けられた状態と第二円盤の外周面に掛けられた状態との間を遷移することができるようになっている。
【００１６】
請求項４の原動機は、請求項１又は２の原動機において、前記第一円盤と前記第二円盤は、軸線方向に隣り合うように配置されており、第一円盤の外周面と第二円盤の外周面とを繋ぎ、円錐台の側面形状となっている傾斜面を更に有しており、前記第一錘が上昇する過程で、第一紐体が第二円盤の外周面に掛けられた状態から、前記傾斜面に沿って第一紐体が誘導され、第一紐体が第一円盤の外周面に掛けられた状態となり、前記第二錘が上昇する過程で、第一紐体が第一円盤の外周面に掛けられた状態から、前記傾斜面に沿って第一紐体が誘導され、第一紐体が第二円盤の外周面に掛けられた状態となる。
【００１７】
請求項４の原動機によれば、請求項１又は２の原動機と同様に作用する上に、出力軸が回動しながら、第一紐体が傾斜面に沿って、第一円盤の外周面に掛けられた状態と第二円盤の外周面に掛けられた状態との間を遷移することができるようになっている。
【００１８】
請求項５の原動機は、請求項１から４のいずれかの原動機において、第一錘が上昇する過程で、第一錘は前記第二円盤から第一紐体の一端が垂下する位置から、第一円盤から第一紐体の一端が垂下する位置に案内されるようになっており、第二錘が上昇する過程で、第二錘は前記第一円盤から第一紐体の他端が垂下する位置から、第二円盤から第一紐体の他端が垂下する位置に案内されるようになっている。
【００１９】
請求項５の原動機によれば、請求項１から４のいずれかの原動機と同様に作用する上に、第一錘及び第二錘の位置を案内することによって、第一円盤の外周面に掛けられた状態と第二円盤の外周面に掛けられた状態との間を容易に遷移することができるようになっている。
【００２０】
請求項６の原動機は、請求項１から５のいずれかの原動機において、前記出力軸が順方向回動と逆方向回動をした後に、前記第三錘を前記順方向回動する前の前記第三錘の初期位置まで上昇又は下降させ、前記第四錘を前記順方向回動する前の前記第四錘の初期位置まで下降又は上昇させる位置調整手段を有する。
【００２１】
請求項６の原動機によれば、請求項１から５のいずれかの原動機と同様に作用する上に、第三錘が順方向回動する前の初期位置まで戻っていない場合でも、位置調整手段によって、第三錘の順方向回動する前の初期位置まで戻すことができる。第三錘の順方向回動する前の初期位置まで戻すことによって、同一の紐体に取り付けられている第四錘も同様に、第四錘の初期位置まで戻されることになる。
【００２２】
請求項７の原動機は、軸線が重力方向に対して直角となっている出力軸に同心に固定されている少なくとも２つの半径可変円盤及び定トルク円盤と、半径可変円盤の外周面に掛けられた紐体と、この紐体の両端にそれぞれ取り付けられている第一錘及び第二錘とを有しており、半径可変円盤の半径が長短可変となっており、定トルク円盤には一定のトルクが発生するようになっており、前記第一錘は前記一定のトルクと反対方向のトルクが出力軸に発生するように、前記出力軸に対して一方の側に垂下しており、前記第二錘は前記一定のトルクと同一方向のトルクが出力軸に発生するように、前記出力軸に対して他方の側に垂下しており、第一錘は、第二錘より質量が大きく、半径可変円盤の半径が長い半径である状態では、前記一定のトルクは、前記第一錘の質量から第二錘の質量を引いた値に重力加速度を乗じてさらに半径可変円盤の長い半径を乗じた値に基いて半径可変円盤に発生する第一トルクよりも小さくなっており、半径可変円盤の半径が短い半径である状態では、前記第一錘の質量から第二錘の質量を引いた値に重力加速度を乗じてさらに半径可変円盤の短い半径を乗じた値に基いて半径可変円盤に発生する第二トルクは、前記一定のトルクよりも小さくなっており、半径可変円盤の半径が長い半径である状態と半径可変円盤の半径が短い半径である状態との間を所定間隔で遷移することによって、前記出力軸が順方向回動と逆方向回動を繰り返すことが可能となっている。
【００２３】
請求項７の原動機において、第一円盤が長い半径である状態では、一定のトルクは、第一トルクよりも小さくなっている。一方、請求項７の原動機において、第一円盤が短い半径である状態では、第二トルクは、一定のトルクよりも小さくなっている。
【００２４】
これにより、第一円盤が長い半径である状態では、紐体の一端に取り付けられている第一錘が降下し、第一錘の動きと連動して、紐体の他端に取り付けられている第二錘が上昇する。
【００２５】
第一円盤が短い半径である状態では、紐体の一端に取り付けられている第一錘が上昇し、第一錘の動きと連動して、紐体の他端に取り付けられている第二錘が降下するようになっている。
【００２６】
第一円盤が長い半径である状態と第一円盤が短い半径である状態との間を所定間隔で遷移することで、請求項１の原動機は、長時間に渡り出力軸が順方向回動と逆方向回動を繰り返すようになっている。
【００２７】
請求項８の原動機は、軸線が重力方向に対して直角となっている出力軸に同心に固定されている少なくとも４つの第一円盤、第二円盤、第三円盤及び第四円盤と、第一円盤又は第二円盤のどちらかの外周面に掛けられた第一紐体と、この第一紐体の両端にそれぞれ取り付けられている第一錘及び第二錘と、第三円盤又は第四円盤のどちらかの外周面に掛けられた第二紐体と、この第二紐体の両端にそれぞれ取り付けられている第三錘及び第四錘とを有しており、第一円盤の半径が第二円盤の半径より長くなっており、前記第一紐体は、第一円盤の外周面に掛けられた状態と第二円盤の外周面に掛けられた状態との間で遷移可能となっており、前記第一錘は、前記出力軸に対して一方の側に垂下しており、前記第二錘は、前記出力軸に対して他方の側に垂下しており、第一錘は、第二錘より質量が大きく、第三円盤の半径は第四円盤の半径より長くなっており、前記第二紐体は、第三円盤の外周面に掛けられた状態と第四円盤の外周面に掛けられた状態との間で遷移可能となっており、前記第三錘は、前記出力軸に対して他方の側に垂下しており、前記第四錘は、前記出力軸に対して一方の側に垂下しており、第三錘は、第四錘より質量が大きく、第一紐体が第一円盤の外周面に掛けられ、第二紐体が第三円盤の外周面に掛けられた状態では、前記第一錘の質量から第二錘の質量を引いた値に重力加速度を乗じてさらに第一円盤の半径の長さを乗じた値に基いて第一円盤に発生する第一トルクは、前記第三錘の質量から第四錘の質量を引いた値に重力加速度を乗じてさらに第三円盤の半径の長さを乗じた値に基いて第三円盤に発生する第三トルクよりも小さくなっており、第一紐体が第二円盤の外周面に掛けられ、第二紐体が第四円盤の外周面に掛けられた状態では、前記第一錘の質量から第二錘の質量を引いた値に重力加速度を乗じてさらに第二円盤の半径の長さを乗じた値に基いて第二円盤に発生する第二トルクは、前記第三錘の質量から第四錘の質量を引いた値に重力加速度を乗じてさらに第四円盤の半径の長さを乗じた値に基いて第四円盤に発生する第四トルクよりも大きくなっており、第一紐体が第一円盤の外周面に掛けられ、第二紐体が第三円盤の外周面に掛けられた状態と、第一紐体が第二円盤の外周面に掛けられ、第二紐体が第四円盤の外周面に掛けられた状態との間を所定間隔で遷移することによって、前記出力軸が順方向回動と逆方向回動を繰り返すことが可能となっている。
【００２８】
請求項８の原動機において、第一紐体が第一円盤の外周面に掛けられ、第二紐体が第三円盤の外周面に掛けられた状態では、第一のトルクは、第三トルクよりも小さくなっている。一方、請求項８の原動機において、第一紐体が第二円盤の外周面に掛けられ、第二紐体が第四円盤の外周面に掛けられた状態では、第二トルクは、第四のトルクよりも小さくなっている。
【００２９】
これにより、第一紐体が第一円盤の外周面に掛けられ、第二紐体が第三円盤の外周面に掛けられた状態では、第一紐体の一端に取り付けられている第一錘が上昇し、第一錘の動きと連動して、第一紐体の他端に取り付けられている第二錘が降下する。同様に、第二紐体の一端に取り付けられている第三錘が降下し、第三錘の動きと連動して、第二紐体の他端に取り付けられている第四錘が上昇する。
【００３０】
第一紐体が第二円盤の外周面に掛けられ、第二紐体が第四円盤の外周面に掛けられた状態では、第一紐体の一端に取り付けられている第一錘が降下し、第一錘の動きと連動して、第一紐体の他端に取り付けられている第二錘が上昇するようになっている。同様に、第二紐体の一端に取り付けられている第三錘が上昇し、第三錘の動きと連動して、第二紐体の他端に取り付けられている第四錘が降下する。
【００３１】
第一紐体が第一円盤の外周面に掛けられ、第二紐体が第三円盤の外周面に掛けられた状態、と、第一紐体が第二円盤の外周面に掛けられ、第二紐体が第四円盤の外周面に掛けられた状態、との間を所定間隔で遷移することで、請求項８の原動機は、長時間に渡り出力軸が順方向回動と逆方向回動を繰り返すようになっている。
【００３２】
請求項９の原動機は、請求項８の原動機において、第三円盤の半径は第二円盤の半径より短くなっており、第一円盤の半径の長さから第二円盤の半径の長さを引いた値が、第三円盤の半径の長さから第四円盤の半径の長さを引いた値と一致する。
【００３３】
請求項９の原動機は、請求項８の原動機と同様に作用する上に、第二紐体の偏りを発生させないことを実現できる。
【発明の効果】
【００３４】
請求項１から９のいずれかの原動機は、錘の位置エネルギーを出力軸の運動エネルギーに効率良く変換することが可能であって、かつ、長時間に渡り出力軸を回動させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施形態の原動機の概略斜視図であって、第一紐体が第二円盤の外周面に掛けられた状態を示す。
【図２】本発明の一実施形態の原動機の概略斜視図であって、第一紐体が第二円盤の外周面から第一円盤の外周面に遷移する途中の状態を示す。
【図３】本発明の一実施形態の原動機の概略斜視図であって、第一紐体が第一円盤の外周面に掛けられた状態を示す。
【図４】本発明の第一円盤と第二円盤の変形例を示す概略正面図である。
【図５】本発明の別の実施形態の原動機の半径可変円盤、第一紐体、第一錘及び第二錘を示す概略側面図である。
【図６】本発明の別の実施形態の半径可変円盤を示す概略側面図である。
【図７】本発明の別の実施形態の位置調整手段を有する原動機の概略斜視図であって、第一紐体が第二円盤の外周面に掛けられた状態を示す。
【図８】本発明の別の実施形態の位置調整手段を有する原動機の概略斜視図であって、第一紐体が第一円盤の外周面に掛けられた状態を示す。
【図９】本発明の別の実施形態の位置調整手段を有する原動機の概略斜視図であって、第二紐体が偏った状態を示す。
【図１０】本発明の別の実施形態の位置調整手段を有する原動機の概略斜視図であって、第二紐体が偏りを除去した状態を示す。
【図１１】本発明の別の実施形態の第二紐体の偏りが発生させないことを目的とする原動機の概略斜視図であって、第一紐体が第一円盤の外周面に掛けられ、第二紐体が第三円盤の外周面に掛けられた状態を示す。
【図１２】本発明の別の実施形態の第二紐体の偏りが発生させないことを目的とする原動機の概略斜視図であって、第一紐体が第一円盤の外周面から第二円盤の外周面に遷移する途中の状態及び第一紐体が第三円盤の外周面から第四円盤の外周面に遷移する途中の状態を示す。
【図１３】本発明の別の実施形態の第二紐体の偏りが発生させないことを目的とする原動機の概略斜視図であって、第一紐体が第二円盤の外周面に掛けられ、第二紐体が第四円盤の外周面に掛けられた状態を示す。第一紐体が第一円盤の外周面に掛けられ、第二紐体が第三円盤の外周面に掛けられた状態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
本発明の一実施形態の原動機１について、図面に基づいて説明する。
【００３７】
図１から図３に示すように、原動機１は、出力軸２と、この出力軸２に固定されている３つの第一円盤３、第二円盤４及び定トルク円盤５と、第一円盤３の外周面３１又は第二円盤４の外周面４１のどちらかに掛けられた第一紐体６と、この第一紐体６の両端にそれぞれ取り付けられている第一錘７及び第二錘８と、定トルク円盤５の外周面に掛けられた第二紐体９と、この第二紐体９の両端にそれぞれ取り付けられている第三錘１０と第四錘１１を有する。
【００３８】
出力軸２は、その軸線が重力方向に対して直角となっている。以下、図１及び図２において矢印Ａ方向の出力軸２の回動を順方向回動、図３において矢印Ｂ方向の出力軸２の回動を逆方向回動とする。
【００３９】
第一円盤３及び第二円盤４の中心の位置と、出力軸２の軸線の位置とが一致するようになっており、第一円盤３及び第二円盤４は、出力軸２に同心に固定されている。
【００４０】
第一円盤３の半径は、第二円盤４の半径より長くなっている。
【００４１】
第一円盤３の外周面３１及び第二円盤４の外周面４１には、それぞれ掛けられた第一紐体６が落ち込む窪みが全周に渡って形成されている。
【００４２】
第一円盤３と第二円盤４は、軸線方向に隣り合うように配置されている。
【００４３】
原動機１は、第一円盤３の外周面３１と第二円盤４の外周面４１とを繋ぐ誘導路１２を更に有している。
【００４４】
誘導路１２は、第一円盤３の外周面３１から分岐し、順回動方向に進むにしたがって、第一円盤３の外周面３１から軸線方向と平行な方向に離れ第二円盤４の外周面４１に近づいていき、第二円盤４の外周面４１と合流するようになっている。
【００４５】
この誘導路１２を介して、第一紐体６は、第一円盤３の外周面３１に掛けられた状態と第二円盤４の外周面４１に掛けられた状態との間で遷移可能となっている。
【００４６】
第一錘７は、出力軸２の軸線方向から見た場合に、出力軸２に対して、図１から３では手前側である一方の側に垂下している。第一錘７がこのように垂下していることによって、後述する定トルク円盤５の一定のトルクと反対方向のトルクが出力軸２に発生するようになっている。
【００４７】
第二錘８は出力軸２の軸線方向から見た場合に、出力軸２に対して、図１から３では、奥側である他方の側に垂下している。第二錘８がこのように垂下していることによって、後述する定トルク円盤５の一定のトルクと同一方向のトルクが出力軸２に発生するようになっている。
【００４８】
第一錘７は、第二錘８より質量が大きくなっている。
【００４９】
第一円盤３及び第二円盤４の下方であって、第一錘７が垂下している位置には、第一錘用ガイド手段１３が設けられている。
【００５０】
第一錘用ガイド手段１３は、並行する一対の棒体である。第一錘７は、幅方向に両側に突出し、一対の棒体それぞれが遊挿される遊挿板を有している。第一錘７は、常に、第一錘用ガイド手段１３の一対の棒体の間に位置する状態で上昇降下するようになっている。
【００５１】
第一錘用ガイド手段１３の下部１３ｃは、第二円盤４から第一紐体６の一端の第一錘７が垂下する位置となるようになっており、第一錘用ガイド手段１３の上部１３ａは第二円盤４から第一紐体６の一端の第一錘７が垂下する位置となるようになっている。第一錘用ガイド手段１３の上部１３ａと第一錘用ガイド手段１３の下部１３ｃとの間は斜めになった接続部１３ｂで接続されている。
【００５２】
第一錘７が上昇する過程で、第一錘７は第二円盤４から第一紐体６の一端が垂下する位置から、第一円盤３から第一紐体６の一端が垂下する位置に案内されるようになっている。
【００５３】
第一錘７が降下する過程で、第一錘７は第一円盤３から第一紐体６の一端が垂下する位置から、第二円盤４から第一紐体６の一端が垂下する位置に案内されるようになっている。
【００５４】
第一円盤３及び第二円盤４の下方であって、第二錘８が垂下している位置には、第二錘用ガイド手段１４が設けられている。
【００５５】
第二錘用ガイド手段１４は、並行する一対の棒体である。第二錘８は、幅方向に両側に突出し、一対の棒体それぞれが遊挿される遊挿板を有している。第二錘８は、常に、第二錘用ガイド手段１４の一対の棒体の間に位置する状態で上昇降下するようになっている。
【００５６】
第二錘用ガイド手段１４の下部１４ｃは、第一円盤３から第一紐体６の他端の第二錘８が垂下する位置となるようになっており、第二錘用ガイド手段１４の上部１４ａは第一円盤３から第一紐体６の他端の第二錘８が垂下する位置となるようになっている。第二錘用ガイド手段１４の上部１４ａと第二錘用ガイド手段１４の下部１４ｃとの間は斜めになった接続部１４ｂで接続されている。
【００５７】
第二錘８が降下する過程で、第二錘８は第二円盤４から第一紐体６の他端が垂下する位置から、第一円盤３から第一紐体６の他端が垂下する位置に案内されるようになっている。
【００５８】
第二錘８が上昇する過程で、第二錘８は第一円盤３から第一紐体６の他端が垂下する位置から、第二円盤４から第一紐体６の他端が垂下する位置に案内されるようになっている。
【００５９】
定トルク円盤５の中心の位置と、出力軸２の軸線の位置とが一致するようになっており、定トルク円盤５は、出力軸２に同心に固定されている。
【００６０】
定トルク円盤５の外周面５１には、第二紐体９が掛けられている。
【００６１】
第二紐体９の両端にそれぞれ第三錘１０と第四錘１１とが取り付けられている。
【００６２】
第三錘１０は、第四錘１１より質量が大きくなっている。
【００６３】
第四錘１１は、出力軸２の軸線方向から見た場合に、出力軸２に対して、図１から３では手前側である一方の側に垂下している。
【００６４】
第三錘１０は、出力軸２の軸線方向から見た場合に、出力軸２に対して、図１から３では、奥側である他方の側に垂下している。
【００６５】
定トルク円盤５には、第三錘１０の質量から第四錘１１の質量を引いた値に重力加速度を乗じて、さらに定トルク円盤５の半径の長さを乗じた一定のトルクが加わるようになっている。この一定のトルクは、出力軸２を順方向回動させる方向に加わるようになっている。
【００６６】
以下、原動機１の動作について説明する。
【００６７】
図１に示すように、第一紐体６が第二円盤４の外周面に掛けられた状態では、第一錘７の質量から第二錘８の質量を引いた値に重力加速度を乗じてさらに第二円盤４の半径の長さを乗じた値に基いて第二円盤４に発生する第二トルクは、定トルク円盤５に発生する一定のトルクよりも小さくなっている。よって、原動機１の出力軸２は、順方向回動する。
【００６８】
原動機１の出力軸２が順方向回動することによって、第一錘７は上昇し、第二錘８は降下する。図２に示す第一錘７は上昇する過程で、第一錘用ガイド手段１３の下部１３ｃから接続部１３ｂを通過して第一錘用ガイド手段１３の上部１３ａの位置となる。
【００６９】
図２に示すように、第一錘７が上昇する過程で、第一紐体６が第二円盤４の外周面４１に掛けられた状態から、誘導路１２によって第一紐体６の一部が第一円盤３の外周面３１に誘導される。
【００７０】
図２に示す状態から、原動機１の出力軸２がさらに順方向回動することによって、図３に示すように第一紐体６が第一円盤３の外周面３１に掛けられた状態となる。
【００７１】
図３に示すように、第一紐体６が第一円盤３の外周面３１に掛けられた状態では、定トルク円盤５に発生する一定のトルクは、第一錘７の質量から第二錘８の質量を引いた値に重力加速度を乗じてさらに第一円盤３の半径の長さを乗じた値に基いて第一円盤３に発生する第一トルクよりも小さくなっている。よって、原動機１の出力軸２は逆方向回動する。
【００７２】
原動機１の出力軸２が逆方向回動することによって、第一錘７は降下し、第二錘８は降上昇する。第二錘８は上昇する過程で、第二錘用ガイド手段１４の下部１４ｃから接続部１４ｂを通過して第二錘用ガイド手段１４の上部１４ａの位置となる。
【００７３】
第二錘８が上昇する過程で、第一紐体６が第一円盤３の外周面３１に掛けられた状態から、誘導路１２によって第一紐体６の一部が第二円盤４の外周面４１に誘導される。
【００７４】
原動機１の出力軸２がさらに逆方向回動することによって、図１に示すように第一紐体６が第二円盤４の外周面４１に掛けられた状態となる。
【００７５】
図１に示すように、第一紐体６が第二円盤４の外周面に掛けられた状態では、再び原動機１の出力軸２は、順方向回動する。
【００７６】
したがって、原動機１は、第一紐体６が第一円盤３の外周面３１に掛けられた状態と第二円盤４の外周面４１に掛けられた状態との間を所定間隔で遷移することによって、出力軸２が順方向回動と逆方向回動を繰り返すことが可能となっている。
【００７７】
図４は、第一円盤３及び第二円盤４の変形例を示す。第一円盤３と第二円盤４は、軸線方向に隣り合うように配置されており、第一円盤３の外周面３１と第二円盤４の外周面４１とを繋ぎ、円錐台の側面形状となっている傾斜面１５を更に有している。
【００７８】
前述のように、第一錘７及び第二錘８は、それぞれ第一錘用ガイド手段１３及び第二錘用ガイド手段１４に案内されるようになっている。
【００７９】
図４に示す第一円盤３及び第二円盤４の変形例を使用した場合でも、第二円盤４に発生する第二トルクは、定トルク円盤５に発生する一定のトルクよりも小さくなっている。よって、原動機１の出力軸２は、順方向回動する。
【００８０】
原動機１の出力軸２が順方向回動することによって、第一錘７は上昇し、第二錘８は降下する。
【００８１】
第一錘７が上昇する過程で、第一紐体６が第二円盤４の外周面４１に掛けられた状態から、傾斜面１５に沿って第一紐体６が誘導され、第一紐体６が第一円盤３の外周面３１に掛けられた状態となる。
【００８２】
この状態では、定トルク円盤５に発生する一定のトルクは、第一円盤３に発生する第一トルクよりも小さくなっている。よって、原動機１の出力軸２は逆方向回動する。
【００８３】
原動機１の出力軸２が逆方向回動することによって、第一錘７は降下し、第二錘８は上昇する。
【００８４】
第二錘８が上昇する過程で、第一紐体６が第一円盤３の外周面３１に掛けられた状態から、傾斜面１５に沿って第一紐体６が誘導され、第一紐体６が第二円盤４の外周面４１に掛けられた状態となる。
【００８５】
本発明の別の実施形態の原動機について、前述の実施形態の原動機１と共通する部分の説明を省略し、異なる部分について以下に説明する。
【００８６】
前述の実施形態の原動機１の第一円盤３、第二円盤４の代わりに、別の実施形態の原動機では、図５に示す半径可変円盤１０３Ａが出力軸１０２に固定されている。
【００８７】
半径可変円盤１０３Ａは、図５に示すように、長い半径Ｒ及び短い半径ｒに変化させることができるようになっている。半径可変円盤１０３Ａは、短い半径ｒを有する本体１０３ａと、本体１０３ａの外縁から飛び出し及び収納可能となっている誘導部材１０３ｂ、半径拡大部材１０３ｃ、１０３ｄ及び１０３ｅを有する。
【００８８】
誘導部材１０３ｂは、誘導部材１０３ｂの一部が本体１０３ａの外縁から飛び出した状態では、一端が本体１０３ａの外縁にあり円周方向に他端に進むにしたがって本体１０３ａの外縁との距離が増加する面を有する。
【００８９】
誘導部材１０３ｂは、誘導部材１０３ｂの全部が本体１０３ａの外縁から飛び出した状態では、半径拡大部材１０３ｃと同一の形状となっている。
【００９０】
半径拡大部材１０３ｃ、１０３ｄ、１０３ｅは、１０３ｃ、１０３ｄ、１０３ｅが本体１０３ａの外縁から飛び出した状態では、誘導部材１０３ｂの他端から長い半径Ｒの円周方向に延びる面を有する。
【００９１】
半径可変円盤１０３Ａの外周面には紐体１０６が掛けられており、紐体の両端にはそれぞれ第一錘１０７と第二錘１０８が取り付けられている。
【００９２】
図５（ａ）に示すように、半径可変円盤１０３Ａの半径が短い半径ｒである状態では、第一錘１０７の質量から第二錘１０８の質量を引いた値に重力加速度を乗じてさらに半径可変円盤１０３Ａの短い半径ｒを乗じた値に基いて半径可変円盤１０３Ａに発生する第二トルクは、定トルク円盤に発生する一定のトルクよりも小さくなっている。そのため、図５（ａ）に示すように矢印Ｃの方向に出力軸１０２が順方向回動するようになっている。
【００９３】
例えば、図５（ａ）の矢印Ｃの方向に出力軸１０２が順方向回動している状態で、第一錘１０７又は第二錘１０８の位置をセンサーで検出する。第一錘１０７又は第二錘１０８の位置が所定の位置に達した時に、図５（ｂ）示すように誘導部材１０３ｂの一部を本体１０３ａの外縁から飛び出させる。次いで、図５（ｃ）から図５（ｄ）に示すように、半径拡大部材１０３ｃ、１０３ｄ、１０３ｅを順次、本体１０３ａの外縁から飛び出させる。最後に図５（ｅ）に示すように誘導部材１０３ｂの残りを本体１０３ａの外縁から飛び出させる。その結果、半径可変円盤１０３Ａは、短い半径ｒから長い半径Ｒへと半径を長くすることができる。
【００９４】
図５（ｅ）に示すように半径可変円盤１０３Ａの半径が長い半径Ｒである状態では、定トルク円盤に発生する一定のトルクは、第一錘１０７の質量から第二錘１０８の質量を引いた値に重力加速度を乗じてさらに半径可変円盤１０３Ａの長い半径を乗じた値に基いて半径可変円盤１０３Ａに発生する第一トルクよりも小さくなっている。そのため、図５（ｅ）に示すように矢印Ｄの方向に出力軸１０２が逆方向回動するようになっている。
【００９５】
例えば、図５（ｅ）の矢印Ｄの方向に出力軸１０２が逆方向回動している状態で、第一錘１０７又は第二錘１０８の位置をセンサーで検出することで、第一錘１０７又は第二錘１０８の位置が所定の位置に達した時に、図５（ｄ）から図５（ａ）の順に、誘導部材１０３ｂの一部、及び半径拡大部材１０３ｅ、１０３ｄ、１０３ｃ及び誘導部材１０３ｂの残りを順次、本体１０３ａの内部に収納することで、半径可変円盤１０３Ａは、長い半径Ｒから短い半径ｒへと半径を短くすることができる。
【００９６】
したがって、図５に示す半径可変円盤１０３Ａを有する原動機は、半径可変円盤１０３Ａの半径が長い半径Ｒである状態と半径可変円盤１０３Ａの半径が短い半径ｒである状態との間を所定間隔で遷移することによって、出力軸１０２が順方向回動と逆方向回動を繰り返すことが可能となっている。
【００９７】
図６は、半径可変円盤の別の実施形態を示す。半径可変円盤１０３Ｂは、図６に示すように長い半径Ｒ及び短い半径ｒに変化させることができる。半径可変円盤１０３Ｂは、短い半径ｒを有する本体１０３ａと、出力軸１０２から垂下する垂下板１０３ｆと、垂下板１０３ｆの下端に接続されている誘導部材１０３ｇと、この誘導部材１０３ｇの下端に接続されている半径拡大部材１０３ｈと、この半径拡大部材１０３ｈの下端に接続されている半径拡大部材１０３ｉと、この半径拡大部材１０３ｉの下端に接続されている半径拡大部材１０３ｊと、この半径拡大部材１０３ｊの下端に接続されている半径拡大部材１０３ｋとを有する。
【００９８】
半径可変円盤１０３Ｂは出力軸１０２に固定されている。これに対して、垂下板１０３ｆは、出力軸１０２が回動しても、垂下した状態を維持するようになっている。
【００９９】
誘導部材１０３ｇは、本体１０３ａの外縁に巻きついた状態で、一端が本体１０３ａの外縁にあり円周方向に他端に進むにしたがって本体１０３ａの外縁との距離が増加する面を有する。
【０１００】
半径拡大部材１０３ｈ、１０３ｉ及び１０３ｊは、本体１０３ａの外縁に巻きついた状態で、誘導部材１０３ｇの他端から長い半径Ｒの円周方向に延びる面を有する。
【０１０１】
半径拡大部材１０３ｋは、本体１０３ａの外縁に巻きついた状態で、誘導部材１０３ｇと重なることによって、半径拡大部材１０３ｈと同一の形状となる。
【０１０２】
以下、半径可変円盤１０３Ｂが短い半径ｒの状態から長い半径Ｒの状態に変化することについて説明する。
【０１０３】
図６（ａ）の矢印Ｃの方向に出力軸１０２が順方向回動している状態で、第一錘１０７又は第二錘１０８の位置をセンサーで検出する。第一錘１０７又は第二錘１０８の位置が所定の位置に達した時に、垂下板１０３ｆが本体１０３ａと一体となって順方向回動するようになっている。
【０１０４】
垂下板１０３ｆの回動によって、図６（ｂ）に示すように、まず、誘導部材１０３ｇが本体１０３ａの外縁に巻きつく。次いで図６（ｃ）〜図６（ｅ）に示すように、半径拡大部材１０３ｈ、１０３ｉ、１０３ｊが順次、本体１０３ａの外縁に巻きつく。最後に、図６（ｆ）に示すように半径拡大部材１０３ｋが誘導部材１０３ｇに巻きつく。
【０１０５】
半径可変円盤１０３Ｂは本体１０３ａ、誘導部材１０３ｇ、半径拡大部材１０３ｈ、半径拡大部材１０３ｉ、半径拡大部材１０３ｊ及び半径拡大部材１０３ｋが一体となって回動する。この状態の半径可変円盤１０３Ｂは、垂下板１０３ｆが本体１０３ａと一体となって回動し続ける。よって、半径可変円盤１０３Ｂは、短い半径ｒから長い半径Ｒへと半径を長くすることができる。
【０１０６】
以下、半径可変円盤１０３Ｂが長い半径Ｒの状態から短い半径ｒの状態に変化することについて説明する。
【０１０７】
図６（ｆ）の矢印Ｄの方向に出力軸１０２が逆方向回動している状態で、第一錘１０７又は第二錘１０８の位置をセンサーで検出する。第一錘１０７又は第二錘１０８の位置が所定の位置に達した時に、図６（ｆ）に示す状態から図６（ｅ）に示す状態となるように、半径拡大部材１０３ｋが、誘導部材１０３ｇから離れ垂下する。
【０１０８】
次いで、図６（ｄ）〜図６（ｂ）に示すように半径拡大部材１０３ｈ、１０３ｉ、１０３ｊが順次、本体１０３ａの外縁から離れ垂下する。最後に、図６（ａ）に示すように誘導部材１０３ｇが本体１０３ａの外縁から離れ垂下し、垂下板１０３ｆが本体１０３ａと一体に回動することが解除され、出力軸１０２から垂下する。
【０１０９】
垂下板１０３ｆは、出力軸１０２が回動しても、垂下した状態を維持する。半径可変円盤１０３Ｂは本体１０３ａのみが回動する。よって、半径可変円盤１０３Ｂは、半径Ｒから半径ｒへと短くすることができる。
【０１１０】
したがって、図５に示す半径可変円盤１０３Ａと同様に、図６に示す半径可変円盤１０３Ｂを有する原動機も、半径可変円盤１０３Ｂの半径が長い半径Ｒである状態と半径可変円盤１０３Ｂの半径が短い半径ｒである状態との間を所定間隔で遷移することによって、出力軸１０２が順方向回動と逆方向回動を繰り返すことが可能となっている。
【０１１１】
上記の原動機においては、出力軸が順方向回動と逆方向回動を行った場合、第一錘及び第二錘が、順方向回動する前の初期位置に戻るにも関わらず、第三錘と第四錘が順方向回動する前の初期位置まで戻らないという現象が発生する。これにより、出力軸が順方向回動と逆方向回動を繰り返すたびに、第三錘と第四錘の上昇距離又は降下距離が小さくなっていくという問題がある。
【０１１２】
そこで、この問題を解決する本発明の別の実施形態の原動機２０１について、前述の実施形態の原動機１と共通する部分の説明を省略し、異なる部分について以下に説明する。
【０１１３】
図７〜図１０に示すように、原動機２０１は、３つの第一円盤２０３、第二円盤２０４及び定トルク円盤２０５を有する。第一円盤２０３の半径は、第二円盤２０４の半径より長くなっている。第二円盤２０４の半径は、定トルク円盤２０５の半径より長くなっている。
【０１１４】
原動機２０１は、出力軸２０２が順方向回動と逆方向回動をした後に、第三錘２１０と第四錘２１１を順方向回動する前のそれぞれの初期位置まで上昇または下降させる位置調整手段を有する。
【０１１５】
出力軸２０２は、定トルク円盤２０５が固定された出力軸２０２ｂと、定トルク円盤以外の円盤である第一円盤２０３及び第二円盤２０４が固定された出力軸２０２ａと、出力軸２０２ａと出力軸２０２ｂとの間に設けられたクラッチ２０２ｃからなる。クラッチ２０２ｃがつながっている状態では、出力軸２０２ａと出力軸２０２ｂは一体となって回動するようになっている。クラッチ２０２ｃが切られている状態では、出力軸２０２ａと出力軸２０２ｂは、それぞれ独立に回動可能となっている。
【０１１６】
位置調整手段は、クラッチ２０２ｃと、出力軸２０２ｂを回動させるモーターＭとを備える。
【０１１７】
以下、位置調整手段を有する原動機２０１の動作について説明する。
【０１１８】
図７に示すように、クラッチ２０２ｃがつながれており、第一紐体２０６が第二円盤２０４の外周面に掛けられた状態では、第一錘２０７の質量から第二錘２０８の質量を引いた値に重力加速度を乗じてさらに第二円盤２０４の半径の長さを乗じた値に基いて第二円盤２０４に発生する第二トルクは、定トルク円盤２０５に発生する一定のトルクよりも小さくなっている。よって、原動機２０１の出力軸２０２は、順方向回動する。
【０１１９】
この順方向回動する前の図６における第二錘２０８の位置が第二錘２０８の初期位置となる。この順方向回動する前の図６における第三錘２１０の位置が第三錘２１０の初期位置となる。
【０１２０】
原動機２０１の出力軸２０２が順方向回動することによって、第一錘２０７は上昇し、第二錘２０８は降下する。第一錘２０７は上昇する過程で、第一錘用ガイド手段２１３の下部２１３ｃから接続部２１３ｂを通過して第一錘用ガイド手段２１３の上部２１３ａの位置となる。
【０１２１】
第一錘２０７が上昇する過程で、第一紐体２０６が第二円盤２０４の外周面２４１に掛けられた状態から、誘導路２１２によって第一紐体２０６の一部が第一円盤２０３の外周面２３１に誘導される。
【０１２２】
原動機２０１の出力軸２０２がさらに順方向回動することによって、図８に示すように第一紐体２０６が第一円盤２０３の外周面２３１に掛けられた状態となる。
【０１２３】
第二錘２０８の降下量と第三錘２１０の降下量との比率は、第二円盤２０４の半径と定トルク円盤２０５の半径との比率と同じになる。つまり、図８に示すように、原動機２０１では、第二錘２０８の降下量に比べて、第三錘２１０の降下量が小さくなる。
【０１２４】
図８に示すように、第一紐体２０６が第一円盤２０３の外周面２３１に掛けられた状態では、定トルク円盤２０５に発生する一定のトルクは、第一錘２０７の質量から第二錘２０８の質量を引いた値に重力加速度を乗じてさらに第一円盤２０３の半径の長さを乗じた値に基いて第一円盤２０３に発生する第一トルクよりも小さくなっている。よって、原動機２０１の出力軸２０２は逆方向回動する。
【０１２５】
原動機２０１の出力軸２０２が逆方向回動することによって、第一錘２０７は降下し、第二錘２０８は降上昇する。第二錘２０８は上昇する過程で、第二錘用ガイド手段２１４の下部２１４ｃから接続部２１４ｂを通過して第二錘用ガイド手段２１４の上部２１４ａの位置となる。
【０１２６】
第二錘２０８が上昇する過程で、第一紐体２０６が第一円盤２０３の外周面２３１に掛けられた状態から、誘導路２１２によって第一紐体２０６の一部が第二円盤２０４の外周面２４１に誘導される。
【０１２７】
原動機２０１の出力軸２０２がさらに逆方向回動することによって、図９に示すように第一紐体２０６が第二円盤２０４の外周面２４１に掛けられた状態となる。
【０１２８】
第二錘２０８の上昇量と第三錘２１０の上昇量との比率は、第一円盤２０３の半径と定トルク円盤２０５の半径との比率と同じになる。つまり、図９に示すように、原動機２０１では、第二錘２０８の上昇量に比べて、第三錘２１０の上昇量が小さくなる。
【０１２９】
よって、図７の状態から出力軸２０２が順方向回動して図８の状態となり、さらに逆方向回動して図９の状態となった場合、第二錘２０８は、第二錘２０８の初期位置に戻ったとしても、第三錘２１０は、第三錘２１０の初期位置に戻らないこととなる。
【０１３０】
そのため、もし出力軸２０２が順方向回動して、さらに逆方向回動して第二錘２０８が初期位置に戻ることを繰り返した場合、第三錘２１０の降下し始める位置がどんどん低くなることによって、定トルク円盤２０５の外周面２５１に掛けられた第二紐体２０９に偏りが生じる。
【０１３１】
第二紐体２０９の偏りは、出力軸２０２が順方向回動する際の第二錘２０８の降下量及び第一錘２０７の上昇量も制限することとなる。また、第二紐体２０９の偏りは、出力軸２０２が逆方向回動する際の第二錘２０８の上昇量及び第一錘２０７の下降量も制限することとなる。
【０１３２】
そこで、図１０に示すように、原動機２０１は、クラッチ２０２ｃを切って、モーターＭで出力軸２０２ｂのみを矢印Ｅの方向に回動させることによって、第三錘２１０を初期位置までに上昇させる。原動機２０１は、クラッチ２０２ｃを切った状態では、出力軸２０２ａは回動しないようにする。次いで、クラッチ２０２ｃをつなぐことによって、原動機２０１は、図７の状態に戻すことができる。
【０１３３】
原動機２０１は、位置調整手段によって、第二紐体２０９の偏りを除去できる。原動機２０１は、定期的に第二紐体２０９の偏りを除去しながら、第一紐体２０６が第一円盤２０３の外周面２３１に掛けられた状態と第二円盤２０４の外周面２４１に掛けられた状態との間を所定間隔で遷移することによって、出力軸２０２が順方向回動と逆方向回動を繰り返すことが可能となっている。
【０１３４】
第二紐体の偏りを発生させないこと目的とする本発明の別の実施形態の原動機３０１について、前述の実施形態の原動機１と共通する部分の説明を省略し、異なる部分について以下に説明する。
【０１３５】
原動機３０１は、４つの第一円盤３０３、第二円盤３０４、第三円盤３０５Ａ及び第四円盤３０５Ｂを有する。原動機３０１は、前述の実施形態の原動機１の定トルク円盤の代わりに、第三円盤３０５Ａ及び第四円盤３０５Ｂが出力軸３０２に固定されている。
【０１３６】
第一円盤３０３の半径は、第二円盤３０４の半径より長くなっている。第二円盤３０４の半径は、第三円盤３０５Ａの半径より長くなっている。第三円盤３０５Ａの半径は、第四円盤３０５Ｂの半径より長くなっている。
【０１３７】
第一円盤３０３の半径の長さから第二円盤３０４の半径の長さを引いた値が、第三円盤３０５Ａの半径の長さから第四円盤３０５Ｂの半径の長さを引いた値と一致する。
【０１３８】
原動機３０１は、第三円盤３０５Ａの外周面３５１Ａと第四円盤３０５Ｂの外周面３５１Ｂとを繋ぐ誘導路３５１Ｃを更に有している。
【０１３９】
誘導路３５１Ｃは、第三円盤３５１Ａの外周面から分岐し、順回動方向に進むにしたがって、第三円盤３０５Ａの外周面３５１Ａから軸線方向と平行な方向に離れ第四円盤３０５Ｂの外周面３５１Ｂに近づいていき、第四円盤３０５Ｂの外周面３５１Ｂと合流するようになっている。
【０１４０】
この誘導路３５１Ｃを介して、第二紐体３０９は、第三円盤３０５Ａの外周面３５１Ａに掛けられた状態と第四円盤３０５Ｂの外周面３５１Ｂに掛けられた状態との間で遷移可能となっている。
【０１４１】
尚、図１１〜図１３に記載されていないが、原動機３０１は、第一錘３０７〜第四錘３１１を案内するガイド手段を有する。各ガイド手段によって、第一錘３０７〜第四錘３１１は、それぞれの錘が上昇及び降下する過程で所定の位置に案内されるようになっている。
【０１４２】
各ガイド手段が第一錘３０７、第二錘３０８を案内することによって、第一紐体３０６は、第一円盤３０３の外周面３３１に掛けられた状態と第二円盤３０４の外周面３４１に掛けられた状態との間で遷移可能となっている。
【０１４３】
また、各ガイド手段が第三錘３１０、第四錘３１１を案内することによって、第二紐体３０９は、第三円盤３０５Ａの外周面３５１Ａに掛けられた状態と第四円盤３０５Ｂの外周面３５１Ｂに掛けられた状態との間で遷移可能となっている。
【０１４４】
以下、原動機３０１の動作について、図１１〜図１３を参照して説明する。
【０１４５】
図１１に示すように、第一紐体３０６が第一円盤３０３の外周面３３１に掛けられ、第二紐体３０９が第三円盤３０５Ａの外周面３５１Ａに掛けられた状態では、第一錘３０７の質量から第二錘３０８の質量を引いた値に重力加速度を乗じてさらに第一円盤３０３の半径の長さを乗じた値に基いて第一円盤３０３に発生する第一トルクは、第三錘３１０の質量から第四錘３１１の質量を引いた値に重力加速度を乗じてさらに第三円盤３０５Ａの半径の長さを乗じた値に基いて第三円盤３０５Ａに発生する第三トルクよりも小さくなっている。よって、原動機３０１の出力軸３０２は、矢印Ａの方向に順方向回動する。
【０１４６】
原動機３０１の出力軸３０２が順方向回動することによって、第一錘３０７及び第四錘３１１は上昇し、第二錘３０８及び第三錘３１０は降下する。第一錘３０７は上昇する過程で、図１１に示すように第一円盤３０３から第一紐体３０６の一端が垂下する位置から、図１２に示すように第二円盤３０４から第一紐体３０６の一端が垂下する位置に案内される。同様に、第四錘３１１は上昇する過程で、図１１に示すように第三円盤３０５Ａから第二紐体３０９の一端が垂下する位置から、図１２に示すように第四円盤３０５Ｂから第二紐体３０９の一端が垂下する位置に案内される。
【０１４７】
図１２に示すように、第一錘３０７が上昇する過程で、第一紐体３０６が第一円盤３０３の外周面３３１に掛けられた状態から、誘導路３１２によって第一紐体３０６の一部が第二円盤３０４の外周面３４１に誘導される。
【０１４８】
同様に、図１２に示すように、第四錘３１１が上昇する過程で、第二紐体３０９が第三円盤３０５Ａの外周面３５１Ａに掛けられた状態から、誘導路３５１Ｃによって第二紐体３０９の一部が第四円盤３０５Ｂの外周面３５１Ｂに誘導される。
【０１４９】
図１２に示す状態から、原動機３０１の出力軸３０２がさらに順方向回動することによって、図１３に示すように、第一紐体３０６が第二円盤３０４の外周面３４１に掛けられ、第二紐体３０９が第四円盤３０５Ｂの外周面３５１Ｂに掛けられた状態となる。
【０１５０】
図１３に示すように、第一紐体３０６が第二円盤３０４の外周面３４１に掛けられ、第二紐体３０９が第四円盤３０５Ｂの外周面３５１Ｂに掛けられた状態では、第一錘３０７の質量から第二錘３０８の質量を引いた値に重力加速度を乗じてさらに第二円盤３０４の半径の長さを乗じた値に基いて第二円盤３０４に発生する第二トルクは、第三錘３１０の質量から第四錘３１１の質量を引いた値に重力加速度を乗じてさらに第四円盤３０５Ｂの半径の長さを乗じた値に基いて第四円盤３０５に発生する第四トルクより大きくなっている。よって、原動機３０１の出力軸３０２は矢印Ｂの方向に逆方向回動する。
【０１５１】
原動機３０１の出力軸３０２が逆方向回動することによって、第一錘３０７及び第四錘３１１は降下し、第二錘３０８及び第三錘３１０は上昇する。第二錘３０８は上昇する過程で、第二円盤３０４から第一紐体３０６の他端が垂下する位置から、第一円盤３０３から第一紐体３０６の他端が垂下する位置に案内される。同様に、第三錘３１０は上昇する過程で、第四円盤３０５Ｂから第二紐体３０９の他端が垂下する位置から、第三円盤３０５Ａから第二紐体３０９の他端が垂下する位置に案内される。
【０１５２】
第二錘３０８が上昇する過程で、第一紐体３０６が第二円盤３０４の外周面３４１に掛けられた状態から、誘導路３１２によって第一紐体３０６の一部が第一円盤３０３の外周面３３１に誘導される。
【０１５３】
第三錘３１０が上昇する過程で、第二紐体３０９が第四円盤３０５Ｂの外周面３５１Ｂに掛けられた状態から、誘導路３１５Ｃによって第二紐体３０９の一部が第三円盤３１５Ａの外周面３５１Ａに誘導される。
【０１５４】
原動機３０１の出力軸３０２がさらに逆方向回動することによって、図１１に示すように第一紐体３０６が第一円盤３０３の外周面３３１に掛けられ、第二紐体３０９が第三円盤３０５Ａの外周面３５１Ａに掛けられた状態となる。
【０１５５】
図１１に示すように、第一紐体３０６が第一円盤３０３の外周面３３１に掛けられ、第二紐体３０９が第三円盤３０５Ａの外周面３５１Ａに掛けられた状態では、再び原動機３０１の出力軸３０２は、順方向回動する。
【０１５６】
したがって、原動機３０１は、第一紐体３０６が第一円盤３０３の外周面３３１に掛けられ、第二紐体３０９が第三円盤３０５Ａの外周面３５１Ａに掛けられた状態と第一紐体３０６が第二円盤３０４の外周面３４１に掛けられ、第二紐体３０９が第四円盤３０５Ｂの外周面３５１Ｂに掛けられた状態との間を所定間隔で遷移することによって、出力軸３０２が順方向回動と逆方向回動を繰り返すことが可能となっている。
【０１５７】
原動機３０１は、第一円盤３０３の半径の長さから第二円盤３０４の半径の長さを引いた値が、第三円盤３０５Ａの半径の長さから第四円盤３０５Ｂの半径の長さを引いた値と一致する。これにより、原動機３０１は、出力軸３０２が順方向回動と逆方向回動を行った場合、第一錘３０７及び第二錘３０８が、図１１に示す順方向回動する前の初期位置に戻ると、第三錘３１０と第四錘３１１が順方向回動する前の初期位置まで戻る。したがって、原動機３０１は、出力軸が順方向回動と逆方向回動を繰り返しても、第二紐体３０９の偏りが発生しない。
【０１５８】
上記実施形態では、原動機１は、３つの第一円盤、第二円盤及び定トルク円盤を有する場合について説明したがこれに限定されることはない。原動機は、例えば、４つ以上の円盤を有していてもよい。
【０１５９】
上記実施形態では、第一円盤３の外周面３１及び第二円盤４の外周面４１には、それぞれ掛けられた第一紐体６が落ち込む窪みが全周に渡って形成されている場合について説明したが、これに限定されることはない。第一円盤及び第二円盤がギアであって、第一円盤の外周面及び第二円盤の外周面に歯が形成されており、紐体がそのギアと噛み合うことが可能なチェーンであってもよい。
【０１６０】
上記実施形態では、図１から３及び５に示すように第一錘７，１０７の外形が第二錘８，１０８の外形より大きい場合について説明したが、これに限定されることはない。第一錘が第二錘より質量が大きくなっていれば、第一錘の外形と第二錘の外形が同一形状となっていてもよい。
【０１６１】
上記実施形態では、定トルク円盤５の外周面５１には、第二紐体９が掛けられており、第二紐体９の両端にそれぞれ第三錘１０と第四錘１１とが取り付けられている場合について説明したが、これに限定されることはない。定トルク円盤に一定のトルクを発生させるために、例えば、定トルク円盤の外周面に第二紐体の一端が固定されており、他端に錘が取り付けられていてもよい。
【０１６２】
上記実施形態では、第一錘用ガイド手段１３及び第二錘用ガイド手段１４は、並行する一対の棒体である場合について説明したが、これに限定されることはない。第一錘用ガイド手段及び第二錘用ガイド手段は、レールとガイドの組み合わせ又はボールスプライン等を利用して第一錘及び第二錘を案内するようになっていてもよい。
【０１６３】
上記実施形態では、図５及び図６に示す場合に半径可変円盤１０３Ａ及び１０３Ｂついて説明したが、この構造は一例であり、これに限定されることはない。半径可変円盤は、他の構造によって、半径が短い状態と半径が長い状態を実現してもよい。
【０１６４】
上記実施形態では、原動機２０１は、第一円盤２０３の半径は、第二円盤２０４の半径より長くなっており、第二円盤２０４の半径は、定トルク円盤２０５の半径より長くなっている。場合について説明したがこれに限定されることはない。原動機は、例えば、第一円盤の半径が定トルク円盤の半径より長くなっており、定トルク円盤の半径が第二円盤の半径より長くなっている等、第一円盤、第二円盤及び定トルク円盤の半径の長さの組み合わせを自由に変えてもよい。
【０１６５】
上記実施形態では、図１１から１３に示すように第一錘３０７の外形が第二錘３０８の外形より大きく、第三錘３１０の外形が第四錘３１１の外形より大きい場合について説明したが、これに限定されることはない。第一錘が第二錘より質量が大きくなっており、第三錘が第四錘より質量が大きくなっていれば、第一錘の外形、第二錘の外形、第三錘の外形及び第四錘の外形が同一形状となっていてもよい。
【０１６６】
上記実施形態では、原動機３０１は、４つの第一円盤、第二円盤、第三円盤及び第四円盤を有する場合について説明したがこれに限定されることはない。原動機は、例えば、５つ以上の円盤を有していてもよい。
【符号の説明】
【０１６７】
１          原動機
２          出力軸
３          第一円盤
４          第二円盤
５          定トルク円盤
６          第一紐体
７          第一錘
８          第二錘
９          第二紐体
１０        第三錘
１１        第四錘
１２        誘導路
１３        第一錘用ガイド手段
１３ａ      上部
１３ｂ      接続部
１３ｃ      下部
１４        第二錘用ガイド手段
１４ａ      上部
１４ｂ      接続部
１４ｃ      下部
１５        傾斜面
３１        外周面
４１        外周面
５１        外周面
１０１      原動機
１０２      出力軸
１０３Ａ，１０３Ａ      半径可変円盤
１０３ａ    本体
１０３ｂ    誘導部材
１０３ｃ，１０３ｄ，１０３ｅ    半径拡大部材
１０３ｆ    垂下板
１０３ｇ    誘導部材
１０３ｈ，１０３ｉ，１０３ｊ，１０３ｋ    半径拡大部材
１０６      紐体
１０７      第一錘
１０８      第二錘
２０１      原動機
２０２      出力軸
２０２ａ    出力軸
２０２ｂ    出力軸
２０２ｃ    クラッチ
２０３      第一円盤
２０４      第二円盤
２０５      定トルク円盤
２０６      第一紐体
２０７      第一錘
２０８      第二錘
２０９      第二紐体
２１０      第三錘
２１１      第四錘
２１２      誘導路
２１３      第一錘用ガイド手段
２１３ａ    上部
２１３ｂ    接続部
２１３ｃ    下部
２１４      第二錘用ガイド手段
２１４ａ    上部
２１４ｂ    接続部
２１４ｃ    下部
２３１      外周面
２４１      外周面
２５１      外周面
３０１      原動機
３０２      出力軸
３０３      第一円盤
３０４      第二円盤
３０５Ａ    第三円盤
３０５Ｂ    第四円盤
３０６      第一紐体
３０７      第一錘
３０８      第二錘
３０９      第二紐体
３１０      第三錘
３１１      第四錘
３１２      誘導路
３３１      外周面
３４１      外周面
３５１Ａ    外周面
３５１Ｂ    外周面
３５１Ｃ    誘導路
【図１】
2018084227.tif 000003
【図２】
2018084227.tif 000004
【図３】
2018084227.tif 000005
【図４】
2018084227.tif 000006
【図５】
2018084227.tif 000007
【図６】
2018084227.tif 000008
【図７】
2018084227.tif 000009
【図８】
2018084227.tif 000010
【図９】
2018084227.tif 000011
【図１０】
2018084227.tif 000012
【図１１】
2018084227.tif 000013
【図１２】
2018084227.tif 000014
【図１３】
2018084227.tif 000015