(57)【要約】【課題】簡単な構造で継続回転が可能で、電池等で駆動できる他、指等で押すことによって継続運転が可能な化石燃料を必要としない回転装置を提供する。【解決手段】シリンダー室１２及びシリンダー室１２の基側に連結されるクランク室１１と、シリンダー室１２内を往復移動するピストン１６と、ピストン１６及びクランク室１１に配置されたクランクアーム２５を連結するクランクロッド１７と、クランクアーム２５が装着されたクランク軸１５に設けられたフライホイル１８とを有する化石燃料を必要としない回転装置１０において、ピストン１６とシリンダー室１２の天井部３９との間に、ピストン１６上に基端部があり天井部３９側に先端部があってピストン１６を押圧する弾性部材３３を備え、少なくともピストン１６の下降時に弾性部材３３の先端部を付勢する押圧手段３５と、クランク軸１５の角度を検知して所定時間オンとなる始動モータ５２を設けた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダー室及び該シリンダー室の基側に連結されるクランク室と、前記シリンダー室内を往復移動するピストンと、該ピストン及び前記クランク室に配置されたクランクアームを連結するクランクロッドと、前記クランクアームが装着されたクランク軸に設けられたフライホイルとを有する化石燃料を必要としない回転装置において、
前記ピストンと前記シリンダー室の天井部との間に、前記ピストン上に基端部があり、前記天井部側に先端部があって、前記ピストンを押圧する弾性部材を備え、前記弾性部材の先端部を、少なくとも前記ピストンの下降時に付勢する押圧手段を設け、更に、前記クランク軸に始動モータを設け、前記クランク軸の角度を検出手段で検知して、所定角度位置で前記始動モータを所定時間オンにしたことを特徴とする化石燃料を必要としない回転装置。
【請求項２】
請求項１記載の化石燃料を必要としない回転装置において、前記始動モータは、一方向クラッチを介して前記クランク軸に連結されていることを特徴とする化石燃料を必要としない回転装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の化石燃料を必要としない回転装置において、前記押圧手段は、前記クランク軸の回転によって、前記弾性部材の先端部を押圧する偏芯カムを有することを特徴とする化石燃料を必要としない回転装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１記載の化石燃料を必要としない回転装置において、前記弾性部材の先端側には、前記押圧手段を構成するスプリング受け部材が設けられていることを特徴とする化石燃料を必要としない回転装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１記載の化石燃料を必要としない回転装置において、前記始動モータは、ソーラーパネルに接続された電池を電源として駆動されることを特徴とする化石燃料を必要としない回転装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、簡便な駆動力を用いて、又は自己の動力を補助的、或いは主体的に用いて回転運動を保持する化石燃料を必要としない回転装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のレシプロエンジンは、シリンダーの中に往復動するピストンを設け、シリンダー内でガソリンを含んだ気体を吸気し、ピストンで圧縮し、気体を爆発させ、爆発気体を排気する工程を繰り返し、ピストンの往復運動を回転運動に変えるクランク機構を用いて、回転動力を得ている（特許文献１参照）。そして、クランク軸の外側端部には、フライホイル（弾み車）が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０６−３２３１５９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、ガソリンを使用して回転する機関では、フライホイルが高速回転し、ピストンの直径が２ｃｍを超えるものは回転力も強く、人が操作できるものではなかった。
【０００５】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、簡単な構造で継続回転が可能で、電池等で駆動できる他、指等で押すことによって継続運転が可能な化石燃料を必要としない回転装置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】
前記目的に沿う本発明に係る化石燃料を必要としない回転装置は、シリンダー室及び該シリンダー室の基側に連結されるクランク室と、前記シリンダー室内を往復移動するピストンと、該ピストン及び前記クランク室に配置されたクランクアームを連結するクランクロッドと、前記クランクアームが装着されたクランク軸に設けられたフライホイルとを有する化石燃料を必要としない回転装置において、
前記ピストンと前記シリンダー室の天井部との間に、前記ピストン上に基端部があり、前記天井部側に先端部があって、前記ピストンを押圧する弾性部材を備え、前記弾性部材の先端部を、少なくとも前記ピストンの下降時に付勢する押圧手段を設け、更に、前記クランク軸に始動モータを設け、前記クランク軸の角度を検出手段で検知して、所定角度位置で前記始動モータを所定時間オンにした。
なお、この回転装置において、最初はフライホイルが停止しているので、手動又は別の装置によってフライホイル（又は、クランク軸）を初期回転させるが、別にスイッチを設けて、始動モータによってフライホイルを初期回転させることもできる。
【０００７】
また、本発明に係る化石燃料を必要としない回転装置において、前記始動モータは、一方向クラッチを介して前記クランク軸に連結されていることが好ましい。
【０００８】
本発明に係る化石燃料を必要としない回転装置において、前記押圧手段は、前記クランク軸の回転によって、前記弾性部材の先端部を押圧する偏芯カムを有することもできる。
【０００９】
本発明に係る化石燃料を必要としない回転装置において、前記弾性部材の先端側には、前記押圧手段を構成するスプリング受け部材が設けられていることが好ましい。
【００１０】
そして、本発明に係る化石燃料を必要としない回転装置において、前記始動モータは、ソーラーパネルに接続された電池を電源として駆動されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る化石燃料を必要としない回転装置は、ピストンとシリンダー室の天井部との間に、ピストン上に基端部があり、天井部側に先端部があって、ピストンを押圧する弾性部材を備え、更に、弾性部材の先端部を、少なくともピストンの下降時に付勢する押圧手段を設け、クランク軸の角度を検出手段で検知して、所定角度位置で所定時間オンとなる始動モータをクランク軸に設けているので、押圧手段の操作によって、ピストンの下降動作にエネルギーを与え、フライホイルを回転させることができると共に、始動モータを周期的（定期的）に一定時間駆動してクランク軸の回転を付勢することにより、フライホイルの回転を継続することができる。
【００１２】
本発明に係る化石燃料を必要としない回転装置において、始動モータが、一方向クラッチを介してクランク軸に連結されている場合は、始動モータの回転を必要時に確実にクランク軸に伝達することによって、より安定したフライホイルの継続回転を行うことができる。
【００１３】
本発明に係る化石燃料を必要としない回転装置において、押圧手段が、クランク軸の回転によって、弾性部材の先端部を押圧する偏芯カムを有する場合は、ピストンが下降を開始した時期に弾性部材を押圧することになり、より長時間のフライホイルの継続回転を行うことができる。
【００１４】
本発明に係る化石燃料を必要としない回転装置において、弾性部材の先端側に、押圧手段を構成するスプリング受け部材を設けた場合、弾性部材への荷重伝達が容易かつ確実となる。
【００１５】
本発明に係る化石燃料を必要としない回転装置において、始動モータが、ソーラーパネルに接続された電池を電源として駆動される場合、ソーラーパネルによって充電された電池から必要時に電力を供給することができ、環境保護性、動作の安定性に優れる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の一実施の形態に係る化石燃料を必要としない回転装置の説明図である。
【図２】（Ａ）、（Ｂ）は同回転装置の動作の説明図である。
【図３】同回転装置の検出手段の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態について説明する。図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、本発明の一実施の形態に係る化石燃料を必要としない回転装置１０（以下、単に回転装置１０という）は、下部（基側）にクランク室１１が連結されたシリンダー室１２と、ハウジングを構成するクランク室１１に水平配置され、両側をベアリング１３、１４によって回転自由に支持されたクランク軸１５と、シリンダー室１２内を往復移動するピストン１６と、ピストン１６及びクランク軸１５を連結するクランクロッド１７と、クランク軸１５の片側に装着されたフライホイル１８とを有する。
【００１８】
ピストン１６は内側に水平軸２０を有して、水平軸２０にはベアリング又はブッシュからなる軸受２２、２３を介してクランクロッド１７の先部２４が回転自由に連結されている。クランクロッド１７の基端部はクランク軸１５の中央に設けられているクランクアーム２５の先部２６にある水平軸２７に、ベアリング又はブッシュからなる軸受２８、２９を介して回転自由に取付けられている。
【００１９】
ピストン１６とシリンダー室１２の天井部（天井部材）３９との間には、ピストン１６を押圧する弾性部材の一例である圧縮スプリング３３が設けられている。圧縮スプリング３３の基端部はピストン１６の上部に設けられたスプリング受け部３４上にある。圧縮スプリング３３の天井部３９側にある先端部には、押圧手段３５の一部品を構成する押圧受け部材３６が設けられている。押圧受け部材３６は圧縮スプリング３３の先端部が嵌入する円形受け座（スプリング受け部材の一例）３７とシリンダー室１２の天井部３９を貫通する押圧ロッド３８を有している。
【００２０】
この実施の形態では、平板状の天井部３９の上には、押圧手段３５の一部を形成するカム機構４０が設けられている。カム機構４０は、側板４１、４２に設けられた軸受４３、４４によって回転自由に支持されるカム軸４５とカム軸４５に支持される偏芯カム４６とを有している。カム軸４５の一端にはスプロケット４８が設けられ、クランク軸１５の一端に設けられているスプロケット４９とチェーン５０によって連結されている。スプロケット４８とスプロケット４９は同一歯数で、クランク軸１５の回転に合わせて偏芯カム４６が回転するようになっている。なお、この実施の形態においては、押圧手段３５は、押圧受け部材３６、カム機構４０（偏芯カム４６とカム軸４５）、スプロケット４８、４９、チェーン５０を有して構成されている。
【００２１】
クランク軸１５の一端には、一方向クラッチ５１を介して始動モータ５２が連結されている。また、図１（Ａ）、（Ｂ）、図３に示すように、クランク軸１５の角度を検知する検出手段５３として、フライホイル１８の外周の所定位置にはリミットドッグ（カム）５３ａが設けられ、フライホイル１８の側部にはクランク軸角度検出用リミットスイッチ５３ｂが取付けられている。そして、フライホイル１８（クランク軸１５）が所定角度（例えばリミットドッグ５３ａが１つの場合は３６０度）回転する度に、リミットドッグ５３ａがクランク軸角度検出用リミットスイッチ５３ｂを押圧する。これにより、クランク軸１５の角度（例えば、押圧受け部材３６が上死点を通過し、下死点に移行する時期に対応）を検知することができる。
図１（Ｂ）に示すように、始動モータ５２及びクランク軸角度検出用リミットスイッチ５３ｂは制御部５５に連結されており、リミットドッグ５３ａがクランク軸角度検出用リミットスイッチ５３ｂを押圧している間、つまり、クランク軸１５の回転角度が所定の角度範囲にある間、始動モータ５２がオンとなる。但し、検出手段は、クランク軸１５の角度を検知することができればよく、適宜、選択することが可能であり、例えば、磁気センサや光センサ等を用いることができる。なお、始動モータ５２を駆動する電源として、ソーラーパネル５６に接続された電池５７が設けられている。また、始動モータ５２がオンとなる時間は、リミットドッグ５３ａの周方向長さによって調整できる。
【００２２】
続いて、この回転装置１０の動作について説明する。
フライホイル１８を手動又は電動（始動モータ５２を用いる場合もある）で回転始動すると、クランク軸１５が回転し、クランクアーム２５も回転し、ピストン１６が図２（Ｂ）に示すように昇降する。ここで、ｄはクランクロッド１７の有効長さを、ｒはクランクアーム２５の有効半径の長さを示す。
偏芯カム４６は、ピストン１６が少なくとも上昇から下降に転じた時点で、押圧受け部材３６（直接には押圧ロッド３８）を押して、圧縮スプリング３３の先端部を押圧し、ピストン１６の下降を付勢する。
【００２３】
クランク軸１５には、フライホイル１８が設けられているので、クランク軸１５の回転を保持し、フライホイル１８は、円滑に回転する。図２（Ａ）は、ピストン１６の上下動の様子（即ち、ピストン１６にかかる荷重ｆ）を示すが、図に示すハッチングの部分ｈで、偏芯カム４６が圧縮スプリング３３を押圧している。
また、押圧受け部材３６が上死点を通過し、下死点に移行するタイミングをクランク軸１５の回転角度としてリミットドッグ５３ａとクランク軸角度検出用リミットスイッチ５３ｂによる検出手段５３で検知し、その一定時間、始動モータ５２に通電することによって、クランク軸１５の回転が付勢されるので、フライホイル１８の回転が安定し、継続する。
なお、リミットドッグ５３ａの数や配置は適宜、選択することができ、押圧受け部材３６が上死点を通過し、下死点に移行する時期ではなく、例えば押圧受け部材３６が下死点を通過し、上死点に移行する時期に対応させた位置に設けてもよいし、これら両方の時期に対応させた位置や、その他の位置に設けてもよい。
【００２４】
また、リミットドッグ５３ａはマグネットや螺子止め等により、フライホイル１８の外周の任意の位置に取り付けることができる。この結果、フライホイル１８の回転を補助できる最適な位置を選択して１つ又は複数のリミットドッグ５３ａを取り付けることができる。なお、このリミットドッグ５３ａの取付け位置や数を変更して、フライホイル１８の回転が変化する様子を確認することが可能であり、理科や物理の実験教材として利用することもできる。
さらに、図１（Ｂ）に示すように、クランク軸１５にプーリ５８を取付け、負荷機械（例えば、発電機やポンプ等）５９の回転軸に取付けたプーリ６０との間をＶベルト６１で連結して、負荷機械５９を動作させることもできる。例えば、負荷機械５９として小型の発電機等を取付けた場合、玩具の駆動源とすることができる。
【００２５】
この回転装置１０においては、カム機構４０等を有して構成された押圧手段３５を用いたが、押圧受け部材のロッド部の先端（図１において、押圧ロッド３８の上端）を平面状とし、この部分を人の手又は足の操作によって、間欠的（定期的）にタイミングをとって押圧することもできる。その結果、ピストン１６を適正時期に付勢し、フライホイル１８（即ち、クランク軸１５）の回転を継続させることができる。これによって、指又は足のリハビリ等にこの回転装置１０を使用できる。なお、押圧手段は、シリンダー室の先部から突出する押しボタンであって、先端にロッド部（押しボタンの一部となる）を有して形成されている場合もある。
【００２６】
本発明は前記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲でその構成を変更することもできる。
【符号の説明】
【００２７】
１０：回転装置、１１：クランク室、１２：シリンダー室、１３、１４：ベアリング、１５：クランク軸、１６：ピストン、１７：クランクロッド、１８：フライホイル、２０：水平軸、２２、２３：軸受、２４：先部、２５：クランクアーム、２６：先部、２７：水平軸、２８、２９：軸受、３３：圧縮スプリング、３４：スプリング受け部、３５：押圧手段、３６：押圧受け部材、３７：円形受け座、３８：押圧ロッド、３９：天井部、４０：カム機構、４１、４２：側板、４３、４４：軸受、４５：カム軸、４６：偏芯カム、４８、４９：スプロケット、５０：チェーン、５１：一方向クラッチ、５２：始動モータ、５３：検出手段、５３ａ：リミットドッグ、５３ｂ：クランク軸角度検出用リミットスイッチ、５５：制御部、５６：ソーラーパネル、５７：電池、５８：プーリ、５９：負荷機械、６０：プーリ、６１：Ｖベルト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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