(57)【要約】【課題】梃子棒を利用してエネルギーを増加させる装置を提供することである。【解決手段】回転型梃子装置１０は、力点用回転体部１２と、一方端が力点用回転体部１２に接続される梃子棒部１８の他方端に接続されて力点用回転体部１２と連動して回転する作用点用回転体部１４と、力点用回転体部１２と作用点用回転体部１４との間に設けられ、梃子棒部１８が貫通された支点用軸受部１６と、を備え、支点用軸受部１６は、梃子棒部１８が挿通される略ドーナツ形状を有し外周部に曲面の凸部を有する軸受部と、軸受部を収容する貫通孔を有し軸受部の曲面の凸部が摺動可能なように曲面の凸部に対応した曲面の凹部を有する軸受箱と、を含むピロー型軸受ユニットを含む。【選択図】図１
2019132272.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
力点用回転体部と、
一方端が前記力点用回転体部に接続される梃子棒部の他方端に接続されて前記力点用回転体部と連動して回転する作用点用回転体部と、
前記力点用回転体部と前記作用点用回転体部との間に設けられ、前記梃子棒部が貫通された支点用軸受部と、
を備え、
前記梃子棒部の一方端は、前記力点用回転体部の外周部において所定位置で接続されており、
前記梃子棒部の他方端は、前記作用点用回転体部の外周部において前記所定位置に対応する位置と反対側の位置で接続されており、
前記支点用軸受部は、前記梃子棒部が挿通される略ドーナツ形状を有し外周部に曲面の凸部を有する軸受部と、前記軸受部を収容する貫通孔を有し前記軸受部の前記曲面の凸部が摺動可能なように前記曲面の凸部に対応した曲面の凹部を有する軸受箱と、を含むピロー型軸受ユニットを含み、
前記支点用軸受部と前記作用点用回転体部との間の作用点側距離に比べて前記支点用軸受部と前記力点用回転体部との間の力点側距離が大きいことを特徴とする回転型梃子装置。
【請求項２】
請求項１に記載の回転型梃子装置において、
前記力点用回転体部を回転させるための動力を与える電動機部と、
前記力点用回転体部の回転に連動する前記作用点用回転体部の回転を用いて発電する発電機部と、
を備えることを特徴とする回転型梃子装置。
【請求項３】
請求項２に記載の回転型梃子装置において、
前記電動機部の回転軸に連結された第１滑車部と、
前記力点用回転体部の回転軸に連結され、前記第１滑車部に比べて大きい径を有する第２滑車部と、
前記第１滑車部と前記第２滑車部とにわたって設けられる第１ベルト部と、
前記発電機部の回転軸に連結された第３滑車部と、
前記作用点回転体部の回転軸に連結され、前記第３滑車部に比べて大きい径を有する第４滑車部と、
前記第３滑車部と前記第４滑車部とにわたって設けられる第２ベルト部と、
を備えることを特徴とする回転型梃子装置。
【請求項４】
請求項３に記載の回転型梃子装置において、
前記第１滑車部と前記第２滑車部との直径の比は、３：８であり、
前記第３滑車部と前記第４滑車部との直径の比は、２．５：７であることを特徴とする回転型梃子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転型梃子装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、梃子の原理を利用して小さな力で重い物を持ち上げることがなされている。
【０００３】
本発明に関連する技術として、例えば、特許文献１には、軸心を中心に回転し、回転動力が入力される側として設けられた回転体と、棒状に形成され、前記回転体の軸心の延長線である軸心線に中途部で交差するように傾斜して配され、一端が前記回転体に該回転体の軸心から所定の距離を離して固定されると共に他端が回転動力が出力される側として設けられ、前記中途部と前記一端との間の距離が前記中途部と前記他端との間の距離より長く設定されたシャフトと、該シャフトを前記中途部において受けて支持する支点軸受とを具備することを特徴とする回転動力伝達装置が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、梃子の上下運動に代って円回転運動をさせて、通常梃子がＣ、Ｂ間の距離を大に取って力を増大したい場合の、重点Ｂの上下運動の空間距離を縮小するために梃子を円回転させた構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１９９５５８号公報
【特許文献２】特開２０００−５４９４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１には、支点軸受が、シャフトの中途部に固定されてそのシャフトの軸心に直交する軸心を中心に回動する第１の回動軸と、その第１の回動軸を回動可能に保持する回動保持部材を第１の回動軸の軸心及び回転体の軸心線に直交する軸心を中心に回動する第２の回動軸３２とを備えていると述べられているが、これらの支点軸受を用いると旋回運動できない。
【０００７】
また、特許文献２には、球状のロールベアリングに傾斜シャフトの先端が該ロールベアリングの中心まで至るように差し込まれた構成が開示されているが、本発明者が当該構成を再現して実験した結果、ロールベアリングが揺動するのみで、旋回運動しないことが分かった。
【０００８】
本発明の目的は、梃子棒部が旋回運動を行いながら梃子の原理を活用することで作用点用回転体部の回転力を高めることを可能とする回転型梃子装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る回転型梃子装置は、力点用回転体部と、一方端が前記力点用回転体部に接続される梃子棒部の他方端に接続されて前記力点用回転体部と連動して回転する作用点用回転体部と、前記力点用回転体部と前記作用点用回転体部との間に設けられ、前記梃子棒部が貫通された支点用軸受部と、を備え、前記梃子棒部の一方端は、前記力点用回転体部の外周部において所定位置で接続されており、前記梃子棒部の他方端は、前記作用点用回転体部の外周部において前記所定位置に対応する位置と反対側の位置で接続されており、  前記支点用軸受部は、前記梃子棒部が挿通される略ドーナツ形状を有し外周部に曲面の凸部を有する軸受部と、前記軸受部を収容する貫通孔を有し前記軸受部の前記曲面の凸部が摺動可能なように前記曲面の凸部に対応した曲面の凹部を有する軸受箱と、を含むピロー型軸受ユニットを含み、前記支点用軸受部と前記作用点用回転体部との間の作用点側距離に比べて前記支点用軸受部と前記力点用回転体部との間の力点側距離が大きいことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る回転型梃子装置において、前記力点用回転体部を回転させるための動力を与える電動機部と、前記力点用回転体部の回転に連動する前記作用点用回転体部の回転を用いて発電する発電機部と、を備えることが好ましい。
【００１１】
また、本発明に係る回転型梃子装置において、前記電動機部の回転軸に連結された第１滑車部と、前記力点用回転体部の回転軸に連結され、前記第１滑車部に比べて大きい径を有する第２滑車部と、前記第１滑車部と前記第２滑車部とにわたって設けられる第１ベルト部と、前記発電機部の回転軸に連結された第３滑車部と、前記作用点回転体部の回転軸に連結され、前記第３滑車部に比べて大きい径を有する第４滑車部と、前記第３滑車部と前記第４滑車部とにわたって設けられる第２ベルト部と、を備えることが好ましい。
【００１２】
また、本発明に係る回転型梃子装置において、前記第１滑車部と前記第２滑車部との直径の比は、３：８であり、前記第３滑車部と前記第４滑車部との直径の比は、２．５：７であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、梃子棒部が旋回運動を行いながら梃子の原理を活用することで作用点用回転体部の回転力を高めることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る実施形態の第一実施例である回転型梃子装置の斜視図である。
【図２】本発明に係る実施形態の第一実施例である回転型梃子装置の正面図である。
【図３】本発明に係る実施形態の第二実施例である回転型梃子装置の斜視図である。
【図４】本発明に係る実施形態の第二実施例である回転型梃子装置の正面図である。
【図５】本発明に係る実施形態の第一実施例及び第二実施例の回転型梃子装置の支点用軸受部を示す図であり、（ａ）は正面図を示し、（ｂ）は側面図を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、本発明に係る実施の形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。以下では、全ての図面において同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、本文中の説明においては、必要に応じそれ以前に述べた符号を用いるものとする。
【００１６】
図１は、本発明に係る実施形態の第一実施例である回転型梃子装置１０の斜視図である。図２は、回転型梃子装置１０の正面図である。
【００１７】
回転型梃子装置１０は、枠体部２０と、力点用回転体部１２と、作用点用回転体部１４と、支点用軸受部１６と、梃子棒部１８とを備える。
【００１８】
枠体部２０は、４本の平板棒が略ロの字状に配置されて底部を形成し、４本の立設棒が底部に立設され、立設棒の上部に４つの天井棒が略ロの字状に載置されて天井部を形成している。枠体部２０は、適度な強度を有する材質、例えば、鉄等で構成されている。
【００１９】
力点用回転体部１２は、中央部に力点用回転軸３２を有する車ハンドル状の円形部材である。力点用回転体部１２は、所定の直径Ｒを有している。力点用回転体部１２は、枠体部２０の天井部に設けられ、図２に示されるように、径方向と枠体部２０の天井部の面方向が略直角となるように設置されている。力点用回転体部１２は、適度な強度を有する材質、例えば、鉄等で構成することができる。
【００２０】
滑車４８は、力点用回転体部１２に連結されて中央部に作用点用回転軸３４が貫通されており、力点用回転体部１２の回転に連動して回転する滑車である。滑車４８の周囲には、紐部２２が巻回されており、紐部２２の先端には、所定の重量ｍを有する錘２が吊下げられている。
【００２１】
力点用回転軸３２は、力点用回転体部１２及び滑車４８の中央部に装着される枠体部２０の天井棒と略平行に伸びるように設けられている。力点用回転軸３２は、適度な強度を有する材質、例えば、鉄等で構成することができる。
【００２２】
軸受部２８及び軸受部３０は、枠体部２０の天井部に装着されて、中央部には力点用回転軸３２が貫通されており、互いに所定の間隔をおいて配置されるピロー型の軸受けユニットである。
【００２３】
作用点用回転体部１４は、中央部に作用点用回転軸３４を有する車ハンドル状の円形部材である。作用点用回転体部１４は、力点用回転体部１２の直径Ｒよりも小さい直径ｒを有している。作用点用回転体部１４は、枠体部２０の天井部に設けられ、図２に示されるように、径方向と枠体部２０の天井部の面方向が略直角となるように設置されている。
【００２４】
作用点用回転体部１４は、枠体部２０の天井部において、力点用回転体部１２と反対側に設けられている。作用点用回転体部１４は、適度な強度を有する材質、例えば、鉄等で構成することができる。
【００２５】
梃子棒部１８は、一方端が力点用回転体部１２に接続され、他方端が作用点用回転体部１４に接続される棒部材である。梃子棒部１８は、適度な強度を有する材質、例えば、鉄等で構成することができる。
【００２６】
梃子棒部１８の一方端は、力点用回転体部１２の外周部において所定位置で接続されている。また、梃子棒部１８の他方端は、作用点用回転体部１４の外周部において、上記所定位置に対応する位置と反対側の位置で接続されている。
【００２７】
なお、力点用回転体部１２の外周部において、梃子棒部１８の一方端が接続される所定位置と反対側には、力点用回転体部１２が回転する際のバランスを取るための分銅が設けられている。
【００２８】
より具体的に梃子棒部１８の接続位置の関係を述べると、梃子棒部１８の一方端が接続される所定位置が力点用回転体部１２の最上部に位置している際には、梃子棒部１８の他方端が接続される所定位置は作用点用回転体部１４の最下部に位置しており、反対の位置関係となっている。
【００２９】
支点用軸受部１６は、力点用回転体部１２と作用点用回転体部１４との間に設けられ、梃子棒部１８が貫通されるピロー型の軸受けユニットである。支点用軸
受部１６は、軸受箱６０と軸受部６２とを備えている。支点用軸受部１６は、適度な強度を有する材質、例えば、鋳鉄、ステンレスなどを用いて構成することができる。
【００３０】
支点用軸受部１６は、軸受箱６０と軸受部６２とを備えている。軸受部６２は、貫通孔６４に梃子棒部１８が挿通される略ドーナツ形状を有し、外周部に曲面の凸部６７を有する略筒状部材である。
【００３１】
軸受箱６０は、軸受部６２を収容する収納空間としても機能する貫通孔６５を有し、軸受部６２の曲面の凸部６７が摺動可能なように曲面の凸部６７に対応した曲面の凹部６９を有する略箱型部材である。この略箱型の下部には締結部材６１で締結するための突起部が設けられており、締結部材６１を用いて締結することができる。
【００３２】
軸受箱６０は、側面側から見ると、２つに分割可能に構成されており、収納空間としても機能する貫通孔６５に軸受部６２を収納した後、分割された２つの軸受箱部を合わせて締結部材６３を用いて接合して完成する。
【００３３】
支点用軸受部１６が支点となり、力点用回転体部１２の回転に伴って梃子棒部１８の一方端が旋回すると、これに連動して梃子棒部１８の他方端が旋回することで作用点用回転体部１４が回転する。
【００３４】
作用点用回転軸３４は、作用点用回転体部１４の中央部に装着される枠体部２０の天井棒と略平行に伸びるように設けられている。作用点用回転軸３４は、適度な強度を有する材質、例えば、鉄等で構成することができる。
【００３５】
支点用軸受部１６と作用点用回転体部１４との間の作用点側距離Ｄ１に比べて支点用軸受部１６と力点用回転体部１２との間の力点側距離Ｄ２を大きくすることで作用点用回転体部３４の回転力をＤ２／Ｄ１倍にすることができる。
【００３６】
軸受部３６及び軸受部３８は、枠体部２０の天井部に装着されて、作用点用回転軸３４が貫通されており、互いに所定の間隔をおいて配置されるピロー型の軸受けユニットである。
【００３７】
滑車４０は、軸受部３６と軸受部３８との間に設けられる滑車である。滑車４０は、作用点用回転軸３４が貫通されており、作用点用回転軸３４の回転に連動して回転する。滑車４０の周囲には、紐部２４が巻回されており、紐部２４の先端には、所定の重量Ｍを有する錘４が吊下げられている。
【００３８】
続いて、上記構成の回転型梃子装置１０の作用について説明する。ここで、紐部２２，２４に吊下げる錘２，４において、錘２の重量ｍは、錘４の重量Ｍに比べて軽く設定されている。
【００３９】
ここで、仮に、Ｄ１とＤ２の比を１：５の関係にした場合、例えば、ｍ＝１ｋｇでＭ＝５ｋｇで設定するとバランスがとれる。そこで、ｍ＝２ｋｇとすることで、錘２の重さが勝って、錘２が下がっていく。
【００４０】
錘２が下がって、力点用回転体部１２が回転すると、梃子棒部１８の一方端は力点用回転体部１２の外周に沿うように旋回する。梃子棒部１８の他方端は、力点用回転体部１２の回転に連動して、作用点用回転体部１４の外周に沿うように旋回する。
【００４１】
この作用点用回転体部１４の回転に連動して、滑車４０が回転し、紐部２４が巻き上げられる。これにより、錘４が持ち上げられる。このように、回転型梃子装置１０によれば、錘２を用いて、錘２よりも重量の大きい錘４を持ち上げることができる。
【００４２】
図３は、本発明に係る実施形態の第二実施例である回転型梃子装置１１の斜視図である。図４は、回転型梃子装置１１の正面図である。
【００４３】
回転型梃子装置１１は回転型梃子装置１０の変形例であり、相違点は、錘２，４の代わりに電動機４２と発電機４４を用いている点であるため、その相違点を中心に説明し、共通する部分の説明は省略する。
【００４４】
回転型梃子装置１１では、錘２，４を取り下げる紐部２２，２４の代わりにベルト４７，５５が巻回されている。
【００４５】
電動機４２は、力点用回転体部１２を回転させるための動力を与えるモーターである。電動機４２の回転軸には滑車４６が装着されており、滑車４６と滑車４８とに渡ってベルト４７が取り付けられている。
【００４６】
ここで、滑車４６の直径に比べて、滑車４８の直径を大きく設定しているのは、滑車４８、すなわち、力点用回転体部１２の回転数を低速にすることで、出力トルクを大きくしているからである。
【００４７】
図示しない電源を用いて電動機４２が作動すると、滑車４６の回転がベルト４７を介して滑車４８に伝わり、力点用回転体部１２を回転させる。
【００４８】
発電機４４は、力点用回転体部１２の回転に連動する作用点用回転体部１４の回転力を用いて発電する。発電機４４のロータに繋がる回転軸５１に繋がる滑車５４と滑車４０とに渡ってベルト４７が取り付けられている。滑車５４の両側には、回転軸５１が貫通されるピロー型の軸受けユニットの軸受部５０，５２が設けられている。
【００４９】
滑車４０の直径に比べて、滑車５４の直径を小さく設定しているのは、滑車５４の回転数を滑車４０よりも高速にするためである。
【００５０】
ここで、例えば、滑車４６のサイズを直径３インチとし、滑車４８のサイズを直径８インチとすることで、直径の比率を３：８とすることが好ましい。また、滑車５４のサイズを直径２．５インチとし、滑車４０のサイズを直径７インチとすることが好適である。
【００５１】
例えば、電動機４２を７５０Ｗ、１馬力、１７３０回転の規格を持つものを使用すると、力点用回転体部１２側の回転数は、上記滑車４６，４８の比率が３：８となることを鑑みると、１７３０÷（８÷３）＝６４８回転となる。
【００５２】
そして、発電機４４側の回転数は、上記滑車４０，５４の比率が２．７５：７となることを考慮すると６４８×（７÷２．５）＝１８１４回転となる。
【００５３】
続いて、上記構成の回転型梃子装置１１の作用について説明する。図示しない電源を用いて電動機４２が作動すると、滑車４６，４８の回転を通じて力点用回転体部１２が回転する。
【００５４】
力点用回転体部１２が回転すると梃子棒部１８を介して作用点用回転体部１４が回転し、これに連動して滑車４０，５４が回転する。滑車５４が回転すると発電機４４のロータが回転し、これにより、発電機４４が発電を行う。
【００５５】
ここで、発電機４４は、Ｐ（電力）＝ω（回転数含む）×Ｔ（トルク）の関係式で発電電力が決まり、回転型梃子装置１１によれば、トルクを大きくすることが出来る。
【００５６】
回転型梃子装置１１によれば、梃子棒部１８の距離Ｄ１，Ｄ２を調整してトルクを高めることで、発電機４４での発電効率を高めることができるという利点がある。
【符号の説明】
【００５７】
２，４  錘、１０，１１  回転型梃子装置、１２  力点用回転体部、１４  作用点用回転体部，１６  支点用軸受部、１８  梃子棒部、２０  枠体部、２２，２４  紐部、２８、３０  軸受部,３２  力点用回転軸、３４  作用点用回転軸、３６，３８  軸受部、
４０，５４  滑車、４２  電動機、４４  発電機、４６，４８  滑車、４７，５５  ベルト、５０，５２  軸受部、５１  回転軸、５４  滑車，６０  軸受箱，６１  軸受箱，６２  軸受部，６３  締結部材，６４  貫通孔，６５  貫通孔，６７  凸部、６９  凹部。
【図１】
2019132272.tif 000003
【図２】
2019132272.tif 000004
【図３】
2019132272.tif 000005
【図４】
2019132272.tif 000006
【図５】
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