(57)【要約】【課題】遠心装置を有する伝動軸を提供する。【解決手段】駆動装置と少なくとも１つの被駆動装置との間に装着される伝動軸であって、伝動軸において少なくとも１つの遠心装置が装着され、遠心装置が遠心力を生じ、遠心力により生じた慣性作用を伝動軸に付勢することで伝動軸を回転させることを特徴とする。本発明は、被駆動装置が生じたエネルギーを、駆動装置が被駆動装置を駆動するために消耗するエネルギーより多くすることによって、地球資源の消耗を有効的に低減するとともに、地球環境保全問題をも有効的に改善できる。【選択図】図１
2012241907.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動装置と少なくとも１つの被駆動装置との間に装着される伝動軸において、
該伝動軸には、少なくとも１つの遠心装置が装着され、該少なくとも１つの遠心装置が遠心力を生じ、遠心力により生じた慣性作用を該伝動軸に付勢することで該伝動軸を回転させることを特徴とする、伝動軸。
【請求項２】
該駆動装置は、該伝動軸を回転し、且つ該伝動軸により該少なくとも１つの遠心装置を動かし、該伝動軸は、該少なくとも１つの被駆動装置を回転する、請求項１に記載の伝動軸。
【請求項３】
該少なくとも１つの被駆動装置は、発電機及び、船舶又は車両の運動機構のうちの１つである、請求項１に記載の伝動軸。
【請求項４】
該駆動装置と該伝動軸との間に変速器が装着され、該変速器は、無段変速器又は有段変速器である、請求項１に記載の伝動軸。
【請求項５】
該駆動装置は、水力タービン、蒸気タービン、電動機、エンジン、タービン、蒸気機関及びブレードのうちの１つである、請求項１に記載の伝動軸。
【請求項６】
該電動機の運転は制御器により制御される、請求項５に記載の伝動軸。
【請求項７】
該電動機は、直流電動機、交流電動機、磁気浮上モーター及び永久磁石式モーターのうちの１つであるとともに、該制御器は、サーボ器及び周波数変換器のうちの一方である、請求項６に記載の伝動軸。
【請求項８】
該制御器は、蓄電装置の低電圧を高電圧に変換させる変換器により電源が提供される、請求項６に記載の伝動軸。
【請求項９】
該少なくとも１つの被駆動装置は、電力を発生することで該蓄電装置に対して充電する、請求項８に記載の伝動軸。
【請求項１０】
該蓄電装置は、鉛酸電池、ニッケル水素電池及びリチウム電池のうちの１つである、請求項８に記載の伝動軸。
【請求項１１】
該伝動軸の回転速度が回転速度検出器により検出され、該回転速度検出器で検出された回転速度信号が該制御器に伝送され、該制御器が該回転速度信号に基づいて該電動機を制御する、請求項５に記載の伝送軸。
【請求項１２】
駆動装置と少なくとも１つの被駆動装置との間に装着される伝動軸の伝動方法であって、
該伝動軸に装着される少なくとも１つの遠心装置により遠心力を生じることと、
遠心力により生じた慣性作用を該伝動軸に付勢することで、該伝動軸を回転させることと
を含む、伝動方法。
【請求項１３】
該駆動装置が該伝動軸を回転し、且つ該伝動軸により該遠心装置を動かすことと、
該伝動軸が該少なくとも１つの被駆動装置を回転することと
を更に含む、請求項１２に記載の伝動方法。
【請求項１４】
変速器により該駆動装置の回転速度を変更するとともに、変更された回転速度で該伝動軸を駆動する、請求項１２に記載の伝動方法。
【請求項１５】
蓄電装置の低電圧を高電圧に変換し、且つ制御器を提供することと、
該制御器が該伝動軸の回転速度に基づいて該駆動装置の運転を制御することと、
該少なくとも１つの被駆動装置により発生した電力で該蓄電装置に対して充電することと
を更に含む、請求項１２に記載の伝動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動装置と被駆動装置との間に装着され、遠心装置を有する伝動軸及び伝動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
人々の生活品質が益々高まり、多くの電気製品及び動力設備（例えば、車両、船舶など）は、生活又は仕事中において既に使用されている。電気製品及び動力設備に使用されるエネルギーは、石油、天然ガス、太陽エネルギー、原子エネルギーなどにほかならない。しかし、これらのエネルギーには、枯渇の問題があるか、クリアすべき応用技術上の課題が残されており、あるいは、使用上において極めて大きな危険性がある。
【０００３】
伝動軸を通じて発電装置に動力を伝達することで電力を生じ、または伝動軸を通じて動力を動力装置に伝達することで駆動力を生じる場合、駆動装置又は被駆動装置自体にエネルギー損失がある上に、伝動軸が伝動する時において伝動エネルギーの損失があることによって、全体の効率が低下する。このため、より多くのエネルギーを消費する必要があり、より多くの地球環境保全問題をもたらしてしまう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、遠心装置を有する伝動軸を提供し、被駆動装置が一定のエネルギーを生じる場合、遠心装置を有する伝動軸は、駆動装置が被駆動装置を駆動するために消耗するエネルギーを低減することができ、更に被駆動装置の生じたエネルギーを、駆動装置が被駆動装置を駆動するために消耗するエネルギーより多くすることもできるため、地球資源の消耗を有効的に低減するとともに、地球環境保全の問題を有効的に改善できる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、伝動軸を提供し、該伝動軸は駆動装置と少なくとも１つの被駆動装置との間に装着され、該伝動軸には、少なくとも１つの遠心装置が装着され、該少なくとも１つの遠心装置が遠心力を生じ、遠心力により生じた慣性作用を該伝動軸に付勢することで該伝動軸を回転させることを特徴とする。
【０００６】
本発明による伝動軸において、該駆動装置は、該伝動軸を回転し、且つ該伝動軸により該少なくとも１つの遠心装置を動かし、該伝動軸は、該少なくとも１つの被駆動装置を回転する。
【０００７】
本発明による伝動軸において、該少なくとも１つの被駆動装置は、発電機及び、船舶又は車両の運動機構のうちの１つである。
【０００８】
本発明による伝動軸において、該駆動装置と該伝動軸との間に変速器が装着され、該変速器は、無段変速器又は有段変速器である。
【０００９】
本発明による伝動軸において、該電動機の回転速度は制御器により制御される。
【００１０】
本発明による伝動軸において、該駆動装置は、水力タービン、蒸気タービン、電動機、エンジン、タービン、蒸気機関及びブレードのうちの１つである。
【００１１】
本発明による伝動軸において、該電動機は、直流電動機、交流電動機、磁気浮上モーター及び永久磁石式モーターのうちの１つであるとともに、該制御器は、サーボ器及び周波数変換器のうちの一方である。
【００１２】
本発明による伝動軸において、該制御器は、蓄電装置の低電圧を高電圧に変換させる変換器により電源が提供される。
【００１３】
本発明による伝動軸において、該少なくとも１つの被駆動装置は、電力を発生することで該蓄電装置に対して充電する。
【００１４】
本発明による伝動軸において、該蓄電装置は、鉛酸電池、ニッケル水素電池及びリチウム電池のうちの１つである。
【００１５】
本発明による伝動軸において、該伝動軸の回転速度が回転速度検出器により検出され、該回転速度検出器で検出された回転速度信号が該制御器に伝送され、該制御器が該回転速度信号に基づいて該電動機を制御する。
【００１６】
本発明は、駆動装置と少なくとも１つの被駆動装置との間に装着される伝動軸の伝動方法を提供し、該伝動方法は、該伝動軸に装着される少なくとも１つの遠心装置により遠心力を生じることと、遠心力により生じた慣性作用を該伝動軸に付勢することで、該伝動軸を回転させることとを含む。
【００１７】
本発明による伝動方法は、該駆動装置が該伝動軸を回転し、且つ該伝動軸により該遠心装置を動かすことと、該伝動軸が該少なくとも１つの被駆動装置を回転することとを更に含む。
【００１８】
本発明による伝動方法は、変速器により該駆動装置の回転速度を変更するとともに、変更された回転速度で該伝動軸を駆動することを更に含む。
【００１９】
本発明による伝動方法は、蓄電装置の低電圧を高電圧に変換し、且つ制御器を提供することと、該制御器が該伝動軸の回転速度に基づいて該駆動装置の運転を制御することと、該少なくとも１つの被駆動装置により発生した電力で該蓄電装置に対して充電することとを更に含む。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の伝動軸を含む閉鎖型エネルギーコンバインドサイクルシステムのシステム構成図である。
【図２】本発明の変速器、電動機及び伝動軸の連結関係の模式図である。
【図３】本発明の、伝動軸に装着される遠心装置の模式図。
【図４】本発明のもう１つの、伝動軸を含む閉鎖型エネルギーコンバインドサイクルシステムにおけるシステム構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の伝動軸は、駆動装置と少なくとも１つの被駆動装置との間に装着されており、伝動軸には少なくとも１つの遠心装置が装着される。駆動装置は、水力タービン、蒸気タービン、電動機、エンジン、タービン、蒸気機関又はブレード（風力発電機に使用される）などである。該少なくとも１つの被駆動装置は、発電機又は、車両又は船舶の運動機構（例えば、タイヤ、プロペラ）等である。
【００２２】
駆動装置が伝動軸を回転し、且つ該伝動軸により該少なくとも１つの遠心装置を動かす。伝動軸が回転するにつれて、該少なくとも１つの遠心装置が遠心力を生じる。予め設定された回転速度に達するように、駆動装置が伝動軸を回転すると、該少なくとも１つの遠心装置の遠心力が慣性作用を生成し伝動軸に付勢する。駆動装置の回転する運動エネルギー及び該少なくとも１つの遠心装置の生じた慣性作用の運動エネルギーを併せて有する伝動軸は、該少なくとも１つの被駆動装置を回転する。このように、該少なくとも１つの被駆動装置が一定のエネルギー（例えば、電気エネルギー又は運動エネルギー）を生じる場合、駆動装置において、該少なくとも１つの被駆動装置を駆動するために消耗するエネルギー（例えば、電気エネルギー又は運動エネルギー）を減らすことができ、即ち、駆動装置が消耗する資源（例えば、石油又は天然ガス等）を減らすことができる。更に、該少なくとも１つの被駆動装置の生じたエネルギーを、駆動装置が該少なくとも１つの被駆動装置を駆動するために消耗するエネルギーより多くすることもできる。
【００２３】
以下、一実施例を用いて本発明に係る遠心装置を有する伝動軸の構造及び技術を説明する。
【００２４】
図１は、本発明の、伝動軸を含む閉鎖型エネルギーコンバインドサイクルシステムのシステム構成図である。図１において、閉鎖型エネルギーコンバインドサイクルシステム１０は、蓄電装置１２、変換器１４、制御器１６、電動機１８、変速器２０、伝動軸２２、遠心装置２４、回転速度検出器２６、発電機２８及び負荷３０を含む。
【００２５】
蓄電装置１２は、鉛酸電池、ニッケル水素電池又はリチウム電池などであってよい。
【００２６】
変換器１４は、蓄電装置１２の低電圧を高電圧に変換させ、変換された電源を制御器１６に伝送するために使用される。変換器１４は、直流から直流への（ＤＣ‐ｔｏ‐ＤＣ）変換器又は直流から交流への（ＤＣ‐ｔｏ‐ＡＣ）変換器であってよい。
【００２７】
制御器１６は、変換器１４により伝送された電源を受けるとともに、制御電源を駆動装置としての電動機１８に出力することで電動機１８の運転を制御し、例えば、電動機１８の運転する回転速度を制御する。それにおいて、制御器１６は、交流サーボ器、直流サーボ器又は周波数変換器であってよく、電動機１８は、交流電動機、直流電動機、磁気浮上モーター又は永久磁石式モーターであってよい。
【００２８】
図２は、本発明の変速器、電動機及び伝動軸の連結関係の模式図である。図１及び図２において、変速器２０は、電動機１８と伝動軸２２との間に装着され、変速器２０は、電動機１８の運転する回転速度を異なる回転速度に変換することで伝動軸２２を回転させる。変速器２０は、電動機１８の運転する回転速度を増加させ、又は低減させることができる。変速器２０は、有段変速器又は無段変速器であってよい。もう１つの実施例において、電動機１８と伝動軸２２との間に変速器２０が装着される必要はなく、電動機１８が伝動軸２２を直接回転する。
【００２９】
図３は、本発明の伝動軸に装着される遠心装置の模式図である。図３において、遠心装置２４が伝動軸２２に装着される。遠心装置２４は、軸着部３２、連接部３４及び球体３６から構成される。遠心装置２４の軸着部３２は、伝動軸２２に軸着される。本実施例における遠心装置２４の構造は、本発明を制約するものでなく、本実施例における遠心装置２４の機能を生じ得る遠心装置の構造のいずれも、本発明に適用できる。
【００３０】
図１から図３において、変速器２０を通じて伝動軸２２を回転する（もう１つの実施例において、図１中の破線で示すように、電動機１８を通じて伝動軸２２を直接回転する）時、伝動軸２２により遠心装置２４を旋回させるように動かし、旋回する遠心装置２４によってその球体３６が遠心力を生じる。伝動軸２２が遠心装置２４を動かす旋回速度が高ければ、球体３６により生じた遠心力が大きくなる。伝動軸２２が一定の回転速度に保持する場合、球体３６の遠心力が慣性作用を生成して伝動軸２２に付勢する。
【００３１】
変速器２０（もう１つの実施例においては、図１の破線に示すように電動機１８）の回転する運動エネルギー及び遠心装置２４の球体３６の慣性作用により生じた運動エネルギーを併せて有する伝動軸は、被駆動装置としての発電機２８を回転するために使用される。伝動軸２２は、発電機２８を回転することで発電機２８を発電させ、発電機２８により発生した電力が蓄電装置１２及び負荷３０に提供される。発電機２８は、直流発電機又は交流発電機であってよい。
【００３２】
回転速度検出器２６は、伝動軸２２の回転速度を検出し、回転速度信号を生成する。回転速度検出器２６の検出した回転速度信号が制御器１６に伝送され、制御器１６は、受信した回転速度信号に基づいて、電動機１８の運転する速度を制御し、即ち、伝動軸２２の回転速度を間接制御する。
【００３３】
次に、図１から図３を参照しながら、本実施例の閉鎖型エネルギーコンバインドサイクルシステム１０の操作方法を説明する。
【００３４】
まず、変換器１４は蓄電装置１２の低電圧を高電圧に変換するとともに、高電圧の電源を制御器１６に伝送する。
【００３５】
制御器１６は、回転速度検出器２６の回転速度信号に基づいて、受けた高電圧の電源により制御電源を生じるとともに、制御電源を電動機１８に出力することで電動機１８の運転を制御する（例えば、電動機１８の運転する運転速度を制御する）。
【００３６】
伝動軸２２の回転が、静止である時、又は制御器１６の設定された回転速度に達していない時、回転速度検出器２６は伝動軸２２の静止又は低回転速度を検出することにより生じた回転速度信号を制御器１６に伝送する。静止又は低回転速度の回転速度信号は、制御器１６の予め設定された回転速度の数値より低いため、制御器１６は、例えば、電動機１８へ出力する制御電源を高めることで、電動機１８の運転する回転速度を増加させる。回転速度が増加された電動機１８は、伝動軸２２を回転させるように変速器２０を駆動し、伝動軸２２の回転速度を増加させる（もう１つの実施例は、図１の破線で示すように、電動機１８が伝動軸２２を直接回転する）。上記の操作ステップで繰り返し操作し、制御器１６の設定された回転速度に到達するように、伝動軸２２の回転速度を徐々に調整する。
【００３７】
それにおいて、電動機１８と伝動軸２２との間に変速器２０を装着し、変速器２０の変速機能によって、伝動軸２２の回転速度を電動機１８の運転する回転速度の倍数とする。伝動軸２２の回転速度を増加させ、伝動軸２２により回転される発電機２８が、より優れる発電効率を得ることができる。
【００３８】
回転する伝動軸２２は、遠心装置２４の球体３６を旋回させるように動かし、旋回する球体３６によって遠心力が生じる。伝動軸２２により遠心装置２４を動かす旋回速度が高ければ、球体３６の生じた遠心力が大きくなる。伝動軸２２の回転は、予め設定された回転速度に達する時、球体３６の遠心力が慣性作用を生成する。この慣性作用は軸着部３２及び連接部３４を通じて伝動軸２２に付勢される。
【００３９】
慣性作用の付勢された伝動軸２２が発電機２８を回転することで発電機２８を発電させる。発電機２８により発生した電力は、負荷３０に供給できるとともに、蓄電装置１２に対して充電できる。
【００４０】
蓄電装置１２は、変換器１４及び制御器１６を通じて電動機１８に電源を供給し、また、発電機２８が発電することで蓄電装置１２に対して充電する。このように、閉鎖型エネルギーコンバインドサイクルシステム１０の電気エネルギーと運動エネルギーといったエネルギーリサイクルが達成できる。
【００４１】
伝動軸２２の回転速度が予定の回転速度に達する時、遠心装置２４の遠心力により生成された慣性作用が伝動軸２２に付勢されるとともに、電動機１８の運転する運動エネルギーが伝動軸２２に付勢されることによって、発電機２８に更に多くの電力を発生させることができる。もう１つの状況において、発電機２８が定格の電力を発生する時、遠心装置２４の遠心力により生成された慣性作用を伝動軸２２に付勢することによって、電動機１８が伝動軸２２に付勢する運動エネルギーを低減することができるため、閉鎖型エネルギーコンバインドサイクルシステム１０の発電効率が向上される。ひいては、発電機２８の発生した電気エネルギーを、電動機１８が伝動軸２２を通じて発電機２８を回転させるために消耗する電気エネルギー（この電気エネルギーは制御器１６により提供される）より多くすることができる。このように、エネルギー再生の効果を果たすことができる。
【００４２】
図４は、本発明のもう１つの、伝動軸を含む閉鎖型エネルギーコンバインドサイクルシステムのシステム構成図である。図１の閉鎖型エネルギーコンバインドサイクルシステム１０の構造と比較して、図４の閉鎖型エネルギーコンバインドサイクルシステム４０の構造の相違点は、図４において、伝動軸２２には、複数の遠心装置２４１、２４２が装着され、且つ伝動軸２２が複数の発電機２８１、２８２、２８３、２８４を回転させ、これら発電機２８１、２８２、２８３、２８４により発生された電源がバス３８に伝送され、蓄電装置１２及び負荷３０はバス３８から電源を受電することである。
【００４３】
図４の閉鎖型エネルギーコンバインドサイクルシステム４０の操作方法は、図１の閉鎖型エネルギーコンバインドサイクルシステム１０の操作方法と同様であるため、その説明を省略する。
【００４４】
もう１つの実施例において、駆動装置は、水力タービン、蒸気タービン又はブレードなどであってよい。これらの駆動装置は、水力、火力又は風力を利用して、水力タービン、蒸気タービン、エンジン、タービン、蒸気機関又はブレード等の水力発電機、火力発電機又は風力発電機のそれぞれを駆動する。上述するように、遠心装置を有する伝動軸のシステムによれば、これらの発電機がより高い発電効率を有するとともに、より多くの電力を発生できるようになる。
【００４５】
もう１つの実施例において、遠心装置を有する伝動軸は、車両、船舶などの運輸手段に適用できる。例えば、車エンジンは、遠心装置を有する伝動軸を回転し、伝動軸がタイヤを回転させるように動かす。上述するように、遠心装置を有する伝動軸のエンジンは、比較的少ない資源（例えばガソリン）を消費することでより高い回転効率を得ることができるため、エネルギーの節約、炭素排出の削減及び環境保全の効果を果たすことができる。
【００４６】
本発明の利点は、遠心装置を有する伝動軸を提供することであって、被駆動装置が一定のエネルギーを生じる場合、遠心装置の遠心力により生成された慣性作用を伝動軸に付勢することで、駆動装置が被駆動装置を駆動するために消費するエネルギーを減らすことができる。ひいては、被駆動装置により生じたエネルギーを、駆動装置が被駆動装置を駆動するために消耗するエネルギーより多くすることができる。これによって、エネルギー再生の効果を達成するとともに、地球資源の消耗を有効的に低減でき、地球環境保全問題をも有効的に改善できる。
【００４７】
好ましい具体例及び例示的な図面を参照し、上記において本発明を説明したが、それらは発明を制約するものだとみなされるべきではない。当業者がその実施形態及び具体例の内容に対して各種の修正、省略及び変更を行う場合のいずれにおいても、本発明が主張する請求範囲から逸脱しない。
【符号の説明】
【００４８】
１０    閉鎖型エネルギーコンバインドサイクルシステム
１２    蓄電装置
１４    変換器
１６    制御器
１８    電動機
２０    変速器
２２    伝動軸
２４    遠心装置
２６    回転速度検出器
２８    発電機
３０    負荷
３２    軸着部
３４    連接部
３６    球体
３８    バス
４０    閉鎖型エネルギーコンバインドサイクルシステム
２４１  遠心装置
２４２  遠心装置
２８１  発電機
２８２  発電機
２８３  発電機
２８４  発電機
【図１】
2012241907.tif 000003
【図２】
2012241907.tif 000004
【図３】
2012241907.tif 000005
【図４】
2012241907.tif 000006