(57)【要約】      （修正有）【課題】重力エネルギーを発電に利用する事ができれば、社会に与える貢献度はきわめて高いと言える。【解決手段】円板１０の垂直中心線より右側に、円板に接触する小さな板１４をピン１８ａ−１８ｅで止めると、板１４の重量で円板１０は右側に回転する。但し、板の重心が円板の垂直中心線と一致する所で回転は止まる。これは、板１４を止めるピン１８ａ−１８ｅが円板１０と一緒に回転するからである。このピン１８ａ−１８ｅが自動的に出入りし、円板１０が回っても、板１４の位置が円板１０に対して、相対的に同等の位置にあるとすれば、回転は継続する。本発明はこの問題を解決し、円板１０が回転しても、ピン１８ａ−１８ｅが自動的に出入りし、円板１０に偏芯荷重をかけ続けることにより、円板１０の連続回転を可能とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
垂直に立てた大径円板、小径円板、回転不可円板、小円板の中心を順次一直線に並べ、小径円板と小円板を同一軸で一体化し、回転不可円板と軸の間に軸受を設け、回転不可円板のロッドを軸支持サポートと連結し、大径円板と軸を偏芯させ、大径円板の中心に穴をあけ、大径円板内周にこれと同心の円周上に放射状に同一形状のテーパー穴を等間隔に多数設け、テーパー穴の入り口を側面の小径円板と接触させ、小径円板にピン穴円周より小さな円周上に、放射状にテーパー穴に入るテーパーピンをテーパー穴と同数設け、このテーパーピン保持金具を小径円板に設置し、テーパーピン他端に磁石を設け、回転不可円板にこの磁石と反発する磁石を、テーパーピン配置半径と同半径に、かつテーパーピン配置円とテーパー穴配置円が内接し、円中心水平線と交わる点を基準に、上下に複数個設け、更に小円板に回転不可円板の磁石と互いに吸引し合う磁石をテーパーピンの磁石と同数、同回転位置に設け、軸を左右のサポートと軸受を介して軸支することを特徴とする磁力と重力による動力発生装置。
【請求項２】
回転不可円板の磁石反対側に、２個の回転ローラを持つ水平アームを設け、大径円板と一体となるリングをこの２個の回転ローラで挟持する事を特徴とする請求項１記載の磁力と重力による動力発生装置。
【請求項３】
回転不可円板の磁石反対側に、大径円板と一体となるリングを２個の回転ローラで挟持する水平アームを、更にもう一つ円板中心水平線よりβ°（２０°〜６０°）下方に傾け２組のローラ出リングを挟持し、小径円板のテーパーピン円周と大径円板のテーパーピン穴円周接触位置を、円板中心水平線より、ψ°（０°〜６０°）下方に傾けることを特徴とする請求項１記載の磁力と重力による動力発生装置。
【請求項４】
大径円板の側面に歯車を設け、これと係合する歯車を本体サポートに軸受で軸支する軸と一体化し、この軸を外部に伸ばし、かつ、大径円板の中心下部を支える回転ローラの軸を回転ローラと一体化し、軸端を外部に長く伸ばし、発電機と軸を連結する事を特徴とする請求項１記載の磁力と重力による動力発生装置。
【請求項５】
大径円板、小径円板、回転不可円板、小円板の軸方向磁石機構、テーパーピン駆動機構を各円板に２重、３重に設け、かつ、軸の両端に、軸と一体となるウエイトを設ける事を特徴とする請求項１記載の磁力と重力による動力発生装置。
【請求項６】
大径円板、小径円板、回転不可円板、小円板ならびに強制偏芯機構、回転不可ロッド全てを左右対称にして、一つの軸上に配置し、ダブル動力発生装置とし、両者の中間に、テーパーピンの強制カム抜け出し円筒カムを設ける事を特徴とする請求項１記載の磁力と重力による動力発生装置。
【請求項７】
テーパーピンのロッド部外周面に、長円状に溝を設け、溝に多数の球体を設置し、長円直線部の一方の溝を深くし、かつ、テーパーピンの先端部を円筒状とし、円筒の先端外周に球体を配置する事を特徴とする請求項１記載の磁力と重力による動力発生装置。
【請求項８】
テーパーピン先端部をロッド径と同じとし、上下を平面に切り落とし、平面先端に球体を直線状に配置し、テーパー穴をＶ字平面とする事を特徴とする請求項１記載の磁力と重力による動力発生装置。
【請求項９】
テーパーピンのテーパー先端端面中心に球体を組付け、ピン穴部品の中心に左右動するロッドを設け、更に、テーパーピン先端と接触するロッド径を大きくし、他端に球体を保持させ、この球体と接触する円筒カムを本体サポートに取付ける事を特徴とする請求項１記載の磁力と重力による動力発生装置。
【請求項１０】
テーパーピンの磁石取付けボルトの頭部に、球体を保持する事を特徴とする請求項１記載の磁力と重力による動力発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は磁石と重力で、回転動力を得る新規な動力発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】動力発生装置には、主なものとして、原子力や火力の熱で水を加熱、発生蒸気でタービンを回すもの、水力で水車を回すもの、風力でプロペラを回すもの、化石燃料の爆発力でピストンを動かすガソリンエンジンやジーゼルエンジン等がある。
また、磁石と重力で回転動力を得る試みも多々行われてきた。これは、ランニングコストが極めて少ないというメリットがある。特許文献１もこの例であるが、原理的に磁石で持ち上げたものを、自重で落下させるもので、入出力のバランスから効果は少ないと言える。
ランニングコストが少ない発電装置として、太陽光発電があるが、これも大容量のものは実現困難である。
電力の需要は大きくなる一方である。これに伴い、原子力発電所が多数設けられたが、これは一旦事故を起こすと社会に及ぼす悪影響ははかり知れない。
従って、再生資源を利用する技術が重要課題となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許公開平−１７３２５６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】現代社会において、電力は必要不可欠である。発電には動力発生用エネルギーが必要である。しかも、クリーンなエネルギーでなければならない。クリーンなエネルギーには、磁気エネルギーと重力エネルギーが考えられる。特に重力エネルギーは物体の重量によりいくらでも大きくなり、消滅する事はない。これと磁気エネルギーを組合せて動力を発生させる事が出来れば、明らかにクリーンな動力として、安心して使用できる。また、磁気エネルギーは、経年変化で僅かに消耗するが、寿命は、機械装置系の寿命よりも長い。従って、装置の保守を怠らなければ、長年に亘って使用できる。特に、ランニングコストに燃料費が不要であり、かつ立地条件を選ばない事から、電力は極めて安くなり、社会の発展に大きく貢献できる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】物体が回転動力を生み出す手段として、古くは図１に示す水車小屋の水車がある。これは、１で軸支された円板２の外周に水受け箱３を放射状に設ける。この水受け箱３に水路等の水４を上から落下させると、右方の水受け箱に水がたまり、左方の水受け箱の水は無くなる。この結果、ある瞬間での右方の溜まった水の重量をＷ、軸心１から水までの距離をｅとすると、円板２は  Ｍ＝Ｗｅ  のａ方向の回転モーメントＭを受け、水車２は回る。注目するのは、このＦの限られた部分で水の力を連続的に受けると水車は回り続けると言う事である。即ち、水車は水という重力エネルギー（上から下への力）で回り続けているのである。【０００６】これと同様の現象は図２でも起こる。円板５の右方にブラケット６をピン７ａ，７ｂで連結する。ブラケット６の重心が８の位置にあり、円板中心からの距離をｅ、重量をＷとすると、円板５に  Ｍ＝Ｗｅ  の回転モーメントが働き、ａ方向に回る。このままでは、重心８が円板５の中心に来た時、ｅ＝０となり、回転は止まる。ここで、Ｆの位置に着目する。円板５が回転してもピン７ａ、７ｂが自動的に出入りし、ブラケット６が図２の位置にあり続ければ、水車２と同様に円板５は回転し続けるという事である。【０００７】この概念を図３で更に説明する。大径円板１０に穴１１を設ける。更に大径円板１０と同芯の円１２に穴１３をあける。また、軸１５を持つ外径の小さい小径円板１４を大径円板１０に係合させる。１６は小径円板１４と同芯の円で穴１７を、穴１３と同じ数だけあける。この２つの円板は両者の円１２，１６が右方１８ａで接するようにし、両者の穴１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ、１８ｅでピン結合する。穴１１は軸１５が回転時接触しない大きさとする。
この状態では、Ｆ部で小径円板１４が大径円板１０にピン１８ａ，１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ、１８ｅで片持ち梁の様に支持され、小径円板１４と大径円板１０の偏芯量ｅ、小径円板１４部の重量Ｗから大径円板１０は  Ｍ＝Ｗｅ  なるモーメントＭをうけ、大径円板１０は小径円板１４と共に、ａ方向に回転する。【０００８】問題は、Ｆ部の５つのピン１８ａ，１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ、１８ｅがどの様にして、円板回転時、現状の位置を維持するかである。これを図４で説明する。偏芯する円１２と円１６は右方Ｅ部で接する。同一穴径の穴１３と穴１７は、１３ａ、１７ａの様にずれる。このズレ量は、Ｅ部でゼロとなり、同径同芯となる。
Ｅ部から上下に離れるに従い、重なりのずれ量は大きくなる。即ち、穴１７と同芯で穴１３と接する円は１８ｂ，１８ｃ、１８ｄ，１８ｅのように小さくなるが，テーパーピンを使えば両者の穴を結合させる事ができる。その結果、Ｆ部で大径円板１０と小径円板１４が一体化する。尚、ガイドローラ２１ａ，２１ｂは回転不加円板３３からでる水平アーム３３ｃ上にあり、大径円板１０の外周近傍のリング２０を挟んで、強制的に大径円板１０と小径円板１４を偏芯させる。この偏芯量をｅとする。ローラ２３は、大径円板１０の下中心を支持する回転ローラで、出力を取り出すローラである。軸１５と一体の小径円板１４の重量Ｗは、Ｏ１点からＦ部のＯ２点に移すとＷの外に回転モーメントＭ１が働く。更に大径円板１０の中心Ｏ３にＯ２に働くＷを移すとＯ３点にはＷとＭ２のモーメントが働く。以上から大径円板１０に働くモーメントＭは、小径円版１４のピン穴中心円周半径をＲ１，大径円板１０のピン穴円周半径をＲ２とすると、下記となる。
Ｍ＝Ｍ２−Ｍ１＝ＷＲ２−ＷＲ１＝Ｗ（Ｒ１−Ｒ２）＝Ｗｅ
所謂、このＭのモーメントで、大径円板１０が回転し、これとＦ部でピン１８ａ，１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ、１８ｅで一体となる小径円板１４が回転する。ただし、このままでは、図２と同様で連続回転は出来ない。【０００９】連続回転を可能とする新規機構を図５、図６、図７、図８、図９、図１０、図１１で説明する。
先ず構造を説明する。４３はベースで、これに動力発生装置を支持するサポート３６，３７を設ける。４１は軸で両端をサポート３６，３７の軸受３２で軸支する。大径円板１０は中心部に穴１１を設け、軸４１との接触を避け、かつ、小径円板１４の球体１４ｂとスラスト軸受４０の球体４０ａで回転自在に挟持する。小径円板１４には、これと同芯の円周１６上に等間隔にテーパーピン２７保持用金具２６を設け、テーパーピン２７は右先端を円錐状とし、大径円板１０のαなるテーパー穴付き金具４６のテーパー穴に挿入される構造とする。また、テーパーピン２７を瞬時に動作させるため、テーパーピンの左には磁石２７ａを設ける。更に、この磁石２７ａを軸方向に作動させる磁石２８ａを磁石２７ａと同芯、同円周、同間隔で回転不可円板３３に配置する。更に磁石２７ａ，磁石２８ａの回転方向での引張り力、反発力を消去させる磁石３１ａを小円板３０に設ける。この磁石３１ａも、磁石２８ａと同芯、同円周、同間隔とする。
小径円板１４と小円板３０は軸４１とキー４１ｂで結合する。従って、小径円板１０の回転は、ボス１４ａのキー４１ｂで軸４１に伝わり、軸の回転はキー４１ｂで連結される小円板３０のボス３０ａに伝わる。この結果、小径円板１０と小円板３０は同時に回転する。一方、回転不可円板３３は、これの突起部３３ｂに設けるロッド３４ａが本体サポート３６の上下長円穴に挿入され、ボス３３ａは軸４１と軸受３２で回転自在にする事により、軸４１が回転しても回転不可円板は回らない。４１ａは軸４１の抜け止めである。【００１０】図６は図５のＡ−Ａ視図である。これは大径円板１０と小径円板１４の偏芯がｅである例である。
両者が偏芯している為、小径円板１４のテーパーピン２７配置円周１６と大径円板１０のテーパーピン穴１３の円周１２は右方Ｆ部水平中心部で内接し、テーパーピン位置と穴位置が一致する。
但し、ここから上下に離れる程、両者のずれ量は大きくなる。従って、テーパーピンの働く位置はＦ部に限定される。２０は大径円板１０の外周近傍に設けた強制偏芯用リングで、サポート２２ａで大径円板１０と一体となる。支持ローラ４２は支持中心が大径円板の中心Ｏ３となるように設置すれば、大径円板外周に複数個設ける事ができる。【００１１】図７は図５のＢ−Ｂ視図である。回転不可円板３３のＤ部は強制偏芯機構である。即ち、軸受３２で軸支される回転不可円板３３のＦ部反対側に水平アーム３３ｃを設け、所要偏芯量ｅに合わせてローラ２１ａ，ローラ２１ｂの位置を決め、リング２０を挟持させれば良い。Ｆ部の磁石１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ，１８Ｄ，１８Ｅはテーパーピン２７のピン穴１３への挿入力を持たせるもので永久磁石または電磁石である。【００１２】図８は図５のＣ−Ｃ視図である。同一能力の磁石３１ａを磁石２７ａと同位置に互いに同一距離をおいて配置する。図９は、図５のＫ視図である。４１は動力発生装置の軸で、３７は本体サポート、３２は軸受、３７ｂは空間である。３７ｂの空間は、軸４１が支持する全体荷重を大径円板１０に印加させる事から、全体荷重が大径円板１０に作用し、これを支持ローラ４２で受けさせるため、発生する空間である。【００１３】図１０は、Ｆ部のテーパーピンに作用する力が大きく、テーパーピンに加わる力を軽減する必要がある場合の対策例である。これは、強制偏芯ローラの位置を図１０のβ位置（２０°〜６０°）に水平アーム３３Ｃを下げＤＤ部に示す位置とし、テーパーピン挿入位置を図１０のψ位置（０°〜６０°）に下げれば良い事を示す。この結果、偏芯距離が自由に選定できるが、自由落下垂直距離が少なくなると言う特徴が生ずる。これは、大動力発生装置に適する。【００１４】図１１は、図４で示したＦ部のテーパーピン１８ａ，１８ｂ，１８ｃ、１８ｄ、１８ｅが自動的にピン穴１３に出入りするメカニズムを示すものである。
大径円板１０のテーパーピン穴１０ａとテーパーピン２７ｂの係合は、テーパーピン穴円周１２とテーパーピン円周１６が内接する水平部でピンが穴に完全に入る。これがＡの状態で、挿入深さはｄ１である。Ａの位置からＢ，Ｃ，Ｄ及びＦ，Ｇ，Ｈと離れるに伴い、挿入深さはｄ２、ｄ３と浅くなり、Ｄ，Ｅ及びＨ，Ｉではテーパー穴１０ａとテーパーピン２７ｂの係合が完全に外れ、テーパーピン先端２７ｓは大径円板の側面１０ｂに乗り上がる。この幾何学的な関係を自動的に行わせるためには、テーパーピンの他端に磁石を設け、回転不可円板３３に１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ，１８Ｄ，１８Ｅの磁石を設ける。また更に、回転不可円板３３の左側に小円板３０を配置し、これに磁石３１ａを設置する。この時、磁石２７ａの左側をＮ極とし、磁石１８Ａの右側をＮ極、左側をＳ極とする。また、磁石３１ａの右側をＮ極とする。２７ａと１８Ａの距離ｌ１はＡ，Ｂ，Ｃ，Ｆ，Ｇ位置でも同じとし，磁石が互いに接触しない最小の距離とする。２９は、テーパーピン２７が左方から抜けたり、固定円板３３に接触させないガイド板で、磁石２７ａとδ１のギャップを設ける。【００１５】上記結果、小径円板１０と小円板３０は４４ａにより一体で回転し、回転不可円板３３が固定であることから、磁石１８Ｃに近づく磁石２７ａは、相対する面がＮ極であるため互いに反発し、テーパーピン２７はＦａの力を受けて、ピン穴１０ａ側に押される。このＦａの力は大径円板１０が回転し、テーパーピン２７がＣ位置からＧ位置に動く間、継続する。尚、Ｆ，Ｇ位置では、テーパーピンのテーパー角度αにより、大径円板の回転力でピンを抜く力がＦａに勝り、自動的に抜け出る。これが連続的に行われる結果、Ｆ部で、５つのテーパーピンの内、常時最低４本のテーパーピンがテーパー穴に挿入され、大径円板１０と小径円板１４が一体となり、回転を継続する。尚、Ｆａの軸４１方向軸力は、スラスト軸受４０で受けることから、回転には影響しない。【００１６】一方、小円板３０が無いと、２７ａのＮ極側面と１８ＣのＮ極側面が反発し合って、大径円板１０の回転が阻害される。そこで、小円板３０に磁石３１ａを設けると、回転不可円板３３の右側がＮ−Ｎ極で回転を止めようとすると、左側がＳ−Ｎ極で吸引し合い、小円板３０が回される。
この反発力Ｆｂと吸引力Ｆｃを等しくなるように、磁石の能力を決めれば、磁石の側面力による小径円板１４の回転阻害は解消でき、大径円板１０をスムースに回転させる事が出来る。【００１７】数十万ｋＷクラスの大動力を発生させる手段を図１２で説明する。これを達成する為には、大径円板１０の外径を１００から２００ｍとし、動力発生装置の重量Ｗを数千トンとする必要がある。
この場合は、図５で説明したＥ部テーパーピン駆動部を、図１２のＧの如く２重または３重に円周状に設ける。重量Ｗの増加策としては、軸４１の左右にウエイト９１ａ、９１ｂを搭載すれば良い。動力の取り出しは、大径円板１０の側面１０ａに歯車１０ｂを設け、これに歯車３９ａを係合させる。歯車３９ａの軸３９は動力発生装置サポート３７のボス部３７ａに軸受３８を介して取り付け、この軸と発電機４４をカップリング４４ａで連結すれば良い。また、テーパーピン動作時間を確保する必要がある場合は、大径円板１０の回転速度を制御する必要がある。これは、大径円板１０を支持するサポートローラ４２ｄの回転軸を発電機４４ｂと連結し、回生ブレーキで制御する。これによりブレーキ力も動力として取り出す事ができる。【００１８】図１３、図１４に、テーパーピンに働く摩擦力を少なくする手段を示す。図１３は大径円板１０のテーパー穴４５ｂとテーパーピン２７が同芯となった時の状態図である。２６はテーパーピン２７を内蔵し、フランジ２６ａとボルト２６ｂで小径円板１４に固定する金具である。４５はテーパー穴４５ｂと摺動ロッド４６を持つ金具である。テーパーピン２７のロッド部２７ｋと金具２６の内周の接触は、滑り摩擦では、磁気力を大きくしなければならないため、２７ｄの連続球体でころがり摩擦とする。この球体２７ｄは長円状溝２７ｍにころがり自在に配置する。但し、２７ｄａ列の球体は金具２６の内周２６ｃに接触し、２７ｄｂ列の球体は内周２６ｃに接触しないように溝の深さを決める。
即ち、テーパーピン２７が左右動する際、連続球体２７ｄは、２７ｄａが荷重を受けてころがり、他方の２７ｄｂは無負荷で移動するようにする。即ち、球体２７ｄを長円状溝内でころがり移動させ、摩擦力を軽減させる。２６ｂはワイパーで、テーパーピン摺動部への異物浸入を防止する。２７ａは磁石で、テーパーピン２７の穴に入り、頭部に球体２７ｃｃを持つボルト２７ｃでテーパーピン２７と一体化する。２７ｂは軟鋼で磁石のヨークとなるもので、磁石の側面力となる磁界４８を４９となるように，磁界を制御する。この結果、磁界がＬ部で発散しない為、吸引力や反発力を高める事が出来る。【００１９】一方、テーパーピンに相当する右端は、テーパー部を円筒状２７ｐとし、先端円周に球体２７ｇを配置し、球体が外れないように、２７ｈ、２７ｊのカシメ突起を設ける。この結果、円周状に配置した球体２７ｇがテーパー穴４５ｂに接触し、接触摩擦力を小さく出来る。更に、先端中央部に球体２７ｆをころがり自在に設置し、球体２７ｆが落下しないように２７ｈと同様、カシメ突起を設ける。この結果、テーパーピン２７は、左方は球体２７ｃｃがテーパーピン抜け止め２９と転がり接触し、右方は強制ピン抜きロッド４６ａところがり接触となる。また、図１１のＥ部の様に、テーパーピン先端２７ｓが大径円板側面１０ｂ上をすべる際、ころがり摩擦となり、摩擦力が小さく、テーパーピンに無理な荷重をかける事はない。尚、ロッド４６ａは、ロッド４６と一体で、他端は外部に出る。他端には球体４６ｃを２７ｆと同様な構造で取り付け、ロッド４６の出入り距離Ｌはテーパーピン２７の最大挿入深さＬと等しくする。このロッド４６は、図１１のＦ，Ｇ部でテーパーピンが強制的にｄ２、ｄ３量だけ抜けるように作動するものである。
即ち、大径円板１０の右側面にあって、図４のテーパーピン円周１６と同芯に、ピン１８ａより僅か下方からピン１８ｄ、ピン１８ｅの挿入深さｄ２、ｄ３が強制的に得られる傾斜角θの円筒カム４７ａを設ける。このカム４７は本体サポート３７に取付け固定とする。これにより、テーパーピン先端とテーパー穴を接触させて大径円板１０と小径円板１４を一体で回転させる事ができ、かつ、テーパーピン２７の抜け出しが強制的に行われ、ピン抜け不足による事故を未然に防止できる。【００２０】図１５，図１６、図１７はテーパーピン２７の先端荷重が大きい時、図１３の円筒状球体配置２７ｇでは、荷重点が２点接触となり、強度不足となるため、この欠点を解決する手段を示す。
図１３との相違点は２７ｐの円筒形を２７ｎの如く、上下平らにし、テーパーピン２７のテーパー穴４５ｂを図１７の４５ｃの如く、平らな面とすることである。但し、接触面４５ｃが平らである為、テーパーピン２７の自己回転を防止する必要がある。この対策として、テーパーピン２７にキー５０を取付け、テーパーピン内蔵金具２６にキー溝５１を設ける。キー溝５１とキー５０の接触部は互いに摺動可能な寸法とし、テーパーピン２７の自己回転を止める。また、テーパーピン２７の右端上下に設けた平らな面２７の先端に、球体２７ｇｇを上下に直線状に配置する。この球体も球体２７ｇと同様カシメ突起で落下防止を図る。上記構造から、テーパー穴４５ｃと接触する球体は複数個とすることができ、接触面圧を下げ、テーパーピン２７に働くせん断荷重、曲げモーメント荷重に耐える強固なテーパーピン構造を実現できる。【００２１】図１８、図１９はテーパーピン２７の摺動抵抗が小さい場合、即ち、発生動力が小さい場合に適用できるテーパーピンの構造を示すものである。
ピン穴は図１７と同様で、ピンの先端は２７ｐの如く、テーパーをなし、ピンと穴の接触を面接触とすることにより、ピンの強度を向上させたもので、図１６と同様、キー５０付きとするものである。
【発明の効果】
【００２２】以上記載の如く請求項１の発明によれば、大径円板のテーパー穴円周と小径円板のテーパーピン円周が偏芯しており、直径の大きいテーパー穴配置円周と直径の小さいテーパーピン配置円周が互いに接触する位置でテーパー穴にテーパーピンを完全挿入させる事ができる。この位置を大径円板と小径円板の水平中心線と交わる位置とする事が出来る。即ち、円板の右側にこれを設ける事が出来る。テーパーピンがテーパー穴に入る相互の中心線はテーパーピンが完全挿入する位置から上下に離れるほどずれ、テーパー穴に入るテーパーピンの深さは浅くなる。従って、テーパー穴に入るテーパーピンの数は限定され、テーパーピン先端が、大径円板を除いた軸上の全ての円板重量と軸の重量を支持する必要がある事から、せん断荷重或いは曲げ荷重に対して強度的に充分な位置で先端を切落とす必要があり、テーパー部分の長さが更に短くなる。この条件の下では、テーパーピンがテーパー穴に入る位置は、完全挿入位置から上下各２ヶ所、合計５本を係合させるのが適切である。即ち，最低４本のテーパーピンを係合させる事になる。このテーパーピン５本はテーパーピンの他端に設けた磁石が回転不可で常時一定の位置にある磁石の反発力を受け、常時テーパー穴に強引に押しつけられる。この結果、大径円板の右側５乃至４本のテーパーピンで小径円板他軸上の円板及び軸の全重量を片持ち状に大径円板に抱きかかえる事になる。すると、軸中心が大径円板と偏芯している為、大径円板は小径円板と一緒に右側に回転する。一方、小径円板の磁石は全てのテーパーピンに設けてあり、回転不可円板の固定磁石は全てテーパーピン磁石に反発力を与え、下部のテーパーピンがテーパー穴から抜けると同時に上部のテーパーピンがテーパー穴に入り、大径円板と小径円板が回転していても、このテーパーピンの出入りが自動的にかつ瞬時に行われるため、大径円板を回転させ続ける事が出来る。尚、同極の磁石同士が近づくと磁石側面に働く磁力で反発し、回転不可円板の磁石にテーパーピンの磁石が近づくと大径円板はこの反発力で回転が阻害される。また、両磁石が離れる時は、この反発力で微少回転する。このように、磁石側面に働く磁力の阻害を解決する手段が、回転不可円板の左端に設けた小円板である。即ち、この円板に設けた磁石面と回転不可円板の磁石面を互いに吸引する磁極とすると、回転不可円板の右側が同極同士で反発するのに対し、左側が異極同士で引っ張り合う為、両方の力が小径円板と小円板と一体となる軸の正回転、逆回転となり、両者の力が等しくなるように磁石の能力を決め、磁石の間隔を調整する事により、正、逆回転力を打ち消し合わせる事が出来る。この結果、大径円板の右回転を自動的に連続させる事ができる。ここでは、右回転について述べたが、左回転も全く同様である。【００２３】請求項２の発明によれば、テーパーピンがテーパー穴に完全挿入する位置の反対側に、回転不可円板から伸びた水平アームに２個のローラを設け、この２個のローラで、大径円板と一体のリングを挟持する事により、回転不可円板軸と大径円板中心、即ち、小径円板と大径円板の中心を強制的に偏芯させる事ができる。また、偏芯量も自由に選択できる。【００２４】請求項３の発明によれば、回転不可円板の磁石反対側に設ける２個のローラを持つ水平アームを、図１０の如く、水平位置から、更にもう一組、下方β位置（２０°〜６０°）に設け、テーパーピン挿入位置を水平位置から下方ψ位置（０°〜６０°）に下げると、荷重Ｗを受ける位置がテーパーピン穴部とβ位置の２箇所に増える為、テーパーピンの強度を下げる事ができる。また、テーパーピンを押す回転不可円板の固定磁石の反発力を小さく出来る。なお、この磁石は、小容量動力発生装置では永久磁石でも良いが、発生動力を大きくする為には、先ず、回転不可円板の磁石を電磁石とし他を永久磁石とするか、あるいは全ての磁石を電磁石とすればよい。【００２５】請求項４の発明によれば、大出力の取出しは、大径円板の回転動力を大径円板側面の大径歯車に、動力伝達軸の先端に設ける小歯車を噛み合わせれば良く、動力損失を最少にできる。また、テーパーピンとテーパー穴との係合時間（ミリ秒オーダー）を調整する必要がある場合は、外径円板の回転速度を落とす必要がある。これは、下部大径円板支持ローラの支持軸を伸ばし、この軸に発電機を取り付ければ、回転数制御に回生ブレーキが使用でき、動力の取出しに無駄を無くす事が出来る。また、発生動力が小さいときは、直接大径円板回転支持ローラの軸から動力を取出すことも出来る。【００２６】請求項５の発明によれば、数十万ｋＷクラスの動力を発生させる場合は、大径円板の外形は１００から２００ｍ必要で、印加荷重は数千トン必要である。大径円板の外形が大きくなるのは、小径円板との偏芯量を大きくする必要があるためで、印加荷重を数千トン要とするのは、位置エネルギーを出来るだけ大きくする為である。これ等を達成する為には、図１２に示すように、Ｅ部磁石配列系統、テーパピン系統を同芯に２重、３重に放射状に設ければ良い。また、軸両端にウエイトとなる回転円板を設ければ、印加重量を自由に制御できる。この結果、大動力を発生させる事が出来る。【００２７】請求項６の発明によれば、動力発生装置を一本の軸上に左右対称に設けることにより、動力発生大径円板２個を同時に回す事ができ、大容量発電機の動力発生装置として、有効で、また、一体で製造できる事から、製造コストも安くできる。【００２８】請求項７の発明によれば、テーパーピンの円筒部とテーパーピン保持金具内周との接触が球体で、かつ球体が浅い溝で金具内周と接し、深い溝部では転がる球体の逃げと循環が可能で、テーパーピンは保持金具内周をころがり摩擦で移動でき、磁石の力でも容易に動かす事が出来る。
また、円筒状テーパーピン先端部の球体により、テーパーピンのテーパー穴との接触が球体となる事から、ピン挿入時およびピン抜け出し時の力もころがり抵抗となるため、ピン先端がピン穴でかじる事はない。この結果、テーパーピンの挿入、抜け出しは容易となる。【００２９】請求項８の発明によれば、テーパーピン円筒部先端を上下平面とし、この平面部先端に球体を設けてあり、テーパー穴をＶ字平面とした事から、テーパーピン先端の上下複数個の直線状球体がＶ字平面に接触する。この結果、複数個の球体がＶ字平面に接触する事から、接触部のヘルツ応力を下げる事が出来、かつ、テーパーピンのせん断、曲げ強度も向上でき、大容量動力発生装置が実現出来る。【００３０】請求項９の発明によれば、テーパーピンの抜け出しを、テーパー穴の軸方向接触分力で戻す時、滑り摩擦である事から、摩擦抵抗のバラツキで、テーパーピンが確実に戻らない事がある。これを確実に戻す機能を付加するものである。即ち、テーパーピンが水平位置から下方に回転すると、ピン挿入深さが幾何学的に浅くなるのを、自動的に行うものである。これは、ピン穴金具のピン穴を外部まで伸びたロッドが摺動し、テーパーピンを強制的に押し戻すものである。これは、テーパーピンが下方に動く際の挿入寸法をあらかじめ求めておき、この浅くなる寸法にテーパーピンが抜け出るよう、円筒カムの寸法、勾配θを決め、このカム面にロッドを接触させるのである。ロッドのカム接触部には、球体を設け、他端はテーパーピン先端の球体と接触する為、ロッドの出入りはスムースにでき、連続回転の信頼性が高まる。【００３１】請求項１０の発明によれば、テーパーピンの両端に回転自在に球体が設けられることから、回転時テーパーピンが損傷する事は無い。即ち、テーパーピンが大径円板の側面に乗り上げた際は、テーパーピン先端の球体が大径円板側面ところがり接触し、磁力が無くテーパーピンが反対側に抜け出る時は、抜け止め防止板に接触するが、この時も磁石取り付けボルト先端の球体が接触する為、ころがり接触となる。この結果、連続回転時、テーパーピンは損傷する事は無い。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の概念を示す従来の水車。
【図２】本発明の概念図。
【図３】本発明にたどり着く経過図。
【図４】本発明の基本説明図。
【図５】本発明の回転動力発生機構の断面図。
【図６】本発明のＡ−Ａ視図。
【図７】本発明のＢ−Ｂ視図。
【図８】本発明のＣ−Ｃ視図。
【図９】本発明のＫ視図。
【図１０】本発明の大容量化説明図。
【図１１】本発明の自動テーパーピン着脱説明図。
【図１２】本発明の大容量化具体策説明図
【図１３】本発明の大容量発電機用動力発生装置の説明図。
【図１４】テーパーピン詳細図。
【図１５】テーパーピンのＨ−Ｉ断面図。
【図１６】テーパーピンの大容量化説明図。
【図１７】大容量テーパーピン説明図。
【図１８】本発明のＱ−Ｑ視図。
【図１９】大容量テーパーピンの他の説明図。
【図２０】本発明のＪ視図。
【実施例１】
【００３３】図５は、本発明の一実施例を示す発電機用動力発生装置である。
Ｄ部は図４の水平中心線左方の強制偏芯機構である。Ｅ部は図４の水平中心右方のテーパピン１８ａがテーパー穴に完全挿入されている状態を示す。大径円板１０の中心は偏芯して回転する際軸４１に接触しない大きさにしてある。また、小径円板１４のテーパーピン２７が大径円板のテーパー穴４６に挿入され、テーパーピンを磁力で強力にテーパー穴に押し込む結果、テーパーピンとテーパー穴は一体となる。また、テーパーピン２７を保持する小径円板１４は、軸４１にキー４１ｂで一体化し、軸４１は、回転不可円盤３３を軸受３２で保持し、更に、小円版３０をキーで一体化している。この結果、回転体の荷重は全て大径円板に作用し、大径円板の回転動力となる荷重Ｗとなる。このＷは、大径円板１０を回転させる位置エネルギーとなる。但しこのＷだけでは動力は発生しないが、図１１に示す、テーパーピン２７先端２７ｂとピン穴１０ａの配置円周から、互いに円周が内接するＦ部でテーパーピン先端２７ｂがテーパー穴１０ａに入り、これが抜けるまで、即ち図１１に示す、Ｃ部から、Ｇ部までピンは係合し、この垂直ピン移動距離ｈとＷが仕事をする事になり、位置エネルギーＷｈが発生、これをエネルギーとして、取り出すことが出来る。所謂，水車小屋の水車と水の関係と同じである。ここで、重要な事は、テーパーピン２７がテーパー穴１０ａに確実に、自動で瞬時に出入りさせる機構である。尚、３４ａは、回転不可円板３３の回り止めで、サポート３６に係合している。【００３４】テーパーピン２７の他端に磁石２７ａを設け、この磁石を回転不可円板３３に設け、テーパーピン磁石２７ａの回転不可円板３３側面と回転不可円板３３の磁石面を同極と、互いに反発させる。すると、図１１に示す如く、互いの磁石が図４のＦ部にある時は、回転不可円板３３の固定磁石１８Ｃで、強力にＦａの力を受け、テーパーピン先端２７ｂはテーパー穴１０ａに深さｄ３だけ押し込まれる。これが大径円板１０と小径円板１４の最初の引っかかりである。一方、既にＢ位置、Ａ位置、Ｆ位置、Ｇ位置では、テーパーピン先端２７ｂはテーパーピン穴１０ａにｄ２、ｄ１、ｄ２、ｄ３の深さで挿入されており、この挿入位置に荷重Ｗが作用するので、大径円板は回る。また、テーパーピン２７がテーパー穴から、自動で確実に抜く為には、図１１、図１４、図１５に示すカム４７を使用する。磁石の異極同士での吸引もあるが、摩擦力が動作を不安定とするため、カムが確実である。このカムを使用すれば、Ｆ位置、Ｇ位置、Ｈ位置での幾何学的なテーパーピン位置、即ち、挿入深さｄ２、ｄ３を容易に得る事ができる。この結果、テーパーピン位置Ｆ部で、小径円板部重量Ｗによるモーメント荷重と垂直荷重を支える事ができる。しかも、ピンの動きは磁力により、極めて迅速にかつ、自動で動作させる事ができる。【００３５】尚、小円版３０の磁石は、回転不可円板の磁石面と小径円板テーパーピンの磁石面が同極で反発力を得ているが、磁石側面の磁力でも反発するため、このままでは、小径円板は回らない。この対策が小円版３０である。即ち、図１１に示すように、回転不可円板３３の小円板３０側の磁極と反対の磁極となる磁石を、テーパーピン磁石２７ａと同軸、同配列に、取り付ける。すると、回転不可円板３３の右側は同極で反発し、左側は異極で吸引しあう。一方、小円版３０と小径円板１４は軸４１とキー４１ｂで一体化してある為、同時に回転する。この結果、回転不可円板の磁石側面の反発力と吸引力がバランスするため、円板１４，１０は回転する。尚、円板２９はテーパーピン２７の抜け止めである。【００３６】大径円板１０の荷重はローラ４２で受ける。大径円板１０は、大径円板１０と一体のリング２０を偏芯強制ローラ２１ａ、２１ｂで挟持し、ローラ４２で支え、小径円板のテーパーピン２７が大径円板のピン穴と結合し、かつ小径円板は軸４１と一体化する。軸４１は本体サポート３６，３７の軸受３２，３３で前後動しないように軸支しており、結局３点支持となるため、回転中心はいつも同じである。従って、大径円板の側面に歯車１０ｂを設け、これと連動する歯車３９ａの軸３９を本体サポート３７のボス３７ａの軸受３８で軸支すれば、この軸３９を外部に出す事が出来る。この結果、この軸をカップリング４４ａ等で発電機４４に接続すれば、何処ででも発電することができる。
【実施例２】
【００３７】図７は、強制偏芯ローラ２１ａ、２１ｂをβ°下方に下げ、かつテーパーピン動作部の図６に示すＦ部を図６の位置から、ψ°下方に下げ、テーパーピンに働くせん断力、モーメント荷重を軽減する一実施例である。この構造では、強制偏芯距離は自由に大きく取れるが、荷重Ｗの垂直移動距離が大きく出来ない。但し、テーパーピンの強度を下げられる長所があり、大容量動力発生装置には適していると言える。
【実施例３】
【００３８】図１２は、動力発生円板である大径円板が一つで、大動力を発生させるメカニズムである。大径円板１０、小径円板１４、回転不可円板３３、小円板３０並びにこれらが軸４１と係合する構造を図５と同様とする。大容量にするには、偏芯距離ｅを大きくするか、大径円板１０に作用する重量Ｗを大きくすれば良い。そこで、大径円板の直径を１００ｍ前後として、偏芯距離ｅを確保する。更に重量Ｗが大きくなるため、テーパーピンの強度が問題となる。そこで、図１２のＧ部の如く、テーパーピン機構Ｅ部を大径円板１０と同芯に２重、３重に設けたものである。図１２は、２重に設けた例を示してある。また、大径円板１０に作用する荷重Ｗを大きくするため、軸４１の両端に図１２の如く、コンクリート内蔵円板９１ａ、９１ｂを搭載する。軸４１に印加される重量は全てＷとなり、大容量の動力を発生させる事ができる。また、大径円板１０の回転が速すぎて、テーパーピンの動作速度が追いつかない時は、大径円板１０支持ローラ４２ｄの軸を発電機に連結し、回生ブレーキで回転速度を制御すれば良い。これは、発電機になるので、動力を有効に取り出す事が出来る。尚、Ｅ部の位置、強制偏芯機構は図５と同様である。
【実施例４】
【００３９】図１３は、更に大きな動力を発生させるもので、一台で１００万ｋＷクラスの発電を可能とする例である。これは、図１２の軸４１上の機構を左右対称にダブルに配置するものである。但し、中心にスペーサー８５を設け、スラスト軸受８５ａで左右の大径円板の軸方向位置を確保し軸受８５ｂで軸４１上を回転出来るようにして、回転時の他部品との干渉を防止する。また、中央に円筒カム４７を設ける。これは、テーパーピンのピン穴からの抜け出しを機械的、強制的に行わせる図１１に示す円筒カムである。図１４の４６に示すテーパーピン押し出し用ロッドが、このカム４７ａに係合し、テーパーピンの抜け始めから、円板の回転角に伴う幾何学的挿入深さに、磁石の反発力に打ち勝って、テーパーピン２７を戻す役目を果たす。このカム４７ａはカム４７の両端に設けてあり、ダブル大径円板１０のテーパーピンの動作を確実なものとしている。４７ｂはこのカム４７を本体ベース８６ｂに連結し、円筒カム４７を固定している。二つの大径円板の荷重は、ローラ８６ａ，８６ｂで受け、この回転はローラと一体の軸８６ｃを回し、カップリング８６ａで発電機８６と連結する。この発電機は、大径円板の直径が１００ｍ〜２００ｍと大きいため、装置内に設置できる。尚、Ｙ部は図１３のＥ部と同様である。
【実施例５】
【００４０】図１４、図１６は、本発明で最も重要な部品で、かつ過酷な動作をするテーパーピン２７の実施例を示す。図１４は比較的ピン先端に加わる荷重が小さい場合、図１６はピン先端に加わる荷重が大きい場合に適する。テーパーピン２７のピン保持金具２６内摺動部は、ピン外周に軸方向に長円状の溝を掘り、長円の二つの直線部の内、一方に入れる球体２７ｄが金具２６の内周に接触し、他方は接触せず、自由に動ける深さに溝を掘る。この結果、テーパーピンはころがり摩擦で左右動する為、軽く動かせる。尚、テーパーピンの外周は、金具内周とδ２のギャップを設け、金具２６の先端にワイパー２６ｂを設けて、テーパーピンと金具間への異物侵入を防止する。テーパーピン左端には磁石２７ａが入るインローを設けて同芯とし、軟鋼製のヨークで磁石の外周を囲う。磁石本体はボルトでテーパーピンに固定する。但し、このボルトの頭部に、球体２７ｃｃを落下不可、回転自在に取り付ける。一方、他端はテーパー穴４５ｂに入る細い円筒軸とし、この軸端円周に球体２７ｇを落下不可、回転自在に設ける。更に、この軸端面中央に球体２７ｆを落下不可回転自在に設ける。テーパー穴金具４５には、円錐状のテーパー穴４５ｂを設け、更に、左右動自在にロッド４６を設ける。ロッド４６のテーパーピン側は直径の大きな円筒４６ａとし、テーパーピン先端部のテーパー穴挿入深さＬに相当する長さに、金具４５側面からストッパー４６ｂまでの距離を決める。更に、ロッド４６端の球体４６ｃと係合する円筒カム４７を設ける。この円筒カムはテーパーピンがピン穴に完全挿入した後、テーパーピンを強引に、磁気力に打ち勝って、回転角に応じたテーパーピンの幾何学的位置にテーパーピンを戻す役目をする。【００４１】上記構造から、テーパーピンの左方は、球体２７ｃｃが、ガイド２９と接触して抜け止めされる際、ころがり接触となり、無理な荷重をテーパーピンに与えない。また、右方はテーパーピンが大径円板１０の側面１０ａに乗り上げた際、テーパーピン側面の球体２７ｆが接触する為、これもころがり接触となり、テーパーピンは容易にガイド２９と大径円板側面１０ａの間を高速で移動する事ができる。また、テーパーピンの穴挿入は磁石の力を大きくすれば、必ず挿入でき、抜け出しは、円筒カムとロッドの働きで、幾何学的に確実に戻される。これの機能は、高速で動作中も自動的に行われる。尚、あまりに大径円板１０の回転が速く、テーパーピンの動作速度が追いつかない時は、図１２の大径円板支持ローラ４２で発電機４４ｂを回し、回生ブレーキで円板の回転速度を制御すれば良い。【００４２】図１６は、テーパーピンのテーパー穴との係合を円錐から平面接触とさせるものである。即ち、テーパーピン２７のピン穴側を上下平面２７ｎとし、先端平面部上下に球体２７ｇｇを直線状に落下不可、回転自在に配置する。ピン穴は図１８に示すＶ字平面となるため、テーパーピンの回転を防止する必要がある。これは、キー５０とキー溝５１で達成できる。これにより、テーパーピンの受ける許容荷重は格段に改善できる。
【符号の説明】
【００４３】１０：大径円板    １４：小径円板          １５：軸      １８ａ，１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ、１８ｅ：ピン      ２１ａ，２１ｂ：ローラ        ２０：偏芯強制リング
２３：受ローラ            ３０：小円板          ３３：回転不可円板
２７：テーパーピン  ２７ａ，２８ａ，３１ａ：磁石  ２９：テーパーピン抜け防止板
４６：テーパー穴    ４２：大径円板支持ローラ    １０ｂ：歯車    ３９ａ：歯車
４４，４４ｂ：発電機      ４１：軸      ９１ａ，９１ｂ：ウエイト
４５ｃ：平テーパー        ６０：軸      ６４：大径円板      ６５，７２：タイヤ
７０：車軸                ７０ａ：スプロケット              ７１：車体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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