JP2018080810A - 密閉式カップリング型簡易型変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】地球温暖化ガスである二酸化炭素ガスの排出量の削減。太陽光発電や燃料電池発電等以外の殆どの回転構造で使用されていて、それらの全てのエネルギーの効率を上げ使用エネルギーの省力化。電気エネルギーで発電効率の向上、急激なる地球温暖化の抑制。各種エネルギーで回転運動する機器の効率を二倍近くに伸ばし使用エネルギーの量を半分近くまで少なくする事。【解決の手段】各種の乗り物や発電機・回転運動等に用いられて居るドライブシャフトをシャフトの軸線に対して、入力シャフト軸・出力シャフト軸、各中心軸が直線状に成る様に本発明を取り付ける。二重ラック構造を円形にして公転駆動式遊星歯車機構と自転駆動式遊星歯車機構を融合させ、更に、密閉式カップリング簡易変速機として課題を解決出来得る様にし、安全性等を向上させ、高温状況下でも使用可能な物と考慮し密閉型で潤滑オイルを冷却用にも使用する事が出来る様にする。【選択図】図１

Description

本発明は、従来の原動機(内燃機関・外燃機関の他、燃料やエネルギーの種類)を選ぶ事の無い二種類だけの変速機で有り。燃費を約半減する事の出来得る動力補助システムで、発電効率を約倍加出来る機関で。地球温暖化ガスの削減及び、各交通機関の使用するエネルギー効率を上げ地球温暖化の鈍化を目的に考えた物である。但し性質上太陽光発電や燃料電池等には、適用できない。又、太陽光発電や燃料電池等で発電された電力を効率的に使用する時にも効果が有る物である。更に、本発明は、密閉式のケースに収納されて居る為、容易に直列接続が出来る。直列接続の場合、主動力のトルクは、二の乗数倍必要に成る、回転数も二の乗数倍に加減速していく事が出来る簡易型の変速機である。又、密閉ケースに収納されて居る為、どの様な場所でも設置が出来る。

現在エネルギーと言えば、化石燃料・電気・原子力・再生可能エネルギー等の事を指していると考えられる。これ等のエネルギーは其の殆どが、エネルギー変換時、基本的に回転運動に変換されて使用されて居るケースが、殆どで在ると考えられる。

外燃機関の発電では、燃料(化石燃料・天然ガス・原子力等)で高温高圧の蒸気を発生させ、其の蒸気の力でタービンを回転させる物で、化石燃料や原子力で熱エネルギーを発生させ、その熱エネルギーを運動エネルギー（回転運動）に変換し更に、運動エネルギー（回転運動）を電気エネルギーに変換し利用する構造と成っている。中には、アンモニア等の沸点の低い科学物質を密閉状態にして低い温度で発電をして居る物も有る。又、高所から水の位置エネルギーを利用してタービンを回す物も有る。此の水力の場合再生可能エネルギーに分類されることが多い、又、タービンやバケットの様な水車の形状で色々な種類に分けられて居るが、これ等全ては、基本的に回転運動が基本である。昨今、高効率の為、高ジェネレーション発電もされて来て居るが、全てが、やはり回転力から発電する機構と成って居る。

其の他にも風力発電・地熱発電・潮位発電等再生可能エネルギーを使用した発電等が数多く開発されている。太陽光発電や燃料電池も有るが本発明では、機械的に二倍速にする為、太陽光発電や燃料電池には適用出来ないと考えられるので発電のリストから外す事にする。但し、太陽光集熱発電は、最終的に回転運動を用い発電するので、対象内とする。

上記、発電施設の他、家電製品の場合、回転物を使用して過熱をしたり冷却をしたり送風・循環と言った回転を仕事としている物が多い。その典型が冷蔵庫やエアコン・洗濯機・掃除機・ポンプだと考える。其の外に、自動車（内燃機関・電気・ハイブリッド）・電車（電気モーター）・地下鉄（電気モーター）・飛行機（ガスタービンエンジン及びレシプロエンジン）・船舶（内燃機関）等の殆どが、回転力を推進力に変換して移動手段として利用している。陸上・水上・水中を移動する物の殆どが、車輪の回転力で推進している。現在開発中のリニアモーターは別であるが。船舶も水中でスクリュウを回転させ推進力にしている。飛行機の場合、プロペラ機に関しては、問題なくプロペラの回転で推進力としている。但し、ジェットエンジンは更に大きく二種類に分類される。この内ガスタービン式ジェットエンジンは、吸気口から取り入れた空気等を圧縮タービン内で圧縮し空気が、圧縮熱を発生させ燃料の発火温度以上に成って居る燃焼室に燃料を噴射して燃料の燃焼作用によって数百倍の体積に成った燃焼ガスをエンジン吸気口とは反対側に有る噴射口より噴射させ推進力にして居るので、やはり回転力が推進力に成って居ると言っても差支えないと考える。但し、同じジェットエンジンでもラムジェットエンジンは回転力を必要として居ないので、外す事としたい、しかし、ラムジェットエンジンは前方からエンジン内に高圧の酸素を含んだ気体が、無いと点火出来ないので燃費向上には、直接関係は無いと考えるが、高速ジェットエンジン無しでは機能しない物だと認識している。

特表平１１−５１１５３８

伊藤茂編「メカニズムの事典」理工学社出版 2003年 早坂▲えな▼吉著「遊星歯車機構と伝達力学」 日刊工業新聞社 1963年

現在の地球環境はＣＯ２の大量排出により地球規模の温暖化が進み異常気象等が毎年のように世界各国で起きている。北極では、年々冬季間の結氷面積が狭く成って居るし、シベリアの永久凍土が溶け出して来て居る、世界の氷河の大きさも小さく成って来て居る、南極の氷の面積も小さく成って来て居る所が出て来て居る。グリーンランドの氷河も溶け出し始めている、更に、海水温が、上昇して来て居る為、海水その物も膨張し、海水に沈み消えて仕舞いそうな島国も存在して居る。この他にも海水面の温度上昇によると思われる異常気象も数多く報告されて来て居る。これ等は、産業革命以降地球温暖化ガスの代表であるＣＯ２の排出量が、飛躍的に増え続けて居る事が、大きな一因で有ると考えられている。そこで少しでも地球温暖化ガスの代表のCO２排出を削減し温暖化のスピードを遅くする事が出来得る様にする事が最大の目的とする物で有り。又、使用燃料を少なくする事で化石燃料等の温存や長期利用、太陽光発電や燃料電池で得られたエネルギーも効率的に活用し、更に、再生可能エネルギーの効率的発電や活用を目的とする物である。今現在の省エネルギー政策には、限界が有り更なる省エネルギーやエネルギーの効率的な発生方法・利用法では、地球温暖化ガスの削減目標を何時まで経っても達成する事が出来ず、近い将来には、先進国同士のCO2ガスの排出権の争奪戦が始まる事が目に見えて予見できる状態である。現在までは、資源の奪い合いでの戦争が多かったと認識して来たが、此れからは、排出権の争奪戦での戦争が起きかねないと考えている。又、地球温暖化ガスを殆ど排出しない原子力発電に頼ろうとする動きも有るが、原子力発言には、まだ、未知な部分が数多く残されている。現在では、最もコストの掛らない発電方式と言われて居るが、発電時に出て来る核廃棄物の処理や使用済み核燃料の処理方法も確立されて居ない。更に、現在まで一度も廃炉された原子炉も無い、厳密に言えば原子炉の正確な耐用年数さえハッキリとして居ない、建設から各核廃棄物の処理・廃炉までを考えると本当に最もコストの掛らない発電方法なのかさえ疑問に成って来る。

しかも、現在人口は先進国だけで見た場合では、減少傾向に在る様だが、地球全体で考えた場合、確実に人口は、増え続けて居る。其の為食料が不足気味に成って来て居るのに、本来食料と成る作物からバイオエタノールと言う燃料を生産しCO2ガスの排出量をあたかも増やして居ない様に錯覚させる様な燃料を生産している。確かにバイオエタノールは植物の成長期にCO2を吸収させて育成し、其の吸収した分を燃焼しCO2を排出するのだからプラスマイナスでゼロに成るとの計算だが、植物は、光合成をして居ない夜間には、多少の酸素を吸収して居るので、厳密には、ゼロには成って居ない事に成ると考えている。しかも、原料が穀物で有る為、可成りの耕作面積も必要と成って来る。本来、穀物は、人間の主食に成る物からエネルギーを抽出し自ら食糧難の世界を作ろうとして居る事は、今後の事を考えると愚かな事だと気付くべきだと考える。耕作面積には、限りが有る事を皆が知って居るからである。

其の外に、排出されるCO2を地下に封じ込めようと言う事も研究されて居るが、地下に貯蔵出来たとしても、何時貯蔵された物が崩壊し吐出して来るかは、誰にも解らない事で有ると考えられるし、その様な不安定で安全性の担保が出来て居ない技術に頼る事は、将来爆発的な地球温暖化を齎す原因にも成り兼ねない。

先ず、現在地球上で排出されている地球温暖化ガスを出来るだけ少なくする事を考えるべきだと考える。地球温暖化ガスを多く排出して居る物は、移動手段で使われている、内燃機関や電気モータと言った回転物を使用して、タイヤ若しくはスクリュウ・プロペレ・ジェットエンジン等を利用して移動している物が殆どであると思われる。即ち、物体の回転力で移動して居る訳である。リニアモーターカーにしても電力を使用して居るので基本を辿ると発電された電力で在る事を考えると回転運動が無ければ成立しない物と考えて良いと考える、この様に、どんなエネルギーを使ったとしても、回転物体に頼って居ると考えられる。又、発電にしても太陽光発電と燃料電池発電等以外の殆どの発電方法の基本は、基本、回転力で有ると考えられる。つまり、この地球上のエネルギーの半分以上は、何らかの形で回転物や回転力に支えられて居ると思われる。その回転の制御方法として現在は、各変速機を使用して居るが、其れは、用途によって大掛かりな物や小さい物も有る、基本的に複雑でギア比やベルトの掛け替えによる形が多く、数多くの回転軸が必要に成っているのが現状かと考える。つまり、回転軸に成るものが多ければ多いほど、そこでエネルギーロスが多く生じているのではと考えられる。更に、本発明に取って都合の良い事に回転力を実際に動力として伝える場合、どのような場合でも原動機から直に回転力を伝える様な物は、少なく、必ずと言って良いほど回転力を伝達する場合、其の為のシャフトが介在している構造体が多いと言う事。本発明は、其の回転を伝えるシャフトの途中に設置する事が最も効果的と考えてる、回転物に直接取り付ける事も出来るが、その方法だと現在有る物に取り付ける事が難しくなる。本発明は新しく生産される物にも、既に現在使用されて居る物にも両方に使用出来る物である。本発明は変速機であるが、だからと言って今現在使用されている変速機を取り外したりする必要性は、全く無く返って今現在使用されている変速機は其のまま利用した方が都合の良い事が、多いと考えている。

本発明の基本的な考えは、二重ラック機構と遊星歯車機構の融合的な物である。詰まりは、「遊星歯車機構と伝達力学」の公転駆動式遊星歯車と自転駆動式遊星歯車を融合させた物を無駄の少ない形で密閉式にし、基本を押さえて置けば、どの様な状態の場所や環境でも使用出来る物にしたと考えて頂きたい。公転駆動式遊星歯車と自転駆動式遊星の融合とは、具体的に言うと、早坂▲えな▼吉先生の考えた傘歯車を使用した公転駆動式遊星歯車の回転力の伝達経路が、立体的である事を、自転駆動式遊星歯車の回転力の伝達経路と同じ平面経路にする物である。更に、早坂▲えな▼吉先生の自転駆動式遊星歯車の中の其々の歯車の役割を変える事で、より安全で力学的に考えても故障や破損の少ない形にした物である。通常回転している物体と固定されている物体とを接触させた場合、静止している物の方が大きく、回転して居る物が小さい場合、静止されて居る大きな物体の方に、より集中的な大きな力が掛かる事に成る、物体其々の破損状況は、トータルとして見た時には同じだが、小さく回転をしている物体の破損は表面から見た時には薄く範囲が広いと言う事で、大きく静止して居る物体の破損は表面から見た場合範囲は狭いが深さが深くなると言う事で、此れは、其々の表面の大きさに比例してモーメントが違うからで有る。大きな静止物は、この考えを歯車に置き換えて考えた時、小さな歯車のダメージは多数の歯車の歯で分散されて歯車自体の性能を無くす事は少なく、逆に、大きな静止された歯車の場合、ある一定の歯に力が集中してしまう為破損し易いと考えられる。此れが大きな静止物がリング状の物だとしたら尚更で有ると考える。更に、太陽歯車と成るべき歯車にシャフトが付き回転をして居れば、その回転を支える軸受けの構造や大きさ等の事を考えると、とても大掛かりな物に成ってしまう事は明白である。その様な物では、図面上では、どうにでも書けるが実際に機構として使用を前提として考えた場合、とても使用に耐えられる物では無いと考え、各歯車の構造を変えた物で有る。

早坂▲えな▼吉先生の考えられた物は、固定する歯車や歯車軸を支える部分が、其々別々 に成って居ましたが、本発明では、密閉式のカップリング構造の中で完全に固定され完結されている点が、新しい考え方だと考える。詰まりは、大掛かりで最初から取り付けて居なければ成らなかった物が、密閉式のカップリング構造と言う一ユニットの追加で早坂▲えな▼吉先生の物と同じ効果が得られる様に成る。後は、密閉式のカップリング構造体の固定方法に成るが、此れは、基本構造が収納されるスペースが有れば広さや形に関係なく取り付ける事が、可能と考える。此の時の取り付け治具の形には、制約は必要なくどんな形でも構わない事からどの様な場所にも取り付ける事が可能であると言える訳である。又、この様な形の構造では、使用出来得るギアの種類にも自ずと制限が出て来ると考えられるが、構造自体が変速をする訳で有る為、ギア比や大きさには制約は無いので左右対称にしなければ成らなかった所でも制約は、受けない様に成る。

早坂▲えな▼吉先生の遊星歯車と伝達機構では、基本的な考え方を述べているだけで実際に、どの様な場面でどの様な効果を発揮出来るかには、言及して居る訳では無いと考える。然し乍ら、私は、因り具体的に使用用途や効果等にも表記して居る事から考えても進歩した考え方を示して居ると考えられると自負して居ります。

此処からは、詳細に本発明の考え方等を説明していきたいと思う。但し、私の考え方の発端から始まった事を念頭に入れて置いて頂きたい。先ず、ラック機構と二重ラック機構の基本的な事を説明してからの方が本発明を理解する上で解り易く成ると思うので其処から始めたいと考える。
ラック機構とは、基本的に、ピニオン（小径の歯車）と、その歯車に合う様に歯を加工された直線のラックの二つの部品から構成されており、ピニオンの中心を固定しラックを直線的に左右に動かす事に因り、直線運動を回転運動に変換できる物である。又、固定されたラックに回転運動を加えられたピニオンが、左右に中心を移動させ、ピニオンの回転運動がラックに往復運動をさせ、利用させる事に因り回転運動を直線運動に変換する事を目的として使用されて居る事が多い機構である。二重ラック機構とは、ピニオンを挟むように両サイドに平行に配置された物で有り、片方のラックを固定しもう片方は可動出来る様にして外部からピニオンの中心軸に往復運動を加える事で往復運動の振れ幅を二倍に出来、又、両方のラックを可動出来る状態にして置きピニオンの中心を固定しピニオンに回転運動を加える事で、両方のラックに逆方向の直線運動を同時に起こさせる時等に多く用いられる事が多い物である。しかしながら、ラックは直線の物が殆どであり、その長さや移動出来る運動距離等には自ずと限界が出来てしまうのが難点で有り、運動距離を大きくしようとすると機構そのものが大きくなり過ぎて使いにくい物に成ってしまう事が多い機構でもある。

其処で、ラックを円形にしたらエンドレスで使う事の出来るラック機構や二重ラック機構が出来るのでは、と考えて見た。（この考えが５０年以上前の考えと同じ様な物だとは知らずに）、此の時、只の、ラック機構を円形にしても回転運動が、回転運動に成るだけで新しい機構に成るとは、考えられなかったので二重ラックを円形にすることを考えた。此の時、通常の二重ラックの場合二つのラックは平行だったので、同心円状にラックを配置し、その間にピニオン（遊星歯車）を複数個中心角が等角度で配置するのが、最も効率的で外部から加えられる動力を分散させ強度的にも強くする事が出来得ると考えた。但し、外部から加えられる運動力を何処から複数のピニオン（遊星歯車）に伝えるかと考えた時、円形ラックの中心位置からの回転力であれば、複数のピニオン（遊星歯車）に平等に分配する事が出来スムーズに動かす事が出来ると考えカップリング型にする事を考えた。そして、固定するのは、中心側の円形ラックにするのが効率的と考えた。中心側の円形ラックは大きさも小さくて済むので強度的にも最適だとの考えからである。此の時の中心側円形ラックは、太陽歯車と同じ要素に成る。そうする事でピニオン（遊星歯車）に加えられた回転は、太陽歯車との接触の回転と外側との回転が混在する事に成り、外側の円形ラックにピニオンを取り付け回転させた場合二倍の回転数が得られる事に成る。複数のピニオン（遊星歯車）を取り付けるピニオン帯は、円盤状の物に中心角が等角に配置しても良いが、少しでも軽量化する事を考えるとピニオン（遊星歯車）の数と同じだけの脚で取り付ける方が良いと考えるが、強度的に脚では足りない時には円盤状の物でも良いと考える。此の時、外側の円形ラックには内側歯車加工を施して置く。又、中心側の所謂、太陽歯車は、外歯車加工とする。各ピニオン（遊星歯車）達は、全て外側歯車加工とする。しかし、此のままでは折角二倍の回転に成っても、その回転を取り出す事が出来ないので、外側ラックにも複数本の脚か円盤状の物を取り付け、その中心に回転力を伝達する為のシャフトを取り付け、そのシャフトを伝達させて二倍に成った回転力を抽出出来る様にする。又、これ等の機構に埃やゴミ等が付着する事を防止や事故に因り各種歯車が、破損した場合を考えると、その破片が周りに飛び出し物や人に当たる可能性が有るので主要部は密閉式とし、入力回転シャフトと出力回転シャフト以外の機構は、カバーで覆う事にした。主要部を覆うカバーは、機械本体の一部に確実に固定する事とする。すると、入力側シャフトと出力側シャフトは同方向に回転し、更に、入力側と出力側は本発明を挟んで、入力側の二倍の回転を出力側がする様に成る。此の時入力側と出力側は本発明を挟んで両側に位置する様に成る。決して入力側と出力側が片方で行う事は無い。出入力を逆にすると回転数は、二分の一に成って出力側から伝達される様に成る。

本発明の機構は、今迄の変速機と異なり、ギア比やベルトの掛け替え等の必要の無い変速機であり、無駄に大掛かりな装置には成らない。しかも、簡素化されている為二倍か二分の一の変速しか出来ない。入力側と出力側を変えると二分の一の変速しか出来ない。又、簡素化されている為、大きい物から小さい物まで色々な大きさで色々な所で使用する事が出来るし、左右で使用したくても左右に同じスペースが無い時等でも左右を全く違う大きさの物を取り付けても同じ変速が出来ると言う利点を持った変速機である。又、全く新しく全ての設備を構築する必要が無い事も使い勝手が良い点だと考える。今現在の設備に多少の加工は、必要に成るが既存の設備に比較的容易に追加装備する事が出来得る物と考える。素材も必要な場所に合わせて強度に注意さえしていれば可成りの自由度が効くと考えている。詰まりは、各効率を上げる為の費用が少なくて済むと言う事も利点だと考える。

此処では、具体的な構造に付いて説明をする。ごく簡単に言えば、ベアリング構造の考え方を変える物で。それは、ベアリングは、二重ラック機構と酷似した機構と成って居ると考えられるからで有る。ベアリングとは、其の殆どが、インナーレーンが、可動式でアウターレーンが固定式の物が多いと認識して居る。回転力は、インナーレーンから伝わりコロが、回ることで摩擦力を軽減すると言う物であると認識しているが、そのコロに回転力を直接伝えアウターレーンを可動式にし、インナーレーンを固定式にする形を考えて頂けると理解し易いと思う。つまり、二重ラック構造と同じだと考えられる訳である。只、ベアリングが摩擦を利用して居る事に対して、本発明は、ベアリング構造の各部品の接触部を歯車機構に変えている点が大きな違いで有ると言う事と、それらをカバーで覆い密閉状態にして隠して居る事、更に、密閉用のカバーはしっかり各装置の本体に固定されて居る事、基本構造は内側の円筒形で有る為、その円筒形を堅持していればカバーの形には一切の制限を設ける必要が無い事、入力と出力の回転軸が一直線上に成る事、又、入力側と出力側は、本発明部を挟んで本発明を突抜けて居るかの様に両側に成る事、入力回転と出力回転が、同じ方向で有り回転比が一対二に成って居る事等が大きな特徴となると考えられる。

具体的な構造に付いて説明をして行きたいと考えます。説明に付いては、回転力の伝達経路に沿って順番に行って行きます。先ず図２の回転力入力シャフト５から回転力の伝達が始まり、フランジ型太陽歯車４の中心に開けられた穴に入力シャフトが挿入される形に成ります、フランジ型太陽歯車４の部品には、シャフトとの摩擦を軽減する為にベアリング９を配置します。又、太陽歯車は、必ずしもフランジ型にこだわることはないと考えます。つまり、入力シャフトを支える部分と太陽歯車は、別々でも良いのです。即ち入直シャフトを支える部品と太陽歯車はセパレート式でも良いと言う事です。但し、太陽歯車に成る内側歯車は、入力シャフトを中心とした形でなくては成りません、同心円に成ってなくては成りません。ベアリングは、出来れば二重にした方がシャフトのブレを防止出来ると考えますが使用状況を考えた時には、二重にする必要は無い場合も有ると考えます。又、家電製尾品の様な物の場合、シャフトを金属で加工して太陽歯車の方は、樹脂加工とした場合、此の二つの部品の間に潤滑油の様な物を介在させれば、摩擦に因るエネルギーロスは、必要最低限に抑えられると考えられるので必ずしもベアリングを装備する必要は無いと考えます。入力シャフトから伝達された回転力は、複数の各ピニオン７（遊星歯車）、それぞれに設けられて居る脚１３を伝わり太陽歯車の周りを回る事に成る。複数のピニオン（遊星歯車）は同じ数の脚に取り付けられる訳だが、此の時、脚と直角に成したピニオン中心軸を介して取付けられる様にする。更に、ピニオンと中心軸の間にベアリング８を追加して置く事をして置いた方がより良いと考える。此の時も使用条件に合わせて部品の材質を変えれば、ベアリングで無く、先程と同じ様にピニオンの中心軸を金属製にして各ピニオンを樹脂製にし、接合部に潤滑油の様な物を付け摩擦を最小限にとどめる形でも良いと考える。各ピニオンに伝わった回転力は、前記の様に外周側では、二倍の速さに成って居る事に成り。この回転力を外周側１１の円形ラック内側の歯車に伝え外周ラックに接続されている外周ラック脚１２を伝わり中心に集められる形に成り最終的に出力シャフト６に集約され二倍の回転力に成って伝わって行く事に成る。この時も出力シャフトが極力ブレ無い様に複数のベアリング１０で支えると良いと考える。出来れば複数の方が良いですが、使用場所や用途によっては、複数にする必要は無い時も有ると思う。此の場合も家電製品の様な場合は、先の様に金属シャフトと樹脂軸受けの形にして、その間に潤滑油の様な物で代用し摩擦を最小限に抑える形でも良い事とする。これ等の内部機構を少しでも埃や破損から守る為に、１，２，３の様なカバーで覆い保護する事は必要だと考える。又、これ等の各部品は、基本的に固定されて居なければ成らないが、故障や破損の時に容易に修理や交換が出来る様にボルトやビスと言った物で固定して置く事が、望ましいと考える。入力シャフトと出力シャフトは基本的に同軸線上且つ、本発明を挟んで対照的な位置関係に有る為、装置のガタツキ等で絶えずぶつかり合っていては破損や故障の原因に成りかねない。そこで、両シャフトは最初から殆ど接触した状態にして置いた方が良いと考える。然し乍ら、少しでもエネルギーロスを無くす為に、ニードル側と、それを受ける皿側にする事が良いと考える。この時、ニードルも皿も対摩擦性の高い物を使用し、更に、各シャフトにねじ加工の様な形で取り付けて置いた方が、摩耗が進んだ時に簡単に取り換えが出来ると考える。更に、必要に応じて主要構造が収納される事に成るカバーの中には、潤滑油を入れ摩擦や摩耗の減少に努める事が破損や故障の発生を少なくする事が出来ると考える。

本発明の主本体は、円筒形に成っている為、主要構造の動きが妨げられない様にカバーをする、使用場所や使用状況によっては、円筒形の状態だけでは固定する事が出来ない場合も十分に考えられる為、取り付け位置や使用状況によって取り付け条件は、特定しない事にしたいと考える。但し、入力側と出力側が、出来得る限り一直線上に出来ればエネルギー損失は、少なくて済むと考えられるし破損や不具合等の防止にも繋がるのではないかと考える。又、基本の主要構造の円筒形は、堅持する事とするが。本発明は、ギア比等で変速するのでは無く構造其の物が、変速機能を持っている為、構造体の強度が使用状況に対応していればその大きさは自由に変更可能である点、左右対象に設置したくても周りの状況で大きさが、同じ物に出来ない場合でも、同じ効果が得られる事も大きな特徴と言える。

本発明を直列につなぐ事が出来るというのは、入力シャフトから出力シャフトまでの一連の力の流れを経た後、出力シャフトと入力シャフトを直接繋げ一体化させる事に因り同じ構造を繋げていく事が出来得ると言う事であり、最初の入力シャフトに掛けられるトルクが大きければ複数を繋げる事も可能であると考える。繋げれば繋げるほど2倍の乗数倍の回転力になっていく事に成る。但し、必用なトルクも直列に繋げた数の２倍の乗数に比例する事に成る。しかも、連続させても全体の構造は一つのカバーで囲ってしまう事が出来る。

ガスタービンエンジン等の高温での使用の際は、図４の様に本発明を包み込む素材を耐熱素材とし、更に、本体が収納されて居る基本形で在る円筒形の内部の潤滑・耐摩耗用のオイルなどはモータを使用して循環させる様にする。此の時、循環装置の途中にラジエターの様な物を配置して、循環・耐摩耗用のオイルに冷却作用も追加出来る様な構造にすると更に本発明品の使用寿命を延ばす事が出来る。又、ガスタービンエンジン等だけでは無く、超高速に成り摩擦熱が高く成る様な高速遠心分離機等に使用する際にも上記の様な冷却装置を取り付けて置いた方が、安全に使用出来ると考える。余り高温に成る事の無い様な使用状況では、完全に密閉式とし中に挿入する潤滑油は、殆ど交換の必要性は無い物と考えるが、一応潤滑油の交換が出来得る様にオイル抜きのバルブと補充用の挿入口を設けて置くと更に、安全に使用出来る物と考える。

本発明の効果は、大きく分けて二つに成ると考えられる。一つ目は、太陽光発電や燃料電池発電等の発電以外の機械的発電機を回転させての発電効率を二倍近くまで引き上げる事が可能と因る、従ってCO2の様な、地球温暖化ガスの大幅な削減を可能に出来得る可能性を持って居る事。此れは、日本国に於ける化石燃料の備蓄の価値を大幅に上げる事が出来る様に成る事にも繋がると考える。更に、現行使用中の各機械的発電機の発電能力を倍近くに出来得る様に成る為、現在存在する発電所を全て稼働しなくても良くなるので、メンテナンス等を容易に計画的に行う事が出来得るように成る事、これ等によって各電力会社は、燃料費の削減が出来、計画的な発電所の保守点検作業運営が可能と成る事に因る電気エネルギーの安定的供給を国民に対して担保でき信頼性を確立する事が出来る。二つ目には、各、交通機関や家電製品の電気エネルギー使用量・各内燃機関に因り移動する乗り物の消費化石燃料を削減出来エネルギー費の節約にも繋がり、省エネ効果が期待出来る為。各交通機関の収益性を上げる事が出来る可能性が大きく期待できる。交通機関や自動車関係の燃費の向上にも貢献出来る為、更に温室効果ガスの削減に貢献出来る。家庭においては、今現在より更に省エネが出来る様に成る為、光熱費等が節約できる分だけ生活の充実に重点を置いた人生設計が出来る様に成る。又、各工場などに使用されて居る機械等で、回転式の物にも使用出来ると考えられるので、各工場等の省エネ効果も上げる事が出来る様に成ると考えられる。この二つを総合すると、今現在日本が、発展途上国から購入している地球温暖化ガスの排出権の購入も必要無く成り、その分の予算を他の所で有効で効率的に使用可能と成ると考える。

地球温暖化ガスの代表であるCO2を大幅に削減出来る様に成る事が、予想される為、現在バイオエネルギー生産の為作付されて居る穀類の一部でも食料として使用可能と成る為、食料の足りて居ない国々への援助物資とする事が可能と成る。又、地球温暖化ガスの排出量が、著しく削減出来れば、地球温暖化のスピードを遅くすることが、期待出来る。本発明は、地球温暖化ガス其の物を少なくする物なので、現在研究が進められて居る様なCO2を地下に溜め込む様な物とは、決定的に違うと確信している。地下に貯蔵する（溜め込む）と言う事は、何れは地球表面に吐出して来る危険性を持ち併せているが、排出量其の物を少なくして現在進めて居る緑化事業も同時に進行して行けば、地球上のCO2の濃度は徐々にでは有ると思うが、確実に減らして行く事が出来る物と考えられる。しかも、回転物に纏わるエネルギーには、此れと言って特化した物が無く、どんなエネルギーでも同じ効果が期待出来る。現在進められて居る電気自動車にしても、最大の問題点は、重たいバッテリーに在ると考えられるが、本発明を使用すると、少なくてもバッテリーの重さを２/３程度には出来る様に成る。バッテリーが軽く成れば、燃費も向上するし、価格も安くする事が出来ると考える。これ等の様に考えて行くと化石燃料・電気等の主エネルギーと地球温暖化ガスの制御を一早く制する事が出来れば、世界のエネルギー政策について、世界の先駆者と成り得る事が出来る為、日本が、世界のエネルギー政策のイニシアチブを掴む事が出来る様に成り、世界経済と技術力の中心に成る事が出来、海外からの輸入エネルギーに頼る事の無い日本に成る事が近い将来、出来得る可能性を模索していけるようになる。全世界に埋蔵されている化石燃料の枯渇時期を大幅に伸ばす事が出来得る様に成る事が、期待出来るので、その間に海の中に大量に存在されていると言われているメタンハイドレートを安全かつ効率の良い採取方法を確立する事が出来得る時間稼ぎにも成る。

CO2よりも温暖化作用の高いメタンガス等は、先進諸国よりも開発途上国の方が、多く排出されている。此れは、農業や畜産産業から出て来る事が多く、先進国ではバイオガスとして使用されているケースが、増えているが、開発途上国では、排出が放置されたままに成って居るのが現状である。今迄は、排出権を買って居たお金で畜産業でのバイオガス利用技術の展開を進める事を考えると、そのお金で技術提供を行えば、更に地球の温暖化の速度を鈍化させる事か出来ると共に、開発途上国に十分な電力の供給も出来る様に成ると思える。

非特許文献２の遊星歯車と伝達力学の公転駆動式遊星歯車との大きな違いは、公転駆動式遊星歯車に使用されている歯車は、傘歯車で在り円筒形のキャリアーに傘歯車を数個等間隔で取り付け固定歯車（太陽歯車）と入力歯車が同じ大きさで在る事、遊星歯車を取り付ける際円筒形のキャリアーが必要になる。又、それぞれの歯車が、全て傘歯車で構成されて居る事。従って小型化が難しく成りある程度の大きさの物で無いと使用出来ない物に成ってしまう。つまり、構造上、力の伝達は立体的に成ってしまう。又、入力と出力は同じ方向の回転で有り。入出力の方向が同じで有り、入力軸か出力軸のどちらかはパイプ状にしなくては成らなくなる。そうなると、其れだけで回転を利用する事は、難しく、更に、歯車や軸受けベルトと言った付属品が、必要不可欠に成り装置としては大掛かりな物に成ってしまう。

自転駆動式遊星歯車との大きな違いは、自転駆動式遊星歯車に記載されて居た歯車は、平歯車で同じ歯車を使用して、歯車の配置も回転力の伝達も平面式で同じ様だが。中心と成る太陽歯車が駆動式で固定されて居るのは、外周歯車（内歯歯車）に成って居る事で。本発明とは、逆に成って居る、本発明は内側の太陽歯車を固定する物で、比較的簡単に固定する事が出来るし、強度的に考えた時に強くし易い利点が有り、交換や加工も比較的容易に出来る物と考える。然し、外周歯車の固定は、外周歯車がリング状な事を考えると、中で回るピニオン歯車帯及び、更に中心に近い太陽歯車を正確に同心に取り付けなければ成らず、内歯加工の為、加工も技術が必要と成り強度を持たせる為には、其れなりの大きさに成ってしまう。又、入力軸・太陽歯車やピニオン歯車帯・出力軸に多小の歪が生じた状態で運転した場合、より大きな歪と成る為外周歯車が破断してしまう事も考えられる。しかも、力学的に外側より内側の方が小さな力で安定的に運転が可能と言う事も有るので、固定するなら、やはり内側に近い太陽歯車を固定した方がメリットは大きいと確信する。更に、前にも記述したと思いますが、万が一破損等が起きた時には、力が一番掛っている太陽歯車に成る訳ですから、破損も太陽歯車が一番多いと予想できます。内側の太陽歯車が固定式で有れば交換や修理は容易に出来る筈だが。外周歯車の交換は、其の様にはいかないと考える。また、外周歯車が、可動式で有れば内側から来る力は回転で逃がす事が出来るが、固定されて居ては、内側からの力を全て受け切らなければ成らなくなる為、外周歯車の強度も其れなりに強くしなければ成らなくなり大きな物に成りかねないと考える。

非特許文献２の早坂▲えな▼吉先生の遊星歯車と伝達力学では、構造と原理は、示されて居ますが、実際に使用される事を考えての配慮は無く、利用目的や利用効果に付いても記述はされて居ない、詰まりは、絵に描いた餅の様な存在であった。しかし、本出願にて先生の考えを具体的に実現し、社会に必要とされる形で具現化出来た物と考えると、先生が、将来的に社会の役に立つようにとの思いに応えられる物に成って居ると自負して居る物である。

図1は、本発明の基本内部構造の正面図である。 図2は、本発明の基本断面図である。 図3は、本発明の歯車の関係性と、それぞれの歯車の動きの関係性の図である。 図４は、高温状態や高速運転が必要な中で使用する時の潤滑・耐摩耗性オイルの冷却システムの略図である。

これ等の図の中の歯車を全て表現する事は難しいので、歯車の構成の中で一番必要と考えられ、解り易い物を考えた末、三つの構成線を選び出しそれで歯車を表現させて頂きました。又、素人が書いた図面の為、分かり難い事や、正確性に欠ける事は、ご容赦頂ければと思います。冷却システムに付いては、オイルの回路図だけとします。

太陽光発電・燃料電池発電等の他、殆どの回転式発電機を用いて発電をする発電機全ての発電効率を二倍近くまで上げる事が出来得る。逆の言い方をすると、今迄と同じ発電量だとすると発電に必用なエネルギーは約半分で済む事に成ると考える。水力発電や風力発電に関しては、風力や水の位置エネルギー・流れを回転力に変換するものなので、風の制御は基本的に出来ない物と考えられる、水の制御装置を考えると二倍の発電能力にした方がコスト的には、少なくて済むと考える。但し、二倍の発電を行う為には、発電装置にも若干の工夫が必要に成ると考えます。基本的な火力発電などの発電では、高温高圧の蒸気を発生させる為に多くの燃料が必要と成って来ますが、発電量を同じに保つ考え方ならば発生させる蒸気の量は、半分でも十分なエネルギーと成る為、燃焼させる燃料の量は、かなり削減出来得ると考えます。従って、CO2の排出量を減らす事が出来ると考えます。又、現在行われているジェネレーション発電ではガスタービンで先ず発電をし、其の排熱を利用して通常の蒸気タービンで更に発電をする方式を取って居るが、その両方の発電も、各々倍近い発電量に成る為、更に、効率の良い発電装置と成ると考えられる。

車輪を使用して移動をするタイプの乗り物等の場合、エンジンから出てきた回転力は、トランスミッションを通じてドライブシャフトに伝わり、車輪を回転させ駆動力して居るのが、極一般的だと考えます。本発明は、ドライブシャフトの途中に取り付ける事に因り車輪に伝わる時の回転力を二倍に出来ると言う物です。然し乍ら、低速域では二倍でも良いのですが、高速域に成ってきた場合スピードが速くなり過ぎてしまい危ない乗り物に成ってしまいます。従って、速度感応式の燃料噴射装置の様な装置を追加装備しなければ成らないと考えます。何方の場合でも、同じ距離を早く到達するか、同じ距離を低回転のままで走る事が出来ると言う事は、何方にしても燃費効率が上がる訳ですからCO2の排出量は少なくする事が出来る事に成ると考えます。此れは、内燃機関の物だけでは無く、電気をエネルギーとして駆動する物も同じだと考えますし。ハイブリッド車・電気自動車では、更に、其の重量比の高いバッテリーの容量を少なくする事が出来る様に成ると考えられる為、バッテリーを小さくする事が出来ると考えると車両重量を軽減させる事が出来ると思えるので更に燃費向上が望める様に成ると考えられ、充電時間も短くする事が出来る様に思えるので、因り実用性の高い移動手段に成り得ると考える。燃料電池車両でも、モータの回転数を余り上げる必要性が無くなるので発電電圧や発電量を少なくて済むので、触媒である白金等の必要量を抑える事が出来る様に成ると考えられる。詰まりは、一台の単価を抑える事が出来ると考えられるので安価な物を市場に供給出来得る様に成ると考えられる。

船舶やプロペラ飛行機の場合、可変ピッチプロペラの様な物が使用されて居ると思われますが、其の装置のエンジン側に本発明を取り付ける事に因り、やはり、スピードを高めるか、エンジン回転数を減らす事が出来ると考えられる為、同じく燃費向上に繋がると考えます。ヘリコプター等は、主ローターの回転スピードが上がり過ぎ音速を超えてしまう恐れが有り衝撃波で本体に破損を生じる恐れが十分考えられるのでスピードの向上では無く航続距離の延長が出来る様に成ると考えられます。此れらでも、CO2ガスを削減する事も出来ますし、移動に掛かるコストも削減出来る様に成る為、海運業の様な職業や漁業者等にも経費の節減が出来得る様に成る為、今以上に利益を得る事が、出来る様に成る可能性が有り、若者の漁業離れ等が減少する可能性も期待出来ると考えます。軍事的な船舶等では行動範囲を広げられ、最大船速の向上が可能と成ると考えられる為、作戦行動にも多大な影響を与えられると考えます。

家電製品や工場設備の中には、回転体を多く使用して居る物も多く有ると思いますが、それらの回転体の回転力を同じにするなら、使用して居るモータ等は小さくする事が出来ると考えられます。つまりは、使用電力を少なく出来得る訳です。其の外に、研究用の機材の中にも回転物を使用して居る物も有るかと思いますが、それらにも同じ事が言えると思います。医療関係の色々な装置にも回転物を使用して居る物も有るかと思います。更に災害、特に水害等で多く使用される事の多いポンプ等に関しては、緊急を要して居る訳ですから今迄の二倍の能力が有れば、それだけ早く水の排出が出来る様に成るのではとも考えます。この他にも、ジェットエンジンやロケットエンジンにも応用は十分出来ると考えますが、内容が複雑に成り過ぎて来ますので、ここでは触れる事を控えさせて貰います。総体的に今迄色々と考えを書いて来た訳ですが、根底に有るのは、地球温暖化ガスの代表で在ると考えられるCO2を出来得る限りに於いて、少しでも多く削減する事を目的とした考えで有る事を、もう一度強調して置きたいと思います。

１、カップリングケースの外環(外側)円柱リングで有る。
２、カップリングケースの入力側側面ケースで有る。
３、カップリングケースの出力側側面ケースで有る。
４、同心円円形ラック固定側の歯車帯（太陽歯車）で有る。
５、入力側のセンタードライブシャフトで有る。
６、出力側のセンタードライブシャフトで有る。
７、可動式ピニオン歯車（遊星歯車）で有る。
８、可動式ピニオン歯車（遊星歯車）の中芯軸に取り付けるベアリングで有る。
９、回転入力シャフトベアリングで有る。
１０、回転出力シャフトベアリングで有る。
１１、アウターギア(内側歯車加工を施して有る)回転多動式円形外側ラックで有る。
１２、アウターギアと回転出力シャフトの連結脚で有る。
１３、可動式ピニオン（遊星歯車）シャフトと回転入力シャフトの連結脚で有る。
１４、アウターギア歯底円で有る。
１５、アウターギアピッチ円で有る。
１６、アウターギア歯先円で有る。
１７、ピニオンギア歯先円で有る。
１８、ピニオンギアピッチ円で有る。
１９、ピニオンギア歯底円で有る。
２０、インナ一ギア歯底円で有る。
２１、インナ一ギアピッチ円で有る。
２２、インナ一ギア歯底円で有る。
２３、高温・拘束部分。
２４、本発明器具。
２５、リザーブタンク
２６、ラジエター部分・冷却潤滑液の冷却部分、此処の冷却用ファンは本発明を使用して二倍の回転数で回しより冷却効率を上げる様にする。
２７、循環ポンプ、循環ポンプは通常の回転とする。
但し、ピニオン（遊星歯車）の脚とピニオン（遊星歯車）の数は同一とし、ピニオン（遊星歯車）同士は、決して接触をしない事とする。

Claims (4)

1. 入力側の回転数を出力側では、二倍か二分の一の回転数に出来得る密閉式のカップリング型の変速機。但し、入力と出力は本発明を挟んで逆方向に出力するもの。
2. 基本構造は、円筒形を堅持しつつも取り付け場所を選ぶ必要が無い事。詰まりは、基本構造が守られて居れば、どの様な形態の場所でも取り付けが可能で在る、及び、構造自体で変速が出来るもの。
3. 新規でも既存の物にでも取り付けが容易な構造であり、構造体の保守も容易に出来る構造で在るもの。
4. 入力側と出力側のシャフトの中心軸は基本的に一直線で、更に、密閉式で在り。高温の場所に設置する時や、高温に成ろうで有る場所に設置する場合又は、高回転に成ると見込まれる場所に設置する場合には、冷却機構を添付できる構造で有るもの。

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