JP2001190059A - 発電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 発電に伴う有害物質を産出することなく発電
する共に、発電原料を装置外部から供給することなく発
電を行なう装置を提供する。 【解決手段】 発電機の回転軸に伸縮しないケーブルを
接続し、該ケーブルの他方に磁石を設置して、磁石が重
力による自由落下運動により発電機の回転軸を回す際に
電力を発生し、磁石の回転軌道の外周に設置する磁石、
あるいは、発生電力により作動する電磁石とケーブルに
設置した磁石との吸引力と反発力により回転運動を維持
して発電することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主要動力として重
力を利用し、補助力として磁力を用いる発電装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の発電方法においては、発電装置外
部から供給される媒体を利用して発電するようにしてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の発電方法におい
て、燃料から生成する媒体を用いて原動機を作動させる
発電方法である火力発電や原子力発電の場合は、媒体生
成のために燃料が必要なことや媒体生成時の反応条件が
高温高圧となるため危険を伴なうことや燃料使用時に二
次処理を必要とする物質が発生すること、および、使用
済み燃料の処理という問題点があり、また、自然界に存
在する媒体を用いて原動機を作動させる発電方法である
水力発電や風力発電や太陽熱発電や太陽光発電や地熱発
電などの場合は、媒体が地域偏在することや気象依存す
るという問題点があり、原動機を使用しない発電方法で
ある燃料電池では、使用する媒体によっては媒体生成時
に二次処理を必要とする物質が発生する問題がある。以
上の問題点を総括すると、問題の原因は媒体に起因する
ことから、以上に挙げた問題を生じない媒体を使用する
発電方法を提案することを解決すべき課題とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、主要動力とし
て重力を利用して発電することを特徴とし、重力による
物質の落下運動を利用して永続的に発電するために、落
下物質と発電機の回転軸をケーブルにより接続して、落
下物質の回転運動により発電を行なう手段を設け、さら
に、運動を維持するために、落下物質に設置する磁石と
落下物質の運動軌道の外周に設置する磁石の間に磁力に
よる吸引力と反発力を作用させる手段を設けて、装置外
部から発電用媒体を導入することなく発電を行なう。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発電装置は、重力を推進力とす
る発電方法を実現するため、発電機１１からなる軸部１
と永久磁石２１からなる移動部２を連結部３を介して接
続し、移動部２が重力による落下運動を発電機１１を中
心とした回転運動により行なうことで電力が発生するよ
うに形成し、発生電力は送電線４０により装置外部に送
出するようにし、移動部２の空気抵抗や発電機１１の軸
抵抗などによる運動損失を補って運動の維持を行なうた
めに、永久磁石２２からなる運動維持部４を移動部２の
運動軌道に隣接する位置に設置し、該永久磁石２２と永
久磁石２１の間に吸引力と反発力が働くように形成す
る。

【０００６】軸部１の構成部品である発電機１１は、回
転軸３１に連結部３と移動部２の荷重がかかるため、荷
重により回転軸３１の作動が不安定になる場合には、ラ
ジアル玉軸受けのように軸線に直角な荷重を支える軸受
けを介して連結部３に接続する。

【０００７】移動部２に設置する永久磁石２１と運動維
持部４に設置する永久磁石２２の帯磁面は、永久磁石２
１は運動軌道方向の接線方向がＮ極、あるいはＳ極とな
るように配置し、永久磁石２２は、移動部２が運動維持
部４に接近する場合の永久磁石２１の磁性がＮ極であれ
ば、移動部２の運動軌道方向の法線について移動部２の
運動中心側の極性がＳ極となるように配置し、永久磁石
２１がＳ極側から運動維持部に接近する場合は、永久磁
石２２の運動中心側の極性がＮ極となるように配置する
と、移動部２と運動維持部４の接近時に磁力による吸引
力が働き、さらに、慣性力により移動部２が永久磁石２
２に最接近する位置を通り過ぎて移動部２が運動維持部
４から離れる場合には、磁力による反発力が働くため、
移動部２の運動を促進することができる。

【０００８】発電量を増加するための手段として、軸部
１に複数個の発電機を増設する方法があり、軸部１を構
成する発電機１１の回転軸３１に軸用車輪５１を設置
し、該軸用車輪５１に接するように、回転軸３２に発電
機用車輪５２を設置した発電機１２を増設することや、
発電機１１の回転軸３１を共用する発電機１３を増設す
ること、あるいは、それらを併用して行なうことによ
り、発電量を増加することが可能である。

【０００９】また、発電量を増加する手段として、移動
部２に発電機１４を増設する方法があり、移動部２の回
転運動に伴ない作動する回転子を発電機１４の回転軸３
４に設置することにより、発電量の増加が可能となる。

【００１０】発電機１１に取り付ける回転子は、移動部
２の移動時に回転するものであれば形状に限定はない
が、プロペラか車輪の形状が適切であり、回転子の取り
付けとしては、発電機１４の回転軸３４に直接行なう
か、あるいは、歯車やベルト５を介して取り付け、歯車
やベルト５は、回転子の軸直径が発電機１４の回転軸３
４の軸直径に対して相対的に大きくなるように取り付け
て、移動部２の移動距離に対する発電機１４の軸回転数
を大きくすれば、発電量を増加することが可能である。

【００１１】移動部２に発電機１４を取り付ける場合に
おいては、移動部２での発生電力の送電用として連結部
３に送電線４１を設置することや、発電機１１の回転軸
３１に導電する手段を補足し、また、回転子として車輪
型回転子６を使用する場合には、移動部２の運動軌道に
応じた車輪接地面７を設けるとよい。

【００１２】発電機の増設において、発電機ごとに発生
する交流電力に位相差による電力の消耗が生じる場合
は、整流回路６２により直流電力に変換した後に合成す
ることが適切である。

【００１３】発電機の増設に伴ない軸抵抗などの運動損
失量も増加するが、運動損失により移動部２の回転運動
が維持できない場合は、永久磁石２２に変わり運動維持
部４に電磁石８を設置して、運動の推進を行なう手段を
設けるとよい。ここで、移動部２と運動維持部４間には
磁力による相互作用が生じればよいのであるから、移動
部２に電磁石８、運動維持部４に永久磁石２１を設置し
てもよい。

【００１４】増設する発電機の個数は、移動部２の運動
が維持でき、かつ、装置外部に電力を供給できるのであ
れば、個数に限定なく設置してもよい。

【００１５】運動維持部４に電磁石８を設置する場合に
おいて、電磁石８に供給する電力に関して、供給経路
は、発電機１１で生じた交流電流を分電回路９により、
送電線４０を通して装置外部に供給する外部供給電力と
電磁石８に供給する運動維持電力に分電した後に、運動
維持電力を整流回路６１により直流電流に変換して送電
線４２により送出するようにし、運動維持に要する最少
の電力量は、電磁石８において使用する電力量に加え
て、整流回路６１において損失する変換損失電力量と送
電線４２において損失する抵抗損失電力を含む電力量と
すればよい。

【００１６】分電回路９と整流回路６１の設置場所は、
回路が磁力による作動不良を起こさない位置に設置する
ことが好ましいが、防磁効果のある材質で回路を保護し
て作動不良を起こさないように磁力を遮断すれば、位置
に限定なく配置してもよい。

【００１７】電磁石８への通電は常時行なってもよい
が、移動部２に電磁石８の磁力が及ばない場合に供給す
る電力は無効電力となるため、電磁石８への通電の開始
と停止を行なう電磁石スイッチ１０を設置し、通電停止
時は全発生電力を装置外部に供給すると効率がよい。

【００１８】電磁石８の磁性は整流回路６１から送電す
る電流の方向により行ない、移動部２がＮ極側から接近
する場合は、移動部２の運動中心側の帯磁面がＳ極に帯
磁するように、また、Ｓ極側から接近する場合はＮ極に
制御する。なお、磁性制御に際し、反発力による押し出
しのみで移動部２の運動が維持できる場合は、外部への
供給電力量を増やすために、内部消費電力として損失す
る吸引時の電力供給を行なわないように電磁石スイッチ
１０を調整するとよい。

【００１９】移動部２の運動開始は手動でも容易に行な
えるが、電磁石８を使用する場合には、運動維持部４を
移動部２の運動開始位置として、運動の開始時のみ装置
外部から電磁石８に移動部２が運動を継続できるような
電力量を外部から与えて行なってもよい。

【００２０】本装置の形状は、固定点を中心とする円形
の運動経路上を移動部２が回転運動する全円型が好まし
いが、発電機１１の回転軸の垂線に対して左右対称な運
動経路上を移動部２が往復運動する半円型や扇型にして
も発電は可能であり、半円型や扇型装置における電磁石
８の磁性は、電磁石８と永久磁石２１の接近する際に吸
引力が働き、接近した後は反発力を働かせて移動部２が
運動を行なうように、電磁石８に供給する電流の方向を
変える制御をするとよい。

【００２１】本装置製作に使用する材料の材質は、発電
機と電磁石８と永久磁石２１のように磁石を有するもの
や分電回路９や整流回路の回路類、および、送電線のよ
うに導電性を必要とするものを除き、帯磁しないように
反磁性を示す材質により製作することが好ましい。

【００２２】

【実施例】実施例について図面を参照して説明すると、
図１において、永久磁石２１からなる移動部２と発電機
１１からなる軸部１は、移動部２の運動による伸縮と移
動部２と運動維持部４の永久磁石２２との間に働く磁力
により回転軌道のずれを防止するために硬質プラスチッ
ク製で製作した連結部３の両端にネジ留めにより取り付
け、発生電力を送電線４０により装置外部に送電し、運
動維持部４は、移動部２に磁力を及ぼすことができ、か
つ、運動を妨害しないように移動部２の運動軌道の外周
上に配置している。

【００２３】永久磁石２１は移動部２の進行方向面がＮ
極あるいはＳ極になる向きに取り付け、永久磁石２２の
発電機１１側の帯磁面は、移動部２がＮ極側から接近す
る場合はＳ極、移動部２がＳ極側から接近する場合には
Ｎ極になるように配置しているので、移動部２と運動維
持部４が接近する際に磁力による吸引力が働き、移動部
２が慣性力により運動維持部４との最接近位置を通過し
た後に、移動部２に重力と磁力による反発力が働いて、
回転運動を継続している。

【００２４】図２は、運動維持部４に電磁石８を設置す
る場合の実施例であり、発電機１１で発生する電力は送
電線４３を経て、分電回路９において装置外部側と運動
維持部４側に分電し、装置外部に供給する電力は送電線
４０を介して、また、運動維持部４に供給する電力は電
磁石スイッチ１０を通り、整流回路６１において直流電
流に変換した後に送電線４２を介して送出するようにし
ている。

【００２５】図３の実施例は電磁石スイッチ１０の構造
を示しており、移動部２の回転に伴ない通電の開始と停
止を行なうように電磁石スイッチ１０を発電機１１の回
転軸３１と同軸に取り付け、発電機１１から電磁石８に
至る電流経路については、発電機１１において発生する
電力は送電線４３により分電回路９に送った後に、通電
時の場合は、分電回路９に接続する送電線４４と送電線
４６が、それぞれ、電磁石スイッチ１０の表面に設ける
スイッチ導電部７１とスイッチ導電部７２を介して、送
電線４４が送電線４５と、送電線４６が送電線４７と接
続して、分電回路９に供給される全発生電力が装置外部
への供給電力と運動維持部への供給電力に分電されるよ
うに形成している。

【００２６】図４および図５は電磁石スイッチ１０の作
動による移動部２の運動推進の様子を示しており、移動
部２が電磁石８に接近する図４の場合に、送電線４４が
スイッチ導電部７１を介して送電線４５と、また、送電
線４６がスイッチ導電部７２を介して送電線４７と導通
する。ここで、電流を移動部２の回転軌道について電磁
石８側をＮ極に設置しているときは電磁石８の移動部２
側の帯磁面をＳ極にするように流すと、磁力により移動
部２が電磁石８に吸引される力が働き、さらに、移動部
２が電磁石８から離れる図５の場合には、移動部２の回
転軌道について電磁石８側がＳ極となり、Ｓ極である電
磁石８の帯磁面との反発力により運動が推進され、移動
部２が電磁石８の磁力を受けない位置を運動する場合
は、電磁石スイッチ１０のスイッチ絶縁部１５による絶
縁により電流経路が形成されないようにしている。

【００２７】図６は、発電量を増加するために複数個の
発電機を用いる場合の軸部１の構造を示す実施例であ
り、移動部２の回転中心となる発電機１１の回転軸３１
に軸用車輪５１を取り付け、該軸用車輪５１に接するよ
うに発電機用車輪５２を回転軸３２に取り付けた複数個
の発電機１２を回路保護箱１６に固定して軸部１を形成
している。

【００２８】図７および図８は、回転軸３１を複数の発
電機が共有する場合の軸部１の構造と増設する発電機１
３の発生電力を軸部１を経由して通電する場合の実施例
を示しており、発電機１１の回転軸３１を延長して同軸
上に発電機１３を増設し、発電機１３での発生電力は整
流回路６２で直流変換した後に、円筒ころ軸受け８１と
回転軸３１と円筒ころ軸受け８２の順に流れ、分電回路
９において装置外部と運動維持部４への供給電力に分電
している。本実施例では軸部１を経由しているが、送電
線４４から直接、分電回路９に電力を送ってもよい。

【００２９】軸部１を経由する送電方法において、発電
機１３から装置外部と運動維持部４への電力経路につい
て、発電機１３の発生電力は送電線４４を通って整流回
路６２に流れ、整流された陽電流は、送電線４８から導
電性材質で製作した円筒ころ９１と回転軸導電部３４と
円筒ころ９３と送電線４９の順に流れ、整流された陰電
流は、送電線４９から円筒ころ９２と回転軸導電部３５
と円筒ころ９４と送電線４８の順に流れて分電回路９に
至る。分電回路９には発電機１１で生じる交流電力を整
流回路６１で直流変換した電流も送電し、該分電回路９
への入力電力は送電線４０を通って装置外部に送出さ
れ、電磁石スイッチ１０が導通する場合には、電磁石ス
イッチ１０を介する電流経路により送電線４２を通って
運動維持部４に分電するようにしている。なお、説明
上、一方を陽電流としたが、逆であっても構わない。

【００３０】また、回転軸導電部３４と回転軸導電部３
５には、移動部２に発電機を設置する場合の電流経路と
して、送電線４１との接続部分を設けている。

【００３１】図９は、装置単体での発電量を増加するた
めに移動部２において発電する場合の実施例であり、移
動部２はプロペラ型発電ユニット１７と永久磁石２１か
ら構成し、プロペラ型発電ユニット１７は、発電機格納
箱１９中に送電線４３を接続した発電機１４を発電機止
め具２０で固定し、発電機１４の回転軸３３にプロペラ
型回転子１８を取り付ける１個のユニットとして形成
し、複数のユニットを容易に組み合わせを可能にしてい
る。各ユニットにおける発生電力は整流した後に回転軸
３１に送るようにしている。また、当移動部２には整流
回路６３を搭載して、発電機１４で発生する交流電力を
直流電力に変換した後に送電するようにしている。

【００３２】図１０はプロペラ型の移動体を有する発電
装置の実施例で、プロペラ型発電ユニット１７と永久磁
石２１から構成する移動部２と、図７に示した軸部と、
電磁石８の運動維持部４から形成している。

【００３３】図１１に示す実施例は、車輪型回転子６を
持つ移動部２の構造であり、移動部２が運動する際に車
輪接地面７に確実に設置し、かつ、移動部２が移動中に
転倒しないために４輪の車輪型回転子６を設け、車輪型
回転子６の車軸径を一部大きくしてベルト５を掛け、発
電機１４の回転軸３３と接続して移動部２の移動距離に
対する発電量を多くしている。

【００３４】図１２に示す実施例は、車輪型回転子６を
設置した全円型の発電装置で、車輪接地面７は円形の形
状として、移動部２は車輪接地面７の内面に沿って円運
動を行なうように配置し、運動維持部４は車輪設置面の
上部で移動部２の円軌道の外周上に設置している。ま
た、軸部１の固定と、移動部２が回転運動する場合に、
移動部２が車輪接地面７の幅からはみ出さないように運
動経路仕切板２３を設けている。ここで、車輪接地面７
と車輪型回転子６の材質は、相互に滑りを生じて車輪型
回転子６が空転することを防止するために、車輪接地面
７と車輪型回転子６の材質は相互の摩擦抵抗を大きくす
るためにゴム製としている。

【００３５】図１３に示す実施例は、移動部２が半円の
運動経路を往復運動する場合のプロペラ型の移動部２の
構造を示しており、移動部２には往復運動する際の往路
においても復路においても発電が可能なように、２つの
プロペラ型回転子１８を発電機１４の回転軸３３に取り
付けた構造としている。

【００３６】図１４の実施例はプロペラ型の移動部２を
有する半円型の装置であり、図９に示した移動部２と、
電磁石８および分電回路９と整流回路６１を有し、移動
部２と分電回路９を送電線４１で、整流回路６１と電磁
石８を送電線４２で接続し、分電回路９から装置外部へ
の電力の送出は送電線４０を用いて行ない、配置として
は、支持板２４の中心に対して左右対称に電磁石８を設
置し、電磁石８底部の帯磁面の中心を結ぶ円軌道上に、
移動部２に設置した永久磁石２１の磁力の中心が位置す
るように送電線４１の長さを調整している。

【００３７】図１５に示す実施例は車輪型の移動部２を
有する半円型の装置であり、移動部２には図１１に示し
た実施例を適用し、車輪の接地面および車輪接地面７と
運動経路仕切板２３および架台２５を設置している。

【００３８】図１６は複数個の移動部２を設置する場合
の実施例であり、移動部２の車輪の接地をより確実にす
ると共に、回転運動において連結部３にかかる荷重を軽
減を行なうために、図１１に示した移動部２が車輪接地
面７を挟むように設置し、車輪接地面７は移動部２を接
続する移動部接続柱２６が通る経路にあたる部分を切断
した形状とし、発生電力の処理については、発生する交
流電力を移動部２ごとに設置する整流回路６３において
直流変換した後に合成して、連結部３を介して軸部１に
送るようにしている。

【００３９】図１７は複数個の装置を組み合わせる場合
の実施例であり、図１６に示した装置の軸部１を接続す
る例である。

【００４０】

【発明の効果】本発明は、以上説明したような形態で実
施され、以下に記載されるような効果を奏する。

【００４１】本発電装置で利用するエネルギーは重力と
装置内部で生じた電力により発生させる磁力であるた
め、装置外部からの燃料やエネルギーの補給を必要とし
ないで発電することが可能である。

【００４２】また、化石燃料を使用する発電方法におい
て問題となるエネルギー源の枯渇を考慮する必要が皆無
である。

【００４３】さらに、排気ガスや廃棄物といった副生成
物を一切生成しない。

【００４４】そして、地球上において重力は普遍的に存
在するため、自然エネルギーを使用する発電方法のよう
に装置を設置する場所を考慮する必要が皆無である。

【００４５】本装置における制御の対象は磁力のみであ
るため、複雑な制御設備を必要としない。

【００４６】本装置は構造が簡素であるため、製作が容
易である。

【００４７】また、簡単な構造であることから、発電機
の増設を容易に行なうことが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】発電装置の斜視図である。

【図２】運動維持部４に電磁石８を使用する発電装置を
示す縦断面図である。

【図３】電磁石スイッチ１０の実施例を示す斜視図であ
る。

【図４】電磁石スイッチ１０の動作を示す原理図であ
る。

【図５】電磁石スイッチ１０の動作を示す原理図であ
る。

【図６】発電機１２を増設する場合の軸部１の実施例を
示す斜視図である。

【図７】発電機１３を増設する場合の軸部１の実施例を
示す斜視図である。

【図８】発電機１３を増設する場合の軸部１の実施例を
示す縦断面図である。

【図９】プロペラ型回転子１８を使用する移動部２の実
施例を示す分解斜視図である。

【図１０】プロペラ型回転子１８を使用する発電装置の
実施例を示す斜視図である。

【図１１】車輪型回転子６を使用する移動部２の実施例
を示す分解斜視図である。

【図１２】車輪型回転子６を使用する発電装置の実施例
を示す斜視図である。

【図１３】プロペラ型回転子１８を使用する移動部２の
実施例を示す分解斜視図である。

【図１４】プロペラ型回転子１８を使用する半円型装置
の実施例を示す縦断面図である。

【図１５】車輪型回転子６を使用する半円型装置の実施
例を示す縦断面図である。

【図１６】移動部２を増設する装置の実施例を示す縦断
面図である。

【図１７】発電装置を増設する実施例を示す縦断面図で
ある。

【符号の説明】

１１、１２、１３、１４ 発電機 ２１、２２ 永久磁石 ３１、３２、３３ 回転軸 ３４、３５ 回転軸導電部 ４０、４１、４２、４３、４４、４５、４６、４７、４
８、４９ 送電線 ５１、５２ 車輪 ６１、６２、６３ 整流回路 ７１、７２ スイッチ導電部 ８１、８２ 円筒ころ軸受け ９１、９２、９３、９４ 円筒ころ １ 軸部 ２ 移動部 ３ 連結部 ４ 運動維持部 ５ ベルト ６ 車輪型回転子 ７ 車輪接地面 ８ 電磁石 ９ 分電回路 １０ 電磁石スイッチ １５ スイッチ絶縁部 １６ 回路保護箱 １７ プロペラ型発電ユニット １８ プロペラ型回転子 １９ 発電機格納箱 ２０ 発電機止め具 ２３ 運動経路仕切板 ２４ 支持板 ２５ 架台 ２６ 接続柱

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 構成パーツとして重力による落下運動お
   よび磁力を利用して回転運動を行なう部位で永久磁石２
   １から形成する移動部２と、該移動部２の回転中心位置
   に配置する発電機１１から形成する部位である軸部１
   と、移動部２の運動を維持するための永久磁石２２から
   形成する運動維持部４を有し、接続パーツとして移動部
   ２と軸部１を接続する部位である連結部３と、軸部１か
   ら装置外部に電力供給をする送電線４０から形成される
   発電装置。