JP2006029220A - 重力利用発電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】左右両タンクに設けた重力に接続してあるオイルラインパイプ内部のオイルを移動することでタンク内部重力を垂直方向に移動し、重力の上下移動を利用して空気室の空気を圧縮して圧力増幅タンクＢの圧縮空気を利用して発電機を発電可能とする。
【解決手段】ＡＣ両タンク５，７にはオイルラインパイプ１３を接続して中間にオイル移動装置１５を設置し、Ａ，Ｃタンク内部には内部空気を圧縮する重力ａ９，重力ｂ１０を設け、重力ａ，ｂにはそれぞれ逆止弁１，４を有する。各々のタンクに接続されたエアラインパイプ１４ａ，１４ｂのもう一端を圧力増幅タンクＢ６に接続して、オイル移動装置を作動してＡＣ両タンクより圧力増幅タンクＢ６に圧入し、圧力増幅タンクには逆止弁２，３と電磁バルブ１６を設け、圧力増幅タンクＢ６内の圧力により制御される電磁バルブを開いて圧縮空気を利用して発電機１７を駆動する。
【選択図】図１

Description

本発明は、重力利用により節電効果があり公害を出さない発電装置に関するものである。

重力利用の発電装置は、未解決の課題が多くあるために実用上の問題解決はこれからの問題である。

しかし、重力の作用で空気を圧縮してタンク内で圧力を高めた圧縮空気を利用して発電機を駆動する発電装置に活用しようとするときには、 圧力増幅タンク内部圧力を増幅するために重力を利用できるようにする空気の圧縮装置の開発、タンク内空気の圧力を増幅した結果圧縮空気の流れを発電装置の駆動源に利用する、空気の圧縮により生じる熱の冷却の問題など未解決課題の多い分野である。

圧力増幅タンクの圧力を高める機械的な構造として、発電機を駆動するために必要な圧力が得られない、圧縮空気を利用して発電機の持続的な駆動を可能にするに十分な圧縮空気を簡単に得られないなどの問題があった。

この改善策として、重力を利用して空気を圧縮する方法がある。重力利用による発電装置は、特許文献１〜５が公開されている。
特開２００３−２３９８４０号公報 特開２００２−３１７７４６号公報 特開２００２−０５４５５０号公報 特開２００１−１５３０３０号公報 特開平０５−３２１８１７号公報 特開平１０−１９５９３５号公報

解決しようとする問題点は、重力を利用してタンク内の空気圧を高め、圧縮空気を利用して羽根を回転させて発電する装置において障害となる低圧な空気を重力を利用して圧縮し、発電機の駆動を可能にする高圧空気に変換できない点である。

本発明は、圧力増幅タンク内の空気の圧縮を行うため、圧力増幅タンクにパイプで連結した別のタンク内で垂直な方向に上下移動する重力を設け、重力の上下移動により外部空気をタンク内へ取り入れて圧縮して、圧力増幅タンクに接続した電磁バルブを介して圧縮空気により回転する羽根（タービン）に連結した発電機により発電することを最も主要な特徴とする。

本発明の重力利用発電装置は、２基のタンクの各々に接続したオイルラインパイプの中間にオイル移動装置を設け、パイプに伸縮性パイプを接続して２基のタンク内に重力を設けてこれらを垂直方向に上下移動することにより外部の空気をタンクの内部へ取り入れて、タンクに接続したエアラインパイプを経て圧力増幅タンクへ接続して、圧力増幅タンクの内部に高圧な圧縮空気を得て発電するものである。このため、外部からタンク内へ空気を取り入れ、取り入れた空気を重力を利用して圧縮し、圧力増幅タンクに圧入して、そこにおいて公害を出させることなく効率的に発電機を回転させることが可能で高圧な圧縮空気を得ることができるという利点がある。

２基のタンク内部に上下移動する重力をそれぞれ設け、各々の重力の空気の取り入れ口から外部空気をタンク内に取り入れて、２基のタンクに設けた重力の移動により空気を圧縮して、両タンクに接続した圧力増幅タンクへ圧入し、そこで高圧な圧縮空気を得て圧縮空気の流れを利用して発電するという目的を、オイル移動装置と重力のエネルギーを利用して実現した。

図１〜７は、本発明装置の１実施例の断面図であって、１は、 逆止弁、 ２は、 逆止弁、 ３，４は、 逆止弁、 ５ は、 タンクＡ、 ６は、 圧力増幅タンクＢ、 ７は、 タンクＣ、 ８は、 伸縮パイプ、 ９は、 重力ａ、 １０は、 重力ｂ、 １１は、 空気吸入口、 １２は、 空気吸入口、 １３は、 オイルラインパイプ、 １３ａ，１３ｂは、 伸縮部、 １４ａ，１４ｂは、 エアラインパイプ、 １５は、 オイル移動装置、 １６は、 電磁バルブ、 １７は、 発電機、 Ａ’，Ｃ’は、 空気室である。

タンクＡは、図１〜７の各図面左側に描かれているタンク５である。これは、内部に空気を外部から空気室に取り入れて重力１００（キログラム重）によって、空気を圧縮するタンクである。図面右側に描かれているタンクＣは、空気を外部から空気室に取り入れて重力１００（キログラム重）によって空気を圧縮するタンクである。

前記タンクＡとタンクＢは、オイルラインパイプ１３で接続され、オイルラインパイプ１３の中間にオイル移動装置１５を設けている。オイル移動装置は、オイルラインパイプ１３の中間に設けられる。これは、モータの正逆回転でオイルラインパイプ内部のオイルの移動をするための装置である。タンクＡ，Ｂ内部の重力に連結した伸縮部１３ａ，ｂ及び伸縮部に伸縮パイプ８を介して連結したオイルラインパイプ内に充填したオイルを左右タンク間で相互に移送しあって、タンクＡ，Ｃ内で、例えば重力１００ｋｇ重の重力ａ，ｂを上下移動させて外気（タンク外部の空気）をタンク内の空気室Ａ’，Ｃ’へ取り入れて圧縮するためのものである。

タンクＡ，Ｂ内の重力ａ９，ｂ１０には、それぞれに空気取り入れ口１１，１２があり、それぞれに逆止弁１，４が設けられており、重力が上方向に移動するとその重力に設けた逆止弁１，４の開により外部からの空気をタンク内の空気室Ａ’，Ｃ’に取り入れて、次いでタンク内で重力が下方向へ移動して空気室内の空気を圧縮しエアラインパイプ１４ａ，１４ｂを通り、内部に設けた逆止弁２，３，が開いて圧力増幅タンクＢ６に圧送され、そこに圧縮空気が蓄積されて圧力が増幅するようにした。

圧力増幅タンクＢは、エアラインパイプ１４ａ，１４ｂでタンクＡ及びＢにそれぞれ接続されている。圧力増幅タンク内部のエアラインパイプ１４ａ，１４ｂの出口には逆止弁２，３を設けてある。オイル移動装置１５によってオイルが伸縮部１３ａからオイルラインパイプ内を通って１３ｂへ移動するとタンクＡ内にある重力ａ（１００キログラム重は例示）は下方へ移動してタンクＡ内空気室の空気を圧縮して、空気室より圧力増幅タンク６へ圧送し、圧力増幅タンクの逆止弁２の作用により、圧力増幅タンク６内に圧縮された空気をため圧力を増幅する。タンクＣ内にある重力ｂ（１００キログラム重は例示）の圧力でオイルが伸縮部１３ｂからオイルラインパイプ１３内を通って伸縮部１３ａへ移動するとタンクＡ内にある重力ａは上方へ移動し、逆に、タンクＢ内空気室の重力ｂが下方へ移動するので圧力増幅タンク６へ空気を圧送し、圧力増幅タンクの逆止弁３は開いて、圧力増幅タンク６内に圧縮された空気をため、逆止弁が働いて更に圧縮されて内部空気圧は増幅する。

圧力増幅タンク６内の空気圧が逆止弁の作用により増大している状態で、電磁バルブ１６が開いて圧縮空気の利用により羽根を回転して、羽根の回転軸に連結している発電機１７で発電する。オイル移動装置１５によって、オイルラインパイプ内部のオイルを常に左右のタンクＡ，Ｃ間を相互に移動させることにより、タンクＡ，Ｃ内の重力は重力の作用で上下に移動して、外部空気をタンク内へ取り入れて空気室Ａ’，Ｃ’の圧力を高めて圧力増幅タンク６へ圧送し、圧力増幅タンク内に圧縮空気を蓄積して、電磁バルブを開き発電機を継続的に駆動することができる。オイルラインパイプ内部のオイル移動装置には、モータの正逆回転により回転するスクリューが設けられ、これを正逆回転することによってオイルラインパイプ１３内部のオイルを伸縮パイプ１３ａ，１３ｂの方へ交互に移動して、伸縮部が伸縮してタンク内の重力が上下に移動することにより、外部の空気をタンクの空気室Ａ’，Ｃ’に取り入れる。重力を上下に移動させて空気室に取り入れた空気を圧縮しながら圧力増幅タンクへ圧入し、そこで更に圧力を高め、圧縮空気により羽根の回転力を得て発電機を駆動することが可能になるようにする。

タンクの空気は圧力を高めると熱が発生するところになるので、タンクの周囲に冷却水を循環させて圧力増幅タンクＢやタンクＡ，Ｃのように空気の圧力が大きくなるところに冷却装置を設けることも場合によっては必要となる。圧力増幅タンクの圧縮空気を利用して発電する装置としてターボランプ（ｔｕｒｂｏ ｌａｍｐ）がある。この発電装置は、ガスタービンのような燃焼ガスを使用せず、蒸気タービンのような水蒸気を発生させる火力を使用せず、船舶の発電装置として最適な公害の発生を抑制する効果がある。

本発明の作動状態を第一段階から第７段階に分けて説明する。重力ａ，ｂは、例として自重１００キログラム重とする。

図１は実施例の実施方法の第一段階を表示する。

第一段階では、タンクＡ，Ｃ内の重力ａ，ｂは左右均衡している状態である。この段階では、重力ａは１００(キログラム重)、重力ｂも１００（キログラム重）であるから左右均衡して作動しない。そこでこの均衡を破るためにタンクＡ５，Ｃ７を連結しているオイルラインパイプの中間に設けてあるオイル移動装置１５のモータを作動させて、左右どちらかの伸縮パイプ８の伸縮部１３ａ，ｂを伸長させる。伸縮部１３ａ，ｂはいづれもａ，ｂどちらかの重力に連結された構造になっている。

図２は実施例の実施方法の第二段階を表示する。

第二段階では、タンクＡ５のなかで重力ａ９は、上方へ上がっており、重力ａの逆止弁１は閉じている。一方タンクＣ７の重力ｂ１０はタンク内下方に下がっており、逆止弁４は開いている。 次の段階ではオイル移動装置１５の作動により伸縮部８を伸長して伸縮部１３ｂをタンクの上部へ伸長させる。１００キログラク重の重力によって重力ａ９はタンクＡ５の中を下方へ移動してタンク５の空気室内の空気がエアラインパイプ１４ａを通って圧力増幅タンクＢ６へ圧入する。このときは圧力増幅タンク内部の逆止弁２は開、３は閉じている。

図３は実施例の実施方法の第三段階を表示する。

第三段階では、タンクＡ５の重力ａ９は自重の１００（キログラム重）でタンク室内空気を圧縮し、圧力増幅タンクＢ６の中の逆止弁２が開いている状態で空気が圧入される。この間、オイル移動装置１５の作動によりオイルラインパイプの伸縮部１３ｂは伸長して重力ｂを上方へ移動しつつ、重力ｂ１０の逆止弁４が開いておりタンクＣ７に外部空気を取り入れている。重力ｂは上方へ移動する。

図４は実施例の実施方法の第四段階を表示する。

第四段階では、タンクC７の重力ｂ１０は上部へ移動しており、タンク内の空気室Ｃ’には外部空気が取り入れられている。この状態の重力ｂ１０の逆止弁４は閉じている。タンクＡ５の中では重力ａ９は自重の１００キログラム重で下方に下がって、もう一方の重力ａ９の逆止弁１は閉じた状態である。従って、圧力増幅タンクＢの内部逆止弁２，３はいづれも閉じている。この状態でバルブ１６を開いて、タンク６内から噴出する圧縮空気を利用して発電機１７を駆動させる。

図５は実施例の実施方法の第五段階を表示する。

第五段階では、タンクＡ５の内部でオイルラインパイプの伸縮部１３ａが伸長しているから、この伸長により重力ａ９は逆止弁１が開いて上昇しつつある。タンクＣ７の内部重力ｂ１０は逆止弁４が閉じて、下方へ１００（キログラム重）の自重で降下しながら空気に圧力をかけて、空気室内の空気がエアラインパイプ１４ｂを通って圧力増幅タンクＢ６へ圧送しつつある。圧力増幅タンクＢ６の逆止弁３は開いており、反対に逆止弁２は閉じている。

図６は実施例の実施方法の第六段階を表示する。

第六段階ほぼ第五段階の状態を継続している。左右の重力ａ，ｂはほぼ同じ高さであるから重力の影響はいづれも１００（キログラム重）が、左右均衡している状態である。オイル移動装置１５により、伸縮部１３ａは伸長しているからタンクＡ５の重力ａ９は上方へ移動し、もう一方のタンクＣ７の重力ｂ１０は下方へ移動している。重力ｂ１０の下降によりタンクＣ７の空気室内の空気がエアラインパイプ１４ｂを通って圧力増幅タンクＢ６へ圧入している。
図７は実施例の実施方法の第七段階を表示する。

第七段階は、図４の第四段階に匹敵している。タンクＡ内のオイルラインパイプ１３に接続してある伸縮パイプ８の伸縮部１３ａは伸長し重力ａ９は上部へ移動していて、重力ａ９の逆止弁１は閉じている。タンクＣ７内の重力ｂ１０は下方に移動して重力ｂの逆止弁４は閉じている。この状態で圧力増幅タンクＢ６の内部にある逆止弁２，３はいづれも閉じている。この状態でバルブ１６を開いて、圧力増幅タンクＢ６内からバルブを通して噴出する圧縮空気を利用して発電機１７を駆動させる。

図面に表示の実施例は、前記第一段階から第七段階までの過程を、左右のタンクによって繰り返すことにより、両タンクから圧力増幅タンクへ空気を圧入することができるので、例えばタンクＡから外部空気を圧入する場合はオイル移動装置１５によって伸縮パイプ１３ａを伸長させて、重力ａをタンクの上部へ移動させる。次いで、オイル移動装置１５によって伸縮パイプ１３ｂを伸張させてタンクＡの重力ａをタンクの下方へ移動させる。このようにすることによって重力ａはタンクＡ内の空気室の空気を圧縮して圧力増幅タンクの逆止弁２が開いて圧入される。
また、タンクＣから外部空気を取り入れて圧入する場合にはオイル移動装置１５によって伸縮パイプ１３ｂを伸長させて、重力ｂをタンクＣの上部へ移動させる。次いで、オイル移動装置１５によって伸縮パイプ１３ａを伸張させてタンクＣの重力ｂをタンクの下方へ移動させる。このようにすることによって重力ｂはタンクＣ内の空気室の空気を圧縮して圧力増幅タンクの逆止弁３が開いて圧入される。圧力増幅タンクＢ６の内部逆止弁２．３が共に閉じた第四段階と第七段階で電磁バルブ１６を開いて発電機１７を駆動させて発電する。

重力を利用して空気の圧縮ができ圧力増幅タンク内の圧縮空気を利用して公害を出さずに容易に発電ができ、船室内の密室でのクリーンな発電が必要かつ有害な窒素酸化物の排出を抑制することが不可欠な用途に適用でき、その他の同様な用途にも適用できる。

重力利用発電装置の実施方法を示した説明図である。（第一段階） 重力利用発電装置の実施方法を示した説明図である。（第二段階） 重力利用発電装置の実施方法を示した説明図である。（第三段階） 重力利用発電装置の実施方法を示した説明図である。（第四段階） 重力利用発電装置の実施方法を示した説明図である。（第五段階） 重力利用発電装置の実施方法を示した説明図である。（第六段階） 重力利用発電装置の実施方法を示した説明図である。（第七段階）

符号の説明

１ 逆止弁
２ 逆止弁
３ 逆止弁
４ 逆止弁
５ タンクＡ
６ 圧力増幅タンクＢ
７ タンクＣ
８ 伸縮パイプ
９ 重力ａ
１０ 重力ｂ
１１ 空気吸入口
１２ 空気吸入口
１３ オイルラインパイプ
１３ａ、１３ｂ 伸縮部
１４ａ，１４ｂ エアラインパイプ
１５ オイル移動装置
１６ 電磁バルブ
１７ 発電機
Ａ’，Ｃ’ 空気室

Claims (4)

1. タンク内部空気室に流入した空気を圧縮するためにＡＣ両タンク５，７には重力ａ９，重力ｂ１０を設けて、各々のタンクに接続されたエアラインパイプ１４ａ，１４ｂのもう一端を圧力増幅タンクＢ６に接続して、重力ａ，ｂの上下移動によりＡＣ両タンクの圧縮された空気を圧力増幅エアタンクＢ６に導入し、圧力増幅タンクＢに逆止弁を設けて内部空気の圧力を高めるようにし、圧力増幅タンク内部高圧空気の圧力の状態により取り出し口に設けた電磁バルブ１６を開閉するよう制御し、圧力増幅タンクＢ６内部の圧縮空気を利用して発電機を回転させるようにしたことを特徴とする重力利用発電装置。
2. Ａ，Ｃ両タンクを接続しているオイルラインパイプ１３の両端に接続してタンク内部に伸縮パイプを設け、伸縮パイプは重力ａ，重力ｂの移動により伸縮可能な構造を有するものをそれぞれの重力ａ，重力ｂに連結した密閉構造を有するようにして、オイルラインパイプの中に充填したオイルをオイル移動装置により移動させることにより重力ａ，ｂの上下移動を行うことを特徴とする請求項１に記載の重力利用発電装置。
3. 重力ａ，ｂには外気をタンク内部に取り入れるための流路を有し、そこに逆止弁１，４を有し、重力ａ、ｂの移動により前記の流路よりタンク内部の空気室に取り入れた空気を圧縮することができるようにしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の重力利用発電装置。
4. ＡＣ両タンクの空気室と圧力増幅タンクＢとをエアラインパイプ１４ａ，１４ｂで接続し、それぞれのエアラインパイプには圧力増幅タンクＢ内部に逆止弁２，３を設けて、重力ａ，ｂの移動により空気を圧縮して圧力増幅タンクＢ内部の圧力を高めるようにしたことを特徴とする請求項１乃至３のいづれかに記載の重力利用発電装置。

Images