JP2011169260A - 特殊回転体と慣性を利用した発電装置及び特殊回転体と慣性を利用した発電方法 - Google Patents

Abstract

【課題】回転軸と駆動体の着脱を意図したタイミングで行うことによって安定した発電を行うことを可能とする特殊回転体と慣性を利用した発電装置及び発電方法を提供することを目的とするものである。
【解決手段】その先端に錘部が取り付けられた特殊回転体４と、この特殊回転体４が自転可能に取り付けられた回転軸６と、この回転軸６の一端側に着脱自在に配置された駆動回転手段と、回転軸６の他端側に配置された発電手段とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、特殊回転体と慣性を利用した発電装置及び特殊回転体と慣性を利用した発電方法に関する。詳しくは、特殊回転体と慣性による回転によって生じるトルクと駆動体を使用し生じるトルクを発電エネルギーに変換する特殊回転体と慣性を利用した発電装置及び特殊回転体と慣性を利用した発電方法に係るものである。

遠心力を利用した発電装置の一例は、例えば特許文献１に記載されている。
具体的には、エンジンと発電機に直結された回転軸に取付けられるフライホイールの中心に設けたボス部から遠心方向に向けて放射状にリブが配設され、これらのリブに可動ウエイトが設けられることで遠心力を発生させるといった発電装置が記載されている。

ここで、フライホイールを回転させると、水平方向にトルクが生じることが一般に知られており、そのため、フライホイールを垂直に設置して、フライホイールのリブに１個または複数個の錘部が取り付けられている。そうすることで、フライホイールを回転させることで遠心力が生じて強力な回転力を生み出し、相応のエネルギーを得ることができるからである。

この様に、フライホイールに発生する遠心力を慣性モーメントが大きくなる方向に変位させることによって、発電機に直結された回転軸を回転させて効率の良い発電を行うことができることとなる。

なお、ここで言う、慣性とは「止まっている物体はいつまでも止まり続け、運動している物体は運動している状態のままでいる」ということで、慣性の大きさを決める要因は物体の質量と半径の長さ及び運動の速度である。

特開平１１−３０２９３号公報

しかしながら、フライホイールの回転軸にはエンジン、あるいは電動モーター等の駆動部が連結されているためにフライホイールの回転数を常時一定の回転数に駆動し続けなければならず、駆動部によって消費されるエネルギーより発電機から出力されるエネルギーを多く取り出すのは困難である。

また、エンジン、あるいは電動モーター等の駆動部からの出力を遮断した場合には、回転軸に抵抗が生じてフライホイールの回転数が急激に低下して安定した発電が行えない恐れがある。

本発明は以上の点に鑑みて創案されたものであって、回転軸と駆動体の着脱を意図したタイミングで行うことによって安定した発電を行うことが可能である特殊回転体と慣性を利用した発電装置及び発電方法を提供することを目的とするものである。

本発明に係る特殊回転体と慣性を利用した発電装置は、その先端に錘部が取り付けられた特殊回転体と、該特殊回転体が自転可能に取り付けられた回転軸と、該回転軸の一端側に着脱自在に配置された駆動回転手段と、前記回転軸の他端側に配置された発電手段とを備える。

ここで、その先端に錘部が取り付けられた特殊回転体と、特殊回転体が自転可能に取り付けられた回転軸と、回転軸の一端側に着脱自在に配置された駆動回転手段を設けることによって、回転軸と駆動体が切り離されている間は、慣性による回転を利用してタービンを回し発電させることが可能となる。

また、回転軸に特殊回転体を複数取り付けることによって、錘部の質量が増えて慣性の大きさが増大するので、大型の発電機のタービンを回して発電することが可能となる。

また、発電手段で発電された電力により回転軸を駆動回転させる循環型発電システムにすることによって、外部エネルギーを得ることなく発電を行うことが可能となる。

従って、例えば、２４時間循環器風呂の設定温度を４０℃にした場合、常温から４０℃に達するまでには相当のエネルギーを要するが、３８℃から４０℃にするには少しのエネルギーで済むのと同じことである。

また、本発明に係る特殊回転体と慣性を利用した発電方法は、その先端に錘部が取り付けられる特殊回転体を回転軸に自転可能に取り付け、該回転軸に着脱自在な駆動回転手段により、前記特殊回転体を駆動回転する工程と、前記特殊回転体が一定の回転数に達したら前記回転軸と前記駆動回転手段との連結を解除し、前記特殊回転体を慣性により回転せしめる工程とを備える。

ここで、その先端に錘部が取り付けられる特殊回転体を回転軸に自転可能に取り付け、回転軸に着脱自在な駆動回転手段により、特殊回転体を駆動回転し、特殊回転体が一定の回転数に達したら回転軸と駆動回転手段との連結を解除し、特殊回転体を慣性により回転せしめることによって、その間の慣性の法則による特殊回転体の回転により生じるトルクで発電機のタービンを回して発電することが可能となる。

また、発電手段で発電された電力により回転軸を駆動回転させる循環型発電システムにすることによって、外部エネルギーを得ることなく発電を行うことが可能となる。

なお、特殊回転体の形状は、空気抵抗を最小限に抑える形が望ましく、支持アームは錘の質量に耐え得る強度があれば細くて軽量な材質とシンプルな構造が望ましい。
すなわち、特殊回転体の形状は、駆動体の停止時に最大限、慣性による回転が促される形状にすることが重要となる。

本発明によれば、以下の効果を奏することができる。
イ．安全なエネルギーの供給
ウラン燃料など人体及び環境に危険性のある燃料を一切使用しないので安全なエネルギーが供給できる。
ロ．安定したエネルギーの供給
本発明を適用した発電装置は、自然条件に左右されないうえ、設置場所により１台または複数台を連結して設置でき、更に特殊回転体の半径及び錘部の質量を調整することで少量でも大量でも目的の電力が得られるため安定したエネルギーが供給できる。
ハ．クリーンなエネルギーの供給
二酸化炭素を排出する化石燃料を一切使用しないので地球環境に優しいクリーンなエネルギーが供給できる。
ニ．燃料の要らない安価なエネルギーの供給
本発明による発電方法によれば、発電システム稼働の始動時のみ外部エネルギーを必要とするだけで化石燃料、核燃料等を一切使用せず、燃料コストがかからないので安価なエネルギーが供給できる。

また、小規模にも大規模にも実用化でき、都市部はいうまでもなく、送電線設備の困難な山間部、森林部など、どんな場所においても発電設備を設置することができ、地球規模で利用できる発電方法である。

電力業界においては、燃料費が不要になり、莫大な設備投資をしなくても電力を生産できる。自然条件に左右されず、必要な電気容量が安定して確保できる。二酸化炭素や核廃棄物等の地球環境悪化の原因となる要素が排除され、騒音もなく安全性が確保されるので、地域住民の反対もなくどんな場所でも発電設備を設置することができる。
また、大規模な送電線は不要になり、災害、事故等により送電がストップされるという事態は起こらなくなる。輸送業界においては、自動車、船舶等に設置し動力源として利用すれば、燃料費が不要となり二酸化炭素も出なくなる。
多くの事業者が新規参入できるベンチャービジネスとして成り立つものであり、経済効果、雇用促進効果、地球温暖化防止対策にスピーディーに貢献でき、地球の環境において理想的なエネルギーを供給できるものである。

本発明の実施例１における特殊回転体と慣性を利用した発電装置を説明するための正面模式図である。 本発明の実施例１における特殊回転体と慣性を利用した発電装置の特殊回転体の側面模式図である。 本発明の実施例１における特殊回転体と慣性を利用した発電装置の特殊回転体の正面模式図である。 本発明の実施例１における特殊回転体と慣性を利用した発電装置の特殊回転体の他の例を説明するための側面模式図である。 本発明の実施例１における特殊回転体と慣性を利用した発電装置の特殊回転体の他の例を説明するための正面模式図である。 本発明の実施例２における特殊回転体と慣性を利用した発電装置を説明するための正面模式図である。 本発明の実施例２における特殊回転体と慣性を利用した発電装置の特殊回転体の平面模式図である。 本発明の実施例３における特殊回転体と慣性を利用した発電装置を説明するための正面模式図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参酌しながら説明し、本発明の理解に供する。
＜実施例１＞
図１は本発明の実施例１における特殊回転体と慣性を利用した発電装置を説明するための正面模式図、図２は本発明の実施例１における特殊回転体と慣性を利用した発電装置の特殊回転体の側面模式図、図３は本発明の実施例１における特殊回転体と慣性を利用した発電装置の特殊回転体の正面模式図、図４は本発明の実施例１における特殊回転体と慣性を利用した発電装置の特殊回転体の他の例を説明するための側面模式図、図５は本発明の実施例１における特殊回転体と慣性を利用した発電装置の特殊回転体の他の例を説明するための正面模式図である。

ここで示す発電装置１は、特殊回転体設置台２と、この特殊回転体設置台２の特殊回転体軸受部３に回転自在な状態で取り付けられる回転軸６と、この回転軸６に取り付けられた特殊回転体４とを有して構成されている。

ここで、特殊回転体設置台２は、特殊回転体４を挟装することができる間隔を持って立設され、この特殊回転体設置台２の上部には特殊回転体軸受部３が貫設されている。この特殊回転体軸受部３にはベアリング５が外嵌され、ベアリング５に回転軸６が嵌挿されている。

また、回転軸６は特殊回転体軸受部３を突出した状態で、その左右方向へ延設され、その一方の回転軸６の中途には着脱機構としてのクラッチ７を介して電動モーター８が配置されている。

更に、他方の回転軸６には増・減速機９を介して発電機１１が配置され、この発電機１１にバッテリー１０が接続されている。
また、バッテリー１０に出力電源端子１４が接続され、この出力電源端子１４より必要に応じて電力が消費される。
続いて、電動モーター８に切替スイッチ１２を介して入力電源端子１３が接続され、更に切替スイッチ１２とバッテリー１０とが接続されることで切替スイッチ１２によりバッテリー１０から電力の一部を電動モーター８の駆動電力として消費できる構成とされている。

ここで、特殊回転体４は、その中心より放射状に支持アーム１６が設けられ、これらの支持アーム１６の先端に球形状の錘部１５が取り付けられた構成とされている。

また、図４及び図５に示すように、特殊回転体設置台２上の特殊回転体軸受部３間に設置される回転軸６に３個の特殊回転体４、４、４が並列状に取付けられている。

この特殊回転体４、４、４は、その中心より放射状に３個の支持アーム１６が設けられ、これらの支持アーム１６の先端に球形状の錘部１５が取付けられると共に、これらの特殊回転体４、４、４の錘部１５が互いに違いの位置となるように特殊回転体４、４、４を所定角度ずつずらした状態で取り付けられている。

以上の構成よりなる本発明の特殊回転体と慣性を利用した発電装置では、入力電源端子１３からの外部電力により電動モーター８を起動させて電動モーター８と回転軸６の中途に設けられるクラッチ７を介して回転軸６を駆動回転させることによって特殊回転体４を鉛直方向に回転させる。

ここで、特殊回転体４が一定の回転数に達したら、クラッチ７をオンからオフに切り替えて回転軸６と電動モーター８を切り離す。

続いて切り離された回転軸６に取り付けられる特殊回転体４は、その先端に配置される錘部１５による遠心力によって慣性により回転をし続け、発電を行うことが可能となる。

なお、クラッチ７には機械的、あるいは電磁的に結合したり結合を解くことにより、瞬時に回転の伝達を伝えたり止めたりする機構を用いるのが望ましい。

ここで、慣性により回転する特殊回転体４は、回転数が徐々に定めた下限の回転数になったら、入力電源端子１３からの外部電力により電動モーター８を起動させた後に、クラッチ７をオンにして電動モーター８と回転軸６とを連結させて特殊回転体４を、上限を定めた回転数に達するまで駆動回転させる。

すなわち、起動停止が容易な電動モーター８では回転子の慣性のため瞬時に定格回転に達したり、停止したりすることは困難であるから、電動モーター８は一定回転数にしておき、その回転をクラッチ７を介して意図したタイミングで伝達するということとなる。

そこで、回転軸と駆動体が切り離されている間は、慣性の法則による回転を利用しタービンを回し発電させる。そして、回転数が落ちてきたら再度特殊回転体の回転軸と駆動体を連結、作動させ、回転数を元に戻すようにする。こうすることで、回転停止の状態から起動するのではなく、回転数が少し落ちた状態から回転させることとなり、わずかなエネルギーで一定の回転数に達するのである。

これを繰り返すことにより、他方の回転軸６に配置される発電機１１の回転子（図示せず。）を回転し続けさせることで発電し、順次バッテリー１０に充電する。
したがって、クラッチ７がオンのときの電動モーター８による特殊回転体４の回転力から生じるエネルギーとクラッチ７がオフのときの特殊回転体４の慣性による回転力から生じるエネルギーで駆動エネルギー以上のエネルギーを得ることができる。

また、切替スイッチ１２により発電機１１から発電された電力の一部を電動モーター８の入力電源端子１３に接続する循環型発電システムにすることにより、外部エネルギーを得ることなく発電を行うことが可能となる。

＜実施例２＞
図６は本発明の実施例２における特殊回転体と慣性を利用した発電装置を説明するための正面模式図、図７は本発明の実施例２における特殊回転体と慣性を利用した発電装置の特殊回転体の平面模式図である。

ここで示す発電装置１Ａは、特殊回転体設置台２Ａと、この特殊回転体設置台２Ａの略中央の特殊回転体軸受部３Ａに回転自在な状態で取り付けられた回転軸６Ａと、この回転軸６Ａに取り付けられた特殊回転体４Ａとを有して構成されている。

ここで、特殊回転体設置台２Ａは、特殊回転体４Ａを水平状に支持するための水平板１８が設けられている。また、特殊回転体４Ａを挟装することができる間隔を持って特殊回転体軸受部３Ａが鉛直方向に配置されている。
この特殊回転体軸受部３Ａにはベアリング５が外嵌され、特殊回転体４Ａに固定された回転軸６Ａが鉛直方向に嵌挿されている。

また、回転軸６Ａは特殊回転体軸受部３Ａを突出した状態で、その上下方向へ延設され、その上方の回転軸６Ａにクラッチ７を介して電動モーター８が配置されている。

更に、他方の回転軸６Ａには増・減速機９を介して発電機１１が配置され、この発電機１１にバッテリー１０が接続されている。
また、バッテリー１０に出力電源端子１４が接続され、この出力電源端子１４より必要に応じて電力が消費される。
続いて、電動モーター８に切替スイッチ１２を介して入力電源端子１３が接続され、更に切替スイッチ１２とバッテリー１０とが接続されることで切替スイッチ１２によりバッテリー１０から電力の一部を電動モーター８の駆動電力として消費できる構成とされている。

また、特殊回転体４Ａは、その中心より放射状に支持アーム１６が設けられ、これらの支持アーム１６の先端に球形状の錘部１５がそれぞれ取り付けられた構成とされている。

ここで、特殊回転体設置台２Ａの水平板１７によって特殊回転体４Ａの錘部１５の一部を接点として水平状に支持されることとなり、更に特殊回転体４Ａの錘部１５を滑りやすく、かつ回転しやすくするために潤滑油が常時塗布されている。

以上の構成よりなる本発明の発電装置１Ａでは、入力電源端子１３からの外部電力により電動モーター８を起動させて電動モーター８と回転軸６Ａの中途に設けられるクラッチ７を介して回転軸６Ａを駆動回転させることによって特殊回転体４Ａを特殊回転体設置台２Ａの水平板１７上において水平方向に回転させる。

ここで、特殊回転体４Ａが一定の回転数に達したら、クラッチ７をオンからオフに切り替えて回転軸６Ａと電動モーター８を切り離す。

続いて切り離された回転軸６Ａは、その回転軸６Ａに取り付けられた特殊回転体４Ａの先端に配置される錘部１５による遠心力作用によって慣性により回転をし続け、発電を行うことが可能となる。

そこで、回転軸と駆動体が切り離されている間は、慣性の法則による回転を利用しタービンを回し発電させる。回転数が落ちてきたら再度特殊回転体の回転軸と駆動体を連結、作動させ、回転数を元に戻すようにする。そうすれば、回転停止の状態から起動させるよりも、回転数が少し落ちた状態から回転させる方がわずかなエネルギーで一定の回転数に達するのである。

これを繰り返すことにより、他方の回転軸６Ａに配置される発電機１１の回転子（図示せず。）を回転し続けさせることで発電し、順次バッテリー１０に充電する。
したがって、クラッチ７がオンのときの電動モーター８による特殊回転体４Ａの回転力から生じるエネルギーとクラッチ７がオフのときの特殊回転体４Ａの慣性による回転力から生じるエネルギーで駆動エネルギー以上のエネルギーを得ることができる。

また、切替スイッチ１２により発電機１１から発電された電力の一部を電動モーター８の入力電源端子１３に接続する循環型発電システムにすることにより、外部エネルギーを得ることなく発電を行うことが可能となる。

＜実施例３＞
図８は本発明の実施例３における特殊回転体と慣性を利用した発電装置を説明するための正面模式図である。

ここで示す発電装置１Ａは、特殊回転体設置台２Ａと、この特殊回転体設置台２Ａの略中央の特殊回転体軸受部３Ａに回転自在な状態で取り付けられた回転軸６Ａと、この回転軸６Ａに取り付けられた特殊回転体４Ａとを有して構成されている。

ここで、特殊回転体設置台２Ａは、特殊回転体４Ａを水平状に支持するための水平板１７が設けられている。また、特殊回転体４Ａを挟装することができる間隔を持って特殊回転体軸受部３Ａが鉛直方向に配置されている。
この特殊回転体軸受部３Ａにはベアリング５が外嵌され、特殊回転体４Ａに固定された回転軸６Ａが鉛直方向に嵌挿されている。

また、回転軸６Ａは特殊回転体軸受部３Ａを突出した状態で、その上下方向へ延設され、その上方の回転軸６Ａにクラッチ７を介して電動モーター８が配置されている。

また、その下方の回転軸６Ａには増・減速機９を介して発電機１１が配置され、この発電機１１にバッテリー１０が接続されている。
更に、他方の回転軸６Ａには増・減速機９を介して発電機１１が配置され、この発電機１１にバッテリー１０が接続されている。
また、バッテリー１０に出力電源端子１４が接続され、この出力電源端子１４より必要に応じて電力が消費される。
続いて、電動モーター８に切替スイッチ１２を介して入力電源端子１３が接続され、更に切替スイッチ１２とバッテリー１０とが接続されることで切替スイッチ１２によりバッテリー１０から電力の一部を電動モーター８の駆動電力として消費できる構成とされている。

また、特殊回転体４Ａは、その中心より放射状に支持アーム１６が設けられ、これらの支持アーム１６の先端に球形状の錘部１５がそれぞれ取り付けられた構成とされている。

ここで、特殊回転体設置台２Ａの水平板１７には特殊回転体４Ａの錘部１５の一部を接点として水平状に支持される溝部１８が周設されており、この溝部１８内に特殊回転体４Ａの錘部１５を滑りやすく、かつ回転しやすくするために潤滑油が塗布されることによって特殊回転体４Ａが回転する際に潤滑油が飛散することなく保持することができる構成とされている。

以上の構成よりなる本発明の発電装置１Ａでは、入力電源端子１３からの外部電力により電動モーター８を起動させて電動モーター８と回転軸６Ａの中途に設けられるクラッチ７を介して回転軸６Ａを駆動回転させることによって特殊回転体４Ａを特殊回転体設置台２Ａの水平板１７上において水平方向に回転させる。

ここで、特殊回転体４Ａが一定の回転数に達したら、クラッチ７をオンからオフに切り替えて回転軸６Ａと電動モーター８を切り離す。

続いて切り離された回転軸６Ａに取り付けられた特殊回転体４Ａは、その先端に配置される錘部１５による遠心力作用によって慣性により回転をし続け、発電を行うことが可能となる。

そこで、回転軸と駆動体が切り離されている間は、慣性の法則による回転を利用しタービンを回し発電させる。回転数が落ちてきたら再度特殊回転体の回転軸と駆動体を連結、作動させ、回転数を元に戻すようにする。そうすれば、回転停止の状態から起動させるよりも、回転数が少し落ちた状態から回転させる方がわずかなエネルギーで一定の回転数に達するのである。

これを繰り返すことにより、他方の回転軸６Ａに配置される発電機１１の回転子（図示せず。）を回転し続けさせることで発電し、順次バッテリー１０に充電する。
したがって、クラッチ７がオンのときの電動モーター８による特殊回転体４Ａの回転力から生じるエネルギーとクラッチ７がオフのときの特殊回転体４Ａの慣性による回転力から生じるエネルギーで駆動エネルギー以上のエネルギーを得ることができる。

また、切替スイッチ１２により発電機１１から発電された電力の一部を電動モーター８の入力電源端子１３に接続する循環型発電システムにすることにより、外部エネルギーを得ることなく発電を行うことが可能となる。

１、１Ａ 発電装置
２、２Ａ 特殊回転体設置台
３、３Ａ 特殊回転体軸受部
４、４Ａ 特殊回転体
５ ベアリング
６、６Ａ 回転軸
７ クラッチ
８ 電動モーター
９ 増・減速機
１０ バッテリー
１１ 発電機
１２ 切替スイッチ
１３ 入力電源端子
１４ 出力電源端子
１５ 錘部
１６ 支持アーム
１７ 水平板
１８ 溝部

Claims (5)

1. その先端に錘部が取り付けられた特殊回転体と、
   該特殊回転体が自転可能に取り付けられた回転軸と、
   該回転軸の一端側に着脱自在に配置された駆動回転手段と、
   前記回転軸の他端側に配置された発電手段とを備える
   特殊回転体と慣性を利用した発電装置。
2. 前記回転軸は、前記特殊回転体が複数取り付けられた
   請求項１に記載の特殊回転体と慣性を利用した発電装置。
3. 前記発電手段で発電された電力により前記回転軸を駆動回転させる
   請求項１または請求項２に記載の特殊回転体と慣性を利用した発電装置。
4. その先端に錘部が取り付けられる特殊回転体を回転軸に自転可能に取り付け、該回転軸に着脱自在な駆動回転手段により、前記特殊回転体を駆動回転する工程と、
   前記特殊回転体が一定の回転数に達したら前記回転軸と前記駆動回転手段との連結を解除し、前記特殊回転体を慣性により回転せしめる工程とを備える
   特殊回転体と慣性を利用した発電方法。
5. 前記発電手段で生じた電力により特殊回転体を駆動回転させる
   請求項４に記載の特殊回転体と慣性を利用した発電方法。

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