JP2012102718A - 重力、浮力発電システム - Google Patents

Abstract

【課題】当発明の目的は、重力、浮力の原理を使って、大規模な発電を生産することである。資源が豊富で、環境にやさしい、管理しやすい、地理的制限のない、安値で、信頼性のあるものである。
【解決手段】水で満たされたチェンバー２に錘を送り込み水の表面まで浮かびあがらせ、落下させる時に発電する。
【選択図】図１

Description

本発明は、一般的に言って発電設備関係であり、正確には重力・浮力発電システムである。この発明は、錘を浮力の原理を使ってある高さまで浮かし、次に重力を使いこれを落下させ、発電を行うものである。（技術分野：電気／機械エンジニアリング）

今日の社会は、いっそうのエネルギーを必要としているが、排気物のない清潔な、持続性のある、また比較的安い、又地理的制限の少ない発電が、不可欠である。
原子力発電、石炭、石油発電などの現在使われている発電方法は、いっそう発達するであろうが、それが、環境に影響する被害は大きく、そのためクリーンな発電が社会的、政治的、または発電工場などにて、大いに必要とされている。
比較的安値でクリーンな発電である地熱発電や、水力発電、太陽熱発電、潮力発電、波力発電、風力発電などは、現在使われている。しかし、これらは自然の川の流れ、またはその周辺のエコシステムを破壊し、その上、地理的条件の制限があり、さらにこれらは、人間がコントロールできない部分に依存しなくてはならない。たとえば上空の条件、潮の干満の変化や、波の高さ、風力のある日ない日など、または、水力発電に必要な毎日降り続く雨の必要性などである。

自然の力を利用し発電するいくつかの装置やメソッドが、発明されている。たとえば、Ｖｉｃｔｏｒ Ｖｉｌｌａｌｏｂｏｓ（ビクター ヴィラロボス）氏の米国特許第７１３４２８３号は、浮力、重力を使った発電を発表したものである（特許文献１９参照）。重力、浮力システムの密封されたシャフトのなかで、ボールの塊が重力によって落とされることによってホイールが回転する。ボールの塊はそれぞれ集められ、液体の入ったシャフトの中に移される。液体シャフトは反作用を起こす、最低二つのコラムによって成り立っており、これによって液体シャフトの漏れを防ぐことができる。浮力により、ボールは、それぞれ上部まで浮き上がり、そこで再びホイールの上にためられる。しかしこの方法は、液体にボールを入れ込むことに大変なエネルギーがかかり、実用的ではない。
Ｆｏｒｒｅｓｔ（フォレスト）氏の米国特許第５９４４４８０号は、互いにチェーンにつながれた錘が浮力により上まで浮かび上がり、重力によって落とされ発電される装置である（特許文献１２参照）。
Ｌｅｈｅｔ（レヒット）氏の米国特許第６２４９０５７号は、圧縮されたガスをシャフトパワーに転換させる、エネルギー転換装置である（特許文献１４参照）。
Ｓｈｉｎ（シン）氏の米国特許第６７３４５７４号は、浮力を利用した発電システムで、これはアルキメデスの法則を利用したもので、液体の詰まったパイプの部分に磁気カプセルを通し、重力によって磁気カプセルを戻すものである（特許文献１６参照）。

このように、ほとんどの発電メソッドに限界があるため、常に清潔でクリーンな、また維持可能で無制限に生産でき、地理的条件のない発電方法を発達させることが理想的であり、重要である。

米国特許第１７０８８０７号 １９２９年４月Ｆ．タテイ 米国特許第２０３７９７３号 １９３６年４月Ａ．Ｇ．グレンダール 米国特許第２１３５１１０号 １９３８年１１月１日 プラット 米国特許第３８５７２４２号 １９７４年１２月３１日ギルモア 米国特許第３９３４９６４号 １９７６年１月２７日ダイヤモンド 米国特許第４０５４０３１号 １９７７年１０月１８日ジョンソン 米国特許第４４９８２９４号 １９８５年２月１２日エヴェレット 米国特許第４５３８４１５号 １９８５年９月３日レベック 米国特許第４７１５１８２号 １９８７年１２月２９日アダムス 米国特許第５７５３９７８号 １９９８年５月１９日李 米国特許第５９０５３１２号 １９９９年５月１８日リョウ 米国特許第５９４４４８０号 １９９９年８月３１日フォレスト 米国特許第６００９７０７号 ２０００年１月４日 アルカミス 米国特許第６２４９０５７号Ｂ１ ２００１年６月１９日レヒット 米国特許第６３０５１６５号Ｂ１ ２００１年１０月２３日水木 米国特許第６７３４５７４号Ｂ２ ２００４年５月１１日シン 米国特許第６８１７１８０号Ｂ２ ２００４年１１月１６日ニューマン 米国特許第６９７８６１０号Ｂ２ ２００５年１２月２７日カーナハン 米国特許第７１３４２８３号Ｂ２ ２００６年１１月１４日ヴィラボス

この発明は、以下のような今日のエネルギー問題を解決することができる。
ａ）生産に伴って発生する公害
ｂ）発電による環境破壊
ｃ）発電をすることによって起こるエコシステムの破壊
ｄ）再生できない資源に頼って行う発電
ｅ）発電とその消費に伴って発生する汚染物による地球温暖化
ｆ）原子力や水力などの発電プラントを設置するときの土地問題

本発明において、上記の問題（ａ，ｂ，ｃ，ｄ，）にある、生産中に廃棄される汚染物は、ゼロに近い。

本発明は、自然の原理であり使い果たすことのない重力、浮力を利用し発電するため、「清潔」であり、「無料」である。そのため、再生できない資源に頼ることなく、問題の（ａ，ｂ，ｃ，ｅ，）を解決できる。

本発明は、どこにでも設置できるため、人口のまばらな地域などを利用することによって、プラントが抱える問題である、近所の住民やエコシステムに影響する負担を減らすことができる。地理的条件に柔軟性があるため、この方法により土地問題などの（ｆ，）を、解決することができる。

本発明は、二つの自然原理を活用し無料で無制限に生産し、浮力、重力を使って大規模に、クリーンで環境にやさしい発電のできるシステムである。このシステムを使って発電した場合、

資源が無制限に豊富である。このシステムで利用される重力・浮力は無制限に使用できる。

環境にやさしい。
ａ）清潔である。このシステムからは何も廃棄されないので、実質的に廃棄物はゼロである。つまり今日絶対必要とされている、クリーンなエネルギー発電の目的を果たすことができる。
ｂ）エコシステムのバランスを保つことができる。このシステムを使用すると、ダム造りのために、川がせき止められることもなく、発電による廃棄物によって水や大気圏が汚染されることもない。つまりこのシステムを利用することによって、水生物や、森林生物のあるエコシステムの破壊を、ただちに止めることができる。

管理しやすい。機械設備の大小によって、その発電の大きさをコントロールすることができる。つまり大型設備は大型の発電を、小型設備では小型の発電を行うことができる。

地理的に適応する。重力・浮力の法則のシステムでは、地球上どこでもそれを理想的に利用することができ、どこにでも設置することが可能である。

安値である。重力・浮力は自然の法則で無料であるため、発電するための資源を購入する必要もない。

確実である。あるエネルギー量に見合うための重力・浮力は、常に確実に存在する。常に晴天である必要も風力がある必要もなく、生産のための可燃性の資源の絶え間ない補充も必要ない。いつでもどこでも、常に発電することが可能である。

クリーンで環境にやさしいエネルギーを作るための、一つまたはそれ以上の発電機を動かす、発電システムは、以下のような構成で成り立っている。
錘が、ある高さからチェーンを使った装置の中で落とされ、重力によって落ちるその物体から自然発生し発電されたエネルギーをそのチェーン装置に捕らえ集め、今度は浮力によってまた、液体の上部まで上がっていき、その後この動作を繰り返すことによって発電を、し続ける装置である。浮力、重力、この二つの自然の原理を利用することによって、無料であり、消耗されず、信頼でき、又環境にもやさしい、世界中のどこでも活用でき、地域的制限のない発電を行うことができる。

このシステムは２つの原理を利用して成り立っている。
１．錘Ａの幾つかの集まりＸが、高さＨから落とされる。その錘Ｘは高さＨから落とされた場合、滑車装置を動かすのに十分な力Ｆがある。この滑車はその運動によって、発電機中にある磁気を回転させ、それにより発電が行われる。
２．錘Ａの密度は液体Ｌの密度よりかるい。そのため、錘Ａは、液体の上部まで浮力によって戻っていく。
例えば、図９にあるように、もし液体Ａが水の場合、プラスチックで覆われた木材、または軽い金属に空気の入ったゴムのチューブがつけられたものなど、水より軽い錘が使用される。

現在、バイオ（生物）燃料、バイオマス、地熱燃料、水力発電、太陽熱発電、潮力発電、波力、風量発電など継続可能な資源が存在するが、このような他のテクノロジーと比較すると、本発明は次の点で優れている。
前述のものは、地理的条件に合う場所、例えば、川の淵とか太陽熱や、風のよく受けられる場所とか、波や潮の干満のあるところなどに、設置されなければならない。それに比べ、重力浮力を使った本発明は限られた地理的条件がないため、世界中のどこでも発電することが、より容易くなる。

以下に続く製図によって、本発明は、より解りやすく説明できる。
発電装置の前面図である。 発電装置の右側面である。 発電装置のプランである。 Ａ’から見た発電装置の不等角投影図である。 図４の不等角投影の分解図である。 Ｂ’からの、発電装置の不等角投影図である。 図６の、不等角投影の分解図である。 構造のインテリア設計図の全概要図である。 図８の分解図で、錘の通る進路である。 錘一個の不等角投影図である。 図１０にある、錘の別の不等角投影図である。 図１０にある、錘の底面図である。 インテリア構造を示す、錘の中央を切断した断面図である。 落下中の錘がチェーンとどのように結びついているかを示す、概要図である。 図９からみた、全部の錘がユニット（チェンバー＃１）に入るときの詳細概要図である。 錘が、チェンバー＃２（２７）に入り、積み重ねられるときの、詳細概要図である。 水が図１６のチェンバー＃２（２７）に、くみ上げられるときの、概要図である。 図１６のチェンバー＃２（２７）が開いて、錘が上がっていくところの概要図である。（２８） 図１６のチェンバー＃２（２７）の一方が閉じてくるところの概要イラストである。（３０） 図１６の、チェンバー＃２（２７）から、水がくみ出されるところの概要図である。（２２） 図９から見た、錘から発電されたエネルギーがどのように発電ユニットに、移されるかの詳細概要図である。 いくつもの発電装置が動いているところの詳細概要図である。

発電のために、ホイールがある一定の位置から落とされ、作り出されたエネルギーをチェーン装置に移される。チェーンの後ろにギアが取り付けられていて、それによって垂直運動がギアに伝導され、その作用で、二つのコイルの中央に設置されている永久磁石が、発電のために回転する。
ホイールは底まで落とされ、そこで収集され、ホイールよりも重い密度の液体の入ったシリンダー状のチェンバーに送り込まれる。
ホイールは中央にあるチェンバーにある、防水、防圧で閉じられた装置を使ってチェンバーの底から挿入される。このチェンバーは、一方が開くとホイールが入り、もう一方が開くとホイールが出るように工夫されている。上記の水と、開閉のできる防圧ドアは、チェンバーのどちらか一方に位置している。

図１は、全体構造の前部を示す。２は、水で満たされたシリンダー状のチェンバーを示す。このユニットの中で、錘が、てっぺんからあふれるようになっているシリンダーの水の表面まで上がって行き、その溢れる水によって外側に出される。 その後、水は、図２の４Ａの時点で、図２の水タンク４に吐き出される。この水は、図２の４の水タンクのそばにあるポンプによって、シリンダー状チェンバー（２）のトップまでポンプで再度送り込まれ、あふれ続ける。

その後錘は、滑り落ち、その設備の淵のそれぞれ別々のポイントに並ばされ、重力によってそのまま落とされる。
図３の７にあるように、錘はそのまま落とされるが、スライドレールに導かれる方向に落ちるようになっている。
錘は底まで落ち、８で見られるように、ある高さまで上げられ、水溜まで送りこまれることによってその速度が落とされる（これは随意）。または、図２１にあるような、同様なモーターによって動きが閉じ込められるが、この場合は、地上レベルに並べられる。

錘は、落とされた後、特定の場所で収集され（コレクションポイント）、図３のスライド１によって、シリンダー状チェンバーに戻される。

図１５から２０は、錘が、どのようにシリンダーの底から挿入されるかを示した、詳細概要図案である。
図１５は、第一チェンバー（２４）に錘が入るところである。
その後、チェンバー＃１と＃２の間にある、防水防圧ドアが開く。（３１ 図２０）
そして、錘は、２番目のチェンバー（２５ 図１６）に移され、その与えられたスペースに合理的にもっとも多くを詰める方法で、積まれていく。

その後、チェンバー＃１と＃２の間の防水防圧ドア（３１ 図２０）が閉じ、水が２番目のチェンバー（図１７の＃２，２７）に組み入れられる（２６ 図１７）。
これは、シリンダー状のチェンバーとチェンバー＃２を硬く閉じている、次のドア（３２）が開くときの衝撃を減らす役割を果たす。（図１８）
図１７にあるように、２番目のチェンバーが水で満たんになったとき、錘が浮かび始め、その後、チェンバーは完全に硬く閉じられる。（防水防圧付き）その後、図１８にあるように、２番目のチェンバーとシリンダー状チェンバーの間にあるドアが開く。
この時点で、錘は、水より軽いため、シリンダー（２８と２９）の表面まで、浮力によって浮かび上がる。
図１９にあるように、シリンダー状のチェンバーと２番目のチェンバーの間のドアは、その後防水防圧シールによって硬く閉じられる。
その後、図２０にあるように、２番目のチェンバーにある水は排出され、それと一番目のチェンバーの間にあるドア（３１）が、もっと錘を入れるために開き、その作業が繰り返される。

図１０から１４までは、ホイールの詳細概要図を示す。
そのホイールには、２つのキータイプのフレーム（１２）があり、それは錘が落ちるときに図２の、レール７のソケットに導入する役目を果たす。
ホイールには、浮力ユニット（１４ 図１０）が付属しており、それは、ゴムのような、軽く柔軟な材質でできており、それは、空気で満たされており、水中で浮くようになっている。
ホイールにあるローラーは（１１ 図１０）、傾いた平面（例９）の中で動くときに、使われる。（コレクションポイント９ 図１）と、スライド１（図１）。図１２は、錘の底の図を示す。
１５は、図１４に見られるように、落ちているときに、チェーンに結びついている、不動のギアを示す。２０は、錘が落ちるときに、ギアに引っ掛けるための、クリップである。
次にこの運動は（３４ 図２１）の滑車システムに、チェーン（１７ 図１４）によって運ばれ、その後、永久磁石（３７）で成り立っている発電装置に移される。それは、二つのコイルの周りでギアと車軸装置によって回転し（３５）、それにより、図２１で、見られるように、発電を行う。

浮力錘（３３）は、図面にある形でなくともよいことを理解していただきたい。球状、その他でもよいが、充分にチェーン装置を下に引っ張る重さがあり、また物理的に、水などの液体の中で、浮力によって浮くものである必要がある。

本発明は、理想的な具体像を示しているが、付録の特許請求の範囲で定義されている、この発明の意図からはなれずに、改良または変形することも、容易くできる。

１ スライド
２ 転送ポイント（シリンダー状チェンバー）
７ スライドレール
９ コレクションポイント
１７ チェーン
２３ 水タンク＃１
２４ チェンバー＃１
２５ チェンバー＃２
３１／３２ 防水、防圧シール
３３ 物体が重力によって落ちる。（浮力のある錘がある一定の高さから落とされる。）
３７ 永久磁石
３８ 発電機
４１ 錘より重い液体（例；水）
４２ シリンダーにある、水があふれ出るポイント
４３ 構造の頂上にある第２のコレクションポイント
４４ 構造の頂上にある第２のスライド装置
４５ ゲート（自動的に開閉し、錘を均一的にドロップポイントに送り込む）
４６ ドロップポイン

Claims (11)

1. 重力によって落ちる物体からの力により回転する、永久磁石のある発電ユニット。
2. 錘が、ある高さから落とされ、それは、中央にチェーンのあるガイドレール装置を通って落ちる。その錘はその永久磁石を充分に回転させることができる力を発生する。その液体の中で（例、水）、錘は浮力によって浮くことで特徴付けられる。
3. 錘（ホイール）が落ちて行く先のコレクションポイント
4. 輪を転送ポイントに戻すように導くスライド、これはコレクションチェンバー＃１と、第２のチェンバー＃２によって成り立ち、そこで、錘は上部に上がっていくのを待つように並べられる。
5. 示された＃２チェンバーは両側とも二つの防水防圧シールでできており、それは、錘がチェンバーに出たり入ったりできるためにスライドして開くように作られている。
6. 水タンクとポンプは、チェンバー＃２に水を汲みいれるために使われ、その後、排水（放水）され元の水タンクに戻される。
7. 錘よりも濃度的に重い液体（ここでは水である）の詰まっている転送ポイント（ここからは、シリンダー状のチェンバーと呼ぶ）で、錘は浮力によって浮かび上がる。 シリンダー状のチェンバーは最上部で水があふれることによって特徴付けられ、そのシリンダー状チェンバーから外に錘が流れ出続けるように、働く。このあふれる水は、シリンダーの最上部に取り付けられているポンプによって、くみ上げられる。
8. 天辺にある第２のコレクションポイントで、錘は上記のシリンダー状チェンバーの決められた高さまであげられたあと、落とされる。
9. この構造の最上部のスライド装置は、錘をドロップポイントまで転送し、ある高さから落とされる。
10. いくつかのゲートから成り立つスライドＢは、錘をドロップポイントに、自動的に均一に送り込むように作られている。
11. Ｒ．Ｐ．Ｍ（一分間に回転する割合）を、早めるギアシステムとその動きを上記の発電機に転送する。