JP2013047507A - Power generator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、リニア駆動方式の応用により効率的発電が行えるようにした発電装置に関する。 The present invention relates to a power generation apparatus that can efficiently generate power by applying a linear drive system.
例えば、水利発電装置として下記特許公報のものがある。 For example, there are the following patent publications as water-use power generation devices.
特許公報1の技術は、農村などの水路や川などの水利による発電装置についてのもので、大径な回転リングに水車羽根を配備するとともにリングの径方向にアームを付けて中央の固定軸まわり回転自在とし、水車羽根をサークル水路内で周方向に回転自在にしたもので、サークル水路内に自然水を流入させて水車羽根に作用させることで回転リングからアームを介して発電機を駆動させるようにしたものである。
しかしながら、この発電装置はあくまでも水利によるもので、渇水時期になると全く機能しないものである。The technology of Patent Publication 1 is for power generation devices using water such as waterways and rivers in rural areas, and water turbine blades are installed on a large-diameter rotating ring and an arm is attached in the radial direction of the ring around the central fixed axis. It is made free to rotate, and the turbine blades are allowed to rotate in the circumferential direction in the circle channel. Natural water is allowed to flow into the circle channel and act on the turbine blades to drive the generator from the rotary ring via the arm. It is what I did.
However, this power generation device is solely due to water use, and does not function at all in the time of drought.
本発明は、このような問題を解決しようとするものであり、供給が不安定な水利に関係なくリニア駆動方式を応用することで効率的発電が可能となる発電装置を提供することを目的とする。 The present invention is intended to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a power generation apparatus that can efficiently generate power by applying a linear drive system regardless of water supply with unstable supply. To do.
本発明は上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明は、円環状に形成されて設置基盤や水面上に固定的に設置されるガイドベースと、同じく円環状に形成されて前記ガイドベース内に適合しながら同心状に回転する動輪と、少なくとも超電導システムを構成要素として含み前記動輪を一定方向に連続回転させるために構成された周回駆動システムと、動輪など回転する要素から回転エネルギーを受け発電を可能とする発電システムとを備える。 In order to achieve the above object, the present invention is characterized in that the guide according to
上述したように本発明は、円環状に形成されて設置基盤や水面上に固定的に設置されるガイドベースと、同じく円環状に形成されて前記ガイドベース内に適合しながら同心状に回転する動輪と、少なくとも超電導システムを構成要素として含み前記動輪を一定方向に連続回転させるために構成された周回駆動システムと、動輪など回転する要素から回転エネルギーを受け発電を可能とする発電システムとを備えるので、供給が不安定な水利に関係なくリニア駆動方式を応用することで効率的大発電が可能となる発電装置を提供することができる。 As described above, the present invention is formed in an annular shape and fixedly installed on an installation base or a water surface, and is also formed in an annular shape and rotates concentrically while fitting in the guide base. A driving wheel, a revolving drive system including at least a superconducting system as a constituent element and configured to continuously rotate the driving wheel in a fixed direction, and a power generation system capable of generating power by receiving rotational energy from a rotating element such as a driving wheel. Therefore, it is possible to provide a power generation apparatus that can efficiently generate a large amount of power by applying a linear drive system regardless of water supply with unstable supply.
以下、本発明の一実施形態を説明する。
各実施形態で説明する各案は他の実施形態においても適用することができる。
図1ないし図3において、1は設置基盤で、同基盤1には、中央位置にコンクリートブロックでなる基礎体2が埋設されており、この基礎体2上には、軸受体3が固定されて同軸受体3に縦軸状をなす回転軸4が回転自在に設けられている。この回転軸4には駆動ギア5が取付けられるとともに、この駆動ギア5により駆動される発電ギア6が設けられて発電システムの1つである発電機7が駆動されるようになっている。設置基盤1は水面とされることがある。Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described.
Each plan described in each embodiment can be applied to other embodiments.
1 to 3,
尚、回転軸4は、横軸状あるいは斜め軸状にすることがある。この場合、発電装置を少ないスペース内に複数列配備できて多大な発電力を生むことができるようになる。 The rotating shaft 4 may be a horizontal axis or an oblique axis. In this case, it is possible to arrange a plurality of power generation devices in a small space and generate a large amount of power generation.
回転軸4の外周には、その中段に上下2枚でなる回転盤9が、また上端にアンカー盤10が取り付けられている。回転盤9には、上からみて十字をなすように配備されたアーム11の内径側基部が取り付けられている。これらアーム11の外周端を介して円環状をなす動輪12が取り付けられている。 On the outer periphery of the rotating shaft 4, a rotating disk 9 consisting of two upper and lower plates is attached in the middle, and an
動輪12は、一体円環状の場合もあるが、この実施形態の場合には、周方向に分割されて円弧状の駆動ユニット13…でなり、これら駆動ユニット13…はその前後が縦軸状の連鎖ピン14…でつながれることにより連鎖状をなしている。
アーム11は、この連鎖ピン14の特定のものを利用して連結されている。連鎖ピン14は、前後の駆動ユニット13に微少の角度移動を許すとともに図示されない復帰スプリングの作動で常に元の姿勢に戻されるように構成されている。In some cases, the
The
16は補強部材で、アーム11相互をつないでアーム11を面状のアーム体に構築するものであり、17は吊下部材で、前記アンカー盤10とアーム11との間に張り渡されてアーム体を回転軸4に対して吊持するものである。この吊下部材17は長さ調節可能にしてある。また、アーム体や動輪12などの構成部材は、アルミ合金、チタン合金など軽量で剛強な材料を使うことができる。
20はガイドベースで、同ベース20は、コンクリート、樹脂、金属などを利用して横断面溝形で平面真円状に形成され、その直径は5乃至10mとしたり、50乃至100mの大口径とすることができるし、さらに数百乃至1000mのように超大口径にする場合もある。このガイドベース20と動輪12とはその中心径が同じである。前記超大口径は、代表的な大きな湖で実施できる。 20 is a guide base, and the
前記動輪12は、中空体でなり、その内部両側には、超電導磁石(超電導システムの1つ)aが内蔵されている。bは浮上・案内・推進用コイルを一括して示し、このコイルbは、ガイドベース20の溝内対向位置に周方向に亘って配備されている。コイルbのうち浮上用・案内用コイルと推進用コイルとは内外に別設される。コイルbは、図2の下欄のように浮上用コイルcのみを分離して配備することがある。尚、前記コイルbはヌル・フラックス(零磁束)方式を採用することができる。 The moving
超電導磁石aおよびコイルb(あるいはb、c)が駆動状態になると、リニア駆動方式同様に駆動ユニット13…である動輪12がガイドベース20内で浮上したあと左右振れが制御されながらアーム11・回転軸4とともに図1の矢印方向に推進駆動される。これによって駆動・発電ギア5,6を介して発電機7が高速駆動され発電がなされる。動輪12・磁石a・コイルb、cなどは周回駆動システムを構成する。動輪12は円環状であるので、リニアのような空気抵抗を受けない。 When the superconducting magnet a and the coil b (or b, c) are in a driving state, the
尚、図1の左上欄に示すように、風力発電装置22やソーラー発電装置23などの自然エネルギー利用発電システムを本発電装置に印加して電力補助することができる。
また、図3および図4に示すように、動輪12の内周あるいは外周に駆動側ギア25を付し、このギア25に内周あるいは外周から噛み合うように中継ギア26を配すとともに、この中継ギア26から従動ギア27を介して発電機28を駆動するようにしてもよい。こうしたギア付き発電機30は図3の左側のようにさらに別設したり、左下部のように動輪12の上あるいは下側に噛み合うように配してもよい。こうして動輪12にギア付き発電機30を対応装備する場合、前記アーム体などを省略することができる。図4のように浮上手段として矢印Xのように圧縮気体や浮上水(あるいはオイル)などを導入する手段を構成し、動輪12を浮上させるようにしてもよい。これらの導入源は、前記自然エネルギー利用発電システム22,23を使用することができる。In addition, as shown in the upper left column of FIG. 1, a natural energy utilization power generation system such as a wind
Further, as shown in FIGS. 3 and 4, a
さらに、図5に示すように、ガイドベース20の内周あるいは外周側に添って水路32を付し、動輪12からステー33を介して垂下したフロート付きスターティング羽根34をこの水路32内に臨ませて設けることができる。水路32内に水を流入させ一定方向へ流動させることで羽根34を回し、これによって動輪12を始動しやすくすることができる。この羽根34は、始動後、昇降手段35により持ち上げるようにすることで水による抵抗なく動輪12を周回させることができる。一方、この羽根34は、降ろすことで動輪12を制動させることができる。また、図6のように、水路32の底面に排水路36を設けて動輪12がスタートしたあとで図示しない開閉バルブを開き排水をすることで水に対する抵抗をなくし、動輪12を抵抗なく回転させるように構成することができる。 Further, as shown in FIG. 5, a
また、図7に示すように、ギア付き発電機38は動輪12上に配し、ギアをガイドベース20側の駆動側ギア39に噛み合わせて発電を行うようにしてもよい。40は回転ブラシ、41は導電シャフトで、通電手段となっている。
尚、図7の右下欄に示すように、ガイドベース20はV字溝型にしてもよい。このV字溝型ガイドベース20は、前記実施形態のいずれにも適用することができる。Moreover, as shown in FIG. 7, the
As shown in the lower right column of FIG. 7, the
図8ないし図11は他の実施形態を示す。同実施形態は、リニア駆動方式の応用により効率的発電が行える発電装置を沿岸海域上に設置するようにしたもので、設置対象は例えば、池、湖沼、河川、田圃や一般的な平野部でもよい。 8 to 11 show another embodiment. In this embodiment, a power generation device that can generate power efficiently by applying a linear drive system is installed on a coastal sea area. For example, the installation target is a pond, a lake, a river, a rice field, or a general plain. Good.
図10において、45は沿岸海域の海底である設置基盤で、同基盤45には、中央となるセンター支脚46とそれに同心の外周に配備された外周支脚47…とが海上に伸びるように立設配備されている。
センター支脚46上には、軸受体48が固定されて同軸受体48に縦軸状をなす回転軸49が回転自在に設けられている。この回転軸49には駆動ギア50が取付けられるとともに、この駆動ギア50により駆動される発電ギア51が設けられて発電システムの1つである発電機52が駆動されるようになっている。設置基盤45は水面上に浮設されたフロートであることも、また図2のような平地とされることがある。
尚、回転軸49は、横軸状あるいは斜め軸状にすることがある。この場合、発電装置を少ないスペース内に複数列配備できて多大な発電力を生むことができるようになる。In FIG. 10, reference numeral 45 denotes an installation base that is the seabed of the coastal sea area. The base support 45 is erected so that a
A bearing
Note that the
回転軸49の外周には、その中段に上下2枚でなる回転盤54が、また上端にアンカー盤55が取り付けられている。回転盤54には、上からみて十字をなすように配備されたアーム56の内径側基部が取り付けられている。これらアーム56の外周端を介して円環状の動輪57が取り付けられている。 On the outer periphery of the
動輪57は、一体円環状の場合もあるが、この実施形態の場合には、図8ないし図10に示すように、周方向に分割されて円弧状の駆動ユニット58…でなり、これら駆動ユニット58…はその前後が縦軸状の連鎖ピン59…でつながれることにより連鎖状をなしている。
アーム56は、この連鎖ピン59の特定のものを利用して連結されている。連鎖ピン59は、前後の駆動ユニット58に微少の角度移動を許すとともに図示されない復帰スプリングの作動で常に元の姿勢に戻されるように構成されている。In some embodiments, the
The
61は補強部材で、アーム56相互をつないでアーム56を面状のアーム体に構築するものであり、62は吊下部材で、前記アンカー盤55とアーム56との間に張り渡されてアーム体を回転軸49に対して吊持するものである。この吊下部材62は長さ調節可能にしてある。また、アーム体や動輪57などの構成部材は、アルミ合金、チタン合金など軽量で剛強な材料を使うことができる。 Reference numeral 61 denotes a reinforcing member, which connects the
65はガイドベースで、同ベース65は、コンクリート、樹脂、金属などを利用して横断面溝形で平面真円状に形成され、その直径Dxは5乃至10mとしたり、50乃至100mの大口径とすることができるし、さらに数百乃至1000mのように超大口径にする場合もある。このガイドベース65と動輪57とはその中心径が同じである。前記超大口径は、図示した海域の他、代表的な大きな湖でも実施できる。 65 is a guide base, and the
前記動輪57は、中空体でなり、その内部両側には、推進用超電導磁石(超電導システムの1つ)a、aが内蔵されている。bは推進用コイルを示し、このコイルbは、ガイドベース65の溝内対向位置に周方向に亘って配備されている。コイルbは、通常、浮上用と案内用とを兼ねるようになっているが、この実施形態では、推進用のみとされ、浮上用は別設される。即ち、ガイドベース65の中央底部には、浮上用超電導磁石cが、またそれに対する動輪57底面には浮上用永久磁石dが設けられている。66は低速時用補助ホイールで、一定の初速が得られるまでおよび減速して回転停止されまでの各間においてガイドベース65上を転動可能とされる。 The moving
動輪57は、リニア推進方式のように推進用超電導磁石a等と推進用コイルbとによる移動磁界の発生により矢印の方向に回転駆動される。動輪57が低速時には、補助ホイール66による転動により回転運動させ、一定速度に達すると、今度はガイドベース65の底に設けた浮上用の超電導磁石cを作動させ動輪57側の浮上用永久磁石dとによる浮上力により抵抗なく高速回転される。ガイドベース65の底に浮上用の永久磁石dを設け、浮上用の超電導磁石cを動輪57側に設けることもできる。動輪57は周方向に連続した形であるため、リニア新幹線において先端で発生するような空気抵抗は全くなく、その他、アーム56などの回転部材も空気抵抗が微少になるように設計される。中央の発電機52は数個設置可能で、動輪57として非常に大きな直径Dxを選定することにより大きな回転エネルギーが発生し、そのエネルギーをもって中央の発電機52を高速回転させることで大きな発電量が簡単に得られる。浮上・推進のための供給電力は、図11に示すような、ソーラー発電装置67や風力発電装置68など自然エネルギーを利用したものにすることができる。尚、動輪57が高遠回転した際の左右振れについては、アーム56や補強部材61などの内周構成が規制手段として機能することを利用する。
動輪57・磁石a、c、dおよびコイルbなどは周回駆動システムを構成する。
また、発電機52は、図9のように動輪57に内接あるいは外接するギアにより駆動するように配備することもできる。The
The
Moreover, the
尚、図9に示すように、センター支脚46・軸受体48・回転軸49・駆動ギア50・発電ギア51・発電機52・回転盤54・アンカー盤55・補強部材61・吊下部材62などの内周構成を省略してガイドベース65と動輪57の外周部分のみで構成して、発電機52を動輪57に内接あるいは外接するギアにより駆動するように配備することもできる。
また、前記内周構成を省略した場合、動輪57への巻きコイル69により誘導発電をするようにしてもよい。
さらに、図12に示すように、図11に示す浮上・推進手段は内外あるいが上下複列に構成すれば発電量は倍加する。複列とは、2列以上である。As shown in FIG. 9, a
In addition, when the inner peripheral configuration is omitted, induction power generation may be performed by the winding
Furthermore, as shown in FIG. 12, the power generation amount is doubled if the levitation / propulsion means shown in FIG. A double row is two or more rows.
さらに、沿岸海域のセンター支脚46基部付近に架台71を設置してその中央からパイプを立設してセンター支脚とし、このパイプ内に回転軸49の下端を延ばしてきて、その外周に攪拌羽根72を取り付けるとともに曝気手段73を組み合わせることで海水の浄化を促進するように構成することもできる。
このことは、汚水処理場の曝気槽内を対象にして同様の浄水促進手段を構成することができる。Further, a pedestal 71 is installed near the base of the
This can constitute the same water purification promoting means for the inside of the aeration tank of the sewage treatment plant.
1…設置基盤 7…発電機 11…アーム 12…動輪 13…駆動ユニット 14…連鎖ピン 20…ガイドベース。 DESCRIPTION OF
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