JP2013231418A

JP2013231418A - 粒体循環発電装置

Info

Publication number: JP2013231418A
Application number: JP2012115021A
Authority: JP
Inventors: Kyoichi Kitagawa; 教一北川
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-04-27
Filing date: 2012-04-27
Publication date: 2013-11-14
Anticipated expiration: 2032-04-27
Also published as: JP5700303B2

Abstract

【課題】本発明は、装置内で落下および上昇を繰り返して循環する粒体に係る落下運動エネルギーを電力として取り出すことができる粒体循環発電装置を提供する。
【解決手段】粒体循環発電装置は、蓄積室６、羽根車５ａ、５ｂ、５ｃを間隔を置いて１ないし２以上配置した中間室７、羽根車５ａ、５ｂ、５ｃの回転を得て発電する発電機６０、粒体を集積する集積箱１１を備えた集積室８、集積室８より蓄積室６まで搬送する搬送装置３３、発電機６０より得られた電力を蓄える蓄電池群１３とを備え、粒体が中間室７内を落下しながら羽根車５ａ、５ｂ、５ｃを回転させた後、集積室８内の集積箱１１に集積され、搬送装置３３により再び蓄積室６に送られるようになる。羽根車５ａ、５ｂ、５ｃの回転により得られた電力は、蓄電池群１３を介して搬送装置３３の駆動に利用されるとともに、余剰電力は蓄電池群１３へ蓄えられる。
【選択図】図１

Description

本発明は装置内で落下および上昇を繰り返して循環する粒体に係る落下運動エネルギーを電力として取り出すことができる粒体循環発電装置に関する。

先の東日本大震災以来、原子力発電の安全性の再見直しが必要となり、原子力に替わるエネルギーの創出が、日本国内のみならず世界の課題となっている。一方、地球環境の悪化という観点からは、地球温暖化が問題となっており、その原因の一つであるＣＯ_２の排出を抑制することも大きな課題となっている。

そこで、原子力の代替となり得て、かつＣＯ_２を排出しない太陽光、風力、波力などのいわゆる自然エネルギーを利用した発電が開発され、現在稼働している火力発電所のＣＯ_２排出を抑制するとともに、原子力発電を代替すべく、この自然エネルギー利用による発電量の増加と発電効率の向上に取り組まれている。

しかしながら、自然エネルギーを使用する場合、例えば太陽光エネルギーであればより太陽光が得られやすい場所、方向、風力エネルギーの場合、風の強い地域、波力であれば、当然海や川というように、設置場所が制限されるのみならず、天候等の自然条件により常に安定した電力を得られないという問題がある。

本発明は、設置場所や自然条件に左右されず、粒体の落下による運動エネルギーを利用するものであり、装置内を落下および上昇を繰り返して循環する粒体に係る落下運動エネルギーを取り出すことができる粒体循環発電装置を提供することを目的としている。

本発明の課題解決手段は、上記目的を達成するために上端部に粒体を供給可能な開口を備えた蓋と、下端部に開閉弁を有し、内部に該粒体を少なくとも所定の高さまで満たす蓄積室と、前記蓄積室に連通し、前記蓄積室から流入する粒体により回転する羽根車を間隔を置いて１ないし２以上配置した中間室と、前記羽根車の回転を得て発電する発電機と、前記中間室を通過した粒体を集積する集積箱を備えた集積室と、前記集積箱より前記蓄積室まで粒体を搬送する搬送装置と、前記発電機より得られた電力を蓄える蓄電池を１ないし２以上備え、前記粒体の所定量は、前記搬送装置により上昇し、上昇した当該粒体は、前記蓄積室の前記上端開口に供給され、供給された当該粒体は、前記中間室内を落下して、前記集積室内の集積箱に供給され、前記粒体の所定量が、前記蓄積室から前記集積室、前記集積室から前記蓄積室を順次循環するようにした。

さらに、本発明の粒体循環発電装置では、前記搬送装置が、前記蓄電池に蓄えられた電力を利用して稼働するようにした。

本発明による粒体循環発電装置では、装置内部を落下する所定量の粒体の落下運動エネルギーを、回転羽根による回転運動の運動エネルギーとして取り出し、発電機を介して得られた電力を利用した搬送装置により、前記粒体を落下前の位置まで再び上昇させるというように、粒体の落下と上昇とが装置内で繰り返される。

このように、粒体が循環することで、粒体の落下運動エネルギーは発生し続けるので、自然エネルギーのように設置場所の制限や天候の影響を受けることなく、粒体の落下運動エネルギーを常時取り出すことができる。

本発明の一実施例を示す粒体循環発電装置の断面図同粒体循環発電装置の図１におけるＸ−Ｘ線断面図同蓄積室の粒体の状態を示す断面図同蓄積室に多孔板を設けない場合の粒体の状態を示す断面図同蓄積室上部に設けた蓋の平面図同蓄積室の多孔板の平面図同中間室における粒体の挙動を示す断面図同羽根車の構造を示す断面図同羽根車の図８におけるＹ−Ｙ線断面図同羽根車から発電機への回転伝達方法を示す図

以下、本発明の実施の形態として、実施例を図１〜図１１に基づいて説明する。

まず、図１に示す羽根車５ａ、５ｂ、５ｃを回転させるために必要な量の粒体を手動にて蓋１の上部より投入する。蓋１は、ゴム様の弾性体で構成されており、図５に示すように十字状の切り込み３１ａ、３１ｂが入っており、粒体を蓋１の上面に供給することで粒体の重量により切り込み３１ａ、３１ｂが開き、蓋１の下部に配された蓄積室６に落下する。本実施例における粒体は、径が約１〜３ｍｍの概球状のショットブラスト用の投射材を使用する。

蓄積室６は、図１に示す外板１４、１７と図２に示す側板２０、２３とで構成され、その内部に図１および図３に示す傾斜板９ａ、３ａにて粒体の流路が、下部が狭くなるよう構成されている。また、流路の最上部から高さの約１／３、２／３の位置には多孔板２ａ、２ｂが配されている。多孔板２ａは、図６に示すように約１０ｍｍの径の複数の穴３２が格子状に設けられている。多孔板２ｂも多孔板２ａと同様であるが、流路の開口面積が異なるため、大きさが異なる。多孔板２ａおよび２ｂを設けない場合は、図４に示すように落下してきた粒体が一度に最下部まで到達し、詰まりを起こしてしまう。しかし、多孔板２ａ、２ｂを設けることにより、一定量の粒体が順次落下するため、詰まりを防止することができる。

蓄積室６の最下部には、開閉弁４がスライド可能に設けられており、その上部に所定量の粒体が蓄積された時点で、手動により開放し、粒体は中間室７へ落下する。以降、開閉弁４は常時開放された状態にある。

中間室７は図１に示す外板１５、１８と図２に示す側板２１、２４とで構成され、その内部に傾斜板３ｂ、９ｂおよび３ｃ、９ｃによって粒体の流路が形成されている。さらに、傾斜板３ｂ、９ｂで形成された流路と傾斜板３ｃ、９ｃで形成された流路の各々上部と中間室７の最下部には、羽根車５ａ、５ｂ、５ｃが配されており、図７に示すように落下する粒体により回転可能となっている。図８、図９に羽根車５ａ、５ｂ、５ｃの構成を示すが、羽根車５ａ、５ｂ、５ｃは全て同形状である。ドラム５２に半円弧状の断面を持つ曲板５３が等間隔に８枚溶着され、さらにドラム５２および８枚の曲板５３は、円板５５ａ、５５ｂに溶着されており、フランジ５６ａ、５６ｂにて軸５１に固定されている。軸５１は、軸受５４ａ、５４ｂを介し、それぞれ側板２４および２１に取り付けられている。落下してきた粒体は、曲板５３の円弧内に蓄積され、その重量で羽根車５ａ、５ｂ、５ｃは回転可能になっている。羽根車５ａ、５ｂ、５ｃを回転させた粒体はさらに中間室７の下方へ落下することとなる。

ここで、羽根車５ａ、５ｂ、５ｃの回転は、図１０に示す発電機６０ａ、６０ｂに伝えられる。羽根車５ａ、５ｂ、５ｃの回転は、軸５１の左端部から軸継手６７ａ、ギアボックス６６ａを介し、プーリ６５ａへと伝えられる。さらに、ベルト６４ａから変速機６３ａ、ベルト６２ａを介し、発電機６０ａの軸に取付けられたプーリ６１ａに回転を伝達する。軸５１の右端部からも同様に発電機６０ｂへ回転が伝達されるようになっている。発電機６０ａおよび６０ｂによって得られた電気エネルギーは、蓄電池群１３へ常時蓄えられる。このように、一つの羽根車に２個の発電機が接続されるため、計６個の発電機から電気エネルギーを得ることができる。蓄電池群１３は図１に示すように複数個の蓄電池１３ａから構成され、フレーム１３ｂ上に積載されている。

中間室７から落下した粒体は、外板１６、１９および側板２２、２５から構成された集積室８内部の集積箱１１へ蓄積される。集積箱１１は傾斜板３ｄ、９ｄと、傾斜板２６，２７とで構成されている。さらに集積室８には、図２に示すように搬送装置３３が貫通しており、搬送装置３３は、チェーン３０にバケット２８が等間隔で複数固定されており、スプロケット２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、２９ｄ、２９ｅを介し、前記集積室８から蓄積室６の上部、さらに前記集積室８へと、図２において反時計回りに移動可能となっている。集積室８で、バケット２８により掻き取られた粒体は、蓄積室６の上部まで上昇し、スプロケット２９ａからスプロケット２９ｂへと移動する間に、傾斜したバケット１４から蓋１へと落下する。以降、所定量の粒体は落下と上昇を絶え間なく繰り返すこととなる。また、搬送装置３３の動力は、初動時は蓄電池群１３にあらかじめ蓄えられた電力を使用するが、その後は、前記発電機６０ａ、６０ｂをはじめとする６個の発電機から得られた電力を使用することができるため、外部より電力を供給することなく常時稼働することができる。

さらに、蓄電池群１３に蓄えられた余剰の電力は、外部へ取り出してエネルギーとして利用可能となる。

また、蓄積室６と中間室７、中間室７と集積室８は、それぞれ図１に示すフランジ結合部１０ａおよび１０ｂにて着脱可能に連結されており、組立およびメンテナンスを容易にしている。

１蓋
２ａ、２ｂ多孔板
３ａ、３ｂ、３ｃ傾斜板
４開閉弁
５ａ、５ｂ、５ｃ羽根車
６蓄積室
７中間室
８集積室
９ａ、９ｂ、９ｃ傾斜板
１０ａ、１０ｂフランジ結合部
１１集積箱
１２基礎板
１３蓄電池群
１３ａ蓄電池
１３ｂフレーム
１４、１５、１６、１７、１８、１９外板
２０、２１，２２，２３、２４、２５側板
２６、２７傾斜板
２８バケット
２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、２９ｄ、２９ｅスプロケット
３０チェーン
３１ａ、３１ｂ切り込み
３２穴
３３搬送装置
５１軸
５２ドラム
５３羽根
５４ａ、５４ｂ軸受
５５ａ、５５ｂ円板
５６ａ、５６ｂフランジ
６０ａ、６０ｂ発電機
６１ａ、６１ｂプーリ
６２ａ、６２ｂベルト
６３ａ、６３ｂ変速機
６４ａ、６４ｂベルト
６５ａ、６５ｂプーリ
６６ａ、６６ｂギアボックス
６７ａ、６７ｂ軸継手

Claims

上端部に粒体を供給可能な開口を備えた蓋と、下端部に開閉弁を有し、内部に該粒体を少なくとも所定の高さまで満たす蓄積室と、
前記蓄積室に連通し、前記蓄積室から流入する粒体により回転する羽根車を間隔を置いて１ないし２以上配置した中間室と、
前記羽根車の回転を得て発電する発電機と、
底面に開閉弁を有し前記中間室を通過した粒体を集積する集積箱を備えた集積室と、
前記集積箱に集積した該粒体を掻き取るバケットを複数把持し、前記集積室より前記蓄積室まで搬送する搬送装置と、
前記発電機より得られた電力を蓄える蓄電池を１ないし２以上備え、
前記粒体の所定量は、前記搬送装置により上昇し、上昇した当該粒体は、前記蓄積室の前記上端開口に供給され、供給された当該粒体は、前記中間室内を落下して、前記集積室内の集積箱に集積され、前記粒体の所定量が、前記蓄積室から前記集積室、前記集積室から前記蓄積室を順次循環することを特徴とした粒体循環発電装置。
前記蓄積室は、前記粒体の流下方向に１ないし２以上の多孔板を有し、前記上端開口から供給される前記粒体が前記多孔板を順次通過して、前記下端開閉弁まで自然落下することを特徴とする請求項１に記載の粒体循環発電装置。
前記搬送装置は、前記蓄電池に蓄えられた電力を利用して稼働することを特徴とする請求項１ないし２のいずれか一項に記載の粒体循環発電装置。