JP2014101879A - 荷重利用装置、水力発電装置および発電システム - Google Patents

Abstract

【課題】水などの荷重物の位置エネルギーを効率的に利用できる荷重利用装置を提供する。
【解決手段】並設された第１のスプロケットと第２のスプロケットと、それぞれのスプロケットに掛けられた回転軸方向に並行な２つの動力伝達用チェーンと、チェーンに所定間隔をおいて取り付けられた所定数量のバケットと、バケットが第２のスプロケットを周回する際、バケットの開口面の垂線と水平面とのなす角度を９０°以上変化させる手段を備える。第１のスプロケットの鉛直位置は第２のスプロケットの鉛直位置よりも高く、かつ、第１のスプロケットと第２のスプロケットの軸心間を結ぶ直線と水平面とのなす角度が１５〜７５°の範囲となるように、第１のスプロケットと第２のスプロケットが配設される。バケットは各動力伝達用チェーンに回動自在に軸支される。それぞれのスプロケットの軸の回転エネルギーを取り出して利用する。
【選択図】図１

Description

本発明は、水を利用した荷重利用装置、水力発電装置および発電システムの技術に関するものである。

昨今、地球温暖化対策としてＣＯ_２排出削減を目的とした自然エネルギーによる発電が盛んである。古来より揚水などに使用されてきた水車が水力エネルギーを利用する小規模な水力発電機として見直されている。水力エネルギーは局所的なエネルギーであり、ある程度の水の落差がある場合に利用でき、小規模ながら安定した電力を得られる。また、水力エネルギーの利用は、再生可能なエネルギーとして環境への負荷が小さいといった利点がある。

古来より使用されている水車は、開放流水式水車と呼ばれ、上掛け式水車と下掛け式水車がある。上掛け式水車では、水車の直径よりも高地から流出する水が水車のバケットや羽根にあたり水車に回転モーメント力を付加するものである。
従来の上掛け式水車の構成では、水の流れによる勢いや水頭力の衝撃で、水車を回す回転モーメントを得るが、流水はその時点で大半の勢いを失う。また、水車にバケットが設けられている場合、バケットに水が溜まり、その重量で水車を回す回転モーメントを生み出すが、水車が円形であるため、水を溜めるバケット数を多くするには水車の直径を大きくしなければならず、また流水源の位置が高くしなければならないといった制約があった。
水力エネルギーを効率的に利用することを目的とする装置として、例えば、水車を上下方向に多段に配置して、流水を多段の水車で繰り返し活用し、より多くの電力を得られる水車装置が知られている（例えば、特許文献１，２を参照。）。

特開２０００−１２００５３号公報 実用新案登録第３１７４５４９号公報

上述したように、従来の上掛け式水車の構成では、水の流れによる勢いや水頭力の衝撃で、水車を回す回転モーメントを得るが、流水はその時点で大半の勢いを失って、静かに水が流れるだけとなる。
また、流水源の水が勢いを持たない場合、従来の上掛け式水車の構成では、バケットで水を溜めて水車を回転されるが、多くの水力エネルギーを得る場合、水車を多段にしたり、水車の直径を大きくしなければならず、そのため、流水源の位置を高くしなければならないといった問題がある。
なお、上記の特許文献２に開示された上下に多段に設けられた水車の場合、導水路によって水が下から最上段の水車より高い位置まで上げられる構成となっているが、給水ホースの上流端口の位置が最上段の水車の上端よりも高い位置にあることが前提となっている。

上記状況に鑑みて、本発明は、水などの流体物を含む荷重物を荷重物受け体で緩やかに落下下降させて、荷重物の位置エネルギーを効率的に利用できる荷重物利用装置、水力発電装置および発電システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成すべく、本発明の荷重利用装置は、水平面で異なる地点に上下に配置された２個の回転体に、動力伝達体をエンドレスに取り付け、該動力伝達体に複数の荷重物受け体を所定間隔毎に取り付け、上方の前記回転体を周回する前記荷重物受け体に荷重物が注入収容され、荷重により前記荷重物受け体が前記動力伝達体を動かしながら落下下降し、下方の前記回転体を周回する際に前記荷重物受け体が荷重物を排出し、前記回転体の軸の回転エネルギーを利用することを特徴とする。

上記の構成の荷重利用装置では、上方の前記回転体を周回する荷重物受け体に順次注入収納した荷重物が、下方に位置する回転体を周回する際に荷重物受け体から排出されるまで、荷重物を保持するため、荷重物の位置エネルギーの減少を回転体の回転エネルギーに転化させることができる。異なる地点に上下に配置された２個の回転体に取り付けられた動力伝達体は、水平面と傾斜角を形成し、あたかも斜面を滑るように、荷重物を緩やかに落下下降させる。荷重物を傾斜面に落下させることで、落下速度（重力方向の速度成分）を小さくでき、荷重物を荷重物受け体への注入収容がスムーズに行われる。
また、荷重物を注入収容する荷重物受け体の容量や取り付け個数、取り付け間隔を変えることにより、上下の回転体の回転速度や回転トルクを自在に変えることができる。

上方に位置する荷重物受け体に、荷重物を注入収容し、その注入収容する時間に、先に順次注入収容された荷重物受け体は、傾斜しながら落下下降する。荷重物を排出するまでの間、すなわち、上方から下方に落下下降するまでの間、次々と荷重物受け体には荷重物が注入収容される。動力伝達体は回転体にエンドレスに取り付けているので、上方から下方に落下下降する力で、下方から上方に荷重物受け体（荷重物は収容されていない）を持ち上げる。このようにエンドレスに動力伝達体と荷重物受け体が可動することで、回転体が継続して回転させることができる。

また、本発明の荷重利用装置は、上記の荷重利用装置において、回転体がプーリー若しくはスプロケットであり、動力伝達体がワイヤーを含むロープ状、ベルト状、或いはチェーン状であり、荷重物受け体がバケットであり、荷重物が流体物であり、下記１）〜４）を備える。
１）２個の回転体が、一定の軸間隔をおいて並設された水平面と平行な回転軸を有する第１の回転体および第２の回転体
２）第１の回転体と第２の回転体に掛けられた回転軸方向に並行な２つの動力伝達体
３）上記の動力伝達体に所定間隔をおいて取り付けられた所定数量のバケット
４）バケットが第２の回転体を周回する際、バケットの開口面の垂線と水平面とのなす角度を９０°以上変化させる手段

第１の回転体の鉛直位置は第２の回転体の鉛直位置よりも高く、かつ、第１の回転体と第２の回転体の軸心間を結ぶ直線と水平面とのなす角度が１５〜７５°の範囲となるように、第１の回転体と第２の回転体を配設する。
また、各々の動力伝達体に回動自在に軸支されるようバケットを取り付ける。そして、バケットが第１の回転体の周回する際に流体物が流入され、バケットが第２の回転体の周回する際に流体物が流出され、第１の回転体若しくは第２の回転体の軸の回転エネルギーを利用することで、荷重物である流体物の位置エネルギーから発電する発電システムを構築することが可能である。
ここで、流体物とは、代表的には自然水であるが、他の重量を有する流動体でも構わない。流体物が水である場合、何処でも存在するので使いやすくコストも低減できる。
また、所定数量のバケットとは、動力伝達体を動かすために必要となる数量のバケットであり、３個程度以上の数量のバケットは必要である。バケットの数量は、バケットの容量や回転体の回転速度、初動抵抗などを加味してデザインする。
動力伝達体に等間隔に取付けたバケットに水を注入して荷重物とし、重量を生み出し連続させる。バケットは傾斜面に移動しながら落下する。

本発明の荷重利用装置によれば、上方に位置する流体物のエネルギーロスを少なくして落下速度を遅くすべく、チェーンを傾斜させてバケットを取付け、傾斜に沿ってゆっくり落下下降させるバケットを介して流体物を落下させることによって、流体物の位置エネルギーを効率的に利用できる。また、バケットが回転体を回る速度も遅くなり、流体物の注入も充分に余裕が生まれ、流体物の注入の際ロスが低減でき、流体物の位置エネルギーを効率的に利用することができる。

ここで、回転体であるスプロケットとは、軸の回転をローラーチェーンに伝達したり、ローラーチェーンの回転を軸に伝達するための歯車のことである。
また、動力伝達体とは、動力などを張力として伝達する機械要素であり、プーリーやスプロケットなどの回転体と組み合わせて使用される。回転体に噛み込む構造を備え、滑りがなく動力を伝達できるワイヤー、ベルト、或いはチェーンである。例えば、チェーンは、例えば、ローラーチェーンやブッシュチェーンやサイレントチェーンである。特に、動力伝達体は、頑強、回転体との連結の安定性から、ローラーチェーンであることが好ましい。

上記１）の一定の軸間隔をおいて並設された水平面と平行な回転軸を有する第１の回転体および第２の回転体は、動力伝達体を巻回させるための両端の歯車として機能する。
上記２）の第１の回転体と第２の回転体に掛けられた回転軸方向に並行な２つの動力伝達体は、動力伝達体が２本並行に配置されて、かつ、双方の第１の回転体と第２の回転体が同軸である。

上記３）の動力伝達体に所定間隔をおいて取り付けられたバケットは６個以上であることが好ましく、バケットが回転体を周回する際に、隣接するバケットと干渉しない程度に間隔を置いて配置される。バケットは上方の開口部から底にかけてテーパー状に形成され、開口部から流体物を流入しやすく、バケットが傾斜することでバケット内部の流体物が流出しやすいようにする。具体的に、バケットは逆円錐台形状や逆四角錘台形状である。

上記４）のバケットが第２の回転体を周回する際、バケットの開口面の垂線と水平面とのなす角度を９０°以上変化させる手段とは、バケットが周回する際に自動的にバケットを傾け、バケット内部の流体物を流出させる手段である。バケットが傾いていない状態では、バケットの開口面は水平面であり、バケットの開口面の垂線は鉛直方向となる。バケットの開口面の垂線と水平面とのなす角度を９０°の状態とは、バケットが横倒しになる状態である。すなわち、９０°以上変化させることにより、バケット内部の流体物は全てバケットの外に流出し、バケット内部が空の状態に変化する。バケットの開口面の垂線と水平面とのなす角度は、バケットが傾いていない状態で９０°であり、角度が９０°以上変化したときはバケットが横倒し状態であり、角度が１８０°以上変化したときはバケットが逆さまの状態であり、角度が３６０°以上変化したときはバケットが一回転しバケットが傾いていない状態に戻った状態である。

また、第１の回転体と第２の回転体の軸心間を結ぶ直線と水平面とのなす角度が１５〜７５°の範囲にするのは、次の理由による。すなわち、水平面とのなす角度が１５°未満では、流体物の落差を確保するために、第１の回転体と第２の回転体の軸間距離が非常に大きくなり、装置サイズが巨大化する。また、水平面とのなす角度が７５°より大きくなり垂直に近づけば多段の水車と同様、流体物の源の位置を高くしなければならない。そのため、水平面とのなす角度は１５〜７５°が好ましい。また、より好ましくは、水平面とのなす角度は２０〜４０°の範囲にする。

また、上記の荷重利用装置において、バケットの開口面の垂線と水平面とのなす角度を９０°以上変化させる手段は、第２の回転体の径よりも小さく同軸の円柱体の側周面とバケットの上方に延設された部材とが当接しながら、バケットが第２の回転体を周回することにより、バケットが動力伝達体に軸支された点を支点とするモーメント力が働き、バケットの開口面の垂線と水平面とのなす角度を変化させることが好ましい。

また、上記の荷重利用装置において、２個の回転体（第１の回転体と第２の回転体）の軸心間を結ぶ直線と水平面とのなす角度を調整できる傾斜角調整手段が更に設けられ、回転体の軸の回転エネルギーを利用する負荷の増減により、傾斜角を調整することがより好ましい。
傾斜角調整手段を設けることにより、荷重利用装置の傾斜を変えることができ、動力伝達体の移動速度ならびに回転体の軸の回転速度を変化させて、荷重物（流体物）の位置エネルギーの取り出しエネルギーを容易に変えることができる。
傾斜角調整手段は、例えば、電動モーターを用いて第１の回転体の高さ位置を変更できるものが挙げられる。
傾斜角度を変えることにより、バケットの落下速度や移動速度のコントロールが容易になる。

また、上記の荷重利用装置において、荷重物受け体（バケット）が動力伝達体に軸支された部分にローラーが設けられ、該ローラーを支持するガイドレールが設けられることがより好ましい。バケットに荷重が貯留されている状態では荷重がかかり、動力伝達体に強い応力が発生する。バケットの個数が増大したり、動力伝達体の長さが長くなれば尚更である。この場合に、ガイドレールを設け、その上を転回するローラーをバケットに取り付けることにより、動力伝達体にかかる応力を軽減できる。

本発明の水力発電装置は、上記の荷重利用装置を用いた装置であって、上記の流体物が水であり、回転体の軸の回転エネルギーを利用して発電する装置である。
また、本発明の発電システムは、上記の荷重利用装置を用いた装置であって、回転体の軸の回転エネルギーを利用して発電するシステムである。

本発明の荷重利用装置によれば、水などの荷重物の源の位置が低い場合においても、水などの荷重物位置エネルギーを効率的に利用できるといった効果を有する。
上方に位置する水などの位置エネルギーロスを少なくして落下速度を遅くすべく、チェーンを傾斜させてバケットを取付け、傾斜に沿ってゆっくり落下進行させるバケットを介して水などを落下させることによって、水などの荷重物の位置エネルギーを効率的に利用する。また、荷重物の落下速度を遅くするので、鉛直状に落下する場合と比べて、衝撃や装置（特に、回転体と動力伝達体）の回転速度が小さく、装置の耐久性が向上する。

また、本発明の水力発電装置は、水などの荷重物の位置エネルギーを効率的に利用し、チェーンなどの動力伝達体を掛けた回転体の回転を用いて電気を発生させることにより発電できるといった効果がある。
さらに、本発明の発電システムは、水などの荷重物の位置エネルギーを効率的に利用し、チェーンなどの動力伝達体を掛けた回転体の回転を用いて電気を発生させることにより発電できるといった効果がある。つまり、本発明の発電システムは、重力エネルギーを利用し発電を行うことができる。

特に、傾斜角調整手段を備える本発明の水力発電装置や発電システムの場合、発電機の負荷に応じて、傾斜角を調整することで回転体の回転速度を安定に維持することが可能になる。例えば、発電の負荷がかかれば回転体の回転を抑える方向のトルクが増大し回転速度が遅くなる。しかし、荷重利用装置の傾斜角調整手段によって、傾斜角を上げることにより、荷重体の落下速度（垂直方向の成分速度）が大きくなるため、回転体を回転させるトルクが増大する。これにより、負荷による逆回転のトルクと相殺することにより、回転体の回転を安定的に維持するのである。このように、傾斜角の調整（変更）によって、回転速度の目標値の維持が容易になる。すなわち、傾斜体自体がガバナー（調速機）の役割を担うのである。

荷重利用装置の構成説明図１ 荷重利用装置の構成説明図２（上方から見た構成） 第２のスプロケットの上側および下側のバケット 第１のスプロケットを周回するバケットの説明図 第２のスプロケットを周回するバケットの説明図 第２のスプロケットを周回するバケットの状態の説明図 スプロケットの回転軸の構成図 他の実施例の荷重利用装置の構成図 第１のスプロケットを周回するバケットに流入するガイド路の説明図

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明していく。なお、本発明の範囲は、以下の実施例や図示例に限定されるものではなく、幾多の変更及び変形が可能である。

図１および図２は、本発明の荷重利用装置の一実施例として、流体物が水である荷重利用装置の一実施例の構成図を示している。
図１に示すように、第１のスプロケット２および第２のスプロケット３があり、動力伝達用のローラーチェーン４が第１のスプロケット２と第２のスプロケット３にエンドレスに取り付けられている。図２に示すように、ローラーチェーン４は、回転軸方向に並行な２つのチェーン（４ａ，４ｂ）から構成されている。ローラーチェーン４の長手方向は水平線９から傾いている。すなわち、第１のスプロケット２の鉛直位置は、第２のスプロケット３の鉛直位置よりも高くしており、また第１のスプロケット２と第２のスプロケット３の軸心間を結ぶ直線と水平面とのなす角度（θ）は約２４°にしている。
第１のスプロケット２と第２のスプロケット３は、図１や図２に示すように、一定の軸間隔をおいて並設され、水平面と平行な回転軸を有し、相互の回転軸は平行になっている。

図１に示すように、ローラーチェーン４には、チェーンの全周に所定間隔をおいて４１個のバケット（５ａ〜５ｚ等）が取り付けられている。２１個のバケット（５ａ〜５ｕ）は第１のスプロケット２と第２のスプロケット３の軸心（２１，３１）間を結ぶ直線よりも下側（地面側）に位置し、その他の２０個のバケット（５ｖ〜５ｚ等）は上側に位置する。全てのバケットには左右両側にローラー１１が取付けられている。第１のスプロケット２と第２のスプロケット３の軸心間を結ぶ直線よりも下側（地面側）に位置するバケット（５ａ〜５ｔ）では、それぞれのローラー１１をガイドするガイドレール１０に乗っている。
図１では、第１のスプロケット２の左上から流入水７が落下してバケット５ａに水が入る様子を示している。また、２１個のバケット（５ａ〜５ｚ）には水が入っており、第２のスプロケット３を周回する際にバケット５ｕのようにバケットが傾き、水がバケットの外へ流出（８）する。

次に、図３〜６を参照しながら、バケット５が第２のスプロケット３を周回する際、バケット５の開口面の垂線と水平面とのなす角度を９０°以上変化させる手段について説明する。図３は、第２のスプロケットの上側および下側のバケットを示しており、図３（２）は第１のスプロケット２の方向から眺めた様子で、図３（１）は図３（２）の横方向からバケットを眺めた様子である。
図３（２）は、第２のスプロケット３の上側のバケット５ｗおよび下側のバケット５ｔを第１のスプロケット２の方向から眺めた様子を示している。図３（２）では、第２のスプロケット３が両側にあり、軸心３１の上側にバケット５ｗ、下側にバケット５ｔが位置する。また、全てのバケットには、図３（１）に示すように、姿勢制御軸５１がバケットの重心近傍を通り鉛直方向に延設されている。

また、全てのバケットは、図３（２）に示すバケット５ｔ，５ｗと同じように、支持ピン１５によって、第２のスプロケット３と噛み合うローラーチェーン４に回動自在に軸支されている。具体的には、図３（２）に示すように、バケットを貫く支持ピン１５は、チェーン用ブッシュローラー１２およびコ字状のチェーン・アタッチメント１３を介してローラーチェーン４に回動自在に取り付けられる。また、支持ピン１５にはローラー１１が同軸で取り付けられ、該ローラー１１がガイドレール１０の上を転回してバケットが移動する。チェーン・アタッチメント１３の両側は座金（１４，１８）が設けられ、バケット側の座金は溶接（１９）された固定座金１８である。また、支持ピン１５の先端はロールピン１６を用いてローラー１１が外れないようにしている。
また、バケットの両端の第２のスプロケット３の内側には同軸で円筒形状のボス３０が取付けられている。

図４は第１のスプロケットを周回するバケットの様子、図５は第２のスプロケットを周回するバケットの様子、図６は第２のスプロケットを周回するバケットの転回する状態を示している。
図４に示すように、中身が空のバケット５ｚが第１のスプロケット２に到達すると、第１のスプロケット２の周囲を周回し始める。図４において、バケット５ａでは上から水が注がれており（７）、バケット５ｂではバケットの中身に水が充填されている。

図５に示すように、バケット５ｔが第２のスプロケット３に到達すると、姿勢制御軸５１ａが第２のスプロケット３のボス３０に接触する。バケット５ｔが第２のスプロケット３を通過しようとすると、バケット５ｔはチェーン用ブッシュローラー１２およびチェーン・アタッチメント１３によってローラーチェーン４に回動自在に軸支されているため、姿勢制御軸５１ａにより姿勢が傾いて、バケット５ｕのような姿勢になる。そして、さらに、バケットがローラーチェーンの軌道に従って第２のスプロケット３を周回すると、バケット５ｖのように姿勢を戻す。その後は姿勢を保ったまま、バケットはローラーチェーン４と共に移動する。

図６（１）〜（１０）を参照して、第２のスプロケットを周回するバケットの状態を詳細に説明する。上述したように、バケット５が第２のスプロケット３に到達すると（図６（１））、姿勢制御軸５１が第２のスプロケット３のボス３０に接触し、姿勢制御軸５１が傾きバケット５の状態が傾いて水が流出し始める（図６（２））。さらに、姿勢制御軸５１が傾いて水平になり、バケット５が横倒し状態になる（図６（３））。この状態に遷移するとバケット５の中身の水の殆どが流出する。

バケット５がローラーチェーン４の軌道に従って、第２のスプロケット３を周回すると、図６（４）（５）に示すようにバケットが逆さまの状態に近くなり、中身の水は全て流出して中身は空の状態になる。さらに、バケット５がローラーチェーン４の軌道に従って、第２のスプロケット３を周回すると、図６（６）のように逆さまの状態になる。さらに、周回していくと、図６（７）〜（９）のようにバケットの状態が遷移して、図６（１０）のような安定した姿勢に戻る。

次に、図７を参照しながら、スプロケットの回転軸とフライホイールの接続構成について説明する。
図２に示すように、第１のスプロケット２の軸心２１および第２のスプロケット３の軸心３１は、フライホイール（３２，３５，３８）とギア（３３，３４，３６，３７）を介して発電機５０につなげている。上述したように、フライホイールによってスプロケットの慣性モーメントを増やすことができ、スプロケットの軸の回転速度の変化を緩やかにできる。

図７は、第２のスプロケット３の軸心３１とフライホイール（３２，３５，３８）とギア（３３，３４，３６，３７）の接続構成図を示している。
図７に示すように、第２のスプロケット３の軸心３１はジョイント４０を介して回転軸４１と繋がっている。第２のスプロケット３の回転と同じ回転を行う回転軸４１の回転は、ギア（３３，３４）を介して回転軸４２に回転速度を増大して伝達される。また、回転軸４２の回転は、ギア（３６，３７）を介して回転軸４３に回転速度を増大して伝達される。
回転軸４３は、ジョイント４４を介して発電機５０の回転軸３９につながっている。

（その他の実施例）
（１）上記の実施例１の荷重利用装置において、第１のスプロケットと第２のスプロケットと、２つのローラーチェーン（４ａ，４ｂ）と４１個のバケット（５ａ〜５ｚ等）を更にもう１セット並設して、隣接されることで、落下させる水量を２倍にし、水の位置エネルギーの取り出しエネルギー量を増大することができる。この場合、第１のスプロケットと第２のスプロケットの回転力を取り出す機構やフライホイールは共用できる。また、図８に示すように、ローラーチェーンに取り付けるバケットの取付位置を、隣接する装置で互い違いにすることにより、水の流入タイミング、流出タイミングをずらすことができる。

（２）流入させる水の量、ローラーチェーンに取り付けるバケットの数、スプロケットの回転軸に設けるギア比を変えることにより、例えば、水力による発電量を変えることができる。
また、本装置の水平面からの傾斜を変えることにより、ローラーチェーンの回転速度を変え、発電量を容易に変えられる。
（３）バケットで流出した水を再び貯水し、再度ポンプで揚水して水を使用して、水の消費をしないシステムとしても構わない。
（４）ローラーチェーンを使用すると必す伸びが生じるが、この対応としてチェーンの下がりを防止するガイドレールやキヤリア或はテンショナ一等を設置するとよい。また、小さなチェーンの伸びはアジャスターで調整するとよい。

（５）第１のスプロケット２を周回するバケット５ａに水に注ぐ際、水はねが生じないように、水の勢いを無くして注ぐのが好ましい。そのため、水のバケットへの注入については、緩傾斜や段差・螺旋等で速度を落とし注入するとよい。あるいは、流入水路をバケットより下側まで迂回させ上側にターンさせて湧水状にして注入すると流入の勢いがなくなる。例えば、図９に示すような流入水ガイド路６０を設ける。流入水ガイド路６０は、水の勢いを無くすため、Ｕ字管６１とタンク６２が設けられている。このため流水管６３から直接に水をバケットに注ぐ場合に比べて、水の勢いを弱めて、バケットに静かに水を注ぎこみ、バケットからの水の流出を最小限に止めることができる。

（６）バケットから排水する際は、上述の如くバケットが回転して排水するため、音が発生する可能性がある。そのため、高さのあるグレーチング・ハニカム状のものに排水を落して音の発生を抑えるとよい。
（７）上記の実施例では、バケットに水を出し入れしているが、荷重としてバケットに収容する物は水以外の流体物やその他の荷重物でも構わない。水は普遍的に何処にでも存在するので使い易くコストもそれほどかからないし、比重も大きいので利用しやすい。

本発明は、農業用水などを利用する発電装置および動力装置として有用である。

１ 荷重利用装置
２ 第１のスプロケット
３ 第２のスプロケット
４，４ａ，４ｂ ローラーチェーン
５，５ａ〜５ｚ バケット
６ ハウジング
７ 流入水
８ 流出水
９ 水平線
１０ ガイドレール
１１ ローラー
１２ チェーン用ブッシュローラー
１３ チェーン・アタッチメント
１４ 固定座金
１５ 支持ピン
１６ ロールピン
１８ ズレ止め座金
１９ 溶接部位
２１，３１ 軸心
３０ ボス
５０ 発電機
５１ 姿勢制御軸
３２，３５，３８ フライホイール
３３，３４，３６，３７ ギア
４０，４４ ジョイント
３９，４１，４２，４３ 回転軸
６０ 流入水ガイド路
６１ Ｕ字管
６２ タンク
６３ 流水管

Claims (8)

1. 水平面で異なる地点に上下に配置された２個の回転体に、動力伝達体をエンドレスに取り付け、該動力伝達体に複数の荷重物受け体を所定間隔毎に取り付け、上方の前記回転体を周回する前記荷重物受け体に荷重物が注入収容され、荷重により前記荷重物受け体が前記動力伝達体を動かしながら落下下降し、下方の前記回転体を周回する際に前記荷重物受け体が荷重物を排出し、前記回転体の軸の回転エネルギーを利用することを特徴とする荷重利用装置。
2. 前記回転体がプーリー若しくはスプロケットであり、
   前記動力伝達体がワイヤーを含むロープ状、ベルト状、或いはチェーン状であり、
   前記荷重物受け体がバケットであり、
   前記荷重物が流体物であり、
   ２個の前記回転体が、一定の軸間隔をおいて並設された水平面と平行な回転軸を有する第１の回転体および第２の回転体と、
   第１の回転体と第２の回転体に掛けられた回転軸方向に並行な２つの前記動力伝達体と、
   前記動力伝達体に所定間隔をおいて取り付けられた所定数量のバケットと、
   バケットが第２の回転体を周回する際、バケットの開口面の垂線と水平面とのなす角度を９０°以上変化させる手段と、
   を備え、
   第１の回転体の鉛直位置は第２の回転体の鉛直位置よりも高く、かつ、第１の回転体と第２の回転体の軸心間を結ぶ直線と水平面とのなす角度が１５〜７５°の範囲となるように、第１の回転体と第２の回転体が配設され、
   バケットは各々の前記動力伝達体に回動自在に軸支され、
   バケットが第１の回転体の周回する際に前記流体物が流入され、
   バケットが第２の回転体の周回する際に前記流体物が流出され、
   第１の回転体若しくは第２の回転体の軸の回転エネルギーを利用することを特徴とする請求項１に記載の荷重利用装置。
3. 上記のバケットの開口面の垂線と水平面とのなす角度を９０°以上変化させる手段は、第２の回転体の径よりも小さく同軸の円柱体の側周面と、バケットの上方に延設された部材と、が当接しながら、バケットが第２の回転体を周回することにより、バケットが前記動力伝達体に軸支された点を支点とするモーメント力が働き、バケットの開口面の垂線と水平面とのなす角度を変化させることを特徴とする請求項２に記載の荷重利用装置。
4. ２個の前記回転体の軸心間を結ぶ直線と水平面とのなす角度を調整できる傾斜角調整手段が更に設けられ、前記回転体の軸の回転エネルギーを利用する負荷の増減により、傾斜角を調整することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の荷重利用装置。
5. 前記荷重物受け体が前記動力伝達体に軸支された部分にローラーが設けられ、該ローラーを支持するガイドレールが設けられたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の荷重利用装置。
6. 前記動力伝達体は、ローラーチェーンであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の荷重利用装置。
7. 請求項１〜６のいずれかの荷重利用装置を用い、前記流体物が水であり、前記回転体の軸の回転エネルギーを利用して発電することを特徴とする水力発電装置。
8. 請求項１〜６のいずれかの荷重利用装置を用い、前記回転体の軸の回転エネルギーを利用して発電することを特徴とする発電システム。