JP5621097B1 - Seesaw generator - Google Patents
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Abstract
【課題】 発電部を駆動するための外部燃料、自然エネルギー等を使用せずに、高い経済性で、安定的に稼動でき、且つ安全性にも優れた発電装置を提供する。【解決手段】 長さ方向の中心部において水平方向の軸線上に軸支され、且つ、前記中心部を中心に設定角度まで上下方向に揺動させられる螺旋軌道と、前記螺旋軌道が揺動して設定角度まで達した時に、螺旋軌道の上端部側から螺旋軌道に導かれて回転しながら前記螺旋軌道の下端部側まで移動する移動体と、前記移動体の回転によって回転させられる回転軸と、前記回転軸に発生する回転エネルギーを発電用のエネルギーとして発電する発電機とからシーソー式発電装置を構成する。【選択図】図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power generator capable of stably operating with high economic efficiency without using external fuel, natural energy or the like for driving a power generator, and having excellent safety. A spiral trajectory that is pivotally supported on a horizontal axis at a central portion in a length direction and swings in a vertical direction up to a set angle around the central portion, and the spiral trajectory swings. A moving body that is guided from the upper end side of the spiral trajectory to the spiral trajectory and moves to the lower end side of the spiral trajectory, and a rotating shaft that is rotated by the rotation of the moving body. A seesaw-type power generator is configured from a generator that generates the rotational energy generated in the rotating shaft as energy for power generation. [Selection] Figure 1
Description
本発明はシーソー式発電装置に関する。 The present invention relates to a seesaw type power generator.
従来、発電方式として、水力発電、火力発電、原子力発電、風力発電、太陽光発電、地熱発電、波力発電、潮流等種々の方式が実施されている。水力発電については、設置場所の条件が極めて厳しく、渇水、大地震によるダムの崩壊等のリスクがある。火力発電については、発電機の発電動作のために、外部からエネルギー源が供給されなければならないが、その枯渇の問題等の供給の確実性、安定性等に不安があり、また、その取り扱いについても、危険防止のため、厳重な注意が必要である。また、発電装置にそのようなエネルギー源としての資材を供給して運転する場面においても、爆発等の事故の発生、使用後の廃棄物の取り扱い、環境への有害物質の放出、自然環境への悪影響等の問題が多々ある。原子力発電については、放射性物質を使用することから生じる安全性の問題がある。また、太陽光、風力、波力を発電装置の駆動源として使用する発電方式においては、このようなエネルギーの量が天候、気候等の自然条件の変動に大きく左右されるため、発電効率が低くなりがちであり、結局コスト高になる等の問題がある。また、風力発電については、ファンの回転により生じる空気の振動等によって、人畜に対する悪影響が指摘されている。更に、地熱発電においては、環境への悪影響等の問題がある。このように、従来行われている発電方式には、今後の新規建設を進めるうえで、多くの問題を含んでいる。近時における喫緊の課題は、エネルギー源としての燃料の輸入価格が高騰し、毎年数兆円の財政赤字を生み出しているため、国家財政上緊急に解決しなければならないということであるが、目下のところ、その解決法は、少なくとも従来の発電方式においては、何ら提案されていないのが最重要な問題である。 Conventionally, various methods such as hydroelectric power generation, thermal power generation, nuclear power generation, wind power generation, solar power generation, geothermal power generation, wave power generation, and tidal current have been implemented. As for hydroelectric power generation, the conditions of the installation location are extremely severe, and there are risks such as drought and dam collapse due to a large earthquake. As for thermal power generation, an energy source must be supplied from the outside for the power generation operation of the generator, but there is concern about the reliability and stability of supply such as the problem of its depletion, and the handling However, strict attention is required to prevent danger. In addition, even in situations where the power generation equipment is supplied with such materials as energy sources, accidents such as explosions, handling of waste after use, release of hazardous substances to the environment, and release to the natural environment There are many problems such as adverse effects. For nuclear power generation, there are safety issues arising from the use of radioactive materials. In addition, in a power generation system that uses sunlight, wind power, and wave power as a drive source for a power generation device, the amount of such energy is greatly affected by fluctuations in natural conditions such as weather and climate, so the power generation efficiency is low. There is a problem that the cost tends to be high after all. Moreover, about wind power generation, the bad influence with respect to human livestock is pointed out by the vibration of the air etc. which arise by rotation of a fan. Furthermore, geothermal power generation has problems such as adverse environmental effects. As described above, the conventional power generation system has many problems in proceeding with new construction in the future. The urgent issue in recent times is that the import price of fuel as an energy source has soared and a fiscal deficit of several trillion yen has been generated every year. However, the most important problem is that no solution has been proposed at least in the conventional power generation system.
本発明は、前述のような従来の発電方式における種々の問題点に鑑みて、外部エネルギーの供給を必要とせず、経済性が良く、安全性が高く、環境への悪影響もなく、設置場所の自由度が高く、自然条件の変動にも影響されない等種々のメリットを有する、新規で画期的な発電装置を提供して、前述の国家レベルのエネルギー問題の解決に貢献することを目的とするものである。 In view of various problems in the conventional power generation system as described above, the present invention does not require supply of external energy, is economical, has high safety, has no adverse effects on the environment, and has an installation location. It aims to contribute to the solution of the above-mentioned energy problems at the national level by providing a new and innovative power generation device that has various advantages such as high degree of freedom and unaffected by fluctuations in natural conditions. Is.
本発明の第二の目的は、前記第一の目的に加えて、より連続した発電動作が行われるようにした発電装置を提供することを目的とする。 A second object of the present invention is to provide a power generation apparatus that can perform a more continuous power generation operation in addition to the first object.
本発明の第三の目的は、第一の目的と同様な目的のもとで、特に、小規模な発電設備を構成するのに適した発電装置を提供することを目的とする。 The third object of the present invention is to provide a power generation apparatus suitable for constructing a small-scale power generation facility under the same object as the first object.
本発明の第四の目的は、第三の目的に加えて、より連続した発電動作が行われるようにした発電装置を提供することを目的とする。 A fourth object of the present invention is to provide a power generation apparatus capable of performing a more continuous power generation operation in addition to the third object.
本発明において、前記目的を達成するための第一の課題解決手段は、発電装置を、長さ方向の中心部において水平方向の軸線上に軸支され、且つ、前記中心部を中心に設定角度まで上下方向にシーソーのように揺動させられる螺旋軌道と、前記螺旋軌道が揺動して設定角度まで達した時に、螺旋軌道の上端部側から螺旋軌道に導かれて回転しながら前記螺旋軌道の下端部側まで移動する移動体と、前記移動体の回転によって回転させられる回転軸と、前記回転軸に発生する回転エネルギーを発電用のエネルギーとして発電する発電機とから構成したことである。 In the present invention, a first problem-solving means for achieving the above object is that the power generation device is pivotally supported on a horizontal axis at the central portion in the length direction and set at an angle centered on the central portion. A spiral trajectory that is swung up and down like a seesaw, and when the spiral trajectory swings and reaches a set angle, the spiral trajectory rotates while being guided by the spiral trajectory from the upper end side of the spiral trajectory A moving body that moves to the lower end side of the rotating body, a rotating shaft that is rotated by the rotation of the moving body, and a generator that generates the rotational energy generated in the rotating shaft as energy for power generation.
また、第二の課題解決手段は、発電装置を、第一の解決手段としての構成を具えたシーソー式発電装置を二つ以上組み合わせて構成したことである。 The second problem solving means is that the power generation device is configured by combining two or more seesaw type power generation devices having the configuration as the first solution means.
第三の課題解決手段は、発電装置を、表面に軸方向に延びる螺旋軌道が形成され、且つ、長さ方向の中心部において水平方向の軸線上に軸支されて前記中心部を中心に設定角度まで上下方向にシーソーのように揺動させられる回転軸と、前記回転軸上を軸方向に直線移動しながら前記回転軸を回転させる移動体と、前記移動体の移動により回転軸に発生する回転エネルギーを発電用のエネルギーとして発電する発電機とから構成したことである。
また、第四の課題解決手段は、発電装置を、第三の解決手段としての構成を具えたシーソー式発電装置を二つ以上組み合わせて構成したことである。According to a third means for solving the problem, the power generation device is set so that a spiral trajectory extending in the axial direction is formed on the surface, and is supported on a horizontal axis at the central portion in the length direction and centered on the central portion. A rotary shaft that can be swung up and down like an angle sees up to an angle, a moving body that rotates the rotary shaft while linearly moving in the axial direction on the rotary shaft, and a rotary shaft that is generated by the movement of the movable body It is comprised from the generator which produces | generates rotational energy as energy for electric power generation.
The fourth problem solving means is that the power generating device is configured by combining two or more seesaw type power generating devices having the structure as the third solving means.
本発明は、前述したような課題解決手段により、次のような効果を奏する。即ち、第一の課題解決手段によれば、外部エネルギーの供給を必要とせず、経済性が良く、安全性が高く、環境への悪影響もなく、設置場所の自由度が高く、自然条件の変動にも影響されずに、連続的に発電をして電力を供給でき、特に、外部エネルギー特に自然エネルギー以外の、外部から購入しなければならないようなエネルギー源を全く必要としない点で、資源なきわが国にとって最適、至上である、という極めて優れた、画期的な効果を奏するものである。 The present invention achieves the following effects by the problem solving means described above. That is, according to the first problem solving means, the supply of external energy is not required, the economy is high, the safety is high, there is no adverse effect on the environment, the degree of freedom of the installation location is high, and the natural conditions vary. It is possible to generate electricity continuously without being affected by the energy, and in particular, it requires no energy sources that need to be purchased from outside, other than external energy, especially natural energy. This is an excellent and epoch-making effect that is optimal and supreme for Japan.
第二の課題解決手段によれば、前記第一の課題解決手段による効果に加えて、発電量を倍以上に上げて電力を供給できる、という更に優れた効果を奏する。 According to the second problem solving means, in addition to the effect of the first problem solving means, there is a further excellent effect that power can be supplied by increasing the power generation amount more than twice.
第三の課題解決手段によれば、外部エネルギーの供給を必要とせず、経済性が良く、安全性が高く、環境への悪影響もなく、自然条件の変動にも影響されずに、連続的に発電をして電力を供給できる発電設備であって、大きな規模を必要としないものを、例えば、緊急時等の避難場所のように比較的設置条件の厳しい場所に設置するのに適している、という極めて優れた効果を奏する。 According to the third problem-solving means, it is not necessary to supply external energy, is economical, has high safety, does not adversely affect the environment, and is not affected by fluctuations in natural conditions. A power generation facility that can generate power and supply power, and that does not require a large scale, is suitable for installation in places with relatively severe installation conditions, such as evacuation areas in an emergency, etc. There is an extremely excellent effect.
第四の課題解決手段によれば、前記第三の課題解決手段による効果に加えて、発電量を倍以上に上げて電力を供給できる、という更に優れた効果を奏する。 According to the fourth problem solving means, in addition to the effect of the third problem solving means, there is a further excellent effect that power can be supplied by increasing the power generation amount more than twice.
本発明の発電装置は、基本的には、請求項1又は3に記載の各要素を一つずつ具えて構成した一基の発電装置として構成されるが、以下に述べる実施の形態においては、前記要素を各二つずつ具えて構成した、二基の発電装置を一体化した形の一つの設備とした例を示している。 The power generation device of the present invention is basically configured as a single power generation device configured by including each element according to
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しながら説明する。原則として前記設備のうちの一組の発電装置について説明し、必要に応じて他の一組の発電装置又はその要素についても触れることとする。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. As a general rule, a set of power generators in the facility will be described, and another set of power generators or elements thereof will be touched as necessary.
以下の説明において、同一の要素については、同一の符号を付し、且つ、前側(「前」とは、発電装置を図1の紙面に向かって見た場合の前後方向における手前側の位置をいう。従って、「後」とは、前記前後方向における向こう側の位置をいう。また、「右」、「左」についても図1の紙面に向かって見た場合の左右を指す)の要素については数字のみの符号を付し、後側の要素については符号Rを付加する。また、右側の要素については数字のみの符号を付し、左側の要素については符号Lを付加する。以下においては原則として前側又は右側の要素についてのみ説明し、必要に応じて、その他の側の要素についても触れることとする。また、前側の要素についてのみ説明する際に、他の側に存在する同一の要素については、例えば、「パイプ1(R)」のように表して、「パイプ1と同一のパイプが後側Rにも設けられている」ことを意味するようにする。また、右側の要素についてのみ説明する際に、同一の要素がこれらの他方の側にも同様に存在するときは、例えば、「発電機56(L)」のように表して、「発電機56と同一の発電機が左側Lにも設けられている」ことを意味するようにする。 In the following description, the same elements are denoted by the same reference numerals, and the front side (“front” refers to the position of the front side in the front-rear direction when the power generation device is viewed toward the plane of FIG. 1. Therefore, “rear” refers to the position on the other side in the front-rear direction, and “right” and “left” also refer to the left and right when viewed toward the plane of FIG. Is attached only with a numeral, and a symbol R is added to the rear element. Further, only the numeral is attached to the right element, and the sign L is added to the left element. In the following, only the elements on the front side or the right side will be described in principle, and the elements on the other side will be touched as necessary. When only the front side element is described, the same element existing on the other side is expressed as, for example, “pipe 1 (R)”, and “the same pipe as the pipe 1 is the rear side R. Is also provided. " Further, when only the right element is described, if the same element is present on the other side as well, for example, it is expressed as “generator 56 (L)”, and “
図1から図10は、本発明の第一の実施の形態を概念的に示すものである。後述する別の実施形態においても同様であるが、各要素の寸法、寸法比率、形状等は、実際に製作される場合のそれらを示すものでなく、あくまでも便宜的な説明に資するためのものである。また、そのような寸法比率は必ずしも各図間で統一されている訳ではない。図1に示す、パイプから発電機に至る前側の一連の要素群と同じものが、後側にあり、同図の背面図は、図1の正面図と同一なものである。 1 to 10 conceptually show a first embodiment of the present invention. The same applies to other embodiments to be described later, but the dimensions, dimensional ratios, shapes, etc. of the elements do not indicate those in the actual production, but are merely for convenience of explanation. is there. Further, such a dimensional ratio is not necessarily unified among the drawings. 1 is the same as the front group of elements from the pipe to the generator, and the rear view of FIG. 1 is the same as the front view of FIG.
図1は発電装置を含めた設備を示す正面図である。同図に示す、パイプから発電機に至る前側の一連の要素群と同じものが、後側にあり、同図の背面図を図示するならば、図1の正面図と同一なものとなる。 FIG. 1 is a front view showing equipment including a power generator. The same group of elements on the front side from the pipe to the generator shown in the figure is on the rear side, and if the rear view of the figure is illustrated, it is the same as the front view of FIG.
図中、符号1は発電装置の設置場所に設けられる装置躯体で、必要な強度、耐久性等が得られるように鉄骨、コンクリート等を用いて基礎工事のされた地盤2に建てられており、下部構造体3、中間部構造体4及び上部構造体5からなっている。これらの構造体はいずれも例えばH型鋼などの型鋼を利用して十分な強度が得られるように組み立てられている。 In the figure, reference numeral 1 is a device housing provided at the place where the power generator is installed, and is built on the
下部構造体3は、いわば床部として本発明装置全体を支えるものである。中間部構造体4は、その上下部分を上部構造体5及び下部構造体3にそれぞれ結合して立設したもので、図中左右方向の中心部に配置された中心部フレーム4Aと、左右両側方に立てられる側方フレーム4Bとからなっている。 The
この実施の形態における発電装置は、同一の要素を備えた二つの発電装置を、後述する二つのパイプの長さ方向の中心部を同軸線上で合わせるようにして一体化した構造になっている。即ち、以下に説明する一方のパイプのついての構成要素、一方のパイプに取り付けられる諸要素等は、同一のものが他の一方のパイプについても設けられている。 The power generation apparatus in this embodiment has a structure in which two power generation apparatuses having the same elements are integrated so that center portions in the length direction of two pipes described later are aligned on a coaxial line. That is, the same constituent elements for one pipe, elements to be attached to the one pipe, and the like described below are provided for the other pipe.
前述の装置躯体1の中心部フレーム4Aには、二つの同一仕様のパイプ8,8Rが、それぞれその長さ方向の中心で、図1において紙面に向かって前後方向に並列して同軸線上に揺動可能に軸支されているが、軸支されている部分は各パイプ8,8Rの側部であって、各パイプ8,8Rの内部に軸は貫通してはいない。二つのパイプ8,8Rは、その内部構造及び外部に設置した諸要素も同一である In the
パイプ8には、後述するように、その内部及び外部に、螺旋軌道、移動体、回転軸等の、本発明の発電装置における必須の要素たる機構、部材等及び関連要素が設けられている。 As will be described later, the
本発電装置においては、このようなパイプ8,8Rを前記中心部を中心にして最大設定角度まで互いに反対方向に揺動即ち上昇、下降させる、パイプ駆動機構が設けられている。このパイプ駆動機構は、次に述べるパイプの引き上げ機構と、その構成要素としてのチェーン(例えばローラーチェーン)を駆動するモーターとパイプ押上機構からなっている。 In the power generation apparatus, a pipe drive mechanism is provided that swings, that is, raises and lowers
パイプは、パイプ引き上げ機構を構成するチェーン9によって、一方の端部が上方に引き上げられるようになっている。このパイプ引き上げ機構は、前記チェーン9を後述する油圧モーター14によって駆動して、パイプ8を揺動させる、即ち、シーソーのように、パイプ8の一方の端部(図1中の前側のパイプ8に即して言えば、右下方に位置する端部)を引き上げる即ち上昇させると同時に他の一方の端部(図1中の前側のパイプ8に即して言えば、左上方に位置する端部)を下降させるためのものである。 One end of the pipe is pulled upward by a
詳述すると、図に示すように、パイプ8の両端部に取り付けられたスプロケット10,10Lと、上部構造体5に取り付けられたスプロケット11.11との間にチェーン9が架けられている。チェーン9は、この実施の形態のように二つのパイプ8,8Rを連動させずに揺動させる場合には、図に示すように、一方のパイプ(図1における前側のパイプ8)の両端部間に架けられるチェーン9と、他の一方のパイプ(図1における後側のパイプ8R)の両端部間に架けられる別のチェーンの、二系統からなっており、従って、両チェーン同士は連動せずに別々に駆動され、走行するようになっている。両チェーンともその各終端部は上部構造体に連結されている。 Specifically, as shown in the figure, a
チェーン9のうち上部構造体5側の左右のスプロケット11,11R間に沿って延びる部分は、上部構造体5に固着された、例えばH型鋼のような硬質フレーム12に載置されており、これにより、たるみが防止されて水平方向に安定して直線走行するようになっている。 A portion of the
チェーン9の長さは、パイプ8が揺動する際の最大の揺動角度を規制することとなる。この実施の形態におけるように、二つのパイプ8,8Rが設けられる場合には、後述する二つの油圧モーターの回転方向が逆になるようにすると、各チェーンは互いに逆方向に駆動されて走行するので、二つのパイプ8,8Rを互いに反対方向に揺動させることができ、その結果、両パイプ同士8,8Rは、図1に示すように、交叉する状態となる。その場合の最大の揺動角度A即ち最大交叉角度は、チェーン9の長さによって調節し設定することができる。パイプ8,8Rの揺動容易な範囲、チェーン9,9Rの走行容易性等を考慮すると、最大交叉角度は例えば約90度から約110度即ち水平面を基準にして上下の各方向に約45度から約55度に揺動するように設定することが望ましいが、この角度の範囲外であっても、チェーン9の長さに応じてパイプ8を揺動させることができることは言うまでもない。 The length of the
前述のパイプ引き上げ機構と共にパイプ駆動機構を構成するモーター例えば油圧モーター14,14Rが前記の二つのチェーン9,9Rをそれぞれ駆動するために上部構造体5に二つ取り付けられている。油圧モーター14の各軸にはそれぞれスプロケット15が取り付けられている。各スプロケット15は、それぞれ、前述の二系統のチェーン9,9Rに係合されているので、油圧モーター14が回転すると、スプロケット15を介してチェーン9が駆動され、所定の方向に走行してパイプ8を揺動させる。 Two motors, such as
このようにパイプ引き上げ機構によって上方に引き上げられる動作によって二つのパイプ8,8Rは、互いに反対方向に揺動させられるが、その場合の揺動速度を調整して均一にし且つ揺動動作を安定させるために、二つのパイプ8,8Rに、それぞれを上昇方向に駆動する油圧シリンダー装置が各四つずつ連結されている。油圧シリンダー装置は、各パイプ8,8Rについて、そのシリンダー部が装置躯体例えば中間部フレーム4に揺動可能に連結され、可動ロッド部がパイプ8の例えば下側中間部に補強材を使用して揺動可能に連結されている。四つの油圧シリンダー装置17,17L,18,18Lは、パイプ8の中心部に対して対称に左右に二つずつ、即ち、二つ17,17Lはパイプの中心部側に近い位置に、もう二つ18,18Lは前記位置とパイプ8の端部との間の位置にそれぞれ配置されている。 The two
このように一つのパイプ8に四つの油圧シリンダー装置が連結されるのは、パイプ8内に設けられた、後述の回転移動体がパイプ8の揺動即ち上昇、下降に応じてパイプ8の両端部間を移動し、そのため、パイプ8の両端が交互に上昇、下降した際に、下降した側の端部が回転移動体によって重量が増えたときに、この端部を押し上げる必要があるからである。この油圧シリンダー装置17,17L,18,18Lによってパイプ8に加えられる下側からの押圧動作は、前記パイプ引き上げ機構によって前記二つのパイプ8,8Rが揺動する時に、パイプ8,8Rの左右のうち上昇することとなる側を押し上げるように作用する。 The four hydraulic cylinder devices are connected to one
パイプ8の両端部と装置躯体1の下部構造体3との間には、図に示すように、パイプ8が揺動して端部が最下点まで下降した時に衝撃を吸収し且つパイプ8を押し上げるための緩衝機構19が設けられている。この緩衝機構19は、油圧、空気圧(エア)又はバネの一つ又は適宜の組み合わせによって構成されている。 Between the both ends of the
二つのパイプ8,8Rには、揺動時に両端部が前後方向に振動した場合に備えて、図1及び図3に示すように、左右の側部フレーム4Bが、パイプ8.8Rの左右の両端部に当接してその振動を抑止するようになっている。側部フレーム4Bは三つの部材即ち、二つのパイプ8,8Rの相対向する内側に配置されるフレーム4bと、各パイプ8,8Rの外側の双方に配置されるフレーム4cとからなっている。側部フレーム4Bのうち中間部のフレーム4bは、各パイプ8,8Rの内側面に、また、外側のフレーム4cは、後述する第二の回転軸及びその関連構造物を保護するために設けられたカバー20の外側面20Aに、それぞれ、軽く当接しており、パイプ8,8Rの振動を抑えることにより揺動動作を安定させると共に、発電装置全体の揺れをも防止する。 As shown in FIGS. 1 and 3, the left and right side frames 4B are provided on the left and right sides of the pipe 8.8R in preparation for the case where both ends vibrate in the front-rear direction when swinging. The vibration is suppressed by contacting both ends. The
パイプ8の内周面には、その長さ方向に沿って、螺旋軌道としての螺旋レール21が設けられている(図1,5)。螺旋レール21の長さ方向の中心はパイプ8のそれと合致させてある。螺旋レール21は、例えば、図に示すように、縦断面がコ字状に形成された長尺の部材が所定の螺旋角度でコイル状に巻回されたものであり、コ字状の開放部(凹部)21Aは内側に向けられている。螺旋レール21がパイプ8の内周面にねじ止め又はその他の手段により固着されることにより、パイプ8の内周面に螺旋軌道が形成されることになる。 A
パイプ8内には、螺旋レール21に導かれて回転しながら前記螺旋レール21上を移動する回転移動体23(通称を「マシーン」とする)が設けられている。回転移動体23は、図7に示すように、外周面23Aが円形で、内周面23Bが後述する第一の回転軸を取り囲むように軸直角方向断面が略八角形の貫通孔として形成され、且つ、第一の回転軸26と同軸に嵌め合わされるようになっている。 In the
また、回転移動体23の外周面23Aには、螺旋レール21の開放部(凹部)21Aに緩く嵌まり合って回転するローラー23Cが設けられている。このローラー23Cは、中心に対して等角度の垂直線上に且つ螺旋レール21の開放部の延伸方向に合わせて複数個螺旋状に配設されている。更に、回転移動体23の軸方向の両端部23Dは、パイプ8の内部を滑らかに移動するように、先端に向かって漸次外径が小さくなるように即ち流線形を描いてすぼまる形状に形成されている。 In addition, a
回転移動体23は、後述するようにパイプ8内を移動する際、移動終端側に接近するに従って、その移動距離、移動速度及び加速度等を感知するセンサー(図示せず)の動作に基づいて、後述の回転調整軸を駆動する油圧モーターに制御されて自動的に徐々に移動速度を下げて、次に述べるダンパーに当たって停止するようになっている。 When the
パイプ8の両端部の内部には、回転移動体23に対するダンパー(衝撃吸収体)24が設けられている。これは、油圧、エア及びバネのうちいずれか一つから又はこれらを適宜組み合わせて、構成されたもので、回転移動体23がパイプ8内を移動してその端部に直接当たって衝撃を与えないようするためのものである。油圧とバネを組み合わせたものが好適である。ダンパー24には、後述する第一の回転軸が貫通している。 Dampers (impact absorbers) 24 for the
前記パイプ8には、更に、その揺動時における回転移動体23をその動作上必要な位置に確実に保持するような、回転移動体23の移動規制機構が設けられている。これは、パイプ8が最大角度にまで揺動して回転移動体23がそのパイプ8の下方側の移動終点にまで下降移動した状態の後、そのパイプ8が反対方向に最大角度まで揺動した時に回転移動体23がそのパイプ8の前記下方側の移動終点にとどまっている状態を保持するためのものである。 The
即ち、このような機構を設けないと、下方の移動終点に位置していた回転移動体23が、パイプ8が揺動して前記の下方側の端部が水平位置を超えて斜めになり更に上昇する途中で重力作用によって逆戻りして、パイプ8の上端部側から下降する次の体勢がとれなくなってしまい、本発明の発電装置の動作として不都合が生じてしまうからである。 That is, if such a mechanism is not provided, the
この移動規制機構は、図に示すように、パイプ8の両端部近傍にそれぞれ設けたストッパー部材26からなっている。ストッパー部材(既知の手段により構成可能なため詳細な図示省略)26は、常時螺旋レール21内方向に押圧されるよう、図示しないバネに付勢されており、回転移動体23が最下降位置に到達した時に回転移動体23のパイプ8中心側に向かう先端面に当接するように突出して回転移動体23の逆方向への移動を抑止し、次の段階で、パイプ8が揺動して、回転移動体23がそのパイプ8の上端部側に到達した時には、図示しない解除機構によってバネの付勢力に抗してストッパー部材26が反対方向に押し戻されて、回転移動体23がその位置から動く(下降する)ことができるようになっている。このようなストッパー部材26の動作は、図示しないが、自動制御によって行わせることができる。 As shown in the figure, this movement restricting mechanism is composed of
そして、パイプ8の内部には更にこの螺旋レール21と同軸に回転軸(以下、「第一の回転軸」と言う)26が、次に述べるように、パイプ8の両端部に設けられた軸受けによって回転可能に支持された形で設けられている。この第一の回転軸26は、本発明の発電装置全体の大きさ即ちパイプの大きさによって構造及び寸法等を設定することができるが、ここでは、例えば、パイプとして約2m径で全体の長さが30mの丸パイプを使用した場合を想定して、重量及び強度等の観点から、丸棒状ではなくトラス構造で組み立てられている。 Further, a rotating shaft (hereinafter referred to as “first rotating shaft”) 26 coaxially with the
図に示すように、この第一の回転軸26は、その軸本体部26Aが、前記回転移動体23の貫通孔と嵌まり合うように、軸直角方向の断面が角取りをして略八角形となるように組み立てられている。この角取りの部分は、長手方向の全長にわたる垂直面26Bになっており、その垂直面26Bの長手方向の複数の個所から突出させた腕の先端部にそれぞれローラー27が取り付けられている。ローラー27は、軸本体部26Aの軸に対して平行な軸によって支持されており、回転移動体23の内周面23Bに軽く接触するようになっている。 As shown in the figure, the first
また、この第一の回転軸26は軸本体部26Aの全長が長いものである場合、例えば前述の30mのパイプに設けられるような場合には、パイプ8は、後述するように揺動して斜めに立った姿勢の時に第一の回転軸26が自己の重力作用によって中央部その他の部分がたるむことがあり得る。そうすると、そのたるんだ状態の部分では回転移動体23が円滑に通過できなくなる。これを防止するために、図示しないが、軸本体部26Aの外側に押圧力を作用させて前記のたるみを補正して直線状に保つことができるローラー等を設けることが望ましい。 Further, when the first
このような軸本体部26Aの長さ方向の両端部の中心部には、軸本体部26Aと同軸線上にあり且つパイプ8の軸受けで回転可能に支持される、丸軸26Cが突設されている。この丸軸26Cの両端には、第一の回転軸26の回転を後述する第二の回転軸に伝える伝導機構を構成する要素の一つである同一の歯車28がそれぞれ取り付けられている。 A
パイプ8には、回転移動体23の移動と共に回転する第一の回転軸26の回転速度を一定に保つための回転調整機構が設けられている。この機構は、図に示すように、パイプの外側且つ上側に(垂直線上に)パイプ8と平行に配置され軸支された回転調整用軸29と、パイプ8の外側に取り付けられた油圧モーター30と、回転調整用軸29の中央部に取付けられた、油圧モーター30からの回転伝導歯車31と、回転調整用軸29の両端部にそれぞれ取付けられ且つ前述の丸軸26Cに取り付けられた歯車28と噛み合う歯車34とからなっている。この油圧モーター30は、パイプ8が揺動して回転移動体23が上端部位置から下降し始めるときに第一の回転軸26に回転力を与えて回転移動体23の回転開始を容易にする役割をも有している。The
この回転調整に関わる歯車は、後述する第一の回転軸26から第二の回転軸37への伝導機構における歯車と共に、パイプの両端部の外側にそれぞれ設けられたギヤボックス内に収容されている。The gears related to the rotation adjustment are housed in gear boxes provided on the outer sides of both ends of the pipe, together with the gears in the transmission mechanism from the first
パイプ8には、また、その水平側側面にパイプ8と平行に延びる第二の回転軸39が、パイプ8の両端部その他に設けられた軸受けによって回転可能に軸支されている。この第二の回転軸37は、次に述べる第一の伝導機構によって、第一の回転軸26の回転を伝導されて回転するようになっている。即ち、この伝導機構は、図に示すように、第一の回転軸26の端部に設けられた、前述の丸軸26Cに取り付けられた主歯車34と、主歯車34と噛み合う従歯車35と、従歯車35と同軸に設けられたスプロケット35Aと、第二の回転軸37に取り付けられたスプロケット36と、両スプロケット35A,36間に架けられたチェーン37とからなっている。 A second
第一の回転軸26から前記伝導機構を経て第二の回転軸39に導かれた回転エネルギーは、次のようにして、発電機に発電部の駆動源として供給される。即ち、第二の回転軸39の長さ方向の中央部近くに同軸に取り付けられた歯車43に、その歯車43の軸方向に対して直角の方向を軸とする歯車(以下、「中央歯車」という)44が噛み合っている。 The rotational energy guided from the first
中央歯車44は、パイプ8に取り付けられたフレーム47に軸支されている。中央歯車44の回転中心と前記パイプ8の長さ方向の中心と第二の回転軸39の長さ方向の中心は合致させてあるため、パイプ8が揺動して姿勢が変わっても、中央歯車44は、左右方向に円弧を描いてぶれることなく、常に同一の軸線上に保たれる。パイプ8の揺動に伴って回転移動体23の走行方向が反転すると、第二の回転軸39の回転方向も変化し、従って、中央歯車44もまたその回転方向が変化する。言い換えれば、回転移動体23の往き、帰りの移動に対応して中央歯車44も回転方向が交互に変わる。前記の第二の回転軸39の中央部分に取り付けられた歯車43及び中央歯車44を含む第二伝導機構は、全体をボックス(図中想像線にて示す)状に被って内に収容して異物等の接触、侵入を防止するようになっている。 The
この第二の回転軸39は、その両端部間がパイプ8に取り付けられたカバー46によって覆われて、その両端部が前述の振れ止め部材に当接した時に、振れ止めによって第二の回転軸39が損傷したりしないようになっている。 The second
そして、第二の回転軸39に伝えられた回転エネルギーは、この中央歯車44と同軸に設けられたスプロケット49に架けられて下方に垂直に延びるチェーン50から、図中想像線で示す伝導調整機構52に伝えられる。伝導調整機構52は、第二の回転軸39の中央部の下方に設けられており、歯車、スプロケット、チェーン、クラッチ等の既知の伝導要素を適宜組み合わせて構成され、例えば、中央歯車から伝えられる回転の速度の増減、回転の方向転換等を切り替える機構を含んでいる。 Then, the rotational energy transmitted to the second
この実施の形態においては、中央歯車44は回転移動体23の往き及び帰りの各移動方向に応じて回転の方向が切り替わることになる。ここで、回転移動体23の「往き」及び「帰り」とは、回転移動体23が各パイプ8,8Rにおいて図1の紙面に向かって左側の端部から右側の端部へ下降移動する場合を「往き」の移動と呼び、パイプ8,8Rが揺動して回転移動体が逆方向に即ち右側の端部から左側の端部に向かって下降移動する場合を「帰り」の移動と呼ぶものとする。その場合、パイプ8の揺動姿勢従って回転移動体23の移動方向の変化を感知するセンサー(図示せず)によって自動制御された伝導調整機構52によって、回転方向の切替が行われ、その結果、伝導調整機構52の出力側回転軸53は、回転移動体23の往き、帰りの移動方向のいずれについても同一の方向に回転するようになっている。 In this embodiment, the direction of rotation of the
この伝導調製機構52によって所望の回転速度、回転方向等に調整されて回転する出力側回転軸53は、クラッチ54を介して、次に述べる発電機56の回転軸56Aに連結されており、これにより、前記回転エネルギーは発電機56に供給される。クラッチ54は、回転移動体23の移動動作に基づいて出力側回転軸53が回転している時又は停止している時に、それぞれ出力側回転軸53と発電機56の回転軸56Aとを接続し又は離反させるようになっている。 An output-side
発電機56は、回転エネルギーによって回転駆動させられる発電部を有するもので、その発電部への回転速度が定速に保たれるように、発電機56の回転軸56Aには、伝導調製機構52から発電機56へ伝えられる回転速度を自動的に定速に調整するための二つの回転体が取り付けられている。二つの回転体のうちの一つは、小径のプーリー57でモーターによって駆動されてその回転力を発電機56の回転軸56Aに作用させて、回転軸の速度を制御する。他の一つは慣性力の大きなはずみ車(直径及び重量の大きなプーリー、フライホイール)58であり、発電機56の回転軸56Aの回転時に生じる慣性力によってその回転状態を安定化させる。発電機56の出力は、変電装置60、蓄電装置等に供給される。 The
そして、以上述べた発電装置は、下部構造体から上部構造体までの全体を含めて、後述する付属設備、周辺設備等と共に、図示しない建屋内に収容されて、風雨、屋外の塵埃等によって装置の稼動状態に悪影響が及ばないようになっている。 The power generation apparatus described above is housed in a building (not shown) together with auxiliary equipment and peripheral equipment described later, including the entire structure from the lower structure to the upper structure. The operation status of the system is not adversely affected.
本発明は、前述したように、請求項に記載の要素を各一つ具えて、一つの発電装置を構成することができ、その作用効果は、次に述べる前記の実施の形態による作用効果のうち、前側のパイプから一方の発電機までの一組の要素によって得られるものと同様であるため、説明を割愛する。 As described above, according to the present invention, each of the elements described in the claims can be provided to constitute one power generation device, and the function and effect of the above-described embodiment are as follows. The description is omitted because it is the same as that obtained by a set of elements from the front pipe to one generator.
次に、以上のように構成された第一の実施の形態の発電装置の動作について述べる。この装置において、始動前のパイプ及び回転移動体の位置は、適宜設定することができるが、ここでは、図1に示された状態、即ち、二つのパイプ8,8R同士は設定角度にまで拡開し、回転移動体23の一つは前側のパイプ8の左上端部に、他の一つは後側のパイプ8Rの左下端部に位置している状態、を始動前のものとして説明する。 Next, the operation of the power generator according to the first embodiment configured as described above will be described. In this apparatus, the positions of the pipe and the rotary moving body before starting can be set as appropriate, but here, the state shown in FIG. 1, that is, the two
1)前側パイプ8の回転移動体23の往きの移動
まず、パイプ8,8Rが揺動させられずに静止した状態で、前側のパイプ8の左上側にあるストッパー25が解除されると、その時点で回転調整軸29の油圧モーター30が作動して、回転移動体23の初期回転動作のための回転力を付与する。次いで、回転移動体23が自己の重量による重力作用によって螺旋レール21に沿って回転しながら下降し、同時に第一の回転軸26を回転させながら、螺旋レール21の右側下端部まで移動する。1) Forward movement of the rotational moving
ここで、回転移動体23が各パイプ8,8Rにおいて図1の紙面に向かって左側の端部から右側の端部へ下降移動する場合を「往き」の移動と呼び、パイプ8,8Rが揺動して回転移動体23が逆方向に即ち右側の端部から左側の端部に向かって下降移動する場合を「帰り」の移動と呼ぶものとする。 Here, the case where the
2)第一の回転軸の回転の伝導
そうすると、第一の回転軸26の回転は、その端部に取り付けられた主歯車33、主歯車33と噛み合う従歯車34、従歯車34と一体に回転するスプロケット35、スプロケット35とチェーン36によって連結されているスプロケット43を経て、第二の回転軸37に伝えられる。第一の回転軸26は、その丸軸26Cに取り付けられた前述の主歯車33が、これと噛み合っている油圧モーター30側の歯車31の回転によって回転速度が回転移動体23の走行中の全範囲で定速になるように自動的に制御されているので、第二の回転軸37もまた定速で回転する。2) Conduction of rotation of the first rotating shaft Then, the rotation of the first
3)第二の回転軸37から発電機56への回転の伝導
第二の回転軸37の回転は、第二の回転軸37に取り付けられた歯車43を介して中央歯車44、伝導調製機構52の出力側回転軸53から、クラッチ54を経て、発電機56に伝えられる。発電機56の回転軸56Aには、回転調整用の回転体51,58が設けられているため、その働きによって、発電機56の回転軸56Aもまた、定速で回転し、安定した発電が行われる。3) Conduction of rotation from the second
4)後側のパイプ8Rの揺動、回転移動体23の往きの移動
このように前側のパイプ8において回転移動体23が下降を終えた段階で、油圧モーター14が回転して、後側のチェーン9Rを走行させる。同時に、後側のパイプ8Rに連結されている油圧シリンダー装置が作動する。そうすると、後側のパイプ8Rが、左端部が上昇し右側端部が下降するように揺動させられる。一方、後側のパイプ8Rの右側端部が下降し終えた段階で、前側のパイプ8に連結されている油圧シリンダー装置17,18が作動して、前側のパイプ8を揺動させて、その右側の端部が上昇する。4) Oscillation of the
そして、後側のパイプ8Rにおいては、前述のように揺動する前に、その左端部側に位置している回転移動体23の端面にはストッパー部材25が係って回転移動体23の移動を抑止しているが、後側のパイプ8Rが揺動し終えたときに、その動作を感知して動作する自動制御機構(図示せず)によってストッパー部材25は解除されて、回転移動体23が下降し始め、右下端部まで移動する。後側パイプ8Rにおいてこのように回転移動体23が下降すると、前側のパイプ8における前述の動作と同じようにして、後側パイプ8Rにおける第一の回転軸が回転する。 In the
二つのパイプ8,8R内に設けた螺旋レール21の螺旋形成方向は同じであるから、この後側の第一の回転軸26Rの回転は、最初の前側のパイプ8において発生した回転と同じ「往き」の回転であり、図示されていない、後側のパイプ8Rに設けられている第二の回転軸、中央歯車、伝導調製機構、出力側回転軸からクラッチを経て左側の発電機に伝えられ、発電が行われる。 Since the spiral forming directions of the spiral rails 21 provided in the two
5)前側のパイプにおける回転移動体の帰りの移動
前記4)のように、後側のパイプ8Rにおいて回転移動体23が下降し終えると、前側のパイプ8は既に前述のように揺動し終えて右側端部が上方に位置しているので、前側のパイプ8における回転移動体23が回転しながら下降するが、その回転方向は「帰り」の移動の方向であるから、図1の紙面に向かって見た第一の回転軸26に発生した回転の方向は逆になっており、従って、中央歯車もまた逆に回転する。しかし、この回転は、伝導調整機構52によって往きの移動の際と同じ方向の回転に切り替えられて、出力側回転軸53から右側の発電機56に伝えられ、発電が行われる。5) Return movement of the rotary moving body in the front pipe When the
6)後側のパイプ8Rにおける回転移動体23の帰りの移動
前記5)の前側のパイプ8における回転移動体23が下降し終えた段階で、後側のパイプ8Rに連結されている油圧シリンダー装置が作動して後側のパイプ8Rが揺動してその右側端部が上昇する。その上昇をし終えた段階で、前側のパイプ8に連結されている油圧シリンダー17,18が作動して前側のパイプ8を揺動させ、その左側端部が上昇する。そうすると、次に、後側のパイプ8Rにおける回転移動体23が回転しながら下降する。この回転移動体23の移動は「帰り」の移動であるから、後側の中央歯車は逆方向に回転し、その回転は伝導調製機構によって方向を転換されて、出力側回転軸から左側の発電機に供給されて、発電が行われる。6) Return movement of the
7)前側及び後側のパイプの当初の位置への復帰
このように、前側のパイプ8及び後側のパイプ8Rの双方において各回転移動体がそれぞれ「往き」及び「帰り」の移動をし終えると、前側のパイプ8及び後側のパイプ8Rにおける各回転移動体23は、最初の始動時の位置と同じ位置に置かれた状態になる。以後、前記1)から6)に述べた動作、従って、左右の発電機における各発電動作を繰り返すことにより、発電が連続的に行われる。7) Returning the front and rear pipes to their original positions In this manner, the rotary moving bodies finish moving in the “forward” and “return” directions in both the
8)蓄電
このようにして発電機56によって発生した電気は、変電部60を経て送電経路につながれて外部に送出されたり、発電装置の駆動用電源として使用される。また、蓄電装置に蓄えられ、その蓄電された電力は、発電装置を構成する各要素(例えば、前記油圧装置、モーター類、動作制御等の関連電気装置等)、発電装置の周辺要素等の駆動電源として、或いは、災害、停電時等における非常時の起動用電源等として有効に活用することができる。8) Electricity storage The electricity generated by the
9)この実施の形態においては、発電機は二つ設けられており、前述した動作から明らかなように、各パイプ8,8Rの揺動によって、それぞれの内部にある回転移動体が順次回転移動するので、各回転エネルギーによって二つの発電機56,56Lによって発電が連続して行われる。また、各パイプ8,8Rは一つずつ揺動するように動作させることにより、中心部に対してかかる荷重の負荷が半分ずつになり、装置躯体1に対する負担が軽くなる。また、発電機56を駆動する回転エネルギーは、二つのパイプ8,8Rが連動せずに別個に揺動して、各回転移動体23の回転から相互に独立して得られるから、万一、一方のパイプ以降の動作が不具合を起こして回転エネルギーが得られない状態となっても、他の一方のパイプが正常に動作していれば、発電装置全体が機能不全に陥るという不都合が避けられるという大きな利点がある。 9) In this embodiment, two generators are provided, and as is clear from the above-described operation, the rotary moving bodies inside each of them are sequentially rotated by the swinging of the
以上の説明から明らかなように、本発明の発電装置によれば、発電機56を駆動するためのエネルギー源として従来の発電装置におけるように外部からの供給エネルギーは全然必要とせず、パイプ内に組み込まれた回転移動体23をその自重による重力作用によって回転移動させることを繰り返すだけで、外部供給エネルギーによる電力産生コストがかからず、半永久的に電力を産生でき、しかも、そのように外部から燃料等を供給して使用するものではないから、爆発等の危険な状態を招くことがなく安全であり、外部の資源状況、政治状況等の影響をまったく受けず、発電に伴う廃棄物が排出されることもなく、その結果、大気、河川等の汚染等公害問題を生じて環境を破壊する等の公害問題を起こすこともない。また、太陽光、風力等のように天候、気候等の不安定要因に左右されて発電量に影響が及ぶようなこともなく、常に安定した発電が行われる。このように、本発明の発電装置は、経済面、環境面、運転面の全てにおいて、従来の発電装置に比べて非常に有利なものであり、従って、本発明は、産業経済活動その他のあらゆる分野において比類なき貢献を果たすものであり、日本国家にとって極めて有意義な意味を持つものである。 As is apparent from the above description, according to the power generation device of the present invention, no energy supplied from the outside is required as an energy source for driving the
なお、この発電装置は、前述のように、建屋内に収容する形で設置し、建屋の内外に例えば、次のような付属設備、周辺設備等を設けることが望ましい。列記する事項の冒頭番号は、必ずしも、発電装置に関しての重要度その他についての優先度を示すものではない。 As described above, it is desirable to install the power generation apparatus so as to be housed in a building, and to provide, for example, the following auxiliary equipment and peripheral equipment inside and outside the building. The head numbers of the items to be listed do not necessarily indicate the priority of the importance and the like regarding the power generation device.
1)発電装置、特に発電機に対する冷却装置を設けることにより、発電機が長時間の連続運転により過熱状態になった場合に動作不調になることを防止することができる。
2)ガソリン使用等の自家発電装置を設置しておくことにより、例えば、天災、停電、その他の非常時に蓄電装置が万一稼動不可能の状態に陥った時に、発電装置を再起動させるための駆動用電源を供給することができ、これにより、発電装置の運転を支障なく継続することができる。
3)太陽光利用発電装置を、発電装置を収容した建屋の屋上、壁面、又は近くの地上部分等に設置することにより、その電力を発電装置の運転に関連する装置類、後述する空調機器類の駆動用電源として、又は、その電力を蓄電しておき、何らかの予備電力として、役立てることができる。
4)風力発電装置を、同様に設置しておくことにより、その産生電力を、前述の太陽光利用発電装置と同様に多々利用することができる。
5)排水溝を含む排水設備を建屋の内部(例えば、床部分を含む下部構造体)から外部にわたって設置することにより、例えば、発電装置、建屋等に生じた結露による水分、悪天候により万一屋内に浸入した雨水等を屋外に排出することにより、装置類の誤動作を防ぐことができる。
6)空調装置を建屋の内外の適宜の場所に設けることにより、建屋内の空気の清浄度、温度、湿度等を適正に調整して発電装置の運転が常に正常に行われるようにすることができる。特に、装置の周囲温度は、各部材の伸縮を防止するために十分管理する必要がある。
7)防火(及び消火)装置を建屋の内外の適宜の場所に設けることにより、地震等の天災、運転時の故障等により万一発火した場合に対応することができる。
8)太陽熱利用温水装置を設けることにより、その温熱水を利用して発電装置その他の清掃に役立てることができる。
9)建屋内の空気循環装置を設けて、発電装置の運転により温度が上昇して建屋の上部空間に溜まった空気を建屋の他の部分、例えば、運転等の作業員控え室等に導いて暖房に利用することができる。
10)予備的空間を建屋内に壁面で仕切り又は仕切らずに設けて、補修部品、工具、予備用未使用蓄電器 自家発電装置用の予備用ガソリン等を収容する倉庫空間として、又は、何らかの非常時に相応の目的に対応するための空間として使用することができるようにする。
11)本来の操作盤とは別の同一仕様の操作盤を、本来の操作盤とは離れた場所に二ヶ所以上設けて、例えば、緊急非常時に咄嗟に最寄の操作盤を操作して発電装置その他の装置の緊急停止、その後の試運転等を速やかに行えるようにするほか、いずれかの操作盤のスイッチ類が不具合を起こした時でも他の操作盤によって運転を支障なく行えるようにすることが望ましい。
12)建屋の適宜の場所に防音構造の壁等を設けて、発電装置その他の装置から生じる運転音等の騒音を吸収して、外部空間、建屋内での作業者等への悪影響を防止することも推奨される。1) By providing a power generator, particularly a cooling device for the generator, it is possible to prevent the generator from malfunctioning when it is overheated by continuous operation for a long time.
2) By installing an in-house power generator that uses gasoline, for example, in order to restart the power generator in the event of a natural disaster, power outage, or other emergency, the power storage device is inoperable Driving power can be supplied, and thus the operation of the power generation device can be continued without any trouble.
3) By installing the solar power generation device on the rooftop, wall surface, or near ground part of the building that houses the power generation device, the power is related to the operation of the power generation device, and air conditioning equipment to be described later It can be used as a drive power source or as a reserve power by storing the power.
4) By installing the wind power generator in the same manner, it is possible to use a lot of the generated power in the same way as the above-described solar power generator.
5) By installing drainage equipment including drainage grooves from the inside of the building (for example, the lower structure including the floor) to the outside, for example, if it is indoors due to moisture or bad weather caused by condensation on the power generator, building, etc. It is possible to prevent malfunctions of the devices by discharging rainwater or the like that has entered the outdoors.
6) By installing air conditioners at appropriate locations inside and outside the building, it is possible to properly adjust the cleanliness, temperature, humidity, etc. of the air in the building so that the operation of the power generator is always performed normally. it can. In particular, the ambient temperature of the apparatus needs to be managed sufficiently in order to prevent expansion and contraction of each member.
7) By providing fire prevention (and fire extinguishing) devices at appropriate locations inside and outside the building, it is possible to cope with fires caused by natural disasters such as earthquakes or malfunctions during operation.
8) By providing a solar-heated hot water device, the hot water can be used for cleaning the power generation device and the like.
9) An air circulation device is provided in the building, and the air that has risen in temperature due to the operation of the power generator and accumulated in the upper space of the building is led to other parts of the building, for example, a worker's waiting room for operation, etc. Can be used.
10) A spare space is provided in the building with or without wall partitioning, and used as a warehouse space for storing repair parts, tools, spare unused capacitors, spare gasoline for private power generators, etc. It can be used as a space for corresponding purposes.
11) Two or more operation panels with the same specifications as the original operation panel are provided at a location apart from the original operation panel. In addition to being able to immediately stop the emergency stop of the device and other devices and the subsequent trial run, etc., even if any of the switches on one of the operation panels causes a failure, the operation panel can be operated without any trouble. Is desirable.
12) A soundproof wall is provided at an appropriate location in the building to absorb noise such as driving noise generated by the power generator and other devices, thereby preventing adverse effects on workers in external spaces and buildings. It is also recommended.
そして、本発明の発電装置は、前述のような付属設備、周辺設備等を含めて、送電線、変電所、変圧器等の送電設備が既に設置されている場所の近くに設置するのが好都合である。そのような場所は、人の居住が制限されており、畑等に使用されているから、本発明の発電装置のように駆動用のエネルギー燃料を使用せず従って使用後の廃棄物を排出しない設備を設置するのに好適であり、且つ、そのような場所は一般的に地価が低いから、立地、建設上のコストが低くなり、従って、電力コストを大きく下げることができて好都合である。また、そのような既存の送電設備等を利用するならば、独自に多大な送電等の設備を必要としないから、前記の立地コストとあいまって、発電装置からの電力を、更に容易且つ低コストで利用者に供給することができる。 The power generation apparatus of the present invention is conveniently installed near a place where power transmission equipment such as a power transmission line, a substation, and a transformer is already installed, including the accessory equipment and peripheral equipment as described above. It is. Since such places are restricted to people's residence and are used in fields, etc., they do not use driving energy fuel as in the power generator of the present invention, and therefore do not discharge waste after use. It is suitable for installing facilities, and such a place is generally low in land price, so that the cost in terms of location and construction is low, and therefore, the power cost can be greatly reduced. In addition, if such an existing power transmission facility is used, it does not require a large amount of power transmission facilities on its own. Can be supplied to users.
そして、そのような場所を利用して、発電装置を設置する際の態様として、発電装置の大きさに応じて、例えば次の四つがあり、相応する利点が得られる。
a)地中に発電装置全体を埋設する
発電装置の全体が大型の場合、地中に配置し、その上方の地表部分は、例えば、作物栽培のための用地として極めて有効に利用することができる。また、そのようにすれば、発電装置全体の周囲が土石によって取り囲まれて支えられて強度が高くなった状態になるので、例えば地震が起きた際に倒れたり、傾いたりせず、安心である。更に、発電装置から発する運転動作音が遮蔽されるので、地域の騒音源とならず快適である。更に、地中に設置することにより、テロその他の悪意のある何らかの破壊活動、攻撃行動にさらされにくいというメリットもある。この設置方法は、本発明を大型の発電装置として構成した場合には、特に好適なものである。なお、このように地下に設置する場合には、予め地下水等を検査しておくことが望ましい。
b)発電装置の下から半分程度の高さくらいまでを地中に配置する
前述のように発電装置全体を地下に配置する場合に比べて、地盤部分の制約が少なくなるから、設置できる場所の自由度が増す、設置コストが低くなる、等のメリットがある。
c)発電装置の全体を地上に設置する
災害等による緊急時、非常時の避難場所に設置しておく場合に好適な方法である。そのような場所では、基礎工事を行った地盤上に小型の規模の発電装置を設置することが有効である。And there are the following four modes, for example, according to the size of the power generation device as modes for installing the power generation device using such a place, and corresponding advantages can be obtained.
a) Embedding the entire power generation device in the ground When the entire power generation device is large, the power generation device is placed in the ground, and the surface portion above it can be used very effectively as a site for crop cultivation, for example. . In addition, by doing so, the surroundings of the entire power generation device are surrounded and supported by earth and stones, so that the strength becomes high, so for example, it does not fall down or tilt when an earthquake occurs, so it is safe . Furthermore, since the driving operation sound emitted from the power generation device is shielded, it is not a local noise source and is comfortable. In addition, the installation in the ground has the advantage of not being exposed to terrorism or any other malicious destructive activity or aggressive behavior. This installation method is particularly suitable when the present invention is configured as a large power generator. In addition, when installing in the underground like this, it is desirable to test | inspect groundwater etc. previously.
b) Place the power generator from the bottom up to about half the height in the ground Compared to the case where the entire power generator is placed underground as described above, there are fewer restrictions on the ground part, so the freedom of installation is possible. There are advantages such as increasing the degree and lowering the installation cost.
c) Installing the entire power generation device on the ground This is a suitable method for installation in emergency or emergency evacuation areas due to disasters. In such a place, it is effective to install a small-scale power generator on the ground where the foundation work has been performed.
次に、本発明の第二の実施の形態について、第一の実施の形態と異なる点について説明する。ここでは。二つのパイプ8,8Rを引き上げるチェーンは、第一の実施の形態と同じように、二つの系統にてパイプ8,8Rと上部構造体とに架けられているが、チェーン同士が交叉する形になっている。即ち、図11に示すように、チェーン70,70Rは、その各一端側が第一の実施の形態と同じようにパイプ8,8Rの各一方の端部側のスプロケットに架けられるが、他の一端側は、交叉してパイプ8,8Rの各他の一方の端部側のスプロケットに架けられている。また、チェーン70,70Rの一部に、一つの油圧モーター(図示省略)によって回転する一つのスプロケット(図示省略)が係合している。 Next, a difference between the second embodiment of the present invention and the first embodiment will be described. here. The chain that pulls up the two
このような構成によれば、油圧モーターを回転させると、チェーン70が一方向に走行し、その結果、二つのパイプ8,8Rは双方が同時に互いに反対方向に揺動する。そのため、例えば、二つの回転移動体23の双方がそれぞれ二つのパイプ8,8Rの下側にある端部に位置した時に、油圧モーターの回転によって、二つのパイプ8,8R従って二つの回転移動体23,23Rが同時に上方に移動して下降の態勢となって、同時に下降させることができる。その結果、第一の実施の形態において二つの回転移動体23,23Rが段階的に順次移動して回転エネルギーを発生させた場合と異なり、ここでは、回転移動体23,23Rは同時に下降して、両パイプ8,8Rにおける第一の回転軸26,26Rが同時に回転するから、時間当たりの回転エネルギーの発生効率が良くなる。また、チェーン70の一ヶ所の動きでパイプ8,8Rが同時に連動して揺動するので、第一の実施の形態において述べたパイプ押し上げ機構としての油圧装置を一方のパイプに連結するだけで、両パイプを揺動させることができる。この実施の形態においては、二つのパイプ8,8Rを同時に上昇させる時に、その二つ分の荷重が中心部分にかかることになるので、パイプ8,8Rの荷重が一つずつ中心部分にかかる第一の実施の形態と比べ、装置躯体の強度をより大きくする必要がある。 According to such a configuration, when the hydraulic motor is rotated, the
第三の実施の形態として、第二の回転軸からの回転エネルギーを発電機側に伝える機構として、第一の実施の形態における一つの中央歯車に空転する歯車(以下、「空転歯車」という)を噛み合わせるようにした例について、図12を参照しながら、説明する。ここでは、第一の実施の形態において示されている、第二の回転軸39上の歯車43と同一の空転歯車80が第二の回転軸39に、中央歯車44に対して反対の左右対称位置に、回転可能に且つ中央歯車44と噛み合わせて取り付けられている。空転歯車80は、第二の回転軸39に固着せずに回転可能にした状態で取り付けられ且つ第二の回転軸39上を左右に移動できないように第二の回転軸39に止め輪(図示省略)が固着されている。 As a third embodiment, as a mechanism for transmitting rotational energy from the second rotating shaft to the generator side, a gear that idles to one central gear in the first embodiment (hereinafter referred to as “idling gear”). An example in which the two are engaged will be described with reference to FIG. Here, the same
このような構成によれば、中央歯車44は、第二の回転軸39に取り付けられている歯車43及び空転歯車80の双方と噛み合いながら、回転する。従って、中央歯車44には第二の回転軸39上の歯車43と空転歯車80による負荷が左右対称にかかるから、中央歯車44の軸及び歯に対する負荷が均等になり、片減り等の不具合が起きず、安定した回転動作が長期間保たれる。 According to such a configuration, the
第四の実施の形態として、第二の回転軸からの回転エネルギーを二つに振り分けることのできる機構の構成例を示す。図13に示すように、この実施の形態においては、第三の実施の形態における機構に、更に、第二の回転軸39に対して前述の中央歯車(この実施の形態に関して、以下「第一の中央歯車」という)44と対称の位置に第二の中央歯車90を付加して取り付けてある。第二の中央歯車90は第一の中央歯車44と同一の仕様で、歯車43及び空転歯車80の双方と噛み合っている。第二の中央歯車90も、第一の中央歯車44と同様にパイプ8,8Rの中心と同軸線上にてパイプ8,8Rに設けられたフレーム91に回転可能に軸支されている。また、第二の中央歯車90にも同軸にスプロケット93が設けられ、第二の中央歯車90に伝えられた回転エネルギーは、スプロケット93に架けられたチェーンを経て、例えば、前述したような伝導調製機構(図示せず)に伝達され、更に、例えば、前述の発電機とは別に用意された発電機(図示せず)に供給される。 As a fourth embodiment, a configuration example of a mechanism capable of distributing rotational energy from the second rotating shaft into two will be described. As shown in FIG. 13, in this embodiment, in addition to the mechanism in the third embodiment, the above-described central gear with respect to the second rotating shaft 39 (hereinafter referred to as “first A second
このような構成によれば、第二の回転軸39に伝えられた回転エネルギーは、第一の中央歯車44と第二の中央歯車90とに振り分けられるので、両中央歯車44,90から各スプロケット49,93及びチェーンを経て、回転エネルギーを別々の発電機に供給し、その電力をそれぞれ適宜の目的に利用することができる。また、このような歯車機構においては、第二の回転軸39に取り付けられている歯車43と噛み合う二つの中央歯車44,90は、いずれも空転歯車80とも噛み合いながら、回転する。従って、この第一及び第二の中央歯車44,900には、いずれも、第二の回転軸39の歯車43と空転歯車80による負荷が対称的にかかるから、両中央歯車44,90の軸及び歯に対する負荷が均等になり、片減り等の不具合が起きず、安定した回転動作が長期間保たれる。 According to such a configuration, the rotational energy transmitted to the
更に、本発明の第五の実施の形態について説明する。ここでは、前述した第一の実施の形態とは螺旋軌道、移動体及び回転軸の構成が異なっているので、以下、この点に限定して説明する。図14,15に示すように、この実施の形態においては、パイプ100の内周面100Aの両端部間に垂直方向(軸方向に)に形成された複数の突条100Bに、移動体101の外周面101Aに形成された垂直方向の複数の溝101Bを係合させてある。また、移動体101の内部垂直方向には、両端部がパイプ100に軸支された回転軸104が貫通させてある。回転軸104の外周104Aには螺旋溝104Bが形成され、移動体101の内周面101Cには、螺旋溝104Bに係合し且つ螺旋溝104Bを通過することのできる突起101Dが設けられている。また、移動体101の外周面101Aには、パイプ100の内周面100Aと接するローラー101Bが設けられている。 Furthermore, a fifth embodiment of the present invention will be described. Here, since the configurations of the spiral track, the moving body, and the rotating shaft are different from those of the first embodiment described above, the following description will be limited to this point. As shown in FIGS. 14 and 15, in this embodiment, a plurality of
このような構成によれば、移動体101は、その自重による重力作用によって、パイプ100内を回転せずに軸方向に直線下降する際に、移動体101の突起101Dも同様に直線下降して、回転軸104の螺旋溝104Bを押してゆくために、回転軸104が回転させられることになり、発電機を駆動するための回転エネルギーが発生する。この場合の回転軸104は、丸棒状の素材より構成されるため、前述した実施の形態における第一の回転軸より小径のものとなり、従って、寸法、形状の小さなパイプを使用した、小型の発電機を構成するのに適している。なお、この実施の形態においても、前述の別の実施の形態による要素の変形を併用することができる。 According to such a configuration, when the moving
以上述べた実施の形態は全て本発明を例示的に示したもので、これらに限定されるものではなく、本発明は以下のように、その他の種々の変形等をも含むものである。 The above-described embodiments are all illustrative of the present invention and are not limited thereto, and the present invention includes other various modifications as described below.
前述の実施の形態においては、二つのパイプを並列させて構成した例について述べたが、本発明においては、言うまでもなく、一つのパイプのみを揺動可能に支持してその内部に一つの螺旋軌道、回転軸及び移動体を配設し、パイプをシーソーのように上昇、下降させることにより、発電のための回転エネルギーを創出できるものである。また、揺動するパイプは三本以上並列させて構成することも勿論可能であるが、パイプの本数は偶数に設定したほうが、全体の力のバランスがよく、揺動動作の駆動制御等をするのにも具合がよい。 In the above-described embodiment, an example in which two pipes are arranged in parallel has been described. However, in the present invention, needless to say, only one pipe is supported so as to be swingable, and one spiral trajectory is provided therein. Rotating shafts and moving bodies are arranged, and the pipe is raised and lowered like a seesaw to create rotational energy for power generation. Of course, it is possible to configure three or more pipes to be oscillated in parallel, but setting the number of pipes to an even number will provide a better balance of the overall force and control the oscillating operation. The condition is good.
二つ以上のパイプを使用する場合、前述の実施の形態においては、各パイプの長さ方向の中心を同軸線上に合わせる構造としたが、同軸線上を外れて配置してもよい。このようにすると、例えば、発電装置の設置場所の敷地形状に関して制約があった場合でも支障なく設置が可能となる。 In the case where two or more pipes are used, in the above-described embodiment, the center in the length direction of each pipe is aligned with the coaxial line. However, the pipes may be arranged off the coaxial line. If it does in this way, for example, even when there is a restriction regarding the site shape of the installation location of the power generation device, the installation can be performed without any trouble.
そして、パイプは、その大きさ、重量によっては、二つ以上の部品として長さ方向で分割し、その対向する端部間をより大径のパイプに挿入して結合することにより、中央部を補強する構造を採用してもよい。製作面では、予め発電装置の設置場所以外の場所でこのようにパイプを分割し、必要な関連要素を組み付けてブロック化しておき、設置現場でこれらを結合するようにすれば、施工上も好都合である。その他の要素、例えば、第二の回転軸、回転調整軸、装置躯体等についても適宜、分割ブロックとして完成させておくと、同様に好都合である。そして、このように各要素を分割しておけば、施工前の保管、運搬等の面で取り扱いやすくなる。 And depending on the size and weight of the pipe, it is divided into two or more parts in the length direction, and the center part is inserted by joining the opposing ends into a larger diameter pipe. A reinforcing structure may be adopted. On the production side, if pipes are divided in this way at a place other than the place where the power generator is installed in advance, the necessary related elements are assembled into blocks, and these are combined at the installation site, it is convenient for construction. It is. The other elements, for example, the second rotating shaft, the rotation adjusting shaft, the device housing, etc., are suitably convenient if they are appropriately completed as divided blocks. And if each element is divided | segmented in this way, it will become easy to handle in terms of storage, transportation, etc. before construction.
また、各部材を設置現場に運搬したり、或いは輸出する場合には通常コンテナを利用することになるが、その容積、重量等を経済性の面から考慮のうえ、寸法、形状等を設計することが望ましい。例えば、コンテナの最大積載寸法に合致するように、各部材の形状、寸法等を設定することにより、運搬面での経済性を高めることができる。 In addition, containers are usually used when transporting or exporting each member to the installation site, but the dimensions, shapes, etc. are designed taking into consideration the volume, weight, etc. from the economical aspect. It is desirable. For example, by setting the shape, size, and the like of each member so as to match the maximum loading dimension of the container, it is possible to improve the economy on the transportation surface.
螺旋軌道としての螺旋レールは、パイプの内周面に螺旋形に延伸する溝を切ることにより形成することもできる。 The spiral rail as the spiral track can also be formed by cutting a spirally extending groove on the inner peripheral surface of the pipe.
パイプの振れ止め部材については、地震時に万一傾いたときでも常に水平を保つことのできる構造、例えば震度7程度まで対応できる構造を併用することが望ましい。また、パイプが長い場合には、振れ止め効果を確実にするために、その精度を高いものにしておくことが望ましい。 As for the pipe steadying member, it is desirable to use a structure that can always keep the level even when tilted in the event of an earthquake, for example, a structure that can cope with a seismic intensity of about 7. In addition, when the pipe is long, it is desirable to increase the accuracy in order to ensure the steadying effect.
パイプを引き上げる機構においては、パイプその他の要素の大きさ、重量等に応じて、チェーン及びスプロケット以外の機構部品、例えば、ワイヤー、滑車、ベルト等を適宜用いることができる。 In the mechanism for pulling up the pipe, mechanical parts other than the chain and sprocket, for example, a wire, a pulley, a belt, and the like can be used as appropriate according to the size and weight of the pipe and other elements.
チェーンのうち上部構造体に沿って配置され且つモーターによって駆動された時に上部構造体側のスプロケットにまで達しない中間部分は、ラックを用いて、これに油圧モーターに連結されたギアをかみ合わせる構造とすることもできる。ラックは上部構造体に取り付けられたH型鋼のような硬質版に載置すればよい。このようにすれば、ラック部分はまったくたるむことがないので、チェーン走行時の水平方向の直線性がより確実になって、パイプの揺動動作の精度が高くなる。 The intermediate part of the chain that is arranged along the upper structure and does not reach the sprocket on the upper structure side when driven by the motor uses a rack to engage the gear connected to the hydraulic motor. You can also The rack may be placed on a hard plate such as an H-shaped steel attached to the upper structure. In this way, since the rack portion does not sag at all, the linearity in the horizontal direction during chain running becomes more reliable, and the accuracy of the swinging operation of the pipe is increased.
螺旋レール上を移動する回転移動体の内部には、その移動の動きを利用して発電する発電機及びこれにより駆動されるモーターを内蔵し、その回転力を回転移動体の移動動作をより円滑にするために用いることもできる。また、回転移動体は自身の重量による重力作用によって螺旋レール上を下降するものであるから、相応の重量が必要であり、場合によっては、内部に重量の大きな金属例えば鉛を付加することも有効である。 Inside the rotary moving body that moves on the spiral rail, a generator that generates electricity using the movement of the movement and a motor that is driven by this are built in, and the rotational force makes the moving operation of the rotating moving body smoother. Can also be used. In addition, since the rotating moving body descends on the spiral rail due to the gravity effect of its own weight, a corresponding weight is necessary. In some cases, it is also effective to add a heavy metal such as lead inside It is.
第二の回転軸は、一本の軸として構成せずに、中央部で分割し、その部分を適宜の部材で補強する構造として構成してもよい。 The second rotating shaft may not be configured as a single shaft, but may be configured as a structure in which the central portion is divided and the portion is reinforced with an appropriate member.
前述の実施の形態においては、二つのパイプにおける二つの回転移動体の移動により得られる回転エネルギーを最終段階で二つの発電機の駆動用エネルギーとして用いる例を示したが、中央歯車より後段の、伝導調整機構等の構成を適宜設定することにより、一つの発電機を使用する発電装置として構成することもできる。 In the above-described embodiment, the example in which the rotational energy obtained by the movement of the two rotary moving bodies in the two pipes is used as the driving energy for the two generators in the final stage is shown. By appropriately setting the configuration of the conduction adjusting mechanism and the like, it is also possible to configure as a power generator using one generator.
21 螺旋レール
23 回転移動体
26 第一の回転軸
56 発電機
101 移動体
104 回転軸
104B 螺旋溝21
Claims (4)
前記螺旋軌道が揺動して設定角度まで達した時に、螺旋軌道の上端部側から螺旋軌道に導かれて回転しながら前記螺旋軌道の下端部側まで移動する移動体と、
前記移動体の回転によって回転させられる回転軸と、
前記回転軸に発生する回転エネルギーを発電用のエネルギーとして発電する発電機とから構成したことを特徴とするシーソー式発電装置。A spiral trajectory that is pivotally supported on a horizontal axis at the center in the length direction, and is swung up and down to a set angle around the center;
When the spiral trajectory swings and reaches a set angle, a moving body that is guided to the spiral trajectory from the upper end side of the spiral trajectory and moves to the lower end side of the spiral trajectory, and
A rotating shaft rotated by rotation of the moving body;
A seesaw-type power generator comprising: a generator that generates rotational energy generated in the rotating shaft as power generation energy.
前記回転軸上を軸方向に直線移動しながら前記回転軸を回転させる移動体と、
前記移動体の移動により回転軸に発生する回転エネルギーを発電用のエネルギーとして発電する発電機とから構成したことを特徴とするシーソー式発電装置。A rotating shaft that is formed with a spiral orbit extending in the axial direction on the surface and is pivotally supported on a horizontal axis at a central portion in a longitudinal direction and is swung up and down to a set angle around the central portion; ,
A moving body that rotates the rotating shaft while linearly moving in the axial direction on the rotating shaft;
A seesaw type power generator comprising: a generator that generates, as energy for power generation, rotational energy generated in a rotating shaft by movement of the moving body.
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