JP5800244B2 - 水車形（式）発電機「ミニ・コン発電機」（ミニ・コンパクト発電機） - Google Patents

Description

本発明は、水の流速及び水量により水車が回転する原理を応用して、水力発電が利用している水（比重１）の替わりに鉄球等（比重約８）を利用して円形発電機磁石（マグネット）車輪を別の鉄製水車形車輪（以下水車形）に比重の重い鉄球を落下（１／８の高さ良い）させると水車形が回転するエネルギ−が車軸と共に回転して水車形発電機車輪を高速回転させて発電する考えの方法である。
発電機車輪（磁石等）の回転をスム−スにすると共に均等の回転与え発電エネルギ−高める働きをさせる。
両側に鉄球受枠の付いた水車形を取付け（車軸は１本で車軸に３車輪「水車形２輪と発電機１輪」付で同時回転させる）その水車形に鉄球受枠を付ける、水車形に鉄球を連続的に落下させて発電機車輪を連続的に安定的に高速回転させて発電する方法である。〔図面１参照〕

｛水力発電の欠点｝
水力発電は大量の水を高所より流下させ流速を利用して高速でタ−ビン（水車）を回転させて発電機を回転させ発電している、火力発電のように有害物の副産物を放出しないクリ−ンな発電方法である。
しかし水力発電は日本の総電力量の占めるシェア約１０％以下である。
しかも日本では水源（黒部第４ダム規模等）の確保のための新規な大規模ダムの建設ができる場所はすでに無いのが現状である。
老朽化が著しいダムの更新には大変な費用と時間が必要であるし、日本ではこれ以上の水力発電による電力量のアップは望めない。
今現在は現状のダム施設等を安全に維持管理することに四苦八苦している。
発電所が山岳高所の僻地に建設されているために遠距離の電力を送電するために必要な送電用鉄塔維持管理費及び送電線メンテナス、遠距離による送電線における電力ロス等があり計り知れない経費の損失がある。
水力発電に可能な日本のような年間降雨量が多く急峻な地形の国は世界的にみて皆無にひとしいので、他国ではさらに年間降雨量が少なくダム建設等が困難であり水力発電の普及は世界的に見ても難しい。
水力発電は環境問題の悪化もなく優れていてクリ−ンであり日本的な発電ではあるが、現在の日本において大規模ダム建設地域が無いのが現状で水力発電による発電は最早限界であり水力発電による電力量の増加は不可能である。
「火力発電所の欠点」
火力発電は化石燃料（石油、石炭、ガス等）を燃焼させたエネルキ−により発電する、将来的には資源の枯渇が懸念されており、未来永劫その確保が保障されたものではない。
その上、化石燃料が枯渇してくれば国家同士の紛争等に発展する可能性を秘めた危険極まりない事態になる。（現実の尖閣諸島での海底油田問題等、台湾、中国、ベトナム、フイリッピン等、竹島での韓国との紛争の兆し有り）
現状では産油国自身の都合による原油の生産調整等に伴い安定的に供給されていないことや、投機グル−プによるマネ−ゲ−ムの影響等で原油価格が安定せずに日々のガソリン単価が変化しているのが現状で、世界経済及び日本経済は不安定な状態で国民の生活をも脅かすような情勢になっている。
その中で最も大問題は大量に排出される煤煙によるＣＯ２、硫黄酸化物等の大気汚染物の排出による地球規模での環境汚染、温暖化の問題で地球に対して多大なる負荷を掛けている。
火力発電は現在社会では最大の発電能力を有し世界的にも普及しているが、グロ−バル的な見地でみれば地球に対して最大級の温暖化、大気汚染等の問題を拡大させており、大きなリスクを負った発電方法であるため、他に変わる発電が開発されれば即刻中止するべき発電である。
「原子力発電の欠点」
東京電力福島第１原子炉の爆発事故１〜４号建屋が地震及び津波を受けて停電し、予備の発電装置も津波により破壊され全電源喪失して可動しなかった、ために冷却水を送水できない事態になり原子炉を冷却ができず高温になりメルトダウンをして水素爆発を起しレベル７級の最大危険値で放射能を放出した。
この事故での放射能汚染に東日本中が悲劇のドン底へ突き落とされた。
ソ連、米国の原発事故は２０数年経過しているが収束の目処は立っていない、これからも収束はあり得ない（核反応を制御若しくは止める科学が確立されていないで原子力発電の開発に突き進んだ結果が、この重大事故である）
福島原発事故の核反応を止めて収束させる様子は見受けられない。
世界の他国で老朽発電所の原発事故が１０箇所も起きたら世界中が放射能汚染で人類は亡命の憂き目に会う、こんな危険な発電方法はない。
世界の人々は驚き悲しみ脱原発宣言をした国もでてきている。
今日の科学では原子炉を使用する事はできても一旦原子炉事故が起きた場合に速やかに収束して停止する、科学や技術を確立しないで原子炉を利用している事の愚かさが悲劇であり、日本も速やかに脱原発宣言をすることである。

発明の効果

現在社会においても未来においても電気は必要不可欠であり、あらゆる手段を駆使して発電しようとしているが、今までの発電方法には危険性、温暖化、環境悪化、不安定供給、地域限定等々の短所問題を持っている。
数多くある発電方法でも、今時点では火力発電、原子力発電の２大発電が群を抜いて電力の供給をしていて総電力シェア約９０％を占めているのが現状である。
爆発の危険性と環境悪化、温暖化等の問題を抱えている発電ではあるが２大発電に頼らなければ成らない、現実に人類は矛盾を感じながら目を覆っている。
水力発電は環境等に優しく素晴らしい発電ではあるが広大なダム敷地、山間部、水源、水量等に大変な膨大な費用と地域に限定される等の問題がある。
本発明は火力発電と原子炉発電の２大発電を必要としないし、水力発電のような地域（国）に限定された発電ではない考えの基での発想である。

電気の需要は今後益々拡大して行く、その需要性とは裏腹に発電にかかる資源の消耗及び排出物の問題がグロ−バル的な規模で進展していることは明白である、先の福島第１原子炉爆発事故はソ連、米国、についで日本での３例目の事故により改めて原発事故の怖さ恐怖を世界の人々に知らしめた。
ソ連、米国の事故は２０数年経過しているが収束の目処は立っていないし収束は望めない。
福島原発事故により国民、企業等々に電気需要の１５％以上の節電を国及び電力会社が強いているため、日本中の産業経済に暗雲を立ち込めさせている。
日本中の原子力発電所を全部廃炉にした場合、総電力の約２０％の電力不足が生じ日本経済が落ち込む可能性が考えられる。
その落ち込み分を火力発電で補うと大気汚染原因ＣＯ２排出の増大につながり、温暖化や大気汚染に益々の拍車がかかる。

課題を解決するための手段

今回考案した水車形発電機装置は水力発電の原理を応用しているが、水の比重の約８倍の比重を持つ鉄球等（円形）を水に変わり使用し発電する装置である。
水力発電は山岳部に大規模なダムを建設して大量の水量を確保しなければならいために建設費が膨大になり、それが電力料金に跳ね返り料金が割高になっている。
それに今現在は新規ダムを建設するような適地は存在しない。
水車は水の流れと流速及び水量により大きなものから小さいものまであり、河川の付近にしか存在しない。
水車の歴史は長く紀元前から考えられ使用されていたし全世界に普及して利用されていた。
今現在の水力発電はこの水車の回転原理を応用して発電しているために水の豊かな地域（国）か大きな河川の付近か山岳部でしか発電できない地域限定型の発電方法であるため、狭軌な発電方法である。
水車形発電機装置は水力発電を工夫改良し水の変わりに鉄球を落下させてそのエネルキ−を利用して水車形車輪を高速回転させて発電する。また、公害問題や危険性に無縁で環境に対してクリ−ンであり広軌な発電方法である。

鉄球を高所から連続的に受皿に落下させると鉄球の衝撃で水車形車輪受皿が鉄製であると、鉄と鉄との衝撃摩擦で鉄球も受皿も著しく磨耗する、また鉄と鉄とが激突する時に発生する衝撃音が大きく響くのでそれを避けるための緩和措置を考慮したい。
衝撃を避けるために受皿の内面に高質性のゴム製品、又はエキシポ系樹脂、炭素系繊維等で衝撃緩和材を取付け保護して衝撃力を回避する措置をとる。
なお、それでも衝撃時の磨耗が激しい場合と、衝撃音が高い場合は鉄球の表面をゴム製品、及びエキシポ樹脂系等で被覆（ボウリング玉のイ−メジ）する、両面作戦で磨耗と衝撃音を回避する考えである。

現在の水力発電、火力発電、原子炉発電の３大発電は発電用に使用するエネルギ−は水、水蒸気と異成るが、水車の回転する原理を応用していて、水車（タ−ビン）を回転させて発電している。
本考案は水車の回転する原理の応用をしている考えは同じあるが、水、水蒸気をエネルギ−としている。
現在の発電とは違い水、水蒸気の変わりに高比重の鉄球を落下させてそれを回転エネルキ−している点と、現在使用中の発電機のタ−ビン水車は１箇所しか付いていない。
本考案は発電機（磁石車輪）とは別に磁石車輪の両側に鉄球受水車形車輪を左右に１箇所ずつ、又は２箇所以上取付け磁石車輪の回転を良好に保ち高速回転の安定を図り回転をスム−スに保つ働きがある。
以上の考案が簡素で良策であるが、現在では全ての発電機及び装置には磁石を使用しているために発電機の宿命的な現象である、コギングトルク現象が発生する（非励磁状態で回転子を動かした際に発生する磁気引力）これが発電機を回転させる時の最大負荷エネルギ−であり回転ロス現象で、発電機の回転を如何に少ないエネルギ−回転させる、この課題を解決するには発電機を１軸に４箇所若しくはそれ以上取付けることによりコギングトルクを減少させ発電機の回転エネルギ−を効率化させ発電機の回転をスム−スにすることができる。
よつて、発電機の回転エネルギ−をより効率化させるには水車形車輪を４箇所若しくはそれ以上取付けることにより回転がスム−スになるし鉄球を落下させる落差がより短縮され発電機本体がよりコンパクトな発電機になる。

先の福島第１原発事故により放出され続けている放射能汚染により全国の食の安全が脅かされ、また放射線の被爆によるガンの発病等々により国民は何が安全あるのかでパニック状態であり東日本は放射線量の多さ、また何時まで続く放射線の放出汚染の問題に解決策はない状態にある。
世界の人々も原子炉事故の破壊知れない恐怖と底知れない放射能量の多さに脱原発宣言をした国も出てきている中で原発に匹敵できる発電が現在では無いのが現状であり、大気汚染、地球温暖化等の問題のある火力発電に頼らなければならない事態に陥り益々の地球温暖化に拍車が係る。
本考案は大爆発事故を起こす原発の必要性も無く脱原発の視点からも良い。
火力発電所も全部撤廃しても良い発電方法である。

本考案の長所を列記

▲１▼水車形を回転させるエネルギ−源は鉄球の落下であり、水力発電所のような広大な場所は必要としない、ある程度のスペ−スがあれば発電所が出来て発電が可能である。
▲２▼水力発電のように高所から大量の水を落下（１００ｍ前後）させる必要も無く貯水ダムも遠距離の送電線、鉄塔等も不要である
▲３▼送水管、広大な発電所施設の敷地も不要である。
▲４▼水比重の約８倍鉄球であるから１輪車で落差は約１／８の高さ（約１０ｍ前後）２輪車だと約１／１６の高さ（約５ｍ前後）が有ればよいし、４車輪にすれば（約２ｍ前後）なお、６〜８輪すればなおコンパクトの発電機になる。
▲４▼鉄球を連続的に高速的に落下させるにはベルトコンベ−ア方法等で鉄球を運搬する、若しくはバチンコ玉の連続玉送り方法を改良応用すればよい。
▲５▼原発の原子炉を冷却する方法には大量の水が必要である共に、原発事故の恐れがあるため住民の少ない過疎地と地域住民の反発が少ない箇所、原発事故を考慮して辺鄙な海岸付近に原子炉発電所は建設されているので、福島原発は先の大地震により発生した大津波によって地震と津波によって全電源停電状態になり冷却不能により大事故に陥った、本発明により原子炉発電所、火力発電所、水力発電等々は無用の長物と化す。
▲６▼発電所の規模について
・超大規模な発電所は市町村、区等、電車会社等に何箇所か設置し利用する、よっ て送電鉄塔及び送電線が不要になる。
・大規模な発電所は大工場、大ビル、大型船、公共施設等各地に設置するため送電 線、電線はいらない、建屋内部の配電線等でよい。
・中規模な発電所は工場、ビル、船、大型家屋等内に設置する。
・小規模な発電所は−般家庭、小型家屋等内に設置する。
・超小型な発電機は自動車（真の電気自動車）に設置する。
・以上に記したのは１例であり、最も有効有利な発電には大規模、中規模、小規模 、超小規模発電所の全ての組合せで発電する方法もある。
▲７▼最大の長所
・発電所施設を個々に設置すれば当初の設置設備費は必要ではあるがその後の電気 代が永久に無代である、機械（金属疲労）ものであるから部品の交換等の多少の メンテナンス代が必要かと思われる。
・火力発電の公害問題、温暖化、燃料代、送電、原発の核の危険性から開放される 、水力発電の広大敷地等々の問題が一挙に解決する。
・クリ−ンで安全で危険性がない、何処（世界中、場所）でも誰でも発電ができ利 用できる。
・大規模な送電用鉄塔も必要ないし、蜘蛛の巣状の電線電柱も必要なくなり送電線 、電線のトラブル事故メンテナンス費用もなくなり停電の心配もない、野山の街 中の景観が非常に良くなる。

・電気事業法がある、この法律が限られた電気事業者（国内１０社以内）に優先権を享受させ独占企業に拡大増長させ国政の意見をも無視して、福島原発の４基全部を爆発させた事故は人災であり、被害を拡大させた責任は計り知れないし、収束は有り得ないし放射能は植物、動物、人間に場合によっては世界中に海洋汚染にも繋がり放射能は放出し続け世界の人々を恐怖に陥れている。
この法律は一般企業及び個人が電気に関心を抱いて発電方法を考案しても、それを製品化することを阻害してきたために、福島原発一箇所の原発事故で全国の電力を不足に落としいれ、深刻な経済を不況に陥れているのが現状である。
これを一挙に解決する発電方法が水車形発電機であり、マンモス化して身動きの取れない反応の悪い電力会社がある、電気事業法を見直す時代にきている事は明白であり、一般企業及び個人が誰でもが発電し無代で利用できる社会を構築することが寛容である。

【００１１】
【図１】発電機１基▲１▼は基本的な単独機としての基本図であり、鉄球等▲３▼を落下させ稼働させるには２基の水車形車輪を回転させることにより発電機がスムーズに均等に効率的に回転する様子を表す図
【図２】発電機▲１▼が持っている特性のコギングトルク現象（発電機の最大難点の電気抵抗）を軽減して発電機の回転を容易するには発電機１基で無く１軸に４基以上を連結する事によりコギングトルク現象が軽減され効率的で能率的な発電が可能を表す図
【符号】
１ 発電機（円形）
２ 水車形車輪（発電機を稼働させる動力車輪）
３ 鉄球等連続図（水車形・発電機を稼働させる動力源）
４ 鉄球等受枠（車輪を回転させる鉄球等受枠）
５ 車軸（水車形・発電機を回転させる軸）
６ 鉄球等落下方向矢印
７ 水車形・発電機内部に入れたスポーク
８ 鉄球等搬送機械（半円形・又は円形筒状）
９ 鉄球等搬送機（搬送ベルトコンベアー等、パチンコ玉式搬送機）
１０鉄球等の流れ矢印

本考案の着眼点

原発事故に伴う放射能により作物、家畜、人体への影響の恐さ体験して、脱源発した場合の電力不足をどう補うかを考えた時に、安易に人々は火力発電に頼る、火力発電の増設拡大に走ると、地球温暖等の問題に尚更の拍車が係る。
クリ−ンで安全で危険のない発電方法に太陽光発電は良い発電であると思うが太陽光には多くの不安定要素がある、曇り、雨、季節、昼夜、地域等に大きく左右される不確実な発電方法でもあるし、全国の全家庭の屋根にパネルを取り付けたとしても、総全電力の約３０％も補えない発電である。
風力発電も風力に大きく左右され不安定な発電あり、あの大きな風車の羽は異様な光景であり、全国に普及させても総全電力の約１０％も補えない発電ある。
さらに水力発電にいたっては地域限定で新規な発電場所の確保は不可能に近いし、今の電力供給が精一杯で総全電力の約５％が良いほうである。
以上の発電方法は事故の危険性、地球温暖化、不安定、不確実、地域限定の発電であり地球環境、人類、生物に負荷をかけ続ける発電方法である。
本考案は水力発電にヒントは有るが似て非なる発電方法である、水の落差を利用して発電する水（比重１）の変わりに鉄球（約比重８）を利して回転させる、車輪をＩ車輪で落差を約１／８に縮小できる考えであり、車輪を２箇所に取り付ければ約Ｉ／１６の落差ですむし、なお車輪を増やせば落差が尚更に短縮されコンバクトな発電機が考えられる。
よって少しのスペ−スと落差があれば何処でも誰でも簡単に発電ができクリ−ンで環境に優しく無代で危険性がなく安定性があり送電鉄塔、送電線及び電柱電線なくなり景観に優れ停電もない最も優れた次世代発電方法である。

Claims (2)

1. 比重１の水より重い物質（鉄，比重約８）を利用して水車形の鉄製の受枠に鉄球を連続的に落下させて水車形を高速で回転させて強力な電流及び電気を発生させて発電するコンパクトな発電装置において、水車形の受枠の内面に衝撃緩和材を取り付けたことを特徴とする、コンパクトな発電装置。
2. 発電機規模（大、中形）高圧電気等が必要な場所（大工場等々）に設置され、発電機には２輪（片側１輪）、４輪（片側２輪）又は６輪（片側３輪）の水車形が、発電機の両側に取り付けられることを特徴とする、請求項１記載の発電装置。

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