JP5877827B2 - Linear generator - Google Patents
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Description
本発明は、リニア発電装置に係り、より詳しくは、相対的に高密度流体と相対的に低密度流体のそれぞれを充填した第1及び第2通路を設け、その端部を連通し、第1及び第2通路の内壁の全長に沿って巻装した誘電コイルの中を、永久磁石を装着した複数の可動体を密度の差を利用して連続的に循環移動させることで電力を発生させるリニア発電装置に関する。 The present invention relates to a linear power generator, and more specifically, first and second passages filled with a relatively high-density fluid and a relatively low-density fluid are provided, and the ends thereof communicate with each other. And a linear that generates electric power by continuously circulating and moving a plurality of movable bodies equipped with permanent magnets using a difference in density in a dielectric coil wound along the entire length of the inner wall of the second passage. It relates to a power generator.
現代社会は大量の電力を恒常的に必要とするが、その主な発電方法は、水力、火力、原子力発電である。しかし、いずれの発電方法も資源枯渇の問題や地球温暖化、大気汚染及び放射能汚染等の環境破壊問題を引き起こすマイナス要因があり、社会問題になっている。
近年クリーンエネルギーとして、ソーラ発電、風力発電、地熱発電、波力発電、浮力発電等が開発され注目を集めているが、解決すべき課題も多く存在する。例えば、(イ)設置場所が限定される。(ロ)設置に高度の技術と設備費用がかかる。(ハ)天候や風水害等自然環境に左右されやすい。(ニ)費用対効果が少ない等があげられる。
Modern society constantly requires a large amount of electricity, but the main power generation methods are hydropower, thermal power, and nuclear power generation. However, each power generation method is a social problem because there are negative factors that cause resource depletion problems and environmental destruction problems such as global warming, air pollution and radioactive pollution.
In recent years, solar power generation, wind power generation, geothermal power generation, wave power generation, buoyancy power generation and the like have been attracting attention as clean energy, but there are many problems to be solved. For example, (a) the installation location is limited. (B) High technology and equipment costs are required for installation. (C) It is easily affected by the natural environment such as weather and storm and flood damage. (D) Less cost-effective.
本願発明者は、これらの問題を解決する方法として、浮力・落下力による発電に注目した。即ち、浮力・落下力による発電では、(イ)設置場所が限定されず、(ロ)設置に高度の技術と設備費用を必要とせず、(ハ)天候や風水害等自然環境に左右されず、(ニ)費用対効果を高めることができる。
特許文献1には「発電機の駆動装置」に関する発明が記載されている。この発明は水槽に連結した浮力体を連結移動させ、浮力で生じた位置エネルギーで発電機を駆動させる装置が開示されている。この装置は落下する運動エネルギーで発電機の軸受けローターを駆動するものである。
特許文献2には「浮力利用重機関」に関する発明が開示されている。この発明は浮力を利用して動力発生装置の滑車、歯車を回転させ重力機関の動力を得るものである。
The inventor of the present application paid attention to power generation by buoyancy and dropping force as a method for solving these problems. In other words, in power generation using buoyancy and dropping force, (a) the installation location is not limited, (b) it does not require advanced technology and equipment costs, and (c) it is not affected by the natural environment such as weather, wind and flood damage, (D) Cost effectiveness can be improved.
特許文献3にも「引力利用リニア発電」に関する発明が開示されている。この発明は、空洞を有する鉄球を浮力を利用して浮上させ、鉄球の落下する力を利用し、回転型発電機の軸受けローターを回転させ発電するものである。
特許文献4には「浮力と重力と空気を利用した発電装置」に関する発明が開示されている。この発明は、浮球を水の浮力と空気の泡の浮上力によって浮上させ、浮球を移動させた後、浮球の落下により羽根車を回転させて発電するものである。
特許文献5には重力による鉄球の下降と浮力による上昇とを組み合せローターを回転させて発電する発電装置が開示されている。
特許文献6には複数のフロートボールを筒状水タワーと発電機の間を循環移動させる浮力発電装置が開示されている。
特許文献7には、鉄球等の落下を利用して重力の位置エネルギーから回転力を得て発電する「重力発電方式」が開示されている。
特許文献8には、フロートの浮力を利用し動力を得てタービンを回転させる「動力装置」が開示されている。
これらの発明はいずれも、浮力により得られた位置エネルギーを、重力を利用して運動エネルギーに変換し、回転型発電機の軸受けローター回転軸を回転させ、発電するものである。
現在、電力の大部分をまかなっている火力、水力、原子力発電においても、蒸気や水等のエネルギーをタービンの回転軸に集中させて回転力を得ている。
このような方式では、システムで得られる全てのエネルギーが発電機の回転軸の一点に集中することから、局所的な発熱や振動・騒音が発生する。
また、一点に力が集中するため耐久性にも問題があり、故障が頻発しメンテナンスに時間と経費がかかる恐れがある。
In any of these inventions, the potential energy obtained by buoyancy is converted into kinetic energy using gravity, and the bearing rotor rotating shaft of the rotary generator is rotated to generate electric power.
Currently, in thermal power, hydropower, and nuclear power generation that covers most of electric power, energy such as steam and water is concentrated on the rotating shaft of the turbine to obtain rotational power.
In such a system, all the energy obtained by the system is concentrated on one point of the rotating shaft of the generator, so local heat generation, vibration and noise are generated.
In addition, since the force is concentrated on one point, there is a problem in durability, and failure may occur frequently, which may take time and cost for maintenance.
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、利用されていない自然エネルギーを利用した発電であって、(イ)利用可能なエネルギー源のある場所に設置でき、(ロ)設置に高度の技術と設備費用を必要とせず、(ハ)天候や風水害等自然環境に左右されず、(ニ)費用対効果を高めることができ、(ホ)エネルギーのロスが少なく、(ヘ)メンテナンスが容易なリニア発電装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and its object is power generation using unused natural energy, and (a ) there is an energy source that can be used. (B) Does not require high technology and equipment costs for installation, (c) Is not affected by the natural environment such as weather and storm and flood damage, (d) Can be cost-effective, (e) energy loss rather small, and to provide easy linear generator is (f) maintenance.
上記目的を達成するための、本発明のリニア発電装置は、2本の筒状形状物でなる第1通路と第2通路、第1通路に満たされた相対的に高密度の流体、第2通路に満たされた相対的に低密度の流体、その内側または外側に少なくとも一つの永久磁石を装着し、第1通路と第2通路に満たされた流体の密度の差を利用して、第1通路と第2通路を順に進行する複数個の可動体、第1通路と前記第2通路のそれぞれをその端部において互いに連通する第1誘導路と第2誘導路、第1誘導路と第2誘導路に設けられた可動体の移動手段、該移動手段によって失われた流体を補給する流体補給手段、及び第1通路と第2通路の全長にわたって巻装された誘電コイルからなり、可動体は、該可動体が第1通路と第2通路を進行するとき、進行の方向を決定する進行方向決定手段を有し、可動体に装着される永久磁石が複数の場合には、永久磁石のS極同士、N極同士がそれぞれ同一方向を向いて配され、N極とS極曲を結ぶ線が、可動体の進行方向と平行であり、第2通路を落下する可動体のN極とS極の向きは可動体毎に互いに逆向きに送出されることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a linear power generator according to the present invention includes a first passage and a second passage made of two cylindrical objects, a relatively high-density fluid filled in the first passage, A relatively low density fluid filled in the passage, at least one permanent magnet is attached inside or outside thereof, and a difference in density between the fluid filled in the first passage and the second passage is utilized to make the first A plurality of movable bodies that proceed in order through the passage and the second passage, a first guide passage and a second guide passage, and a first guide passage and a second passage that communicate with each other at the end portions of the first passage and the second passage. moving means movable body provided in the induction passage, Ri Do from the fluid replenishing means for replenishing the lost fluids by moving means, and the first passage and wound around the induction coil over the entire length of the second passage, the movable body Determines the direction of travel when the movable body travels through the first passage and the second passage. When there are a plurality of permanent magnets attached to the movable body, the south poles and north poles of the permanent magnets are arranged in the same direction, and the north pole and south pole curve The line connecting the two is parallel to the traveling direction of the movable body, and the directions of the N pole and the S pole of the movable body falling through the second passage are sent in opposite directions for each movable body .
可動体の進行方向決定手段は、錘、尾羽根及び尾鰭から選ばれたい少なくとも一つであることを特徴とする。
可動体の側面には可動体が第1通路と第2通路を進行するとき、流体の流路となる溝が設けられ、可動体の側面に設けられた溝は、可動体を直進進行させるための回転運動を与える螺旋形状であることを特徴とする。
The moving direction determination means of the movable body is at least one desired to be selected from a weight, a tail feather, and a tail fin.
When the movable body on the side of the movable body travels a first passage and the second passage is provided with a groove functioning as fluid passages, grooves provided in the side surface of the movable body, in order to linearly advance the movable body It is characterized by a spiral shape that gives a rotational motion of.
前記第2誘導路に設けられた前記可動体の移動手段は、前記第2誘導路と前記第1通路との間、または前記第2誘導路と前記第2通路との間に設置され、3方に開閉部を備えた気密室であることを特徴とする。
第2誘導路と第1通路との間に設置された気密室は、第2誘導路との接続部位に第1開閉部を有し可動体を導入する導入口、第1通路の端部との接続部位に第2開閉部を有し可動体を送出する送出口、及び気密室の側面または底面に第3開閉部を有し気密室に流入した流体を気密室外に排出する排出口を有したことを特徴とする。
第2誘導路と第2通路との間に設置された気密室は、第2通路の可動体の出口端部に第1開閉部を有し可動体を導入する導入口、第1通路に連通する第2誘導路との接続部位に第2開閉部を有し可動体を送出する送出口、及び気密室の側面または底面に第3開閉部を有し気密室に流入した流体を気密室外に排出する排出口を有したことを特徴とする。
The moving means of the movable body provided in the second guiding path is installed between the second guiding path and the first passage, or between the second guiding path and the second passage. It is characterized by being an airtight chamber provided with an opening / closing part.
The hermetic chamber installed between the second guiding path and the first passage has an inlet for introducing the movable body having a first opening / closing portion at a connection portion with the second guiding path, an end of the first passage, The connection part has a second opening / closing part to send out the movable body, and the side or bottom surface of the hermetic chamber has a third opening / closing part to have a discharge port for discharging the fluid flowing into the hermetic chamber out of the hermetic chamber. It is characterized by that.
The hermetic chamber installed between the second guide path and the second passage has a first opening / closing portion at the outlet end of the movable body of the second passage and communicates with the first passage. The second opening / closing portion at the connection site with the second guide path, the outlet for sending the movable body, and the third opening / closing portion on the side or bottom of the hermetic chamber, and the fluid flowing into the hermetic chamber outside the hermetic chamber It has a discharge port for discharging.
第1誘導路に設けられた可動体の移動手段は、第1通路と第2通路との間に設置されたスロープであることを特徴とする
可動体の移動手段は、第1乃至第3開閉部の開閉制御を行う制御手段をさらに備え、また、流体補給手段は、可動体の移動手段によって失われた流体を補給するための補給管をさらに備えたことを特徴とする。
第1通路に満たされた相対的に高密度の流体が水であり、第2通路に満たされた相対的に低密度の流体が空気であることを特徴とする。
The moving means for moving the movable body provided in the first guide path is a slope installed between the first passage and the second passage. The moving means for moving the movable body has first to third open / close states. The apparatus further includes control means for performing opening / closing control of the part, and the fluid supply means further includes a supply pipe for supplying fluid lost by the moving means of the movable body.
A relatively high-density fluid filled in the first passage is water, and a relatively low-density fluid filled in the second passage is air.
本発明によると、密度の異なる2つの流体をそれぞれ満たした第1及び第2通路の端部を互いに第1及び第2誘導路で連通し、第1及び第2通路の内壁の全長内わたって巻装した誘電コイルの中を、強力な永久磁石を装着した複数の可動体を、間欠的に第1及び第2通路を順次循環移動させることにより、誘電コイルに生じた電気を利用するリニア発電装置であることから、火力発電のように大気汚染や異常気象を引き起こすこともなく、また、原子力発電のように廃棄物処理に苦慮することもなく、環境問題を引き起こすことがなく、設置場所における自然が保有しているエネルギーを使用できる。 According to the present invention, the ends of the first and second passages filled with two fluids having different densities are communicated with each other through the first and second guide passages, and the entire length of the inner walls of the first and second passages is reached. Linear power generation that uses electricity generated in the dielectric coil by intermittently circulating and moving a plurality of movable bodies equipped with strong permanent magnets in the wound dielectric coil sequentially through the first and second passages Because it is a device, it does not cause air pollution and abnormal weather unlike thermal power generation, and does not suffer from waste disposal like nuclear power generation. You can use the energy that nature has.
本願発明は、利用しうるエネルギー源を利用した発電であり、ソーラ発電、風力発電、地熱発電、波力発電のように、利用可能なエネルギー源のある場所に設置でき、設置に高度の技術と設備費用を必要とせず、天候や風水害等自然環境に左右されず、費用対効果を高めることができ、エネルギーロスが少なく、メンテナンスが容易な発電装置を提供することができる。 The present invention is a power generation using energy sources may be utilized, solar power, wind power, geothermal power, as wave power, can be installed in a location of the available energy source, a high degree of technical installation without requiring equipment costs, without being affected by the weather and wind and water damage, etc. natural environment, it is possible to enhance the cost effectiveness, energy loss rather small, it is possible to provide a maintenance is easy generator.
本願発明のリニア発電装置は、外部動力をほとんど利用しないで、自然エネルギーを使って自力で循環移動する移動過程で発電することから、エネルギー収支としてプラスのエネルギーを得ることができる。
また、移動する複数の可動体によりエネルギー変換を行うことで、エネルギー変換を分散して行い、かつ可動体の移動距離・可動体の数を変えることで、変換エネルギー量を変えることが実現できる。
現有発電装置がエネルギーを発電機の回転軸の一点に集中させているのと異なり、可動部分が複数の可動体に分散しているため、一部に支障が発生した場合においてもシステム全体を継続的に停止する必要はなく、支障が発生した部分を除去・交換することで、短時間でシステム回復が実現できる。
The linear power generation device of the present invention generates positive energy as an energy balance because it generates power in a moving process that circulates and moves by itself using natural energy, hardly using external power.
Further, by performing energy conversion with a plurality of moving movable bodies, energy conversion can be performed in a distributed manner, and the amount of conversion energy can be changed by changing the moving distance and the number of movable bodies.
Unlike the existing power generation system that concentrates energy on one point of the rotating shaft of the generator, the movable part is distributed over multiple movable bodies, so the entire system continues even if some trouble occurs. It is not necessary to stop the system automatically, and the system recovery can be realized in a short time by removing and replacing the part where the trouble has occurred.
さらに、エネルギーを一点に集中させている発電装置では力の収集する部分にストレス(歪み)係り、金属疲労等のダメージが発生するが、本発明においては力のかかる部分に流体を使用することから、たとえストレスがかかったとしても、そのダメージから自己回復することができる。
本願発明のリニア発電装置は、最低限第1及び第2通路に充填する流体の供給及び排出処理の確保ができれば、構造が簡単であり、大規模なプラント設備が不要であり、また、需要に応じてこの設備を複数連結して建設することで、大容量の電力を確保することができる。
Furthermore, in a power generation device in which energy is concentrated at one point, the force collecting part is related to stress (strain) and damage such as metal fatigue occurs, but in the present invention, fluid is used for the part to which the force is applied. Even if stressed, you can recover from the damage.
The linear power generator of the present invention has a simple structure and does not require a large-scale plant facility as long as the supply and discharge processing of the fluid filling the first and second passages can be ensured at least. Accordingly, a large amount of power can be secured by connecting and constructing a plurality of such facilities.
本発明の第1通路及び第2通路に満たされる密度の異なる流体は、不燃性であれば、空気・水蒸気・ガス・塩水、水等々自由に選択でき、更に使用した物質を循環させて再利用もできることから、資源の消耗や浪費の少ない発電装置を提供することができる。 The fluids having different densities filled in the first passage and the second passage according to the present invention can be freely selected from air, water vapor, gas, salt water, water, etc. as long as they are nonflammable. Therefore, it is possible to provide a power generation device with less resource consumption and waste.
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。
図1は本願発明の概要を示す概念図である。
本発明のリニア発電装置は、2本の筒状形状物でなる第1通路1と第2通路2、第1通路1に満たされた相対的に高密度の流体5、第2通路2に満たされた相対的に低密度の流体6、その内側または外側に永久磁石9を装着し、第1通路1と第2通路2に満たされた流体の密度の差を利用して、第1通路1と第2通路2を順に移動する複数個の可動体8、第1通路1と第2通路2のそれぞれをその端部において互いに連通する第1誘導路3と第2誘導路4、第1誘導路3と第2誘導路4に設けられた可動体8の移動手段、及び第1通路1と第2通路2の全長にわたって巻装された誘電コイル7からなる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a conceptual diagram showing an outline of the present invention.
The linear power generator of the present invention fills the
本発明のリニア発電装置に使用される第1通路1と第2通路2は、ともに筒状形状物でなる。筒状形状物は中空であり内部を可動体8が移動できるものであれば、その断面形状は円形状、楕円形状、三角形状、四角形状、多角形状であってもよいが、通常は第1通路1と第2通路2ともに円形状である。断面が円形状であれば、円柱形状、砲弾形状、球形状またはラグビーボール形状の可動体8を第1通路1と第2通路2の中をスムースに通すことができ、可動体8に装着された永久磁石9と第1、第2通路2に巻かれた誘電コイル7との距離を一定に保つことができる。
第1通路1と第2通路2の長さは、同じでもよく、または、異なってもよいが、後述するとおり、長いものほど理論発電量が大きくなるから、設置スペースに合せ、最大限の長さとすることが有利である。
Both the 1st channel |
The lengths of the
第1通路1と第2通路2の材質は、非磁性体であり、絶縁性が高く内部に流体を保持できるものであれば特に限定がないが、加工のし易さからすると合成樹脂が有利である。また、強度を必要とする場合には、磁性を持たない金属、セラミックスであってもよい。さらに、大型の施設ではコンクリートやレンガであってもよく、外装は鉄筋コンクリートで補強することも可能である。
磁性をもたない金属としては、アルミニウム、スズ、鉛、銅等を挙げることができるが、磁性を持たないステンレス(オーステナイト系ステンレス等)や真鍮等の合金も好ましく使用できる。
リニア発電装置の第1、第2通路1,2に使用されるセラミックスとしては、ガラス、タイル、レンガ、陶製の管(例えば、土管)などが挙げられる。
The material of the
Examples of metals that do not have magnetism include aluminum, tin, lead, copper, and the like, but alloys such as stainless steel (such as austenitic stainless steel) and brass that do not have magnetism are also preferably used.
Examples of the ceramic used for the first and
リニア発電装置の第1、第2通路1,2に使用される合成樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ポリテトラフルオロエチレン、アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂、アクリロニトリルスチレン樹脂、アクリル樹脂などの汎用樹脂、ポリアミド、ナイロン、ポリアセタール、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリエステル、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレートなどのエンジニアプラスチック、さらに高い熱変形温度を有するポリフェニレンスルファイド、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルエーテルケトン、熱可塑性ポリイミド、ポリアミドイミドなどのスーパーエンジニアプラスチックがある。
なかでも、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、アクリル樹脂、ポリエステル、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレートは価格の安さから好ましく利用できる。
Synthetic resins used for the first and
Among these, polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polystyrene, polyvinyl acetate, acrylic resin, polyester, polybutylene terephthalate, and polyethylene terephthalate can be preferably used because of low cost.
第1通路1には相対的に高密度の流体5が満たされ、第2通路2には相対的に低密度の流体6が満たされる。ここで第1通路1及び第2通路2に満たされる密度の異なる流体は、不燃性であり、粘度が2×10−3Pa・s以下であれば、気体、液体のいずれでも使用することができる。
不燃性の気体としては、ヘリウム、窒素、酸素、ネオン、アルゴン、二酸化炭素などの気体、またはこれらの混合物であるが、中でも窒素、酸素の混合気体である空気は好適である。さらに空気は気体状態の水(水蒸気)を含んでもよい。
The
As the incombustible gas, helium, nitrogen, oxygen, neon, argon, carbon dioxide, or a mixture thereof, or a mixture thereof, air, which is a mixed gas of nitrogen and oxygen, is preferable. Further, the air may contain gaseous water (water vapor).
不燃性の液体としては、電気抵抗の大きいものがよく、水が一般的であるが、この水は無機化合物または有機化合物を溶解することができる。溶解した無機化合物または有機化合物の量により、液体の密度を適宜調節できる。水に溶解できる無機化合物としては、塩化ナトリウム(食塩)、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化カルシウム、硫酸ナトリウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、硫酸カルシウム、硝酸ナトリウム、硝酸カルシウム、硝酸マグネシウム、硝酸カルシウム、リン酸ナトリウム、リン酸カルシウム、リン酸マグネシウム、リン酸カルシウムなどの塩類が挙げられる。
水に溶解できる有機化合物としては、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、グリコール等のアルコール類、ギ酸、酢酸、酪酸、乳酸、リンゴ酸、コハク酸等の酸類、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類、脂肪酸ナトリウム、アルキルベンゼンスルホン酸塩等の界面活性剤が挙げられる。中でも、エタノール、酢酸、脂肪酸ナトリウムは環境への負荷が小さいことから好適である。
As the incombustible liquid, a liquid having a large electric resistance is preferable, and water is generally used, but this water can dissolve an inorganic compound or an organic compound. The density of the liquid can be appropriately adjusted depending on the amount of the dissolved inorganic compound or organic compound. Inorganic compounds that can be dissolved in water include sodium chloride (salt), calcium chloride, magnesium chloride, calcium chloride, sodium sulfate, calcium sulfate, magnesium sulfate, calcium sulfate, sodium nitrate, calcium nitrate, magnesium nitrate, calcium nitrate, and phosphoric acid. Examples of the salts include sodium, calcium phosphate, magnesium phosphate, and calcium phosphate.
Organic compounds that can be dissolved in water include alcohols such as methanol, ethanol, propanol, butanol and glycol, acids such as formic acid, acetic acid, butyric acid, lactic acid, malic acid and succinic acid, ketones such as acetone and methyl ethyl ketone, and fatty acid sodium And surfactants such as alkylbenzene sulfonates. Among them, ethanol, acetic acid, and fatty acid sodium are preferable because they have a small environmental load.
本願発明のリニア発電装置は、典型的には、第1通路1には水を充填し、第2通路2には空気を充填する。この場合、可動体8の移動には浮力と重力を利用するため、第1通路1及び第2通路2は地面に対し垂直方向に設置される。
さらに、気圧を制御できる装置を付設するならば、第1通路1には相対的に高圧の気体を充填し、第2通路2には低圧の気体を充填し、気圧の勾配を作ることができれば、可動体8を高圧側から低圧側に移動させることができる。この場合、可動体8の移動には浮力と重力は関係しないため、第1通路1及び第2通路2は垂直方向に限定されず、水平方向に設置してもよい。
In the linear power generator of the present invention, typically, the
Furthermore, if a device capable of controlling the atmospheric pressure is attached, if the
第1通路1と第2通路2の内部には複数の可動体8が移動可能に収納される。可動体8は、その内側または外側に永久磁石9を装着し、第1通路1と第2通路2に満たされた流体の密度の差を利用して、第1通路1と第2通路2を順に移動し、永久磁石9が作り出す磁場が第1通路1と第2通路2に巻かれた誘電コイル7の中を通過することにより電流を発生させる。
本発明のリニア発電装置は、典型的には、可動体8は第1通路1の中の相対的に高密度の流体5の中を浮上し、第2通路2の中の相対的に低密度の流体6の中を落下する。これを間欠的に順次繰り返し循環移動することで、浮力と落下力の自然エネルギーを利用し自力循環移動することで、発電することができる。
A plurality of
In the linear power generator of the present invention, typically, the
可動体8の形状は、特に制限はなく、第1通路1と第2通路2及び第1通路1と第2通路2を互いに連通する第1誘導路3と第2誘導路4を障害なく移動できる構造であればよいが、典型的には、円筒形、砲弾形状、球形、ラグビーボール形状等である。可動体8は、進行時の方向を決定する必要があり、相対的に高密度の流体5中を進行するとき後部になる部分に可動体8の重心となる進行方向決定手段として錘10を装着することがよい。可動体8の進行方向を決定するためには、錘10の代わりに尾羽根または尾鰭を付けてもよい。錘10は可動体8の進行方向を決定するばかりでなく、可動体8の重さ、即ち比重を調整することができる。通常、錘10は金属、またはセラミックスが使用される。
錘10に使用される金属としては、鉄または鉛が好ましく使用できる。錘10に使用されるセラミックスとしては、陶板、セメントまたはレンガが好ましく使用できる。
The shape of the
As the metal used for the
可動体8の形状が円柱形状、砲弾形状、球状またはラグビーボール形状であった場合、浮上または落下する可動体8に対する水平断面の大きさは、第1及び第2通路1,2の断面の大きさによって決まり、可動体8が第1及び第2通路1,2の中を障害なく一つづつ移動できる大きさであればよい。即ち、可動体8の水平断面の外径は、第1通路1の内径の80〜95%であることが好ましい。可動体8の水平断面の外径は、第1通路1の内径の80%以下であると、可動体8と第1及び第2通路2に巻かれた誘電コイル7との距離が遠くなり、発電効率が低下する恐れがある。他方、内径が95%以上では、可動体8がその移動時に流体の抵抗を受け、可動体8の移動速度が遅くなるため、発電効率が低下する恐れがある。
一方、可動体8の長さ(高さ)は、第1誘導路3と第2誘導路4に設けられる可動体8の移動手段によって決定される。通常、可動体8の水平断面の直径の2倍から半分の長さの範囲にある。
When the shape of the
On the other hand, the length (height) of the
可動体8はその内部または外側に少なくとも1つの永久磁石9が装着される。装着される永久磁石9の数は磁石の大きさによるが、通常1〜1000個であり、可動体8の移動方向に対してN極とS極を結ぶ線が並行または一定(例えば、±45°の範囲)の傾きを持って配される。複数の磁石が装着されるとき、各磁石は互いに並行に配され、かつ、S極同士、N極同士はそれぞれ同一方向を向いて配されることが好ましい。
永久磁石9としては、アルニコ磁石、KS鋼、MK鋼、フェライト磁石、サマリウムコバルト磁石、ネオジム磁石等が知られており、いずれの永久磁石9の本願発明の可動体8に使用することができるが、なかでも磁束密度が高く、強い磁力を持つフェライト磁石、サマリウムコバルト磁石、ネオジム磁石は好ましく使用できる。
The
As the
複数の永久磁石9を可動体8に装着するとき、永久磁石9同士が互いに接触しないように、また、各磁石のS極とN極が対向するように配置する。可動体8の内部に永久磁石9を装着するときは磁石を収納する空間を独立して設ければよい。可動体8側面の外周に永久磁石9を装着するときは磁石を収納するスリットを独立して設ければよい。典型的なリニア発電で可動体8は、水または塩水と空気の中を繰り返し通過するため永久磁石9に錆が生じやすい。このため可動体8に装着された永久磁石9は、流体及び空気との接触を防止するために表面処理が施される。表面処理材料に特に制限はなく、永久磁石9に錆を発生させないものであれば、一般的な塗料、メッキ等の表面処理が利用できる。
可動体8の側面には流体の流路となる溝11が設けられる。これは可動体8が第1通路1と第2通路2を移動するとき、可動体8の進行方向にある流体の行き場がなくなり、可動体8の移動を妨害することがないように設けられる。この溝11により、可動体8が第1通路1を浮上するとき、可動体8の進行方向にある流体が可動体8の側面に設けられた溝11を通って、可動体8の後方に流動することができる。
When a plurality of
A
さらに、この可動体8の側面に設けられた溝11は、可動体8の移動方向に対して並行でなく、可動体8の進行方向に対し一定の傾きを持った螺旋形状の溝11であることが好ましい。これは、流体が螺旋状に刻まれた溝11を通過するとき、可動体8に回転力を与えるためのものであり、可動体8は回転することにより、直線的に進むことができる。可動体8の側面に螺旋状の溝11がない場合には、可動体8の動きは不規則な変化を伴って進行し、なめらかな循環移動ができにくくなる。可動体8の回転方向に制限はなく、回転は進行方向に対し、右回り、左回りのいずれであってもよい。
Further, the
可動体8を形成する材料は、軽量で浮力が得られるものであれば、特に制限はないが、軽量であることを重視すれば、中空の可動体8を成型できる材料が好ましく、非磁性の金属、セラミックス、合成樹脂等を挙げることができる。
可動体8を形成する非磁性の金属としてはチタン、アルミニウム、銅、真鍮、磁性を持たないステンレス(オーステナイト系ステンレス等)を挙げることができる。さらにこれらの金属を炭素やセラミックスの繊維状物質で補強した繊維強化金属(FRM)としてもよい。
可動体8を形成するセラミックスとしては、ガラスや陶製の成形体を挙げることができる。
The material for forming the
Examples of the nonmagnetic metal forming the
Examples of the ceramic forming the
可動体8の形成する合成樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ポリテトラフルオロエチレン、アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂、アクリロニトリルスチレン樹脂、アクリル樹脂などの汎用樹脂、ポリアミド、ナイロン、ポリアセタール、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリエステル、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレートなどのエンジニアプラスチック、さらに高い熱変形温度を有するポリフェニレンスルファイド、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルエーテルケトン、熱可塑性ポリイミド、ポリアミドイミドなどの熱可塑性合成樹脂が使用できる。なかでもポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート等の不飽和ポリオレフィンが好ましく使用できる。
これらの合成樹脂を使用して中空の成形体を成形する成形技術としては、真空加圧成形法、押出成形法、射出成形法、カレンダー成形法、ブロー成型法、延伸ブロー成型法、圧縮成形法等の既存成形技術を利用することができる。
As the synthetic resin that the
Molding techniques for molding hollow molded bodies using these synthetic resins include vacuum pressure molding, extrusion molding, injection molding, calendar molding, blow molding, stretch blow molding, and compression molding. Existing molding techniques such as these can be used.
さらに、これらの合成樹脂をガラス繊維、炭素繊維または強度の強い樹脂繊維で補強した繊維強化プラスチック(FRP)を好ましく使用することができる。なかでも、ガラス繊維強化プラスチック(GFRP)及びアラミド繊維強化プラスチック(AFRP)は強度の強さから好ましく利用できる。
繊維強化プラスチック(FRP)の成形法としては、型に強化繊維を敷き、硬化剤を混合した樹脂を脱泡しながら多重積層してゆくハンドレイアップ法やスプレーアップ法、あらかじめ強化繊維と樹脂を混合したシート状のものを金型で圧縮成型するSMCプレス法、インジェクション成形の様に強化繊維を敷き詰めた合わせ型に樹脂を注入するRTM法等があり、目的とする可動体8の大きさ、形状に合せて適宜選択すればよい。
成形した中空の可動体8の浮力を増大させるために中空部分にヘリウムを充填してもよい。ヘリウムを充填する方法としては、ヘリウムを充填した風船を可動体8の中空部分に挿入すればよい。
Furthermore, fiber reinforced plastics (FRP) obtained by reinforcing these synthetic resins with glass fibers, carbon fibers, or strong resin fibers can be preferably used. Among these, glass fiber reinforced plastic (GFRP) and aramid fiber reinforced plastic (AFRP) can be preferably used from the viewpoint of strength.
The fiber reinforced plastic (FRP) molding method includes hand lay-up method and spray-up method in which reinforcing fiber is laid on the mold and the resin mixed with curing agent is defoamed and laminated, and reinforcing fiber and resin are pre-bonded. There are the SMC press method in which the mixed sheet-like material is compression-molded with a mold, the RTM method in which resin is injected into a mating die in which reinforcing fibers are laid like injection molding, etc. What is necessary is just to select suitably according to a shape.
In order to increase the buoyancy of the formed hollow
一方、加工のし易さからは、その中に気泡を多く含んだ発泡合成樹脂が好ましく利用できる。発泡合成樹脂としては、ポリウレタン、ポリスチレン、ポリオレフィン、フェノール樹脂、ポリ塩化ビニル)、ユリア樹脂、シリコーン、ポリイミド、メラミン樹脂などがある。中でも、ポリエチレン、ポリプロピレンを含むポリオレフィン、ポリウレタン、ポリスチレンが好ましく利用できる。
発泡合成樹脂で成形体を作成する技術には、注型発泡成形、溶融発泡成形、固相発泡成形等、様々な方法があり、広く知られている。本願発明の可動体8の製造には、これらの成型技術を広く利用できる。
成形した発泡合成樹脂が独立気泡を有するものであれば、浮力を高めるために、これらの気泡にヘリウムを充填してもよい。
可動体8を製造する場合には、製造コストや機能性を重視し、上記材料の中から適宜選択すればよい。
On the other hand, from the viewpoint of ease of processing, a foamed synthetic resin containing many bubbles in it can be preferably used. Examples of the foamed synthetic resin include polyurethane, polystyrene, polyolefin, phenol resin, polyvinyl chloride), urea resin, silicone, polyimide, and melamine resin. Among these, polyolefins including polyethylene and polypropylene, polyurethane, and polystyrene can be preferably used.
There are various known techniques for producing a molded body from a foamed synthetic resin, such as cast foam molding, melt foam molding, solid phase foam molding, and the like. These molding techniques can be widely used for manufacturing the
If the molded foamed synthetic resin has closed cells, these bubbles may be filled with helium in order to increase buoyancy.
When the
第1通路1と第2通路2のそれぞれをその端部において互いに連通する第1誘導路3と第2誘導路4が設けられ、第1誘導路3と第2誘導路4には可動体8の移動手段が設けられる。可動体8の移動手段には様々な方法があるため、第1誘導路3と第2誘導路4の形状にはその方式にあうように工夫することが肝要である。
例えば、第1誘導路3に設けられた可動体8の移動手段として、第1誘導路3に下りスロープのバイパス20を設け、バイパス20を使用して可動体8を滑降させる方法がある。
これは第1通路1の上端部を第2通路2の上端部より高い位置に設定し、第1誘導路3を第1通路1の上端部より、第2通路2の上端に向かって傾斜する下りスロープとして形成し、スロープの先端を第2通路2に連結したものである。
この構造により、第1通路1を浮上した可動体8は水面を飛び出し、上部の第1誘導路3に入り、下りスロープを滑降し、第2通路2に到達し、第2通路2を落下することができる。
A
For example, as a means for moving the
This sets the upper end portion of the
With this structure, the
可動体8が水面を飛び出す力は、可動体8の浮力の慣性力であってもよく、または第1通路1の上端部に巻装されたコイルの発する磁力によるものであってもよい。磁力による飛び出す力の付与は、第1通路1の上端部に巻装したコイルに瞬時電流を流し、磁場を形成すると、可動体8に装着された永久磁石がこれに反応し可動体8が水面より飛び出すものであり、リニアモーターカー等で利用されている既存技術を利用できる。
またこの磁力を使用する技術を水面を飛び出した可動体8を第1誘導路3のスロープに導くために利用することができる。
或いは、第1通路1の延長上に誘導板を設け、水面を飛び出した可動体8をスロープに導いてもよい。誘導板は第1通路1の真上で上端部より高い位置に設けられた平面を有する板であり、水面を飛び出した可動体8が衝突後スロープに移動するよう傾斜をもって設置される。
さらに、後述する補給管18から補給する流体5の勢いで可動体8をバイパス20に導いてもよい。
またさらに、第1通路1に上方に伸びる延長部を形成し、この延長部と第1誘導路3に形成されたバイパス20の間に開閉装置を設け、開閉装置を閉じた状態で補給管18から流体5を補給した後、一気に開閉装置を開いて、可動体8を流体5とともにバイパス20に流す方法でもよい。
The force by which the
Further, a technique using this magnetic force can be used to guide the
Alternatively, a guide plate may be provided on the extension of the
Further, the
Furthermore, an extension portion extending upward is formed in the
バイパス20と第2通路2の接続位置では、第2通路2に供給する可動体8方向が決定される。即ち、第2通路2を落下する可動体8のN極とS極の向きは可動体毎に逆向きであることがよく、N極を下に落下した可動体8の次に落下する可動体8はS極を下に落下すること
よい。
第2通路2を落下する可動体8のN極とS極の向きを可動体毎に逆向きにすることにより、第2通路2の出口では先に落下した可動体8と次に落下した可動体8との間に磁力の反発が起き、可動体8が,第2通路2の底部に衝突することから逃れることができる。これにより,騒音、振動の発生を抑えることができる。
また、互いに反発する磁力は,先に落下していた可動体8を後述する気密室12に進める推進力にもなる。
At the connection position of the
By moving the N pole and the S pole of the
Further, the magnetic forces repelling each other also serve as a propulsive force for moving the
第2通路2の出口端部には第2誘導路4が連結され、第2誘導路4には可動体8を第1通路1に移動させる移動手段が設けられる。
例えば、第2誘導路4に設けられる可動体8の移動手段は、第2誘導路4の入り口または出口に設けられたき気密室12である。気密室12は第1通路1または第2通路2の直下に設けられる装置で、可動体8を導入する導入口15と、可動体8を送り出す送出口14と、相対的に高密度の流体5を排出する排出口17を有している。導入口15、送出口14及び排出口17のそれぞれにはスライド式二重シャッターからなる開閉部が装着される。
A
For example, the moving means of the
図2に本願発明の気密室の説明するための概念図を示した。(1)は第1通路の直下に設けられた気密室であり、(2)は第2通路の直下に設けられた気密室である。
気密室12が第2誘導路4の出口に設けられる場合、図2(1)に示したとおり、気密室12は第1通路1の下端に直結して設けられる。第2誘導路4の一端部は、第2通路2と連結し、他端部は、気密室12に連結される。第2誘導路4は第2通路2の連結部から気密室12に向かって緩やかな下りスロープを形成する。
気密室12の側面で第2通路2と気密室12との連結部には、可動体8を気密室12に導入するための導入口15が設けられ、導入口15には開閉自在に第1開閉部19が設けられる。気密室12の上面で第1通路1との接続部には可動体8を送り出す送出口14が設けられる。送出口14には開閉自在に第2開閉部13が設けられる。気密室12の下面または側面下方には相対的に高密度の流体5を排出する排出口17が設けられる。排出口17には第3開閉部16が設置される。
The conceptual diagram for demonstrating the airtight chamber of this invention in FIG. 2 was shown. (1) is an airtight chamber provided directly below the first passage, and (2) is an airtight chamber provided immediately below the second passage.
When the
An
一方、気密室12が第2誘導路4の入り口に設けられる場合、図2(2)に示したとおり、気密室12は第2誘導路4の直下にあり、第2通路2の下端は気密室12に直に連通する。第2誘導路4の一端部は、気密室12と連結し、他端部は、第1通路1に連結される。第2誘導路4は第1通路1との連結部に向かって緩やかな上りスロープを形成する。
気密室12の上部と第2通路2との連結部には、可動体8を気密室12に導入するための導入口15が設けられ、導入口15には開閉自在に第1開閉部19が設けられる。気密室12の第1通路1に向かう面には可動体8を送り出す送出口14が設けられ、第2誘導路4が連通される。送出口14には開閉自在に第2開閉部13が設けられる。気密室12の下面または側面下方には相対的に高密度の流体5を排出する排出口17が設けられる。
On the other hand, when the
An
開閉部13,16,19の役割は、第1通路1と第2通路2の間を遮断しそれぞれの流体5の混入を防ぐことと、定められたタイミングで開閉し、可動体8を移動させて浮上させることと、気密室12内の相対的に高密度の流体5を一時的に放出することにある。
この作動を可能にするため、例えば開閉部の構造を次のとおりにする。
開閉部は強度を維持する格子シャッターと気密性を保持する平板シャッターの二重構造とし、格子シャッターと平板シャッターは、開閉のタイミングを少しずらすことで相対的に高密度の流体5の流出入をワンテンポ早くすることで、平板シャッターにかかる圧力を少なくすることができる。
これらの開閉部はスライド式とし、コンピュータ制御で開閉のタイミングをとることにより、開閉部の構造を簡素化することができる。
The roles of the opening /
In order to enable this operation, for example, the structure of the opening / closing part is as follows.
The opening / closing part has a double structure of a lattice shutter that maintains strength and a flat shutter that maintains airtightness. The lattice shutter and the flat shutter release the flow of relatively high-
These opening / closing sections are slidable, and the opening / closing timing is controlled by computer control, whereby the structure of the opening / closing section can be simplified.
気密室12より排出された相対的に高密度の流体5は、そのまま下流へ放出することも可能であるが、回収して使用することもできる。
排出された相対的に高密度の流体5を回収する方法には様々な方法があるが、一様に回収槽を設け、回収した流体を補給管18を介して第1通路1に戻せばよい。
あるいは、回収槽から気密室12に流入させてもよい。回収槽から気密室12に流体5を戻す方法としては、ポンプによる移送、圧縮空気による移送、及び回収槽を回収した流体5ごと高い位置に移動させ、落差を利用して気密室12に流し込む方法等が考えられる。
The relatively high-
There are various methods for recovering the discharged relatively high-
Or you may make it flow in into the
第1通路1と第2通路2は内壁と外壁とからなる二重構造とし、内壁は非磁性体の材料で成形した筒状構造でなる。第1通路1と第2通路2内壁の外側には筒状構造の断面の円周に沿って巻線が巻装され誘電コイル7が形成される。巻装される巻線に特に制限はなく、通常、発電機に使用される巻線を使用することができる。巻線は銅線が一般的であり、発電の規模により巻線の太さ長さを適宜選択することができる。巻線は第1通路1及び第2通路2の全長にわたって密に巻装されることが好ましい。
誘電コイル7は、第1通路1と第2通路2の長さ方向を複数に分割して設置してもよい。誘電コイル7は、可動体8の移動方向の長さに合わせた長さ毎に分割することが好ましい。誘電コイル7を、可動体8の長さに合わせて分割することにより、可動体8の一つ一つのエネルギーを回収することができる。
The 1st channel |
The
図3は本願発明の1つの可動体8が1サイクルするときのエネルギー収支を説明するための模式図である。
第1通路1の底部から永久磁石9を装着した複数の可動体8を間欠的に順次浮上させ、この過程で誘電コイル7に電流を発生させることができる。次いで第2通路2を落下させることでも誘電コイル7に電流を発生させることができる。
本発明の効果を試算すると、例えば相対的に高密度の流体5を水、相対的に低密度の流体6を空気とした場合、可動体8が第1通路1、第1誘導路3、第2通路2及び第2誘導路4(以下これをツインパスウェイという。)を1サイクル移動する時、浮力と落下力から得られるエネルギーは、理論上補給水の位置エネルギーに等しい。
FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the energy balance when one
A plurality of
When the effect of the present invention is calculated, for example, when the relatively high-
即ち、浮力エネルギーをEuとすると、浮力エネルギー(Eu)は〔式1〕で表される。
浮力エネルギー(Eu)と落下エネルギー(Ed)を合計したエネルギー(Eu+Ed)は〔式3〕で表すことができる。
可動体8の1つが本願のツインパスウェイを1周するときに発生する電気エネルギーの理論値は、浮上と落下を合せて〔式5〕となる。ただし、効率は1で摩擦・抵抗は含めない。
図4は、本願発明の第1及び第2通路の長さによる理論発電量を示すグラフである。
上記理論値及び図4に示したグラフより、例えば、第1通路1及び第2通路2の高さを50mとした場合、本発明のリニア発電機で得られる最大の電力は1,000KWであり、この時、毎秒2tの水を補給する必要がある。この装置を複数連結した施設を建造することにより必要な大容量電力を得ることが出来る。
FIG. 4 is a graph showing the theoretical power generation amount according to the lengths of the first and second passages of the present invention.
From the above theoretical value and the graph shown in FIG. 4, for example, when the height of the
以下に図5及び図6に基づいて本願発明の作用を示す。
図5は本発明のリニア発電の仕組みを示す作動図であり、気密室が第1通路の直下に設けられた場合を示した。第1通路1の上端部には、可動体8に飛び出し力を与えるコイルが設置された。
図5(1)は、可動体8が第1通路1の下端に設置された気密室12に入るまでを示した。第2通路2に充填された相対的に低密度の流体6の中を落下した可動体8は、第2誘導路4に入り、第2誘導路4の下り斜面を滑降して気密室12の導入口15に到達する。この時、気密室12は、相対的に高密度の流体5が排出されて空の状態にある。排水口17の第3開閉部16は閉鎖され、第1開閉部19が開放されると可動体8が気密室12に導入される。
図5(2)は、高密度の流体5を気密室12に導くまでを示した。可動体8が気密室12に導入された後、第1開閉部19は閉鎖され、送出口14の第2開閉部13を開放すると、第1通路1より相対的に高密度の流体5が気密室12に流入する。
The operation of the present invention will be described below with reference to FIGS.
FIG. 5 is an operation diagram showing the mechanism of linear power generation according to the present invention, and shows a case where an airtight chamber is provided immediately below the first passage. At the upper end of the
FIG. 5 (1) shows the time until the
FIG. 5B shows the process until the high-
図5(3)は、可動体8が第1通路1を浮上し第1誘導路へ移動するまでを示した。気密室12が相対的に高密度の流体5で満たされると可動体8は、浮力により上昇し、送出口14を通って第1通路1を浮上する。可動体8が送出口14を通過した後、第2開閉部13は閉鎖される。第1通路1を浮上した可動体8は第1通路上端部に巻装されたコイルに瞬時電流を通じることによって生じた磁場により飛び出す力を得て第1通路1を飛び出し第1誘導路3に入り、下り傾斜を有するバイパス20を滑降する。
図5(4)は、可動体8が第2通路2を移動し第2誘導路4に入り、気密室12では相対的に高密度の流体5を外部へ排出するまでの状態を示した。第1誘導路3を滑降した可動体8は第2通路2を落下し、第2誘導路4に入る。この時、気密室12では排水口17の第3開閉部16が開放され、気密室内の相対的に高密度の流体5が気密室外に排出される。
図5の(1)から(4)を繰り返すと、第1通路1、第2通路2に巻装された誘電コイル7は、近接した可動体8に装着された永久磁石9との電磁誘導作用により誘電コイル7に電気エネルギーが発生し、エネルギー変換が行われる。
FIG. 5 (3) shows the time until the
FIG. 5 (4) shows a state in which the
When (1) to (4) of FIG. 5 are repeated, the
図6は、本発明のリニア発電の仕組みを示す作動図であり、第2通路の直下に設け場合を示した。また、第1通路1の上端部には、可動体8に飛び出し力を与えるコイルを設置した。
図6(1)は、可動体8が第2通路2を移動して気密室12に入るまでを示した。気密室12の上部に設けられた導入口15の第1開閉部19と気密室12の下部に設けられた排出口17の第3開閉部16が開放され、第2開閉部13が閉鎖された状態であり、気密室内にあった相対的に高密度の流体5は排出口17より排出され、気密室内は空の状態にある。流体5を排出した後、第3開閉部16は閉鎖される。第2通路2を落下した可動体8は導入口15から気密室12に入る。
図6(2)は、気密室12に高密度の流体5を導くまでを示した。可動体8が気密室12に導入された後、気密室12の第1開閉部19を閉鎖し第2開閉部13を開放すると気密室12に相対的に高密度の流体5が流入する。
FIG. 6 is an operation diagram showing the mechanism of linear power generation according to the present invention, and shows a case where it is provided directly under the second passage. In addition, a coil that applies a jumping force to the
FIG. 6 (1) shows that the
FIG. 6B shows the process until the high-
図6(3)は、可動体8が第2誘導路4を通り第1通路1へ移動するまでを示した。気密室12が相対的に高密度の流体5で満たされると、浮力を得た可動体8は、緩やかな上り傾斜となっている第2誘導路4を移動し第1通路1に到達する。この時第1通路1には気密室12に補給された量と同量の相対的に高密度の流体が補給管18から補給される流体補給手段を有する。
図6(4)は、第1通路1を進行した可動体8が第1誘導路3を経由して第2通路2に移動し、気密室12では高密度の流体5を系外へ排出するまでの状態を示した。第1通路1の下端に到達した可動体8は第1通路1を浮上する。第1通路1の上端にはコイルが巻装され、瞬時電流を通じることにより可動体8に飛び出す力を与える。第1通路1を飛び出した可動体8は第1誘導路に入り、下り傾斜に形成されたバイパス20を滑降して第2通路2に入り、ここを落下する。この時、気密室12では第1開閉部19と第3開閉部16が開放され気密室内の相対的に高密度の流体5が系外に排出される。
図6の(1)から(4)を繰り返すと、第1通路1、第2通路2に巻装された誘電コイル7は、近接した可動体8に装着された永久磁石9との電磁誘導作用により誘電コイル7に電気エネルギーが発生し、エネルギー変換が行われる。
FIG. 6 (3) shows the time until the
6 (4), the
When (1) to (4) in FIG. 6 are repeated, the
第1通路1及び第2通路2は、地表より垂直に延びる塔に支えられた断面が円形の筒であり、ともに内径が2mで、高さは第1通路1が18m、第2通路2が15mであった。第1通路1と第2通路2は6mの間隔をもって平行に垂直に設置された。第1通路1の上端部は第2通路2の上端部に比べ3m高い位置に設定された。第1通路1及び第2通路2は、磁性体を含まないコンクリートで形成された円筒内壁の外側に直径5mmの銅線を約100本を束にして塩化ビニルで被覆した銅線を第1、第2通路の円筒内壁の外径にあわせて巻き、高さ3m毎の分巻きコイルとしたものを第1、第2通路1,2の全長にわたって積層し、誘電コイル7とした。誘電コイル7の外側は鉄筋コンクリートで補強した。
第1通路1の上端部と第2通路2の上端部の間には第1誘導路3が接続された。第1誘導路3は第1通路1の上端部から、第2通路2向かって下り斜面を有するステンレススチール製のバイパス20であった。バイパス20は両側にガイド(手摺り)を有する横幅2mの滑り台で、第2通路2に向かって水平面より約30°の下りのスロープを形成した。
The
A
第1誘導路3のバイパス20の入口が形成された反対側の壁には第1通路1に充填された流体5を補給する補給管18が形成されその先端は高圧用スプレイノズルが付属された。補給管18よりもさらに高い位置で第1通路1の延長上には可動体8をバイパス20に導く誘導板(図示しない)が設置された。誘導板の平らな面はバイパス20入り口に面するよう斜めに設置されて、第1通路1を浮上した可動体8がその慣性力によって跳ね上がったときに、誘導板に衝突し、その反動で可動体8がバイパス20に導かれるよう角度が調節された。
第1誘導路3のバイパス20出口は、第2通路2の上端部に接続された。
第2通路2は下端出口において第2誘導路4に接続された。第2誘導路4は第2通路2との接続部より、第1通路1の直下に設けられた気密室12に向かって約30°の下り傾斜を形成し、その先端において気密室12の導入口15に接続された。
A
The
The
気密室12は室内の縦、横、がいずれも内径2m、高さが3mの箱形の鉄筋コンクリート製の構造物であり、真上に第1通路1を接続していた。第2通路2側の側面には縦2.5m×横2mの導入口15が開口しており、第1開閉部19が開閉自在に設置された。
気密室12の上面には直径2mの円形の送出口14が形成され、第2開閉部13が開閉自在に設置された。導入口15に対向する側面底部には、直径1mの排出口17が開口しており、第3開閉部16が設置された。
第1乃至第3開閉部19,13,16は格子シャッターと平板シャッターの2重構造からなる水中開閉具であり、コンピュータによりその開閉が制御された。
The
A
The first to third opening /
第1通路1、第1誘導路3、第2通路2、第2誘導路4でなるツインパスウェイを循環する可動体8は、直径1.6m、高さ2mの円柱形状で高密度ポリエチレン製で、ガラス繊維により強化された。その底部には厚さ2cmの鉛の板を鋲止めした。可動体8の側面には幅10cm深さ5cmの溝11を4箇所に可動体8の進行方向に対して30°傾けて形成した。可動体8の側面周囲には異方性フェライト磁石(ドーナッツ型、外径10cm、内径6cm、厚さ2cm)の500個を均一に且つ互いに接触しないように埋込んだ。
可動体8は油性ウレタン塗料を使用して全体をコーティングした、可動体8の総重量は2000kgで比重は0.5であった。
第1通路1には相対的に高密度の流体5として水を満たした。第2通路2には相対的に低密度の流体6として空気を満たした。
The
The
The
上記のとおり組立てた本願発明のリニア発電装置に12個の可動体8を互いにS極とS極、N極とN極が向かい合うようにセットし3秒1個ずつの可動体8が第1通路1を浮上させ、第2通路2を落下させた。1回の浮上のために気密室12から排出される水の量は9.4tであり、3秒ごとに9.4tの水を補給管18より補給した。
その結果、830kwの発電量が得られた。
Twelve
As a result, a power generation amount of 830 kW was obtained.
気密室12の側面の排出口17から放出された流体5は、立地条件や設置用途により放流又は再利用することができる。放出する物質も典型的には水であり、無公害の物であることから、環境を破壊又は汚染することがない。また、装置の構造も簡単で、縦型・横型等立地条件に合わせて建造できる。自然環境にも左右されず、補給する物質も再利用が可能できることから経済的でクリーンで無公害な発電装置として最適である。
本願発明のリニア発電装置の建設費用は、他のどの設備に比しても少なく、必要な敷地を確保すれば、特別の立地条件も必要なく「いつでも・どこでもだれでも」利用でき、最も簡素な設備を提供することができる。
例えば、全国規模でなく、市区町村単位の限られた範囲や工場等個別施設用途でも建設できる。また、砂漠のような荒地でもオアシスなどがあり、必要な水量を補給できれば設置が可能であることから、自然エネルギーを利用した発電設備として好適である。
The
The construction cost of the linear power generator of the present invention is lower than that of any other equipment, and if the necessary site is secured, it can be used "anytime, anywhere" without any special location conditions. Facilities can be provided.
For example, it can be constructed not only on a nationwide scale, but also for a limited range of municipalities or for individual facilities such as factories. In addition, there is an oasis in a wasteland such as a desert, and it can be installed if the necessary amount of water can be supplied. Therefore, it is suitable as a power generation facility using natural energy.
1 第1通路
2 第2通路
3 第1誘導路
4 第2誘導路
5 相対的に高密度の流体
6 相対的に低密度の流体
7 誘電コイル
8 可動体
9 永久磁石
10 (可動体の)錘
11 (螺旋状の)溝
12 気密室
13 第2開閉部
14 送出口
15 導入口
16 第3開閉部
17 排出口
18 補給管
19 第1開閉部
20 バイパス
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記第1通路に満たされた相対的に高密度の流体、
前記第2通路に満たされた相対的に低密度の流体、
その内側または外側に少なくとも一つの永久磁石を装着し、前記第1通路と前記第2通路に満たされた流体の密度の差を利用して、前記第1通路と前記第2通路を順に進行する複数個の可動体、
前記第1通路と前記第2通路のそれぞれをその端部において互いに連通する第1誘導路と第2誘導路、及び
前記第1通路と前記第2通路の全長にわたって巻装された誘電コイルからなるリニア発電装置であって、
前記第1誘導路と前記第2誘導路に設けられた前記可動体の移動手段を有し、
前記第1誘導路に設けられた前記可動体の移動手段は、前記第1通路と第2通路との間に設置されたスロープであり、
前記第2誘導路に設けられた前記可動体の移動手段は、前記第2通路と第1通路との間に設置されたスロープ、及び、前記第2誘導路と前記第1通路との間、または前記第2誘導路と前記第2通路との間に設置され、3方に開閉部を備えた気密室であり、
該気密室に、1回の浮上のために前記気密室から相対的に高密度の流体が系外に排出され、前記第2通路を落下した前記可動体が入り、
前記可動体を受け入れるために失われた流体を補給する流体補給手段を有し、
前記可動体は、該可動体が前記第1通路と前記第2通路を進行するとき、進行の方向を決定する進行方向決定手段を有し、
前記可動体に装着される前記永久磁石は複数であり、前記永久磁石のS極同士、N極同士がそれぞれ同一方向を向いて配され、
前記N極とS極曲を結ぶ線が、前記可動体の進行方向と平行であり、
前記第2通路を落下する前記可動体のN極とS極の向きは可動体毎に互いに逆向きに送出され、
前記可動体の進行方向決定手段は、錘、尾羽根及び尾鰭から選ばれたい少なくとも一つであり、
前記可動体の側面には前記可動体が前記第1通路と前記第2通路を進行するとき、流体の流路となる溝が設けられ、
前記溝は、前記可動体を直進進行させるための回転運動を与える前記可動体の進行方向に対し一定の傾きを持った螺旋形状であることを特徴とするリニア発電装置。
A first passage and a second passage which are made of two cylindrical shapes and are installed in a direction perpendicular to the ground;
A relatively dense fluid filled in the first passage;
A relatively low density fluid filled in the second passage;
At least one permanent magnet is mounted on the inner side or the outer side, and the first passage and the second passage are sequentially advanced using the difference in density of the fluid filled in the first passage and the second passage. A plurality of movable bodies,
Each of the first passage and the second passage includes a first guide passage and a second guide passage communicating with each other at the end thereof, and a dielectric coil wound over the entire length of the first passage and the second passage. A linear power generator,
The moving means of the movable body provided in the first guide path and the second guide path,
The moving means of the movable body provided in the first guide path is a slope installed between the first passage and the second passage,
The moving means of the movable body provided in the second guiding path includes a slope installed between the second passage and the first passage, and between the second guiding path and the first passage, Or an airtight chamber installed between the second guideway and the second passage and having an opening / closing part in three directions;
A relatively high-density fluid is discharged from the airtight chamber out of the system for the purpose of rising once, and the movable body that has fallen through the second passage enters the airtight chamber,
Fluid replenishing means for replenishing fluid lost to receive the movable body;
The movable body has traveling direction determining means for determining a traveling direction when the movable body travels in the first passage and the second passage,
There are a plurality of permanent magnets mounted on the movable body , and the S poles and N poles of the permanent magnets are arranged in the same direction,
A line connecting the N pole and S pole bend is parallel to the traveling direction of the movable body,
The directions of the N pole and the S pole of the movable body falling through the second passage are sent in opposite directions for each movable body,
The traveling direction determination means of the movable body is at least one desired to be selected from a weight, a tail feather and a tail fin,
A groove serving as a fluid flow path is provided on a side surface of the movable body when the movable body travels through the first passage and the second passage.
The linear power generator according to claim 1, wherein the groove has a spiral shape having a certain inclination with respect to a traveling direction of the movable body that gives a rotational motion for causing the movable body to advance straight.
前記第2通路に満たされた相対的に低密度の流体が空気であることを特徴とする請求項1に記載のリニア発電装置
The relatively dense fluid filled in the first passage is water;
The linear power generator according to claim 1, wherein the relatively low-density fluid filled in the second passage is air.
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