JP6908326B1 - Renewable energy turbine - Google Patents
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Abstract
【課題】水力発電、地熱発電、波力発電を極小規模で行うことを可能とする。【解決手段】多数の磁石のうち半数の向きが逆になっている第一の永久磁石群を円形に配置した回転磁石盤6と、前記回転磁石盤6の回転軸に対して垂直な向きの第2の永久磁石で構成されるステータ磁石7を前記回転磁石盤6の外側近傍に備え、ステータ磁石7を適切なタイミングで動かすことによって回転を維持する回転磁石装置と、液体または気体を圧力室に取り込みピストン4による往復運動を実現する往復運動機構とを備え、両者をドライブとフィードバックの関係で適切にリンクすることにより回転磁石盤6の回転を維持する超小型のタービンを実現する。【選択図】図1PROBLEM TO BE SOLVED: To perform hydroelectric power generation, geothermal power generation, and wave power generation on a very small scale. SOLUTION: A rotating magnet board 6 in which a first permanent magnet group in which half of a large number of magnets are reversed in direction is arranged in a circle, and a direction perpendicular to the rotation axis of the rotating magnet board 6. A stator magnet 7 composed of a second permanent magnet is provided near the outside of the rotary magnet board 6, and a rotary magnet device that maintains rotation by moving the stator magnet 7 at an appropriate timing, and a pressure chamber for liquid or gas. It is equipped with a reciprocating motion mechanism that realizes a reciprocating motion by the intake piston 4, and by appropriately linking the two in a drive and feedback relationship, an ultra-compact turbine that maintains the rotation of the rotating magnet plate 6 is realized. [Selection diagram] Fig. 1
Description
本発明は、小規模発電を可能とする、極少量の水または空気で高速回転する自然エネルギータービンに関するものである。 The present invention relates to a renewable energy turbine that rotates at high speed with a very small amount of water or air, which enables small-scale power generation.
発電は、火力発電や原子力発電など蒸気タービンを使ったものが主流である。 The mainstream of power generation uses steam turbines such as thermal power generation and nuclear power generation.
しかし、いずれの発電方式にも問題がある。火力発電は二酸化炭素排出問題、原子力発電は核廃棄物の問題があり、高濃度核廃棄物は何万年も隔離管理しなければならない。特に火力発電は、地球温暖化の原因となる二酸化炭素を大量に排出するため緊急に止める必要があるといわれている。昨今の異常気象の原因は地球温暖化にあるとされ、一度温暖化が始まると温室効果ガスである水蒸気が増え、それによって大気に含まれる二酸化炭素がさらに増えるという暴走状態に陥るといわれているのである。 However, there are problems with both power generation methods. Thermal power generation has a problem of carbon dioxide emissions, nuclear power generation has a problem of nuclear waste, and high-concentration nuclear waste must be isolated and managed for tens of thousands of years. In particular, thermal power generation is said to need to be stopped urgently because it emits a large amount of carbon dioxide, which causes global warming. It is said that the cause of abnormal weather these days is global warming, and once warming begins, water vapor, which is a greenhouse gas, increases, which causes a runaway state in which carbon dioxide contained in the atmosphere further increases. It is.
一方、自然エネルギーによる発電はというと、水力発電だけでは到底足りず、風力発電や太陽光発電は天候に左右されるという問題があった。 On the other hand, when it comes to power generation using natural energy, there is a problem that hydroelectric power generation alone is not enough, and wind power generation and solar power generation are affected by the weather.
この改善策として、比較的安定している水力発電、地熱発電、波力発電を普及させることが考えられるが、水あるいは空気の流量が少ないと全く発電に至らないという特性があり、膨大な流量を扱う施設を必要とし、設備投資額が莫大となる問題があった。 As a remedy for this, it is conceivable to popularize relatively stable hydroelectric power generation, geothermal power generation, and wave power generation. There was a problem that the amount of capital investment was enormous because it required a facility to handle the power generation.
解決しようとする問題点は、水力発電、地熱発電、波力発電の設備が大掛かりである点である。 The problem to be solved is that the facilities for hydroelectric power generation, geothermal power generation, and wave power generation are large-scale.
本発明は、永久磁石により往復運動を回転運動に変換する回転磁石装置を備えるとともに、水や空気などの流動物質により往復運動する往復運動機構を備え、両者をドライブとフィードバックの関係で適切にリンクすることにより、ある程度の圧力を有する流動物質があれば僅かな流量でも回転するように構成したことを特徴とする。 The present invention includes a rotary magnet device that converts reciprocating motion into rotary motion using a permanent magnet, and also includes a reciprocating motion mechanism that reciprocates with a fluid substance such as water or air, and links the two appropriately in terms of drive and feedback. By doing so, it is characterized in that it is configured to rotate even with a small flow rate if there is a fluid substance having a certain pressure.
本発明の自然エネルギータービンは小型で、気体液体の両方に使え、しかも僅かな流量で回転するため、水力発電、地熱発電、波力発電を極めて小規模にすることができる。ちなみに波力発電は、波の上下運動を直接回転運動に変換するのではなく、空気または水に圧力を加えるためのポンピングに使うことになる。こうした小規模発電が各地域あるいは各家庭に普及すれば地球温暖化対策として大いに貢献するはずである。 Since the renewable energy turbine of the present invention is small, can be used for both gas and liquid, and rotates at a small flow rate, hydroelectric power generation, geothermal power generation, and wave power generation can be made extremely small. By the way, wave power generation is used for pumping to apply pressure to air or water, instead of directly converting the vertical motion of the wave into rotational motion. If such small-scale power generation spreads to each region or household, it should greatly contribute to global warming countermeasures.
一般的に販売されている長さ3cmの棒磁石を使用して説明する。 This will be described using a bar magnet having a length of 3 cm, which is generally sold.
図1は、本発明装置の1実施例の一部断面を示す側面図と平面図であって、断面部分は流体の圧力を動力源とする往復運動機構である。 FIG. 1 is a side view and a plan view showing a partial cross section of an embodiment of the apparatus of the present invention, and the cross section is a reciprocating motion mechanism powered by fluid pressure.
往復運動機構は、流動物質が充填される圧力室とシリンダーから成り、圧力室には切換弁2が、シリンダーにはピストン4が内蔵されている。太い矢印は流動物質の流れを示している。
The reciprocating motion mechanism consists of a pressure chamber filled with a fluid substance and a cylinder, and a
また、回転磁石盤6には16個の磁石が円形に固定されており、その半数は極性が逆になっている。ちなみに、磁石はN極を濃い色で表現している。また、この16個の磁石を回転磁石と呼ぶことにする。 Further, 16 magnets are fixed to the rotating magnet board 6 in a circular shape, and half of them have opposite polarities. By the way, the magnet expresses the north pole in a dark color. Further, these 16 magnets will be referred to as rotating magnets.
ステータ磁石7は、回転磁石の配置間隔以上の幅が必要なので、本実施例では4本の磁石とこれを束ねる固定部材で構成される。
Since the
また、ステータ磁石7は回転磁石との間に発生する大きな力に逆らう方向に動かすように構成しなければならないが、できる限り小さい力でこれを実行したいので、磁石の中心付近を図のように回転可能に支持して、磁石固定部材の一部をレバーとして機能させ、傾けることで移動と同等の効果を実現している。
Further, the
このレバーを駆動するピストン4は切換弁2によって圧力方向が切り換えられ、切換弁2には回転体に備えられたクランクからのフィードバックリンク9によって回転を維持する最適なタイミングが伝えられる。
The pressure direction of the
図2に示すように、レバーとピストン4はドライブリンク10を介して接続され、2個のステータ磁石同士は連結棒11で連結されている。
As shown in FIG. 2, the lever and the
図3に示すように、回転磁石盤上の回転磁石は高さが一定ではない。理由は回転を維持するためであり、同時に回転方向を決定する役目もある、本発明の一番重要な特徴である。 As shown in FIG. 3, the height of the rotating magnet on the rotating magnet board is not constant. The reason is to maintain the rotation, and at the same time, it also has a role of determining the rotation direction, which is the most important feature of the present invention.
図3は、回転磁石盤6の回転位置の重要な位置4か所ABCDについて、回転磁石を基準にしたときのステータ磁石に加わる力を矢印で示した説明図である。各位置においてステータ磁石の高さが違った場合を何通りか示しているが、回転モーメントは無視している。 FIG. 3 is an explanatory view showing the force applied to the stator magnet with respect to the rotating magnet at four important positions ABCD of the rotating magnet board 6 by arrows. There are several cases where the height of the stator magnet is different at each position, but the rotational moment is ignored.
A−1とA−2は、縦方向の力に逆らってこの程度の高さを維持すれば、少しくらい高さが違っても縦方向も横方向も加わる力に大きな違いは無いことを示している。 A-1 and A-2 show that if the height is maintained at this level against the vertical force, there is no big difference in the force applied in the vertical and horizontal directions even if the height is slightly different. ing.
B−1、B−2、B−3は、回転磁石の極性が逆になるところにステータ磁石が来た時を示し、どの場合も縦方向には力が加わらないが、横方向は、B−1ではブレーキとなり、B−2ではニュ−トラル状態、B−3ではかなりの力で回転する方向に力が発生することを示している。ブレーキ状態を避けるためにはステータ磁石7は常に縦方向の力に逆らって動作し、B−1の状態を避けるようにする。
B-1, B-2, and B-3 indicate when the stator magnet comes to the place where the polarity of the rotating magnet is reversed. In any case, no force is applied in the vertical direction, but B in the horizontal direction. -1 indicates that it becomes a brake, B-2 indicates that it is in a neutral state, and B-3 indicates that a force is generated in the direction of rotation with a considerable force. In order to avoid the braking state, the
CとDについては、縦方向の力が逆なだけなので説明を省略する。 The description of C and D will be omitted because the vertical forces are only opposite.
図4は、ステータ磁石の振れ幅 が大きい場合と小さい場合を示した図である。 FIG. 4 is a diagram showing a case where the runout width of the stator magnet is large and a case where the runout width is small.
CASE−1は、流動物質の圧力が弱いか負荷が大きいために、回転体の回転数が少なくなり、そのためにピストン4の動作幅が大きくなった場合を示している。
CASE-1 shows a case where the rotation speed of the rotating body is reduced because the pressure of the fluid material is weak or the load is large, and therefore the operating width of the
CASE−2は、流動物質の圧力が強いために、回転が速くなり、ピストンの動作幅が小さくなった場合を示している。いずれの場合もB−1,D−1のブレーキ状態になることを避けることによって回転を維持しているのである。 CASE-2 shows a case where the rotation speed is increased and the operating width of the piston is reduced due to the strong pressure of the fluid substance. In either case, the rotation is maintained by avoiding the brake states of B-1 and D-1.
回転磁石盤6の近傍にコイルを設置すれば発電できるし、クランクシャフト8に別の小型発電機を接続しても発電可能である。こうしておいて、高所の水をホースなどで接続すれば超小型の水力発電装置となる。地熱の場合は、噴き出した蒸気をそのまま接続すれば良い。波力はポンピングで空気を圧縮するか水をくみ上げて使用することになる。
Power can be generated by installing a coil in the vicinity of the rotating magnet board 6, or by connecting another small generator to the
1 ハウジング
2 切換弁
3 弁心棒
4 ピストン
5 ピストンロッド
6 回転磁石盤
7 ステータ磁石
8 クランクシャフト
9 フィードバックリンク
10 ドライブリンク
11 連結棒
1
10 drive link
11 Connecting rod
Claims (1)
Priority Applications (1)
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JP2021034173A JP6908326B1 (en) | 2021-03-04 | 2021-03-04 | Renewable energy turbine |
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Citations (3)
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---|---|---|---|---|
JP2003111382A (en) * | 2001-09-28 | 2003-04-11 | Hitoshi Tanaka | Magnetic prime mover |
JP2004129353A (en) * | 2002-10-01 | 2004-04-22 | Terumasa Yamaguchi | Continuously rotating arrangement with magnet |
WO2013018610A1 (en) * | 2011-07-29 | 2013-02-07 | Takara Mamoru | Magnetic eco engine |
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