JP7218977B1

JP7218977B1 - power storage device

Info

Publication number: JP7218977B1
Application number: JP2022141891A
Authority: JP
Inventors: 伸幸谷口
Original assignee: T Betz
Current assignee: T Betz
Priority date: 2022-09-07
Filing date: 2022-09-07
Publication date: 2023-02-07
Anticipated expiration: 2042-09-07
Also published as: JP2024037221A

Abstract

【課題】良好な出力で発電可能な蓄電装置を提供する。【解決手段】蓄電装置１００は、不動柱１０、運動体２０、第１発電ユニット４０、第２発電ユニット５０及び制限部材３０を備える。運動体２０のシャフト２１は、円筒部２３０及び第１ネジ部２４を有する。不動柱１０は、第１ネジ部２４と噛み合う第２ネジ部１２と、ネジ非形成部１３を有する。ワイヤー２で吊り下げられた運動体２０を落下させることにより、運動体２０は、落下運動と、第１ネジ部２４と第２ネジ部１２の噛み合いによる第１回転運動を行いながら下降し、シャフト２１が制限部材３０に到達すると、運動体２０は慣性による第２回転運動を行う。第１発電ユニット４０は、落下運動に伴うワイヤー２の移動に基づいて発電し、第２発電ユニット５０は、第１回転運動だけでなく第２回転運動に基づき発電する。【選択図】図１A power storage device capable of generating power with good output is provided. A power storage device (100) includes a stationary post (10), a moving body (20), a first power generation unit (40), a second power generation unit (50), and a limiting member (30). A shaft 21 of the moving body 20 has a cylindrical portion 230 and a first screw portion 24 . The immovable post 10 has a second threaded portion 12 that meshes with the first threaded portion 24 and a non-threaded portion 13 . By dropping the moving body 20 suspended by the wire 2, the moving body 20 descends while performing the dropping motion and the first rotational motion due to the meshing of the first threaded portion 24 and the second threaded portion 12. When 21 reaches the limiting member 30, the moving body 20 performs a second rotational motion due to inertia. The first power generation unit 40 generates power based on the movement of the wire 2 accompanying the falling motion, and the second power generation unit 50 generates power based on not only the first rotational motion but also the second rotational motion. [Selection drawing] Fig. 1

Description

本発明は、蓄電装置に関する。 The present invention relates to a power storage device.

特許文献１には、重力を利用して発電する蓄電装置が記載されている。特許文献１に記載の装置は、物体が浮く水面に高低差を発生させ、持ち上げた物体を落下させることでエネルギーを発生させ、そのエネルギーで発電機を回転させる。 Patent Literature 1 describes a power storage device that generates power using gravity. The device described in Patent Literature 1 generates a height difference on a water surface on which an object floats, drops the lifted object to generate energy, and uses the energy to rotate a generator.

特開２０２０－１９０２４３号公報JP 2020-190243 A

特許文献１に記載の装置は、錘を水中に下すことで、物体と水に位置エネルギーを蓄積し、錘を水から引き抜くことで、位置エネルギーを電力に変換し、一種の蓄電装置として機能する。 The device described in Patent Document 1 accumulates potential energy in an object and water by lowering the weight into water, and converts the potential energy into electric power by withdrawing the weight from the water, thereby functioning as a kind of power storage device. .

しかしながら、特許文献１に記載の装置は、貯水槽が必要になる等、構成が大がかりであるにもかかわらず、水位の変化で蓄積できるエネルギーは小さく、蓄電池としては改善の余地がある。 However, although the device described in Patent Document 1 has a large-scale configuration, such as the need for a water tank, the energy that can be stored when the water level changes is small, and there is room for improvement as a storage battery.

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、改善された蓄電装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an improved power storage device.

上記目的を達成するため、本発明に係る蓄電装置は、
鉛直方向に沿う軸線を中心に形成された円柱状の外形を有し、地面に対して不動である不動柱と、
前記不動柱が挿入されるシャフトを備え、落下運動、及び、前記軸線を中心とする回転運動を行うことが可能な運動体と、
前記運動体の前記落下運動による運動エネルギーを電力に変換する第１発電ユニットと、
前記運動体の前記回転運動による運動エネルギーを電力に変換する第２発電ユニットと、
前記不動柱に設けられ、前記シャフトの前記鉛直方向における位置の下限を定める制限部材と、を備え、
前記シャフトは、
前記軸線を中心に形成された円筒部と、
前記円筒部の下方に位置する第１ネジ部と、を有し、
前記不動柱は、
前記不動柱の外周に形成され、前記第１ネジ部と噛み合う第２ネジ部と、
前記第２ネジ部と前記制限部材の間に位置し、前記第１ネジ部と噛み合うネジが形成されていない部分であるネジ非形成部と、を有し、
前記回転運動は、
前記第１ネジ部と前記第２ネジ部の噛み合いによって前記運動体が前記落下運動に応じて行う第１回転運動と、
前記第１回転運動の後に前記運動体が慣性によって行う第２回転運動と、を含み、
ワイヤーで吊り下げられた前記運動体を落下させることにより、前記運動体は、前記落下運動及び前記第１回転運動を行いながら前記不動柱に対して下降していき、
前記シャフトが前記制限部材に到達すると、前記運動体は前記第２回転運動を行い、
前記第１発電ユニットは、前記落下運動に伴う前記ワイヤーの移動に基づいて発電し、
前記第２発電ユニットは、前記第１回転運動だけでなく前記第２回転運動に基づき発電する。 In order to achieve the above object, the power storage device according to the present invention includes:
an immovable pillar that has a cylindrical outer shape centered on an axis along a vertical direction and that is immovable with respect to the ground;
a moving body having a shaft into which the immovable column is inserted and capable of performing a falling motion and a rotating motion about the axis;
a first power generation unit that converts kinetic energy generated by the falling motion of the moving body into electric power;
a second power generation unit that converts kinetic energy generated by the rotational motion of the moving body into electric power;
a limiting member provided on the immovable post and determining the lower limit of the position of the shaft in the vertical direction;
The shaft is
a cylindrical portion formed around the axis;
a first threaded portion positioned below the cylindrical portion;
The immovable pillar is
a second threaded portion formed on the outer periphery of the immovable post and engaged with the first threaded portion;
a non-threaded portion positioned between the second threaded portion and the restricting member and having no threads that mesh with the first threaded portion;
The rotational motion is
a first rotational motion performed by the moving body according to the falling motion by engagement of the first threaded portion and the second threaded portion;
a second rotational motion performed by the moving body due to inertia after the first rotational motion;
By dropping the moving body suspended by a wire, the moving body descends with respect to the stationary column while performing the dropping motion and the first rotational motion,
when the shaft reaches the restricting member, the moving body performs the second rotational motion;
The first power generation unit generates power based on movement of the wire accompanying the falling motion,
The second power generating unit generates power based on the second rotary motion as well as the first rotary motion.

前記円筒部の外周には出力ギアが形成され、
前記第２発電ユニットは、前記運動体の前記回転運動に伴って前記出力ギアと噛み合って回転する入力ギアと、前記入力ギアの回転動作に基づき発電するギア回転発電機と、を備える、ようにしてもよい。 An output gear is formed on the outer periphery of the cylindrical portion,
The second power generation unit includes an input gear that engages with and rotates with the output gear as the moving body rotates, and a gear rotation generator that generates power based on the rotation of the input gear. may

前記第２発電ユニットは、前記運動体の前記回転運動に応じた前記ワイヤーの回転に基づき発電するワイヤー回転発電機を備える、ようにしてもよい。 The second power generation unit may include a wire rotation power generator that generates power based on the rotation of the wire according to the rotational motion of the moving body.

前記蓄電装置は、
磁石とコイルを有し、前記磁石と前記コイルの電磁誘導によって発電する第３発電ユニットをさらに備え、
前記磁石は、前記軸線に沿って延びる棒状に形成され、
前記コイルは、前記運動体が前記落下運動及び前記回転運動を行う過程において、前記磁石の外周を取り囲む位置に形成され、
前記磁石及び前記コイルの一方は前記運動体に設けられ、他方は前記不動柱に設けられる、ようにしてもよい。 The power storage device
further comprising a third power generation unit having a magnet and a coil and generating power by electromagnetic induction of the magnet and the coil;
The magnet is formed in a bar shape extending along the axis,
the coil is formed at a position surrounding the outer periphery of the magnet in the course of the moving body performing the falling motion and the rotating motion;
One of the magnet and the coil may be provided on the moving body, and the other may be provided on the stationary column.

前記磁石は、前記運動体の前記円筒部の中に設けられ、
前記不動柱は、前記磁石を収容可能に中空状に形成されている、ようにしてもよい。 The magnet is provided in the cylindrical portion of the moving body,
The fixed column may be formed in a hollow shape so as to accommodate the magnet.

前記入力ギアは、前記円筒部を挟んで一対ある、ようにしてもよい。 A pair of the input gears may be provided with the cylindrical portion interposed therebetween.

前記運動体は、前記円筒部の外周面が向く方向に突出し、錘が吊り下げられたアームを複数備える、ようにしてもよい。 The moving body may include a plurality of arms protruding in a direction in which the outer peripheral surface of the cylindrical portion faces and from which weights are suspended.

前記第１発電ユニットは、発電機及びモーターの機能を有するモータージェネレーターを備え、
前記第１ネジ部は、前記第２ネジ部と噛み合うことが可能である噛み合い状態と、前記第２ネジ部との噛み合いが解除される解除状態とに変化可能なセパレート型のネジであり、
前記運動体が前記落下運動及び前記回転運動を行っている場合は、前記第１ネジ部は前記噛み合い状態であり、
前記運動体が前記第２回転運動を止めた後、前記第１ネジ部は前記噛み合い状態から前記解除状態にされ、前記モータージェネレーターは、前記モーターとしての機能により、前記ワイヤーで前記運動体を吊り上げる、ようにしてもよい。 The first power generation unit includes a motor generator having the functions of a generator and a motor,
The first screw portion is a separate screw that can change between a meshing state in which it can mesh with the second thread portion and a released state in which meshing with the second thread portion is released,
when the moving body is performing the falling motion and the rotating motion, the first screw portion is in the meshing state;
After the moving body stops the second rotational motion, the first threaded portion is changed from the engaged state to the disengaged state, and the motor generator functions as the motor to lift the moving body with the wire. , may be

本発明によれば、良好な出力で発電可能な蓄電装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the electrical storage apparatus which can generate electric power with a favorable output can be provided.

本発明の第１実施形態に係る蓄電装置の満充電状態での概略正面図。1 is a schematic front view of a power storage device in a fully charged state according to a first embodiment of the present invention; FIG. 本発明の第１実施形態に係る蓄電装置の放電状態での概略正面図。1 is a schematic front view of a power storage device in a discharged state according to a first embodiment of the present invention; FIG. 第１実施形態に係る第１ネジ部の解除状態を説明するための図。The figure for demonstrating the releasing state of the 1st screw part which concerns on 1st Embodiment. 第１実施形態に係る第２発電ユニットを説明するための図。The figure for demonstrating the 2nd electric power generation unit which concerns on 1st Embodiment. 本発明の第１実施形態に係る蓄電装置において、シャフトが制限部材に到達した状態を示す図。The figure which shows the state which the shaft reached|attained the limitation member in the electrical storage apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第２実施形態に係る蓄電装置の概略正面図。The schematic front view of the electrical storage apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention.

本発明の実施形態に係る蓄電装置について図面を参照して説明する。 A power storage device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

（第１実施形態）
図１は第１実施形態に係る蓄電装置１００の満充電状態を示し、図２は放電状態を示す。
図１及び図２に示すように、蓄電装置１００は、不動柱１０と、運動体２０と、制限部材３０と、第１発電ユニット４０と、第２発電ユニット５０と、コントローラ９０を備える。 (First embodiment)
FIG. 1 shows the fully charged state of the power storage device 100 according to the first embodiment, and FIG. 2 shows the discharged state.
As shown in FIGS. 1 and 2 , power storage device 100 includes stationary column 10 , moving body 20 , limiting member 30 , first power generation unit 40 , second power generation unit 50 , and controller 90 .

なお、各図は、蓄電装置１００の特徴の理解が容易となるように模式的に示したものである。したがって、蓄電装置１００及びこれを構成する各部の形状、縮尺、大きさ（長さ、幅も含む）は、図示の態様に限定されるものではない。 Each figure is schematically shown so that the characteristics of the power storage device 100 can be easily understood. Therefore, the shape, scale, and size (including length and width) of power storage device 100 and each component thereof are not limited to those shown in the drawings.

不動柱１０は、地面１に対して不動である柱であり、鉛直方向に沿う軸線ＡＸを中心に形成された円柱状の外形を有する。例えば、不動柱１０は、杭打ちにより地面１に埋め込まれると共に、基礎１１に固定される。 The immobile pillar 10 is a pillar that is immovable with respect to the ground 1, and has a cylindrical outer shape centered on an axis AX along the vertical direction. For example, the fixed post 10 is embedded in the ground 1 by piling and fixed to the foundation 11 .

運動体２０は、ワイヤー２に吊り下げられ、落下運動、及び、軸線ＡＸを中心とする回転運動を行うことが可能な構造物である。運動体２０は、不動柱１０が挿入されるシャフト２１と、アーム２２と、を備える。 The moving body 20 is suspended from the wire 2 and is a structure capable of falling motion and rotating motion about the axis AX. The moving body 20 includes a shaft 21 into which the stationary column 10 is inserted, and an arm 22 .

シャフト２１は、本体部２３と、第１ネジ部２４と、を有する。 The shaft 21 has a body portion 23 and a first screw portion 24 .

本体部２３は、軸線ＡＸを中心に形成された円筒部２３０と、天板部２３１と、を有する。天板部２３１は、円筒部２３０の上端に位置し、例えば、円筒部２３０と一体に形成されている。 The body portion 23 has a cylindrical portion 230 formed around the axis AX and a top plate portion 231 . The top plate portion 231 is positioned at the upper end of the cylindrical portion 230 and is formed integrally with the cylindrical portion 230, for example.

天板部２３１には、スイベル３を介してワイヤー２が接続されている。スイベル３は、互いに自由に回転可能な、第１接続点と、第１接続点よりも下方に位置する第２接続点とを有する。スイベル３の第１接続点には、ワイヤー２が接続されている。一方、スイベル３の第２接続点は、ワイヤーを介して天板部２３１に接続されていてもよいし、天板部２３１と一体に形成されていてもよい。 A wire 2 is connected to the top plate portion 231 via a swivel 3 . The swivel 3 has a first connection point and a second connection point located below the first connection point, which are freely rotatable relative to each other. A wire 2 is connected to a first connection point of the swivel 3 . On the other hand, the second connection point of the swivel 3 may be connected to the top plate portion 231 via a wire, or may be formed integrally with the top plate portion 231 .

天板部２３１には、天板部２３１を鉛直方向に貫通する空気孔（図示せず）が１又は複数設けられている。この空気孔から、不動柱１０が挿入されるシャフト２１の中の空気を外部に逃がすことができ、不動柱１０に対して運動体２０をスムーズに移動させることができる。 The top plate portion 231 is provided with one or more air holes (not shown) penetrating the top plate portion 231 in the vertical direction. Air in the shaft 21 into which the fixed column 10 is inserted can be released to the outside through this air hole, and the moving body 20 can be smoothly moved with respect to the fixed column 10 .

アーム２２は、シャフト２１の円筒部２３０の外周面が向く方向、即ち、径方向に突出する構成である。アーム２２の先端には、ワイヤー２２ａによって錘２２ｂが吊り下げられている。錘２２ｂが吊り下げられたアーム２２は、円筒部２３０に複数設けられる。この実施形態では、互いに逆方向に延びる２つのアーム２２が、軸線ＡＸを中心とする径方向に沿って設けられる。 The arm 22 is configured to protrude in the direction in which the outer peripheral surface of the cylindrical portion 230 of the shaft 21 faces, that is, in the radial direction. A weight 22b is suspended from the tip of the arm 22 by a wire 22a. A plurality of arms 22 from which weights 22b are suspended are provided in cylindrical portion 230 . In this embodiment, two arms 22 extending in directions opposite to each other are provided along the radial direction around the axis AX.

制限部材３０は、不動柱１０に設けられ、シャフト２１の鉛直方向における位置の下限を定める部材である。図２に示すように、運動体２０のシャフト２１の下端が制限部材３０に到達（接触）した位置が、運動体２０の下限位置である。制限部材３０は、例えば、不動柱１０の外周から突出するフランジ状、不動柱１０の外周を囲む受け皿状に形成される。 The limiting member 30 is a member that is provided on the stationary column 10 and determines the lower limit of the position of the shaft 21 in the vertical direction. As shown in FIG. 2 , the position where the lower end of the shaft 21 of the moving body 20 reaches (contacts) the limiting member 30 is the lower limit position of the moving body 20 . The restricting member 30 is formed, for example, in the shape of a flange protruding from the outer periphery of the stationary column 10 or in the shape of a saucer surrounding the outer periphery of the stationary column 10 .

運動体２０のシャフト２１が有する第１ネジ部２４は、円筒部２３０の下方に位置する。第１ネジ部２４は、シャフト２１に挿入される不動柱１０の外周に形成された第２ネジ部１２と噛み合うことが可能である。第１ネジ部２４と第２ネジ部１２は、運動体２０が下方に移動すると、運動体２０が軸線ＡＸを中心に回転するような形状で形成されている。 The first threaded portion 24 of the shaft 21 of the moving body 20 is positioned below the cylindrical portion 230 . The first threaded portion 24 can be engaged with the second threaded portion 12 formed on the outer circumference of the stationary post 10 inserted into the shaft 21 . The first threaded portion 24 and the second threaded portion 12 are formed in such a shape that the moving body 20 rotates around the axis AX when the moving body 20 moves downward.

第１ネジ部２４は、その内周面に形成された螺旋状のネジ溝（図示せず）を有する。第１ネジ部２４は、不動柱１０の第２ネジ部１２と噛み合う噛み合い状態と、第２ネジ部１２との噛み合いが解除される解除状態とに、コントローラ９０の制御により、切り替え可能である。 The first threaded portion 24 has a helical thread groove (not shown) formed on its inner peripheral surface. The first screw portion 24 can be switched between an engagement state in which it engages with the second screw portion 12 of the stationary column 10 and a released state in which the engagement with the second screw portion 12 is released, under the control of the controller 90 .

図３は、解除状態の第１ネジ部２４の構成の一例を、不動柱１０の断面と共に示した模式図である。図３では、不動柱１０に形成される第２ネジ部１２を、第１ネジ部２４のネジ溝と同様に省略した。例えば、第１ネジ部２４は、ヒンジ軸２４ａを有し、ヒンジ機構によりヒンジ軸２４ａを中心とする円弧に沿って開閉可能である。例えば、第１ネジ部２４の開状態が前述の解除状態に相当し、閉状態が前述の噛み合い状態に相当する。第１ネジ部２４には、閉状態であるときに誤って開いてしまわぬように、締結具及びフックの少なくともいずれかを用いたロック機構が備えられていることが好ましい。なお、セパレート型のネジである第１ネジ部２４は、不動柱１０の径方向に分割可能であってもよい。 FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of the configuration of the first threaded portion 24 in the released state together with a cross section of the stationary post 10. As shown in FIG. In FIG. 3 , the second threaded portion 12 formed on the stationary post 10 is omitted, as is the thread groove of the first threaded portion 24 . For example, the first threaded portion 24 has a hinge shaft 24a and can be opened and closed along an arc around the hinge shaft 24a by a hinge mechanism. For example, the open state of the first screw portion 24 corresponds to the released state described above, and the closed state corresponds to the engaged state described above. Preferably, the first threaded portion 24 is provided with a locking mechanism using fasteners and/or hooks to prevent accidental opening when in the closed state. The first screw portion 24, which is a separate type screw, may be divisible in the radial direction of the immovable post 10. As shown in FIG.

図１及び図２に戻って、不動柱１０は、第１ネジ部２４と噛み合うネジが形成されていない部分であるネジ非形成部１３を有する。ネジ非形成部１３は、鉛直方向において、第２ネジ部１２と制限部材３０の間に位置する。例えば、ネジ非形成部１３は、円柱の側面形状に相当する部分である。 Returning to FIGS. 1 and 2, the immovable post 10 has a thread-unformed portion 13, which is a portion in which a thread that meshes with the first threaded portion 24 is not formed. The non-threaded portion 13 is positioned between the second threaded portion 12 and the restricting member 30 in the vertical direction. For example, the non-threaded portion 13 is a portion corresponding to the side shape of a cylinder.

第１発電ユニット４０は、運動体２０の落下運動による運動エネルギーを電力に変換する構成である。第１発電ユニット４０は、発電機の機能及びモーターの機能を有するモータージェネレーター４１を備える他、図示しない構成として、ワイヤー２を巻き取る巻取機、モーターとして機能しているモータージェネレーター４１に動作電力を供給する電源回路等を備える。動作電力は、例えば、外部電源或いは図示せぬ蓄電池から供給される。 The first power generation unit 40 is configured to convert kinetic energy due to the falling motion of the moving body 20 into electric power. The first power generation unit 40 includes a motor generator 41 having a function of a generator and a function of a motor. and a power supply circuit for supplying Operating power is supplied, for example, from an external power source or a storage battery (not shown).

モーターとして機能するモータージェネレーター４１は、内部のロータをコントローラ９０の制御によって回転させる。巻取機は、ロータの回転に応じて回転して、運動体２０の本体部２３を吊すワイヤー２を巻き取る。これにより、モータージェネレーター４１は、モーターとしての機能により、ワイヤー２で運動体２０を吊り上げることが可能である。例えば、巻取機から延びるワイヤー２はプーリー２ａにかけられており、プーリー２ａから運動体２０の間に位置するワイヤー２は運動体２０の重さにより鉛直方向に沿う。例えば、ここでの巻取機は、ウインチであるが、代わりにホイストであってもよい。なお、プーリー２ａ及び第１発電ユニット４０は、図示せぬ構造物に支持されている。 The motor generator 41 that functions as a motor rotates an internal rotor under the control of the controller 90 . The winding machine rotates according to the rotation of the rotor and winds the wire 2 that suspends the main body 23 of the moving body 20 . Thereby, the motor generator 41 can lift the moving body 20 with the wire 2 by functioning as a motor. For example, a wire 2 extending from a winder is hung on a pulley 2a, and the wire 2 positioned between the pulley 2a and the moving body 20 is vertically moved by the weight of the moving body 20. As shown in FIG. For example, the winder here is a winch, but could alternatively be a hoist. The pulley 2a and the first power generation unit 40 are supported by a structure (not shown).

コントローラ９０の制御により、モータージェネレーター４１がモーターとしての機能を停止すると、運動体２０の重さによりワイヤー２が下方に引っ張られ、巻取機からワイヤー２が送り出される。これにより、巻取機の回転に応じてロータがワイヤー２の吊り上げ時とは逆方向に回転し、モータージェネレーター４１は発電機として機能し、第１電力量Ｗ１を出力する。なお、運動体２０を落下させる際には、モータージェネレーター４１の消費電力が生じないことが好ましいが、運動体２０を落下させる際の初動を補助するべく、予め定めた期間だけロータを前記の逆方向に回転させてもよい。 When the motor generator 41 stops functioning as a motor under the control of the controller 90, the wire 2 is pulled downward by the weight of the moving body 20, and the wire 2 is sent out from the winder. As a result, the rotor rotates in a direction opposite to that when the wire 2 is lifted according to the rotation of the winding machine, and the motor generator 41 functions as a power generator to output the first electric energy W1. It is preferable that the motor generator 41 does not consume power when the moving body 20 is dropped. You can rotate it in any direction.

以上の構成により、第１発電ユニット４０は、運動体２０の落下運動に伴うワイヤー２の移動に基づいて発電する。 With the above configuration, the first power generation unit 40 generates power based on the movement of the wire 2 accompanying the falling motion of the moving body 20 .

第２発電ユニット５０は、運動体２０の回転運動による運動エネルギーを電力に変換する構成である。第２発電ユニット５０は、軸線ＡＸと垂直な方向に延びる回転軸線ＢＸを中心に回転可能に設けられた入力ギア５１と、入力ギア５１の動作に基づき発電するギア回転発電機５２と、を備える。なお、第２発電ユニット５０は、図示せぬ構造物に支持されている。 The second power generation unit 50 is configured to convert kinetic energy generated by rotational motion of the moving body 20 into electric power. The second power generation unit 50 includes an input gear 51 that is rotatable around a rotation axis BX that extends in a direction perpendicular to the axis AX, and a gear rotation generator 52 that generates power based on the operation of the input gear 51. . The second power generation unit 50 is supported by a structure (not shown).

入力ギア５１は、運動体２０における円筒部２３０の外周に形成された出力ギア２３０ａと噛み合う。 The input gear 51 meshes with an output gear 230 a formed on the outer circumference of the cylindrical portion 230 of the moving body 20 .

ギア回転発電機５２は、運動体２０の回転運動に伴って、出力ギア２３０ａと噛み合って回転する入力ギア５１の回転に基づき発電し、第２電力量Ｗ２を出力する。ギア回転発電機５２は、回転軸線ＢＸを中心に回転可能なロータシャフト５２ａを備える。入力ギア５１は、ロータシャフト５２ａに取り付けられ、その外周に、図示せぬネジ状の歯車を有する。一方、入力ギア５１と噛み合う出力ギア２３０ａは、円筒部２３０の外周面に螺旋状に形成されている。このような機構で、出力ギア２３０ａにより出力される運動体２０の回転運動によるエネルギーを、入力ギア５１からギア回転発電機５２に入力することができる。 The gear rotating power generator 52 generates power based on the rotation of the input gear 51 that rotates in mesh with the output gear 230a as the moving body 20 rotates, and outputs a second amount of electric power W2. The gear rotary generator 52 has a rotor shaft 52a rotatable around the rotation axis BX. The input gear 51 is attached to the rotor shaft 52a and has a screw gear (not shown) on its outer periphery. On the other hand, an output gear 230 a that meshes with the input gear 51 is formed spirally on the outer peripheral surface of the cylindrical portion 230 . With such a mechanism, the energy generated by the rotary motion of the moving body 20 output by the output gear 230 a can be input from the input gear 51 to the gear rotary generator 52 .

一例として、入力ギア５１とこれに対応するギア回転発電機５２のセットは、図４に示すように、一対設けられている。一対のセットのうち、一方の回転軸線ＢＸ１は、他方の回転軸線ＢＸ２と平行である。具体的に、入力ギア５１は、円筒部２３０を挟んで一対ある。一対の入力ギア５１は、各々が円筒部２３０の出力ギア２３０ａと噛み合って回転し、各々に対応するギア回転発電機５２によって発電が行われる。なお、図４では、円筒部２３０を、出力ギア２３０ａを省略して模式的に表した。このように、第２発電ユニット５０は、入力ギア５１とこれに対応するギア回転発電機５２のセットを一対備えていてもよい。 As an example, a set of the input gear 51 and the gear rotary generator 52 corresponding thereto is provided as a pair, as shown in FIG. Of the pair of sets, one rotation axis BX1 is parallel to the other rotation axis BX2. Specifically, there is a pair of input gears 51 with the cylindrical portion 230 interposed therebetween. The pair of input gears 51 are each meshed with the output gear 230a of the cylindrical portion 230 to rotate, and the corresponding gear rotation generators 52 generate power. 4, the cylindrical portion 230 is schematically shown by omitting the output gear 230a. Thus, the second power generating unit 50 may comprise a pair of input gears 51 and corresponding gear rotary generators 52 .

入力ギア５１で円筒部２３０を挟み込むことにより、運動体２０が回転運動を行っている際に軸線ＡＸに対して斜めに傾くことを抑制することができると共に、出力ギア２３０ａから入力ギア５１への力を効率良く伝達することができる。 By sandwiching the cylindrical portion 230 between the input gears 51, it is possible to prevent the moving body 20 from tilting obliquely with respect to the axis line AX during the rotational motion, and also to suppress the movement of the input gear 51 from the output gear 230a to the input gear 51. Power can be transmitted efficiently.

なお、出力ギア２３０ａとこれに対応する入力ギア５１は、回転する出力ギア２３０ａが入力ギア５１を回転させることができる限りにおいて、ネジ形状、噛み合い形状、大きさ、長さは任意に変更可能である。例えば、出力ギア２３０ａ及び入力ギア５１は、ウォームギヤ機構によって構成されてもよいし、他の適切なギア機構によって構成されてもよい。 The output gear 230a and the corresponding input gear 51 can be arbitrarily changed in screw shape, engagement shape, size, and length as long as the rotating output gear 230a can rotate the input gear 51. be. For example, the output gear 230a and the input gear 51 may be configured by a worm gear mechanism or other suitable gear mechanism.

入力ギア５１と出力ギア２３０ａとは、コントローラ９０の噛み合い状態と噛み合いが解除される解除状態に切り替えて設定可能である。 The input gear 51 and the output gear 230a can be set by switching between the meshing state of the controller 90 and the released state where the meshing is released.

以上の構成により、第２発電ユニット５０は、運動体２０の回転運動に基づいて発電する。この回転運動は、第１ネジ部２４と第２ネジ部１２の噛み合いによって運動体２０が落下運動に応じて行う「第１回転運動」と、第１回転運動の後に運動体２０が慣性によって行う「第２回転運動」と、を含む。第１及び第２回転運動については、後の動作の説明で詳述する。 With the configuration described above, the second power generation unit 50 generates power based on the rotational motion of the moving body 20 . This rotational motion consists of a "first rotational motion" performed by the moving body 20 in response to the falling motion due to the meshing of the first threaded portion 24 and the second threaded portion 12, and a "first rotational motion" performed by the moving body 20 due to inertia after the first rotational motion. and "second rotary motion". The first and second rotational motions will be described in detail later in the description of operation.

第１発電ユニット４０及び第２発電ユニット５０で発電された電気は、送電線に送られても良いし、蓄電池に充電されても良い。発電された電気の送電方法及び送電先は、任意であり、周知の技術から目的に応じて選択することができる。 The electricity generated by the first power generation unit 40 and the second power generation unit 50 may be sent to a transmission line or may be charged in a storage battery. A transmission method and a transmission destination of the generated electricity are arbitrary, and can be selected from well-known techniques according to the purpose.

コントローラ９０は、コンピュータ等から構成され、第１発電ユニット４０及び第２発電ユニット５０の動作を制御する。 The controller 90 is composed of a computer or the like, and controls operations of the first power generation unit 40 and the second power generation unit 50 .

次に、蓄電装置１００の動作を説明する。以下では、理解を容易にするため、図１に示す運動体２０の鉛直方向における位置を基準位置（満充電位置）、図２に示す運動体２０の鉛直方向における位置を下端位置（放電位置）とする。また、運動体２０を落下させる際には、第１ネジ部２４は、第２ネジ部１２と噛み合うことが可能な噛み合い状態に設定されているものとする。 Next, the operation of power storage device 100 will be described. In the following description, for ease of understanding, the vertical position of the moving body 20 shown in FIG. 1 is the reference position (fully charged position), and the vertical position of the moving body 20 shown in FIG. and It is also assumed that the first threaded portion 24 is set in a meshing state in which it can be meshed with the second threaded portion 12 when the moving body 20 is dropped.

まず、運動体２０を引き上げて、蓄電装置１００を充電する充電動作を説明する。 First, the charging operation of pulling up the moving body 20 and charging the power storage device 100 will be described.

前提として、蓄電装置１００は、図２に示すように、放電状態にあるとする。
コントローラ９０は、例えば、タイマ設定に応答して、深夜帯などの電気料金の安い時間帯に、蓄電装置１００にエネルギーを蓄積させるため、第１ネジ部２４を操作し、第２ネジ部１２との噛み合いが解除される解除状態に設定する。次に、コントローラ９０は、入力ギア５１と出力ギア２３０ａとを噛み合いが解除される解除状態に設定する。 As a premise, power storage device 100 is assumed to be in a discharged state as shown in FIG.
For example, in response to the timer setting, the controller 90 operates the first threaded portion 24 and the second threaded portion 12 to store energy in the power storage device 100 during a time period such as midnight when the electricity rate is low. set to a released state in which meshing is released. Next, the controller 90 sets the input gear 51 and the output gear 230a to a disengaged state in which meshing is disengaged.

続いて、コントローラ９０は、第１発電ユニット４０のモータージェネレーター４１をモーターとして駆動して、ワイヤー２を引き上げ、ワイヤー２を巻取機により巻き取り、運動体２０を上限まで引き上げる。 Subsequently, the controller 90 drives the motor generator 41 of the first power generation unit 40 as a motor, pulls up the wire 2, winds up the wire 2 with a winder, and pulls up the moving body 20 to the upper limit.

コントローラ９０は、運動体２０が、図１に示す基準位置に達したことを、図示せぬセンサにより検出すると、モータージェネレーター４１を停止させ、ロータをロックして、その状態を維持する。これにより、蓄電装置１００は、エネルギーを物理エネルギー（位置エネルギー）の形態で蓄積した満充電の状態になる。 When a sensor (not shown) detects that the moving body 20 has reached the reference position shown in FIG. 1, the controller 90 stops the motor generator 41, locks the rotor, and maintains that state. As a result, power storage device 100 enters a fully charged state in which energy is stored in the form of physical energy (potential energy).

続いて、コントローラ９０は、第１ネジ部２４を操作し、第２ネジ部１２と噛み合った状態に設定し、次に、入力ギア５１と出力ギア２３０ａとを噛み合った状態に設定する。 Subsequently, the controller 90 operates the first threaded portion 24 to set it in a meshed state with the second threaded portion 12, and then sets the input gear 51 and the output gear 230a in a meshed state.

次に、蓄電装置１００が、このようにして蓄積した位置エネルギーを、電力として放出（放電）する動作を説明する。 Next, the operation of power storage device 100 to release (discharge) the thus-accumulated potential energy as electric power will be described.

蓄電装置１００の放電タイミングになると、コントローラ９０は、第１発電ユニット４０のモータージェネレーター４１のロータのロックを解除し、ワイヤー２で吊り下げられた運動体２０を基準位置から落下させる。 When it is time to discharge the power storage device 100, the controller 90 unlocks the rotor of the motor generator 41 of the first power generation unit 40, and causes the moving body 20 suspended by the wire 2 to drop from the reference position.

運動体２０の落下（下降）に伴ってワイヤー２も移動し、第１発電ユニット４０のモータージェネレーター４１が発電動作を行い、第１電力量Ｗ１を出力する。 The wire 2 also moves with the falling (lowering) of the moving body 20, the motor generator 41 of the first power generation unit 40 performs power generation operation, and outputs the first electric energy W1.

また、第１ネジ部２４と第２ネジ部１２とが噛み合っているため、運動体２０は、その下降に伴って軸線ＡＸ周りに回転（第１回転運動）する。入力ギア５１と出力ギア２３０ａとが噛み合っているため、運動体２０の回転に伴って入力ギア５１及びロータシャフト５２ａが回転軸線ＢＸ周りに回転し、ギア回転発電機５２が発電し、第２電力量Ｗ２を出力する。 Further, since the first threaded portion 24 and the second threaded portion 12 are engaged with each other, the moving body 20 rotates (first rotational motion) around the axis AX as it descends. Since the input gear 51 and the output gear 230a are engaged with each other, the input gear 51 and the rotor shaft 52a rotate around the rotation axis BX as the moving body 20 rotates, and the gear rotation generator 52 generates the second power. Output the quantity W2.

運動体２０がさらに下降すると、シャフト２１が制限部材３０に到達する直前に、第１ネジ部２４がネジ非形成部１３に対向する状態となり、第１ネジ部２４と第２ネジ部１２の螺合関係が解消される。ただし、慣性により、運動体２０は回転を続ける。 When the moving body 20 descends further, the first threaded portion 24 faces the non-threaded portion 13 just before the shaft 21 reaches the restricting member 30, and the threads of the first threaded portion 24 and the second threaded portion 12 are released. relationship is dissolved. However, due to inertia, the moving body 20 continues to rotate.

シャフト２１が、図５に示すように制限部材３０に到達すると、運動体２０の下降が停止し、第１発電ユニット４０は発電を停止する。一方、運動体２０は、慣性により、第２回転運動を継続し、ギア回転発電機５２は発電を継続する。 When the shaft 21 reaches the limit member 30 as shown in FIG. 5, the movement body 20 stops descending, and the first power generating unit 40 stops generating power. On the other hand, the motion body 20 continues the second rotary motion due to inertia, and the gear rotary generator 52 continues power generation.

運動体２０は、第２回転運動の運動エネルギーが、ネジ非形成部１３及び制限部材３０との間に働く摩擦力などによって消失するまで回転を継続し、やがて、図２に示すように、第２回転運動を止め（停止し）、完全放電の状態になる。 The moving body 20 continues to rotate until the kinetic energy of the second rotational motion disappears due to the frictional force acting between the non-threaded portion 13 and the restricting member 30, and eventually, as shown in FIG. Stops (stops) the two-rotational motion and becomes a state of complete discharge.

このようにして、蓄電装置１００は、運動体２０を基準位置まで吊り上げることにより、エネルギーを蓄積し（充電し）、それを維持・保持し、任意のタイミングで、運動体２０を落下させることで、電気エネルギーに変換して出力（放電）する蓄電池として機能することができる。従って、夜間電力などの比較的低価格の電力を用いて運動体２０を引き上げておき、売電価格の高い時間帯或いは電力需要の高いタイミングで放電（発電）することにより、揚水発電等と同様の機能を果たすことができる。 In this way, the power storage device 100 accumulates (charges) energy by lifting the moving body 20 to the reference position, maintains and holds the energy, and drops the moving body 20 at an arbitrary timing. , can function as a storage battery that converts into electrical energy and outputs (discharges) it. Therefore, by using relatively low-priced power such as nighttime power to pull up the moving body 20 and discharging (generating) it in a time zone when the selling price of power is high or when the demand for power is high, it is possible to generate power similar to pumped storage power generation. function.

ここで、運動体２０の落下運動の開始時刻をｔ＝ｔ０とし、運動体２０のシャフト２１の下端が制限部材３０に到達する時刻をｔ＝ｔ１とし、運動体２０が第２回転運動を止める時刻をｔ＝ｔ２とする。 Let t=t0 be the start time of the falling motion of the moving body 20, t=t1 be the time when the lower end of the shaft 21 of the moving body 20 reaches the limiting member 30, and the moving body 20 stops the second rotational motion. Let time be t=t2.

第１発電ユニット４０は、ｔ０～ｔ１の間、運動体２０の落下運動に伴うワイヤー２の移動に基づいて発電する。ここで、運動体２０の質量をｍ、運動体２０の鉛直方向の落下速度をｖ（なお、ｖは時間に依存する変数）とし、ｔ０～ｔ１の間に第１発電ユニット４０が発電する電力量を第１電力量Ｗ１とする。この場合、落下運動による運動エネルギーＫ１は、Ｋ１＝１／２ｍｖ^２と表すことができる。ｔ０～ｔ１の間においては、このＫ１の変化量に応じた仕事がワイヤー２を介してモータージェネレーター４１になされ、その仕事に応じた第１電力量Ｗ１が第１発電ユニット４０において発電される。 The first power generation unit 40 generates power based on the movement of the wire 2 accompanying the falling motion of the moving body 20 between t0 and t1. Here, let m be the mass of the moving body 20, v be the falling speed of the moving body 20 in the vertical direction (where v is a variable that depends on time), and the power generated by the first power generation unit 40 between t0 and t1 A first power amount W1. In this case, the kinetic energy K1 due to the falling motion can be expressed as K1= ¹ /2mv2. Between t0 and t1, work corresponding to the amount of change in K1 is performed by the motor generator 41 via the wire 2, and the first power generation unit 40 generates a first electric power W1 corresponding to the work.

第２発電ユニット５０は、ｔ０～ｔ１の間、運動体２０の第１回転運動に応じて発電する。さらに、第２発電ユニット５０は、ｔ１～ｔ２の間、運動体２０の第２回転運動に応じて発電する。ここで、運動体２０の慣性モーメントをＩ、運動体２０の軸線ＡＸ周りの角速度をω（なお、ωは時間に依存する）とし、ｔ０～ｔ２の間に第２発電ユニット５０が発電する電力量を第２電力量Ｗ２とする。この場合、回転運動による運動エネルギーＫ２は、Ｋ２＝１／２Ｉω^２と表すことができる。ｔ０～ｔ２の間においては、このＫ２の変化量に応じた仕事が出力ギア２３０ａ及び入力ギア５１を介してギア回転発電機５２になされ、その仕事に応じた第２電力量Ｗ２が第１発電ユニット４０において発電される。 The second power generation unit 50 generates power according to the first rotational motion of the moving body 20 during t0-t1. Further, the second power generation unit 50 generates power according to the second rotational motion of the moving body 20 during t1-t2. Here, the moment of inertia of the moving body 20 is I, the angular velocity of the moving body 20 about the axis AX is ω (where ω depends on time), and the power generated by the second power generation unit 50 between t0 and t2 is a second power amount W2. In this case, the kinetic energy K2 due to rotational motion can be expressed as K2= ¹ /2Iω2. Between t0 and t2, work corresponding to the amount of change in K2 is performed by the gear rotating generator 52 via the output gear 230a and the input gear 51, and the second electric energy W2 corresponding to the work is generated as the first power generation. Electricity is generated in unit 40 .

ここで、比較例として、運動体２０が慣性による第２回転運動を行わない構成（当該構成を比較例１と呼ぶ。）を考える。比較例１では、ｔ１の時点で、運動体２０は落下運動のみならず回転運動も止めてしまい、基準位置における運動体２０の位置エネルギーからのエネルギー損失が非常に大きくなる。 Here, as a comparative example, consider a configuration in which the moving body 20 does not perform the second rotational motion due to inertia (this configuration is referred to as comparative example 1). In Comparative Example 1, at time t1, the moving body 20 stops not only the falling motion but also the rotating motion, and the energy loss from the potential energy of the moving body 20 at the reference position becomes very large.

さらに、他の比較例として、運動体２０に回転運動を生じさせず、単に重力で落下させる構成（当該構成を比較例２と呼ぶ。）を考える。比較例２では、ワイヤー２で吊り下げられた運動体２０が最も低い位置に到達した後は、ワイヤー２の張力による反動で複数回程度は上下運動を繰り返すと想定される。しかしながら、この程度の上下運動に応じて第１発電ユニット４０が発電可能な電力量には期待できない。したがって、比較例２においても、基準位置における運動体２０の位置エネルギーからのエネルギー損失が非常に大きくなる。 Furthermore, as another comparative example, a configuration (this configuration is referred to as comparative example 2) is considered in which the moving body 20 is simply dropped by gravity without causing any rotational motion. In Comparative Example 2, after the moving body 20 suspended by the wire 2 reaches the lowest position, it is assumed that the moving body 20 repeats up-and-down motion several times due to the reaction due to the tension of the wire 2 . However, the amount of electric power that can be generated by the first power generation unit 40 in response to such vertical movement cannot be expected. Therefore, also in Comparative Example 2, the energy loss from the potential energy of the moving body 20 at the reference position becomes very large.

一方、第１実施形態に係る蓄電装置１００は、ｔ１～ｔ２の間においても、運動体２０の慣性による第２回転運動を利用して、第２発電ユニット５０で発電を行うことができる。このため、蓄電装置１００は、比較例１及び２に比べて、良好な出力で発電することが可能である。 On the other hand, in the power storage device 100 according to the first embodiment, the second power generation unit 50 can generate power by using the second rotational motion due to the inertia of the moving body 20 during t1 to t2. Therefore, the power storage device 100 can generate power with a better output than in the first and second comparative examples.

以上のように、蓄電装置１００は、基準位置における運動体２０の位置エネルギーを、重力を利用して、運動体２０の落下運動及び第１回転運動の運動エネルギーに変換し、これらの運動エネルギーを電力に変換することができる。これに加えて、蓄電装置１００は、運動体２０が落下運動を止めた後は、慣性による第２回転運動の運動エネルギーを電力に変換することができる。 As described above, the power storage device 100 uses gravity to convert the potential energy of the moving body 20 at the reference position into kinetic energy of the falling motion and the first rotational motion of the moving body 20, and converts these kinetic energies into It can be converted into electricity. In addition, power storage device 100 can convert the kinetic energy of the second rotational motion due to inertia into electric power after moving body 20 stops falling motion.

本実施形態においては、コントローラ９０が、タイマの時間設定に応じて、運動体２０を吊り上げ或いは落下させる制御を実行するように説明したが、運動体２０の吊り上げと落下のタイミングは任意である。例えば、コントローラ９０がインターネット等のネットワークを介して売電価格及び電力需要等をチェックし、これらの情報に基づいて、運動体２０の吊り上げと落下を制御しても良い。また、オペレータからの指示に従って、制御してもよい。 In the present embodiment, the controller 90 has been described to lift or drop the moving body 20 according to the time setting of the timer, but the timing of lifting and dropping the moving body 20 is arbitrary. For example, the controller 90 may check the power selling price, power demand, etc. via a network such as the Internet, and control lifting and dropping of the moving body 20 based on this information. Also, it may be controlled according to an instruction from an operator.

また、本実施の形態において、第１ネジ部２４と第２ネジ部１２とを噛み合わせ或いは噛み合わせを解除するための構成は任意である。例えば、クラッチ機構を用いてもよい。同様に、入力ギア５１と出力ギア２３０ａとの噛み合わせ或いは噛み合わせを解除するための構成も任意である。入力ギア５１と出力ギア２３０ａとの噛み合わせを維持したまま、クラッチなどにより、ロータシャフト５２ａとギア回転発電機５２との係合とその解除を行ってもよい。また、ギアの噛み合わせと解除を、人手で行ってもよい。 Moreover, in the present embodiment, the configuration for engaging or disengaging the first screw portion 24 and the second screw portion 12 is arbitrary. For example, a clutch mechanism may be used. Similarly, the configuration for engaging or disengaging the input gear 51 and the output gear 230a is also arbitrary. Engagement and disengagement between the rotor shaft 52a and the gear rotating generator 52 may be performed by a clutch or the like while the meshing between the input gear 51 and the output gear 230a is maintained. Alternatively, the engagement and disengagement of the gears may be performed manually.

なお、以上の説明では、蓄電装置１００を満充電まで充電し、完全放電まで放電する例を示したが、充電量と放電量は任意である。 In the above description, an example in which power storage device 100 is charged to full charge and discharged to complete discharge is shown, but the amount of charge and the amount of discharge are arbitrary.

（第２実施形態）
ここからは、図６を参照し、第２実施形態に係る蓄電装置２００について説明する。以下では、第１実施形態に係る蓄電装置１００と同様の機能を有する構成については、第１実施形態と同じ符号を用い、その説明を適宜省略する。以下の説明では、第１実施形態と異なる点を主に説明する。 (Second embodiment)
From now on, the power storage device 200 according to the second embodiment will be described with reference to FIG. In the following, configurations having functions similar to those of the power storage device 100 according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals as in the first embodiment, and description thereof will be omitted as appropriate. In the following description, points different from the first embodiment are mainly described.

第２実施形態に係る蓄電装置２００は、不動柱１０、運動体２０、制限部材３０、第１発電ユニット４０及び第２発電ユニット５０に加え、第３発電ユニット６０、コントローラ９０を備える。 A power storage device 200 according to the second embodiment includes a third power generation unit 60 and a controller 90 in addition to a stationary column 10 , a moving body 20 , a limiting member 30 , a first power generation unit 40 and a second power generation unit 50 .

第２実施形態に係る蓄電装置２００の構成は第１実施形態に係る蓄電装置１００と基本的に同一である。ただし、第２実施形態に係る第２発電ユニット５０は、入力ギア５１及びギア回転発電機５２に加え、運動体２０の回転運動に応じたワイヤー２の回転に基づき発電するワイヤー回転発電機５３を備える。 The configuration of the power storage device 200 according to the second embodiment is basically the same as that of the power storage device 100 according to the first embodiment. However, the second power generation unit 50 according to the second embodiment includes, in addition to the input gear 51 and the gear rotary power generator 52, a wire rotary power generator 53 that generates power based on the rotation of the wire 2 according to the rotary motion of the moving body 20. Prepare.

ワイヤー回転発電機５３は、第１実施形態のスイベル３の代わりに、シャフト２１の天板部２３１に設けられる。ワイヤー回転発電機５３は、ワイヤー２の回転に応じて、軸線ＡＸを中心に回転可能なローター（図示せず）を備え、このロータの回転により発電する。 The wire rotation generator 53 is provided on the top plate portion 231 of the shaft 21 instead of the swivel 3 of the first embodiment. The wire-rotating power generator 53 has a rotor (not shown) rotatable around the axis AX in accordance with the rotation of the wire 2, and generates power by the rotation of this rotor.

第３発電ユニット６０は、磁石６１とコイル６２を有し、磁石６１とコイル６２の電磁誘導によって発電する。 The third power generation unit 60 has a magnet 61 and a coil 62 and generates power by electromagnetic induction of the magnet 61 and the coil 62 .

磁石６１は、軸線ＡＸに沿って延びる棒状に形成され、運動体２０の円筒部２３０の中に設けられている。例えば、磁石６１は、天板部２３１の下面（円筒部２３０内の空間に向く面）に固定されている。つまり、磁石６１は、運動体２０と共に落下運動及び回転運動を行う。第２実施形態に係る不動柱１０は、運動体２０及び磁石６１が下降していく際に、磁石６１を収容可能に中空状に形成されている。つまり、第２実施形態に係る不動柱１０は、外形としては円柱状であるが、円筒状に形成されている。例えば、磁石６１は、その高さ方向において２極に着磁されている。 The magnet 61 is formed in a bar shape extending along the axis AX and provided inside the cylindrical portion 230 of the moving body 20 . For example, the magnet 61 is fixed to the lower surface of the top plate portion 231 (the surface facing the space inside the cylindrical portion 230). That is, the magnet 61 performs falling motion and rotating motion together with the moving body 20 . The stationary column 10 according to the second embodiment is formed in a hollow shape so as to accommodate the magnet 61 when the moving body 20 and the magnet 61 descend. In other words, although the stationary column 10 according to the second embodiment has a columnar outer shape, it is formed in a cylindrical shape. For example, the magnet 61 is magnetized with two poles in its height direction.

コイル６２は、運動体２０が落下運動及び回転運動を行う過程において、磁石６１の外周を取り囲む位置に形成されている。例えば、コイル６２は、円筒状の不動柱１０の内部に形成される。コイル６２は、円筒状の不動柱１０の内面（不動柱１０内の空間に向く面）に形成されていてもよい。例えば、コイル６２は、不動柱１０の上端から制限部材３０に亘って巻き回されており、運動体２０が回転運動を行っている間は、軸線ＡＸの径方向において磁石６１と向き合うことができるように形成されている。これにより、コイル６２に誘導電流が流れ、第３発電ユニット６０は発電を行うことができる。 The coil 62 is formed at a position surrounding the outer periphery of the magnet 61 while the moving body 20 performs falling and rotating motions. For example, the coil 62 is formed inside the cylindrical stationary column 10 . The coil 62 may be formed on the inner surface of the cylindrical stationary column 10 (the surface facing the space inside the stationary column 10). For example, the coil 62 is wound from the upper end of the stationary column 10 to the restricting member 30, and can face the magnet 61 in the radial direction of the axis AX while the moving body 20 is rotating. is formed as As a result, an induced current flows through the coil 62 and the third power generation unit 60 can generate power.

第２実施形態においても、第１発電ユニット４０、第２発電ユニット５０及び第３発電ユニット６０で発電された電気は、送電線に送られても良いし、蓄電池に充電されても良い。発電された電気の送電方法及び送電先は、任意であり、周知の技術から目的に応じて選択することができる。 Also in the second embodiment, the electricity generated by the first power generation unit 40, the second power generation unit 50, and the third power generation unit 60 may be sent to a transmission line or may be charged in a storage battery. A transmission method and a transmission destination of the generated electricity are arbitrary, and can be selected from well-known techniques according to the purpose.

ここで、第１実施形態と同様に、運動体２０の落下運動の開始時刻をｔ＝ｔ０とし、運動体２０のシャフト２１の下端が制限部材３０に到達する時刻をｔ＝ｔ１とし、運動体２０が第２回転運動を止める時刻をｔ＝ｔ２とする。 Here, as in the first embodiment, let t=t0 be the start time of the falling motion of the moving body 20, t=t1 be the time when the lower end of the shaft 21 of the moving body 20 reaches the limiting member 30, and t=t1 be the time when the moving body Let t=t2 be the time when 20 stops the second rotational motion.

第１発電ユニット４０は、ｔ０～ｔ１の間、運動体２０の落下運動に伴うワイヤー２の移動に基づいて発電する。なお、第２実施形態では、磁石６１も運動体２０と共に運動するため、以下では、質量ｍは、運動体２０と磁石６１の合計質量であるものとする。ｔ０～ｔ１の間においては、第１実施形態と同様に、落下運動による運動エネルギーＫ１の変化量に応じた仕事がワイヤー２を介してモータージェネレーター４１になされ、その仕事に応じた第１電力量Ｗ１が第１発電ユニット４０において発電される。 The first power generation unit 40 generates power based on the movement of the wire 2 accompanying the falling motion of the moving body 20 between t0 and t1. In the second embodiment, since the magnet 61 also moves together with the moving body 20, the mass m is assumed to be the total mass of the moving body 20 and the magnet 61 hereinafter. Between t0 and t1, as in the first embodiment, work corresponding to the amount of change in the kinetic energy K1 due to the falling motion is performed by the motor generator 41 via the wire 2, and the first electric energy corresponding to the work is performed. W1 is generated in the first power generation unit 40 .

第２実施形態では、第２発電ユニット５０及び第３発電ユニット６０は、ｔ０～ｔ１の間、運動体２０及び磁石６１の第１回転運動に応じて発電する。さらに、第２発電ユニット５０及び第３発電ユニット６０は、ｔ１～ｔ２の間、運動体２０及び磁石６１の第２回転運動に応じて発電する。第２実施形態では、ｔ０～ｔ２の間においては、回転運動による運動エネルギーＫ２の変化量に応じた仕事が第２発電ユニット５０（ギア回転発電機５２及びワイヤー回転発電機５３）になされると共に第３発電ユニット６０になされる。ここで、ｔ０～ｔ２の間に第３発電ユニット６０が発電する電力量を第３電力量Ｗ３とすれば、なされた仕事に応じて、第２電力量Ｗ２が第２発電ユニット５０において発電され、第３電力量Ｗ３が第３発電ユニット６０において発電される。なお、第２実施形態における第２電力量Ｗ２は、ｔ０～ｔ２の間においてギア回転発電機５２及びワイヤー回転発電機５３の各々が発電した電力量の合計である。 In the second embodiment, the second power generation unit 50 and the third power generation unit 60 generate power according to the first rotational motion of the moving body 20 and the magnet 61 between t0 and t1. Further, the second power generation unit 50 and the third power generation unit 60 generate power according to the second rotational motion of the moving body 20 and the magnet 61 during t1-t2. In the second embodiment, between t0 and t2, the second power generation unit 50 (the gear rotary power generator 52 and the wire rotary power generator 53) performs work according to the amount of change in the kinetic energy K2 due to the rotary motion. A third power generation unit 60 is provided. Here, if the amount of power generated by the third power generation unit 60 between t0 and t2 is the third power amount W3, the second power amount W2 is generated in the second power generation unit 50 according to the work done. , a third power amount W3 is generated in the third power generation unit 60 . The second amount of electric power W2 in the second embodiment is the total amount of electric power generated by each of the gear rotary generator 52 and the wire rotary generator 53 during the period from t0 to t2.

以上のように、第２実施形態に係る蓄電装置２００は、ｔ１～ｔ２の間においても、運動体２０の慣性による第２回転運動を利用して、第２発電ユニット５０及び第３発電ユニット６０で発電を行うことができる。このため、蓄電装置２００も良好な出力で発電することが可能である。 As described above, the power storage device 200 according to the second embodiment utilizes the second rotational motion due to the inertia of the moving body 20 even between t1 and t2, so that the second power generation unit 50 and the third power generation unit 60 can generate electricity. Therefore, power storage device 200 can also generate power with good output.

なお、本発明は以上の実施形態及び図面によって限定されるものではない。本発明の要旨を変更しない範囲で、実施形態に適宜の変更（構成要素の削除も含む）を加えることが可能である。 In addition, this invention is not limited by the above embodiment and drawing. Appropriate changes (including deletion of constituent elements) can be added to the embodiments without changing the gist of the present invention.

第２実施形態では、磁石６１が運動体２０に設けられ、コイル６２が不動柱１０に設けられる例を示したが、磁石６１が不動柱１０に設けられ、コイル６２が運動体２０に設けられる構成を採用することもできる。当該構成では、不動柱１０の内部に磁石６１を設け、円筒部２３０の内部にコイル６２を設ければよい。いずれにせよ、運動体２０が回転運動を行っている間は、軸線ＡＸの径方向において磁石６１とコイル６２が向き合うことができるように蓄電装置２００を構成すればよい。さらに、磁石６１の種類、着磁方向、形状、個数などは任意に設定可能である。また、コイル６２の材質、巻き方、巻き数なども任意に設定可能である。 In the second embodiment, the magnet 61 is provided on the moving body 20 and the coil 62 is provided on the fixed column 10. However, the magnet 61 is provided on the fixed column 10 and the coil 62 is provided on the moving body 20. Configurations can also be employed. In this configuration, the magnet 61 may be provided inside the stationary column 10 and the coil 62 may be provided inside the cylindrical portion 230 . In any case, power storage device 200 may be configured such that magnet 61 and coil 62 can face each other in the radial direction of axis AX while motion body 20 is rotating. Furthermore, the type, magnetization direction, shape, number, etc. of the magnets 61 can be arbitrarily set. Also, the material, winding method, number of turns, etc. of the coil 62 can be arbitrarily set.

第１実施形態に係る蓄電装置１００に、ワイヤー回転発電機５３又は第３発電ユニット６０の一方のみを組み合わせてもよい。 Only one of the wire rotating power generator 53 and the third power generation unit 60 may be combined with the power storage device 100 according to the first embodiment.

蓄電装置１００，２００を構成する各部の材料は、任意の材料から適切なものを選択すればよい。例えば、ワイヤー２，２２ａは、金属ワイヤーに限られず、カーボンワイヤー等であってもよい。例えば、第１ネジ部２４及び第２ネジ部１２、出力ギア２３０ａ及び入力ギア５１などの互いに噛み合う構成の一部又は全部については、低摩擦、低摩耗タイプの材料を用いることが可能である。当該材料は、金属に限られず、強度を確保することができれば樹脂であってもよい。例えば、運動体２０が慣性による第２回転運動を継続し易いように、ネジ非形成部１３、第１ネジ部２４、制限部材３０等に周知のローラベアリングを設けてもよい。 An appropriate material may be selected from arbitrary materials for the material of each part constituting power storage devices 100 and 200 . For example, the wires 2 and 22a are not limited to metal wires, and may be carbon wires or the like. For example, some or all of the meshing structures such as the first threaded portion 24 and the second threaded portion 12, the output gear 230a and the input gear 51 can be made of low friction, low wear type materials. The material is not limited to metal, and resin may be used as long as the strength can be ensured. For example, known roller bearings may be provided in the non-threaded portion 13, the first threaded portion 24, the limiting member 30, etc. so that the moving body 20 can easily continue the second rotational motion due to inertia.

蓄電装置１００，２００の大きさ、高さは、どのくらいの発電出力を望むかによって任意に設定可能である。また、蓄電装置１００，２００は、運動体２０を落下運動させると同時に、第１ネジ部２４と第２ネジ部１２が噛み合って運動体２０が第１回転運動を始める構造に限られない。構造上可能であれば、蓄電装置１００，２００は、運動体２０を落下運動させ、しばらく経ってから第１ネジ部２４と第２ネジ部１２が噛み合う構造であってもよい。 The size and height of power storage devices 100 and 200 can be arbitrarily set depending on how much power generation output is desired. Moreover, power storage devices 100 and 200 are not limited to a structure in which moving body 20 is caused to drop and at the same time, first threaded portion 24 and second threaded portion 12 are engaged to cause moving body 20 to start the first rotational motion. If structurally possible, the power storage devices 100 and 200 may have a structure in which the moving body 20 is dropped and, after a while, the first threaded portion 24 and the second threaded portion 12 are engaged with each other.

また、アーム２２の本数も任意である。例えば、３本、４本等の複数のアーム２２が軸線ＡＸを中心とする円周方向に等間隔で配置されていてもよい。 Also, the number of arms 22 is arbitrary. For example, a plurality of arms 22, such as three or four, may be arranged at regular intervals in the circumferential direction around the axis AX.

以上の説明では、本発明の理解を容易にするために、公知の技術的事項の説明を適宜省略した。 In the above description, descriptions of well-known technical matters are omitted as appropriate in order to facilitate understanding of the present invention.

この発明は、この発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、この発明を説明するためのものであり、この発明の範囲を限定するものではない。すなわち、この発明の範囲は、実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、この発明の範囲内とみなされる。 The present invention is capable of various embodiments and modifications without departing from the broader spirit and scope of the invention. Moreover, the embodiment described above is for explaining the present invention, and does not limit the scope of the present invention. That is, the scope of the present invention is indicated by the claims rather than the embodiments. Various modifications made within the scope of the claims and within the meaning of equivalent inventions are considered to be within the scope of the present invention.

１００，２００…蓄電装置
１…地面、２…ワイヤー、３…スイベル
１０…不動柱、１１…基礎、１２…第２ネジ部、１３…ネジ非形成部
２０…運動体
２１…シャフト、２２…アーム、２２ａ…ワイヤー、２２ｂ…錘
２３…本体部、２３０…円筒部、２３０ａ…出力ギア、２３１…天板部
２４…第１ネジ部、２４ａ…ヒンジ軸
３０…制限部材
４０…第１発電ユニット
５０…第２発電ユニット
５１…入力ギア
５２…ギア回転発電機、５２ａ…ロータシャフト
５３…ワイヤー回転発電機
６０…第３発電ユニット、６１…磁石、６２…コイル
９０…コントローラ
ＡＸ…軸線
ＢＸ，ＢＸ１，ＢＸ２…回転軸線 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100,200... Power storage apparatus 1... Ground, 2... Wire, 3... Swivel 10... Unmoving column, 11... Foundation, 12... Second screw part, 13... Non-screw formed part 20... Moving body 21... Shaft, 22... Arm , 22a wire 22b weight 23 main body 230 cylindrical portion 230a output gear 231 top plate portion 24 first screw portion 24a hinge shaft 30 limiting member 40 first power generation unit 50 2nd power generation unit 51 input gear 52 gear rotary generator 52a rotor shaft 53 wire rotary power generator 60 third power generation unit 61 magnet 62 coil 90 controller AX axis BX, BX1, BX2... Rotational axis

Claims

an immovable pillar that has a cylindrical outer shape centered on an axis along a vertical direction and that is immovable with respect to the ground;
a moving body having a shaft into which the immovable column is inserted and capable of performing a falling motion and a rotating motion about the axis;
a first power generation unit that converts kinetic energy generated by the falling motion of the moving body into electric power;
a second power generation unit that converts kinetic energy generated by the rotational motion of the moving body into electric power;
a limiting member provided on the immovable post and determining the lower limit of the position of the shaft in the vertical direction;
The shaft is
a cylindrical portion formed around the axis;
a first threaded portion positioned below the cylindrical portion;
The immovable pillar is
a second threaded portion formed on the outer periphery of the immovable post and engaged with the first threaded portion;
a non-threaded portion located between the second threaded portion and the restricting member and not having a threaded portion that meshes with the first threaded portion;
The rotational motion is
a first rotational motion performed by the moving body according to the falling motion by engagement of the first threaded portion and the second threaded portion;
a second rotational motion performed by the moving body due to inertia after the first rotational motion;
By dropping the moving body suspended by a wire, the moving body descends with respect to the stationary column while performing the dropping motion and the first rotational motion,
when the shaft reaches the restricting member, the moving body performs the second rotational motion;
The first power generation unit generates power based on movement of the wire accompanying the falling motion,
The second power generating unit generates power based on the second rotational motion as well as the first rotational motion.
storage device.

An output gear is formed on the outer periphery of the cylindrical portion,
The second power generation unit includes an input gear that engages with and rotates with the output gear as the moving body rotates, and a gear rotation generator that generates power based on the rotation of the input gear.
The power storage device according to claim 1 .

The second power generation unit includes a wire rotation power generator that generates power based on the rotation of the wire according to the rotational motion of the moving body.
The power storage device according to claim 1 or 2.

further comprising a third power generation unit having a magnet and a coil and generating power by electromagnetic induction of the magnet and the coil;
The magnet is formed in a bar shape extending along the axis,
the coil is formed at a position surrounding the outer periphery of the magnet in the course of the moving body performing the falling motion and the rotating motion;
One of the magnet and the coil is provided on the moving body, and the other is provided on the stationary column.
The power storage device according to claim 1 or 2.

The magnet is provided in the cylindrical portion of the moving body,
The fixed column is formed in a hollow shape so as to accommodate the magnet,
The power storage device according to claim 4.

The input gear is a pair with the cylindrical portion interposed therebetween,
The power storage device according to claim 2 .

The moving body includes a plurality of arms protruding in a direction in which the outer peripheral surface of the cylindrical portion faces and from which weights are suspended.
The power storage device according to claim 1, 2 or 6.

The first power generation unit includes a motor generator having the functions of a generator and a motor,
The first screw portion is a separate screw that can change between a meshing state in which it can mesh with the second thread portion and a released state in which meshing with the second thread portion is released,
when the moving body is performing the falling motion and the rotating motion, the first screw portion is in the meshing state;
After the moving body stops the second rotational motion, the first threaded portion is changed from the engaged state to the disengaged state, and the motor generator functions as the motor to lift the moving body with the wire. ,
The power storage device according to claim 1, 2 or 6.