JP7464301B1

JP7464301B1 - 発電装置

Info

Publication number: JP7464301B1
Application number: JP2022170761A
Authority: JP
Inventors: 由晃小西
Original assignee: 株式会社永吉
Priority date: 2022-10-25
Filing date: 2022-10-25
Publication date: 2024-04-09
Anticipated expiration: 2042-10-25
Also published as: JP2024062726A

Abstract

【課題】浮力及び重力を利用した発電装置において、循環用球体をより効率よく浮力領域及び重力領域に移動可能な発電装置を提供する。【解決手段】本発明にかかる発電装置１００は、浮力により動力を得る浮力動力部１０と、重力により動力を得る重力動力部２０と、浮力動力部１０と重力動力部２０を交互に繰り返し移動する複数の循環用球体３０と、この循環用球体３０を浮力動力部１０から重力動力部２０へ移動させる第１移動領域４０と、この循環用球体３０を重力動力部２０から浮力動力部１０へ移動させる第２移動領域５０と、浮力動力部１０と重力動力部２０で得られた動力から電気を発電する発電機７０と、を備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、発電装置に関する。

浮力と重力を利用した発電装置としては、内部が液体で満たされた水槽浮力部と、該水槽浮力部と隣接して設けられた発電重力部と、該発電重力部と水槽浮力部とを交互に繰り返し移動する複数の循環質量球と、前記発電重力部と隣接して設けられ該発電重力部での循環質量球の落下により電力を発生させる発電システム部と、落下後の循環質量球を前記水槽浮力部へ移動させる循環押出し部と、を備えた浮力発電装置であって、
前記水槽浮力部は、少なくとも前記発電重力部よりも高い位置まで液体で満たされ、
前記循環押出し部は、発電重力部下端に位置する循環質量球を水槽浮力部方向へと押し出す伝送シリンダーと、該伝送シリンダーによって押し出される循環質量球が移動する伝送通路と、循環押出し部内部において水槽浮力部側の液体が発電重力部側へ流れ出るのを防ぐシール蓋と、を有し、
前記シール蓋は、該シール蓋の略中央位置よりも鉛直下方向位置にガイド軸機構を有し、該ガイド軸機構は伝送シリンダーによって押し出された循環質量球がシール蓋を押圧すことで該循環質量球は前記水槽浮力部方向へ案内され、
前記伝送シリンダーは、前記循環質量球を押し出す際に前記移動通路を密閉するとともに該循環質量球に当接される密閉フランジを備え、該密閉フランジは循環質量球の押し出し後の伝送シリンダーの原点復帰動作時に外気エアーを取り込むための逆止弁機構を有し、
前記伝送通路の通路長さは、少なくとも前記循環質量球の直径よりも長いことを特徴とするものがある（特許文献１）。

浮力発電装置の循環押出し部が有する伝送シリンダーには密閉フランジと逆止弁機構を備えるとともにシール蓋には所定位置にガイド軸機構を備えて水槽浮力部と発電重力部との間で複数の循環質量球を絶えず循環させることで、水槽浮力部内部の液体の漏れを最小限に抑えることができるので従来の浮力発電装置と比較して水資源の漏出が少ない浮力発電を実現することができるという点で優れた発明である。

しかし、伝送シリンダーで密閉フランジを押圧する際に、水圧及びばねに逆らって循環質量球を押し込まなければならないため、伝送シリンダーには大きな力が必要であるという問題点があった。

特開２０２０－３３８９５号公報

本発明は、浮力及び重力を利用した発電装置において、循環用球体をより効率よく浮力領域及び重力領域に移動可能な発電装置を提供することを目的とする。

本発明は、上述の目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明にかかる発電装置は、
複数の循環用球体と、
液体内に配置され、第１上方滑車と第１下方滑車との間を回転する無端ベルトと、前記無端ベルトに設けられ、前記循環用球体を受領し、前記循環用球体の浮力よって無端ベルトを回転させることによって動力を得る浮力動力部と、
第２上方滑車と第２下方滑車との間を回転する無端ベルトと、前記無端ベルトに設けられ、前記循環用球体を受領し、前記循環用球体の重力よって無端ベルトを回転させることによって動力を得る重力動力部と、
前記循環用球体を前記浮力動力部から前記重力動力部へ移動させる第１移動領域と、
前記循環用球体を前記重力動力部から前記浮力動力部へ移動させる第２移動領域と、
前記浮力動力部と前記重力動力部で得られた動力から電気を発電する発電機と、を備え、
前記第２移動領域は、下降循環用球体案内通路と、上昇循環用球体案内通路と、前記上昇循環用球体案内通路に設けられた少なくとも２つの与圧弁と、前記浮力ホルダーにタイミングよく送り込むための第２タイミング検出部と、を備えていることを特徴とする。

かかる発電装置とすることで、循環用球体をより効率よく浮力領域及び重力領域に移動可能な発電装置を提供することができる。

また、本発明にかかる発電装置において、前記与圧弁は、前記上昇循環用球体案内通路に開口を有するように設けられた蓋固定部材と、片側が蝶番で固定され開口を開閉可能に取り付けられた蓋部材と、前記蓋部材に設けられ、循環用球体の押圧により開放されることで上方側と下方側の水圧を同じ圧力に調整可能な水圧調整バルブが設けられていることを特徴とするものであってもよい。

さらに、本発明にかかる発電装置において、第１移動領域には、重力ホルダーにタイミングよく送り込むための第１タイミング検出部を備えていることを特徴とするものであってもよい。

さらに、本発明にかかる発電装置において、前記第１タイミング検出部は、循環用球体を一つだけ収容可能の収容部を複数有する回転体と、前記重力ホルダーの位置に応じて前記回転を固定又は回転可能な状態とを制御する検出バーと、を有していることを特徴とするものであってもよい。

さらに、本発明にかかる発電装置において、第２移動領域には、浮力ホルダーにタイミングよく送り込むための第２タイミング検出部を備えていることを特徴とするものであってもよい。

さらに、本発明にかかる発電装置において、前記第２タイミング検出部は、循環用球体を一つだけ収容可能の収容部を複数有する回転体と、前記浮力ホルダーの位置に応じて前記回転を固定又は回転可能な状態とを制御する検出バーと、を有していることを特徴とするものであってもよい。

本発明にかかる発電装置によれば、浮力及び重力を利用した発電装置において、循環用球体をより効率よく浮力領域及び重力領域に移動可能な発電装置を提供することができる。

図１は、実施形態にかかる発電装置１００の正面概略図である。図２は、実施形態にかかる発電装置１００の側面概略図である。図３は、実施形態にかかる発電装置１００の第１タイミング検出部４３を示す概略図である。図４は、実施形態にかかる発電装置１００の与圧弁６０の側面概略図である。図５は、実施形態にかかる発電装置１００の与圧弁６０の上面概略図である。図６は、実施形態にかかる発電装置１００の与圧弁６０を開放した状態を示す側面概略図である。図７は、実施形態にかかる発電装置１００の第２タイミング検出部５３を示す概略図である。

次に、本発明にかかる発電装置１００の実施形態について、図を参照しつつ詳細に説明する。図１は、実施形態にかかる発電装置１００の正面概略図であり、図２は、側面概略図である。なお、以下に説明する実施の形態及び図面は、本発明の実施形態の一部を例示するものであり、これらの構成に限定する目的に使用されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更することができる。

本発明にかかる発電装置１００は、図１及び図２に示すように、主として、浮力により動力を得る浮力動力部１０と、重力により動力を得る重力動力部２０と、浮力動力部１０と重力動力部２０を交互に繰り返し移動する複数の循環用球体３０と、この循環用球体３０を浮力動力部１０から重力動力部２０へ移動させる第１移動領域４０と、この循環用球体３０を重力動力部２０から浮力動力部１０へ移動させる第２移動領域５０と、浮力動力部１０と重力動力部２０で得られた動力から電気を発電する発電機７０と、を備えている。

浮力動力部１０は、内部が液体で満たされた筒状形状を有している外枠で覆われている。液体は、水道水や雨水等の水が好ましいが、水溶液や他の液体であっても構わない。以下、水を例として説明する。この浮力動力部１０内には、第１上方滑車１１ａと第１下方滑車１１ｂとこれらの間を回転する無端ベルト１２を有しており、この無端ベルト１２には、循環用球体３０を下方から受領するカップ状の浮力ホルダー１３が複数設けられている。浮力ホルダー１３は、移動時の水抵抗を低減するために網状部材やパンチングメタル等で作製されている。循環用球体３０は、浮力動力部１０内の液体と比較して小さい比重となるように作製されており、浮力動力部１０では、循環用球体３０は水による自然法則である浮力の影響で上部へと上昇する。この上昇の力を利用して、無端ベルト１２は浮力ホルダー１３を上昇させる方向（図１においては、反時計周り）回転することになる。第１上方滑車１１ａには、ギア１５が形成されており、後述するホイール７２に動力を伝達することができる。

重力動力部２０は、外部又は外気圧と同様の空気圧で満たされた容器内に配置されており、第２上方滑車２１ａと第２下方滑車２１ｂとこれらの間を回転する無端ベルト２２を有しており、この無端ベルト２２には、循環用球体３０を上方から受領するカップ状の重力ホルダー２３が複数設けられている。重力動力部２０では、循環用球体３０が重量による自然法則である位置エネルギーの影響で下部へ下降する。この下降の力を利用して、無端ベルト２２は重力ホルダー２３を下降させる方向（図１においては、反時計周り）回転することになる。第２上方滑車２１ａには、ギア２５が形成されており、後述するホイール７２に動力を伝達することができる。

循環用球体３０は、浮力動力部１０内部の液体の比重よりも軽く、大気よりも比重の重くなる球体である。例えば、プラスチック製の中空ボールの内部に中空体積に対して１／２～１／３程度の液体を充填させたもの等を使用するとよい。

第１移動領域４０は、循環用球体３０を浮力動力部１０から重力動力部２０へ移動させるための部位であり、循環用球体受領部４１と、この循環用球体受領部４１からの重力動力部２０へ循環用球体３０を案内する案内路４２と、案内路４２から循環用球体３０を受領し、重力ホルダー２３にタイミングよく送り込むための第１タイミング検出部４３とを備えている。循環用球体受領部４１は、浮力ホルダー１３から離脱した循環用球体３０を一時的に溜めておく部位であり、循環用球体３０を縦一列に並べるように筒状体に形成されている。循環用球体受領部４１は、水面とほぼ同等の高さに形成された出口４１ａから下降する傾斜を有する案内路４２に連結されており、複数の循環用球体３０によって上方に押し出された循環用球体３０は、案内路４２を経由して第１タイミング検出部４３へ送られる。このため、水面は、注水により出口４１ａの高さとほぼ同様の高さとなるように保つ必要がある。第１タイミング検出部４３は、図３に示すように、循環用球体３０を一つだけ収容可能の収容部を複数有する回転体４３ａと、この回転体４３ａを固定又は回転可能な状態とを制御する検出バー４３ｂと、を有している。重力ホルダー２３には、それぞれ検出バー４３ｂを押圧するタイミングピン２３ａが設けられており、検出バー４３ｂは、このタイミングピン２３ａの押圧によって、反対側端部を中心に回動可能に形成されている。したがって、重力ホルダー２３が第１タイミング検出部４３に到達すると、重力ホルダー２３のタイミングピン２３ａによって検出バー４３ｂが押圧されて回動する。この回動によって回転体４３ａは回転可能となり、循環用球体３０を重力ホルダー２３内に送出する。送出が終了すると、タイミングピン２３ａが検出バー４３ｂから外れ、元の位置に復帰し、再度回転体４３ａを固定することになる。

第２移動領域５０は、循環用球体３０を重力動力部２０から浮力動力部１０へ移動させるための部位であり、下降循環用球体案内通路５１と、上昇循環用球体案内通路５２と、少なくとも２つの与圧弁６０と、浮力ホルダー１３にタイミングよく送り込むための第２タイミング検出部５３と、を備えている。下降循環用球体案内通路５１は、重力ホルダー２３から離脱した循環用球体３０を一時的に溜めておく部位であり、循環用球体３０を縦一列に並べるように筒状体に形成されている。下降循環用球体案内通路５１は、排出部を有しており、下方に水面が保たれるようにされている。水面は、最下部から循環用球体３０が２～３個程度重ねた位置に設けることが好ましいが、これに限定するものではない。上昇循環用球体案内通路５２は、浮力動力部１０に循環用球体３０を送出する部位であり、浮力動力部１０に貯水された水をせき止めるために２つの上方与圧弁６０ａ及び下方与圧弁６０ｂが設けられている。それぞれの与圧弁６０は図４及び図５に示すように、上昇循環用球体案内通路５２に開口６１ａを有するように設けられた蓋固定部材６１と、片側が蝶番６２ａで固定され開口６１ａを開閉可能に取り付けられた蓋部材６２と、この蓋部材６２に設けられた水圧調整バルブ６３が設けられている。水圧調整バルブ６３は、上方支持部材６３ａと、下方側押圧部材６３ｂと、これらを固定する螺合部材等の固定部材６３ｃとを備えている。固定部材６３ｃは、蓋固定部材６１及び蓋部材６２に設けられた固定部材６３ｃの直径よりも大きな貫通孔６３ｄに挿通され、水圧調整バルブ６３は上下に所定距離移動可能に形成される。図６に示すように、下方側押圧部材６３ｂが循環用球体３０の浮力によって上方に移動した場合には、貫通孔６３ｄを介して水が上下に行き来可能となる。なお、水圧調整バルブ６３には、循環用球体３０が確実に下方側押圧部材６３ｂを押圧するように、循環用球体３０を下方側押圧部材６３ｂにガイドするガイド部材６５を設けても良い。

こうして作製された第２移動領域５０では、重力ホルダー２３から離脱した循環用球体３０が下降循環用球体案内通路５１に縦一列に溜められる。下降循環用球体案内通路５１の水位以上に循環用球体３０が複数溜まると循環用球体３０の総重量によって、循環用球体３０は、上昇循環用球体案内通路５２に移動する。移動した循環用球体３０は、まず、下方与圧弁６０ｂの下方側押圧部材６３ｂを押圧し、上方支持部材６３ａを上昇させる。これにより、水圧調整バルブ６３は開き、下方与圧弁６０ｂの下方側と上方側が同じ水圧となる。よって、蓋部材６２ｂは比較的弱い力でも開くことが可能となり、循環用球体３０の浮力によって開くことが可能となる。なお、より容易に開きやすくするために、蝶番にばねを設けても良い。そして、この開いた蓋部材６２によって開放された開口６１ａを通って下方与圧弁６０ｂの上方へ移動する。そして、次に、循環用球体３０は、上方与圧弁６０ａの下方側押圧部材６３ｂを押圧する。これにより、上方与圧弁６０ａの下方側の領域は水圧が高くなるので、下方与圧弁６０ｂの蓋部材６２ｂは閉まるとともに、上方与圧弁６０ａの水圧調整バルブ６３が開き、上方与圧弁６０ａの上方側と下方側の水圧が同じとなり、蓋部材６２ａは比較的弱い力でも開くことが可能となり、循環用球体３０の浮力によって開くことが可能となる。こうして循環用球体３０は、上方与圧弁６０ａを通過し、第２タイミング検出部５３を介して浮力動力部１０に送出される。第２タイミング検出部５３は、図７に示すように、循環用球体３０を一つだけ収容可能の収容部を複数有する回転体５３ａと、この回転体５３ａを固定又は回転可能な状態とを制御する検出バー５３ｂと、を有している。浮力ホルダー１３には、それぞれ検出バー５３ｂを押圧するタイミングピン１３ａが設けられており、検出バー５３ｂは、このタイミングピン１３ａの押圧によって、中間軸５３ｃを中心に回動可能に形成されている。したがって、浮力ホルダー１３が第２タイミング検出部５３に到達すると、浮力ホルダー１３のタイミングピン１３ａによって検出バー５３ｂが押圧されて回動する。この回動によって回転体５３ａは回転可能となり、循環用球体３０を浮力ホルダー１３内に送出する。送出が終了すると、タイミングピン１３ａが検出バー５３ｂから外れ、元の位置に復帰し、再度回転体５３ａを固定することになる。なお、下方与圧弁６０ｂを循環用球体３０が移動する際に、下方与圧弁６０ｂの蓋部材６２ｂが開いている場合のみ水が下降循環用球体案内通路５１側に移動する。よって下方与圧弁６０ｂが閉まった後、下降循環用球体案内通路５１で上昇した水を排出する必要がある。また、この排出した水の量だけ第１移動領域４０の水面が下降するので、水を補う必要がある。

発電機７０は、図１及び図２に示すように、発電モータ７１と、この発電モータ７１へ浮力動力部１０及び重力動力部２０からの動力を伝達するホイール７２と、を備えている。発電モータ７１は、特に限定するものではなく、従来からある発電機を使用することができる。ホイール７２は、浮力動力部１０及び重力動力部２０によって得られた動力によって回転する部材であり、第１上方滑車１１ａ及び第２上方滑車２１ａの中心軸に設けられたそれぞれのギア１５、２５と螺合して、回転を伝達可能に形成されている。よって、浮力動力部１０及び重力動力部２０の回転エネルギーは、ホイール７２に伝達される。ホイール７２の中心には、動力伝達軸７３が設けられ、任意に増幅器７４を介して発電モータ７１に伝達され電気に変換される。

本発明による発電装置は、自然法則である浮力（および重力）を利用した発電として利用することができる。

１０…浮力動力部、１１ａ…第１上方滑車、１１ｂ…第１下方滑車、１２…無端ベルト、１２ａ…第２上方滑車、１３…浮力ホルダー、１３ａ…タイミングピン、２０…重力動力部、２１ａ…第２上方滑車、２１ｂ…第２下方滑車、２２…無端ベルト、２３…重力ホルダー、２３ａ…タイミングピン、３０…循環用球体、４０…第１移動領域、４１…循環用球体受領部、４１ａ…出口、４２…案内路、４３…第１タイミング検出部、４３ａ…回転体、４３ｂ…検出バー、５０…第２移動領域、５１…下降循環用球体案内通路、５２…上昇循環用球体案内通路、５３…第２タイミング検出部、５３ａ…回転体、５３ｂ…検出バー、６０…与圧弁、６０ａ…与圧弁、６０ｂ…与圧弁、６１…蓋固定部材、６２…蓋部材、６２ａ…蓋部材、６２ｂ…蓋部材、６３…水圧調整バルブ、６３ａ…上方支持部材、６３ｂ…下方側押圧部材、６３ｃ…固定部材、６３ｄ…貫通孔、７０…発電機、７１…発電モータ、７２…ホイール、１００…発電装置

Claims

プラスチック製の中空ボールの内部に中空体積に対して１／２～１／３の液体を充填させた複数の循環用球体と、
液体内に配置され、第１上方滑車と第１下方滑車との間を回転する無端ベルトと、前記無端ベルトに設けられ、前記循環用球体を受領し、前記循環用球体の浮力よって無端ベルトを回転させることによって動力を得る浮力動力部と、
第２上方滑車と第２下方滑車との間を回転する無端ベルトと、前記無端ベルトに設けられ、前記循環用球体を受領し、前記循環用球体の重力よって無端ベルトを回転させることによって動力を得る重力動力部と、
前記循環用球体を前記浮力動力部から前記重力動力部へ移動させる第１移動領域と、
前記循環用球体を前記重力動力部から前記浮力動力部へ移動させる第２移動領域と、
前記浮力動力部と前記重力動力部で得られた動力から電気を発電する発電機と、
前記第２移動領域に設けられた下降循環用球体案内通路と、上昇循環用球体案内通路と、前記上昇循環用球体案内通路に設けられた少なくとも２つの与圧弁と、を備え、
前記与圧弁は、蓋固定部材と、片側が蝶番で固定され開口を開閉可能に取り付けられた蓋部材と、前記蓋部材に設けられた水圧調整バルブと、循環用球体を下方側押圧部材にガイドするガイド部材と、を備え、
前記水圧調整バルブは、上方支持部材と、下面側が凹球面であって、前記循環用球体の直径に対して１／２以上の水平方向の幅を有する下方側押圧部材と、これらを固定する固定部材とを備え、
前記ガイド部材は、板状に形成されてなり、前記下方側押圧部材側に接した前記循環用球体の外周側に円周状に板面が垂直方向となるように配置されていることを特徴とする発電装置。
第１移動領域には、重力ホルダーにタイミングよく送り込むための第１タイミング検出部を備えていることを特徴とする請求項１に記載の発電装置。
前記第１タイミング検出部は、循環用球体を一つだけ収容可能の収容部を複数有する回転体と、前記重力ホルダーの位置に応じて前記回転を固定又は回転可能な状態とを制御する検出バーと、を有していることを特徴とする請求項２に記載の発電装置。
第２移動領域には、浮力ホルダーにタイミングよく送り込むための第２タイミング検出部を備えていることを特徴とする請求項１に記載の発電装置。
前記第２タイミング検出部は、循環用球体を一つだけ収容可能の収容部を複数有する回転体と、前記浮力ホルダーの位置に応じて前記回転を固定又は回転可能な状態とを制御する検出バーと、を有していることを特徴とする請求項４に記載の発電装置。