JPH074871U

JPH074871U - エネルギー貯蔵装置

Info

Publication number: JPH074871U
Application number: JP058283U
Authority: JP
Inventors: 正典藤崎
Original assignee: 正典藤崎
Priority date: 1990-01-17
Filing date: 1993-10-01
Publication date: 1995-01-24
Anticipated expiration: 2005-01-17
Also published as: JPH0744761Y2; JPH03213672A

Abstract

(57)【要約】【目的】余剰エネルギーの一時的な貯蔵を、比較的狭い
設置面積で、既に確立している技術により、シンプルか
つ安価な構造で、今すぐにも実現化・具体化可能なエネ
ルギー貯蔵装置の提供。【構成】エネルギー貯蔵装置を、余剰エネルギーを動力
源とする電動モータからなる駆動装置１と、駆動装置の
回転で、巻上げドラム１０に吊下げた重量物２を巻き上
げる上下方向へ複数段の小径・大径のギヤ８，９、プー
リ間のベルト、またはホイル間のチエンからなる重量物
持上げ装置３と、重量物持上げ装置を係止するブレーキ
からなる重量物係止装置４と、補助電力供給の必要性の
有無を検知する検知装置５と、重量物の徐々の降下を高
速回転運動に変えるため、上記重量物持上げ装置の径の
大・小が逆になる複数段のギヤ、プーリ、またはホイル
からなる動力変換装置６と、動力変換装置からの回転力
で発電する発電装置７とで構成する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、余剰エネルギーを一時的に貯蔵し、例えば補助電力が必要となった場合に、貯蔵しておいたエネルギーを用いて発電することにより、電力の需要・供給の円滑化と、余剰エネルギーの有効利用を図ることを具体化する、エネルギー貯蔵装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

近時、エネルギー危機が叫ばれている反面で、地球規模で二酸化炭素の増加等の環境問題が生じている。それを解決するには、エネルギーはクリーンなものを選択し、かつそれを需要と供給に沿って有効利用することが必要である。

【０００３】エネルギーとしては、クリーンでかつ利用し易い電気・電力が最適なものと考えられる。発電手段は、公害を発生しかつ枯渇する化石燃料による火力発電ではなく、また安全面での危惧もある原子力発電でもなく、いわゆる再生可能エネルギーを利用したものが望ましい。

【０００４】それには、例えば波力発電・地熱発電・水力発電・太陽熱発電・バイオマス発電や、本件出願人が提案した風力発電装置（特公昭６３−４２１１６号公報・実公平１−８６９９号公報参照）による風力発電等がある。

【０００５】ところが、上記の波力発電・風力発電等は、もっぱら自然力を利用するものだけに、その電力供給が電力需要と常にうまくバランスするわけではない。また電力需要は、例えば夏期と冬季・昼間と夜間でも差があり、この面からも需要と供給のバランスをとり難い。これを解決するには、余剰時の電力を一時的に蓄えて必要時に供給できるように、エネルギー貯蔵装置が必要となる。

【０００６】このエネルギー貯蔵装置として、従来より種々のものが提案されている。例えば余剰電力で湯を沸かしてエネルギーを貯える貯湯式、蓄電池に貯える蓄電式、余剰電力で水を貯水池に汲上げて必要時にこの水で発電する揚水発電式、近時脚光を浴びている超伝導現象を利用して抵抗０の超伝導コイル中に貯えておく超伝導式等がある。

【０００７】また、本願考案と同趣旨のものとして、余剰エネルギーを位置のエネルギーとして貯蔵し、必要時に上記位置のエネルギーを取り出して電力供給を可能としたものもある（例えば特開昭４７−２３８２０号公報、実開昭５１−１０６００９号公報、特開昭５６−３４９８１号公報参照）。

【０００８】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、上記エネルギー貯蔵手段の内、貯湯式や揚水発電式でエネルギー貯蔵装置を設けようとすると、広大な設置面積が必要となる。また、蓄電式は蓄電池の蓄電能力が未だ充分とは言えないし、超伝導式は理論上は可能であっても、未だ技術的に確立したものとは言えない面がある。

【０００９】さらに、余剰エネルギーを位置のエネルギーとして貯蔵し、必要時にそれを取り出すものは、基本原理は明らかであっても、それが実現化・具体化するには技術上の問題が残っていた。また、構造が複雑・大型で設置に広い場所が必要で、地価の高い都心地ではとても設置できず、余剰エネルギーの利用がかえってコスト高になったり、多用途かつ即応的な活用が難しくなる等の不都合がある。そのため、エネルギー貯蔵は未だ積極的に実現化・具体化されるに到っていないのが現状である。

【００１０】本考案の課題は、エネルギー貯蔵装置として、上記従来手段がもつ問題点を解決することにある。本考案の目的は、大量の余剰エネルギーを、比較的狭い設置面積で貯蔵することができ、しかも既に確立している技術を利用して、シンプルかつ安価に今すぐにでも設置し、実現化・具体化可能なエネルギー貯蔵装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】

本考案に係るエネルギー貯蔵装置は、余剰エネルギーを動力源として回転する電動モータからなる駆動装置１と、

【００１２】上記駆動装置１の回転で、巻上げドラム１０に吊下げた重量物２を巻き上げる上下方向へ複数段の小径・大径のギヤ８，９、プーリ間のベルト、またはホイル間のチエンからなる重量物持上げ装置３と、

【００１３】上記ギヤ８，９、プーリ、またはホイルの回転を係止するブレーキからなる重量物係止装置４と、

【００１４】補助電力供給の必要性の有無を検知する検知装置５と、

【００１５】重量物２の徐々の降下を高速回転運動に変えるため、上記重量物持上げ装置３の径の大・小が逆になる複数段のギヤ９，８、プーリ、またはホイルからなる動力変換装置６と、

【００１６】上記動力変換装置６からの回転力で発電する発電装置７とを設けてなるものである。

【００１７】上記構成において、重量物２には、例えば鋼材・砂・瓦礫または水等を、容器に収容したものや、コンクリートを固めて形成したものでよい。

【００１８】重量物持上げ装置３には、重量物２を吊下げた巻上げドラム１０の軸を強力に巻き上げ可能に、小径ギヤ８が大径ギヤ９に噛合するように組合わせて、上下方向へ複数段に設ければよい（図１参照) 。しかしこれに限らず、小径・大径のプーリやホイルに巻掛けたベルトやチエンを複数段に設けてもよい。該重量物係止手段４の作動は、自動的に行うのがよいが、手動で操作するようにしてもよい。

【００１９】検知装置５は、例えば電力需要により変化する電流量を計るか、あるいは停電時を検知して、補助電力供給の必要性の有無を知るようにすればよい（図１・図２参照）。該検知装置５で得たデータに対する対応も、自動的に行うのが望ましいが、手動的に行ってもよい。

【００２０】動力変換装置６は、上記重量物持上げ装置３をそのまま利用する。即ち、重量物持上げ装置３に小径・大径のギヤ８，９を用いている場合は、重量物２の降下時に同じギヤを利用し、重量物持ち上げ装置３とは逆に大径ギヤ９が小径ギヤ８へ噛合した状態で作動するようにしてある（図１参照）。重量物持上げ装置３がベルトやチエンの場合も、同じプーリやホイルの径の大・小が逆の状態で作動するようにしておく。

【００２１】発電装置７と上記駆動装置１とは、一方が作動時には他方が空転または停止するようにしてある。本エネルギー貯蔵装置の設置は、通常の構造物の如く地上に設ければよいが、スペースが無いなら例えばビルの屋上や地下に設けてもよい。また高層ビルの外壁を支持枠１７の一部として設けてもよい。

【００２２】図において、１５は制御回路盤を示し、余剰エネルギーを貯蔵時、待機時、および貯蔵エネルギーで発電時等を各々制御する回路やスイッチ類１６を収容してある。１８はガイド枠を示す。

【００２３】

【作用】

本考案に係るエネルギー貯蔵装置の使用状態は、次の如くである。夜間には消費電力が少なく余剰エネルギーが生じるし、例えば風力発電装置による発電では強風が続くと、発電量が多く余剰エネルギーが生じる。その他の発電装置やエネルギー発生装置でも、余剰エネルギーが生じる。

【００２４】そのような事態に備えるため、本考案に係るエネルギー貯蔵装置を設置する。該エネルギー貯蔵装置では、重量物持上げ装置３として上下方向へ複数段の小径・大径のギヤ８，９、プーリ間のベルト、またはホイル間のチエンを用いているので、上下方向へのスペースは大きくなるが、左右方向のスペース即ち設置面積は少なくなっている。

【００２５】そのため、例えば通常の構造物の如く地上に設ければよいが、スペースが無いならビルの屋上や地下に設けてもよいし、近時増えている高層ビルの外壁の一部を支持枠１７の一部として利用して設置してもよく、地価の高い都心地でも設置可能となる。

【００２６】次に、このエネルギー貯蔵装置の作動状態は、上記余剰エネルギーを動力源として、駆動装置１を作動させ、該駆動装置１により重量物持上げ装置３を作動させて、重量物２を上方へ持ち上げておく。その持ち上げた状態の重量物２を、重量物係止装置４で係止させることで、上記余剰電力は位置のエネルギーとして貯蔵されることになる。

【００２７】今、検知装置５が貯蔵エネルギーによる補助電力供給の必要を検知した場合、例えば電力需要の増大または停電等が発生した場合には、重量物係止装置４の係止状態を解除させればよい。

【００２８】これで、位置のエネルギーを蓄えた重量物２が降下し始めるが、本考案では上記重量物持上げ装置３を利用した動力変換装置６を有している。即ち、重量物持上げ装置３が複数段の小径・大径のギヤ８，９の場合は、該動力変換装置６では重量物２の降下時に上記重量物持上げ装置とは逆に、大径のギヤ９が小径のギヤ８に噛合して作動することになっている（図１参照）。

【００２９】そのため、重量物２の降下で発生する運動エネルギーは、該動力変換装置６によって高速回転運動に変換される。なお、重量物持上げ装置３がベルトやチエンの場合も、プーリやホイルの径の大・小が逆の状態になり、同様に高速回転運動に変換される。この高速回転運動力により、発電装置７が回転して発電されることになるので、充分な電力を得ることができる。

【００３０】また、重量物持上げ装置３や動力変換装置６が、上記の如く上下方向へ複数段の小径・大径のギヤ８，９、プーリ間のベルト、またはホイル間のチエンであるから、大きな高低差を容易に得ることができ、長時間にわたり電力を発電可能となる。

【００３１】この貯蔵エネルギーにより発電された補助電力を、需要側へ供給すればよい。また、例えば病院等で停電時用の補助電力供給として用いてもよいし、さらにこの電力により水素ガスを製造して、内燃機関の燃料に用いたり、車両動力用蓄電池の充電に用いたりしてもよい。

【００３２】

【実施例】

図１は、本考案に係るエネルギー貯蔵装置の実施例を示し、駆動装置として電動モータ１を用い、また重量物持上げ装置３として小径・大径のギヤ８，９を用いた機械式のものである。

【００３３】即ち、重量物持上げ装置３として、上記電動モータ１と連結した軸に持上げ用小径ギヤ８ａを設け、これに大径ギヤ９ａを噛合させ、上下方向へへ順次に小ギヤと大ギヤを複数段組合わせて、回転力を拡大させてある。そして最上段の大径ギヤ９ｃの軸に、重量物２を吊るしたワイヤやチエン１１の巻上げドラム１０を軸装したものである。

【００３４】重量物係止装置としては、電磁式のディスクブレーキ４を用い、上記重量物持上げ装置３の一つの小径ギヤ８ｂの軸にディスク１２を軸装し、常時は摩擦部材１４をバネ１３で押圧させて回転停止可能とし、必要時に上記摩擦部材１４を電磁式にバネ力に抗してディスク１２から離脱させ、係止を解除可能としてある。

【００３５】検知装置５は、電力需要の変化を電流量で計り、または停電を検知するためのものである。そのデータに基づき、上記電磁ブレーキ４その他を作動させる。

【００３６】動力変換装置６は、上記重量物持上げ装置の複数段の小径・大径のギヤ８，９を利用しており、その径の大・小を逆にしたものである。即ち、上記重量物持上げ装置の巻上げドラム１０と同軸の最上段の大径ギヤ９ｃが小径ギヤに噛合し、順次に大径ギヤが小径ギヤに組合っている。

【００３７】この組合わせにより、重量物２が降下した際に、最上段の大径ギヤ９ｃの回転速度は、最下段の発電用小径ギヤ８ｂの段階では高速回転に変換される。そのため、これと同軸の発電装置７が高速回転することになり、充分な電力が得られることになる。

【００３８】次に、図２はこの実施例の電気回路の概略を示し、同図は余剰電力によりエネルギーを貯蔵中の状態を示している。該図２について説明すると、同図右下に示す余剰電流用線２４からの余剰電流は、重量物２が下方にある間はリミットスイッチ２０が閉じたままであり、かつ左下の外部電流入切用の押ボタン式スイッチ１６ａが開いたままであり、右下の余剰電流入切用のｂ接点電磁スイッチ１６ｂも閉じているため、本回路内に通電される。

【００３９】この余剰電流は、上記ｂ接点電磁スイッチ１６ｂを経た後に電動モータ１へ向かい、かつ分岐した配線のｂ接点電磁スイッチ１６ｃを経て電磁ブレーキ４に達する。そのため、摩擦部材１４がバネ１３に抗して外側へ引かれ、ディスク１２がフリーになり係止が解除されるとともに、上記電動モータ１が余剰電流により回転する。

【００４０】これで、電動モータ１と同軸の最下段の持上げ用小径ギヤ８ａがそれと噛合する大径ギヤ９ａを回転させ、順次に小径ギヤで大径ギヤを回転させる。そして、最上段の大径ギヤ９ｃと同軸の巻上げドラム１０により、吊下げられた重量物２が上昇して位置のエネルギーが貯蔵されていく。

【００４１】重量物２が最上位置に達すると、上記リミットスイッチ２０が開き余剰電流用線２４が遮断されるので、電動モータ１へ電流が流れず回転が停止する。同時に電磁ブレーキ４へも電流が流れなくなるので、摩擦部材１４がバネ１３の力によりディスク１２を押圧し、ブレーキをかけて各ギヤ８，９の軸の回転を停止させる。

【００４２】この状態で、電力需要の増大や停電発生のような補助電力を必要とする時期まで待機させておく。今、電力需要の増大または停電を検知装置５が検知した場合は、自動的または手動により同図左下に示した外部電流入切用の押ボタン式のａ接点電磁スイッチ１６ａを閉じる。

【００４３】これで外部電流用線２３からの外部電流が回路に入り、上記右下のｂ接点電磁スイッチ１６ｂを開いて余剰電流側を遮断するとともに、その途中から分岐した配線のａ接点電磁スイッチ１６ｄを閉じることになる。

【００４４】そのため、外部電流は同スイッチ１６ｄを通過し、その先のｂ接点電磁スイッチ１６ｅを経て電磁ブレーキ４に達し、摩擦部材１４をバネ１３の力に抗して外側へ引き、同ブレーキ４の係止を解く。

【００４５】これで、重量物持上げ装置３兼動力変換装置６の各ギヤ８，９が回転可能となるので、重量物２が徐々に降下を始める。この重量物２の降下により、最上段の大径ギヤ９ｃがそれと噛合する小径ギヤを回転させ、順次に大径ギヤで小径ギヤを回転させて、最下段の発電用小径ギヤ８ｂを高速回転させる。

【００４６】この発電用小径ギヤ８ｂの高速回転により、同軸上の発電装置７が高速回転して、発電がなされる。そして、その電流が発電装置７の先のａ接点電磁スイッチ１６ｆを閉じ、同スイッチ１６ｆを経て補助電力として出力用線１９へ供給されることになる。

【００４７】なお、余剰エネルギーにより発電装置７を駆動させて発電し、補助電力を供給する場合には、上記ａ接点電磁スイッチ１６ｆを閉じた電流の一部が、外部電流用線２３の電磁スイッチ１６ｉを開くことになるので、外部電力は回路内へ流入してこない。

【００４８】

【考案の効果】

以上で明らかな如く、本考案に係るエネルギー貯蔵装置は、大量の余剰エネルギーを一時的に貯蔵し、必要時に電力として供給することができる。しかも既に確立している技術を利用して、シンプルかつ安価な構造で、かつ比較的狭い設置面積で、今すぐにでも実現化・具体化することができる。

【００４９】即ち、近時エネルギー危機と環境問題が提起され、余剰エネルギーの貯蔵が重要になっているが、従来提案されているものは、構造が複雑であったり、広大な設置面積が必要となったり、未解決な問題点が残っていたりした。また設置面積の関係で、電力需要の多い都心近くには設置できず、余剰エネルギーの利用がかえってコスト高になったり、多用途の利用に即応できなかったりした。

【００５０】これに対して、本考案に係るエネルギー貯蔵装置は、重量物持ち上げ装置として上下方向に複数段の大・小の径のギヤ、プーリあるいはホイルを用いたベルトやチエン等を用いており、狭い面積で設置できる。例えば、通常の構造物の如く地上に設けたり、ビルの屋上や地下に、あるいは高層ビル外壁の一部を利用して設置可能である。

【００５１】そのため、電力需要に極めて近い都心近くにも設置でき、余剰エネルギー利用のコストを低減できるとともに、多用途の電力利用に即応できる。

【００５２】また、本考案に係るエネルギー貯蔵装置は、重量物持上げ装置をそのまま利用した動力変換装置を有している。即ち、小・大の径の順序で複数段に組み合ったギヤ、プーリあるいはホイルからなる重量物持上げ装置が、重量物の降下時には自動的に径の大・小の順序が逆の動力変換装置となるように構成してある。

【００５３】そのため、重量物の降下時には、最上段での回転速度を、最下段では高速回転速度に変換することができ、シンプルかつ安価な構造ながら、充分な電力を得ることができる。

【００５４】さらに、本考案に係るエネルギー貯蔵装置は、重量物持上げ装置や動力変換装置に、上下方向に複数段の大・小の径のギヤ、プーリあるいはホイル等を用いたベルトやチエン等を用いるものであるから、大きな高低差を得ることが容易であり、長時間にわたり電力を得ることができる。

【００５５】しかも、本考案のエネルギー貯蔵装置は、重量物持上げ装置や動力変換装置を含む装置の全体が、シンプルかつ安価な構造であり、未解決な問題点がなく既に確立している技術を利用して構成してある。そのため、本考案のエネルギー貯蔵装置は、直ちに具体化・実現化することができ、エネルギー危機と環境問題の解決に役立つものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係るエネルギー貯蔵装置の実施例を示
し、重量物持上げ装置にギヤを用いた場合の正面図であ
る。

【図２】図１で示したエネルギー貯蔵装置の実施例の電
気回路図である。

【符号の説明】

１−駆動装置２−重量物３−重量物持上げ装置４−重量物係止装置５−検知装置６−動力変換装置７−発電装置８−制御回路盤１６−スイッチ類１７−支持枠１８−ガイド枠１９−出力用線２３−外部電流用線２４−余剰電流用線

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】余剰エネルギーを動力源として回転する電
動モータからなる駆動装置１と、上記駆動装置１の回転で、巻上げドラム１０に吊下げた
重量物２を巻き上げる上下方向へ複数段の小径・大径の
ギヤ８，９、プーリ間のベルト、またはホイル間のチエ
ンからなる重量物持上げ装置３と、上記ギヤ８，９、プーリ、またはホイルの回転を係止す
るブレーキからなる重量物係止装置４と、補助電力供給の必要性の有無を検知する検知装置５と、重量物２の徐々の降下を高速回転運動に変えるため、上
記重量物持上げ装置３の径の大・小が逆になる複数段の
ギヤ９，８、プーリ、またはホイルからなる動力変換装
置６と、上記動力変換装置６からの回転力で発電する発電装置７
とを設けてなる、エネルギー貯蔵装置。