特開 2023-154504 発電システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023154504

(43)【公開日】2023-10-20

(54)【発明の名称】発電システム

(51)【国際特許分類】

   F03G 6/00 20060101AFI20231013BHJP

   F03G 7/00 20060101ALI20231013BHJP

   F03D 9/16 20160101ALI20231013BHJP

【ＦＩ】

F03G6/00 551

F03G7/00 B

F03D9/16

【審査請求】未請求

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022063845

(22)【出願日】2022-04-07

(71)【出願人】

【識別番号】519231186

【氏名又は名称】松本 葉子

(74)【代理人】

【識別番号】719004108

【氏名又は名称】松本 和也

(72)【発明者】

【氏名】松本 和也

【テーマコード（参考）】

3H178

【Ｆターム（参考）】

3H178AA20

3H178AA40

3H178AA44

3H178AA46

3H178DD02X

3H178DD11X

3H178DD12Z

3H178DD21X

(57)【要約】

【課題】
本発明は風力エネルギーで上方に移動した球体の位置エネルギーを有効に利用できる発電システムを提供する。
【解決手段】
風力を利用して球体に位置エネルギーを蓄え、この球体の位置エネルギーを利用して電力を得る発電システムであって、球体の位置エネルギーを利用して発電する発電部と、発電部に球体を挿入する球体挿入部と、を備え、球体挿入部は風力で回転するタービンと、タービンに繋がる伝達軸と、水柱管の下端のピストン部と、水柱管の下端のゲート部と、伝達軸に接続され、伝達軸の回転力により、ピストン部を往復運動させる第一変換部と、伝達軸に接続され、伝達軸の回転力により、ゲート部を往復運動させる第二変換部と、を備え、各変換部により、ピストン部で球体を押し込むタイミングで、ゲート部が開き、ピストン部が後方に移動するタイミングでゲート部が閉じる発電システム。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

風力を利用して球体に位置エネルギーを蓄え、この球体の位置エネルギーを利用して電力を得る発電システムであって、球体の位置エネルギーを利用して発電する発電部と、発電部に球体を挿入する球体挿入部と、を備え、発電部は、上方から落下させた球体を受けることにより回転する回転装置と、回転装置の回転力により発電する発電機類と、上下方向に延び、球体が流通する水柱管と、水柱管の上部に一端が接続され、回転装置の上部に向って下り傾斜し、水柱管の上端から他端に向って球体が流通し、他端から球体が落下する横引下り勾配部と、を備え、水柱管の内部には、水が貯留されており、球体は水より比重が小さく、水柱管の下端から挿入された球体が、水柱管内を浮上することで、球体に位置エネルギーを蓄える、球体挿入部は風力を受けて回転するタービンと、タービンの回転力を伝達する伝達軸と、水柱管の下端側に球体を挿入するピストン部と、水柱管の下端側を開閉するゲート部と、伝達軸に接続され、伝達軸の回転力により、ピストン部を往復運動させる第一変換部と、伝達軸に接続され、伝達軸の回転力により、ゲート部を往復運動させる第二変換部と、を備え、第二変換部は、第一変換部により、ピストン部が球体を水柱管に押し込むタイミングで、ゲート部を開く方向に移動させ、第一変換部は、ピストン部が水柱管から離れる方向に移動するタイミングでゲート部を閉じる方向に移動させる発電システム。

【発明の詳細な説明】

【背景技術】

【0001】

自然エネルギーは気象環境等で発電量が不安定になるが、発電量の不足分を補うために蓄電システムが必要とされている。又、自然エネルギーの適地に建設することで多くの経費が必要となっている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0002】

本発明は風力等による不安定な自然エネルギーを安定的な球体の位置エネルギーに変換しておき、この位置エネルギーを利用して、例えば、緊急時に発電することを目的とすることができる。

【課題を解決するための手段】

【0003】

風力を利用して球体に位置エネルギーを蓄え、この球体の位置エネルギーを利用して電力を得る発電システムであって、球体の位置エネルギーを利用して発電する発電部と、発電部に球体を挿入する球体挿入部と、を備え、発電部は、上方から落下させた球体を受けることにより回転する回転装置と、回転装置の回転力により発電する発電機類と、上下方向に延び、球体が流通する水柱管と、水柱管の上部に一端が接続され、回転装置の上部に向って下り傾斜し、水柱管の上端から他端に向って球体が流通し、他端から球体が落下する横引下り勾配部と、を備え、水柱管の内部には、水が貯留されており、球体は水より比重が小さく、水柱管の下端から挿入された球体が、水柱管内を浮上することで、球体に位置エネルギーを蓄える、球体挿入部は風力を受けて回転するタービンと、タービンの回転力を伝達する伝達軸と、水柱管の下端側に球体を挿入するピストン部と、水柱管の下端側を開閉するゲート部と、伝達軸に接続され、伝達軸の回転力により、ピストン部を往復運動させる第一変換部と、伝達軸に接続され、伝達軸の回転力により、ゲート部を往復運動させる第二変換部と、を備え、第二変換部は、第一変換部により、ピストン部が球体を水柱管に押し込むタイミングで、ゲート部を開く方向に移動させ、第一変換部は、ピストン部が水柱管から離れる方向に移動するタイミングでゲート部を閉じる方向に移動させる発電システム。

【図面の簡単な説明】

【0004】

【図1】本発明に係る発電システムの系統図である。

【図2】本発明に係る球体挿入装置とナイフゲート装置の動作比較図である。

【図3】本発明に係るクランク軸の回転位置図である。

【図4】本発明に係る球体挿入装置とナイフゲート装置の開始動作図である。

【図5】本発明に係る球体挿入装置とナイフゲート装置の中間動作図である。

【図6】本発明に係る球体挿入装置とナイフゲート装置の終了動作図である。

【発明を実施するための形態】

【0005】

本実施形態の発電システムは、風力を利用して球体２０に位置エネルギーを蓄え、この球体２０の位置エネルギーを利用して電力を得る発電システムであって、球体２０の位置エネルギーを利用して発電する発電部１００と、発電部１００に球体２０を挿入する球体挿入部２００と、を備え、発電部１００は、上方から落下させた球体２０を受けることにより回転する回転装置２４と、回転装置２４の回転力により発電する発電機類と、上下方向に延び、球体２０が流通する水柱管２１と、水柱管２１の上部に一端が接続され、回転装置２４の上部に向って下り傾斜し、水柱管２１の上端から他端に向って球体２０が流通し、他端から球体２０が落下する横引下り勾配部と、を備え、水柱管２１の内部には、水が貯留されており、球体２０は水より比重が小さく、水柱管２１の下端から挿入された球体２０が、水柱管２１内を浮上することで、球体２０に位置エネルギーを蓄える、球体挿入部２００は風力を受けて回転する風力タービンブレード１と、風力タービンブレード１の回転力を伝達する伝達軸３と、水柱管２１の下端側に球体２０を挿入するピストン部と、水柱管２１の下端側を開閉するゲート部と、伝達軸３に接続され、伝達軸３の回転力により、ピストン部を往復運動させる第一変換部６と、伝達軸３に接続され、伝達軸３の回転力により、ゲート部を往復運動させる第二変換部５と、を備え、第二変換部５は、第一変換部６により、ピストン部が球体２０を水柱管２１に押し込むタイミングで、ゲート部を開く方向に移動させ、第一変換部６は、ピストン部が水柱管２１から離れる方向に移動するタイミングでゲート部を閉じる方向に移動させる発電システム。

【0006】

発電部１００には、回転装置２４の回転を発電機２６が必要とする回転数まで上げる増速機２６と、発電機２６で発生した電力は電気盤２７で調整され電気機器類に送られる。

【0007】

球体挿入部２００には、都市部にある高層ビル等の屋上に、風力タービンブレード１を必要に応じて複数台設置して、高所に吹く強い風力エネルギーを利用する。尚、風力タービンブレード１は伝達能力、安全装置及び速度調整機能など基本仕様を装備するものとする。

【0008】

風力エネルギーをギヤ装置２、伝達軸３、速度調整ギヤ装置４、第二変換部５、及び第一変換部６により回転運動を往復運動に変換し、球体挿入装置７及びナイフゲート装置８を動かし球体２０を水柱管２１に挿入する。

【0009】

図２は球体挿入装置７とナイフゲート装置８のクランク軸１０の回転を１０分割した図で、球体挿入装置７の分割１の位置で球体が装置内に入り、分割２以降球体が移動して分割１０の位置で終了する状態を表し、ナイフゲート装置８の弁体は通常閉止しているが、分割４～分割６では弁が開閉して球体２０は水柱管２１に移動する。尚、第二変換部５のクランク軸１０に繋がる連結棒１９のピンが溝１８に沿ってスムーズに回転運動が出来るような緩和加工を施す。

【0010】

図３は速度調整ギヤ装置４の歯車位置とアイドラ歯車の歯先の有無を表している。ナイフゲート装置８の往復運動は閉止時と開閉時の速度が異なるため、速度調整ギヤ装置４を設ける。駆動軸９に取付けた速度調整ギヤ装置４により、クランク軸１０の回転速度を変えることで、往復運動の速度を制御する。回転速度の遅い従動歯車Ａ１６が、アイドラ歯車Ａ１３の歯先の無い部分に到達すると駆動力は無くなるが、回転速度の速い従動歯車Ｂ１７が、アイドラ歯車Ｂ１４の歯先のある部分に到達して、駆動力を引き継いで伝えることで駆動力は継続する。

【0011】

図４～図６は、球体挿入装置７のピストンとナイフゲート装置８の弁体の動きを表した図で、図５はピストンが水と球体２０を押出し、弁体が全開の状態を表し、図４と図６は開始時と終了時の位置を表している。

【0012】

水柱菅２１の保有水に挿入された球体２０は一定数以上になると、球体２０の浮力と重力の差で浮力が大きいと、最上部の球体２０は空間に押し出され位置エネルギーを保有する。球体２０を水柱管２１に多く挿入すると最下部の球体２０に到達する時間が短縮され、最上部の球体２０が空間に早く出ることは、早く位置エネルギーを保有する事になる。この時、球体２０の水柱管２１にある数量は位置エネルギーの潜在能力を保有する、又、一定量の保有水の水面を維持するために自動給水装置２２設けるが給水量は運転中の自然蒸発量程度となる。

【0013】

位置エネルギーを保有した球体２０は上部下り勾配部２３の停止板の前で待機する。回転装置２４の受け皿の動きと同期して停止板が開き球体２０を回転装置２４の受け皿に取り込み下方向に移動させる。

【0014】

球体２０は最下部で受け皿を出ると下部下り勾配部２８の停止板の前で待機する。球体挿入装置７の往復運動の動きと同期して停止板が開き、側面の球体入口部３０より所定時間内に侵入して再び当該システムを循環する。尚、球体挿入装置７は球体２０の出入口の他に、気密性のある球体挿入装置７の往復運動に支障が無いように吸排気装置２９を設ける。又、残水は球体挿入装置７内に留まり外部に溢れ出ない水量とする。

【0015】

球体２０は保有水より小さな比重とする。球体２０は一般的な資材を選び建設コストの低廉化を図る。又、保有水は一般的な水道水、雨水、不凍液等で良いが、球体２０，水柱管２１が変質しないものとする。

【0016】

球体挿入装置７とナイフゲート装置８を直角に配置することで、ギヤ装置２の数は増えるが、作業スペースを広くとり作業性に余裕を持つことができる。

【符号の説明】

【0017】

１ 風力タービンブレード
２ ギヤ装置
３ 伝達軸
４ 速度調整ギヤ装置
５ 第二変換部
６ 第一変換部
７ 球体挿入装置
８ ナイフゲート装置
９ 駆動軸
１０ クランク軸
１１ 駆動歯車Ａ
１２ 駆動歯車Ｂ
１３ アイドラ歯車Ａ
１４ アイドラ歯車Ｂ
１５ 従動軸
１６ 従動歯車Ａ
１７ 従動歯車Ｂ
１８ 溝
１９ 連結棒
２０ 球体
２１ 水柱管
２２ 自動給水装置
２３ 上部下り勾配部
２４ 回転装置
２５ 増速機
２６ 発電機
２７ 電気盤
２８ 下部下り勾配部
２９ 吸排気装置
３０ 球体入口部
１００ 発電部
２００ 球体挿入部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】