(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2022-08-17
(54)【発明の名称】ソーラー補助電源
(51)【国際特許分類】
F03B 17/02 20060101AFI20220809BHJP
【ＦＩ】
F03B17/02
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2021519146
(86)(22)【出願日】2019-10-28
(85)【翻訳文提出日】2021-05-14
(86)【国際出願番号】 US2019058395
(87)【国際公開番号】W WO2020087080
(87)【国際公開日】2020-04-30
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】521141039
【氏名又は名称】ゴパラクリシュナン，カンナン
【氏名又は名称原語表記】ＧＯＰＡＬＡＫＲＩＳＨＮＡＮ，Ｋａｎｎａｎ
【住所又は居所原語表記】２７０４ ８ｔｈ Ｓｔｒｅｅｔ Ｓ ＡＰＴ ２７２Ａ，Ｆｉｌｌｍｏｒｅ Ｇａｒｄｅｎ Ａｐｔｓ，Ａｒｌｉｎｇｔｏｎ，Ｖｉｒｇｉｎｉａ ２２２０４ （ＵＳ）
(74)【代理人】
【識別番号】100180781
【弁理士】
【氏名又は名称】安達 友和
(74)【代理人】
【識別番号】100182903
【弁理士】
【氏名又は名称】福田 武慶
(72)【発明者】
【氏名】ゴパラクリシュナン，カンナン
【テーマコード（参考）】
3H074
【Ｆターム（参考）】
3H074AA10
3H074AA11
3H074CC06
(57)【要約】
本発明は、太陽の光に基づく太陽エネルギーが利用できない場合でも動作可能な、発電を最終目的とする原動機、好ましくは電気機械デバイス（図２）を開示する。それは、サイドタンク（３０）内を循環するフィーダーボックス（３８）とともに複数のアーム（２２）とアーム負荷（２４）とが備わった車輪構成を含む。フィーダーボックスは、フィーダーボックス（３８）内のアームの動きを、トレッドガイド（４５）を使って規制する。浮力と重力とにより、アンバランスなアーム負荷（２４）が車輪構成のアンバランスさを引き起こし、ガイドトラックに沿って車輪構成全体を回転させる。この原動機は、発電機（６０）にそれを接続することで、主に発電に使用され得る。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
流体媒体または真空で満たされたサイドタンク（３０）を循環するために、フィーダーボックス（３８）とともに複数のアーム（２２）とアーム負荷（２４）とを備えた車輪構成を含む電気機械デバイス（図２）などの好ましい実施形態によって達成され得るシステム内の浮力と重力とによる位置エネルギーレベルの差から生じる使用可能な機械的エネルギーを供給することができる原動機機構（プロセス）。（１）固体、液体または気体パックなどのアーム負荷（図４）のための手段
（２）複数の自由度を持つ、硬くまたは緩く結合されたアーム負荷（２４）
（３）前記アーム（２２）およびアーム負荷（２４）をガイドするための輪郭トラックなどの前記アーム負荷（２４）をガイドするための手段
（４）直線的または非直線的な経路を持つこの原動機の垂直または水平構造
（５）この原動機をより大きな力を出すためにスケールアップするためのタンデムおよびパラレル構造
（６）ベルトまたはチェーンドライブによる直接駆動または間接駆動構造
（７）速度制御機構を提供するための手段
（８）ミニまたはマイクロ構成およびゲートバルブを用いてこの原動機をコンパクトにするための手段
（９）プロファイルアームおよびアーム負荷など、全体の効率を上げるための手段
【請求項2】
好ましくはゲートバルブおよび／またはセンサー、一方向バルブ、磁気ドア、自動シャッター、スライドバルブ、およびトレッドトラックの組み合わせを含む、異なる媒体間で前記アーム負荷をナビゲートするためのインターフェースを提供するフィーダーボックス（図３）。（１）軟質材料の詰め物などの漏れ防止構成を提供するための手段
（２）前記アーム負荷の動きを追跡するためのセンサーなど、監視するための手段
（３）バルブ、蓋、およびドアなど、制御するための手段
【請求項3】
請求項［２］のフィーダーボックスを取り付けるための機能を備えた１または複数のガイド付きスロットを有し、位置エネルギーレベルの違いを生み出すために請求項［１］を支援するのを容易にする流体媒体または真空で満たされた、浮力と重力とを含む１または複数の力を維持し易くするサイドタンク（図５）。（１）サイドタンク、フィーダーボックス、およびアーム負荷からの前記漏れを緩和するための漏れ防止およびフレキシブルなシールを提供する手段
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は電気機械デバイスである。これは原動機に関連しており、多くの産業用途で機械を駆動するために使用され得る。本発明の主な用途は、発電機を駆動し、次に電力を生成することである。
【背景技術】
【0002】
自動化の探求が始まって以来、原動機として使用される多くの発明があり、それらは主に、機械を操作するための駆動力として使用できる、リソースからの何らかの形のエネルギーを機械的エネルギーに変換する。それらは、自然に利用できる、または他の原材料から得られる僅かなリソースに依存している。
【0003】
関連先行技術は、以下を含む：
米国特許２００９／００９１１３５Ａ１－地下水流から電力を生成するための装置および方法
米国特許４，５２７，６１８－ヒートポンプアシスト付きの太陽エネルギー貯蔵および配電システム
米国特許２０１０／０２０７３８８Ａ１－補助電源
米国特許２０１１／０１１７９７４Ａ１－ポータブル電子デバイス用の補助アクセサリシステム
米国特許２０１１／０１０９０９１Ａ１－逆回転潜流発電機
米国特許２００９／００９１１３５Ａ１－地下水流から電力を生成するための装置および方法
米国特許４，５２７，６１８－ヒートポンプアシスト付きの太陽エネルギー貯蔵および配電システム
米国特許２０１０／０２０７３８８Ａ１－補助電源
米国特許２０１１／０１１７９７４Ａ１－ポータブル電子デバイス用の補助アクセサリシステム
米国特許２０１１／０１０９０９１Ａ１－逆回転潜流発電機
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
技術的課題
これらのエネルギー変換プロセスで使用されるリソースに関連するいくつかの不利な点があり、リソースが、再生可能ではない、めったに利用できない、季節に依存する、環境に優しくない、危険である、放射性である、汚染されやすいなどのような従来技術によって展開されている。時間の経過とともに、それらは原リソースを消費し、枯渇させる。再生可能なものでさえ、これまでに生産され得るよりも速い速度で消費される。
これらのエネルギー変換プロセスで使用されるリソースに関連するいくつかの不利な点があり、リソースが、再生可能ではない、めったに利用できない、季節に依存する、環境に優しくない、危険である、放射性である、汚染されやすいなどのような従来技術によって展開されている。時間の経過とともに、それらは原リソースを消費し、枯渇させる。再生可能なものでさえ、これまでに生産され得るよりも速い速度で消費される。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明は、上記のような欠点のほとんどを克服し、無公害で多種多様の効率の高い解決策を提供します。さらに、従来の技術では波エネルギーのように断続的に駆動を生産するものもあったが、本発明では原動機のように連続的で安定した駆動を実現している。
【0006】
有利な効果
本発明の主な利点は、無公害で持続可能な方法で電気を生成することである。
本発明の主な利点は、無公害で持続可能な方法で電気を生成することである。
【0007】
本発明は、ゼロエミッションを誇る。
【0008】
もうひとつの利点は、本発明は拡張性が高く、大規模なセットアップで産業界の電力需要に対応できることである。
【0009】
さらにもう１つの利点は、本発明は、原リソースをリサイクルすることで、持続可能で自己再生が可能である。
【0010】
さらに、本発明は、安定して高いエネルギー効率で動作するという利点もある。
【図面の簡単な説明】
【0011】
図面は、本明細書の一部の構成要素となり、様々な形態で具現化され得る、本発明に対する例示的な実施形態を含む。理解を容易にするために、本発明の様々な態様を誇張または拡大して示している場合があることを理解していただきたい。
【0012】
【図1】（先行技術ＵＳ２００９００９１１３５Ａ１）は、「水面下の水流を利用した発電装置および方法」を示す。
【図2】補助電源を示す。
【図3】フィーダーボックスを示す。
【図4】アーム負荷アセンブリを示す。
【図5】ガイドスロットを備えたサイドタンクを示す。
【0013】
図面－参照符号
２２－アーム
２４－アーム負荷
２５－アーム負荷外側カバー
２６－アーム負荷パック
２７－アーム負荷マウントフレーム
２８－アーム負荷サイドカバー
２９－アーム負荷パック取り付け部
３０－サイドタンク
３２－底タンク
３８－フィーダーボックス
４０－フィーダーゲート
４１－フィーダーゲートスライド
４２－フィーダーバルブ
４４－フィーダードア
４５－ガイドスロット
４６－ガイドスロットシール
４８－シャフト
５０－水レベル制御ボックス
５４－ギアボックス
５６－シャフトマウント
６０－発電機
２２－アーム
２４－アーム負荷
２５－アーム負荷外側カバー
２６－アーム負荷パック
２７－アーム負荷マウントフレーム
２８－アーム負荷サイドカバー
２９－アーム負荷パック取り付け部
３０－サイドタンク
３２－底タンク
３８－フィーダーボックス
４０－フィーダーゲート
４１－フィーダーゲートスライド
４２－フィーダーバルブ
４４－フィーダードア
４５－ガイドスロット
４６－ガイドスロットシール
４８－シャフト
５０－水レベル制御ボックス
５４－ギアボックス
５６－シャフトマウント
６０－発電機
【発明を実施するための形態】
【0014】
最良の態様
本発明の最良の態様は、以下に説明する本発明の好ましい実施形態を含む。さらに、光センサー、水レベルセンサー、自動ゲートバルブ、ベルトドライブおよびチェーンドライブなどの機能を追加することも可能である。本発明は、硬くまたは緩く結合されたアーム負荷で強化され得る。アーム負荷は、直線的または非直線的ガイドトラックやまたはプロファイル経路を移動するように配置され得る。さらに、アーム負荷は、正転、逆転、往復およびパルスモードで動くように制御され得る。
本発明の最良の態様は、以下に説明する本発明の好ましい実施形態を含む。さらに、光センサー、水レベルセンサー、自動ゲートバルブ、ベルトドライブおよびチェーンドライブなどの機能を追加することも可能である。本発明は、硬くまたは緩く結合されたアーム負荷で強化され得る。アーム負荷は、直線的または非直線的ガイドトラックやまたはプロファイル経路を移動するように配置され得る。さらに、アーム負荷は、正転、逆転、往復およびパルスモードで動くように制御され得る。
【0015】
発明の態様
本発明の好ましい実施形態によれば、ガイドトラックを移動するアーム負荷を搭載した複数のアームを有する車輪構成を含む発電機を駆動するための機械が開示される。サイドタンクおよびフィーダーボックスは、アームの一端に浮力を与え、もう一端のアームにおいてアーム負荷上に重力を与えることを促進して、車輪構成全体の回転を維持する。車輪構成の中心に接続されたメインシャフトは、発電機を一定に規則正しく駆動するためのギアボックスに接続される。本発明は、ベルトドライブまたはチェーンドライブを用いてタンデムまたはパラレルに連結することで、発電機を高トルクで駆動することができる。
本発明の好ましい実施形態によれば、ガイドトラックを移動するアーム負荷を搭載した複数のアームを有する車輪構成を含む発電機を駆動するための機械が開示される。サイドタンクおよびフィーダーボックスは、アームの一端に浮力を与え、もう一端のアームにおいてアーム負荷上に重力を与えることを促進して、車輪構成全体の回転を維持する。車輪構成の中心に接続されたメインシャフトは、発電機を一定に規則正しく駆動するためのギアボックスに接続される。本発明は、ベルトドライブまたはチェーンドライブを用いてタンデムまたはパラレルに連結することで、発電機を高トルクで駆動することができる。
【産業上の利用可能性】
【0016】
本発明の主な用途は、発電機を駆動して電気を作ることである。それは拡張性に優れ、小型の家電製品から大型の産業機械まで、様々な機械に電力を供給することができる。
【0017】
本発明は、拡張性が高く、ゼロカーボンで、持続可能で高効率な機械である。
【0018】
本発明は、電力網にアクセスできない遠隔地でも設置可能である。
【0019】
さらに、この発明は、農業機械、機関車、および重機などの機械を直接駆動するために使用され得る。
【0020】
好ましい実施形態の詳細な説明
以下では、複数のアーム２２およびアーム負荷２４を備えた車輪構成を「車輪」と略記する。
以下では、複数のアーム２２およびアーム負荷２４を備えた車輪構成を「車輪」と略記する。
【0021】
サイドタンク３０に充填される液体物質は、要求に応じて、水または任意の液体のような物質とし得る。
【0022】
アーム負荷
図４に示すように、アーム負荷２４は、車輪を回転させるための重力による機械的エネルギーを供給する。アーム負荷サイドカバー２８は、アーム負荷パック２６の取り付け部を提供し、それがフィーダーボックス３８とサイドタンク３０の中を移動する間、アーム負荷パックの保護を提供する。アーム負荷パックは、水、任意の液体、ゲル、任意の類似の材料、またはこれらの材料の組み合わせを含み得る。液体のようなアーム負荷材料は、実験統計および要求に基づいて、好ましい比重を有するように選択され得る。
図４に示すように、アーム負荷２４は、車輪を回転させるための重力による機械的エネルギーを供給する。アーム負荷サイドカバー２８は、アーム負荷パック２６の取り付け部を提供し、それがフィーダーボックス３８とサイドタンク３０の中を移動する間、アーム負荷パックの保護を提供する。アーム負荷パックは、水、任意の液体、ゲル、任意の類似の材料、またはこれらの材料の組み合わせを含み得る。液体のようなアーム負荷材料は、実験統計および要求に基づいて、好ましい比重を有するように選択され得る。
【0023】
フィーダーボックス
図３に示すように、フィーダーボックス３８Ｂは、サイドタンク３０の底からアーム負荷をサイドタンク３０内に送り込むものである。フィーダーボックス３８Ｂは、アーム負荷を捕捉してガイドするゲート４０を有する。ゲート４０は、電子的に制御され得る、またはアーム負荷プロファイルに沿ってスライドするバネが負荷されたスライダーを使用して制御され得る。フィーダーボックス３８Ｂおよび３８Ｔは、車輪を回転させながらアームをガイドするためのガイドスロットを有する。フィーダーボックス３８Ｔは、アーム間の重量バランスをさらに調整する必要がある場合に、任意で使用され得る。
図３に示すように、フィーダーボックス３８Ｂは、サイドタンク３０の底からアーム負荷をサイドタンク３０内に送り込むものである。フィーダーボックス３８Ｂは、アーム負荷を捕捉してガイドするゲート４０を有する。ゲート４０は、電子的に制御され得る、またはアーム負荷プロファイルに沿ってスライドするバネが負荷されたスライダーを使用して制御され得る。フィーダーボックス３８Ｂおよび３８Ｔは、車輪を回転させながらアームをガイドするためのガイドスロットを有する。フィーダーボックス３８Ｔは、アーム間の重量バランスをさらに調整する必要がある場合に、任意で使用され得る。
【0024】
サイドタンクおよび底タンク
図５に示すように、上フィーダーボックス３８Ｔと底フィーダーボックス３８Ｂとの間に位置するサイドタンクは、１または複数のガイドスロットを有する。これは、アーム負荷２４がサイドタンク内を移動する際に、アーム２２を収める目的で使用される。ガイドスロットは、底タンク３２に回収されるサイドタンク材料の漏れを最小限にするために、漏れないようにする必要がある。底タンク３２は、サイドタンク、フィーダーボックス、およびアーム負荷からの漏れおよびこぼれを回収するために使用される。
図５に示すように、上フィーダーボックス３８Ｔと底フィーダーボックス３８Ｂとの間に位置するサイドタンクは、１または複数のガイドスロットを有する。これは、アーム負荷２４がサイドタンク内を移動する際に、アーム２２を収める目的で使用される。ガイドスロットは、底タンク３２に回収されるサイドタンク材料の漏れを最小限にするために、漏れないようにする必要がある。底タンク３２は、サイドタンク、フィーダーボックス、およびアーム負荷からの漏れおよびこぼれを回収するために使用される。
【0025】
太陽パネルおよび発電機
図２に示すように、電気エネルギーを生成するという最終目的を達成するためには、太陽パネル、ギアボックス５４および発電機６０などの追加部品が必要となる。太陽パネルはバッテリーバックアップの充電に使用され、そのバッテリーバックアップは掘削井戸から上タンクに水を送り込むのに使用される。水レベル制御装置は、上タンク３８Ｔ、底タンク３８Ｂおよび上タンクの水レベルを感知して、サイドタンクの水を予め設定された水レベルまで補充する。
図２に示すように、電気エネルギーを生成するという最終目的を達成するためには、太陽パネル、ギアボックス５４および発電機６０などの追加部品が必要となる。太陽パネルはバッテリーバックアップの充電に使用され、そのバッテリーバックアップは掘削井戸から上タンクに水を送り込むのに使用される。水レベル制御装置は、上タンク３８Ｔ、底タンク３８Ｂおよび上タンクの水レベルを感知して、サイドタンクの水を予め設定された水レベルまで補充する。
【0026】
得られる結果
アーム負荷がアンバランスな複数のアーム車輪では、ガイドトラックに沿って回転する車輪のバランスが崩れる。アーム負荷は、フィーダーボックスに供給され、サイドタンク内を循環する。フィーダーボックスは、フィーダーボックス内のアームの動きを、トレッドガイドを使って規制する。アームの一端に浮力を与え、もう一端のアームにおいてアーム負荷上に重力を与えることにより、車輪構成全体の回転を維持する。サイドタンクの水レベルはセンサーで監視されており、サイドタンクは底リザーバーからあらかじめ設定されたレベルまで充填され、必要に応じて水井戸から追加充填される。すべてのアームは、車輪の中心にあるクランクシャフトに取り付けられている。車輪が回転することで、ギアボックスに取り付けられたシャフトが回転する。ギアボックスは電子的に制御され、発電機のシャフトに一定のクランクを与える。結果、発電機は電気エネルギーを供給する。アーム負荷を変えることで、発電量を調整し得る。
アーム負荷がアンバランスな複数のアーム車輪では、ガイドトラックに沿って回転する車輪のバランスが崩れる。アーム負荷は、フィーダーボックスに供給され、サイドタンク内を循環する。フィーダーボックスは、フィーダーボックス内のアームの動きを、トレッドガイドを使って規制する。アームの一端に浮力を与え、もう一端のアームにおいてアーム負荷上に重力を与えることにより、車輪構成全体の回転を維持する。サイドタンクの水レベルはセンサーで監視されており、サイドタンクは底リザーバーからあらかじめ設定されたレベルまで充填され、必要に応じて水井戸から追加充填される。すべてのアームは、車輪の中心にあるクランクシャフトに取り付けられている。車輪が回転することで、ギアボックスに取り付けられたシャフトが回転する。ギアボックスは電子的に制御され、発電機のシャフトに一定のクランクを与える。結果、発電機は電気エネルギーを供給する。アーム負荷を変えることで、発電量を調整し得る。
【0027】
代わりの実施形態
・メインシャフトに車輪を追加して、発電機のクランクパワーを大きくし得る
・システムの効率を上げるために、必要に応じて様々なアームプロファイル設計を採用し得る
・液体の流れを制御するために、フィーダーボックスの代わりにミニまたはマイクロレベルゲートを使用し得る
・フィーダーボックスにセンサーを増設し、アームの追跡とそれに伴う制御機構を強化し得る
・比重の異なるゲルまたは他の材料などの異なるアーム負荷材料を使用し得る
・直線的または非直線的ガイド経路を動くようにアーム負荷を配置し得る
・複数の自由度を有する車輪にアーム負荷を接続し得る
・メインシャフトに車輪を追加して、発電機のクランクパワーを大きくし得る
・システムの効率を上げるために、必要に応じて様々なアームプロファイル設計を採用し得る
・液体の流れを制御するために、フィーダーボックスの代わりにミニまたはマイクロレベルゲートを使用し得る
・フィーダーボックスにセンサーを増設し、アームの追跡とそれに伴う制御機構を強化し得る
・比重の異なるゲルまたは他の材料などの異なるアーム負荷材料を使用し得る
・直線的または非直線的ガイド経路を動くようにアーム負荷を配置し得る
・複数の自由度を有する車輪にアーム負荷を接続し得る
【0028】
請求項
本発明を最良の実施形態で説明してきましたが、本発明は例示を目的として本明細書に記載されている実施形態（複数可）に限定されるものではなく、添付の請求項（複数可）の範囲（その各要素が権利を有する完全な範囲の均等物を含む）によってのみ限定されるものであることが理解される。
本発明を最良の実施形態で説明してきましたが、本発明は例示を目的として本明細書に記載されている実施形態（複数可）に限定されるものではなく、添付の請求項（複数可）の範囲（その各要素が権利を有する完全な範囲の均等物を含む）によってのみ限定されるものであることが理解される。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【国際調査報告】