JP2010533264A - 重力を電力に変換する発電ステーション - Google Patents

Abstract

重力を電力に変換することを可能にする方法を用いる発電ステーションは、軸の回転を増大する役割を果たす、２つの６メートルの直径を有する半中実の結合された構造の軸受ホイールと、２つの発電機と、軸に取り付けられた６つの方向逆転装置と、水を輸送する６つのプラスチックコンテナと、逆転装置が６つのコンテナを上昇および下降することを可能にする６つのチェーンと、回転を増大させる２つの回転増速機と、水を上昇させる電気ポンプと、コンテナを充填するために開閉する水用バルブと、コンテナを排水するための裏側の水門と、１対のタンクと、ＰＶＣの導管のネットワークとを備えている。

Description

重力を電力に変換することを可能にする方法を用いる発電ステーションである。

発電機は、代替エネルギー源を使用または消費し、特別のプロセスにより電気を発生するものであり、発電機が使用するエネルギーは、多くの場合再生不可能であるか、ほとんど利用価値がなく、開発に非常にコストがかかるか、あるいは非常に汚染を生じることが知られている。これらのいくつかに言及すると、原子力、風力、潮汐による波力、天然ガス、液化または生物ガス、石炭、石油またはディーゼル、水力、および太陽エネルギーが、発電を行うのに現在用いられているエネルギーである。これらのエネルギーは、代替エネルギーとしてのこれらの存在により調整または制限されるという不利益があり、このことは、エネルギーを得るためにその場所に行き、電力に変換しなければならないことを意味する。

電力を発生するために最も頻繁に使用されるエネルギー形態の全てではないがいくつかは、それが使用されるときにそのエネルギー形態が利用可能である場合にのみ使用可能であることが知られている。よく知られているように、電力を貯蔵することはできず、したがって、発電機によって消費されるエネルギーが自然上の理由により利用可能ではない場合のために、電力発生に必要な設備を設けることが通常発生する。これは例えば水、風を消費する発電ステーションにおいては、リザーバに水がなく、またはウインドファームに風がないまま気候条件が変化しないという事実による。このほか、依存する代替エネルギーとして石炭、ガス、石油または原子力を用いる発電ステーションまたは発電機は、よく知られているように、絶えず存在を低下させている。太陽エネルギーが用いられる場合、昼間の間にしか電力を発生できないという不利益がある。潮汐の力を利用する場合、どこでもできるわけではないという特別な技術的要求を満たさなければならない。最後に、これら代替エネルギーが近くにない場合、消費地で用いるために、電力の輸送は長距離を横断することにより解決される必要がある。

本発明は、電力の発生のために重力を代替エネルギーとして用いる発電ステーションを開示し、条件を生み出すとともに、かつこの方法により電力を得ることが可能となる手法と要素とを結びつける。

基本的にこの発電ステーションは、電力を発生するための代替エネルギーとして利用可能な重力を常に有しており、重力がどこにでも存在していることを考えると、これは常に利用可能であり、また汚染および費用は存在しない。したがって、この発電ステーションは、電力の発生を必要とする場所どこにでも建設することができ、電力を長距離にわたり輸送することを排除または減少することにより、主として消費中心地に建設することができる。

本発明のより良い理解のため、本発明を好ましい態様に基づいて説明する。これは、実例としての図面に示されており、またこれはそこに示す要素の射程、寸法、または量を限定するものではない。

図１は、本発明による発電ステーションの図であり、要素の配置およびその動作が示されている。

図１に示されているように、要素の構成およびその動作は以下の通りである。２つの３０メートルの高さの鋼鉄製タワー（１）は、機械的に高耐性である横方向の鋼鉄軸（２）をその両端部において支持している。この軸は、タワー上部に位置する２つの速度規制ベアリング（３）によってタワーに支持されている。ベアリングは、軸を支持するとともに、軸の自由な回転を可能にし、かつ軸の回転速度を規制するために使用される。タワー、軸およびベアリングは、それらに加わる一定の荷重を支持するように構成されている。図１に示すように、軸は、その両端に２つの直径６メートルのホイール（４）を支持している。このホイールは、半中実（semi-solid）の結合された構造の自転車ホイールと同様、鋼鉄から作製される。これらホイールの各端には、回転増速機（９）が存在し、これは更に発電機（５）に連結されている。軸上には更に６つの方向逆転装置（６）が存在し、それぞれ各コンテナ用のものであり、これはプログラムの指示に従って、軸が重力によって上昇および下降するよう動かされるのとは反対方向に回転するよう、回転を逆転させる力を有する。１万リットルの容量のプラスチックコンテナ（７）は、コンテナの上昇および下降を可能にする３０メートルの長いチェーン（８）により、これら方向逆転装置から吊設されている。発電ステーションは更に、発電ステーションの頂部に位置する１万リットルの鋼鉄製タンク（１０）と、発電ステーションの底部に位置するもう一つの３万リットルのタンク（１１）と、図１に示すように２つのタンク間に配置されたＰＶＣの導管のネットワーク（１３）と、６つの１万リットルのプラスチックコンテナと、水を異なるタンクおよびコンテナ間で運ぶために水を上昇させるポンプ（１２）と、から構成される水分配システムを有している。

電力を発生する方法は、３万リットルおよび１万リットルのタンクが水を有することを考慮することから開始する。はじめに１万リットルのプラスチックコンテナに水を充填する。これは、上側の１万リットルのタンクに位置するバルブ（１４）を開とすることにより重力により実行され、ＰＶＣの導管はこの作業のために配設される。水は、１万リットルのタンクから６つの１万リットルのプラスチックコンテナに進み、充填する。これは、この方法用に生み出されたプログラムにより、第１のコンテナに対して重力に引かれて下降するよう指示が与えられたとき発生する。これが下方への進行を開始してチェーンが逆転装置を引くことにより、軸の回転を生じ、この回転がホイールの回転を生み、これが回転増速機に対して連続的な回転を伝達し、この結果発電機が電力を発生する。下降動作中、第１のコンテナが９０％進行したとき、プログラムは、軸の連続的な回転を維持するために、第１のコンテナと同様に、第２のコンテナが、第２のコンテナ用のチェーンによって軸を引っ張ることを決定する。第１のコンテナがその進行を終えたとき、第２のコンテナは、システムが電力を連続的に発生することができるように、休むことなく軸の回転を維持する。一旦第１のコンテナが下方への進行を完了するとともに、第２のコンテナが軸の回転を維持しているとき、プログラムは、第１の１万リットルのコンテナから水を空にすることを決定し、水を自動かつ迅速に排出するために特に設計された、コンテナの裏側の水門（１５）を開放する作業を実行する。排出された水は、発電ステーションの底部に位置する３万リットルのタンクに進む。水が第１のコンテナから３万リットルのタンクに搬送されたとき、プログラムは、１万リットルのタンクの水門を閉鎖するように指示を与え、かつ第１のコンテナの逆転装置のギアが回転を逆転するとともに、第２のコンテナが下方へ移動することによって軸に及ぼす力により、第１のコンテナの上方への引き上げを開始するよう、逆転装置のギアに指示をする。水がない１万リットルの第１のコンテナが上昇し、かつ水が積載された第２のコンテナが下方に移動してその進行が９０％に達したとき、プログラムは、軸の連続的な回転を維持するために第３のコンテナの下降を始動させ、第３のコンテナは、下方への進行を開始し、一方で第１のコンテナはその上昇進行端に到達する。

プログラムは、１万リットルの水を第１のコンテナに充填することを開始し、充填バルブを開とすることと、上側の１万リットルのタンクから第１の１万リットルのコンテナへ水を搬送することと、からなる作業を行う。一方、第２のコンテナはその下降進行端に到達し、第１のコンテナと同様の方法で水の除去を開始する。一方、第３のコンテナは下降を継続し、軸の回転は維持される。このとき、水のない第２のコンテナは上昇プロセスを実行し、これは、その回転を逆転させる第２の逆転装置に受けた指示によって開始される。一方、第１のコンテナは、１万リットルの水の充填を終え、このとき第３のコンテナは、下方への移動の９０％に到達する。システムは、第４のコンテナの下降を始動させ、第４のコンテナは、軸の連続的な回転を維持するために、下方への移動を開始する。一方、第２のコンテナはその上昇進行端に到達し、第１のコンテナと同様の方法で１万リットルの水を充填することを開始する。第３のコンテナはその下降進行端に到達し、第１のコンテナと同様の方法で、水をそこから空にすることを開始する。一方、第４のコンテナは下降を継続し、軸の連続的な回転は維持される。このとき、第３のコンテナは上昇プロセスを実行し、これは、水のないコンテナを上昇させるために回転を逆転させる第３の逆転装置に受けた指示によって開始される。一方、第２のコンテナは、１万リットルの水の充填を終え、第４のコンテナは、下方への進行の９０％に到達する。このときシステムは、軸の連続的な回転を維持するために第５のコンテナの下降を始動させ、第５のコンテナは下方への移動を開始する。一方、第３のコンテナはその上昇進行端に到達し、他のコンテナと同様の方法で、１万リットルの水を充填することを開始する。第４のコンテナはその下降進行端に到達し、他のコンテナと全く同様の方法で水を空にすることを開始する。一方、第５のコンテナは下降を継続し、軸の連続的な回転は維持される。このとき、第４のコンテナは上昇プロセスを実行し、これは、水のないコンテナを上昇させるために回転を逆転させる第４の逆転装置に受けた指示によって開始される。一方、第３のコンテナが１万リットルの水の充填を終え、第５のコンテナが下方への進行の９０％に到達したとき、軸の連続的な回転を維持するために、システムにより第６のコンテナの下降が始動され、第６のコンテナは下方への進行を開始する。一方、第４のコンテナはその上昇進行端に到達し、上述したコンテナと同様の方法で、１万リットルの水を充填することを開始する。第５のコンテナはその下降進行端に到達し、上述したコンテナと同様の方法で水を空にすることを開始する。一方、第６のコンテナは下方への進行を継続し、軸の回転は維持される。このとき、水のない第５のコンテナは上昇プロセスを実行し、これは、コンテナを上昇させるために回転を逆転させる第５の逆転装置に受けた指示によって開始される。一方では、第４のコンテナは、１万リットルの水の充填を終え、第６のコンテナは、下方への進行の９０％に到達する。このときシステムは、軸の連続的な回転を維持するために第１のコンテナの下降を始動させ、軸の回転を維持する新たなサイクルが再び開始し、この結果、連続的に電気が発生する。

電気の発生が開始したとき、水を引き上げるための電気ポンプ（１２）が動き出す。これは、２つのタンクの間に位置しており、その任務は、低位置の３万リットルのタンクから高位置の１万リットルのタンクへ水を上昇させ、これにより上部タンクおよびコンテナ内における水の安定供給を維持することである。

発電ステーションは、全要素が同期して相互作用するように、全動作を調整するために特別に作成されたプログラムを用いる。

本発明の技術的思想
発電ステーションは、ポテンシャルエネルギーとしてコンテナを引き付ける重力を利用可能である。このようにしてコンテナが下方に移動することにより、下方への引き付けが垂直移動を運動エネルギーに変換する。運動エネルギーは軸の回転に使用され、そしてこれが発電機を駆動して、電気を発生する。

１分間毎の回転を変換する関係は、電気を発生するこの方法により生じる。

１−１分間にコンテナは５メートル動くであろう。
２−ホイールの直径は６メートルである。
３−逆転装置の直径は２０センチメートルである。
４−回転増速機の直径は２０センチメートルである。

６メートルのホイールの外周の長さは１８．８４メートルである。２０センチメートルの方向逆転装置の外周の長さは０．６２メートルである。２０センチメートルの回転増速機の周りの長さは０．６２メートルである。

結び
１．我々は、外周０．６２メートルの方向逆転装置の作動により、軸を回転させて、コンテナを１分間に５メートル動かさなくてはならない。５メートルを０．６２メートルで割った場合、コンテナを１分間に５メートル動かす際、軸は８．０６回転するであろう。

２．軸が８．０６回転する場合、ホイールはこれと同じ割合で回転するが、ホイールはその直径が６メートルであり、接触する外周はその長さが１８．８４メートルである。この結果、各逆転装置の回転において、８．０６に１８．８４を乗じた積から得られる回転の増大を生む。このことは、回転が１５１．８５回転に増大することを意味する。

上述した結果から、１５１．８５回転を、軸径が２０センチメートルである回転増速機に取り入れると、すなわち外周の長さは０．６２メートルであるから、一回転を実行するために０．６２メートル必要であり、ここに１５１．８５メートルを与える。このため、算出値は１５１．８５メートルを０．６２で割ったものであり、この結果、２４４．９１回転の軸の回転を得る。

２４４．９１回転を回転増速機に適用する場合、回転増速機は発電機に直接接続されており、その関係は１対５５であり、したがって、この方法による全回転は、２４４．９１に５５を乗じた積であって、これは１分間に１３，４７０回転であるのに等しい。

本発明によって発生する電力を計算するための式：
循環経路、モータの場合の仕事は以下のように説明される。

電力＝力×２×Π×ｒ、ここでΠは定数（３．１４１６）であり、ｒは回転の半径（０．１０）である。
力＝１，０００
定数＝２
Ｐｉ＝３．１４１６
Ｒ＝０．１０
出力＝１，０００キロ×２×３．１４１６×０．１０＝６２８．３２ＫＷ

本発明によって発生する電力の計算
Ｔ＝（Ｄ×Ｐ）／（Ｎ×Ｐｉ）
よって、Ｐ＝（Ｔ×Ｎ×Ｐｉ）／Ｄ
この出力を計算するための式を考慮する場合、
Ｔ＝時間 ３３
Ｎ＝力 １０００
Ｐｉ＝定数 ３．１４１６
Ｄ＝距離または行程 １６５
Ｐ＝（Ｔ×Ｎ×Ｐｉ）／Ｄ＝（３３×１０００×３．１４１６）／１６５＝６２８．３２ＫＷの電力

Claims (16)

1. 重力を電力に変換することを可能にする方法を用いる発電ステーションにおいて、
   ａ）２つのタワー上に支持された高耐性の鋼鉄軸と、
   ｂ）軸を支持するとともに軸の速度を規制する、軸用の２つの支持ベアリングと、
   ｃ）軸の回転を増大する役割を果たす、２つの６メートルの直径を有する半中実の結合された構造の軸受ホイールと、
   ｄ）２つの発電機と、
   ｅ）軸に支持された６つの方向逆転装置と、
   ｆ）水を輸送する６つのプラスチックコンテナと、
   ｇ）逆転装置が６つのコンテナを上昇および下降することを可能にする６つのチェーンと、
   ｈ）前記回転を増大させる２つの回転増速機と、
   ｉ）水を上昇させる電気ポンプと、
   ｊ）コンテナを充填するために開閉する水用バルブと、
   ｋ）コンテナを排水するための裏側の水門と、
   ｌ）３万リットルのタンクと、
   ｍ）１万リットルのタンクと、
   ｎ）ＰＶＣの導管のネットワークと、から構成されることを特徴とする発電ステーション。
2. コンテナの重量を支えることが可能であり、かつ回転自在な、機械的に高耐性の軸を有することを特徴とする請求項１記載の発電ステーション。
3. 軸を支持するとともに軸の回転を可能にし、かつ軸の回転速度を自在に規制する、軸に支持された２つの速度規制ベアリングを有することを特徴とする請求項１記載の発電ステーション。
4. その半中実構造により軸に対する重量負荷を軽減し、その大きな直径により相対的に少ないコンテナの動作により高回転で発電機を作動させるように回転を増大する、２つのホイールを有することを特徴とする請求項１記載の発電ステーション。
5. 前記方法により生じる回転により電気を発生することを可能にする、２つの発電機を有することを特徴とする請求項１記載の発電ステーション。
6. 前記特徴を有し、一方向にのみ回転するように強制し、下方に移動するコンテナおよびチェーンの最大重量を支え、かつコンテナおよびチェーンが最小重量で上昇するように回転を逆転する、６つの方向逆転装置を有することを特徴とする請求項１記載の発電ステーション。
7. ６つの１万リットルのプラスチックコンテナを有し、この軽量プラスチック構造により、プラスチックコンテナに１万リットルの水を収容することを可能とし、かつプラスチックコンテナを下方へ移送し、その後再充填するために再び上昇するとともに、この動作を連続的に実行することを可能にすることを特徴とする請求項１記載の発電ステーション。
8. ６つのチェーンを有し、チェーンは、それぞれが各コンテナに対応しており、各コンテナが下方に移動する際にその全重量を保持し、かつその構造により、コンテナが発電ステーションの下部にある際に逆転装置がコンテナを上昇させることが可能であることを特徴とする請求項１記載の発電ステーション。
9. ２つの回転増速機を有し、回転増速機は、それぞれが各発電機に対応しており、発電の必要性のために、軸およびホイールによって生じる回転を増速することを特徴とする請求項１記載の発電ステーション。
10. 水が連続的に循環するように、低位置の３万リットルのタンクから高位置の１万リットルのタンクおよびコンテナへ水を上昇させる、電気ポンプを有することを特徴とする請求項１記載の発電ステーション。
11. コンテナに正しい水の量を充填するために開閉することが可能な、水流制御用バルブを有することを特徴とする請求項１記載の発電ステーション。
12. コンテナを排水するための裏側の水門を有し、水門はコンテナの下部に取り付けられ、その水をできるだけ迅速に除去することを特徴とする請求項１記載の発電ステーション。
13. １万リットルのコンテナが下方への駆動を終了したときにこのコンテナが空にする水を貯蔵するために用いられる、３万リットルのタンクを有することを特徴とする請求項１記載の発電ステーション。
14. ポンプが低位置の３万リットルのタンクから引き出した水を貯蔵するとともに、次に１万リットルのコンテナを満たすために利用される水を有する、１万リットルのタンクを有することを特徴とする請求項１記載の発電ステーション。
15. ＰＶＣの導管のネットワークを有し、ポンプは、このネットワークを通じて異なるタンクおよびコンテナの間で水循環することを可能にすることを特徴とする請求項１記載の発電ステーション。
16. 前記方法は、ポテンシャルエネルギーの再利用を可能にすることを特徴とする請求項１記載の発電ステーション。

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