JP5051676B1 - 電力供給システム - Google Patents
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Abstract
【選択図】なし
Description
請求項1記載の発明に係る電力供給システム(以下、連宜請求項1のシステムというは、低所と当該低所よりも重力方向高い位置にある高所とを少なくとも一箇所(複数箇所でもよい)ずつ備える走行用レールと、当該走行用レール上に走行可能に設置した無動力走行体(以下、単に走行体という。)と、当該走行体を当該高所へ搬送するためのの搬送装置A,Bと当該走行体に設けた羽根車付き風力発電機構と当該風力発電機構に設けた電力出力端、とを含み、当該走行体の走行により発生する走行風により直接的もしくは間接的に当該羽根車を回転させて発電した電力を当該電力供給端から取り出し可能に構成したことを特徴とする。走行用レールの低所と高所とは相対的である。ある低所に比べて高い箇所が高所になり、その高所よりも高い箇所にさらなる高所が存在するなら、その高所はさらなる高所に比べ低所となる。なお、羽根車は発電に必要な走行風を受けられる位置であれば、走行体の内部でも外部でもよく、効率よく発電するために羽根車の数や設置方向や角度、車輌の台数シャーシやボディの形状レールや車線の本数はフレキシブルに対応できるものとする。
風力発電機構が発電した電力は、電力出力端から取り出すことができる。電力出力端から取り出した電力は走行体内外に設置した充電器に充電したり、レールなどを介して外部に供給してもよい。
請求項2記載の発明に係る電力供給システム(以下、適宜請求項2のシステムという)は、請求項1のシステムであって前記風力発電機構は走行風を取り込む走行風取込口と当該走行風取込口から取り込んだ走行風を車外に排出する順路排出口とを有する発電通路とを含み、前記羽根車は前記発電通路内に配置され、前記走行風取込口から取り込んだ走行風を受けて回転するように構成してあることを特徴とする。
請求項3記載の発明に係る電力供給システム((以下、適宜請求項3のシステムという)は、請求項1から2いずれかのシステムであって前記無動力走行体は複数の車輪を介して前記走行用レール上に設置してあり、当該車輪のうち、少なくとも一個(複数個でもよい)の車輪に車輪発電機構を発電可能に接続してあり、当該車輪発電機構が有する電力出力端から発電電力を取り出し可能に構成してあることを特徴とする。
請求項4記載の発明に係る電力供給システム(以下、適宜請求項4のシステムという)は、請求項1から3いずれかのシステムであって前記無動力走行体は、ローラーコースター(ジェットコースター)であることを特徴とする。
請求項5記載の発明に係る電力供給システム(以下、適宜請求項5のシステムという)は、低所と当該低所よりも重力方向高い位置にある高所とを少なくとも一箇所ずつ備える走行用レールと、当該走行用レール上に車輪を介して走行可能に設置した無動力走行体と当該無動力走行体を当該高所へ搬送するための搬送装置A,Bと当該車輪と回転連結した発電機と当該発電機に設けた電力出力端とを含み、当該車輪の回転により当該発電機を回転させて発電した電力を当該電力供給端から取り出し可能に構成したことを特徴とする。
請求項6記載の発明に係る電力供給方法(以下、適宜請求項6の方法という)は、与えられた位置エネルギーを運動エネルギーに転換して走行する無動力走行体に設けた羽根車付き風力発電機構の当該羽根車を当該無動力走行体のレール走行によって生じる走行風により回転させて発電することを特徴とする。
8の字レール3はその始点から終点までの間に低所と当該低所よりも重力方向高所とを少なくとも一箇所ずつ備えている。具体的には図1に示すように平面視8の字になっていて、図2に示すような高低差を備えている。最高所3aから中間点3e3b3e3c3e3dと下降と上昇を繰り返した後最低所3fに向かい、最低所3fから搬送始点3gに至り、搬送始点3gから搬送終点となる最高所3aに連続し、この間は上り傾斜になっている。軌道2(レール3)を平面視8の字に構成したのは循環しながら連続的に発電を可能とするためであるが8の字以外の形状をとることを妨げるものではない。なお、図3に示す符号4は2本のレール3間に、レール3と平行に敷設(レール3の外に沿わせてもよい。)した給電用レール。(2点鎖線で示す。)を指す。搬送装置A51によって最高所3aまで搬送された複数の走行体5は最初の一台は最も内側または最も外側の車線を走行し、所定の位置で、電車等が進行方向を変えるときに使用する切替ポイントを切り替えることにより順次隣接する車線への移動を可能にすることができる。これにより搬送装置A51は最低一車線に対して設置すればよいことになる。
図6を参照しながら説明する。たとえば巨大なネジを逆さまに置いた状態の頂点すなわち最高所6aまで搬送装置A51によって搬送された走行体5が当該最高所6aから6b6c6dとネジの目に沿う形で、地上である底辺に広がりながら下降し、地上の通過点6beに到達すると同時に軌道である弧を縮小、減速しながら搬送装置A51の搬送始点である中心点6gに到達、再び搬送装置A51によって最高所6aに搬送され、走行を繰り返す、というレール6も含まれる。本実施形態では切替ポイント8により車線数を増やせるようになっている。レール6を採用したときは、搬送装置B7は不要となる。以下の説明は便宜上レール3に基づくものとする。
図1に示すように搬送装置B7は、搬送始点3gにある走行体5をより高所にある最高所3aへ解放可能に搬送する装置である。他の方式でもよいが、本実施形態では前日までに充電した充電器等によって駆動するベルトコンベアーによって構成した。搬送装置B7に搬送されているときもレール3上を走行体5の車輪は回転し続ける。搬送装置B7はレール一体型のものもある。搬送装置B7によって最高所3aに搬送された走行体5は低所3eに対して位置エネルギーを得る。搬送装置B7は最高所3aにおいて走行体5を解放するようになっている。解放された走行体5は持っている位置エネルギーを運動エネルギーに変換しながらレール3上を走行する。
図1,3及び4を参照しながら説明する。無動力走行体5(以下、単に走行体5という)は、シャーシ部21とボディ部25をそのベース部材とする。走行体5は走行のための動力を搭載していない。後述するように位置エネルギーから変換した運動エネルギーが発電時のエネルギーとなる。シャーシ部材21は先頭シャーシ部21aと先頭シャーシ部21aに後続する後続シャーシ21bとから基本構成してある。後続シャーシ21bは少なくとも一輌あれば足りるが、複数輌としてもよい。本実施形態では後続シャーシの数を風力発電機構搭載の後続シャーシ21b及び車輪発電機構搭載の21cから21dの3輌とした。他の実施形態として風力発電機構のみの連結編成または車輪発電機構のみの連結編成があり、車輪発電機構連結編成の場合は先頭部を空気抵抗の少ない流線形の形状にする。先頭シャーシ部21aの進行方向後端と後続シャーシ21bの同方向前端はジョイント22によって連結してある。ジョイント22は走行体5が上下左右に進行方向を変化させたときに先頭シャーシ部21aに対する後続シャーシ21bが、この変化に追随できるような連結構造になっている。後続シャーシ21bと後続シャーシ21c、後続シャーシ21cと後続シャーシ21dとのそれぞれの間の連結も、上記ジョイント22を用いている。先頭シャーシ部21aと後続シャーシ21bから21dのそれぞれには両側に複数の車輪23が、レール3上で回転するように取り付けてある。ボディ部25は、先頭ボディ部25aと後続ボディ部25bから25dとから構成してある。先頭ボディ部25aは先頭シャーシ部21aに後続ボディ部25bから25dは後続シャーシ21bから21dにそれぞれ対応している。ボディ部同士の連結はジャバラ構造26を介して連結する。ジャバラ構造26による連結はその自在な伸縮性によりジョイント22と同様に上下左右の走行方向の変化に追従可能にするためと、その密閉性によりボディ内部に取り込んだ空気をなるべく外部へ漏らさないようにするためである。また、ボディの内外にダウンフォースを得るためのウイングや重り、ヨーコントロール回転羽根等を必要に応じて設けるものとする。
図3及び4に電力発電機構(以下、発電機構11という)を示す。発電機構11は先頭シャーシ部21aと後続シャーシ部21bに搭載してあり、走行体5の走行によって発生する走行風w(図4参照)によって発電可能に構成してある。すなわち、発電機構11は先頭シャーシ21aに搭載された砲弾型の先頭部27と後続シャーシ部21bに搭載された羽根車9と発電機12とシャーシ部21とボディ部25により包囲形成された発電風路29とにより概略構成されている。まず発電風路29について説明する。発電風路29は、先頭ボディ部25aの進行方向先端に開口する走行風取込口31を始点とし、後続ボディ部25b及び25cを抜けて後続ボディ部25dの後端を終点として形成してある。すなわち走行風取込口31から取り入れられた走行風wは発電風路29を通過して順路排出口33から外部へ排出されるようになっている。
図1及び2を参照しながら、本実施形態の作用効果について説明する。図1に示す最高所3aにある走行体5は搬送装置A51による拘束から解放されると自身が持つ位置エネルギーを運動エネルギーに変換しながらレール3上を中間地点3bから3dを抜け最低所3fに向かって走行する。最低所3fを通過すると、慣性によって上り、新たに位地エネルギーを得ながら搬送始点3gに到達する。搬始点3gを過ぎて走行体5は搬送装置B7によって最高所3aに搬送される。これで、走行体5の走行が一巡する。必要に応じて同じ走行が繰り返される。本実施形態では下降と上昇をそれぞれ4回ずつとしているが、それ以外のサイクルも考えられるものとする。
図5を参照しながら搬送装置A51の変形例について説明する。搬送装置A51は大径槽53、小径槽55、昇降アーム59、大径槽53と小径槽55とを連結する連結槽57とから概略構成してあり、中には油等を充填してある。昇降アーム59は小径槽55に対し油圧等により伸縮(昇降)するようになっている。大径槽53の液面の上には大径板53aがうかんでいる。昇降アーム59の上端には小径板55aおよび走行用レール3(軌道)の一部(これを3hと呼ぶ)が取り付けられていて、小径板55aは必要以上に地中に潜っていかないように小径槽の底面積よりも広くしてある。大径板53aは車を数台駐車できるようになっていて、車の出し入れにより重量を調整できる。
不等式1:走行体5の重量+小径板55aの重量+走行用レールの一部3hの重量<車x台の重量+大径板53aの重量
また走行体5を引き下げたいときすなわち定常状態に戻したいときは次の不等式2を満たすようにする。
不等式2:車〔x−1〕台の重量+大径板53aの重量<走行体5の重量+小径板55aの重量+走行用レールの一部3hの重量
また、走行体を解放した後昇降アーム59を引き下げるときは次の不等式3を満たすようにする。
不等式3:大径板53aの重量<+小径板55aの重量+走行用レールの一部3hの重量
また大径槽53の底面積は小径槽55の底面積の数倍あるので、パスカルの原理により小径板55aの上昇する距離は大径板53aの下降する距離の数倍にすることができる。
上述した電力供給システムは、既存設備を流用することにより実現することも可能である。すなわち、いわゆるローラーコースターに上記した走行体体が備える羽根車等を備えさせ、レール上を滑走させることにより位置エネルギーを利用した発電が可能となる。さらに、たとえば、ローラーコースターのような遊戯用具が閉演や休園、稼動休止等である場合に、そのローラーコースターの一部または全部の設備を、本発明に係る電力供給システムに流用もしくは転用することも含まれる。
2 軌道 21d 後続シャーシ
3 走行用レール(8の字形レール) 22 ジョイント
4 給電用レール 23 車輪
5 無動力走行体(走行体) 24 ギヤボックス
7 搬送装置B 25 ボディ部
9 羽根車 25a 先頭ボディ部
11 風力発電機構(発電機構) 25b 後続ボディ部
11a 車輪発電機構(発電機構) 25c 後続ボディ部
12 発電機 25d 後続ボディ部
12a 発電機 26 ジャバラ構造
13 電力出力端 27 先頭部
13a 電力出力端 29 発電風路
15 充電器 31 走行風取込口
21 シャーシ部 33 順路排出口
21a 先頭シャーシ 51 搬送装置A
21b 後続シャーシ 53 大径槽
53a 大径板 6 ネジ形レール
55a 小径板 8 切替ポイント
55 小径槽
57 連結層
59 昇降 アーム
W 走行風
3h レール取り外し部分
Claims (6)
- 低所と当該低所よりも重力方向高い位置にある高所とを少なくとも一箇所ずつ備える走行用レールと当該走行用レール上に走行可能に設置した無動力走行体と当該無動力走行体を当該高所へ搬送するための無動力搬送装置及び必要に応じ動力付き搬送装置と当該無動力走行体に設けた羽根車つき風力発電機構と当該風力発電機構に設けた電力出力端とを含み、当該無動力走行体の走行により発生する走行風により直接的もしくは間接的に当該羽根車を回転させて発電した電力を、当該電力出力端と電気的に接続した当該走行用レールまたは当該走行用レールと並行する給電用レールまたは架空送電線から取り出し可能に構成したことを特徴とする電力供給システム。
- 前記風力発電機構は走行風を取り込む走行風取込口と当該走行風取込口から取り込んだ走行風を車外に排出する順路排出口とを有する発電風路とを含み前記羽根車は前記発電風路内に配置され、前記走行風取込口から取り込んだ走行風を受けて回転するように構成してあることを特徴とする請求項1記載の電力供給システム。
- 前記無動力走行体は複数の車輪を介して前記走行用レール上に設置してあり、当該車輪のうち、少なくとも一個の車輪に車輪発電機構を発電可能に接続してあり、当該車輪発電機構が有する電力出力端から発電電力を取り出し可能に構成してあることを特徴とする請求項1又は2いずれか記載の電力供給システム。
- 前記無動力走行体はローラーコースターであることを特徴とする請求項1から3記載の電力供給システム。
- 低所と当該低所よりも重力方向高い位置にある高所とを少なくとも一箇所ずつ備える走行用レールと当該走行用レール上に車輪を介して走行可能に設置した無動力走行体と当該無動力走行体を当該高所へ搬送するための無動力搬送装置及び必要に応じ動力付き搬送装置と当該車輪と回転連結した発電機と、当該発電機に設けた電力出力端とを含み、当該車輪の回転により当該発電機を回転させて発電した電力を、当該電力出力端と電気的に接続した前記走行用レール又は前記走行用レールと並行する給電用レール又は架空送電線から取り出し可能に構成してあることを特徴とする電力供給システム。
- 与えられた位置エネルギーを運動エネルギーに転換して走行する無動力走行体に設けた羽根車付き風力発電機構の当該羽根車を当該無動力走行体のレール走行によって生じる走行風により回転させて発電した電力を、当該発電機に設けた電力出力端と電気的に接続した前記走行用レール又は前記走行用レールと並行する給電用レール又は架空送電線から取り出し可能に構成してあることを特徴とする電力供給システム。
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