(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自然に高位に存在する第１物体が落下する際に生じる運動エネルギーによって回転駆動される回転体の回転力を利用してバケットコンベアを駆動させ、低位から高位に連続的に複数の第２物体を移動させる位置エネルギー保存工程と、
必要に応じて前記第２物体を落下させ、前記第２物体の運動エネルギーを利用して発電機を動作させる発電工程と
を備え、
前記バケットコンベアは、断続器を介して前記発電機に接続されており、
前記断続器は、前記バケットコンベアと前記発電機とを機械的に接続したり、切断したりするものであり、
前記位置エネルギー保存工程では、前記断続器により前記バケットコンベアと前記発電機とを機械的に切断して、前記第１物体の落下により生じる前記バケットコンベアの動力を前記発電機に伝達させない状態にして、低位から高位に連続的に複数の前記第２物体を移動させ、
前記発電工程では、前記断続器により前記バケットコンベアと前記発電機とを機械的に接続して、前記第２物体の落下により生じる前記バケットコンベアの動力を前記発電機に伝達させる状態にして、前記発電機を動作させる
発電方法。
【請求項２】
前記発電工程では、前記発電機により生じた電気で駆動される電動フォークリフトによって前記第２物体が前記バケットコンベアに搬送される
請求項１に記載の発電方法。
【請求項３】
自然に高位に存在する第１物体が落下する際に生じる運動エネルギーによって回転駆動される回転体の回転力を利用してバケットコンベアを駆動させ、低位から高位に連続的に複数の第２物体を移動させる位置エネルギー保存工程と、
必要に応じて前記第２物体を落下させ、前記第２物体の運動エネルギーを利用して発電機を動作させる発電工程と
を備え、
前記バケットコンベアは、前記発電機に接続される第１バケットコンベアと、前記第１バケットコンベアと断続器を介して接続される第２バケットコンベアとからなり、
前記断続器は、前記第１バケットコンベアと前記第２バケットコンベアとを機械的に接続したり、切断したりするものであり、
前記位置エネルギー保存工程では、前記断続器により前記第１バケットコンベアと前記第２バケットコンベアとを機械的に接続して、前記第１物体の落下により生じる前記第２バケットコンベアの動力を前記第１バケットコンベアに伝達させる状態にして、前記第１バケットコンベアにより低位から高位に連続的に複数の前記第２物体を移動させ、
前記発電工程では、前記断続器により前記第１バケットコンベアと前記第２バケットコンベアとを機械的に切断して、前記第２物体の落下により生じる前記第１バケットコンベアの動力を前記第２バケットコンベアに伝達させない状態にして、前記第１バケットコンベアにより前記発電機を動作させる
発電方法。
【請求項４】
前記発電工程では、前記発電機により生じた電気で駆動される電動フォークリフトによって前記第２物体が前記第１バケットコンベアに搬送される
請求項３に記載の発電方法。
【請求項５】
前記第１物体は、山頂の土砂、岩、雪であり、
前記第２バケットコンベアは、山肌に沿うように傾いて配設される
請求項３または４に記載の発電方法。
【請求項６】
前記位置エネルギー保存工程では、前記発電機により生じた電気で駆動される電動フォークリフトによって前記第１物体が前記第２バケットコンベアに搬送される
請求項５に記載の発電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電方法、特に、自然に高位に存在する物体の運動エネルギーの全部または一部を一度、位置エネルギーに変換した後にその位置エネルギーを利用して所望の時間に発電を行う発電方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、東北地方太平洋沖地震による原子力発電所の放射能漏れ事故の発生によって自然エネルギーを活用した発電へ回帰する動きが活発化している。
【０００３】
自然エネルギーを活用した発電方法としては、過去に「急斜面の山を崩して、その土砂を低地に降ろす際、その位置エネルギーを利用して発電する方法（例えば、特開２０１１−９１９８６号公報等参照）」や、「水の重力と気泡の浮力によってバケットコンベアを回転させることによってギアを回転させてそのギアの回転力を発電機に伝達して発電を行う方法（例えば、特開２０１０−２７５９９２号公報）」、「風力や波動力等の自然エネルギーで油圧ジャッキを動作させて高質量の物体を持ち上げ、保持することにより位置エネルギーを備蓄し、必要に応じてその位置エネルギーを運動エネルギーに変換して取り出して利用する方法（例えば、特開平１１−２６６５５３号公報等参照）」等が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２６６５５３号公報
【特許文献２】特開２０１０−２７５９９２号公報
【特許文献３】特開２０１１−９１９８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上述の「山を切り崩す方法」や「水の重量と気泡の浮力を利用する方法」には、エネルギーを備蓄するという観念がない。一方、上述の「油圧ジャッキを利用する方法」では、エネルギーを備蓄することができるが、油圧ジャッキの性能によってその備蓄エネルギーの大きさが制限されてしまう。
【０００６】
本発明の課題は、特に制限なく自然エネルギーを備蓄することができると共に、必要に応じてその自然エネルギーを取り出して発電を行うことができる発電方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一局面に係る発電方法は、位置エネルギー保存工程および発電工程を備える。位置エネルギー保存工程では、自然に高位に存在する第１物体が落下する際に生じる運動エネルギーによって回転駆動される回転体の回転力を利用してバケットコンベアを駆動させ、低位から高位に連続的に複数の第２物体が移動させられる。発電工程では、必要に応じて前記第２物体を落下させ、第２物体の運動エネルギーを利用して発電機が動作させられる。ここで、バケットコンベアは、断続器を介して発電機に接続されている。断続器は、バケットコンベアと発電機とを機械的に接続したり、切断したりするものである。そして、位置エネルギー保存工程では、断続器によりバケットコンベアと発電機とを機械的に切断して、第１物体の落下により生じるバケットコンベアの動力を発電機に伝達させない状態にして、低位から高位に連続的に複数の第２物体を移動させる。一方、発電工程では、断続器によりバケットコンベアと発電機とを機械的に接続して、第２物体の落下により生じるバケットコンベアの動力を発電機に伝達させる状態にして、発電機を動作させる。なお、ここで、第２物体は、発電機により生じた電気で駆動される電動フォークリフトによってバケットコンベアに搬送されるのが好ましい。
【０００８】
この発電方法では、高位に第１物体が存在する限り特に制限なく複数の第２物体を低位から高位に移動させて物体落下による自然エネルギーを備蓄することができると共に、必要に応じて第２物体を落下させることによって発電機を動作させることができる。このため、この発電方法を利用すれば、特に制限なく自然エネルギーを備蓄することができると共に、必要に応じてその自然エネルギーを取り出して発電を行うことができる。
【０００９】
本発明の他の局面に係る発電方法は、位置エネルギー保存工程および発電工程を備える。位置エネルギー保存工程では、自然に高位に存在する第１物体が落下する際に生じる運動エネルギーによって回転駆動される回転体の回転力を利用してバケットコンベアを駆動させ、低位から高位に連続的に複数の第２物体が移動させられる。発電工程では、必要に応じて前記第２物体を落下させ、第２物体の運動エネルギーを利用して発電機が動作させられる。ここで、バケットコンベアは、発電機に接続される第１バケットコンベアと、第１バケットコンベアと断続器を介して接続される第２バケットコンベアとからなる。断続器は、第１バケットコンベアと第２バケットコンベアとを機械的に接続したり、切断したりするものである。そして、位置エネルギー保存工程では、断続器により第１バケットコンベアと第２バケットコンベアとを機械的に接続して、第１物体の落下により生じる第２バケットコンベアの動力を第１バケットコンベアに伝達させる状態にして、第１バケットコンベアにより低位から高位に連続的に複数の前記第２物体を移動させる。一方、発電工程では、断続器により第１バケットコンベアと第２バケットコンベアとを機械的に切断して、第２物体の落下により生じる第１バケットコンベアの動力を第２バケットコンベアに伝達させない状態にして、第１バケットコンベアにより発電機を動作させる。なお、ここで、第２物体は、発電機により生じた電気で駆動される電動フォークリフトによって第１バケットコンベアに搬送されるのが好ましい。また、第１物体は、山頂の土砂、岩、雪であるのが好ましく、第２バケットコンベアは、山肌に沿うように傾いて配設されるのが好ましい。さらに、第１物体は、発電機により生じた電気で駆動される電動フォークリフトによって第２バケットコンベアに搬送されるのが好ましい。
【００１０】
この発電方法では、高位に第１物体が存在する限り特に制限なく複数の第２物体を低位から高位に移動させて物体落下による自然エネルギーを備蓄することができると共に、必要に応じて第２物体を落下させることによって発電機を動作させることができる。このため、この発電方法を利用すれば、特に制限なく自然エネルギーを備蓄することができると共に、必要に応じてその自然エネルギーを取り出して発電を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態に係る発電システムにおいて水の落下による運動エネルギーを位置エネルギーに変換している状態を示す模式図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る発電システムにおいて蓄積済みの位置エネルギーを利用して発電を行っている状態を示す模式図である。
【図３】変形例（Ｅ）に係る発電システムを示す模式図である。
【図４】図１から図３に示されるバケットの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＜発電システムの構成＞
本発明の実施の形態に係る発電システム１００は、図１および図２に示されるように、主に、バケットコンベア２００、断続器３００、発電機４００および電動フォークリフト５００ａ，５００ｂから構成されている。以下、これらの構成要素について詳述する。
【００１３】
（１）バケットコンベア
バケットコンベア２００は、湖ＬＫから河川ＲＶに流れ込む水ＷＲの流れ方向下流側に配設されており、主に、バケット２１０、エンドレスチェーンＥＣ、上側ギア２２０および下側ギア２３０から構成されている。
【００１４】
バケット２１０は、図４に示されるように、格子蓋２１５を有する略立方体の容器であって（すなわち上側は開口している）、一側壁がエンドレスチェーンＥＣに接合されている。すなわち、バケット２１０は、図１に示されるように、片側において開口が上側を向き、もう片側において開口が下側を向く。なお、本実施形態では、図１に示されるように、複数のバケット２１０がエンドレスチェーンＥＣに接合されている。また、格子蓋２１５の格子間隔は、後述する重りＷＴよりも小さくされており、重りＷＴが格子蓋２１５を通過しないようにされている。
【００１５】
エンドレスチェーンＥＣは、上側ギア２２０と下側ギア２３０に架け渡されている。
【００１６】
上側ギア２２０および下側ギア２３０は、それぞれ上側と下側でエンドレスチェーンＥＣと噛み合っている。なお、この上側ギア２２０、下側ギア２３０には共に駆動源は接続されていない。また、下側ギア２３０は、図示しないウォームギアを介してバケットコンベア側シャフトＳＦ１に連結されている。すなわち、下側ギア２３０が回転すると、バケットコンベア側シャフトＳＦ１が軸回りに回転する。
【００１７】
（２）断続器
断続器３００は、図１および図２に示されるように、バケットコンベア側シャフトＳＨ１と発電機側シャフトＳＨ２とを機械的に接続したり切断したりするものである。
【００１８】
（３）発電機
発電機４００は、一般的な発電機であって、本実施の形態において特に限定されない。
【００１９】
（４）電動フォークリフト
電動フォークリフト５００ａ，５００ｂは、バケットコンベア２００の上流側と下流側にそれぞれ配置されている。なお、本実施の形態において、電動フォークリフト５００ａ，５００ｂは、発電機４００によって生じた電気エネルギーで充電される大型二次電池によって駆動される。
【００２０】
＜発電システムの運転方法＞
本実施形態に係る発電システム１００は、位置エネルギー保存状態、発電状態の２つの状態をとることができる。以下、各状態における発電システム１００の運転について詳述する。
【００２１】
（１）位置エネルギー保存状態
位置エネルギー保存状態では、図１に示されるように、断続器３００がバケットコンベア側シャフトＳＨ１と発電機側シャフトＳＨ２とを機械的に切断する状態とされる。この状態において、河川ＲＶからバケット２１０に水ＷＲが流れ込むと、その水ＷＲの落下によりバケット２１０が押し下げられてエンドレスチェーンＥＣが回転し始め、それに伴って上側ギア２２０および下側ギア２３０が回転させられる。そして、次のバケット２１０が水ＷＲの落下位置まで移動すると、そのバケット２１０に水ＷＲが流れ込み、同様にエンドレスチェーンＥＣを回転させる。このような状態が連続的に行われ、エンドレスチェーンＥＣ、上側ギア２２０および下側ギア２３０が回転させ続けられる。なお、バケット２１０に流れ込んだ水ＷＲは、下側ギア２３０の真下でバケット２１０の開口が横を向き、下方に排出される。また、バケット２１０は、図１に示されるように、下側から上側に向かうとき、開口が下側を向いた状態すなわち底壁が上側を向いた状態となる。
【００２２】
このようにエンドレスチェーンＥＣが回転している状態で、水落下方向下流側の電動フォークリフト５００ｂによってバケット２１０の底壁の裏側に重りＷＴが乗せられ、水落下方向上流側の電動フォークリフト５００ａによって重りＷＴが取り除かれて高所に保管される。このようにして水の落下エネルギーが位置エネルギーとして保存される。
【００２３】
（２）発電状態
発電状態では、図２に示されるように、断続器３００がバケットコンベア側シャフトＳＨ１と発電機側シャフトＳＨ２とを機械的に接続する状態とされる。この状態において、水落下方向上流側の電動フォークリフト５００ａによって重りＷＴがバケット２１０の格子蓋２１５の上に置かれると、その重りＷＴの落下によりバケット２１０が押し下げられてエンドレスチェーンＥＣが回転し始め、それに伴って上側ギア２２０および下側ギア２３０が回転させられる。そして、次のバケット２１０が重りＷＴの積載位置まで移動すると、再び電動フォークリフト５００ａによって別の重りＷＴがそのバケット２１０の格子蓋２１５の上に置かれ、エンドレスチェーンＥＣを回転させる。このような状態が連続的に行われ、エンドレスチェーンＥＣ、上側ギア２２０および下側ギア２３０が回転させ続けられる。そして、下側ギア２３０の回転力が、バケットコンベア側シャフトＳＨ１、断続器３００および発電機側シャフトＳＨ２を介して発電機４００に伝達され、発電が行われる。なお、バケット２１０の格子蓋２１５の上に置かれた重りＷＴは、下側ギア付近で水落下方向下流側の電動フォークリフト５００ｂによって取り除かれて低所で保管される。
【００２４】
＜本実施の形態に係る発電システムの特徴＞
（１）
本実施の形態に係る発電システム１００では、河川ＲＶに流れる水ＷＲの落下を利用して水ＷＲの落下エネルギーを位置エネルギーとして備蓄することができると共に、必要に応じて重りＷＴを落下させることによって発電機４００を動作させることができる。このため、この発電システム１００を利用すれば、特に制限なく位置エネルギーを備蓄することができると共に、必要に応じてその位置エネルギーを取り出して発電を行うことができる。
【００２５】
【表１】
0005701463.tif 000002
【００２６】
ところで、表１には、２０１１年６月２１日１９時０分０秒から１秒にかけて天ケ瀬ダムから放水された水量（全放水量，国土交通省のインターネット配信情報）が示されている。日本国の梅雨前の時期では、天ケ瀬ダムから放水を行わないと、ダムが決壊したり、洪水や地滑りによって家屋が倒壊したりする等の危険性がある。表１から、上記１秒間での放水量は８２．８トンであることが分かる。そして、このデータに基づいて一ヶ月の放水量を計算してみると、２億１４６１万７６００トン（＝８２．８トン×６０秒×６０分×２４時間×３０日）になる。これだけの量の水をそのまま流しっ放しにしておくのはもったいない。そこで、これだけの量の水の流れを、本願発明の発電方法を用いることによって有効に活用することが考えられる。本願発明者は、この有効活用によって、今日問題視されている脱原発問題を解消することができると考えている。一般的に、現在の地球上では家庭で使用されている電気（交流）を蓄えることが技術上不可能だと言われている。しかし、本願発明に係る発電方法を活用すれば、その不可能を可能にすることができる。すなわち、本願発明に係る発電方法を活用すれば、永遠無限量的に位置エネルギーを保存することができ、且つ、いつでも直ぐに発電を行うことができる。ここにいう「永遠無限量的」とは、太陽から放射されるエネルギーにより降らされた雨によって高所に溜まった水の位置エネルギーを重りＷＴの位置エネルギーに変換して保存ができることを意味する。
【００２７】
（２）
本実施の形態に係る発電システム１００では、発電機４００によって生じた電気エネルギーで充電される大型二次電池によって電動フォークリフト５００ａ，５００ｂが駆動される。このため、自然エネルギーのみを活用して発電を行うことができる。
【００２８】
＜変形例＞
（Ａ）
先の実施の形態に係る発電システム１００では、位置エネルギー保存状態において断続器が切断状態とされたが、連続的にまたは断続的に（間欠的に）接続状態とされてもよい。このようにすれば、水ＷＲの落下エネルギーの一部を発電に利用することができると同時に、他部を位置エネルギーの蓄積に利用することができ、その結果、昼夜を問わず、常時、発電することができる。
【００２９】
（Ｂ）
先の実施の形態に係る発電システム１００は、河川ＲＶを流れる水を利用して位置エネルギーの蓄積および発電を行ったが、水ＷＲに代えて山頂の土砂や、岩、雪を利用してもよい。かかる場合、バケットコンベア２００は、山肌に沿うように傾いて配設されるのが好ましい。このようにすれば、上記効果に加えて土地の造成を行うことも可能となる。
【００３０】
（Ｃ）
先の実施の形態に係る発電システム１００では、河川ＲＶの高低差を利用したが、ダムの高低差を利用してもよい。
【００３１】
（Ｄ）
先の実施の形態に係る発電システム１００では、重りＷＴの搬送に電動フォークリフト５００ａ，５００ｂが用いられたが、ガソリンエンジン搭載のフォークリフトが用いられてもよい。
【００３２】
（Ｅ）
先の実施の形態では特に言及しなかったが、発電システムとして、図３に示されるような発電システム１００Ａが採用されてもよい。発電システム１００Ａは、（ｉ）水ＷＲの代わりに土砂や雪が用いられている点、（ｉｉ）土砂・雪専用のバケットコンベア２００Ｂと重り搬送兼発電用のバケットコンベア２００Ａが併設されている点、（ｉｉｉ）重り搬送用兼発電用のバケットコンベア２００Ａの上側ギア２２０と下側ギア２３０の間に、エンドレスチェーンＥＣと噛み合う中間ギア２５０が配設されている点、（ｉｖ）土砂・雪専用のバケットコンベア２００Ｂと重り搬送兼発電用のバケットコンベア２００Ａとの間に断続器３００Ａが配設されている点、（ｖ）中間ギア２５０に発電機４００が接続されている点、（ｖｉ）土砂や雪の掻き出しに電動シャベルカー５５０が用いられている点を除いて基本的に先の実施の形態に係る発電システム１００と同様である。なお、ここで、先の実施の形態に係る発電システム１００と同様の構成要素については、先の実施の形態で付した符号と同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３３】
土砂・雪専用のバケットコンベア２００Ｂは、図３に示されるように、主に、バケット２１０、エンドレスチェーンＥＣ、上側ギア２２０および下側ギア２３０から構成される。このバケットコンベア２００Ｂは、基本的には、先の実施の形態に係るバケットコンベア２００と同様である。
【００３４】
断続器３００Ａは、位置エネルギー保存状態時に接続状態とされ、発電時に切断状態とされる。なお、先の実施形態に係る発電システム１００と同様に発電機４００と中間ギア２５０の間に他の断続器が配設されていてもかまわない。
【００３５】
電動シャベルカー５５０は、電動フォークリフト５００ａ，５００ｂと同様に、発電機４００によって生じた電気エネルギーで充電される大型二次電池によって駆動される。なお、電動シャベルカー５５０の代わりにガソリンエンジン搭載のシャベルカーが用いられてもかまわない。
【符号の説明】
【００３６】
１００，１００Ａ      発電システム
２００，２００Ａ，２００Ｂ      バケットコンベア
２１０      バケット
２１５      格子蓋
２２０      上側ギア
２３０      下側ギア（回転体）
２５０      中間ギア（回転体）
３００，３００Ａ      断続器
４００      発電機
５００ａ，５００ｂ      電動フォークリフト
５５０      電動シャベルカー
ＥＣ      エンドレスチェーン
ＷＲ      水（第１物体）
ＷＴ      重り（第２物体）
【要約】
本発明の課題は、特に制限なく自然エネルギーを備蓄することができると共に、必要に応じてその自然エネルギーを取り出して発電を行うことができる発電方法を提供することにある。本発明に係る発電方法は、位置エネルギー保存工程および発電工程を備える。位置エネルギー保存工程では、自然に高位に存在する第１物体が落下する際に生じる運動エネルギーによって回転駆動される回転体の回転力を利用して低位から高位に第２物体が移動させられる。発電工程では、落下する第２物体の運動エネルギーを利用して発電機が動作させられる。【図１】
0005701463.tif 000003
【図２】
0005701463.tif 000004
【図３】
0005701463.tif 000005
【図４】
0005701463.tif 000006