(57)【要約】  作動液（参照符号Ｈ）に重量物体を落として電気エネルギーを生成する方法は、衝撃を吸収する弾性カップリング（１９）に機械エネルギーを伝送し、電気グリッドに対して電気エネルギーを生成する交流発電機（１７）に安定した回転を伝達する、シャフト（２０）を回転させるためにブレード（２１）が収納された重力ボックス（２２）に、排出パイプ（１４）を通じて放出される作動液を収容する管（１２）の内部に落下する場合に重力によって加速される重量物体（１１）の運動エネルギーを使用して、モータに電力を供給するケーブル（１８）によってバッテリ（１０）を再充電することを特徴とする。重量物体（１１）は、ベルト（６）を使用して、ベルト（６）による動きをホイール（５）に伝達するモータ（７）および減速機８によって持ち上げられ、金属ディスク（９）がアーム（４）をロックして、タワー（２）を通って接続されたケーブル（３）とともに持ち上げられるように取り付けられ、その循環路が、アーム（４）が垂直位置に達するまで重量物体（１１）を持ち上げるプーリ（１）によって制御され、垂直位置で重量物体（１１）が放出され、重力によって加速しながら落下する。重量物体（１１）は管（１２）内部で自由落下し、作動液がブレード（２１）に向けて放出され、次いで、管（１２）の充填レベルの上方に位置する重力ボックス（２２）の底部に落下させ、流体が、排出パイプ（１５）を通って重力により戻り、同時に、生成された圧力下で弁（１３）によって吸引され、重量物体（１１）が上昇し、新しいサイクルが再度開始される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動液に重量物体を落下させることによって発電する装置であって、参照符号Ｈで示され、円筒形または他の任意の形状の重量物体（１１）の運動エネルギーを使用し、前記重量物体（１１）が、管（１２）の内部に重力により落とされ、前記管（１２）では、シャフト（２０）の補助により回転するベーン（２１）に力を伝えるパイプ（１４）を通って放出される作動液が配置され、それにより、動きが、交流発電機（１７）に伝達される回転を調節することを可能にする弾性カップリング（１９）を通過し、それにより、電気が生成され、タワー（２）が前記重量物体（１１）を上昇させるために使用され、プーリ（１）が配置され、ケーブル（３）が通り、関節アーム（５）を支持する金属ディスク（９）を備えるホイール（４）の回転により動き、前記重量物体（１１）を上昇させるために必要な力を減らす補助をし、
装置Ｈの下部では、吸引弁（１３）が、前記ベーン（２１）を動かした後に作動液の再エントリーを容易にするために含まれ、次いで、前記作動液は、重力ボックス（２２）の底部に堆積して、重力により放出パイプ（１５）に落下することを特徴とする、装置。
【請求項２】
前記重量物体（１１）が、前記円筒形ではない別の幾何学的形状を有することができ、上昇させられると、重力位置エネルギーを運動エネルギーに変換する役割を担い、パイプ（１４）により作動液を放出して、ベーン（１８）により、前記ベーンから、前記発電機（１７）に伝達された前記回転を調節する前記弾性カップリング（１９）に前記エネルギーを伝達するシャフト（２０）に、運動力学的動作を生成することを特徴とする、請求項１に記載の作動液に重量物体を落下させることによって発電する装置。
【請求項３】
本明細書に記載された装置Ｈの機能は、前記重量物体（１１）を、管（１２）の内側から、落下させるための高さにまで上昇させることを備え、モータ（７）および減速機（８）が作動して、ホイール（５）を回転させるベルト（６）を動かし、前記垂直位置まで上昇させるために金属ディスク（９）によって支持される関節アーム（４）を変位させるために使用され、前記アームが分離され、前記重量物体（１１）とともに、重力で加速されながら落下することを特徴とする、請求項１および２に記載の作動液に重量物体を落下させることによって発電する装置。
【請求項４】
前記装置Ｈが、前記上昇および落下運動の補助をする、プーリ（１）を通るケーブル（３）に接続される前記重量物体（１１）を上昇させるために減速機（８）の補助により動作を行う前記モータ（７）に電力を供給するバッテリ（１０）を備えることができることを特徴とする、請求項１に記載の作動液に重量物体を落下させることによって発電する装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書は、特に、作動液上の重量物体の上昇または下降によってもたらされる機械的エネルギーを生成する際に使用するために設計され、発電機を駆動するために使用することができる、装置を導入する特許出願に関する。
【０００２】
同じ技術はすでに、２０１３年１月１７日に出願された特許出願ＰＣＴ／ＩＢ２０１３／０５０４５２号および２０１３年９月４日に出願されたＰＣＴ／ＩＢ２０１３／０５８５８７号の特許出願の対象となっている。
【背景技術】
【０００３】
発電、特に、電気は、水力発電、熱電発電、光電池、風力発電、地熱発電、太陽光発電、潮力発電、および原子力発電などの広く使用されているいくつかの原則に基づくことができると一般に理解されている。
【０００４】
水力発電から得られる電力は、最も普及しているものの１つで、河川のダムを作ることからなり、それにより、広い湖を形成して、水を溜めて、高地からタービンに向けて放出することでタービンを回転させ、発電機を直接駆動する。
【０００５】
水力発電は、比較的容易に電力を得る方法であるが、環境に影響を与える広領域の洪水や地元住民の移転の必要性など、いくつかの欠点がある。
【０００６】
熱電発電は、燃料（ガス、石炭、ディーゼル燃料などである可能性がある）が、生じる熱から蒸気を発生させるためにボイラ内で燃焼され、蒸気が加圧下でタービンに導かれる、一般に普及した発電の別形態である。次いで、タービンの回転は、発電機を駆動するために使用され、発電機は、タービンからの機械的な力を、使用可能な電力に変換する。
【０００７】
水力発電と比較してコストは低いが、熱電発電には、以下を含む一連の欠点があり、すなわち、ａ）燃料を一定供給する必要性、ｂ）最初に燃料そのものを生成する場合（石炭の場合は採掘、石油の場合は探査、植物の伐採の場合は森林破壊など）に生じるいくつかの環境への影響、ｃ）特に石炭や石油を燃やすプラントから、大気に放出される汚染物質や温室効果ガスの発生による環境への影響、およびｄ）酸性雨などの影響による環境への負の変化、といった欠点がある。
【０００８】
光電池は、日光に曝されると反応して、バッテリバンクに貯蔵されるか、または直接使用される、小電流を生成するコーティングを有して製造される、ソーラーパネルを使用することから成る。
【０００９】
太陽エネルギーは、クリーンで再生可能なエネルギーであるにもかかわらず、以下のようないくつかの欠点があり、すなわち、ａ）有効な電力量を生産するために広い面積が必要となることによる、ソーラーパネルの低効率性、ｂ）貴重な材料の使用を必要とする可能性がある、パネル製造にかかる高コスト、ｃ）気象条件、特に晴天への依存性、およびｄ）夜間または曇天中の発電不能、といった欠点がある。
【００１０】
風力エネルギーもまた、クリーンで再生可能なエネルギーであり、近年増加している。過去数年の間、風力エネルギーを広く使用するために、通常、ウインドパークまたはウインドファームと呼ばれる大規模な発電所の建設が必要とされ、いくつかの風力発電機が組み立てられ、発電された電力を受け取る中央電力グリッドに接続され、その電力を分配して、通常、地域社会に供給する。
【００１１】
現代の風力発電機は複雑で高価な機械であり、ロータ（通常、３枚のブレードを備える）が１００メートル以上の直径を有し、風力発電機の機械アセンブリが、高さ数十メートルを有する可能性のあるタワーの上部で組み立てられるため、その製造には詳細な分析が必要である。
【００１２】
このように定義された風力発電は、肯定的な側面が明確であるにもかかわらず、以下のような欠点も有し、すなわち、ａ）風力発電機の製造コストが高い、ｂ）製造における熟練労働者の使用、ｃ）ウインドパークの設置および維持のコストが高い、ｄ）設備が風の状態に依存していることによる、設置場所の詳細な把握、およびｅ）ロータの回転による騒音の発生から生じる、遠隔地に設置する必要性、などの欠点を有する。
【００１３】
地熱エネルギーは、別の種類のクリーンで再生可能なエネルギーであり、特定の地質条件、特に熱源を使用することに基づく。熱源は、地球の中心からの熱で生まれ、地層形成の際に地表面付近まで来る。
【００１４】
地熱エネルギーを回収するためには、複雑なプラントを建設して、水を地下に圧送しなければならず、圧力下で蒸気を生成し、収集し、流路付けし、各発電機に直接接続された１つまたは複数のタービンを駆動するために直接使用するまで、加熱する。
【００１５】
地熱エネルギーは、特定の気象条件に依存するのではなく、より安価な発電方法で構成されているため、幅広い利点を有する。地熱に関する欠点は、地熱発電所の設置が、かなり珍しい特定の地質条件に依存することである。別の欠点は、発電所の導入のための初期コスト、ならびに専門労働者によるその操作および維持である。
【００１６】
純粋な太陽エネルギー（光起電性エネルギーで観測されるものとは異なる）を使用することは、比較的未踏のエネルギー資源であり、基本的には、大型の自動化ミラーであって、動力化をもたらす、多数のヘリオスタットを備えるプラントを作り出すことからなり、ヘリオスタットは、太陽と一定の整合を保って、高いタワーに、通常、ヘリオスタットによって覆われた領域の中央に、配置される熱交換器に太陽光を導くことができる。
【００１７】
熱交換器が組み立てられるタワーは、通常、熱交換器が露出するハウジングが上部にある、高さ数十メートルの大きなコンクリート構造である。ヘリオスタットからの光の集中により、熱交換器は数百℃で加熱され、その中を循環するオイルが均等に加熱され、その後、オイルは別の熱交換器に送られ、熱が高温高圧蒸気を生成するボイラに移される。生成された熱を用いてタービンを駆動し、タービンが発電機を駆動する。
【００１８】
上記の原則に基づく数少ない太陽光発電所は、クリーンで再生可能な方法でエネルギーを生産するが、光電池プラントで観測されるものと同様に、以下のような欠点もあり、すなわち、ａ）気象条件（晴天）に依存する、ｂ）夜間は発電しない、ｃ）設置コストおよび維持コストが高い、およびｄ）鏡面に堆積した埃やその他の物体により効率が下がってしまうため、ヘリオスタットのクリーニングの間、特別なケアが必要となる、などの欠点を有する。
【００１９】
発電源として海を使用することは、まだ開発段階であり、一連の様々なアプローチがある。これらのアプローチの１つは、（通常はコンクリートから作られる）垂直管を海に導く岩のように硬い壁を構築することからなり、この管は、下部に半水没型開口部を有し、一方その上部には、１つまたは複数のロータが配置され、通常、Ｗｅｌｌｓタービンとして知られる。Ｗｅｌｌｓタービンは、その軸の両方向から流れる空気によって駆動され得る特定のタイプのタービンである。次いで、Ｗｅｌｌｓタービンは、一方向に流れる空気によって駆動され、反対方向に流れる空気によっても駆動され、いずれの場合も、タービンロータは同じ方向に回転する。
【００２０】
海から発電する発電所でＷｅｌｌｓタービンを使用するのは、波の絶え間ない動きにより、水が、Ｗｅｌｌｓタービンが設置されている上部の管の下部開口部の中に入るためである。
【００２１】
管の開口部を通る水の流入により、管内の空気の移動が生じ、この空気を上方に押し出してタービンのロータを回転させる。その後、海面が下がると、管の下部の水量が低下し、タービンのロータを通って管の内部の空気を吸い上げる、低圧状態が生じる。管内を流れる空気もタービンを駆動し、管に出入りするこの空気の流れのサイクルにより、Ｗｅｌｌｓタービンを一定の回転状態に保つ。Ｗｅｌｌｓタービンの回転は発電機を駆動するために使用され、使用できる電力は少量である。
【００２２】
海洋エネルギーを利用するもう１つの形態は、満ち潮を利用して、地表面にある大型の貯水池（湖）に海水を導くことからなり、この貯水池における水の流入および流出は、タービンが設置される単一の場所で生じる。したがって、満ち潮によって貯水池に水が流入すると、水がタービンを通過して、タービンを回転させる。引き潮時には、水が貯水池から出て、タービンを駆動する。いずれの場合も、満ち潮と引き潮の両方で発電が行われる。
【００２３】
このタイプのアプローチは、生態学的に興味深いにもかかわらず、湖が存在する必要があるか、または湖を作らなければならないため、敷地の特性および特質に依存する。一方、発生した電力は、水の流入量および流出量の直接的な結果であり、このため、発電能力を高める方法はない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
先行技術で見出されたいくつかの選択肢の１つである原子力エネルギーは、放射性物質の生成、取り扱い、および処分を必要とし、環境全体に深刻なリスクを及ぼすものであるため、最も論争の余地のあるものである。
【００２５】
従来の原子力発電所では、燃料棒の形態の放射性物質を装荷した反応器を反応させ、その一次回路の水を加熱するために使用される。この水は、炉心と直接接触するために、汚染されており、環境中に放置することができず、この水は、閉鎖回路内を流れ、熱交換器を通り、この熱交換器では、汚染されていない水が、一次回路からの水の熱と接触する。この第２の回路の汚染されていない水は蒸気が発生するまで加熱され、蒸気は移動すると発電機を駆動するタービンに流れる。
【００２６】
気象要因には依存しないが、原子力エネルギーは、使用される材料の性質のため、深刻な問題を抱えている。したがって、すでに説明したように、使用される核燃料は、最初に製造され、使用され、寿命の終わりに達した後、適切に保管されなければならない。現行のプラントの大部分では、（まだ非常に高い温度の）摩耗した燃料棒は、１０年以上の時間をかけて、巨大なプールに相当する水槽の中に恒久的に保管して、温度をいくらか下げなければならない。
【００２７】
一方、原子力発電所は、運用するために先進技術を使用することに依存しているが、先進技術により事故の発生は減少するが、そのような可能性はなくならない。
【００２８】
１９７９年の米国のスリーマイル島の事故、１９８６年のウクライナのチェルノブイリ、さらに最近では２０１１年の日本の福島の事故は、原子力発電に関する高レベルのリスクの例であり、そのような事故が発生することを恐れているいくつかの国の人々が抵抗する理由となっている。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
上述した発電システムの欠点を考慮して、重量物体を落下させることで発電する装置が開発されており、その装置は、燃料、天然資源、太陽光、核物質などを使用しない自律的な原理に基づいている。
【００３０】
本明細書で提案する作動液に重量物体を落下させることで発電する装置は、重量物体が上昇し、重力により落下することにより生じる運動エネルギーを使用することに基づく。重量物体は、好ましくは金属製シリンダで示されるが、別の幾何学的形状であってもよく、バッテリによって電力供給されるモータ減速機を用いて、最初はある高さまで上昇し、前記高さから放出され、重力により落下する。必要な技術的要件、主に重量物体の質量増加に関連する電力需要にかかわらず、その高さは、ケーブルと、重量物体を上昇させるのに必要な力を減らすのに使用される円形のプレートに連結された関節アームの助けによりケーブルおよび重量物体を動かすためにプーリが配置される支持バーとを備える上昇アセンブリを使用することで実現し、プレートは、重量物体を上昇させるケーブルが取り付けられているアームの位置を変えるのに必要な作業を実行する電気モータおよび減速機により回転する。
【００３１】
重量物体を上げ下げするために、レバーシステムが使用され、ホイールの回転によりアームが小型金属ディスクによって支持されるので、レバーシステムは、重量物体を、落下させる高さまで上昇させることができ、次いで、垂直位置で金属ディスクと接触していないアームとともに放出され、自由落下で重量物体とともに落下し、重力によって引き付けられ、作動液が配置されている管の上に垂直に落下する。
【００３２】
重量物体の落下の結果として、流体は、ベーンが配置される重力チャンバに流体を運ぶ適切な管を通って圧力で排出され、ベーンが作動液の運動学的変位によって動かされ、それにより、シャフトに機械エネルギーを生成する。
【００３３】
ベーンに作用した後、作動液は重力チャンバの底部に堆積し、重力チャンバは、管と比較してより高いレベルに配置されるため、作動液を、管の内部圧力により開く適切なバルブにより管の内側に吸引されると同時に重力により落下させ、同時に重量物体を再び上昇させる。
【００３４】
本明細書で提案する作動液に重量物体を落とすことによって発電する装置は、ラインで組み立てられ、グループとして、いくつかのフォースセルが作動液でベーンを選択的にトリガすることを保証し、交流発電機で発電するために、弾性カップリングによって回転を調整するロータシャフトで一定の動きを保証することができる。
【００３５】
本特許出願の目的である、作動液に重量物体を落とすことによる発電装置は、以下の図面に基づいてなされる詳細な説明によって、そのすべての態様が理解されるであろう。
（図１ａ）昇降機構のセルの側面斜視図である。
（図２ａ）発電システムに流体を供給する３つのセルからなるアセンブリの概略斜視図である。
（図１ｂ）重量物体の上昇および落下に関するすべての要素が示される、詳細の拡大図である。
（図２ｂ）特に、流体受取りボックスから分離された発電機上の発電要素の詳細において、機械エネルギー生成に関するすべての要素が示されている概要斜視図である。
（図３ａ）管自体によって支持がなされる一実施形態におけるアセンブリ全体の概略斜視図である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】装置が動作するのに必要なすべての要素を示す概略図である。
【図２】重量物体に接続されたケーブルによる上昇を担う機構の上部を拡大して示す概略図である。
【図３】タワーおよびプーリアセンブリの詳細を拡大して示す図である。
【図４】それぞれ吸引バルブを有する管アセンブリの詳細を拡大して示す図である。
【図５】重量物体および支持ケーブルの詳細を拡大して示す図である。
【図６】モータ、減速機、およびベルトについての詳細を拡大して示す図である。
【図７】発電アセンブリの詳細を拡大して示す図である。
【図７ａ】作動液を受け取るシステム、ならびにシャフトベーン、カップリング、および発電機への運動エネルギーの伝達を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
上述した図に示されているものによれば、本特許出願の目的であり、参照符号Ｈで示されている、作動液に重量物体を落とすことによって発電する装置は、ベルト６により減速機８の補助によってホイール５を回転させる作業を行う、モータ７を備え、ベルト６が、動作時に、ロックすることができる金属ディスク９の補助により、重量物体１１を上昇させるアーム４を共に垂直に動かし、プーリ１を通るケーブル３とともに上昇させる場合、アーム４の垂直位置の全範囲まで重量物体１１を上げ下げし、アームは解放されると、内側に作動液が配置された管１２の内部に重量物体１１とともに落下する。
【００３８】
タワー２は、エレベーションシステムとバッテリ１０とを支持し、バッテリ１０は、モータ７に電力を供給するために使用され、ケーブル１８によって交流発電機１７によって充電され、シャフト２０の動きからグリッドに電気を生成し、シャフト２０が重力ボックス２２の内部に配置されたベーン２１に取り付けられ、入口パイプ１４から作動液を受け取り、管１２と比較してより高い位置にあるために、重力により作動液を戻し、流体が、重量物体が持ち上げられた時に戻りパイプ１５によって弁１３によって吸引される。
【００３９】
ベーン２１の衝撃を吸収するために、発電機１７の駆動を可能にする角運動の一定の回転を維持する目的で、弾性カップリング１９が設けられている。
【００４０】
本明細書で説明する装置Ｈは、モータ７と減速機８とを備え、減速機８はベルト６によりホイール５に動きを伝え、その動きは、金属ディスク９によってロックされるアーム４によって引き継がれ、重量物体１１の上昇を容易にし、その後、アーム４が上部垂直部分に到達し、金属ディスク９の支持を失い、重量物体１１とともに落下し、放出された作動液にそのエネルギーを伝達する。
【００４１】
本明細書で説明する装置Ｈは、自動化アセンブリ内で作動し、単一の歯車で関節運動することができ、シャフト２０で機械的運動を生じさせる、ベーン１９に向けて誘導する、管１４を通って循環する作動液を収容する管１２上での重量物体１１の上昇および落下の連続サイクルを備え、この動きは、弾性カップリング２１により都合良く調整され、交流発電機１７で電気を生成するのに適している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図７ａ】
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【国際調査報告】
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