(57)【要約】【課題】施工が簡単で、地熱伝導効率及び地熱蒸気の収集効率が高い地熱蒸気を利用して循環を行う重力発電装置を提供すること。【解決手段】中空熱伝導柱４で地熱蒸気を地熱井２内に導入し、回転軸５２に連結された第１ケーブル５３及び第２ケーブル５５の先端に第１ケース５４及び第２ケース５６を連結し、地熱井２底部の蒸気空間６０に連通されたメインパイプ６２と連結された凝縮ユニット７が地熱蒸気を凝縮して水にし、この水を分配する配水ユニット８の第１分管８２及び第２分管８３が第１ケース５４と第２ケース５６に連結され、第１ケース５４と第２ケース５６に交互に放水、注水を行うことで、第１ケーブル５３及び第２ケーブル５５が交互に回転軸５２に巻回され、回転軸５２を往復回動させ、発電機５１に発電させる。【選択図】図２
2017516026.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地熱蒸気を利用して循環を行う重力発電装置であって、地熱井と、中空熱伝導柱と、発電ユニットと、蒸気ガイドユニットと、凝縮ユニットと、配水ユニットを含み、
前記地熱井が地下に設置され、
前記中空熱伝導柱が、前記地熱井の底部に設置されて、前記地熱蒸気を前記地熱井内に導入するために用いられ、
前記発電ユニットが前記地熱井に設置され、さらに、
発電機と、
前記発電機を連動させて発電させる回転軸と、
前記回転軸に連接された第１ケーブルと、
前記第１ケーブルの他端に連接され、第１頂部開口と、水を外部に排出できる第１放水口と、前記第１放水口の開閉を制御する第１スイッチを備えた第１ケースと、
前記回転軸の他側に連接された第２ケーブルと、
前記第２ケーブルの他端に連接され、第２頂部開口と、水を外部に排出できる第２放水口と、前記第２放水口の開閉を制御する第２スイッチを備えた第２ケースと、を含み、
前記蒸気ガイドユニットが、前記地熱井の底部に設置され、かつ前記中空熱伝導柱の上方に間をあけて配置された仕切り板と、前記仕切り板に連結され、かつ前記地熱井の一側壁上に設置されて、前記地熱蒸気をガイドするメインパイプを含み、前記仕切り板によって前記地熱井の底部に蒸気空間が形成され、前記メインパイプと前記蒸気空間が連通され、
前記凝縮ユニットが、前記蒸気ガイドユニットのメインパイプに連結され、前記メインパイプがガイドする地熱蒸気を凝縮し、水にするために用いられ、
前記配水ユニットが前記凝縮ユニットに連接され、前記凝縮ユニットが冷却した後の水を輸送するために用いられ、制御弁、前記制御弁に連接された第１分管、及び前記制御弁に連接された第２分管を含み、前記制御弁が前記第１分管と第２分管の開閉を制御し、かつ前記第１分管の出口が前記第１ケース上方に対応して設置され、前記第２分管の出口が前記第２ケース上方に対応して設置され、前記第１分管の注水時、前記第２分管は注水を停止し、前記第２分管の注水時、前記第１分管は注水を停止し、
前記第１ケースと第２ケースが第１発電位置と第２発電位置の間で移動可能であり、前記第１発電位置にあるとき、前記第１ケースの水を含む総重量が前記第２ケースの重量より大きく、前記第２ケースが前記第１ケースに相対して上方に位置し、かつ前記第２ケーブルが前記回転軸に巻回され、前記第２発電位置にあるとき、前記第２ケースの水を含む総重量が前記第１ケースの重量より大きく、前記第１ケースが前記第２ケースに相対して上方に位置し、かつ前記第１ケーブルが前記回転軸に巻回され、交互に放水、注水を行うことで、前記第１ケースと第２ケースを前記第１発電位置と第２発電位置の間で継続的に往復移動させ、前記回転軸を継続的に往復回動させて、同時に前記発電機を連動して発電させ、前記地熱蒸気を水のポテンシャルエネルギーに変換してから、さらに電気エネルギーに変換し、自然エネルギーを利用した発電のニーズを達成することを特徴とする、地熱蒸気を利用して循環を行う重力発電装置。
【請求項２】
前記仕切り板が高低を付けて傾斜した状態で前記地熱井内に設置され、かつ前記仕切り板の高いほうの端が前記メインパイプに連接されたことを特徴とする、請求項１に記載の地熱蒸気を利用して循環を行う重力発電装置。
【請求項３】
前記蒸気ガイドユニットがさらに、前記仕切り板の低いほうの端に設置された引流口と、前記引流口を封鎖するために用いられる遮断片を含み、前記遮断片が前記地熱井内の水を前記蒸気空間内に進入させ、前記蒸気空間内の蒸気が前記仕切り板の外へ漏れないようにすることができることを特徴とする、請求項２に記載の地熱蒸気を利用して循環を行う重力発電装置。
【請求項４】
前記発電ユニットがさらに２つのレールを含み、２つのレールが前記地熱井内にそれぞれ設置され、かつ前記第１ケースと第２ケースに連結され、前記第１ケースと第２ケースが前記２つのレールに沿ってそれぞれ上下移動することを特徴とする、請求項３に記載の地熱蒸気を利用して循環を行う重力発電装置。
【請求項５】
前記発電ユニットがさらに、前記２つのレールの末端にそれぞれ設置された２つのトリガー部材を含み、前記第１ケースと第２ケースが前記レールの末端まで移動したとき、前記トリガー部材が前記第１ケースと第２ケースに接触し、前記第１スイッチと第２スイッチを作動させて前記第１放水口、第２放水口をそれぞれ開き、前記第１ケースと第２ケース内に注入された水を放出させることを特徴とする、請求項４に記載の地熱蒸気を利用して循環を行う重力発電装置。
【請求項６】
さらに前記発電ユニットが生成した電力を貯蔵および出力するために用いる蓄電ユニットを含むことを特徴とする、請求項５に記載の地熱蒸気を利用して循環を行う重力発電装置。
【請求項７】
前記凝縮ユニットが、前記蒸気ガイドユニット上に設置された放熱器を含むことを特徴とする、請求項６に記載の地熱蒸気を利用して循環を行う重力発電装置。
【請求項８】
前記中空熱伝導柱が、地底に深く挿入された柱体と、前記柱体に設置され、かつ前記地熱井内に露出された熱伝導片を含むことを特徴とする、請求項７に記載の地熱蒸気を利用して循環を行う重力発電装置。
【請求項９】
前記第１ケースが、さらに、前記第１スイッチ上に設置され、前記第１スイッチの作動を制御する第１タイマーを備え、前記第２ケースが、さらに、前記第２スイッチ上に設置され、前記第２スイッチの作動を制御する第２タイマーを備えたことを特徴とする、請求項３に記載の地熱蒸気を利用して循環を行う重力発電装置。
【請求項１０】
さらに、前記地熱井内に設置された複数の発電ユニットを含むことを特徴とする、請求項８に記載の地熱蒸気を利用して循環を行う重力発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地熱蒸気を利用して循環を行う重力発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
科学技術の進歩と人口増加に伴い、化石エネルギーの過度の使用によって、エネルギーの消耗量が激増し、大量に二酸化炭素が排出されて温室効果が引き起こされ、地球の異常な気象変動を招いている。このため、エネルギー不足の問題を解決し、温室効果ガスの排出を減少することは、各国政府の重要課題となっており、人類の永続的な暮らしのためにも変化が急務である。
エネルギー不足の問題を解決するには、再生エネルギーの開発のほか、太陽熱、風力、及び水力発電等の自然エネルギーの応用も大きな重点であり、近年、エネルギー変換技術の向上に伴って、業界では廃熱エネルギーの回収と再利用の関連技術の研究開発が始まっており、エネルギー不足の問題に新たな光が差し込んでいる。
【０００３】
所謂「地熱エネルギー」は、地殻内部からの天然熱エネルギーであり、このようなエネルギーは地球内部の溶岩に由来する。地殻が破裂した場所はプレート構造の辺縁でもあり、地殻プレートが相互にぶつかったり、裂けて広がったりすることで火山活動が引き起こされ、区域的な地温上昇が生じ、大量の熱エネルギーが浅部に伝達され、我々が開発して利用することができる。地球内部の地熱はこれらの地区から地表に伝達され、その熱量は巨大であり、埋蔵量も豊富であるため、地熱または噴出される蒸気を発電エネルギーとして利用する発電方法がある。現在の技術ですでにこのような地殻浅部に集中している地熱エネルギーが開発して利用されており、各種新しい代替エネルギーの中でも、地熱はすでに大量に開発・利用されている。将来的に技術がより進歩して、比較的深部の地熱を開発できれば、熱エネルギー源が絶えることがなくなるため、地熱エネルギーはしばしば永遠に枯渇しない資源と呼ばれる。
【０００４】
従来技術として、図１に、特許文献１に記載の「重力発電装置」を示す。
この従来技術は、本願の発明者が先に提案したものであり、自然エネルギーを利用した発電装置を開示している。
この重力発電装置は発電ユニット１１、第１重力ユニット１２、第２重力ユニット１３を含む。発電ユニット１１は発電機１１１と、発電機１１１を連動して発電させることができる回転軸１１２を含み、第１重力ユニット１２が、回転軸１１２に連結された第１ケーブル１２１、第１ケーブル１２１の他端に連接された第１ケース１２２を含み、第２重力ユニット１３が、回転軸１１２に連結された第２ケーブル１３１、第２ケーブル１３１の他端に連接された第２ケース１３２を含む。
【０００５】
第１重力ユニット１２と第２重力ユニット１３を設け、交互に注水・放水を行うことにより、第１ケース１２２と前記第２ケース１３２の全体重量を変化させることで上下移動を可能にし、第１重力ユニット１２を第２重力ユニット１３に相対して第１発電位置と第２発電位置の間で移動させ、これにより発電ユニット１１の回転軸１１２を回動させ、発電機１１１を連動して発電させることができる。このため、ポテンシャルエネルギーを電気エネルギーに変換することで環境保護の目的を達することができる。
【０００６】
上記従来の重力発電装置は、海上、川辺または滝の傍などに設置された、ポテンシャルエネルギー差を有する自然環境の水力での発電に適用されるが、さらにその他の自然環境保護に配慮したエネルギーを利用した発電技術の研究を重ねた結果、水力の不安定性と比較して、地熱エネルギーはより信頼できる自然エネルギーであるとの結論に達した。
現在すでに知られている地熱発電は、地熱の蒸気を利用し、発電機のプロペラを動かして回動させ、発電の目的を達しているが、良好な熱交換技術がなければ、効果的に発電エネルギーを取得・利用することができない。また一般的な地熱井は硫化水素や二酸化硫黄等の環境汚染と人体への害を引き起こす有毒ガスを放出しやすく、さらに地熱蒸気中には比較的高いミネラルが含有されるため、パイプラインに蓄積してパイプラインを塞ぎやすく、かつその成分によって発電機のプロペラに付着物が生じ、プロペラの回動が遅くなったり、回動できなくなったりして、発電効率が低下することがある。このときは新しい発電機に交換しなければならないため、実用性とコストの面で大量に広く普及させることは難しい。このため、地熱エネルギーを有効に利用し、エネルギー危機の問題を解決できる新たな設計の提供が必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】台湾実用新案登録第Ｍ３９９９１１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、地熱蒸気を利用して循環を行う重力発電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、地熱蒸気を利用して循環を行う重力発電装置に関し、地熱井と、中空熱伝導柱と、発電ユニットと、蒸気ガイドユニットと、凝縮ユニットと、配水ユニットを含む。前記地熱井が地下に設置され、前記中空熱伝導柱が、前記地熱井の底部に設置されて、前記地熱蒸気を前記地熱井内に導入するために用いられ、前記発電ユニットが前記地熱井に設置され、さらに、発電機と、前記発電機を連動させて発電させる回転軸と、前記回転軸に連接された第１ケーブルと、前記第１ケーブルの他端に連接され、第１頂部開口と、水を外部に排出できる第１放水口と、前記第１放水口の開閉を制御する第１スイッチを備えた第１ケースと、前記回転軸の他側に連接された第２ケーブルと、前記第２ケーブルの他端に連接され、第２頂部開口と、水を外部に排出できる第２放水口と、前記第２放水口の開閉を制御する第２スイッチを備えた第２ケースとを含む。前記蒸気ガイドユニットが、前記地熱井の底部に設置され、かつ前記中空熱伝導柱の上方に間をあけて配置された仕切り板と、前記仕切り板に連結され、かつ前記地熱井の一側壁上に設置されて、前記地熱蒸気をガイドするメインパイプを含み、前記仕切り板によって前記地熱井の底部に蒸気空間が形成され、前記メインパイプと前記蒸気空間が連通され、前記凝縮ユニットが、前記蒸気ガイドユニットのメインパイプに連結され、前記メインパイプがガイドする地熱蒸気を凝縮し、水にするために用いられ、前記配水ユニットが前記凝縮ユニットに連接され、前記凝縮ユニットが冷却した後の水を輸送するために用いられ、制御弁、前記制御弁に連接された第１分管、及び前記制御弁に連接された第２分管を含み、前記制御弁が前記第１分管と第２分管の開閉を制御し、かつ前記第１分管の出口が前記第１ケース上方に対応して設置され、前記第２分管の出口が前記第２ケース上方に対応して設置され、前記第１分管の注水時、前記第２分管は注水を停止し、前記第２分管の注水時、前記第１分管は注水を停止し、前記第１ケースと第２ケースが第１発電位置と第２発電位置の間で移動可能であり、前記第１発電位置にあるとき、前記第１ケースの水を含む総重量が前記第２ケースの重量より大きく、前記第２ケースが前記第１ケースに相対して上方に位置し、かつ前記第２ケーブルが前記回転軸に巻回され、前記第２発電位置にあるとき、前記第２ケースの水を含む総重量が前記第１ケースの重量より大きく、前記第１ケースが前記第２ケースに相対して上方に位置し、かつ前記第１ケーブルが前記回転軸に巻回され、交互に放水、注水を行うことで、前記第１ケースと第２ケースを前記第１発電位置と第２発電位置の間で継続的に往復移動させ、前記回転軸を継続的に往復回動させて、同時に前記発電機を連動して発電させ、前記地熱蒸気を水のポテンシャルエネルギーに変換してから、さらに電気エネルギーに変換し、自然エネルギーを利用した発電のニーズを達成する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、中空熱伝導柱を地熱井底部の地底深くに設置することで、地熱を伝導する効率を加速できるだけでなく、前記地熱井の掘削深さを短縮でき、設置コストを抑え、施工を簡素化する効果を達成できる。
また、蒸気空間中の地熱蒸気が仕切り板に沿ってメインパイプ内へ進入し、地熱蒸気の収集効率を高め、メインパイプに連接された凝縮ユニットによって地熱蒸気が凝縮されて水に変わると、第１分管と第２分管により第１ケースと第２ケース内へ出力されて交互の注水、放水の動作が行われ、第１ケースと第２ケースの全体重量が変化して上下移動され、これにより発電ユニットの回転軸を動かして回動させ、前記発電ユニットの発電機を連動して発電させることができ、ポテンシャルエネルギーをエネルギーに変換して、自然エネルギーを利用した発電という目的が達成される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】従来の重力発電装置の部分断面図である。
【図２】本発明の実施例１を示す地熱蒸気を利用して循環を行う重力発電装置の断面図である。
【図３】本発明の実施例１に係る第１ケースの断面図である。
【図４】本発明の実施例１に係る第２ケースの断面図である。
【図５】本発明の実施例２に係るレールとトリガー部材の断面図である。
【図６】本発明の実施例２を示す地熱蒸気を利用して循環を行う重力発電装置の断面図である。
【図７】本発明の実施例３を示す地熱蒸気を利用して循環を行う重力発電装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図２、図３、図４に本発明の実施例１を示す。
前記地熱蒸気を利用して循環を行う重力発電装置は、地熱井２、カバー３、中空熱伝導柱４、発電ユニット５、蒸気ガイドユニット６、凝縮ユニット７、配水ユニット８、蓄電ユニット９を含む。
【００１３】
実施例１において、地熱井２は地熱がある区域に設置され、地面から下に一定深さ掘削される。前記掘削深さはその場所の地理環境によって異なり、掘削深さはさまざまである。
カバー３は地熱井２の上方を覆って設置され、かつカバー３には２つの穿孔３１が設けられる。注目すべきは、カバー３はセメント材質を使用して地熱井２を封鎖し、外部の物や人体がうっかり地熱井２内に落下することがないようにして、地熱井２の安全性を高めている点である。
【００１４】
中空熱伝導柱４は、地熱井２の底部に設置され、前記地熱蒸気を地熱井２内に導入するために用いられる。中空熱伝導柱４は、地底に深く挿入された柱体４１と、柱体４１上に設置され、かつ地熱井２内に露出された熱伝導片４２を含み、かつ中空熱伝導柱４は熱伝導性が高い材質（金属など）で製造される。
地底深くに挿入された柱体４１を通じ、中空熱伝導柱４を介して地下の地熱蒸気を地熱井２内に伝導することができ、同様に、地熱井２内に露出された熱伝導片４２を介して地底の地熱を地熱井２内に伝導し、地熱伝導効率を高めることができる。このことから分かるように、中空熱伝導柱４の設置は、地熱井２の掘削深さを短縮し、設置コストを抑えることができるだけでなく、施工を簡素化し、作業の利便性を高めることもできる。
【００１５】
発電ユニット５は、地熱井２に設置され、かつ発電機５１、回転軸５２、第１ケーブル５３、第１ケース５４、第２ケーブル５５、第２ケース５６を含む。
回転軸５２は発電機５１を連動させて発電させ、第１ケーブル５３の一端が回転軸５２の一側に連結され、第１ケース５４が第１ケーブル５３の他端に連接され、第２ケーブル５５の一端が回転軸５２の他側に相対して連結され、第２ケース５６が第２ケーブル５５の他端に連接され、かつ第１ケーブル５３と第２ケーブル５５がカバー３の２つの穿孔３１にそれぞれ穿通されて第１ケース５４と第２ケース５６に固定される。
【００１６】
ここで注意すべきは、回転軸５２に連接された第１ケーブル５３と第２ケーブル５５の実質的長さは同じであり、回転軸５２が発電機５１により連動されるとき、第１ケーブル５３と第２ケーブル５５は回転軸５２の外周面に相反する方向に巻回され、また、第１ケース５４と第２ケース５６は高温に耐える材質で製造される点である。
【００１７】
第１ケース５４は、第１ケース５４の上面に形成された第１頂部開口５４１、水を外部に排出できる第１放水口５４２、第１放水口５４２の開閉を制御する第１スイッチ５４３、第１スイッチ５４３に設置され、第１スイッチ５４３の作動を制御する第１タイマー５４４を備えている。
第２ケース５６は同様に、第２ケース５６の上面に形成された第２頂部開口５６１、水を外部に排出できる第２放水口５６２、前記第２放水口５６２の開閉を制御する第２スイッチ５６３、第２スイッチ５６３に設置され、第２スイッチ５６３の作動を制御する第２タイマー５６４を備えている。
【００１８】
第１スイッチ５４３と第２スイッチ５６３は電磁弁であり、かつ第１タイマー５４４、第２タイマー５６４は第１スイッチ５４３と第２スイッチ５６３の作動を制御できる電子素子であるため、時間自動制御方式で、第１スイッチ５４３と第２スイッチ５６３により第１放水口５４２、第２放水口５６２の開閉を制御し、動作の安定性を確保することができる。
【００１９】
特に、第１頂部開口５４１と第２頂部開口５６１、第１放水口５４２と第２放水口５６２、第１スイッチ５４３と第２スイッチ５６３、第１タイマー５４４と第２タイマー５６４の設置態様は、多様な変化があってよく、第１ケース５４と第２ケース５６内に入れられた水の放出、及び第１放水口５４２と第２放水口５６２の開閉制御に用いることを目的としており、実施例１の構造に限定されないことを説明しておく。
このほか、実施例１においては、１台の発電機５１と、回動可能で水平に発電機５１に穿設されて、発電機５１を連動させて発電させる１つの回転軸５２が設置されているが、実際の実施時は、２台の発電機５１を回転軸５２の両側に設置してもよく、実施例１の開示に限定されない。
【００２０】
蒸気ガイドユニット６は、地熱井２の底部に設置され、かつ中空熱伝導柱４の上方に間をあけて配置された仕切り板６１と、仕切り板６１に連結され、かつ地熱井２の一側壁上に設置されて、前記地熱蒸気をガイドするメインパイプ６２を含み、仕切り板６１によって地熱井２の底部に蒸気空間６０が形成され、メインパイプ６２と蒸気空間６０が連通される。
仕切り板６１は高低を付けて傾斜した状態で地熱井２内に設置され、かつ仕切り板６１の高いほうの端が前記メインパイプ６２に連接される。蒸気空間６０中の地熱蒸気が仕切り板６１にガイドされてメインパイプ６２に進入し、前記地熱蒸気を収集する効率が向上される。
【００２１】
このほか、蒸気ガイドユニット６は、さらに、仕切り板６１の低いほうの端に設置された引流口６３と、引流口６３を封鎖するために用いられ、かつ下方向への一方向へのみ開く遮断片６４を含む。遮断片６４が一方向へのみ開くため、地熱井２内へ流入した水を蒸気空間６０内へ進入させ、蒸気空間６０内の蒸気が仕切り板６１の外へ漏れないようにすることができる。実際の実施時は、使用者の必要に応じて異なる形態の遮断片６４を設置してもよく、この構造に限定されない。
【００２２】
配水ユニット８は、凝縮ユニット７に連接され、凝縮ユニット７により冷却された後の水の輸送に用いられ、制御弁８１、制御弁８１に連接された第１分管８２、制御弁８１に連接された第２分管８３を含む。制御弁８１は第１分管８２と第２分管８３の開閉を制御することができ、かつ第１分管８２の出口は第１ケース５４の上方に対応して設置され、第２分管８３の出口は第２ケース５６上方に対応して設置される。
第１分管８２と第２分管８３が制御弁８１により制御されて開閉するため、第１分管８２の注水時、第２分管８３は注水を停止し、反対に、第２分管８３の注水時、第１分管８２が注水を停止する。
【００２３】
実施例１において、凝縮ユニット７と配水ユニット８は地面上に設置されているが、実際には、凝縮ユニット７と配水ユニット８は地下に設置してもよく、設置位置と必要に応じて決定することができ、この構造に限定されない。
【００２４】
蓄電ユニット９は地面上に設置され、かつ発電ユニット５と電気的に接続され、発電ユニット５の発電機５１が生成する電力を貯蔵・出力するために用いられる。蓄電ユニット９が貯蔵した電力は安定した仕事率の電流に変換して出力でき、工業、農業、商業、家庭等の用途に幅広く運用することができる。
【００２５】
実際の使用時は、地熱井２の底部に設置された中空熱伝導柱４を利用し、地熱蒸気を蒸気空間６０内へ迅速に伝導するとともに、仕切り板６１のガイドによってメインパイプ６２内へ進入させることができる。このとき、メインパイプ６２に連結された凝縮ユニット７が地熱蒸気を凝縮して水にし、この水がメインパイプ６２に沿って配水ユニット８の第１分管８２と第２分管８３内へ進入する。かつ、制御弁８１により第１分管８２と第２分管８３の開閉が制御され、この水が第１ケース５４と第２ケース５６内へそれぞれ注入される。さらに第１ケース５４と第２ケース５６の注水重量の時間差を利用して、第１ケース５４と第２ケース５６を第１発電位置と第２発電位置の間で移動させる。すなわち、第１ケース５４と第２ケース５６が上下移動する。
【００２６】
第１発電位置にあるとき、第１ケース５４の水を含む総重量は第２ケース５６の重量より大きく、第２ケース５６が前記第１ケース５４に相対して上方に位置し、かつ前記第２ケーブル５５が前記回転軸５２上に巻回される。
第１ケース５４の第１タイマー５４４が設定された開放時間に到達すると、第１スイッチ５４３が第１放水口５４２を制御して開き、第１ケース５４内に入れられた水が第１放水口５４２から外部へと流出される。
第１ケース５４内の水がすべて放出された後、制御弁８１は第２分管８３を開いて水を第２頂部開口５６１から第２ケース５６内に注入させる。
【００２７】
同様に、第２発電位置にあるとき、第２ケース５６の水を含む総重量は第１ケース５４の重量より大きく、このとき、第２ケース５６が下降し、第２ケーブル５５を引っ張り、回転軸５２を連動して回動させ、再び発電が開始されるとともに、第１ケース５４が上昇し、第２ケース５６に相対して上方に位置し、かつ第１ケーブル５３が回転軸５２に巻回される。
第２ケース５６の第２タイマー５６４が設定された開放時間に到達すると、第２スイッチ５６３が第２放水口５６２を制御して開き、第２ケース５６内に入れられた水が第２放水口５６２から外部へと流出され、第２タイマー５６４が設定された閉鎖時間に到達すると、第２スイッチ５６３を作動させ、第２放水口５６２を制御して閉じ、続いて、制御弁８１が第１分管８２を開いて水が第１頂部開口５４１から第１ケース５４内へと注入される。
【００２８】
これを交互に繰り返して放水、注水を行うことで、第１ケース５４と第２ケース５６を前記第１発電位置と第２発電位置の間で継続的に往復移動させ、回転軸５２を継続的に往復回動させて、同時に発電機５１を連動させて発電させることができ、これにより前記地熱蒸気を水のポテンシャルエネルギーに変換してから、さらに電気エネルギーに変換し、自然エネルギーを利用した発電のニーズを達成することができる。
【００２９】
実施例１において、第１ケース５４と第２ケース５６は１トンの水を収容できるケースとして設計されており、第１ケース５４と第２ケース５６が下降するときの重力加速度により、瞬間発電量を高め、発電効率を更に高めることができる。実際の実施時は、使用者の必要に応じて異なる容量のケースを選択してもよく、この構造に限定されない。
【００３０】
地熱蒸気中には比較的高いミネラルが含有され、一部地区の地熱蒸気はさらに強酸に属するものもあり、金属設備の腐食を引き起こし、長時間の使用で蓄積してパイプラインを塞ぎやすく、発電効率が低下するため、新しい設備に交換する必要が生じる。
本発明では、前記地熱蒸気を先に仕切り板６１に沿ってメインパイプ６２に進入させてから、凝縮ユニット７を経てメインパイプ６２によりガイドされる地熱蒸気が水に凝縮されるため、地熱蒸気が発電ユニット５を直接侵食することがなく、設備の耐久性が低いという問題も生じない。
【００３１】
また、図２に示すように、第１ケース５４と第２ケース５６から放出される水は、引流口６３から蒸気空間６０内へ進入して、地熱井２中の熱伝導片４２と接触し、熱伝導片４２の高温によって再度水が気化蒸発され、仕切り板６１にガイドされてメインパイプ６２内へと進入することで、繰り返し使用する効果を達することができる。
【００３２】
図５、図６に本発明の実施例２を示す。実施例２において、実施例１と同じ箇所については説明を省略する。
実施例１と異なる箇所は、発電ユニット５が、さらに、地熱井２内に設置され、第１ケース５４と第２ケース５６にそれぞれ連結された２つのレール５７と、２つのレール５７の末端にそれぞれ設置された２つのトリガー部材５８を含む点である（視角の関係で、図５には１つのレール５７と１つのトリガー部材５８しか示されていない）。実施例２において、トリガー部材５８は接触スイッチであり、第１スイッチ５４３および第２スイッチ５６３と信号接続される。
【００３３】
第１ケース５４と第２ケース５６は２つのレール５７に沿ってそれぞれ上下移動し、第１ケース５４と第２ケース５６がレール５７の末端まで移動すると、トリガー部材５８が第１ケース５４と第２ケース５６に接触し、第１スイッチ５４３と第２スイッチ５６３を作動させて、第１放水口５４２と第２放水口５６２をそれぞれ開かせ、それまでに第１ケース５４と第２ケース５６内に注入された水を放出させる。
【００３４】
２つのレール５７の設置により、第１ケース５４と第２ケース５６を第１発電位置と第２発電位置の間で安定して上下往復移動させることができ、第１ケース５４と第２ケース５６が移動過程で異なる注水容量によりケースの揺動を生じる状況を回避して、第１ケース５４と第２ケース５６の安定性を高めることができる。
２つのレール５７末端にそれぞれ設置されたトリガー部材５８は、第１ケース５４と第２ケース５６が２つのレール５７の末端に移動したとき、第１ケース５４と第２ケース５６内の水を確実に地熱井２内へ放出させることができる。
【００３５】
このほか、実施例２において、発電ユニット５は、さらに、回転軸５２に連動し、前記第１ケース５４と第２ケース５６の継続的な滑落を停止させるためのブレーキ部材５９を含む。
回転軸５２の回動速度があらかじめ設定された速度より速いとき、ブレーキ部材５９が作動を開始して逆方向の作用力を出力し、回転軸５２の回転速度を遅くさせることで、第１ケース５４と第２ケース５６の滑落速度も対応して遅くなり、第１ケース５４と第２ケース５６が下がるときの緩衝力を提供し、作用力が大きすぎて装置全体が破損する事態を回避することができる。ブレーキ部材５９の実施形式にはさまざまなものがあり、数量も１つに限らない。
【００３６】
図７に本発明の実施例３を示す。実施例３において、実施例２と同じ箇所については説明を省略する。
実施例２と異なる箇所は、前記地熱蒸気を利用して循環を行う重力発電装置がさらに、地熱井２内に設置された複数の発電ユニット５を含む点である。
実施例３では、層に分けて地熱井２内に複数の発電ユニット５を設置しており、第１ケース５４と第２ケース５６に連結する第１ケーブル５３と第２ケーブル５５の長さを効果的に短縮でき、第１ケース５４と第２ケース５６が第１発電位置と第２発電位置間で往復移動する距離が対応して短縮され、発電ユニット５の設置数を増加することで、発電機５１の発電効率を高めることができる。
【００３７】
実施例３は、実施例２と比較して、メインパイプ６２を地熱井２内で利用して地熱蒸気をガイドする別の設置態様を提供するが、実際の実施時は、使用者の必要に応じて設置態様を変更でき、この構造に限定されない。
【００３８】
地熱の埋蔵量及びその発電の潜在能力は学界の公認するところであり、疑いの余地はなく、かつ地熱は地球と同じ寿命を有し、ほぼ尽きる恐れはない。
従来の地熱発電は地熱蒸気が上昇する力を利用し、プロペラを回動させて発電するが、その発電能力には限りがある。
これに対して、本発明では前記地熱蒸気を水に変えてからその重力で発電を行う方法を利用しており、回転軸５２での発電を最大化でき、毎回の回転軸５２の回転で生成される電力量は従来のプロペラ発電より遥かに大きく、重力発電を行うとき、重力加速度で回転軸５２が高速で回動し、その発生する瞬間発電量はさらに増加するため、発電の潜在能力は決して過小評価できない。
【００３９】
以上をまとめると、本発明の地熱蒸気を利用して循環を行う重力発電装置は、地熱井２、カバー３、中空熱伝導柱４、発電ユニット５、蒸気ガイドユニット６、凝縮ユニット７、配水ユニット８、蓄電ユニット９間の相互設置により、中空熱伝導柱４を地底深くに挿入して設置することで、地熱を伝導する効率を効果的に高められるだけでなく、地熱井２の掘削深さを短縮でき、設置コストの抑制と施工上の利便性が達成される。地熱井２内に傾斜して設置された仕切り板６１が地熱蒸気をガイドし、仕切り板６１に沿ってメインパイプ６２に進入させ、前記地熱蒸気の収集効率が高められる。
【００４０】
交互に繰り返し放水、注水を行うことで、第１ケース５４と第２ケース５６を前記第１発電位置と第２発電位置の間で継続的に往復移動させ、回転軸５２を往復回動させて、同時に発電機５１を連動して発電させることができ、これによりポテンシャルエネルギーを電気エネルギーに変換し、大自然のエネルギーを効果的に利用して発電でき、かつ人体の健康に有害であったり、環境汚染を引き起こしたりする有毒物質を放出することがなく、本発明の目的を確実に達成することができる。
【００４１】
以上は、本発明の３つの実施例を説明するものであり、これらを以って本発明の権利範囲を限定することはできず、本発明の特許請求の範囲を逸脱しない簡単な変更や修飾はすべて本発明の権利範囲内に含まれる。
【符号の説明】
【００４２】
２                  地熱井
３                  カバー
３１                穿孔
４                  中空熱伝導柱
４１                柱体
４２                熱伝導片
５                  発電ユニット
５１                発電機
５２                回転軸
５３                第１ケーブル
５４                第１ケース
５４１              第１頂部開口
５４２              第１放水口
５４３              第１スイッチ
５４４              第１タイマー
５５                第２ケーブル
５６                第２ケース
５６１              第２頂部開口
５６２              第２放水口
５６３              第２スイッチ
５６４              第２タイマー
５７                レール
５８                トリガー部材
５９                ブレーキ部材
６                  蒸気ガイドユニット
６０                蒸気空間
６１                仕切り板
６２                メインパイプ
６３                引流口
６４                遮断片
７                  凝縮ユニット
７１                放熱器
８                  配水ユニット
８１                制御弁
８２                第１分管
８３                第２分管
９                  蓄電ユニット
【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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【国際調査報告】
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