(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外力が加えられて回転する回転体と、
前記回転体の回転方向に間隔をおいて設けられた複数の発電部と、
を有し、
前記複数の発電部は、
前記回転体に取り付けられた容器と、
前記容器の内部に設けられた第１室及び第２室と、
前記容器の内部に設けられ、かつ、前記第１室と前記第２室とをつなぐ収容室と、
前記容器の内部に収容され、かつ、前記回転体が回転されると、前記第１室と前記収容室との間、及び前記第２室と前記収容室との間で移動する質量体と、
前記収容室に設けられ、かつ、前記質量体が移動する運動エネルギーで回転されるタービンと、
前記タービンが回転する運動エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機と、
をそれぞれ有する、重力発電機。
【請求項２】
請求項１記載の重力発電機において、
前記回転体を回転可能に支持する支持軸が更に設けられている、重力発電機。
【請求項３】
請求項１記載の重力発電機において、
前記回転体は、回転方向の全周に亘って環状のリブを有し、
液体を収容する水槽が設けられ、
前記回転体の回転方向の一部は、前記水槽内の液体に浸漬され、
前記回転体が前記水槽内の液体から浮力を受けている状態で前記リブの内周面に接触するローラが設けられ、
前記ローラは、前記回転体を、該回転体の中心線を中心として回転可能に保持する、重力発電機。
【請求項４】
請求項１記載の重力発電機において、
前記回転体の外周面に接触する複数のローラが設けられ、
複数の前記ローラは、前記回転体の質量を受けることにより、前記回転体を、該回転体の中心線を中心として回転可能に保持する、重力発電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、水等の質量体が移動する運動エネルギーで発電機を駆動して電気エネルギーを得る重力発電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の発電機として、河川にダムを設ける水力発電所が公知である。しかし、河川にダムを設ける水力発電所は、河川の存在が必要であり、また、山間部に設けられた水力発電所から市街地まで送電する送電設備を設置しなければならない。このため、送電設備の設置コスト及び送電設備のメンテナンスに多くの費用を要する。
【０００３】
一方、上記のような大掛かりな設備を要しないペルトン水車発電機の一例が、特許文献１に記載されている。特許文献１に記載されているペルトン水車発電機は、発電機と、発電機の回転軸に支持された複数のバケットと、複数のバケットに向けて水を射出する射出装置と、複数のバケット及び射出装置を収容するハウジングと、を備えている。複数のバケットは、回転軸の外周面に対して回転方向に等間隔で設けられている。射出装置は、配管を介して貯水槽に接続されている。貯水槽は、射出装置よりも高い位置に配置されている。
【０００４】
特許文献１に記載されたペルトン水車発電機は、貯水槽から射出装置に向かって落下した水は、射出装置からバケットに向けて射出される。すると、射出された水がバケットに当たり、水の運動エネルギーで回転軸が回転されて、発電機が発電を行う。なお、このような発電機は、特許文献１の他に特許文献２乃至１３にも記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第６８３５９４４号公報
【特許文献２】特許第６９０８３２６号公報
【特許文献３】特許第５７７１７９２号公報
【特許文献４】特許第５４６３４５４号公報
【特許文献５】特許第４９４１６９０号公報
【特許文献６】特許第５７９２９０８号公報
【特許文献７】特許第６５８６４８０号公報
【特許文献８】特許第６１８２６４８号公報
【特許文献９】特許第５２２６８４０号公報
【特許文献１０】特開２０１３−２３８２１５号公報
【特許文献１１】特開２０１３−４０５９５号公報
【特許文献１２】特開２００４−７８６４号公報
【特許文献１３】特開２０２０−１９０２４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本願発明者は、特許文献１に記載されているペルトン水車発電機のように、水等の質量体が移動する運動エネルギーを用いて発電機で発電する場合、発電機の発電に利用した水等の質量体を、再度、発電機よりも高位に位置する貯水槽へ戻すか、または、貯水槽へ新たに水を供給するための設備が必要であり、効率が低下していた。
【０００７】
本開示の目的は、発電機の発電に用いられる質量体を確保でき、かつ、発電に必要な運動エネルギーを得られる高さへ、質量体を移動可能な重力発電機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示の重力発電機は、外力が加えられて回転する回転体と、前記回転体の回転方向に間隔をおいて設けられた複数の発電部と、を有し、前記複数の発電部は、前記回転体に取り付けられた容器と、前記容器の内部に設けられた第１室及び第２室と、前記容器の内部に設けられ、かつ、前記第１室と前記第２室とをつなぐ収容室と、前記容器の内部に収容され、かつ、前記回転体が回転されると、前記第１室と前記収容室との間、及び前記第２室と前記収容室との間で移動する質量体と、前記収容室に設けられ、かつ、前記質量体が移動する運動エネルギーで回転されるタービンと、前記タービンが回転する運動エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機と、をそれぞれ有する。
【発明の効果】
【０００９】
本開示によれば、発電機の発電に用いられる質量体を確保でき、かつ、発電に必要な運動エネルギーを得られる高さへ、質量体を移動可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】（Ａ）は、重力発電機の実施形態１を示す正面図、（Ｂ）は、図１（Ａ）の重力発電機の右側面図である。
【図２】図１（Ｂ）に示す発電ユニットをII−II線に沿って破断した正面断面図である。
【図３】発電ユニットが有する１基の発電部を拡大して示す断面図である。
【図４】（Ａ）は、発電ユニットの重心と、ドラムの中心線との位置関係を示す模式図、（Ｂ）は、実施形態２における発電ユニットの重心と、ドラムの中心線との位置関係を示す模式図である。
【図５】（Ａ）は、重力発電機の実施形態２を示す正面断面図、（Ｂ）は、重力発電機の実施形態２を示す側面断面図である。
【図６】（Ａ）は、重力発電機の実施形態３を示す正面断面図、（Ｂ）は、重力発電機の実施形態５を示す側面断面図である。
【図７】（Ａ）は、重力発電機の実施形態４を示す正面断面図、（Ｂ）は、重力発電機の実施形態４を示す側面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面に基づいて、本開示の実施形態を説明する。以下の実施形態の構成は例示であり、本開示は実施形態の内容に限定されない。
【００１２】
（実施形態１）
図１及び図２には、重力発電機１０の実施形態１が示されている。図１（Ａ），（Ｂ）に示す重力発電機１０は、台座１１、２本の支柱１２，１３、支持軸１４及び発電機ユニット１５を有する。台座１１は、板形状であり、台座１１は、設置場所１６、例えば、床、テーブル等の上面に略水平に置かれる。２本の支柱１２，１３は、台座１１から上に向けて突出されている。２本の支柱１２，１３は間隔をおいて設けられ、かつ、２本の支柱１２，１３は平行に配置されている。台座１１及び２本の支柱１２，１３は、一例として金属製である。２本の支柱１２，１３は、台座１１に対して固定されている。
【００１３】
発電機ユニット１５は、支持軸１４を介して２本の支柱１２，１３により支持されている。支持軸１４は、台座１１と略平行に設けられ、かつ、台座１１の上方に設けられている。支持軸１４は、発電機ユニット１５の質量に耐えることの可能な材料、一例として金属製であり、かつ、円柱形状である。支持軸１４の中心線Ａ１は、略水平である。発電機ユニット１５は、支柱１２と支柱１３との間に設けられており、かつ、支持軸１４によって支持されている。
【００１４】
発電機ユニット１５は、ドラム１７、発電部１８，１９，２０，２１を有する。ドラム１７は、円筒形状の胴部２２と、胴部２２の両端をそれぞれ塞ぐ円板部２３と、を有し、円板部２３の中心に、支持軸１４が接続されている。ドラム１７の外周面形状は、中心線Ａ１を中心とする円形である。中心線Ａ１は、ドラム１７の中心に位置する仮想線である。このため、ドラム１７は、支持軸１４を中心として回転可能である。支持軸１４は、１本または２本の何れでもよく、支持軸１４が１本であると、支持軸１４はドラム１７を貫通して設けられる。支持軸１４が２本であると、各支持軸１４が円板部２３にそれぞれ接続して設けられる。
【００１５】
また、支持軸１４、ドラム１７、支柱１２，１３の関係としては、次の第１構造または、第２構造の何れでもよい。第１構造は、支持軸１４がドラム１７に固定され、支持軸１４が支柱１２，１３によって回転可能な構造である。第２構造は、支持軸１４が支柱１２，１３に固定され、かつ、ドラム１７が支持軸１４に対して回転可能な構造である。そして、本実施形態では、ドラム１７に外力が加えられ、ドラム１７が、図１（Ａ）及び図２のように、時計回りＢ１で回転されるものとして説明する。
【００１６】
図２のように、ドラム１７は内部中空であり、ドラム１７の内部には、ドラム１７の回転方向に間隔をおいて、４つの発電部１８，１９，２０，２１が設けられている。発電部１８，１９，２０，２１は、共に同じ構成を有している。このため、便宜上、発電部１８を例として構造を説明する。
【００１７】
発電部１８は、図３に示す容器２５、タービン２６、及び図１（Ａ）に示す発電機２７を有する。容器２５は、金属製、または、合成樹脂製のケーシングまたはボックスであり、容器２５は、ドラム１７内に固定されている。容器２５は、外壁２８，２９，３０，３１を有する。外壁２８，２９，３０，３１は、容器２５の内部に収容された液体、例えば、水Ｗ１が、容器２５の外部に漏れないように密閉空間を構成している。外壁２８と外壁２９とが平行に設けられ、かつ、外壁３０と外壁３１とが平行に配置されている。容器２５の内部に隔壁３２，３３が設けられている。隔壁３２，３３は、外壁２８と外壁２９との間に設けられている。隔壁３２は、外壁３０と外壁３１とにつながっている。隔壁３３は、外壁３０と外壁３１とにつながっている。
【００１８】
容器２５の内部において、隔壁３２と隔壁３３との間に収容室３４が設けられている。容器２５の内部において、隔壁３２と外壁２８との間に第１室３５が設けられ、かつ、隔壁３３と外壁２９との間に第２室３６が設けられている。つまり、収容室３４は、第１室３５と第２室３６との間に設けられている。隔壁３２を貫通する通路３７が設けられ、通路３７は第１室３５と収容室３４とを接続している。隔壁３２から第１室３５に向けて突出された管部３８が設けられている。管部３８の通路３９は、第１室３５と収容室３４とを接続している。隔壁３２は、外壁２８に対して平行ではなく、通路３７が最も外壁２８から離れた位置となるように、隔壁３２が外壁３０，３１に対して傾斜している。
【００１９】
隔壁３３を貫通する通路４０が設けられ、通路４０は第２室３６と収容室３４とを接続している。隔壁３３から第２室３６に向けて突出された管部４１が設けられている。管部４１の通路４２は、第２室３６と収容室３４とを接続している。隔壁３３は、外壁２９に対して平行ではなく、通路４０が最も外壁２９から離れた位置となるように、隔壁３３が外壁３０，３１に対して傾斜している。第１室３５の容積と、第２室３６の容積とは同じである。そして、図３のように、中心線Ａ２に対して垂直な平面内において、容器２５は、中心線Ａ２を中心として点対象の形状及び構造を有する。
【００２０】
タービン２６は、収容室３４に設けられている。タービン２６は、タービン軸４５の外周面から突出された羽根４３を複数有する。タービン軸４５は、中心線Ａ２を中心として回転可能であり、複数の羽根４３は、タービン軸４５の回転方向に等間隔で設けられている。図１（Ｂ）のように、中心線Ａ１と中心線Ａ２とが平行に配置されている。容器２５の内部に収容された水Ｗ１は、ドラム１７の回転に伴い容器２５内で移動する。第１室３５内の水Ｗ１は、通路３７、収容室３４及び通路４２を通って第２室３６へ移動、具体的には流動する。第２室３６内の水Ｗ１は、通路４０、収容室３４及び通路３９を通って第１室３５へ移動する。
【００２１】
発電機２７は、永久磁石及び導電コイルを有し、電磁誘導の法則により、図１（Ｂ）に示す回転軸４４の運動エネルギーを電気エネルギーに変換する機械である。図１（Ｂ）は、発電機２７を容器２５の内部に設けた例である。回転軸４４は、タービン軸４５に連結され、回転軸４４及びタービン軸４５は、共に中心線Ａ２を中心として回転可能に設けられている。つまり、回転軸４４及びタービン軸４５は、共通の中心線Ａ２を中心として設けられ、かつ、中心線Ａ２に沿った方向に並べて配置されている。
【００２２】
そして、図１（Ａ）のように、発電部１８のタービン軸４５の中心線Ａ１、発電部１９のタービン軸４５の中心線Ａ１、発電部２０のタービン軸４５の中心線Ａ１、発電部２１のタービン軸４５の中心線Ａ１は、中心線Ａ１を中心とする仮想円Ｃ１上に、等間隔で配置されている。言い換えると、発電部１８，１９，２０，２１は、中心線Ａ１を中心とする仮想円Ｃ１上に、９０度間隔で配置されている。
【００２３】
発電機２７は、直流発電機または、交流発電機の何れでもよい。また、図示はしていないが、発電機２７で得られた電気エネルギーを、ドラム１７の外部に取り出す送電装置が設けられている。送電装置は、例えば、電力ケーブル、電気端子、及び通電ブラシを有する。そして、支持軸１４、ドラム１７、支柱１２，１３の関係が前述した第１構造であると、発電機２７に接続された電力ケーブルは、中空の支持軸１４内まで延ばされる。支持軸１４の外周面に電気端子が設けられ、電気端子は電力ケーブルに接続される。支柱１２，１３の少なくとも一方に通電ブラシが設けられ、電気端子と通電ブラシとが電気的に接続されている。通電ブラシは、電気エネルギーを蓄えるバッテリー、または電気エネルギーを消費する負荷等に接続されている。
【００２４】
これに対して、支持軸１４、ドラム１７、支柱１２，１３の関係が前述した第２構造であると、発電機２７に接続された電力ケーブルに電気端子が設けられ、電気端子はドラム１７の内周面に取り付けられる。支持軸１４に通電ブラシが設けられ、電気端子と通電ブラシとが電気的に接続されている。このように、第１構造または第２構造の何れであっても、ドラム１７が停止している場合、または、ドラム１７が回転している場合の何れにおいても、電気端子とブラシとが電気的に接続されている。
【００２５】
重力発電機１０の作用及び機能を説明する。図１（Ａ）及び図２に示されたドラム１７に運動エネルギー、具体的には、ドラム１７を時計回りＢ１で回転させる外力が加えられる。外力は、人力でもよいし、動力源の回転力の何れでもよい。動力源は、内燃機関、フライホイール等を含む。ドラム１７が、支持軸１４を中心として回転、具体的には、中心線Ａ１を中心として回転されると、発電部１８，１９，２０，２１は、中心線Ａ１の回りで観覧車のようにそれぞれ公転する。そして、発電部１８，１９，２０，２１のそれぞれにおいて発電が行われ、発電部１８，１９，２０，２１で発生した電力は、それぞれバッテリーまたは負荷へ送られる。
【００２６】
発電部１８，１９，２０，２１のぞれぞれにおける発電は、次のようにして行われる。図１（Ａ）及び図２における上下方向は、鉛直方向、つまり、重力の作用方向である。発電部１８，１９，２０，２１のそれぞれの位置は、中心線Ａ１を中心とするクロックポジションに例えて説明されている。図１（Ａ）及び図２においては、発電部１８が“１２時”の位置に示され、発電部１９が“１５時”の位置に示され、発電部２０が“１８時”の位置に示され、発電部２１が“２１時”の位置に示されている。また、発電部１８，１９，２０，２１の何れにおいても、ドラム１７の半径方向で、中心線Ａ１と外壁３１との間に外壁３０が配置されるように、ドラム１７に対して容器２５が固定されている。
【００２７】
ここでは、主として発電部１８の発電作用を説明する。発電部１８が“１２時”の位置にあると、水Ｗ１は第１室３５に収容されている。また、水Ｗ１の水面（水位）は、管部３８の開口端より低く、かつ、通路３７より低い。なお、収容室３４及び第２室３６に水Ｗ１は収容されていない。ドラム１７の回転によって発電部１８が“１２時”の位置から“１５時”の位置へ向けて公転し、かつ、通路３７が下降する。
【００２８】
そして、水Ｗ１の水面が通路３７に到達すると、第１室３５の水Ｗ１は、重力で通路３７及び収容室３４を通って第２室３６へ流れ込む。水Ｗ１が収容室３４内を通る過程、つまり、水Ｗ１が落下する過程で羽根４３に接触し、水Ｗ１の運動エネルギーがタービン２６の回転エネルギーに変換される。タービン２６は、図３のように中心線Ａ２を中心として時計回りＢ２で回転する。タービン軸４５の回転力は回転軸４４に伝達され、発電機２７において電磁誘導の法則によって発電される。
【００２９】
ドラム１７の回転によって発電部１８が“１５時”の位置を経由し、かつ、“１８時”の位置へ到達するまでの間に、容器２５内の水Ｗ１は全て第２室３６へ流れ込む。水Ｗ１が収容室３４を通らなくなり、かつ、タービン２６が停止すると、発電機２７は発電を終了する。ドラム１７の回転によって発電部１８が“１８時”の位置を通過すると、通路４０が上昇する。第２室３６に流れ込んだ水Ｗ１の水面が、通路４０より下に位置していると、水Ｗ１は第２室３６に収容された状態が維持される。
【００３０】
ドラム１７の回転によって発電部１８が“１８時”の位置から“２１時”の位置へ公転する過程で、水Ｗ１の水面が通路４０に到達すると、第２室３６の水Ｗ１は、重力で通路４０及び収容室３４を通り、第１室３５へ流れ込む。水Ｗ１が収容室３４内を通る過程、つまり、水Ｗ１が落下する過程で、電磁誘導の法則により発電機２７が発電する。さらに、ドラム１７の回転によって発電部１８が“２１時”の位置を経由し、かつ、“１２時”の位置へ到達するまでの間に、容器２５内の水Ｗ１は全て第１室３５へ流れ込む。水Ｗ１が収容室３４を通らなくなり、かつ、タービン２６が停止すると、発電機２７は発電を終了する。
【００３１】
このように、外力でドラム１７が回転されると、発電部１８では、水Ｗ１が容器２５内を重力で移動し、水Ｗ１が収容室３４を通ってタービン２６が回転される間、水Ｗ１の運動エネルギーが、発電機２７によって電気エネルギーに変換される。なお、ドラム１７が回転されて、容器２５が“１２時”の位置から移動され、かつ、“１５時”の位置、“１８時”の位置、及び“２１時”の位置を経由して“１２時”に到達するまでの間、第１室３５内の水Ｗ１の水面は、管部３８の開口端より低位であり、かつ、第２室３６内の水Ｗ１の水面は、管部４１の開口端より低位である。したがって、ドラム１７が回転する過程で、第１室３５内の水Ｗ１が、通路３９を通って収容室３４へ流れ込むことはなく、かつ、第２室３６内の水Ｗ１が、通路４２を通って収容室３４へ流れ込むことはない。
【００３２】
さらに、ドラム１７が図１（Ａ）及び図２で時計回りＢ１で回転され、発電部１９、発電部２０及び発電部２１が、順次、異なるタイミングで“１２時”の位置から移動され、かつ、“１５時”の位置、“１８時”の位置、及び“２１時”の位置を経由して、それぞれ“１２時”に到達する。このため、発電部１９、発電部２０及び発電部２１のぞれぞれにおいて、発電部１８と同様の法則で発電を行う。
【００３３】
以上のように、重力発電機１０は、ドラム１７が外力で回転されると、容器２５内を水Ｗ１が移動する運動エネルギーを、発電機２７で電気エネルギーに変換できる。このため、重力発電機１０に外部から水を供給する貯水槽等の設備を、ドラム１７の外部に設けずに、発電機２７で発電を行うことができる。また、発電機２７での発電に必要な運動エネルギーを得られる高さへ、水Ｗ１を移動させるための設備を、ドラム１７の外部に設けずに済む。したがって、重力発電機１０における発電効率が上昇する。また、重力発電機１０の設備の増加を抑制でき、メンテナンス費用の増加、及び設置コストの増加を抑制でき、安価である。
【００３４】
さらに、発電機２７の個々の発電量は、第１室３５及び第２室３６の容積、発電機２７を構成する導電コイルの巻き数等により、任意に設定可能である。さらに、重力発電機１０全体の発電量は、発電部の数を変更することにより、任意に調整可能である。さらに、重力発電機１０は、河川にダムを設けることなく、また、溜め池が無くても発電を行うことができる。さらに、重力発電機１０は、山間部、市街地、郊外等の何れにおいても設置可能である。つまり、重力発電機１０は、電力を必要とする場所に設けることができ、送電設備の大型化を抑制できる。さらに、重力発電機１０は、設置場所が問われないためポータブル化が可能であり、利用性が広がる。
【００３５】
（実施形態２）
図４（Ａ）には、前述した重力発電機１０の実施形態１の中心線Ａ１と、発電機ユニット１５の重心Ｘ１との位置関係が示されている。中心線Ａ１に対して垂直な平面内で、重心Ｘ１は、中心線Ａ１より下に位置する。つまり、重力の作用方向で、中心線Ａ１と重心Ｘ１との間に距離Ｌ１がある。これは、４個の容器２５内の水Ｗ１が、何れも容器２５内でそれぞれ下方に位置するからである。このため、図４（Ａ）に示す発電機ユニット１５を回転させるために必要な回転エネルギーは、重心Ｘ１と中心線Ａ１とが同じ位置にある場合に発電機ユニット１５を回転させるために必要な回転エネルギーに比べて、距離Ｌ１に対応する分が多くなる。
【００３６】
重力発電機１０の実施形態２は、発電機ユニット１５を回転させるために必要な回転エネルギーを、なるべく低減するためのものであり、図５（Ａ），（Ｂ）に示されている。重力発電機１０の実施形態２において、重力発電機１０の実施形態１と同様の構成については、重力発電機１０の実施形態１と同じ符号を付してある。ドラム１７は、中心線Ａ１を中心とする軸孔４６を有する。発電部１８，１９，２０，２１は、軸孔４６の外側に等間隔で設けられている。水槽４７が設置場所１６に置かれており、水槽４７内に水Ｗ２が収容されている。そして、台座１１及び支柱１２，１３が、水Ｗ２内に配置されている。台座１１は水槽４７の底部４８に置かれている。
【００３７】
支持軸１４の外周面にローラ４９が取り付けられている。ローラ４９は、中心線Ａ３を中心として回転可能である。中心線Ａ３は、略水平である。ローラ４９は、軸孔４６に配置されており、ローラ４９の全長は、軸孔４６の全長より大きい。ローラ４９の全部は、水Ｗ２内に位置している。ドラム１７は、回転方向の略１／２程度が水Ｗ２に浸漬されている。
【００３８】
このため、ドラム１７は、アルキメデスの原理により、水Ｗ２から図５（Ａ），（Ｂ）で上向き、つまり、重力の作用方向とは逆向きの浮力Ｆ１を受ける。浮力Ｆ１を受けるドラム１７の内周面のうち、最も下に位置する箇所が、ローラ４９の外周面に押し付けられる。そして、外力がドラム１７に付与されると、前述と同様に時計回りＢ１でドラム１７が回転され、発電部１８，１９，２０，２１でそれぞれ発電が行われる。ドラム１７は、中心線Ａ１を中心として回転され、ローラ４９は、ドラム１７の回転に伴い、ドラム１７の内周面に接触した状態で転動する。つまり、ローラ４９は、ドラム１７を、中心線Ａ１を中心として回転可能な状態で保持する。
【００３９】
重力発電機１０の実施形態２において、重力発電機１０の実施形態１と同様の構成については、重力発電機１０の実施形態１と同様の作用及び機能が生じる。また、重力発電機１０の実施形態２は、ドラム１７が水Ｗ２から浮力Ｆ１を受けるため、重力の作用方向において、発電機ユニット１５の重心を、図４（Ａ）の重心Ｘ１より高くすることができる。例えば、発電機ユニット１５の重心Ｘ２を、図４（Ｂ）のように、見掛け上、中心線Ａ１と同じ位置、または、中心線Ａ１より上に位置させることができる。重力の作用方向における重心Ｘ２の位置は、ドラム１７が受ける浮力Ｆ１に応じて定まる。ドラム１７が受ける浮力Ｆ１は、水Ｗ２の水面５０からドラム１７の下端までの距離Ｌ２に応じて定まる。
【００４０】
このように、重力発電機１０の実施形態２においては、発電機ユニット１５の重心Ｘ２を、ドラム１７の中心線Ａ１と同じ位置か、または、中心線Ａ１より高い位置に設定可能である。したがって、発電機ユニット１５を回転させるために必要な回転エネルギーを、なるべく低減させることが可能である。つまり、発電機ユニット１５を回転させる回転エネルギーに対する発電量を、なるべく増加させることができ、発電効率が上昇する。また、ローラ４９が、ドラム１７の内周面に対して中心線Ａ３に沿った方向の全域で接触するため、ドラム１７の中心線Ａ１が、図示しない水平線に対して傾斜することを防止できる。したがって、容器２５内における水Ｗ１の移動が円滑に行われる。
【００４１】
（実施形態３）
重力発電機１０の実施形態３が、図６（Ａ），（Ｂ）に示されている。重力発電機１０の実施形態３は、重力発電機１０の実施形態２と同様に、図４（Ｂ）に示す発電機ユニット１５の重心Ｘ２を、中心線Ａ１と同じ位置、または、中心線Ａ１より上に位置させるためものである。重力発電機１０の実施形態３において、重力発電機１０の実施形態１、２と同様の構成については、重力発電機１０の実施形態１、２と同じ符号を付してある。
【００４２】
ドラム１７には、中心線Ａ１を中心とする環状のリブ５２が、全周に亘って設けられている。ドラム１７から中心線Ａ１に沿った方向で異なる向きに２つのリブ５２が逆向きに突出されている。２つのリブ５２の内径は同一である。支持軸１４に支持された２個のローラ４９は、中心線Ａ３に沿った方向で間隔をおいて設けられている。ドラム１７は、ローラ４９とローラ４９との間に配置されている。また、図６（Ａ），（Ｂ）に示されたドラム１７の一部は、水槽４７内の水Ｗ２に浸漬されている。このため、ドラム１７は、水Ｗ２から図６（Ａ），（Ｂ）で上向きの浮力Ｆ１を受けている。したがって、リブ５２の内周面は、２個のローラ４９の外周面にそれぞれ押し付けられる。このため、ドラム１７は、略水平な中心線Ａ１を中心として２個のローラ４９により回転可能に保持されている。なお、ドラム１７は、図５（Ａ）に示す軸孔４６を有していない。
【００４３】
そして、ドラム１７に外力が付与されて、ドラム１７が図６（Ａ）において時計回りＢ１で回転されると、発電部１８，１９，２０，２１でそれぞれ発電が行われる。ドラム１７は、中心線Ａ１を中心として回転され、ドラム１７の回転に伴い、２個のローラ４９は、リブ５２の内周面にそれぞれ接触した状態で転動する。
【００４４】
重力発電機１０の実施形態３において、重力発電機１０の実施形態１と同様の構成については、重力発電機１０の実施形態１と同様の作用、機能が生じ、かつ、同様の効果を得ることができる。また、重力発電機１０の実施形態３は、ドラム１７が水Ｗ２から浮力Ｆ１を受けるため、重力の作用方向において、発電機ユニット１５の重心を、図４（Ａ）の重心Ｘ１より高くすることができる。例えば、発電機ユニット１５の重心Ｘ２を、図４（Ｂ）のように、見掛け上、中心線Ａ１と同じ位置、または、中心線Ａ１より上に位置させることができる。したがって、発電機ユニット１５を回転させるために必要な回転エネルギーを、なるべく低減させることが可能であり、発電効率が上昇する。
【００４５】
さらに、２個のローラ４９が、中心線Ａ３に沿った方向の異なる２箇所でリブ５２にそれぞれ接触するため、ドラム１７の中心線Ａ１が、図示しない水平線に対して傾斜することを防止できる。したがって、容器２５内における水Ｗ１の移動が円滑に行われる。
【００４６】
（実施形態４）
重力発電機１０の実施形態４が、図７（Ａ），（Ｂ）に示されている。重力発電機１０の実施形態４において、重力発電機１０の実施形態１と同様の構成については、重力発電機１０の実施形態１と同じ符号を付してある。２本の支持軸１４が、水平方向に間隔をおいて設けられている。２本の支持軸１４は、ローラ５１をそれぞれ回転可能に支持している。２本のローラ５１は、中心線Ａ４を中心としてそれぞれ回転可能である。２本の中心線Ａ４は、略水平であり、かつ、重力発電機１０を真上から見て２本の中心線Ａ４は平行である。２本のローラ５１の直径は同一である。ドラム１７は、２本のローラ５１によって支持されており、ドラム１７の外周面が、２本のローラ５１の外周面にそれぞれ接触されている。２本のローラ５１は、ドラム１７の質量を受け、かつ、ドラム１７を中心線Ａ１を中心として回転可能に保持する。また、２本の中心線Ａ４と、中心線Ａ１とは平行であり、中心線Ａ１は、中心線Ａ４より上に位置する。
【００４７】
図７（Ａ），（Ｂ）における重力発電機１０の送電装置は、発電機２７の電力ケーブルは電気端子に接続される。電気端子はドラム１７の側面に、ドラム１７の回転方向に沿って環状に取り付けられる。ドラム１７の外部に通電ブラシが設けられ、電気端子と通電ブラシとが電気的に接続されている。
【００４８】
重力発電機１０の実施形態４においても、ドラム１７に外力が付与されてドラム１７が時計回りＢ１で回転される。ドラム１７が回転されると、ドラム１７の外周面と、２本のローラ５１の外周面との摩擦力により、２本のローラ５１が、図７（Ａ）で反時計回りに回転する。このため、ドラム１７は、２本のローラ５１に支持された状態に維持される。重力発電機１０の実施形態３において、重力発電機１０の実施形態１と同様の構成については、重力発電機１０の実施形態１と同様の作用、機能が生じ、かつ、同様の効果を得ることができる。
【００４９】
（補足説明）
実施形態で説明した事項の技術的意味の一例は、次の通りである。ドラム１７は、回転体の一例である。水Ｗ１は、質量体の一例である。中心線Ａ１は、回転体の中心線の一例である。
【００５０】
本実施形態で説明した重力発電機は、図面を用いて説明したものに限定されない。例えば、実施形態２を説明する図５（Ａ）において、水槽４７の正面側の壁面に、図７（Ａ）に示すローラ５１を設けて、ドラム１７を図５（Ａ）で右へ向けて押すようにすることができる。このように構成すると、ローラ４９とドラム１７の内周面とが接触する箇所（つまり、支点）を、図５（Ａ）に示されている箇所より左側に移動させることができる。このため、ドラム１７が受ける浮力を利用して、“１２時”の位置から“１８時”の位置へダウンする（移動する）発電部の比重を増やすことができる。したがって、ドラム１７の回転を更に効率的にすることができる。
【００５１】
さらに、実施形態３を説明する図６（Ａ）において、水槽４７の正面側の壁面に、図７（Ａ），（Ｂ）に示すローラ５１を設けて、ドラム１７を図６（Ａ）で右へ向けて押すようにすることができる。このように構成すると、ローラ４９とリブ５２の内周面とが接触する箇所（つまり、支点）を、図６（Ａ）に示されている箇所より左側に移動させることができる。このため、ドラム１７が受ける浮力を利用して、“１２時”の位置から“１８時”の位置へダウンする（移動する）発電部の比重を増やすことができる。したがって、ドラム１７の回転を更に効率的にすることができる。
【００５２】
さらにまた、複数の発電部は、３基以下が設けられていてもよいし、５基以上が設けられていてもよい。また、発電機は、ドラムの外部に設けられていてもよい。容器内に収容される液体は、水に代えて不凍液でもよい。不凍液は、気温が低下しても凍結せず、気温に関わりなく、容器内部における不凍液の流動性を確保できる。さらに、容器内に収容される質量体は、液体に代えて砂でもよい。すなわち、回転体の回転に伴い、容器内で移動可能な程度の粒径であり、かつ、乾燥した砂を用いることも可能である。また、各実施形態において、ドラムの回転方向は、時計回りに代えて反時計回りであっても、各発電部において、同様の作用及び機能が生じ、かつ、同様の効果を得ることが可能である。さらに、回転体は、内部中空のドラムに代えて、円板形状、フレーム形状等であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本開示の重力発電機は、水等の質量体の移動エネルギーで発電機を駆動して、電気エネルギーを得る重力発電機として利用可能である。
【符号の説明】
【００５４】
１０…重力発電機、１４…支持軸、１７…ドラム、１８，１９，２０，２１…発電部、２５…容器、２６…タービン、２７…発電機、３４…収容室、３５…第１室、３６…第２室、４７…水槽、４９，５１…ローラ、Ｗ１…水
【要約】
【課題】発電機の発電に用いられる質量体を確保でき、かつ、発電に必要な運動エネルギーを得られる高さへ、質量体を移動可能な重力発電機を提供する。
【解決手段】回転するドラム１７と、ドラム１７の回転方向に設けられた複数の発電部１８，１９，２０，２１と、を有し、複数の発電部１８，１９，２０，２１は、ドラム１７に設けた容器２５と、容器２５の内部に設けた第１室３５及び第２室３６と、第１室３５と第２室３６とをつなぐ収容室３４と、容器２５の内部に収容され、かつ、容器２５の内部を移動する水Ｗ１と、収容室３４に設けられ、かつ、水Ｗ１が移動する運動エネルギーで回転されるタービン２６と、タービン２６が回転する運動エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機と、をそれぞれ有する、重力発電機１０を設けた。
【選択図】図２【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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