Способ генерирования мощности
Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - обеспечение накопления природной энергии и извлечения природной энергии, когда это необходимо, для генерирования мощности. Способ генерирования мощности включает в себя этап накопления потенциальной энергии и этап генерирования мощности. На этапе накопления потенциальной энергии вторые объекты переносятся с низкого места на высокое место с использованием вращательного усилия вращающегося тела, которое приводится во вращение кинетической энергией, вырабатываемой, когда первый объект, который в природе находится на высоком месте, падает. На этапе генерирования мощности генератор мощности приводится в действие путем использования кинетической энергии, вырабатываемой, когда второй объект падает. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к способу генерирования мощности, в частности путем преобразования всей или части кинетической энергии объекта, который находится в природе на высоким месте, в потенциальную энергию и затем использования этой потенциальной энергии для генерирования мощности в желаемое время.
Уровень техники
В последние годы из-за аварии с утечкой радиации на атомной электростанции, вызванной Великим восточно-японским землетрясением, тенденция к возвращению к генерированию мощности с использованием природной (первичной) энергии усилилась.
Что касается способа генерирования мощности с использованием природной энергии, то в прошлом были предложены следующие примеры. Например, как показано в публикации патентной заявки Японии 2011-91986, был предложен способ, состоящий в дроблении крутой горы и генерировании мощности с использованием потенциальной энергии горной массы при ее перемещении в низкое место. Например, как показано в публикации патентной заявки Японии 2010-275992, был предложен способ вращения ковшового конвейера с использованием силы тяжести воды и выталкивающей силы пузырька воздуха для вращения зубчатого колеса и передачи вращательного усилия зубчатого колеса на генератор мощности для генерирования мощности. Например, как показано в публикации патентной заявки Японии H11-266553, был предложен способ, состоящий в подъеме объекта значительной массы и удерживании его гидравлическим подъемником с использованием природной энергии, такой как энергия ветра или энергия волн, для накопления потенциальной энергии и преобразования этой потенциальной энергии в кинетическую энергию, когда это необходимо, для генерирования энергии.
Список цитируемых источников
Патентная литература
Патентный документ 1: Публикация патентной заявки Японии H11-266553.
Патентный документ 2: Публикация патентной заявки Японии 2010-275992.
Патентный документ 3: Публикация патентной заявки Японии 2011-91986.
Сущность изобретения
Техническая проблема
Однако в вышеописанном «способе дробления крутой горы» и «способе использования силы тяжести воды и выталкивающей силы пузырька воздуха» отсутствует концепция накопления энергии. С другой стороны, в вышеописанном «способе использования гидравлического подъемника», хотя энергия может быть накоплена, величина энергии, подлежащей накоплению, ограничена рабочими характеристиками гидравлического подъемника.
Настоящее изобретение обеспечивает способ генерирования мощности, предоставляющий возможность накопления природной энергии без специфических ограничений и предоставляющий возможность, что извлечения этой природной энергии, когда это необходимо, для генерирования мощности.
Решение проблемы
Способ генерирования мощности согласно одному аспекту настоящего изобретения содержит этап накопления потенциальной энергии и этап генерирования мощности. На этапе накопления потенциальной энергии вторые объекты перемещаются с низкого места на высокое место путем использования вращательного усилия вращающегося тела, которое приводится во вращение кинетической энергией, вырабатываемой, когда падает первый объект, который в природе находится на высоком месте. На этапе генерирования мощности генератор мощности приводится в действие путем использования кинетической энергии, вырабатываемой, когда падают вторые объекты.
В этом способе генерирования мощности, пока первый объект находится на высоком месте, упомянутое множество вторых объектов может быть перемещено с низкого места на высокое место без каких-либо специфических ограничений для накопления природной энергии падения объекта, а генератор мощности может быть приведен в действие падением вторых объектов с надлежащим распределением по времени. Следовательно, благодаря использованию этого способа генерирования мощности природная энергия может быть накоплена без каких-либо специфических ограничений, и мощность может быть сгенерирована путем извлечения природной энергии, когда это необходимо.
Заметим, что в этом способе генерирования мощности предпочтительно, чтобы на этапе накопления потенциальной энергии вторые объекты перемещались с низкого места на высокое место путем использования части вращательного усилия вращающегося тела, которое приводится во вращение кинетической энергией, вырабатываемой, когда падает первый объект; в то же время генератор мощности может быть приведен в действие путем использования остатка вращательного усилия. Таким образом, мощность всегда можно генерировать в любое время дня или ночи.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 - схема, показывающая состояние, в котором кинетическая энергия, вырабатываемая падением воды, преобразуется в потенциальную энергию согласно системе генерирования мощности по варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 2 - схема, показывающая состояние, в котором мощность генерируется путем использования накопленной потенциальной энергии согласно системе генерирования мощности по варианту осуществления настоящего изобретения.
фиг. 3 - схема, показывающая систему генерирования мощности согласно примеру (E) другого варианта осуществления;
фиг. 4 - вид в перспективе ковша, показанного на фигурах 1-3.
Описание вариантов осуществления
Компоненты системы генерирования мощности
Система 100 генерирования мощности по варианту осуществления настоящего изобретения в основном образована ковшовым конвейером 200, разъединителем 300, генератором 400 мощности и электрическими вилочными погрузчиками 500а, 500b, как показано на фиг. 1 и фиг. 2. Далее эти компоненты раскрываются более подробно.
(1) Ковшовый конвейер
Ковшовый конвейер 200 размещен на стороне ниже по потоку в направлении потока воды WR, которая течет из озера LK в реку RV. Ковшовый конвейер 200 в основном образован ковшом 210, бесконечной цепью EC, верхним зубчатым колесом 220 и нижним зубчатым колесом 230.
Как показано на фиг. 4, ковш 210 представляет собой контейнер, имеющий приблизительно кубическую форму и решетчатую крышку 215. А именно, верхняя сторона ковша 210 открыта. Одна боковая сторона ковша 210 соединена с бесконечной цепью EC. В частности, как показано на фиг. 1, открытая сторона ковша 210 обращается вверх с одной стороны и обращается вниз с другой стороны. Заметим, что в настоящем варианте осуществления с бесконечной цепью EC соединено множество ковшей 210, как показано на фиг. 1. Вдобавок, шаг решетки решетчатой крышки 215 меньше размера упоминаемого ниже по тексту груза WT, так что груз WT не проходит через решетчатую крышку 215.
Между верхним зубчатым колесом 220 и нижним зубчатым колесом 230 образована бесконечная цепь EC.
Верхнее зубчатое колесо 220 и нижнее зубчатое колесо 230 сцеплены с бесконечной цепью EC соответственно на верхней стороне и нижней стороне. Заметим, что как верхнее зубчатое колесо 220, так и нижнее зубчатое колесо 230 не соединены с источником привода. Вдобавок, нижнее зубчатое колесо 230 соединено с валом SF1 со стороны ковшового конвейера через не проиллюстрированную червячную передачу. Таким образом, когда нижнее зубчатое колесо 230 вращается, вал SF1 со стороны ковшового конвейера вращается вокруг своей оси.
(2) Разъединитель
Как показано на фиг 1 и фиг. 2, разъединитель 300 механически соединяет и разъединяет вал SF1 со стороны ковшового конвейера с/от вала SF2 со стороны генератора мощности.
(3) Генератор мощности
Генератор 400 мощности представляет собой генератор мощности общего назначения. В настоящем варианте осуществления этот генератор не ограничен каким-либо конкретным образом.
(4) Электрический вилочный погрузчик
Электрические вилочные погрузчики 500а, 500b размещены соответственно на стороне выше по ходу и стороне ниже по ходу ковшового конвейера 200. Заметим, что в данном варианте осуществления электрические вилочные погрузчики 500а, 500b приводятся в движение крупногабаритной вторичной батареей, которая заряжается электроэнергией, вырабатываемой генератором 400 мощности.
Способ функционирования системы генерирования мощности
Система 100 генерирования мощности по настоящему варианту осуществления может принимать два состояния, то есть, состояние накопления потенциальной энергии и состояние генерирования мощности. Далее подробно раскрываются операции системы 100 генерирования мощности в каждом состоянии.
(1) Состояние накопления потенциальной энергии
В состоянии накопления потенциальной энергии, как показано на фиг. 1, разъединитель 300 механически разъединяет соединение между валом SF1 со стороны ковшового конвейера и валом SF2 со стороны генератора мощности. В этом состоянии, если вода WR течет из реки RV в ковш 210, ковш 210 увлекается вниз за счет падения воды WR, затем бесконечная цепь EC начинает вращаться, и соответственно, вращаются верхнее зубчатое колесо 220 и нижнее зубчатое колесо 230. Когда следующий ковш 210 перемещается к позиции падения воды WR, вода WR течет в упомянутый следующий ковш 210 для вращения бесконечной цепи EC аналогичным образом. Вышеописанное состояние повторяется, и бесконечная цепь EC, верхнее зубчатое колесо 220 и нижнее зубчатое колесо 230 непрерывно вращаются. Заметим, что вода WR, текущая в ковш 210, выливается вниз в позиции, непосредственно ниже нижнего зубчатого колеса 230, поскольку открытая сторона ковша 210 обращается вбок. Вдобавок, как показано на фиг. 1, при перемещении ковша 210 с нижней стороны к верхней стороне открытая сторона ковша 210 обращается вниз, то есть стенка дна ковша 210 обращается вверх.
Во время вращения бесконечной цепи EC, как описано выше по тексту, груз WT помещается на противоположную сторону стенки дна ковша 210 электрическим вилочным погрузчиком 500b на стороне ниже по потоку в направлении падающей воды, груз WT снимается с ковша 210 электрическим вилочным погрузчиком 500а на стороне выше по потоку в направлении падающей воды, и груз WT складируют в высоком месте. Таким образом, энергия падения воды накапливается в виде потенциальной энергии.
(2) Состояние генерирования мощности
В состоянии генерирования мощности, как показано на фиг. 2, разъединитель 300 механически соединяет вал SF1 со стороны ковшового конвейера с валом SF2 со стороны генератора мощности. В этом состоянии, если на решетчатую крышку 215 ковша 210 помещают груз WT электрическим вилочным погрузчиком 500а на стороне выше по потоку в направлении падающей воды, ковш 210 увлекается вниз за счет падения груза WT, бесконечная цепь EC начинает вращаться, и надлежащим образом вращаются верхнее зубчатое колесо 220 и нижнее зубчатое колесо 230. Когда следующий ковш 210 достигает места загрузки груза WT, на решетчатую крышку 215 следующего ковша 210 снова электрическим вилочным погрузчиком 500а помещается другой груз WT, и бесконечная цепь EC вращается. Вышеописанное состояние повторяется для непрерывного вращения бесконечной цепи EC, верхнего зубчатого колеса 220 и нижнего зубчатого колеса 230. Таким образом, вращательное усилие нижнего зубчатого колеса 230 передается на генератор 400 мощности через вал SF1 со стороны ковшового конвейера, разъединитель 300 и вал SF2 со стороны генератора мощности, и генерируется мощность. Заметим, что груз WT, помещенный на решетчатую крышку 215 ковша 210, снимается с ковша в месте рядом с нижним зубчатым колесом электрическим вилочным погрузчиком 500b на стороне ниже по потоку в направлении падающей воды, и груз WT складируется в низком месте.
Особенность системы генерирования мощности согласно варианту осуществления
(1)
В системе 100 генерирования мощности согласно настоящему варианту осуществления энергия падения воды WR может быть накоплена в виде потенциальной энергии путем использования падения воды WR, текущей в реке RV, и генератор 400 мощности может быть приведен в действие падением груза WT с надлежащим распределением по времени. Таким образом, благодаря использованию системы 100 генерирования мощности потенциальная энергия может быть накоплена без специфических ограничений, и эта потенциальная энергия может быть извлечена, когда это необходимо, для генерирования энергии.
| Таблица 1 | ||||
| Общий объем притока (м3/с) | Общий объем расхода воды (м3/с) | Объем аккумулирования воды (км3) | Отношение аккумулирования воды (%) | Отношение аккумулирования воды (%) |
| 78,40 | 82,85 | 6410 | 62,10 (производительность по воде для технических целей) |
32,10 (действительная производительность) |
Между тем, таблица 1 показывает объем расхода воды, выпускаемой из дамбы Amagase с 19:00:00 по 19:00:01 21 июня 2011 года (общий объем расхода воды, информация, распространенная по Интернету Министерством земельных ресурсов, инфраструктуры, транспорта и туризма). В Японии перед сезоном дождей, пока вода выпускается с платины Amagase, существует риск прорыва плотины и обрушения здания, вызываемый, например, затоплением или оползнем. Из таблицы 1 видно, что объем расхода воды за 1 секунду вышеописанного периода составляет 82,8 тонны. Объем расхода воды за 1 месяц, вычисленный из вышеупомянутых данных, составляет 214617600 тонн (82,8 тонны × 60секунд × 60 минут × 24 часа × 30 дней). Нерасчетливо не использовать такой большой объем непрерывно текущей воды. Таким образом, такой большой объем воды может быть эффективно использован посредством использования способа генерирования мощности согласно настоящему изобретению. Хотя на сегодняшний день отказ от использования атомных электростанций видится проблематичным, автор настоящего изобретения считает, что эта проблема может быть решена путем эффективного использования упомянутого природного ресурса. Обычно говорят, что на земле технологически невозможно накапливать электрическую энергию (на переменном токе), используемую в домах в настоящее время. Однако, невозможное станет возможным благодаря использованию способа генерирования мощности согласно настоящему изобретению. Другими словами, путем использования способа генерирования мощности согласно настоящему изобретению, потенциальная энергия может постоянно и неограниченно накапливаться, и мощность может генерироваться немедленно в любой момент времени. Здесь «постоянно и неограниченно» означает, что с помощью энергии, излучаемой солнцем, происходят дожди, и потенциальная энергия дождевой воды, задержанной на высоком месте, может быть преобразована в потенциальную энергию груза WT и накоплена.
(2)
В системе 100 генерирования мощности согласно варианту осуществления электрические вилочные погрузчики 500а, 500b приводятся в движение крупногабаритной вторичной батареей, которая заряжается электрической энергией, вырабатываемой генератором 400 мощности. Таким образом, мощность может генерироваться путем использования только природной энергии.
Примеры других вариантов осуществления
(А)
В системе 100 генерирования мощности согласно предыдущему варианту осуществления разъединитель находится в разъединенном состоянии в состоянии накопления потенциальной энергии. Однако разъединитель может быть соединен постоянно или периодически. Таким образом, часть энергии падающей воды WR может быть использована для генерирования мощности, а другая часть этой энергии может быть использована для накопления потенциальной энергии. В результате мощность может всегда генерироваться в любое время дня или ночи.
(В)
В системе 100 генерирования мощности согласно предыдущему варианту осуществления накапливается потенциальная энергия, а мощность генерируется путем использования воды, текущей в реке RV. Однако вместо воды WR может быть использована земля, камни или снег с вершины горы. В таком случае предпочтительно, чтобы ковшовый конвейер 200 был выполнен с наклоном вдоль поверхности горы. Таким образом, вдобавок к вышеописанным эффектам, может быть выполнена планировка поверхности.
(С)
В системе 100 генерирования мощности по предыдущему варианту осуществления используется разница высот с рекой RV. Однако вместо этого может быть использована разница высот с дамбой.
(D)
В системе 100 генерирования мощности согласно предыдущему варианту осуществления для переноса груза WT используется электрические вилочные погрузчики 500а, 500b. Однако вместо этого может быть использован вилочный погрузчик, оборудованный бензиновым двигателем.
(E)
Хотя в предыдущем варианте осуществления об этом не говорилось, в качестве системы генерирования мощности может быть использована система 100А генерирования мощности, показанная на фиг. 3. Система 100А генерирования мощности в основном аналогична системе 100 генерирования мощности согласно предыдущему варианту осуществления за исключением следующих моментов: (i) вместо воды WR используется земля или снег; (ii) ковшовый конвейер 200В, используемый только для земли или снега, и ковшовый конвейер 200А, используемый для переноса груза и генерирования мощности, обеспечены вместе; (iii) между нижним зубчатым колесом 230 и верхним зубчатым колесом 220 ковшового конвейера 200А, используемого для переноса груза и генерирования мощности, обеспечено промежуточное зубчатое колесо 250, сцепленное с бесконечной цепью EC; (iv) между ковшовым конвейером 200В, используемым только для земли или снега, и ковшовым конвейером 200А, используемым для переноса груза и генерирования мощности, обеспечен разъединитель 300А; (v) генератор 400 мощности соединен с промежуточным зубчатым колесом 250; и (vi) для уборки земли или снега используется электрический экскаватор. Что касается компонентов, совпадающих с компонентами системы 100 генерирования мощности по предшествующему варианту осуществления, то для них использованы одинаковые ссылочные позиции, и их объяснения опущены.
Ковшовый конвейер 200В, используемый только для земли или снега, в основном образован из ковшей 210, бесконечной цепи EC, верхнего зубчатого колеса 220 и нижнего зубчатого колес 230, как показано на фиг. 3. Ковшовый конвейер 200В в основном аналогичен ковшовому конвейеру 200 по предыдущему варианту осуществления.
В состоянии накопления потенциальной энергии разъединитель 300А находится в соединенном состоянии и находится в разъединенном состоянии в состоянии генерирования мощности. Так же как в системе 100 генерирования мощности по предыдущему варианту осуществления, между генератором 400 мощности и промежуточным зубчатым колесом 250 может быть размещен другой разъединитель.
Так же как электрические вилочные погрузчики 500а, 500b, электрический экскаватор 550 приводится в движение крупногабаритной вторичной батареей, которая заряжается электрической энергией, вырабатываемой генератором 400. Заметим, что вместо электрического экскаватора 550 может быть использован экскаватор, оборудованный бензиновым двигателем.
Список ссылочных позиций
100, 100А - система генерирования мощности;
200, 200А, 200В - ковшовый конвейер;
210 - ковш;
215 - решетчатая крышка;
220 - верхнее зубчатое колесо;
230 - нижнее зубчатое колесо;
250 - промежуточное зубчатое колесо;
300, 300А - разъединитель;
400 - генератор мощности;
500а, 500b - электрические вилочные погрузчики
550 - электрический экскаватор;
EC - бесконечная цепь;
WR - вода;
WT - груз.
1. Способ генерирования мощности, содержащий:
этап накопления потенциальной энергии, состоящий в приведении в движение ковшового конвейера посредством использования вращательного усилия вращающегося тела, которое приводится во вращение кинетической энергией, вырабатываемой, когда первый объект, который находится в природе на высоком месте, падает, и непрерывном переносе множества вторых объектов с низкого места на высокое место; и
этап генерирования мощности, состоящий в приведении в действие генератора мощности путем использования кинетической энергии вторых объектов с надлежащим распределением по времени, причем кинетическая энергия генерируется за счет падения вторых объектов, при этом
ковшовый конвейер соединен с генератором мощности через разъединитель,
причем разъединитель механически соединяет и отсоединяет ковшовый конвейер с/от генератора мощности,
на этапе накопления потенциальной энергии ковшовый конвейер механически отсоединяется от генератора мощности посредством разъединителя, движущая сила ковшового конвейера, вырабатываемая за счет падения первого объекта, не передается в генератор мощности, а множество вторых объектов непрерывно переносится с низкого места на высокое место, и
на этапе генерирования мощности ковшовый конвейер механически соединяется с генератором мощности посредством разъединителя, и движущая сила ковшового конвейера, вырабатываемая за счет падения вторых объектов, передается в генератор мощности для приведения в действие генератора мощности.
2. Способ генерирования мощности по п. 1, в котором
на этапе генерирования мощности вторые объекты переносятся в ковшовый конвейер посредством электрического вилочного погрузчика, приводимого в движение электричеством, вырабатываемым генератором мощности.
3. Способ генерирования мощности, содержащий:
этап накопления потенциальной энергии, состоящий в приведении в движение ковшового конвейера посредством использования вращательного усилия вращающегося тела, которое приводится во вращение кинетической энергией, вырабатываемой, когда первый объект, который находится в природе на высоком месте, падает и непрерывном переносе множества вторых объектов с низкого места на высокое место; и
этап генерирования мощности, состоящий в приведении в действие генератора мощности путем использования кинетической энергии вторых объектов с надлежащим распределением по времени, причем кинетическая энергия генерируется за счет падения вторых объектов, при этом
ковшовый конвейер состоит из первого ковшового конвейера, соединенного с генератором мощности, и второго ковшового конвейера, соединенного с первым ковшовым конвейером через разъединитель,
причем разъединитель механически соединяет и отсоединяет первый ковшовый конвейер с/от второго ковшового конвейера,
на этапе накопления потенциальной энергии первый ковшовый конвейер механически соединяется со вторым ковшовым конвейером посредством разъединителя, движущая сила второго ковшового конвейера, вырабатываемая за счет падения первого объекта, передается в первый ковшовый конвейер, и множество вторых объектов непрерывно переносится с низкого места на высокое место первым ковшовым конвейером, и
на этапе генерирования мощности первый ковшовый конвейер механически отсоединяется от второго ковшового конвейера посредством разъединителя, движущая сила первого ковшового конвейера, вырабатываемая за счет падения вторых объектов, не передается во второй ковшовый конвейер, и генератор мощности приводится в действие первым ковшовым конвейером.
4. Способ генерирования мощности по п. 3, в котором
на этапе генерирования мощности вторые объекты переносятся в первый ковшовый конвейер посредством электрического вилочного погрузчика, приводимого в движение электричеством, вырабатываемым генератором мощности.
5. Способ генерирования мощности по п. 3 или 4, в котором
первый объект представляет собой землю, камень или снег с вершины горы, и
второй ковшовый конвейер выполнен с наклоном вдоль поверхности горы.
6. Способ генерирования мощности по п. 5, в котором
на этапе накопления потенциальной энергии первый объект переносится во второй ковшовый конвейер посредством электрического вилочного погрузчика, приводимого в движение электричеством, вырабатываемым генератором мощности.
