| 【発明の名称】 |
小動物を使用した発電システム |
| 【発明者】 |
【氏名】加藤 学
|
| 【要約】 |
【課題】どの場所にも安価に設置できるとともに、維持費が安く、地球環境にやさしい発電システムの提供。
【解決手段】回転輪１は、所定距離（５ｃｍ〜１５ｃｍ）隔てて対向する円形の周縁枠１１，１２と、周縁枠間を連結する踏板１０と、周縁枠１２の中心に位置するボス部１３と、ボス部と周縁枠とを放射状に連結する複数のリブ１４と、ボス部に連結され、飼育室６の壁６１にベアリング６２で回動自在に支持される回転軸１５とを備える。モルモット６３が踏板１０を跨ぐ運動により回転輪１が回転する。発電機２は、小さい回転トルクで回転軸２１が回転する小さな交流発電機であり、ベルト駆動によって小プーリ２２および回転軸２１が回転すると交流電力を発電する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 中に入った小動物の運動により回転する回転輪と、該回転輪により駆動されて発電を行う発電機とを複数個設け、各発電機が発電する電力を直接、又は電力合成手段により合成して利用する、小動物を使用した発電システム。
【請求項２】 前記回転輪の回転を回転数変更手段を介して前記発電機に伝達する請求項１記載の小動物を使用した発電システム。
【請求項３】 前記発電機の発電機能を前記回転輪に組み込んだ、請求項１記載の小動物を使用した発電システム。
【請求項４】 前記発電機は、交流発電機である、請求項１乃至請求項３の何れかに記載の小動物を使用した発電システム。
【請求項５】 上記複数の小動物を二組に分け、各組における前記小動物の周囲の環境を、前記小動物が運動するのに適した状態と、休息や餌の摂取に適した状態とに所定時間毎に切り替えることを特徴とする、請求項１乃至請求項４の何れかに記載の小動物を使用した発電システム。
【請求項６】 前記小動物の所定時間毎の発電量を計測し、発電量が少ない場合には、与える餌の量を減らして発電量を維持することを特徴とする、請求項１乃至請求項５の何れかに記載の小動物を使用した発電システム。
【請求項７】 上記請求項１乃至請求項６の何れかに記載の、小動物を利用した発電システムによって得られた電力を、充電手段に蓄えるか、溶液の電気分解に使って発生する気体を溜めるか、または運動エネルギーや位置エネルギーに変換して蓄えることを特徴とするエネルギー貯蔵システム。
|
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、小動物を使用した発電システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、下記に示す発電システムが知られている。ダムに貯水した水の位置エネルギーを利用する水力発電。石油や天然ガス等の化石燃料の燃焼エネルギーを利用する火力発電。核分裂反応を利用する原子力発電。風を利用した風力発電。地熱を利用した地熱発電。太陽光を利用した太陽光発電。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の発電システムは、以下の課題を有する。水力発電は、巨額の工事費がかかるとともに、周辺地域が水没する。火力発電は、大気汚染やオゾン層の破壊を招く。原子力発電は、被爆事故の危険性が有り、放射能廃棄物が排出される。風力発電や地熱発電は、発電所を建設可能な場所が限られる。太陽光発電は、夜間に発電ができない。
【０００４】本発明の目的は、どの場所にも安価に設置できるとともに、維持費が安く、地球環境にやさしい発電システムの提供にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため、下記構成を採用した。
（１）小動物を使用した発電システムは、中に入った小動物の運動により回転する回転輪と、該回転輪により駆動されて発電を行う発電機とを複数個設け、各発電機が発電する電力を直接、又は電力合成手段により合成して利用する。
【０００６】（２）小動物を使用した発電システムは、上記（１）の構成を有し、前記回転輪の回転を回転数変更手段を介して前記発電機に伝達する。
【０００７】（３）小動物を使用した発電システムは、上記（１）の構成を有し、前記発電機の発電機能を前記回転輪に組み込んでいる。
【０００８】（４）小動物を使用した発電システムは、上記（１）〜（３）の構成を有し、前記発電機は交流発電機である。
【０００９】（５）小動物を使用した発電システムは、上記（１）〜（４）の構成を有し、上記複数の小動物を二組に分け、各組における前記小動物の周囲の環境を、前記小動物が運動するのに適した状態と、休息や餌の摂取に適した状態とに所定時間毎に切り替える。
【００１０】（６）小動物を使用した発電システムは、上記（１）〜（５）の構成を有し、前記小動物の所定時間毎の発電量を計測し、発電量が少ない場合には、与える餌の量を減らして発電量を維持する。
【００１１】（７）エネルギー貯蔵システムは、上記（１）〜（６）の小動物を使用した発電システムによって得られた電力を、充電手段に蓄えるか、溶液の電気分解に使って発生する気体を溜めるか、または運動エネルギーや位置エネルギーに変換して蓄える。
【００１２】
【作用効果】［請求項１について］回転輪は、回転輪の中に入った小動物（ハムスター、モルモット、鼠、リス等）の運動（回転輪内を走ること）により回転する。この回転輪に発電機が接続されているので、発電機が駆動されて回転し、発電する。
【００１３】各発電機が発電する電力を直接、又は電力合成手段により合成して利用する。小動物を使用した発電システムは、地球環境にやさしい。各発電機が発電する電力を電力合成手段により合成して利用する場合には、比較的安定した電力が得られる。
【００１４】［請求項２について］小動物を使用した発電システムは、回転輪の回転を回転数変更手段を介して発電機に伝達する構成である。これにより、発電機が発電するのに適した、回転数や回転トルクが得られ、効率良く発電が行える。
【００１５】［請求項３について］小動物を使用した発電システムは、発電機の発電機能を回転輪に組み込んでいる。このため、発電効率を高めることができる。
【００１６】［請求項４について］小動物を使用した発電システムの発電機は、交流発電機である。このため、小動物の気まぐれにより、回転輪の回転方向が変わって発電機の回転方向が変わっても、極性が逆転せず、発電した電力を有効に利用することができる。
【００１７】［請求項５について］上記複数の小動物を二組に分け、各組における小動物の周囲の環境を、小動物が運動するのに適した状態と、休息や餌の摂取に適した状態とに所定時間毎に切り替えている。このため、小動物を使用した発電システムは、２４時間、フル稼働で発電を行うことができる。
【００１８】［請求項６について］ハムスター、モルモット、鼠、リス等の小動物は、餌の量が多い程、所定時間内の運動量が少なくなる特性を有する。このため、小動物の所定時間毎の発電量を計測し、発電量が少なく（運動量が少ない）規定量に達しない場合には、与える餌の量を減らして運動量を増やし、発電量を維持する。また、上記の小動物は学習能力に優れ、一旦、記憶した行動パターンを繰り返す習性があるので、これを利用して、延べ回転数が一定量以上になった時点、または延べ運動時間が所定時間以上になった時点で、給餌を行う構成を採用しても良い。
【００１９】［請求項７について］エネルギー貯蔵システムは、小動物を使用した発電システムによって得られた電力を、充電手段に蓄えるか、溶液の電気分解に使って発生する気体を溜めるか、運動エネルギーや位置エネルギーに変換して蓄える。電力を運動エネルギーに変換して効率良く貯蔵する例として、例えば、現在実用化が研究されている超電導システムを利用したフライホイール等に、運動エネルギーとして貯蔵することが考えられる。これらの方法により、小動物を利用した発電システムによって得られた電力を効率良く貯蔵することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】本発明の第１実施例（請求項１、２、４、７に対応）を図１に基づいて説明する。発電システムＡは、６０基の回転輪１と、回転輪１に接続された６０基の発電機２と、各発電機２の電力を加算する電力合成器３と、バッテリ４と、バッテリ４を充電するための充電回路５とを備える。
【００２１】回転輪１は、所定距離（５ｃｍ〜１５ｃｍ）隔てて対向する円形の周縁枠１１、１２と、周縁枠１１、１２間を連結する踏板１０と、周縁枠１２の中心に位置するボス部１３と、ボス部１３と周縁枠１２とを放射状に連結する複数のリブ１４と、ボス部１３に連結され、飼育室６の壁６１にベアリング６２で回動自在に支持される回転軸１５とを備える。回転軸１５の末端には大プーリ１５１が取り付けられている。この回転輪１の周縁枠１１側は開口しているので、モルモット６３が自由に回転輪１内に入ることができ、モルモット６３が踏板１０を跨ぐ運動により回転輪１が回転する。
【００２２】本実施例では、モルモット６３を６０匹にしている。これらのモルモット６３は、６０基の回転輪１を設置した運動エリアと、休息や餌を摂取するための集団住居エリアとを自由に往来し、主に夜間に発電を行う。
【００２３】発電機２は、小さい回転トルクで回転軸２１が回転する小さな交流発電機であり、ベルト駆動によって小プーリ２２および回転軸２１が回転すると交流電力を発電する。
【００２４】電力合成器３は、複数の発電機２が出力する交流電力を加算して合成する回路である。充電回路５は、電力合成器３が出力する加算された電力を用いてバッテリ４を充電する回路である。
【００２５】本実施例の発電システムＡは、モルモット６３が運動を行う夜間（夜９時〜午前５時）において、常時、約２０匹のモルモット６３が発電に寄与し、２０ｗ／ｈの電力を発電することができた。この発電システムＡは、何処にも安価に設置でき、維持費が安く、地球環境にやさしいという利点がある。
【００２６】つぎに、本発明の第２実施例（請求項１、２、４、７に対応）を図２に基づいて説明する。発電システムＢは、発電機能を有する１２０基の発電回転輪７と、発電回転輪７の発電電力を加算する電力合成器３と、バッテリ４と、バッテリ４を充電するための充電回路５とを備える。なお、昼間は、複数のソーラーパネル４１が発電した電力によりバッテリ４を充電している。また、小動物として、１２０匹のハムスター６４を使用している。
【００２７】発電回転輪７は、ハムスター６４が跨ぐ各踏板７１の外側に永久磁石７２を配設し、円筒状のケーシング７３で回転する部分を包囲してなる。そして、鉄心７４に巻回したコイル７５を、永久磁石７２と対向する様にケーシング内７３に配設している。
【００２８】この発電回転輪７の一端側は開口しているので、ハムスター６４が自由に発電回転輪７内に入ることができ、ハムスター６４が踏板７１を跨ぐ運動により発電回転輪７が回転し交流電力を出力する。そして、稼働中の発電回転輪７が出力する交流電力を電力合成器３が加算して合成する。
【００２９】なお、昼間はハムスター６４が発電回転輪７を回さないので、本実施例では、複数のソーラーパネル４１を使用して太陽光発電を行い、昼間にもバッテリ４を充電している。
【００３０】本実施例の発電システムＢは、ハムスター６４が運動を行う夜間（夜９時〜午前５時）において、常時、約４０匹のハムスター６４が発電に寄与し、５０ｗ／ｈの電力を発電することができた。また、昼間は、ソーラーパネル４１により、６０ｗ／ｈの電力を発電することができた。
【００３１】この発電システムＢは、何処にも安価に設置でき、維持費が安く、地球環境にやさしいという利点がある。また、２４時間の発電が可能である。
【００３２】つぎに、本発明の第３実施例（請求項１、３、４、７に対応）を図３に基づいて説明する。発電システムＣは、発電システムＢと同様の発電回転輪７を１２０基使用している。また、小動物として、交配や遺伝子技術等を利用して体力を強化した１２０匹のマウスを使用している。
【００３３】８１は整流器であり、発電回転輪７が発電する交流電流を整流するために設けられている。水槽８２内には、３０％のＫＯＨ水溶液８３が入れられ、正極８４（Ｎｉ）、負極８５（Ｆｅ）が配設されている。なお、水槽８２および整流器８１は、それぞれ、１２０基設けられている。
【００３４】マウスの運動により発電回転輪７が回転すると、交流電力が発電し、整流器８１で直流にされ、水槽８２内の水を電気分解する。断続的に行われる水の電気分解により、正極８４側で酸素が発生し、負極８５側で水素が発生する。
【００３５】そして、各水槽８２で発生した酸素および水素をボンベ９１、９２に蓄え、燃料電池９の酸化剤および燃料にしている。燃料電池９は、電解液（ＫＯＨ水溶液）９３、多孔質電極９４、９５、およびガス室９６、９７を有し、Ｈ2 ＋（１／２）Ｏ2 →Ｈ2 Ｏの反応により、直流の電力を安定して発生する。
【００３６】この発電システムＣは、電力合成器３が不要であり、且つ、酸素および水素がボンベ９１、９２に蓄えられているので、２４時間、発電を行うことができる。また、地球環境にやさしい。
【００３７】本発明は、上記実施例以外に、つぎの実施態様を含む。
ａ．第１実施例や第２実施例において、複数の小動物を二組に分け、各組における小動物の周囲の環境を、小動物が運動するのに適した状態（暗い状態）と、休息や餌の摂取に適した状態（明るい状態）とに所定時間毎に切り替える様にしても良い。具体的には、暗幕で覆ったり、照明を点灯させる（請求項５に対応）。また、分ける組数は三組以上であっても良い。例えば、複数の小動物を三組に分け、三交代で運動させても良い。
【００３８】ｂ．第１、２、３実施例において、小動物の運動時間内（夜間）の発電量を計測し、発電量が少ない場合には、休息時間（昼間）に与える餌の量を減らして発電量を維持する様にしても良い（請求項６に対応）。
【００３９】ｃ．小動物の飼育を管理する職員の数を減らすため、餌や水の自動給仕や排泄物の処理を自動で行うのが望ましい。
ｄ．発電した電力は、発電所内で使用しても良く、売電しても良い。
ｅ．発電機は、直流発電機であっても良いが、この場合には、回転輪が一方向にしか回らない様にするか、ダイオードを使うか、一方向側回転の場合にのみ発電機の回転軸が駆動される一方向クラッチを使用する必要がある。
【００４０】ｆ．一台の発電機を複数の回転輪の回転力で駆動する様にしても良い。但し、この場合には、回転輪が所定方向に回る状態でのみ回転輪から回転トルクが発電機側に伝達する構成にする必要がある。
【００４１】ｇ．比較的大きなトルクで回転する発電機２の場合には、回転軸２１に大プーリを配設し、回転軸１５に小プーリを配設しても良い。
ｈ．回転輪から発電機への回転力の伝達は、ベルト駆動以外に、ギヤ等を介して行っても良い。
|
| 【出願人】 |
【識別番号】５９６０１３１４３
【氏名又は名称】加藤電機株式会社
|
| 【出願日】 |
平成１２年６月９日（２０００．６．９） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８００４５
【弁理士】
【氏名又は名称】石黒 健二
|
| 【公開番号】 |
特開２００１−３５５５６７（Ｐ２００１−３５５５６７Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年１２月２６日（２００１．１２．２６） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−１７３６５８（Ｐ２０００−１７３６５８） |
|