WO2013140672A1 - 電力供給システム - Google Patents

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沼澤　英司
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FOTORADA CORP
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    • Y02T70/50—Measures to reduce greenhouse gas emissions related to the propulsion system
    • Y02T70/5218—Less carbon-intensive fuels, e.g. natural gas, biofuels
    • Y02T70/5236—Renewable or hybrid-electric solutions

Definitions

  • the present invention relates to a power supply system for generating and supplying power using potential energy.
  • wind turbine generators rotate a windmill with wind power and generate electric power by a generator connected to the windmill.
  • the wind power generator has a problem that the output power depends on wind power and cannot obtain stable power.
  • a large propeller is required to convert wind power into rotational force as efficiently as possible, there is a drawback that it cannot be easily installed anywhere. For this reason, wind power generation was considered unsuitable for the idea of digesting energy locally.
  • Patent Document 1 that uses a head wind generated during traveling of a vehicle or a ship
  • a wind power generator [Patent Document 2] that uses a traveling wind generated during the travel of the vehicle
  • Patent Document 3 Although it involves consumption of fuel and raw materials for traveling and sailing, it can be evaluated as one step closer to the local digestion of energy.
  • the problem to be solved by the present invention lies in the expansion of variations in local production and digestion of energy. In other words, regardless of whether the system is newly installed or existing, it can contribute to the local production and digestion of energy if it can be generated by making minimal changes to the system. Here is the origin of the inventor's idea.
  • roller coasters roller coasters
  • a non-powered vehicle such as a roller coaster has a corresponding potential energy when it is at a high place. It is true that the corresponding energy (eg electricity) is used to lift the roller coaster to a height (to obtain potential energy).
  • traveling when this roller coaster falls toward a low place, or when it falls in the opposite direction toward the other high place with the momentum when passing through the low place (hereinafter collectively referred to as traveling) If it is regarded as an opportunity for power generation, it is possible to expand variations in the local digestion of energy.
  • traveling If it is regarded as an opportunity for power generation, it is possible to expand variations in the local digestion of energy.
  • the present invention has been made from such a viewpoint.
  • the power supply system according to the first aspect of the present invention includes at least a low place and a high place that is higher in the direction of gravity than the low place.
  • B a wind turbine generator with an impeller provided on the traveling body, and a power output end provided on the wind power generation mechanism, and the impeller directly or indirectly by traveling wind generated by traveling of the traveling body. It is characterized in that the power generated by rotating can be extracted from the power supply end.
  • the low and high positions of the traveling rail are relative. If a high place is higher than a certain low place and there is a higher place at a higher place than that high place, the high place is lower than a higher place.
  • the impeller may be inside or outside the traveling body as long as it can receive the traveling wind necessary for power generation. To efficiently generate power, the number of impellers, the installation direction and angle, the number of vehicles, and the chassis and body. The number of shape rails and lanes can be flexibly supported.
  • the traveling body is transported to a high place by the transport device A.
  • a traveling body in a high place acquires potential energy for a low place.
  • the traveling body travels on a traveling rail toward a low place while converting potential energy into kinetic energy.
  • the traveling body receives resistance from the traveling wind.
  • the traveling wind rotates the impeller.
  • the rotation of the impeller drives the wind power generation mechanism to generate power.
  • the power generated by the wind power generation mechanism can be taken out from the power output end.
  • the electric power taken out from the power output terminal may be charged in a charger installed inside or outside the traveling body, or supplied to the outside through a rail or the like.
  • the power supply system according to the first aspect of the present invention (hereinafter referred to as the system according to the first aspect of the present invention) is a power supply rail (third rail) or an overhead power transmission line parallel to the power output end and the traveling rail or the traveling rail. Are electrically connected to each other so that electric power can be taken out from the traveling rail or the power supply rail. If the traveling body is equipped with a charger, the electrode of the charger and the traveling rail or the power feeding rail may be connected in parallel.
  • the power supply system according to the invention of claim 2 (similarly, the system of claim 2 as appropriate) is the system of claim 1, wherein the wind power generation mechanism takes in the travel wind intake and the travel A power generation air passage having a normal air discharge port for discharging the traveling wind taken in from the wind intake port to the outside of the vehicle, and the impeller is disposed in the power generation air passage and is taken in from the traveling air intake port. It is configured to rotate in response to wind.
  • the traveling body in addition to the operation effect of the system of claim 1, since the power generation wind path and the impeller are present inside the traveling body, the traveling body can be made compact. Further, since the traveling wind can be concentrated on the power generation wind path, the energy of the traveling wind can be effectively utilized. In other words, since the wind speed of the traveling wind increases due to concentration, the impeller rotates faster by that amount, thereby contributing to effective use of energy.
  • a power supply system (Characteristics of Claim 3)
  • a system according to the third aspect as appropriate) is the system according to any one of the first to second aspects, wherein the non-powered traveling body travels through a plurality of wheels.
  • the wheel power generation mechanism is connected to at least one (or a plurality of) of the wheels so as to be capable of generating power, and the generated power is generated from the power output end of the wheel power generation mechanism. It is configured to be removable.
  • a power supply system according to a fourth aspect of the present invention is the system according to any one of the first to third aspects, wherein the non-powered traveling body is a roller coaster. It is characterized by that.
  • An electric power supply system includes a traveling rail provided with at least one low place and a high place in a position higher than the low place in the direction of gravity.
  • a non-powered traveling body installed on the traveling rail so as to be able to travel via wheels, a transport device A and B for transporting the non-powered traveling body to the high place, and a generator rotationally connected to the wheels.
  • a power output end provided in the power generator, wherein the power generated by rotating the power generator by rotation of the wheel can be taken out from the power supply end.
  • the traveling body is transported to a high place by the transport device A.
  • a traveling body in a high place acquires potential energy for a low place.
  • the traveling body travels on a traveling rail toward a low place while converting potential energy into kinetic energy.
  • the wheels drive the generator to generate power, and the power generated by the generator can be taken out from the power output end.
  • the electric power taken out from the electric power output terminal may be charged in a charger installed outside or inside the traveling body, or supplied to the outside through a rail or the like.
  • the power supply method according to the invention described in claim 6 (Characteristics of the invention described in claim 6) is a wind power generator with an impeller provided on a non-powered vehicle that travels by converting given potential energy into kinetic energy. Electricity is generated by rotating the impeller of the mechanism by traveling wind generated by rail traveling of the non-powered traveling body.
  • the traveling body when the traveling body at a high place and given potential energy releases the traveling body here, the traveling body converts the positional energy into kinetic energy while lowering the position on the rail. Drive towards.
  • the traveling body receives resistance from the traveling wind.
  • the traveling wind rotates the impeller.
  • the rotation of the impeller drives the wind power generation mechanism to generate power.
  • the power generated by the wind power generation mechanism can be taken out from the power output end.
  • the electric power taken out from the power output terminal may be charged in a charger installed inside or outside the traveling body, or supplied to the outside through a rail or the like.
  • variations in local digestion of energy can be expanded.
  • the system regardless of whether the system is newly installed or not, it can contribute to the local production and production of energy because power is generated by making minimal changes to the system.
  • FIG. It is a schematic plan view of a power supply system.
  • (8-shaped rail) Side view showing the height difference of the rail for traveling It is a top view of a non-powered traveling object. It is a side view of a non-powered traveling body.
  • 2 is a schematic view of a transport device A.
  • FIG. It is a schematic plan view of a power supply system. (Threaded rail)
  • the power supply system 1 (hereinafter referred to as the supply system 1 as appropriate) includes a traveling rail 3 or a traveling rail 6 and a non-powered traveling body 5, a transport device A51, a transport device B7 and a blade.
  • a car 9, a wind power generation mechanism 11, a power output end 13, a wheel power generation mechanism 11a, and a power output end 13a are first provided.
  • the power supply rail 4 and the charger 15 are provided as necessary.
  • it demonstrates individually.
  • the traveling rail 3 or the traveling rail 6 is constituted by two parallel rails and is laid on the track 2.
  • the base of the traveling body 5 that is relatively easy to balance and requires a simple structure is basically two rails in parallel, but if necessary, the left and right sides of the traveling body 5 and the ceiling part mesh with wheels provided at predetermined positions. It will not prevent you from laying like this.
  • the traveling rail 3 and the traveling rail 6 unless otherwise specified indicate generic names of two bottom rails.
  • the traveling rail 3 or the traveling rail 6 (hereinafter, abbreviated as a rail as appropriate)
  • the rail 3 or the track 2 on which the rail 6 is laid is included unless otherwise specified.
  • the track 2 shown in FIGS. 1, 2, and 6 is displayed to be smaller than the size of the traveling body 5. This is for displaying according to the size of the paper.
  • the figure-eight rail 3 has at least one low point and a high point in the gravitational direction from the low point between the start point and the end point.
  • the shape is 8 in plan view, and has a height difference as shown in FIG. After going down and up from the highest point 3a to the middle point 3e3b3e3c3e3d, heading to the lowest point 3f, going from the lowest point 3f to the transfer start point 3g and continuing from the transfer start point 3g to the highest point 3a as the transfer end point. It is inclined.
  • symbol 4 shown in FIG. 3 points out the rail for electric power feeding (it shows with the dashed-two dotted line) laid in parallel with the rail 3 between the two rails 3 (it may be along the outside of the rail 3).
  • the first plurality of traveling bodies 5 transported to the highest place 3a by the transport device A51 travel in a specific lane, and switch a switching point used when a train or the like changes the traveling direction at a predetermined position. Thus, it is possible to sequentially move to adjacent lanes.
  • the transport device A51 may be installed in at least one lane.
  • the arc that is the orbit is reduced and decelerated, reaches the center point 6g that is the starting point of the conveying device A51, and is again conveyed to the highest point 6a by the conveying device A51 and travels.
  • the rail 6 that repeats is also included.
  • the number of lanes can be increased by the switching point 8.
  • the transfer device B7 is not necessary. The following description is based on the rail 3 for convenience.
  • the transport device B7 is a device that removably transports the traveling body 5 at the transport start point 3g to the highest place 3a at a higher position.
  • the present embodiment is configured by a belt conveyor driven by a charger or the like charged up to the previous day.
  • the wheels of the traveling body 5 continue to rotate on the rail 3 even when being transported to the transport device B7.
  • the traveling body 5 transported to the highest place 3a by the transport device B7 obtains potential energy for the lower place 3e.
  • the conveying device B7 releases the traveling body 5 at the highest point 3a.
  • the released traveling body 5 travels on the rail 3 while converting the potential energy it has into kinetic energy.
  • the non-powered traveling body 5 uses the chassis portion 21 and the body portion 25 as its base members.
  • the traveling body 5 is not equipped with power for traveling.
  • kinetic energy converted from potential energy becomes energy at the time of power generation.
  • the chassis member 21 is basically composed of a leading chassis portion 21a and a succeeding chassis 21b following the leading chassis portion 21a. Although at least one succeeding chassis 21b is sufficient, a plurality of succeeding chassis 21b may be used.
  • the number of subsequent chassis is three vehicles: a subsequent chassis 21b equipped with a wind power generation mechanism and 21c to 21d equipped with a wheel power generation mechanism.
  • connection knitting of only a wind power generation mechanism or a connection knitting of only a wheel power generation mechanism there is a connection knitting of only a wind power generation mechanism or a connection knitting of only a wheel power generation mechanism.
  • the head portion is formed into a streamlined shape with low air resistance.
  • the rear end in the traveling direction of the leading chassis portion 21a and the front end in the same direction of the subsequent chassis 21b are connected by a joint 22.
  • the joint 22 has a connection structure such that when the traveling body 5 changes the traveling direction up, down, left and right, the subsequent chassis portion 21b with respect to the leading chassis portion 21a can follow this change.
  • the joint 22 is also used for connection between the subsequent chassis 21b and the subsequent chassis 21c, and between the subsequent chassis 21c and the subsequent chassis 21d.
  • a plurality of wheels 23 are attached to both the front chassis portion 21a and the subsequent chassis 21b to 21d so as to rotate on the rail 3 on both sides.
  • the body part 25 is composed of a head body part 25a and subsequent body parts 25b to 25d.
  • the head body portion 25a corresponds to the head chassis portion 21a
  • the subsequent body portions 25b to 25d correspond to the subsequent chassis 21b to 21d, respectively.
  • the body parts are connected through a bellows structure 26.
  • the connection by the bellows structure 26 allows to follow the change in the running direction of the top, bottom, left and right like the joint 22 due to its flexible elasticity, and the air tightness prevents the air taken in the body from leaking to the outside as much as possible. It is to do.
  • wings and weights for obtaining a down force, a yaw control rotary blade, and the like are provided inside and outside the body as required. 3 and 4, each vehicle has four wheels, but is not limited to four wheels.
  • the power generation mechanism 11 is mounted on the leading chassis portion 21a and the subsequent chassis portion 21b, and is configured to be able to generate power by traveling wind w (see FIG. 4) generated by traveling of the traveling body 5.
  • the power generation mechanism 11 includes a bullet-shaped head portion 27 mounted on the leading chassis 21a, an impeller 9 mounted on the trailing chassis portion 21b, the generator 12, the chassis portion 21, and the body portion 25.
  • the road 29 is schematically configured. First, the power generation air passage 29 will be described.
  • the power generation air passage 29 is formed with the traveling wind intake port 31 opening at the front end in the traveling direction of the front body portion 25a as the starting point, passing through the rear body portions 25b and 25c, and the rear end of the rear body portion 25d as the end point. . That is, the traveling wind w taken from the traveling wind intake 31 passes through the power generation air passage 29 and is discharged to the outside from the normal passage outlet 33.
  • the impeller 9 is arranged so as to efficiently receive and rotate the traveling wind w.
  • the output shaft of the impeller 9 is attached so as to rotate integrally with the rotor of the generator 11. With these combinations, the rotation of the impeller 9 rotates the rotor of the generator 11 (inside the generator 11), and the generated power can be taken out from the power output end 13 of the generator 11.
  • the installation direction and angle of the impeller can be flexibly supported.
  • each of the subsequent chassis 21c and 21d is equipped with a wheel power generation mechanism 11a instead of the wind power generation mechanism 11.
  • the wheel power generation mechanism 11a includes a generator 12a, a wheel 23, and a gear box 24 disposed between the power generation mechanism 12a and the wheel 23. That is, the wheel 23 and the rotor of the generator 12a (not visible inside the generator 12a) are rotationally connected, and the rotation of the wheel 23 caused by running on the rail 3 causes the generator 12a to generate power.
  • the power generated by the generator 12a can be taken out from the power output end 13a.
  • the charger 15 can be detachably mounted on each of the subsequent chassis 21c and 21d as necessary.
  • the power generated by the generator 12 and the power generated by the generator 12a can be charged in the charger 15, respectively.
  • the traveling body 5 at the highest point 3a shown in FIG. 1 When the traveling body 5 at the highest point 3a shown in FIG. 1 is released from the restraint by the transport device A51, it passes the intermediate points 3b to 3d on the rail 3 to the lowest point 3f while converting its own potential energy into kinetic energy. Drive towards. After passing through the lowest point 3f, it rises due to inertia and reaches the conveyance start point 3g while obtaining new potential energy. After the transfer start point 3g, the traveling body 5 is transferred to the highest point 3a by the transfer device B7. Thus, the traveling of the traveling body 5 is completed. The same running is repeated as necessary. In this embodiment, the descent and the rise are each four times, but other cycles are also conceivable.
  • the traveling wind w is taken into the power generation air passage 29 of the traveling body 5.
  • the taken traveling wind w rotates the impeller 9.
  • the rotation of the impeller 9 causes the generator 12 to generate power, and the generated power is supplied to the charger 15 via the power output end 13 or supplied to the outside via the rail 4 for power feeding or the like.
  • the rotation of the wheel 23 accompanying the traveling of the traveling body 5 causes the generator 12a to generate power, and the generated power is similarly charged via the power output end 13 or supplied to the outside.
  • the transfer device A51 is schematically constituted by a large-diameter tank 53, a small-diameter tank 55, a lifting arm 59, and a connecting tank 57 that connects the large-diameter tank 53 and the small-diameter tank 55, and is filled with oil or the like.
  • the elevating arm 59 is adapted to expand and contract (elevate and lower) with respect to the small-diameter tank 55 by hydraulic pressure or the like.
  • On the liquid surface of the large-diameter tank 53 is a large-diameter plate 53a.
  • a small-diameter plate 55a and a part of the traveling rail 3 (track) (referred to as 3h) are attached to the upper end of the elevating arm 59.
  • the small-diameter plate 55a has a small diameter so as not to be submerged in the ground more than necessary. It is wider than the bottom area of the tank.
  • the large-diameter plate 53a can park several cars, and the weight can be adjusted by taking in and out the cars.
  • the steady state of the conveying device A51 is a state where the traveling body 5 is at the ground level as shown in FIG.
  • the traveling rail 3 is configured such that a part of the highest point 3a can be removed, and a hydraulic lifting arm 59 that is in close contact with the lower portion of the removable part (hereinafter referred to as the removal part 3h) satisfies the following inequality 1. Sometimes it rises and the traveling body 5 on it rises up to the highest point 3a.
  • Inequality 1 Weight of traveling body 5 + weight of small diameter plate 55a + weight of part 3h of traveling rail ⁇ weight of X cars + weight of large diameter plate 53a Further, when it is desired to lower the traveling body 5, that is, when it is desired to return to the steady state, the following inequality 2 is satisfied.
  • Inequality 2 Weight of car [X-1] stand + weight of large diameter plate 53a ⁇ weight of traveling body 5 + weight of small diameter plate 55a + weight of part 3h of traveling rail Further, when the lifting arm 59 is pulled down after releasing the traveling body, the following inequality 3 is satisfied.
  • the power supply system described above can also be realized by diverting existing equipment. That is, it is possible to generate electric power using potential energy by providing a so-called roller coaster with the impeller provided in the traveling body described above and sliding on the rail. Furthermore, for example, when a play equipment such as a roller coaster is closed, closed, suspended, etc., part or all of the equipment of the roller coaster may be diverted or diverted to the power supply system according to the present invention. included.

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Abstract

　発電機を搭載した発電専用のローラーコースター等及びそのレール等を建設し、そのローラーコースター等に位置エネルギーを与え、そのローラーコースター等が、与えられた位置エネルギーを運動エネルギーさらに電気エネルギーに転換させることによって発電を可能にする電力供給システム。

Description

電力供給システム
　本発明は、位置エネルギーを利用して電力を発生させ供給するための電力供給システムに関する。
　近年、風力発電装置は風車を風力によって回転させ、この風車に連結した発電機によって電力を発生させるものである。ところが風力発電装置は、出力される電力が風力に依存され安定した電力を得ることができないといった問題がある。また、風力をなるべく効率よく回転力に変換するために大掛かりなプロペラを必要とするため、どこにでも簡単に設置できるものではないという欠点もある。このため風力発電は、エネルギーの地産地消化の考えにそぐわないとされていた。
　そこで、車輌、船舶の走行、航行時に発生する向かい風を利用した風力発電機〔特許文献１〕や、同じく車輌走行時に発生する走行風を利用する風力発電機〔特許文献２〕が提案されている。また、風力発電機を備えた車輌において、発生する走行風の一部を逃すことにより無用な風圧を避けようとする試みもなされている。〔特許文献３〕走行、航行するための燃料や原料の消費を伴うが、エネルギーの地産地消化に一歩近づくものとして評価できる。
特開２０１１－１４４７９４号公報 特開２０１１－１５７８６５号公報 特開２０１０－１５０９８６号公報
　本発明が解決しようとする課題は、エネルギーの地産地消化のバリエーション拡大にある。すなわち、システムが新設であると既設であるとを問わず、とくに既設の場合はシスムに最小限の変更を加えることにより発電できるようにすればエネルギーの地産地消化に貢献できる。ここに、発明者の発想の原点がある。
　エネルギーの地産地消化のバリエーション拡大のための鋭意研究を重ねた発明者は、既存システム流用の－態様として、ローラーコースター（ジェットコースター）の流用を思ついた。ローラーコースターのような無動力走行体は、高所にある時相応の位置エネルギーを持っている。ローラーコースターを高所にひきあげるために（位置エネルギーを得るために）相応のエネルギー（たとえば電気）が使われることは事実である。しかし、このローラーコースターが低所に向かって落下するとき、また、低所を通過したときの勢いで他の高所に向かって逆方向への落下（以下総称して走行という）するときなどを発電の機会として捉えれば、エネルギーの地産地消化のバリエーションを拡大することができる。本発明はそのような観点からなされた。その詳しい内容については項を改めて説明する。
　なお、いずれかの請求項に記載した発明を説明するに当たって行う用語の定義等は、発明カテゴリーの記載順の違いなどに関わらず、その性質上可能な範囲において他の請求項に記載した発明にも適用されるものとする。
（請求項１記載の発明の特徴）
　請求項１記載の発明に係る電力供給システム（以下、適宜請求項１のシステムという）は、低所と当該低所よりも重力方向高い位置にある高所とを少なくとも－箇所（複数箇所でもよい）ずつ備える走行用レールと、当該走行用レール上に走行可能に設置した無動力走行体（以下、単に走行体という。）と、当該走行体を当該高所へ搬送するための搬送装置A，Bと当該走行体に設けた羽根車付き風力発電機構と当該風力発電榛構に設けた電力出力端とを含み、当該走行体の走行により発生する走行風により直接的もしくは間接的に当該羽根車を回転させて発電した電力を当該電力供給端から取り出し可能に構成したことを特徴とする。
　走行用レールの低所と高所とは相対的である。ある低所に比べて高い箇所が高所になり、その高所よりも高い箇所にさらなる高所が存在するなら、その高所はさらなる高所に比べ低所となる。なお、羽根車は発電に必要な走行風を受けられる位置であれば、走行体の内部でも外部でもよく、効率よく発電するために羽根車の数や設置方向や角度、車輌の台数シャーシやボディの形状レールや車線の本数はフレキシブルに対応できるものとする。
　請求項１のシステムによれば搬送装置Aによって走行体が高所に搬送される。高所にある走行体は低所に対し位置エネルギーを獲得する。ここで走行体を解放すると、走行体は位置エネルギーを運動エネルギーに転換しながら走行用レール上を低所に向かって走行する。走行に際して走行体は走行風の抵抗を受ける。走行風は羽根車を回転させる。羽根車の回転は風力発電機構を駆動して発電させる。
　風力発電機構が発電した電力は、電力出力端から取り出すことができる。電力出力端から取り出した電力は走行体内外に設置した充電器に充電したり、レールなどを介して外部に供給してもよい。
　請求項１記載の発明に係る電力供給システム(以下適宜請求項１のシステムという)は前記電力出力端と前記走行用レールまたは前記走行用レールと並行する給電用レール（サードレール）または架空送電線とが電気的に接続してあり前記走行用レールまたは当該給電用レールから電力をとりだせるように構成してあることを特徴とする。走行体が充電器を搭載しているなら、その充電器の電極と走行用レールまたは給電用レールとを並列接続しておいてもよい。
（請求項２記載の発明の特徴）
　請求項２記載の発明に係る電力供給システム（似下、適宜請求項２のシステムという）は、請求項１のシステムであって前記風力発電機構は走行風を取り込む走行風取込口と当該走行風取込口から取り込んだ走行風を車外に排出する順路排出口とを有する発電風路とを含み、前記羽根車は前記発電風路内に配置され、前記走行風取込口から取り込んだ走行風を受けて回転するように構成してあることを特徴とする。
　請求項２のシステムによれば、請求項１記載のシステムの作用効果に加え、発電風路と羽根車が走行体内部に存在するので、走行体をコンパクト化することができる。また、発電風路に走行風を集中させることができるので、走行風のエネルギーを有効に活用することができる。つまり、走行風は集中によって風速が速くなるので、その分、羽根車を速く回転させ、エネルギーの有効活用に貢献する。
（請求項３記載の発明の特徴）
　請求項３記載の発明に係る電力供給システム（以下、適宜請求項３のシステムという）は、請求項１から２いずれかのシステムであって前記無動力走行体は複数の車輪を介して前記走行用レール上に設置してあり、当該車輪のうち、少なくとも一個（複数個でもよい）の車輪に車輪発電機構を発電可能に接続してあり、当該車輪発電機構が有する電力出力端から発電電力を取り出し可能に構成してあることを特徴とする。
　請求項３のシステムによれば、請求項１から２のシステムの作用効果に加え、風力発電機構による電力供給に加え、車輪発電機構による電力供給が可能になる。
（請求項４記載の発明の特徴）
　請求項４記載の発明に係る電力供給システム（以下、適宜請求項４のシステムという）は、請求項１から３いずれかのシステムであって前記無動力走行体はローラーコースター(ジェットコースター)であることを特徴とする。
　請求項４のシステムによれば、請求項１から３いずれかのシステムの作用効果に加え、既存のインフラを活用できる点に利点が生まれる。つまり、これまで述べてきた風力発電機構等をローラーコースターの車輌に設けることにより走行レールなどの既存インフラをそっくり利用して発電システムを構築することができる。車輌の改良や新規製造のための費用はかかるが、走行レールなどは既存のものをそのまま流用すれば足りるので、たいへん経済的である。
（請求項５記載の発明の特徴）
　請求項５記載の発明に係る電力供給システム(以下、適宜請求項５のシステ
ムという)は低所と当該低所よりも重力方向高い位置にある高所とを少なくとも一箇所ずつ備える走行用レールと、当該走行用レール上に車輪を介して走行可能に設置した無動力走行体と当該無動力走行体を当該高所へ搬送するための搬送装置A、Bと当該車輪と回転連結した発電機と当該発電機に設けた電力出力端とを含み、当該車輪の回転により当該発電機を回転させて発電した電力を当該電力供給端から取りだし可能に構成したことを特徴とする。
　請求項５のシステムによれば、搬送装置Aによって走行体が高所に搬送される。高所にある走行体は低所に対し位置エネルギーを獲得する。ここで、走行体を解放すると走行体は位置エネルギーを運動エネルギーに転換しながら走行用レール上を低所に向かって走行する。走行に際して車輪は発電機を駆動して発電させる、発電機が発電した電力は電力出力端から取り出すことができる。電力出力端から取り出した電力は、走行体内外に設置した充電器に充電したり、レールなどを介して外部に供給してもよい。
（請求項６記載の発明の特徴）
　請求項６記載の発明に係る電力供給方法（以下、適宜請求項６の方法という）は、与えられた位置エネルギーを運動エネルギーに転換して走行する無動力走行体に設けた羽根車付き風力発電機構の当該羽根車を当該無動力走行体のレール走行によって生じる走行風に
より回転させて発電することを特徴とする。
　請求項６の方法によれば、高所にあり、位置エネルギーを与えられた走行体は、ここで走行体を解放すると、走行体は位置エネルギーを運動エネルギーに転換しながら、レール上を低所に向かって走行する。走行に際して走行体は走行風の抵抗を受ける。走行風は羽根車を回転させる。羽根車の回転は風力発電機構を駆動して発電させる。風力発電機構が発電した電力は、電力出力端から取り出すことができる。電力出力端から取り出した電力は走行体内外に設置した充電器に充電したり、レールなどを介して外部に供給してもよい。
　本発明によれば、エネルギーの地産地消化のバリエーションを拡大することができる。すなわち、システムの新設既設を問わず、特に既設の場合はシステムに最小限の変更を加えることにより発電するのでエネルギーの地産地消化に貢献できる。
電力供給システムの概略平面図である。（８の字レール） 走行用レールの高低差を示す側面図 無動力走行体の平面図である。 無動力走行体の側面図である。 搬送装置Aの概略図である。 電力供給システムの概略平面図である。(ネジ形レール）
　各図を参照しながら、発明を実施するための形態（以下、本実施形態という）について説明する。図１，３及び５に示すように電力供給システム１（以下、適宜供給システム１という）は、走行用レール３または走行用レール６と無動力走行体５、搬送装置A５１、搬送装置B７と羽根車９と、風力発電機構１１と電力出力端１３、車輪発電機構１１aと電力出力端１３aとをまず備えている。その上で走行用レールで給電できないときは給電用レール４と必要に応じて充電器１５とをそなえている。以下、個別に説明する。
　図１及び２または６に示すように走行用レール３または走行用レール６は２本の並行レールによって構成してあり、軌道２の上に敷設してある。比較的バランスがとりやすくシンプルな構造で足りる走行体５の底部に平行２本のレール方式が基本だが、必要に応じて走行体５左右の側面や天井部それぞれ所定の位置に設けた車輪と噛み合うように敷設することも妨げない。以後の記載で特に断らないときの走行用レール３、走行用レール６は底部２本のレールの総称を示すものとする。また、単に走行用レール３または走行用レール６（以下、適宜レールと略称する。）と示したとき、特別の言及がなければ、レール３またはレール６が敷設された軌道２を含むものとする。なお、図１、２及び６に示す軌道２は走行体５の大きさに対し、締小して表示してある。紙面の大きさに合わせて表示するためである。
（８の字レールの構成）
　８の字レール３はその始点から終点までの間に低所と当該低所よりも重力方向高所とを少なくとも一箇所ずつ備えている。具体的には図１に示すように平面視８の字になっていて、図２に示すような高低差を備えている。最高所３aから中間点３e３b３e３c３e３dと下降と上昇を繰り返した後最低所３fに向かい、最低所３fから搬送始点３gに至り、搬送始点３gから搬送終点となる最高所３aに連続し、この問は上り傾斜になっている。軌道２（レール３）を平面視８の字に構成したのは循環しながら連続的に発電を可能とするためであるが８の字以外の形状をとることを妨げるものではない。
　なお、図３に示す符号４は２本のレール３間に、レール３と平行に敷設（レール３の外に沿わせてもよい。）した給電用レール（２点鎖線で示す。）を指す。搬送装置A５１によって最高所３aまで搬送された複数の走行体５は最初の一台は特定の車線を走行し、所定の位置で、電車等が進行方向を変えるときに使用する切替ポイントを切り替えることにより順次隣接する車線への移動を可能にすることができる。これにより搬送装置A５１は最低一車線に対して設置すればよいことになる。
その他のレールの構成
　図６を参照しながら説明する。たとえば巨大なネジを逆さまに置いた状態の頂点すなわち最高所６aまで搬送装置A５１によって搬送された走行体５が当該最高所６aから６b６c６dとネジの目に沿う形で、地上である底辺に広がりながら下降し、地上の通過点６eに到達すると同時に軌道である弧を縮小、減速しながら搬送装置A５１の搬送始点である中心点６gに到達、再び搬送装置A５１によって最高所６aに搬送され、走行を繰り返す、というレール６も含まれる。本実施形態では切替ポイント８により車線数を増やせるようになっている。レール６を採用したときは、搬送装置B７は不要となる。以下の説明は便宜上レール３に基づくものとする。
搬送装置Ｂの構成
　図１に示すように搬送装置B７は、搬送始点３gにある走行体５をより高所にある最高所３aへ解放可能に搬送する装置である。他の方式でもよいが、本実施形態では前日までに充電した充電器等によって駆動するベルトコンベア一によって構成した。搬送装置B７に搬送されているときもレール３上を走行体５の車輪は回転し続ける。搬送装置B７によって最高所３aに搬送された走行体５は低所３eに対して位置エネルギーを得る。搬送装置B７は最高所３aにおいて走行体５を解放するようになっている。解放された走行体５は持っている位置エネルギーを運動エネルギーに変換しながらレール３上を走行する。
無動力走行体の概略構成
　図１，３及び４を参照しながら説明する。無動力走行体５（以下、単に走行体５という）は、シャーシ部２１とボディ部２５をそのベース部材とする。走行体５は走行のための動力を搭載していない。後述するように位置エネルギーから変換した運動エネルギーが発電時のエネルギーとなる。シャーシ部材２１は先頭シャーシ部２１aと先頭シャーシ部２１aに後続する後続シャーシ２１bとから基本構成してある。後続シャーシ２１bは少なくとも一輌あれば足りるが、複数輌としてもよい。本実施形態では後続シャーシの数を風力発電機構搭載の後続シャーシ２１b及び車輪発電機構搭載の２１cから２１dの３輌とした。他の実施形態として風力発電機構のみの連結編成または車輪発電機構のみの連結編成があり、車輪発電機構連結編成の場合は先頭部を空気抵抗の少ない流線形の形状にする。先頭シャーシ部２１aの進行方向後端と後続シャーシ２１bの同方向前端はジョイント２２によって連結してある。ジョイント２２は走行体５が上下左右に進行方向を変化させたときに先頭シャーシ部２１aに対する後続シャーシ部２１bが、この変化に追随できるような連結構造になっている。後続シャーシ２１bと後続シャーシ２１c、後続シャーシ２１cと後続シャーシ２１dとのそれぞれの間の連結も、上記ジョイント２２を用いている。先頭シャーシ部２１aと後続シャーシ２１bから２１dのそれぞれには両側に複数の車輪２３が、レール３上で回転するように取り付けてある。ボディ部２５は、先頭ボディ部２５aと後続ボディ部２５bから２５dとから構成してある。先頭ボディ部２５aは先頭シャーシ部２１aに後続ボディ部２５bから２５dは後続シャーシ２１bから２１dにそれぞれ対応している。ボディ部同士の連結はジャバラ構造２６を介して連結する。ジャバラ構造２６による連結はその自在な伸縮性によりジョイント２２と同様に上下左右の走行方向の変化に追従可能にするためと、その密閉性によりボディ内部に取り込んだ空気をなるべく外部へ漏らさないようにするためである。また、ボディの内外にダウンフォースを得るためのウイングや重り、ヨーコントロール回転羽根等を必要に応じて設けるものとする。図３及び図４では車輌一輌につき４輪の構成となっているが４輪に限定するものではない。
風力発電機構の構成
　図３及び４に風力発電機構（以下、発電機構１１という）を示す。発電機構１１は先頭シャーシ部２１aと後続シャーシ部２１bに搭載してあり、走行体５の走行によって発生する走行風w(図４参照）によって発電可能に構成してある。すなわち、発電機構１１は先頭シャーシ２１aに搭載された砲弾型の先頭部２７と後続シャーシ部２１bに搭載された羽根車９と発電機１２とシャーシ部２１とボディ部２５により包囲形成された発電風路２９とにより概略構成されている。まず発電風路２９について説明する。発電風路２９は、先頭ボディ部２５aの進行方向先端に開口する走行風取込口３１を始点とし、後続ポディ部２５b及び２５ｃを抜けて後続ボディ部２５dの後端を終点として形成してある。すなわち走行風取込口３１から取り入れられた走行風wは発電風路２９を通過して順路排出口３３から外部へ排出されるようになっている。
　上記した発電風路２９内において、走行風wを効率よく受風して回転するように羽根車９を配してある。羽根車９の出力軸は発電機１１のローターと一体回転するように取り付けてある。これらの組み合わせにより羽根車９の回転が発電機１１のローター（発電機１１の内部にある。）を回転させ、発電機１１の電力出力端１３から発電電力を取り出せるようになっている。羽根車の設置方向、角度等はフレキシブルに対応できるものとする。
　一方、後続シャーシ２１cと２１dのそれぞれには、風力発電機構１１の代わりに車輪発電機構１１aを搭載してある。車輪発電機構１１aは発電機１２aと、車輪２３と、発電機構１２aと車輪２３との間に配したギヤボックス２４により構成してある。すなわち車輪２３と発電機１２aのロータ（発電機１２aの内部で見えない）が回転連結してあり、レール３上の走行による車輪２３の回転が発電機１２aに発電を行わせる。発電機１２aの発電電力は電力出力端１３aから取り出せるようになっている。
　後続シャーシ２１cと２１dのそれぞれには、充電器１５を必要に応じて取り外し可能に搭載することができる。発電機１２の発電電力と発電機１２aの発電電力はそれぞれ充電器１５に充電できるようになっている。
本実施形態の作用効果
　図１及び２を参照しながら、本実施形態の作用効果について説明する。図１に示す最高所３aにある走行体５は搬送装置A５１による拘束から解放されると自身が持つ位置エネルギーを運動エネルギーに変換しながらレール３上を中間地点３bから３dを抜け最低所３fに向かって走行する。最低所３fを通過すると、慣性によって上り、新たに位置エネルギーを得ながら搬送始点３gに到達する。搬送始点３gを過ぎて走行体５は搬送装置B７によって最高所３aに搬送される。これで、走行体５の走行が一巡する。必要に応じて同じ走行が繰り返される。本実施形態では下降と上昇をそれぞれ４回ずつとしているが、それ以外のサイクルも考えられるものとする。
　この走行の間、走行体５の発電風路２９内に走行風wが取り込まれる。取り込まれた走行風wは羽根車９を回転させる。羽根車９の回転は発電機１２に発電を行わせ、その発電電力は電力出力端１３を介して充電器１５に充電または給電用レール４等を介して外部へ供給される。一方、走行体５の走行に伴う車輪２３の回転は発電機１２aに発電を行わせ、その発電電力は同様に電力出力端１３を介して充電又は外部へ供給される。
　このように電力供給システム１によれば、走行体５が得た位置エネルギーを使って発電することができる。
搬送装置Ａの変形例
　図５を参照しながら搬送装置A５１の変形例について説明する。搬送装置A５１は大径槽５３、小径槽５５、昇降アーム５９、大径槽５３と小径槽５５とを連結する連結槽５７とから概略構成してあり、中には油等を充填してある。昇降アーム５９は小径槽５５に対し油圧等により伸縮（昇降）するようになっている。大径槽５３の液面の上には大径板５３aがうかんでいる。昇降アーム５９の上端には小径板５５aおよび走行用レール３（軌道）の一部（これを３hと呼ぶ）が取り付けられていて、小径板５５aは必要以上に地中に潜っていかないように小径槽の底面積よりも広くしてある。大径板５３aは車を数台駐車できるようになっていて、車の出し入れにより重量を調整できる。
　搬送装置A５１の作用について説明する。搬送装置A５１の定常状態は、図５に示すように走行体５が地上レベルにある状態である。走行レール３は最高所３aの一部を取り外し可能に構成してあり、その取り外し可能部分（以下、取り外し部分３hという）の下部に密着した油圧式等の昇降アーム５９は次の不等式１が成り立つときに上昇して、その上にある走行体５を最高所３aまでおしあげる。
 
不等式１：走行体５の重量＋小径板５５aの重量＋走行用レールの一部３hの重量<車Ｘ台の重量＋大径板５３aの重量
 
　また走行体５を引き下げたいときすなわち定常状態に戻したいときは次の不等式２を満たすようにする。
 
不等式２：車〔Ｘ－１〕台の重量＋大径板５３aの重量＜走行体５の重量＋小径板５５aの重量＋走行用レールの一部３hの重量
 
　また、走行体を解放した後昇降アーム５９を引き下げるときは次の不等式３を満たすようにする。
 
不等式３：大径板５３aの重量＜小径板５５aの重量＋走行用レールの一部３hの重量
 
　また大径槽５３の底面積は小径槽５５の底面積の数倍あるので、パスカルの原理により小径板５５aの上昇する距離は大径板５３aの下降する距離の数倍にすることができる。
既存設備の流用
　上述した電力供給システムは、既存設備を流用することにより実現することも可能である。すなわち、いわゆるローラーコースターに上記した走行体が備える羽根車等を備えさせ、レール上を滑走させることにより位置エネルギーを利用した発電が可能となる。さらに、たとえば、ローラーコースターのような遊戯用具が閉演や休園、稼動休止等である場合に、そのローラーコースターの一部または全部の設備を、本発明に係る電力供給システムに流用もしくは転用することも含まれる。
１　電力供給システム　　　　
２　軌道　　　　　　　　　　
３　走行用レール（８の字形レール）
４　給電用レール
５　無動力走行体（走行体）
７　搬送装置B
９　羽根車
１１　風力発電機構（発電機構）
１１a　車輪発電機構（発電機構）
１２　発電機
１２a　発電機
１３　電力出力端
１３a　電力出力端
１５　充電器
２１　シャーシ部
２１a　先頭シャーシ
２１b　後続シャーシ
５３a　大径板
５５a　小径板
５５　小径槽
５７　連結層
５９　昇降アーム
W　走行風
３h　レール取り外し部分
２１c　後続シャーシ
２１d　後続シャーシ
２２　ジョイント
２３　車輪
２４　ギヤボックス
２５　ボディ部
２５a　先頭ボディ部
２５b～ｄ　後続ボディ部
２６　ジャバラ構造
２７　先頭部
２９　発電風路
３１　走行風取込口
３３　順路排出口
５１　搬送装置A
５３　大径槽
６　ネジ形レール
８　切替ポイント
 

Claims (6)

  1. 　低所と当該低所よりも重力方向高い位置にある高所とを少なくとも－箇所ずつ備える走行用レールと当該走行用レール上に走行可能に設置した無動力走行体と当該無動力走行体を当該高所へ搬送するための無動力搬送装置又は必要に応じ動力付き搬送装置と当該無動力走行体に設けた羽根車つき風力発電機構と当該風力発電機構に設けた電力出力端とを含み、当該無動力走行体の走行により発生する走行風により直接的もしくは間接的に当該羽根車を回転させて発電した電力を当該電力出力端と電気的に接続した当該走行用レールまたは当該走行用レールと並行する給電用レールまたは架空送電線から取り出し可能に構成したことを特徴とする電力供給システム。
  2. 　前記風力発電機構は走行風を取り込む走行風取込口と当該走行風取込口から取り込んだ走行風を車外に排出する順路排出口とを有する発電風路とを含み前記羽根車は当該発電風路内に配置され、当該走行風取込口から取り込んだ走行風を受けて回転するように構成してあることを特徴とする請求項１記載の電力供給システム。
  3. 　前記無動力走行体は複数の車輪を介して前記走行用レール上に設置してあり、当該車輪のうち、少なくとも一個の車輪に車輪発電機構を発電可能に接続してあり、当該車輪発電機構が有する電力出力端から発電電力を取り出し可能に構成してあることを特鞍とする請求項１又は２いずれか記載の電力供給システム。
  4. 　前記無動力走行体はローラーコースターであることを特徴とする請求項１から３記載の電力供給システム。
  5. 　低所と当該低所よりも重力方向高い位地にある高所とを少なくとも一箇所ずつ備える走行用レールと当該走行用レール上に車輪を介して走行可能に設置した無動力走行体(ローラーコースターを含む。)と当該無動力走行体を当該高所へ搬送するための無動力搬送装置又は必要に応じ動力付き搬送装置と、当該車輪と回転連結した発電機と、当該発電機に設けた電力出力端とを含み、当該車輪の回転により当該発電機を回転させて発電した電力を当該電力出力端と電気的に接続した当該走行用レール又は当該走行用レールと並行する給電用レール又は架空送電線から取り出し可能に構成してあることを特徴とする電力供給システム。
  6. 　与えられた位置エネルギーを運動エネルギーに転換して走行する無動力走行体に設けた羽根車付き風力発電機構の当該羽根車を当該無動力走行体のレール走行によって生じる走行風により回転させて発電した電力を、当該発電機に設けた電力出力端と電気的に接続した当該走行用レール又は当該走行用レールと並行する給電用レール又は架空送電線から取り出し可能に構成してあることを特徴とする電力供給システム。
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