「人類が早急に挑戦し地球環境改善に取り組むべき具体的課題」を考案しました。
■提案とお願い
百姓の発想が水資源から安定した自然エネルギーの取得方法を考案し、その実用化に取り組みつつ地球環境改善及びCo2の削減方法の提案をするものであります。
人類が挑戦して得なければならない画期的なエネルギーです。
資金・人材も無く無農薬で野菜を作り続ける百姓には夢の実現には時間が掛かりすぎます。
この様な状況下、本考案に共感し応援して頂ける方は、内容をご確認のうえ弊社商品のご購入をお願い申し上げます。
商品のご購入を頂きますことは、皆様方が健康野菜を手にすると同時に本考案への実用化に向けた協力、参加、応援をして頂くことになります。そして、何よりも私に挑戦する勇気と資金を与えてくれます。
■内容
地球環境改善及びCo2の削減方法の具体的方法と提案
１・水資源により現在使用されている化石エネルギーから自然エネルギーに変える。
１・自然エネルギーを取得する事により地球温暖化の原因であるCO2の削減をする。
１・解け続ける氷河対策。
１・食料や緑を豊かにする。
１・大洪水を抑制する。
１・水素エネルギーの使用で水の浄化
上記６項目を改善する事により悪化する地球環境の改善を図る。
■１ 水資源により現在使用されている化石エネルギーを自然エネルギーに変える。
水は、地球上において自然の力で大量に最も低いところから最も高いところに位置エネルギーを移動でき、位置エネルギーから運動エネルギーに変えられる唯一の液体であります。そして、この水の循環活動が地球上の生命体を作り上げている全てです。悪化する地球環境の改善を図る為には、この大量にある水の循環活動からエネルギーを得るようにして化石エネルギーから自然エネルギーに変換させるべきであります。
幸いにもこの日本国は、雨水に恵まれ水道の整備が整いすべての家庭に水道水が届くようになっております。そこで、このような環境にある日本国がそのモデルケースとして、雨水及び水道水を使用して安定した発電及び蓄電が行えるようにします。
さらに進歩させ、雨水を利用した発電により水の電気分解をします。水の電気分解で得た水素と酸素で水素エネルギー社会を作ることです。そして、人類がこの１００年で汚してきた水と空気を１０００年かけてきれいにしていくべきです。その方法は、空気を汚さない水の電気分解と燃料電池によるエネルギーの取得、そして、得られるきれいな水の生成が最もよい水の浄化方法です。
最新の開発された発電システム 試作装置の完成
発電の名称
圧縮空気を利用した発電システム
【書類名】 明細書
【発明の名称】圧縮空気を利用した発電システム
【技術分野】
貯水槽内の圧縮空気により羽根車を回転させて電力に変換する圧縮空気を利用した発電システムに関する。
【背景技術】
水力発電装置は、取水ダムや貯水池等の水源から導水管を介して水車に加圧水を供給することによって水車を回転させ、回転する水車の駆動力により発電を行う。特に水力発電において用いられる水車は、加圧水を供給する箇所が一箇所であり、大きな発電エネルギーを得るには、より大きな直径からなる水車が必要となる。また、この発電効率を改善するためには、大きなダムを作り高いところから水を落下させて発電させる必要がある。このため、水道水等を利用した家庭用の水力発電装置としての実用化を考える上での障壁となっていた。
即ち、小型の水力発電装置とすることで一般家庭においても適用可能な構成を考える際、装置全体の小型化と、発電効率の向上の双方を同時に解決する必要があった。
従来においては、例えば特許文献１に示すように気泡による浮力を利用した発電システムが提案されている。この特許文献１の開示技術によれば、重力による下向きに引っ張られる力と、空気ポンプから出てきた気泡を空気溜めに溜めた浮力により環状構造物を回転させることを特徴としている。また、特許文献２においては、浮力を利用したパワーマシンが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【特許文献１】特開２００７?２３９７２６号公報
【特許文献２】特開２００４?２７０５０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１の開示技術によれば、あくまで空気ポンプを利用して空気溜めに空気を溜めるため、かかる空気ポンプの動力において多大なエネルギーを費やすことになる。また、この特許文献１の開示技術では、水面下にあることから、実質的には、水の位置エネルギー差に基づく水力発電としての恩恵を受けられないことになり、発電効率の面において劣るという問題点もあった。
また、特許文献２の開示技術においても同様に、浮力を利用した発電への応用は考えることができるものの、発電効率の面において改善の余地があった。
そこで本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、水の位置エネルギー差に基づいて貯水槽内において圧縮空気を作り出し、この作り出した圧縮空気によって羽根車を回転させて発電を行うことにより、発電効率をより向上させることが可能な圧縮空気を利用した発電システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
本発明に係る圧縮空気を利用した発電システムは、上述した課題を解決するために、貯水槽と、下端が上記貯水槽に連結された水柱管と、上記貯水槽の上部から延長された排気路と、上記排気路中に設けられた羽根車と、上記羽根車を回転させることによる回転力を電力に変換する発電機とを備え、上記水柱管を介して上記貯水槽に水を供給し続けて当該貯水槽内の水位を上昇させることにより上記貯水槽内の空気を圧縮し、上記圧縮空気が上記排気路から排出する際に上記羽根車を回転させることを特徴とする。
このとき、上記貯水槽に貯水された水を排水するための開閉自在な排水管と、外部から上記貯水槽内に空気を流入させる開閉自在な空気孔とを更に備え、上記貯水槽への水の供給時には、上記排出口及び上記空気孔を閉めた上で、上記水柱管の水位が上記貯水槽内の水位よりも所定高さ以上となるように維持しつつ上記水柱管に水を供給し、上記貯水槽への水の供給が終了した場合には、上記排水口と上記空気孔を開けるようにしてもよい。
【発明の効果】
上述した構成からなる本発明によれば、水の位置エネルギー差に基づいて貯水槽内において圧縮空気を作り出し、この作り出した圧縮空気によって羽根車を回転させて発電を行うことにより、発電効率をより向上させることが可能な圧縮空気を利用した発電システムを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した発電システムの動作前の構成例を示す図である。
【図２】本発明を適用した発電システムの動作中の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
以下、本発明を適用した発電システムについて、図面を参照しながら詳細に説明をする。
図１、２は、本発明を適用した発電システム１の構成例を示している。図１は、発電システム１の動作前の状態を、また図２は、発電システム１の動作中の状態を示している。この発電システム１は、貯水槽１１と、下端が貯水槽１１に連結された水柱管１２と、貯水槽１１の上部から延長された排気路１３と、排気路１３中に設けられた羽根車１４と、羽根車１４を回転させることによる回転力を電力に変換する発電機１５と、貯水槽１１の底面から延長されている排水管２３と、貯水槽１１に貯水された水を排水するための開閉自在な電磁弁１６と、外部から貯水槽１１内に空気を流入させる開閉自在な空気孔１７とを備えている。
貯水槽１１は、水柱管１２から供給された水を所定量に亘り貯水する。この水槽１１に貯水された水は、排水管２３を通って外部へと排出されることになる。貯水槽１１に水を貯水することにより、その水位を徐々に高くすることが可能となる。この貯水槽１１は、後述する排水管２３、空気孔１７、排気路１３、水柱管１２を介して外部に開かれていることを前提としている。換言すれば、これら排水管２３、空気孔１７、排気路１３、水柱管１２を閉塞した場合には、この貯水槽１１は密閉状態となる。
水柱管１２は、上端が貯水槽１１よりも高くなるように鉛直上方に延長された構成とされている。なお、この水柱管１２は、このように鉛直上方に延長される場合に限定されず、それ以外の方向へ延長されるものであってもよい。この水柱管１２の途中には少なくとも一の電磁弁２４が設けられている。水柱管１２には、給水管２１を介して水が上から供給される。この水柱管１２に供給された水は、当該水柱管１２を流下し、電磁弁２４、流入口４１を通過して貯水槽１１へと流れ込むことになる。また電磁弁２４を閉めた状態では、図１に示すように、電磁弁２４より上部で水が溜められることになる。なお、この電磁弁２４の構成は省略するようにしてもよい。ちなみに、この水柱管１２において、給水管２１の構成を省略し、水柱管１２が水道管そのものとして構成するようにしてもよい。
排気路１３は、図に示すように貯水槽１１の天井面から上方に向けて延長された管体で構成されている。ちなみに、この排気路１３は、貯水槽１１の天井面に設けられている場合に限定されるものではなく、少なくとも貯水槽１１における上部に設けられていればよい。
排気路１３の途中において設けられた羽根車１４は、排気路１３を通過する圧縮空気によって回転可能とされている。ちなみに、この羽根車１４をより効率的に回転させるために、羽根車１４直下の管路を細くするようにしてもよいし、またかかる羽根車直下の管路をノズル状に構成するようにしてもよい。羽根車１４を通過した圧縮空気は、この排気路１３の出口１３ａから外部へと排出されることになる。
発電機１５は、上述した羽根車１４を圧縮空気によって回転させることにより、当該羽根車１４を構成する図示しない軸を回転させ、この図示しない軸の回転力を周知の方法によって電力に変換するものである。
排水管２３は、貯水槽１１の底面から延長されている。この排水管２３の途中には少なくとも一の電磁弁１６が設けられている。排水管２３には、貯水槽１１内の水が流れ込み、電磁弁１６を通過させて排水することが可能となる。また、電磁弁１６を閉めた状態では、図２に示すように、電磁弁１６より上部で水が溜められることになる。即ち、この排水管２３は、電磁弁１６によって貯水槽１１に貯水された水を排水するための開閉自在な構成とされている。
空気孔１７は、図に示すように貯水槽１１の天井面において設けられている。この空気孔１７は流入管２８に連結されており、当該流入管２８には、電磁弁２９が設けられている。この電磁弁２９を開くことにより、流入管２８を通じて空気孔１７から貯水槽１１内に空気を流入させることが可能となる。また、この電磁弁２９を閉めることにより、貯水槽１１内の空気が当該空気孔１７を介して外部へと流出してしまうのを防止することができる。即ち、この空気孔１７は、電磁弁２９により、外部から貯水槽１１内に空気を流入させる開閉自在な構成とすることが可能となる。
なお、上述した各電磁弁１６、２４、２９は、自動制御により開閉されるものであってもよいことは勿論である。係る場合には、図示しない水位センサーを貯水槽１１内に設置し、当該図示しない水位センサーにより検出された水位に応じて電磁弁１６、２４、２９を自動制御により開閉させるようにしてもよい。
次に本発明を適用した発電システム１の動作について、図面を参照しながら詳細に説明をする。
先ず図１に示すように、電磁弁２４を閉める。そして、給水管２１を介して水を水柱管１２へ供給する。電磁弁２４が閉められている状態にあることから、給水管２１から供給された水は水柱管１２内において貯水され、水柱管１２内の水位は次第に上昇していくことになる。ちなみに、この電磁弁２４を閉めた状態で給水管２１内に貯水している段階では、以前の発電のために貯水槽１１に貯水された水は、排水管２３を介して排水され、また排水の過程において、空気孔１７を介して外部から空気が流入されてくる。そして、貯水槽１１内は、ほぼ空気によって満たされている状態となっている。
次に図２に示すように、電磁弁１６、２９を閉めるとともに、電磁弁２４を開き、水柱管１２内の水を貯水槽１１へと排出する。また、この過程においても、給水管２１から水を供給し続ける。その結果、貯水槽１１内では、電磁弁１６が閉められていることから、水柱管１２からの水が貯水されることになり、時間の経過に応じて貯水槽１１内の水位が上昇していくことになる。そして、この水位が水柱管１２から貯水槽１１への流入口４１よりも高くなった場合、この貯水槽１１内に貯水された水の水面と、貯水槽１１の上面並びに周壁によって囲まれる空間４３を構成する空気が圧縮されることになる。
そして、空間４３内の圧縮空気がある気圧まで圧縮された場合に、図中矢印で示すように排気路１３を介して出口１３ａから外部へと排出されることになるが、その際に、この排気路１３の途中において設けられた羽根車１４が回転することになる。そして、この羽根車１４を回転させることによる回転力は、発電機１５によって電力に変換されることになる。
給水管２１からの水を供給し続けることにより、貯水槽１１内の水位は順次上昇し、この水位の上昇に応じて空間４３を構成する圧縮空気が排気路１３を介して出口１３ａから外部へと排出され、その過程において羽根車１４が回転されることになる。この貯水槽１１内の水位の上昇は、水柱管１２内の水位が貯水槽１１の水位よりも高い限り継続することになる。
また、貯水槽１１の水位が、当該貯水槽１１の上面に到達した場合には、電磁弁２４を閉めるとともに、給水管２１からの水の供給を一度停止する。そして、電磁弁１６、２９を開けることにより、貯水槽１１内に貯水された水を排水管２３を介して外部に排水するとともに、空気孔１７を介して外部から空気が流入されてくる。そして、貯水槽１１内は、ほぼ空気によって満たされている状態となり、図１に示すような状態に戻る。
上述した過程を繰り返し実行することにより、羽根車１４を回転させることによる回転力を発電機１５によって電力に変換することにより発電することが可能となる。ちなみに、電磁弁２４の構成を省略する場合には、電磁弁２４を開閉させる代わりに、給水管２１からの給水のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるようにしてもよい。
このように、本発明を適用した発電システム１では、水の位置エネルギー差に基づいて貯水槽１１内において圧縮空気を作り出し、この作り出した圧縮空気によって羽根車１４を回転させて発電を行うことにより、発電効率をより向上させることが可能となる。
なお、本発明では、水柱管１２の水位が貯水槽１１内の水位よりも所定高さ以上となるように維持しつつ給水管２１から水を供給するようにしてもよい。水柱管１２の水位が貯水槽１１内の水位よりも高くすることにより、水柱管１２の水位による位置エネルギーが、貯水槽１１の水位よりも高くすることが可能となる。かかる状態を維持することにより、水柱管１２から貯水槽１１へ水を供給することによる貯水槽１１内の水位上昇を起こさせることが可能となる。このとき、水柱管１２の水位が貯水槽１１内の水位よりも所定高さ以上高くするように水を供給することにより、空間４３を構成する圧縮空気の気圧を所定以上とすることが可能となり、より発電量を安定させることも可能となる。
また、図３に示す例では、上述の如き構成からなる発電システム１を多段に亘って設けた例を示す図である。上段の発電システム１の貯水槽１１内に貯水された水を排水管２３を介して排水されてきた水は、下段の発電システム１における水柱管２１に注がれることになる。このようにして発電システム１を多段に亘って設けることにより、水を複数回の発電に効率的に利用することが可能となる。このとき、下段の発電システム１では、電磁弁２４の構成を省略し、この電磁弁２４の役割を、上段の発電システム１の電磁弁１６に担わせるようにしてもよい。
図４は、発電システム１を２列に並べた例を示している。左列の発電システム１と、右列の発電システム１がそれぞれ配列しており、またこれら発電システム１の上には、基管６０と基管６０から二方向に分岐した枝管６２とが設けられている。各枝管６２には管路を開閉するための電磁弁６１がそれぞれ設けられている。そして、枝管６２の一方は左列の発電システム１の水柱管１２に導かれ、他の一方の枝管６２は、右列の発電システム１の水柱管１２へと導かれる。
基管６０に水を流し、一方の電磁弁６１を開き、一方の電磁弁６１を閉めるように制御することにより、枝管６２の何れか一方のみに水を流すことができる。そして、一方の枝管６２に流れた水は、そのまま一方の発電システム１における水柱管１２へと導かれることになる。水柱管１２に流れた水はそのまま貯水槽１１へと流れ込むことになるが、図１に示すような水柱管１２に設けられるべき電磁弁２４の構成は省略することが可能となり、かかる電磁弁２４の役割を、電磁弁６１に担わせるようにしてもよい。なお、基管６０から何れか一方の枝管６２に水を導く案内制御手段は、電磁弁６１に限定されるものではなく、例えば基管６０と枝管６２を分離して構成するとともに、基管６０からの水を何れかの枝管６２に導くための図示しないヘラを設けるようにしてもよい。そして、このヘラは、例えばシリンダ等を利用して自動的に動作するようにしてもよい。
なお、本発明では、上水に限らず、中水、下水、家庭内等、水を利用するいかなる環境において適用することが可能となる。
【符号の説明】
１ 発電システム
１１ 貯水槽
１２ 水柱管
１３ 排気路
１４ 羽根車
１５ 発電機
１６、２４、２９ 電磁弁
１７ 空気孔
２３ 排水管
４１ 流入口
【書類名】特許請求の範囲
【請求項１】
貯水槽と、
下端が上記貯水槽に連結された水柱管と、
上記貯水槽の上部から延長された排気路と、
上記排気路中に設けられた羽根車と、
上記羽根車を回転させることによる回転力を電力に変換する発電機とを備え、
上記水柱管を介して上記貯水槽に水を供給し続けて当該貯水槽内の水位を上昇させることにより上記貯水槽内の空気を圧縮し、上記圧縮空気が上記排気路から排出する際に上記羽根車を回転させること
を特徴とする圧縮空気を利用した発電システム。
【請求項２】
上記貯水槽に貯水された水を排水するための開閉自在な排水管と、
外部から上記貯水槽内に空気を流入させる開閉自在な空気孔とを更に備え、
上記貯水槽への水の供給時には、上記排出口及び上記空気孔を閉めた上で、上記水柱管の水位が上記貯水槽内の水位よりも所定高さ以上となるように維持しつつ上記水柱管に水を供給し、
上記貯水槽への水の供給が終了した場合には、上記排水口と上記空気孔を開けること
を特徴とする請求項１記載の圧縮空気を利用した発電システム。
【請求項３】
請求項１又は２記載の圧縮空気を利用した発電システムが２列に亘って設けられ、
基管と、
基管から二方向に分かれた枝管と、
基管に流れる水を上記何れかの枝管に導く案内制御手段とを更に備え、
上記各枝管は、各列を構成する発電システムにおける水柱管へ導かれていること
を特徴とする請求項１又は２記載の圧縮空気を利用した発電システム。
【書類名】要約書
【要約】
【課題】発電効率をより向上させることが可能な圧縮空気を利用した発電システムを提供する。
【解決手段】貯水槽１１と、下端が上記貯水槽に連結された水柱管１２と、貯水槽１１の上部から延長された排気路１３と、排気路１３中に設けられた羽根車１４と、羽根車１４を回転させることによる回転力を電力に変換する発電機１５とを備え、水柱管１２を介して貯水槽１１に水を供給し続けて当該貯水槽１１内の水位を上昇させることにより貯水槽１１内の空気を圧縮し、圧縮空気が排気路１３から排出する際に羽根車１４を回転させる。
平成２１年に開発された発電方法
発明・創作の名称
水力発電装置
【書類名】 明細書
【発明の名称】水力発電装置
【技術分野】
水路を流れる水の位置エネルギー差を利用する水力発電装置に関し、特に発電効率をより向上させる上で好適な水力発電装置に関する。
【背景技術】
水力発電装置は、取水ダムや貯水池等の水源から導水管を介して水車に加圧水を供給することによって水車を回転させ、回転する水車の駆動力により発電を行う。特に水力発電において用いられる水車は、加圧水を供給する箇所が一箇所であり、大きな発電エネルギーを得るには、より大きな直径からなる水車が必要となる。また、この発電効率を改善するためには、大きなダムを作り高いところから水を落下させて発電させる必要がある。このため、水道水等を利用した家庭用の水力発電装置としての実用化を考える上での障壁となっていた。
即ち、小型の水力発電装置とすることで一般家庭においても適用可能な構成を考える際、装置全体の小型化と、発電効率の向上の双方を同時に解決する必要があった。
従来においては、例えば特許文献１に示すように気泡による浮力を利用した発電システムが提案されている。この特許文献１の開示技術によれば、重力による下向きに引っ張られる力と、空気ポンプから出てきた気泡を空気溜めに溜めた浮力により環状構造物を回転させることを特徴としている。また、特許文献２においては、浮力を利用したパワーマシンが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【特許文献１】特開２００７?２３９７２６号公報
【特許文献２】特開２００４?２７０５０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１の開示技術によれば、あくまで空気ポンプを利用して空気溜めに空気を溜めるため、かかる空気ポンプの動力において多大なエネルギーを費やすことになる。また、この特許文献１の開示技術では、水面下にあることから、実質的には、水の位置エネルギー差に基づく水力発電としての恩恵を受けられないことになり、発電効率の面において劣るという問題点もあった。
また、特許文献２の開示技術においても同様に、浮力を利用した発電への応用は考えることができるものの、水の位置エネルギー差を利用した水力発電を組み合わせることに関しては何ら記載されていない。
そこで本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、水の重力と気泡の浮力の２つの力を組み合わせることにより、装置全体の小型化と、発電効率の向上の双方を同時に実現することが可能な水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】
本発明に係る水力発電装置は、上述した課題を解決するために、上下に設けられた一対の上部ギアと下部ギア間に環状に掛け渡された搬送用チェーンと、少なくとも一方の上記ギアの回転軸に接続され、当該各ギアの回転に応じて発電する発電機と、上記搬送用チェーンに、その循環移動方向に向かって底面となるように所定間隔で設けられた複数の容器と、少なくとも上記上部ギアと上記下部ギア間に水面高さが調整された流路と、上記水面上の所定位置にある容器に対して上から水を供給する水供給手段と、上記水面下の所定位置にある容器に対して下から気泡を供給する気泡供給手段とを備え、上記搬送用チェーンは、上記水供給手段により上記容器に供給された水の重力と、上記気泡供給手段により上記容器に供給された気泡の浮力とに基づいて、上記上部ギア並びに上記下部ギア間で循環移動することにより、上記ギアを回転させることを特徴とする。
【発明の効果】
上述した構成からなる本発明によれば、水の重力と気泡の浮力の２つの力を組み合わせることにより、装置全体の小型化と、発電効率の向上の双方を同時に実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した水力発電装置の構成例を示す図である。
【図２】本発明を適用した水力発電装置における室の構成について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
以下、本発明を適用した水力発電装置について、図面を参照しながら詳細に説明をする。
図１は、本発明を適用した水力発電装置１の構成例を示している。この水力発電装置１は、供給管５から供給された水がタンク１８まで落下する際の位置エネルギー差を利用して発電を行うものである。この水力発電装置１は、供給管５から水が供給される水槽１１と、この水槽１１の下端に設けられた室１７と、室１７とタンク１８とを連結する排水管１９とを備えている。そして、この水槽１１内においては、上下に設けられた一対の上部ギア１３並びに下部ギア１４と、この上部ギア１３と下部ギア１４間に環状に掛け渡された搬送用チェーン１２と、上部ギア１３の回転軸１３ａに接続され、当該上部ギア１３の回転に応じて発電する発電機２１と、搬送用チェーン１２に設けられた複数の容器１５とを備えている。
水槽１１は、供給管５から供給された水を所定量に亘り貯水する。この水槽１１に貯水された水は、室１７を介して外部へと排出されることになる。水槽１１は、貯水する水の水面高さが上部ギア１３と下部ギア１４間に位置するように、供給管５からの水供給量、並びに室１７を介した水排出量が調整されている必要がある。また、この水槽１１は、図中矢印で示される方向に水を流す流路が形成されている。この流路は、水面下において搬送用チェーン１２に沿うとともに少なくとも環状とされ、搬送用チェーン１２の図中Ａ方向への循環移動に応じて水を図中Ａ方向へ循環可能とされている。実際にこの水を図中Ａ方向へ循環させるためには、水槽１１を環状に構成する必要があるところ、例えば水槽１１の幅方向中央において壁体２５を構成するようにしてもよい。この壁体２５は、少なくともその上下端において水を通過させるための通水路２６、２７が形成されるように配設されている必要がある。その結果、図１に示すように水槽１１は、下方向へ流れる流路と、上方向に流れる流路が形成されることになる。このとき、下方向へ流れる流路や上方向に流れる流路をそれぞれ円柱や角柱の水槽で構成し、これらを通水路２６、２７に相当する図示しない管で連結するようにしてもよい。因みに通水路２６は、少なくとも水面下を含む高さにおいて形成されている必要がある。
搬送用チェーン１２は、上部ギア１３並びに下部ギア１４それぞれに対して噛合可能な構成とされている。この搬送用チェーン１２は、図中Ａ方向に循環移動可能な構成とされており、この循環移動に応じてこれに噛合されている上部ギア１３並びに下部ギアを回転可能とされている。
上部ギア１３並びに下部ギア１４は、それぞれ搬送用チェーン１２に噛合可能なように、円周方向に凹凸が形成されている。そして、この搬送用チェーン１２のＡ方向の循環移動に応じて、この上部ギア１３並びに下部ギア１４は回転可能とされている。特にこの上部ギア１３の回転軸１３ａには、発電機２１が取り付けられており、上部ギア１３の回転に応じて回転軸１３ａを回転させることにより、発電機２１内にあるタービンを回転させて発電を行うことが可能となる。
なお、この発電機２１は、上部ギア１３の回転軸１３ａの回転によって発電する場合に限定されるものではなく、下部ギア１４の回転軸の回転によって発電するものであってもよい。
容器１５は、水や気泡を収容可能なように構成されている。この容器１５は、搬送用チェーンに、その循環移動方向Ａに向かって底面となるように所定間隔で複数個に亘り設けられている。容器１５は、例えば樹脂製で構成されていてもよく、しかも水の抵抗を受けないようにするために特に底面部に関しては先細化させた円錐状で構成してもよい。
室１７は、水槽１１内の水が排出されてくるとともに、これを一時的に貯水し、更に排水管１９を介してタンク１８へと排出する。また、この室１７は、気泡を水槽１１内において供給する機能をも担う。
上述の如き構成からなる本発明では、供給管５から供給される水が水槽１１へ向けて噴出されてくることになる。このとき、供給管５からの水は、水面上の所定位置（この場合は、供給管５の直下）にある容器１５ａに対して注がれることになる。その結果、容器１５ａは、水で満たされることになり、また満たされた水の重力に基づいて下方向に引っ張られることになる。
また室１７からは、気泡が噴出する結果、水面下の所定位置（この場合は、室１７の直上）にある容器１５ｂに対して下から気泡が供給されることになる。その結果、容器１５ｂは、空気で満たされることになり、また空気による浮力に基づいて上方向に引っ張られることになる。
そして、この供給管５により容器１５ａに供給された水の重力と、室１７により容器１５ｂに供給された気泡の浮力とに基づいて、上部ギア１３並びに下部ギア１４間で搬送用チェーン１２を循環移動させる。かかる搬送用チェーン１２の循環移動により、上部ギア１３、下部ギア１４をそれぞれ回転させ、ひいてはこの上部ギア１３ａの回転に応じた回転軸１３の回転に基づいて、発電機２１を発電させる。
また、搬送用チェーン１２を循環移動させることにより、この容器１５の位置もそれぞれＡ方向へとシフトする。その結果、供給管５からの水が供給される水面上の所定位置（この場合は、供給管５の直下）には新たな容器１５ａが来ることになり、また室１７から気泡が供給される水面下の所定位置（この場合は、室１７の直上）には新たな容器１５ｂが来ることになる。そして、新たに循環移動させられてきた容器１５ａには供給管５から水が供給され、新たに循環移動させられてきた容器１５ｂには、室１７から気泡が供給される。
これらの動作を繰り返し実行することにより、搬送用チェーン１２を連続して循環移動させ、ひいては上部ギア１３を回転させることにより発電を連続的に行うことができる。
なお、本発明によれば、このような水の重力と気泡の浮力に加えて、更に水槽１１内にある水を図中矢印方向に循環させることができる。この水の循環は、水の重力と気泡の浮力に基づいた搬送用チェーン１２並びに容器１５のＡ方向への循環移動により、引き起こされるものである。そして、この水の循環は、逆に搬送用チェーン１２並びに容器１５の循環移動を助長させることにもつながり、双方ともに循環移動効果を相乗的に向上させることが可能となる。
なお、気泡が溜められてしかも水面直下にある容器１５ｃは、水面上に浮上する際において、かかる容器１５ｃ内に満たされた空気により、殆ど抵抗なく水面上へ引き上げることが可能となる。また、供給管５を介して水が供給された容器１５ａについても同様に、かかる容器ａ内に水が満たされていることから、殆ど抵抗無く水面下へ下降させることが可能となる。
なお、本発明を適用した水力発電装置１によれば、室１７について、例えば以下に説明するような構成としてもよい。
室１７は、室１７の下部から水を排出する開閉自在な排水口３１と、室１７の上部を介して外部から空気を流入させる開閉自在な空気孔３２と、水槽１１に対して開閉可能な流路孔３３と、水槽１１に対して開閉自在な排気口３４とを有している。
最初に図２(a)に示すように室１７内に水が満たされている状態では、この排水口３１、空気孔３２、流路孔３３、排気口３４が何れも閉口された状態となっている。次に図２(b)に示すように、流路孔３３、排気口３４を閉めた状態のまま、排水口３１と、空気孔３２とを開口させる。その結果、水はこの排出口３１を介して排水されることになる。また、空気孔３２を介してこの室１７内に空気が供給されることになる。排出口３１を介した排水により室１７の気圧が低くなろうとするため、この空気孔３２を介して外部から空気を勢いよく吸入させることが可能となる。そして、この排出口３１を介した排水と、空気孔３２を介した空気の流入を続けて実行することにより、図２(c)に示すように、室１７が空気でほぼ満たされることになる。
次に図２(d)に示すように排水口３１と、空気孔３２とを閉口させ、更に流路孔３３と、排気口３４とを開口させる。その結果、流路孔３３からは、水槽１１を介して水が流入されてくることになる。また、室１７内に流入されてきた水により、室３２内の空気は押し出されるようになり、排気口３４を介して水槽１１内に排気されることになる。その結果、水槽１１内に気泡を供給することができる。
なお、この排気口３４としては、例えば図２(d)に示すように、一端が回動可能なヒンジ３４ａで固定された蓋体３４ｂを介して開閉自在とされていてもよい。これにより、流路孔３３を介して水槽１１から室１７内へ流入させた水に基づいて室１７内にある空気により蓋体３４ｂを押し上げさせて気泡を供給することが可能となる。また、排水口３１、空気孔３２、流路孔３３、排気口３４は何れも電磁弁を介して開閉可能とされていてもよい。
この図２(a)?(d)の動作を繰り返し実行することにより、水槽１１内の水の排水と、容器１５ｂに対する気泡の供給を実現することが可能となる。
なお本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではない。例えば、図２における流路孔３３の構成を省略し、排気口３４において室１７内への水の排出と、水槽１１内への気泡の供給の双方を実現させるようにしてもよい。かかる場合において排気口３４は、上述のように、ヒンジ３４ａと蓋体３４ｂで構成する場合に限定されるものはなく、一般的な電磁弁を介して開閉可能な構成とされていてもよい。
また本発明は、例えば水路を流れる水の位置エネルギー差を利用するものであればいかなる箇所に配設されていてもよく、ダムの水、又は川の堰き止めた水を引き上部から水槽内に供給するシステムにおいて適用されるものであってもよいし、さらに住宅にある水道管の途中において配設されるものであってもよい。特に本発明によれば、水の重力、気泡の浮力に加え、水の循環の３つの力を相乗的に利用するものであるから、エネルギー効率をより向上させることができる。従来の水力発電装置のように風車の直径をいきおい大きくする必要性も無くなり、また大きなダムを作る必要性も少なくなることから、システム全体の小型化を実現することも可能となり、特に水道水等を利用した家庭用の水力発電装置としての実用化を図ることが可能となる。
即ち、本発明を適用した水力発電装置１は、装置全体の小型化と、発電効率の向上の双方を同時に実現でき、一般家庭においても適用可能な構成とすることが可能となる。
本発明では、水槽１１を、雨水を貯水するためのタンクとしても適用することができ、大雨の時には、この水槽１１に雨水を貯水させることにより、水害の減少にも役立たせることができる。
更に、本発明によれば、太陽光や風力とは違い、水という安定したエネルギー源を使用することができる。また、家庭用から事業用までその応用範囲を幅広くすることができる。
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、例えば空気としては、あらゆるガスを用いてもよい。このガスの例としては、ヘリウムガス、水素ガス、プロパンガス等を用いてもよい。空気よりも比重の小さいガスを用いることにより浮力を大きくすることができる。実際にガスを用いる場合には、空気供給手段としては、ガスボンベを用いるようにしてもよい。
また、本発明はダム等に適用される場合には水供給手段としては、供給管５の代替として、直接的に水を容器１５に供給するようにしてもよい。
【符号の説明】
１ 水力発電装置
５ 供給管
１１ 水槽
１２ 搬送用チェーン
１３ 上部ギア
１４ 下部ギア
１５ 容器
１７ 室
１８ タンク
１９ 排水管
２１ 発電機
２５ 壁体
２６、２７ 通水路
３１ 排水口
３２ 空気孔
３３ 流路孔
３４ 排気口
【書類名】特許請求の範囲
【請求項１】
上下に設けられた一対の上部ギアと下部ギア間に環状に掛け渡された搬送用チェーンと、
少なくとも一方の上記ギアの回転軸に接続され、当該各ギアの回転に応じて発電する発電機と、
上記搬送用チェーンに、その循環移動方向に向かって底面となるように所定間隔で設けられた複数の容器と、
少なくとも上記上部ギアと上記下部ギア間に水面高さが調整された流路と、
上記水面上の所定位置にある容器に対して上から水を供給する水供給手段と、
上記水面下の所定位置にある容器に対して下から気泡を供給する気泡供給手段とを備え、
上記搬送用チェーンは、上記水供給手段により上記容器に供給された水の重力と、上記気泡供給手段により上記容器に供給された気泡の浮力とに基づいて、上記上部ギア並びに上記下部ギア間で循環移動することにより、上記ギアを回転させること
を特徴とする水力発電装置。
【請求項２】
上記流路は、水面下において上記搬送用チェーンに沿うとともに少なくとも環状とされ、上記搬送用チェーンの移動に応じて水を循環可能とされていること
を特徴とする請求項１記載の水力発電装置。
【請求項３】
上記気泡供給手段は、室と、上記室の下部から水を排出する開閉自在な排水口と、上記室の上部を介して外部から空気を流入させる開閉自在な空気孔と、上記流路に対して開閉可能な流路孔と、上記流路に対して開閉自在な排気口とを有し、
上記流路孔を閉口させるとともに、排気口を閉口させ、更に上記空気孔を開口させるとともに、上記排水口を開口させることにより、上記室に溜められた水を上記排水口を介して排水させるとともに、上記空気孔を介して上記室内に空気を流入させ、
その後上記空気孔を閉口させるとともに、上記排水口を閉口させ、上記流路孔を開口させるとともに、排気口を開口させることにより、上記流路孔を介して上記流路から上記室内へ水を流入させ、更に上記室中の空気を上記排気口を介して排気して上記気泡を供給し、
かかる動作を繰り返し実行すること
を特徴とする請求項１又は２記載の水力発電装置。
【請求項４】
上記排気口は、一端が回動可能なヒンジで固定された蓋体を介して開閉自在とされ、上記流路孔を介して上記流路から上記室内へ流入させた水に基づいて上記室内にある空気により上記蓋体を押し上げさせて上記気泡を供給すること
を特徴とする請求項３記載の水力発電装置。
【請求項５】
上記気泡供給手段は、室と、上記室の下部から水を排出する開閉自在な排水口と、上記室の上部を介して外部から空気を流入させる開閉自在な空気孔と、上記流路に対して開閉自在な排気口とを有し、
上記排気口を閉口させ、上記空気孔を開口させるとともに、上記排水口を開口させることにより、上記室に溜められた水を上記排水口を介して排水させるとともに、上記空気孔を介して上記室内に空気を流入させ、
その後上記空気孔を閉口させるとともに、上記排水口を閉口させ、上記排気口を開口させることにより、上記排気口を介して上記流路から上記室内へ水を流入させ、更に上記室中の空気を上記排気口を介して排気して上記気泡を供給し、
かかる動作を繰り返し実行すること
を特徴とする請求項１又は２記載の水力発電装置。
■自然エネルギーを取得する事により地球温暖化の原因であるCO2の削減をする。
この発電方法を取り入れることによりCO2の排出を無くすることが出来ると同時に化石エネルギーから水素エネルギーへの変換することが出来ます。そして、水素エネルギーを使用する社会活動事態が水の浄化やCO2の削減になります。
現在世界では、自然エネルギーとして太陽光や風力に最も力を入れて太陽光発電、風力発電に取り組んでいます。しかし、このことは非常に大切なことでありますが最も大切なエネルギー源は水にあります。何故ならば、今、直接地球に災害の影響を与えている物体は水であり、すべての生命の源であるからです。そして、この水は最も低いところから最も高いところに位置エネルギーを移動できる物体であり、水を分解すれば水素と酸素の気体に変わり、燃焼や化学変化でエネルギーを発してきれいな水に帰ります。
また、原子力発電とも違い放射能の対策も必要ありません。
■解け続ける氷河対策。
現在のように化石エネルギー依存の社会活動ではCO2の排出量が多く地球の温暖化が進み地球上の氷河が速い速度で解けています。
この状態が続けば海水面の上昇により海に埋没する地域が多発するだけでなく海の面積や体積が増える事でどのような自然異変が現れるか想像も付きません。
これらの問題解決策として行なえる事は、氷の解けた量の水を世界中の地上で貯水して水資源として利用することです。
一度は海に流れ込んだ水は、やがて、水蒸気になって上昇し雨として地上に戻ってきます。
地上に戻ってきた水は、氷の解け出した水の分を貯水し、自然エネルギーとして活用します。
高いところに降る雨は、より多くの発電エネルギーを供給するだけでなく人々にきれいな水を提供します。
ここで言う水資源とは、水の電気分解により社会活動に必要量な水素エネルギーを取得する資源と食料や植物の栽培に使用する資源のことです。
地上に氷として固定されていた水の固体が地上の水の液体に変わり位置エネルギーを持ち発電や生物を育てる資源に変化したと考えるべきです。
水素エネルギー社会が実現すると社会活動によるCO2の排出量がほぼ無くなり地球温暖化も緩和され氷河の解ける事も無くなり新たに適正量の氷河が出来ると思います。
■食料や緑を豊かにする。
雨水から得た水資源を利用して砂漠や荒地で食料を作り地球全体の緑化を図ります。
水を引く経費は、食料、発電や水素や酸素を得ることで償却し利益を出していきます。
本考案による発電は、水の為、ロスを除く高低差分をエネルギーに変換できます。
高低差分のエネルギー取得とは、一例で示すと１０００ｍの高低差があるとしたら配管をして直列で繋ぐことで離れた場所であっても１００ｍの高さの発電装置をそれぞれ１０個に分けてトータル１０００ｍのエネルギーを得ることが出来ます。
また、農場作りに必要な水は、それぞれの発電装置の場所で取水できます。しかし、農場で取水した分の水量がエネルギー減として次からの発電能力の減少になります。
そこで砂漠に水を引くときも農場作りや発電をしながら水を引くことが出来るので利益を生みながら緑化することが出来ます。
結果、人体の全身にきめ細かく血液が流れたと同様に地球全体に水か供給され、活用される大地は広がり活性化されます。
ここに、水を利用した植物の栽培方法であり農場作りに利用できる植物栽培方法の一考案があります。
弊社ホームページのふるさと農園便りで栽培実験を報告しています。
特許出願
特願２００１ー０５４０２９号
名称 植物栽培用装置及びこの装置を使用した植物栽培方法
■大洪水を抑制する。
地上に氷として固定されて存在していた水の固体が地上の水の液体に変わり位置エネルギーを持ち発電や生物を育てる資源に変化したと考えると水は有効活用が出来きます。そして、今起きている大洪水をも抑制することが出来ます。
貯水して発電や植物栽培を目的に考え、環境保全に効率よく水を使用する場合、高地に貯水することから始まり大きなダムを作ることなく地上全体を貯水場として考えるべきです。
そして、降る雨を一度受け止めるようにして調整して一気に海に流さないようにして大洪水を無くすようにします。
■水素エネルギーの使用で水の浄
水は分解すれば水素と酸素の気体に変わり、燃焼や化学変化でエネルギーを発してきれいな水に帰ります。
地表には、誰もが手にすることが出来るこのようにすばらしい物質、資源が無限に存在するのです。
水の活用で水素エネルギー社会を作り人々が水素エネルギーを使用すればするほど空気と水がきれいになりやがて食料も豊富で緑豊かな地球が存在することになるでしょう。
以上のように人類が水資源を有効活用することで直面している環境破壊を早急に改善に導き安定した地球環境を取り戻すべきと考え上記考案者として有効活用を提案するものであります。
■ご意見募集
最後までお読みいただきありがとうございました。
読んでいただいてのご意見・ご感想などを是非お聞きたいと考えております。
ご意見･ご感想を下のメールフォームからご送信いただければと思います。
宜しくお願い致します。
