(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
潮汐エネルギー海水脱塩システムにおいて、
潮汐エネルギー発電装置と、海水蒸発塔と、蒸気凝縮塔とを備え、
上記海水蒸発塔は真空ポンプを有し、この真空ポンプは、上記潮汐エネルギー発電装置がこの真空ポンプを駆動させることができるように、上記潮汐エネルギー発電装置のエネルギー出力シャフトに接続され、
上記真空ポンプは、パイプラインを介して上記海水蒸発塔に接続され、
上記真空ポンプの出力端は、パイプラインを介して上記蒸気凝縮塔に接続され、
上記蒸気凝縮塔は、パイプラインを介して真水レシーバーに接続され、
上記潮汐エネルギー発電装置は、エネルギー貯蔵部を有する少なくとも１つのシステムユニットを備え、
このシステムユニットは、
さらに、空所と、底部に設けられた制御取水排水バルブと、上部に設けられた制御吸気排気バルブとを含むブイを有し、
さらに、比率リフティングシステムを有し、このリフティングシステムは、上記ブイと接続されるブイブラケットと、リフト部材と、部材リフトクラッチと、柔軟伝達部材と、プーリーと、下降部材と、部材下降クラッチとを有し、上記柔軟伝達部材は、上記プーリーを迂回すると共に、上記プーリーの両側のそれぞれに上記リフト部材と上記下降部材とを吊し、上記ブイブラケットの両側には、このブイブラケットと上記リフト部材とを着脱自在に接続する上記部材リフトクラッチと、上記ブイブラケットと上記リフト部材とを着脱自在に接続する上記部材下降クラッチとが設けられ、上記リフト部材は、上記エネルギー貯蔵部に接続され、
さらに、上記エネルギー貯蔵部が下降する時に、このエネルギー貯蔵部により駆動されると共に、上記エネルギー貯蔵部に接続された出力シャフトを有する
ことを特徴とするシステム。
【請求項２】
請求項１に記載の潮汐エネルギー海水脱塩システムにおいて、
上記海水蒸発塔は、さらに加熱装置を有し、この加熱装置は、上記海水蒸発塔に入る海水を予熱することを特徴とするシステム。
【請求項３】
請求項１に記載の潮汐エネルギー海水脱塩システムにおいて、
上記プーリーはラチェットホイールであり、このラチェットホイールの内輪は伝達スピンドルに固定され、このラチェットホイールの外輪は、このラチェットホイールの外輪を駆動する上記柔軟伝達部材を迂回させ、
上記ラチェットホイールの伝達方向は、上記エネルギー貯蔵部の下降方向に沿っていて、
下降中に、上記エネルギー貯蔵部は上記ラチェットホイールを駆動することができ、
上記伝達スピンドルが上記出力シャフトである
ことを特徴とするシステム。
【請求項４】
請求項１に記載の潮汐エネルギー海水脱塩システムにおいて、
上記システムユニットは、上記ブイと上記比率リフティングシステムとが設けられた海上プラットフォームを有し、
上記リフト部材は、柔軟引張部材を介して上記エネルギー貯蔵部に接続され、この柔軟引張部材は、上記海上プラットフォームから離れた位置まで伸びると共に、この位置において、上記エネルギー貯蔵部を吊すためのプーリーを迂回する
ことを特徴とするシステム。
【請求項５】
請求項１に記載の潮汐エネルギー海水脱塩システムにおいて、
上記システムユニットは、上記ブイと上記比率リフティングシステムとが設けられた海上プラットフォームと、この海上プラットフォームから離れた位置に配置されたラチェットホイールと、を有し、
上記リフト部材は、柔軟引張部材を介して上記エネルギー貯蔵部に接続され、この柔軟引張部材は、上記海上プラットフォームから離れた上記位置まで伸びると共に、この位置において、上記エネルギー貯蔵部を吊すための上記ラチェットホイールを迂回し、
上記ラチェットホイールの内輪は、伝達スピンドルに固定されると共に、このラチェットホイールの外輪は、この外輪を駆動する上記柔軟引張部材を迂回させ、
上記ラチェットホイールの伝達方向は、上記エネルギー貯蔵部の下降方向に沿っていて、
下降中の上記エネルギー貯蔵部は、上記ラチェットホイールを駆動することができ、
上記伝達スピンドルが出力シャフトである
ことを特徴とするシステム。
【請求項６】
請求項５に記載の潮汐エネルギー海水脱塩システムにおいて、
複数のシステムユニットの上記エネルギー貯蔵部についての複数の上記柔軟引張部材は、同じ上記伝達スピンドルに設けられた複数の上記ラチェットホイールを迂回することを特徴とするシステム。
【請求項７】
請求項４または５に記載の潮汐エネルギー海水脱塩システムにおいて、
上記柔軟引張部材は、上記海上プラットフォームから離れて、陸上の位置まで伸び、上記エネルギー貯蔵部の真下にピットを形成することを特徴とするシステム。
【請求項８】
潮汐エネルギー海水脱塩システムにおいて、
潮汐エネルギー発電装置と、海水蒸発塔と、蒸気凝縮塔とを備え、
上記海水蒸発塔は、浮動樽と固定樽とを有し、
上記浮動樽は、上記固定樽に対して上下移動可能であり、この浮動樽と固定樽との間は、シール部によりシールされ、
上記浮動樽は、上記潮汐エネルギー発電装置の出力部材と接続され、この潮汐エネルギー発電装置は、上記固定樽に対して上記浮動樽を移動させることができ、これらの樽のシールスペースのボリュームを拡大し、陰圧を形成して、この陰圧下で、これらの樽内の海水を蒸発させ、
上記固定樽の底部は、海水を受けるために用いられ、この固定樽の上部は、パイプラインを介して上記蒸気凝縮塔に接続され、
上記蒸気凝縮塔は、パイプラインを介して真水レシーバーに接続され、
上記潮汐エネルギー発電装置は、少なくとも１つのシステムユニットを備え、
このシステムユニットは、
さらに、空の空洞と、底部に設けられた制御取水および排水バルブと、上部に設けられた制御吸気および排気バルブとを含むブイを有し、
さらに、比率リフティングシステムを有し、このリフティングシステムは、上記ブイと接続されるブイブラケットと、リフト部材と、部材リフトクラッチと、柔軟伝達部材と、プーリーと、下降部材と、部材下降クラッチとを有し、上記柔軟伝達部材は、上記プーリーを迂回すると共に、上記プーリーの両側のそれぞれに上記リフト部材と上記下降部材とを吊し、上記ブイブラケットの両側には、このブイブラケットと上記リフト部材とが着脱自在に接続される上記部材リフトクラッチと、このブイブラケットと上記リフト部材とが着脱自在に接続される上記部材下降クラッチとが設けられ、
さらに、海上プラットフォームを有し、この海上プラットフォームは、上記ブイおよび上記比率リフティングシステムが取り付けられ、上記海水蒸発塔および上記蒸気凝縮塔が陸上に配置されて、柔軟引張部材が、上記海上プラットフォームから離れて陸上の位置まで伸びると共に、この位置において、上記浮動樽を吊すためのプーリーによって案内される
ことを特徴とするシステム。
【請求項９】
請求項８に記載の潮汐エネルギー海水脱塩システムにおいて、
上記海水蒸発塔は、加熱装置を有し、この加熱装置は、上記海水蒸発塔に入る海水を予熱して、陰圧下で、この海水の蒸発速度を向上させることを特徴とするシステム。
【請求項１０】
請求項８に記載の潮汐エネルギー海水脱塩システムにおいて、
上記柔軟引張部材を案内する上記陸上の位置にあるプーリーは、ラチェットホイールであり、
上記ラチェットホイールの内輪は、上記伝達スピンドルに固定され、上記ラチェットホイールの外輪は、この外輪を駆動する上記柔軟伝達部材を迂回させ、
上記ラチェットホイールの伝達方向は、上記浮動樽の下降方向に沿っており、
下降中の上記浮動樽は、上記ラチェットホイールを駆動可能である
ことを特徴とするシステム。
【請求項１１】
潮汐エネルギー海水脱塩および電力生成システムにおいて、
請求項１または８に記載の潮汐エネルギー海水脱塩システムを備えると共に、この潮汐エネルギー海水脱塩システムは、蒸気圧力タンクと、蒸気タービンとをさらに備え、
蒸気を上記蒸気凝縮塔に導くパイプラインは、最初に上記蒸気圧力タンクに接続され、この蒸気圧力タンクが、蒸気を受け取り、かつ、貯蔵し、
上記蒸気タービンは、パイプラインを介して上記蒸気圧力タンクに接続され、この蒸気圧力タンクから蒸気出力を受け取り、
上記蒸気タービンの出力シャフトは、発電装置セットに接続され、一方、上記蒸気タービンは、パイプラインを介して上記蒸気凝縮塔に接続されている
ことを特徴とするシステム。
【請求項１２】
潮汐エネルギー、風力、および太陽エネルギーを用いた３次元エネルギー一体利用システムにおいて、
請求項５または１０に記載の潮汐エネルギー海水脱塩システムを備えると共に、この潮汐エネルギー海水脱塩システムは、蒸気圧力タンクと蒸気タービンとをさらに備え、
蒸気を上記蒸気凝縮塔に導くパイプラインは、最初に上記蒸気圧力タンクに接続され、この蒸気圧力タンクが、蒸気を受け取り、かつ、貯蔵し、
上記蒸気タービンは、パイプラインを介して上記蒸気圧力タンクに接続され、この蒸気圧力タンクから蒸気出力を受け取り、
上記蒸気タービンの出力シャフトは、発電装置セットに接続され、一方、上記蒸気タービンは、パイプラインを介して上記蒸気凝縮塔に接続され、
上記海上プラットフォームには、太陽熱ヒータと風力発電装置とが取り付けられ、この太陽熱ヒータは、上記海水蒸発塔に流れ込む海水を加熱するために、パイプラインを介して上記海水蒸発塔に接続され、上記風力発電装置は、上記蒸気凝縮塔の電気加熱装置に電気接続されている
ことを特徴とするシステム。
【請求項１３】
請求項１２に記載の潮汐エネルギー、風力、および太陽エネルギーを用いた３次元エネルギー一体利用システムにおいて、
上記潮汐エネルギー海水脱塩システムにおいて、少なくとも上記海水蒸発塔および上記蒸気圧力タンクのどちらか一方は、電気加熱装置を有することを特徴とするシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、２０１０年４月２８日に出願された中国出願No.201010162024.9に係る優先権を主張する。その内容のすべては、本願明細書に組み込まれている。
【０００２】
本発明は、潮汐エネルギーを利用するシステムに関し、詳しくは、海水脱塩を行うことができるシステム、発電を行うことができるシステム、さらに、潮汐、風、および太陽からのエネルギーを包括的に利用することができるシステムに関する。
【背景技術】
【０００３】
潮汐エネルギーは、クリーンで、環境に優しく、生態系への負担が小さい再生可能エネルギーである。そして、潮汐は、毎日毎日、何度も何度も上がり下がりし、潮汐からもたらされるエネルギーは無尽蔵であり、すなわち、限りなく使用される。
【０００４】
潮汐エネルギーは、相対的に安定した資源である海水の上げ下げにより形成される水の位置エネルギーであり、気候や水分学のような自然要因に悩まされることがほとんど無い。渇水年あるいは降水年がなく、乾期または雨期による影響を受けず、貯水するために巨大な貯蔵所（リザーバ）を水浸しにする必要が無く、それ故に人口移動や貯蔵所が水浸しになるといった厄介な問題無しに、一定量の電力を生成することができる。
【０００５】
現在、成功した応用がある従来の潮汐発電は、海水の位置エネルギーおよび運動エネルギーを電力に変換するために水力発電装置を用いることである。しかし、深度が深く、長いダムを有する入り江に潮汐発電プラントを建設する必要があるため、建設、土台処理、堆積防止等、および土木工事および電気機械機器の高コストの問題がある。それと同時に、日中ずっと連続して電力を生成するためには、潮汐プラントに２つの貯蔵所が必要とされ、労力とコストが２倍になり、その開発と潮汐エネルギーの利用に影響を及ぼす。さらに、全ての海面が電力生成のためにダムを建設するのに適していないため、潮汐エネルギーの利用可能性を大きく阻害する。
【０００６】
潮汐エネルギーを利用するための別の方法がある。すなわち、上げ潮および下げ潮時に、潮汐の差に等しい高さまで、ブイは垂直移動を各自行う。このブイは、密閉され空であるとき浮揚性を有し、水で満たされているとき重力を有する。このブイの垂直移動は、伝達され変換されて、電力を生成する。
【０００７】
この原理を有する様々な発明および設計を再検討すると、３つのタイプがある。
【０００８】
（１）空気を圧力タンク内に圧入するために、空気シリンダのピストンをブイが直接駆動して、発電用に、潮汐エネルギーを圧縮空気に変換し、貯蔵する。しかし、従来の製造技術の制限、およびロングストロークかつ大径の空気シリンダに対するコストのため、この設計は、未だ産業上の利用されていない。（潮汐の差は２ｍから１５ｍ、一般には４から５ｍの範囲にあるが、２ｍ以上のロングストロークを有し、０．４ｍ以上の径を有する空気シリンダは、製造が非常に困難でコストがかかり、産業上の利用に適合しない。）
【０００９】
（２）高所の貯蔵所に海水を持ち上げるために、油圧シリンダのピストンをブイが直接駆動して、発電用に、潮汐エネルギーを高レベルの水の位置エネルギーに変換する。しかし、従来の製造技術の制限、およびロングストロークかつ大径の空気シリンダに対するコストのため、そして、高所における貯蔵所建設の必要性のため、この設計もまた、未だ産業上の利用されていない。
【００１０】
（３）ブイがギアおよびラックのような機構を動かして、発電用に、潮汐エネルギーをギヤボックスを駆動するためのトルクフォースに変換する。しかし、従来の製造技術の制限、およびロングストロークの機構のため、そして、エネルギー貯蔵機構を含まないため、この設計もまた、未だ産業上利用されていない。
【発明の概要】
【００１１】
本発明の目的は、従来技術における不利益を克服することであり、潮汐エネルギーの応用における難問を解決することである。
【００１２】
全体思想は次の通りである。まず、海水を脱塩するために原動力として潮汐発電装置を利用し、次に、潮汐パワーによって海水脱塩と発電を同時に実現し、さらに、風力と太陽エネルギーを併用して、３次元エネルギー一体利用システムを構成する。加えて、本発明は、潮汐エネルギーの産業上の利用を実現するために、潮汐発電装置を改良する。
【００１３】
この構成によれば、本発明は、潮汐エネルギー脱塩システムを提供する。このシステムは、潮汐エネルギー発電装置と、海水脱塩塔と、蒸気凝縮塔とを備え、上記海水蒸発塔は真空ポンプを有し、この真空ポンプは、上記潮汐エネルギー発電装置がこの真空ポンプを動かすことができるように、上記潮汐エネルギー発電装置のエネルギー出力シャフトに接続され、上記真空ポンプは、パイプラインを介して上記海水蒸発塔に接続され、上記真空ポンプの出力端は、パイプラインを介して上記蒸気凝縮塔に接続され、上記蒸気凝縮塔は、パイプラインを介して真水レシーバーに接続されることを特徴とする。
【００１４】
本発明による潮汐エネルギー脱塩システムにおいて、潮汐エネルギー発電装置は、真空ポンプに海水蒸発塔の空気を吸い上げさせて、海水蒸発塔に陰圧を形成する。陰圧時、海水は速く蒸発する。真空ポンプは、さらに蒸発した蒸気を吸い上げて、蒸気凝縮塔に送る。蒸気凝縮塔の蒸気は、凝縮して真水になり、この真水は、真水レシーバーにより受け取られる。真水は、本発明の主生成物の１つである。蒸気凝縮塔の海水は、相当に蒸発された後、料理用食塩を生成するのに用いられ得る高濃度塩水になる。したがって、本発明は、さらに副生成物、すなわち料理用食塩を得る。
【００１５】
上記潮汐エネルギー海水脱塩システムは、さらに、上記海水蒸発塔が加熱装置を有し、この加熱装置が上記海水蒸発塔に入る海水を予熱することを特徴とする。
【００１６】
海水が加熱装置により加熱されるので、陰圧下でさらに速く海水が蒸発する。
【００１７】
上記潮汐エネルギー海水脱塩システムは、さらに、上記潮汐エネルギー発電装置がエネルギー貯蔵部を有する少なくとも１つのシステムユニットを備え、このシステムユニットは、さらに、空所と、底部に設けられた制御取水排水バルブと、上部に設けられた制御吸気排気バルブとを含むブイを有し、さらに、比率リフティングシステム（ratio lifting system）を有し、このリフティングシステムは、上記ブイと接続されるブイブラケットと、リフト部材と、部材リフトクラッチと、柔軟伝達部材と、プーリーと、伝達スピンドルと、下降部材と、部材下降クラッチとを有し、上記柔軟伝達部材は、上記プーリーを迂回すると共に、上記プーリーの両側のそれぞれに上記リフト部材と上記下降部材とを吊し、上記ブイブラケットの両側には、このブイブラケットと上記リフト部材とを着脱自在に接続する上記部材リフトクラッチと、上記ブイブラケットと上記リフト部材とを着脱自在に接続する上記部材下降クラッチとが設けられ、上記リフト部材は、上記エネルギー貯蔵部に接続され、さらに、上記エネルギー貯蔵部が下降する時に、このエネルギー貯蔵部により駆動されると共に、上記エネルギー貯蔵部に接続された出力シャフトを有することを特徴とする。
【００１８】
上記潮汐エネルギー海水脱塩システムは、電磁制御システム等の制御システムによって、クラッチと、それに対応する部材との間の噛み合わせを制御する。すなわち、漲潮時に、密閉空所状態のブイの両閉鎖バルブが、リフト部材と噛み合わせるために部材リフトクラッチを制御し、部材リフトクラッチおよびリフト部材を解放して、潮汐のリフトと共に潮汐エネルギー発電装置のエネルギー貯蔵部がブイと共に下降するようにする。つまり、高潮時には、潮水がブイを速くいっぱいに満たすようにバルブを解放し、落潮時には、ブイが密閉され水で満たされるようにバルブを閉鎖する。そして、リフト部材と共に解放するために部材リフトクラッチを制御し、部材下降クラッチを下降部材と噛み合わせ、ブイが重力下降すると共にエネルギー貯蔵部とは反対の方向に移動するために下降部材を引き寄せて、エネルギー貯蔵部を再び上昇させ、潮汐差の２倍の高さに達し、位置エネルギーを貯蔵するようにする。最後に、エネルギー貯蔵部は、出力シャフトを駆動し始め、潮汐エネルギーが十分に用いられる。
【００１９】
上記潮汐エネルギー海水脱塩システムは、さらに、上記プーリーがラチェットホイールであり、このラチェットホイールの内輪は、伝達スピンドルに固定され、このラチェットホイールの外輪は、このラチェットホイールの外輪を駆動する上記柔軟伝達部材を迂回させ、上記ラチェットホイールの伝達方向は、上記エネルギー貯蔵部の下降方向に沿っていて、  下降時に、上記エネルギー貯蔵部が上記ラチェットホイールを駆動可能であることを特徴とする。
【００２０】
上記エネルギー貯蔵部が上昇するとき、ラチェットホイールの外輪が柔軟伝達部材と共に回転し、その内輪は動かない。上記エネルギー貯蔵部が下降するとき、ラチェットホイールの外輪が柔軟伝達部材と共に回転し、その内輪を回転させる。そして、ラチェットホイールの内輪は、伝達スピンドルを動かし、伝達スピンドルは、真空ポンプを動かす。
【００２１】
上記潮汐エネルギー海水脱塩システムは、さらに、上記システムユニットが、上記ブイと上記比率リフティングシステムとが取り付けられた海上プラットフォームを有し、上記リフト部材は、柔軟引張部材を介して上記エネルギー貯蔵部に接続され、この柔軟引張部材は、上記海上プラットフォームから離れた位置まで伸びると共に、上記エネルギー貯蔵部を吊すためのプーリーを迂回することを特徴とする。
【００２２】
海上プラットフォームに取り付けられたブイと比率リフティングシステムによれば、エネルギー貯蔵部は、比率リフティングシステムに柔軟に接続され、柔軟引張部材だけが海上プラットフォームから離れた場所に伸びるため、潮汐エネルギーの貯蔵を行う部分を、海水脱塩を行う部分から切り離すことができる。したがって、本発明のシステムが占有するフィールドは、柔軟に選択することができ、海水脱塩を海の下で行う必要はないため、著しく構造を簡単にして、コストを低減する。
【００２３】
上記潮汐エネルギー海水脱塩システムは、さらに、上記システムユニットが、上記ブイと上記比率リフティングシステムとが取り付けられた海上プラットフォームを有し、柔軟引張部材は、この海上プラットフォームから離れた位置まで伸びると共に、この位置において、上記エネルギー貯蔵部を吊すためのラチェットホイールを迂回し、上記ラチェットホイールの内輪は、伝達スピンドルに固定されると共に、このラチェットホイールの外輪は、この外輪を駆動する上記柔軟伝達部材を迂回させ、上記ラチェットホイールの伝達方向は、上記エネルギー貯蔵部の下降方向に沿っていて、下降時に、上記エネルギー貯蔵部は上記ラチェットホイールを駆動することができることを特徴とする。
【００２４】
海上プラットフォームに取り付けられたブイおよび比率リフティングシステムと、比率リフティングシステムと柔軟に接続するエネルギー貯蔵部と、海上プラットフォームから離れた場所まで唯一伸びる柔軟引張部材とによって、潮汐エネルギーの貯蔵を行う部分を、海水脱塩を行う部分から切り離すことができるようになる。したがって、本発明のシステムが占有するフィールドは、柔軟に選択することができ、海水脱塩を海の下で行う必要はないため、著しく構造を簡単にして、コストを低減する。
【００２５】
上記潮汐エネルギー海水脱塩システムは、さらに、複数のシステムユニットの上記エネルギー貯蔵部についての複数の上記柔軟引張部材が、同じ上記伝達スピンドルに設けられた複数の上記ラチェットホイールを迂回することを特徴とする。
【００２６】
上記潮汐エネルギー海水脱塩システムは、さらに、上記柔軟引張部材が上記海上プラットフォームから離れて、陸上の位置まで伸び、上記エネルギー貯蔵部の真下にピットを形成することを特徴とする。
【００２７】
上述の思想によれば、本発明は、潮汐エネルギー海水脱塩システムを備え、このシステムは、潮汐エネルギー発電装置と、海水蒸発塔と、蒸気凝縮塔とを備え、
上記海水蒸発塔は、浮動樽と固定樽とを有し、上記浮動樽は、上記固定樽に対して上下移動可能であり、この浮動樽と固定樽との間は、シール部によりシールされ、上記浮動樽は、上記潮汐エネルギー発電装置の出力部材と接続され、この潮汐エネルギー発電装置は、上記固定樽に対して上記浮動樽を移動させることができ、上記固定樽の底部は、海水を受けるために用いられ、この固定樽の上部は、パイプラインを介して上記蒸気凝縮塔に接続され、上記蒸気凝縮塔は、パイプラインを介して真水レシーバーに接続されることを特徴とする。
【００２８】
上記浮動樽は、浮動樽と固定樽との間の空間が変化するように、潮汐エネルギー発電装置により駆動される。この空間が大きくなれば、陰圧が形成される。この陰圧下において、固定樽内の海水は速く蒸発し、蒸気が蒸気凝縮塔に送られる。蒸気凝縮塔の蒸気は凝縮して真水になり、そして、真水レシーバーに受け取られる。真水は本発明の主生成物の１つである。海水蒸発塔の海水は、相当に蒸発された後、調理用食塩を作り出すのに用いられ得る高濃度塩水になる。したがって、本発明は、さらに副生成物、すなわち料理用食塩を得る。
【００２９】
上記潮汐エネルギー海水脱塩システムは、さらに、上記潮汐エネルギー発電装置が、エネルギー貯蔵部を有する少なくとも１つのシステムユニットを備え、このシステムユニットは、さらに、空所と、底部に設けられた制御取水排水バルブと、上部に設けられた制御吸気排気バルブとを含むブイを有し、さらに、比率リフティングシステムを有し、このリフティングシステムは、上記ブイと接続されるブイブラケットと、リフト部材と、部材リフトクラッチと、柔軟伝達部材と、プーリーと、伝達スピンドルと、下降部材と、部材下降クラッチとを有し、上記柔軟伝達部材は、上記プーリーを迂回すると共に、上記プーリーの両側のそれぞれに上記リフト部材と上記下降部材とを吊し、上記ブイブラケットの両側には、このブイブラケットと上記リフト部材とが着脱自在に接続される上記部材リフトクラッチと、このブイブラケットと上記リフト部材とが着脱自在に接続される上記部材下降クラッチとが設けられ、上記リフト部材は、上記エネルギー貯蔵部に接続され、さらに、海上プラットフォームを有し、この海上プラットフォームは、上記ブイおよび上記比率リフティングシステムが取り付けられ、上記海水蒸発塔および上記蒸気凝縮塔が陸上に配置されて、上記柔軟引張部材が、上記海上プラットフォームから離れて陸上の位置まで伸びると共に、この位置において、上記浮動樽を吊すための上記プーリーによって案内されることを特徴とする。
【００３０】
上記潮汐エネルギー海水脱塩システムは、さらに、上記柔軟引張部材が、上記海上プラットフォームから離れて陸上の位置まで伸びると共に、この位置において、上記浮動樽を吊すためのラチェットホイールにより案内され、上記ラチェットホイールの内輪は、上記伝達スピンドルに固定され、上記ラチェットホイールの外輪は、この外輪を駆動する上記柔軟伝達部材を迂回させ、上記ラチェットホイールの伝達方向は、上記浮動樽の下降方向に沿っており、下降時に、上記浮動樽は上記ラチェットホイールを駆動可能であることを特徴とする。
【００３１】
上述の思想によれば、本発明は、さらに、潮汐エネルギー海水脱塩および発電システムを提供する。このシステムは、上述の潮汐エネルギー海水脱塩システムを備え、この潮汐エネルギー海水脱塩システムは、蒸気圧力タンクと、蒸気タービンとをさらに備え、蒸気を上記蒸気凝縮塔に導くパイプラインは、最初に上記蒸気圧力タンクに接続され、この蒸気圧力タンクが、蒸気を受け取り、かつ、貯蔵し、上記蒸気タービンは、パイプラインを介して上記蒸気圧力タンクに接続され、この蒸気圧力タンクから蒸気出力を受け取り、上記蒸気タービンの出力シャフトは、発電装置セットに接続され、一方、上記蒸気タービンは、パイプラインを介して上記蒸気凝縮塔に接続されていることを特徴とする。
【００３２】
上述の思想によれば、本発明は、さらに、潮汐エネルギー、風力、および太陽エネルギーを用いた３次元エネルギー一体利用システムを提供する。このシステムは、上述の潮汐エネルギー海水脱塩システムを備え、この潮汐エネルギー海水脱塩システムは、蒸気圧力タンクと蒸気タービンとをさらに備え、蒸気を上記蒸気凝縮塔に導くパイプラインは、最初に上記蒸気圧力タンクに接続され、この蒸気圧力タンクが、蒸気を受け取り、かつ、貯蔵し、上記蒸気タービンは、パイプラインを介して上記蒸気圧力タンクに接続され、この蒸気圧力タンクから蒸気出力を受け取り、上記蒸気タービンの出力シャフトは、発電装置セットに接続され、一方、上記蒸気タービンは、パイプラインを介して上記蒸気凝縮塔に接続され、上記海上プラットフォームには、太陽熱ヒータと風力発電装置とが取り付けられ、この太陽熱ヒータは、上記海水蒸発塔に流れ込む海水を加熱するために、パイプラインを介して上記海水蒸発塔に接続され、上記風力発電装置は、上記蒸気凝縮塔の電気加熱装置に電気接続されていることを特徴とする。
【００３３】
上記潮汐エネルギー、風力、および太陽エネルギーに関する３次元エネルギー一体利用システムは、さらに、上記潮汐エネルギー海水脱塩システムにおいて、少なくとも上記海水蒸発塔および上記蒸気圧力タンクのどちらか一方は、電気加熱装置を有することを特徴とする。
【００３４】
上記潮汐エネルギー、風力、および太陽エネルギーに関する３次元エネルギー一体利用システムは、さらに、少なくとも１つのシステムユニットを有する潮汐発電システムをさらに備え、上記システムユニットはエネルギー貯蔵部を有し、さらに、空所と、底部に設けられた制御取水排水バルブと、上部に設けられた制御吸気排気バルブとを含むブイを有し、さらに、比率リフティングシステムを有し、このリフティングシステムは、上記ブイと接続されるブイブラケットと、リフト部材と、部材リフトクラッチと、柔軟伝達部材と、プーリーと、伝達スピンドルと、下降部材と、部材下降クラッチとを有し、上記柔軟伝達部材は、上記プーリーを迂回すると共に、上記プーリーの両側のそれぞれに上記リフト部材と上記下降部材とを吊し、上記ブイブラケットの両側には、このブイブラケットと上記リフト部材とが着脱自在に接続される上記部材リフトクラッチと、このブイブラケットと上記リフト部材とが着脱自在に接続される上記部材下降クラッチが設けられ、上記リフト部材は、上記エネルギー貯蔵部に接続され、さらに、海上プラットフォームを有し、この海上プラットフォームは、上記ブイおよび上記比率リフティングシステムが取り付けられ、上記柔軟引張部材は、上記海上プラットフォームから離れた位置まで伸び、この位置において、上記ラチェットホイールを迂回し、上記エネルギー貯蔵部に接続され、上記ラチェットホイールの内輪は、上記伝達スピンドルに固定され、上記ラチェットホイールの外輪は、この外輪を駆動する柔軟伝達部材を迂回させ、上記ラチェットホイールの伝達方向は、上記エネルギー貯蔵部の下降方向に沿っていて、上記エネルギー貯蔵部は、下降時に上記ラチェットホイールを駆動可能であり、さらに、上記伝達スピンドルに接続され、この伝達スピンドルにより電気を生成するために駆動される発電装置セットを有し、上記潮汐発電システムの上記伝達スピンドルの少なくとも一部が、同じスピンドルを上記潮汐発電システムの上記伝達スピンドルと共有することを特徴とする。
【００３５】
海面の上にある上記海上プラットフォームは、潮汐エネルギー貯蔵装置を補助する役割を果たすこともできる。しかし、この潮汐エネルギー貯蔵装置は、プラットフォーム表面の比較的小さいエリアだけをカバーするため、このプラットフォーム表面は「太陽収集フィールド」として、プラットフォームの上側は「風力収集フィールド」として、プラットフォームの下側は「潮汐エネルギー収集フィールド」として利用され得る。その結果、「一体的に利用されるエネルギーのための３次元空間」を形成する。これは、潮汐発電システムのコストを低減し、大面積の陸地を占有する問題、そして、風力および太陽光発電にかかる高い運用コストの問題を解決する。風力発電、太陽光発電、および潮汐発電を組み合わせるので、風エネルギーおよび太陽エネルギーの出力方法が変わる。つまり、太陽光発電による電気から切り離して風力発電による電気を出力する必要はない。しかし、風力により作り出された電気エネルギーは、変換器を使うこと無く「海水蒸発塔」の海水を加熱するために直接利用され、太陽エネルギーは、コイルパイプヒーターによって海水を加熱するために直接利用され、電力に変換されることなく「海水蒸発塔」に熱水を送り込む。風力および太陽エネルギーによって加熱された場合、海水はより速い速度で蒸発し、より多くの蒸気に変換され得、潮汐発電システムの発電能力を向上させる。３次元エネルギーの一体利用は、投下資本および操業において、システムのコストを著しく低減することができ、クリーン再生可能自然エネルギーを一体的に産業上利用することを可能にする。３次元エネルギーの一体利用は、風力発電および太陽光発電が巨大なバッテリーセットおよび変換器を用いる必要があるという問題を解決し、真水、海塩、および電気を作り出す。
【００３６】
上述の目的、構成および技術的効果は、図面および以下の好ましい実施形態と併せて詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
本発明特有の構成および機能は、以下の実施形態および図面を通じて定められる。
【図１】図１は、本発明の第１実施形態である、潮汐浮力および重力比エネルギーを貯蔵する発電システムを示している。
【図２】図２は、ブイが空のときの高潮時における上記第１実施形態を示している。
【図３】図３は、ブイが水で満たされているときの高潮時における上記第１実施形態を示している。
【図４】図４は、ブイが排水しているときの落潮時における上記第１実施形態を示している。
【図５】図５は、本発明の第２実施形態である、潮汐浮力および重力比エネルギーを貯蔵する海水脱塩システムを示している。
【図６】図６は、本発明の第３実施形態である、低潮時における潮汐浮力および重力比エネルギーを貯蔵する浮動拡張海水脱塩システムを示している。
【図７】図７は、漲潮時における上記第３実施形態を示している。
【図７ａ】図７ａは、本発明の第４実施形態である、ブイが空のときの低潮時における潮汐浮力および重力比エネルギーを貯蔵する発電システムを示している。
【図７ｂ】図７ｂは、ブイが水で満たされているときの高潮時における上記第４実施形態を示している。
【図７ｃ】図７ｃは、ブイが排水しているときの落潮時における上記第４実施形態を示している。
【図８】図８は、本発明の第５実施形態である、潮汐浮力および重力比エネルギーを貯蔵する連続発電システムを示している。
【図９ａ】図９ａは、初期ステージの低潮時における上記第５実施形態のエネルギー貯蔵部の状態を示している。
【図９ｂ】図９ｂは、第１ステージの漲潮−落潮時における上記第５実施形態のエネルギー貯蔵部の状態を示している。
【図９ｃ】図９ｃは、上記第１ステージの漲潮−低潮時における上記第５実施形態のエネルギー貯蔵部の状態を示している。
【図９ｄ】図９ｄは、第２ステージの漲潮−落潮時における上記第５実施形態のエネルギー貯蔵部の状態を示している。
【図９ｅ】図９ｅは、上記第２ステージの漲潮−低潮時における上記第５実施形態のエネルギー貯蔵部の状態を示している。
【図９ｆ】図９ｆは、第３ステージの漲潮−落潮時における上記第５実施形態のエネルギー貯蔵部の状態を示している。
【図９ｇ】図９ｇは、上記第３ステージの漲潮−低潮時における上記第５実施形態のエネルギー貯蔵部の状態を示している。
【図９ｈ】図９ｈは、第４ステージの漲潮−落潮時における上記第５実施形態のエネルギー貯蔵部の状態を示している。
【図１０】図１０は、第６実施形態である、エネルギー貯蔵部が離れた所に移動された発電システムの状態を示している。
【図１１】図１１は、高潮時における上記第６実施形態の状態を示している。
【図１２】図１２は、落潮時における上記第６実施形態の状態を示している。
【図１３】図１３は、第７実施形態である、エネルギー貯蔵部がピット内移動された発電システムの状態を示している。
【図１４】図１４は、本発明の第８実施形態である、潮汐浮力および重力比エネルギーを貯蔵するクラスター型発電システムを示す模式図である。
【図１５】図１５は、本発明の第９実施形態である、潮汐エネルギー、風力、および太陽エネルギーを用いた３次元エネルギー一体利用システムを示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
図１−図４を参照すると、本発明の潮汐浮力および重力比エネルギーを貯蔵する発電方法は繰り返し実行され、その周期が潮周期に等しい幾つかのステップを含む。潮周期は、初期、漲潮、高潮、および落潮の各ステージを有する。上記方法は、以下のステップを備える。
ステップａ：図１に示されている初期ステージにおいて、ブイ３を密閉し、空にする。
ステップｂ：漲潮時に、図１、図２を参照して、浮力によって上昇するブイ３の位置エネルギーをエネルギー貯蔵部８の重力位置エネルギーに変換する。
ステップｃ：図３に示されているように、高潮に近いとき、あるいは高潮時に、ブイ３を水で満たす。すなわち、上部バルブ２１と下部バルブ２とを開放し、潮水が下位バルブ２を介してブイに入れられ、ブイの空所内の空気が、上部バルブを介して排出され、潮水が速くブイを満たすようにする。
ステップｄ：また図３を参照すると、落潮時に、上部バルブ２１と下部バルブ２とを閉じて、ブイ３が水で満たされている密閉体になるようにし、重力で下降するブイ３の位置エネルギーをエネルギー貯蔵部の重力位置エネルギーに変換する。
ステップｅ：図４に示されているように、エネルギー貯蔵部の重力位置エネルギーを電気エネルギーに変換する。
ステップｄ：次の潮が到着すると、上述のステップを繰り替えす。
【００３９】
本発明の方法に対応して、図１−図４は、潮汐浮力および重力比エネルギーを貯蔵する発電システムを示している。このシステムは、図１−図４に示されている少なくとも１つのシステムユニット１００により構成され得る。このシステムユニット１００は、ブイ３とエネルギー貯蔵部８とを含んでいる。上記システムユニット１００は、上記ステップｂに対応して、さらに主エネルギー変換装置を含んでいる。この主エネルギー変換装置は、浮力により上昇するブイ３の位置エネルギーをエネルギー貯蔵部８の重力位置エネルギーに変換する。また、上記システムユニット１００は、上記ステップｃに対応して、比率エネルギー変換装置をさらに含んでいる。この比率エネルギー変換装置は、重力で下降する水で満たされたブイ３の位置エネルギーをエネルギー貯蔵部８の重力位置エネルギーに変換する。さらに、上記システムユニット１００は、上記ステップｅに対応して、さらに発電装置を含む。この発電装置は、エネルギー貯蔵部８の重力位置エネルギーを電気エネルギーに変換する。ブイ制御装置、主エネルギー変換装置、比率エネルギー変換装置、および発電装置は、図１−図４の好ましい実施形態に示されているが、これに限定されない。当業者は、本発明の精神の範囲内で、このシステムの装置を変更または入れ替えることができる。
【００４０】
図１に示されているように、ブイ３は、空所１と、上部バルブ（吸気排気バルブ）２１と、下部バルブ（取水排水バルブ）２とを有している。上部バルブ２１および下部バルブ２は、電磁バルブにすることができるが、これに限定されない。ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）のような論理制御ユニットは、例えば、駆動機構、油圧または空気圧式駆動ユニットのような実行ユニットを制御して、上部バルブ２１および下部バルブ２を開閉することができる。見やすくするため、この論理制御ユニットおよび実行機構は示していない。上部バルブ２１，下部バルブ２、そして対応する論理制御ユニットおよび実行機構は、潮汐浮力および重力比エネルギーを貯蔵する発電システムのブイ制御装置を構成する。このブイ制御装置は、上述の方法において上部バルブ２１および下部バルブ２を閉じ、上記ステップｃにおいて、これらのバルブを開放し、そして、ステップｄにおいて、再びこれらのバルブを閉じることができる。このプロセスについての更なる詳細は、この後説明される。論理制御ユニットおよびブイ制御装置の実行機構は、場合によっては、一体にすることもできる。上述の記載は、ブイ制御装置の実施形態の全てではなく、当業者は、本発明の精神に従って、具体的事例を考慮して、ブイ３を開け閉めする様々な制御装置を構成する先行技術を選択あるいは組み合わせることもできる。
【００４１】
さらに図１を参照すると、主エネルギー変換装置は、ブイブラケット７と、リフト部材１０と、部材リフトクラッチ１１とを備えている。上記ブイブラケット７は、回転シャフト６を介してブイ３に接続される。そして、ブイ３およびブイブラケット７は、回転シャフト６の周りを回転することができ、この柔軟接続が、潮水によってもたらされるブイ３の揺れに適合できるようにしている。上記ブイブラケット７には、リフト部材１０と着脱自在に連結可能な部材リフトクラッチ１１と、下降部材１１と着脱自在に連結可能な部材下降クラッチ１７とが設けられている。しかし、ブイブラケット７が同時にリフト部材１０と下降部材１６とに接続できないということは、作業工程の詳細から明らかである。リフト部材１０は、ロープ９（柔軟引張部材）によってその下端で、エネルギー貯蔵部８を吊し、その上端で、ロープ１２（駆動柔軟部材）の右端と接続している。ロープ９の長さは概略的に示されており、当然のことながら、このロープ９の長さは、図に示されている長さよりも遙かに長い。部材リフトクラッチ１１とリフト部材１０との間、または、部材下降クラッチ１７と下降部材１６との間の噛み合わせは、様々な方法で行える。リフト部材１０および下降部材１６は、両方ともタイロッドである。例えば、タイロッド１０，１６は、ラチェットと共に形成され、それに応じて、クラッチ１１，１７も対応ラチェットと共に形成される。この後の一部の実施形態において、リフト部材１０は、リフトラチェットロッド、リフトロッド、ラチェットロッド、あるいは簡単にタイロッドと表現され、下降部材１６は、下降ラチェットロッド、下降ロッド、ラチェットロッド、あるいは簡単にタイロッドと表現される。これに対応して、上記クラッチ１１，１７は、それぞれラチェットロッドリフトクラッチ１１およぶラチェットロッド下降クラッチ１７、または両方とも簡単にクラッチと表現される。
【００４２】
上記エネルギー貯蔵部８は、図面には矩形として表現されているが、その形状は、これに限定されない。エネルギー貯蔵部８は、例えば、土、砂、海水等を用いて非常に低いコストで供給可能であり、固形エネルギー貯蔵部と表現することができる。これは、先行技術のように、エネルギーを貯蔵するために水を流す必要がもはや無いからである。以下の詳細な説明から明らかであるが、エネルギー貯蔵部８は、リフト高さを得ることによって主に重力位置エネルギーを貯蔵し、その重量は、ブイの変位量に等しく、その材料は、その容量に基づく構造全体の必要性に依存する。構造全体が相対的に小さいエネルギー貯蔵部の容量を必要とする場合、金属（重金属）を用いることができる。このような容量が必要でなければ、コストを低減するために、コンクリート（小石）、砂利、土、または水を用いることもできる。ロープ９，１２は、スチールワイヤーロープ、ファイバーグラス、鎖等の高引張強度を有する任意の材料で構成された柔軟部材にすることができる。
【００４３】
さらに、図１を参照すると、比率エネルギー変換装置は、ブイブラケット７と、下降部材１６と、部材下降クラッチ１７とを備えている。ロープ１２は、ラチェット１３，１４により案内され、その左端で下降部材１６の上端に接続している。下降部材１６の下端は、部材下降クラッチ１７と位置調整クラッチ１８とに着脱自在に接続することができるが、同時ではない。位置調整クラッチ１８は、水平面２２よりも高いプラットフォームに取り付けられている接続台座１９に固定されている。ブイ３と接続しているブイブラケット７は、ブイ３に呼応して上下変動する。接続台座１９は貫通孔を有し、この貫通孔を通って、下降部材１６は制限無く上下移動できる。
【００４４】
さらに、図１を参照すると、上記発電装置は、発電装置（図示せず）と、ラチェットホイール１３，１４を備えている。このラチェットホイール１３，１４は、外輪１３と内輪１４とを含み、外輪１３は、プーリーホイールとして機能し、柔軟部材１２を迂回させる。ラチェットホイールの外輪１３と内輪１４との間の伝達は一方向だけに作用するようにすることができる。図面において、一方向伝達の方向は、時計回り、すなわち、エネルギー貯蔵部８の下降方向である。ラチェットホイールの内輪１４は、スピンドル１５に取り付けられている。この１５スピンドルは、ラチェットホイールの内輪１４と共に同調して回転可能である。
【００４５】
上述のラチェット１１，１７，１８およびブイによって制御される制御装置は、一体に（以下の説明は、この一体的手法に基づき、それらを制御する全ての装置は、制御装置と表現される）、あるいは別々に形成することができ、当業者は、要求に応じて、例えば、電気的、空気的、油圧的等の任意の制御方法で装置を制御することができる。
【００４６】
以下、本発明による潮汐浮力および重力比エネルギーを貯蔵する発電システムの動作周期を図１−図４と併せて説明する。
【００４７】
図１は、潮周期の初期ステージにおける上記システムを示しており、下部バルブ２および上部バルブ２１が共に閉じられ、空所１が密閉された本体に設けられ、ブイ３がエネルギー貯蔵部８からの圧力を受けて、海水中に存在する。ブイ３を密閉された空のポンツーン（pontoon）にするため、この空所１には、空気を完全充填している。その一方で、エネルギー貯蔵部８の重力は、クラッチ１１とタイロッド１０との間の噛み合わせを介して、ブイブラケット７に加えられ、ブイ３が受ける浮力は、この重力に等しい。漲潮時において、ブイ３は、大きな浮力を受けて上昇し始め、ブイブラケット７が部材リフトクラッチ１１によりリフト部材１０に接続されるとき、それと共に、ブイブラケット７も上昇し、同時に、ブイブラケット７が下降部材１６を解放する。すなわち、部材下降クラッチ１７と位置調整クラッチ１８とが解放される。タイロッド１０がブイブラケット７と連結しているので、同時にタイロッド１０が上昇し、それと共に、エネルギー貯蔵部８が上昇し始め、そして、重力位置エネルギーを貯蔵し始める。下降部材１６は、ロープ９を介してリフト部材１０と連結され、リフト部材１０とは反対の方向に向かって常に動くので、下降し始める。さらに、エネルギー貯蔵部は、ラチェットホイールの外輪１３を駆動して、スピンドルに対して反対方向に回転する。スピンドルピンドル１５とラチェットホイールの内輪１４は静止したままでいる。
【００４８】
図２に示されているように、エネルギー貯蔵部８の最初のエネルギー貯蔵が終わったときに、ブイ３は、最高位置近くに到達する。図２と図１を比較すると、エネルギー貯蔵部８が、おおよそ潮汐差に等しい高さまで上昇していることが明らかである。
【００４９】
図３に示されているように、高潮時、制御装置は下部バルブ２と上部バルブ２１を開放し、速く空所１を潮水で完全に満たす。
【００５０】
潮水が後退し始めると、ブイ３が完全に満たされた後、制御装置が下部バルブ２と上部バルブ２１とを閉じるため、ブイ３は、水で満たされた重密閉体と表現することができる。この重密閉体の重量は、エネルギー貯蔵部８の受領よりも大きい。落潮中、ブイ３は重力を受けて下降する。それと同時に、クラッチ１７が閉じられ、ブイブラケット７が下降部材１６と連結し、部材リフトクラッチ１１と位置調整クラッチ１８とが開放される。その結果、ブイ３が下降するとき、ブラケット７と下降ロッド１６とは下降し、リフト部材１０とエネルギー貯蔵部８とは上昇する。低潮の表面近く０．２ｍにブイ３が下降するとき、クラッチ１７は閉じられ、タイロッド１６をしっかり握る。それと同時に、同様にプラットフォーム上のクラッチ１８が閉じられ、タイロッド１６をしっかり握って、ブイが海水面に近い位置で停止するようにする。このとき、エネルギー貯蔵部８の上昇高さは、ブイの高さを引いた潮汐の差である。ブイの高さがこの潮汐の差よりもかなり小さい場合には、エネルギー貯蔵部８の上昇高さは、おおよそ潮汐の差に等しいので、エネルギー貯蔵部８の全上昇高さは、おおよそ潮汐の差の２倍に等しく、「比率高さ（ratio elevation）」に気が付く。その結果、比率エネルギー貯蔵を実現する。
【００５１】
図４に示されているように、上記ブイの下部バルブが海水面上約０．２ｍにあるとき、クラッチ１７，１８は、ブイを停止するよう制御され、同時に、下部バルブ２および上部バルブ２１が開放される。海水が排水された後、下部バルブ２および上部バルブ２１が閉じられ、ブイ３は空の状態に戻る。その一方で、クラッチ１７，１１が解放され、空の密閉されたブイ３は、その重力で、海中に下降して最初の位置に戻り、次の潮汐周期の準備が整う。このとき、位置調整クラッチ１８が閉じられ、上部ロッド１６をしっかり握って、エネルギー貯蔵部８が最高位置で維持される。次の潮汐が来る前に（つまり、停潮時に）、エネルギー貯蔵部８を進行に従って連続して解放することができ、連続した発電を達成する。この発電における、エネルギー貯蔵部８を解放する方法を以下に説明する。エネルギー貯蔵部８を解放した後、すなわち、クラッチ１８を解放した後、エネルギー貯蔵部８が下降し、ラチェットの外輪１３を回転させる。この外輪１３が、ラチェットホイール全体を反時計回りに回転させ、ラチェットホイールが発電装置または発電装置セットに電気を生成させる。その結果、エネルギー貯蔵部８の重力位置エネルギーが、電気エネルギーに変換される。この方法は、潮汐エネルギーを主スピンドルの回転トルクに直接変換し、水力エネルギーを電気エネルギーに変換するために、水力タービン、ターボ機械等の動力装置を用いることなく、発電装置に電気を生成させる。したがって、エネルギー変換効率を向上させ、装置を簡略化し、コストを著しく低下させる。
【００５２】
前述の説明によると、漲潮および落潮時に、エネルギー貯蔵部８は空のブイの浮力、および水が満たされたブイの重力をそれぞれ受ける。主エネルギー変換装置および比率エネルギー変換装置の下で、エネルギー貯蔵部は、潮汐の差Ｈの２倍の高さまで持ち上げられ、エネルギー貯蔵部の重量は、ブイの排出容量に等しい。したがって、潮汐差のエネルギーからエネルギー貯蔵部まで伝達および貯蔵を達成する。このプロセスの間、エネルギーをほとんどロスすることがなく、上昇高さが潮汐の差の２倍であるため、エネルギー貯蔵部の位置エネルギーは、ブイがカバーする潮汐エネルギーの２倍である（Ｅ＝ｍｇ２Ｈ、ｍはブイの質量）。
【００５３】
図５は、潮汐浮力および重力比エネルギーを貯蔵する海水脱塩装置２００である本発明の第２実施形態を示している。この海水脱塩装置２００は、第１実施形態の発電装置１００と、海水蒸発塔３０と、蒸気凝縮塔３１とを備えている。海水蒸発塔３０には、真空ポンプ３２が設けられ、この真空ポンプ３２は、伝達スピンドル１５と連結されている。つまり、伝達スピンドル１５と真空ポンプ３２は動力伝達機構で接続されて、伝達スピンドル１５が真空ポンプ３２を動かすことができるようにする。この実施形態において、発電システム１００は、駆動力を供給するための動力システムとして働くことができるたけでなく、電気を生成するためにも働くことができる（発電装置はキャンセルされる）。この実施形態における海水蒸発塔３０は、固定容量の樽であり、任意に温水ヒータ３３が設けられる。海水が、吸水口３４から温水ヒータ３３内に吸い込まれ、この温水ヒータ３３により加熱された後、海水蒸発塔３０に入る。海水蒸発塔３０の底部に海水があり、真空ポンプ３２は、パイプライン３６ａを介して海水蒸発塔３０の上部と繋がっている。この真空ポンプ３２は、海水蒸発塔３０を真空にして、ここに陰圧を形成し、海水を蒸発させ、この蒸発させた水を吸い上げる。真空ポンプ３２はまた、パイプライン３６ｂを介して冷却水を含む蒸気凝縮塔３１と繋がっている。この蒸気凝縮塔３１には冷却水が満たされており、コイルパイプ３５が、この冷却水の中を通って配置されている。真空ポンプ３２からの高圧蒸気は、コイルパイプ３５を通り、冷却水により冷却され、最終的には、真水に凝縮されて容器３６に入る。一方、海水蒸発塔３０から排出された高濃度塩水は容器３５に入る。この高濃度塩水は、食塩の製造に用いられ得る。
【００５４】
図６および図７は、潮汐浮力および重力比エネルギーを貯蔵する海水脱塩装置３００である本発明の第３実施形態を示している。この実施形態の海水脱塩装置３００は、第１実施形態の発電システムに基づいて形成されている。この第２実施形態の発電システムは、エネルギー貯蔵部が浮動拡張海水蒸発塔４０と置き換えられており、もともとエネルギー貯蔵部と繋がっているロープ９が伸ばされて、地面まで伸びるようにプーリーアセンブリ２３周りに案内され、また同様に、もともと伝達スピンドル１５を駆動するラチェットホイール１３，１４が、地面に移される。ラチェットホイール１３，１４および海水蒸発塔４０等は、地面上のブラケット２０ａにより支持されている。一方、海上プラットフォーム上のブラケット２０は、ベアリングスピンドル１５および固定プーリー１４ａを支持している。潮汐エネルギーの利用についての第３実施形態の原理は、この後の第６実施形態の原理と本質的に同じである。
【００５５】
上記海水蒸発塔４０は、浮動樽４１ａおよび固定樽４１ｂを備えている。この固定樽４１ｂには、環状シール溝４２が設けられ、浮動樽４１ａの下部が、このシール溝に挿入されている。上記浮動樽４１ａは、ここで上下移動することができる。浮動樽４１ａの下部がシール溝４２に挿入された後、浮動樽４１ａが固定樽４１ｂをカバーする。海水等の液体をシール溝４２に入れると、海水蒸発塔４０はシール状態になる。さらに、浮動樽４１ａおよび固定樽４１ｂにより定められるシールスペースを変えることができ、シール構造を液体シール以外の異なるタイプにすることもできる。上記海水蒸発塔４０は、浮動樽４１ａの上昇運動により、その内部スペースを広げ、陰圧を形成する。
【００５６】
ソレノイドバルブ４４ａが設けられたパイプライン４３ａにより、海水が固定樽４１ｂの下部に導かれる。固定樽４１ｂにおいて、凝縮水収集トレイ４９は、固定樽４１ｂの底部から離れた高さで支持されている。このトレイは、真水または水と蒸気の混合物をソレノイドバルブ４４ｂが設けられているパイプライン４３ｂを介して蒸気凝縮塔に運び出す。固定バルブ４１ｂの下部には、ソレノイドバルブ４４ｃが設けられたパイプライン４３ｃを介して配置されている。高濃度塩水は、固定バルブ４１ｂの底部からパイプライン４３ｃに流れ込み、少なくとも固定樽４１ｂから流れ出る。固定樽４１ｂの内壁と凝縮水収集トレイ４９との間に、凝縮水スクレーパー４８が設けられており、凝縮水を収集トレイ４９内に案内するよう用いられる。収集トレイ４９の底部には、真水搬出パイプ４３ｂが配置されている。上記海水蒸発塔４０は、例えば太陽光温水ヒータを用いて構成されるのがよりよい。パイプライン４３ａ内の海水が、この温水ヒータにより加熱される水である。
【００５７】
この実施形態の作業行程は、以下で説明される。
【００５８】
図６に示されているように、漲潮から落潮までの間、潮汐はブイを双方向に動かして、ロープ９が海水蒸発塔４０の浮動樽４１ａを高さ２Ｈまで持ち上げるようにする。そして、海水蒸発塔４０の容量が広がり、陰圧が形成される。高さ２Ｈまで浮動樽４１ａを持ち上げた後、タイロッドのソレノイドクラッチ１８が閉じられ、ロッド１６をしっかり掴んで最高位置で浮動樽４１ａを維持し、海水蒸発塔４０の真空度を連続して維持する。取水ソレノイドバルブ４４ａが開放されると、海水が、陰圧下で、太陽光温水ヒータを介して固定バルブ４１ｂに流れ込む。予熱された海水は、固定バルブ４１ｂにより維持されている陰圧下で、速く蒸発し、十分な蒸気を生成する。
【００５９】
低潮時、タイロッドのソレノイドクラッチ１８が開放され、上部ロッド１６が解放される。浮動樽４１ａは、重力を受けて下降し、固定樽４１ｂの圧力が増加する。そして、蒸気が水に凝縮し、樽の内壁に沿って流れ、凝縮水スクレーパー４８に沿って下降し、収集トレイ４９内に流れ込む。浮動樽４１ａは重力を受けて下降し、水と蒸気の混合物を蒸気凝縮塔（図６には示していない。これは、図５を参照すると理解できる。）に送り、連続して真水に凝縮する。この海水蒸発塔４０における海水の塩濃度は、水の蒸発と共に増加する。ソレノイドバルブ４４ｃは、食塩を製造するための高濃度塩水を排水するよう制御することができ、同時に、真水が、陰圧下で海水蒸発塔内に吸い込まれる。これを繰り返すことで、海水に基づいて真水と食塩を連続して作り出すことができる。
【００６０】
第２実施形態と比較すると、第３実施形態は、真空ポンプを有しておらず、浮動拡張海水蒸発塔４０を使用している。
【００６１】
図６に示されているように、ブラケット２０ａの高さを低くするために、海水蒸発塔４０には、ピットが設けられている。
【００６２】
図７ａ−図７ｃは、本発明の第４実施形態を示している。この第４実施形態は、第１実施形態の構成に、圧力タンク５１と真空タンク５０とを追加している。この真空タンク５０と圧力タンク５１とは共にパイプラインで上部バルブ２１と繋がっている。圧力タンク５１に接続されているパイプラインには、ソレノイドバルブ５１０が設けられ、真空タンク５０に接続されているパイプラインには、ソレノイドバルブ５００が設けられている。図７ａに示されているように、低潮時には、ソレノイドバルブ５００，５１０は、閉鎖状態にあり、空のブイ３は圧力タンク５１および真空タンク５０と繋がっていない。図７ｂに示されているように、高潮時には、下部バルブ２および上部バルブ２１が共に開放され、潮水が下部バルブ２からブイ３内に押し寄せ、ブイ３の空気を排出する。このステージにおいて、ソレノイドバルブ５１０は開放され、排出された空気が圧力タンク５１に入る。図７ｃに示されているように、ブイの水を排出するステージにおいて、ソレノイドバルブ５１０は、ソレノイドバルブ５００が開放されている間ずっと閉じられ、海水は、その重力でブイ３から流れ出て、ブイ３内に陰圧を形成する。その結果、真空タンク５０を真空にする。第４実施形態の有利な点は、形成された副産物が存在すること、すなわち、圧力タンク５１および真空タンク５０である。
【００６３】
明らかに、圧力タンク５１および真空タンク５０が上部バルブ２１と繋がっている構造は、上述および以下の実施形態に適用可能である。
【００６４】
図８は、本発明による潮汐浮力および重力比エネルギーを貯蔵する発電システムの他の実施形態、すなわち、第５実施形態を示している。図８は、システムユニット４００のみを示しており、システム全体は、少なくとも１つのシステムユニット４００によって構成され得る。図８において、（ａ）は正面図であり、（ｂ）は断面図であり、（ｃ）は、上面図である。図１の実施形態との主な違いは、図８のシステムユニット４００が、連続して電力を生成するために、複数のエネルギー貯蔵部のグループを有するエネルギー貯蔵部領域を備える点にある。図８には、説明のための例としてＡ，Ｂ，Ｃのグループが設けられており、各グループのエネルギー貯蔵部は、図１の実施形態のエネルギー貯蔵部と同じ方法でエネルギーを貯蔵し、ブイブラケット、複数のクラッチ、リフトロッド、および下降ロッドが、比率エネルギー貯蔵を達成するため互いに連動する。しかし、これらは、貯蔵されたエネルギーを解放する点で異なっている。図８に示されているように、全てのグループがブイブラケット７を共有している。各グループの「エネルギー貯蔵部」が特定の位置まで持ち上げられた後、位置調整クラッチ１８の効力で、これらのエネルギー貯蔵部は、特定の高さに維持される。したがって、潮汐周期の制限を受けない。特定の手順時に、異なるタイムスタイルで、エネルギー貯蔵部が解放され、下降して、連続して電気を生成するために発電装置セットを駆動する。
【００６５】
図９ａ−図９ｈを参照して、この実施形態の作業工程を以下に説明する。
【００６６】
１）初期ステージ（図９ａに示す）
（１）海水位：海水位は低潮時である。
（２）ブイ３の位置および上部バルブと下部バルブの状態：ブイ３は、エネルギー貯蔵部８の圧力を受けて海水中に沈められ、空気で満たされ、そして、その上面が僅かに海水の上にある。「密閉された空のポンツーン」の状態で、吸気排気バルブ（上部バルブ）２１と取水排水バルブ（下部バルブ）２とは共に閉じられている（図２を参照すると理解できる）。
（３）ソレノイドクラッチおよびラチェットロッドの状態：ソレノイドクラッチ１１が閉じられ、ラチェットロッド１０をしっかりと掴んでいる。ソレノイドクラッチ１７，１８は開放され、ラチェットロッド１６が解放されている。
（４）エネルギー貯蔵部８の位置：「エネルギー貯蔵部」Ａ，Ｂ，Ｃの各グループの重力がクラッチ１１とタイロッド１０との間の噛み合わせを介して、ブイブラケット７に加えられ、ブイ３が受ける浮力は、この重力に等しい。エネルギー貯蔵部８は最低位置にある。
【００６７】
２）漲潮ステージ（図９ｂに示す）
（１）海水位：海水位は、低潮時の位置から高潮時の位置まで漸次上昇する。
（２）ブイの位置および上部バルブと下部バルブの状態：ブイは、空気で満たされているので、浮力を受けて高潮時の位置まで上昇する。吸気排気バルブ（上部バルブ）２１と取水排水バルブ（下部バルブ）２とは共に閉じられている（図２を参照すると理解できる）。
（３）ソレノイドクラッチおよびラチェットロッドの状態：海水面が上昇している間、ソレノイドクラッチ１１が開放され、ラチェットロッド１０が解放される。一方、ソレノイドクラッチ１７は閉じられ、ラチェットロッド１６をしっかり掴んでいる。ソレノイドクラッチ１８は開放され、ラチェットロッド１６はその場所にスライドすることができる。
（４）エネルギー貯蔵部の位置：海水面が上昇している間、ブイブラケット７に取り付けられたソレノイドクラッチ１１が、ラチェットロッド１０をしっかり掴み、全ての「エネルギー貯蔵部」を引っ張って、高潮時の位置まで漸次上昇させる。
（５）ラチェットホイールの状態：エネルギー貯蔵部８は、このラチェットホイールの外輪１３周りの鎖１２を介してタイロッド１６と連結されている。エネルギー貯蔵部８が上昇するとき、エネルギー貯蔵部は、ラチェットホイール１３をスピンドル１５に対して反対方向に回転させる。ラチェットホイール１３，１４の間の伝達は一方向だけに作用するので、ラチェットホイール１３はスピンドル１５を駆動しない。
（６）スピンドル１５の状態：スピンドル１５は回転しない。
【００６８】
３）高潮ステージ（図９ｂに示す）
（１）海水位：海水位は高潮時の位置のままである。
（２）ブイの位置および上部バルブと下部バルブの状態：ブイ３は高潮時の位置のままである。吸気排気バルブ（上部バルブ）２１と取水排水バルブ（下部バルブ）２とを閉じるよう電磁制御システムを作動させて、ブイ３が「水でみたされたポンツーン」になり、重力を受けて下降する。
（３）ソレノイドクラッチおよびラチェットロッドの状態：ソレノイドクラッチ１１が開放され、ラチェットロッド１０が解放される。ソレノイドクラッチ１７が閉じられ、ラチェットロッド１６をしっかり掴んでいる。ソレノイドクラッチ１８が開放され、ラチェットロッド１６は、その場所にスライドすることができる。
（４）エネルギー貯蔵部の位置：全ての「エネルギー貯蔵部」Ａ，Ｂ，Ｃは、高潮時の位置にある。
（５）ラチェットホイールの状態：ラチェットホイール１３，１４は共に回転しない。
（６）スピンドルの状態：スピンドル１５は回転しない。
【００６９】
４）落潮ステージ（図９ｂに示す）
（１）海水位：海水位は高潮時の位置から低潮時の位置まで下降する。
（２）ブイの位置および上部バルブと下部バルブの状態：ブイ３は高潮時の位置から下降する。取水排水バルブ２が海水面から０．２ｍ離れた位置に到達するとき、ソレノイドクラッチ１７，１８が、ブイ３の下降を止めるよう制御される。吸気排気バルブ２１と取水排水バルブ２とを開放するように電磁制御システムを作動させて、海水が自由下降により排出されるようにする。海水が排出された後、吸気排気バルブ２１と取水排水バルブ２とが閉じられ、ブイ３が「密閉された空のポンツーン」の状態に戻る。このとき、ブイがエネルギー貯蔵部およびブイの重量によって次第に海水に入るようにクラッチ１１，１７，１８を制御して、初期ステージの位置に戻る。
（３）ソレノイドクラッチおよびラチェットロッドの状態：ソレノイドクラッチ１１が開放され、ラチェットロッド１０が解放される。下降が始まると、ソレノイドクラッチ１７が閉じられ、ラチェットロッド１６をしっかりと掴み、このラチェットロッド１６がエネルギー貯蔵部８を引っ張って、ブイ３の下降と共にエネルギー貯蔵部８が上昇するようにする。ブイ３が低潮の海水面近く０．２ｍに下降したとき、クラッチ１７が閉じられ、タイロッド１６をしっかりと掴む。同時に、プラットフォーム上のクラッチ１８が閉じられ、タイロッド１６を同様にしっかりと掴み、海水面に近い位置でブイを維持する。
（４）エネルギー貯蔵部の位置：エネルギー貯蔵部８は、ラチェットロッド１６および鎖１２により引っ張られ、高潮時の位置から上昇し続ける。上昇高さは、潮汐差Ｈからブイの高さｈを引いたものである（ｈはＨよりも遙かに小さく、無視することができる。つまり、ブイの上昇高さはＨである）。したがって、エネルギー貯蔵部８の総上昇高さは、おおよそ潮汐差の２倍、つまり２Ｈに等しい。エネルギー貯蔵部８が最高位置に到達したとき、ソレノイドクラッチ１８が閉じられ、タイロッド１６をしっかりと掴み、エネルギー貯蔵部を最高位置で維持する。このとき、エネルギー貯蔵部８の位置エネルギーは、Ｅ＝ｍｇ２Ｈである。つまり、潮汐エネルギーの２倍である。
（５）ラチェットホイールの状態：ロッド１６が下降するとき、ラチェットホイールの外輪１３およびスピンドル１５は、スピンドル１５を動かすことなく反時計回りに回転する。
（６）スピンドルの状態：スピンドル１５は回転しない。
【００７０】
５）第１低潮ステージ（落潮後、かつ、次の漲潮前）（図９ｃに示す）
（１）海水位：海水位は、再度、低潮時にある。
（２）ブイ３の位置および上部バルブと下部バルブの状態：ブイ３は、エネルギー貯蔵部８からの圧力を受けて海水中にあり、空気で満たされており、その上面が海水面の僅かに上にある。つまり、ブイ３は、「密閉された空のポンツーン」の状態であり、取水排水バルブ２と吸気排気バルブ２１とは共に閉じられている。
（３）ソレノイドクラッチおよびラチェットロッドの状態：連続して電気を生成するために、全てのエネルギー貯蔵部が低潮時にエネルギーを解放することができるわけではない。全てのエネルギー貯蔵部は３つのグループＡ，Ｂ，Ｃに分けられ、ＰＬＣはプログラムに従って制御して、ソレノイドクラッチ１８を開放し、ラチェットロッド１６を解放する。その結果、各エネルギー貯蔵部は重力に従って最高位置から降下する。鎖１２は、外輪１３とスピンドル１５を同じ方向に回転させ、スピンドル１５が減速装置および発電装置セットにトルクを伝える。各グループは、以下の方法でエネルギーを解放する。
グループＡ：ソレノイドクラッチ１１，１７，１８が全て開放され、ラチェットロッド１０，１６が解放される。グループＡの各エネルギー貯蔵部は、エネルギーを解放するために異なる時間で下降するようにする。
グループＢ：ソレノイドクラッチ１８が閉じられ、ラチェットロッド１６が解放される。
グループＣ：ソレノイドクラッチ１８が閉じられ、ラチェットロッド１６が解放される。
（４）図９ｃに示すエネルギー貯蔵部の位置：各グループのエネルギー貯蔵部は、以下の方法で動き、エネルギーを解放する。
グループＡ：低潮時、グループＡの各エネルギー貯蔵部は、エネルギーを解放するため異なる時間で下降する。低潮が終了したとき、全てのエネルギー貯蔵部が、最高位置２Ｈから最低点に到達する。同時にエネルギー解放プロセスが終了し、発電のためスピンドル１５が回転する。
グループＢ，Ｃ：低潮時、エネルギー貯蔵部が最高位置で維持され、漲潮時、高潮時、落潮時に、順に動く。各ステージにおいて、エネルギーを解放するエネルギー貯蔵部が常に存在することができるようにして、スピンドルに連続して電気を生成させる。
（５）ラチェットホイールの状態：
グループＡ：エネルギー貯蔵部が下降するとき、鎖１２が、外輪１３およびスピンドル１５を同じ方向に回転させ、ラチェットホイール１３，１４を介して、外輪１３のトルクを内輪１４に伝えて、スピンドル１５を回転させる。
グループＢ，Ｃ：エネルギー貯蔵部を最高位置で維持する。各エネルギー貯蔵部に対応するラチェットホイールは回転しない。
（６）スピンドル１５の状態：スピンドル１５は、グループＡのエネルギー貯蔵部によって動かされ、時計回りに回転する。その結果、減速装置が駆動され、電気を生成するために発電装置を動かす。
【００７１】
６）第２漲潮ステージ（図９ｂに示す）
（１）海水位：海水位は、低潮時の位置から高潮時の位置まで次第に上昇する。
（２）ブイの位置および上部バルブと下部バルブの状態：ブイは、空気で満たされているので、浮力を受けて高潮時の位置まで上昇する。取水排水バルブ２と吸気排気バルブ２１とは、共に閉じられている。
（３）ソレノイドクラッチおよびラチェットロッドの状態：
グループＡ：ソレノイドクラッチ１１は閉じたままで、ラチェットロッド１０をしっかりと掴んでいる。高潮時の位置に到達後、ソレノイドクラッチ１１は開放され、ラチェットロッド１０が解放される。一方、ソレノイドクラッチ１７は閉じられ、ラチェットロッド１６をしっかりと掴んでいる。
グループＢ：ソレノイドクラッチ１８が開放され、ラチェットロッド１６が解放されて、グループＢのエネルギー貯蔵部を下降させる。
グループＣ：ソレノイドクラッチ１８が閉じられ、ラチェットロッド１６をしっかりと掴んで、グループＣのエネルギー貯蔵部を最高位置に維持する。
（４）エネルギー貯蔵部の位置：
グループＡ：ブイブラケット７上のソレノイドクラッチ１１は、ラチェットロッド１０をしっかりと掴み、グループＡの全ての「エネルギー貯蔵部」を高潮時の位置まで漸次上昇するように引っ張る。そして、エネルギー貯蔵部の第２周期が始まる。
グループＢ：漲潮時、グループＢのエネルギー貯蔵部は、最高位置から下降し、スピンドルを動かす。
グループＣ：グループＣのエネルギー貯蔵部は最高位置に維持される。
（５）ラチェットホイールの状態：
グループＡ：エネルギー貯蔵部が上昇し、鎖１２がラチェットホイールの外輪１３をスピンドル１に対して反対に回転させる。ラチェットホイール１３，１４の間の伝達が一方向だけに作用するので、スピンドル１５は影響されない。
グループＢ：エネルギー貯蔵部が下降し、ラチェットホイールの外輪１３とスピンドル１５を同じ方向に回転させて、トルクがスピンドル１５に伝えられる。
グループＣ：エネルギー貯蔵部は最高位置に維持されたままであり、ラチェットホイールは回転しない。
（６）スピンドル１５の状態：スピンドルは、グループＢのエネルギー貯蔵部により動かされて、反時計回りに回転し、電気を生成するための発電装置で減速装置を作動させる。
【００７２】
７）第２高潮ステージ（図９ｄに示す）
（１）海水位：海水位は高潮時の位置のままである。
（２）ブイの位置および上部バルブと下部バルブの状態：ブイ３は、高潮時の位置のままであり、取水排水バルブ２と吸気排気バルブ２１とを開放するように電磁制御システムを作動させて、高潮時のブイを海水で満たす。その後、取水排水バルブ２と吸気排気バルブ２１とを閉じるように電磁制御システムを作動させると、ブイ３が「水で満たされたポンツーン」になり、重力に従って降下する。
（３）ソレノイドクラッチおよびラチェットロッドの状態：
グループＡ：ソレノイドクラッチ１１は開放され、ラチェットロッド１０が解放されている。ソレノイドクラッチ１７は閉じられ、ラチェットロッド１６をしっかりと掴んでいる。ソレノイドクラッチ１８は開放され、ラチェットロッド１６が、その場所にスライドすることができる。
グループＢ：ソレノイドクラッチ１１，１７，１８が全て開放され、ラチェットロッド１０，１６がスライドする。従って、エネルギー貯蔵部が下降する。
グループＣ：ソレノイドクラッチ１８が閉じられ、ラチェットロッド１６をしっかりと掴んでいる。従って、エネルギー貯蔵部は、最高位置のままである。
（４）エネルギー貯蔵部の位置：
グループＡ：エネルギー貯蔵部は、高潮時の位置をとる。
グループＢ：エネルギー貯蔵部は、下降する。
グループＣ：エネルギー貯蔵部は、最高位置のままである。
（５）ラチェットホイールの状態：
グループＡ：ラチェットホイールは動かない。
グループＢ：ラチェットホイールの外輪がスピンドルと同じ方向に動き、スピンドルを動かす。
グループＣ：ラチェットホイールは動かない。
（６）スピンドルの状態：グループＢのエネルギー貯蔵部により動かされたスピンドルは、発電装置に電気を生成させるため、時計回りに回転する。
【００７３】
８）第２落潮ステージ（図９ｄおよび図９ｅ参照）
（１）海水位：海水位は、高潮時の位置から低潮時の位置まで次第に下降する。
（２）ブイの位置および上部バルブと下部バルブの状態：ブイ３が高潮時の位置から下降する。取水排水バルブ２が海水面から０．２ｍ離れた位置に到達すると、ソレノイドクラッチ１７，１８は、ブイ３が下降するのを止める。電磁制御システムが、取水排水バルブ２と吸気排気バルブ２１とを開放するよう制御して、海水が自由下降で排出されるようにする（図９に示す）。海水が排出された後、取水排水バルブ２と吸気排気バルブ２１とが閉じられ、ブイ３は「密閉された空のポンツーン」の状態に戻る。このとき、ブイはエネルギー貯蔵部およびブイ自身の重量によって次第に海中に入り、初期ステージの位置に戻る。
（３）ソレノイドクラッチおよびラチェットロッドの状態：
グループＡ：ソレノイドクラッチ１１が開放され、ラチェットロッド１０が解放される。潮汐が下降し始めると、ソレノイドクラッチ１７が閉じられ、ラチェットロッド１６をしっかりと掴み、このラチェットロッド１６がエネルギー貯蔵部を引っ張って、エネルギー貯蔵部がブイ３の下降と共に上昇するようにする。ブイ３が低潮の海水面近く０．２ｍに下降すると、クラッチ１７が閉じられ、タイロッド１６を掴むと同時に、プラットフォームのクラッチ１８が閉じられ、同様にタイロッド１６を掴んで、この位置にブイを維持する。
グループＢ：ソレノイドクラッチ１１，１７，１８が全て開放され、ラチェットロッド１０，１６がスライドできるようにする。また、エネルギー貯蔵部が、最低位置に下降する。
グループＣ：ソレノイドクラッチ１８が閉じられ、ラチェットロッド１６をしっかりと掴んで、エネルギー貯蔵部が下降しないようにする。
（４）エネルギー貯蔵部の位置：
グループＡ：エネルギー貯蔵部が、ラチェットロッド１６と鎖１２により引っ張られて、高潮時の位置から最高位置２Ｈまで上昇し続ける。エネルギー貯蔵部が最高位置に到達すると、ソレノイドクラッチ１８が閉じられ、タイロッド１６を掴み、エネルギー貯蔵部を最高位置に維持する。
グループＢ：ソレノイドクラッチ１１，１７，１８が全て開放され、ラチェットロッド１０，１６がスライドできるようにする。また、エネルギー貯蔵部が、次第に最低位置に下降する。
グループＣ：ソレノイドクラッチ１８が閉じられ、ラチェットロッド１６をしっかりと掴んで、エネルギー貯蔵部が下降しないようにする。
（５）ラチェットホイールの状態：
グループＡ：ラチェットホイールの外輪は、スピンドルの回転方向とは逆の方向に回転する。従って、スピンドルを動かさない。
グループＢ：ラチェットホイールの外輪１３は、スピンドルの回転方向と同じ方向に回転する。従って、スピンドル１５を動かす。
グループＣ：ラチェットホイールの外輪１３は回転しない。
（６）スピンドル１５の状態：スピンドルが、グループＢのエネルギー貯蔵部により駆動され、発電装置に電気を生成させるために時計回りに回転する。
【００７４】
９）第３低潮ステージ（図９ｅに示す）
（１）海水位：海水位は低潮時である。
（２）ブイ３の位置および上部バルブと下部バルブの状態：ブイはエネルギー貯蔵部から圧力を受けて海水中にあり、空気で満たされ、その上面が海水のやや上側にある。ブイは「密閉された空のポンツーン」の状態である。取水排水バルブ２と吸気排気バルブ２１とは共に閉じられている。
（３）ソレノイドクラッチおよびラチェットロッドの状態：
グループＡ：ソレノイドクラッチ１１，１７，１８が全て開放され、グループＡの各エネルギー貯蔵部がエネルギーを解放するため異なる時間で下降するように、ラチェットロッド１０，１６が解放される。
グループＢ：ソレノイドクラッチ１１が閉じられ、ラチェットロッド１０をしっかりと掴んでいる。
グループＣ：ソレノイドクラッチ１８が閉じられ、ラチェットロッド１６をしっかりと掴んでいる。
（４）エネルギー貯蔵部の位置：
グループＡ：低潮時、グループＡの各エネルギー貯蔵部が、エネルギーを解放するため異なる時間で下降する。低潮が終わるとき、全てのエネルギー貯蔵部が最高位置２Ｈから最低位置に到達し、エネルギー解放プロセスが終了する。発電するためスピンドルを回転させる。
グループＢ：エネルギー貯蔵部が最低位置に下降する。
グループＣ：エネルギー貯蔵部は最高位置に維持される。
（５）ラチェットホイールの状態：
グループＡ：エネルギー貯蔵部が下降するとき、鎖がラチェットホイールの外輪をスピンドルと同じ方向に回転させ、ラチェットホイールを介して、ラチェットホイールの外輪のトルクをラチェットホイールの内輪に伝えて、スピンドルを回転させるようにする。
グループＢ：エネルギー貯蔵部は最低位置に到達する。ラチェットホイールは回転しない。
グループＣ：エネルギー貯蔵部は最高位置を維持し、対応するラチェットホイールは回転しない。
（６）スピンドルの状態：スピンドルは、グループＡのエネルギー貯蔵部によって動かされ、時計回りに回転する。その結果、減速装置を動かして、この減速装置が発電装置に電気を生成させる。
【００７５】
１０）第３漲潮ステージ（図９ｆに示す）
（１）海水位：海水位は、低潮時の位置から高潮時の位置まで漸次上昇する。
（２）ブイの位置および上部バルブと下部バルブの状態：ブイは、空気で満たされているため、浮力を受けて高潮時の位置まで上昇する。取水排水バルブ２と吸気排気バルブ２１とは共に閉じられている。
（３）ソレノイドクラッチおよびラチェットロッドの状態：
グループＡ，グループＢ：ソレノイドクラッチ１１は閉じたままで、ラチェットロッド１０をしっかりと掴んでいる。高潮時の位置に到達した後、ソレノイドクラッチ１１が開放され、ラチェットロッド１０が解放される。一方、ソレノイドクラッチ１７が閉じられ、ラチェットロッド１６を掴んでいる。
グループＣ：ソレノイドクラッチ１１，１７，１８が開放され、ラチェットロッド１６が解放される。エネルギー貯蔵部は最高位置から下降する。
（４）エネルギー貯蔵部の位置：
グループＡ，グループＢ：ブイブラケットのソレノイドクラッチ１１が、ラチェットロッド１０をしっかりと掴み、全ての「エネルギー貯蔵部」を引っ張って、高潮時の位置まで漸次上昇させる。そうすると、エネルギー貯蔵の第３周期が始まる。
グループＣ：エネルギー貯蔵部が、最高位置から下降する。
（５）ラチェットホイールの状態：
グループＡ，グループＢ：エネルギー貯蔵部が上昇し、鎖がラチェットホイールの外輪をスピンドルに対して反対に回転させる。ラチェットホイール１３，１４間の伝達は一方向であるため、スピンドル１５は影響を受けない。
グループＣ：エネルギー貯蔵部は下降し、ラチェットホイールは順方向に回転する。
（６）スピンドルの状態：スピンドルが、グループＣのエネルギー貯蔵部により動かされ、時計回りに回転し、電気を生成するための発電装置で減速装置を作動させる。
【００７６】
１１）第３高潮ステージ（図９ｆに示す）
（１）海水位：海水位は高潮時の位置のままである。
（２）ブイの位置および上部バルブと下部バルブの状態：ブイは高潮時の位置のままである。電磁制御システムを作動させて、取水排水バルブ２と吸気排気バルブ２１とを開放する。海水が高潮時のブイを満たし、その後、電磁制御システムを作動させて、取水排水バルブ２と吸気排気バルブ２１とを閉じる。ブイ３は「水で満たされたポンツーン」になり、重力に従って下降する。
（３）ソレノイドクラッチおよびラチェットロッドの状態：
グループＡ，グループＢ：ソレノイドクラッチ１１は開放され、ラチェットロッド１０が解放される。ソレノイドクラッチ１７は閉じられ、ラチェットロッド１６をしっかりと掴んでいる。ソレノイドクラッチ１８は開放され、ラチェットロッド１６がその場所にスライドすることができる。
グループＣ：ソレノイドクラッチ１１，１７，１８が全て開放され、ラチェットロッド１０，１６が解放される。従って、エネルギー貯蔵部が最高位置から下降する。
（４）エネルギー貯蔵部の位置：
グループＡ，グループＢ：エネルギー貯蔵部は、高潮時の位置をとる。
グループＣ：エネルギー貯蔵部は、最高位置から下降する。
（５）ラチェットホイールの状態：
グループＡ，グループＢ：エネルギー貯蔵部が上昇し、鎖がラチェットホイールの外輪１３をスピンドルに対して反対に回転させる。ラチェットホイール１３，１４間の伝達が一方向なので、スピンドルは影響を受けない。
グループＣ：エネルギー貯蔵部が下降し、ラチェットホイールが時計回りに回転する。
（６）スピンドルの状態：スピンドルは、グループＣのエネルギー貯蔵部により駆動され、発電装置に電気を生成させるために、反時計回りに回転する。
【００７７】
１２）第３落潮ステージ（図９ｆおよび図９ｇ参照）
（１）海水位：海水位は、高潮時の位置から低潮時の位置まで下降する。
（２）ブイの位置および上部バルブと下部バルブの状態：ブイが高潮時の位置から下降する。取水排水バルブ２が海水面から０．２ｍ離れた位置にあるとき、ブイ３が下降しないように、ソレノイドクラッチ１７，１８が制御される。電磁制御システムを作動させて、取水排水バルブ２と吸気排気バルブ２１とを開放し、海水が自由下降で排水されるようにする（図９ｂに示す）。海水が排水された後、取水排水バルブ２と吸気排気バルブ２１とが閉じられ、ブイ３が「密閉された空のポンツーン」の状態に戻る。このとき、ブイは、エネルギー貯蔵部およびブイ自身の重量に従って次第に海水に入り、初期ステージの位置に戻る。
（３）ソレノイドクラッチおよびラチェットロッドの状態：
グループＡ，グループＢ：ソレノイドクラッチ１１が開放され、ラチェットロッド１０が解放される。潮汐が下降し始めると、ソレノイドクラッチ１７が閉じられ、ラチェットロッド１６をしっかりと掴み、ラチェットロッド１６がエネルギー貯蔵部を引っ張って、エネルギー貯蔵部をブイの下降と共に上昇させる。ブイ３が低潮の海水面の近く０．２ｍに下降すると、クラッチ１７が閉じられタイロッド１６をしっかりと掴むと同時に、クラッチ１８が閉じられ同様にタイロッド１６を掴んで、ブイをこの位置に維持する。
グループＣ：ソレノイドクラッチ１１，１７，１８が全て開放され、ラチェットロッド１０，１６が解放されるため、エネルギー貯蔵部が上昇する。
（４）エネルギー貯蔵部の位置：
グループＡ，グループＢ：エネルギー貯蔵部は、最高位置２Ｈに到達する。
グループＣ：エネルギー貯蔵部は下降する。
（５）ラチェットホイールの状態：
グループＡ，グループＢ：エネルギー貯蔵部が上昇し、鎖がラチェットホイールの外輪をスピンドルに対して反対に回転させる。ラチェットホイール１３，１４間の伝達は一方向であるので、スピンドルは影響を受けない。
グループＣ：エネルギー貯蔵部が下降し、ラチェットホイールが順方向に回転する。
（６）スピンドルの状態：スピンドルは、グループＣのエネルギー貯蔵部により動かされて、反時計回りに回転して、発電装置に電気を生成させる。
【００７８】
１３）第４低潮ステージ（図９ｈに示す）
このステージから、第１周期の運動が繰り返される。潮汐の影響の下、上述の進行に従って、各グループのエネルギー貯蔵部が異なる時間で連続して上昇および下降し、スピンドルを連続して回転させて、潮汐エネルギーをエネルギー貯蔵部の機械的エネルギーに変換する。したがって、途切れることなく電気を生成する。
異なる周期には、グループＢのエネルギー貯蔵部とグループＣのエネルギー貯蔵部との間の相対運動だけに違いがある。
【００７９】
図１０−図１２は、本発明のシステムユニット５００である第６実施形態を示している。潮汐浮力および重力比エネルギーを貯蔵する発電システムは、少なくとも１つのシステムユニット５００により構成することができる。この第６実施形態は、エネルギー貯蔵部８とラチェットロッド１０とがロープ９を介して柔軟に接続され、クラスター適用の要求を満たすためロープ９が伸ばされている点で第１実施形態とは異なっている。さらに、エネルギー貯蔵部８は、プラットフォーム５から離れた位置に配置され、プラットフォーム５には、伝達スピンドル１５およびラチェットホイールの内輪１４ａが残ったままである。あるいは、この伝達スピンドル１５およびラチェットホイールの内輪１４ａは、固定プーリーと置き換えることができる。第１実施形態における伝達スピンドル１５、ラチェットホイールの外輪１３および内輪１４は、プラットフォーム５から離れた陸上２６に移動され、ブラケット２０ａで支持されている。装置全体の操作は、全て同じ操作のままである。この実施形態の目的は次の通りである。複数のエネルギー貯蔵部８により生成されたトルクは、一のスピンドル１５に都合よく集中する。従って、集まったトルクおよびエネルギーの重ね合わせが実現され、潮汐エネルギーの産業化に存する重要課題に対処する。外見上、図１０−図１２に示されている実施形態のエネルギー貯蔵部は、第５実施形態で説明した複数のグループによりエネルギーを貯蔵し、第５実施形態で説明したグループによりエネルギー貯蔵を解放するものであってもよい。
【００８０】
図１３は、システムユニット６００として示される本発明の第７実施形態を示している。潮汐浮力および重力比エネルギーを貯蔵する発電システムは、少なくとも１つのシステムユニット６００により構成することができる。この実施形態は、エネルギー貯蔵部８の下方の陸地２６にピット２６１が設けられ、ラチェットホイール１３，１４およびスピンドル１５を支持するブラケット２０ａの高さの低減をもたらすことができる点で、上記第６実施形態とは異なる。
【００８１】
図１４は、本発明の第８実施形態を示している。この実施形態は、複数の第６実施形態のシステムユニット５００または第７実施形態のシステムユニット６００を組み合わせたクラスターである。図１４に示されているように、海水面２２の上に、複数のシステムユニット５００（６００）が設けられ、このシステムユニット５００（６００）は、海岸線２５を超えて進み、一組のプーリー２３を介して方向付けられるロープ９によって、同じ伝達スピンドル１５にエネルギー貯蔵部８を吊している。伝達スピンドル１５は陸地２６に設けられ、ベアリング１５２により支持されている。各ロープ９は、対応するラチェットホイール１３，１４を有している。エネルギー貯蔵部８は、スピンドル１５を上述の原理、特に、第５実施形態の原理で回転させることができる。スピンドル１５は、伝達機構１５１（例えば、ベルト伝達機構。ただし、これに限定されない。）を駆動し、この伝達機構が増速器２７を駆動して、同一速度フライホイール２８に動力を出力する。この同一速度フライホイール２８は、発電のため生成モジュールを駆動する。
【００８２】
上述の実施形態において、エネルギー貯蔵部８の下降によって、スピンドル１５を回転させるが、低速すぎる。従って、発電装置を直接駆動することに適していない。増速器２７は速度を向上させるため必要であり、広い速度範囲（このギヤボックスが２ステージである場合、その速度伝達比は１：１２１〜７５６９である）を有し、効率よく作動し（９０％を超える）、事実上３５０n/minを超えて回転速度を増加させることができ、発電装置を駆動するのに適しているピンサイクロイド歯車遊星速度ギヤボックスにすることができる。上述の実施形態において、増速器の出力端に、潮汐エネルギーの１〜２周期を事前に格納する同一速度フライホイール２８が取り付けられ、エネルギー貯蔵部が代替手段で作動し、外部負荷が変化するときに、発電装置の速度を安定に保つ。
【００８３】
図１５は、潮汐、風力、太陽エネルギーを用いた３次元エネルギー一体利用フィールドを形成する第９実施形態を示している。
【００８４】
太陽光発電および風力発電の従来の方法は、大規模な構造物に適用されたとき、発電プラントの研究が大規模になると共に、発電コストが非常に高くなるという結果をもたらす次の２つの不利益があり、太陽光発電および風力発電の発展に影響を及ぼす。
１，風力発電施設と太陽光プラントは共に大規模な陸地を占有する必要があり、建設および管理に関するコストが増大するだけで無く、資源利用の観点から、土地資源をも著しく消費する。
２．風力発電と太陽光発電は共に、連続発電および発電の質を確実なものとするために、大量のバッテリー群および変換器を必要とし、発電コストを増大させるだけでなく、バッテリーの長期作動およびメンテナンス中に作り出される化学物質から２次汚染をももたらす。
【００８５】
図１５に示されているように、潮汐、風力、太陽エネルギーを用いた３次元エネルギー一体利用フィールドは、潮汐浮力および重力比エネルギーを貯蔵する発電システムを備え、この発電システムには、複数のシステム５００（６００）（図には３つ示されている）と、潮汐浮力と重力を用いる海水脱塩システム２００とを設けている。システムユニット５００（６００），２００の各海上プラットフォーム上には、複数の太陽熱ヒータ９１と複数の風力発電装置６０とが設けられ、これらの太陽熱ヒータ９１が太陽熱ヒータクラスターを構成し、風力発電装置９０が風力発電クラスターを構成する。システムユニット５００（６００）の複数のエネルギー貯蔵部は、エネルギー貯蔵部クラスター９２を構成し、上述の実施形態の方法に従って潮汐エネルギーを貯蔵する。このエネルギー貯蔵部クラスター９２は、潮汐エネルギーを貯蔵して、同じ伝達スピンドル９３を駆動すると同時に、海水脱塩システム２００のエネルギー貯蔵部が、同様にスピンドル９３を駆動する。一方、スピンドル９３は、ベアリングブロック９３ａにより支持され、伝達機構９４ａにより増速器ボックス９５を駆動する。この増速器ボックス９５は、同一速度フライホイール９６を駆動し、そして、この同一速度フライホイール９６が発電装置セット９７を駆動して、電気を生成する。一方、スピンドル９３は、伝達機構９４ｂにより真空ポンプ９５ｂを動かす。この真空ポンプ９５ｂは、空気を海水蒸発塔８２から吸い出して、この海水蒸発塔８２に陰圧が形成されるようにする。そして、太陽光温水ヒータ９１により加熱された海水は、パイプラインを介して海水蒸発塔８２に運ばれ、その後、陰圧下で速く蒸発し、低圧蒸気を形成して、真空ポンプ９５ｂにより吸い出される。この低圧蒸気は、真空ポンプ９５ｂにより加圧され、高圧蒸気を形成し、外側にある蒸気圧力タンク９８に運ばれる。この蒸気圧力タンク９８は、真空ポンプ９５ｂの出力端とパイプラインで繋がっている。蒸気圧力タンク９８には、電気ヒータ８１を設けている。この電気ヒータ８１の電力は、風力発電装置９０から生成された電力により提供される。電気ヒータ８１は蒸気圧力タンク９８の高圧蒸気をさらに加熱する。蒸気圧力タンク９８の出力端は、蒸気タービン９９とパイプラインで繋がっている。出力された高圧蒸気は、蒸気タービン９９を回転させる。蒸気タービン９９の出力シャフトは、発電装置セット９７ｂを駆動する同一速度フライホイール９６ｂと繋がっている。上記タービンを駆動した後、蒸気はエネルギーを失い、その温度は、真水に凝縮するまで低下する。残ったガスは凝縮装置に送ることができ、さらに真水にされる。図面に示されているように、タービン９９の高圧蒸気は、真水の形で真水レシーバー８３に回収され、海水蒸発塔８２の塩水は塩水レシーバー８４に入る。
【００８６】
図１５から明らかなように、風力発電装置９０は、上記システムユニットの海上プラットフォームに建てられた柱に取り付けられている。そのため、風力発電システムが大規模な陸地を占有するという問題を克服している。
【００８７】
図５，図１５に示されている実施形態と同様に、海水蒸発塔８２には電気ヒータを設けることができる。この電気ヒータは、風力発電装置９０により直接駆動され、蒸発塔の海水を加熱して、蒸発率および蒸気生成率を効果的に向上させる。蒸気圧力タンク９８（ガス貯蔵タンクとしての言及されている）には、また、風力発電装置９０を直接原動力とする電気ヒータ８１が設けられ、上記タービン９９を駆動させるため、ガス貯蔵タンク内の蒸気圧を増加させることができる。原動力の質と連続性の要求がないため、貯蔵バッテリーおよび変換器を介して原動力を分配する必要が無く、風力発電のコストを大きく低減し、電気エネルギーの利用効率を向上させる。
【００８８】
図１５の実施形態において、複数の「太陽光温水ヒータ」を搭載するためにシステムユニットの「海上プラットフォーム」に大きな領域が存在する。そのため、太陽エネルギー収集パネルが陸地の大きな領域を占有するという問題を克服している。図に示されている実施形態には、太陽エネルギーを直接海水の加熱に利用するために、コスト効率のよい「コイル型太陽光温水ヒータ」を用いることができる。加熱された海水は、陰圧下にある蒸発塔に吸い込まれる。高温の海水は、蒸発率および蒸気生成率を効果的に向上させる。
【００８９】
図１５に示されている浮力と重力とを用いる海水脱塩システム２００は、図５に示されている海水脱塩システム２００と同一であるか、実質的に同一であるけれども、前者は、図６および図７に示されている浮動拡張海水蒸発塔４０を有する海水脱塩システムと置き換えることができる。この海水脱塩システム２００は、海水を脱塩するだけでなく、電気を生成するためにタービン発電機をも動かす。
【００９０】
従来技術と比較して、図１５の実施形態に示されている海水面上に建てられた「海上プラットフォーム」は、潮汐発電システムの機器を支持する働きをすることができる。しかし、潮汐発電機器は、プラットフォームの比較的小さい領域を覆うだけなので、プラットフォーム表面は、「太陽光収集フィールド」、すなわち、太陽光発電装置やソーラーヒーティング装置等を設置するためのスペースにすることができる。このプラットフォームの上側は、「風力収集フィールド」、すなわち、風力発電装置等を設置するためのスペースにすることができる。このプラットフォームの下側は、「潮汐エネルギー収集フィールド」にすることができる。結果として、「一体的にエネルギーを利用するための３次元スペース」が形成される。これは、潮汐発電システムのコストを低減し、風力と太陽光に存在する大規模な土地占有および高い作動コストの問題を解決する。
【００９１】
風力発電、太陽光発電、および潮汐発電を互いに組み合わせるので、風力発電と太陽光発電の出力方法が変化する。つまり、風力発電による電気を太陽光発電の電気と別々に出力する必要はない。しかし、風力発電により作り出された電気エネルギーは、変換器を用いることなく「海水蒸発塔」で海水を加熱するために直接利用されるが、太陽エネルギーは、太陽光温水ヒータ９１（例えばコイルパイプヒータ）を用いて海水を加熱するために直接利用され、電力に変換することなく加熱された水を「海水蒸発塔」に送る。風力および太陽光エネルギーで加熱されると、海水は、より速く蒸発し、より多くの蒸気に変換することができ、潮汐発電システムの発電容量を向上させる。３次元エネルギーの一体利用は、投下資本および操業におけるシステムコストを著しく低下させることができ、クリーン再生可能自然エネルギーを一体的に産業上利用することを可能にさせる。
【００９２】
上記３次元エネルギーの一体利用は、風力発電と太陽光発電とが巨大なバッテリー集合および変換器を用いなければならないという課題を解決し、真水、海塩、および電気を作り出す。
【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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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図７ｃ】
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【図８】
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【図９ａ】
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【図９ｂ】
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【図９ｃ】
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【図９ｄ】
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【図９ｅ】
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【図９ｆ】
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【図９ｇ】
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【図９ｈ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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