(57)【要約】      （修正有）【課題】圧縮空気を用いて人工プールの水中の発電用パイプから効率良く電力を得ることができる水中空気浮力利用の発電システムを提供する。【解決手段】人工プール６８の水中に真直に延びる管路を有し、該管路に発電装置の回転体を配置した発電用パイプ１６と、圧縮空気貯蔵タンク４に気圧調整弁５８を介して連結する圧縮空気供給パイプ５６とを備えている。圧縮空気供給パイプから発電用パイプの下端内部に圧縮空気を送り込み、気泡２８のエネルギーにより発電用パイプ内の水を押し上げ、水圧を誘導して回転体を回転させ発電する。発電用パイプは骨組枠７０の内側に固定され、骨組枠は人工プール内に配置される。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
水中に延びる管路を有し、該管路に発電装置３４の回転体３６を配置した発電用パイプ１６と、圧縮空気貯蔵タンク４に気圧調整弁を介して連結する圧縮空気供給パイプ５６とを備え、前記圧縮空気供給パイプ５６から発電用パイプ１６の下端内部に圧縮空気を送り込み、発電用パイプ１６内に気泡を発生させ、気泡のエネルギーにより発電用パイプ１６内の水を押し上げ、水圧を誘導して前記回転体３６を回転させる発電システムであって、前記発電用パイプ１６の管壁に、発電用パイプ１６の管路の軸方向に対して直角に、回転体３６の軸体３８を取り付け、回転体３６の軸体３８を発電用パイプ１６の管壁に取り付けた発電装置３４に接続し、回転体３６を前記発電用パイプ１６内の気泡の浮力により回転させ、発電装置３４を駆動するようにし、発電用パイプ１６を骨組枠７０の内側に固定し、該骨組枠７０の上部に、陸上の圧縮エアー供給部７６に接続する接続部７２を設け、該接続部７２に圧縮空気供給パイプ５６を接続し、骨組枠７０を人工プール６８に配置したことを特徴とする水中空気浮力発電システム。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、水中空気の浮力を利用した発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
海中に配置したパイプの下端にエアータンクに貯蔵した圧縮空気を送り、パイプの上端から吹き上げられる圧縮空気によって発電機を駆動する空気浮力による水圧誘導力発電システムが従来知られている（例えば特許文献１参照）。また、高水圧の下の水中で、管の中に気泡を発生させ、管内に発生する水流を利用して、管内のシャフトを回転させ、この管の上端から突出するシャフトの上端に連結した発電機の入力軸を回転させて発電を行う気泡の浮力を利用した発電が知られている（例えば特許文献２参照）。
【特許文献１】実用新案登録第３１０７２１４号公報
【特許文献２】特開２００４−１８３６３７号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００３】
水中に配置されるパイプの上端で、ここから吹き上げられる圧縮空気のエネルギーを利用して発電機を駆動する構成や、パイプの上端から突出する回転シャフトの上端に発電機の入力軸を連結して発電機を駆動する構成は、１つのパイプに対して１個の発電装置しか駆動できず、パイプ内の圧縮空気のエネルギーを有効に活用できないという問題点がある。水中のパイプの適所に発電装置を取り付けるようにできれば、発電装置の数を増加させることによって、水中のパイプ内の圧縮空気の上昇力を有効活用できる。
また、水中に発電パイプを配置した構成は、設備のメンテナンスが容易でないという問題点がある。
水中のパイプの適所に発電装置を取り付けるようにできれば、発電装置の数を増加させることによって、水中のパイプ内の圧縮空気の上昇力を有効活用できる。
本考案は、水中に配置される発電パイプの管路に発電装置を取り付けることができるようにして上記問題点を解決することを目的とする。
また本考案は、人工プールに発電パイプを配置できるようにして、誰でも簡単に発電施設に行くことができ、システムの本体や設備等の運搬及び設置工事とメンテナンスを簡単にできるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するため本考案は、水中に延びる管路を有し、該管路に発電装置３４の回転体３６を配置した発電用パイプ１６と、圧縮空気貯蔵タンク４に気圧調整弁を介して連結する圧縮空気供給パイプ５６とを備え、前記圧縮空気供給パイプ５６から発電用パイプ１６の下端内部に圧縮空気を送り込み、発電用パイプ１６内に気泡を発生させ、気泡のエネルギーにより発電用パイプ１６内の水を押し上げ、水圧を誘導して前記回転体３６を回転させる発電システ
ムであって、前記発電用パイプ１６の管壁に、発電用パイプ１６の管路の軸方向に対して直角に、回転体３６の軸体３８を取り付け、回転体３６の軸体３８を発電用パイプ１６の管壁に取り付けた発電装置３４に接続し、回転体３６を前記発電用パイプ１６内の気泡の浮力により回転させ、発電装置３４を駆動するようにし、発電用パイプ１６を骨組枠７０の内側に固定し、該骨組枠７０の上部に、陸上の圧縮エアー供給部７６に接続する接続部７２を設け、該接続部７２に圧縮空気供給パイプ５６を接続し、骨組枠７０を人工プール６８に配置したことを特徴とするものである。
【考案の効果】
【０００５】
本考案は、水中に配置される発電パイプの管路に複数の発電装置を設けることができ、発電パイプから効率良く電力を取り出すことができる。
また発電用パイプを陸上の人口プールに配置したので、海上などと違い誰でも簡単に発電施設に行くことができ、システムの本体や設備等の運搬及び設置工事とメンテナンスが簡単にでき、地産地消発電に適したシステムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本システムの全体説明図である。
【図２】本考案の説明図である。
【図３】本考案の説明図である。
【図４】本考案の他の実施形態を示す説明図である。
【考案を実施するための形態】
【０００７】
以下に本考案の構成を添付した図面を参照して詳細に説明する。  
図１は、本システムを給排水設備を備えた人工プール（発電用人工池）６８に設置した実施形態を示し、工場で予め発電用パイプ１６が、立体形状の骨組枠７０の内側に取付具（図示省略）により保持固定されている。人工プール６８は、種々の規模のものが陸上に設置される。大きさは特に限定されるものではない。本実施形態ではプール２の深さは１０ｍ〜２０ｍに設定されている。
【０００８】
骨組枠７０は、人工プール６８に１個又は複数個配置するのに適した寸法に設定され、金属製パイプから成る複数の縦型柱体７０ａと、金属製パイプから成る複数の横型柱体７０ｂと、上下の横型柱体７０ｂ間に交差して配置された金属製パイプから成る補強柱体７０ｃから構成され、これらは互いに結合されて縦長の直方体形状を構成している。発電用パイプ１６、圧縮空気供給パイプ５６が内部に固定された骨組枠７０は、人工プール６８に水のない状態で、クレーンを用いて人工プール６８内に配置され、発電システムの各種機器の点検後、人工プール６８への給水が行われる。
【０００９】
発電用パイプ１６はフランジを介して結合する複数の部分パイプ１６ａから構成され、人工プール６８の水中に真直状態で配置され、屈曲された上部が水中から突出している。骨組枠７０にはクレーンで搬送するためのフック７４が設けられている。骨組枠７０には最上部に、圧縮空気供給用、電気用、計器用等のプラグコンセントから成る接続部７２が設けられ、接続部７２の圧縮空気供給用プラグコンセントは陸上に設置された圧縮エアータンク４にパイプを介して接続している。
【００１０】
プラグコンセントから成る接続部７２には、陸上に配置された風力発電機６、コンプレッサ８，圧縮エアータンク４から成る圧縮エアー供給部７６と、送電用の出力部９がコード及びパイプを介して接続している。圧縮空気供給パイプ５６の一方の端部は、接続部７２のプラグコンセントを介して、圧縮エアー供給部７６の圧縮エアータンク４に連結している。接続部７２，出力部９，圧縮エアー供給部７６、各種気圧弁５８等は、コンピュータから成るコントローラ３３によって制御されるように構成されている。
【００１１】
コントローラ３３と本発電システムの各種電子機器との配線は図示省略している。部分パイプ１６ａの膨大部１６ｂの管壁に、底部が解放されたケーシング体６３（図３参照）が固定されている。該ケーシング体６３の内部に空気室６４が設けられ、ケーシング体６３の内部壁面に発電装置（タービン）３４が取り付けられている。膨大部１６ｂの内部には、発電装置（タービン）４２の羽根車から成る回転体３６が回転自在に配置され、回転体３６の軸体３８が膨大部１６ｂの管壁に回転自在に支承され、該軸体３８は、クラッチ４４、変速機４６、フライホイル４８を介して発電装置３４の入力軸に接続している。軸体３８は、部分パイプ１６ａの膨大部１６ｂの管壁に、発電用パイプ１６の管路の軸方向に対して直角に配置されている。
【００１２】
空気室６４には、クラッチ４４、変速機４６、フライホイル４８、発電機５０が配備され、回転体３６、クラッチ４４、変速機４６、フライホイル４８、発電機５０の機構により、空気室６４内に発電装置（タービン）３４が構成されている。部分パイプ１６ａには、管路に細いパイプ群（図示省略）と、スクリューの回転で発電パイプ内の水流を加速させる防水型のモータ６７とが配置され、内壁に螺旋状のフィン２４が形成されている。発電装置３４、空気室６４は発電部６６を構成する。
【００１３】
空気室６４には、気圧調整弁５８を介して、圧縮空気供給パイプ５６の分岐パイプ５６から圧縮空気が供給され、この圧縮空気によって下部が解放された空気室６４の内部への水の侵入が阻止される。垂直方向に伸びる圧縮空気供給パイプ５６の他方の端部は、その外周面が発電用パイプ１６の下端内周面との間に隙間が形成された状態で、発電用パイプ１６の下端に遊嵌し、発電用パイプ１６の下端に取り付け具（図示省略）を介して保持されている。圧縮空気供給パイプ５６の他方の端部の近傍にはコントローラ３３によって開閉が制御される空気放出調整弁５９（図１参照）が取り付けられ、圧縮空気が数秒ごとの間隔で適量が発電用パイプ１６の下端に供給されるように構成されている。
【００１４】
発電用パイプ１６内は、その下端内周面と圧縮空気供給パイプ５６の他方の端部の外周面との間に形成される隙間から、プール６８内の水が流入するため、水が充満した状態となる。部分パイプ１６ａには、それぞれ水流取入パイプ２０が設けられ、各パイプ２０は、発電用パイプ１６の本体に対して下向きに傾斜し、各パイプ２０の一端は、逆止弁（図示省略）を介して発電パイプ１６の管路内に連通し、他端は、水中に開口している。水流取入パイプ２０の各他端には、水中のゴミの侵入を阻止するためのネットなどのゴミ侵入阻止部材２２が取り付けられている。
【００１５】
上記した構成において、人工プール６８内に配置され、プール６８の水が充満する発電用パイプ１６の下端に圧縮空気供給パイプ５６から圧縮空気が供給され、圧縮空気の気泡の上昇エネルギーによって回転体３６が回転され、発電が行われる。発電装置３４は、回転体３６を１００％水中で回転させるので水の抵抗が多くあり、回転体３６の回転は遅いが、発電用パイプ１６内の空気上昇エネルギーを無駄なく吸収することができる。発電用パイプ１６内を気泡が上昇すると、発電用パイプ１６内の水も上昇し、気泡の上昇エネルギーを高め、このとき水流取入パイプ２０から人工プール６８内の水を発電用パイプ１６内に吸いこみ、気泡の上昇エネルギーを高める作用をする。
【００１６】
発電用パイプ１６を陸上の人口プール６８に配置した理由は、海上などと違い誰でも簡単に発電施設に行くことができ、システムの本体や設備等の運搬及び設置工事とメンテナンスが簡単にできるためである。プール６８の深さは深ければ深いほど発電装置３４を多く設置できる。またプール６８の平面形状を長方形にすることで、本システムの骨組枠７０をプール６８内に複数並列して配置することができる。
【００１７】
図４は、発電装置３４に、回転体３６の軸体３８の回転数を増大させるための増速機構を設けた発電部６６の実施形態を示している。ケーシング体６３に、軸体３８ａを、回転自在に支持し、回転体３６の軸体３８と軸体３８ａとを、大径な歯車Ｇ１とこれに噛み合う小径な歯車Ｇ２からなる増速機構を介して連結する。軸体３８ａには、クラッチ４４、変速機４６、フライホイル４８が取り付けられ、これらを介して、軸体３８ａの回転が、空気室６４に配置された発電機５０に入力されるように構成されている。軸体３８にはフライホイル４８ａが取り付けられている。なお、上記増速機構は、複数の歯車の噛み合い伝達構成以外に種々の構成を採用することが出来、図４の構成に特に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００１８】
４      圧縮エアータンク
６      風力発電機
８      コンプレッサー
９      出力装置
１６    発電用パイプ
１６ａ  部分パイプ
２０    水流取入パイプ
２２    ゴミ侵入阻止部材
２４    フィン
２８    気泡
３３    コントローラ
３４    発電装置（発電タービン）
３６    回転体
３７    発電部
３８    軸体
３８ａ  軸体
４４    クラッチ
４６    変速機
４８    フライホイル
５０    発電機
５６    圧縮空気供給パイプ
５８    気圧調整弁
５９    空気放出調整弁
６４    空気室
６６    発電部
６７    モータ
６８    人工プール
７０    骨組枠体
７２    接続部
７４    フック
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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