(57)【要約】      （修正有）【課題】いまや環境問題は世界的で、どのような業界でも安全で環境に問題のない製品が求められているが、本発明は電気エネルギーを安全で将来に渡り供給できるシステムを提供する。【解決手段】ソーラー発電システムと水力発電を組み合わせた、２槽２重式耐震型水循環発電システムを提供し、効果を達成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
従来のダム形水力発電を、いかなる平地に於いても設置でき、又ソーラーパネルを使用した発電システムも併用し、エネルギー源である水を繰り返し使用する水循環式２槽２重式耐震型水循環発電システムである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は、上下に受水層を設置し、水を上下に循環させ発電を行い、公害のない環境に優しい、効果的な発電システムで、将来のエネルギー資源の不足にも、対応できる発電システムである。
【背景技術】
【０００２】エネルギーを確保するためには、地球上のあらゆる素材を使用し、色々な分野で開発が行われているが、中でも電気エネルギーについては言えば、水力・火力・原子力・プルサーマルと数々の開発が行われている。
これは文明の発達とともに、電気使用量が増大し、過去の蝋燭などで生活していた時代と違い、いまや電気の無い生活は考えられず、たとえ数十分でも停電すれば、家庭の生活やビジネスなどに大きく影響する。【０００３】先日、中国の人口が１３億人になったと報道されたが、最近中国の目覚しい経済の発展には目を見張るものがある、しかしその陰で世界の素材が中国に集中すると言う現象が生じ、日本国内でも素材の不足が生じている。
今後も更に中国の急速な発展とともに、素材の不足は加速するものと思われるが、これは火力発電に欠かせない、数１０年で枯渇する石油資源に止まらず、原子力発電所に使用されるウラン鉱石なども不足するのは必定である。【０００４】電気エネルギーの発電システムは、治水の目的も含めた水力発電が基本的なシステムと思われる、このシステムは峻険な山間部の谷間にダムを構築し、水をせき止め、その水を上部から落としたときのエネルギーを利用して発電機を回転させ発電しているが、問題は工事の難易度や、自然的に土砂が堆積するため、時間の経過とともに、貯水量が減少し発電量が低下する問題点がある、しかし環境や治水問題などには有効である。【０００５】次に火力発電であるが、エネルギー源に石油を使用するため、過去にはダイオキシンや二酸化炭素の排出問題があった。しかし人体に悪影響のあるダイオキシンについては、８００度以上の高温で焼却すれば、分解出来るようになったのでダイオキシンの問題は解決された、しかし高温のため石油の使用量や二酸化炭素の排出量が増え、地球温暖化には悪影響を与えている。
又、火力発電のエネルギー源となる、石油資源の枯渇化が進んでいる現状、将来的にこのまま安定した発電が可能とは思われない。【０００６】原子力発電所については、設置の計画段階で地域住民のコンセンサスが得られないなどの問題がある、これは日本が長崎・広島で受けた原爆被爆国としての反応であり、原子力は恐ろしいものとして認知されており、必ず反対運動が起きる。現在、日本で稼動している原発でも、常時小さな事故があり、又大きな災害を出したソビエトの原発事故等の例もあり、原発に対しては、住民は不安と地域における経済的恩恵の狭間で容認している。
そのような状況にありながら、更に廃棄処理できない使用済み核燃料を使用した、プルサーマル発電所の計画があるが、上記記述の通り危険性、住民の反対、使用済み核燃料の保管及び廃棄、ウランの確保、発電所内の作業員の防護服処理など問題は山積し、今後永続的に稼動することは厳しい状況である。【０００７】発電システムにおいて、水力発電は安定供給が出来ない、又火力発電は地球の温暖化につながる二酸化炭素排出の問題があり、原子力発電所は放射能漏れなどの事故が相次ぐなど、各発電システムにはさまざまな問題が山積している、そのため、発電に関しては、もっと安全で環境に問題の無いものが求められている。【０００８】最近では比較的安全なソーラー発電や風力発電、波力発電、潮力発電、純循環式、混合循環式などの発電方式もあるが、海水や河川の水、風などを利用したものでこれらの発電システムには設置場所や出力電力の確保など一定の条件を、確保するのは容易ではない。
更に、全てが耐震性ではない、日本のように地震の多い国では地震の影響を受けないシステムで無ければならないが、そのような問題は無視したものが多い。
以上のように全ての発電システムが課題をクリアしているものは無い、本特許はその全ての課題を克服し、人類の将来にわたるエネルギーを提供したいと、考えている。
本特許に関連したものとして、下記の特許に於いて発電装置の様々な開発がなされている。
【特許文献１】特開２０００−１１０７０２  特開２００４−２５１２５９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】前述の背景技術で記述した通り、基本的には今後のエネルギー素材の減少に対応でき、環境にも問題のない、又地震などの自然災害にも対応できて、砂漠などの過酷な条件下に於いても設置できる、大型の地域全体対応型や、小型の家庭用までに利用出来る発電システムである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】本発明は、２槽式２重構造の耐震型水循環式発電システムであるが、上記課題の条件を満たすためには、発電のエネルギー源として石油や原子力を使用せず、自然の恵みである水を利用することが、もっとも最善の方法と思われる。【００１１】水を循環させるシステムにおいては、水資源を有効に循環させ無ければならないが、しかし水は自然に蒸発するため、永遠に使用することは出来ない、その為時としては水量の不足が生じることもある為、補助用受水タンクを設置し雨水を確保し補充する、天候により降雨量の少ない時期などについては、タンクローリー車などによる陸上輸送も可能で、また近くに水源があれば常時補充できるようにパイプラインで結び、自然蒸発した水を補充することも可能である。
本発明は設置場所を選ばないシステムのため、特に場所の選定はしないものの、蒸発する水の補充コストを削減するためには、近隣に河川や海水があればそれに越したことはない。【００１２】本発明は地震多発地域に設置する場合は、地震の影響は避けられないし、又最近の世界の気象状況なども無視できないものがあり、そのような天候、気象に考慮して研究したものである。
その為海岸の近くでは津波などの影響も考慮し、すこし高台に設置することが望ましい。【００１３】本発明は２重式構造となっているが、これは外側内壁と内側外壁との間に耐震装置を設置するためにこの様な構造となっている。
又、耐震装置は色々なメーカーが開発しているので、その中で最良の耐震装置を設置すればよい。又上、下部受水槽の材質はコンクリート、ポリエチレン、強化プラスチック、ステンレス、鉄、などの材質でも問題は無いが、水圧に耐えられ、かつコストが安いもので耐震性に優れたものが優先される。
なお上下部受水槽は適当なボックスでも問題は無い、各ボックスにセンサー付バルブを使用し、最終的には１本化するパイプに接続すれば問題は解決できる。
上下部受水槽におけるバルブは水圧に耐えうる油圧バルブを使用し、上下部受水槽を連結するパイプは、コンクリート、ポリエチレン、強化プラスチック、ステンレス、鉄、などの材質で耐震性の高いものを使用すればよい。【００１４】水力発電における発電機は、一般的にフランシス水車による発電機が主流であるが、発電機には可変速発電電動機などもあり、発電装置はとくに限定するものではないが、長期的に使用できかつ最大の発電量を可能とするもので、コストのかからないものを使用すればよい。【００１５】揚水ポンプについては各メーカーが開発している中で、一番効率の良いものを選定すればよい、但し揚水ポンプやその他発電所で使用する電力は、深夜電力とソーラーシステムによる電力を効率よく使用して稼動させる。【００１６】深夜電力については説明するまでも無いが、ソーラーシステムについては本システムの上部受水槽の屋根部分を利用し、一面にソーラーパネルを貼り付け発電させるものである、本発明の上下受水槽の規模を横１０００ｍ縦１０００ｍ高さ１０ｍとした場合、上部受水槽面積は１００万ｍ２となる、その面積にｍ２１２０Ｗのソーラーパネルを使用した場合最高で１２万ｋＷの発電が可能で、発電所内の供給以外の、補助電力としては充分な発電量を確保できる、但し天候の状態で発電量が変わるため、夜間電力との併用が望ましい、ソーラーパネルは風圧に弱いと言う弱点があり台風などの気圧の変化が著しいときは、開閉式のカバーを掛ける必要がある。
日照方向は絶えず変化するために、温度センサーで上下する油圧シャフトを使用し、いかなる場合にも日照方向へセンサーが温度を感知しパネルを対面させるシステムである。【００１７】本発明の発電装置は加圧、真空などの装置は二次的で基本的にはソーラーシステムで発電して揚水ポンプを稼動させ、水を循環させるものであるが、補助的に効率を上げるためには加圧、真空などのポンプも使用する。
そのためには設計の段階から上部第１受水槽と下部第２受水槽に圧力に耐えられるように受水層の素材の中間に鉄板などを耐圧強化として使用する。
発電能力であるが水力発電においは、有効落差１３６ｍ  使用水量２６ｍ３／秒に於いて最大３０ＭＷの発電が可能であるとの文献があるが、落差幅を縮小するために上部第１受水槽の水に圧力をかけ有効落差を縮小することも可能である。
本発明では上部第１受水槽と下部第２受水槽との間の水の落差は０〜数百メートルまで可能であるが、上下受水槽との間にはメイン油圧バルブを設け水量の調整などが自在にできるものとした。【００１８】発電に関しては、上部第１受水槽の揚水口、エアー吸入口、補助水取入れ口、の油圧バルブを閉じ、加圧圧力吸入口のバルブ、下部第２受水槽のエアー吸入バルブを開け、上部第１受水槽を加圧し、メインの油圧バルブを開けて水を落下させ発電機を作動させる。【００１９】上部第１受水槽の水が全て下部第２受水槽に落下後、メインバルブを閉じ、下部第２受水槽のエアー吸入バルブを閉じ、加圧圧力吸入口のバルブを開け、下部第２受水槽を加圧する。【００２０】上部第１受水槽の真空バルブを開け真空ポンプで上部第１受水槽を真空にして、その後上部第１受水槽の揚水口バルブを開け揚水ポンプを稼動させ下部第２受水槽の水を揚水する。
これらの油圧バルブの作動は全てコンピューターで作動させるが、基本的には加圧、真空などの措置は補助的なものである。
【発明の効果】
【００２１】本発明の発電システムは、従来からある水力発電システムであるが、地球のエネルギー素材の枯渇化が進み、新しいエネルギーの開発は急務とされている、そのような中、地球環境を守れるエネルギーの開発は厳しいものがあるが、シンプルな水を利用する本発明は、環境を守り世界のどの地域に於いても生活の基盤である、電気エネルギーを供給できるシステムであり、その効果は将来的にも永続できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】本発明を実施するための最良の形態は、各地域の電力供給会社との業務協定や、国とのコンセンサスを得て、国家プロジェクトとしてプラントを構築することが望ましい。
【実施例】
【００２３】上記の実施の結果については、図１の図面に於いて説明するが本発明は発電システムそのものが重要な課題である。
【産業上の利用可能性】
【００２４】本発明は生活に欠かせない電気エネルギーを、安全で環境にも優しい、かつ自然災害にも対応できる発電システムのため、工場などの必要な電力や家庭で使用する個別の電力までに対応できるため、利用の可能性は大きいものと思われる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】正面図
【図２】右側面図
【図３】左側面図
【符号の説明】
１、発電機  ２、ソーラーパネル  ３、第一層  ４、第二槽  ５、外側壁
６、内側壁  ７、耐震装置  ８、補助用受水タンク  ９、揚水ポンプ
１０、温度センサー付油圧シャフト  １１、メイン油圧バルブ
１２、加圧ポンプ  １３、真空ポンプ  １４、オーバーフローパイプ
１５、エアー吸入パイプ  １６、揚水パイプ  １７、真空パイプ
１８、加圧パイプ  １９、エアー吸入バルブ  ２０、加圧バルブ
２１、真空バルブ  ２２、揚水バルブ  ２３、受水槽油圧バルブ
２４、上部分割受水槽  ２５、水配管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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