(57)【要約】【課題】二酸化炭素大量排出の要因で生じた、地球温暖化問題に対処すべく潮流力発電システムを提供する【解決手段】発電装置を海面Ｅの上下動に同調させるため、水力タービンＴを搭載する台座フレームＦ１・Ｆ２をフロート式として、発電の起動源となる水力タービンＴは無限軌道型式であって、前・後を支持する回転胴６・６Ｂの内部を空洞とすることで浮力が生じる、このタービンＴの複数の羽根１が潮流を吸収することで、強度の回転力を発電機２・２Ｓに伝動することで発電能力が高まる。【選択図】図２
2011220315.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
海で起こる潮の干満に伴って発生する、潮流の特性なエネルギーを、発電に活用するための発電装置において
係留及び浮力構成においては、装置を係留する支持体となる、４体の鋼鉄管は断面を潮流圧緩和策として、楕円形に形成して先頭部は満潮時の海面上に突出させると共に、係留に要する連結管を備えるため、前記各鋼鉄管の上下部に取り付け金具を付設して潮流に沿った状態で立設する、前記鋼鉄管に連結する水力タービン搭載用となる、２槽のフロート式支持台座フレームは、左右が一体であって、前後両端部には装置が上下動自在可能な連結器を装備させ、且つ同部が流線形であることを特徴とした潮流力発電システム。
【請求項２】
発電手段において、上記フロート式台座フレームに搭載する、水力タービンは無限軌道型式であり、連接帯の前・後部に位置する、回転胴の表面には伝動効率を高めるためにゴムの粘着加工を施し、内部を空洞としていることでフレームとの連係動作により浮力が高められ、海水面と羽根との接触部を一定の位置に保つこととなる一方、前記無限軌道型式によって、複数の羽根が潮流圧を受けることで、発電機に対して高増速が得られる恒久的な発電装置であることを特徴とした潮流力発電システム
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は地球温暖化を抑制する手段として、潮の干満で生ずる潮流の自然エネルギーを活かし、その潜在したはたらきを通じて発電を起こすための装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】従来の発電方法を大別すると、自然エネルギーを活用した発電方式とこれに相対する燃焼式発電方式があり、前者の自然エネルギー発電で現在既存し実動しているものは取り分けて太陽光発電・風力発電・地熱発電・水力発電等があり、近年特に注目されている太陽光発電においてはその多様性が大いに期待されているため、これに関わる各分野で発電効果を向上させるための技術開発が進んでおり関連機器も量産され日進月歩普及している。【０００３】風力発電においては、小高い山の山頂付近や風が起こる頻度の高い地域に設置され、これに適応した特殊な風力タービンによって稼働していると共に太陽光発電同様に増設が進んでいる、また地熱発電は火山脈が分布する活火山地帯や休火山地帯に近接した地域に発電施設を設け地下熱によって発電されている。【０００４】水力発電は、比較的高い山の狭間にダムを建設して流水を関留め、傾斜地には長い鉄管を敷設して、これに貯水を流し込ませ谷あいの発電施設に落水させることで高所からの加速によって水力タービンを作動させる発電手段であり、また昨今地域においては電力自給のため急流する河川や小川等の水流力を活かし様々な技巧をこらして発電されている、この他海上においては波力発電も実現している。【０００５】一方、人工発電においては火力発電及び原子力発電が在り、火力発電は地下資源である石炭・石油・天然ガス等の燃料を人為的に燃焼させる発電手段であり、これと同種の原子力発電はウランを動力源としておりこれらは高い熱量が発生し高出力が得られ、特に原子力発電においては現在主要電力源となっている、また内燃機関による発電機も多岐にわたり使用されており、これは不測の事態に対応するための補助的な役割が大半を占める、他に最近では木質チップを燃料とした発電も稼働している。
【先行技術文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−２６８９６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】上記の特許文献１に開示されている発電装置によると海上に堰を設けて潮流を増速させる手段と推測されるが河川においてなら可能であろうが場所が広大な洋上であるため、仮に堰止めが実現されたとしても海流に変化が起こり他の海域に流れ込む公算が高く、また、装置に関しての具現が乏しく、というのは干満による海面の上下動に関する説明が明確に記されていないために満潮時には水力タービンが水没してしまうおそれがあるため発電機能が低下する問題がある。【０００８】山間部においてのダム建設は永い年月を要すると共にこれに掛かる建設費は莫大であり、また電力消費地帯までの送電費も増大し、更に飲料用水や農業用水とを併用しているため降水量が少ない場合は発電能力も低下する、これに準ずる自給用発電は特定な地域に限定され従って発電能力は極めて低い、一方太陽光発電及び風力発電はいずれも天候の影響を受けやすいため電力供給の不安定を招く問題があり、太陽光発電においては国の補助制度による利点のため普及の過程ではあるがまだ高価であり、また技術開発途上という理由もあって発電用機器が各施設や一般家庭に浸透するまでにおいては未知である、また地熱発電については現状の存続は可能であろうが今以上の増設はあまり望めない。【０００９】上述したようにかつて巨額の資本を投じてダム建設を必要とした水力発電による電力供給では経済発展に伴い増加してきた使用電力量を充足させるには遠く及ばず、これに続き石炭火力発電もこれに至らず、このようなわけで石油或いは原子力へと電力供給能力の高い優先順位がめまぐるしく推移してきた事実は遠い過去ではなく、この短い年月のあいだ産業界や一般家庭の石油大量消費による行為の弊害が地球上に重く伸し掛かってきているこうした要因で地上に排出される二酸化炭素の増加により地球温暖化が過去四半世紀の間において急速に進行している実状が自然界にもたらす悪影響は極めて甚大であり、あらゆる生物の生命を支える地球が疲弊している、しかしながら今も尚人類の大半が石油の依存によって生存していることを事実だといっても過言ではなく、このために原油の埋蔵量が枯渇へのみちを辿っている、また原子力発電については二酸化炭素の排出はなく電力供給源の中核であるため、その功績は高く評価されるが万一原子炉に事故が発生した場合は放射能汚染による被害は多大であり安全性を欠くことが危惧される。【００１０】以上の課題を総括すると、この地球の現状を以前の状態に復元させることは容易なことではなく、今以上の温暖化防止が重要なことが当然なことであると同時に、人為で起こした禍わいは人為によって修復していく以外に術はなく、ゆえに本発明の特筆すべき要点は地球温暖化の進行を最小限に食い止めるべく化石燃料エネルギー発電から自然エネルギー発電へと転換させることが必然であると共に、限りある貴重な資源を保つことに最善を尽くし美しい地球を未来につなぐための提案である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】潮汐の周期は、小潮を始めとして中潮から大潮へと循環していくことに伴い潮位や潮流速度も当然変化する、なかでも大潮の場合は海面の上昇・下降が特に大きくなる、このような現象に対して、水力タービンの回転胴と、これを搭載する台座フレームを空洞にすることでこれらの連動の結果、海面の変動に対し上下動が自由となる。【００１２】満ち潮に反して、引き潮では潮流が逆流することに順応して発電機も反転するが、これは通常回転方向には関係なく発電機能が備わっており、このようにして潮の干満共に作動するため発電にむらがなく、また無限軌道型水力タービンを採用していることで複数の羽根が潮流を受けることになり回転力が増大する、例えば無限軌道型車両が急坂や、ぬかるみを平然と進行するように、更に風力発電とを比較した場合、塩水と空気との比重値の差により、水力タービンの羽根が受ける圧力が強くなることで発電機への高増速が可能となり発電時の負荷に対しても回転速度の低下が少なくなり、斯くの如く発電が安定する。【００１３】本装置を発電させるにあたって、幸い自国は環海であり本島の周囲には数多くの小島が点在していることで、目的とする潮流力エネルギーが大量に産出され発電が充分発揮するためには最適であり、設置位置としては比較的流れの速い河口付近や瀬戸或いは海峡を選定して、可能な限り陸地に近い沿海に設置することが最も好ましく、これによって臨海都市迄の送電費や、設置費用も軽減される。
【発明の効果】
【００１４】近未来、地球温暖化が急速するであろう由々しき事態に備えるべく、太陽光発電並びに風力発電を主として、あらゆる自然力を活かした発電手段による発電装置が実動しているが、未だ人工発電に対してその力量は及ばない、これに加えて燃え盛る炎を水の力で消し去るがごとく潮流力発電システムの出現により、この３機種の合力によって人工発電と同等か、或いはこれを上回る電力供給が実現可能となる。【００１５】地球温暖化問題に触れた報告が、マス・コミを通じて連日のように続いていた矢先、某国内で起きた金融機関の失墜が招いた経済混乱が全世界に波及し、古往今来初めて耳にする世界同時不況という問題が発生し、この緊急事態に直面している経済界においては先行きの見えない混迷状態に陥っている反面、車両製造業界や電力業界では新エネルギーの技術開発が進行しており、以上のように潮流力発電システムを含めた新産業が発展していくことで低迷する経済界に希望と活力を与え雇用を創出し、更には地下資源の利用が減少していくと共に、地球温暖化防止にも貢献され一挙両得となる。【００１６】様々な恩恵を与えてくれる海で永久不変に繰り返される、潮の干満によって起こる独特な潮流は昼夜を問わず、天候の変化にも影響を受けず、四季の移り変わりにも関せず、流動する比類なき天然エネルギーを有効活用することで安定した電力供給が可能となり、常識を超えた画期的な発電装置である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】装置の全容を示した平面図である
【図２】装置の左舷側を示した側面図である
【図３】鋼鉄管と支持台座フレームの連結を示す局部断面図である
【図４】水力タービンの回転胴に係る連接帯を示した部分の断面図である
【図５】鋼鉄管を除いた正面図である
【発明を実施するための形態】
【００１８】本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する
図１及び図２は、潮流力発電システムの装置が海面Ｅに浮上して鋼鉄管Ｂに係留された状態を示す図面である。
先ず図２による係留手段について、発電装置を係留する支持体の鋼鉄管Ｂに連結管５を取り付ける位置としては各海域によって潮の干満での潮位が同一ではなく、従って発電装置の設置予定となる海域においての状況を考察すると共に、事前策として干満時の潮位を計測し、潮位が上下動する許容範囲で取り付け上部Ｓ乃至取り付け下部Ｐ間を設定する。
【００１９】図３に示す鋼鉄管Ｂに取り付けられた連結管５は着脱可能であり、これに連結器７と一体である連結環８を挿通させて支持台座フレームＦ１・Ｆ２の前後両端部に連結器７を締結する（図示さず）、また波浪によって連結部にこじりが生ずるため間隙部位８ａを広くとることで上下動が円滑になると同時に、こじりも解消される、また装置を浮上させる構成については、支持台座フレームＦ１・Ｆ２の内部と水力タービンＴの回転胴６・６Ｂの内部を空洞として浮上させる、更に回転胴６・６Ｂが海面Ｅに深く接触すると回転力が低下するため浮力を支持台座フレームＦ１・Ｆ２に主力を置き均衡のとれた機巧となっている（図２参照）。
【００２０】発電手段においては、図２に示すとおり水力タービンＴは無限軌道型式であり連接方法は図２・図４で示す複数の羽根１と連接板９は一体となっており連接板９は円弧状に形成され回転胴６・６Ｂの円周形と同一であり、これを連接ピンＡで連接して回転胴６及び６Ｂにかけわたす、回転胴６・６Ｂの表面には強度の高いゴム１０を合成させる、これは発電時のスリップや連接帯との摩耗の防止であると共に回転を滑らかにするためであり、また無限軌道型による強度な回転力を増速機に介し（図示さず）発電機２・２Ｓを作動させるとき増速比率を高められることで発電機２・２Ｓの高速回転が得られる、その後発電時の長期稼働で連接帯の着水部である、図２に示す中央部１１に弛みが生じてくる、これに対応して軸受け３に張力調整器（図示さず）を有していることで張力調節は可能であるが、これに反して、連接帯が過負荷となるため張り過ぎは禁物である。
【００２１】潮汐において、大潮と小潮とでは潮流に緩急が生じることで小潮時での好ましい発電方法として、図２での矢印が示す満ち潮Ｍのときは当然水力タービンＴは右回転Ｒとなる、このとき回転胴６によって発電機２Ｓを起動させることで回転胴６が発電時の負荷のためにブレーキとなり中央部１１に張力作用が生じ連接帯と回転胴６とのあいだで摩擦係数が高まることとなる、これに対し引き潮Ｈで発する左回転Ｌの場合は発電機２を起動させることになる、つまり大潮時に対して、小潮時は潮流速度がいささか遅くなるための手段である、但し大潮時は発電機２・２Ｓを同時に起動させることで発電機能が倍増されることになり、また以上のような運転操作や設定は陸上において管制できる。
【００２２】海上においては種種の浮遊物が漂っている、なかでも流木や大きなプラスチック製品等が図５で示す潮流Ｍ２にのって流れ込み、これが回転中の水力タービンＴに絡まった場合は発電時に大きな支障をきたすことになり、このような事故誘発の原因となる漂流物の流入を回避するために支持台座フレームＦ１・Ｆ２の前・後部に防護柵Ｇを締結する、こうして支持台座フレームＦ１・Ｆ２と連動させることで漂流物の流入を防ぐことになる。
【００２３】設置位置が海上という厳しい条件下のもとでは塩水との対応策も必然である、水力タービンＴを支持する機軸４に軸着する軸受け３については（図１に示す）塩害に強く油膜構成の行きとどいた耐蝕性の高い軸受け３を備えており、また装置の据え付けや保全等を容易にするため装置の煩雑さを避け、軽量且つ簡素な構造である。
【００２４】本発明は図面に示した、実施形態に限られるものではなく特許請求の範囲において様々な変形が可能であり、装置の製造に要する部材も各海域に適した仕様で設置することができる。
【符号の説明】
【００２５】１          水力タービンの羽根          Ａ          連接ピン
２及び２Ｓ  発電機                      Ｂ          鋼鉄管
３          軸受け                      Ｆ１        支持台座フレームの左舷
４          機軸                        Ｆ２        支持台座フレームの右舷
５          連結管                      Ｍ          満ち潮
６及び６Ｂ  回転胴                      Ｈ          引き潮
７          連結器                      Ｍ２        潮流
８          連結環                      Ｒ          右回転
８ａ        間隙部                      Ｌ          左回転
９          連接板                      Ｓ          取り付け上部
１０        ゴム                        Ｐ          取り付け下部
１１        連接帯の下部の中央部        Ｅ          海面
Ｇ          防護柵
Ｔ          水力タービン
【図１】
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【図２】
2011220315.tif 000004
【図３】
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【図４】
2011220315.tif 000006
【図５】
2011220315.tif 000007