(57)【要約】      （修正有）【課題】自然エネルギー等から高効率で安定した電気エネルギーを得るために静電気発電装置で利用する電極板駆動装置を提供する。【解決手段】コンデンサに充放電回路を接続して構成される静電気発電装置の前記コンデンサであって、複数枚の通常の電極板１と複数枚の絶縁体膜被覆電極板１’から形成される前記コンデンサの電極板のうち、単数又は複数枚の通常の電極板を水槽に満たした電解質溶液３に浸漬させてコンデンサの一方の電極とし、前記静電気発電装置の充放電回路に接続を可能とする。残りの絶縁体膜被覆電極板を電気的に並列に接続するとともに並列に並べてコンデンサの他方の電極とし、これを陽極電極板群とする。各陽極電極板を回転させるために、回転軸１２を水平にして前記水槽２の液面上部に回転可能に設置するとともに回転軸に回転機構１８を設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
通常の電極板と通常の電極板の表面を絶縁体膜で被覆処理された絶縁体膜被覆電極板から形成されるコンデンサに充放電回路を接続し、コンデンサを自然エネルギー又は他のエネルギーにより可変コンデンサとすることで電気エネルギーを得る静電気発電装置のコンデンサであって、
複数枚の通常の電極板と複数枚の絶縁体膜被覆電極板から形成される前記コンデンサの電極板のうち、単数又は複数枚の通常の電極板を水槽に満たした電解質溶液に浸漬させてコンデンサの一方の電極（陰極）として前記静電気発電装置の充放電回路に接続を可能とし、残りの複数枚の絶縁体膜被覆電極板は電気的に並列に接続して並列に並べてコンデンサの他方の電極（陽極）及び陽極電極板群として、さらに複数組の当該陽極電極板群を均等な位相差で回転軸に花弁状に取り付けて回転陽極電極板とし、当該回転陽極電極板の各陽極電極板群をそれぞれ個別の逆止ダイオードを経由して前記静電気発電装置の充放電回路に接続を可能とするとともに、回転陽極電極板の回転軸を水平にして前記水槽の液面上部に回転可能に設置し、回転軸に自然エネルギー又は他のエネルギーの回転力源と連結する回転機構を備えることを特徴とする電極板駆動装置。
【請求項２】
請求項１の電極板駆動装置であって、回転陽極電極板を形成する絶縁体膜被覆電極板を絶縁体膜で被覆処理される前の各電極板の表面に複数個の小孔を均等に設けることを特徴とする。
【請求項３】
請求項１又は請求項２の電極板駆動装置であって、回転陽極電極板を形成する各絶縁体膜被覆電極板を、さらに、薄い防水膜で被覆することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、静電気発電装置の主要部分である陽極電極板を、電解質溶液で満たした水槽の中で自然エネルギー等で回転させ、コンデンサを可変コンデンサとすることで電気エネルギーを得るための電極板駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  静電気方式の発電装置としては、バンデグラーフ発電機、波力発電装置及び流水発電装置等が知られている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照等）が、いづれも非特許文献１に記載のバンデグラーフ発電機の原理を応用したものであり、本発明は特許文献３の静電気発電用電極板駆動装置と同様の駆動装置で、前各発電装置の課題を改善した各種のエネルギー源に対応可能な静電気発電用の電極板駆動装置である。
【特許文献１】特許第３２４７０２２号公報（波力発電装置）
【特許文献２】特許第３３５６９１０号公報（流水発電装置）
【特許文献３】特開２００４−３３６９７８号公報（静電気発電用電極板駆動装置）
【非特許文献１】静電気ハンドブック（ＩＳＢＮ４−２７４−０３５１０−７）オーム社
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】  特許文献１の波力発電装置は、コンデンサに充放電回路を接続し、一方の陰極電極板は海中に浸漬させ、他方の電極板の表面を絶縁体膜で被覆処理された陽極電極板は波高に合わせて海面に設置し、陽極／絶縁体膜／海水（陰極）で構成されるコンデンサの陽極電極板に上下運動する波のエネルギーを直接与え、陽極電極板の海水に対する浸漬面積を変化させることを特徴としているが、次のような問題点があった。
（１）波浪の衝撃波で電極板及び絶縁体膜が破壊され、発電不能となる恐れがある。
（２）陽極電極板を海洋の波高に合わせて安定に設置することは極めて困難である。
（３）海洋での波力発電は、海洋気象等に左右され、発電出力が不安定である。【０００４】  特許文献２の流水発電装置は、コンデンサに充放電回路を接続し、河川の流水力で陽極電極板を回転させることで陽極電極板の河川の水に対する浸漬面積を変化させることを特徴としているが、次のような問題点があった。
（１）コンデンサが通常の電極板と通常の電極板から構成されているとともに、電極板を固定部と回転部に別々に設置しているため、回転時に電極板どうしの接触を防止する必要から電極板間の間隔ｄが大きくなり、また、河川の水は絶縁油等に比べ比誘電率が小さいためコンデンサの静電容量が小さく、発電出力が少ない。
（２）逆止ダイオードが１組のため、複数組の電極板群が回転する場合２組の電極板群が同時に水中等に浸漬すると電荷は各電極板群の間を移動し、発電効率が低下する。
（３）このため、電極板の面積及び電極板群の数が制限され、静電容量が小さい。
（４）絶縁油を利用する場合、比誘電率は大きいが、河川を汚染する恐れがある。
（５）河川の流水を直接利用する場合、設置場所が河川のそば等に限定される。
【課題を解決するための手段】
【０００５】  本発明は、前記各方式の発電装置のそれぞれの問題点を解決するために、静電気方式の発電装置の主要部分である陽極電極板を水槽の中で回転させて電解質溶液に対する浸漬面積を変化させ、あらゆる自然エネルギー等に対応可能な電極板駆動装置に関するもので、第１発明の電極板駆動装置は、コンデンサに充放電回路を接続して構成される静電気発電装置のコンデンサにおいて、
複数枚の通常の電極板と複数枚の絶縁体膜被覆電極板から形成される前記コンデンサの電極板のうち、単数又は複数枚の通常の電極板を水槽に満たした電解質溶液に浸漬させてコンデンサの一方の電極（陰極）とし、前記静電気発電装置の充放電回路に接続を可能とする。残りの複数枚の絶縁体膜被覆電極板を電気的に並列に接続するとともに並列に並べてコンデンサの他方の電極（陽極）とし、これを陽極電極板群とする。更に複数組の陽極電極板群を均等な位相差で回転軸に花弁状に取り付けて回転陽極電極板とする。各陽極電極板群をそれぞれ個別の逆止ダイオードを経由して前記静電気発電装置の充放電回路に接続を可能とする。
当該回転陽極電極板の各陽極電極板を電解質溶液中と空気中に渡って回転させることによって、前記コンデンサを可変コンデンサとするために回転軸を水平にして前記水槽の液面上部に回転可能に設置するとともに、回転軸に自然エネルギー又は他のエネルギーの回転力源と連結する回転機構を備えることを特徴とする。【０００６】  また、第２発明の電極板駆動装置は、第１発明の電極板駆動装置であって、回転陽極電極板を形成する絶縁体膜被覆電極板を絶縁体膜で被覆処理される前の各電極板の表面に複数個の小孔を均等に設けることを特徴とする。【０００７】  さらに、第３発明の電極板駆動装置は、第１発明又は第２発明の電極板駆動装置であって、回転陽極電極板を形成する各絶縁体膜被覆電極板を、さらに、薄い防水膜で被覆することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】  以上のように、第１発明によれば、絶縁体膜で被覆処理された絶縁体膜被覆電極板を水槽の中で回転させたことにより、次の効果が得られる。
（１）各電極板の電解質溶液への浸漬面積は最小から最大まで変化し、常に大波高の波を受けていると同じ効果があり、コンデンサの静電容量の変化量を大きくできる。
（２）本装置を陸地に設置しての運用が可能となり、海中での設置運用に比べ、電極板及び電極板の絶縁体膜等、発電装置の破損を防止することができる。
（３）複数組の電極板群をそれぞれ個別の逆止ダイオードを経由して充放電回路に接続したことにより、回転陽極電極板が１回転することで複数倍の電気エネルギーを得ることができ、発電効率を向上することができる。
（４）回転力源はあらゆる自然エネルギー及びその他のエネルギーからの回転力源に対応することが可能である。特に、水力の場合は安定した運用が可能である。
（５）一方、回転陽極電極板は通常の発電機のように高速、強力に駆動する必要がないため、水力を利用する場合、高い落差および多量の水資源は必要としない。
（６）このため、水源と本装置の間に、ある程度の高低差が得られれば、本装置の積層化も可能で、設置面積の縮小、また、水資源の有効活用等が可能である。
（７）既存の発電施設で利用済の水資源の再利用および既存の送電施設等の有効利用が可能である。【０００９】  また、上記第２発明、第３発明によれば、表面に小孔を設けた後に絶縁体膜で被覆処理された絶縁体膜被覆電極板及びこの電極板に更に薄い防水膜で被覆した電極板は、水槽の中での回転によって、絶縁体膜や防水膜が溶解されたり剥離されることがなく、安定な運用が可能である。【００１０】  本発明の電極板駆動装置は、太陽光、風力発電等の特徴である発電出力の不安定や広大な用地及び高いコストさらに騒音、景観を損なう等の負の要因は皆無である。また、本装置は構造が単純で製造、設置が容易であり、安価で故障等が少なく、保守性、稼働率が高いため発電コストが低く、総合的な運用効率が極めて高い。【００１１】  以上のように本発明は、発電に際し、核燃料、化石燃料を一切使用せず、有害な排出物を一切出さず、原子力発電や火力発電に比べ極めて安全、クリーンな装置である。
また、地球温暖化防止対策に貢献し、既存の施設等を活用できる新方式の水力、不安定ながら風力、波力等の新エネルギー発電施設の提供が可能で日本のみならず、世界の静電気発電の分野に大きく貢献するものである。
【発明を実施するための最良の形態】  本発明の実施例を図面（図１〜図４）に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１２】  以下、第１発明の電極板駆動装置について説明する。
（１）複数枚の通常の電極板１と表面を絶縁体膜で被覆処理された複数枚の絶縁体膜被覆電極板１’から形成されるコンデンサＣの各電極板のうち、単数又は複数枚の通常の電極板１を水槽２に満たした水等の電解質溶液３中に固定させてコンデンサＣの一方の電極（陰極電極板４）とし入力端子ａ’及び出力端子ｂ’に接続する。
（２）入力端子ａ’で第１直流電源Ｖａ（充電回路５）の負極に、また、出力端子ｂ’で第２直流電源Ｖｂ（放電回路６）の負極にそれぞれ接続を可能とする。
（３）残りの電極板であって、この表面を比誘電率が電解質溶液３の成分の比誘電率より大きい絶縁体膜７で、かつ、μｍオーダの厚さに被覆処理された絶縁体膜被覆電極板１’をコンデンサＣの他方の電極（陽極電極板８）とする。陽極電極板８の形状は、半円型又は扇型等が効率的である。
（４）複数枚の陽極電極板８を電気的に並列に接続するとともに、スペーサ９で挟んで並列に並べて陽極電極板群１０とする。
（５）複数組の陽極電極板群１０を均等な位相差をもって取付機構１１で回転軸１２に花弁状に取り付けて回転陽極電極板１３とする。
（６）回転陽極電極板１３を構成する各陽極電極板群１０を、回転軸１２に設けた各群別のスリップリング１４を介してそれぞれ個別の逆止ダイオードＤａ１５を経由（入力端子ａ側にアノード、陽極電極板群１０側にカソードを接続）して入力端子ａに接続するとともに、逆止ダイオードＤｂ１６を経由（陽極電極板群１０側にアノード、出力端子ｂ側にカソードを接続）して出力端子ｂに接続する。
（７）入力端子ａで第１直流電源Ｖａ（充電回路５）の正極に、また、出力端子ｂで第２直流電源Ｖｂ（放電回路６）の正極にそれぞれ接続を可能とする。
（８）負荷１７は、出力端子ｂ、ｂ’間に接続を可能とする。
（９）各陽極電極板８を電解質溶液３中と空気中に渡って回転させるために、回転陽極電極板１３を水槽２上部に水平に、かつ、回転軸１２の下方に位置する陽極電極板群１０の一組が電解質溶液３に全没する付近に回転可能な状態で設置する。
（１０）回転軸１２に自然エネルギー又は他のエネルギーの回転力源と連結するための回転機構１８を取り付ける。
以上から構成される電極板駆動装置。【００１３】  例えば、回転軸１２の端に水車１９等の回転機構１８を取り付け、水車１９に給水管２０で水２１を給水して回転陽極電極板１３を回転させ、回転陽極電極板１３の電解質溶液３に対する浸漬面積を変化させる。また、本装置はユニット化、積層化が可能で、排水した水２１を排水管２２で積層化した下段の本装置に給水する等の有効利用も可能である。
【実施例２】
【００１４】  実施例１の電極板駆動装置であって、コンデンサＣの他方の電極を形成する各電極板において、通常の電極板１の表面に直径１ｍｍ程度の小孔２２複数個を均等に設けた後に絶縁体膜７で被覆処理された絶縁体膜被覆電極板１’で陽極電極板８、陽極電極板群１０及び回転陽極電極板１３を構成することを特徴とする。
【実施例３】
【００１５】  実施例１又は実施例２の電極板駆動装置であって、コンデンサＣの他方の電極を形成する各電極板において、絶縁体膜被覆電極板１’に、さらに、合成樹脂等で極めて薄い防水膜２４を被覆した陽極電極板８で陽極電極板群１０及び回転陽極電極板１３を構成することを特徴とする。【００１６】  なお、図１に示す実施例によれば、複数組の陽極電極板群１０で構成された回転陽極電極板１３を水槽２の上部に設置して回転させることとしているが、陽極電極板群１０を回転軸１２に取り付けることなく、それぞれ均等な位相差で液面上部から全没するまで上下に可動の状態で設置し、自然エネルギー又は他のエネルギーからの回転力源に連結して陽極電極板群１０を液面から全没まで上下運動をさせることによっても電解質溶液３に対する浸漬面積を変化させることが可能である。【００１７】  本発明は以上のような構造で、これを使用する場合は、本電極板駆動装置の入力端子ａ、ａ’間に蓄電池または電気二重層キャパシタ等から構成される第１直流電源（充電回路）を連接して直流電圧を印加するとともに、出力端子ｂ、ｂ’間には同様に第２直流電源（放電回路）を連接し、第１直流電源の直流電圧より高い直流電圧を印加して静電気発電装置を構成する。また、負荷は出力端子ｂ、ｂ’間に連接する。回転陽極電極板の回転軸を回転機構で水力等の自然エネルギー又は他のエネルギーの回転動力源と連接して回転陽極電極板を水槽の中で電解質溶液中から空気中に渡って回転させ、電解質溶液に対する浸漬面積を変化させる。
よって、コンデンサを可変コンデンサとし、静電気発電装置から安定、かつ、高効率の発電出力を得ることができる。
【産業上の利用の可能性】
【００１８】  本電極板駆動装置は、発電にあたって核燃料、石油等化石燃料を一切消費せず、有害な排出物を一切出さない極めてクリーン、安全な静電気発電の主要装置であり、その駆動回転力源は風力、波力、水力等すべての自然エネルギー又はその他のエネルギーに対応、利用することができる。
化石燃料等の資源のないわが国にあって、比較的小さな水力等のエネルギーで安定な出力を得ることのできる本装置は、他のエネルギーを利用した発電装置とともに産業上の利用の可能性は極めて高いものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施例１の電極板駆動装置の正面図である。
【図２】本発明実施例１の電極板駆動装置の側面図である。
【図３】本発明各実施例の電極板駆動装置の基本回路図である。
【図４】本発明実施例３の電極板駆動装置の陽極電極板の断面図である。
【符号の説明】
１  通常の電極板    １’絶縁体膜被覆電極板    ２  水槽    ３  電解質溶液    ４  陰極電極板    ５  充電回路    ６  放電回路    ７  絶縁体膜    ８  陽極電極板    ９  スペーサ    １０  陽極電極板群    １１  取付機構    １２  回転軸    １３  回転陽極電極板    １４  スリップリング    １５  逆止ダイオードＤａ    １６  逆止ダイオードＤｂ    １７  負荷    １８  回転機構    １９  水車    ２０  給水管    ２１  水    ２２  排水管    ２３  小孔    ２４  防水膜    ａ、ａ’入力端子    ｂ、ｂ’出力端子    Ｃ  コンデンサ    Ｖａ  第１直流電源    Ｖｂ  第２直流電源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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