【手続補正書】
【提出日】平成20年12月26日(2008.12.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽光発電装置と風力発電装置とエアー工具とを備える建造物にて、前記太陽光発電装置および前記風力発電装置により発電された電力で稼動する前記エアー工具から排出される空気を利用して発電する補助発電システムであって、
前記エアー工具に接続され、内部に前記空気が排出される移送管と、
前記移送管の内部を加圧する加圧機と、
回転自在な支持軸を備え、前記支持軸が回転することで発電する発電機と、
前記移送管の内部で前記支持軸に支持され、前記空気に押動されて回転する羽根車と
を備えることを特徴とする補助発電システム。
【請求項２】
建造物の内部に備えられる設備が人に利用されることで、水道管から前記設備に流入される水を利用して発電する補助発電システムであって、
前記水道管と前記設備との間に接続され、内部に前記水が流入される移送管と、
前記移送管の内部を加圧する加圧機と、
回転自在な支持軸を備え、前記支持軸が回転することで発電する発電機と、
前記移送管の内部で前記支持軸に支持され、前記水に押動されて回転する羽根車と
を備えることを特徴とする補助発電システム。
【請求項３】
さらに、前記発電機が発電した電力を蓄積する蓄電池を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載された補助発電システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【発明の名称】補助発電システム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、補助発電システムに関するものであり、特に、太陽光発電装置および風力発電装置を備える施設（建造物）にて、前記発電装置が発電した電力により稼動する電気駆動装置から排出される排水や排ガスを利用して発電する発電機を備え、建造物内に備えられた機器が利用する電力を補うものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、省エネルギと、クリーンエネルギとに関連した問題が、環境関連の問題と共に大きくクローズアップされている。しかし、それら環境問題を解消する太陽光発電、風力発電、燃料電池といった発電システムは、未だに実用可能となるまでに相当な年月を要する。
【０００３】
太陽光発電は、天気（晴や雨）によって大きく発電量が変わる。さらに、太陽光発電単独での発電効率は非常に不安定であるうえに、発電効率はここ何十年間大差ない。
【０００４】
風力発電は、風車の風圧効率と地域差による春夏秋冬の風力格差の効率のほかに、暴風時期の機器保存の為の稼働停止や強風による風車破損事故も後を絶たない。そのため、自治体がデモンストレーション的に設置しているのが現状である。
【０００５】
太陽光発電は天気に左右され、風力発電は地域的な問題を有する。どちらもクリーンなエネルギ供給源であるが、１ｋＷ当たりの発電コストが高価であり、従来の発電システムである太陽光発電システムあるいは風力発電システムを設置するには、莫大な費用が掛かるという問題点があった。例えば、太陽光発電システムの設備費用は国からの補助金があっても、５０年で償却可能か否かであろう。
このように、太陽光発電システムおよび風力発電システムは非常に有効なエネルギ供給源であるが、同時に大きな欠点をもっている。また、太陽光発電と風力発電を併合して設置してもなお、解消不能な欠点は解消されないことは言う迄もない。
【０００６】
以上のように、太陽光発電システムおよび風力発電システムは、自然エネルギを利用して発電するため、発電量が気候に左右されやすいという問題があった。この問題点である、足りない発電量を補完する手段は、人工的発電しかない。
【０００７】
従来の人工的発電には、ダムによる水力発電、内燃機関による発電、固形廃棄物や燃料を焼却して蒸気圧タービンによる火力発電や、将来的にはバイオエネルギ発電がある。
しかし、それらの人工的発電設備を設けるには、いずれも周辺設備を含めて膨大な設備投資が必要であり、発電コストを考えると、個人や企業では、その膨大な設備投資を回収することは不可能である。
【０００８】
しかし、これらの自然界のエネルギ利用発電の欠点を補う人工的エネルギ利用の発電方法は、既存設備あるいは新規設備のなかで、液体、気体、各種駆動回転機器など山ほどあるが利用されていない。
【０００９】
人工的発電動力は、視点を変えて視れば、人類生活空間および企業生産工程あるいは必要最小限の発電装置しか装備されていない地球上の移動媒体、つまり、航空機、列車、船舶、自動車に至る迄、既存動力源は氾濫している。
【００１０】
同時に、一般家庭で、掃除機、洗濯機、冷蔵庫、時には独立乾燥機、電子レンジ、食器洗浄器、など、これらには全てが電動モーターを装着しており、装着の電動モーターに対応した発電機を結続すれば、トータル的に大きな省エネルギとなる。
【００１１】
これが産業界の企業設備になれば、全産業で上水道、および工業用水は絶対的必要物で、その消費水量は大きく、動力の電動モーターに至っては膨大な動力電動機設備もあり、単に既存設備の動力源のみに使用する時代ではない。
【００１２】
しかし、有効な自家発電装置と言えども稼働制限や欠点もあり、これらを太陽光発電や風力発電の自然界動力発電と人工動力発電とを融合して欠点を補完し合う発電システムの解決しかない。
【００１３】
【特許文献１】特開２００２−３３２９４７号公報
【特許文献２】特開２００３−０６１３９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
従来から、一般家庭および産業において、上水道あるいは工業用水、油圧系統、動力圧縮空気などは、生活および生産事業に欠かせないものである。それらは、一般家庭および産業において、動力機器あるいは種々の用途で使用された後、そのまま排出されたり、再利用のために貯留されたりし、圧縮空気などは、大気中に放出されていた。
【００１５】
特に、食品関連事業の工場では、上水道の水を大量に消費している。一般の中小店舗でも、厨房や水洗トイレなどで５０〜１００トンの水を消費している。食品加工、鮮魚解凍、製鉄工場などでは、さらに大量の水を消費している。
しかし、このように大量に水が流れるときのエネルギは有効利用されていなかった。
【００１６】
また、従来から、物を動かす動力機器には必ず電動モーターが装着されているが、電動モーターは、動力機器の単なる駆動部品としての役目以外に利用されていなかった。また、動力機器の省エネルギ（省電力）設計にも限界があった。
電動モーターを有効に使用すれば、省エネルギ設計を行う以上に電力を節約することができるが、行われていない。
【００１７】
一般家庭に太陽光発電装置を装備しても、太陽光を受光する年間日数は地域で大きな格差がみられるが、家庭に設置された生活必需設備には全く格差がない。そのため、朝夕の洗面時に使用する水、食事の調理時に使用する水、さらに、一日に水洗トイレを使用する回数、洗濯、風呂などは天候に関係のない日常的行為であり、全世界共通で行われることである。また、庭のある家庭では、真夏の日照りが続くときに庭に水を散布する。
以上のように水を利用するとき、水道水配管元では頻繁に水道メータが回転しているが、このとき配管内を流れる水が流動するときに発生するエネルギ（流動エネルギ）は利用されていない。
【００１８】
また、従来から、上水道や工業用水道、圧縮空気、油圧機器、不活性高圧ガスなどに関連する設備のある施設、また、列車や自動車、船舶、航空機などの輸送機関などから、水、空気、ガスなどが排出される。そして、これら排水や排ガスがもつエネルギ（流動エネルギ）は、再利用されずに移送管などを通って排出されていた。
【００１９】
以上のように、移送管内を流動する水や空気が有するエネルギ（流動エネルギ）は、有効利用されていなかった。
本発明は、移送管内を流動する水や空気を利用して発電する補助発電システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
前記課題を解決するために、本発明の請求項１に記載の補助発電システムは、太陽光発電装置と風力発電装置とエアー工具とを備える建造物にて、前記太陽光発電装置および前記風力発電装置により発電された電力で稼動する前記エアー工具から排出される空気を利用して発電する補助発電システムにおいて、移送管と、加圧機と、発電機と、羽根車とを備えることを特徴とする。
【００２１】
また、請求項２に記載の補助発電システムは、建造物の内部に備えられる設備が人に利用されることで、水道管から前記設備に流入される水を利用して発電する補助発電システムにおいて、移送管と、加圧機と、発電機と、羽根車とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、移送管内を流動する空気または水を利用して発電する補助発電システムを提供することができる。
【００２３】
請求項１および請求項２に記載の発明によれば、一般家庭からあらゆる分野の産業迄、全ての施設で省エネルギ実践可能であり、最小限でも水および電気機器は人間生活環境には不可欠なエネルギ物質でもあり、それに加えて産業界では職種によっては動力圧縮空気、機器駆動動力電動機、工業用水などのエネルギとして使用している全種を有効に利用し、既存の施設装備あるいは新設の設備機器を利用して人工エネルギ利用で発電、同時に太陽光発電から風力発電の自然エネルギと共に、発電を補完しあったクリーン発電ができ、グローバルな温暖化防止を各国民全員で実践可能なシステムを提供することができる。
【００２４】
また、従来周知の太陽光発電あるいは風力発電でのｋＷｈ単位の発電システムの設置費用は莫大な費用が掛かるが、既存設備から排出されるエネルギを利用して発電するため、初期投資費用を減らすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
既存設備あるいは新規設備、および新規設計機器の中で、通常の人間生活空間の全てに潜在する人工エネルギの利用によって発電するシステムで、気体、液体、それに機器駆動動力のすべてが大小の差はあっても流動エネルギを持っており、これらを有効に利用して人工エネルギ発電に変換し、あわせて、太陽光や風力の自然エネルギの利用発電で、お互いを補完しあうシステムである。
【００２６】
それには、発電機付設駆動モーター１によって加圧された管内流体６である圧縮空気は、加圧移送管３によって必要供給個所に移送されるが、途中に単数また複数の流管発電機７を装着する。
【００２７】
回転羽根車８の回転によって発電する流管発電機７の電力は、そのまま直接に電気消費駆動機器に電気印加するか、または直流発電あるいは交流発電で電圧差を含めて電気制御盤１５によってインバータ制御機器やバッテリー１４に蓄電されて、有効に電力供給がなされる。
【００２８】
同時に、太陽光発電装置１２や風力発電装置１３の両者、または何れか一方の発電装置も併設して融合させて、自然エネルギと人工エネルギの両者欠点を補完し合うシステムとする。
【００２９】
この場合、少量発電の場合にはバッテリー１４が単体でも良いが、バッテリー極板衰耗による故障や充填バッテリー液の減少瑕疵などでの故障回避と、管内流体６の再使用の為に貯留槽などへの移送、および複数機器への電力格差供給での電圧と電流の差がある為に、並列電圧および直列結合電圧も考慮して、バッテリー１４の複数設置法は、２０数年前からの周知の事実である。
【００３０】
一般家庭とその他の全ての産業施設にいたる設備では規模の大小と消費電力では大きな差があることから、当然ながら発電設備能力は利用する動力エネルギによって変化するものの、発電システムは同一といっても過言ではない。
【００３１】
清水を管内流体６として使用する場合、その清水は、飲料水、食品調理水、風呂浴槽水、シャワー水、食品加工調理水、その他あらゆる方面に使用される。また、工業関連では二次清水や工業用水、同時に海水も陸上養殖水槽から製塩事業、船舶ではエンジン冷却水からトイレ用水にいたる迄、それらの水は、あらゆる方面で、既存設備の加圧移送管３によって供給使用されている。
【００３２】
管内流体６が清海水液体以外の液体の場合、例えば、化学工場や原子力発電ではナトリウムなどの不活性液体が使用され、工業施設で常時稼働の油圧機器の液体油が使用されている。
【００３３】
管内流体６が気体の場合も、造船工場の様な鋼材加工や居住区木工艤装のグラインダやドリル、釘打ち、ジグソーなどのエアー工具１１では、作業効率の為に軽量化の多様化が年毎に進み、家電工場の組立ライン、自動化ロボットに至る迄油圧機器およびエアー工具１１は不可欠動力源となっている。
【００３４】
これに加えて、発電動力に最も適しているものには電気または内燃機関によるモーターがあり、既存設備の即戦力につながる動力（既存動力源）を放置するわけにはいかない。
【００３５】
これらの人工エネルギの浪費を有効利用することと同時に、当然ながら故障や休暇あるいは休憩などの稼働停止は必然的に人間の意志により決められるものであり、これらの補完を自然エネルギ利用の太陽光発電および風力発電によって補完するもので、バッテリー１４や制御盤あるいはインバータなどのコントローラは、人工エネルギ発電の設備で集合制御され、コストメリットもある。
【００３６】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る太陽光発電装置および風力発電装置が設置された補助発電システムの概略図であり、直流発電してインバータにより交流１００Ｖに電圧変換する一例である。これは、家電生産ライン工場にて、空圧機器やエアー工具を使用する毎に発電するシステムであり、この他に、シャワー、トイレ、手洗い、空調機器、扇風機などによりエネルギが消費されている。これらの消費あるいは消費毎に発電するシステムであって基本システムは全て同一で、末端機器のキャパシティの相違だけである。
ここでは、家電製品組み立て工場を例に示したが、一般家庭設備も産業施設も規模の差だけでほぼ同様である。
【００３７】
本発明の実施の形態に係る補助発電システムは、家電製品組み立てラインにおける、ボルト、ビス、ナットをエアー工具１１での絞め付ける工程にて、エアー工具１１を使用する毎に排出される加圧空気により発電する発電機付設駆動モーター１を備える。また、空気圧縮機駆動モーター並びにコンベア駆動モーター稼働中は各駆動モーター付設発電機によって発電する。
また、工場休暇時には、自然界が晴天の場合には太陽光発電装置１２が稼働して発電し、風が吹けば風力発電装置１３が稼働して発電する。そして、夜間の無風状態でも、工場が３交替で２４時間稼働の場合には、本実施形態に係る補助発電システムにより、常時発電することができる。発電機付設駆動モーター１からの電力は、電気制御盤１５でコントロールされて電力供給先に必要な電力を供給する為に複数のバッテリー１４で蓄電してもよい。
【００３８】
さて、発電機付設駆動モーター１によって稼働される流体加圧機２（例えば、空気圧縮機）と接続する加圧移送管３を、発電機付き羽根車４（流管発電機７、回転羽根車８）（図２）の羽根車流入口５（図２）に結続して、加圧移送管３内を流動する管内流体６によって回転羽根車８が回転し、管内流体６は、羽根車流出口９（図２）から加圧移送管３によって移送先に送られるが、加圧移送管３が長い為、複数の流管発電機７を設置した。
【００３９】
加圧移送管３によって送られた移送先の移送枝管１０には、複数の流管発電機７が管内流体６の流量によって仕様選定設置され、末端結続のエアー工具１１によって、生産ラインの種々作業が行われる。
【００４０】
また、建家の屋根上には太陽光発電装置１２と風力発電装置１３が設置されている。このことによって、発電装置は、既存動力源による人工的エネルギ発電および自然エネルギ発電の２系統によって発電する。
【００４１】
この場合、日照時間が少ない地理的地域あるいは日光が当たらないビルの谷間などで、谷間風が吹く場合は風力発電装置１３だけ、また日照時間は多いが無風地域ではその逆もあり得るが、既存設備の管内流体６のエネルギ利用の発電機付設駆動モーター１を必須設置条件とする理由は、自然エネルギを使わなくてもエネルギロスにはならないが、既存動力源は発電に利用しなくてもエネルギを消費するためである。
【００４２】
次に、それぞれの発電装置で発電された電力は、バッテリー１４の蓄電量および放電量をコントロールするためにバッテリー１４と結線結続された電気制御盤１５を経由して、バッテリー１４に蓄電され、電気制御盤１５は絶えずバッテリー１４の充電および放電を制御監視すると同時に、各発電機の発電状況のコントロールをする。
【００４３】
電気制御盤１５は、発電機付設駆動モーター１と、流管発電機７と、太陽光発電装置１２と、風力発電装置１３とが発電した電気を、バッテリー１４に蓄電し、電気制御盤１５内に装着されているインバータによってバッテリー１４の電力を使用電圧に変換し、端末の照明やその他の電気機器に電力供給する。
【００４４】
同時に、発電電力、バッテリー蓄電状態、故障個所などのモニタ表示も行った。
【００４５】
実施例の「図２」は、管内流体６が圧縮空気である場合に、使用した回転羽根車８を流管発電機７の回転軸に嵌設した透視図である。図２に示す装置を用いた実施例において、圧縮空気の流量は多くないが、流速が早い事から、掌に乗る小型発電機や、自動車搭載の発電機でも十分に稼働発電した。
【００４６】
実施例の「図３」は、管内流体６が清水である場合に、使用した回転羽根車８を流管発電機７の回転軸に嵌設した透視図である。図３に示す装置を用いた実施例において、水道圧力で流量は多くないが、流速が早い事から直径３００ｍｍのウォータタービンでも自動車搭載の発電機でも十分に稼働発電した。
【００４７】
実施例の「図４」は、本発明に使用した流体加圧機２が空気圧縮機で、電動モーター軸との結合部位にＶ型ベルトのプーリを装着し、発電機軸に結合して発電する概要斜視図である。この大電力駆動の流体加圧機２には大きな動力があり、これを有効に利用するもので、大きなキャパシティの発電機が付設される。
【００４８】
実施例の「図５」は、種々の電動モーター軸と発電機の結合部位を直結結合して発電する概要斜視図である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】太陽光発電装置１２および風力発電装置１３が設置された補助発電システムの概略図である。
【図２】管内流体６が圧縮空気である場合に、使用した回転羽根車８を流管発電機７の回転軸に嵌設した透視図である。
【図３】管内流体６が清水である場合に、使用した回転羽根車８を流管発電機７の回転軸に嵌設した透視図である。
【図４】流体加圧機２が空気圧縮機で、電動モーター軸との結合部位にＶ型ベルトのプーリを装着し、発電機軸に結合して発電する概要斜視図である。
【図５】電動モーター軸と発電機の結合部位を直結結合して発電する概要斜視図である。
【符号の説明】
【００５０】
１    発電機付設駆動モーター
２    流体加圧機
３    加圧移送管
４    発電機付き羽根車
５    羽根車流入口
６    管内流体
７    流管発電機
８    回転羽根車
９    羽根車流出口
１０  移送枝管
１１  エアー工具
１２  太陽光発電装置
１３  風力発電装置
１４  バッテリー
１５  電気制御盤
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2008172988.tif 000001
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2008172988.tif 000002
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2008172988.tif 000003