(57)【要約】【課題】  原子力及び化石燃料を使用しなくても、自然エネルギーを利用した発電システムを十分に行えるものとして、発電システムの供給効率を向上させる。【解決手段】  波力を利用した圧縮装置Ａ、水圧を利用した発電装置Ｂ、風力を利用した圧縮装置Ｃからなる海上などの浮上施設に発電基地を作る。この施設を利用しエアーコンプレッサを作動させる事により、それぞれの動力を一つにまとめる事が出来、それを海底への誘導パイプに空気を送ることにより、空気の浮力により水圧が誘導され、増大なエネルギーとなって水上に吹き上げられる。そのエネルギーを発電機に連結して、発電させる事により自然エネルギーを利用した発電システムを十分に行える。また太陽熱を利用した装置を付け加えることが出来る。【選択図】      図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
海上浮上施設に、エアー貯蔵タンク（６）と、そのタンク内に圧縮空気を送り込むための空気圧縮装置（Ａ、Ｃ）と、発電機（１０）と、該発電機を駆動させるための海水を送り込むための水圧誘導手段とが設けられ、
該水圧誘導手段は、前記の海上浮上施設の発電機（１０）に接続され、海中に延出する水圧誘導メインパイプ（８）と、前記の圧縮空気が貯蔵されたエアー貯蔵タンク（６）と接続され、前記の水圧誘導メインパイプ（８）の海中側開口部の内部に圧縮空気を送り込むための圧縮空気の誘導パイプ（９）とで構成されており、
該圧縮空気の誘導パイプ（９）から水圧誘導メインパイプ（８）の海中側開口部の内部に圧縮空気を送り込むことにより、該圧縮空気は、浮力により、水圧誘導メインパイプ（８）の中を上昇し、気泡となった圧縮空気が上昇するに従って膨張し、この浮力と膨張力により海水を押し上げ、水圧を誘導し、海上浮上施設の発電機（１０）を駆動させることを特徴とする空気浮力による水圧誘導力発電システム。
【請求項２】
前記の空気圧縮装置が、フローターを波力で駆動させて圧縮空気を発生させる、波力による空気圧縮装置（Ａ）であることを特徴とする請求項１に記載の空気浮力による水圧誘導力発電システム。
【請求項３】
前記の空気圧縮装置が、プロペラとクランクシャフトにより風力で駆動させて圧縮空気を発生させる、風力による空気圧縮装置（Ｃ）であることを特徴とする請求項１に記載の空気浮力による水圧誘導力発電システム。
【請求項４】
前記の空気圧縮装置が、太陽電池の電力で駆動する空気圧縮装置であることを特徴とする請求項１に記載の空気浮力による水圧誘導力発電システム。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、海上浮上施設に発電機を設置し、自然エネルギーを活用して発電を行うことができる発電システムに係るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、自然エネルギーを利用した発電システムとして、風力発電や太陽光発電などが多く開発されている。これらの場合には、気象状況により大きく影響されることから複合的な利用が多くなされている。
【０００３】
また、海上での発電システムとしても、特開平11-159435などの波力発電などがある。この場合も気象状況に大きく左右される。また、特開平11-038172などの海上原子力発電プラントなども開示されている。
【特許文献１】特開平11-159435号公報
【特許文献２】特開平11-038172号公報
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００４】
現在、自然エネルギーを利用したものでは、安定した発電装置が確立していない。従来の発電方法である化石燃料や原子力では、プルトニウムの廃棄問題や、ＣＯ２発生、地球温暖化などの資源の鞨鼓等など諸問題点に直面している。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するために、本考案では、海上浮上施設に、エアー貯蔵タンクと、そのタンク内に圧縮空気を送り込むための空気圧縮装置と、発電機と、該発電機を駆動させるための海水を送り込むための水圧誘導手段とが設けられ、該水圧誘導手段は、前記の海上浮上施設の発電機に接続され、海中に延出する水圧誘導メインパイプと、前記の圧縮空気が貯蔵されたエアー貯蔵タンクと接続され、前記の水圧誘導メインパイプの海中側開口部の内部に圧縮空気を送り込むための圧縮空気の誘導パイプとで構成されており、該圧縮空気の誘導パイプから水圧誘導メインパイプの海中側開口部の内部に圧縮空気を送り込むことにより、該圧縮空気は、浮力により、水圧誘導メインパイプの中を上昇し、気泡となった圧縮空気が上昇するに従って膨張し、この浮力と膨張力により海水を押し上げ、水圧を誘導し、海上浮上施設の発電機を駆動させることを特徴とする空気浮力による水圧誘導力発電システムとするものである。
【０００６】
該海上浮上施設は、発電システムを設置し、海上に浮上できる浮上基地となるものであればいずれでもよい。該エアー貯蔵タンクは、圧縮空気を貯蔵できるタンクであればいずれでも良く、海上浮上施設の浮力としてのエアー貯蔵タンクと兼用としても良い。該発電機は、水圧により駆動する発電機であればいずれでも良い。
【０００７】
また、該水圧誘導メインパイプは、発電機に送水するためのパイプであり、海中に海底に向かって延出されたパイプであり、管長は、１０ｍ以上が好ましい。長い程良いが、空気を供給するための空気圧縮装置の能力により適時設定すると良い。管径は、１００ｍｍ以上が好ましい。管径は大きいほど良いが、管重量が重くなるので、支持構造により、適時設定すると良い。また、該メインパイプは、複数本設置し、上部で合流させるようにしても良い。上部の管径を変化させても良い。管の材質は、軽量で強度が高く、耐腐食の良い物が好ましく、防錆金属製パイプのほかに、樹脂パイプなどでも良い。
【０００８】
該誘導パイプは、上記のエアー貯蔵タンク内の圧縮空気を水圧誘導メインパイプの先端部に供給するものであり、該メインパイプの沿わせて配管し、メインパイプの先端部内で開口しているものである。圧縮空気の圧力耐える強度を有するパイプで、耐腐食性に優れたものであれば良い。たとえば、チタンやジュラルミンなどの耐腐食性金属パイプや樹脂パイプなどでも良い。管径は、メインパイプに圧縮空気を供給できれば良く、５ｍｍから５０ｍｍ程度が好ましい。また先端開口部は気泡が大きくなるように、管径を大きくしても良い。また、気泡溜りを設けて、安定した気泡形成ができるようにしても良い。
【０００９】
また、本考案では、前記の空気圧縮装置が、フローターを波力で駆動させて圧縮空気を発生させる、波力による空気圧縮装置や、プロペラとクランクシャフトにより風力で駆動させて圧縮空気を発生させる、風力による空気圧縮装置や、太陽電池の電力で駆動する空気圧縮装置としたものである。
【００１０】
上記の水圧誘導手段では、内管径が１００ｍｍでその先端が水深１０ｍとなる水圧誘導メインパイプで、圧縮空気圧力が１０気圧で、誘導パイプの管径１０ｍｍで、供給空気量が毎秒１リットルで、１秒間隔の間欠供給した場合、海上において、毎秒５〜２０リットル程度の海水の吐出量となり、発電機の駆動に十分な誘導圧力を確保できる。
【００１１】
以上の発電システムを用いることで、環境汚染防止に多大な効果が得られる、自然エネルギーを活用した発電システムとなる。
【考案の効果】
【００１２】
以上詳細に説明した本考案では、以下に示すような効果がある。
【００１３】
１）原子力や化石燃料を用いずに自然エネルギーを利用して、発電を行うことができる。
【００１４】
２）海底のメインパイプに圧縮空気を送ることにより、その空気の浮力で水圧を誘導し、増大なエネルギーとなって水上に吹き上げられる水圧を利用した発電システムを実現できる。
【００１５】
３）空気圧縮装置の動力源も自然エネルギーを利用でき、波力、風力、太陽熱（太陽電池）を利用した空気圧縮装置を実現できる。
【００１６】
４）廃棄問題や、ＣＯ２発生、地球温暖化など環境汚染防止に多大な効果を上げることができる発電システムを提供できる。
【考案を実施するための最良の形態】
【００１７】
本考案は、長年にわたり、海底の汚泥などの浚渫作業に従事し、その作業の中でポンプのみでは吸い上げが困難な深海における汚泥除去作業において、圧縮空気を吸い込み口に供給することで、その供給した空気の浮力により、ポンプの吸引力を補うことができることを見出し、さらに鋭意研究を重ねた結果、空気の浮力により水圧を誘導することができ、その誘導水圧により、発電機を駆動させることが可能であることを見出し、自然エネルギーのみによる海上発電システムを開発し、本考案を完成させたものである。
【００１８】
以下に本考案の実施の形態について図面を参照にして説明する。本図面に示す実施の形態は、図１に示すように、海上浮上施設に発電基地が設置され、基地全体はフローターで浮かす。海上浮上施設の土台部分をエアー貯蔵タンク６としたものである。主な装置は以下の構成からなる。吹き上げられる空気と海水の流路となる水圧誘導メインパイプ８と、海底の水圧誘導メインパイプ８の先端側へ空気を送り込む誘導パイプ９とからなる水圧誘導手段と、圧縮空気を作り出す空気圧縮装置Ａ、Ｃと、発電装置Ｂとからなる。
【００１９】
図２は、図１に示す空気圧縮装置Ａを示しており、この空気圧縮装置Ａは、波力を利用したものである。シリンダー内部１にあるピストン２を、波の周期による高低差と、水位の上昇により、フローター４で上下動させる。フローター４とともにピストン(ａ）２が下がる時に、吸気孔３より吸入された空気は、フローター４とともにピストン（ａ）２の上昇によって、ある圧力になるまで圧縮され、エアー貯蔵タンク内６に送り込まれる。この運動の繰り返しにより、タンク内６に圧縮された空気を貯蔵する。このとき空気が逃げないように、吸気孔３、エアー貯留タンク６の接合部に逆止弁５をつける。該タンク６は、安定した圧縮空気の送風が必要なため、一定の空気圧の保持と空気量が必要であるため、圧力調節室とエアー貯留タンク６との間に圧力調節弁７を取り付ける。
【００２０】
図３は、発電装置Ｂとその発電機１０に海水を圧送するための水圧誘導手段を示しており、海上の発電機１０へ連なる水圧誘導メインパイプ８の海底の開口部側のパイプ内に、エアー貯蔵タンク６から誘導パイプ９を通して圧縮空気を送ることにより、該メインパイプ８内の海水を空気とともに発電機１０に送り込み、発電させる仕組みになっている。
【００２１】
水圧誘導メインパイプ８の先端側の空気注入部９ａに圧縮空気が送り込まれると、その圧縮空気は、気泡となり、浮力により、メインパイプ８内を上昇する。そして、気泡の上昇に伴い、気泡は膨張し、メインパイプ８内に空気層と海水層とを交互に複数形成しながら、浮力により、さらに上昇を続け、海水を押し上げていく。
【００２２】
ここで、気泡は、水深の深い時には、小さくても、パイプという限られた空間を浮力で上昇する場合には、上昇とともに膨張するため、パイプ内に空気層と海水層を形成することとなる。このことにより、空気層の浮力が海水層を押し上げることとなる。気泡が小さなままであれば、海水を押しのけて気泡のみが上昇することとなるが、水深が深い状態で圧縮された空気の気泡が上昇するにつれて膨張し、パイプの管径と同じ大きな気泡となると、その時点で海水を押しのけることができなくなり、パイプ内に空気層ができ、その上部の海水を押し上げることとなる。
【００２３】
空気層と海水層が複数に交互に形成されことで、空気層の浮力と膨張力により、海水層を押し上げる力が生じる。供給する空気量を増やすことにより、海水の上昇速度は速くなるが、送水量は少なくなる。海水層の容量よりもや大きい容量の空気層を形成するように調整することが好ましい。また、断続的に間隔をあけて空気を供給することで空気層と海水層のバランスを調整するようにしても良い。
【００２４】
このようにして水圧が誘導されて、海水が発電機に送水され、発電を行うことができる。
【００２５】
図４は、図１に示す空気圧縮装置Ｃを示しており、この空気圧縮装置は、風力を利用した装置である。可変ピッチ二枚プロペラ１１と、クランクシャフト１２が回転軸でつながっている。該プロペラ１１とクランクシャフト１２の間にはボールベアリング１３を設けてある。よってプロペラが回転する事により、ピストン（ｂ）１５が上下動するようになっている。このピストン（ｂ）１５の上下動により空気を圧縮し、エアー貯蔵タンク６に送り込まれる。また風向きが変わっても、装置に不備が出ないように、ピストン１５とクランクシャフト１２をユニバーサルジョイント１４で接続してあり、風向きが変わっても対応できるようになっている。
【００２６】
また、本図面では、空気圧縮装置は、波力と風力を利用したものを示したが、太陽電池を設置し、その電力によりコンプレッサーを作動させて圧縮空気をエアー貯蔵タンク６に送り込むようにしたものでも良い。
【００２７】
このように、波力、風力、太陽熱（太陽電池）を利用し空気圧縮装置を作動させる事により、それぞれの動力を一つにまとめる事が出来る。それを海底への誘導パイプに空気を送ることにより、空気の浮力により水圧が誘導され、増大なエネルギーとなって水上に吹き上げられる。そのエネルギーを発電機に連結して、発電させることができる。
【００２８】
また、メインパイプの長さや、送り込む空気の量によって水上に吹き上げられるエネルギーの量を制御することができる。よって動力を増加させることができる。
【００２９】
上記の方法で調整が困難になるのであれば、メインパイプを数本にしてその動力を連結することによって動力を増加させることができる。
【００３０】
しかし、天候により送る空気圧量が不足する場合には、動力コンプレッサーを補助動力として設置して不足する分の空気圧量を補う。そうすることにより空気圧量を一定に保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本考案による発電システムの実施例を示す全体構成図である。
【図２】本考案による波力を利用した空気圧縮装置の実施例を示す概略構成図である。
【図３】本考案による発電装置と水圧誘導手段の実施例を示す概略構成図である。
【図４】本考案による風力を利用した空気圧縮装置の実施例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  シリンダー
２  ピストン（ａ）
３  吸気孔
４  フローター
５  逆止弁
６  エアー貯蔵タンク
７  圧力調節弁
８  圧力誘導メインパイプ
９  誘導パイプ
９ａ  空気注入部
１０  発電機
１１  可変ピッチプロペラ
１２  クランクシャフト
１３  ベアリング
１４  ユニバーサルジョイント
１５  ピストン（ｂ）
【図１】
0003107214.tif 000003
【図２】
0003107214.tif 000004
【図３】
0003107214.tif 000005
【図４】
0003107214.tif 000006