(57)【要約】【課題】良好な生活環境を維持しながら、森林資源の用材化促進、山林整備の促進、植物成長促進、雇用促進、地球温暖化の阻止、などを考慮した持続可能なエネルギー産業構造を構築する。【解決手段】主要燃料を太陽光が降り注ぎ続ける限り繰り返し成長を続け半永久的に採集可能である、森林の用材育成の為の枝打材や間伐材１、地域や園芸整備の為採集した草木２、排水の富栄養分除去の為の吸着池で繁殖した効果植物３、４、などを燃料とし、全てを燃焼し尽くしエネルギーに変えるのではなく、適度な所で木炭２１として取り出し、要素吸着材など環境改善材２２、２３や植物生育用土壌改良材２４、２５として用い、空気中の炭酸ガスを植物を介して木炭として固定保存する小規模な草木を燃料とする発電施設を集材地域ごとに分散設置する。【選択図】図１
2004239187.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主要燃料を太陽エネルギーを葉緑素の光合成により固定保有した森林の用材育成の為の枝打材や間伐材、山林や地域整備の為採集した草木、下水処理場などの排水の富栄養分除去の為の吸着池で繁殖した効果植物などを燃料とし、全てを燃焼し尽くしエネルギーに変えるのではなく、適度な所で木炭として取り出しその微細孔の特質を生かし、生活環境改善の為の空気中や水中の微少成分の吸着材に使用したり、植物生育用土壌改良材として用いる事により、空気中の炭素を非常に安定した木炭の状態で植物を介して長期固定化し、電力並びに熱エネルギーの取得、森林資源の用材化促進、山林整備の促進、植物育成の促進、雇用促進、地球温暖化の阻止、など持続可能なエネルギー産業構造と良好な生活環境の維持を可能とするシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術的分野】
本発明は、良好な環境維持を最優先に考慮した、燃料を乾燥草木に依存し木炭を連続的に取り出す事による、持続可能な方式による蒸気エンジン式発電並びに熱供給システムによるエネルギー産業を形成するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電力エネルギー産業の主体をなす火力発電は、遠くの国から原油や天然ガスを買い受け運搬し、燃焼炉にてそれを燃やし尽くし熱エネルギーに変え蒸気エンジンにより発電機を回し、場当たり的な経済最優先での電力や熱エネルギーを得る方式であった。
【０００３】
近年太陽光を直接電気エネルギーに変換する太陽光発電装置も開発され実用化普及してきているが、設備費用が割り高となり経済最優先の現状では取得エネルギーで装置費用を償却する事は不可能に近い。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の技術による方式でのエネルギー取得方法は、地下エネルギー資源に限りがあり永久的には持続することが出来ずまさに危機的状況にある。また太古に太陽エネルギーによって固定化された化石燃料を燃やし尽くす事により大気中の炭酸ガス濃度が増加し温室効果の為地球温暖化の傾向が現れ自然環境の継続的変化が地域的問題になっている処であり早急に対策をたて実行に移さなければならない。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、経済最優先主義を一段控え、身近な所でのエネルギー資源の再発見再見直しを行う事とし、良好な生活環境を維持しつつ持続可能なエネルギーを得る方法を模索することとなった。そこで一昔前のエネルギー取得状況を検証すると、身の廻りの樹木を主な燃料として用いていた時代があった。
【０００６】
しかし近年は経済最優先主義の為、採集に時間と費用がかかり大量に集める事が難しく注目される事が少なかったが、国土の大方を占める森林原野で太陽エネルギーによって成長した草木はその光合成により確実にエネルギーを貯蔵していることに着目した。
【０００７】
既に施設されている配送電設備を効果的に利用し、人力に寄らなければならないものは、雇用促進の為それを最大限利用し、現在の最先端技術と融合させ自動化、計画性をもつてすれば、多大なエネルギー源として継続的に利用可能となる。
【０００８】
また、単なる燃やし尽くしてエネルギーを得るのではなく、木炭の状態で生活環境改善の為の空気中や水中の微少成分の吸着材に使用したり、植物育成の促進に役立たせるなど、再利用固定保存することにより空気中炭酸ガス削減を含む環境問題にも大きく貢献することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
燃料としての草木の継続的採集の為に必要な運搬エネルギーを最小限にし乾燥貯蔵場所を確保出来、その規模に応じた小規模な発電用総合施設を地域ごとすなわち山麓などに多数分散設置する。
【００１０】
得られた電力エネルギーは既に施設されている配電線や送電線を多少の改修増強工事をするなどにより共用し供給販売する。
【００１１】
副産物の木炭は環境対策や土壌改良材並びに水質浄化材として活用する。
【００１２】
資源の損失と環境悪化の防止、経済性など総合的に判断し、関係者の理解により運営する。
【００１３】
【実施例】
図１は本発明の全体概要図で、森林の用材育成用枝打材や間伐材１、並びに山林や地域整備の為伐採採集された草木や園芸樹木の不要部材２、吸着池で繁殖した効果樹木３並びに草４を帯矢印Ａ並びにＢが示すように収集、極限まで自然乾燥させ性状ごとに仕分けした燃料９として安定燃焼用並列構成の燃焼炉に挿入する。
【００１４】
高温に保たれた炉に挿入された乾燥草木の燃焼は、まず沸点の一番低い水分から蒸発し、次の沸点の高い可燃性揮発成分が蒸発し挿気された酸素と燃焼反応を起こし発熱する。引き続き次の沸点の高い可燃性揮発成分が同様に順次燃焼反応を起こし発熱を続ける。
【００１５】
高温による揮発ガス化燃焼を終えた残りの純炭素分は、固形のまま表面のみで酸素との結合反応を起こし発熱反応を続ける。
【００１６】
図１にてその課程を説明すると、送風機４１により送られた空気中の酸素により可燃性揮発成分は炉内４２にてガス化燃焼し、蒸気発生のエネルギーとなる。役目を終えた排ガスは集塵装置４３によりその排ガス中の灰分や粉塵を補集清浄し煙突４４により大気に放出する。  集塵装置により補集された灰分や粉塵４５は排出し木炭以外の残る灰分４６と共に安全に処理処分する。
【００１７】
純植物の灰分の主なものは、栽培土壌の珪酸分やカルシュウム分で水と反応すると強いアルカリ性を示すが有害物質ではなく、また量も非常に少なく処理処分は容易である。
【００１８】
炉に接して構成された蒸気発生器５１にて発生した高圧蒸気は蒸気エンジン５２により発電機６０を運転する動力となり、排出された蒸気は必要により地域の温熱源として充分使用可能である。良質な水が得られない場合は復水器５３を用い蒸発用水として蒸気発生器５１に送り再循環させる。
【００１９】
一方、残る固形の赤熱木炭は適度なところで木炭用熱交換冷却室２０に移し無酸素状態の中で常温まで熱交換冷却し、黒色常温木炭とし搬出する。
【００２０】
搬出した黒色常温木炭２１はその微細孔が分子レベルのあらゆる物を吸着する機能に優れており、湿気を含んだ木炭は何世紀にも渡り安定的にその状態を保持することに着目し、形状等により選別し帯矢印Ｃが示すように、住宅などで断熱材や環境改善材２２、下水処理場などで発生する富栄養排水の濾過吸着材２３並びに２４、濾過吸着材を粉砕し農耕地に帯矢印Ｄが示すように再利用したり直接農耕地における土壌改良材２５、として用いる。
【００２１】
これの繰り返しにより炭素の長期固定を継続し、空気中の炭素成分いわゆる炭酸ガスを減少させることに役立たせる。
【００２２】
従来から行われている燃料としての利用価値も否定するものではない。
【００２３】
得られた電力は配電線６１、変電所６２、送電線６３などを経て電力網に給電し、各電力線に接続された需要家に売電する。
【００２４】
【発明の効果】
本発明の効果を以下の図２から図８を用い従来の方式によるものと比較をしながら述べる。
【００２５】
図２は従来の  火力発電方式の概要図であり、帯矢印Ｄが示すように地下油田１１より油井１２により採掘された石油や天然ガスは大型タンカー１３により燃料備蓄タンク１４に輸送貯蔵される。燃料管１５、燃料ポンプ１６によりバーナー１７に送られた燃料は送風機４１により送られた空気中の酸素により炉内４２にて燃焼し集塵装置４３により燃焼ガス中の空気汚染ガスや粉塵を補集し問題の無い排ガスは煙突４４により矢印のように大気中に放出する。  集塵装置により補集された汚染ガスや粉塵４７は排出し高度な処理をし処分している。炉に接して構成された蒸気発生器５１にて発生した高圧蒸気は蒸気エンジン５２により発電機６０を運転する動力となり得られた電力は大規模変電所６４により昇圧し送電線に供給売電される。排蒸気は海水を循環させた復水機５３により急激に冷却凝縮することにより水に戻しエンジン内の圧力差を大きく取りエンジン効率を最大限に上げている。また効率を極限まで上げ経済最優先の為に大規模集中化方式となっている。
【００２６】
図３は本発明のエネルギーフロー図で、太陽エネルギーを草木の光合成により固定した保有エネルギー７０から、炉内で水分蒸発に費やされる損失エネルギー７１、純木炭として固定されるエネルギー７２、木炭のうち植物成長に貢献する部分エネルギー７３、発電損失７４を差し引いた残りが有効電力７５となり資源の枯渇に至る経路は全くない。
【００２７】
図４は従来発電方式のエネルギーフロー図で、地中有限エネルギー資源７６から、運搬廃棄物対策等７７、発電損失７８を差し引いた残りが有効電力７９となり何れ資源の枯渇に至ることを示している。
【００２８】
図５は本発明の主要組成のフロー図で、利用草木の成長課程８０は、光合成により空気中の炭酸ガスを吸着し成長する領域を示し、伐採草木の主要組成８１は、採集された草木の乾燥前の主要組成すなわち水分を多く含んだ炭素と水素の重合物質であることを示し、燃焼域８２の課程で炭酸ガスと水蒸気を生み全体として循環している。木炭として炭素を固定する事８３により空気中の炭酸ガス８４を吸着し、光合成による酸素放出８５を繰り返し環境改善に役立っていることを現している。また、通常では燃焼速度の遅い純木炭部分を途中搬出することで燃料としての流通頻度を上げることができる。
【００２９】
図６は従来の火力発電方式の主要組成のフロー図で、太古の太陽エネルギーを貯えた化石燃料８６から適正燃焼以外の不純物等８７を取り除き空気中の酸素８８で適正燃焼域８９を確保しエネルギーを得ている。まさに地球温暖化の元といわれる炭酸ガス放出の最たるものであることを示している。
【００３０】
図７は本発明の山麓に設けた中核設備に燃料としての草木を集め電力に変え、それを既存の配電線等に接続し各需要家に送電する概念図に経済産業効果を分かり易く帯矢印で抽象的に表現したもので、エネルギー関連では半永久的に降り注ぐ太陽エネルギーの電力化９０、主なエネルギー資源の運搬は短距離にて電力化し動力運搬を最小にすることによる環境対策効果９１、木炭による炭素固定で空気中の炭酸ガスの減少と酸素供給力の向上９２、付随効果としての森林資源の用材化促進９３、山林整備の促進９４、植物育成の促進９５、雇用促進９６、などの効果があげられる。一方現在の経済最優先主義の中では、電力供給による売上費のみで、施設建設並びに燃料としての乾燥草木の採集費用を捻出することは非常に難しいが、前記の効果を経済的価値として受け入れるならば大きな実用価値がある。
【００３１】
図８は従来のエネルギー産業構造の欠点を発生地域を例にとり抽象的に表現したもので、地下資源の枯渇や資源の利権争い９７、資源輸送に多大なエネルギーを必要とする事や不安定な要素９８、資源の備蓄問題や価格の高騰並びに環境対策費用の増加９９、その対策遅れによる酸性雨による森林破壊や空気中炭酸ガスの増加による地球温暖化現象１００、火力発電所海域の海水温度の上昇１０１などがあげられ、少しでもこの構造を改善しなければならない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の全体概要図である。
【図２】従来の  火力発電方式の全体概要図である。
【図３】本発明のエネルギーフロー図である。
【図４】従来発電方式のエネルギーフロー図である。
【図５】本発明の主要組成のフロー図である。
【図６】従来の火力発電方式の主要組成のフロー図である。
【図７】本発明の経済産業効果の抽象図である。
【図８】従来のエネルギー産業構造の欠点の抽象図である。
【符号の説明】
１        森林の用材育成用枝打材や間伐材
２        山林や地域整備の為伐採採集された草木や園芸樹木の不要部材
３        吸着池で繁殖した効果樹木
４        吸着池で繁殖した草
５        果実野菜
６        根茎葉利用野菜
９        極限まで自然乾燥させ形状ごとに仕分けした燃料
１１        地下油田
１２        油井
１３        大型タンカー
１４        燃料備蓄タンク
１５        燃料管
１６        燃料ポンプ
１７        バーナー
２０        木炭用熱交換冷却室
２１        搬出した黒色木炭
２２        住宅などでの断熱材や環境改善材
２３        富栄養排水で安全が確認されたものの濾過吸着材
２４        下水処理場などで発生する富栄養排水の養分吸着材
２５        農耕地における土壌改良材
３０        下水処理施設などの富栄養水排出設備
３１        ３０にて安全を確認された富栄養水移送管
３２        ３０にて安全を確認されていない富栄養水移送管
４１        送風機
４２        炉内
４３        集塵装置
４４        煙突
４５        灰分や粉塵
４６        木炭以外の残る灰分
４７        汚染ガスや粉塵
５１        蒸気発生器
５２        蒸気エンジン
５３        復水器
５４        海水取入れ路
５５        海水放出路
６０        発電機
６１        配電線
６２        変電所
６３        送電線
６４        大規模変電所
７０        太陽エネルギー
７１        炉内で水分蒸発に費やされる損失エネルギー
７２        純木炭として固定されるエネルギー
７３        木炭のうち植物成長に貢献する部分エネルギー
７４        草木燃焼発電方式の発電損失
７５        草木燃焼発電方式の有効電力
７６        地中有限エネルギー資源
７７        運搬廃棄物対策等
７８        地下資源方式の発電損失
７９        地下資源方式の有効電力
８０        利用草木の成長課程
８１        伐採草木の主要組成
８２        草木の炭素並びに水素の燃焼域
８３        木炭による炭素固定
８４        空気中の炭酸ガス
８５        光合成による酸素放出
８６        太古の太陽エネルギーを貯えた化石燃料
８７        適正燃焼以外の不純物等
８８        空気中の酸素
８９        化石燃料の適正燃焼域
９０        太陽エネルギーの電力化
９１        主なエネルギー資源の運搬を最少化することによる環境対策効果
９２        木炭による炭素固定で空気中の炭酸ガスの減少と酸素供給力向上
９３        森林資源の用材化促進
９４        山林整備の促進
９５        植物育成の促進
９６        雇用促進
９７        地下資源の枯渇や資源の利権争い
９８        資源輸送に多大なエネルギーを必要とする事や不安定な要素
９９        資源の備蓄問題や価格の高騰並びに環境対策費用の増加
１００        酸性雨や空気中炭酸ガスの増加による地球温暖化現象
１０１        火力発電所海域の海水温度の上昇
【図１】
2004239187.tif 000003
【図２】
2004239187.tif 000004
【図３】
2004239187.tif 000005
【図４】
2004239187.tif 000006
【図５】
2004239187.tif 000007
【図６】
2004239187.tif 000008
【図７】
2004239187.tif 000009
【図８】
2004239187.tif 000010