【手続補正書】
【提出日】平成19年8月3日(2007.8.3)
【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】
液体表面より所定距離の深さの部分に設けられた取水部と、
少なくとも底部が2つに区切られ、区切られた一方部が前記取水部に連結する前記液体表面より上部まで延びる揚水管部と、
前記揚水部頂部から液体表面に向かって傾斜する中間に発電用水車が設けられた上部傾斜管部と、
前記上部傾斜管部端部から底部が液体表面面下に延出し、他方端部が表面より上部に開口して揚水管部よりの液体を排出可能な略U字型の排出管部と、
前記上部傾斜管部の前記発電用水車配設位置より先の上部に形成された孔部より上方に延出する延出管部と、該延出管部端部より水面下の前記揚水管部底部の区切られた他方部に連結する圧縮気体送風管部とを含む圧縮気体循環部と、
前記圧縮気体循環部の前記延出部に設けられ気体を圧縮して送風する気体圧縮手段とを備え、
前記気体圧縮手段は、圧縮した気体が前記揚水管部底部の区切られた他方部から前記揚水管部に噴出する様に気体を圧縮することを特徴とする発電システム。
【請求項２】
前記圧縮気体循環部の水面下の前記揚水管部底部の区切られた他方部への連結部分に近接して圧縮気体を貯蔵する圧縮気体貯蔵部を備えることを特徴とする請求項１記載の発電システム。
【請求項３】
液体表面より所定距離の深さの部分に設けられた取水部と、
少なくとも底部が2つに区切られ、区切られた一方部が前記取水部に連結する前記液体表面より上部まで延びる揚水管部と、
前記揚水部頂部から液体表面に向かって傾斜する中間に発電用水車が設けられた上部傾斜管部と、
前記上部傾斜管部端部から底部が液体表面面下に延出し、他方端部が表面より上部に開口して揚水管部よりの液体を排出可能な略U字型の排出管部と、
前記上部傾斜管部の前記発電用水車配設位置より先の上部に形成された孔部より上方に延出する延出管部と、該延出管部端部より水面下の前記揚水管部底部の区切られた他方部に連結する圧縮気体送風管部とを含む圧縮気体循環部と、
前記圧縮気体循環部の前記延出部に設けられ気体を圧縮して送風する気体圧縮手段とを備え、
前記気体圧縮手段は、圧縮した気体が前記揚水管部底部の区切られた他方部から前記揚水管部に噴出する様に気体を圧縮することを特徴とする発電システム。
【請求項４】
液体表面より所定深さ部分に設けられた取水部と、少なくとも底部が2つに区切られ、区切られた一方部が前記取水部に連結する前記液体表面より上部まで延びる揚水管部と、前記揚水部頂部から液体表面に向かって傾斜する上部傾斜管部と、前記上部傾斜管部端部から底部が液体表面面下に延出し、他方端部が表面より上部に開口して揚水管部よりの液体を排出可能な略U字型の排出管部と、前記上部傾斜管部の上部に形成された孔部より上方に延出する延出管から水面下の前記揚水管部底部の区切られた他方部に連結する圧縮気体循環部とを有する発電システムの発電方法であって、
前記上部傾斜管部の頂部と前記孔部との間の管内に発電用の水車を設けると共に、前記延出管内に気体を圧縮して送出する気体圧縮機を設け、
前記気体圧縮機と前記揚水管部底部の区切られた他方部間を気密にして前記気体圧縮機よりの圧縮気体を前記揚水管部底部の区切部に取り込まれた液体と混合して前記液体の比重を小さくして前記液体を上部傾斜管部位置まで押し上げ、前記発電用水車を回転させ、液体は前記発電用水車通過後に排出管部の他方端部から排出し、液体と混合した気体は前記発電用水車通過後に延出管から気体圧縮機に圧縮状態で送ることで気体圧縮状態を維持することを特徴とする発電方法。
【請求項５】
前記圧縮気体循環部の水面下の前記揚水管部底部の区切られた他方部への連結部分に近接して圧縮気体を貯蔵する圧縮気体貯蔵部を備え、前記取水部よりの取水量に応じて前記圧縮気体を混合することを特徴とする請求項４記載の発電方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は発電システム及び発電方法に関するが、詳しくは海中及び水中における地下水発電方法とその発電機構に関するものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
特許文献２記載の発明は、海や糊等の水中を有効利用して安定した電力を供給しかつ環境汚染の全くない気泡による密度差を利用した発電システムを提供するものであり、その主要な構成は上昇気水流管は水中にほぼ鉛直方向に設けられた中空の筒状部材であり、空気圧送パイプはこの上昇気水流管の下端に気体を送り込むためのものである。空気圧送ポンプは空気圧送パイプに空気を圧送するものであり、これにより上昇気水流管の下端に送られた空気が気泡となって放出される。この気泡は上昇水流管内を上昇するため、管内の密度が管外の密度よりも相対的に小さくなる。
こうして生じた密度差による煙突効果によって上昇気水流管内には上昇水流が発生し、この上昇水流によってタービンを回して発電機によって発電を行うところにある。
具体的な従来の発電システムは、図４に示すように上昇気水流管２２は水中にほぼ鉛直方向に設けられた中空の筒状部材であって、例えば樹脂材料により形成されている。空気圧送パイプ２１は、この上昇気水流管２２の下端に気体を送り込むためのものであり、その一方端は空気圧送ポンプに連結されている。空気圧送ポンプＣは、空気を圧縮して空気圧送パイプ２１に送り出すものであり、この圧縮空端に送られ気泡となって放出される。
このように上昇気水流管２２の下端付近に気泡が発生すると、この気泡Ｒは上昇するため上昇気水流管２２内の水の密度が外部の密度よりも相対的に小さくなる。すなわち、単位体積当たりの水の重量を比較すると、気泡Ｒを含んだ管内の水の密度の方が気泡Ｒを含まない管外の水の密度より小さくなる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
本発明は上記の如き課題を解決するために開発したものであって、液体表面より所定距離の深さの部分に設けられた取水部と、少なくとも底部が2つに区切られ、区切られた一方部が前記取水部に連結する前記液体表面より上部まで延びる揚水管部と、前記揚水部頂部から液体表面に向かって傾斜する中間に発電用水車が設けられた上部傾斜管部と、前記上部傾斜管部端部から底部が液体表面面下に延出し、他方端部が表面より上部に開口して揚水管部よりの液体を排出可能な略U字型の排出管部と、前記上部傾斜管部の前記発電用水車配設位置より先の上部に形成された孔部より上方に延出する延出管部と、該延出管部端部より水面下の前記揚水管部底部の区切られた他方部に連結する圧縮気体送風管部とを含む圧縮気体循環部と、前記圧縮気体循環部の前記延出部に設けられ気体を圧縮して送風する気体圧縮手段とを備え、前記気体圧縮手段は、圧縮した気体が前記揚水管部底部の区切られた他方部から前記揚水管部に噴出する様に気体を圧縮することを特徴とする。
そして例えば、前記圧縮気体循環部の水面下の前記揚水管部底部の区切られた他方部への連結部分に近接して圧縮気体を貯蔵する圧縮気体貯蔵部を備えることを特徴とする発電システムとする。
また例えば、前記揚水管部底部の区切りは、少なくとも前記取水部より表面側まで設けられており、前記取水部で取水制御された液体と前記圧縮気体とが前記区切り上端部で混合されて圧縮気体が取水部より外に流出するのを防止すると共に圧縮気体と液体が混合することにより液体の比重を小さくして前記液体を上部傾斜管部位置まで押し上ることを特徴とする。
または、液体表面より所定深さ部分に設けられた取水部と、少なくとも底部が2つに区切られ、区切られた一方部が前記取水部に連結する前記液体表面より上部まで延びる揚水管部と、前記揚水部頂部から液体表面に向かって傾斜する上部傾斜管部と、前記上部傾斜管部端部から底部が液体表面面下に延出し、他方端部が表面より上部に開口して揚水管部よりの液体を排出可能な略U字型の排出管部と、前記上部傾斜管部の上部に形成された孔部より上方に延出する延出管から水面下の前記揚水管部底部の区切られた他方部に連結する圧縮気体循環部とを有する発電システムの発電方法であって、前記上部傾斜管部の頂部と前記孔部との間の管内に発電用の水車を設けると共に、前記延出管内に気体を圧縮して送出する気体圧縮機を設け、前記気体圧縮機と前記揚水管部底部の区切られた他方部間を気密にして前記気体圧縮機よりの圧縮気体を前記揚水管部底部の区切部に取り込まれた液体と混合して前記液体の比重を小さくして前記液体を上部傾斜管部位置まで押し上げ、前記発電用水車を回転させ、液体は前記発電用水車通過後に排出管部の他方端部から排出し、液体と混合した気体は前記発電用水車通過後に延出管から気体圧縮機に圧縮状態で送ることで気体圧縮状態を維持する発電方法とすることを特徴とする。
そして例えば、前記圧縮気体循環部の水面下の前記揚水管部底部の区切られた他方部への連結部分に近接して圧縮気体を貯蔵する圧縮気体貯蔵部を備え、前記取水部よりの取水量に応じて前記圧縮気体を混合する発電方法とすることを特徴とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明によれば、圧縮気体を使用して強い上昇水流を発生させ、該上昇水流を利用して効率の良い発電をすることができる。また、簡単な構成で発電に使用する圧縮気体を外部に対して気密状態に保つことにより、気体圧縮効率を向上させることができ、高い圧縮効率と発電効率を達成することができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
以下、図面に従って本発明に係る一発明の実施例システムについて説明する。
図１は本実施例システムの地下水流発電方法を示したものであり、Ａが水車直結型の発電機でＢが空気圧縮機である。水車直結型発電機Ａは、海水又は河川水などの水量調整した水Ｗと圧縮空気とを一緒に送り込れた水圧と空気圧によって水車を回動して循環する方法である。
一方、水車直結型発電機Ａから流水された水Ｗと空気は、図２の回収システムを介して常時放水され、空気は空気圧縮機Ｂを介して再度圧縮空気貯蔵６に送り込まれる。この循環工程を繰り返して発電機を駆動させて電力を貯蔵することが可能となる。
なお、図中１は貯水管、２は水路、３は水量調整部、４は水路管、５は空気送風管、７は常時流水部、８は常時放水部である。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
次に、本実施例システムの地下水流発電方法のエネルギー理論について説明する。すでに海上保安試験研究センターにおいて発表されている「潮流発電装置に関する研究」によれば、そのエネルギー理論は次のとおりである。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
更に本実施例の発電方法において、発電の基となるエネルギー源についての実験例は次のとおりである。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
〈エネルギー源の発電条件〉
１．事前に製造し貯蔵した圧縮空気：３００ＫＰａ：５００立方メートル
２．圧縮空気の再使用に伴う圧縮力アップ：５０ＫＰａ
３．水路側の水の深さ２０ｍ：２００ＫＰａ
４．大気圧の重さ：１００ＫＰａ
管水路内の全揚程＝１＋３＋４＝１３ｍ＋６ｍ＋６ｍ＝２５ｍ
〈出力計算条件〉
１．管水路の断面積：４平方メートル
２．管水路の高さ（深さ）：２５ｍ
３．毎秒当たりの送水量：５０立方メートル
４．毎秒当たりの圧縮空気の量：５０立方メートル（３００ｋｐａ）
５．管水路内の水の速度：２２ｍ／ｓ
６．管水路内への注入の圧縮空気圧力ｐ1 : ３００ｋｐａ
７．圧縮空気再使用時の初期空気圧ｐ2 : ３００ｋｐａ
なお、本実施例発電方法に用いられる機種の事例は次のとおりである。
（１）圧縮機の理論動力
気体ガスを圧縮したときの圧力（ρ）と体積（ν）の関係式ρνk ＝一定 (ｋは圧縮指数) からｋ＝１のとき等温圧縮であり、断熱圧縮の場合ｋは比熱比（定圧比熱と定積比熱との比）として表され、空気の場合ｋ＝１．４０である。
これより圧縮機の理論所要動力Ｐｏは、風量Ｑ（立方メートル／ｓ）を圧力ρ1 （Ｐａ）から圧力ρ2 （Ｐａ）に圧縮するとき次式で示される。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
図２は本発明に係る一実施例の発電機構を示したものであり、基本的システムは図１に示した方法と同じ機構である。すなわち、１は海水や河川水の水ｗを常時満水状態に溜める貯水管であり、常に常時流水部７から水ｗが流入されている。この貯水管１の水ｗは水路２を経て下端に有する水量調整部３で水量が調整され水路管４に送り込まれて圧縮空気と一緒に水車直結型発電機Ａに送り込まれる。
一方、空気圧縮機Ｂの圧縮空気は、空気送風管５を経て圧縮空気貯蔵６に送り込まれ前記の水路管４に送り込れた水ｗと一緒に水車直結型発電機Ａに送り込れる。そして、水車直結型発電機Ａに送り込れた水ｗは常時放水部８に放出され、回収システムを介して放出かつ回収されることになる。
更に、圧縮空気の方は再度空気圧縮機Ｂに送り込れ空気送風管５を経て圧縮注入部６に送り込れる。この水ｗと圧縮空気の循環作用によって少量の起電力があれば以降の起動電力は、発電機の駆動作用によって駆動させることが可能となる。
以上説明したように本実施の形態例は、水圧と大気圧力と圧縮空気エネルギーとを利用した天然エネルギーの流水発電方法によることを特徴とする水圧・圧縮空気及び大気圧を利用した地下水流発電方法及び前記の地下水流発電方法において水の押し上に使用する圧縮空気と水の押上に使用した圧縮空気とが余剰電力によりエネルギーとして事前貯蔵を可能にし大気圧を隔離した圧縮空気の循環システムによりエネルギーの再使用を可能にした水圧・圧縮空気及び大気圧を利用した地下水流発電方法であり、また水路管底部の圧縮空気の吹出口付近を上向に移動する圧縮空気の作用により大気圧の重さを低下させかつ水路側から水路管内への流入水の比重を小さくし、該水路側に作用する大気圧の重さと水圧とをエネルギーとして作用させ水路管内の水を高い位置まで押し上ることを特徴とする水圧・圧縮空気及び大気圧を利用した地下水流発電機構であり、また前記の地下水流発電機構において貯水管に海水又は河川水の水を常時流入部から流水しかつ水量調整部を介して水路の水量を調節しながら、水路管へ流入させかつ同時に水路直結の圧縮空気貯蔵部から圧縮空気を水路管へ注入し、更に前記水路管に流れている水を押し上て再度水車直結型の発電機に流水する水圧・圧縮空気及び大気圧を利用した地下水流発電機構であり、更に前記の地下水流発電機構において水車直結型発電機からの送水を常時放水部から別設の水路管を介して常時放水部から放出させて圧縮空気の回収システムを備えた水圧・圧縮空気及び大気圧を利用した地下水流発電機構の提供にある。
［本実施の形態例の効果］
本実施の形態例は、海抜０ｍ以下の地下空間における水圧と大気圧力と圧縮空気エネルギーとを利用した天然エネルギーの流水発電方法によることを特徴とする水圧・圧縮空気及び大気圧を利用した地下水流発電方法であり、また前記の地下水流発電方法において水の押し上に使用する圧縮空気と水の押し上に使用した圧縮空気とが余剰電力によりエネルギーとして事前貯蔵を可能にしかつ大気圧を隔離した圧縮空気の循環システムによりエネルギーの再使用を可能にした水圧・圧縮空気及び大気圧を利用した地下水発電方法である。
更に本実施の形態例は水路管底部の圧縮空気の吹出口付近を上向に移動する圧縮空気の作用により大気圧の重さを低下させかつ水路側から水路管内への流入水の比重を小さくし、該水路側に作用する大気圧の重さと水圧とをエネルギーとして作用させ水路管内の水を高い位置まで押し上ることを特徴とする水圧・圧縮空気及び大気圧を利用した地下水流発電機構であり、また前記の地下水流発電機構において貯水管に海水又は河川水の水を常時流入部から流水しかつ水量調整部を介して水路の水量を調節しながら、水路管へ流入させかつ同時に水路直結の圧縮空気貯蔵部から圧縮空気を水路管へ注入し、更に前記水路管に流れている水を押し上て再度水車直結型の発電機に流水する水圧・圧縮空気及び大気圧を利用した地下水流発電機構である。
また前記の地下水流発電機構において水車直結型発電機からの送水を常時放水部から別設の水路管を介して常時放水部から放出させて圧縮空気の回収システムを備えた水圧・圧縮空気及び大気圧を利用した地下水流発電機構であるから、無尽蔵・無公害・低価格の天然エネルギーの発電システムを提供するものである。その結果、二酸化炭素等の排出による地球温暖化防止を未然に防ぐことができ、また従来不可能とされていた次のような多くの効果も得られる。
ア）水路管内の水を管底から管の上端まで押し上に使用する圧縮空気は、余剰電力等により事前に製造しエネルギーとしての貯蔵が可能となること。
イ）水路管内の水の押し上に使用した圧縮空気は、循環システムによりエネルギーとして発生した少量の電力使用が可能となること。
ウ）水路管底部の圧縮空気の吹出口付近は上向きに移動する圧縮空気の作用により大気圧の重さが低下し、その結果水路側から水路管内へ流入する水の比重は小さくなり、合わせて水路側に作用する大気圧の重さと水路側の水圧がエネルギーとして作用するから水路管内の水は高い位置まで押し上が可能となること。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
【図１】本発明に係る一実施の形態例の発電方法を示した説明図である。
【図２】本実施の形態例の発電機構を示した概要図である。
【図３】従来の地下水流発電システムを示した概要図である。
【図４】従来の地下水流発電システムを示した概要図である。