(57)【要約】      （修正有）【課題】落水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】単数又は複数枚の電極板６を回転軸を中心にして複数個の水槽から構成される回転水槽の各水槽内部の底部に取り付け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とともに、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して、コンデンサの他方の電極（陽極）とし、前記回転水槽の各水槽内部に取り付けて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、回転水槽の上部から水を落下させて各水槽を水で満たし、また、回転水槽を回転させて空にすると同時に導電性流体としての水で各水槽に取り付けられたコンデンサを導電性流体に対する浸漬面積を変化させることで可変コンデンサとする電極板駆動装置。【選択図】図１
2009131142.tif 000002
【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等により可変コンデンサとすることで自然エネルギー等から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、
単数又は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回転軸を中心にして複数個の水槽から構成される回転水槽の各水槽内部の底部に取り付けてそれぞれ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とともに、残りの複数枚の絶縁体膜彼覆電極板を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）とし、同様に前記回転水槽の各水槽内部に取り付けて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、回転水槽の上部から水を落下させて各水槽を水で満たし、また、回転水槽を回転させて空にすると同時に導電性流体としての水で各水槽に取り付けられたコンデンサを導電性流体に対する浸漬面積を変化させることで可変コンデンサとすることを特徴とする電極板駆動装置。
【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陰極及び陽極電極板を、回転水槽の各水槽内に設け、回転水槽に上部から落下水力を加えることにより、回転水槽を回転させるとともに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、特許文献２及び特許文献３参照等）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４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静電気発電用の電極板駆動装置である。
【特許文献１】特開昭５６−１４１７８４号公報（エネルギー変換方法）
【特許文献２】特許第３２４７０２２号公報（波力発電装置）
【特許文献３】特許第３３５６９１０号公報（流水発電装置）
【特許文献４】特願２００３−１６７１７５号公報（静電気発電用電極板駆動装置）
【非特許文献１】静電ハンドブック（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のエネルギー変換装置は、絶縁体膜で披覆処理された２枚の電極板で構成されるコンデンサを海中に設置し、波の上下運動によってコンデンサの容量を変化させて電気エネルギーを得るものであった。また、特許文献２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、特許文献１及び特許文献２にはそれぞれ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３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。【０００５】  特許文献４の静電気発電用電極板駆動装置は、特許文献２の波力発電装置のコンデンサと同様のコンデンサを陸上の水槽に満たした電解質溶液の中で自然エネルギー等で回転させることで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）コンデンサの陽極板群を電解質溶液の中で回転させることとしているが、各極板に生ずる電解質溶液の摩擦抵抗が大きく、回転に大量の水資源が必要であった。
（２）コンデンサの陽極板群を電解質溶液の中で回転させるために、陽極板の有効面積が制限され、効率が低下した。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  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及び陰極電極板を回転水槽の各水槽の中に取り付けて上部から導電性流体としての水を落下させて回転水槽のコンデンサの浸漬面積を変化させる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、
単数又は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回転軸を中心にして複数個の水槽から構成される回転水槽の各水槽内部の底部に取り付けてそれぞれ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とともに、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して並列に並べてコンデンサの他方の電極（陽極）とし、同様に前記回転水槽の各水槽内部に取り付けて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、回転水槽の上部から水を落下させて各水槽を水で満たし、また、回転水槽を回転させて空にすると同時に導電性流体としての水で各水槽に取り付けられたコンデンサを導電性流体に対する浸漬面積を変化させることで可変コンデンサとすることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】  以上のように、第１発明によれば、通常の電極板と絶縁体膜で被覆処理された絶縁体膜被覆電極板を回転水槽の中に設け、落下水力で回転させたことにより、次の効果が得られる。
（１）回転水槽の回転と各電極板の導電性流体への浸漬面積の変化を同時に実施するために別途設けた水槽の中で電極板を回転する必要がないため、水資源を節約できる。
（２）各電極板の導電性流体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。
（３）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。
（４）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、回転水槽が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。
（５）一方、コンデンサ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、落下水力において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。【０００８】  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。【０００９】  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】
【００１０】  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彼覆電極板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を回転軸２を中心として給排水口３を備えた複数の水槽４で構成された回転水槽５の各水槽４の底部分に固定させてコンデンサＣの一方の電極（陰極電極板６）とし、回転軸２に設けたスリップリング７を介して入力端子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８）の負極に、また、出力端子ｂ’で第２直流電源Ｖｂ（放電回路９）の負極にそれぞれ接続を可能とする。
（３）残りの電極板１であって、この表面を比誘電率が導電性流体１０（水）の成分の比誘電率より大きい絶縁体膜１１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１２）とする。陽極電極板１２の形状は、水槽４と同様の形が効率的である。
（４）複数枚の陽極電極板１２を電気的に並列に接続するとともに、スペーサ１３で挟んで並列に並べて陽極電極板群１４とし、回転水槽５の各水槽４の中央部に取り付ける。
（５）各陽極電極板群１４を、回転軸２に設けた各群別のスリップリング７’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１２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１２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。
（６）入力端子ａで第１直流電源Ｖａ（充電回路８）の正極に、また、出力端子ｂで第２直流電源Ｖｂ（放電回路９）の正極にそれぞれ接続を可能とする。
（７）負荷１７は、出力端子ｂ、ｂ’間に接続を可能とする。
以上から構成される電極板駆動装置。【００１１】  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。
回転水槽の給排水口に上部から水を落下することによって回転水槽の各水槽に導電性流体としての水が満たされ、回転水槽が回転して排水され、空になることによってコンデンサの導電性流体（水）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】
【００１２】  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、その駆動回転力源としての水力は風力、波力等にない安定性があり、同時にコンデンサの浸漬面積を変化させることにも利用することができる。
化石燃料等の資源のない我が国にあって、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１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  電極板            １’  絶縁体膜被覆電極板      ２  回転軸
３  給排水口          ４  水槽                      ５  回転水槽
６  陰極電極板        ７  スリップリング            ７’  スリップリング
８  充電回路          ９  放電回路                  １０  導電性流体（水）
１１  絶縁体膜        １２  陽極電極板              １３  スペーサ
１４  陽極電極板群    １５  逆止ダイオードＤａ      １６  逆止ダイオードＤｂ
１７  負荷
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】
2009131142.tif 000003
【図２】
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【図３】
2009131142.tif 000005
【図４】
2009131142.tif 000006