JP2012143121A

JP2012143121A - 静電気発電装置

Info

Publication number: JP2012143121A
Application number: JP2011010252A
Authority: JP
Inventors: Shozo Nanba; 荘三難波; Kentaro Nanba; 賢太郎難波
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-01-04
Filing date: 2011-01-04
Publication date: 2012-07-26

Abstract

【課題】陽極板を絶縁体膜で被覆する必要があること、波浪等の衝撃波で極板及び絶縁体膜が破壊され、発電不能になること、また、絶縁体膜被覆電極板や陰極板を電解質溶液の中で回転させるために水槽、電解質溶液及び大きな回転力源が必要等の問題点があった。
【解決手段】コンデンサ１に充、放電回路５，６を接続してコンデンサ１の容量を外部エネルギーで変化させることにより電気エネルギーを得る静電気発電装置であって、前記コンデンサを単数又は複数個のコンデンサ１を並列に接続して構成する二組のコンデンサ群で構成し、当該二組のコンデンサ群を直列に接続するとともに、両コンデンサ群の陰極を自然エネルギー又は他のエネルギーの駆動力を利用した切換スイッチ４で交互に切り換えることにより、両コンデンサ群の接続を一方のコンデンサ群Ｃａのみ、又は両コンデンサ群を直列接続とし、コンデンサの合成容量を変化させることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、静電気発電装置の主要部分であるコンデンサの接続構成を自然エネルギー又は他のエネルギーで切り換えて変化させ、よって、コンデンサの合成容量を変化させて電気エネルギーを得るための静電気発電装置に関するものである。

静電気方式の発電装置等として、波力発電装置及び静電気発電用電極板駆動装置が知られている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３等参照）が、いづれも非特許文献１に記載の「二要素型発電機」を応用したものであり、コンデンサの静電容量を外部エネルギーで変化させることで電気エネルギーを得ていた。
この静電容量を減少させる方法としては、コンデンサの電極板間の距離を長くする、電極板間の誘電体の誘電率を低くする及び電極板の有効対向面積を小さくする方法等があり、いづれの装置も主に電極板の有効対向面積を小さくする方法等を利用しいていた。本発明は特許文献３の静電気発電用電極板駆動装置の課題を改善するために陽極電極板を絶縁体被覆して電解質溶液に浸漬する方式に代えて、既存製品のコンデンサを利用して「コンデンサの接続構成を換える」ことで静電容量を変化させる方法を利用した静電気発電装置である。
特許第３２４７０２２号公報（波力発電装置）特許第４１１７６１３号公報（静電気発電用電極板駆動装置）特開２０１０−１４２０９９号公報（静電気発電用電極板駆動装置）静電気ハンドブック（ＩＳＢＮ４−２７４−０３５１０−７）オーム社

特許文献３の静電気発電用電極板駆動装置は、陰極電極板を回転さることでコンデンサの接続構成を変化させてコンデンサの合成容量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）陽極電極板を絶縁体膜で被覆する特殊な工程が必要があり、また、絶縁体膜が破損される等の問題があり、技術的、取扱上及びコスト的にも問題があった。
（２）絶縁体膜被覆処理をした陽極電極板を水槽の電解質溶液に浸漬する必要がある等装置の設置・運用上に困難があった。

前記問題点を解決するために陽極電極板や陰極電極板を水槽の電解質溶液中で回転する方法に代え、静電気方式の発電装置の主要部分であるコンデンサの接続構成を変化させることでコンデンサの合成容量を変化させることを特徴とする静電気発電装置に関するもので、第１発明の静電気発電装置は、
コンデンサに充放電回路を接続してコンデンサの容量を外部エネルギーで変化させることにより電気エネルギーを得る静電気発電装置であって、前記コンデンサを単数又は複数個のコンデンサを並列に接続して構成する二組のコンデンサ群で構成し、当該二組のコンデンサ群を直列に接続するとともに、両コンデンサ群の陰極を自然エネルギー又は他のエネルギーの駆動力を利用した切換スイッチで交互に切り換えることにより、両コンデンサ群の接続を一方のコンデンサ群のみ、又は両コンデンサ群を直列接続とし、従来の方法とは異なる「コンデンサ群の接続構成を換える」ことによって、コンデンサの合成容量を変化させることを特徴とする。

静電気発電装置を図１、図２のように構成した場合、まず、切換スイッチが一方のコンデンサ群の陰極側に切り換わるとコンデンサの構成は一方のコンデンサ群のみとなり、充電回路の印加電圧により最大の電荷が一方のコンデンサ群に蓄積される。この状態で切替スイッチが他方のコンデンサ群の陰極側に切り換わるとコンデンサは一方のコンデンサ群と他方のコンデンサ群の直列接続となる。
直列接続の複合コンデンサの合成容量はＣ＝（Ｃａ×Ｃｂ）／（Ｃａ＋Ｃｂ）となり、合成容量が小さくなる。このとき電荷は一定であるので複合コンデンサの両端電圧は印加電圧より高くなり複合コンデンサの電荷は放電回路側に供給される。
次に切換スイッチが一方のコンデンサ群の陰極側に切り換わるとコンデンサは一方のコンデンサ群のみとなり、容量は元の合成容量となる。一方のコンデンサ群の両端電圧は低くなり、充電回路の印加電圧より低くなると充電回路の印加電圧により一方のコンデンサ群に電荷が蓄積される。
上記サイクルの繰り返しにより、放電回路に電気エネルギーが得られる。

以上のように、第１発明によれば自然エネルギーまたは他のエネルギーを利用した切替スイッチでコンデンサ群の接続構成を換えることにより、次の効果が得られる。
（１）コンデンサ群の合成容量を最小と最大に変化させることができる。
（２）陽極電極板を絶縁体膜で被覆する等の特殊処理や、陽極電極板や陰極電極板を水槽の電解質溶液の中で回転させる等の必要がない。
（３）既存製品のコンデンサの利用が可能で装置の簡略化や小型化が可能である。
（４）切替スイッチを駆動させるための駆動力は如何なるエネルギー源にも対応が可能で、かつ、大型の陽極電極板を回転させる場合に比較して、極めて小さい駆動力での駆動が可能である。

本発明の静電気発電装置は、発電に際し化石燃料、核燃料等を一切使用せず有害物を一切排出しない。このため、従来の火力発電や原子力発電に比べ、極めて安全、効率的、かつ、クリーンな発電装置である。
また、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。
一方、本装置は陽極電極板の絶縁体膜被覆処理や電解質溶液の必要がなく、既存製品のコンデンサの利用が可能で装置構造が単純で製造、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発電装置である。

本発明の実施例を図面（図１、図２）に基づいて説明する。

以下、第１発明の静電気発電装置について説明する。
（１）通常のコンデンサ１複数個を並列に接続して一方のコンデンサ群Ｃａとし、同様に通常のコンデンサ１を単数又は複数個を並列に接続（単数でもよい）して他方のコンデンサ群Ｃｂとするとともに一方のコンデンサ群Ｃａと他方のコンデンサ群Ｃｂを直列に接続してコンデンサ群Ｃとする。
（２）一方のコンデンサ群Ｃａを逆止ダイオードＤａ２（入力端子ａ側にアノード、陽極電極板Ｃａ＋側にカソードを接続）を経由して入力端子ａに接続するとともに、逆止ダイオードＤｂ３（一方のコンデンサ群陽極Ｃａ＋側にアノード、出力端子ｂ側にカソードを接続）を経由して出力端子ｂに接続する。
（３）一方のコンデンサ群陰極Ｃａ−側と他方のコンデンサ群陰極Ｃｂ−側を切換スイッチ４を経由して入力端子ａ’及び出力端子ｂ’に接続する。
（４）入力端子ａ及び入力端子ａ’間に第１直流電源Ｖａ（充電回路５）を接続するとともに、出力端子ｂ及び出力端子ｂ’間には第１直流電源Ｖａの電圧より約１．３〜１．８倍程度高い第２直流電源Ｖｂ（放電回路６）を接続する。
（５）切換スイッチ４は充電・放電に必要十分な時間を経過してから切り換える。
（６）負荷７は、出力端子ｂ、ｂ’間に接続する。
（７）切換スイッチ４に一方のコンデンサ群陰極Ｃａ−と他方のコンデンサ群陰極Ｃｂ−とを切り換えるために自然エネルギー又は他のエネルギーで駆動する駆動機構８を取り付ける。
以上から構成される静電気発電装置。

本発明は以上のような構造で、自然エネルギー又は他のエネルギーの駆動力を利用した駆動機構で切換スイッチを駆動させてコンデンサ群の合成容量を最小と最大に変化させることで、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

本静電気発電装置は、発電際し核燃料、石油等の化石燃料を一切消費しない、よって、有害な排出物を一切出さない極めてクリーン、安全な静電気発電装置であり、切換スイッチの駆動力源はあらゆる自然エネルギー又はその他のエネルギーに対応して利用することができる。本装置は、他のエネルギーを利用した他の各種の発電装置とともに産業上の利用の可能性は高いものがある。

本発明実施例１の静電気発電装置の構成図である。本発明実施例１の静電気発電装置の基本回路図である。

１コンデンサ２逆止ダイオードＤａ３逆止ダイオードＤｂ
４切換スイッチ５充電回路６放電回路
７負荷８駆動機構
ａ、ａ’入力端子ｂ、ｂ’出力端子Ｃコンデンサ群
Ｃａ一方のコンデンサ群Ｃａ＋一方のコンデンサ群陽極
Ｃａ− 一方のコンデンサ群陰極Ｃｂ他方のコンデンサ群
Ｃｂ＋他方のコンデンサ群陽極Ｃｂ− 他方のコンデンサ群陰極
Ｖａ第１直流電源Ｖｂ第２直流電源

Claims

コンデンサに充放電回路を接続してコンデンサの容量を外部エネルギーで変化させることにより電気エネルギーを得る静電気発電装置であって、前記コンデンサを単数又は複数個のコンデンサを並列に接続して構成する二組のコンデンサ群で構成し、当該二組のコンデンサ群を直列に接続するとともに、両コンデンサ群の陰極を自然エネルギー又は他のエネルギーの駆動力を利用した切換スイッチで交互に切り換えることにより、両コンデンサ群の接続を一方のコンデンサ群のみ、又は両コンデンサ群を直列接続とすることでコンデンサ群の接続構成を換え、よって、コンデンサの合成容量を変化させることを特徴とする静電気発電装置。