JP2013181470A - 発電システム - Google Patents
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Abstract
【課題】簡易な構造で構築でき、省スペースで活用でき、しかも、エネルギー効率の高い発電を行える発電システムを提供する。
【解決手段】第一貯水部に貯水された水に対して比重付与成分を混入することにより当該水の比重を増大させ、当該比重が増大した水を、前記第一貯水部の下方に備えられた第二貯水部に流下させ、前記第一貯水部と前記第二貯水部との間に設けた発電部で発電し、前記第一貯水部から前記第二貯水部への流下により前記第二貯水部に貯水された水を、前記第一貯水部と前記第二貯水部との間に設け揚水部を介して前記第一貯水部へ揚水し、前記第一貯水部に貯水する発電システム。
【選択図】図１
【解決手段】第一貯水部に貯水された水に対して比重付与成分を混入することにより当該水の比重を増大させ、当該比重が増大した水を、前記第一貯水部の下方に備えられた第二貯水部に流下させ、前記第一貯水部と前記第二貯水部との間に設けた発電部で発電し、前記第一貯水部から前記第二貯水部への流下により前記第二貯水部に貯水された水を、前記第一貯水部と前記第二貯水部との間に設け揚水部を介して前記第一貯水部へ揚水し、前記第一貯水部に貯水する発電システム。
【選択図】図１
Description
この発明は、発電システムに関し、特に、簡易な構造で構築でき、省スペースで活用できる発電システムに関する。
発電方式に関しては様々な方式が確立しており、特に、水力を利用した方式は適応可能範囲が広い発電方式である。
例えば、特許文献１には、ダムや貯水池を設けることなく、都心部でも水力発電を利用できる発電システムについて記載されている。
また、特許文献２には、水圧と圧縮空気及び大気圧を利用した地下水流発電方法について記載されている。
水力発電には、高低差のある場所の高所と低所それぞれに貯水槽が必要であり、従来の技術ではダムや河川などを利用している。従って、設備を構築する場所が制限されてしまい、自家発電など比較的小規模な設備とすることは困難である。
そこで、本発明は、簡易な構造で構築でき、省スペースで活用でき、しかも、エネルギー効率の高い発電を行える発電システムを提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、以下の発明を提案する。
請求項１の発明は、
第一貯水部に貯水された水に対して比重付与成分を混入することにより当該水の比重を増大させ、当該比重が増大した水を、前記第一貯水部の下方に備えられた第二貯水部に流下させ、前記第一貯水部と前記第二貯水部との間に設けた発電部で発電し、
前記第一貯水部から前記第二貯水部への流下により前記第二貯水部に貯水された水を、前記第一貯水部と前記第二貯水部との間に設けた揚水部を介して前記第一貯水部へ揚水し、前記第一貯水部に貯水する
発電システムである。
第一貯水部に貯水された水に対して比重付与成分を混入することにより当該水の比重を増大させ、当該比重が増大した水を、前記第一貯水部の下方に備えられた第二貯水部に流下させ、前記第一貯水部と前記第二貯水部との間に設けた発電部で発電し、
前記第一貯水部から前記第二貯水部への流下により前記第二貯水部に貯水された水を、前記第一貯水部と前記第二貯水部との間に設けた揚水部を介して前記第一貯水部へ揚水し、前記第一貯水部に貯水する
発電システムである。
請求項２の発明は、
前記比重付与成分は、塩化ナトリウムであることを特徴とする請求項１記載の発電システムである。
前記比重付与成分は、塩化ナトリウムであることを特徴とする請求項１記載の発電システムである。
請求項３の発明は、
請求項１又は２記載の発電システムが地中に構築されることを特徴とする発電システムである。
請求項１又は２記載の発電システムが地中に構築されることを特徴とする発電システムである。
この発明によれば、簡易な構造で構築でき、省スペースで活用でき、しかも、エネルギー効率の高い発電を行える発電システムを提供することができる。
以下、添付図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態の概念図である。本実施形態における発電システム1は水力発電方式を利用しているものであり、鉛直方向の上下にそれぞれ第一貯水部２、第二貯水部３を備えている。第一貯水部２と第二貯水部３とは、水路管７及び揚水管８によって連結されている。
水路管７には発電部５が設置されており、第一貯水部２に貯水された水４を、水路管７を通じて第二貯水部３に矢印１０のように流下させ、この水４の流下を利用して発電部５で発電する。
このように、水の流下を利用して発電できればよいので、発電部５を構成するものに特に限定はなく、例えば、発電用水車と発電機を組み合わせたものなどを採用することができる。
第一貯水部２から第二貯水部３へと水路管７を介して水４を流下させ、発電部５で発電すると、第二貯水部３には流下してきた水４が貯水される。
揚水管８には揚水部６が設置されており、第二貯水部３に貯水された水４を揚水管８を介して矢印１１のように第一貯水部１まで揚水部６によって揚水する。
揚水部６にはポンプなどの揚水手段を用いることができる。ポンプなどの揚水手段からなる揚水部６を図示していない外部から供給される電力で駆動し、揚水管８を介して矢印１１で示すように水４を第二貯水部３から第一貯水部２へ揚水する。
なお、外部から供給される電力には太陽光発電によって供給される電力や、太陽電池などからの電力などを使用することができる。
このような構成を利用して、太陽光発電によって電力を供給できる時間帯や、外部の電力が余っていて比較的低価格な電力料金で電気を使用できる時間帯に第二貯水部３から第一貯水部２へ揚水する。そして、電力供給が必要な場合に、第一貯水部２から第二貯水部３へ水４を矢印１０で示すように流下させ発電部５で発電するものである。
本発明の発電システム１においては、流下する水４のエネルギー密度を高めるため、第一貯水部２に貯水された水４に比重付与成分として塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）などを混入、溶解させている。
塩化ナトリウムなどの比重付与成分を水４に溶解させることで、水４の比重、重量が大きくなり、その結果、第一貯水部２に貯水されている水４の位置エネルギーを増大させ、第一貯水部２から第二貯水部３へ水路管７中を流下する水４の流動エネルギーを大きくすることができる。
こうして、位置エネルギーが増大した水４を、比重付与成分の混入、溶解によって重量が増大している状態で水路管７を介して第一貯水部２から第二貯水部３へより大きな流動エネルギーで流下させることにより、発電部５で発電により生成される電気エネルギーの量を効果的に増大させることができる。
なお、この場合、第二貯水部３の容量を第一貯水部２の容量より大きくして、第二貯水部３において水４を貯留する時間を長くする、等により、沈殿などを利用して水４中に混入、溶解している塩化ナトリウムなどの比重付与成分を除去、あるいは減少させる構成にすることができる。あるいは、第二貯水部３中にスリット、フィルターなどの濾過部材を設置しておくことにより、濾過によって、水４中に混入、溶解している塩化ナトリウムなどの比重付与成分を除去、あるいは減少させる構成にすることができる。
このようにすれば、揚水部６によって揚水管８を介して第二貯水部３から第一貯水部２へ矢印１１で示すように揚水する際の水４の比重、重量を、比重付与成分が混入、溶解した状態で水路管７を介して第一貯水部２から第二貯水部３へ流下するときの水４の比重、重量より小さくすることができる。
このようにすることによって、よりエネルギー効率の良い発電・蓄電システムを提供することができる。
なお、上述したように、第一貯水部２に貯水されている水４の位置エネルギーを増大させるべく、第一貯水部２において水４に混入、溶解させるものは水溶性で、水の重量、比重を大きくできるものであれば特に限定はない。
以上説明したように、本発明の発電システム１は、いわば、蓄電システムともいえるものである。電力が必要になった時に、第一貯水部２から第二貯水部３へと水路管７を介して水４を流下させることにより、必要な電気エネルギーを、必要なときに、直ちに、取り出すことができるものである。
本発明の発電システム１は、上述したように、極めて簡易な構成であるので、第一貯水部２と第二貯水部３とを鉛直方向にある程度離れた間隔で設置することができれば、設置面積の少ない、省スペースで設置、活用することができる。
特に、第一貯水部２及び第二貯水部３は、従来の水力発電方式、揚水発電方式にみられるようなダム、貯水池、河川等を利用するよう構成ではないので、本発明の発電システム１の設置場所が、高低差のある山間部や河川等の近傍といった限られた場所になることはない。
図２は、本発明の発電システム１の設置例を示す概略図である。図２（ａ）に示されるように、地面９上であって、比較的狭小なスペースでも発電システム１を構築することができるので、例えば、自家発電として本発明の発電システム１を利用することができる。
図２（ｂ）は、地中に発電システム１を構築する場合の一例を示すものである。このようにすれば地面９上の土地を有効に利用することができる。
なお、図示していないが、安定的に設置するようにすれば、本発明の発電システム１を海中に設置することも可能である。
いずれの場合であっても、第一貯水部２に貯水されている水４の位置エネルギー及び、第一貯水部２から第二貯水部３へ向けて水路管７中を流動する水４の流動エネルギーを発電部５で発電により生成される電気エネルギーに変換するものであるから、これを可能とする第一貯水部２と第二貯水部３との間の鉛直方向の間隔を確保できれば、屋上などに貯水槽を備えているビルなどの建物や、その内部、狭い土地、その地下、海底など、どのような場所にも簡単に設置し、利用することができる。
以上説明したように、本発明の発電システム１は、発電・蓄電システムであるにもかかわらず、従来の蓄電池などに利用されるリチウム、等の高価な資源やレアメタルなどを使用する必要はなく、また、従来の発電・蓄電システムのように電解液や電極などを使用する必要がない。すなわち、廃棄処理が難しい化学物質などを使用せず、ゼロエミッションで実現することができる。
また、従来の火力発電や、電子力発電などでは事故が発生した際に火災、放射性物質の拡散、放射能など、種々の問題が生じるおそれがあるが、本発明の発電システムではそのような危険はなく、安全に運転することができる。
更に、極めて簡単な構成・構造からなるので、発電用水車と発電機を組み合わせたものなどからなる発電部５や、ポンプなどの揚水手段からなる揚水部６などを適切にメンテナンスすることにより、長期間にわたって運転・利用し続けることが可能である。
以上、添付図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載から把握される技術的範囲において種々に変更可能である。
１ 発電システム
２ 第一貯水部
３ 第二貯水部
４ 水
５ 発電部
６ 揚水部
７ 水路管
８ 揚水管
９ 地面
２ 第一貯水部
３ 第二貯水部
４ 水
５ 発電部
６ 揚水部
７ 水路管
８ 揚水管
９ 地面
Claims (3)
- 第一貯水部に貯水された水に対して比重付与成分を混入することにより当該水の比重を増大させ、当該比重が増大した水を、前記第一貯水部の下方に備えられた第二貯水部に流下させ、前記第一貯水部と前記第二貯水部との間に設けた発電部で発電し、
前記第一貯水部から前記第二貯水部への流下により前記第二貯水部に貯水された水を、前記第一貯水部と前記第二貯水部との間に設けた揚水部を介して前記第一貯水部へ揚水し、前記第一貯水部に貯水する
発電システム。 - 前記比重付与成分は、塩化ナトリウムであ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１又は２記載の発電システムが地中に構築されることを特徴とする発電システム。
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| JP6025188B2 (ja) | 2016-11-16 |
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