JP2018100657A

JP2018100657A - 水槽室による潮汐発電装置

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Publication number: JP2018100657A
Application number: JP2016257952A
Authority: JP
Inventors: 佐藤　照夫; Teruo Sato; 照夫佐藤
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-12-21
Filing date: 2016-12-21
Publication date: 2018-06-28

Abstract

【課題】引力によって、海は潮汐現象を起こし、規則的に水位が変化します。
そこで、海底に水槽を設け、水槽の中に上部と下部に発電機を設け、干満によって、水槽の中の海水が流入したり、流出したりし、その現象を利用し、水流のエネルギーと水圧で空気を圧縮させたエネルギーで電気を発生させる潮汐発電装置を提供する。
【解決手段】海底に満潮時の海水より多少高い水槽を設置し、いったん密閉し、上部に通気管と下部に海水出入管を設け、その中にタービンと発電機を設け、満ち潮、引き潮により発電させることを特徴とする。
【選択図】図８

Description

自然エネルギーの中でも、風力発電と太陽光発電は公害のない代表的なエネルギー源であるが、風力発電は風がないと発電できないし、太陽光発電は、夜間は発電させることができない自然現象で、欠点がある。本案は遠浅の海底に大きな水槽室を設け、その中に水流のエネルギーを発生させ、そのエネルギーでタービンを回転させ、発電させるのと同時に、海水が上昇し、水槽室の中の空気を圧縮させ、風力を発生させ、そのエネルギーでタービンを回転させて、電気を発生させ、１日２４時間稼動する発電装置。

英国特許出願（１９）ＧＢ（１１）２４４８７２１（１３）Ａとの相違点
第１点として特許出願（１９）ＧＢ（１１）２４４８７２１（１３）Ａと本願は、構造的には同じであるが、水槽室と空気室の本体の大きさが違う。
特許出願（１９）ＧＢ（１１）２４４８７２１（１３）Ａの空気室の大きさは、図面上より勘案すると、横の長さと高さが同じ位の大きさと見られる。尚、空気室は海底に取り付けられているが、空気室は小さいので、陸上に上げて保守点検することができると記されており、移動させることができる。
これに対し、本案は水深が同じであっても、例えば、水槽室の長さが２００ｍ、幅５０ｍ位の大きさで、水槽室を直接海底に固定するので、移動はできない。
したがって特許出願（１９）ＧＢ（１１）２４４８７２１（１３）Ａよりも大きいエネルギーを発生させることができる。
これは、１個の発電機として、同じ水圧のエネルギーと、同じ６時間と限られた時間内で、どれだけの発電エネルギーを発生させることができるかで、その差は、大きな空気室ほど、大きなエネルギーを発生させることができ、大きな相違点である。
第２点として、特許出願（１９）ＧＢ（１１）２４４８７２１（１３）Ａの図２に於いて、満潮時になるまで出口弁（３）は閉ざされており、満潮時には最高点に増大すると記されているが、図を検討すれば、満潮時には、空気室の空気は満潮時の水位より上部まで圧縮されているのは疑問である。
潮汐のエネルギーだけで満潮時の水位まで押し上げることはできないと思われ、もし、満潮時の水位まで押し上げたとすれば、空気室は破裂してしまう。
したがって、満潮時まで出口弁が閉ざされている時は、満潮時の空気室の空気は逃げ場がなく上げ潮が始まると同じ状態で、空気室の空気は多少圧縮されてもほとんど体積は変わらないと思われる。
特許出願（１９）ＧＢ（１１）２４４８７２１（１３）Ａは発電は不可能である。これに対し、本案は同じ装置の中で、水流エネルギーと、風力によるエネルギーの二つのエネルギーを同時に利用し、発電させることができる。

英国特許出願（１９）ＧＢ（１１）２４４８７２１（１３）Ａ

潮汐発電は、フランス川の河口の世界初の潮汐発電所をイメージするが、本案は遠浅の海底に小規模な設備で建設することができ、小さい発電装置であるが、１ヶ所に数を集合させれば、大きな発電量を発生させることができ、新しい、発電コンビナートを出現させることもできる。

海洋エネルギーには、温度差発電、波力発電、浮力発電、潮汐発電等があるも、中でも、潮汐発電は大自然の大きなエネルギーを発生させるため、莫大な建設資金が必要であるが、同じ原理で小規模ではあるが、海底に潮汐エネルギーを発生させる水槽室を設計、その中に、水流発電と風力発電を同時に発生させる発電装置を作る。

原子力発電に頼らない、自然エネルギーが求められている現在、本案は全国津々浦々、何処にでも設置することができない欠点もあるが、潮汐の条件が整えば、引力という大きな自然エネルギーで発電させることができ、資源の少ない我が国では、社会経済に及ぼす影響は大きい。

水槽室の水槽と蓋を分離した斜視図水槽に蓋をし、上部に通気管と下部に海水の流入管を設ける穴を開けた断面図上部の通気管２本と下部に海水流入管２本の配置図図３の外部より見た斜視図（１）上部の通気管２本の拡大図（２）下部の海水流入管２本の拡大図（１）上げ潮の時、上部の通気管内に風力発電機と下部の海水流入管内に水流発電機を取り付けた断面図（２）引き潮の時の発電機の向き方向の断面図上部の通気管２本と下部の海水出入管２本の連結と、開閉弁の正面断面図（１）発電しない時は通気管の１３（１）の弁と、海水出入管の１４（１）の弁は閉ざされており、逆に通気管の１３（２）と海水出入管の１４（２）は開いている断面図（２）発電する時は通気管の１３（１）の弁と、海水出入管の１４（１）の弁は開き、逆に通気管の１３（２）の弁と海水出入管の１４（２）の弁は閉ざされている断面図通気管と海水出入管の中に開閉弁の取り付けた位置の断面図（風力発電機と水流発電機の外海側に備える。符号２０は満潮時の水位を示す）本案の全体斜視図

本案は小規模な潮汐発電装置であり、アメリカのファンジー湾のような、満潮時と、干潮時との差が１５ｍも必要ないが、ある程度の水深が必要で、水槽室等の設置費用等を考慮すると、満潮時の深さは、約２ｍ〜６ｍ程度の方が効率的と思われます。

まず、潮汐のエネルギーで電気を発生させる装置であり、潮汐の発生する場所に限定されます。
潮汐を発生させる水槽室は海底に設置し、その形状は、円形でも正方形でも形には問わないが、引力という自然現象による規則的水位の変化を利用するもので、６時間毎に潮汐の繰り返しが発生し、それを応用するものである。

本案の一番大切な要件は、６時間と制約されている時間の中で、水槽室の中の海水は満潮時の水位になるようにし、又、６時間後は水槽室の中の海水は空になるようにする。
したがって、例えば海水出入管の直径の大きさは、満潮

径の大きさは、海水出入管の太さより若干細くし、海水が上昇するにしたがって、水槽室内の空気を圧縮させ、風力タービンの回転を強くする。

以下、図に基づいて、本案の実施形態を説明する。例えば、図１のプールのような水槽を海底に固定し、水槽の高さは設置地の満潮時の高さより若干高くし、蓋３で密閉し、上部と下部に通気管４と海水出入管５を設けた。水槽室を作る。尚、水槽室の外壁は海水に腐食するので硬質のコンクリート製とし、蓋もコンクリート製のパネルを使いて、水槽の中に支柱を立てれば水槽室が広くとも全体を覆うことができる。

図３、上部の通気口に２本の通気管４を設け、管内に４−（１）の風力タービン７と、風力発電機８を設える。
同じように、下部の海水流入口に２本の海水流入管５を設け、５（１）の管内に水流タービン９と水流発電機１０を設える。
図４は水槽室を外部より見た斜視図である。
図５は（１）の通気管２本と（２）の海水流入管２本の拡大図で、符号４（１）と符号５（１）は発電機が一回転するので型状が違う。
図６、（１）と（２）図は風力発電機８と水流発電機１０の配置を示す断面図である。二つの発電機は向きを逆にして、１本の発電機回転軸で繋がっており、発電機の回転センサー室１２でコントロールされ、上げ潮引き潮の時点で１８０度回転する。
符号１８の矢印は空気の流れる方向を示し、符号１９の矢印は海水の流れを示す。
図７、通気管４と海水流入管５の正面の断面図で、発電しない場合は、（１）符号１３（１）と符号１４（１）の弁は閉じてあり、逆に符号１３（２）の弁と符号１４（２）の弁は開いている状態図。
（２）図は（１）図の逆で、発電する時は符号１３（１）の弁と符号１４（１）の弁は開いており、逆に符号１３（２）の弁と符号１４（２）の弁は閉じてある。尚、符号１６の開閉弁センサーは、符号１３（１）、符号１３（２）、符号１４（１）、符号１４（２）の４つの弁を同時に９０度回転させ発電させたり、停止させたりする。
図８、開閉弁の１３（１）と１４（１）の取り付け位置を示した断面図
図９、本案全体の外部より見た斜視図

通気管２本と海水出入管２本の必要性
本案は、満潮時と干潮時に、タービン付発電機を１８０度回転させ、向きを変えることで、満潮時に向かうときも発電ができるようにしている。
発電の必要がない場合や保守・点検の場合等、発電を停止させる場合は、通気管４（１）及び海水出入管５（１）の開閉弁を閉じることで、発電機の稼動を停止することができる。
開閉弁を閉じた状態では、例えば、干潮から満潮に向かう場合、海水は水槽室に入ることができず、満潮時も水槽室内は空気のみの状態となる。
ここから干潮に向かう時に発電を開始しようとすると、水槽室内には海水がないため発電できず、引き潮でありながら海水は水槽室内に逆流するため、タービンや発電機が後方からの海水や空気の力を受け損傷することもある。
この課題を解消するため、発電機停止後いつでも発電が開始できるように、空洞の通気管４（２）と海水出入管５（２）を設けることで、開閉弁が閉じられた状態でも、水槽室内の水位を海面と同じ水位に保てるようにしている。

以上、図６の（１）図より上げ潮が始まり、符号１９の海水が水槽室の矢印方向に流れ、符号９のタービンを回転させ符号１０の発電機で発電させ、水槽室の海水が上昇し、同時に水槽室の空気が圧縮され、符号１８の空気が矢印方向に流れて、符号７のタービンを回転させながら発電する。
次に満潮時になった時センサーによって発電機は半回転し、逆向きになり、引き潮が始まり図６の（２）に示すように外気が符号１８の矢印の方向に流れて、符号７のタービンを回転させ、発電し、同時に海水は符号１９のタービンを回転させながら、符号１０で発電する。
上げ潮、引き潮のサイクルは６時間おきに、各１回発生し、繰り返される。

１、水槽本体
２、海底
３、蓋
４、通気管（１）
〃（２）
５、海水出入管（１）
〃（２）
６、陸地
７、風力タービン
８、風力発電機
９、水流タービン
１０、水流発電機
１１、発電機回転主軸
１２、発電機回転センサー室
１３、通気管の開閉弁（１）
〃（２）
１４、海水出入管の開閉弁（１）
〃（２）
１５、通気管弁、海水出入管弁の開閉主軸
１６、通気管、海水出入管の開閉センサー室
１７、水面
１８、空気の流れ
１９、海水の流れ
２０、満潮時の水位

Claims

海底に設置する水槽室に海水出入管と通気管を設け、前記海水出入管と通気管の内部の発電機を設け、上げ潮及び引き潮の海面変動を利用し、水槽室内に出入りする海水で発電機を稼働し、同時に水槽室内に出入りする空気で発電機を稼働することを特徴とする水槽室による潮汐発電装置。
前記発電機が、満潮時及び干潮時に反転することを特徴とする請求項１に記載の水槽室による潮汐発電装置。
前記水槽室に空洞の海水出入管と通気管を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の水槽室による潮汐発電装置。