JP2009281160A - 一回転軸による多重発電機稼動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】自然エネルギーを利用して生産する電気の比率は、電気生産全体のわずか１％程度である。火力発電方式は原料価格が高騰し、地球温暖化の元凶になっているＣＯ2や、ほかの環境汚染物質を大量に排出する。唯一、クリーンな自然エネルギーで電気を安定して、生産しているのは水力であるが、水源が変化したり、ダム建設による環境破壊が問題になっている。原子力はＣＯ2の排出は少ないが放射能汚染と臨界事故の危険が常につきまとう。いずれも一長一短があるのである。
【解決手段】 本発明は海峡の膨大な流動エネルギーである安定した無料の海流を、大量に電気に変換しようとする多重発電機稼動装置である。
具体的には、海流を利用した、まったく新しいエネルギーの発電システムを、さらに有効にするため、海底に設置した水車の回転主軸に多数の発電機を連結させ、効率的に大量の発電を行い、課題を解決しようとするものである。
【選択図】図1

Description

本発明は、海流によって回転する水車の回転主軸に、歯車やチェーン、シャフト、ベルト等を連結し、多数の発電機を稼動させる装置に関する
ものである。

電気は現代社会発展のために大変な寄与をしている。
水力発電は水の力で水車を回し、火力や原子力発電は熱で水を蒸気に変えタービンを回し、発電機を稼動して電気を生産している。
各々の発電システムで発生したエネルギーは、各回路よって伝達され、回路ごとに発電機を稼動し、発電しているのである。
それは発電機に入力するエネルギーと、そのエネルギーを消費して発電機が出力する電気の相対に対する効率を良くするためである。
各発電回路の発電効率は７０〜８０％と言われている。

しかし、電気生産比率の９割近くを占める、火力や原子力発電は、そのエネルギー資源が年々減少し、価格も高騰している。しかも発電過程で地球環境に重大な悪影響を与えるようになった。

自然エネルギーの、川の流れを利用した水車発電、風力発電、太陽光発電、太陽熱発電、波力発電、潮の干満を利用した潮汐発電、地熱発電、海洋温度差発電などが実用化されていたり、実験も行われているが、総合発電効率は低く、電気生産全体に占める比率はわずか１％程度である。

水力による電気生産は、電力生産に占める比率は１０％程度である。水力は水の力を水車で回転エネルギーに変え、発電機を回して電気を発生させている。エネルギーとしての水は本来無料で無公害である。揚水式発電所のように需要の変化に対応して水を再利用もしたりしている。
しかし、ダムや水路の建設に大きな費用がかかり、ダムや長距離送電線の建設による自然破壊も問題になっている。ただ、このクリーンなエネルギーの利用は見直すべき時期にきていると思う。既存のダムのかさ上げ、水車と発電機設置位置の引き下げ、水車や発電機の高性能化、水圧管路の改良などである。中小の水力発電も、今後推進されていくべきである。

火力で水を蒸気に変え、蒸気の力でタービンを回し電気を生産する火力発電は、電力生産に占める比率が５５％位になっている。
安定し、安価で大容量の電気を生産しているのは、火力であるがこの発電方式は地球温暖化の元凶になっているＣＯ2を大量に排出している。
その原料になっている原油、石炭、ガスは価格が高騰し、資源はいずれ枯渇する。

原子力で電気を生産するには、ウランの核***によって生じた熱で水を蒸気に変えタービンを回して電気を得るのである。
原子力による電気生産は、電気生産全体に占める比率は３４％程度である。ＣＯ2の発生はほとんど無い。
しかし、原子力に関しては、柏崎原子力発電所で起こった大地震による放射能漏れ、制御棒落下による制御不能寸前の臨界事故、原子力発電所で働く作業員の被爆事故、原子力発電所破壊を目的にしたテロ攻撃の可能性、チェルノブイリ原子力発電所で起きた核爆発事故例などの重大な危険が常につきまとっている。ヨーロッパでは核発電離れが進み、日本は核発電の依存を高めている。核廃棄物処理方法の未解決、ウラン産出国の戦略的資源管理、資源価格の高騰、資源そのものの減少など、人命にかかわる問題もあり、不安材料が多くある。

上記した発電方式は、水力と自然エネルギーを利用した発電方式を除けば、火発は多くの環境汚染物質を排出し、原発は重大事故の危険性をはらんでいる。しかもそのエネルギー資源は、ほとんどが輸入に依存し、資源生産国が戦略的に管理運営しているなどの問題があり、安定して長期に調達できる保障はない。
桂井 誠著「ハンディブック 電気」オーム社 村田良平著「海が日本の将来を決める」 成山堂書 牛山 泉著「さわやかエネルギー風車入門」 三省堂 石綿良三著「流体力学」 ナツメ社

電気の需要は増加するばかりである。世界中で地球温暖化の悪影響が叫ばれ、現実に気象異常、海面上昇、大気汚染が起こってきている。
地球温暖化の主原因と考えられるのはＣＯ2を排出する化石燃料による火力発電である。その化石燃料の原油、石炭、天然ガスは価格が高騰し、将来も上がり続けることが容易に予想される。しかも、化石燃料はいずれ枯渇する。日本は原子力発電の依存を高めている。もしも、国内で、チェルノブイリ原子力発電所で起きたような核爆発事故が発生したら、国民は原子力発電を終わらせるだろう。
そもそも、発電用エネルギー資源としての条件は、｛１.資源が豊富で、容易に利用できること。２. 資源の信頼度が高く、経済的であること。｝である。
それらのクリーンな代替エネルギーを模索することは緊急の課題である。

新しい発電用エネルギーを求めて、多くの国や研究者が開発に取り組んでいる。しかし、それほど簡単に化石燃料や原子力にかわる方法はない。
そこで発案者は海流を利用したクリーンな発電システムを提案した。
本発明は、この発電システムをさらに有効に利用するため、海底に設置した水車の回転主軸に複数の発電機を連結させ、効率的な発電を行い、
課題を解決しようとするものである。

本発明は、海流という未利用で、無料のエネルギーを使用し、１台の水車に複数の発電機を連結させることによって、水車１台あたりの発電効率を飛躍的に向上させることができる。その結果、電気を安価で大量に供給できるのである。

水車１基の回転軸を使用して多数の発電機を稼動させるには、水車のブレードが受けるエネルギーもその分大きくしなければならない。
その対策として、ブレードの大型化、枚数や段数の増加、可変ピッチ機構の採用等、海流から受けるエネルギーを最大限に大きくする。
さらにブレードの裏面は水の抵抗が小さいバルバスバウ形状にし、塗装は海藻類の付着が少ない塗料を使用する。

ブレードを大型化すればメンテナンスや故障で装置が停止した場合、停止から初動時の負荷が大きいため、電動の軸駆動補助装置を組み込ん
でおく。電源は備え付けのコンデンサーか蓄電池または他の電源を使う。ブレードにはプロペラ等の収納型推進装置を取り付け、さらに初期動作
を補助する。

海底に設置した水車のブレードや他の構造部を空洞にして軽量化をはかり、さらに海中の浮力を利用して超大型関連装置の設置を容易にする。メンテナンスに伴う脱着、移送も簡単である。

流速の変化には、コンピューター制御による回転ギヤー変速の自動化や、トルコンを利用して、回転数をコントロールし、対応する。この事に
よって、電力を安定して生産できるようにする。

安価で安定した電力を必要としている産業は非常に多い。
本案が具体化すれば、地球温暖化防止に役立つだけでなく、燃料費のかからない安価でクリーンな電気を生産できるので、電気を大量に消費している産業には多大な貢献ができる。

１つの回転主軸で多数の発電機を稼動させる装置を説明した図である。

符号の説明

１ １つの回転主軸で発電機を垂直に設置し、多数稼動させる装置の説明である。
２ １つの回転主軸で発電機を並列に設置し、多数稼動させる装置の説明である。

Claims (1)

1. 海峡の海底に水車を設置し、海流を電気に変換する、海流発電システムの水車１基の回転軸を利用して、多数の発電機を稼動する装置である。
   具体的には、海流によって回転する水車の回転主軸に歯車やチェーン、シャフトあるいはベルト等を連結し、複数の発電機を稼動させるのである。
   通常、水力や火力、原子力発電は、水車やタービンで得た回転エネルギーを、１回路で１個の発電機を回して電気を発生させている。
   その点、本案は水車１基の回転軸を使用して多数の発電機を稼動させ、水車１台あたりの発電効率を２００％以上に上げようとするものである。
   海峡の早い流れの持っているパワーは、数万トンの艦船であってもエンジンが停止すれば押し流してしまうほど強力である。このパワーを活用するのである。