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公開番号2024027058
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-02-29
出願番号2022139546
出願日2022-08-16
発明の名称海の干満による潮位の差の変化を利用した発電方法
出願人個人
代理人
主分類F03B 13/26 20060101AFI20240221BHJP(液体用機械または機関;風力原動機,ばね原動機,重力原動機;他類に属さない機械動力または反動推進力を発生するもの)
要約【課題】脱炭素のエネルギー問題が起こっている現代で、従来の発電だけでは電力不足を生じていた。
【解決手段】一つの方法は、海水を満潮時に貯水池に貯水し、それを空の貯水池に流しその流れで水車を回し発電する方法で、干潮時に発電に使った海水を海へ戻し、再び満潮時に貯水し、一年中貯水と放水を繰り返し発電送電出来る様にした方法である。もう一つの方法は海水を導水管をもって貯水池に導き入れ、そこへ浮体を浮かべ、海の干満の変化による浮体の上下動をウオームギアで大きな回転運動に変え、その回転を歯車で高速回転にかえ発電機を回し発電送電出来る様にした方法である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
海の水の満ち潮引き潮によって生ずる潮位の差により、海水を満潮時に貯水しそれを空の貯水池を設けておいて流し込み、そこに水流を作りその流れによって水車を回し発電する方法であって、発電に使った空の貯水池に貯まった海水を干潮時に海に戻し、再び満潮時に貯水し海の干満の変化に応じ貯水放水を繰り返し１年中２４時間発電機を回し発電する方法であって、発電をスムーズに行う為には、貯水池１、２、３、４と空の貯水池１′、２′、３′、４′と海の干潮時の海岸の高さに落差を持たせないと、そこに流れる水流はうまく流れず、貯水池の底に高低差を持たせて、海が満潮時に、貯水池１、２、３、４に海水を同時に一気に流し込み、貯水した海水を空の貯水池１′、２′、３′、４′に順番に流し込み、その流れによって順番に水車１ｅ、２ｅ、３ｅ、４ｅを回して、その水車をもって発電機Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４を順番に回し、空の貯水池に貯まった海水を海に戻す様にして発電することを特徴とする発電方法。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
貯水した海水を空の貯水池に流し込むと、貯水した貯水池の水位が下がり、水車を回す勢いが弱くなるので、図１の様に４組の貯水池を設けてユニット１、ユニツト２、ユニツト３、ユニツト４の様に分割し、そのうちユニット１、ユニット２は海の変化が満潮時から干潮時に順番に動作させ、ユニット３、ユニット４は干潮時から満潮時に順番に動作させて、図２の如くのタイミングで水門を開閉制御して順番に動作させ、満潮時に全ユニットの貯水池を貯水し、干潮時に全ユニットの空の貯水池を放水する様にし、満潮から干潮に、干潮から再び満潮になり発電をし始めた状態に戻り、再び貯水放水を繰り返して特許文献の特開２００３－６５２０１や特開２０２１－１８８５９８などとわ異なり海沿いに発電所を作り、２４時間１年中継続して発電送電出来る様にした発電方法で、この様にして海の満ち潮引き潮の潮位の変化をもって存在する海のエネルギーを、いわゆる地球の重力と月と太陽の引力の相互作用を電力に、変換する重力エネルギーコンバーターであり、海の干満の潮位の差をもって、２４時間１年中電力に変える発電方法。
【請求項３】
海の水の満ち潮引き潮によって生じる潮位の差による、本出願のもう一つの方法による発電する方法であって、海水の干満による上下動の潮位の変化をしている海水を図３の様に、貯水池１２に導水管１４をもって導き入れ、その貯水池１２に浮体１１を浮かべ海面の上下動する動きから、浮体１１を上下動する動きに変え、その上下動する動きをウオームギア５、６と１５、１６で回転運動に変えて、１５、１６内部に設けたラチエット機構によって、シャフト９、９′を一方方向に回転させ、潮位の干満の変化によりシャフト１９を一方方向に回転させ、その回転により発電機を回し発電する発電方法。
【請求項４】
この発案によって生じる力は、１つの貯水池に１つの浮体による力とすれば弱いので、複数の幾つもの貯水池と浮体を設けて、その幾つもの貯水池内の浮体の上下動する動きを、それぞれの浮体に付いているウオームギアで、シャフトを回転するするそれぞれの回転する動きと成し、各浮体に付いているウオームギア内部に付いているラチェト機構により同一方向にシャフトを回す回転に変え、そのうえで、その各貯水池に浮かんでいる各浮体により発生する回転する動力を合算する様に、各浮体から発生する回転する動力を連結しているシャフト１９に伝え、そのシャフト幾つかを連結し総合し合算した回転動力としたシャフト１９′とし、ゆくりとした大きな一方方向に回す回転動力としたうえで、複数の歯車の連結結合による回転数変換装置２１を通して、発電機を回す高速回転に変えて発電する発電方法。
【請求項５】
この発案によるからくりの動作は、海の潮位が干潮から満潮に向かっても、又満潮から干潮に向かってもシャフトは一方方向に発電機を回し、海の年間の潮位の変化が大潮でも小潮でも、又台風が来て高潮が起こっても、潮位の変化に応じられるように浮体に取り付けられている支柱１０と、支柱１０に付いているウオームギアの直線歯車部分５、６の長さをあらかじめ長くしておき、潮位の変化に応じられる様に回転動力を発生させ、各浮体の上下動から発生する回転動力で、１年中発電機を回し発電出来ることを可能にした発電方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気エネルギーを人口的に発生させる発電方法に関するものである。
続きを表示（約 7,000 文字）【背景技術】
【０００２】
電力を発生させる発電方法は、現在のところ、水力発電、火力発電、原子力発電、風力発電、太陽光発電、地熱発電、などが有り、その発電する形態は、発電方法で様々な有り方をとっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００３－６５２０１号広報
特開２０２１－１８８５９８号広報
【非特許文献】
【０００４】
「絵でわかる自然エネルギー」、講談社、ｐ．８５
「発電・送電・配電が一番わかる」、株式会社技術評論社、ｐ．３２ｐ．３４、ｐ．４２、ｐ．５０、ｐ．６０、ｐ．６４、ｐ．６６
「基礎から学ぶ機構学」、オーム社、ｐ．２３０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
火力発電などは、石炭などの燃料を燃やして発電する為、地球温暖化の原因になる温室効果ガスを排出し、地球の温暖化の原因になるなどの問題が有り、又原子力発電などは原発事故による放射能汚染などの問題が有り、水力発電などはダム湖に村が沈むなどの問題が有るなど、その他の発電でもそれなりの課題が有り、この様な諸問題の他に発電に要する燃料代のコスト高など、現在の電力不足などの諸問題が有り、クリーンエネルギーの創出の必要が望まれ、電力の需要と供給の改善の必要が叫ばれていた。
【０００６】
本発明の発案は、電力の需要と供給の諸問題を改善するなどの為、クリーンエネルギーの電力を、海水の満ち潮引き潮の自然現象を利用して電力を起こすからくりで構築するには、どうすれば良いか課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本出願の願書の特許請求の範囲の、請求項１、請求項２に記入されている内容での、発案の課題を解決するための手段は、次の如くになると思われる。海の海水の潮位の変化が、図１の如くに、満潮時に貯水用貯水池１、２、３、４に、ゲート１ａ、２ａ、３ａ、４ａをタイミング良く開いて、海水を流し込みダムの様に貯水し、貯水した海水を空の貯水池１′、２′、３′、４′を設け、貯水した貯水池１、２、３、４と、空の貯水池に１′、２′、３′、４′の間の水門１ｃ、１ｄ、水門２ｃ、２ｄ、水門３ｃ、３ｄ、水門４ｃ、４ｄをタイミングよく開いて水流を順序よく作り、水車１ｅ、２ｅ、３ｅ、４ｅをその発生した水流により回し、その水車の回転により水車に連結した発電機Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４を順序良く発電させ、その発電機を並列運転してこの発電所の送電出力とするもので、発電に使用した水車を回し終えて空だった貯水池１′、２′、３′、４′に貯った海水を、海の潮位が干潮時になった時水門１ｂ、２ｂ、３ｂ、４ｂを開いて素早く海に戻し空にして発電を始める状態にする。又、海の潮位が干潮から満潮に戻った満潮時に一気に素早くゲート１ａ、２ａ、３ａ、４ａを開いて、貯水池１、２、３、４に海水を流し込み、最初発電をし始めた状態にする。最初この発電所の発電が、海の満潮時から始まって干潮時に至るまで、ユニット１、ユニット２の貯水池１と貯水池２に貯った海水が、空の貯水池１′と空の貯水池２′へ、ゲート１ｃと１ｄ、ゲート２ｃ、２ｄを順次開いて、水車１ｅと２ｅを回すが、その時海の潮位が満潮から干潮へ向かっていき、その後干潮から満潮に向かって潮位が上昇して、ユニット３，ユニット４へ動作は移行してゆき水車３ｅ、４ｅが動作する、そしてその後潮位は満潮に達していくことになる。ここで、貯水した海水が空の貯水池に流れ出ってゆくと、貯水池の水位が下がり水車を回す水流の勢いが弱くなるので、海の潮位が満潮から干潮に至るまでユニット１，ユニット２の動作にし、干潮から満潮に至るまでユニット３ユニット４の区分した動作にした訳である。この時発電が始まってから、図２に示す様にユニット１、ユニット２、ユニット３、ユニット４と動作は移行してゆくので、発電機はＧ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４と順次動作移行することになり、空の貯水池は再び干潮時にゲート１ｂ、２ｂ、３ｂ、４ｂを全部オープンし放水し全部空になり、再びこの発電所が発電をし始めた状態に戻り、又、再び海の潮位が干潮から満潮に至り満潮時に、貯水池１，２，３，４を素早く貯水してこの発電が発電し始める状態に戻り、ここから発電が再び繰り返して行われてゆくことになる。ここで、満潮時に各ユニットの貯水用の貯水池を貯水し、干潮時に空の貯水池に貯まった海水を海に戻すが、発電を始めた満潮時から干潮時にユニット１、ユニット２へと動作は移行して空の貯水池１′、２′に、水車１ｅ、２ｅを回し終えた海水が貯まるが、ユニット３、ユニット４は、まだ動作しておらず空の貯水池３′、４′は空のままであるので、発電を始めて最初に起こる干潮時の、１番始めての海水を海に戻す放水動作は、全ユニットの空の貯水池全部に同時に行われるが、この時には１′、２′だけの放水になりユニット３、ユニット４の空の貯水池３′、４′の放水は空放水となり、水門１ｂ、２ｂ、３ｂ、４ｂの全部が開くが行われない。発電を満潮時に始めて２度目の干潮時の放水からは全ユニット同時に放水される。この様にして海の潮位が満潮から干潮そして干潮から満潮に移り変わり、この発電が始まる前に戻り、この発電の動作は繰り返される分けである。この様にして、海の潮位の変化に応じ２４時間１年中連続して常時発電出力を作り出し、１年中連続して発電送電を行う方法の発電所が考えられる。ここで図２は、海の潮位の変化と、各貯水池の貯水と放水をし、水車を回す水流を作る為の、各ゲートの開閉制御のタイミングであり、この発電システムを説明するものである。又、２４時間ごとにそれぞれの貯水池を、満潮時貯水し干潮時に放水し、貯水した海水を、空の貯水池に水車を回す為に、各ゲートを順次開き、動作順序に従って制御する貯水池間に水流を作るタイミングを示すものである。又、この発電システムの、各水車各発電機に関する発電のタイミングをも、示すものである。以上の様に、上記の課題を解決するものである。
【０００８】
特許請求の範囲の請求項３、請求項４、請求項５に記入されている内容での、発案の課題を解決するための手段は次の如くになると思われる。海の自然現象に着目して、潮汐のエネルギーは滿ち潮と引き潮とに分かれ動力にエネルギー変換可能で、潮位の差を利用した発電が可能である。図３の様に、海の干満の変化をする海面１３の上下動をもって貯水池に、海水を海中から導水管１４をもって導き入れ、貯水池の水位の変化と海の潮位変化を同期させ、その貯水池に浮かべた大きく重い浮体を浮かべ入れれば、浮体は海水の水位の変化と同期して上下動することになる。この干満の変化とともに上下動する力は、もし、この浮体の上に山を乗せ海の干満とともに上下動させれば、山をも持ち上げ上下動させることは可能であり、浮体が大きければ大きいほど、その浮かぼうとする力は大きく、浮体が大きければ大きいほど浮体は重くなるので、海の水が滿ち潮から引き潮に向かう時には、大きな下向きの力をもって下に動くことになり、その干満による浮体が動く運動エネルギーはゆっくりとした動きでも、相当大きなものになると思われる。この様な大きな海の干満とともに上下動する運動エネルギーをもって発電する為に、発電機を回すには次の様な方法を用いると良いと思われる。この大きな浮体の上下動する運動エネルギーを取り出す為に、図３と図４に示す様に、浮体に取り付けた支柱１０と、支柱１０に取り付けられたウオームギア５、６と１５、１６で機械的にシャフト９，９′を回転させ、カサ歯歯車１７、１８、１７′、１８′を回しシヤフト１９を回転させる。そして図５の様に、カサ歯歯車で１９の回転を１９′に伝え、歯車の結合による回転数変換装置２１で、歯車の歯数比をもって回転数の高い高速回転するシヤフト２１′の回転に変え、クラッチ２２、発電機２５の出力周波数検出器２４をへて、発電機を回す回転数を調整する調速機２３で回転数の変化を均一に調整して、発電する発電機の出力周波数を一定にして発電させ、変電設備をもって送電出力とするものである。浮体の浮力により上昇する力も、浮体の重さにより下降する力も、浮体が大きければ大きいほど、大きな動力を得られるだろうと思えるが、実際にこれらの方法で発電所を作るとなると、大きな質量Ｍの重さはＭｇで有り、これが海の干満で上下動すると、満潮と干潮の差をＨとすると、そこに生じる位置エネルギーはＭｇＨであり質量Ｍが大きければ大きいほど、大きな位置エネルギーが生じる。この大きい上下動する位置エネルギーを、機械の力を使って大きな回転数の回転運動エネルギーに変え発電機を回す分けである。この様な極めて大きな原動力が生じる貯水池と浮体を作るには、その構造物は極めて大規模になるので、それを、それぞれ図５の様に小分けにして数多く作り、そこで生じた原動力を、最終的に一本のシャフトにその力を総合的に合算して回し、発電機に連結させて発電機を回す様にする。このシャフトを回す力は、海の引き潮満ち潮から、貯水池とそこに浮かぶ浮体に発生するもので、１日２４時間で干潮が２回及び満潮も２回とみなせば、浮体の上下動する動きも、極めてゆっくりしたもので有り、それにより回るシャフトの回転も極めてゆっくりしたもとなる、それをもって発電機を回す発電には高速の回転数が必要なので、そのゆっくりとしたシャフトを回す回転数を機械的に歯数の異なる歯車の結合により、発電機を回す高速回転に直せば良好な発電となると思われる。そこで、海の干満により回転する合算した発電機を回す回転動力を得るには、次ぎの如くのからくりが必要になると考えられる。それは一つの浮体による満ち潮引き潮による浮体の上下動を、シャフトの一方方向の回転に変えるからくりが必要であり、図３と図４に示した通りで、それは浮体１１が干潮時から満潮時に至る間上昇するので、浮体に付いているウオームギアの直線部分の取り付け支柱１０も上昇し、図３と図４と図５の中のＡ、Ｂで図示される様に、Ａの部分の左側の位置にあるウオームギア１５を正面から見て左回転させるのであるが、ウオームギア１５の内側に設けられたノコギリ歯状歯車も左回転する、そして、１５内部に納まっているラチェット機構の爪７′はノコギリ歯状の歯車８′に引っ掛かり、それによってシャフト９′も左回転する。この時シャフト９′に付いているカサ歯歯車１７′とシャフト１９に付いている、カサ歯歯車１８′により、シャフト１９を浮体１１の上昇とともに動力伝達方向に向かって右回転させ駆動する。この回転はウオームギア１６の内部に納まっているシャフト９に、カサ歯歯車１７と１８とによって伝わって、ウオームギア１６はウオームギア１５とは逆に回転するので、この時いわゆる浮体が上昇している時、浮体に取り付けられている支柱１０も上昇するので、向かって正面右側に付いているウオームギア１６の回転部も右回転される、このウオームギア１５とウオームギア１６は同じ作りの構造しているので、この時いわゆる海水が干潮時から満潮時に向かって上昇している時に、ウオームギア１６の内部でシャフト９は、ウオームギア１６内部にあるノコギリ歯状歯車８に爪７がはずれそれにより空廻りする。上記に説明した様な理由で、このからくりでシャフト１９を動力の伝達方向に向かって右回転する回転動力が発生する。これが海の潮位が干潮時から満潮時に変化する時の、この機構での回転動力の発生である。これに対して、海の潮位が満潮から干潮に向かう時には、次の如くになると考えられる。浮体に取り付いている支柱１０は、海の潮位が満潮から干潮になる時には下降するので、ウオームギア１６内部にあるシャフト９は干潮から満潮に向かっている時には空廻りしていたが、潮位ガ下降する時には支柱１０が下降するので１６が左回転して、１６内部にある爪７が１６内部にあるノコギリ歯状歯車８に引っ掛かり、シャフト９を左回転させ、シャフト９に付いているカサ歯歯車１７と、シャフト１９に付いているカサ歯歯車１８により、シャフト１９を１８から１８′へ動力の伝達方向に向かって右回転させる、そしてカサ歯歯車１８′、１７′を動かし、シャフト９′を正面から見て左回転させるが、ウオームギア１５内部にある爪７′が１５内部にあるノコギリ歯状の歯車８′からはずれ、なおかつ支柱１０の下降時、いわゆる海の潮位が満潮から干潮へ向かっている時、ウオームギア１５は正面から見て右回転するので、ウオームギア１５内部でシャフト９′は空廻りする。以上説明した様に、海の潮位が上昇時に向かっていくと、向かって左側ウオームギア１５内でシャフト９′を左方向に回す動力を発生する、この時向かって右側のウオームギア１６内でシャフト９は空廻りする。又海の潮位が下降時に向かっていくと、右側にあるウオームギア１６内でシャフト９を左方向に回す動力を発生する、この時向かって左側のウオームギア１５内でシャフト９′は空廻りする。この様にすることによって、海の潮位が干潮から満潮に移り変わっても、満潮から干潮に移り変わっても、たえずシャフト１９を常に動力の伝達方向に向かって右方向に回転させる事が出来、図５の様にシャフト１９′は各浮体に付いているシャフト１９の動力を合算して回り出し、干満の変化が２４時間どう変化しても、発電は続き、海の潮位が一年を通じて大潮小潮の時の様に変化しても、又台風などが来ても高潮が発生しても、支柱１０の高さとウオームギアの直線歯車部分５、６を、あらかじめ高くしておけば、継続してシャフト９、９′をたえず一方向に、それから１９，１９′もたえず同一方向へ回すことが出来ることになり、海の水位がどう変化しても、発電送電ができることになる。以上の様にして、いかに海の潮位の変化が一年を通じて増減しても、浮体に付いている支柱１０の長さとウオームギアの直線歯車部分５、６を、海の海水の変化より長くしておけば、シャフト９，９′の回転で、シャフト１９は回されてシャフト１９′に伝わり、回転速度変換装置２１の歯車の歯数比により、発電機を回す大きな回転動力で最適な高速回転にして、この発電の電力とするもので、発電機の出力周波数検出器２４の検出された発電機の回転数を、発電機の発電する出力周波数として検出し、それをもって調速機２３を動かして安定にして、いわゆる発電する電気の周波数を均一にするものである。そして発電機や変電設備のメンテナンスを行う為に、シャフト２１′を高速回転にした後で、クラッチ２２で回転を遮断するなどして、その後で発電機を回し、変電設備を経て２４時間発電所の送電出力とする。以上説明した様な本発明が、解決しようとする課題を、解決する手段が必要になると思われる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明においては、海の潮位の変化をもって発電する方法であって、世の中にすでに存在する発電方法にみる、公害問題などの有害性が有るものとは異なり、地球温暖化対策の一環を成す、クリーンエネルギーを得る発電方法で、クリーンエネルギーを得ることが必要とされる電力不足の現代の世の中に有益な発明で有り、実現されれば有益有望なる電力源として、世の中に提供できるものとして利点を有するもので、現代の要求を満たし、世の中に暮らす人々の大いなる助けになる有益なものであると思われる。本発明は火力発電所の様に石炭や天然ガスの様な高価な燃料を消費して発電するものでもなく、自然界にある自然現象を利用する発電方法であるので、燃料代のかからない低コストの電力を世の中に提供出来うるものである。又、本発明は、私が発案した単なる一つのアイデアであり、本発明が世の中に有効なる有益性がなくても、この発案よって、他の世の中の人たちによっての更なる発案発創により、更なる世の中の発展に寄与することが起これば幸いである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本発明の貯水放水をもって繰り返し発電を行う為の説明を行う説明図の全体図である。
図１の各部の発電を行う為の時間的動作を示すタイミングチヤートである。
本発明の貯水池に海水を導き入れ、そこへ浮体を浮かべ、潮の干満により回転動力を発生する装置を、側面から見た概略の説明図である。
図３において、回転動力を発生させる為のからくりを正面と立面から見た概略の説明図で、シャフトの一方方向への回転をさせる各部の関連を説明する説明図である。
浮体を浮かべる貯水池を幾つか組み合わせた一例で、大きな各浮体を上下動する動力を合算させ、大きな回転動力にして発電機を回し、発電して変電し送電するまでの説明図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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