【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、海上の浮体に、太陽熱などの自然エネルギーを利用して水素および酸素を生産するための設備を設けるようにした、浮体式水素酸素製造システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車等に用いられる無公害の燃料として水素が注目されているが、低コストで大量の水素を得るための手段については、未だ十分には開発されていない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、広大な海面に降り注ぐ自然エネルギーとしての太陽エネルギーや、波力，潮力および風力を利用して、効率よく水素を量産できるようにし、併せて酸素も量産できるようにした、浮体式水素酸素製造システムを提供することを課題とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するため、本発明の浮体式水素酸素製造システムは、移動可能の海上浮体に、それぞれ太陽エネルギーを利用する発電設備と海水淡水化設備とが装備されるとともに、上記海水淡水化設備で得られた淡水を上記発電設備で得られた電力により電気分解して水素および酸素を発生させる水素酸素製造設備が装備されたことを特徴としている。

【０００５】また、本発明の浮体式水素酸素製造システムは、上記発電設備が、海水導入管を接続されるとともに太陽熱入射用透明頂板を備えた海水蒸発用チャンバーと、同チャンバー内で発生した水蒸気を導いて作動する蒸気タービンと、同蒸気タービンにより回転駆動される発電機とを備えて構成され、上記海水淡水化設備が、上記蒸気タービンを経由した水蒸気を海水との熱交換により冷却して凝縮させ淡水とする淡水生成用熱交換器を備えて構成されたことを特徴としている。

【０００６】さらに本発明の浮体式水素酸素製造システムは、上記海水蒸発用チャンバーが上記上記透明頂板に対応する透明底板を備えて構成され、同透明底板の下側に太陽電池が設けられて、同太陽電池が上記淡水の電気分解のため給電しうるように上記水素酸素製造設備への配線を施されていることを特徴としている。

【０００７】また本発明の浮体式水素酸素製造システムは、上記海水蒸発用チャンバーの内部に、海水の蒸発に伴って析出した塩分を掻き集めるための掻取板が設けられるとともに、同掻取板の駆動機構と、同掻取板で掻き集められた塩分を排出する塩分排出管とが上記チャンバーに付設されていることを特徴としている。

【０００８】さらに本発明の浮体式水素酸素製造システムは、上記海上浮体の上部に風力発電設備と波力発電設備とが設けられるとともに、同海上浮体の底部には潮力発電設備が設けられて、これらの発電設備で発生した電力を上記水素酸素製造設備へ供給するための配線が施されていることを特徴としている。

【０００９】上述の本発明の浮体式水素酸素製造システムでは、太陽エネルギーを利用して電力を得る発電設備と、太陽エネルギーを利用して海水の淡水化を行う海水淡水化設備とが、移動可能の海上浮体に装備されるとともに、上記発電設備で得られた電力を用いて上記海水淡水化設備で得られた淡水を電気分解することにより水素および酸素を得るようにした水素酸素製造設備も上記海上浮体に装備されるので、すべて自然エネルギーを利用しながら、効率よく水素の大量生産を行うことが可能となり、その際、副産物として淡水の電気分解の際に酸素も量産できるようになる。 そして、季節の変化や気象および海象の予報に応じて、上記海上浮体を最適の水域へ移動させることが可能になる。

【００１０】また、上記発電設備が、太陽エネルギーを取り込む海水蒸発用チャンバーと、同チャンバーで発生した水蒸気により作動する蒸気タービンと、同タービンで回転駆動される発電機とを備えて構成されていると、
自然エネルギーの利用による発電が適切に行われ、しかも上記タービンを経由した水蒸気の凝縮により得られる淡水が、電気分解による水素および酸素の生産のための原料として用いられるので、自然エネルギーによる水素および酸素の量産が極めて効率よく行われるようになる。 そして、上述の水蒸気の凝縮に用いられる冷媒も、
海上浮体の周りの海水の利用により安価に提供される。

【００１１】さらに、上記海水蒸発用チャンバーが透明頂板に対応する透明底板を備えることにより、同チャンバーを透過した太陽光が同チャンバー下側の太陽電池に到達して発電を行うように構成されていると、太陽エネルギーの利用が徹底的に行われるようになり、これにより得られた電力も水の電気分解による水素酸素製造設備へ供給されるので、水素および酸素の製造コストの大幅な低減に寄与することができる。

【００１２】上記海水蒸発用チャンバーでは、海水の蒸発に伴い塩分がチャンバー内面に析出するようになるが、これを掻き集める掻取板が上記チャンバー内に設けられると、同塩分の除去が塩分排出管を通じて的確に行われるようになる。

【００１３】さらに、上記海上浮体の上部に風力発電設備や波力発電設備が設けられたり、同海上浮体の底部に潮力発電設備が設けられたりして、これらの発電設備からの電力も水素製造設備における水の電気分解のために利用されるようになっていると、自然エネルギーの利用が十分に行われ、水素および酸素の製造コストが、さらに大幅に引き下げられるようになる。

【００１４】そして、上記海上浮体の移動の際には、上記潮力発電設備における翼車をプロペラとして利用し、
同翼車に連結された発電機をプロペラ駆動用モーターとして利用することもできる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面により本発明の一実施形態としての浮体式水素酸素製造システムについて説明すると、図１は同システムを模式的に示す平面図、図２
は図１のシステムの側面図であり、図３は上記システムの系統図であり、図４は上記システムにおける海水蒸発用チャンバーについて一部を破断し模式的に示す斜視図である。

【００１６】図１（平面図）および図２（側面図）ならびに図３（系統図）に示すように、アンカー（またはシンカー）28により係留ロープを介して海底29に係留され海面Ｗに浮かぶ海上浮体Ｓに、太陽エネルギーを利用する発電設備として、太陽熱の入射により水蒸気を発生するチャンバー３，同チャンバー３から水蒸気を導いて作動する蒸気タービン８，同タービンにより回転駆動される発電機９（図３参照）が搭載されるほか、浮体Ｓの動揺に応じて作動する発電機５ａを備えた波力発電設備５
や、風力発電設備６も搭載されている。

【００１７】また、浮体Ｓの底部には潮力（水力）発電設備が装備されている。 なお、波力発電設備５は、波力を効率よく採り入れるため、浮体Ｓの端部または側部に配置される。

【００１８】これらの自然エネルギーによる発電設備で得られた電力は、水素および酸素を生産する設備（水素酸素製造設備）として浮体Ｓ上に搭載された水電気分解設備26へ送られるようになっており、同設備26へ供給される原料水としては海水を淡水化したものが用いられる。 すなわち、図３に示すように、ストレーナ１およびポンプ２を介してチャンバー３内に散布された海水が、
太陽熱により蒸発して、その水蒸気が蒸気タービン８に導かれ同タービン８を作動させるが、同タービン８を経由した蒸気は、熱交換器10でポンプ２から送られた海水により冷却され凝縮して淡水となり、このようにして海水淡水化設備が浮体Ｓ上に構成されている。 そして、上記淡水は貯水タンク11に貯溜された後、水電気分解設備
26に送られるようになっている。

【００１９】チャンバー３は、図４に示すように太陽熱入射用の透明頂板３ａを有しており、前述のポンプ２により入口管21を通じてチャンバー３内に散布された海水は、太陽熱で蒸発して、その水蒸気は出口管22を介して前述の蒸気タービン８へ送られる。 そして、チャンバー３内で海水が蒸発することにより析出した塩分は、駆動モーター７18により掻取板駆動チェーン19を介して駆動される掻取板20が、チャンバー３内の内面に沿って移動することにより掻取られて、塩分排出管25を通じチャンバー３の外部へ排出される。

【００２０】また、チャンバー３は透明頂板３ａに対応して透明底板３ｂを備えており、同底板３ｂの下側には太陽電池24が設けられている。 このようにして、透明頂板３ａおよび透明底板３ｂを透過した太陽光により太陽電池24で生じる電力も、図３に示すように水電気分解設備26へ供給されるようになっている。 なお、透明頂板３
ａおよび透明底板３ｂは、チャンバー３内の蒸気圧に耐えられるように厚いガラス板またはプラスチック板として構成される。

【００２１】また、図１〜３に示すように、水電気分解設備26で生産された水素および酸素をそれぞれ貯溜する水素貯蔵設備13および酸素貯蔵設備14が浮体Ｓに装備されている。 さらに、浮体Ｓにおける各種の設備および機器を制御するための制御盤を備えた制御室27も、同浮体Ｓに設けられている。

【００２２】図３に示すように、蒸気タービン８へ水蒸気を送給する補助手段として、海水蒸発設備４を設けるようにしてもよく、同設備４のチャンバー内にポンプ２
で送られた海水がヒーター４ａで加熱されることにより、蒸気タービン８へ送られる水蒸気が生成される。 なお、ヒーター４ａへの電力供給は、各発電設備５〜７から行われる。

【００２３】上述の本実施形態の浮体式水素酸素製造システムでは、太陽エネルギーを利用して電力を得る発電設備と、太陽エネルギーを利用して海水の淡水化を行う海水淡水化設備とが、移動可能の海上浮体Ｓに装備されるとともに、上記発電設備で得られた電力を用いて上記海水淡水化設備で得られた淡水を電気分解することにより水素および酸素を得るようにした水素酸素製造設備（水電気分解設備26）も浮体Ｓに装備されるので、すべて自然エネルギーを利用しながら、効率よく水素の大量生産を行うことが可能となり、その際、副産物として淡水の電気分解の際に酸素も量産できるようになる。

【００２４】そして、季節の変化や気象および海象の予報に応じて、アンカー28による係留を解放し、浮体Ｓを最適の水域へ移動させることが可能になる。

【００２５】また、上記発電設備が、太陽エネルギーを取り込む海水蒸発用チャンバー３と、同チャンバー３で発生した水蒸気により作動する蒸気タービン８と、同タービン８で回転駆動される発電機９とを備えて構成されているので、自然エネルギーの利用による発電が適切に行われ、しかもタービン８を経由した水蒸気の凝縮により得られる淡水が、電気分解による水素および酸素の生産のための原料として用いられるので、自然エネルギーによる水素および酸素の量産が極めて効率よく行われるようになる。 そして、上述の水蒸気の凝縮に用いられる冷媒も、海上浮体Ｓの周りの海水の利用により安価に提供される。

【００２６】さらに、海水蒸発用チャンバー３が透明頂板３ａに対応する透明底板３ｂを備えることにより、同チャンバー３を透過した太陽光が同チャンバー３の下側の太陽電池24に到達して発電を行うように構成されているので、太陽エネルギーの利用が徹底的に行われるようになり、これにより得られた電力も水の電気分解による水素酸素製造設備（水電気分解設備26）へ供給されるので、水素および酸素の製造コストの低減に寄与することができる。

【００２７】海水蒸発用チャンバ３ーでは、海水の蒸発に伴い塩分がチャンバー３の内面に析出するようになるが、これを掻き集める掻取板20がチャンバー３内に設けられるので、同塩分の除去が塩分排出管25を通じて的確に行われるようになる。

【００２８】さらに、海上浮体Ｓの上部に風力発電設備６や波力発電設備５が設けられたり、同浮体Ｓの底部に潮力発電設備７が設けられたりして、これらの発電設備からの電力も水素製造設備における水の電気分解のために利用されるようになっているので、自然エネルギーの利用が十分に行われ、水素および酸素の製造コストが大幅に引き下げられるようになる。

【００２９】そして、海上浮体Ｓの移動の際には、潮力発電設備７における翼車をプロペラとして利用し、同翼車に連結された発電機をプロペラ駆動用モーターとして利用することもできる。

【００３０】なお、上述の実施形態では浮体Ｓが海面に浮くものとして説明されているが、本発明は河川や湖沼に浮体Ｓを浮かべる場合も含むものであり、その場合、
前述の海水は河川水や湖沼水であり、また潮力発電設備７は水力発電設備と読み替えられ、海水の淡水化は外水の蒸留による純度の高い水への変換として理解されるものである。 また、掻取板20は外水からの析出物を掻き取るために用いられることになる。

【００３１】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の浮体式水素酸素製造システムによれば次のような効果が得られる。 (1) 太陽エネルギーを利用して電力を得る発電設備と、
太陽エネルギーを利用して海水の淡水化を行う海水淡水化設備とが、移動可能の海上浮体に装備されるとともに、上記発電設備で得られた電力を用いて上記海水淡水化設備で得られた淡水を電気分解することにより水素および酸素を得るようにした水素酸素製造設備も上記海上浮体に装備されるので、すべて自然エネルギーを利用しながら、効率よく水素の大量生産を行うことが可能となり、その際、副産物として淡水の電気分解の際に酸素も量産できるようになる。 そして、季節の変化や気象および海象の予報に応じて、上記海上浮体を最適の水域へ移動させることが可能になる。 (2) 上記発電設備が、太陽エネルギーを取り込む海水蒸発用チャンバーと、同チャンバーで発生した水蒸気により作動する蒸気タービンと、同タービンで回転駆動される発電機とを備えて構成されていると、自然エネルギーの利用による発電が適切に行われ、しかも上記タービンを経由した水蒸気の凝縮により得られる淡水が、電気分解による水素および酸素の生産のための原料として用いられるので、自然エネルギーによる水素および酸素の量産が極めて効率よく行われるようになる。 そして、上述の水蒸気の凝縮に用いられる冷媒も、海上浮体の周りの海水の利用により安価に提供される。 (3) 上記海水蒸発用チャンバーが透明頂板に対応する透明底板を備えることにより、同チャンバーを透過した太陽光が同チャンバー下側の太陽電池に到達して発電を行うように構成されていると、太陽エネルギーの利用が徹底的に行われるようになり、これにより得られた電力も水の電気分解による水素酸素製造設備へ供給されるので、水素および酸素の製造コストの大幅な低減に寄与することができる。 (4) 上記海水蒸発用チャンバーでは、海水の蒸発に伴い塩分がチャンバー内面に析出するようになるが、これを掻き集める掻取板が上記チャンバー内に設けられると、
同塩分の除去が塩分排出管を通じて的確に行われるようになる。 (5) 上記海上浮体の上部に風力発電設備や波力発電設備が設けられたり、同海上浮体の底部に潮力発電設備が設けられたりして、これらの発電設備からの電力も水素製造設備における水の電気分解のために利用されるようになっていると、自然エネルギーの利用が十分に行われ、
水素および酸素の製造コストが、さらに大幅に引き下げられるようになる。 そして、上記海上浮体の移動の際には、上記潮力発電設備における翼車をプロペラとして利用し、同翼車に連結された発電機をプロペラ駆動用モーターとして利用することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態としての浮体式水素酸素製造システムを模式的に示す平面図である。

【図２】図１の浮体式水素酸素製造システムの側面図である。

【図３】図１，２の浮体式水素酸素製造システムの系統図である。

【図４】図１，２の浮体式水素酸素製造システムにおける海水蒸発用チャンバーを模式的に示す斜視図である。

【符号の説明】

１ ストレーナ ２ ポンプ ３ チャンバー ３ａ 透明頂板 ３ｂ 透明底板 ４ 海水蒸発設備 ４ａ ヒーター ５ 波力発電設備 ５ａ 発電機 ６ 風力発電設備 ７ 潮力（水力）発電設備 ８ 蒸気タービン ９ 発電機 10 熱交換器 11 貯水タンク 13 水素貯蔵設備 14 酸素貯蔵設備 18 駆動モーター 19 掻取板駆動チェーン 20 掻取板 21 入口管 22 出口管 24 太陽電池 25 塩分排出管 26 水電気分解設備 27 制御室 28 アンカー 29 海底 Ｓ 海上浮体 Ｗ 海面