【発明の詳細な説明】

【００１０】

【技術分野】第１発明は導電率の小さい第１の流体手段（例：空気など。）の運動エネルギーをエネルギー移転手段（例：飛行翼の様に負圧を利用する手段、霧吹き等。）を使って前記第１の流体手段から「これより導電率の大きい第２の流体手段（例：海水など。）」に移転し、前記第２の流体手段の運動エネルギーからＭＨＤ
（電磁流体）発電する流体発電装置や風力発電装置に関する。 第１発明の風力発電装置に電磁推進船の技術やメガ・フロートの技術を応用することも考えられる。 第２
発明は流体（例：空気など。）に流速差を生じさせることにより圧力を発生させ、その圧力によって、例えば、
プロペラを回転させ、発電機で発電する流体発電装置や風力発電装置に関する。 第２発明はその流速が速過ぎても安全に発電することができる。 例えば台風や温帯低気圧などを利用した風力発電である。 第３発明は、設置場所の選択肢を増やしたり、あるいは、地表より風速が速くて、高い高度の風力エネルギーを利用できたりする風力発電装置に関する。

【００２０】

【第１、第２発明の背景技術】従来の流体発電装置や風力発電装置はプロペラ等の羽根を使って導電率の小さい気体（例：空気など。）の運動エネルギーを回転エネルギーという一種の機械エネルギーに変換し、その回転エネルギーで発電機を回転させて発電する。 しかしながら、その発電のためには途中に機械エネルギーが介在するので『プロペラ等の羽根や発電機などの可動部分が必要である』という第１の問題点が有る。 この事は潤滑油の補充や摩耗部の交換などメインテナンス等の面で不利となる。
（ 第１の問題点 ）

【００３０】また、台風や温帯低気圧など猛烈な風が吹くときプロペラ等の羽根が吹き飛ばされない様に安全面から例えばプロペラなら回転しない様にそのピッチを変えて風力発電を停止する必要が有る。 しかしながら、この様な発電停止はせっかくエネルギー密度の高い風を見す見す逃すことになるので、実に勿体無い話である。
『安全面から流体の流速が高速の時に発電を行うことができない』という第２の問題点が有る。
（ 第２の問題点 ）

【００４０】

【第１発明の目的】そこで、第１発明は『可動部分が無く、流体の流速が高速の時でも安全に発電を行うことができる』流体発電装置を提供することを目的としている。

【００５０】

【第２発明の目的】そこで、第２発明は『流体の流速が高速の時でも安全に発電を行うことができる』流体発電装置を提供することを目的としている。

【００６０】

【第１発明の開示】即ち、第１発明は、流体として作用する導電率の小さい第１の流体手段と、流体として作用し、前記第１の流体手段より導電率の大きい第２の流体手段と、前記第１の流体手段の運動エネルギーを前記第１の流体手段から前記第２の流体手段へ移転するエネルギー移転手段と、前記第２の流体手段の流れ方向と垂直に磁束を前記第２の流体手段に供給する磁束供給手段と、前記流れ方向と前記磁束の方向それぞれに対して垂直方向の電流または電圧を取り出す電極手段、を有する流体発電装置である。

【００７０】このことによって、前記エネルギー移転手段が前記第１の流体手段から前記第２の流体手段に運動エネルギーを移転し、後は前記第２の流体手段の運動エネルギーからＭＨＤ（電磁流体）発電を行う。 その結果、第１発明の流体発電装置には『可動部分は無い』という第１の効果が有る。 （ 第 １ の 効 果 ） また、プロペラ等の羽根が無いため流体の流速が高速の時でも安全面から発電を停止する必要が無いので、『流体の流速が高速の時でも安全に発電を行うことができる』という第２の効果も有る。 （ 第 ２
の 効 果 ）

【００８０】

【第２発明の開示】即ち、第２発明は、流体の流速に差を付けて流速の遅い方から速い方へ圧力を生じさせる流速差形成手段と、前記圧力が生じる所に形成され、前記流体をバイパスする流体バイパス手段と、前記流体バイパス手段を流れる前記流体のエネルギーから回転エネルギーを取り出すエネルギー変換手段と、前記回転エネルギーを電気エネルギーに変換する発電手段、を有する流体発電装置である。

【００９０】このことによって、「前記エネルギー変換手段と前記発電手段」はその装置本体の中に設けられ、
前記流体の本流から隔離され、前記流体バイパス手段を流れる前記流体によって動作する。 その結果、『流体の流速が高速の時でも安全に発電を行うことができる。 』
（ 効 果 ）

【０１００】

【第３発明の背景技術】風は地表の影響（摩擦作用）を受けるため地表に近付くに連れて弱くなる。 従って、地表から離れるほど風力発電にとっては都合が良いので、
『地表から離れた所でも風力発電できることが望まれる。 』 （ 問 題 点 ） 参考：（株）ソーラーシステム研究所が発行の「ソーラーシステム第７１号」のＰ． ５９〜Ｐ． ６４、『小型風力発電システムの選び方と設置技術』

【０１１０】

【第３発明の目的】そこで、第３発明は、地表から離れた所でも風力発電することができる風力発電装置を提供することを目的としている。

【０１２０】

【第３発明の開示】即ち、第３発明は、外部の大気より軽い気体を充填することにより大気中を浮くフローティング手段と、前記フローティング手段を所定の高度で大地に繋留する繋留手段と、前記フローティング手段に固定された発電機と、前記発電機に回転エネルギーを与える羽根手段と、前記羽根手段を風向に対して所定の方向に制御する方向制御手段と、前記発電機の電気エネルギーを大地に送電する送電手段、を有する風力発電装置である。

【０１３０】このことによって、前記発電機、前記羽根手段および前記方向制御手段が前記フローティング手段によって所定の高度に持ち上げられているので、『地表から離れた所でも風力発電することができる。 』
（ 効 果 ） 尚、前記気体としてはヘリウム・ガスや水素ガスや「回りの大気より暖かい空気」等が有り、前記送電手段としては「前記繋留手段を構成する繋留ケーブルに這う送電線あるいは送電線を兼ねる繋留ケーブル」、「マイクロ波などの電波あるいはレーザー光線を送る装置と受ける装置」等が有る。

【０１４０】

【各発明を実施するための最良の形態】各発明をより詳細に説明するために以下添付図面に従ってこれらを説明する。 図１に示す第１発明の実施例は流体発電装置であり、風力発電装置である。 図１の実施例では１は半潜水型フロート、２は流水パイプ、３は磁束、４は電極、５
は出力端子である。 以下の通りそれぞれが前述した各構成要素に相当する。 ａ）空気が前述した第１の流体手段に。 ｂ）海水が前述した第２の流体手段に。 ｃ）「半潜水型フロート１の海面上に出た部分、流水パイプ２及び大まかに平らな海面が形成するエネルギー移転手段」が前述したエネルギー移転手段に。 ｄ）「対向する各対の電極４」が前述した電極手段に。 ｅ）「対向する各対の電極４の間に図示された図面に垂直な磁束方向の磁束を供給する、図示されていない各磁束供給手段」が前述した磁束供給手段に。

【０１５０】半潜水型フロート１の重心は特に低く安定している。 また、飛行機の翼が空気流によってその上面部を負圧にして揚力を得る様に、「海坊主みたいに半潜水型フロート１の海面上に出た部分」は風によってその上面部を大まかに平らな海面に対し負圧にして流水パイプ２中に海水の流れを発生する。 さらに、直流磁束を供給する「図示されていない各磁束供給手段（例：永久磁石、電磁石、超電導磁石など。）」が流水パイプ２と垂直に、つまり、図面と垂直に上向き方向あるいは下向き方向に流水パイプ２の各部（各対の電極４が対向している各部分）に磁束を供給する。 それから、磁束が供給されている流水パイプ２の各部分で海水の流れによって発生する電圧あるいは電流を各対の電極４が取り出す。

【０１６０】第１発明に関して以下の事を補足する。 ａ）各組の出力端子５は同極性同士をダイオードを１つずつ介して並列接続しても良い。 ｂ）各磁束供給手段に「交流電源と電磁石の組合せ」を使って塩素ガスの発生を抑えることが考えられる。 その交流電源に「直流電源と直列インバータの組合せ」を使い、その電磁石コイルにその直列インバータの共振用コイルを使うことが考えられる。 その直列インバータには例えば「特開平１−１１７４１６号の第１６図の回路において負荷１９の両端を短絡して負荷１９を取り外した回路」、「特開平４−１１７０２５号の第１８図の回路において蛍光灯３０の両端を短絡して蛍光灯３０を取り外した回路」、「特開平５−２６８０３７号の図１７の回路において負荷３６の両端を短絡して負荷３６を取り外した回路」等が有る。

【０１７０】ｃ）図１の実施例を観ても分かる通り断面図は左右対称で、流水パイプ２の軸方向から半潜水型フロート１を見れば半潜水型フロート１は円形をしているので『風向きに関係無く発電できる』という効果が図１
の実施例に有る。 風向きに対して同じ発電効率にする必要が無いなら断面は左右非対称でも良い。 ｄ）『急な風向きの変化に対して強い』という効果が図１の様な実施例に有る。 ｅ）図１の実施例は半潜水型フロートなため「台風（や温帯低気圧）が頻繁に通る『台風銀座』海域」あるいは「強風が吹く海域もしくは海辺」に「それを浮べて錨などで流されない様に繋留する」あるいは「それをその海底に固定する」使用方法が考えられる。 ｆ）あるいは、「小判鮫の様に台風に張り付いて」台風と共に移動したり、台風から台風へ移動したり等した後、省エネルギーで海流や帆を使ったり、タグ・ボートで曳航したり等して元の海域に戻す使用方法も考えられる。

【０１８０】ｇ）海辺に本発明の風力発電装置を設置する場合、その形は図１の実施例の様な全体の形にする必要は無い。 ただし、海水が吹き飛ぶので、海水害や塩害に特に注意する必要が有る。 ｈ）図１の実施例では流水パイプ２は１本だけれども、
同様に流水パイプ２に平行に複数本の流水パイプ２等を設けても構わない。 ｉ）発電出力で「水を電気分解して水素と酸素の形で」
又は「回転させたフライホイールの形で」又は「バッテリー充電の形で」エネルギーを保存、運搬、利用することが考えられる。 ｊ）半潜水型フロート１の海面上に出た表面に太陽電池を貼ったり、水不足対策として雨水を集めて内部タンクに蓄えることを優先する場合も考えられる。

【０１９０】ｋ）第１発明の風力発電装置に電磁推進船の技術をほとんどそのまま利用することができる。 メガ・フロートで大規模に風力発電装置等を構成しても良い。 ｌ）磁束方向を交互に道向きにした理由は塩素ガスの発生を抑えるためである。 この事は電磁推進船にも応用することが考えられる。 ｍ）鳥の街突事故を防止できるという効果が図１の実施例に有る。 ｎ）風力発電時に流水パイプ２は鉛直方向に向き、風力発電装置の頂上部は『海坊主』みたいになっているが、
その内部にバラスト・タンク等を設けてバラスト・タンクの排水やバラストの移動などによって流水パイプ２の方向を水平方向に向けて電磁推進すれば、この風力発電装置は電磁推進船となり、自力航行が可能となる。 これは発電機とモーターの相互関係に似ている。 ｏ）波の影響を小さくするために巨大化することが考えられるが、どちらにしても波が高くなると発電効率は落ちる。

【０２００】図２に第２発明の流体発電装置、風力発電装置共通の実施例を示し、図３に図２の実施例の一部拡大図を示す。 図２の実施例では６は発電装置本体、７はプロペラ（鉛直方向が回転軸）、８は支柱、９は磁石、
１０はベアリング・ボール、１１はコイル、２０は円筒型ホール、１０５は出力端子である。 以下の通りそれぞれが前述した各構成要素に相当する。 ａ）発電装置本体６が前述した流速差形成手段に。 ｂ）円筒型ホール２０が前述した流体バイパス手段に。 ｃ）プロペラ７が前述したエネルギー変換手段に。 ｄ）「プロペラ７の外周部分、磁石９、ベアリング・ボール１０及びコイル１１等が構成する発電機」が前述した発電手段に。

【０２１０】発電装置本体６は飛行翼の様に流れる流体に流速差を形成して揚力を発生させる。 円筒型ホール２
０はその流体がその揚力によってバイパスさせられる経路となる。 プロペラ７はそのバイパスする流体によって回転させられる。 プロペラ７の外周部分は輪になっており、その輪、複数のベアリング・ボール１０及び発電装置本体６の円筒型ホール２０部がベアリング構造になっている。 そのベアリング構造、「プロペラ７の外周部に内蔵された複数の磁石９」及び「発電装置本体６の円筒型ホール２０部の外側に固定された複数のコイル１１」
が発電機を構成する。 図２で示す様に風が吹くと発電装置本体６を持ち上げる力が働くので、支柱８が大地から引き抜かれない様に支柱８を地中深く設置する必要が有る。

【０２２０】そこで、図４の実施例では発電装置本体６
を逆様にして風による力を下向きにしている。 但し、水平方向の風が強くなると支柱１０８や土台（図示せず）
に対する下向きの荷重は増加する。 図５の実施例では揚力等が互いに相殺する様に２つの発電装置本体６が反対向きに向き合って固定されている。 支柱２０８や土台（図示せず）に対する下向きの荷重は水平方向の風の強さに関係無く一定する。

【０２３０】図２、図４、図５の各実施例では各発電装置本体６は鉛直方向から見ると円形で水平方向なら風向きに関係無く発電できる。 各図面の左右方向の風だけを対象とするなら、各発電装置本体６は鉛直方向から見てほぼ四角でも構わないし、さらに、各発電装置本体６の形を図面垂直方向に長いほぼ四角で、複数の円筒型ホール２０等を図面垂直方向に一定間隔で並んでその発電装置本体６に設けても構わない。 また、図２、図４、図５
の各実施例では各断面は左右対称であるが、所定の風向きだけを重視したければ、左右非対称でも構わない。 各実施例ではプロペラ７は発電装置本体６の中に有るので、台風などの強風に対して安全である。 しかも、これらの実施例の場合、図３に示す通りプロペラ７の外周部がベアリング・ボール１０により発電装置本体６にしっかりと支持されており安全である。 図３でプロペラ７の外周部等が構成する発電機の回転によって生じる発電装置本体６に対する反作用を打ち消すために、円筒型ホール２０を長くし、「プロペラ７とピッチが逆なプロペラの外周部等が同様に構成する発電機」を「プロペラ７の外周部等が構成する発電機」と２段重ねにした構成にすることが考えられる。

【０２４０】図６に示す風力発電装置は第３発明の実施例である。 図６の実施例では１２は機体、１３はプロペラ、１４は繋留ケーブル、１５はケーブル繋留手段である。 以下の通りそれぞれが前述した各構成要素に相当する。 ａ）「外部の大気より軽い気体を充填し、浮揚する機体１２」が前述したフローティング手段に。 ｂ）「繋留ケーブル１４、ケーブル繋留手段１５及び機体１２側の繋留ケーブル１４の留金（図示せず）」が前述した繋留手段に。 ｃ）「機体１２内部に有る発電機」が前述した発電手段に。 ｄ）プロペラ１３が前述した羽根手段に。 ｅ）機体１２の尾翼が前述した方向制御手段に。 ｆ）送電線を兼ねる繋留ケーブル１４が前述した送電手段に。

【０２５０】その発電機の例としては「プロペラ１３が輪の回りに複数の羽根を固定したもので、その輪が機体１２のくびれた部分とベアリング構造になっており、その輪の内周面に複数の磁石が埋め込まれ、機体１２のくびれた部分の内部に複数のコイルが配置され、回転する上記磁石によって電圧が誘起される発電機」が有る。 そして、雷対策として機体１２外面、プロペラ１３は導電材料で構成され、送電線を兼ねる繋留ケーブル１４は同軸型で外側の導線はアースされている。 尚、軽い頑丈な機体１２を形成できるのであれば「外部の大気より軽い気体」の代わりに「外部より気圧を低くした空気」でも構わないし、「真空」でも構わない。 」

【０２６０】図７に示す第３発明の実施例では機体１６
を安定させるために風の強弱によって機体１６が上下動しない様に揚力を発生する翼１７が設けられ、翼１７等の揚力、機体１６の抗力および繋留ケーブル１４の張力が釣り合う様にしてある。 加えて、プロペラ１８、１９
等が２重反転プロペラを構成する。

【０２７０】

【先行技術】 ａ）特開平９−２４２６５８号 ｂ）特開平９−２５０４４４号 ｃ）特開平９−２７３４７３号 ｄ）特開平９−２８０１５５号 ｅ）特開平９−２８７５４９号 ｆ）特開平９−２９６７７４号 ｇ）特開平９−３０３２４８号 ｈ）特開平９−３１０６７５号 ｉ）特開平９−３１７６２６号 ｊ）特開平９−３２４７４０号

【図面の簡単な説明】

【図１】第１発明の１実施例の構成を示す構成図である。

【図２】第２発明の１実施例の構成を示す構成図である。

【図３】第２発明の構成要素の１実施例の構成を示す構成図である。

【図４〜図５】第２発明の実施例の構成を１つずつ示す構成図である。

【図６〜図７】第３発明の実施例の構成を１つずつ示す構成図である。

【符号の説明】

１ 半潜水型フロート ２ 流水パイプ ３ 磁束 ４ 電極 ５、１０５ 出力端子 ６ 発電装置本体 ７、１３ プロペラ ８、１０８、２０８、２０８０ 支柱 ９ 磁石 １０ ベアリング・ボール １４ 繋留ケーブル １５ ケーブル繋留手段 １７ 翼 ２０ 円筒型ホール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl. ⁶識別記号 ＦＩ Ｆ０３Ｄ 9/00 Ｆ０３Ｄ 9/00 Ｇ Ｆ０４Ｆ 3/00 Ｆ０４Ｆ 3/00 Ｚ Ｈ０２Ｋ 7/18 Ｈ０２Ｋ 7/18 Ａ