JP2012149560A - 蓄圧式発電設備および蓄圧式発電設備における高気密ゲート - Google Patents

Abstract

【課題】設備が大掛かりとなり、コストが高価となる。
【解決手段】この発明の蓄圧式発電設備１は、高圧空気貯留タンク兼洪水時遊水タンク２と、高圧空気通路管３と、タービン４と、雨水通路管５と、雨水受６と、流入ゲート７と、高気密ゲート８と、第１雨水流出管９と、第２雨水流出管１０と、流出ゲート１１と、を備えるものである。この結果、この発明の蓄圧式発電設備１は、設備を小型化することができ、コストを安価にすることができる。
【選択図】図１

Description

この発明は、夜間の余剰電力を利用して空気を蓄圧し、蓄圧した空気を利用して昼間発電する蓄圧式発電設備に関するものである。また、この発明は、前記の蓄圧式発電設備に適した高気密ゲートに関するものである。なお、この明細書、別紙の特許請求の範囲における「管」とは、高圧空気や雨水を通す通路を形成する部材であって、管部材そのものをはじめとして、タンクや建物などの構造物の一部からなるもの、雨水道や下水道などを含む。

蓄圧式発電設備は、従来からある（たとえば、特許文献１）。前記の従来の蓄圧式発電設備は、地下河川・雨水貯留施設等を上池とし、連絡水路で上池からの水を立て坑内の送水管へ導き、立て坑の下部の下池の貯水槽に貯蔵し、深夜電力・太陽光発電・風力発電等で製造した圧縮空気を送気管により下池の貯水槽に送気し、その空気容量と同量の水を貯水槽から送水管を通じて上池の地下河川・雨水貯留施設等に押し上げて気圧を保持し、電量が必要な時に下池の貯水槽に貯蔵した圧縮空気を地上のガスタービンに送気し燃焼し発電するものである。

かかる蓄圧式発電設備は、上池としての地下河川・雨水貯留施設等のほかに、下池としての貯水槽を必要とするので、設備が大掛かりとなり、コストが高価となる。

特開平８−２１２６２号公報

この発明が解決しようとする課題は、設備が大掛かりとなり、コストが高価となるという点にある。

この発明（請求項１にかかる発明）は、地下に設けられている高圧空気貯留タンク兼洪水時遊水タンクと、高圧空気貯留タンク兼洪水時遊水タンクに高圧空気通路管を介して接続されていて、夜間の余剰電力を利用して高圧空気を高圧空気貯留タンク兼洪水時遊水タンク中に貯留し、高圧空気貯留タンク兼洪水時遊水タンク中に貯留した高圧空気を利用して昼間発電するタービンと、高圧空気貯留タンク兼洪水時遊水タンクに雨水通路管を介して接続されている地上の雨水受と、雨水通路管の前記雨水受側に開閉可能に設けられている流入ゲートと、雨水通路管の高圧空気貯留タンク兼洪水時遊水タンク側に開閉可能に設けられている高気密ゲートと、雨水通路管の雨水受と流入ゲートとの間に接続されていて、通常の降雨時の雨水を河川や海に流出させる第１雨水流出管と、雨水通路管の高圧空気貯留タンク兼洪水時遊水タンクと流入ゲートとの間に接続されていて、洪水時の雨水を河川や海に流出させる第２雨水流出管と、第２雨水流出管の途中に開閉可能に設けられている流出ゲートと、を備え、流入ゲートが、通常時には、閉状態であって、通常時の雨水を雨水受から雨水通路管および第１雨水流出管を経て河川や海に流出させ、洪水時には、開状態であって、洪水時の雨水を雨水受から雨水通路管を経て高圧空気貯留タンク兼洪水時遊水タンク側に流入させ、高気密ゲートが、通常時には、閉状態であって、高圧空気を高圧空気貯留タンク兼洪水時遊水タンク中に貯留させ、洪水時には、開状態であって、洪水時の雨水を雨水受から雨水通路管および開状態の流入ゲートを経て高圧空気貯留タンク兼洪水時遊水タンク中に貯留させ、流出ゲートが、洪水時には、閉状態であって、洪水時の雨水を雨水受から雨水通路管および開状態の流入ゲートを経て高圧空気貯留タンク兼洪水時遊水タンク中に貯留させ、洪水終了時には、開状態であって、高圧空気貯留タンク兼洪水時遊水タンク中に貯留した洪水時の雨水を雨水通路管および第２雨水流出管を経て河川や海に流出させる、ことを特徴とする。

この発明（請求項２にかかる発明）は、前記の請求項１に記載の蓄圧式発電設備において、高気密ゲートが、雨水通路管に設けられている座部と、座部にスライド可能に設けられていて、雨水通路管を開閉する扉体と、扉体を開閉スライドさせるアクチュエータと、座部および扉体の高圧空気貯留タンク兼洪水時遊水タンク側を水密に保つ水密部と、を備える、ことを特徴とする。

この発明（請求項１にかかる発明）の蓄圧式発電設備は、前記の課題を解決するための手段により、通常においては、夜間の余剰電力を利用して高圧空気を高圧空気貯留タンク兼洪水時遊水タンク中に貯留し、高圧空気貯留タンク兼洪水時遊水タンク中に貯留した高圧空気を利用して昼間発電するものであり、また、洪水時においては、洪水時の雨水を高圧空気貯留タンク兼洪水時遊水タンク中に貯留して洪水からの被害を未然に防ぐものである。このように、この発明（請求項１にかかる発明）の蓄圧式発電設備は、洪水時以外には使用されていない地下雨水貯留施設や地下洪水時遊水施設などを、高圧空気を貯留するタンクとして利用して発電するものである。このために、この発明（請求項１にかかる発明）の蓄圧式発電設備は、地下雨水貯留施設や地下洪水時遊水施設など（上池）のみを必要とするので、上池としての地下河川・雨水貯留施設等のほかに下池としての貯水槽を必要とする前記の従来の蓄圧式発電設備と比較して、設備を小型化することができ、コストを安価にすることができる。

この発明（請求項２にかかる発明）の蓄圧式発電設備における高気密ゲートは、水密部により、座部および扉体の高圧空気貯留タンク兼洪水時遊水タンク側を水密に保つことができるので、座部および扉体の高圧空気貯留タンク兼洪水時遊水タンク側を気密に保つ構造と比較して、高圧空気貯留タンク兼洪水時遊水タンク中に貯留されている高圧空気が高圧空気貯留タンク兼洪水時遊水タンク中から雨水通路管側に漏れるのを確実に防止することができる。この結果、この発明（請求項２にかかる発明）の蓄圧式発電設備における高気密ゲートは、洪水防止施設の地下雨水貯留施設や地下洪水時遊水施設などを発電に確実にかつ有効に利用することができる。特に、この発明（請求項２にかかる発明）の蓄圧式発電設備における高気密ゲートは、前記の請求項１に記載の蓄圧式発電設備において、最適である。

図１は、この発明にかかる蓄圧式発電設備および蓄圧式発電設備における高気密ゲートの実施例を示す通常時の概略説明図である。 図２は、図１におけるＩＩ部の拡大概略説明図である。 図３は、洪水時の状態を示す概略説明図である。 図４は、図３におけるＩＶ部の拡大概略説明図である。

以下、この発明にかかる蓄圧式発電設備および蓄圧式発電設備における高気密ゲートの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

「構造の説明」
図１、図３中における符号「１」は、この実施例にかかる蓄圧式発電設備である。前記蓄圧式発電設備１は、高圧空気貯留タンク兼洪水時遊水タンク２と、高圧空気通路管３と、タービン４と、雨水通路管５と、雨水受６と、流入ゲート７と、高気密ゲート８と、第１雨水流出管９と、第２雨水流出管１０と、流出ゲート１１と、を備えるものである。

前記高圧空気貯留タンク兼洪水時遊水タンク２は、地下に設けられている新設もしくは既設の地下雨水貯留施設や地下洪水時遊水施設などである。前記高圧空気貯留タンク兼洪水時遊水タンク２は、高圧空気たとえば約１０〜５０気圧の高圧空気および雨水を貯留できる強度を有している構造物である。

前記タービン４は、地上に配置されている。前記タービン４には、電動・発電機（図示せず）が設けられている。前記タービン４は、前記高圧空気通路管３を介して前記高圧空気貯留タンク兼洪水時遊水タンク２に接続されている。前記タービン４は、夜間の余剰電力を利用して前記電動機により駆動されて空気を高圧にし、その高圧空気１２を前記高圧空気通路管３を介して前記高圧空気貯留タンク兼洪水時遊水タンク２中に貯留する（図１中の破線矢印を参照）。また、前記タービン４は、前記高圧空気貯留タンク兼洪水時遊水タンク２中に貯留した高圧空気１２を前記高圧空気通路管３を介して取り出して（図１中の一点鎖線矢印を参照）利用して回転されて前記発電機を駆動させて昼間発電する。

前記雨水受６は、地上に設けられているたとえば側溝である。前記雨水受６は、前記雨水通路管５を介して前記高圧空気貯留タンク兼洪水時遊水タンク２に接続されている。前記雨水受６は、雨水１３（図１、図３中の実線矢印を参照）を受けるものである。

前記流入ゲート７は、前記雨水通路管５の前記雨水受６側に開閉可能に設けられている。前記流入ゲート７は、遠隔操作により開閉される。前記流入ゲート７としては、バルブであっても良い。

前記高気密ゲート８は、前記雨水通路管５の前記高圧空気貯留タンク兼洪水時遊水タンク２側に開閉可能に設けられている。前記高気密ゲート８は、遠隔操作により開閉される。前記高気密ゲート８としては、バルブであっても良い。

前記第１雨水流出管９は、前記雨水通路管５の前記雨水受６と前記流入ゲート７との間に接続されている。前記第１雨水流出管９は、通常の降雨時の雨水１３を河川や海１４に流出させる。なお、図１、図３においては、河川のみ図示してある。

前記第２雨水流出管１０は、前記雨水通路管５の前記高圧空気貯留タンク兼洪水時遊水タンク２と前記流入ゲート７との間に接続されている。前記第２雨水流出管１０は、洪水時の雨水１３を河川や海１４に流出させるものである。

前記流出ゲート１１は、前記第２雨水流出管１０の途中に開閉可能に設けられている。前記流出ゲート１１は、遠隔操作により開閉される。前記流出ゲート１１としては、バルブであっても良い。

前記流入ゲート７は、通常時には、閉状態であって、通常時の雨水１３を前記雨水受６から前記雨水通路管５および前記第１雨水流出管９を経て河川や海１４に流出させる。前記流入ゲート７は、洪水時には、開状態であって、洪水時の雨水１３を前記雨水受６から前記雨水通路管５を経て前記高圧空気貯留タンク兼洪水時遊水タンク２側に流入させる。

前記高気密ゲート８は、通常時には、閉状態であって、高圧空気１２を前記高圧空気貯留タンク兼洪水時遊水タンク２中に貯留させる。前記高気密ゲート８は、洪水時には、開状態であって、洪水時の雨水１３を前記雨水受６から前記雨水通路管５および開状態の前記流入ゲート７を経て前記高圧空気貯留タンク兼洪水時遊水タンク２中に貯留させる。

前記流出ゲート１１は、洪水時には、閉状態であって、洪水時の雨水１３を前記雨水受６から前記雨水通路管５および開状態の前記流入ゲート７を経て前記高圧空気貯留タンク兼洪水時遊水タンク２中に貯留させる。前記流出ゲート１１は、洪水終了時には、開状態であって、前記高圧空気貯留タンク兼洪水時遊水タンク２中に貯留した洪水時の雨水１３を前記雨水通路管５および前記第２雨水流出管１０を経て河川や海１４に流出させる。

図１、図３において、符号「１５」は、地面を示す。同じく、符号「１６」は、地上に建設された建物（ビル）を示す。同じく、符号「１７」は、地上に植えられた植物（木）を示す。

前記高気密ゲート８は、図２、図４に示すように、座部１８と、扉体（弁体）１９と、アクチュエータ２０と、水密部２１と、を備えるものである。

前記座部１８は、前記雨水通路管５に設けられている。すなわち、前記座部１８は、雨水通路を形成する前記雨水通路管５の縁部に設けられている。前記座部１８は、平面をなしている。前記座部１８が設けられている前記雨水通路管５の一部は、前記高圧空気貯留タンク兼洪水時遊水タンク２と一体になっている。

前記扉体１９は、前記座部１８にスライド可能に設けられている。前記扉体１９は、前記雨水通路管５を開閉するものである。前記扉体１９の全周囲には、水密ゴム２２が設けられている。前記水密ゴム２２は、前記座部１８と前記扉体１９との間を水密に維持するものである。

前記アクチュエータ２０は、この例では、油圧シリンダである。前記アクチュエータ２０のシリンダ部は、前記高圧空気貯留タンク兼洪水時遊水タンク２に固定されている。前記アクチュエータ２０のロッドは、前記扉体１９に固定されている。前記アクチュエータ２０は、前記扉体１９を開閉スライドさせるものである。

前記水密部２１は、前記高圧空気貯留タンク兼洪水時遊水タンク２および前記雨水通路管５に、水密室２３を形成すると共に、給水管２４を給水ゲート（給水バルブ）２５を介して設ける。前記給水ゲート２５を開いて水２６を前記給水管２４を経て前記水密室２３中に供給する（図２中の実線矢印を参照）。これにより、前記水密部２１は、水２６により、前記座部１８および前記扉体１９の前記高圧空気貯留タンク兼洪水時遊水タンク２側を水密に保つものである。

「作用の説明」
この実施例にかかる蓄圧式発電設備１および蓄圧式発電設備１における高気密ゲート８は、以上のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。

通常時においては、図１、図２に示すように、流入ゲート７と高気密ゲート８を閉じる。高気密ゲート８は、アクチュエータ２０のロッドを伸ばして扉体１９を座部１８までスライドさせて雨水通路管５を閉じ、かつ、給水ゲート２５を開いて水２６を給水管２４を経て水密室２３中に供給して、水密部２１の座部１８および扉体１９の高圧空気貯留タンク兼洪水時遊水タンク２側を水２６により水密に保つ。なお、流出ゲート１１は、閉じていても良いし、開けておいても良い。

この通常時においては、夜間、余剰電力を利用して電動機によりタービン４を駆動させて空気を高圧にして、その高圧空気１２を高圧空気通路管３を介して高圧空気貯留タンク兼洪水時遊水タンク２中に貯留する（図１中の破線矢印を参照）。また、昼間、高圧空気貯留タンク兼洪水時遊水タンク２中に貯留した高圧空気１２を高圧空気通路管３を介して取り出して（図１中の一点鎖線矢印を参照）利用して、タービン４を回転させて発電機を駆動させて発電する。

また、通常の雨が降ると、その雨水１３は、雨水受６で受けられて、雨水通路管（流入ゲート７よりも上流側（雨水受６側）の雨水通路管）５、第１雨水流出管９を経て河川や海１４に流出される。

大雨が降って、洪水時においては、図３、図４に示すように、流入ゲート７と高気密ゲート８を開き、流出ゲート１１を閉じる。高気密ゲート８は、給水ゲート２５を閉じ、かつ、アクチュエータ２０のロッドを縮めて扉体１９を座部１８からスライドさせて雨水通路管５を開く。これにより、洪水時の雨水１３は、雨水受６で受けられて、雨水通路管５および開状態の流入ゲート７を経て高圧空気貯留タンク兼洪水時遊水タンク２中に貯留される。なお、高圧空気貯留タンク兼洪水時遊水タンク２中が雨水１３により満杯となれば、流出ゲート１１を開いて、雨水１３を開状態の流出ゲート１１および第２雨水流出管１０を経て河川や海１４に流出させる。

洪水が終了した時においては、流出ゲート１１を開いて、高圧空気貯留タンク兼洪水時遊水タンク２中に貯留した雨水１３を開状態の流出ゲート１１および第２雨水流出管１０を経て河川や海１４に流出させる。なお、この時、河川や海１４に流出させる雨水１３の量は、河川や海１４の水位に基づいて調整される。

「効果の説明」
この実施例にかかる蓄圧式発電設備１および蓄圧式発電設備１における高気密ゲート８は、以上のごとき構成および作用からなり、以下、その効果について説明する。

この実施例にかかる蓄圧式発電設備１は、通常においては、夜間の余剰電力を利用して高圧空気１２を高圧空気貯留タンク兼洪水時遊水タンク２中に貯留し、高圧空気貯留タンク兼洪水時遊水タンク２中に貯留した高圧空気１２を利用して昼間発電するものであり、また、洪水時においては、洪水時の雨水１３を高圧空気貯留タンク兼洪水時遊水タンク２中に貯留して洪水からの被害を未然に防ぐものである。このように、この実施例にかかる蓄圧式発電設備１は、洪水時以外には使用されていない地下雨水貯留施設や地下洪水時遊水施設などを、高圧空気１２を貯留するタンクとして利用して発電するものである。このために、この実施例にかかる蓄圧式発電設備１は、地下雨水貯留施設や地下洪水時遊水施設など（上池）のみを必要とするので、上池としての地下河川・雨水貯留施設等のほかに下池としての貯水槽を必要とする前記の従来の蓄圧式発電設備と比較して、設備を小型化することができ、コストを安価にすることができる。

この実施例にかかる蓄圧式発電設備１における高気密ゲート８は、水密部２１により、座部１８および扉体１９の高圧空気貯留タンク兼洪水時遊水タンク２側を水密に保つことができるので、座部１８および扉体１９の高圧空気貯留タンク兼洪水時遊水タンク２側を気密に保つ構造と比較して、高圧空気貯留タンク兼洪水時遊水タンク２中に貯留されている高圧空気１２が高圧空気貯留タンク兼洪水時遊水タンク２中から雨水通路管５側に漏れるのを確実に防止することができる。この結果、この実施例にかかる蓄圧式発電設備１における高気密ゲート８は、洪水防止施設の地下雨水貯留施設や地下洪水時遊水施設などを発電に確実にかつ有効に利用することができる。特に、この実施例にかかる蓄圧式発電設備１における高気密ゲート８は、前記の実施例にかかる蓄圧式発電設備１において、最適である。

１ 蓄圧式発電設備
２ 高圧空気貯留タンク兼洪水時遊水タンク
３ 高圧空気通路管
４ タービン
５ 雨水通路管
６ 雨水受
７ 流入ゲート
８ 高気密ゲート
９ 第１雨水流出管
１０ 第２雨水流出管
１１ 流出ゲート
１２ 高圧空気
１３ 雨水
１４ 河川や海
１５ 地面
１６ 建物（ビル）
１７ 植物（木）
１８ 座部
１９ 扉体
２０ アクチュエータ
２１ 水密部
２２ 水密ゴム
２３ 水密室
２４ 給水管
２５ 給水ゲート
２６ 水

Claims (2)

1. 夜間の余剰電力を利用して空気を蓄圧し、蓄圧した空気を利用して昼間発電する蓄圧式発電設備において、
   地下に設けられている高圧空気貯留タンク兼洪水時遊水タンクと、
   前記高圧空気貯留タンク兼洪水時遊水タンクに高圧空気通路管を介して接続されていて、夜間の余剰電力を利用して高圧空気を前記高圧空気貯留タンク兼洪水時遊水タンク中に貯留し、前記高圧空気貯留タンク兼洪水時遊水タンク中に貯留した高圧空気を利用して昼間発電するタービンと、
   前記高圧空気貯留タンク兼洪水時遊水タンクに雨水通路管を介して接続されている地上の雨水受と、
   前記雨水通路管の前記雨水受側に開閉可能に設けられている流入ゲートと、
   前記雨水通路管の前記高圧空気貯留タンク兼洪水時遊水タンク側に開閉可能に設けられている高気密ゲートと、
   前記雨水通路管の前記雨水受と前記流入ゲートとの間に接続されていて、通常の降雨時の雨水を河川や海に流出させる第１雨水流出管と、
   前記雨水通路管の前記高圧空気貯留タンク兼洪水時遊水タンクと前記流入ゲートとの間に接続されていて、洪水時の雨水を河川や海に流出させる第２雨水流出管と、
   前記第２雨水流出管の途中に開閉可能に設けられている流出ゲートと、
   を備え、
   前記流入ゲートは、通常時には、閉状態であって、通常時の雨水を前記雨水受から前記雨水通路管および前記第１雨水流出管を経て河川や海に流出させ、洪水時には、開状態であって、洪水時の雨水を前記雨水受から前記雨水通路管を経て前記高圧空気貯留タンク兼洪水時遊水タンク側に流入させ、
   前記高気密ゲートは、通常時には、閉状態であって、高圧空気を前記高圧空気貯留タンク兼洪水時遊水タンク中に貯留させ、洪水時には、開状態であって、洪水時の雨水を前記雨水受から前記雨水通路管および開状態の前記流入ゲートを経て前記高圧空気貯留タンク兼洪水時遊水タンク中に貯留させ、
   前記流出ゲートは、洪水時には、閉状態であって、洪水時の雨水を前記雨水受から前記雨水通路管および開状態の前記流入ゲートを経て前記高圧空気貯留タンク兼洪水時遊水タンク中に貯留させ、洪水終了時には、開状態であって、前記高圧空気貯留タンク兼洪水時遊水タンク中に貯留した洪水時の雨水を前記雨水通路管および前記第２雨水流出管を経て河川や海に流出させる、
   ことを特徴とする蓄圧式発電設備。
2. 前記の請求項１に記載の蓄圧式発電設備において、
   前記高気密ゲートは、
   前記雨水通路管に設けられている座部と、
   前記座部にスライド可能に設けられていて、前記雨水通路管を開閉する扉体と、
   前記扉体を開閉スライドさせるアクチュエータと、
   前記座部および前記扉体の前記高圧空気貯留タンク兼洪水時遊水タンク側を水密に保つ水密部と、
   を備える、ことを特徴とする蓄圧式発電設備における高気密ゲート。

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