JP2015183643A

JP2015183643A - Power generator and power transmission system

Info

Publication number: JP2015183643A
Application number: JP2014062561A
Authority: JP
Inventors: 宏一寺坂; Koichi Terasaka; 洋介松隈; Yosuke Matsukuma; 島田　直樹; Naoki Shimada; 直樹島田
Original assignee: Keio University; Sumitomo Chemical Co Ltd; Fukuoka University
Current assignee: Keio University; Sumitomo Chemical Co Ltd; Fukuoka University
Priority date: 2014-03-25
Filing date: 2014-03-25
Publication date: 2015-10-22

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To efficiently rotate a turbine by flow of a liquid which is generated by using a gas as a power source.SOLUTION: A power generator (1) according to one embodiment of the invention includes: a riser tube (23) filled with water; a gas injection port (25) for injecting a gas into the riser tube as air bubbles so that one-way flow is generated in the riser tube by air bubble flow formed in the riser tube; and a turbine (30) which is driven by water flow generated along with the air bubble flow.

Description

本発明は流体を利用する発電装置に関する。 The present invention relates to a power generation device using a fluid.

電力を蓄えるものとして、燃料電池、化学電池等の電池がある。また、余剰電力を蓄える大規模な施設として、ダムの揚水発電等がある。燃料電池等の電池は、小規模であるため任意の場所に設置しやすいが、発電量が小さい。一方、ダム等は、発電量が大きいが、設置可能な場所は山間部の河川周辺に限られる。 There are batteries, such as fuel cells and chemical cells, that store electric power. A large-scale facility that stores surplus electricity includes pumped-storage power generation for dams. Batteries such as fuel cells are small and easy to install in any place, but the amount of power generation is small. On the other hand, dams and the like generate a large amount of power, but they can be installed only in the vicinity of mountainous rivers.

また、使用したエネルギーの回収を図る技術として、特許文献１に記載の発電装置がある。特許文献１の技術では、散気管によって空気を水中に排出して水質浄化を行う水質浄化装置において、気泡の浮上によって発電装置のタービンを回転させる。 Moreover, there exists a power generation device of patent document 1 as a technique which aims at collection | recovery of used energy. In the technology of Patent Document 1, in a water purification device that purifies water quality by discharging air into the water through an air diffuser, the turbine of the power generation device is rotated by the rising of bubbles.

特開２０１１−００７１７４号公報（２０１１年１月１３日公開）JP 2011-007174 A (published January 13, 2011)

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、気泡がタービンを通過するため、気泡がタービン翼に不要な振動を生じさせる。そのため、タービンを回転させる効率が低いという問題がある。また、特許文献１に記載の技術では、上昇流と下降流とがタービン付近で混在する可能性があり、効率的にタービンを回転させることができない。 However, in the technique described in Patent Document 1, since the bubbles pass through the turbine, the bubbles cause unnecessary vibrations in the turbine blades. Therefore, there exists a problem that the efficiency which rotates a turbine is low. Moreover, in the technique described in Patent Document 1, the upflow and the downflow may be mixed in the vicinity of the turbine, and the turbine cannot be efficiently rotated.

本発明の一態様によれば、気体を動力源とする液体の流れによってタービンを効率的に回転させることができる。 According to one embodiment of the present invention, a turbine can be efficiently rotated by a liquid flow using gas as a power source.

本発明の一態様に係る発電装置は、液体で満たされた管と、上記管の中に形成される気泡流によって上記管の中に一方通行の流れが生じるように、上記管の中に気泡として気体を注入する気体注入部と、上記気泡流に伴って生じる上記液体の流れによって駆動されるタービンとを備えることを特徴としている。 The power generation device according to one aspect of the present invention includes a tube filled with a liquid and a bubble in the tube so that a one-way flow is generated in the tube by a bubble flow formed in the tube. And a turbine driven by the liquid flow generated in association with the bubble flow.

上記の構成によれば、上記管の中に気体を注入することにより、気泡流が形成される。気泡流は、連続して分布する液体と、分散された気泡とを含む２相流である。気泡流は、浮力によって上昇する速度がスラグ流等と比べて速い。そして、管の中では流路の断面積が限定されているため、気泡流によって上記管の中に一方通行の流れが生じる。そのため、発電装置は、効率よくタービンを回転させるための液体の流れを生じさせることができる。よって、発電装置は、効率よく発電を行うことができる。 According to said structure, a bubble flow is formed by inject | pouring gas into the said pipe | tube. The bubbly flow is a two-phase flow including a continuously distributed liquid and dispersed bubbles. The bubble flow is faster in buoyancy than the slag flow. And since the cross-sectional area of the flow path is limited in the pipe, a one-way flow is generated in the pipe by the bubble flow. Therefore, the power generator can generate a liquid flow for efficiently rotating the turbine. Therefore, the power generator can generate power efficiently.

また、上記タービンは、上記気泡が取り除かれた上記液体が流れる位置に配置される構成であってもよい。 The turbine may be arranged at a position where the liquid from which the bubbles are removed flows.

気泡はタービンに不要な振動を生じさせる。一方、上記の構成によれば、タービンは、気泡流ではなく液体の流れによって回転させられる。そのため、タービンを効率よく回転させることができる。 Air bubbles cause unwanted vibrations in the turbine. On the other hand, according to said structure, a turbine is rotated by the flow of a liquid instead of a bubble flow. Therefore, the turbine can be efficiently rotated.

また、上記タービンは、上記管の中の、上記気体注入部より下側に配置される構成であってもよい。 Moreover, the structure arrange | positioned below the said gas injection | pouring part in the said pipe | tube may be sufficient as the said turbine.

上記の構成によれば、気泡流は上方向に上昇するため、気体注入部より下側の流れには気泡が含まれない。そのため、タービンを効率よく回転させることができる。 According to said structure, since a bubble flow rises upwards, a bubble is not contained in the flow below a gas injection | pouring part. Therefore, the turbine can be efficiently rotated.

また、上記発電装置は、上記液体を貯める液体槽を備え、上記液体槽の中に上記管が配置されており、上記管の上端の開口は、上記液体の水面より下側である構成であってもよい。 Further, the power generation device includes a liquid tank for storing the liquid, the pipe is disposed in the liquid tank, and an opening at an upper end of the pipe is below the water surface of the liquid. May be.

上記の構成によれば、液体を貯えた液体槽の中に管を配置することで、液体が循環する流路を形成することができる。発電装置が簡単な構造になるので、発電装置の製造およびメンテナンスが容易である。 According to said structure, the flow path through which a liquid circulates can be formed by arrange | positioning a pipe | tube in the liquid tank which stored the liquid. Since the power generation device has a simple structure, the power generation device can be easily manufactured and maintained.

また、上記発電装置は、上記液体が循環可能な、上記液体で満たされた循環経路を有する液体槽を備え、上記管は、上記循環経路の一部を構成し、上記管の中に生じた一方通行の流れによって、上記液体が上記循環経路を循環する構成であってもよい。 The power generation apparatus includes a liquid tank having a circulation path filled with the liquid through which the liquid can circulate, and the pipe forms a part of the circulation path and is generated in the pipe. The liquid may circulate through the circulation path by a one-way flow.

上記の構成によれば、管の中に生じた一方通行の流れに押されるように、循環経路を液体が循環する。これにより、循環経路の液体の流れによってタービンを回転させることができる。 According to the above configuration, the liquid circulates in the circulation path so as to be pushed by the one-way flow generated in the pipe. Thereby, the turbine can be rotated by the flow of the liquid in the circulation path.

また、海または湖の中に上記管が配置されており、上記管の上端の開口は、上記液体の水面より下側である構成であってもよい。 Moreover, the said pipe | tube is arrange | positioned in the sea or a lake, and the structure which is below the water surface of the said liquid may be sufficient as opening of the upper end of the said pipe | tube.

上記の構成によれば、管を収容する液体槽を設ける必要がない。そのため、より大きな規模の発電装置を容易に製造することができる。 According to said structure, it is not necessary to provide the liquid tank which accommodates a pipe | tube. Therefore, a power generator having a larger scale can be easily manufactured.

また、上記管は、鉛直方向に沿って配置されており、上記気泡流は、上方向への流れである構成であってもよい。 Moreover, the said pipe | tube is arrange | positioned along the perpendicular direction and the structure which is a flow to the upward direction may be sufficient as the said bubble flow.

上記の構成によれば、気泡流は管に沿って鉛直方向に上昇するため、気泡流および液体の流れを速くすることができる。よって、発電装置は、効率よく発電を行うことができる。 According to the above configuration, since the bubble flow rises in the vertical direction along the pipe, the bubble flow and the liquid flow can be accelerated. Therefore, the power generator can generate power efficiently.

また、上記液体が上昇する流路の断面積より、上記液体が下降する流路の断面積は、大きい構成であってもよい。 Further, the cross-sectional area of the flow path where the liquid descends may be larger than the cross-sectional area of the flow path where the liquid rises.

上記の構成によれば、液体が下降する流路の断面積が大きいので、該流路を下降する液体の速度は、液体が上昇する流路における液体の速度よりも遅くなる。そのため、下降する液体に巻き込まれる気泡を少なくすることができる。 According to the above configuration, since the cross-sectional area of the flow path in which the liquid descends is large, the speed of the liquid descending the flow path is slower than the speed of the liquid in the flow path in which the liquid rises. Therefore, it is possible to reduce the number of bubbles entrained in the descending liquid.

また、上記タービンは、上記液体が下降する流路に配置されており、上記液体が下降する流路における上記タービンに対応する箇所の断面積より、上記液体が下降する流路における上記タービンの上流側の断面積は、大きい構成であってもよい。 The turbine is disposed in a flow path in which the liquid descends, and is upstream of the turbine in the flow path in which the liquid descends from a cross-sectional area of a portion corresponding to the turbine in the flow path in which the liquid descends. The side cross-sectional area may be large.

上記の構成によれば、タービンの上流側において液体の速度が遅いので気泡の巻き込みを防ぐことができる。さらに、タービンの位置においては、上流側より断面積が狭くなるため、液体の速度も速くなる。それゆえ、タービンの回転を速くすることができる。 According to said structure, since the speed of the liquid is slow in the upstream of a turbine, it can prevent entrainment of a bubble. Further, at the position of the turbine, the cross-sectional area is narrower than that on the upstream side, so that the liquid speed is also increased. Therefore, the rotation of the turbine can be accelerated.

また、上記発電装置は、圧縮された気体を貯める気体槽を備え、上記気体槽から上記気体注入部に上記圧縮された気体が供給される構成であってもよい。 The power generator may include a gas tank that stores compressed gas, and the compressed gas may be supplied from the gas tank to the gas injection unit.

上記の構成によれば、圧縮された気体の圧縮エネルギーとして、エネルギーを貯えておくことができる。そして、電力が必要な時に、圧縮された気体を使用することで、圧縮エネルギーを電気エネルギーに変換することができる。 According to said structure, energy can be stored as compression energy of the compressed gas. And when electric power is required, compressed energy can be converted into electrical energy by using compressed gas.

また、上記発電装置は、外部電力が不足していない期間に、上記外部電力を用いて圧縮された気体を作っておき、上記気体槽に上記圧縮された気体を貯める気体圧縮部を備え、上記外部電力が不足している期間に、上記気体槽に貯められている上記圧縮された気体を用いて発電を行い、外部の電力消費設備に電力を供給する構成であってもよい。 In addition, the power generation device includes a gas compression unit that creates a compressed gas using the external power during a period in which the external power is not insufficient, and stores the compressed gas in the gas tank, The configuration may be such that during the period when the external power is insufficient, power is generated using the compressed gas stored in the gas tank, and power is supplied to an external power consumption facility.

上記の構成によれば、余剰電力を圧縮された気体の圧縮エネルギーに変換して貯えることができる。そして、外部電力が不足したときでも、発電装置が発電する電力により、電力消費設備に電力を供給することができる。そのため、上記発電装置は、外部電力が停電したときのためのバックアップ電源として使用することができる。 According to said structure, surplus electric power can be converted into the compression energy of the compressed gas, and can be stored. And even when the external power is insufficient, the power can be supplied to the power consuming facility by the power generated by the power generation device. Therefore, the power generator can be used as a backup power source when external power fails.

また、本発明の一態様に係る送電システムは、上記発電装置を複数備える送電システムであって、複数の上記発電装置に対応して設けられる複数の電力消費設備と、外部電力を複数の上記電力消費設備に供給する送電網とを備え、複数の上記電力消費設備における消費電力が所定の閾値以上の場合、複数の上記発電装置は、発電した電力を対応する上記電力消費設備に供給し、複数の上記発電装置のうち電力が余った上記発電装置は、余った電力を上記送電網に供給する。 Further, a power transmission system according to one aspect of the present invention is a power transmission system including a plurality of the power generation devices, a plurality of power consuming facilities provided corresponding to the plurality of power generation devices, and a plurality of the above power A plurality of power generation devices that supply the generated power to the corresponding power consumption facility, and when the power consumption in the plurality of power consumption facilities is equal to or greater than a predetermined threshold, Of the power generators, the power generator with surplus power supplies the surplus power to the transmission network.

上記の構成によれば、複数の上記電力消費設備における消費電力が所定の閾値以上の場合、すなわち送電網の電源の負荷が大きい場合、複数の発電装置は、発電を行い、発電した電力を対応する上記電力消費設備に供給する。そして、電力が余った発電装置は、余った電力を送電網に供給する。送電網は、発電装置から受け取った電力を、他の発電装置に対応する消費電力（電力需要）がより大きい電力消費設備に電力を回すことができる。それゆえ、発電装置から受け取った電力に応じて、送電網の電源の負荷を減らすことができる。よって、送電網の電源の発電量（負荷）を一定値以下に保つことができる。 According to the above configuration, when the power consumption of the plurality of power consuming facilities is equal to or greater than a predetermined threshold, that is, when the power load of the power transmission network is large, the plurality of power generators generate power and handle the generated power. Supply to the power consumption equipment. Then, the power generator with surplus power supplies the surplus power to the power transmission network. The power transmission network can turn the electric power received from the power generation device to a power consumption facility with higher power consumption (power demand) corresponding to another power generation device. Therefore, it is possible to reduce the load on the power source of the power transmission network according to the power received from the power generation device. Therefore, the power generation amount (load) of the power source of the power transmission network can be kept below a certain value.

本発明の一態様によれば、効率よく発電を行うことができる。 According to one embodiment of the present invention, power generation can be performed efficiently.

本発明の一実施形態の発電装置の概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the electric power generating apparatus of one Embodiment of this invention. 上記発電装置のタービンの概略構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows schematic structure of the turbine of the said electric power generating apparatus. 本発明の他の実施形態の発電装置の概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the electric power generating apparatus of other embodiment of this invention. 本発明のさらに他の実施形態の発電装置の概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the electric power generating apparatus of further another embodiment of this invention. 図４におけるＡ−Ａ線に沿った断面図である。It is sectional drawing along the AA line in FIG. 本発明のさらに他の実施形態の発電装置の概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the electric power generating apparatus of further another embodiment of this invention. 本発明のさらに他の実施形態の電力供給システムの構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the electric power supply system of other embodiment of this invention. 上記電力供給システムの別の動作例を示す図である。It is a figure which shows another example of operation | movement of the said electric power supply system.

［実施形態１］
（発電装置の構成）
図１は、本実施形態の発電装置の概略構成を示す断面図である。発電装置１は、貯水槽１０、エアタンク１１、エアポンプ１２、圧力計１３、および発電機１４を備える。エアポンプ１２とエアタンク１１とは配管で接続され、該配管には流量調節バルブ１５が設けられている。圧力計１３は、エアタンク１１内の圧力を計測する。エアタンク１１と貯水槽１０とは別の配管で接続されている。該配管のエアタンク１１側には流量調節バルブ１６が設けられ、該配管の貯水槽１０側には逆止弁１７が設けられている。流量調節バルブ１６と逆止弁１７との間には、レギュレター１８が設けられている。 [Embodiment 1]
(Configuration of power generator)
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of the power generation device of the present embodiment. The power generation device 1 includes a water tank 10, an air tank 11, an air pump 12, a pressure gauge 13, and a generator 14. The air pump 12 and the air tank 11 are connected by a pipe, and a flow rate adjusting valve 15 is provided in the pipe. The pressure gauge 13 measures the pressure in the air tank 11. The air tank 11 and the water tank 10 are connected by a separate pipe. A flow rate adjusting valve 16 is provided on the air tank 11 side of the pipe, and a check valve 17 is provided on the water tank 10 side of the pipe. A regulator 18 is provided between the flow rate adjustment valve 16 and the check valve 17.

貯水槽１０（液体槽）は、液体（ここでは水）を貯める容器である。貯水槽１０は、上部水槽２１、下部水槽２２、上昇管２３、および下降管２４を備える。上部水槽２１および下部水槽２２は、直方体形状の容器であるが、任意の形状であってよい。特に液体の流れを阻害しないために、上部水槽２１および下部水槽２２は、上昇管２３および下降管２４を繋ぐ滑らかな形状（例えばＵ字型の円筒）であってもよい。上昇管２３および下降管２４は、その上端および下端が開口された円筒形状の管である。ただし、上昇管２３および下降管２４の断面形状は任意の形状であってよく、上昇管２３および下降管２４は、例えば断面形状が四角形または六角形の管であってもよい。上昇管２３および下降管２４は、流路が縦方向（鉛直方向）になるように配置されている。 The water storage tank 10 (liquid tank) is a container for storing a liquid (here, water). The water storage tank 10 includes an upper water tank 21, a lower water tank 22, an ascending pipe 23, and a descending pipe 24. The upper water tank 21 and the lower water tank 22 are rectangular parallelepiped containers, but may have any shape. In particular, the upper water tank 21 and the lower water tank 22 may have a smooth shape (for example, a U-shaped cylinder) that connects the ascending pipe 23 and the descending pipe 24 so as not to hinder the flow of liquid. The ascending pipe 23 and the descending pipe 24 are cylindrical pipes whose upper ends and lower ends are opened. However, the cross-sectional shapes of the ascending tube 23 and the descending tube 24 may be arbitrary shapes, and the ascending tube 23 and the descending tube 24 may be, for example, tubes having a square or hexagonal cross-sectional shape. The ascending pipe 23 and the descending pipe 24 are arranged so that the flow path is in the vertical direction (vertical direction).

上昇管２３の下端は下部水槽２２に繋がっており、上昇管２３の上端は上部水槽２１に繋がっている。また、下降管２４の下端は下部水槽２２に繋がっており、下降管２４の上端は上部水槽２１に繋がっている。これにより、上昇管２３、上部水槽２１、下降管２４、および下部水槽２２は、循環経路（流路）を形成している。貯水槽１０の中に貯められた水は、上昇管２３、上部水槽２１、下降管２４、および下部水槽２２の中を循環することができる。なお、上部水槽２１の上部（天井）は密閉されておらず、大気開放されている。水面は、上部水槽２１の天井より低い位置にある。上部水槽２１の一部、ならびに、上昇管２３、下降管２４、および下部水槽２２は、水で満たされている。 The lower end of the ascending pipe 23 is connected to the lower water tank 22, and the upper end of the ascending pipe 23 is connected to the upper water tank 21. Further, the lower end of the downcomer pipe 24 is connected to the lower water tank 22, and the upper end of the downcomer pipe 24 is connected to the upper water tank 21. Thereby, the rising pipe 23, the upper water tank 21, the down pipe 24, and the lower water tank 22 form a circulation path (flow path). The water stored in the water storage tank 10 can circulate in the ascending pipe 23, the upper water tank 21, the lowering pipe 24, and the lower water tank 22. In addition, the upper part (ceiling) of the upper water tank 21 is not sealed, but is open to the atmosphere. The water surface is at a position lower than the ceiling of the upper water tank 21. A part of the upper water tank 21 and the ascending pipe 23, the descending pipe 24, and the lower water tank 22 are filled with water.

上昇管２３の側面には気体注入口２５（気体注入部）が設けられている。エアタンク１１から貯水槽１０への配管は、気体注入口２５に接続されている。エアタンク１１の圧縮気体は、レギュレター１８で所定の圧力に減圧されて気体注入口２５に供給される。所定の圧力は、少なくとも気体注入口２５の位置の水圧より高ければよい。気体注入口２５は、上昇管２３の中に設けられるノズルであってもよい。 A gas injection port 25 (gas injection part) is provided on the side surface of the ascending pipe 23. A pipe from the air tank 11 to the water storage tank 10 is connected to the gas inlet 25. The compressed gas in the air tank 11 is reduced to a predetermined pressure by the regulator 18 and supplied to the gas inlet 25. The predetermined pressure may be higher than at least the water pressure at the position of the gas inlet 25. The gas inlet 25 may be a nozzle provided in the ascending pipe 23.

下降管２４の直径は、上昇管２３の直径よりも大きい。ここでは、下降管２４の直径は、上昇管２３の直径の２倍である。下降管２４の一部には、流路の直径を狭く制限する規制壁３６が設けられている。これにより、規制壁３６に対応する流路の最小の直径は、上昇管２３と同等の直径になっている。 The diameter of the down pipe 24 is larger than the diameter of the up pipe 23. Here, the diameter of the downcomer 24 is twice the diameter of the upcomer 23. A part of the downcomer 24 is provided with a regulating wall 36 that restricts the diameter of the flow path. Thereby, the minimum diameter of the flow path corresponding to the regulation wall 36 is the same as that of the rising pipe 23.

発電機１４は、タービン３０、タービン軸３３、および減速機３４を備える。タービン３０は、動翼３１と静翼３２とを備える。動翼３１は回転可能な翼であり、静翼３２は静止した（固定された）翼である。タービン３０は、複数段の動翼３１と複数段の静翼３２とを備えてもよい。静翼３２は、対応する動翼３１よりも上流側に配置される。なお、タービンとしては、例えば潮力発電または水力発電で使用されるような、任意の水力発電用タービンを使用することができる。 The generator 14 includes a turbine 30, a turbine shaft 33, and a speed reducer 34. The turbine 30 includes a moving blade 31 and a stationary blade 32. The moving blade 31 is a rotatable blade, and the stationary blade 32 is a stationary (fixed) blade. The turbine 30 may include a plurality of stages of moving blades 31 and a plurality of stages of stationary blades 32. The stationary blades 32 are arranged on the upstream side of the corresponding moving blades 31. In addition, as a turbine, arbitrary turbines for hydroelectric power generation, such as those used in tidal power generation or hydroelectric power generation, can be used.

タービン３０は、下降管２４の規制壁３６に対応する位置（流路の直径が最小になる位置）に配置される。静翼３２は、規制壁３６（または下降管２４）に対して固定される。タービン軸３３は動翼３１と共に回転する。減速機３４は、所定のギア比によって、タービン軸３３の回転を発電機１４の軸に伝達する。ここでは、発電機１４の軸はタービン軸３３よりも高回転で回転させられる。 The turbine 30 is disposed at a position corresponding to the restriction wall 36 of the downcomer pipe 24 (position where the diameter of the flow path is minimized). The stationary blade 32 is fixed to the restriction wall 36 (or the downcomer 24). The turbine shaft 33 rotates with the moving blade 31. The reduction gear 34 transmits the rotation of the turbine shaft 33 to the shaft of the generator 14 at a predetermined gear ratio. Here, the shaft of the generator 14 is rotated at a higher speed than the turbine shaft 33.

なお、タービン軸３３は、複数箇所に設けられた軸受け（図示せず）で支持されている。 The turbine shaft 33 is supported by bearings (not shown) provided at a plurality of locations.

なお、上部水槽２１と下部水槽２２との間に、複数の上昇管２３、および／または、複数の下降管２４を設けてもよい。 A plurality of risers 23 and / or a plurality of downfalls 24 may be provided between the upper water tank 21 and the lower water tank 22.

上昇管２３および下降管２４を例えば斜めに配置してもよいが、鉛直方向に配置した方が効率がよい。 The ascending pipe 23 and the descending pipe 24 may be arranged obliquely, for example, but it is more efficient to arrange them in the vertical direction.

（発電装置の寸法の一例）
以下に、発電装置１の各部の寸法の一例を説明する。ただし、以下の寸法はあくまで一例であって、これに限定されない。 (Example of dimensions of power generator)
Below, an example of the dimension of each part of the electric power generating apparatus 1 is demonstrated. However, the following dimensions are merely examples, and are not limited thereto.

下部水槽２２の底面から上部水槽２１の水面までの高さは、例えば５ｍである。上昇管２３の内径は、１０ｃｍ以上であることが好ましく、例えば２３ｃｍである。下降管２４の内径は、２０ｃｍ以上であることが好ましく、例えば４６ｃｍである。上昇管２３および下降管２４の長さは、２ｍ以上であることが好ましく、例えば３ｍである。気体注入口２５は、上昇管２３の上端および下端から０．５ｍ以上離して配置されてもよい。 The height from the bottom surface of the lower water tank 22 to the water surface of the upper water tank 21 is, for example, 5 m. The inner diameter of the riser 23 is preferably 10 cm or more, for example 23 cm. The inner diameter of the downcomer 24 is preferably 20 cm or more, for example 46 cm. The length of the ascending pipe 23 and the descending pipe 24 is preferably 2 m or more, for example 3 m. The gas inlet 25 may be arranged at a distance of 0.5 m or more from the upper end and the lower end of the rising pipe 23.

管による圧力損失（摩擦損失）を低減するためには、流路の内径は大きい方がよい。例えば、上昇管２３の内径は５０ｃｍ以上、下降管２４の内径は１ｍ以上としてもよい。この場合、上昇管２３に一方通行の流れを生じさせるために、例えば、上昇管２３および下降管２４の長さは２０ｍ以上としてもよい。 In order to reduce the pressure loss (friction loss) due to the tube, the inner diameter of the flow path should be larger. For example, the inner diameter of the ascending pipe 23 may be 50 cm or more, and the inner diameter of the descending pipe 24 may be 1 m or more. In this case, in order to generate a one-way flow in the ascending pipe 23, for example, the length of the ascending pipe 23 and the descending pipe 24 may be 20 m or more.

この貯水槽１０は、地上に構築してもよいし、地面を掘削することによって地下に構築してもよい。 This water tank 10 may be constructed on the ground, or may be constructed underground by excavating the ground.

（発電装置のエネルギー蓄積動作）
発電装置１は、外部電源で駆動されるエアポンプ１２（気体圧縮部）によって、圧縮された気体（圧縮気体）をエアタンク１１（気体槽）に貯める。エアポンプ１２は、ここでは空気を圧縮する。エアポンプ１２の動作は、電力消費の少ない期間（例えば夜間）に余剰電力を用いて行う。すなわち、発電装置１は、余剰電力のエネルギーを圧縮気体のエネルギーとして蓄える。圧縮された気体は、気体のままエアタンク１１内に貯められる。 (Energy storage operation of power generation equipment)
The power generation device 1 stores compressed gas (compressed gas) in an air tank 11 (gas tank) by an air pump 12 (gas compression unit) driven by an external power source. Here, the air pump 12 compresses air. The operation of the air pump 12 is performed using surplus power during a period of low power consumption (for example, at night). That is, the power generator 1 stores the energy of surplus power as compressed gas energy. The compressed gas is stored in the air tank 11 as a gas.

圧縮気体が貯水槽１０の水中に送り出されるように、エアタンク１１に蓄えられる圧縮気体の圧力は、気体注入口２５のレベルにおける水圧より大きい必要がある。例えば気体注入口２５の位置が水面下３ｍであれば、エアタンク１１内の圧縮気体の圧力は、０．１３ＭＰａより大きい必要がある。なお、エアタンク１１に蓄えられる圧縮気体の圧力は、１ＭＰａ未満であることが好ましい。圧力が１ＭＰａ未満であれば、エアタンク１１の耐圧構造を簡易なものとすることができる。なお、圧縮気体の圧力は１ＭＰａ以上であってもよい。 The pressure of the compressed gas stored in the air tank 11 needs to be higher than the water pressure at the level of the gas inlet 25 so that the compressed gas is sent out into the water of the water tank 10. For example, if the position of the gas inlet 25 is 3 m below the water surface, the pressure of the compressed gas in the air tank 11 needs to be larger than 0.13 MPa. Note that the pressure of the compressed gas stored in the air tank 11 is preferably less than 1 MPa. If the pressure is less than 1 MPa, the pressure-resistant structure of the air tank 11 can be simplified. Note that the pressure of the compressed gas may be 1 MPa or more.

エアポンプ１２からエアタンク１１への気体の注入は、流量調節バルブ１５によって制御される。一方、エアタンク１１から貯水槽１０への気体の注入は、流量調節バルブ１６によって制御される。逆止弁１７は、エアタンク１１から貯水槽１０への流体だけを通過させ、貯水槽１０からエアタンク１１に水が逆流することを防ぐ。 Injection of gas from the air pump 12 to the air tank 11 is controlled by a flow rate adjustment valve 15. On the other hand, gas injection from the air tank 11 to the water storage tank 10 is controlled by a flow rate adjusting valve 16. The check valve 17 allows only fluid from the air tank 11 to the water tank 10 to pass therethrough and prevents water from flowing back from the water tank 10 to the air tank 11.

なお、エアポンプ１２、流量調節バルブ１５、および流量調節バルブ１６の動作制御は、利用者の指示に基づいて制御部（図示せず）によって行われてもよいし、所定のタイミングまたは条件に基づいて制御部によって自動で行われてもよい。 The operation control of the air pump 12, the flow rate adjusting valve 15, and the flow rate adjusting valve 16 may be performed by a control unit (not shown) based on a user instruction, or based on a predetermined timing or condition. It may be performed automatically by the control unit.

（発電装置の発電動作）
発電装置１は、発電を行うとき、エアタンク１１の圧縮気体を気体注入口２５から上昇管２３内に気体を連続的に注入する。上昇管２３に注入された気体は、水中で分散された気泡となって上昇管２３の中を上昇していく。気泡の上昇により、上昇管２３の中の水も上昇する。これにより、上昇管２３の中に上向きの気泡流が形成される。なお図面の矢印は液体の流れの方向を示す。 (Power generation operation of the power generator)
When generating power, the power generation device 1 continuously injects the compressed gas in the air tank 11 from the gas injection port 25 into the ascending pipe 23. The gas injected into the ascending pipe 23 rises through the ascending pipe 23 as bubbles dispersed in water. As the bubbles rise, the water in the riser 23 also rises. Thereby, an upward bubble flow is formed in the ascending pipe 23. In addition, the arrow of drawing shows the direction of the flow of a liquid.

気泡流（バブル流）は、連続した液体（連続相）と、その中に分散された気泡（分散相）とからなる気液２相流である。また、気泡流では、個々の気泡の直径は上昇管２３の直径の６０％未満である。これを体積比に換算すると、気泡流全体（気体＋液体）に対する気泡の体積の割合は約３６％未満となる。気泡の直径（または割合）がこの上限を超えると、気泡が分散されずに固まって上昇するスラグ流が形成される。スラグ流は気泡流よりも流速（上昇速度）が遅くなるので、発電効率のためには気泡流が形成されることが重要である。それゆえ、発電装置１では、上昇管２３の中に気泡流が形成されるように、上昇管２３に注入する気体の量が調節される。気泡は、上昇管２３の断面全体に分散されるよう、供給されることが好ましい。 The bubble flow (bubble flow) is a gas-liquid two-phase flow composed of a continuous liquid (continuous phase) and bubbles (dispersed phase) dispersed therein. In the bubble flow, the diameter of each bubble is less than 60% of the diameter of the riser 23. When this is converted into a volume ratio, the ratio of the volume of bubbles to the entire bubble flow (gas + liquid) is less than about 36%. When the diameter (or ratio) of the bubbles exceeds this upper limit, a slug flow is formed in which the bubbles are solidified without being dispersed. Since the slag flow has a lower flow velocity (rising speed) than the bubble flow, it is important that the bubble flow is formed for power generation efficiency. Therefore, in the power generation device 1, the amount of gas injected into the ascending pipe 23 is adjusted so that a bubble flow is formed in the ascending pipe 23. The bubbles are preferably supplied so that they are dispersed throughout the cross section of the riser 23.

上昇管２３内の気体注入口２５より上部に生じた気泡流は、上昇管２３の気体注入口２５より下部の水を上へ引き込み、上昇管２３の全体に一方通行の流れを作る。上部水槽２１において、気泡は、水面上の大気中に放出される。一方、上昇管２３からの気泡流に押されるように、上部水槽２１の水は下降管２４に向かって流れる。下降管２４においては水は下向きに一方通行で流れる。気泡は上部水槽２１において水の外に放出されているので、下降管２４の中の水は気泡を含まない。水は、下降管２４から下部水槽２２に流れ込み、下部水槽２２から再び上昇管２３に流れ込む。この結果、貯水槽１０の水は、上昇管２３、上部水槽２１、下降管２４、下部水槽２２の順に循環する。 The bubble flow generated above the gas inlet 25 in the ascending pipe 23 draws water below the gas inlet 25 of the ascending pipe 23 upward, and creates a one-way flow in the entire ascending pipe 23. In the upper water tank 21, the bubbles are released into the atmosphere above the water surface. On the other hand, the water in the upper water tank 21 flows toward the descending pipe 24 so as to be pushed by the bubble flow from the ascending pipe 23. In the downcomer 24, the water flows downward in one way. Since the bubbles are discharged out of the water in the upper water tank 21, the water in the downcomer 24 does not contain bubbles. Water flows from the downcomer 24 into the lower water tank 22 and from the lower water tank 22 into the ascending pipe 23 again. As a result, the water in the water storage tank 10 circulates in the order of the rising pipe 23, the upper water tank 21, the lowering pipe 24, and the lower water tank 22.

下降管２４を下向きに流れる水は、タービン３０の静翼３２によって整流され、動翼３１を回転させる。動翼３１の回転はタービン軸３３および減速機３４を介して発電機１４に伝達される。この結果、発電機１４は発電を行う。すなわち、気体注入口２５から水中に放出された気泡が貯水槽１０に循環する液体の流れを作る。気泡が液体から除去された後、気泡を含まない液体の流れ（運動エネルギー）によって、発電装置１は発電を行う。そのため、発電装置１は、気泡によってタービン３０に不要な振動を生じさせることを防ぐことができる。それゆえ、発電装置１は、効率よく発電を行うことができる。 The water flowing downward through the downcomer 24 is rectified by the stationary blade 32 of the turbine 30 and rotates the moving blade 31. The rotation of the moving blade 31 is transmitted to the generator 14 via the turbine shaft 33 and the speed reducer 34. As a result, the generator 14 generates power. That is, bubbles released from the gas inlet 25 into the water create a liquid flow that circulates in the water storage tank 10. After the bubbles are removed from the liquid, the power generation apparatus 1 generates power by the flow of liquid (kinetic energy) that does not include the bubbles. Therefore, the power generation device 1 can prevent unnecessary vibrations from being generated in the turbine 30 due to bubbles. Therefore, the power generation device 1 can generate power efficiently.

ここで、上昇管２３において、気泡は、約１［ｍ／ｓ］で上昇する。下降管２４の直径は上昇管２３の直径の２倍であるので、下降管２４における流速は、上昇管２３の１／４の約０．２５［ｍ／ｓ］になる。下降管２４での下向きの流れが０．３［ｍ／ｓ］以下であれば、気泡は、下向きの流れに巻き込まれることなく、水面上に上がっていく。そのため、下降管２４は、上部水槽２１と接続される箇所において、上昇管２３より流路の直径が広い（好ましくは上昇管２３の直径の２倍以上である）構成とすることができる。また、下降管２４の直径を広くすれば、水流の圧力損失（摩擦損失）を小さくすることができる。 Here, in the riser 23, the bubbles rise at about 1 [m / s]. Since the diameter of the downcomer 24 is twice the diameter of the riser 23, the flow velocity in the downcomer 24 is about 0.25 [m / s], which is ¼ of the riser 23. If the downward flow in the downcomer 24 is 0.3 [m / s] or less, the bubbles rise above the water surface without being involved in the downward flow. Therefore, the downcomer 24 can be configured such that the diameter of the channel is wider than that of the riser 23 (preferably twice or more than the diameter of the riser 23) at the location connected to the upper water tank 21. Moreover, if the diameter of the downcomer pipe 24 is increased, the pressure loss (friction loss) of the water flow can be reduced.

一方で、タービン３０の位置での流速が遅いと、発電効率は低下する。そのため本実施形態では、タービン３０に対応する位置に規制壁３６を設け、流路の直径を部分的に狭くしている。規制壁３６に囲まれた部分では、流路の直径は上昇管２３と同等である。規制壁３６に囲まれた部分の流速は、約１［ｍ／ｓ］になる。それゆえ、タービン３０の動翼３１は、約１［ｍ／ｓ］の水流によって回転させられる。 On the other hand, when the flow velocity at the position of the turbine 30 is slow, the power generation efficiency is lowered. Therefore, in the present embodiment, the restriction wall 36 is provided at a position corresponding to the turbine 30 to partially narrow the diameter of the flow path. In the portion surrounded by the restriction wall 36, the diameter of the flow path is equal to that of the riser 23. The flow velocity in the portion surrounded by the regulation wall 36 is about 1 [m / s]. Therefore, the rotor blade 31 of the turbine 30 is rotated by a water flow of about 1 [m / s].

図２は、タービン３０の概略構成を示す斜視図である。静翼３２は、固定された６枚の翼を有する。動翼３１は、回転可能な３枚の翼を有する。静翼３２で水流が斜め方向に変えられ、変えられた水流を受けるように、動翼３１の翼が配置されている。動翼３１の各翼は、湾曲した扇形であり、平面視でタービン軸を中心に約１２０度に広がっている。動翼３１の各翼が水流を受ける面積が大きいほど、動翼３１は効率よく回転させられる。 FIG. 2 is a perspective view illustrating a schematic configuration of the turbine 30. The stationary blade 32 has six fixed blades. The moving blade 31 has three rotatable blades. The blades of the moving blades 31 are arranged so that the water flow is changed in an oblique direction by the stationary blades 32 and the changed water flow is received. Each blade of the moving blade 31 has a curved sector shape, and spreads about 120 degrees around the turbine axis in plan view. The larger the area where each blade of the rotor blade 31 receives the water flow, the more efficiently the rotor blade 31 is rotated.

一般に、気体の流れによってタービンを回転させる発電装置では、高圧（例えば１００ＭＰａ）の気体の流れが必要になる。このような高圧の気体を扱うためには、容器の耐圧性を十分に確保するための構造が必要になる。 In general, in a power generation device that rotates a turbine by a gas flow, a high-pressure (for example, 100 MPa) gas flow is required. In order to handle such a high-pressure gas, a structure for sufficiently ensuring the pressure resistance of the container is required.

本実施形態では、上昇管２３に気体を注入することにより、循環経路の一部を構成する上昇管２３の中に一方通行の気泡流を生じさせる。これにより、気泡流は、循環経路に沿って循環する水の流れを生じさせる。水流は循環経路に沿って一方向に流れるので、水流が一方向に流れる箇所にタービンを配置することができる。また、気泡流によって生じた水流の運動エネルギーをタービンに効率よく伝達することができる。 In the present embodiment, by injecting gas into the ascending pipe 23, a one-way bubble flow is generated in the ascending pipe 23 constituting a part of the circulation path. Thereby, the bubble flow generates a flow of water circulating along the circulation path. Since the water flow flows in one direction along the circulation path, the turbine can be arranged at a location where the water flow flows in one direction. Further, the kinetic energy of the water flow generated by the bubble flow can be efficiently transmitted to the turbine.

このように、本実施形態では、貯水槽１０において圧縮気体のエネルギーを水流の運動エネルギーに効率的に変換する。気体の質量は水に対して非常に小さいため、上部水槽２１から大気に放出される気体（気泡）の運動エネルギーは、水流の運動エネルギーに対して非常に小さい。そのため、圧縮気体のエネルギーを高効率で水流の運動エネルギーに変換することができる。そして、水流の運動エネルギーによってタービン３０を回転させることができる。本実施形態の発電装置１は、比較的低圧（１０ＭＰａ未満、好ましくは１ＭＰａ未満）の圧縮気体に蓄えられた圧縮エネルギーを用いて、効率よく発電を行うことができる。そのため、高圧の気体を扱う装置に比べて、容易に発電装置１を製造することができる。また、蓄積されるエネルギーは気体の圧縮エネルギーであるため、エネルギーを蓄積する構成（エアタンク）も簡易である。そのため、発電装置１は、災害等に強く、メンテナンスも容易である。 Thus, in this embodiment, in the water tank 10, the energy of compressed gas is efficiently converted into the kinetic energy of a water flow. Since the mass of the gas is very small with respect to water, the kinetic energy of the gas (bubbles) released from the upper tank 21 to the atmosphere is very small with respect to the kinetic energy of the water flow. Therefore, the energy of the compressed gas can be converted into the kinetic energy of the water stream with high efficiency. The turbine 30 can be rotated by the kinetic energy of the water flow. The power generation apparatus 1 of the present embodiment can efficiently generate power using compressed energy stored in a compressed gas having a relatively low pressure (less than 10 MPa, preferably less than 1 MPa). Therefore, compared with the apparatus which handles high pressure gas, the electric power generating apparatus 1 can be manufactured easily. Further, since the stored energy is gas compression energy, the configuration for storing energy (air tank) is also simple. Therefore, the power generator 1 is resistant to disasters and is easy to maintain.

なお、液体中に気体を吹き込んで化学反応を促進する気泡塔に、本実施形態の発電装置を適用することもできる。この場合、貯水槽１０が気泡塔の役割を果たす。 Note that the power generation apparatus of the present embodiment can also be applied to a bubble column that promotes a chemical reaction by blowing a gas into a liquid. In this case, the water storage tank 10 serves as a bubble column.

なお、圧縮気体として、別の目的で圧縮され保存されている気体を用いてもよい。例えば、天然ガス等を貯蓄しているガスタンクの可燃性気体（天然ガス）を、燃焼等に使用する前に貯水槽に注入することで、圧縮エネルギーを運動エネルギー（さらには電気エネルギー）に変換してもよい。この場合、水面上に放出された可燃性気体は、貯水槽を出た後、別の配管を介して燃焼設備（火力発電設備または暖房設備）または他の施設（工場または家庭）に供給される。なお、貯水槽の水面上は大気圧ではなく、それより高い圧力が加えられている。 In addition, you may use the gas compressed and preserve | saved for another purpose as compressed gas. For example, by injecting combustible gas (natural gas) from a gas tank that stores natural gas into a water tank before using it for combustion, etc., the compression energy is converted into kinetic energy (and electrical energy). May be. In this case, the combustible gas released onto the water surface is supplied to the combustion facility (thermal power generation facility or heating facility) or other facility (factory or home) via another pipe after leaving the water tank. . It should be noted that a higher pressure is applied on the water surface of the water tank than the atmospheric pressure.

［実施形態２］
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上述の実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。本実施形態では、タービンを配置する位置が実施形態１とは異なる。 [Embodiment 2]
Another embodiment of the present invention will be described below. For convenience of explanation, members having the same functions as those described in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. In the present embodiment, the position where the turbine is arranged is different from that in the first embodiment.

（発電装置の構成）
図３は、本実施形態の発電装置の概略構成を示す断面図である。発電装置２は、貯水槽４０、エアタンク１１、エアポンプ１２、圧力計１３、および発電機１４を備える。 (Configuration of power generator)
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of the power generation device of the present embodiment. The power generation device 2 includes a water storage tank 40, an air tank 11, an air pump 12, a pressure gauge 13, and a generator 14.

貯水槽４０は、実施形態１と同様に、上部水槽２１、下部水槽２２、上昇管２３、および下降管２４を備える。 Similar to the first embodiment, the water storage tank 40 includes an upper water tank 21, a lower water tank 22, an ascending pipe 23, and a descending pipe 24.

本実施形態では、タービン３０は、上昇管２３における気体注入口２５より下側の位置に配置される。静翼３２は、上昇管２３に対して固定される。また、タービン軸３３は下部水槽２２の下側に配置される発電機１４の方向に延びている。 In the present embodiment, the turbine 30 is disposed at a position below the gas inlet 25 in the ascending pipe 23. The stationary blade 32 is fixed with respect to the rising pipe 23. Further, the turbine shaft 33 extends in the direction of the generator 14 disposed below the lower water tank 22.

上昇管２３において気体注入口２５より上側に生じる上向きの気泡流は、上昇管２３の中全体に一方通行の水流（液体の流れ）を生じさせる。上昇管２３の内径は一定であるため、上昇管２３の下部に配置されたタービン３０の位置においても、気泡流とほぼ同じ流速の水流が生じる。そのため、タービン３０は、上昇管２３に生じた一方通行の水流によって効率よく回転させられる。 The upward bubble flow generated above the gas inlet 25 in the rising pipe 23 generates a one-way water flow (liquid flow) in the entire rising pipe 23. Since the inner diameter of the ascending pipe 23 is constant, a water flow having substantially the same flow velocity as that of the bubble flow is generated even at the position of the turbine 30 disposed below the ascending pipe 23. Therefore, the turbine 30 is efficiently rotated by the one-way water flow generated in the ascending pipe 23.

本実施形態では、下降管２４にその内径を狭くする規制壁を設ける必要がないため、貯水槽４０を循環する水流の抵抗を小さくすることができる。また、気泡流が生じる上昇管２３の中にタービン３０が配置されているため、タービン３０周囲の水流の乱れが少ない。それゆえ、発電装置２は、蓄積された圧縮気体を用いて効率よく発電を行うことができる。 In this embodiment, since it is not necessary to provide the downcomer 24 with a regulating wall that narrows its inner diameter, the resistance of the water flow circulating in the water storage tank 40 can be reduced. Further, since the turbine 30 is disposed in the ascending pipe 23 in which the bubble flow is generated, the disturbance of the water flow around the turbine 30 is small. Therefore, the power generator 2 can efficiently generate power using the accumulated compressed gas.

［実施形態３］
本発明のさらに他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上述の実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。本実施形態では、複数の上昇管が１つの容器（プール）に配置される。 [Embodiment 3]
Still another embodiment of the present invention will be described below. For convenience of explanation, members having the same functions as those described in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. In the present embodiment, a plurality of ascending pipes are arranged in one container (pool).

（発電装置の構成）
図４は、本実施形態の発電装置の概略構成を示す平面図である。図５は、図４におけるＡ−Ａ線に沿った断面図である。発電装置３は、貯水槽５０、エアタンク１１、エアポンプ１２、および複数の発電機１４を備える。ここではレギュレターおよび圧力計等の記載を省略している。 (Configuration of power generator)
FIG. 4 is a plan view showing a schematic configuration of the power generation device of the present embodiment. FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. The power generation device 3 includes a water storage tank 50, an air tank 11, an air pump 12, and a plurality of generators 14. Here, descriptions of regulators, pressure gauges, etc. are omitted.

貯水槽５０は、液体（ここでは水）を貯める矩形の容器（プール）である。貯水槽５０の天井は大気開放されている。貯水槽５０は所定のレベルまで水で満たされている。なお、例えば貯水槽５０は地面Ｇを掘削して形成した穴に設けられる。ここでは、エアポンプ１２は地上に設けられ、エアタンク１１は、地中に設けられている。 The water storage tank 50 is a rectangular container (pool) that stores a liquid (here, water). The ceiling of the water storage tank 50 is open to the atmosphere. The water reservoir 50 is filled with water to a predetermined level. For example, the water storage tank 50 is provided in a hole formed by excavating the ground G. Here, the air pump 12 is provided on the ground, and the air tank 11 is provided in the ground.

貯水槽５０は、貯水槽５０内に柱および梁（ともに図示せず）で固定された複数の上昇管２３を備える。上昇管２３は円筒形の筒であるが、形状はこれに限らない。上昇管２３の上端および下端は開放されている。上昇管２３の上端は、水面より下に位置する。 The water storage tank 50 includes a plurality of ascending pipes 23 fixed in the water storage tank 50 by columns and beams (both not shown). The rising pipe 23 is a cylindrical tube, but the shape is not limited to this. The upper end and the lower end of the rising pipe 23 are open. The upper end of the rising pipe 23 is located below the water surface.

図では４×４（＝１６個）の上昇管２３を描いているが、貯水槽５０は、１０×１０（＝１００個）の上昇管２３を備えてもよい。上昇管２３の数は所望の発電量に応じて決定することができる。 Although the figure shows 4 × 4 (= 16) risers 23, the water storage tank 50 may include 10 × 10 (= 100) risers 23. The number of ascending pipes 23 can be determined according to a desired power generation amount.

例えば、上昇管２３の内径は５０ｃｍ、上昇管２３の長さは３０ｍとしてもよいが、これに限定されない。 For example, the inner diameter of the rising pipe 23 may be 50 cm, and the length of the rising pipe 23 may be 30 m, but is not limited thereto.

上昇管２３の側面には気体注入口２５が設けられている。エアタンク１１から貯水槽５０への配管は、各上昇管２３の気体注入口２５に接続されている。エアタンク１１の圧縮気体は、レギュレターで所定の圧力に減圧されて各上昇管２３の気体注入口２５に供給される。なお、流量調節バルブが上昇管２３毎に設けられ、上昇管２３への気体の注入は、上昇管２３毎に独立して制御可能であってもよい。気体を注入する上昇管２３の数を調節することにより、発電量を調節することができる。 A gas inlet 25 is provided on the side surface of the riser 23. The piping from the air tank 11 to the water storage tank 50 is connected to the gas inlet 25 of each rising pipe 23. The compressed gas in the air tank 11 is depressurized to a predetermined pressure by a regulator and supplied to the gas inlet 25 of each riser 23. Note that a flow rate adjusting valve may be provided for each riser pipe 23, and gas injection into the riser pipe 23 may be independently controllable for each riser pipe 23. The amount of power generation can be adjusted by adjusting the number of ascending pipes 23 through which gas is injected.

複数の上昇管２３に対応して、複数の発電機１４が設けられる。発電機１４は、タービン３０、およびタービン軸３３を備える。ここでは減速機は省略している。タービン３０は、上昇管２３の中における気体注入口２５より下側かつ下端より上側の位置に配置される。静翼３２は、上昇管２３に対して固定される。また、タービン軸３３は上昇管２３の下側に配置される対応する発電機１４に接続されている。 A plurality of generators 14 are provided corresponding to the plurality of risers 23. The generator 14 includes a turbine 30 and a turbine shaft 33. Here, the speed reducer is omitted. The turbine 30 is disposed at a position below the gas inlet 25 and above the lower end in the ascending pipe 23. The stationary blade 32 is fixed with respect to the rising pipe 23. Further, the turbine shaft 33 is connected to a corresponding generator 14 disposed below the ascending pipe 23.

エアポンプ１２によってエアタンク１１に圧縮気体を貯めるのは、実施形態１と同様である。 The compressed gas is stored in the air tank 11 by the air pump 12 as in the first embodiment.

ここで、上昇管２３同士は互いに離れて配置されているが、複数の上昇管同士が互いに接していてもよい。また、貯水槽５０における上昇管２３の外に複数の下降管を配置してもよい。例えば、ハニカム構造の複数の六角形の管のうち、いくつかの管に気体注入口を設けて上昇管とし、他の管を下降管とすることもできる。 Here, although the rising pipes 23 are arranged away from each other, a plurality of rising pipes may be in contact with each other. Further, a plurality of downcomers may be arranged outside the ascending pipe 23 in the water storage tank 50. For example, out of a plurality of hexagonal tubes having a honeycomb structure, some tubes may be provided with gas inlets to be risers, and the other tubes may be downcomers.

（発電装置の発電動作）
発電装置３は、発電を行うとき、エアタンク１１の圧縮気体を気体注入口２５から複数の上昇管２３内に気体を連続的に注入する。複数の上昇管２３に注入された気体は、水中で分散された気泡となって上昇管２３の中を上昇していく。これにより、上昇管２３の中に上向きの気泡流が形成される。なお図面の矢印は液体の流れの方向を示す。 (Power generation operation of the power generator)
When generating power, the power generation device 3 continuously injects the compressed gas in the air tank 11 from the gas injection port 25 into the plurality of ascending pipes 23. The gas injected into the plurality of ascending tubes 23 rises through the ascending tubes 23 as bubbles dispersed in water. Thereby, an upward bubble flow is formed in the ascending pipe 23. In addition, the arrow of drawing shows the direction of the flow of a liquid.

上昇管２３内の気体注入口２５より上部に生じた気泡流は、上昇管２３の気体注入口２５より下部の水を上へ引き込み、上昇管２３全体に一方通行の流れを作る。上昇管２３は、注入される気体の量に対して流路の断面積が限定された管である。そのため、上昇管２３の中には一方通行の流れが形成される。言い換えれば、断面積が規定された上昇管２３に一方通行の流れが生じるように、上昇管２３に単位時間当たり所定量以上の気体を注入する。 The bubble flow generated above the gas inlet 25 in the ascending pipe 23 draws water below the gas inlet 25 of the ascending pipe 23 upward, and creates a one-way flow in the entire ascending pipe 23. The ascending pipe 23 is a pipe in which the cross-sectional area of the flow path is limited with respect to the amount of gas injected. Therefore, a one-way flow is formed in the ascending pipe 23. In other words, a predetermined amount or more of gas is injected into the ascending pipe 23 per unit time so that a one-way flow occurs in the ascending pipe 23 having a defined cross-sectional area.

上昇管２３の上端から出た気泡は、水面上の大気中に放出される。一方、上昇管２３からの気泡流に押されるように、貯水槽５０における上昇管２３の外の領域では、水は下方向に流れる。気泡は水の外に放出されているので、上昇管２３の外を下降する水流は気泡を含まない。水は、貯水槽５０の底部から再び複数の上昇管２３の中に流れ込む。この結果、貯水槽５０の水は、上昇管２３の中と上昇管２３の外とを循環する。複数の上昇管２３の中の流路と、複数の上昇管２３の外の流路とは、複数の循環経路を形成する。 Bubbles emerging from the upper end of the riser 23 are released into the atmosphere above the water surface. On the other hand, the water flows downward in the region outside the ascending pipe 23 in the water storage tank 50 so as to be pushed by the bubble flow from the ascending pipe 23. Since the bubbles are discharged out of the water, the water flow descending outside the ascending pipe 23 does not include the bubbles. Water flows again into the plurality of ascending pipes 23 from the bottom of the water tank 50. As a result, the water in the water tank 50 circulates in the ascending pipe 23 and outside the ascending pipe 23. The flow paths in the plurality of rising pipes 23 and the flow paths outside the plurality of rising pipes 23 form a plurality of circulation paths.

平面視（図４）において、複数の上昇管２３内の合計の断面積より、貯水槽５０における上昇管２３の外の合計の断面積は、大きく、好ましくは２倍以上である。こうすることにより、上昇管２３内の水流の流速より、上昇管２３外の水流の流速は遅くなる。これにより、圧力損失を低減することができ、かつ、気泡が下降流に巻き込まれるのを防ぐことができる。言い換えれば、気泡の上昇速度より下降流の流速が遅くなるように、上昇管２３の数を設定する。 In plan view (FIG. 4), the total cross-sectional area outside the ascending pipe 23 in the water storage tank 50 is larger than the total cross-sectional area in the plurality of ascending pipes 23, and is preferably twice or more. By doing so, the flow velocity of the water flow outside the ascending pipe 23 becomes slower than the flow velocity of the water flow inside the ascending pipe 23. Thereby, pressure loss can be reduced and it can prevent that a bubble is caught in a downward flow. In other words, the number of ascending pipes 23 is set so that the flow velocity of the descending flow is slower than the ascending speed of the bubbles.

上昇管２３の下端から上向きに流れる水は、タービン３０の静翼３２によって整流され、動翼３１を回転させる。動翼３１の回転はタービン軸３３を介して発電機１４に伝達される。この結果、発電機１４は発電を行う。すなわち、気体注入口２５から水中に放出（注入）された気泡が貯水槽５０に循環する液体の流れを作る。気泡が液体から除去された後、気泡を含まない液体の流れ（運動エネルギー）によって、発電装置３は発電を行う。そのため、発電装置３は、気泡によってタービン３０に不要な振動を生じさせることを防ぐことができる。それゆえ、発電装置３は、効率よく発電を行うことができる。 The water flowing upward from the lower end of the ascending pipe 23 is rectified by the stationary blade 32 of the turbine 30 and rotates the moving blade 31. The rotation of the moving blade 31 is transmitted to the generator 14 via the turbine shaft 33. As a result, the generator 14 generates power. In other words, a liquid flow in which bubbles released (injected) into the water from the gas inlet 25 circulate in the water storage tank 50 is created. After the bubbles are removed from the liquid, the power generation device 3 generates power by the flow of liquid (kinetic energy) that does not include the bubbles. Therefore, the power generation device 3 can prevent unnecessary vibrations from being generated in the turbine 30 due to bubbles. Therefore, the power generator 3 can generate power efficiently.

本実施形態では、プールの中に複数の上昇管２３を配置することで貯水槽５０を構築することができる。そのため、貯水槽５０の構造が複雑ではなく、例えばより大規模な発電装置も容易に製造することができる。そのため、発電装置３は、災害等に強く、メンテナンスも容易である。 In this embodiment, the water storage tank 50 can be constructed by arranging a plurality of ascending pipes 23 in the pool. Therefore, the structure of the water storage tank 50 is not complicated, and for example, a larger-scale power generator can be easily manufactured. Therefore, the power generator 3 is resistant to disasters and is easy to maintain.

［実施形態４］
本発明のさらに他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上述の実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。本実施形態では、上昇管が海中に配置される。 [Embodiment 4]
Still another embodiment of the present invention will be described below. For convenience of explanation, members having the same functions as those described in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. In the present embodiment, the riser is disposed in the sea.

（発電装置の構成）
図６は、本実施形態の発電装置の概略構成を示す断面図である。発電装置４は、エアタンク１１、エアポンプ１２、上昇管２３、および発電機１４を備える。ここではレギュレターおよび圧力計等の記載を省略している。 (Configuration of power generator)
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of the power generation device of the present embodiment. The power generation device 4 includes an air tank 11, an air pump 12, a rising pipe 23, and a generator 14. Here, descriptions of regulators, pressure gauges, etc. are omitted.

上昇管２３および発電機１４は、海Ｓの中に配置され固定されている。ここでは、エアポンプ１２は地面Ｇの上に設けられ、エアタンク１１は地中に設けられている。上昇管２３およびそれに対応する発電機１４は、それぞれ複数設けられていてもよい。 The ascending pipe 23 and the generator 14 are arranged and fixed in the sea S. Here, the air pump 12 is provided on the ground G, and the air tank 11 is provided in the ground. A plurality of ascending pipes 23 and generators 14 corresponding thereto may be provided.

上昇管２３は円筒形の筒であるが、形状はこれに限らない。上昇管２３の上端および下端は開放されている。上昇管２３の上端は、水面より下に位置する。上昇管２３の中は海水で満たされている。 The rising pipe 23 is a cylindrical tube, but the shape is not limited to this. The upper end and the lower end of the rising pipe 23 are open. The upper end of the rising pipe 23 is located below the water surface. The riser 23 is filled with seawater.

上昇管２３の側面には気体注入口２５が設けられている。エアタンク１１から上昇管２３への配管は、気体注入口２５に接続されている。エアタンク１１の圧縮気体は、レギュレターで所定の圧力に減圧されて上昇管２３の気体注入口２５に供給される。 A gas inlet 25 is provided on the side surface of the riser 23. A pipe from the air tank 11 to the rising pipe 23 is connected to the gas inlet 25. The compressed gas in the air tank 11 is reduced to a predetermined pressure by a regulator and supplied to the gas inlet 25 of the riser 23.

発電機１４は、タービン３０、およびタービン軸３３を備える。ここでは減速機は省略している。タービン３０は、上昇管２３の中における気体注入口２５より下側かつ下端より上側の位置に配置される。静翼３２は、上昇管２３に対して固定される。また、タービン軸３３は上昇管２３の下側に配置される発電機１４に接続されている。 The generator 14 includes a turbine 30 and a turbine shaft 33. Here, the speed reducer is omitted. The turbine 30 is disposed at a position below the gas inlet 25 and above the lower end in the ascending pipe 23. The stationary blade 32 is fixed with respect to the rising pipe 23. Further, the turbine shaft 33 is connected to the generator 14 disposed below the ascending pipe 23.

海中の浮遊物または生物が上昇管２３の中に入らないように、上昇管２３の上端および／または下端に網等が設けられていてもよい。 A net or the like may be provided at the upper end and / or the lower end of the ascending pipe 23 so that floating matters or organisms in the sea do not enter the ascending pipe 23.

（発電装置の発電動作）
発電装置４は、発電を行うとき、エアタンク１１の圧縮気体を気体注入口２５から上昇管２３内に気体を連続的に注入する。これにより、上昇管２３の中に上向きの気泡流が形成される。なお図面の矢印は液体の流れの方向を示す。 (Power generation operation of the power generator)
When generating power, the power generation device 4 continuously injects the compressed gas in the air tank 11 from the gas injection port 25 into the ascending pipe 23. Thereby, an upward bubble flow is formed in the ascending pipe 23. In addition, the arrow of drawing shows the direction of the flow of a liquid.

上昇管２３内の気体注入口２５より上部に生じた気泡流は、上昇管２３の気体注入口２５より下部の海水を上へ引き込み、上昇管２３全体に一方通行の流れを作る。上昇管２３は、注入される気体の量に対して流路の断面積が限定された管である。そのため、上昇管２３の中には一方通行の流れが形成される。言い換えれば、断面積が規定された上昇管２３に一方通行の流れが生じるように、上昇管２３に単位時間当たり所定量以上の気体を注入する。 The bubble flow generated above the gas inlet 25 in the ascending pipe 23 draws seawater below the gas inlet 25 of the ascending pipe 23 upward, and creates a one-way flow in the entire ascending pipe 23. The ascending pipe 23 is a pipe in which the cross-sectional area of the flow path is limited with respect to the amount of gas injected. Therefore, a one-way flow is formed in the ascending pipe 23. In other words, a predetermined amount or more of gas is injected into the ascending pipe 23 per unit time so that a one-way flow occurs in the ascending pipe 23 having a defined cross-sectional area.

上昇管２３の上端から出た気泡は、水面上の大気中に放出される。また、海水は上昇管２３の下端から上昇管２３の中に吸い込まれる。上昇管２３の外の領域では、一部の海水が緩やかに下方向に流れる。この結果、大局的に見ると、海水は、上昇管２３の中と上昇管２３の外とを循環する。 Bubbles emerging from the upper end of the riser 23 are released into the atmosphere above the water surface. Seawater is sucked into the ascending pipe 23 from the lower end of the ascending pipe 23. In the region outside the ascending pipe 23, part of the seawater gently flows downward. As a result, when viewed globally, seawater circulates in the ascending pipe 23 and outside the ascending pipe 23.

上昇管２３の下端から上向きに流れる水は、タービン３０の静翼３２によって整流され、動翼３１を回転させる。動翼３１の回転はタービン軸３３を介して発電機１４に伝達される。この結果、発電機１４は発電を行う。 The water flowing upward from the lower end of the ascending pipe 23 is rectified by the stationary blade 32 of the turbine 30 and rotates the moving blade 31. The rotation of the moving blade 31 is transmitted to the generator 14 via the turbine shaft 33. As a result, the generator 14 generates power.

本実施形態では、海中に上昇管２３を配置することで、プールまたは容器等を不要にしている。そのため、所望の発電量に応じて上昇管２３を配置し、より大規模な発電装置も容易に製造することができる。そのため、発電装置４は、災害等に強く、メンテナンスも容易である。なお、海の代わりに、湖等の中に上昇管２３を配置することもできる。 In this embodiment, the riser 23 is disposed in the sea, so that a pool or a container is not necessary. Therefore, the rising pipe 23 is arranged according to the desired power generation amount, and a larger-scale power generation device can be easily manufactured. Therefore, the power generator 4 is resistant to disasters and is easy to maintain. Note that the riser 23 can be disposed in a lake or the like instead of the sea.

［実施形態５］
本発明のさらに他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上述の実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。本実施形態では、発電装置の利用形態について説明する。 [Embodiment 5]
Still another embodiment of the present invention will be described below. For convenience of explanation, members having the same functions as those described in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. In the present embodiment, a usage mode of the power generation device will be described.

図７は、発電装置を含む電力供給システムの構成を示す概略図である。電力供給システム６０（送電システム）は、発電所６１、送電線６２（送電網）、通信線６３（通信網）、複数の発電装置６４ａ・６４ｂ、複数の電力消費施設６５ａ・６５ｂ、および複数の制御装置６６ａ・６６ｂを備える。電力供給システム６０は、発電装置、電力消費施設、および制御装置の組を２つより多く含んでよいが、ここでは図示を省略する。 FIG. 7 is a schematic diagram illustrating a configuration of a power supply system including a power generation device. The power supply system 60 (power transmission system) includes a power plant 61, a power transmission line 62 (power transmission network), a communication line 63 (communication network), a plurality of power generation devices 64a and 64b, a plurality of power consumption facilities 65a and 65b, and a plurality of power consumption facilities 65a and 65b. Control devices 66a and 66b are provided. The power supply system 60 may include more than two sets of power generation devices, power consumption facilities, and control devices, which are not shown here.

発電所６１は、例えば火力発電、河川のダム等による大規模水力発電、原子力発電、太陽光発電等の、通常の発電施設である。発電所６１は、送電線６２を介して発電装置６４ａ・６４ｂおよび電力消費施設６５ａ・６５ｂに電力を供給する。また、発電所６１は、電力需要を監視し、電力が不足した場合に、電力不足を通知する信号（デマンドレスポンス信号）を通信線６３を介して制御装置６６ａ・６６ｂに通知する。 The power plant 61 is a normal power generation facility such as thermal power generation, large-scale hydroelectric power generation using a river dam, nuclear power generation, solar power generation, and the like. The power plant 61 supplies power to the power generators 64a and 64b and the power consuming facilities 65a and 65b via the power transmission line 62. The power plant 61 monitors the power demand, and when the power is insufficient, notifies the control devices 66a and 66b via the communication line 63 of a signal (demand response signal) notifying that the power is insufficient.

電力消費施設６５ａ・６５ｂ（電力消費設備）は、例えば工場または一般家庭等の、電力を使用する施設または設備である。 The power consumption facilities 65a and 65b (power consumption facilities) are facilities or facilities that use power, such as factories or ordinary households.

発電装置６４ａ・６４ｂは、上述の実施形態のいずれかの発電装置である。発電装置６４ａおよび発電装置６４ｂは、同じであるので、特に必要がない限りその一方について説明をする。発電装置６４ａは、送電線６２から受け取った電力を対応する電力消費施設６５ａに供給する。 The power generators 64a and 64b are any of the power generators of the above-described embodiment. Since the power generation device 64a and the power generation device 64b are the same, only one of them will be described unless particularly required. The power generation device 64a supplies the power received from the power transmission line 62 to the corresponding power consumption facility 65a.

制御装置６６ａ・６６ｂは、対応する発電装置６４ａ・６４ｂの動作の制御を行う、発電装置の制御装置である。制御装置６６ａ・６６ｂは、対応する発電装置の一部として設けられてもよいし、発電装置の外部の装置として設けられてもよい。
（電力供給システムの動作例１）
電力需要に対して発電所６１の電力供給能力に余裕がある場合（電力不足の信号を制御装置６６ａ・６６ｂが受け取っていない場合）、制御装置６６ａは、圧縮気体を貯えるよう対応する発電装置６４ａに指示する。この場合、発電装置６４ａは、送電線６２から供給される余剰電力（外部電力）を使用して圧縮気体を作り、圧縮気体をエアタンクに貯える。このとき、発電装置６４ａは発電を行わない。なお、制御装置６６ａは、深夜等、電力需要が特に少ない時間帯または電力料金が安い時間帯に圧縮気体を作るよう、発電装置６４ａに指示してもよい。 The control devices 66a and 66b are power generation device control devices that control the operation of the corresponding power generation devices 64a and 64b. The control devices 66a and 66b may be provided as a part of the corresponding power generation device, or may be provided as a device outside the power generation device.
(Operation example 1 of power supply system)
When the power supply capacity of the power plant 61 is sufficient for the power demand (when the control devices 66a and 66b have not received a power shortage signal), the control device 66a corresponds to the power generation device 64a that stores the compressed gas. To instruct. In this case, the power generation device 64a creates compressed gas using surplus power (external power) supplied from the transmission line 62, and stores the compressed gas in the air tank. At this time, the power generation device 64a does not generate power. Note that the control device 66a may instruct the power generation device 64a to generate compressed gas in a time zone in which the power demand is particularly low or a time in which the power rate is low, such as midnight.

電力需要に対して発電所６１の電力供給能力に余裕がない場合、制御装置６６ａは、発電を行うよう対応する発電装置６４ａに指示する。例えば、制御装置６６ａは、電力不足の信号を受け取った場合、または、停電により送電線６２から電力が供給されていない場合に、発電装置６４ａに発電を行わせる。発電装置６４ａは、貯えられた圧縮気体を使用して発電を行い、電力を対応する電力消費施設６５ａに供給する。これにより、電力不足時に発電所６１の負荷を軽減することができるので、デマンドレスポンスを実現することができる。または、何らかの原因で停電が起こったときに、継続して電力消費施設６５ａに電力を供給することができる。発電装置６４ａは、このように中規模のバックアップ電源として使用することができる。 When the power supply capacity of the power plant 61 is not sufficient for the power demand, the control device 66a instructs the corresponding power generation device 64a to generate power. For example, the control device 66a causes the power generation device 64a to generate power when a power shortage signal is received or when power is not supplied from the power transmission line 62 due to a power failure. The power generation device 64a generates power using the stored compressed gas and supplies power to the corresponding power consumption facility 65a. Thereby, since the load of the power plant 61 can be reduced at the time of power shortage, demand response can be realized. Alternatively, when a power failure occurs for some reason, power can be continuously supplied to the power consumption facility 65a. The power generation device 64a can be used as a medium-scale backup power supply in this way.

これにより、発電装置６４ａは、時間的な電力需要のばらつきを平準化することができる。
（電力供給システムの動作例２）
図８は、電力供給システムの別の動作例を示す図である。制御装置６６ａ・６６ｂのそれぞれは、対応する電力消費施設６５ａ・６５ｂの消費電力量（電力需要）を監視する。そして、複数の制御装置６６ａ・６６ｂは、対応する電力消費施設６５ａ・６５ｂの電力需要に関する情報を、互いに送受信する。電力需要に関する情報の交換は、例えば地域のある範囲（グループ）に属する複数の制御装置の間で行われる。また、複数の制御装置６６ａ・６６ｂは、対応する発電装置６４ａ・６４ｂの発電量等の情報も、互いに送受信する。 Thereby, the electric power generating apparatus 64a can level the dispersion | variation in time electric power demand.
(Operation example 2 of the power supply system)
FIG. 8 is a diagram illustrating another operation example of the power supply system. Each of the control devices 66a and 66b monitors the power consumption (power demand) of the corresponding power consumption facility 65a and 65b. And the some control apparatus 66a * 66b mutually transmits / receives the information regarding the electric power demand of corresponding power consumption facility 65a * 65b. The exchange of information relating to power demand is performed, for example, between a plurality of control devices belonging to a certain area (group) in the region. The plurality of control devices 66a and 66b also transmit and receive information such as the power generation amount of the corresponding power generation devices 64a and 64b to each other.

グループに属する各電力消費施設の電力需要が所定の第１閾値未満である場合、各制御装置６６ａ・６６ｂは、対応する発電装置６４ａ・６４ｂに、圧縮気体を貯えるよう指示する。この場合、発電装置６４ａ・６４ｂは、圧縮気体を作り、圧縮気体をエアタンクに貯える。 When the power demand of each power consuming facility belonging to the group is less than the predetermined first threshold value, the respective control devices 66a and 66b instruct the corresponding power generation devices 64a and 64b to store the compressed gas. In this case, the power generators 64a and 64b produce compressed gas and store the compressed gas in the air tank.

例えば、以下に電力消費施設６５ｂの電力需要が大きい場合を例に挙げ、空間的な電力需要のばらつきを平準化する方法を説明する。 For example, a method for leveling variations in spatial power demand will be described below by taking as an example a case where the power demand of the power consuming facility 65b is large.

電力消費施設６５ｂの電力需要が第１閾値より大きい所定の第２閾値以上である場合、制御装置６６ｂは、対応する発電装置６４ｂに発電を行うように指示する。発電装置６４ｂで発電された電力は、電力消費施設６５ｂに供給される。これにより、送電線６２から電力消費施設６５ｂに供給される電力を低減し、発電所６１の負荷を軽減することができる。 When the power demand of the power consuming facility 65b is equal to or greater than a predetermined second threshold value that is greater than the first threshold value, the control device 66b instructs the corresponding power generation device 64b to generate power. The electric power generated by the power generation device 64b is supplied to the power consumption facility 65b. Thereby, the electric power supplied from the power transmission line 62 to the power consumption facility 65b can be reduced, and the load on the power plant 61 can be reduced.

電力需要が大きい電力消費施設６５ｂに対応する発電装置６４ｂが発電を行っているのに、グループに属する複数の電力消費施設の電力需要の合計が、所定の第３閾値以上である場合、発電所６１の負荷は大きくなってしまう。この場合、電力需要が第２閾値未満である電力消費施設６５ａに対応する制御装置６６ａは、対応する発電装置６４ａに発電を行うように指示する。電力需要が小さい電力消費施設６５ａに対応する発電装置６４ａは、指示に基づき、発電を行う。発電装置６４ａによる発電量が、対応する電力消費施設６５ａの電力需要を上回った場合、発電装置６４ａは、余った電力を送電線６２に供給する。送電線６２が発電装置６４ａから受け取った電力は、電力消費が大きい別の電力消費施設６５ｂに供給される。 When the power generation device 64b corresponding to the power consumption facility 65b having a large power demand generates power, but the total power demand of a plurality of power consumption facilities belonging to the group is equal to or greater than a predetermined third threshold value, The load of 61 will become large. In this case, the control device 66a corresponding to the power consumption facility 65a whose power demand is less than the second threshold instructs the corresponding power generation device 64a to generate power. The power generation device 64a corresponding to the power consumption facility 65a having a small power demand generates power based on the instruction. When the amount of power generated by the power generation device 64a exceeds the power demand of the corresponding power consumption facility 65a, the power generation device 64a supplies surplus power to the transmission line 62. The power received by the power transmission line 62 from the power generator 64a is supplied to another power consumption facility 65b that consumes a large amount of power.

このように、複数の電力消費施設における消費電力（電力需要）が所定の閾値以上の場合、電力需要が比較的小さい電力消費施設に対応する発電装置が発電を行い、余った電力を、該発電装置が送電網を介して、電力需要が比較的大きい他の電力消費施設に供給する。これにより、空間的な電力需要のばらつきを平準化することができる。また、発電所の発電量を一定値以下に保つことが可能となる。 Thus, when the power consumption (power demand) in a plurality of power consumption facilities is equal to or greater than a predetermined threshold, the power generation device corresponding to the power consumption facility with a relatively small power demand generates power, and the surplus power is The device supplies the power consumption to other power consuming facilities through the power grid. Thereby, the dispersion | variation in a spatial power demand can be leveled. In addition, the power generation amount of the power plant can be kept below a certain value.

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope shown in the claims, and embodiments obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. Is also included in the technical scope of the present invention.

本発明は、発電装置、および送電システムに利用することができる。 The present invention can be used for a power generator and a power transmission system.

１〜４、６４ａ、６４ｂ発電装置
１０、４０、５０貯水槽（液体槽）
１１エアタンク（気体槽）
１２エアポンプ（気体圧縮部）
１３圧力計
１４発電機
２１上部水槽
２２下部水槽
２３上昇管（管）
２４下降管
２５気体注入口（気体注入部）
３０タービン
３１動翼
３２静翼
３３タービン軸
３６規制壁
６０電力供給システム（送電システム）
６１発電所
６２送電線（送電網）
６３通信線（通信網）
６５ａ・６５ｂ電力消費施設（電力消費設備）
６６ａ・６６ｂ制御装置 1-4, 64a, 64b Power generation device 10, 40, 50 Water tank (liquid tank)
11 Air tank (gas tank)
12 Air pump (gas compression part)
13 Pressure gauge 14 Generator 21 Upper water tank 22 Lower water tank 23 Rising pipe (pipe)
24 downcomer 25 gas inlet (gas injection part)
30 Turbine 31 Moving blade 32 Stator blade 33 Turbine shaft 36 Restriction wall 60 Electric power supply system (power transmission system)
61 Power plant 62 Transmission line (transmission network)
63 Communication line (communication network)
65a, 65b Electricity consumption facility (electricity consumption facility)
66a / 66b control device

Claims

A tube filled with liquid,
A gas injection part for injecting gas as bubbles into the tube so that a one-way flow occurs in the tube by the bubble flow formed in the tube;
And a turbine driven by the liquid flow generated along with the bubble flow.

The power generator according to claim 1, wherein the turbine is disposed at a position where the liquid from which the bubbles are removed flows.

The said turbine is arrange | positioned below the said gas injection | pouring part in the said pipe | tube, The electric power generating apparatus of Claim 1 or 2 characterized by the above-mentioned.

A liquid tank for storing the liquid;
The pipe is disposed in the liquid tank;
The power generation device according to any one of claims 1 to 3, wherein an opening at an upper end of the pipe is below a water surface of the liquid.

A liquid tank having a circulation path filled with the liquid through which the liquid can circulate;
The pipe constitutes a part of the circulation path,
The power generation device according to any one of claims 1 to 3, wherein the liquid circulates in the circulation path by a one-way flow generated in the pipe.

The above pipe is placed in the sea or lake,
The power generation device according to any one of claims 1 to 3, wherein an opening at an upper end of the pipe is below a water surface of the liquid.

The tube is arranged along the vertical direction,
The power generation apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein the bubble flow is an upward flow.

The power generation device according to claim 7, wherein a cross-sectional area of the flow path in which the liquid descends is larger than a cross-sectional area of the flow path in which the liquid rises.

The turbine is disposed in a flow path in which the liquid descends,
9. The power generation according to claim 8, wherein a cross-sectional area of the upstream side of the turbine in the flow path where the liquid descends is larger than a cross-sectional area of a portion corresponding to the turbine in the flow path where the liquid descends. apparatus.

Equipped with a gas tank to store compressed gas,
The power generator according to any one of claims 1 to 9, wherein the compressed gas is supplied from the gas tank to the gas injection unit.

In a period when external power is not insufficient, a gas compressed using the external power is made, and the gas tank includes a gas compression unit that stores the compressed gas.
The power generation is performed by using the compressed gas stored in the gas tank and supplying power to an external power consumption facility during a period when the external power is insufficient. The power generator described.

A power transmission system comprising a plurality of power generation devices according to any one of claims 1 to 10,
A plurality of power consuming facilities provided corresponding to the plurality of power generators;
A power grid that supplies external power to the plurality of power consuming equipment,
When the power consumption in the plurality of power consumption facilities is a predetermined threshold or more,
The plurality of power generation devices supply the generated power to the corresponding power consumption facility,
The power generation system having a surplus power among the plurality of power generation apparatuses supplies the surplus power to the power transmission network.