JP3024499U - 海岸ダム発電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】既存の水力発電に比し、貯水量，ダムの建設地
に伴う天候や立地条件の制約を受けず，建設費も安く，
無限に存在する海水を有効に利用して，発電効率が良好
でそれと同等以上の高出力が得られ、無公害，省エネル
ギ−発電として好適な海岸ダム発電装置を提供する。 【解決手段】海岸近辺の台地に設置した貯水ダムに，ポ
ンプにて海水を汲み上げて貯水し、この貯水した海水を
給水管を介して相当な高さから鉛直に落下させ、管体途
中に設けたベンチュリ−にて流速を加速してその下方に
配設した羽根ロ−タ−を高速回転させてこれに連繋した
発電機を回転させる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】本考案は、海洋に無限に存在する海水を有効に活 用して発電を行う，即ち，貯水した海水を相当な高さから加速落下させて羽根ロ −タ−装置を高速回転させそれに伴い発電機を回転させて発電する海岸ダム発電 装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】高所に貯水した水の位置エネルギ−を利用して発電を行うも のとして水力発電があるが、従来の水力発電には、貯水ダムと発電所を山間部に 設置しなければならないという立地条件の制約があり、又貯水量が雨等の天候に 左右され渇水期には充分な発電が困難となる、そして巨大なダムや長距離に亘る 送水管の工事等建設費が嵩む、更に大量の水の放出を必要とし水エネルギ−の浪 費に繋がるばかりでなく，送電設備にも大掛かりな工事と相当な経費を必要とす る等の問題があり、そのため現在では燃料による炭酸ガスの排出公害を伴う欠陥 を有する火力発電がやむおえず主力を占めているのが現状である。 また，海水を貯水してタ−ビン発電機を回す波力発電装置として、特開昭５８ −２１７７７９号公報に記載された技術があるが、これは、貯水ダムへの海水の 貯水方法を波力を利用した自然流入に頼るため発電が波浪条件に左右される制約 がある、又貯水ダムを沖合の海上にフロ−トを介して浮設するためその安定した 設置が困難であるとともに容積に限りがある、更に発電方法が単に貯水した海水 を給水管を介してタ−ビン発電機に誘導落下するのみであるためその落差や流速 が充分にとれない等の問題があり、その結果装置自体が小型で発電効率が良好で なく発電出力にも優れず実用的ではない（発電出力が従来の水力発電に到底匹敵 しない）という難点がある。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】本考案は、前記先行する従来技術の諸難点 を解消し、無限に存在する海水を真に有効に活用することにより、天候や特殊な 立地条件の制約を伴うことがないとともに，建設費も安く，水の浪費がなく発電 効率が良好で発電出力も従来の水力発電と同等以上の高出力が得られ，無公害， 省エネルギ−発電として好適で近い将来のエネルギ−政策に大いに寄与し得る海 岸ダム発電装置を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本考案は、上記の目的を達成するために、海 岸近辺の台地に設置した貯水ダムと、これに配管を介して接続し海水を汲み上げ 送水するポンプ装置と、貯水ダムに貯留された海水を配管を介して導出し相当な 高さから鉛直下方に落下させる給水管と、この給水管の途中に配設したベンチュ リ−と、その下方の管路内に配設されベンチュリ−により加速されて落下する海 水の流速により高速回転する羽根ロ−タ−装置と、この羽根ロ−タ−の回転シャ フトに連繋接続して回転する発電機とにより発電装置を形成したものである。 更に上記手段を形成する各構成を具体化させたものとして、次の手段を採って いる。

【０００５】即ち，前記貯水ダムは、大型タンク状の水槽であり、給水管 は、貯水ダムの側面に接続された導出管と，その下方に鉛直方向に接続された第 １垂直管と，その下方にベンチュリ−を介して接続された第２垂直管とからなっ ている。 ベンチュリ−は、第１，第２の垂直管との間に介在されそれより口径を絞られ た管体と，この管体内に切り込みホ−ルを有する弁体を回動可能に配設され水量 と水圧を調整する調整バルブとからなっている。 羽根ロ−タ−装置は、一対の羽根ロ−タ−とその取り付け用円筒たる内筒とか らなり、その内筒は第２垂直管内中央部に同心円状に固定配設されていて、その 上下両端部に上部と下部の一対の羽根ロ−タ−が回転自在に配設されており、上 下一対の羽根ロ−タ−は相互に連動するようにその回転シャフトが連結されてい る。 そして，上部羽根ロ−タ−の上方における前記ベンチュリ−と接続する第２垂 直管内中央部には、落下する海水を筒体の外周面に沿って拡開して分水する分水 ガイドがその円錐形に先鋭状となした頭部を上に向けて同心円状に固定配設され ており、この分水ガイドの長さ方向中間部外周面に，落下する海水の流れを垂直 流に整流する複数の整流セパレ−タ−が突出形成されているとともに、その下方 の分水ガイドの下側部外周面で上部羽根ロ−タ−の上方に位置する部分に，切り 込みホ−ルを有する板体からなる上部ベンチュリ−が水平状に固定配設されてい る。又前記内筒の長さ方向に沿った外周面に海水の流れを垂直流に整流する複数 の整流セパレ−タ−が突出形成されているとともに，その下方の内筒の下側部外 周面で下部羽根ロ−タ−の上方に位置する部分には，同じく切り込みホ−ルを有 する板体からなる下部ベンチュリ−が水平状に固定配設されている。 又前記発 電機は、その回転シャフトを，羽根ロ−タ−装置の回転シャフトに連結したドラ イブシャフトにギアとシャフトの連繋手段を介して接続しており、ドライブシャ フトは、第２垂直管の下方に接続された接続管内に配設されている。 更にその接続管の下方には、貯水ダムの水位に応じて放出水量を調整する排水 バルブを回転可能に備えた排水管が接続されている。

【０００６】

【考案の実施の形態】別紙図面を参照して，本考案に係る発電装置の実施の 形態の一例を説明する。

【０００７】図１は、本考案に係る発電装置の原理的構成を示す正面図で あり、同図において１は、海岸近辺の台地２に設置された大型タンク状の水槽か らなる貯水ダムで、この貯水ダム１内には、ポンプ装置３により海水４が連続的 に汲み上げられて送水され、一定水位に貯水される。 ポンプ装置３の吸入側に は、吸入管５が接続されており、その先端は海中に配置され，海水の吸入を円滑 容易になすためにラッパ状に拡開されている。 ポンプ装置３の吐出側には、送 入管６が配設され、その先端部は貯水ダム１の側面にその上方から三段階の高さ に分岐して接続しており、各分岐管の先端部には貯水ダム方向に開く逆止弁が介 在されていて貯水ダム１内の水位に応じた迅速な送水が可能となっている。

【０００８】また貯水ダム１の他方の側面には、貯水された海水を相当な 高さから連続的に鉛直下方に落下させる給水管７が配管接続されており、給水管 ７は、貯水ダム１の側面に接続された導出管７ａと，その下方に鉛直方向に接続 された第１垂直管７ｂと，その下方に後記ベンチュリ−８を介して接続された第 ２垂直管７ｃとからなっている。

【０００９】ベンチュリ−８は、図２に示すとおり、前記第１垂直管７ｂ と第２垂直管７ｃとの間に接続して介在されてそれより口径を絞られた小径の管 体８ａと，この管体８ａ内に回動可能に配設されて水量と水圧を調整する調整バ ルブ８ｂとからなっており、この調整バルブ８ｂは、回転可能に配設された弁体 ８ｂ1 に切り込みホ−ル８ｂ2 を形成しているものである。図８の８ｂ3 は弁体 の回転軸、８ｂ4 は回転レバ−であり、モ−タの回転軸にギアとリンク機構を介 して接続されており、遠隔操作する。

【００１０】第２垂直管７ｃ内には、図３に示す如く、羽根ロ−タ−装置 ９が配設されている。羽根ロ−タ−装置９は、上部羽根ロ−タ−９ａと下部羽根 ロ−タ−９ｂの一対の羽根ロ−タ−と，その取り付け円筒たる内筒９ｃとからな っている。 内筒９ｃは、第２垂直管７ｃ内中央部に同心円状に固定配設されて おり、その上下両端部に上部羽根ロ−タ−９ａと下部羽根ロ−タ−９ｂが回転自 在に配設されている。 図９は、この羽根ロ−タ−装置９の組立図である。内筒 ９ｃの上下両端部に，ロ−タ−ハウジング１０，１０が夫々筒体部分を内筒９ｃ 内にフランジ部分を内筒９ｃの上下両端部外面に位置して固定されており、この ロ−タ−ハウジング１０，１０に上部羽根ロ−タ−９ａと下部羽根ロ−タ−９ｂ の回転シャフト１１，１１がベアリングにより回転自在に支持されている。１２ ，１２は、ロ−タ−ハブである。 両回転シャフト１１，１１は、夫々自由端部 をスプラインハブ１３に嵌入して連結されており、相互に連動する。 １４は、 下部羽根ロ−タ−９ｂの回転シャフト１１に連結して下方に延出したスプライン ヨ−クである。

【００１１】そして図３に示す如く、上部羽根ロ−タ−９ａの上方におけ る前記ベンチュリ−８と接続する第２垂直管７ｃ内中央部には，落下する海水を 筒体の外周面に沿って拡開して分水する分水ガイド１５がその円錐形に先鋭状と なした頭部を上に向けて同心円状に固定配設されており、この分水ガイド１５の 長さ方向中間部外周面に，上方から分水されて落下する海水の流れを垂直流に整 流する複数の整流セパレ−タ−１６（図では４枚の板状セパレ−タ−が十字形に 配設）が突出形成されている。 又その下方の分水ガイド１５の下側部外周面で 上部羽根ロ−タ−９ａの上方に位置する部分には、板体１７ａに切り込みホ−ル １７ｂを形成した上部ベンチュリ−１７が水平状に（管路に直角に）固定配設さ れている。 そして前記内筒９ｃの下側部外周面で下部羽根ロ−タ−９ｂの上方 に位置する部分には、同じく板体１８ａに切り込みホ−ル１８ｂを形成した下部 ベンチュリ−１８が水平状に（管路に直角に）固定配設されている。又上部羽根 ロ−タ−と下部ベンチュリ−１８の間の内筒９ｃ外周面には、前記と同様に海水 の流れを垂直流に整流する複数（図では２枚が一文字形に）の整流セパレ−タ− １９が突出形成されている。

【００１２】前記羽根ロ−タ−装置９の回転シャフト１１に連結して第２ 垂直管７ｃの下方に延出されたスプラインヨ−ク１４は、図１０に示す如く第２ 垂直管７ｃの下方に接続した接続管２０内で，ドライブギア２１に固定したドラ イブシャフト２２と連結しており、ドライブギア２１はドリブンシャフト２３に 固定したドリブンギア２４と噛み合っている。 そして，この羽根ロ−タ−装置 ９の回転シャフト１１に接続したドリブンシャフト２３は、ギアとシャフトの連 繋手段２５を介して発電機２６の回転シャフトに接続している。 図中，２７は、接続管２０の下側端部内に固定された排水口を有するギアホル ダ−、２８，２８はギアホルダ−、２９はギアケ−スである。

【００１３】接続管２０の下方には先端部が海面に面した排水管３０が接 続しており、排水管３０には、貯水ダム１の水位に応じて放出水量を調整する排 水バルブ３１が備えられている。 調整バルブ３１は、排水管３０内に回動可能 に配設されており、その操作レバ−３２がリンク機構とギアを介してモ−タに接 続されて，遠隔操作される。

【００１４】しかして，上記の実施の形態に係る発電装置の動作について 説明する。 先ずポンプ装置３を作動させて海水４を連続的に汲み上げ貯水ダム １内に送水し、所定水位に貯水する。このとき送入管６は貯水ダム１の側面に三 段階の高さ（深さ）に分岐接続し各分岐管に逆止弁が備えられているので、貯水 ダム１の水位に応じて迅速・円滑に送水される。 貯水ダム１内に貯水された海水を導出管７ａを介して導出し、水量・水圧調整 バルブ８ｂと排水バルブ３１を介して放出水量と水圧を所定に調整して，導出し た海水を第１垂直管７ｂ内を鉛直下方に落下させる。 第１垂直管７ｂの下方には口径を小径に絞られたベンチュリ−８が配設されて いるので、第１垂直管７ｂ内を落下した海水はベンチュリ−８にて流速が加速さ れてその下方の第２垂直管７ｃ内に流入落下する。 第２垂直管７ｃ内に流入した海水は、円錐形の先鋭状頭部を分水ガイド１５に より外方に拡開状に分水されてその外周面に沿って流下し，更に整流セパレ−タ −１６にて垂直流に整流されて下方の上部ベンチュリ−１７に達する。 海水はこのベンチュリ−１７にて再び加速されてその下方に位置する上部羽根 ロ−タ−９ａに衝接するので、その流速により上部羽根ロ−タ−９ａが高速回転 する。 上部羽根ロ−タ−９ａを回転させて下方に流下した海水は、整流セパレ−タ− １９により垂直流に整流されて下部ベンチュリ−１８に達し更に加速されてその 下方に位置する下部羽根ロ−タ−９ｂに衝接し、それを高速回転させる。 上部 羽根ロ−タ−９ａと下部羽根ロ−タ−９ｂはその回転シャフト１１，１１が連結 されているので、相互に連動して回転する。 上部及び下部の羽根ロ−タ−９ａ，９ｂの回転に伴い、その回転シャフト１１ にギアとシャフトの連繋手段にて接続している発電機２６が回転し、発電がなさ れる。 羽根ロ−タ−装置９の回転に供された海水は、排水管３０より落下して海上に 排出される。

【００１５】上記発電装置は、海面と海岸台地という落差のある地形を利 用し、高所から貯水した海水を給水管を介して鉛直下方に落下させ，ベンチュリ −にてその海水の落下速度を加速させてその流速により羽根ロ−タ−装置を高速 回転させ、もって発電機を動作させて発電を図るものであるから、従来の水力発 電に比し、給水管の配設距離に長距離を必要とせず又少ない放出水量でそれと同 等以上の発電出力が得られる。 例えば、貯水ダムの容積と，その貯水した海水の放出水量と，羽根ロ−タ−装 置の回転数を所定に設定し、海面（平均水位）から約７０ｍの高さに配設した給 水管からその下方約６０ｍ程度に位置する羽根ロ−タ−装置に海水を落下してそ れを回転させた場合、一時間当たり約１２３０００ＫＷ程度の電力を約１５．５ 時間連続して供給し得る能力を有している（従来の水力発電の出力は、一時間当 たり約１２００００ＫＷ程度である。）。

【００１６】海水を汲み上げ送水するポンプ装置３を作動させる動力は、 適宜のもので良いものであるが、本発明者が開発した特許第１８２６７６３号の 高圧水循環方式の波力発電装置で得られた電力の一部を供給することにより、よ り経済的な貯水が可能となる。 この特許に係る波力発電装置は、一時間当たり 約２０００００ＫＷ程度の電力を約１０時間連続して供給する能力を有している ので、満潮時で波浪条件が良好なときにこの波力発電装置により発電するととも に、その一部の電力を利用して本発電装置でポンプ装置３にて貯水ダム１に海水 を貯水しておき、干潮時で波浪条件が良好でないときにその貯水した海水を放出 して発電を行うことにより、両者併用で波浪条件の良否に拘らず一日中連続して 需要を満足する電力の供給をなすことが可能となる。

【００１７】

【考案の効果】本考案は、上記の構成となしたので、上述の従来技術の諸難 点を解消し、次の特有な効果を有している。

【００１８】従来の水力発電に比し、無限に存在する海水を汲み上げて貯 水するものであるから、雨量等の天候に左右されることがなく，常に安定した貯 水量が得られる。 また，装置は海岸台地に設置し山間部等を選択する必要がな いから、装置の建設を迅速・容易に行うことができるとともに、巨大なダムや長 距離に亘る送水・給水管設備の必要もないので、建設費も安く済む。 そして， 放出水量が相対的に少なく水エネルギ−の浪費の心配がないとともに、発電効率 が良好で水力発電に匹敵する或はそれ以上の高出力が得られる。 更に送電設備 の工事も容易となり、その経費も安く済む。

【００１９】先行する特開昭５８−２１７７７９号の波力発電装置と比し ても、海水の貯水手段，装置の設置手段，貯水した海水によるタ−ビンの回転手 段等において顕著に相違するので、発電効率及び発電出力が遥かに優れており、 実用的である。

【００２０】本発明者の開発した特許第１８２６７６３号の波力発電装置 と併用することにより、無尽蔵ともいうべき海水及びその波力を真に有効に活用 し，波浪条件の制約を克服し，一日中連続して無公害・クリ−ンで危険性のない 省エネルギ−発電による電力を経済的に安定供給することができるので、近時の 電力事情にマッチして好適である。

【００２１】羽根ロ−タ−装置として，一対の羽根ロ−タ−の回転軸を連 結し連動構成となしたものを用いることにより、増加したベアリングによる支持 に伴い振動に対する耐久性が増強し、連動による回転効率並びに回転力の高揚と 回転の安定性が得られるので、使用上一層好適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る海岸ダム発電装置の原理的全体構
成を示す正面図。

【図２】発電機の回転手段の外観構成を示す正面図。

【図３】管路内の羽根ロ−タ−装置の回転手段の外観構
成を示す断面図。

【図４】管路内の分水ガイドと整流セパレ−タ−を示す
上部端面図。

【図５】管路内の上部ベンチュリ−を示す上部端面図。

【図６】管路内の下部ベンチュリ−を示す上部端面図。

【図７】管路内の羽根ロ−タ−を示す上部端面図。

【図８】管路の途中最初に設けたベンチュリ−を示す拡
大横断面図。

【図９】管路内の羽根ロ−タ−装置の組立断面図。

【図10】羽根ロ−タ−装置と発電機との接続構成を示す
断面図。

【符号の説明】

１ 貯水ダム ２ 海岸台地 ３ ポンプ装置 ４ 海水 ５ 吸入管 ６ 送入管 ７ 給水管 ７ａ 導出管 ７ｂ 第１垂直管 ７ｃ 第２垂直管 ８ ベンチュリ− ８ａ 小径管体 ８ｂ 調整バルブ ８ｂ1 弁体 ８ｂ2 切り込みホ−ル ８ｂ3 回転軸 ８ｂ4 回転レバ− ９ 羽根ロ−タ−装置 ９ａ 上部羽根ロ−タ− ９ｂ 下部羽根ロ−タ− ９ｃ 内筒 １０ ロ−タ−ハウジング １１ 回転シャフト １２ ロ−タ−ハブ １３ スプラインハブ １４ スプラインヨ−ク １５ 分水ガイド １６ 整流セパレ−タ １７ 上部ベンチュリ− １７ａ 板体 １７ｂ 切り込みホ−ル １８ 下部ベンチュリ− １８ａ 板体 １８ｂ 切り込みホ−ル １９ 整流セパレ−タ ２０ 接続管 ２１ ドライブギア ２２ ドライブシャフト ２３ ドリブンシャフト ２４ ドリブンギア ２５ ギアとシャフトからなる連繋手段 ２６ 発電機 ２７ ギアホルダ− ２８ ギアホルダ− ２９ ギアケ−ス ３０ 排水管 ３１ 排水バルブ ３２ 操作レバ−

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】海岸近辺の台地に設置した貯水ダムと、こ
   れに配管を介して接続し海水を汲み上げ送入するポンプ
   装置と、貯水ダムに貯留された海水を配管を介して導出
   し相当な高さから鉛直下方に落下させる給水管と、この
   給水管の途中に配設したベンチュリ−と、その下方の管
   路内に配設されベンチュリ−により加速されて落下する
   海水の流速により高速回転する羽根ロ−タ−装置と、こ
   の羽根ロ−タ−の回転シャフトに連繋接続して回転する
   発電機とからなることを特徴とする海岸ダム発電装置。
2. 【請求項２】海岸近辺の台地に設置した貯水ダムと、こ
   れに配管を介して接続し海水を汲み上げ送入するポンプ
   装置と、貯水ダムに貯留された海水を配管を介して導出
   し相当な高さから鉛直下方に落下させる給水管と、この
   給水管の途中に配設したベンチュリ−と、その下方の管
   路内に配設されベンチュリ−により加速されて落下する
   海水の流速により高速回転する羽根ロ−タ−装置と、こ
   の羽根ロ−タ−の回転シャフトに連繋接続して回転する
   発電機とを具備しており、前記貯水ダムはタンク状の水
   槽であり、給水管は、貯水ダムの側面に接続された導出
   管と，その下方に鉛直方向に接続された第１垂直管と，
   その下方にベンチュリ−を介して接続された第２垂直管
   とからなり、ベンチュリ−は、第１，第２の垂直管との
   間に介在されそれより口径を絞られた管体と，この管体
   内に切り込みホ−ルを有する弁体を回動可能に配設され
   水量と水圧を調整する調整バルブとからなり、羽根ロ−
   タ−装置は、第２垂直管内中央部に同心円状に固定配設
   された内筒の上下両端部に回転シャフトを相互に連結し
   た上部と下部の一対の羽根ロ−タ−を回転自在に配設し
   てなり、且つ，上部羽根ロ−タ−の上方における前記ベ
   ンチュリ−と接続する第２垂直管内中央部に，頭部を円
   錐形に先鋭状となした分水ガイドを同心円状に固定配設
   し、この分水ガイドの長さ方向中間部の外周面に複数の
   整流セパレ−タ−を突出形成するとともに，その下方の
   分水ガイドの下側部外周面で上部羽根ロ−タ−の上方に
   位置する部分に切り込みホ−ルを有する板体からなる上
   部ベンチュリ−を水平状に固定配設し、前記内筒の長さ
   方向に沿った外周面に複数の整流セパレ−タ−を突出形
   成するとともに，その下方の内筒の下側部外周面で下部
   羽根ロ−タ−の上方に位置する部分に切り込みホ−ルを
   有する板体からなる下部ベンチュリ−を水平状に固定配
   設しており、前記発電機は、その回転シャフトを，第２
   垂直管の下方に接続した接続管内において羽根ロ−タ−
   装置の回転シャフトに連結して配設されたドライブシャ
   フトにギアとシャフトの連繋手段を介して接続してな
   り、更に前記接続管の下方に，貯水ダムの水位に応じて
   放出水量を調整する排水バルブを回転可能に備えた排水
   管を接続したことを特徴とする海岸ダム発電装置。