JP3084039B2 - 発電装置 - Google Patents

発電装置

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JP3084039B2
JP3084039B2 JP02095182A JP9518290A JP3084039B2 JP 3084039 B2 JP3084039 B2 JP 3084039B2 JP 02095182 A JP02095182 A JP 02095182A JP 9518290 A JP9518290 A JP 9518290A JP 3084039 B2 JP3084039 B2 JP 3084039B2
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    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03BMACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/06Stations or aggregates of water-storage type, e.g. comprising a turbine and a pump
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00Components
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    • F05B2240/97Mounting on supporting structures or systems on a submerged structure
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Description

【発明の詳細な説明】 《産業上の利用分野》 本発明は、発電装置に関し、特に、海水を利用する発
電装置に関する。
《従来の技術》 周知のように、揚水発電装置は、夜間時などに発生す
る余剰電力を利用して、発電用の水を水力発電所のダム
に貯水しておき、電力需要のピーク時などに、発電設備
を稼動させるものである。
このような揚水発電装置の一種として、海水を利用す
るものがあり、第4図にその概略を示している。
同図に示す海水揚水発電装置は、海岸に隣接した山頂
や小高い台地に設置された上池1と、この上池1よりも
低位置の海岸に設置されたポンプ水車2、およびこのポ
ンプ水車2に連結された発電機3とを備えている。
ポンプ水車2と上池1とは、水圧管4で接続され、水
圧管4の途中には開閉弁5が設けられている。
また、ポンプ水車2の吸出管(ドラフトチューブ)6
は、下池となる海水中に開口している。
このように構成された海水揚水発電装置では、電力需
要の余剰時にポンプ水車2を駆動して、海水を上池1に
揚水して貯溜しておき、需要のピーク時に開閉弁5を開
弁して、上池1内の海水を水圧管4から落下させて、ポ
ンプ水車2および発電機3を回転させて電力を得る。
しかしながら、このような構成の従来の海水揚水発電
装置には、以下に説明する技術的課題があった。
《発明が解決しようとする課題》 すなわち、上記構成の海水揚水発電装置では、上池1
は、海水を貯溜することになるので、その構築材料が液
密性とともに耐塩性のものとしなければならない。
このため、淡水用のダムと異なり、特殊な材料や特殊
なシール手段を施すほか、洩れに対する管理を厳重にし
なければならないなど、構造上および保守上の問題があ
った。
また、地上に上池1が設けられているので、地震によ
る亀裂発生に対する対策も必要としていた。
さらに、上池1の設置個所は、海岸に隣接し、しか
も、かなりの落差のある個所に限定されるので、設置個
所に制約があった。
この発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされ
たものであり、その目的とするところは、設置個所の自
由度が大きく、その上、塩害の恐れがない発電装置を提
供することにある。
《課題を解決するための手段》 上記目的を達成するために、本発明は、海面よりも低
位置の地盤中に設けられた環状トンネル状の貯槽と、一
端が海中に開口し、前記貯槽に海水を導入する導水管
と、この導水管の途中にあって、海面よりも低位置の地
盤中に設けられた発電装置と、前記貯槽に導入された海
水を海に揚水する揚水手段と、前記貯槽に設けられた大
気と連通する給排気管とを有することを特徴とする。
また、本発明は、海面よりも低位置の地盤中に設けら
れ、複数に分割された貯槽と、一端が海中に開口し、前
記貯槽に海水を導入する導入管と、この導入管の途中に
あって、海面よりも低位置の地盤中に設けられた発電装
置と、前記貯槽に導入された海水を海に揚水する揚水手
段と、前記貯槽に設けられた大気と連通する給排気管
と、前記分割された各貯槽と導入管との間及び前記分割
された各貯槽と給排気管との間に各々介在して、これら
の間を各々開閉可能とする複数の開閉弁とを有すること
を特徴とする。
さらに、本発明は、海面よりも低位置の地盤中に設け
られた貯槽と、一端が海中に開口し、前記貯槽に海水を
導入する導水管と、その導水管の途中にあって、海面よ
りも低位置の地盤中に設けられた発電装置と、前記貯槽
に導入された海水を海に揚水する揚水手段と、前記貯槽
に設けられ、反貯槽側を分岐させた大気と連通する給排
気管と、分岐させた前記給排気管の一端が接続された空
気圧縮機及び電動機と、分岐させた前記給排気管の他の
一端が接続されたタービン及び発電機と、前記分岐させ
た二つの給排気管のそれぞれに設けられ、前記導水管に
設けられた開閉弁とともに制御されて前記貯槽内に海水
を導入し又は前記空気圧縮器による圧縮空気を充填する
開閉弁とを有することを特徴とする。
《発明の作用効果》 上記構成の発電装置によれば、電力需要のピーク時
に、導水管を介して貯槽に海面からの落差により海水が
導入され、導水管の途中に発電装置が設けられているの
で、貯槽に流入する海水により電力を得ることができ
る。
また、電力需要の余剰時には、貯槽から導水管を介し
て海水を排除し、次回の電力需要のピークに対処する。
この場合、海水を貯溜する貯槽は、海面よりも低位置
の地盤中に設けられているので、周囲に塩害を及ぼす恐
れがなく、また、設置個所の制約がほとんどないので、
都市や工場地帯など大需要地に近い場所に設置できる。
また、貯槽を環状トンネル状としているので、端部の
工事が不要であって工期を短くすることができるし、人
あるいは点検機械が巡回しやすく貯槽内部の点検作業も
容易であるといった利点があるほか、例えば、地下鉄ト
ンネルの工事に採用されているシールド工法により既存
の技術で比較的簡単に構築することができる。
さらに、貯槽を複数に分割して並列接続した貯槽ユニ
ットで構成し、各貯槽ユニットに対応して開閉弁を設け
ておけば、漏水事故などの場合に、運転が不能となるこ
とを回避できる。
さらにまた、貯槽に予め圧縮空気を充填しておけば、
例えば、貯槽の給排気管からこの圧縮空気を噴出させ、
圧縮空気の噴出圧でタービンを回転させて発電すること
ができ、貯槽の効果的な利用が図れる。
《実施例》 以下、この発明の好適な実施例について添付図面を参
照にして詳細に説明する。
第1図は、この発明にかかる発電装置の第1実施例を
示している。
同図に示す発電装置は、海面よりも低位置の地盤中に
設けられた貯槽10と、一端が海中に開口し、前記貯槽10
に海水を導入する導水管12と、この導水管12の途中にあ
って、海面よりも低位置の地盤中に設けられた発電装置
14と、前記貯槽に設けられた排気管16とから概略構成さ
れている。
上記貯槽10は、この実施例では、鉄筋コンクリート製
の環状のトンネル空洞部から構成され、その内壁面には
防水処理などが施されていて、海岸に隣接した地盤中
に、例えば、シールド工法により構築される。
上記発電装置14は、貯槽10の内部に設置されていて、
上記導水管12の内部に突出するポンプ水車14aと、この
ポンプ水車14aに連結した電動発電機14bとを備えてお
り、これらの装置は地盤中に画成された部屋14cに設置
されている。
また、電動発電機14bには、送受電ケーブル18の一端
が接続され、送受電ケーブル18の他端は、地上の送電鉄
塔20に設けられている既存の送電系統と接続されてい
る。
上記導水管12の一端は海中に開口し、その他端は貯槽
10に接続されるとともに、ポンプ水車14aの上流側に開
閉弁22が設けられている。
上記給排気管16は、一端が地上まで延びて大気中に開
口しているとともに、他端は貯槽10の上面に開口してい
る。
以上のように構成された発電装置では、まず、電力需
要のピーク時に開閉弁22が開弁され、導水管12を介して
海水が貯槽10に導入される。
このとき、導水管12の途中には、ポンプ水車14aが設
けられているので、貯槽10に流入する海水によりポンプ
水車14aを回転させ、これに連結されている電動発電機1
4bにより電力を発生させ、送受電ケーブル18を介して需
要家に電力を供給することになる。
一方、電力需要の余剰時には、電力を地上から供給し
て電動発電機14bを電動機運転してポンプ水車14aを駆動
し、貯槽10から導水管12を介して海水を排除した後開閉
弁22を閉弁して、次回の電力需要のピーク時に対処す
る。
さて、以上のように構成された発電装置では、海水を
貯溜する貯槽10は、海面よりも低位置の地盤中に設けら
れるので、仮に海水が洩れたとしても、地上に塩害を及
ぼす恐れがなく、また、設置個所の制約がほとんどな
い。
また、貯槽10を環状トンネル状の空洞部とすれば、例
えば、地下鉄トンネルの工事に採用されているシールド
工法により既存の技術で比較的簡単に構築することがで
きる。
第2図は、この発明の第2実施例を示しており、その
特徴点についてのみ以下に説明する。
同図に示す実施例では、貯槽10を7個に分割して貯槽
ユニット10a〜10gとし、これらを海底面下の地盤中に設
置して、その上下にそれぞれ個別に開閉バルブV設けた
一対の分岐管24,24aを設けるとともに、各分岐管24,24a
を連結する集合管26,26aを設けており、貯槽ユニット10
a〜10gはそれぞれ並列接続されている。
そして、一方の集合管26は、海面上の大気に開口する
給排気管16に接続するとともに、他方の集合管26aは、
ポンプ水車14a側に連通する導水管12に第2開閉弁28を
介して接続されている。
また、この実施例では、発電装置14は、地上から堀削
された立坑30の底部に設置されている。
なお、この立坑30は、例えば、貯槽10を前述したシー
ルド工法で構築する際には、シールド堀進機の発進立坑
として用いることができる。
以上のように構成された発電装置でも、上記実施例と
同じように電動発電機14bを駆動して、需要のピーク時
に電力を得ることができるとともに、貯槽10が複数の貯
槽ユニット10a〜10gに分割されていて、その上下に開閉
バルブvが個別に設けられているので、例えば、いずれ
かの貯槽ユニットが漏水した場合には、対応する貯槽ユ
ニットの開閉バルブVを閉弁して、その貯槽ユニットの
使用を停止すれば、発電装置全体の運転を停止すること
なく、発電を継続できる。
第3図は、この発明の第3実施例を示しており、以下
にその特徴点に付いてのみ説明する。
同図に示す実施例では、貯槽10は単純な形状の空洞か
ら構成されている。
導水管12には、発電装置14のポンプ水車14aの前後に
第2実施例と同様に開閉弁および第2開閉弁22,28が設
けられている。
給排気管16は、地上の近傍で二股状に分岐され、分岐
された部分にはそれぞれ第3および第4の開閉弁32,34
が設けられている。
地上には、相互に連結された空気圧縮機36,タービン3
8,第2電動発電機40が設置されている。
第3開閉弁32側の給排気管16は、空気圧縮機36に接続
されている。
第4開閉弁34側の給排気管16は、タービン38に接続さ
れている。
このように構成された発電装置では、貯槽10内の海水
が排除されると、第2開閉弁28と第4開閉弁34とを開閉
して、余剰電力を利用して空気圧縮機36を駆動し、貯槽
10内に圧縮空気を充填して、貯槽10内が所定の圧力状態
になると第3開閉弁32が閉弁される。
そして、電力需要がピーク時になると、まず、第4開
閉弁34を開弁して、貯槽10内に充填されている圧縮空気
によりタービン38を運転して、第2電動発電機40により
電力を得る。
この後、貯槽10内の圧力が低下すると、開閉弁22およ
び第2開閉弁28を開弁して、上述した第1実施例と同様
にポンプ水車14aを起動して電力を得ることになる。
この実施例の発電装置では、例えば、地上側の送電系
統設備は既存の火力発電所のものが利用できるととも
に、貯槽10も火力発電所の地下に設けることができるの
で、用地の確保が容易で、しかも、貯槽10を有効に活用
することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明にかかる発電装置の第1実施例の説明
図、第2図は同発電装置の第2実施例の説明図、第3図
は同第3実施例の説明図、第4図は従来の海水揚水発電
装置の説明図である。 10……貯槽 12……導水管 14……発電装置 14a……ポンプ水車(揚水手段) 16……給排気管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田辺 清一 東京都千代田区丸の内2丁目5番1号 三菱重工業株式会社内 (72)発明者 縄田 秀夫 兵庫県高砂市荒井町新浜2丁目1番1号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 (56)参考文献 特開 昭58−178878(JP,A) 特開 昭56−50273(JP,A)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】海面よりも低位置の地盤中に設けられた環
    状トンネル状の貯槽と、一端が海中に開口し、前記貯槽
    に海水を導入する導水管と、この導水管の途中にあっ
    て、海面よりも低位置の地盤中に設けられた発電装置
    と、前記貯槽に導入された海水を海に揚水する揚水手段
    と、前記貯槽に設けられた大気と連通する給排気管とを
    有することを特徴とする発電装置。
  2. 【請求項2】海面よりも低位置の地盤中に設けられ、複
    数に分割された貯槽と、一端が海中に開口し、前記貯槽
    に海水を導入する導入管と、この導入管の途中にあっ
    て、海面よりも低位置の地盤中に設けられた発電装置
    と、前記貯槽に導入された海水を海に揚水する揚水手段
    と、前記貯槽に設けられた大気と連通する給排気管と、
    前記分割された各貯槽と導入管との間及び前記分割され
    た各貯槽と給排気管との間に各々介在して、これらの間
    を各々開閉可能とする複数の開閉弁とを有することを特
    徴とする発電装置。
  3. 【請求項3】海面よりも低位置の地盤中に設けられた貯
    槽と、一端が海中に開口し、前記貯槽に海水を導入する
    導水管と、その導水管の途中にあって、海面よりも低位
    置の地盤中に設けられた発電装置と、前記貯槽に導入さ
    れた海水を海に揚水する揚水手段と、前記貯槽に設けら
    れ、反貯槽側を分岐させた大気と連通する給排気管と、
    分岐させた前記給排気管の一端が接続された空気圧縮機
    及び電動機と、分岐させた前記給排気管の他の一端が接
    続されたタービン及び発電機と、前記分岐させた二つの
    給排気管のそれぞれに設けられ、前記導水管に設けられ
    た開閉弁とともに制御されて前記貯槽内に海水を導入し
    又は前記空気圧縮器による圧縮空気を充填する開閉弁と
    を有することを特徴とする発電装置。
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