JP4596338B2 - 水質浄化機能付き自沈潜行型水圧発電装置 - Google Patents

Description

本発明は，高圧水流を利用した高効率の大規模連結型発電と周辺の水質浄化を目的とした装置の一体構造とその設置及び，保守・稼動方法に関するものであり、深い喫水を得る仕組みと発電に作用する流体エネルギーの構成を記述する。

従来、水質浄化と水圧発電は各々別々に稼動・研究・考案されており、水質浄化については、電動ポンプで循環させた空気を水中に送る方法や水車で水中水面部を攪拌し水中部に酸素を送る方法があり、水圧発電については、浮遊体と浮遊体内部の圧力タンクとの圧力差、たとえば、喫水線の上下による圧力差を動力源とし発電させるものがある。

関連する水質浄化先行技術として、特許文献１特開２００４−１７４２８７が提案されている。この文献には，陸上又は，水面上又は，水面近くの水中に微細気泡含有水製造装置を設置し製造された微細気泡含有水を深層水域へ送り込み、深層水中へ放出するものが記載されており、水圧発電装置に関連する先行技術として、特許文献２特開２００４−０５２６４６では、重量エネルギーにより流入した力を、水力発電のダムのように液体を貯水し、貯水により貯められた液体圧力を水槽の底部より放出する放出圧力を高めることにより、外部へ放出する際に水力タービンを用いて電力に変換することが出来るものと記載されている。

このような従来の方法においては、水質浄化については水中・水面付近の攪拌による微細分散化によってはじめて効果をもたらし、高速の流体で作用が増強するものであるが，陸上等で製造された微細気泡含有水を水中に放出するだけでは微細分散化による高速の流体作用が発揮できず，水質浄化効果は向上しないという課題を有し、且つ、装置の水中での永続的な設置状態の実現が不可欠となることで保守・点検作業の困難さがあり、そして、建設期間と費用の増加から費用対効果が生じないことを課題とするものである。

また、水圧発電をみると、装置の質量と引力により導入口から液体が流入する際に導入内筒の上端開口部より喫水線が上方にあるときに液体を導入口から導入内筒を経由して圧力タンク内に導入し貯水し、次に導入内筒の上端開口部より喫水線が下方にあるときに圧力タンク内に貯水した液体をその位置エネルギーを利用して排出することで水力タービンを回転駆動し、とある、つまり貯水された水が喫水線より上方に位置した場合のみ位置エネルギーの作用で水が排出され、その排出された水の位置エネルギーがタービンに作用し発電するもので、ダム発電と同じ原理を利用しており、圧力タンク内の水は常時喫水線より上方に位置していないと効率的な発電が可能とならないことを課題とするものである。

そして、水圧発電装置の、水により生じる物体に及ぼす圧力、すなわち、水圧を動力源とする発電方法においての問題点に導入口への入水時異物混入の防護があり、前述の文献も含めて導入口を防護ネットで覆うだけの構造となっているが、必ず異物の付着は発生するものであることから防護ネットのメンテナンスには画期的な解決方法が存在しないことを課題とするものである。

このように、従来発明の水質浄化では、高速流体作用の効果が上がらないことや装置の設置方法で海洋・湖沼環境を損なうこと、そして水圧発電は、水圧による発電効率を高める為の深い喫水を得る方法と水圧発電の問題点である水流導入時の異物混入防護方法そして、装置メンテナンスが複雑化、建設コストの増加、大規模プラント化による環境問題という不都合を解決することを課題とし、又、水質浄化装置、水圧発電装置各々が個別に稼動している点、そして、各装置の効率的な設置・稼動方法がないことを課題とするものである。

そこで、本発明は，このような課題を解決するためになされたもので、装置自らが自沈潜行し深い喫水から得られる高圧水流によって高出力の発電と周辺の水質浄化を果たし、費用対効果の上がるコストで効率よく設置・稼動・保守点検できる方法を提供することを目的とする。

本発明に係る水圧発電装置の特徴は、装置自らが自沈潜行及び浮上することを最大の特徴としており、自沈潜行する構造から深い喫水を作り出し、水圧により流体エネルギーを得て高出力の発電を可能とする点であり、装置の分割構造から分割パーツを運搬し易く、簡易組み立て工法で構築し易い点であり、浮上可能な構造から保守点検作業が容易である点、永続的な設置状況を持たない性質から移動や廃棄回収作業も容易であり、そして水圧水流利用の主体目的は発電の為の動力源と水質浄化に特化している事から水圧による流体エネルギーを無駄なく発電システムに生かせる構成となっている。

請求項１記載の発明では、装置底部の円錐形流洞口には、水により生じる物体に及ぼす圧力から発生した水圧効果で水が押し上げられ、水圧による流体エネルギーが発生し、装置の円錐形流洞口内部に設置されている螺旋型ブレードを回転させながら更に上昇する流体エネルギーは、上昇するに伴い円錐形流洞口の口径面積が小さくなる構造から受ける集約圧力により流体エネルギーが高圧の流体エネルギーへと増幅され、四差路分岐誘導配管を経て高水圧噴射ノズルより、４基の高圧水流受動タービンに高圧直噴射され高回転運動エネルギーへと変換し、タービンが駆動、減速機を経て４基の発電機が稼動され起電するものであり、螺旋型ブレードは流体エネルギーを受けて螺旋型ブレードの延長型回転主軸に回転エネルギーを与え、上部の大型メインスプロケットを回転させ、４基の受動歯車を経て高圧水流受動タービンに作用し、タービン回転力を増幅倍化させており、然るに、本発電装置は水圧の流体エネルギーを高効率の回転運動エネルギーに転換、つまり、高水圧の直噴射と高回転エネルギー変換作用との相乗効果により発電効率を高めるように構成されている。

請求項２記載の発明では、工場等で発電装置の分割構造に沿い３断面三段重ね分割、縦型四分割、水車四分割構造の各分割パーツに製造された装置は、陸上にて分割運搬され、水上にて簡易ジョイント工法により構築され、曳航運搬され設置ポイントでスタンバイとなり、この段階での装置の状態を設置状態といい、水平または、やや傾斜状態である。そして、この分割構造から装置の廃棄回収の分解作業も容易としている。

請求項３記載の発明においては、設置状態から稼動状態への移行方法と、保守点検時の稼動状態から設置状態への移行方法であるが、装置が自沈潜行する為には、注排水タンク内及び装置配管内の気体圧力調整を施さねばならず、そのためエアーアダクターバルブ、高圧噴射ノズル用圧力調整バルブ、排水用ダクトのバルブを開放しておく、これは、自沈潜行させる為に注排水タンク内に注入される水が、注排水タンク内に存在する空気圧を減圧させない限り水の注入が作用されない為になされるものであり、また、自沈潜行の後、水流が上昇し装置内部配管へ引き上げられる事で装置内部と外部との水流循環を目的としたエアーアダクター効果を生み出す為になされるものでもある。

設置から稼動の移行方法では、装置を自沈潜行させる為に装置外周の四箇所の注排水用上下スライド式バルブを二段階開放する、第一段階の開放は水面下部側の注排水用上下スライド式バルブの開放、同時に水面下部側の注排水タンク内が減圧されている事から水が注入され始めると装置重量は浮力より大きくなることから徐々に自沈潜行開始し傾斜し始め、次に、第二段階の開放、残り二ヶ所の注排水用上下スライド式バルブを開放、同時に残りの注排水タンク内へ減圧作用により水が注入し始めると、装置は傾斜状態から立ち上がり始め垂直状態へ移行し全注排水タンク内に注入が完了することで装置重量と相まって浮力より大きくなることで装置全長の八割まで自沈潜行する。

自沈潜行後，主バルブを開放すると水圧水流の作用により装置が稼動され、注排水タンク内に注入された水は、四差路分岐誘導配管で作用している高水圧水流によるエアーアダクター効果により注排水タンク内から引き上げられ、排出用ダクトから外部へ排出される、つまり、水中部、円錐形流洞口、四差路分岐誘導配管、高圧噴射ノズル、排出用ダクト、水面部、水中部の繋がりで水流の循環が構成され、これにより装置内の水流循環が常時なされることで注排水タンク内は常に清潔状態であることから腐食腐敗の抑制がなされる。

次に、稼動から設置の移行方法では、装置を浮上させる為に注排水タンク内の水を二段階排出させる、まず、注排水用上下スライド式バルブを全個所閉鎖し、エアーアダクター効果により注排水タンク内の水が排出されていくと装置重量が浮力より小さくなることで徐々に浮上開始し装置円錐形頂上部が水面付近まで到達するとエアーアダクター効果が減少する、そして、この段階で装置稼動状態を停止させる為に、主バルブとエアーアダクターバルブを閉鎖、エアーコンプレッサーを稼動、そして、装置を傾斜させたい側とは反対の注排水用上下スライド式バルブの二箇所を開放し、同時に一体型圧縮空気タンクの弁を開放、注排水タンク内に圧縮空気を送り込み注排水タンク内の水を注排水口より排出させると装置は傾斜させたい側へと傾斜し始め、傾斜し始めた段階で、残りの二箇所の注排水用上下スライドバルブを開放し注排水タンク内の水を排出させ、圧縮空気の排出作用により注排水タンク内の水が全部排出され浮上完了となり、装置の状態が水平及び、やや傾斜の設置状態に戻ることで保守点検作業と設置場所の変更における移動作業を可能とする。

請求項４記載の発明では、装置の安定性を保つ機能として、装置底部円錐形部の内周部に可変ピッチフィンを設置し、これは、螺旋型ブレードが水流により回転しその回転エネルギーがその主軸を伝達媒体として上部大型メインスプロッケットに作用し水流受動タービンを回転させるときに装置に発生するトルク効果を防止、制御するもので、螺旋型ブレードの回転方向とは逆向きの角度が調整出来るような構造となっている。

請求項５記載の発明では、異物混入による装置の防護方法では、異物進入防護と水質浄化の機能を一つにまとめた装置として、発電塔装置の内周外周を耐圧防護ネットで覆った水質浄化機能付き異物防護水車があり水車ランナは翼型のランナとし、この水車は回転式で回転の動力源は、装置底部の円錐形流洞口に水により生じる物体に及ぼす圧力の高圧水流から発生する水中揚力作用であり、翼型水車ランナに回転運動エネルギーを与えて微小回転する水車で、ランナ間に交換可能な水質浄化機能を持つ炭素繊維束の組み込まれたカプセルを有するもので、水車が水中揚力のみで非常にゆっくりとした回転速度の為、装置を停止もしくは装置を保守点検状態にすることなくカプセル交換を可能としている。

このように本発明の装置を自沈潜行型水圧発電塔にすることで、水圧発電に必要な深い喫水を装置自らが得て水圧水流からの流体エネルギーを効率よく変換し発電がなされ、水の位置エネルギーの転換に伴う入力エネルギーの低減などの不都合を解決し、海洋環境においては周辺の水質浄化の向上を果たし、また、装置の分割構造に付随する簡易構築工法と海洋環境を損なわない設置・稼動方法があり、そして、自沈潜行型に構成することで装置は永続的設置状態を持たない構築性質を有することとなり水域環境負荷における大幅な低減が可能となり、発電の為の入力エネルギーは再生可能なクリーンエネルギーと同様にほぼ無償・無限に得られることからこの発電システムは発電コストに対する費用対効果が上がることを特徴としている。

次に、装置の稼動方法を実施手順に沿って説明する。

工場等で分割パーツごとに製造されて、分割パーツごとに車両により陸上搬送され、洋上近辺もしくは洋上等にて簡易組み立て工法により構築されて、小型ボート等によりワイヤーに繋がれ曳航搬送され設置場所にて水中にブイ投下後係留され、これにより設置の完了となり、このときの状態を設置状態と呼び、装置の姿勢は水平またはやや傾斜している。［図１８］では、円筒形の横方向三段分割、縦型四分割構造で円筒形内部仕切り板との組み合わせを示しおり、［図２０］では設置状態を示しており、外部の注排水用上下スライド式バルブ（１８）と、注排水口（１３）のそれぞれ二箇所は水面下部側になっている。

設置後の装置の稼動方法においては、自沈潜行の為にエアーアダクターバルブ、高圧噴射ノズル、排水用バルブの各バルブを開放し、これは、注排水タンク内と配管内の空気抜きを作用させる目的があり、次に、外部側の四箇所の注排水用上下スライド式バルブ（１８）の二段階開放を行い、四ヶ所の注排水口（１３）から注水開始させ、まず、第一段階目の開放として、水面下部側の二箇所の注排水用上下スライド式バルブ（１８）を開放すると水面下部側二箇所の注排水口（１３）から注排水タンク（２５）に水が注入され装置が傾斜状態に移行しはじめる。［図２１］では注排水タンク内（２５）に注水開始され装置が傾斜している状態を示している。

次に，第二段階目の開放を行う、前述の第一段階目の注排水用上下スライド式バルブ（１８）と反対側の注排水用上下スライド式バルブ（１８）を開放するとその注排水口（１３）から注排水タンク（２５）に水が注入され四箇所の注排水口（１３）から全注排水タンク（２５）に水の注入が完了されると、装置に重量が加算され、装置重量が浮力より大きくなることで自沈潜行を開始し、稼動開始の準備段階が完了する。

次に、装置底辺部の内周に構成されている可変ピッチフィン（５６）に角度を入れる為に可変ピッチフィン作動用レバー（５２）を作動させ、円周型スライドバー連通棒（２４）から可変ピッチ用円周型スライドバー（５７）が可変ピッチフィン（５６）に角度をつけるよう円周に沿って回転作用し、可変ピッチフィン（５６）は垂直から角度をつけて斜傾可変し装置のトルク効果を制御する準備状態となる。

装置が自沈潜行開始と同時に主バルブを開放し、装置自重から水により生じる物体に及ぼす圧力から水圧水流が発生し、水流を円錐形流洞口（２６）に導き装置底部の円錐形流洞口（２６）内部の螺旋取付型補助動力用縦型ブレード（１４）を回転させながら、そして、螺旋取付型補助動力縦型ブレード（１４）の延長型回転主軸（１）に回転エネルギーが伝達され上部の大型メインスプロケット（７）を回転させ、高圧水流受動タービン（５）に作用し、同時に水流は、円錐形流洞口（２６）内部を上昇し四差路分岐誘導配管（４５）へ導入され圧力調整機構付高水圧噴射ノズル（８）より高圧水流受動タービン（５）に高圧直噴射され高圧水流受動タービン（５）が回転し、二つの相乗効果回転エネルギーが減速機（９）を経て発電機（１０）を稼動させ発電が開始される。なお、稼動開始直後から螺旋ブレードの回転により上部の大型メインスプロケットが回転し始めると装置が回転方向に回転しようとする働き、すなわち、トルク効果が発生するものであるが前述の可変ピッチフィンの制御機能からこれを抑制し装置の安定性を保持している。［図２２］では装置の稼動状態を示している。

前述の［００２１］、［００２２］にて記述のある注排水タンク（２５）に注入された水は、注排水タンク（２５）内から四差路分岐誘導配管（４５）に繋がるエアーアダクター用配管（１６）より四差路分岐誘導配管（４５）内が真空状態となっていることからエアーアダクター吸入効果が発揮され、注排水タンク（２５）、エアーアダクター用配管（１６）、四差路分岐誘導配管（４５）、圧力調整機構付高圧噴射ノズル（８）、と引き上げられバルブ付排水用ダクト（２２）から外部へと放出されることで装置内部との水流循環が完成し注排水タンク（２５）は常時清潔状態が保持される。

高圧水流受動タービン（５）を回転させた水流は、バルブ付排水用ダクト（２２）より外部へ放出され、これにより、水面下付近に流体攪拌作用をもたらし、一方で、装置円錐形流洞口（２６）に導かれた水流は、その水中部に水圧水流の上昇現象から水中揚力が発生し、水車用翼型ランナ（６０）に回転作用を与えて水質浄化機能付き異物防護水車（７６）を微小回転させ、これにより、水質浄化機能が働く事となる。［図２２］ではバルブ付排水用ダクト（２２）から水流が放出されている状態と水中揚力から水車が回転している状態を示している。

次に、保守点検時の装置の稼動方法と移動方法、及び、水車ランナの交換方法を記述する。

注排水用上下スライド式バルブ（１８）を閉鎖しエアーアダクター効果により注排水タンク（２５）内の水を排出させると装置は浮力より小さくなることで徐々に浮上開始し水面付近まで上昇する。

水面付近まで上昇すると、装置内のエアーアダクター効果が減少することから注排水タンク（２５）内の水の排出が減少するのでこの段階でメインバルブ（３）を閉鎖し水圧水流を停止させた後、バッテリーが組み込まれた直流式エアーコンプレッサー（４３）を稼動させ一体型圧縮空気タンク（６２）に圧縮空気を送り、装置が前後左右傾倒可能な性質から、傾倒させたい側とは反対の注排水用上下スライド式バルブ（１８）の二箇所を開放し、一体型圧縮空気タンク（６２）から四箇所の注排水タンク（２５）に至る圧縮空気タンク開放弁（５４）を開放し、注排水タンク（２５）に圧縮空気を放出すると、注排水タンク（２５）内の水が開放した二箇所の注排水口（１３）から外部へ放出される。

これにより、装置が傾倒させたい方向へと傾斜し始め，閉鎖されている残りの二箇所の注排水用上下スライド式バルブ（１８）を開放するとその注排水口（１３）から注排水タンク（２５）内の水が放出され圧縮空気の押し出し効果により完全に放出されると浮上完了となり、設置状態に戻る。［図２１］と［図２２］は傾倒させたい方向に移行中の状態と完全浮上した状態、設置状態を示している。この浮上を完了した状態になることで保守点検作業と装置の移動方法、そして、廃棄回収方法を可能としている。

水質浄化機能付異物防護水車（７６）の水車用翼型ランナ（６０）間に組み込まれているカートリッジ式カーボン繊維（３１）の交換は、装置が稼動状態のまま、水車が水中揚力のみの運動力であることから微小回転となっていることで、その回転中であっても、水上での入れ替えのみで、装置を保守点検状態にすることなく作業が可能である。

連結方法においては、適当水域にて装置を複数台数設置し、稼動待機状態とすることで、シュノーケル（２０）配管内の送受電用電線配管（１５）から繋がる送受電接続ケーブルボックス（３２）を［図２４］の状態に送電線で繋ぐことで複数台数の連結が可能となり、送電線の接続後に装置を稼動させることで大規模連結型発電システムが構成される。［図２４］では複数台数の連結形態を示しており、送電方法は、水面上を漂うオイルフェンス内部に送電線を連通させ、また、港湾域にては水中底を連通させる方法が望ましい。

本発明に係る水質浄化機能付自沈潜行型水圧発電装置は、分割簡易ジョイント工法により構築が簡潔であることや連結発電システムの構成を有することから工業的に量産することが可能である為、産業上の利用可能性を有する。

本発明に係る水質浄化機能付き自沈潜行型水圧発電装置の実施形態を示す仕切り板なしの全体像に関する断面図。 エアーアダクターと主バルブの段差型半折れ弁を示す断面図。エアーアダクターバルブのＢ側バルブは開放状態であり、主バルブのＡ側バルブは閉鎖状態を示す。 エアーアダクターと主バルブ、エアーコンプレッサーと発電機の位置を示すイ〜ウ間の平面図。 四差路分岐誘導配管の下部側から上部側を望む逆平面図。 四差路分岐誘導配管の側面図。 ウのジョイント部から天井に至る円形仕切り板内部にある二段式半折れ弁とエアーコンプレッサーと圧縮空気タンクを示す平面図。 エアーコンプレッサーと圧縮空気タンクと注排水タンクに至るスライドバルブを示す断面図。 ア〜イを望む螺旋ブレード軸の伝達構造と高圧噴射ノズルを高水圧受動タービンに噴射しそれぞれ矢印方向へ回転動作を行う平面図。 エ〜オを望む螺旋ブレードと合わせ型仕切り板注排水タンクを示す平面図。 ウ〜オを望むエアーアダクターの配管と空気配管及び電気配管と水車型水質浄化を示す平面図。 水車の上部から発電塔の屋根を望む水車の骨組と翼型水車ランナの配置構造を示す平面透視図。 水車ランナ間の金網状カートリッジ式炭素繊維の交換作業状態でカートリッジを抜いた状態と組み込んだ状態を示す斜視図。 オ〜エを望む補助動力用螺旋型ブレードと同軸方向回転防止用可変ピッチ型フィンを示す逆平面図。 可変ピッチ型フィンを左方向へ作動させフィンブレードを一枚外した状態を示す内部からの斜視図。 フィンの配列と取付状態を示す断面図。 可変ピッチ型フィンにピッチを入れない状態を示す斜視図。 上部から下部にあるフィンを作動させる延長棒と外部注排水バルブを作動させる為の構成を示す。理解し易いように手動としている。 点線で表す内部仕切り板と円形仕切り板の組み合わせ構造を示す透視斜視図。 四分割円錐形外周枠と仕切り板を一体成型構造にする展開図。中央は圧縮空気タンクを表す。 水上で横たわる設置状態を表す側面図。 注水を開始し自沈傾斜し稼動状態へ移行途中の状況を示す側面図。 水流が装置上部のバルブ付排水用ダクトから放出され、水中の装置底部には水圧水流からの水中揚力により水車が矢印方向に回転している稼動状態を示す断面図。 潮流や風による漂流を防ぐ為の係留用ブイを構成している状態を示す図。 発電装置の連結状況を示す状態図。

１、 延長型回転軸
２、 螺旋取付型補助動力用縦型ブレード支持受けスピナー
３、 主バルブ
４、 高圧噴射ノズル用圧力調整バルブ
５、 水圧水流受動タービン
６、 受動歯車
７、 主回転体
８、 水圧水流噴射ノズル
９、 減速機同類他３基
１０、 発電機同類他３基
１１、 エアーアダクター用バルブハンドル他３箇所
１２、 エアーアダクター用バルブ他３箇所
１３、 注排水口
１４、 螺旋取付型補助動力用縦型ブレード
１５、 送受電用電線配管同類他３箇所
１６、 エアーアダクター用配管同類他３箇所
１７、 十字型振れ止めブレード
１８、 注排水用上下スライド式バルブ
１９、 円筒形３層構造外周フレーム
２０、 シュノーケル
２１、 ブイ係留用兼曳航用ワイヤーフック
２２、 バルブ付き排水用ダクト
２３、 傾斜型合わせ床
２４、 円周型スライドバー連通棒同類他１箇所
２５、 注排水タンク同類他３箇所
２６、 円錐形流洞口
２７、 円錐形流洞口頂上部
２８、 二段式軸受用フランヂ
２９、 水車支持棒
３０、 発電用駆動軸同類他３箇所
３１、 カートリッヂ式カーボン繊維
３２、 送受電用防水型接続ケーブルボックス
３３、 異物防護用耐圧ネットの外周
３４、 異物防護用耐圧ネットの内周
３５、 中間間仕切り板
３６、 防水栓
３７、 シュノーケル用バルブ同類他１箇所
３８、 水車シュノーケル対応防水フランヂ同類他１箇所
３９、 水車支持棒受けベアリング付丸型パイプ
４０、 四分割水車ジョイントプレート同類他７箇所
４１、 エアーコンプレッサー連通空気配管同類他３箇所
４２、 可変ピッチ作動用延長棒同類他１箇所
４３、 バッテリー組込式直流エアーコンプレッサー
４４、 ベアリング入り延長型スピナー
４５、 圧力水流路配管
４６、 水流仕分け用十字型ブレード
４７、 床から天井に至る四分割型間仕切り板イからウ
４８、 床から天井に至る四分割型間仕切り板アからイ
４９、 段差型半折れ弁
５０、 主バルブ用作動ハンドル
５１、 注排水口開閉用作動レバー同類他３箇所
５２、 可変ピッチ型フィン作動レバー同類他１箇所
５３、 送受電変換機同型他１箇所
５４、 圧縮空気開放用上下スライドバルブ用作動レバー同類他３箇所
５５、 円錐形フレームと仕切り板が一体式の四分割合わせ構造折り曲げ板
５６、 可変ピッチフィン
５７、 可変ピッチ用円周型スライドバー
５８、 フィン差し込み用ピポッド
５９、 連結用折れ曲げ付け合せプレート
６０、 水車用翼型ランナ
６１、 フィルター交換用取出口
６２、 圧縮空気タンク
６３、 圧縮空気排出口同類他３箇所
６４、 傾斜型二枚合わせ天井
６５、 二枚合わせ床
６６、 水面
６７、 係留用ブイ
６８、 係留用アンカー
６９、 円柱型固定管
７０、 円形振止防止用ゴム製スペーサー→斜線部で示す
７１、 防水型ハッチ
７２、 床用防水ハッチ
７３、 最上部内壁排水口
７４、 水質浄化機能付き異物防護水車
７５、 係留用ワイヤー
＊ 方向を表す
・Ａ→ 西側
・Ｂ→ 東側
・Ｃ→ 上
・Ｄ→ 下
・Ｅ→ 北側
・Ｆ→ 南側
＊ 同類型形状をあらわす
・ａ
・ｂ
・ｃ
・ｄ
＊ 高さの位置を表す
・ア
・イ→傾斜型２分割合わせジョイント
・ウ→２分割合わせジョイント
・エ
・オ
＊ 召し合せを表す
・カ
・キ
・ク
・ケ
＊ 回転方向を表す

＊ 各部名称
・１〜７５

Claims (5)

1. 水面下部に浮遊させた発電塔と水車を組み合わせた装置を、注排水タンクに設置されている注排水用上下スライド式バルブの開放により、前記注排水用上下スライド式バルブの備わる注排水口から前記注排水タンク内に水を注入させ、前記装置自重を浮力より大きくさせることで自沈潜行し、前記発電塔内部の底部の円錐形部の頂上部と底辺部を円形開口させた円錐形流洞口より水を流入させ、前記円錐形流洞口頂上部が自重により喫水線より下がると、水により生じる物体に及ぼす圧力で水圧水流を発生させ、前記円錐形流洞口頂上部とつながる主バルブと、前記主バルブにつながる４分岐に配置された圧力水流路配管を経由し、４基の水圧水流噴射ノズルから４基の水圧水流受動タービンに対して高圧噴射され、前記水圧水流受動タービンを回転させ、前記水圧水流受動タービンの回転で、減速機を介して発電機を回転させ起電し、さらに、前記水圧水流は、前記円錐形流洞口内で鉛直方向に延びる主軸に対して螺旋状に配置されたブレードを回転させることで、前記主軸が回転し、前記主軸の回転で、前記発電塔の上部側に設置されている大型メインスプロケットが回転し、噛合される前記水圧水流受動タービンを回転させ、前記水圧水流受動タービンの回転で減速機を介して発電機を回転させ起電される、さらに、前記発電塔に対して回転自在に取り付けられている前記水車の翼型の水車ランナが前記円錐形流洞口へ流入す る前記水圧水流の水中揚力を捉えて回転する前記水車で、前記水車ランナ間に設置されている炭素繊維束のカプセルに異物を付着させ水質の浄化を果たすことを備えることを特徴とする。
2. 請求項１記載の前記水質浄化機能付き自沈潜行型水圧発電装置であって、前記発電塔を取り囲むように設置されている前記水車は、前記装置側面視方向で十字交差に配置されている水車支持棒と、前記側面視方向で中央部に十字型に設置されている水車支持棒受けベアリング付き丸型パイプである軸とをボルトで結合させ、さらに、前記水車円周上にて前記水車支持棒と４か所で重なる点にて水車ジョイントプレートを重ね合わせてボルトで固定される４分割の前記水車で、前記発電塔は、内部側では円筒状の外壁と前記円錐形流洞口との間を縦割り４分割３段重ねの各区画に内部仕切り板で仕切られており、組み立ての際、前記内部仕切り板と前記内部仕切り板を張り合わせて接合されボルトで固定される構造となっており、前記装置をジョイント工法により製作されることを特徴とする。
3. 請求項１記載の前記水質浄化機能付き自沈潜行型水圧発電装置であって、縦型４区画の前記注排水タンクを備えた前記発電塔は、前記注排水バルブを二段階開放ののち、前記注排水タンク内に注水を開始すると前記発電塔は自重と相まって傾斜状態からさらに傾斜し始めて垂直状態に移行しながら前記装置自体が自沈潜行し、水が前記注排水タンク内から前記圧力水流路配管に対して斜めに配置されているエアーアダクター用配管内に流れ込み喫水線付近まで上昇しここで流れ込みは一時停止するが、前記主バルブを開放ののち稼働状態となり、前記円錐形流洞口より流入した前記水圧水流が、前記主バルブと前記４分岐に配置された圧力水流路配管内に流れ込み、さらに、前記注排水タンクに注入された水は、前記注排水タンクから前記４分岐に配置された圧力水流路配管に対して斜めに設置され、前記圧力水流路配管に接続される前記エアーアダクター用配管を介して、前記圧力水流路配管内が前記水圧水流の水で満たされていることから、配管内の圧力差によって、前記４分岐に配置された圧力水流路配管へと引き上げられ、前記圧力水流路配管内で前記水圧水流と合流し、前記４基の水圧水流噴射ノズルから放出され、バルブ付き排出ダクトから前記発電塔外部へと排出され、これにより前記装置稼動時には、前記発電塔外部と前記発電塔内部で水流の循環が行われ、そしてさらに、前記装置自体の浮上時には、前記注排水タンクに設置されている前記注排水用上下スライド式バルブを閉鎖後、前記注排水タンクの周囲に設置されている圧縮空気タンクにエアーコンプレッサーを稼働させ圧縮空気を充填し、前記圧縮空気タンクから前記注排水タンクへ前記圧縮空気を放出し、前記圧縮空気による水の押し出しで、前記注排水タンク内の水は前記注排水用上下スライド式バルブの備わる注排水口より外部へと排出されることで前記注排水タンク内の水が完全に排出され前記発電塔は垂直状態から傾斜状態へ移行し設置状態に戻ることを特徴とする。
4. 請求項１記載の前記水質浄化機能付き自沈潜行型水圧発電装置であって、前記発電塔の前記円錐形流洞口内部の底辺部内周には、水流を受ける角度の調整が可能な可変ピッチフィンを設置し、さらに、前記発電塔外部側上部に前記可変ピッチフィンの角度の調整をするための作動レバーを設け、前記装置稼働時の前記発電塔の上部側に設置されている前記大型メインスプロケットの回転により発生するトルク効果で前記装置自体が回転してしまう作用を、前記作動レバーで前記可変ピッチフィンに前記大型メインスプロケットの回転方向に対し逆方向へ制御させるよう角度をつけさせながら前記可変ピッチフィンを動かし、前記可変ピッチフィンで、前記円錐形流洞口に流入する前記水圧水流を受け、前記可変ピッチフィンが前記大型メインスプロケットの回転方向に対し逆方向に制御されていることから前記トルク効果が防止され、前記装置自体の安定性を保持することを特徴とする。
5. 請求項１，２記載の前記水質浄化機能付き自沈潜行型水圧発電装置であって、耐圧防護ネットで覆い、前記水車ランナ間に水質浄化のための炭素繊維束を吊り下げた交換可能なカプセルを設置し、さらに、翼型の前記水車ランナが、前記装置自体が水中に沈降することによって水により生じる物体に及ぼす圧力で前記発電塔の前記円錐形流洞口底辺部に水圧がかかり、前記水圧がかかることで前記水圧水流が前記円錐形流洞口に流入し、前記円錐形流洞口が頂上部と底辺部が円形開口となっていることから前記発電塔内部へと上昇し、前記上昇する前記水圧水流の水中揚力を捉えて回転する前記水車で、前記発電塔を取り囲むことを特徴とする。

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