JP6418623B1 - 水流発電用折れ曲がり式水路 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、水路を水平方向に往復して折り曲げることで、短い直線距離の間に数多くの水流発電機を設けることができ、水路を支える柱が設置しやすくなる水流発電用折れ曲がり式水路を提供するものである。
【解決手段】 水路（１）を水平方向に往復して折り曲げ、水路（１）を折り曲げることで向かい合うこととなった水路を支える柱（６）同士を桁（８）によって連結すし、その水路（１）に複数以上の水流発電機（２）を設けることを特徴とするものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、水路を水平方向に往復して折り曲げることで、短い直線距離の間に数多くの水流発電機を設けることができ、水路を支える柱が設置しやすくなる水流発電用折れ曲がり式水路に関するものである。

従来の幕式水路の提案では発電機の配置に関するものは特にないが、仮に水路に多数の発電機を配置しようとするのであれば、川に多数設置される小水力発電機のように、水路を直線状に伸ばすものになると思われる。

特許第６１４３３１５号 特許第６１５０４１１号 特許第６１７２８３０号 特許第６２４２０３３号 特許第６２５７１２０号 特許第６３６６１５５号 特願２０１８−０５５９１４ 特開２０００−１２００５３ 特開２００３−２７８６６３３ 特開２０１４−１１８９６０

本発明は、本発明は、水路を折り曲げることで、短い直線距離の間に数多くの水流発電機を設け、また水路を支える柱の強度を上げ、建設コストに対する採算性を向上させる水流発電用折れ曲がり式水路を提供するものである。

上記目的を達成するために、水流発電用折れ曲がり式水路において請求項１に係るものは、水路を水平方向に往復して折り曲げ、水路を折り曲げることで向かい合うこととなった水路を支える柱同士を桁によって連結し、その水路に複数以上の水流発電機を設けたものである。

請求項２に係るものは、請求項１に係るものにおいて、水路の折れ曲がった個所から、その水路の他の折れ曲がった個所にバイバス用水路を設けたものである。

請求項３に係るものは、請求項１に係るものにおいて、水路の途中に断面積の大きい箇所を設け、そこにバイバス用水路を設けたものである。

本発明は、以上説明したように構成されており、以下に記載されるような効果を有する。 請求項１に係る仕組みを用いた場合、構造物の直線距離での長さを短くすることができ、発電機を多数配置することで、採算性を向上することができる。本発明は、特許文献１〜７などを併用し、集約した海流を用いるものであるが、太陽光発電や風力発電でも好立地が極めて限られているように、海流発電もどこにでも設置できるものではない。ならば、好立地の海域に大規模に展開した方が良い場合もある。発電機を沢山設置できるなら、海流を集約するための水路に係るコストをより案分できるので採算性が高くなる。しかし、仮に発電機を含め２０ｍ間隔で１００機設置したとすれば２０００ｍもの長さになってしまい、海上交通に支障をきたす恐れが出てくる。

水路をジクザクや蛇行するように水平方向に往復して折り曲げることで、直線距離に対してより長い距離の水路を設置することができる。どのように曲げても構わないのであるが、曲げの部分に圧力がかかり対処にコストもかかるので曲げる部分は少ない方が望ましい。

水路を水平方向に往復して折り曲げることを利用して、水路の強度を構造的に上げることができる。本発明は、特許文献１〜７を併用して深度２０〜３０ｍの沖に設置されることを想定しており、その場合、海底から起立する柱の長さは３０ｍを超える。先述の特許文献では、柱を支えるために柱を、海底に打ち込んだ杭にケーブルで連結する方法が記されている。本発明においては、折り曲げることで向かい合うこととなった水路を構成する柱同士を桁で連結する。そうすればラーメン構造となり、さらに筋違を施せばトラス構造となり、その構造は非常に堅固なものとなる。

また、コストを安くする可能性もある。一般的に水路を直線状に設置するより、折り曲げて設置する方がコストは高くなりそうではある。しかし、隣り合う柱と桁で連結することにより、海底の杭やワイヤーで連結作業が不要になる。さらに非常に堅固な構造を利用して、水路を陸上で建造してから海底に沈める手法が使える。コストのかかる海中での作業を減らすことによって、コストを削減することができる。

本発明の水路は特許文献１、３、６、７などのように幕を用いても構わないが、鋼管やコンクリート管などを用いても構わない。例えば、特許文献７で集約した海流をさらに鋼管やコンクリート管などの導水管に流して用いてもよい。そうすることで、ダムなどで使われているフランシス水車などの水力発電機をそのまま流用することも不可能ではない。

請求項２に係る仕組みを用いた場合、請求項１に係る仕組みを用いた場合に加え、水路のメンテナンスを容易にする。特許文献８〜１０に見られるように、水力発電においてバイパス水路を設けることは普通のことである。ただ、それらは発電機に対してのバイパス水路であり、本発明は水路を水平方向に往復して折り曲げることを利用して、向かい合う水路の折れ曲がっている箇所を同士をバイパス水路で連結することにより、短いバイパス水路で、その間の長い水路の区画の水流を止めることができる。従来の水力発電は山の傾斜地に作られるため、水平方向に往復する水路を設置することは意味のないことであった。なぜならば、沢筋に沿って下り側に水路を伸ばしたほうが、高低差による位置エネルギーが得られるし、設置もしやすいからである。

長い水路の区画をバイバスする意味は、発電を全面停止させずにメンテナンスを行うためである。本発明は海に設置することを前提としている。海の腐食や付着物の問題があり、そのためのメンテナンス期間は河川で用いるものより短くなると思われる。バイパス水路があれば、一部の水路の水流だけ遮断することで縮退運転を行うことが可能である。

請求項３に係る仕組みを用いた場合、請求項１に係る仕組みを用いた場合に加え、水圧のかかる箇所に耐久力をつけることができる。水路を曲げる部分にはどうしても圧力が集中してしまう。そこで、その箇所の水路の断面積を大きくすることで、その箇所の水圧を低下させる。また上記に水路の折れ曲がった個所にバイパス用水路を設けるとあるが、そのバイパス部分が水圧で壊れることになると、バイパスの意味をなさないので、破損要因を小さくすることは望ましい。

発明を実施するための形態を示す上面図である。 実施例１を示す斜視図である。 実施例２を示す斜視図である。 実施例３を示す上面図である。 実施例３を示す上面図の一部拡大図である。 実施例４を示す上面図である。

本発明を実施するための形態を図１基づいて説明する。水路（１）が左右に直角に曲がりながら図の上部から下部へ伸びている。水路（１）の曲がり角には減圧部（３）が設けられている。また、水路（１）の途中には水流発電機（２）が数多く設けられている。水路（１）は多数の柱（６）で支えられており、柱（６）は水路（１）を折り曲げることで向かい合うこととなった水路（１）を支える柱（６）が対面にあれば、桁（８）によって連結されている。この図の水路（１）は海中もしくは海面や海上に水平に設置されているもので、上部から見下ろした図である。水路（１）は特許文献１、３、６、７などのように幕を用いても構わないが、鋼管やコンクリート管などの導水管を用いても構わない。減圧部（３）は水路（１）に十分な強度があるのなら必要はない。

実施例１を図２を基に説明する。図２は図１の角の一部の斜視図である。コの字型に曲がった水路（１）が柱（６）によって支えられている。柱（６）は水路（１）を折り曲げることで向かい合うこととなった水路（１）を支える柱（６）同士を桁（８）によって連結させており、さらに筋違（９）で補強されている。また、柱（６）は台（７）の上に据えられている。柱（６）は桁（８）や筋違（９）によって水路（１）の直交方向からの力にたいして強い強度を得ることができる。

実施例２を図３を基に説明する。図３は図２の水路（１）の伸びる方向の柱（６）同士をさらに桁（８）や筋違（９）で補強したものである。十分な強度と安定性が得られるので、陸上で建造して海中に沈めるといったことが可能である。図１のように、対面するすべての柱（６）を桁（８）で連結すれば強度は得られるが、建造、運搬、設置に困難が伴う。４本の柱（６）を桁（８）や筋違（９）で連結して１セットとして建造すれば、その問題点は解消される。設置後に他のセットと桁（８）などで連結してもよい。その他、陸上で柱（６）を桁（８）や筋違（９）で連結するのであれば、柱（６）の高さを均一にしておいた方が建造しやすい。しかし、海底は都合よく平面になっていないので、柱（６）の高さを均一にした場合は、台（７）などによって海底の深度を調整する必要がある。対角方向にも筋違を施せばさらに強度を上げることができる。

実施例３を図４、図５を基に説明する。水路（１）が左右にジグザグ状に曲がりながら図の上部から下部へ伸びている。曲がり角には減圧部（３）が設けられている。水路（１）の途中には水流発電機（２）が数多く設けられている。減圧部（３）がバイバス水路（４）で連結されている。図１と違い水路（１）はジグザグ状になっている。利点は直角に曲げるより資材が少なく建造できることであるが、梁と柱の連結は直角にならないため多少手間が増えるかもしれない。なお、梁と柱は記載は省略している。

図５は図４を一部拡大したものである。減圧部（３）に接続される水路（１）とバイパス水路（４）の間には開閉部（５）が備えられているので、水路（１）のどこかに不具合が生じた場合は各開閉部（５）を操作して、バイパス水路（４）に水流を流し、不具合のある水路（１）を切り離して縮退運転を行うことができる。

実施例４を図６を基に説明する。海流集約水路（１０）に図１の水路（１）が接続された図である。柱（６）や桁（８）は省略してある。海流集約水路（１０）とは特許文献１〜７などを使って海流を集約する水路である。この図では海流は図の上部から下部に向かって流れるものとする。水路（１）が海流の流れと直交する方向に伸びているが、これは陸地に向かっているものとする。水路（１）を陸地方向に伸ばした方が水深が浅くなるので、設置がしやすいからである。ただし、水路を陸地にまで伸ばして水流発電機を陸上に設置するのは止めた方がよい。地震などで水路が破断した際に深刻な被害を引き起こすからである。

１ 水路
２ 水流発電機
３ 減圧部
４ バイパス用水路
５ 開閉部
６ 柱
７ 台座
８ 桁
９ 筋違
１０ 海流集約水路

Claims (3)

1. 水路を水平方向に往復して折り曲げ、水路を折り曲げることで向かい合うこととなった水路を支える柱同士を桁によって連結し、その水路に複数以上の水流発電機を設けた水流発電用折れ曲がり式水路。
2. 水路の折れ曲がった個所から、その水路の他の折れ曲がった個所にバイバス用水路を設けた請求項１の水流発電用折れ曲がり式水路。
3. 水路の途中に断面積の大きい箇所を設け、そこにバイバス用水路を設けた請求項１の水流発電用折れ曲がり式水路。

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