JPH05256248A - 海水圧発電プラント - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 深海の水圧によるエネルギーを電気エネルギ
ーに変換すること。 【構成】 深海の水圧により水車４を回転させて水車４
に連結した発電機により発電させ、水車４より流出する
海水を排水ポンプにて海洋に還元することにより、常時
深海より流入する深海水に水流を起こし、深海の水圧に
よる水車４の回転を保持し、これにより発電を持続させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は深海の水圧によるエネル
ギーを電気エネルギーに変換する海水圧発電プラントに
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から発電方式として水力発電、火力
発電、原子力発電等が挙げられるが、いずれのものも諸
問題を有している。

【０００３】即ち、水力発電にあっては水の落差を利用
し、水車を回して発電する方式であるが、季節的の河川
の流量及び負荷の変動に応じて発電するため、その調整
が難しく、貯水量によって発電量が依存される欠点を有
している。

【０００４】又、火力発電にあっては石炭、石油等の燃
焼によるエネルギーを原動機を通じて電気エネルギーに
変換する発電方式であるが、かかる燃料を燃焼させた時
に発生する排ガスが大気を汚染したり、しかもわが国で
は石油、石炭等の燃料の殆どすべてを輸入に頼らざるを
得ず、又近い将来この燃料は増産限界に達すると危惧さ
れている等の欠点を有している。

【０００５】更に、原子力発電にあってはウラン２３５
等の核分裂物質を核分裂させ、発生する熱エネルギーを
利用して発電する方式で、少量の燃料を長期間発電でき
ること、他の電源より経済性が優れていること等が挙げ
られるが、放射能に対する防護が必要となる等の問題を
要していた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は資源コストが
かからない無尽蔵な海水に目を向け、深海の水圧を自然
（海洋）エネルギーとして有効に且つクリーンに使用で
きる様にした海水圧発電プラントを提供せんとするもの
である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記従来技術に
基づく、エネルギー資源の有限性、環境汚染の課題に鑑
み、深海の水圧により水車を回転させて水車に連結した
発電機により発電させ、水車より流出する海水（水車に
回転力を与えた海水）を排水ポンプにて海洋に還元する
ことにより、常時深海より流入する深海水に水流を起こ
し、深海の水圧による水車の回転を保持し、これにより
発電を持続させ、又発電に要する排水ポンプ等の付属機
器の電力を発電機からの送電にて賄う様にすることによ
り、資源コストのかからない海洋エネルギーを有効且つ
クリーンに使用する様にして、上記欠点を解決せんとし
たものである。

【０００８】

【作用】本発明にあっては、主弁を開弁すると、深海の
水圧により海水が取水管を経て水車が回転して発電機が
起電すると共に、かかる電力は排水ポンプを運転させる
始動の電力として送電される。

【０００９】一方、水車より排水管へ流出する海水は、
所定の水圧を有する深海と連通しているため、排水管内
を自然に上昇し排水ポンプに到達する。

【００１０】かかる時点において、排水ポンプが前記の
始動電力により運転し、海水を排水口より海に還元し、
この海水の排水によって常時深海から流入する深海水に
水流を起こし、深海の水圧による水車の回転を保持し、
これにより発電を持続させ、かかる作動状態の繰り返し
により所定の電力を発生する。

【００１１】又、発電機の作動停止時には主弁を閉弁
し、水車の回転を停止させ、排水管内の海水を排水ポン
プにより排水し、吐出管における電磁弁を開弁してポン
プにより排水管内の残留海水を排水し、排水後電磁弁を
閉弁し、次に排水管と真空ポンプ間の電磁弁を開弁して
真空ポンプにより排水管内を減圧することにより、主弁
を開弁した直後の水車の始動時において、排水管に流出
する海水を排水ポンプにまで難なく上昇させる。

【００１２】

【実施例】以下本発明の一実施例を図面に基づいて説明
すると、１は本発明に係る海水圧発電プラントであり、
所定水圧の深海域を有する海洋に、鉄筋コンクリート製
等所定の水圧に耐えられる強度を有し、円筒形状にして
且つ水深Ｄより高い構造物２を沈設し、海面より構造物
２の上方が突出する様に海底に鉛直に立設している。

【００１３】構造物２内には同一構造の二台の発電装置
３、3aが設置されており、以下一方の発電装置３につい
て説明する。

【００１４】４は構造物２内の底部に設置された反動水
車であり、該水車４はフランシス水車、プロペラ水車等
が使用されるが、本実施例では立軸フランシス水車を使
用してなり、該水車４はケーシング５内に設置し、水車
４に設けられた案内羽根（図示せず）を調速機（図示せ
ず）が負荷の変動に応じて連動し、流入水量を調整する
様になしている。

【００１５】６は水車４のケーシング５の入口側に主弁
７を介して連結した取水管であり、該取水管６は構造物
２の内方底部より深海に突設している。

【００１６】主弁７は油圧式のちょう形弁、回転弁、ス
ルース弁等が挙げられ、この内より諸条件に基づき適宜
選択使用され、水車４に通水又は断続する様になしてい
る。

【００１７】８は水車４の回転力を電気エネルギーに変
換する発電機であり、該発電機８は三相交流の同期発電
機（三相立軸発電機）を使用してなり、発電機８の主軸
（図示せず）を前記水車４の軸（図示せず）に連結する
と共に、発電機８は後述する発電所９に付属する変圧器
10に接続している。

【００１８】11は水車４のケーシング５の出口側に設け
た流出管であり、該流出管11は構造物２内を上方鉛直に
延びる排水管12を連結し、該排水管12は適宜下方部位及
び上方部位で夫々２方に分岐され、かかる分岐管13、13
a …には夫々構造物２の所定高さ（水深Ｄ１、Ｄ２に対
応する）位置に排水ポンプ14、14a …を介在すると共
に、排水管12 (分岐管13、13a …) の排水口15、15a …
を構造物２の上方より外方へ突出する様に設けている。

【００１９】尚、排水ポンプ14、14a …の設置位置（水
深Ｄ１、Ｄ２）の条件は、取水管６、水車４を介して排
水管12が所定の水圧を有する深海と連通しているため、
海水は自然に排水管12内を海面に至るまで上昇するの
で、かかる位置 (水深) より下方でなければならない。

【００２０】排水ポンプ14、14a …は構造物２の下方部
位に設置されたものを第一排水ポンプ14、14a 、構造物
２の上方部位に設置されたものを第二排水ポンプ14b 、
14cとなしており、第一及び第二排水ポンプ14、14a …
の各原動機（図示せず）は前記変圧器10に接続され、該
変圧器10より送電される電力にて第一及び第二排水ポン
プ14、14a …を運転させる様になしている。

【００２１】尚、変圧器10より送電される第一及び第二
排水ポンプ14、14a …の電力は、海水がその設置位置
（水深Ｄ１、Ｄ２）まで自然に上昇してくるので、第一
排水ポンプ14、14a は水深Ｄ１から排水口15、15a ま
で、第二排水ポンプ14b 、14c は水深Ｄ２から排水口15
b 、15c までを揚水するに必要な電力であればよい。

【００２２】又、本実施例にあっては、排水管12の下方
部位及び上方部位に夫々二台の第一及び第二排水ポンプ
14、14a …を連結して並列運転したものを示したが、か
かる方式限定さることなく、第一及び第二排水ポンプ1
4、14a …は直列に接続した直列運転でもよく、又第一
及び第二排水ポンプ14、14a …の台数は深海の水圧、配
管の口径、ポンプの能力等の諸条件によって適宜選定さ
れる。

【００２３】16は排水管12底部と構造物２の内方底部に
設けた海水溜部17に導入した吸込管18の夫々に電磁弁1
9、19a を介して連結した吐水管であり、該吐水管16は
構造物２内を上方鉛直に延び、その吐水口20を構造物２
の上方より外方へ突出する様に設けると共に、吐水管16
の適宜高さ（本実施例にあっては第一排水ポンプ14、14
a と同じ) 位置にはポンプ21を介在して設置してなり、
主弁７を閉弁し、第一及び第二排水ポンプ14、14a …に
て排水管12内の海水を排水した際、排水管12内に残留し
た海水を排水したり、構造物２底部に溜まった海水を排
水する様になしている。

【００２４】22は第一排水ポンプ14、14a を介在してな
る排水管12 (分岐管13、13a ) に電磁弁23を介して連結
した真空引管であり、該真空引管22には真空ポンプ24を
連結してなり、該真空ポンプ24は前記ポンプ21による排
水管12内の残留海水の排水後分岐管13、13a を通じて第
二排水ポンプ14b 、14c を介在してなる分岐管13b 、13
c を含む排水管12内全体を所定の真空度に減圧する様に
なしている。

【００２５】尚、ポンプ21及び真空ポンプ24の各々の原
動機（図示せず）は前記変圧器10に接続され、該変圧器
10より送電される電力にてポンプ21及び真空ポンプ24の
夫々を運転させる様になしている。

【００２６】25、25a …は排水管12において排水口15、
15a …の近傍に介在した逆止弁であり、該逆止弁25、25
a …は真空ポンプ24の運転時には気密閉塞する様に設け
られている。

【００２７】26は構造物２上面に設けられた発電所設置
部であり、該発電所設置部26には制御室及び搬入口等が
設けられた発電所建屋27及び変圧器10からなる発電所９
が構築されており、該変圧器10は海底ケーブル線28を接
続し、陸地の各変電所等に送電する様になしている。

【００２８】29は適宜メッシュの格子枠にて構成された
防魚網枠であり、該防魚網枠29は取水管６を包囲する様
に海底に設置されている。

【００２９】30は内部の機械の組み立てと解体に使用さ
れる天井走行クレーンであり、構造物２内の最上部にお
いて、構造物２の内周に沿って設けられた円環状のレー
ル31に移動自在に装着されている。

【００３０】尚、発電所９内は水車４、発電機８、変圧
器10等の主要設備の運転制御及び保護を行うに当たっ
て、主機を制御するに必要な補助機器等を含む一切の機
器は適当に運転を制御され、又事故等の際必要に応じて
停止、無負荷運転又は警報等によって保護される様に施
設してある。

【００３１】そして、発電所９の制御室には配電盤にす
べての運転操作スイッチと調整スイッチとによって機器
を順序に従って自動的に操作させることができ、又発電
所９に設けた制御用アンテナ32によって、配電盤での制
御を遠く離れた変電所等からの信号ですべての制御を行
わせ、又機器の運転状態と監視をかかる制御所に遠隔測
定或いは信号によってわかる様になしている。

【００３２】尚、本実施例において、水車４の形式及び
動力、主弁７の形式及び口径、発電機８の形式及び容
量、排水管12の口径、第一及び第二排水ポンプ14、14a
…の形式、能力及び台数等その他の機器の能力はプラン
ト１の設置される深海の水圧等の諸条件によって適宜設
定される。

【００３３】ここで、海水圧発電プラントの建設につい
て簡単に説明すると、 〔第一期工事〕構造物２は陸上ドックで構築し、排水管
12等を取付け、外部と連通する部分を気密状に閉塞し、
かかる工事の終了後構造物２を陸上ドックより海へ移送
し、（構造物２は中空のため) 海上に浮かせる。

【００３４】〔第二期工事〕海上に浮かせた構造物２を
輸送船舶により牽引し、プラント１の設置する海域に輸
送し、かかる地点において構造物２内に海水を充填し、
構造物２を沈下させ、所定の海底上に構造物２を立設
し、構造物２の固定設置工事を行い、かかる作業完了後
構造物２内の海水を排水する。

【００３５】〔第三期工事〕構造物２の固定設置後、発
電機８、排水ポンプ14、14a …等の関連機器の取付け工
事を行い、構造物２の上面部に発電所９（発電所建屋27
及び変圧器10）を構築し、海底ケーブル線28を海底に布
設し、所定の変電所等に連結する。

【００３６】又、他の実施例にあっては、図５に示す様
に内部構造は前記と同様な構造物２を陸地の開発地域
（好ましくは海浜）に上方が突出する様に埋設し、取水
管６を所定の水圧を有する深海に連通する様に地中を延
出して設けており、かかるプラント１は海底ケーブル線
28でなく送電線を使用する。

【００３７】又、排水管12より排水される海水は、適宜
水路により海洋に還元するか、或いは排水される海水
（深海水）は海に還元せずとも、この海水中には生物に
有効な物質が多量に含まれているので、この海水によっ
て魚介類の養殖を、例えば以下の様に利用することがで
きる。

【００３８】この深海水は一旦大型のプールへ投入する
と共に、少量の珪藻を含む水を加えることにより、珪藻
は深海水に含まれる栄養塩と太陽の光により急激に増殖
するため、この珪藻を含む水を養殖場の魚介類に与え育
てると通常の浅い所の海水を利用した養殖に比して数倍
の成長をなし、しかも人工の餌を全く必要としない天然
の養殖となる。

【００３９】尚、かかる養殖方法にあっては、かかる方
式の様に陸地でなくとも海洋で行ってもよい。

【００４０】次に本発明に係る海水圧発電プラントの作
用について説明すると、主弁７を開弁すると、深海の水
圧により海水が取水管６を経て水車４のケーシング５内
に充満して流入し、水車４を回転させ、発電機８を作動
させる。

【００４１】これにより、発電機８が起電すると共に、
かかる電力は変圧器10を介して第一及び第二排水ポンプ
14、14a …を運転させる原動機の始動の電力として、原
動機に送電される。

【００４２】一方、水車４のケーシング５より流出管11
を経て排水管12へ流出する海水は、水深Ｄの水圧を有す
る深海と連通しているため、排水管12内を自然に上昇し
第一及び第二排水ポンプ14、14a …に到達する。

【００４３】かかる時点において、第一及び第二排水ポ
ンプ14、14a …の各原動機が、前記の始動電力により作
動し、第一及び第二排水ポンプ14、14a …を運転させ、
海水を排水口15、15a …より海に還元し、この海水の排
水によって常時深海から流入する深海水に水流を起こ
し、深海の水圧による水車の回転を保持し、これにより
発電を持続させ、かかる作動状態の繰り返しにより所定
の電力を発生し、変圧器を介して海底ケーブル線28にて
変電所等に送電する。

【００４４】又、発電機８の作動の停止時には主弁を閉
弁することにより、水車４の回転を停止させ、排水管12
内の海水を第一及び第二排水ポンプ14、14a …により排
水する。

【００４５】次に、電磁弁19を開弁してポンプ21によ
り、第一及び第二排水ポンプ14、14a…では排水できな
かった排水管12内の残留海水を吐水管16の吐水口20より
排水し、排水後電磁弁19を閉弁し、電磁弁23を開弁して
真空ポンプ24により分岐管13、13a を通じて分岐管13b
、13c を含む排水管12内全体を所定の真空度に減圧す
る。

【００４６】この時、逆止弁25、25a …は閉鎖状態であ
り、排水管12 (分岐管13、13a …を含む) 内を気密的に
閉塞している。

【００４７】この様に分岐管13、13a …及び排水管12内
を減圧するのは、主弁７を開弁した直後の水車４の始動
時において、流出管11より排水管12に流出する海水を第
一及び第二排水ポンプ14、14a …にまで自然に上昇させ
るためである。

【００４８】尚、海水溜部17内に溜まった構造物２内の
漏水を排水する時には、電磁弁19aを開弁し、ポンプ21
を運転させることにより吸込管18を経て吐水管16の吐水
口20から排水する。

【００４９】

【発明の効果】要するに本発明は、所定水圧の深海域を
有する海洋に、水深Ｄより高い構造物２を沈設し、該構
造物２の内方底部に発電機８を連結した水車４を設け、
該水車４の入口側に主弁７を介して構造物２の内方底部
より深海に突設する取水管６を連結し、水車４の出口側
に上方鉛直に延びる排水管12を排水ポンプ14、14a …を
介して連結すると共に、排水管12の排水口15、15a …を
構造物２上方に設け、排水管12底部に吐水管16を電磁弁
19及びポンプ21を介して連結すると共に、吐水管16の吐
水口20を構造物２の上方に設けたので、深海の水圧によ
り水車４を回転して発電機８により起電し、この電力が
排水ポンプ14、14a …を運転させる電力として送電さ
れ、一方水車４より排水管12へ流出する海水は、所定の
水圧を有する深海と連通しているため、排水管12内を自
然に上昇し排水ポンプ14、14a …に到達し、排水ポンプ
14、14a …が前記の始動電力により運転し、海水を排水
口15、15a …より海に還元し、この海水の排水によって
常時深海から流入する深海水に水流を起こし、深海の水
圧による水車４の回転を保持し、これにより発電を持続
させ、かかる作動状態の繰り返しにより所定の電力を発
生することができる。

【００５０】この様に、発電に要する排水ポンプ等の付
属機器の電力を発電機からの送電にて賄っても、有り余
る電力を変電所等に送電出来、しかも資源コストのかか
らない無尽蔵な海洋エネルギー（深海の水圧）を有効且
つクリーンに使用でき、その上開発途上の海洋にプラン
ト１を建設するため、陸地の様に開発地域の選定が容易
であり、斯業の発展を尽くすことができる。

【００５１】又、本発明のものは、この発電方式のため
の特別に開発された機器を用いなくとも、実施が可能な
ため他の発電方式に比し、開発及び研究期間を短縮する
ことができる。

【００５２】又、前記排水管12には電磁弁23を介して真
空ポンプ24を連結すると共に、排水口15、15a …の近傍
に真空ポンプ24の運転時に気密閉塞する逆止弁25、25a
…を介在して設けたので、発電機８の作動停止時には主
弁７を閉弁し、水車４の回転を停止させ、排水管12内の
海水を排水ポンプ14、14a …により排水し、吐水管16に
おける電磁弁19を開弁してポンプ21により排水管12内の
残留海水を排水し、排水後電磁弁19を閉弁し、次に排水
管12と真空ポンプ24間の電磁弁23を開弁して真空ポンプ
24により排水管12内を減圧することにより、主弁７を開
弁した直後の水車４の始動時において、排水管12に流出
する海水を排水ポンプ14、14a …にまで難なく上昇させ
ることができるのである。

【００５３】又、所定の陸地に構造物２を上方が突出す
る様に埋設し、構造物２の内方底部に発電機８を連結し
た水車４を設け、該水車４の入口側に主弁７を介して構
造物２の内方底部より所定の水圧を有する深海に連通す
る様に地中を延出して設けた取水管６を連結し、水車４
の出口側に上方鉛直に延びる排水管12を排水ポンプ14、
14a …を介して連結すると共に、排水管12の排水口15、
15a …を構造物２上方に設け、排水管12底部に吐水管16
を電磁弁19及びポンプ21を介して連結すると共に、吐水
管16の吐水口20を構造物２の上方に設け、又前記排水管
12には電磁弁23を介して真空ポンプ24を連結すると共
に、排水口15、15a …の近傍に真空ポンプ24の運転時に
気密閉塞する逆止弁25、25a …を介在して設けので、前
記と同様なる発電を陸地であっても実現できるため、イ
ンニシャルコストと海洋と陸地との関係を良く見極めて
設置することができる。

【００５４】又、少なくとも二台以上の排水ポンプ14、
14a …を排水管12の下方部位及び上方部位に夫々介在連
結したので、発電機８より送電される第一及び第二排水
ポンプ14、14a …の電力は、海水がその設置位置（水深
Ｄ１、Ｄ２）まで自然に上昇してくるため、第一排水ポ
ンプ14、14a は水深Ｄ１から排水口15、15a まで、第二
排水ポンプ14b 、14c は水深Ｄ２から排水口15b 、15c
までを揚水するに必要な電力であればよく、排水ポンプ
14、14a …の負担、排水ポンプ14、14a …への全体の電
力の軽減ができる等その実用的効果甚だ大なるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る海水圧発電プラントの簡略構造図
である。

【図２】排水ポンプの設置状態を示す簡略図である。

【図３】図１の上方拡大図である。

【図４】図３の平面図である。

【図５】他の実施例を示す簡略図である。

【符号の説明】

２ 構造物 ４ 水車 ６ 取水管 ７ 主弁 ８ 発電機 12 排水管 14、14a … 排水ポンプ 15、15a … 排水口 16 吐水管 19 電磁弁 20 吐水口 21 ポンプ 23 電磁弁 24 真空ポンプ 25、25a … 逆止弁

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成４年９月２２日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】発明の詳細な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は深海の水圧によるエネル
ギーを電気エネルギーに変換する海水圧発電プラントに
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から発電方式として水力発電、火力
発電、原子力発電等が挙げられるが、いずれのものも諸
問題を有している。

【０００３】即ち、水力発電にあっては水の落差を利用
し、水車を回して発電する方式であるが、季節的の河川
の流量及び負荷の変動に応じて発電するため、その調整
が難しく、貯水量によって発電量が依存される欠点を有
している。

【０００４】又、火力発電にあっては石炭、石油等の燃
焼によるエネルギーを原動機を通じて電気エネルギーに
変換する発電方式であるが、かかる燃料を燃焼させた時
に発生する排ガスが大気を汚染したり、しかもわが国で
は石油、石炭等の燃料の殆どすべてを輸入に頼らざるを
得ず、又近い将来この燃料は増産限界に達すると危惧さ
れている等の欠点を有している。

【０００５】更に、原子力発電にあってはウラン２３５
等の核分裂物質を核分裂させ、発生する熱エネルギーを
利用して発電する方式で、少量の燃料を長期間発電でき
ること、他の電源より経済性が優れていること等が挙げ
られるが、放射能に対する防護が必要となる等の問題を
要していた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は資源コストが
かからない無尽蔵な海水に目を向け、深海の水圧を自然
（海洋）エネルギーとして有効に且つクリーンに使用で
きる様にした海水圧発電プラントを提供せんとするもの
である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記従来技術に
基づく、エネルギー資源の有限性、環境汚染の課題に鑑
み、深海の水圧により水車を回転させて水車に連結した
発電機により発電させ、水車より流出する海水（水車に
回転力を与えた海水）を排水ポンプにて海洋に還元する
ことにより、常時深海より流入する深海水に水流を起こ
し、深海の水圧による水車の回転を保持し、これにより
発電を持続させ、又発電に要する排水ポンプ等の付属機
器の電力を発電機からの送電にて賄う様にすることによ
り、資源コストのかからない海洋エネルギーを有効且つ
クリーンに使用する様にして、上記欠点を解決せんとし
たものである。

【０００８】

【作用】本発明にあっては、主弁を開弁すると、深海の
水圧により海水が取水管を経て水車が回転して発電機が
起電すると共に、かかる電力は排水ポンプを運転させる
始動の電力として送電される。

【０００９】一方、水車より排水管へ流出する海水は、
所定の水圧を有する深海と連通しているため、排水管内
を自然に上昇し排水ポンプに到達する。

【００１０】かかる時点において、排水ポンプが前記の
始動電力により運転し、海水を排水口より海に還元し、
この海水の排水によって常時深海から流入する深海水に
水流を起こし、深海の水圧による水車の回転を保持し、
これにより発電を持続させ、かかる作動状態の繰り返し
により所定の電力を発生する。

【００１１】又、発電機の作動停止時には主弁を閉弁
し、水車の回転を停止させ、排水管内の海水を排水ポン
プにより排水し、吐出管における電磁弁を開弁してポン
プにより排水管内の残留海水を排水し、排水後電磁弁を
閉弁し、次に排水管と真空ポンプ間の電磁弁を開弁して
真空ポンプにより排水管内を減圧することにより、主弁
を開弁した直後の水車の始動時において、排水管に流出
する海水を排水ポンプにまで難なく上昇させる。

【００１２】

【実施例】以下本発明の一実施例を図面に基づいて説明
すると、１は本発明に係る海水圧発電プラントであり、
所定水圧の深海域を有する海洋に、鉄筋コンクリート製
等所定の水圧に耐えられる強度を有し、円筒形状にして
且つ水深Ｄより高い構造物２を沈設し、海面より構造物
２の上方が突出する様に海底に鉛直に立設している。

【００１３】構造物２内には同一構造の二台の発電装置
３、３ａが設置されており、以下一方の発電装置３につ
いて説明する。

【００１４】４は構造物２内の底部に設置された反動水
車であり、該水車４はフランシス水車、プロペラ水車等
が使用されるが、本実施例では立軸フランシス水車を使
用してなり、該水車４はケーシング５内に設置し、水車
４に設けられた案内羽根（図示せず）を調速機（図示せ
ず）が負荷の変動に応じて連動し、流入水量を調整する
様になしている。

【００１５】６は水車４のケーシング５の入口側に主弁
７を介して連結した取水管であり、該取水管６は構造物
２の内方底部より深海に突設している。

【００１６】主弁７は油圧式のちょう形弁、回転弁、ス
ルース弁等が挙げられ、この内より諸条件に基づき適宜
選択使用され、水車４に通水又は断続する様になしてい
る。

【００１７】８は水車４の回転力を電気エネルギーに変
換する発電機であり、該発電機８は三相交流の同期発電
機（三相立軸発電機）を使用してなり、発電機８の主軸
（図示せず）を前記水車４の軸（図示せず）に連結する
と共に、発電機８は後述する発電所９に付属する変圧器
１０に接続している。

【００１８】１１は水車４のケーシング５の出口側に設
けた流出管であり、該流出管１１は構造物２内を上方鉛
直に延びる排水管１２を連結し、該排水管１２は適宜下
方部位及び上方部位で夫々２方に分岐され、かかる分岐
管１３、１３ａ…には夫々構造物２の所定高さ（水深Ｄ
１、Ｄ２に対応する）位置に排水ポンプ１４、１４ａ…
を介在すると共に、排水管１２（分岐管１３、１３ａ
…）の排水口１５、１５ａ…を構造物２の上方より外方
へ突出する様に設けている。

【００１９】尚、排水ポンプ１４、１４ａ…の設置位置
（水深Ｄ１、Ｄ２）の条件は、取水管６、水車４を介し
て排水管１２が所定の水圧を有する深海と連通している
ため、海水は自然に排水管１２内を海面に至るまで上昇
するので、かかる位置（水深）より下方でなければなら
ない。

【００２０】排水ポンプ１４、１４ａ…は構造物２の下
方部位に設置されたものを第一排水ポンプ１４、１４
ａ、構造物２の上方部位に設置されたものを第二排水ポ
ンプ１４ｂ、１４ｃとなしており、第一及び第二排水ポ
ンプ１４、１４ａ…の各原動機（図示せず）は前記変圧
器１０に接続され、該変圧器１０より送電される電力に
て第一及び第二排水ポンプ１４、１４ａ…を運転させる
様になしている。

【００２１】尚、変圧器１０より送電される第一及び第
二排水ポンプ１４、１４ａ…の電力は、海水がその設置
位置（水深Ｄ１、Ｄ２）まで自然に上昇してくるので、
第一排水ポンプ１４、１４ａは水深Ｄ１から排水口１
５、１５ａまで、第二排水ポンプ１４ｂ、１４ｃは水深
Ｄ２から排水口１５ｂ、１５ｃまでを揚水するに必要な
電力であればよい。

【００２２】又、本実施例にあっては、排水管１２の下
方部位及び上方部位に夫々二台の第一及び第二排水ポン
プ１４、１４ａ…を連結して並列運転したものを示した
が、かかる方式限定されることなく、第一及び第二排水
ポンプ１４、１４ａ…は直列に接続した直列運転でもよ
く、又第一及び第二排水ポンプ１４、１４ａ…の台数は
深海の水圧、配管の口径、ポンプの能力等の諸条件によ
って適宜選定される。

【００２３】１６は排水管１２底部と構造物２の内方底
部に設けた海水溜部１７に導入した吸込管１８の夫々に
電磁弁１９、１９ａを介して連結した吐水管であり、該
吐水管１６は構造物２内を上方鉛直に延び、その吐水口
２０を構造物２の上方より外方へ突出する様に設けると
共に、吐水管１６の適宜高さ（本実施例にあっては第一
排水ポンプ１４、１４ａと同じ）位置にはポンプ２１を
介在して設置してなり、主弁７を閉弁し、第一及び第二
排水ポンプ１４、１４ａ…にて排水管１２内の海水を排
水した際、排水管１２内に残留した海水を排水したり、
構造物２底部に溜まった海水を排水する様になしてい
る。

【００２４】２２は第一排水ポンプ１４、１４ａを介在
してなる排水管１２（分岐管１３、１３ａ）に電磁弁２
３を介して連結した真空引管であり、該真空引管２２に
は真空ポンプ２４を連結してなり、該真空ポンプ２４は
前記ポンプ２１による排水管１２内の残留海水の排水後
分岐管１３、１３ａを通じて第二排水ポンプ１４ｂ、１
４ｃを介在してなる分岐管１３ｂ、１３ｃを含む排水管
１２内全体を所定の真空度に減圧する様になしている。

【００２５】尚、ポンプ２１及び真空ポンプ２４の各々
の原動機（図示せず）は前記変圧器１０に接続され、該
変圧器１０より送電される電力にてポンプ２１及び真空
ポンプ２４の夫々を運転させる様になしている。

【００２６】２５、２５ａ…は排水管１２において排水
口１５、１５ａ…の近傍に介在した逆止弁であり、該逆
止弁２５、２５ａ…は真空ポンプ２４の運転時には気密
閉塞する様に設けられている。

【００２７】２６は構造物２上面に設けられた発電所設
置部であり、該発電所設置部２６には制御室及び搬入口
等が設けられた発電所建屋２７及び変圧器１０からなる
発電所９が構築されており、該変圧器１０は海底ケーブ
ル線２８を接続し、陸地の各変電所等に送電する様にな
している。

【００２８】２９は適宜メッシュの格子枠にて構成され
た防魚網枠であり、該防魚網枠２９は取水管６を包囲す
る様に海底に設置されている。

【００２９】３０は内部の機械の組み立てと解体に使用
される天井走行クレーンであり、構造物２内の最上部に
おいて、構造物２の内周に沿って設けられた円環状のレ
ール３１に移動自在に装着されている。

【００３０】尚、発電所９内は水車４、発電機８、変圧
器１０等の主要設備の運転制御及び保護を行うに当たっ
て、主機を制御するに必要な補助機器等を含む一切の機
器は適当に運転を制御され、又事故等の際必要に応じて
停止、無負荷運転又は警報等によって保護される様に施
設してある。

【００３１】そして、発電所９の制御室には配電盤にす
べての運転操作スイッチと調整スイッチとによって機器
を順序に従って自動的に操作させることができ、又発電
所９に設けた制御用アンテナ３２によって、配電盤での
制御を遠く離れた変電所等からの信号ですべての制御を
行わせ、又機器の運転状態と監視をかかる制御所に遠隔
測定或いは信号によってわかる様になしている。

【００３２】尚、本実施例において、水車４の形式及び
動力、主弁７の形式及び口径、発電機８の形式及び容
量、排水管１２の口径、第一及び第二排水ポンプ１４、
１４ａ…の形式、能力及び台数等その他の機器の能力は
プラント１の設置される深海の水圧等の諸条件によって
適宜設定される。

【００３３】又、排水ポンプ１４、１４ａ…及び真空ポ
ンプ２４の始動時における補助電力として、発電所設置
部２６に風力発電装置を設置し、該風力発電装置を蓄電
器或いは直接に変圧器１０に接続し、風力発電装置より
得た電気エネルギーにて排水ポンプ１４、１４ａ…及び
真空ポンプ２４を運転する様になしてもよい。

【００３４】ここで、海水圧発電プラントの建設につい
て簡単に説明すると、 〔第一期工事〕構造物２は陸上ドックで構築し、排水管
１２等を取付け、外部と連通する部分を気密状に閉塞
し、かかる工事の終了後構造物２を陸上ドックより海へ
移送し、（構造物２は中空のため）海上に浮かせる。

【００３５】〔第二期工事〕海上に浮かせた構造物２を
輸送船舶により牽引し、プラント１の設置する海域に輸
送し、かかる地点において構造物２内に海水を充填し、
構造物２を沈下させ、所定の海底上に構造物２を立設
し、構造物２の固定設置工事を行い、かかる作業完了後
構造物２内の海水を排水する。

【００３６】〔第三期工事〕構造物２の固定設置後、発
電機８、排水ポンプ１４、１４ａ…等の関連機器の取付
け工事を行い、構造物２の上面部に発電所９（発電所建
屋２７及び変圧器１０）を構築し、海底ケーブル線２８
を海底に布設し、所定の変電所等に連結する。

【００３７】又、他の実施例にあっては、図５に示す様
に内部構造は前記と同様な構造物２を陸地の開発地域
（好ましくは海浜）に上方が突出する様に埋設し、取水
管６を所定の水圧を有する深海に連通する様に地中を延
出して設けており、かかるプラント１は海底ケーブル線
２８でなく送電線を使用する。

【００３８】又、排水管１２より排水される海水は、適
宜水路により海洋に還元するか、或いは排水される海水
（深海水）は海に還元せずとも、この海水中には生物に
有効な物質が多量に含まれているので、この海水によっ
て魚介類の養殖を、例えば以下の様に利用することがで
きる。

【００３９】この深海水は一旦大型のプールへ投入する
と共に、少量の珪藻を含む水を加えることにより、珪藻
は深海水に含まれる栄養塩と太陽の光により急激に増殖
するため、この珪藻を含む水を養殖場の魚介類に与え育
てると通常の浅い所の海水を利用した養殖に比して数倍
の成長をなし、しかも人工の餌を全く必要としない天然
の養殖となる。

【００４０】尚、かかる養殖方法にあっては、かかる方
式の様に陸地でなくとも海洋で行ってもよい。

【００４１】次に本発明に係る海水圧発電プラントの作
用について説明すると、主弁７を開弁すると、深海の水
圧により海水が取水管６を経て水車４のケーシング５内
に充満して流入し、水車４を回転させ、発電機８を作動
させる。

【００４２】これにより、発電機８が起電すると共に、
かかる電力は変圧器１０を介して第一及び第二排水ポン
プ１４、１４ａ…を運転させる原動機の始動の電力とし
て、原動機に送電される。

【００４３】一方、水車４のケーシング５より流出管１
１を経て排水管１２へ流出する海水は、水深Ｄの水圧を
有する深海と連通しているため、排水管１２内を自然に
上昇し第一及び第二排水ポンプ１４、１４ａ…に到達す
る。

【００４４】かかる時点において、第一及び第二排水ポ
ンプ１４、１４ａ…の各原動機が、前記の始動電力によ
り作動し、第一及び第二排水ポンプ１４、１４ａ…を運
転させ、海水を排水口１５、１５ａ…より海に還元し、
この海水の排水によって常時深海から流入する深海水に
水流を起こし、深海の水圧による水車の回転を保持し、
これにより発電を持続させ、かかる作動状態の繰り返し
により所定の電力を発生し、変圧器を介して海底ケーブ
ル線２８にて変電所等に送電する。

【００４５】又、発電機８の作動の停止時には主弁を閉
弁することにより、水車４の回転を停止させ、排水管１
２内の海水を第一及び第二排水ポンプ１４、１４ａ…に
より排水する。

【００４６】次に、電磁弁１９を開弁してポンプ２１に
より、第一及び第二排水ポンプ１４、１４ａ…では排水
できなかった排水管１２内の残留海水を吐水管１６の吐
水口２０より排水し、排水後電磁弁１９を閉弁し、電磁
弁２３を開弁して真空ポンプ２４により分岐管１３、１
３ａを通じて分岐管１３ｂ、１３ｃを含む排水管１２内
全体を所定の真空度に減圧する。

【００４７】この時、逆止弁２５、２５ａ…は閉鎖状態
であり、排水管１２（分岐管１３、１３ａ…を含む）内
を気密的に閉塞している。

【００４８】この様に分岐管１３、１３ａ…及び排水管
１２内を減圧するのは、主弁７を開弁した直後の水車４
の始動時において、流出管１１より排水管１２に流出す
る海水を第一及び第二排水ポンプ１４、１４ａ…にまで
自然に上昇させるためである。

【００４９】尚、海水溜部１７内に溜まった構造物２内
の漏水を排水する時には、電磁弁１９ａを開弁し、ポン
プ２１を運転させることにより吸込管１８を経て吐水管
１６の吐水口２０から排水する。

【００５０】

【発明の効果】要するに本発明は、所定水圧の深海域を
有する海洋に、水深Ｄより高い構造物２を沈設し、該構
造物２の内方底部に発電機８を連結した水車４を設け、
該水車４の入口側に主弁７を介して構造物２の内方底部
より深海に突設する取水管６を連結し、水車４の出口側
に上方鉛直に延びる排水管１２を排水ポンプ１４、１４
ａ…を介して連結すると共に、排水管１２の排水口１
５、１５ａ…を構造物２上方に設け、排水管１２底部に
吐水管１６を電磁弁１９及びポンプ２１を介して連結す
ると共に、吐水管１６の吐水口２０を構造物２の上方に
設けたので、深海の水圧により水車４を回転して発電機
８により起電し、この電力が排水ポンプ１４、１４ａ…
を運転させる電力として送電され、一方水車４より排水
管１２へ流出する海水は、所定の水圧を有する深海と連
通しているため、排水管１２内を自然に上昇し排水ポン
プ１４、１４ａ…に到達し、排水ポンプ１４、１４ａ…
が前記の始動電力により運転し、海水を排水口１５、１
５ａ…より海に還元し、この海水の排水によって常時深
海から流入する深海水に水流を起こし、深海の水圧によ
る水車４の回転を保持し、これにより発電を持続させ、
かかる作動状態の繰り返しにより所定の電力を発生する
ことができる。

【００５１】この様に、発電に要する排水ポンプ等の付
属機器の電力を発電機からの送電にて賄っても、有り余
る電力を変電所等に送電出来、しかも資源コストのかか
らない無尽蔵な海洋エネルギー（深海の水圧）を有効且
つクリーンに使用でき、その上開発途上の海洋にプラン
ト１を建設するため、陸地の様に開発地域の選定が容易
であり、斯業の発展を尽くすことができる。

【００５２】又、本発明のものは、この発電方式のため
の特別に開発された機器を用いなくとも、実施が可能な
ため他の発電方式に比し、開発及び研究期間を短縮する
ことができる。

【００５３】又、前記排水管１２には電磁弁２３を介し
て真空ポンプ２４を連結すると共に、排水口１５、１５
ａ…の近傍に真空ポンプ２４の運転時に気密閉塞する逆
止弁２５、２５ａ…を介在して設けたので、発電機８の
作動停止時には主弁７を閉弁し、水車４の回転を停止さ
せ、排水管１２内の海水を排水ポンプ１４、１４ａ…に
より排水し、吐水管１６における電磁弁１９を開弁して
ポンプ２１により排水管１２内の残留海水を排水し、排
水後電磁弁１９を閉弁し、次に排水管１２と真空ポンプ
２４間の電磁弁２３を開弁して真空ポンプ２４により排
水管１２内を減圧することにより、主弁７を開弁した直
後の水車４の始動時において、排水管１２に流出する海
水を排水ポンプ１４、１４ａ…にまで難なく上昇させる
ことができるのである。

【００５４】又、所定の陸地に構造物２を上方が突出す
る様に埋設し、構造物２の内方底部に発電機８を連結し
た水車４を設け、該水車４の入口側に主弁７を介して構
造物２の内方底部より所定の水圧を有する深海に連通す
る様に地中を延出して設けた取水管６を連結し、水車４
の出口側に上方鉛直に延びる排水管１２を排水ポンプ１
４、１４ａ…を介して連結すると共に、排水管１２の排
水口１５、１５ａ…を構造物２上方に設け、排水管１２
底部に吐水管１６を電磁弁１９及びポンプ２１を介して
連結すると共に、吐水管１６の吐水口２０を構造物２の
上方に設け、又前記排水管１２には電磁弁２３を介して
真空ポンプ２４を連結すると共に、排水口１５、１５ａ
…の近傍に真空ポンプ２４の運転時に気密閉塞する逆止
弁２５、２５ａ…を介在して設けので、前記と同様なる
発電を陸地であっても実現できるため、インニシャルコ
ストと海洋と陸地との関係を良く見極めて設置すること
ができる。

【００５５】又、少なくとも二台以上の排水ポンプ１
４、１４ａ…を排水管１２の下方部位及び上方部位に夫
々介在連結したので、発電機８より送電される第一及び
第二排水ポンプ１４、１４ａ…の電力は、海水がその設
置位置（水深Ｄ１、Ｄ２）まで自然に上昇してくるた
め、第一排水ポンプ１４、１４ａは水深Ｄ１から排水口
１５、１５ａまで、第二排水ポンプ１４ｂ、１４ｃは水
深Ｄ２から排水口１５ｂ、１５ｃまでを揚水するに必要
な電力であればよく、排水ポンプ１４、１４ａ…の負
担、排水ポンプ１４、１４ａ…への全体の電力の軽減が
できる等その実用的効果甚だ大なるものである。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定水圧の深海域を有する海洋に、水深
   より高い構造物を沈設し、該構造物の内方底部に発電機
   を連結した水車を設け、該水車の入口側に主弁を介して
   構造物の内方底部より深海に突設する取水管を連結し、
   水車の出口側に上方鉛直に延びる排水管を排水ポンプを
   介して連結すると共に、排水管の排水口を構造物上方に
   設け、排水管底部に吐水管を電磁弁及びポンプを介して
   連結すると共に、吐水管の吐水口を構造物の上方に設
   け、又前記排水管には電磁弁を介して真空ポンプを連結
   すると共に、排水口の近傍に真空ポンプの運転時に気密
   閉塞する逆止弁を介在して設けたことを特徴とする海水
   圧発電プラント。
2. 【請求項２】 所定の陸地に構造物を上方が突出する様
   に埋設し、構造物の内方底部に発電機を連結した水車を
   設け、該水車の入口側に主弁を介して構造物の内方底部
   より所定の水圧を有する深海に連通する様に地中を延出
   して設けた取水管を連結し、水車の出口側に上方鉛直に
   延びる排水管を排水ポンプを介して連結すると共に、排
   水管の排水口を構造物上方に設け、排水管底部に吐水管
   を電磁弁及びポンプを介して連結すると共に、吐水管の
   吐水口を構造物の上方に設け、又前記排水管には電磁弁
   を介して真空ポンプを連結すると共に、排水口の近傍に
   真空ポンプの運転時に気密閉塞する逆止弁を介在して設
   けたことを特徴とする海水圧発電プラント。
3. 【請求項３】 少なくとも二台以上の排水ポンプを排水
   管の下方部位及び上方部位に夫々介在連結したことを特
   徴とする請求項１又は２の海水圧発電プラント。