JPH073179B2 - 水中エネルギ貯蔵装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電気エネルギ等を気体の圧力エネルギとして水
中で蓄積する水中エネルギ貯蔵装置に関する。

〔背景技術〕

電気エネルギを安定して供給するためには昼間時の電力
使用ピーク時の負荷対策が重要な課題である。しかし原
子力発電が多くなると、負荷追従性が悪いので、夜間の
余剰電力を利用した揚水発電の重要性が高くなってい
る。

揚水発電は山岳地帯の高低差の大きい一対の貯水池を利
用し、電気エネルギと水の位置エネルギとの置換えによ
るシステムが一般的である。しかしこれは山岳地帯にお
ける大規模な用地の確保や建設工事を必要とするので経
済効率が低く、さらに電力需要の大きな都市から離れた
山岳地帯に建設する必要があるため送電設備、送電損失
等の点で問題が残る。さらにこのエネルギ貯蔵装置は大
規模な設備に適しており、小規模エネルギの貯蔵には不
適切である。

この他にも、岩盤用空洞に圧力空気を供給して電気エン
ルギを圧力エルルギとして貯蔵する方法も研究されてい
るが、上記と同様の問題を有している。

本発明はこれらの事実を考慮し、設備が簡単であり、大
都市等の電力大消費池に近い場所に容易に設置すること
ができる水中エネルギ貯蔵装置を得ることが目的であ
る。

〔発明の概要及び作用〕

本発明は、内部が圧力空気の貯留部とされる殻状部と、
この殻状部の下部へ連結された柔軟な多孔状重錘積載部
と、この重錘積載部へ積載され前記殻状部をその浮力に
抗して水中に留める重錘と、一端が前記殻状部へ連通さ
れる気体供給及び取出し用配管と、前記殻状部の下部を
水中へ連通させる連通手段と、を有することを特徴とし
ている。

このため本発明では、電力大消費地に近い改定へ殻状部
を配置し、この殻状部へ気体加圧手段からの気体を配管
を通して供給すれば殻状部へ圧力エネルギを貯蔵でき
る。この気体圧力エネルギは配管を通じて圧力エネルギ
変換手段へと送り込めば、この変換手段は圧力エネルギ
を容易に電気エネルギ等へ変換することができる。この
圧力エネルギから電気エネルギへの変換装置はタービン
発電機等の公知の装置が適用可能である。

従ってこのエネルギ貯蔵装置を電気エネルギで駆動すれ
ば、夜間の余剰電力を利用して気体加圧手段により圧力
気体を水中へ供給して圧力エネルギとして蓄積し、電力
消費の多い昼間時にこの圧力空気を地上へと送り出して
再び電気エネルギに変換供給することができる。

この装置は電力大消費池に近い海中等の水中へ設置する
ことができ、かつその建設は山岳地帯に大規模なダムを
建設する場合に比べて、容易かつ経済的であり、大消費
地への送電コストも低いものとなる。

圧力空気の貯留用殻状部は下部へ連結された積載部の重
錘で水中へ拘束される。重錘積載部は柔軟な多孔状構
造、一例として編み目状形状のネツトを用いることがで
きる。この重錘積載部は、殻状部が内部貯留空気の多少
によって上下しても、最下降時に殻状部が水底へその重
量によって食い込む度合いが少ない。

殻状部は剛体に限らず、柔軟な薄膜構造とすることがで
き、薄膜構造とすれば、この薄膜構造に作用する力は浮
力のみなどで、設置水深をいくら深くしても薄膜には大
きな圧力が作用することはない。

殻状部を水中へ連通させ、圧力空気の取出し時を水を殻
状部内へ導くため連通手段としては、殻状部と重錘積載
部との間に開口部を設ければよいが、重錘積載部をネツ
トによって構成する場合には、このネツトの開口を利用
することができる。

〔発明の実施例〕

第１図には本発明が適用された構想図が示されている。

この例では水底10へ設けられる殻状体12と、地上14に設
置されるプラント16との間が可撓配管18で連通されてい
る。プラント16には殻状体12へ圧力空気を供給するため
の空気加圧手段としてポンプ20が設けられると共に、殻
状体12からの加圧空気によって発電するためのエネルギ
変換手段である発電機22が設けられている。このポンプ
20へ電力を供給するため及び発電機22からの電力を供給
するための送電線24が接続されている。

第２図に示される如く殻状体12は軸心が垂直とされ、下
方が開いた半球状となってる。この殻状体12は薄肉の金
属、合成樹脂等の剛体からなるシエル構造としてもよい
が、柔軟な補強帆布等による膜構造とすることも考えら
れる。

この殻状体12の下端開口部はコンプレツシヨンリング32
が取り付けられている。このコンプレツシヨンリング32
は垂直軸心回りにリング状に屈曲してあり、下端部には
複数本の支柱34の上端部が固着されている。これら支柱
34の下端部は支持リング36へ固着されている。従って複
数本の支柱34間は開口部となって殻状体12の内外を連通
する連通手段としての役目を有している。

また、この支柱34によって形成されるコンプレツシヨン
リング32と支持リング36との間の開口部からは可撓配管
18の一端が殻状体12内に入り込み、この可撓配管18の先
端部は殻状体12内の上端部付近で開口した開口部18Aと
なっている。この開口部18A付近はワイヤ38によって殻
状体12内へ取り付けられている。このため可撓配管18は
プラント16のポンプ20から送られる圧力空気を殻状体12
の頂部付近へ送り込み、逆に開口部18A部分からこの圧
力空気をプラント16の発電機22へと送り出すことができ
るようになっている。

支持リング36はコンプレツシヨンリング32と同様な構成
であり、積載網40は周囲が連結されている。この積載網
40は内部に重錘42が複数個収容されており、殻状体12を
内部の圧力空気の浮力に抗して海底44へと拘束する役目
を有している。

次に本実施例の作用を説明する。

夜間の余剰電力によるエネルギ貯蔵時には、送電線24か
らの供給電力でポンプ20を作動させ、大気を圧縮して可
撓配管18へ送り込む。従って圧力空気は殻状体12内に入
り込み、殻状体12の上部から次第に海水を支柱34間を通
して海中へと送り出す。これによって電気エネルギが空
気の圧力エネルギとして蓄積される。この圧力空気によ
る浮力は積載網40内の重錘42がこれを確実に支持する。
この場合支柱34には引張力が作用する。

昼間時にエネルギを取り出す場合には、可撓配管18を通
して発電機22へと圧力空気を取出して発電する。このた
め夜間時に膨張上昇した殻状体12は次第に縮小下降し、
支持リング36が海底44へ接することもある。この場合に
も重錘42の荷重は支持リング36へ作用することがないの
で、支持リング36が海底44内へ大きく食い込むことはな
い。この場合支柱34にはコンプレツシヨンリング32の荷
重が圧縮力として作用する。

支柱34は一例としてコンプレツシヨンリング32,支持リ
ング36への結合部分をねじ等によって高さ調節可能とす
れば、殻状体12を軸心が垂直な状態に調節することがで
き、これによって殻状体12へ圧力空気を有効に貯留する
ことができる。

〔発明の効果〕

以上説明した如く本発明は、内部が圧力空気の貯留部と
される殻状部と、この殻状部の下部へ連結された柔軟な
多孔状重錘積載部と、この重錘積載部へ積載され前記殻
状部をその浮力に抗して水中に留める重錘と、一端が前
記殻状部へ連通される気体供給及び取出し用配管と、前
記殻状部の下部を水中へ連通させる連通手段と、を有す
るので、電力大消費地の近くに容易かつ経済的にエネル
ギ貯蔵装置を設置することができる優れた効果を有す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の水中エネルギ貯蔵装置の実施例を示す
断面図、第２図は殻状体とその関連部品を示す側面図で
ある。 12……殻状体、18……可撓配管、40……積載網、42……
重錘。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上田 貴夫 東京都江東区南砂２丁目５番14号 株式会 社竹中工務店技術研究所内 (72)発明者 下河内 隆文 東京都江東区南砂２丁目５番14号 株式会 社竹中工務店技術研究所内 (72)発明者 柿沢 忠弘 東京都江東区南砂２丁目５番14号 株式会 社竹中工務店技術研究所内 (72)発明者 久保田 仁 東京都中央区銀座８丁目21番１号 株式会 社竹中工務店東京本店内 (72)発明者 本城 勇介 東京都中央区銀座８丁目21番１号 株式会 社竹中土木内 (56)参考文献 特開 昭56−148626（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−214608（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−212724（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−239319（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内部が圧力空気の貯留部とされる殻状部
   と、この殻状部の下部へ連結された柔軟な多孔状重錘積
   載部と、この重錘積載部へ積載され前記殻状部をその浮
   力に抗して水中に留める重錘と、一端が前記殻状部へ連
   通される気体供給及び取出し用配管と、前記殻状部の下
   部を水中へ連通させる連通手段と、を有する水中エネル
   ギ貯蔵装置。