JPH11222836A - 落水発電システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電力消費のピーク時に水力と夜間電力とを用
いて電力を供給できる発電システムを都市部に設ける。 【解決手段】 落水発電システムは、都市の河川１の近
傍に建築される建築物の地下に設けられた地下貯水槽３
と、河川１の水を地下貯水槽３に流下させる水路４とを
有する。また、水路４には、水力発電を行う発電装置５
が配置され、河川１から地下貯水槽３に水を流下させる
ことで発電を行える。また、地下貯水槽３の水は、夜間
電力を用いる揚水ポンプにより河川１に排水できる。こ
れにより、電力消費のピーク時に河川１から地下貯水槽
３に水を流下させることで、電力を供給できる。また、
夜間電力により地下貯水槽３の水を揚水して再び使用で
きる状態にできる。また、地下貯水槽３の水から得られ
た温熱及び冷熱を建築物２の地階２ｂの下に設けられた
蓄熱槽６に蓄熱して、冷暖房用の熱源として用いられ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、夏期の昼
間のような電力消費量のピーク時に、水力発電により電
力を供給可能な落水発電システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、電力の供給においては、基本的
に、大きな電力を蓄えることが困難なので、電力が消費
される際に、予想される最大の電力消費量に合わせた発
電を行う必要がある。従って、夏期の昼間のような電力
消費のピーク時の電力消費量に対応する電力供給量を有
する発電設備を設ける必要がある。しかし、電力の消費
量は、時間帯や季節により大きく変動するので、電力消
費量のピーク時に対応可能な発電設備を設けた場合に
は、電力消費量が少なくなった際に発電機器の稼働率が
低下し、結果的に電力のコストが高くなってしまう。

【０００３】そこで、従来、夜間等の電力消費量が少な
い時間帯の電力を各種の方法で蓄えることが行われてい
る。例えば、夜間電力を利用した揚水発電が知られてい
る。上記揚水発電は、基本的に、ダムを用いた水力発電
であるが、河川の水をダムにより上流側に貯めてこれを
利用するのではなく、夜間電力を利用して下方の湖や貯
水池から水をダムの上流側に揚水しておき、電力消費量
が多くなる昼間、揚水された水を落下させることにより
発電を行うものである。すなわち、夜間電力を水の位置
エネルギーに変換して蓄えるものである。

【０００４】なお、夜間電力を利用する方法として、電
力を熱に変換して蓄えるものが知られており、夜間電力
により氷や冷温水を作り、昼間、これを冷暖房用の熱源
として利用したり、温水として利用したりすることも行
われているが、基本的に熱エネルギーとして蓄えられた
ものを再び電力に変換するものではない。また、電力を
蓄えるものとしては、蓄電池が一般的であるが、蓄電池
は価格が高いとともに、体積当たりの蓄電量が低く、必
ずしも、大量の電力を蓄えるのには向いていない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記揚水発
電においては、基本的に、高低差のある地形を有する場
所において、上方に揚水された水を貯める貯水池や湖を
例えばダムを設けることにより形成し、下方にダムから
流下する水を貯める湖や貯水池を形成する必要がある。
従って、大きな初期投資が必要となる。すなわち、揚水
発電においては、広い用地を買収し、ダムや人工湖や貯
水池を設けるために構築時に高いコストがかかる。な
お、ダムの下方の貯水池や湖は、元々ある自然のものを
利用することもできる。

【０００６】また、上述のようにダムや人工湖や貯水池
を設けることにより、景観が大きく変わる可能性があ
り、景観が保護されているようなところに設けることが
できない。また、上述のような高低差がある地形を有す
る場所とは、基本的に山間部なので揚水発電設備は山間
部に設けられることになり、大部分が平野にある都市
部、すなわち、大きな電力を消費する地域に揚水発電設
備を設けることが困難である。言い換えれば、揚水発電
設備の建設場所としては、高低差が必要であり、建設場
所が地形により極めて制限される。

【０００７】また、人造湖や貯水池等の水量は、地形に
より左右されることになり、地形により、ある程度、利
用水量が決まってしまい、発電容量も決まってしまう。
そして、揚水発電設備を山間部に設けた場合に、この電
力を山間部から離れた都市部まで送電すると、大きな送
電ロスを生じることになる。また、揚水発電設備の人造
湖や貯水池となる部分は、水没することになり、土地と
して利用することができなくなる。また、揚水発電にお
いては、次の日の発電に必要な水量分の水を前日に夜間
電力により揚水しておく必要がある。

【０００８】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、都心部において水力発電により、電力消費量のピ
ーク時に電力を供給可能な落水発電システムを提供する
ことを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
落水発電システムは、河川、湖沼及び海等の水域の近傍
の地下に設けられた地下貯水槽と、上記水域から上記地
下貯水槽に水を流下させる水路と、該水路を流下する水
により発電を行う発電装置とを具備してなることを上記
課題の解決手段とした。上記構成によれば、河川、湖上
及び海等の水域の水を地下貯水槽に流下させることによ
り水力発電が可能なので、上記水域の近傍に地下貯水槽
を形成すればよく、ダムや貯水池や人造湖等を設ける必
要がなく、小規模なものとすれば、発電容量は小さいも
のの初期投資額を低いものとすることができる。

【００１０】また、基本的に地下貯水槽、該地下貯水槽
に水を流下させる水路、及び発電装置が基本的に地下に
配置されるので、地上の景観を変えることがない。ま
た、基本的に落水発電システムは、地下に形成されるの
で自らの敷地内の利用されていない地下部分に設けるも
のとすれば用地を買収する必要がなく、また、落水発電
システムのために新たに用地を買収するものとしても、
貯水槽の深さを深くすることにより貯水量を増やすこと
ができるので、狭い敷地に設けることが可能であり、用
地買収にかかるコストを低いものとすることができる。

【００１１】また、落水発電システムにおいては、地下
に貯水槽を設けることにより、水が流下する落差を確保
することができるので、平坦地に設けることが可能であ
り、設置する地域が限定されることがなく、都市部にも
設置可能である。従って、電力を発電する場所と、電力
を消費する場所とを近接することが可能となり、送電ロ
スを減少させることができ、効率的に電力を使用するこ
とができる。また、落水発電システムの発電容量は、基
本的に、地下貯水槽の設置位置の深さと容量とによって
決まるので、地形等により建設される落水発電システム
の発電容量が左右される可能性は低く、地形に左右され
ずにある程度自由に異なる発電容量の落水発電システム
を設計することができる。

【００１２】また、落水発電システムは、上述のように
そのほとんどの部分を地下に設置可能なので、その地上
部分は、任意に使用することができ、例えば、建築物を
設けたり、公園を設けたりすることが可能であり、敷地
の有効利用が図れる。また、落水発電システムにおいて
は、上述のように河川、湖沼、海等の水域の水を流下さ
せることにより、水力発電を行うので、発電に必要な水
量は基本的に常時確保された状態となっており、例え
ば、前日地下貯水槽に流下した水を全て揚水しておけ
ば、地下貯水槽の容量以内の水量により発電可能な範囲
で任意の電力量の発電を行うことが可能である。

【００１３】すなわち、発電量を変更した場合には、そ
の日の夜間の揚水量が変化することになるが、翌日の電
力負荷に対応して前日の揚水量が変化することがなく、
翌日の電力負荷を予測する必要がない。また、夏期の昼
間の電力消費量のピーク時でも、降雨時には、冷房によ
る電力消費量が下がり、落水発電システムによる発電を
必要としなくなったり、発電量を低下させることが可能
となるので、地下貯水槽に流下させる水量を低減させ
て、雨水を一時的に地下貯水槽に貯留させることができ
る。

【００１４】すなわち、電力消費量が低い季節だけでは
なく電力消費量がピークとなる季節においても、地下貯
水槽を一時的な雨水貯留槽とすることができるので、降
雨時に、雨水系の下水道等への負荷を減少させることが
できる。なお、上記水域とは、河川、湖沼、海に限定さ
れるものではなく、基本的に地下貯水槽の容量より大き
な容量の水を貯留した場所、もしくは上記水路を流下す
る水の流量より大きな流量で水が流れている場所ならば
良い。また、上記水域は、人工のものでも良い。従っ
て、上記水域は、下水道であっても良く、下水道を流れ
る水を地下貯水槽に流下させて発電させるものとしても
良い。

【００１５】また、水域が水が流れている場所の場合
で、かつ、流量が上記水路を流下する水の流量より少な
い場合には、上記水域に関を設けたり、流下する水を貯
留する貯留スペースを設けたりすることにより、落水発
電システム作動時までに必要な水を貯めてから水路に水
を流下させるようにしても良い。また、上記地下貯水槽
は、発電に必要な流速をだすことができる高低差を水路
の取水口との間に確保できる深さを有するものならば良
い。また、地下貯水槽となる地下スペースの構築方法
は、特に限定されるものではない。

【００１６】本発明の請求項２記載の落水発電システム
は、上記地下貯水槽が、建築物の地下構造物の一部を利
用して上記建築物の地下に形成されていることを上記課
題の解決手段とした。上記構成によれば、地下貯水槽が
建築物の地下構造物の一部を利用して形成されているの
で、建築物の構造体と地下貯水槽の構造体との一部を共
用することにより、地下貯水槽の製造コストを低減する
ことができる。

【００１７】また、建築物の地下に設けることにより、
建築物の敷地内の落水発電システムが設けられることに
なり、落水発電システム用の用地の買収の必要がなく、
建造コストの削減を図ることができる。また、落水発電
システムで発電される電力を建築物で使用するものとす
れば、送電距離は、実質的にほぼ０となり、送電ロスが
極めて少なくなる。

【００１８】なお、建築物の地下構造物とは、例えば、
建築物の地下部分を構築するために土止め壁、止水壁と
して設けられた連続地中壁であり、連続地中壁を地下貯
水槽の外殻の一部として用いるものとしても良い。ま
た、建築物の地下の基礎（基礎スラブ）の部分の内部に
貯水スペースを設けて、これを地下貯水槽としても良
い。また、建築物の地下室の最下階の部分を地下貯水槽
としても良い。

【００１９】本発明の請求項３記載の落水発電システム
は、上記地下貯水槽に貯まる水が、深夜電力を利用して
稼働可能なポンプにより揚水されて排水されることを上
記課題の解決手段とした。地下貯水槽に水を流下させて
発電を行った場合に、最終的には、地下貯水槽の水を排
水する必要があるとともに、地下貯水槽より低い排水場
所が無い場合には、地下貯水槽の水を揚水して排水する
必要があるが、上記構成によれば、電力消費の負荷が低
い夜間に夜間電力を用いて揚水するので、夜間と昼間と
の電力消費量の差をある程度解消することができる。

【００２０】なお、従来の揚水発電が、夜間に余る電力
を用いて揚水することにより電力を水の位置エネルギー
として蓄え、これを次の電力消費のピーク時に使用する
のに対して、本発明においては、電力消費のピーク時
に、元々高い位置にある水を用いて水力発電を行った後
に、次の夜間に発電に使われた水を揚水するようになっ
ている。すなわち、従来の揚水発電が蓄えたエネルギー
を電力消費のピーク時に使用するのに対して、本発明
は、水域からエネルギーを先取りして電力消費のピーク
時に使用し、その後に先取りしたエネルギーを返すよう
になっている。

【００２１】また、本発明においては、揚水に際して、
基本的に夜間電力を使用することになるが、河川や海等
の水域の近傍に落水発電システムを設けた場合には、そ
の地形によって、風の流れを阻害するものが少なく、風
力発電に比較的適した地形となっている可能性が高いの
で、揚水のためのエネルギーとして風力発電を併用する
ものとしても良い。

【００２２】すなわち、揚水に際して風力発電により得
られた電力を使用すると共に、風力発電だけでは不足す
る電力を夜間電力で賄うようにしても良い。同様に、川
の流れを利用した発電や、潮力発電により得られる電力
を夜間電力と併用しても良い。また、揚水に際して電力
だけではなく、風車や水車等による回転力を用いて直接
水を汲み上げ、これらだけでは、汲み上げられなかった
水を夜間電力により揚水するようにしても良い。

【００２３】また、揚水による水の排水に際しては、例
えば、滝状に水を流下させて水域に水を戻したり、噴水
状に噴出させてから水を戻したりすることで、溶存酸素
濃度を高めることにより水を浄化させることができると
ともに、また、微生物が付着した石材等により浄化能力
を有する水路を通過させて水を戻すようにすることで、
直接的に水を浄化したりすることができる。すなわち、
揚水時に必要とされるエネルギーを水の浄化にも利用す
ることができる。

【００２４】本発明の請求項４記載の落水発電システム
は、上記水路から流下して上記貯水槽に貯水される水を
冷房及び暖房用等の熱源として利用することを上記課題
の解決手段とした。上記構成によれば、上述のように、
都市部に落水発電システムを配置することが可能なの
で、地下貯水槽に貯められる水を冷暖房の熱源に利用す
ることができる。

【００２５】すなわち、揚水発電設備は、基本的に山間
部に設けられるので、揚水発電に用いられる水の熱を冷
暖房の熱源に利用しようとしても周囲に冷暖房を利用す
る施設がほとんどないが、本発明の落水発電システム
は、都市部に設けることができるので、上記の熱を冷暖
房に有効に利用することができる。なお、地下貯水槽の
水は、基本的に揚水されてしまうので、地下貯水槽の水
をそのまま蓄熱媒体として使用できないので、地下に地
下貯水槽とは別に蓄熱槽を設け、例えば、水路や貯水槽
内に熱交換機を配置して、貯水槽に流下する水の熱を蓄
熱槽に蓄えて利用できるようにすることが好ましい。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態の第
一例を図面を参照して説明する。図１は、本発明の落水
発電システムの概略構成を示す図面である。図１に示す
ように、本発明の落水発電システムは、河川１（水域）
の近傍に構築された建築物２の下方の地下に設けられた
地下貯水槽（地下ピット）３と、河川１と地下貯水槽３
とをつなぎ、河川１の水を流下させる水路４と、水路４
の下部に配置された発電装置５と、河川１から流下して
地下貯水槽３に貯められる水の熱を蓄える蓄熱槽６と、
地下貯水槽３に貯まった水を揚水して排水する揚水設備
（図示略）とを有するものである。上記河川１は、発電
装置５の発電用の水を供給するものであり、電力消費が
増大する夏期においても、ある程度の水量を有するもの
である必要がある。また、河川１の流速は、この落水発
電システムの発電量に影響を与えないので、河川１は平
野部を流れる緩やかなものでも、河口付近で流速が潮汐
の影響を受けるものでも良く、平野の都市部の河川１で
も十分に発電できる。また、河川１に変えて湖沼や海の
水を地下貯水槽３に流下させるものとしても良い。

【００２７】上記建築物２は、地下構造物となる地階２
ｂと地階２ｂ上の上部構造部２ａとを有するものであ
り、また、地階２ｂの下の地下基礎スラブの内部もしく
は地階２ｂと地下基礎スラブとの間に蓄熱槽６が設けら
れたものとなっている。すなわち、建築物２は、蓄熱槽
６を含むものとなっている。また、上記建築物２の地下
部分の構築に際しては、土止め及び止水の目的で連続地
中壁が用いられており、連続地中壁により土止め及び止
水された状態でその地下２ｂ、地下基礎スラブ及び蓄熱
槽６が構築されるようになっている。

【００２８】上記地下貯水槽３は、建築物２を構築する
際に、構築されたものであり、建築物２を構築する際に
用いられる連続地中壁により土止め及び止水された状態
で構築されるようになっている。従って、連続地中壁
は、建築物２の地下部分を構築する場合よりも予め深く
形成されており、連続地中壁の下端は、地下貯水槽３よ
りさらに深くされている。また、地下貯水槽３は、その
外周部分の外殻（外周壁）として連続地中壁を構造体も
しくは構造体の一部として用いている。すなわち、地下
貯水槽３は、筒状に形成された連続地中壁の内部を、建
築物２の地下部分よりさらに下まで掘削し、底部分と天
井部分とを構築することにより形成されたものである。

【００２９】なお、地下貯水槽３内部には、地下貯水槽
３の上部の土砂や建築物２を支持するために、例えば、
平面視して格子状に、支持壁（図示略）が形成されてお
り、地下貯水槽３の天井スラブ部分を支持するようにな
っている。そして、地下貯水槽３内部は、支持壁により
仕切られることになるが、支持壁に貫通孔を設け、地下
貯水槽３内の支持壁により仕切られた各部分が互いに連
通した状態とされている。なお、天井スラブ部分を支持
するのに支持壁に変えて柱と梁とを用いるものとしても
良い。

【００３０】また、地下貯水槽３の外周壁としては、そ
のまま連続地中壁を使用するものとしても良いし、連続
地中壁内面に補強を施すものとしたり、ライニングを施
すものとしても良い。上記水路４は、河川側に取水口を
有し、地下貯水槽３側に排水口を有するものであり、河
川１側から地下貯水槽３側に水をほぼ鉛直方向に流下さ
せるものである。

【００３１】また、水路４の取水口は、河川１に直接設
けるものとして良いし、河川１から取り込み用の池や水
槽に引き込み、これら池や水槽に取水口を設けるものと
しても良い。また、水路４を流下する水は、発電装置５
の後述するタービン（図示略）を回転させるようになっ
ている。

【００３２】上記発電装置５は、基本的に、水流により
回転するタービンを有する小型の水力発電装置であり、
水路４の流速が速くなる下端部に設置されるものであ
る。上記蓄熱槽６は、その内部に比較的熱容量の大きい
蓄熱媒体が収容されたものであり、水路４や貯水槽３に
設けられた熱交換噐により、熱を蓄熱媒体に取り込み、
蓄熱媒体が水路４や貯水槽３の水温と同じ温度とされた
ものである。すなわち、夏期の昼間においては、水路４
や地下貯水槽３の水温は、気温より低くなっているの
で、蓄熱槽６の熱媒体の温度は、気温より低くなってお
り、これを利用してヒートポンプの冷媒を冷やすことが
でき、ヒートポンプのコンプレッサの負荷を低減するこ
とができる。

【００３３】逆に、冬期の夜間、水路４や地下貯水槽３
の水温が、気温より高くなっている可能性があり、この
場合に蓄熱槽６の熱媒体の温度は、気温より高くなるの
で、ヒートポンプにより蓄熱槽６から熱を取り込んで暖
房に利用することができる。なお、地下貯水槽３は地中
にあるので、地下貯水槽３内の水に地下貯水槽３の周囲
の土砂の熱を伝導できるようになっていれば、地下の土
砂の熱を蓄熱槽６に取り込むことができる。

【００３４】地中の温度は、基本的に夏期は気温より低
く、冬期は気温より高く、さらに大きな熱容量を有する
ので、周囲の土砂の熱を地下貯水槽３内の水に伝導でき
るようにしておけば、蓄熱槽６に地下貯水槽３の水を介
して地中の熱を取り込んで、より確実に夏期には蓄熱槽
６の温度を気温より低くし、冬期には蓄熱槽６の温度を
気温より高くすることができる。また、地下貯水槽３内
の水に周囲の土砂の熱を伝導させる方法としては、例え
ば、地下貯水槽３の内部に多数の金属製のフィンを設け
たりすることが考えられる。また、地下貯水槽３の外側
に延出するフィンを設けても良い。

【００３５】すなわち、熱伝導性の高い物質で、地下貯
水槽３の内部と外部とをつなぐような構成となっていれ
ば、効率的に周囲の土砂の熱を地下貯水槽３内の水に伝
導することができる。なお、上述のような熱を伝導する
構成を取り付けなくとも、地下貯水槽３の外殻となる部
分を介して地中の熱が地下貯水槽３内の水に伝導される
ので、地下貯水槽３内の水から熱を取り込むことにより
地中の熱をある程度利用することができる。

【００３６】次に、上記構成の落水発電設備の作用効果
について説明する。上述のような落水発電システムによ
れば、夏期の昼間、すなわち、電力消費のピーク時に、
河川１から貯水槽３に水を流下させることで発電装置５
により発電が行われ、建築物２やその周囲の他の建築物
もしくは設備で使用する電力の少なくとも一部を落水発
電システムにより発電された電力により賄うことができ
る。従って、電力消費のピーク時における電力会社から
供給される電力の消費量を低減することができる。

【００３７】また、上記落水発電システムにおいては、
夜間電力を水の位置エネルギーに変換して蓄え、昼間の
電力消費のピーク時に再び上記位置エネルギーを電気エ
ネルギーに変換して電力を供給する従来の揚水発電に比
較して以下のような利点を有する。まず、揚水発電にお
いては、発電設備以外に、ダムや人造湖や貯水池を必要
とするので、構築時に大規模な工事を必要とするととも
に、高い工費がかかることになるが、この例の落水発電
システムにおいては、基本的に、発電装置５と、地下貯
水槽３と、河川１から地下貯水槽３に水を流下させる水
路４とが有れば良いので、小規模な発電システムを構築
することが可能であり、比較的少ない工費でも構築が可
能である。

【００３８】また、上述のように地下貯水槽３を建築物
２の構築時に構築するものとするとともに、建築物２の
地下部分の構築時に、連続地中壁を止水及び土止めのた
めに用いるものとし、かつ、上記連続地中壁を地下貯水
槽３の外殻の一部（外周壁）として用いるものとすれ
ば、地下貯水槽３の構築にかかる費用をさらに低減する
ことができる。また、落水発電システムの主要な構成部
分、すなわち、水路４の取水口を除く部分は、地下に構
築されるので、ダムや人造湖や貯水池とを必要とする揚
水発電のように周囲の景観を変えるようなことがなく、
景観を保存する必要があるような場所でも、構築するこ
とが可能となる。

【００３９】また、地下貯水槽３の容量は、その深さを
深くすることによっても大きくすることが可能なので、
落水発電システムに必要な敷地を狭いものとすることも
可能であり、落水発電システムの構築に際して用地を買
収する際に、必要な用地を狭いものとして、用地買収に
必要な費用を低減することができる。また、上述のよう
に建築物２の構築に際し、建築物２の地下に地下貯水槽
３を構築するものとすれば、実質的に用地買収の必要が
なくなり、用地買収にかかる費用を０として、構築にか
かる必要を大幅に低減することができる。

【００４０】また、揚水発電の設備は、高低差がある地
形に設置位置が制限される、すなわち、設置位置が山間
部に限定されるので、平野にある都市部に近接して設け
ることができないが、この例の落水発電システムは、地
下に地下貯水槽３を設けることにより水が流下する高低
差を得ることができるので、その設置位置が地形により
限定されることがなく、都市部にも設置することができ
る。

【００４１】また、落水発電システムは、狭い場所にも
設置することができるとともに、上述のように建築物２
の地下に設けることができ、用地買収にほとんど費用が
かからないので、地価が高い都市部にも低コストで設け
ることができる。また、揚水発電設備は、上述のように
山間部に設けられるので、主な電力消費地域となる平野
部まで送電した場合に、送電距離が長くなり、送電設備
に費用がかかるとともに、送電ロスにより電力の利用率
が低下することになるが、この一例の落水発電システム
においては、地下貯水槽３の上に設けられた建築物２で
電力を利用するものとすれば、送電ロスがほとんど無い
とともに、送電設備に費用がかかることもない。

【００４２】また、落水発電システムの主要部分が地下
に構築可能なことから、落水発電システムの上方の地上
部分を任意に用いることができ、建築物２を設けたり、
公園を設けたりすることができる。また、落水発電シス
テムは、その地下貯水槽３の容量と深さにより、その発
電量を任意に設定することができるので、小規模な発電
設備から中規模な発電設備まで自由に構築することがで
きる。

【００４３】また、基本的に流下させる河川等の水域の
水量は、地下貯水槽３の容量に比べて多いので、地下貯
水槽３の容量の許す範囲で、いつでも任意の電力量の発
電を行うことができる。すなわち、従来の揚水発電で
は、前日の夜間に揚水された水量を越えて発電を行うこ
とができないようになっており、前日に次の日の発電量
を予測しておく必要があるが、この一例の落水発電シス
テムによれば、いつでも上述の範囲で任意の電力量の発
電を行うことができ、発電に使われた水は、その日の夜
間に揚水すれば良い。

【００４４】また、上記落水発電システムにおいては、
蓄熱槽６を有し、発電に使用された水から熱を回収し
て、建築物２もしくは建築物２を含む地域の温／冷熱源
としての利用が可能である。すなわち、この落水発電シ
ステムは、燃焼等の発熱反応を伴わない水力発電である
が、ある程度の熱の供給も可能である。

【００４５】また、この例の落水発電システムにおいて
は、河川等の水域から取水して地下貯水槽３に流下させ
た水を揚水して再び河川等の水域に戻すことになるが、
この際に、滝状や噴水状にして河川に水を戻すようにし
て、水に十分に酸素を供給することにより水を浄化した
り、例えば、微生物が付着した石等が敷き詰められた浄
化用の水路や、その他の浄化設備を流下させるようにし
て、水を河川に戻すことにより、水を浄化した状態で河
川に戻すことができる。

【００４６】すなわち、地下貯水槽３に流下した水は、
最終的に河川に戻す必要があるが、戻す際に、揚水する
エネルギーを用いて、水の浄化を図ることができる。ま
た、水を戻す際に、建築物の周囲の敷地内を小川状に流
したり、滝を設けたり、噴水としたりすることにより、
時間的な制約はあるが、浄化とともに美観を高めること
もできる。また、電力消費量が多くなく、落水発電シス
テムを作動させる必要がない場合には、地下貯水槽３が
満水になることがないので、雨天時などに雨水貯水槽と
して利用することができる。

【００４７】すなわち、一時的に集中的に雨が降った際
に、雨水を地下貯水槽３に流下させるようにすること
で、河川や下水に一時的に大量の雨水が流れ込むのを防
止し、下水等が過負荷状態になるのを防止することがで
きる。そして、雨量が減少して下水等の負荷が減った段
階で、貯められた雨水を排水するようにすることができ
る。また、夏期の雨天時は、気温が少し下がるので、冷
房による電力消費量が減少し、地下貯水槽３への流下水
量が減少することになるので、基本的にいつでも地下貯
水槽３を一時的な雨水貯留槽として利用することができ
る。なお、地上の水域と地下貯水槽３との高低差が十分
に大きい場合には、ある程度の深さまで水が流下した段
階で流速が一定となり、さらに下方まで水を流下させて
もそれ以上流速が速くならなくなり、発電装置を上記深
さより深い位置に設けても、深さによって発電量を大き
くすることができなくなるが、このように高低差が十分
にある場合には、発電装置５を水路の深さの異なる位置
にそれぞれ設けるものとしても良い。すなわち、発電装
置５を上下に多段階に複数配置して発電量を増やすもの
としても良い。

【００４８】

【発明の効果】本発明の請求項１記載の落水発電システ
ムによれば、河川、湖上及び海等の水域の水を地下貯水
槽に流下させることにより水力発電が可能なので、上記
水域の近傍に地下貯水槽を形成すればよく、ダムや貯水
池や人工湖等を設ける必要がなく、小規模なものとすれ
ば、発電容量は小さいものの初期投資額を低いものとす
ることができる。また、基本的に地下貯水槽、該地下貯
水槽に水を流下させる水路、及び水路の水を用いる発電
装置が地下に配置されることになるので、地上の景観を
変えることがない。また、基本的に落水発電システム
は、地下に形成されるので自らの敷地内の利用されてい
ない地下部分に設けるものとすれば用地を買収する必要
がなく、また、落水発電システムのために新たに用地を
買収するものとしても、貯水槽の深さを深くすることに
より貯水量を増やすことができるので、狭い敷地に設け
ることが可能であり、用地買収にかかるコストを低いも
のとすることができる。

【００４９】また、落水発電システムにおいては、地下
に貯水槽を設けることにより、水が流下する落差を確保
することができるので、平坦地に設けることが可能であ
り、設置する地域が限定されることがなく、都市部にも
設置可能である。従って、電力を発電する場所と、電力
を消費する場所とを近接することが可能となり、送電ロ
スを減少させることができ、効率的に電気を使用するこ
とができる。落水発電システムの発電容量は、基本的
に、地下貯水槽の深さと容量とによって決まるので、敷
地の形状により建設される落水発電システムの発電容量
が左右される可能性は低く、地形に左右されずに自由に
設計することができる。

【００５０】また、落水発電システムは、上述のように
そのほとんどの部分を地下に設置可能なので、その地上
部分には、建築物を設けたり、公園を設けたりすること
が可能であり、敷地の有効利用が図れる。また、落水発
電システムにおいては、上述のように河川、湖沼、海等
の水域の水を流下させることにより、水力発電を行うの
で、発電に必要な水量は基本的に常時確保された状態と
なっており、例えば、前日地下貯水槽に流下した水を全
て揚水しておけば、地下貯水槽の容量以内の水量により
発電可能な範囲で任意に発電することが可能である。

【００５１】すなわち、発電量を変更した場合には、そ
の日の夜間の揚水量が変化することになるが、翌日の電
力負荷に対応して前日の揚水量が変化することがなく、
翌日の電力負荷を予測する必要がない。また、夏期の昼
間の電力消費量のピーク時でも、降雨時には、冷房によ
る電力消費量が下がり、落水発電システムによる発電を
必要としなくなったり、発電量を低下させることが可能
となるので、地下貯水槽に流下させる水量を低減させる
ことができるので、この際に、雨水を一時的に地下貯水
槽に貯留させることができる。

【００５２】すなわち、電力消費量のピーク時でも、地
下貯水槽を一時的な雨水貯留槽とすることができるの
で、降雨時に、雨水系の下水道等への負荷を減少させる
ことができる。本発明の請求項２記載の落水発電システ
ムによれば、地下貯水槽が建築物の地下構造物の一部を
利用して形成されているので、建築物の構造体と地下貯
水槽の構造体との一部を共用することにより、地下貯水
槽の製造コストを低減することができる。

【００５３】また、建築物の地下に設けることにより、
建築物の敷地内に落水発電システムが設けられることに
なり、落水発電システム用の用地の買収の必要がなく、
建造コストの削減を図ることができる。また、落水発電
システムで発電される電力を建築物で使用するものとす
れば、送電距離は、実質的に０となり、送電ロスをなく
すことができる。本発明の請求項３記載の落水発電シス
テムによれば、地下貯水槽に水を流下させて発電を行っ
た場合に、最終的には、地下貯水槽の水を排水する必要
があるとともに、地下貯水槽より低い排水場所が無い場
合には、地下貯水槽の水を揚水して排水する必要がある
が、上記構成によれば、電力消費の負荷が低い夜間に夜
間電力を用いて揚水するので、夜間と昼間との電力消費
量の差をある程度解消することができる。

【００５４】また、揚水による水の排水に際しては、例
えば、滝状に水を流下させて水域に水を戻したり、噴水
状に噴出させてから水を戻したり、浄化能力を有する水
路を流下させた後に水を戻したりすることにより、水を
浄化することができる。すなわち、揚水するためのエネ
ルギーを水の浄化にも利用することができる。本発明の
請求項４記載の落水発電システムによれば、上述のよう
に、都市部に落水発電システムを配置することが可能な
ので、地下貯水槽に貯められる水（水の熱容量）を冷暖
房の熱源に利用することができる。

【００５５】すなわち、揚水発電設備は、基本的に山間
部に設けられるので、揚水発電に用いられる水を冷暖房
の熱源に利用しようとしても周囲に冷暖房を利用する施
設がほとんどないが、本発明の落水発電システムは、都
市部に設けることができるので、上記温度差を冷暖房に
有効に利用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の落水発電システムの概略構成を示す図
面である。

【符号の説明】

１ 河川（水域） ２ 建築物 ３ 地下貯水槽 ４ 水路 ５ 発電装置 ６ 蓄熱槽

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 健一 神奈川県大和市下鶴間2570−４ 西松建設 株式会社技術研究所内 (72)発明者 佐々木 亮治 神奈川県大和市下鶴間2570−４ 西松建設 株式会社技術研究所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 河川、湖沼及び海等の水域の近傍の地下
   に設けられた地下貯水槽と、上記水域から上記地下貯水
   槽に水を流下させる水路と、該水路を流下する水により
   発電を行う発電装置とを具備してなることを特徴とする
   落水発電システム。
2. 【請求項２】 上記地下貯水槽が、建築物の地下構造物
   の一部を利用して上記建築物の地下に形成されているこ
   とを特徴とする請求項１記載の落水発電システム。
3. 【請求項３】 上記地下貯水槽に貯まる水が、深夜電力
   を利用して稼働可能なポンプにより揚水されて排水され
   ることを特徴とする請求項１又は２記載の落水発電シス
   テム。
4. 【請求項４】 上記水路から流下して上記貯水槽に貯水
   される水を冷房及び暖房用等の熱源として利用すること
   を特徴とする請求項１、２または３記載の落水発電シス
   テム。