JPS62228672A

JPS62228672A - 潮汐利用ドツク式圧力発電方法

Info

Publication number: JPS62228672A
Application number: JP7225786A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Miyamoto; 清宮本
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-03-28
Filing date: 1986-03-28
Publication date: 1987-10-07

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は潮汐利用ドック式圧力発電方法に関するもので
ある。

従来、潮力発電方式においては属？タムてせきとめて、
満ち潮の時には湾に浸入してくる水で、引き潮の時には
湾より排出する水で水車を回して発電していたのこ、干
・呂差の小さい平均高潮間隔の長い地域、小、調時と停
潮時などにおいてはエネルギー効率か低い欠点かあり、
また水力発電方式においては川の水を、７゛ムてせきと
めて貯水池や人工の川（水路）を作って、発電所に水圧
鉄管を通して水を蕩下さゼで水車を回して発電していた
ので、水ｆの多少や落差により年間の発電稼動牟か異な
り、発電所か電力の消費地より遠隔地にあるために送電
ロスかういなとの欠点かあった。

本発明の目的は上記の欠点を除き、火力発電や・雫子勺
発電におけるエネルギー（重油、石炭、可竺性天凛ガス
や天然ウラン）″５：必要とし２ない省ニーし・レギー
の潮汐利用ドック式圧力発電方法を提供することにある
。

以下、図示の実施例に基づいて本発明を説明す机潮；夕は水面か陸地に討して上下方向に住１りする運動
であり、一般に規則正しく、永続的な現象てぢパ・ツ、
普通−日に二回の高潮と低潮かあり、相次ぐ高；’１１
−′；：）低潮の間隔は多少変化するか平均１２時間２
５分である。そして起潮力は月’、）　：；；　ｊ鳥な
との天体か士也球におよほす賀１ζこ毘１りＬｆｆｉ巨
組の三乗（こ反比例するので、大潮は太陽と月と理法か
−〕、庁上にある場合に起こるので晋ｉＭ朔及び望の、
２〜３日後に、小潮は月と地球及び太陽か直角となす場
合の上弦及び下弦の２〜３日後に起こり、高潮面と低側
面との潮差は約半月を通期として度ねり、長期間にわた
る高潮間隔の平均が平均高潮間隔である。

以上が月や太陽の引力によって生する１ぐ肌夕てあフて
、これを天文潮という。

しかし実際の潮汐はン毎陸風や季節風（こより、台風や
（ｐ気圧の接近によりて生ずる水面の昇降か、起こり、
また雪とけや降水、蒸発などによる河川口付近の水面の
周期的昇降が起こる気象７朝と湖や汽湾内などに起こる
静振ζこよ〕て生ずる水面のＨＢ、１なとである。

月や太陽の運動は複雑（こ変化し、水陸の分布、海底の
深浅凹凸、濁水と１底の暦法やン篤ホの粘性などにより
潮汐もネ！維であるか王なる港湾や河川の潮汐常数は次
の通りで４ある。

地　　　名　　　平均高潮間隔　大潮差　小潮差時間　
分　　ｍ　　　　ｍ車　　　？、　　　　　５　４３　１．３　０．５名古
里　　６１１２．４１．８７申　　　　　　　　Ｐｉ　　　　　　　　　　　　　
　７　　　　２１　　　　１．０　　　　０．３門　　
　　　司　　　　　　　　９　　００　　２．０　　０
．８↑専　　　多　　　　　９　３１　２．０　１．４
三　　　　　池　　　　　　　　８　　５６　　４．６
　　１．８佐世保　　８２１２．５０．９長　　　＃ｒ７　５６　２．２　０．９仁　　　　　川
　　　　　　　　　４　　３１　　８．１　　３．６上
　　　　　’、Ｊ　　　　　　　　　０　　２１　　２
．７　　１．０ロスアンセンレス　　　９　１９　２．
０　１．６ニユーヨー）′Ｔ？　　３７　１．６　１．
１０ンドン　　　　　　１　１２　６．２　３．５ハン
ールグ　　　　　　−１４７２，０１，３シトニー　　
　　　　８　４５　１．２　０．６以上の通り、■較的
に大きな潮汐を有する港湾や河川などに、潮の干満ζこ
討して余袷の水深や静水面を保つように、浮ドック用の
大小複数の１系船トンクや乾ドックなとを作り、・亡の
付近の山地の貯水池などに、上記と同様なドックを作っ
て、各ドック内には横断面が凹形で直方体の二＠底構造
の１内クングを亘する箱船で、両望と１底よりなる７♀
ドックを入渠させ、各ドックの外水と内水は複数の水密
扉やゲイソンで遮断して静水面とし、各水田扉やテイソ
ン内には圧力、流量、方向１ｊとをコントロールする制
御弁を設けた水圧鉄管より潮汐？利用し、また干満差の
小さい平均高潮間隔の長い地域、小潮時と停、１Ｊ１時
などは電肋ｅ！ζこ直轄されたニラ１１式クーヒりポン
プ舌併用し、て江俳水できる構造として発電装置を設置
する。

静止した流木中で働く力は静水圧たけてあって、流体中
の任意の点に働く圧力９ｐとし、原はを任意に選んだ直
角座標軸を”％！ｌ’、ｚとすれは、ｐ　＝　ｐ　ｘ　
＝　ｐ　ｙ　＝　ｐ　ｚ　　という関係かあるっすなり
も静止している流体中の一点におけろ静水圧は務での方
向から同じ大きさの圧力で働く。

水面から２の潔さの位置の静−８圧（絶狐１圧力）ｐは
、　　ｐ＝ｐ’　　＋ω２　である。

たたし、ｐ゛は大気圧、ωは水の単位体積の重量である
。

大気圧ｅ零とおく場合の圧力をゲージ圧力と呼び、　　
ｐ＝ωＺ　である。

流体中に生じた圧力は流体内部の、総ての方向に同じ大
きさで伝達される。これをパスカルの原理という。

第１図に示すように小体１のシリング〈１）と大体積の
シリングく２）をその＠積度化に対応できる小容積の圧
力タンク（３）と大容積の圧力タンク（４）に並列に固
定して高圧パイプ（５）で連結し、〈１）のピストン（
６）の断面積をａｌその圧力〈７）をｐとし、（２）の
ピストン（８）の断面積をＡ、その圧力（９）をＰとし
、（６）と＜　３　＞の底面差をＺとして各ピストンの
重さを無視すると、　　ｐ／ａ＋ωＺ　＝　Ｐ　／’　
Ａ　　なる関係か成立し、水圧機はこの原理を利用して
いる。

流体中の固体を沈下させると、この固体のために排除さ
れた水の重さだけ軽くなる。

すｒ；わち流体中にある固体におよほされる７筬体の鉛
直力Ｂを浮力といい、水面下にある固体の排水容積を■
とし、単位体１の流体の重量をωとすると、　　Ｂ＝ω
■　である、。

これをアルキメデスの原理という。

したがフて、こｎらの原王甲を応用して、第２０及び第
３図に示すよう（こ大小複数の係船ドックや乾トンクに
二重底構造の（３）と〈４）を作り、（３）には〈１）
を（４）には（２）を前岐左右の方向などに対称に固定
して（５）て連結する。

直方体の二重底構造の渠内タンクを有する浮ドックか各
ドック内の静水面で両Ｗ（１０）と渠底（１１）を水上
に現わし等喫水でつり合っているときは、浮ドックの重
心と浮心とは渠内タンクを前後に均等に仕切フた中央区
画の渠内タンク（１２）の中心の鉛直線上にあって、浮
ドッグの重量Ｗと浮力Ｂとは方向か反対で大きさは等し
い。

すなわち各浮ドックは鉛直線上（こ、　　Ｗ＝Ｂ等喫水
でつり合い、各ドック内の水位の又（重量により往復運
動する。　　Ｗ＞Ｂ　　（１２）に注水すればＩｙか増
して喫水は平行沈下し、ドック内の水位も上界するか〈
１１）を水中に全没させるとＢと水位の上界は減少して
平行沈下する。　ＷＥＢ〈１２）をドック内に排水すれ
ばＷか減じて喫水は平行浮上し、〈１１）を水上２こ現
わすとＢと水位の上界は増加して平行浮上する。

（１）のピストン〈６）の断面積ａと（２）のピストン
（８）の断面積Ａの比か　ａ　ｌ　Ａ　　ならば、小浮
トンク〈７）の重量Ｗと大浮ドックく９）の重量゛Ｉの
比も　Ｗ吋Ｗ　となる。

かきかえると、　ｗ　／　ａ　＝　Ｗ　／　Ａ　　なる
関係が成立し、（６）と（８）の各ピストン棒（１３〉
はクロスヘッド（１４）により連接棒（１５）に継なぎ
、〈１５）の一端は（７）と（９）の（１０〉なとの周
辺に固定して、（７〉と（９）の鉛直線上の往復運動に
より水圧機の各ピストンか自在に作動できるようにし、
圧力、流量、方向などをコントロールする制御弁（１６
）を設けた高圧パイプ〈５）やバイパスの高圧パイプ（
１７）により連結して、適宜の装置に発電用の水車やタ
ービンく１８）を装置する。

第３図及び第４図に示すように潮汐と有する港湾や河川
のドックく１９）に（Ａ）と＜８）の水圧機を山地の貯
水池のドック〈２０）に（Ｃ）と（Ｄ）の水圧柵を装置
して、各水圧４棲はく１６）を設けた〈５〉や（１７）
で連結して（１８）：装置し、万有引力の起潮力により
て生ずる潮汐の水面（２３〉の上下方向に往復する運動
や干満差を利用して、複数の水密扉やケイソン内の、Ｔ
カ、流！、方向などをコントロールする制御卸弁″：！
：設けた水、王鉄管より（２３）とドック内の水量（２
１）の水位差による注排水のエネルギーを利用し、また
干満差の小さい平均高潮間隔の長い地域、小潮時と停潮
時などは電動機に直結された多段式タービンポンプ（吐
出圧力、杓９０に、ｇ／ｃｍ’　　）の注排水のエネル
ギーを併用利用して、発電装置を作動させて発電すると
共に、占ドック内の水位の変化量による（７）とく９）
の鉛直線上の圧１！運動や各ドック内における（７）、
と（９）の（１２）への注排水による鉛直線上の平′イ
１沈下功・平行浮上の住１′Ｎ！運動などにより、（Ａ
＞の小水圧機て（Ｂ）や＜Ｄ＞の大水圧機を作動させ、
（Ｂ）で複数の（Ｃ）の小、水、ｒｆ厳を作動させるな
ど、８ドツシ内の〈２１）とく２２）の水量−″Ｐ（７
）と（９）の（１２）への注排水量を調整し、各水圧機
の作動力によつて生ずる圧力伝達のエネルギーにより発
電用の水車やタービンく１８）を回転させて発電する方
法である。

すなわち流体の体積Ｖの変化ｄＶは、圧力の変化ａｐに
比例するのて、　ｄＶ／Ｖ＝Ｋｄｐ　　である。　比例
常数には圧縮率で、圧縮率の逆数を体１弾性率といい、
水は１ｋｇ／ｃｍ”の圧力を増すごとにその体積の約１
０万分のｓ　’ｅ　；ＩＥじて圧ｆＪを伝達し、粘性に
よる内部摩擦をｉ視した流体の圧力の伝達の１±さは、
水中では音速と等しく常温で、淡水では１４５０、海水
では１５００ｍ／ｓｓｃ程度である。

恒久無βＲの潮汐のエネルギーや浮ドックの平行沈下や
平行浮上のエネルギーの鉛直線上の往ｉ！運肋により、
水圧機の作動力によつて容易に貯水池に揚水でき、水圧
鉄管を通して落差のエネルギーにより発電する方法なと
である。

電力は貯水池のホ童（２４）と落差や８１゛ツクの外水
１と内水宝の水位差の積に比例する。

したかつて、従来の潮力発電方式においては、水ｌは多
いか水位差によりエネルギーマわ卒か異ｆより、また水
力発電方式においては、一般に水の多い年と少ない年で
は、我か国の川では水量か二倍以上も違い、夏と冬に水
量か減るので、エネルギーｇｊＪ”；’や年間の発電稼
動率か異なり、送電ロスは２５ないし３０パーセントで
非常に多いなどの欠点かあった。

本発明はエネルギー効率や年間の発電稼ｖＥ率も良く、
比較的に電力の浦費地の近辺で発電できるので送電ロス
少なく、火力発電や原子力発電のように燃料を必ｉとし
ないので、燃料費かかからず、しかも大気汚染や放射能
汚染なとの公害の無い、恒久無限のクリーンエネルギー
により発電用の水車やクーピンを回転させて発電する省
エネルギーの潮汐利用ドック式圧力発電方法である。

なお、本発明を応用して、次のような実施態様により発
電する方法がある。

■　潮汐を利用できない港湾や河川及び湖沼などにおい
ても、ｇ種ポンプの注排水の利用による各ドック内の水
位の変化■や浮ドックの平行沈下や平行浮上の往復運動
により、水圧機を作動させ発電する方法。

■　従来の水力発電と併用して利用でき１．ｆ：、記と
同様な方法により発電する方法。

・■　浮ドックの往復運動により往復ポンプを作動させ
、各ドック内への注排水による水位の変化量によって浮
ドックを往復運動させ、水圧機を作動させ発電する方法
。

■　往復ポンプの吐出圧力のエネルギーにより、発電用
の水車やタービンを回転させて発電する方法。

■　各ドック上に同じ装置の水圧機を逆置きに建造し、
上下の水圧機の各ピストン捧はクロスヘッドや連接棒に
継なぎ、浮ドックの往復運動により、上下の水圧機を作
動させ発電する方法。

■　パスカルの原理は同じ液体である油圧機にも応用で
き、この圧力伝達のエネルギーにより、水圧機と併用し
て発電する方法。

■　電１１１１に直結された回転式油圧ポンプ（吐出Ｅ
カ、杓１００ｋｇ／ｃｍ”　）により、数台の油圧モ〜
りに送油して作動させ、これに直結された数台の発電機
を回転させて発電する方法。

■　パスカルの原理は気体にも応用でき、−Ａ！？体と
同様に圧力を伝達することができる。すなわち気体の圧
力は、単位面積当たりの分子の故と分子の貿盪とに比例
し、分子の運動する連さの二乗に比例する。したかフで
、浮ドックの鉛直線上の往復運動によつて圧縮機を作動
させ、この圧力伝達のエネルギ゛−により、発電用のタ
ービンなどを回転させて発電する方法。

■　水圧機の圧力は単位面積当たりの力で、Ａ体内部の
大きな面積の部分には面頂に比例した大きな圧力か伝達
されるので、大浮ドックの庄１１運動を利用して、てこ
７置や滑車及びチークル装置などにより、水Ｅ搬、油圧
機、圧縮機や往復ポンプなどを作動させて発電する方法
。

■　各ドック内における大小複数の浮ドックの中央区画
の渠内タンクへの注排水によるエネルギーにより、発電
用の水車やタービンを回転させて発電する方法などがあ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理を示す正面図、第２図乃至第４図
は本発明を説明するための平面図、中央断面図、平面図
である。（１）：小体積のシリング、（２〉、大１’［のシリン
グ、（３）：小容積の圧力タンク、（４）：大容積の圧
力タンク、（５）：高圧パイプ、（６）：小ピストン、
（７）：小浮ドック、（８）−大ピストン、くっ〉：大
浮ドック、（１０）・両蟹、（１１）：渠底、（１２）
、中央区画の１内タンク、＜１３）：ピストン撞、（１
４）：クロスヘッド、（１５）：連接棒、（１６）：制
御弁、（１７）：バイパスの高圧パイプ、（１８）：発
電用の水車やタービン、（１９）：大ドック、（２０）
：小ドック、（２，１）：大ドックの水量、（２２）：
小ドックの水ｔ、＜２３）：港湾や河川の水面、（２４
）：貯水池の水面。特許出、リム　　宮　本　　清

Claims

【特許請求の範囲】

比較的に大きな潮汐を有する港湾や河川とその付近の山
地の貯水池などに、浮ドック用の大小複数の係船ドック
や乾ドックを作り、各ドック内には横断面が凹形で直方
体の箱船で、両壁と渠底よりなり、中央区画の渠内タン
クに注排水して渠底を鉛直線上に平行沈下や平行浮上さ
せる構造にした浮ドックを入渠させ、各ドックの外水と
内水は複数の水密扉やケイソンで遮断して静水面とし、
水圧機の各ピストンは各ドックの周辺に前後左右の方向
などに対称に配置して、水圧機の各ピストン棒はクロス
ヘッドにより連接棒に継なぎ、連接棒の一端は浮ドック
の両壁などの周辺に固定させ、浮ドックの鉛直線上の往
復運動により水圧機の各ピストンが自在に作動できるよ
うにして、圧力、流量、方向などをコントロールする制
御弁を設けた高圧パイプやバイパスの高圧パイプにより
連結して、発電用の水車やタービンを装置し、万有引力
の起潮力によって生ずる潮汐を利用し、また干満差の小
さい平均高潮間隔の長い地域、小潮時と停潮時などは電
動機に直結された複数の多段式タービンポンプの注排水
を併用して利用し、各ドック内の水位の変化量による浮
ドックの鉛直線上の往復運動や各ドック内における浮ド
ックの中央区画の渠内タンクへの注排水による鉛直線上
の平行沈下や平行浮上の往復運動などにより、水圧機の
作動力によって生ずる圧力伝達のエネルギー、多段式タ
ービンポンプの吐出圧力のエネルギー、水圧機により貯
水池に揚水された水は水圧鉄管を通して落差のエネルギ
ー、各ドックの外水と内水は水位差によるエネルギーな
どにより発電用の水車やタービンを回転させて発電する
方法。