(57)【要約】【課題】深海・深層水域の水圧を、揚水する事で高圧流動水に変換し、水中の空洞体内をダム湖とダム施設とみなし、サイフォン原理と水圧原理を利用し空洞体内で水圧発電と共に、揚水を水上施設で温度差発電、深層水を原料、資源として多目的利用。【解決手段】揚水式水圧発電空洞体を水中の上層水域に配置し、揚水で減圧状態の耐圧空洞体内に、深層水域に配置の取水口から高圧水を吸引し分配室で複数の分流管に分配、複数の内部配管内で高圧高速水よる水流発電後、噴射ノズルでの直噴射放出水で水圧発電、放出水を空洞体下部空間に貯留後、揚水ポンプで揚水し、拡大した内部空間を減圧状態に維持、揚水量と流入量を等量にして吸引力を保持、高い発電効率で安定電力と発電量を得ると共に、多量の揚水を共有活用し、水上の温度差発電で深層低温水を冷媒として発電し発電効率向上を実現、揚水を原料・資源とする海洋産業と海洋養殖と資源開発を目的の揚水式水圧発電構造体。【選択図】図１
2020033991.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水圧発電構造の設置環境は、海洋・湖沼・人工貯留池であり、水中に配置の耐圧殻を有する空胴体部分と、分流導入管・分流分配室・深層水導入管・深層水取水口部分と、浮体構造プラットホーム施設部分で構成され、設置環境と機能別に３部分の構造体として連結し、耐圧空洞体は、上部構造と下部構造と外殻への附帯設備を設置現場で合体され、取水部分は外殻に沿って上部から、分流導入管、外殻底に接続の分配室、深層水域に延伸の深層水導入管、取水口で構成、浮体構造プラットホームは揚水ポンプ施設、温度差発電・水素発生、貯蔵施設を設備、耐圧空洞体内の貯留水を揚水する事で生じる減圧空間へ、深層高圧水を複数の貫通孔から内部配管に分流配分して複数発電機による連動で、水流・水圧の２方式複合発電を特徴とする揚水式水圧発電構造体である。
【請求項２】
水中の耐圧空胴体に対し、水圧は全表面に作用し、面に垂直に圧力が加わり、同一水深・水準線上では等圧に作用する水圧原理を利用し、耐圧空胴体の上部構造天頂中心から少し下方の同心円周の同一水深・水準線上に外殻から内部耐圧配管に達する貫通孔と一体自動電磁弁を等間隔に複数配置、深層水域の高圧水を取水口から分流分配室を経て分流導入管に配分し揚水による内部空間拡大で生じる減圧状態を利用して、サイフォンの原理で同圧同水量の分流を貫通孔から複数の内部耐圧配管へ吸引導入し、配管内に設置の発電機に高圧高速水流を通し複数機連動での水流発電後、高圧噴射ノズルで直噴射放出水での複数機連動のタービン発電機による水圧発電での高効率発電を特徴とする揚水式水圧発電構造である。
【請求項３】
上部構造は天頂中心に、揚水管と貫通孔一体自動電磁弁を設備、附近にガス体排出孔一体自動電磁弁及び内部気圧調節管と貫通孔一体自動電磁弁を設備、複数の内部耐圧配管内に水流発電設備、配管から内部放出時に複数のタービン発電機の水圧発電設備を配置し、上部構造に配管、発電設備、貫通孔、電磁弁を集中装備し、下部構造との合体で、上部構造空間を気圧調節に利用し、下部構造空間は全体を貯留水空間として構成、揚水によって上部構造の空間気圧を高い減圧状態に維持し、揚水量と流入量の増減調節を自動電磁弁と、内部気圧調節管の電磁弁で内部気圧を強い減圧状態に設定調節して、連続発電と発電量の安定を特徴とする揚水式水圧発電上部構造である。
【請求項４】
下部構造は、耐圧空洞体底近くに配置の揚水管口から天頂中心の貫通孔一体自動電磁弁へ接続の揚水管以外は、発電後の放出水の貯留空間として存在し上部構造と合体。上部構造に吸引導入の深層高圧水を、同圧同水量で各内部耐圧配管に分配し、水流発電後に高圧放出水で水圧発電後に下部空間に放出、貯留後に揚水管で水上に揚水する事で貯留水減少による減圧状態の内部空間と取水口から導入の深層高圧水との相対的圧力差で吸引、流入水量と揚水量を自動電磁弁で等量に調節、内部気圧を減圧状態で一定に保つことで、年間２４時間連続発電を特徴とする揚水式水圧発電下部構造である。
【請求項５】
発電後の空洞体内貯留水を浮体構造プラットホーム揚水ポンプ施設で揚水、深層低温水を冷却水として温度差発電に利用、揚水式水圧発電と、揚水ポンプ施設を共有兼用して設備費及び揚水消費電力経費の節減で、温度差発電と揚水式水圧発電の発電効率の向上と、両発電方式の連動での、安定した大電力量を得る事を特徴とする揚水式水圧発電構造体である。
【請求項６】
水圧発電後の放出水を下部構造空間で貯留、耐圧空洞体全体のバラスト水として存在、揚水量と流入量の増減を、人工頭脳の一元管理の元で自動電磁弁によって調節、水中に全没沈下、中立、浮上で任意の水深、水域に移動設置し、取水口の設置深度を極力深く設定し、深層高圧水と内部気圧との相対的圧力差を耐圧構造の限度内で最大化する事で、サイフォン原理で吸引力を高めて高圧高速水流として耐圧構造内に吸引導入し、水流発電と水圧発電の発電効率と発電量の増大を特徴とする揚水式水圧発電体である。
【請求項７】
水圧を求め深海、深層水域の海底近くの高圧水域に、耐圧空胴体外殻底に接続の分流分配室底から圧力の減衰しない導入管を深く延伸し取水口を設置、耐圧空洞体本体から取水口を分離した結果、本体の水深位置を上層水域に配置する事で耐圧構造の負担を軽減し耐圧空洞体内空間の相対的減圧状態を高く維持しつつ、高深度の水圧を、取水口から、深層導入管・分流分配室を経て分流導入管に配分、高圧高速水を分配し複数発電機での水流発電と水圧発電の為の取水・分配構造を特徴とする揚水式水圧発電構造である。
【請求項８】
水圧発電の初動準備として、耐圧空洞体と取水部分の全貫通孔一体電磁弁を開放して、水上のポンプ施設で揚水ポンプを逆転させ耐圧空洞体内に注水、貯留水空間満水で水中沈下、懸垂状態で分流導入管から流入注水の外部水を貫通孔一体電磁弁を閉鎖して管内に滞留させ、貯留空間満杯状態で揚水を開始、ガス排出孔と気圧調節管の真空ポンプで耐圧空洞体内を強力に吸引、揚水による空間拡張と併せて内部空間を強い減圧状態に保ち、深層水域に配置の取水口から分流導入管までの滞留水を貫通孔一体電磁弁を一挙に全電磁弁を開放して内部配管内に吸引導入、滞留水の一挙吸引に追随して深層高圧水を吸引し揚水量と流入量を同量に調節での初動時の高い減圧状態の継続で、高い発電効率での安定発電と連続発電を特徴とする揚水式水圧発電空洞体である。
【請求項９】
深海、深層水域の海底，水底近くに設置の取水口から吸引導入の高圧高速水流に、深海底に存在のガス体、メタンハイドレートを、気体状態で採集、採集機器からパイプ・ホースで取水口に接続、上昇水流に混入、耐圧空洞体内で発電後に放出の際分離、天頂附近に設置のガス体排出孔と貫通孔一体自動電磁弁を経て、連通管を通じて浮体構造水上施設のガス回収ポンプで回収・貯蔵、自家発生電力の利用でメタンハイドレートの採掘・回収を特徴とする揚水式水圧発電構造体。
【請求項１０】
設置環境と機能別に３部分で構成の揚水式水圧発電構造は、水中、水上、深層水域部分と連結連携し、分配室、導入管部分を耐圧空洞体外殻へ外付けし、取水口を深層水域に配置の結果、発電機と自動電磁弁以外に機械・歯車の可動部分の少ない結果、簡素で、堅牢・耐久性の高い空洞体内外部構造と上下構造の機能の単純化と役割分担での内部空間の拡大で、排出管による内視鏡保守点検と簡易補修、内部清掃を水中で行う簡便さと、分割合体構造と移動、浮上能力により、構造体の分離による大型補修、定期保守点検を水上で実施できる利便性が特徴の耐圧空胴体水中構造部分。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は、海洋、湖沼の深層水域に存在する水圧エネルギーの深層高圧水を、耐圧空胴体内に揚水する事で高圧流動水に変換、水中の耐圧空洞体内を減圧状態にして圧力差によるサイフォン原理で深層高圧水を吸引導入し水圧発電後、空洞体内に貯留の低温水を揚水して浮体構造物上で温度差発電の冷却水として共有供用し、両発電方式の電力を併せて水素生産、揚水した多量の海洋水を多目的利用の為の揚水式水圧発電構造体である。
【背景技術】
【０００２】陸上水力ダム発電は、河川水をダムに貯留、落差による位置エネルギーで発電、水道・農工業・利水・生活用水など、多目的活用で高い発電効率、利便性、経済効果を得るが、現状は環境、気象の変動に左右され建設適地不足による奥地の建設は建設期間の長期化、費用の増大、環境の悪化を招く。【０００３】陸上に関連の揚水発電は、他発電の夜間の余剰電力で揚水し必要時間帯に発電するが火力発電による環境の悪化と適地不足及び、稼働時間が短く発電効率が悪い。【０００４】従来の水圧発電構造体は、何れも全体構造を一体で構成され、水上か海底、或は上下共に自然環境へ依存し制約を受け、水上附近の一体構造物は、全体構造を波浪、気象、海況に大きく影響を受け、海底に定着の部分は高圧下の水中土木作業は困難で、取水時に地形、砂泥、生物、夾雑物による多大な影響を受ける。【０００５】上記の水圧発電構造の水面、海底、地形に依存し制約を受ける一体構造物は、高い水圧下での深層水域、海底の建設と設置は必然的に巨大化・長大化を生じ、建設と設置の困難で、建設費の増大とメンテナンスの困難、維持管理費の増加の為、高水圧による高効率発電と経済効率は望めない。【０００６】現在開発中の自然エネルギーでは、太陽発電、風力発電が有力であるが、地形、環境、気候、気象に大きく影響を受け広い面積と不安定な発電の課題があり、海流・波浪・水流発電は発電量、地形、規模に問題あり未開発である。水圧発電・温度差発電は年間を通じ２４時間発電による安定発電と、事実上無限に存在の水圧・水量による発電規模の拡大で大電力量も可能あり設置適地も広大であるが、揚水に対する電力消費と発生電力の差が少なく発電効率が落ちる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開  ２００９−２９９５７７
【特許文献２】特開  ２００９−１９１８５１
【特許文献３】特開  平−５−２５６２４８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】現在、化石エネルギーと原子力エネルギーは地球温暖化と環境の悪化、又原子力災害の甚大により自然エネルギーと水素エネルギーへの転換が必要である。自然エネルギー発電は、気候、気象への不安定性と経済効率に課題があり、水圧発電と温度差発電も発電効率と費用対効果で現在の時点で実用化に問題がある。【０００９】水圧発電は、地球に無限に存在する深海、深層水域の水圧を揚水する事で高圧流動水へと転換し発電に利用が可能であるが、揚水での電力消費が多く、発生電力への発電効率の悪さが課題であり新たな発想が必要である。【００１０】無限に存在する深層高圧水を揚水し、水中の耐圧空洞体の全面に同一水準、同一水深線上では、面に対し垂直に同一圧力が掛かる水圧原理を利用し内部空間で同水圧・同水量の分流高圧水で複数の発電機で高発電効率を得る為の水圧発電構造を構築する。【００１１】水圧発電では、発電量は揚水量と消費電力に比例するが、同一発電量では高い水圧対し揚水量は反比例して少なくて済む、高い水圧を求めて深海、深層水域に取水口を配置するには、発電構造本体を一体構造で深海に降ろす方法と、取水口を分離、導入管を延伸し取水口だけを配置する方法がある。取水口直接附属の一体構造物の深海、深層水域での建造、建設と維持管理と保守点検は困難であり高圧水利用に難が有る。【００１２】水圧発電の設置個所は海洋、湖沼、人工池、水圧の利用できる貯留水、であり、海洋での設置は過酷であり、簡素で，堅牢・耐久性な構造と機能性が求められ、耐圧構造を要する為に建造初期費用や、揚水の為の電力消費経費に対し、無限の水圧・水量を利用し、複数の発電機と発電方法で発電効率を高めて、同時に多量の揚水を原料・資源として海洋産業の開発を目的として、水上の浮体構造プラットフォームで多目的に活用して高い経済効果と経済効率を得て実用性の向上が必要である。
【課題を解決すべき手段】
【００１３】陸上の水力ダム発電方式は河川水をダムに貯水し、工程の落差を利用し位置エネルギーによる発電で電力を得、又、水道、農工業、生活用水等に多目的に活用、それにより、高い発電効率と多目的利用での社会的利便性、経済効果は大であるが、発電に環境、気象・気候、地形の影響を受け、適地不足と建設費用の増大、建設期間の長期化による経済効率と環境の悪化が問題である。
【００１４】本発明は、揚水式水圧発電方式として、水力ダム発電を逆転発想して、海洋・湖沼の深層水域の高圧水を、水中に沈下し中立状態で配置した耐圧空洞体内の下部空間をダム湖と仮定して、減圧状態の内部空間と深層高圧水との高い圧力差で、サイフォン原理で吸引導入し、高圧高速水を複数の内部耐圧配管内に装備した複数発電機の回転体に通して水流発電後に高圧噴射ノズルからの直噴射放出水でタービンで水圧発電による二重発電方式と、複数発電機の連動発電との複合発電方式によって十分な余剰電力を得る。
【００１５】揚水式水圧発電構造体の設置環境は、海洋・湖沼であり過酷な環境、激しい気候、気象の影響を避け、発電装置と揚水管の主要設備を、耐圧殻を有する空洞体内に収容設置し水中に自沈し中立状態で任意の水深に定置する。
【００１６】揚水式水圧発電構造は、大別して水中の耐圧空胴体部分・浮体構造の水上施設プラットフォーム部分・分配室、導入管と取水口部分の機能別に、構造体として合体、連結して構成され、全装備が一体型構造体建造の場合の巨大化・長大化を避けることで建造費用の軽減による経済効率と実用性を得る。又、深海・深層水域に深く導入管を延伸して取水口を配置して高圧水を得る。水上の浮体構造は、メガフロート、水上プラットフォームとして揚水ポンプ、温度差発電、水素発生生産の各施設による揚水の多目的利用による経済効率と費用対効果と実用性向上を可能である。
【００１７】上記の耐圧空胴体は、二分割建造方式による上部構造と下部構造及び付属設備により構成され、造船施設・重工関係施設により、大・中・小の型式による分割建造で量産が可能であり、船舶・フロートにより搬送され設置現場で合体結合する。
【００１８】上部構造は、天頂に揚水のための、外部から内部配管に達する貫通孔と電磁弁と並列してガス体排出の貫通孔と電磁弁を設備し、上部構造の上辺円周の同一水準の位置に同一間隔で外部から内部に達する複数の貫通孔と電磁弁を設備し、接続の各内部配管内に装備の発電機回転体に外部の高圧高速水流を通して複数発電機による連動の水流・水圧発電構造を内蔵する。又、天頂の貫通孔から下部構造に達する揚水管と、天頂を経て連通管を水上のプラットフォームの揚水ポンプに連結する。
【００１９】上記の耐圧空洞体の下部構造は、深海・深層水域の高圧水を上部構造の等間隔に設備の貫通孔一体電磁弁を経て吸引導入、各内部配管内の発電機で水流・水圧発電後の放出水を下部空間に貯留する。空洞体内の底部近くに吸引口を配置し、空洞体中心を貫いて天頂の貫通孔一体電磁弁に達する揚水管で貯留水を水上プラットホームの揚水ポンプ施設で揚水の結果、水量減少による内部空間の拡大よる気圧低下を利用し外部高圧水を吸引導入、内部減圧と外部高圧の相対的な圧力差によるサイフォン効果で吸引し、高圧発電で高い発電効率を得るための構造。
【００２０】本発明は、揚水式水圧発電である為、空洞体内の貯留水を浮体構造プラットホームの揚水ポンプ施設で揚水して、ポンプ施設と深層低温水を冷却水として共有供用して温度差発電に利用、その発生電力と空洞体内の水流・水圧発電の発生電力と併せて現地産業施設の動力源とし、又、送電線設備の無い地域では浮体構造プラットホーム上の施設で電解法による水素発生生産と貯蔵による水素エネルギー基地と共に、海洋産業・海洋養殖施設への原料・資源として揚水を多目的に活用し高い経済効率を得る。
【００２１】上記の水圧発電後の放出水を下部空間で貯留、空洞体全体のバラスト水として存在後、貯留水量を揚水量と流入量との増減で調節して、空洞体を水中に沈下・中立・浮上の上下活動で任意の水深位置に移動が可能であり、海上気象・海況による疲労・損傷破壊を避ける水深・水域に配置する。
【００２２】高い発電効率を得るため、水圧を求め深海、深層水域の海底近くの砂泥や地形、夾雑物や海底生物の影響を受けない水域に、耐圧空胴体外底部に接続の分配室から導入管を延伸して取水口を降ろして配置し、耐圧空洞体内の減圧状態との圧力差を利用し取水口から吸引し、圧力減衰しない導入管を通じて分配室から耐圧空胴体の外殻に沿う導入管へ同圧同水量の高圧高速水を分配、各貫通孔と電磁弁を経て内部配管へ高圧水を分配複数の発電機よる連動発電で高い発電効率を得る。
【００２３】深海・深層水域の高圧水を利用して耐圧空洞体内で発電をしつつ、海底近くに設置の取水口から深層高圧水を吸引導入の高圧高速水に、深海底に豊富に存在するガス体・メタンハイドレートを海底から採取しパイプを取水口に接続し混入、上昇水流と共に耐圧空洞体内で発電後に放出水と分離、天頂附近に設置のガス排出孔一体電磁弁と連通管により、水上プラットホームのガス回収ポンプ施設で回収・貯蔵後消費地に搬送。
【００２４】本発明は、機能別に設置環境対応の３部分構造を設定することで、水中の耐圧空洞体を簡素で堅牢・耐久性の有る構造とし、水上プラットホームでは発電・水素エネルギー基地、及び海洋成分利用産業・海洋養殖等の海洋開発の支援基地に活用、構造体は３部分の機能別構成により、海洋資源開発、海洋養殖センターとして施設の追加設置による発展性と、水中移動と分解・合体での移送・移動設置の自由を容易に確保できる。
【００２５】上記の耐圧空胴体は水中での構造体とし、耐圧殻内の発電装置と貫通孔一体電磁弁と各種センサーを上部構造に集め、下部構造では揚水管以外は貯留水空間として、上部構造の発電装置の下に床を設置し発電後に床下の下部空間に噴出放水して発電装置を水分から守ると共に、上下空間の密閉ではなく通気を共有する。
【００２６】海洋・湖沼・深海・海底での維持管理と保守点検は自然環境の厳しい状況下で困難と経費の点で重要である。人工頭脳の自動管理とロボット保守点検が重要でありセンサーと自動電磁弁での、人工頭脳による空間気圧の調節を各電磁弁の一元管理で行い。空洞体内の保守点検はガス排出孔の不使用時に点検カメラとロボットを挿入による内視鏡点検で行い、大規模定期補修は水上への浮上で行う。空胴体外殻の甲殻類・海藻清掃はロボット掃除機か、浮上して行う。海底近くに配置の取水口は生物・夾雑物の防御籠で保護されているが目詰まり等はロボット保守、又は水上回収も可能である。
【００２７】本発明は、海洋・湖沼・人工湖水・貯留水での、高い水圧の期待できる自然環境、人工環境の中で、大部分の構造を既存の技術、工作製造物で建造・設備が可能であり、人口頭脳の一元管理での自動電磁弁の操作での内部気圧調節以外の高度な機械、歯車・配管が少なくメンテナンスが容易である、浮体構造部分の施設を、陸地、離島。無人島に代替設置、又は係留が可能である。
【発明の効果】
【００２８】化石エネルギーと原子力エネルギーは現在、地球温暖化、環境悪化、原子力災害の甚大により再生可能自然エネルギーと水素エネルギーへの転換が必要ある。潜在エネルギーとして極めて高い水圧は、揚水により高圧流動体へ変換、減圧状態の空洞体内へ深層水域の高圧水を圧力差で吸引導入し、高圧と高速水流で複数の発電機による水圧発電で、水圧の存在する所で普遍的に発電が可能である。
【００２９】大、中、小規模での建造体での発電形態と深浅水域での運用が自由に設定でき、空洞体内の揚水量と流入量を等量にして、内部空間の気圧を相対的に減圧状態に安定して維持する事で年間を通じ２４時間操業の高効率発電が可能である。
【００３０】耐圧空胴体の発電後の貯留水を浮体構造水上施設の揚水ポンプで揚水、温度差発電の冷却水として供給、揚水施設を共有併用による消費電力経費の大幅な低減により温度差発電の高い発電効率と実用性が向上、水中での水圧発電電力と併せて十分な余剰電力を得て、現地施設への電力の供給と水素生産でエネルギー・燃料基地とする。
【００３１】水圧発電と温度差発電との揚水施設の共有併用で発電効率の向上により、浮体構造水上施設での水素生産及び海洋水を原料・資源とし多目的に活用、海水成分利用産業、海洋養殖・海洋漁業基地、外洋燃料補給基地、海洋・湖沼の活性浄化の中心施設になる。
【００３２】本発明の揚水による水圧発電構造体は、設置環境、と機能別に３部分で構成され、水中、水上、深層水域部として、各部を導管とケーブル、チェーンで連結する事で一体構造物の複雑化、巨大化を避け、簡素で堅牢・耐久性の構造と、機能の単純化と役割分担で、維持管理，保守点検、補修をセンサーと人工頭脳とロボットでの管理を容易にする。
【００３３】水中構造の設置現場に応じ大中小の型式建造での建造費の軽減、水上施設の各設備、産業の発展・開発余地の確保、耐圧空胴体から導入管を延伸し取水口を深層水域に設置する事で数百〜数千ｍの水圧を利用、取水口からの高速高圧水の吸引導入に混入して海底資源のガス体、メタンハイドレートを吸引後に空洞体内に回収、発電後に空洞体内に海洋水を放出の際に分離して、ガス体排出孔で水上に回収し貯蔵する。
【００３４】水圧発電構造体は機能別３部分の構成と、浮体構造のため環境や必要性に応じ機能を追加、分離と変化が可能であり、離島・沿岸湾岸・湖沼では浮体構造上施設を陸上に設置、又は浮体構造フロートを係留して状況に即して移動が可能である。大型は外洋・遠洋、中型は近海・離島、小型は沿岸・湾岸、湖沼の必要に応じ、大型は大電力による水素エネルギー基地・遠洋養殖基地・海洋開発基地・中型は電力・養殖・消費地電力供給、小型は現場電力供給と沿海・湖沼養殖・赤潮・無酸素水域の水質浄化等で汎用性と利便性が高い。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】揚水式水圧発電構造体。水中、水上の全体構造断面概要図
【図２】耐圧空洞体部分。水中空洞体と発電構造・貯留部分の断面概要図
【図３】浮体構造水上フロート部分。水上プラットホームの施設概要一覧図
【図４】分流導入管・分配室・深層水導入管・取水口部分。取水口から内部配管までの水流分配図
【図５】空洞体上部構造。上部構造の配管・発電構造ａ−ｄの内ａとｃの断面概要図
【図６】空洞体下部構造。下部構造の揚水管・貯留空間ａ−ｄ内ａとｃの断面概要図
【図７】空洞体中央平面図。上下構造中央フロアー発電部分の平面概要図
【図８】取水口図  深層水域配置図とガス体吸引口部分図
【考案を実施する為の形態】
【００３６】本発明は、揚水式水圧発電構造体図１として、揚水による水圧発電の為の各種の耐圧構造の内の、球形の空洞体を中心部分とした形状状態で説明をする。大別して設置環境と機能別に３部分の構造体図１として構成され、水中の耐圧空洞体部分図２、と浮体構造水上施設部分図３と、取水口３０深層水導入管２８、分流分配室２６、分流導入管４部分図４として連結して全体構造図１を構成する。
【００３７】上記の、揚水式水圧発電構造体図１は、外洋、遠洋、近海、沿岸湾岸、湖沼、人口貯留水の自然環境と設置現場状況に応じて、大、中、小の型式での製造が可能であり、船舶建造に類似の為に造船所、重工業関係の大、中規模の施設で建造可能で、上部構造図５・下部構造図６の分割建造後に船舶か台船で搬送、設置現場で合体結合する。
【００３８】上部構造図５は、耐圧殻を有する空洞体の天頂中心に、揚水管２の貫通孔と一体の自動電磁弁３と、天頂附近に、貫通孔と一体の自動電磁弁を装備したガス体排出孔を設置し、上部構造５の天頂より３分の１程度下に、高圧水導入の為に深層水域に設置した取水口３０ａ−３０ｄから吸引の高速高圧水流を、深層水導入管２８から、分流分配室２６で４本の分流導入管４ａ−４ｄへ配分、貫通孔一体電磁弁８ａ−８ｄを耐圧空胴体図２の、同心円周上に等間隔に設備して、内部耐圧配管９ａ−９ｄへ接続、配管内で４機の発電回転体１０ａ−１０ｄに分流高圧水流を通し４機の連動で水流発電１１ａ−１１ｄ後、高圧水放出ダクト１２ａ−１２ｄの高圧噴射ノズル一体自動電磁弁１３ａ−１３ｄから直噴射放出水で４機のタービン１４ａ−１４ｄの連動で水圧発電１５ａ−１５ｄ後、放出水は下部構造空間２４で貯留後し下部構造図６の揚水機能と連動する。
【００３９】水圧は、水中の耐圧空洞体図２の内部に対し垂直に働き、その全表面に水圧が加わるが同一水準、水深位置では同一の水圧が加わる。深海・深層水域ｄｗの高圧水を、上部構造図５の下方の円周上の同一水準・水深の位置に吸引導入し、分配室を経て４本の分流導入管４ａ−４ｄに配分し耐圧空洞体図２の上部の円周上に均等に設置の貫通孔一体自動電磁弁８ａー８ｄから内部耐圧配管９ａ−９ｄへ同水圧・同水量の高圧高速水で４機連動による水流発電と高圧放出水で４機連動のタービン水圧発電での計８機の発電機による高効率発電を耐圧空胴体部分図２で得る。
【００４０】設置現場で上部構造図５と下部構造図６を合体後、分流導入管４ａ〜４ｄ、分流分配室２の順に耐圧空胴体図２の外殻に装備し、搬送の支援船から水上に降ろし、分流分配室２６下部から深海・深層水域に深層水導入管を延伸し取水口３０ａ−３０ｄを配置。水上の浮体構造プラットホーム図３と耐圧構造体図２はロール状ケーブル・鎖３４ａ，３４ｂで懸垂，可動連通管３５ａ−３５ｃで接続。中央ベルトでボルト、パッキングで結合、必要に応じ分離し、大型補修等の定期点検、移動時には浮上し、終了後に再結合し，再始動により沈下、再注入と揚水での減圧状態の維持により発電再開は容易である。
【００４１】下部構造図６は、深層水域の高圧水を、上部構造図５の等間隔に設備の貫通孔一体電磁弁８ａ−８ｄを経て吸引導入、各内部耐圧配管９ａ−９ｄ内蔵の発電機で水流・水圧発電、後の放出水を下部空間２４に貯留する。耐圧空洞体図２内の底部近くに吸引口を配置し、空洞体図２中心を貫いて天頂の貫通孔一体電磁弁３に達する揚水管２で貯留水を浮体構造プラットホーム図３の揚水ポンプ施設３９に揚水し水量減少による内部空間の拡大による気圧の低下で深層高圧水を吸引導入、内部減圧と外部高圧の相対的な圧力差によるサイフォン原理で吸引し、発電効率を得るための下部構造である。
【００４２】上部構造図５と下部構造図６を合体後、浮上状態で取水部分の分流分配室２６・深層水導入管２８・取水口３０部分を接続、水圧発電初動の準備操作として、耐圧空胴体図２の全電磁弁を開放し、揚水管２とガス体排出孔６から浮体構造プラットホーム図３のポンプ施設３９と初動支援船の揚水ポンプを逆転させて注水。気圧調節管一体電磁弁１８の開放で内部気圧を大気圧に維持し、下部構造空間２４の満水状態での沈下により取水口から外部水が耐圧空胴体図２に流入、浮体構造体図３で水中に懸垂定置と同時に、揚水管２とガス体排出孔６以外の全電磁弁を閉鎖の状態で、水上の揚水ポンプ３６ａ逆の逆転で、下部空間２４の満水状態の注入水を下限一杯まで急速に排水で生じる内部空間の拡大と、水上の真空ポンプ３７でガス体排出孔６から内部空気の吸引によって生じる、強い減圧状態を、耐圧殻１の性能範囲内で維持し、取水口３０から内部配管まで充満の滞留水を内部配管の全電磁弁を一挙に開放して強力に減圧空間へ抜き取り、それに追従する深層水域ｄｗの取水口３０からの高速高圧水を内部配管９に吸引、揚水による流出水量と流入水量の均衡を人工頭脳で調節し、高い減圧状態を維持して外部圧力との相対的圧力差による発電での高い発電効率と、安定・継続発電が初動直後より可能である。
【００４３】  本発明は、揚水式水圧発電図１である為、耐圧空洞体図２内の貯留水を大量に浮体構造揚水ポンプ施設３９で揚水して、深層低温水を冷却水として温度差発電４０に利用、その発生電力と耐圧空洞体図２内の水流・水圧発電の電力と併せて現地産業施設の動力源とし、又、送電線設備の無い地域では浮体構造プラットホーム図３の施設で、電解法による水素発生４１と貯蔵４２、による水素エネルギー基地と共に、原料・資源として揚水を多目的に活用し、費用対効果・経済効率の向上で実用性を高める事ができる。
【００４４】水圧を求め深海、深層水域ｄｗの海底近くの砂泥や地形、夾雑物、海底生物の影響を受けない深度・水域に、耐圧空胴体外底部に接続の分配室２６から深層水導入管２８を延伸して取水口を降ろして配置し、耐圧空洞体図２内の減圧状態との圧力差を利用し取水口３０ａ−３０ｄから吸引し、圧力減衰しない深層水導入管２８を通じて分配室２６から耐圧空胴体図２の外殻に沿う分流導入管４ａー４ｄへ同圧同水量の高圧高速水を分流、各貫通孔一体電磁弁を経て内部耐圧配管９ａ−９ｄへ分配、複数の発電機１０ａ−１０ｄでの連動発電で高い発電効率を得る。
【００４５】深海・深層水域ｄｗの高圧水を利用して耐圧空洞体図２内で発電をしつつ、海底ｓｆ近くに設置の取水口３０ａ―３０ｄから深層高圧水を吸引導入の高圧高速水に、深海底ｓｆに豊富に存在するガス体・メタンハイドレートを採取して、採取装置から取水口３０ａに配管を接続して混入、上昇水流と共に耐圧空洞体図２内で水圧発電ａ―ｄ後放出水と分離、天頂附近に設置のガス排出孔一体自動電磁弁６と連通管を通じ水上浮体構造フロート図３のガス回収ポンプ３７で回収・貯蔵後消費地に搬送。
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【００４６】本発明は、機能別に設置環境対応の３部分構造を設定することで、水中の耐圧空洞体図２を簡素で堅牢・耐久性の構造とし、浮体構造プラットホーム図３で温度差発電４０・水素エネルギー４１基地として機能施設、海洋成分利用産業４５・水産センター４６、海洋養殖設備４７等の海洋開発の支援基地として活用。又、取水口を耐圧空胴体から分離して深層水導入管２８と共に深海・深層水域ｄｗに延伸して設置の結果、全体一体型構造体に比べ、十分な高圧水で高発電効率と経済効率を得る事ができる。
【００４７】耐圧空胴体図２は、耐圧殻１内の稼働部分を発電装置と貫通孔一体装備の電磁弁と各種センサーとを上部構造図５に集め、下部構造図６の揚水管２以外は貯留水空間２４として、上部構造図５の発電装置１５ａ〜ｄに床を設置し発電後に床下の下部貯留空間２４に噴出放水して水圧発電装置１ａ〜ｄを水分から守ると共に上下空間の密閉ではなく半ばを開放して空間と気圧を共有する。
【００４８】海洋・湖沼・での維持管理と保守点検は自然環境の厳しい状況下で困難と経費の点で重要である、本発明はコントロール、センター４４で自動管理とロボット保守点検が重要でありセンサーと自動電磁弁による内部気圧の調節を各電磁弁の一元管理で行い空洞体図２内の保守点検はガス排出孔６の不使用時に点検カメラ、とロボットを挿入して内視鏡点検で行い、空胴体外殻の甲殻類・海藻清掃はロボット掃除機か、浮上して行う。海底近くに配置の取水口３０ａ―ｄは、生物・夾雑物の防御ケース３１ａ―ｄで保護されているが目詰まり等はロボット保守、又は水上回収も可能である。
【００４９】本発明は、全体構造図１が移動可能な水中浮遊・中立状態部分と水上部分図３の構成の結果、必要とする水域に、全体構造図１のまま水中を船舶で曳航、又は、水中部分図２と水上部分図３を分離状態で曳航し、水圧発電空洞体図２と取水設備図４と浮体構造プラットホーム図３設備を移動させ再構築する事で、海洋開発現場や資源の存在する現場水域で直接、現地発電電力・エネルギー供給とプラットホーム図３施設・揚水施設３９の基地・拠点として利用が可能であり、開発現場や資源量の変化や環境の変化に応じて展開、撤収、移動が可能で利便性が極めて高い。
【符号の説明】
【００５０】Ｗ    海面、水面
Ｗｈ  上層高温水域
Ｗｌ  海洋気象・海況の影響を受けぬ上層水域
ｄｗ  深海、深層低温水域
Ｓｆ  海底・水底
Ｓｍ  メタンハイドレート地層
１  耐圧殻
２  揚水管
３  揚水管一体自動電磁弁
４  深層水分流導入管              ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、
５  上下構造結合ベルト            ５ａ、５ｂ、
６  ガス体排出孔一体自動電磁弁
７  内圧調節管兼用電力ケーブル管
８  分流水導入管貫通孔一体電磁弁  ８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ、
９  内部耐圧ダクト配管            ９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、
１０  配管内水流発電機              １０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、
１１  水流発電室                    １１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、
１２  高圧水放出ダクト              １２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、
１３  直噴射放出ノズル一体電磁弁    １３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、
１４  タービン発電機                １４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ、
１５  水圧発電室，                  １５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ、
１６  発電室防水保護及び内部気圧調節室
１７  気圧調節電磁弁
１８  内部気圧調節管一体電磁弁
１９  内部支柱一体上段フロアー
２０  遮水中央フロアー
２２  上部構造空間
２３  放出水ダクト                  ２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、
２４  下部構造貯留水空間
２５  下層支柱                      ２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、
２６  深層水分流分配室
２７  分配室取水口一体自動電磁弁
２８  深層水導入管
２９  取水口一体自動電磁弁
３０  深層水取水口                  ３０ａ，３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、
３１  夾雑物防御ケース              ３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ
３２  係留鎖・ケーブル、【００５１】３３  海底・水底係留杭
３４  懸垂ケーブル、チェーン        ３４ａ、３４ｂ、
３５  連通管                        ３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、
３６  揚水ポンプ                    ３６ａ、３６ｂ、
３７  ガス体・エアー吸引ポンプ      ３７ａ、
３８  内部気圧調節真空ポンプ
３９  ポンプセンター
４０  温度差発電センター
４１  水素発生センター
４２  水素貯留タンク
４３  ガス体貯留タンク
４４  コントロールセンター
４５  海洋成分利用分離センター
４６  水産センター
４７  外洋養殖設備
４８  耐圧空胴体内貯留水位  上限
４９  体圧空洞体内貯留水位  下限
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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