(57)【要約】【課題】海水を落下させて行う水力発電において、発電機稼働後の利用水（海水）をどのような方法で海に戻すかを課題としたものである。【解決手段】海水を取水し、該取水した海水を海中に設けた導水路を落下させて発電機を稼働させる水力発電において、発電機稼働後の利用水（海水）の排出を、該利用水を利用水収納容器に収納した上で、利用水収納位置より下方に設けた一以上の落下路を落下させ、該落下力により利用水収納容器を容器ごと海中に放出し、放出した利用水収納容器を海中に設けた利用水収納容器回収路を浮上させ海上にて回収した後に利用水収納容器より発電機稼働後の利用水を排出処理するものである。  【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
海中で行う落差利用による水力発電において、発電機稼働後の利用水（海水）の排出を、該利用水を容器に収納した上で、利用水収納位置より下方に設けた一以上の落下路を落下させ、該落下力により海中に容器ごと放出した後に発電機稼働後の利用水を海中又は海上に排出させることを特徴とした発電機稼働後の利用水排出方法。
【請求項２】
海中で行う落差利用による水力発電において、発電機稼働後の利用水の排出を、該利用水に載荷重を加えて加圧排出する又は電力、油圧力、圧縮空気力類を含む機械力を用いて加圧排出させるものとした発電機稼働後の利用水排出方法。
【請求項３】
発電機稼働後の利用水の排出を、該発電機稼働後の利用水を直接海中又は海上に排出する、あるいは一以上の貯水所に溜めた後に海中又は海上に排出するものとした請求項１及び請求項２の発電機稼働後の利用水排出方法。
【請求項４】
発電機稼働後の利用水を海中に放出するための利用水収納容器を、該利用水収納容器に発電機稼働後の利用水の収納部と共に、放出された海中より自力で海上に浮上するようにするための、水中での浮力が働く通常空気を含む気体類又は水より軽い木、発泡スチロールを含む水より軽い固体類あるいは水より軽い油を含む水より軽い液体類（以下「浮上体」という）が収納された利用水収納容器とした請求項１及び請求項３の発電機稼働後の利用水排出方法。
【請求項５】
発電機稼働後の利用水の加圧排出に用いる載荷重を、貯水所に溜めた利用水を排出できる重さの自重を載荷重とした請求項２及び請求項３の発電機稼働後の利用水排出方法。
【請求項６】
二以上の貯水所に溜めた発電機稼働後の利用水の加圧排出を自重による載荷重としたときにおいて、該二以上の貯水所に溜めた利用水に加える自重を一以上とし、該加える一以上の自重を貯水所ごとに加圧高さ位置を変えながら順次下方に移動させ、二以上の貯水所に溜めた利用水を加圧排出させるものとした請求項２、請求項３及び請求項５の発電機稼働後の利用水排出方法。
【請求項７】
発電機稼働後の利用水に載荷重又は電力、油圧力、圧縮空気圧力類を含む機械力を用いて加圧排出をしたときにおいて、該加圧排出した後の復元に、水中での浮力が働く浮上体を収納した浮上装置を用いた請求項２、請求項３及び請求項５、請求項６の発電機稼働後の利用水排出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は海又は湖、貯水池、ダム湖、河川の水を用いて発電する水力発電に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、電力入手のための発電には、原子力発電を初めとして火力発電、水力発電、太陽光・太陽熱発電など多種多様な発電方法が用いられている中で、平成２３年３月１１日の東日本大震災後は原子力発電事故による被害拡大を受け、原子力発電の廃止方向も検討されている。そのような状況下で、原子力発電にかわる発電方法も多数提案されており、現在では小さな比率となった水力発電に関しても海の力を用いる海流潮流発電装置（特許文献１）や、海の中で水力発電を行う海湖水利用の水力発電兼淡水浄水化装置（特許文献２）なども提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２―１６３０９１号公報
【特許文献２】特開平０９―１５０１４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このように、海の力を発電に利用する方法も多く提案されているなかで、海水を利用した水力発電のうち、海中で落差を利用した水力発電を容易にしたいと考えたときの課題となる、発電に利用した後の海水の排出方法を解決しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
海中で行う落差利用による水力発電において、発電機稼働後の利用水（海水）の排出を、該利用水を容器に収納した上で、利用水収納位置より下方に設けた一以上の落下路を落下させ、該落下力により海中に容器ごと放出した後に発電機稼働後の利用水を海中又は海上に排出させることを特徴とした発電機稼働後の利用水排出方法である。
すなわち、落差利用による水力発電を海中で行うとき、発電機稼働用の海水を取込むための取水設備、取水後の海水を上方より下方に向けて落下させるための導水路、導水路を落下する海水により稼働する発電機及び発電装置関連設備、発電機を稼働させた後の海水を処理するための利用水処理設備類を有する発電設備において、発電機稼働後の利用水（海水）を収納容器に収納して海中に放出させるために、発電機稼働後の利用水収納位置より下方に利用水収納容器の落下路（垂直状落下路又は傾斜状落下路で、該落下路の利用水収納容器放出口には海水の逆流を防ぐための逆支弁類を含む海水の逆流防止装置を有するもの）を一以上設けると共に、発電機稼働後の利用水は、該利用水を利用水収納容器（角柱錐・円柱錐、砲弾状などの形状を含み形状・形態は任意）に収納した上で設けた一以上の落下路を落下させ、該落下力により利用水収納容器を容器ごと海中に放出させた後に、利用水収納容器に収納された発電機稼働後の利用水を海中又は海上にて排出処理するものである。
【０００６】
発電機稼働後の利用水を海中に放出するための利用水収納容器は、該利用水収納容器に発電機稼働後の利用水の収納部と共に、放出された海中より自力で海上に浮上するようにするための、水中での浮力が働く通常空気を含む気体類又は水より軽い木、発泡スチロールを含む水より軽い固体類あるいは水より軽い油を含む水より軽い液体類（以下「浮上体」という）が収納（利用水収納容器の構造体を含む利用水収納容器の形成体に浮上体が収納又は使用されたもの）された利用水収納容器としたものでもよい。
落下路を落下し、海中に放出された利用水収納容器が、利用水収納容器に収納された浮上体の上昇作用により自力浮上するものであれば、海中に放出された利用水収納容器に収納された発電機稼働後の利用水を海上にて排出処理できることになる。
【０００７】
発電機稼働後の利用水を利用水収納容器に収納した上で海中に放出することについては、該発電機稼働後の利用水を収納した利用水収納容器を、落下路を落下させた落下力により海中に放出するのではなく、電力又は油圧力、圧縮空気力類を含む機械力を用いて海中に放出させたものでもよい。
【０００８】
海中で行う落差利用による水力発電における発電機稼働後の利用水の排出は、該利用水の排出を、該利用水に載荷重を加えて加圧排出する又は電力、油圧力、圧縮空気力類を含む機械力（自然力ではない力、以下「機械力」という）を用いて加圧排出するものである。なを、先行技術に示されていたポンプ類を用いて発電機稼働後の利用水を揚水排出させたものでもよい。
【０００９】
発電機稼働後の利用水の排出は、該発電機稼働後の利用水を直接海中又は海上に排出する、あるいは一以上の貯水所に溜めた後に海中又は海上に排出するものである。
【００１０】
すなわち、発電機稼働後の利用水を利用水収納容器に収納した上で利用水収納位置より下方に設けた落下路を落下させて海中に放出するものにおいては、発電機稼働後の利用水を直接利用水収納容器に収納した上で一以上設けた落下路を落下させ、海中に放出するもの又は発電機稼働後の利用水を一以上の貯水所に溜めた後に利用水収納容器に収納して一以上設けた落下路を落下させ、海中に放出するものである。発電機稼働後の利用水を溜める貯水所を二以上設けたときには、設けた二以上の貯水所を交互に用いて利用水の排出処理ができることになる。
【００１１】
また、発電機稼働後の利用水に載荷重を加えて加圧排出する、あるいは機械力を用いて発電機稼働後の利用水を海中又は海上に加圧排出するものにおいては、該発電機稼働後の利用水を二以上の貯水所に溜めた上で、溜めた利用水に載荷重を加えて加圧排出する又は機械力を用いて発電機稼働後の利用水を海中又は海上に加圧排出したものがよい。
【００１２】
発電機稼働後の利用水の加圧排出に用いる載荷重は、該載荷重を貯水所に溜めた利用水を排出できる重さの自重を載荷重としたものでもよい。すなわち貯水所に溜めた利用水を排出できる重さの自重を載荷重とした自然力による利用水の加圧排出である。
【００１３】
二以上の貯水所に溜めた発電機稼働後の利用水の加圧排出を自重による載荷重としたときにおいて、該二以上の貯水所に溜めた利用水に加える自重を一以上とし、該加える一以上の自重を貯水所ごとに加圧高さ位置を変えながら順次下方に移動させ、二以上の貯水所に溜めた利用水を加圧排出させるものとしてもよい。
すなわち、発電機稼働後の利用水を三の貯水所Ａ、Ｂ、Ｃに溜めた上で順次加圧排出するとしたとき、該貯水所Ａ、Ｂ、Ｃに加える加圧排出用自重の加圧高さ位置を貯水所Ｃに溜める貯水量の高さを基準とし、該貯水所Ａに加える加圧排出用自重の加圧高さ位置は貯水所Ｃの貯水量高さの三倍以上の高さに設定、貯水所Ｂに加える加圧排出用自重の加圧高さ位置は貯水所Ｃの貯水量高さの二倍以上三倍以下の高さに設定、貯水所Ａに加える加圧排出用自重の加圧高さ位置は貯水所Ｃの貯水量の高さに設定することにより、三の貯水所Ａ、Ｂ、Ｃに溜めた利用水に加える加圧排出用自重を貯水所Ａより順次、貯水所Ｂ、貯水所Ｃに移動させながら加圧排出させるものである。
貯水所Ｃに溜められた利用水を加圧排出し終えた加圧排出用自重は、次なる利用水の加圧排出のために貯水所Ａの加圧高さ位置に上げ戻され、貯水所Ａに溜められた利用水の加圧排出を行うことになる。
【００１４】
発電機稼働後の利用水に載荷重又は電力、油圧力、圧縮空気力類を含む機械力を用いて加圧排出したときにおいて、該加圧排出した後の復元（加圧前の状態、すなわち発電機稼働後の利用水が再び貯水所に溜められる状態に戻す）は、水中での浮力が働く浮上体を収納（浮上装置の構造体を含む浮上装置の形成体に浮上体が収納又は使用されたもの）した浮上装置を用いて加圧前の状態に復元する又は機械力を用いて加圧前の状態に復元するものである。
【発明の効果】
【００１５】
自然力を用いた水力発電おける落差利用による発電は、発電機稼働後の利用水を自然排水できる河川途中へのダム建設による落差利用の水力発電のほかに、発電機稼働後の利用水を、ポンプ類を用いた揚水により排出する方法の海湖水利用の水力発電兼淡水浄水化装置（特許文献２）なども提案されているが、落差利用の水力発電においては、発電機稼働後の利用水を自然排水できるダム建設による水力発電以外の発電方法はあまり活用されていなかった。しかし、本発明になる発電機稼働後の利用水排出方法を用いるときには、自然の状況下では落下力の得られない海での水力発電においても、発電機稼動後の利用水（海水）の排出作業過程の全てに機械力を用いるものではなく、発電機稼働後の利用水の排出作業過程中に自然力を用いる過程が組み込まれているために、海で行う落差利用による水力発電においても対費用効果の向上が期待できるものである。
また、本発明になる発電機稼働後の利用水排出方法を用いるときには、利用した海水を再び海に戻すことができる発電であるために利用した水が減少しないという特性を有することになり、水力発電に要する落差が確保できる湖、貯水池、ダム湖等においても落差利用による水力発電ができることになる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】利用水を落下力利用により排出するための説明図
【図２】利用水を加圧力利用により排出するための説明図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
落差利用による水力発電を海中で行うために、発電機稼働用の海水を取込むための取水設備、取水後の海水を上方より下方に向けて落下させるための導水路、導水路を落下する海水により稼働する発電機（電力を得るための発電機、および関連装置・設備類を含む）、発電機を稼働させた後の海水を処理するための利用水処理設備類を有する発電設備において、本発明になる発電機稼働後の利用水排出方法を実施するための形態を実施例１及び実施例２に示す。
【実施例１】
【００１８】
本発明を実施するための実施例１を、図１の利用水を落下力利用により排出するための説明図に基づき説明する。
落差利用による水力発電を海中２で行うために、発電機稼働用の海水を取込むための取水所３a、取水された海水を上方より下方に向けて落下させるための導水路４a、導水路４aを落下する海水により稼働する発電機６a及び発電所５a（電力を得るための発電機６aを含む関連装置及び設備類）、発電機６aを稼働させた後の海水（以下、「利用水」という）を処理するための利用水処理設備類を有する発電設備において、該発電機稼働後の利用水の排出を、該利用水を利用水収納容器７に収納した上で、利用水収納位置より下方に設けた落下路二９(1)又は落下路９(2)を落下させ、該落下力により利用水収納容器７を容器ごと海中２に放出すると共に、放出した利用水収納容器７を自力浮上させた後に、発電機稼働後の利用水を海上１にて排出処理するものである。
【００１９】
発電機稼働後の利用水を利用水収納容器７に収納した上で落下路二９(1) 又は落下路９(2)を落下させ、海中２に放出した利用水収納容器７を自力浮上させた後に海上１で排出処理するためには、発電機稼働後の利用水を収納するための利用水収納容器７（海中２への放出後に自力浮上させるための空気層を含む浮上体を収納（利用水収納容器の構造体を含む利用水収納容器の形成体に浮上体が収納又は使用されたもの）した利用水収納容器７）、発電装置稼働後の利用水を利用水収納容器７に収納して落下路二９(1) 又は落下路９(2)に落下させるための利用水収納容器取扱所８、利用水を収納した利用水収納容器７を利用水収納位置より下方に落下させるための利用水収納容器落下路（利用水収納容器７放出口には逆支弁を含む海水の逆流を防ぐ逆流防止装置が設けられた落下路）二９(1)、９(2)、落下路二９(1)、９(2)より海中２に放出された利用水収納容器７を海上１まで誘導浮上させるための利用水収納容器回収路二１０(1)、１０(2)、海上１に浮上した利用水収納容器７より利用水を排出処理するための設備を備えると共に発電機稼働後の利用水が排出されて空になった利用水収納容器７を返送するための利用水の排出及び利用水納容器返送所１１、利用水収納容器７を利用水収納容器取扱所８まで返送するための利用水収納容器返送路二１２(1)、１２(2)を備えた利用水排出設備により、発電機稼働後の利用水を海に排出処理するものである。
【００２０】
上記実施例１に示した発電機稼働後の利用水の排出設備を用いるときには、発電機稼働用の海水が取水所３aにて取水され、取水された海水が導水路４aを落下し、発電機６aを稼働させた後の利用水を利用水収納容器７に収納した上で、設けられた二の落下路９(1)、９(2)を交互に用いて利用水収納位置より下方に落下させて利用水収納容器７ごと海中２に放出するものである。海中２に放出された利用水収納容器７は、利用水収納容器７が有する自力上昇力により海中２に設けられた利用水収納容器回収路二１０(1)、１０(2)を自力浮上させ、利用水収納容器７に収納された利用水を排出するための設備がある利用水の排出及び利用水納容器返送所１１にて利用水収納容器７より発電機稼働後の利用水を排出処理するものである。発電機稼働後の利用水が排出処理された後の利用水収納容器７は、利用水収納容器返送路二１２(1)、１２(2)を用いて下方の利用水収納容器取扱所８に返送し、再度の使用に備えるものである。
【００２１】
上記実施例１に示した発電機稼働後の利用水の排出設備による利用水の排出は、発電機稼働後の利用水を直接利用水収納容器７に収納した上で、設けられた二の落下路９(1)、９(2)を交互に落下させて海中２に利用水収納容器７ごと放出するものであるが、発電機稼働後の利用水を直接利用水収納容器７に収納するものではなく、発電機稼働後の利用水を一時貯水した後に、発電機稼働後の利用水を利用水収納容器７に収納し、利用水収納位置より下方に設けた落下路９二(1)、９(2)を落下・放出させ、自力浮上後に海上１にて利用水収納容器７より排出処理してもよい。また、発電機稼働後の利用水を一時貯水した後に利用水収納容器７に収納し、落下路９二(1)、９(2)を落下させて海中２に放出することについては、設けた二の落下路９(1)、９(2)及び設けた二の利用水収納容器回収路１０(1)、１０(2)、設けた二の利用水収納容器返送路１２(1)、１２(2)を、一以上の落下路及び一以上利用水収納容器回収路、一以上の利用水収納容器返送路としたものでもよい。
【実施例２】
【００２２】
本発明を実施するための実施例２を、図２の利用水を加圧力利用により排出するための説明図に基づき説明する。
落差利用による水力発電を海中２で行うために、発電機稼働用の海水を取込むための取水所３ｂ、取水された海水を上方より下方に向けて落下させるための導水路４ｂ、導水路４ｂを落下する海水により稼働する発電機６ｂ及び発電所５b（電力を得るための発電機６ｂを含む関連装置及び設備類）、発電機６ｂを稼働させた後の海水を処理するための利用水処理設備類を有する発電設備において、該発電機稼働後の利用水の排出を、該利用水を二の貯水所１４(1)、１４(2)に交互に溜めた上で、溜めた利用水に交互に圧力を加えて発電機稼働後の利用水を海中２に加圧排出するものである。
【００２３】
発電機稼働後の利用水を二の貯水所１４(1)、１４(2)に交互に溜めた上で圧力を加えて海中２に加圧排出させるためには、発電機稼働後の利用水を二の貯水所１４(1)、１４(2)に交互に流入させるための利用水流出切換所１３、利用水流出切換所１３より交互に流入した利用水を溜める貯水所二１４(1)、１４(2)、溜められた利用水を海中２に排出するための逆支弁を含む海水逆流防止装置の設けられた利用水排出口四１６(1)、１６(1)、１６(2)、 １６(2)、溜められた利用水を加圧排出するための加圧部を有する加圧装置二１５(1)、１５(2)、加圧後の加圧装置二１５(1)、１５(2)を元に戻すための加圧装置二１５(1)、１５(2)と連結・連動した浮上装置二１７(1)、１７(2)を備えた利用水排出設備により、発電機稼働後の利用水を海中２に加圧排出するものである。
貯水所二１４(1)、１４(2)に一時的に溜められた発電機稼働後の利用水を交互に加圧して海中２に排出するための加圧部を有する加圧装置二１５(1)、１５(2)は発電機稼働後の利用水を溜める貯水所二１４(1)、１４(2)内を上下する装置とし、貯水所二１４(1)、１４(2)内に利用水が設定量溜められたときには、貯水所二１４(1)、１４(2)内を上下する加圧装置二１５(1)、１５(2)を電力、油圧力、圧縮空気力類を含む機械力を用いて稼働させ貯水所二１４(1)、１４(2)内に溜められた利用水を海中２に加圧排出するものである。
貯水所二１４(1)、１４(2)内に溜められた発電機稼働後の利用水が加圧排出された後の貯水所二１４(1)、１４(2)内の状態を再び発電機稼働後の利用水を溜める状態に戻すための浮上装置二１７(1)、１７(2)は、該浮上装置二１７(1)、１７(2)が自力で海中２を上昇する空気層を含む浮上体が収納（浮上装置の構造体を含む浮上装置の形成体に浮上体が収納又は使用されたもの）された浮上装置二１７(1)、１７(2)とした上で、該浮上装置二１７(1)、１７(2)を連結部二１８(1)、１８(2)により加圧装置二１５(1)、１５(2)の加圧部と連結させ、貯水所二１４(1)、１４(2)内に溜められた発電機稼働後の利用水が加圧排出された後には浮上装置二１７(1)、１７(2)の上昇作用により利用水排出後の貯水所二１４(1)、１４(2)内の状態を加圧前の状態（発電機稼働後の利用水を溜めることができる状態）に戻すものである。
【００２４】
上記実施例２に示した発電機稼働後の利用水の排出設備を用いるときには、取水所３ｂにて取水された海水が導水路４ｂを落下し発電機６ｂを稼働させ、発電機稼働後の利用水が設けられた二の貯水所１４(1)、１４(2)の一方側の貯水所１４(1)（又は１４(2)）に溜められ設定量に達し利用水の流入が停止された後には、加圧部を有する加圧装置１５(1)（又は１５(2)）を稼働させて発電機稼働後の利用水を利用水排出口１６(1)、１６(1)（又は１６(2)、１６(2)）より海中２に加圧排出するものである。貯水所１４(1)（又は１４(2)）内の利用水を海中２に排出した後には、加圧装置１５(1)（又は１５(2)）の稼働を停止すると共に、加圧部を有する加圧装置１５(1)（又は１５(2)）を加圧前の状態に戻すための復元用浮上装置１７(1)（又は１７(2)）を稼働させ、該復元用浮上装置１７(1)（又は１７(2)）が有する上昇作用により加圧装置１５(1)（又は１５(2)）を加圧前の状態に戻し、次なる発電機稼働後の利用水の流入・貯水に備えるものである。
なを、加圧部を有する加圧装置二１５(1)、１５(2)を加圧前の状態に戻すための復元には、自然力である浮力を利用した浮上装置二１７(1)、１７(2)ではなく、電力、油圧力、圧縮空気力類を含む機械力を用いたものとしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明になる発電機稼働後の利用水の排出方法は、 原子力発電に代わる発電方法の一環として提案されている海の力を利用した海流利用の発電又は潮の干満利用の発電と共に、海水の落差利用による水力発電においても、産業上における利用可能性があるものである。
【符号の説明】
【００２６】
１・・・・・・・・・海上
２・・・・・・・・・海中
３ａ、３ｂ・・・・・取水所
４ａ、４ｂ・・・・・導水路
５ａ、５ｂ・・・・・発電所
６ａ、６ｂ・・・・・発電機
７・・・・・・・・・利用水収納容器
８・・・・・・・・・利用水収納容器取扱所
９(1)、９(2) ・・・・落下路
１０(1)、１０(2) ・・・利用水収納容器回収路
１１・・・・・・・・・利用水の排出及び利用水収納容器返送所
１２(1)、１２(2) ・・・利用水収納容器返送路
１３・・・・・・・・・利用水流出切換所
１４(1)、１４(2) ・・・貯水所
１５(1)、１５(2) ・・・加圧装置
１６(1)、１６(2) ・・・利用水排出口
１７(1)、１７(2) ・・・浮上装置
１８(1)、１８(2) ・・・連結部
【図１】
2014091927.tif 000003
【図２】
2014091927.tif 000004