(57)【要約】【課題】火力発電所や原子力発電所から排出される冷却放流水を水力発電用の水源として再利用すること。【解決手段】冷却放流水２を利用した水力発電機７に依る流れ込み式又は貯水池式水力発電所５を設置し、更に好ましくは前記水力発電所５の水車６の排水口９を海水中に設け水面下に冷却放流水２を放水することにより潮汐効果による発電力を付加することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
火力又は原子力発電所から排出される冷却放流水を利用することを特徴とする水力発電システム。
【請求項２】
冷却放流水は貯水池に貯水された後水力発電機を駆動して発電を行うことを特徴とする請求項１記載の水力発電システム。
【請求項３】
水力発電機用水車の排水口を干潮時の海面水位より低い位置に設けたことを特徴とする請求項２記載の水力発電システム。
【請求項４】
水力発電機用水車は貯水池から水圧管路と排水管路を通って干潮海面水位より低く設定されている排水口に連通する水路中に配置されていることを特徴とする請求項３記載の水力発電システム。
【請求項５】
貯水池の堰堤には海面の水位に連動して貯水池の水位を調整するラバーダムが設けられていることを特徴とする請求項３又は４記載の水力発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は発電所の冷却放流水を利用した水力発電システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】  我々の利用する電力は、山峡にダムを築き河川の流れを堰き止めた人造湖からの落差を利用した水力発電方式が採用されていたが、次第に石炭や石油やガスなどの化石燃料を燃焼させ蒸気を発生させこの蒸気に依ってタービン・発電機を回し発電を行う汽力発電が行われるようになってきた。そして、今では蒸気を発生させる熱源として化石燃料に加えて核反応による熱源を利用した原子力発電も行われるようになっている。
これらの大規模な発電を行う火力や原子力を利用した汽力発電所では、タービン・発電機を回す蒸気を水に凝縮して回収するための復水器に多量の冷却水を必要とする。臨海の汽力発電所では、復水用冷却水に海水が用いられている。【０００３】  一般に、前述したような汽力を利用する火力発電所や原子力発電所では、多量の冷却水を使用することから、それらの発電所は海に近い平地に建設されることが多く、復水器の冷却に使用される水は全て海水を汲み上げて使用し、復水器に利用した冷却水は発電所からの冷却放流水として再び海水中に放流される。【０００４】  図２は、火力発電所（Ｔ）と原子力発電所（Ｎ）の給排水システムの説明図で、火力や原子力によって発生した水蒸気により、タービン発電機（Ａ）を回して発電する。タービン用の水蒸気（Ｖ）は常時復水器（Ｂ）を介してポンプ（Ｐ１）によって循環しており、海からポンプ（Ｐ２）によって汲み上げられた海水（Ｃ）は復水器（Ｂ）の冷却水として使用される。そして復水器（Ｂ）で蒸気（Ｖ）を冷却して復水させた冷却用海水は、ある程度の温度を持った冷却放流水（温排水）（Ｑ）として海面に放出される。【０００５】  冷却放流水の利用としては、復水器の温排水としての熱エネルギーを低沸点の触媒で回収し、このエネルギーを発電に再利用するもの（例えば特許文献１参照）、又は冷却放流水（温排水）を汲み上げてヒートポンプを利用し、これを加熱蓄熱して温水を必要とする発電所外の施設に輸送する方法も知られている（特許文献２参照）。
しかしながら、何れも火力発電所や原子力発電所から大量に放流される冷却放流水の熱エネルギーを利用するものであり、多量の冷却放流水の水力エネルギーを発電に利用するものは皆無であり、冷却放流水の電気エネルギーへの有効な利用方法は未だ実用化されておらず、単なる冷却排水として無駄に海に放棄されていたのである。
【特許文献１】特開２００２−１２２００６号公報
【特許文献２】特開２００５−２５７１７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  そこで、本発明は火力発電所や原子力発電所から排出される冷却放流水を水力発電機用の水源として再利用する有効で且つ環境問題にも充分対処可能な水力発電システムの提供を目的とするものである。
【問題を解決するための手段】
【０００７】  本発明において、請求項１記載の発明は、火力発電所や原子力発電所から排出される冷却放流水を水力発電機用の水源として再利用する水力発電システムである。特に原子力発電所や大容量の火力発電所は、発電電力のベースロードとして連続運転されるため、それらの汽力発電所から排水される冷却放流水は、四季を通じて一定の排水量を保ち得るので、この水を水力発電に利用すれば、所定の電力を気候や天候に影響されることなく安定して供給することができるのである。
また、発電用水車を設置する位置については、環境に応じて自由に設定することができるので、発電所の設置位置に拘わらず排水経路の途中に直接設置したり、必要に応じてダムや水圧管路を設けて、そこに水車を設置して発電を行うこともできる。ダムの形式や発電用水車の設置場所は効率を配慮して様々な形態で応用できる。
【０００８】  請求項２に記載された発明は、前記発電所からの冷却用放流水を海岸近くの貯水池に一旦貯水し、海面との落差を利用して水力発電を行うもので、汽力発電所の発電機の運転台数や発電容量に直接影響を受けずに、貯水された水力ポテンシャルからの安定した発電出力を得ることができる。
【０００９】  請求項３、４に記載された発明は、一旦貯水池に貯水された冷却放流水を海面下に設けた排水路中の水力発電機の水車に導いて発電を行うもので、貯水池の水面と海面の位置の落差によって生ずる水力発電に加えて、海水の干満による海水面の変化（干満差）による潮汐発電効果を付加できるようにしたものである。
こうすることにより貯水池の水面と放水面である海面との落差に加えて干潮時に生ずる落差が必然的に加算されることになり、海水面放流式のものに比べ通常の発電電力よりも多くの発電電力を得ることができる。
又、海面下放流を行うことにより、気泡の発生が抑制され海岸線を汚染することがなく、海面からの蒸気の発生や霧の発生もないので、環境問題に対しても好ましい発電システムと言うことができる。
【００１０】  請求項５に記載された発明は、貯水池の堰堤に海面の水位に連動して貯水池の水位を調整するラバーダムを設けたもので、このラバーダムは、海水の干満による海水面の高さと発電所から放流される冷却用放流水の量による貯水池の水面高さのバランスを調整し、発電電力の安定を図るために設けられるゴムのチューブからなる調整堰であって、空気を導入することによってチューブを膨らませて高さを調整するものである。これによって貯水池の水のオーバーフロー量を制御することができるのである。
【発明の効果】
【００１１】  本発明は、今まで単なる冷却排水として無駄に放流されていた火力発電所や原子力発電所から排出される冷却放流水を、水力発電用の水源として再利用することにより、気候や天候の影響を受けることがなく渇水期でも安定した電力の供給を行うと共に、発電用の水車の排水口を海面以下に設置することにより水力発電に使用する発電設備をそのまま使用できるので、従来は無駄に排出していた発電所からの冷却放流水を水力発電の水源として再利用する効果と相まって、更に潮汐発電効果を併用した優れた相乗効果を有する水力発電システムを得ることができるのである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】  以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は、冷却放流水を利用した水力発電に更に潮汐発電効果を付与した水力発電システムの説明図である。
３は貯水池、５は本発明の水力発電所で、水車６と水力発電機７等の発電設備を有し、水車６は、貯水池３から水圧管路４と排水管路８を通って海面下に開口する排水口９に連通する水路中に配置されている。排水口９は干潮海面水位より低く設定されている。
したがって、図示しない火力又は原子力発電所１から排出され、貯水池３に一旦貯められた冷却放流水２は、水圧管路４から水力発電所５の水車６を回して水力発電機７を駆動し電力を発生して、排水管路８の排水口９から海面下に放出される。【００１３】  Ｌａは貯水池の水面位置、Ｌｂは海水の満潮時の水面位置、Ｌｃは海水の干潮時の水面位置を示す。したがって、貯水池の水位Ｌａと満潮時の海面水位Ｌｂとの落差Ｈａがこの水力発電所５の最低発電力の規準となっている。【００１４】  この実施形態に基づく水力発電所５の発電力は、満潮時には落差Ｈａによる発電が行われ、干潮時には落差Ｈｂによる潮位差発電が行われる。海水の干満現象は、１日に２回生ずるので、この実施形態では、満潮期から干潮期に向かう時間帯では落差がＨａからＨｂに向かって増加し発電力も増加傾向となり、干潮期から満潮期へ向かう時間帯では逆に落差はＨｂからＨａへと減少し発電力も減少傾向となる。
しかしながら、常に落差Ｈａに相当する発電力は確保されているので、貯水池と海面との落差に基づく水の位置エネルギーによる発電に対し、更に１日に２回の干満現象に基づく潮汐発電効果が加算されることになる。【００１５】  なお、このような潮汐発電効果を付与した発電システムにおいて、最適、且つ安定した発電力の供給を維持するために、貯水池３の堰堤には、必要に応じて高さを自由に調整できる調整用のラバーダムを設けることが好ましい。このラバーダムは、海水の干満による海水面の高さと発電所から放流される冷却用放流水の量による貯水池の水面高さのバランスを調整し、発電電力の安定化と水力発電所５からの再生エネルギーの高効率運転を図るために設けられるゴムのチューブからなる調整堰であって、空気を導入することによってチューブを膨らませて高さを調整し、貯水池の水のオーバーフロー量を制御することができるのである。【００１６】  以上のように、本発明によれば、従来は単なる排水として無駄に放流されていた火力発電所や原子力発電所から排出される冷却放流水を、水力発電用の水源として再利用することにより、気候や天候の影響を受けることのない安定した電力の供給を行うことができると共に、水力発電所の発電用の水車の排水口を海面以下、好ましくは干潮時の海水面の水位以下に設置することにより水力発電に使用する発電設備をそのまま利用して海水の干満による潮位差を有効に利用することが出来るので、潮汐発電システムを別設付加することなく潮汐発電効果を併用した優れた発電システムを得ることができるのである。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の潮汐発電効果を付与した水力発電システムの説明図である。
【図２】火力発電所と原子力発電所の給排水システムの説明図である。
【符号の説明】
【００１８】      ２・・・冷却放流水
３・・・貯水池
４・・・水圧管路
６・・・水車
７・・・水力発電機
８・・・配水管路
９・・・排水口
Ｌａ・・・貯水池水位
Ｌｂ・・・満潮海面水位
Ｌｃ・・・干潮海面水位
【図１】
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【図２】
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