(57)【要約】【課題】潮汐によって海流が生じる海域に係留させた台船にパイプを配置し、この中に海水を導いて海流エネルギーを増大させる装置において、台船を海上に位置させても取水する海水の流速を増大させられるようにすること【解決手段】海上に浮かせて係留した台船、台船上に固定した大径パイプ、大径パイプの両端側で分岐させた小径パイプ、大径パイプの両端部及び小径パイプに取り付けた遮断弁とからなり、各パイプの先端を海中で互いに離反する方向に向けて海流に沿わせ、海流発生時に上流側の大径パイプでの海水の移動を遮断すると共に小径パイプを選択的に閉塞し、下流側の大径パイプとこれに連通する小径パイプとの内圧差を利用して海水を移動させるようにした【選択図】図１
2008025358.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
潮汐によって海流が生じる海域に係留させた台船にパイプを配置し、この中に海水を導いて海流エネルギーを増大させる装置において、海上に浮かせて係留した台船、台船上に固定した大径パイプ、大径パイプの両端側で分岐させた小径パイプ、大径パイプの両端部及び小径パイプに取り付けた遮断弁とからなり、各パイプの先端を海中で互いに反対方向に向けて海流に沿わせ、海流発生時に上流側の大径パイプでの海水の移動を遮断し、下流側の大径パイプとこれに連通する小径パイプとの内圧差を利用して海水を移動させるようにした海流エネルギー増大装置。
【請求項２】
大径パイプの開口部を海域の上層海流内に臨ませた請求項１に記載の海流エネルギー増大装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の小径パイプ内にタービンを取り付け、その回転を利用して発電する潮汐発電方法。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の小径パイプを延長してその先端開口部を海水滞留域に臨ませ、他方の小径パイプを閉塞させた海水浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、潮汐によって海流が生じる海域に係留させた台船にパイプを配置し、この中に海水を導いて海流エネルギーを増大させる装置に関するもので、例えば潮汐発電や海水浄化の分野において利用することができる。
【背景技術】
【０００２】
この種のエネルギー増大装置としては、特許文献１に記載のものが知られている。
ここに開示された装置は、中央部を取水口の断面積の数十分の一の大きさに形成した導管を有する台船（浮体）を形成し、これを流速と流向が安定している海流や潮汐流或いは河川の中に潜水させて取水口を流れと直面させた状態で係留し、取水口から取り込んだ水で導管に装着させた水車を回転させて発電を行う装置を開示している。
【０００３】
しかしながら、この方法では、発電機を備えて大掛かりとなった装置全体を水中に潜水させ、なおかつその姿勢を維持ないし制御しなければならないから、装置全体の設置作業が大掛かりとなるし、保守点検などの日常的な作業を円滑に行えない不都合が生じることになる。
また、中央部が取水口の数十分の一の断面積となっているから、取水口から流入する水に大きな抵抗が掛かるために、水量が減少して所望の流速が得られない不都合もある。
【特許文献１】特開平7-259064号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、潮汐によって海流が生じる海域に係留させた台船にパイプを配置し、この中に海水を導いて海流エネルギーを増大させる装置において、台船を海上に位置させても取水する海水の流速を増大させられるようにすることを課題としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この技術的課題を解決するための技術的手段は、（イ）海上に浮かせて係留した台船、（ロ）台船上に固定した大径パイプ、（ハ）大径パイプの両端側で分岐させた小径パイプ、（ニ）大径パイプの両端部及び小径パイプに取り付けた遮断弁とからなり、（ホ）各パイプの先端を海中で互いに反対方向に向けて海流に沿わせ、（ヘ）海流発生時に上流側の大径パイプでの海水の移動を遮断すると共に小径パイプを選択的に閉塞し、（ト）下流側の大径パイプとこれに連通する小径パイプとの内圧差を利用して海水を移動させるようにしたこと、である。
【０００６】
図１は、本発明を説明するための概略図である。
大径パイプ３は、潮汐によって矢印ａで示した海流が生じる海域Ｓに浮かせた状態で係留した台船１上に固定されている。その両端側４、５が小径パイプ６、７を分岐させた状態で海中に臨ませられ、逆Ｕ字形に屈曲した形態となっている。
各パイプの先端は海中で互いに反対方向に向けて海流に沿わせられているから、潮汐によって海水の水位に高低差が生じて海流ａが発生すると、上流側の大径パイプ４の遮断弁（図示を省略）が閉じてパイプ３内への海水の流入が遮断される。この時、いずれか一方の小径パイプ６又は７に取り付けた遮断弁（図示省略）を閉塞すると、下流側の大径パイプ５と他方の小径パイプとが連通することになる。
下流側の大径パイプ５は、その開口部付近を流れる海流によってパイプ内の水が吸引されてパイプ内が負圧となり、連通している下流側の大径パイプ５と連通している小径パイプ７又は６とがサイホン管として機能し、パイプ内の内圧差によってその小径パイプから海水が流入しそこでの海水の流速は増大させられることになる。
【０００７】
パイプ内の海水の移動を遮断するために弁体が用いられているが、大径パイプについては、常に上流側が遮断される。したがって、潮汐時に生じた海流に押圧されてパイプを閉塞する形式の弁体を用いると格別の操作をすることなく、自動的にパイプを遮断させることができる。
また、海流の発生又は台船の傾斜を検知して動作する遮断弁を使用することもできるし、この遮断弁と前記の逆止弁とを組み合わせて海流の遮断を制御してもよい。
下流側の小径パイプを閉塞すると、海水は上流の小径パイプから流入して下流側の大径パイプから排出されるから海水が最も円滑に流れ流速は一層増大させられる。
【０００８】
大径パイプ３の開口部を海域の上層海流内に臨ませておくと、海流の最も速い層に下流側のパイプの開口部を位置させられるから、パイプ内の海水を強力に吸引できる。したがって、より一層上流側の小径パイプ内の海流の流速を増大させることができる。
【０００９】
台船１は、アンカーや錨が利用してチェーン又は索条２を介して係留すればよい。
また、台船１にスタビライザー等の整流板を取り付けておくと、浮上している台船の姿勢が安定させられるから、海水の流れａを確実に捉えることができる。
【００１０】
大径パイプ及び小径パイプにおいて、最も高い位置に脱気装置や空気吸引装置を取り付けておくと、パイプ内に空気が入り込んでもこれを容易に除去し、パイプ内に常時海水を満たして圧力差による海水の移動を確実に行わせることができる。
【００１１】
上記の海流エネルギー増大装置は、発電や海水浄化に利用することができる。
海水の流速が増大する小径パイプ内にタービンを取り付け、これを駆動源として台船上に載置した発電装置を作動させて潮汐を利用した発電を行うことができる。発電を行う場合には、上流の大径パイプ及び下流の小径パイプを閉塞して、小径パイプ内の速い海水の流れを利用することが望ましい。
【００１２】
この発電装置では、上げ潮及び下げ潮の双方において発電をすることが可能となるから、高い発電効率が得られる利点がある。また、発電装置を台船上に配置することができるから、機械の設置が容易となり、その保守点検を円滑に行なうことができる。
【００１３】
海流エネルギー増大装置を海水浄化装置として利用する場合には、一方の小径パイプを延長して海水滞留域、すなわち、潮汐があっても海水の移動が殆ど無いか、あっても極めて緩慢な水域にそのパイプの先端開口部を臨ませる。下流側の大径パイプが負圧となって小径パイプに吸引力が発生するから、この滞留域から海水が吸引されて海水滞留域に海水の流れが生じて海域が浄化されることになる。
【発明の効果】
【００１４】
台船を海上に位置させても海水を取水してその流速を増大させられる結果、海流エネルギーを増大させた状態で利用することができ、しかも、上げ潮及び下げ潮の双方において海流エネルギーを活用できるから、エネルギーの利用効率は極めて高いものとなる。
【実施例１】
【００１５】
図２は、請求項１に係る発明を用いた潮汐発電装置の概略説明図である。
この実施例では、台船１１をチェーン１２の先端に取り付けた錨１３を用いて海域に係留させている。
この台船１１は、中央長手方向に設けた凹溝内１４が形成してあって、この中に内径約８ｍの大径パイプ１５を載置し固定している。大径パイプの両端部には継手１６、１７を介して屈曲大径パイプ１８、１９を連結している。
大径パイプ１５は、台船１１上に海上から約１０ｍの高さの位置で載置してあり、屈曲大径パイプ１８、１９の先端は、海中約１０ｍの深さの上層海流内に、図示したように互いに反対側に向って開口している。
【００１６】
屈曲大径パイプ１８、１９の先端には遮断弁としての開閉板２１、２２が枢着させてあって、海流ａが生じると上流側の開閉板２１が海流に押され、自動的に短管１８が閉塞されるようにしている。
なお、大径パイプ１５の遮断弁は、後述する小径パイプと同様に、継手１６、１７内に装置してもよいのは勿論である。
【００１７】
小径パイプ２１、２２は、その内径が約３ｍであって、大径パイプ１５の両端側で屈曲小径パイプ２３、２４を継手２５、２６を介して連結している。継手２５、２６内には、回転式の遮断弁２７、２８が装置してあって、この実施例では、上流側の遮断弁２７を開、下流側の遮断弁２８を閉の状態にしている。
なお、海流によって自動的に開閉する形式の開閉板を使用しない場合には、遮断弁を個別に動作させる必要があるが、海流の発生を検知して遮断弁を動作するようにしておくと便利である。
双方の小径パイプ２１、２２内には図示しないタービンが装置してあって、その回転によって発電機３１、３１を作動し、発電するようにしている。
【００１８】
上記の装置において、大径パイプ１８には、小径パイプ２３から流入する海流と大径パイプないで落下する海流及びその開校部で周りの海流によって吸引される海流とが合流した速さの海流が流れることになる。この海流の平均時速を１０Kmとすると、大径パイプ１８内には時間当たり約５０万ｍ3 （４×４×3.14×10,000＝502,400 ）の海水が流れることになる。
この流れに吸引されて小径パイプ２３を通過する海流の速度は、 約７１Km（502,400 ÷(1.5×1.5 ×3.14)＝71,111) となり、この速度の海流によってタービンが回転させられることになる。
【実施例２】
【００１９】
図３は、請求項１に係る発明を用いた海水浄化装置の俯瞰図である。
この実施例では、図に示した台船１１、大径パイプ１５、屈曲大径パイプ１８、１９及び小径パイプ２３、２４の構成に係るエネルギー増大装置を利用し、小径パイプ２４を内海２０側の海水が滞留している湾３５内に臨ませている。
【００２０】
この装置においては、外海１０から内海２０への上げ潮ａの場合には、大径パイプ１８への海水の進入が遮断されるが、小径パイプ２４の遮断弁を開にすると、大径パイプ１９と小径パイプ２４とでサイホン管が形成され、大径パイプ１９からの排水に伴って湾３５の海水が小径パイプ２４へ吸引されて湾３５内で海水の入れ替えが行われる。
また、その状態で内海２０から外海への下げ潮ｂに変わると、大径パイプ１９への海水の進入が遮断され、大径パイプ１８から排水されるから、小径パイプ２４から吸水されて湾３５内の海水の入れ替えが行われる。
【００２１】
また、小径パイプ２３をも延長して外海側の湾に臨ませておくと、上げ潮及び下げ潮に対応して内海、外海の湾の浄化が交互に行われることになる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の説明図
【図２】潮汐発電装置の概略説明図
【図３】海水浄化装置の俯瞰図
【符号の説明】
【００２３】
Ｓ海流が生じる海域、 
１、11台船、  ２、12係留チェーン、   3、13大径パイプ、   4、 5、18、19  大径パイプ、   6、 7、21、22小径パイプ、  10外海、  16、17大径パイプ継手、  18、19屈曲大径パイプ、  ２０内海、  21、22開閉板、  23、24屈曲小径パイプ、  25、26小径パイプ継手  27、28小径パイプ遮断弁、  31発電装置、  35湾
【図１】
2008025358.tif 000003
【図２】
2008025358.tif 000004
【図３】
2008025358.tif 000005