(57)【要約】      （修正有）【課題】潮流の持つ運動エネルギーを効率的に得るための海底設置の気体空間を保持した水車構造物を提供する。【解決手段】海底設置の潮流水車１は水車室内に気体発生装置４を設けて気体空間下部の海水面を水車回転胴体１ａ下部の位置に設定し、水車回転胴体下部に取り付けた水車羽根１ｂが潮流の持つ運動エネルギーを効率的に得るため水車軸を潮流の向きに対し垂直に配置し且つ水車室５ａ下部の潮流の流速をさらに増加させるために水車構造物５の鉛直断面を漏斗状とし潮流を漏斗状出口の水車回転胴体下部から出る構造とする。水車回転軸１ｃは潮流の最大運動エネルギーを水車回転胴体下部の水車羽根から受け取ると同時に、潮流の運動エネルギーを得られない部分の水車羽根は水中ならば必然的に発生する水圧損を気体中の風圧損に置き換えられる構造にした。これによりエネルギー損失の最も少ない軸動力で水車が稼動できる。【選択図】図１
2005273464.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
海底に水車、発電機、電源盤、水素生成装置を収納できる水車室、電気室、水素生成室を持つ建築構造物を設置し、海水から逆浸透膜フィルター等を用いた淡水化装置を通して得られた水を電気分解して水素を発生させ、その水素を水素ガス配管及び請求項６のフロートバルブを通して水車室内に貯め、水車室内にできる水素気体空間下部の海水面が水車回転胴体下部の位置となる様にフロートバルブで水素ガスの吐き出し量を調節する一方、水車回転胴体下部に取り付けた水車羽根が潮流の持つ運動エネルギーを効率的に得るため水車回転軸を潮流の向きに対し垂直に配置し且つ水車室の下部の潮流の流速をさらに増加させるために建築構造物の鉛直断面を左右対称の漏斗状とし漏斗状出口で流速をさらに増加した潮流が水車回転胴体下部に取り付けた水車羽根を回転させる構造としたたため、水車回転軸は潮流の最大運動エネルギーを水車回転胴体下部の水車羽根から受け取ると同時に潮流の運動エネルギーを得られない部分の水車羽根は水中ならば必然的に発生する水圧損を水素気体中の風圧損に置き換えるためエネルギー損失の最も少ない軸動力が得られ、この水車回転軸を水素を封入した電気室内の発電機に直結して電力を発生させ電源盤に接続された海中ケーブルを通して電力を地上に送電する発電施設で且つこの発電施設を維持するために常時必要とする水素を得るため淡水化装置、電気分解装置、エアーコンプレッサー、自動水素ガス圧制御装置、水素ボンベを水素生成室内に設置した一体型潮流発電施設
【請求項２】
海底に水車を収納する水車室及び水車室を固定するコンクリート山形基礎を設置し、地上で圧送された空気を水車室内の請求項６のフロートバルブを通して水車室内に貯め、水車室内にできる空気の気体空間下部の海水面が水車回転胴体下部の位置となる様にフロートバルブで空気の吐き出し量を調節する一方、水車回転胴体下部に取り付けた水車羽根が潮流の持つ運動エネルギーを効率的に得るため水車軸を潮流の向きに対し垂直に配置し且つ水車室下部の潮流の流速をさらに増加させるために水車室とコンクリート山形基礎の鉛直断面を漏斗状とし潮流を漏斗状出口の水車回転胴体下部から出る構造としたたため、水車回転軸は潮流の最大運動エネルギーを水車回転胴体下部の水車羽根から受け取ると同時に潮流の運動エネルギーを得られない部分の水車羽根は水中ならば必然的に発生する水圧損を空気中の風圧損に置き換えるためエネルギー損失の最も少ない軸動力が得られる潮流水車
【請求項３】
請求項２の潮流水車２台を請求項４の低速回転固定羽根ターボポンプの両端の回転軸にそれぞれ直結し水車軸を潮流の向きに対して垂直の配置とした結果、２台の潮流水車は潮流の持つ運動エネルギーを効率的且つエネルギー損失の最も少ない低回転で高トルクの軸動力に変換するが、その低回転の軸動力に直結した低速回転固定羽根ターボポンプは低速回転によるポンプ羽根の揚力不足とそれに伴うポンプ水圧力不足を補うため、大きな半径を特徴とするポンプ回転胴体とした事でその半径に比例してポンプ回転胴体に取り付けたポンプ羽根の速度が増えて揚力が増し必要とするポンプ水圧を得る事ができ、この低速回転固定羽根ターボポンプの吸い込み口及び吐き出し口を２本の主水管にそれぞれ接続しこの２本の主水管を海底から地上部へと連続して敷設する間に新に潮流水車２台と低速回転固定羽根ターボポンプ１台のセットを前述と同様に複数セット海底の潮流の流れの速い場所へ追加設置しこの連続した２本の主水管を地上部の発電用ポンプへ接続した事で主水管全体の水の循環系統が形成された施設となり、海底を一様な方向で流れる潮流の正逆方向のいずれの潮流に対しても複数のセットの潮流水車と低速回転固定羽根ターボポンプによってその潮流の持つ運動エネルギーを軸動力から主水管の水圧及び流量に変換し地上部の発電用ポンプを駆動する事を特徴とした発電施設で且つ地上にエアーコンプレッサー、海底に空気圧制御装置付空気タンクを設置し、接続した空気配管を通してそれぞれの潮流水車の稼動に必要な空気を送り込む支援施設を備えた分散型潮流発電施設
【請求項４】
請求項２の潮流水車は潮流の運動エネルギーを効率的且つエネルギー損失の最も少ない低回転で高トルクの軸動力に変換するが、この軸動力を利用して通常のポンプを駆動する場合低回転のためにポンプ羽根の揚力不足とそれに伴うポンプ水圧力不足となるため、それを解決するためポンプの回転胴体を大きな半径とした事でその半径に比例してポンプ回転胴体に取り付けたポンプ羽根の速度が増えて揚力が増し必要とするポンプ水圧を得ると同時に大型化に伴ないさらに必要な大きな軸トルクを得るためポンプ軸の両端に潮流水車を直結できる構造とした低速回転固定羽根ターボポンプ
【請求項５】
請求項４と同様にポンプの回転胴体を大きな半径とした事でその半径に比例してポンプ回転胴体に取り付けたポンプ羽根の速度が増えて揚力が増し必要とするポンプ水圧を得ると同時に大型化に伴ないさらに必要な大きな軸トルクを得るためポンプ軸の両端に潮流水車を直結できる構造に加えて回転方向に応じてポンプ羽根の角度が逆に変わる可動構造としたため回転方向の如何に関わらず常にポンプ羽根の揚力が同一方向でそれに伴いポンプ水圧力も同一方向とした可動羽根構造を持つ低速回転可動羽根ターボポンプ
【請求項６】
海底に設置される潮流水車室内に空気、水素等の気体を貯め、水車室内にできる気体体空間下部の海水面高さを制御し且つ潮流水車の回転で発生する波の変化を補償するため水面高さを検知するフロートをハウジング内に収納しハウジング下部と側面上部に穿孔を設け穿孔半径によってハウジング内に入る海水の侵入速度を調節できる構造とした事によって、比重の軽いフロートがハウジング外の海水面に達するまで気体バルブを開きハウジング内満水レベルに達した時気体バルブを閉めるまでの遅れ時間を調節できるため水車室内にできる波の変化を補償できる機構を持つフロートバルブ
【請求項７】
請求項２の潮流水車２台を請求項５の低速回転可動羽根ターボポンプの両端の回転軸にそれぞれ直結し水車軸を潮流の向きに対して垂直の配置とした結果、２台の潮流水車は潮流の持つ運動エネルギーを効率的且つエネルギー損失の最も少ない低回転で高トルクの軸動力に変換するが、その低回転の軸動力に直結した低速回転可動羽根ターボポンプは低速回転によるポンプ羽根の揚力不足とそれに伴うポンプ水圧力不足を補うため、大きな半径を特徴とするポンプ回転胴体とした事でその半径に比例してポンプ回転胴体に取り付けたポンプ羽根の速度が増えて揚力が増し必要とするポンプ水圧を得る事ができ且つ回転方向に応じてポンプ羽根の角度が逆に変わる可動構造としたため回転方向の如何にかかわらずポンプ水圧は同一方向となり、潮流水車２台と直結した低速回転可動羽根ターボポンプの吸い込み口を深層水吸い込み主水管へ接続しこの低速回転可動羽根ターボポンプの吐き出し口を深層水吐き出し主水管へ接続した基本構成をセットとし容量に応じて複数セットの追加設置が可能であり、ここで一方の深層水吸い込み主水管は片端の閉じた管路を複数の低速可動羽根ターボポンプの吸い込み口に接続した後に洗浄フィルターをこの主水管断面に取り付け続いて海底深層部の主水管末端の深層水取水口まで連続して布設し、他方の深層水吐き出し主水管は片端の閉じた管路を複数の低速可動羽根ターボポンプの吐き出し口に接続し地上の深層水タンクまで連続して布設した事で深層水汲み上げ系統が形成された施設となり、海底を一様な方向で流れる潮流の正逆方向のいずれの潮流に対しても単一セットまたは複数セットの潮流水車と低速回転可動羽根ターボポンプによってその潮流の持つ運動エネルギーを同一方向の軸動力に変換しさらに同一方向の水圧及び流量へと変換した事によって深層水吸い込み主水管では吸引して深層水を汲み上げ、深層水吐き出し主水管では圧送して深層水を深層水タンクへ汲み上げる事を特徴とした深層水汲み上げ設備
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海底を流れる潮流を利用して大きな容量の動力を得る新方式の水車と、それを用いた発電方法及び深層水汲み上げ方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
潮流を利用した発電方法として、潮位差（位置エネルギー）を利用した潮汐発電と潮流の流れ（運動エネルギー）を利用した潮流発電があり、潮位差を利用した潮汐発電ではフランス北西部のランス川口の潮汐発電が潮位差平均８ｍ、出力２４万ＫＷで現在稼動している中で世界最大規模であるが、日本では設置場所の環境問題や経済性の問題などがあって潮汐発電の実現にはほど遠く、他方潮流の流れを利用した潮流発電はダリウス水車、クロスフロー水車等が提案されているが小規模実験段階でありこれらの水車で得られる動力が小容量で設置場所の制限、効率性の技術的な課題も多く、経済性、設備維持費等においても実現には至っていない。
【０００３】
これまでの水車とは異なる新方式の潮流水車は海底を流れる潮流を利用しているため海面上を運行する船舶の影響も少なく、景観を損なう事も無く又環境の影響も少ないためため設置に適する場所は潮の流れが早く且つ漁業の影響の少ない場所の条件を含めても日本国内にかなりある考えられ、また新方式の潮流水車は水車室内に気体発生装置を設けて気体空間下部の海水面を水車回転胴体下部の位置に設定し、水車回転胴体下部に取り付けた水車羽根が潮流の持つ運動エネルギーを効率的に得るため水車軸を潮流の向きに対し垂直に配置し且つ水車室下部の潮流の流速をさらに増加させるために水車構造物の鉛直断面を漏斗状とし潮流を漏斗状出口の水車回転胴体下部から出る構造としたたため、水車回転軸は潮流の最大運動エネルギーを水車回転胴体下部の水車羽根から受け取ると同時に潮流の運動エネルギーを得られない部分の水車羽根は水中ならば必然的に発生する水圧損を気体中の風圧損に置き換えるためエネルギー損失の最も少ない軸動力が得る事ができ、またこの潮流水車は可動部分の少ない簡単な構造であるため、容量、効率性、経済性、設備維持費等においても充分実用化できる
【発明の開示】
【発明の効果】
【０００４】
本発明の一体型潮流発電施設は、水車、発電機、水素生成装置、電源盤を収納できる水車室、電気室、水素生成室を持つ建築構造物を潮流の早い海底に設置し、海水から逆浸透膜フィルター等を用いた淡水化装置を通して得られた水を電気分解して水素を発生させ、その水素をフロートバルブを通して水車室内に貯め、水車室内にできる水素気体空間下部の海水面が水車回転胴体下部の位置となる様にフロートバルブで水素ガスの吐き出し量を調節する一方、水車回転胴体下部に取り付けた水車羽根が潮流の持つ運動エネルギーを効率的に得るため水車軸を潮流の向きに対し垂直に配置し且つ水車室下部の潮流の流速をさらに増加させるために建築構造物の鉛直断面を漏斗状とし潮流を漏斗状出口の水車回転胴体下部から出る構造としたたため、水車回転軸は潮流の最大運動エネルギーを水車回転胴体下部の水車羽根から受け取ると同時に潮流の運動エネルギーを得られない部分の水車羽根は水中ならば必然的に発生する水圧損を水素気体中の風圧損に置き換えるためエネルギー損失の最も少ない高効率の軸動力が得られ、この水車回転軸を水素を封入した電気室内の発電機に直結して電力を発生させ電源盤に接続された海中ケーブルを通して電力を地上に送電する発電施設であり、また発電容量は建築構造物の海底潮流を受ける面積と潮流速度によって決まり、潮流の早い深い海底に適した高効率で経済性の高い潮流発電設備である。
【０００５】
本発明の分散型潮流発電施設は、潮流水車２台を請求項４の低速回転固定羽根ターボポンプの両端の回転軸にそれぞれ直結し水車軸を潮流の向きに対して垂直の配置とした結果、２台の潮流水車は潮流の持つ運動エネルギーを効率的且つエネルギー損失の最も少ない低回転で高トルクの軸動力に変換するが、その低回転の軸動力に直結した低速回転固定羽根ターボポンプは低速回転によるポンプ羽根の揚力不足とそれに伴うポンプ水圧力不足を補うため、大きな半径を特徴とするポンプ回転胴体とした事でその半径に比例してポンプ回転胴体に取り付けたポンプ羽根の速度が増えて揚力が増し必要とするポンプ水圧を得る事ができ、この低速回転固定羽根ターボポンプの吸い込み口及び吐き出し口を２本の主水管にそれぞれ接続しこの２本の主水管を海底から地上部へと連続して敷設する間に新に潮流水車２台と低速回転固定羽根ターボポンプ１台のセットを前述と同様に複数セット海底の潮流の流れの速い場所へ追加設置しこの連続した２本の主水管を地上部の発電用ポンプへ接続した事で主水管内の水の循環系統が形成された施設となり、海底を一様な方向で流れる潮流の正逆方向のいずれの潮流に対しても複数のセットの潮流水車と低速回転固定羽根ターボポンプによってその潮流の持つ運動エネルギーを軸動力から主水管の水圧及び流量に変換し地上部の発電用ポンプを駆動する事を特徴とした発電施設であり、また発電容量は潮流水車全部の海底潮流を受ける面積と潮流速度によって決まり、潮流の早い浅い海底に適した高効率で経済性の高い潮流発電設備である。
【０００６】
本発明の深層水汲み上げ設備は、潮流水車２台と直結した低速回転可動羽根ターボポンプの吸い込み口を深層水吸い込み主水管へ接続しこの低速回転可動羽根ターボポンプの吐き出し口を深層水吐き出し主水管へ接続した基本構成をセットとし容量に応じて複数セットの追加設置が可能であり、ここで一方の深層水吸い込み主水管は片端の閉じた管路を複数の低速可動羽根ターボポンプの吸い込み口に接続した後に洗浄フィルターをこの主水管断面に取り付け続いて海底深層部の主水管末端の深層水取水口まで連続して布設し、他方の深層水吐き出し主水管は片端の閉じた管路を複数の低速可動羽根ターボポンプの吐き出し口に接続し地上の深層水タンクまで連続して布設した事で深層水汲み上げ系統が形成された施設となり、海底を一様な方向で流れる潮流の正逆方向のいずれの潮流に対しても単一セットまたは複数セットの潮流水車と低速回転可動羽根ターボポンプによってその潮流の持つ運動エネルギーを同一方向の軸動力に変換しさらに同一方向の水圧及び流量へと変換した事によって深層水吸い込み主水管では吸引して深層水を汲み上げ、深層水吐き出し主水管では圧送して深層水を深層水タンクへ汲み上げる事を特徴とした高効率の深層水汲み上げ設備である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
一体型潮流発電施設、分散型潮流発電施設及び深層水汲み上げ設備は全て新方式の潮流水車を用いて動力を得ており、この潮流水車が大きな動力を得る最良の形態は、海底を流れる潮流の最も早い場所へ潮流水車を設置し且つ潮流水車構造物の潮流を受ける面積及び水車羽根面積を可能な限り大きく取ることで実現した。
【実施例１】
【０００８】
図１は、本発明の一体型潮流発電施設であり、海底潮流の運動エネルギーで発電する建築構造物を有する発電施設である。海底に設置する一体型潮流発電施設は、水車１、発電機２、電源盤３、水素生成装置４を据付できる水車室５ａ、電気室５ｂ、水素生成室５ｃを持つ建築構造物５であり、海水から逆浸透膜フィルター等を用いた淡水化装置４ａを通して得られた水を電気分解して水素を発生させ、その水素を水素ガス配管及び実施例６のフロートバルブ６を通して水車室５ａ内に貯め、水車室５ａ内にできる水素気体空間下部の海水面が水車回転胴体１ａの下部の位置となる様にフロートバルブ６で水素ガスの吐き出し量を調節する一方、水車回転胴体１ａの下部に取り付けた水車羽根１ｂが潮流の持つ運動エネルギーを効率的に得るため水車軸を潮流の向きに対し垂直に配置し，かつ水車室５ａの下部の潮流の流速をさらに増加させるために水車室５ａと建築構造物５の鉛直断面を左右対称の漏斗状となる様に建築構造物５の形状を定め、漏斗状出口で流速をさらに増加した潮流が水車回転胴体１ａの下部に取り付けた水車羽根１ｂを回転させる構造としたたため、水車回転軸１ｃは潮流の最大運動エネルギーを水車回転胴体１ａの下部の水車羽根１ｂから受け取ると同時に潮流の運動エネルギーを得られない部分の水車羽根１ｂは水中ならば必然的に発生する水圧損を水素気体中の風圧損に置き換えるためエネルギー損失の最も少ない軸動力が得られ、この水車回転軸１ｃを電気室５ｂ内の発電機２に直結して電力を発生させ電源盤３に接続された海中ケーブルを通して電力を地上に送電する発電施設である。この一体型潮流発電施設は水車室５ａ以外にも電気室５ｂ及び水素生成室５ｃ内も常時水素を封入する必要があるため、水素生成装置４を水素生成室５ｃ内に設けており、この水素生成装置４は淡水化装置４ａ、電気分解装置４ｂ、エアーコンプレッサー４ｃ、自動水素ガス圧制御装置４ｄ、水素ボンベ４ｅで構成される。水車室５ａ、電気室５ｂ、水素生成室５ｃは水素気体を室内に保持できる耐水圧構造とする。実際の稼動において一体型潮流発電施設は無人化とし、定期点検のために建築構造物５内に入るための点検口５ｄを建築構造物５の下部に設けるものとする。
【実施例２】
【０００９】
図２は、本発明の潮流水車７であり、水車１を据え付けた水車室７ａ及び水車室７ａを固定するコンクリート山形斜面基礎７ｂを海底に設置し、地上で圧送された空気を空気管及び水車室内７ａの実施例６のフロートバルブ６を通して水車室内７ａに貯め、水車室内７ａにできる空気の気体空間下部の海水面が水車回転胴体１ａの下部の位置となる様にフロートバルブで空気の吐き出し量を調節する一方、水車回転胴体１ａの下部に取り付けた水車羽根１ｂが潮流の持つ運動エネルギーを効率的に得るため水車軸を潮流の向きに対し垂直に配置し，かつ水車室７ａの下部の潮流の流速をさらに増加させるために水車室７ａとコンクリート山形斜面基礎７ｂの鉛直断面を左右対称の漏斗状となる様に水車室７ａの外壁の形状を定め、漏斗状出口で流速をさらに増加した潮流が水車回転胴体１ａの下部に取り付けた水車羽根１ｂを回転させる構造としたたため、水車回転軸は潮流の最大運動エネルギーを水車回転胴体下部の水車羽根から受け取ると同時に潮流の運動エネルギーを得られない部分の水車羽根は水中ならば必然的に発生する水圧損を空気中の風圧損に置き換えるためエネルギー損失の最も少ない軸動力が得られる潮流水車である。この潮流水車は、下記実施例の分散型潮流発電施設及び深層水汲み上げ設備の動力源である。
【実施例３】
【００１０】
図３、図４は、本発明の分散型潮流発電施設であり、海底潮流の運動エネルギーを用いて海底から地上へと布設した主水管の水を循環させる事によって主水管に直結した地上の発電用ポンプを駆動して発電する設備である。その方法は、潮の流れの速い海底において２台の潮流水車７の水車軸を潮流の方向に対し垂直に配置し、かつその水車軸を実施例４の低速回転固定羽根ターボポンプ８の回転軸の両端にそれぞれ直結して設置すると、２台の潮流水車は潮流の持つ運動エネルギーを効率的かつエネルギー損失の最も少ない低速回転で高トルクの軸動力に変換し、低速回転固定羽根ターボポンプ８はこの低速回転の軸動力をポンプ水圧に変換する。ここで２本の主水管９に低速回転固定羽根ターボポンプ８の水管口を接続後、その主水管９を海底から地上へ布設して地上の発電用ポンプ１０に接続すると、分散型潮流発電施設の管路系統が形成され、潮流の運動エネルギーから変換されたポンプ水圧によって主水管内の水が循環し、地上の発電用ポンプ１０を駆動し発電する。この潮流水車７と低速回転可動羽根ターボポンプ１２の上記構成を基本セットとし、複数の基本セットを主水管９に並列接続すると、循環流量及び速度はセット数の分だけ倍増して発電容量が増加する。以上により分散型潮流発電施設が発電する基本的な仕組みは、海底を一様な方向で流れる満ち潮と引き潮の両方の運動エネルギーに対して複数セットの潮流水車７は全て同一の正回転又は逆回転の軸動力に変換し、さらに低速回転固定羽根ターボポンプ８は全て同一の正方向又は逆方向の水圧及び流量に変換して主水管９内の水を正方向又は逆方向に循環させる事によって地上の発電用ポンプ１０を駆動し発電する事を特徴とした発電施設である。この分散型潮流発電施設は水車室７ａに常時空気を送り込むための空気圧送設備１１が必要であり、その空気圧送設備１１は地上にエアーコンプレッサー１１ａ、海底に圧力調整器付空気タンク１１ｂ、空気管１１ｃで構成される。実際の稼動において分散型潮流発電施設は海底及び海中では電気を使用せず且つ個々の装置に可動部が少ないため、設備維持または設備保守の費用が低い発電施設である
【実施例４】
【００１１】
図３，図５は、本発明の低速回転固定羽根ターボポンプ８であり、潮流水車７に適合する専用ポンプであり、上記実施例３の分散型潮流発電施設に用いられる。潮流水車７は潮流の運動エネルギーを効率的且つエネルギー損失の最も少ない低速回転で高トルクの軸動力に変換するが、通常のポンプ駆動では低速回転のためにポンプ羽根が揚力不足となりそのためにポンプ水圧力不足を生じる。それを解決するため低速回転固定羽根ターボポンプ８はポンプ回転胴体８ａを大きな半径とした事でその半径に比例してポンプ回転胴体８ａに取り付けたポンプ固定羽根８ｂの速度が増えて揚力が増し必要とするポンプ水圧を得る事ができると同時に容量を倍増するためポンプ軸８ｃの両端に潮流水車を直結できる構造とした。この低速回転固定羽根ターボポンプ８はポンプ回転胴体８ａ、ポンプ固定羽根８ｂ、ポンプ回転軸８ｃ，ポンプケーシング８ｄ、ポンプ案内羽根８ｅ、ポンプ内部ケーシング８ｆで構成される。ポンプケーシングは頭頂部に空気抜き、前後に潮流水車７の水車回転軸をポンプ回転軸に直結できる構造である。
【実施例５】
【００１２】
図６，図７、図８は、本発明の低速回転可動羽根ターボポンプ１２であり、潮流水車７に適合する専用ポンプで下記実施例７の深層水汲み上げ設備に用いられる。潮流水車７は潮流の運動エネルギーを効率的かつエネルギー損失の最も少ない低速回転で高トルクの軸動力に変換するが、通常のポンプ駆動では低速回転のためにポンプ羽根が揚力不足となりそのためにポンプ水圧力不足を生じる。それを解決するため低速回転可動羽根ターボポンプ１２はポンプ回転胴体１２ａを大きな半径とした事でその半径に比例してポンプ回転胴体１２ａに取り付けたポンプ可動羽根１２ｂの速度が増えて揚力が増し必要とするポンプ水圧を得る事ができると同時に容量を倍増するためポンプ軸１２ｃの両端に潮流水車を直結できる構造とした。さらにポンプ可動羽根１２ｂの構造を回転方向の水圧力に応じてポンプ羽根の角度が逆に変わる可動構造としたため回転方向の如何に関わらず常にポンプ羽根の揚力が同一方向でそれに伴いポンプ水圧力も同一方向とする機能を追加した。図８でポンプ可動羽根１２ｂを説明すると、ポンプ可動羽根１２ｂは可動羽根軸１２ｂ１を中心にストッパー１２ｂ２に達するまで回転する構造とし、可動羽根軸１２ｂ１を境にしてポンプ可動羽根１２ｂの面積をＡｘＨとＢｘＨに分けるとＢｘＨ面積を大きくした事によって、ＢｘＨ面積の受ける水圧力が大きくなるため、いずれの回転に対してもＢｘＨの面積側に水圧を得る事ができる。これにより下記深層水汲み上げ設備の吸い込み及び吐き出し専用主水管に接続できるポンプとして使用できる。この低速回転可動羽根ターボポンプ１２はポンプ回転胴体１２ａ、ポンプ可動羽根１２ｂ、ポンプ回転軸１２ｃ，ポンプケーシング１２ｄ、ポンプ案内羽根１２ｅ、ポンプ内部ケーシング１２ｆで構成される。ポンプケーシングは頭頂部に空気抜き、前後に潮流水車７の水車回転軸をポンプ回転軸に直結できる構造である。
【実施例６】
【００１３】
図９は、本発明のフロートバルブ６であり、潮流水車及び一体型潮流発電施設の水車室内の水面を一定の位置に保つ専用フロートバルブである。従来のフロートバルブでは空気中の水タンクに水を続けて補給し水面位置が上昇してある一定の位置に達すると補給停止する装置に対し、本発明のフロートバルブ６は海水中の水車室に水素又は空気を続けて補給し水車室内にできる気体空間下部の海水面位置が下降してある一定の位置に達すると水素又は空気の補給を停止する装置である。フロートバルブ６は、ボールタップ６ａ、ボールタップ収納ケーシング６ｂ、上部ケーシング６ｃ、バルブ６ｄ、弁付スピンドル６ｅ、支持棒６ｆ、スプリング６ｇで構成される。ボールタップ６ａは密閉された球の耐水圧軽量容器で海底の水圧と同等の圧力の空気が内部に封入され且つその球の上部に弁付スピンドル６ｅ、下部に支持棒６ｆを取りつけた。ボールタップ６ａ下部の支持棒６ｆはボールタップ収納ケーシング６ｂの中央部を貫通し、ボールタップ６ａ上部の弁付スピンドル６ｅは上部ケーシング６ｃを貫通してバルブ６ｄ内の弁の開閉を行なう。ボールタップ６ａはボールタップ収納ケーシング６ｂ内の海水位が上昇するとボールタップ６ａも上昇しバルブ６ｄ内の弁を押し上げて水素又は空気を噴出し、それによって水車室内の気体空間下部の水面位置が徐々に下降するとボールタップ６ａも同様に下降し、ある一定の水面位置に達するとバルブ６ｄ内の弁が閉じて水面位置が一定に保持される。ここで水車室内の水車の回転で発生する波で基準となる水面位置が変動すると、それによってバルブ６ｄ内の弁も同様に開閉振動を起こし基準となる水面位置はさらに大きく振動するため、それを防止する制御補償としてボールタップ収納ケーシング６ｂの下部と側面上部に穿孔を設けそのケーシング６ｂ内に入る海水の侵入速度を下部穿孔半径の大きさで調節する積分要素を持つ制御を行う事によって、水車の回転による水面位置の変動を補償ができる構造とした。
【実施例７】
【００１４】
図６、図１０は本発明の深層水汲み上げ設備であり、潮流の運動エネルギーを用いて海底の深層水を地上のタンクへ汲み上げる設備である。その方法は、潮の流れの速い海底において２台の潮流水車７の水車軸を潮流の方向に対し垂直に配置し、かつその水車軸を低速回転可動羽根ターボポンプ１２の回転軸の両端にそれぞれ直結して設置すると、２台の潮流水車は潮流の持つ運動エネルギーを効率的且つエネルギー損失の最も少ない低速回転で高トルクの軸動力に変換し、直結された低速回転可動羽根ターボポンプ１２はこの軸動力を潮流水車の回転方向の如何にかかわらず同一方向のポンプ水圧へと効率的に変換する。この様に低速回転可動羽根ターボポンプ１２は常に同一方向のポンプ水圧であるため、その吸い込み口及び吐き出し口をそれぞれ吸い込み又は吐き出し専用の主水管に接続する事ができる。従って深層水吸い込み主水管１３を低速回転可動羽根ターボポンプ１２の吸い込み口に接続した後この主水管にフィルター１５を取り付け、海底深層部の深層水取水口１６まで連続して布設する一方、別の主水管である深層水吐き出し主水管１４を低速回転可動羽根ターボポンプ１２の吐き出し口へ接続した後、地上の深層水タンク１７まで連続して布設した事で深層水汲み上げ設備の管路系統が形成される。この潮流水車７と低速回転可動羽根ターボポンプ１２の構成を基本セットとすると、容量に応じて複数セットがそれぞれの主水管に並列接続する事ができる。以上により深層水汲み上げ設備が稼動する基本的な仕組みは、最初に海底を流れる潮流の運動エネルギーを潮流水車７で軸動力に変換し、次に低速回転可動羽根ターボポンプ１２によって正逆方向いずれの軸動力に対しても同一方向の水圧及び流量へと変換した事によって深層水吸い込み主水管では吸引して深層水を汲み上げ、深層水吐き出し主水管では圧送して深層水を深層水タンク１７へ汲み上げる事ができ、この点が本発明である深層水汲み上げ設備の特徴である。この深層水汲み上げ設備は潮流水車７の水車室に常時空気を送り込むための空気圧送設備１１が必要であり、その空気圧送設備１１は、地上にエアーコンプレッサー１１ａを設置し、海底に圧力調整器付空気タンク１１ｂを設置して空気管１１ｃで末端の潮流水車に配管した構成である。実際の稼動において深層水汲み上げ設備は海底及び海中では電気を使用せず且つ個々の装置に可動部が少ないため、設備維持または設備保守の費用が低い施設である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】一体型潮流発電施設の実施方法を示した説明図である。（実施例１）
【図２】潮流水車の実施方法を示した説明図である。（実施例２）
【図３】分散型潮流発電設備の潮流水車とポンプの基本構成を示した説明図である。（実施例３、実施例４）
【図４】分散型潮流発電設備系統図で実施方法を示した説明図である。（実施例３）
【図５】低速回転固定羽根ターボポンプの構造を示した説明図である。（実施例４）
【図６】深層水汲み上げ設備の潮流水車とポンプの基本構成を示した説明図である。（実施例５、実施例７）
【図７】低速回転可動羽根ターボポンプの構造を示した説明図である。（実施例５）
【図８】低速回転可動羽根ターボポンプの可動羽根の構造を示した説明図である。（実施例５）
【図９】フロートバルブの構造を示した説明図である。（実施例６）
【図１０】深層水汲み上げ設備系統図で実施方法を示した説明図である。（実施例７）
【符号の説明】
【００１６】
１            水車
１ａ            水車回転胴体
１ｂ            水車羽根
１ｃ            水車回転軸
２            発電機
３            電源盤
４            水素生成室
４ａ            淡水化装置
４ｂ            電気分解装置
４ｃ            エアーコンプレッサー
４ｄ            自動水素ガス圧制御装置
４ｅ            水素ボンベ
５            建築構造物
５ａ            水車室
５ｂ            電気室
５ｃ            水素生成室
６            フロートバルブ
６ａ            ボールタップ
６ｂ            ボールタップ収納ケーシング
６ｃ            上部ケーシング
６ｄ            バルブ
６ｅ            弁付スピンドル
６ｆ            支持棒
６ｇ            スプリング
７            潮流水車
７ａ            水車室
７ｂ            山形斜面基礎
８            低速回転固定羽根ターボポンプ
８ａ            ポンプ回転胴体
８ｂ            ポンプ固定羽根
８ｃ            ポンプ回転軸
８ｄ            ポンプケーシング
８ｅ            ポンプ案内羽根
８ｆ            ポンプ内部ケーシング
９            主水管
１０                  発電用ポンプ
１１                  空気圧送設備
１１ａ            エアーコンプレッサー
１１ｂ            圧力調整器付空気タンク
１１ｃ            空気管
１２                  低速回転可動羽根ターボポンプ
１２ａ            ポンプ回転胴体
１２ｂ            ポンプ可動羽根
１２ｃ            ポンプ軸
１２ｄ            ポンプケーシング
１２ｅ            ポンプ案内羽根
１２ｆ            ポンプ内部ケーシング
１３                  深層水吸い込み主水管
１４                  深層水吐き出し主水管
１５                  主水管にフィルター
１６                  深層水取水口
１７                  深層水タンク
【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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【図９】
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【図１０】
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