(57)【要約】      （修正有）【課題】第一に台風、サイクロン、ハリケーンなどの暴風雨の襲来により取水設備が破壊される。第二に温水、冷水も取水する際多大の電力を要した上に輸送する長大な配管の菅外から入熱を受け必要とする温度差が確保できない。第３に熱機関の総合効率は２％程度と低く原発に変わる経済的に優れた大規模発電には効率アップが欠かせない。第４に深層水は場所によってはアンモニアや硫化水素などの有害ガスが含まれる。有害物を含まない海域に設置するか又は有害物を処理する施設を提供する。【解決手段】第１に温度差発電プラントを水圧、浮力に耐えるコンクリート製の格納容器１０に収納し深海に設置する。第２に海底のプラントから導出かつ牽引された海水より軽い取水管１１を暴風雨の影響を受けない位置まで浮かして配置させ、その先端から海水を取水ポンプ８で取り入れる取水設備とする。第３にタービン２と凝縮器４との間に溶媒を圧縮する圧縮器３を設置する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービン発電機、蒸発器、圧縮機、凝縮器、循環ポンプ、それらを循環配管で結び、循環配管中の溶媒を循環させる熱機関を収納したコンクリート製の格納容器と取水ポンプなどを深海の海底に設置することを特徴とする深海温度差発電所。
【請求項２】
前記格納容器は、それぞれ海上に浮上可能な構造としたことを特徴とする請求項１の深海温度差発電所。
【請求項３】
海底のプラントから導出かつ牽引された海水より軽い取水管を暴風雨の影響を受けない位置の海面下まで浮かし配置し、その先端から海水を取り入れる取水設備を特徴とする深海温度差発電所。
【請求項４】
タービンと凝縮器との間に溶媒を圧縮する圧縮器を設置し、タービンを出た気体の溶媒を圧縮し高温高圧とし、熱をタービン入口に入る気体を加熱することにより効率を高めることを特徴とする請求項５乃至請求項６の深海温度差発電所。
【請求項５】
タービンと凝縮器との間に溶媒の気体を圧縮する圧縮器を設置し、タービンの出口圧力を低くすることでタービン出力を高めることにより効率を高めることを特徴とする請求項４乃至請求項６の深海温度差発電所。
【請求項６】
タービンと凝縮器との間に溶媒を圧縮する圧縮器を設置し、溶媒の気体温度を高め、ヒートポンプ効果を得て溶媒から冷水に対し効率的に排熱を行うことにより効率を高めることを特徴とする請求項４乃至請求項５の深海温度差発電所。
【請求項７】
海洋温度差発電の凝縮器を深水層と直結させ大量の冷水をほぼ無動力で凝縮器に取り入れることを特徴とする深海温度差発電所。
【請求項８】
表層水は大量の炭酸ガスを含んでおり発電の過程で深層に引き込むため、深海に炭酸ガスを溶融させることを特徴とする深海温度差発電所。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、深海等の海中に設置され、深海と表層の水に存在する温度の違い、海水圧力を利用して発電する電力発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】    深海と表層の水の間に存在する温度の違いを利用して発電する。過去１３０年にわたって世界各地で研究され、９０年前から試験プラントは地上または海上に設置され、表層の温水と深海の冷水を取り入れ発電試験が行われている。
【先行技術文献】
【０００３】  佐賀大学の上原春男教授のグループが１９９４年にアンモニアと水の混合媒体を溶媒に用いた「ウエハラサイクル」を発明した。従来のランキンサイクル（媒体に純アンモニアを用いる）と比較して５０−７０％サイクル熱効率が向上し、実用レベルの効率を持つ海洋温度差発電プラントを実現できるようになった。
【特許文献】
【０００４】  特許公開平０７−０９１３６１  温度差発電装置温度差発電装置に関し、発電効果を改善すると共に、熱効率を増進し、装置の建設費を減少する。気体から液体に凝縮する過程で発生する熱をタービン入口に入る気体を加熱することにより効率を高めている。【０００５】  特許公開平９−３１７６２２  深海電力貯蔵プラント発明者森重晴雄が地上の揚水発電所の原理を海底に設置されたバッテリ−タンクに当てはめ構想として特許を公開したものである。  深海中にバッテリータンクとともにポンプ水車を有するシステム本体を設置し、夜間は、地上の余剰電力を使用してポンプ水車によりバッテリータンク内の海水を排出し、海面とバッテリータンク中の海水面との水頭差によるエネルギーで電力を貯蔵し、昼間の消費電力ピーク時にバッテリータンクに海水を注入しながらポンプ水車を回すことにより発電を行い、これを地上に送電するようにした深海電力貯蔵システムが考えられている。バッテリータンクは、長大な筒状をなすもので、深海での圧力に耐えられるように鋼板の二重円筒の間にコンクリートを充填したＳＣ（スチールコンクリート）構造とし、中央部分の空間をバッテリータンク本体に形成するとともに、バッテリータンク両端部の空間をバラストタンクに形成し、このバラストタンクへの海水の給排水によりバッテリータンクの潜水、浮上を制御できるようにしている。
【発明の概要】
【０００６】    深海温度差発電所は熱機関を収納した格納容器を深海の海底に設置し、表層から取水管を通して取り入れた温水と格納容器の外にある深海の冷水の温度差から生じる熱エネルギーを熱機関に取り入れ電気エネルギーに変換し地上に海底ケーブルを通じて送電する装置である。
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】  試験プラントは世界各地に９０年前から建設されているが商業的に成立するために以下の４点の課題を解決せねばならない。本発明はこれらの課題を克服するものである。
【０００８】第一に台風、サイクロン、ハリケーンなどの暴風雨の襲来により試験プラントの多くは取水設備などが破壊されている。暴風雨対策が必要である。
【０００９】第二に温水、冷水も取水する際多大の電力を要した上に輸送する長大な配管の菅外から入熱を受け、必要とされる温度差が多くの試験プラントでは確保されていない。水圧損失、熱損失のほとんどない取水管が必要である。
【００１０】第３に試験プラントの多くは総合効率が２％程度と低く、原発に変わるほどの経済的にも優れた大規模発電になるには効率向上が欠かせない。
【００１１】第４に深層水は場所によってはアンモニアや硫化水素などの有害ガスが含まれており、有害物を含まない海域に設置するか又は有害物を処理する施設が必要とされる。
【課題を解決するための手段】
【００１２】  深い海底は自然による変化がほとんどなく安定していることが知られている。また表層についても海面が荒れていても海面から３０ｍ下回るとほとんどその影響は受けない。
【００１３】  前記課題を解決するために第一に温度差発電プラントを水圧、浮力に耐えるコンクリート製の格納容器に収納し深海に設置する。
【００１４】  第２に海底のプラントから導出かつ牽引された海水より軽いＦＲＰなどの取水管を暴風雨の影響を受けない位置まで浮かして配置させ、その先端から海水を取り入れる取水設備とする。
【００１５】  第３にタービンと凝縮器との間に溶媒を圧縮する圧縮器を設置する。
【発明の効果】
【００１６】  第一の暴風雨対策については、暴風雨の影響を受けない水深に取水設備を設置することにより破壊を避けることできる。
【００１７】  第２の効率的な取水とする課題については深海の海底に設置された格納容器周囲の深層から動力を要しないで冷水を温度変化なくプラントに大量に送水できる。
【００１８】  海面近くの表層からも前記送水管を通して重力効果により動力をほとんど要しないで温水をほぼ温度変化することなくプラントに大量に送水することにより解決される。
【００１９】  第３の総合効率アップについては、タービン出口と凝縮器の間に圧縮機を設けることで以下の３重の効果で総合効率を向上させる。
【００２０】  圧縮機によってタービンの出口圧力を低く抑え、タービン出力を高め効率を上げる。
【００２１】  溶媒を圧縮機で高温高圧に持ち上げ、タービン入り口の溶媒を加熱することよってタービン出力を高め効率を上げる。
【００２２】  溶媒を圧縮機で高温高圧に持ち上げ、溶媒と冷水との温度差が広げ冷水から効率的に熱を吸収するヒートポンプの効果によって効率を上げる。
【００２３】  第４の有害物質対策はプラントが深層に設置されたことにより深層水を深層で取り入れ、深層に放出するので有害物質を深層水に留めさせることによりこの課題を解決する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】  格納容器１０は海底２１に設置され、各機器を収容し、海水から隔絶し水圧から各機器を守る。  熱機関は蒸発器１，タービン発電機２，圧縮機３，凝縮機４，循環ポンプ５，循環配管６で構成される。アンモニア、アンモニア水または炭酸ガスなどのいずれかが溶媒７となる。循環配管６を通して溶媒７は蒸発器１で蒸気となりタービン発電機２を回し発電し圧縮機３で高温高圧の蒸気となり、凝縮機４で深層水に冷やされ、液化され循環ポンプ５に圧され蒸発器１にもどるサイクルの中を流れる。  表層水取水ポンプ８は海面２０下の取水口１７から表層取水管１１を経由して蒸発器１に注水され溶媒７を蒸発させる後に表層放水管１２より放水される。  深層水取水ポンプ９は海底２１の深層水を深層水取水管１３から取水し凝縮機４に注入され溶媒７を凝縮させた後に深層水放水管１４より放出される。  発電された電力は送電設備１５から海底ケーブル１６を経由して地上に送電される。  格納容器１０は月例点検用あるいは緊急点検を海底２１で行えるように潜水艇のアクセスハッチ１９を持つ。大規模補修の際にはバラストタンク１８内の海水を排出して浮力を得て格納容器１０は浮上できる機能をもつ。
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【図１】
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【手続補正書】
【提出日】平成24年7月25日(2012.7.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
【図１】図１は、深海温度差発電所の断面図である。格納容器１０は海底２１に設置され、各機器を収容し、海水から隔絶し水圧から各機器を守る。熱機関は蒸発器１，タービン発電機２，圧縮機３，凝縮器４，循環ポンプ５，循環配管６で構成される。アンモニア、アンモニア水または炭酸ガスなどのいずれかが溶媒７となる。循環配管６を通して溶媒７は蒸発器１で蒸気となりタービン発電機２を回し発電し圧縮機３で、高温高圧の蒸気となり、凝縮器４で深層水に冷やされ、液化され循環ポンプ５に圧され蒸発器１にもどるサイクルの中を流れる。表層水取水ポンプ８は海面２０下の取水口１７から表層水取水管１１を経由して蒸発器１に注水され溶媒７を蒸発させる後に表層水放水管１２より放水される。深層水取水ポンプ９は海底２１の深層水を深層取水水管１３から取水し凝縮器４に注水され溶媒７を凝縮させた後に深層水放水管１４より放出される。発電された電力は送電設備１５から海底ケーブル１６を経由して地上に送電される。格納容器１０は月例点検用あるいは緊急点検を海底２１で行えるように潜水艇のアクセスハッチ１９を持つ。大規模補修の際にはバラストタンク１８内の海水を排水して浮力を得て格納容器１０は浮上できる機能をもつ。１．  蒸発器２．  タービン発電機３．  圧縮機４．  凝縮器５．  循環ポンプ６．  循環配管７．  溶媒８．  表層水取水ポンプ９．  深層水取水ポンプ１０．格納容器１１．表層水取水管１２．表層水放水管１３．深層水取水管１４．深層水放水管１５．送電設備１６．海底ケーブル１７．取水口１８．バラストタンク１９．アクセスハッチ２０．海面２１．海底
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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