(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
火力又は原子力発電所等の汽力発電所から排水される冷却放流水を一時的に貯水する貯水池と、その貯水池の水を水圧管路と排水管路を経て海水中に排水する排水口と、前記配水管路中に設けられた水力発電用横軸プロペラ水車を有する発電装置であって、前記水車の中心位置は満潮海水面の水位より高く設置されており、前記排水口は干潮海水面の水位以下の高さに設けられていることを特徴とする冷却放流水を利用する水力発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  この発明は発電所の冷却放流水を利用した水力発電装置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、通常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（ＰＩ）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）を汲みまげてヒートボンプを利用し、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カエネルギーを直接水力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、この発明は火力発電所や原子力発電所等の汽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装置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】  この発明は、火力発電所や原子力発電所等の汽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装置である。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】  更にこの発明は、前記汽力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、貯水された水カポデンシヤルからの安定した発電出力を得ることができる。
【０００９】  そして、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潮汐連動型の水力発電機としたものである。
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水力発電潮汐連動型装置を得ることが出来るのである。
また、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装置と言うことができる。しかも、発電用水車の中心位置は、図１からも明らかなように、常に満潮海面水位Ｌｂ以上の高さに設けられているので、たとえ満潮時でも水車が故障した場合は貯水池からの給水を止めるだけで、海水の逆流防止用シャッターを設けなくても水車が海水に完全に水没することがないので補修作業が可能である。
【００１０】  そしてこの発明に、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ることにより、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川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ことができる。このラバーダムは、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の水位及び水量を制御することができるのである。
【発明の効果】
【００１１】  この発明は、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干潮海面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俟って、更に潮汐発電効果を併用した優れた相乗効果を有する潮汐連動型の水力発発電装置を得ることができるのである。
また、前記発電用水車の中心位置は、図１からも明らかなように、常に満潮海面水位Ｌｂ以上の高さに設けられているので、たとえ満潮時でも水車が故障した場合は貯水池からの給水を止めるだけで、海水の逆流防止用シャッターを設けなくても水車が海水に完全水没することがないので補修作業が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】  以下、この発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は、汽力発電所からの冷却放流水を利用した水力発電装置に更に潮汐発電効果を付与した水力発電装置の説明図である。
３は貯水池、５はこの発明の水力発電装置で、比較的落差が少なく流量の大きな水力発電に使用される横軸プロペラ水車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を通って海水中に開口する排水口９に連通する水路中に配置されている。排水口９は図のように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等の汽力発電所から排出され、貯水池３に一旦貯められた冷却放流水２は、水圧管路４から水力発電装置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は貯水池水位、Ｌｂは海水の満潮海面水位、Ｌｃは干潮海面水位を示している。
したがって、貯水池の水位Ｌａと満潮海面水位Ｌｂとの落差Ｈａがこの水力発装置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装置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装置において、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汽力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装置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、貯水池の水のオーパーフローの水位及び水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等の汽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、海水の干満による潮位差を有効に利用することができ、更には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、この発明は、環境問題に対しても好ましい潮汐連動型の水力発電装置と言うことができる。また、発電用水車の中心位置は満潮海面水位Ｌｂより高く設置されているため、たとえ満潮時に水車が故障した場合は、貯水池からの給水を止めるだけで、海水の逆流防止用シャッターを設けなくても水車が海水に完全に水没することがないので水車の上面部からの補修作業が可能で、海水の逆流防止用水門やシャッターを特設する必要が無く建設費用に対しても経済効果が高いものである。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】この発明の潮汐発電効果を付与した水力発電装置の説明図である。
【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】
0004904562.tif 000002
【図２】
0004904562.tif 000003