TWI490405B - The construction of hydroelectric power plant - Google Patents

Description

水力發電裝置之設置構造

本發明係關於利用海或河川之水流以獲得水力發電之水力發電裝置之設置構造。

在以於海或河川流動之水流之能量進行發電之場合，水力發電裝置之設置場所會成為問題。若於流速強之水面設置水力發電裝置，水面會成為船等水上交通之妨礙，水力發電裝置之設置有困難之場合較多。此外，若於水底部設置水力發電裝置，流速慢或塵埃多，對水力發電裝置並不適合。

因此，於不成為水上交通之妨礙，具有一定程度之流速，且塵埃少之海中或水中設置水力發電裝置為最理想。以往，做為於海中設置水力發電裝置者，可舉出例如專利文獻1。此外，對水力發電裝置已有各種形式者被提案，若舉一例則有專利文獻2及專利文獻3等。

專利文獻1係呈於圖5及圖6顯示之構造。從船頭以繫留索9與錨10使具有面對流動之導管A與發電機C之浮體B於流速與流向安定之海流繫留於既定之深度。浮體B係其船頭全面被做為取水口1，連結裝設水車6之取水口1與船尾之排出口2之導管A之大致中央垂直於海流之剖面係形成為壓縮為取水口1之同剖面積之數十分之一之圓形。其結果，水車6之位置之海水之流速被加速為取水口1之海流之流速之數十倍，故可活用海流能量而獲得大容量之電力。藉此，以水車6與發電機C將於導管A流動之海流能量變換為電氣能量，以海底送電線7對陸地送電。

為了將浮體B維持為水平，係增減被分割為前後左右及上下之空氣槽3之接近船尾之空氣槽3之注水量。此外，於船尾外側之上下左右設方向舵4，藉由使船頭之取水口1面對海流來保持浮體B之姿勢。

專利文獻1：日本特開平7-259064號公報

專利文獻2：日本特開平5-39773號公報

專利文獻3：日本特開2007-177797號公報

專利文獻1為了使浮體B之姿勢維持為水平，增減複數個空氣槽3之注水量並設有方向舵4。然而，在浮體B為小型之場合，浮體B易因水流而旋轉及往上下左右移動，將姿勢維持為水平甚為困難。因此，必須使浮體B為大型。此外，由於發電機C與浮體B為一體，故不僅海流發電潛水船(水力發電裝置)變大型，還有水力發電裝置每1台之成本過度變高之問題。

此外，為了對水流取得平衡，必須對水之取入口形成錐狀。因此，成為對水之流動方向非常長之隧道狀之導管A(水路)。對此種長隧道狀之導管A，水幾乎不會流入。

本發明之第1課題在於提供即使不將水力發電裝置大型化亦可效率良好地獲得多量之發電且經濟之水力發電裝置之設置構造。

本發明之第2課題在於提供可將縮短水路之水力發電裝置對水流直角地取得平衡並設置複數個之水力發電裝置之設置構造。

本發明之第3課題在於提供於維護方面亦優越之水力發電裝置之設置構造。

為了解決上述第1及第2課題之本發明之請求項1係一種水力發電裝置之設置構造，其特徵在於：具備將複數個水力發電裝置並列收納之發電裝置收納框體、一端固定於前述發電裝置收納框體之至少下方部之第1鋼索、固定於此第1鋼索之另一端之錨或重物、透過第2鋼索設於前述發電裝置收納框體之上方之浮力體，前述發電裝置收納框體係上方開放並將兩側之側板間以分隔板分隔而形成複數個發電裝置收納部，於此發電裝置收納部之前方部及後方部形成有流水入口側窗及流水排出側窗。

為了解決上述第1至第3課題之本發明之請求項2係如申請專利範圍第1項之水力發電裝置之設置構造，其中，前述第1鋼索係由一端固定於前述發電裝置收納框體之前方部下方之兩側而另一端固定於前述錨或重物之下方部之鋼索、一端固定於前述發電裝置收納框體之前方部上方之兩側而另一端固定於前述鋼索途中之上方部之鋼索構成。

根據請求項1，由於將複數個水力發電裝置並列收納於發電裝置收納框體，故水力發電裝置為小型亦可。此外，由於收納有複數個水力發電裝置之發電裝置收納框體為大型，故可使姿勢維持為水平。此外，由於收納複數個水力發電裝置，故可效率良好地獲得多量之發電。

此外，由於於發電裝置收納框體係於上方設有浮力體，故即使於發電裝置收納框體收納複數個水力發電裝置發電裝置收納框體亦可於海中或水中設置。此外，水之流動方向之流體之壓力使發電裝置收納框體欲旋轉之力矩被安裝於發電裝置收納框體之第1鋼索產生之張力防止，水力發電裝置之流水路入口被調整為大致水平。此外，發電裝置收納框體之左右之搖動被浮力體之浮力防止，發電裝置收納框體之左右之搖動及位置安定。

此外，由於將複數個水力發電裝置並列收納於發電裝置收納框體而使用，故可將縮短水路之水力發電裝置對水流直角地取得平衡而設置發電裝置收納框體。此外，水力發電裝置雖可與發電機為一體，但由於於發電裝置收納框體設有複數個發電裝置收納部，故可使發電機與水力發電裝置為不同個體，將發電裝置收納部之數個做為發電機之收納部。若如此，不必每1台水力發電裝置設發電機而較經濟。

另外，由於發電裝置收納框體之發電裝置收納部之上方為開放，故可藉由例如事先於水力發電裝置之上面安裝鉤掛金具而在水力發電裝置之維護為必要時可以起重機吊起再由海或河川往地上搬送以進行維護，而可容易進行維護。

以圖1至圖4說明本發明之水力發電裝置之設置構造之一實施形態。在本實施形態中係使用於圖4顯示之發電裝置收納框體30。發電裝置收納框體30可將複數個(實施形態為6個)水力發電裝置20由上方並列收納。於橫長之底板31之前方部上及後方部上固定有限制水力發電裝置20之下方部之前後方向之下方部限制板32、33，於底板31之兩側及下方部限制板32、33上固定有四角被矩形地切除之側板34、34。於側板34、34之前方部上及後方部上固定有限制水力發電裝置20之上方部之前後方向之上方部限制板35、36。藉由底板31、側板34、34、下方部限制板32、33、上方部限制板35、36形成為上方開放且前方及後方開放成橫長之矩形形狀之構造。側板34、34間係被以固定於底板31上之5個分隔板37、37...分隔，形成有6個發電裝置收納部38、38...。藉此，於前方側形成6個流水入口側窗39、39...，於後方側係對應於流水入口側窗39、39...形成流水出口側窗40、40...。

如圖1至圖3所示，於發電裝置收納框體30之前方部下方之側方及前方部上方之側方固定有鋼索安裝具50、50及51、51，於鋼索安裝具50、50固定有前方部下方用鋼索52、52之一端，前方部下方用鋼索52、52之另一端係安裝於固定於錨或重物53、53之鋼索捲取機54。於前方部下方用鋼索52、52途中固定有鋼索安裝具55、55，於鋼索安裝具51、51與55、55固定有前方部上方用鋼索56、56。在此，將錨或重物53、53設置於海底或河川底，於將水力發電裝置20收納於發電裝置收納框體30之發電裝置收納部38、38...之狀態，前方部上方用鋼索56、56係發電裝置收納框體30之前面部大致垂直，亦即水力發電裝置20之流水路入口形成為成為水平之長度。

於發電裝置收納框體30之後方部下方之側方固定有鋼索安裝具60、60，於鋼索安裝具60、60固定有後方部下方用鋼索61、61之一端，後方部下方用鋼索61、61之另一端係固定於錨或重物62、62。

於發電裝置收納框體30之上方係配設浮力體70。浮力體70係裝有空氣或氣體之浮力槽71、71之內側部之上下被以連結板72、72固定。當然，使浮力槽71、71及連結板72、72之部分全為浮力槽71、71亦可。在此，浮力槽71、71係具有在將水力發電裝置20收納於發電裝置收納框體30之發電裝置收納部38、38...並將發電裝置收納框體30投入海中或水中之場合不會往海底或河川底沈之浮力。

於浮力槽71、71之前方部下方之側方及後方部下方之側方固定有鋼索安裝具73、73及74、74。於鋼索安裝具73、73固定有前方部下方用鋼索75、75之一端，前方部下方用鋼索75、75之另一端係固定於固定於發電裝置收納框體30之鋼索安裝具51、51。於發電裝置收納框體30之後方部上方之側方固定有鋼索安裝具76、76，於前述鋼索安裝具74、74固定有後方部上方用鋼索77、77之一端，後方部上方用鋼索77、77之另一端係固定於鋼索安裝具76、76。

其次針對作用說明。使水力發電裝置20之流水路入口朝向流水入口側窗39、39...後將水力發電裝置20從發電裝置收納框體30之上方收納於發電裝置收納部38、38...。之後，於比較靠近岸壁且淺之海或河川以發電裝置收納框體30之流水入口側窗39、39...朝向水之流動方向F之方式將錨或重物53、53及59、59設置於海底或河川底。在此，以鋼索捲取機54捲取前方部下方用鋼索52、52或放鬆以調節前方部下方用鋼索52、52之長度，在對海上或水上交通無障礙之深度之場所將發電裝置收納框體30設置於水流最快之場所。

如上述，由於將複數個水力發電裝置20並列收納於發電裝置收納框體30，故水力發電裝置20為小型亦可。此外，由於收納有複數個水力發電裝置20之發電裝置收納框體30為大型，故可使姿勢維持為水平。此外，由於收納複數個水力發電裝置20，故可效率良好地獲得多量之發電。

此外，由於將複數個水力發電裝置20並列收納於發電裝置收納框體30而使用，故可將縮短水路之水力發電裝置20對水流直角地取得平衡而設置發電裝置收納框體30。此外，水力發電裝置20雖可與發電機為一體，但由於於發電裝置收納框體30設有複數個發電裝置收納部38、38...，故可使發電機與水力發電裝置20為不同個體，將發電裝置收納部38、38...之數個作為發電機之收納部。若如此，不必每1台水力發電裝置20設發電機而較經濟。

由於於浮力槽71、71透過前方部下方用鋼索75、75及後方部下方用鋼索77、77安裝有浮力體70，故即使於發電裝置收納框體30收納複數個水力發電裝置20，發電裝置收納框體30亦可於海中或水中設置。此外，水之流動方向F之流體之壓力使發電裝置收納框體30欲往箭頭G方向(參照圖2)旋轉之力矩被安裝於發電裝置收納框體30之前方部下方用鋼索52、52與前方部上方中間用鋼索56、56產生之張力防止，水力發電裝置20之流水路入口被調整為大致水平。此外，水之流動方向F產生之發電裝置收納框體30之左右之搖動H(參照圖1)被浮力體70之浮力防止，發電裝置收納框體30之左右之搖動及位置安定。

另外，後方部下方用鋼索61、61及錨或重物62、62雖可不特別設置，但若設置後方部下方用鋼索61、61及錨或重物62、62，則發電裝置收納框體30之後方部之左右之搖動及位置安定。此外，雖將浮力體70透過前方部下方用鋼索75、75及後方部下方用鋼索77、77安裝於發電裝置收納框體30，但僅一方之前方部下方用鋼索75、75或後方部下方用鋼索77、77亦可。此外，於不會成為水上交通之妨礙之海或河川，可將前方部下方用鋼索75、75及後方部下方用鋼索77、77之長度設定為浮力體70位於海面或河川面，或設為位於海中或河川中亦可。當然，於會成為水上交通之妨礙之海或河川必須將前方部下方用鋼索75、75及後方部下方用鋼索77、77之長度設定為浮力體70位於海中或河川中。

由於發電裝置收納框體30之發電裝置收納部38、38...之上方為開放，故可藉由例如事先於水力發電裝置20之上面安裝鉤掛金具而在水力發電裝置20之維護為必要時可以起重機吊起再由海或河川往地上搬送以進行維護，而可容易進行維護。

20．．．水力發電裝置

30．．．發電裝置收納框體

31．．．底板

32、33．．．下方部限制板

34．．．側板

35、36．．．上方部限制板

37．．．分隔板

38．．．發電裝置收納部

39．．．流水入口側窗

40．．．流水出口側窗

45、46．．．浮力槽

50、51．．．鋼索安裝具

52．．．前方部下方用鋼索

53．．．錨或重物

54．．．鋼索捲取機

55．．．鋼索安裝具

56．．．前方部上方中間用鋼索

61．．．後方部下方用鋼索

62．．．錨或重物

70．．．浮力體

71．．．浮力槽

75．．．前方部下方用鋼索

77．．．後方部下方用鋼索

圖1係顯示本發明之水力發電裝置之設置構造之一實施形態之前視圖。

圖2係圖1之側面圖。

圖3係圖1之俯視圖。

圖4係顯示發電裝置收納框體，(a)係俯視圖，(b)係前視圖，(c)係(a)之D-D線剖面圖，(d)係側面圖，(e)係(a)之E-E線剖面圖。

圖5係顯示以往之水力發電裝置之設置構造之前視圖。

圖6係圖5之側面圖。

20．．．水力發電裝置

30．．．發電裝置收納框體

31．．．底板

32．．．下方限制板

34．．．側板

35．．．上方限制板

37．．．分隔板

38．．．發電裝置收納部

39．．．流水入口側窗

50、51．．．鋼索安裝具

52．．．前方部下方用鋼索

53．．．錨或重物

54．．．鋼索捲取機

56．．．前方部上方中間用鋼索

60．．．鋼索安裝具

61．．．後方部下方用鋼索

62．．．錨或重物

70．．．浮力體

71．．．浮力槽

72．．．連結板

73．．．鋼索安裝具

74．．．鋼索安裝具

75．．．前方部下方用鋼索

77．．．後方部下方用鋼索

77．．．後方部下方用鋼索

H．．．搖動

Claims (2)

1. 一種水力發電裝置之設置構造，其特徵在於：具備將複數個水力發電裝置並列收納之發電裝置收納框體、一端固定於前述發電裝置收納框體之至少下方部之第1鋼索、固定於此第1鋼索之另一端之錨或重物、透過第2鋼索設於前述發電裝置收納框體之上方之浮力體，前述發電裝置收納框體係上方開放並將兩側之側板間以分隔板分隔而形成複數個發電裝置收納部，於此發電裝置收納部之前方部及後方部形成有流水入口側窗及流水排出側窗。
2. 如申請專利範圍第1項之水力發電裝置之設置構造，其中，前述第1鋼索係由一端固定於前述發電裝置收納框體之前方部下方之兩側而另一端固定於前述錨或重物之下方部之鋼索、一端固定於前述發電裝置收納框體之前方部上方之兩側而另一端固定於前述鋼索途中之上方部之鋼索構成。