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公開番号2025091421
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-18
出願番号2025032577,2021046938
出願日2025-03-03,2021-03-22
発明の名称発電システム及び発電方法
出願人前田建設工業株式会社
代理人SSIP弁理士法人
主分類E02B 7/20 20060101AFI20250611BHJP(水工;基礎;土砂の移送)
要約【課題】ダム貯水池に堆積した堆砂を排砂する際の運動エネルギーを電気エネルギーに変換し、排砂時のエネルギーを有効利用することを可能にする発電システム及び発電方法を提供する。
【解決手段】水底に堆積した堆砂Sを用いて発電を行うためのシステム20であって、水底に堆積した堆砂Sを堤体7を挟んで水底とは反対側に排砂流S1として排送するための排砂路21と、排砂路21に設けられ、排砂流S1の運動エネルギーを電気エネルギーに変換する発電装置22と、を備える。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
水底に堆積した堆砂を用いて発電を行うための発電システムであって、
前記水底に堆積した前記堆砂を堤体を挟んで前記水底とは反対側に排砂流として排送するための排砂路と、
前記排砂路に設けられ、前記排砂流の運動エネルギーを電気エネルギーに変換する発電装置と、を備え、
前記排砂路は、前記堤体を貫通する第１排砂管、前記堤体を迂回して前記反対側に延設されていて前記堤体の堤頂部に跨設されたものではない第２排砂管、又は、前記堤体の下方の地盤を通じて前記反対側に延設された第３排砂管、の少なくとも何れか１つを含む
発電システム。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
前記発電装置は、
前記排砂流を衝突させ、衝撃エネルギーを発電エネルギーに変換するための衝撃発電板を含む、
請求項１に記載の発電システム。
【請求項３】
水底に堆積した堆砂を用いて発電を行うための発電システムであって、
前記水底に堆積した前記堆砂を堤体を挟んで前記水底とは反対側に排砂流として排送するための排砂路と、
前記排砂路に設けられ、前記排砂流の運動エネルギーを電気エネルギーに変換する発電装置と、を備え、
前記発電装置は、前記排砂流を衝突させ、衝撃エネルギーを発電エネルギーに変換するための衝撃発電板を含み、
前記排砂路は、
前記堤体を貫通する排砂管と、
前記堤体の前面に設けられ、前記排砂管の排出口から排出された前記排砂流を前記反対側に導く放砂路を形成する導流壁と、を含み、
前記導流壁の少なくとも一部の壁面に前記衝撃発電板が取り付けられている、
発電システム。
【請求項４】
水底に堆積した堆砂を用いて発電を行うための発電システムであって、
前記水底に堆積した前記堆砂を堤体を挟んで前記水底とは反対側に排砂流として排送するための排砂路と、
前記排砂路に設けられ、前記排砂流の運動エネルギーを電気エネルギーに変換する発電装置と、を備え
前記発電装置は、
前記排砂流を受けて軸線周りに回転する羽根車装置と、
前記羽根車装置の回転によって発電する発電装置本体と、を備え、
前記発電装置は、破砕機として使用可能であり、
前記破砕機は、発電時と破砕時では回転軸の回転方向が異なるように構成されている
発電システム。
【請求項５】
水底に堆積した堆砂を用いて発電を行うための発電システムであって、
前記水底に堆積した前記堆砂を堤体を挟んで前記水底とは反対側に排砂流として排送するための排砂路と、
前記排砂路に設けられ、前記排砂流の運動エネルギーを電気エネルギーに変換する発電装置と、を備え、
前記発電装置は、
前記排砂流を受けて走行する無端帯体と、
前記無端帯体の走行によって回転する回転体と、
前記回転体の回転によって発電する発電装置本体と、を備え、
前記無端帯体の走行経路の内、最も下方の位置は、前記排砂路に含まれる流路を流通する前記排砂流の水面よりも上方である
発電システム。
【請求項６】
前記発電装置は、前記反対側に配置されている
請求項４又は５に記載の発電システム。
【請求項７】
前記発電装置の少なくとも一部は、前記堤体の内部に配置されている
請求項４又は５に記載の発電システム。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか１項に記載の発電システムによって発電を行う発電方法であって、
前記水底に堆積した前記堆砂を、前記水底でほぐす堆砂撹拌工程と、
前記堆砂撹拌工程でほぐした前記堆砂を、貯水とともに前記排砂流として前記排砂路で排送する排砂工程と、
前記排砂流の運動エネルギーを前記発電装置で電気エネルギーに変換する発電工程と、を備える、
発電方法。
【請求項９】
前記排砂工程では、第１期間において、前記発電装置に外部からの電力の電気エネルギーを排砂流の運動エネルギーに変換し、前記第１期間の経過後に前記発電装置本体への外部からの電力の供給を停止し、
前記発電工程は、前記排砂工程における前記第１期間の経過後に実施される
請求項８に記載の発電方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、発電システム及び発電方法に関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、発電用や治水（洪水調節）用、灌漑用、水道用、工業用などのダムは、堤体で河川流路を堰き止めてダム上流域に貯水池（貯水湖を含む貯水域）を形成する関係上、貯水池の水底には土砂などが堆積する。
【０００３】
この水底に堆積した土砂、礫、石（岩石）、流木などのいわゆる「堆砂」と称する堆積物は、ダム貯水量の低下を招き、また、堤体付近から次第に上流に向かって発達してゆくため、洪水時に上流域の水位上昇をもたらし、冠水被害などの要因となり得る。
また、近年、多くのダムにおいて、異常気象によって頻発する豪雨などで、ダム建設時の計画よりも堆砂の発生量が増大する傾向にある。
【０００４】
一方、ダムによって上流から下流への土砂供給を完全に遮断してしまうと、ダム下流域での河床の洗堀、海岸線の後退、砂浜の消失、護岸の崩壊、海流・河川流の変化、洪水被害の増大、生態系への影響など、多くの悪影響が生じる。
【０００５】
このため、ダム上流域の堆砂をある程度ダム下流域に排出することが重要であり、その排砂手法として数多くの技術が提案、実用化されている（例えば、特許文献１参照）。
例えば、グラブバケット、バックホウ、ポンプなどを搭載した浚渫船を用いて堆砂を浚渫し、ダム上流域からダム下流域に搬送、放出する手法や、堤体を貫通あるいは迂回するなどして排砂路、さらに排砂路に排砂ゲートを設け、ある程度の厚さ、高さまで堆積した段階など、適宜、排砂路を通じて堆砂をダム下流域に放出する手法などが実用化されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０１７－２０１０８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで、発電用ダムにおいては、周知の通り、堤体で堰き止めて貯留した貯水池の水を、取水口から取水するとともに水頭差（位置エネルギー）を利用した自然流下でダム下流域に送水・放水し、この送水・放水時の運動エネルギーを利用してタービンを回転駆動させて発電を行っている。
【０００８】
これに対し、堆砂においては、貯水池の水底に堆積して位置エネルギーが小さい上、水のように容易に且つ大流量、大流速で自然流下させることが難しい。さらに排砂を行う頻度は、堆砂の進展によるため、一般に、多くても数か月毎、通常数年毎、場合によって数十年毎と低くなっている。このため、堆砂の排出、放出時の運動エネルギーを有効利用するという思想があまりなく、現状では、多大な労力、多大な設備等の費用をかけて行う排砂の潜在エネルギーが使われることなく無駄になっている。
【０００９】
本開示は、上記事情に鑑み、ダム貯水池に堆積した堆砂を排砂する際の運動エネルギーを電気エネルギーに変換し、排砂時のエネルギーを有効利用することを可能にする発電システム及び発電方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（１）本開示の発電システムの一態様は、ダム貯水池の水底に堆積した堆砂を用いて発電を行うための発電システムであって、前記水底に堆積した前記堆砂を堤体の下流側に排砂流として排送するための排砂路と、前記排砂路に設けられ、前記排砂流の運動エネルギーを電気エネルギーに変換する発電装置と、を備える。
（【００１１】以降は省略されています）

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