JP2017002905A - 海流発電システム - Google Patents

Abstract

【課題】海中タービン発電機を使用せず、より低いコストで建設されることができ、必要な保守費がより低い海流発電システムを提供する。【解決手段】発電のために海面の槽２へ海流を導くために給水管を使用する海流発電システムであって、水が槽内に流入しその中に貯められるときに海流の運動エネルギーは位置エネルギーへ変えられ、排水管３又は排水路は貯められた水を排出して海へ戻し、発電機４又はタービンは発電するために排出路に設置される、海流発電システム。【選択図】図１

Description

関連出願の相互参照
本特許出願は、中華民国台湾において２０１５年６月５日に出願された特許出願番号第１０４１１８２７４号（その内容全体がここに参照により援用される）について、優先権を主張する。

本発明は海流発電システムに関する。

概して、本海流発電システムは、ブレードを備える海中タービン発電機を、海流の運動エネルギーを集めて発電するために使用し、電力を海中電力ケーブルで陸へ送る。海中タービン発電機は、防水であり、海中で電力ケーブルに接続されなければならない。想像し得るとおり、海中タービン発電機は、高い水圧、強い海流、及び塩水の腐食に耐えなければならず、そのためこれは建設するのが高価であり維持するのが難しい。回転ブレードは、また漁場への影響をもたらす。漁船は漁網、又はワイヤが海中タービン発電機のブレードと絡まらないようにしなければならない。また、海中電力ケーブル、及びタービン発電機は、海洋生物に対して磁界の影響を与える。コスト、及び技術の限界に基づき、海流発電機システムは、大部分は依然として開発中である。

したがって、海流発電をより利用可能とするために、低コストの発電機を使用し、維持し易く、かつ最も重要なことには環境に優しい低コストシステムを提供することが重要な主題である。

上記に鑑みて、本発明の目的は、海中タービン発電機を使用せず、より低いコストで建設されることができ、必要な保守費がより低い海流発電システムを提供することである。本発明の別の目的は、従来の漁場への影響がほとんどなく、海洋生物に対して磁界の影響を与えない海流発電システムを提供することである。

上記の目的を達成するために、本発明は海流発電システムを開示する。海流発電システムは、給水管と、水槽と、排水管（又は排水路）と、発電機とを含む。給水管は、水流を集めるために海流の近くに配置される少なくとも１つの給水口を有し、水を海水位まで流れるよう導く。水槽は海水位に配置され、給水管の出口に接続される。給水管からの流入水は水槽に貯められる。水槽に貯められた水の水位は、海水位より高い。排水管（又は排水路）は、水槽に接続され、海への排水口を有する。水槽の水は、排水管、又は排水路を通じて排出され海へ戻される。発電機は、排水管、又は排水路の排出路に配置され、発電するために排水流を使用する。

本発明の一実施形態において、水槽は岸に配置される。

本発明の一実施形態において、水槽は海面に配置され、支持枠により固定されるか、又は海底に固定される。

上述したとおり、本発明の海流発電システムには海中発電機（タービン）は不要で、海中にある主要部分は、定期的な保守を必要とせず寿命が長い給水管及び排水管（又は排水路）である。電力ケーブル及び発電機は、岸に置かれることができ、高い水圧及び塩水による腐食に耐える必要は無い。したがって、システムコスト及び保守費の削減の目標は達成される。また、海洋生物への磁界の影響はなく、従来の漁場への影響はほとんど無い。

本発明は、説明のためにだけに提供され、本発明を限定するものではない、詳細な説明及び添付図面からより完全に理解されるようになる。

図１は、本発明の第１実施形態による海流発電システムを示す系統図である。 図２は、本発明の第２実施形態による海流発電システムを示す系統図である。

本発明は、添付図面を参照して進める以下の詳細な説明から明らかとなり、ここで同じ参照符号は同じ要素を指す。

図１は、本発明の第１実施形態による海流発電システムの系統図である。

図１を参照すると、海流発電システム１００は、給水管１と、水槽２と、排水管３と、発電機４と、を含む。給水管１の給水口は、海流５の近くに配置され、給水管１は、海流５を集めて、水槽２へ流れるよう導く。水槽２は、岸８の近くに設置され、流入水を貯める。水槽２内に貯められた水の水位７は、海水位６より高く、そのため流入水の運動エネルギーは位置エネルギーに変わる。水槽２内に貯められた水は、排水管３を通じて排出され海へ戻される。発電機４は、排出路に設置され、発電するために排水流を使用する。排水管３は、海へ開いた排水路により置き換えられ得る。

海流発電システム１００は、海流を海面の水槽２へ流れるよう導くために給水管１を使用し、水が槽内に貯められると海流の運動エネルギーを位置エネルギーへ変える。海流発電システム１００は、貯められた水を排出して海へ戻すために海へ接続された排水管３（又は排水路）を使用し、したがって、水槽２内に貯められた水の位置エネルギーは、次いで、発電機４の作動のための運動エネルギーに再び変わり、次いでこのような運動エネルギーは、発電機４により電力へ変えられる。詳細には、海流が水槽２へ導かれ、槽内に貯められると、その運動エネルギーは位置エネルギーへ以下の式に従って変えられる。
１／２ＭＶ²＝Ｍｇｈ

ここでＭ＝水の質量、Ｖ＝水の速度、ｇ＝９．８ｍ／ｓ²、及びｈ＝貯められた水位７と海水位６との間の高さの差である。
例えば、毎秒３メートルの流速を有する海流は、海水位より０．４６メートル高い水を生じさせる（管内の摩擦損失を無視する場合）、そのため槽内に貯められた水位は海水位より高さが０．４６メートルだけ高い。水が排出されて海へ戻ると、貯められた位置エネルギーは運動エネルギーへ変えられ、次いで発電機で電力へ変えられる。

給水管１内の水流速を上げるために、給水管１の給水口は（コンセントレータ又はシュラウドで）拡大され得るか、複数の給水口が１つの給水管１がより多くの海流を集めるよう設置され得る。海流は大面積で一定速度の水流であるため、拡大された給水口又は複数の給水口は海流により押され、集められた流水は集結させられ、給水管へ流入すると、給水管１内の水流速は効果的に上げられ得る。したがって、水槽２の流入水速度は上がり、そのため排出流出水速度は上がることができ、最終的に、生成される電力は増加され得る。

図２は、本発明の第２実施形態による海流発電システムの系統図である。

図２を参照すると、本発明の第２実施形態による海流発電システム２００は、給水管１と、水槽２と、排水管３と、発電機４と、を含む。海流発電システム２００は、ほとんどの部品において海流発電システム１００と実質的に同じである。海流発電システム２００は、以下のように説明されるとおり図１の海流発電システム１００と異なる。図２における水槽２は、海流５の近くの支持枠９により海面に設置される。海流発電システム１００の対照物と同様に、水槽２内に貯められた水の水位７は海水位６より高く、水槽２内の水は排水管３を通じて排出され海に戻される。発電機４は排出路に設置され、発電するために排水流を使用する。図２において支持枠９は海底に建設されているが、水槽２は、海に浮かんだ状態にされること、及び海底に固定されることは可能である。排水管３は、海へ開いた排水路により置き換えられ得る。

要約すると、本発明の海流発電システムは、水流を海水位へ流れるよう導くために管を使用し、運動エネルギーを位置エネルギーへ、次いで電気エネルギーへ変える。好ましい実施形態は、費用のかかる海中タービン発電機を使用せず、システムコストがより低い、寿命がより長い、及び保守がより容易であるという利点を有し、環境により優しい。

本発明は特定の実施形態を参照して説明されたが、この説明は、限定的な意味で解釈されるものではない。開示された実施形態の様々な修正形態、及び代替的実施形態は当業者には明らかとなる。したがって、添付の特許請求の範囲は本発明の真の範囲にある全ての修正形態をカバーすると考えられる。

Claims (3)

1. 水流を集めるために海流の近くに配置される少なくとも１つの給水口を有し、水を海水位まで流れるよう導く給水管と、
   前記海水位に配置され、前記給水管の出口に接続される水槽であって、前記給水管からの流入水は前記水槽に貯められ、前記水槽に貯められた前記水の水位は、前記海水位より高い水槽と、
   前記水槽に接続され海への排水口を有する排水管又は排水路であって、前記水槽の水は、前記排水管又は排水路を通じて排出され前記海へ戻される、排水管又は排水路と、
   前記排水管又は排水路の排出路に配置され、発電するために排水流を使用する発電機と、を含む海流発電システム。
2. 前記水槽は、岸に配置される、請求項１に記載の海流発電システム。
3. 前記水槽は、海面に配置され、支持枠により固定されるか、又は海底に固定される、請求項１に記載の海流発電システム。

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