JPH0116993B2 - - Google Patents

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JPH0116993B2
JPH0116993B2 JP59142620A JP14262084A JPH0116993B2 JP H0116993 B2 JPH0116993 B2 JP H0116993B2 JP 59142620 A JP59142620 A JP 59142620A JP 14262084 A JP14262084 A JP 14262084A JP H0116993 B2 JPH0116993 B2 JP H0116993B2
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negative pressure
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Kunya Watabe
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Tohoku Electric Power Co Inc
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/12—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy
    • F03B13/14—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy
    • F03B13/141—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy with a static energy collector
    • F03B13/142—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy with a static energy collector which creates an oscillating water column
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/30—Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、水面に発生する波力によつて内部
の空気圧が変動する複数の独立した空気室を有
し、波の上下動による各空気室の空気流の往復運
動を一定方向に整流する弁機構を備えた空気ター
ビン方式の空気循環式波力発電装置に関する。
周知のように、波エネルギーを発電に利用する
場合、波の不規則性による出力電力の平滑化、異
常波に対する安全保護及び弁機構による損失低減
等の対策が、重要な問題となつている。
第1図及び第2図は、それぞれ従来の波力発電
装置を示すものであり、第1図は固定ケーソン
式、第2図はブイ式の一例を示すものである。す
なわち、第1図において、11は海中に設置され
た堤体であり、この堤体11には海中と連通され
た空気室12が設けられている。この空気室12
には、外気と連通される弁13及び空気タービン
14によつて駆動される発電機15が設置されて
いる。このような構成において、波面Wが点線で
示す如く下がつた場合、弁13を介して外気が点
線で示す矢印の如く空気室12内に導かれ、波面
Wが実線で示す如く上がつた場合、空気室12内
の空気は実線で示す矢印の如く空気タービン14
を駆動して外部に排出される。このような波面W
の変化によつて生ずる空気流によつて空気タービ
ン14が駆動され、発電機15により発電が行な
われるものである。
また、第2図において、21は海面に係留され
た浮体であり、この浮体21には底部が海中と連
通された空気室22,23が設けられている。こ
の空気室22,23は、空気タービン24及び発
電機25を介して連通されており、空気室22,
23それぞれには弁26,27が設けられてい
る。このため、波面Wの変化に応じて点線及び実
線で示す空気流が発生され、この空気流によつて
空気タービン24が駆動されて発電機25により
発電が行なわれるものである。
しかしながら、上記のような従来の波力発電装
置では、空気室に生じる圧力変動による空気流を
直接空気タービンに供給しているため、波の不規
則性に対応して発電機からの出力電力が大きく変
動してしまうという問題がある。このため、瞬時
の最大発生電力を見越して容量の大きな、つまり
大形の発電機を使用しなければならないという問
題が生じる。また、異常波浪時には、海水が空気
タービンや発電機内に侵入する恐れも生じるもの
である。さらに、ユニツト式のため、設備費等の
諸経費が高くなり、経済的に不利であるという不
都合もある。
この発明は上記事情を考慮してなされたもの
で、波の位相差を利用して出力電力の安定化を図
るとともに、空気エネルギーを集約化してタービ
ン、発電機の台数及び容量の増大を抑え、能率の
良い発電を行ない得る極めて良好な空気循環式波
力発電装置を提供することを目的とする。
以下、この発明の一実施例について、図面を参
照して詳細に説明する。第3図において、31,
32,33は、それぞれ底部が海中と連通された
空気室である。これら空気室31,32,33
は、それぞれ詳細を後述する正圧用逆止弁34,
35,36を介して正圧側空気路37に連通され
るとともに、詳細を後述する負圧用逆止弁38,
39,40を介して負圧側空気路41に連通され
ている。そして、上記正圧側空気路37と負圧側
空気路41との連結部分には、空気タービン42
及び発電機43よりなる発電装置44が設置され
ている。
このような構成によれば、例えば空気室31近
傍の海面W1が定常状態(点線で示す位置)より
も上がり、空気室33近傍の海面W3が定常状態
よりも下がつた場合、空気室31内の空気圧が増
加し正圧用逆止弁34が開口されるとともに、空
気室33内の空気圧が減少し負圧用逆止弁40が
開口されるようになる。このため、空気は、図示
矢印のように、正圧側空気路37から負圧側空気
路41に向けて、つまり一方向に整流されて流れ
るようになり、空気タービン42に供給される。
そして、空気タービン42が駆動され、発電機4
3によつて発電が行なわれるものである。
したがつて、上記実施例のような構成によれ
ば、空気タービン42に常に一定方向の空気流が
供給され、また正圧側空気路37及び負圧側空気
路41内の空気が緩衝作用を施すので、発電機4
3からの出力電力を平均化することができるもの
である。また、波の位相差による各空気室31,
32,33内の増圧及び減圧の相互作用を利用し
ているので、小波に対しても空気タービン42を
効率良く駆動させることができる。この場合、各
空気室31,32,33は、波長及び波の向き等
に合わせて設置するとより効果的である。
また、空気エネルギーの集約化により、空気タ
ービン42や発電機43等の容量や台数を減少さ
せることができる。さらに、発電装置44は、各
空気室31,32,33と別個に設置されている
ので、異常波浪時に発電装置44内に海水が侵入
することを防止することもできるものである。
ここで、各空気室31,32,33の容積に対
して正圧側空気路37及び負圧側空気路41の容
積が不足して、出力電力の変動が大きい場合に
は、第4図に示すように、正圧側空気路37に空
気槽45を設けるようにすればよい。このように
すれば、各空気室31,32,33から送出され
る余剰の空気は、空気槽45で蓄圧され、また空
気流量のサージングや小流量の場合は、空気槽4
5から空気を空気タービン42に供給することが
できる。
ここにおいて、前記正圧用逆止弁34,35,
36及び負圧用逆止弁38,39,40として
は、第5図及び第6図に示すように、逆止水弁4
6〜48及び49〜51が使用される。この逆止
水弁46〜51は、例えば逆止水弁46について
説明すると、水52の入つた容器53の上部が、
パイプ54を介して正圧側空気路37に連通され
ており、また空気室31に連通されたパイプ55
が上記水52内に浸されている。そして、容器5
3内におけるパイプ55下部の開口面積と、パイ
プ面積を除いた容器53内面積の比が異なるた
め、空気室31内の空気圧が増加したとき空気が
正圧側空気路37に流出され、空気圧が減少した
とき正圧側空気路37の空気が空気室31に流入
されないようになるものである。
このような逆止水弁46〜51を用いることに
より、機械的な弁機構を用いる場合に比して弁故
障によるエネルギー損失の低減がはかれ、また、
弁の寿命を長くし得るものである。
また、第5図及び第6図に示すように、正圧側
空気路37に設けられる空気槽45としては、水
を用いて内部容積が増減し得るものを使用するよ
うにしてもよい。このようにすれば、アンバラン
スの空気エネルギーを効果的に一時貯留すること
ができ効率、出力の向上がはかれ、また、空気タ
ービン42に供給される空気流量をより一層安定
化させ、出力電力を平滑化することができるもの
である。
ここで、第7図及び第8図は、この発明の多方
向型固定式波力発電装置に使用した場合の一実装
例を示すものである。すなわち、これは、基台5
6に波エネルギーを空気エネルギーに変換するた
めの複数の空気室57を略円弧状に配置し、かつ
空気室57を外側にして同心円的に壁58,5
9,60が形成され、正圧側空気路61、負圧側
空気路62、空気槽63及び空気タービン室64
がそれぞれ形成されている。そして、各空気室5
7と正圧側空気路61及び負圧側空気路62との
間には、正圧用逆止水弁65及び負圧用逆止水弁
66が設けられている。このため、空気室57内
の空気圧が増加したときには、空気が正圧用逆止
水弁65を介して正圧側空気路61に流入され、
空気室57の空気圧が減少したときには、空気が
負圧用逆止水弁66を介して負圧側空気路62か
ら空気室57内に流入される。また、上記空気タ
ービン室64内には、空気タービン67及び発電
機68が設置されている。
そして、空気は、第7図中矢印で示すように、
正圧側空気路61、空気槽63及び空気タービン
室64を介して負圧側空気路62に流入されるも
のである。このため、先に述べたのと同様にし
て、空気タービン64が駆動され、発電が行なわ
れるものである。
この場合、空気室57、空気タービン67、各
空気路61,62及び各弁65,66等は、よく
マツチングさせることが必要であるが、沿岸波利
用の場合、各弁65,66は水没深が1〜10cm程
度で、開口比は3〜10程度が望ましいものであ
る。
なお、この発明は上記各実施例に限定されるも
のではなく、例えば固定式、浮体式の空気タービ
ン方式に広く適用でき、さらに防波堤等臨海施設
と併用するなど、この発明の要旨を逸脱しない範
囲で種々変形して実施することができる。
したがつて以上詳述したようにこの発明によれ
ば、波の位相差を利用して出力電力の安定化を図
るとともに、空気エネルギーを集約化してタービ
ン、発電機の台数及び容量の増大を抑え、能率の
良い発電を行ない得る極めて良好な空気循環式波
力発電装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図はそれぞれ従来の波力発電装
置を示す構成図、第3図はこの発明に係る空気循
環式波力発電装置の一実施例を示す側面図、第4
図は同実施例の変形例を示す側面図、第5図及び
第6図はそれぞれ同実施例に用いられる弁及び空
気槽の詳細を示す側面図、第7図及び第8図はそ
れぞれこの発明を多方向型固定式波力発電装置に
使用した場合の一実装例を示す断面図である。 31〜33……空気室、34〜36……正圧用
逆止弁、37……正圧側空気路、38〜40……
負圧用逆止弁、41……負圧側空気路、42……
空気タービン、43……発電機、44……発電装
置、45……空気槽、46〜51……逆止水弁、
52……水、53……容器、54,55……パイ
プ、56……基台、57……空気室、58〜60
……壁、61……正圧側空気路、62……負圧側
空気路、63……空気槽、64……空気タービン
室、65……正圧用逆止水弁、66……負圧用逆
止水弁、67……空気タービン、68……発電
機。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 底部が水中に連通され、水面に発生する波力
    によつて内部の空気圧が変動する複数の独立した
    空気室と、 この複数の空気室にそれぞれ連通され、前記空
    気室内部の空気圧の増減に応じて発生する空気流
    を導く複数の第1及び第2の空気路と、 この複数の第1の空気路にそれぞれ対応して設
    置されるもので、密閉された第1の容器と、この
    第1の容器内に封入され前記第1の空気路の端部
    が浸漬される水と、前記第1の容器内に連通され
    た第1の空気流路とを有し、前記第1の空気路の
    前記水に浸漬されている部分の開口面積よりも、
    該開口面積を除いた前記水の表面積を広くして、
    前記空気室内部の空気圧の増圧時に開放状態とな
    つて、前記第1の空気路から前記第1の空気流路
    へ空気流を生ぜしめるとともに、前記空気室内部
    の空気圧の減圧時に閉塞状態となつて、前記第1
    の空気流路から前記第1の空気路への空気流を遮
    断する複数の正圧用逆止水弁と、 前記複数の第2の空気路にそれぞれ対応して設
    置されるもので、前記第2の空気路が連通される
    密閉された第2の容器と、この第2の容器内に封
    入された水と、この水に端部が浸漬される第2の
    空気流路とを有し、前記第2の空気流路の前記水
    に浸漬されている部分の開口面積よりも、該開口
    面積を除いた前記水の表面積を広くして、前記空
    気室内部の空気圧の減圧時に開放状態となつて、
    前記第2の空気流路から前記第2の空気路へ空気
    流を生ぜしめるとともに、前記空気室内部の空気
    圧の増圧時に閉塞状態となつて、前記第2の空気
    路から前記第2の空気流路への空気流を遮断する
    複数の負圧用逆止水弁と、 前記複数の正圧用逆止水弁の各第1の空気流路
    が連通され、該各第1の空気流路から流出される
    空気流を合成して導く正圧側空気路と、 前記複数の負圧用逆止水弁の各第2の空気流路
    が連通され、該各第2の空気流路に流入される空
    気流を導く負圧側空気路と、 前記正圧側空気路と前記負圧側空気路とを連結
    し、前記正圧側空気路の空気流を前記負圧側空気
    路に導く、外気と遮断された密閉構造の室と、 この室内に設置され、前記正圧側空気路から前
    記負圧側空気路に導かれる空気流によつて駆動さ
    れるタービンと、 前記室内に設置され、前記タービンによつて駆
    動される発電機とを具備し、 前記複数の空気室内部で発生される空気圧の増
    減に応じて発生する空気流が、前記正圧側空気
    路、前記室及び前記負圧側空気路を介して、再び
    前記複数の空気室内に循環されるように構成して
    なることを特徴とする空気循環式波力発電装置。
JP14262084A 1984-07-10 1984-07-10 空気循環式波力発電装置 Granted JPS6123877A (ja)

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GB08509332A GB2161544B (en) 1984-07-10 1985-04-11 Wave power generating apparatus of air-circulating type

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