JPH0320548Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、海洋エネルギーのうち波力を利用す
る波力ポンプに関する。

〔従来の技術とその問題点〕

海洋エネルギーの利用の一つとして波力による
発電システムが研究されている。この波力発電は
一例として、波が来るとバケツを逆さにしたよう
な空気ピストン室の空気が圧縮されて、波が引け
ばふくらむこの空気の動きで上部の空気タービン
を回し、発電するものである。

しかし、波力による空気の圧力変動は非常に小
さい（１気圧以下）ため、この空気流によるエネ
ルギーを利用するには、空気タービン径を大きく
する必要があるなど、装置全体が大がかりで機構
も複雑となり単位出力当たりの建造コストが大き
いものとなってしまう。

このように波力発電はその多くが空気室等を用
いたもので、機構が複雑で建造コストが大きいも
のとなるため実用化は十分には進んでいない。

一方、海洋は比較的厳しい自然環境にあり、こ
こに設置する設備の立地環境を考えると、簡易構
造で自然のエネルギーをうまく利用するものが望
まれるが、従来これに関し確立された技術は存在
していなかった。

かかる事情を考慮して、海中に設置したケーソ
ン内にフロートを収め、波浪によるケーソン内へ
の海水の出入れでフロートが上下動することを利
用して波エネルギーを位置エネルギーに変換して
海水を揚水できるようにした波力ポンプを、出願
人は先に実願昭61−137223号（実開昭63−42874
号）、実願昭61−161465号（実開昭63−65865号）
として提案した。

これらのものはケーソン内に収めたフロートに
ピストンを連結し、このピストンを取水口と排水
口とを設けたシリンダー内に挿入したもので、波
浪によるケーソン内への水の出入りでフロートが
上下動することを利用してピストンをシリンダー
内で上下動させ、これによりシリンダー内の容積
を変化させて取水口からシリンダー内に海水を取
入れ、そして排水口を介して送水管などへ排水す
るようにしている。

しかし、かかる構成のものはケーソンのような
重量構造物を海底に設置するため、立地条件とし
て軟弱地盤のような所には設置できず、また基礎
工事を要するなど施工が大変で、特に大きな波力
エネルギーを得るためには水深の大きい所にケー
ソンを設置する必要があるが、かかる場合にはケ
ーソンなどの構造物も強度的に優れた大きなもの
とする必要がある。

さらに、フロートを上下動させるためのケーソ
ン内への水の出入口の開口面がケーソン設置時に
定まってしまうため、ケーソン内に取入れられる
海水の波の方向が限定されてしまう。このため、
出入口が開口していない方向からの波浪に対して
は、ケーソン内に海水を取入れることができず、
フロートを動かすことができないので、ピストン
とシリンダーとによるポンプ機構の駆動源として
の波力を充分に利用できなかった。

本考案の目的は前記従来例の不都合を解消し、
強度の大きい構造物や大がかりな設置工事が不要
で、軟弱地盤などどのような立地条件の所にも設
置が可能であり、しかもあらゆる方向からの波に
対し有効に稼動しポンプ効率を向上できる波動ポ
ンプを提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本考案は前記目的を達成るため、スライドガイ
ド部材を有するとともに自在継手を介してフロー
トに結合したピストンを、水底に揺動自在に設置
したシリンダー内に摺動自在に挿入し、該シリン
ダーにその全外周面を覆うように他のフロートを
付設するとともに取水口と排水口とを設けたこと
を要旨とするものである。

〔作用〕

本考案によれば、ピストンが連結されたフロー
トはあらゆる方向からの波浪をうけて上下動する
ので、これと一体のピストンも上下動し、ピスト
ンが上方に移動した時に取水口からシリンダー内
に水が流入し、ピストンが下方に移動した時にシ
リンダー内に取入れた水が排水口から給水管など
に圧送される。そして、この時、シリンダーはこ
れに付設してあるフロートにより上方への垂直方
向に保持されており、また、ピストンはスライド
ガイド部材に補助されて上下動するからシリンダ
ー内をスムーズにスライドし、さらに、ピストン
が連結されているフロートが波浪に追従して傾斜
しても自在継手によりフロートの動きがピストン
に伝わることはない。

〔実施例〕 以下、図面について本考案の実施例を詳細に説
明する。

第１図は本考案の波動ポンプの第１実施例を示
す縦断正面図、第２図は同上フロートの上昇時を
示す縦断正面図で、図中１は鎖４などの自在連結
部材で下端を海底３に形成したコンクリートなど
による基礎１７に繋止したシリンダーを示し、こ
のシリンダー１内にピストン２を水密かつ摺動自
在に挿入し、このシリンダー１とピストン２とで
ポンプ機構を構成する。

シリンダー１は、その外周面に例えばここを覆
うようにしてフロート５を付設したもので、下部
には水の取入口６と排水口７とを形成し、ここに
それぞれ逆流防止弁６ａ，７ａを設け、排水口７
を海底に配管した送水管８などに連結する可撓性
の給水管９に連通した。また、シリンダー１の底
部には緩衝部１０を突設し、海底にこの緩衝部１
０をうけるストツパー１１を設ける。

ピストン２は、ピストンロツド２ａの上端に自
在継手１２を介してフロート１３を取付けたもの
で、ピストン２の上下に位置させてスライドガイ
ド部材１４ａ，１４ｂが設けてある。図中１５
は、止水用のＯリングを示し、また１６ａ，１６
ｂはシリンダー１の上端と上部内側に突設した防
衝材を示す。

次に動作について説明すると、シリンダー１は
鎖４により海底に繋止され、かつその周囲に取付
けたフロート５により上方に引張れた状態で垂直
に設置されている。よって、この状態で波力など
による水平力がシリンダー１に直接加わってもシ
リンダー１はこの波力をうけて第１図鎖線で示す
ように鎖４が取付けてある底部を中心としてあら
ゆる方向に自由に揺動するので、鎖４を介してこ
の水平力をシリンダー１外に逃がすことができ、
シリンダー１を特に強度的に大きいものとしてお
かなくてもこれが破損するおそれはないものであ
る。

また、この時排水口７に連結した給水管９は、
可撓性のものとしてあるのでシリンダー１が揺れ
動いても、給水管９は自由に湾曲するからこれが
折れ曲がって破損するおそれもない。

一方、ピストン２はこれに取付けてある海面上
に浮かぶフロート１３により支承されてシリンダ
ー１内に挿入されている。

いま、第２図に示すように波により海面が上昇
すると、これにともなってフロート１３が上昇
し、これと一体のピストン２もシリンダー１内を
スライドしながら上昇する。その結果、ピストン
２の下方のシリンダー内部が負圧になり、逆流防
止弁６ａが内側に開いて取入口６から海水がシリ
ンダー１内に流入する。

このピストン２の上昇はスライドガイド部材１
４ａがシリンダー１の上部に設けた防衝材１６ｂ
にぶつかることで、それ以上の上昇が阻止されて
シリンダー１から抜け出ることが防止され、ま
た、この防衝材１６ｂ及びスライドガイド部材１
４ａにより衝撃力が弱められるとともにピストン
２の破損が防止される。

次に波がひいて海面が下降するとフロート１３
が下降し、これと一体のピストン２も下降し、前
記した上昇時にピストン２下方のシリンダー１内
に取入れた海水を逆流防止弁７ａを押し開いて排
水口７から送水管８へと押し出す。このフロート
１３の下降時に、その下面がシリンダー１の上面
にぶつかったとしても、ここには防衝材１６ａが
設けてあるので、フロート１３やシリンダー１に
大きな衝撃力が加わることがなく、フロート１
３、シリンダー１が破損するおそれがない。

このように、波の上昇、下降にともなうフロー
ト１３の上下動よりシリンダー１内に水を取入
れ、送水するものであるが、かかるフロート１３
は波がどの方向からのものであってもこれを受け
て波に追従して上下に動き、また、この上下動の
際、シリンダー１へはこれに付設してあるフロー
ト５により上方垂直方向への力が常時働いている
から、水平方向からの波力により揺動しても元の
垂直位置に容易に復位し、かつ、ピストン２には
スライドガイド部材１４ａ，１４ｂを設けたので
ピストン２はシリンダー１内をこれに沿ってスム
ーズにスライドし、ポンプ作用は良好に行われ
る。

そして、特にフロート１３の下降時に、ピスト
ン２の下降によりシリンダー１に加わる下方への
押込力に対しては、シリンダー１に付設したフロ
ート５の浮力がシリンダー１を上方に引上げてい
るから、この浮力で前記押込力に抵抗でき、押込
力によってシリンダー１が下方に動いてしまうお
それはない。

また、波力によってフロート１３に第２図鎖線
位置に示すように例えばこれを傾動させるような
力が作用した場合でも、自在継手１２と鎖４とに
よりこの力を吸収することでピストン２とシリン
ダー１との間に無理な力が作用することを防げ
る。

さらに、異常波高時にシリンダー１が下降した
時は、緩衝部１０がストツパー１１に当たるか
ら、シリンダー１が破壊するおそれはない。

前記第１実施例はシリンダー１を海底に揺動自
在に繋止する手段として鎖４を用いたが、これに
限定されるものではなく、第２実施例として第３
図に示すようにシリンダー１の底部を自在継手１
８を介して基礎１７に取付けることも可能であ
る。そして、この場合は、シリンダー１の下端面
と基礎１７との間には、この自在継手１８の長さ
分だけの間隙が確実に常時確保されるから、シリ
ンダー１基礎１７に当たることはない。よって、
ストツパー１１や緩衝部１０は不要となる。な
お、その他の構成要素は第１実施例と同じである
から同一の参照符号を付した。

〔考案の効果〕

以上述べたように本考案の波動ポンプは、シリ
ンダーに加わる水平方向の波力に対して、抵抗す
ることなくこれをうまく逃がしてやることができ
るからケーソンのような重量構造物を要しないか
ら、軟弱地盤などのような所にも設置が可能であ
らゆる海底地盤条件に適応でき、基礎等の施工も
大がかりな工事を要することなく容易で、また、
大きな波力エネルギーが得られる水深の深い所に
設置する場合でも大きな構造物を要しない。

さらに、シリンダーはこれに付設のフロートに
より垂直方向に保持されるとともに、ピストンは
スライドガイド部材により補助されて上下に移動
するから、あらゆる方向からの波力に対し有効に
作用するのでポンプ効率のよいものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の波動ポンプの第１実施例を示
す縦断正面図、第２図は同上フロート上昇時の縦
断正面図、第３図は第２実施例を示す縦断正面図
である。 １…シリンダー、２…ピストン、２ａ…ピスト
ンロツド、３…海底、４…鎖、５…フロート、６
…取入口、７…排水口、６ａ，７ａ…逆流防止
弁、８…送水管、９…給水管、１０…緩衝部、１
１…ストツパー、１２…自在継手、１３…フロー
ト、１４ａ，１４ｂ…スライドガイド部材、１５
…止水用のＯリング、１６ａ，１６ｂ…防衝材、
１７…基礎、１８…自在継手。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. スライドガイド部材を有するとともに、自在継
   手を介してフロートに結合したピストンを、水底
   に揺動自在に設置したシリンダー内に摺動自在に
   挿入し、該シリンダーにその全外周面を覆うよう
   に他のフロートを付設するとともに取水口と排水
   口とを設けたことを特徴とする波動ポンプ。