CN103403343B - 摆式波力发电装置的控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种摆式波力发电装置的控制装置，更具体地说，基于波力发电的电力属于低效率而被认为贵于风力，本发明改善了该问题并凭借着对海洋波的共鸣及阻抗匹配(impedance？match)而实现高效率化。本发明摆式波力发电装置的控制装置不使用高价波高仪，根据海上条件的变化而相对应地调整发电装置以便自动地持续进行共鸣及阻抗匹配运转，能够实现高效率运转，并且得以降低成本而达到实用化并实现普及。

Description

摆式波力发电装置的控制装置
【技术领域】
本发明涉及一种摆式波力发电装置的控制装置，波力发电属于一种利用高能量密度的海洋波的技术领域，但由于难以降低发电成本而使得实用化的进展缓慢。波力是一种非定常波动能量而难以掌握，其环境要求也比较严酷，因此在实用性上不如其它领域。最大的问题在于其发电效率低，这也被视为解决其难题的基本关键所在。本发明摆式波力发电装置的控制装置顺应于海洋波特性地控制摆式波力发电装置的运转状况而得以不受海上波浪条件变化的影响并且持续维持良好的发电效率，从而降低发电成本。
【背景技术】
海洋波是一种互不相同的规则波混合存在的合成波，但其不是完整的不规则性，其频谱结构在特定波高、频率的规则波周边集中了大部分的能量。利用该特性把海洋波转换成如同频谱中心一样的周期性规则波，再使用天线理论针对特定波高、频率的规则波的波力发电响应进行检讨，然后据此摸索出实用化的方向。因为波力发电与天线之间存在着密切的相似性，天线理论是研究波力发电的一个有效工具(Tool)。
然而问题在于，海洋波是模糊的。海洋波的波形相对于正弦波是歪曲的，而且波高与波长都不是固定不变。但是以统计观点来说，却能在海洋波上看出明显的波动性。而且，针对平均值观察的话就可以发现波高与周期之间存在着规则性，因此把海洋波视为准规则波而可以将其设定为在某种规则性下不断变化的波动现象之一。因此可以在波力发电方面针对海洋波的模糊特性所致特性值变化跟踪其状况变化并调整(优化)发电装置的参数，如此即可自动地持续良好的发电状态。为此，需要开发出能够节约发电成本的波力发电装置的控制装置。
发明内容
【解决的技术课题】
为了解决上述问题而构想了本发明，本发明需要解决的第一个课题是，根据始终无法维持稳定的海上波浪变化而相对应地调整液压电机的挤压容积值(挤压容积大小)而得以时时刻刻形成最佳的发电负荷大小，自动持续良好的发电状态而有效地降低发电成本。
本发明需要解决的第二个课题是，在改善上述发电成本的实施方案中不使用波高仪地对海上的波浪条件变化采取对应措施。波高仪不仅价格高昂，而且针对回收数据的处理需要高端技术，因此在商业运转时不易在线(On-line)使用。如果能够在没有使用波高仪的情形下实时接收不规则的波浪资料，其实用效果是非常可观的。
本发明的其它目的与优点将在后面说明，并且可以从发明的实施例中得到明确阐释。发明的目的与优点可以从权利要求书所记载的手段及组合而得以实现。
【解决课题的技术方案】
为了解决上述问题，本发明摆式波力发电装置的控制装置适用于利用液压回路上安装有蓄压器(31、41)的液压变速器把波力能量的摆子运动转换成旋转运动而驱动发电机(60)的摆式波力发电装置，其特征在于，由压力控制阀(33、43)构成，该压力控制阀(33、43)把驱动上述发电机(60)的液压电机(32、42)的挤压容积大小控制成与上述液压回路管路(30、40)内平均液压值成比例，让流入上述液压回路的波能力量的平均值与上述发电机(60)驱动力的平均值成为相同地进行调整，从而能够不受海上波浪条件变化的影响地使用波力能量。
【有益效果】
如前所述，摆式波力发电装置可以利用小额资金建设，其效率也非常好。例如报告称单位机的预估发电单位成本≤0.085$/kWh，可以说已经达到了可实用的水平。
为此，本发明摆式波力发电装置的控制装置能够比现有水平大幅降低电力单位成本，确实地消除了波力发电商用化方面的阻碍(发电所需高成本)。因此能够树立具体的波力能量应用计划，针对暴风树立对策后可立即谋求实用化。
而且，本发明的摆式波力发电装置的控制装置具有简单而坚固的结构，具备有足够承受海洋环境的耐久性。
而且，通过上述效果而让目前处于停滞状态的波力能量商业化应用得以获得进展，因此有助于保护地球环境。
【附图说明】
图1是适用本发明摆式波力发电装置的控制装置而改善发电效率的摆式波力发电装置结构的一实施例的系统回路图。
图2是本发明一实施例中摆子开始运转的初期内部阀压力增加的状态正面剖视图。
图3是本发明一实施例中由于阀压力(P3)减少而发送控制信号让液压泵的挤压容积增加的压力控制阀的正面剖视图。
<主要图形标记的说明>
【具体实施方式】
在说明本发明的诸多实施例之前，请容许声明下列几点。下列详细说明中所记载或附图所图示的构成要素之构成及排列并不能据此限制其应用。本发明可以由其它实施例实现并实施，也能通过各种方法实行。关于装置或要素的方向(例如，“前(front)”、“后(back)”、“上(up)”、“下(down)”、“顶(top)”、“底(bottom)”、“左(left)”、“右(right)”、“横(lateral)”)等术语，本申请所适用的表现及术语只是为了让本发明的说明单纯化而采取的术语，并不表示或意味着相关装置或要素必须单纯地具备特定方向。而且，“第一(first)”、“第二(second)”、“第三(third)”及“第四(fourth)”之类的术语是为了说明而适用于本申请及权利要求书的，不得将其视为具有相对重要性或主旨。
本发明为了达到上述目的而具备下列特征。
下面结合附图详细说明本发明的较佳实施例。在此之前，本说明书及权利要求书中所用术语或词汇的解释不能限定于通常意义或词典意义，发明人可以为了使用最佳方法阐释其发明而适当地定义相关术语之概念，基于该原则，本说明书及权利要求书中所用术语或词汇应该按照符合本发明之技术思想的含义与概念来解释。
因此，本说明书所记载的实施例及附图所示构成只是本发明的最佳实施例而已，无法代表本发明的一切技术思想，在本发明的专利申请时可以出现各种均等物与变形例。
为此，本发明一实施例的摆式波力发电装置的控制装置适用于利用液压回路上安装有蓄压器(31、41)的液压变速器把波力能量的摆子运动转换成旋转运动而驱动发电机(60)的摆式波力发电装置，其特征在于，由压力控制阀(33、43)构成，该压力控制阀(33、43)把驱动上述发电机(60)的液压电机(32、42)的挤压容积大小控制成与上述液压回路管路(30、40)内平均液压值成比例，让流入上述液压回路的波能力量的平均值与上述发电机(60)驱动力的平均值成为相同地进行调整，从而能够不受海上波浪条件变化的影响地使用波力能量。
而且，上述压力控制阀(33、43)把上述波力能量的力量作为输入信号使用，与上述输入信号成比例的压力则作为输出信号传输到发电机(60)，上述输入信号则使用液压回路的平均液压。
而且，上述液压变速器包括：泵(20)，连接到根据波浪变化而进行摆子运动的摆子(11)；多个液压电机(32、42)，各自连接到上述泵(20)的两端管路(30、40)；发电机(60)，由上述多个液压电机(32、42)驱动。
而且，上述蓄压器(31、41)把液压回路的管路(30、40)内压力(P1、P2)加以蓄压并储存。
而且，上述压力控制阀(33、43)在连接到上述液压变速器的多个液压电机(32、42)的各管路(30,40)的平均液压值相异而使得相互间的平均液压值差异超过使用者事先指定的极限设定值时，通过切换阀(50)让各自连接到多个液压电机(32、42)的管路(30、40)互相连通而使得多个液压电机(32、42)的管路(30、40)内平均液压值相同。
而且，上述压力控制阀(33、43)包括：第一端口(100)，与上述液压回路的多个管路(30、40)中的一个连接并且让液压(P1)(P2)输入进来；缸(110)，让上述第一端口(100)的液压(P1)(P2)流入；阻尼器(111)，内设于上述缸(110)并且凭借第一端口(100)的液压(P1)(P2)而升降；第三弹性件(113)，凭借上述阻尼器(111)接受第一端口(100)的液压(P1)(P2)而被压缩；腔室(120)，凭借上述阻尼器(111)让内设的阀芯(122)进行升降动作而使得内部的阀压力(P3)增减；第一、第二弹性件(121、123)，各自安装在上述阀芯(122)的上、下端并且根据阀芯(122)的移动而压缩或拉伸；第二端口(130)，让液压回路的液压(P1)(P2)流入上述腔室(120)内部；第三端口(140)，把上述腔室(120)内部的阀压力(P3)排放到外部；第四端口(150)，根据上述阀芯(122)的升降动作而连通第二端口(130)或第三端口(140)，把阀压力(P3)以控制信号(34)(44)传输给多个液压电机(32、42)中的一个。
而且，上述压力控制阀(33、43)把凭借经由上述第一端口(100)或第二端口(130)的液压(P1)(P2)而增减的腔室(120)内阀压力(P3)通过第四端口(150)以控制信号传输给液压电机(32、42)中的一个伺服器(35)(45)，当上述阀压力(P3)增加时让挤压容积减少地传输控制信号，当上述阀压力(P3)减少时则让挤压容积增加地传输控制信号。
而且，上述液压电机(32、42)的挤压容积增加时表示下列情形，亦即，波力能量增加而使得管路(30)(40)压力上升，阻尼器(120)与阀芯(122)凭借上述第一端口的液压(P1)(P2)而上升，阀压力(P3)则增加。
下面结合图1到图3详细说明本发明较佳实施例的摆式波力发电装置的控制装置。
本发明的摆式波力发电装置的控制装置通过液压变速器把摆子运动转换成定常高速旋转而驱动发电机(60)，在液压回路安装蓄压器(弹簧蓄压器)(31、41)并利用其特性让发电输出平滑化的同时，从回路压力的平均值(液压回路管路内平均液压值)算出入射波能量而符合入射功率(power)地调整液压电机(32、42)的挤压容积大小。
其结果，可以不受海上波浪条件影响地让阻抗匹配状态持续，压力控制阀(33、43)作为本发明摆式波力发电装置的控制装置而从回路压力(液压回路的管路(30、40)内的压力(P1、P2))判断后生成控制信号而让液压电机(32、42)进行所指定的动作。所使用的信号全部是模拟信号。
首先，适用本发明摆式波力发电装置的控制装置的摆式波力发电装置着眼于海洋波的波动性而利用周期性波力激励摆子(11)，从而产生与波周期共鸣的摆子运动。以液压变速器为媒介把该摆子运动转换成旋转运动并且凭借旋转运动驱动发电机(60)。其具有当共鸣与阻抗匹配这两种条件成立时发电效率成为最高的特性(与天线相同)，天线的优化方式在波力发电上也得到了实现。如果海洋波和电波一样具备了定常形，则不必修改天线方式就能适用于波力发电而得以进行系统优化，但这是不可能的，因此本发明使用下述手段。
针对作为对象的海洋波，把另行收集的统计数据整理后将功率、波高、周期的特性值予以资料化。特性值不是临时数据而是连续观测某一段时间(例如20分钟)时的平均值。因此备妥了该资料后，就能得知平均波高或平均周期而得以推测相应的平均功率。本发明不使用波高仪却掌握间接性质的平均波高并且从波高推测出平均功率，然后针对该条件进行调整而使得液压电机(32、42)采取最佳容积值。凭此而得以在波力发电效率最好的状态下实现发电运转。
海洋波由于每一个个别波也不固定，因此波高及周期也各不相同。本发明所使用的变速器回路可以针对该各个情形大略地成立共鸣及阻抗匹配。这样，按照各个波互不相同的波能之量而得以每每在其时把相当于波能之量的液压能量蓄积到多个蓄压器(31、41)内。蓄积在各蓄压器(31、41)内的液压被各自供应到多个液压电机(32、42)。海洋波能量增加时，泵(20)吐出量(供应给液压电机(32、42)的油量)增加而使得安装有液压电机(32、42)的液压回路的平均压力(液压回路的管路(30、40)内压力(P1、P2))上升。增大液压电机(32、42)的挤压容积而使得液压电机(32、42)的输出增加时，消耗的油量增加而使得液压回路(液压回路的管路(30,40))的平均压力下降。像这样，液压电机管路(30、40)的平均压力也是一种能够显示出发电所用能量的需求及供应状况的参数。本发明把该参数作为控制信号使用。
本发明假设一般三相感应发电机驱动并以单纯地一定速度驱动的液压变速器作为对象。因此速度一定的液压电机输出(Lm)与电机的扭矩成比例。电机的扭矩(Tm)则和液压(P)与电机挤压容积(Dm)之乘积成比例，因此速度一定的液压电机输出(Lm)与P×Dm成比例。本发明利用这个关系实现所需要的控制。
本发明的波力发电装置的条件
为了以具体的商品实现，本发明应该指向具备可靠性的产品。为此，在考虑到相对于价格的可靠性时，选择构成要素时在品质良好的标准品中选择适当的机器较佳。本发明所采用的液压电机(32、42)指的是根据该方针而定的标准品，其具有能够把电机的挤压容积(Dm)以压力信号(模拟)增减的特征。因此，本发明的控制方式凭借压力控制阀(33,43)的压力信号(模拟)对液压电机(32、42)的挤压容积(Dm)进行控制。不仅能以液压模拟方式简单地实行所需要的控制，而且由于控制信号(34、44)通过较细管路(与压力控制阀的第四端口(150)连接)传达，因此即使暴露于海水也没有问题。上述内容的前提是，市面上以标准品的方式销售高可靠度而结构简洁的上述液压电机。
作为海洋波的性质，波高的变化与波周期的变化是互相关联的，如果把观测点加以固定的话，波高越高周期越长。对于波力发电装置的入射波能量可以表示为波高与周期两个变量的函数。因此测量上述两个变量并利用其值实行发电控制的方式较为严密。但，本发明的控制装置为了兼顾性价比而有意地只使用波高值。其理由如下。
如前所述，发生爆风时海洋波的功率(设计额定功率的10～20倍)可能会破坏装置，因此为了、安全而需要积极地切断入射功率(power-cut)。亦即，如果遇到海洋波功率超过设计额定值的情况时，不能谋求提高发电效率而要减少输入功率。如前述内容，需要本发明的控制效果的情形限定于海洋波功率介于设计额定值以内的正常状况。因此按照实用观点来说，由于没有使用波的周期数据而出现的正常“控制误差”是可以忽略的。
不使用波周期数据时虽然会牺牲一部分特性，但装置的简洁化程度所得到的优点更超越了该牺牲程度。
海洋波的功率(行进方向的每单位宽度)(波能力量)：W(kW/m)以下列式(1)表示。
W &ap; 0.5 H 1 / 3 2 T 1 / 3
-----------式(1)
(在此，H1/3：有效波(significantwave)的波高(m)，T1/3：有效波的周期(s))
本发明的摆式波力发电装置的控制装置相当于上述式(1)中T1/3：有效波周期=常数的情形。因此将W视为与成比例。具有该特性的海洋波被作为输入而驱动摆子(11)时，摆子(11)摆动并吸收波力能量，所吸收的功率：E(kW)以下列式(2)表示。
E = 2 &times; 10 - 3 T p &OverBar; &theta; 0 / T 1 / 3
------------式(2)
(在此，作用在摆子轴上的负荷扭矩的平均值(Nm)，θ0：摆子的摆动角(radian))
把作用在摆子的负荷加以调整而让式(1)=式(2)，亦即，
W=E
-------------式(3)
上述式(3)成立时，波力发电效率将最高(阻抗匹配)。摆子(11)驱动液压变速器的泵(20)，因此作用在摆子轴的负荷扭矩的平均值与泵(20)吐出压力的平均值成比例。此时，摆子的摆动角θ0与波高H1/3成比例，而且为了让式(3)成立而适当地选择比例常数(比例常数的值是由蓄压器(31、41)特性决定的)。此时，摆动角、负荷扭矩、泵(20)液压与波高成比例，泵(20)输入则与波高的平方成比例。虽然像式(1)一样地随着入射波的波高变化而使得入射功率与波高的平方成比例地变化，但摆子(11)的摆动角也变化，其吸收功率则与摆动角的平方成比例，因此摆动角与波高成比例，而且其比例常数的选择适当时入射功率与吸收功率将相同。亦即，阻抗匹配成立。
当泵(20)吐出量与液压电机(32、42)消费量各自的平均值形成均衡时液压回路管路(30、40)内压力(P1、P2)的平均值将维持一定。超过或不足的部分则由蓄压器(31、41)通过吸收或排放而调整并以压力变化显示。此时，高效率运转也需要式(3)成立。在此，以对应于管路(30、40)压力(P1,P2)的平均值变化的方式调整液压电机(32、42)的挤压容积大小以增减消费量而恢复到式(3)的状态时，就能让高效率运转自动持续。亦即，由于海洋状态的变化而导致波高变化时，管路压力(P1、P2)的平均值均衡被破坏而发生变化。本发明的压力控制阀(33、43)在此时对应于液压回路的管路压力(P1、P2)地增减液压电机(32、42)的挤压容积值(挤压容积大小)而恢复阻抗匹配条件，从而让管路压力(P1、P2)的平均值稳定在另一个一定值上。
图1是适用本发明摆式波力发电装置的控制装置而改善发电效率的摆式波力发电装置结构的一实施例的系统回路图，更具体地说，把波力能量转换成摆子(11)的摆动运动能量并且凭借液压变速器再转换成连续旋转运动而驱动发电机(60)，波力能量遵守了下列两个条件①：高效率地适用于发电机(60)的驱动用途；②：发电的输出不出现周期变动；因此本发明是实用上非常好用的发电装置。下面结合图1说明具备了本发明摆式波力发电装置的控制装置的发电系统的结构与作用。
在图1中，波浪从水路(10)的右边进入并且在水路(10)左边把波力作用在挂在支点(12)上的摆子(11)的平板而使得摆子(11)进行摆动运动。该摆子运动被传达到泵(液压泵，20)而使得泵(20)吸入油罐(21)的油并且随着摆子(11)的运动方向而交替地为管路(30，为了说明上的方便而称为第一管路，压力P1)或管路(40，为了说明上的方便而称为第二管路，压力P2)供应加压油。第一管路(30)呈连接有蓄压器(31)的状态并且接入液压电机(32)。第二管路(40)呈连接有蓄压器(41)的状态并且接入另一个液压电机(42)。该上述多个液压电机(32、42)形成一组而驱动发电机(60)。此时，各个液压电机(32、42)运动之间存在着180度的相位差，因此能够凭借两台的重叠而抵消各液压电机(32、42)的周期性扭矩变动。凭此而使得发电输出实现了近乎平滑化。作为一例，泵(20)的油吐出作业将在每一行程中二分之一T秒供应给液压电机(32)，下一个二分之一T秒则休息(每一行程的吐出量与液压电机(32)在一周期T秒期间连续旋转时所需要的量一致).由于液压电机(32)油量一定而液压泵(20)的瞬时吐出量变动，因此其油量差异由蓄压器(31)加以蓄积。当然，液压电机(42)也一样。
连接到上述第一管路(30)的蓄压器(31)及连接到第二管路(40)的蓄压器(41)采取弹簧式，压力与蓄积在内部的油的体积成比例地上升，其蓄压能量则与蓄积在内部的油体积的平方成比例。如此一来，第一管路(30)的压力随着蓄压器(31)所蓄积的油体积的大小而变化，第二管路(40)的压力则随着蓄压器(41)所蓄积的油体积的大小而变化。
海上条件变化而导致入射波高增加时，摆子(11)的摆动角变大而使得液压泵(20)的吐出油量增加。多个液压电机(32、42)所需要的油量是一定的，因此由蓄压器(31、41)蓄积所剩余的油而使得第一管路(30)的管路内压力(P1)的平均值及第二管路的管路内压力(P2)的平均值上升。压力控制阀(33)以控制信号接收压力P1后利用其输出信号调整液压电机(32)的挤压容积(Dm)而增大液压电机(32)所需油量。其结果，液压泵(20)吐出量与液压电机(32)所需要的量形成均衡而使得第一管路(30)的压力P1的平均值稳定在某一新值。
按照相同的方式，压力控制阀(43)以控制信号接收第二管路(40)的管路内压力P2后调整液压电机(42)的挤压容积(Dm)而增大液压电机(42)所需油量。其结果，液压泵(20)吐出量与液压电机(42)所需油量形成均衡而使得第二管路(40)内压力(P2)的平均值稳定在某一新值。
在波周期T秒期间入射到宽度为B的摆子(11)上的入射波能量Ew(kNm)用下列(4)表示
EW≒0.5×H2×T2×B(kNm)
.--------------式(4)
(在此，H：有效波波高(m)，T：有效波周期(s)，B：摆子宽度(m))
如果假设来自泵(20)的吐出油(体积V)蓄积在蓄压器(31、41)一次，则吐出油所具备的能量 E0 用下列式 ( 5 ) 表示。
E0=(Ap)2/(2k)=kV2/2A2(Nm)
--------------式(5)
(在此，A：蓄压器活塞面积(㎡)，P：液压(Pa)，k：弹簧常数(N/m))，液压P与蓄压器(31、41)内活塞的位移x成比例(因此与蓄积在蓄压器(31、41)的油的体积V成比例).
在前述的系统配置中，让定常状态时的压力P1的平均值或压力P2的平均值与入射波高成比例地调整蓄压器弹簧的弹簧常数，而且前面记载的式(3)成立时，将成为下述状态。
(1)摆子摆动角的大小与入射波的波高成比例。
(2)入射波功率
与入射波的波高平方成比例。
(3)摆子所吸收的功率与蓄压器压力的平方成比例。
(4)波力发电效率成为最好的状态。
亦即，压力P1的平均值或压力P2的平均值与波高成比例时，摆子的摆动角也与波高成比例。式(4)的Ew与波高H的平方成比例，式(5)的E0也和体积V的平方成比例，体积V则与波高H成比例。因此选择了适当的参数值时，在参数值固定的状态下式(4)与式(5)将在广泛的波高H范围内成立式(6)的阻抗匹配条件。
EW=E0
-----------------式(6)
在该状况下，根据泵(20)吐出量的变动而把施加在多个液压电机(32、42)的容积Dm予以增减而谋求电力生产的稳定。多个压力控制阀(33、43)的目的就在于此。多个压力控制阀(32、42)中的一个压力控制阀(33)以伺服器(servo，35)为媒介让液压电机(32)增减，另一个压力控制阀(43)则以伺服器(servo，45)为媒介让液压电机(42)增减。
上述第一管路的压力P1是根据蓄积在蓄压器(31)的油体积的大小而决定的，第二管路的压力P2也一样。但，长时间运转后两者压力可能会发生变化。这是因为，内部稍微存在着漏油时将在经过了长时间后造成误差积累。如果放置不管则将毁掉2台液压电机(32、42)之间的动力分配。为此，切换阀(50)比较压力控制阀(33)的控制信号(34)与压力控制阀(43)的控制信号(44)并且在两者之差超过某一极限时连接第一管路与第二管路而让两管路的压力一致。结束后切断两管路之间的连接。从而可以自动地持续为2台液压电机(32、42)均衡地分配负荷。
上述图2到图3是显示了本发明的压力控制阀的一实施例正面剖视图，更具体地说，图2的压力控制阀是多个压力控制阀中适用于第一管路(30)的，但其原理与结构和适用于第二管路(40)的压力控制阀是相同的。是由以凸缘(102)的位移提取上述第一管路压力(液压，P1)(进行周期变动)的平均值及将该位移转换成液压的阀芯(spool)式压力控制阀构成。
以多个压力控制阀中适用于第一管路(30)的压力控制阀(33)为基准说明图2，图2的最下部有凸缘(102)垂直竖起并且与通过孔径(101)进入的第一管路(30)的液压P1成比例地朝上方向推。该力量以阻尼器(111)为媒介被传达到第三弹性件(113)而发生与压力(液压，P1)成比例的朝上方向位移。这是小型的阻尼器贴附式蓄压器。该位移被传达到第二弹性件(123)而使得第二弹性件(123)的力量增加或减少，该第二弹性件(123)则对上部的阀芯(spool，122)赋予朝上方向的力量。阀芯(122)可以让压力控制阀(33)的第四端口(150)与第二端口(130)连接，也可以让第四端口(150)与第三端口(140)连接。该作用被作用在阀芯(122)的第一弹性件(121)、第二弹性件(123)及腔室(120)内的阀压力P3的3类轴向力量的合成所支配。
在摆子(11)开始运转的初期，首先，如图2所示，朝下方向施加固定而强大轴力的第一弹性件(121)朝下按压阀芯(122)，因此第二端口(130)与第四端口(150)连通而使得通过第一管路(30)的高压的压力P1流入第二端口(130)后流入腔室(120)内的P3侧。因此，腔室(120)内阀压力P3上升而在腔室(120)内把阀芯(122)朝上推升到上部。从而使得连接到第一管路(30)的第二端口(130)关闭，腔室(120)内阀压力(P3)则停止上升。此时，阀压力(P3)的大小与施加在阀芯(122)的朝下方向的合成力强度成比例。
阀压力(P3)也可以与此相反地下降，在图3所示的一实施例中，第一管路(30)的压力增加而使得压力P1通过第一端口(100)流入并导致上述凸缘(102)上升时，阻尼器(111)上升而第三弹性件(113)被压缩，阻尼器导件(116)上升而第二弹性件(123)被压缩，从而使得第二弹性件(123)的力量抵消朝下端按压阀芯(122)的第一弹性件(121)的力量，因此腔室内发生阀压力(P3)降低的作用。此时通过第四端口(150)把阀压力(P3)作为液压电机(32)的挤压容积的控制信号(34)使用，在这种情形下波力能量增加而使得液压泵(20)的吐出量也跟着增加，因此通过连接在液压电机(32)的伺服器(35)的第四端口(150)把压力控制阀(33)内降低的阀压力(P3)以控制信号传达，从而使得液压电机(32)的挤压容积增加。当然，上述阀压力上升时把压力控制阀(33)内降低的阀压力(P3)以控制信号(34)传达而使得液压电机(32)的挤压容积增加。(当然，如图1所示，让向压力控制阀(33)传达压力P1的第一管路(30)及向另一个压力控制阀(43)传达压力P2的第二管路(40)连接到切换阀(50)，收到压力控制阀(33、43)所传达的信号时第一、第二管路(30、40)内各压力(液压，P1、P2)流动到切换阀(50)而使得切换阀(50)内部朝单一方向移动并连接上述第一、第二管路(30、40)，从而使得相互间压力不均衡的第一、第二管路(30、40)的压力(P1、P2)形成均衡。)
也就是说，此处例示了阀压力(P3)高时挤压容积(Dm)小、阀压力P3越低挤压容积(Dm)越大的情形。(当然，前述动作如前所述地同样适用于第二管路(40)上的压力控制阀(43))
上述第一管路(30)的液压(压力，P3)在波的周期T进行周期变动，但不能让它的变动分量传达到阀压力(P3)。为此而备有阻尼器(111)。阻尼器(111)的上部备有阻尼器导件(116)，以缸(110)的内面作为导引面的阻尼器(111)在阻尼器导件(116)被导引而被凸缘(102)推并柔和地上下移动。
上述缸(110)的内部被阻尼器(111)划分成下室(114)与上室(115)，在该两室之间则凭借经由细孔(112)的油流而形成强大的阻尼作用。凭此，海洋波的周期变动分量消失而简单地得到相当于海上波浪条件的单位时间平均值(例如，波入射了5～10次时的平均值)的阀压力(P3)。
本发明的实施例及该情形下的规格
入射波高H=2m，入射波周期T=6s，水深h=3m的沿岸，摆子宽度B=4m时，入射到摆子(11)的波浪功率为Pw而Pw≒96kW。该值是短时间的平均值并且考虑了海洋波的特性。其大于式(4)所求得的长时间平均值。摆子(11)振幅θ0≒40～60°。预估发电机(60)的效率η=发电输出/入射波输入≒42%，定为40kW(三相感应型交流发电机，6极、1200rpm(最大))。液压电机(32、42)使用德国雷克斯莱斯公司的A6VM55(Dm=54.8cm3/rev，最大值)。蓄压器(31、41)的容量是10公升(最大压力20Mpa)。压力控制阀(33、43)在直径10mm～20mm的范围内选择阀芯(122)。作为控制要素，该值不大。
前文虽然只通过有限的实施例与附图进行了详细说明，但不得把本发明限定于此，本发明所属领域中具有通常知识者可以在本发明的技术思想及下面记载的权利要求书的均等范围内实现各种变形及修改，此为理所当然者。

Claims (7)

1.一种摆式波力发电装置的控制装置，适用于利用液压回路上安装有蓄压器(31、41)的液压变速器把波力能量的摆子运动转换成旋转运动而驱动发电机(60)的摆式波力发电装置，其特征在于，
由压力控制阀(33、43)构成，该压力控制阀(33、43)把驱动上述发电机(60)的液压电机(32、42)的挤压容积大小控制成与上述液压回路管路(30、40)内平均液压值成比例，让流入上述液压回路的波能力量的平均值与上述发电机(60)驱动力的平均值成为相同地进行调整，从而能够不受海上波浪条件变化的影响地使用波力能量,
上述压力控制阀(33、43)在连接到上述液压变速器的多个液压电机(32、42)的各管路(30、40)的平均液压值相异而使得相互间的平均液压值差异超过使用者事先指定的极限设定值时，通过切换阀(50)让各自连接到多个液压电机(32、42)的管路(30、40)互相连通而使得多个液压电机(32、42)的管路(30、40)内平均液压值相同。
2.根据权利要求1所述的摆式波力发电装置的控制装置，其特征在于，
上述压力控制阀(33、43)把上述波力能量的力量作为输入信号使用，与上述输入信号成比例的压力则作为输出信号传输到发电机(60)，上述输入信号则使用液压回路的平均液压。
3.根据权利要求1所述的摆式波力发电装置的控制装置，其特征在于，
上述液压变速器包括：
泵(20)，连接到根据波浪变化而进行摆子运动的摆子(11)；
多个液压电机(32、42)，各自连接到上述泵(20)的两端管路(30、40)；
发电机(60)，由上述多个液压电机(32、42)驱动。
4.根据权利要求1所述的摆式波力发电装置的控制装置，其特征在于，
上述蓄压器(31、41)把液压回路的管路(30、40)内压力(P1、P2)加以蓄压并储存。
5.根据权利要求1所述的摆式波力发电装置的控制装置，其特征在于，
上述压力控制阀(33、43)包括：
第一端口(100)，与上述液压回路的多个管路(30、40)中的一个连接并且让液压(P1)(P2)输入进来；
缸(110)，让上述第一端口(100)的液压(P1)(P2)流入；
阻尼器(111)，内设于上述缸(110)并且凭借第一端口(100)的液压(P1)(P2)而升降；
第三弹性件(113)，凭借上述阻尼器(111)接受第一端口(100)的液压(P1)(P2)而被压缩；
腔室(120)，凭借上述阻尼器(111)让内设的阀芯(122)进行升降动作而使得内部的阀压力(P3)增减；
第一、第二弹性件(121、123)，各自安装在上述阀芯(122)的上、下端并且根据阀芯(122)的移动而压缩或拉伸；
第二端口(130)，让液压回路的液压(P1)(P2)流入上述腔室(120)内部；
第三端口(140)，把上述腔室(120)内部的阀压力(P3)排放到外部；
第四端口(150)，根据上述阀芯(122)的升降动作而连通第二端口(130)或第三端口(140)，把阀压力(P3)以控制信号(34)(44)传输给多个液压电机(32、42)中的一个。
6.根据权利要求5所述的摆式波力发电装置的控制装置，其特征在于，
上述压力控制阀(33、43)把凭借经由上述第一端口(100)或第二端口(130)的液压(P1)(P2)而增减的腔室(120)内阀压力(P3)通过第四端口(150)以控制信号传输给液压电机(32、42)中的一个伺服器(35)(45)，
当上述阀压力(P3)增加时让挤压容积减少地传输控制信号，当上述阀压力(P3)减少时则让挤压容积增加地传输控制信号。
7.根据权利要求6所述的摆式波力发电装置的控制装置，其特征在于，
上述液压电机(32、42)的挤压容积增加时表示下列情形，亦即，波力能量增加而使得管路(30)(40)压力上升，阻尼器(120)与阀芯(122)凭借上述第一端口的液压(P1)(P2)而上升，阀压力(P3)则增加。
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