JP2000130310A

JP2000130310A - 波力発電装置

Info

Publication number: JP2000130310A
Application number: JP10238074A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Watabe; 清渡部
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-08-18
Filing date: 1998-08-25
Publication date: 2000-05-12

Abstract

(57)【要約】【課題】大量の圧縮空気を安価な設備で貯蔵できる波
力発電装置を提供する。【解決手段】海または湖に配置され波力により圧縮空
気を生成する圧縮空気生成手段１を設ける。地盤２内の
空洞３に配置され膨らみ状態で空洞３の内壁面で内圧が
支持される圧縮空気貯蔵用の袋体４を設ける。袋体４内
の圧縮空気により駆動されて発電する発電手段６を設け
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、波力エキルギを
空気エネルギに変換，蓄積して発電する波力発電装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、波力発電装置として、波力エネル
ギを空気エネルギに変換するものが提案されている。す
なわち、波力で圧縮空気を生成し、貯蔵した圧縮空気で
タービン発電機を駆動するものである。圧縮空気は、水
中や海岸等に設置された金属製やコンクリート製の空気
タンク内に貯蔵する。これによれば、湯あるいは氷とい
った熱エネルギに変換するものに比べて、大量に、しか
も比較的安価に貯蔵することができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
空気タンクでは、波力で得られる大量のエネルギを空気
圧として貯蔵するのに十分な容量のものとするには、製
作が困難で、コスト高になる。前記空気タンクとして、
地盤に掘削した空洞を利用すれば、その空気圧の支持が
容易となるが、地盤の穴などから空気が漏れないように
内壁面をコンクリート等で固めたものとすると、やは
り、そのコンクリート打設によりコストが高くなる。ま
た、従来の波力発電装置は、波力で圧縮空気を生成する
手段においても、その効率の面で満足できないものであ
った。

【０００４】この発明の目的は、大量の圧縮空気を安価
な設備で貯蔵できる波力発電装置およびその圧縮空気貯
蔵装置を提供することである。この発明の他の目的は、
波力で圧縮空気を効率良く生成できる波力発電装置を提
供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明の波力発電装置
は、海または湖に配置され波力により圧縮空気を生成す
る圧縮空気生成手段と、地盤内の空洞に配置され膨らみ
状態で前記空洞の内壁面で内圧が支持される圧縮空気貯
蔵用の袋体と、前記圧縮空気生成手段から前記袋体に連
結した空気経路と、前記袋体内の圧縮空気により駆動さ
れて発電する発電手段とを備えたものである。前記袋体
は、弾性を有するものであっても、弾性を有しない材質
のものであっても良い。前記空洞は、新たに掘削したも
のに限らず、廃坑等の既設の空洞を利用しても良く、ま
た自然に形成された洞窟等の空洞であっても良い。この
構成によると、圧縮空気生成手段で生成された圧縮空気
は、地盤の空洞内の袋体に貯蔵され、この袋体から取り
出される圧縮空気により、発電手段で発電される。袋体
は、地盤の空洞に納められているため、内圧が地盤で支
持され、空気圧が高くても安全に封入することができ
る。袋体を用いるため、地盤に穴が開いていても漏れる
ことなく圧縮空気を封入できる。そのため、空洞の内面
をコンクリート等で固める場合に比べて、簡単に空気漏
れを防止でき、安価な圧縮空気貯蔵手段となる。

【０００６】前記圧縮空気生成手段は、底部が水底に沈
められた基台と、この基台に設置された多数の個別圧縮
空気生成機構とを備え、この個別圧縮空気生成機構は、
波の影響を殆ど受けずに水位に応じて昇降するアーム支
持体と、水面に浮かべられる浮きを先端に有し前記アー
ム支持体に上下揺動自在に取付けられた揺動アームと、
この揺動アームにピストンロッドが連結された空気圧生
成用の上下一対のシリンダとを備えたものであっても良
い。この構成の場合、浮きが波で上下することにより、
揺動アームが上下揺動して上下のシリンダが駆動され、
圧縮空気が生成される。このとき、浮きの浮上り動作で
上下一方のシリンダにより圧縮空気の生成が行われ、浮
きの沈み込み動作で他方のシリンダにより圧縮空気の生
成が行われる。そのため、浮きの浮上りおよび沈み込み
の両動作が圧縮空気の生成に利用され、圧縮空気を効率
良く生成することができる。また、前記揺動アームは、
水位に応じて昇降するアーム支持体に設置されているた
め、潮の満ち引き等で水位に変化があっても、浮きの設
けられた揺動アームの支点を、水位に対して一定の高さ
に保持でき、水位変化にかかわらず、波力による圧縮空
気の生成が行える。前記基台は、廃船を用いても良い。
すなわち、座礁船や、不要になった船体を水底に沈めて
前記基台に用いる。現在、全国各地に廃船が多数有り、
解体には費用がかかるため、その処理に困っており、こ
のような廃船を波力発電のための圧縮空気生成手段の基
台として有効利用することにより、コスト低減と共に、
廃船の解体処理に伴う環境の悪化が防止される。

【０００７】この発明の圧縮空気貯蔵装置は、地盤の空
洞に圧縮空気貯蔵用の袋体を設けたものである。この袋
体は、膨らみ状態で前記空洞の内壁面で内圧が支持され
るものとする。袋体には適宜のバルブを設け、あるいは
接続する。

【０００８】

【発明の実施の形態】この発明の一実施形態を図１〜図
３と共に説明する。この波力発電装置は、圧縮空気生成
手段１と、地盤２内の空洞３に配置された袋体４で構成
される圧縮空気貯蔵装置３０と、空気経路５と、発電手
段６とを備える。圧縮空気生成手段１は、海または湖に
配置され波力により圧縮空気を生成するものである。

【０００９】空洞３は、この例では、海岸線に沿った山
または丘状の地盤内で、水面よりも高い位置に掘削した
トンネル状のものとしたが、平地や水底に掘削した空洞
であっても良い。また、空洞３の形状は、トンネル状の
ものに限らず、ドーム状のものであっても、多数分岐さ
れたトンネル状のものであっても、また多数の竪穴であ
っても、これらドーム状の空洞部分やトンネル状の空洞
部分が組み合わされたものであっても良い。さらに、竪
穴状空洞部分とドーム状空洞部分等とが組み合わされた
構成のものであっても良い。空気経路５は、地盤２に掘
削した横穴７に挿通したパイプからなる。このパイプに
は、金属製のものを用いても、フレシキブルなものを用
いても良い。

【００１０】袋体４は、空洞３の内壁面で内圧が支持さ
れる大きさ，形状のものである。袋体４の材質は、弾性
を有するものであっても、有しないものであっても良
く、ゴム、合成樹脂、気密処理を施した布等で形成され
る。袋体４は、図示の例では一つとしたが、同じ空洞３
内に複数個配置しても良い。また、袋体４は、内部が複
数の空気室に分割されたものであっても良い。袋体４
は、膨らみ状態で空洞３の形状に沿うものが好ましく、
空洞３が複数の空洞部分に分割されている場合、あるい
は独立した複数の空洞３を用いる場合、それらの空洞部
分あるいは各空洞３に応じた個々の袋体４を、適宜の空
気経路で互いに連通させたものとすることが好ましい。
袋体４は空洞３の内壁面との間の隙間ｄには、水、その
他の熱媒体や緩衝材となる液体または流動体を封入して
も良く、これにより袋体４の空洞内壁面との接触による
傷の発生が防止できる。

【００１１】発電手段６はタービン発電機等からなる。
袋体４から発電手段６への圧縮空気の供給は、地盤に掘
削した横穴等の穴、またはこの横穴に挿通したパイプ等
を介して行われる。発電手段６は、袋体４からの同じ空
気排出経路（例えば、地盤２に掘削したトンネル状の
穴）に複数段に設け、上流側に設置されたタービン発電
機等の発電手段６の排気を、順次、下流側の発電手段６
の駆動に用いても良い。この場合に、上段の発電手段６
で発電した電力を用いて排気を昇圧し、その昇圧された
圧縮空気で下流側の発電手段６の駆動のを行うようにし
ても良い。

【００１２】圧縮空気生成手段１は、水底２０に沈めら
れた基台１０と、この基台１０に設置された多数の個別
圧縮空気生成機構１１（図２，図３）と、これら個別圧
縮空気生成機構１１の生成圧縮空気を集める収集室１２
とを備え、収集室１２で前記空気経路５に接続される。
収集室１２の圧縮空気は、昇圧装置（図示せず）でさら
に昇圧させて空気経路５に送り出すようにしても良い。
基台１０には、例えば廃船が用いられる。

【００１３】個別圧縮空気生成機構１１は、アーム支持
体２２に支点１４回りに上下揺動自在に設置した揺動ア
ーム１３の先端に、水面Ｌに浮かべられる浮き１５を設
け、揺動アーム１３の他端をシリンダ対１６のピストン
ロッド１７に連結したものである。複数配列される個別
圧縮空気生成機構１１は、揺動アーム１３の長いものと
短いものとを混在させることが好ましく、この例では、
揺動アーム１３の長いものと短いものとを交互に配置し
てある。シリンダ対１６は、各々圧縮空気を生成する上
下一対のシリンダ１８，１９からなり、これらシリンダ
１８，１９のピストンロッドは、上記１本のピストンロ
ッド１７で兼用されている。上下のシリンダ１８，１９
は、互いに向きが上下逆向きであり、いずれもアーム支
持体２２に設置されている。上側のシリンダ１８は、ピ
ストンロッド１７が上昇したときに、上側（ボトム側）
のシリンダ室で圧縮動作を行い、下側のシリンダ１９は
ピストンロッド１７が下降したときに、下側（ボトム
側）のシリンダ室で圧縮動作を行う。上下のシリンダ１
８，１９の圧縮空気の出口は、配管２１で前記収集室１
２に接続される。

【００１４】アーム支持体２２は、波の影響を殆ど受け
ずに水位に応じて昇降するものであり、浮体で構成され
ている。アーム支持体２２は、個々の個別圧縮空気生成
機構１１毎に設けても良く、複数の個別圧縮空気生成機
構１１で共通に使用されるものとしても良い。この浮体
からなるアーム支持体２２は、上下に延びるロッド等の
ガイド２３を介して、基台１０に昇降自在に設置されて
いる。アーム支持体２２が波の影響を受けないようにす
る手段は、基台１０が沈められた廃船等のように内部に
水室１０ａを有する場合は、その水室１０ａ内の水にア
ーム支持体２２を浮かべるようにしても良い。水室１０
ａは基台１０の外部に連通して水位が変化するものとす
る。また、アーム支持体２２の周辺に波防壁を設けて波
によるアーム支持体２２の上下動を抑制するようにして
も良く、あるいはアーム支持体２２の質量を浮き１５に
比べて十分に大きくすることにより、波によるアーム支
持体２２の上下動を抑制するようにしても良い。

【００１５】この構成の波力発電装置によると、水面Ｌ
に生じた波ａにより、圧縮空気生成手段１の各個別圧縮
空気生成機構１１で圧縮空気が生成され、収集室１２に
収集される。収集室１２に収集された圧縮空気（例えば
１０気圧）は、そのまま、あるいは昇圧装置でさらに昇
圧（例えば１００気圧程度に）させて空気経路５に送り
出され、空気経路５から空洞３内の袋体４に貯蔵され
る。この貯蔵された圧縮空気は、必要時に発電手段６に
取り出され、発電が行われる。個別圧縮空気生成機構１
１は、浮き１５が波ａで上下することにより、揺動アー
ム１３が上下揺動して上下のシリンダ１８，１９が駆動
され、圧縮空気を生成する。このとき、浮き１５の浮上
り動作で下方のシリンダ１９により圧縮空気の生成が行
われ、浮き１５の沈み込み動作で上方のシリンダ１８に
より圧縮空気の生成が行われる。そのため、浮き１５の
浮上りおよび沈み込みの両動作が圧縮空気の生成に利用
され、圧縮空気を効率良く生成することができる。水面
Ｌは、潮の満ち引き等で大きく変動するが、このような
水位変化は、アーム支持体２２の浮き沈みで吸収され
て、揺動アーム１３の支点高さは水位に対して一定の高
さに保持され、水位変化にかかわらず、波力による圧縮
空気の生成が行える。また、圧縮空気貯蔵装置３０は、
地盤２の空洞３内に袋体４を設けたものであるため、簡
単な構成で多量の圧縮空気を蓄積することができる。な
お、袋体４に貯蔵した空気は、発電に使用した後、また
は発電とは別に、他の用途、例えば海、河川，湖沼等の
水質浄化用のエアレーションなどのような環境改善用
途、あるいは風車に回転動力用など、多目的に使用する
こともできる。また、袋体４と空洞３の内壁面との間の
隙間ｄに水を封入した場合、前記の傷つき防止の効果の
他に、圧縮に伴って高温になって袋体４に送りこまれた
空気と前記封入水とが熱交換され、温水を得ることがで
きる。したがって温水を各種の用途に利用することもで
きる。

【００１６】図４〜図８は、各々圧縮空気貯蔵装置３０
の変形例を示す。図４の例は、一つの空洞３内に、複数
の袋体４を配置したものである。これら袋体４は、圧縮
空気の流入側および流出側の連通路３１，３２を介して
互いに連通させてあり、各連通路３１，３２は、逆止弁
３３，３４を介して前記空気経路５や圧縮空気取り出し
側の空気経路３５に接続されている。連通路３１，３２
は、各袋体４を、並列に接続するものであっても、直
列、または複数の袋体４を一組として直並列に接続する
ものであっても良い。この実施形態に限らず、袋体４を
複数設ける場合、個々の袋体４間の連通路３１，３２
は、電磁バルブ等のバルブを介在させ、各袋体４を個別
に使用状態と不使用状態とに切換可能としても良い。ま
たこのバルブは、空気圧の急激な変化に応答して閉動作
するものとしても良い。これにより、個々の袋体４が損
傷した場合にも残りの袋体４が使用でき、保守に便利で
ある。特に、前記バルブに空気圧の急激な変化に応答す
るものを用いた場合は、一部の袋体４に空気漏れが生じ
た場合に、空気漏れをその袋体４のみに止めて他の袋体
４を通常に使用することができる。袋体４内が複数の空
気室に分割されている場合は、前記の連通路３１，３２
やバルブは、袋体４の各空気室間に設けられる。なお、
図４の例では袋体４は、管状のものとしてある。図５に
示すように、共通の空洞３内に配置する個々の袋体４
を、空洞３に比べて十分に小さな容量のものとし、空洞
３内に多数配置しても良い。このように多数の袋体４に
分け、それらの連通路に前記の空気圧の急激な変化に応
答するバルブを設けることにより、袋体４の空気漏れに
対して安全性が向上する。

【００１７】また、図６に示すように、空洞３が分岐し
たものである場合、各分岐空洞部分３ａ内に袋体４を配
置しても良い。また、これらの袋体４を連通路３１，３
２で連通させても良い。この場合に、袋体４は管状のも
のとしても良い。この構成の場合、空洞３として、自然
に形成された空洞を利用し易く、また人工的に空洞３を
掘削する場合にも、地盤の状況に応じた空洞とできる。

【００１８】図７に示すように、圧縮空気貯蔵装置３０
は、地盤２に各々独立して形成された複数の空洞３に袋
体４を配置しても良い。これら袋体４は連通路３１，３
２で互いに連通させても良い。同図の例では各空洞３
は、トンネル状の横穴とし、袋体４は管状のものとして
いる。図８に示すように、圧縮空気貯蔵装置３０は、地
盤２に形成された竪穴からなる空洞３に袋体４を配置し
たものであっても良い。この竪穴とする空洞３は、水底
面に掘削されたものであっても良い。これらの場合に、
袋体４は管状のものとすることが好ましい。また、この
竪穴からなる空洞３に袋体４を配置する場合も、複数設
けた各空洞３の袋体４を連通路３１，３２で互いに連通
させても良い。なお、前記各実施形態等において、袋体
４を管状とする代わりに、単位袋体が一列または複数列
に連結されて全体として長く延びる袋体を用いても良
い。

【００１９】

【発明の効果】この発明の波力発電装置は、地盤の空洞
に納めた袋体を圧縮空気の貯蔵手段として用いるもので
あるため、大量の圧縮空気を安価な設備で貯蔵すること
ができる。この発明の請求項２記載の波力発電装置は、
上下一対のシリンダを、浮きの設けられた共通の揺動ア
ームに連結したものであるため、波力で圧縮空気を効率
良く生成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態にかかる波力発電装置の
断面図である。

【図２】その圧縮空気生成手段の平面図である。

【図３】同圧縮空気生成手段の部分拡大側面図である。

【図４】この発明の他の実施形態における圧縮空気貯蔵
装置の水平断面図である。

【図５】さらに他の実施形態における圧縮空気貯蔵装置
の水平断面図である。

【図６】さらに他の実施形態における圧縮空気貯蔵装置
の水平断面図である。

【図７】さらに他の実施形態における圧縮空気貯蔵装置
の水平断面図である。

【図８】さらに他の実施形態における圧縮空気貯蔵装置
の垂直断面図である。

【符号の説明】１…圧縮空気生成手段１３…揺動アーム２…地盤１５…浮き３…空洞１６…シリンダ対４…袋体１７…ピストンロッド５…空気経路１８，１９…シリンダ６…発電手段２２…アーム支持体１０…浮上本体３０…圧縮空気貯蔵装
置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】海または湖に配置され波力により圧縮空
気を生成する圧縮空気生成手段と、地盤内の空洞に配置
され膨らみ状態で前記空洞の内壁面で内圧が支持される
圧縮空気貯蔵用の袋体と、前記圧縮空気生成手段から前
記袋体に連結した空気経路と、前記袋体内から排出した
圧縮空気により駆動されて発電する発電手段とを備えた
波力発電装置。
【請求項２】前記圧縮空気生成手段は、底部が水底に
沈められた基台と、この基台に設置された多数の個別圧
縮空気生成機構とを備え、この個別圧縮空気生成機構
は、波の影響を殆ど受けずに水位に応じて昇降するアー
ム支持体と、水面に浮かべられる浮きを先端に有し前記
アーム支持体に上下揺動自在に取付けられた揺動アーム
と、この揺動アームにピストンロッドが連結された空気
圧生成用の上下一対のシリンダとを備えたものである請
求項１記載の波力発電装置。
【請求項３】前記基台は廃船である請求項２記載の波
力発電装置。
【請求項４】地盤の空洞に圧縮空気貯蔵用の袋体を設
け、この袋体は膨らみ状態で前記空洞の内壁面で内圧が
支持されるものとした圧縮空気貯蔵装置。