JP2004100518A

JP2004100518A - 振り子式波力発電装置

Info

Publication number: JP2004100518A
Application number: JP2002261648A
Authority: JP
Inventors: Yoshiro Kondo; 近藤　俶郎; Senji Osanai; 長内　戰治
Original assignee: Enganken System Kenkyusho Kk; NORTH JAPAN PORT CONSULTANTS C; NORTH JAPAN PORT CONSULTANTS CO Ltd
Current assignee: Enganken System Kenkyusho Kk; NORTH JAPAN PORT CONSULTANTS C; NORTH JAPAN PORT CONSULTANTS CO Ltd
Priority date: 2002-09-06
Filing date: 2002-09-06
Publication date: 2004-04-02

Abstract

【課題】間欠的な波力を平均化して利用することにより発電効率を高めることができると共に、従来技術の防波堤型の波力発電装置と比較して施工費用を節減することができる。また、風車を併設することにより自然エネルギーである風力と波力を併用して発電できる。
【解決手段】海底Ｂに形成した基礎マウンド１上に複数枚の隔壁３を周方向に離間して立設し、後方に閉塞壁となる基体４を立設することにより前方を開放口２Ａとする複数の水室２、２、・・・が周方向に画成してある。各水室２に揺動可能に軸支する振り子板１１は隔壁３上に設置した揺動型ベーンポンプ等の油圧ポンプ１３に連結して支持してある。基体４の機械室４Ｃに設置した油圧モータ１４を油圧ポンプ１３からの作動油により回転させて発電機１６を駆動する。
【選択図】　図３

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、波力により発電する波力発電装置に関し、殊に波力を求心方向に作用させることにより高い発電効率が得られる振り子式波力発電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
無尽蔵な自然エネルギーを有効に利用することができることや、環境汚染にも無縁なことから、波力を利用して発電する波力発電装置が研究されている。波力発電装置には種々の発電方式があるが、波力によって振り子板を揺動させ、この揺動を回転力に変換して発電機を駆動する振り子式波力発電方式が発電効率が高いことから注目されている。例えば、特開昭５６−１２４６８０号公報には防波施設に付設し、エネルギー吸収効率を大にして低コストのエネルギーを得ることができる波力エネルギー吸収装置が開示されており、また特許第２９０８７１８号公報には消波構造体に付設することにより設備費等のコストダウンが図れる振り子式波浪発電装置が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の振り子式波力発電装置は波を導入して振り子板を作動させるための複数の水室を形成するケーソンを防波堤のように横一列に列設した構成からなっており、一方向からのみ波力を受けるために防波堤と同様の強度性が必要で設置費が嵩むという問題がある。そこで、防波堤や護岸施設と一体化して設置することも考えられるが、設置目的が異なることから法律上の問題があるとされている。
【０００４】
本発明は従来技術の未解決の問題点に鑑み本発明者等が鋭意研究した結果なされたもので、間欠的な波力を平均化して利用することにより発電効率を高めることができると共に、従来技術の防波堤型のものと比較して設置費用を節減することができる振り子式波力発電装置、及び風車を併設することにより自然エネルギーである風力を波力と併用して発電に利用することができるようにした振り子式波力発電装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために構成した本発明の手段は、海底に形成した基礎マウンド上に複数枚の隔壁を周方向に離間して立設し、後方に閉塞壁を立設することにより前方を開放口とする複数の水室を周方向に画成し、前記隔壁を介して該各水室内に振り子板を揺動可能に配置し、駆動機構を介して該振り子板の揺動運動により発電機を駆動するようにしたものからなる。
【０００６】
そして、前記駆動機構は、前記振り子板の揺動運動により作動する油圧ポンプと、該油圧ポンプの吐出油により駆動され、前記発電機を回転駆動する油圧モータとから構成するとよい。
【０００７】
また、前記複数の水室を形成する各閉塞壁は筒状の基体により一体に形成し、該基体の天面部上に前記発電機を駆動する風車を設置する構成にするとよい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳述する。図１乃至図５は第１の実施の形態を示す。図において、１は鉄筋コンクリートにより略円盤状に成形した基礎マウンドで、該基礎マウンド１は海岸Ａの近傍の海底Ｂを掘削して下部側を埋設することにより、台風等の荒天時の波力に対する強度性を持たせてある。
【０００９】
２、２、・・・は前記基礎マウンド１上に周方向に離間して画成した複数の水室を示す。該各水室２は鉄筋コンクリート製の平板からなる８枚の隔壁３、３、・・・を基礎マウンド１上に周方向に離間して立設し、基礎マウンド１の略中央に各水室２の閉塞壁となる基体４を一体に立設することにより、前方が開放口３Ａとなった扇形に形成してある。
【００１０】
ここで、基体４は円筒状の胴部４Ａと、該胴部４Ａの上端を閉塞する天面部４Ｂを鉄筋コンクリートにより成形したもので、内部は機械室４Ｃとしてあり（図３参照）、天面部４Ｂには機械室４Ｃに出入りするための密閉型出入り用ハッチ４Ｄが設けてある。
【００１１】
そして、該各水室２は基礎マウンド１、各隔壁３及び基体４を鉄筋コンクリートで一体に成形することにより、波力に対して高い強度性を持たせてある。
【００１２】
１１、１１、・・・は各水室２の開放口２Ａ近傍に位置して配置され、波力を受承する受圧板としての振り子板を示す。該各振り子板１１は軽量で強度性のある材料、例えば繊維強化プラスチック等により、開放口２Ａより縦横の寸法を若干短く設定して成形した縦長の板本体１１Ａと、該板本体１１Ａの上端に横向きに設けた揺動軸１１Ｂとから構成してある。
【００１３】
１２は前記各振り子板１１の揺動運動を伝達して後述する発電機１６を駆動するための駆動機構を示す。１３、１３、・・は駆動機構１２を構成し、振り子板１１の揺動運動を駆動力にして作動油を吐出する４基の油圧ポンプで、該油圧ポンプ１３には例えば第２５７３９０５号特許に係る揺動型ベーンポンプ等を用いることができる。該各油圧ポンプ１３は１枚ずつ隔てた４枚の隔壁３の上面３Ａに搭載してあり、隔壁３を介して隣接する水室２、２に位置する振り子板１１、１１の各揺動軸１１Ｂは油圧ポンプ１３の駆動軸に連結してある。そして、一対の振り子板１１、１１の各々が矢示イ、ロ方向に揺動することにより揺動軸１１Ｂを介して油圧ポンプ１３が駆動され、作動油を吐出するものである。
【００１４】
次に、１４は基体４の機械室４Ｃに設置した油圧モータを示す。該油圧モータ１４は吐出管部と戻り管部を一組とする配管１５、１５、・・を介して各油圧ポンプ１３と接続しており、凪のように波力が全く作用しない場合を除いて、油圧モータ１４にはいずれかの油圧ポンプ１３から作動油が常時供給されることにより運転するようになっている。
【００１５】
１６は油圧ポンプ１３、油圧モータ１４からなる駆動機構１２を介して振り子板１１により駆動される発電機で、該発電機１６は油圧モータ１４と同様に機械室４Ｃに設置され、回転軸が油圧モータ１４の出力軸と連結されている。
【００１６】
更に、２１は基体４の天面部４Ｂ上に搭載した発電用風車で、該発電用風車２１は天面部４Ｂに固設した下部塔体２２Ａに対して上部塔体２２Ｂを横方向に回動可能に構成することにより、後述する翼２４を風に対面できるようにした中空の鉄塔２２と、該鉄塔２２の上部塔体２２Ｂに回転可能に設けた翼支持軸２３と、該翼支持軸２３に設けた４枚の翼２４、２４、・・と、鉄塔２２内に配置され、翼支持軸２３と発電機１６の回転軸を連結する図示しない連動軸とから構成してある。
【００１７】
本実施の形態に係る振り子式波力発電装置は上述の構成からなるもので、次にその作用について説明する。本実施の形態において、水室２内の入射波が閉塞壁である基体４に当たって反射波となり、これが後続の入射波と重なって生じる定常波における水平方向成分である水平振動流、即ち水平波力により振り子板１１を揺動させ、この揺動運動を回転運動に変換して最終的に発電機を駆動することにより発電する方法は従来の振り子式波力発電装置と基本的に異なるところはない。
【００１８】
しかし、本実施の形態における振り子式波力発電装置においては、８区分の水室２、２、・・・を３６０度方向の円環状に配設し、該各水室２に振り子板１１を設置する構成にしたことにより、波力は以下のように作用する。図４（イ）はポンプ軸に作用するモーメントの分布を示す。同図（ロ）はモーメントの位相差を示し、破線より内側が０度地点より遅れて出現している。これら各分布図から明らかなように、環状に列設した水室２、２、・・・の外周から求心方向に波力が掛る、即ち波力が３６０度の方向から一点に集中するように求心方向に働くことにより、平均的に波力を利用することができることから効率の良い発電をすることができる。また、外周側でエネルギーが位相差をもって吸収されることから全体として取得されるエネルギーが平滑化されるので、効率の良い発電をすることができる。
【００１９】
図５は発電装置の波力に対する安定性を従来技術と比較したもので、図（イ）は本実施の形態に作用する波力を示し、水平波力は外周から中心に向かって働くことにより、水平波力が打消し合うので安定性に優れていることを示している。図（ロ）は前方と上方が開放したケーソン５１内に振り子板５２を軸支した構造の従来技術に係る振り子式波力発電装置の概略で、図（ハ）に示すように、水平波力の打消しがないため、同時に揚圧力が働くことから安定性に劣っていることが理解される。
【００２０】
また、本実施の形態によれば、波力は３６０度の方向から作用して水平波力が打消し合うので、防波堤型の波力発電装置に要求される程の強度性は必要ないから設置費を節減することができる。
【００２１】
図６は本発明の第２の実施の形態を示し、振り子式波力発電装置と人工島を一体に構成したものである。なお、前述した第１の実施の形態の構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付して援用し、その説明を省略する。図において、３１は海岸Ａの近傍に位置して海底Ｂに埋め立てや埋設等の方法により設置した基礎マウンドで、基礎マウンド３１は少なくとも上部側の周囲３１Ａは鉄筋コンクリートにより成形し、内側は土砂の埋め立て地３１Ｂとする略円盤状に形成したものからなり、海岸Ａに対向する位置には切り欠き状に岸壁３１Ｃを形成することにより、船舶Ｃ、Ｃが停泊できる港３２を設けてある。
【００２２】
３３、３３、・・・は前記基礎マウンド３１上に円弧状に配設した多数の水室を示す。該各水室３３は基礎マウンド３１上に隔壁３４、３４、・・・を所定の間隔で周方向に配設し、後方に閉塞壁となる円形壁３５を一体に成形することにより前方が開放口３３Ａとなった略扇形に形成してある。そして、各水室３３には第１の実施の形態と同様に振り子板１１が配設してあり、１枚おきの隔壁３４上に一対の振り子板１１、１１が連結する駆動機構１２の揺動型の油圧ポンプ１３、１３、・・・が搭載してある。そして、該油圧ポンプ１３により駆動される複数の油圧モータ１４及び発電機１６は図示は省略してあるが基礎マウンド３１上の適宜の場所に設置してある。
【００２３】
３６は基礎マウンド３１に四方から寄せる波の波力を利用して発電した電気を利用すべく基礎マウンド３１に設置した工場或は遊園地等の施設である。
【００２４】
上述の構成からなる本実施の形態によれば、振り子式波力発電装置を人工島と一体に構成して波力による自家発電を可能にしたから、環境汚染のない人工島にすることができる。また、人工島は発電用の燃料が不要であるから稼働費は殆ど掛からないし、燃料補給の必要もないから設置場所の自由度がある。
【００２５】
【発明の効果】
本発明は以上詳述した如く構成したから、下記の諸効果を奏する。
（１）複数の水室を環状に配設することにより、波力を外周から求心方向に作用させて平均的に波力を利用するようにしたから、効率の良い発電をすることができる。
（２）装置全体には外周から求心方向に水平波力が作用することにより、装置全体に働く波力が打消し合うから、発電装置の安定性に優れているし、設置費も従来技術と比較して節減することができる。
（３）波力発電の課題となっている設置コストを大幅に削減できるので、防波堤と併設しなくても設置可能である。
（４）放射状に配設する複数枚の隔壁の中心に基体を設け、該基体上に発電機を駆動する発電用風車を設置することにより、波力と風力を併用した効率のよい発電施設とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１乃至図５は本発明の第１の実施の形態に係り、図１は振り子式波力発電装置の正面図である。
【図２】振り子式波力発電装置の平面図である。
【図３】図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ矢示方向断面図である。
【図４】振り子式波力発電装置における圧力分布を示し、（イ）はポンプ軸に作用するモーメントの分布図、（ロ）はポンプ軸に作用するモーメントの位相差を示す分布図である。
【図５】発電装置の波力に対する安定性を従来技術と比較して示し、（イ）は本実施の形態の発電装置に作用する波力分布図、（ロ）従来技術に係る振り子式発電装置の概略構成図、（ハ）従来技術の発電装置に作用する波力分布図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係り、振り子式波力発電装置を人工島として一体に構成した概念図である。
【符号の説明】
１、３１　　基礎マウンド
２、３３　　水室
３、３４　　隔壁
４　　　　　基体（閉塞壁）
１１　　　　振り子板
１２　　　　駆動機構
１３　　　　油圧ポンプ
１４　　　　油圧モータ
１６　　　　発電機
２１　　　　発電用風車
３５　　　　円形壁（閉塞壁）

Claims

海底に形成した基礎マウンド上に複数枚の隔壁を周方向に離間して立設し、後方に閉塞壁を立設することにより前方を開放口とする複数の水室を周方向に画成し、前記隔壁を介して該各水室内に振り子板を揺動可能に配置し、駆動機構を介して該振り子板の揺動運動により発電機を駆動するように構成してなる振り子式波力発電装置。
前記駆動機構は、前記振り子板の揺動運動により作動する油圧ポンプと、該油圧ポンプの吐出油により駆動され、前記発電機を回転駆動する油圧モータとから構成してあることを特徴とする請求項１記載の振り子式波力発電装置。
前記複数の水室を形成する各閉塞壁は筒状の基体により一体に形成し、該基体の天面部上に前記発電機を駆動する風車を設置したことを特徴とする請求項１記載の振り子式波力発電装置。