JP2007162669A

JP2007162669A - 波エネルギー変換装置

Info

Publication number: JP2007162669A
Application number: JP2005381008A
Authority: JP
Inventors: Shozo Nanba; 荘三難波; Kentaro Nanba; 賢太郎難波
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-12-14
Filing date: 2005-12-14
Publication date: 2007-06-28

Abstract

【課題】波浪のエネルギーを効率良く回転エネルギーに変換する装置を提供する。
【解決手段】変換すべき波エネルギーを受け止める浮動体は海面に設置し、回転変換機構は陸上に設置することを特徴とする波エネルギー変換装置に関するもので、海面上の浮動体と陸地側の釣合錘を釣合索等のエネルギー伝達手段で釣合を取り、波の振動に合わせて可動に連結するとともに、陸地側の釣合索を回転変換機構の揺動型ベーンポンプのアームに連結することにより、揺動型ベーンポンプの油圧出力である波エネルギーを一定方向への回転エネルギーに変換することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、複雑な動きの波浪エネルギーを波力発電装置等で利用するために、回転エネルギーに変換することを目的とする波エネルギー変換装置に関するものである。

従来、波エネルギーを発電装置等に利用するには、制御し易いエネルギーに変換の必要があり、これまで、数多くの変換方法の異なる波力発電装置が知られている（例えば、特許文献１及び特許文献２等参照）が、考案の本装置は変換効率、信頼性、耐久性及び発電コスト等について、前記各波力発電装置及び特許文献３（波エネルギー変換装置）等が抱える課題を改善した波エネルギー変換装置である。
実用新案登録公報第２５１０８７６号（波力発電装置）特開平９−２５０４４１号公報（波力発電装置）特願２００５−２６９９６号公報（波エネルギー変換装置）

従来から、波力発電装置の主な課題は、波浪エネルギーの高効率な変換技術や高信頼性、高耐久性の安価な海中構造物構築技術及び海中送電設備技術等とされているが、これまでのいずれの方式の波力発電装置も発電コストの部分等が未解決のため、一部の小型ブイ用の発電装置の他は実用に至っていないとされている。

特許文献１の波力発電装置は、海中に立設した櫓状の固定体の内側に上下方向に可動の移動体を備え、移動体の上下運動で発電機を一定方向に回転させて発電することを特徴としているが、次のような問題点があった。
（１）海中に櫓状等の発電装置構造物を立設して波エネルギーで発電する方法は、構造物の構築、維持管理が極めて困難であり、総合的に発電コストが高くなる。
（２）波浪の上下運動の位置エネルギーのみの利用でその発電効率は十分でない。
（３）高い信頼性、耐久性のある海中送電線等の設備が必要である。

特許文献２の波力発電装置は、波浪の位置エネルギーを空気エネルギーとして取り出し、圧力タンク、負圧タンク等によって波のエネルギーを集約、調整して電気エネルギーを得ることを特徴としているが、次のような問題点があった。
（１）海中に複数基の空気タンク等を設置、維持することは、櫓状等の固定体の立設よりも困難で、また、高い信頼性、耐久性のある海中送電線等の設備が必要である。
（２）波力による空気流での発電は、単位幅当りのエネルギー密度が小さいことから大容積の空気タンクが必要であり、船体型、固定型共に装置の大型化が必要になる。
（３）船体型、固定型共に台風等の異常海象に対応させる必要から、建造費用、設置費用、維持管理費用等が必要で発電コストが高くなる。

特許文献３の波エネルギー変換装置は、回転変換機構において歯車等を多用していた。これには、波浪の急激な反転時等に歯車等を破損する恐れ等の問題点があった。

本発明は前記各方式の発電装置が持つ「波エネルギーを捕らえ、変換する」部分の課題等を解決する目的で改善したもので、変換する波エネルギーを受け止める浮動体は海面に設置し、回転変換機構は陸上側に設置することで、複雑、かつ、反復する波エネルギーを一定方向への回転エネルギーに変換することを特徴とする波エネルギー変換装置に関するもので、第１発明の波エネルギー変換装置は、
海面上の浮動体と陸地側の釣合錘を釣合索等のエネルギー伝達手段で釣り合を取り、波の振動に合わせて可動に連結するとともに、浮動体は、通常予測される最大波高と同等の長さの係止索をもって十分な弛みをもたせて海底の基部等に係止し、さらに陸地側の釣合索等のエネルギー伝達手段を揺動型ベーンポンプ、油圧回路及び油圧モータ等で構成する回転変換機構に連接することを特徴とする。

第２発明の波エネルギー変換装置は、第１発明の波エネルギー変換装置であって、複数組の波エネルギー変換装置の各浮動体を、予測される波の進行方向、波長に合わせて同一線上にそれぞれ距離、位置を異にして設置するとともに、それぞれの回転変換機構の揺動型ベーンポンプの油圧出力を一組の同一の油圧回路、油圧モータに連結することを特徴とする。

上記第１発明によれば、浮動体と釣合錘とを海面と陸地に渡って釣合索等のエネルギー伝達手段で連結するとともに、陸地側で回転変換機構に連接したことにより、次の効果が得られる。
（１）波浪の往復の波エネルギーの位置エネルギーのみならず移動エネルギーをも高効率に回転エルネギーに変換することができる。
（２）海面に設置するのは耐久性の高い小型の浮動体のみであり、異常海象等への対策が比較的容易である。また、浮動体等装置の破損、流出等の危険を回避することが可能で、信頼性は著しく向上する。
（３）海中に櫓状等の構造物を立設又は大型浮体構造物を建造して発電装置を設置、運用する場合に比べ、極めて安全、安価にできる。
（４）陸地で回転エネルギーが得られ、発電施設を塩害等のない陸地に設置できる。このため、海中送電施設等が不要となる。
（５）装置全体の構造が簡単なため、また、既存の機器、技術を利用するために装置の製造が安価にでき、故障等がなく、安定運用が可能である。このため、最大の課題であった発電コストを逓減することができる。

上記第２発明によれば、複数組のエネルギー変換装置の浮動体を予測される波の進行方向、波長に合わせて同一線上にそれぞれ距離、位置を異にして設置するとともに、それぞれの回転変換機構の揺動型ベーンポンプの油圧出力を一組の同一の油圧回路及び油圧モータに集約して供給することにより、次の効果が得られる。
（１）波の周期の広い範囲にわたって高いエネルギー吸収率を得ることができ、より安定したエネルギー変換が可能である。
（２）エネルギー変換装置の組数の増加で、より強力、より安定した回転出力を得ることができ比較的狭い海面に複数組の浮動体の設置が可能で海面使用効率が向上する。

本発明の実施例を図面（図１〜図３）に基づいて説明する。

以下、第１発明の波エネルギー変換装置について説明する。
（１）海面上の浮動体１と陸地側の釣合錘２を海底に設けた複数個の基部３に取り付けたガイドローラ４を介し、釣合いを取って釣合索等のエネルギー伝達手段５で波浪の上下等の振動に合わせて可動に連結する。
（２）基部３は海底の所要の位置に建設またはコンクリート等で作成し設置する。
（３）浮動体１の四方周囲にも基部３を設置し、浮動体１を通常予測される最大波高と同等の長さの複数本の係止索６で基部３に十分な弛みをもたせて係止する。
（４）係止索６で係止することにより、通常の波では可動、台風等の異常海象時には通常の最大波高まで可動とし、それ以上の波では係止索６で係止して浮動体１を水没させ、流失等の危険を防止する。
（５）浮動体１を設置する各基部３のガイドローラ４の上方部に釣合索等のエネルギー伝達手段５の周囲をガイドローラ４等で囲った索ガイド７を取り付ける。
（６）陸地側の釣合索等のエネルギー伝達手段５と回転変換機構８の揺動型ベーンポンプ９のアーム１０とを可動に連接する。アーム１０の長さは通常予測される最大波高と同等の長さに対応可能な長さとする。
（７）回転変換機構８は揺動型ベーンポンプ９、油圧回路１１及び油圧モータ１２等から構成する。
（８）油圧回路１１はアキュムレータ１３、逆止弁１４、ソレノイドバルブ１５及びオリフィス１６等から構成する。
（９）回転変換機構８は反復する波エネルギーを一定方向の回転エネルギーに変換するとともに安定化を図る。
（１０）陸地側の釣合索等のエネルギー伝達手段５が経由するガイドローラ４と釣合錘２との間隔は、通常予測される最大波高と同等より若干長い長さとする。
このため、回転変換機構８は十分な高さの位置に設置する。
以上から構成される波エネルギー変換装置。

実施例１の波エネルギー変換装置であって、複数組の波エネルギー変換装置の各浮動体１を、予測される波の進行方向、波長に合わせて同一線上にそれぞれ距離、位置を異にして設置するとともに、それぞれの回転変換機構１１の揺動型ベーンポンプ８の油圧出力を一組の同一の油圧回路９、油圧モータ１０等に連結することを特徴とする。

例えば、１波長の距離の間に９０度づつ程度の位相差をもって複数組の浮動体１を設置する。つまり、海中のそれぞれの釣合索等のエネルギー伝達手段５の長さを、予測される波長の四分の一波長の長さづつの差をもって、少なくとも４組以上の波エネルギー変換装置の浮動体１を設置する。このことによって、波の往復運動の運動停止点でもいずれかの浮動体１が変化する波エネルギーを捕らえて回転変換機構１１に伝えることができる。波エネルギー変換装置（浮動体１）の組数が多いほど波の周期の広い範囲にわたって波エネルギーを吸収することができる。

本、発明は以上のような構造であり、これを使用する場合は、本波エネルギー変換装置の変換出力である油圧モータに発電機等を連結し、発電機等を回転させて発電することができる。また、浮動体の数は、多いほど強力化、安定化に効果がある。

産業上の利用の可能性

本、波エネルギー変換装置は、海中構造物は安価な浮動体とコンクリート製等の基部のみとし、海中送電設備は不要とする等、これまでの課題を解決し、波エネルギーを安価に、効率的に回転エネルギーに変換する装置で、本装置を利用して発電機又は静電気発電用電極板駆動装置を回転駆動させて発電する場合、核燃料、石油等の化石燃料等を一切消費せず、また、有害物質物等を一切排出しない極めてクリーン、安全な自然エネルギー利用の発電が実現できる。
化石燃料等の資源のない我が国にあって、膨大な賦存量の波エネルギーを安定的に、かつ、効率的に回転エネルギーに変換することが可能な本装置は、産業上の利用の可能性は極めて高いものである。

本発明実施例１の波エネルギー変換装置の側面概略図である。本発明実施例２の波エネルギー変換装置の平面概略図である。本発明実施例２の油圧回路概略図である。

符号の説明

１浮動体２釣合錘３基部
４ガイドローラ５エネルギー伝達手段６係止索
７索ガイド８回転変換機構９揺動型ベーンポンプ
１０アーム１１油圧回路１２油圧モータ
１３アキュムレータ１４逆止弁１５ソレノイドバルブ
１６オリフィス

Claims

波エネルギーを一定方向への回転エネルギーに変換する波エネルギー変換装置であって、海面上の浮動体と陸地側の釣合錘を釣合索等のエネルギー伝達手段で釣り合を取り、波の振動に合わせて可動に連結するとともに、浮動体は、通常予測される最大波高と同等の長さの係止索をもって十分な弛みをもたせて海底の基部等に係止し、さらに陸地側の釣合索等のエネルギー伝達手段を揺動型ベーンポンプ、油圧回路及び油圧モータ等で構成する回転変換機構に連接することを特徴とする。
請求項１の波エネルギー変換装置であって、複数組の波エネルギー変換装置の各浮動体を、予測される波の進行方向、波長に合わせて同一線上にそれぞれ距離、位置を異にして設置するとともに、それぞれの回転変換機構の揺動型ベーンポンプの油圧出力を一組の同一の油圧回路、油圧モータに連結することを特徴とする。