JP2008095569A - Turbine for wave power generation - Google Patents

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    • Y02E10/30Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce manufacturing/installation costs by simplifying the structure of a turbine, and to improve maintainability, safety, and a turbine driving efficiency. <P>SOLUTION: This turbine 25 for wave power generation driving the generator of a wave power generation device moored on the sea has a turbine casing 35 arranged on the top of a cylindrical floating body and communicating an air chamber 18 formed on a vibratory water column in the floating body with outside air, a torus-like or piston-like nozzle 37 stored in the turbine casing 35 and made to serve as a stationary blade, and an impeller 50 rotatively driven by an airflow blown off from the nozzle 37 to a radial inward side, connected rotatively integrally with a turbine shaft 26 and made to serve as a moving blade. In this case, the air flow is set to be blown off from the nozzle 37 to the impeller 50 at a desired angle with respect to a radial inward in association with the rise and fall of the vibratory water column in the floating body. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は波力エネルギを利用して発電を行なう波力発電技術に係り、特に波浪(波力)エネルギ変換システムにより波力エネルギを電気エネルギとして取り出す波力発電用タービンに関する。   The present invention relates to wave power generation technology for generating power using wave energy, and more particularly to a wave power generation turbine that extracts wave energy as electric energy by a wave energy conversion system.

周辺を海に囲まれた海洋国である我国には、海に波力エネルギが豊かに存在するが、波力エネルギの活用には至っていない。波力エネルギは入手が簡単であるので、我国や海洋国において、波力エネルギを利用した様々な方式の波力発電の研究が行なわれている。実際、海上における波力発電の研究が行なわれているが、安全対策が大掛かりとなり、コストが高い、景観が損なわれる等の経済的な理由により、波力発電は普及の段階に至っておらず、実用化されていない。   In our country, which is a marine country surrounded by the sea, there is abundant wave energy in the sea, but it has not been utilized. Since wave energy is easy to obtain, research on various types of wave power generation using wave energy has been conducted in Japan and ocean countries. Actually, research on wave power generation at sea has been conducted, but for the economic reasons such as safety measures become large, the cost is high, and the landscape is damaged, wave power generation has not reached the stage of popularization, Not put into practical use.

海洋発電は、地球環境に優しいクリーンエネルギであり、地球温暖化防止に大きく寄与するものであるから、火力、水力、風力や原子力のような従来の発電方式の経済性に近いところまで、製造コストの低減が図れれば、将来の有望なエネルギ源であり、本格的な普及が図れるものであると思料する。   Since ocean power generation is clean energy friendly to the global environment and greatly contributes to the prevention of global warming, the production cost is close to the economics of conventional power generation methods such as thermal power, hydropower, wind power and nuclear power. If this can be reduced, it is a promising energy source in the future, and I think that it can be used in earnest.

波力(波浪)エネルギを電気エネルギとして取り出す公知の波浪エネルギ式変換システムは、
a)越波揚水方式(Tapered Channel System)
b)振動水柱方式(Оscillating Water Column System)
c)運動物体方式(Moving Body Type)
の3つに分類される。
A known wave energy type conversion system that takes out wave energy (wave) energy as electric energy is:
a) Overtopping pumping system (Tapered Channel System)
b) Oscillating Water Column System
c) Moving Body Type
It is classified into three.

これら3つの方式における現在の主流は、図1に簡略的に示すような振動水柱方式(以下、ОWCという。)である。この振動水柱方式の波力発電装置1では、海水(水中)に保留された筒型形状の浮体2上に空気タービン3にて駆動される発電機4が設置される。浮体2は、水中(海中)で図示しないバラスト(重錘)により鉛直方向に浮遊状態に保持され、浮体2の浮力と発電機4やバラストの重力との関係で、浮体2の頂部側に空気室5が形成される。この空気室5は浮体2内の水柱(振動水柱)の往復動により発生する水面の昇降により、空気室5の内部と外部との間で空気流が発生する。この空気流により空気タービン3が駆動される。   The current mainstream of these three methods is the oscillating water column method (hereinafter referred to as OWC) as schematically shown in FIG. In this oscillating water column type wave power generation device 1, a generator 4 driven by an air turbine 3 is installed on a cylindrical floating body 2 reserved in seawater (underwater). The floating body 2 is maintained in a floating state in the vertical direction by a ballast (weight) (not shown) in water (underwater), and air is placed on the top side of the floating body 2 due to the buoyancy of the floating body 2 and the gravity of the generator 4 and the ballast. A chamber 5 is formed. In the air chamber 5, an air flow is generated between the inside and the outside of the air chamber 5 by raising and lowering the water surface generated by the reciprocating motion of the water column (vibrating water column) in the floating body 2. The air turbine 3 is driven by this air flow.

空気タービン3の駆動により発電機4が回転駆動され、振動水柱6の昇降に伴なう波力エネルギは、発電機4から電気エネルギに変換されて外部に取り出される。   The generator 4 is rotationally driven by the driving of the air turbine 3, and wave energy accompanying the raising and lowering of the oscillating water column 6 is converted from the generator 4 into electric energy and taken out to the outside.

従来からОWC方式に用いられる空気タービン3には、特許文献1に記載の「波力発電用タービン」および特許文献2や特許文献3に記載の「波力発電装置」が存在する。   Conventionally, the air turbine 3 used in the OWC system includes a “wave power generation turbine” described in Patent Document 1 and a “wave power generation apparatus” described in Patent Document 2 and Patent Document 3.

特許文献1に記載された波力発電用タービンは、空気タービンの回転翼の角度および案内羽根の角度を空気の流れに応じて制御し、発電機の回転方向を常に一定としてタービン構造の簡素化と発電効率の向上を図るものである。   The turbine for wave power generation described in Patent Document 1 controls the angle of the rotor blades and the guide blades of the air turbine according to the flow of air, and simplifies the turbine structure by always keeping the rotation direction of the generator constant. And improve the power generation efficiency.

また、特許文献2に記載された波力発電装置は、波力発電用タービンとしてウェルズタービンを用いて発電機の回転方向を常に一定として構造の簡素化を図るものである。   Further, the wave power generation device described in Patent Document 2 uses a Wells turbine as a wave power generation turbine to simplify the structure by always keeping the rotation direction of the generator constant.

さらに、特許文献3に記載された波力発電装置は、空気タービンに回転方向一定の衝動型タービンを用いてタービン回転軸方向と一定距離移動可能なフローティングノズルを組み合わせて構造の簡素化と性能の向上を図るものである。
特開平9−287546号公報 特開平11−201014号公報 特開2006−97633号公報
Furthermore, the wave power generation device described in Patent Document 3 uses a impulse turbine having a constant rotation direction for an air turbine, and combines a floating nozzle that can move in the turbine rotation axis direction and a certain distance to simplify the structure and improve performance. It is intended to improve.
JP-A-9-287546 Japanese Patent Laid-Open No. 11-201014 JP 2006-97633 A

特許文献1に記載された波力発電用タービンは、タービン翼構造の特殊性から、回転翼の回動を制御する機構や制御が複雑で困難性を伴ない、建設やメンテナンスコストが嵩む等の問題があった。   The turbine for wave power generation described in Patent Document 1 is complicated and difficult to control the rotation of the rotating blades due to the special characteristics of the turbine blade structure, and the construction and maintenance costs increase. There was a problem.

また、特許文献2に記載の波力発電装置がウェルズタービンを採用しており、このウェルズタービンで低起動トルク特性や低効率特性を改善しようとすると、可変ピッチ案内羽根を取り付ける必要があり、取付構造が複雑となってコスト増を招く問題があった。   Further, the wave power generation device described in Patent Document 2 employs a Wells turbine, and if it is intended to improve the low starting torque characteristic and the low efficiency characteristic with this Wells turbine, it is necessary to attach variable pitch guide vanes. There is a problem that the structure is complicated and the cost is increased.

さらに、特許文献3に記載の波力発電装置は、高出力を得ようとすると、空気の圧縮性により未吸収エネルギが増大するために、高出力化に種々の制約を受ける一方、小型化によるコスト改善も阻害されるという不具合がある。   Furthermore, the wave power generation device described in Patent Document 3 is subject to various restrictions on high output because unabsorbed energy increases due to the compressibility of air when trying to obtain high output. There is a problem that cost improvement is also hindered.

本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、タービン構造を簡素化して製作・設置コストを低減させ、メンテナンス性、安全性に優れ、タービン駆動効率を向上させた波力発電用タービンを提供することを目的とする。   The present invention has been made in consideration of the above-described circumstances. The turbine for wave power generation, which has a simplified turbine structure, reduces manufacturing and installation costs, is excellent in maintainability and safety, and has improved turbine driving efficiency. The purpose is to provide.

本発明に係る波力発電用タービンは、上述した課題を解決するために、波力発電装置の発電機を駆動させる波力発電用タービンにおいて、筒状形状の浮体の頂部に設けられ、前記浮体内で振動水柱上に形成される空気室を外気と連通させるタービンケーシングと、このタービンケーシング内に格納され、静翼としてのトーラス状あるいはピストン状のノズルと、このノズルから吹き出される空気流により回転駆動され、タービン軸と回転一体に連結された動翼としての羽根車とを有し、前記浮体内の振動水柱の昇降に伴なって前記ノズルから羽根車に空気流が半径方向内方に対し所要の角度をなして吹き出されるように設定したことを特徴とするものである。   In order to solve the above-described problems, a wave power generation turbine according to the present invention is provided at the top of a cylindrical floating body in a wave power generation turbine that drives a generator of a wave power generation device, and A turbine casing for communicating an air chamber formed on a vibrating water column in the body with outside air, a torus-like or piston-like nozzle as a stationary blade stored in the turbine casing, and an air flow blown from the nozzle An impeller as a moving blade that is rotationally driven and is integrally connected to the turbine shaft, and the air flow from the nozzle to the impeller inward in the radial direction as the oscillating water column in the floating body moves up and down. It is characterized in that it is set to blow out at a required angle.

本発明に係る波力発電用タービンによれば、動翼としての羽根車を通過する空気流は半径方向内側に所定の角度をなして一方向に案内されるので、浮体の空気室から流出入する空気流の方向如何に関わらず、常に一定方向に回転する輻流型の羽根車となり、波力発電用タービンを効率よく能率的に回転駆動させることができ、タービン構造を簡素化することができるので、製作や設置コストを低減させ、メンテナンス性、安全性に優れた波力発電用タービンを提供することができる。   According to the turbine for wave power generation according to the present invention, the air flow passing through the impeller as a moving blade is guided in one direction at a predetermined angle radially inward, so that the air flows in and out from the air chamber of the floating body. Regardless of the direction of air flow, it becomes a radial type impeller that always rotates in a certain direction, and the wave power turbine can be efficiently and efficiently driven to rotate, and the turbine structure can be simplified. As a result, it is possible to reduce the production and installation costs, and to provide a wave power generation turbine excellent in maintainability and safety.

以下、本発明に係る波力発電用タービンの実施の形態について添付図面を参照して説明する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a wave power turbine according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

[波力発電の原理]
本発明に係る波力発電用タービンの実施形態を説明する前に、波力発電の原理を説明する。
[Principle of wave power generation]
Before describing the embodiment of the turbine for wave power generation according to the present invention, the principle of wave power generation will be described.

図2は本発明に係る波力発電用タービンを備えた波力発電装置10の発電原理を示す概略的な構成図を示す。   FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing the power generation principle of the wave power generation apparatus 10 including the wave power generation turbine according to the present invention.

波力発電装置10は海上(水上)に保留可能に設けられた浮体11とこの浮体11上に配設された発電手段としての発電機12とを有する。浮体11は例えば樹脂製で細長い円筒形状に構成され、海水中に配置される。浮体11の中程には浮力Fを得るための浮力調整室13が設けられ、浮体11の下端部は下方に開放されており、海水が自由に出入りできるようになっている。浮体11の最下部には浮体11の重力Gを調整する重錘としてのバラスト14が設けられ、このバラスト14により浮体11をほぼ鉛直状態に保持するようになっている。バラスト14は、浮体11の上下動(昇降)を効率よく抑制するため、円環状あるいは外周フランジ状に形成される一方、バラスト14の外周部からスリーブ状突起部15が垂設される。   The wave power generation device 10 includes a floating body 11 that can be held on the sea (water) and a generator 12 that is disposed on the floating body 11 as power generation means. The floating body 11 is made of, for example, resin and has a long and narrow cylindrical shape, and is disposed in seawater. A buoyancy adjusting chamber 13 for obtaining buoyancy F is provided in the middle of the floating body 11, and the lower end portion of the floating body 11 is opened downward so that seawater can freely enter and exit. A ballast 14 as a weight for adjusting the gravity G of the floating body 11 is provided at the lowermost part of the floating body 11, and the floating body 11 is held in a substantially vertical state by the ballast 14. The ballast 14 is formed in an annular shape or an outer peripheral flange shape in order to efficiently suppress the vertical movement (elevation) of the floating body 11, while a sleeve-like protrusion 15 is suspended from the outer peripheral portion of the ballast 14.

また、浮体11の浮力調整室13の上端部は中仕切板16により内部が仕切られ、仕切られた中仕切板16の上部は側面に複数の開口17が形成され、この開口17を通じて海水が出入りでき、振動水柱20を構成するようになっている。浮体11内で振動水柱20の水(海)面から上の部分は、空気室(エアチャンバ)18を構成している。空気室18を仕切る海面は、周囲の波の振幅により所要の位相差を持って昇降しており、浮体11内の振動水柱20を所定の周期で上下動しており、浮体11内の上部に振動水柱20が構成される。浮体11内の振動水柱20は所定の周期例えば7秒弱で上下動せしめられる。浮体11内の下部、すなわち、浮力調整室13の下方の水柱は上下動せず、固定水柱21を形成している。   The upper end of the buoyancy adjusting chamber 13 of the floating body 11 is partitioned by a partition plate 16, and a plurality of openings 17 are formed on the side of the upper portion of the partitioned partition plate 16, and seawater enters and exits through the openings 17. The vibration water column 20 is configured. A portion above the water (sea) surface of the vibrating water column 20 in the floating body 11 constitutes an air chamber (air chamber) 18. The sea surface that partitions the air chamber 18 moves up and down with a required phase difference due to the amplitude of the surrounding waves, and moves up and down the vibrating water column 20 in the floating body 11 at a predetermined cycle. A vibrating water column 20 is configured. The oscillating water column 20 in the floating body 11 is moved up and down in a predetermined cycle, for example, less than 7 seconds. The lower part of the floating body 11, that is, the water column below the buoyancy adjusting chamber 13 does not move up and down, and forms a fixed water column 21.

一方、浮体11の頂部には、波力発電用タービンを構成する空気タービン25が配設される。空気タービン25のタービン軸26は、発電機12の回転軸に直接あるいはカップリングを介して連結される。   On the other hand, an air turbine 25 constituting a wave power generation turbine is disposed on the top of the floating body 11. The turbine shaft 26 of the air turbine 25 is connected to the rotating shaft of the generator 12 directly or via a coupling.

この波力発電装置10において、浮体11は浮力Fと重力Gの釣合いにより、空気室18に所定の空間を残すように浮体11の頂部か海面から上方に突出するように、海中に設置される。また、波の上下動に伴なって水面が上下動する際にも、水中の深い部分では、図3に示すように、表面波の影響を受けずに水が殆ど静止している。水中の深い部分では、浮体11が浮力Fと重力Gとの差によって上下に動かされる水の抵抗が大きくなるように、円環状あるいは外周フランジ状バラスト15や外周スリーブ状突起15が設けられる。   In this wave power generation device 10, the floating body 11 is installed in the sea so as to protrude upward from the top of the floating body 11 or the sea surface so as to leave a predetermined space in the air chamber 18 by the balance between the buoyancy F and the gravity G. . Also, when the water surface moves up and down as the waves move up and down, the water is almost stationary without being affected by the surface waves in the deep part of the water, as shown in FIG. In the deep part of the water, an annular or outer peripheral flange-like ballast 15 and an outer peripheral sleeve-like protrusion 15 are provided so that the resistance of water that the floating body 11 is moved up and down by the difference between the buoyancy F and the gravity G increases.

反対に、海の表面付近では、上下動する波によって浮体11内に開口17を通して海水が出入りされる。このとき、浮体11の上部側では、海水の昇降に伴なう上下方向の力が最小となるように凹凸のない円筒形状に形成される。   On the contrary, in the vicinity of the surface of the sea, seawater enters and exits through the opening 17 into the floating body 11 by waves that move up and down. At this time, on the upper side of the floating body 11, it is formed in a cylindrical shape without unevenness so that the vertical force accompanying the elevation of seawater is minimized.

また、波長が水の深さに較べて小さい場合には、水面の各点は、図3に示すように、鉛直面内で波の振幅に等しい半径の円運動を行ない、水面下の水の各点も円運動を行なうが、その半径は水面から中に入るに従って急に小さくなり、半波長程度以上の深さでは、殆ど動かないことが知られている。   When the wavelength is smaller than the depth of water, each point on the water surface performs a circular motion with a radius equal to the amplitude of the wave in the vertical plane, as shown in FIG. Each point also performs a circular motion, but its radius suddenly decreases as it enters from the water surface, and it is known that it hardly moves at a depth of about half a wavelength or more.

この波力発電装置10においては、波の上下動に伴なって上下方向の力による浮体11の上下動はほぼ抑制され、浮体11は慣性により最初に設置した姿勢を維持しようとする。   In this wave power generation device 10, the vertical movement of the floating body 11 due to the force in the vertical direction is substantially suppressed along with the vertical movement of the wave, and the floating body 11 tries to maintain the initially installed posture due to inertia.

また、浮体11の上部空間(空気室)18に入り込む海水は、出入りの流体抵抗が無視できる程度に充分な開口面積を設けてある。そのために、空気室18の海面は、波の上下動に伴なって上下方向に変動し、その変動に伴なって浮体11に対して相対的に空気室18と外気との間で空気タービン25を介して空気のやりとりはある。   Further, the seawater entering the upper space (air chamber) 18 of the floating body 11 has a sufficient opening area so that the fluid resistance in and out can be ignored. Therefore, the sea surface of the air chamber 18 fluctuates in the vertical direction as the waves move up and down, and the air turbine 25 moves between the air chamber 18 and the outside air relative to the floating body 11 with the fluctuation. There is air exchange through.

すなわち、海水の流出入により浮体11内の水面、すなわち振動水柱20の水面が上下動し、空気室18の空気が空気タービン25を通して外部に出入りされる。   That is, the water surface in the floating body 11, that is, the water surface of the oscillating water column 20 moves up and down by the inflow and outflow of seawater, and the air in the air chamber 18 enters and exits through the air turbine 25.

浮体11の下端部は下方に開放されており、浮体11内に海水が自由に出入りできる。浮体11の最下部には浮体11の重力Gを調節するバラスト14が設けられ、このバラスト14により海中(水中)で浮体11を略鉛直状態に保持することができる。バラスト14は、浮体11の昇降(上下動)を抑制するために円環状あるいは外周フランジ状に構成され、必要に応じてスリーブ状突起15の助けを受ける。   The lower end of the floating body 11 is opened downward, and seawater can freely enter and exit the floating body 11. A ballast 14 for adjusting the gravity G of the floating body 11 is provided at the bottom of the floating body 11, and the ballast 14 can hold the floating body 11 in a substantially vertical state in the sea (underwater). The ballast 14 is formed in an annular shape or an outer peripheral flange shape in order to suppress the raising / lowering (up-and-down movement) of the floating body 11, and receives the assistance of the sleeve-like protrusion 15 as necessary.

他方、浮体11は頂部が海面から上方に突出しており、海面上に突出する浮体11の頂部には、波力発電用タービンを構成する空気タービン25およびこの空気タービン25により回転駆動される発電手段としての発電機12が設けられる。発電機12の発電作用により得られた電力は図示しない電力ケーブルを介して外部に取り出される。   On the other hand, the top of the floating body 11 projects upward from the sea surface, and the top of the floating body 11 that projects above the sea surface has an air turbine 25 that constitutes a wave power generation turbine and power generation means that is rotationally driven by the air turbine 25. A generator 12 is provided. The electric power obtained by the power generation action of the generator 12 is taken out through a power cable (not shown).

この波力発電装置10において、浮体11は浮力Fと重力Gとの釣合いにより、空気室(エアチャンバ)18に所定の空間を残すように海中に設置される。また、波の上下動に伴なって水面が上下動しても、浮体11は安定的に静止状態に保たれるように、浮体11の下端部にバラスト14が設けられる。このバラスト14は好ましくは円環状、外周フランジ状に構成される。   In this wave power generation device 10, the floating body 11 is installed in the sea so as to leave a predetermined space in the air chamber (air chamber) 18 by balancing the buoyancy F and the gravity G. Further, the ballast 14 is provided at the lower end of the floating body 11 so that the floating body 11 is stably kept stationary even when the water surface moves up and down with the vertical movement of the wave. The ballast 14 is preferably formed in an annular shape and an outer peripheral flange shape.

波の上昇に伴なって空気室18の海面が上昇すると、空気室18内空気は浮体11の上端開口部より外部へ流出する。また、波の下降に伴なって空気室18の海面が下降すると、浮体11の上端開口部より空気室18が負圧となって外気が流入する。空気室18への空気の流出入により空気タービン25が駆動され、発電機12が回転駆動して発電が行なわれる。発電機12の回転駆動により得られた電力はケーブルを介して外部に取り出されたり、図示しない電気分解装置に供給され、水素等の製造に供される。   When the sea level of the air chamber 18 rises as the waves rise, the air in the air chamber 18 flows out from the upper end opening of the floating body 11 to the outside. Further, when the sea level of the air chamber 18 descends as the waves descend, the air chamber 18 becomes negative pressure from the upper end opening of the floating body 11 and the outside air flows in. The air turbine 25 is driven by the inflow and outflow of air into the air chamber 18, and the generator 12 is rotationally driven to generate power. The electric power obtained by the rotational drive of the generator 12 is taken out via a cable or supplied to an electrolysis apparatus (not shown) to be used for producing hydrogen or the like.

一方、空気タービン25は、空気室18から空気が外気中に流出されるとき、また、空気室18に空気が流入するとき、回転翼である動翼27は、いずれの場合にも、同一方向に回転駆動される。空気タービン25は、波の上下動に伴ない、空気室18に流出入する空気流の流れにより、動翼27が同一方向に回転駆動される。   On the other hand, when the air flows out from the air chamber 18 into the outside air or when the air flows into the air chamber 18, the moving blade 27, which is a rotating blade, is in the same direction in any case. Is driven to rotate. In the air turbine 25, the moving blades 27 are rotationally driven in the same direction by the flow of air flowing into and out of the air chamber 18 as the waves move up and down.

空気タービン25の回転駆動力は、タービン軸26を介して発電機12に伝達され、この発電機12を回転駆動させる。発電機12の回転駆動により、発電が開始され、外部に必要な電力が取り出される。   The rotational driving force of the air turbine 25 is transmitted to the generator 12 via the turbine shaft 26 to drive the generator 12 to rotate. Power generation is started by the rotational drive of the generator 12, and necessary electric power is extracted outside.

この波力発電装置10は、波の上下動いずれの場合にも、波力発電用タービンを駆動させて発電作用を行なうことができ、波のエネルギを電気エネルギに効率よく能率的に変換することができる。   This wave power generation device 10 can drive a wave power generation turbine to perform power generation action in any case of wave up-and-down movement, and efficiently convert wave energy into electric energy efficiently. Can do.

[第1の実施形態]
本発明に係る波力発電用タービンの第1実施形態を図4ないし図7を参照して説明する。
[First Embodiment]
A first embodiment of a wave power turbine according to the present invention will be described with reference to FIGS.

図4は、本発明に係る波力発電用タービンの第1実施形態を簡略的に示す構成図である。この波力発電陽タービンは輻流型空気タービン25を構成する。この空気タービン25を備えた波力発電装置10は、プラスチック等の樹脂材料あるいはステンレス鋼等の鋼鉄材料で形成された細長い円筒形状の浮体11を有する。浮体11は海上(水上)に係留ケーブル、ワイヤあるいはリンク部材30により係留可能に設けられる。   FIG. 4 is a configuration diagram schematically showing the first embodiment of the turbine for wave power generation according to the present invention. This wave power generation positive turbine constitutes a radial air turbine 25. The wave power generation device 10 including the air turbine 25 includes an elongated cylindrical floating body 11 formed of a resin material such as plastic or a steel material such as stainless steel. The floating body 11 is provided on the sea (water) so that it can be moored by a mooring cable, a wire, or a link member 30.

浮体11は、筒状ブロック31を着脱自在に連結して組み立てることができ、所要数の筒状ブロック31を組み立てることにより、軸方向長さを調節することができる。浮体11は直径Dが数10cm〜数m、好ましくは1mφ程度に構成され、軸方向長さLが数10m、例えば20m程度に形成される。   The floating body 11 can be assembled by detachably connecting the cylindrical blocks 31, and the axial length can be adjusted by assembling a required number of the cylindrical blocks 31. The floating body 11 has a diameter D of several tens of centimeters to several meters, preferably about 1 mφ, and an axial length L of several tens of meters, for example, about 20 m.

浮体11の途中には、浮力Fを調節する浮力調整室13が設けられ、この浮力調整室13の上端部は有底筒状ブロックあるいは中仕切板16により仕切られる。仕切られた中仕切板16の上部に空気室18が形成される一方、複数の開口17が浮体11の側壁に周方向に形成され、開口17を通じて浮体11内に海水が出入りされ、浮体11内で水面が上下動する振動水柱20を構成している。   A buoyancy adjustment chamber 13 for adjusting the buoyancy F is provided in the middle of the floating body 11, and the upper end portion of the buoyancy adjustment chamber 13 is partitioned by a bottomed cylindrical block or a partition plate 16. An air chamber 18 is formed on the upper part of the partitioned partition plate 16, while a plurality of openings 17 are formed in the circumferential direction on the side wall of the floating body 11, and seawater enters and leaves the floating body 11 through the openings 17. Thus, a vibrating water column 20 whose water surface moves up and down is constituted.

また、浮体11の頂部に波力発電装置10が設置される。波力発電装置10は発電手段としての発電機12と波力発電用タービンを構成する輻流型空気タービン25とが設けられる。発電機4はサポート部材32により、空気タービン25の上方に安定的に保持される。   A wave power generator 10 is installed on the top of the floating body 11. The wave power generation device 10 is provided with a generator 12 as power generation means and a radial air turbine 25 constituting a turbine for wave power generation. The generator 4 is stably held above the air turbine 25 by the support member 32.

浮体11の頂部に据え付けられる空気タービン25は、図5ないし図7に示すように構成される。空気タービン25は、浮体11の頂部に据え付けられるタービンケーシング35を有する。タービンケーシング35は有底筒状の本体ケーシング35aとこの本体ケーシング35aの頂部開口を覆うケーシング(ケース)蓋35bとから構成される。   The air turbine 25 installed on the top of the floating body 11 is configured as shown in FIGS. The air turbine 25 has a turbine casing 35 installed on the top of the floating body 11. The turbine casing 35 includes a bottomed cylindrical main body casing 35a and a casing (case) lid 35b that covers the top opening of the main body casing 35a.

タービンケーシング35内に円筒状のケーシングチャンバ36が形成され、このケーシングチャンバ36に静翼を構成するノズル37がピストン状に昇降自在に収納される。このノズル37は、空気流の流出入に伴ない所要の昇降ストローク分上下動するフローティングノズルを構成している。フローティングノズル37は、中空の円筒ボックス形状、トーラス状あるいはピストン形状に構成され、内部にリング状あるいはワッシャ状の仕切板38が水平方向に設けられ、この仕切板38によりフローティングノズル37内を上部ノズル37aと下部ノズル37bに区画している。フローティングノズル37はタービンケーシング35内をスライドして昇降自在に設けられ、フローティングノズル37の昇降位置でOリング39aにより、また、下降位置でOリング39bにより気密に保持され、フローティングノズル37とタービンケーシング35との間に空気流の流入を防止している。Oリング39a,39bは例えば弾性ゴム製で気密手段を構成している。   A cylindrical casing chamber 36 is formed in the turbine casing 35, and a nozzle 37 constituting a stationary blade is accommodated in the casing chamber 36 so as to be movable up and down like a piston. The nozzle 37 constitutes a floating nozzle that moves up and down by the required up and down stroke accompanying the inflow and outflow of the air flow. The floating nozzle 37 is formed in a hollow cylindrical box shape, a torus shape, or a piston shape, and a ring-shaped or washer-shaped partition plate 38 is provided in the horizontal direction. It is divided into 37a and lower nozzle 37b. The floating nozzle 37 is slidably moved up and down in the turbine casing 35 and is airtightly held by the O-ring 39a at the raising / lowering position of the floating nozzle 37 and by the O-ring 39b at the lowered position. The air flow is prevented from flowing into the space 35. The O-rings 39a and 39b are made of, for example, elastic rubber and constitute an airtight means.

フローティングノズル37の上下部ノズル37a,37bには、図7に示すように、多数のノズルフィン39が周方向に沿って等ピッチに配設される。各ノズルフィン39は、図7に示すように、フィン先端側が放射方向(半径方向)に対し、所要の角度をなして反時計方向を向くように配設される。フローティングノズル37の頂部および底部には頂部開口40および底部開口41がそれぞれ形成される。フローティングノズル37の頂部開口40および底部開口41は周方向に沿って複数個形成され、これらの頂部開口40および底部開口41を通して空気流が主に流入され、出し入れされる。   In the upper and lower nozzles 37a and 37b of the floating nozzle 37, as shown in FIG. 7, a large number of nozzle fins 39 are arranged at equal pitches along the circumferential direction. As shown in FIG. 7, each nozzle fin 39 is disposed such that the tip end side of the fin is directed counterclockwise at a required angle with respect to the radial direction (radial direction). A top opening 40 and a bottom opening 41 are formed at the top and bottom of the floating nozzle 37, respectively. A plurality of top openings 40 and bottom openings 41 of the floating nozzle 37 are formed along the circumferential direction, and an air flow is mainly introduced and removed through these top openings 40 and bottom openings 41.

フローティングノズル37の頂部開口40の内周側に頂部流出口43が、また、底部開口41の内周側に底部流入口44が大きな開口面積を有してそれぞれ形成される。頂部流出口43および底部流入口44もフローティングノズル37の頂板45および底板46に複数個ずつ形成される。フローティングノズル37の頂部流出口43を通して空気室18内の空気流が主に流出し、底部流入口44を通して外気が空気室18に主に流入するようになっている。   A top outlet 43 is formed on the inner peripheral side of the top opening 40 of the floating nozzle 37, and a bottom inlet 44 is formed on the inner peripheral side of the bottom opening 41 with a large opening area. A plurality of top outlets 43 and bottom inlets 44 are also formed on the top plate 45 and bottom plate 46 of the floating nozzle 37. The air flow in the air chamber 18 mainly flows out through the top outlet 43 of the floating nozzle 37, and the outside air mainly flows into the air chamber 18 through the bottom inlet 44.

また、フローティングノズル37内に動翼を構成する輻流型羽根車50が回転自在に収納される。羽根車40は円盤状あるいはトーラス状に構成され、タービン軸26に回転一体に設けられ、空気の往復流の方向如何によらず、常に一定の方向に回転するようになっている。タービン軸26はタービンケーシング35の本体ケーシング35aに形成されたケーシングボス51と筒状スリーブ52とにより軸受53を介して回転自在に支持される。筒状スリーブ52は、ケーシング(ケース)蓋35bの中央部に装着され、羽根車50側に突出するガイドスリーブを構成している。   Further, a radial impeller 50 constituting a moving blade is accommodated in the floating nozzle 37 so as to be freely rotatable. The impeller 40 is configured in a disc shape or a torus shape, and is provided integrally with the turbine shaft 26 so as to rotate in a constant direction regardless of the direction of the reciprocating flow of air. The turbine shaft 26 is rotatably supported via a bearing 53 by a casing boss 51 and a cylindrical sleeve 52 formed in a main body casing 35 a of the turbine casing 35. The cylindrical sleeve 52 is attached to the center of the casing (case) lid 35b and constitutes a guide sleeve that protrudes toward the impeller 50 side.

この筒状スリーブ52に羽根車50のガイドスリーブ53が挿入され、羽根車50の回転が円滑かつスムーズに行なわれるようになっている。羽根車50は図5および図6に示すように、タービン軸26に回転一体に装着される。羽根車50のボス部55の外周側に中空部が形成され、この中空部の上下部に複数の流出口56,57がそれぞれ形成される。   The guide sleeve 53 of the impeller 50 is inserted into the cylindrical sleeve 52 so that the impeller 50 can be rotated smoothly and smoothly. As shown in FIGS. 5 and 6, the impeller 50 is rotatably attached to the turbine shaft 26. A hollow portion is formed on the outer peripheral side of the boss portion 55 of the impeller 50, and a plurality of outlets 56 and 57 are formed on the upper and lower portions of the hollow portion, respectively.

羽根車は50は全体的には円盤状あるいはトーラス状、ピストン状に形成され、静翼を構成するフローティングノズル37の各ノズルフィン39に対する外周部に翼形状のブレード60が周方向に配設される。ブレード60は、羽根車50の外周に沿って等ピッチに配設され、しかも、羽根車50の半径方向内方に対し、時計方向に所要の角度をなして配置される。   The impeller 50 is generally formed in a disk shape, a torus shape, or a piston shape, and a blade-shaped blade 60 is disposed in the circumferential direction on the outer peripheral portion of each floating nozzle 37 constituting the stationary blade with respect to each nozzle fin 39. The The blades 60 are arranged at an equal pitch along the outer periphery of the impeller 50, and are arranged at a required angle in the clockwise direction with respect to the radially inner side of the impeller 50.

静翼を構成するフローティングノズル37のノズルフィン39と動翼を構成する羽根車50のブレード60とは、共振現象が生じないように、枚数が適宜選択され、フローティングノズル37と羽根車50の固有振動数が選択される。一般的には、ノズルフィン39の枚数、例えば36枚がブレード60の例えば23枚より多くなるように設定される。フローティングノズル37や羽根車50の枚数が多過ぎると製造が困難になり、少な過ぎるとタービン性能が低下する。   The number of nozzle fins 39 of the floating nozzle 37 constituting the stationary blade and the blade 60 of the impeller 50 constituting the moving blade are appropriately selected so that a resonance phenomenon does not occur. The frequency is selected. Generally, the number of nozzle fins 39, for example, 36 is set to be larger than, for example, 23 of the blade 60. If the number of floating nozzles 37 and impellers 50 is too large, manufacturing becomes difficult, and if the number is too small, the turbine performance deteriorates.

次に、波力発電装置10に備えられる波力発電用タービンの作用を説明する。   Next, the operation of the wave power generation turbine provided in the wave power generation device 10 will be described.

波力発電装置10は、海の波の定常波腹部の上下運動に基づく波力(波浪)エネルギを電気エネルギに変換して取り出す波力発電に用いられ、波浪エネルギ変換システムとして機能する。波力発電装置10は浮体11の海上に浮上する部分に据え付けられる。   The wave power generation device 10 is used for wave power generation that converts wave energy (wave) energy based on the vertical motion of the steady wave abdominal part of sea waves into electric energy and extracts it, and functions as a wave energy conversion system. The wave power generation device 10 is installed on a portion of the floating body 11 that floats on the sea.

波力発電装置10には、浮体11の頂部に据え付けられる波力発電用タービンとしての空気タービン25を備える。この空気タービン25は浮体11の上部に形成される空気室18内の空気の出入りにより生じる空気流によって回転駆動され、タービン軸26を介して発電機12を駆動させ、発電に供するようになっている。   The wave power generation device 10 includes an air turbine 25 as a wave power generation turbine installed on the top of the floating body 11. The air turbine 25 is rotationally driven by an air flow generated by the entry and exit of air in an air chamber 18 formed in the upper part of the floating body 11, and the generator 12 is driven through the turbine shaft 26 to be used for power generation. Yes.

この空気タービン25は、波長によって生じる振動水柱20(図4参照)の上下動により、空気室18の内部と外部との間に発生する空気の往復流を利用し、この空気流により空気タービン25を回転駆動させるものである。すなわち、振動水柱20の上下動により発生する空気流を利用して空気タービン25を回転駆動させるものである。   The air turbine 25 uses the reciprocating flow of air generated between the inside and the outside of the air chamber 18 by the vertical movement of the oscillating water column 20 (see FIG. 4) caused by the wavelength. Is driven to rotate. That is, the air turbine 25 is rotationally driven using the air flow generated by the vertical movement of the oscillating water column 20.

図4において、海の波の上昇により、浮体11の空気室18に開口17を通して海水が流入すると、空気室18内の振動水柱20の海面(水面)が上昇する。この波動水柱20の海面の上昇により発生する空気流の作用により、静翼としてのフローティングノズル37は、上動し、図5に示すように上昇位置にセットされる。この上昇位置でフローティングノズル37の各ノズル口は動翼を構成する輻流型羽根車50の外周部に対向し、各ノズル口から放射方向内側に、具体的には半径方向に対し反時計方向に所要の角度をなして吹き出させ、この吹出しにより羽根車50は図7において矢印A方向(反時計方向)に回転せしめられる。   In FIG. 4, when seawater flows into the air chamber 18 of the floating body 11 through the opening 17 due to rising sea waves, the sea level (water surface) of the oscillating water column 20 in the air chamber 18 rises. The floating nozzle 37 as a stationary blade is moved up by the action of the air flow generated by the sea level rise of the waved water column 20, and is set at the raised position as shown in FIG. At this raised position, each nozzle port of the floating nozzle 37 faces the outer peripheral portion of the radial flow impeller 50 constituting the moving blade, and is radially inward from each nozzle port, specifically, counterclockwise with respect to the radial direction. And the impeller 50 is rotated in the direction of arrow A (counterclockwise) in FIG.

このとき、浮体11内に海水が流入し、振動水柱20の海面が上昇するので、空気室18内の空気は、静翼を構成するフローティングノズル37の底部開口41から下部ノズル37bを通って周方向から半径方向内方の動翼の羽根車50側に吹き出される。この吹出しにより、羽根車50は、図7において矢印Aで示すように反時計方向に回転駆動され、羽根車50の回転駆動によりタービン軸26を回転一体に駆動させる。   At this time, since seawater flows into the floating body 11 and the sea level of the oscillating water column 20 rises, the air in the air chamber 18 circulates from the bottom opening 41 of the floating nozzle 37 constituting the stationary blade through the lower nozzle 37b. From the direction to the impeller 50 side of the moving blade radially inward. By this blowing, the impeller 50 is rotationally driven in the counterclockwise direction as indicated by an arrow A in FIG. 7, and the turbine shaft 26 is driven to rotate integrally by the rotational drive of the impeller 50.

タービン軸26の回転駆動により、発電機12が駆動され、発電に供される。発電機12の発電により得られた電力は図示しないケーブルを介して外部に取り出されたり、図示しない電気分解装置に供給されて、電気分解作用を供される。電気分解装置は重量物であるので、例えば浮体の底部に設けられる。発生した水素は、図示しない水素タンクに回収される。   The generator 12 is driven by the rotational drive of the turbine shaft 26 and is used for power generation. The electric power obtained by the power generation of the generator 12 is taken out through a cable (not shown) or supplied to an electrolysis device (not shown) to be subjected to an electrolysis action. Since the electrolysis apparatus is heavy, it is provided, for example, at the bottom of the floating body. The generated hydrogen is collected in a hydrogen tank (not shown).

また、動翼としての羽根車50を回転駆動した空気流は、続いて図5に示すように羽根車50の頂部流入口56からタービンチャンバや上部ノズル37aを経て頂部流出口43や頂部開口40から外気中に放出される。空気流は、主に頂部流出口43から放出され、頂部開口40から放出される空気流は、図7に示すように、フローティングノズル37のノズルフィン39のフィン先端(ノズル口)側の傾きから少量である。   Further, the air flow that rotationally drives the impeller 50 as the moving blade is continuously passed from the top inlet 56 of the impeller 50 through the turbine chamber and the upper nozzle 37a as shown in FIG. 5 to the top outlet 43 and the top opening 40. Is released into the open air. The air flow is mainly emitted from the top outlet 43, and the air flow emitted from the top opening 40 is from the inclination of the fin tip (nozzle port) side of the nozzle fin 39 of the floating nozzle 37 as shown in FIG. A small amount.

浮体11内に形成される振動水柱20の上昇運動が停止すると、静翼を構成するフローティングノズル37は自重により下方に摺動する。この下降ストロークは、外気が空気タービン25を介して(負圧状態の)空気室18に流入する場合には、その空気流および負圧の作用により押下げ作用が助長され、図6に示すように、フローティングノズル37が下降位置にスムーズにセットされる。   When the rising motion of the oscillating water column 20 formed in the floating body 11 stops, the floating nozzle 37 constituting the stationary blade slides downward due to its own weight. When the outside air flows into the air chamber 18 (in a negative pressure state) via the air turbine 25, the downward stroke is promoted by the action of the air flow and the negative pressure, as shown in FIG. In addition, the floating nozzle 37 is smoothly set at the lowered position.

フローティングノズル37が下降位置にセットされた状態で、振動水柱20の海面がさらに下降すると、空気室18は負圧となって、外気は、タービンケーシング35の頂部開口からケーシングチャンバ36を経てフローティングノズル37の頂部開口40から上部ノズル37a内に入り、動翼を構成する羽根車50に吹き出される。   When the sea level of the oscillating water column 20 is further lowered in a state where the floating nozzle 37 is set at the lowered position, the air chamber 18 becomes negative pressure, and the outside air flows from the top opening of the turbine casing 35 through the casing chamber 36 to the floating nozzle. It enters into the upper nozzle 37a from the top opening 40 of 37, and it blows off to the impeller 50 which comprises a moving blade.

羽根車50に吹き出される外気(空気流)は、ノズルフィン39の吹出角度が図7に示すように半径方向内方に対し反時計方向を向くので、動翼の羽根車50は反時計方向に回動し、タービン軸26を介して発電機12を回転駆動させる。   The outside air (air flow) blown out to the impeller 50 is directed counterclockwise with respect to the radially inward direction as shown in FIG. To rotate the generator 12 through the turbine shaft 26.

すなわち、空気タービン25の動翼は、浮体11の空気室18から空気流が外気に流出する場合も、外気が空気タービン25を通して空気室18に流入する場合にも、羽根車50は同じ反時計方向に矢印Aで示す一方向に回転せしめられる。動翼は、浮体11の空気室18から流出入する空気流の流れが変っても矢印A方向に回転駆動させることができる。   That is, the moving blades of the air turbine 25 have the same counterclockwise rotation when the air flow flows out from the air chamber 18 of the floating body 11 to the outside air or when the outside air flows into the air chamber 18 through the air turbine 25. It is rotated in one direction indicated by an arrow A in the direction. The rotor blade can be driven to rotate in the direction of arrow A even if the flow of the airflow flowing in and out of the air chamber 18 of the floating body 11 changes.

空気タービン25の羽根車50を回転駆動した外気は、続いて図6に示す羽根車50の底部流出口57からフローティングノズル37を通り、フローティングノズル37の底部流出口44あるいは底部開口41を経て空気室18内に流入せしめられる。外気は主に底部流出口44から流入し、底部開口41から空気室18に流入する量は少量である。   The outside air that rotationally drives the impeller 50 of the air turbine 25 passes through the floating nozzle 37 from the bottom outlet 57 of the impeller 50 shown in FIG. 6 and then passes through the bottom outlet 44 or the bottom opening 41 of the floating nozzle 37. It flows into the chamber 18. The amount of outside air mainly flows from the bottom outlet 44 and the amount flowing from the bottom opening 41 to the air chamber 18 is small.

浮体11の空気室18内の空気流は、このようにして、波の上下動により、流出入が繰り返され、振動水柱20は波の波長と所要の位相差をもって上下動せしめられる。空気流の流出入が生じても、空気タービン25の羽根車50は常に同じ方向に回転駆動されるので、羽根車50の回転駆動を能率的にかつ効率よく行なうことができる。   In this way, the air flow in the air chamber 18 of the floating body 11 is repeatedly flown in and out due to the vertical movement of the wave, and the oscillating water column 20 is moved up and down with the wave wavelength and the required phase difference. Even if the air flow flows in and out, the impeller 50 of the air turbine 25 is always rotationally driven in the same direction, so that the impeller 50 can be driven efficiently and efficiently.

なお、この空気タービン25において、フローティングノズル37が昇降し、上昇位置にきたとき、フローティングノズル37の底部流出口44は動翼としての羽根車の下部プレート(底板46)により閉塞される(図5参照)。また、フローティングノズル37が下降し、下降位置をとるとき、フローティングノズル37の頂部流出口43は上部プレート(頂板45)により閉塞される(図6参照)。   In this air turbine 25, when the floating nozzle 37 moves up and down and reaches the raised position, the bottom outlet 44 of the floating nozzle 37 is blocked by the lower plate (bottom plate 46) of the impeller as a moving blade (FIG. 5). reference). Further, when the floating nozzle 37 is lowered and assumes the lowered position, the top outlet 43 of the floating nozzle 37 is blocked by the upper plate (top plate 45) (see FIG. 6).

また、この波力発電装置10は、空気流の流れの方向が反転する従来のウェルズタービンや衝撃タービンに較べ、フローティングノズル37を備えた空気タービン25を用いることにより設計の自由度が飛躍的に増大し、高効率で能率的な発電が可能になる。   In addition, the wave power generation apparatus 10 has a design freedom dramatically by using the air turbine 25 having the floating nozzle 37 as compared with the conventional wells turbine or impact turbine in which the direction of the air flow is reversed. Increasing, enabling highly efficient and efficient power generation.

[第2の実施形態]
図8および図9は、本発明に係る波力発電用タービンの第2実施形態を説明するものである。
[Second Embodiment]
8 and 9 illustrate a second embodiment of the turbine for wave power generation according to the present invention.

この実施形態に示された波力発電用タービンを説明するに当り、第1実施形態に示されたものと同じ構成には、同一符号を付して重複説明を省略あるいは簡素化する。   In the description of the wave power generation turbine shown in this embodiment, the same components as those shown in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted or simplified.

第2実施形態に示された波力発電用タービン(空気タービン25A)は、タービンケーシング35とタービンケーシング35内に収納される静翼としてのフローティングノズル37とを例えば弾性ゴム製のダイヤフラム63で連結し、フローティングノズル37を図8に示す上昇位置と図9に示す下降位置との間で昇降自在としたものである。   In the wave power generation turbine (air turbine 25A) shown in the second embodiment, a turbine casing 35 and a floating nozzle 37 as a stationary blade accommodated in the turbine casing 35 are connected by a diaphragm 63 made of, for example, elastic rubber. The floating nozzle 37 can be raised and lowered between the raised position shown in FIG. 8 and the lowered position shown in FIG.

ダイヤフラム63は、気密手段を構成し、タービンケーシング35内を静翼を構成するフローティングノズル37とともに上下に2分しており、静翼を構成するフローティングノズル37と動翼を構成する羽根車50との構成は、図5および図6に示すものと異ならない。   The diaphragm 63 constitutes an airtight means, and divides the inside of the turbine casing 35 into two vertically with the floating nozzle 37 constituting the stationary blade, and the floating nozzle 37 constituting the stationary blade and the impeller 50 constituting the moving blade, The configuration of is not different from that shown in FIGS.

この波力発電装置10Aの他の構成は、図4に示すものと異ならず、図4ないし図7に示された波力発電装置10と同様の作用効果を奏する。   The other configuration of the wave power generation device 10A is not different from that shown in FIG. 4, and has the same effects as the wave power generation device 10 shown in FIGS.

波力発電装置10Aに備えられる波力発電用タービンは、全体的な構成および作用は、第1実施形態に示された波力発電用タービンと異ならない。ただ、波力発電用タービンとしての空気タービンは、静翼を構成するフローティングノズルの昇降をダイヤフラム63で案内している点が、第1実施形態に示されたピストンタイプのフローティングノズルと異なる。   The overall structure and operation of the wave power generation turbine provided in the wave power generation apparatus 10A is the same as the wave power generation turbine shown in the first embodiment. However, the air turbine as a turbine for wave power generation is different from the piston type floating nozzle shown in the first embodiment in that the raising and lowering of the floating nozzle constituting the stationary blade is guided by the diaphragm 63.

なお、本発明の実施形態の説明においては、動翼を構成する羽根車が反時計方向に回転する例を示したが、フローティングノズルのノズルフィンおよび羽根車のブレードのレイアウト構成を変えることにより、羽根車は時計方向に回転させることもできる。   In the description of the embodiment of the present invention, an example in which the impeller that constitutes the moving blade rotates counterclockwise is shown, but by changing the layout configuration of the nozzle fin of the floating nozzle and the blade of the impeller, The impeller can also be rotated clockwise.

また、本発明の実施形態の説明では、静翼を構成するフローティングノズルを上下方向に昇降自在とし、動翼を構成する羽根車は昇降することなく所要位置で回転自在とした例を示したが、動翼を構成する羽根車を昇降自在とし、静翼を構成するノズルを固定翼としてもよい。この場合、羽根車を回転一体に支持するタービン軸とはスプライン結合により回転一体で昇降(軸方向にスライド)自在に連結される。   Further, in the description of the embodiment of the present invention, an example has been shown in which the floating nozzle that constitutes the stationary blade is movable up and down in the vertical direction, and the impeller that constitutes the moving blade is rotatable at a required position without being raised and lowered. The impeller constituting the moving blade may be movable up and down, and the nozzle constituting the stationary blade may be a fixed blade. In this case, the turbine shaft that supports the impeller in a rotationally integrated manner is connected to the turbine shaft so as to move up and down (slid in the axial direction) by spline coupling.

さらに、本発明に係る波力発電用タービンを備えた波力発電装置上に、所要以上の風力により作動する風力タービンとこの風力タービンで駆動される発電装置を設置し、波力発電装置と風力発電装置とを組み合わせて用いてもよい。   Furthermore, on the wave power generator equipped with the turbine for wave power generation according to the present invention, a wind turbine that is operated by wind power more than necessary and a power generator driven by the wind turbine are installed, and the wave power generator and the wind power are installed. A combination with a power generator may also be used.

一方、台風による暴風のように、一定以上の風力を有する場合、この風力を例えばブイに設けた風力計および風力タービンの回転量で検出し、浮体の浮力調整室を調節し、浮体および波力発電装置を海水中に所要の深さだけ沈めるようにしてもよい。浮力調整室による浮力は、外部から空気を注出入させることにより、自由に調節することができる。   On the other hand, when the wind force exceeds a certain level, such as a storm caused by a typhoon, this wind force is detected by, for example, the amount of rotation of an anemometer and a wind turbine provided in the buoy, and the buoyancy adjustment chamber of the floating body is adjusted to The power generation device may be submerged to a required depth in seawater. The buoyancy in the buoyancy adjustment chamber can be adjusted freely by letting air in and out.

また、浮体上に設置される波力発電用タービンは、単体で構成した例を示したが、複数の浮体を連結手段で互いに連結して連鎖状あるいはクラスタ状に構成し、各浮体の頂部に発電手段をそれぞれ設けたものでもよい。   In addition, the example of the wave power generation turbine installed on the floating body is shown as a single unit, but a plurality of floating bodies are connected to each other by a connecting means to form a chain shape or a cluster shape, and at the top of each floating body. A power generation means may be provided.

従来の振動水柱方式の波力発電装置の簡単な原理を示す図。The figure which shows the simple principle of the wave power generation device of the conventional vibration water column system. 本発明に係る波力発電用タービンを備えた波力発電装置の原理を示す簡略的な構成図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The block diagram which shows the principle of the wave power generator provided with the turbine for wave power generation concerning this invention. 波の運動に伴なう海水(水)の深さによる変化を説明する概略図。Schematic explaining the change by the depth of the seawater (water) accompanying the motion of a wave. 本発明に係る波力発電用タービンの実施形態を示すもので、波力発電用タービンを備えた波力発生装置の簡略的な構成図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The embodiment of the turbine for wave power generation concerning the present invention is shown, and the simple lineblock diagram of the wave power generator provided with the turbine for wave power generation. 本発明に係る波力発電用タービンの第1実施形態を示すもので、上昇位置をとるときの縦断面図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The 1st Embodiment of the turbine for wave power generation which concerns on this invention is shown, and a longitudinal cross-sectional view when taking a raise position. 本発明に係る波力発電用タービンの第1実施形態を示すもので、下降位置をとるときの縦断面図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The 1st Embodiment of the turbine for wave power generation which concerns on this invention is shown, and a longitudinal cross-sectional view when taking a descent | fall position. 図5および図6のVII−VII線に沿う平断面図。FIG. 7 is a plan sectional view taken along line VII-VII in FIGS. 5 and 6. 本発明に係る波力発電用タービンの第2実施形態を示すもので、上昇位置をとるときの縦断面図。The 2nd Embodiment of the turbine for wave power generation concerning this invention is shown, and a longitudinal cross-sectional view when taking a raise position. 本発明に係る波力発電用タービンの第2実施形態を示すもので、下降位置をとるときの縦断面図。The 2nd Embodiment of the turbine for wave power generation concerning the present invention is shown, and a longitudinal section at the time of taking a descent position.

符号の説明Explanation of symbols

10 波力発電装置
11 浮体
12 発電機(発電手段)
13 浮力調整室
14 バラスト(重錘)
15 突起部
16 中仕切板
17 開口
18 空気量(エアチャンバ)
20 振動水柱
21 固定水柱
25,25A 空気タービン(波力発電用タービン)
26 タービン軸
27 動翼(回転翼)
30 リンク部材(係留ケーブル,ワイヤ)
31 筒状ブロック
32 サポート部材
35 タービンケーシング
35a 本体ケーシング
35b ケーシング(ケース)蓋
36 ケーシングチャンバ
37 ノズル(フローティングノズル)
37a 上部ノズル
37b 下部ノズル
38 仕切板
39 ノズルフィン
40 頂部開口
41 底部開口
43 頂部流出口
44 底部流入口
45 頂板
46 底板
50 羽根車(動翼)
51 ケーシングボス
52 筒状スリーブ(ガイドスリーブ)
53 ガイドスリーブ
54 軸受
55 ボス部
56,57 流出口
60 ブレード
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Wave power generator 11 Floating body 12 Generator (electric power generation means)
13 Buoyancy adjustment chamber 14 Ballast (weight)
15 Protrusion 16 Middle partition 17 Opening 18 Air volume (Air chamber)
20 Vibrating water column 21 Fixed water column 25, 25A Air turbine (turbine for wave power generation)
26 Turbine shaft 27 Rotor blade (rotary blade)
30 Link member (mooring cable, wire)
31 Cylindrical block 32 Support member 35 Turbine casing 35a Main body casing 35b Casing (case) lid 36 Casing chamber 37 Nozzle (floating nozzle)
37a Upper nozzle 37b Lower nozzle 38 Partition plate 39 Nozzle fin 40 Top opening 41 Bottom opening 43 Top outlet 44 Bottom inlet 45 Top plate 46 Bottom plate 50 Impeller (moving blade)
51 Casing boss 52 Cylindrical sleeve (guide sleeve)
53 Guide sleeve 54 Bearing 55 Boss part 56, 57 Outlet 60 Blade

Claims (6)

波力発電装置の発電機を駆動させる波力発電用タービンにおいて、
筒状形状の浮体の頂部に設けられ、前記浮体内で振動水柱上に形成される空気室を外気と連通させるタービンケーシングと、
このタービンケーシング内に格納され、静翼としてのトーラス状あるいはピストン状のノズルと、
このノズルから吹き出される空気流により回転駆動され、タービン軸と回転一体に連結された動翼としての羽根車とを有し、
前記浮体内の振動水柱の昇降に伴なって前記ノズルから羽根車に空気流が半径方向内方に対し所要の角度をなして吹き出されるように設定したことを特徴とする波力発電用タービン。
In the turbine for wave power generation that drives the generator of the wave power generator,
A turbine casing that is provided at the top of a cylindrical floating body and communicates with an outside air in an air chamber formed on a vibrating water column in the floating body;
A torus-like or piston-like nozzle as a stationary blade, housed in this turbine casing;
It is rotationally driven by the air flow blown from this nozzle, and has an impeller as a moving blade that is connected to the turbine shaft and integrally rotated,
A turbine for wave power generation, characterized in that an air flow is blown from the nozzle to the impeller at a predetermined angle with respect to the radially inner side as the oscillating water column in the floating body moves up and down. .
前記ノズルはタービンケーシング内で上昇位置と下降位置との間を昇降可能なフローティングノズルで構成され、このフローティングノズルは、上昇位置と下降位置で前記タービンケーシングと気密手段により気密に保持された請求項1記載の波力発電用タービン。 The said nozzle is comprised with the floating nozzle which can be raised / lowered between a raise position and a descent | fall position within a turbine casing, This floating nozzle was airtightly hold | maintained by the said turbine casing and the airtight means at the raise position and the descent | fall position. The turbine for wave power generation according to 1. 前記フローティングノズルはリング状あるいはワッシャ状の仕切板が水平方向に設けられて上部ノズルと下部ノズルに仕切られ、前記フローティングノズルが上昇位置または下降位置をとるとき、前記羽根車の外周部に上部ノズルまたは下部ノズルのノズル口が向くように対向せしめられる請求項2記載の波力発電用タービン。 The floating nozzle is provided with a ring-shaped or washer-shaped partition plate in a horizontal direction so as to be partitioned into an upper nozzle and a lower nozzle. When the floating nozzle assumes an ascending position or a descending position, an upper nozzle is disposed on the outer periphery of the impeller. The wave power turbine according to claim 2, wherein the turbine is opposed so that the nozzle opening of the lower nozzle faces. 前記タービンケーシング内を昇降するフローティングノズルは、前記浮体の空気室から流出する空気流により上昇ストロークし、前記浮体の空気室に流入する空気流および自重より、下降ストロークするピストン形状に構成された請求項2記載の波力発電用タービン。 The floating nozzle that ascends and descends in the turbine casing is configured in a piston shape that rises by an air flow flowing out of the air chamber of the floating body and descends by an air flow flowing into the air chamber of the floating body and its own weight. Item 3. The turbine for wave power generation according to Item 2. 前記フローティングノズルはタービンケーシング内を上下に仕切るダイヤフラムによりフローティングノズルの昇降が案内される請求項2記載の波力発電用タービン。 The wave power turbine according to claim 2, wherein the floating nozzle is guided up and down by a diaphragm that vertically partitions the inside of the turbine casing. 前記羽根車は、フローティングノズル内の中央部に設けられる昇降方向に固定の輻流型羽根車であり、タービン軸に回転一体に設けられた請求項1記載の波力発電用タービン。 The wave power generation turbine according to claim 1, wherein the impeller is a radiant flow type impeller fixed in an ascending / descending direction provided at a central portion in the floating nozzle, and is provided integrally with the turbine shaft so as to rotate.
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