JP2009537719A

JP2009537719A - 波エネルギー発電機

Info

Publication number: JP2009537719A
Application number: JP2009510233A
Authority: JP
Inventors: ヴォロパエフアイバン
Original assignee: アイベックピーティーワイエルティーディー
Priority date: 2006-05-17
Filing date: 2007-05-16
Publication date: 2009-10-29
Also published as: US20090102199A1; AU2006202066A1; AU2007250539B2; WO2007131289A1; AU2007250539A1; EP2021622A1

Abstract

【課題】波エネルギーを使って発電する発電機を提供する。
【解決手段】この発明は波から電力を発生する発電機に関する。発電機は波を受ける複数の部屋を規定する本体と、各部屋からの空気が通過可能な逆止弁の第１の組とを含む。第１の容器は逆止弁の第１の組からの空気を受け、次に、タービンは第１容器からの空気を発電のために受取る。第２容器はタービンからの空気を受取る。発電機はまた、第２容器からの空気が各部屋へ通過可能な逆止弁の第２の組を含み、このようにして、流体の回路が完成する。
【選択図】図２

Description

この発明は、波エネルギーから発電するための発電機に関する。

化石燃料資源の減少と我々の環境に関する気候変動の増加している影響で、再生可能エネルギーは世界的な規模でより望まれている。再生可能エネルギーは、再生するか、実際上は、枯渇しない資源に由来するエネルギーである。再生可能エネルギーは、太陽、風、潮流、地熱のような自然エネルギー源を使って発電することを含む。

潮のエネルギー（または潮力）を利用することは、潮流や海洋の流れのような水の動きに含まれるエネルギーを捕えることを含む。潮のエネルギーを抽出するのに用いられることができる２種類の潮のエネルギーシステムがある。エネルギー源としての川、潮流、海洋の流れのような移動する水を用いた運動エネルギーシステムと、エネルギー源として潮流の高低間の高さ（ヘッド）の差を用いた位置エネルギーシステムである。運動エネルギーシステムは、バラージ（barrage）、すなわち、ダムの建設を必要とする位置エネルギーシステムと比較しその生態学的な影響が低いため、支持率が増えている。世界中の多くの沿岸のサイトは潮（カレント）のエネルギーを発生するのに適しているか否かを調べられている。

この発明の他の局面によれば、波エネルギーから電力を発生させるための発電機が提供される。発電機は、波エネルギーをより高い圧力を有する空気に変えるための第１弁アセンブリと、波エネルギーを低い圧力を有する空気に変えるための第２弁アセンブリと、電力を発生させるために、複数の弁アセンブリに流体的に結合されたタービンとを含む。

弁アセンブリは、波を受けるために複数の部屋を規定する共通の本体を含んでもよい。本体は、各々が別々の部屋を規定する、強固に相互に接続されたコラムの配列を含んでもよい。典型的には、配列は１００のコラムを含んでもよい。

第１の弁アセンブリは、それぞれの部屋からの空気が通ることができる逆止弁の第１の組と、逆止弁の第１組からの空気を受け、より高い圧力の空気が形成される第１の容器とを含んでもよい。

第２の弁アセンブリは、タービンから空気を受取るための第２の容器と、第２の容器からの空気が通ることができそれぞれの部屋に送られる逆止弁の第２組とを含んでもよい。

容器は細長く、配列の両側に沿ってもよい。あるいは、容器は本体の内部に延在してもよい。

各々の逆止弁は、容器と体を切り離している壁に旋回可能に装着され、且つ壁に設けられた開口を覆う蓋を含んでもよい。

発電機は、波の運動中に発電機を安定させるためのバラスト手段を更に含んでもよい。バラスト手段は本体に沿って延在し、波に対して本体の深さを変更可能になるような材料を満たすことのできる一対の細長いバラストタンクを含んでもよい。代わりに、バラスト手段は、間隔をあけられた別々のバラストタンクの一対の組を含んでもよい。

タービンは、電気を発生させるための電気タービンであってもよい。

この発明の他の局面によれば、波から電力を発生させるための発電機が提供される。発電機は、波を受けるための複数の部屋を規定する本体と、それぞれの部屋からの空気が通ることができる逆止弁の第１の組と、逆止弁の第１組から空気を受け取るための第１の容器と、第１の容器からの空気を受取り、電力を発生させるためのタービンと、タービンから空気を受け取る第２の容器と、第２の容器からの空気が通過してそれぞれの部屋に送られる逆止弁の第２組とを含む。

この発明の他の局面によれば、波から電力を発生させるための発電機が提供される。発電機は、波のエネルギーを大気圧に対して異なる圧力を有する空気に変換する弁アセンブリと、発電のために、前記弁アセンブリと流体的に結合されたタービンとを含む。

この発明の他の局面によれば、波から電力を発生させるために発電機を形成するキットが提供される。キットは、波を受けるための複数の部屋を規定する本体と、それぞれの部屋からの空気が通ることができる逆止弁の第１の組と、逆止弁の第１組から空気を受取り、流体伝達によってタービンと結合される第１の容器と、タービンから空気を受け取るために結合された第２の容器と、第２の容器からの空気を通してそれぞれの部屋へ送る逆止弁の第２組とを含む。

この発明の他の局面によれば、波エネルギーから電力を発生させるための発電機が提供される。発電機は、波エネルギーをより高い圧力を有する空気に変えるための第１の変換器と、波エネルギーを低い圧力の空気に変換するための第２の変換器と、電力を発生させるために、流体伝達で変換器と結合されるタービンとを含む。

この発明の他の局面によれば、前に述べた発電機を含む浮いている波力発電所が提供される。

好ましくは、浮いている波力発電所は、複数の発電所を支持する強固に相互に接続された多くの船体を含む。

この発明の一実施の形態によれば、図１と２とで示すように波エネルギー（または運動）から電力を発生させるための発電機２が提供される。図１と２は、発電機２の長手方向に沿って移動する移動波４に関して、波と合わせて同時に、運転中の発電機２を示している。発電機２は、波エネルギーを高圧空気（すなわち、大気圧よりも高い圧力）へ変換する高圧弁アセンブリと、低い圧力の空気（すなわち大気圧より低い圧力）へ変換するための低圧弁アセンブリ８とを含む。電気タービン１０は、電力を発生させるために、弁アセンブリ６，８の間の流体伝達で結合する。発電機２の詳しい説明は、以下で提供する。

図２を参照して、弁アセンブリ６，８は、一次元の中空の配列であって、強固に相互接続されたコラム１２ａ−ｇからなる共通の長手の本体を含む。各々のコラム１２は、波４を受けるための、それぞれの部屋１４を規定する。図２は７つのコラム１２ａ―ｇを示すが、実際には、最高１００のコラム１２が本体を形成するために一緒に固定されてもよい。発電機２は、屋根部または蓋１３（図１）を有し、これは、部屋１４と圧力容器１８，２６とを覆うとともに、これらを密封係合する。

高圧弁アセンブリ６は、それぞれの部屋１４ａ−ｇからの空気が通ることができる逆止弁１６ａ−ｇの第１の組を含む。高圧弁アセンブリ６も逆止弁１６の第１組から空気を受け取るために高い圧力容器１８を含むので、密封容器１８内の空気は加圧される（圧縮される）。空気は高圧容器１８から逆止弁１６を介して部屋１４へ戻れない。ここに述べられた実施の形態においては、各逆止弁１６は容器１８とコラム１２とを分離する内部壁に旋回可能に装着された蓋を含む。各蓋は内部壁に規定されたそれぞれの開口を覆い、使用時には、高圧容器１８に入るように旋回する。

発電機２ａは、高い圧力容器１８から高圧空気を受け取って、空気をタービン１０へ供給するために、高圧ホース２０を更に含む。タービン１０はブレード付きのローターを備え、電力を発生させるために、流れる空気によって回される。流れる空気は低圧ホース２２を介してタービン１０を出て、それから、低圧弁アセンブリ８に入る。

低圧力弁アセンブリ８は、低圧ホース２２から気流を受け取るために、低圧力容器２６を含む。低圧力弁アセンブリ８も、空気が低圧力容器２６からそれぞれの部屋１４ａ−ｇに送る逆止弁２４ａ−ｇの第２組を含み、それによって、低圧力容器２６内に真空が生成される。

空気は、逆止弁２４によって部屋１４から低圧力容器２６に戻ることが妨げられる。前述の如く、各々の逆止弁２４は、容器２６とコラム１２を切り離している内部の壁に旋回可能に装着された蓋を含む。各々の蓋は内部の壁で規定されるそれぞれの開口を覆い、使用時に、対応する部屋１４に入るために旋回する。

発電機２は、浮いている発電機２を安定させるために本体の両側に沿って延在する一対の長手のバラストタンク２８ａ,ｂを含む。バラストタンク２８ａ,ｂは、波４（そして、海面）に対して本体の深さが変化できるように水（または砂）で満たされうる。理想的には、波４の底がそのベースとなるように、バラストタンクは発電機２を水中に沈める。

波のピークが部屋１４で存在すると、その部屋１４の空気は対応する逆止弁１６を介して最大まで高圧容器１８に押し込まれる。逆に、波の底が部屋１４に存在すると、空気は対応する逆止弁２４を介して低圧容器２６から最大まで吸引される。

図２から分かるように、移動波４は瞬時に部屋１４ｄ内でピークを有し、部屋１４ｂ，ｆ内で２つの底を有する。したがって、逆止弁２４ｂ、１６ｄ、２４ｆは、大きく開いてそこを介して最大の空気の流れが起こる。逆に、逆止弁１６ｂ、２４ｄ、１６ｆは、十分閉じており、それを介して流れる空気は無視できる。逆止弁１６ａ、２４ａ、１６ｃ、２４ｃ、１６ｅ、２４ｅ、１６ｇ、２４ｇは大きく開いてもおらず、完全には閉じてもいないため、そこを介して若干の空気は流れる。

発電機２は平均の海の波の波長より長く、したがって、典型的には長さ４０メートルであってもよい。

当業者にとって、多くの実施の形態や変形例がこの発明の範囲から離れることなく実施できることは自明である。

好ましい実施の形態において、発電機２は一対の弁アセンブリ６，８を含み、これらの間にタービン１０が接続される。他の実施の形態においては、発電機２は、弁アセンブリ６，８のいずれか一方のみを含み、タービン１０はその弁アセンブリと大気との間に接続される。このようにして、弁アセンブリと大気との間の圧力差が、発電機に電気を発生させる。

当業者は、発電機２が運搬のためにまずキットで、その後、運転地で組立てられるような形で提供されてもよいという点を理解する。

図３を参照して、強固に相互接続された船体３２ａ，…３２ｅの配列から構成される浮いている波力発電所３０が示される。図３は５つの船体を表すが、発電量を増やすためにより多くの船体を含んでもよい。発明者が船体を作るために想定した１つの材料は適切なコンクリートである。しかし、もちろん、他の材料を用いてもよい。図示された浮いている波力発電所の実施の形態において、船体の各々は、４つの発電機を支持している。たとえば、船体３２ａは、発電機３４ａ，…，３４ｄを支持し、各々は、対応するタービン３６ａ，…３６ｄを有する。もちろん、４つよりも多くまたは少ない発電機を必要に応じて船体に組み込んでもよい。

各発電機が自分のタービンを備えるよりも、浮いている波力発電所の他の実施の形態は、その代わりに、平行に整列した、たとえば、マニフォールドで単一のタービン１０に接続された複数の弁アセンブリ対を含んでもよい。

図４は、図３に示した１台の典型的な発電機３４ａの斜視図である。ここでは、図１と図２に関して以前述べられた類似した特徴を示すために同じ参照符号を用いている。

図４の実施の形態において、容器１８，２６は部屋１４を規定する矩形の本体の中央上部内において、それに沿って位置している。本体は部屋１４を分離する複数の内部の分割する壁を含む。それぞれの分割する壁は、容器１８，２６を収容、かつ、支持するための上部凹部を規定する。タービン３６は容器１８，２６の上部に装着される。配管２２はタービン３６の一方側を容器２６に接続する。対応する配管はタービン３６の遠い側を容器１８に接続する。

バラストタンク２８ａは、脚３１によって部屋１４の下で支持される。部屋１４の下でバラストタンクを位置させることによって、装置が海洋の波によってロールするのを防ぎ、発電機の重心が平均海水面の下に位置することを確実にする。好ましくは、隙間Ｄは波のエネルギーが不必要に散逸しないように、波が分割された部屋１４に入らない十分な大きさとしている。

この発明のさらなる実施の形態においては、バラストタンクは、バラストタンクが部屋１４の下に直接位置しないように、船体の間に配置されてもよい。

法規に従って、この発明が多かれ少なかれ、構造的、または、系統的に言語で説明された。ここで述べられた手段は発明を効果あらしめるために、好ましい形態を含むため、発明は、ここに示された、または、述べられた特徴に限定して理解されるべきではない。発明は、それゆえ、当業者によって適切に解釈される添付の特許請求の範囲の適切な範囲内の、任意の形態、または、修正を含む。

この発明の好ましい特徴、実施例とバリエーションは、発明を実施するために当業者に十分な情報を与える上記した発明の詳細な説明から認識される。発明の詳細な説明は、どんな形であれ上記した発明の開示の範囲を制限すると考えられてはならない。発明の詳細な説明は以下の多くの図面を参照する。
この発明の一実施の形態に従う発電機の斜視図である。図１に示した発電機の斜視図である。ここでは、発電機はその内部構造を示すために屋根を取り除いている。この発明の一実施の形態に従う複数の発電機を含む浮いている波力発電所の斜視図である。図３に示した浮いている波力発電所へ組み込まれた発電機の断面端面図である。

Claims

波エネルギーから電力を発生させるための発電機であって、
前記発電機は、波エネルギーをより高い圧力を有する空気に変えるための第１弁アセンブリと、
波エネルギーを低い圧力を有する空気に変えるための第２弁アセンブリと、
電力を発生させるために、複数の前記弁アセンブリに流体的に接続されたタービンと、
を含む、発電機。
弁アセンブリは、波を受けるために複数の部屋を規定する共通の本体を含む、請求項１に記載の発電機。
本体は、各々が別々の部屋を規定する、強固に相互に接続されたコラムの配列を含む、請求項２に記載の発電機。
前記第１弁アセンブリは、それぞれの部屋からの空気が通ることができる逆止弁の第１の組と、
逆止弁の第１組からの空気を受け、より高い圧力の空気が形成される第１の容器と、
を含む、請求項２に記載の発電機。
第２弁アセンブリは、タービンから空気を受取るための第２の容器と、
第２の容器からの空気がそれぞれの部屋に通ることができる逆止弁の第２組と、
を含む、請求項４に記載の発電機。
容器は細長く、配列の両側に沿って延在する、請求項５に記載の発電機。
各々の逆止弁は、容器と本体を切り離している壁に旋回可能に装着され、且つ壁に設けられた開口を覆う蓋を含む、請求項５に記載の発電機。
波の運動中に発電機を安定させるためのバラスト手段を更に含む、請求項１に記載の発電機。
バラスト手段は本体に沿って延在し、波に対して本体の深さを変更可能になるような材料を満たすことのできる一対の細長いバラストタンクを含む、請求項８に記載の発電機。
タービンは、電気を発生させるための電気タービンである、請求項１に記載の発電機。
波から電力を発生させるための発電機であって、
発電機は、波を受けるための複数の部屋を規定する本体と、
それぞれの部屋からの空気が通ることができる逆止弁の第１の組と、
逆止弁の第１組から空気を受け取るための第１の容器と、
第１の容器からの空気を受取り、電力を発生させるためのタービンと、
タービンから空気を受け取る第２の容器と、
第２の容器からの空気が通過してそれぞれの部屋に送られる逆止弁の第２組と、
を含む、発電機。
本体は各々が分離された部屋を規定するコラムの配列を含む、請求項１１に記載の発電機。
容器は細長く、本体の両側に沿って延在する請求項１１に記載の発電機。
各々の逆止弁は、容器と本体とを分けている壁に旋回可能に装着された蓋を含む、請求項１１に記載の発電機。
さらに波の作動中に発電機を安定させるためのバラスト手段を含む、請求項１１に記載の発電機。
バラスト手段が本体に沿って延在し、波に対する本体の浮いている深さが変化するように、材料で満たされることができる一つ以上のバラストタンクを含む請求項１５に記載の発電機。
波エネルギーから電力を発生させる発電機であって、
発電機は、波のエネルギーを大気圧に対して異なる圧力を有する空気に変換する弁アセンブリと、
発電するために、流体による伝達によって前記弁アセンブリと結合するためのタービンとを含む、発電機。
弁アセンブリは、空気が通ることができる一組の逆止弁と、
逆止弁の組と流体による伝達が可能な容器とを含む、請求項１７に記載の発電機。
波から電力を発生させるために発電機を形成するキットであって、
キットは、波を受けるための複数の部屋を規定する本体と、
それぞれの部屋からの空気が通ることができる逆止弁の第１の組と、
逆止弁の第１組から空気を受取り、流体伝達でタービンに結合する第１の容器と、
タービンから空気を受け取るために結合された第２の容器と、
第２の容器からの空気を通してそれぞれの部屋へ送る逆止弁の第２組と、
を含む、キット。
波エネルギーから電力を発生させるための発電機であって、
発電機は、波エネルギーをより高い圧力を有する空気に変えるための第１の変換器と、
波エネルギーを低い圧力の空気に変換するための第２の変換器と、
電力を発生させるために、変換器と流体的に接続されたタービンとを含む、発電機。
請求項１〜２０のいずれかに記載された発電機を含む、浮いている波力発電所。
発電所を支持する強固に相互に接続された、多くの浮きまたは船体を含む、請求項２１に記載の浮いている波力発電所。