JP2012193676A - Aquatic power plant - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、水面上に浮かばせた本体に水車と、発電機および風力発電装置を搭載し、河川水の水流や海流、潮流、潮汐、波力、風力などを利用して発電する水上発電装置に関する。 The present invention relates to a hydroelectric generator that mounts a water turbine, a generator, and a wind power generator on a main body that floats on the surface of the water, and generates power using river water currents, ocean currents, tidal currents, tides, wave power, wind power, etc. About.
従来から地球温暖化や様々な地球環境破壊などが叫ばれてきたが、これらの問題は近年になってますます大きくなっている。これらは、化石エネルギー資源の使用による二酸化炭素排出問題とも密接に関連しているとも言われている。その化石エネルギー資源には、枯渇などエネルギー資源そのものの量的問題等の別の問題もある。これらの問題に対して省エネルギーや省資源が叫ばれる一方で、二酸化炭素排出のないクリーンな自然エネルギーの早期導入や早期実用化が全世界的な課題になっている。 Traditionally, global warming and various destruction of the global environment have been screamed, but these problems have become increasingly serious in recent years. These are also said to be closely related to the problem of carbon dioxide emissions from the use of fossil energy resources. The fossil energy resource also has other problems such as a quantitative problem of the energy resource itself, such as depletion. While energy conservation and resource conservation are screamed for these problems, early introduction and early commercialization of clean natural energy that does not emit carbon dioxide has become a global issue.
また、原子力発電による電気エネルギーの供給が行われているが、原子力利用に関する問題には、原子力発電所などの原子炉の老朽化や地震、天災、人災などに伴って発生し得る放射能漏れ事故がある。周知のように放射能は生態環境への悪影響が大きく、放射能漏れ事故が発生したときには、地域住民の生活環境への悪影響が大きく、被害も甚大になる虞がある。 In addition, electric energy is supplied by nuclear power generation. Problems related to the use of nuclear power include radioactive leakage accidents that can occur due to aging of nuclear reactors such as nuclear power plants, earthquakes, natural disasters, and human disasters. There is. As is well known, radioactivity has a great negative impact on the ecological environment, and when a radioactivity leakage accident occurs, there is a great negative impact on the living environment of local residents, and there is a risk that the damage will be enormous.
そこで、自然エネルギーの利用に着目すると、例えば水の流れの比較的緩やかな河口付近の河川水においては、水の流れに比較的大きな水流エネルギーが存在する。したがって、これを円錐形状浮体などごく簡単な手段を用いて人間生活に利用することができれば、二酸化炭素削減にも大きな効果が得られる。 Therefore, when attention is paid to the use of natural energy, for example, in river water in the vicinity of an estuary where the flow of water is relatively slow, there is relatively large flow energy in the flow of water. Therefore, if this can be utilized for human life by using very simple means such as a conical floating body, a great effect can be obtained in reducing carbon dioxide.
また、海洋においては、現在は人の住めないような無人島、例えば尖閣諸島や沖ノ鳥島、竹島、小笠原諸島などの島々への居住を可能にしたり、釣り場や観光地としての可能性を高めたりするためにはこれらのような離島への石油などの運搬費とエネルギー資源の節約が必要とされる。また、離島における観光、水産業などの拡大による島民の生活向上や利便性の向上、或いは国民の広域活動と都市集中型人口の分散化などを図るために、海洋エネルギー資源を有効に利用する必要がある。 In the ocean, it is possible to live on uninhabited islands where people can not live, such as the Senkaku Islands, Okinotorishima, Takeshima, Ogasawara Islands, etc., and increase the possibility of fishing and sightseeing. In order to do so, transportation costs such as oil to remote islands and energy resource saving are required. In addition, it is necessary to use marine energy resources effectively in order to improve the life and convenience of islanders by expanding tourism, fisheries, etc. on remote islands, or to decentralize people's wide-area activities and urban population. There is.
海洋における波エネルギー、風力、太陽光、海流、潮汐等の海洋エネルギー資源や湖沼、河川における波エネルギー、水流のエネルギー等を利用するものとして、本願発明者が既に特許文献1で提案した波エネルギー利用装置がある。すなわち、波エネルギー利用装置1は、水面下端側の周縁から上向きに中心部に向って傾斜した傾斜面3bを有し、中心部に開口3aを有する本体10と、本体10の傾斜面3b上に中心部から傾斜面3b上を下端側の周縁に向って放射状に立設した、波を収斂するための収斂堤11と、開口3aから下方に設けられ、水中側に連通する連通部15を有するプールと、連通部15に配置された水車16と、水車16の回転に連動して発電する発電機18とを備え、中心部が水面上に出るように本体10を水面に浮かせて、波の動きにともなって中心部から本体10のプール内に進入する水を利用するものであり、収斂堤11に区切られた傾斜面3bを遡上して開口3aからプール内に進入した水の水位と本体10外部の水の水位との水位差によって前記水車16を回転させて、発電機18に発電させるものである。
Wave energy utilization already proposed in Patent Document 1 by the present inventor as utilizing ocean energy resources such as ocean wave energy, wind energy, sunlight, ocean currents, tidal waves, etc., wave energy in lakes and rivers, water stream energy, etc. There is a device. That is, the wave energy utilization device 1 has an inclined surface 3b inclined upward from the peripheral edge on the lower end side of the water surface toward the central portion, and has a
しかしながら、海洋上や湖沼や河川での波の状態や水流の状態は様々である。このため、これらの状態が発電のために好ましくないような場合でも、所定以上の発電量が得られるようにするために更なる発電効率の向上が求められてきた。 However, the state of waves and water currents on the ocean, lakes and rivers vary. For this reason, even when these states are not preferable for power generation, further improvement in power generation efficiency has been demanded in order to obtain a power generation amount that exceeds a predetermined level.
本発明は、このような従来の技術が有する課題に着目してなされたもので、海域や淡水域における波や気象などの状態にかかわらず、所定以上の発電量が安定して得られるように発電効率を高めることができるようにした水上発電装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made paying attention to such problems of the conventional technology, so that a predetermined amount of power generation can be stably obtained regardless of the state of waves, weather, etc. in sea areas and fresh water areas. An object of the present invention is to provide a water power generator capable of increasing power generation efficiency.
かかる目的を達成するための本発明の要旨とするところは、次の各項の発明に存する。 [1] 水面下となる周縁から上向きに中心部に向かって傾斜した傾斜面(3b)を有し、前記中心部に開口(3a)を有する本体(10)と、該本体(10)の外部から進入する水を取り込む、前記開口(3a)の下方に設けられたプール(6)と、前記本体(10)の前記傾斜面(3b)上に前記中心部から前記傾斜面(3b)上を下端側の周縁に向かって放射状に立設した、波を収斂するための収斂堤(11)とを備え、前記中心部が水面上に出るように前記本体(10)を水面に浮かせて、波の動きにともなって前記本体(10)の外部から進入する水を利用して発電する水上発電装置(1)において、
前記プール(6)は、上部プール(6a)と下部プール(6b)とに仕切られており、前記上部プール(6a)は前記開口(3a)側が開放されており、前記上部プール(6a)と下部プール(6b)とを連通する連通部(15)を有し、
前記傾斜面(3b)に設けた取水口(21)から前記上部プール(6a)まで連通し、前記本体(10)の外部の水を前記上部プール(6a)に取り込むための取水路(22)と、
前記傾斜面(3b)に設けた排水口(31)から前記下部プール(6b)まで連通し、該下部プール(6b)の水を前記本体(10)の外部に排水するための排水路(32)と、
前記連通部(15)内に配設された水車(16)と、
前記水車(16)の回転に連動して発電する発電機(12)と、を備え、
前記収斂堤(11)に区切られた前記傾斜面(3b)を遡上して前記開口(3a)から前記上部プール(6a)内に進入したり、前記取水口(21)から前記上部プール(6a)内に取り込まれたりした前記プール(6)内の水の水位と本体外部の水の水位との水位差によって前記水車(16)を回転させて、前記発電機(12)に発電させることを特徴とする水上発電装置(1)。
The gist of the present invention for achieving the object lies in the inventions of the following items. [1] A main body (10) having an inclined surface (3b) inclined upward from a peripheral edge under the water surface toward the center, and having an opening (3a) in the center, and the outside of the main body (10) The pool (6) provided below the opening (3a) for taking in water entering from the center, and the inclined surface (3b) of the main body (10) on the inclined surface (3b) from the central portion A converging ridge (11) for converging waves, erected radially toward the peripheral edge on the lower end side, and floating the main body (10) on the water surface so that the central portion is on the water surface. In the water power generation device (1) that generates power using water entering from the outside of the main body (10) with the movement of
The pool (6) is divided into an upper pool (6a) and a lower pool (6b). The upper pool (6a) is open on the opening (3a) side, and the upper pool (6a) A communication part (15) communicating with the lower pool (6b);
An intake channel (22) for communicating water from the water intake (21) provided on the inclined surface (3b) to the upper pool (6a) and taking water outside the main body (10) into the upper pool (6a). When,
A drainage channel (32) communicates from the drainage port (31) provided on the inclined surface (3b) to the lower pool (6b) and drains the water of the lower pool (6b) to the outside of the main body (10). )When,
A water wheel (16) disposed in the communication part (15);
A generator (12) for generating electricity in conjunction with the rotation of the water wheel (16),
The slope (3b) partitioned by the converging levee (11) is run up to enter the upper pool (6a) from the opening (3a), or from the intake (21) to the upper pool ( 6a) rotating the water wheel (16) according to the water level difference between the water level in the pool (6) taken into the pool and the water level outside the main body, and causing the generator (12) to generate power. A water power generator (1) characterized by the above.
[2] 前記本体(10)は、前記本体(10)の中心部の下方に向けて延設された支持部(40)の下端部に取り付けられた錘(50)を備え、
前記錘(50)は、本体の中心線方向に直交して広がる抵抗面を有し、前記本体(10)の中心線方向をほぼ鉛直に保つとともに、前記抵抗面の水に対する抵抗によって前記本体(10)の上下動を減じることを特徴とする項1に記載の水上発電装置(1)。
[2] The main body (10) includes a weight (50) attached to a lower end portion of a support portion (40) extending downward from a central portion of the main body (10),
The weight (50) has a resistance surface extending orthogonally to the center line direction of the main body, keeps the center line direction of the main body (10) substantially vertical, and the main body ( 10. The hydroelectric generator (1) according to item 1, wherein the vertical movement of 10) is reduced.
[3] 前記本体(10)の上部から上方に向けて延設した支柱(401)に風を受けて回転する風車(402)を有し、該風車(402)の回転によって発電する風力発電装置(400)を備えたことを特徴とする項2に記載の水上発電装置(1)。
[3] A wind turbine generator that has a wind turbine (402) that rotates by receiving wind from a support (401) that extends upward from the upper portion of the main body (10), and that generates power by the rotation of the wind turbine (402). Item 3. A hydroelectric generator (1) according to
[4] 前記錘(50)が取り付けられた前記支持部(40)は、上下方向に変位可能に設けられ、
前記錘(50)は、前記支持部(40)を上下方向に変位させて上下位置を変更可能に設けられたことを特徴とする項2または3に記載の水上発電装置(1)。
[4] The support (40) to which the weight (50) is attached is provided so as to be displaceable in the vertical direction,
The hydroelectric generator (1) according to
[5] 前記支持部(40)は、前記本体(10)の中心部の下方に伸縮可能な多段状を成すものであり、
前記錘(50)は、前記支持部(40)の下端部に取り付けられたことを特徴とする項4に記載の水上発電装置(1)。
[5] The support portion (40) has a multistage shape that can be expanded and contracted below the center portion of the main body (10).
The hydroelectric generator (1) according to
[6] 前記錘(50)は、内部に貯水可能な空洞の浮力室(51)を備えたことを特徴とする項2から5のいずれか一項に記載の水上発電装置(1)。
[6] The hydroelectric generator (1) according to any one of
[7] 前記本体(10)の周縁から垂下可能なスカート(5)を備え、
前記スカート(5)の下部と前記錘(50)とを連結して、前記本体(10)と錘(50)とが成す構造の強度を補強したことを特徴とする項2から6のいずれか一項に記載の水上発電装置(1)。
[7] A skirt (5) that can be suspended from the periphery of the main body (10),
The lower part of the skirt (5) and the weight (50) are connected to reinforce the strength of the structure formed by the main body (10) and the weight (50). The hydroelectric generator (1) according to one item.
[8] 前記取水路(22)は、前記上部プール(6a)に取り込んだ水が前記本体(10)の外部側へ逆流することを防止するための逆止手段(23)が設けられ、
前記排水路(32)は、前記本体(10)の外部の水が前記下部プール(6b)に進入することを防止するための進入防止手段(33)が設けられたことを特徴とする項1から7のいずれか一項に記載の水上発電装置(1)。
[8] The intake channel (22) is provided with check means (23) for preventing the water taken into the upper pool (6a) from flowing back to the outside of the main body (10).
The drainage channel (32) is provided with entry preventing means (33) for preventing water outside the main body (10) from entering the lower pool (6b). To 7. The water power generator (1) according to any one of claims 1 to 7.
[9] 前記取水路(22)と排水路(32)とを並設したものを一組とし、前記取水路(22)と排水路(32)の複数組を前記傾斜面(3b)の全周にわたって配設したことを特徴とする項1から8のいずれか一項に記載の水上発電装置(1)。 [9] A set of the intake channel (22) and the drainage channel (32) arranged in parallel is set as one set, and a plurality of sets of the intake channel (22) and the drainage channel (32) are arranged on the entire inclined surface (3b). Item 9. The hydroelectric generator (1) according to any one of Items 1 to 8, which is disposed over the circumference.
前記本発明は、次のように作用する。
水上発電装置(1)は、海洋や湖沼、河川のような水域の水底(海底)に設置した係留装置の係留チェーン(2)により本体(10)を係留して、水面上に浮遊させておく。この水上発電装置(1)に寄せて来た波(W)や水流は、収斂堤(11)で仕切られた本体(10)の傾斜面(3b)に乗り上がり、傾斜面(3b)を中心部の開口(3a)に向かって進む。
The present invention operates as follows.
The surface power generation device (1) mooring the main body (10) by the mooring chain (2) of the mooring device installed on the bottom of the water area (sea floor) such as oceans, lakes, and rivers, and floating on the water surface. . The waves (W) and water flow that approached the water power generator (1) ride on the inclined surface (3b) of the main body (10) partitioned by the converging dam (11), and center on the inclined surface (3b). Head toward the opening (3a).
隣り合う収斂堤(11)同士の間隔は中心部に向かって狭くなっているので、傾斜面(3b)に乗り上がった波、河川の水流、海流、潮流、潮汐などの水流は、傾斜面(3b)上を中心部に近付くにつれて収斂されて波高や水流の山が大きくなる。波高や水流の山が最も大きくなったところで開口(3a)から上部プール(6a)内に落ちる。 Since the distance between the adjacent converging ridges (11) is narrower toward the center, waves such as waves, river currents, ocean currents, tides, and tides on the inclined surface (3b) are inclined surfaces ( 3b) As it approaches the center, the wave height and the mountain of water current increase. It falls into the upper pool (6a) from the opening (3a) when the wave height and the mountain of the water flow become the largest.
また、波や水流は、開口(3a)から上部プール(6a)に入るほか、本体(10)の傾斜面(3b)に設けた取水口(21)から取水路(22)に入って上部プール(6a)に流れ込む。このため、波が傾斜面(3b)を開口(3a)まで遡上する程高くなかったり、水流が傾斜面(3b)を開口(3a)まで上る程強くない状況下でも、上部プール(6a)に水を取り込むことができる。 Waves and water flow enter the upper pool (6a) from the opening (3a) and enter the intake channel (22) from the intake (21) provided on the inclined surface (3b) of the main body (10). Flow into (6a). For this reason, the upper pool (6a), even under conditions where the waves are not so high as to go up the slope (3b) to the opening (3a) or the water flow is not strong enough to go up the slope (3b) to the opening (3a). Water can be taken in.
上部プール(6a)に入った水は、傾斜面(3b)を遡上した水位と本体(10)の外部の水の水位との水位差によって、上部プール(6a)と下部プール(6b)とを連通する連通部(15)内に配設した水車(16)を回転させる。水車(16)が回転すると、水車(16)に連動する発電機(12)が発電をする。 The water that entered the upper pool (6a) is divided into the upper pool (6a) and the lower pool (6b) due to the difference in water level between the water level that went up the inclined surface (3b) and the water level outside the main body (10). The water wheel (16) disposed in the communication portion (15) communicating with the water is rotated. When the water turbine (16) rotates, the generator (12) linked to the water turbine (16) generates power.
水車(16)を回転させた水は、連通部(15)によって連通されている下部プール(6b)へ流れ込む。下部プール(6b)へ入った水は、上部プール(6a)から入ってくる水に押されて排水路(32)を通って傾斜面(3b)に設けられた排水口(31)から本体(10)の外へ排水される。 The water which rotated the water turbine (16) flows into the lower pool (6b) connected by the communication part (15). Water entering the lower pool (6b) is pushed by the water entering from the upper pool (6a), passes through the drainage channel (32), and from the drainage port (31) provided on the inclined surface (3b) ( It drains out of 10).
なお、取水路(22)には上部プール(6a)に取り込んだ水が本体(10)の外部側へ逆流することを防止するための逆止手段(23)を設け、排水路(32)には本体(10)の外部の水が下部プール(6b)に進入することを防止するための進入防止手段(33)を設けたものでは、それぞれの水路(22,32)において逆流が防止されるので、より効率よく発電することができる。 The intake channel (22) is provided with a check means (23) for preventing the water taken into the upper pool (6a) from flowing back to the outside of the main body (10), and the drainage channel (32). Is provided with an entry prevention means (33) for preventing water outside the main body (10) from entering the lower pool (6b), so that backflow is prevented in each water channel (22, 32). Therefore, it is possible to generate power more efficiently.
また、取水路(22)および排水路(32)は、それらを一組とし、取水路(22)と排水路(32)の複数組を傾斜面(3b)の全周にわたって略等間隔に配設することが望ましい。これにより、寄せてくる波の方向や水流の方向に対する本体(10)の向きにかかわらず、効率よく波や水流を利用することができる。 In addition, the intake channel (22) and the drainage channel (32) are set as a set, and a plurality of sets of the intake channel (22) and the drainage channel (32) are arranged at substantially equal intervals over the entire circumference of the inclined surface (3b). It is desirable to install. Thereby, regardless of the direction of the main body (10) with respect to the direction of the incoming wave or the direction of the water flow, the wave or the water flow can be used efficiently.
本体(10)の中心部の下方に向けて延設された支持部(40)の下端部に錘(50)が取り付けられ、該錘(50)は、本体(10)の中心線方向に直交して広がる抵抗面を有するものでは、波を受けても本体(10)の中心線方向をほぼ鉛直に保つことができるとともに、抵抗面の水に対する抵抗によって本体(10)の上下動を減じることもできるので、安定した発電を行うことができる。 A weight (50) is attached to the lower end of the support portion (40) extending downward from the center of the main body (10), and the weight (50) is orthogonal to the center line direction of the main body (10). With a resistance surface that spreads out, the center line direction of the main body (10) can be kept almost vertical even when receiving waves, and the vertical movement of the main body (10) is reduced by the resistance of the resistance surface to water. So that stable power generation can be performed.
さらに本体(10)の上部から上方に向けて延設した支柱(401)に風を受けて回転する風車(402)を設け、該風車(402)の回転によって発電する風力発電装置(400)を備えたものでは、水力による発電に加えて風力を利用した発電も行えるので、より多くの発電量を得ることができる。さらに、前記のような錘(50)の作用で装置本体(10)の縦方向の中心線がほぼ鉛直に保たれるとともに、錘(50)の抵抗面による水の抵抗を利用して上下動が拘束されて風力発電装置(400)を支える支柱(401)がほぼ鉛直に保たれるので、風力発電装置(400)の風車(402)を安全に、かつ、スムーズに回転させることができて発電効率が上昇する。さらに、水上発電装置(1)の破壊や故障を防止することができる。 Further, a wind turbine (402) that rotates by receiving wind is provided on a support (401) that extends upward from the upper portion of the main body (10), and a wind power generator (400) that generates power by the rotation of the wind turbine (402) is provided. In addition to power generation by hydropower, power generation using wind power can be performed, so that a larger amount of power generation can be obtained. Further, the vertical center line of the apparatus main body (10) is maintained almost vertical by the action of the weight (50) as described above, and the vertical movement is made by utilizing the resistance of water by the resistance surface of the weight (50). The wind turbine (402) of the wind power generator (400) can be rotated safely and smoothly because the support (401) that supports the wind power generator (400) is maintained substantially vertical. Power generation efficiency increases. Furthermore, destruction and failure of the water power generator (1) can be prevented.
また、錘(50)を取り付けた支持部(40)が上下方向に変位可能なものにあっては、水上発電装置(1)の移動の際に錘(50)を上方に変位させておくことにより、水深の浅いところでも容易に移動させることができ、また、水上発電装置(1)全体のバランスの調整等ができるので、水上発電装置(1)を安全に曳航し、運転することができる。 In addition, if the support portion (40) to which the weight (50) is attached is displaceable in the vertical direction, the weight (50) should be displaced upward when the water power generator (1) is moved. Can be easily moved even in shallow water, and the balance of the entire hydroelectric generator (1) can be adjusted, so that the hydroelectric generator (1) can be safely towed and operated. .
また、錘(50)をその内部に貯水可能な空洞の浮力室(51)を備えたものにあっては、浮力室(51)を空にしたり、任意の水量を貯水したりすることにより、水上発電装置(1)全体のバランスをより良く調整することができる。 In addition, in the case where the weight (50) is provided with a hollow buoyancy chamber (51) capable of storing water therein, by emptying the buoyancy chamber (51) or storing an arbitrary amount of water, The balance of the entire hydroelectric generator (1) can be adjusted better.
また、本体(10)の周縁から垂下可能なスカート(5)を備え、該スカート(5)の下部と錘(50)とを連結したものにあっては、本体(10)と錘(50)とが成す構造の強度を補強することができる。 Further, in the case where a skirt (5) that can be suspended from the periphery of the main body (10) is provided and the lower part of the skirt (5) and the weight (50) are connected, the main body (10) and the weight (50) The strength of the structure formed by can be reinforced.
本発明にかかる水上発電装置によれば、水面上に浮かんだ本体外部の水位と本体の傾斜面の上端の開口からだけではなく、傾斜面に設けた取水口からもプール内に水を取り込み、プール内の水の水位との水位差によって水車を回転させ、その回転力で発電機を駆動して発電するので、発電効率が高まって所定以上の発電量を安定して得ることができる。 According to the water power generator according to the present invention, water is taken into the pool not only from the water level outside the main body floating on the water surface and the opening at the upper end of the inclined surface of the main body, but also from the water intake provided on the inclined surface, Since the turbine is rotated by the difference in water level from the water level in the pool and the generator is driven by the rotational force to generate power, the power generation efficiency is increased and a predetermined amount of power generation can be stably obtained.
また、装置本体の中心部の下方に向けて延設された支持部の下端部に錘を取り付け、該錘に本体の中心線方向に直交して広がる抵抗面を設けたものでは、水上発電装置の姿勢を安定させ、水上発電装置の上下動も減じることもできるので、安定した発電を行うことができる。 Further, in the case where a weight is attached to the lower end portion of the support portion extending downward from the center portion of the apparatus main body, and a resistance surface extending perpendicular to the center line direction of the main body is provided on the weight, the water power generator Therefore, the vertical movement of the water power generator can be reduced, so that stable power generation can be performed.
さらに、錘を上下方向に変位可能にしたものでは、ドックなど水上発電装置の製作工場から、装置の設置海域までの曳航時の風圧などにおける転倒防止に、運転時の安定性、バランスの調整ができるため、安全に曳航、運転することができる。 Furthermore, with a weight that can be displaced in the vertical direction, the stability and balance during operation can be adjusted to prevent overturning due to wind pressure during towing, etc. It is possible to tow and drive safely.
また、水上発電装置下部に設ける錘の内部に浮力室を設けることにより、錘ならびに錘の支持部の位置の調整、支持部の伸縮など長さの調整時に作業を容易にすることができる。 In addition, by providing a buoyancy chamber inside the weight provided at the lower part of the water power generator, the work can be facilitated when adjusting the position of the weight and the weight support portion, and adjusting the length of the support portion.
また、プール内に多量の水が貯水されることにより、装置の固有振動数、固有周期などに関係し、急激な水上発電装置の振動や上下動を抑え、水上発電装置の上部に設けた風力発電装置の振動ならびに上下動を防止するため、風力発電装置を効率よく作動させることができる。 In addition, by storing a large amount of water in the pool, it is related to the natural frequency, natural period, etc. of the device, suppressing sudden vibration and vertical movement of the water In order to prevent vibration and vertical movement of the power generation device, the wind power generation device can be operated efficiently.
以下、図面に基づき本発明の好適な一実施の形態を説明する。
図1から図8は本発明の一実施の形態を示している。
図1は、本発明の一実施の形態に係る水上発電装置の構成を示す縦断面図であり、波のある水域に配置した場合を示すものである。図2は、図1の水上発電装置の本体を示す平面図であり、図3は、図1の水上発電装置の本体を示す拡大縦断面図である。
Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 to 8 show an embodiment of the present invention.
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a configuration of a surface power generation apparatus according to an embodiment of the present invention, and shows a case where the apparatus is disposed in a water area with waves. FIG. 2 is a plan view showing the main body of the water power generation apparatus of FIG. 1, and FIG. 3 is an enlarged longitudinal sectional view showing the main body of the water power generation apparatus of FIG.
水上発電装置1は、海や湖沼、河川等の水のある水域に設置して、河川など水の流れや海洋上の海流、潮流、潮汐、或いは、波や風力などのエネルギーを有効に利用して、本体10の上下動を拘束するとともに、発電や水の鉛直交換、消波などもすることができるものである。以下の説明では、水上発電装置1を海において使用するものとして説明する。
The hydroelectric generator 1 is installed in a water area with water such as the sea, lakes, and rivers, and effectively uses energy such as water flow such as rivers, ocean currents, tidal currents, tides, and waves and wind power. In addition, the vertical movement of the
図1に示したように、本発明の水上発電装置1は、本体10が水底SGから係留チェーン2により係留されており、水面S上に浮上している。水面Sに浮上している本体10は、中心部が水面Sよりも上方に突き出すように浮力が調整されている。中心部には後述するように水が入り込む開口3aが形成されている。本体10は、この開口3aから下向に傾斜した傾斜面3bを有する板状の傾斜部3を有しており、傾斜部3の下端周縁は、水面下となるように構成されている。
As shown in FIG. 1, in the hydroelectric generator 1 according to the present invention, the
図2に示したように、本体10は、上から見たときに傾斜部3の下端周縁がほぼ均等な長さの複数の辺からなるほぼ正多角形をなしている。この上から見た形状は、多角形に限らず、円形、楕円形などにしてもよい。
As shown in FIG. 2, the
水上発電装置1のほぼ中心部、すなわち、開口3aの周縁からは、傾斜面3b上を傾斜部3の下端周縁に向かってほぼ均等の角度をもって放射状に延びる板状の収斂堤11が立設されている。この収斂堤11は、開口3a側から傾斜部3の下端周縁側までその上縁の高さの位置が変わらない。言い換えると、傾斜部3の傾斜面3bから収斂堤11の上縁までの高さは、傾斜面3bが開口3a側から下端周縁に向かって低くなるに従って、傾斜部3から収斂提11の上縁までの高さが高くなっている。この収斂堤11の内部には、水上発電装置1に浮力を与えるための不図示の浮力室が形成されている。
A plate-shaped converging
傾斜部3の傾斜面3b上に立設されている収斂堤11の各々には、傾斜部3の下端周縁側の端部にバランス浮体Bが取り付けられている。このバランス浮体Bは、水上発電装置1に浮力を与えるためのものである。したがって、バランス浮体Bの浮力の大きさによっては前記した収斂堤11の内部の浮力室は、ある程度小さくしてもよい。
A balance floating body B is attached to each end of the inclined portion 3 on the peripheral edge side of the lower end of each of the converging
バランス浮体Bは、約半分程度が水面S上に出て、残りの約半分は水面S下に没する程度に設定されている。これにより、設置水域に大波などが発生しても、水上発電装置1が転倒することを防止することができる。また、バランス浮体Bは、船などに衝突された場合の緩衝装置の役目も果たしている。 The balance floating body B is set such that about half of the balance floats out on the water surface S and the other half is submerged under the water surface S. Thereby, even if a big wave etc. generate | occur | produce in an installation water area, it can prevent that the surface power generator 1 falls. Further, the balance floating body B also plays a role of a shock absorber when colliding with a ship or the like.
水上発電装置1の全体に亘って本体10の周縁には、本体10を囲むようにスカート5が取り付けられている。このスカート5は、格子状に組んだ骨組みと各格子を覆う網目状の金網やプラスチック網から成っており、上下に可動或いは着脱可能なものである。スカート5は、水上発電装置1の運搬時には邪魔にならないように上方に吊り上げたり、取り外したりしておくことができる。
A
このスカート5は、装置の稼動時には本体10の側壁4から水中に吊り下げておくことにより、波による揺動や振動、傾きなどを抑制して本体10の安定性を向上させることができる。また、スカート5の網目を通過しようとする波を消波できるので、水上発電装置1全体による消波効果等を高めることができる。水上発電装置1による消波の例としては、波の来る側で傾斜部3の傾斜面3bを遡上する波の収斂、波打ち作用、砕波現象などの繰り返しによって成される消波がある。
The
また、スカート5は網目形状を有しているので、外側で運動している波の水粒子の運動が水上発電装置1の下部内に進入することを防止し、水粒子の運動が網目を通過することにより、水粒子の運動を変化させて消波させると共に、水の流通を良くすることができる。
Further, since the
なお、水上発電装置1の姿勢の安定性を向上させるためにスカート5の下方に錘50を設けてもよい。
また、スカート5の網目は、海水中の生物の付着をし易くした機能を有し、浮漁礁等の効果も併せ持っている。
A
In addition, the mesh of the
このスカート5に囲まれた内側には、本体10の中心部に設けた開口3aの下方に位置するプール6が配設されている。このプール6は、開口3aとほぼ同心に配設されており、中底8aによって上部プール6aと下部プール6bとに仕切られている。上部プール6aは、開口3a側が開放されている。上部プール6aと下部プール6bとは、複数設けた連通部15によって連通している。この複数の連通部15それぞれの内部には、後述する発電機12を駆動させるための水車16が配設されている。
Inside the
このプール6の底板8bは、その中央に向かって低くなるコニカル状などにして、波力および風力発電装置1の下方から来る波の揚圧力を減ずるようにすることが好ましい。プール6のプール側壁の外側には、このプール側壁を囲むように浮力室9が形成されている。この浮力室9は、プール側壁と、傾斜部3の傾斜面3bの裏面と、隔壁9aとによって密閉可能な空間として形成されている。この浮力室9には浮力の調整のためのバラスト水が出入りするため、不図示のノズルや通気配管ならびにポンプ装置、波浪の大小による装置の浮沈コントロール設備などが設けられている。
The
傾斜面3bには、取水口21が設けられており、この取水口21からは上部プール6aまで連通する取水路22が設けられている。この取水路22は、本体10の外部の水を上部プール6aに取り込むための水流路である。この取水路22の上部プール6aの近傍には、上部プール6aに取り込んだ水が本体10の外部側へ逆流することを防止するための逆止手段23が配設されている。
The inclined surface 3 b is provided with a
この逆止手段23は、逆止弁でもよいが、より簡易な構造のものとして、取水路22を塞ぐことができる板状体を、取水路22を塞いだ状態よりも取水口21側へは揺動しないように取り付けたものでよい。なお、逆止手段23の取り付け位置は、取水路22の上部プール6aの近傍に限られず、上部プール6aに取り込んだ水が本体10の外部側へ逆流することを防止できる位置であればよい。
The check means 23 may be a check valve, but as a simpler structure, a plate-like body that can block the
また、傾斜面3bには、取水口21に並んで排水口31が設けられている。この排水口31からは下部プール6bまで連通する排水路32が設けられている。この排水路32は、下部プール6bの水を本体10の外部に排水するための排水路である。この排水路32の排水口31の近傍には、本体10の外部の水が下部プール6bに進入することを防止するための進入防止手段33が配設されている。
Further, the inclined surface 3 b is provided with a
この進入防止手段33は、逆止弁でもよいが、より簡易な構造のものとして、排水路32を塞ぐことができる板状体を、排水路32を塞いだ位置よりも排水路32側へは揺動しないように取り付けたものでよい。なお、進入防止手段33の取り付け位置は、排水路32の排水口31の近傍に限られず、本体10の外部の水が下部プール6bに進入することを防止できる位置であればよい。
The intrusion prevention means 33 may be a check valve, but as a simpler structure, the plate-like body that can block the
これら取水路22と排水路32とは、それらを一組として、前記取水路22と排水路32の複数組を前記の傾斜面3bの全周にわたって略等間隔に配設することが好ましい。例えば、隣り合う2つの収斂堤11によって画成された傾斜面3bごとに一組を配設する。なお、一組の取水路22と排水路32とを収斂堤11によって画成された傾斜面3bごとではなく、画成された傾斜面3bの一つ置きに配設してもよいし、二つ置き以上間隔をあけても良い。すなわち、略等間隔に配設すればよい。
The
これにより、水上発電装置1を水上に設置する際に、波の寄せてくる向きや水流の向きを考慮することなく水上発電装置1をどのような向きに設置しても変わらない発電効率で発電することができる。 As a result, when installing the water power generator 1 on the water, the power generation efficiency is the same regardless of the direction in which the water power generator 1 is installed without considering the direction of waves and the direction of water flow. can do.
前記のように連通部15内には、連通部15内を上部プール6aから下部プール6bへ流れる水を利用して発電機12を駆動させるための水車16が配設されている。水車16は、その回転軸17が連通部15の中心と同心となるように延設されている。これら水車16の回転軸17の上部には不図示の変速機が連結されており、該変速機を介して発電機12が連結されている。
As described above, the
連通部15内には水車16よりも下流部分に不図示の開閉弁が設けられている。この開閉弁を閉じることによって上部プール6aから下部プール6bへの水の流れを止めて水車16が回転しないようにすることができる。
An open / close valve (not shown) is provided in the
図7および図8は、発電機12を制御するための回路の異なる形態を例示する回路図である。
発電機12は、図7および図8に例示したような回路によって回転数を制御することができる。
7 and 8 are circuit diagrams illustrating different forms of a circuit for controlling the
The
図7に示したものは、発電機12を抵抗値の異なる複数の抵抗に択一的に接続できるようにしたものであり、図8に示したものは、容量の異なる複数の蓄電池部に択一的に接続できるようにしたものである。図8では、1つの蓄電池からなる蓄電池部と、2つの蓄電池からなる蓄電池部と、3つの蓄電池からなる蓄電池部とに択一的に選択できるものとして例示されている。
7 shows that the
図7または図8に示した回路に接続されている発電機12は、蓄電池部や抵抗値などを択一的に変化させることに伴って発生電圧、電流などを変化させる負荷制御によって回転数を制御することができる。したがって、発電機12と連動する水車16の回転数を制御することができる。
The
このように発電機12に連動する水車16の回転を制御することにより、プール6内の水の排水量は、ある程度制御することができる。この発電機12の回転制御は、装置本体10内に設けるバラストタンク、並びにそのバラスト水の出し入れによるものとは別々の制御であるが、それらとの連携制御にすることもある。
Thus, by controlling the rotation of the
水上発電装置1の本体10の上部には、本体10の中心部を縦方向に延びる仮想の中心線を中心にする支柱401が延設されている。すなわち、支柱401は、本体10の中心部を上方に向かってほぼ鉛直に延設されている。
A
この支柱401の上端には風力発電装置400が設けられている。風力発電装置400は、風車402を備え、この風車402の回転によって発電するものである。
A
本体10は、中心部のプール6を貫通する支持部40が配設されている。支持部40は、上下方向に伸縮可能な多段状を成すものであり、最下端に錘50が取り付けられている。図6に例示した支持部40は、4段に構成されたものである。
The
支持部40は、同心円で径の異なる3つ支持管410,420,430と支持棒440とから構成されている。支持管410,420,430は、最外郭の支持管410と、該支持管410の内部に収納可能な支持管420と、該支持管420の内部に収納可能な支持管430である。支持管430の内部には下端部に錘50が取り付けられた支持棒440が出没可能に収納されている。なお、支持部40を構成する支持管410,420,430と支持棒440は、断面が円形のものである必要はなく、多角形や楕円形であっても良い。
The
最外郭の支持管410は、プール6の中心を貫通し、プール6の中底8aおよび底部8bに固定されている。支持管410の上部にはフランジ411が設けられており、下部にはフランジ412が設けられている。
The
また、支持管420の上部にはスリーブ423、フランジ421、下部にはフランジ422が設けられている。支持管430の上部にはスリーブ433、下部にはフランジ432が設けられている。支持棒440の上部にはスリーブ443、下部にはフランジ442が設けられている。
The
支持管410,420,430と支持棒440は、前記のスリーブ423,433,443で滑り動作ができる。また、それぞれが脱落したり上方に抜けないように前記のフランジ411,412,421,422,432,442の大きさが適宜に設定されている。以上のように構成されている支持部40は、支持管410,420,430と支持棒440を上下方向に伸縮可能に変位させることができる。
The
支持棒440の下部に取り付けられた錘50の内部には浮力室51が設けられ、この浮力室51内に水と空気を出し入れして錘50内の水と空気の量を変化させることにより、錘50の上下の位置の調整作業が行いやすく、水上発電装置1の運転時には本体10の中心線をほぼ鉛直に保つことができる。浮力室51への水の注入および排水は、不図示のポンプ等を備える一般的な注入排出手段によって行われる。また、浮力室51は錘50の中心に近付くにつれ、上下方向の幅を広くし、錘50の底板52はドレーンが溜まりやすく、錘50の天板53は空気が溜まりやすくなっている。ドレーンや空気が溜まる部分には、ドレーンや空気を抜き取るための内管や弁等が取り付けられている。
A
なお、錘50は、本体の中心線方向をほぼ鉛直に保つことができるとともに、底板52が前記の中心線方向に直交して広がる抵抗面を成しているので、抵抗面の水に対する抵抗によって本体10の上下動を減じることができる。浮力室51には、設計次第によってはコンクリートや鉄スクラップ、鉱石、石材などを入れた固定錘としてもよい。
また、水上発電装置1の設置場所や用途によっては、錘50は、底板52と天板53とを平板にして合わせて一体にして浮力室51のないものとしても良いし、一枚の平板から成るものとしてもよい。
The
Further, depending on the installation location and application of the water power generator 1, the
支持棒440の上端部には、錘50の上下の位置を調整するワイヤー453を取り付けるためのアイプレート444が設けられており、該アイプレート444にはリング環445が取り付けられている。このリング環445にはワイヤー453の下端に取り付けたフック446を掛けることができる。
An
一方、風力発電装置400が設けられている支柱401の内部には滑車450とホイスト451を取り付けるビーム452が支柱401の内部に設けられている。このホイスト451のワイヤー453を巻き上げることによって支持部40が引き上げられて錘50が吊り上げられる。
On the other hand, a
また、ホイスト451のワイヤー453を緩めることにより、錘50は支持部40とともに降下し、支持管420,430と支持棒440を下方に限界まで伸ばして錘50を最下端まで下げることができる。また、スリーブ423,433,443やフランジ411,412,421,422,432,442にピンや固定金物などを取り付けることにより、支持部40の伸縮を調整でき、長さを固定化することができる。
Further, by loosening the
以上のように構成された水上発電装置1は、起き上がりこぼしの原理や、やじろべえの原理などを踏まえた上で、水上発電装置1全体が転倒しないように設計されている。 The water power generator 1 configured as described above is designed so that the whole water power generator 1 does not fall over in consideration of the principle of getting up and spilling, the principle of mishandling, and the like.
次に実施の形態の作用を説明する。
水上発電装置1は、水面S上に浮かぶ浮体構造物であると同時に、傾斜部3の傾斜面3bが渚と同様の作用をするため、浮島渚とも浮遊渚とも言えるものであり、波や潮流、河川等の水流の発生する水域に設置される。水上発電装置1の本体10は、海底のような水底SGから係留装置の係留チェーン2により係留してある。
Next, the operation of the embodiment will be described.
The floating power generator 1 is a floating structure that floats on the water surface S. At the same time, the inclined surface 3b of the inclined portion 3 functions in the same manner as a kite. Installed in water areas where rivers and other water currents are generated. The
水上発電装置1の平面形状は、傾斜部3が均等なリング状の多角形をなしているために、波がどの方向から来てもほぼ同様の作動ができ、ほぼ同様の効果が得られる。したがって、水上発電装置1を設置する際に、原理的に特定の設置方向を定める必要はない。 As for the planar shape of the hydroelectric generator 1, since the inclined portion 3 forms a uniform ring-shaped polygon, substantially the same operation can be performed regardless of which direction the wave comes from, and substantially the same effect can be obtained. Therefore, when installing the water power generator 1, it is not necessary to determine a specific installation direction in principle.
水上発電装置1に寄せて来た波Wや河川水の水流、海流、潮流、潮汐などの水流は、先ず、バランス浮体Bに当たるか直接に傾斜部3の傾斜面3bに乗り上げる。バランス浮体Bは前記したとおり、所定の間隔を保ちながら収斂堤11の延長線上に配置されているので、バランス浮体Bに当たった波Wはバランス浮体Bの両側に分かれて進み、側壁4の上を通過して収斂堤11で仕切られた傾斜部3の傾斜面3bに乗り上げる。
A wave W or river water stream, ocean current, tidal current, tide, or the like that has approached the hydroelectric generator 1 first hits the balance floating body B or directly rides on the inclined surface 3 b of the inclined portion 3. As described above, the balance floating body B is arranged on the extension line of the converging
この水上発電装置1に寄せて来た波Wや水流は、収斂堤11で仕切られた本体10の傾斜面3bに乗り上がり、傾斜面3bを中心部の開口3aに向かって進む。本体10の隣り合う収斂堤11同士の間隔は中心部に向かって狭くなっているので、波Wは、中心部に近付くにつれて収斂堤11によって絞り上げられるような収斂作用によって収斂されるとともに波高が高くなる。
The wave W and the water flow that have approached the hydroelectric generator 1 ride on the inclined surface 3b of the
波Wは、各々の傾斜部3の傾斜面3b上で収斂、波打ち作用、砕波現象などを繰り返しながら最後に傾斜部3の頂点を越波して開口3aからプール6内に落ちる。また、波Wや水流は、開口3aから上部プール6aに入るほか、本体10の傾斜面3bに設けた取水口21から取水路22に入って上部プール6aに流れ込む。
The wave W finally converges on the inclined surface 3b of each inclined portion 3, repeats wave action, wave breaking phenomenon, etc., and finally waves over the apex of the inclined portion 3 and falls into the
これにより、波Wが傾斜面3bを開口3aまで遡上する程高くなかったり、水流が傾斜面3bを開口3aまで上る程強くない状況下でも、上部プール6aに水を取り込むことができる。また、取水路22に設けた逆止手段23は、上部プール6aに取り込んだ水が取水路22内を本体の外部側へ向かって逆流することを防止するので、水を本体10の外部からプール6内により効率よく取り込むことができる。
Thereby, water can be taken into the upper pool 6a even under a situation in which the wave W is not so high as to move up the inclined surface 3b to the
より具体的に説明すれば、水上発電装置1を上から見て傾斜面3bのどこかに波Wの山部が有るとすれば、水はこの傾斜面3bに設けた取水口21から取水路22を通り、上部プール6aに流れ込む。水上発電装置1の作動を一定の時間で区切り、その間の水の流れを見れば、時計の針が回るようにある程度の均等な角速度をもって時計回りの流れと反時計回りの流れとが同時に起こるような現象でプール6内に波Wが入ることになる。このような現象はある程度の平滑化された入力とみなすこともできる。
More specifically, if there is a peak portion of the wave W somewhere on the inclined surface 3b when the water power generator 1 is viewed from above, water is taken from the
これにより、例えば大海にぽっかり浮かんだ小島のように、大海全体としてはある程度一定の方向に波Wが進行している場合でも、小島の中に立って小島そのものの波打ち際を見ればある程度の方向性はあるものの、全周囲からその小島に波Wが押し寄せてくる。例えば、大海の波Wの進行方向とは全く逆方向の下手側においても、波Wはある程度小波にはなっているものの、その下手側からもその小島に対して廻り波、返し波のような現象でその海岸線に打ち寄せてくる。 As a result, even if the waves W are traveling in a certain direction as a whole, such as a small island floating in the ocean, a certain degree of directionality can be achieved by standing in the small island and looking at the beach of the small island itself. Although there is a wave, waves W rush to the small island from all around. For example, although the wave W is a small wave on the lower side, which is completely opposite to the traveling direction of the wave W in the ocean, the wave from the lower side to the small island is like a turning wave or a return wave. The phenomenon hits the coastline.
この現象を本発明の水上発電装置1に利用して、どのような方向からどのような状況で入射してくる波Wであっても、効率よく収斂堤11で区切られた傾斜部3の傾斜面3b上に、すなわち水上発電装置1内に有効に取り入れ、次々と越波してくる波Wや河川の水流、海流、潮流、潮汐などの水流を効率良くプール6内に取り入れることができる。
By utilizing this phenomenon in the water power generator 1 of the present invention, the slope of the inclined portion 3 efficiently separated by the converging
取水路22や開口3aから上部プール6aに入った水は、傾斜面3bを遡上した水位と本体10の外部の水の水位との水位差によって、上部プール6aと下部プール6bとを連通する連通部15内に配設した水車16を回転させる。
The water that has entered the upper pool 6a through the
水車16が回転すると、水車16から上方に向けて延設されている回転軸17が回転して水車16に連動する発電機12が発電をする。水車16の回転部が回転すると、回転軸17には保護管が設けられているために、水の流れや波浪現象等による水撃から回転軸17の回転を保護することができる。
When the
水車16を回転させた水は、連通部15によって連通されている下部プール6bへ流れ込む。下部プール6bへ水が流れ込むと、既に下部プール6bに入っていた水が排水路32へ押し出されて、傾斜面3bに設けられた排水口31から本体10の外へ排水される。排水路32に設けた進入防止手段33は、本体10の外部の水が排水口31から排水路32に入って下部プール6bに進入することを防止できるので、より効率よく発電することができる。
The water that has rotated the
したがって、水上発電装置1を上から見たときに、傾斜面3bのどこかに波Wの谷部があるとすれば、この傾斜面3bに設けた排水口31の排水路32を通って下部プール6b内の壬水が排水される。
Therefore, when the water power generator 1 is viewed from above, if there is a valley portion of the wave W somewhere on the inclined surface 3b, the lower portion passes through the
また、水上発電装置1を側方から見たときに、例えば入射波の山が水上発電装置1の前部にあり、波Wの谷が水上発電装置1の反対側の後部にあるとすると、水上発電装置1の前部の波Wの山と後部の波Wの谷では、取水と排水とが同時に行われるため、非常に発電効率がよい。 Further, when the water power generator 1 is viewed from the side, for example, if the peak of the incident wave is at the front of the water power generator 1 and the valley of the wave W is at the rear of the opposite side of the water power generator 1, Since water intake and drainage are performed at the same time in the mountain of the wave W at the front and the valley of the wave W at the rear of the surface power generator 1, the power generation efficiency is very good.
例えば、ピストン式内燃機関等において12気筒エンジンでは圧縮と爆発の行程を少しずつずらして時間差をつけて一行程を動作させている。本発明に係る水上発電装置1では、収斂堤11によって傾斜部3が12等分に分割されていて、到来する波Wがこれらに入射する屈折角度の違いから、時間差をもって波の山と谷が訪れるために、12気筒の内燃機関とほぼ類似の動作となる。
For example, in a 12-cylinder engine such as a piston type internal combustion engine, the strokes of compression and explosion are shifted little by little to operate one stroke with a time difference. In the hydroelectric generator 1 according to the present invention, the inclined portion 3 is divided into 12 equal parts by the converging
なお、本実施の形態においては、取水路22と排水路32とを一組とし、取水路22と排水路32の複数組を傾斜面3bの全周にわたって略等間隔に配設してあるので、寄せてくる波Wの方向や水流の方向に対する本体10の向きにかかわらず、波Wや水流から水を効率よく取り込んで利用することができる。
In the present embodiment, the
水車16の回転を止めるには、水車16の下方に設けてある開閉弁14を閉状態にすればよい。この各開閉弁14を適宜に開状態または閉状態にしておくことにより、必要に応じて水車16を動力源とする発電機12を稼動させたり、停止させたりすることができる。
In order to stop the rotation of the
発電機12の稼動と停止の他に、ブレーキ制御や電圧、電流などを変化させる負荷制御によって発電機12の回転数を制御することができる。発電機12の回転数を制御することは、これに連動する水車16の回転数を制御することになる。この水車16の回転数制御は、プール6内の排水量を制御することになり、それはすなわち、プール6内の貯水量を制御することになる。
In addition to operating and stopping the
水車16の回転数が制御されると装置本体10の中心部に設けたプール6内の水の排水量が制御され、これにともない、プール6内の貯水量が制御される。この貯水量の制御が波Wの運動における水上発電装置1の固有振動数、固有周期などを持って水上発電装置1自体の振動を制御できる。例えば、プール6内の貯水量を増加することにより、水上発電装置1の重量が大きくなるので振動や上下動などを防止できる。これにより、風力発電装置400の発電効率の上昇につながるばかりでなく、大波時における水上発電装置1の破壊を防止することができる。
When the rotational speed of the
風力発電装置400は、本体10の上部から上方に向けて延設した支柱401に設けてある風車402が風を受けて回転することによって発電する。これにより水上発電装置1は、水力による発電に加えて風力を利用した発電も行える。このため、より多くの発電量を得ることができる。さらに、錘50の作用で装置本体10の縦方向の中心線がほぼ鉛直に保たれるとともに、錘50の抵抗面による水の抵抗を利用して水上発電装置1の上下動が拘束され、風力発電装置400を支える支柱401がほぼ鉛直に保たれる。これにより、風力発電装置400の風車402を安全に、かつ、スムーズに回転することができて発電効率が上昇する。さらに、水上発電装置1の破壊や故障を防止することができる。
The
錘50は、本体10の中心部の下方に向けて延設された支持部40の下端部に取り付けられており、底板52と天板53とが本体10の中心線方向に直交して広がる抵抗面を有しているので、波を受けても本体10の中心線方向をほぼ鉛直に保つことができるとともに、抵抗面の水に対する抵抗によって本体の上下動を減じることもできるので、安定した発電を行うことができる。
The
また、図6に示したように、錘50を取り付けた支持部40は上下方向に変位可能であるので、水上発電装置1の移動の際に錘50を上方に変位させておくことにより、水上発電装置1は水深の浅いところでも容易に移動させることができる。例えば、水深の比較的浅い海底条件による水上発電装置1のドック引出し、運搬、曳航時の作業には、支持棒440を挿入し、錘50を吊り上げて、装置の座高を低くすることによって水上発電装置1全体のバランスの調整等ができるので、比較的簡単に作業を行うことができる。
Further, as shown in FIG. 6, since the
また、錘50は、その内部に貯水可能な空洞の浮力室51を備えているので、浮力室51を空にしたり、任意の水量を貯水したりすることによっても水上発電装置1全体のバランスをより良く調整することができる。
Further, since the
また、本発明の実施の形態に係る水上発電装置1の使用は、海水域や湖沼等での使用の他に、図4および図5に示したように水流のある河川や汽水域でも使用することもできる。 Moreover, the use of the hydroelectric generator 1 according to the embodiment of the present invention is used in a river or brackish water area having a water flow as shown in FIGS. 4 and 5 in addition to use in a seawater area or a lake. You can also.
以上の作動原理により水上発電装置1の上下動の少ない本体10に、風力発電装置400を設けることによって非常に合理的でありしかも発電効率のよい発電装置とすることができる。また、波Wが水上発電装置1に進入する際に、先ず傾斜部3に当たり傾斜面3b上を遡上することと、収斂堤11で仕切られた各区分けされた部分は、それぞれ波Wや流水の入射角度が違い、全ての力を斜めにで受けて直交面で受けることがないために、波圧、水流、水撃などの分散効果があり、波圧や水流による衝撃力が小さいところにも振動、揺動等を防止し、効率上昇と耐久性、経済性のメリットがある。
By providing the
なお、装置本体10の下方に設けたスカート5の下端と錘50とを補鉄骨、ワイヤー、ロープ、チェーン等で連結することにより、水上発電装置1の揺動などに対して強度的な向上を図ることができ、非常に安定性のあるものとなる。したがって、海の波Wに対しても水上発電装置1が揺動したり、上下動したりしにくい浮体となり、風力発電装置400の支柱401がほぼ鉛直に立ち、傾きにくい水上発電装置1となる。
In addition, by connecting the lower end of the
また、水車16で発電した電力と、風力発電装置400で発電した電力を各々別途に陸上に送電してもよし、或いは変換装置などを介して、系統を一本にまとめ陸上に送電してもよい。
Further, the power generated by the
本発明に係る水上発電装置は、水上であれば一般に広く使用することができる。 The surface power generator according to the present invention can be widely used as long as it is on the water.
B…バランス浮体
S…水面
SG…水底
W…波
1…水上発電装置
2…係留チェーン
3…傾斜部
3a…開口
3b…傾斜面
4…側壁
5…スカート
6…プール
6a…上部プール
6b…下部プール
8a…中底
8b…底板
9…浮力室
9a…隔壁
10…本体
11…収斂堤
12…発電機
14…開閉弁
15…連通部
16…水車
17…回転軸
21…取水口
22…取水路
23…逆止手段
31…排水口
32…排水路
33…進入防止手段
40…支持部
50…錘
51…浮力室
52…底板
53…天板
400…風力発電装置
401…支柱
402…風車
410…支持管
411…フランジ
412…フランジ
420…支持管
421…フランジ
422…フランジ
423…スリーブ
430…支持管
432…フランジ
433…スリーブ
440…支持棒
442…フランジ
443…スリーブ
450…滑車
451…ホイスト
452…ビーム
B ... Balance floating body S ... Water surface SG ... Water bottom W ... Wave 1 ...
Claims (9)
前記プールは、上部プールと下部プールとに仕切られており、前記上部プールは前記開口側が開放されており、前記上部プールと下部プールとを連通する連通部を有し、
前記傾斜面に設けた取水口から前記上部プールまで連通し、前記本体の外部の水を前記上部プールに取り込むための取水路と、
前記傾斜面に設けた排水口から前記下部プールまで連通し、該下部プールの水を前記本体の外部に排水するための排水路と、
前記連通部内に配設された水車と、
前記水車の回転に連動して発電する発電機と、を備え、
前記収斂堤に区切られた前記傾斜面を遡上して前記開口から前記上部プール内に進入したり、前記取水口から前記上部プール内に取り込まれたりした前記プール内の水の水位と本体外部の水の水位との水位差によって前記水車を回転させて、前記発電機に発電させることを特徴とする水上発電装置。 A main body having an inclined surface that is inclined upward from a peripheral edge under the water surface toward the central portion, and has an opening in the central portion, and is provided below the opening for taking in water entering from outside the main body. A pool, and a converging dam for converging waves, wherein the central portion is disposed on the inclined surface of the main body radially from the central portion toward the peripheral edge on the lower end side. In the floating power generator that generates electricity using the water that enters from the outside of the main body with the movement of the wave, floating the main body on the water surface so that it goes up,
The pool is divided into an upper pool and a lower pool, the upper pool is open on the opening side, and has a communication portion that communicates the upper pool and the lower pool,
A water intake channel for communicating water from the main body to the upper pool through a water intake provided in the inclined surface; and
A drainage channel for draining water from the lower pool to the outside of the main body, communicating from the drainage port provided on the inclined surface to the lower pool,
A water wheel disposed in the communication part;
A generator for generating power in conjunction with the rotation of the water wheel,
The level of water in the pool and the outside of the main body that have been moved up the inclined surface divided by the converging levee and entered the upper pool from the opening or taken into the upper pool from the intake port A water power generator characterized in that the water turbine is rotated by a difference in water level from the water level of the water to cause the generator to generate electric power.
前記錘は、本体の中心線方向に直交して広がる抵抗面を有し、前記本体の中心線方向をほぼ鉛直に保つとともに、前記抵抗面の水に対する抵抗によって前記本体の上下動を減じることを特徴とする請求項1に記載の水上発電装置。 The main body includes a weight attached to a lower end portion of a support portion extending downward from a center portion of the main body,
The weight has a resistance surface extending perpendicular to the center line direction of the main body, keeps the center line direction of the main body substantially vertical, and reduces the vertical movement of the main body by resistance of the resistance surface to water. The water power generator according to claim 1, wherein
前記錘は、前記支持部を上下方向に変位させて上下位置を変更可能に設けられたことを特徴とする請求項2または3に記載の水上発電装置。 The support portion to which the weight is attached is provided so as to be displaceable in the vertical direction,
The hydroelectric generator according to claim 2 or 3, wherein the weight is provided so that the vertical position can be changed by displacing the support portion in the vertical direction.
前記錘は、前記支持部の下端部に取り付けられたことを特徴とする請求項4に記載の水上発電装置。 The support portion has a multistage shape that can expand and contract below the central portion of the main body,
The hydroelectric generator according to claim 4, wherein the weight is attached to a lower end portion of the support portion.
前記スカートの下部と前記錘とを連結して、前記本体と錘とが成す構造の強度を補強したことを特徴とする請求項2から6のいずれか一項に記載の水上発電装置。 A skirt that can hang from the periphery of the main body,
The hydroelectric generator according to any one of claims 2 to 6, wherein the lower part of the skirt and the weight are connected to reinforce the strength of the structure formed by the main body and the weight.
前記排水路は、前記本体の外部の水が前記下部プールに進入することを防止するための進入防止手段が設けられたことを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載の水上発電装置。 The intake channel is provided with a check means for preventing the water taken into the upper pool from flowing back to the outside of the main body,
8. The water surface according to any one of claims 1 to 7, wherein the drainage channel is provided with an entry prevention means for preventing water outside the main body from entering the lower pool. Power generation device.
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