JP2013189963A - Floating body for flap type gyro wave power generation device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば海上で使用され、消波装置としても利用可能な、ジャイロ式波力発電装置用の浮体に関するものである。 The present invention relates to a floating body for a gyro wave power generator that can be used, for example, at sea and can also be used as a wave absorber.
波力発電は、周囲を海に囲まれた日本では有望な発電方式の一つである。波力発電の方式には、波浪によるエネルギーを一旦空気等の流れに変換してタービンを回転させるものもあるが、このような流体を用いるタービン式の装置は、効率の良い発電ができる波浪の大きさ等の条件が限られているため、効率を上げるためには装置が大型化して経済的でない。 Wave power generation is one of the promising power generation methods in Japan surrounded by the sea. Some wave power generation systems temporarily convert the energy from waves into a flow of air or the like to rotate the turbine, but turbine-type devices that use such fluids are capable of generating waves with high efficiency. Since conditions such as size are limited, the apparatus becomes large and not economical in order to increase efficiency.
そこで、近年、流体を用いない方式の装置として、例えば、浮体と、浮体に支持されたジャイロと、このジャイロのジンバル軸に増速手段を介して接続された発電機とを備え、波浪による浮体の揺動によりジャイロのジンバルを回転させて発電機を駆動するジャイロ式の波力発電装置が提案されている。 Therefore, in recent years, as a device that does not use a fluid, for example, a floating body, a gyro supported by the floating body, and a generator connected to the gimbal shaft of the gyro via a speed increasing means are provided. There has been proposed a gyro-type wave power generation device that drives a generator by rotating a gyro gimbal by swinging.
このジャイロ式の装置では、波浪による浮体の揺動をジャイロのジンバルの回転エネルギーに変換して発電するので、波浪によって浮体が大きく揺動し、水平面に対する浮体の傾斜角ができるだけ大きくなるような構造が求められる。例えば、特許文献1には、円筒状の装置収容体に少なくとも1個の鉛直なジンバル軸を有するジャイロを配設し、この装置収容体を内筒部に挿入・固定したドーナツ状の浮体を海面に浮遊させる構成が開示されている。 This gyro-type device generates power by converting the swing of the floating body due to waves into the rotational energy of the gyro gimbal, so that the floating body swings greatly due to the waves, and the tilt angle of the floating body relative to the horizontal plane is as large as possible. Is required. For example, in Patent Document 1, a gyroscope having at least one vertical gimbal shaft is disposed in a cylindrical device housing, and a donut-shaped floating body in which the device housing is inserted and fixed in an inner cylinder portion is disposed on the sea surface. A structure for floating in the air is disclosed.
しかしながら、特許文献1で提案された浮体は、海面の勾配に追従して浮遊する海面浮遊式の浮体であるため、概略、浮体の傾斜角は海面の勾配以上に大きくならない。そのため、このような海面浮遊式の浮体を用いた場合は、得られる発電量にも限界がある。 However, since the floating body proposed in Patent Document 1 is a floating surface type floating body that floats following the gradient of the sea surface, generally, the inclination angle of the floating body does not become larger than the gradient of the sea surface. Therefore, when such a sea surface floating type floating body is used, there is a limit to the amount of power generated.
また、このような海面浮遊式の浮体は、海面の水位変動を有効に利用できず、特に、波の波長が浮体長よりも長い場合で、且つ、浮体は波に追従し、その波高が小さい場合、浮体の上下方向の揺動と連成する浮体の縦揺れが小さくなり、浮体の重心を中心とした傾斜運動が小さくなる。 In addition, such a floating type floating body cannot effectively use the sea level fluctuation, particularly when the wave wavelength is longer than the floating body length, and the floating body follows the wave and its wave height is small. In this case, the vertical pitching of the floating body coupled with the vertical swinging of the floating body is reduced, and the tilting motion about the center of gravity of the floating body is reduced.
このように、浮体の傾斜角θが小さくなると、浮体が傾斜したときにこれを元に戻そうとする復元力(W×GMsinθ)も小さくなる。つまり、浮体の傾斜運動が小さい場合は、浮体の復原力は有効に作用せず、波浪のエネルギーが復原力に変換されて散逸しないので、入射波はそのまま浮体後方に透過してしまう。そのため、浮体の傾斜運動が小さい場合は、浮体の副次的な効果として期待される波浪の消波効果も必然的に小さくなる。 As described above, when the inclination angle θ of the floating body is reduced, the restoring force (W × GMsin θ) for returning the floating body to the original state when the floating body is inclined is also reduced. That is, when the tilting motion of the floating body is small, the restoring force of the floating body does not act effectively, and the wave energy is converted into the restoring force and does not dissipate, so that the incident wave passes through the floating body as it is. For this reason, when the tilting motion of the floating body is small, the wave quenching effect expected as a secondary effect of the floating body is inevitably small.
本発明が解決しようとする問題点は、従来のジャイロ式波力発電装置用浮体は、浮体の傾斜角が海面の勾配以上に概略大きくならず、海面の水位変動を浮体の傾斜運動に効率的に変換できないために、波力発電装置の発電量に限界があり、波浪の消波効果も小さかった点である。 The problem to be solved by the present invention is that the conventional floating body for a gyro wave power generator does not have an inclination angle of the floating body that is substantially larger than the gradient of the sea surface, and the water level fluctuation of the sea surface is efficient for the inclination motion of the floating body. Since the power generation amount of the wave power generation device is limited, the wave-extinguishing effect is small.
本発明のフラップ型ジャイロ式波力発電装置用浮体は、海面の水位変動を浮体の傾斜運動に効率的に変換し、発電効率を高めると共に、消波効果も高めるという目的を達成するために、
緊張係留され、上下方向の運動を拘束された海中部浮体と、
ジャイロ式波力発電装置を搭載したフラップ型浮体とからなり、
前記フラップ型浮体は、前記海中部浮体に回転自在にピン結合され、海面の水位変動に対して傾斜運動することを最も主要な特徴としている。
In order to achieve the purpose of the floating body for the flap type gyro wave power generator of the present invention to efficiently convert the sea level fluctuations to the tilting motion of the floating body to increase the power generation efficiency and also the wave-dissipating effect.
A submarine floating body moored in tension and restrained in vertical motion,
It consists of a flap type floating body equipped with a gyro wave power generator,
The flap type floating body is pin-coupled to the underwater floating body so as to be rotatable, and the main feature is that the flap type floating body is inclined with respect to the sea level fluctuation.
上記本発明によれば、シンカー等によって緊張係留された海中部浮体は、上下方向の運動が拘束されるので、その海中部浮体にピン結合されているフラップ型浮体も上下方向の運動は拘束される。 According to the present invention, since the underwater floating body tensioned and moored by a sinker or the like is restrained in the vertical direction, the flap type floating body pin-coupled to the underwater floating body is also restrained in the vertical direction. The
よって、フラップ型浮体の運動モードは、海中部浮体とピン結合された位置を中心として回動する回転運動のみとなるから、海面の水位変動がフラップ型浮体の傾斜運動に効率的に変換される。 Therefore, the movement mode of the flap type floating body is only a rotary movement that rotates around the position where it is pin-coupled with the underwater floating body, so that the sea level fluctuation is efficiently converted into the inclined movement of the flap type floating body. .
本発明のフラップ型ジャイロ式波力発電装置用浮体は、緊張係留され、上下方向の運動を拘束された海中部浮体と、この海中部浮体に回転自在にピン結合され、海面の水位変動に対して傾斜運動するフラップ型浮体とで構成されるので、ジャイロ式波力発電装置が搭載されるフラップ型浮体は、海中部浮体とピン結合された位置を中心に回動する傾斜運動を行う構造となる。 The floating body for a flap-type gyro wave power generator of the present invention is a submerged floating body that is tension-tethered and restrained to move in the vertical direction, and is rotatably pin-coupled to the floating submerged body, so The flap type floating body on which the gyro wave power generator is mounted has a structure that performs a tilting movement that rotates around a position that is pin-coupled to the underwater floating body. Become.
よって、上記本発明の構成によれば、海面の水位変動を浮体の傾斜運動に効率良く変換することができ、フラップ型浮体の傾斜角は海面の勾配以上に大きくなるので、ジャイロ式波力発電装置の発電効率を高めることができる。また、浮体の傾斜による復原運動も促進されるので、波浪のエネルギーが復原力に変換されることで、波浪に対する消波装置としての効果も高くなる。 Therefore, according to the configuration of the present invention, the sea level fluctuation can be efficiently converted into the floating motion of the floating body, and the inclination angle of the flap type floating body becomes larger than the slope of the sea surface. The power generation efficiency of the device can be increased. In addition, since the restoring movement due to the inclination of the floating body is promoted, the energy of the wave is converted into the restoring force, so that the effect as a wave extinguishing device for the wave is enhanced.
以下、本発明を実施するための形態を、図1〜図5を用いて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
図1は、本実施例のフラップ型ジャイロ式波力発電装置用浮体11の全体構成を説明する図である。12は、鉛直方向に張られた緊張係留索15aによって海底に置かれたシンカー16aに緊張係留された海中部浮体を示している。
FIG. 1 is a diagram for explaining the overall configuration of a floating body 11 for a flap type gyro wave power generator according to this embodiment.
海中部浮体12は、緊張係留索15a及びシンカー16aによって鉛直方向に緊張係留されると共に、海中部浮体12自体の浮力を利用して上下方向の運動が拘束されている。また、左右の係留索15bは、左右のシンカー16bと夫々係留されており、主に海中部浮体12の水平方向の運動を拘束するものである。なお、Xは海面を、Yは海底を示している。
The underwater floating
13は、ジャイロ式波力発電装置を搭載したフラップ型浮体を示している。フラップ型浮体13は、ピン結合部14の矢印Aで示した双方向に回転自在となるように、海中部浮体12に対してピンによって結合されており、海面の水位変動に対して傾斜運動することができる。
本実施例では、海中部浮体12及びフラップ型浮体13の材質は鋼材を用いており、中空構造とすることで必要な浮力を得ている。
In the present embodiment, the submerged floating
図2は、海中部浮体12及びフラップ型浮体12の拡大図である。図2に示すように、フラップ型浮体13は、緊張係留索15aによって上下方向の運動が拘束されると共に、係留索15bによって主に左右方向の運動も拘束された海中部浮体12に対し、ピン結合部14の位置で、波浪の進行方向(矢印Bで示した方向)及びこれと逆向きの方向に回転自在となるようにピン結合されている。
FIG. 2 is an enlarged view of the underwater floating
ここで、緊張係留索15aによって緊張係留された海中部浮体12は上下方向の運動が拘束されているので、海中部浮体12のピン結合部14にピン結合されているフラップ型浮体13の上下運動も拘束されることになる。
Here, since the underwater floating
よって、上記本発明の構成によれば、フラップ型浮体13は、波浪による海面の水位変動や海面の傾斜に対して傾斜運動のみを行うので、波浪のエネルギーをフラップ型浮体13の傾斜運動に効率よく変換することができる。
Therefore, according to the configuration of the present invention, the flap
また、図2に示すように、波浪の進行方向とフラップ型浮体13の回動方向を一致させることで、波浪の左右方向の運動エネルギーも、フラップ型浮体13の傾斜運動に有効に利用できる。
Further, as shown in FIG. 2, by making the traveling direction of the wave coincide with the rotation direction of the flap
よって、本発明のフラップ型ジャイロ式波力発電用浮体11は、波浪のエネルギーを効率良くフラップ型浮体13の傾斜運動に変換できるので、例えば海面浮体式の従来の浮体と比較すると、フラップ型浮体13に搭載したジャイロ式波力発電装置の発電効率が向上する。
Therefore, since the floating body 11 for wave type power generation of the flap type gyro according to the present invention can efficiently convert wave energy into the inclined motion of the flap
また、本実施例のフラップ型浮体13は、海中部浮体12にピン結合される基体部13aと、先端に向かうほど幅広の形状で、基体部13aよりも排水容積を大きくした頂部13bからなる。よって、フラップ型浮体13は、項部13bが先端に向かうほど浮力の高い構造となっているため、海面の水位変動に追従しやすい。なお、図2では、紙面に向かって左側に傾斜したフラップ型浮体13のみを想像線で図示しているが、フラップ型浮体13は、紙面に向かって右側にも同様に傾斜する。
Further, the flap
図3は、フラップ型浮体13の頂部13bの形状を示す図で、(a)は角柱状、(b)は円柱状とした場合の例である。17はジャイロ式波力発電装置であり、特に、波浪による揺動によって回転するシンバル、シンバルの回転中心となるジンバル軸、シンバル軸を軸支するためのジンバル軸受台、ホイール支持軸を中心に回転するフライホイールなどの主要な駆動部は、ピン結合部14からの距離が遠く傾斜運動のモーメントがより大きい頂部13bの内部に配置させている。なお、これらは一例であって、本発明ではフラップ型浮体13の形状や内部構造は特に限定されない。
FIG. 3 is a diagram showing the shape of the
図4は、1つの海中部浮体52に対して、複数のフラップ型浮体53a,53b,53c,53d,53eを、回動自在にピン結合した本発明のフラップ型ジャイロ式波力発電装置用浮体51を平面の方向から見た図である。
FIG. 4 shows a floating body for a flap-type gyro wave power generator according to the present invention in which a plurality of flap-type
図4に示すように、海中部浮体52に複数のフラップ型浮体53a〜53eを連続配置することで、フラップ型浮体53a〜53eに夫々搭載されたジャイロ式波力発電装置を密に配置し、波力発電プラントを構成することができる。この場合、各発電装置で得られた電力は、海底ケーブルを介して陸上に伝達させるまでの途中の箇所に中間ブイを設けて集積しても良いし、フラップ型浮体53a〜53eから直接ケーブルを介して陸上に伝達し、陸上で集積しても良い。なお、図4中の矢印Cは、波浪の進行方向を示している。
As shown in FIG. 4, by continuously arranging a plurality of flap-
図5は、図4のフラップ型ジャイロ式波力発電装置用浮体51を正面の方向から見た図である。フラップ型浮体53a〜53eは、海中部浮体52とピン結合部54によって夫々ピン結合されているため、緊張係留索55a、係留索55b、アンカー56a及び56bは、フラップ型浮体13の数に応じて設ける必要はない。
FIG. 5 is a view of the flap type gyro wave power
つまり、緊張係留索55aや係留索55bは、海中部浮体52のみを係留すれば良いため、本実施例のような構成を採用することで、係留索に要する費用を低減することができる。
That is, since the
また、本発明のフラップ型浮体53a〜53eは、波浪に対する消波効果が高いので、図4及び図5に示すように、フラップ型浮体53a〜53eを波浪の進行方向と交差する向きに複数配列することにより、浮消波堤としての機能も兼ね備えることができる。
Further, since the flap
また、海中部浮体52は、1つに限らず複数並設しても良い。その場合、波浪の進行方向に対してフラップ型浮体53a〜53eの頂部が重複しないように海中部浮体52を配置する方が、フラップ型浮体53a〜53eが相互に干渉しないので、消波効率が良い。
Further, the number of underwater floating
なお、海中部浮体52の端部には、電力の集積設備又は維持管理作業時の船舶からの乗り移り設備として利用可能な作業場58を設けても良い。
In addition, you may provide the
以上説明したように、本発明のフラップ型ジャイロ式波力発電装置用浮体は、海面の水位変動を浮体の傾斜運動に効率良く変換することができ、フラップ型浮体の傾斜角は海面の勾配以上に大きくなるので、ジャイロ式波力発電装置の発電効率が高くなる。また、浮体の傾斜による復原運動も促進されるので、波浪に対する消波装置としての効果も高くなる。 As described above, the floating body for the flap type gyro wave power generation device of the present invention can efficiently convert the sea level fluctuation into the floating motion of the floating body, and the inclination angle of the flap type floating body is greater than the slope of the sea surface. Therefore, the power generation efficiency of the gyro wave power generator is increased. Moreover, since the restoring movement by the inclination of the floating body is also promoted, the effect as a wave extinguishing device against waves is enhanced.
本発明は、前記の実施例に限るものではなく、各請求項に記載の技術的思想の範疇であれば適宜実施の形態を変更しても良いことは言うまでもない。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and it goes without saying that the embodiments may be changed as appropriate within the scope of the technical idea described in each claim.
例えば、図1の実施例では、海中部浮体12を緊張係留索15a及び係留索15bによって係留する場合の例を開示したが、水深が浅い場合は係留ドルフィンを用いても良い。
For example, in the embodiment of FIG. 1, an example in which the underwater floating
また、図1の実施例では、鋼製の海中部浮体12及びフラップ型浮体13を用いる例を開示したが、浮体の材質はこれに限らない。例えば、耐候性に優れた樹脂や繊維強化プラスチック(FRP)などを用いても良い。
In the embodiment of FIG. 1, an example in which the steel
11 フラップ型ジャイロ式波力発電装置用浮体
12 海中部浮体
13 フラップ型浮体
13a 基体部
13b 頂部
14 ピン結合部
15a 緊張係留索
15b 係留索
16a シンカー
16b シンカー
17 ジャイロ式波力発電装置
58 作業場
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Floating body for flap type gyro
Claims (5)
ジャイロ式波力発電装置を搭載したフラップ型浮体とからなり、
前記フラップ型浮体は、前記海中部浮体に回転自在にピン結合され、海面の水位変動に対して傾斜運動することを特徴とするフラップ型ジャイロ式波力発電装置用浮体。 A submarine floating body moored in tension and restrained in vertical motion,
It consists of a flap type floating body equipped with a gyro wave power generator,
The flap-type floating body for a flap-type gyro wave power generation apparatus, wherein the flap-type floating body is rotatably pin-coupled to the underwater floating body and tilts with respect to a sea level fluctuation.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2012058578A JP2013189963A (en) | 2012-03-15 | 2012-03-15 | Floating body for flap type gyro wave power generation device |
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Cited By (2)
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CN104847572A (en) * | 2014-02-15 | 2015-08-19 | 张玉宝 | Wave power generation device and diving floating platform and wave power direct-driven pump |
CN104863784A (en) * | 2014-02-26 | 2015-08-26 | 杨临生 | Floating disc type sea wave energy generator |
-
2012
- 2012-03-15 JP JP2012058578A patent/JP2013189963A/en active Pending
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CN104863784A (en) * | 2014-02-26 | 2015-08-26 | 杨临生 | Floating disc type sea wave energy generator |
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