JP2014098380A - 水面の波による水中圧力の変化から動力用のエネルギーを取得する。 - Google Patents

Abstract

【課題】波エネルギーを取り出す効率のよい方法。
【解決手段】容器１から順に容器４まで水位を段々に深く沈めて行く。空気の流れは容器１から順に容器４方向にしか進行しないようにする。波による水柱圧力が無いとき容器１から容器４までの受ける圧力はその水深の圧力であり静止圧力である。容器１から順に容器４まで段々と高い静止圧力を受けていることになる、容器内部の空気圧力は静止圧力と平衡が取れている。ここで水面に波が発生すると水中に時間とともに変化する圧力が発生し、ある瞬間でみるとそれぞれの容器に作用する圧力の強さと方向が違っており、容器１に受ける静止圧と波による水中圧の合計より容器２に受ける静止圧と波による水中圧の合計が小さいと容器１の空気は容器２のほうに送り込まれ。この様にして段々と静止圧の高い容器のほうに空気を送り込まれ、この空気は圧力タンク９に蓄積され、公知のモーターで発電をする。
【選択図】図１

Description

この発明は、水面の波が水中の圧力を変化させることを利用し空気を段々に圧縮し、その圧縮空気をエネルギーとして、直接発電をする、又は水を高いところへ運び貯蔵し必要なとき発電する、などに使う。

従来、波のエネルギーを取り出す方法としては、装置に直接波を当て電力としてエネルギーを取り出す方法が多い。

波エネルギーを取り出す方法として、現在多くの装置は波を直接受ける方法が多く自然の力に対抗できず壊されてしまうことが多い。
本考案は水面の波による水中圧力をエネルギーとして取り出す装置で水中に沈めた状態で作動するので、波の力を直接受けず頑丈な装置を必要としなくする。
一箇所の波のエネルギーだけを取り込むだけでなく波全般にわたって長く取り込むことで効率良くエネルギーを取得する。
ここではエネルギーとして圧縮空気を利用する。圧縮空気により直接発電をする、又はもっと使いやすくするため一旦水を高い位置に貯蔵し、発電をする。

図（１）より本装置は空気取り入れ口（５）、容器（１）から順に容器（４）まで、そして各容器を接続する管の間に空気の流れを制御する圧力弁（６）を配置し、圧縮空気を貯めておく圧力タンク（９）、そして位置と姿勢を保つための錘（１３）等で構成されている。
容器（１）から順に容器（４）は、設置する場所の波の波長、深さなどを考慮し、波の進行方向に距離をとり、水深は浅いほうから段々に深く成るよう錘（１３）、滑車（１４）、錘（１５）で配置する。
容器（１）から順に容器（４）までは管やホースにより連結されておりそれぞれの容器間は圧力弁（６）により仕切られている。
空気は圧力弁（６）により容器（１）から順に容器（４）方向へのみ進むことが出来るようにしているが容器を段々と水深の深い方向に配置しているため圧力差で空気の流れは発生しない。
容器周りの水中圧力によって容器内の水位は上下し、内部の空気圧を変化させる。
波が無いとき容器が受ける圧力を静止圧とすると容器（１）から順に容器（４）の周りの静止圧は段々と高くなっている。
ここで容器周辺に波による水中圧力が加わったとき、それぞれの容器を波の波長など考慮し、ある距離を持って配置しているため同時刻におけるそれぞれの容器の受ける圧力には、違いがでる。
ここで容器（１）周りの静止圧と波による圧力の和が容器（２）周りの静止圧と波による圧力の和より大きいと両容器内の水位は、上下し、内部圧力差により空気は次段の高い静止圧の容器（２）へ移動し蓄積される。
同様にして空気は段々と高い静止圧の容器のほうへと移動し高い圧力を持った空気を圧力タンク（９）に獲得できる。
圧力タンク（９）に蓄積できる圧力は容器（４）が受ける水圧程度の圧力を得ることが出来る。

本考案のほとんどの装置が水中であり波の直接の力を受けにくい。
圧縮空気を作るので空気の輸送がし易く、使用しやすい、圧縮空気モーターで直接発電機を回し発電する。
又は圧縮空気で一旦水を高い位置に運び上げ貯水しながら発電させることで必要なとき電力を使う事が出来る。

この発明の実施形態を、図１に示す。
容器（１）から容器（４）まで構造は同じである。
底面は開放し上面から空気の吸い込みと吐出しが出来る口を設けている。
圧力弁（６）は、圧力差によって空気を一方向のみに進める弁である。
圧力タンク（９）は、圧縮空気を蓄積しながら目的に応じて取り出す取り出し口（１０）を設けている。
浮体（７）、錘（１３）、滑車（１４）、錘（１５）、鉄棒（１６）は、容器（１）から容器（４）までの位置と深さを適度に配置するためのものである。
容器内の水面は、水柱圧力であり内部の空気圧と等しいとき平衡が取れているが、容器周辺に圧力変化があると容器内水面が上下し、その中の空気圧を変化させる。
以上のもので構成されているが、設置するにあたっては、あらかじめその地域に発生する波の波長、周期、水深ほかを調査し、各容器間の距離と水深を決める。
空気取り入れ口（５）から耐圧ホース（８）までは、管とホースで接続している。
その管とホースの途中に容器（１）から順に容器（４）までを接続し、それぞれの間に、圧力差によって空気が一方向のみに進むように圧力弁（６）を取り付ける。
空気取り入れ口（５）側に滑車（１４）を取付け、十分に重たい錘（１３）に固定したロープの先に取り付けた錘（１５）によって容器（１）が水面を浮き沈みする程度の深さに調整する。
鉄棒（１６）の先端側に錘（１３）を置き容器（１）から順に容器（４）が波の進行方向へ、しかも水面より段々に深くなるよう適度な角度で沈める。
波が無いとき容器が受ける圧力を静止圧とすると容器（１）から順に容器（４）の周りの静止圧は段々と高くなっている。
ここで容器周辺に波による水中圧力が加わったとき、
それぞれの容器を波の波長など考慮し、ある距離を持って配置しているため同時刻におけるそれぞれの容器の受ける圧力には、違いがでる。
ここで容器（１）周りの静止圧と波による圧力の和が容器（２）周りの静止圧と波による圧力の和より大きいと両容器内水位は、上下し、内部空気の圧力差により空気は移動し次段の高い静止圧の容器（２）へ蓄積される。
同様にして空気は段々と高い静止圧の容器のほうへと移動し容器（４）から圧力弁（６）を通過した空気は耐圧ホース（８）を通り圧力タンク（９）に空気をおくりこむ。
圧力タンク（９）に蓄積される空気圧は、概ね容器（４）内部の水柱圧と同じぐらいとなる。
圧縮空気取り出し口（１０）に圧縮空気モーターを接続し、発電をする、又は、圧縮空気を使ったポンプで水をくみ上げ、蓄積し、必要に応じて水力発電する。

実施形態の効果

ほとんどの装置が水中であり波の直接の力を受けにくい。
構造が簡単で高圧力の空気を作れるので空気の輸送がし易い、又は、直接発電の圧力モーターがまわせる。
圧縮空気で一旦水を高い位置に運び上げ貯水しながら必要なときに発電させることが出来る。

他の実施形態

従来、波のエネルギーを利用するには直接電気エネルギーにして使用している形態が多く時と、量のコントロールがやりにくい。
自然との対応のため装置が壊れやすく設備費用もかさむ。

本発明の実施形態を示す斜視図である。

［図１］
１ 容器
２ 容器
３ 容器
４ 容器
５ 空気取り入れ口
６ 圧力弁
７ 浮体
８ 耐圧ホース
９ 圧力タンク
１０ 圧縮空気取り出し口
１１ 水面
１２ 水底
１３ 錘
１４ 滑車
１５ 錘
１６ 鉄棒

Claims (1)

1. 底の開いた容器を水位の低いほうから順に深い方へと水中に沈め、波による水中圧を利用し水柱圧が低位のところにある容器の空気を水柱圧が高位にある容器方向に順次送り込むことが出来るようにすることで圧力を加算しながら波のエネルギーを取得できる様にした。

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