JP2019100187A - Ocean current and tidal current power generation device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、海流および/または潮流のエネルギーを利用して発電を行う海流・潮流発電装置に関するものである。 The present invention relates to a ocean current / tidal power generator that generates electricity using energy of ocean current and / or tidal current.
近年、世界規模でのエネルギー需要の急速な増大に伴い、これまでもっぱら依存していた石油やLNG等の化石燃料や原子力等のエネルギー源の代替あるいは新たに加えるエネルギー源として、枯渇や公害の虞のない自然エネルギーを利用しようとする様々な研究開発が積極的に進められている。 In recent years, with the rapid increase of energy demand on a global scale, the risk of exhaustion and pollution as an alternative or newly added energy source of fossil fuel such as petroleum and LNG, which has been relied on exclusively until now, and energy sources such as nuclear power. Various research and development efforts are underway to use natural energy without
このような自然エネルギーとしては、太陽光、風力等が利用可能であるが、いずれも時間や季節によって出力が停止したり、あるいは大きく変動したりするという欠点を有している。これに対して、特に我が国においては、面積が小さい反面、周囲が海に囲まれているために、無限であってエネルギー密度の高い海流や潮流を利用した発電が可能となれば、時間や季節に左右されない有力なエネルギー源として活用することが可能になる。 As such natural energy, sunlight, wind power, etc. can be used, but all have the disadvantage that the output is stopped or fluctuates greatly depending on time or season. On the other hand, especially in Japan, although the area is small, since the surroundings are surrounded by the sea, it is possible to generate electricity using ocean currents and tidal currents that are infinite and have a high energy density. It can be used as a powerful energy source that is not influenced by
この種の海流・潮流のエネルギーを利用した発電装置としては、下記特許文献1において開示されたものが知られている。
As a power generator using this kind of energy of ocean current and tidal current, one disclosed in
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、自然エネルギーである海流および/または潮流を利用して、効率的に発電することができる発電装置を提供することを課題とするものである。 This invention is made in view of such a situation, and makes it a subject to provide an electric power generating device which can generate electric power efficiently using natural current and ocean current and / or tidal current. .
上記課題を解決するため、請求項1に記載の本発明に係る海流・潮流発電装置は、天板と底板との間に側面が形成された箱状の装置本体と、この装置本体内を貫通して両端部が対向する上記側面に開口する海水流路と、この海水流路における上記開口間の中間部を間に挟んで対向配置されて回転軸が上記天板と底板とに回転自在に支承されるとともに上記回転軸に外装された羽根車の一部を上記海水流路内に位置させた一対の回転水車と、これら回転水車の回転によって発電する発電機とを備えていることを特徴とするものである。
In order to solve the above problems, the ocean current and tidal power generator according to the present invention as set forth in
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、上記回転水車の軸線方向の両端部に、上記軸線と同軸に配置された内筒および外筒との間が上記羽根車の羽根間に連通するとともに上記内筒および外筒間に複数枚の案内板が円周方向に間隔をおいて配置されることにより上記羽根車から排出された上記海水を上記軸線方向に旋回させて噴出させる排水流路が設けられていることを特徴とするものである。
The invention according to
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の発明において、上記内外筒間の上記排水流路は、上記羽根車側から上記軸線方向に向けて上記軸線と直交する断面積が漸次大きくなるように形成されていることを特徴とするものである。
The invention according to
請求項4に記載の発明は、請求項2または3に記載の発明において、上記天板および底板の少なくとも一方の外面には、上記開口側から上記排水流路の排水口側に向けて漸次当該天板または底板から離間するとともに先端が上記排水口に臨む傾斜案内板が設けられていることを特徴とするものである。
The invention according to
請求項5に記載の発明は、請求項1〜4のいずれかに記載の発明において、上記装置本体の上記側面は、当該側面間の幅寸法が上記開口側から上記中間部側に向けて漸次大きくなる傾斜面によって形成されていることを特徴とするものである。 In the invention according to a fifth aspect, in the invention according to any one of the first to fourth aspects, in the side surfaces of the device main body, the width dimension between the side surfaces gradually increases from the opening side toward the intermediate portion side. It is characterized in that it is formed by an inclined surface which becomes large.
請求項6に記載の発明は、請求項1〜5のいずれかに記載の発明において、上記海水流路における上記開口と回転水車との間には、複数枚の導水壁が上記側面間において間隔を置いて配置されていることを特徴とするものである。 The invention according to a sixth aspect is the invention according to any one of the first to fifth aspects, wherein a plurality of water guiding walls are spaced between the side surfaces between the opening and the rotary water wheel in the seawater flow path. It is characterized in that it is placed and placed.
請求項1〜6のいずれかに記載の発明によれば、装置本体の海水流路を海流に沿う方向に向けて海中に設置することにより、上記海水流路内に流入する海水によって一対の回転水車を回転させ、発電機によって発電することができる。しかも、発電機の駆動手段として、回転軸の外周に羽根車が一体化された一対の回転水車を用いているため、上記特許文献1に見られるような水車としてプロペラ翼を用いた場合と比較して、製造コストを低減化させることができるとともに、発電効率も大幅に高めることが可能になる。この結果、自然エネルギーである海流や潮流を利用して、効率的に発電することができる。
According to the invention as set forth in any one of
また、請求項2に記載の発明によれば、上記回転水車の軸線方向の両端面に、羽根車の羽根間に連通する排水流路を設けているために、回転水車を回転させた海水の一部を上記排水流路から排水することにより、ディフューザ効果によって装置本体の周囲の海水を海水流路内へと吸引して発電効率を高めることができる。
Further, according to the invention of
加えて、請求項3に記載の発明においては、上記排水流路の断面積を、上記羽根車側から軸線方向に向けて断面積が漸次大きくなるように形成しているために、排水流路における排水抵抗を減少させて上記ディフューザ効果を高めることができる。
In addition, in the invention according to
さらに、請求項4に記載の発明においては、装置本体の天板および底板の少なくとも一方の外面に、海水流路の開口側から排水流路の排水口側に向けて漸次天板または底板から離間する傾斜案内板を設けているために、装置本体の外面に沿う海流に上記傾斜案内板に沿って流れて排水口から離れる方向の上昇流または下降流を生じさせて、上記排水口側の圧力を低減させることにより、同様に上記排水流路からの排水を促進させてディフューザ効果を一層高めることができる。
Furthermore, in the invention according to
また、請求項5に記載の発明によれば、装置本体の側面を、当該側面間の幅寸法が上記開口側から中間部側に向けて漸次大きくなる傾斜面によって形成しているために、装置本体の大型化を招くことなく、相対的に外径寸法が大きな羽根車の回転水車を組み込んで発電出力を高めることが可能になる。
Further, according to the invention as set forth in
加えて、請求項4に記載の発明のように、装置本体の外面に傾斜案内板を設けた場合には、上記羽根車の排水口に臨む傾斜案内板の幅寸法を大きく形成させることが可能になる。これにより、上記傾斜案内板によって羽根車の排水口から離間する大きな上昇流または下降流を生じさせることができ、上述したディフューザ効果を一段と向上させることができる。
In addition, as in the invention according to
また、請求項6に記載の発明においては、装置本体内における海水流路の開口と回転水車との間に、複数枚の導水壁を側面間に間隔を置いて配置しているために、上記導水壁によって海水流路に流入した海水を整流して安定的に羽根車へと導くことができるとともに、海流に同伴した漂流物に起因する回転水車の羽根の損傷を防止することができる。
In the invention according to
図1〜図7は、本発明に係る海流・潮流発電装置を主として海流による発電装置に適用した一実施形態を示すもので、図中符号1がこの海流・潮流発電装置の装置本体である。
この装置本体1は、天板2と底板3との間に側面4が形成された直方体状の箱状に形成されたもので、長手方向の両端部に開口5が形成されている。そして、この装置本体1内には、開口5間に貫通する海水流路6が形成されている。
FIGS. 1 to 7 show an embodiment in which the ocean current / tidal power generator according to the present invention is applied mainly to an ocean current generator, and
The
この海水流路6は、装置本体1内に設けられた内壁7によって画成されたもので、開口5間の中央部における断面積が、開口5側の断面積よりも小さくなるように形成されている。また、内壁7の上記中央部には、それぞれ凹部7aが形成され、各々の凹部7a内に回転水車8が海水流路6を間に挟んで配置されている。さらに、装置本体1内には、天板2、底板3および内壁7によって画成されたバラストタンク19が形成されている。
The
上記回転水車8は、回転軸9の外周に羽根車10が設けられた周知のもので、回転軸9の両端部が各々天板2および底板3に回転自在に支承されるとともに、回転軸9に発電機11が連結されている。また、海水流路6における開口5と回転水車8との間には、複数枚の導水壁12が側面4間において間隔を置いて配置されている。
The above-mentioned
他方、天板2および底板3の中央部であって、回転水車8の羽根車10の両端面に臨む位置には、それぞれ発電機11を内包する内筒14と、この内筒14を囲繞する外筒15とを備えた二重管構造の排水装置13が固定されている。ここで、内筒14は、内径が羽根車10における羽根10aの内周端よりも僅かに小さく、かつ外筒15は、内径が羽根10aの外周端よりも僅かに大きく形成されている。これにより、内外筒14、15間には、羽根車10の羽根10a間に連通する排水流路16が形成されている。
On the other hand, the
また、内筒14は、羽根車10側から先端側に向けて漸次外径寸法が小さくなる錐筒状に形成されるとともに、外筒15は、羽根車10側から先端側に向けて漸次外径が大きくなる逆錐筒状に形成されている、これにより、排水流路16は、羽根車10側から軸線方向に向けて上記軸線と直交する断面積が漸次大きくなるように形成されている。
Further, the
そして、内筒14および外筒15間には、羽根車10から排出された海水を軸線方向に旋回させて噴出させる複数枚の案内板17が円周方向に間隔をおいて配置されている。
Further, between the
さらに、天板2および底板3の外面には、装置本体1の両方の開口5側から排水装置13における排水口側に向けて漸次天板2または底板3から離間する傾斜案内板18が設けられている。これら傾斜案内板18は、先端縁18aが外筒15よりも僅かに高い位置において上記排水口に臨む位置に設けられるとともに、平面視においてV字状に形成されている。
Furthermore, on the outer surface of the
以上の構成からなる海流・潮流発電装置によって発電を行うには、装置本体1の四隅にアンカーを取り付け、バラストタンク19内に注水して、海水流路6が海流に沿う方向になるように装置本体1を海中に安定させて設置する。すると、装置本体1の一方の開口5から海水流路6内に流入した海水は、当該海水流路6の断面積が開口5側よりも中央部側が小さくなっているために、流速を高めつつ中央部側に流れて回転水車8の羽根車10を回転させる。これにより、回転水車8の回転軸9に連結された発電機11によって発電が行われる。
In order to generate electric power by the ocean current / tidal power generation apparatus having the above configuration, anchors are attached to the four corners of the apparatus
この際に、この海流・潮流発電装置においては、回転水車8の軸線方向の両端面(すなわち、上下端面)に、羽根車10の羽根10a間に連通する排水流路16を備えた排水装置13を設けているために、回転水車8の羽根車10を回転させた海水の一部が内外筒14、15間の排水流路16から一次旋回流として上方および下方へと排水される。
Under the present circumstances, in this ocean current and tidal current power generation device,
これに加えて、この海流・潮流発電装置においては、装置本体1の天板2および底板3の外面に、開口5側から排水流路16の排水口側に向けて漸次天板2または底板3から離間する傾斜案内板18を設けているために、装置本体1の外面に沿う海流によって傾斜案内板18の先端から上方および下方に流れる二次上昇流および二次下降流が形成される。
In addition to this, in this ocean current / tidal power generator, the
これにより、上記排水装置13から排出される上方への一次旋回流および下方への一次旋回流が吸引されて排水流路16からの排水が促進させる結果、ディフューザ効果によって装置本体1の周囲の海水を海水流路6へ吸引して、回転水車8による発電効率を高めることができる。
As a result, the upward primary swirling flow and the downward primary swirling flow discharged from the
さらに、上記海流・潮流発電装置によれば、発電機の駆動手段として、回転軸9の外周に羽根車10が一体化された一対の回転水車8を用いているため、これら回転水車8として同形のものを用いることにより、互いに共通の部品を使用することができ、よって従来のプロペラ翼を用いた発電機を用いる場合と比較して製造コストを低減化させ、かつ発電効率を高めることができる。
Furthermore, according to the above-mentioned ocean current and tidal current power generation apparatus, since a pair of
装置本体内における海水流路の開口と回転水車との間に、複数枚の導水壁を側面間に間隔を置いて配置しているために、上記導水壁によって海水流路に流入した海水を整流して安定的に羽根車へと導くことができるとともに、海流に同伴した漂流物が回転水車側へ流れることを阻止して羽根の損傷を未然に防止することができる。 Since a plurality of water guiding walls are arranged at intervals between the side surfaces between the opening of the seawater flow path in the device main body and the rotary water wheel, the water flowing into the seawater flow path is rectified by the water guiding wall. As a result, it is possible to stably guide the impeller to the impeller and prevent the drifting material entrained in the ocean current from flowing to the rotary turbine side, thereby preventing damage to the blades.
なお、上記実施形態においては、本発明に係る海流・潮流発電装置を主として海流による発電装置に適用した場合についてのみ説明したが、本発明は、例えば排水装置13の内外筒14、15間に設けられた案内板17を取り外すことにより、1日4回の潮の干満によって発電する潮流発電装置に適用することもできる。
In the above embodiment, only the case where the ocean current / tidal power generation apparatus according to the present invention is applied to an ocean current power generation apparatus has been described, but the present invention is provided, for example, between the inner and
この場合に、図6に示すように、回転水車8と、この回転水車8の回転軸9に取り付けられた発電機11を覆う排水装置13の内筒14とを、ボルトおよびナット等によって着脱自在に設ければ、上記回転水車8と発電機11とを一体的に取り外して新品と交換することができ、短期間でこれらのメンテナンスを行うことが可能になる。
In this case, as shown in FIG. 6, the
さらに、図8に示す他の実施形態のように、装置本体1の側面20を、これら側面20間の幅寸法が海水流路6の入口側から中間部側に向けて漸次大きくなる傾斜面によって形成すれば、装置本体1を過度に大型化することなく、相対的に回転水車21の外径寸法を図1〜図7に示した回転水車8の外径寸法よりも大幅に大きくすることが可能になり、この結果発電出力を高めることが可能になる。
Furthermore, as in the other embodiment shown in FIG. 8, the
1 装置本体
2 天板
3 底板
4、20 側面
5 開口
6 海水流路
8、21 回転水車
9 回転軸
10 羽根車
10a 羽根
11 発電機
12 導水壁
13 排水装置
14 内筒
15 外筒
16 排水流路
17 案内板
18 傾斜案内板
19 バラストタンク
DESCRIPTION OF
上記課題を解決するため、請求項1に記載の本発明に係る海流・潮流発電装置は、天板と底板との間に側面が形成された箱状の装置本体と、この装置本体を貫通して当該装置本体の当該貫通方向両端部に開口を形成する海水流路と、回転軸が上記天板と底板とに回転自在に支承されるとともに上記回転軸に外装された羽根車の一部を上記海水流路内に位置させた一対の回転水車と、これら回転水車の回転によって発電する発電機と、上記回転水車の軸線方向の両端部に設けられた排水装置とを備え、上記排水装置は、上記軸線と同軸に配置された内筒および外筒と、上記内筒および外筒の間に形成されて上記羽根車の羽根間に連通する排水流路と、上記排水流路において円周方向に間隔をおいて配置された複数枚の案内板とを備え、上記羽根車から排出された海水を上記軸線方向に旋回させて噴出させることを特徴とするものである。
To solve the above problems, ocean current, tidal current power generator according to the present invention of
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、上記排水流路は、上記羽根車側から上記軸線方向に向けて上記軸線と直交する断面積が漸次大きくなるように形成されていることを特徴とするものである。
Invention according to
請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の発明において、上記天板および底板の少なくとも一方の外面には、上記開口側から上記排水流路の排水口側に向けて漸次当該天板または底板から離間するとともに先端が上記排水口に臨む傾斜案内板が設けられていることを特徴とするものである。
The invention according to
請求項4に記載の発明は、請求項1〜3のいずれかに記載の発明において、上記装置本体の上記側面は、当該側面間の幅寸法が上記開口側から上記海水流路における上記開口間の中間部側に向けて漸次大きくなる傾斜面によって形成されていることを特徴とするものである。 The invention according to a fourth aspect is the invention according to any one of the first to third aspects, wherein the side surface of the device main body has a width dimension between the side surfaces from the opening side to the opening in the seawater flow path It is characterized in that it is formed by an inclined surface which becomes gradually larger toward the middle part side of.
請求項5に記載の発明は、請求項1〜4のいずれかに記載の発明において、上記海水流路における上記開口と回転水車との間には、複数枚の導水壁が上記側面間において間隔を置いて配置されていることを特徴とするものである。 The invention according to a fifth aspect is the invention according to any one of the first to fourth aspects, wherein a plurality of water guiding walls are spaced between the side surfaces between the opening and the rotary water wheel in the seawater flow path. It is characterized in that it is placed and placed.
請求項1〜5のいずれかに記載の発明によれば、装置本体の海水流路を海流に沿う方向に向けて海中に設置することにより、上記海水流路内に流入する海水によって一対の回転水車を回転させ、発電機によって発電することができる。しかも、発電機の駆動手段として、回転軸の外周に羽根車が一体化された一対の回転水車を用いているため、上記特許文献1に見られるような水車としてプロペラ翼を用いた場合と比較して、製造コストを低減化させることができるとともに、発電効率も大幅に高めることが可能になる。この結果、自然エネルギーである海流や潮流を利用して、効率的に発電することができる。
According to the invention as set forth in any one of
また、請求項1に記載の発明によれば、上記回転水車の軸線方向の両端面に、羽根車の羽根間に連通する排水流路を設けているために、回転水車を回転させた海水の一部を上記排水流路から排水することにより、ディフューザ効果によって装置本体の周囲の海水を海水流路内へと吸引して発電効率を高めることができる。
Further, according to the invention as set forth in
加えて、請求項2に記載の発明においては、上記排水流路の断面積を、上記羽根車側から軸線方向に向けて断面積が漸次大きくなるように形成しているために、排水流路における排水抵抗を減少させて上記ディフューザ効果を高めることができる。
In addition, in the invention according to
さらに、請求項3に記載の発明においては、装置本体の天板および底板の少なくとも一方の外面に、海水流路の開口側から排水流路の排水口側に向けて漸次天板または底板から離間する傾斜案内板を設けているために、装置本体の外面に沿う海流に上記傾斜案内板に沿って流れて排水口から離れる方向の上昇流または下降流を生じさせて、上記排水口側の圧力を低減させることにより、同様に上記排水流路からの排水を促進させてディフューザ効果を一層高めることができる。
Furthermore, in the invention according to
また、請求項4に記載の発明によれば、装置本体の側面を、当該側面間の幅寸法が上記開口側から中間部側に向けて漸次大きくなる傾斜面によって形成しているために、装置本体の大型化を招くことなく、相対的に外径寸法が大きな羽根車の回転水車を組み込んで発電出力を高めることが可能になる。
Further, according to the invention described in
加えて、請求項3に記載の発明のように、装置本体の外面に傾斜案内板を設けた場合には、上記羽根車の排水口に臨む傾斜案内板の幅寸法を大きく形成させることが可能になる。これにより、上記傾斜案内板によって羽根車の排水口から離間する大きな上昇流または下降流を生じさせることができ、上述したディフューザ効果を一段と向上させることができる。
In addition, as in the invention according to
また、請求項5に記載の発明においては、装置本体内における海水流路の開口と回転水車との間に、複数枚の導水壁を側面間に間隔を置いて配置しているために、上記導水壁によって海水流路に流入した海水を整流して安定的に羽根車へと導くことができるとともに、海流に同伴した漂流物に起因する回転水車の羽根の損傷を防止することができる。 In the fifth aspect of the present invention, the plurality of water guiding walls are arranged at intervals between the side surfaces between the opening of the seawater flow path in the device main body and the rotary water turbine, The water conveyance wall can rectify and stably guide the seawater flowing into the seawater flow path to the impeller, and can prevent damage to the blades of the rotary water turbine due to the drifting material entrained in the ocean current.
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- 2017-11-29 JP JP2017228609A patent/JP6377832B1/en not_active Expired - Fee Related
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