JP2022049737A - Power generation system - Google Patents

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Abstract

To provide a power generation system that is easy to resonate upon generating electrical energy from swaying energy such as wave force energy.SOLUTION: A power generation device configured to generate electrical energy from swaying energy, has: a swaying energy conversion cell having a cell body in which fluid is movably confined in an internal space, and a rotor installed so that the cell body is tilted and the fluid moves in the internal space of the cell body to rotate in only one direction; a wave energy container having a cell installation space for storing the swaying energy conversion cell; a generator for converting, into electrical energy, rotational energy with which the rotor rotates; and a weight adjustment mechanism for adjusting the overall weight.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、波力エネルギーなどの動揺エネルギーから電気エネルギーを生成する発電装置に関する。 The present invention relates to a power generation device that generates electrical energy from swaying energy such as wave energy.

海水面には常に波が形成されている。波の主な原因は風であると言われており、地球を取り巻く大気は循環していて海水面上では常に風が吹いているため、結果として海水面には常に波が形成されている。一方で、海水面に形成されている波は、波の上下動を起こすエネルギー(波力エネルギー)を持っており、それを有効活用することが望まれている。波力エネルギーは、膨大かつ無尽蔵に存在し枯渇する心配がない。波の大きさ及び周期は、海域によりさまざまであることから、小さな波から大きな波までどのような波浪に対しても、基本的に浮遊状態のまま、波力エネルギーを電気エネルギーに効率的に変換する発電装置の開発が望まれている。 Waves are always formed on the surface of the sea. It is said that the main cause of waves is the wind, and the atmosphere surrounding the earth is circulating and the wind is always blowing on the sea surface, and as a result, waves are always formed on the sea surface. On the other hand, the waves formed on the sea surface have energy (wave energy) that causes the waves to move up and down, and it is desired to make effective use of them. Wave energy is enormous and inexhaustible, and there is no concern that it will be exhausted. Since the size and period of waves vary depending on the sea area, wave energy is efficiently converted into electrical energy, basically in a floating state, for any wave from small waves to large waves. It is desired to develop a power generation device for this purpose.

特許文献1には、(イ)回転軸又はそれと一体となった内筒の周りに、それらと直角方向に曲面又は斜面により凹状を成す複数の回転翼を配した風水車において、ケーシングを左右に二等分する垂直面を対称面として、片側に回転軸と直角方向に第1流路と第3流路を設け、反対側に第2流路と第4流路を設け、波力等を原動力とする流体の往復流を第1流路及び第2流路、又は該両流路を集合させた第1往復流管に導き、第1流路から流入する流れ(往流)に対して開路する手段を第1流路と第3流路内に設け、(ロ)往流とは反対方向の流れ(復流)に対して開路する手段を第2流路と第4流路内に設け、往流は第1流路から第3流路へ、復流は第4流路から第2流路へ流れるよう、ケーシングの周りに各流路を配した垂直軸風水車が記載されている。そして、その垂直軸風水車を用いて、第1流路及び第2流路内に波力による海水の往復流を導入し、第3流路及び第4流路または該両流路を集合させた第2往復流管を、それらの外側に設けた貯漕に接続して発電を行うようにした波力発電装置が記載されている。 In Patent Document 1, (a) in a wind turbine in which a plurality of rotary blades having a concave shape due to a curved surface or a slope in a direction perpendicular to them are arranged around a rotary shaft or an inner cylinder integrated with the rotary shaft, the casing is left and right. With the vertical plane that divides into two equal planes as the plane of symmetry, the first flow path and the third flow path are provided on one side in the direction perpendicular to the rotation axis, and the second flow path and the fourth flow path are provided on the opposite side to apply wave force and the like. The reciprocating flow of the fluid used as the driving force is guided to the first flow path and the second flow path, or the first reciprocating flow tube in which both flow paths are aggregated, and the flow (outward flow) flowing in from the first flow path is Means for opening the channel are provided in the first flow path and the third flow path, and (b) means for opening the path for the flow (return flow) in the direction opposite to the outward flow are provided in the second flow path and the fourth flow path. A vertical axis wind turbine is described in which each flow path is arranged around the casing so that the outward flow flows from the first flow path to the third flow path and the return flow flows from the fourth flow path to the second flow path. There is. Then, using the vertical axis feng shui wheel, a reciprocating flow of seawater by wave power is introduced into the first flow path and the second flow path, and the third flow path and the fourth flow path or both of the flow paths are assembled. A wave power generation device is described in which a second reciprocating flow pipe is connected to a storage tank provided outside them to generate electricity.

特許文献2には、波力エネルギーなどの動揺エネルギーを回転エネルギーに変換する動揺エネルギー変換装置であって、内部空間に流動体が移動可能に閉じ込められている本体と、前記本体が傾いて前記流動体が前記本体の内部空間を移動することで、一方向にのみ回転するように設置された回転体とを有する動揺エネルギー変換装置が記載されており、その回転体の回転エネルギーを電気エネルギーに変換する発電装置も記載されている。 Patent Document 2 describes a sway energy conversion device that converts sway energy such as wave energy into rotational energy, and has a main body in which a fluid is movably confined in an internal space and the main body tilted to perform the flow. A sway energy conversion device having a rotating body installed so that the body moves in the internal space of the main body to rotate in only one direction is described, and the rotational energy of the rotating body is converted into electrical energy. The power generation equipment to be used is also described.

特開2003-120499号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-120499 特許第6327629号公報Japanese Patent No. 6327629

特許文献1に記載されている波力発電装置では、海水を第1流路及び第2流路内に導入する必要があるが、海水面の波の向きは一定ではなく、第1流路及び第2流路への入口はそれほど広くないため、海水を第1流路及び第2流路に導入すること自体が難しく、エネルギーの変換効率が低かった。 In the wave power generation device described in Patent Document 1, it is necessary to introduce seawater into the first flow path and the second flow path, but the direction of the wave on the seawater surface is not constant, and the first flow path and the second flow path Since the entrance to the second flow path is not so wide, it is difficult to introduce seawater into the first flow path and the second flow path, and the energy conversion efficiency is low.

特許文献2に記載されている発電装置であれば、波力エネルギーなどの動揺エネルギーを動揺エネルギー変換装置内部の流動体の運動エネルギーを通して、電気エネルギーに変換可能であるが、この発電装置を海水面の波と共振させることができれば、流動体の動きが激しくなり、回転体の回転エネルギーが大きくなることから、より多くの電気エネルギーを取り出すことができる。しかし、この発電装置は、海水面の波と共振しやすい構造にはなっていなかった。 The power generation device described in Patent Document 2 can convert swaying energy such as wave energy into electrical energy through the kinetic energy of the fluid inside the swaying energy conversion device. However, this power generation device can be converted into electric energy. If it can be resonated with the wave of, the movement of the fluid becomes violent and the rotational energy of the rotating body becomes large, so that more electric energy can be taken out. However, this power generation device did not have a structure that easily resonates with waves on the sea surface.

そこで、本発明は、波力エネルギーなどの動揺エネルギーから電気エネルギーを生成する際に共振しやすい発電装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a power generation device that easily resonates when generating electric energy from swaying energy such as wave energy.

本発明に係る動揺エネルギー変換装置は、動揺エネルギーから電気エネルギーを生成する発電装置であって、内部空間に流動体が移動可能に閉じ込められているセル本体と、前記セル本体が傾いて前記流動体が前記セル本体の内部空間を移動することで一方向にのみ回転するように設置された回転体とを有する動揺エネルギー変換セルと、前記動揺エネルギー変換セルを格納するセル設置空間を有する波エネ容器と、前記回転体が回転する回転エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機と、全体の重量を調整する重量調整機構とを有する。 The sway energy conversion device according to the present invention is a power generation device that generates electric energy from sway energy, and has a cell body in which a fluid is movably confined in an internal space and a cell body in which the cell body is tilted. A wave energy container having a sway energy conversion cell having a rotating body installed so as to rotate in only one direction by moving in the internal space of the cell body, and a cell installation space for storing the sway energy conversion cell. It has a generator that converts the rotational energy of the rotating body into electrical energy, and a weight adjusting mechanism that adjusts the total weight.

本発明によれば、波力エネルギーなどの動揺エネルギーから電気エネルギーを生成する際に共振しやすい発電装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a power generation device that easily resonates when generating electric energy from shaking energy such as wave energy.

本発明に係る発電装置の構成例を示す縦断面図である。It is a vertical sectional view which shows the structural example of the power generation apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る発電装置の構成例を示す平面図である。It is a top view which shows the structural example of the power generation apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る発電装置が有する動揺エネルギー変換セルの構成例を示す図であり、(a)は平面図、(b)は正面図を示す。It is a figure which shows the structural example of the sway energy conversion cell which the power generation apparatus which concerns on this invention has, (a) is a plan view, (b) is a front view. 動揺エネルギー変換セルが傾いて、流動体がセル本体の内部空間を移動する様子を正面から見た図であり、(a)はセル本体が右側に傾いた状態、(b)はセル本体の左側に傾いた状態を示す。It is a view from the front that the sway energy conversion cell is tilted and the fluid moves in the internal space of the cell body, (a) is the state where the cell body is tilted to the right, and (b) is the left side of the cell body. Indicates a state of leaning to.

本発明に係る発電装置は、波力エネルギーなどの動揺エネルギーから電気エネルギーを生成する発電装置であって、より具体的には、動揺エネルギーにより起こる流動体の運動エネルギーを、回転体を通して回転エネルギーに変換し、その回転エネルギーを電気エネルギーに変換するものである。本発明で利用するエネルギーとしては、海水面などに形成された波に物体を浮かべたときに物体が動揺することで得られる波力エネルギーが挙げられる。この際、波と物体(発電装置)が共振現象を起こせば、理論上、その波周期に応じた物体の最大の動揺を得ることができる。 The power generation device according to the present invention is a power generation device that generates electric energy from swaying energy such as wave energy, and more specifically, the kinetic energy of a fluid generated by the swaying energy is converted into rotational energy through a rotating body. It converts and converts the rotational energy into electrical energy. Examples of the energy used in the present invention include wave energy obtained by shaking an object when the object is floated on a wave formed on the sea surface or the like. At this time, if the wave and the object (power generation device) cause a resonance phenomenon, theoretically, the maximum sway of the object according to the wave period can be obtained.

本発明に係る発電装置は、動揺エネルギーを回転エネルギーに変換する動揺エネルギー変換セルと、動揺エネルギー変換セルを格納するセル設置空間を有する波エネ容器と、回転エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機と、全体の重量を調整する重量調整機構とを有する。このような発電装置であれば、波力エネルギーなどの動揺エネルギーを、長短さまざまな波浪周期に合わせて効率よく回転エネルギーに変換することができ、それを電気エネルギーに変換することができる。以下、本発明の一実施形態として、波に浮かべることで波力エネルギーを回転エネルギーに変換可能であり、さらに得られた回転エネルギーを電気エネルギーに変換可能な発電装置について説明する。 The power generation device according to the present invention includes a sway energy conversion cell that converts sway energy into rotational energy, a wave energy container having a cell installation space for storing the sway energy conversion cell, and a generator that converts sway energy into electrical energy. It has a weight adjustment mechanism that adjusts the total weight. With such a power generation device, swaying energy such as wave energy can be efficiently converted into rotational energy according to various long and short wave cycles, and it can be converted into electrical energy. Hereinafter, as an embodiment of the present invention, a power generation device capable of converting wave energy into rotational energy by floating on a wave and further converting the obtained rotational energy into electrical energy will be described.

本発明に係る発電装置の構成例を図1(縦断面図)及び図2(平面図)に示し、その発電装置が有する動揺エネルギー変換セル10の構成を図3(a)(平面図、流動体12は省略)及び図3(b)(正面図、流路形成部材16は省略)に示す。発電装置1の波エネ容器に形成されたセル設置空間2aには、動揺エネルギー変換セル10が複数設置され、その上部は蓋3で閉じられている。波エネ容器2の形状は、円柱状でもよく、図1及び2のように四角柱や、その他六角柱などの角柱状でもよい。 Examples of the configuration of the power generation device according to the present invention are shown in FIGS. 1 (vertical sectional view) and FIG. 2 (plan view), and the configuration of the sway energy conversion cell 10 included in the power generation device is shown in FIG. 3 (a) (plan view, flow). The body 12 is omitted) and FIG. 3 (b) (front view, flow path forming member 16 is omitted). A plurality of sway energy conversion cells 10 are installed in the cell installation space 2a formed in the wave energy container of the power generation device 1, and the upper portion thereof is closed by a lid 3. The shape of the wave energy container 2 may be a columnar shape, or may be a square column such as a square column or another hexagonal column as shown in FIGS. 1 and 2.

動揺エネルギー変換セル10は、セル本体11と、回転体13と、流路形成部材16とを有している。そして、セル本体11の内部空間には、流動体12が存在している。動揺エネルギー変換セル10のセル本体11は、例えば、円柱又は角柱の形状をなしている。回転体13は、セル本体11の内部空間を2つ(内部空間11a及び11b)に区切るように、セル本体11の中央部に設置することができる。回転体13は、例えば、軸体14の外周に羽根15が接続された構成とすることができる。羽根15は、例えば、軸体14の軸方向からみてS字形状又は逆S字形状をなしている。 The sway energy conversion cell 10 has a cell body 11, a rotating body 13, and a flow path forming member 16. The fluid 12 exists in the internal space of the cell body 11. The cell body 11 of the sway energy conversion cell 10 has, for example, the shape of a cylinder or a prism. The rotating body 13 can be installed in the central portion of the cell body 11 so as to divide the internal space of the cell body 11 into two (internal spaces 11a and 11b). The rotating body 13 may have, for example, a configuration in which the blades 15 are connected to the outer periphery of the shaft body 14. The blade 15 has, for example, an S-shape or an inverted S-shape when viewed from the axial direction of the shaft body 14.

セル本体11の内部空間には、流動体12が移動可能に閉じ込められている。すなわち、セル本体11の内部空間は外部とは遮断された閉じた空間であり、そこに所定量の流動体12が投入されている。流動体12は、セル本体11が傾いた際にセル本体11の内部空間を移動可能であればよく、水(水溶液を含む)や有機溶剤等の液体でもよく、粉末状や顆粒状の固体でもよい。セル本体11の内部空間に投入されている流動体12の量(体積)は、流動体12の移動しやすさと、エネルギーの取得効率が波浪諸元(周期、波長、波高、波向き、それらのスペクトル特性)により変化する観点から決められるが、おおよそセル本体11の内部空間の1/2~1/3程度にするとよい。 The fluid 12 is movably confined in the internal space of the cell body 11. That is, the internal space of the cell body 11 is a closed space isolated from the outside, and a predetermined amount of the fluid 12 is charged therein. The fluid 12 may be a liquid such as water (including an aqueous solution) or an organic solvent, or may be a powder or granular solid, as long as it can move in the internal space of the cell body 11 when the cell body 11 is tilted. good. The amount (volume) of the fluid 12 charged into the internal space of the cell body 11 is the ease of movement of the fluid 12 and the energy acquisition efficiency of the wave specifications (period, wavelength, wave height, wave direction, etc.). Although it is determined from the viewpoint of changing depending on the spectral characteristics), it is preferable to make it about 1/2 to 1/3 of the internal space of the cell body 11.

そして、セル本体11が傾いて流動体12がセル本体11の内部空間を移動した際に、羽根15の凹部側に流動体12が流れ込むように、セル本体11の内部空間に流路形成部材16が設けられ、流動体12の流路が形成されている。こうすることで、セル本体11が傾いて流動体12がセル本体11の内部空間を移動することで、回転体13は一方向(図2(a)においては時計回り)にのみ回転するようになる。 Then, when the cell body 11 is tilted and the fluid 12 moves in the internal space of the cell body 11, the flow path forming member 16 enters the internal space of the cell body 11 so that the fluid 12 flows into the concave portion side of the blade 15. Is provided, and a flow path of the fluid 12 is formed. By doing so, the cell body 11 is tilted and the fluid body 12 moves in the internal space of the cell body 11, so that the rotating body 13 rotates only in one direction (clockwise in FIG. 2A). Become.

このような動揺エネルギー変換セル10により、波力エネルギーを効率よく回転エネルギーに変換する原理を詳細に説明する。動揺エネルギー変換セル10のセル本体11は、図4に示すように、波の影響でセル本体11が傾く。そして、図4(a)に示すように正面から見てセル本体11が右側に傾くと、セル本体11の左側の内部空間11aに存在していた流動体12の一部が、図3(a)における矢印aの向きに流れ、セル本体11の右側の内部空間11bに移動する。このとき移動した流動体12が回転体13の羽根15の凹部側に流れ込むことで、回転体13は図3(a)において時計回りに回転する。また、図4(b)に示すように正面から見てセル本体11が左側に傾くと、セル本体11の右側の内部空間11bに存在していた流動体12の一部が、図3(a)における矢印bの向きに流れ、セル本体11の左側の内部空間11aに移動する。このとき移動した流動体13が回転体13の羽根15の凹部側に流れ込むことで、回転体13は図3(a)において時計回りに回転する。 The principle of efficiently converting wave energy into rotational energy by such a sway energy conversion cell 10 will be described in detail. As shown in FIG. 4, the cell body 11 of the sway energy conversion cell 10 is tilted due to the influence of waves. Then, as shown in FIG. 4A, when the cell body 11 is tilted to the right when viewed from the front, a part of the fluid 12 existing in the internal space 11a on the left side of the cell body 11 is removed in FIG. 3 (a). ) Flows in the direction of the arrow a and moves to the internal space 11b on the right side of the cell body 11. The fluid 12 that has moved at this time flows into the concave portion side of the blade 15 of the rotating body 13, so that the rotating body 13 rotates clockwise in FIG. 3A. Further, as shown in FIG. 4B, when the cell body 11 is tilted to the left when viewed from the front, a part of the fluid 12 existing in the internal space 11b on the right side of the cell body 11 is removed in FIG. 3 (a). ) Flows in the direction of the arrow b and moves to the internal space 11a on the left side of the cell body 11. The fluid 13 that has moved at this time flows into the concave portion side of the blade 15 of the rotating body 13, so that the rotating body 13 rotates clockwise in FIG. 3A.

すなわち、この動揺エネルギー変換セル10によれば、波力エネルギーを回転エネルギーに変換することができる。動揺エネルギー変換セル10は、波の傾きが常に変化していることを利用して、それを回転エネルギーに効率よく変換することが可能である。 That is, according to the sway energy conversion cell 10, wave energy can be converted into rotational energy. The sway energy conversion cell 10 can efficiently convert the slope of the wave into rotational energy by utilizing the fact that the slope of the wave is constantly changing.

なお、セル本体11の大きさ、形状及び材質については、来襲波の波長などを考慮して適宜選択すればよい。例えば、セル本体11の長さ(例えば図3の動揺エネルギー変換セル10における左右方向の長さ)は、想定される来襲波の波長の4分の1程度が好ましい。特に、セル本体11の形状については、多数のバリエーションが考えられる(特許文献2参照)。回転体13は、例えば、一方向にのみ回転することが求められる風力発電用の風車と同様の形状とすることができ、その形状は、パドル型、S字型、サポニウス型、直線翼型、ダリウス型、クロスフロー型などが挙げられる。流路形成部材16は、回転体13が一方向にのみ回転するのに適した場所及び形状で設けられる。 The size, shape and material of the cell body 11 may be appropriately selected in consideration of the wavelength of the incoming wave and the like. For example, the length of the cell body 11 (for example, the length in the left-right direction in the sway energy conversion cell 10 of FIG. 3) is preferably about one-fourth of the wavelength of the assumed incoming wave. In particular, there are many possible variations in the shape of the cell body 11 (see Patent Document 2). The rotating body 13 can have, for example, a shape similar to a wind turbine for wind power generation, which is required to rotate in only one direction, and the shape may be a paddle type, an S shape, a saponius type, a straight wing type, or the like. Darius type, cross flow type, etc. can be mentioned. The flow path forming member 16 is provided in a place and shape suitable for the rotating body 13 to rotate in only one direction.

発電装置1のセル設置空間2aに設置される動揺エネルギー変換セル10は、1つでも構わないが、複数であることが好ましい。特に、動揺エネルギー変換セル10の複数が、全体として平面を形成するようにセル設置空間2aに敷き詰められていることが好ましい(図1では18個)。こうすることで、動揺エネルギー変換セル10による発電量を増やすことができる。なお、敷き詰められた動揺エネルギー変換セル10の複数は、それぞれセル設置空間2aの底面に固定されていてもよく、いかだ状に互いに連結器(不図示)で接続されていてもよい。 The number of the sway energy conversion cells 10 installed in the cell installation space 2a of the power generation device 1 may be one, but is preferably a plurality. In particular, it is preferable that a plurality of sway energy conversion cells 10 are spread in the cell installation space 2a so as to form a flat surface as a whole (18 in FIG. 1). By doing so, the amount of power generated by the sway energy conversion cell 10 can be increased. The plurality of sway energy conversion cells 10 spread over may be fixed to the bottom surface of the cell installation space 2a, or may be connected to each other in a raft shape by a coupler (not shown).

さらに、平面を形成するように敷き詰められた動揺エネルギー変換セル10の複数が、例えば棚4を介して、複数段(図1では18個×2段)に積み上げられていることが好ましい。こうすることで、動揺エネルギー変換セル10から得られる回転エネルギーをさらに増やすことができる。動揺エネルギー変換セル10を積み上げる段数は、2段でもよく、3段以上でもよい。なお、上段に敷き詰められた動揺エネルギー変換セル10の複数は、それぞれ棚4に固定されていてもよく、いかだ状に互いに連結器(不図示)で接続されていてもよい。 Further, it is preferable that a plurality of sway energy conversion cells 10 laid out so as to form a flat surface are stacked in a plurality of stages (18 × 2 stages in FIG. 1) via, for example, a shelf 4. By doing so, the rotational energy obtained from the sway energy conversion cell 10 can be further increased. The number of stages in which the sway energy conversion cells 10 are stacked may be two or three or more. The plurality of sway energy conversion cells 10 spread on the upper stage may be fixed to the shelves 4, or may be connected to each other in a raft shape by a coupler (not shown).

また、多方向からの来襲波に合わせ、各段で動揺エネルギー変換セル10の配列方向を変えることもできる。図1の発電装置1では、動揺エネルギー変換セル10の配列方向を上段と下段で90°ずらし、井桁状に配置している。こうすることで、図2における左右方向(例えば、東西方向)に進行する波の動揺エネルギーを、下段に配置された動揺エネルギー変換セル10により回転エネルギーに変換し、それと直角な図2における上下方向(例えば南北方向)に進行する波の動揺エネルギーを、上段に配置された動揺エネルギー変換セル10により回転エネルギーに変換することが可能となる。すなわち、どの波向きにも対応できるようになる。なお、動揺の主たるものは鉛直方向の上下運動であるが、これには波エネ容器2全体を波浪と共振させることで対応することができる。 In addition, the arrangement direction of the sway energy conversion cells 10 can be changed at each stage according to the incoming waves from multiple directions. In the power generation device 1 of FIG. 1, the arrangement directions of the sway energy conversion cells 10 are shifted by 90 ° between the upper stage and the lower stage, and are arranged in a grid pattern. By doing so, the sway energy of the wave traveling in the left-right direction (for example, the east-west direction) in FIG. 2 is converted into rotational energy by the sway energy conversion cell 10 arranged in the lower stage, and the vertical direction in FIG. The sway energy of the wave traveling in the north-south direction (for example, in the north-south direction) can be converted into rotational energy by the sway energy conversion cell 10 arranged in the upper stage. That is, it becomes possible to correspond to any wave direction. The main sway is vertical movement in the vertical direction, which can be dealt with by resonating the entire wave energy container 2 with the waves.

発電機20は、いわゆる電磁誘導を利用して、動揺エネルギー変換装置10が有する回転体13の回転エネルギー(運動エネルギー)を電気エネルギーに変換するものである。発電機20としては、直流発電機、同期発電機、誘導発電機などの交流発電機が挙げられる。本発明に係る発電装置1が複数の動揺エネルギー変換装置10を有する場合、各動揺エネルギー変換装置10に発電機20が内蔵(セル本体11の内部で回転体13の頂部)若しくは外付け(セル本体10の外部で回転体13の頂部)にて設置されていることが好ましい。発電機20で得られた電気エネルギーはその場で使うこともできるが、電気エネルギーを蓄える充電池(不図示)に充電することもできる。 The generator 20 uses so-called electromagnetic induction to convert the rotational energy (kinetic energy) of the rotating body 13 of the sway energy converting device 10 into electrical energy. Examples of the generator 20 include an AC generator such as a DC generator, a synchronous generator, and an induction generator. When the power generation device 1 according to the present invention has a plurality of sway energy conversion devices 10, each sway energy conversion device 10 has a built-in generator 20 (the top of the rotating body 13 inside the cell body 11) or is externally attached (cell body). It is preferable that it is installed at the top of the rotating body 13 outside the 10). The electric energy obtained by the generator 20 can be used on the spot, but it can also be charged to a rechargeable battery (not shown) that stores the electric energy.

本発明に係る発電装置1が有する動揺エネルギー変換装置10は、波力エネルギーなどの動揺エネルギーを効率よく回転エネルギーに変換するが、その際の動揺を更に高めるためには、発電装置1を波(来襲波)の周期と共振させることが重要である。発電装置1と来襲波とが共振する条件を構成するファクターとして、来襲波の周期と発電装置1の固有周期が挙げられる。この両者を一致させれば、発電装置1は理論上共振する。来襲波の周期は、例えば、気象条件を与件とすればSMB法で予測することができ、地形などに基づき類型化することもできる。発電装置1の固有周期は、その重量により異なるが、重量を与件とするとき、発電装置1を故意に水没させたときの鉛直振動の周期として算出することができる。したがって、来襲波の周期と発電装置1の固有周期を同一にするべく、発電装置1全体の重量を調整することができれば、発電装置1を波(来襲波)の周期と共振させることができ、その動揺を最大化することが原理的に可能となる。 The sway energy conversion device 10 included in the power generation device 1 according to the present invention efficiently converts sway energy such as wave energy into rotational energy, but in order to further increase the sway at that time, the power generation device 1 is waved ( It is important to resonate with the period of the incoming wave). Factors constituting the condition in which the power generation device 1 and the incoming wave resonate include the period of the incoming wave and the natural period of the power generation device 1. If these two are matched, the power generation device 1 theoretically resonates. The cycle of the incoming wave can be predicted by the SMB method, for example, given the meteorological conditions, and can be categorized based on the topography and the like. The natural period of the power generation device 1 differs depending on its weight, but when the weight is given, it can be calculated as the period of vertical vibration when the power generation device 1 is intentionally submerged. Therefore, if the weight of the entire power generation device 1 can be adjusted so that the period of the invasion wave and the natural period of the power generation device 1 are the same, the power generation device 1 can resonate with the period of the wave (invasion wave). In principle, it is possible to maximize the sway.

ただし、動揺エネルギー変換セル10は、波エネ容器2のセル設置空間2aに水密された状態で格納されていることから、その部分の重量を変化させることは難しい。そこで、本発明に係る発電装置1は、その発電装置1全体の重量を調整する重量調整機構を有している。こうすることで、発電装置1全体の重量を調整してその固有周期と来襲波の周期を同一にすることができ、発電装置1と波を共振させることが可能となる。 However, since the sway energy conversion cell 10 is housed in the cell installation space 2a of the wave energy container 2 in a watertight state, it is difficult to change the weight of the portion. Therefore, the power generation device 1 according to the present invention has a weight adjustment mechanism for adjusting the weight of the entire power generation device 1. By doing so, the weight of the entire power generation device 1 can be adjusted so that the natural period thereof and the period of the incoming wave can be made the same, and the wave can resonate with the power generation device 1.

重量調整機構は、発電装置1全体の重量を調整できる機構であれば特に制限はないが、その具体例としては、図1に示すように、波エネ容器2内に形成された、液体を貯留可能なバラスト空間2bと、バラスト空間2bに液体を投入・排出するための連通路(配管5)とを有するものが挙げられる。バラスト空間2bの形成位置は、特に限定されないが、図1に示すように、セル設置空間2aの下方に形成されていることが好ましい。セル設置空間2aの下方にバラスト空間2bが形成されていれば、発電装置1の安定性が向上する。 The weight adjusting mechanism is not particularly limited as long as it can adjust the weight of the entire power generation device 1, but as a specific example thereof, as shown in FIG. 1, a liquid formed in the wave energy container 2 is stored. Examples thereof include those having a possible ballast space 2b and a communication passage (pipe 5) for charging / discharging a liquid into the ballast space 2b. The formation position of the ballast space 2b is not particularly limited, but as shown in FIG. 1, it is preferably formed below the cell installation space 2a. If the ballast space 2b is formed below the cell installation space 2a, the stability of the power generation device 1 is improved.

そして、来襲波と共振させるために発電装置1全体の重量を増やしたい場合には、配管5を通してバラスト空間2bに液体を投入すればよく、逆に発電装置1の全体の重量を減らしたい場合には、配管5を通してバラスト空間2bから液体を排出すればよい。バラスト空間2bに液体を投入・排出する際には、例えば、配管5に設置されたポンプ5aを利用することができる。こうすることで、例えばSMB法で予測された波の周期に基づいて、発電装置1が共振するように算出された重量に調整することができるようになる。 Then, when it is desired to increase the weight of the entire power generation device 1 in order to resonate with the incoming wave, the liquid may be poured into the ballast space 2b through the pipe 5, and conversely, when it is desired to reduce the total weight of the power generation device 1. May drain the liquid from the ballast space 2b through the pipe 5. When charging / discharging the liquid into / from the ballast space 2b, for example, a pump 5a installed in the pipe 5 can be used. By doing so, it becomes possible to adjust the weight so that the power generation device 1 resonates, for example, based on the wave period predicted by the SMB method.

なお、バラスト空間2b内の液体が動揺すると、発電装置1全体の動揺が阻害される場合があることから、バラスト空間2bには、内部に投入された液体の動揺を抑えるための仕切り板25が設置されていることが好ましい。仕切り板25としては、例えば、内部に投入された液体が通過可能な複数の穴が開いた板などが挙げられる。このような仕切り板25であれば、液体が大きく動揺した場合に、板における穴の開いていない部分に液体がぶつかって、その動揺が小さくなる。 If the liquid in the ballast space 2b sways, the sway of the entire power generation device 1 may be hindered. Therefore, the ballast space 2b has a partition plate 25 for suppressing the sway of the liquid charged inside. It is preferable that it is installed. Examples of the partition plate 25 include a plate having a plurality of holes through which the liquid charged inside can pass. With such a partition plate 25, when the liquid is greatly shaken, the liquid collides with a portion of the plate where no holes are formed, and the shaking is reduced.

以上のような本発明に係る発電装置であれば、波力エネルギーなどの動揺エネルギーを効率よく回転エネルギーに変換することができ、さらにそれを電気エネルギーに変換することができる。本発明に係る発電装置の一例である波力発電装置は海岸などに定置してもよいが、可動式としてもよい。波力発電装置を可動式とすることで、例えば、洋上や離島で行われる工事に必要な電気を、その工事期間中のみ確保する発電装置として好適なものとなる。また、その電気を用いて海中海底に昼夜を問わず光を届けることで、沿岸域の磯焼け防止に活用することもできる。 With the power generation device according to the present invention as described above, swaying energy such as wave energy can be efficiently converted into rotational energy, which can be further converted into electrical energy. The wave power generation device, which is an example of the power generation device according to the present invention, may be stationary on the coast or the like, but may be movable. By making the wave power generation device movable, for example, it becomes suitable as a power generation device that secures electricity required for construction work performed at sea or on remote islands only during the construction period. In addition, by using the electricity to deliver light to the seabed under the sea day and night, it can be used to prevent rocky shore shores in coastal areas.

1 発電装置
2 波エネ容器
2a セル設置空間
2b バラスト空間
3 蓋
4 棚
5 配管
5a ポンプ
10 動揺エネルギー変換セル
11 セル本体
11a 内部空間
11b 内部空間
12 流動体
13 回転体
14 軸体
15 羽根
16 流路形成部材
20 発電機
25 仕切り板
a 流動体の流れ
b 流動体の流れ
1 Power generator 2 Wave energy container 2a Cell installation space 2b Ballast space 3 Lid 4 Shelf 5 Piping 5a Pump 10 Sway energy conversion cell 11 Cell body 11a Internal space 11b Internal space 12 Fluid 13 Rotating body 14 Shaft 15 Blade 16 Flow path Forming member 20 Generator 25 Partition plate a Flow of fluid b Flow of fluid

本発明に係る動揺エネルギー変換装置は、動揺エネルギーから電気エネルギーを生成する発電装置であって、内部空間に流動体が移動可能に閉じ込められているセル本体と、前記セル本体が傾いて前記流動体が前記セル本体の内部空間を移動することで一方向にのみ回転するように設置された回転体とを有する動揺エネルギー変換セルと、前記動揺エネルギー変換セルを格納するセル設置空間を有する波エネ容器と、前記回転体が回転する回転エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機と、全体の重量を調整する重量調整機構として、前記波エネ容器内に形成された、液体を貯留可能なバラスト空間と、前記バラスト空間に液体を投入・排出するための連通路とを有し、前記バラスト空間には、前記液体の動揺を抑制する仕切り板が設置されており、前記仕切り板には、前記液体が通過可能な複数の穴が開いているThe sway energy conversion device according to the present invention is a power generation device that generates electric energy from sway energy, and has a cell body in which a fluid is movably confined in an internal space and a cell body in which the cell body is tilted. A wave energy container having a sway energy conversion cell having a rotating body installed so as to rotate in only one direction by moving in the internal space of the cell body, and a cell installation space for storing the sway energy conversion cell. And a generator that converts the rotational energy that the rotating body rotates into electrical energy, and a ballast space that can store liquid, which is formed in the wave energy container as a weight adjusting mechanism that adjusts the total weight. A partition plate for suppressing the shaking of the liquid is installed in the ballast space, and the partition plate has the liquid . There are multiple holes through which the energy can pass .

Claims (7)

動揺エネルギーから電気エネルギーを生成する発電装置であって、
内部空間に流動体が移動可能に閉じ込められているセル本体と、前記セル本体が傾いて前記流動体が前記セル本体の内部空間を移動することで一方向にのみ回転するように設置された回転体とを有する動揺エネルギー変換セルと、
前記動揺エネルギー変換セルを格納するセル設置空間を有する波エネ容器と、
前記回転体が回転する回転エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機と、
全体の重量を調整する重量調整機構と
を有する
発電装置。
It is a power generation device that generates electrical energy from swaying energy.
A cell body in which a fluid is movably confined in an internal space, and a rotation installed so that the cell body tilts and the fluid moves in the internal space of the cell body to rotate in only one direction. A sway energy conversion cell with a body,
A wave energy container having a cell installation space for accommodating the sway energy conversion cell,
A generator that converts the rotational energy that the rotating body rotates into electrical energy,
A power generation device having a weight adjustment mechanism for adjusting the total weight.
前記重量調整機構として、
前記波エネ容器内に形成された、液体を貯留可能なバラスト空間と、
前記バラスト空間に液体を投入・排出するための連通路と
を有する
請求項1に記載の発電装置。
As the weight adjustment mechanism,
A ballast space formed in the wave energy container that can store liquid, and
The power generation device according to claim 1, further comprising a communication passage for inputting / discharging a liquid into the ballast space.
前記バラスト空間は、前記セル設置空間の下方に形成されている
請求項2に記載の発電装置。
The power generation device according to claim 2, wherein the ballast space is formed below the cell installation space.
前記バラスト空間には、前記液体の動揺を抑制する仕切り板が設置されている
請求項2又は3に記載の発電装置。
The power generation device according to claim 2 or 3, wherein a partition plate for suppressing the shaking of the liquid is installed in the ballast space.
前記セル設置空間には、前記動揺エネルギー変換セルの複数が格納されている
請求項1~4のいずれか1項に記載の発電装置。
The power generation device according to any one of claims 1 to 4, wherein a plurality of the sway energy conversion cells are stored in the cell installation space.
前記セル設置空間には、前記動揺エネルギー変換セルの複数が複数段に積み上げられている
請求項5に記載の発電装置。
The power generation device according to claim 5, wherein a plurality of the sway energy conversion cells are stacked in a plurality of stages in the cell installation space.
前記電気エネルギーを蓄える充電池
をさらに有する
請求項1~6のいずれか1項に記載の発電装置。
The power generation device according to any one of claims 1 to 6, further comprising a rechargeable battery for storing electric energy.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2005207332A (en) * 2004-01-23 2005-08-04 Japan Science & Technology Agency Gyroscope type wave activated power generation apparatus
JP6327629B1 (en) * 2017-04-25 2018-05-23 郁雄 三橋 Shaking energy converter and power generator using the same

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