JP2024029771A - Power generation equipment and wave power generation system - Google Patents
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Abstract
【課題】発電効率の向上を図ることができる発電装置、及び波力発電システムを提供する。【解決手段】流体の流れを利用して発電する発電装置1であって、サボニウス型の構造を有する回動部10と、前記回動部10と離間して設けられ、前記回動部10と対向する第1主面20aを有する遮蔽板20と、を備える。前記回動部10は、前記流体の上流USから下流DSに沿って回動する送り部Aと、前記下流DSから前記上流USに沿って回動する戻り部Bと、を有し、前記遮蔽板20は、前記流体の流れる流路方向Yに対して傾斜し、前記上流USにおける前記戻り部DSに近接して設けられることを特徴とする。【選択図】図1The present invention provides a power generation device and a wave power generation system that can improve power generation efficiency. A power generation device (1) that generates electricity using a fluid flow, which includes a rotating part (10) having a Savonius type structure, and a rotating part (10) that is provided apart from the rotating part (10). A shielding plate 20 having opposing first main surfaces 20a is provided. The rotating section 10 includes a sending section A that rotates along the downstream DS from the upstream US of the fluid, and a return section B that rotates along the upstream US from the downstream DS, and The plate 20 is inclined with respect to the flow path direction Y in which the fluid flows, and is provided close to the return portion DS in the upstream US. [Selection diagram] Figure 1
Description
本発明は、発電装置、及び波力発電システムに関する。 The present invention relates to a power generation device and a wave power generation system.
従来、流体の流れを利用して発電する発電装置として、例えば特許文献1の波力発電システム等が提案されている。
BACKGROUND ART Conventionally, as a power generation device that generates power using a flow of fluid, a wave power generation system such as that disclosed in
特許文献1では、防波堤と、防波堤に設けられた水車と、水車の回転と連動して回転する回転軸と、回転軸の回転に伴って発電を行う発電機とを備える波力発電システムが開示されている。特許文献1の波力発電システムは、防波堤には、スリットおよびスリットと連絡した遊水室が設けられており、水車はスリットおよび遊水室の少なくとも一方に設けられている。
特許文献1では、水車としてサボニウス型のほか、ダリウス型またはジャイロミル型の構造を用いることができる旨が開示されている。ここで、サボニウス型の構造を用いた発電装置において、発電効率の向上が課題として挙げられている。この点、特許文献1の開示技術では、サボニウス型の構造に着目した発電効率の向上については、記載も示唆もされていない。
そこで本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、発電効率の向上を図ることができる発電装置、及び波力発電システムを提供することにある。 Therefore, the present invention was devised in view of the above-mentioned problems, and its purpose is to provide a power generation device and a wave power generation system that can improve power generation efficiency. .
第1発明に係る発電装置は、流体の流れを利用して発電する発電装置であって、サボニウス型の構造を有する回動部と、前記回動部と離間して設けられ、前記回動部と対向する第1主面を有する遮蔽板と、を備え、前記回動部は、前記流体の上流から下流に沿って回動する送り部と、前記下流から前記上流に沿って回動する戻り部と、を有し、前記遮蔽板は、前記流体の流れる流路方向に対して傾斜し、前記上流における前記戻り部に近接して設けられることを特徴とする。 A power generation device according to a first aspect of the present invention is a power generation device that generates electricity using a flow of fluid, and includes a rotating portion having a Savonius type structure, and a rotating portion provided apart from the rotating portion. a shielding plate having a first main surface facing the fluid, and the rotating section includes a feeding section that rotates from the upstream to the downstream of the fluid, and a return that rotates from the downstream to the upstream of the fluid. The shielding plate is inclined with respect to the flow path direction of the fluid and is provided close to the return portion at the upstream side.
第2発明に係る発電装置は、第1発明において、前記回動部の回動軸に沿った高さ方向において、前記遮蔽板の長さは、前記回動部の長さ以上であることを特徴とする。 In the power generating device according to a second aspect of the invention, in the first aspect, the length of the shielding plate is equal to or longer than the length of the rotating portion in the height direction along the rotation axis of the rotating portion. Features.
第3発明に係る波力発電システムは、防波堤のスリットに侵入する水を利用して発電する波力発電システムであって、第1発明又は第2発明記載の発電装置を備え、前記発電装置は、前記防波堤のスリット、又は前記防波堤の前記スリットと繋がる遊水室に設けられることを特徴とする。 A wave power generation system according to a third aspect of the invention is a wave power generation system that generates electricity using water that enters a slit in a breakwater, and includes the power generation device according to the first or second invention, wherein the power generation device is , provided in a slit of the breakwater or a water retarding chamber connected to the slit of the breakwater.
第4発明に係る波力発電システムは、第3発明において、前記遮蔽板は、前記流路方向に対して20°以上40°以下の角度を有して設けられることを特徴とする。 A wave power generation system according to a fourth aspect of the invention is characterized in that, in the third aspect, the shielding plate is provided at an angle of 20 degrees or more and 40 degrees or less with respect to the flow path direction.
第5発明に係る波力発電システムは、第3発明において、前記流路方向から見て、前記遮蔽板は、前記回動部と重なって設けられることを特徴とする。 A wave power generation system according to a fifth aspect of the present invention is characterized in that, in the third aspect, the shielding plate is provided to overlap the rotating section when viewed from the flow path direction.
第6発明に係る波力発電システムは、第3発明において、前記流路方向と直行する幅手方向から見て、前記遮蔽板の前記第1主面は、前記回動部の回転軸と重なることを特徴とする。 In the wave power generation system according to a sixth aspect of the invention, in the third aspect, the first main surface of the shielding plate overlaps with the rotation axis of the rotating part when viewed from the width direction perpendicular to the flow path direction. It is characterized by
第7発明に係る波力発電システムは、第3発明において、前記遮蔽板は、前記上流における前記戻り部に近接して設けられた第1遮蔽板と、前記下流における前記送り部に近接して設けられた第2遮蔽板と、を含むことを特徴とする。 In the wave power generation system according to a seventh aspect, in the third aspect, the shielding plate includes a first shielding plate provided close to the return section in the upstream, and a first shielding plate provided close to the sending section in the downstream. A second shielding plate is provided.
第8発明に係る波力発電システムは、第7発明において、前記第1遮蔽板及び前記第2遮蔽板は、前記流路方向に対してそれぞれ異なる角度を有して設けられることを特徴とする。 The wave power generation system according to an eighth aspect of the invention is characterized in that, in the seventh aspect, the first shielding plate and the second shielding plate are provided at different angles with respect to the flow path direction. .
第1発明~第8発明によれば、遮蔽板は、流路方向に対して傾斜し、上流における戻り部に近接して設けられる。このため、回動部の回動に伴い、下流における戻り部付近に発生する渦を抑制することができる。これにより、渦の発生に起因する回動部の駆動力低下を防ぐことができる。従って、発電効率の向上を実現することが可能となる。 According to the first to eighth inventions, the shielding plate is inclined with respect to the flow path direction and is provided close to the return section upstream. For this reason, it is possible to suppress vortices generated near the return portion downstream as the rotating portion rotates. Thereby, it is possible to prevent a decrease in the driving force of the rotating portion due to the generation of vortices. Therefore, it is possible to improve power generation efficiency.
特に、第2発明によれば、遮蔽板の長さは、回動部の長さ以上である。このため、回動部の下端から上端までに発生し得る渦の発生を抑制することができる。これにより、発電効率のさらなる向上を図ることが可能となる。 In particular, according to the second invention, the length of the shielding plate is equal to or longer than the length of the rotating part. Therefore, it is possible to suppress the generation of vortices that may occur from the lower end to the upper end of the rotating portion. This makes it possible to further improve power generation efficiency.
特に、第3発明によれば、発電装置は、防波堤のスリット、又は遊水室に設けられる。このため、回動部に作用する水の流れる向きの変動を、スリットにより抑制することができる。これにより、効率的に渦の抑制を実現することが可能となる。 In particular, according to the third invention, the power generation device is provided in a slit of a breakwater or in a water retarding chamber. Therefore, the slit can suppress fluctuations in the direction of flow of water acting on the rotating portion. This makes it possible to efficiently suppress eddies.
特に、第4発明によれば、遮蔽板は、流路方向に対して20°以上40°以下の角度を有して設けられる。このため、渦の発生抑制に加え、遮蔽板が回動部に接触する可能性を低減することができる。これにより、発電装置の劣化を抑制することが可能となる。 In particular, according to the fourth invention, the shielding plate is provided at an angle of 20° or more and 40° or less with respect to the flow path direction. Therefore, in addition to suppressing the generation of vortices, it is possible to reduce the possibility that the shielding plate will come into contact with the rotating portion. This makes it possible to suppress deterioration of the power generation device.
特に、第5発明によれば、流路方向から見て、遮蔽板は、回動部と重なって設けられる。このため、戻り部の回動に影響する水の作用を抑制することができる。これにより、発電効率のさらなる向上を図ることが可能となる。 In particular, according to the fifth invention, the shielding plate is provided to overlap the rotating part when viewed from the flow path direction. Therefore, the action of water that affects the rotation of the return portion can be suppressed. This makes it possible to further improve power generation efficiency.
特に、第6発明によれば、幅手方向から見て、遮蔽板の第1主面は、回動部の回転軸と重なる。このため、戻り部の回動に影響する水の作用を抑制することができる。これにより、発電効率のさらなる向上を図ることが可能となる。 In particular, according to the sixth invention, the first main surface of the shielding plate overlaps with the rotation axis of the rotating part when viewed from the width direction. Therefore, the action of water that affects the rotation of the return portion can be suppressed. This makes it possible to further improve power generation efficiency.
特に、第7発明によれば、遮蔽板は、下流における送り部に近接して設けられた第2遮蔽板を含む。このため、防波堤の内部から外部に流れる水により回動部が回動する際、上流における送り部付近に発生する渦を抑制することができる。これにより、経時に伴い水の流れる向きが変動した場合においても、回動部の駆動力低下を防ぐことができる。従って、発電効率のさらなる向上を図ることが可能となる。 In particular, according to the seventh invention, the shielding plate includes a second shielding plate provided close to the downstream feeding section. For this reason, when the rotating section is rotated by water flowing from the inside of the breakwater to the outside, it is possible to suppress the vortex generated in the upstream vicinity of the sending section. Thereby, even if the direction in which water flows changes over time, it is possible to prevent the driving force of the rotating portion from decreasing. Therefore, it becomes possible to further improve power generation efficiency.
特に、第8発明によれば、第1遮蔽板及び第2遮蔽板は、流路方向に対してそれぞれ異なる角度を有して設けられる。このため、水の流れる向きによって流速が異なる場合においても、流速に適した渦の抑制を実施することができる。これにより、安定した発電効率の向上を図ることが可能となる。 In particular, according to the eighth invention, the first shielding plate and the second shielding plate are provided at different angles with respect to the flow path direction. Therefore, even when the flow velocity differs depending on the direction in which water flows, it is possible to suppress eddies in a manner appropriate to the flow velocity. This makes it possible to stably improve power generation efficiency.
以下、本発明の実施形態における発電装置、及び波力発電システムの一例について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明では、発電装置の回転軸に沿った方向を高さ方向Zとし、発電装置の回動を促進する流体の主経路を流路方向Yとし、高さ方向Z及び流路方向Yと交わる方向を幅手方向Xとする。また、流体の流れる向きに対し、発電装置の回動軸の位置を境に、上流USと下流DSとを分類して説明する。 Hereinafter, an example of a power generation device and a wave power generation system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following explanation, the direction along the rotation axis of the power generation device is defined as the height direction Z, the main path of the fluid that promotes rotation of the power generation device is defined as the flow direction Y, and the height direction Z and the flow direction are defined as The direction intersecting Y is defined as the width direction X. Furthermore, with respect to the direction in which fluid flows, upstream US and downstream DS will be classified and explained based on the position of the rotation axis of the power generation device.
(実施形態:発電装置1)
図1(a)は、実施形態における発電装置1の一例を示す模式図であり、図1(b)は、図1(a)における1B-1Bに対応する模式断面図である。
(Embodiment: Power generation device 1)
FIG. 1(a) is a schematic diagram showing an example of the
発電装置1は、流体の流れを利用して発電するために用いられる。発電装置1は、例えば水や空気等の流体が一定の方向から流れ易い場所に設置される。
The
発電装置1は、例えば図1(a)に示すように、回動部10と、遮蔽板20とを備える。発電装置1は、例えば図示しない公知の発電機等のような、運動エネルギーを電気エネルギーに変換する装置に接続される。発電装置1は、例えば流体の向きを整えるための整流機構を備えてもよい。
The
<回動部10>
回動部10は、サボニウス型の構造を有する。回動部10は、例えば翼11と、支持部12と、軸13とを含む。回動部10は、流体による負荷が翼11に作用し、支持部12を介して軸13が回動することで、発電に繋げることができる。なお、回動部10は公知のサボニウス型の水車または風車を用いることができる。
<Rotating
The rotating
翼11は、例えば図1(b)に示すように、円弧状を示す断面の構造を有する。翼11は、例えば高さ方向Zから見て、回転軸Cに対して点対称に2つ設けられる(図1(b)の11a、11b)。上記のほか、翼11の数は、用途に応じて任意に設けることができる。
The
支持部12は、翼11を支持し、軸13と接続される。支持部12は、例えば高さ方向Zに沿って、翼11を挟んで支持する一対の支持部12a、12bを含む。支持部12は、例えば軸13の位置を中心とした円状を示す。
The
軸13は、高さ方向Zに延在し、回動部10の回転軸Cに相当する。軸13は、例えば発電機等と接続される。例えば、流体が上流USから下流DSへと流れる際、翼11に負荷を与えることで、軸13が回動する。なお、図1(b)では、流体の流れる向きを、白抜き矢印で示す。
The
回動部10は、送り部Aと、戻り部Bとを有する。送り部Aは、流体の上流USから下流DSに沿って回動する部分を示す。戻り部Bは、流体の下流DSから上流USに沿って回動する部分を示す。即ち、送り部A及び戻り部Bは、回動部10における特定の領域を示す。なお、送り部A及び戻り部Bは、回転軸Cを境に、幅手方向Xに分割して示すことができる。
The rotating
<遮蔽板20>
遮蔽板20は、回動部10と離間して設けられる。遮蔽板20は、例えば図1(b)に示すように、回動部10と対向する第1主面20aを有する。遮蔽板20は、流路方向Yに対して傾斜し、上流USにおける戻り部Bに近接して設けられる。
<
The shielding
ここで、回動部10の回動に伴い、下流DSにおける戻り部B付近に流体の渦が発生し得る。この渦により、回動部10の駆動力(回動速度)の低下を引き起こす懸念があることを、発明者らは見出した(図7の領域P)。また、発明者らは、遮蔽板20を、流路方向Yに対して傾斜し、上流USにおける戻り部Bに設けることで、上記渦の発生を抑制することを確認した(図8の領域P)。これにより、渦の発生に起因する回動部10の駆動力低下を防ぐことができる。なお、図7及び図8の詳細については、後述する。
Here, as the
遮蔽板20として、例えば鉄板等の鉄鋼材料が用いられ、風力や水力に耐え得る公知の材料が用いられる。遮蔽板20の形状は任意であり、例えば少なくとも一部が湾曲してもよい。特に、遮蔽板20の形状として、第1主面20aが平坦な板状とした場合、風力や水力等の負荷が集中する部分を少なくすることができ、劣化を抑制することが可能となる。
For example, a steel material such as an iron plate is used as the shielding
例えば高さ方向Zにおいて、遮蔽板20の長さは、回動部10の長さ以上である。この場合、回動部10の下端から上端までに発生し得る渦の発生を抑制することができる。
For example, in the height direction Z, the length of the shielding
(実施形態:波力発電システム100)
次に、本実施形態における波力発電システム100の一例について説明する。図2(a)は、本実施形態における波力発電システム100の一例を示す模式断面図であり、図2(b)は、本実施形態における波力発電システム100の一例を示す模式正面図であり、図2(c)は、本実施形態における波力発電システム100の一例を示す模式上面図である。
(Embodiment: Wave power generation system 100)
Next, an example of the wave
波力発電システム100は、海中に設置された防波堤5に設けられる。防波堤5は、例えば図2(a)~図2(c)に示すように、複数のスリット51を含み、例えばスリット51に連設された遊水室52を含んでもよい。なお、波力発電システム100は、防波堤5の特徴に応じて任意に設けることができる。
The wave
波力発電システム100は、防波堤5のスリット51に侵入する水を利用して発電するために用いられる。波力発電システム100は、上述した発電装置1を備え、例えば発電機30をさらに備える。発電装置1は、例えば図2(a)に示すように、遊水室52に設けられるほか、例えばスリット51に設けられてもよい。
The wave
ここで、防波堤5に向かってくる波がスリット51に到達すると、スリット51において水流の方向が流路方向Yに整えられる。このため、発電装置1をスリット51、又は遊水室52に設けることで、回動部10に作用する水の流れる向きの変動を抑制することができる。この場合、水流の方向に対して遮蔽板20が傾斜する位置関係を維持し易くなる。これにより、効率的な渦の抑制を実現することが可能となる。
Here, when the waves approaching the
また、海上に波力発電装置を設けた場合、装置の一部が破損すると甚大な被害を及ぼす恐れがある。このため、安全性向上という観点から、波力発電を構成する材料を少なくすることが望まれている。特に、発電装置に作用する水の向きを整えるための整流機構を設けた場合、整流機構の破損に伴う被害が懸念として挙げられる。 Furthermore, when a wave power generation device is installed on the sea, if a part of the device is damaged, there is a risk of serious damage. Therefore, from the viewpoint of improving safety, it is desired to reduce the amount of materials that constitute wave power generation. In particular, when a rectification mechanism is provided to adjust the direction of water acting on the power generation device, there is a concern about damage caused by damage to the rectification mechanism.
この点、本実施形態における波力発電システム100では、発電装置1がスリット51、又は遊水室52に設けられる。このため、回動部10の周辺に、水を整流するための整流機構を設ける必要がない。これにより、波力発電システム100の設置に伴う安全性の向上を図ることが可能となる。
In this regard, in the wave
回動部10及び遮蔽板20は、例えば防波堤5の底面に固定される。回動部10及び遮蔽板20を固定する方法は、任意である。
The
回動部10は、例えば図2(c)に示すように、軸13を介して発電機30に接続される。発電機30は、例えば遊水室52又はスリット51の上部に設けられる。発電機30は、用途に応じて公知の装置を用いることができる。
The
遮蔽板20は、例えば流路方向Yに対して20°以上40°以下の角度を有して設けられる。例えば遮蔽板を20°未満の角度を有して設けた場合、渦の発生を抑制できない懸念が挙げられる。また、例えば遮蔽板を40°よりも大きい角度を有して設けた場合、遮蔽板が回動部に接触する懸念が挙げられる。これらにより、遮蔽板20を20°以上40°以下の角度を有して設けることで、渦の発生抑制に加え、遮蔽板20が回動部10に接触する可能性を低減することができる。
The shielding
例えば図3(a)に示すように、流路方向Yから見て、遮蔽板20は、回動部10と重なって設けられる。この場合、戻り部Bに位置する翼11に対し、上流USから下流DSに流れる水の作用を抑制することができる。なお、例えば流路方向Yから見て、遮蔽板20が、戻り部Bから回転軸Cを超える位置まで重なって設けられた場合、送り部Aに流れる水を妨げる懸念が挙げられる。このため、流路方向Yから見て、遮蔽板20が、戻り部Bと、回転軸Cとの間の位置まで重なって設けられることが好ましい。
For example, as shown in FIG. 3(a), the shielding
例えば図3(b)に示すように、幅手方向Xから見て、遮蔽板20の第1主面20aは、回転軸Cと重なる。この場合、戻り部Bに位置する翼11に対し、上流USから遮蔽板20に沿って下流DSに流れる水の作用を抑制することができる。
For example, as shown in FIG. 3(b), the first
例えば図4に示すように、遮蔽板20は、上述した位置に設けられた第1遮蔽板20fに加え、下流DSにおける送り部Aに近接して設けられた第2遮蔽板20sを含んでもよい。この場合、防波堤5の内部から外部に向かって流れる水により回動部10が回動する際、上流USにおける送り部A付近に発生する渦を抑制することができる。これにより、経時に伴い水の流れる向きが変動した場合においても、回動部10の駆動力低下を防ぐことができる。なお、各遮蔽板20f、20sの材料及び形状は、同一であるほか、用途に応じて異なる材料又は形状としてもよい。
For example, as shown in FIG. 4, the shielding
例えば第1遮蔽板20f及び第2遮蔽板20sは、流路方向Yに対してそれぞれ異なる角度を有して設けられる。この場合、水の流れる向きによって流速が異なる場合においても、流速に適した渦の抑制を実施することができる。
For example, the
例えば、防波堤5の外から遊水室52に流れる水流の向きは、スリット51により流路方向Yに整えられる。これに対し、遊水室52から防波堤5の外に流れる水流のうち、スリット51を通過する前の水流の向きは、遊水室52の構造等の特徴により流路方向Yに整えることが難しい。この場合、第2遮蔽板20sの有する第2角度θsが、第1遮蔽板20fの有する第1角度θfとは異なる角度とすることで、遊水室52の特徴に適した第2遮蔽板20sの設置を実現することが可能となる。
For example, the direction of the water flowing from the outside of the
本実施形態によれば、遮蔽板20は、流路方向Yに対して傾斜し、上流USにおける戻り部Bに近接して設けられる。このため、回動部10の回動に伴い、下流DSにおける戻り部B付近に発生する渦を抑制することができる。これにより、渦の発生に起因する回動部10の駆動力低下を防ぐことができる。従って、発電効率の向上を実現することが可能となる。
According to this embodiment, the shielding
また、本実施形態によれば、遮蔽板20の高さ方向Zの長さは、回動部10の高さ方向Zの長さ以上である。このため、回動部10の下端から上端までに発生し得る渦の発生を抑制することができる。これにより、発電効率のさらなる向上を図ることが可能となる。
Further, according to the present embodiment, the length of the shielding
また、本実施形態によれば、発電装置1は、防波堤5のスリット51、又は遊水室52に設けられる。このため、回動部10に作用する水の流れる向きの変動を、スリット51により抑制することができる。これにより、効率的に渦の抑制を実現することが可能となる。
Moreover, according to this embodiment, the
また、本実施形態によれば、遮蔽板20は、流路方向Yに対して20°以上40°以下の角度を有して設けられる。このため、渦の発生抑制に加え、遮蔽板20が回動部10に接触する可能性を低減することができる。これにより、発電装置1の劣化を抑制することが可能となる。
Further, according to the present embodiment, the shielding
また、本実施形態によれば、流路方向Yから見て、遮蔽板20は、回動部10と重なって設けられる。このため、戻り部Bの回動に影響する水の作用を抑制することができる。これにより、発電効率のさらなる向上を図ることが可能となる。
Furthermore, according to the present embodiment, the shielding
また、本実施形態によれば、幅手方向Xから見て、遮蔽板20の第1主面20aは、回動部10の回転軸C(例えば軸13)と重なる。このため、戻り部Bの回動に影響する水の作用を抑制することができる。これにより、発電効率のさらなる向上を図ることが可能となる。
Further, according to the present embodiment, when viewed from the width direction X, the first
また、本実施形態によれば、遮蔽板20は、下流DSにおける送り部Aに近接して設けられた第2遮蔽板20sを含む。このため、防波堤5の内部から外部に流れる水により回動部10が回動する際、上流USにおける送り部A付近に発生する渦を抑制することができる。これにより、経時に伴い水の流れる向きが変動した場合においても、回動部10の駆動力低下を防ぐことができる。従って、発電効率のさらなる向上を図ることが可能となる。
Further, according to the present embodiment, the shielding
また、本実施形態によれば、第1遮蔽板20f及び第2遮蔽板20sは、流路方向Yに対してそれぞれ異なる角度を有して設けられる。このため、水の流れる向きによって流速が異なる場合においても、流速に適した渦の抑制を実施することができる。これにより、安定した発電効率の向上を図ることが可能となる。
Further, according to this embodiment, the
次に、本実施形態における波力発電システム100の実施例について説明する。
Next, an example of the wave
本実施例では、図5に示す評価装置8を用いて、上述した波力発電システム100の評価を実施した。以下、評価条件及び評価結果について説明する。
In this example, the above-described wave
本実施例では、図5に示す評価部81内に、回動部10及び遮蔽板20を設置した。回動部10は、軸13を介して計測器7に接続した。評価部81には、経路82を介してポンプ83を接続し、一方向(図5の矢印の方向)に水が流れる条件を設定した。
In this example, the rotating
評価部81は、流路方向Yにおける長さが1,000mm、高さ方向Zにおける高さが300mm、幅手方向Xにおける奥行きが140mmの水槽を用いた。水の流速は、周期が5秒、及び波高が0.5mの波浪による水流と相似する0.078m/sとした。
The
回動部10は、高さが230mm、直径が80mmのサボニウス型の水車を用いた。計測器7に含まれるトルク負荷装置を用いて、回動部10には所定のトルクT[mNm]を与えた。また、計測器7に含まれるロータリーエンコーダを用いて、回転角度を時間の関数として記録し、平均回転数fとトルクTに基づき、回動部10の獲得動力P[mW]=2×π×f×Tを求めた。
A Savonius type water wheel with a height of 230 mm and a diameter of 80 mm was used as the
遮蔽板20は、図6(a)及び図6(b)に示す厚さ20tが5mmのアクリル板を用いた。遮蔽板20は、設置枚数、設置角度、長さ20L、設置位置のそれぞれを条件として用い、実施例1~10を設定した。また、比較例として、遮蔽板20を設置しない条件を設定した。
As the shielding
先ず、粒子画像流速測定法の結果として、比較例1が図7に対応し、実施例1が図8に対応する。測定結果は、特定の時間における局所流速ベクトルを矢印で示し、渦度強度を色の濃淡で示しており、色が濃くなるほど渦強度が強い状態を示す。なお、図8における回動部10や遮蔽板20の位置関係は、図6(a)と同様であり、目安として翼11及び遮蔽板20を付与した。
First, as for the results of particle image velocimetry, Comparative Example 1 corresponds to FIG. 7, and Example 1 corresponds to FIG. 8. The measurement results show the local flow velocity vector at a specific time as an arrow, and the vorticity strength as a shade of color, with the darker the color, the stronger the vortex strength. Note that the positional relationship between the
比較例1については、図7に示す通り、下流DSの領域Pに、渦強度が強い結果を示した。これに対し、実施例1については、図8に示す通り、下流DSの領域Pには比較例1に比べて渦強度が弱い結果を示した。このため、遮蔽板20の設置に伴い、領域Pの渦強度が弱まり、渦の発生が抑制されることを確認した。
Regarding Comparative Example 1, as shown in FIG. 7, the vortex strength was strong in the region P of the downstream DS. On the other hand, in Example 1, as shown in FIG. 8, the vortex strength was weaker in region P of the downstream DS than in Comparative Example 1. Therefore, it was confirmed that the vortex strength in the region P was weakened by installing the shielding
次に、実施例1~2、及び比較例1については、遮蔽板20の設置枚数に対する動力を評価した。なお、枚数1の条件は、上述した第1遮蔽板20fの設置位置に相当し、枚数2の条件は、図4に示す第1遮蔽板20f及び第2遮蔽板20sの設置位置に相当する。結果として、実施例2、実施例1、比較例1の順に高い動力を示した。即ち、遮蔽板20の設置枚数の増加に伴い、得られる動力が高くなる傾向を示した。
Next, for Examples 1 to 2 and Comparative Example 1, the power relative to the number of shielding
次に、実施例3~5については、遮蔽板20の設置角度[θ]に対する動力を評価した。結果として、実施例5、実施例4、実施例3、比較例1の順に高い動力を示した。即ち、設置角度が高くなるに伴い、得られる動力が高くなる傾向を示した。
Next, for Examples 3 to 5, the power with respect to the installation angle [θ] of the shielding
次に、実施例6~8については、遮蔽板20の長さ20L[mm]に対する動力を評価した。なお、遮蔽板20の下流側の端部は、「位置A」に統一した。結果として、実施例8、実施例7、実施例6、比較例1の順に高い動力を示した。即ち、遮蔽板20の長さ20Lの増加に伴い、得られる動力が高くなる傾向を示した。
Next, for Examples 6 to 8, the power with respect to the length of the shielding
次に、実施例9~10については、遮蔽板20の設置位置に対する動力を評価した。結果として、実施例10、実施例9、比較例1の順に高い動力を示した。即ち、遮蔽板20の下流側の端部を「位置B」とした場合に比べて、「位置A」とした場合のほうが、得られる動力が高くなる傾向を示した。
Next, for Examples 9 and 10, the power relative to the installation position of the shielding
上記に示した通り、実施例1における粒子画像流速測定法の結果より、遮蔽板20を設けることで、渦の発生を抑制することを確認した。また、実施例1~10の評価結果は、何れも比較例1に比べて高い動力が得られることを示した。
As shown above, the results of the particle image velocimetry method in Example 1 confirmed that the provision of the shielding
本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。このような新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although an embodiment of the invention has been described, this embodiment is presented by way of example and is not intended to limit the scope of the invention. These new embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, substitutions, and changes can be made without departing from the gist of the invention. This embodiment and its modifications are included within the scope and gist of the invention, as well as within the scope of the invention described in the claims and its equivalents.
1 :発電装置
10 :回動部
11 :翼
12 :支持部
13 :軸
20 :遮蔽板
20a :第1主面
30 :発電機
5 :防波堤
51 :スリット
52 :遊水室
7 :計測器
8 :評価装置
81 :評価部
82 :経路
83 :ポンプ
100 :波力発電システム
A :送り部
B :戻り部
C :回転軸
DS :下流
US :上流
X :幅手方向
Y :流路方向
Z :高さ方向
1 : Power generation device 10 : Rotating part 11 : Wings 12 : Support part 13 : Shaft 20 :
Claims (8)
サボニウス型の構造を有する回動部と、
前記回動部と離間して設けられ、前記回動部と対向する第1主面を有する遮蔽板と、
を備え、
前記回動部は、
前記流体の上流から下流に沿って回動する送り部と、
前記下流から前記上流に沿って回動する戻り部と、
を有し、
前記遮蔽板は、前記流体の流れる流路方向に対して傾斜し、前記上流における前記戻り部に近接して設けられること
を特徴とする発電装置。 A power generation device that generates electricity using a flow of fluid,
a rotating part having a Savonius-type structure;
a shielding plate provided apart from the rotating part and having a first main surface facing the rotating part;
Equipped with
The rotating part is
a feeding section that rotates from upstream to downstream of the fluid;
a return part that rotates from the downstream to the upstream;
has
The power generation device is characterized in that the shielding plate is inclined with respect to the flow path direction of the fluid and is provided close to the return section in the upstream.
を特徴とする請求項1記載の発電装置。 The power generating device according to claim 1, wherein the length of the shielding plate is equal to or longer than the length of the rotating portion in a height direction along the rotation axis of the rotating portion.
請求項1又は2記載の発電装置を備え、
前記発電装置は、前記防波堤のスリット、又は前記防波堤の前記スリットと繋がる遊水室に設けられること
を特徴とする波力発電システム。 A wave power generation system that uses water that enters the slits of a breakwater to generate electricity,
Equipped with the power generation device according to claim 1 or 2,
The wave power generation system is characterized in that the power generation device is provided in a slit of the breakwater or a water retarding chamber connected to the slit of the breakwater.
を特徴とする請求項3記載の波力発電システム。 The wave power generation system according to claim 3, wherein the shielding plate is provided at an angle of 20 degrees or more and 40 degrees or less with respect to the flow path direction.
を特徴とする請求項3記載の波力発電システム。 The wave power generation system according to claim 3, wherein the shielding plate is provided to overlap the rotating section when viewed from the flow path direction.
を特徴とする請求項3記載の波力発電システム。 The wave power generation system according to claim 3, wherein the first main surface of the shielding plate overlaps with the rotation axis of the rotating section when viewed from the width direction perpendicular to the flow path direction.
前記上流における前記戻り部に近接して設けられた第1遮蔽板と、
前記下流における前記送り部に近接して設けられた第2遮蔽板と、
を含むこと
を特徴とする請求項3記載の波力発電システム。 The shielding plate is
a first shielding plate provided close to the return section in the upstream;
a second shielding plate provided close to the feeding section in the downstream;
The wave power generation system according to claim 3, comprising:
を特徴とする請求項7記載の波力発電システム。 The wave power generation system according to claim 7, wherein the first shielding plate and the second shielding plate are provided at different angles with respect to the flow path direction.
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