JP2575012B2 - 波力発電装置およびその発電方法 - Google Patents
波力発電装置およびその発電方法Info
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- JP2575012B2 JP2575012B2 JP62009235A JP923587A JP2575012B2 JP 2575012 B2 JP2575012 B2 JP 2575012B2 JP 62009235 A JP62009235 A JP 62009235A JP 923587 A JP923587 A JP 923587A JP 2575012 B2 JP2575012 B2 JP 2575012B2
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- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02B—HYDRAULIC ENGINEERING
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E10/30—Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は海洋等に生じる波力を利用し、これを空気力
に変換して発電に利用する波力発電装置およびその発電
方法に関するものである。
に変換して発電に利用する波力発電装置およびその発電
方法に関するものである。
（従来の技術） 従来の波力発電装置は大別して貫流タービンを用いた
装置と軸流タービンを用いた装置に分けられる。貫流タ
ービンを用いた装置としては、第14図で示すように、開
口した下面を水中に没し、上部を空中に出した筒状の本
対１を形成し、波面２よりも上方に空間をあけて空気室
３とし、空気室３の上端に通気筒４を立設し、通気筒４
の中央部に発電機（図示せず）を直結した貫流タービン
ロータ５を回転自在に組み込み、貫流タービンロータ５
の前後に案内部材6,7を内設している。軸流タービンを
用いた装置としては、第15図で示すように、開口した下
面を水中に没し、上部を空中に出した筒状の本体11の上
部空間を空気室12とし、波面２の変化による空気の出入
口13を空気室12の上端面に開口し、出入口13の上方に空
気流路14,15とタービン室16を一体に形成した上部本体
を設け、上部本体17には中央にタービン室16を、その外
周部に空気流路14,15を配置して、空気流路14を出入口1
3に接続させ、空気流路15にはフィルタ18を取り付けた
開口部19を設けて空気を出入させ、タービン室16はター
ビン入口室16aとタービン出口室16bに分割し、タービン
入口室16aとタービン出口室16bの境界にタービンノズル
20、軸流タービンロータ21、および軸流タービンロータ
21に直結した発電機22を組み込み、タービン入口室16a
の側面には空気流路14と15のそれぞれに対応した位置に
空気入口弁23,24を設け、タービン出口室16bの側面には
空気流路14と15のそれぞれに対応した位置に空気出口弁
25,26を設けている。
装置と軸流タービンを用いた装置に分けられる。貫流タ
ービンを用いた装置としては、第14図で示すように、開
口した下面を水中に没し、上部を空中に出した筒状の本
対１を形成し、波面２よりも上方に空間をあけて空気室
３とし、空気室３の上端に通気筒４を立設し、通気筒４
の中央部に発電機（図示せず）を直結した貫流タービン
ロータ５を回転自在に組み込み、貫流タービンロータ５
の前後に案内部材6,7を内設している。軸流タービンを
用いた装置としては、第15図で示すように、開口した下
面を水中に没し、上部を空中に出した筒状の本体11の上
部空間を空気室12とし、波面２の変化による空気の出入
口13を空気室12の上端面に開口し、出入口13の上方に空
気流路14,15とタービン室16を一体に形成した上部本体
を設け、上部本体17には中央にタービン室16を、その外
周部に空気流路14,15を配置して、空気流路14を出入口1
3に接続させ、空気流路15にはフィルタ18を取り付けた
開口部19を設けて空気を出入させ、タービン室16はター
ビン入口室16aとタービン出口室16bに分割し、タービン
入口室16aとタービン出口室16bの境界にタービンノズル
20、軸流タービンロータ21、および軸流タービンロータ
21に直結した発電機22を組み込み、タービン入口室16a
の側面には空気流路14と15のそれぞれに対応した位置に
空気入口弁23,24を設け、タービン出口室16bの側面には
空気流路14と15のそれぞれに対応した位置に空気出口弁
25,26を設けている。
このような構成から、貫流タービンまたは軸流タービ
ンを設置した波力発電装置では、本体１または11の中の
波面２が上下することによって空気室３または12の空気
が出入りし、その流路途中に設けられた貫流タービンロ
ータ５または軸流タービンロータ21を回転させ、発電す
る。
ンを設置した波力発電装置では、本体１または11の中の
波面２が上下することによって空気室３または12の空気
が出入りし、その流路途中に設けられた貫流タービンロ
ータ５または軸流タービンロータ21を回転させ、発電す
る。
（発明が解決しようとする問題点） 上記従来の波力発電装置に使用されている発電機は、
ある波浪条件を仮定し、その条件で装置を出入する空気
により生じる空気エネルギを疑似脈動空気エネルギ発生
装置で発生させ、その出力でタービンを駆動して一定の
発電機出力が得られるように設計されており、発電機の
駆動トルクは低回転領域において２次曲線的に増加する
特性を持つ。ところが、実際の海洋に存在する波浪エネ
ルギは、時間、振幅共に不規則な状態で存在するため、
現実の波浪により誘起される空気エネルギも不規則とな
り、設計条件に対しては実際の波浪エネルギの小さい領
域の古める割合が多く、発電機の駆動トルクが足りない
状態で使用する割合が大きくなる。このため上記特定の
波浪条件を仮定して設計した発電機を備えた波力発電装
置では、波浪エネルギすなわちそれにより発生される空
気エネルギが小さい領域において、タービン駆動エネル
ギの損失分が相対的に大きくなり、発電機を駆動するた
めのトルクがブレーキの役目を果たす結果となり、波浪
の一周期内の回転数変動が大きくなって充分な発電機出
力が得られないという問題点があった。
ある波浪条件を仮定し、その条件で装置を出入する空気
により生じる空気エネルギを疑似脈動空気エネルギ発生
装置で発生させ、その出力でタービンを駆動して一定の
発電機出力が得られるように設計されており、発電機の
駆動トルクは低回転領域において２次曲線的に増加する
特性を持つ。ところが、実際の海洋に存在する波浪エネ
ルギは、時間、振幅共に不規則な状態で存在するため、
現実の波浪により誘起される空気エネルギも不規則とな
り、設計条件に対しては実際の波浪エネルギの小さい領
域の古める割合が多く、発電機の駆動トルクが足りない
状態で使用する割合が大きくなる。このため上記特定の
波浪条件を仮定して設計した発電機を備えた波力発電装
置では、波浪エネルギすなわちそれにより発生される空
気エネルギが小さい領域において、タービン駆動エネル
ギの損失分が相対的に大きくなり、発電機を駆動するた
めのトルクがブレーキの役目を果たす結果となり、波浪
の一周期内の回転数変動が大きくなって充分な発電機出
力が得られないという問題点があった。
上記に鑑み、本発明の目的は、低回転数領域において
単調で穏やかに増加する駆動トルクを有する発電機を備
え、各回転数に対する最大効率点で発電するようにし
て、実際の波浪エネルギの発生状況により良く合致した
特性を持たせて効率良く発電させ、現実の波浪により誘
起される空気エネルギによる発電機出力を有効に得るこ
とができるようにして、上記問題点を解決した、波力発
電装置を提供するものである。
単調で穏やかに増加する駆動トルクを有する発電機を備
え、各回転数に対する最大効率点で発電するようにし
て、実際の波浪エネルギの発生状況により良く合致した
特性を持たせて効率良く発電させ、現実の波浪により誘
起される空気エネルギによる発電機出力を有効に得るこ
とができるようにして、上記問題点を解決した、波力発
電装置を提供するものである。
（問題点を解決するための手段） 本発明は、上記問題点を解決するための手段として、
波力発電装置を構成するにあたり、開口した下面を水中
に没し、上部を空中に出した筒状の本体を形成し、波面
よりも上方に空間を開けて空気室とし、該空気室の上端
に通気筒を立設し、該通気筒の中央部に発電機を直結し
たタービンロータを回転自在に組み込んだ波力発電装置
において、前記発電機は、脈動する波浪の一周期にわた
って平均化したタービン出力トルクの平均値および空気
圧と空気流の積の平均値とから得られるタービン平均効
率を与える回転数Ｎにおけるトルクを駆動トルクＴとす
る発電機駆動特性を備えたものである。
波力発電装置を構成するにあたり、開口した下面を水中
に没し、上部を空中に出した筒状の本体を形成し、波面
よりも上方に空間を開けて空気室とし、該空気室の上端
に通気筒を立設し、該通気筒の中央部に発電機を直結し
たタービンロータを回転自在に組み込んだ波力発電装置
において、前記発電機は、脈動する波浪の一周期にわた
って平均化したタービン出力トルクの平均値および空気
圧と空気流の積の平均値とから得られるタービン平均効
率を与える回転数Ｎにおけるトルクを駆動トルクＴとす
る発電機駆動特性を備えたものである。
そして、本発明による波力発電装置の発電方法を、脈
動する波浪の一周期にわたって平均化したタービン出力
トルクの平均値および空気圧と空気流量の積の平均値と
から得られるタービン平均効率を与える回転数Ｎとトル
クＴとを求めて、この回転数ＮにおけるトルクＴを駆動
トルクにする発電機駆動特性を与えることによって、空
気室内で発生する空気エネルギの振幅が変化しても各回
転数に対するタービン効率が最大効率点近傍になるよう
にしたものである。
動する波浪の一周期にわたって平均化したタービン出力
トルクの平均値および空気圧と空気流量の積の平均値と
から得られるタービン平均効率を与える回転数Ｎとトル
クＴとを求めて、この回転数ＮにおけるトルクＴを駆動
トルクにする発電機駆動特性を与えることによって、空
気室内で発生する空気エネルギの振幅が変化しても各回
転数に対するタービン効率が最大効率点近傍になるよう
にしたものである。
（作用） 本発明の波力発電装置およびその発電方法は上記構成
により、空気室内で発生する圧力Ｐ、時間ｔ、角速度
ω、そして最大値を添字maxを付して表すと、変動する
波浪に対して圧力Ｐが Ｐ＝Pmax sin2ωｔ ……（１） となり、その時の空気流量Ｑは位相角θとすると、 Ｑ＝Qmax sin2（ωｔ＋θ） ……（２） となり、発生する空気エネルギはＰ・Ｑで表わされ、そ
の平均値 とすると、大略式が成り立ち、 タービン出力トルクＴの平均値Ｔは、脈動の一周期γに
わたり平均化したもので となり、ここでタービン出力トルクＴはトルク係数CT、
空気密度ρ、タービンに作用する相対流入速度w1、翼弦
長ｌ、翼高ｈ、翼枚数Ｚ、ピッチ半径rpとすると、 であり、相対流入速度w1はタービンへの絶対速度C1、タ
ービン周速度Ｕ、タービンへの絶対流入角度α１とする
と、 w1＝C1 2max＋U2−2C1max U cosα１ ……（６） で表わされ、平均値は式（４）を時間について積分す
ると、トルク係数CTの平均値Ｔと式（５）および式
（６）から、 タービンの運動方程式は回転体の慣性モーメントＩ、発
電機の負荷トルクTLとすると、 であり、脈動流中におけるタービンの平均効率▲▼
は で、式（９）を与える回転数Ｎに対するトルクＴの特性
を持つトルクを式（８）の右辺第２項で示す発電機の負
荷トルクTLと等しいか若干大きくなるように運転して、
空気室内で発生する空気エネルギの振幅が変化しても各
回転数に対するタービン効率が最大効率点近傍で作動さ
せ、変動域全体として高い効率で運転し、低回転領域か
ら高回転領域までの広い入力（空気）エネルギ範囲にお
いて適正な駆動トルクで発電機が駆動され、タービン出
力の無用な損失を避けて、入力（空気）エネルギを効率
良く電気エネルギに変換することができるようになる。
これにより不規則に変動する波浪エネルギから効率良く
電気エネルギが得られるようになる。
により、空気室内で発生する圧力Ｐ、時間ｔ、角速度
ω、そして最大値を添字maxを付して表すと、変動する
波浪に対して圧力Ｐが Ｐ＝Pmax sin2ωｔ ……（１） となり、その時の空気流量Ｑは位相角θとすると、 Ｑ＝Qmax sin2（ωｔ＋θ） ……（２） となり、発生する空気エネルギはＰ・Ｑで表わされ、そ
の平均値 とすると、大略式が成り立ち、 タービン出力トルクＴの平均値Ｔは、脈動の一周期γに
わたり平均化したもので となり、ここでタービン出力トルクＴはトルク係数CT、
空気密度ρ、タービンに作用する相対流入速度w1、翼弦
長ｌ、翼高ｈ、翼枚数Ｚ、ピッチ半径rpとすると、 であり、相対流入速度w1はタービンへの絶対速度C1、タ
ービン周速度Ｕ、タービンへの絶対流入角度α１とする
と、 w1＝C1 2max＋U2−2C1max U cosα１ ……（６） で表わされ、平均値は式（４）を時間について積分す
ると、トルク係数CTの平均値Ｔと式（５）および式
（６）から、 タービンの運動方程式は回転体の慣性モーメントＩ、発
電機の負荷トルクTLとすると、 であり、脈動流中におけるタービンの平均効率▲▼
は で、式（９）を与える回転数Ｎに対するトルクＴの特性
を持つトルクを式（８）の右辺第２項で示す発電機の負
荷トルクTLと等しいか若干大きくなるように運転して、
空気室内で発生する空気エネルギの振幅が変化しても各
回転数に対するタービン効率が最大効率点近傍で作動さ
せ、変動域全体として高い効率で運転し、低回転領域か
ら高回転領域までの広い入力（空気）エネルギ範囲にお
いて適正な駆動トルクで発電機が駆動され、タービン出
力の無用な損失を避けて、入力（空気）エネルギを効率
良く電気エネルギに変換することができるようになる。
これにより不規則に変動する波浪エネルギから効率良く
電気エネルギが得られるようになる。
（実 施 例） 以下に、本発明による波力発電装置の実施例を第１図
乃至第13図に基づき説明する。
乃至第13図に基づき説明する。
第１実施例として貫流タービンを備えた波力発電装置
の場合について述べる。貫流タービンを備えた波力発電
装置に設置する自励型の発電機30としては、第１図およ
び第２図で示すように、円筒状フレーム31の一端を閉じ
て嵌合部31aを形成し、他端に蓋版31bを取り付け、それ
ぞれの中心部にベアリング32を設けて軸33を回転自在に
取り付け、軸33には外径51mm（ミリメートル）、長さ30
mm（ミリメートル）の六光芒筒状体で、一極当りの磁束
を6800乃至8800マクスウエルに形成した磁石34を外嵌
し、磁石34の外周側に線径0.29mm（ミリメートル）の電
線を２本縒り合せて33回巻回した固定子35を周設する。
の場合について述べる。貫流タービンを備えた波力発電
装置に設置する自励型の発電機30としては、第１図およ
び第２図で示すように、円筒状フレーム31の一端を閉じ
て嵌合部31aを形成し、他端に蓋版31bを取り付け、それ
ぞれの中心部にベアリング32を設けて軸33を回転自在に
取り付け、軸33には外径51mm（ミリメートル）、長さ30
mm（ミリメートル）の六光芒筒状体で、一極当りの磁束
を6800乃至8800マクスウエルに形成した磁石34を外嵌
し、磁石34の外周側に線径0.29mm（ミリメートル）の電
線を２本縒り合せて33回巻回した固定子35を周設する。
この発電機30を直結する貫流タービンロータ36として
は第３図および第４図で示すように、３枚羽根のサボニ
ウスタービンとして羽根前端外径ＤをＤ＝120mm（ミリ
メートル）、羽根端内径ｄをｄ＝42mm（ミリメートル）
の位置に羽根37を同じ向きで等間隔に配置し、羽根37の
両側端を円板状に形成した支持板38,39に固着させる。
一方の支持板39にはボス40を設け、ボス40の中央部にキ
ー溝を有するテーパ孔41を穿設して発電機30の軸33を嵌
合させる。
は第３図および第４図で示すように、３枚羽根のサボニ
ウスタービンとして羽根前端外径ＤをＤ＝120mm（ミリ
メートル）、羽根端内径ｄをｄ＝42mm（ミリメートル）
の位置に羽根37を同じ向きで等間隔に配置し、羽根37の
両側端を円板状に形成した支持板38,39に固着させる。
一方の支持板39にはボス40を設け、ボス40の中央部にキ
ー溝を有するテーパ孔41を穿設して発電機30の軸33を嵌
合させる。
この貫流タービンロータ36を収容する通気筒42は、第
５図および第６図で示すように、角筒形に形成し、角筒
形の一側壁の内面側中央部に貫流タービンロータ36の外
径よりもわずかに直径が大きな穴43を穴43の中心軸を壁
面に垂直にしてあけ、同じ側璧の外面側中央部に発電機
嵌合用の穴44を穴43と同軸にあけ、穴43と穴44との間を
貫通孔45で連通する。角筒形に形成された通気筒42の内
側には、一端面が穴43に沿って円弧を形成している案内
部材46,47を内設して空気流路48,49を形成する。案内部
材46と案内部材47とは貫流タービンロータ36の中心に対
して点対称に配置、形成し、空気流路48と空気流路49と
が空気の出入りに対して対称かつ同一流路形状となるよ
うにする。空気流路48,49から貫流タービンロータ36へ
流入する入口幅Ｗは、羽根前端外径Ｄとの比W/Dが0.1
W/D0.8となるように定める。
５図および第６図で示すように、角筒形に形成し、角筒
形の一側壁の内面側中央部に貫流タービンロータ36の外
径よりもわずかに直径が大きな穴43を穴43の中心軸を壁
面に垂直にしてあけ、同じ側璧の外面側中央部に発電機
嵌合用の穴44を穴43と同軸にあけ、穴43と穴44との間を
貫通孔45で連通する。角筒形に形成された通気筒42の内
側には、一端面が穴43に沿って円弧を形成している案内
部材46,47を内設して空気流路48,49を形成する。案内部
材46と案内部材47とは貫流タービンロータ36の中心に対
して点対称に配置、形成し、空気流路48と空気流路49と
が空気の出入りに対して対称かつ同一流路形状となるよ
うにする。空気流路48,49から貫流タービンロータ36へ
流入する入口幅Ｗは、羽根前端外径Ｄとの比W/Dが0.1
W/D0.8となるように定める。
このような発電機30、貫流タービンロータ36、および
通気筒42を用いて、第14図で示すような、波力発電装置
を組み立て、式（９）を与えるトルク特性のタービント
ルクＴにより式（８）の右辺で示す発電機の負荷トルク
TLと等しいか若干大きくなるように運転すると、第７図
で示すタービントルク特性曲線におけるＡ曲線のように
貫流タービンロータ36の回転数Ｎが毎分3000回転以下の
低回転領域では比較的穏やかな勾配で単調に増加する駆
動トルク曲線となり、近似的に直線的に増加して、各圧
力における貫流タービンの最大効率的を結ぶ曲線Ｍに近
い位置で作動する。このため従来の２次曲線的に増加す
るＣ曲線と比較して同一回転数では、駆動トルクＴが小
さくてすみ、小さな駆動トルクでも発電機30を取り付け
た貫流タービンロータ36が回転して発電し、その結果と
して、第８図で示すように、発電特性曲線がＡ曲線とな
り、従来のＣ曲線に比較して同一波高における発電出力
が高くなる。
通気筒42を用いて、第14図で示すような、波力発電装置
を組み立て、式（９）を与えるトルク特性のタービント
ルクＴにより式（８）の右辺で示す発電機の負荷トルク
TLと等しいか若干大きくなるように運転すると、第７図
で示すタービントルク特性曲線におけるＡ曲線のように
貫流タービンロータ36の回転数Ｎが毎分3000回転以下の
低回転領域では比較的穏やかな勾配で単調に増加する駆
動トルク曲線となり、近似的に直線的に増加して、各圧
力における貫流タービンの最大効率的を結ぶ曲線Ｍに近
い位置で作動する。このため従来の２次曲線的に増加す
るＣ曲線と比較して同一回転数では、駆動トルクＴが小
さくてすみ、小さな駆動トルクでも発電機30を取り付け
た貫流タービンロータ36が回転して発電し、その結果と
して、第８図で示すように、発電特性曲線がＡ曲線とな
り、従来のＣ曲線に比較して同一波高における発電出力
が高くなる。
第２実施例として軸流タービンを備えた波力発電装置
の場合を述べる。軸流タービンを備えた波力発電装置の
場合でも、第１図および第２図で示すような自励型の発
電機30を用いるものとする。この発電機30を直結する軸
流タービンロータ50としては、第９図乃至第11図で示す
ように、翼51を外周上に径方向外方に16枚延設し、翼弦
長ｌを28mm（ミリメートル）にして、翼取付ピッチｐを
翼弦長ｌとの比p/lが0.6p/l1.5になるように定め、
翼取付角γを95＜γ＜135の範囲内にし、タービンノズ
ル25はノズル出口を流出する空気の噴出速度が設計点で
音速になるように形成した軸流タービンを用いる。
の場合を述べる。軸流タービンを備えた波力発電装置の
場合でも、第１図および第２図で示すような自励型の発
電機30を用いるものとする。この発電機30を直結する軸
流タービンロータ50としては、第９図乃至第11図で示す
ように、翼51を外周上に径方向外方に16枚延設し、翼弦
長ｌを28mm（ミリメートル）にして、翼取付ピッチｐを
翼弦長ｌとの比p/lが0.6p/l1.5になるように定め、
翼取付角γを95＜γ＜135の範囲内にし、タービンノズ
ル25はノズル出口を流出する空気の噴出速度が設計点で
音速になるように形成した軸流タービンを用いる。
このような発電機30、軸流タービンロータ50を用い
て、第15図で示すような波力発電装置を組み立て、式
（９）を与えるトルク特性のタービントルクＴにより式
（８）の右辺第２項で示す発電機の負荷トルクTLと等し
いか若干大きくなるように運転すると、第12図で示す、
タービントルク特性曲線におけるＡ曲線のように軸流タ
ービンロータ50の回転数が毎分3000回転以下の低回転領
域では比較的穏やかな勾配で単調に増加する駆動トルク
曲線となり、近似的に直線的に増加して、各圧力におけ
る軸流タービンの最大効率点を結ぶ曲線Ｍに近い位置で
作動する。このため従来の２次曲線的に増加するＣ曲線
と比較して、同一回転数では駆動トルクＴが小さくてす
み、小さな駆動トルクでも発電機30を取り付けた軸流タ
ービンロータ50が回転して発電し、その結果として、第
13図で示すように、発電特性曲線がＡ曲線となり、従来
のＣ曲線に比較して同一波高における発電出力が高くな
る。
て、第15図で示すような波力発電装置を組み立て、式
（９）を与えるトルク特性のタービントルクＴにより式
（８）の右辺第２項で示す発電機の負荷トルクTLと等し
いか若干大きくなるように運転すると、第12図で示す、
タービントルク特性曲線におけるＡ曲線のように軸流タ
ービンロータ50の回転数が毎分3000回転以下の低回転領
域では比較的穏やかな勾配で単調に増加する駆動トルク
曲線となり、近似的に直線的に増加して、各圧力におけ
る軸流タービンの最大効率点を結ぶ曲線Ｍに近い位置で
作動する。このため従来の２次曲線的に増加するＣ曲線
と比較して、同一回転数では駆動トルクＴが小さくてす
み、小さな駆動トルクでも発電機30を取り付けた軸流タ
ービンロータ50が回転して発電し、その結果として、第
13図で示すように、発電特性曲線がＡ曲線となり、従来
のＣ曲線に比較して同一波高における発電出力が高くな
る。
このように本実施例では、発電機ロータを形成する磁
石の大きさを従来のものに比較して長さを約1/2に減少
し、固定子の巻線を線径を1/2近くして、巻数を３割以
上増加させて駆動トルクを軽減させ、低回転数領域にお
いて単調で穏やかに増加するトルク特性を与え、タービ
ンを各回転数に対して最大効率点近傍で作動させるよう
にしたことによって、低回転数領域から高回転数領域ま
での広い入力（空気）エネルギ範囲において適正な駆動
トルクで発電機を駆動し、タービン出力の無用な出力損
失を避けて効率良く電気エネルギに変換することができ
るようになる。この効果として不規則に変動する現実の
波浪エネルギから変動の全範囲において効率良く電気エ
ネルギを得ることができる。また、発電の際に発電機負
荷に蓄電池を接続した場合、蓄電池に充電を開始する波
高が従来よりも低くなり、同じ波高における蓄電効率が
高くなる。
石の大きさを従来のものに比較して長さを約1/2に減少
し、固定子の巻線を線径を1/2近くして、巻数を３割以
上増加させて駆動トルクを軽減させ、低回転数領域にお
いて単調で穏やかに増加するトルク特性を与え、タービ
ンを各回転数に対して最大効率点近傍で作動させるよう
にしたことによって、低回転数領域から高回転数領域ま
での広い入力（空気）エネルギ範囲において適正な駆動
トルクで発電機を駆動し、タービン出力の無用な出力損
失を避けて効率良く電気エネルギに変換することができ
るようになる。この効果として不規則に変動する現実の
波浪エネルギから変動の全範囲において効率良く電気エ
ネルギを得ることができる。また、発電の際に発電機負
荷に蓄電池を接続した場合、蓄電池に充電を開始する波
高が従来よりも低くなり、同じ波高における蓄電効率が
高くなる。
（発明の効果） 以上のように本発明の波力発電装置およびその発電方
法は脈動する波浪の一周期にわたって平均化したタービ
ン出力トルクの平均値および空気圧と空気流量の積の平
均値とから得られるタービン平均効率を与える回転数Ｎ
とトルクＴとを求めて、この回転数ＮにおけるトルクＴ
を駆動トルクとする発電機駆動特性を与えることによっ
て、空気室内で発生する空気エネルギの振幅が変化して
も各回転数に対するタービン効率が最大効率点近傍にな
るようにしたため、低回転数領域から高回転数領域に至
る広い入力（空気）エネルギ範囲において適正な駆動ト
ルクで発電機を駆動し、タービン出力の無用な出力損失
を避けて効率良く電気エネルギに変換することができ
る。これにより不規則に変動する現実の波浪エネルギか
ら変動の全範囲にわたって効率良く電気エネルギを得る
ことができる。
法は脈動する波浪の一周期にわたって平均化したタービ
ン出力トルクの平均値および空気圧と空気流量の積の平
均値とから得られるタービン平均効率を与える回転数Ｎ
とトルクＴとを求めて、この回転数ＮにおけるトルクＴ
を駆動トルクとする発電機駆動特性を与えることによっ
て、空気室内で発生する空気エネルギの振幅が変化して
も各回転数に対するタービン効率が最大効率点近傍にな
るようにしたため、低回転数領域から高回転数領域に至
る広い入力（空気）エネルギ範囲において適正な駆動ト
ルクで発電機を駆動し、タービン出力の無用な出力損失
を避けて効率良く電気エネルギに変換することができ
る。これにより不規則に変動する現実の波浪エネルギか
ら変動の全範囲にわたって効率良く電気エネルギを得る
ことができる。
第１図は本発明による波力発電装置で用いられる発電機
を示す半縦断面側面図、 第２図は本発明による波力発電装置で用いられる発電機
を示す正面図、 第３図は本発明による波力発電装置で用いられる貫流タ
ービンロータを示す横断面図、 第４図は本発明による波力発電装置で用いられる貫流タ
ービンロータを示す半縦断面側面図、 第５図は本発明による波力発電装置で用いられる貫流タ
ービンロータを収容する通気筒を示す縦断面正面図、 第６図は第５図のVI−VI線に沿う縦断面側面図、 第７図は本発明による貫流タービンロータを備えた波力
発電装置のトルク特性を示すグラフ、 第８図は本発明による貫流タービンロータを備えた波力
発電装置の発電特性を示すグラフ、 第９図は本発明による波力発電装置で用いられる軸流タ
ービンの翼列を示す平面展開説明図、 第10図は本発明による波力発電装置で用いられる軸流タ
ービンロータを示す正面図、 第11図は本発明による波力発電装置で用いられる軸流タ
ービンロータを示す縦断面側面図、 第12図は本発明による軸流タービンロータを備えた波力
発電装置のトルク特性を示すグラフ、 第13図は本発明による軸流タービンロータを備えた波力
発電装置の発電特性を示すグラフ、 第14図は従来の貫流タービンを備えた波力発電装置を示
す縦断面説明図、 第15図は従来の軸流タービンを備えた波力発電装置を示
す縦断面説明図、 1,11……波力発電装置本体 ２……波面 3,12……空気室、30……発電機 33……軸、34……磁石 35……固定子、36……貫流タービンロータ 42……通気筒、50……軸流タービンロータ Ａ……本発明による波力発電装置の特性曲線 Ｃ……従来の波力発電装置の特性曲線 Ｍ……タービンの最大効率点におけるトルク特性曲線
を示す半縦断面側面図、 第２図は本発明による波力発電装置で用いられる発電機
を示す正面図、 第３図は本発明による波力発電装置で用いられる貫流タ
ービンロータを示す横断面図、 第４図は本発明による波力発電装置で用いられる貫流タ
ービンロータを示す半縦断面側面図、 第５図は本発明による波力発電装置で用いられる貫流タ
ービンロータを収容する通気筒を示す縦断面正面図、 第６図は第５図のVI−VI線に沿う縦断面側面図、 第７図は本発明による貫流タービンロータを備えた波力
発電装置のトルク特性を示すグラフ、 第８図は本発明による貫流タービンロータを備えた波力
発電装置の発電特性を示すグラフ、 第９図は本発明による波力発電装置で用いられる軸流タ
ービンの翼列を示す平面展開説明図、 第10図は本発明による波力発電装置で用いられる軸流タ
ービンロータを示す正面図、 第11図は本発明による波力発電装置で用いられる軸流タ
ービンロータを示す縦断面側面図、 第12図は本発明による軸流タービンロータを備えた波力
発電装置のトルク特性を示すグラフ、 第13図は本発明による軸流タービンロータを備えた波力
発電装置の発電特性を示すグラフ、 第14図は従来の貫流タービンを備えた波力発電装置を示
す縦断面説明図、 第15図は従来の軸流タービンを備えた波力発電装置を示
す縦断面説明図、 1,11……波力発電装置本体 ２……波面 3,12……空気室、30……発電機 33……軸、34……磁石 35……固定子、36……貫流タービンロータ 42……通気筒、50……軸流タービンロータ Ａ……本発明による波力発電装置の特性曲線 Ｃ……従来の波力発電装置の特性曲線 Ｍ……タービンの最大効率点におけるトルク特性曲線
Claims (2)
- 【請求項１】開口した下面を水中に没し、上部を空中に
出した筒状の本体を形成し、波面よりも上方に空間を開
けて空気室とし、該空気室の上端に通気筒を立設し、該
通気筒の中央部に発電機を直結したタービンロータを回
転自在に組み込んだ波力発電装置において、 前記発電機は、脈動する波浪の一周期にわたって平均
化したタービン主力トルクの平均値および空気圧と空気
流の積の平均値とから得られるタービン平均効率を与え
る回転数Ｎにおけるトルクを駆動トルクＴとする発電機
駆動特性を備えていることを特徴とする波力発電装置。 - 【請求項２】脈動する波浪の一周期にわたって平均化し
たタービン出力トルクの平均値および空気圧と空気流の
積の平均値とから得られるタービン平均効率を与える回
転数Ｎと、トルクＴとを求めて、この回転数Ｎにおける
トルクＴを駆動トルクＴとする発電機駆動特性を与える
ことによって、空気室内で発生する空気エネルギの振幅
が変化しても各回転数に対するタービン効率が最大効率
近傍になるようにしたことを特徴とする波力発電装置の
発電方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62009235A JP2575012B2 (ja) | 1987-01-19 | 1987-01-19 | 波力発電装置およびその発電方法 |
| KR1019870001299A KR970001720B1 (ko) | 1987-01-19 | 1987-02-17 | 파력발전장치(波力發展裝置) 및 그 발전방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62009235A JP2575012B2 (ja) | 1987-01-19 | 1987-01-19 | 波力発電装置およびその発電方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63176670A JPS63176670A (ja) | 1988-07-20 |
| JP2575012B2 true JP2575012B2 (ja) | 1997-01-22 |
Family
ID=11714738
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62009235A Expired - Fee Related JP2575012B2 (ja) | 1987-01-19 | 1987-01-19 | 波力発電装置およびその発電方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2575012B2 (ja) |
| KR (1) | KR970001720B1 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0556449B1 (en) * | 1992-02-21 | 1997-03-26 | Hashimoto Forming Industry Co., Ltd. | Painting with magnetically formed pattern and painted product with magnetically formed pattern |
| JP6422014B2 (ja) * | 2014-06-20 | 2018-11-14 | 国立大学法人 東京大学 | 波力発電装置 |
| CN107503875B (zh) * | 2017-08-04 | 2023-01-31 | 天津大学 | 一种励磁自供给的流致振动发电装置及控制方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH029100Y2 (ja) * | 1985-04-16 | 1990-03-06 |
-
1987
- 1987-01-19 JP JP62009235A patent/JP2575012B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1987-02-17 KR KR1019870001299A patent/KR970001720B1/ko not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63176670A (ja) | 1988-07-20 |
| KR970001720B1 (ko) | 1997-02-14 |
| KR880009172A (ko) | 1988-09-14 |
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