JP4572451B2 - 洋上水力空気圧縮機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気エネルギーを用いることなく波浪エネルギーを利用して空気を圧縮するための洋上水力空気圧縮機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、水頭差を利用して空気を圧縮する水力空気圧縮機は、図２に示すように上池３０から下池３１に放流する際に、その地中深くに空気分離槽３２を設け、上池３０と空気分離槽３２とをダウンカマー３３で連結し、空気分離槽３２と下池３０とをライザー管３４で接続し、空気分離槽３２の上部に圧縮空気取出管３５を接続して構成される。
【０００３】
この水力空気圧縮機は、上池３０と下池３１の水頭差Ｈｙを利用し、上池３０の水（或いは海水）ｗを、ダウンカマー３３から空気分離槽３２に流下させ、その際に、ダウンカマー３３の上端に設けた空気吸込ノズル３６から空気を吸引して水ｗと共に空気分離槽３２に流下させる。
【０００４】
これにより、空気分離槽３２内では、水層部３７と空気層部３８とに分離される。空気分離槽３２内の圧力は、水層部３７と上池３０の高さＨａの水頭圧に見合った圧力となり、その圧力で、水層部３７の水ｗをライザー管３４にて下池３１に放流する。また空気層部３８の圧縮空気は、圧縮空気取出管３５から随時取り出だされ、この圧縮空気を、ガスタービンの圧縮空気源などに用いている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、圧縮比を大きく取るためには、空気分離槽３２を地中深くに設定する必要がある。例えば、圧縮比１８を得るためには、上池と空気分離槽３２の水位差は約２００Ｍ必要であり、空気分離槽３２を設置するには、水利があり、地下壕のある鉱山跡など特殊な立地条件のある場所に限られてしまう問題がある。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、立地条件に自由度がある洋上で、波浪エネルギーを利用して空気を圧縮できる洋上水力空気圧縮機を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、海底に空気分離槽を設け、その海上に、円錐状に形成された集波板を設けると共にその集波板の頂部に上池を設け、上池と空気分離槽とを結んで上池の海水を空気と共に空気分離槽に流下させるダウンカマーを設け、その空気分離槽内の水層部の海水を排水するライザー管を設け、上記空気分離槽に、その空気層部の圧縮空気を取り出す圧縮空気取出管を接続した洋上水力空気圧縮機である。
【０００９】
請求項２の発明は、集波板には、海面の上下に位置して集波板内外を連通する上弁と下弁が設けられ、上記ライザー管の上端が集波板の内側の海面に臨むように設けられる請求項１記載の洋上水力空気圧縮機である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１１】
図１において、１０は、円錐状、球形に形成した集波板であり、その集波板１０の頂部に上池１１が設けられる。この上池１１は、海１２の海面Ｓ12に対して十分な水頭差Ｈｙを有するように集波板１０と共に洋上に固定して設けられる。
【００１２】
集波板１０には、海面Ｓ12の上下に位置して集波板１０の内外を連通する上弁１３と下弁１４が設けられる。
【００１３】
上池１１の直下の海底１５には、十分な容量の密閉された空気分離槽１６が設置される。空気分離槽１６は、新設する他に、廃船となったタンカー等を沈めて、その油槽を利用して形成する。
【００１４】
上池１１と空気分離槽１６とを結び、上池１１の水ｗを空気分離槽１６に流下させるダウンカマー１７が設けられる。ダウンカマー１７の上端は、上池１１の底部に連結され、その下端１６ｂは、空気分離槽１６内の底部に位置するように設けられると共にフレア状に拡げて形成される。
【００１５】
また上池１１よりダウンカマー１７の上端に臨んで、海水の流下と共に空気を吸い込む空気吸込ノズル１８が設けられる。
【００１６】
空気分離槽１６には、下端が空気分離槽１６の底部に位置し、上端が集波板１０内の海面Ｓ10に臨むようにライザー管１９が設けられ、このライザー管１９で、空気分離槽１６内に形成された水層部２０の海水を排水するようになっている。
【００１７】
また空気分離槽１６の上部には、その空気分離槽１６内の上部に形成された空気層部２１の圧縮空気を海上まで送る圧縮空気取出管２２が接続される。
【００１８】
次に本発明の作用を説明する。
【００１９】
先ず、集波板１０の上弁１３と下弁１４を開いた状態としておく。
【００２０】
集波板１０には、常時波が打ち寄せており、これが集波板１０によって集積されて高い波高ＢＷとなり、その波が上池１１に、波浪エネルギーによって、汲み上げられ溜まる。
【００２１】
上池１１に溜まった海水ｗは、ダウンカマー１７を流下し、その際に空気吸込ノズル１８から空気が吸引される。吸引された空気は気泡Ｂとなって海水ｗと共に流下し、空気分離槽１６内に流れる。
【００２２】
空気分離槽１６内で、海水ｗと気泡Ｂとは重力で気液分離し、下部に水層部２０が形成され、上部に空気層部２１が形成される。
【００２３】
この空気分離槽１６の圧力は、上池１１と水層部２０の高さに見合った圧力となり、かつライザー管１９の上部海面Ｓ10の水頭圧より、上池１１と海面Ｓ10の水頭差Ｈｙ分高いため、水層部２０の海水は、ライザー管１９から集波板１０内海面に排水される。
【００２４】
また空気層部２１に溜まった圧縮空気は、圧縮空気取出管２２より、地上に送って、圧縮空気源として、例えばガスタービンの燃焼室に送る圧縮空気として使用することができる。
【００２５】
ダウンカマー１７を流下する速度とライザー管１９を上昇する速度は、上池１１と海面Ｓ11の水頭差Ｈｙにより決まるが、波により海面が上下動するため、上弁１３と下弁１４とを適宜開閉することで、集波板１０の外側の海面Ｓ12と内側の海面Ｓ10の高さを変え、ポンプ効果によってダウンカマー１７からの空気吸引効果とライザー管１９の吸い上げ効果を促進することができる。
【００２６】
以上のように空気分離槽１６は、従来のように地下に設けるのに対して海底１５に設置するため、設置が容易であり、空気分離槽１６の内外の圧力差は、上池１１と海面の水頭差Ｈｙで常にバランスしているため、構造的な問題がない。
【００２７】
従って、廃船となるタンカーの油槽を利用することができる。
【００２８】
また、空気分離槽１６を海底１５に設置するため、立地条件に制約がなく、自由に設置することが可能である。
【００２９】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、空気分離槽を海底に設置するため、設置が容易となると共に立地の制約が少なくて済む。また内外の圧力差が少ないため、耐圧構造とする必要がなく、廃船となるタンカーなどを使用できる。さらに、上池には集波板を利用し、波のエネルギーを利用して海水を供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示す図である。
【図２】従来例を示す図である。
【符号の説明】
１０ 集波板
１１ 上池
１５ 海底
１６ 空気分離槽
１７ ダウンカマー
１９ ライザー管
２０ 水層部
２１ 空気層部
２２ 圧縮空気取出管
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気エネルギーを用いることなく波浪エネルギーを利用して空気を圧縮するための洋上水力空気圧縮機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、水頭差を利用して空気を圧縮する水力空気圧縮機は、図２に示すように上池３０から下池３１に放流する際に、その地中深くに空気分離槽３２を設け、上池３０と空気分離槽３２とをダウンカマー３３で連結し、空気分離槽３２と下池３０とをライザー管３４で接続し、空気分離槽３２の上部に圧縮空気取出管３５を接続して構成される。
【０００３】
この水力空気圧縮機は、上池３０と下池３１の水頭差Ｈｙを利用し、上池３０の水（或いは海水）ｗを、ダウンカマー３３から空気分離槽３２に流下させ、その際に、ダウンカマー３３の上端に設けた空気吸込ノズル３６から空気を吸引して水ｗと共に空気分離槽３２に流下させる。
【０００４】
これにより、空気分離槽３２内では、水層部３７と空気層部３８とに分離される。空気分離槽３２内の圧力は、水層部３７と上池３０の高さＨａの水頭圧に見合った圧力となり、その圧力で、水層部３７の水ｗをライザー管３４にて下池３１に放流する。また空気層部３８の圧縮空気は、圧縮空気取出管３５から随時取り出だされ、この圧縮空気を、ガスタービンの圧縮空気源などに用いている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、圧縮比を大きく取るためには、空気分離槽３２を地中深くに設定する必要がある。例えば、圧縮比１８を得るためには、上池と空気分離槽３２の水位差は約２００Ｍ必要であり、空気分離槽３２を設置するには、水利があり、地下壕のある鉱山跡など特殊な立地条件のある場所に限られてしまう問題がある。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、立地条件に自由度がある洋上で、波浪エネルギーを利用して空気を圧縮できる洋上水力空気圧縮機を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、海底に空気分離槽を設け、その海上に、円錐状に形成された集波板を設けると共にその集波板の頂部に上池を設け、上池と空気分離槽とを結んで上池の海水を空気と共に空気分離槽に流下させるダウンカマーを設け、その空気分離槽内の水層部の海水を排水するライザー管を設け、上記空気分離槽に、その空気層部の圧縮空気を取り出す圧縮空気取出管を接続した洋上水力空気圧縮機である。
【０００９】
請求項２の発明は、集波板には、海面の上下に位置して集波板内外を連通する上弁と下弁が設けられ、上記ライザー管の上端が集波板の内側の海面に臨むように設けられる請求項１記載の洋上水力空気圧縮機である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１１】
図１において、１０は、円錐状、球形に形成した集波板であり、その集波板１０の頂部に上池１１が設けられる。この上池１１は、海１２の海面Ｓ12に対して十分な水頭差Ｈｙを有するように集波板１０と共に洋上に固定して設けられる。
【００１２】
集波板１０には、海面Ｓ12の上下に位置して集波板１０の内外を連通する上弁１３と下弁１４が設けられる。
【００１３】
上池１１の直下の海底１５には、十分な容量の密閉された空気分離槽１６が設置される。空気分離槽１６は、新設する他に、廃船となったタンカー等を沈めて、その油槽を利用して形成する。
【００１４】
上池１１と空気分離槽１６とを結び、上池１１の水ｗを空気分離槽１６に流下させるダウンカマー１７が設けられる。ダウンカマー１７の上端は、上池１１の底部に連結され、その下端１６ｂは、空気分離槽１６内の底部に位置するように設けられると共にフレア状に拡げて形成される。
【００１５】
また上池１１よりダウンカマー１７の上端に臨んで、海水の流下と共に空気を吸い込む空気吸込ノズル１８が設けられる。
【００１６】
空気分離槽１６には、下端が空気分離槽１６の底部に位置し、上端が集波板１０内の海面Ｓ10に臨むようにライザー管１９が設けられ、このライザー管１９で、空気分離槽１６内に形成された水層部２０の海水を排水するようになっている。
【００１７】
また空気分離槽１６の上部には、その空気分離槽１６内の上部に形成された空気層部２１の圧縮空気を海上まで送る圧縮空気取出管２２が接続される。
【００１８】
次に本発明の作用を説明する。
【００１９】
先ず、集波板１０の上弁１３と下弁１４を開いた状態としておく。
【００２０】
集波板１０には、常時波が打ち寄せており、これが集波板１０によって集積されて高い波高ＢＷとなり、その波が上池１１に、波浪エネルギーによって、汲み上げられ溜まる。
【００２１】
上池１１に溜まった海水ｗは、ダウンカマー１７を流下し、その際に空気吸込ノズル１８から空気が吸引される。吸引された空気は気泡Ｂとなって海水ｗと共に流下し、空気分離槽１６内に流れる。
【００２２】
空気分離槽１６内で、海水ｗと気泡Ｂとは重力で気液分離し、下部に水層部２０が形成され、上部に空気層部２１が形成される。
【００２３】
この空気分離槽１６の圧力は、上池１１と水層部２０の高さに見合った圧力となり、かつライザー管１９の上部海面Ｓ10の水頭圧より、上池１１と海面Ｓ10の水頭差Ｈｙ分高いため、水層部２０の海水は、ライザー管１９から集波板１０内海面に排水される。
【００２４】
また空気層部２１に溜まった圧縮空気は、圧縮空気取出管２２より、地上に送って、圧縮空気源として、例えばガスタービンの燃焼室に送る圧縮空気として使用することができる。
【００２５】
ダウンカマー１７を流下する速度とライザー管１９を上昇する速度は、上池１１と海面Ｓ11の水頭差Ｈｙにより決まるが、波により海面が上下動するため、上弁１３と下弁１４とを適宜開閉することで、集波板１０の外側の海面Ｓ12と内側の海面Ｓ10の高さを変え、ポンプ効果によってダウンカマー１７からの空気吸引効果とライザー管１９の吸い上げ効果を促進することができる。
【００２６】
以上のように空気分離槽１６は、従来のように地下に設けるのに対して海底１５に設置するため、設置が容易であり、空気分離槽１６の内外の圧力差は、上池１１と海面の水頭差Ｈｙで常にバランスしているため、構造的な問題がない。
【００２７】
従って、廃船となるタンカーの油槽を利用することができる。
【００２８】
また、空気分離槽１６を海底１５に設置するため、立地条件に制約がなく、自由に設置することが可能である。
【００２９】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、空気分離槽を海底に設置するため、設置が容易となると共に立地の制約が少なくて済む。また内外の圧力差が少ないため、耐圧構造とする必要がなく、廃船となるタンカーなどを使用できる。さらに、上池には集波板を利用し、波のエネルギーを利用して海水を供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示す図である。
【図２】従来例を示す図である。
【符号の説明】
１０ 集波板
１１ 上池
１５ 海底
１６ 空気分離槽
１７ ダウンカマー
１９ ライザー管
２０ 水層部
２１ 空気層部
２２ 圧縮空気取出管
Claims (2)
- 海底に空気分離槽を設け、その海上に、円錐状に形成された集波板を設けると共にその集波板の頂部に上池を設け、上池と空気分離槽とを結んで上池の海水を空気と共に空気分離槽に流下させるダウンカマーを設け、その空気分離槽内の水層部の海水を排水するライザー管を設け、上記空気分離槽に、その空気層部の圧縮空気を取り出す圧縮空気取出管を接続したことを特徴とする洋上水力空気圧縮機。
- 集波板には、海面の上下に位置して集波板内外を連通する上弁と下弁が設けられ、上記ライザー管の上端が集波板の内側の海面に臨むように設けられる請求項１記載の洋上水力空気圧縮機。
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|---|---|---|---|
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000203126A JP4572451B2 (ja) | 2000-06-30 | 2000-06-30 | 洋上水力空気圧縮機 |
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| Publication Number | Publication Date |
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| JP4572451B2 true JP4572451B2 (ja) | 2010-11-04 |
Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000203126A Expired - Fee Related JP4572451B2 (ja) | 2000-06-30 | 2000-06-30 | 洋上水力空気圧縮機 |
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| JP5978452B2 (ja) * | 2012-03-09 | 2016-08-24 | 孝 石井 | 気泡上昇水流発生器 |
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| JPS58217779A (ja) * | 1982-06-11 | 1983-12-17 | Yukie Ito | 波力発電装置 |
| JPS6210475A (ja) * | 1985-07-08 | 1987-01-19 | Nagahisa Koyama | 波力発電方式 |
| JPH02223681A (ja) * | 1989-02-27 | 1990-09-06 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 波浪発電システム |
| JPH04347377A (ja) * | 1991-05-21 | 1992-12-02 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 波浪利用式圧縮空気作成装置 |
| JPH0754753A (ja) * | 1993-08-18 | 1995-02-28 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 波浪発電システム |
-
2000
- 2000-06-30 JP JP2000203126A patent/JP4572451B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
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