JP4831921B2 - ポテンシャルエネルギを貯蔵する装置 - Google Patents

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Description

【０００１】
本発明は、深い水からの水を使用し、ポテンシャルエネルギを貯蔵する装置に関するものであり、少なくとも一つのモジュールを有し、モジュールは、シリンダ、シリンダに滑動可能に結合されたピストン、シリンダ/ピストンと連絡している入口を介して水の集まりから得られた水を貯えるためのコラム、シリンダとコラムと相互に結合する結合管を有し、装置は、さらに、シリンダに対してピストンを往復的に移動させる駆動手段を有する。
【０００２】
このような装置は、英国特許出願第2,068,469号により知られている。この公知の装置の駆動手段は、ピストンを往復運動させるため、ピストンに固定されたブイを有する。ブイは、装置が使用される海の波上を自由に上下動する。この公知の装置において、ブイは、ピストンを押し下げる十分な力を生み出すことができなく、または、少なくとも、水をコラムに移動させるために十分長いストロークでピストンを押し下げることができないという欠点を有する。そのため、この装置は、あまり効率的ではない。
【０００３】
本発明の目的は、深い水例えば、海からの水を使用して、ポテンシャルエネルギを貯蔵する装置を提供することであり、この装置は、従来から知られている装置よりも一層効率的である。
【０００４】
この目的は、駆動手段が、ピストンに駆動連結されたクランクシャフトと、コラムに貯えられた水によって生じる圧力に対抗するようにクランクシャフトに設けられた少なくとも一つのフライホイールを備えているという特徴を有する装置により達成される。クランクシャフト及びフライホイールにより、余分な運動量または力が生成されて、コラム内の圧力ヘッドに対抗する。それにより、クランク及びクランクシャフト機構は、回転を往復運動に変換する効率的な手段となる。
【０００５】
本発明に係る装置の一つの実施例では、駆動手段は、さらに、電気的または機械的にクランクシャフトに連結された風車またはウインドタービンを有する。
【０００６】
装置の他の実施例では、駆動手段は、さらに、海水の垂直運動をクランクシャフトの回転運動に変換する手段を有する。波、うねり、干満により生じる海水の運動は、そのエネルギの変換に関する多くの知られた提案で使用されている。このことについては、特に国際特許出願第WO 98/41758号が参考となり、そこには、海水の垂直運動からエネルギを変換する装置の例が記載されている。
【０００７】
変換手段は、海底に設けられる構造物と、海水の垂直運動に起因して構造物に対して可動であり、機械的にクランクシャフトと連結された浮体を有する。浮体とクランクシャフト間の機械的な連結は、クランクギヤを用いて行うことが好ましい。さらに、変換手段は中空体を有する。中空体にはその壁に少なくとも一つの孔が設けられ、これにより海水が中空体の中へまた中空体から外へ自由に移動するようにしてある。中空体はまた浮体を有する。この浮体は、海水の垂直運動により中空体に対して移動可能であり、中空体内の空間を通過してその体積を変化させて中空体内に流体の流れを生じさせるようにしてある。流体の流れは、フライホイールを備えたクランクシャフトを直接駆動させるために使用可能である。中空体に対して移動する浮体によって生じる流体の流れにより、間接的にクランクシャフトを駆動させることも同様に可能である。この場合、変換手段は、さらに、発電機に連結されたタービンを有し、流体の流れはタービンを回転させ、タービンは発電機を駆動して電気エネルギを発生させる。電気エネルギは、クランクシャフトを駆動するために使用される。
【０００８】
本発明では、装置の特定のまたは各モジュールが、入口に設けられた吸水弁、及び/または、連結管に設けられた圧力弁を備えていることが好ましい。ピストンが上方向に動くと、水が、入口の吸水弁を介して吸い込まれ、その間コラムへの圧力弁は閉じた状態を維持する。下方向に移動すると、入口の吸水弁は閉じられ、その間、コラムへの圧力弁は開かれ、これにより水が連結管を介してコラムへ移送され、そこに貯蔵される。貯えられた柱状の水は、ポテンシャルエネルギを有する圧力ヘッドとなる。必要に応じて、この貯えられたポテンシャルエネルギが元に戻されて電気エネルギに変換される。
【０００９】
以下、添付の図面を参照して本発明をさらに詳細に説明する。
【００１０】
図１は、深い水、例えば海からの水を使用してポテンシャルエネルギを貯蔵する装置の第一実施例を示している。この装置は、一つまたはそれ以上のモジュール２０を有する。図１から３の実施例において、装置は、対称な形に配置された６つのモジュール２０を有する。しかしながら、他の形や６つ以上又は以下のモジュールも同様に可能である。
【００１１】
それぞれのモジュール２０は、シリンダ１、シリンダ１に滑動可能に連結されたピストン２、シリンダ１/ピストン２と連通された入口４を通じて取得された海からの水を貯えるコラム３、シリンダ１とコラム３を相互に結合する連結管５を有する。そのために、この装置は、モジュール２０のピストン２と連結されたクランクシャフト６と、シリンダ１に対してピストン２を往復移動させるためにクランクシャフト６に取り付けられた二つのフライホイール７を有する。第一の実施例では、風車８が設けてある。この風車は、クランクシャフト６に電気的または機械的に連結さて回転するようにしてある。また、それぞれのピストン２は、装置が使用される前にシリンダ１内のピストン２と水の間に閉じ込められている空気を排出するための空気弁９を備えている。
【００１２】
図２は、エネルギ貯蔵装置の第二の実施例を示している。クランクシャフト６の回転運動のために、この装置は、さらに、海底に設けられる構造物１０、海水の垂直運動に起因して構造物１０に対して可動であり、クランクギア（クランク回転駆動輪）１２によりクランクシャフト６と機械的に連結された浮体１１を有する。構造物１０は、単に、この構造物を取り囲む浮体１１のガイドとなる。
【００１３】
図３の第三の実施例において、この装置は中空体１３を備えている。この中空体にはその壁に二つの孔１４が設けられ、これにより海水が中空体１３の中へまた中空体１３の外へ自由に移動するようにしてある。この装置は、さらに、中空体１３の上部を閉じるキャップ１５とキャップ１５に付けられたフロータ１６からなる浮体を有する。浮体１５，１６は、中空体１３とに対して、海水の垂直運動に起因して可動であり、中空体１３内の空間に連絡され、それの容積を変化させることにより、中空体１３の内側に流体の流れを生じさせる。また、タービン１７と発電機１８は、発生した流体が流れるキャップ１５の排出用開口１９内に設けられている。タービン１７/発電機１８は、電気的にクランクシャフト６に連結されている。そして、この実施例では、流体の流動が、タービン１７/発電機１８を介して間接的にクランクシャフト６を駆動させる。これに加えて、クランクシャフト６を直接駆動させるために流体の流れを使用することも可能である。その場合、タービン１７/発電機１８は省略することが可能である。
【００１４】
上述全ての実施例において、モジュール２０のそれぞれは、入口４内に吸水弁２１を有し、連結管５内に圧力弁２２を有する。バルブ２１、２２は一方向弁である。それゆえ、クランクシャフト６の回転運動によりピストン２が上方向に移動すると、水は吸水弁２１を通して吸い込まれ、その間圧力弁は閉じた状態に維持される。クランクシャフト６の回転運動によりピストン２が下方向に移動すると、吸水弁２１が閉じられ、その間圧力弁２２は開き、吸い込まれた水は、コラム３内に運ばれて底に貯蔵される。コラム３内に貯えられた水の量は、ポテンシャルエネルギを有する圧力ヘッドとなる。必要に応じて、この貯えられたポテンシャルエネルギが元に戻され、電気エネルギに変換される。コラム３のそれぞれは、排水口２３を備えている。各排水口２３の全て（直列または並列に設けられる）は、ポテンシャルエネルギを電気エネルギに変換するためにタービン/発電機ユニット（図示せず）に案内される。
【００１５】
モジュール２０は、海底に設けられた状態で図１から図３に描写されているが、陸上に設置して、海または他の水のある場所内の水と連絡することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る装置の第一の実施例の斜視図を示している。
【図２】 本発明に係る装置の第二の実施例の斜視図を示している。
【図３】 本発明に係る装置の第三の実施例の斜視図を示している。

Claims (10)

  1. 深い水からの水を使用してポテンシャルエネルギを貯蔵する装置であって、少なくとも一つのモジュール（２０）を有し、
    モジュールは、シリンダ（１）、シリンダに滑動可能に結合されたピストン（２）、シリンダ/ピストンと連絡された入口（４）を介し海から得られた水を貯えるコラム（３）、シリンダとコラムを相互に結合する結合管（５）を有し、
    装置はさらに、シリンダに対してピストンを往復移動させる駆動手段を有し、
    コラム内に貯蔵された水が位置エネルギを含む圧力ヘッドを形成するよう、結合管がコラムの底の高さに位置し、
    駆動手段は、ピストンに駆動結合され、コラム内に貯蔵された水により生じる圧力に対抗するために、クランクシャフトに取りつけられた少なくとも一つのフライホイール（７）とを有することを特徴とする装置。
  2. 駆動手段が、さらに、電気的にクランクシャフトと連結されている風車（８）またはウインドタービンを有する請求項１の装置。
  3. 駆動手段が、さらに、機械的にクランクシャフトと連結されている風車（８）またはウインドタービンを有する請求項１の装置。
  4. 駆動手段が、さらに、海水の垂直運動をクランクシャフトの回転運動に変換する装置を有する請求項１の装置。
  5. 変換手段が、海底に設けられた構造物（１０）と、海水の垂直運動に起因して構造物に対して可動であり、機械的にクランクシャフトと連結された浮体（１１）を有する請求項４の装置。
  6. 浮体とクランクシャフトとの間の機械的な連結がクランク回転駆動輪（１２）である請求項５の装置。
  7. 変換手段は、中空体（１３）であって、海水が中空体に該中空体の中へまた中空体の外へと移動するように、該中空体の壁に少なくとも一つの孔（１４）を有するものと、
    浮体（１５，１６）であって、海水の垂直移動により中空体に対して移動可能でかつ中空体の空間に連結されており、該空間の体積を変化させて中空体内に流体の流れを生じさせるものとを有する請求項４の装置。
  8. 変換手段が、さらに、発電機（１８）に連結されたタービン（１７）を有する請求項７の装置。
  9. 吸水弁（２２）が、特定の又は各モジュールの入口に備えられている請求項１〜８のいずれかの装置。
  10. 圧力弁（２２）が、特定の又は各モジュールの連結管に備えられている請求項１〜９のいずれかの装置。
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