JP5081331B1

JP5081331B1 - エネルギー蓄積運搬船

Info

Publication number: JP5081331B1
Application number: JP2012157089A
Authority: JP
Inventors: 誠安ヵ川
Original assignee: Senryou KK
Current assignee: Senryou KK
Priority date: 2012-07-13
Filing date: 2012-07-13
Publication date: 2012-11-28
Anticipated expiration: 2032-07-13
Also published as: JP2014019200A

Abstract

【課題】製造コストを低減することができ、たとえエネルギーが漏洩しても大事故になりにくいエネルギー蓄積運搬船を提供する。
【解決手段】扁平形状を成した錘部材１２が、海上を航行可能な船本体１１から水平状態で海中に吊り下げられる。錘部材１２は、厚みを貫通して設けられた貫通孔１２ａを有している。浮体１３が、船本体１１と共に移動可能かつ、海面の変動に応じて上下動するよう海面に浮かべて配置されている。波力発電手段１４が、船本体１１に対する浮体１３の上下動により発電するよう設けられている。蓄電池１５が、波力発電手段１４により発電された電気を蓄えるよう設けられている。モーター発電手段１６が、蓄電池１５に蓄えた電気を利用して、錘部材１２を船本体１１に向かって巻き上げるとともに、巻き上げられた錘部材１２を降下させるとき発電するよう設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、エネルギー蓄積運搬船に関する。

従来、自然エネルギーから得られたエネルギーを蓄えて海上を運搬可能な船舶として、太陽エネルギーや風力エネルギー、波エネルギーなどにより発電を行いながら、その電力を蓄電池に蓄積した状態で海上を航行するものがある（例えば、特許文献１または２参照）。

特表２００７−５００６３８号公報特開２００９−１６１０３２号公報

しかしながら、特許文献１および２に記載のエネルギー蓄積運搬船では、蓄積可能なエネルギー量に対する蓄電池の価格が高いため、製造コストが嵩むという課題があった。また、蓄電池では、エネルギーの漏洩（漏電）が発生したとき、大事故になる危険性が高いという課題もあった。

本発明は、このような課題に着目してなされたもので、製造コストを低減することができ、たとえエネルギーが漏洩しても大事故になりにくいエネルギー蓄積運搬船を提供することを目的としている。

本発明に係るエネルギー蓄積運搬船は、海上を航行可能な船本体と、前記船本体から海中に吊り下げられた錘部材と、前記船本体と共に移動可能かつ、海面の変動に応じて上下動するよう海面に浮かべて配置された浮体と、前記船本体に対する前記浮体の上下動により発電するよう前記船本体に設けられた波力発電手段と、前記波力発電手段により発電された電気を蓄えるよう前記船本体に設けられた蓄電池と、前記蓄電池に蓄えた電気を利用して、前記錘部材を前記船本体に向かって巻き上げるとともに、巻き上げられた前記錘部材を降下させるとき発電するよう前記船本体に設けられたモーター発電手段とを、有することを特徴とする。

本発明に係るエネルギー蓄積運搬船は、海面に浮かべて配置された浮体が波による海面の変動に応じて上下動し、その上下動により発電し、発電した電気を一旦蓄電池に蓄え、その蓄えられた電気を利用してモーター発電手段で錘部材を船本体に向かって巻き上げることにより、波のエネルギーを錘部材の位置エネルギーに変換することができる。このため、海上を航行中に、波のエネルギーを吸収して錘部材の位置エネルギーとして次々と蓄えることができる。巻き上げられた錘部材を降下させてモーター発電手段で発電を行うことにより、蓄積された位置エネルギーを電気エネルギーとして利用することができる。このように、本発明に係るエネルギー蓄積運搬船は、高価な蓄電池を大量に利用することなく、錘部材の上昇によりエネルギーを蓄えることができ、製造コストを低減することができる。また、エネルギーを主に位置エネルギーとして蓄積しているため、エネルギーの漏洩が発生しにくい。また、たとえエネルギーが漏洩しても、漏電事故のような大事故にはなりにくい。

本発明に係るエネルギー蓄積運搬船は、錘部材を海中に吊り下げるため、波等により船本体が揺れにくい。特に、短波長の波に対しては揺れにくい。このため、船本体を安定して航行させることができる。また、浮体を短波長の波に対して揺れやすく構成することにより、波等の海面の変動により、船本体に対して浮体を上下動させることができる。波力発電手段は、浮体の上昇時および下降時の双方で発電可能であってもよく、浮体の上昇時のみ、または下降時のみに発電可能であってもよい。浮体の上昇時および下降時の双方で発電する場合には、例えば、リニア発電機などで構成することができる。

本発明に係るエネルギー蓄積運搬船で、船本体は、蓄積されたエネルギーを利用して航行可能であってもよいが、蓄電効率を高めるために、帆船のように風により航行可能であってもよく、太陽電池や風力発電を利用して航行可能であってもよい。本発明に係るエネルギー蓄積運搬船は、蓄積されたエネルギーを、船本体で使用する電力として利用可能であってもよく、ケーブル等でモーター発電手段と陸上の蓄電施設等とを接続して、モーター発電手段で発電した電力を陸上側に供給可能であってもよい。

本発明に係るエネルギー蓄積運搬船で、前記モーター発電手段は１対から成って互いに独立して作動可能であり、前記錘部材は、扁平形状を成し、厚みを貫通して設けられた１または複数の貫通孔を有し、各モーター発電手段により巻上げおよび送出し可能な吊下ワイヤーにより水平状態または傾斜した状態で海中に吊り下げられることが好ましい。
この場合、錘部材を水平状態にして、船本体の進行方向に対する錘部材の抵抗を小さくすることができる。これにより、海水の抵抗により錘部材が傾きにくいため、船本体を傾きにくくすることができ、船本体の揺れを抑制することができる。また、錘部材を傾斜した状態にして、海流を受けやすくし、海流を受けた方向に進むようにすることもできる。貫通孔により、錘部材の上昇時および下降時の海水の抵抗を低減することができ、エネルギーの損失を抑制することができる。錘部材を水平状態または傾斜した状態に保つために、錘部材は複数の吊下ワイヤーを使用して複数点で吊り下げられていることが好ましい。下降時に錘部材にかかる海水の抵抗をより小さくして発電を行うために、複数のワイヤーの長さを調節して錘部材を垂直状態にしてから下降させてもよい。

本発明によれば、製造コストを低減することができ、たとえエネルギーが漏洩しても大事故になりにくいエネルギー蓄積運搬船を提供することができる。

本発明の実施の形態のエネルギー蓄積運搬船の内部を示す平面図である。図１に示すエネルギー蓄積運搬船の縦断面図である。

以下、図面に基づき、本発明の実施の形態について説明する。
図１および図２は、本発明の実施の形態のエネルギー蓄積運搬船を示している。
図１および図２に示すように、エネルギー蓄積運搬船１０は、船本体１１と錘部材１２と浮体１３と波力発電手段１４と蓄電池１５とモーター発電手段１６とを有している。

船本体１１は、タンカーなどの大型船を改良して成り、海上を航行可能に設けられている。船本体１１は、前部および後部に、海水が直接流入するよう底部から甲板まで貫通して設けられた立方体形状の海水流入槽２１を有している。

錘部材１２は、ほぼ矩形板状の扁平形状を成し、船本体１１の平面形状と同程度の大きさを有している。錘部材１２は、中央に厚みを貫通して設けられた矩形状の貫通孔１２ａを有している。錘部材１２は、水平状態または傾斜した状態を保つよう、貫通孔１２ａの４隅近傍に接続された４本の吊下ワイヤー２２により、船本体１１から海中に吊り下げられている。

浮体１３、波力発電手段１４、蓄電池１５およびモーター発電手段１６は、それぞれ１対ずつ設けられ、それぞれの１つずつが組となり、全部で２組設けられている。

浮体１３は、内部が空洞の立方体の箱型を成している。各浮体１３は、それぞれ前部および後部の海水流入槽２１の中で、海面に浮かべて配置されており、海面の変動に応じて上下動するようになっている。このとき、浮体１３は、海水流入槽２１の内壁にぶつからないよう、海水流入槽２１の壁面に設けられたローラー２３に沿って上下動するよう構成されている。また、浮体１３は、船本体１１の内側に向いた面に、上下方向に沿ってラック２４が取り付けられている。浮体１３は、海水流入槽２１の中で、船本体１１と共に移動可能である。

各波力発電手段１４は、平歯車２５と軸材２６と発電機２７とを有している。平歯車２５は、中心に軸材２６が貫通されており、軸材２６を中心として、軸材２６と共に回転するようになっている。平歯車２５は、軸材２６を船本体１１の幅方向に平行かつ水平にした状態で、浮体１３に取り付けられたラック２４と噛み合うよう配置され、浮体１３の上下動に伴って、軸材２６と共に回転するようになっている。発電機２７は、リニア発電機から成り、軸材２６の一端に取り付けられている。発電機２７は、軸材２６の双方向の回転で発電するよう構成されている。これにより、波力発電手段１４は、船本体１１に対する浮体１３の上昇時および下降時の双方で発電可能になっている。なお、波力発電手段１４は、浮体１３の上昇時のみ、または下降時のみに発電可能なものから成っていてもよい。

蓄電池１５は、船本体１１に設けられ、波力発電手段１４の発電機２７に接続されている。蓄電池１５は、波力発電手段１４により発電された電気を蓄えるよう構成されている。

各モーター発電手段１６は、２つのウインチ２８と巻上軸２９と第１大平歯車３０と小平歯車３１と第２大平歯車３２とモーター発電機３３とを有している。各モーター発電手段１６は、互いに独立して作動可能である。各ウインチ２８は、中心に巻上軸２９が貫通されており、巻上軸２９の両端部にそれぞれ取り付けられている。各ウインチ２８は、船本体１１の幅方向に平行かつ水平に配置された巻上軸２９を中心として、巻上軸２９と共に回転するようになっている。各ウインチ２８は、それぞれ錘部材１２を吊り下げた吊下ワイヤー２２を巻き付けており、巻上軸２９の回転に伴って吊下ワイヤー２２を巻き上げたり、送り出したりするよう構成されている。これにより、１対のモーター発電手段１６の全部で４つのウインチ２８により、４本の吊下ワイヤー２２を操作可能になっている。なお、各吊下ワイヤー２２は、船本体１１の底部に設けられた穴を通して、船本体１１の各ウインチ２８と海中の錘部材１２とを接続している。

第１大平歯車３０は、中心に巻上軸２９が貫通されて、巻上軸２９の一端に取り付けられている。第１大平歯車３０は、巻上軸２９の回転と共に回転するようになっている。小平歯車３１および第２大平歯車３２は、船本体１１の幅方向に沿った軸を中心として、同軸で一緒に回転するよう設けられている。小平歯車３１および第２大平歯車３２は、小平歯車３１が第１大平歯車３０と噛み合うよう配置されている。

モーター発電機３３は、第２大平歯車３２と噛み合うよう設けられるとともに、蓄電池１５に接続されている。モーター発電機３３は、第２大平歯車３２の回転により発電可能かつ、蓄電池１５からの電気により第２大平歯車３２を回転可能になっている。これにより、モーター発電手段１６は、蓄電池１５に蓄えた電気を利用して、錘部材１２を船本体１１に向かって巻き上げるとともに、巻き上げられた錘部材１２を降下させるとき発電するよう構成されている。

次に、作用について説明する。
エネルギー蓄積運搬船１０は、海水流入槽２１の中で海面に浮かべて配置された浮体１３が、波による海面の変動に応じて上下動し、その上下動により波力発電手段１４で発電し、発電した電気を一旦蓄電池１５に蓄え、その蓄えられた電気を利用してモーター発電手段１６で錘部材１２を船本体１１に向かって巻き上げることにより、波のエネルギーを錘部材１２の位置エネルギーに変換することができる。このため、海上を航行中に、波のエネルギーを吸収して錘部材１２の位置エネルギーとして次々と蓄えることができる。巻き上げられた錘部材１２を降下させてモーター発電手段１６で発電を行うことにより、蓄積された位置エネルギーを電気エネルギーとして利用することができる。このように、エネルギー蓄積運搬船１０は、高価な蓄電池を大量に利用することなく、錘部材１２の上昇によりエネルギーを蓄えることができ、製造コストを低減することができる。また、エネルギーを主に位置エネルギーとして蓄積しているため、エネルギーの漏洩が発生しにくい。また、たとえエネルギーが漏洩しても、漏電事故のような大事故にはなりにくい。

エネルギー蓄積運搬船１０は、第１大平歯車３０と小平歯車３１と第２大平歯車３２とを組み合わせているため、モーター発電機３３のトルクがさほど大きくなくとも、ウインチ２８を回転させて錘部材１２を巻き上げることができる。また、波力発電手段１４による発電で、ウインチ２８を巻き上げるだけの十分な電力が得られない場合には、発電した電力を一旦蓄電池１５に蓄えておき、十分な電力が溜まってからモーター発電機３３を作動させて、ウインチ２８を巻き上げることができる。エネルギー蓄積運搬船１０は、これらの動作を自動で制御可能になっていてもよい。

エネルギー蓄積運搬船１０が、例えば１０万トンの錘部材１２を５００ｍ巻き上げる構成の場合、蓄積可能な位置エネルギーは、Ｅ＝ｍｇｈより、Ｅ＝１０×１０^７×９．８×５００＝４．９×１０^１１Ｊ≒１．３６×１０^５ｋＷｈとなる。これは、１軒あたりの１日の平均的な使用エネルギーを１０〜１２ｋＷｈとすると、１２０００〜１３０００軒分の１日の使用エネルギーを賄うことができる量である。エネルギー蓄積運搬船１０は、蓄積されたエネルギーを、例えば電力需要期に短時間で供給することにより、効果的なエネルギー供給を行うことができる。

エネルギー蓄積運搬船１０は、錘部材１２を海中に水平状態で吊り下げられるため、波等により船本体１１が揺れにくい。特に、短波長の波に対しては揺れにくい。このため、船本体１１を安定して航行させることができる。また、短波長の波に対しては、船本体１１よりも浮体１３の方が揺れやすいため、波等の海面の変動により、船本体１１に対して浮体１３を上下動させることができる。

エネルギー蓄積運搬船１０は、錘部材１２を海中に水平状態で吊り下げることにより、船本体１１の進行方向に対する錘部材１２の抵抗を小さくすることができる。また、海水の抵抗により錘部材１２が傾きにくいため、船本体１１を傾きにくくすることができ、船本体１１の揺れを抑制することができる。これは、船本体１１のローリングだけでなく、ピッチングについても同様である。また、錘部材１２を傾斜した状態にして、海流を受けやすくし、海流を受けた方向に進むようにすることもできる。貫通孔１２ａにより、錘部材１２の上昇時および下降時の海水の抵抗を低減することができ、エネルギーの損失を抑制することができる。下降時に錘部材１２にかかる海水の抵抗をより小さくして発電を行うために、各吊下ワイヤー２２の長さを調節して錘部材１２を垂直状態にしてから下降させてもよい。

なお、船本体１１は、蓄積されたエネルギーを利用して航行可能であってもよいが、蓄電効率を高めるために、帆船のように風により航行可能であってもよく、太陽電池や風力発電を利用して航行可能であってもよい。エネルギー蓄積運搬船１０は、蓄積されたエネルギーを、船本体１１で使用する電力として利用可能であってもよく、ケーブル等でモーター発電手段１６と陸上の蓄電施設等とを接続して、モーター発電手段１６で発電した電力を陸上側に供給可能であってもよい。

１０エネルギー蓄積運搬船
１１船本体
２１海水流入槽
１２錘部材
１２ａ貫通孔
２２吊下ワイヤー
１３浮体
２３ローラー
２４ラック
１４波力発電手段
２５平歯車
２６軸材
２７発電機
１５蓄電池
１６モーター発電手段
２８ウインチ
２９巻上軸
３０第１大平歯車
３１小平歯車
３２第２大平歯車
３３モーター発電機

Claims

海上を航行可能な船本体と、
前記船本体から海中に吊り下げられた錘部材と、
前記船本体と共に移動可能かつ、海面の変動に応じて上下動するよう海面に浮かべて配置された浮体と、
前記船本体に対する前記浮体の上下動により発電するよう前記船本体に設けられた波力発電手段と、
前記波力発電手段により発電された電気を蓄えるよう前記船本体に設けられた蓄電池と、
前記蓄電池に蓄えた電気を利用して、前記錘部材を前記船本体に向かって巻き上げるとともに、巻き上げられた前記錘部材を降下させるとき発電するよう前記船本体に設けられたモーター発電手段とを、
有することを特徴とするエネルギー蓄積運搬船。
前記モーター発電手段は１対から成って互いに独立して作動可能であり、前記錘部材は、扁平形状を成し、厚みを貫通して設けられた１または複数の貫通孔を有し、各モーター発電手段により巻上げおよび送出し可能な吊下ワイヤーにより水平状態または傾斜した状態で海中に吊り下げられることを特徴とする請求項１記載のエネルギー蓄積運搬船。