JP5149179B2 - 自由浮遊波力エネルギーコンバータ - Google Patents
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Description
この発明は海洋エネルギー、より詳しくは波力エネルギーコンバータ(WEC)に関する。
波力エネルギーコンバータ(WEC)は何年もの間知られている、商業的にそれを利用することに重大な努力が始められたのは最近15年ほどのことである。いくつかの海洋波力エネルギーコンバータがそれ以来開発され、しかし少数のものだけが全規模試験ステージに到達したのであり、商業規模で完全に実行されたものはまだない。波力の主な欠点は、波力エネルギーを引き出すのにかかる非経済的コストである。
電力変換装置に関する技術の状況は、一般に、以下の基本的なカテゴリに分類される、すなわち:
[浮き或いはピッチング装置(持ち上げブイ(Heaving Buoys))]
これらの装置は、浮いている物体の素早い上下動及びピッチングの動きから電気を生成する。この物体は浮いている筏に取り付けられても良いし、海底に固定された装置に取り付けられても良い。大量のエネルギーを生成するためには、各装置にその装置自身のピストンと電力取出装置を設けた、多数の装置を配置せねばならならない。
これらの装置は円筒状のシャフト内の水の、波によって引き起こされた上昇と下降から電気を生成する。上昇し、下降する水柱は、前記シャフトの頂部内外の空気を動かし、空気駆動タービンに動力を供給する。
これらの海岸線装置は、「テーパード・チャネル」或いは「タップチャン(tapchan)」システムとも呼ばれ、波を導き、集中させ、それらを高架タンク内に追い込むための、海岸に設けられた構造物に依拠する。このタンクの水流は一般的な水力発電技術を利用した発電に利用される。
これは、管状の鉄製シリンダーで構成されたブイのシステムであって、非常に広範な海洋領域と相互に影響し合うことが可能なように、ヒンジによってそれぞれが接続されている。隣接するものに対してそれぞれのセグメントを動かす際に波が発揮する力は、液体を蓄圧タンク(accumulators)内に押し入れ、次に多数の発電機を働かせる水撃ポンプ(hydraulic rams)によって取得される。
本発明にかかる自由浮遊波力エネルギーコンバータ(FFWEC)は、海洋波上に浮かび、「フレキシブル・パイプ」を介して空気及び水をくみ上げ(pumping)或いは押し出すことによって、水平波或いは進行波の動きを直接に運動エネルギーに変換する。これは、従来の推力発電機を駆動し、海水をタンクに押し上げるために使用することが可能である。
前述の記述から、自由浮遊波力エネルギーは、従来の波力エネルギー変換システムを超えるいくつかの利点を提供することができると言える。それらの利点は以下の通りである。
KW当たりのコストが最も少ない(フレキシブル・パイプが波力エネルギーを吸収するだけ)。
短期間で地域リソースを利用して、大規模な開発を可能とする。
本発明の実施の形態を、添付の図面を参照しながら以下に記述する。
の前方に十分につきだしており、その開口402を介して空気と水の両方が入り、その出口403はフレキシブル・パイプ404に固定して接続される。さらに、この装置は、付加的に及び一般的に、バラスト406を有し、係留リング407と係留ライン408を含むサスペンションロッド405を有し、これらはその総重量と支点(fulcrum)によってその垂直下方につるされており、特に垂直軸方向において、その横方向軸回りのこの機構の縦揺れ運動を最小化するために、その機構の安定性を提供し、且つ安定性を向上させる。さらに、圧力中心(CP)409と重心(CG)410間の距離によって形成されるモーメントアームによって生成されるトルクを最小化するために、両者は中心を共通にし、或いは最も近くなるように保たれている。その装置の跡を追う「フレキシブル・パイプ」は針路安定性(directional stability)を提供する。それは波の上下に浮遊するとき、それはほぼ垂直位置にとどまり、正しく配列されている。
Claims (13)
- 波エネルギーコンバータであって、
入口端と出口端を有し、前記入口端と前記出口端の間に弁を有することなく伸長したフレキシブル・パイプと;
開口入口端と前記フレキシブル・パイプの前記入口端に流体連通している出口端を有する非柔軟入口パイプと;
前記非柔軟入口パイプに取り付けられ、浮力を調節することによって静水面上の適宜の高さで沈まない状態とし、波が水体内において前記非柔軟入口パイプを通過すると上下に又は波の内外においてうねらせるための浮力タンクと
を有する波エネルギーコンバータであって、
前記非柔軟入口パイプは、波に応じて、水と空気の段階的なスラグを前記フレキシブル・パイプ内に取り込み、
水と空気の前記スラグは前記フレキシブル・パイプを通過して、波エネルギーを前記フレキシブル・パイプの前記出口端において液体の流れと圧力に漸次変換し、
前記波エネルギーコンバータは、前後方向の軸が近づいてくる波の方向におおよそ向くように係留されている
波エネルギーコンバータ。 - 前記浮力タンクの内部の底部に流体連通している上端と、水体に開口している下端とを持つ取排水管を含む、請求項1の波エネルギーコンバータ。
- 前記浮力タンクの前記内部の上端部に位置する上端を持つ吸排気管と、
前記浮力タンク内の空気圧を変化させるための空気圧源に前記吸排気管を接続する空気ホースと
を含む請求項1の波エネルギーコンバータ。 - 前記浮力タンクは可膨張式であり、空気ホースを通じて空気圧源に接続されている、請求項1の波エネルギーコンバータ。
- 位置を保ち、かつ上下に又は波の内外においてうねらせ、又は前後に傾けるための、前記非柔軟入口パイプに接続された少なくとももう一つ別の浮力タンクと、
前記浮力タンクの浮力を調節する手段と
を有し、
空気及び水の摂取のタイミング並びに量を調節可能とする、請求項1の波エネルギーコンバータ。 - 垂直軸方向における安定性を提供するための、前記非柔軟入口パイプ又は前記浮力タンクの底部から延伸した、錘を有するサスペンションロッドを含む、請求項1の波エネルギーコンバータ。
- 前記フレキシブル・パイプの前記出口端に流体連通している入口端を有する少なくとも一つの出口パイプを含み、前記出口パイプは水体の海岸近傍の乱流域内に位置し、前記出口パイプの出口端はタンクに流体連通している、請求項1の波エネルギーコンバータ。
- 前記フレキシブル・パイプの前記出口端に流体連通している入口端を有する、少なくとも一つの出口パイプを含み、前記出口パイプは水体の海岸近傍の乱流域内に位置し、前記出口パイプの出口端は圧力室に流体連通しており、前記圧力室は発電のためのタービン又は発電機にさらに流体連通している、請求項1の波エネルギーコンバータ。
- 波エネルギーコンバータであって、
それぞれが入口端と出口端を有し、前記入口端と前記出口端の間に弁を有することなく伸長している、複数のフレキシブル・パイプと、
それぞれが開口入口端と、前記フレキシブル・パイプのうち関連する一つの前記入口端に流体連通している出口端を有する、複数の非柔軟入口パイプと、
水体において前記非柔軟入口パイプを浮かせ、又は前後に傾かせるために、それぞれが前記非柔軟入口パイプのうち関連する一つに取り付けられた、複数の浮力タンクと、
前記フレキシブル・パイプのそれぞれの前記出口端に流体連通しているマニホールドと
を有し、
前記非柔軟入口パイプのそれぞれは、波に応じて、空気と水の段階的なスラグを前記関連するフレキシブル・パイプ内に取り込み、
空気と水の前記スラグは、前記フレキシブル・パイプを通過して、波エネルギーを前記フレキシブル・パイプの前記出口端において液体の流れと圧力に漸次変換し、
前記空気圧エネルギーは、前記圧力室内の空気を高めるために、前記マニホールドを経由して前記圧力室に送られ、
前記波エネルギーコンバータは、前後方向の軸が近づいてくる波の方向におおよそ向くように係留されている
波エネルギーコンバータ。 - 位置を保ち、かつ上下に又は波の内外においてうねらせ、又は前後に傾けるための、前記非柔軟入口パイプのそれぞれに接続された少なくとももう一つ別の浮力タンクと、
前記浮力タンクの浮力を調節する手段と
を有し、
空気及び水の摂取のタイミング並びに量を調節可能とする、請求項9の波エネルギーコンバータ。 - 垂直軸方向における安定性を提供するための、前記非柔軟入口パイプの底部から延伸した、錘を有するサスペンションロッドを含む、請求項9の波エネルギーコンバータ。
- 前記マニホールドは、少なくとも一つの出口パイプに流体連通している少なくとも一つの出口端を有し、前記出口パイプは水体の海岸近傍の乱流域内に位置し、前記出口パイプの出口端はタンクに流体連通している、請求項9の波エネルギーコンバータ。
- 前記マニホールドは、少なくとも一つの出口パイプに流体連通している少なくとも一つの出口端を有し、前記出口パイプは水体の海岸近傍の乱流域内に位置し、前記出口パイプの出口端は圧力室に流体連通しており、前記出口パイプの出口端は圧力室に流体連通しており、前記圧力室は発電のためのタービン又は発電機にさらに流体連通している、請求項9の波エネルギーコンバータ。
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