JP5227347B2 - 波力発電装置 - Google Patents
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Description
特許文献1に記載の装置は、汀線より陸地側に向かって順次幅を狭くする一対の立壁部(1,1)と、汀線より陸地側に向かって漸高状態となした底面部2とで揚水路(3)を構築し、該揚水路の側部には上記立壁部で囲まれた池(5)を設けてなる揚水池ユニット(10)を、汀線に添って連続的に並置してなり、この貯水池に貯留された海水の位置エネルギーによって海水を導水管(6a)より発電機(6)に導き海に放流して該発電機を作動させ電力を得るものである。
(1)放水時に利用できる海水は、導水管よりも高い位置に貯留されたものに限られてしまう。また、導水管を海面より高い位置に設ける必要があるため、発電可能な水量が更に限られてしまう。
以上の点から、貯水した海水に対する放水効率が低い。
(2)水量を確保する対策として揚水路の終端部の高さを高くしてしまうと、小さな波では揚水されなくなるため、波に対する貯水効率が悪い。
(3)上記問題を回避しつつ、貯水量を増加させるためには、貯水地の平面方向の面積を増加させる方法に限定されてしまい、用地確保の必要性が生じる。
(4)放水により、貯水池内の水位が徐々に低下するため、貯留水の位置エネルギーが低下し、発電効率も低下してしまう。
また、本願発明は、前記発明において、前記放水口の解放による海水の放出と、前記放水口の閉塞による海水の流入による前記浮体の上下動から、エネルギーを取り出して発電してもよい。
(1)平面視した面積が狭い貯水部であっても、大きな貯水量を確保することができ、貯水効率が良好である。
(2)貯水部内に貯留した海水を効率よく放水することができ、放水効率が良好である。
(3)放水時においても貯水池内の水位がほぼ一定となるため、安定した位置エネルギーが得られ、発電効率が良好である。
(4)放水による水力発電方式と、浮体の移動による機械的な発電方式の何れをも任意に選択できるため、より発電効率の良い発電方式を選択することができる。
図1は、実施例1に係る発電装置の概略斜視図である。
図1に示すように、本発明の第1実施例に係る波力発電装置は、揚水式の波力発電装置であって、平面視して閉塞空間を形成するように側壁11を設置してなる貯水部1と、前記貯水部1内を上下方向に遮水しながら摺動可能な浮体2と、前記放水口12からの放水によって作動する発電機3と、からなる。
次に、図2を参照しながら、各構成要素について説明する。
貯水部1は、揚水を貯留するための構造物である。
貯水部1は、平面視して閉塞空間を形成し、上部は解放し底部は海と連通するように側壁11を設置して構成する。
側壁11は構造物の構築に用いられる、コンクリート板その他一般的な部材を用いることができる。
前記貯水部1の上部は、海面の平均水位よりも高い位置に露出しておき、波の発生によって水位が上昇した際に、内部に海水が流入可能とする。
貯水部1の高さL4は、設置海域の海象条件から、効率よく海水を揚水できる高さに設定する。
前記貯水部1の底部は、後述する浮体2よりも下方の位置で海と連通した状態を保つべく、少なくとも一部を開口しておく。
側壁11の下方には、浮体2が一定距離以上下方に摺動しないよう、側壁の内周に突部(図示せず)などを設けてもよい。
前記貯水部1を構成する側壁11には、貯水部1内部に貯留した海水を放水するための放水口12を少なくとも1箇所設ける。
放水口12の設置位置は、海面の平均水位L1よりも高く、後述する貯水部2内の貯水水位L2よりも低い位置とする。
放水口12の途上にはバルブを設けておき、該バルブの開け閉めによって放水を制御する。
浮体2は貯水部1内に配し、該浮体2が沈んでいる際に受ける浮力分だけ、貯水部内の貯水水位を海面の平均水位より高く設定するための部材である。
浮体2は、前記貯水部1内を上下に摺動可能に沈設しておくとともに、浮体2を挟んで上下に区分けされた貯水部内の領域間で水の流出入を遮断するよう、浮体2の外周と側壁11との間を密にして止水しておく。
上記の構成とすることで、貯水部1内の浮体2を挟んで下方の領域は、海と同様の水圧が生じ、貯水部1内の浮体2を挟んで上方の領域は、海と別途異なる水圧が生じる環境となる。
発電機3は、貯水部1からの放水によって発電する一般的な水力式の発電装置であるため、詳細な説明を省略する。
図2、3を参照しながら、本発明の発電装置の作用について説明する。
図2は、放水口12を閉塞した状態の発電装置の側断面を示す概略図である。
浮体2は海中に沈んでいる状態であり、浮体2は浮力F1を受けている。なお、説明の便宜上、F1は浮体2に働く浮力から浮体2の自重を引いたものとする。
このとき、貯水部1の平面面積A1、貯水水位L2と海面の平均水位L1との差(L2−L1)A1=F1の関係が成り立つ。
また、貯水水位L2は貯水部の高さL4よりも低い必要があるため、貯水水位L2は貯水部の高さL4よりも若干低い位置となるように設定することが望ましい。
また、貯水水位L2の設定は、上記(L2−L1)A1=F1の関係にから浮体2の浮力を調整することによって行う。
貯水部1に設けた放水口12は、平均水位L1と貯水水位L2との間の高さL3の位置に設けてある。
貯水部1に一定量以上海水が貯水された後には、放水口12を解放し、放水を開始する。放水口12の解放タイミングは、貯水部1に設けた水位センサで検知してもよいし、目視による確認で手動で行ってもよいし、電力需要に応じて任意に解放しても良い。
図2の状態から放水口12を解放すると、浮体がうける浮力F1と釣り合うべく、貯水部1中の平均海面水位より上方の海水の容積を保持しようとしながら放水するため、浮体2は徐々に上昇し、貯水部1内部の海水が浮体2によって上方に押し出される格好で放水口12から放出し、図3の状態へと遷移する。
本実施例では、水力発電式の発電機3によって、放水口12からの放水を利用して発電を行うことができる。
放水は、発電需要に応じて任意に放水口を閉塞して停止してもよい。
図3は、完全に放水した後の発電装置の側断面を示す概略図である。
貯水部1内部の水量が減少すると、浮体2は浮き上がり、浮体2の水中部分に生じる浮力と、浮体2の重力が釣り合う位置で停止する。
放水口の設置高L3を上記する望ましい高さに設定出来ない場合には、浮体上面が該放水口の設置高L3よりも上昇しないよう、側壁11内部にストッパを設けたり、その他の公知の停止手段を設けておく。
放水口12を再度閉塞し、波による貯水部1への貯留が行われると、浮体2の沈設と貯水部1内の水位上昇が再開し、図2の状態へと貯水量が徐々に回復していく。
本願発明は、発電機3を浮体2にワイヤなどを用いて接続し、該浮体2の上下動からエネルギーを取り出して発電するよう構成してもよい。
この場合、発電機3は、実施例1に記載する放水口からの放水を利用した発電機3と置換して設置しても良いし、別途追加して設置しても良い。
本実施例によれば、本願発明の波力発電装置において放水によるエネルギーによって発電するか、浮体2の上下動からエネルギーを取り出すか、或いはその両方からエネルギーを取り出すか、設置箇所での発電実績等を参酌しながら、任意に選択することができる。
本願発明は、貯水部1を構成する側壁と、浮体との間の水密性をより確実なものとすべく、前記貯水部内を横断するように止水膜4を設けてもよい。
止水膜4は、浮体2の上下動に追従することができるよう、遊びをもたせて側壁11間に敷設する。
この場合、貯水部1の内部は止水膜4によって上下に区分けされた二つの領域へと分割される。浮体2は前記二つの領域のうち、下方の領域へと設けておく。
本実施例によれば、側壁11と浮体2との間に隙間を設け、浮体2の貯水部1内の上下動をスムーズに行いつつ、水密性の良好な環境を構築することができる。
本願発明は、貯水部内の平面視して閉塞な空間を構成する一部又は全部の側壁11を陸地や海上構造物などに置換して設置することもできる。
この場合、貯水部1の底部には連通管5などを設けて海と連通するように構成すればよい。
本実施例によれば、汀線などに本願発明の発電装置を設置することができる。
11 側壁
12 放水口
2 浮体
3 発電機
4 止水膜
Claims (2)
- 海上に設置する波力発電装置であって、
平面視して閉塞空間を形成するように側壁を設置してなる貯水部と、
前記貯水部内を上下方向に遮水しながら摺動可能な浮体と、からなり、
前記貯水部の上部は海上に露出して海水の流入を可能とし、前記貯水部の底部は海と連通することで、前記貯水部内の貯水水位を前記浮体が受ける浮力の分だけ海面の平均水位より高く設定し、
前記貯水部には、海面の平均水位と該貯水部内の貯水水位との間の高さに設けた放水口を設け、
前記放水口の解放によって放出される海水からエネルギーを取り出して発電することを特徴とする、
波力発電装置。 - 海上に設置する波力発電装置であって、
平面視して閉塞空間を形成するように側壁を設置してなる貯水部と、
前記貯水部内を上下方向に遮水しながら摺動可能な浮体と、からなり、
前記貯水部の上部は海上に露出して海水の流入を可能とし、前記貯水部の底部は海と連通することで、前記貯水部内の貯水水位を前記浮体が受ける浮力の分だけ海面の平均水位より高く設定し、
前記貯水部には、海面の平均水位と該貯水部内の貯水水位との間の高さに設けた放水口を設け、
前記放水口の解放による海水の放出と、前記放水口の閉塞による海水の流入による前記浮体の上下動から、エネルギーを取り出して発電することを特徴とする、
波力発電装置。
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