JP5477901B2 - 水力発電カラム - Google Patents
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Description
水は、水中又は陸上の給水塔、又は、水源よりも100メートル上位の領域にある陸上の貯水池に送られ、そこで、水は元の水源に戻される前に水力タービンを駆動し、水力発電による電気を生産するか、機械又は逆浸透プラントを駆動することができる。
浮力又は同一サイズのポンプに取り付けられた錘を増大することによって圧力は増加し、それによってより大きな水頭を得る。
個々のポンプ数は増加でき、それによって水の要求量に応じて水の体積を増加し、浮力のある浮揚部及び衝撃保護リングのみが、場合によっては錘もだが、水面上で見られることができ、従って、美観の公害は非常に軽微であり、ポンプに関する全ての水圧動作及び潤滑は、ポンプを通過する水源を利用し、オイルは使用されず、従って、当該ポンプは、オイルによる汚染が100パーセントない。
前記ポンプは、自給式・複動式往復ポンプであり、シリンダ9内の複動式ピストン12に接続された接続部材5で構成され、前記シリンダ9は、図7Aに示すように、海藻や屑を切断する端部が狭まった弁座07及び014に対して閉じる自動始動式・水圧式入口弁7及び14、及び、海藻や屑を切断する端部が狭まった弁座08及び013に対して閉じ、共通のマニホールド10へ入り込んでいる自動始動式水圧式出口弁8及び13を備える。
波が引くにつれて、前記錘3は、ピストン12を下降させ、入口弁7から水を引き込み、出口弁13から水を圧出する。ピストン12のこの1回の上昇ストロークと1回の下降ストロークが、完全な1サイクルであり、常時前記シリンダが水で充満した状態を維持する一方で、前記ポンプは意図する水没状態になる。
水は、出口弁8及び13から予め決定した最大圧力でマニホールド10を通過し、圧力安全弁101によって制御されて出口管17へ入り、これが水の要求量まで圧力をもって続く。当該ポンプから100メートル水頭が可能である。
全浮揚性コンポーネント2、21、22の合計の上昇力を抑えるために、前記錘29は十分に重く、前記旋回軸又は梃子又はU字型金具は十分に強固でなければならず、また前記旋回軸又は梃子又はU字型金具30は、(図5に示すように)海底、川底、湖底、又は貯水池底31に固定される際にも同様に、十分に強固でなければならない。
図2Aに示すように、フランジ16の下方に位置する上端部で、前記水没した気密カラムプラットフォーム22は、前記水没した気密カラムプラットフォーム22の周囲に均一に取り付けられた常時水没の気密環状部21によって水中に略垂直に支持され、この気密環状部21は、前記気密カラムプラットフォーム22の水中重量(もしあれば)と、前記ポンプ9及びその全コンポーネント1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、101、11、12、13、14、15、16、17の総水中重量よりも大きな重量の水を排水する体積でなければならない。
図4Aは、前記浸水したカラム室23の上部内壁に固定された案内軸受20及び前記カラム室23の頂部に位置するスクレーパ水封19を介して、どのように前記気密カラムプラットフォーム22が上下動可能かを示す。カラム22の脚部の周囲には、浸水したカラム室23の内壁を上下動する案内軸受24が固定されている。
前記弁によって制御される流体固着現象は、前記重力波ポンプ9が通常の自動調節ストローク以内で作動できる位置にカラム22を保持するが、もし満潮や高波によってポンプ9内のピストンがバッファ11に衝突すると、前記浮揚部2にかかるより大きな水の変位の極度の上昇力が入口弁25を開口してより多くの水が室23に進入し、前記浮揚部2が通常の変位に到達して吸水が少なくなり弁25が閉じるまでカラム22を上昇させ、同様に、もし前記錘3がバッファ4をポンプ9の頂部に押し付けると、更なる負荷が前記圧力安全出口弁26を開口して室23から水が排出され、前記浮揚部2の変位が通常に戻り出口弁26が閉じるまで前記カラム22を垂直に下降する(保護バッファ27も存在する)。そして、当該重力波ポンプ9は正しい位置になり、最大圧まで通常に動作するが、もしより高い波や深いトラフが通過する場合は、その位置を常に垂直方向へ微調整することができる。
Claims (15)
- 水没したプラットフォームであって、完全に水没した浮揚部によって水中で支持されるとともに、水底との間に連結された鎖、ロープ、鋼鉄ケーブルなどの繋ぎ部材によって繋がれるプラットフォームと、
このプラットフォームに支持されるとともに、シリンダ内に複動式ピストンを有する複動式往復ポンプと、水面に浮遊するよう構成された水面浮揚部とを備え、波高が増加すると前記水面浮揚部の浮力によって上方ストロークで駆動し、波高が減少すると前記水面浮揚部の重量によって下方ストロークで駆動するポンプアセンブリとを有し、
前記完全に水没した浮揚部の排水量が、前記プラットフォームと前記ポンプアセンブリと前記繋ぎ部材との複合水没重量より大きく、前記繋ぎ部材が前記複動式ポンプの下方ストロークの間、緊張状態に維持されるようになっており、
前記複動式往復ポンプは、前記シリンダの下端に設けられた第1入口弁および第1出口弁と、前記シリンダの上端に設けられた第2入口弁と第2出口弁と、を備え、前記第1および第2出口弁は、前記シリンダの外側に位置するマニホールドに設けられている波エネルギー変換機。 - 前記複動式往復ポンプが、前記複動式ピストンと前記水面浮揚部と間に連結された往復動接続部材とを備えている請求項1に記載の波エネルギー変換機。
- 前記往復動接続部材が、軸受及びスクレーパ水封を通過する請求項2に記載の波エネルギー変換機。
- 前記入口弁及び出口弁が、狭い弁座上に向かって閉じ、屑カッター及び海藻カッターとして働く請求項1〜3のいずれか一項に記載の波エネルギー変換機。
- 前記水面浮揚部が、過大な波が発生した場合に前記ポンプを停止するために、前記水面浮揚部を浸水させるとともに水没させる、制御可能な浸水弁を備える請求項1〜4のいずれか一項に記載の波エネルギー変換機。
- 前記水面浮揚部が、前記ポンプを再作動させるために、前記浸水した水面浮揚部から水を抜く、制御可能な排水弁を備える請求項5に記載の波エネルギー変換機。
- 前記浸水弁及び前記排水弁が圧縮空気によって制御される請求項6に記載の波エネルギー変換機。
- 前記浸水弁及び前記排水弁が遠隔制御される請求項7に記載の波エネルギー変換機。
- 前記プラットフォームがカラム形態である請求項1〜8のいずれか一項に記載の波エネルギー変換機。
- 前記カラムが気密カラムである請求項9に記載の波エネルギー変換機。
- 前記完全に水没した浮揚部が、前記カラムの上端部回りに取り付けられた環状部の形態である請求項1〜10のいずれか一項に記載の波エネルギー変換機。
- 前記環状部が気密環状部である請求項11に記載の波エネルギー変換機。
- 前記繋ぎ部材が、前記水底の錘に固定されている、あるいは、水底に直接固定されている請求項1〜12のいずれか一項に記載の波エネルギー変換機。
- 前記水面浮揚部が加重された浮揚部である請求項1〜13のいずれか一項に記載の波エネルギー変換機。
- 水面に波があり水底がある水域にプラットフォームを水没させること、
前記プラットフォームを、繋ぎ部材を用いて前記水域の水底に連結すること、
前記プラットフォームに作用する完全に水没した浮揚部を用いて、前記繋ぎ部材を緊張状態に維持すること、
シリンダと当該シリンダ内を往復するピストンとを備え、当該シリンダの下端には第1入口弁および第1出口弁とが設けられ、当該シリンダの上端には第2入口弁と第2出口弁とが設けられ、当該第1および第2出口弁は、当該シリンダの外側に位置するマニホールドに設けられている、複動式ポンプアセンブリを前記プラットフォームに支持させること、
前記ピストンに連結されるとともに重量と浮力の両方を有する水面浮揚部を、実質的に前記プラットフォームの上方で、前記水域の水面に浮揚させること、
前記水域における波高さが増加すると、前記ピストンを上方ストロークで駆動して水を汲み上げるべく前記水面浮揚部の浮力を利用し、前記水域における波高さが減少すると、前記ピストンを下方ストロークで駆動して水を汲み上げるべく前記水面浮揚部の重量を利用すること、を含む水汲み上げ方法。
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