JP5495117B2 - 波力発電装置、波力発電方法 - Google Patents
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Description
そこで、本発明は上記問題点に着目し、エネルギー変換におけるエネルギー損失を低減し、かつ不規則波においても波浪エネルギーを充分に変換可能な波力発電装置、及び波力発電方法を提供することを目的とする。
上記構成により、波浪が所定の振幅を超えた場合に、負荷が最大となるように制御するため、発電浮体の振幅を抑えて発電浮体の破損を防止することができる。
上記構成により、波浪エネルギーの時間的な変動に対応して負荷の大きさを調整するので、波浪から効率よく電力を取得することができる。
上記構成により、全体浮体に対して、誘導起電力発生機構、及び同期制御手段を個別に備えた発電浮体を複数取り付けることによって大きな電力を得ることができる。さらに取り付け範囲を波浪の波長以上の範囲に分布させることにより、各発電浮体に与えた負荷の全体浮体に対する反力を相殺することができるので、各発電浮体において効率よく発電することができる。
全体浮体12は、海面上に設置された浮体であって、チェーン等(不図示)で陸地や海底に係留されている。全体浮体12は、中心に貫通孔20を有する平板状のデッキ14と、デッキ14下面の所定位置に取り付けられ鉛直下方に伸びる複数の脚16と、脚16の下端に取り付けられ浮力を発生させる浮体18とを有する。浮体18は、デッキ14が海上に浮いた状態になる程度の浮力があることが望ましく、このとき脚16の適当な位置が海面と高さ方向で重なることになる。このように全体浮体12を半没水型とすることにより波に対して揺れにくくすることができる。なお脚16と脚16の下端に取り付けられた浮体18は同じ断面を有し、一つの円柱もしくは角柱を形成してもよい。
Claims (14)
- 海面上に設置された全体浮体と、
前記海面上の波浪を受けて前記全体浮体に対して所定の固有周期で相対運動が可能な発電浮体と、
前記全体浮体と前記発電浮体に跨って取り付けられ、前記相対運動により誘導起電力を発生する誘導起電力発生機構と、
前記波浪の周期を測定し、前記固有周期を長周期側または短周期側にシフトさせることにより前記波浪の周期に同期させる同期制御手段と、を有することを特徴とする波力発電装置。 - 前記同期制御手段は、
前記発電浮体に取り付けられ、前記発電浮体に取り込むバラストの量を調整することにより前記発電浮体の質量を調整する質量調整機構と、
前記全体浮体と前記発電浮体に跨って取り付けられ、前記発電浮体に弾性力を与えることにより前記発電浮体に復元力を与える復元力発生機構と、を有し、
前記質量調整機構及び前記復元力調整機構は、前記固有周期を前記波浪の周期に同期させるように駆動することを特徴とする請求項1に記載の波力発電装置。 - 前記質量調整機構は、
前記発電浮体にバラスト水を取り込む増量用ポンプと、
前記発電浮体に取り込まれたバラスト水を外部に排出する減量用ポンプと、
前記波浪の周期と前記発電浮体の周期との差分に基づいて前記増量用ポンプ及び前記減量用ポンプのいずれか一方を駆動させる比較器と、を有することを特徴とする請求項2に記載の波力発電装置。 - 前記質量調整機構は、
前記全体浮体に固定され前記発電浮体を吊り上げるジャッキと、
前記ジャッキと前記発電浮体との間に介装され、弾性力により前記発電浮体を吊り上げる吊り上げバネと、
前記質量調整機構の駆動に対応して前記発電浮体の初期位置を維持するように前記ジャッキの駆動量を調整する変位制御手段と、
を有することを特徴とする請求項3に記載の波力発電装置。 - 前記質量調整機構は、
前記発電浮体上に載置される複数のバラストウエイトと、
前記全体浮体側に取り付けられ、各バラストウエイトを吊り上げ可能な複数の巻上げモータと、
前記波浪の周期と前記発電浮体の周期との差分に基づいて前記巻き上げモータの駆動数を制御して前記バラストウエイトの前記発電浮体に載置する個数を制御するシフトレジスタと、を有することを特徴とする請求項2に記載の波力発電装置。 - 前記復元力発生機構は、
前記全体浮体及び前記発電浮体に接続され、前記発電浮体の振幅方向に弾性力を与えることにより前記発電浮体に復元力を与える複数の周期調整バネと、
前記周期調整バネと前記全体浮体との間及び前記周期調整バネと前記発電浮体との間のいずれか一方に介装され、前記周期調整バネの前記全体浮体及び前記発電浮体のいずれか一方との接続及び解除が可能な固定手段と、
前記固有周期を前記波浪の周期に同期させるように各固定手段のオンオフ制御を行う周期比較器と、を有することを特徴とする請求項2乃至5のいずれか1項に記載の波力発電装置。 - 前記復元力発生機構は、
前記全体浮体及び前記発電浮体に接続され、前記発電浮体の振幅方向に弾性力を与えることにより前記発電浮体に復元力を与えるエアシリンダーと、
前記固有周期を前記波浪の周期に同期させるように前記エアシリンダー内の気圧を調整することにより前記発電浮体への復元力を調整する気圧調整機構と、を有することを特徴とする請求項2乃至5のいずれか1項に記載の波力発電装置。 - 前記誘導起電力発生機構は、
前記全体浮体に取り付けられ、前記発電浮体を挿通するとともに前記相対運動の方向に並べて取り付けられた複数の発電コイルと、
前記発電浮体に取り付けられ、前記複数の発電コイルを挿通するとともに各発電コイルの取り付け間隔に対応して取り付けられ前記複数の発電コイルに誘導起電力を発生させる複数の磁石と、
前記発電浮体から得られる電力が最大となるように前記複数の発電コイルのうち送電側に接続する発電コイルの個数の制御を行なうスイッチ論理計算部と、を有することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の波力発電装置。 - 前記スイッチ論理計算部は、
前記発電浮体の振幅が所定の値以上であるときに前記複数の発電コイルを全て送電側に接続する制御を行い、前記発電浮体にかかる負荷を最大にし、前記相対運動に制動をかけることを特徴とする請求項8に記載の波力発電装置。 - 前記スイッチ論理計算部は、
所定時間ごとに前記発電浮体から得られる電力を測定し、前記電力が最大となるように前記発電コイルの送電側に接続する個数の制御を行なうことを特徴とする請求項8乃または9に記載の波力発電装置。 - 前記発電浮体は、
海面下で前記相対運動を行う運動浮体と、
前記浮体部の上部に取り付けられ、鉛直方向に伸びて海面上に露出するとともに、前記露出した位置に前記誘導起電力発生機構が取り付けられた柱部と、からなることを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載の波力発電装置。 - 前記発電浮体は、水平方向を回転軸として前記全体浮体にピン結合されて前記全体浮体に対して所定の固有周期で振子運動が可能とされ、
前記誘導起電力発生機構は、前記全体浮体と前記発電浮体に跨って形成され、前記振子運動により起電力を発生させ、
前記同期制御手段は、
前記発電浮体に取り付けられたウエイトを前記発電浮体の動径方向にスライドさせることにより前記発電浮体の慣性モーメントを調整する慣性モーメント調整機構と、
前記全体浮体と前記発電浮体に跨って取り付けられ、前記振子運動の方向から前記発電浮体に弾性力を与えることにより前記発電浮体に復元力を与える復元モーメント発生機構と、を有し、
前記慣性モーメント調整機構及び前記復元モーメント発生機構は、前記固有周期を前記波浪の周期に同期させるように駆動することを特徴とする請求項1に記載の波力発電装置。 - 前記発電浮体は、
前記全体浮体に複数設けられ、
各発電浮体に前記誘導起電力発生機構、前記同期制御手段がそれぞれ設けられたことを特徴とする請求項1乃至12のいずれか1項に記載に波力発電装置。 - 海面上に設置された全体浮体と、前記海面上の波浪を受けて振幅する発電浮体と、の相対運動により誘導起電力を発生させるとともに、
前記発電浮体の固有周期を長周期側または短周期側にシフトさせることにより前記波浪の周期に同期させることを特徴とする波力発電方法。
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