JP5537739B2 - 静水層波力発電装置 - Google Patents
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Description
本発明は静水波力発電装置に関するものである。
波力発電は汚染がなく、燃料を消耗しない特長があるため、如何に海水の波に持たれているエネルギーを利用して発電するかは世界各国海洋工程研究者たちの研究目的となっている。
海の中での波力発電は、静水層波力発電装置を利用して、波の運動エネルギーを電気エネルギーに換えることである。静水層波力発電装置は波のエネルギーを効果的に吸収するために、その運行形式は波の上下運動特性によってデザインされ、安定した運動メカニズムによって運動エネルギーが得られ、さらに発電に使われる。つまり、波の上下運動を回転軸の回転運動に転換させることである。波の不安定性によって。既存の発電設備の一種は海底に設置されるが、発電設備が煩雑で、発電設備が海水の腐食や波の浸食によって破壊されるので、寿命が短く、施工やメンテナンスのコストが相対的に高いなろの問題があり、他の一種は海面に浮かべられるが、既存のこれらの発電機は一般的に羽根車で発電機の回転子を動かして、右回り・左回りに交替に回転させることによって発電するが、多くのエネルギーはもったえなく消耗されてしまうので、波力発電技術を研究し、発電機の構造を簡略化することは重要な意義がある。
本発明は既存技術に存在する欠点を克服し、構造が簡単で、水流に加速加圧して、伝動エネルギー消耗を低減した静水層波力発電装置を提供することに目的がある。
波に乗って上下に往復運動できる浮体5を含み、前記浮体5の下には水流ガイド加速盤2が接続され、前記水流ガイド加速盤2はディスク201からなり、前記ディスク201はアウターリング2010からなり、前記アウターリング2010の中にはディスクコア2011があり、前記アウターリング2010とディスクコア2011との間には環状分布に複数の同じ傾斜方向の斜めのガイドプレート2012が設置され、前記アウターリング2010と前記ディスクコア2011および隣接するガイドプレート2012との間には水路202が形成され、前記水路の吐水口2022の所には水流ガイド加速盤2上にロッキングされ、それに向いて回転できる羽根車1が設置され、前記羽根車1上には環状分布に複数の羽根101が設置され、前記羽根101と前記吐水口2022は向かい合いになっていて、水の流れを前記吐水口2022から流出されて前記羽根101を衝撃して羽根車1を回転させ、前記水流ガイド加速盤2には格納スペース208が設置され、前記格納スペース208の中には前記羽根車1が回転子402を回転させる発電機4が設置されることを特徴とする静水波力発電装置である。
前記静水層波力発電装置において、前記格納スペース208は前記ディスクコア2011の前記羽根車1側に近い中部に設置され、前記発電機4の外固定子401は前記ディスクコア2011上に固定接続され、前記発電機4の内回転子402は前記羽根車1の回転軸102上に接続され、回転軸102によって駆動回転されることを特徴とする静水層波力発電装置である。
前記静水槽波力発電装置において、前記ディスクコア2011と前記アウターリング2010は少なくとも1つが円錐体になっていて、前記水路202の横断面は段々変化され、前記吐水口2022は比較的小さくなることを特徴とする静水層波力発電装置である。
前記静水層波力発電装置において、前記アウターリング2010は円筒形で、前記ディスクコア2011は円錐体で、前記ガイドプレート2012はアウターリング2010の底部に設置され、前記アウターリング2010の上部とディスクコア2011は水入れキャビティ2015を形成することを特徴とする静水層波力発電装置である。
前記静水層波力発電装置において、前記羽根101はアーチ形の羽根であり、前記羽根101の凹面は吐水口2022を向いていて、水が前記吐水口2022から流出される際、前記羽根101の凹面を衝撃させることを特徴とする静水層波力発電装置である。
前記静水層波力発電装置において、前記浮体5の下には下り向け加圧盤6が接続され、前記下り向け加圧盤6の中には水入れキャビティ601が設置され、前記水入れキャビティ601の上部は開口状で、底部には水漏れ小径穴602が設置されることを特徴とする静水層波力発電装置である。
前記静水層波力発電装置において、前記アウターリング2010の外側には複数の縦方向回転防止プレート205が設置され、前記縦方向回転防止プレート205の縦方向高さは厚さに比べてはるかに大きく、前記下り向け加圧盤6の外側には複数の回転防止イヤープレート603が設置され、前記縦方向回転防止プレート205は前記回転防止イヤープレート603と固定接続されることを特徴とする静水層波力発電装置である。
波に乗って上下に往復運動できる浮体5を含み、前記浮体5の下には水流ガイド加速盤2が接続され、前記水流ガイド加速盤2はディスク201からなり、前記ディスク201はアウターリング2010からなり、前記アウターリング2010の中にはディスクコア2011があり、前記アウターリング2010とディスクコア2011との間には環状分布に複数の同じ傾斜方向の斜めのガイドプレート2012が設置され、前記アウターリング2010と前記ディスクコア2011および隣接するガイドプレート2012との間には水路202が形成され、前記水路の吐水口2022の所には水流ガイド加速盤2上にロッキングされ、それに向いて回転できる羽根車1が設置され、前記羽根車1上には環状分布に複数の羽根101が設置され、前記羽根101と前記吐水口2022は向かい合いになっていて、水の流れを前記吐水口2022から流出されて前記羽根101を衝撃して羽根車1を回転させ、前記水流ガイド加速盤2には格納スペース208が設置され、前記格納酢ベース208の中には前記羽根車1によって駆動されるエアコンプレッサー8が設置され、前記エアコンプレッサー8吸気口と排気口にはそれぞれ水面に延び出される吸気管9と排気管10が接続され、前記排気管10は発電機を駆動する気圧モータ11と繋がることを特徴とする静水層波力発電装置である。
前記静水層波力発電装置において、前記エアコンプレッサー8はスクリュー式エアコンプレッサーで、その中には、コンプレッサーケーシング801が含まれ、前記コンプレッサーケーシング801の中にはお互いに噛み合うメイン回転子802とサブ回転子803が設置されることを特徴とする静水層波力発電装置である。
前記静水層波力発電装置において、前記水流ガイド加速盤2は2つあり、それぞれ前記羽根車1の上下両側に設置され、2つの前記水流ガイド加速盤2の中にはいずれも前記エアコンプレッサー8が設置されることを特徴とする静水層波力発電装置である。
波に乗って上下に往復運動できる浮体5を含み、前記浮体5の下には水流ガイド加速盤2が接続され、前記水流ガイド加速盤2はディスク201からなり、前記ディスク201はアウターリング2010からなり、前記アウターリング2010の中にはディスクコア2011があり、前記アウターリング2010とディスクコア2011との間には環状分布に複数の同じ傾斜方向の斜めのガイドプレート2012が設置され、前記アウターリング2010と前記ディスクコア2011および隣接するガイドプレート2012との間には水路202が形成され、前記水路の吐水口2022の所には水流ガイド加速盤2上にロッキングされ、それに向いて回転できる羽根車1が設置され、前記羽根車1上には環状分布に複数の羽根101が設置され、前記羽根101と前記吐水口2022は向かい合いになっていて、水の流れを前記吐水口2022から流出されて前記羽根101を衝撃して羽根車1を回転させ、前記水流ガイド加速盤2には格納スペース208が設置され、前記格納スペース208の中には前記羽根車1によって駆動される油圧ポンプ15が設置され、前記油圧ポンプ15の給油管16と排油管17はそれぞれ水面に伸びだされ、前記給油管16と排油管17はそれぞれ発電機を駆動する油圧モータ19と繋がることを特徴とする静水層波力発電装置である。
1.本発明の発電機は水流ガイド加速盤の中に設置されるので、伝動構造と伝動中エネルギー消耗を低減することができ、アーチ形円錐状ディスクコアとプレート状のガイドプレートを使用することによって、水流に対する加速効果がより良くなり、波のエネルギー収集効率がより高くなり、アーチ形の羽根車羽根によって水流の運動エネルギーを集めることができる。
2.本発明ではエアコンプレッサー又は油圧システムを使って、波のエネルギーを圧力エネルギーに転化させてから、気圧又は油圧モータを使って運動エネルギーに転化させて、最後に発電機を通じて運動エネルギーを電気エネルギーに転化させる。これによって、発電機の電気素子は水に入れて作動させる必要がなくなるので、破損し難く、メンテナンスコストも低くなり、密封コストも低減される。
3.複数のエアコンプレッサー又は油圧ポンプによって生じる高圧ガス又は液体を集めることが簡単になり、高圧ガスを集めることも簡単になる。
次では添付図に合わせて本発明について詳しく説明するものとする。
波に乗って上下に往復運動できる浮体5を含み、前記浮体5の下には水流ガイド加速盤2が接続され、前記水流ガイド加速盤2はディスク201からなり、前記ディスク201はアウターリング2010からなり、前記アウターリング2010の中にはディスクコア2011があり、前記アウターリング2010とディスクコア2011との間には環状分布に複数の同じ傾斜方向の斜めのガイドプレート2012が設置され、前記アウターリング2010と前記ディスクコア2011および隣接するガイドプレート2012との間には水路202が形成され、前記水路の吐水口2022の所には水流ガイド加速盤2上にロッキングされ、それに向いて回転できる羽根車1が設置され、前記羽根車1上には環状分布に複数の羽根101が設置され、前記羽根101と前記吐水口2022は向かい合いになっていて、水の流れを前記吐水口2022から流出されて前記羽根101を衝撃して羽根車1を回転させ、前記水流ガイド加速盤2には格納スペース208が設置され、前記格納スペース208の中には前記羽根車1が回転子402を回転させる発電機4が設置され、前記発電機4は必要な防水密封措置を取り、前期水流ガイド加速盤は2つあり、それぞれ前記羽根車1の上下両側に設置される静水波力発電装置。
前記格納スペース208は前記ディスクコア2011の前記羽根車1側に近い中部に設置され、前記発電機4の外固定子401は前記ディスクコア2011上に固定接続され、前記発電機4の内回転子402は前記羽根車1の回転軸102上に接続され、回転軸102によって駆動回転される。
前記発電機4は、羽根車1の上側又は下側の水流ガイド加速盤2の中のみ設置することができ、両側に同時に設置することもでき、前記発電機4の回転子402は前記羽根車1の外側にカバー固定することができ、前記格納スペース208は羽根車の外側まで伸ばされ、前記固定子401は前記格納スペース208の中に固定され、回転子の外側にカバーされる。
前記ディスクコア2011と前記アウターリング2010は少なくとも1つが円錐体になっていて、前記水路202の横断面は段々変化され、前記吐水口2022は比較的小さくなる。
前記アウターリング2010は円筒形で、前記ディスクコア2011は円錐体で、前記ガイドプレート2012はアウターリング2010の底部に設置され、前記アウターリング2010の上部とディスクコア2011は水入れキャビティ2015を形成する。
前記羽根101はアーチ形の羽根であり、前記羽根101の凹面は吐水口2022を向いていて、水が前記吐水口2022から流出される際、前記羽根101の凹面を衝撃させる。
前記浮体5の下には下り向け加圧盤6が接続され、前記下り向け加圧盤6の中には水入れキャビティ601が設置され、前記水入れキャビティ601の上部は開口状で、底部には水漏れ小径穴602が設置される。
前記アウターリング2010の外側には複数の縦方向回転防止プレート205が設置され、前記縦方向回転防止プレート205の縦方向高さは厚さに比べてはるかに大きく、前記下り向け加圧盤6の外側には複数の回転防止イヤープレート603が設置され、前記縦方向回転防止プレート205は前記回転防止イヤープレート603と固定接続される。
前記浮体5は中空の密封キャビティである。
前記ガイドプレート2012はヘリックス状に傾斜している。
前記羽根車1両側の水流加速盤2の吐水口2022の流出方向はいずれも前記羽根101の凹面と向かい合っていて、水の流れが前記吐水口2022から流出されて前記羽根101を同一方向に回転させる。発電装置が上向きに運動する場合、水は前記羽根車1上側の前記水流ガイド加速盤2上側から水路202に流れ込み、羽根車1上方の吐水口2022から流出され、羽根101を衝撃し、羽根車1を回転させる。発電装置が下向きに運動する場合、水は前記羽根車1下側の前記水流ガイド加速盤2下側から水路202に流れ込み、羽根車1下方の吐水口2022から流出され、羽根101を衝撃し、羽根車1を回転させる。上下側水流ガイド加速盤2の水路へリックス方向は反対になっているので、羽根車1はいつも同じ方向に向いて回転するようになる。
発電装置が波に乗って上向きに運動する場合、前記浮体5の浮力は発電装置全体の重量と下部装置の抵抗力を克服して、それが沈まないようにすることによって、装置全体を波とともに上向きに移動させる目的に達成することできる。前記水入れキャビティ601中の水の上表面は海水と連通され、浮力を発生させず、発電装置が波とともに下向きに運動する場合、前記水入れキャビティ601中の水は速やかに水漏れ小径穴602から排出されず、下部装置(下給水口)の抵抗力によって、水入れキャビティ601中の水は水面より高くなり、水の重力と抵抗力が等しくなると、水の重力作用によって発電装置を下に押し付け、下向け運動の圧力を大きくして、回転軸の回転トルクを大きくする。
実施例1との違いとしては、前記格納スペース208の中には、前記羽根車1によって駆動されるエアコンプレッサー8が設置され、前記エアコンプレッサー8吸気口と排気口にはそれぞれ水面に延び出される吸気管9と排気管10が接続され、前記排気管10は発電機を駆動する気圧モータ11と繋がる。
前記エアコンプレッサー8はスクリュー式エアコンプレッサーで、その中には、コンプレッサーケーシング801が含まれ、前記コンプレッサーケーシング801の中にはお互いに噛み合うメイン回転子802とサブ回転子803が設置される。
前記水流ガイド加速盤2は2つあり、それぞれ前記羽根車1の上下両側に設置され、2つの前記水流ガイド加速盤2の中にはいずれも前記エアコンプレッサー8が設置される。2つのエアコンプレッサーの圧縮ガスは合流されてから気圧モータに送られて動力源となる。
前記エアコンプレッサー8は、渦巻き式又はピストン式などその他のタイプのエアコンプレッサーを使っても良い。
発電機は浮体上面に設置することができ、排気管を装置以外の所(海上ぷラッチホーム又は陸地上)に引き出して、気圧モータを駆動して発電することもでき、これによって、簡単に複数の高圧ガスを合流させて大型発電機を駆動して発電させることができ、集めた高圧ガス源をガス流路に通してそれぞれ異なる発電機を駆動して発電させることもできる。
実施例2との違いとしては、前記格納スペース208の中には前記羽根車1によって駆動される油圧ポンプ15が設置され、前記油圧ポンプ15の給油管16と排油管17はそれぞれ水面に伸びだされ、前記給油管16と排油管17はそれぞれ発電機を駆動する油圧モータ19と繋がる。油圧ポンプと油圧モータは油圧バルブなど油圧部品で繋がせることもできる。
前記油圧ポンプ15はスクリュー式油圧ポンプで、その中には、ケーシング151があり、前記ケーシング151の中にはお互いに噛み合うポンプのメイン回転子152とポンプのサブ回転子153が設置される。
油圧ポンプ15も渦巻き式又はピストン式などその他のタイプの油圧ポンプを使用することができる。
発電機は浮体上面に設置することができ、給油管16と排油管17を装置以外の所(海上ぷラッチホーム又は陸地上)に引き出して、油圧モータを駆動して発電することもでき、これによって、簡単に複数の油圧サーキットのオイルを合流させて大型油圧モータを駆動し、さらに発電機を駆動して発電させることができ、集めた高圧オイルをパイプラインを通じてそれぞれ異なる油圧モータおよび発電機を駆動して発電させることもできる。
5・・・浮体
2・・・水流ガイド加速盤
201・・・ディスク
2010・・・アウターリング
2011・・・ディスクコア
2012・・・ガイドプレート
202・・・水路
2022・・・吐水口
1・・・羽根車
101・・・羽根
208・・・格納スペース
4・・・発電機
2・・・水流ガイド加速盤
201・・・ディスク
2010・・・アウターリング
2011・・・ディスクコア
2012・・・ガイドプレート
202・・・水路
2022・・・吐水口
1・・・羽根車
101・・・羽根
208・・・格納スペース
4・・・発電機
Claims (11)
- 波に乗って上下に往復運動できる浮体(5)を含み、前記浮体(5)の下には水流ガイド加速盤(2)が接続され、前記水流ガイド加速盤(2)はディスク(201)からなり、前記ディスク(201)はアウターリング(2010)からなり、前記アウターリング(2010)の中にはディスクコア(2011)があり、前記アウターリング(2010)とディスクコア(2011)との間には環状分布に複数の同じ傾斜方向の斜めのガイドプレート(2012)が設置され、前記アウターリング(2010)と前記ディスクコア(2011)および隣接するガイドプレート(2012)との間には水路(202)が形成され、前記水路の吐水口(2022)の所には水流ガイド加速盤(2)上にロッキングされ、それに向いて回転できる羽根車(1)が設置され、前記羽根車(1)上には環状分布に複数の羽根(101)が設置され、前記羽根(101)と前記吐水口(2022)は向かい合いになっていて、水の流れを前記吐水口(2022)から流出されて前記羽根(101)を衝撃して羽根車(1)を回転させ、前記水流ガイド加速盤(2)には格納スペース(208)が設置され、前記格納スペース(208)の中には前記羽根車(1)が回転子(402)を回転させる発電機(4)が設置されることを特徴とする静水波力発電装置。
- 前記静水層波力発電装置において、前記格納スペース(208)は前記ディスクコア(2011)の前記羽根車(1)側に近い中部に設置され、前記発電機(4)の外固定子(401)は前記ディスクコア(2011)上に固定接続され、前記発電機(4)の内回転子(402)は前記羽根車(1)の回転軸(102)上に接続され、回転軸(102)によって駆動回転されることを特徴とする請求項1に記載の静水層波力発電装置。
- 前記静水層波力発電装置において、前記格納スペース(208)は前記ディスクコア(2011)の前記羽根車(1)側に近い中部に設置され、前記発電機(4)の外固定子(401)は前記ディスクコア(2011)上に固定接続され、前記発電機(4)の内回転子(402)は前記羽根車(1)の回転軸(102)上に接続され、回転軸(102)によって駆動回転されることを特徴とする請求項1に記載の静水層波力発電装置。
- 前記静水層波力発電装置において、前記アウターリング(2010)は円筒形で、前記ディスクコア(2011)は円錐体で、前記ガイドプレート(2012)はアウターリング(2010)の底部に設置され、前記アウターリング(2010)の上部とディスクコア(2011)は水入れキャビティ(2015)を形成することを特徴とする請求項3に記載の静水層波力発電装置。
- 前記静水層波力発電装置において、前記羽根(101)はアーチ形の羽根であり、前記羽根(101)の凹面は吐水口(2022)を向いていて、水が前記吐水口(2022)から流出される際、前記羽根(101)の凹面を衝撃させることを特徴とする請求項1に記載の静水層波力発電装置。
- 前記静水層波力発電装置において、前記浮体(5)の下には下り向け加圧盤(6)が接続され、前記下り向け加圧盤6の中には水入れキャビティ(601)が設置され、前記水入れキャビティ(601)の上部は開口状で、底部には水漏れ小径穴(602)が設置されることを特徴とする請求項1に記載の静水層波力発電装置。
- 前記静水層波力発電装置において、前記アウターリング(2010)の外側には複数の縦方向回転防止プレート(205)が設置され、前記縦方向回転防止プレート(205)の縦方向高さは厚さに比べてはるかに大きく、前記下り向け加圧盤(6)の外側には複数の回転防止イヤープレート(603)が設置され、前記縦方向回転防止プレート(205)は前記回転防止イヤープレート(603)と固定接続されることを特徴とする請求項7に記載の静水層波力発電装置。
- 波に乗って上下に往復運動できる浮体5を含み、前記浮体(5)の下には水流ガイド加速盤(2)が接続され、前記水流ガイド加速盤(2)はディスク(201)からなり、前記ディスク(201)はアウターリング(2010)からなり、前記アウターリング(2010)の中にはディスクコア(2011)があり、前記アウターリング(2010)とディスクコア(2011)との間には環状分布に複数の同じ傾斜方向の斜めのガイドプレート(2012)が設置され、前記アウターリング(2010)と前記ディスクコア(2011)および隣接するガイドプレート(2012)との間には水路(202)が形成され、前記水路の吐水口(2022)の所には水流ガイド加速盤(2)上にロッキングされ、それに向いて回転できる羽根車(1)が設置され、前記羽根車(1)上には環状分布に複数の羽根(101)が設置され、前記羽根(101)と前記吐水口(2022)は向かい合いになっていて、水の流れを前記吐水口(2022)から流出されて前記羽根(101)を衝撃して羽根車(1)を回転させ、前記水流ガイド加速盤(2)には格納スペース(208)が設置され、前記格納酢ベース(208)の中には前記羽根車(1)によって駆動されるエアコンプレッサー(8)が設置され、前記エアコンプレッサー(8)吸気口と排気口にはそれぞれ水面に延び出される吸気管(9)と排気管(10)が接続され、前記排気管(10)は発電機を駆動する気圧モータ(11)と繋がることを特徴とする静水層波力発電装置。
- 前記静水層波力発電装置において、前記エアコンプレッサー(8)はスクリュー式エアコンプレッサーで、その中には、コンプレッサーケーシング(801)が含まれ、前記コンプレッサーケーシング(801)の中にはお互いに噛み合うメイン回転子(802)とサブ回転子(803)が設置されることを特徴とする請求項8に記載の静水層波力発電装置。
- 前記静水層波力発電装置において、前記水流ガイド加速盤(2)は2つあり、それぞれ前記羽根車(1)の上下両側に設置され、2つの前記水流ガイド加速盤(2)の中にはいずれも前記エアコンプレッサー(8)が設置されることを特徴とする請求項8に記載の静水層波力発電装置。
- 波に乗って上下に往復運動できる浮体(5)を含み、前記浮体(5)の下には水流ガイド加速盤(2)が接続され、前記水流ガイド加速盤(2)はディスク(201)からなり、前記ディスク(201)はアウターリング(2010)からなり、前記アウターリング(2010)の中にはディスクコア(2011)があり、前記アウターリング(2010)とディスクコア(2011)との間には環状分布に複数の同じ傾斜方向の斜めのガイドプレート(2012)が設置され、前記アウターリング(2010)と前記ディスクコア(2011)および隣接するガイドプレート(2012)との間には水路(202)が形成され、前記水路の吐水口(2022)の所には水流ガイド加速盤(2)上にロッキングされ、それに向いて回転できる羽根車(1)が設置され、前記羽根車(1)上には環状分布に複数の羽根(101)が設置され、前記羽根(101)と前記吐水口(2022)は向かい合いになっていて、水の流れを前記吐水口(2022)から流出されて前記羽根(101)を衝撃して羽根車(1)を回転させ、前記水流ガイド加速盤(2)には格納スペース(208)が設置され、前記格納スペース(208)の中には前記羽根車(1)によって駆動される油圧ポンプ(15)が設置され、前記油圧ポンプ(15)の給油管(16)と排油管(17)はそれぞれ水面に伸びだされ、前記給油管(16)と排油管(17)はそれぞれ発電機を駆動する油圧モータ(19)と繋がることを特徴とする静水層波力発電装置。
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