JP6695531B1 - 波力発電装置 - Google Patents
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Abstract
Description
複数の部材が互いに枢結されて、その一端が海底面の所定位置に対して揺動回転及び軸回転可能な揺動体と、該誘導体の他端に枢結され、波の運動及び/又は潮の運動で自由運動可能な第1フロート部材と、該第1フロート部材と離間して連結され、第1フロート部材より小さい第2フロート部材と、前記第1フロート部材及び/又は前記第2フロート部材の運動を発電の動力源に変換するアクチュエータとを備える。
一端が海底面の所定位置に対して揺動及び軸回転可能な第1部材と、
該第1部材の他端に対して一端が揺動可能に枢結される第2部材と、
該第2部材の他端に対して一端が揺動可能に枢結される第3部材とを備え、
前記第1フロート部材は、前記第3部材の他端に対して枢結され、
前記第1フロート部材と前記第2フロート部材とは互いに全方向に揺動可能に両者と両端で枢結する連結部材で連結される、ことが好ましい。
前記第3部材と前記第2部材とに連結される第2アクチュエータとを備え、
前記第1アクチュエータ及び前記第2アクチュエータはそれぞれ、前記第3部材に対する前記連結部材の運動及び前記第32部材に対する前記第2部材の運動に従って運動させて内部空間を拡大・縮小することで拡大時には外部空気を該内部空間に流入させ、縮小時には内部空間の空気を圧縮させて前記第1フロート部材内に放出する駆動手段(例えば本実施形態のアクチュエータ30、31におけるシリンダ32内の筒状部34、アクチュエータ50における第1開閉部材52及び第2開閉部材53参照)を有し、該第1フロート部材内を経由して放出される空気に基づいて発電する、ことができる。
前記駆動手段の内部空間(例えば本実施形態の左方内部空間32a、右方内部空間32b、第1〜第4アコーディオン54,55,56,57参照)と海面上方又は海中とを流体的に接続する流入配管(例えば本実施形態の配管37、41、61,63,66,68参照)と、該内部空間と前記第1フロート部材内とを流体的に接続する流出配管(例えば本実施形態の配管39、43、62、64、65、67参照)とを有し、通常時には、前記第1フロート部材は内部のバラスト水の貯留量を調整することで喫水調整をし、前記流入配管が前記内部空間と海面上方とを接続することで前記駆動手段の運動にしたがって前記内部空間内の圧縮空気を前記流出配管から前記第1フロート部材の内部に流入させ、緊急時には、前記流入配管が前記内部空間と海中とを接続することで前記駆動手段の運動にしたがって前記内部空間内に流入した海水を前記流出配管から前記第1フロート部材の内部に流入させる、ことが好ましい。
アコーディオン54aの内圧Pは、P =F/A
アコーディオン54bの内圧Pは、P/2=F/2A
アコーディオン54cの内圧Pは、P/4=F/4A となる。
アコーディオン54aから第1フロート部材15内に圧縮空気が流れるが、アコーディオン54b、アコーディオン54c内からは流れず、アコーディオン54aが矢印方向に縮むことで第1フロート部材15の内圧が高くなる。第1開閉部材52のツバ部52aの揺動角度(図6(a)矢印方向の揺動角度)が大きくなり、アコーディオン54a内の空気がなくなって揺動で作用する力が2倍(2F)になると、アコーディオン54b内の空気が第1フロート部材15内に流れだし、さらにツバ部52aの揺動角度が大きくなり、アコーディオン54b内の空気がなって揺動で作用する力が4倍(4F)になると、アコーディオン54c内の空気が第1フロート部材15内に流れだす。
バラスト水及び第1部材11から第1フロート部材15の総重量Mは、
M=ρ・V3+m …式(2)
浮力と総重量(重力)は釣り合うため、式(1)(2)から
ρ・V2=ρ・V3+m
ρ(V2−V3)=m …式(3)
となる。
ρ(V2−V3)=m=MW1+MW2+MA1
ρ(V1−V3)=m=MW1+MA2
となる。
これらの式を差し引くと
ρ(V2−V1)=MW2+MA1―MA2
となり、この式を変形すると
V2=(MW2+MA1―MA2)/ρ+V1 これを第1フロート部材15の断面積Aで割ると
V2/A=L2=(MW2+MA1―MA2)/ρ/A+V1/A
=(MW2+MA1―MA2)/ρ/A+L1 となる。
ここで、L2とL1等しくするほうが、エネルギーも同じとなり、さらに有効となる。従って、(MW2+MA1―MA2)を小さくすることが好ましく、すなわち第1フロート部材15は極力軽量であることが望ましいこととなる。
浮力F<第1フロート部材15及びバラスト水の総重量M、すなわち
ρ・V1<ρ・V3+m …式(4)
になると、図2(vi)に示したように第1フロート部材15が海中に沈下し、海面上の大きな波力や潮力を避けることができる。
11、111、211 第1部材
12、112、212 第2部材
13、113、213 第3部材
14、114、214 連結部材
15、115、215 第1フロート部材
16、116、216 第2フロート部材
17、117、217 固定端
30、31、50 アクチュエータ
Claims (7)
- 波力及び潮力による駆動力に基づく波力発電装置であって、
少なくとも
複数の部材が互いに枢結されて、その一端が海底面の所定位置に対して揺動回転及び軸回転可能な揺動体と、
該誘導体の他端に枢結され、波の運動及び/又は潮の運動で自由運動可能な第1フロート部材と、
該第1フロート部材と離間して連結され、第1フロート部材より小さい第2フロート部材と、
前記第1フロート部材及び/又は前記第2フロート部材の運動を発電の動力源に変換するアクチュエータとを備え、
前記誘導体は、
一端が海底面の所定位置に対して揺動及び軸回転可能な第1部材と、
該第1部材の他端に対して一端が揺動可能に枢結される第2部材と、
該第2部材の他端に対して一端が揺動可能に枢結される第3部材とを備え、
前記第1フロート部材は、前記第3部材の他端に対して枢結され、
前記第1フロート部材と前記第2フロート部材とは互いに全方向に揺動可能に両者と両端で枢結する連結部材で連結される、波力発電装置。 - 前記第1部材と前記第2部材とはそれぞれの両端間の距離が略同一であり、
前記第3部材は、両端間の距離が海底から所定の干潮面までの高さと略同一又はそれ以上である、請求項1に記載の波力発電装置。 - 前記第1部材と前記第2部材と前記第3部材とのそれぞれの両端間の距離の合計は、海底から所定の満潮面までの高さと略同一又はそれ以上である、請求項2に記載の波力発電装置。
- 前記アクチュエータは、前記第3部材と前記連結部材とに連結される第1アクチュエータと、
前記第3部材と前記第2部材とに連結される第2アクチュエータとを備え、
前記第1アクチュエータ及び前記第2アクチュエータはそれぞれ、前記第3部材に対する前記連結部材の運動及び前記第3部材に対する前記第2部材の運動に従って運動させて内部空間を拡大・縮小することで拡大時には外部空気を該内部空間に流入させ、縮小時には内部空間の空気を圧縮させて前記第1フロート部材内に放出する駆動手段を有し、該第1フロート部材内を経由して放出される空気に基づいて発電する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の波力発電装置。 - 前記アクチュエータは、
前記駆動手段の内部空間と海面上方又は海中とを流体的に接続する流入配管と、
該内部空間と前記第1フロート部材内とを流体的に接続する流出配管とを有し、
通常時には、前記第1フロート部材は内部のバラスト水の貯留量を調整することで喫水調整をし、前記流入配管が前記内部空間と海面上方とを接続することで前記駆動手段の運動にしたがって前記内部空間内の圧縮空気を前記流出配管から前記第1フロート部材の内部に流入させ、
緊急時には、前記流入配管が前記内部空間と海中とを接続することで前記駆動手段の運動にしたがって前記内部空間内に流入した海水を前記流出配管から前記第1フロート部材の内部に流入させる、請求項4に記載の波力発電装置。 - 前記アクチュエータは、前記第3部材と前記連結部材とに連結される第1アクチュエータと、
前記第3部材と前記第2部材とに連結される第2アクチュエータとを備え、
前記第1アクチュエータ及び前記第2アクチュエータはそれぞれ、前記第3部材に対する前記連結部材の運動及び前記第3部材に対する前記第2部材の運動に従って運動させて内部空間を拡大・縮小することで拡大時には海水を該内部空間に流入させ、縮小時には内部空間の海水を放出する駆動手段を有し、放出される海水に基づいて発電する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の波力発電装置。 - 前記アクチュエータは、前記第3部材と前記連結部材とに連結される第1アクチュエータと、
前記第3部材と前記第2部材とに連結される第2アクチュエータとを備え、
前記第1アクチュエータ及び前記第2アクチュエータはそれぞれ、前記第3部材に対する前記連結部材の運動及び前記第3部材に対する前記第2部材の運動に従って運動させて内部空間を拡大・縮小することで拡大時には別途設けた液体タンク内の液体を該内部空間に流入させ、縮小時には内部空間の液体を前記液体タンク内に放出する閉流路を備える駆動手段を有し、該閉流路内又はそれから分流された流路内の液体流に基づいて発電する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の波力発電装置。
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