JP6739037B2 - Swirling power generator - Google Patents
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Description
本発明は、スワリング流れを利用して発電を行うスワリング発電装置に関する。 The present invention relates to a swirling power generation device that generates electric power using a swirling flow.
スワリングとは、タンク等の液体収納手段に収納した液体の水平回転流れであり、特にLNG船の球形タンクで現象が確認されている。
本発明者らはこれまでの研究で、スワリング流れ(運動)に関し、以下の特徴を確認している。
1.スロッシング同調から分岐して起こる同調現象である。
2.浮体等の揺動が入力となって、液体収納手段に収納された液体の水平回転運動に変わる。
3.不規則波中でも、スワリング流れは起こり、かつ、持続する傾向にある。
4.液体収納手段が円筒や球形以外の形状でもスワリング流れは起こりうる。
ところで、特許文献1には、船体において、離隔して配設された一対の気液用タンクを備え、両タンクのそれぞれの下部を接続する液体連通管、又は両タンクのそれぞれの上を接続する気体連通管に、船体の揺動に伴って流通する流体により作動するエネルギー回収用サボニウス型羽根車を設けた船体動揺エネルギー回収装置が開示されている。
また、特許文献2には、流水中の浮体台船に竪型曲面板翼の水車を個々に自由回転状態で装着した自動全方位型の自然流水翼独立型発電水車が開示されている。
また、特許文献3には、流体を内部に収容した一対の中空のタンクを備え、それぞれのタンク上部のダクトに発電を行うタービンを備え、タンクの揺動による気体の移動を利用して発電を行う波浪エネルギー変換装置が開示されている。
また、特許文献4には、海底面に固定された設置台に回転体を回転自在に取付け、潮流や水流を利用して回転体を回転させ発電機を回動させる水流エネルギーを利用した発電装置が開示されている。
Swirling is a horizontal rotating flow of liquid stored in a liquid storage means such as a tank, and a phenomenon has been confirmed especially in a spherical tank of an LNG ship.
The present inventors have confirmed the following characteristics regarding the swirling flow (motion) in the research so far.
1. It is a tuning phenomenon that occurs by branching from sloshing tuning.
2. The swing of the floating body or the like becomes an input, and the liquid stored in the liquid storage means is changed into a horizontal rotational movement.
3. Swirling flow tends to occur and continue even during irregular waves.
4. The swirling flow can occur even if the liquid storage means has a shape other than a cylinder or a sphere.
By the way, in Patent Document 1, a ship is provided with a pair of gas-liquid tanks which are arranged apart from each other, and a liquid communication pipe connecting the respective lower parts of both tanks or the upper parts of both tanks are connected. A ship motion energy recovery device is disclosed in which a gas communication pipe is provided with an energy recovery Savonius impeller that is operated by a fluid that flows as the ship oscillates.
Further, Patent Document 2 discloses an automatic omnidirectional natural flowing water vane independent type water turbine in which a water turbine with vertical curved plate blades is individually mounted in a floating barge in running water in a freely rotating state.
Further, in Patent Document 3, a pair of hollow tanks containing a fluid therein is provided, a turbine for generating power is provided in a duct at the upper part of each tank, and power is generated by utilizing gas movement caused by rocking of the tanks. A wave energy conversion device for performing is disclosed.
Further, in Patent Document 4, a rotating body is rotatably attached to an installation table fixed to the sea bottom, and a rotating body is rotated by utilizing a tidal current or a water stream to rotate a generator. Is disclosed.
これまでにスワリング流れ(運動)の上記特徴を利用した発電装置は提案されていない。特許文献1から特許文献4は、いずれもスワリング流れを利用して発電を行うものではない。 Up to now, no power generation device utilizing the above characteristics of the swirling flow (motion) has been proposed. None of Patent Documents 1 to 4 uses the swirling flow to generate power.
そこで本発明は、スワリング流れを利用して、発電を行い電力を得ることを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to generate electric power by using a swirling flow to obtain electric power.
請求項1記載に対応したスワリング発電装置においては、水面に浮遊する浮体と、浮体に搭載した上部に空間を残して所定量の液体を収納する液体収納手段と、浮体の波による浮体揺動に伴い液体収納手段内に発生する液体の水平回転運動であるスワリング運動の流体力を取り出し発電を行う発電手段とを備え、スワリング運動を起こす液体が液体収納手段に収納された所定量の液体であることを特徴とする。
請求項1に記載の本発明によれば、液体収納手段内の液体に発生するスワリング流れを利用して発電することができる。
In the swirling power generation device according to claim 1, a floating body floating on the water surface, a liquid storing means for storing a predetermined amount of liquid leaving an upper space mounted on the floating body, and a floating body swinging due to waves of the floating body. and a power generator for generating electric power is taken out of fluid forces Suwaringu movement is a horizontal rotational movement of the liquid that occurs entailment the liquid storage means, a liquid of a predetermined amount of liquid stored in the liquid storage means causing Suwaringu movement It is characterized by
According to the first aspect of the present invention, it is possible to generate electric power by utilizing the swirling flow generated in the liquid in the liquid storage means.
請求項2記載の本発明は、液体収納手段の少なくとも液体のスワリング運動をする範囲の水平断面が、略円形を成していることを特徴とする。
請求項2に記載の本発明によれば、スワリング運動は水平回転運動なので、液体収納手段のスワリング運動をする液体周辺の水平断面形状を円形にすることで、スワリング運動を発生、継続しやすくできる。
The present invention according to claim 2 is characterized in that the horizontal cross section of at least the range of the liquid containing means in which the liquid undergoes the swirling motion is substantially circular.
According to the second aspect of the present invention, since the swirling motion is the horizontal rotating motion, the swirling motion can be easily generated and continued by making the horizontal cross-sectional shape around the swirling motion of the liquid storage means circular. ..
請求項3記載の本発明は、液体収納手段の少なくとも液体のスワリング運動をする範囲の内表面が、球形の一部を成していることを特徴とする。
請求項3に記載の本発明によれば、スワリング運動は水平回転運動なので、液体収納手段のスワリング運動をする液体周辺の内表面を球形の一部とすることで、スワリング運動を更に発生、継続しやすくできる。また、内表面が球形の一部を成すことで、発生したスワリング流れを、より上方にまで到達させることが可能となる。
The present invention according to claim 3 is characterized in that at least the inner surface of the liquid containing means in the area where the liquid undergoes the swirling motion is part of a spherical shape.
According to the present invention as set forth in claim 3, since the swirling motion is a horizontal rotary motion, the swirling motion is further generated and continued by forming the inner surface of the liquid storing means around the swirling motion of the liquid into a part of a sphere. It can be done easily. In addition, since the inner surface forms a part of a sphere, the generated swirling flow can reach further upward.
請求項4記載の本発明は、液体の所定量を調節し液位を変更する液位変更手段を備えたことを特徴とする。
請求項4に記載の本発明によれば、液体収納手段を搭載した浮体の揺動周期等に応じて液位を変更できるので、スワリング運動を状況に応じて更に発生、継続しやすくできる。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a liquid level changing means for adjusting a predetermined amount of liquid and changing the liquid level.
According to the fourth aspect of the present invention, since the liquid level can be changed according to the rocking cycle of the floating body equipped with the liquid storage means, the swirling motion can be further easily generated and continued depending on the situation.
請求項5記載の本発明は、液位変更手段が、浮体揺動の周期に応じて液体の液位を変更することを特徴とする。
請求項5に記載の本発明によれば、液体収納手段を搭載した浮体が設置された水域の平均又はピーク波周期に、液体収納手段の同調周期が一致するように液位を変更できるので、スワリング運動をより安定して継続しやすくできる。
The present invention according to claim 5 is characterized in that the liquid level changing means changes the liquid level of the liquid in accordance with the period of rocking of the floating body.
According to the fifth aspect of the present invention, since the liquid level can be changed so that the tuning cycle of the liquid storage means matches the average or peak wave cycle of the water body in which the floating body equipped with the liquid storage means is installed, The swirling motion can be made more stable and easy to continue.
請求項6記載の本発明は、発電手段が、スワリング運動の流体力が作用することにより回転軸のまわりに回転する回転翼を有したことを特徴とする。
請求項6に記載の本発明によれば、水平回転流れとしてのスワリング流れを利用して液体収納手段内の回転翼を回し、効率よく発電することができる。
According to a sixth aspect of the present invention, the power generation means has a rotary blade that rotates about a rotation axis when a fluid force of swirling motion acts.
According to the sixth aspect of the present invention, the swirling flow as the horizontal rotating flow can be used to rotate the rotary blades in the liquid storage means to efficiently generate power.
請求項7記載の本発明は、浮体の静止時に、回転翼が液体の液中と空間に臨むものであることを特徴とする。
請求項7に記載の本発明によれば、回転翼を液中に配置した場合と比べて回転しやすくなり、また静止時の液面よりも上方に達するスワリング流れを利用して発電効率を向上させることができる。
The present invention according to claim 7 is characterized in that, when the floating body is stationary, the rotary blade faces the inside of the liquid and the space.
According to the present invention described in claim 7, it is easier to rotate as compared with the case where the rotary blades are arranged in the liquid, and the power generation efficiency is improved by utilizing the swirling flow reaching above the liquid surface at rest. Can be made.
請求項8記載の本発明は、回転翼が、液体収納手段の下部に空間を残して液体の液中に臨むものであることを特徴とする。
請求項8に記載の本発明によれば、液体収納手段の下部には回転翼が設けられていないので、スワリング運動を阻害することなく発生、継続しやすくできる。
The present invention according to claim 8 is characterized in that the rotary blade faces the liquid of the liquid leaving a space below the liquid storage means.
According to the present invention as set forth in claim 8, since the rotary vanes are not provided in the lower part of the liquid storage means, the swirling motion can be easily generated and continued without hindering the swirling motion.
請求項9記載の本発明は、発電手段の回転翼が、回転軸に対して180度反対側に位置する2翼から構成されたことを特徴とする。
請求項9に記載の本発明によれば、スワリング運動の発生を阻害することなく、スワリング流れを有効に利用して液体収納手段内の回転翼を回し、発電することができる。
The present invention according to claim 9 is characterized in that the rotary blade of the power generation means is composed of two blades positioned on the opposite side of 180 degrees with respect to the rotation axis.
According to the present invention described in claim 9, it is possible to effectively utilize the swirling flow to rotate the rotary blades in the liquid storage means to generate electric power without inhibiting the generation of the swirling motion.
請求項10記載の本発明は、液体の所定量に応じて、回転翼の高さ方向の寸法を変更したことを特徴とする。
請求項10に記載の本発明によれば、液位に応じて回転翼を回転しやすい高さに設計変更する、又は変更することにより発電効率を向上させることができる。
According to a tenth aspect of the present invention, the dimension of the rotary blade in the height direction is changed according to a predetermined amount of liquid.
According to the tenth aspect of the present invention, the power generation efficiency can be improved by changing the design or changing the design of the rotary blade to a height at which it is easy to rotate according to the liquid level.
請求項11記載の本発明は、回転翼の回転軸に対する取り付け位置を変更可能に構成し、液体の所定量に応じて、回転翼の取り付け位置を変更することを特徴とする。
請求項11に記載の本発明によれば、液位に応じて回転翼を回転しやすい位置に設計変更する、又は変更することにより発電効率を向上させることができる。
The present invention according to claim 11 is characterized in that the mounting position of the rotary blade with respect to the rotary shaft is changeable, and the mounting position of the rotary blade is changed according to a predetermined amount of liquid.
According to the eleventh aspect of the present invention, the power generation efficiency can be improved by changing the design or changing the design of the rotary blade to a position where it is easy to rotate according to the liquid level.
請求項12に記載の本発明は、液体収納手段を、浮体との間に備えた平面方向へ移動可能な移動可能手段の上に搭載したことを特徴とする。
請求項12に記載の本発明によれば、液体収納手段には波による浮体揺動に移動可能手段の移動による揺動が加わるので、スワリング運動を助力し更に発生しやすくできる。また、移動可能手段を他の駆動手段で駆動してスワリング運動を更に発生しやすくすることも可能となる。
According to a twelfth aspect of the present invention, the liquid storage means is mounted on a movable means that is provided between the liquid storage means and is movable in the plane direction.
According to the twelfth aspect of the present invention, since the liquid storage means is swung by the movement of the movable means in addition to the swinging of the floating body by the waves, the swirling motion is assisted and can be more easily generated. It is also possible to drive the movable means by another driving means so that swirling motion can be further easily generated.
請求項13記載の本発明は、液体収納手段を移動しないように固定する固定手段を備えたことを特徴とする。
請求項13に記載の本発明によれば、スワリング運動の発生後は、液体収納手段を移動しないように固定し、浮体揺動を液体収納手段にそのまま伝え、発電の可能なスワリング運動とすることができる。なお、移動可能手段と液体収納手段間が固定的に止められている場合は、移動可能手段を固定手段により固定し間接に液体収納手段が移動しないようにすることもこの概念の中に含まれるものとする。
According to a thirteenth aspect of the present invention, there is provided a fixing means for fixing the liquid storage means so as not to move.
According to the thirteenth aspect of the present invention, after the swirling motion is generated, the liquid storing means is fixed so as not to move, and the swing of the floating body is transmitted to the liquid storing means as it is, so that the swirling movement is capable of generating electricity. You can When the movable means and the liquid storage means are fixedly fixed, it is also included in this concept to fix the movable means by the fixing means so that the liquid storage means does not move indirectly. I shall.
請求項14記載の本発明は、スワリング運動のスワリング検出手段を備え、スワリング検出手段がスワリング運動の発生を検出して固定手段を作動させることを特徴とする。
請求項14に記載の本発明によれば、スワリング運動の発生後は移動可能手段を固定することによって、発生したスワリング運動の継続が移動可能手段による揺動によって妨げられることを防止できる。
According to a fourteenth aspect of the present invention, the swirling motion swirling detecting means is provided, and the swirling detecting means detects the occurrence of the swirling motion and operates the fixing means.
According to the fourteenth aspect of the present invention, by fixing the movable means after the occurrence of the swirling motion, it is possible to prevent the continuation of the generated swirling motion from being hindered by the swing by the movable means.
請求項15記載の本発明は、発電手段を電動機として使用し、電動機により回転翼に回転力を付与することを特徴とする。
請求項15に記載の本発明によれば、回転翼に回転力を付与することによって、スワリング運動の発生、継続を助力することができる。
According to a fifteenth aspect of the present invention, the power generation means is used as an electric motor, and a rotational force is applied to the rotary blade by the electric motor.
According to the fifteenth aspect of the present invention, it is possible to assist the generation and continuation of the swirling motion by applying the rotational force to the rotary blade.
請求項16記載の本発明は、 浮体に液体収納手段と発電手段を複数セット設けたことを特徴とする。
請求項16に記載の本発明によれば、大容量の発電を行うことが可能となる。
The present invention according to claim 16 is characterized in that a plurality of sets of liquid storage means and power generation means are provided in the floating body.
According to the sixteenth aspect of the present invention, it is possible to generate a large amount of power.
請求項17記載に対応したスワリング発電装置においては、移動物又は振動物のように揺動を生ずる揺動体と、揺動体に搭載した上部に空間を残して所定量の液体を収納する液体収納手段と、揺動体による揺動に伴い液体収納手段内に発生する液体の水平回転運動であるスワリング運動の流体力を取り出し発電を行う発電手段とを備え、スワリング運動を起こす液体が液体収納手段に収納された所定量の液体であることを特徴とする。
請求項17に記載の本発明によれば、揺動体の揺動による液体収納手段内の液体に発生するスワリング流れを利用して発電することができる。
In the swirling power generation device according to claim 17, a liquid storage means for storing a predetermined amount of liquid while leaving a space on an upper part mounted on the oscillator, the oscillator being swingable like a moving object or a vibrating object. When, and a power generator for generating electric power is taken out of fluid forces Suwaringu movement is a horizontal rotational movement of the liquid that occurs entailment in the liquid storage unit to swing by the oscillator, the liquid liquid containing means to cause Suwaringu movement It is characterized in that it is a stored predetermined amount of liquid.
According to the seventeenth aspect of the present invention, it is possible to generate electric power by utilizing the swirling flow generated in the liquid in the liquid storage means due to the swing of the swing body.
本発明のスワリング発電装置によれば、液体収納手段内の液体に発生するスワリング流れを利用して発電することができる。 According to the swirling power generation device of the present invention, it is possible to generate power using the swirling flow generated in the liquid in the liquid storage means.
また、液体収納手段の少なくとも液体のスワリング運動をする範囲の水平断面が、略円形を成している場合には、スワリング運動は水平回転運動なので、液体収納手段のスワリング運動をする液体周辺の水平断面形状を円形にすることで、スワリング運動を発生、継続しやすくできる。 Further, when the horizontal cross section of at least the liquid swirling motion of the liquid storage means is substantially circular, the swirling motion is a horizontal rotational motion, so that the liquid storage means has a horizontal periphery around the liquid performing the swirling motion. By making the cross-sectional shape circular, swirling motion can be easily generated and continued.
また、液体収納手段の少なくとも液体のスワリング運動をする範囲の内表面が、球形の一部を成している場合には、スワリング運動は水平回転運動なので、液体収納手段のスワリング運動をする液体周辺の内表面を球形の一部とすることで、スワリング運動を更に発生、継続しやすくできる。また、内表面が球形の一部を成すことで、発生したスワリング流れを、より上方にまで到達させることが可能となる。 Further, when at least the inner surface of the liquid storing means in the area where the liquid undergoes the swirling motion forms a part of a sphere, the swirling motion is a horizontal rotary motion, so that the liquid surrounding the swirling motion of the liquid storing means. By making the inner surface of the sphere part of the sphere, it is possible to further generate and continue the swirling motion. In addition, since the inner surface forms a part of a sphere, the generated swirling flow can reach further upward.
また、液体の所定量を調節し液位を変更する液位変更手段を備えた場合には、液体収納手段を搭載した浮体の揺動周期等に応じて液位を変更できるので、スワリング運動を状況に応じて更に発生、継続しやすくできる。 Further, when the liquid level changing means for adjusting the predetermined amount of the liquid to change the liquid level is provided, the liquid level can be changed according to the rocking cycle of the floating body equipped with the liquid storing means, so that the swirling motion can be performed. It can be more likely to occur and continue depending on the situation.
また、液位変更手段が、浮体揺動の周期に応じて液体の液位を変更する場合には、液体収納手段を搭載した浮体が設置された水域の平均又はピーク波周期に、液体収納手段の同調周期が一致するように液位を変更できるので、スワリング運動をより安定して継続しやすくできる。 Further, when the liquid level changing means changes the liquid level of the liquid in accordance with the period of rocking of the floating body, the liquid containing means is arranged at the average or peak wave period of the water body in which the floating body equipped with the liquid containing means is installed. Since the liquid level can be changed so that the tuning cycles of the two match, the swirling motion can be more stably and easily continued.
また、発電手段が、スワリング運動の流体力が作用することにより回転軸のまわりに回転する回転翼を有した場合には、水平回転流れとしてのスワリング流れを利用して液体収納手段内の回転翼を回し、効率よく発電することができる。 Further, when the power generation means has a rotary blade that rotates around the rotation axis due to the fluid force of the swirling motion, the rotary blade in the liquid storage means is utilized by using the swirling flow as a horizontal rotary flow. Can be turned to generate power efficiently.
また、浮体の静止時に、回転翼が液体の液中と空間に臨むものである場合には、回転翼を液中に配置した場合と比べて回転しやすくなり、また静止時の液面よりも上方に達するスワリング流れを利用して発電効率を向上させることができる。 In addition, when the floating blade faces the liquid and the space when the floating body is stationary, it is easier to rotate than when the rotating blade is placed in the liquid, and it is above the liquid surface when stationary. Power generation efficiency can be improved by utilizing the arriving swirling flow.
また、回転翼が、液体収納手段の下部に空間を残して液体の液中に臨むものである場合には、液体収納手段の下部には回転翼が設けられていないので、スワリング運動を阻害することなく発生、継続しやすくできる。 Further, when the rotary blade is to face the liquid of the liquid leaving a space below the liquid storage means, the rotary blade is not provided below the liquid storage means, so that the swirling motion is not hindered. It can be easily generated and continued.
また、発電手段の回転翼が、回転軸に対して180度反対側に位置する2翼から構成された場合には、スワリング運動の発生を阻害することなく、スワリング流れを有効に利用して液体収納手段内の回転翼を回し、発電することができる。 Further, when the rotary blade of the power generation means is composed of two blades positioned on the opposite side of 180 degrees with respect to the rotation axis, the swirling flow is effectively utilized without impeding the occurrence of swirling motion. Power can be generated by rotating the rotary blades in the storage means.
また、液体の所定量に応じて、回転翼の高さ方向の寸法を変更した場合には、液位に応じて回転翼を回転しやすい高さに設計変更する、又は変更することにより発電効率を向上させることができる。 Also, when the size of the rotor in the height direction is changed according to the predetermined amount of liquid, the power generation efficiency can be changed by changing the design or changing the height of the rotor to make it easier to rotate according to the liquid level. Can be improved.
また、回転翼の回転軸に対する取り付け位置を変更可能に構成し、液体の所定量に応じて、回転翼の取り付け位置を変更する場合には、液位に応じて回転翼を回転しやすい位置に設計変更する、又は変更することにより発電効率を向上させることができる。 In addition, when the mounting position of the rotary blade with respect to the rotation axis is changeable, and when the mounting position of the rotary blade is changed according to a predetermined amount of liquid, the rotary blade should be easily rotated depending on the liquid level. The power generation efficiency can be improved by changing the design or by changing the design.
また、液体収納手段を、浮体との間に備えた平面方向へ移動可能な移動可能手段の上に搭載した場合には、スワリング運動を助力し更に発生しやすくできる。また、移動可能手段を他の駆動手段で駆動してスワリング運動を更に発生しやすくすることも可能となる。 Further, when the liquid storage means is mounted on the movable means which is provided between the liquid storage means and is movable in the plane direction, the swirling motion is assisted and the liquid storage means can be more easily generated. It is also possible to drive the movable means by another driving means so that swirling motion can be further easily generated.
また、液体収納手段を移動しないように固定する固定手段を備えた場合には、スワリング運動の発生後は、液体収納手段を移動しないように固定し、浮体揺動を液体収納手段にそのまま伝え、発電の可能なスワリング運動とすることができる。 Further, when the fixing means for fixing the liquid containing means so as not to move is provided, after the swirling motion occurs, the liquid containing means is fixed so as not to move, and the floating body swing is directly transmitted to the liquid containing means, It can be a swirling motion capable of generating electricity.
また、スワリング運動のスワリング検出手段を備え、スワリング検出手段がスワリング運動の発生を検出して固定手段を作動させる場合には、スワリング運動の発生後は移動可能手段を固定することによって、発生したスワリング運動の継続が移動可能手段による揺動によって妨げられることを防止できる。 Further, when the swirling detection means detects the occurrence of the swirling motion and actuates the fixing means, the swirling detection means of the swirling motion is actuated to fix the movable means after the occurrence of the swirling motion. It is possible to prevent the continuation of the movement from being hindered by the swing by the movable means.
また、発電手段を電動機として使用し、電動機により回転翼の回転を助力する場合には、回転翼に回転力を付与することによって、スワリング運動の発生、継続を助力することができる。 Further, when the power generation means is used as an electric motor and the rotation of the rotary blade is assisted by the electric motor, generation and continuation of the swirling motion can be assisted by applying a rotational force to the rotary blade.
また、 浮体に液体収納手段と発電手段を複数セット設けた場合には、大容量の発電を行うことが可能となる。 Further, when a plurality of sets of liquid storage means and power generation means are provided in the floating body, it is possible to generate a large amount of power.
また、移動物又は振動物のように揺動を生ずる揺動体と、揺動体に搭載した上部に空間を残して所定量の液体を収納する液体収納手段と、揺動体による揺動に伴い液体収納手段内に発生する液体の水平回転運動であるスワリング運動の流体力を取り出し発電を行う発電手段とを備え、スワリング運動を起こす液体が液体収納手段に収納された所定量の液体である場合には、揺動体の揺動による液体収納手段内の液体に発生するスワリング流れを利用して発電することができる。 Further, the oscillator causing a swinging like a moving object or vibration thereof, and a liquid storage means for storing a predetermined amount of liquid leaving the space to the upper mounted on the oscillator, the liquid had accompanied the oscillation by the oscillator And a power generation means for generating electric power by taking out a fluid force of a swirling motion which is a horizontal rotational motion of the liquid generated in the storage means, and when the liquid causing the swirling motion is a predetermined amount of liquid stored in the liquid storage means. Can generate electric power by utilizing the swirling flow generated in the liquid in the liquid storage means due to the swing of the oscillator.
以下に、本発明の実施形態によるスワリング発電装置について説明する。 Hereinafter, a swirling power generation device according to an embodiment of the present invention will be described.
図1は本発明の一実施形態によるスワリング発電装置の基本構成を示す概略構成図、図2は同スワリング発電装置の移動可能手段を説明する概念図である。
本実施形態によるスワリング発電装置1は、海洋や湖沼等の液面に浮遊する浮体10と、浮体10に搭載した液体収納手段20と、液体収納手段20の上部に設けられた発電手段30を備える。浮体10は例えばブイ、船舶又は海洋構造物等である。
浮体10は波によって、矢印Aで示すように、スウェイ運動やロール運動(軸対称浮体の場合は、サージ運動やピッチ運動)などにより揺動(浮体揺動)する。
浮体10の揺動により、液体収納手段20内の液体40に発生したスロッシングは、矢印Cで示すスワリング運動(水平回転運動)に変わる。発電手段30は、このスワリング運動を利用して発電して電力を得る。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a basic configuration of a swirling power generation device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating movable means of the swirling power generation device.
The swirling power generation device 1 according to the present embodiment includes a floating body 10 that floats on a liquid surface such as the ocean or a lake, a liquid storage means 20 mounted on the floating body 10, and a power generation means 30 provided above the liquid storage means 20. .. The floating body 10 is, for example, a buoy, a ship, or a marine structure.
As shown by the arrow A, the floating body 10 swings (floating body swinging) by sway motion or roll motion (surge motion or pitch motion in the case of an axisymmetric floating body) as shown by an arrow A.
The sloshing generated in the liquid 40 in the liquid storage unit 20 due to the swinging of the floating body 10 is changed to a swirling motion (horizontal rotation motion) indicated by an arrow C. The power generation means 30 utilizes this swirling motion to generate power and obtain electric power.
液体収納手段20は、上部に空間Xを残して所定量の液体40を収納する。このように、液体収納手段20内を液体40で満たすのではなく上部に空間Xを設けることで、スロッシング及びスワリングを発生させることができる。
液体収納手段20は、例えば円筒形のタンクを用いることができる。液体収納手段20に円筒形のタンクを用いる場合は、液体収納手段20内の液体40がスワリング運動をする範囲の水平断面が略円形を成しているので、液体40のスワリング運動が発生、促進されやすい。
The liquid storage means 20 stores a predetermined amount of liquid 40, leaving a space X at the top. As described above, by providing the space X in the upper portion instead of filling the liquid storage means 20 with the liquid 40, sloshing and swirling can be generated.
As the liquid storage means 20, for example, a cylindrical tank can be used. When a cylindrical tank is used for the liquid storage means 20, the swirling motion of the liquid 40 is generated and promoted because the horizontal cross section of the liquid 40 in the liquid storage means 20 in the swirling motion is substantially circular. Easy to be affected.
液体収納手段20には、液位変更手段50が設けられている。液位変更手段50は、液体収納手段20の下部に液体収納手段20の周壁を貫通して設けられた出入口51と、液体収納手段20に出し入れする液体40を収容する貯留タンク53と、出入口51と貯留タンク53とを接続する配管54と、配管54に設けられた開閉弁52及びポンプ55とを備える。例えば、液体収納手段20に収納する液体40が水(海水を含む)の場合は、貯留タンク53を無くし、浮体10の周辺の水(海水を含む)との間で水(海水を含む)を出し入れすることもできる。
液位変更手段50は、液体収納手段20に収納される液体40の所定量を調節し、液体収納手段20内の液体40の液位を変更する。液体収納手段20内の液体40の所定量を調節して液位を変更することで、液体収納手段20の同調周期を調整することができる。したがって、液位変更手段50が、浮体10の浮体揺動の周期に応じて液体40の液位を変更するように設定することで、液体収納手段20を搭載した浮体10が設置された、又は航行する水域の平均又はピーク波周期に、液体収納手段20の同調周期が一致するように調整してスワリング運動をより安定して継続しやすくできる。同じ水域であっても、短時間内、時間帯、日、月、また季節で平均又はピーク波周期が変わる場合にも、液体収納手段20の同調周期が一致するよう液位変更手段50により、液位を変更することが可能である。
A liquid level changing means 50 is provided in the liquid storage means 20. The liquid level changing means 50 includes an inlet/outlet port 51 provided at a lower portion of the liquid storage means 20 penetrating the peripheral wall of the liquid storage means 20, a storage tank 53 for storing the liquid 40 to/from the liquid storage means 20, and an inlet/outlet port 51. A pipe 54 that connects the storage tank 53 with the storage tank 53, and an opening/closing valve 52 and a pump 55 provided in the pipe 54. For example, when the liquid 40 stored in the liquid storage means 20 is water (including seawater), the storage tank 53 is eliminated and water (including seawater) is exchanged with the water (including seawater) around the floating body 10. You can also take it in and out.
The liquid level changing means 50 adjusts a predetermined amount of the liquid 40 stored in the liquid storing means 20 and changes the liquid level of the liquid 40 in the liquid storing means 20. By adjusting a predetermined amount of the liquid 40 in the liquid storage means 20 to change the liquid level, the tuning cycle of the liquid storage means 20 can be adjusted. Therefore, by setting the liquid level changing means 50 so as to change the liquid level of the liquid 40 in accordance with the floating body oscillation period of the floating body 10, the floating body 10 equipped with the liquid storage means 20 is installed, or The swirling motion can be more stably and easily continued by adjusting so that the tuning period of the liquid storage means 20 matches the average or peak wave period of the traveling water area. Even in the same water area, even if the average or peak wave cycle changes within a short period of time, time zone, day, month, or season, the liquid level changing means 50 ensures that the tuning cycle of the liquid storage means 20 matches. It is possible to change the liquid level.
液体収納手段20の底面と浮体10の上面との間には、平面方向(浮体10の上面と平行方向)へ移動可能な移動可能手段60が設けられている。すなわち液体収納手段20は、移動可能手段60に搭載されている。移動可能手段60は、図2に示すように、例えば複数のころ61を備える台車である。液体収納手段20は移動可能手段60に鋼材等の接続部材によって固定されている。
移動可能手段60は、例えば図2(a)の側面図に示すように、上板62と下板63との間に複数のころ61が設けられたものである。浮体10が揺動(ロール運動等)により傾くと、点線で示すように液体収納手段20及び移動可能手段60も傾くので、液体収納手段20が乗った上板62が矢印Bで示す方向にスライドする。すなわち浮体10の上面を液体収納手段20が往復動する。
または移動可能手段60は、例えば図2(b)の側面図及び図2(c)の上面図に示すように、上板62の一方の端部の下面にころ61と案内板64が設けられ、他方の端部の下面に回動支点65が設けられたものとすることもできる。浮体10が揺動(ロール運動等)すると図2(c)に点線で示すように液体収納手段20が乗った上板62が浮体10上を水平方向にスライド回転する(矢印E)。
このように、移動可能手段60に液体収納手段20を搭載することで、液体収納手段20には、波による揺動と移動可能手段60の移動による揺動が加わるので、液体40のスワリング運動を助力し更に発生しやすくできる。なお、液体収納手段20の設置高さは最適な揺れを得られる高さとする。
Between the bottom surface of the liquid storage means 20 and the upper surface of the floating body 10, a movable means 60 that is movable in the plane direction (parallel to the upper surface of the floating body 10) is provided. That is, the liquid storage means 20 is mounted on the movable means 60. As shown in FIG. 2, the movable means 60 is, for example, a carriage including a plurality of rollers 61. The liquid storage means 20 is fixed to the movable means 60 by a connecting member such as a steel material.
The movable means 60 is provided with a plurality of rollers 61 between an upper plate 62 and a lower plate 63, as shown in the side view of FIG. 2A, for example. When the floating body 10 tilts due to rocking (roll motion or the like), the liquid storage means 20 and the movable means 60 also tilt as shown by the dotted line, so that the upper plate 62 on which the liquid storage means 20 is mounted slides in the direction indicated by arrow B. To do. That is, the liquid storage means 20 reciprocates on the upper surface of the floating body 10.
Alternatively, as shown in the side view of FIG. 2B and the top view of FIG. 2C, the movable means 60 is provided with a roller 61 and a guide plate 64 on the lower surface of one end of an upper plate 62. The rotation fulcrum 65 may be provided on the lower surface of the other end. When the floating body 10 swings (rolls, etc.), the upper plate 62 on which the liquid storage means 20 is mounted slides and rotates horizontally on the floating body 10 as indicated by the dotted line in FIG. 2C (arrow E).
As described above, by mounting the liquid storage means 20 on the movable means 60, the liquid storage means 20 is oscillated by waves and the movement of the movable means 60 causes the swirling motion of the liquid 40. It helps and is more likely to occur. In addition, the installation height of the liquid storage means 20 is set to a height at which optimum shaking can be obtained.
さらにスワリング発電装置1は、移動可能手段60を移動しないように固定する固定手段(図示無し)と、液体40のスワリング運動を検出するスワリング検出手段(図示無し)を備える。固定手段は、例えば車輪の転がりを規制するストッパーである。スワリング検出手段は、例えば、発電手段30の発電の有無を検知することによって液体40のスワリング運動を検出する。なお、スワリング検出手段は、スワリング流れを検知するセンサを設ける構成としてもよいが、発電手段30の発電の有無により液体40のスワリング運動を検出する場合には、別途センサを設ける必要がない。
スワリングの発生後は、液体収納手段20が乗った移動可能手段60が移動することによってスワリングの継続が妨げられる場合があるため、スワリング検出手段がスワリング運動の発生を検出した場合には、固定手段を作動させて移動可能手段60が移動しないように固定する。スワリング運動の発生後は移動可能手段60を固定することによって、発生したスワリング運動の継続が移動可能手段60による揺動によって妨げられることを防止できる。
なお、固定手段は、スワリング運動発生前においても、波による浮体10の揺動が十分大きいときなど、移動可能手段60の移動による揺動が不要な場合に作動させて移動可能手段60を固定することができる。
また、移動可能手段60は、上記の構成に代えて、浮体10の上に水槽を構築し、液体収納手段20が乗った上板62に浮力を持たせて水槽に浮かせた構成とすることも可能であり、また水槽内に液体収納手段20を直接浮かせて構成することも可能である。更に、浮体10の上面や液体収納手段20の下面を摩擦抵抗の少ない材料で構成し、移動可能手段60とすることも可能である。これらの場合、固定手段としては、液体収納手段20を直接固定するものであってもよい。
また、スワリング運動を発生させるに当っては、波による浮体揺動と移動可能手段60の移動による揺動以外に、積極的に移動可能手段60や液体収納手段20に外力を加え、揺動をさせてもよい。外力を加える手段としては、モータ、油圧、空圧等の各種の方式が利用できる。また、これらの外力を加える手段で固定手段を兼ねることも可能である。
Further, the swirling power generation device 1 includes a fixing means (not shown) for fixing the movable means 60 so as not to move, and a swirling detection means (not shown) for detecting the swirling motion of the liquid 40. The fixing means is, for example, a stopper that regulates rolling of wheels. The swirling detection means detects the swirling motion of the liquid 40 by detecting the presence or absence of power generation of the power generation means 30, for example. Note that the swirling detection means may be provided with a sensor for detecting the swirling flow, but in the case of detecting the swirling motion of the liquid 40 depending on the presence or absence of power generation by the power generation means 30, it is not necessary to separately provide a sensor.
After the occurrence of the swirling, the movable means 60 on which the liquid storage means 20 is moved may interfere with the continuation of the swirling. Therefore, when the swirling detecting means detects the occurrence of the swirling motion, the fixing means is provided. Is operated to fix the movable means 60 so as not to move. By fixing the movable means 60 after the swirling motion is generated, it is possible to prevent the continuation of the generated swirling motion from being hindered by the swing by the movable means 60.
Note that the fixing means fixes the movable means 60 by activating it even before the swirling motion occurs, when the swing of the movable means 60 due to the movement of the floating body 10 is sufficiently large or the like. be able to.
In addition, the movable means 60 may be configured such that a water tank is constructed on the floating body 10 and the upper plate 62 on which the liquid storage means 20 is mounted is provided with buoyancy so as to be floated in the water tank, instead of the above structure. It is possible, and it is also possible to directly float the liquid storage means 20 in the water tank. Further, the movable means 60 can be formed by forming the upper surface of the floating body 10 and the lower surface of the liquid storage means 20 with a material having a small frictional resistance. In these cases, the fixing means may directly fix the liquid storage means 20.
Further, in generating the swirling motion, in addition to rocking of the floating body due to waves and rocking due to the movement of the movable means 60, external force is positively applied to the movable means 60 and the liquid storage means 20 to cause the rocking. You may let me. As a means for applying external force, various methods such as motor, hydraulic pressure, pneumatic pressure, etc. can be used. Further, it is possible to use the means for applying these external forces as the fixing means.
発電手段30は、回転軸31と回転翼32とを有する。回転翼32は、液体収納手段20の周壁の内面に沿って120度間隔で3箇所に設けられている。スワリング流れの流速は液体収納手段20の周壁に近いほど速くなるので、回転翼32を液体収納手段20の周壁の内面に沿って設けることで、発電効率が向上する。また、回転翼32を縦長に形成して周壁の近くに設け、回転軸31に近い部分が大きく空くように構成することにより、スワリング流れの発生、継続を妨げないものとなる。液体収納手段20の高さと回転翼32の高さ方向の寸法は略同一である。回転翼32は、液体40のスワリング運動の流体力が作用することにより回転軸31のまわりに回転する。回転翼32は、支柱33を介して回転軸31と接続し回転軸31を中心とする水車(タービン)を形成する。
液体40のスワリング運動によってスワリング流れと同一方向に水車が回転する(矢印D)。水車が回転することで、発電して電力を得ることができる。このように発電手段30は、浮体10の波による浮体揺動に伴い液体収納手段20内に発生する液体40のスワリング運動の流体力を取り出し発電を行う。
なお、発電手段30を電動機と使用し、貯えていた電力により回転翼32に回転力を付与してもよい。この場合には、回転翼32で液体を回すことによってスワリング運動の発生、継続を助力することができる。また、スワリング流れ方向は、回転翼32での液体40を回す初動の与え方、移動可能手段60の動き、浮体10の運動条件によって、左右どちらの方向にも発生し継続し得る。発電手段30は回転方向が変わっても発電ができるように、機構的、電気回路的に構成されている。
The power generation means 30 has a rotating shaft 31 and rotating blades 32. The rotary blades 32 are provided at three positions at 120° intervals along the inner surface of the peripheral wall of the liquid storage means 20. Since the flow velocity of the swirling flow becomes faster as it approaches the peripheral wall of the liquid storage means 20, providing the rotary blades 32 along the inner surface of the peripheral wall of the liquid storage means 20 improves power generation efficiency. Further, the rotary blade 32 is formed vertically long and provided near the peripheral wall so that the portion near the rotary shaft 31 is largely vacant, so that the generation and continuation of the swirling flow are not hindered. The height of the liquid storage means 20 and the size of the rotary blade 32 in the height direction are substantially the same. The rotary vanes 32 rotate around the rotary shaft 31 by the fluid force of the swirling motion of the liquid 40 acting. The rotary blade 32 is connected to the rotary shaft 31 via a support column 33 to form a water turbine (turbine) centered on the rotary shaft 31.
The swirling motion of the liquid 40 causes the turbine to rotate in the same direction as the swirling flow (arrow D). By rotating the water turbine, it is possible to generate electricity and obtain electric power. In this way, the power generation unit 30 takes out the fluid force of the swirling motion of the liquid 40 generated in the liquid storage unit 20 along with the swinging of the floating body due to the waves of the floating body 10, and performs power generation.
Alternatively, the power generation means 30 may be used as an electric motor, and a rotational force may be applied to the rotor blades 32 by the stored electric power. In this case, the swirling motion can be assisted to be generated and continued by rotating the liquid with the rotary blades 32. Further, the swirling flow direction can be generated and continued in either the left or right direction depending on how the initial motion of rotating the liquid 40 on the rotary blade 32 is given, the movement of the movable means 60, and the motion condition of the floating body 10. The power generation means 30 is mechanically and electrically configured so that power can be generated even if the rotation direction changes.
回転翼32は、浮体10の静止時に、液体40の液中と上部に残された空間Xに臨む。すなわち、回転翼32は、浮体10の静止時において、一部が液体40に浸かった状態となるように配置されている。回転翼32をこのような配置とすることで、回転翼32の全体を液中に配置した場合と比べて、スワリング運動時に静止時の液面よりも上方に達するスワリング流れを受けて回転しやすくなり、発電効率を向上させることができる。
なお、液体収納手段20内の液体40の所定量に応じて、回転翼32の高さ方向の寸法を設計変更したり、変更してもよい。浮体10の浮体揺動の周期があまり変化しない場所に設置する場合や、発電効率を多少落としても回転翼32のコストを低減したい場合は、設計的に高さ方向の寸法を変えることができる。また、浮体10の浮体揺動の周期に対応し、発電効率を上げたい場合は、回転翼32の高さ方向の寸法を可変に構成して変えることができる。例えば、回転翼32を2枚の板で構成し高さ方向にスライドさせることで、寸法を可変に構成することができる。
液体40の液位に応じて回転翼32を回転しやすい高さに変更することによって、スワリング運動を有効に活用して、発電効率を更に向上させることができる。
なお、発電手段30としては、回転翼32を使用しないスワリング運動の水平回転運動に伴う水流を利用するもの、スワリング運動の静止時の液面よりも上方に達するスワリング流れの落差を利用するもの等、他の発電手段を採用してもよい。
When the floating body 10 is stationary, the rotary blade 32 faces the space X left in the liquid 40 and above the liquid 40. That is, the rotary blades 32 are arranged so that a part thereof is immersed in the liquid 40 when the floating body 10 is stationary. By arranging the rotor blades 32 in this way, compared to a case where the entire rotor blades 32 are arranged in the liquid, the rotor blades 32 are more likely to rotate when receiving a swirling flow that reaches above the liquid surface at rest during the swirling motion. Therefore, the power generation efficiency can be improved.
The design of the dimension of the rotary blade 32 in the height direction may be changed or changed according to the predetermined amount of the liquid 40 in the liquid storage means 20. When the floating body 10 is installed in a place where the floating body oscillation period does not change much, or when it is desired to reduce the cost of the rotor blades 32 even if the power generation efficiency is slightly reduced, the dimension in the height direction can be changed by design. .. Further, when it is desired to increase the power generation efficiency in accordance with the floating body swing cycle of the floating body 10, the size of the rotary blade 32 in the height direction can be variably configured and changed. For example, it is possible to make the dimensions variable by forming the rotary blade 32 with two plates and sliding it in the height direction.
The swirling motion can be effectively utilized by further changing the rotating blade 32 to a height at which it can be easily rotated according to the liquid level of the liquid 40, thereby further improving the power generation efficiency.
The power generation means 30 uses a water flow associated with the horizontal rotating motion of the swirling motion that does not use the rotary blades 32, uses a drop of the swirling flow that reaches above the liquid surface when the swirling motion is stationary, etc. Alternatively, other power generation means may be adopted.
次に図3を用いて本発明の他の実施形態によるスワリング発電装置を説明する。
図3はスワリング発電装置の側面断面図及び水平断面図である。なお、上記した実施形態と同一機能部材には同一符号を付して説明を省略する。
本実施形態において発電手段30の回転翼32は、回転軸31に対して180度反対側に位置する2翼から構成されている。2翼で構成される回転翼32の水平方向の長さは液体収納手段20の直径と略同一であり、高さ方向の寸法は液体収納手段20の高さに比べて十分に短い。このように液体収納手段20の側壁に近い部分だけでなく中央側にも回転翼32を設けることで、スワリング流れを有効に利用して発電することができる。
この場合、浮体10の静止時には、回転翼32が液体の液中と上部の空間Xに臨むことにより、回転翼32を液中のみに配置した場合と比べて回転しやすくなり、また静止時の液面よりも上方に達するスワリング流れを利用して発電効率を向上させることができる。また、回転翼32は液体収納手段20の下部に空間Yを残して液体40の液中に臨んでいる。すなわち、回転翼32の高さ方向の寸法は液体収納手段20の高さに比べて十分に短いため、液体収納手段20の下部には回転翼32が配置されていない領域が存在する。回転翼32が、液体収納手段20の下部に空間Yを残して液体の液中に臨むことにより、スワリング運動の発生、継続を阻害しないものとなる。
なお、回転翼32を中央配置とする場合には、本実施形態のように回転軸31に対して180度反対側に位置する2翼で構成される一枚翼の回転翼32のほうが、回転翼32を複数備える場合よりもスワリング運動の初期におけるスロッシングの発生を阻害することが抑制でき、スワリング運動を発生しやすいものとなる。
Next, a swirling power generator according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 3 is a side sectional view and a horizontal sectional view of the swirling power generator. In addition, the same functional members as those in the above-described embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
In the present embodiment, the rotary blades 32 of the power generation means 30 are composed of two blades positioned on the opposite side to the rotary shaft 31 by 180 degrees. The horizontal length of the rotary blade 32 composed of two blades is substantially the same as the diameter of the liquid storage means 20, and the dimension in the height direction is sufficiently shorter than the height of the liquid storage means 20. Thus, by providing the rotary blade 32 not only in the portion near the side wall of the liquid storage means 20 but also in the center side, it is possible to effectively utilize the swirling flow to generate power.
In this case, when the floating body 10 is stationary, the rotary blades 32 face the submerged liquid and the upper space X, so that the rotary blades 32 rotate more easily than when the rotary blades 32 are arranged only in the liquid. The power generation efficiency can be improved by utilizing the swirling flow reaching above the liquid surface. Further, the rotary blade 32 faces the inside of the liquid 40, leaving a space Y below the liquid storage means 20. That is, since the size of the rotary vane 32 in the height direction is sufficiently shorter than the height of the liquid containing means 20, there is a region below the liquid containing means 20 in which the rotary vane 32 is not arranged. Since the rotary blade 32 faces the liquid of the liquid leaving the space Y under the liquid storage means 20, the generation and continuation of the swirling motion are not hindered.
When the rotary blades 32 are arranged centrally, the single-blade rotary blade 32 composed of two blades positioned on the opposite side to the rotary shaft 31 by 180 degrees rotates like the present embodiment. As compared with the case where the plurality of blades 32 are provided, it is possible to suppress the occurrence of sloshing in the initial stage of the swirling motion, and the swirling motion is easily generated.
また、回転翼32は、回転軸31に対する取り付け位置を変更可能に構成されており、液体40の所定量に応じて、回転翼32の取り付け位置を設計変更する、又は変更することができる。
設計的に変更する場合は、液体収納手段20への収納する液体40の所定量の範囲、浮体10の考慮すべき周期、回転翼32の形状等を考慮して最適になるように取り付け位置を設計変更する。また、任意に取り付け位置を変更する場合は、回転軸31に対し回転翼32をスライドさせて固定する構成、回転軸31に設けたねじ機構で回転翼32を回転させ固定する構成等、各種の構成が採用できる。
液体40の所定量を調節して液位を変更した場合には、回転翼32が液体40に液没する量が変わるので、液位に応じて回転翼32の取り付け位置を変更して回転しやすい位置を保つことで、発電効率を維持、向上させることができる。
Further, the rotary blade 32 is configured so that the mounting position on the rotary shaft 31 can be changed, and the mounting position of the rotary blade 32 can be designed or changed according to the predetermined amount of the liquid 40.
When the design is changed, the mounting position is optimized so as to take into consideration the predetermined amount range of the liquid 40 to be stored in the liquid storing means 20, the period of the floating body 10 to be considered, the shape of the rotary blade 32, and the like. Change the design. Further, when the mounting position is arbitrarily changed, various configurations such as a configuration in which the rotary blade 32 is slid and fixed to the rotary shaft 31 and a configuration in which the rotary blade 32 is rotated and fixed by a screw mechanism provided on the rotary shaft 31 are used. A configuration can be adopted.
When the liquid level is changed by adjusting the predetermined amount of the liquid 40, the amount of the rotary blade 32 submerged in the liquid 40 changes. Therefore, the mounting position of the rotary blade 32 is changed according to the liquid level to rotate the rotary blade 32. By maintaining an easy position, power generation efficiency can be maintained and improved.
次に図4を用いて本発明の更に他の実施形態によるスワリング発電装置を説明する。図4は液体収納手段の様々な形状の例を示す側面断面図及び平面図である。なお、上記した実施形態と同一機能部材には同一符号を付して説明を省略する。
液体収納手段20は、図1から図3で示したような円筒形の他、図4に示すように、卵型、電球型などを含む球形を用いることができる。図4(a)は真球形である液体収納手段20を示している。図4(b)は内部の水平断面形状が円形であるとともに、この円形の水平断面の半径が一定の中間内周面、円形の水平断面の半径が上方に向かって漸次小さくなる上部内周面、及び円形の水平断面の半径が下方に向かって漸次小さくなる下部内周面から構成される液体収納手段20を示している。図4(c)は内部の水平断面形状が円形であるとともに、この円形の水平断面の半径が上方に向かって漸次小さくなる上部内周面、及び上部内周面よりも高さ方向の寸法が大きく、かつ円形の水平断面の半径が下方に向かって漸次小さくなる下部内周面から構成される液体収納手段20を示している。図4(d)は内部の水平断面形状が円形であるとともに、この円形の水平断面の半径が上方に向かって漸次小さくなる上部内周面、及び円形の水平断面の半径が下方に向かって漸次小さくなる下部内周面を有し、側方視した場合に液体収納手段20の半円を左右両側にずらした上部及び下部の中央に平行部を有する形状の液体収納手段20を示している。
液体収納手段20に球形のタンクを用いる場合は、液体収納手段20内の液体40がスワリング運動をする範囲の内表面が球形の一部を成しているので、液体40のスワリング運動が発生、促進されやすい。特に、内表面が球形の一部を成すことで、発生したスワリング流れをより液体収納手段20上方にまで到達させ、回転翼32を回転しやすくすることが可能となる。
Next, a swirling power generator according to still another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a side sectional view and a plan view showing examples of various shapes of the liquid storage means. In addition, the same functional members as those in the above-described embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
The liquid storage means 20 may have a cylindrical shape as shown in FIGS. 1 to 3 or a spherical shape including an egg shape, a light bulb shape, etc. as shown in FIG. FIG. 4(a) shows the liquid storage means 20 having a spherical shape. In FIG. 4B, the inner horizontal cross-sectional shape is circular, and the inner radius of the circular horizontal cross-section is constant, and the inner radius of the circular horizontal cross-section is gradually decreasing upward. , And a liquid containing means 20 composed of a lower inner peripheral surface in which the radius of a circular horizontal section gradually decreases downward. In FIG. 4C, the inner horizontal cross-sectional shape is circular, and the radius of the circular horizontal cross-section is gradually reduced upward, and the dimension in the height direction is higher than that of the upper inner circumferential surface. The liquid containing means 20 is shown to be composed of a lower inner peripheral surface that is large and has a radius of a circular horizontal section that gradually decreases downward. FIG. 4D shows that the inner horizontal cross-sectional shape is circular, and the radius of the circular horizontal cross section gradually decreases upward, and the radius of the circular horizontal cross section gradually decreases downward. The liquid storage means 20 has a smaller inner peripheral surface and has a parallel part at the center of the upper part and the center of the lower part of the liquid storage means 20 which is offset from the semicircle of the liquid storage means 20 when viewed from the side.
When a spherical tank is used as the liquid storage means 20, the swirling motion of the liquid 40 occurs because the inner surface of the range in which the liquid 40 in the liquid storage means 20 makes the swirling motion forms a part of the spherical shape. Easy to be promoted. In particular, since the inner surface forms a part of a sphere, it is possible to make the generated swirling flow reach the upper side of the liquid storage means 20 and rotate the rotary blade 32 more easily.
図4(a)から(d)における、液体収納手段20の様々な形状の例においても、図3と同様に、浮体10の静止時に、回転翼32が液体の液中の空間Yと上部の空間Xの双方に臨んでいる。
回転翼32が液体の液中と上部の空間Xに臨むことにより、回転翼32の全体を液中に配置した場合と比べて、スワリング運動時に静止時の液面よりも上方に達するスワリング流れを受けて回転しやすくなり、発電効率を向上させることができる。また、回転翼32が液体収納手段20の下部に空間Yを残して液体40の液中に臨むことにより、スワリング運動が阻害されることなくスワリング流れが発生、継続しやすい。
回転翼32は、液体収納手段20の周壁の内面に沿って90度間隔で4箇所に設けられている。スワリングの流速は液体収納手段20の周壁に近いほど速くなるので、回転翼32を液体収納手段20の周壁の内面に沿って設けることで、発電効率が向上する。図4(b)の発電手段30においては、回転軸31に対して180度反対側に位置する2翼から構成される回転翼32をさらに備えている。2翼で構成される回転翼32の長さは、液体収納手段20の最大直径と略同一である。すなわち、図4(a)、(c)及び(d)の回転翼32は側面に配置され、図4(b)の回転翼32は、側面及び中央に配置されている。このように、液体収納手段20の形状に応じて回転翼32の枚数や設置個所を変更することで、スワリング流れを最大限に利用して発電を行うための最適化を図ることができる。
また、回転翼32を縦長に形成して周壁の近くに設け、回転軸31に近い部分が大きく空くように構成することによっても、スワリング流れの発生、継続を妨げないものとなる。
なお、スワリング運動は液体収納手段20の形状が円筒形や球形以外であっても起こり得るので、液体収納手段20は例えば角柱形状であってもよい。
In the examples of various shapes of the liquid storage means 20 shown in FIGS. 4A to 4D, as in FIG. 3, when the floating body 10 is stationary, the rotor blades 32 are positioned above the space Y in the liquid and above. It faces both of space X.
Since the rotary blades 32 face the liquid X and the upper space X, the swirling flow that reaches above the stationary liquid surface during the swirling motion is greater than that when the entire rotary blades 32 are arranged in the liquid. It becomes easy to receive and rotate, and power generation efficiency can be improved. Further, since the rotary blade 32 faces the liquid of the liquid 40 while leaving the space Y under the liquid storage means 20, the swirling motion is not disturbed and the swirling flow is easily generated and continued.
The rotary blades 32 are provided at four positions at 90° intervals along the inner surface of the peripheral wall of the liquid storage means 20. Since the swirling flow velocity becomes faster as it approaches the peripheral wall of the liquid storage means 20, providing the rotary blade 32 along the inner surface of the peripheral wall of the liquid storage means 20 improves power generation efficiency. The power generation means 30 of FIG. 4B further includes a rotary blade 32 composed of two blades located on the opposite side of 180 degrees with respect to the rotary shaft 31. The length of the rotary blade 32 composed of two blades is substantially the same as the maximum diameter of the liquid storage means 20. That is, the rotary blades 32 of FIGS. 4A, 4C, and 4D are arranged on the side surface, and the rotary blades 32 of FIG. 4B are arranged on the side surface and the center. In this way, by changing the number of rotor blades 32 and the installation location according to the shape of the liquid storage means 20, it is possible to optimize the swirling flow for maximum power generation.
Further, by forming the rotary blade 32 to be vertically long and provided near the peripheral wall so that the portion close to the rotary shaft 31 is largely vacant, the generation and continuation of the swirling flow are not hindered.
Since the swirling motion can occur even if the liquid storage means 20 has a shape other than a cylindrical shape or a spherical shape, the liquid storage means 20 may have a prismatic shape, for example.
次に図5を用いて本発明の更に他の実施形態によるスワリング発電装置を説明する。
図5は本発明の他の実施形態によるスワリング発電装置の斜視図である。なお、上記した実施形態と同一機能部材には同一符号を付して説明を省略する。
本実施形態では、浮体10に液体収納手段20と発電手段30を複数セット設けている。浮体10は、四方を係留索70で係留されている。浮体10の外枠11の内側には複数の丸棒12が並行に設けられている。それぞれの丸棒12には、丸棒12を回転軸とする板部材13が回動自在に取り付けられており、1つの板部材13に複数の液体収納手段20及び発電手段30が搭載されている。板部材13の回動角度は左右にそれぞれ最大80度程度である。
液体収納手段20内の液体40には、浮体10の揺動及び板部材13の回動によってスワリング運動が発生する。発電手段30は、このスワリング運動を利用して発電して電力を得る。
このように、浮体10に液体収納手段20と発電手段30を複数セット設けることで、大容量の発電に供することが可能となる。
なお、浮体10に液体収納手段20と発電手段30を複数セット設ける構成は、図5を用いて説明した構成以外にも多くのバリエーションがあり得る。例えば、一つの浮体10の上に液体収納手段20と発電手段30を複数セット設けてもよい。また、複数の浮体10にそれぞれ数個の液体収納手段20と発電手段30のセットを設けてもよい。更に、液体収納手段20及び/又は発電手段30に浮力を持たせ、浮体10を兼ねることも可能である。
Next, a swirling power generator according to still another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 5 is a perspective view of a swirling power generator according to another embodiment of the present invention. In addition, the same functional members as those in the above-described embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
In this embodiment, the floating body 10 is provided with a plurality of sets of liquid storage means 20 and power generation means 30. The floating body 10 is moored on four sides by mooring lines 70. Inside the outer frame 11 of the floating body 10, a plurality of round bars 12 are provided in parallel. A plate member 13 having the round bar 12 as a rotation axis is rotatably attached to each round bar 12, and a plurality of liquid storage means 20 and a power generation means 30 are mounted on one plate member 13. .. The rotation angle of the plate member 13 is about 80 degrees at the left and right respectively.
Swirling motion occurs in the liquid 40 in the liquid storage means 20 due to the swinging of the floating body 10 and the swinging of the plate member 13. The power generation means 30 utilizes this swirling motion to generate power and obtain electric power.
As described above, by providing the floating body 10 with a plurality of sets of the liquid storage means 20 and the power generation means 30, it becomes possible to provide a large amount of power generation.
Note that the floating body 10 may be provided with a plurality of sets of the liquid storage means 20 and the power generation means 30 in many variations other than the configuration described with reference to FIG. For example, a plurality of sets of liquid storage means 20 and power generation means 30 may be provided on one floating body 10. Further, a plurality of sets of the liquid storage means 20 and the power generation means 30 may be provided in each of the plurality of floating bodies 10. Further, it is also possible to give the liquid storage means 20 and/or the power generation means 30 a buoyancy to serve also as the floating body 10.
なお、上記各実施形態においては、液体収納手段を浮体に搭載した場合を説明したが、本発明のスワリング発電装置は陸上でも利用することができる。すなわち、スワリング発電装置は、自動車、自転車若しくは電車などの車輌のように揺動を生ずる移動物、又はエンジンや空調装置の室外機のように揺動を生じる振動物である揺動体に、また波以外の例えば風等の自然エネルギーにより揺動を生じる揺動体に、上部に空間を残して所定量の液体を収納する液体収納手段と、揺動体の振動に伴い液体収納手段内に発生する液体のスワリング運動の流体力を取り出し発電を行う発電手段とを備えたものとすることができる。この場合において、液体収納手段や回転翼等の形状又は配置等は、上記各実施形態と同様のものを適用することができる。また、課題を解決するための手段及び発明の効果に述べられている、構成、作用、および効果については、準用して適用が可能である。 In each of the above embodiments, the case where the liquid storage means is mounted on the floating body has been described, but the swirling power generation device of the present invention can also be used on land. That is, the swirling power generator is a moving object such as an automobile, a bicycle, or a train that causes rocking, or a rocking body that is a vibrating object that causes rocking such as an outdoor unit of an engine or an air conditioner. Other than the liquid storage means for storing a predetermined amount of liquid in an oscillating body that oscillates due to natural energy such as wind, leaving a space in the upper portion, and a liquid generated in the liquid storing means due to the vibration of the oscillating body. It may be provided with a power generation unit that takes out the fluid force of the swirling motion to generate power. In this case, the liquid storage means, the rotary blades, and the like may have the same shapes or arrangements as those in the above-described embodiments. The configurations, operations, and effects described in the means for solving the problems and the effects of the invention can be applied correspondingly.
本発明のスワリング発電装置は、ブイ、船舶又は海洋構造物等の浮体に搭載した独立分散型の発電装置に適している。
また、移動物又は振動物のように揺動を生ずる揺動体にも広く利用可能である。
INDUSTRIAL APPLICABILITY The swirling power generation device of the present invention is suitable for an independent distributed power generation device mounted on a floating body such as a buoy, a ship or a marine structure.
Further, it can be widely used for an oscillating body that oscillates like a moving object or a vibrating object.
10 浮体
20 液体収納手段
30 発電手段
31 回転軸
32 回転翼
40 液体
50 液位変更手段
60 移動可能手段
X 空間(上部)
Y 空間(下部)
10 Floating Body 20 Liquid Storage Means 30 Power Generation Means 31 Rotating Shaft 32 Rotor Blades 40 Liquid 50 Liquid Level Changing Means 60 Movable Means
X space (top)
Y space (bottom)
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