JP7029796B2 - Wave power generation system - Google Patents
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Description
本発明は、波を利用して発電を行う波力発電システムに関する。 The present invention relates to a wave power generation system that generates power using waves.
浮体式の波力発電システム(浮体式波力発電装置:FWEC)は、海洋等に設置され、波のエネルギーを利用して発電を行う。
例えば特許文献1には、フロート、スパー及び動力取出装置(PTO)を有した電力変換システムを備え、スパーの中間及び下部のそれぞれに、ロッドやパイプ等を介してヒーブ板を装着した波力エネルギー変換器が開示されている。
また、特許文献2には、環状フロート、スパーフロート及び動力取出装置を備え、スパーフロートの下端に配置されるダンピングプレート(ヒーブプレート)の端部に流線形状の垂直に延在する構造体を設けた波エネルギー変換器が開示されている。
また、特許文献3には、円板状の浮体としてのロワーハルと、円筒状のコラムによって構成される浮遊式海洋構造物において、ロワーハルに、外周部との間隙を保って固着された斜め下方に広がるフィン、上下方向に推力を発生するスラスタ、又はロワーハルの外側方向に出し入れ可能なブロック等を設けることが開示されている。
また、特許文献4には、海面に浮かぶ複数の浮体同士を連結し変形によって発電する板状の発電デバイスと、海面下に設置される支持体に一端が連結された放射線状の複数の板状の発電デバイスを有する垂下蓮とを備えた発電装置が開示されている。
A floating wave power generation system (floating wave power generation device: FWEC) is installed in the ocean or the like and uses the energy of waves to generate power.
For example, Patent Document 1 includes a power conversion system having a float, a spar, and a power extraction device (PTO), and wave energy in which a heave plate is attached to each of the middle and lower parts of the spar via a rod, a pipe, or the like. The converter is disclosed.
Further, Patent Document 2 includes an annular float, a spar float, and a power take-out device, and has a streamlined vertically extending structure at the end of a damping plate (heave plate) arranged at the lower end of the spar float. The provided wave energy converter is disclosed.
Further, in Patent Document 3, in a floating marine structure composed of a lower hull as a disk-shaped floating body and a cylindrical column, the lower hull is fixed diagonally downward to the lower hull while maintaining a gap with the outer peripheral portion. It is disclosed that a spreading fin, a thruster that generates thrust in the vertical direction, a block that can be taken in and out in the outer direction of the lower hull, and the like are provided.
Further, in Patent Document 4, a plate-shaped power generation device that connects a plurality of floating bodies floating on the sea surface to generate electricity by deformation, and a plurality of radial plate-shaped bodies having one end connected to a support installed under the sea surface. A power generation device with a hanging lotus having a power generation device of the above is disclosed.
波力発電システムに用いる発電機構(PTO)の一つに、素早い制御応答や、電気エルギーへの変換工数が少ないといった利点を有するリニア式発電機構(リニア式PTO)がある。
リニア式発電機構は、フロートとスパーの相対運動を利用して電磁誘導の原理で電力を生産するため、フロートの運動速度が速い条件では効率よく発電を行うことができるが、10秒以上の長周期の波が到来するときなど、浮体部の運動速度が遅い条件では発電効率が低下してしまう。従って、従来のリニア式発電機構では、長周期の波が持つエネルギーを殆ど回収できていない。
ここで、特許文献1は、ヒーブ板をスパーにロッドやパイプ等により強固に取り付けてスパーとフロートを異なる位相で移動させやすくすることにより、波力エネルギー変換器の安定性及び電力変換効率を向上させようとするものであるが、波力エネルギー変換器として長周期の波が持つエネルギーを回収して利用するものではない。
また、特許文献2は、ダンピングプレートの端部に流線形状の構造体を設けることにより、ダンピングプレートの使用に付随する抵抗力を最小にしようとするものであるが、波エネルギー変換器として長周期の波が持つエネルギーを回収して利用するものではない。
また、特許文献3は、ロワーハルにフィン等を設けることにより、レジャー施設やホテル等で用いられる浮遊式海洋構造物の動揺を軽減しようとするものであり、波が持つエネルギーを回収して利用するものではない。
また、特許文献4は、複数の浮体及び発電デバイスを用いることにより、海洋に設置される発電装置の発電効率を向上させようとするものであるが、発電装置として長周期の波が持つエネルギーを回収して利用するものではない。また、複数の浮体を海に浮かべる必要があり、構成や制御が大掛かりになってしまう。
One of the power generation mechanisms (PTO) used in a wave power generation system is a linear power generation mechanism (linear PTO) which has advantages such as quick control response and less man-hours for conversion to electric energy.
Since the linear power generation mechanism produces electric power by the principle of electromagnetic induction using the relative motion of the float and spar, it can generate electricity efficiently under the condition that the motion speed of the float is fast, but the length is 10 seconds or more. Under conditions where the motion speed of the floating body is slow, such as when a periodic wave arrives, the power generation efficiency drops. Therefore, the conventional linear power generation mechanism can hardly recover the energy of the long-period wave.
Here, Patent Document 1 improves the stability and power conversion efficiency of the wave energy converter by firmly attaching the heave plate to the spar with a rod, a pipe, or the like to facilitate the movement of the spar and the float in different phases. However, it does not recover and utilize the energy of long-period waves as a wave energy converter.
Further, Patent Document 2 attempts to minimize the resistance force associated with the use of the damping plate by providing a streamlined structure at the end of the damping plate, but it is long as a wave energy converter. It does not recover and utilize the energy of periodic waves.
Further, Patent Document 3 aims to reduce the sway of a floating marine structure used in leisure facilities, hotels, etc. by providing fins or the like in the lower hull, and recovers and uses the energy of the waves. It's not a thing.
Further, Patent Document 4 attempts to improve the power generation efficiency of a power generation device installed in the ocean by using a plurality of floating bodies and power generation devices, but the energy of a long-period wave as a power generation device is used. It is not intended to be collected and used. In addition, it is necessary to float multiple floating bodies in the sea, which makes the configuration and control large.
そこで本発明は、長周期の波が持つエネルギーを回収して利用できる、効率に優れた波力発電システムを提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a highly efficient wave power generation system that can recover and utilize the energy of a long-period wave.
請求項1記載に対応した波力発電システムにおいては、浮体部と、スパー部と、発電手段とを有し、入射する波に対する浮体部とスパー部の相対運動速度を大きくするためにスパー部の下部に張り出して設けた張出手段を有した波力発電システムであって、張出手段が可動手段を備え、さらに可動手段の運動に伴うエネルギーを回収するエネルギー回収手段を備え、張出手段が板状を成し、可動手段が板状の張出手段の一部を可動とする、又は可動手段が板状の張出手段の全体を可動とする構成であり、 張出手段が、スパー部に固定して設けたヒーブプレートと、可動手段としてヒーブプレートに設けた板状のフラップ手段とを有することを特徴とする。
請求項1に記載の本発明によれば、波力発電システムとして設置海域で頻出する波周期付近で効率よく発電できるとともに、長周期の波が持つエネルギーを回収することができるため、このエネルギーを活用して波力発電システムの効率を向上させることができる。また、スパー部の上下運動に伴い生じる水流および全体の上下運動を利用して、簡単な構成の板状の張出手段により長周期の波が持つエネルギーを効率よく回収することができる。また、板状のフラップ手段の動きを利用して、長周期の波が持つエネルギーを回収することができる。また、フラップ手段により生ずる流体抵抗により、浮体部とスパー部の相対運動をさらに大きくすることができる。
In the wave power generation system corresponding to the first aspect, the floating body portion, the spar portion, and the power generation means are provided, and the spar portion is used to increase the relative motion speed of the floating body portion and the spar portion with respect to the incident wave. It is a wave power generation system having an overhanging means provided at the bottom, and the overhanging means is provided with a movable means, and further is provided with an energy recovery means for recovering energy accompanying the movement of the movable means, and the overhanging means is provided. It has a plate shape, and the movable means makes a part of the plate-shaped overhanging means movable, or the movable means makes the whole of the plate-shaped overhanging means movable, and the overhanging means is a spar portion. It is characterized by having a heave plate fixedly provided on the heave plate and a plate-shaped flap means provided on the heave plate as a movable means .
According to the first aspect of the present invention, as a wave power generation system, it is possible to efficiently generate power in the vicinity of a wave cycle that frequently occurs in the installed sea area, and it is possible to recover the energy of a long-period wave. It can be utilized to improve the efficiency of the wave power generation system. Further, by utilizing the water flow generated by the vertical movement of the spar portion and the vertical movement of the entire spar portion, the energy of the long-period wave can be efficiently recovered by the plate-shaped overhanging means having a simple structure. In addition, the energy of long-period waves can be recovered by utilizing the movement of the plate-shaped flap means. Further, due to the fluid resistance generated by the flap means, the relative motion between the floating body portion and the spar portion can be further increased.
請求項2記載の本発明は、フラップ手段は、ヒーブプレートの周囲に複数個設けた可動フラップであり、エネルギー回収手段は、可動フラップの動きを油圧エネルギーとして回収することを特徴とする。
請求項2に記載の本発明によれば、可動手段であるフラップ手段を可動フラップとすることで、フラップ手段の動きを大きくでき、長周期の波が持つエネルギーをより多く回収しやすくなる。また、可動フラップの動きを油圧エネルギーとして回収することで、回収したエネルギーを蓄えることが可能となり油圧式の機器に利用しやすくなる。
The present invention according to claim 2 is characterized in that the flap means is a plurality of movable flaps provided around the heave plate, and the energy recovery means recovers the movement of the movable flaps as hydraulic energy.
According to the second aspect of the present invention, by using the flap means, which is a movable means, as a movable flap, the movement of the flap means can be increased, and more energy of a long-period wave can be easily recovered. Further, by recovering the movement of the movable flap as hydraulic energy, the recovered energy can be stored and it becomes easy to use it for hydraulic equipment.
請求項3記載に対応した波力発電システムにおいては、浮体部と、スパー部と、発電手段とを有し、入射する波に対する浮体部とスパー部の相対運動速度を大きくするためにスパー部の下部に張り出して設けた張出手段を有した波力発電システムであって、張出手段が可動手段を備え、さらに可動手段の運動に伴うエネルギーを回収するエネルギー回収手段を備え、張出手段が板状を成し、可動手段が板状の張出手段の一部を可動とする、又は可動手段が板状の張出手段の全体を可動とする構成であり、張出手段が、スパー部に対して全体が並進運動が可能な稼動プレートと、可動手段として稼動プレートを上下方向に移動可能に支持する支持手段とを有することを特徴とする。
請求項3に記載の本発明によれば、波力発電システムとして設置海域で頻出する波周期付近で効率よく発電できるとともに、長周期の波が持つエネルギーを回収することができるため、このエネルギーを活用して波力発電システムの効率を向上させることができる。また、スパー部の上下運動に伴い生じる水流および全体の上下運動を利用して、簡単な構成の板状の張出手段により長周期の波が持つエネルギーを効率よく回収することができる。また、稼動プレートの上下方向の動きを利用して、長周期の波が持つエネルギーを回収することができる。また、稼動プレートにより生ずる流体抵抗により、浮体部とスパー部の相対運動をさらに大きくすることができる。
In the wave power generation system corresponding to the third aspect, the floating body portion, the spar portion, and the power generation means are provided, and the spar portion is used to increase the relative motion speed of the floating body portion and the spar portion with respect to the incident wave. It is a wave power generation system having an overhanging means provided at the bottom, and the overhanging means is provided with a movable means, and further is provided with an energy recovery means for recovering energy accompanying the movement of the movable means, and the overhanging means is provided. It has a plate shape, and the movable means makes a part of the plate-shaped overhanging means movable, or the movable means makes the whole of the plate-shaped overhanging means movable, and the overhanging means is a spar portion. On the other hand, it is characterized by having a moving plate capable of translational movement as a whole and a supporting means for supporting the moving plate so as to be movable in the vertical direction as a movable means.
According to the third aspect of the present invention, as a wave power generation system, it is possible to efficiently generate power in the vicinity of a wave cycle that frequently occurs in the installed sea area, and it is possible to recover the energy of a long-period wave. It can be utilized to improve the efficiency of the wave power generation system. Further, by utilizing the water flow generated by the vertical movement of the spar portion and the vertical movement of the entire spar portion, the energy of the long-period wave can be efficiently recovered by the plate-shaped overhanging means having a simple structure. In addition, the energy of long-period waves can be recovered by utilizing the vertical movement of the moving plate. In addition, the fluid resistance generated by the moving plate can further increase the relative motion between the floating body portion and the spar portion.
請求項4記載の本発明は、支持手段は稼動プレートを、自在継手手段を介してスパー部に接続する直動型油圧シリンダであり、エネルギー回収手段は、直動型油圧シリンダの動きを油圧エネルギーとして回収するものであることを特徴とする。
請求項4に記載の本発明によれば、可動手段である支持手段を、稼動プレートを自在継手手段を介してスパー部に接続する直動型油圧シリンダとすることで、稼動プレートの上下方向の動きを吸収しやすくなり、長周期の波が持つエネルギーをより多く回収しやすくなる。また、直動型油圧シリンダの動きを油圧エネルギーとして回収することで、回収したエネルギーを蓄えることが可能となり油圧式の機器に利用しやすくなる。
According to the fourth aspect of the present invention, the support means is a linear motion hydraulic cylinder in which the moving plate is connected to the spar portion via the universal joint means, and the energy recovery means is the hydraulic energy of the movement of the linear motion hydraulic cylinder. It is characterized in that it is collected as.
According to the fourth aspect of the present invention, the supporting means, which is a movable means, is a linear hydraulic cylinder in which the moving plate is connected to the spar portion via the universal joint means, so that the moving plate can be moved in the vertical direction. It becomes easier to absorb movement, and it becomes easier to recover more energy of long-period waves. Further, by recovering the movement of the direct-acting hydraulic cylinder as hydraulic energy, the recovered energy can be stored and it becomes easy to use it for hydraulic equipment.
請求項5記載の本発明は、稼動プレートを支持する支持手段は、スパー部に固定的に接続された直動型油圧シリンダであり、エネルギー回収手段は、直動型油圧シリンダの動きを油圧エネルギーとして回収するものであることを特徴とする。
請求項5に記載の本発明によれば、可動手段である支持手段を、スパー部に固定的に接続された直動型油圧シリンダとすることで、稼動プレートの上下方向の動きを吸収しやすくなり、長周期の波が持つエネルギーをより多く回収しやすくなる。また、直動型油圧シリンダの動きを油圧エネルギーとして回収することで、回収したエネルギーを蓄えることが可能となり油圧式の機器に利用しやすくなる。
According to the fifth aspect of the present invention, the supporting means for supporting the moving plate is a linear motion hydraulic cylinder fixedly connected to the spar portion, and the energy recovery means hydraulically energy the movement of the linear motion hydraulic cylinder. It is characterized in that it is collected as a cylinder.
According to the fifth aspect of the present invention, by using a linear motion hydraulic cylinder fixedly connected to the spar portion as the support means which is a movable means, it is easy to absorb the vertical movement of the moving plate. Therefore, it becomes easier to recover more energy of long-period waves. Further, by recovering the movement of the direct-acting hydraulic cylinder as hydraulic energy, the recovered energy can be stored and it becomes easy to use it for hydraulic equipment.
請求項6記載に対応した波力発電システムにおいては、浮体部と、スパー部と、発電手段とを有し、入射する波に対する浮体部とスパー部の相対運動速度を大きくするためにスパー部の下部に張り出して設けた張出手段を有した波力発電システムであって、張出手段が可動手段を備え、さらに可動手段の運動に伴うエネルギーを回収するエネルギー回収手段を備え、張出手段が板状を成し、可動手段が板状の張出手段の一部を可動とする、又は可動手段が板状の張出手段の全体を可動とする構成であり、張出手段が、全体が軸の回りに回動可能な板状を成す稼動フラップ手段と、可動手段として軸に設けた回転機構を有することを特徴とする。
請求項6に記載の本発明によれば、波力発電システムとして設置海域で頻出する波周期付近で効率よく発電できるとともに、長周期の波が持つエネルギーを回収することができるため、このエネルギーを活用して波力発電システムの効率を向上させることができる。また、スパー部の上下運動に伴い生じる水流および全体の上下運動を利用して、簡単な構成の板状の張出手段により長周期の波が持つエネルギーを効率よく回収することができる。また、板状の稼動フラップ手段の動きを利用して、長周期の波が持つエネルギーを回収することができる。また、稼動フラップ手段により生ずる流体抵抗により、浮体部とスパー部の相対運動をさらに大きくすることができる。
In the wave power generation system corresponding to the sixth aspect, the floating body portion, the spar portion, and the power generation means are provided, and the spar portion is used to increase the relative motion speed of the floating body portion and the spar portion with respect to the incident wave. It is a wave power generation system having an overhanging means provided at the bottom, and the overhanging means is provided with a movable means, and further is provided with an energy recovery means for recovering energy accompanying the movement of the movable means, and the overhanging means is provided. It has a plate shape, and the movable means makes a part of the plate-shaped overhanging means movable, or the movable means makes the whole of the plate-shaped overhanging means movable, and the overhanging means is entirely movable. It is characterized by having a working flap means forming a plate shape that can rotate around the shaft and a rotation mechanism provided on the shaft as a movable means.
According to the sixth aspect of the present invention, as a wave power generation system, it is possible to efficiently generate power in the vicinity of a wave cycle that frequently occurs in the installed sea area, and it is possible to recover the energy of a long-period wave. It can be utilized to improve the efficiency of the wave power generation system. Further, by utilizing the water flow generated by the vertical movement of the spar portion and the vertical movement of the entire spar portion, the energy of the long-period wave can be efficiently recovered by the plate-shaped overhanging means having a simple structure. In addition, the energy of long-period waves can be recovered by utilizing the movement of the plate-shaped operating flap means. Further, the relative motion between the floating body portion and the spar portion can be further increased due to the fluid resistance generated by the operating flap means.
請求項7記載の本発明は、回転機構が油圧式回転機構であり、エネルギー回収手段は、油圧式回転機構の動きを油圧エネルギーとして回収することを特徴とする。
請求項7に記載の本発明によれば、フラップ手段の回動に伴う油圧式回転機構の動きを油圧エネルギーとして回収することで、回収したエネルギーを蓄えることが可能となり油圧式の機器に利用しやすくなる。
The present invention according to claim 7 is characterized in that the rotation mechanism is a hydraulic rotation mechanism, and the energy recovery means recovers the movement of the hydraulic rotation mechanism as hydraulic energy.
According to the seventh aspect of the present invention, by recovering the movement of the hydraulic rotation mechanism accompanying the rotation of the flap means as hydraulic energy, the recovered energy can be stored and used in a hydraulic device. It will be easier .
請求項8記載の本発明は、エネルギー回収手段は、回収した油圧エネルギーを蓄える蓄圧手段を有することを特徴とする。
請求項8に記載の本発明によれば、回収した油圧エネルギーを蓄圧手段に蓄えて、任意のタイミングで利用しやすくなる。また、蓄圧手段により油圧が変動する場合に平滑化が可能となる。
The present invention according to claim 8 is characterized in that the energy recovery means includes a pressure storage means for storing the recovered hydraulic energy.
According to the eighth aspect of the present invention, the recovered hydraulic energy is stored in the accumulator means and can be easily used at an arbitrary timing. Further, smoothing becomes possible when the hydraulic pressure fluctuates due to the pressure accumulating means.
請求項9記載の本発明は、エネルギー回収手段は、蓄圧手段に蓄えた油圧エネルギーの利用を、相対運動速度に基づいて制御する油圧制御手段を有することを特徴とする。
請求項9に記載の本発明によれば、例えば入射する波に対する浮体部とスパー部との相対運動速度が低下したときに蓄圧手段に蓄えた油圧エネルギーを利用して発電するなど、回収した油圧エネルギーをより有効に利用することができる。
The present invention according to claim 9 is characterized in that the energy recovery means includes a hydraulic control means that controls the use of hydraulic energy stored in the accumulator means based on the relative motion speed.
According to the ninth aspect of the present invention, the recovered hydraulic pressure is generated by using the hydraulic energy stored in the accumulator means when the relative motion speed between the floating body portion and the spar portion with respect to the incident wave decreases, for example. Energy can be used more effectively.
請求項10記載の本発明は、発電手段は、油圧式のリニア式発電機構であることを特徴とする。
請求項10に記載の本発明によれば、発電手段に素早い制御応答を行わせることができるとともに、電気エネルギーへの変換工数を少なくすることができる。また、油圧式のリニア式発電機構とすることにより、設置の自由度が増し、例えばスパー部の任意の場所に設置することができる。
The present invention according to
According to the tenth aspect of the present invention, the power generation means can be made to perform a quick control response, and the man-hours for conversion to electric energy can be reduced. Further, by using a hydraulic linear power generation mechanism, the degree of freedom of installation is increased, and the spar portion can be installed at any place, for example.
請求項11記載の本発明は、回収した油圧エネルギーを油圧式のリニア式発電機構に導いて利用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、回収した油圧エネルギーを用いてリニア式発電機構を補助することができるため、波力発電システムの効率を向上させることができる。また、エネルギー回収手段で回収した油圧エネルギーを発電手段としてのリニア式発電機構をと兼用して利用できるため、構成が簡素化できる。
The present invention according to claim 11 is characterized in that the recovered hydraulic energy is guided to a hydraulic linear power generation mechanism for use.
According to the eleventh aspect of the present invention, the recovered hydraulic energy can be used to assist the linear power generation mechanism, so that the efficiency of the wave power generation system can be improved. Further, since the hydraulic energy recovered by the energy recovery means can be used in combination with the linear power generation mechanism as the power generation means, the configuration can be simplified.
請求項12記載の本発明は、発電手段を利用して、浮体部とスパー部の相対運動速度を制御することを特徴とする。
請求項12に記載の本発明によれば、発電手段そのものを利用して浮体部とスパー部との相対運動速度を調節して、波力発電システムの効率を向上させることができるため、特別な相対運動速度の制御手段を必要としない。
The invention according to claim 12 is characterized in that the relative motion speed of the floating body portion and the spar portion is controlled by using the power generation means.
According to the twelfth aspect of the present invention, since the power generation means itself can be used to adjust the relative motion speed between the floating body portion and the spar portion to improve the efficiency of the wave power generation system, it is special. No means of controlling relative motion velocity is required.
請求項13記載の本発明は、エネルギー回収手段で回収したエネルギーを浮体部とスパー部の相対運動速度の制御に利用する。
請求項13に記載の本発明によれば、回収したエネルギーを制御に利用することで波力発電システムの効率をより向上させることができる。
The present invention according to claim 13 utilizes the energy recovered by the energy recovery means for controlling the relative motion speed of the floating body portion and the spar portion.
According to the thirteenth aspect of the present invention, the efficiency of the wave power generation system can be further improved by using the recovered energy for control.
請求項14記載の本発明は、張出手段と、エネルギー回収手段とをスパー部の上下方向に複数段備えたことを特徴とする。
請求項14に記載の本発明によれば、長周期の波が持つエネルギーをより多く回収することができる。
The present invention according to claim 14 is characterized in that a plurality of overhanging means and energy recovery means are provided in the vertical direction of the spar portion.
According to the thirteenth aspect of the present invention, more energy of a long-period wave can be recovered.
本発明の波力発電システムによれば、波力発電システムとして設置海域で頻出する波周期付近で効率よく発電できるとともに、長周期の波が持つエネルギーを回収することができるため、このエネルギーを活用して波力発電システムの効率を向上させることができる。また、スパー部の上下運動に伴い生じる水流および全体の上下運動を利用して、簡単な構成の板状の張出手段により長周期の波が持つエネルギーを効率よく回収することができる。また、板状のフラップ手段の動きを利用して、長周期の波が持つエネルギーを回収することができる。また、フラップ手段により生ずる流体抵抗により、浮体部とスパー部の相対運動をさらに大きくすることができる。 According to the wave power generation system of the present invention, as a wave power generation system, it is possible to efficiently generate power in the vicinity of the wave cycle that frequently occurs in the installed sea area, and it is possible to recover the energy of long-period waves, so this energy is utilized. Therefore, the efficiency of the wave power generation system can be improved. Further, by utilizing the water flow generated by the vertical movement of the spar portion and the vertical movement of the entire spar portion, the energy of the long-period wave can be efficiently recovered by the plate-shaped overhanging means having a simple structure. In addition, the energy of long-period waves can be recovered by utilizing the movement of the plate-shaped flap means. Further, due to the fluid resistance generated by the flap means, the relative motion between the floating body portion and the spar portion can be further increased.
また、フラップ手段は、ヒーブプレートの周囲に複数個設けた可動フラップであり、エネルギー回収手段は、可動フラップの動きを油圧エネルギーとして回収する場合には、可動手段であるフラップ手段を可動フラップとすることで、フラップ手段の動きを大きくでき、長周期の波が持つエネルギーをより多く回収しやすくなる。また、可動フラップの動きを油圧エネルギーとして回収することで、回収したエネルギーを蓄えることが可能となり油圧式の機器に利用しやすくなる。 Further , the flap means are a plurality of movable flaps provided around the heave plate, and the energy recovery means means that the flap means, which is a movable means, is referred to as a movable flap when the movement of the movable flap is recovered as hydraulic energy. By doing so, the movement of the flap means can be increased, and it becomes easier to recover more energy of the long-period wave. Further, by recovering the movement of the movable flap as hydraulic energy, the recovered energy can be stored and it becomes easy to use it for hydraulic equipment.
また、張出手段が、スパー部に対して全体が並進運動が可能な稼動プレートと、可動手段として稼動プレートを上下方向に移動可能に支持する支持手段とを有する構成とした本発明の波力発電システムによれば、稼動プレートの上下方向の動きを利用して、長周期の波が持つエネルギーを回収することができる。また、稼動プレートにより生ずる流体抵抗により、浮体部とスパー部の相対運動をさらに大きくすることができる。 Further, the wave power of the present invention is configured such that the overhanging means has a moving plate capable of translational movement as a whole with respect to the spar portion, and a supporting means for supporting the moving plate so as to be movable in the vertical direction as a movable means. According to the power generation system, the energy of the long-period wave can be recovered by using the vertical movement of the working plate. In addition, the fluid resistance generated by the moving plate can further increase the relative motion between the floating body portion and the spar portion.
また、支持手段は稼動プレートを、自在継手手段を介してスパー部に接続する直動型油圧シリンダであり、エネルギー回収手段は、直動型油圧シリンダの動きを油圧エネルギーとして回収するものである場合には、可動手段である支持手段を、稼動プレートを自在継手手段を介してスパー部に接続する直動型油圧シリンダとすることで、稼動プレートの上下方向の動きを吸収しやすくなり、長周期の波が持つエネルギーをより多く回収しやすくなる。また、直動型油圧シリンダの動きを油圧エネルギーとして回収することで、回収したエネルギーを蓄えることが可能となり油圧式の機器に利用しやすくなる。 Further, the support means is a linear motion hydraulic cylinder that connects the moving plate to the spar portion via the universal joint means, and the energy recovery means recovers the movement of the linear motion hydraulic cylinder as hydraulic energy. By using a linear hydraulic cylinder that connects the moving plate to the spar portion via a universal joint means, the supporting means, which is a movable means, makes it easier to absorb the vertical movement of the moving plate and has a long cycle. It will be easier to recover more of the energy of the waves. Further, by recovering the movement of the direct-acting hydraulic cylinder as hydraulic energy, the recovered energy can be stored and it becomes easy to use it for hydraulic equipment.
また、稼動プレートを支持する支持手段は、スパー部に固定的に接続された直動型油圧シリンダであり、エネルギー回収手段は、直動型油圧シリンダの動きを油圧エネルギーとして回収するものである場合には、可動手段である支持手段を、スパー部に固定的に接続された直動型油圧シリンダとすることで、稼動プレートの上下方向の動きを吸収しやすくなり、長周期の波が持つエネルギーをより多く回収しやすくなる。また、直動型油圧シリンダの動きを油圧エネルギーとして回収することで、回収したエネルギーを蓄えることが可能となり油圧式の機器に利用しやすくなる。 Further, when the supporting means for supporting the operating plate is a linear motion hydraulic cylinder fixedly connected to the spar portion, and the energy recovery means recovers the movement of the linear motion hydraulic cylinder as hydraulic energy. By using a linear hydraulic cylinder that is fixedly connected to the spar portion as a support means that is a movable means, it becomes easier to absorb the vertical movement of the moving plate, and the energy of long-period waves. Will be easier to collect. Further, by recovering the movement of the direct-acting hydraulic cylinder as hydraulic energy, the recovered energy can be stored and it becomes easy to use it for hydraulic equipment.
また、張出手段が、全体が軸の回りに回動可能な板状を成す稼動フラップ手段と、可動手段として軸に設けた回転機構を有する構成とした本発明の波力発電システムによれば、板状の稼動フラップ手段の動きを利用して、長周期の波が持つエネルギーを回収することができる。また、稼動フラップ手段により生ずる流体抵抗により、浮体部とスパー部の相対運動をさらに大きくすることができる。 Further , according to the wave power generation system of the present invention , the overhanging means has a working flap means having a plate-like shape that can rotate around the shaft as a whole, and a rotation mechanism provided on the shaft as a movable means. , The energy of long-period waves can be recovered by utilizing the movement of the plate-shaped moving flap means. Further, the relative motion between the floating body portion and the spar portion can be further increased due to the fluid resistance generated by the operating flap means.
また、回転機構が油圧式回転機構であり、エネルギー回収手段は、油圧式回転機構の動きを油圧エネルギーとして回収する場合には、フラップ手段の回動に伴う油圧式回転機構の動きを油圧エネルギーとして回収することで、回収したエネルギーを蓄えることが可能となり油圧式の機器に利用しやすくなる。 Further, when the rotation mechanism is a hydraulic rotation mechanism and the energy recovery means recovers the movement of the hydraulic rotation mechanism as hydraulic energy, the movement of the hydraulic rotation mechanism accompanying the rotation of the flap means is used as hydraulic energy. By recovering, it becomes possible to store the recovered energy and it becomes easier to use it for hydraulic equipment .
また、エネルギー回収手段は、回収した油圧エネルギーを蓄える蓄圧手段を有する場合には、回収した油圧エネルギーを蓄圧手段に蓄えて、任意のタイミングで利用しやすくなる。また、蓄圧手段により油圧が変動する場合に平滑化が可能となる。 Further , when the energy recovery means has a pressure storage means for storing the recovered hydraulic energy, the recovered hydraulic energy is stored in the pressure storage means and can be easily used at an arbitrary timing. Further, smoothing becomes possible when the hydraulic pressure fluctuates due to the pressure accumulating means.
また、エネルギー回収手段は、蓄圧手段に蓄えた油圧エネルギーの利用を、相対運動速度に基づいて制御する油圧制御手段を有する場合には、例えば入射する波に対する浮体部とスパー部との相対運動速度が低下したときに蓄圧手段に蓄えた油圧エネルギーを利用して発電するなど、回収した油圧エネルギーをより有効に利用することができる。 Further, when the energy recovery means has a hydraulic control means for controlling the use of the hydraulic energy stored in the accumulator means based on the relative motion speed, for example, the relative motion speed between the floating body portion and the spar portion with respect to the incident wave. The recovered hydraulic energy can be used more effectively, such as generating electricity by using the hydraulic energy stored in the pressure accumulating means when the pressure drops.
また、発電手段は、油圧式のリニア式発電機構である場合には、発電手段に素早い制御応答を行わせることができるとともに、電気エネルギーへの変換工数を少なくすることができる。また、油圧式のリニア式発電機構とすることにより、設置の自由度が増し、例えばスパー部の任意の場所に設置することができる。 Further, when the power generation means is a hydraulic linear power generation mechanism, the power generation means can be made to perform a quick control response and the man-hours for conversion to electric energy can be reduced. Further, by using a hydraulic linear power generation mechanism, the degree of freedom of installation is increased, and the spar portion can be installed at any place, for example.
また、回収した油圧エネルギーを油圧式のリニア式発電機構に導いて利用する場合には、回収した油圧エネルギーを用いてリニア式発電機構を補助することができるため、波力発電システムの効率を向上させることができる。また、エネルギー回収手段で回収した油圧エネルギーを発電手段としてのリニア式発電機構と兼用して利用できるため、構成が簡素化できる。 In addition, when the recovered hydraulic energy is guided to a hydraulic linear power generation mechanism for use, the recovered hydraulic energy can be used to assist the linear power generation mechanism, thus improving the efficiency of the wave power generation system. Can be made to. Further, since the hydraulic energy recovered by the energy recovery means can be used in combination with the linear power generation mechanism as the power generation means, the configuration can be simplified.
また、発電手段を利用して、浮体部とスパー部の相対運動速度を制御する場合には、発電手段そのものを利用して浮体部とスパー部との相対運動速度を調節して、波力発電システムの効率を向上させることができるため、特別な相対運動速度の制御手段を必要としない。 When controlling the relative motion speed between the floating body portion and the spar portion by using the power generation means, the relative motion speed between the floating body portion and the spar portion is adjusted by using the power generation means itself to generate wave power. Since the efficiency of the system can be improved, no special means for controlling the relative motion velocity is required.
また、エネルギー回収手段で回収したエネルギーを浮体部とスパー部の相対運動速度の制御に利用する場合には、回収したエネルギーを制御に利用することで波力発電システムの効率をより向上させることができる。 In addition, when the energy recovered by the energy recovery means is used to control the relative motion speed of the floating body part and the spar part, the efficiency of the wave power generation system can be further improved by using the recovered energy for control. can.
また、張出手段と、エネルギー回収手段とをスパー部の上下方向に複数段備えた場合には、長周期の波が持つエネルギーをより多く回収することができる。 Further, when a plurality of overhanging means and energy recovery means are provided in the vertical direction of the spar portion, more energy of the long-period wave can be recovered.
以下に、本発明の実施形態による波力発電システムについて説明する。
図1は、本実施形態の波力発電システムの概略外観図である。
図1においては、環状の浮体部10と、円柱状のスパー部20と、入射する波に対する浮体部10とスパー部20との相対運動速度を大きくするためにスパー部20の下部に張り出して設けた張出手段30を備える波力発電システムを海洋に設置した状態を示している。
スパー部20の上部外周面には、スパー部20よりも径大の浮体部10が上下方向に移動可能に嵌合されている。
浮体部10は水面に位置し、スパー部20は、大部分が水中に没した状態で立設する。スパー部20の上端は水面よりも上に出ている。
また、スパー部20の内部には浮体部10と接続した発電手段40(図2参照)が組み込まれており、浮体部10とスパー部20間の相対運動を利用して発電が行われる。
The wave power generation system according to the embodiment of the present invention will be described below.
FIG. 1 is a schematic external view of the wave power generation system of the present embodiment.
In FIG. 1, an annular floating
A floating
The floating
Further, a power generation means 40 (see FIG. 2) connected to the floating
浮体部10とスパー部20には、両者の相対運動を大きくする設計が採用されている。即ち、浮体部10については、制御力も考慮して波力発電システムを設置する海域で頻出する波周期付近で効率よく発電できるように固有周期が設定されている。一方、スパー部20については、下部に大型の張出手段30を取り付けて海域での運動を抑制するために長周期にずらした固有周期が設定され、浮体部10とスパー部20の相対運動速度を大きくしている。
The floating
上述したように、特に発電機構(発電手段40)をリニア式発電機構とした場合には、電磁誘導の原理で電力を生産するため、浮体部10の運動速度が速い条件では効率よく発電を行うことができるが、リニア式発電機構は緩やかな変動に対して大きな推力を出し続けることには不向きであり、10秒以上の長周期の波が到来するときなど、浮体部10の運動速度が遅い条件では発電効率が低下してしまう。
そこで本実施形態の波力発電システムにおいては、長周期の波によって運動する可動手段を張出手段30に備え、さらに、可動手段の運動に伴うエネルギーを回収するエネルギー回収手段を備える。
これにより、波力発電システムとして設置海域で頻出する波周期付近で効率よく発電できるとともに、長周期の波が持つエネルギーを回収することができるため、このエネルギーを利用して波力発電システムの効率を向上させることができる。
以下に、本実施形態による張出手段及びエネルギー回収手段を備えた波力発電システムの実施例を説明する。
As described above, especially when the power generation mechanism (power generation means 40) is a linear power generation mechanism, power is produced by the principle of electromagnetic induction, so that power is efficiently generated under the condition that the moving speed of the floating
Therefore, in the wave power generation system of the present embodiment, the overhanging means 30 is provided with a movable means that moves by a long-period wave, and further, an energy recovery means that recovers the energy associated with the movement of the movable means is provided.
As a result, it is possible to efficiently generate electricity in the vicinity of the wave cycle that frequently occurs in the sea area where it is installed as a wave power generation system, and it is possible to recover the energy of long-period waves. Can be improved.
Hereinafter, an example of a wave power generation system including an overhanging means and an energy recovery means according to the present embodiment will be described.
図2は第一の実施例による波力発電システムを示す図であり、図2(a)は上面図、図2(b)は正面図である。なお、図2(b)においては、内部に配置される機器の一部も示している。
本実施例による波力発電システムは、浮体部10(図2では図示省略)と、スパー部20と、スパー部20の下部に張り出して設けられた張出手段30と、スパー部20の内部に配置された発電手段40を有する。
張出手段30は板状を成し、スパー部20の下端に固定して設けた板状のヒーブプレート131と、ヒーブプレート131に設けた板状のフラップ手段132を有する。ヒーブプレート131は、スパー部20よりも径大であって上面視で六角形形状に形成されている。
発電手段40は、海洋に立設されるスパー部20内に配置されており、浮体部10とスパー部20との相対運動を利用して発電する。
発電手段40は、油圧式の補助発電機構を備えたリニア式発電機構としている。リニア式発電機構を用いることにより、発電手段40に素早い制御応答を行わせることができるとともに、電気エネルギーへの変換工数を少なくすることができる。また、油圧式の補助発電機構を備えたリニア式発電機構とすることにより、設置の自由度が増し、例えばスパー部20の任意の場所に発電手段40を設置することができる。
また、本実施例の波力発電システムは、発電手段40を電動機として利用して、浮体部10とスパー部20の相対運動速度を制御する。これにより、発電手段40そのものを利用して浮体部10とスパー部20との相対運動速度を調節して、波力発電システムの効率を向上させることができるため、相対運動速度を制御する制御手段を別に設ける必要がない。
浮体部10には、制御力も考慮して波力発電システムを設置する海域で頻出する波周期付近で効率よく発電できる固有周期が設定されている。一方、スパー部20には、下部にヒーブプレート131を設けて海域での運動を抑制するために長周期にずらした固有周期が設定され、入射する波に対する浮体部10とスパー部20の相対運動速度を大きくしている。
2A and 2B are views showing a wave power generation system according to the first embodiment, FIG. 2A is a top view, and FIG. 2B is a front view. Note that FIG. 2B also shows a part of the equipment arranged inside.
In the wave power generation system according to the present embodiment, the floating body portion 10 (not shown in FIG. 2), the
The overhanging means 30 has a plate shape and has a plate-shaped
The power generation means 40 is arranged in the
The power generation means 40 is a linear power generation mechanism provided with a hydraulic auxiliary power generation mechanism. By using the linear power generation mechanism, the power generation means 40 can be made to perform a quick control response, and the man-hours for conversion to electric energy can be reduced. Further, by adopting a linear power generation mechanism provided with a hydraulic auxiliary power generation mechanism, the degree of freedom of installation is increased, and for example, the power generation means 40 can be installed at an arbitrary place of the
Further, in the wave power generation system of the present embodiment, the power generation means 40 is used as an electric motor to control the relative motion speed of the floating
The floating
本実施例の波力発電システムにおける可動手段は、ヒーブプレート131の周囲に設けられた板状のフラップ手段132である。このフラップ手段132によって、張出手段30の一部が可動な構成となっている。波力発電システムは、フラップ手段(可動手段)132の動きを利用して、長周期の波が持つエネルギーを回収することができる。また、フラップ手段132により生ずる流体抵抗によって、浮体部10とスパー部20との相対運動をさらに大きくすることができる。
フラップ手段132は、ヒーブプレート131の各辺から外方へ突出するように設けられた複数個の可動フラップからなる。フラップ手段132の後端は、ヒーブプレート131の内部に設けられたヒンジ50に接続されており、フラップ手段132は、ヒンジ50を中心として上下に回動可能である。フラップ手段132を可動フラップで構成することで、フラップ手段132の動きを大きくでき、長周期の波が持つエネルギーをより多く回収しやすくなる。
なお、ヒーブプレート131は、複数個の可動フラップからなるフラップ手段132の設置や動作等を容易とするために上面視で正六角形に形成しているが、他の多角形や円形に形成することもできる。
The movable means in the wave power generation system of this embodiment is a plate-shaped flap means 132 provided around the
The flap means 132 includes a plurality of movable flaps provided so as to project outward from each side of the
The
フラップ手段132には、エネルギー回収手段60が接続されている。エネルギー回収手段60は、直動型の油圧シリンダ61と、蓄圧手段62と、油圧制御手段63を備える。油圧シリンダ61、蓄圧手段62及び油圧制御手段63は、スパー部20の内部に配置されている。
フラップ手段132の各可動フラップの後端は、ヒンジ50を介して油圧シリンダ61に接続されている。油圧シリンダ61は、可動フラップの回動動作を利用して駆動される。なお、油圧シリンダ61は回転型を用いて構成することもできる。
波力発電システムに入射する波が、発電手段(リニア式発電機構)40が効率良く発電する周期から長周期側にシフトした場合、長周期の波によってスパー部20が上下動し、それに伴いフラップ手段132(可動フラップ)が回動動作する。エネルギー回収手段60は、油圧シリンダ61によりフラップ手段132の動きを油圧エネルギーとして回収する。このように、スパー部20の上下運動に伴い生じる水流および全体の上下運動を利用して、簡単な構成である板状の張出手段30により長周期の波が持つエネルギーを効率よく回収することができる。また、油圧エネルギーとして回収することで、回収したエネルギーを蓄圧手段62に蓄えることが可能となり油圧式の機器に利用しやすくなる。また、蓄圧手段62に蓄えることにより、回収した油圧エネルギーを任意のタイミングで利用しやすくなるとともに、油圧が変動する場合には蓄圧手段62によって油圧の平滑化が可能となる。
蓄圧手段62及び油圧制御手段63は、スパー部20の内の下部に配置された油圧式の補助発電機構70に接続されている。油圧制御手段63は、入射する波に対する浮体部10とスパー部20の相対運動速度が小さくなった場合に、蓄圧手段62に蓄えられている油圧エネルギーを油圧式の補助発電機構70に供給し、リニア式発電機構40を補助する。
An energy recovery means 60 is connected to the flap means 132. The energy recovery means 60 includes a linear acting
The rear end of each movable flap of the flap means 132 is connected to the
When the wave incident on the wave power generation system shifts from the cycle in which the power generation means (linear power generation mechanism) 40 efficiently generates power to the long-period side, the
The accumulator means 62 and the hydraulic control means 63 are connected to a hydraulic auxiliary
このように、長周期の波が持つエネルギーを、ヒーブプレート131の周囲に複数個設けたフラップ手段132(可動フラップ)とエネルギー回収手段60を用いて油圧エネルギーとして回収して保存し、油圧式の補助発電機構70を用いてリニア式発電機構40を補助することで、波力発電システムの発電効率を向上させることができる。また、エネルギー回収手段60で回収した油圧エネルギーを発電手段40であるリニア式発電機構と兼用して利用できるため、波力発電システムの構成を簡素化できる。
また、エネルギー回収手段60で回収したエネルギーを浮体部10とスパー部20の相対運動速度の制御に利用してもよい。回収したエネルギーを制御に利用することにより、波力発電システムの効率をより向上させることができる。
In this way, the energy of the long-period wave is recovered and stored as hydraulic energy by using a plurality of flap means 132 (movable flaps) and energy recovery means 60 provided around the
Further, the energy recovered by the energy recovery means 60 may be used to control the relative motion speed of the floating
図3は第二の実施例による波力発電システムを示す図であり、図3(a)は上面図、図3(b)は正面図である。なお、上記した実施例による波力発電システムと同一機能部材には同一符号を付して説明を省略する。
本実施例による波力発電システムは、浮体部10(図3では図示省略)と、スパー部20と、スパー部20の下部に設けられた板状の張出手段30と、スパー部20内に配置された発電手段40(図3では図示省略)を有する。
張出手段30は、スパー部20に対して全体が並進運動可能な板状の稼動プレート231と、可動手段として稼動プレート231を上下方向に移動可能に支持する支持手段232を有し、支持手段232が、張出手段30の全体を可動とする構成としている。
稼動プレート231は、スパー部20よりも径大であって上面視で正六角形の多角形形状に形成されており、内側に開口231Aを有する。なお、稼動プレート231は他の多角形や円形に形成することもできる。スパー部20は、稼動プレート231の開口231Aの中央部分を貫通した状態で立設し、スパー部20の下端は稼動プレート231よりも下方に位置する。
なお、稼動プレート231は、スパー部20よりも下方、すなわちスパー部20の下端が稼動プレート231よりも上方に位置するように設置することもできる。
3A and 3B are views showing a wave power generation system according to a second embodiment, FIG. 3A is a top view, and FIG. 3B is a front view. The same functional members as those of the wave power generation system according to the above embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
The wave power generation system according to this embodiment includes a floating body portion 10 (not shown in FIG. 3), a
The overhanging means 30 has a plate-shaped moving
The working
The moving
本実施例において、可動手段は、稼動プレート231をスパー部20に上下方向に移動可能に支持する支持手段232であり、波力発電システムは、稼動プレート231の上下方向の動きを利用して、長周期の波が持つエネルギーを回収することができる。また、稼動プレート231により生ずる流体抵抗によって、浮体部10とスパー部20との相対運動をさらに大きくすることができる。
支持手段232は、自在継手手段233を介して稼動プレート231をスパー部20に接続する3台の直動型油圧シリンダからなる。稼動プレート231を、自在継手手段233を介してスパー部20に接続する直動型油圧シリンダを用いて支持手段232を構成することで、稼動プレート231の上下方向の動きを吸収しやすくなり、長周期の波が持つエネルギーをより多く回収しやすくなる。
支持手段232である3台の直動型油圧シリンダは、スパー部20に対して周方向に所定間隔で配置されており、各直動型油圧シリンダの一端は、スパー部20のうち稼動プレート231よりも上方の外周に配置された自在継手手段233に接続され、各直動型油圧シリンダの他端は、稼動プレート231の外周部に配置された自在継手手段233に接続されている。直動型油圧シリンダは、稼動プレート231の上下動に伴ってピストンが上下方向に往復動する。なお、直動型油圧シリンダは、2台、又は4台以上配置してもよい。
In the present embodiment, the movable means is a support means 232 that movably supports the moving
The support means 232 includes three direct-acting hydraulic cylinders that connect the moving
The three direct-acting hydraulic cylinders, which are the supporting
支持手段232(直動型油圧シリンダ)には、蓄圧手段62(図3では図示省略)と油圧制御手段63(図3では図示省略)を備えたエネルギー回収手段60(図3では図示省略)が接続されている。
波力発電システムに入射する波が、リニア式発電機構が効率良く発電する周期から長周期側にシフトした場合、長周期の波によってスパー部20と稼動プレート231間の並進・回転方向の相対運動が生じる。なお、稼動プレート231は、外周端に上下方向に延在した立ち上げ板(抵抗増加端板)234によって水をせき止めることでスパー部20と稼動プレート231間の相対運動速度を大きくしている。
エネルギー回収手段60は、スパー部20と稼動プレート231間の相対運動によって駆動される直動型油圧シリンダの動きを油圧エネルギーとして回収する。油圧エネルギーとして回収することで、回収したエネルギーを蓄圧手段62に蓄えることが可能となり油圧式の機器に利用しやすくなる。また、蓄圧手段62に蓄えることにより、回収した油圧エネルギーを任意のタイミングで利用しやすくなるとともに、油圧が変動する場合には蓄圧手段62によって油圧の平滑化が可能となる。
蓄圧手段62及び油圧制御手段63は、油圧式の補助発電機構70(図3では図示省略)に接続されている。油圧制御手段63は、入射する波に対する浮体部10とスパー部20との相対運動速度が小さくなった場合に、蓄圧手段62に蓄えられている油圧エネルギーを油圧式の補助発電機構70に供給し、リニア式発電機構40を補助する。
The support means 232 (linear hydraulic cylinder) includes an energy recovery means 60 (not shown in FIG. 3) provided with a pressure accumulating means 62 (not shown in FIG. 3) and a hydraulic control means 63 (not shown in FIG. 3). It is connected.
When the wave incident on the wave power generation system shifts from the cycle in which the linear power generation mechanism efficiently generates power to the long cycle side, the long cycle wave causes the relative motion in the translational / rotational direction between the
The energy recovery means 60 recovers the movement of the linear motion hydraulic cylinder driven by the relative motion between the
The accumulator means 62 and the hydraulic control means 63 are connected to a hydraulic auxiliary power generation mechanism 70 (not shown in FIG. 3). The hydraulic control means 63 supplies the hydraulic energy stored in the accumulator means 62 to the hydraulic auxiliary
このように、長周期の波が持つエネルギーを、自在継手手段233を介して稼動プレート231をスパー部20に接続する支持手段232(直動型油圧シリンダ)とエネルギー回収手段60を用いて油圧エネルギーとして回収して保存し、油圧式の補助発電機構70を用いてリニア式発電機構40を補助することで、波力発電システムの発電効率を向上させることができる。また、エネルギー回収手段60で回収した油圧エネルギーを発電手段40であるリニア式発電機構と兼用して利用できるため、波力発電システムの構成を簡素化できる。
また、エネルギー回収手段60で回収したエネルギーを浮体部10とスパー部20の相対運動速度の制御に利用してもよい。回収したエネルギーを制御に利用することにより、波力発電システムの効率をより向上させることができる。
In this way, the energy of the long-period wave is hydraulically energyed by using the support means 232 (linear-acting hydraulic cylinder) for connecting the
Further, the energy recovered by the energy recovery means 60 may be used to control the relative motion speed of the floating
図4は第三の実施例による波力発電システムを示す正面図であり、スパー部の下部と張出手段の一部を示している。なお、上記した実施例による波力発電システムと同一機能部材には同一符号を付して説明を省略する。
本実施例による波力発電システムは、浮体部10(図4では図示省略)と、スパー部20と、スパー部20の下部に設けられた板状の張出手段30と、スパー部20内に配置された発電手段40(図4では図示省略)を有する。
張出手段30は、スパー部20に対して全体が並進運動可能な板状の稼動プレート331と、可動手段として稼動プレート331を上下方向に移動可能に支持する支持手段332を有し、支持手段332がその基部をスパー部20に固定的に接続され、張出手段30の全体を可動とする構成としている。
稼動プレート331は、スパー部20よりも径大であって上面視で円形又は多角形形状に形成されており、内側に開口331Aを有する。スパー部20は、稼動プレート331の開口331Aの中央部分を貫通した状態で立設し、スパー部20の下端は稼動プレート331よりも下方に位置する。
FIG. 4 is a front view showing the wave power generation system according to the third embodiment, and shows the lower part of the spar portion and a part of the overhanging means. The same functional members as those of the wave power generation system according to the above embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
The wave power generation system according to this embodiment includes a floating body portion 10 (not shown in FIG. 4), a
The overhanging means 30 has a plate-shaped moving
The working
本実施例において、可動手段は、稼動プレート331をスパー部20に上下方向に移動可能に支持する支持手段332であり、波力発電システムは、稼動プレート331の上下方向の動きを利用して、長周期の波が持つエネルギーを回収することができる。なお、図中の矢印Xは稼動プレート331の移動方向を示している。
稼動プレート331を支持する支持手段332は、スパー部20に固定的に接続された複数の直動型油圧シリンダからなる。スパー部20に固定的に接続された直動型油圧シリンダを用いて支持手段332を構成することで、稼動プレート331の上下方向の動きを吸収しやすくなり、長周期の波が持つエネルギーをより多く回収しやすくなる。
支持手段332である複数の直動型油圧シリンダは、稼動プレート331を上下から挟み込むようにしてスパー部20の下部外周に周方向に所定間隔で配置されており、稼動プレート331の上下動に伴ってピストンが上下方向に往復動する。
In this embodiment, the movable means is a support means 332 that movably supports the moving
The support means 332 that supports the
A plurality of direct-acting hydraulic cylinders, which are the supporting
支持手段232(直動型油圧シリンダ)には、蓄圧手段62(図4では図示省略)と油圧制御手段63(図4では図示省略)を備えたエネルギー回収手段60(図4では図示省略)が接続されている。
波力発電システムに入射する波が、リニア式発電機構が効率良く発電する周期から長周期側にシフトした場合、長周期の波によってスパー部20と稼動プレート331間に相対運動が生じる。なお、稼動プレート331に働く上下方向の抗力を増してスパー部20と稼動プレート331間の相対運動を大きくするため、稼動プレート331の外周端には上下方向に延在する抗力増加端板333を設けている。
エネルギー回収手段60は、スパー部20と稼動プレート331間の相対運動によって駆動される直動型油圧シリンダの動きを油圧エネルギーとして回収する。油圧エネルギーとして回収することで、回収したエネルギーを蓄圧手段62に蓄えることが可能となり油圧式の機器に利用しやすくなる。また、蓄圧手段62に蓄えることにより、回収した油圧エネルギーを任意のタイミングで利用しやすくなるとともに、油圧が変動する場合には蓄圧手段62によって油圧の平滑化が可能となる。
蓄圧手段62及び油圧制御手段63は、油圧式の補助発電機構70(図4では図示省略)に接続されている。油圧制御手段63は、入射する波に対する浮体部10とスパー部20との相対運動速度が小さくなった場合に、蓄圧手段62に蓄えられている油圧エネルギーを油圧式の補助発電機構70に供給し、リニア式発電機構40を補助する。
The support means 232 (linear hydraulic cylinder) includes an energy recovery means 60 (not shown in FIG. 4) provided with a pressure accumulating means 62 (not shown in FIG. 4) and a hydraulic control means 63 (not shown in FIG. 4). It is connected.
When the wave incident on the wave power generation system shifts from the period in which the linear power generation mechanism efficiently generates power to the long-period side, the long-period wave causes a relative motion between the
The energy recovery means 60 recovers the movement of the linear motion hydraulic cylinder driven by the relative motion between the
The accumulator means 62 and the hydraulic control means 63 are connected to a hydraulic auxiliary power generation mechanism 70 (not shown in FIG. 4). The hydraulic control means 63 supplies the hydraulic energy stored in the accumulator means 62 to the hydraulic auxiliary
このように、長周期の波が持つエネルギーを、稼動プレート331をスパー部20に固定的に接続する支持手段332(直動型油圧シリンダ)とエネルギー回収手段60を用いて油圧エネルギーとして回収して保存し、油圧式の補助発電機構70を用いてリニア式発電機構40を補助することで、波力発電システムの発電効率を向上させることができる。また、エネルギー回収手段60で回収した油圧エネルギーを発電手段40であるリニア式発電機構と兼用して利用できるため、波力発電システムの構成を簡素化できる。
また、エネルギー回収手段60で回収したエネルギーを浮体部10とスパー部20の相対運動速度の制御に利用してもよい。回収したエネルギーを制御に利用することにより、波力発電システムの効率をより向上させることができる。
In this way, the energy of the long-period wave is recovered as hydraulic energy by using the support means 332 (direct-acting hydraulic cylinder) and the energy recovery means 60 that fixedly connect the
Further, the energy recovered by the energy recovery means 60 may be used to control the relative motion speed of the floating
図5は第四の実施例による波力発電システムを示す図であり、図5(a)(b)においてはスパー部の下部と張出手段の一部を示し、図5(c)においては張出手段の一部を示している。なお、上記した実施例による波力発電システムと同一機能部材には同一符号を付して説明を省略する。
本実施例による波力発電システムは、浮体部10(図5では図示省略)と、スパー部20と、スパー部20の下部に設けられた板状の張出手段30と、スパー部20内に配置された発電手段40(図5では図示省略)を有する。
張出手段30は、全体が軸434の回りに回動可能な板状を成す稼動フラップ手段431と、可動手段として軸434に設けた回転機構432を有し、回転機構432が張出手段30の一部又は全体を可動とする構成としている。
稼動フラップ手段431は、スパー部20の側方に配置されており、上面視で円形又は多角形状に形成されている。スパー部20と稼動フラップ手段431との間には、所定の間隙431Aが設けられている。なお、稼動フラップ手段431は、複数の稼動フラップによって上面視で円形又は多角形状を成すように構成される分割構造であることが好ましい。また、スパー部20の下端は稼動フラップ手段431よりも下方に位置する。なお、稼動フラプ手段431は、スパー部20よりも下方、すなわちスパー部20の下端が稼動フラプ手段431よりも上方に位置するように設置することもできる。
FIG. 5 is a diagram showing a wave power generation system according to a fourth embodiment, in which FIGS. 5 (a) and 5 (b) show the lower part of the spar portion and a part of the overhanging means, and FIG. 5 (c) shows. It shows a part of the overhanging means. The same functional members as those of the wave power generation system according to the above embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
The wave power generation system according to this embodiment includes a floating body portion 10 (not shown in FIG. 5), a
The overhanging means 30 has a working flap means 431 having a plate shape that can rotate around the
The operating flap means 431 is arranged on the side of the
本実施例において、可動手段は、軸434に設けた回転機構432であり、波力発電システムは、稼動フラップ手段431と回転機構432の動きを利用して、長周期の波が持つエネルギーを回収することができる。また、稼動フラップ431手段により生ずる流体抵抗によって、浮体部10とスパー部20との相対運動をさらに大きくすることができる。
稼動フラップ手段431の外周端には、上下方向に延在する抗力増加端板433が設けられている。抗力増加端板433は、複数の鋼材又はワイヤー等の結合材80によりスパー部20に固定的に結合されている。
また、回転機構432には、蓄圧手段62(図5では図示省略)と油圧制御手段63(図5では図示省略)を備えたエネルギー回収手段60(図5では図示省略)が接続されている。
軸434に設けられた回転機構432は、稼動フラップ手段431の回動動作に伴って回転する。
In this embodiment, the movable means is a
A drag increasing
Further, the
The
図5(a)は、結合材80によってスパー部20に固定的に結合された抗力増加端板433に接続した軸434に回転機構432を設け、軸434とスパー部20の間に配置された稼動フラップ手段431の一端を軸434に接続した場合を示している。回転機構432は、油圧式回転機構である。
稼動フラップ手段431の他端は自由端とされており、稼動フラップ手段431は軸434に接続された一端を中心として上下に回動可能である。
また、図5(b)は、複数の鋼材又はワイヤー等の結合材80によりスパー部20に結合された軸434に回転機構432を設け、スパー部20と軸434との間、及び軸434と抗力増加端板433との間にそれぞれ配置された稼動フラップ手段431の一端を軸434に接続し、他端を自由端とした場合を示している。稼動フラップ手段431と効力増加板433との間にも所定の間隙431Aが設けられている。回転機構432は、油圧式回転機構である。なお、図5(c)は、稼動フラップ手段431、回転機構432及び軸434を示す斜視図である。
In FIG. 5A, a
The other end of the working flap means 431 is a free end, and the working flap means 431 can rotate up and down about one end connected to the
Further, in FIG. 5B, a
本実施例において、波力発電システムに入射する波が、リニア式発電機構が効率良く発電する周期から長周期側にシフトした場合、長周期の波によってスパー部20が上下動し、稼動フラップ手段431が回動動作する。油圧式回転機構432は、稼動フラップ手段431の回動動作に伴って作動する。エネルギー回収手段60は、油圧式回転機構432の動きを油圧エネルギーとして回収する。油圧エネルギーとして回収することで、回収したエネルギーを蓄圧手段62に蓄えることが可能となり油圧式の機器に利用しやすくなる。また、蓄圧手段62に蓄えることにより、回収した油圧エネルギーを任意のタイミングで利用しやすくなるとともに、油圧が変動する場合には蓄圧手段62によって油圧の平滑化が可能となる。
蓄圧手段62及び油圧制御手段63は、油圧式の補助発電機構70(図5において図示省略)に接続されている。油圧制御手段63は、入射する波に対する浮体部10とスパー部20の相対運動速度が小さくなった場合に、蓄圧手段62に蓄えられている油圧エネルギーを補助発電機構70に供給し、リニア式発電機構を補助する。
In this embodiment, when the wave incident on the wave power generation system shifts from the cycle in which the linear power generation mechanism efficiently generates power to the long-period side, the
The accumulator means 62 and the hydraulic control means 63 are connected to a hydraulic auxiliary power generation mechanism 70 (not shown in FIG. 5). The hydraulic control means 63 supplies the hydraulic energy stored in the accumulator means 62 to the auxiliary
このように、長周期の波が持つエネルギーを、軸434に設けた回転機構432とエネルギー回収手段60を用いて油圧エネルギーとして回収して保存し、油圧式の補助発電機構70を用いてリニア式発電機構40を補助することで、波力発電システムの発電効率を向上させることができる。また、エネルギー回収手段60で回収した油圧エネルギーを発電手段40であるリニア式発電機構と兼用して利用できるため、波力発電システムの構成を簡素化できる。
また、エネルギー回収手段60で回収したエネルギーを浮体部10とスパー部20の相対運動速度の制御に利用してもよい。回収したエネルギーを制御に利用することにより、波力発電システムの効率をより向上させることができる。
なお、回収した油圧エネルギーは、結合材80に設けた配管を介して、スパー部20に設けた蓄圧手段62や油圧制御手段63に導くことができる。また、油圧式回転機構432は、直接発電を行う直接発電機構とすることもできる。この場合、結合材80に設けた配線を介して電力をスパー部20に送ることができる。
In this way, the energy of the long-period wave is recovered and stored as hydraulic energy by using the
Further, the energy recovered by the energy recovery means 60 may be used to control the relative motion speed of the floating
The recovered hydraulic energy can be guided to the
図6は第五の実施例による波力発電システムを示す図であり、図6(a)はスパー部の下部と張出手段の一部を示す図、図6(b)は可動手段の拡大上面図である。また、図7は第五の実施例による波力発電システムの変形例を示す斜視図である。なお、上記した実施例による波力発電システムと同一機能部材には同一符号を付して説明を省略する。
本実施例による波力発電システムは、浮体部10(図6では図示省略)と、スパー部20と、スパー部20の下部に設けられた板状の張出手段30と、スパー部20内に配置された発電手段40(図6では図示省略)を有し、張出手段30は、可動手段として張出手段30の一部を可動とするタービン手段532を有する。
タービン手段532は、スパー部20の下部に設けられた板状のプレート531に複数設けられている。プレート531は上面視で円形又は多角形形状に形成されており、内側に開口531Aを有する。スパー部20は、プレート531の開口531Aの中央部を貫通した状態で立設し、スパー部20の下端はプレート531よりも下方に位置する。なお、プレート531は、スパー部20よりも下方、すなわちスパー部20の下端がプレート531よりも上方に位置するように設置することもできる。
FIG. 6 is a diagram showing a wave power generation system according to a fifth embodiment, FIG. 6 (a) is a diagram showing a lower part of a spar portion and a part of an overhanging means, and FIG. 6 (b) is an enlargement of a movable means. It is a top view. Further, FIG. 7 is a perspective view showing a modified example of the wave power generation system according to the fifth embodiment. The same functional members as those of the wave power generation system according to the above embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
The wave power generation system according to this embodiment includes a floating body portion 10 (not shown in FIG. 6), a
A plurality of turbine means 532 are provided on a plate-shaped
本実施例の波力発電システムにおける可動手段としてプレート531に設けたタービン手段532は、往復流型タービンである。往復流型タービン(ウェルズタービン)翼を用いることにより、水流がタービン手段532に上下どちらの方向から流入する場合であっても一方向に回転させることができ、エネルギーの回収効率が向上する。また、往復流型タービン翼により生ずる流体抵抗により、浮体部10とスパー部20との相対運動をさらに大きくすることができる。
波力発電システムは、スパー部20の上下運動に伴い生じる水流を利用してタービン手段532により直接回転運動として、長周期の波が持つエネルギーを回収することができる。
タービン手段532は、複数の鋼材又はワイヤー等の結合材80によりスパー部20に固定的に結合されている。
また、タービン手段532の外周側のプレート531の外周端には、上下方向に延在する抗力増加端板533が設けられている。抗力増加端板533を設けることによって、付近の水をせき止めてタービン手段532に流入する水量を多くすることができる。抗力増加端板533は、複数の鋼材又はワイヤー等の結合材80によりスパー部20に固定的に結合されている。
なお、タービン手段532及び抗力増加端板533は、図7に示すようにプレート531がスパー部20に固定的に設けられ、タービン手段532及び抗力増加端板533がプレート531に固定的に設けられている場合には、結合材80によりスパー部20に固定的に結合する必要はない。図7においては、プレート531をスパー部20の下部に固定的に設けている。
The turbine means 532 provided on the
The wave power generation system can recover the energy of a long-period wave as a direct rotational motion by the turbine means 532 by utilizing the water flow generated by the vertical motion of the
The turbine means 532 is fixedly coupled to the
Further, a drag increasing
As shown in FIG. 7, the turbine means 532 and the drag increasing
タービン手段532は、油圧式往復流型タービンであり、エネルギー回収手段60として補助発電機64が接続されている。
波力発電システムに入射する波が、リニア式発電機構が効率良く発電する周期から長周期側にシフトした場合、長周期の波によってスパー部20が上下動して水流が生じ、タービン手段532の回転体が回転する。エネルギー回収手段60である補助発電機64は、タービン手段532の動きを油圧エネルギーとして回収し、補助発電を行う。
このように、長周期の波が持つエネルギーを、タービン手段532とエネルギー回収手段60を用いて回収し、補助発電を行うことで、発電手段40による発電を補い波力発電システムの発電効率を向上させることができる。
また、エネルギー回収手段60で回収したエネルギーを浮体部10とスパー部20の相対運動速度の制御に利用してもよい。回収したエネルギーを制御に利用することにより、波力発電システムの効率をより向上させることができる。
なお、補助発電機64は、油圧によらず直接発電をする直接発電機構とすることもできる。この場合も含めて、タービン手段532で発電された電力は、結合材80に設けた配線を介してスパー部20に送ることができる。
また、エネルギー回収手段60は、油圧式往復流型タービンの動きを油圧エネルギーとして回収してもよい。油圧式往復流型タービンの動きを利用して例えば油圧ポンプを駆動して油圧エネルギーを回収することで、回収したエネルギーを蓄えることが可能となり油圧式の機器に利用しやすくなる。また、回収したエネルギーを蓄えることにより、回収した油圧エネルギーを任意のタイミングで利用しやすくなるとともに、油圧が変動する場合には油圧の平滑化が可能となる。
なお、この場合、回収した油圧エネルギーは、結合材80に設けた配管を介して、スパー部20に設けた蓄圧手段62や油圧制御手段63に導くことができる。
The turbine means 532 is a hydraulic reciprocating flow type turbine, and an
When the wave incident on the wave power generation system shifts from the cycle in which the linear power generation mechanism efficiently generates power to the long cycle side, the
In this way, the energy of the long-period wave is recovered by using the turbine means 532 and the energy recovery means 60, and auxiliary power generation is performed to supplement the power generation by the power generation means 40 and improve the power generation efficiency of the wave power generation system. Can be made to.
Further, the energy recovered by the energy recovery means 60 may be used to control the relative motion speed of the floating
The
Further, the energy recovery means 60 may recover the movement of the hydraulic reciprocating flow turbine as hydraulic energy. By using the movement of the hydraulic reciprocating turbine to drive, for example, a hydraulic pump to recover hydraulic energy, it becomes possible to store the recovered energy and make it easier to use for hydraulic equipment. Further, by storing the recovered energy, the recovered hydraulic energy can be easily used at an arbitrary timing, and when the hydraulic pressure fluctuates, the hydraulic pressure can be smoothed.
In this case, the recovered hydraulic energy can be guided to the
図8は第六の実施例による波力発電システムを示す図であり、スパー部の下部と張出手段の一部を示している。なお、上記した実施例による波力発電システムと同一機能部材には同一符号を付して説明を省略する。
本実施例による波力発電システムは、浮体部10と、スパー部20と、スパー部20の下部に設けられた板状の張出手段30と、スパー部20内に配置された発電手段40(図8では図示省略)を有し、張出手段30は、可動手段として張出手段30の全部を可動とするタービン手段632を有する。
タービン手段632は、スパー部20の下部に設けられた複数枚のブレードを有する。スパー部20内には、ブレードの回転軸が収納されている。
FIG. 8 is a diagram showing a wave power generation system according to a sixth embodiment, and shows a lower part of a spar portion and a part of an overhanging means. The same functional members as those of the wave power generation system according to the above embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
In the wave power generation system according to the present embodiment, the floating
The turbine means 632 has a plurality of blades provided at the bottom of the
本実施例の波力発電システムにおける可動手段であるタービン手段632は、往復流型タービンである。往復流型タービン(ウェルズタービン)を用いることにより、水流がタービン手段632に上下どちらの方向から流入する場合であっても一方向に回転させることができ、エネルギーの回収効率が向上する。また、往復流型タービンにより生ずる流体抵抗により、浮体部10とスパー部20との相対運動をさらに大きくすることができる。
波力発電システムは、スパー部20の上下運動に伴い生じる水流を利用してタービン手段632により直接回転運動として、長周期の波が持つエネルギーを回収することができる。
The turbine means 632, which is a movable means in the wave power generation system of this embodiment, is a reciprocating flow type turbine. By using a reciprocating flow type turbine (wells turbine), the water flow can be rotated in one direction regardless of whether the water flow flows into the turbine means 632 from either the upper or lower direction, and the energy recovery efficiency is improved. Further, the relative motion between the floating
The wave power generation system can recover the energy of a long-period wave as a direct rotational motion by the turbine means 632 by utilizing the water flow generated by the vertical motion of the
タービン手段は、油圧式往復流型タービンであり、エネルギー回収手段60として補助発電機64(図8では図示省略)が接続されている。
波力発電システムに入射する波が、リニア式発電機構が効率良く発電する周期から長周期側にシフトした場合、長周期の波によってスパー部20が上下動して水流が生じ、タービン手段632の回転体が回転する。エネルギー回収手段60である補助発電機64は、タービン手段632の動きを油圧エネルギーとして回収し、補助発電を行う。
このように、長周期の波が持つエネルギーを、タービン手段632とエネルギー回収手段60を用いて回収し、補助発電を行うことで、発電手段40による発電を補い波力発電システムの発電効率を向上させることができる。
また、エネルギー回収手段60で回収したエネルギーを浮体部10とスパー部20の相対運動速度の制御に利用してもよい。回収したエネルギーを制御に利用することにより、波力発電システムの効率をより向上させることができる。
また、エネルギー回収手段60は、油圧式往復流型タービンの動きを油圧エネルギーとして回収してもよい。油圧式往復流型タービンの動きを利用して例えば油圧ポンプを駆動して油圧エネルギーを回収することで、回収したエネルギーを蓄えることが可能となり油圧式の機器に利用しやすくなる。また、回収したエネルギーを蓄えることにより、回収した油圧エネルギーを任意のタイミングで利用しやすくなるとともに、油圧が変動する場合には油圧の平滑化が可能となる。
なお、第五の実施例を含めて、油圧式往復流型タービンに代えて、直接補助発電を行う直接発電式往復流型タービンを用いることもできる。
The turbine means is a hydraulic reciprocating flow type turbine, and an auxiliary generator 64 (not shown in FIG. 8) is connected as the energy recovery means 60.
When the wave incident on the wave power generation system shifts from the cycle in which the linear power generation mechanism efficiently generates power to the long cycle side, the
In this way, the energy of the long-period wave is recovered by using the turbine means 632 and the energy recovery means 60, and auxiliary power generation is performed to supplement the power generation by the power generation means 40 and improve the power generation efficiency of the wave power generation system. Can be made to.
Further, the energy recovered by the energy recovery means 60 may be used to control the relative motion speed of the floating
Further, the energy recovery means 60 may recover the movement of the hydraulic reciprocating flow turbine as hydraulic energy. By using the movement of the hydraulic reciprocating turbine to drive, for example, a hydraulic pump to recover hydraulic energy, it becomes possible to store the recovered energy and make it easier to use for hydraulic equipment. Further, by storing the recovered energy, the recovered hydraulic energy can be easily used at an arbitrary timing, and when the hydraulic pressure fluctuates, the hydraulic pressure can be smoothed.
In addition, including the fifth embodiment, a direct power generation type reciprocating flow turbine that directly generates auxiliary power can be used instead of the hydraulic reciprocating flow type turbine.
本発明の波力発電システムは、長周期の波が持つエネルギーを回収することができ発電効率に優れている。よって、波が比較的弱い海域においても利用することができる。 The wave power generation system of the present invention can recover the energy of a long-period wave and has excellent power generation efficiency. Therefore, it can be used even in the sea area where the waves are relatively weak.
10 浮体部
20 スパー部
30 張出手段
40 発電手段
50 ヒンジ
60 エネルギー回収手段
62 蓄圧手段
63 油圧制御手段
64 補助発電機
131 ヒーブプレート
132、232、332、432、532、632 可動手段(フラップ手段、支持手段、回転機構、タービン手段)
231、331 稼動プレート
233 自在継手手段
10 Floating
231 and 331
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