JPH01167468A

JPH01167468A - 高圧空気製造装置

Info

Publication number: JPH01167468A
Application number: JP62328260A
Authority: JP
Inventors: Akira Shiki; 志岐　明
Original assignee: Kajima Corp
Current assignee: Kajima Corp
Priority date: 1987-12-23
Filing date: 1987-12-23
Publication date: 1989-07-03
Anticipated expiration: 2010-11-08
Also published as: JPH07103840B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、海洋エネルギーのうち波力を利用する高圧空
気製造装置に関する。

〔従来の技術とその問題点〕

海洋エネルギーの利用の一つとして波力による発電シス
テムが研究されている。この波力発電の一例として空気
室型のものがあり、これは実開昭６２−８７１８５号公
報や実開昭６２−８７１８４号公報に示すように、バケ
ツを逆にしたような空気室の上部にノズルを設け、波の
上下動による空気室内の体積変化、すなわち空気の圧縮
、膨張をノズルからの空気流に変換し、これによりター
ビンを回転し発電するものである。

しかし、波力による空気の圧縮すなわち圧力変動は非常
に小さく、波高１ｍに対し約０．１気圧の程度のものし
か得られず、このため、かかる低圧の空気流を効率よく
利用しようとするには大規模で特殊な空気タービンを必
要とし、その結果、装置全体が大が゛かりて機構も複雑
となり単位出力当りの建造コストが大きいものとなって
しまう。

また、空気室からの空気流は常に変化する波力の大きさ
に対応して変動するものであるため、かかる空気流をそ
のまま直接用いる発電では、出力にも大きな変動が生じ
て、発電出力の利用が制約される。

本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、常に一定
の高速空気流を提供でき、波力発電に利用したときにタ
ービンも小型のものですみ、発電出力も一定のものが得
られ利用範囲を拡大できる高圧空気製造装置を提供する
ことにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は前記目的を達成するため、波浪による水の出入
用開口を形成したケーソン内に、上部にピストンを一体
的に突設したフロートを収め、このピストンが挿入する
シリンダーに送気管と吸気管とを接続し、該送気管と吸
気管とを直列または並列に接続した複数個の空気タンク
に連結し、これら複数のタンクを前記ピストンとシリン
ダーとにより構成されるポンプ機構及び送気管と吸気管
とを介して互いに連通させたことを要旨とするものであ
る。

〔作用〕

本発明によれば、波浪によるケーソン内への海水の出入
りで、フロート及びこれと一体のピストンが上下動し、
吸気管からシリンダー内へ供給された空気はピストンの
上下動により圧縮されて圧縮空気となって送気管を介し
て空気タンクに圧送されここに貯蔵される。この場合、
吸気管からシリンダーへと送る空気は空気タンクから供
給することもできるので、圧縮された空気をさらに高圧
にして他のタンクへ圧送でき、また、波力が小さくても
空気圧によりポンプを稼動できる。

〔実施例〕

以下、図面について本発明の実施例を詳細に説明する。

第１図は本発明の高圧空気製造装置の実施例の要部であ
るポンプ機構部分の縦断正面図、第２図は本発明の実施
例の他の要部である複数の空気タンクの連結関係を示す
説明図で、本発明はポンプ機構とこれに連通ずる複数の
空気タンク群とにより構成される。

ポンプ機構としては第１図に示すように、側面下方に波
浪による水の出入用開口２を形成したコンクリート類も
しくは鋼製の柱状ケーソン１を海底に設置し、このケー
ソン１内に上部にピストン３を突設した、ケーソン１と
ほぼ同径のフロート４を収納し、さらにケーソン１内上
部には前記ピストン３の端が挿入するようシリンダー５
を固設した。

このシリンダー５の壁にピストン３のストローク範囲の
上方と下方とに位置させてそれぞれ吸気口６ａ、送気ロ
アａと、吸気口６ｂ、送気ロアｂとを形成する。図中８
ａ、８ｂ、９ａ、９ｂは前記吸気口５ａ、５ｂ、送気ロ
アａ、７ｂに設けられそれぞれ下流方向にのみ開く逆流
防止弁を示す。

図中１３はケーソン１の上部に形成した通気用の複数の
孔であり、フロート４の上下動をスムーズにするととも
に、異常波浪時には消波堤として装置を保護する。

そして、前記吸気口６ａ、６ｂに吸振管６を、送気ロア
ａ、７ｂに送気管７の一端をそれぞれ連結し、この吸気
管６と送気管７の他端はそれぞれ分岐して複数（図示の
例では５本）の吸気分岐管６１．６２，６３．６４，６
５．及び複数（図示の例では４本）の送気分岐管７１，
７２．７３．７４とし、この吸気分岐管６１〜６４をそ
れぞれパルプｌｌａ、ｌｌｂ、ｌｌｃ、ｌｉｄを介して
複数（図示の例では４個）の空気タンク１０ａ、１０ｂ
、１０ｃ、１０ｄの吐出側に、また送気分岐管７１〜７
４をそれぞれバルブ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ。

１２ｄを介してタンク１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ
の吸入側に連結し、残りの吸気分岐管６５には途中にバ
ルブｌｉｅを設は該分岐管６５の他端は大気に連通した
。

次に使用法及び動作について説明すると、高圧空気を製
造するには、通常の場合はまずパルプｌｉｅを開いて吸
気分岐管６５から吸気管６に外気を取込み、吸気口６ａ
からシリンダー５内に空気を送り込む。

他方、波の上昇時にはフロート４が水面の上昇に伴い上
昇し、これと一体のピストン３も上昇する。しかし、シ
リンダー５はケーソン１に固定されていて動かないから
、ピストン３がシリンダー５内を上方に移動することに
より、シリンダー５内でピストン３よりも上方の空間の
空気、すなわち吸気口６ａからシリンダー５内に取込ま
れた空気が圧縮されて、逆流防止弁９ａを押し開いて送
気ロアａから送気管７へと圧送される。

この時、空気タンク１０ｄに連通する送気分岐管７４に
設けたバルブ１２ｄを開いておけば前記のようにして圧
縮された高圧空気は空気タンク１０ｄ内に貯えられる。

他方、ピストン３よりも下方のシリンダ−５内空間は、
ピストン３の上昇により減圧されるので、逆流防止弁８
ｂが開いて吸気口６ｂを介して吸気管６内に送り込まれ
た空気がピストン３よりも下方のシリンダ−５内空間に
取込まれる。

そして、波の下降時には水面の下降に伴いフロート４も
下降してピストン３がシリンダー５内を下方に移動し、
今度はシリンダー５内でピストン３よりも下方の空間内
に取入れられた空気がピストン３により圧縮されて逆流
防止弁９ｂを押し開いて送気ロアｂから送気管７を通っ
て空気タンク１０ｄへと圧送される。

このようにして空気タンク１０ｄのみならず他のタンク
１０ａ〜１０ｃにも高圧空気を順次送り込み、ここに貯
えるものであるが、かかる高圧空気により空気タンク１
０ａ〜１０ｄ内の気圧が上昇してくると、これにともな
いピストン３に加わる負荷が増大し、ポンプ機能が低下
してくる。また、波高が小さいとピストン３の移動がご
くわずかなためポンプ機構が働かず空気を圧送できない
ことがある。

かかる場合に、さらにポンプを駆動して高圧空気を製造
する方法を説明すると、例えば既に高圧空気が貯蔵され
ている空気タンク１０ｃにさらに高圧空気を圧送するに
は、該空気タンク１０ｃと同程度の圧力の空気が貯蔵さ
れている他の空気タンク例えば１０ｄのバルブｌｉｄを
開いて該空気タンク１０ｄ内の圧縮空気を吸気管６を介
してシリンダー５へ送り込む。

これにより、ポンプ側ではピストン３の上方と下方のシ
リンダー５内圧力がバランスしピストン３に加わる負荷
が減少するのでピストン３が再び上下動することとなる
。その結果、圧送能力が増加し、空気タンク１０ｄ内か
ら送り出された圧縮空気はさらに圧縮されて高圧のもの
となり空気タンク１０ｃ内に新たに貯蔵される。こうし
て、より高圧な空気を得ることができる。

また、波高が小さくて波力エネルギーが小さいときも、
圧縮空気をシリンダー５内に送り込むことにより、この
圧縮空気により前記と同様にしてピストン３の上方と下
方の空間の圧力をバランスさせることができ、ピストン
３の上下動を可能にできる。

他方、圧縮空気を送り出した空気タンク１０ｄは減圧さ
れるので、ピストン３にかわる負荷が減少し、その結果
、弁ｌｉｅを開いて吸気分岐管６５を介して取入れた外
気をピストン３及びシリンダー５よりなるポンプ機構で
圧縮し、空気タンク１０ｄに圧送することが再び可能と
なる。

このようにして、既に高圧の空気タンク１０ｃの空気は
より高圧になり、圧力の低下した空気タンク１０ｄでは
新たに外気から空気を取込むことで低圧の圧縮空気の受
入れが可能となる。かかる操作はより高圧な空気タンク
間でも可能であり、また、空気タンクの数を適宜増すこ
とで装置の耐圧性の許す範囲内でさらに高圧の空気を得
ることができ、エネルギーの貯蔵量を増大できる。

なお、かかるバルブの開閉操作は空気タンク１０ａ〜１
０ｄ内に圧力センサーを設けておき、この圧力センサー
からの出力により自動制御することが望ましい。

前記第１実施例ではポンプ機構は１個で、このポンプ機
構に対し複数の空気タンクを並列に連通したが、これに
限定されるものではなく第２実施例として第３図に示す
ように第１図に示したような波力エネルギーにより作動
するポンプ機構ＰＬ。

Ｐ２．Ｐ３．Ｐ４を複数個（例えば４個）設けておき、
これらのポンプ機構２１〜２４間に吸気管６及び送気管
７を介して複数の空気タンク１０ａ。

１０　ｂ　、　１０　ｃ　、　１０　ｄを順次直列に連
結するようにしてもよい。かかる場合、ポンプ機構Ｐ１
〜Ｐ４のうち、吸気側端に位置するポンプ機構Ｐ１につ
いては該ポンプ機構Ｐ工に連結する吸気管６の他端は大
気に連通させる。

そして、大気に連通ずる吸気管６から取入れた空気を最
初のポンプ機構Ｐ１で圧縮して空気タンり１０ａにまず
貯蔵し、次にこの空気タンク１０ａ内の圧縮空気を吸気
管６を介して次のポンプ機構Ｐ２に送り、ここでさらに
圧縮して次の空気タンク１０ｂに圧送する。このように
してポンプ機構Ｐ１．Ｐ２゜Ｐ３．Ｐ４により順次再度
圧縮して高圧にした空気を空気タンク１０ａから１０　
ｂ　、　１０　ｃ　、　１０　ｄ　ヘと順次圧送してよ
り高圧の空気を得るもので、この第２実施例の場合は第
１実施例と異なり、吸気管６及び送気管７にパルプを設
ける必要がなく、また、空気タンク１０ａ〜１０ｄの容
量も順次圧縮されてより高圧になった空気を収容するも
のは容量の小さいものですむ。

なお、第１実施例、第２実施例ともに、ポンプ−機構に
ついては、フロート４の上昇時と下降時の両方の行程に
おいて空気を吸入、圧送できる複動型としたがこれに限
るものではなく、フロート４の上昇時あるいは下降時の
片行程だけで吸入と圧送を順次行うようなタイプを用い
ることも可能である。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明の高圧空気製造装置は高圧空
気を貯蔵するので常に一定の高速空気流を提供でき、例
えば波力発電にこの高速空気流を利用すればタービンも
小型で安価にできる。

また、複数の空気タンクにより、空気圧の平滑化を図る
ことができ、しかもより高圧な空気を製造できるのでエ
ネルギーの利用範囲も拡大される。

さらに、波力エネルギーが小さいときでもポンプを稼動
できるので効率のよいものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の高圧空気製造装置の実施例の要部であ
るポンプ機構部分の縦断正面図、第２図は本発明の実施
例の他の要部である複数の空気タンクの連結関係を示す
説明図、第３図は複数の空気タンクの連結関係の他の例
を示す説明図である。１・・・ケーソン　　　　　２・・・水の出入用開口３
・・・ピストン　　　　　４・・・フロート５・・・シ
リンダー　　　　６・・・吸気管６１、６２．６３．６
４．６５・・・吸気分岐管６ａ、６ｂ・・・吸気口ア・・・送気管７１、７２．７３．７４・・・送気分岐管７ａ、７ｂ・
・・送気口８ａ、８ｂ、９ａ、９ｂ−−−逆流防止弁１０ａ、１０
ｂ、１０ｃ、１０ｄ＝空気タンク１１ａ、１ｌｂｌ　ｌ
ｌＣｌ　１ｌｄｌ　ｉｔｅ＋１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、
１２ｄ−−−バルブ１３・・・孔

Claims

【特許請求の範囲】

波浪による水の出入用開口を形成したケーソン内に、上
部にピストンを一体的に突設したフロートを収め、この
ピストンが挿入するシリンダーに送気管と吸気管とを接
続し、該送気管と吸気管とを直列または並列に接続した
複数個の空気タンクに連結し、これら複数のタンクを前
記ピストンとシリンダーとにより構成されるポンプ機構
及び送気管と吸気管とを介して互いに連通させたことを
特徴とする高圧空気製造装置。