JPH0128225B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の利用分野 本発明は、波の周期に基いてエネルギの吸収が
行われる型式の液体波のエネルギを吸収する装置
に関する。本発明は、波エネルギを吸収するのみ
ならず、発電用に利用するような波エネルギ発電
プラントに関連して特に開発されたものである。

従来例 従来の液体波エネルギ吸収装置の典型的な例は
共振する固定体（ブイ）の原理により作動するも
のや、水柱の振動原理により作動するようなもの
である。

発明が解決しようとする問題点 従来の波エネルギ吸収装置においては、導入さ
れる波の一定の大きさと、可変の周期とにおける
振動の大きさは共振特性曲線にしたがつて変化す
る。この振動モードのバンドの幅は比較的狭いも
のである。従つて、従来の装置においては、高い
エネルギ吸収率を得ることは困難であつた。

本発明は、簡単な構造であつて、かつメインテ
ナンスが容易であり、波エネルギを発電エネルギ
に変換する効率の高い波エネルギ吸収装置を提供
することを目的とする。

問題点を解決するための手段 上記目的を達成するために、本発明では、気密
室と、該気密室の上部に取り付けられて空気の流
れ方向と無関係に回転するエアータービンとを備
え、気密室の一つの側面（横壁）の下端部分に開
口が設けられ、該開口が液体中に沈められ液体の
波に応答して液体がこの開口に流入出する際に、
上述の気密室の内部の液体マスの振動が大きな振
幅を得るように、側面の開口の両側に互いに対向
して末広形に形成された壁部材が取り付けられ、
さらにエアータービンが、気密室と連通して気密
室の内部の液体マスの振動から得られる空気の流
れにより回転するように構成されている。

作 用 本発明においては、いわゆる「港湾での共振状
態」を利用し、別の振動モードを得ることにより
達成できる。本発明によれば、吸収装置に固定す
るのは任意であるが波エネルギ吸収装置近傍に囲
み面を位置させ、この囲み面を位置させることに
よつて決定される周期において、波周期によるエ
ネルギ吸収の限度を倍、あるいは数倍に増すこと
により前記の港湾状態の共振が得られる。

実施例 港湾状態の共振の場合、周期目盛における共振
曲線の位置は前記囲み面の長さによつて左右され
る。このように囲み面と波エネルギ吸収装置とを
適当に形成することによつて、２個の共振曲線が
一緒になつて関連する波の周期範囲において好ま
しいバンド幅を提供するようそれら２個の共振曲
線の位置を決定することができる。

囲み面の位置は周知の波理論を基に、かつ好ま
しくは設置場所の地勢をも勘案して計算する。

本発明は多様に実施できる。以下の説明におい
ては、海床に固定され、潜水したコンクリート構
造体が、液体が流入出しうる潜水した開口を備え
たチヤンバ（気密室）を含むことによつて、該チ
ヤンバ内の液体、即ち海水のマスが振動し、かつ
前記液体のマスの振動が前記チヤンバの頂部に介
在する空気のマスに作用することによつて空気を
エアタービンで貫流させ、発電機を駆動するよう
にした形態の、実現可能な波エネルギによる発電
プラントについて説明する。

この点に関し添付図面を参照する。

波エネルギによる発電プラントは、ベース１
と、直立側壁２，３と、直立後壁４と、屋根５
と、前記側壁２，３の間を、かつ屋根５から下方
へ延びる横壁６とを有し、該横壁６がベース１よ
り上方の距離において終ることによつて、前記側
壁２，３、後壁４、屋根５およびベース１によつ
て画成されるチヤンバ８への開口７を形成してい
るコンクリート構造体として構成されている。

図面で判るようにベース１は中空であつてバラ
スト室９が設けられている。図示のように横壁６
も中空である。作業員等用の装置や設備を収容す
る室は前記横壁に設ければよい。図示のように、
側壁２，３の一部は屋根よりも上方に延び、上部
開放のチヤンバ３９を形成している。この開放チ
ヤンバはバラストを受入れる意図のものである。

横壁６の外側、即ち開口７の流入側において、
側壁２，３から壁部材１０，１１が延びている。
第３図の水平断面図から判るように、これらの壁
部材１０，１１ならびに側壁２，３の当該部分は
バラストを受入れ、かつ構造を強化するために中
空としうる。

チヤンバ８の頂部かつ屋根５の下方において、
該屋根から下方へ延びる壁１２，１３は、開口１
４を介して外部へ開放自在の室を画成しており、
該室にエアタービン１５と、該エアタービンによ
つて駆動される発電機１６とが位置されている。
グレート１７が壁１２，１３の間を延びる室をそ
の底部で画成している。このグレートは、チヤン
バ８からエアタービンに水が入らないよう防止す
る目的の装置の一部を形成する。この保護装置は
さらにケージ１９に囲まれた浮遊体１８を含む。

チヤンバ８の頂部には、側壁２と３、および壁
１２，１３との間をそれぞれ延びる下方に開放し
たチヤンバ部分２０，２１が形成されている。

前述のように、波エネルギによる発電プラント
はコンクリート構造である。このコンクリート構
造体は乾ドツクで成形され、必要な機械類が据付
けられ、かつコンクリート構造体が安定し、かつ
均衡して浮くようにバラストが充てんされる。次
いで、コンクリート構造体は予定した据付場所へ
ユニツトとして浮遊させて運ばれ、必要な程度ま
で中空の室へ水を入れることにより、クレーンを
使用することなく適所に潜水させることができ
る。その後、特にコンクリート構造体の屋根５の
上方にある上方に開放したチヤンバ３９へさらに
バラストを加える。ケーブルを陸地（図示せず）
に係留させた後波エネルギ発電プラントは発電で
きる状態となる。

波エネルギ発電プラントは以下の要領で作動す
る。チヤンバ８が、波の方向に面する潜水開口７
を介して海と連る振動チヤンバを構成する。次
に、流入波が前記振動チヤンバ内で水柱を振動さ
せる。流入波の一定の大きさと可変の周期におい
て、振動の大きさは共振特性曲線にしたがつて変
化する。しかしながら、この振動モードのバンド
幅は比較的狭い。バンド幅を大きくするために、
コンクリート構造体には前記開口７のいづれかの
側に、前述した突出壁部分１０，１１を設けてい
る。このように、開口の前方において「港湾の共
振状態」である別の振動モードが得られる。

港湾の共振状態の場合、周期目盛上での共振曲
線の位置は前述の画成面を提供する突出壁部分１
０，１１の長さによつて定まり、一方水柱の振動
に対する共振曲線の位置は振動チヤンバの形状に
よつて定まる。したがつて、前記２つの共振曲線
の位置は相互に独立して選定できるが、それらが
一緒になつて全体装置に対して関連周期範囲にお
いて好ましいバンド幅を提供する。

振動チヤンバにおける水柱はエアタービン１５
を通して空気を交互に押出したり、吸引するピス
トンとして作動する。エアタービンは駆動媒体と
して貫流波の方向とは無関係に同方向に回転する
それ自体周知の形式のタービンである。このよう
に、当該空気量が大量の場合対処が困難な弁を使
用して、空気の流れを一方向にさせる必要はな
い。エアタービンのロータは、例えば中心線を回
転平面に位置させた対称的な翼形状を構成する８
個のグレードを適当に有すればよい。また一組の
案内羽根２２が発電機１６を支持する作用を行
う。エアタービンは発電機を駆動するエネルギを
提供し、同時に振動装置の緩衝を行うため空気の
流れに対して抵抗する。タービンの出力は前記緩
衝が適度となり、できるだけエネルギ発生量を大
きくするよう選定せねばならない。実現可能な実
施例においては、例えばタービンのロータの直径
は8.4メートルで毎分428回転で回転する。タービ
ンは無負荷状態での空転速度における回転に耐え
るような寸法にしてはならない。発電機が発電関
連系統から外れた場合発生する空転を防止するた
めに、その空転が起つたとしても発電機が自動的
に電気ブレーキ抵抗装置に接続されるようにする
ことが好ましい。したがつて、回転数はタービン
の機械的ブレーキ装置が発電機に作用し、停止さ
せ、その後保持するようにさせるに十分減少され
る。その他全てのものが故障すると、機械ブレー
キは緩衝作用をブレーキ装置に集中させて、発電
機を全速回転から停止させることができる。ブレ
ーキ装置の詳細は専門家の知るところであると思
われ、かつ周知の要素が使用可能なので図示して
いない。

図示例において、波の数回の周期にわたり得ら
れる最大平均出力は4MWである。毎分当り一定
の回転数を有する周期発電機を選定したので、水
の回転マスのはずみ車的作用により、波の周期に
わたり出力は均一とならない。したがつて発電機
の出力は２回の波周期当り零から最大8MWの間
を変化する。この最大出力を上廻る場合、発電機
は発電系統から外れ、停止するようブレーキがか
かる。

全速回転時にタービンの羽根が水中につかる
と、羽根は破損し、全体装置を損傷させる。極め
て高い波が作用した場合に水柱がタービンと同じ
高さまで上昇するのを阻止するために、タービン
の前方にフロートバルブが位置している。このフ
ロートバルブは弾性の、ふくらませ可能なゴムス
リーブ１８から構成されており、このゴムスリー
ブはグレート１７に対して着壁するよう水柱によ
つて持ち上げられ、グレートの開口を閉鎖し、そ
の上の室を振動チヤンバと隔絶させる。振動する
水柱が高く上ると、チヤンバ部分２０，２１内で
囲まれた空気を圧縮する。このため、滑かな緩衝
効果を提供し、水柱がコンクリート構造体の屋根
と衝突しないようにする。

波エネルギ発電プラントは通常無人操作である
が、最初に始動させたり、その他必要時にはその
上に人が乗ることができる。波エネルギプラント
には風下側の小さな埠頭２３を介してボートか
ら、あるいはヘリコプターから入ることができ
る。前述のように、中空の横壁６には装置や人間
のための施設を入れる室を設けることができるフ
ロートバルブ、即ちグレート１７の上方と、発電
機１５，１６との間はエアロツクを介して近接し
うる。壁１２，１３に沿つて、発電機１５，１６
に連る床２５が設けられている。

圧力による振動は、タービンの低出力時におい
ては人間がこの床を使用できないようにするほど
大きくはない。

波エネルギ発電プラントの屋根には、２個のプ
ーリ２７，２８を備えたヨーク２６が固定されて
いる。保守のため発電機１５，１６を取り外す場
合、まづウインチ２９が例えばヘリコプターによ
つてヨークの頂部に置かれる（第４図参照）。ホ
イストケーブルがプーリ上を案内され、発電機の
上方の屋根にあるハツチを通される。次に、第４
図に示すように発電機の部品がボート３０上に降
ろされる。発電機は水封のユニツトとして装着、
あるいは外される。

画成面、即ちこの場合は側壁の延長部分１０は
図示実施例のように波エネルギ吸収装置に固定し
うるが、また前記壁部分即ち画成部分は独立した
部材ともしうる。該画成部分はベースから壁部分
として上方に延び壁部材と、開口７を画成する壁
２，３の面との間で海水が流入できるようにする
取入れ路を提供するようにすることも任意であ
る。

波エネルギ発電プラントは複数の、隣接する振
動チヤンバを有することも任意であるが、専門家
には明らかな技術的理由により建設、据付をしや
すくするために、図示し、かつ前述してきたよう
な構成することが好ましい。

一個所で満足な発電を行うために、例えば、図
示し、かつ前述した装置を例えば80メートルの間
隔をあけて、当該海岸線に沿つて相互に50台並置
させてもよい。その方法の概念を与えるために図
中の潜水深さは約30メートルと考えればよい。

波エネルギ吸収装置は波の流入方向に、相互に
対して任意に位置させればよい。また、波エネル
ギ吸収装置は波の流入方向に対して直角に等間隔
の列で位置させるか、あるいは波の流入方向に対
して平行に等間隔の列で位置させてよい。

発明の効果 本発明は、以上説明したように構成されている
ので、波エネルギを発電エネルギに変換する際
に、高い効率を得ることができる。さらに、構造
が簡単であり、メインテナンスが極めて容易であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は波エネルギ発電プラントの縦断面図、
第２図は波エネルギ発電プラントの断面図、第３
図は第１図の線−に沿つた、増尺した波エネ
ルギプラントの水平断面図、第４図はタービンと
発電機とが位置されている部分を示す。 図において、１……ベース、２，３……側壁、
４……後壁、５……屋根、６……横壁、７……開
口、８……チヤンバ、９……バラスト室、１０，
１１，１２，１３……壁、１４……開口、１５…
…エアタービン、１６……発電機、１７……グレ
ート、１８……浮遊体、１９……ケージ、２２…
…案内羽根、２３……埠頭、２４……エアタル
ク、２５……床、２６……ヨーク、２７，２８…
…プーリ、２９……ウインチ、３０……ボート、
３９……チヤンバ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 気密室８と、該気密室の上部に取り付けられ
   て空気の流れ方向と無関係に回転するエアーター
   ビン部１５とを備えた、液体の波のエネルギを利
   用する固定型の波エネルギ吸収装置において、前
   記気密室８の一つの側面６の下端部分に開口７が
   設けられ、該開口が液体中に沈められ液体の波に
   応答して液体が前記開口に流入出する際に、前記
   気密室の内部の液体マスの振動が大きな振幅を得
   るように、前記側面の開口７の両側に互いに対向
   して末広形に形成された壁部材１０，１１が取り
   付けられ、さらに前記エアータービン部１５が、
   前記気密室８と連通して前記気密室８の内部の液
   体マスの振動から得られる空気の流れにより回転
   するようになつていることを特徴とする波エネル
   ギ吸収装置。