JPH02223681A - 波浪発電システム - Google Patents

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、波浪エネルギを水位差エネルギに変換し、更
にこれより水流空気圧縮装置によって圧縮空気を生成し
て、空気タービン発電機を駆動する発電システムに関す
る。

また潮汐発電や超低水位河川水による水力発電にも、そ
のまま本技術を適用することができる。

〔従来の技術〕

第２図は防波堤を利用した波浪発電システムの一実施例
で、外海側には低天端越流型防波堤ａを１港内側には高
波浪時の消波機能を果すスリット型防波堤すを構築し、
防波堤ａを越波（。

た海水を一旦後部の遊水池Ｃに貯留し、遊水池の水面と
港内側水面との水位差Ｈ１を利用しで。

水車発電機ｄによる水力発電が行われる。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記波浪発電や潮汐発電等の低水位差自然エネルギを利
用した発電プラントでは、原動機として、専ら比速度の
大きなプロペラ水車、カブラン水車、チューブラ水車が
使用されている、。

これら低水位差水車の開発は最近目覚ましいものがある
が、プロペラ水車では約５ｒｎ、　　カブラン水車では
約３ｍ、チューブラ水車では約２ｍ以下の水位差では、
水力効率が急速に低下すると共にコストも大巾に上昇し
、低水位差自然エネルギ利用発電プラント実用化の障害
となっている。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するために１本発明の波浪発電システ
ムは、波浪により水位差を形成する波浪エネルギの一次
変換装置と、該一次変換装置により生成された水位差を
利用し、水・空気吸込装置；下向き導管；水・空気分離
タンク及び上向き導管によって形成される水流空気圧縮
装置と、該水流空気圧縮装置で生成された圧縮空気によ
って駆動される空気タービン発電装置により、低水位差
自然エネルギを利用した発電プラントを構成させる。

〔作用〕

本発明の波浪発電システムは前記のように構成されてお
り、波浪エネルギの一次変換装置であるダム又は防波堤
を介して波浪により水位差を形成する。ダム又は防波堤
をはさんでこの水位差を生成した池間に水・空気吸込装
置、水・空気吸込装置に接続した下向き導管、下向き導
管に接続した水・空気分離タンク、水・空気分離タンク
に接続した上向き導管によって形成される水流空気圧縮
装置を配置し、水位差によって生じる水流によって水と
空気とを水・空気吸込装置より吸い込み、水・空気分離
タンクまでの水位差を利用して空気を圧縮する。そして
この圧縮空気を水・空気分離タンクより取り出し。

空気タービン発電装置に導入して空気タービンを駆動し
１発電する。

〔実施例〕

次に本発明の波浪発電システムを第１図に示す一実施例
により説明するまえに１本発明で用いる水流空気圧縮装
置の原理を第３．４図に基づいて説明する。

第３図において、ダム又は防波堤１を介して水位差Ｈ１
があるとき９両水面に連通ずる下向き導管２．水・空気
分離タンク３及び上向き導管４を連設して、下向き導管
２の入口端に空気吸込装置５を設けるときには、落差Ｈ
１ｒｒＬによって発生する水流ζｆ信口■ｍ／ｓｅｃ　
（ζは主として配管形状によって決まる損失係数で通常
０．２〜０．６．ｇは重力の加速度）のインゼクタ効果
により、水に比べて比重が約１／１，０００の大気が下
向き導管２内に吸込まれる。

すなわち、下向き導管２では空気と水の２相流が流れ、
気泡は水圧の上昇に伴なって逐次その容積を減じて水・
空気分離タンク３に流入する。該タンク３で水と空気の
分離が行われ２分離された圧縮空気は遮断弁６を経て取
り出され。

−力水は上向き導管４を経て下位水面部に放流される。

このようにして、可動部のない空気圧縮装置が形成され
る。圧縮空気の圧力はほぼ下位水面と分離タンク３の水
位差Ｈ２ｍに等しい。すなわち、　　Ｈ２が１０＋ｎの
ときには圧力が略１　ｋｇ／ｃＪＧに近い圧縮空気が得
られる。なお、空気量と水量との比率は２０〜１７０％
の広範囲にわたって設計が可能であり、効率も８０％程
度に達する。

第４図は水流空気圧縮装置の各部性能を研究するために
製作した実験装置の系統図で、落差Ｈ１はポンプ７によ
って作られ、循環水の冷却のためのクーラ８と上部水槽
９．下部水槽１０及び空気流量計１１．水流１計１２が
それぞれ系統に連設されている。

実験結果によると可成り小さな水力ヘッド例えば０．５
ｍ程度の水位差によっても圧縮空気かえられることが確
認されている。

従って、低レベルの自然エネルギ例えば波浪。

潮汐、産業廃水等からポ縮空気を得ることができる。

本発明の一実施例を第１図に基づいて詳細に説明する。

なお、第３，４図と同一部材には同一符号を付する。

１はダム又は防波堤、１３はダム又は防波堤１の外海側
に設けたダム又は防波堤、１４は港内側に設けたスリッ
ト型防波堤であり、波浪により水位差Ｈ１を生成する波
浪エネルギの一次変換装置Ａを構成する。水・空気吸込
装置５゜下向き導管２．水・空気分離タンク３及び上向
き導管４によって前述した水流空気圧縮装置Ｂが構成さ
れる。管路の損失水頭を減少させるため、下向き導管２
の入口端にはベルマウスを備えたテーパ管２Ａが、水・
空気分離タンク３と導管２，４が連通する箇所にはベル
マウス部３Ａが、上向き導管４の出口端にはベルマウス
を備えたテーパ管４Ａがそれぞれ連設され、水・空気吸
込装置５は、テーパ管２Ａと空気吸込用細管とで形成さ
れ、インゼクタ効果により水と共に空気を吸い込む。水
・空気分離タンク３には空気管１９を介して空気タービ
ン発電装置Ｃが接続する。水・空気分離タンク３にて分
離された圧縮空気は空気管１９を経てパッケージ形発電
室２０に導びかれ、遮断弁６．空気加減弁２１を経て空
気タービン１８で大気圧まで膨張したのち大気に放出さ
れる。

空気タービン１８は容量が大きいときには多段軸流反動
タービンが、容量が小さいときには単段求心輻流反動タ
ービンがそれぞれ適用される。又９発電機２２は容量が
大きい場合同期発電機が空気タービン１８に直結される
が、容量が小さい場合には空気タービンが数万ｒｐｍで
回転するために、界磁、電機子ともに固定し、誘導子と
いわれる鉄心が回転する誘導子形高周波発電機が採用さ
れる。この高周波電力はインバータ回路を使った周波数
変換器２３を介して送電される。この他、空気タービン
１８と発電機２２との間に減速歯車装置を介在させても
よい。

２４は制御盤、２５は配電盤、２６は遮断器である。

なお、白い矢印は空気流、黒い矢印は水流。

白黒矢印は水と空気の２相流の流れ方向を示す。

次に前記第１図に示す波浪発電システムの作用を具体的
に説明すると、波浪エネルギの一次変換装置Ａで生成さ
れた水位差Ｈ１によって水流が生じ、水流空気圧縮装置
Ｂである水・空気吸込装置５より水と共に空気が吸い込
まれる。

この空気は下向き導管２内を下降するにつれて。

水位差に相当して圧縮され、水・空気分離タンク３内に
流入し、水は上向き導管４より流出する。一方空気は空
気管１９を介して空気タービン発電装置Ｃに流入し、空
気タービン１８を駆動し２発電機２２が発電する。

〔発明の効果〕

本発明によれば、前記したように一次変換装置、水流空
気圧縮装置及び空気タービン発電装置とにより、従来方
式の波浪水車発電に比べて極めて低コストの発電プラン
トを建設し、しかも、高効率で運転して１発電コスト′
を大巾に低減することができる。

従って、この種省資源、省エネルギプラントの実用化に
顕著な効果を奏する。しかもこの水流空気圧縮装置によ
れば極めて低い水位差例えば０．５ｍ程度でも空気ター
ビンを駆動しうる圧縮空気をえることができ、かつ、空
気タービンを高回転で設計することにより、高性能、小
形。

軽量で低コストの原動機をえることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は９本発明の実施例を示す側面図、第２図は従来
の波浪発電方式の説明図、第３図は水流空気圧縮装置の
構成を示す説明図、第４図は水流空気圧縮装置の実験装
置の系統説明図である。 ２・・・下向き導管、３・・・水・空気分離タンク。 ４・・・上向き導管、５・・・水・空気吸込装置、１８
・・・空気タービン、２２・・・発電機、　　Ｈｌ・・
・水位差。 Ａ・・・一次変換装置、Ｂ・・・水流空気圧縮装置。 Ｃ・・・空気タービン発電装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 波浪により水位差を形成する波浪エネルギの一次変換装
   置と、該一次変換装置により生成された水位差を利用し
   、水・空気吸込装置；下向き導管；水・空気分離タンク
   及び上向き導管によって形成される水流空気圧縮装置と
   、該水流空気圧縮装置で生成された圧縮空気によって駆
   動される空気タービン発電装置によって構成されること
   を特徴とする波浪発電システム。