JPH0353471B2 - - Google Patents

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JPH0353471B2
JPH0353471B2 JP59251935A JP25193584A JPH0353471B2 JP H0353471 B2 JPH0353471 B2 JP H0353471B2 JP 59251935 A JP59251935 A JP 59251935A JP 25193584 A JP25193584 A JP 25193584A JP H0353471 B2 JPH0353471 B2 JP H0353471B2
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/12—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy
    • F03B13/14—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy
    • F03B13/141—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy with a static energy collector
    • F03B13/142—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy with a static energy collector which creates an oscillating water column
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00—Components
    • F05B2240/90—Mounting on supporting structures or systems
    • F05B2240/93—Mounting on supporting structures or systems on a structure floating on a liquid surface
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/30—Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は波力発電装置に関するものであつて、
より詳細には、浅海においても充分に波力を利用
することの可能なブイ形式の波力発電装置に関す
るものである。
従来技術 現在、波力発電装置は航路標識ブイの灯光用電
源として実用化されている。これは、通常、中央
部に水面に対して垂直下方に延在する中央パイプ
を備え、波力に追従して上下動するブイ本体に対
する中央パイプ内の水面の相対運動を利用して空
気の流動作用を起しこれを電力に変換する構成と
なつている。この場合、大きな発電出力を得る為
には、上述した相対運動が大きいことが必要であ
る。ところで、波運動における水中各部分の運動
は沖波の条件において円運動に近いが、その振幅
は水深が深くなるに従つて急速に減少する。従つ
て中央パイプの長さを長くする程本体と内部水面
間の相対運動が大きくなり、大きい発電出力を得
ることができる。然るに、中央パイプの長さを余
り長くすると、浅海に設置することが不可能にな
るとか、又、長尺状の構成になる為に取り扱いや
保守点検が不便になる等の問題が発生する。
目 的 本発明は、以上の点に鑑みなされたものであつ
て、浅海においても安定して所望の出力を得るこ
とができ取り扱いにも便利な波力発電装置を提供
することを目的とする。
構 成 本発明は、上記の目的を達成させるため、水面
に浮遊させその波力を電力に変換する波力発電装
置において、水面に浮遊可能な本体と、前記本体
内に形成された空気室と、前記空気室と大気との
間を流動する空気流によつて駆動される発電手段
と、前記本体内に形成されており浮遊状態におい
て前記空気室と水中を連通可能な流路と、前記流
路の水中側の開口に対向させて設けられており該
開口より大きい面積を備えた整流板とを有し、か
つ前記整流板は外周部が水面側の上方向に向けて
折曲された皿形状を成していることを特徴とした
ものである。
以下、本発明の１実施例に基づき具体的に説明
する。第１図は本発明の１実施例としての波力発
電ブイを示した模式図である。ブイは水面に
浮遊可能な本体１を有している。本例の本体１
は、円筒状の浮体１ａと略円錐状の尾筒１ｂを中
心軸方向に接合して成り、尾筒１ｂ側を水没させ
て水面に対して垂直方向に立つた態様で浮遊して
いる。尚、本例の浮体１ａは、厚さ2.3mmの鉄板
を用い直径D1が約1.2ｍで長さL1が約0.9ｍ、尾筒
１ｂは厚さが約3.2mmの鉄板を用い長さL2が約0.6
ｍの大きさとなる様に形成されている。そして、
その中心軸に沿つて、本体１を貫通する中央パイ
プ１ｃが設けられている。本例の中央パイプ１ｃ
は、直径D2が約0.58ｍで長さが約1.5ｍの大きさ
に形成されている。又、中空状の浮体１ａの内部
にはバツテリ２が配設されており、後述する発電
機により発電された電力を蓄える。尚、１ｄはバ
ツテリ２を保守点検時等に出し入れする点検口で
ある。
中央パイプ１ｃの水面に浮上する上端開口１ｅ
の近傍には、上下に変動する水面W2と共に空気
室Ａが区画形成されている。空気室Ａの上方には
弁３ａを備えた弁室３が形成され、この弁室３の
上には円錐状の灯室４が設けられており、灯室４
と空気室Ａは弁室３により連通されている。灯室
４の弁室３と連通する開口４ａの近傍には、空気
タービン５とこれによつて駆動される発電機６が
配設されている。又、灯室４の先端部には航路標
識となる灯器７が配設され、開口４ａの外縁部に
は、タービン５の駆動に供された空気を大気中に
排出する排出口４ｂが設けられている。従つて、
空気室Ａの水面W2の上昇により空気室Ａの空気
が押し出される場合は、弁３ａが閉じて開口４ａ
から灯室４へ空気が流動し、この際に空気タービ
ンが回転されて発電機を駆動し発電が実施され
る。発電された電力は、一旦バツテリ２に蓄えら
れ、バツテリ２から必要な電力が灯器７に供給さ
れて灯光が発せられる。逆に、水面W2が下降し
た場合は、空気室Ａ内に外気が吸入されるが、こ
の場合は弁３ａが開いてここから外気が短絡的に
空気室Ａに吸入され、空気タービン５を逆回転さ
せる不都合が回避され、効率良く波力発電が実施
される。
而して、中央パイプ１ｃの水没側の開口１ｆか
ら適長離隔した位置に、波の円運動が直接中央パ
イプ１ｃに及ぶのを防止すると共に中央パイプ１
ｃ内の水の出入りを円滑化する整流板８が配設さ
れている。整流板８は開口１ｆよりも広い面積を
備え、開口１ｆに対向するように支持されてい
る。本例の整流板８は周縁部が本体１側に向けて
斜めに折曲された皿形状を成しており、本体尾筒
１ｂの下部に適数個の接続板９を介して支持され
ている。この場合、第２図に示す如く、整流板８
の傾斜した側壁８ａと尾筒１ｂの下部側面間の全
周にわたつて、例えば本例の如く６個の接続板９
が半径方向に沿つて略均等に介設されている。従
つて、接続板９により中央パイプ１ｃ内への円滑
な水の出入りが妨害されること無く、長期にわた
つて確実に整流板８が保持される。整流板８の底
部８ｂの裏面には、ブイを安定した姿勢で浮遊
させる為の錘１０が固着されている。尚、ブイ
を所定位置に係留すべく、尾筒１ｂの上部側面の
適所にチエーン１１の一端が取付金具１２を介し
て接続され、その他端は図示されていないアンカ
に接続されている。
以上の如く、ブイの底部に整流板８を設ける
ことにより、短い中央パイプ１ｃによつても中央
パイプ１ｃ内の水柱のブイに対する大きい相対
運動を得ることができ、浅海においても安定した
発電性能を発揮することができる。その理由は、
次の通りである。
先ず、波力発電装置の原理について説明する。
第３図は従来の波力発電ブイI′を示している。第
３図において、波力発電ブイI′が水面W2に浮ん
でいる状態で水面W1が1/2Hsinωtで振動する場
合を考える。この場合、ブイI′は若干の遅れをも
つて上下に運動するが、ブイI′の上下運動も1/2
Hsinωtで近似することができる。このようなブ
イI′の上下運動により中央パイプ１′ｃ内の水柱
はブイI′に対して−1/2Hsinωtの相対運動をする
傾向があり、実際には、中央パイプ１′ｃの開口
１′ｆにおける波振幅H′の大きさによつて−1/2
（Ｈ−H′）sinωtの相対運動を発生することにな
る。従つてH′がゼロの値に近い深海に開口１′ｆ
が位置する場合は、相対運動は略1/2Hsinωtにな
るが、開口１′ｆが水面W1近傍に位置する浅海に
おいては、H′とＨは略等しくなり、その為に、
中央パイプ１′ｃ内の水柱のブイI′に対する相対
運動は実質上消失し、空気流動は発生しないこと
となる。
ここで、上記相対運動における周期について考
察する。中央パイプ１′ｃ内の水柱の振動周期Tw
は、中央パイプ１′ｃの長さをｌ、重力加速度を
ｇとすると、 で表される。ブイI′による実際上の波力発電はこ
の水柱の周期TwとブイI′の上下振動周期Taとの
間の周期を有する波によつて行われる。ところ
で、実用的な波力発電を行う為には、天候等で変
化する波の広い周期範囲にわたつて発電が可能で
あることが必要である。従つて、水柱の振動周期
Twは可及び的に大きいことが好ましいが、前述
した如く、浅海用のブイI′に対しては中央パイプ
１′ｃの長さｌを長くすることができない。
其処で、本発明においては、整流板８を中央パ
イプ１ｃの水没側開口１ｆに設けてある。これに
より、ブイが浅海に設置された場合に、浅い開
口１ｆ位置の波運動が直接開口１ｆに波及するこ
とが防止され、開口１ｆの波振幅H′が深海に位
置させた場合と同様に小さくなる。従つて、中央
パイプ１ｃ内の水柱の相対運動が略1/2Hsinωtに
等しくなり、高い空気出力を得ることができる。
又、水柱の振動周期Twに関しても、整流板８を
設けることが中央パイプ１ｃを延長するのと同等
の効果を奏し、周期Twが大きくなり安定的に所
望の空気出力を得ることができる。本例の如く中
央パイプ１ｃの長さｌが1.5ｍ程度の場合は、振
動周期Twは約1.6秒であるが、整流板８を取り付
けることにより、周期Twがその約1.4倍の2.25秒
に延びることが本願発明者により確認されてい
る。以上の様な理由から、本発明の１実施例とし
ての波力発電ブイは、浅海に設置された場合も
所望の発電出力を安定して発揮することができ
る。
次に、本発明の他の実施例について第４図に基
づき説明する。尚、上記実施例と同一の構成要素
については同一符号を付し、その説明を省略す
る。第４図に示される波力発電ブイは、本体２
１を球形に形成し、内部を上部浮体２１ａと下部
尾筒２１ｂに区画してある。そして、本体２１の
材料としては、成形が容易で耐候性及び強度の面
で優れている例えばFRP等の強化プラスチツク
を使用しており、これにより小型軽量化が促進さ
れると共に耐久性に富む波力発電ブイを安価に
製造することができる。この場合、本体の小型軽
量化を図ることにより安定性が失われ波による上
下の振動以外の揺動が増加する点が懸念される
が、本体２１を球形に形成することにより波の揺
動作用を回避して浮遊姿勢の安定性が確保され、
所期の上下振動を得ることができる。又、本体２
１が球形であるから陸上保管時に転倒しやすい
が、整流板８がその転倒防止に役立つ。その他の
構成は、上記実施例と同一であり、同様な効果が
得られる。
尚、上記実施例等においては、発電手段として
弁動作により選択的に一方向の空気流を導いてタ
ービンを回転させ発電する方式を採用している
が、これに限定されず他の種々の方式の発電手段
を採用することができる。例えば、適数個の弁動
作により一方向に流動制御された空気流によつて
駆動回転される衝動型タービンの他、双方向の空
気流を受けて一方向に駆動回転される無弁式のウ
エルズタービンやサーボニアスタービン等も使用
可能である。又、その様に発電性能の上げること
により、バツテリ２を省略することも可能であ
る。
効 果 以上、詳述した如く、本発明によれば、装置本
体の空気室と水中を連通する流路の水中側開口に
整流板を設けることにより、短い流路長さで本体
と流路中の水柱間において大きい相対運動を発生
させることができる。従つて、本発明を波力発電
ブイに適用することにより浅海に設置しても所望
な発電出力を安定して得ることが可能な波力発電
ブイを得ることができる。又、本体を強化プラス
チツク等を使用して球形に形成することにより、
耐久性に優れると共に小型且つ軽量である浅海に
好適な波力発電ブイを安価に製造することができ
る。尚、本発明は上記の特定の実施例に限定され
るものではなく、本発明の技術的範囲内において
種々の変形が可能であることは勿論である。例え
ば、中央流路はパイプに限らずダクト形式でもよ
い。
【図面の簡単な説明】
第１図及び第２図は夫々本発明の１実施例とし
ての波力発電ブイを示した模式的断面図とその要
部を示した平断面図、第３図は従来の波力発電ブ
イを示した模式的断面図、第４図は本発明の他の
実施例を示した模式的断面図である。 （符号の説明）、１：本体、１ｃ，１′ｃ：中央
パイプ、５：空気タービン、６：発電機、８：整
流板、Ａ：空気室。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 水面に浮遊させその波力を電力に変換する波
    力発電装置において、水面に浮遊可能な本体と、
    前記本体内に形成された空気室と、前記空気室と
    大気との間を流動する空気流によつて駆動される
    発電手段と、前記本体内に形成されており浮遊状
    態において前記空気室と水中を連通可能な流路
    と、前記流路の水中側に開口に対向させて設けら
    れており該開口より大きい面積を備えた整流板と
    を有し、かつ前記整流板は外周部が水面側の上方
    向に向けて斜めに折曲された皿形状を成している
    ことを特徴とする波力発電装置。 ２ 上記第１項において、前記本体は球状を成し
    ていることを特徴とする波力発電装置。
JP59251935A 1984-11-30 1984-11-30 波力発電装置 Granted JPS6241974A (ja)

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FR858517651A FR2574130B1 (fr) 1984-11-30 1985-11-29 Generateur d'energie actionne par les vagues
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