JPH068767U

JPH068767U - 波力発電ブイ

Info

Publication number: JPH068767U
Application number: JP051708U
Authority: JP
Inventors: 善雄益田; 義之太田
Original assignee: 株式会社緑星社
Priority date: 1992-06-30
Filing date: 1992-06-30
Publication date: 1994-02-04

Abstract

(57)【要約】【目的】浅海または河川における波力発電ブイ発電効
率を良好にする。【構成】円筒形ブイ本体14の下方に側面を貫通する水
平ダクト18を設け、水平ダクト18の一端に垂直ダクト20
を連通させるとともに垂直ダクト20の上部に空気タービ
ン発電機15を設け、水平ダクト18の他端にある開口部19
の外周に抵抗板22，23を設けることによって、水平ダク
ト18の長さＬを延長せしめ、かつ、開口部19を波に対向
させて水平ダクト18および垂直ダクト20内に水を往復動
させることによってピッチング周期Ｔｐおよび水柱の振
動周期Ｔｗを近接させ、またブイ本体14の円筒形状は重
心周りの慣性モーメントＩを比較的増大させるとともに
重心ｇおよびメタセンタ間の距離B1〜B2を減少させるこ
とによってブイ全体の傾斜を抑止する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、河川または浅海に浮遊する航路標識として使用する波力発電ブイに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

波力発電形式の比較的小型なブイには、吃水の相対的に深い機種と浅い機種とがあり、図11は一般に広く普及している比較的小型なブイの吃水の相対的に深い機種に係る従来例である。これは円筒形ブイと呼ばれるもので、中央部にブイ本体である中央パイプ１が下方に比較的長く延設されている。

【０００３】中央パイプ１の上部には水面に浮遊するための空気室２が設けられ、空気室２の上側は弁箱３になっている。この弁箱３には空気タービン４と発電機５とが内蔵されている。また６は弁、７は浮力体（または浮体）、８は標識灯、そして９は櫓そしてを示している。

【０００４】このように構成されたブイは安定度に優れ、良好ではあるものの、中央パイプ１の寸法が所定寸法より短い場合、発電機５による発電ができない。いいかえれば中央パイプ１の寸法は発電機５の構造上理由からある程度長く設けなければならず、水深が充分にない場合には中央パイプ１の先端部は水底に当接する。

【０００５】このため中央パイプ１を設けた機種は浅海または河川に不向きである。このような浅海または河川等で使用される機種としては、発電機５を設けていない短尾筒形式のブイが主流ではあるが、西川公一氏などによって図12ないし図14に示す吃水の相対的に浅い機種が提案されている。

【０００６】なお図12ないし図14中、図11の部材と同部材には同符号を付し、その説明は省略する。同図に示す機種は後曲げダクトブイ(B.B.D.B.)と呼ばれ、いずれの機種もブイ本体である後曲げダクト10が空気室２から屈曲して設けられており、水面に沿って延設されている。

【０００７】図12は後曲げダクト10の単胴型、図13は箱胴型、図14は複数胴型のブイをそれぞれ示している。これらは、浮力体７が後曲げダクト10の上側に設けられて、後端部で後曲げダクト10が開口している。

【０００８】これにより水深が充分にない場合であっても、後曲げダクト10の底面および水底間に間隙があれば、浅海または河川においての使用が可能になり、電力は発電機５によって得られる。なお11は錨、12は鎖、13は係留環を示している。

【０００９】係留環13は、後曲げダクト10の屈曲部位いいかえれば浮力体７の先端部側底面部位に突設されている。そして鎖12は係留環13と錨11とを接続することにより、ブイを錨11の重量によってブイを水面に保留（係止）させることができる。

【００１０】また効率が良好な発電力を得るためには、浮力体７のピッチング周期Ｔｐを後曲げダクト10内の水柱の振動周期Ｔｗに近づけまたは一致させることによって共振させることが望ましい。

【００１１】吃水の相対的に深い機種におけるピッチング周期Ｔｐは、Ｔｐ＝２π√（Ｉ／Ｗ×ｇｍ）の式で与えられる（Ｉ；重心周りの慣性モーメント、Ｗ；ブイ重量、ｇｍ；重心およびメタセンタ間の距離）。他方、吃水の相対的に浅い機種におけるピッチング周期Ｔｐは、Ｔｐ＝０．８√Ｌ（Ｌ；後曲げダクトの長さ）の式で与えられる。また水柱の振動周期Ｔｗは、Ｔｗ＝２π√（Ｌ／ｇ）≒２．０√Ｌの式で与えられる（ｇ；重力）。

【００１２】図12ないし図14に示す形式の後曲げダクトブイは、浮力体７が箱形状であり、浮力体７の吃水面積と後曲げダクト10の水平部位の上面積とがほぼ等しい特徴を備えている。また図12ないし図14に示すブイの発電機５によって得られる発電力は、中央パイプ１を備えた同じ重量の機種と比較して、きわめて大きな値が得られている（特開昭５９ー７０８８７号公報、特開昭６２ー２３３４８３号公報および特開平昭２ー２３０９７０号公報参照）。

【００１３】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら後曲げダクト形式のブイにおいて、ピッチング周期Ｔｐは後曲げダクトの長さＬを２．４ｍとすれば、ピッチング周期Ｔｐは約１．２sec で、これに対して水柱の振動周期Ｔｗはは３．０sec になり、ピッチング周期Ｔｐよりも水柱の振動周期Ｔｗの方が２倍以上も長くなる（Ｔｐ＜Ｔｗ）。これにより良好な効率の発電力を得ることが困難であるという問題を招いていた。

【００１４】また図12ないし図14に示す機種は、浮力体７の延設軸線に沿った方向から視認した場合、この延設軸線の交差方向から視認した場合と比較して、後曲げダクト 10と空気室２とが視覚的に重複するために明瞭な視認が困難になる。すなわち視認性の良否は視認方向に依存することから、ブイを全方向から均一に視認できないという問題がある。

【００１５】さらに図12および図13に示す機種については、ブイ全体が浮力体７の延設軸線を中心としてに揺動され易い。このため波および風などに起因して視認性の低下を招くとともに、ブイ上で作業する場合には作業員の移動に伴って平衡状態が崩れ易く、上記同様、作業中にブイ全体が揺動されるという不都合を招く。

【００１６】なお図14の機種にあっては、複数の後曲げダクト10が並設されているので、安定性については図12および図13の機種よりも改善されてはいるものの、複数の後曲げダクト10に充当される材料費の低減が困難になることからコストアップを招くことになる。

【００１７】また図12ないし図14に示す機種にあっては、後曲げダクト10の屈曲部位が鎖12 によって固定されている。このことから水流および水深の変化に伴ってブイ全体が傾斜するという不都合を招く。

【００１８】そこで本考案は、浅海または河川において発電可能なブイであって、視認性の良否に係る視認方向の依存度を減少させた波力発電ブイの提供を目的としている。

【００１９】

【課題を解決するための手段】

本考案は上記目的を達成するために、水面に保留され、軸線を上下方向に配置した円筒形状のブイ本体と、該ブイ本体に設けられた空気タービン発電機と、該発電機によって点灯される標識灯とを備えた波力発電ブイにおいて、前記ブイ本体の一側面に開口部が設けられ該開口部から前記一側面に対向する他側面近傍まで貫通する水平ダクトを設け、該水平ダクトに前記他側面側で下端部が連通し空気タービン発電機が上端部に備えられた垂直ダクトを上下方向に配設し、前記開口部の方向を波に対向させるための抵抗板を前記開口部の外周に設けている。

【００２０】ブイ本体の底部は浮遊状態を安定させるための尾筒部を設けている。

【００２１】尾筒部は浮遊状態を安定させるための錘を備えている。

【００２２】ブイ本体を係止させるための係留環を底部に前記ブイ本体の軸線を中心としてに対称に配設している。

【００２３】

【作用】

本考案は上記のように構成したので、抵抗板は水平ダクトの長さＬを延長せしめ、かつ、開口部を波に対向させて水平ダクトおよび垂直ダクト内に水を往復動させ、空気タービン発電機によって浅海または河川に電力が供給される。

【００２４】またブイ本体の円筒形状は重心周りの慣性モーメントを比較的増大させるとともに重心およびメタセンタ間の距離B1〜B2を減少させ、かつ、視認性の良否に係る視認方向の依存度を減少させる。

【００２５】尾筒部を備えた場合にはブイ全体の平衡状態が崩れることを抑止する。

【００２６】尾筒部に錘を設けた場合にはブイ全体の重心が低くされる。

【００２７】係留環をブイ本体の軸線を中心に対称に配設した場合、水流および水深の変化に基くブイ全体の傾斜に起因した視認性良否の発生を抑止する。

【００２８】

【実施例】

以下、本考案の一実施例を添付図面に基いて図11ないし図14と同部材には、同符号を付して説明する。図１は本考案の波力発電ブイで、この波力発電ブイはブイ本体（浮力体）14、ブイ本体14に設けられた発電機としての空気タービン発電機15および櫓16、そしてブイ本体14の底部に位置する尾筒部17から概略構成されている。尾筒部17はブイ本体14の浮遊状態を安定させるためのものである。

【００２９】ブイ本体14は、軸線が上下方向に配置された円筒形状に形成され、ブイ本体14 の下方には水平ダクト18が設けられている。水平ダクト18は上記円筒の軸線にほぼ直交すなわち水平方向に延び、ブイ本体14を貫通している。これにより水平ダクト18は浅海であっても海底に当接することは稀で、図11の従来例で示した機種と比較して、海の深度に係る敷設条件が緩和される。

【００３０】ブイ本体14の一側面には水平ダクト18の開口部19が配置される一方、ブイ本体 14の一側面に対向する他側面には垂直ダクト（浮力体）20が上下方向に配設され、水平ダクト18および垂直ダクト20はほぼ直交するように設けられている。

【００３１】垂直ダクト20は図１および図２に示すように円筒形状に形成され、その径はブイ本体14の径よりも小さく、一部をブイ本体14の外側に突出させ、他部をブイ本体14の内方に突出させている。なお図２においては櫓16などの図示が省略されている。

【００３２】いいかえれば浮力体が円筒形状に形成され、ブイ本体14の円筒（またはそれに準ずる形状）径を水平ダクト18の幅よりも格段に大きく定めることによって、浮力体14，20のピッチング周期Ｔｐを大きく、かつ、水平ダクト18内の水柱の振動周期Ｔｗに近接させている。これにより波周期が比較的広い場合であっても発電を可能にしている。

【００３３】垂直ダクト20は、下端部がブイ本体14の他側面で水平ダクト18に連通し、上端部いいかえればブイ本体14の上部には空気タービン発電機15が設けられている。この空気タービン発電機15は、櫓16に設けられた標識灯８を点灯させ、かつ、レーダ反射器21を起動させるためのものである。

【００３４】本実施例では垂直ダクト20の一部がブイ本体14の外側に延設され、他部がブイ本体14の内方に設けられた場合を説明したが、これに限定されるものではなく、ブイ本体14の内方に垂直ダクト20を設けるようにしてもよい（図３参照）。

【００３５】 22，23は一対の抵抗板で、抵抗板22，23は開口部19の方向を波に対向させるためのもので、開口部19の外周に設けられている。これにより波を水平ダクト18および垂直ダクト20に対して往復動させることができ、水平ダクト18または垂直ダクト20内における水柱の共鳴的な上下動を発生せしめる。なお図３には抵抗板22 ，23の図示が省略されている。

【００３６】この水柱の上下動によっていずれかのダクト18，20上方における空気室２内空気の上下運動に基いて空気タービン発電機15は動作され、空気タービン発電機15 の動作によって発生される電力が図１に破線で示すバッテリ24に蓄えられる。この電力はバッテリ24から標識灯８およびレーダ反射器21をはじめとするほかの機材（図示省略）に供給される。

【００３７】図１に示した25は錘で、錘25は部位全体の重心を下げることによってブイ全体の傾斜を抑止する。またブイ本体14の底部には係留環26をブイ本体14の軸線を中心としてに対称に配設しており、係留環26は水流および水深の変化に基くブイ全体の傾斜に起因した視認性良否の発生を抑止する。

【００３８】このように構成された波力発電ブイは、抵抗板22，23抵抗板は水平ダクト18の長さＬを延長せしめ、かつ、開口部19を波に対向させて水平ダクト18および垂直ダクト20内に水を往復動させる。これにより空気タービン発電機15によって浅海または河川において電力を発生させ、この電力を標識灯８などに供給することができる。

【００３９】またブイ本体14の円筒形状は重心周りの慣性モーメントを比較的増大させるとともに、図４に示す重心ｇおよびメタセンタ間の距離B1〜B2を減少させることによって、ブイ全体が傾斜θした場合にあっても視認性の良否に係る視認方向の依存度を減少させる。

【００４０】ブイ本体14の直径を２．４ｍに定め海において得られたたピッチング周期Ｔｐの実測値は２．５sec ないし３．０sec であり、他方、水柱の振動周期Ｔｗにおいては、図２に示した機種の場合には２．４sec 、図３に示した機種の場合には２．７sec という値が得られた。

【００４１】さらに本考案において本出願人が船舶技術研究所の小水槽において得た実測値を以下に記載しておく。使用モデルは図５および図６に示す箱状の浮力体７を備えた機種と、図７および図８に示す本考案に基く機種である。

【００４２】両機種ともに後曲げダクトブイ同じ内径寸法（内径；Ｎ＝Ｋ＝１０５mm）および外形寸法（長さ；Ｅ＝Ｏ＝４３５mm，高さ；Ｂ＝Ｌ＝３１０，幅；Ｊ＝１２３ mm）の後曲げダクト10を備え、ノズルの絞り比は百分の１（開口径Ｉ＝１２mm）に定められている。

【００４３】浮力体７にあっては、図５および図６に示す機種で長さＣ＝３４０mm，幅Ａ＝１３５mm，高さＤ＝１００mm、そして図７および図８に示す機種では、直径Ｈ＝３４０mm，内孔径Ｇ＝１３０mm，高さＤ＝１６０mmに定められている。

【００４４】このように構成された両モデルについてを波高さｈ（図６ではＦで示す）＝５０mm，波周期＝０．７sec 〜１．６sec で、空気圧力ｐと波高さｈとの比圧力ｐ／ｈが図９および図10のように得られた。

【００４５】図９において実線は図５および図６の機種で、波周期が０．９sec 近傍において比圧力ｐ／ｈのピーク値を得ているが、波周期の伸長に伴って比圧力ｐ／ｈ派急激に低下する。

【００４６】これに対して破線は図７および図８に示す機種で、波周期が図５および図６の機種と同様、０．９sec 近傍において比圧力ｐ／ｈのピーク値を得ているが、比圧力ｐ／ｈが波周期の１．３sec 近傍において別のピーク値を迎え、その両ピーク値間に相当する波周期値の間において図５および図６の機種よりも大きな比圧力値を比較的安定した状態で得るに至っている。

【００４７】ここで上述した水柱の振動周期Ｔｗは、Ｔｗ＝２π√（Ｌ／ｇ）≒２．０×３．１４√（０．４３２／９．８）＝１．３(sec) になる。このように浮力体すなわちブイ本体14を円筒形状に形成したことによって、水柱の振動周期Ｔｗすなわち上記波周期の１．３sec 近傍において比圧力ｐ／ｈがピーク値になることを実測によって証明できる。

【００４８】図10は上記実験を波周期と変換効率（後述）とを対比させたもので、図７および図８に示す機種の浮力体７の直径Ｈを、Ｈ＝３０００mmに定めて実測している（破線参照）。上記変換効率とは、入力を空気室２中の波力Ｐ１に定め、出力を空気出力Ｐ２に定めた両者の比をいう。

【００４９】この場合、本発明の装置を敷設する内海および河口の実海域における波周期に対して適合し、良好な発電力を得ることができる。図10によれば、図12ないし図 14に示す機種のB.B.D.B.と比較し（実線参照）、広い周期幅の実海域でおよそ２倍強の発電力が得られる。

【００５０】

【考案の効果】

本考案は、以上のように構成したものであるから、ブイ本体の円筒形状であっても浅海または河川において発電可能であり、ピッチング周期および水柱の振動周期を近接させるので、これにより発電効率を向上させることができる。

【００５１】またブイ本体の円筒形状によって視認性の良否に係る視認方向の依存度を減少させるので、視認品質を向上させることができる。。

【００５２】尾筒部を備えた場合にはブイ全体の平衡状態が崩れることを抑止することにより、視認品質の低下を抑止できる。

【００５３】尾筒部に錘を設けた場合にはブイ全体の重心が低くされ、ブイ全体の傾斜を抑止することにより視認品質の低下を抑止できる。

【００５４】係留環をブイ本体の軸線を中心に対称に配設した場合、水流および水深の変化に基くブイ全体の傾斜に起因した視認性良否の発生を抑止するので、視認品質の安定度を良好にする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の波力発電ブイに係る一実施例の要部構
造を示す側面図である。

【図２】図１の波力発電ブイの一部平面図である。

【図３】図１の波力発電ブイのとは異なる実施例を示す
側面図である。

【図４】図１の波力発電ブイに働く外力を示す図であ
る。

【図５】図１の波力発電ブイとの比較モデルを示す平面
図である。

【図６】図５の波力発電ブイを示す側面図である。

【図７】図６の波力発電ブイとの比較モデルを示す平面
図である。

【図８】図１の波力発電ブイを示す側面図である。

【図９】図７および図９の波力発電ブイの比較を示す図
である。

【図10】図９とは異なる比較を示す図である。

【図11】従来例を示す側面図である。

【図12】図11とは異なる従来例を示す斜視図である。

【図13】図12とは異なる従来例を示す斜視図である。

【図14】図13とは異なる従来例を示す斜視図である。

【符号の説明】

14 ブイ本体 15 空気タービン発電機 17 尾筒部 18 水平ダクト 19 開口部 20 垂直ダクト 22，23 抵抗板 25 錘 26 係留環

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】水面に保留され、軸線を上下方向に配置
した円筒形状のブイ本体と、該ブイ本体に設けられた空
気タービン発電機と、該発電機によって点灯される標識
灯とを備えた波力発電ブイにおいて、前記ブイ本体の一
側面に開口部が設けられ該開口部から前記一側面に対向
する他側面近傍まで貫通する水平ダクトを設け、該水平
ダクトに前記他側面側で下端部が連通し空気タービン発
電機が上端部に備えられた垂直ダクトを上下方向に配設
し、前記開口部の方向を波に対向させるための抵抗板を
前記開口部の外周に設けたことを特徴とする波力発電ブ
イ。
【請求項２】ブイ本体の底部は浮遊状態を安定させる
ための尾筒部を設けていることを特徴とする請求項１記
載の波力発電ブイ。
【請求項３】尾筒部は浮遊状態を安定させるための錘
を備えていることを特徴とする請求項２記載の波力発電
ブイ。
【請求項４】ブイ本体を係止させるための係留環を底
部に前記ブイ本体の軸線を中心としてに対称に配設した
ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか記
載の波力発電ブイ。