JPH08134882A - ケーソン式波力発電装置の発電室浸水防止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ケーソンの高さを高くすることなく、水位の
異常な上昇によって発電室が浸水するのを防止する。 【構成】 海中に開口１０を有する空気室２をその上方
に位置する空気ダンパー室３と通気孔１５によって連通
し、空気ダンパー室３をその上方に位置する発電室４と
通気孔１５の位置とは上下に整合しない位置に設けた通
気孔２５によって連通する。空気ダンパー室３の側壁下
部に空気ダンパー室３と大気とを連通する連通路１９を
設け、この連通路１９を遮断するための液体を貯留する
水弁水槽１７を設ける。水槽１７Ａの大気側縁部２０の
高さを空気ダンパー室の内側縁部２１の高さ以下とし
た。発電室４の吸排気口２４にカバー３０を設け、ま
た、吸排気口２４と発電機２７との間に通気孔を有する
隔壁３２を設け、発電機室４の排水を行うドレンパイプ
３１を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、波力発電装置に関し、
特にケーソン式波力発電装置の発電室を水位の異常な上
昇による浸水から保護するための発電室浸水防止装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】ケーソン式波力発電装置は、波による水
位の変化に伴って空気室内の容積が変動することを利用
して発電室のタービンを駆動し、発電するものである。
波は絶えずそのエネルギーや特性が変化するが、ときに
は大きな波浪となって空気室内の空気圧が過大となりタ
ービンの回転速度を過度に上昇させ、更に水位が高くな
ると発電装置を収納した発電室が浸水し、発電室内の発
電装置を破損して多大な損害を及ぼすことがある。

【０００３】そこでこれまでに、タービンを過度の回転
速度上昇から保護するために、空気室と大気とを連通す
る連通路中に液体を貯留させて空気室内の空気圧力を制
限し異常な圧力となったときに連通路の液体を介して大
気へ排気するものがものが知られている（特公昭６３−
６５８２６号公報参照）。

【０００４】また、発電室の浸水を防止するために、ケ
ーソン式波力発電装置の高さを高くすることが考えられ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】一般に、タービンの回
転速度が過度に上昇した場合は部品の交換等により修理
が可能であるが、発電装置が浸水した場合は修理が困難
で破損の程度が大きく、多大な損害が及ぶ傾向にある。
しかし、上述した従来の技術に於いては、空気圧力が過
大となりタービンの回転速度を過度に上昇しないように
制限するものであって、水位の異常な上昇による発電装
置の浸水を防止することは考慮されていない。

【０００６】さらに、ケーソン式波力発電装置の高さを
高くすることは、設置に手間や材料がかかるという問題
があった。

【０００７】本発明は、水位の異常な上昇によって、発
電室が浸水することを防止するためのケーソン式波力発
電装置の発電室浸水防止装置を提供することを目的とす
るものである。また、本発明は、ケーソンを高くするこ
となく発電室の浸水を防止することを目的とするもので
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明におけるケーソン式波力発電装置の発電室浸
水防止装置の構成は、海中に開口を有する空気室と、前
記空気室と通気部によって連通され、かつ前記空気室の
上方に位置する空気ダンパー室と、発電機を収容すると
共に吸排気口を有し、かつ前記空気ダンパー室の上方に
あって前記通気部の位置とは上下に整合しない位置に設
けた通気部によって前記空気ダンパー室と連通する発電
室とからなり、空気ダンパー室と大気とを連通すると連
通路を設けると共に、該連通路を通常状態において遮断
するための液体を貯留してなる水弁水槽を前記空気ダン
パー室の側壁下部に設け、該水弁水槽の大気側縁部の高
さを空気ダンパー室の内側縁部の高さ以下にしたことを
特徴とするものである。

【０００９】前記空気室と空気ダンパ室とを隔離して連
通することができる。

【００１０】前記空気ダンパー室と発電室を連通する通
気部に、水流入防止手段を設けることが望ましい。

【００１１】また、前記発電機室の吸排気口にカバーを
設けることが望ましい。

【００１２】さらに、前記発電室の吸排気口と発電機の
間に、通気孔を有する隔壁を設けることが望ましい。

【００１３】さらにまた、前記発電室にドレンパイプを
設け、発電室に入った水を排出することが望ましい。

【００１４】前記空気室と空気ダンパー室との通気部に
邪魔板を設けることが望ましい。

【００１５】

【作用】通常の波の状態において、水位が波によって上
昇したときに空気室内の空気はその容積を圧縮されて正
圧力となって空気ダンパー室から通気部を通りタービン
を駆動した後吸排気口から排気され、水位が降下したと
きに空気室内の空気はその容積を膨張されて負圧力とな
って吸排気口から大気を吸気してタービンを駆動した
後、通気部を通り空気ダンパー室から空気室に充填され
る。

【００１６】水弁水槽に貯留された液体は、空気室の水
位が上昇しているときは、空気ダンパー室の正圧力によ
って内部側の水面が押し下げられると共に大気側の水面
が押し上げられ、空気室の水位が下降しているときは、
空気ダンパー室の負圧力によって内部側の水面が引き上
げられると共に大気側の水面は引き下げられる。空気室
内の水位の上昇または下降する速度が異常に速く、空気
圧力が過大となってタービンに危険な状態になると、水
弁水槽の液体は一方の水面が背面壁の下端部まで押し下
げられ、過剰空気圧は解放される。

【００１７】通常の上部空間に空気を貯留している状態
から水位が異常に上昇し、空気ダンパー室の水弁水槽の
内側縁部以上になると、大気縁部以上の水は連通路を通
り水弁水槽の大気側縁部から溢れ出て排水される。ま
た、水位の異常上昇によって空気ダンパ室に水が充満し
ても発電機室に連通する連通部に水流入防止手段を設け
ているので、発電機室が浸水することはない。さらに、
発電室の吸排気口にはカバーが設けられているので波や
雨が発電室へ容易に侵入することがなく、侵入したとし
ても吸排気口と発電機との間に隔壁が設けられているの
で、直接発電機にかかることがなく、また侵入した水は
ドレンパイプによって発電室から排出されることとな
る。なお、水位が空気ダンパー室以上となるとき、海水
中に浮遊する塵芥等は、空気室と空気ダンパー室との連
通部に設けられた邪魔板によって、空気ダンパー室へ侵
入することがない。

【００１８】

【実施例】本発明の一実施例を図に基づいて説明する。
ケーソン１は、空気室２と、その上に位置する空気ダン
パー室３と、更にその上に位置する発電室４を有し、港
湾等の海底に築設したマウンドＭ上に設けられた防波堤
Ｂの前面（外側）に設置されている。このケーソン１内
の空気室２と空気ダンパー室３と発電室４は、それぞれ
隔壁６，７によって仕切られている。

【００１９】空気室２は、図１に示すように、その前壁
１１の下部に海中に開口する開口部１０を備えている。
この開口部１０は波の谷ｗａにおいて大気中に露出する
ことはなく、前壁１１によって空気室２内部の水面と外
部の水面が仕切られている。更に、空気室２は通常の水
位ｗｂでは水面が空気ダンパー室３との隔壁６である空
気室２の天井に達することがないように、空間が上部に
形成されて空気を貯留している。

【００２０】空気室２と空気ダンパー室３は、これらを
仕切る隔壁６に設けられた通気部としての通気孔１５に
よって連通されている。この通気孔１５には、図２に示
すように、海中に浮遊する塵芥等が空気ダンパー室３内
に侵入しないように、邪魔板としての金網又は格子等を
張設した枠体１６がボルト等により固定されている。

【００２１】空気ダンパー室３の背面壁の下部には、図
２に示すように、水弁水槽１７が設けられている。この
水弁水槽１７は水槽１７Ａと背面壁の下部３Ａとからな
る。背面壁の先端部３Ａは水槽１７Ａの底部１８との間
に間隙を有する位置に垂下しており、これによって空気
ダンパー室と大気との間に連通路１９を形成する。この
状態の水槽１７Ａに連通路１９を塞ぐように水が貯留さ
れて空気ダンパー室３を気密状態に保っている。水槽１
７Ａの大気側縁部２０の高さは、空気ダンパー室の内側
縁部２１の高さと同じか、または、それより低く設定さ
れいてる。

【００２２】発電室４の背面には吸排気口２４が設けら
れ、また、空気ダンパー室３と発電室４を仕切る隔壁７
の、通気孔１５の位置とは上下に整合しないよう回避し
た位置には通気孔２５が配設され（図３参照）、この通
気孔２５には通風管２６が挿通されて通気部が形成され
ている。通風管２６の上端部には発電機２７に連設され
たタービン２８が設けられており、波による水位の変化
に伴って空気室２内の空気の容積が変動し、この空気の
圧力によってタービン２８が駆動され、発電機２７を作
動させる。空気室２に吸気及び排気される空気の流れる
方向に対応して吸気用通風管２６ａと排気用通風管２６
ｂを設け、一方向のみに駆動するタービン２８ａと、こ
れとは逆の方向のみに駆動するタービン２８ｂをそれぞ
れの通風管２６に設けるのが望ましい。

【００２３】通風管２６の下端部にはフロート弁２９等
の水流入防止手段が設けられ、波が大きく空気ダンパー
室３以上の水位になり、水弁水槽１７からの排水が間に
合わず水位が通風管２６に達した場合に通風管２６を閉
塞して発電室４の浸水を確実に防止する。

【００２４】図２に示すように、発電室４に設けられた
吸排気口２４の外側開口部にはカバー３０が設けられ、
発電室４が吸排気口２４から浸水しないようにされてい
る。また、カバー３０によって防ぐことができず吸排気
口２４から水が侵入してもタービン２７と発電機２８に
直接かからないようにするため、吸排気口２４と発電装
置タービン２７及び発電機２８の間に通気孔を有する隔
壁３２が立設され、さらにまた、発電室４に浸入した水
を排水できるようにドレンパイプ３１が設けられ、この
ドレンパイプ３１の先端は水槽１７に挿入されている。

【００２５】本発明における実施例について、その動き
を図４乃至図６に基づいて説明する。なお、この説明に
おいて示す図４乃至図６については通気孔１５を複数設
けた場合で説明する。通常の波の状態は、図４及び図５
に示すように、空気室２内の空気は、波によって水位が
上昇したときにその容積を圧縮されて正圧力となって空
気ダンパー室３から通風管２６ａを通りタービン２８ａ
を駆動した後（図４参照）に吸排気口２４から排気さ
れ、水位が降下したときにその容積を膨張されて負圧力
となって吸排気口２４から大気を吸気してタービン２８
ｂを駆動した後（図５参照）に通風管２６ｂを通り空気
ダンパー室３から空気室２に充填される。そして、空気
室２の水位が上昇しているときは、図４に示すように、
水弁水槽１７の水は空気ダンパー室３の正圧力によって
内部側の水面が押し下げられると共に外部側の水面が押
し上げられ、空気室の水位が下降しているときは、図５
に示すように、空気ダンパー室の負圧力によって内部側
の水面は引き上げられると共に外側の水面は引き下げら
れる。

【００２６】また、図６に示すように、空気室２内の水
位の上昇または下降する速度が異常に速く空気圧力が過
大となってタービン２８に危険な状態になると、空気ダ
ンパー室３の空気圧によって水弁水槽１７の水は一方の
水面が背面壁の先端部３Ａまで押し下げられ、過剰空気
圧は解放される。

【００２７】さらに、図７に示すように、空気室２の水
位が異常に上昇して空気ダンパー室３の水槽１７Ａの内
側縁部２１以上になると、水槽１７Ａの大気側縁部２０
の高さが空気ダンパー室の内側縁部２１の高さと同じ
か、または、それより低く設定されているので、空気ダ
ンパー室内の大気側縁部２０より高い水は連通路１９を
通り大気側縁部２０から溢れ出て排水され、発電室を浸
水することはない。

【００２８】なお、水槽１７Ａに貯留される水は、空気
ダンパー室３内の空気圧により溢れたり自然に蒸発して
減少するが、越波や雨水、発電室のドレンパイプから排
出された水等によって給水されるので水弁水槽１７の管
理が容易である。また、ケーソン１の内部の点検や補修
を行うときは水槽１７Ａの水を排水口（図示を省略し
た）より排水して連通路１９から出入りすることができ
るので、ケーソン１に出入り口を設ける必要がない

【００２９】次に、図８に基づいて本発明の第２実施例
について説明する。なお、第１実施例において示した部
材と同一の部材については以下同一の符号をつけ、その
説明を省略する。

【００３０】第２実施例は、第１実施例と較べて以下の
点で相違している。第２実施例においては、ケーソン１
は、空気ダンパー室３とその上に位置する発電室４を有
し、港湾等の海底に築設したマウンドＭに設けられた防
波堤Ｂの上に設置され、筐体３５は、下向きに開口する
と共に、その上部をパイプ３６により空気ダンパー室３
と連通され、防波堤Ｂの前面（外側）に設けられて空気
室２を形成している。なお、筐体３５は、防波堤Ｂに設
けられたレールに上下動可能に取り付けられると共に、
例えば油圧シリンダ等の駆動手段によって支持され、こ
の筐体３５の上下方向の移動を妨げないように、筐体３
５と空気ダンパー室３とを連通するパイプ３６を可撓性
を有するものに選択することもできる（図示を省略し
た）。この場合にあっては、潮の干満等に対応して筐体
３５を自動的に上下方向に移動させるように、予め駆動
手段をプログラムしておくとよい。また、ケーソン式発
電装置を設置する場所の条件によっては、筐体３５の上
下方向の移動を頻繁に行う必要がない場合には、駆動手
段を手動とすることもできること勿論である。

【００３１】筐体３５は、その下部に海中に開口した下
向き開口３７を備えている。この開口３７は波の谷ｗａ
において大気中に露出することはなく、また、側壁によ
って筐体３５の内部の水面と外部の水面が仕切られてい
る。更に、空気室２は通常の水位ｗｂでは水面が空気室
２を形成する筐体３５の天井に達することがないような
上部空間が形成されて空気を貯留している。空気室２と
空気ダンパー室３は、筐体３５の上部と空気ダンパー室
３の下部をパイプ３６によって連結されて連通されてい
る。なお、この実施例の場合においては、邪魔板１６は
筐体３５とパイプ３６との間に設けられている。

【００３２】この実施例によれば、空気ダンパ室３及び
発電室４と空気室２としての筐体３５とを別々に設置す
ることができるので、従前からある防波堤に容易に設置
することができ、また、空気室２と空気ダンパー室３と
が離れたことによって異常な水位の変化にも影響されに
くい。さらに、筐体３５を防波堤Ｂに上下動可能に取り
付け、パイプ３６を可撓性を有するものに選択した場合
にあっては、筐体３５の位置を潮の干満等に対応させて
調節することができる。

【００３３】次に、図９に基づいて本発明の別の実施例
について説明する。なお、この実施例においても上述し
た実施例で示した部材と同一の部材については以下同一
の符号をつけ、その説明を省略する。

【００３４】この実施例においては、港湾等の海底に築
設したマウンドＭに設けられた防波堤Ｂの上に従前から
設置された灯台Ｔの下方に空気ダンパー室３と発電室４
とが形成され、防波堤Ｂの前面（外側）に下向きに開口
する空気室２が設置され、空気室２と空気ダンパ室３と
の間には連通部として通気路３８が設けられている。灯
台Ｔは、上方に信号を発生・制御するための管制器（図
示を省略した）を収容するための管制器室３９と、発電
室４と管制器室３９との間に配置され、充電池（図示を
省略した）を収容するための電池室４０とが形成されて
いる。

【００３５】空気室２は、上述した実施例と同様に、そ
の前壁１１の下部に海中に開口する開口部１０を備えて
いる。この開口部１０は波の谷ｗａにおいて大気中に露
出することはなく、前壁１１によって空気室２内部の水
面と外部の水面とが仕切られている。更に、空気室２
は、通常の水位ｗｂでは水面が通気路３８の高さに達す
ることがないように、上部に空間が形成されて空気を貯
留している。空気室２と空気ダンパ室３とを連通する通
気路３８には、海中に浮遊する塵芥等が空気ダンパー室
３に侵入しないように、邪魔板１６が設けられている。
空気室２内の防波堤Ｂの側壁面には、空気室２、通気路
および邪魔板１６の点検や補修を行うためのラダー４１
が設けられている。

【００３６】発電室４の発電機２７は電池室４０の充電
池に接続され、空気室２内の波による水位の変化によっ
てタービン２８が駆動され、タービン２８に連接された
発電機２７が充電池に給電する。充電池は管制器に接続
され、充電地に蓄電された電力が管制器に給電され、管
制器は所定の信号を発生・制御する。

【００３７】この実施例によれば、上述した第２実施例
と同様に、空気ダンパ室３及び発電室４と空気室２とを
別々に設置することができるので、空気室２の水面に対
する位置の調整が行いやすく、また、空気室２と空気ダ
ンパー室３とが離れたことによって異常な水位の変化に
も影響されにくい。また、防波堤Ｂ上に従前から設置さ
れた灯台Ｔの下方に空気ダンパ室３と発電室４を形成
し、防波堤Ｂの前方に空気室２を設けるので、波力発電
装置を容易に設置することができる。

【００３８】

【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、以下に記載されるような効果を奏するこ９
ができる。

【００３９】空気室と発電室の間に空気ダンパー室が介
在され、また、空気ダンパー室と発電室とを連通する通
気部が空気室と空気ダンパー室とを連通する通気部の位
置とは上下に整合しない位置に配設されているので、波
によって急激に水位が変化しても発電機室が直ちに浸水
することがない。

【００４０】空気ダンパー室の背面壁の下部に設けられ
た水弁水槽は、空気ダンパー室と大気との間の連通路に
水を貯留し、水弁水槽の大気側縁部の高さを空気ダンパ
ー室の内側縁部の高さ以下に設定されているので、過剰
空気圧はもちろんのこと、水位が異常に上昇しても空気
ダンパー室内の過剰水は空気ダンパー室の外部に溢れ出
て排水され、発電室が浸水することがない。

【００４１】空気室と空気ダンパー室とを隔離して連通
した場合にあっては、空気室の水面に対する位置の調整
が行いやすく、設置が容易で、また、異常な水位の変化
にも影響されにくい。

【００４２】空気ダンパー室と発電室を連通する通気部
に水流入防止手段を設けたので、波が大きく空気ダンパ
ー室以上の水位となり、水弁水槽からの排水が間に合わ
ず水位が該通気部に達した場合に通気部を閉塞し、発電
室の浸水を確実に防止することができる。

【００４３】発電室の吸排気口にカバーを設けた場合に
あっては、波や雨が発電室へ容易に侵入することがな
い。また、吸排気口と発電機との間に隔壁を設けた場合
にあっては、発電室に侵入した水が直接発電機にかかる
ことがなく、発電機を保護することができる。さらに、
発電室にドレンパイプを設けた場合には、発電室に侵入
した水を排出することができ、しかもドレンパイプの先
端を水弁水槽に挿入した場合には、排出した水を水弁水
槽の補給に利用することができる。

【００４４】空気室と空気ダンパー室との通気部に邪魔
板を設けた場合にあっては、水位が空気ダンパー室以上
となったとき、海水中に浮遊する塵芥等が空気ダンパー
室に侵入するのを防ぐことができ、メインテナンスが容
易である等の効果がある。

【００４５】したがって、本発明に係るケーソン式波力
発電装置の発電室浸水防止装置によれば、ケーソンを高
くすることなく発電室の浸水を防止することができ、波
のエネルギーや特性に影響されることなく、安定した発
電を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ケーソン式波力発電装置の断面図である。

【図２】図１の拡大図である。

【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。

【図４】通常の水位での水面上昇時の状態を示す概略断
面図である。

【図５】通常の水位での水面下降時の状態を示す概略断
面図である。

【図６】急激な水面上昇時の状態を示す概略断面図であ
る。

【図７】異常な水位の状態を示す概略断面図である。

【図８】本発明の第２実施例の断面図である。

【図９】本発明の別の実施例の断面図である。

【符号の説明】

Ｂ 防波堤 １ ケーソン ２ 空気室 ３ 空気ダンパー室 ４ 発電室 ６，７ 隔壁 １１ 前壁 １５ 通気孔 １７ 水弁水槽 ２５ 吸排気口 ２６ 通風管 ２７ 発電装置 ２８ タービン ３５ 筐体 ３６ 連結パイプ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 海中に開口を有する空気室と、前記空気
   室と通気部によって連通され、かつ前記空気室の上方に
   位置する空気ダンパー室と、発電機を収容すると共に吸
   排気口を有し、かつ前記空気ダンパー室の上方にあって
   前記通気部の位置とは上下に整合しない位置に設けた通
   気部によって前記空気ダンパー室と連通する発電室とか
   らなり、 空気ダンパー室と大気とを連通すると連通路を設けると
   共に、該連通路を通常状態において遮断するための液体
   を貯留してなる水弁水槽を前記空気ダンパー室の側壁下
   部に設け、該水弁水槽の大気側縁部の高さを空気ダンパ
   ー室の内側縁部の高さ以下にしたことを特徴とするケー
   ソン式波力発電装置の発電室浸水防止装置。
2. 【請求項２】 空気室と空気ダンパ室とを隔離して連通
   したことを特徴とする請求項１記載のケーソン式波力発
   電装置の発電室浸水防止装置。
3. 【請求項３】 空気ダンパー室と発電室を連通する通気
   部に、水流入防止手段を設けたことを特徴とする請求項
   １または２の何れか１項に記載のケーソン式波力発電装
   置の発電室浸水防止装置。
4. 【請求項４】 発電機室の吸排気口にカバーを設けたこ
   とを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のケ
   ーソン式波力発電装置の発電室浸水防止装置。
5. 【請求項５】 発電室の吸排気口と発電機の間に、通気
   孔を有する隔壁を設けたことを特徴とする請求項１乃至
   ４の何れか１項に記載のケーソン式波力発電装置の発電
   室浸水防止装置。
6. 【請求項６】 発電室にドレンパイプを設けたことを特
   徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載のケーソン
   式波力発電装置の発電室浸水防止装置。
7. 【請求項７】 空気室と空気ダンパー室との通気部に邪
   魔板を設けたことを特徴とする請求項１乃至６の何れか
   １項に記載のケーソン式波力発電装置の発電室浸水防止
   装置。