JPS58190582A - 波エネルギの一次変換装置 - Google Patents

波エネルギの一次変換装置

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JPS58190582A
JPS58190582A JP57071431A JP7143182A JPS58190582A JP S58190582 A JPS58190582 A JP S58190582A JP 57071431 A JP57071431 A JP 57071431A JP 7143182 A JP7143182 A JP 7143182A JP S58190582 A JPS58190582 A JP S58190582A
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air
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哲 渋谷
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幸一 佐藤
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    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03BMACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/12Adaptations 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
    • F03B13/14Adaptations 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
    • F03B13/141Adaptations 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
    • F03B13/142Adaptations 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
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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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】 本発明は、波高発電設備において発電機を作動させるた
め、波の有するエネルギを回転エネルギに変換するため
の波エネルギー次変換装置に関する。
海洋の自然現象をエネルギ源としてこれを利用した発電
形態の一つにいわゆる波高発電があわ、波高発電設備は
エネルギ源である波エネルギを回転エネルギに変換する
一次変換装置と前記回転エネルギを電気エネルギに変換
する二次変換装置とを備える。
従来、−次変換装置は、タービンが配置された堤体と、
開放端部が静水面下に位置するように前記堤体に支持さ
れ、静水面上に空気室を形成する容器と、空気室とター
ビンとの間に配置された通風管とを含み、容器底部の開
放端部から波が入射すると、波の変動に応じ、容器内に
おいて水位が上昇しあるいは下降し、これにより前記通
風管内に空気流動を生じさせるべく空気室内の空気が圧
縮または膨張状態におかれ、このときの空気流動により
タービンが駆動される。
ところで、前記−次変換装置は有給波高で1〜3mの波
に適合するようにその性能が設定されるのか通常である
が、前記有給波高を超える大きなエネルギを有する波が
一次変換装置に作用したときの該−次変換装置の耐久性
および安全性の点で十分でない。
すなわち、台風やしけのような暴風雨時においては波高
が10mを超える大波となることがまれではなく、この
ような大波が前記−次変換装置に作用した場合、前記容
器内において水位の上昇が著しく、前記空気室内の異常
高圧化に伴ってタービンの許容負荷容量を超える高速の
空気流が発生すると共に海水が容器上面に当って堤体を
含む一次変換装置を倒壊させるように作用する。さらに
、海水が前記流動空気と共にタービン内へ侵入する前記
したような一次変換装置に作用する負の現象を回避する
べく、大波の襲来時に通風管の通路を遮断しかつ空気室
内の空気を室外に排出することが考えられる。しかし、
この場合はタービンの過負荷運転とタービン内への海水
の流入を避けることは可能であっても、容器内を上昇す
る海水の該容器およびこれを支持する堤体に作用する破
壊力を軽減することができない。したがって、−・次変
換装置の安全性を確保することができない。
実際、大波の有するエネルギは莫大であって、これを無
視することができない。
本発明は、異常気象時あるいは平常時に突発的に発生す
る大波による波高発電設備におけるエネルギの一次変換
装置に対する影響を緩和し、−次変換装置の耐久性およ
び安全性を確保することを目的とする。
本発明は、堤体に支持された空気室を形成する容器内部
に、排水管をその一端が静水面下において開放し、また
他端が静水面上方に設定された限界水位位置において大
気に開放するように設置すると共に、容器内において水
面が前記限界水位を超えたとき、空気室およびター°ビ
ン間に配置された通風管内における空気の流通を阻止す
るべく作動する遮断手段を設けたことを特徴とする。
本発明によれば、大波の影響を受けて容器内における水
位が上昇し水面が限界水位、すなわちタービンの負荷容
量に従って設定された水位を超えて上昇すると、通風管
の通路が閉鎖されて空気室およびタービン間の空気の流
通が停止される。こ容器外へ流出し、容器内における水
位を下げかつ空気室内の圧力を低下させる。また、水位
が限界水位を大巾に超えて上昇した場合でも、それだけ
空気圧が上昇し、排水管からの海水の流水量も増大して
空気圧を低下さすることができる。しかも海水が容器の
上部に当ることが々いため、堤体を含む一次変換装置を
損傷させまたは倒壊させるように作用する力を著しく軽
減してその安全性を高めると共にタービン内への海水の
侵入を阻止することができる。
本発明が特徴とするところは、図示の実施例についての
以下の説明によシ、さらに明らかとなろう。
波の有するエネルギを回転エネルギに変換するだめのエ
ネルギの一次変換装置10は、第1図および第2図に示
すように、堤体12と、該堤体12に支持された一端開
放の容器14と、堤体12の上部に配置された機械室1
6内のタービン(図示せず)とを含む。
堤体12は、例えばケーソンで構成し、海岸から海へ向
けて伸びる突堤として構築することができ、機械室16
が配置される上方部分が静水面18上にあるように設置
される。
堤体12は容器14を支持しており、堤体12に沿って
海側にかつ波の進行方向に対し直角に配置されている。
容器14は下端部を開放端部14aとする全体に直方体
形状の鉄筋コンクIJ −ト製構造物で形成され、前記
開放端部14aが前記静水面18下に位置するように配
置されている。これによシ、容器14内に、静水面18
と容器14内面とで規定される空気室20が形成され、
また波が開放端部14aから入射可能となる。
空気室20を形成する容器14は、図示の例のように堤
体12と別体とせず堤体12と一体に構成し、捷だ、堤
体12の外部では々〈内部に設けることができる3、但
し後者の場合は、堤体の海側の壁面に波の入射のだめの
開口を設けかつ内部に前記空気室に充当するだめの空間
を設けることが要件となるため、構造的に十分な強度を
有するように配慮することが必要である。
容器14の頂部にはノズル(図示せず)が設けられてお
り、該ノズルを介して空気室20と連通しかつ前記ター
ビンに接続された通風管22が配置されている。波の容
器14内への入射により該波の挙動に従って容器14内
において水位が上昇しあるいは下降するが、その際空気
室20内の空気が圧縮または膨張状態におかれ、同時に
前記空気が通風管22内を流動し、これにより前記ター
ビンが作動する。該タービンには、正逆両方向に回転可
能のいわゆるウェルズタービンが使用されている。ター
ビンに接続される発電機(図示せず)は、動力伝達の損
失を最小限に抑える意味で機械室16内に設置すること
が望ま12い。
容器14内にはまた、暴風雨時あるいはイ常時に突発的
に発生する高波による一次変換装置10の作動不能、耐
久性の低下あるいはその破壊を回避すべく複数の排水管
24が配置され、さらに、第3図に示すように、排水管
24からの排水動作と連動する、通風管22の通路遮断
手段26が設けられている。
排水管24はその下端部24aが静水面18下において
水中に開放し、またその上端部24bが容器14の器壁
を経て大気に開放するように配置されている。
一般に、波の高さは刻々に変動し、しかも年間を通じて
その波高差が非常に大きく、定常的な波高発電に最適な
波^は有給波高1〜3mであるとされており、前記ター
ビンの出力の上限および下限は対象とする波の高さに基
いて定められる。
排水管24の上端部24bの高さ、さらに詳細には上端
部24bの内面下部の高さ位置は、タービンの前記出力
の上限に対応して設定された限界水位と同高位置にある
。上端部24bの開放面は、大波の襲来時に前記開放面
からの海水の流入を防ぐために、上方以外の方向に向け
られる。また、排水管24の下端部24aは、発電効率
の点から\ 容器14の開放端部14aの高さ位置より上方にあるこ
とが望ましい。容器14の開放端部14aおよび海底間
の距離すなわちゲート高さが比較的小さい場合は排水管
24の下端部24aが開放端部14aよりも下方にある
ように配置することも可能である。
なお、前記下端部24aが静水面18よシも上方位置で
開放するときは、静水面18下の下方水位面18aから
静水面18上の上方水位面18bへ向けて水面が上昇す
る際、排水管24がら空気が逃げ、タービンの駆動が不
可能となり、あるいはタービンの能率を著しく低下させ
ることになる。
前記通路遮断手段26は、第3図に示すように、容器1
4内に配置された浮子26aと、通風管22の横断面と
同形状で回転可能に支持された弁26bと、浮子26a
および弁26bとを連結するリンク機構26cと、内部
底面が前記限界水位位置にあるように配置された、浮子
26aの案内部材26dとから成る。
前記リンク機構26cは、第4図に示すように、浮子2
6aに固定されたアーム28と、アーム28および弁2
6bにその直径方向に固定されかつ通風管22に枢着さ
れた枢軸32のそれぞれに回動可能にビン結合されたロ
ンド3oとで構成されている。また、前記案内部材26
dは有底半円筒体から成り、弁26b下方において容器
14内の壁面上部および側部に接して固定され、該壁面
上部および側部と前記有底半円筒体の内面とで浮子26
aの移動空間を規定する。前記有底半円筒体の底部およ
び側部にはそれぞれ孔34および孔36が穿たれており
、容器14内において上方水位面18bが前記限界水位
を超えて上昇した際、海水が孔34から侵入して浮子2
6aを押し上げ、浮子26aの上方空間における空気は
孔36を経て空気室20内に移動し、リンク機構26c
を介して弁26bを回転させる。これにより、弁26b
が通風管22の通路を閉鎖する。
前記孔36下方近傍には、アーム28の挿通m孔を有す
る抑1E板38が固定されている。
次に、波エネルギー次変換装置10の能力を有給波高が
1〜3mの波に対応するように設定した場合、−次変換
装置10は最大波高の上限が8mす々わち有給波高が4
.5mの波に対しこれが有するエネルギを回転エネルギ
に変換することができる。したがって、前記した容器1
4内における限界水位面は前記8mの最大波高の波が入
射した場合の容器14内における上方水位面18bであ
る。
但し、この場合の最大波高の下限は1mである。
−次変換装置10の°能力を前記したように設定したと
きの通風管22の空気の流通状況および排水管24から
の排水状況を第5図ないし第7図を参照して説明する。
まず、第5図(ト)、[F])に示すように、最大波高
が1〜8mの波の場合、容器14内における上方水位面
18bは前記限界水位まで上昇せず、入射する波に従っ
て水面が上方水位面18b位置と下方水位面18a位置
との間で変動することにより空気室20内の空気が圧縮
まだは膨張されて通風管22内を流動しタービンを正逆
両方向に交互に回転させる。また、排水管24から容器
14外への排水はない。
最大波高が8mの波の場合の第6図(A) 、 (B)
の状態から最大波高が8mを超える波の場合は第7図(
A) 、 (B)に示すように上方水位面18bが前記
限界水位を超えて上昇するため、容器14内がら容器1
4外へ排水管24を介して排水され、同時に浮子26a
の上昇に伴って弁26bが空気の流路を狭めるように回
転し、最後に通風管22の通路が完全に遮断され空気室
2oおよびタービン間の空気の流動が停止する。
前記第7図(A) 、 (B)の状況においては、空気
室20内が密閉空間もしくはこれに近い状態となるため
、室内圧力が高くなって大気圧と圧力差が大きくなり、
容器14内から外部へいわゆるサイボン効果によって排
水され、上方水位面18bを限界水位より下方へ短時間
で戻すことができ、−次変換装置10の稼動を再開する
ことができる。また、空気室20が高圧状態となってい
るため、上方水位面18bが容器14内の上面に達して
一次変換装置10に損傷を与えまたは倒壊させるよう々
力が堤体12および容器14に作用することがない。さ
らに、限界水位したがってタービンの最大負荷容量を超
えた過負荷運転を防止しかつタービン内への海水への侵
入を阻止することができるため、タービンの耐久性を確
保することができる。
本発明によれは、暴風雨時あるいは平常時に発生する突
発的な大波の影響下にあっても、波高発電設備における
波エネルギー次変換装置の耐久性および安全性を損うこ
となくこれらの性能を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る一次変換装置の正面図、第2図は
第1図の線2−2に沿って得た部分縦断面図、第3図は
第1図の線3−3に沿って得た部分縦断面図、第4図は
通路遮断手段の部分的な斜視図、第5図(A) 、 (
B)はそれぞれ、上方水位面が限界水位面より下方にあ
るときの一次変換装置の作動状況を示す第2図および第
3図に対応する部分縦断面図、第6図(A) 、 (B
)は、それぞれ、上方水位面が限界水位面と同一面上に
達したときの一次変換装置の作動状況を示す、第2図お
よび第3図に対応する部分縦断面図、第7図(A) 、
 (B)は、それぞれ、上方水位面が限界水位面を超え
て上方にあると′きの一次変換装置の作動状況を示す、
第2図および第3図に対応する部分縦断面である。 10:波エネルギー次変換装置、 12:堤 体、     14:容 器、16:機械室
、     18:静水面、20:空気室、     
22:通風管、24:排水管、     26二通路遮
断手段、26a:浮 子、    26b:弁、26c
:IJンク機構、  26d:有底半円筒体。 代理人 弁理士松永宣行 第1図 第2図 6 第3図 第4図 2 第5図    第6図 (A)      (A) 6 (B)      (B) 6 第7図 (A) (B)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)タービンが配置された堤体と、開放端部が静水面
    下に没するように前記堤体に支持され、前記静水面上方
    に空気室を形成する容器と、前記タービンと前記空気室
    との間に配置された通風管と、前記容器内に配置された
    両端開放の排水管であって、一端が前記静水面下にあり
    また他端が前記静水面上方に設定された限界水位位置に
    おいて大気に開放する排水管と、前記容器内における水
    面の前記限界水位を超えた時に前記通風管の通路を遮断
    する手段とを含む、波エネルギの一次変換装置。
  2. (2)前記遮断手段は、前記限界水位位置上方へ移動可
    能に前記容器内に配置された浮子と、前記通風管内に配
    置された弁と、該弁と前記浮子とを連結して前記浮子の
    上下運動を前記パルプの開閉運動に変換するだめのリン
    ク機構とを備えろ、特許請求の範囲第(1)項に記載の
    装置。
JP57071431A 1982-04-30 1982-04-30 波エネルギの一次変換装置 Granted JPS58190582A (ja)

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JPS6344949B2 JPS6344949B2 (ja) 1988-09-07

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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