JPS58500531A - 風と波の総合利用設備 - 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】 風と波の総合利用設備 本発明は、虱のエネルギーと海または大きな湖沼の波のエネルギーを組合せて利 用することができる、風と波の総合利用設備に関する。

風と波の総合利用設備は、両流体エネルギーを利用するために流体機械を備えて いる。この流体機械は概して常に虱の方向へ向けなければならない。従って、回 転可能に撃留されて風の方へ自動的に向く浮動担持体の上に前記流体機械を据付 けることが望めの、利益の多い大型設備は知られていない。風と波をオリ用する だめの、利益の多い大型設備が存在しない理由は変化する風力にある。風が強い 北海溢岸でさえも、大型設備は１年に約９０日しか全出力を生じない。これと同 じ日数だけ設備は運転が停止されている。なぜ々ら始動時の゛最低風力６に達し ないからである。

発電機回転数が高くなるにつれて発電機出力が増大するので、従来の製粉用風車 やアメリカ型風車のような低速ロータは大゛きな発電には最早不向きである。ま だ、高速回転のプロペラは大きな風力を必要とする。

更に、波の利用のために今まで多くの試みがなされた。この場合、振子の懸吊に 特に浮子が使用されだ。

本発明の課題は、両エネルギーを最適の方法で取出して電気エネルギーに変換す ることができる風と波の総合利用設備を提供することである。

風と波の総合利用設備は本発明に従い、流体機械が新式の羽根と、浮子と、ポン プ、圧力導管および圧力容器による損失の少ない力伝達装置とを備え、この流体 機械が両流体エネルギーを利用するために共通のターボ発電機に作用し、この発 電機が浮んでいる担持体上に据付けられていることにある。

本発明による設備では低速ロータを風車として使用することができる。この風車 は成る風力で始動し、発電のだめに他の方法の如く不経済な大変速を行う必要が ない。更に、羽根を備えた新式の浮子が圧・力導管と圧力容器を備えた同じポン プに作用する。圧力容器は共通のターボ発電機に作用する。ポンプと水導管は波 力を機械室まで伝達し、圧力容器を介して船内部のターボ発電機へ伝達するので 、本発明の設備の外方領域に、損傷しやすい機械や導線を設ける必要がない。外 方にある水導管とポンプは水による損傷を受けに＜＜、あらゆる過剰洗浄に耐え ることができる。この場合、０５〜１０メートルのすべての波を完全に利用する ことができる。波が小さい場合には、複動式の往復ポンプは、ハンドルが短く往 復運動する翼ポンプのように作動する。大きな波の場合にはピストンが、場合に 、よっては１つの波で複数のストロークを行いながらシリンダの全長にわたって 作動する。

ポンプに作用する風車によって次の他の利点が生じる。

１、　非常に小さな風車を発電機に作用させることができる。

２、Ｋ車の最小の出力が、他のシステムのように捨てられることなく完全に利用 される。

五　発電機は、風力変動の際に周波数を一定にする複雑な制御装置を必要としな い。なぜなら、圧力容器が費用をかけないでこれを行うからである。

４、　この技術において最高の圧力が発生する。この圧力は効率のよい大型のタ ーボ発電機を駆動す、る。

このターボ発電機はプロペラタワーに据付けなくてもよい。

５、　低速の風車は、羽根先端部の速度が５００キロメートル／時である風車よ りも摩擦が非常に小さい。そして面積と風力が同じであるときに同じ出力を生じ る。すなわち、直径が１０メートルの１つの風車で風力５のときに２．３８キロ ワツトを発生し、直径が５メートルの４個の風車で４　Ｘ　Ｏ，５９キロワット −２，６６キロワツトを発生する。低速の風車は高速の風車とは異なり最小の風 力の場合でも出力を生じるので、１年中非常に生産性がある。

６　陸上に定置する発電機はタワー尖端部に定置する発電機の１０倍以上の大き さにすることができる。

Ｚ　ポンプと容器による支出超過は調節装置の省略によって埋め合わせられる。

ａ　約１００メートルのプロペラに故障が生じると一従来この故障は遅くとも３ 年以内に発生した一１設備全体を長い時間にわたって停止しなければならない。

短い羽根を備えた低速風車の場合には、１回あたり２〜３時間で済み、しかも運 転を中断する必要がない。１０メートルの直径の低速風車を１００個取付けるた めの格子壁は１００メートルの羽根を取付けるだめのタワーよりも・コストが安 い。従って、本発明による設備は経済的である。

本発明による設備は例えば造船所でユニット組立て方式で製作し、所定の場所へ 曳航することができる。ノルウェーの北端から南アフリカまで海底ケーブルで相 互連結するときに、地理的な風のなぎに架橋することができる。本発明による装 置は当然側のすべての海岸に設置可能である。他の応用例は次のとおりである： １、　航海路および航空路のだめの海上の独立した基地。

２、　列えはヘルゴランドのような危険な島の防波提。

五　不用になった急場における魚加工工場。

４、　水素等の製造工場。

５、　あらゆる海での調査基地。

６、　アルミニウム製造のような多くの電気と水を必要とする作業の工場。

２　危険で悪臭のある材料の工場。

ａ　すべての種の船のだめの、波が全くない桟橋。

９　灯台の燈火信号用灯火および霧角の警報ステーション等。

１０、海水の脱塩設備および陸地かんがい等。

本発明の対象物の好ましい実施例を図に基づいて詳しく説明する。

図面において、 第１図は、風の方向に対して垂直に設けた風と波の総合利用設備の部分図、 第２図は、機械室と外側の檎の部分平面図、第３図は、多数の振子−ポンプ集合 体と風車取付は台を備えた設備の部分図、 第４図は、浮動式設備のためのアンカーマストを示す図、 第５図は第５図の実施形の平面図、 第６図は、風車を備えた支台の巾側の部分図、殊接続構造を示す図、 第９図は、風車、ポンプ、圧力容器およびターボ発電機による風力駆動装置の概 略図、 第１０図は、水平に支承された新式の風力駆動装置の正面図、 第１１図は第１０図の側面図、 第１２図は、第１１図の羽根を使用する場合の作動態様を示す概略図、 第１３図は、波のスラストを利用するだめの持上げ装置を示す図、 第１４図は、第３図と類似している振子形浮子を示す図、 第１５図は、振子形回転浮子によって駆動される２つの往復ポンプを示す図、 第１６図は、外方にあるクランク棒を備えた振子形浮子を示す図、 第１７図は、第１６図の側面図、 第１８図は、ねじりばねを備えた垂直型羽根の側方懸吊構造を示す図、 第１９図は、回転可能に支承された第１８図のような羽根固定部の平面図、 第２０図は、嵐のときに虱の通過を邪魔しない羽根構造を示す図である。

第１図には風力と波力の利用設備が示され、この設備は、ポンプ、圧力容器、タ ーボ発電機および付７ 現品のだめの機械室を備えた、長さが約３５０メートルで巾が約５０メートルの ほぼ２５０．０００　トンタンカーの規模の本船１からなっている。

上甲板２には、風車７を収納するために、風が通過する約４０メートルの高さの 鉄製支台が船の全長にわたって設けられている。予備部品等を運ぶために、走行 うレーンあるいは塔形クレーン６まだは３ａと、クレーン用ローラ４と、鉄製階 段５と、梯子６と、支台が高い場合には昇降機とが設けられている。

軸受８は風車の垂直軸９をすべての通路で収容する働きをする。クランク軸９ば かさ歯車を使用しないでポンプを直接駆動するだめに役立つ。その際、ストロー ク数を調節するために歯車装置を設けてもよい。下方部分には、ポンプ１ｏと、 圧力容器１１士、ターボ発電機１２と、ポンプから圧力容器までの圧力導管１３ と、タービン出口１４が設けられている。

浮子１５は個々のポンプと連結され、かつ水をはじきかえす合成樹脂で発泡形成 されている。それによって、漏洩が生じたときにも浮子は沈まない。１５ａは波 が高い場合の浮子の上方位置を示している。浮子は振子棒１６に固定されている 。この振子棒は軸受１７に設けられ、かつポンプ駆動装置１９（第３図参照）用 クランクピンを備えた歯車を駆動するためのセグメ、ント歯車１８と、ポンプ用 吸込管２０を備えている。

８　符表昭５Ｌ５００５３１（４） 望ましくない波の高さ、例えば１０メートル以上の波の高さに対して、波切板が 設備の先頭の所定の高さ位置に取付けられている。普通の波はこの波切板を妨害 されずに通過することができる。

第２図は設備を上方から見た図である。この場合、ポンプ１０と圧力容器１１と ターボ発電機１２と圧力導管１３とタービン出口１４と浮子１５と振子棒１６と 振子用軸受１７の並列配置状態が示されている。開放した張出部には、ポンプと 水導管だけがあり、これらは水で洗われるが損傷はしない。

設備の大部分を示す第３図には、機械室と船室を備え設備の端部に横方向に設け られている本船１払風車と橋形クレーンまたは塔形回転クレーン５，３ａのだめ の鉄製構築物２と、風車７と、ボン・プ１０と１、圧力容器に通じる圧力導管１ ６と、振子形浮子１５と、吸込管２０が示されている。この場合、橋形構築物の ために非常に狭い担持船ｔ１が設けられている。

第４図に示した鉄骨コンクリート構造の管から々るアンカーマスト３７．３８は 現場でコンクリートを流し込んで作ることができる。このマストの水上の部分は 丸くかつ滑らかである。従って、環状籠３９はそのローラとジャーナル４０によ って容易に回転可能でしかも上下動することができる。環状籠には水をはじきか えす合成樹脂が充てんされているので、環状籠は常に水面上に浮いている。この 環状籠が設備の保持大索を担持しているので、この設備は常に自動的に風の方へ 向く。アンカーマストは海底に撃留されたチェーン、大索または鉄棒４２によっ て保持されている。

第３図の設備の平面図である第５図は、風車７、ポンプ１０、浮子１５および狭 い担持船４１を示している。この担持船はできるだけ離してあり、かつほとんど 波の邪魔にならない。

軸のために、甲板開口の軸受８と基底部軸受８ｄが設けられている。クランク軸 ９はポンプを駆動するために役立つ。

第７図は第６図の風車の平面図である。この場合、他の図には示してい遅い風案 内面体が設けられている。風車７は後方の羽根を負荷するために、軸と羽根の間 に虱を通過させる間隙を有している。４４は星形の風案内壁であって、この壁は 風が反対方向に作用する羽根に作用しないようにしかつ風車の作業側の所望な方 向へ風を案内ヂる。後方の案内壁４５は、各組の互いに反対方向に回転する両風 車の空気流が互いに邪魔し合わないようにする。

第８図には支台、の階の間の個々の管状軸のだめの羽根の迅速な組立ておよび分 解を可能にし、しかもその際その下方または上方にある羽根の運転を停止させる 必要がない。容易に取付は可能な着脱装置によって、両ソケットすなわち上方と 下方のソケットが同時に上方へ押され、軸と１つの階の羽根の連結が解除され、 分解可能となる。２ａは階の底である。

管状軸７ａには、連結スリーブ８ｂと管状軸のそれぞれ半分のところにくさびを 備えた溝７ｂが設けられている。ソケット８ｃの溝７ｃは、くさびに差込むため に、ソケットの下端のところで開放していて、くさびの上端のところで閉じてい る。従って、ソ久ットはスリーブ端と軸端間の中間に正確に固定される。連結ス リーブ８ｂと差込みソヶッ）８ｃの保持リング８ｂを備えた軸受８は階の底２ａ に載っている。５０は電磁ブレーキである。この電磁ブレーキは遠隔操作によっ て個別にまたはグループごとにもしくは全部を同時に操作可能そある。プレーキ リング５１は補強リブ５２に固定されている。担持レール５６は羽根を保持し、 管支え５４はこの相持レールを固定するために役立つ。

第９図は、風車、ポンプ、圧力容器およびターボ発電機による風力駆動装置を概 略的に示している。

風によって駆動される風車７の垂直軸７ａはその応力に応じて下方へ向かって補 強され、かつ中間軸受８と基底部軸受８ｄに軸承され、クランク軸９を介１１ してポンプ１０を駆動する。このポンプ１０は吸込管２０から水を吸込んで圧力 導管１５を径て圧力容器１１へ給送する。この圧力容器はターボ発電機１２と連 結されている。

第１０図は、水平に支承された新式、の風力駆動装置の部分正面図である。この 場合、隣シ合った風車が同時に反対方向に回転し、空気流がその接触個所で同じ 方向に流れて互いに制動し合わ々いように、風車７が配置されている。風車は、 風が常にその中央から外側へ流れ、それによって大きな回転モーメントを生じる ように、形成されている。この構造の長所は、空気流の通過性が良好であること 、出力が大きいことおよび風案内面を省略できることにある。

風車７は風を通過する鉄製支台２の軸受８に支承′され、クランク軸２２とクラ ンク軸ロッド２３を介してポンプ１０と連結されている。

第１１図は第１０図の構造体の側面図である。鉄製支台２と風車７と軸受８とク ランク軸２２とクラ／クロット２３が第１１図に示されている。

第１２図に示した作動方式では風車７が使用されそして垂直型ポンプ１０が設け られている。このポンプの駆動は、場合によっては特殊なりランク軸を用いない で行うことができる。ポンプ１σは水漉し２０ａを備えた吸上げ管２０から水を 吸上げて圧力容器１１に供給し、水はここから圧力下で圧力導管”　ｉ積”ｆｆ ５８−５００５３１　（５）１３を経てターボ発電機１２へ導かれる。

第１３図は波の持上げ力とスラストを利用するだめの構造を示している。浮子１ ５は羽根を備えてい名。羽根付き浮子の回転運動はクランクロッド２１を介して 第２のポンプを駆動する。更に、羽根は大き々作用面積で水のスラストに対抗す るので、波の持上げ力が非常に増大する。セグメント歯車１８と振子棒１６は互 いに固定連結され、かつクランク軸２２に回転可能に支承されている。第１４図 と関連して第１３図かられかるように、浮子１５と連結された浮子軸２４は振子 棒１６に回転可能に支承されている。クランクロッド２１とクランク軸２２とク ランクビン２２ａと駆動棒２３は第２の往復ポンプ１０を駆動するために役立つ 。

第１５図には、振子形揺動体による往復ポンプの駆動方法が示されている。この 駆動は駆動棒２３を介してクランク軸２２によって行われる。

第１６図では、外方にあるクランク軸を備えた振子形揺動体が設けられている。

浮子１５は上方のクランクディスク２６と下方のクランクディスク２６ａと駆動 棒２３を介して第２の往復ポンプを駆動する。

羽根に補強リング１５ａを設けてもよい。１６は振子アームである。

第１７図は第１６図の側面図である。この場合、振子アーム１６とセグメント歯 １８とクランクロッド２１と往復ポンプに通じる駆動棒２３と上方のクランクデ ィスク２６と下方のクランクディスク２６ａとを備えた揺動体並びにクランクピ ン２ノの構造が示されている。

第１８図にはねじりばねを備えだ垂直羽根の安全懸吊機構が示されている。羽根 ７は垂直軸７ａ上にあり、回転羽根用軸７１は軸受とねじりばねを備えている。

７２は担持レールであって、これは垂直軸に固定されている。この場合、補強リ プ７６は懸吊機構および延長部と共に調整および作業位置への据付けのだめのス トッパー７３ａを形成する。中間室７４は風を通過させて後方の羽根を負荷する だめに役立つ。

第１９図は、回転可能に支承された第１８図の羽根固定部の平面図である。羽根 ７は普通の状態をしているが、羽根７０は嵐のときあるいは普通の風で制動する ときの後方へ揺動した安全状態にある。担持レール７２は管支えによって垂直軸 に固定されている。

第２０図は嵐のときのほとんど抵抗のない風通路を示している。羽根７０が後方 へ反っているので、通常の自由な風通路７５が８倍に拡大されている（７６参照 ）。羽根７は普通の状態をしている。羽根の前には第７図、に示すような風案内 面４４が設けられている。スト・ソバ−７３ａは羽根を普通の作業姿勢にするだ めに役立つ。

国際調査報告

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．　風と波の総合利用設備において、新式の羽根と、浮子と、ポンプ、圧力導 管および圧力容器による損失の少々い力伝達装置とを備えた流体機械が、両流体 エネルギーを利用するために、共通のターボ発電機に作用し、このタルボ発電機 が浮んでいる担持体上に据付けられていることを特徴とする利用設備。 ２、　変速装置を使用しないで風のエネルギーをポンプと圧力容器に伝達するこ とにより、非常に小さな風車が大型プロペラの代シ（Ｃ使用されることを特徴と する請求の範囲第１項による利用設備。 五　高くて長い格子状支台に上下および横方向に並べて取付けた高性能羽根が用 いられる（第１０．。 １１図）ことを特徴とする請求の範囲第１項と第２項により利用設備。 ４、’＠が強すぎるときあ、るいは何らかの機械損傷によって停止したときに、 高性能羽根が自動的に後方へ反シ、かつこのグループが他のグループの邪魔をし ないで停止するように、高性能羽根がその枢着部と弾性部で調節可能であること を特徴とする請求の範囲第１項から第３項による利用設備。 ５、風車の力が、通常のととくかさ歯車とベルト装置等を介して伝達されずに、 り２ンク釉とクランク運動ドを介して伝達され、それによって高い効率が達成さ れることを特徴とする請求の範囲第１項から第４項による利用設備。 ６　クランク運動が垂直型ポンプ（第１１．１２゜１０．２３図）に直接伝達さ れることを特徴とする請求の範囲第１項から第５項による利用設備。 Ｚ　取出されたエネルギーが、効率が悪く風の強さが変わるときに周波数を一定 にするためにその多くがコストのかかる制御装置を必要とする小型の発電機に作 用しないで、ポンプと圧力導管と圧力容器を介して効率のよい大型のターボ発電 機に作用し、その際圧力容器が自動的でコストのかからない調節を行うことを特 徴とする請求の範囲第１項から第６項による利用設備。 ａ　水平軸を備えた前記の風車の代りに垂直軸を、備えた風車（第１．３，６． ７図）が用いられ、この風車が、回転方向を逆にして対をなして配置したときに 、風案内壁によって高出力となることを特徴とする請求の範囲第１項から第７項 による利用設備。 ９　上下に設けた風車が共通の垂直軸に直接的に固定され、この軸が歯車、ベル ト等を用いないでクランク軸を介してポンプに力を伝達し、この力が更に圧力導 管と圧力容器を介してターボ発電機（第６，９図）に最大効率で伝達されること を特徴とする請求の範囲第１項がら拵′８項による利用１７ 設備。 １０　軸受または羽根を修理するだめに、垂直な管状軸が各階で両連結ソケット を摺動させることによって１個宛に分解可能であり（第８図）、個々の管状軸の ための特殊な連結部材が階の間に設けられ、この連結部材が軸と羽根の迅速な組 立ておよび分解を可能にし、両ソケツ）　（８ｃ）　が、容易に取付は可能な着 脱装置によって同時に上方へ摺・動し、軸が１つの階の羽根と連結解除されて分 解が可能となり、風力利用のときに同時に電磁ブレーキが使用されることを特徴 とする請求の範囲第８項と第９項による利用設備。 １１　組込まれた電磁ブレーキ（第８，５０図）が個々の風車または設備全体を 停止させることができることを特徴とする請求の範囲第１．２，８．１０項によ る利用設備。 １２、垂直羽根が担持レール（第１８．７２図）に回転可能に懸吊され、かつね じりばねによって作業位置に保持され、暴風のときに前記ねじりばねが羽根を後 方へ傾斜させることによって回転数を調節し、それによって設備が過負荷から保 護されることを特徴とする請求の範囲第１項と第８項による利用設備。 １五　振子型浮子の不規則な運動が発電機に直接的に作用しないで、複動往復ポ ンプに作用し、このポを自動的に平滑にする（第１３乃至１７図）ことを特徴と する請求の範囲第１項による利用設備。 １４　水をはじきかえす合成樹脂を充てんした損傷しても沈まない浮子が羽根（ 第１ｓ、１６ｋ）を備え、この羽根が水車と同じ様に波のスラストによってクラ ンク装置を介して第２のポンプ（第１５゜１０図）を駆動することを特徴とする 請求の範囲第１項と第１３項による利用設備。 １５　振子軸（第１，１７図）が例えば水面の上方５メートルに位置していると きに、浮子が１０メートルの高さの波を完全に利用することができることを特徴 とする請求の範囲第１項と第１４項による利用設備。