JPS6090990A

JPS6090990A - 波浪エネルギ−発電装置

Info

Publication number: JPS6090990A
Application number: JP58199046A
Authority: JP
Inventors: Masao Azuma; 東　昌夫
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1983-10-26
Filing date: 1983-10-26
Publication date: 1985-05-22

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】〔発明の利用分野〕本発明は波浪エネルギー発電装置にかかわり、特に、海
洋または湖沼に生じる波浪全消波することによって生じ
るエネルギーを電力に変換するための発電装置の構造に
関するものである。

〔発明の背景〕

この技術分野では、従来、消波エネルギー発電装置とし
て、波浪ピストン室２個全１対としたものに空気タービ
ン室を接続し、各波浪ピストン室に１個づつの逆止弁を
設けた波力発電装置が公知である。また、波浪ピストン
室は１個であるが逆止弁４個を設置した波力発電装置も
考案されている。これらは、昭和５３年以来、波力発電
船“海開”で実験されている。

しかしながら１例えば前者では、構造が複雑な上に、波
浪の水面が下降するときかまたは上昇するときのどちら
か片サイクルしか波のエネルギーを変換できないという
欠点があった。

また％後者では４個の逆止弁（装置における流体の流れ
に対して同一の位置で機能する複数の弁は１個と勘定す
る。以下同様。）を設置しているにもかかわらず、波浪
のエネルギーを全サイクル的に空気タービンへ作用させ
ることができなかった。

さらに、従来のこの分野では、空気ピストン室を３個１
対とし、そのうちの左右の空気ピストン室を配管にて連
結し、この配管の中央部にっけだ弁で空気の流れを調節
する方式の波力発電装置が提案された。しかし、これも
構造が複雑になる反面、原理的に波浪サイクルの全エネ
ルギーを変換するものには到らなかった。

そのほか、波浪エネルギーを電力に変換する装置はこれ
までに種々提案されてはいるが、波浪のエネルギーを効
率的に変換しようとすれはするほど装置の構造が複雑と
なシ、複雑になったにもかかわらずエネルギー変換に寄
与しない無駄な空気流を除去することができないという
根本的な弱点を解消しえなかった。

したがって、この技術分野では、複雑な構造を用いずに
波浪エネルギーを効率よく電力に変換できる新しい技術
思想の達成が強く要請されているのである。

本発明は、このような点にかんがみなされたものであシ
、単純な構造で、しかも波浪が有するエネルギーを全サ
イクルにわたって原理的に完全に空気タービンを動かす
ための空気流に変換できる構造原理を提供するものであ
る。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記のような波浪エネルギーの全面的
な空気流への変換全弁して、理想的な波浪エネルギー発
電装置を実現し、石油代替エネルギーとしての無尽蔵な
新エイ・ルギー源である波浪を利用して、海洋・湖沼の
どこにでも設置でき。

清浄かつ安全である電力供給源を確保することに大きく
貢献しようとするものである。

〔発明の概要〕

本発明の構成は、極めて単純である。

すなわち、海洋または湖沼の波浪エネルギーを用いて発
電を行なうものであって、波浪が出入する波浪ピストン
室、空気吸込室、空気タービン式の発電機を設置した空
気タービン室、および空気吐出室から構成される。

□　決定的な特徴は、これらの４里が下記の４個（機能
的に４種類）の逆止弁を有し、下記のような連通関係金
有することである。

（１）波浪ピストン室の空気は逆止弁Ａｔ介して、空気
吸込室へ流入できる。

（２）空気吸込室の空気は空気タービンを通って空気吐
出室に連通ずる。

（３）　空気吐出室の空気は逆止弁Ｂを介して波浪ピス
トン室に流入できる。

（４）外気は逆上弁Ｃを介して空気吸込室に流入できる
。

（５）　空気吐出室の空気は逆止弁りを介して外気中へ
流入できる。

このような構成によ＃）、波浪の水面が上昇するときも
下降するときも、波浪エネルギーは空気流エネルギーに
変換されて空気タービンに対し常に一定の方向に流れる
ので、原理的に全波浪エネルギーが空気タービンを有効
に回転させることになシ、理想的な要件が満たされてい
る。

しかも、本発明による装置の構造は、構成要素が少ない
ということから、極めて単純かつ緻密になることが明ら
かである。

〔発明の実施例〕

以下、図を用いて実施例を説明する。

第１図は、空気タービンの回転軸を縦方向に設置した場
合の波浪エネルギー発電装置の垂直断面図である。

第２図はこの装置の主要部の水平断面図であシ、第１図
におけるａ　−ａ断面金示す。

さらに第３図は、空気タービンの回転軸全水平方向に設
置した場合の波浪エネルギー発電装置の垂直断面図であ
る。

第４図はこの装置ｆの主要部の水平断面図であり、第３
図におけるｂ−ｂ断面を示す。

本発電装置１は、実施例において船舶状のケーソンの底
板２に、装置の底を海中に開放する形で設置されている
。勿論、この底板は海上に浮設されたブイの底板でもよ
く％また、海底から海上−＼建設された構造物の底板で
もかまわない。

第１図および第２図において、波浪は波浪ピストン室３
の中を上下する。図中、吟は水面上昇の動き、→はこれ
にともなう空気流の動きを示す。また、ゆ　け水面下降
の励き、−→はこれにともなう空気流の動きを示す。

４は空気吸込室、５は空気タービン室、６は空気吐出室
である。７は逆止弁Ａ、８は逆止弁Ｂ１９は逆止弁Ｃ１
１０は逆止弁りである。

これら４個の呈なら゛びに４個の逆止弁は、本発明の構
成のところですでに述べた連通関係（１）〜（５）を満
足している。

１１は、空気タービンに空気流全正常に噴出するための
ノズル機構、１２は発電機を駆動するための空気タービ
ン％　１３は発電機である。

この実施例では発電機１３を空気タービン室５の内部に
設置しているが、これを外側に設置することも可能であ
る。

１４は、波浪ピストン室３の内部で上昇下降のサイクル
を繰返す波浪である。

つぎにこの波浪エネルギー発電装置の作動について説明
する。

まず、波浪１４の水面が上昇すると、波浪ピストン室の
空気が、押上げられて、逆止弁７を開き、空気吸込室４
全通って空気タービン室５に流入し、ノズル１１から噴
出して空気タービン１２を回転させる。発電機１３はこ
の空気タービン１２と連動して回転し、発電する。空気
タービン１２を通過した空気流は空気吐出室６に流入し
たのち、逆止弁１０を開いて外気中へ放出される。この
一連の空気流の進路は実線矢印で示す通シである。

この場合、逆止弁９は逆流であるから閉塞状態にあるこ
とは明らかである。また、逆止弁８は、波浪ピストン室
３側が正圧、空気吐出室６側が負圧であるので、閉塞状
態が保たれる。

波浪１４の水面が上昇しきると、下降サイクルに移行す
る。水面が下降すると波浪タービン室が負圧になるため
逆止弁７が閉塞し、これに代って逆止弁８が開く。空気
吐出室６は空気タービン１２およびノズル１１を介して
空気吸込室４に連通しているから、逆止弁９が開いて外
気が勢よく流入し、タービン１２を回転させる。この一
連の空気流の進路は点線矢印で示す通シである。

この場合、波浪水面の下降開始による負圧波が空気吸込
室４に伝達されたとき、逆止弁７の空気吸込室４側の空
気圧は、波浪ピストン室３側に比べて、空気タービン１
２およびノズル１１の圧力損失分だけ高いので、逆止弁
７が開くことはない。

このようにして、本波浪エネルギー発邂装置に一旦流入
した空気は必ず２回同一の方向に空気タービンに作用し
てから放出される。このため波浪エネルギーは無駄なく
有効な空気流に変換されて、波浪サイクルの全般にわた
υ、効果的に継続した発電を行なうことができるのであ
る。

なお、波浪サイクルの上昇下降の移行時点でも発電を円
滑に継続させるには、空気タービン１２０回転軸に追補
な強さの慣性を与えることが望ましい。その最も簡単な
方法はフライホイールを設置することである。本実施例
では、空気タービン１２自体がフライホイールを併有し
ており、発電の円滑化と出力の平坦化に寄与している。

本実施例では装置の作動原理を主として説明の対称とし
ているが、使用材料の説明全簡単に付加すると１発電装
置１の材質は海水雰囲気に強い不銹鋼５ＵＳ３１６　ｉ
用いる。特に充分な耐腐食性が要求される逆上弁７〜１
０ならびにノズル１１の近傍５本実施例で云えば装置全
体の上半分は、セラミックコーティングその他ポリエチ
レンライニングなど耐食性の保護膜を採用することが望
ましい。本実施例の逆上弁は、最も単純な構造である角
形の弾性板バネを採用しており、材質は耐海水強度のあ
るゴムである。しかし、逆止弁として機能するものであ
れば、このような構造の弁でなくても使用可能である。

〔発明の効果〕

本発明の具体的な効果を総括すると次のようになる。

（１）構造が簡単であるため製作が容易である。

（２）　波浪エネルギーを全面的に空気流エネルギーに
変換できて効率がよい。

（３）装置の構成に無駄がないので緻密になる。

（４）上記の結果として経済性に富む。

このようにして本発明は、幼芽的な波浪エネルギー発電
装置を提供することができ、クリーンでしかも環境に危
険を力えることのない無尽蔵な海洋エネルギーを電力と
して取出すことに大きく貢献することができるものであ
る。

【図面の簡単な説明】第１図は本発明の一実施例の説明図、第２図はそのａ−
ａ部説明図、第３図は本発明の他の実施例の説明図、第
４図はそのｂ−ｂ部説明図である。１・・・波浪エネルギー発電装置、２・・・底板、３・
・・波浪ピストン室、４・・・空気吸込呈、５・・・空
気タービン室、６・・・空気吐出室、７・・・逆止弁Ａ
、８・・・逆止弁Ｂ、９・・・逆止弁Ｃ２１０・・・逆
止弁Ｄ１１１・・・ノズル％　１２・・・空気タービン
、１３・・・発電機、１４・・・波浪。代理人　弁理士　高橋明夫＄３凶す−

Claims

【特許請求の範囲】１、海洋または湖沼の波浪エネルギーを用いて発電を行
なうものにおいて、上記波浪が出入する波浪ピストン室
と、上記波浪ピストン室から空気を吸込む逆止弁と外部
から空気を吸込む逆止弁を設けた空気吸込室と、上記空
気吸込室と連通し且つ空気タービン式の発電機金膜けた
空気タービン室と、上記空気タービン屋に連通し空気を
外部へ吐出する逆止弁と上記波浪ピストン室に空気を吐
出する逆止弁を設けた空気吐出室とから構成されたこと
を特徴とする波浪エネルギー発電装置。２、波浪が出入する波浪ピストン室とこの空気ピストン
至で発生する圧搾空気のエネルギーによって空気タービ
ンを回転させる空気タービン室を有するものにおいて、
上記空気タービン室の前後に空気吸込室と空気吐出室を
設は逆止弁の作用によって波浪の水面が上昇するときも
下降するときも空気タービン室に同一方向の空気流を供
給できるようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の波浪エネルギー発電装置。３、波浪ピストン室、空気吸込室、空気タービン室およ
び空気吐出室の４種の室からなり、各室間または外気と
の間に最大４組合せの逆止弁を設けることによって、波
浪の水面が上昇するときも下降するときも空気タービン
室に同一方向の空気流を供給できるようにしたこと全特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の波浪エネルギー発
電装置。