JPS6123877A

JPS6123877A - 空気循環式波力発電装置

Info

Publication number: JPS6123877A
Application number: JP14262084A
Authority: JP
Inventors: Kuniya Watabe; 渡部　國也
Original assignee: Tohoku Electric Power Co Inc
Current assignee: Tohoku Electric Power Co Inc
Priority date: 1984-07-10
Filing date: 1984-07-10
Publication date: 1986-02-01
Also published as: GB2161544A; JPH0116993B2; GB2161544B; GB8509332D0

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】この発明は、水面に発生する波力によって内部の空気圧
が変動する複数の独立した空気室を有し、波の上下動に
よる各空気室の空気流の往復運動を一定方向に整流する
弁機構を備えた空気タービン方式の空気循環式波力発電
装置に関する。

周知のように、波エネルギーを発電に利用する場合、波
の不規則性による出力電力の平滑化、異常波に対する安
全保護及び弁機構による損失低減等の対策が、重要な問
題となっている。

第１図及び第２図は、それぞれ従来の波力発電装置を示
すものであり、第１図は固定ケーソン式、第２図はブイ
式の一例を示すものである。すなわち、第１図において
、１１は海中に設置された堤体であり、この堤体１１に
は海中と連通された空気室１２が設けられている。この
空気室１２には、外気と連通される弁１３及び空気ター
ビン１４によって駆動される発電機１５が設置されてい
る。このような構成において、波面Ｗが点線で示す如く
下がった場合、弁１３を介して外気が点線で示す矢印の
如く空気室１２内に導かれ、波面Ｗが実線で示す如く上
がった場合、空気室１２内の空気は実線で示す矢印の如
く空気タービン１４を駆動して外部に排出される。

このような波面Ｗの変化によって生ずる空気流によって
空気タービン１４が駆動され、発電１［１５により発電
が行なわれるものである。

また、第２図において、２１は海面に係留された浮体で
あり、この浮体２１には底部が海中と連通された空気室
２２．２３が設けられている。この空気室２２、２３は
、空気タービン２４及び発電Ｉ！２５を介して連通され
ており、空気室２２．２３それぞれには弁２６゜２７が
設けられている。このため、波面Ｗの変化に応じて点線
及び実線で示す空気流が発生され、この空気流によって
空気タービン２４が駆動されて発電機２５により発電が
行なわれるものである。

しかしながら、上記のような従来の波力発電装置では、
空気室に生じる圧力変動による空気流を直接空気タービ
ンに供給しているため、波の不規則性に対応して発電機
からの出力電力が大きく変動してしまうという問題があ
る。このため、瞬時の最大発生電力を見越して容量の大
きな、つまり大形の発電機を使用しなければならないと
いう問題が生じる。また、異常波浪時には、海水が空気
タービンや発電機内に侵入する恐れも生じるものである
。さらに、ユニット式のため、設備費等の諸経費が高く
なり、経済的に不利であるという不都合もある。

この発明は上記事情を考慮してなされたもので、波の位
相差を利用して出力電力の安定化を図るとともに、空気
エネルギーを集約化してタービン。

発電機の台数及び容量の増大を抑え、能率の良い発電を
行ない得る極めて良好な空気循環式波力発電装置を提供
することを目的とする。

以下、この発明の一実施例について、図面を参照して詳
細に説明する。第３図において、３ｉ、　３２゜３３は
、それぞれ底部が海中と連通された空気室である。これ
ら空気室３１．３２．３３は、それぞれ正圧用逆止弁３
４．３５．３６を介して正圧側空気路３７に連通される
とともに、負圧用逆止弁３８．３９．４０を介して負圧
側空気路４１に連通されている。そして、上記正圧側空
気路３７と負圧側空気路４１との連結部分には、空気タ
ービン４２及び発側１３よりなる発電装置４４が設置さ
れている。

このような構成によれば、例えば空気室３１近傍の海面
Ｗ１が定常状態（点線で示す位置）よりも上がり、空気
室３３近傍の海面Ｗ３が定常状態よりも下がった場合、
空気室３１内の空気圧が増加し正圧用逆止弁３４が開口
されるとともに、空気室３３内の空気圧が減少し負圧用
逆止弁４０が開口されるようになる。このため、空気は
、図示矢印のように、正圧側空気路３７から負圧側空気
路４１に向けて、つまり一方向に整流されて流れるよう
になり、空気タービン４２に供給される。そして、空気
タービン４２が駆動され、発電機４３によって発電が行
なわれるものである。

したがって、上記実施例のような構成によれば、空気タ
ービン４２には常に一定方向の空気流が供給され、また
正圧側空気路３７及び負圧側空気路４１内の空気が緩衝
作用を施すので、発電機４３からの出力電力を平均化す
ることができるものである。また、波の位相差による各
空気室３１．３２．３３内の増圧及び減圧の相互作用を
利用しているので、小波に対しても空気タービン４２を
効率良く駆動させることができる。この場合、各空気ｖ
３ｔ、　３２（３３は、波長及び波の向き等に合わせて
設置するとより効果的である。

また、空気エネルギーの集約化により、空気タービン４
２や発電機４３等の容量や台数を減少させることができ
る。さらに、発電装置４４は、各空気室３１、３２．３
３と別個に設置されているので、異常波浪時に発電装置
４４内に海水が侵入することを防止することもできるも
のである。

ここで、各空気室３１．３２．３３の容積に対して正圧
側空気路３７及び負圧側空気路４１の容積が不足して、
出力電力の変動が大きい場合には、第４図に示すように
、正圧倒空気路３７に空気槽４５を設けるようにすれば
よい。このようにすれば、各空気室３１、３２．３３か
ら送出される余剰の空気は、空気槽４５で蓄圧され、ま
た空気流量のサージングや小流量の場合は、空気槽４５
から空気を空気タービン４２に供給することができる。

さらに、前記正圧用逆止弁３４．３５．３６及び負圧用
逆止弁３ｇ、　３９．４０としては、第５図及び第６図
に示すように、逆止水弁４６〜４８及び４９〜５１を使
用するようにしてもよいものである。この逆止水弁４６
〜５１は、例えば逆止水弁４６について説明すると、水
５２の入った容器５３の上部が、バイブ５４を介して正
圧倒空気路３７に連通されており、また空気室３１に連
通されたバイブ５５が上記水５２内に浸されている。そ
して、容器５３内におけるバイブ５５下部の開口面積と
、バイブ面積を除いた容器５３内面積の比が異なるため
、空気室３１内の空気圧が増加したとき空気が正圧側空
気路３７に流出され、空気圧が減少したとき正圧側空気
路３７の空気が空気室３１に流入されないようになるも
のである。

このような逆止水弁４６〜５１を用いることにより、機
械的な弁機構を用いる場合に比して弁故障によるエネル
ギー損失の低減がはかれ、また、弁の寿命を長くし得る
ものである。

また、第５図及び第６図に示すように、正圧倒空気路３
１に設けられる空気槽４５としては、水を用いて内部容
積が増減じ得るものを使用するようにしてもよい。この
ようにすれば、アンバランスの空気エネルギーを効果的
に一時貯留することができ効率、出力の向上がはかれ、
また、空気タービン４２に供給される空気流ｌをより一
層安定化させ、出力電力を平滑化することができるもの
である。

ここで、第７図及び第８図は、この発明を多方向型固定
式波力発電装置に使用した場合の一実装例を示すもので
ある。すなわち、これは、基台５Ｇに波エネルギーを空
気エネルギーに変換するための複数の空気室５７を略円
弧状に配置し、かつ空気室５７を外側にして同心円的に
壁５８．５９．６０が形成され、正圧側空気路６１．負
圧側空気路６２．空気槽６３及び空気タービン室６４が
それぞれ形成されている。そして、各空気室５７と正圧
側空気路６１及び負圧側空気路６２との間には、正圧用
逆止水弁６５及び負圧用逆止水弁６６が設けられている
。このため、空気室５７内の空気圧が増加したときには
、空気が正圧用逆止水弁６５を介して正圧側空気路６１
に流入され、空気室５７の空気圧が減少したときには、
空気が負圧用逆止水弁６６を介して負圧側空気路６２が
ら空気室５７内に流入される。また、上記空気タービン
室６４内には、空気タービン６７及び発電機６８が設置
されている。

そして、空気は、第７図中矢印で示すように、正圧側空
気路６１．空気槽６３及び空気タービン室６４を介して
負圧側空気路６２に流入されるものである。

このため、先に述べたのと同様にして、空気タービン６
７が駆動され、発電が行なわれるものである。

この場合、空気室５７．空気タービンθ７．各空気路６
１．６２及び８弁６５．６６等は、よくマツチングさせ
ることが必要であるが、沿岸波利用の場合、８弁６５．
６６は水没深が１〜１０口程度で、開口比は３〜１０程
度が望ましいものである。

なお、この発明は上記各実施例に限定される、ものでは
なく、例えば固定式、浮体式の空気タービン方式に広く
適用でき、ざらに防波堤等臨海施設と併用するなど、こ
の発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施する
ことができる。

したがって以上詳述したようにこの発明によれば、波の
位相差を利用して出力電力の安定化を図るとともに、空
気エネルギーを集約化してタービン、発電機の台数及び
容量の増大を抑え、能率の良い発電を行ない得る極めて
良好な空気循環式波力発電装置を提供することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はそれぞれ従来の波力発電装置を示す
構成図、第３図はこの発明に係る空気循環式波力発電装
置の一実施例を示す側面図、第４図乃至第６図はそれぞ
れ同実施例の変形例を示す側面図、第７図及び第８図は
それぞれこの発明を多方向型固定式波力発電装置に使用
した場合の−実装例を示す断面図である。３１〜３３・・・空気室、３４〜３６・・・正圧用逆止
弁、３７・・・正圧側空気路、３８〜４０・・・負圧用
逆止弁、４１・・・負圧側空気路、４２・・・空気ター
ビン、４３・・・発電機、４４・・・発電装置、４５・
・・空気槽、４６〜５１・・・逆止水弁、５２・・・水
、５３・・・容器、５４．５５・・・バイブ、５６・・
・基台、５７・・・空気室、５８〜６０・・・壁、６１
・・・正圧側空気路、６２・・・負圧側空気路、６３・
・・空気槽、６４・・・空気タービン至、６５・・・正
圧用逆止水弁、６６・・・負圧用逆止水弁、６７・・・
空気タービン、６８・・・発側り出願人代理人　弁理士　鈴江武彦第３図第４図第５図４ム第６図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）水面に発生する波力によって内部の空気圧が変動
する複数の独立した空気室と、この複数の空気室にそれ
ぞれ対応して設置され該空気室内部の空気圧の増圧時に
開口される複数の正圧用逆止弁と、前記複数の空気室に
それぞれ対応して設置され該空気室内部の空気圧の減圧
時に開口される複数の負圧用逆止弁と、前記複数の正圧
用逆止弁から流出される空気流を導く正圧側空気路と、
前記複数の負圧用逆止弁に流入される空気流を導く負圧
側空気路と、前記正圧側空気路と前記負圧側空気路との
連結部に設置され空気流によって駆動されるタービンと
、このタービンによって駆動される発電機とを具備し、
前記タービン及び発電機を外気と遮断するようにしてな
ることを特徴とする空気循環式波力発電装置。
（２）上記正圧側空気路は、空気槽を備えていることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の空気循環式波力
発電装置。
（３）上記正圧用逆止弁及び負圧用逆止弁は、空気の圧
力差で水位が変動することにより弁作用を行なう水弁を
使用することを特徴とする特許請求の範囲第１項及び第
２項記載の空気循環式波力発電装置。