JPS64597B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は比較的深い海域あるいは海底地質の
悪い浅海域に設置され、波エネルギーより動力を
得る係留式多方向波力変換装置に関する。

周知のように、海波のエネルギーは岸側より沖
側のほうが大きい。また、比較的深い海域におけ
る水深と波エネルギーの関係は海面に近いほど大
きく、水深が深くなると急速に小さくなり、波長
の半分の水深ではほとんど水分子は動かない。一
方、波向は海上を吹く風あるいは水深線などの影
響を受け地点により、相当異なつて分布出現する
ものである。

第１図はある地点の浅海域における年間の波向
分布の一例を示すものであり、実際の海波はこの
ようにどの瞬間もいろいろな方向から到来してい
るものである。

上記のような特性を有する波エネルギーを利用
する波力変換装置はこのような条件に効果的に対
応することが望ましい。

第２図は従来の浮提体型波力変換装置を示すも
のである。この場合、浮堤体２１は複数の空気室
２２の開口部２３が最多波向方向に向くよう係留
され空気室２２と連通される収容室２４には空気
タービン２５が設けられる。このような浮堤体型
の場合、浅海域に設置し、たとえ最適方向に向け
たとしても、第１図に示すような各波エネルギー
の大きさを考慮しない波向性だけで、波エネルギ
ーの減少は20％程度予測される。さらに、方向角
度が広がるほど大きい波であることを考えるとさ
らに損失が大きく、効率良く波エネルギーを取出
すことは困難である。また、装置正面に平行して
波が打寄せてきた場合には、各空気室２２で得ら
れたエネルギーが重畳されるため、電力を得る場
合などは必ず平滑化対策を要し、付帯設備の容量
も増大しなければならない。さらには波の回り込
みが少ないため多大な波力が作用し、大きな係留
力がかかるなど技術的および経済的な面で問題を
有している。

第３図は従来考えられている他の波力変換装置
である。３１は船形をした浮体であり、この浮体
３１の内部には複数の空気室３２が設けられる。
この空気室３２は浮体３１の底部の開口部３３に
より海中と連通されこの開口部３３を介して出入
する波により空気流が発生される。この空気流は
空気室３２と連通された例えば空気タービン発電
装置３４に供給され、この発電装置３４によつて
電力が発生されるようになつている。また、前記
浮体３１は船首に設けられた係留施設３５によつ
て係留されている。

上記構成の波力変換装置は浮体３１が振れ回わ
ることができ、波に方向に対して常に正面を向く
方式であるが、船首側の一点係留であり、しかも
浮体３１の幅が狭いため、浮体３１の動揺が大き
く、エネルギーの捕捉が小さい欠点を有してい
る。また、浮体３１を発電船として使用し、ケー
ブルを陸地との間に布設する場合には浮体側ケー
ブルの屈折動揺や係留施設絡まりに起因する故障
などの問題を有している。

第４図は本願出願人が出願した全方向波力変換
装置（特願昭56−141265号）である。ここで、４
１は円筒状の固定台、４２は固定台４１の内部に
設けられた重量物、４３は固定台４１の底部に設
けられ、固定台４１を海底に固定する突出部、４
４は固定台４１の周囲に設けられた複数の空気
室、４５は空気室４４と海中とを連通する開口
部、４６は空気室４４と外部相互を連通する収容
室、４７は収納室４６の内部に設けられた往復流
空気タービンである。

上記構成の波力変換装置は海岸に装置自体の重
量あるいはアンカーパイルを打込むなどして装置
を固定している。この固定方法は望ましいと考え
られるが、軟弱な地盤箇所であるとか、比較的深
い海域に設置する場合は安全性あるいは経済性で
問題を有している。

この発明は上記事情に基づいてなされたもの
で、その目的とするところは波の波圧や流れの抵
抗力をより小さくし、波浪状況に対応して極めて
効率良く波エネルギーを取出すことが可能である
とともに、エネルギーの大きい比較的沖合の波力
を利用することができる係留式多方向波力変換装
置を提供しようとするものである。

以下、この発明の一実施例について図面を参照
して説明する。

第５図、第６図において、５１は内部が中空と
された鉄あるいはコンクリート等によつて形成さ
れた浮力室である。この浮力室５１にはこれと偏
心して外装体５２が設けられ、この外装体５２に
より浮力室５１が覆われる。この外装体５２と浮
力室５１との間には所定間隔離間して複数個の隔
壁５３が設けられ、この隔壁５３および浮力室５
１、外装体５２により断面略扇形状の空気室５４
が複数個形成される。なお、上記隔壁５３は、浮
力室５１の周側面底部にまで延在されている。こ
の空気室５４は最多波向方向（第６図に矢印Ａで
示す）を中心として波の進行方向に奥行の長いも
のから順次略円形状となるよう配設される。この
空気室５４は外装体５２の下端部に設けられた開
口部５５により海中と連通される。また、このよ
うに外装体５２と浮力室５１が偏心している場合
は、装置全体の平衡を保つため、バラスト７３が
設けられ、さらに、この装置は最適な喫水を保つ
ため、浮力と重量の平衡が保たれている。また、
この装置は外装体５２の４箇所に設けられた係留
施設７４によつて係留される。この係留において
は奥行の長い空気室５４が最多波向方向に向くよ
う設定され、前記係留施設７４は例えば最多波向
方向と一致する外装体５２の直径両端部および、
この直径方向と直交する外装体５２の直径両端部
に設けられる。

一方、前記浮力室５１の上面部には略円心円状
に隔壁５６，５７，５８が設けられ、浮力室５１
の上面に前記空気室５４と分離された空気槽５９
が設けられる。前記隔壁５７の上方に位置する外
装体５２には隔壁５７によつて分離され、前記空
気室５４と連通される吸排気孔６０および空気槽
５９と連通される吸気孔６１がそれぞれ設けられ
る。また、前記隔壁５８にはそれぞれ空気室５４
に対応して往復流タービン６２が設けられ、この
タービン６２の回転軸６３は隔壁５７を貫通され
て前記隔壁５６に設けられた空気圧縮機６４にそ
れぞれ連結される。前記タービン６２は空気室５
４内の波動の変化（図示点線の矢印）によつて生
ずる空気室５４と吸排気孔６０間の空気流（図示
実線の矢印）により一定方向に回転される。この
回転力は回転軸６３を介して空気圧縮機６４に伝
達され、この圧縮機６４により前記吸気孔６１か
ら外気が取り入れられる。この外気は逆止弁６５
を介して前記空気槽５９に蓄積される。この空気
槽５９の中央部には同心円状に隔壁６６が設けら
れ、この隔壁６６には所定間隔あけて流量調整弁
６７、ノズル６８が設けられる。この隔壁６７の
内部には主空気タービン６９が設けられ、このタ
ービン６９は回転軸７０によつて浮力室５１に設
けられた発電機７１に連結される。前記主空気タ
ービン６９には流量調整弁６７を介して空気槽５
９内の平滑且つ圧縮された空気が供給され、この
空気によりタービン６９が駆動される。しかし
て、発電機７１によつて発電が行われ、また、隔
壁６６内に供給された空気は排気孔７２より外部
に排出される。

上記構成によれば、容積の異なる複数の空気室
５４を波向に対応して略円形状に配設している。
したがつて、あらゆる方向より到来する波動を波
浪状況に対応して効率良く動力に変換することが
できるものである。

また、この変換装置は比較的深海域に係留され
るため、エネルギーの大きな波動を利用できる利
点を有している。

さらに、外形が円柱状であるため波の波圧や流
れの抵抗力が小さく、係留が容易なものである。
したがつて、波浪状況が厳しい海域あるいは海底
が軟弱な海域にも係留し得るものである。

次に、この発明の他の実施例について説明す
る。尚、第５図、第６図と同一部分には同一符号
を付し異なる部分についてのみ説明する。

第７図は外装体５２の外形を円錐台形状とし、
各空気室５４で発生された空気流を各空気室５４
と外部とを連通する流通路７５，７６を介して空
気タービン６２に導びき、このタービン６２によ
つて空気流を動力に変換するものである。この変
換された動力は図示せぬ圧縮機あるいは直接的に
発電機に供給される。

このような構成としても上記実施とほぼ同様の
効果を得ることができる。

第８図、第９図は空気室５４および浮力室５１
をリング状に配設した構成のものであり、浮力室
５１は各空気室５４に対応して形成される。これ
ら浮力室５１および空気室５４はそれぞれ同一形
状とされており、各空気室５４に対応して往復流
タービン６２および発電機８１が設けられる。

上記構成としても前記実施例と同様の効果を得
ることができる。しかも、この構造の場合、１個
の空気室５４、浮力室５１、往復流カービン６２
および発電機８１からなる波力変換装置を１ユニ
ツトとして分割形成し、これを係留海域において
複数個結合して図示するようなリング状の装置と
することが可能であるため、製造および運搬が容
易となる利点を有している。

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、この外そ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。

以上、詳述したようにこの発明によれば、波や
波圧や流れの抵抗力をより小さくし、波浪状況に
対応して極めて効率良く波エネルギーを取出すこ
とが可能であるとともに、エネルギーの大きい比
較的沖合の波力を利用することができる係留式多
方向波力変換装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は浅海域における波向分布の一例を示す
図、第２図は従来の浮堤体型波力変換装置を概略
的に示す一部切除した側面図、第３図は従来の船
型波力変換装置を概略的に示す側面図、第４図は
固定式全方向波力変換装置の構成を示す側断面
図、第５図はこの発明に係わる多方向波力変換装
置の一実施例を示す側断面図、第６図は第５図の
上部断面図、第７図はこの発明の他の実施例を示
す側断面図、第８図は第７図と異なるこの発明の
他の実施例を示す側断面図、第９図は第８図の斜
視図である。 ５１……浮力室、５２……外装体、５４……空
気室、５５……開口部、５９……空気槽、６２…
…往復流タービン、７４……係留施設。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 水平断面円形に形成され適度の喫水を保つて
   水上に浮かぶ浮力室と、この浮力室の周側部を覆
   う水平断面環状に形成され下端が水面下となるよ
   うに設けられた外装体と、この外装体の最多波向
   方向に一致する直径両端部及び該直径方向に略直
   交する前記外装体の直径両端部をそれぞれ係留す
   る係留手段と、前記外装体と前記浮力室との間に
   形成される環状空間を断面略扇形状の空気室を形
   成するように区画し前記浮力室の周側面底部まで
   延在している隔壁と、前記外装体の側壁外の波力
   を前記扇形の空気室内部に導く開口部と、前記浮
   力室上に設けられ該浮力室と前記外装体との間に
   形成された開口部を介して前記複数の空気室と連
   通されるとともに前記外装体の上部に形成された
   開口部を介して外気と連通される空気槽と、この
   空気槽内部に設けられ前記扇形の空気室内部で発
   生された空気流を動力に変換する装置とを具備し
   てなることを特徴とする係留式多方向波力変換装
   置。