WO2013176171A1 - 波力発電用遊水室構造体 - Google Patents

波力発電用遊水室構造体 Download PDF

Info

Publication number
WO2013176171A1
WO2013176171A1 PCT/JP2013/064194 JP2013064194W WO2013176171A1 WO 2013176171 A1 WO2013176171 A1 WO 2013176171A1 JP 2013064194 W JP2013064194 W JP 2013064194W WO 2013176171 A1 WO2013176171 A1 WO 2013176171A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
water
wave
power generation
chamber
wave power
Prior art date
Application number
PCT/JP2013/064194
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
羽田野　袈裟義
洋一 菅
Original Assignee
国立大学法人山口大学
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 国立大学法人山口大学 filed Critical 国立大学法人山口大学
Priority to JP2014516827A priority Critical patent/JP6253159B2/ja
Publication of WO2013176171A1 publication Critical patent/WO2013176171A1/ja

Links

Images

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02B—HYDRAULIC ENGINEERING
    • E02B9/00—Water-power plants; Layout, construction or equipment, methods of, or apparatus for, making same
    • E02B9/08—Tide or wave power plants
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/12—Adaptations 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
    • F03B13/14—Adaptations 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
    • F03B13/141—Adaptations 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
    • F03B13/142—Adaptations 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
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/30—Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient

Definitions

  • the present invention is an energy conversion device using wave power of the ocean, lake water, etc., and particularly relates to a water chamber structure for a wave energy conversion device for wave power generation.
  • a wave energy conversion device for wave power generation includes a primary conversion device that converts wave energy into mechanical energy, and a secondary conversion device that converts the converted mechanical energy into electrical energy.
  • a primary conversion device that converts wave energy into mechanical energy
  • a secondary conversion device that converts the converted mechanical energy into electrical energy.
  • a main system of the primary converter a movable object type and a vibrating water column type are known.
  • the float which is a movable object floating in the water play room is moved up and down by the vertical movement of the water surface, and the vertical movement of the float is taken out as power, There exists what converts this into mechanical energy, and also converts this into electrical energy (refer patent document 1).
  • the water chamber described in Patent Document 1 and the air chamber described in Patent Document 2 are arranged on a wall surface of a structure such as a breakwater at a constant interval in parallel.
  • a structure such as a breakwater at a constant interval in parallel.
  • the long parallel walls are arranged in a direction substantially perpendicular to the wave traveling direction so as to receive the wave from the front, and in the direction perpendicular to the wave traveling direction.
  • a plurality of water play rooms are arranged in parallel.
  • an object of the present invention is to provide a water reserving chamber structure that can reduce the construction cost. Another object of the present invention is to provide a water reserving chamber structure that can increase energy gain.
  • the first invention is a water chamber structure for a wave energy conversion device for wave power generation that converts wave energy into mechanical energy using the vertical motion of the water surface,
  • a vertical parallel wall is arranged in parallel to the installation surface of the structure, and a space between the installation surface and the parallel wall is partitioned by a plurality of vertical partition walls, along the installation surface.
  • a water reserving chamber group in which the water reserving chamber is disposed in the same direction as the wave traveling direction, and a plurality of water reserving chambers are arranged side by side;
  • one or both ends of the water chamber group, between the end of the parallel wall and the installation surface It consists of the waveguide wall arrange
  • the “water play chamber” is applicable to both the “water play chamber” of the movable object type wave energy conversion device and the “air chamber” of the vibrating water column type wave energy conversion device. .
  • a second aspect of the present invention is the wave power generation basin structure according to the first aspect of the present invention, wherein the installation surface of the structure is on the side of the hull-like floating structure, and the floating structure is disposed in the longitudinal direction. It is characterized in that the direction in which the water reserving chambers are arranged in parallel is the same direction as the traveling direction by loosely mooring at one or a plurality of points at one or both ends.
  • the third aspect of the present invention is the wave power generation use hydrothermal chamber structure according to the first aspect of the present invention, wherein the structure is installed on the breakwater, revetment, jetty, seawall, sandbreak, quay, and estuary dike.
  • the wave power generating water chamber structure according to the third aspect wherein the direction in which the water chambers are arranged side by side is an average dominant wave direction obtained from observation over a certain period of time. It is a wave power generation water-reservoir structure that is within ⁇ 45 degrees of the prevailing wave direction.
  • a fifth aspect of the invention is a wave power generation use water chamber structure according to the third aspect of the invention, wherein the water supply chamber is formed of caisson.
  • the wave power generation use water chamber structure according to the third aspect, wherein the water chamber is formed by concentrically arranging two corrugated pipes having different diameters and solidifying the gap with concrete. This is a wave power generation water dwelling chamber structure.
  • a seventh aspect of the invention is the wave power generation use water chamber structure according to the third aspect of the invention, wherein the water use chamber is formed of a steel frame and a panel. It is.
  • the eighth aspect of the invention is the wave power generation water chamber structure according to any one of the first to seventh aspects, wherein the length of each of the plurality of water chambers in the juxtaposition direction is 1/10 of the wavelength.
  • This is a wave power generation water-reservoir structure, characterized by being less than.
  • the hydroelectric power generation chamber structure for wave power generation according to any one of the first to seventh aspects of the present invention, wherein the draft of the parallel wall is determined so that the water mass motion in the reclaimed water chamber is in a resonance state.
  • the wave power generation water-reservoir structure is determined based on the wave period.
  • a tenth aspect of the invention is the wave power generating water chamber structure according to any one of the first to seventh aspects of the invention, wherein a floating balance weight type wave power generation mechanism is used for the wave energy conversion device.
  • This is a wave power generation water-reservoir structure.
  • the structure of the water reserving chamber of the present invention is configured such that the direction in which the water reserving chambers are arranged side by side is the same as the wave traveling direction, so that a large wave impact force does not act on the parallel walls of the water reserving chamber.
  • the water reserving chamber structure of the present invention acts on the end of the water reserving chamber group by disposing a waveguide wall that obliquely connects the end of the parallel wall and the installation surface at the end of the water reserving chamber group. It is possible to suppress the generation of the impact force of the waves to be generated. Therefore, according to the present invention, it is not necessary to make the parallel walls of the water reserving chambers and the walls of the end portions of the water reserving chamber groups as strong as in the prior art, and the construction cost can be reduced.
  • the draft of the parallel wall is determined based on the wave period so that the water mass motion in the water reserving chamber is in a resonance state, Since the vertical motion can be amplified, the energy gain can be increased.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram of a reclaimed water chamber structure according to a first embodiment of the present invention provided along the wall surface of a jetty breakwater.
  • FIG. 2 is an enlarged plan view of the water chamber structure of FIG.
  • FIG. 3 is a side view of the water chamber structure of FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG.
  • FIG. 5 is a schematic diagram of water mass movement in the water reserving chamber of FIG.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram of the structure of the water chamber and the installation position of the wave height meter in the experimental device.
  • FIG. 7 is a conceptual diagram illustrating the floating balance weight type wave power generation mechanism according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram of a reclaimed water chamber structure according to a first embodiment of the present invention provided along the wall surface of a jetty breakwater.
  • FIG. 2 is an enlarged plan view of the water chamber structure of FIG.
  • FIG. 3 is
  • FIG. 8 is a graph showing the experimental results of the relationship between the wave period and the amplification factor of the vertical motion of the water surface in the recreational water chamber.
  • FIG. 9 is a perspective view illustrating a specific installation mode of the water reserving chamber according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a perspective view illustrating a specific installation mode of the water reserving chamber according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a perspective view which shows the specific installation form of the water reservoir of Example 4 of this invention.
  • FIG. 12 shows the conceptual diagram of the water chamber structure of Example 5 of this invention provided in the shore side of a ship-like floating body structure, FIG. 12 (a) is a top view, FIG.12 (b) is FIG. It is a side view of (a).
  • 13A is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG. 12A, and FIG. 13B is a modification of FIG. 12A.
  • the “reservoir chamber” in the present invention is both a “reservoir chamber” for a movable object type wave energy converter for wave power generation and an “air chamber” for a vibrating water column type wave energy converter. It is intended to be used for In each of the wave energy converters, a mechanism for converting wave energy into mechanical energy and converting the converted mechanical energy into electric energy is described in, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2. Such conventionally known ones can be used.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram of a water reserving chamber structure according to a first embodiment of the present invention provided along the wall of a jetty breakwater.
  • the structure of the first embodiment of the present invention has a basic structure of a group of reclaimed water chambers composed of a plurality of reclaimed water chambers 2 arranged along a wall surface 11 of a structure 1 such as a jetty type breakwater.
  • the longitudinal direction of the water reserving chamber group that is, the direction in which the plurality of water reserving chambers 2 are arranged in a line is configured to be the same direction as the wave traveling direction W.
  • the “wave traveling direction” is an average dominant wave direction obtained from observation over a certain period (for example, one year), and here, the dominant wave direction is ⁇ 45. It is defined as including a range within the range of preferably within ⁇ 22.5 °, more preferably within ⁇ 11.25 °.
  • the “dominant wave direction” is the direction of the component wave having the highest energy density.
  • FIG. 2 is an enlarged plan view of the water chamber structure of FIG.
  • FIG. 3 shows a side view of the water reserving chamber structure of FIG.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG.
  • the reserving water chamber group is configured by dividing a frame-like structure that partitions a rectangular water space in a plan view into a plurality of reserving water chambers 2 made up of a plurality of substantially square cylindrical spaces.
  • the frame-like structure is installed on the wall surface 11 of the structure 1 such as a breakwater that is a vertical retaining wall.
  • This frame-shaped structure is composed of a long parallel wall 3 arranged in parallel with a certain distance from the wall surface 11 of the structure 1, and the parallel wall 3 orthogonal to the wall surface 11 and the parallel wall 3 of the structure 1. It is comprised by the orthogonal wall 4 which connects the edge part of this and the wall surface 11 of a structure.
  • the water reserving chamber 2 is formed by dividing the space between the wall surface 11 and the parallel wall 3 of the structure 1 into a plurality of substantially square cylindrical spaces by partition walls 5 arranged orthogonal to these.
  • a wave guide wall 6 that obliquely connects the end of the parallel wall 3 and the wall surface 11 of the structure 1 is disposed at the end of the water chamber group.
  • the waveguide walls 6 may be disposed at both ends of the group of water reserving chambers, or may be disposed only at one end located opposite to the wave traveling direction.
  • the parallel wall 3, the orthogonal wall 4, the partition wall 5, and the waveguide wall 6 are all walls substantially in the vertical direction, and are made of concrete, metal, or the like.
  • the lower part of the water reserving chamber 2 has an open structure, and the water surface in the water reserving chamber 2 moves up and down due to the wave motion.
  • the water reserving chamber 2 is used as a “water reserving chamber” for a movable object type wave energy converter, the float that is a movable object floating in the reclaiming water chamber 2 It moves up and down by movement.
  • FIG. 7 is a conceptual diagram showing a floating body-balanced-wave power generation mechanism (Tsurube-type wave power generation mechanism) of Example 1 of the present invention.
  • one end of the wire 12 is connected to the upper part of the float 19.
  • the wire 12 is wound around a drive wheel 13 and the other end is connected to a counterweight 14 for applying tension to the wire 12.
  • the float 19 moves up and down to drive a rotating shaft 15 that is a part of an energy conversion device installed at the upper portion, and the up-and-down kinetic energy of the waves is caused by a rotation conversion mechanism 16 such as a one-way clutch and a speed increaser.
  • a rotation conversion mechanism 16 such as a one-way clutch and a speed increaser.
  • the generator 18 is rotationally driven by this rotational force to be converted into electrical energy.
  • the reclaimed water chamber 2 is used as an “air chamber” for a vibrating water column type wave energy converter, the air trapped in the air chamber is pressurized and depressurized by the vertical movement of the water surface. .
  • the longitudinal direction of the water reserving chamber group that is, the direction in which a plurality of water reserving chambers 2 are arranged side by side is the same direction as the wave traveling direction W. Therefore, a strong wave becomes a side wave, and a large wave impact force does not act on the parallel walls 3 constituting the water chamber group. Moreover, since it becomes a side wave, the phase of a water level fluctuation
  • the waveguide wall 6 that obliquely connects the end of the parallel wall 3 and the wall surface 11 of the structure 1 is disposed at the end of the water reserving chamber group.
  • the structure of the reserving water chamber has been described as an example of the case where it is disposed along the wall surface of the breakwater. Even if it can be placed along the wall of a breakwater, revetment, jetty, seawall, sandbreak, quay, estuary dike, or other fixed structure, as long as it can be in the same direction as the wave traveling direction W Good.
  • the water reserving chamber structure in the first embodiment of the present invention can be configured such that the longitudinal direction of the water reserving chamber group, that is, the direction in which the plurality of water reserving chambers 2 are arranged in the same direction as the wave traveling direction W, Not only a fixed structure but also a wall surface of various floating structures can be used.
  • the longitudinal direction of the water reserving chamber group that is, the direction in which the plurality of water reserving chambers 2 are arranged in the same direction as the wave traveling direction W
  • a fixed structure but also a wall surface of various floating structures can be used.
  • FIG. 5 shows a schematic diagram of water mass movement in the water reserving chamber of FIG.
  • D represents the draft depth of the parallel wall 3
  • A represents the opening area of the bottom of the reclaimed water chamber 2
  • ⁇ represents the amount of rise of the water level in the reclaimed water chamber 2 from the external water level.
  • the natural period Tr of the water mass movement in the water reserving chamber 2 is expressed by the following equation. From this, it is understood that if the draft depth D of the parallel wall 3 is determined so that the wave period T and the natural period Tr of the water mass motion coincide with each other, the water mass motion in the water reserving chamber 2 becomes a resonance state. it can. Therefore, in order to confirm the relationship between the wave period T and the amplification factor of the vertical motion of the water surface in the water reserving chamber 2, the following experiment was conducted.
  • FIG. 6 shows an explanatory diagram of the structure of the water chamber and the installation position of the wave height meter in the experimental apparatus.
  • the experiment was conducted using a wave-making / circulating water channel 7 (total length 41.0 m, width 0.8 m, maximum water depth 1.2 m).
  • an acrylic water regeneration chamber model 8 having a total length of 2.225 m shown in FIG. 6 was used. This consists of six water-reserving chambers 9 having a square horizontal cross-section of 0.2 m on the side and a height of 0.45 m (9-1, 9-2, 9-3, 9-4, 9-5, 9-6). ) Concatenated. This was fixed to the inner surface of the side wall 10 of the water channel 7.
  • the installation position of the water play room model 8 was 29.83 m from the wave plate (not shown) at the center (the wave front end of the water play room model 8 was also 28.72 m).
  • wave height meters were installed at a total of six locations in the water reserving chamber 9 and the water channel 7 (positions (1) to (6) shown in FIG. 6).
  • the wave height meters installed at the respective positions (1) to (6) are referred to as wave height meters (1) to (6).
  • the wave height meter (1) is 1.72 m above the water channel center from the tip of the water chamber model 8
  • the wave height meter (3) is the center of the water chamber model 8 at the center between the water chamber outer surface and the water channel side wall, the wave height meter.
  • (6) was placed in the center of the water channel 0.86 m below the wave from the rear end of the reclaimed water chamber model 8.
  • the wave generator is operated to generate waves, the water surface fluctuation is measured by a wave height meter, the wave height measured by the wave height meter (1), and the wave height meters (2), (4), (5 ), The amplification factor of the vertical motion of the water surface in the basin 9-1 (No. 1), basin 9-3 (No. 3), basin 9-5 (No. 5) Asked.
  • FIG. 8 is a graph showing the relationship between the wave period and the amplification factor of the vertical motion of the water surface in the water chamber.
  • FIG. 8 (a) is the reclaimed water chamber 9-1 (No. 1)
  • FIG. 8 (b) is the reclaimed water chamber 9-3 (No. 3)
  • FIG. 8 (c) is the reclaimed water chamber 9-5 (No. 5).
  • the ratio (period ratio) T / Tr between the natural period Tr of the water mass motion in the water reserving chamber and the period T of the wave is about 4.4.
  • the gain of the vertical motion of the water surface increases as it decreases and approaches 1.
  • the cycle ratio T / Tr is 3 or less
  • the amplification factor exceeds 1, and the water mass in the reclaimed water chamber is gradually producing a resonance state.
  • the draft depth D of the parallel wall 3 is determined based on the wave period so that the water mass motion in the water reserving chamber 2 is in a resonance state.
  • the energy gain can be increased.
  • the water reserving chamber structure according to the first embodiment of the present invention, it is necessary to reduce the energy loss by preventing the float 19 from tilting by uniformly moving the water surface up and down in the water reserving chamber. That is, when the length of the water-reserving chambers in the juxtaposed direction is longer than the wavelength L to some extent, the water surface in the water-reserving chamber is inclined and the direction of the inclination is repeatedly reversed, and the float 19 also performs the same movement. , Loss increases during energy conversion.
  • the length in the juxtaposed direction of the respective water chambers needs to be smaller than the wavelength L, and the length of the juxtaposed water chambers in the juxtaposed direction. Is preferably less than 1/10 of the wavelength L.
  • the water reserving chamber structure according to the first embodiment of the present invention is a connection system that generates power by rotating one rotating shaft 15 by the vertical movement of the plurality of floats 19. Moreover, since the phase of the water level fluctuation is different between adjacent water chambers 2 due to the use of alongside waves, and the timings at which the adjacent floats 19 move up and down are different, the timing at which the plurality of floats 19 impart rotational force to the rotating shaft 15 is different. Different. Accordingly, fluctuations in the amount of power generated by the generator 18 are leveled. In order to reduce the fluctuation of the power generation amount of the generator 18, when one of the sea surface up and down motions is used for power generation, the total length of the water chambers may be formed to be longer than the wavelength L. desirable. Moreover, when using both the up-and-down movements of the sea surface for power generation, it is desirable to form the full length of the water chambers to be 1/2 or more of the wavelength L.
  • FIG. 9 is a perspective view showing a specific installation form of the water reserving chamber structure according to the second embodiment of the present invention.
  • a plurality of water chambers 21, 21, 21 and waveguide wall chambers (not shown) at both ends are each manufactured as a single caisson made of concrete and set at a predetermined position by a hoist ship.
  • the simple caisson is a rectangular parallelepiped having a cavity inside in a positive direction so that a float having a diameter of 3 m can be used.
  • Rectangular openings 213, 213, 213, 214, 214, 214 are formed below the parallel walls 211, 211, 211 of the water reserving chambers 21, 21, 21 and the partition walls 212, 212, 212 on both sides, respectively.
  • the water surfaces in each of the water reserving chambers 21, 21, and 21 are caused to move up and down by wave motion.
  • FIG. 10 is a perspective view showing a specific installation form of the water reserving chamber structure according to the third embodiment of the present invention.
  • the plurality of water reserving chambers 31, 31, 31 shown in FIG. 10 are arranged by concentrically arranging two corrugated pipes having different diameters (pipe having a corrugated or bellows pipe wall), and an outer pipe and an inner pipe. This is formed by inserting a reinforcing bar cage into the gap and filling the gap with concrete and hardening it.
  • the corrugated pipe of this example is a cylindrical body having a circular cavity inside so that a float having a diameter of 3 m can be used.
  • the water reserving chambers 31, 31, 31 are attached on the steel mounts 32, 32, 32 installed on the sea bottom.
  • the sea bottom is flattened before the installation of the steel mounts 32, 32, 32.
  • the steel frames and panels for the waveguide wall chambers (not shown) at both ends are fixed to the revetment wall, and finally the top end of the corrugated pipe and the revetment are made of steel. Connected with a frame, it is used to stabilize the water chambers 31, 31, 31 and install equipment. Steel materials other than corrugated pipes will be subjected to heavy anticorrosion coating.
  • FIG. 11 is a perspective view which shows the specific installation form of the water chamber structure of Example 4 of this invention.
  • the plurality of water chambers 41, 41, 41 shown in FIG. 11 are formed by combining steel frames and panels. That is, the steel frame 42 is fixed to the revetment wall surface, and the parallel walls 411, 411, 411 and the partition walls 412, 412, 412 on the both sides of the water reserving chambers 41, 41, 41 are made of PC plates or steel reinforcing plates. Form and fix to the steel frame 42. In general, it is cheaper to make a PC (prestressed concrete) plate. In order to stably fix the steel frame 42 to the revetment wall surface, the revetment wall surface is adjusted unevenly (unevenly) by RC. It is recommended to apply a heavy anti-corrosion coating to the steel.
  • FIG. 12 shows the conceptual diagram of the water chamber structure of Example 5 of this invention provided in the shore side of a ship-like floating body structure
  • FIG. 12 (a) is a top view
  • FIG.12 (b) is FIG. It is a side view of a).
  • FIG. 13A is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG.
  • the reclaimed water chamber structure according to the fifth embodiment of the present invention includes a plurality of recreational waters arranged in parallel along the anchor sides 511 and 511 on both sides of the hull-like floating structure 51.
  • the chamber 61 is configured.
  • the water-reservoir chamber 61 has side walls 511 and 511 on both sides of the hull-like floating body structure 51, and long parallel walls 611 and 611 arranged in parallel to the side walls 511 and 511 on both sides, with a certain distance therebetween. It is formed by orthogonal walls 612 and 612 that are orthogonal to the side walls 511 and 511 and the parallel walls 611 and 611 on both sides and connect the ends of the parallel walls 611 and 611 to the side walls 511 and 511 on both sides.
  • the water reserving chamber 61 divides a space between the side walls 511 and 511 and the parallel walls 611 and 611 into ten substantially square cylindrical spaces by partition walls 613 and 613 arranged orthogonal to these. Formed. Waveguide walls 614 and 614 that obliquely connect the end portions of the parallel walls 611 and 611 and the side walls 511 and 511 on both sides are disposed at the end portions of the water-retarding chamber group.
  • the waveguide walls 614 and 614 may be disposed at both ends of the group of water reserving chambers, or may be disposed only at one end located opposite to the wave traveling direction.
  • the parallel walls 611 and 611, the orthogonal walls 612 and 612, the partition walls 613 and 613, and the waveguide walls 614 and 614 are all walls facing in a substantially vertical direction, and are made of the same metal as the hull-like floating structure 51. Is done.
  • the hull-like floating body structure 51 is loosely moored at one point with the wire 513 so that the direction in which the water chambers 61 are juxtaposed is the same as the wave traveling direction W. It is comprised so that.
  • the floating structure 51 may be anchored to the sea floor 512 with a wire 513 at a plurality of points, and the floating structure 51 may be anchored to the sea floor 512 with a wire 513 at both ends in the longitudinal direction.
  • the lower part of the water reserving chamber 61 has an open structure, and the water surface in the water reserving chamber 61 moves up and down due to wave motion. As shown in FIGS.
  • the floating balance-type wave power generation mechanism (slip-type wave power generation mechanism) according to the fifth embodiment of the present invention is a float 71 installed in all the water reserving chambers 61. , 71 are connected to one ends of wires 72, 72. The wires 72 and 72 are wound around drive wheels 73 and 73, and the other ends are connected to counterweights 74 and 74 for applying tension to the wires 72 and 72.
  • the floats 71 and 71 move up and down to drive rotary shafts 75 and 75 that are part of the energy conversion device installed at the top, and the up and down kinetic energy of the waves is generated by a one-way clutch and a speed increaser (not shown). 77, 77 is converted into a rotational force, and the two generators 78, 78 are rotationally driven by this rotational force to be converted into electrical energy.
  • one-way clutch (not shown) is arranged as a set with the drive wheels 73, one for each float 71 and counterweight 74 pair. .
  • FIG. 13 (b) is a modification of FIG. 13 (a).
  • the floats 71 are installed in all of the water reserving chambers 61.
  • the floats 71 and the counter weights 74 are alternately arranged along the direction in which the water reserving chambers 61 are arranged side by side. It is arranged.
  • the driving wheel 73 is disposed at one central portion in the width direction of the hull-like floating structure 51 to drive the rotation shaft, and is converted into a rotational force by one speed increaser (not shown).
  • One generator is rotationally driven by force to convert it into electrical energy.
  • the hull-like floating structure 51 is moored at one point, so that the direction in which the reclaimed water chambers 61 are arranged is always the same as the wave traveling direction W. Therefore, it is possible to reliably prevent a large wave impact force from acting on the parallel wall 611 of the water reserving chamber 61, and the parallel wall 611 of the water reserving chamber 61 and the waveguide wall 614 at the end of the water reserving chamber group can be connected to the breakwater. Compared with the case where it installs in fixed structures, such as, it is not necessary to make it firm, and construction cost can be reduced further.
  • the hull-like floating body structure 51 has a large specific gravity as a whole, has a long natural period of heaving (vertical shaking), and the total length of the hull-like floating body structure 51 is relatively long compared to the wavelength. Power generation.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Revetment (AREA)

Abstract

　建設コストの低減とエネルギー利得を増大することができる遊水室構造体を提供する。　水面の上下運動を利用して波エネルギーを機械的エネルギーに変換する波力発電用の波力エネルギー変換装置のための遊水室構造体であって、構造物の設置面に平行に鉛直向きの平行壁を配置するとともに、前記設置面と前記平行壁との間の空間を鉛直向きの仕切り壁によって区画することで、前記設置面に沿って複数の遊水室を並設してなる遊水室群を形成し、前記遊水室を並設する方向が波の進行方向と同じ向きとなるよう構成するとともに、前記遊水室群の端部に、前記平行壁の端部と前記設置面とを斜めに連結し該遊水室群の端部に作用する波の衝撃力の発生を抑える鉛直向きの導波壁を配置する。

Description

波力発電用遊水室構造体
　本発明は、海洋、湖水等の波力を利用したエネルギー変換装置であり、詳しくは、波力発電用の波力エネルギー変換装置のための遊水室構造体に関する。
　一般に、波力発電用の波力エネルギー変換装置は、波のエネルギーを機械的エネルギーに変換する１次変換装置と、この変換された機械的エネルギーを電気エネルギーに変換する２次変換装置とで構成されている。そして、前記１次変換装置の主要な方式として、可動物体型と振動水柱型が知られている。
　前記可動物体型の方式を利用した波力エネルギー変換装置には、遊水室に浮遊する可動物体であるフロートを水面の上下運動により上下方向に運動させ、該フロートの上下方向運動を動力として取り出し、これを機械的エネルギーに変換し、更にこれを電気的エネルギーに変換するものがある（特許文献１参照）。
　一方、前記振動水柱型の方式を利用した波力エネルギー変換装置には、空気室に閉じ込められた空気を水面の上下運動により加圧・減圧し、その空気圧で空気タービンを駆動し、この動力で発電機を駆動して電気エネルギーに変換するものがある（特許文献２参照）。
　ところで、特許文献１に記載された遊水室や特許文献２に記載された空気室（以下、ともに「遊水室」という。）は、防波堤等の構造物の壁面に、これと平行に一定間隔を置いて長い平行壁を配置し、前記構造物の壁面と前記平行壁との間の空間を仕切り壁によって区画することで、前記構造物の壁面に沿って複数が並設される構造である。
　ところが、上記従来の遊水室構造体は、波を正面から受けるよう、波の進行方向に対しほぼ直角となる方向に前記長い平行壁が配置され、前記波の進行方向に対し直角となる方向に複数の遊水室が並設されるものである。そのため、上記従来の遊水室構造は、波の大きな衝撃力が前記長い平行壁に作用するため、該平行壁の厚みを増して強固なものとする必要があることから、建設コストの増大は免れない。
国際公開第２００７／０３７４０１号公報 特開昭５０－１２５１４４号公報
　そこで、本発明は、建設コストの低減を図ることができる遊水室構造体を提供することを目的とする。
　また、本発明は、エネルギー利得を増大することができる遊水室構造体を提供することを目的とする。
　上記課題は以下の手段によって解決される。すなわち、第１番目の発明は、水面の上下運動を利用して波エネルギーを機械的エネルギーに変換する波力発電用の波力エネルギー変換装置のための遊水室構造体であって、
　構造物の設置面に平行に鉛直向きの平行壁を配置するとともに、前記設置面と前記平行壁との間の空間を鉛直向きの複数の仕切り壁によって区画することにより、前記設置面に沿って、前記遊水室の配置方向が波の進行方向と同じ方向に、かつ複数の遊水室を並べて配置された遊水室群と、
　前記遊水室群の端部に作用する波の衝撃力の発生を抑えるために、前記遊水室群の一方、又は両方の端部に、前記平行壁の端部と前記設置面との間で、前記進行方向と角度を有して連結された鉛直向きに配置された導波壁とからなることを特徴とする。
　ここで、本発明において、「遊水室」は、可動物体型波力エネルギー変換装置の「遊水室」と、振動水柱型波力エネルギー変換装置の「空気室」の両方に適用可能なものである。
　第２番目の発明は、第１番目の発明の波力発電用遊水室構造体において、前記構造物の設置面は、船体状の浮体構造物の舷側であって、前記浮体構造物を長手方向の一端または両端の一点または複数の点において緩く係留することで、前記遊水室を並設する方向が前記進行方向と同じ向きとなるよう構成することを特徴とする。
　第３番目の発明は、第１番目の発明の波力発電用遊水室構造体において、前記構造物の設置面は、防波堤、護岸、突堤、防潮堤、防砂堤、岸壁、及び河口導流堤から選択される一つの固定構造物の壁面であることを特徴とする。
　第４番目の発明は、第３番目の発明の波力発電用遊水室構造体において、前記遊水室を並設する方向が、一定期間の観測から得られる平均の卓越波向であって、該卓越波向と±４５度以内の範囲であることを特徴とする波力発電用遊水室構造体である。
　ここで、本発明において、「卓越波向」とは最大のエネルギーをもつ波の向きである。
　第５番目の発明は、第３番目の発明の波力発電用遊水室構造体において、前記遊水室がケーソンで形成されていることを特徴とする波力発電用遊水室構造体である。
　第６番目の発明は、第３番目の発明の波力発電用遊水室構造体において、前記遊水室が、直径の異なる二つのコルゲート管を同心に配置して、隙間をコンクリートで固めて形成されていることを特徴とする波力発電用遊水室構造体である。
　第７番目の発明は、第３番目の発明の波力発電用遊水室構造体において、前記遊水室が鋼製枠とパネルで形成されていることを特徴とする波力発電用遊水室構造体である。
　第８番目の発明は、第１番目から第７番目までのいずれかの発明の波力発電用遊水室構造体において、前記複数の各遊水室の並設方向における長さを波長の１／１０未満とすることを特徴とする波力発電用遊水室構造体である。
　第９番目の発明は、第１番目から第７番目までのいずれかの発明の波力発電用遊水室構造体において、前記平行壁の喫水深を、前記遊水室内における水塊運動が共振状態となるよう、波の周期に基づいて決定することを特徴とする波力発電用遊水室構造体である。
　第１０番目の発明は、第１番目から第７番目までのいずれかの発明の波力発電用遊水室構造体において、前記波力エネルギー変換装置に浮体釣合錘式波力発電機構を用いることを特徴とする波力発電用遊水室構造体である。
　本発明の遊水室構造体は、遊水室を並設する方向が波の進行方向と同じ向きとなるよう構成することにより、遊水室の平行壁に波の大きな衝撃力が作用しない。また、本発明の遊水室構造体は、遊水室群の端部に、平行壁の端部と設置面とを斜めに連結する導波壁を配置することにより、遊水室群の端部に作用する波の衝撃力の発生を抑えることができる。したがって、本発明によれば、遊水室の平行壁や遊水室群の端部の壁を、従来のように強固なものとする必要がなく、建設コストを低減できる。
　本発明の遊水室構造体は、前記平行壁の喫水深を、前記遊水室内における水塊運動が共振状態となるよう、波の周期に基づいて決定することとすれば、前記遊水室内における水面の上下運動を増幅させることができるため、エネルギー利得を増大させることができる。
図１は、突堤式防波堤の壁面に沿って設けられる本発明の実施例１の遊水室構造体の概念図である。 図２は、図１の遊水室構造体の拡大平面図である。 図３は、図１の遊水室構造体の側面図である。 図４は、図２のＢ－Ｂ断面図である。 図５は、図４の遊水室内における水塊運動の模式図である。 図６は、実験装置における遊水室の構造と波高計の設置位置の説明図である。 図７は、本発明の実施例１の浮体釣合錘式波力発電機構を示す概念図である。 図８は、波の周期と遊水室内における水面の上下運動の増幅率の関係の実験結果を示すグラフである。 図９は、本発明の実施例２の遊水室の具体的な設置形態を示す斜視図である。 図１０は、本発明の実施例３の遊水室の具体的な設置形態を示す斜視図である。 図１１は、本発明の実施例４の遊水室の具体的な設置形態を示す斜視図である。 図１２は、船体状の浮体構造物の舷側に設けられた本発明の実施例５の遊水室構造体の概念図を示し、図１２（ａ）は平面図、図１２（ｂ）は図１２（ａ）の側面図である。 図１３（ａ）は、図１２（ａ）のＣ－Ｃ断面図、図１３（ｂ）は、図１２（ａ）の変形例である。
　以下、図面に基づいて本発明の実施例１から実施例５を説明する。
　まず、本発明における「遊水室」は、波力発電用の可動物体型波力エネルギー変換装置のための「遊水室」と、振動水柱型波力エネルギー変換装置のための「空気室」の両方に利用することを意図するものである。前記各波力エネルギー変換装置において、波のエネルギーを機械的エネルギーに変換し、この変換された機械的エネルギーを電気エネルギーに変換する機構については、例えば特許文献１、特許文献２に記載されているような従来周知のものを利用することができる。
　図１は、突堤式防波堤の壁面に沿って設けられる本発明の実施例１の遊水室構造体の概念図を示す。図１に示すように、本発明の実施例１の遊水室構造は、突堤式防波堤等の構造物１の壁面１１に沿って並設される複数の遊水室２からなる遊水室群を基本構造とし、前記遊水室群の長手方向、即ち前記複数の遊水室２を一列に並設する方向が、波の進行方向Ｗと同じ向きとなるよう構成されている。
　ここで、本発明の実施例１において、「波の進行方向」とは、一定期間（例えば１年間）の観測から得られる平均の卓越波向であって、ここでは当該卓越波向と±４５度以内、好ましくは±２２．５度以内、より好ましくは±１１．２５度以内の範囲を含むものと定義する。なお、「卓越波向」とは、エネルギー密度の最も大きい成分波の向きである。図２は図１の遊水室構造体の拡大平面図を示す。図３は図１の遊水室構造体の側面図を示す。図４は図２のＢ－Ｂ断面図を示す。図２に示すように、遊水室群は、平面視において長方形の水域空間を仕切る枠状の構造体を、複数のほぼ正方形の筒状空間からなる遊水室２に区画することにより構成される。
　枠状の構造体は、鉛直に築いた擁壁である防波堤等の構造物１の壁面１１に設置されている。この枠状の構造体は、構造物１の壁面１１に対し一定の間隔を置いて平行に配置される長い平行壁３と、構造物１の壁面１１と平行壁３とに直交し平行壁３の端部と構造物の壁面１１とを連結する直交壁４により構成されている。遊水室２は、構造物１の壁面１１と平行壁３との間の空間を、これらと直交して配置される仕切り壁５によって複数のほぼ正方形の筒状空間に区画して形成される。
　遊水室群の端部には、平行壁３の端部と構造物１の壁面１１とを斜めに連結する導波壁６が配置される。導波壁６は、遊水室群の両端部に配置されてもよく、また、波の進行方向に対向して位置する一方の端部にのみ配置されてもよい。平行壁３、直交壁４、仕切り壁５及び導波壁６は、いずれも略鉛直方向に向く壁であり、コンクリートや金属等により構成されている。
　図３、４に示すように、遊水室２の下部は開口した構造であり、遊水室２内の水面は、波の運動により上下動を生じる。これにより、遊水室２を、可動物体型波力エネルギー変換装置のための「遊水室」として利用する場合、遊水室２内に浮遊する可動物体であるフロートは、遊水室２内の水面の上下動によって上下方向に運動する。
　図７は、本発明の実施例１の浮体釣合錘式波力発電機構（つるべ式波力発電機構）を示す概念図である。図７に示すように、フロート１９の上部には、ワイヤ１２の一端が連結されている。このワイヤ１２は駆動輪１３に巻かれており、他端はワイヤ１２に張力を与えるためのカウンタウェイト１４に連結されている。このフロート１９は、上下運動することにより上部に設置されたエネルギー変換装置の一部である回転軸１５を駆動し、波浪の上下運動エネルギーは、一方向クラッチ等の回転変換機構１６と増速機１７により回転力に変換され、更にこの回転力により発電機１８を回転駆動して電気的エネルギーに変換される。また、前記遊水室２を、振動水柱型波力エネルギー変換装置のための「空気室」として利用する場合、該空気室に閉じ込められた空気は、前記水面の上下動によって加圧・減圧される。
　本発明の実施例１における遊水室構造体は、図１～３に示すように、遊水室群の長手方向、即ち複数の遊水室２を並設する方向が、波の進行方向Ｗと同じ向きとなるよう構成されるため、強い波が沿い波となり、遊水室群を構成する平行壁３に波の大きな衝撃力が作用しない。また、沿い波となるため、隣接する遊水室２で水位変動の位相が異なる。また、本発明の実施例１における遊水室構造体は、遊水室群の端部に、平行壁３の端部と構造物１の壁面１１とを斜めに連結する導波壁６を配置することで、遊水室群の端部に作用する波の衝撃力の発生を抑えることができる。したがって、本発明の実施例１における遊水室構造体によれば、遊水室群を構成する平行壁３や直交壁４を、従来のように強固なものとする必要がなく、建設コストを低減できる。
　上記本発明の実施例１における遊水室構造体は、防波堤の壁面に沿って配置する場合を例として説明したが、遊水室群の長手方向、即ち複数の遊水室２を並設する方向を、波の進行方向Ｗと同じ向きにできるのであれば、防波堤、護岸、突堤、防潮堤、防砂堤、岸壁、河口導流堤、その他の固定構造物の壁面に沿って配置するものであってもよい。
　また、上記本発明の実施例１における遊水室構造体は、遊水室群の長手方向、即ち複数の遊水室２を並設する方向を、波の進行方向Ｗと同じ向きにできるのであれば、固定構造物に限らず、各種浮体構造物の壁面に配置することもできる。次に、本発明の実施例１における遊水室構造体において、遊水室２内における水面の上下運動を増幅させる条件について検討する。
　図５は、図４の遊水室内における水塊運動の模式図を示す。図５において、Ｄは平行壁３の喫水深、Ａは遊水室２の底部開口面積、ηは遊水室２内における水位の外部水位からの上昇量を表す。そして、遊水室２内における水塊運動がもたらす遊水室２内水塊の体積変化にともなう遊水室２内水塊の質量変化を無視すると、前記遊水室２内における水塊の運動方程式は次式により与えられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001
　ここで、ρは水の密度、ｇは重力加速度を示す。
　これより、前記遊水室２内における水塊運動の固有周期Ｔｒは次式のようになる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000002
　これより、波の周期Ｔと上記水塊運動の固有周期Ｔｒが一致するよう前記平行壁３の喫水深Ｄを決定すれば、前記遊水室２内における水塊運動が共振状態となることが理解できる。そこで、波の周期Ｔと遊水室２内における水面の上下運動の増幅率の関係を確認するため、以下の実験を行った。
　図６は、実験装置における遊水室の構造と波高計の設置位置の説明図を示す。実験は、造波・廻流水路７(全長４１．０ｍ、幅０．８ｍ、最大水深１．２ｍ）を用いて行った。実験には、図６に示す全長２．２２５ｍのアクリル製の遊水室模型８を用いた。これは、一辺０．２ｍの正方形の水平断面をもつ高さ０．４５ｍの遊水室９を６つ（９－１、９－２、９－３、９－４、９－５、９－６）連結したものである。これを前記水路７の側壁１０の内面に固定した。
　遊水室模型８の設置位置は、その中心が図示しない造波板から２９．８３ｍ(遊水室模型８の波上側先端は同じく２８．７２ｍ)とした。また、遊水室９内と水路７内の合計６か所（図６中に示した各位置（１）～（６））に波高計を設置した。以下、各位置（１）～（６）にそれぞれの位置に設置した波高計を波高計（１）～（６）と称する。波高計（１）は遊水室模型８の先端から１．７２ｍだけ波上側の水路中央、波高計（３）は遊水室模型８の中央であって遊水室外側面と水路側壁との中央、波高計（６）は遊水室模型８の後端より波下側０．８６ｍの水路中央に配置した。
　本実験では、前記造波機を稼働して波を発生させ、波高計により水面変動を測定し、波高計（１）で計測された波高と、波高計（２）、（４）、（５）で計測された波高の比より、遊水室９－１（Ｎｏ．１）、遊水室９－３（Ｎｏ．３）、遊水室９－５（Ｎｏ．５）における水面の上下運動の増幅率を求めた。
　実験条件は、水深ｈと遊水室の喫水深Ｄの関係を、水深ｈ＝０．５０ｍ（喫水深Ｄ＝０．０５ｍ）、水深ｈ＝０．５５ｍ（喫水深Ｄ＝０．１０ｍ）、水深ｈ＝０．６０ｍ（喫水深Ｄ＝０．１５ｍ）の３通りとし、その各々に対する波条件を、周期Ｔ（波長Ｌ）の組で、周期Ｔ＝１秒（波長Ｌ＝約１．５ｍ）、周期Ｔ＝２秒（波長Ｌ＝約４．０ｍ）、周期Ｔ＝３秒（波長Ｌ＝約６．４ｍ）の３通りとした。
　図８は、波の周期と遊水室内における水面の上下運動の増幅率の関係のグラフを示す。図８（ａ）は遊水室９－１（Ｎｏ．１）、図８（ｂ）は遊水室９－３（Ｎｏ．３）、図８（ｃ）は遊水室９－５（Ｎｏ．５）についてのグラフである。図８（ａ）～（ｃ）から、何れの遊水室においても、遊水室内における水塊運動の固有周期Ｔｒと波の周期Ｔの比（周期比）Ｔ／Ｔｒが４．４程度の値から減少して１に近づくにつれ、水面の上下運動の増幅率が増加する傾向が見てとれる。特に、周期比Ｔ／Ｔｒが３以下の場合において増幅率が１を超え、遊水室内における水塊が徐々に共振状態を生じつつあることが分かる。
　上記実験結果から、波の周期Ｔが遊水室内における水塊運動の固有周期Ｔｒに近づくにつれて、遊水室内における水塊が徐々に共振状態を生じ、水面の上下運動の増幅率が増加することが確認できた。したがって、本発明の実施例１における遊水室構造体は、平行壁３の喫水深Ｄを、遊水室２内における水塊運動が共振状態となるよう、波の周期に基づいて決定することとすれば、エネルギー利得を増大させることができる。
　また、本発明の実施例１における遊水室構造では、遊水室内で水面が均一に上下して、フロート１９が傾かないようにし、エネルギーロスを少なくすることが必要である。すなわち、各遊水室の並設方向の長さが波長Ｌに比べてある程度以上長いと、遊水室内の水面が傾きその傾斜の向きが反転を繰り返す状態になり、フロート１９も同様の運動をするため、エネルギー変換に際してロスが大きくなる。フロート１９が傾きその傾斜の向きが反転することを防ぐためには、各遊水室の並設方向の長さが波長Ｌに比べて小さいことが必要であり、各遊水室の並設方向の長さを、波長Ｌの１／１０未満に形成することが望ましい。
　また、本発明の実施例１における遊水室構造体は、複数のフロート１９の上下運動で一つの回転軸１５を回転させて発電する連結方式である。また、沿い波を利用するため隣接する遊水室２で水位変動の位相が異なり、隣接するフロート１９が上下運動するタイミングが異なるため、複数のフロート１９が回転軸１５に回転力を付与するタイミングが異なる。従って、発電機１８の発電量の変動が均される。発電機１８の発電量が変動するのを少なくするためには、海面の上下運動のうちの一方の運動を発電に利用する場合には、遊水室群の全長を波長Ｌ以上に形成することが望ましい。また、海面の上下運動の両方の運動を発電に利用する場合には、遊水室群の全長を波長Ｌの１／２以上に形成することが望ましい。
　次に本発明の実施例２について説明する。図９は本発明の実施例２の遊水室構造体の具体的な設置形態を示す斜視図である。図９に示すように、複数の遊水室２１、２１、２１と両端の導波壁室（図示せず）をコンクリート製の単体ケーソンとして各々製作し、起重機船で所定の位置に沈設する。単体ケーソンは、直径３ｍのフロートを使用できるような、内部が正方向の空洞を有する直方体である。遊水室２１、２１、２１の平行壁２１１、２１１、２１１と両側の仕切り壁２１２、２１２、２１２の下部には、矩形の開口部２１３、２１３、２１３、２１４、２１４、２１４が各々形成されていて、各遊水室２１、２１、２１内の水面は、波の運動により上下動を生じるようにしている。
　単体ケーソンは、専用ドックまたは造船ドックで製作する方法と、沈設する場所の近傍の陸上で製作する方法の２種類がある。沈設する場所の近傍の陸上で製作する方法の方が安価に製作できる。単体ケーソンの沈設完了後に、単体ケーソンの天端と護岸部を鋼材でつなぎ、ケーソンの安定と設備の設置等に利用する。ケーソンの沈設の前には、海底面を平坦にする。
　次に本発明の実施例３について説明する。図１０は本発明の実施例３の遊水室構造体の具体的な設置形態を示す斜視図である。図１０に示す複数の遊水室３１、３１、３１は、直径の異なる二つのコルゲート管（管壁が波形、又は蛇腹になっている管）を同心に配置し、外側の管と内側の管との隙間に鉄筋カゴを挿入し、更にこの隙間にコンクリートを充填して固めて形成したものである。本例のコルゲート管は、直径３ｍのフロートを使用できるような、内部が円形の空洞を有する円筒体である。遊水室３１、３１、３１への通水のために、海底面に設置した鋼製架台３２、３２、３２の上に、遊水室３１、３１、３１を取り付ける。コルゲート管を鉛直に配置するために、鋼製架台３２、３２、３２の設置前には、海底面を平坦にする。遊水室３１、３１、３１の配置が完了したら、両端の導波壁室（図示せず）用の鋼製枠とパネルを護岸壁面に固定し、最後にコルゲート管の天端と護岸部を鋼製枠でつなぎ、遊水室３１、３１、３１の安定と設備の設置等に利用する。コルゲート管以外の鋼材には、重防食塗装を施す。
　次に、本発明の実施例４について説明する。図１１は本発明の実施例４の遊水室構造体の具体的な設置形態を示す斜視図である。図１１に示す複数の遊水室４１、４１、４１は、鋼製枠とパネルを組み合わせて形成している。すなわち、鋼製枠４２を護岸壁面に固定し、遊水室４１、４１、４１の平行壁４１１、４１１、４１１と両側の仕切り壁４１２、４１２、４１２を、ＰＣ板または鋼製補強板のパネルで形成して、鋼製枠４２に固定する。一般にＰＣ（プレストレスト・コンクリート）板で製作した方が安価である。鋼製枠４２を護岸壁面に安定して固定するために、護岸壁面をＲＣによって不陸（不揃い）調整する。鋼材には重防食塗装を施すと良い。
　次に、本発明の実施例５について説明する。図１２は船体状の浮体構造物の舷側に設けられた本発明の実施例５の遊水室構造体の概念図を示し、図１２（ａ）は平面図、図１２（ｂ）は図１２（ａ）の側面図である。図１３（ａ）は図１２（ａ）のＣ－Ｃ断面図である。図１２、図１３（ａ）に示すように、本発明の実施例５の遊水室構造体は、船体状の浮体構造物５１の両側の舷側５１１、５１１に沿って並設された複数の遊水室６１で構成されている。すなわち、遊水室６１は、船体状の浮体構造物５１の両側の舷側５１１、５１１と、両側の舷側５１１、５１１に対し一定の間隔を置いて平行に配置される長い平行壁６１１、６１１と、両側の舷側５１１、５１１と平行壁６１１、６１１とに直交し、平行壁６１１、６１１の端部と両側の舷側５１１、５１１とを連結する直交壁６１２、６１２により構成される。
　遊水室６１は、両側の舷側５１１、５１１と平行壁６１１、６１１との間の空間を、これらと直交して配置される仕切り壁６１３、６１３によって、１０個のほぼ正方形の筒状空間に区画して形成される。遊水室群の端部には、平行壁６１１、６１１の端部と両側の舷側５１１、５１１とを斜めに連結する導波壁６１４、６１４が配置される。導波壁６１４、６１４は、遊水室群の両端部に配置されてもよく、また、波の進行方向に対向して位置する一方の端部にのみ配置されてもよい。平行壁６１１、６１１、直交壁６１２、６１２、仕切り壁６１３、６１３及び導波壁６１４、６１４は、いずれも略鉛直方向に向く壁であり、船体状の浮体構造物５１と同一の金属により構成される。
　船体状の浮体構造物５１を長手方向の一端（図１２の左端）において、海底５１２にワイヤ５１３で緩く一点係留することで、遊水室６１を並設する方向が波の進行方向Ｗと同じ向きとなるように構成している。浮体構造物５１を複数の点で海底５１２にワイヤ５１３で係留してもよく、また、浮体構造物５１を長手方向の両端で海底５１２にワイヤ５１３で係留してもよい。遊水室６１の下部は開口した構造であり、遊水室６１内の水面は、波の運動により上下動を生じる。図１２、図１３（ａ）に示すように、本発明の実施例５の浮体釣合錘式波力発電機構（つるべ式波力発電機構）は、全ての遊水室６１に設置されたフロート７１、７１の上部には、ワイヤ７２、７２の一端が連結されている。このワイヤ７２、７２は駆動輪７３、７３に巻かれており、他端はワイヤ７２、７２に張力を与えるためのカウンタウェイト７４、７４に連結されている。
　このフロート７１、７１は、上下運動することにより上部に設置されたエネルギー変換装置の一部である回転軸７５、７５を駆動し、波浪の上下運動エネルギーは、図示しない一方向クラッチと増速機７７、７７により回転力に変換され、更にこの回転力により２箇所の発電機７８、７８を回転駆動して電気的エネルギーに変換される。個々のフロート７１からの時差のあるトルク入力を合計するため、図示しない一方向クラッチは、駆動輪７３とセットで、個々のフロート７１とカウンタウェイト７４のペアに対して１個ずつ配置されている。
　図１３（ｂ）は図１３（ａ）の変形例である。図１３（ａ）では、全ての遊水室６１にフロート７１が設置されているが、図１３（ｂ）では、遊水室６１を並設する方向に沿って、フロート７１とカウンタウェイト７４を交互に配置している。そして、船体状の浮体構造物５１の幅方向の中央部の１箇所に駆動輪７３を配置して回転軸を駆動し、図示しない１箇所の増速機により回転力に変換し、更にこの回転力により１箇所の発電機を回転駆動して電気的エネルギーに変換する。
　本発明の実施例５の遊水室構造体では、船体状の浮体構造物５１を一点係留するため、遊水室６１を並設する方向が波の進行方向Ｗと常時同じ向きになる。従って、遊水室６１の平行壁６１１に波の大きな衝撃力が作用するのを確実に防止することができ、遊水室６１の平行壁６１１や遊水室群の端部の導波壁６１４を、防波堤等の固定構造物に設置する場合と比較して強固なものとする必要がなく、建設コストを更に低減することができる。また、船体状の浮体構造物５１は全体としての比重が大きく、ヒービング（上下揺れ）の固有周期が長く、船体状の浮体構造物５１の全長を波長に比べて相対的に長くとると、効率的な発電を行うことができる。
　なお、本発明は、上記実施例に限るものでなく、発明の範囲を逸脱しない限りにおいてその構成を適宜変更できることはいうまでもない。
　本発明の遊水室構造体は、強い波が沿い波となり、遊水室の壁に波の大きな衝撃力が作用しないため、建設コストを低減できるものであり、極めて実用的価値が高い。
　１　構造物（突堤式防波堤）
　１１　壁面
　２　遊水室
　３　平行壁
　４　直交壁
　５　仕切り壁
　６　導波壁
　７　水路
　８　遊水室模型
　９　遊水室
　１０　側壁
　１２　ワイヤ
　１３　駆動輪
　１４　カウンタウェイト
　１５　回転軸
　１６　回転変換機構
　１７　増速機
　１８　発電機
　１９　フロート
　２１　遊水室
　２１１　平行壁
　２１２　仕切り壁
　２１３、２１４　開口部
　３１　遊水室
　３２　鋼製架台
　４１　遊水室
　４２　鋼製枠
　４１１　平行壁
　４１２　仕切り壁
　５１　浮体構造物
　５１１　舷側
　５１２　海底
　５１３　ワイヤ
　６１　遊水室
　６１１　平行壁
　６１２　直交壁
　６１３　仕切り壁
　６１４　導波壁
　７１　フロート
　７２　ワイヤ
　７３　駆動輪
　７４　カウンタウェイト
　７５　回転軸
　７７　増速機
　７８　発電機

Claims (10)

  1. 　水面の上下運動を利用して波エネルギーを機械的エネルギーに変換する波力発電用の波力エネルギー変換装置のための遊水室構造体であって、
    　構造物の設置面に平行に鉛直向きの平行壁を配置するとともに、前記設置面と前記平行壁との間の空間を鉛直向きの複数の仕切り壁によって区画することにより、前記設置面に沿って、前記遊水室の配置方向が波の進行方向と同じ方向に、かつ複数の遊水室を並べて配置された遊水室群と、
    　前記遊水室群の端部に作用する波の衝撃力の発生を抑えるために、前記遊水室群の一方、又は両方の端部に、前記平行壁の端部と前記設置面との間で、前記進行方向と角度を有して連結された鉛直向きに配置された導波壁と
    　からなることを特徴とする波力発電用遊水室構造体。
  2. 　請求項１に記載された波力発電用遊水室構造体において、
    　前記構造物の設置面は、船体状の浮体構造物の舷側であって、前記浮体構造物を長手方向の一端または両端の一点または複数の点において緩く係留することで、前記遊水室を並設する方向が前記進行方向と同じ向きとなるよう構成する
    　ことを特徴とする波力発電用遊水室構造体。
  3. 　請求項１に記載された波力発電用遊水室構造体において、
    　前記構造物の設置面は、防波堤、護岸、突堤、防潮堤、防砂堤、岸壁、及び河口導流堤から選択される一つの固定構造物の壁面であることを特徴とする波力発電用遊水室構造体。
  4. 　請求項３に記載された波力発電用遊水室構造体において、
    　前記遊水室を並設する方向が、一定期間の観測から得られる平均の卓越波向であって、該卓越波向と±４５度以内の範囲であることを特徴とする波力発電用遊水室構造体。
  5. 　請求項３に記載された波力発電用遊水室構造体において、
    　前記遊水室は、ケーソンで形成されていることを特徴とする波力発電用遊水室構造体。
  6. 　請求項３に記載された波力発電用遊水室構造体において、
    　前記遊水室は、直径の異なる二つのコルゲート管を同心に配置して、隙間をコンクリートで固めて形成されていることを特徴とする波力発電用遊水室構造体。
  7. 　請求項３に記載された波力発電用遊水室構造体において、
    　前記遊水室は、鋼製枠とパネルで形成されていることを特徴とする波力発電用遊水室構造体。
  8. 　請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載された波力発電用遊水室構造体において、
    　前記遊水室は、前記遊水室群の並設方向における長さを、波長の１／１０未満とすることを特徴とする波力発電用遊水室構造体。
  9. 　請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載された波力発電用遊水室構造体において、
    　前記平行壁の喫水深を、前記遊水室内における水塊運動が共振状態となるよう、波の周期に基づいて決定することを特徴とする波力発電用遊水室構造体。
  10. 　請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載された波力発電用遊水室構造体において、
    　前記波力エネルギー変換装置に浮体釣合錘式波力発電機構を用いることを特徴とする波力発電用遊水室構造体。
PCT/JP2013/064194 2012-05-23 2013-05-22 波力発電用遊水室構造体 WO2013176171A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014516827A JP6253159B2 (ja) 2012-05-23 2013-05-22 波力発電用遊水室構造体

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012118066 2012-05-23
JP2012-118066 2012-05-23

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013176171A1 true WO2013176171A1 (ja) 2013-11-28

Family

ID=49623856

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2013/064194 WO2013176171A1 (ja) 2012-05-23 2013-05-22 波力発電用遊水室構造体

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP6253159B2 (ja)
WO (1) WO2013176171A1 (ja)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01142273A (ja) * 1987-11-27 1989-06-05 Kaiyo Kagaku Gijutsu Center 浮遊式消波型波力発電装置
JP2012002218A (ja) * 2010-06-17 2012-01-05 Tomiji Watabe 洋上型波力発電装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01142273A (ja) * 1987-11-27 1989-06-05 Kaiyo Kagaku Gijutsu Center 浮遊式消波型波力発電装置
JP2012002218A (ja) * 2010-06-17 2012-01-05 Tomiji Watabe 洋上型波力発電装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP6253159B2 (ja) 2017-12-27
JPWO2013176171A1 (ja) 2016-01-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6835594B2 (ja) 浮体式構造物及び浮体式構造物の設置方法
JP6075738B2 (ja) 係留装置
JP6101203B2 (ja) 海洋波発電プラント
EP1802814B1 (en) Breakwater wave energy converter
JP2017521296A5 (ja)
JP2009535265A (ja) 鉛直構造を有するヒーブ板
JP2016533455A (ja) 海岸保全及び波エネルギー発電システム
KR20100133364A (ko) 파력 발전 장치 및 송전
CN105089917A (zh) 推挽转动式海浪发电装置
CN202756167U (zh) 浮动平台波浪能储能系统和波浪能发电系统
KR20130041783A (ko) 파력발전장치
CN109185023B (zh) 集成于浮式防波堤的液舱浮子式波能发电装置
CN105756848B (zh) 一种超大型浮体调谐透空减振发电装置
CN102900592A (zh) 浮动平台波浪能储能系统和波浪能发电系统
JPS6380078A (ja) 波力発電方法及び装置
JP2010121609A (ja) ２重円筒型の波浪発電装置
JP2007162669A (ja) 波エネルギー変換装置
JP7292111B2 (ja) 波力発電装置
JP6253159B2 (ja) 波力発電用遊水室構造体
JP2017509829A (ja) オフセットされたフロートを有する波エネルギー発電施設
KR20170114271A (ko) 파력 발전 시스템과 파력 발전 시스템의 운영 및 유지관리 방법
CN85100366A (zh) 水压式波浪能发电装置
JP4934824B2 (ja) 可動物体型波力エネルギー変換装置の遊水室構造
KR20110031516A (ko) 진동추를 이용한 진동식 파력발전장치
KR20170114264A (ko) 부이(buoy)와 파도에 의한 부이 운동을 이용한 파력 발전기, 그리고 파력 발전기와 부이의 운전 및 유지관리 방법, 그리고 파도 에너지 농장

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13793979

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2014516827

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 13793979

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1