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波浪発電装置

国内特許コード P110001599
整理番号 8024
掲載日 2011年3月7日
出願番号 特願2008-264572
公開番号 特開2010-090878
登録番号 特許第5182755号
出願日 平成20年10月10日(2008.10.10)
公開日 平成22年4月22日(2010.4.22)
登録日 平成25年1月25日(2013.1.25)
発明者
  • 金元 敏明
出願人
  • 国立大学法人九州工業大学
発明の名称 波浪発電装置
発明の概要

【課題】簡単な浮遊形式で波浪の上下運動エネルギーを効率よく電力に変換することのできる波浪発電装置を提供する。
【解決手段】フロート1の中心位置に相反転方式水力発電ユニット2が配置される。この水力発電ユニット2のケーシングに、剛体であるアーム3が固定され、アーム3の先端にフレキシブルジョイント5が設けられ、フレキシブルジョイント5とフロート1をハンガーロッド4でほぼ垂直に連結することにより、水力発電ユニット2がフロート1の上下動に応じて上下動するように構成される。本装置では波浪1周期の位置にフロート1を対で設けるので、その中間位置の波浪の上下運動はフロート1の運動と逆になる。すなわち、従来方式に比べて、水力発電ユニット2に与えられる相対速度は2倍、動力は8倍となる。また、上述した2倍の上下速度に加えて相反転ランナの採用により、4倍の相対回転速度が得られ、起電圧の4倍による送電ロスが減少できる。
【選択図】図1

従来技術、競合技術の概要


持続可能な循環型社会の構築を目指してエネルギー問題を着実に解決する必要がある。地球表面の2/3を覆っている海洋は、世界の陸地に存在する包蔵水力19.4兆kWhより理論上3桁以上のエネルギーを包蔵している。その未利用潜在能力は一面、希望を持たせてくれるように錯覚するが、従来技術の延長線上で対応できるほど楽観的なものではない。海洋エネルギーは、エネルギー資源として余り開発されていないだけに、あらゆる面でもともと使いづらい資源であり、個々の資源環境に適した新たな利用技術を準備しないと、取らぬ狸の皮算用になりかねない。



波力に着目すると、波のエネルギーを直接油圧シリンダーで吸収する方式、振り子方式、ブリストル振動ブイ方式、連結いかだ方式などがある。また、波のエネルギーを一旦空気エネルギーに変換(一次変換)して空気タービンを駆動する(二次変換)方法がある。一次変換には水平運動SEAクラム方式、振動水中方式があり、二次変換の空気タービンには、ウエルズ形と衝動形が用いられている。



現在の主流は上述の(1)振動水中方式(湾岸固定式と浮遊式がある)と空気タービンの組み合わせである。また、(2)越流波を浮遊プラットフオームに設けた上部タンクに集めるか、あるいは岸壁に固定した水車吸込み口に直接導き、下部海面との落差を利用して水車を駆動する方法も提案されている。



しかしながら、上記の(1)(2)の方式では、それぞれ、次のような問題を抱えている。(1)ケーソンや浮体の空気室での波浪エネルギー吸収率が悪く、かつタービンを駆動する空気は低密度のため出力の向上には限界があり、大容量の空気室を準備する必要がある。(2)越流波の集積効率が悪く、また水車を駆動する海水に多くの気泡が混在し、発電効率は期待できない。このように、両者とも、発電能力に比べて機器が大きくなり、また建設初期コストが膨大となる。このことは,未だに大容量商用発電所が現れない理由のひとつである。



一方、このような従来の波浪エネルギー/電力変換装置の問題を解消する波浪発電装置として、特許文献1,2に開示されているような相反転方式水力発電装置がある。



特許文献1に開示された発電装置を図9に示す。同図に示されているように、この発電装置は、ブイ31に鋼索32を介して支持された上下方向に長い円筒状の筒体33の上下に、それぞれ軸受34,35に支持された2個の水車(一般的にはランナと呼ぶ)36,37を互いに反対方向に回転するように設け、一方の水車36と発電機38を一体に内設した内筒39とを一体化するとともに、他方の水車37の水車軸40を内筒39の下端開口を通して発電機38に連結したものである。なお、41,42は各軸受34,35を内筒39に一体に支持する支材である。
ここで、発電機38への入力軸、すなわち下方の水車37の水車軸40に対する軸封はシール等を用いず、上方の軸受34から上方の水車36の中空水車軸を通して内筒39内に圧縮空気を供給することにより行われる。



したがって、波高変動に伴って上下変動するブイ31により筒体33が上下移動し、それに伴って筒体33内に上下方向に正逆水流が発生すると、各水車はそれぞれ互いに反対方向に回転し、内筒39の発電機38が上方の水車36とともに回転するとともに、発電機38の軸が下方の水車37の回転とともに発電機38とは反対方向に回転し、発電機38に増速された回転力が与えられることになる。また、この場合、2個の水車36,37が互いに反対方向に回転するため、筒体33が水車36,37の回転の影響を受けることがなくなり、筒体33の回り止めが不要になる。




【特許文献1】特開昭61-261677号公報

【特許文献2】特開平10-201197号公報

産業上の利用分野


本発明は、クリーンエネルギーとしての波浪(波力)を利用した波浪発電装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
フロートを波浪の1ピッチ間隔で複数設け、各フロートの中間位置にそれぞれ相反転方式水力発電ユニット全体あるいはランナ部を没水させて設けたことを特徴とする波浪発電装置。
産業区分
  • その他原動機
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2008264572thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
詳細は、下記「問合せ先」まで直接お問い合わせください。


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