JP7002125B2 - 浮体および人工湧昇流発生装置 - Google Patents
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Description
特に、本発明は、波の上下動(水粒子の円軌道運動)により波力発電するもの、或は前記浮体を備え、海流、潮流等により海洋エネルギー利用発電するもの、または前記浮体を備え、該浮体上に洋上風車を搭載した洋上風力発電等の風力エネルギー利用発電するもの等のエネルギー変換分野に関する。
また、機構上のトラブルや海洋装置における生物付着問題、魚類、クラゲ等の混入問題、運転作業の軽減面等においても改善する余地があった。
[1] 水上に浮かべた状態で姿勢の鉛直性が保たれ、中心部にメインタンク(MT)が設けられ、該メインタンク(MT)の下方に複数の排水タンク(WT、WTe、WTf、WTg、WTh)が設けられた浮体(1)において、
前記メインタンク(MT)に、その下方外部の水をメインタンク(MT)内部に取り入れる取水口(13、13a、13b、13c、13d)と、メインタンク(MT)内部の水を前記排水タンク(WT、WTe、WTf、WTg、WTh)毎に流す複数の連通口(16、16e、16f、16g、16h)が設けられ、
前記各排水タンク(WT、WTe、WTf、WTg、WTh)に、それぞれ排水タンク(WT、WTe、WTf、WTg、WTh)内部の水を浮体(1)外部に排水する排水口(11、27、28)が設けられ、
前記取水口(13、13a、13b、13c、13d)に、水を前記メインタンク(MT)内部に取り入れるときに開き、その逆流時に閉じる逆止弁(14、14a、14b、14c、14d)が設けられ、
前記排水口(11、27、28)には、前記排水タンク(WT、WTe、WTf、WTg、WTh)内部の水を浮体(1)外部に排水する時に開き、その逆流時に閉じる逆止弁(12,29,30)が設けられ、
前記取水口(13、13a、13b、13c、13d)は、前記メインタンク(MT)の底板(6)に下向きに開口し、その下方外部の水が、波の水粒子の円軌道運動で波の山が来る上向き時に前記メインタンク(MT)内部に向かい流入可能であり、
前記排水タンク(WT、WTe、WTf、WTg、WTh)を囲う囲い壁(54、54e、54f、54g、54h)の裏面は、前記取水口(13、13a、13b、13c、13d)に取り入れる水を案内する案内壁(55、55a、55b、55c、55d)となり、該案内壁(55、55a、55b、55c、55d)は、前記メインタンク(MT)の底板(6)の底面より下方へ下がった位置から前記取水口(13、13a、13b、13c、13d)に向かうことを特徴とする浮体(1)。
前記連通口(16,16e,16f、16g、16h)に、前記メインタンク(MT)内部から前記排水タンク(WT,WTe,WTf、WTg、WTh)内部に流れる水により回転する水車(17,17e,17f、17g、17h)が設けられ、
前記水車(17,17e,17f、17g、17h)によって、前記発電機(19)が駆動されることを特徴とする項1に記載の浮体(1)。
前記浮体(1)から鉛直下方に延びて、深層水を汲み上げるための鉛直取水管(7)と、を備え、
前記鉛直取水管(7)に、汲み上げた深層水を前記取水口(13、13a、13b、13c、13d)の外部周辺および/または浮体内部に放出する放出手段(15a、15b、15c)と、該鉛直取水管(7)によって深層水を汲み上げるための取水ポンプ(8)と、が設けられたことを特徴とする人工湧昇流発生装置(A)。
[7] 前記浮体(1)に設けられた風力発電機(66)および/または水流発電機(71)を備え、
前記取水ポンプ(8)は、前記発電機(19)、前記風力発電機(66)および/または水流発電機(71)の少なくとも何れか一つが発電する電気によって駆動することを特徴とする項6に記載の人工湧昇流発生装置(A)。
項[1]に係る発明によれば、波の山が来るとメインタンク(MT)の取水口(13、13a、13b、13c、13d)に設けられている逆止弁(14、14a、14b、14c、14d)が、メインタンク(MT)の下方外部の水に押し上げられて開いた状態になる。これにより、メインタンク(MT)の下方外部の水が取水口(13、13a、13b、13c、13d)からメインタンク(MT)内に取り入れられる。
このように、本発明に係る浮体(1)によれば、波の山の通過及び波の谷の通過に伴って、メインタンク(MT)の下方外部の水をメインタンク内に効率よく取水することができ、また、効率よく排水することができる。
特に、取水口(13、13a、13b、13c、13d)は、メインタンク(MT)の底板(6)に下向きに開口しており、その下方外部の水が、波の水粒子の円軌道運動で波の山が来る上向き時にメインタンク(MT)内部に向かい流入する。
また、排水タンク(WT、WTe、WTf、WTg、WTh)を囲う囲い壁(54、54e、54f、54g、54h)の裏面は、前記取水口(13、13a、13b、13c、13d)に取り入れる水を案内する案内壁(55、55a、55b、55c、55d)と成る構成なので、浮体(1)を構成する材料を効率よく有効に使用することができる。
ここで案内壁(55、55a、55b、55c、55d)は、メインタンク(MT)の底板(6)の底面より下方へ下がった位置から取水口(13、13a、13b、13c、13d)に向かっている。
図1から図12は、本発明の第1の実施の形態を示している。
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る水上発電浮体1および該水上発電浮体1を備えた人工湧昇流発生装置Aの主要部を示す縦断面図である。
図2に示したように、水上発電浮体1の下方には、チェーン取付部41が固着されており、該チェーン取付部41には、チェーン63の上端が取り付けられている。水上発電浮体1の下方では、海底SGにアンカー62が打ち込まれている。チェーン63の下端はアンカー62が取り付けられており、水上発電浮体1は、チェーン63を介してアンカー62に係留されている。ここでチェーン63は、ワイヤー、ロープ、パイプチェーン等、装置Aを係留できるものであれば良い。
図3に示したように、収斂提浮体4の集合体は、平面視において、略円形或は略正多角形状の水上発電浮体1を形成している。各収斂提浮体4の間には、傾斜板5を備えた傾斜板浮体10が挟まれ、該傾斜板浮体10の傾斜板5の中程には後記する深層水(底層水)STの排水口11が設けられている。該排水口11には逆止弁12が設けられている。
これまでの第1~3の実施の形態と第4の実施の形態とで大きく異なる点は、第1~3の実施の形態では、水上発電浮体1に波力発電装置70が搭載されているために装置が非常に複雑な構造になっている。しかし、第4の実施の形態では波力発電装置70がないために、装置の構造が非常に簡略化されている。例えば第1~3の実施の形態では、収斂提浮体4と傾斜板浮体10とが交互につなぎ合わされているが、第4の実施の形態では円筒状の分割浮体75を簡単につなぎ合わせたものとなっている。
例えば、複数の排水タンクWTを4つのタンクで例示したが、数はそれに限られない。また、1つでもよい。なお、各排水タンクWTに関連する発電機およびそれに付随する構成は、排水タンクWTと同数設けることが好ましいが同数に限られない。
F…風
K…水平方向基準線
K’…垂直方向基準線
L、L´…45度交差の斜め基準線
SW…海面(水面)
SG…海底
SF…海流
ST…深層水(底層水)
MT…メインタンク
BTa…バラストタンク
BTb…バラストタンク上部傾斜壁
WT、WTe、WTf、WTg、WTh …排水タンク
1…浮体
2…運転室
2c…鉛直中心線
3…カバー
4…収斂提浮体
5…傾斜板
6…底板
7、7a、7b…鉛直取水管
8、8a、8b…取水ポンプ
9、9a、9b…回転軸
10…傾斜板浮体
11、27、28…排水口
12…逆止弁
13、13a、13b、13c、13d…取水口
14、14a、14b、14c、14d…逆止弁
15a、15b、15c…ノズル(放出手段)
16、16e、16f、16g、16h…連通口
17、17e、17f、17g、17h…水車
18…回転軸
19…発電機
20、33、34、38…保護管
21…構造床
22、35、39…ステーダクト(支柱)
23…吸排気口
24…軸継ぎ手
25…連結金物
26、31、32…ワイヤー・ロープ
29、30…逆止弁
36…排水路
37…駆動モーター
38…保護管
38a…隙間
41、42…チェーン取付部
45a、45b…螺旋板
46…返し板
47…軌道
48…上向きの矢印(水粒子の円軌道運動)
49…下向きの矢印(水粒子の円軌道運動)
50…上げ床
51…管路
52…吸排気路
53…光線(明かり)
54、54e、54f、54g、54h…囲い壁
55、55a、55b、55c、55d…案内壁
56…スカート
57…連通部
61…抵抗板錘
62…アンカー
63…チェーン
64…補助浮体
65…ワイヤー、ロープ
66…風車(風力発電機)
67…タワー
68…ナセル
69…ブレード
70…波力発電装置
71…海流発電機(水流発電機)
72a、72b、72c、73…防止網
74…ハッチ
75…分割浮体
76…吐出タンク
76a…吐出タンク底部
76b…吐出タンク上部
76c…吐出タンクコニカル部
76d…吐出ダクト
76e…吐出口格子(網)
Claims (7)
- 水上に浮かべた状態で姿勢の鉛直性が保たれ、中心部にメインタンクが設けられ、該メインタンクの下方に複数の排水タンクが設けられた浮体において、
前記メインタンクに、その下方外部の水をメインタンク内部に取り入れる取水口と、メインタンク内部の水を前記排水タンク毎に流す複数の連通口が設けられ、
前記各排水タンクに、それぞれ排水タンク内部の水を浮体外部に排水する排水口が設けられ、
前記取水口に、水を前記メインタンク内部に取り入れるときに開き、その逆流時に閉じる逆止弁が設けられ、
前記排水口には、前記排水タンク内部の水を浮体外部に排水する時に開き、その逆流時に閉じる逆止弁が設けられ、
前記取水口は、前記メインタンクの底板に下向きに開口し、その下方外部の水が、波の水粒子の円軌道運動で波の山が来る上向き時に前記メインタンク内部に向かい流入可能であり、
前記排水タンクを囲う囲い壁の裏面は、前記取水口に取り入れる水を案内する案内壁となり、該案内壁は、前記メインタンクの底板の底面より下方へ下がった位置から前記取水口に向かうことを特徴とする浮体。 - 発電機を備え、
前記連通口に、前記メインタンク内部から前記排水タンク内部に流れる水により回転する水車が設けられ、
前記水車によって、前記発電機が駆動されることを特徴とする請求項1に記載の浮体。 - 前記メインタンクよりも上方へ延びるダクトを兼ねる支柱の内部に、その上部から侵入した光線を遮断する螺旋状に延びる螺旋板を設けたことを特徴とする請求項1または2に記載の浮体。
- 前記排水タンクの底面は、波形の波打ち形状であることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の浮体。
- 前記複数の排水タンクそれぞれは、浮体の中央近傍に位置する連通部によって連通していることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の浮体。
- 請求項1から5のいずれか一項に記載の浮体と、
前記浮体から鉛直下方に延びて、深層水を汲み上げるための鉛直取水管と、を備え、
前記鉛直取水管に、汲み上げた深層水を前記取水口の外部周辺および/または浮体内部に放出する放出手段と、該鉛直取水管によって深層水を汲み上げるための取水ポンプと、が設けられたことを特徴とする人工湧昇流発生装置。 - 前記浮体に設けられた風力発電機および/または水流発電機を備え、
前記取水ポンプは、前記発電機、前記風力発電機および/または水流発電機の少なくとも何れか一つが発電する電気によって駆動することを特徴とする請求項6に記載の人工湧昇流発生装置。
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