JPH02221682A

JPH02221682A - 波力および風力圧縮法と装置

Info

Publication number: JPH02221682A
Application number: JP1041714A
Authority: JP
Inventors: Yoji Uchiyama; 内山　洋司; Kenzo Hoshino; 星野　謙三; Shigetaka Egawa; 頴川　茂堂; Shinjiro Uchiyama; 内山　信二郎
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-02-23
Filing date: 1989-02-23
Publication date: 1990-09-04

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】（産業上の利用分野）本発明は、波力あるいは風力により往復圧縮機を駆動す
ることで空気等の気体を圧縮する圧縮方法、並びに圧縮
装置に関するものである。

（従来の技術）波力および風力エネルギー利用は、発電用として既に装
置が開発されている。また風力エネルギーは、発電以外
に分散的な小型機によフて農林水産業におけるかんがい
用や加温、乾燥、揚水などで地域開発にも役立っている
。しかし自然エネルギーは、一般に希薄的、間欠的なエ
ネルギーであって需要家が必要な時に必要なエネルギー
を供給できるとは限らないという欠点がある。

そのためには、エネルギーを貯蔵することが必要となる
が、従来の方法、例えば蓄電池で電気を貯蔵する例をあ
げると貯蔵装置の費用は高く、経済的な面から設備導入
が厳しくなる。蓄電池により化学エネルギーとしての貯
蔵以外に、波力エネルギーを０．２−０．３ａｔｇの低
圧空気で貯蔵する方法はあるが高圧の圧縮空気として貯
蔵する方法は未だない、この発明は、波力あるいは風力
のエネルギーを数気圧以上の高圧空気に変換することで
、それを直接利用することはもちろん一時的に貯蔵する
ことで必要な時に用途に応じた利用ができるようにした
ものである。

（発明が解決しようとする問題点）自然エネルギーは、潜在的に膨大な資源賦存量を有して
いるが、それを利用するにおいては、エネルギー密度の
低さ、地域的備在性、および季節や気候による変動性が
障害となっている。それは、自然エネルギーの発電用利
用において、経済的に不利にしており、技術の商用化を
進めにくい原因ともなっている。

これを解決するには、エネルギー損失の少ない高効率の
技術を開発することは言うまでもないが、エネルギーを
経済的に蓄える技術の開発が必要不可欠である。この発
明は、自然エネルギーを数気圧以上の高圧空気に変換し
蓄えるという従来にない新しい方法で貯蔵するもので、
設備の単純さとコンパクト化とにより優れた経済性がＲ
ＩＩ待できるものである。

（問題点を解決するための手段）かかる目的を達成するため、本発明の圧縮法は、波や風
の力を動力にして往復圧縮機のピストンをねじで作動し
、そのピストンが冷却を兼ねた液体を媒体にして圧縮さ
れる空気を冷却しながら等温に近い状態で空気を圧縮し
高圧空気を得るものである。それによりエネルギー損失
が小さくなることで、自然エネルギーは有効に貯蔵でき
ることになる。

風力による圧縮では、風車により風力エネルギーを回転
力に変換し、その回転運動を直接、往復圧ｍ＊の回転軸
を回すことに利用することで、気体を高圧にすることが
できる。しかし波力による圧縮はやや複雑で、本発明で
は、海に浮かべた複数の浮体を波の動きで上下に運動さ
せ、その上下運動をラチェット機構を用いて一方向の回
転運動に変換し往復圧縮機の回転軸を回すことによって
高圧空気を生産する方法をと７でいる。

（実施例）以下、本発明の構成を図面に示す実施列に基づいて詳細
に説明する。

ａ、波力空気圧縮機第１図は、波力圧縮機の全体図を示したものである。）
毎上に浮かんだ複数の可動浮体２が波で上下に動くと軸
４は腕３によって回転する。軸４の回転を往復圧縮８１
６の駆動に伝達し、かつ往復圧縮機の軸を逆転するクラ
ッチは５の部分に内蔵している。往復圧縮機６はピスト
ンで１α体を圧縮し、その液体で６の上部にある圧力容
器７の内部にある空気が圧縮され高圧の空気を製造する
。得られた高圧空気は８のリザーバに貯蔵される。

第２図は、波力を回転力に変換する基本原理を示したも
のである。波力によって上下運動する可動浮体２は、図
に示すように外海に面した部分に開口部を有する矩形の
ケーソン１の内部に鉛直運動のみを行うように拘束され
浮かんでいる。波力の働きで可動浮体２が上方向に運動
する際、その力はラチェット機構１２によって軸の一方
向回転運動に変換される。ラチェットへの力の伝達には
２種類の方法がある。（Ａ）は、リンク・歯車機構を使
った場合で、両端が回転自由なリンク９と一方が歯車に
固定されているリンク１０とを組合せることで、可動浮
体２の上下運動距離ａｂをすンクの回転角度θに変換し
たものである。可動浮体の運きで、上方向の運動だけが
ラチェット機構１２によって１２内部にある軸を一方向
に回転する。リンクｌＯはラチェット部１２に直接固定
できるが、図は軸１２の回転数を増やせるように歯数の
異なる歯車によって力を伝達するようにしたものである
。（Ｂ）は、（Ａ）のリンクに替ってラック１３を用い
た場合である。可動浮体２に固定されたラックは、可動
浮体の上下でラチェット機構のある歯車１４を回転する
。第１図で往復圧縮機を対称にして並ぶ複数の可動浮体
がある場合は、往復圧縮機の左右どちらかすべての浮体
にはラチェット機構前部に歯車を１つ追加することで、
ラチェット内部の軸が一方向に回転できるようにしなけ
ればならない。

第３図は、設備費の低減を図るためケーソンを使わない
方法で可動浮体の上下運動を軸の回転力に変換できるよ
うにしたものである。図の可動浮体は、第１図と比べ軸
４を対称にして位置し、それは腕１５によって軸と連結
しおり、波の力で軸を中心に回転する。軸は地上から突
き出た支持構造物によって支えられている。

第４図は、複数の可動浮体で波力エネルギーをできるだ
け多く吸収すると同時に、それらの動きで軸の回転が一
様になるように工夫したものである。（Ａ）は、軸４を
波の進行方向に対し直角に設置し、可動浮体と軸とを連
結するリンクあるいは腕３の長さを変えることで軸４が
連続的に回転できるようにしたものである。それに対し
くＢ）は、腕の長さは一定で軸角度を波の進行方向に刻
しある角度でもってｖ４整し、可動浮体が順番に上下運
動するようにしたものである。

第５図は、風力エネルギーを圧縮空気に変換し圧力エネ
ルギーとして蓄える方法を示したものである。風力エネ
ルギーの変換機構は、波力エネルギーに比べると簡単で
、風車によって得られる回転力は直接、往復圧縮機の駆
動に使われる。第５図の（Ａ）は、プロペラ方式で、（
Ｂ）はダリウス方式の風車による圧縮法を示したもので
ある。

第５図は、往復圧縮機の概略図を示したものである。ボ
ールネジ２２によって、往復圧縮機の軸２３が移動する
と、ピストン２４もシリンダー２６内を移動し、シリン
ダー２６の中にある水を上部の圧力容器２７の中に押込
む、それにより容器２７の空気は水で圧縮され高圧にな
り、それがある圧力に達すると圧力弁２９が開いて高圧
空気はリザーバに送られる。一方、ピストン２４が端の
位置までくるとクラッチ機構によりボールネジ２２が反
転し、同時に自動制御弁３０が開いて容器２７の内部に
大気が入り込む０次にピストンは反対側の水を圧縮し圧
力容器２８の空気を高圧にする。この一連の動作を繰り
返すことで、リザーバ内部に高圧空気を蓄えることがで
きる。この圧縮法は、圧縮媒体に冷却を兼ねた水を利用
していることから等温圧縮に近い状態で圧縮でき、その
分エネルギー損失を小さくできるものである。

（発明の効果）エネルギー密度の低い自然エネルギーは、エクセルギー
からみると価値の低いエネルギーであるが、それを高圧
空気の状態にして貯蔵することは、エクセルギーが大き
く価値の高いエネルギーに変換することで、かつ需要に
合わせた発電ができることになる。このことは、エネル
ギー貯蔵設備がコンパクトになり経済性が高まると同時
に、自然エネルギーを直接発電する従来の発電方式に比
べ発電設備としての価値が１００％になることを意味し
ている。（従来の発電方式では、電気の供給は自然任せ
て必要時に供給できるとは限らず、設備としての価値が
小さかった。）また、本発明では高圧空気の状態で貯蔵
していることからその利用は必ずしも発電に限らず、蓄
えられた空気を、動力、エアレーション、酸素補給など
産業用に直接利用できることになる。特に、我が国の汚
れた湾を浄化し、養殖業を生き返らせ、さらに将来は海
洋レジャーの普及にこのシステムは大いに役立つことが
できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、波力圧縮機の全体図、第２図はその基本原理
図、第３図はケーソンを用いない場合の波力圧縮機の配
置図、第４図は複数の浮体で波のエネルギーを出来るだ
け多く吸収すると同時に軸を一様に回転できるようにす
る方法を示した図である。第５図は風力圧縮機の基本原
理図、第５図は水冷却型往復圧縮機図を示したものであ
る。１・・・ケーソン、２・・・可動浮体、３・・・リンク
部、４・・・軸、５・・・クラッチ機構、６・・・シリ
ンダー、７リンク、１１・・・歯車、１２・・・歯車・
ラチェット機１８・・・クラッチ機構、１９・・・歯車
、２０・・・ボールネジ、２１・・・ダリウス翼、２２
・・・ネジ、２３・・・ピストン軸、２４・・・ピスト
ン、２６・・・軸受、２６・・・シリンダー、２７−２
８・・・圧力容器、２９・・・圧力弁、３０・・・制御
弁回ビ１！３１３！１波力正縮標（ケーソンを使わな（１場合）第５図凰力圧縮機の基本原理（Ａ）プロペラ型（Ｂ）ダリウス型第４図軸の速読回転法第５図水冷却盟往復圧縮機

Claims

【特許請求の範囲】

（１）海に浮かべた複数の可動浮体を波の動きで上下に
運動させ、その上下運動をラチエット機構を用いて一方
向の回転運動に変換し往復圧縮機の回転軸を回すことで
高圧空気を生産する波力圧縮法とその装置
（２）可動浮体の上下運動をラチェットへの回転運動に
伝達するのに、リンクと歯車あるいはラックと歯車とを
用いた波力圧縮法とその装置
（３）特許請求の範囲第１項と第２項に記載の装置にお
いて、波の進行方向に対し回転軸の水平方向軸角度を変
化することで、複数の浮体の上下方向の動きを連続的に
し往復圧縮機の軸回転速度を一様にした装置
（４）特許請求の範囲第１項と第２項に記載の装置にお
いて、波の進行方向に対し回転軸の水平方向軸角度を直
角に固定し、浮体の上下運動を一方向の回転運動に変換
するアーム軸の長さを各浮体ごとに変えることで、複数
の浮体の上下方向の動きを連続的にし往復圧縮機の軸回
転速度を一様にした装置
（５）風車により風力エネルギーを回転力に変換し、そ
の回転運動により往復圧縮機の回転軸を回すことで気体
を高圧にする風力圧縮法とその装置
（６）特許請求の範囲第１項から第５項に記載の装置に
おいて、波や風の力を動力にしてピストンをねじで作動
し、そのピストンが冷却を兼ねた液体を媒体にして空気
を圧縮し、圧縮空気を冷却しながらほぼ等温で圧縮する
ことを特長とする往復圧縮装置