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JPS6158977A - 波力発電方法と装置 - Google Patents

波力発電方法と装置

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Publication number
JPS6158977A
JPS6158977A JP59179313A JP17931384A JPS6158977A JP S6158977 A JPS6158977 A JP S6158977A JP 59179313 A JP59179313 A JP 59179313A JP 17931384 A JP17931384 A JP 17931384A JP S6158977 A JPS6158977 A JP S6158977A
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JP
Japan
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pendulum
wave
pressure
caisson
power generation
Prior art date
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Granted
Application number
JP59179313A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0217712B2 (ja
Inventor
Tomiji Watabe
富治 渡部
Yoshirou Kondou
俶郎 近藤
Kenji Yano
賢二 谷野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MURORAN KOGYO DAIGAKU
Muroran Institute of Technology NUC
Original Assignee
MURORAN KOGYO DAIGAKU
Muroran Institute of Technology NUC
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 MURORAN KOGYO DAIGAKU, Muroran Institute of Technology NUC filed Critical MURORAN KOGYO DAIGAKU
Priority to JP59179313A priority Critical patent/JPS6158977A/ja
Priority to US06/734,169 priority patent/US4580400A/en
Priority to GB08512510A priority patent/GB2165006B/en
Priority to CA000482041A priority patent/CA1234329A/en
Publication of JPS6158977A publication Critical patent/JPS6158977A/ja
Publication of JPH0217712B2 publication Critical patent/JPH0217712B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • 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
    • F03B13/16—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 using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem"
    • F03B13/18—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 using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" where the other member, i.e. rem is fixed, at least at one point, with respect to the sea bed or shore
    • F03B13/1805—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 using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" where the other member, i.e. rem is fixed, at least at one point, with respect to the sea bed or shore and the wom is hinged to the rem
    • F03B13/181—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 using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" where the other member, i.e. rem is fixed, at least at one point, with respect to the sea bed or shore and the wom is hinged to the rem for limited rotation
    • F03B13/182—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 using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" where the other member, i.e. rem is fixed, at least at one point, with respect to the sea bed or shore and the wom is hinged to the rem for limited rotation with a to-and-fro movement
    • 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

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)

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〕 本発明は波力発電方法と装置、特にケーソン内の定常波
にＪ：ｖ駆動される受波板付き振り子の往復運動を電気
エネルギーに変換する波力発電方法と装置に関するもの
°である。
（従来の技術） 本発明者等は先にケーソン内の定常波（“入射波゛がケ
ーソンの背板に当って反射波となり、これが後続の入射
波と重なって生じた重複波）により駆動される振り子の
往復運動を利用する基本システムについて、発明し、本
線な構造で、建設費及び維持費が低床でるりなから、高
い効率で波力エネルギーを電気又は熱エネルギーに変換
する装置を特許出願（特願昭５５＝−２６７２５号（特
開昭６６−１２４６８０号））シた。
第１図及び第２図は同基本システムの構造を示す例であ
る。図中、１はケーソン、ｚ、８μ側壁、４は背板、５
は底板、６は水室、７は振り子、８は振り子７の受圧板
、９は軸受、１０はシリンダ。
１１はレール、１２は支持台、１８．１４はシリンダ、
ＢＣ’は水室長、　Ｂｅは背板番と振り子７との間の距
離、Ｄは振り子７へのシリンダ１０の枢着点、Ｇは振り
子の重心、Ｈａは水室的水深、ｈｐは受圧板８の高さ、
　ＬＯは水室内波長、Ｉ！は支持台１２から振り子の重
心Ｇまでの距離、０．は振り子の揺動中心点、ｒは枢着
点りから揺動点Ｏｐまでの距離を示す。
ＩＧＺ図の／ステムで振り子７に関する運動方程式は次
式で示される。
但し、 工　：振り子７の揺動点Ｏｐに関才る慣性モーメント（
水の附加質ぢ：による分を含める）。
θ　：振り子７の揺動角、 ｂ　：掻り子７の揺動角速度、 θ　：振り子７の加速度、 Ｈｌａ　：振り子７の造波抵抗力。
ＨｊＨシリンダー０による抵抗力（絞り１７の抵抗によ
り生じている）、 Ｋθ　：振り子の復元力（］（心点の移動などにより生
ずるう。
ＦＷ：波力振巾 ＴＷ：波の周期。
本発明者等は研究の結果、シリンダー０を駆動するエネ
ルギーは次の条件下で最大（波力エネルギー吸収率最大
〕になることを見出しに０（１）振り子の周ＭＴｐと波
の周期Ｔ、と全一致きせる（共振状態とする）こと。
（’＋ｉ）　　Ｎ□−Ｎ２　　とすること。或る波力条
件に対しＮｌは定数で示ぜれる。即ち、シリンダｌＯに
より生ずる抵抗力Ｎ２θは、シリンダ１０の揺動速度θ
に比例した大きさく線形抵抗）でめゐこと。
（１１υ　振夕子７は定常波の節位置に設置すること。
第２図において、ある波力条件に対し振り子７の重心位
置を調整するなどしてＴｐ　”　Ｔｗとし絞り１７の特
性を層流絞りに近づけ、その大きさをＮ工＝　Ｎ、とな
るように調節して固定すれば波力エネルギーを最も効率
良く熱エネルギーに変換することができる。
同発明の装置は、軸受９などの保守を必要とする部分が
水面下Ｋｆｉ皆無であり、　ｔｒｆに油圧シリンダ１０
を用いて波力エネルギーを油圧エネルギーに変換する場
合は、構造が単純で設備費及び維持費が低床でめるなど
の点で顕著に優れている。
その後、本発明者等はさらに同基本７ステムを改善し、
発展させた発明を完成し、特許出ａ（特願昭５６−２２
８８３号）した。同出願の発ＦｉＡは取得エネルギーを
良質のものとする点で、特に波力エネルギーを一般電力
網に接続し得る＆質の定周波交流電力に経済的に変換す
る点で極めて優れｔ発明でるる。
同出願の発明は、波力に、Ｃジ揺動する振り子によりシ
リンダを駆動して油を吐出させ、同期又は誘等発電機を
一般電力網に接続して一定回転速度で回転させておき、
前記吐出油を圧力源とする油圧モータによＶ市記発電機
を駆動し、前記油圧モータの押しのけ容積をシリンダに
働く圧力に比例して変化させ、かく［−でシリンダに、
ｌニジ振シ子に動く負荷を振り子の揺動速度θに比例さ
せるとともに振り子に向く負荷の大きさを造波抵抗力に
等しくなるようにすることを特徴とする波力発電方法で
ある。
同発明の方法の好適な実施の態様には、（１）油圧モー
タに働く吐出油圧力の最大値をリリーフ圧力とは独立に
制限することにより、油圧モータの過負荷を防止するこ
と、（ＩＩＭ圧モータのプレッシャーコンベンセータの
比例定数βｍｔｇｉすることにより波力条件の変化に対
応できる工うにし、これにより造波抵抗力の変化に対応
できるようにすること 等がある。
同出願の発明は、また波力発′ユ装置にも関するもので
、間装ｆＲは、底板上に一側を開放面とし背板と少くと
も両側面に側壁をもち天板の全部または一部を開放面と
したケーソンを防波堤ま′ｆｃは海岸堤防の全部または
海側に面する部分の構成要素とし、ケーソンの水室長１
３ｃ　／を氷室内波長ＬＯの−より大きくして水室内に
定常波波８Ｉ／Ｉを発生させ、背版ニジ椰にだけ海側の
点に前記定希波波動の節が発生するようにし、この波動
の節の点に波動の周期ＴＶとほぼ同じ１１〃の固有周ル
ＪＴｐで揺動する振り子を設置し、前配定常波波動で振
り子分加掘することにより波力エネルギーを吸収して電
気エネルギー″１ｆＣは熱エネルギーに変換する波力発
電装置において、前記振り子により駆動されて油を吐出
するシリンダと、前記シリンダと連結して吐出油圧力に
より駆！Ｉｒ７７されてこれに比例した容積゛を押しの
ける油圧モータと、一般電力網に接続して一定回転数で
回転する同期又ｉｔ誘導発電機とを具え、シリンダによ
り憑り子に動く負荷を振り子の揺動速度δに比例させ且
つ振り子に動く負荷の大きさを造波抵抗力に等しくした
ことを特徴とする波力発電装置である。
同発明の装置の好適な実施の態様には、（１）油圧モー
タのリリーフ圧力制御装置とは独立して油圧モータに國
ｖく吐出油圧力Ｐ、の最大値を過負荷値、Ｃり小に制御
する減圧装置を有するもの、（１１）造波抵抗力の変化
に対応して油圧モータのプレッシャーコンペンセータの
比例定数βｔｙｌ−％ｕする装置を有するもの。
等がある。
同出願の装置を第８〜５図につき説明する。第３図は同
発明装置の回路例を示す縮図的系統図。
第４因は振り子によりシリンダから整流弁を介し供給さ
れる油の圧力Ｐ工とシリンタ゛変位Ｘｃとの関係を示す
特性線図、第５図は第８図の可変容ｔ、！：　３し油圧
モータに替えて一定容量形油圧モータを複数個用いた回
路例を示す線図的系統図である。
図中、第１−２図と同じ番号は同じものを示し。
１５、１６．１９．２．６．２７．２８は管路、１７は
整流弁、１８は貯油タンク、２０は減圧弁、ｚｌはプレ
ッシャーコンペンセーター付油圧モータ。
２２は一方向りランチ付フライホイール、２２′は一方
向りラッチ無しフライホイール、ｚ８は交流発電機、２
４はリリーフ弁、ｚ５は蓄圧器、８０ａ、８０ｂ、１３
０ｃ、８０ｄは油圧モータ、８１は歯車装置、３Ｚａ、
８２ｂ、ｔｉｃ、８２ｄは一方向クラッチ、８８ｂ、３
８Ｇ、８８（ｌはシーケンスパルプ、Ｐｌ、　Ｐ２は油
圧−Ｑｃはシリンダ１ｏの吐出量、Ｘｃはシリンダ１０
の変位である。
以下、同発明を第８〜５図につき詳細に説明する。第８
図は振り子７でシリンダ１０を駆動し・管路２８に吐出
した油で油圧モータ２１を回転させ１発電機ｚ８を運転
し電力を得るものである。
発１！機ｚ８は同期又ｔＩｉ訪導形で一般ｔカ網゛に接
続している為、油圧モータ２１の駆動トルクの大小に関
係なく同期回転の下で回転している。
前述の吸収率最大条件下では式（１）から明らかなよう
に振り子７は正弦波状運動となる。この場合のシリンダ
１０の変位ＸｃＶｉ次式で示される。
Ｘｃ　”　Ｘｃｍ　Ｓｉｎ　（ｔ）　　　　　　　（２
）Ｗ 但し、Ｘｃｌｕ　：　７　’）ンダの片振巾。時間ｔは
シリンダが中１位置にある時を起点として測距する。
、゛、　　Ｘｏ＝　　−；　Ｘｏ、、　　ｃｏｓ　　（
−；　　ｔ、　　＞　　　　　　　　　　　　（ａン従
って、シリンダ１ｏの吐出ｕＱｃはシリンダ面積をＡｃ
で示すと。
Ｑｃ　＝　ＡＣＩ　Ｘｃｌ　＝　−ｊ−ＶＡｃＸｃｍ　
ｌ　［；０Ｓ（−；ｉ；；：；−ｊ）　　Ｉ　　　（４
）となる。但し、流：ｔｌ　Ｑｃは整流弁１７の動きＶ
Ｃｘり常に正（吐出方向）の流れである。ｌ７１ｉ、量
。Ｃは式（４）に示す工うに周期的に変動したものにな
る。今、この変動流量を何の制御もなく油圧モータ２１
へ送り込めば油圧モータ２１は流量に応じ７’Ｃ変動速
度で回転することになろう。一定速匹で回転する発電機
２８に油圧モータｚｌｔ−このまま結合すれば油圧モー
タｚ１の供給側管路ｚ６の圧力Ｐ２は大巾に変動するで
あろう。油圧モータ２１の押しのけ容ｆ１をＤｍとし、
この押しのけ容積Ｄｍを１４！して圧力Ｐ２を制御する
ことを考えてみる。先ず前提として油圧モータ２１への
流入量Ｑｍはシリンダ１０の吐出量Ｑｃに等しいと見做
す。
Ｑｍ　＝　ＱＣ（５） 油圧モータ２１が発ＩＺ機２８と同期して回転し、常に
適切なエネルギーを発′ｒ１１機側へ供給するような理
想状態を考えると流量Ｑｃと押しのけ容積Ｄｍとの間に
は次式の関係が成立する。
ＱＣ＝　ｐｍ　ｎｇηｖ（６） 但し、ｎ、３発電機ｚ３の回転速度（一定〕。
ηＶ：油圧モータ２１の容積効率。
従って式（６）の灸件下では、押しのけ容量Ｄｍは次の
ように示される。
式（７）へ式（４）全代入し 油圧モータ２１の押しのけ容積は圧力Ｐ２によって次式
（９）に従ってｆ＆Ｕ御されるようにする。このことは
油圧モータ２１にいわゆるプレッ７ヤーコンペンセータ
を取付けることにより容易に達成される。
Ｄｍ　＝βｍＰ２　　　　　　　　　　　Ｃｏ）但し、
βｍ：比例定数 式（８）へ式（９１を代入し となり１式（９）を満足するようにＤｍをＰ２で制御す
ればＰ、はシリンダ１０のスピードＸ。に比例する。
シリンダ１０による抵抗力ＦＵフシリンダ上おいてＡｐ
Ｐ２で示される（但し、７リンダ内圧＝Ｐ２と見做し得
るとき）。
い・女。＝ｒｃＭ） 従って、シリンダ１０による抵抗力Ｆｐは振り子の揺動
角速度θに比レリすることになる。
以上のことを纒めると次のようになる。
（ｉ　　発を機ｚ８を一般電力網に接続して常時一定速
度で回転させておく。
■）　波力エネルギーにより発１１１を機２Ｂを駆動す
る油圧モータｚ１の押しのけ容、ｌ］Ｄｍを、シリンダ
１０からの一圧力Ｐに比例して制御する。
（Ｃ＞　　振り子７でシリンダ１０を駆動し、この吐出
油で上記油圧モータｚ１を駆動する。
（ｄ）ｉｐ子７に関する運動方程式は式（１）と同形に
ナク、波力エネルギーでシリンダ１０を駆動する場合の
エネルギー変換率を最高にすることができる。
第８図についてさらに説Ｅ！Ａを続ける。
フライホイール２２は油圧モータ２１の駆動トルク変動
があってもそれによる速度変動が大きくナラないように
設けである。フライホイール２２には一方向クラッチが
組込まれていて油圧モータ２１から発電機ｚ８を駆動で
きても、油圧モータ２１の速度が低下した場合に発電イ
浅２８　ｆ１！Ｉから油圧モータ２１側へエネルギーが
逆流することを防ぐ。従って、振り子７の加振により一
般電力網に電流が供給されることはあっても、一般電力
網からの電力により振り子７が７ＪＯ振されることはな
い。
アキュムレータ２５は圧力Ｐ２の急激な変化を吸収し、
上記の駆動トルク変動を少なくする。
時化の時のオーバーロードを意識して容駄的に余裕をも
つ油圧モータを選定することは、経済的に得策ではない
。この対策として減圧弁ｚＯとリリーフ弁ｚ４とが設け
られている２、 第４図は８Ｉ！３図の圧力Ｐ工とシリンダ変位Ｘ。どの
関係を示す。Ｘｃが式（２）で示され、ＰｌＯｃＱｏと
なる場合はＸｃに対するＰ工又はＱｃは第４図のよりに
示すことができる。波高Ｈが基準値のときは小さい半円
Ｒｓで示され、その場合の最大圧力はｂ点で生じ、これ
が油圧モータｚ１の許容最大圧力Ｐ　　　と一致する工
う各部仕様を選定していたｚｍａｘ とする。これに対し予想される最大の波高が動く場合は
大きい半円九である。もし減圧弁ｚＯがなければその最
大圧力はａ点で示される。然し、これでは許容最大圧力
Ｐ　　エフ大きな圧力がかかｍａｊＣ ジ、油圧モータ２１が破損する為減圧弁２０は油圧モー
タｚ１への圧力Ｐ　を最大Ｐ　　を超えぬ２　　　　　
　　　　　ｚｍａｘ 、Ｃりに制御する。リリーフ弁２番は圧力Ｐ□の最大値
がａ点以上にならぬようにするものでめる。
第４因の半円とＸｃ＠で囲む面！ｆｔＶｉ、シリンダ１
０の変位ＸｃＫニジ吸収したエネルギーｔ’ｃ１ＪＳ例
している。これから判るように油圧モータ２１には無理
させず、シリンダｌＯとして耐えられる限界内ルベルで
のエネルギー吸収が行なわれる。
第６図は第８図の可変容量形油圧モータの代りに一定容
量形油圧モータを複数個用い′ｆｃ場合の例である。可
変容景形油圧モータはＤｍが／ＪＳさくなると急激に効
率が低下する傾向がある為この対策として効率の良い一
定容飛形油上モータを複数組合せ、その運転台数を圧力
Ｐ２により制御し近似的に式（９）の関係を満足させる
ようにし比ものでろ・る。この方式は発電容量が大きく
一台の油圧モータで駆動することが困難な場合にも適し
ている。
各油圧モータ８０ａ、　１９０ｂ、　３１）Ｃ，３０ｄ
は一方向りラツｆ　８２ａ、　ｉｂ、　８２ｃ、　＋３
２ｄを介し、歯車装置ｆ８１Ｌり発電機２８を駆動する
。油圧Ｐ２が低い範囲では油圧モータ３０ａだけが運転
に入り発を機２８を駆動し、順次圧力Ｐ２の上列につれ
シーケンス弁８８ｂ、　３１３０．８８ｄが開き、油圧
モータ１３０ｂ、　８０Ｇ。
３０ｄが那わり、発電機ｚ８を駆動する。この場合フラ
イホイール２２’は一方向クラッチを有しないδ油圧モ
ータの出力トルク１４ｍは次式で表わされる。
但し、ηｔ＝油圧モータのトルク効率。
式（１２）へ式（８ンを代入し さらに式（ｌｏ）を代入すれば次の（１４）式になる。
前式から判るように、発電機は一定速度で回転しなから
式（１４）で示されるトルクＫｍ　（シリンダの速度λ
。の２乗に比例している〕により駆動される。
かくて同発明によれば、本発明者等が先に出願し友特願
昭５５−２６７２５号の基本発明の長所を生かし々から
効率良く発電することができ１発電し比電力を一般電力
線に投入でき、構造が単純で建設費及び維持費が低い等
の長所がめる。これ等のことから同発明は他方式に比較
しエネルギーコスト面で遥かに優れ、実用上の効果が極
めて大きい為、産業上極めて有用な発明である。
（発明が解決しようとする問題点〕 特願昭５６−２２８８８号の発明は、前述の通り極めて
優れた発明であるが、 （ｉ）　　装置が台風などくよる異常海象に耐えられる
強度をもつこと。
（１υ　在来エネルギーの代替たりうる経済性を有する
こと の２点で未だ改善が要望されていた。
本発明者等か先に同出願の発明の改善として出願した発
明（特願昭５７−（１０８６９号）は、波力エネルギー
の周期性に基く波力発電出力の周期的変動を取除く点で
同出願の発明と同じく取得エネルギーを良質とするもの
であり、発電装置を台風等による異常海象釦耐えられる
強度とするものではなかった。！、た。特願昭５７−６
０８６９号の発明は、波高が高い場合から低い場合１で
波力発電効率を高く保つことを第２の目的とし、装置に
高い経済性を与えるように前述の（ｎ）の点を改善する
ものであるが、なおも経済性の改善が望ましいものであ
った。
波浪エネルギーはほぼ波高の２乗に比例する。
一般に台風襲来時は平常時の波高の５倍程度になるから
、波浪エネルギーは２５５倍程も達する。
この際の波圧に耐える必要から波力発電装置は極めて頑
丈に作られねばならず、この理由で建設費が増し、平常
時の運転効率は低下するというジレンマから逃れられな
かった。
従って、単純な構造で建設費と維持費が低床であり１台
風などの異常海象に耐え、然も平常時の運転効率が高い
波力発電装置が、従要要望されていた。
（問題点を解決する為の手段） 本発ＢＡ？ｉ特ＩＲ昭５６−２２８８８号の構造に加え
、異常海象下で振り子に動く過大な波圧を波浪運動を利
用して制御することにより装置を直接頑丈にしなくても
、極めて効果的に上記（１）及び（１１）の点を改善す
ることを目的とする。
本発明はケーソン内の定常波の節の位置に垂下され定常
波により駆動される受圧板付き振υ子の往復運動を電気
エネルギーに変換する波力発電方法において１台風襲来
などによる異常海象により波高が或る限界を越える値に
なった場合に波動を利用して直接波圧を制御して振り子
に働く過大な波圧を防ｒヒするにあ７Ｃり、入射波高が
或る限度を超えるときは振り子の前面海側で入射波切断
部により入射波の上部超過部を切裂き、切裂いた部分を
振り子背面の小水室に尋人させて小水室の水位上昇を生
じさせることにニジ小水室内の圧力を高めて振り子前面
の波圧を相殺し、水位が上昇した小水室内水流を背板と
これに連結した天板とにより斜め上方から斜め下前方に
向けて反転させることにより振り子背面に生ずる圧力を
高めて振り子画面Ｑ波圧を相殺し、前記反転流を振り子
前面海備に放出することにより小水室内水位を低下させ
て振ν子が海側に揺れ戻るときの搗り子背面の波圧を減
少させることを特徴とする波力発電方法である。
本発明の他の見地に於いては１本発明は底版上に前面を
開放面とし背版と少くとも両側面に側壁をもち天板の一
部を開放面とし７ｍケーソンを防波堤−！九は海岸堤防
の全部または海側に面する部分の構成要素とし、ケーソ
ンの水室長ＢＯ’を水案内波長Ｌｃ　ｃＱ＼より大きく
して水室内定常波波動を発生させ、背板しυＬだけ海側
の点に前記定常波波動の節が発生するようにし、この波
動の節の点に波動の周期Ｔｗとほぼ同じ値の固有周期Ｔ
ｐで揺動する撮９子を設置し、前記定常波波動で振り子
を加振することにより波力エネルギーを吸収して電２エ
ネルギーに変換する波力発電装置において、振り子より
も海側のケーソン内に或る波１ｒ）より大きな入射波の
上部超過部を切裂いて切裂いた上部部分の波を振り子の
受圧板を越えて振り子よりも岸側のケーソン内に落下さ
せこれによりケーソンの岸側内水量を増して振り子の岸
側への加揚力を減少させると共に虫り子の海側への過大
な振れを防止するストッパとして作用する入射波切断部
と、振り子が岸側へ過度に加振され之ときに振り子の岸
側水を斜め下向きに振り子の受圧板を越えて海側に落下
させるように背板の上部に設けられて斜め下前方に向い
た案内壁とこれに連結した天板とを有することを特徴と
する波力発電装置で心る。
入射波切断部の高さを潮の干満に応じ手動で又は自動的
に、例えば液圧シリンダを用いて、調節自在とすると、
入射波の切裂き高さを潮位変化に関係なく一定とするこ
とができる。
入射波切断部の裏面にクッション材を設けると、振り子
の海側への過大な振れを装置に故障を生ずることなく安
全に防止することができる。
振υ子と背板との間に、クッション付きストッパーを設
けると、岸側への振り子の過大な振れを防止することが
できる。設ける場合には、背板から案内壁によって案内
された波の落下を妨げないようにすることが好ましい。
即ち、案内された波が成可く多く撮フ子の受圧板を越え
て振り子の前面の海側に落下するより、にする。
本発明は有利にも特願昭５６−２２８８３号の構成を支
障なく採用することができる。
（作用） 振り子と背板との間の小水室内の水は波の押し引きに応
じて左右に揺動している。この状態から大きな入射波が
振り子を加振すると、案内壁が無ければ小室内の水は略
々真上に激しい勢いで吹き上げられるが、案内壁がある
ので、振り子の受圧板を越えて斜め下前方の海岸側に打
ち返されることが可能となる。また、入射波切断部が過
大な波の頭部を切断して振り子の岸側に入れる為、振り
子の背板側への７７０ｍが減少される。
本発明を図面につきさらに詳細に説明する。
第６図は本発明による異常波浪時の過大波力作用を防ぐ
為の問題解決の方法の原理を時間の経過と共に示す。即
ち同図は本発明装置が異常波浪の下で加振されている場
合で、第６図ａ〜ｄの順に順次時間が経過しているとこ
ろを図示している。
第６図ａは、振シ子７が入射波により時計方向に加振さ
れなから垂直位置を通過する瞬間を示す。
切裂部４２は、図示のように、入射波高が限度を超えた
場合、その頭部を切裂く刃となる。この場合・波の上部
流速ｖｌは下部流速ｖ２よｐも大きい（受圧板８は下部
水流に対する抵抗作用を持つからｖ２＜ｖ工となる）の
で、受圧板８の上部開口部を通過し、上部水流は小水室
Ｆ内に直行する。即ち・小水室Ｆ内の水位上昇を生じさ
せる。従って、下部水流による波圧に対向する結果とな
シ、振シ子７に働く左向加振力が減少する。また、小水
室Ｆ内の水も、振り子７と同万同に運動し、背板４のと
ころで水位が上昇する。
第６図すはさらに振り子７が左に揺れ傾き、小水室Ｆ内
の水が背板４に沿って押上げられ、案内壁４０．÷１に
よシ反転し、受圧板８の上部開口部から小水室Ｆの外へ
放出される状態を示す。即ち、水流反転により小氷室Ｆ
内の水圧が増し、前記左向加振刃金相殺して減少させる
と共に、放出によりその後の右向加温力を相殺して減少
する。
′ＰＪ６図Ｃ及びｄは、小水室Ｆ内の水位は正常に復帰
しており、この故に正常なレベルの左向加振力が受圧板
８に作用し、正常波病時と同様な状態で掘り子７を右同
に揺動きせている。
その水流を小水室内に導入する。これによって小水室内
水位上昇を作υ出して左向加振力が相殺されて減少する
。
（２）　　左向加振時の後期に、小水室Ｆ内の水泥を反
転放出させ、小水室Ｆ内の水位上昇により左向加振力を
）１［殺すると共に、その後の右向７）０４１時におけ
る過大前４辰力の発生を防ぐ。特願昭５６−２２８８３
号のように案内ｉ４＋０．４１がなく、垂直な背板４の
みであっては、このような作用は生じない。
以上説明したように、波動で波圧を制御することは、波
圧も波動に原因するものであることから、波圧とこの制
御作用は共に波高の関数となり、波圧増大のときはこの
相殺作用も自づと増大し、本発明の目的によく適合し、
これ′ｆｔ達成している。
（笑施例） 第７図は第１〜２図に対応して、本発明の実施例を示す
図である。ケーソンｌの氷室（長さＢＱ）内に入射波を
導入し、背板４で反射させて定常波を作る。この定常波
の節（背板からの距離Ｂ。＝Ｌｏ／４の位置９部に振り
子７を釣り下げ、振り子７の受圧板８（筒きｈｐ）を往
復水平流で加振する。この揺動運動でシリンダ１０を為
動し、波力エネルギーを油圧エネルギーに変換する。
定常波の水流は、節部で水平方向、腹部で上下方向、そ
の中間で水流線Ｃのようになる。この場合の水面は、静
止水面りの上下にＬ□、Ｌ２のように移動する。この移
動量は、前記腹部で最大で節部（点Ｎ）で最も小さい。
波高が受圧板８の高さり、を越えるようになれば、波の
一部は振り子７に加振力を与えるこ（！：なく、受圧板
８の上方から振り子７ケ通シ抜ける。
然し、入射波が定常波に変った状態では、水面位置がＮ
点で最低となり、その前優で図示のように上昇するもの
であり、撮シ子７の揺動過程で受圧板８の上端８′を越
える定常波は滅多に生じない。
この為、このままでは第３図の％願昭５６−２２８８３
号の装置と同じく、異常波浪時の過大彼方作用を防ぐ十
分な効果が得られない。
ｉを５７図が先願特願昭５６−２２８８３号と異なるの
はつぎの部分である。先ず・背＆牛の上部・シ０ば、図
示のように斜め下方向に向いていて、これに連結する天
板４１と共に案内壁を成している。また、ケーソン１に
は振り子７の揺動角度をある一定限産内に保つストッパ
４２．４３が設けられていて、このストッパには振シ子
７が当るときに生ずる衝撃を和らげる為のクッション材
４４へ神意′が設けられている。ストッパ４＋２は異常
に高い波高の入射波の上部を切裂く切裂部としても働く
。さらＫ、切裂部４２の上面にはスライド４５が設けら
れていて、スライド４５はシリンダ４７によシ切裂部４
２の上面に沿って矢印Ａ　、　Ａ’方向に伸縮する。
スライド４５の右先端４６は、入射波の切裂き刃になる
。潮の干満に応じ静止水面りの位置が上下するのに合せ
、スライド４５の位置をシリンダ４７により上下させれ
ば、波高の切裂き位置は潮位変化に関係なく一定となる
。
（効果〕 本発明は、過大波高による波圧を、波浪運動を利用して
打消すよう制御するものであり、装置を直接頑丈にしな
くても、相対的に耐波浪性の向上が得られる。
また、軽量の振り子で済み、建設費が安いのみならず、
平常時の運転効率も＋１１い。また、台風時の波力エネ
ルギーにも堪え、これを有効に電気エネルギーに変換す
ることができる。この為年間全体を通しての運転効率も
高い。従って、装置の経済性をも大部に改善し得る。
さらに、溝造は極めて単純でちり、自然環境が大変厳し
い海での使用にも耐見易い。撮９子式波力発電装置は優
れた利点を持っておシ、本発明により杼済的、効果的に
耐波浪性を向上し得るから、本発明は産業上実用的に極
めて有用である。
本発明を特定の例につき説明したが、本発明の広汎な精
神と視野を逸脱することなく、穏々の変更と修整が可能
なこと勿論である。
【図面の簡単な説明】
第１図は振り子式波力発電装置の基本システムを一部断
面として示す正面図、 第２図は七のｕ−ｎ線上の断面図、 第３図は波力エネルギーを電気エネルギーに変換する本
発明者等による従来の回路例を示す線図的系統図、 第４図は振り子によりシリンダから整流弁？介し供給さ
れる油の圧力Ｐ工とシリンダ変位Ｘｃとの関係を示す特
注線図、 第５図は第３図の可変容量型油圧モータに替えて一定容
量形油圧モータを複数個用いた従来の回路例を示す線図
的系統図、 第６図ａ　−ｄμ本発明方法の原理を示す説明図、第７
図は本発明装置の一例を一部破断して示す線図的側面図
である。 ｌ・・・ケーソン　　　　　２．８・・・側壁４・・・
背板　　　　　　　５・・・底板６・・・水室　　　　
　　　７・・・振シ子８・・・振り子７の受圧板　８′
・・・受圧板８の上端９・・・軸受　　　　　　　１０
・・・シリンダ〕１・・レール　　　　　　１２・・・
支持台１３、１４・・・シリンダ １５　、１６　、１９　、２６　、２７　、２８・・・
管路１７・・・整流弁　　　　　　１８・・・貯油タン
ク２０・・・減圧弁 ２１・・・ブレラシャーコンベンセータ付油圧モータ２
２・・・一方向クラッチ付フライホイール２２′・・・
一方向クラッチ無しフライホイール２３・・交流発電機
　　　　２４・・・リリーフ弁２５・・・蓄圧器 ３０ａ　、　３０１）　、　３００　、３０ｄ　・・・
油圧モータ３１・・・歯車装置 ３２ａ　、　３２ｂ　、　３２Ｃ、３２ｄ　・・・一方
向クラッチ３３ｂ　、　３ａ０　、３３ｄ　山シーケン
スパルプ４０・・・斜め背板（案内壁）４１・・天板（
案内壁）４２・・異常波高波切断部　Φ３・・ストツパ
４４・・・クッション材　　　４５・・・スライド４６
・・・スライド４５の下端（先ＭＪ４７・・・シリンダ Ｂｃ・・・背板４と撮シ子７との間の距離ＢＣ′・・水
室６長さ　　　Ｃ・・・水流線叶・・振シ子７へのシリ
ンダ１ｏの枢着点Ｆ・・・背板４と振り子との間の小水
室Ｇ・・・振り子の重心　　　ｈｐｏ・°受圧板８の高
さＬｃ　°、水水室性波 長・・・支持台１２から振り子の重心Ｇまでの距離Ｎ・
・・定常波の節　　　　し・・・静止水面り、　、　Ｌ
２・・・揺動水面　　Ｈａ・・・水室６内水深Ｐ工、Ｐ
、・・・油圧 Ｏｐ・・・振り子７の揺動中心点 ｒ・・・揺動点Ｏｐから枢着点りへの距離Ｐ工、Ｐ２・
・・油圧 Ｑｃ・・・シリンダ１０の吐出量 Ｒ８＃　Ｒ２・・・半円　　　　Ｖ工、ｖ２・・・波速
度ｘｏ・・シリンダ］Ｏの変位。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、ケーソン内の定常波の節の位置に垂下され定常波に
    より駆動される受圧板付き振り子の往復運動を電気エネ
    ルギーに変換する波力発電方法において、台風襲来など
    による異常海象により波高が或る限界を越える値になつ
    た場合に波動を利用して直接波圧を制御して振り子に働
    く過大な波圧を防止するにあたり、入射波高が或る限度
    を越えるときは振り子の前面海側で入射波切断部により
    入射波の上部超過部を切裂き、切裂いた部分を振り子背
    面の小水室に導入させて、小水室の水位上昇を生じさせ
    ることにより小水室内の圧力を高めて振り子前面の波圧
    を相殺し、水位が上昇した小水室内水流を背板とこれに
    連結した天板とにより斜め上方から斜め下前方に向けて
    反転させることにより振り子背面に生ずる圧力を高めて
    振り子前面の波圧を相殺し、前記反転流を振り子前面海
    側に放出することにより小水室内水位を低下させて振り
    子が海側に揺れ戻るときの振り子背面の波圧を減少させ
    ることを特徴とする波力発電方法。 ２、特許請求の範囲１記載の方法において、入射波切断
    部の高さを潮の干満に応じ調節自在とする方法。 ３、特許請求の範囲１記載の方法において、振り子の海
    側への過大な振れを入射波切断部により防止する方法。 ４、特許請求の範囲１記載の方法において、振り子の岸
    側への過大な振れをケーソン内ストッパにより防止する
    方法。 ５、底板上に前面を開放面とし背板と少くとも両側面に
    側壁をもち天板の一部を開放面としたケーソンを防波堤
    または海岸堤防の全部または海側に面する部分の構成要
    素とし、ケーソンの水室長Ｂｃ′を水室内波長Ｌｃの１
    ／４より大きくして水室内に定常波波動を発生させ、背
    板よりＬｃ／４だけ海側の点に前記定常波波動の節が発
    生するようにし、この波動の節の点に波動の周期Ｔｗと
    ほぼ同じ値の固有周期Ｔｐで揺動する振り子を設置し、
    前記定常波波動で振り子を加振することにより波力エネ
    ルギーを吸収して電気エネルギーに変換する波力発電装
    置において、振り子よりも海側のケーソン内に或る波高
    より大きな入射波の上部超過部を切裂いて切裂いた上部
    部分の波を振り子の受圧板を越えて振り子よりも岸側の
    ケーソン内に落下させこれによりケーソンの岸側内水量
    を増して振り子の岸側への加振力を減少させると共に振
    り子の海側への過大な振れを防止するストッパとして作
    用する入射波切断部と、振り子が岸側へ過度に加振され
    たときに振り子の岸側水を斜め下向きに振り子の受圧板
    を越えて海側に落下させるように背板の上部に設けられ
    て斜め下前方に向いた案内壁とこれに連結した天板とを
    有することを特徴とする波力発電装置。 ６、特許請求の範囲５記載の波力発電装置において、入
    射波切断部の裏面に振り子に対するクッション材を設け
    たもの。 ７、特許請求の範囲５記載の波力発電装置において、入
    射波切断部がスライド板を有し、このスライド板を液圧
    シリンダにより調節自在としたもの。 ８、特許請求の範囲５記載の波力発電装置において、振
    り子よりも岸側のケーソンの部分に振り子の岸側への過
    度の揺動を防止する岸側ストッパを設けたもの。 ９、特許請求の範囲８記載の波力発電装置において、岸
    側ストッパが振り子に対するクッション材を具えたもの
    。 １０、特許請求の範囲５記載の波力発電装置において、
    前記振り子により駆動されて油を吐出するシリンダと、
    前記シリンダと連結して吐出油圧力により駆動されてこ
    れに比例した容積を押しのける油圧モータと、一般電力
    網に接続して一定回転数で回転する同期又は誘導発電機
    とを具え、シリンダにより振り子に働く負荷を振り子の
    揺動速度■に比例させ且つ振り子に働く負荷の大きさを
    造波抵抗力に等しくしたもの。 １１、特許請求の範囲５記載の装置において、油圧モー
    タのリリーフ圧力制御装置とは独立して油圧モータに働
    く吐出油圧力Ｐ＿２の最大値を過負荷値より小に制御す
    る減圧装置を有するもの。 １２、特許請求の範囲５記載の装置において、造波抵抗
    力の変化に対応して油圧モータのプレッシャーコンペン
    セータの比例定数βｍを調整する装置を有するもの。
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