JP2005315193A

JP2005315193A - 浮体型水面波エネルギー変換装置

Info

Publication number: JP2005315193A
Application number: JP2004135058A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Aoki; 勉青木
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-04-30
Filing date: 2004-04-30
Publication date: 2005-11-10

Abstract

【課題】水面波の持つエネルギーを機械的な動力に変換する装置であり、従来考案されたものよりも高効率で、波の弱い水域でも稼動できる装置を提供する。又、装置を設置した水域を占有することなく付近の景観にも配慮した装置を提供する。
【解決手段】浮体の下降時は自由に下降させ、浮体の上昇時のエネルギーのみを動力に変換する。更に、動力を弾性体に蓄えることによって弱い波のエネルギーを有効に動力に変換する。装置全体を潮位にあわせて上下させることによって装置の高さを低くし,装置の上部を他の目的に利用する。
【選択図】図３

Description

本発明は、水面の波の持つエネルギーを機械的なエネルギーに変換する装置に関するものである。

浮体を吊り下げ、この上下動から回転力を得る方式が古くから試されているが、この方式では海流によって浮体が流されないようにガイドレールを設ける必要がある。
また、この方式で大きなエネルギーを得るためには浮体を重くする必要があるが、重い浮体は慣性力も強いため小さい波では上下動し難い。このように、浮体の下降時のエネルギーを変換する方式では、効率を上げることが困難である。

岸壁に軸と軸受を設置し、軸から海面上に伸びたレバーの先端に浮体を取り付ける方式も考案されているが、得られる回転角が非常に小さいという欠点がある。この欠点を補うために高い増速比の変速装置が必要になる。レバーのたわみによる効率の悪化も大きく、レバーの剛性を高めれば重量が重くなるため小さい波では稼動し難い。

従来の技術は、そのほとんどが海岸線を占有するものであり、他の施設と併用することが不可能または困難であった。また、付近の景観を損ねる問題もあった。
特開平１０−２３８４５０号公報特開平６−１７１５７７号公報特開平７−２９３４２０号公報近藤ひでお編著「海洋エネルギー利用技術」森北出版

従来の技術では波の弱い水域で稼動できない。また、装置を設置する地域を占有するため他の目的と併用できない。また、景観を損ねる問題もあった。

弱い波のエネルギーを動力に変換するためには、浮体を可能な限り軽くしなければならない。しかし、軽い浮体は下降時のエネルギーが小さいため下降時のエネルギーを動力に変換すると下降の速度が著しく遅くなるか、あるいは下降しなくなる。浮体が上昇したままで下降しなければ装置は稼動しない。
これを防止するため、浮体の下降時は自由に下降させ、上昇時のエネルギーのみを動力に変換する様に構成する。

波長の短い波のエネルギーを動力に変換するために浮体の大きさは、小さいほうが望ましい。しかし小さい浮体は、その浮力も小さいため上昇時のエネルギーも小さくなり、結果として動力を得ることなく波は反射、又は通過することになる。これを防止するため、浮体の上昇時の微弱なエネルギーを回転力に変換した後、ばね等の弾性体に一時的に蓄える様に構成する。装置を稼動させるに十分なエネルギーが蓄えられると、装置は自然に稼動を始める。また、この機構によって不規則で断続的な波の運動を、変動の少ないエネルギーに変換することができる。

海面波から変換したエネルギーを陸上の設備で利用するためには、変換装置は海岸に設置する事が望ましい。しかし既に多くの海岸は様々な目的に利用されており、また自然環境保護の観点からも新たな開発は好ましくない。本発明においては変換装置自体を水面に浮かべ、潮位の上下にあわせて変換装置が上下するようにした。これにより変換装置の高さを低くできるため、装置の上部を住宅、港、工場、遊園地、道路など多目的に利用することが出来る。また付近の景観を損ねることもない。

水面波の運動は単純な上下方向のみではなく、傾いた水表面を流れ落ちる運動や、表面張力による微小な運動がある。このように水表面に起こる様々な方向の運動を浮体の上昇運動に変換するため、浮体は水面に対して傾斜角をもつ形状とした。

本発明は微小な水面波の運動を機械的なエネルギーに変換できるように構成した為、波の弱い入り江や港湾において稼動できる。また、機械装置の高さが低い為、上部を様々な目的に利用でき、付近の景観を損ねることもない。

本発明は水面波から機械的な動力を得るものである為、海面上に設置する。得られた動力を有効に活用するためには装置の上部、又は付近の施設の動力源として利用する。回転力を直接、施設の動力源として利用しても良いが、利用範囲を広げるために発電機やエアーコンプレッサーの動力源とすることも考えられる。

図１は、本発明装置の駆動ユニットの略図である。駆動用浮体５、駆動用ガイドレール２３、駆動ラック６、は波によって上下運動する。駆動ラック６の上昇運動は、駆動ピニオン７、駆動ワンウェイクラッチ８を介して駆動軸９に伝達される。駆動軸９の一端は、固定ワンウェイクラッチ１０を介して駆動ユニット本体１２に取り付けられる。駆動軸９の他端は、弾性体１１を介して中間軸２４に連結され、駆動スプロケット１３に回転力を伝える。一方、駆動用浮体５の下降時は、駆動ワンウェイクラッチ８は空転する。また、弾性体１１に蓄えた回転力は固定ワンウェイクラッチによって保持される為、駆動用浮体５は自重により速やかに下降する。

図２は、本発明装置の正面図であって駆動ユニット１が本体フレーム１５に、複数取り付けられる。各駆動ユニット１と本体ピニオン２０の回転力は、チエーン１８を介して集合軸１４に伝達される。集合軸１４の回転は変速機１９によって最適な回転に変換され、発電機３を稼動させる。

図３は、本発明装置の実施例の外観である。装置全体を水面に浮かべているので、潮位の上下にかかわらず装置は水面から一定の距離を保つことができる。この為、駆動ラック６、駆動ガイドレール２３の長さを短く出来るので装置全体の高さも低く出来、装置の上部に施設を設けることが出来る。また、駆動ラック６、駆動ガイドレール２３の長さを短くすることで浮体の慣性力を小さくすることが出来るため、装置の効率が向上する。岸壁２には固定ラック１６、係留ガイドレール２２が固定され、本体ピニオン２０がこれにかみ合いながら上下動する為、水位の上下運動が回転運動に変換される。

臨海地域にある住宅、工場、その他様々な施設のエネルギー供給源として利用できる。又、波浪による海岸の浸食や船舶の損傷など様々な災害を軽減できる。

本発明装置の駆動ユニットの略図である。本発明装置の正面図である。本発明装置の実施例の外観である。

符号の説明

1 駆動ユニット
2 岸壁
3 発電機
4 本体支持浮体
5 駆動用浮体
6 駆動ラック
7 駆動ピニオン
8 駆動ワンウェイクラッチ
9 駆動軸
10 固定ワンウェイクラッチ
11 弾性体（ばね、ゴム等）
12 駆動ユニット本体
13 駆動スプロケット
14 集合軸
15 本体フレーム
16 固定ラック
17 住宅、工場など
18 チェーン
19変速機
20本体ピニオン
21ケーブル
22係留ガイドレール
23駆動ガイドレール
24中間軸
25集合軸スプロケット

Claims

ワンウェイクラッチを使用し、浮体の下降時は浮体の自重により自由に下降し、浮
体の上昇時のエネルギーのみを回転運動に変換、活用する変換装置。
不規則な水面波の運動エネルギーや位置エネルギーを、浮体を介してばね等の弾性体に蓄えることにより、微弱な水面波のエネルギーも有効に活用し、変化の少ない滑らかな回転を得る変換装置。
装置自体を水面に浮かべ、潮の干満にあわせて上下させることで装置自体の高さを低くし、装置の上部を多目的に利用できる変換装置。
喫水線付近が水面に対して角度を持つ形状とすることで、様々な方向性の波のエネルギーを効率よく上昇運動に変換する、角度付き浮体を持つ変換装置。
岸壁にラックを設置し、浮体に取り付けたピニオンがラックに噛み合いながら移動する様に構成することで、水面の上下動を回転運動に変換する変換装置。