JP2009221999A - 波力発電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 耐久性に優れ且つ低コストで製造することができる波力発電装置を得る。
【解決手段】 寄せ波或いは引き波の流れを利用し水車を回転させて発電機を駆動する波力発電装置であって、係留手段１８を備え波打ち際近傍に係留されて海面に保持される浮体１に、回転軸２に波受け羽根３を備えた水車４を寄せ波或いは引き波の流れに直交する方向に横置して回転自在に支持し、ワンウエイクラッチ機構を備えた回転伝達部５により水車４の回転軸２の一方向のみの回転を発電機６に伝達されるようにした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、寄せ波或いは引き波の流れを利用して発電を行う波力発電装置に関する。

近年、環境問題への関心の高まりから、波のエネルギーを利用した波力発電が注目されており、この波エネルギーを利用して発電を行う波力発電装置として、海面に浮揚する浮体に、寄せ波或いは引き波の流れを受けて回転する水車を配置し、水車の回転軸を発電機に連結して、水車の回転により発電機を駆動して発電を行う波力発電装置が提案されているいる（例えば、特許文献１参照。）。

この波力発電装置は、水位の高い寄せ波により水車が一方向へ回転、即ち正回転し、この水車の正回転により発電機が駆動され発電を行うようになっている。また、前記水車が寄せ波と引き波の流れを受けて正逆回転するようにし、正逆に回転する回転力を利用することもできるようになっている。
特開平２００１−２２１１４２号公報

しかし、上記の波力発電装置によれば、水車の正回転により発電機が駆動され発電を行うようになっていると、水車が引き波の流れを受けて逆回転したとき、水車の回転軸に連結されている発電機に逆方向への回転力が伝達されることになるため、一方向に回転駆動されて発電する発電機に大きな負荷がかかり、故障の発生や耐久性を損ねるおそれがあるといった問題がある。

また、前記水車が寄せ波と引き波の流れを受けて正逆回転するようにし、正逆に回転する回転力を利用して発電機を駆動する場合、一方向に回転駆動されて発電する発電機に対し、前記正逆回転する水車の回転を常に一方向の回転になるように変換して発電機に伝達する変換機構が必要となる。このため装置が大型化し、高コストとなってしまうといった問題がある。

本発明は、耐久性に優れ且つ低コストで製造することができる波力発電装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、寄せ波或いは引き波の流れを利用し水車を回転させて発電機を駆動する波力発電装置であって、係留手段を備え波打ち際近傍に係留されて海面に保持される浮体に、回転軸に波受け羽根を備えた水車が前記寄せ波或いは引き波の流れに直交する方向に横置されて回転自在に支持され、ワンウエイクラッチ機構を備えた回転伝達部により前記水車の回転軸の一方向のみの回転が発電機に伝達されるようになっていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の、前記浮体には複数の水車が支持されており、各水車の回転軸の回転を発電機に伝達する回転伝達部は、寄せ波時における一部の水車の回転軸の回転を発電機に伝達する回転伝達部と引き波時における他の水車の回転軸の回転を発電機に伝達する回転伝達部からなっていることを特徴とする。

請求項１に記載の波力発電装置によれば、係留手段を備え波打ち際近傍に係留されて海面に保持される浮体に、回転軸に波受け羽根を備えた水車が前記寄せ波或いは引き波の流れに直交する方向に横置されて回転自在に支持され、ワンウエイクラッチ機構を備えた回転伝達部により前記水車の回転軸の一方向のみの回転が発電機に伝達されるようになっているので、寄せ波、引き波の流れを受けて正逆回転する水車の回転軸の一方向のみの回転がワンウエイクラッチ機構を備えた回転伝達部により発電機に伝達され、水車の回転軸の他方向の回転は空転し発電機に伝達されないことになり、水車の回転軸の他方向の回転時に発電機には余計な負荷がかかることを防止することができ、発電機の耐久性を図ることができる。

請求項２に記載の波力発電装置によれば、前記浮体には複数の水車が支持されており、各水車の回転軸の回転を発電機に伝達する回転伝達部は、寄せ波時における一部の水車の回転軸の回転を発電機に伝達する回転伝達部と引き波時における他の水車の回転軸の回転を発電機に伝達する回転伝達部からなっているので、寄せ波時及び引き波時もいずれにも水車が回転し、発電機が駆動されることになることから、一台の波力発電装置で寄せ波及び引き波の流れを利用し、常に発電を行い電力を供給することができるものとなる。また、上記した従来の波力発電装置に比べ、構成が遙かに簡単なので製造が容易であり低コストで得ることができ、且つ小型化が図れる。

以下、本発明に係る波力発電装置を実施するための最良の形態を図面に示す実施例により詳細に説明する。
図１は本発明に係る波力発電装置の第１実施例を示す斜視図、図２は第１実施例の波力発電装置を波打ち際近傍に係留した状態を示す説明図、図３は波の流れを受けて回転する水車を示す説明図である。

本例の波力発電装置は、波打ち際近傍に係留されて海面に保持される浮体１に、回転軸２に波受け羽根３を備えた水車４が前記寄せ波或いは引き波の流れに直交する方向に横置されて回転自在に支持され、ワンウエイクラッチ機構（図示せず）を備えた回転伝達部５により前記水車４の回転軸２の一方向のみの回転が発電機６に伝達されるようになっている。

ここで、寄せ波とは、沖合から海岸へ向けて押し寄せる波をいい、引き波とは、海岸に打ち寄せたのち沖合へ引いていく波をいう。

前記浮体１にあっては、本例では所定の間隔を空けて平行に配置された二本の長尺な浮き部材７，８の両端部が補強部材９で連結された構造となっている。浮き部材７，８は、水車４、回転伝達部５及び発電機６など取り付けた状態で海面に浮揚する浮力を有し、且つ水車４、回転伝達部５及び発電機６などを支持でき、且つ激しい波の衝撃に耐えうる強度を有するものであれば、その材質や構造等に特に限定されるものではない。また、前記浮き部材７，８の両端部を連結する補強部材９は、浮き部材７，８の間を流れる波の妨げとならないように板状に形成されている。

前記水車４は、浮体１の浮き部材７，８の間に、浮き部材７，８の長手方向と直交するように配置され、その両端部が浮き部材７，８に設けられた軸受け部１０により回転自在に支持されている。本例では、浮き部材７，８の長手方向に複数の水車４が所定の間隔を空けて支持されている。

また、前記水車４にあっては、回転軸２の長手方向に複数の波受け羽根３が所定間隔で設けられており、この波受け羽根３は、回転軸２に直交する方向に流れる波を受けて回転軸２に回転を与える向きに形成されている。

本例の波受け羽根３は、回転軸２に挿入され固定される取り付けリング１１と、この取り付けリング１１の周囲に略９０°の間隔で固着される羽根部１２とで構成されている。この羽根部１２は、その先端部１２ａが湾曲に凹んだスプーン状となっており、そして羽根部１２の長さは、浮体１を海面に浮かべたときに少なくとも回転軸２の下位にある羽根部１２の先端部１２ａが海中に没するように設定されている。

また、浮き部材７には、発電機６と水車４の回転を発電機６に伝達するワンウエイクラッチ機構を備えた回転伝達部５が水車４毎に設けられている。回転伝達部５は水車４の回転軸２の一端部と接続され、ワンウエイクラッチ機構によって回転軸２の一方向のみの回転を受けて回転し、回転軸２の他方向へ回転には空転するプーリ１３と、発電機６の駆動軸１４に接続されたプーリ１５と、プーリ１３とプーリ１５に懸架されたベルト１６とにより構成されている。

本例では、ワンウエイクラッチ機構を備えた回転伝達部５は、前記水車４における羽根部１２の先端部１２ａの凹んだ面が波を受けて回転する回転軸２の回転のときにクラッチが入り、プーリ１３が回転軸２の回転を受けて回転し、ベルト１６及びプーリ１５を介して発電機６の駆動軸１４を回転駆動させるようにセットされている。

前記水車４毎に設けられ回転伝達部５を介して水車４の回転を受けて駆動し発電する発電機６は、発電した電力を取り出し送電する送電ケーブル１７が接続されている。

また、本例では、水車４毎に設けられ回転軸２の回転を発電機６に伝達する各回転伝達部５のワンウエイクラッチ機構は、全て各水車４の回転軸２の同一回転方向の回転を受けるように構成されている。

なお、本例を示す図面では、回転伝達部５及び発電機６は露出した状態で表されているが、これは構成を理解し易くするためであり、実際は回転伝達部５及び発電機６を海水から護るためケース（図示せず）で覆っている。また、回転伝達部５及び発電機６は、浮き部材７，８のうち、浮き部材７に設けられているが、浮き部材７，８の双方に交互に設けることもでき、このようにするとバランスが取りやすい。

また、前記浮体１には、補強部材９で連結された浮き部材７，８の両端側に、浮体１を波打ち際近傍に係留し海面に保持する係留手段１８が取り付けられている。係留手段１８としては、例えばロープや鎖などが用いられ、ロープや鎖などから構成される係留手段１８の一端が浮体１に取り付けられ、他端が碇等で海底に固定されるようになっている。

以上のように構成された第１実施例の波力発電装置の使用にあっては、図２に示すように、浮体１に備えられたロープや鎖などから構成される係留手段１８の一端を波打ち際近傍の海底１９に固定して、浮体１を波打ち際近傍の海面２０に、浮き部材７，８の端部を海岸に向けて、即ち浮き部材７，８の向きを寄せ波Ａ、引き波Ｂの流れ方向に合わせるように保持する。このとき、係留手段１８となるロープや鎖の長さは、満潮時における水深に合わせて設定する。

このようにして浮体１が波打ち際近傍の海面２０に保持されると、浮体１の浮き部材７，８の間に設けられた水車４は、浮き部材７，８の長手方向と直交するように配置されているので、水車４の波受け羽根３が寄せ波Ａ、引き波Ｂの流れを受けることにより正逆回転する。

本例では、寄せ波、引き波の流れを受けて水車４の回転軸２の正逆一方の回転をワンウエイクラッチ機構を備えた回転伝達部５により発電機６に伝達されるようになっているので、正逆回転する水車４の回転軸２の一方向のみの回転が回転伝達部５により発電機６に伝達され、水車４の回転軸２の他方向の回転は空転し発電機６に伝達されない。

これにより、水車４の回転軸２の他方向の回転時に発電機６には余計な負荷がかかることを防止することができ、発電機６の耐久性を図ることができる。

また、本例では、寄せ波Ａ、引き波Ｂの流れを受けて正逆回転する水車４の回転軸２の正逆一方の回転が発電機６に伝達されるので、正逆他方の回転時には発電機６は駆動されず、発電は行わないことになるが、本例の波力発電装置を２台用意し（図示せず）、それぞれ向きを逆にして係留することにより、一方の波力発電装置では寄せ波Ａ、引き波Ｂの流れを受けて正逆回転する水車４の回転軸２の正回転を発電機６に伝達し、他方の波力発電装置では寄せ波Ａ、引き波Ｂの流れを受けて正逆回転する水車４の回転軸２の逆回転を発電機６に伝達するようにすることにより、常に発電を行い電力を供給することができるものとなる。

また、本例では、前記浮体１は所定の間隔を空けて平行に配置された二本の長尺な浮き部材７，８の両端部が補強部材９で連結された構造となっており、浮体１を波打ち際近傍の海面２０に、浮き部材７，８の端部を海岸に向けて、即ち浮き部材７，８の向きを寄せ波Ａ、引き波Ｂの流れ方向に合わせるように保持するので、寄せ波Ａ、引き波Ｂの流れ方向に流れる塵があっても、浮き部材７，８の両端部を連結している補強部材９が浮き部材７，８の間への塵の進入を防ぐことができ、水車４を塵から保護することができる。

図４は本発明に係る波力発電装置の第２実施例を示した斜視図であり、第１実施例との差異は、浮体１に複数支持されている各水車４の回転軸２の回転を発電機６に伝達する回転伝達部５は、寄せ波Ａ、引き波Ｂの流れを受けて正逆回転する複数の水車４のうちの、寄せ波時における一部の水車４ａの回転軸２の回転を発電機６に伝達する回転伝達部５ａと引き波時における他の水車４ｂの回転軸２の回転を発電機６に伝達する回転伝達部５ｂからなっている点だけであり、その他の構成は第１実施例と同様であるので、その詳細は第１実施例の説明を援用する。

以上のように構成された第２実施例の波力発電装置にあっては、第１実施例と同様に、浮体１に備えられたロープや鎖などから構成される係留手段１８の一端を波打ち際近傍の海底１９に固定して、浮体１を波打ち際近傍の海面２０に、浮き部材７，８の端部を海岸に向けて、即ち浮き部材７，８の向きを寄せ波、引き波の流れ方向に合わせるように保持する。

このようにして浮体１が波打ち際近傍の海面２０に保持されると、浮体１の浮き部材７，８の間に設けられた水車４は、浮き部材７，８の長手方向と直交するように配置されているので、水車４の波受け羽根３が寄せ波Ａ、引き波Ｂの流れを受けることにより正逆回転する。

本例では、浮体１に複数支持されている各水車４の回転軸２の回転を発電機６に伝達する回転伝達部５は、寄せ波、引き波の流れを受けて正逆回転する複数の水車４のうちの、寄せ波時における一部の水車４ａの回転軸２の回転を発電機６に伝達する回転伝達部５ａと引き波時における他の水車４ｂの回転軸２の回転を発電機６に伝達する回転伝達部５ｂからなっているので、寄せ波時及び引き波時もいずれにも水車４の回転が回転伝達部５ａ、５ｂにより発電機６に伝達されることになることから、一台の波力発電装置で寄せ波Ａ及び引き波Ｂの流れを利用し、常に発電を行い電力を供給することができるものとなる。

本発明に係る波力発電装置の第１実施例を示す斜視図である。 第１実施例の波力発電装置を波打ち際近傍に係留した状態を示す説明図である。 波の流れを受けて回転する水車を示す説明図である。 本発明に係る波力発電装置の第２実施例を示す斜視図である。

符号の説明

１ 浮体
２ 回転軸
３ 波受け羽根
４、４ａ、４ｂ 水車
５、５ａ，５ｂ 回転伝達部
６ 発電機
７、８ 浮き部材
９ 補強部材
１０ 軸受け部
１１ 取り付けリング
１２ 羽根部
１２ａ 先端部
１３ プーリ
１４ 駆動軸
１５ プーリ
１６ ベルト
１７ 送電ケーブル
１８ 係留手段
１９ 海底
２０ 海面
Ａ 寄せ波
Ｂ 引き波

Claims (2)

1. 寄せ波或いは引き波の流れを利用し水車を回転させて発電機を駆動する波力発電装置であって、係留手段を備え波打ち際近傍に係留されて海面に保持される浮体に、回転軸に波受け羽根を備えた水車が前記寄せ波或いは引き波の流れに直交する方向に横置されて回転自在に支持され、ワンウエイクラッチ機構を備えた回転伝達部により前記水車の回転軸の一方向のみの回転が発電機に伝達されるようになっていることを特徴とする波力発電装置。
2. 前記浮体には複数の水車が支持されており、各水車の回転軸の回転を発電機に伝達する回転伝達部は、寄せ波時における一部の水車の回転軸の回転を発電機に伝達する回転伝達部と引き波時における他の水車の回転軸の回転を発電機に伝達する回転伝達部からなっていることを特徴とする請求項１に記載の波力発電装置。

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