JP2005299556A

JP2005299556A - 波力機関

Info

Publication number: JP2005299556A
Application number: JP2004119029A
Authority: JP
Inventors: Chuichi Suzuki; 忠一鈴木
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-04-14
Filing date: 2004-04-14
Publication date: 2005-10-27

Abstract

【課題】従来波エネルギーを汎用的に実用化する装置があまり無い状況であり、本発明は波エネルギーを機械的に転換して駆動軸を回転させる波力機関である。
【解決手段】ブイにラックを装着し、ピ二オンはワンウエイクラッチの機能をもって駆動軸に嵌め合わされ、ピニオンの両側にベアリングを駆動軸に嵌め合わせ、ベアリングに固定支持されたロール軸をラックの三方に設けて、ローラー軸にローラーを嵌め合わせ、ラックの三方から接続連結し、風浪とうねりの水平と上下からの波エネルギーでブイ、ラックそしてピニオンを通して駆動軸が回転するように構成された波力機関である。
【選択図】図１

Description

本発明は自然エネルギーである波力を、ブイと機械の構成を通して変換し、駆動軸を回転する機関に関し、さらに本機関を利用して発電、及び蓄電する装置に関する。

従来波のエネルギーを利用して発電装置を開発する場合、波のエネルギーを一次的に転換するには、空気による、機械による、水位や水流による、変換方式があると一般的に云われているが、空気エネルギーに変換する方式では一例として（海明）と云う船のような巨大構造物に２５m2程の空気室を設け、空気タービンを回して発電する実験が行われ、又波力発電ケーソンによる固定式で大規模な構造物でやはり実験を行っている。空気エネルギーに変換する方式で実用化されているのは小型の照明塔ブイや小型灯台用電源である。
機械によってエネルギーに変換する方式は一例として（振子式）で波エネルギーを板で受けて振子運動とし、油圧で変換する。又（海陽）と云われる波力発電装置は固定構造物と浮体をリンク機構で連結して、油圧で変換するものなどで、実験段階のものが多く、実用化に至っていない。
水位又は水流によるエネルギーに変換する方式は防波堤のような構造物に波を越えさせて、水を貯め、その落差を利用して水車タービンを回すと云うもので、模型的なものが在るのみである。
汎用で実用化されているものは小型であっても未だ無い現状と云われている。

自然エネルギーである波力による発電装置では大規模な構造物を作製し、莫大な費用が掛かり、海上の実験も大変であり中々実用にならないのが現状である。実用化されているものでは、小型でブイを使用し空気圧で発電した照明塔、気象観測ブイなどは、１００ワット程度で用途は特殊である。波のエネルギーは波高を二乗し、波周期を掛けた値をキロワットで表し、１ｍの海面を通る波エネルギーは日本近海で平均７ｋｗから１０ｋｗ程度と云われる。製作費が廉価でしかも移動が簡単、尚且つ効率良くこのエネルギーを回転力に換えることが出来れば、汎用の発電機や蓄電池またはキャパシターが提供出来るのであり、本発明はその波力機関として提供し得ると考える。

本発明は機械によって波エネルギーを回転力に変換する機構で、波をブイで受け止め、ブイに固定装着したラックがピニオンと接続連結し、ピニオンはワンウエイクラッチの機能をもって、駆動軸に嵌め合わされている。ブイは波が上下運動することによってラックを上下させピニオンを回転させるが、ピニオンはワンウエイクラッチによってラックが上方に波によって押上げられる時駆動軸を一方向に回転させるように構成される。海の波は不規則であり、たんに上下運動だけでなく、風浪によって水平の力が大きく掛かりながら上下運動する。それ故ピニオンの両側面の駆動軸に軸受又はベアリングを嵌め合わせ、これに固定設備するローラー軸をラックが囲まれるように三方に設けこの3つのローラー軸にそれぞれローラーを嵌め合わせてラックに接続連動させるようにすると、ラックとピニオンは上下には自在に動くが側面で固定されて、ブイが水平の波力を受けた時、駆動軸をラックとピ二オンがあたかも一体化したように回転させる。この上述した装置を複数セット同じ駆動軸に嵌め合わせることによって、上下、水平の不規則な波のエネルギーを変換して、継続して駆動軸を回転させ、この回転を利用して、発電、蓄電を行うことが出来る。

（作用）海の波浪は風浪とうねりでブイは水平と上下からの波エネルギーをうける。自然エネルギーなので、波は規則正しく運動するわけでなく不規則で、波高は１ｍであったり、０．８ｍであったり、水平の波力も一定ではない。それ故ブイに固定装着するラックはそのような波の運動に対応しなければならないので、ラックに接続連結するピニオン、ピニオンと駆動軸との機構上の構成が重要である。すなわち、ピニオンはワンウエイクラッチの機能をもつようにして駆動軸に嵌め合わされているのでラックに固定装着しているブイが上下の運動をした時に上方の動きで駆動軸が回転するように据付けることによって、波の谷間でブイが下がるとピニオンは空回りをし、駆動軸は影響を受けることなく回転することはない。ピ二オンの両側に軸受又はベアリングを駆動軸に嵌め合わせて、これに固定支持されるローラー軸がラックを両側面と背面から囲むように三方に設けて各ローラー軸にそれぞれローラーを嵌め合わせて、三方からラックを支えるように接続連結されているので、ラックとピニオンは上下には自在に動くが、前後にはラックとピニオンが固定されてラックがピニオンの周りを動くようなことはなく、一体になって角運動する。ブイが水平の波力を前方から受けた時にラックとピニオンが駆動軸を回転する方向になるように水平の風浪にラックとピ二オンを対応させることによって、梃子のようにラックとピニオンが角運動で駆動軸を一方向に回転させ、反対方向に運動した場合はラックとピニオンは駆動軸を空回りする。
かくして、上述の作用で、上下と水平からの波エネルギーを利用して駆動軸を一方向に回転することが出来る。このブイ、ラック、ピニオン及びベアリング又は軸受の構成からなる装置を複数、同一の駆動軸に設置することで駆動軸が止まることなく、一方向に回転を継続することを得る。

実施例について図面を参照して説明すると、ブイ（１）はラック（２）と固定装着して海面に浮かぶので、ラック（２）の重さを十分支持出来る容量を持ち、ラック（２）は波のうねりの上下動に対応するように適当な重量があって、ピニオン（３）と接続連結している。ピニオン（３）はワンウエイクラッチの機能を具えて駆動軸（４）に嵌め合わされていて、水平に前方からの風浪エネルギーを受けた時に駆動軸（４）が角運動するように、ピニオン（３）の両側面にベアリング（５）を駆動軸（４）に嵌め合わせ、ベアリング（５）に固定連結するように支持材（６）で支持されたローラー軸（７）に嵌め合わされているローラー（８）によってラック（２）は三方向から接続連結されているので、水平の波エネルギーに対して、ラック（２）とピニオン（３）は固定されて、一体のように機能して角運動で駆動軸（４）を回転させる。ラック（２）とピニオン（３）が逆方向に運動すると、駆動軸（４）をピニオンが空回りする。波のうねりによる上下動ではブイ（１）がラック（２）を押上げてピニオン（３）によって駆動軸（４）は回転し、波のうねりの谷間でブイ（１）とラック（２）は引き下げられて、この時ピニオン（３）は空回りし、駆動軸（４）は回転することはない。上述の装置を複数、同一の駆動軸（４）に設けて、駆動軸（４）の先端にベアリング（９）を設置し、これに本体支持部（１０）を固定装置した本波力機関は、継続して、波エネルギーを回転力に変換し得る。前述したように波力は不規則であり、暴風や高波などの天候悪化の場合はラック（２）を長く強度のある部材に換えることによって、より容量の多いエネルギーの確保を計り得る。通常の場合は必要ないと考えるが、強風による前方からの強い波にブイ（１）が極端に後方に押付けられるような場合は支持部（１０）の前方部位にバネの一端を据付けブイ（１）の前面に他端を連結して、ラック（２）の上下運動を阻害することのないようにする。図４に示すように、ローラー（８）に換えて平歯車（１１）として、ラック（２）の三面に歯型を刻んで、三方向から、三つの平歯車（１１）で接続連結し、平歯車（１１）とピニオン（３）の四隅において、傘歯車（１２）で連結することによって、ピニオン（３）と三つの平歯車（１１）が一致して連動し、正確にエネルギーの変換に寄与し得る。

図５に示すように、海上において、船（１４）の両舷に上記波力機関本体（１３）を複数設置し、船を走らせながら、波エネルギーを回転力に変換することが出来るし、又、防波堤や桟橋に固定設備して、沖からの風浪による水平エネルギーや、うねりの上下エネルギーを受けて回転力に変換し、小規模の発電や蓄電も容易におこなえる。さらに本波力機関は簡単に移動することが出来る。
かくして、従来実用化されなかった小型の汎用波力機関を提供し得る。

特許請求の範囲請求項１の平面図である。上記請求項１の側面図である。上記請求項１の立面図である。上記請求項２の本体主要部分立体図である。波力機関本体を船の両舷に据付けた実態平面図である。

符号の説明

１ブイ
２ラック
３ピニオン
４駆動軸
５ベアリング
６支持材
７ローラー軸
８ローラー
９ベアリング
１０本体支持部
１１歯車
１２傘歯車
１３波力機関本体
１４船

Claims

駆動軸にワンウエイクラッチを装置されたピ二オンを嵌め込み、ピ二オンに接続連結するラックの下方先端部にブイを固定装着して、ピニオンの両側面に軸受又はベアリングを駆動軸に嵌めあわせて、軸受又はベアリングに固定装置したローラー軸をラックの両側面から背面の三方に連結設置し、この三つのローラー軸に嵌め合わせた三つのローラーでラックを三方から支持するように接続連結した装置を複数、同じ駆動軸に嵌め合わせて、駆動軸の先端部は支持用に嵌め合わされた軸受又はベアリングに固定装備する支持機構を構成する波力機関。
上記請求項１のローラー軸にあるローラーを平歯車に換えて、ローラー軸に嵌め合わせ、ラックの他の三面にも歯型を具備して平歯車と接続連結し、ピニオンと三つの歯車の四隅に傘歯車を設置して接続連結する構成になる波力機関。