JP2013204578A - Floating body for gyro type wave-power device - Google Patents

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真規 乾
Hideyuki Niisato
英幸 新里
Shigeki Okubo
慈生 大窪
Shunsuke Mitani
俊輔 三谷
Yasuhiro Matsushita
泰弘 松下
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To use force of wind on the sea to increase a shake amount of a floating body.SOLUTION: A floating body for a gyro type wave-power device includes a sail 3 placed above a floating body 2, and a driving mechanism 4 for standing or lodging the sail 3. The driving mechanism 4 is adapted to stand the sail 3 only when the floating body 2 is shaken in the same direction as a wind direction, and lodge the sail 3 when the floating body 2 is shaken in a direction opposite to the wind direction, according to an inclined state of the floating body 2. Since the sail is stood only when the floating body moves in the same direction as the wind direction, wind force is effectively used to increase a shake amount of the floating body. When the floating body moves against the wind direction, the sail is lodged, and so air resistance received by the sail is minimized and a restoration motion of the floating body is not disturbed. Thereby, a power generation amount of the gyro type wave-power device is increased, and power generation efficiency is raised.

Description

本発明は、風力エネルギーを有効に利用して浮体の動揺量を高めることができるジャイロ式波力発電装置用の浮体に関するものである。   The present invention relates to a floating body for a gyro wave power generation apparatus that can effectively use wind energy to increase the amount of rocking of the floating body.

波力発電は、周囲を海に囲まれた日本では有望な発電方式の一つである。波力発電の方式には、波浪によるエネルギーを一旦空気等の流れに変換してタービンを回転させるものもあるが、このような流体を用いるタービン式の装置は、効率の良い発電ができる波浪の大きさ等の条件が限られているため、効率を上げるためには装置が大型化して経済的でない。   Wave power generation is one of the promising power generation methods in Japan surrounded by the sea. Some wave power generation systems temporarily convert the energy from waves into a flow of air or the like to rotate the turbine, but turbine-type devices that use such fluids are capable of generating waves with high efficiency. Since conditions such as size are limited, the apparatus becomes large and not economical in order to increase efficiency.

そこで、近年、流体を用いない方式の装置として、例えば、浮体と、浮体に支持されたジャイロと、このジャイロのジンバル軸に増速手段を介して接続された発電機とを備え、波浪による浮体の揺動によりジャイロのジンバルを回転させて発電機を駆動するジャイロ式の波力発電装置が提案されている。   Therefore, in recent years, as a device that does not use a fluid, for example, a floating body, a gyro supported by the floating body, and a generator connected to the gimbal shaft of the gyro via a speed increasing means are provided. There has been proposed a gyro-type wave power generation device that drives a generator by rotating a gyro gimbal by swinging.

このジャイロ式の装置では、波浪による浮体の動揺をジャイロのジンバルの回転エネルギーに変換して発電するので、発電機の発電量は浮体の動揺量に依存する。そのため、発電効率を高めるために、より揺れやすい浮体の構造が種々提案されている。   In this gyro-type device, the fluctuation of the floating body caused by the waves is converted into the rotational energy of the gyro gimbal to generate electric power, so the power generation amount of the generator depends on the fluctuation amount of the floating body. Therefore, in order to increase the power generation efficiency, various floating structures that are more likely to be shaken have been proposed.

例えば、特許文献1には、円筒状の装置収容体に少なくとも1個の鉛直なジンバル軸を有するジャイロを配設し、この装置収容体を内筒部に挿入・固定したドーナツ状の浮体を海面に浮遊させる構成が開示されている。   For example, in Patent Document 1, a gyroscope having at least one vertical gimbal shaft is disposed in a cylindrical device housing, and a donut-shaped floating body in which the device housing is inserted and fixed in an inner cylinder portion is disposed on the sea surface. A structure for floating in the air is disclosed.

また、特許文献2には、縦横の長さが異なる矩形環状の浮体の短辺の中央部からアンカーを吊り下げる構成が開示されている。また、特許文献3には、一端が海底に固定され、他端が海上に延設された支持構造物に、自在継手を介して揺動自在に浮体を固定する構成が開示されている。   Patent Document 2 discloses a configuration in which an anchor is suspended from a central portion of a short side of a rectangular annular floating body having different vertical and horizontal lengths. Patent Document 3 discloses a configuration in which a floating body is fixed to a support structure having one end fixed to the seabed and the other end extended to the sea through a universal joint so as to be swingable.

しかしながら、特許文献1〜3で提案された何れの浮体も、浮体の動揺量を大きくするために洋上の風力を利用することは考慮されていない。   However, any floating bodies proposed in Patent Documents 1 to 3 do not consider using offshore wind power to increase the amount of fluctuation of the floating bodies.

仮に、従来の浮体の上方に風を受けるための帆を立てたとしても、単に帆を立設するのみでは、浮体が風向と逆方向に復原運動するときに、帆が受ける空気抵抗によって浮体の復原運動が妨げられるため、浮体の動揺量は大きくならない。   Even if a sail is set up to receive the wind above the conventional floating body, the air resistance that the sail receives when the floating body is restored in the direction opposite to the wind direction simply by standing the sail. Because the restoration movement is hindered, the amount of the floating body does not increase.

特許4469620号Japanese Patent No. 4469620 特許4821008号Patent 4821008 特許4810662号Japanese Patent No. 4810662

本発明が解決しようとする問題点は、従来のジャイロ式波力発電装置用浮体は、浮体の動揺量をより大きくするために風力を利用することはできなかった点である。   The problem to be solved by the present invention is that the conventional floating body for a gyro wave power generator cannot use wind power in order to increase the amount of fluctuation of the floating body.

本発明のジャイロ式波力発電装置用浮体は、風力を利用して浮体の動揺量をより大きくし、発電効率を高めるという目的を達成するために、
浮体の上方に設置される帆と、この帆を起立又は倒伏させる駆動機構とを備え、前記駆動機構は、前記浮体の傾斜状態に応じて、前記浮体が風向と同方向に動揺するときにのみ前記帆を起立させ、前記浮体が風向と逆方向に動揺するときは前記帆を倒伏させることを最も主要な特徴としている。
The floating body for a gyro wave power generator of the present invention uses wind power to increase the amount of fluctuation of the floating body, and in order to achieve the purpose of increasing power generation efficiency,
A sail installed above the floating body, and a drive mechanism for raising or lowering the sail, the drive mechanism only when the floating body swings in the same direction as the wind direction according to the inclination state of the floating body The most important feature is that the sail is erected and the sail is laid down when the floating body is shaken in the direction opposite to the wind direction.

上記本発明によれば、波浪によって揺動する浮体の傾斜状態に応じて、浮体が風向と同じ方向に運動するときにのみ帆を起立させるので、帆が受ける風の力による風圧モーメントを利用して浮体の回転方向の動揺量が増加する。   According to the present invention, the sail is raised only when the floating body moves in the same direction as the wind direction according to the inclination state of the floating body that is swung by the waves. As a result, the amount of fluctuation in the rotational direction of the floating body increases.

他方、上記本発明では、浮体が風向に逆らって運動するときは帆を倒伏させるので、帆が受ける空気抵抗を最小にして浮体の復原運動を阻害しない。   On the other hand, in the present invention, when the floating body moves against the wind direction, the sail is laid down, so that the air resistance received by the sail is minimized and the restoring movement of the floating body is not hindered.

本発明のジャイロ式波力発電装置用浮体は、浮体が風向と同方向に動揺するときにのみ帆を起立させ、浮体が風向と逆方向に動揺するときは帆を倒伏させる駆動機構を備えているので、風力による風圧モーメントを有効に利用して浮体の回転方向の動揺量が大きくなる。   The floating body for a gyro wave power generator of the present invention includes a drive mechanism that raises the sail only when the floating body swings in the same direction as the wind direction, and overturns the sail when the floating body swings in the direction opposite to the wind direction. Therefore, the amount of fluctuation in the rotation direction of the floating body is increased by effectively using the wind pressure moment caused by the wind force.

よって、上記本発明の構成によれば、浮体の回転方向の動揺量が大きくなるので、浮体に支持又は搭載されたジャイロ式波力発電装置の発電量が増加し、発電効率が高くなる。   Therefore, according to the configuration of the present invention described above, the amount of fluctuation in the rotation direction of the floating body is increased, so that the amount of power generated by the gyro wave power generation device supported or mounted on the floating body is increased and the power generation efficiency is increased.

本実施例のジャイロ式波力発電装置用浮体の構成を説明する一部切り欠き図で、(a)は正面の方向から見た図、(b)は側面の方向から見た図、(c)は平面の方向から見た図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a partially cutaway figure explaining the structure of the floating body for gyro-type wave power generators of a present Example, (a) is the figure seen from the front direction, (b) is the figure seen from the side direction, (c ) Is a view from the direction of the plane. 浮体の揺動と帆の起立又は倒伏のタイミングを説明する図であり、(a)は帆起立時(水平時)、(b)は帆起立時(終末期)、(c)は帆倒伏時(初期)の説明図である。It is a figure explaining the timing of rocking of a floating body and standing or falling of a sail, (a) at the time of standing up (horizontal), (b) at the time of standing up (end), (c) at the time of falling down It is explanatory drawing of (initial). 浮体の揺動と帆の起立又は倒伏のタイミングを説明する図であり、(a)は帆倒伏時(水平時)、(b)は帆倒伏時(終末期)、(c)は帆起立時(初期)の説明図である。It is a figure explaining the timing of the rocking of a floating body and the stand or fall of a sail, (a) at the time of sail fall (at the time of horizontal), (b) at the time of sail fall (at the end), (c) at the time of sail rise It is explanatory drawing of (initial). 強風対策を考慮した実施例の構成を説明する図であり、(a)は帆起立時に強風が作用し始めた状態の図、(b)は強風の作用によって風向と同方向に帆が倒伏した状態の図である。It is a figure explaining the structure of the Example which considered the strong wind countermeasure, (a) is a figure of the state which the strong wind began to act at the time of standing up, (b) The sail fell in the same direction as the wind direction by the action of the strong wind It is a figure of a state. 質量体の例を説明する図であり、(a)は複数の金属球、(b)は水などの流体、(c)は車輪及びレールを用いる場合の図である。It is a figure explaining the example of a mass body, (a) is a some metal ball | bowl, (b) is fluids, such as water, (c) is a figure in the case of using a wheel and a rail.

以下、本発明を実施するための形態を、図1〜図5を用いて詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to FIGS.

図1において、1は、波浪によって動揺し復原運動を行う浮体2と、この浮体2の上に支持されたジャイロ式波力発電装置19と、浮体2の上方に設置され風力を受ける帆3とを備えると共に、帆3を所要のタイミングで起立又は倒伏させる駆動機構4を備えた本実施例のジャイロ式波力発電装置用浮体を示している。   In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a floating body 2 that is shaken by a wave and performs a restoring movement, a gyro wave power generator 19 supported on the floating body 2, and a sail 3 that is installed above the floating body 2 and receives wind force. And a floating body for a gyro wave power generator according to this embodiment provided with a drive mechanism 4 for raising or lowering the sail 3 at a required timing.

浮体2は、本実施例においては鋼製の浮体を用いており、中空構造とすることで必要な浮力を得ている。この浮体2は、漂流防止のために、係留索(不図示)で海底に係留されている。また、帆3は、本実施例においてはトラス状の骨部材にシート状部材を張り付けた構造のものを使用している。   In the present embodiment, the floating body 2 uses a steel floating body, and a necessary buoyancy is obtained by adopting a hollow structure. The floating body 2 is moored on the seabed by a mooring line (not shown) to prevent drifting. In the present embodiment, the sail 3 has a structure in which a sheet-like member is attached to a truss-like bone member.

帆3のシート状部材は、例えば塩化ビニル、アクリル、ABS、ポリカーボネート、フッ素樹脂、エポキシ樹脂、ポリエチレン、ポリオレフィンなどの耐候性に優れた樹脂製のフィルムあるいはそれらの繊維で編まれた布を用いることができる。   As the sheet-like member of the sail 3, for example, a resin film having excellent weather resistance such as vinyl chloride, acrylic, ABS, polycarbonate, fluororesin, epoxy resin, polyethylene, polyolefin, or a cloth knitted with those fibers is used. Can do.

帆3の骨部材には、図1(a)に示すように、帆3を回動するための従動軸5が取り付けられている。よって、帆3は、従動軸5を回転させることによって、起立状態から倒伏状態へ、あるいは、倒伏状態から起立状態へ、起立又は倒伏の状態を切り換えることができる。   As shown in FIG. 1A, a driven shaft 5 for rotating the sail 3 is attached to the bone member of the sail 3. Therefore, the sail 3 can be switched from the standing state to the lying state or from the lying state to the standing state by rotating the driven shaft 5.

駆動機構4は、円筒状の筒体からなり内部は空洞の状態である駆動体6と、この駆動体6の内部を図1(b)の紙面左右方向に自由に転がって移動可能な金属球からなる質量体7と、駆動体6の側面に取り付けられた駆動軸8と、この駆動軸8の回転により従動軸5を回転させる伝動機構9を有している。   The driving mechanism 4 is a cylindrical driving body 6 that is hollow, and a metal ball that can move freely inside the driving body 6 in the left-right direction in FIG. 1B. , A drive shaft 8 attached to the side surface of the drive body 6, and a transmission mechanism 9 that rotates the driven shaft 5 by the rotation of the drive shaft 8.

伝動機構9は、本実施例においては、駆動軸8に取り付けた駆動歯車10と、従動軸5に取り付けられ、駆動歯車10と噛み合わされる従動歯車11とで構成される歯車装置を用いている。   In this embodiment, the transmission mechanism 9 uses a gear device that includes a drive gear 10 attached to the drive shaft 8 and a driven gear 11 attached to the driven shaft 5 and meshed with the drive gear 10. .

そのため、駆動体6が駆動軸8を中心に回転したときの回転力は、駆動歯車10及び従動歯車11を介して従動軸5に伝達されるので、駆動軸8が回転することによって従動軸5が回転し、帆3を起立又は倒伏させることができる。   Therefore, the rotational force when the drive body 6 rotates about the drive shaft 8 is transmitted to the driven shaft 5 via the drive gear 10 and the driven gear 11, so that the driven shaft 5 is rotated by the rotation of the drive shaft 8. Rotates, and the sail 3 can stand or fall.

すなわち、本実施例のジャイロ式波力発電装置用浮体1は、
前記帆3は、従動軸5の回転によって起立又は倒伏されるものであって、
前記駆動機構4は、駆動体6と、この駆動体6内を移動可能な質量体7と、前記駆動体6の側面に取り付けられた駆動軸8と、この駆動軸8の回転により前記従動軸5を回転させる伝動機構9と、を備え、
前記浮体2が揺動したとき、前記質量体7の移動により前記駆動体6が前記駆動軸8を中心に回転し、前記駆動体6の回転による前記駆動軸8の回転により前記伝動機構9を介して前記従動軸5が回転し、前記従動軸5の回転により前記帆3を起立又は倒伏させるものである。
That is, the floating body 1 for the gyro wave power generator of this embodiment is
The sail 3 is raised or laid down by the rotation of the driven shaft 5,
The drive mechanism 4 includes a drive body 6, a mass body 7 movable within the drive body 6, a drive shaft 8 attached to a side surface of the drive body 6, and the driven shaft by rotation of the drive shaft 8. And a transmission mechanism 9 that rotates 5,
When the floating body 2 swings, the drive body 6 rotates about the drive shaft 8 by the movement of the mass body 7, and the transmission mechanism 9 is rotated by the rotation of the drive shaft 8 by the rotation of the drive body 6. Accordingly, the driven shaft 5 rotates, and the sail 3 rises or falls by the rotation of the driven shaft 5.

図1(b)に示すように、駆動体6は、浮体2が水平の状態のときに水平面に対し所定の角度で傾斜するように設置されている。この駆動体6の傾斜角は、帆3の起立と倒伏を切り替える浮体2の傾斜角となる。   As shown in FIG. 1B, the driving body 6 is installed so as to be inclined at a predetermined angle with respect to the horizontal plane when the floating body 2 is in a horizontal state. The inclination angle of the driving body 6 is the inclination angle of the floating body 2 that switches between standing and falling of the sail 3.

本発明者らが種々検討したところによると、図1(b)の状態における駆動体6の傾斜角は、水平面を基準として±10〜30°の範囲が好ましいことが判明している。30°よりも大きい場合は、ジャイロ式波力発電装置用浮体1が転覆する危険性が高まるからである。また、10°よりも小さい場合は、風力を利用して、その風圧モーメントが作用することによって、浮体の回転方向の揺動を大きくするという本発明の効果が得られにくくなるからである。   According to various studies by the present inventors, it has been found that the inclination angle of the driving body 6 in the state of FIG. 1B is preferably within a range of ± 10 to 30 ° with respect to the horizontal plane. This is because when the angle is larger than 30 °, there is an increased risk that the floating body 1 for the gyro wave power generation device will be overturned. Further, when the angle is less than 10 °, the effect of the present invention that increases the swinging of the floating body in the rotation direction becomes difficult to obtain due to the wind pressure moment acting using wind power.

また、本実施例においては、上記歯車装置における駆動歯車10の歯の数は、従動歯車11の歯の数よりも多くして、駆動軸8の回転量よりも従動軸5の回転量を増幅するようにしている。この場合、回転量を増幅させる量は、帆3を起立又は倒伏させるのに必要な回転量から決定する。   Further, in this embodiment, the number of teeth of the drive gear 10 in the gear device is larger than the number of teeth of the driven gear 11 to amplify the rotation amount of the driven shaft 5 rather than the rotation amount of the drive shaft 8. Like to do. In this case, the amount by which the amount of rotation is amplified is determined from the amount of rotation necessary for raising or lowering the sail 3.

すなわち、本実施例のジャイロ式波力発電装置用浮体1は、
伝動機構9が、前記駆動軸8に取り付けた駆動歯車10と、前記従動軸5に取り付けられ、前記駆動歯車10と噛み合わされる従動歯車11とで構成され、前記駆動軸8の回転量よりも前記従動軸5の回転量を増幅するものである。
That is, the floating body 1 for the gyro wave power generator of this embodiment is
A transmission mechanism 9 includes a drive gear 10 attached to the drive shaft 8 and a driven gear 11 attached to the driven shaft 5 and meshed with the drive gear 10. The amount of rotation of the driven shaft 5 is amplified.

12は、駆動歯車10及び従動歯車11を内蔵すると共に、駆動軸8の一端と従動軸5の一端を夫々軸支する軸受13,14を備えた中央支持体を示している。本実施例では、中央支持体12は、駆動体6を挟む位置に2つ設置されている。なお、図1(a)及び(c)では、内部の歯車装置が見えるように、中央支持体12は筐体を一部切り欠いて図示している。   Reference numeral 12 denotes a central support body that includes the drive gear 10 and the driven gear 11 and includes bearings 13 and 14 that respectively support one end of the drive shaft 8 and one end of the driven shaft 5. In the present embodiment, two central support bodies 12 are installed at positions sandwiching the drive body 6. In FIGS. 1A and 1C, the central support 12 is shown with a part of the housing cut away so that the internal gear device can be seen.

16は、従動軸5の他端を軸支する軸受15を備え、中央支持体12と共に帆3を支える端部支持体を示している。端部支持体16は、浮体2の両端に2つ設置されている。   Reference numeral 16 denotes an end support that includes a bearing 15 that supports the other end of the driven shaft 5 and supports the sail 3 together with the central support 12. Two end supports 16 are installed at both ends of the floating body 2.

17は、駆動体6の内部を移動する質量体7が、駆動体6の両端の内壁面に衝突するときの衝撃を緩和する緩衝材を示している。緩衝材17の材質は、例えばゴム、発泡プラスチック、衝撃吸収ゲル、コイルばね等を用いることができる。また、これらの緩衝材17の材質は単体で用いても良いし、組み合わせても良い。   Reference numeral 17 denotes a cushioning material that alleviates an impact when the mass body 7 moving inside the drive body 6 collides with the inner wall surfaces at both ends of the drive body 6. As the material of the buffer material 17, for example, rubber, foamed plastic, shock absorbing gel, coil spring or the like can be used. Moreover, the material of these buffer materials 17 may be used alone or in combination.

18は、駆動体6が回転したときに、駆動体6の両端部が駆動体6の設置面と衝突するときの衝撃を緩和する駆動体保持部材を示している。駆動体保持部材18の材質は、例えばゴム等を用いることができる。   Reference numeral 18 denotes a driving body holding member that alleviates an impact when both ends of the driving body 6 collide with the installation surface of the driving body 6 when the driving body 6 rotates. As the material of the driving body holding member 18, for example, rubber or the like can be used.

19は、ジャイロ式波力発電装置を示している。ジャイロ式波力発電装置19の筐体内には、波浪による揺動によって回転するシンバルや、シンバルの回転中心となるジンバル軸、シンバル軸を軸支するためのジンバル軸受台、ホイール支持軸を中心に回転するフライホイールなどの主要な駆動部と、ジンバル軸に増速手段を介して接続された発電機などが実装されている。   Reference numeral 19 denotes a gyro wave power generator. The gyro wave power generator 19 includes a cymbal that is rotated by a wave, a gimbal shaft that is the center of rotation of the cymbal, a gimbal bearing base for supporting the cymbal shaft, and a wheel support shaft. A main drive unit such as a rotating flywheel and a generator connected to the gimbal shaft via speed increasing means are mounted.

以上の構成によれば、駆動機構4は、浮体2の傾斜状態に応じて、浮体2が風向と同方向に動揺するときにのみ帆3を起立させ、前記浮体2が風向と逆方向に動揺するときは前記帆3を倒伏させることができる。   According to the above configuration, the drive mechanism 4 erects the sail 3 only when the floating body 2 swings in the same direction as the wind direction, and the floating body 2 swings in the direction opposite to the wind direction, according to the inclined state of the floating body 2. When doing so, the sail 3 can be laid down.

次に、図2及び図3を参照しながら、浮体の揺動と帆の起立又は倒伏のタイミングについて、より詳細に説明する。図2及び図3では、風は紙面左側から右側の方向に吹いている。   Next, with reference to FIG. 2 and FIG. 3, the timing of swinging the floating body and raising or falling the sail will be described in more detail. 2 and 3, the wind is blowing from the left side to the right side of the drawing.

1) 浮体2が水平で帆3が起立している図2(a)の状態のときは、帆3が風力を受けることで抗力が発生し、浮体2は風下方向へ傾斜し始める。このとき、駆動体6内の質量体7は、紙面に向かって左側の端部に位置している。 1) When the floating body 2 is horizontal and the sail 3 stands, the drag is generated by the sail 3 receiving wind force, and the floating body 2 starts to tilt in the leeward direction. At this time, the mass body 7 in the driving body 6 is located at an end portion on the left side toward the paper surface.

2) 浮体2が風下方向(時計周りの方向)に傾斜し、図2(b)に示すように、水平面と駆動体6のなす角度θが負の角度(0°よりも小さい角度)の状態になると、駆動体6内の質量体7が重力により転がり、逆側(紙面に向かって右側)の端部へ移動する。 2) The floating body 2 is inclined in the leeward direction (clockwise direction), and the angle θ formed by the horizontal plane and the driving body 6 is a negative angle (an angle smaller than 0 °) as shown in FIG. Then, the mass body 7 in the driving body 6 rolls by gravity and moves to the end on the opposite side (right side as viewed in the drawing).

3) 質量体7が逆側の端部に移動することで駆動軸8にモーメントが発生し、駆動体6が駆動体支持部材18に接触するまで駆動軸8を中心に時計周りの方向に回転する。この駆動軸8の回転力は、中央支持体12内の駆動歯車10及び従動歯車11を介して従動軸5に伝達され、図2(c)に示すように、帆3は風向と逆方向(反時計周りの方向)に回転して倒伏する。 3) When the mass body 7 moves to the opposite end, a moment is generated in the drive shaft 8 and rotates clockwise about the drive shaft 8 until the drive body 6 contacts the drive body support member 18. To do. The rotational force of the drive shaft 8 is transmitted to the driven shaft 5 via the drive gear 10 and the driven gear 11 in the central support 12, and as shown in FIG. Rotate in a counterclockwise direction and lie down.

4) 浮体2は、図2(c)の状態から、浮体2自身が持つ復原力により逆方向(反時計周りの方向)にモーメントが発生し、風上側に運動し始める。図3(a)に示すように、浮体2が水平になった後も、慣性力が働くので、浮体2は風上側にさらに傾斜する。 4) From the state of FIG. 2 (c), the floating body 2 generates a moment in the reverse direction (counterclockwise direction) due to the restoring force of the floating body 2 itself, and starts to move upwind. As shown in FIG. 3A, since the inertial force is applied even after the floating body 2 becomes horizontal, the floating body 2 is further inclined to the windward side.

5) 浮体2が風上側に傾斜し、水平面と駆動体6のなす角度θが正の角度(0°よりも大きい角度)の状態になると、駆動体6内の質量体7が重力により転がり、図3(b)に示すように、逆側(紙面に向かって左側)の端部へ移動する。 5) When the floating body 2 is inclined to the windward side and the angle θ between the horizontal plane and the driving body 6 becomes a positive angle (an angle larger than 0 °), the mass body 7 in the driving body 6 rolls due to gravity, As shown in FIG. 3 (b), it moves to the opposite end (left side as viewed in the drawing).

6) 質量体7が逆側の端部に移動することで駆動軸8にモーメントが発生し、駆動体6が駆動体支持部材18に接触するまで駆動軸8を中心に反時計回りの方向に回転する。この駆動軸8の回転力は、中央支持体12内の駆動歯車10及び従動歯車11を介して従動軸5に伝達され、図3(c)に示すように、帆3は風向と同方向(時計周りの方向)に回転して起立する。 6) When the mass body 7 moves to the opposite end, a moment is generated in the drive shaft 8, and the drive body 6 is rotated counterclockwise about the drive shaft 8 until the drive body 6 contacts the drive body support member 18. Rotate. The rotational force of the drive shaft 8 is transmitted to the driven shaft 5 via the drive gear 10 and the driven gear 11 in the central support 12, and as shown in FIG. 3C, the sail 3 is in the same direction as the wind direction ( Stand up by rotating in the clockwise direction.

以上のようにして、浮体2及び帆3は上記1)の状態に戻り、以後も上記1)〜6)の動作を繰り返すことになる。   As described above, the floating body 2 and the sail 3 return to the state 1), and the operations 1) to 6) are repeated thereafter.

このように、本実施例のジャイロ式波力発電装置用浮体1は、浮体2が風向と同方向に動揺するときにのみ帆3を起立させることができるので、帆が受ける風の力による風圧モーメントを利用して浮体の回転方向の動揺量が増加する。また、浮体2が風向と逆方向に動揺するときは、帆3を風向と逆方向に倒伏させることができるので、帆3が受ける空気抵抗を最小にして浮体の復原運動を妨げない。よって、浮体の回転方向の動揺量が大きくなるので、ジャイロ式波力発電装置19の発電効率を高めることができる。   In this way, the floating body 1 for the gyro wave power generator of this embodiment can stand the sail 3 only when the floating body 2 is shaken in the same direction as the wind direction. Using the moment, the amount of fluctuation in the rotation direction of the floating body increases. Further, when the floating body 2 is shaken in the direction opposite to the wind direction, the sail 3 can be laid down in the direction opposite to the wind direction, so that the air resistance received by the sail 3 is minimized and the restoring motion of the floating body is not hindered. Therefore, since the amount of fluctuation in the rotation direction of the floating body increases, the power generation efficiency of the gyro wave power generation device 19 can be increased.

図4は、強風対策を考慮した第2実施例の構成を説明する図である。前述の実施例との構成上の違いは、中央支持体12内の伝動機構9において、駆動歯車10と従動歯車11の間に中間歯車20が介在している点である。   FIG. 4 is a diagram for explaining the configuration of the second embodiment in consideration of strong wind countermeasures. A difference in configuration from the above-described embodiment is that an intermediate gear 20 is interposed between the drive gear 10 and the driven gear 11 in the transmission mechanism 9 in the central support 12.

また、第2実施例では、帆3が受ける風力が所定の強さ以上となったときに、従動軸5まわりのモーメントが、質量体7による駆動軸8まわりのモーメントよりも大きくなるように、伝道機構9の従動歯車11、中間歯車20、駆動歯車10の歯の数を調整する。   Further, in the second embodiment, when the wind force received by the sail 3 exceeds a predetermined strength, the moment around the driven shaft 5 is larger than the moment around the drive shaft 8 by the mass body 7. The number of teeth of the driven gear 11, the intermediate gear 20, and the drive gear 10 of the transmission mechanism 9 is adjusted.

よって、第2実施例では、駆動体6の回転方向と帆3の回転方向は同一となり、図4(a)に示すように、帆3に所定の風速以上の強い風が作用し始めたときは、図4(b)に示すように、帆3を風向と同方向に倒伏させることができる。なお、21は、中間歯車20の回転軸を示している。   Therefore, in the second embodiment, the rotation direction of the driving body 6 and the rotation direction of the sail 3 are the same, and as shown in FIG. 4 (a), when a strong wind of a predetermined wind speed or more begins to act on the sail 3. As shown in FIG. 4B, the sail 3 can be laid down in the same direction as the wind direction. Reference numeral 21 denotes a rotation shaft of the intermediate gear 20.

このように、第2実施例のジャイロ式波力発電装置用浮体1は、前記駆動軸8の回転方向と前記従動軸5の回転方向を同一にすると共に、前記帆3に所定の風速以上の風が作用したときは前記帆3が倒伏するように、前記駆動体6の回転により発生するモーメント量を調整したものである。   Thus, the floating body 1 for the gyro wave power generator of the second embodiment makes the rotation direction of the drive shaft 8 and the rotation direction of the driven shaft 5 the same, and the sail 3 has a predetermined wind speed or higher. The amount of moment generated by the rotation of the driving body 6 is adjusted so that the sail 3 falls over when wind acts.

第2実施例では、強風等によって帆3に過度の抗力が作用した場合は、浮体2の傾斜角度に関係なく風力により駆動体6が回転して帆3が風向と同一方向に倒伏するので、浮体2の過剰な動揺や帆3及び駆動機構4の破損を防止することができる。   In the second embodiment, when excessive drag acts on the sail 3 due to strong wind or the like, the driving body 6 is rotated by the wind force regardless of the inclination angle of the floating body 2 and the sail 3 falls in the same direction as the wind direction. Excessive shaking of the floating body 2 and damage to the sail 3 and the drive mechanism 4 can be prevented.

以上説明したように、本発明のジャイロ式波力発電装置用浮体は、風向と同じ方向に運動するときにのみ帆を起立し、帆が受ける風の力による風圧モーメントを利用して浮体の回転方向の動揺量が増加し、風向に逆らって運動するときには帆を倒伏し、帆が受ける空気抵抗を最小にすることで浮体の復原力による運動を阻害しない機構を設けたので、洋上の風力による風圧モーメントを有効に利用して浮体の動揺量が大きくなる。よって、ジャイロ式波力発電装置の発電量も大きくなり、発電効率が高くなる。   As described above, the floating body for the gyro wave power generator of the present invention stands up only when moving in the same direction as the wind direction, and rotates the floating body using the wind pressure moment caused by the wind force received by the sail. Since the amount of swaying in the direction increases and the sail is laid down when moving against the wind direction, the mechanism that does not impede the movement due to the restoring force of the floating body by minimizing the air resistance received by the sail is provided. Effective use of the wind pressure moment increases the amount of rocking of the floating body. Therefore, the power generation amount of the gyro wave power generator is also increased, and the power generation efficiency is increased.

また、本発明では、帆の起立又は倒伏を行う駆動機構の制御に、油空圧機器やモーターなどの動力源を必要としない。よって、電力を消費しないので、ジャイロ式波力発電装置で発電した電力を減少させることはない。   Further, in the present invention, a power source such as a hydraulic / pneumatic device or a motor is not required for controlling the drive mechanism for standing or lying the sail. Therefore, since no power is consumed, the power generated by the gyro wave power generator is not reduced.

また、第2実施例の構成によれば、暴風時には帆が倒伏状態を維持し、浮体の転覆や帆の破損を防ぐことができる。   Moreover, according to the structure of 2nd Example, a sail can maintain a fall state at the time of a storm, and the overturn of a floating body and breakage of a sail can be prevented.

本発明は、前記の実施例に限るものではなく、各請求項に記載の技術的思想の範疇であれば適宜実施の形態を変更しても良いことは言うまでもない。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and it goes without saying that the embodiments may be changed as appropriate within the scope of the technical idea described in each claim.

例えば、前記実施例では、駆動体6内の質量体7の構成としては単一の金属球を使用する例を示したが、質量体7は、図5(a)に示すように、複数の金属球71を使用しても良い。また、質量体7は、金属球に限らず、図5(b)に示すように、水、砂などの流体72を用いても良い。   For example, in the above-described embodiment, an example in which a single metal sphere is used as the configuration of the mass body 7 in the drive body 6 is shown. However, as shown in FIG. A metal ball 71 may be used. Further, the mass body 7 is not limited to a metal sphere, and a fluid 72 such as water or sand may be used as shown in FIG.

さらに、質量体7は、図5(c)に示すような、車輪73を備えた台車74とすることも可能であり、この場合、駆動体6の内面に取り付けたレール61上を移動させ、両端は輪止め62で受け止める構成とすれば良い。なお、駆動体6の形状についても、実施例で示した円筒状のものに限らず、例えば直方体でも良い。   Furthermore, the mass body 7 can also be a carriage 74 having wheels 73 as shown in FIG. 5 (c). In this case, the mass body 7 is moved on the rail 61 attached to the inner surface of the driving body 6, What is necessary is just to set it as the structure which receives both ends with the ring stopper 62. FIG. The shape of the driving body 6 is not limited to the cylindrical shape shown in the embodiment, and may be a rectangular parallelepiped, for example.

また、前記実施例では、浮体2は矩形状のものを示したが、浮体2の形状はこれに限らない。浮体2は、例えば円形、円筒形、半球形、環状でも良く、2つ以上に分割された浮体でも良い。   Moreover, in the said Example, although the floating body 2 showed the rectangular shape, the shape of the floating body 2 is not restricted to this. The floating body 2 may be, for example, circular, cylindrical, hemispherical, or annular, and may be a floating body that is divided into two or more.

また、前記実施例では、鋼製で中空構造の浮体2を示したが、浮体2の材質は、例えば耐候性に優れた樹脂や繊維強化プラスチック(FRP)などを用いても良い。また、浮体2に係留索を設ける場合、例えば3点係留もしくは4点係留とすることが可能で、係留方法は限定されない。   In the embodiment, the floating body 2 made of steel and having a hollow structure is shown. However, the material of the floating body 2 may be, for example, a resin excellent in weather resistance, fiber reinforced plastic (FRP), or the like. Moreover, when providing a mooring line in the floating body 2, it can be set as a 3 point mooring or a 4 point mooring, for example, and the mooring method is not limited.

また、前記実施例では、帆3は1つ設ける例を示したが、帆3は複数設置しても良い。この場合、風向に対し、垂直となる方向に複数の帆3を並設することが望ましい。また、帆3の起立時の角度は、浮体2が水平状態のときに水平面に対して90°であることが望ましいが、これ以外の角度でも良い。   Moreover, although the example which provides one sail 3 was shown in the said Example, you may install two or more sails 3. In this case, it is desirable to arrange a plurality of sails 3 in a direction perpendicular to the wind direction. In addition, the angle at which the sail 3 stands is desirably 90 ° with respect to the horizontal plane when the floating body 2 is in a horizontal state, but other angles may be used.

また、前記実施例では、帆3は、耐候性に優れた樹脂製のフィルムあるいはそれらの繊維で編まれた布を用いる例を開示したが、これに限らない。帆3は、例えば炭素繊維またはガラス繊維で編まれた布でも良いし、繊維強化プラスチック(FRP)製の板や金属製の板を使用しても良い。   Moreover, in the said Example, although the sail 3 disclosed the example using the resin-made film excellent in the weather resistance, or the cloth knitted by those fibers, it is not restricted to this. The sail 3 may be, for example, a cloth knitted with carbon fiber or glass fiber, or a fiber reinforced plastic (FRP) plate or a metal plate may be used.

また、前記実施例では、駆動軸8の回転量を増幅する伝動機構として駆動歯車10及び従動歯車11よりなる歯車装置を用いたが、これに限らない。例えば、駆動プーリーと従動プーリーと伝動ベルトを用いた機構でも良い。   In the above-described embodiment, the gear device including the drive gear 10 and the driven gear 11 is used as the transmission mechanism that amplifies the rotation amount of the drive shaft 8, but is not limited thereto. For example, a mechanism using a driving pulley, a driven pulley, and a transmission belt may be used.

すなわち、本発明の伝動機構9は、前記駆動軸8に取り付けた駆動プーリーと、前記従動軸5に取り付けられ、前記駆動プーリーの回転量を増幅する従動プーリーと、前記駆動プーリーと従動プーリーとに巻き掛けられる伝動ベルトとで構成しても良い。   That is, the transmission mechanism 9 of the present invention includes a drive pulley attached to the drive shaft 8, a driven pulley attached to the driven shaft 5 and amplifying the amount of rotation of the drive pulley, and the drive pulley and the driven pulley. You may comprise with the transmission belt wound around.

この場合、駆動プーリーの径を従動プーリーの径よりも大きくすれば、駆動体8の回転量を増幅して帆3を起立又は倒伏させることができる。なお、本発明では、駆動軸8の回転量を増幅する機構は必要に応じて設ければ良く、必須の機構ではない。   In this case, if the diameter of the driving pulley is larger than the diameter of the driven pulley, the amount of rotation of the driving body 8 can be amplified and the sail 3 can be raised or laid down. In the present invention, a mechanism for amplifying the rotation amount of the drive shaft 8 may be provided as necessary, and is not an essential mechanism.

また、前記実施例では、浮体2の上にジャイロ式波力発電装置19を支持させた例を開示したが、ジャイロ式波力発電装置19は浮体2内に搭載されていても良い。   In the embodiment, the gyro wave power generator 19 is supported on the floating body 2. However, the gyro wave power generator 19 may be mounted in the floating body 2.

1 ジャイロ式波力発電装置用浮体
2 浮体
3 帆
4 駆動機構
5 従動軸
6 駆動体
7 質量体
8 駆動軸
9 伝動機構
10 駆動歯車
11 従動歯車
12 中央支持体
13 軸受(駆動軸用)
14 軸受(従動軸用)
15 軸受(従動軸用)
16 端部支持体
17 緩衝材
18 駆動体保持部材
19 ジャイロ式波力発電装置
20 中間歯車
21 回転軸
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Floating body for gyro wave power generator 2 Floating body 3 Sail 4 Drive mechanism 5 Drive shaft 6 Drive body 7 Mass body 8 Drive shaft 9 Drive mechanism 10 Drive gear 11 Drive gear 12 Central support body 13 Bearing (for drive shaft)
14 Bearing (for driven shaft)
15 Bearing (for driven shaft)
16 End support 17 Buffer material 18 Drive body holding member 19 Gyro wave power generator 20 Intermediate gear 21 Rotating shaft

Claims (5)

浮体の上方に設置される帆と、この帆を起立又は倒伏させる駆動機構とを備え、前記駆動機構は、前記浮体の傾斜状態に応じて、前記浮体が風向と同方向に動揺するときにのみ前記帆を起立させ、前記浮体が風向と逆方向に動揺するときは前記帆を倒伏させることを特徴とするジャイロ式波力発電装置用浮体。   A sail installed above the floating body, and a drive mechanism for raising or lowering the sail, the drive mechanism only when the floating body swings in the same direction as the wind direction according to the inclination state of the floating body A floating body for a gyro wave power generator, wherein the sail is erected and the sail is overturned when the floating body shakes in a direction opposite to a wind direction. 前記帆は、従動軸の回転によって起立又は倒伏されるものであって、
前記駆動機構は、駆動体と、この駆動体内を移動可能な質量体と、前記駆動体の側面に取り付けられた駆動軸と、この駆動軸の回転により前記従動軸を回転させる伝動機構と、を備え、
前記浮体が揺動したとき、前記質量体の移動により前記駆動体が前記駆動軸を中心に回転し、前記駆動体の回転による前記駆動軸の回転により前記伝動機構を介して前記従動軸が回転し、前記従動軸の回転により前記帆を起立又は倒伏させることを特徴とする請求項1に記載のジャイロ式波力発電装置用浮体。
The sail is raised or laid down by rotation of a driven shaft,
The drive mechanism includes a drive body, a mass body movable within the drive body, a drive shaft attached to a side surface of the drive body, and a transmission mechanism that rotates the driven shaft by rotation of the drive shaft. Prepared,
When the floating body swings, the driving body rotates about the driving shaft by the movement of the mass body, and the driven shaft rotates through the transmission mechanism by the rotation of the driving shaft by the rotation of the driving body. The floating body for a gyro wave power generator according to claim 1, wherein the sail is raised or laid down by rotation of the driven shaft.
前記伝動機構は、
前記駆動軸に取り付けた駆動歯車と、
前記従動軸に取り付けられ、前記駆動歯車と噛み合わされる従動歯車とで構成され、
前記駆動軸の回転量よりも前記従動軸の回転量を増幅することを特徴とする請求項2に記載のジャイロ式波力発電装置用浮体。
The transmission mechanism is
A drive gear attached to the drive shaft;
A driven gear attached to the driven shaft and meshed with the drive gear;
The floating body for a gyro wave power generator according to claim 2, wherein the rotation amount of the driven shaft is amplified more than the rotation amount of the drive shaft.
前記伝動機構は、
前記駆動軸に取り付けた駆動プーリーと、
前記従動軸に取り付けられ、前記駆動プーリーの回転量を増幅する従動プーリーと、
前記駆動プーリーと従動プーリーとに巻き掛けられる伝動ベルトとで構成されることを特徴とする請求項2に記載のジャイロ式波力発電装置用浮体。
The transmission mechanism is
A drive pulley attached to the drive shaft;
A driven pulley attached to the driven shaft and amplifying the amount of rotation of the drive pulley;
The floating body for a gyro wave power generator according to claim 2, comprising a transmission belt wound around the drive pulley and the driven pulley.
前記駆動軸の回転方向と前記従動軸の回転方向を同一にすると共に、前記帆に所定の風速以上の風が作用したときは前記帆が倒伏するように、前記駆動体の回転により発生するモーメント量を調整したことを特徴とする請求項2に記載のジャイロ式波力発電装置用浮体。   A moment generated by rotation of the drive body so that the rotation direction of the drive shaft and the rotation direction of the driven shaft are the same, and the wind is overturned when wind of a predetermined wind speed or more acts on the sail The floating body for a gyro wave power generator according to claim 2, wherein the amount is adjusted.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101831157B1 (en) * 2016-08-30 2018-04-04 재단법인한국조선해양기자재연구원 A gyro stabilizer with power generation system and damping device
WO2019045343A1 (en) * 2017-08-29 2019-03-07 주식회사 삼미정공 Ship power generation system using gyroscope principle

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