JP2013529757A - 波力アセンブリ - Google Patents

Abstract

動作可能な上端と動作可能な下端とを有する引張部材と、この引張部材の上端に取り付けられたブイと、この引張部材の下端に取り付けられた、発電機のドライブシャフトに引張部材を設置するための摩擦継手と、を備える水中設備用の波力ブイアセンブリを提供する。このアセンブリがドライブシャフトに取り付けられる場合、引張部材を引っ張ると摩擦カプラは回転可能にこのシャフトと係合し、引張部材の張力を緩めると、摩擦カプラはドライブシャフトから外れる。
【選択図】図２

Description

本発明は波力アセンブリに関する。本発明は特に、波のエネルギーを取り込むための波力ブイアセンブリに関する。本発明はまた、ブイアセンブリを備えた波力ブイ設備に関する。

本発明は海で波力を取り込むために有利に適用できることが期待されている。したがって、本明細書を考察するにあたり、このような適用について限定的ではないものの、特に留意しなければならない

波力を取り込むことにより発電を行う概念は、化石燃料による発電の代替手段として周知である。波力装置は、波エネルギー取込機構と動力取出システムに応じて分類される。特に、取込機構は点吸収装置またはブイを備え、動力取出システムは線形発電機を備える。

このような波力システムは設備が複雑になり、種々の保守と多数の部品が必要になる傾向がある。従来の発電システムと比べて、波力システムから電力を得る場合のコストの総額は、部品や設備のコストのせいもあって高くなる。

本発明の発明者は、波エネルギーを取込んで、そのエネルギーを動力取出システムに送るブイアセンブリを単純化して、ブイアセンブリの部品を最小限にする必要性を見出した。本発明は、従来の波力システムの少なくともいくつかの欠点を克服することを目的とした機構を提供する。

本発明は、広い意味では、水中設備用の波力ブイアセンブリを提供する。この波力ブイアセンブリは、動作可能な上端と動作可能な下端を有する引張部材と、この引張部材の上端に取り付けられたブイと、この引張部材を発電機、例えば線形発電機のドライブシャフトに設置するための、この引張部材の下端に取り付けられた摩擦継手とを備える。このアセンブリがドライブシャフトに取り付けられる場合、引張部材を引っ張ると摩擦カプラが回転可能にこのシャフトと係合し、引張部材の張力を緩めると、摩擦カプラが回転可能にドライブシャフトから外れる。

このように、水中ドライブシャフト設備、例えば海岸線の海設備に設置された波力ブイアセンブリの摩擦カプラとともに用いられる場合、引張部材は、海水面に浮かんでいるブイからほぼ垂直に吊るされる。潮または波の上昇のどちらかにより海水面が上昇した結果、ブイが引張部材を引き上げて引っ張るようになる。張力は、引張部材の下端に接続された摩擦カプラの上で発揮される。この張力はカプラをドライブシャフトに摩擦力で係合するように働き、このようにしてドライブシャフトを一方向に回転させる。反対に、水面が下がるにつれてブイも下降する。この結果、引張部材が緩み、それに対応して、反対方向に摩擦カプラをドライブシャフから回転離脱させる。それによって、回転係合および離脱の次のサイクルを整えて、カプリングを無強勢の休止位置に戻す。

さらに具体的には、本発明の一つの態様によると、以下を備える波力ブイアセンブリを提供する。すなわち、
動作可能な上端および下端を有する引張部材、
前記部材の上端に動作可能に取り付けられたブイ、
前記引張部材の下端に動作可能に取り付けられたトルクレバー、および
旋回軸を定義する摩擦継手であって、発電機のドライブシャフト上のカプリングの環状設備用のトルクレバーに堅固に接続された摩擦継手。

ブイアセンブリの一つの実施形態によると、摩擦継手は、ストラップを備えるストラップレンチと、ドライブシャフトの上に載置されるように形成され、そのための寸法を持つ爪と、トルクレバーを定義する少なくとも一つの剛体バーリテーナとを備える。この実施形態において、摩擦継手およびトルクレバーは、ストラップの両端をドライブシャフトの周囲に巻きつけ、そのストラップを従来のストラップレンチ・アセンブリスタイルにおいて、少なくとも一つのバーリテーナを介してそのストラップを反対方向に装着することにより、一体的に設けられることを理解すべきである。このストラップレンチはラチェットを備える。
他の実施形態において、トルクレバーは、その一端が引張部材の動作可能な下端に取り付けられた剛体の細長いレバーであってもよく、また摩擦継手の旋回軸に接続された旋回軸の端部を画定してもよい。

摩擦継手はドライブシャフトの上に設置される環状クラッチを備えてもよい。このクラッチは旋回運動を提供し、剛体の細長いレバーの旋回端部でトルクレバーに堅固に接続される。特にクラッチは、片方向フリーホイール・クラッチあるいはいわゆるオーバーランニング・クラッチであってもよい。ブイを上昇させて引張部材を引っ張るために使用される場合、このクラッチはドライブシャフトを一方向のみに係合させて回転させる。また付随のブイを下降させて引張部材を緩めるために使用される場合、クラッチは反対方向に離脱し滑動する。

片方向フリーホイール・クラッチは、それに限定されないものの、ランプ・ローラタイプあるいは輪止め・引っ張られたカップローラタイプのクラッチのうちのいずれか一つを含む。

引張部材は、ケーブル、紐などのうちいずれか一つを含む。

本発明の別の態様によると、少なくとも部分的に水中に設置された発電機ドライブシャフト、および複数のブイアセンブリ（前述で、ブイアセンブリ配列のドライブシャフト上に設置されるものとして説明されている）から構成される波力ブイ設備が提供される。

ブイ設備はドライブシャフトに接続された動力取出システムを備えてもよい。

有利なことに、ドライブシャフトは目的に合うように設置された取付けリグの上に設置されてもよい。

好適には、アセンブリ配列は多数のブイアセンブリを含み、使用中にアセンブリの摩擦カプリングにより、ドライブシャフトの累積回転を利用できる。使用中に、波あるいは潮の状態を変化させることにより、それらのブイが水面まで上昇してドライブシャフトを回転させた結果、これらのアセンブリは引っ張られた状態に置かれ、その一方で、そのブイが下降してその引張部材が緩められた状態にあるこれらのアセンブリは、ドライブシャフトにいかなる回転力も送らないことが理解される。その結果、ドライブシャフトは、動作可能な垂直の張力下で動作するブイアセンブリの回転力を累積的に追加することにより、常に一方向に回転してもよい。

添付の線図を参照して、非制限的な実施例を挙げることにより本発明を説明する。

図面において、
本発明の一つの態様において用いる波ブイアセンブリの側面図である。 本発明によるドライブシャフトの上で用いられまたその上に設置される波ブイアセンブリの３次元図である。 本発明の他の態様における波アセンブリの設備の側面図である。

特に断らないかぎり、本発明における同様の部分は同様の参照番号で表す。

図１Ａ、図１Ｂ、および図１Ｃを参照して、参照番号１０は一般的に、本発明の一つの側面において使用される場合の種々の段階における波ブイアセンブリを示す。

波ブイアセンブリ１０は、動作可能な上端１４ と動作可能な下端１６とを有する、柔軟性のあるケーブル１２の形状の引張部材と、前記ケーブルの前記上端１６ (図２でより明確に示される) に取り付けられたブイとを備える。剛体の細長いレバー１８の形状のトルクレバーは、その一つの側面で前記柔軟なケーブル１２の下端に動作可能に取り付けられる。一方、レバー１８の他の側面は、旋回軸を定義する摩擦継手２０に堅固に取り付けられ、線形発電機のドライブシャフト２２ (ここではアセンブリの形成部分としてではなく、図示の目的のみに示される) 上に環状に設置される。

本実施の形態において、摩擦継手２０は片方向フリーホイール・クラッチの形状の環状クラッチであり、特に、レバー１８に堅固に連結された片方向ローラ型クラッチである。ドライブシャフト２２は上下方向に静止しており、リグによって支持されてそのリグの上に立っている（図３でより明確に示される）ことに留意願いたい。このクラッチ２０は、ドライブシャフト２２の係合および回転を、参照番号２４で示されるように反時計回り方向のみで可能にする。

図１Ａで示される動作の第一段階において、引張部材、すなわち柔軟なケーブル１２は、水面が上昇したために上昇する１４に接続されたブイにより引っ張られるため、レバーの端部１６で上方向の力が発生する。上方向の力はクラッチ２０を旋回軸の周りに旋回させる。これにより、クラッチ２０はドライブシャフト２２に係合し、反時計回りの力２６を前記ドライブシャフト２２に送りこれを反時計回り方向２４に回転させる。クラッチ２０のドライブシャフト２２に対する係合は、ドライブシャフト２２に接触するクラッチ２０のローラ２８によって図示される。

図１Ｂはブイアセンブリ１０の動作の第二の段階を示す。ここで、１４に接続したブイは、ブイが浮かぶ水面が下降することにより下がる(図２を参照)。ブイの下降により、 ケーブル１２の張力が緩められる。それによって、レバー１８に発生する上方向の圧力が取り除かれ、レバーを休止および緩められた位置まで時計回り方向３０に回転させる。フリーホイール・クラッチ２０はそのローラ２８をドライブシャフト２２から取り外しレバー１８を「滑動」させるため、ドライブシャフト２２の上に回転力は発生しない。
図１Ｃは、図１Ａおよび図１Ｂで示される回転動作の開始を示す。ここでクラッチ２０のローラ２８は、１４に接続されたブイが上昇した結果、レバー１８上で発生する上方向の力により１６に係合する。

図２を参照して、再度、図１におけるドライブシャフト２２上に設けられたブイアセンブリは通常、参照番号１０で示される。図２において、アセンブリ１０のブイ３０が明確に示されている。 アセンブリ１０に添って３２のような他のブイアセンブリは、同一のドライブシャフト２２の上に設けられ、ブイアセンブリ３２はまた、柔軟なケーブル３４の形状の引張部材に取り付けられたブイ３６を備え、前記ケーブル３４はさらに、４２で堅固な細長いレバー３８の形状でトルクレバーに取り付けられている。またレバー３８は片方向フリーホイール・クラッチ４０に取り付けられている。図中で、ドライブシャフトは上下方向に固定され、海岸線で水中に設けられているように示され、水面は参照番号４４および４６によって示されている。ブイアセンブリ１０の場合、水面が上昇すると、ブイ３０も上昇して、引張力がその端部１６においてレバー１８の上で発生する。クラッチ２０はドライブシャフト２２に係合し、半時計回りの回転力はドライブシャフトに送られ、ドライブシャフトを半時計回りに回転させる。ブイアセンブリ３２の場合、水面４６の下降に伴い、ケーブル３４も下降する。これにより、レバー３８上で引張力がいくらか緩められると、クラッチ４０は、ドライブシャフト２２を回転させることなく時計回りに「滑動」する。こうして、アセンブリ１０がシャフト２２の回転を進展させる一方、アセンブリ３２はそのブイ３６の上昇に備えて休止位置で待機しているだけであり、シャフトの上で対抗力を発生させることはない。このようにシャフトの多数回に渡る連続回転や、シャフト上に設置された多くのブイアセンブリ等 (図示せず)により、シャフトの回転が十分に行われ、図３の設備に示される発電機が駆動する。

図３を参照すると、参照番号５０は本発明の他の態様に関するブイアセンブリ設備を示している。この設備５０は、沖合の海底５４に固定されたリグ５２上に設置されている図１および図２のドライブシャフト２０を備えている。このドライブシャフト２２は使用中、発電機５６に接続されており、図２の波ブイアセンブリ１０および３２ならびにさらなる参照番号で示されるアセンブリ（図３では５８および６０の２個のみ）により駆動される。

好都合なことに、上述のような複数のブイアセンブリを実行するブイアセンブリ設備は、単純で維持するのにあまり手間がかからない動力取出システムを駆動させる機構、例えば発電機を提供する。

Claims (14)

1. 動作可能な上端および下端を有する引張部材と、
   前記引張部材の上端に動作可能に取り付けられたブイと、
   前記引張部材の下端に動作可能に取り付けられたトルクレバー、および
   旋回軸を定義する摩擦継手であって、発電機のドライブシャフト上のカプリングの環状設備用のトルクレバーに堅固に接続された摩擦継手と、を備える波力ブイアセンブリ。
2. 前記引張部材はケーブルである、請求項１に記載の波力ブイアセンブリ。
3. 前記トルクレバーは、その一端が前記引張部材の動作可能な下端に取り付けられた剛体の細長いレバーであって、前記摩擦継手の前記旋回軸に接続された旋回軸の端部を定義する、請求項１あるいは２に記載の波力ブイアセンブリ。
4. 前記摩擦継手は前記剛体の細長いレバーの前記旋回軸の端部において前記トルクレバーに堅固に接続された環状クラッチである、請求項３に記載の波力ブイアセンブリ。
5. 前記環状クラッチは片方向フリーホイール・クラッチであって、前記ドライブシャフトの動作を可能にし、また前記ドライブシャフトを一方向のみに回転させる、請求項４に記載の波力ブイアセンブリ。
6. 前記片方向フリーホイール・クラッチはランプ・ローラタイプのクラッチである、請求項５に記載の波力ブイアセンブリ。
7. 片方向フリーホイール・クラッチは輪止め・引っ張られたカップローラタイプのクラッチである、請求項５に記載の波力ブイアセンブリ。
8. 前記摩擦継手は前記ドライブシャフトの上に載置可能なストラップレンチである、請求項１または２に記載の波力ブイアセンブリ。
9. 前記ストラップレンチはストラップおよび爪を備える、請求項８に記載の波力ブイアセンブリ。
10. 前記ストラップレンチに固定された堅固なリテーナバーを有する、請求項９に記載の波力ブイアセンブリ。
11. 前記トルクレバーは前記堅固なリテーナバーによって定義される、請求項１０に記載の波力ブイアセンブリ。
12. 少なくとも部分的に水中にほぼ水平に設置された発電機ドライブシャフトと、
    請求項３または８に記載の波力ブイアセンブリ配列における前記ドライブシャフト上に設置された複数の波力ブイアセンブリと、から構成される波力ブイ設備。
13. 前記ドライブシャフトに接続された動力取出システムを備える、請求項１２に記載の波力ブイ設備。
14. 前記ドライブシャフトは取り付けリグの上に設置された、請求項１２あるいは１３に記載の波力ブイ設備。

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