JP2015086852A

JP2015086852A - 波力発電装置および波力発電方法

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Publication number: JP2015086852A
Application number: JP2013237372A
Authority: JP
Inventors: 邦雄伊藤; Kunio Ito
Original assignee: Ito Kunio
Current assignee: Ito Kunio
Priority date: 2013-10-29
Filing date: 2013-10-29
Publication date: 2015-05-07

Abstract

【課題】海辺、湖辺等の寄せ波の波力エネルギーを利用して発電する波力発電装置及び波力発電方法を提供する。
【解決手段】寄せ波を受けて一定の傾斜角度範囲内で揺動および回動する波受板本体５ａおよび波受板本体に取り付けられた波受板支持体５ｂよりなる波受板５を有する。波受板支持体に回動可能に取り付けられたレバー７とレバーに取り付けられたリンク８およびリンクに設けられたラック９を備える。ラックと噛み合うピニオンに組み込まれた一方向クラッチ１０と回転軸を有する発電機１４で波力発電装置を構成する。波受板支持体にカウンターウエイト６および発電機にフライホイール１６を取り付ける。ラックが前方向に移動する時、一方向クラッチはロック状態になるように組み込まれているので発電機を回転させる。寄せ波を受けた時に回転力により発電を行ない、引き波の時にはフライホイールに蓄えられた回転エネルギーを利用して発電を安定的に行なう。
【選択図】図１

Description

本発明は、波力発電装置および波力発電方法に関し、特に海、湖等の波のエネルギー（波力）を利用する波力発電装置および波力発電方法に関する。

従来技術として、実用新案登録第２５２２１７５号（特許文献１）の波動振動式発電発光フロートが知られている。この特許文献１は、波のエネルギーを利用する波動振動式発電発光フロートに関する。フロートの内部にばねを介して支持される昇降摺動可能なスピンドルの下端にチエーンによって抵抗板を懸架し、このスピンドルの昇降運動によって駆動される一方向間欠回動する発電機を備え、蓄電器を介してフロートの上部に電灯を接続する発光ブイが示されている。

特許文献１には、スピンドルをばねの上端にばねの力によって支持し、このスピンドルにラックを形成し、このラックに噛み合うピニオンを発電機用の回動軸にゆるやかに軸支し、ピニオンと回動軸との間に回動軸の一方向回動装置を介在させた波動振動式発電発光フロートが示されている。特許文献１には、波の高低にフロートが応動し、一方向回動装置が発電機を回転させる技術が示されている。

実用新案登録第２５２２１７５号

海辺、湖辺等の寄せ波（進行波）を利用して発電する波力発電装置および波力発電方法が望まれていた。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、その目的は海辺、湖辺等の寄せ波（進行波）を利用して発電する波力発電装置および波力発電方法を提供することにある。

本発明は、寄せ波（進行波）および引き波（退行波）の発生する海、湖等に波受板を有する波力発電装置を設置し、寄せ波（進行波）のエネルギー（波力）を利用して発電する波力発電装置にある。

本発明は、寄せ波（進行波）および引き波（退行波）の発生する海、湖等に波受板を有する波力発電装置を設置し、寄せ波（進行波）のエネルギー（波力）を利用して発電する波力発電方法にある。

本発明によれば、海辺、湖辺等の寄せ波（進行波）を利用して発電できる波力発電装置および波力発電方法が得られた。

図１は、本発明の一実施例である波力発電装置の断面図である。図２は、本発明の一実施例であるカバーとフライホイールを除いた波力発電装置の平面図である。図３は、本発明の一実施例である波力発電装置の側面図である。

以下、本発明の一実施例である波力発電装置および波力発電方法について説明する。本発明の波力発電装置は、海辺、湖辺等の寄せ波（進行波）のエネルギー（波力）を利用するために海岸、湖岸等の近くに設置される。あるいは、岸辺より離れた沖合いに、岸辺と同等の状態をつくる構造物を設置して、寄せ波（進行波）をつくり発電に寄与させることもできる。

本発明の一実施例である波力発電装置Ａは、平面形状の基台（下板）１、この基台（下板）１に２個の前部支持体（前側板）２および基台（下板）１に２個の後部支持体（後側板）３を配置している。前部支持体（前側板）２の上部および後部支持体（後側板）３の上部に上部板（上板）４を載置している。波力発電装置Ａは、基台１を例えばアンカーボルト等で固定して設置される。

本発明の一実施例である波力発電装置Ａの波受板５は、図１、図２および図３に示すように、主として、平面形状の幅の広い波受板本体５ａ、この波受板本体５ａの両側部に設けられ、波受板本体５ａと一体的に構成された２個の波受板本体支持体５ｂ、およびこの波受板本体支持体５ｂの先端部に波受板本体支持体５ｂと一体的に設けられ、下方にほぼ直角に曲がる波受板後端体５ｃより構成されている。

波受板５の波受板本体５ａは、前部支持体（前側板）２と後部支持体（後側板）３の間に形成される空間内に設置される。波受板５の波受板本体支持体５ｂはその一部を前部支持体（前側板）２と後部支持体（後側板）３の間に形成される空間に設置され、さらに上部板（上板）４より上方に延びている。

波受板５の波受板本体５ａの下部は基台（下板）１の上面に接触しないように基台（下板）１の上表面より上方に位置されている。この波受板５の波受板本体５ａは、海辺、湖辺等の寄せ波（進行波）のエネルギー（波力）を利用して、波力発電装置Ａの前後方向に一定の傾斜角度の範囲で揺動運動（振り子運動）および往復運動を行なう。

波受板５の波受板後端体５ｃに円筒形状のカウンターウエイト６を取り付けている。このカウンターウエイト６は、波受板５の波受板後端体５ｃを貫通する第１ピンｐ１に取り付けられている。このカウンターウエイト６は、波受板５を所定位置に保持する。

波受板５の波受板本体支持体５ｂの上方に波受板本体支持体５ｂを貫通する第２ピンｐ２、この第２ピンｐ２の下方に波受板本体支持体５ｂを貫通する第３ピンｐ３を設けている。第３ピンｐ３は、波受板５の波受板本体５ａの揺動運動（振り子運動）および往復運動の支点となっている。第２ピンｐ２と第３ピンｐ３は、垂直方向に同一長さを有して互いに対向して取り付けられている。

第１ピンｐ１、第２ピンｐ２および第３ピンｐ３はそれぞれ、一定の間隔を有して垂直方向に平行に設けられている。第３ピンｐ３は波受板本体５ａの後方に配置され、第２ピンｐ２は第１ピンｐ１と第３ピンｐ３の中間に配置される。第２ピンｐ２と第３ピンｐ３は、波受板本体支持体５ｂに一定の間隔を有し、互いに対向して取り付けられている。

第２ピンｐ２の前方に水平方向に平行に延びる同一長さの２個のレバー７を取り付けている。このレバー７は、波受板本体支持体５ｂに配置される第２ピンｐ２のほぼ中央部に位置し、互いに対向して配置されている。レバー７は回動可能に取り付けられている。レバー７の前方には、第２ピンｐ２に対し垂直方向に平行に延びる１個の第４ピン４を取り付けている。

第４ピンｐ４の中央部から前方に水平方向に延びる１個のリンク（アクチュエータ）８を取り付けている。このリンク（アクチュエータ）８の前方にラック９を水平方向に一体的に設けている。

波力発電装置Ａの上部板（上板）４の上面に一方向クラッチ１０を載置している。この一方向クラッチ１０の上面にはカバー１１を設けている。カバー１１は、上部板（上板）４の上方に一定の間隔をおいて設けられている。一方向クラッチ１０は、上部板（上板）４とカバー１１の間に挟まれている。リンク（アクチュエータ）８は、上部板（上板）４とカバー１１の間に挟まれている。

本発明の一実施例である波力発電装置Ａは、図２に示すように、リンク（アクチュエータ）８の前方のラック９は、２個の対向するガイド板１２ａ、１２ｂの間に挟まれている。ガイド板１２ａは四角状の平面形状であり、ガイド板１２ｂはＬ字状の平面形状である。一定の厚みを有するガイド板１２ａ、１２ｂは、対向する側壁間にリンク（アクチュエータ）８を案内するガイド溝１３を形成している。リンク（アクチュエータ）８は、ガイド板１２ａ、１２ｂで形成されるガイド溝１３の中に挿入、配置されている。リンク（アクチュエータ）８は、ガイド溝１３に沿って摺動可能である。

ガイド板１２ａ、１２ｂの間に形成される比較的大きな空間には、図２に示すように、一方向に回動可能な一方向クラッチ１０が配置されている。ピニオン１０ａに一方向クラッチ１０を組み込んでいる。

カバー１１の上方には発電機１４が載置されている。発電機１４は、図１に示すように、ハウジング１４ａ、回転軸１４ｂ、磁石１４ｃ、コイル１４ｄ等で構成されている。発電機１４の回転軸１４ｂは、一方向クラッチ１０に延びて取り付けられている。発電機１４の回転軸１４ｂにはキー１５が取り付けられている。発電機１４のハウジング１４ａを貫通した回転軸１４ｂには、フライホイール１６が配置されている。フライホイール１６は、回転する発電機１４の動きを安定させ、発電機１４を定速回転する。

発電機１４の小歯車群（ピニオン１０ａ）が時計方向に回転した場合は、一方向クラッチ１０はロック状態を呈する。この時、フライホイール１６は回転動作をする。一方、発電機１４の小歯車群（ピニオン１０ａ）が反時計方向に回転した場合は、一方向クラッチ１０はフリー状態を呈する。すなわち、一方向クラッチ１０は時計方向の回転を続ける。

波受板５の波受板本体５ａの搖動運動（振り子運動）および回動運動は、それぞれ連動する波受板本体支持体５ｂ、第２ピンｐ２、第３ピンｐ３、第４ピンｐ４およびリンク（アクチュエータ）８を介して、ラック９に伝達される。ラック９の水平方向（前後方向）への移動は、ラック９に噛み合う一方向クラッチ１０のピニオン１０ａを回動させる。

カウンターウエイト６は、波受板５の波受板本体５ａが波のエネルギー（波力）を受ける時、波受板５の波受板本体５ａの回動範囲を大きくしかつ搖動運動（振り子運動）による搖動角度（振り子角度）を大きくする。波受板５の波受板本体５ａの回動範囲の拡大によりラック９のストロークを大きくする。その結果、発電機１４の回転数が増加し、発電機１４の発電エネルギーが増大する。

次に、上述した本発明の一実施例である波力発電装置の動作について説明する。図１の波力発電装置Ａでは、海辺、湖辺等の引き波（退行波）およびカウンターウエイト６のモーメント力によって波受板５の波受板本体５ａが最前方部位に位置されている状態を示している。

この時の波力発電装置Ａの波受板５の波受板本体５ａ、波受板本体支持体５ｂおよび波受板後端体５ｃの関連位置構成は、図１、図２および図３に示した状態である。波受板５の波受板後端体５ｃに配置された第１ピンｐ１に取り付けられたカウンターウエイト６は、最後方部位に位置されている。また、この状態での波力発電装置Ａのリンク（アクチュエータ）８とラック９は、最後方部位に位置されている。

波力発電装置Ａの波受板５の波受板本体５ａ、波受板本体支持体５ｂおよび波受板後端体５ｃ等は、寄せ波（進行波）のエネルギー（波力）を受けると、図１に示す矢印Ｆ方向（後方向）に揺動運動（振り子運動）および回動運動をする。この時、発電装置Ａのリンク（アクチュエータ）８とラック９は、前方に押され前方に移動する。ラック９に噛み合う一方向クラッチ１０のピニオン１０ａは、時計方向に回転する。一方向クラッチ１０の結合がなされて動力は伝達される。発電機１４は時計方向に回転して発電する。

波力発電装置Ａの波受板５は矢印Ｆ方向（後方向）へ揺動運動（振り子運動）および回動運動は最終段階に達する。波力発電装置Ａの波受板５の波受板本体５ａ、波受板本体支持体５ｂは、図１に示す一点鎖線に示される波力発電装置Ａの波受板５０の波受板本体５０ａの状態になり、波受板５０の波受板本体５０ａは最後方部位に位置に達する。

この時、波受板５の波受板後端体５ｃに配置された第１ピンｐ１に取り付けられたカウンターウエイト６は、最前方部位に位置されるが第３ピンｐ３の垂直線の前方には位置しない。また、この状態での波力発電装置Ａのリンク（アクチュエータ）８とラック９は、最前方部位に位置されている。

ついで、波力発電装置Ａの波受板５の波受板本体５ａ、波受板本体支持体５ｂおよび波受板後端体５ｃ等は、引き波（退行波）およびカウンターウエイト６の重力モーメントにより、図１に示す矢印Ｒ方向（前方向）に揺動運動（振り子運動）および回動運動をする。この時、リンク（アクチュエータ）８とラック９は、後方に引き戻され後方に移動する。ラック９に噛み合う一方向クラック１０のピニオン１０ａは、反時計方向に回転する。一方向クラック１０の結合が解かれて動力は伝達されない。発電機１４の回転は影響を受けずフライホイール１６の回転力（慣性力）を受け、同一方向に回転を続けて発電を行なう。

波力発電装置Ａの波受板５は矢印Ｒ方向（前方向）へ揺動運動および回動運動は最終段階に達する。波力発電装置Ａの波受板５の波受板本体５ａ、波受板本体支持体５ｂは、図１、図２および図３に示すような波力発電装置Ａの波受板５の波受板本体５ａ、波受板本体支持体５ｂの状態になり、波受板５の波受板本体５ａは最前方部位に位置に達する。

上述の波力発電装置Ａの一実施例では、基台（下板）１の前方に２個の前部支持体（前側板）２および基台（下板）１の後方に２個の後部支持体（後側板）３の合計４個の支持体を配置している。しかしながら、１個の前部支持体（前側板）２と１個の後部支持体（後側板）３を一緒にして１個の手前側支持体とし、１個の前部支持体（前側板）２と１個の後部支持体（後側板）３を一緒にして１個の奥側支持体とした合計２個の支持体で構成してもよい。

上述の波力発電装置Ａの一実施例では、波受板５を波受板本体５ａ、波受板本体支持体５ｂおよび波受板後端体５ｃの３個の構成要素で構成している。しかしながら、波受板５を波受板本体５ａおよび波受板本体支持体５ｂでなる２個の構成要素で構成してもよい。この場合、カウンターウエイト６は波受板５の波受板本体支持体５ｂに取り付ける。

上述の波力発電装置Ａの一実施例では、１個のカウンターウエイト６を採用して、波受板５の波受板後端体５ｃに取り付けている。しかしながら、このカウンターウエイト６を複数個に分割し、第１ピンｐ１に装着するように構成してもよい。このように構成すれば、第１ピンｐ１に装着するドーナツ状カウンターウエイトの枚数により、カウンターウエイトの重量を増減できるので、波受板５の波受板本体５ａの保持角度は波を受ける角度に調整することができる。

上述の波力発電装置一実施例では、発電機１４は縦形構造であるが、横形構造の発電機を採用してもよい。

また、発電をスムーズにかつ安定的に行なわせるために、発電機の回転軸に増速機およびフライホイールを組み込んでもよい。

１・・・基台（下板）２・・・前部支持体（前側板）３・・・後部支持体（後側板）４・・・上部板（上板）５・・・波受板５ａ・・・波受板本体５ｂ・・・波受板本体支持体５ｃ・・・波受板後端体６・・・カウンターウエイト７・・・レバー８・・・リンク（アクチュエータ）９・・・ラック１０・・・一方向クラッチ１０ａ・・・ピニオン１１・・・カバー１２ａ・・・ガイド板１２ｂ・・・ガイド板１３・・・ガイド溝１４・・・発電機１４ａ・・・ハウジング１４ｂ・・・回転軸１４ｃ・・・磁石１４ｄ・・・コイル１５・・・キー１６・・・フライホイール５０・・・波受板５０ａ・・・波受板本体Ａ・・・波力発電装置ｐ１・・・第１ピンｐ２・・・第２ピンｐ３・・・第３ピンｐ４・・・第４ピン

Claims

寄せ波（進行波）および引き波（退行波）の発生する海、湖等に波受板を有する波力発電装置を設置し、前記寄せ波（進行波）のエネルギー（波力）を利用して発電する波力発電装置。
寄せ波（進行波）のエネルギー（波力）を受けて一定の傾斜角度範囲内で揺動および回動する波受板本体および前記波受板本体に取り付けられた波受板本体支持体よりなる波受板、前記波受板本体支持体に回動可能に取り付けられたレバー、前記レバーに取り付けられたリンク、前記リンクの前方に設けられたラック、前記ラックと噛み合うピニオン、前記ピニオンに組み込まれた一方向クラッチ、前記一方向クラッチに接続された回転軸を有する発電機よりなるものにおいて、前記ラックが前方向に移動する時、前記一方向クラッチはロック状態になるように組み込まれて前記発電機を回転させることを特徴とする波力発電装置。
寄せ波（進行波）のエネルギー（波力）を受けて一定の傾斜角度範囲内で揺動および回動する波受板本体および前記波受板本体に取り付けられた波受板本体支持体よりなる波受板、前記波受板本体支持体に回動可能に取り付けられたレバー、前記レバーに取り付けられたリンク、前記リンクの前方に設けられたラック、前記ラックと噛み合うピニオン、前記ピニオンに組み込まれた一方向クラッチ、前記一方向クラッチに接続された回転軸を有する発電機よりなるものにおいて、前記波受板の前記波受板本体支持体にカウンターウエイトを取り付け、前記ラックが前方向に移動する時、前記一方向クラッチはロック状態になるように組み込まれて前記発電機を回転させ、前記カウンターウエイトは前記波受板を所定の位置に保持することを特徴とする波力発電装置。
寄せ波（進行波）のエネルギー（波力）を受けて一定の傾斜角度範囲内で揺動および回動する波受板本体および前記波受板本体に取り付けられた波受板本体支持体よりなる波受板、前記波受板本体支持体に回動可能に取り付けられたレバー、前記レバーに取り付けられたリンク、前記リンクの前方に設けられたラック、前記ラックと噛み合うピニオン、前記ピニオンに組み込まれた一方向クラッチ、前記一方向クラッチに接続された回転軸を有する発電機よりなるものにおいて、前記発電機にフライホイールを取り付け、前記ラックが前方向に移動する時、前記ピニオンに組み込まれた前記一方向クラッチはロック状態になるように前記発電機を回転させ、前記フライホイールは発電を安定的に行なうことを特徴とする波力発電装置。
寄せ波（進行波）エネルギー（波力）を受けて一定の傾斜角度範囲内で揺動および回動する波受板本体および前記波受板本体に一体的に接続された２個の波受板本体支持体および２個の前記波受板本体支持体に一体的に接続された２個の波受板後端体よりなる波受板、前記２個の前記波受板後端体の間に取り付けられた第１ピン、前記２個の前記波受板本体支持体の間に取り付けられた第２ピン、前記２個の前記波受板本体支持体の間に取り付けられた第３ピン、前記第２ピンに回動可能に取り付けられた対向する２個のレバー、前記２個のレバーの間に前記２個のレバーの前方に取り付けられた第４ピン、前記第４ピンに取り付けられた摺動可能なリンク、前記リンクの前方に設けられたラック、前記ラックと噛み合うピニオン、前記ピニオンに組み込まれた一方向クラッチ、前記一方向クラッチに接続された回転軸を有する発電機よりなるものにおいて、前記ラックが前方向に移動する時、前記ピニオンに組み込まれた前記一方向クラッチはロック状態になるように組み込まれて前記発電機を回転させることを特徴とする波力発電装置。
寄せ波（進行波）および引き波（退行波）の発生する海、湖等に波受板を有する波力発電装置を設置し、前記寄せ波（進行波）のエネルギー（波力）を利用して発電する波力発電方法。
寄せ波（進行波）のエネルギー（波力）を受ける波受板を一定の傾斜角度範囲内で揺動および回動させ、前記波受板の前記揺動および回動に連動する前記波受板に接続されたレバーを回動させ、前記回動するレバーに接続されたリンクを摺動させ、前記摺動するリンクにラックを接続し、前記ラックにピニオンを噛み合せ、前記ピニオンに一方向に回動するクラッチを組み込み、前記一方向クラッチに回転軸を有する発電機を取り付けて、前記ラックが前方向に移動する時、前記ピニオンに組み込まれた前記一方向クラッチはロック状態になるように組み込んで前記発電機を回転させることを特徴とする波力発電方法。