JP2018066292A - Wave power generation device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、波力発電装置に係り、特に、揺動する浮体として浮桟橋を対象とした波力発電装置に関する。 The present invention relates to a wave power generator, and more particularly, to a wave power generator intended for a floating pier as a swinging floating body.
浮桟橋を浮体として波力発電装置を構成している技術として、特許文献1や特許文献2に開示されているものが知られている。 As a technology that constitutes a wave power generation device using a floating pier as a floating body, those disclosed in Patent Literature 1 and Patent Literature 2 are known.
特許文献1に開示されている技術は、浮桟橋等のフロートと、このフロートを支持、係留する固定部との間に、永久磁石を有する支柱と、コイルを有するガイド部との関係を備えさせたというものである。このような構成によれば、支柱とガイド部(いずれの要素がフロートに付帯するか、固定部に付帯するかは問わない)との間で電磁誘導が生じ、発電が成される。 The technique disclosed in Patent Document 1 has a relationship between a float having a permanent magnet and a guide portion having a coil between a float such as a floating pier and a fixing portion that supports and anchors the float. It is something that. According to such a configuration, electromagnetic induction occurs between the support column and the guide portion (whether any element is attached to the float or the fixed portion), and power is generated.
また、特許文献2に開示されている技術は、浮桟橋等のフロートと、このフロートを支持する固定柱との間に、フロートの揺動を抑制するためのダンパを設け、このダンパの圧縮等に寄与するエネルギーを電気エネルギーに変換するというものである。具体的には、ダンパ手段を油圧シリンダとし、この油圧シリンダを圧縮する力を油圧モータに移行させ、油圧モータが回転させられる事で発電が成されるという構成とされている。 In addition, the technique disclosed in Patent Document 2 is provided with a damper for suppressing the swing of the float between a float such as a floating pier and a fixed column that supports the float. Energy that contributes to energy is converted into electrical energy. Specifically, the damper means is a hydraulic cylinder, the force for compressing the hydraulic cylinder is transferred to the hydraulic motor, and the hydraulic motor is rotated to generate power.
上記特許文献に開示されている技術では、フロートを揺動させる力の一部を利用して発電を行うという観点からすれば、確かにその効果を得る事ができる。しかしながら、特許文献1に開示されている技術では、揺動の幅に応じた直線が発電に寄与される距離となるため、実用的な電力を得る事は難しい。 In the technique disclosed in the above-mentioned patent document, the effect can surely be obtained from the viewpoint of performing power generation using a part of the force for swinging the float. However, with the technique disclosed in Patent Document 1, it is difficult to obtain practical power because a straight line corresponding to the width of oscillation is a distance that contributes to power generation.
また、特許文献2においては、フロートを揺動させるエネルギーを油圧エネルギーに変換し、これをモータの回転へと変換させているため、エネルギーロスが大きく、発電効率が悪い。 Moreover, in patent document 2, since the energy which rocks | fluctuates a float is converted into hydraulic energy and this is converted into rotation of a motor, energy loss is large and power generation efficiency is bad.
そこで本発明では、常設施設としての利用を可能としつつ、発電効率が高い波力発電装置を提供する事を目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a wave power generation device that can be used as a permanent facility and has high power generation efficiency.
上記目的を達成するための本発明に係る波力発電装置は、固定杭により、昇降自在に支持されるフロートを有する波力発電装置であって、前記フロートは、搭乗面と、前記固定杭に転接する発電ローラと、前記発電ローラの回転力により回転軸を回転させる発電手段と、を有し、前記発電ローラと前記発電手段との間に、前記発電ローラの回転力を増加させる増速機を備えた事を特徴とする。 The wave power generation device according to the present invention for achieving the above object is a wave power generation device having a float supported by a fixed pile so as to be movable up and down. The float is mounted on a boarding surface and the fixed pile. A speed increaser that includes a power generation roller that is in rolling contact and a power generation unit that rotates a rotation shaft by the rotational force of the power generation roller, and that increases the rotational force of the power generation roller between the power generation roller and the power generation unit. It is characterized by having.
また、上記のような特徴を有する波力発電装置では、前記発電ローラを設置する部位には、前記フロートが水平方向に揺動した際に、前記発電ローラと前記固定杭との接触状態を保つための緩衝機構が備えるようにすると良い。 Further, in the wave power generation device having the above-described characteristics, a contact state between the power generation roller and the fixed pile is maintained at a portion where the power generation roller is installed when the float swings in a horizontal direction. It is advisable to provide a buffer mechanism for this purpose.
このような特徴を有する事によれば、発電ローラと固定杭との接触を確実なものとし、フロートが垂直方向に揺動した際には、確実に回転力を得る事ができる。また、フロートが水平方向に揺動した際に、発電ローラと固定杭との間隔が狭まり、発電ローラの回転軸が破損するという事を防ぐ事ができる。 According to such a feature, the contact between the power generation roller and the fixed pile can be ensured, and when the float swings in the vertical direction, a rotational force can be reliably obtained. Further, when the float swings in the horizontal direction, it is possible to prevent the interval between the power generation roller and the fixed pile from being narrowed and the rotation shaft of the power generation roller from being damaged.
また、上記のような特徴を有する波力発電装置において、前記発電ローラは、前記フロートを支持するローラを支えるために、前記フロートの縁辺から延設された係留金物を介して配置されているようにすると良い。 Further, in the wave power generation device having the above-described characteristics, the power generation roller is arranged via a mooring piece extending from an edge of the float to support the roller supporting the float. It is good to make it.
さらに、上記のような特徴を有する波力発電装置では、前記発電ローラを、前記固定杭に配置されたラックギアと、当該ラックギアに噛み合うピニオンギアとすることができる。 Furthermore, in the wave power generation device having the above-described characteristics, the power generation roller can be a rack gear arranged on the fixed pile and a pinion gear meshing with the rack gear.
このような特徴を有する事により、フロートが揺動する事によって生ずるストロークに対して、確実に回転力を得る事ができる。 By having such a feature, it is possible to reliably obtain a rotational force with respect to a stroke generated when the float swings.
上記特徴を有する波力発電装置によれば、浮桟橋として常設する事ができる。また、揺動のストロークが小さい場合であっても、効率良く発電を行う事ができる。 According to the wave power generation device having the above characteristics, it can be permanently installed as a floating pier. Further, even when the swing stroke is small, power generation can be performed efficiently.
以下、本発明の波力発電装置に係る実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。まず、図1乃至図3を参照して、第1の実施形態に係る波力発電装置について説明する。なお、図1は、第1の実施形態に係る波力発電装置の正面構成を示す図であり、図2は、図1におけるA−A矢視を示す平面図である。また、図3は、図2における部分拡大図である。 Hereinafter, embodiments of the wave power generation device of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. First, the wave power generation device according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 3. FIG. 1 is a diagram showing a front configuration of the wave power generation device according to the first embodiment, and FIG. 2 is a plan view showing an AA arrow in FIG. FIG. 3 is a partially enlarged view of FIG.
実施形態に係る波力発電装置10としては、固定杭12と、フロート20を備えるものであると良く、フロート20は、固定杭12に沿って昇降可能な構成とすれば良い。 The wave power generation device 10 according to the embodiment may include the fixed pile 12 and the float 20, and the float 20 may be configured to be movable up and down along the fixed pile 12.
固定杭12は、波力発電装置10を設置する水域の底に立設され、少なくともその一部が水上(水面よりも上)に出る高さを持つ。実施形態に係る固定杭12は、杭本体14と、杭本体14の外周に配置される鞘管16とを有する。杭本体14は、図1に示すように、水面に突出させた先端を折り返す形状とし、その先端を水中に配置している。そして、鞘管16は、杭本体14の折り返し部分に配置されている。 The fixed pile 12 is erected at the bottom of the water area where the wave power generation device 10 is installed, and has a height at least a part of which is on the water (above the water surface). The fixed pile 12 according to the embodiment includes a pile body 14 and a sheath tube 16 disposed on the outer periphery of the pile body 14. As shown in FIG. 1, the pile main body 14 has a shape in which a tip projected on the water surface is folded back, and the tip is disposed in water. And the sheath pipe 16 is arrange | positioned at the folding | turning part of the pile main body 14. FIG.
本実施形態に係る波力発電装置10の場合、固定杭12は複数(図1、図2に示す例では2つ)配置され、少なくとも1つの固定杭12における鞘管16の外周には、長手方向に沿って、ラックギア18が備えられている。 In the case of the wave power generation device 10 according to the present embodiment, a plurality of fixed piles 12 (two in the example shown in FIGS. 1 and 2) are arranged, and the outer periphery of the sheath tube 16 in at least one fixed pile 12 is long. A rack gear 18 is provided along the direction.
フロート20は、波力を受けることにより、固定杭12(鞘管16)に沿って昇降することで、電力を生じさせる役割を担う。実施形態に係るフロート20は、図1、図2に示すように、複数の固定杭12間に配置される、所謂桟橋状の体を成し、人や車両を乗せる事を可能とする搭乗面22を有する浮体である。フロート20には、鞘管16に対して転接する係留ローラ24,26と、係留金物28等が配置されている。また、係留ローラ24,26は、少なくとも2か所に設けられており、固定杭12に対して、複数の側面に係留ローラ24,26が当接し、フロート20を安定させることが可能な構成とすると良い。 The float 20 raises and lowers along the fixed pile 12 (sheath pipe 16) by receiving the wave force, thereby playing a role of generating electric power. As shown in FIGS. 1 and 2, the float 20 according to the embodiment forms a so-called pier-like body that is arranged between the plurality of fixed piles 12 and allows a person or a vehicle to be placed thereon. 22 is a floating body. The float 20 is provided with mooring rollers 24 and 26 that are in rolling contact with the sheath tube 16, mooring hardware 28, and the like. In addition, the mooring rollers 24 and 26 are provided in at least two places, and the mooring rollers 24 and 26 are in contact with the fixed pile 12 on a plurality of side surfaces so that the float 20 can be stabilized. Good.
係留ローラ24,26の具体的形態は問うものでは無いが、例えば、芯材の外周にゴムやエラストマーなどの樹脂制の接触部を備えたローラ24a,26aと、このローラ24a,26aを支持するホルダ24b,26bを有する構成とすれば良い。ローラ24a,26aの接触部を樹脂制とする事で、接触時の傷や鞘管16の摩耗を抑制する事ができる他、発電に寄与しない方向の揺動を抑制する事もできる。 Although the specific form of the mooring rollers 24 and 26 is not questioned, for example, the rollers 24a and 26a provided with resin-based contact portions such as rubber and elastomer on the outer periphery of the core material, and the rollers 24a and 26a are supported. What is necessary is just to set it as the structure which has the holders 24b and 26b. Since the contact portions of the rollers 24a and 26a are made of resin, it is possible to suppress damage at the time of contact and wear of the sheath tube 16, and it is also possible to suppress oscillation in a direction that does not contribute to power generation.
フロート20が、複数の固定杭12間に配置されている場合には、図2に示すように、複数の固定杭12の内側に位置する側面と、この側面に隣接する側面に係留ローラ24,26が転接するように配置すると良い。このため、図2に示すように係留ローラ24,26を2つ備える場合には、フロート20に直接配置する係留ローラ24と、係留金物28に配置される係留ローラ26が設けられることとなる。 When the float 20 is disposed between the plurality of fixed piles 12, as shown in FIG. 2, the mooring rollers 24, It is good to arrange so that 26 may be in rolling contact. Therefore, when two mooring rollers 24 and 26 are provided as shown in FIG. 2, the mooring roller 24 disposed directly on the float 20 and the mooring roller 26 disposed on the mooring metal 28 are provided.
また、本実施形態では、係留金物28に、発電機ユニット30が設けられている。発電機ユニット30は、例えばピニオンギア32と増速機34、及び発電機36を有する構成とすることができる。ピニオンギア32は、固定杭12の鞘管16に設けたラックギア18と噛み合うギアであり、ラックギア18の配置位置に合わせて、その回転軸の配置が定められる。 In the present embodiment, the mooring piece 28 is provided with a generator unit 30. The generator unit 30 can be configured to include, for example, a pinion gear 32, a speed increaser 34, and a generator 36. The pinion gear 32 is a gear that meshes with the rack gear 18 provided on the sheath pipe 16 of the fixed pile 12, and the arrangement of the rotation shaft is determined in accordance with the arrangement position of the rack gear 18.
増速機34は、ラックギア18に対してピニオンギア32が噛み合って転動した際に得られる回転力を増幅して発電機36の回転軸に伝達する役割を担うギアユニットである。発電機36は、増速機34により増幅されたピニオンギア32の回転を受けて発電を行う機器である。このような構成とする事で、波力によって生じるフロート20の揺動ストロークが小さい場合であっても、ピニオンギア32の回転数に比べ、発電機36の回転軸の回転数を増やす事ができ、発電効率を向上させることができる。 The speed increaser 34 is a gear unit that plays a role of amplifying a rotational force obtained when the pinion gear 32 meshes with the rack gear 18 and rolls and transmits it to the rotating shaft of the generator 36. The generator 36 is a device that generates power by receiving the rotation of the pinion gear 32 amplified by the speed increaser 34. By adopting such a configuration, the rotational speed of the rotating shaft of the generator 36 can be increased compared to the rotational speed of the pinion gear 32 even when the swing stroke of the float 20 caused by the wave force is small. , Power generation efficiency can be improved.
また、発電機ユニット30を制御するための制御盤や、発電に起因して生成された電力を蓄電する蓄電池(制御盤、蓄電池共に不図示)は、フロート20の内部や、図示しない架空ケーブルなどを介して、陸上に設置されるようにすると良い。 In addition, a control panel for controlling the generator unit 30 and a storage battery for storing electric power generated due to power generation (both control panel and storage battery are not shown) are inside the float 20, an aerial cable (not shown), etc. It is good to be installed on the land via.
また、実施形態では、発電機ユニット30を係留金物28の先端側に突設する構成としている。発電機ユニット30をこのように外付け形式に配置する事で、既設の浮桟橋などへの設置も可能となるからである。ここで、フロート20と係留ローラ24との接触面、および係留金物28と係留ローラ26との接触面には、伸縮ゴムやレール滑車などの緩衝機構を介在させ、固定杭12に対するフロート20における水平方向の揺動を吸収し、ピニオンギア32とラックギア18との噛み合い状態を良好に保つようにすると良い。このような構成とする事で、揺動時には確実に発電を行う事が可能となると共に、ギアの破損を防ぐ事ができる。なお、ギアの歯の切れ込み方向に沿ったズレ(揺動)に関しては、許容可能とする事もできる。歯の切れ込み方向に僅かにズレを生じた場合でも、ギアの噛み合いが外れる事は無いからである。 Further, in the embodiment, the generator unit 30 is configured to protrude from the tip side of the mooring piece 28. This is because the generator unit 30 can be installed on an existing floating pier or the like by arranging the generator unit 30 in such an external form. Here, the contact surface between the float 20 and the mooring roller 24 and the contact surface between the mooring metal 28 and the mooring roller 26 are provided with a buffer mechanism such as an elastic rubber or a rail pulley so that the horizontal surface of the float 20 with respect to the fixed pile 12 is interposed. It is preferable to absorb the oscillation of the direction and keep the meshing state between the pinion gear 32 and the rack gear 18 in a good state. By adopting such a configuration, it is possible to reliably generate power when swinging and to prevent damage to the gear. It should be noted that the shift (swing) along the gear teeth cutting direction can be allowed. This is because even if a slight deviation occurs in the tooth cutting direction, the gears will not be disengaged.
このような構成の波力発電装置10では、常時、浮桟橋として使用されつつ、効率的な発電が可能となる。また、波力を使った発電施設としての特殊設備でなく、常時使用される浮桟橋兼発電施設とする事ができるため、用途の多様化を図る事ができる。 The wave power generation device 10 having such a configuration enables efficient power generation while being always used as a floating pier. Moreover, since it can be used as a floating pier / power generation facility that is always used, not a special facility as a power generation facility using wave power, it is possible to diversify the usage.
次に、図4、図5を参照して、第2の実施形態に係る波力発電装置について説明する。なお、図4は、第2の実施形態に係る波力発電装置の正面構成を示す図であり、図5は、図4におけるB−B矢視を示す平面図である。 Next, the wave power generation device according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 4 and 5. FIG. 4 is a diagram showing a front configuration of the wave power generation device according to the second embodiment, and FIG. 5 is a plan view showing the arrow BB in FIG. 4.
本発明に係る波力発電装置10Aの殆どの構成は、上述した第1の実施形態に係る波力発電装置10と同様である。よって、その構成を同一とする箇所には、図面に同一符号を附して、詳細な説明は省略することとする。 The configuration of most of the wave power generation device 10A according to the present invention is the same as that of the wave power generation device 10 according to the first embodiment described above. Therefore, portions having the same configuration are denoted by the same reference numerals in the drawings, and detailed description thereof is omitted.
第1の実施形態に係る波力発電装置10との相違点は、発電機ユニット30の配置にある。具体的には、第1の実施形態では、フロート20に接続された係留金物28に対して発電機ユニット30を配置する構成としていた。これに対して本実施形態では、フロート20に直接、発電機ユニット30を配置する構成としている。 The difference from the wave power generation device 10 according to the first embodiment is in the arrangement of the generator unit 30. Specifically, in the first embodiment, the generator unit 30 is arranged on the mooring piece 28 connected to the float 20. On the other hand, in this embodiment, the generator unit 30 is arranged directly on the float 20.
このような構成とした場合、制御盤や蓄電池(いずれも不図示)をフロート20の内部に配置する際に、ケーブル等をフロート20の内部に直接引き込む事が可能となる。また、このような配置構成とした場合であっても、浮桟橋としての使用、及び効率的な発電を行うにあたり、支障を来す事は無い。 In such a configuration, when a control panel and a storage battery (both not shown) are arranged inside the float 20, a cable or the like can be directly drawn into the float 20. Moreover, even if it is a case where it is such an arrangement configuration, there will be no trouble in use as a floating pier and efficient power generation.
また、上記実施形態ではいずれも、発電機ユニット30に対して回転力を入力する要素をピニオンギア32としていた。しかしながら、この構成は、鞘管16に配置したラックギア18との噛み合いにより、確実に回転力を生じさせるための要素としての構成である。よって、発電機ユニット30は、ピニオンギア32に変えて、鞘管16に対して転動可能なローラ(発電ローラ)を備える構成としても良い。なお、このような構成とした場合、鞘管16に配置していたラックギア18は不要となる。 In any of the above embodiments, the pinion gear 32 is used as an element for inputting the rotational force to the generator unit 30. However, this configuration is a configuration as an element for reliably generating a rotational force by meshing with the rack gear 18 disposed in the sheath tube 16. Therefore, the generator unit 30 may be configured to include a roller (power generation roller) that can roll with respect to the sheath tube 16 instead of the pinion gear 32. In addition, when it is set as such a structure, the rack gear 18 arrange | positioned at the sheath pipe 16 becomes unnecessary.
また、ピニオンギア32に変えてローラを採用する場合、発電機ユニット30と係留ローラ26とを一体構成とする事もできる。ピニオンギア32に替わるローラと係留ローラ24は、いずれも鞘管16に接触する事で転動するローラであるよって、その機能一部共有する事により、係留ローラ24によって生ずる回転力を用いて発電を成すようにする事もできる。このような構成とした場合には、発電機ユニット30を個別に設ける必要が無くなる。よって、設備の簡略化、小型化を図る事ができるようになる。 When a roller is used instead of the pinion gear 32, the generator unit 30 and the mooring roller 26 can be integrated. Since both the roller instead of the pinion gear 32 and the mooring roller 24 are rollers that roll when they contact the sheath tube 16, they share a part of their functions to generate power using the rotational force generated by the mooring roller 24. Can also be made. In such a configuration, it is not necessary to provide the generator unit 30 individually. Therefore, the facility can be simplified and downsized.
さらに、上記実施形態では、いずれも、複数の固定杭12のうちのいずれか1つの固定杭12に隣接するフロート20の縁部、あるいは係留金物28に発電機ユニット30を配置する旨記載した。しかしながら、複数の固定杭12を有する場合には、複数の固定杭12の全部、あるいはいずれか選択した複数の固定杭12に対応する各位置に、発電機ユニット30を配置しても良い。1つのフロート20に対して発電機ユニット30を複数備える事により、発電量を増加させる事が可能となる。 Furthermore, in the said embodiment, all described that the generator unit 30 was arrange | positioned in the edge part of the float 20 adjacent to any one fixed pile 12 in the some fixed pile 12, or the mooring fixture 28. FIG. However, when the plurality of fixed piles 12 are provided, the generator unit 30 may be disposed at all positions corresponding to the whole of the plurality of fixed piles 12 or any one of the selected fixed piles 12. By providing a plurality of generator units 30 for one float 20, the amount of power generation can be increased.
また、上記実施形態では、説明を簡単化するために、固定杭12については、フロート20を挟み込むようにして配置された2本のみを記載している。しかしながら、本実施形態に係る波力発電装置10,10Aでは、固定杭12は、2本以上、すなわち複数備えられていれば、その数を限定する必要は無い。さらに、本発明を適用する波力発電装置10,10Aは、新設装置はもちろん、既設の装置(既設の浮桟橋等)にも適用することができる。 Moreover, in the said embodiment, in order to simplify description, about the fixed pile 12, only two arrange | positioned so that the float 20 may be inserted | pinched are described. However, in the wave power generation devices 10 and 10A according to the present embodiment, it is not necessary to limit the number of the fixed piles 12 as long as two or more, that is, a plurality of fixed piles 12 are provided. Furthermore, the wave power generators 10 and 10A to which the present invention is applied can be applied not only to newly installed devices but also to existing devices (such as existing floating piers).
10,10A………波力発電装置、12………固定杭、14………杭本体、16………鞘管、18………ラックギア、20………フロート、22………搭乗面、24………係留ローラ、24a………ローラ、24b………ホルダ、26………係留ローラ、26a………ローラ、26b………ホルダ、28………係留金物、30………発電機ユニット、32………ピニオンギア、34………増速機、36………発電機。 10, 10A ......... Wave power generator, 12 ......... Fixed pile, 14 ......... Pile body, 16 ......... Sheath tube, 18 ......... Rack gear, 20 ......... Float, 22 ......... Boarding surface 24 ......... Mooring roller, 24a ......... Roller, 24b ......... Holder, 26 ......... Mooring roller, 26a ......... Roller, 26b ......... Holder, 28 ......... Mooring hardware, 30 ......... Generator unit, 32 ... Pinion gear, 34 ... Speed up gear, 36 ... Generator.
Claims (4)
前記フロートは、搭乗面と、
前記固定杭に転接する発電ローラと、
前記発電ローラの回転力により回転軸を回転させる発電手段と、を有し、
前記発電ローラと前記発電手段との間に、前記発電ローラの回転力を増加させる増速機を備えた事を特徴とする波力発電装置。 A wave power generator having a float supported by a fixed pile so as to be movable up and down,
The float includes a boarding surface,
A power generation roller that is in rolling contact with the fixed pile;
Power generation means for rotating the rotating shaft by the rotational force of the power generation roller,
A wave power generation device comprising a speed-up gear for increasing the rotational force of the power generation roller between the power generation roller and the power generation means.
The wave power generation device according to any one of claims 1 to 3, wherein the power generation roller is a rack gear arranged on the fixed pile and a pinion gear meshing with the rack gear.
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