JP2539742B2

JP2539742B2 - 振子式波力発電装置

Info

Publication number: JP2539742B2
Application number: JP5160696A
Authority: JP
Inventors: 富治渡部; 俶郎近藤; 博巳白井; 勝博清野; 昌明黒井
Original assignee: KANCHI KOWAN GIJUTSU KENKYU SENTAA; NARASAKI SEISAKUSHO KK; Hitachi Zosen Corp
Current assignee: KANCHI KOWAN GIJUTSU KENKYU SENTAA; NARASAKI SEISAKUSHO KK; Hitachi Zosen Corp
Priority date: 1993-06-30
Filing date: 1993-06-30
Publication date: 1996-10-02
Anticipated expiration: 2011-10-02
Also published as: JPH07119608A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば海岸に打ち寄せ
る波の波力を利用して発電を行なう振子式波力発電装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、海岸に打ち寄せる波の力を利用し
て発電を行なう振子式波力発電装置(以下、単に発電装
置という。)としては、例えば図５及び図６に示すもの
が知られている。

【０００３】(１)は、海岸近くの海底(Ａ)に設置された
発電装置全体を示している。(２)は、中央部の上面(2a)
及び沖に向いた前面(2b)(図５及び図６の右方を前方と
する)が開口する直方体形状の空所(３)が設けられた直
方体形状をなすコンクリート製の支持体である。

【０００４】支持体(２)の上面(2a)には、平面視凹形状
の台座(４)が、その開口を前面に向けて固定されてい
る。台座(４)における２本のアーム部(４ａ)上には、空
所(３)を挟んで１対の対向する側面視Ω形状の軸受(５)
が固着されている。この軸受(５)に、空所(３)内に進入
した海水の波力により、空所(３)内を前後方向に揺動す
る板状の振子(６)の上端部に固嵌した左右方向を向く軸
(７)の両端部が枢支されている。台座(４)の後部中央に
は、振子(６)の前後方向の揺動による軸(７)の回転力を
図示しない発電装置に伝達するためのポンプとしてのシ
リンダ装置(８)が設けられている。

【０００５】シリンダ装置(８)の前方に突出したピスト
ンロッド(９)に連結ピン(10)を介して連結された連結棒
(11)の先端は、振子(６)の上端中央より上方に延出する
アーム(6a)の上端部に左右方向を向く軸(12)をもって連
設されている。

【０００６】したがって、振子(６)の揺動が、シリンダ
装置(８)にピストンロッド(９)の往復運動となって伝達
され、シリンダ装置(８)から圧送される圧油により、油
圧モータ駆動方式の発電機(図示せず)が作動させられ、
発電が行なわれる。想像線で示す(13)は、発電装置(１)
の前部に設けられ、空所(３)を閉塞する水門である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述のような従来の振
子式波力発電装置においては、振子(６)の全面に掛る波
力のすべてがてこの原理で増倍されて、揺動シリンダ装
置(８)の１本のピストンロッド(９)に集中して作用し、
ピストンロッド(９)に掛る軸方向の力はほぼ１００ｔ前
後の大きさになる。したがってシリンダ装置(８)の支持
部には著しく大きな軸力(Fa)が作用するとともに、２つ
の軸受(５)にも、その大きさの２分の１に相当する大き
な軸力(Fb)が逆向きに働くので、それらを支えるために
台座(４)及び支持体(２)自体を強固な大型のものとしな
ければならないという問題がある。

【０００８】また、上記発電装置(１)の設置作業は、台
座(４)、振子(６)、シリンダ装置(８)等を別々に支持体
(２)の上面に運び、それらを順次組み付けて行なってお
り、そのうち特に、振子(６)とシリンダ装置(８)のピス
トンロッド(９)とを連結する場合等に、無波状態としな
ければ、その連結が事実上不可能であるか、又は著しく
困難であるという問題がある。そのため、上記の水門(1
3)が必要不可欠となり、装置全体が複雑かつ大型化す
る。

【０００９】本発明は上記問題点を解消すべくなされた
もので、発電装置を小型化することおよび水門を設ける
ことなく設置作業を簡単に行なうことができ、かつ発電
装置の製造コスト低減に寄与することを目的とするもの
である。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明によると、上記課
題は、次のようにして解決される。 (１) 波によって揺動させられるようにした振子の軸を
支持体に枢支するとともに、前記振子を、支持体に設け
たポンプに連係し、振子の揺動運動によりポンプを作動
させ、かつポンプの吐出流体により発電機を作動させる
ようにした振子式波力発電装置において、前記ポンプを
回転式ポンプとして、そのポンプの作動軸を振子の軸の
一端部に連続して一体的に形成し、ポンプの作動軸の両
端部を、第１及び第２の２個の軸受をもってポンプのケ
ースに枢支するとともに、振子の軸に近い方の軸受の外
側において、ポンプのケースを支持体に立設した支持片
に片持ち状に枢支し、かつ、前記支持体とケースとの間
に、ケースの前記作動軸まわりの回転を阻止する回り止
め手段を設け、さらに振子の軸の他端部を、第３の軸受
をもって支持体に枢支する。 (２) 上記(１)において、ポンプのケースを、球面軸受
をもって支持片に首振り可能として枢支する。

【００１１】(３) 上記(１)または(２)において、回り
止め手段が、ケースより一側方に延出するアームと、該
アームの先端部と支持体とを連結する連結杆とからなる
ものとする。 (４) 上記(１)において、回り止め手段を、支持片の軸
受面と、それによって軸受けされるポンプのケースの外
周面とに設けられ、かつ互いに噛合することにより、ケ
ースを回り止めするようにしたクラウニング加工したス
プラインとスプライン溝とからなるものとする。

【００１２】

【作用】振子とその軸とポンプとを予め組付けておき、
その組付体を、２個所で支持体に支持させるだけで発電
装置の主要部を簡単に設置できるので、設置作業が簡単
で、水門を設けなくても設置することもできる。設置後
は、振子とその軸とが、波により揺動させられることに
よってポンプが作動させられ発電が行なわれる。このと
き、振り子の軸とポンプの作動軸との支持が安定する。

【００１３】また、振子の軸とポンプの作動軸とを一体
とした軸を３個所で軸受けする場合に生じる軸のわずか
の偏心や曲がり、又は３個の軸受の取付位置のわずかな
狂い等による噛みつきやそれによる回転不能、及び摩耗
の増大等を防止することができる。

【００１４】

【実施例】次に、本発明の一実施例を図１〜図４を参照
して説明する。なお、従来例で示した部材と同一の部材
には、同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

【００１５】図１〜図４において、(14)は、振子(６)の
軸(７)の一端部に連続して配設した回転式のポンプであ
る。

【００１６】このポンプ(14)は、中央が拡径しかつ後端
が閉塞された円筒状のケース(15)を備えている。

【００１７】ケース(15)の小径の前端部外周には、球面
の一部をなす環状突条(16)が形成されており、この環状
突条(16)を、台座(４′)に立設した支持片(17)の上部に
形成した球面の軸受面(18)により抱持することによっ
て、ケース(15)は、その後端部が上下左右に若干首振り
可能でかつ中心軸線まわりに回転可能として前端部にお
いて片持ち支持されている。

【００１８】ケース(15)の拡径部の上端より一側方に延
出するアーム(15ａ)の先端部と、その直下の台座(４′)
とを上下方向を向く連結杆(19)をもって連結することに
より、ケース(15)は支持片(17)に対して回り止めされて
いる。すなわちケース(15)の中心軸線まわりの回転は阻
止されている。

【００１９】(20)は、振子(６)の軸(７)の一端に連続す
るように一体的に形成されたポンプ(14)の作動軸で、そ
の両端部においてケース(15)内に設けられた２個の軸受
(21)(22)に枢支されている。

【００２０】また、振子(６)の軸(７)の前端部は、空所
(３)を挟んで支持片(17)と左右に対向するように台座
(４′)に立設された支持片(23)の上部に、軸受(24)をも
って枢支されている。

【００２１】したがって、振子(６)の軸(７)と作動軸(2
0)とを一体とした軸(25)は、その一端において軸受(24)
により直接支持体(２)に枢支され、かつ他端と他端寄り
の中間適所とにおいて２個の軸受(21)(22)によりポンプ
(14)のケース(15)に枢支され、このケース(15)を介して
間接的に支持体(２)に枢支されている。

【００２２】このような構成で軸(25)を枢支することに
より、軸(25)を３個所で直接支持体(２)に枢支した場合
のような軸(25)のわずかの偏心や曲がり、又は３個の軸
受の取付位置のわずかな狂い等により、噛みつきによる
回転不能を生じたり、摩耗が増大する等のおそれがな
く、軸(25)を常時円滑に回転しうるように支持すること
ができる。

【００２３】また、振子(６)とその軸(７)とポンプ(14)
とを予め組付けておき、その組付体(26)を、１対の支持
片(17)(23)に上述のようにして装着すれば、設置作業が
きわめて簡単となり、また組付体(26)を２個所で支持す
るだけでよいので、特に上述のような水門(13)を設けな
くても設置作業を簡単に行なうことができる。

【００２４】この設置作業をより詳しく説明すると、ま
ず組立体(26)を両支持片(17)(23)上に載架し後、支持片
(17)(23)の上端より適宜の押え部材(図示略)をボルト締
めして、組付体(26)の浮上りを防止する。

【００２５】このとき、後述するポンプ(14)のポート(3
1)(32)を開放しておくと、ケース(15)と軸(25)とは自由
に相対回転できるので、振子(６)が波により揺動させら
れても、支持片(17)へのケース(15)の取付け作業に支障
を来たすことはない。

【００２６】次に、ケース(15)を支持片(17)に対して必
要な角度だけ回動し、アーム(15ａ)の先端と台座(４′)
とを連結杆(19)により連結して、ケース(15)を回り止め
する。

【００２７】このとき、アーム(15ａ)の長さ(ｌ)を長く
しておけば、ケース(５)の回転阻止力をいくらでも大き
くすることができ、波力により振子(６)にどのように大
きな力が掛っても、それに対抗することができる。

【００２８】その後、ポート(31)(32)に油を導入する
と、振子(６)と軸(25)との振動によりポンプ(14)が作動
させられる。

【００２９】また、各支持片(17)(23)から押え部材を外
すだけで、組付体(26)を支持体(２)から簡単に取り外す
ことができる。

【００３０】次に、ポンプ(14)の内部構造とその作用に
ついて説明する。なお、本実施例においては、ポンプ(1
4)をベーンポンプとしてあるが、本発明はこれに限定さ
れるものではなく、例えば公知のラジアルピストンポン
プ、マルチストロークポンプ等の他の型式のものとする
こともできる。

【００３１】図３及び図４において、(27)は、作動軸(2
0)にキー(28)をもって回転不能に外嵌合したロータで、
その外周面には、外端がケース(15)の拡径部の内面に沿
って摺接する２枚の羽根(29)が互いに180°の関係をな
すようにして突設されている。

【００３２】ケース(15)の拡径部の内面には、内端がロ
ータ(27)の外周面に摺接する２個の仕切壁(30)が、互い
に180°の関係をなすようにして突設されている。

【００３３】かくして、２枚の羽根(29)と２個の仕切り
壁(30)とにより、ケース(15)の内部は、油が充填された
４つの部屋(ａ₁)(ａ₂)(ｂ₁)(ｂ₂)に区画されている。(3
1)(32)は、油の搬出入が行なわれるポートであって、４
個のチェック弁を組込んだ整流回路(33)から油が供給及
び排出されるようになっている。(34)(35)は、部屋
(ａ₁)と(ｂ₁)および(ａ₂)と(ｂ₂)同士を連通させる連通
孔である。

【００３４】振子(６)の揺動によって軸(25)とともにロ
ータ(27)が図４の時計方向に回転させられると、整流回
路(33)の供給管(ｋ)から供給された油は、ポート(32)よ
り部屋(ａ₂)に入る。このとき部屋(ａ₂)と(ｂ₂)とは連
通孔(35)によって連結されているので、油は両部屋
(ａ₂)(ｂ₂)内に引き込まれる。

【００３５】一方、部室(ａ₁)内にある油は、羽根(29)
の回転によってポート(31)を通って整流回路(33)の排出
管(Ｄ₁)へ排出される。このとき、部屋(ｂ₁)内の油も連
通路(34)を介して部屋(ａ₁)内に押出される。

【００３６】次に、羽根(29)が反時計回りに回転すると
きは、上記の場合と逆の作用によって油はポート(31)か
ら供給され、ポート(32)を通って整回路(33)の排出管
(Ｄ₂)へ排出される。

【００３７】したがって振子(６)が揺動し、その軸(７)
が回転しているとき、常に、油は排出管(Ｄ₁)(Ｄ₂)のい
ずれかより矢示方向へ排出されるので、このときの油圧
により、図示しない油圧モータ駆動の発電機が作動させ
られ、発電が行なわれる。

【００３８】図３において、(36)は、振子(６)とその軸
(７)とを回り止めするキー、(37)は、シールである。な
お、上記実施例においては、ポンプ(14)のケース(15)
を、球面軸受をもって支持片(17)に回転可能かつ首振り
可能として装着するとともに、ケース(15)より側方に延
出するアーム(15ａ)の端部と支持体(２)とを連結杆(19)
をもって連結することにより、ケース(15)の回転を阻止
するようにしているが、支持片(17)の軸受面(18)と、そ
れによって軸受けされるポンプ(14)のケース(15)の外周
面とにクラウニング加工したスプラインとスプライン溝
(図示略)とを設けて、それらを互いに噛合せることによ
り、ケース(15)を支持片(17)に回転不能かつ若干首振り
可能として装着してもよい。

【００３９】

【発明の効果】本発明によると、次のような効果を奏す
ることができる。 (ａ) 振子とその軸とポンプとを予め組付けておき、そ
の組付体を、２個所で支持体に支持させるだけで発電装
置の主要部を簡単に設置できるので、設置作業が簡単で
ある。

【００４０】(ｂ) また、組付体を２個所で支持するだ
けでよく、従来のように振子とシリンダ装置のピストン
ロッドとの連結等の作業が不要であるので、特に水門を
設ける必要がなく、その分だけ装置全体を簡素化及び小
型化することができ、製造コストを低減できる。

【００４１】(ｃ) 波力が振子を介して実質的に振子の
軸及びポンプの軸の回転方向のみに掛るようにしたの
で、振子の支持部及びポンプの支持部において支持体に
作用する力を著しく小さくすることができ、従来のよう
に、波力が振子を介してシリンダ装置のピストンロッド
等に前後方向の力として掛る場合のように、支持体の剛
性及び強度を著しく大きくする必要がなく、支持体自体
を簡素化して製造コストを低減することができる。

【００４２】(ｄ) 振子の軸の回転力を、直接ポンプの
作動軸に伝達することができるので、エネルギーロスを
少なくすることができ、発電効率を向上することができ
る。

【００４３】(ｅ) 振子の軸とポンプの作動軸との支持
が安定するとともに、構造を簡素化でき、組付作業も楽
になる。(ｆ) 振子の軸とポンプの作動軸とを一体とした軸を３
個所で軸受けする場合に生じる軸のわずかの偏心や曲が
り、又は３個の軸受の取付位置のわずかな狂い等による
噛みつきやそれによる回転不能、及び摩耗の増大等を防
止することができ、軸を常時円滑に回転しうるようにす
ることができる(以上全請求項)。

【００４４】(ｇ) 請求項２記載の発明のような構成と
すると、上記(ｆ)の効果をさらに助長し、軸の回転時に
発生する応力を著しく低減し、耐久性を向上することが
できる。 (ｈ) 請求項３記載の発明のような構成とすると、アー
ムの長さを長くするだけで、ケースの回転阻止力を大と
することができるので、振子の大きさ、すなわち振子の
波による受圧面積の大小に応じて、ケースの回転阻止力
を最適な値に設定することができる。 (ｉ) 請求項４記載の発明のような構成とすると、回り
止め手段を、ケースと支持片との間にコンパクトに形成
し、装置全体の小型化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の概略縦断側面図である。

【図２】同じく概略平面図である。

【図３】図２のIII−III線に沿って見た縦断面図であ
る。

【図４】図３のVI−VI線に沿って見た縦断面図である。

【図５】従来の振子式波力発電装置の一例を示す概略縦
断面図である。

【図６】同じく概略平面図である。

【符号の説明】

(１)発電装置 (２)支持体 (2a)上面 (2b)前面 (３)空所 (４)(４′)
台座 (4a)アーム部 (５)軸受 (６)振子 (6a)アーム (７)軸 (８)シリン
ダ装置(ポンプ) (９)ピストンロッド (10)連結ピ
ン (11)連結棒 (12)軸 (13)水門 (14)ポンプ (15)ケース (15ａ)アー
ム (16)環状突条 (17)支持片 (18)軸受面 (19)連結杆 (20)作動軸 (21)(22)軸
受 (23)支持片 (24)軸受 (25)軸 (26)組付体 (27)ロータ (28)キー (29)羽根 (30)仕切壁 (31)(32)ポート (33)整流回
路 (34)(35)連通孔 (36)キー (37)シール

フロントページの続き (72)発明者近藤俶郎北海道室蘭市水元町27−１室蘭工業大学内 (72)発明者白井博巳北海道札幌市北区北７条西２丁目８番地社団法人寒地港湾技術研究センター内 (72)発明者清野勝博北海道室蘭市崎守町385番地株式会社楢崎製作所内 (72)発明者黒井昌明大阪府大阪市此花区西９条５−３−28 日立造船株式会社内 (56)参考文献特開昭60−243371（ＪＰ，Ａ) 実開昭59−9178（ＪＰ，Ｕ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】波によって揺動させられるようにした振
子の軸を支持体に枢支するとともに、前記振子を、支持
体に設けたポンプに連係し、振子の揺動運動によりポン
プを作動させ、かつポンプの吐出流体により発電機を作
動させるようにした振子式波力発電装置において、前記ポンプを回転式ポンプとして、そのポンプの作動軸
を振子の軸の一端部に連続して一体的に形成し、ポンプ
の作動軸の両端部を、第１及び第２の２個の軸受をもっ
てポンプのケースに枢支するとともに、振子の軸に近い
方の軸受の外側において、ポンプのケースを支持体に立
設した支持片に片持ち状に枢支し、かつ、前記支持体と
ケースとの間に、ケースの前記作動軸まわりの回転を阻
止する回り止め手段を設け、さらに振子の軸の他端部
を、第３の軸受をもって支持体に枢支したことを特徴と
する振子式波力発電装置。
【請求項２】ポンプのケースを、球面軸受をもって支
持片に首振り可能として枢支した請求項１記載の振子式
波力発電装置。
【請求項３】回り止め手段が、ケースより一側方に延
出するアームと、該アームの先端部と支持体とを連結す
る連結杆とからなる請求項１または２記載の振子式波力
発電装置。
【請求項４】回り止め手段が、支持片の軸受面と、そ
れによって軸受けされるポンプのケースの外周面とに設
けられ、かつ互いに噛合することにより、ケースを回り
止めするようにしたクラウニング加工したスプラインと
スプライン溝とからなる請求項１記載の振子式波力発電
装置。