JP3169037U - 海面波浪による回転装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】安全で永続性があり、効率性に富んだ海面波浪による回転装置を提供する。【解決手段】平均潮面に対して固定関係に配置した鉛直棒42,43に,波浪振動除外海面に追従して上下変位する昇降台を設け、波浪に追従して上下動するフロート13の立設棒11を昇降台を貫いて突出させ、立設棒11を挟んで両側に配置した上下方向のラック状部材12a,12bとそれぞれ噛合う第一歯車14と第二歯車15を昇降台上に横設支承し、遊星歯車装置の遊星歯車軸の保持腕部材の中心を第一歯車軸14aに連結し、遊星歯車の外側に噛合配置した筒歯部材の外歯ギヤに第二歯車軸15a突出端の歯車部材を噛合わせ、太陽歯車軸を出力軸23aとしてなるものである。【選択図】図1
Description
本考案は、海面波浪の上下動を利用して回転運動を得ることのできる回転装置に関するものである。
近年における発電手段としては、水力発電に加えて、原子力発電や火力発電が一般的である。原子力発電は、原子核反応によって生じた熱によって水を加熱し、発生した高圧蒸気によってタービンを回転させて発電するものである。また、火力発電は化石燃料(石油、石炭)を燃して得た熱によって水を加熱し、発生した高圧蒸気によってタービンを回転させて発電している。
原子力発電は効率的に発電することができるといった特長を備えるが、事故が発生した際、大量の放射性物質を放出する危険性がある。また、火力発電は有限である化石燃料を使用するので永続的に使用することができない。こうした点に鑑み、風力発電や太陽光発電等、自然エネルギーを利用した発電装置も実用化されている。
しかし、これまで実用化されている自然エネルギーを利用した発電装置は、発電規模に問題がある。
本考案はこうした問題に鑑み創案されたもので、例えば、種々の目的(例えば、発電のためのタービンを回転させる)で使用することができ、安全で長期間使用可能で、効率性に富んだ回転装置を提供することを課題とする。
図1乃至図6を参照して説明する。請求項1に記載の海面波浪による回転装置1は、平均潮面92に対して固定関係に配置した鉛直棒42,43に,波浪振動除外海面91に追従して上下変位する昇降台40を設け、波浪93に追従して上下動するフロート13の立設棒11を昇降台40を貫いて突出させ、立設棒11を挟んで両側に配置した上下方向のラック状部12a,12bとそれぞれ噛合う第一歯車14と第二歯車15を昇降台40上に横設支承し、遊星歯車装置の遊星歯車軸22aの保持腕部材21の中心を第一歯車軸14aに連結し、遊星歯車22の外側に噛合配置した筒歯部材24の外歯ギヤ24bに第二歯車軸15a突出端の歯車部材25を噛合わせ、太陽歯車軸を出力軸23aとしてなるものである。
請求項2に記載の海面波浪による回転装置1は、波浪動力取出装置5と回転機構10と増速機構20とを備える。波浪動力取出装置5は、海底90に対し固定関係に配置した鉛直棒42,43の海面上の部分に昇降台40を設けると共に、海面91を測定するセンサー31を鉛直棒42に沿って配置し、センサー31によって感知した海面91信号を入力回路48aを介して昇降台40の波浪振動除外潮面算出制御器48へ入力し、波浪振動除外潮面算出制御器48からの出力信号を出力回路48bを介して昇降台40に取付けた昇降位置調節用モーター42に出力し、変化する海面90からの高さを所定値に調節する昇降台高さ位置調節装置49から構成される。
回転機構10は、垂直方向に配置された立設棒11と、立設棒11の上部に設けられ、左側面および右側面に垂直方向に沿って設けられた左ラック状部12aおよび右ラック状部12bを有する係合板12と、立設棒11の下端部に設けられたフロート13と、立設棒11の上部に隣接して設けられ、左ラック状部12aに噛み合い、第一歯車軸14aを中心に回転し、所定方向に回転する場合のみ、その回転力を第一歯車軸に伝達する第一歯車14と、立設棒11の上部に隣接して設けられ、右ラック状部12bに噛み合い、第二歯車軸15aを中心に回転し、第一歯車14とは逆の方向に回転する場合のみ、その回転力を第二歯車軸に伝達する第二歯車15と、で構成される。
増速機構20は、前記第一歯車軸14aに連結され、複数の遊星歯車22を有する保持腕部材21と、複数の遊星歯車22の内側に配置され、複数の遊星歯車22と噛み合い、太陽歯車軸23aを中心として回転する太陽歯車23と、複数の遊星歯車22の外側に配置された筒状で、内周面に内歯車24aが形成されると共に、外周面に外歯車24bが形成され、内歯車24aが、複数の遊星歯車22と噛み合う筒歯部材24と、第二歯車軸15aに連結され、筒歯部材24の外歯車24bに噛み合う歯車部材25と、で構成される。
昇降台40の軸受部を貫いて、垂直方向に配置された立設棒11と、前記立設棒11の上部に設けられ、左側面および右側面に垂直方向に沿って設けられた左ラック状部12aおよび右ラック状部12bを有する係合板12と、前記立設棒11の下端部に設けられた海面の波によって上下動するフロート13と、前記立設棒11の上部に隣接して設けられ、前記左ラック状部12aに噛み合い、第一歯車軸14aを中心に回転し、所定方向に回転する場合のみ、その回転力を前記第一歯車軸14aに伝達する第一歯車14と、前記立設棒11の上部に隣接して設けられ、前記右ラック状部12bに噛み合い、第二歯車軸15aを中心に回転し、前記第一歯車14とは逆の方向に回転する場合のみ、その回転力を前記第二歯車軸15aに伝達する第二歯車15と、で構成される。
増速機構20は、第一歯車軸14aに連結され、複数の遊星歯車22を有する保持腕部材21と、複数の遊星歯車22の内側に配置され、複数の遊星歯車22と噛み合い、太陽歯車軸23aを中心として回転する太陽歯車23と、複数の遊星歯車22の外側に配置された筒状で、内周面に内歯車24aが形成されると共に、外周面に外歯車24bが形成され、内歯車24aが、複数の遊星歯車22と噛み合う筒歯部材24と、第二歯車軸15aに連結され、前記筒歯部材24の外歯車24bに噛み合う歯車部材25と、で構成される。
本考案に係る海面波浪による回転装置1は、回転機構10を、自然界に存在する波の上下動を利用して作動させるので、安全であると共に永続的に使用することができる。また、例えば、大海においては常に大きな波が存在するので、効率的に作動させることができる。また、増速機構20によって、回転機構10で得た回転を増速させることができる。さらに、昇降機構30によって、潮の干満に対応させることができるので、さらに効率的に作動させることができる。
本考案に係る海面波浪による回転装置1の実施形態を、図1乃至図6に示す。この回転装置1は、海の波の上下動を利用して作動する波浪動力取出装置5と回転機構10と増速機構20とを備える。波浪動力取出装置5は、海底90に対し固定関係に配置した鉛直棒42,43の海面上の部分に昇降台40を設けると共に、海面91を測定するセンサー31を鉛直棒42に沿って配置し、センサー31によって感知した海面91信号を入力回路48aを介して昇降台40の波浪振動除外潮面算出制御器48へ入力し、波浪振動除外潮面算出制御器48からの出力信号を出力回路48bを介して昇降台40に取付けた昇降位置調節用モーター32に出力し、変化する海面90からの高さを所定値に調節する昇降台高さ位置調節装置49から構成される。
回転機構10は、立設棒11、係合板12、フロート13、第一歯車14、および第二歯車15を備える。立設棒11は、昇降台40の水平方向に配置された固定板16の中央部の受筒16aに、垂直方向に昇降動自在に取付けられており、プラスチックなどの軽量素材で形成されている。
係合板12は、立設棒11の上部の前面に設けられ、左側面および右側面に垂直方向に沿って設けられた左ラック状部12aおよび右ラック状部12bを有する。この左ラック状部12aおよび右ラック状部12bは、複数の歯を垂直方向に並べて形成した歯型板(図1・図5参照)で構成することもできるし、チェーンを垂直方向に配して構成することもできる。この係合板12も、プラスチックなどの軽量素材で形成することが好ましい。
フロート13は、立設棒11の下端部に設けられており、立設棒11より大径で球状(中空状)である。このフロート13も軽量素材で形成されている。このフロート13の形状は限定されるものではなく、球状の他、波によって上下動し易い形状であれば良い(例えば、半球状など)。
第一歯車14は、立設棒11の上部に隣接して設けられ、左ラック状部12aに噛み合い、第一歯車軸14aを中心に回転して、立設棒11が上昇する場合に、反時計回り方向に回転して、その回転力を前記第一歯車軸に伝達する。なお、立設棒11が下降する場合は、時計回り方向に空回りする。こうした機構は、一方向ベアリングを設けるなどによって構成することができる。この第一歯車14は、固定板16から立設された立設板19に軸支されている。
第二歯車15は、立設棒11の上部に隣接して設けられ、右ラック状部12bに噛み合い、第二歯車軸15aを中心に回転し、立設棒11が上昇する場合に、時計回り方向に回転して、その回転力を前記第二歯車軸15aに伝達する。なお、立設棒11が下降する場合は、反時計回り方向に空回りする。この第二歯車15も、固定板16から立設された立設板19に軸支されている。
増速機構20は、保持腕部材21、太陽歯車23、筒歯部材24、および歯車部材25を備える。保持腕部材21は、第一歯車軸14aに連結され、複数(三つ)の遊星歯車22を等間隔で有する。これらの遊星歯車22は、それぞれが遊星歯車軸22aを中心に回転する。
太陽歯車23は、複数の遊星歯車22の内側に配置され、それら複数の遊星歯車22と噛み合い、太陽歯車軸23aを中心として回転する。筒歯部材24は、複数の遊星歯車22の外側に配置された筒状で、内周面に内歯車24aが形成されると共に、外周面に外歯車24bが形成されている。そのうち、内歯車24aが、複数の遊星歯車22のそれぞれと噛み合う。
歯車部材25は、第二歯車軸15aに連結され、筒歯部材24の外歯車24bと噛み合う。
また、昇降機構30は、センサー31、昇降位置調節用モーター32、および昇降台40を備える。センサー31は、当該昇降機構30の下端部に配置され、潮の干満を感知する。昇降位置調節用モーター32は、昇降機構の30上部に配置され、センサー31からの信号によって作動する。昇降台40は、昇降位置調節用モーター32の作動によって回転機構10を昇降動させる。
本実施形態の昇降台40は、回転機構10の固定板16の後端に、垂直方向に固定された垂直板41と、その垂直板41の左側端面に沿って配置され、内面側に第一噛合板42aを備えた第一鉛直棒42と、垂直板41の右側端面に沿って配置され、内面側に第二噛合板43aを備えた第二鉛直棒43と、を備える。第一鉛直棒42と第二鉛直棒43は固定されており、常に不動である。
さらに、この昇降台40は、図4に示すように、垂直板41に軸支され、第一噛合板42aに噛み合う第一回転ギヤ44と、垂直板41に軸支され、第二噛合板43aに噛み合う第二回転ギヤ45と、第一回転ギヤ44に噛み合い、昇降位置調節用モーター32からの動力を当該第一回転ギヤ44に伝達する第一伝動ギヤ46と、第一伝動ギヤ46と第二回転ギヤ45に噛み合い、昇降位置調節用モーター32からの動力を、第二回転ギヤ45に伝達する第二伝動ギヤ47とを備える。
こうした構成を備える本実施形態に係る回転装置1を、潮の干満のある海に設置した場合について説明する。最初に、回転機構10の動きについて説明する。
まず、海の波の上下動によって、フロート13が上下動し、それに伴い立設棒11と係合板12も同時に上下動する。この際、固定板16は不動状態を保つ。係合板12が上昇することによって、その左ラック状部12aと右ラック状部12bに噛み合っている第一歯車14および第二歯車15が、それぞれ第一歯車軸14aおよび第二歯車軸15aと共に、相互逆方向に回転して(図1の昇降機構30の側から見た場合、第一歯車軸14aが時計回り方向に回転し、第二歯車軸15aが反時計回り方向に回転する)、その回転力を第一歯車軸14aおよび第二歯車軸15bに伝達する。この第一歯車軸14aおよび第二歯車軸15aの回転力が、増速機構20に伝達される。なお、立設棒11が下降する際は、第一歯車14および第二歯車15共に空回りするので、その回転力は、第一歯車軸14aおよび第二歯車軸15bには伝わらない。
増速機構20では、図3に示すように、第一歯車軸14aに連結されている保持腕部材21が時計回り方向Aに回転する。これに伴い、保持腕部材21に遊星歯車軸22aによって軸支されている三つの遊星歯車22が太陽歯車23の周囲を時計回り方向Bに公転する。同時に、この遊星歯車22は、太陽歯車23と筒歯部材24の内歯車24aに噛み合っているためは時計回り方向Cに自転し、これにより、太陽歯車23を太陽歯車軸23aと共に反時計回り方向に回転させる。このとき、太陽歯車23に噛み合っている筒歯部材24の内歯車24aには時計回り方向Eへの回転力が作用する。
同時に、この筒歯部材24の外歯車24bは、第二歯車軸15aに連結された歯車部材25と噛み合っており、この第二歯車軸15aは反時計回り方向Fに回転しているので、これに伴い、筒歯部材24が時計回り方向Eに回転する。これにより、遊星歯車22の回転が増速され、その増速された回転が太陽歯車23に伝達され、その結果、太陽歯車23の回転が増速される。そして、この増速された回転を発電等に使用する。
日本機械学会発行の機械工学便覧、改訂第6版,7−109頁「差動歯車装置」を用いて、本件考案の差動歯車装置について、「表1」に示すように算出した。
太陽歯車23のピッチ円の半径 R1
内歯車24aのピッチ円の半径 R2
外歯車24bのピッチ円の半径 R3
第二歯車軸15a即ち歯車部材25のピッチ円の半径 R4とし、
「+」を時計方向の回転、
「−」を反時計方向の回転
とする。
全体を糊付けして
(イ)第1歯車軸14a即ち保持腕部材21を+1回転させる。
(ロ)この状態で、第2歯車軸15a即ち筒歯部材25を−n回転させる。
すると、表1に示す如く第1歯車軸14aの回転に対して、太陽歯車は、
「+1+n・(R4/R3)・(R2/R1)」回転する。
太陽歯車23のピッチ円の半径 R1
内歯車24aのピッチ円の半径 R2
外歯車24bのピッチ円の半径 R3
第二歯車軸15a即ち歯車部材25のピッチ円の半径 R4とし、
「+」を時計方向の回転、
「−」を反時計方向の回転
とする。
全体を糊付けして
(イ)第1歯車軸14a即ち保持腕部材21を+1回転させる。
(ロ)この状態で、第2歯車軸15a即ち筒歯部材25を−n回転させる。
すると、表1に示す如く第1歯車軸14aの回転に対して、太陽歯車は、
「+1+n・(R4/R3)・(R2/R1)」回転する。
昇降機構30は、潮の干満に対応すべく作動する。すなわち、例えば、潮が干(引)いた際に、センサー31がそれを感知して信号を送り、昇降位置調節用モーター32の駆動ギヤ32aを反時計回り方向に作動させる。この昇降位置調節用モーター32の作動によって、第一伝動ギヤ46が時計回り方向に回転すると共に、第一回転ギヤ44が反時計回り方向に回転する。また、第一伝動ギヤ46に噛み合っている第二伝動ギヤ47が反時計回り方向に回転し、これにより、第二回転ギヤ45を時計回り方向に回転させる。
ここで、第一回転ギヤ44(反時計回り方向に回転)が第一鉛直棒42(不動)の第一噛合板42aと噛み合い、第二回転ギヤ45(時計回り方向に回転)が第二鉛直棒43(不動)の第二噛合板43aと噛み合っているため、第一回転ギヤ44および第二回転ギヤ45が軸支されている垂直板41が下降する。これに伴い、垂直板41が取付けられている固定板16を含む回転機構10の全体も下降し、当該回転機構10を波の上下動を利用するに最適な高さに配置する。なお、本実施形態では、フロート13の上下動を安定させるために、固定板16から複数の案内棒17を垂下設している。
このように、本実施形態に係る回転装置1は、回転機構10によって、海における波の上下動を利用して作動させるので、極めて安全であると共に、永続的に使用することができる。また、大海に設置すると常に大きな波を利用することができるので、効率的である。また、増速機構20によって、回転機構10で得た回転を増速させることができる。さらに、昇降機構30によって、潮の干満に対応して、さらに効率的に作動させることができる。
なお、本考案に係る回転装置は、図1に示す回転機構10と昇降機構30の組合せ構造物を複数直列状に配置して、それぞれの第一歯車軸14aと第二歯車軸15bを相互に連結し、それを増速機構20に伝えることもできる。
また、上記実施形態では、係合板12を立設棒11の前面に取付けているが、これに限定されるものではなく、図5に示すように、立設棒11の左右側面に取付けることもできる。なお、同図に示すように、立設棒11の昇降動を安定させるために、ガイド部材18を設けることもできる。
なお、本考案に係る回転装置は、発電用に限定されるものではなく、あらゆる回転機構に用いることができる。
1 回転装置
5 波浪動力取出装置
10 回転機構
11 立設棒
12 係合板
12a 左ラック状部
12b 右ラック状部
13 フロート
14 第一歯車
14a 第一歯車軸
15 第二歯車
15a 第二歯車軸
16 固定板
16a 受筒
17 案内棒
18 ガイド部材
19 立設板
20 増速機構
21 保持腕部材
22 遊星歯車
22a 遊星歯車軸
23 太陽歯車
23a 太陽歯車軸
24 筒歯部材
24a 内歯車
24b 外歯車
25 歯車部材
30 昇降機構
31 センサー
32 昇降位置調節用モーター
32a 駆動ギヤ
40 昇降台
41 垂直板
42 第一鉛直棒
42a 第一噛合板
43 第二鉛直棒
43a 第二噛合板
44 第一回転ギヤ
45 第二回転ギヤ
46 第一伝動ギヤ
47 第二伝動ギヤ
48 (波浪振動除外)潮面算出制御器
48a 入力回路
48b 出力回路
49 (昇降台高さ)位置調節装置
90 海底
91 (波浪振動除外)海面
93 波浪
5 波浪動力取出装置
10 回転機構
11 立設棒
12 係合板
12a 左ラック状部
12b 右ラック状部
13 フロート
14 第一歯車
14a 第一歯車軸
15 第二歯車
15a 第二歯車軸
16 固定板
16a 受筒
17 案内棒
18 ガイド部材
19 立設板
20 増速機構
21 保持腕部材
22 遊星歯車
22a 遊星歯車軸
23 太陽歯車
23a 太陽歯車軸
24 筒歯部材
24a 内歯車
24b 外歯車
25 歯車部材
30 昇降機構
31 センサー
32 昇降位置調節用モーター
32a 駆動ギヤ
40 昇降台
41 垂直板
42 第一鉛直棒
42a 第一噛合板
43 第二鉛直棒
43a 第二噛合板
44 第一回転ギヤ
45 第二回転ギヤ
46 第一伝動ギヤ
47 第二伝動ギヤ
48 (波浪振動除外)潮面算出制御器
48a 入力回路
48b 出力回路
49 (昇降台高さ)位置調節装置
90 海底
91 (波浪振動除外)海面
93 波浪
Claims (2)
- 平均潮面(92)に対して固定関係に配置した鉛直棒(42,43)に,波浪振動除外海面(91)に追従して上下変位する昇降台(40)を設け、波浪(93)に追従して上下動するフロート(13)の立設棒(11)を昇降台(40)を貫いて突出させ、立設棒(11)を挟んで両側に配置した上下方向のラック状部材(12a,12b)とそれぞれ噛合う第一歯車(14)と第二歯車(15)を昇降台(40)上に横設支承し、遊星歯車装置の遊星歯車軸(22a)の保持腕部材(21)の中心を第一歯車軸(14a)に連結し、遊星歯車(22)の外側に噛合配置した筒歯部材(24)の外歯ギヤ(24b)に第二歯車軸(15a)突出端の歯車部材(25)を噛合わせ、太陽歯車軸を出力軸(23a)としてなる海面波浪による回転装置。
- 波浪動力取出装置(5)と、回転機構(10)と増速機構(20)とを備える海面波浪による回転装置であって、波浪動力取出装置(5)は、海底(90)に対し固定関係に配置した鉛直棒(42,43)の海面上の部分に昇降台(40)を設けると共に、海面(91)を測定するセンサー(31)を鉛直棒(42)に沿って配置し、センサー(31)によって感知した海面(91)信号を入力回路(48a)を介して昇降台(40)の波浪振動除外潮面算出制御器(48)へ入力し、波浪振動除外潮面算出制御器(48)からの出力信号を出力回路(48b)を介して昇降台(40)に取付けた昇降位置調節用モーター(42)に出力し、変化する海面(91)からの高さを所定値に調節する昇降台高さ位置調節装置(49)から構成され、
回転機構は、垂直方向に配置された立設棒(11)と、前記立設棒の上部に設けられ,左側面および右側面に垂直方向に沿って設けられた左ラック状部(12a)および右ラック状部(12b)を有する係合板(12)と、前記立設棒の下端部に設けられたフロート(13)と、前記立設棒の上部に隣接して設けられ,前記左ラック状部に噛み合い,第一歯車軸(14a)を中心に回転し,所定方向に回転する場合のみ,その回転力を前記第一歯車軸に伝達する第一歯車(14)と,前記立設棒の上部に隣接して設けられ,前記右ラック状部に噛み合い,第二歯車軸(15a)を中心に回転,前記第一歯車(14)とは逆の方向に回転する場合のみ,その回転力を前記第二歯車軸に伝達する第二歯車(15)と、で構成され、増速機構は、第一歯車軸に連結され,複数の遊星歯車(22)を有する保持腕部材(21)と、複数の遊星歯車の内側に配置され,複数の遊星歯車と噛み合い,太陽歯車軸(23a)を中心として回転する太陽歯車(23)と、前記複数の遊星歯車の外側に配置された筒状で,内周面に内歯車(24a)が形成されると共に,外周面に外歯車(24b)が形成され,前記内歯車が,前記複数の遊星歯車と噛み合う筒歯部材(24)と、前記第二歯車軸に連結され,前記筒歯部材の外歯車に噛み合う歯車部材(25)と、で構成されることを特徴とする海面波浪による回転装置。
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JP2011002408U JP3169037U (ja) | 2011-04-28 | 2011-04-28 | 海面波浪による回転装置 |
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JP2011002408U JP3169037U (ja) | 2011-04-28 | 2011-04-28 | 海面波浪による回転装置 |
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CN108331703A (zh) * | 2018-02-05 | 2018-07-27 | 佛山科学技术学院 | 一种紧凑可控的海流发电装置 |
JP2020151476A (ja) * | 2019-03-18 | 2020-09-24 | 寧波富佳実業股▲分▼有限公司Ningbo Fujia Industrial Co., Ltd. | 床清掃装置 |
TWI728930B (zh) * | 2020-10-20 | 2021-05-21 | 洪仁哲 | 海浪發電裝置 |
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2011
- 2011-04-28 JP JP2011002408U patent/JP3169037U/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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