JP3233257U - 定置モーター式波力発電システム - Google Patents

Abstract

【課題】海水の上下運動を利用した強固で簡易な構造で、送電に有利な陸に近い位置でも高性能を発揮する波力発電システムを提供する。【解決手段】波力発電システムは、波力で上下する本体フロート７の円滑で持続的な運動のために、前後の波除フロート（台フロート）６を設置し、波力のベクトルを整える。防波堤１とそこから伸びた基盤２にシステムを支える支柱３を建設する。防波堤１からの帰り波も利用して３４基の本体フロート７と台フロート６の円滑な上下運動で、各フロートの重心部を貫通し基盤２にベアリング１２で固定した回転軸８を回転させ、システム上部のモーター室１１で電動モーターを起動させる。【選択図】図１

Description

本考案は、波浪エネルギーを利用した波力発電装置に関する。

回転軸に螺旋溝を配した波力発電システムとして公知である特開２０１４−５５５８４号公報（特許文献１）があるが、そこに記載されている波力発電装置の浮体は水面に直接浮かんでいる。さらに螺旋羽は、地面に対して水平に近い（図７）。

特開２０１４−５５５８４号公報

特許文献１に記載されている波力発電装置は、水面波の上下動や左右の振動を直接受けてしまい、上下動や振動が不規則になって効率が良くないという問題がある。さらに、羽と組む突起との摩擦が大きすぎて十分な回転が得にくい問題があった。

そこで本考案は、水面波の上下動や左右の振動を受けにくい波力発電システムを提供することを目的とする。

考案を解決するための手段

本考案は、海底に複数本の支柱を固定し、該支柱の前後に下部を格子枠体で連結して、支柱に沿って上下に移動可能な台フロートを設けるとともに、該台フロートの格子枠体上に本体フロートを設け、本体フロートの上下動に応じて回転する回転軸とその上部にモーター室を設けて回転軸の作動に応じてモーターによって発電を行うことを特徴とする波力発電システム。本体フロートの中心部に上下方向の貫通穴を空け、かつ内面に突起を設けると共に、外周にせり上がり角度６５から７０度の前記突起に係合する螺旋状の溝を備えた回転軸を貫通させたことを特徴とする波力発電システム。

考案の効果

本考案は、水面波の上下動や左右の振動を一定方向に整える手段として二重フロートを提案し、さらに、螺旋溝の地面に対する角度を６５から７０度という垂直に近い角度によって、溝と組む突起との摩擦を小さくし、軸の回転を容易にしている。

本考案に関わるシステム全体の側面図である。回転軸は基盤に、本システムは３と４によって、防波堤１と基盤２に固定されている。 本考案に関わるシステムの防波堤を除いた平面図である。台フロート５は、リング状のもので、支柱３に繋がれている。 システム内の変速室１０とモーター室１１の内部側面図である。 本体フロート７を囲む案内柱１９とそれを支えるステンレス柱の断面図と側面図である。案内柱は台フロートの連結部に固定され、台フロートとともに上下する。 本考案に関わる本体フロートの立体透過図と回転軸の断面図である。 波高０．５ｍ及び１．０ｍの場合の波力想定図である。 特許資料１に関わる波力発電装置の選択図である。

波の持つ潜在エネルギーは、想像を超えたものだと感じている。この考案は１回の波から、防波堤又は岸壁に衝突して戻る帰り波も利用して、波エネルギーを最大限に引き出す方法で電気エネルギーに変換することを目的に発案した定置モーター式発電システムである。ゆえにこのシステムは、防波堤または岸壁に接続して建設されることが望ましい。防波堤等による帰り波は、次波が到達するまでの、上下運動の無い空白の時間を補い、連続した上下運動の達成に貢献する。建設費用も廉価であり、残る問題は景観のみと考える。

図１及び図２に示す実施形態の波力発電システムは、波の上下運動を回転運動に変換するために、本体フロート７を設置している。本体フロート７の形状は、縦長の長方体であり、台フロート５と６の連結部に固定された案内柱１９に沿って上下する。本体フロート７の中央部は回転軸８が貫通しており、回転軸８の上下部には、ベアリング１２が取り付けてある。下部のベアリング１２は台フロート６の連結部を貫通した基盤２に固定されている。

図３の実施例に示すように、上部のベアリング１２は変速室１０の底に固定されており、変速室１０内では複数の歯車で回転速度や回転方向を調節できる。回転軸８には、図５に示すように、せり上がり角度６５〜７０度の範囲で螺旋溝２１が螺旋状に彫られており、本体フロート７の上部内側に取り付けられた突起２０ａあるいは２０ｂは、その溝２１と合致して、本体フロート７の上下と同時に回転軸８を回転させる。回転軸８の溝２１のせり上がり角度は重要で、突起２０ａ・２０ｂと溝２１との摩擦を少なくし、回転軸８の円滑な回転を実現する為に、６５〜７０度が望ましい。

図１，２，４に示すように、本システムでは、台フロート６と本体フロート７の二重フロートを採用している。台フロート５と６の第１の役割は、潮の干満への対応である。干潮時においても、台フロート６及び本体フロート７が浮いている状態が望ましい。第２の役割は、３４基の本体フロート７を案内柱１９によって回転のない上下運動へと案内することである。第３の役割は、システム全体を守ることであり、台風や津波による大波や、大小の浮遊物の衝突を緩和させることである。第４の役割として、台フロート６の接続部５の重心部に取り付けた、重心回転軸９を回転させて、大電力を発出することである。本体フロート７は、縦横１ｍ、高さ１．８ｍ、重量１０００ｋｇの長方体（正確には下部が太いどんぐり型）でステンレス製であり、台フロート６上に３４基設置されおり、回転軸８に沿って上下し、案内柱１９によって、回転することはない。案内柱１９は円柱であり、１基の本体フロート７に対して４本の案内柱１９が対応している。案内柱１９は、台フロート支柱１４より本体フロート７側にせり出しており、せり出した部分が、台フロートが傾いたり、本体フロート７がブレた場合に、本体フロート６の下部側面出っ張り部に接触し、本体フロート７自身の回転を抑え、上下運動へと誘導する。

本システムは、３４基の本体フロート７が回転させた回転軸８が変速室１０内で歯車１６に直結し、歯車１６の大小など形態を交換することで、発電量を調節すると同時に、変速室１０内あるいは変速室１０上部のモーター室１１で発電モーター１８を起動させることが出来るということと、台フロート６からの重心回転軸９が、モーター室１１に直結し、モーター室１１内の発電モーター１８を起動させるという、本体フロート７による発電と台フロート６による発電の二段式発電構造である。

図６において、２２と２４は波の、２３と２５は本体フロート７の時間毎の高さを表している。１回の波は、陸側にある防波堤からの帰り波で合計３回波高の頂点を作り、９秒間で波高０に戻る。仕事率（ｋｗ）の計算は、「１仏馬力は７５ｋｇを１秒間に１ｍ上げる力」でかつ「仏馬力の定義は、ワットの七百三十五・五倍とする（計量単位令第１１条第２項）」より、仕事率（ｋｗ）＝質量÷７５×高さ÷時間×０．７３５でしている。本体フロート７の１基の質量は１０００ｋｇ、台フロート６の質量は１００，０００ｋｇとして、例えば、波高０．５ｍの場合は、本体フロート７の３４基１秒間の仕事率は、高さを２３ｈ^１〜２３ｈ^６の合計値１．７１ｍとして、１０００ｋｇ÷７５ｋｇ×１．７１ｍ÷９秒×０．７３５×３４≒６３ｋｗである。台フロートの１秒間の仕事率は、ほとんど上下運動がないものと想定して、１００，０００ｋｇ÷７５ｋｇ×０．８ｍ÷９秒×０．７３５≒８７ｋｗとしている。

本システムを構築する材質は、海水と接すると想定される個所すべてがステンレス製であり、また円柱を多用することが望ましい。このことにより、海洋生物などの付着を最小限にし、清掃等メンテナンスを簡易にすることが期待される。

１ 防波堤
２ 基盤
３ 支柱
４ 支柱を固定する横柱、屋根の軒桁を兼ねる
５ 台フロートの繋ぎ部分
６ 台フロート（システムの前後にある）
７ 本体フロート
８ 回転軸
９ 重心回転軸
１０ 変速室
１１ モーター室
１２ ベアリング
１３ 案内柱を支える支柱
１４ 台フロートのストッパー
１５ 波の来る方向
１６ 歯車
１７ フライホイール
１８ 発電モーター
１９ 案内柱
２０ 内側に２個の突起をもつ固定部品
２１ 螺旋溝
２２ 波高０．５ｍの波力予想図（防波堤が陸側にある場合）
２３ 波高０．５ｍの波が来た時の本体フロート運動予想図（防波堤は陸側）
２４ 波高１ｍの波力予想図（防波堤が陸側にある場合）
２５ 波高１ｍの波が来た時の本体フロート運動予想図（防波堤は陸側）

Claims (2)

1. 海底に複数本の支柱を固定し、該支柱の前後に下部を格子枠体で連結して、支柱に沿って上下に移動可能な台フロートを設けるとともに、該台フロートの格子枠体上に本体フロートを設け、本体フロートの上下動に応じて回転する回転軸とその上部にモーター室を設けて回転軸の作動に応じてモーターによって発電を行うことを特徴とする波力発電システム。
2. 本体フロートの中心部に上下方向の貫通穴を空け、かつ内面に突起を設けると共に、外周にせり上がり角度６５から７０度の前記突起に係合する螺旋状の溝を備えた回転軸を貫通させたことを特徴とする請求項１に記載の波力発電システム。

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