JP3244774U - 波力発電装置の改良構造 - Google Patents

Abstract

【課題】設置場所による制限を受けない波力発電装置の改良構造を提供する。【解決手段】主に、固定ベース１０と、少なくとも１つの波動エネルギーコレクター２０と、少なくとも１つのエネルギー貯蔵装置３０と、発電機設備と、を備え、波動エネルギーコレクターは、支持シャフト２１と、コレクタープレート２２と、リターンスプリング２３と、を備えている。支持シャフトは、コレクタープレートを支持するように固定ベースに固設されている。コレクタープレートの一端は下に向けて垂直に延伸されて波打ちチャンネル１２内に進入する波打ち端部２４であり、他端は波が打ち付ける前方に沿って水平に延伸されている倍速端部２５であり、倍速端部と波打ち端部とは直角を呈して配列されている。波力発電装置を川でも使用可能にするために、波打ち端部を伸縮式にしている。【選択図】図１

Description

本考案は、波力発電装置の改良構造に関し、特に、川（河、渓流）に適用し、波力発電にも用いることができ、両方の機能を兼ね備えている。

電力は現代の生活において不可欠な主要なエネルギーの１つであり、現在、台湾の電力システムは主に、原子力発電、火力発電、及び河川の水力発電により発電を行っている。

しかしながら、原子力発電は核廃棄物の処理が難しいという問題があるのみならず、原子力災害が発生するというリスクもあった。火力発電は二酸化炭素排出量が激増し、温室効果等の重大な大気汚染を引き起こすという問題があった。台湾の河川における水力発電は、台湾の河川は短く急流であるため、大量に発電を行えず、全国の発電量における比率が非常に低かった。

よって、エネルギーを節約し、二酸化炭素排出量を減らし、且つ安全性が高いグリーンエネルギーを開発することが、現在と未来において目指すべき発展の方向となっている。現在、すでに風力発電、波力発電、及び太陽光発電等のグリーンエネルギーの取得方式が存在しているが、風力発電には、高く聳える鉄塔の建設にかかるコストが高く、占領する面積も大きく、ブレードの回転によって騒音が発生し、風向きや風力が不安定である等の問題が存在している。太陽光発電には、太陽光パネルの製造には大量のエネルギーが必要であるほか、環境汚染も引き起こし、占領する面積も大きく、気候の影響を受けやすく、日中の日照時間内にしか使用できない等の問題が存在している。太陽光発電は一定の光度の日照が必要であり（毎日約2～4時間の有効日照時間が必要）、コストが高いのみならず、適合する場所に装設する必要があるため、推進するには難しかった。

本考案人が既に取得済みの実用新案の波力発電装置（以下、先行技術という）は、本来、海では波打ちの間隔が長いという特性に合わせて設計されている。しかしながら、川（河、渓流）では状況が異なり、水流が止まらないため（特に渓流は通常流れが激しい）、間隔時間が明確ではなかった。このため、先行技術の波打ち端部は波打ちを受ける位置に戻れず、波打ちを受けて波の運動エネルギーを取得するという設計の目的を達成できず、先行技術を川（河、渓流）の波に適用して発電することはできなかった。

上記課題を解決するために、本考案は以下の手段を採用する。本考案の一態様に係る波力発電装置の改良構造は、河川の水面下に位置している波の入り口が設けられている固定ベースであって、前記固定ベース内部に設けられる波打ちチャンネルに波が進入するようにガイドした後、最後に前記固定ベースの他端に設けられる波の出口から波が外界に排出される固定ベースと、支持シャフトと、コレクタープレートと、リターンスプリングと、を含む少なくとも１つの波動エネルギーコレクターであって、前記支持シャフトは前記固定ベースに固設され、前記コレクタープレートを支持するために用いられ、前記コレクタープレートの一端は下に向けて垂直に延伸されて前記波打ちチャンネル内に進入する波打ち端部であり、他端は波が打ち付ける前方に沿って水平に延伸されている倍速端部であり、前記倍速端部と前記波打ち端部とは直角を呈して配列され、前記倍速端部の前記支持シャフトから離れるフォースアームの長さは前記波打ち端部の前記支持シャフトから離れるフォースアームの長さより長く、前記波打ち端部は平時には波打ちを待つ垂直位置に位置し、前記波打ち端部は伸縮ロッドに設置され、前記伸縮ロッドは、前記コレクタープレート上に固定されているアウターチューブと、前記アウターチューブ内に収容される少なくとも１節のインナーチューブと、前記アウターチューブに対し線形に昇降往復運動を行うように前記インナーチューブを押動する昇降装置と、を含み、前記波打ち端部は前記インナーチューブの底端に設置され、コレクタープレートが波打ちを受けると、前記コレクタープレートは前記支持シャフトの周囲でてこ運動を行い、前記波打ち端部が水平位置まで前方に回転し、前記倍速端部が垂直位置まで後方に回転し、フォースアームの長さが長い倍速端部の運動速度はフォースアームの長さが短い波打ち端部の運動速度より速いため、前記倍速端部がより長い行程を有し、前記リターンスプリングの両端は前記固定ベースと前記コレクタープレートとの間にそれぞれ連結され、波が打ち付け終わると、前記リターンスプリングはその弾性ひずみエネルギーを解放し、前記昇降装置が同時に作動し、前記波打ち端部がまず水面から離間するように上昇した後、迅速に降下して再度入水し、前記波打ち端部が平時の垂直位置まで引き戻され、再度の波打ちを待つ少なくとも１つの波動エネルギーコレクターと、前記倍速端部から伝送されるエネルギーを受け取ることで発電を行うように運転する発電機設備と、を備えている。

また、本考案に係る波力発電装置の改良構造において、前記倍速端部の前記支持シャフトから離れるフォースアームの長さは、前記波打ち端部の前記支持シャフトから離れるフォースアームの長さの2～10倍である。

また、本考案に係る波力発電装置の改良構造において、前記波打ち端部には波打ち方向を集中するようにガイドするためのスプリッターが設置されている。

また、本考案に係る波力発電装置の改良構造において、前記波動エネルギーコレクターに相互に接続されている少なくとも１つのエネルギー貯蔵装置を更に備えている。前記コレクタープレートが波打ちを受けると、前記エネルギー貯蔵装置は前記倍速端部の衝撃を受け、前記倍速端部から伝送される運動エネルギーも同期で受け、連続的なエネルギーに変換する。

また、本考案に係る波力発電装置の改良構造において、前記発電機設備は前記エネルギー貯蔵装置に相互に接続され、且つ前記エネルギー貯蔵装置から伝送される連続的なエネルギーを受けることで、発電するように連続的に運転する。

また、本考案に係る波力発電装置の改良構造において、前記倍速端部には前記エネルギー貯蔵装置に衝撃を与えるための衝撃凸部が更に設置されている。

また、本考案に係る波力発電装置の改良構造において、前記発電装置と河川の水面との距離を測定するための距離計を更に備えている。

本考案は、上記問題点に鑑みて本考案者の鋭意研究により成されたものであり、本考案の第一の目的は、波力発電装置の改良構造を提供し、波打ち端部を伸縮式構造に設計し、伸縮動作により波打ち端部を迅速に入水させ、且つ波打ちを受ける位置に戻す。

本考案の第二の目的は、波力発電装置の改良構造を提供し、設置場所に多くの制限を受けないようにする（各河川に数十、数百、数千、数万個の発電機を設置可能である）。翻って、先行技術の設置場所は、海岸の地形に関して多くの制限を受ける。

本考案の一実施例に係る波力発電装置の改良構造が衝撃箇所待ちに位置する一例を示す概略平面図である。 図１に類似し、前記波力発電装置の改良構造が衝撃を受けた箇所に位置する一例を示す概略平面図である。 本考案の一実施例に係る波力発電装置の改良構造を示す概略構成図である。 本考案の一実施例に係る波力発電装置の改良構造の伸縮ロッドを示す概略構成図である。

以下、本考案の実施の形態について詳細に説明する。ただし、本考案はこれに限定されるものではなく、記述した範囲内で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本考案の技術的範囲に含まれる。

以下の説明において、「上」、「下」、「左」、「右」、「前」、「後」、「内」、「外」、「側面」等の方向用語は、添付図面の方向を参照する。方向用語は、本考案をより明確に説明して理解を促すために使用しており、当該装置または部材が特定の方位、構造、及び操作を備える必要があることを明示や暗示するものではない。よって、本考案の技術内容に対する制限と見做してはならない。

特定の明確な規定及び限定がない限り、以下の説明において、「装設」、「接続」、「連結」、或いは「…に設置される」という用語は広義で理解すべきであり、例えば、固定連結、取り外し可能な連結、一体に連結、機械的な連結、直接的な接続、間接的な接続、２つの部材内部での連結でもよい。本考案の属する分野の技術者ならば、通常知識や経験に基づいて上述した各実施例における用語の意味や本考案の具体的な含意を理解できる。

まず、図１～図３を参照しながら、本考案に係る波力発電装置の改良構造について説明する。主に、固定ベース１０と、少なくとも１つの波動エネルギーコレクター２０と、少なくとも１つのエネルギー貯蔵装置３０と、発電機設備４０と、を備えている。

前記固定ベース１０には河川の水面下に位置している波の入り口１１が設けられ、前記固定ベース１０内部に設けられる波打ちチャンネル１２に波が進入するようにガイドした後、最後に前記固定ベース１０の他端に設けられる波の出口１３から波が外界に排出される。前記波の入り口１１は波に正対する方向に開設されている。

固定ベース１０は既知の形式に基づいて、アンカーロッド及び少なくとも１つのアンカー組立部材を備えている。アンカーロッドは海底に固定されるように斜めに挿入される。アンカー組立部材は少なくとも１つのケーブル及び少なくとも１つのアンカーを備えている。ケーブルの一端はアンカーロッドに連結され、他端はアンカーに連結されている。アンカーは川底に固定される。また、ケーブルの張力及びアンカーロッドが川底に挿入される作用力により、固定ベース１０が好ましい固定効果を発揮する。

前記波動エネルギーコレクター２０は、支持シャフト２１と、コレクタープレート２２と、リターンスプリング２３と、を備えている。前記支持シャフト２１は、前記コレクタープレート２２を支持するように前記固定ベース１０に固設されている。前記コレクタープレート２２の一端は下に向けて垂直に延伸されて前記波打ちチャンネル１２内に進入する波打ち端部２４であり、他端は波が打ち付ける前方に沿って水平に延伸されている倍速端部２５であり、前記倍速端部２５と前記波打ち端部２４とは直角を呈して配列されている。前記倍速端部２５の前記支持シャフト２１から離れるフォースアームの長さは前記波打ち端部２４の前記支持シャフト２１から離れるフォースアームの長さより長い。

図４に示す如く、前記波打ち端部２４は伸縮ロッド５０に設置され、前記伸縮ロッド５０は、前記コレクタープレート２２に固定されているアウターチューブ５１と、前記アウターチューブ５１内に収容される少なくとも１節のインナーチューブ５２と、前記アウターチューブ５１に対して線形に昇降往復運動を行うように前記インナーチューブ５２を押動する昇降装置６０と、を備え、前記波打ち端部２４は前記インナーチューブ５２の底端に設置されている。

前記波打ち端部２４は平時には波打ちを待つ垂直位置に位置し（図１参照）、コレクタープレート２２が波打ちを受けると、前記コレクタープレート２２が前記支持シャフト２１の周囲でてこ運動を行い、前記波打ち端部２４が水平位置まで前方に回転し、前記倍速端部２５が垂直位置まで後方に回転する（図２参照）。フォースアームの長さが長い倍速端部２５の運動速度が、フォースアームの長さが短い波打ち端部２４の運動速度より速いため、前記倍速端部２５の衝撃速度がより速くなっている。

前記リターンスプリング２３の両端は前記固定ベース１０と前記コレクタープレート２２との間にそれぞれ連結され、波が打ち付け終わると、前記リターンスプリング２３は波打ち段階で蓄積した弾性ひずみエネルギーを解放し、前記昇降装置６０が同時に作動し、前記波打ち端部２４がまず水面から離間するように上昇した後、迅速に降下して再度入水し、前記波打ち端部２４が平時の垂直位置まで引き戻され、再度の波打ちを待つ。

多くの既知の形式の昇降装置が本考案に応用可能であり、例えば、電磁吸着型昇降機は、通電、電断、及び磁極の変位により、前記インナーチューブ５２に対して磁気吸着力または磁気斥力を発生させ、アウターチューブ５１に対しインナーチューブ５２が上昇または下降の線形運動を行い、前記インナーチューブ５２はそれ自体の重力により下降して再度入水する速度を加速する。既知の形式の昇降装置、伝動歯車によりラックを昇降するように駆動するモーター、昇降装置を駆動する油圧シリンダー等を更に備えている。

本考案における好適な実施の形態において、前記倍速端部２５の前記支持シャフト２１から離れるフォースアームの長さは、前記波打ち端部２４の前記支持シャフト２１から離れるフォースアームの長さの2～10倍である。

本考案における好適な実施の形態において、前記波打ち端部２４には波打ち方向を集中するようにガイドするためのスプリッター２６が設置されている。

本考案における好適な実施の形態において、前記波力発電装置は、前記波動エネルギーコレクター２０に相互に接続されている少なくとも１つのエネルギー貯蔵装置３０を更に備えている。前記コレクタープレート２２が波打ちを受けると、前記エネルギー貯蔵装置３０が前記倍速端部２５の衝撃を受け、前記倍速端部２５から伝送される運動エネルギーも同期で受け、連続的なエネルギーに変換する。

多くの既知の形式のエネルギー貯蔵装置が本考案に応用可能であり、例えば、前記エネルギー貯蔵装置３０は送風機構及びエアータンクで構成され、倍速端部２５の衝撃の作用力により前記送風機構を押動し、送風機構が吸い込んだ高圧ガスを前記エアータンクに注入して貯蔵する。また、エアータンクに貯蔵された高圧ガスにより、発電機を回転させるようにエアモーターを押動し、連続的に発電作業を行う。

他の形式のエネルギー貯蔵装置は、ポンプ装置であり、往復てこ運動を行う倍速端部２５によりポンプ内のプランジャーを往復移動するように駆動することで、低位の貯水池内の水をポンプ内に吸い込み、高位の貯水池内に送り出して貯水する。高位の貯水池内の水を放水する場合、連続的な衝撃力が発生し、水力発電機を発電するように押動する。

本考案における好適な実施の形態において、前記発電機設備４０は前記エネルギー貯蔵装置３０に相互に接続され、且つ前記エネルギー貯蔵装置３０から伝送される連続的なエネルギーを受け取ることで、発電するように連続的に運転する。

本考案における好適な実施の形態において、前記倍速端部２５には前記エネルギー貯蔵装置３０に衝撃を与えるための衝撃凸部２７が更に設けられている。

本考案における好適な実施の形態において、前記波力発電装置の改良構造は前記発電装置と河川の水面との距離を測定するための距離計を更に備えている。

一般的には、前記エネルギー貯蔵装置３０は、入力可動部材と、伝動部材と、出力可動部材と、を含んで構成されている。入力可動部材は波動エネルギーコレクター２０に連結され、伝動部材配置は入力可動部材が発生させた往復作用力を出力可動部材の動力に変換する。発電機設備４０は出力可動部材の動力を電力に変換するように配置されている。例えば、前記入力可動部材はピストンロッドであり、伝動部材は油圧シリンダーであり、出力可動部材は油圧モーターである。ピストンロッドは倍速端部２５により押動され、油圧モーターは発電機設備４０に接続されていると共に発電を行うように発電機設備４０を駆動する。

本考案に係る波発電装置は、波動エネルギーコレクター２０と、エネルギー貯蔵装置３０と、発電機設備４０と、を含んで構成されている（図３参照）。前記波動エネルギーコレクター２０は離岸する固定ベース１０に設置され、波打ちを受けると往復揺動するてこ運動を行う。前記エネルギー貯蔵装置３０の一端は前記波動エネルギーコレクター２０に接続され、他端は前記発電機設備４０に接続されている。前記波動エネルギーコレクター２０は前記エネルギー貯蔵装置３０により前記発電機設備４０を持続的に発電を行うように駆動する。

本考案に係る波力発電装置を従来技術と比較すると、下記利点を更に有している。
（１）波力発電装置の改良構造を提供し、波打ち端部を伸縮式構造に設計し、伸縮動作により波打ち端部が迅速に入水し、且つ波打ちを受ける位置に戻る。波打ち端部が入水した後、迅速に再度河川の波の衝撃を受け（0.1秒しかかからない）、待たずとも同じサイクルの動作を繰り返す。
（２）波力発電装置の改良構造を提供し、設置場所に多くの制限を受けないようにしている（各河川に数十、数百、数千、数万個の発電機を設置可能である）。翻って、先行技術の設置場所は、海岸の地形に関して多くの制限を受ける。

上記の実施形態は、本考案の理解を容易にするためのものであり、本考案を限定して解釈するためのものではない。本考案は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本考案にはその等価物が含まれることは言うまでもない。

１０ 固定ベース
１１ 波の入り口
１２ 波打ちチャンネル
１３ 波の出口
２０ 波動エネルギーコレクター
２１ 支持シャフト
２２ コレクタープレート
２３ リターンスプリング
２４ 波打ち端部
２５ 倍速端部
２６ スプリッター
２７ 衝撃凸部
３０ エネルギー貯蔵装置
４０ 発電機設備
５０ 伸縮ロッド
５１ アウターチューブ
５２ インナーチューブ
６０ 昇降装置

Claims (7)

1. 河川の水面下に位置している波の入り口が設けられている固定ベースであって、前記固定ベース内部に設けられる波打ちチャンネルに波が進入するようにガイドした後、最後に前記固定ベースの他端に設けられる波の出口から波が外界に排出される固定ベースと、
   支持シャフトと、コレクタープレートと、リターンスプリングと、を含む少なくとも１つの波動エネルギーコレクターであって、前記支持シャフトは前記固定ベースに固設され、前記コレクタープレートを支持するために用いられ、前記コレクタープレートの一端は下に向けて垂直に延伸されて前記波打ちチャンネル内に進入する波打ち端部であり、他端は波が打ち付ける前方に沿って水平に延伸されている倍速端部であり、前記倍速端部と前記波打ち端部とは直角を呈して配列され、前記倍速端部の前記支持シャフトから離れるフォースアームの長さは前記波打ち端部の前記支持シャフトから離れるフォースアームの長さより長く、前記波打ち端部は平時には波打ちを待つ垂直位置に位置し、前記波打ち端部は伸縮ロッドに設置され、前記伸縮ロッドは、前記コレクタープレート上に固定されているアウターチューブと、前記アウターチューブ内に収容される少なくとも１節のインナーチューブと、前記アウターチューブに対し線形に昇降往復運動を行うように前記インナーチューブを押動する昇降装置と、を含み、前記波打ち端部は前記インナーチューブの底端に設置され、コレクタープレートが波打ちを受けると、前記コレクタープレートは前記支持シャフトの周囲でてこ運動を行い、前記波打ち端部が水平位置まで前方に回転し、前記倍速端部が垂直位置まで後方に回転し、フォースアームの長さが長い倍速端部の運動速度はフォースアームの長さが短い波打ち端部の運動速度より速いため、前記倍速端部がより長い行程を有し、前記リターンスプリングの両端は前記固定ベースと前記コレクタープレートとの間にそれぞれ連結され、波が打ち付け終わると、前記リターンスプリングはその弾性ひずみエネルギーを解放し、前記昇降装置が同時に作動し、前記波打ち端部がまず水面から離間するように上昇した後、迅速に降下して再度入水し、前記波打ち端部が平時の垂直位置まで引き戻され、再度の波打ちを待つ少なくとも１つの波動エネルギーコレクターと、
   前記倍速端部から伝送されるエネルギーを受け取ることで発電を行うように運転する発電機設備と、を備えていることを特徴とする波力発電装置の改良構造。
2. 前記倍速端部の前記支持シャフトから離れるフォースアームの長さは、前記波打ち端部の前記支持シャフトから離れるフォースアームの長さの2～10倍であることを特徴とする請求項１に記載の波力発電装置の改良構造。
3. 前記波打ち端部には波打ち方向を集中するようにガイドするためのスプリッターが設置されていることを特徴とする請求項１に記載の波力発電装置の改良構造。
4. 前記波動エネルギーコレクターに相互に接続されている少なくとも１つのエネルギー貯蔵装置を更に備え、前記コレクタープレートが波打ちを受けると、前記エネルギー貯蔵装置は前記倍速端部の衝撃を受け、前記倍速端部から伝送される運動エネルギーも同期で受け、連続的なエネルギーに変換することを特徴とする請求項１に記載の波力発電装置の改良構造。
5. 前記発電機設備は前記エネルギー貯蔵装置に相互に接続され、且つ前記エネルギー貯蔵装置から伝送される連続的なエネルギーを受けることで、発電するように連続的に運転することを特徴とする請求項４に記載の波力発電装置の改良構造。
6. 前記倍速端部には前記エネルギー貯蔵装置に衝撃を与えるための衝撃凸部が更に設置されていることを特徴とする請求項４に記載の波力発電装置の改良構造。
7. 前記発電装置と河川の水面との距離を測定するための距離計を更に備えていることを特徴とする請求項１に記載の波力発電装置の改良構造。