JP6060406B2 - Wave power generator - Google Patents
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Description
本発明は、自然エネルギーの一つである波浪エネルギーを利用した波力発電装置に関するものである。 The present invention relates to a wave power generator using wave energy, which is one of natural energy.
従来、波浪エネルギーを利用した波力発電装置が多数開発されている。主な波力発電装置として、海面の上下動により生じる空気の振動流でタービンを回転し発電する振動水柱型波力発電装置(例えば、特許文献1参照)、波を貯水池等に越波させて貯留し、排水する際に水車を回して発電する越波型波力発電装置(例えば、特許文献2参照)、可動物体を介して波エネルギーを機械的な運動エネルギーに変換し、ピストンを動かして発電する可動物体型波力発電装置(例えば、特許文献3参照)が知られている。 Conventionally, many wave power generators using wave energy have been developed. As a main wave power generator, an oscillating water column type wave power generator (for example, refer to Patent Document 1) that generates power by rotating a turbine with an oscillating flow of air generated by vertical movement of the sea surface. In addition, an overtopping wave power generation device (for example, see Patent Document 2) that generates power by turning a water wheel when draining, converts wave energy into mechanical kinetic energy via a movable object, and moves a piston to generate power. A movable object type wave power generation device (see, for example, Patent Document 3) is known.
特許文献1に開示されている振動水柱型波力発電装置は、波の到来方向に少なくとも2個のチャンバーを配設し、波の到来に対して前方に位置するチャンバーに開閉装置を設けて、そのチャンバーを大気に連通し得るようにした構造で、海面の上下運動から空気の振動流を生じさせて空気タービンを回転させて発電するものである。 The oscillating water column type wave power generation device disclosed in
また、特許文献2に開示されている越波型波力発電装置は、水面下端側の周縁から上向きに開口された中心部に向かって傾斜した傾斜面があり、開口から下方に水中側に連通するプールとその連通部に水車と発電機を備えた構造で、波の動きにともなって波が傾斜面を遡上して開口からプール内に進入した水の水位と本装置外部の水の水位との水位差によって水車を回転させて、発電するものである。 Further, the overtopping wave power generation device disclosed in
また、特許文献3に開示されている可動物体型波力発電装置は、水中に設けられた動滑車に水面浮体が連結され、一端を海底に固定して他端に張力維持部材を取り付けた線形部材が動滑車に掛けられた構造で、水面浮体の上下運動により滑車を回転運動させて軸を回転させて発電するものである。 The movable object type wave power generator disclosed in
上記特許文献1においては、海面の上下運動から空気の振動流を生じさせるためのチャンバーや空気タービンを必要とし、効率が悪く、装置が大がかりで高コストになるという問題点がある。 In the above-mentioned
また、上記特許文献2においては、水面波が穏やかで波高が低い場合、傾斜面を遡上する越波量が少なくなり発電量が低下することが問題である。 Moreover, in the said
また、上記特許文献3においては、水面波が穏やかで波高が低い場合には、水面浮体が十分に上下運動せず、発電に必要な回転数を得ることが困難である。 Moreover, in the said
本発明は、このような事情に鑑み、水面波が穏やかで波高が低い場合であっても、水面波の上下動を効率的に機械的な回転運動へと変換し、波浪エネルギーを電気エネルギーへと変換する構造が簡単で高効率の波力発電装置を提供することを目的とする。 In view of such circumstances, the present invention efficiently converts the vertical movement of the water surface wave into a mechanical rotational motion even when the water surface wave is gentle and the wave height is low, and the wave energy is converted into electric energy. It is an object of the present invention to provide a highly efficient wave power generator with a simple structure for conversion.
本発明は上記目的を達成するために、本発明の請求項1に記載の波力発電装置は、海底に固定または係留された支柱に所要間隔で動力伝達ローラがこの支柱の側面から突出する支持軸上で回転自在に付設され、前記支柱に沿って上下運動できるように浮体が付設され、その浮体の中央部には前記支柱及び前記動力伝達ローラが貫通できる中空部があり、前記浮体にスクリューの軸心線が前記支柱の軸心線に平行で、そのスクリューの螺旋羽根の側面が前記動力伝達ローラの少なくとも一つと当接するように配設され、前記スクリューに発電機が連設され、前記浮体が上下運動することにより前記動力伝達ローラが前記スクリューの螺旋羽根の側面に係合して前記スクリューが回転し、前記スクリューに連設された前記発電機を回転させて発電するように構成されていることを特徴とするものである。In order to achieve the above object, the wave power generator according to
次に、本発明の請求項2に記載の波力発電装置は、前記スクリューの螺旋羽根の外周部に歯車が形成され、その歯車が発電機の回転軸に取り付けられた歯車と噛み合い、前記発電機を回転させて発電することを特徴とするものである。 Next, in the wave power generation device according to
次に、本発明の請求項3に記載の波力発電装置は、前記スクリューの螺旋羽根の側面に前記動力伝達ローラを案内する溝が形成されていることを特徴とするものである。 Next, the wave power generator according to
次に、本発明の請求項4に記載の波力発電装置は、前記動力伝達ローラが前記スクリューの螺旋羽根を挟み込むように前記支柱の側面から突出する支持軸上で回転自在に付設されていることを特徴とするものである。 Next, in the wave power generation device according to
請求項1ないし請求項4に係る発明によれば、水面波が穏やかで波高が低い場合であっても、少しの水面波の上下動で発電機を回転させることができる。例えば、スクリューの螺旋羽根のピッチを30mmとすると波高が30cmの場合、半サイクルの波でスクリューが10回転することになり、波浪エネルギーを電気エネルギーへと効率よく変換することができる。 According to the invention which concerns on
さらに、請求項2に係る発明によれば、発電機の着脱を簡単に行うことができる。 Furthermore, according to the invention which concerns on
また、スクリューの螺旋羽根の外周部に形成された歯車の歯数より少ない歯数の歯車が発電機の回転軸に取り付けられている場合、発電機を増速回転させることになり、発電機の出力を向上させることができる。 Further, when a gear having a smaller number of teeth than that of the gear formed on the outer peripheral portion of the spiral blade of the screw is attached to the rotating shaft of the generator, the generator is rotated at a higher speed. The output can be improved.
本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
図1及び図2に示した本実施形態の波力発電装置は、海底に六角形状の支柱1aが固定され、支柱1aの一側面から突出する支持軸上に回転自在に動力伝達ローラ2が付設され、支柱1aに沿って上下運動できるように浮体3の中央部には支柱1a及び動力伝達ローラ2が貫通できる中空部があり、その中空部には浮体3を支持するためのガイドローラ7a、7b、7c(図1ではガイドローラ7b、7cを図示省略している)が付設され、浮体3の上部にはスクリュー4の軸心線が支柱1aの軸心線に平行で、そのスクリュー4の螺旋羽根4aの側面が動力伝達ローラ2と当接するように回転自在に設置され、スクリュー4に発電機5が連設されている。In the wave power generation device of the present embodiment shown in FIGS. 1 and 2, a
波浪によって浮体3が支柱1aに沿って上下運動すると動力伝達ローラ2がスクリュー4の螺旋羽根4aの側面に係合することによりスクリュー4が回転し、スクリュー4に連設された発電機5を回転させて発電する。 When the
動力伝達ローラ2はスクリュー4の螺旋羽根4aの側面に係合し転がり接触しながらスクリュー4を回転させるため、摩耗が少なく効率よく直線運動から回転運動への動力を伝達することができる。 Since the
動力伝達ローラ2がスクリュー4の螺旋羽根4aのピッチと同じピッチで付設されている場合は、浮体3が動力伝達ローラ2のピッチ分だけ動くとスクリュー4が1回転し、動力伝達ローラ2がスクリュー4の螺旋羽根4aのピッチの2倍のピッチで付設されている場合は、浮体3が動力伝達ローラ2のピッチ分だけ動くとスクリュー4が2回転することになり、少しの水面波の上下動で発電機5を回転させることができる。 When the
動力伝達ローラ2の内3個がスクリュー4の螺旋羽根4aの側面に係合する場合、その3個の内少なくとも1個が螺旋羽根4aの側面の上側に当接し、残りの2個の内少なくとも1個が螺旋羽根4aの側面の下側に当接し、動力伝達ローラ2とスクリュー4の螺旋羽根4aとのガタツキをなくすことにより、浮体3が滑らかに上下運動し、スクリュー4の回転運動へ安定した動力伝達ができ、伝達効率を向上させることができる。 When three of the
図3及び図4に示した本実施形態の波力発電装置は、浮体3の上部に2個のスクリュー4が支柱1に平行で各々相対する位置に、そのスクリュー4の螺旋羽根4aの側面が動力伝達ローラ2と当接するように回転自在に設置されている。 3 and FIG. 4, the wave power generation device of the present embodiment is configured so that the side surface of the
図5に示した本実施形態の波力発電装置は、浮体3の上部に3個のスクリュー4が支柱1に平行で、支柱1を三等配する位置に付設された動力伝達ローラ2と当接するように回転自在に設置されている。 The wave power generator according to the present embodiment shown in FIG. 5 has a
図3ないし図5に示したように、設置場所の状況に応じてスクリュー4及び発電機5の増設や取り外しを簡単に行うことができる。 As shown in FIGS. 3 to 5, the
図6に示した本実施形態の波力発電装置は、浮体3の上部に2個のスクリュー4が支柱1と平行に配設され、そのスクリュー4の螺旋羽根4aの外周面に歯車6aが形成され、その歯車6aが発電機5の回転軸に取り付けられた歯車6と噛み合い、発電機5を回転させて発電する。 In the wave power generator of this embodiment shown in FIG. 6, two
図6に示したような構成の場合、設置場所の状況に応じて発電機5の着脱を簡単に行うことができる。 In the case of the configuration as shown in FIG. 6, the
また、スクリュー4の螺旋羽根4aの外周部に形成された歯車6aの歯数より少ない歯数の歯車6が発電機5の回転軸に取り付けられている場合、発電機5を増速回転させることになり、発電機の出力を向上させることができる。 Further, when the
図7及び図8は、本実施形態の波力発電装置おいて、スクリュー4の螺旋羽根4bと動力伝達ローラ2a、2b、2c、2dとの係合状態を示している。 7 and 8 show an engaged state between the
図7に示したように、スクリュー4の螺旋羽根4bの両側面に動力伝達ローラ2a、2bを案内する溝8a、8bが形成され、動力伝達ローラ2aは螺旋羽根4bの側面の溝8bに当接し、動力伝達ローラ2bは螺旋羽根4cの側面の溝8aに当接し、動力伝達ローラ2a,2bが付設された支柱1とスクリュー4とのガタツキをなくすことにより、浮体3が滑らかに上下運動し、スクリュー4の回転運動へ安定した動力伝達ができ、伝達効率を向上させることができる。 As shown in FIG. 7,
また、図8に示したように、スクリュー4の螺旋羽根4bの両側面に動力伝達ローラ2c、2dを案内する溝8a、8bが形成され、動力伝達ローラ2cは螺旋羽根4bの側面の溝8aに当接し、動力伝達ローラ2dは螺旋羽根4bの側面の溝8bに当接し、動力伝達ローラ2c,2dでスクリュー4の螺旋羽根4bを挟み込むことで、動力伝達ローラ2c、2dが付設された支柱1とスクリュー4とのガタツキをなくすことにより、浮体3が滑らかに上下運動し、安定した動力伝達ができ、伝達効率を向上させることができる。 Further, as shown in FIG. 8,
また、動力伝達ローラ2c、2dが螺旋羽根4bの両側面を挟み込むように当接することで、動力伝達ローラ2c、2dは浮体3を支持することができ、浮体3を支持するガイドローラの付設が不要となり、構造が簡素化できる。 Further, the
1,1a 支柱
2,2a,2b,2c,2d 動力伝達ローラ
3 浮体
4 スクリュー
4a,4b 螺旋羽根
5 発電機
6,6a 歯車
7a,7b,7c ガイドローラ
8a,8b 溝1,
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