JP6161154B2

JP6161154B2 - Wave power generator

Info

Publication number: JP6161154B2
Application number: JP2013102463A
Authority: JP
Inventors: 明渋谷
Original assignee: 明渋谷
Priority date: 2013-05-14
Filing date: 2013-05-14
Publication date: 2017-07-12
Anticipated expiration: 2033-05-14
Also published as: JP2014222063A

Description

本発明は、波力発電装置に関する。特に、短期的かつ不定期に昇降する波の運動エネルギーを機械的な回転エネルギーに一次変換して発電する波力発電装置の構造に関する。 The present invention relates to a wave power generator. In particular, the present invention relates to a structure of a wave power generator that generates power by first converting kinetic energy of waves that rise and fall in a short-term and irregularly into mechanical rotational energy.

火力発電は、石油を代表とする化石燃料を燃焼して得られた熱エネルギーを電力に変換して発電している。しかし、火力発電に用いるこれらの化石燃料は、いずれ枯渇することが予測されている。原子力発電は、地球温暖化の原因とされる二酸化炭素を排出しないことが利点であるが、核廃棄物の処理が問題点の一つとして取り上げられている。 Thermal power generation generates electricity by converting thermal energy obtained by burning fossil fuels represented by oil into electric power. However, it is predicted that these fossil fuels used for thermal power generation will eventually be exhausted. Nuclear power generation is advantageous in that it does not emit carbon dioxide, which causes global warming, but the treatment of nuclear waste is one of the problems.

太陽光発電又は風力発電は、太陽光又は風力といった自然エネルギーを利用しており、地球温暖化への影響が少ない発電方法である。しかし、四方を海に囲まれた我が国において、波エネルギーを利用した波力発電が進展すれば、その恩恵は我が国にとって大きいものとなる。 Solar power generation or wind power generation is a power generation method that uses natural energy such as sunlight or wind power and has little influence on global warming. However, if wave power generation using wave energy progresses in Japan surrounded by the sea on all sides, the benefits will be great for Japan.

このような、波エネルギーを利用した波力発電としては、波力が瞬間的に作用する場合にも、安定した作動状態を維持して、安定した発電状態を維持できる波力発電装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。 As such wave power generation using wave energy, a wave power generation device is disclosed that can maintain a stable operation state and maintain a stable power generation state even when the wave force acts instantaneously. (For example, refer to Patent Document 1).

特表２００７−５２８４６３号公報Special table 2007-528463

特許文献１による波力発電装置は、扁平な箱状の浮力構造物の両端部に立設された一対の門型の固定フレームと、一端部が一方の固定フレームに回転自在に支持され、他端部が他方の固定フレームに固定された発電機の入力軸と同軸上に連結した回転軸と、回転軸が一方の方向にのみ回転するように回転軸と連結したワンウェイクラッチを有し、回転軸の軸方向に連設された複数のプーリと、プーリの両翼に配置され、所定の円弧軌跡を描くように、固定フレームに対して揺動可能に連結された一対の浮きと、一端部側が引張りコイルばねを介してプーリに巻かれ、他端部を浮き側に係留して、浮きの揺動運動をプーリの回転運動に変換するロープと、を備えている。 The wave power generation device according to Patent Document 1 includes a pair of gate-shaped fixed frames standing on both ends of a flat box-like buoyancy structure, one end rotatably supported by one fixed frame, It has a rotary shaft that is coaxially connected to the input shaft of the generator whose end is fixed to the other fixed frame, and a one-way clutch that is connected to the rotary shaft so that the rotary shaft rotates only in one direction. A plurality of pulleys arranged in the axial direction of the shaft, a pair of floats that are arranged on both blades of the pulley and are swingably connected to the fixed frame so as to draw a predetermined arc locus, and one end side is A rope that is wound around a pulley via a tension coil spring and moored at the other end to the floating side to convert the swinging motion of the floating into the rotational motion of the pulley.

特許文献１による波力発電装置は、基端部に回転支持部を有し、海中に向かって延びる先端部に浮きを固定する揺動腕を十分長くすると共に、この揺動腕の浮き側にロープの他端部を係留することで、揺動腕に生ずる大きな回転モーメントをプーリに伝動できる、としている。なお、特許文献１では、上記の揺動腕を３点リンクと記載している。 The wave power generation device according to Patent Document 1 has a rotation support portion at a base end portion, and a swing arm that fixes a float at a tip portion that extends toward the sea is sufficiently long, and on the floating side of the swing arm. By mooring the other end of the rope, a large rotational moment generated in the swing arm can be transmitted to the pulley. In Patent Document 1, the swing arm is described as a three-point link.

又、特許文献１による波力発電装置は、回転軸の他端部と発電機の入力軸にフライホイールを介在して、回転軸と入力軸を連結することで、安定した発電状態を維持できると、している。 In addition, the wave power generation device according to Patent Document 1 can maintain a stable power generation state by connecting a rotary shaft and an input shaft with a flywheel interposed between the other end of the rotary shaft and the input shaft of the generator. And that.

しかしながら、特許文献１による波力発電装置は、部品点数も多く、構成を複雑にしているという問題がある。波力発電装置の構成を簡易にして、製造原価の低減に寄与できれば、この波力発電装置の普及が促進されると考えられる。 However, the wave power generation device according to Patent Document 1 has a problem that the number of parts is large and the configuration is complicated. If the configuration of the wave power generation device can be simplified to contribute to the reduction of manufacturing costs, it is considered that the spread of the wave power generation device is promoted.

又、波の挙動は、所定の周期で波高が変化する縦波と波が伝播する方向に変化する横波が合成されたものと考えられる。そして、特許文献１による波力発電装置は、３点リンクの回転の際における揺れを防止するため、３点リンクの中央リンクの前後方向に一対の支持部材を取り付け、中央リンクを補強している（特許文献１の段落［００２４］、及び図４、参照）。 The wave behavior is considered to be a combination of a longitudinal wave whose wave height changes at a predetermined period and a transverse wave which changes in the direction of wave propagation. And the wave power generator by patent document 1 attaches a pair of support member in the front-back direction of the center link of a 3 point link, and reinforces the center link, in order to prevent the swing in the case of rotation of a 3 point link. (See paragraph [0024] of Patent Document 1 and FIG. 4).

このように、特許文献１による波力発電装置は、複数の浮きに作用する横波のエネルギーが装置全体を波が伝播する方向に移動させる力として消費され、波エネルギーを有効に活用していない、という問題がある。波エネルギーを有効に活用した波力発電装置が求められている。そして、以上のことが本発明の課題といってよい。 Thus, in the wave power generation device according to Patent Document 1, the energy of the transverse wave acting on a plurality of floats is consumed as a force that moves the entire device in the direction in which the wave propagates, and the wave energy is not effectively utilized. There is a problem. There is a need for a wave power generator that effectively uses wave energy. The above can be said to be the subject of the present invention.

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、構成が簡易であると共に、波エネルギーを有効に活用した波力発電装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a problem, and an object thereof is to provide a wave power generation device that has a simple configuration and that effectively uses wave energy.

本発明者は、発電機の入力軸と連結した回転軸に一方の方向にのみ回転を伝達するラチェット装置を介して、相反する向きに向かう一対のクランクアームの基端部を連結し、これらのクランクアームの先端部に揺動リンクを介して円筒状の浮力体を吊り下げると共に、波の力で浮力体が昇降自在及び遊動自在に運動できるように、両端面が開口された筒状のシリンダ部材で囲うことで、これらの課題が解決可能なことを見出し、これに基づいて、以下のような新たな波力発電装置を発明するに至った。 The present inventor connects the base end portions of a pair of crank arms directed in opposite directions to each other through a ratchet device that transmits rotation only in one direction to a rotating shaft connected to the input shaft of the generator. Cylindrical cylinder with both ends opened so that the buoyant body can be lifted and lowered and moved freely by the force of waves while suspending the cylindrical buoyant body through the swing link at the tip of the crank arm It has been found that these problems can be solved by enclosing with members, and based on this, the following new wave power generation device has been invented.

（１）本発明による波力発電装置は、海面から所定の距離を有して海面の上方に設置した基板と、この基板と略平行に当該基板の中央上部に支持された回転軸と、前記基板に設置され、前記回転軸の回転が伝動される出力軸を有する発電機と、前記回転軸に一方の方向にのみ回転を伝達するラチェット装置を介して、基端部を前記回転軸に連結し、先端部が相反する向きに向かう一対以上のクランクアームと、このクランクアームの先端部に一端部が回動可能に連結し、他端部が海面に向かって垂下する揺動リンクと、この揺動リンクの他端部と上部が回動可能に連結し、当該揺動リンクを介して、前記クランクアームの先端部に吊り下げられた円筒状の浮力体と、上端縁を前記基板の下面に固定し、前記浮力体が波の力で昇降自在及び遊動自在に運動できるように、当該浮力体を囲うと共に、両端面を開口した筒状のシリンダ部材と、を備える。 (1) A wave power generator according to the present invention includes a substrate installed above the sea surface at a predetermined distance from the sea surface, a rotating shaft supported on the center upper portion of the substrate substantially parallel to the substrate, A base end portion is connected to the rotating shaft via a generator installed on a substrate and having an output shaft that transmits the rotation of the rotating shaft and a ratchet device that transmits the rotation to the rotating shaft in only one direction. A pair of or more crank arms whose leading ends are opposite to each other, a swing link having one end rotatably connected to the leading end of the crank arm, and the other end depending on the sea surface, The other end and the upper part of the swing link are rotatably connected, and the cylindrical buoyant body suspended from the tip of the crank arm via the swing link and the upper end edge of the lower end of the substrate The buoyancy body can be raised and lowered by wave force and floating As you can exercise standing, with surrounding the buoyant body comprises a cylindrical cylinder member having an open end faces, the.

（２）前記シリンダ部材は、波が外周方向から内部を通過容易な複数の通水穴を外周に開口していることが好ましい。 (2) It is preferable that the cylinder member has a plurality of water holes that are easy to pass through from the outer peripheral direction to the outer periphery.

（３）前記回転軸は、歯数の多い大歯車を一方の端部に有し、前記発電機の出力軸は、前記大歯車と噛み合う、歯数の少ない小歯車を有することが好ましい。 (3) It is preferable that the rotating shaft has a large gear with a large number of teeth at one end, and the output shaft of the generator has a small gear with a small number of teeth that meshes with the large gear.

（４）前記大歯車は、前記回転軸と同軸上にフライホイールを固定していることが好ましい。 (4) It is preferable that the large gear has a flywheel fixed coaxially with the rotating shaft.

（５）前記回転軸は、正四角柱状に形成された回り止用の軸部を中間部に備え、前記ラチェット装置は、前記回転軸の軸部に嵌合する正四角状の嵌合開口を中心部に形成し、複数のラチェット歯を外周に形成したラチェット車と、前記クランクアームの動作に連動して、前記回転軸が一方の方向のみに回転するように、前記ラチェット歯に係止する戻り止用の爪と、を備えることが好ましい。 (5) The rotating shaft includes an anti-rotation shaft portion formed in a regular quadrangular prism shape in an intermediate portion, and the ratchet device has a regular square fitting opening that fits the shaft portion of the rotating shaft. A ratchet wheel formed at the center and formed with a plurality of ratchet teeth on the outer periphery, and interlocked with the operation of the crank arm, the rotation shaft is locked to the ratchet teeth so as to rotate only in one direction. It is preferable to include a detent for stopping.

本発明による波力発電装置は、構成が簡易であると共に、波の力で浮力体が昇降自在及び遊動自在に運動できるように、浮力体を囲う筒状のシリンダ部材を備えているので、波の挙動を大幅に阻止することなく、波エネルギーを有効に活用できる。 The wave power generator according to the present invention has a simple configuration and includes a cylindrical cylinder member that surrounds the buoyancy body so that the buoyancy body can move up and down and freely move by the force of the wave. The wave energy can be used effectively without significantly hindering the behavior of.

本発明の一実施形態による波力発電装置の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the wave power generator by one Embodiment of this invention. 前記実施形態による波力発電装置の構成を示す正面図である。It is a front view which shows the structure of the wave power generator by the said embodiment. 前記実施形態による波力発電装置の構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the wave power generator by the said embodiment. 前記実施形態による波力発電装置の要部を拡大した斜視図である。It is the perspective view which expanded the principal part of the wave power generator by the said embodiment. 前記実施形態による波力発電装置の構成を示す斜視分解組立図である。It is a perspective exploded view which shows the structure of the wave power generator by the said embodiment. 前記実施形態による波力発電装置に備わる一方のクランクアームの基端部に設けたラチェット装置の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the ratchet apparatus provided in the base end part of one crank arm with which the wave power generator by the said embodiment is equipped. 前記実施形態による波力発電装置に備わる他方のクランクアームの基端部に設けたラチェット装置の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the ratchet apparatus provided in the base end part of the other crank arm with which the wave power generator by the said embodiment is equipped.

以下、図面を参照して本発明を実施するための形態を説明する。
［波力発電装置の構成］
最初に、本発明の一実施形態による波力発電装置の構成を説明する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
[Configuration of wave power generator]
Initially, the structure of the wave power generator by one Embodiment of this invention is demonstrated.

図１は、本発明の一実施形態による波力発電装置の構成を示す斜視図である。図２は、前記実施形態による波力発電装置の構成を示す正面図である。図３は、前記実施形態による波力発電装置の構成を示す平面図である。 FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a wave power generator according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a front view showing the configuration of the wave power generation device according to the embodiment. FIG. 3 is a plan view showing the configuration of the wave power generation device according to the embodiment.

（全体構成）
図１から図３を参照すると、本発明の一実施形態による波力発電装置１０は、基板１、回転軸２、及び発電機３を備えている。又、波力発電装置１０は、ラチェット装置４ａ・４ｂを介して、基端部が回転軸２に連結した一対一組のクランクアーム５ａ・５ｂと四つの揺動リンク６を備えている。更に、波力発電装置１０は、四つの円筒状の浮力体７と四つの筒状のシリンダ部材８を備えている。 (overall structure)
1 to 3, a wave power generation device 10 according to an embodiment of the present invention includes a substrate 1, a rotating shaft 2, and a generator 3. The wave power generator 10 includes a pair of crank arms 5a and 5b and four swing links 6 whose base ends are connected to the rotary shaft 2 via ratchet devices 4a and 4b. Further, the wave power generation device 10 includes four cylindrical buoyancy bodies 7 and four cylindrical cylinder members 8.

図１から図３を参照して、基板１は、例えば、海岸に設けた堤防から片持ち状に支持することができ、海面Ｗｆから所定の距離を有して海面Ｗｆの上方に設置できる（図２参照）。又、基板１の両翼にフロート（図示せず）設けて、海面Ｗｆから所定の距離を有して海面Ｗｆの上方に基板１を設置してもよい（図２参照）。 With reference to FIGS. 1 to 3, for example, the substrate 1 can be supported in a cantilever manner from an embankment provided on the coast, and can be installed above the sea surface Wf with a predetermined distance from the sea surface Wf ( (See FIG. 2). Alternatively, floats (not shown) may be provided on both wings of the substrate 1, and the substrate 1 may be installed above the sea surface Wf with a predetermined distance from the sea surface Wf (see FIG. 2).

図１から図３を参照すると、回転軸２は、基板１と略平行に、基板１の中央上部に支持されている。基板１は、所定の距離に離間した一対の支持部材２１・２１を立設している。回転軸２は、その両端部が一対の支持部材２１・２１に回転支持されている。回転軸２の両端部は、オイルレスメタルなどの軸受部材２１ａを介して（図１又は図４参照）、一対の支持部材２１・２１に回転支持されることが好ましい。 Referring to FIGS. 1 to 3, the rotating shaft 2 is supported on the center upper portion of the substrate 1 so as to be substantially parallel to the substrate 1. The substrate 1 is erected with a pair of support members 21 and 21 that are separated by a predetermined distance. Both ends of the rotary shaft 2 are rotatably supported by a pair of support members 21 and 21. Both ends of the rotating shaft 2 are preferably rotatably supported by the pair of support members 21 and 21 via bearing members 21a such as oilless metal (see FIG. 1 or FIG. 4).

図１から図３を参照すると、発電機３は、発電機本体３ｍと取り付け台３ｎで構成している。発電機本体３ｍは、取り付け台３ｎを介して、基板１に設置されている。又、発電機本体３ｍは、一方の端部に突出した出力軸３１ｍを有している。そして、出力軸３１ｍに回転軸２の回転が伝動されることで、発電機本体３ｍを発電できる。 Referring to FIGS. 1 to 3, the generator 3 is composed of a generator body 3m and a mounting base 3n. The generator body 3m is installed on the substrate 1 via the mounting base 3n. The generator main body 3m has an output shaft 31m protruding at one end. And the generator main body 3m can be generated by the rotation of the rotating shaft 2 being transmitted to the output shaft 31m.

図１から図３を参照すると、ラチェット装置４ａは、一方のクランクアーム５ａの先端部が下降すると、クランクアーム５ａの基端部が回転軸２に連結でき、クランクアーム５ａの先端部が上昇すると、クランクアーム５ａの基端部と回転軸２の連結が解除され、回転軸２を時計方向Ｒにのみ回転できる。 Referring to FIGS. 1 to 3, in the ratchet device 4a, when the distal end portion of one crank arm 5a is lowered, the base end portion of the crank arm 5a can be connected to the rotary shaft 2 and the distal end portion of the crank arm 5a is raised. The connection between the base end of the crank arm 5a and the rotary shaft 2 is released, and the rotary shaft 2 can be rotated only in the clockwise direction R.

一方、図１から図３を参照すると、ラチェット装置４ｂは、他方のクランクアーム５ｂの先端部が下降すると、クランクアーム５ｂの基端部と回転軸２の連結が解除され、クランクアーム５ｂの先端部が上昇すると、クランクアーム５ｂの基端部が回転軸２に連結でき、回転軸２を時計方向Ｒにのみ回転できる。なお、クランクアーム５ａとクランクアーム５ｂとは、配置が異なるだけで、実質的に同じものであることから、クランクアーム５ａを代表して説明することがある。 On the other hand, referring to FIGS. 1 to 3, in the ratchet device 4b, when the distal end portion of the other crank arm 5b is lowered, the connection between the base end portion of the crank arm 5b and the rotary shaft 2 is released, and the distal end of the crank arm 5b is released. When the portion is raised, the base end portion of the crank arm 5b can be connected to the rotating shaft 2, and the rotating shaft 2 can be rotated only in the clockwise direction R. Since the crank arm 5a and the crank arm 5b are substantially the same except for the arrangement, the crank arm 5a may be described as a representative.

図１から図３を参照すると、揺動リンク６は、クランクアーム５ａの先端部に一端部が回動可能に連結している。一方、揺動リンク６は、基板１に設けた開口１ｈを介して、他端部が海面Ｗｆに向かって垂下している（図２参照）。 Referring to FIGS. 1 to 3, the swing link 6 has one end rotatably connected to the tip of the crank arm 5 a. On the other hand, the other end of the swing link 6 hangs down toward the sea surface Wf through an opening 1h provided in the substrate 1 (see FIG. 2).

図１から図３を参照すると、浮力体７は、その上部が揺動リンク６の他端部と回動可能に連結している。又、浮力体７は、揺動リンク６を介して、クランクアーム５ａの先端部に吊り下げられている。 Referring to FIGS. 1 to 3, the buoyancy body 7 has an upper portion rotatably connected to the other end of the swing link 6. The buoyancy body 7 is suspended from the tip of the crank arm 5 a via the swing link 6.

図１から図３を参照すると、シリンダ部材８と、その上端縁にフランジ８ｆを設けて基板１の下面に固定している。シリンダ部材８は、浮力体７が波Ｗｅの力で昇降自在及び遊動自在に運動できるように、浮力体７を囲うと共に、両端面を開口している。 Referring to FIGS. 1 to 3, the cylinder member 8 and a flange 8 f are provided at the upper edge of the cylinder member 8 and fixed to the lower surface of the substrate 1. The cylinder member 8 surrounds the buoyancy body 7 and opens both end faces thereof so that the buoyancy body 7 can move up and down and move freely by the force of the wave We.

引き続き、実施形態による波力発電装置１０の構成を説明する。図４は、前記実施形態による波力発電装置の要部を拡大した斜視図である。図５は、前記実施形態による波力発電装置の構成を示す斜視分解組立図である。 Next, the configuration of the wave power generation device 10 according to the embodiment will be described. FIG. 4 is an enlarged perspective view of a main part of the wave power generation device according to the embodiment. FIG. 5 is a perspective exploded view showing the configuration of the wave power generator according to the embodiment.

図６は、前記実施形態による波力発電装置に備わる一方のクランクアームの基端部に設けたラチェット装置の縦断面図である。図７は、前記実施形態による波力発電装置に備わる他方のクランクアームの基端部に設けたラチェット装置の縦断面図である。 FIG. 6 is a longitudinal sectional view of the ratchet device provided at the base end portion of one crank arm provided in the wave power generation device according to the embodiment. FIG. 7 is a longitudinal sectional view of the ratchet device provided at the base end portion of the other crank arm provided in the wave power generation device according to the embodiment.

（回転軸の構成）
図１から図４を参照すると、回転軸２は、正四角柱状に形成された回り止用の軸部２ａを中間部に備えている。軸部２ａは、後述するラチェット車４１の中心部に嵌合できる（図６又は図７参照）。軸部２ａのスラスト方向（軸方向）の適宜な位置にラチェット車４１を固定することで、ラチェット車４１の回転を軸部２ａに確実に伝達できる。 (Configuration of rotating shaft)
Referring to FIGS. 1 to 4, the rotating shaft 2 includes a shaft portion 2 a for rotation prevention formed in a regular quadrangular prism shape at an intermediate portion. The shaft portion 2a can be fitted to the center portion of a ratchet wheel 41 described later (see FIG. 6 or FIG. 7). By fixing the ratchet wheel 41 at an appropriate position in the thrust direction (axial direction) of the shaft part 2a, the rotation of the ratchet wheel 41 can be reliably transmitted to the shaft part 2a.

（歯車伝動装置の構成）
図１から図３を参照すると、回転軸２は、歯数の多い大歯車２１ｇを一方の端部に取り付けている。大歯車２１ｇは、発電機３の出力軸３１ｍに固定された歯数の少ない小歯車３１ｇと噛み合っている。そして、大歯車２１ｇは、小歯車３１ｇと噛み合うことで、回転軸２の回転を増速して発電機３の出力軸３１ｍに伝動できる。大歯車２１ｇと小歯車３１ｇは、回転運動を確実に伝動する歯車伝動装置を構成している。 (Configuration of gear transmission)
Referring to FIGS. 1 to 3, the rotary shaft 2 has a large gear 21g having a large number of teeth attached to one end. The large gear 21g meshes with a small gear 31g fixed on the output shaft 31m of the generator 3 and having a small number of teeth. The large gear 21g meshes with the small gear 31g, so that the rotation of the rotary shaft 2 can be increased and transmitted to the output shaft 31m of the generator 3. The large gear 21g and the small gear 31g constitute a gear transmission that reliably transmits the rotational motion.

（フライホイールの構成）
図１から図３を参照すると、大歯車２１ｇは、回転軸２と同軸上にフライホイール２ｗを固定している。なお、実態形態では、フライホイール２ｗを回転軸２と同軸上に固定し、大歯車２１ｇをフライホイール２ｗに固定している。フライホイール２ｗは、回転軸２の間欠的な回転エネルギーを蓄勢すると共に、回転軸２の間欠的な回転運動を比較的円滑な回転運動に変化できる。フライホイール２ｗは、外縁側に質量が偏るように構成することが好ましい。又、大歯車２１ｇに回転軸２を直結することなく、図示しないトルクリミッタを用いて、大歯車２１ｇと回転軸２を連結することで、回転軸２が急激に回転したときに、大歯車２１ｇへの過剰なトルク伝達を制限できる。これにより、例えば、大歯車２１ｇの歯、又は小歯車３１ｇの歯に対する衝撃荷重を緩和できる。 (Flywheel configuration)
Referring to FIGS. 1 to 3, the large gear 21 g fixes the flywheel 2 w coaxially with the rotary shaft 2. In the actual state, the flywheel 2w is fixed coaxially with the rotary shaft 2, and the large gear 21g is fixed to the flywheel 2w. The flywheel 2w can store intermittent rotational energy of the rotating shaft 2 and change the intermittent rotating motion of the rotating shaft 2 into a relatively smooth rotating motion. The flywheel 2w is preferably configured such that the mass is biased toward the outer edge side. Further, by connecting the large gear 21g and the rotary shaft 2 by using a torque limiter (not shown) without directly connecting the rotary shaft 2 to the large gear 21g, the large gear 21g is rotated when the rotary shaft 2 rotates rapidly. Excessive torque transmission to can be limited. Thereby, for example, the impact load on the teeth of the large gear 21g or the teeth of the small gear 31g can be reduced.

（発電機の構成）
図１から図３を参照すると、発電機３は、発電機本体３ｍの内部に複数のコイルを配置している。一方、出力軸３１ｍは、複数のコイルに囲まれた永久磁石を直結している。回転軸２の回転に連動して、永久磁石が回転すると電磁誘導現象により、コイルに電流が流れ、発電機３は、交流電力を出力できる。そして、発電機本体３ｍには、交流電力を取り出すための端子台３ｔを設けている（図３参照）。なお、発電機３は、中心軸にコイルを配置し、このコイルを囲う外筒の内部に永久磁石を配置し、外筒を回転することで、中心軸側から交流電力を取り出す交流発電機を用いてもよい。又、発電機３は、直流発電機を用いてもよい。 (Configuration of generator)
Referring to FIGS. 1 to 3, the generator 3 has a plurality of coils arranged inside the generator body 3m. On the other hand, the output shaft 31m directly connects a permanent magnet surrounded by a plurality of coils. When the permanent magnet rotates in conjunction with the rotation of the rotating shaft 2, a current flows through the coil due to an electromagnetic induction phenomenon, and the generator 3 can output AC power. The generator body 3m is provided with a terminal block 3t for taking out AC power (see FIG. 3). The generator 3 is an AC generator that places a coil on the central axis, arranges a permanent magnet inside the outer cylinder surrounding the coil, and rotates the outer cylinder to extract AC power from the central axis side. It may be used. Further, the generator 3 may be a DC generator.

（ラチェット装置の構成）
図１又は図４及び図６を参照すると、ラチェット装置４ａは、クランクアーム５ａの基端部に取り付けている。ラチェット装置４ａは、ラチェット車（爪車）４１と板カム状の揺動レバー４２で構成している。ラチェット車４１は、ラジアル方向（円周方向）には回転が可能であるが、スラスト方向（軸方向）には移動が困難なように、クランクアーム５ａの基端部に保持されている。ラチェット車４１は、連続する複数の台形歯４１ａを外周上に形成している。揺動レバー４２は、台形歯４１ａに係合する戻り止用の爪４２ａを一方の端部に形成している。 (Configuration of ratchet device)
1 or 4 and 6, the ratchet device 4a is attached to the base end of the crank arm 5a. The ratchet device 4a includes a ratchet wheel (claw wheel) 41 and a plate cam-like swing lever 42. The ratchet wheel 41 can be rotated in the radial direction (circumferential direction), but is held at the base end portion of the crank arm 5a so as to be difficult to move in the thrust direction (axial direction). The ratchet wheel 41 has a plurality of continuous trapezoidal teeth 41a formed on the outer periphery. The swing lever 42 has a detent 42a for detent engagement with the trapezoidal tooth 41a at one end.

一方、図１又は図４及び図７を参照すると、ラチェット装置４ｂは、クランクアーム５ｂの基端部に取り付けている。ラチェット装置４ｂは、ラチェット車４１と板カム状の揺動レバー４３で構成している。ラチェット車４１は、ラジアル方向（円周方向）には回転が可能であるが、スラスト方向（軸方向）には移動が困難なように、クランクアーム５ｂの基端部に保持されている。ラチェット車４１は、連続する複数の台形歯４１ａを外周上に形成している。揺動レバー４３は、台形歯４１ａに係合する戻り止用の爪４３ａを一方の端部に形成している。 On the other hand, referring to FIG. 1 or FIG. 4 and FIG. 7, the ratchet device 4b is attached to the proximal end portion of the crank arm 5b. The ratchet device 4b includes a ratchet wheel 41 and a plate cam-like swing lever 43. The ratchet wheel 41 can be rotated in the radial direction (circumferential direction), but is held at the base end portion of the crank arm 5b so as to be difficult to move in the thrust direction (axial direction). The ratchet wheel 41 has a plurality of continuous trapezoidal teeth 41a formed on the outer periphery. The swing lever 43 has a detent 43a for detent engagement with the trapezoidal tooth 41a at one end.

図６を参照すると、揺動レバー４２は、軸４ｓによって揺動可能に支持されている。軸４ｓは、ラチェット車４１の外周円の接線方向に配置されている。そして、ラチェット車４１を中心にクランクアーム５ａの先端部がＲ方向（時計方向）に回転すると、戻り止用の爪４２ａが台形歯４１ａに係止して、回転軸２をＲ方向に回転できる。 Referring to FIG. 6, the swing lever 42 is supported by a shaft 4s so as to be swingable. The shaft 4s is disposed in the tangential direction of the outer circumference circle of the ratchet wheel 41. And if the front-end | tip part of the crank arm 5a rotates to the R direction (clockwise) centering on the ratchet wheel 41, the nail | claw 42a for a detent will latch to the trapezoid tooth 41a, and the rotating shaft 2 can be rotated to the R direction. .

一方、図６を参照すると、ラチェット車４１を中心にクランクアーム５ａの先端部がＬ方向（反時計方向）に回転すると、戻り止用の爪４２ａが台形歯４１ａから逃げるように回動するので、回転軸２を回転することなく、クランクアーム５ａの先端部がＬ方向（反時計方向）に回転することを許容できる。 On the other hand, referring to FIG. 6, when the tip of the crank arm 5a rotates in the L direction (counterclockwise) around the ratchet wheel 41, the detent 42a rotates so as to escape from the trapezoidal teeth 41a. The tip of the crank arm 5a can be allowed to rotate in the L direction (counterclockwise) without rotating the rotating shaft 2.

図６を参照すると、揺動レバー４２は、半円弧状に形成された隅部４２ｂを端部に設けている。一方、クランクアーム５ａは、隅部４２ｂに当接するボール４４と、ボール４４を隅部４２ｂに向けて力を付勢する圧縮コイルばね４５を備えている。 Referring to FIG. 6, the swing lever 42 has a corner 42 b formed in a semicircular arc shape at the end. On the other hand, the crank arm 5a includes a ball 44 that comes into contact with the corner 42b and a compression coil spring 45 that biases the ball 44 toward the corner 42b.

図６を参照すると、ボール４４及び圧縮コイルばね４５は、揺動レバー４２の揺動運動（間欠運動）を担保している。ラチェット車４１を中心にクランクアーム５ａの先端部がＬ方向に回転すると、戻り止用の爪４２ａが一つの台形歯４１ａを乗り越えるが、ボール４４に付勢され、戻り止用の爪４２ａを次の台形歯４１ａに移動できる。 Referring to FIG. 6, the ball 44 and the compression coil spring 45 ensure the swinging motion (intermittent motion) of the swinging lever 42. When the tip end of the crank arm 5a rotates in the L direction around the ratchet wheel 41, the detent pawl 42a gets over one trapezoidal tooth 41a, but is urged by the ball 44, and the detent pawl 42a is moved next. Can move to the trapezoidal tooth 41a.

図７を参照すると、揺動レバー４３は、軸４ｓによって揺動可能に支持されている。軸４ｓは、ラチェット車４１の外周円の接線方向に配置されている。そして、ラチェット車４１を中心にクランクアーム５ｂの先端部がＲ方向（時計方向）に回転すると、戻り止用の爪４３ａが台形歯４１ａに係止して、回転軸２をＲ方向に回転できる。 Referring to FIG. 7, the swing lever 43 is supported by a shaft 4s so as to be swingable. The shaft 4s is disposed in the tangential direction of the outer circumference circle of the ratchet wheel 41. When the tip of the crank arm 5b rotates in the R direction (clockwise) around the ratchet wheel 41, the detent pawl 43a is locked to the trapezoidal tooth 41a, and the rotary shaft 2 can be rotated in the R direction. .

一方、図７を参照すると、ラチェット車４１を中心にクランクアーム５ｂの先端部がＬ方向（反時計方向）に回転すると、戻り止用の爪４３ａが台形歯４１ａから逃げるように回動するので、回転軸２を回転することなく、クランクアーム５ｂの先端部がＬ方向（反時計方向）に回転することを許容できる。 On the other hand, referring to FIG. 7, when the tip of the crank arm 5b rotates around the ratchet wheel 41 in the L direction (counterclockwise), the detent 43a rotates so as to escape from the trapezoidal teeth 41a. The tip of the crank arm 5b can be allowed to rotate in the L direction (counterclockwise) without rotating the rotating shaft 2.

図７を参照すると、ボール４４及び圧縮コイルばね４５は、揺動レバー４３の揺動運動（間欠運動）を担保している。ラチェット車４１を中心にクランクアーム５ｂの先端部がＬ方向に回転すると、戻り止用の爪４３ａが一つの台形歯４１ａを乗り越えるが、ボール４４に付勢され、戻り止用の爪４３ａを次の台形歯４１ａに移動できる。 Referring to FIG. 7, the ball 44 and the compression coil spring 45 ensure the swinging motion (intermittent motion) of the swinging lever 43. When the tip of the crank arm 5b rotates in the L direction around the ratchet wheel 41, the detent pawl 43a gets over the single trapezoidal tooth 41a, but is urged by the ball 44 to move the detent pawl 43a next. Can move to the trapezoidal tooth 41a.

このように、図１又は図４を参照すると、ラチェット装置４ａは、クランクアーム５ａの先端部が下降するときには、回転軸２をＲ方向に回転でき、クランクアーム５ａの先端部が上昇するときは、回転軸２への回転伝動が解除され、回転軸２を一方の方向のみに回転できる（図１又は図２参照）。 Thus, referring to FIG. 1 or FIG. 4, the ratchet device 4a can rotate the rotating shaft 2 in the R direction when the tip of the crank arm 5a is lowered, and when the tip of the crank arm 5a is raised. The rotation transmission to the rotating shaft 2 is released, and the rotating shaft 2 can be rotated only in one direction (see FIG. 1 or FIG. 2).

同様に、図１又は図４を参照すると、ラチェット装置４ｂは、クランクアーム５ｂの先端部が上昇するときには、回転軸２をＲ方向に回転でき、クランクアーム５ｂの先端部が下降するときは、回転軸２への回転伝動が解除され、回転軸２を一方の方向のみに回転できる（図１又は図２参照）。 Similarly, referring to FIG. 1 or FIG. 4, the ratchet device 4b can rotate the rotating shaft 2 in the R direction when the tip of the crank arm 5b is raised, and when the tip of the crank arm 5b is lowered, The rotation transmission to the rotating shaft 2 is released, and the rotating shaft 2 can be rotated only in one direction (see FIG. 1 or FIG. 2).

（揺動リンクの構成）
図５を参照すると、揺動リンク６は、圧入穴６ｈを両端部に開口している。一方、クランクアーム５ａ又はクランクアーム５ｂは、二山クレビス形の軸受部５１を先端部に備えている（図１又は図２参照）。軸受部５１に貫通した軸穴５１ｈの中心と一方の圧入穴６ｈの中心を一致させて、軸ピン６１ｐを圧入することで、クランクアーム５ａ又はクランクアーム５ｂの先端部と揺動リンク６の一方の端部を回動自在に連結できる（図１又は図２参照）。 (Configuration of swing link)
Referring to FIG. 5, the swing link 6 has press-fitting holes 6h at both ends. On the other hand, the crank arm 5a or the crank arm 5b is provided with a double clevis-shaped bearing 51 at the tip (see FIG. 1 or FIG. 2). The center of the shaft hole 51h penetrating the bearing portion 51 and the center of the one press-fit hole 6h are made to coincide with each other, and the shaft pin 61p is press-fitted, whereby one end of the crank arm 5a or the crank arm 5b and one of the swing links 6 is inserted. The end of each can be rotatably connected (see FIG. 1 or FIG. 2).

図５を参照すると、キャップ部材７２は、浮力体本体７１の上部を封止している。キャップ部材７２は、その上部に二山クレビス形の軸受部７２１を備えている。軸受部７２１に貫通した軸穴７２ｈの中心と他方の圧入穴６ｈの中心を一致させて、軸ピン６２ｐを圧入することで、浮力体７の上部と揺動リンク６の他方の端部を回動自在に連結できる（図１又は図２参照）。 Referring to FIG. 5, the cap member 72 seals the upper part of the buoyancy body main body 71. The cap member 72 includes a double clevis-shaped bearing portion 721 at an upper portion thereof. By aligning the center of the shaft hole 72h penetrating the bearing portion 721 with the center of the other press-fit hole 6h and press-fitting the shaft pin 62p, the upper part of the buoyant body 7 and the other end of the swing link 6 are rotated. It can be connected freely (see FIG. 1 or FIG. 2).

（浮力体の構成）
図２又は図５を参照すると、浮力体７は、円筒状の浮力体本体７１、キャップ部材７２、及び調整錘７３を備えている。雌ねじ部７１ａは、内部に空洞を有し、上部が開口された筒型容器からなっている。浮力体本体７１は、上部に雌ねじ部７１ａを設けている。シールリング７１ｒを介して、キャップ部材７２を雌ねじ部７１ａに締結することで、浸水が困難に浮力体本体７１を密閉できる。そして、浮力体７に所定の浮力を付与できる。 (Structure of buoyancy body)
Referring to FIG. 2 or FIG. 5, the buoyancy body 7 includes a cylindrical buoyancy body main body 71, a cap member 72, and an adjustment weight 73. The female screw portion 71a is a cylindrical container having a hollow inside and opened at the top. The buoyancy body main body 71 is provided with a female screw portion 71a at the top. By fastening the cap member 72 to the female thread portion 71a via the seal ring 71r, the buoyancy body main body 71 can be sealed with difficulty in water immersion. A predetermined buoyancy can be imparted to the buoyancy body 7.

図２又は図５を参照すると、浮力体本体７１は、下部に雄ねじ部７１ｂを設けている。調整錘７３を雄ねじ部７１ｂに締結することで、浮力体７の重量を増加させて、浮力体７を所定の喫水に下げることができ、浮力体７の重心を下げて、復原性を増加することもできる。 Referring to FIG. 2 or FIG. 5, the buoyancy body main body 71 is provided with a male screw portion 71b at the lower portion. By fastening the adjustment weight 73 to the male screw portion 71b, the weight of the buoyancy body 7 can be increased, the buoyancy body 7 can be lowered to a predetermined draft, the center of gravity of the buoyancy body 7 is lowered, and the stability is increased. You can also

図２又は図５を参照すると、浮力体本体７１は、内部にバラスト水を充填して、重量と浮力のバランスを調整できる。この場合、浮力体本体７１を透明な合成樹脂などで構成することが好ましく、浮力体本体７１の内部に充填したバラスト水の容量を容易に確認できるので便利である。更に、浮力体本体７１の外部又は内部に目盛りを設けると、更に便利である。 Referring to FIG. 2 or FIG. 5, the buoyancy body main body 71 can be filled with ballast water to adjust the balance between weight and buoyancy. In this case, the buoyancy body main body 71 is preferably made of a transparent synthetic resin or the like, which is convenient because the capacity of the ballast water filled in the buoyancy body main body 71 can be easily confirmed. Furthermore, it is more convenient to provide a scale outside or inside the buoyancy body main body 71.

（シリンダ部材の構成）
図１又は図２及び図５を参照すると、シリンダ部材８は、フランジ８ｆを上部に備えている。ビスなどの締結部材を用いて、フランジ８ｆを基板１の下面に固定できる。又、シリンダ部材８は、複数の通水穴８ｈを外周に開口している。これらの通水穴８ｈには、波Ｗｅがシリンダ部材８の外周方向から内部を容易に通過できる。 (Configuration of cylinder member)
Referring to FIG. 1 or FIG. 2 and FIG. 5, the cylinder member 8 includes a flange 8f at the top. The flange 8f can be fixed to the lower surface of the substrate 1 using a fastening member such as a screw. Further, the cylinder member 8 has a plurality of water holes 8h opened to the outer periphery. The waves We can easily pass through the water holes 8 h from the outer peripheral direction of the cylinder member 8.

［波力発電装置の作用］
次に、実施形態による波力発電装置１０の作用及び効果を説明する。図１から図３を参照すると、実施形態による波力発電装置１０は、クランクアーム５ａとクランクアーム５ｂを共用できるなど、従来技術により波力発電装置と比較して、構成が簡易であり、製造原価の低減に寄与できる。 [Operation of wave power generator]
Next, the operation and effect of the wave power generation device 10 according to the embodiment will be described. Referring to FIGS. 1 to 3, the wave power generation device 10 according to the embodiment has a simple configuration and is manufactured compared to the wave power generation device according to the prior art, such as being able to share the crank arm 5a and the crank arm 5b. It can contribute to cost reduction.

図１から図３を参照すると、波力発電装置１０は、「てこの原理」を利用して回転軸２を回転させている。波力発電装置１０は、クランクアーム５ａ又はクランクアーム５ｂの各先端部に働く波Ｗｅの小さな力をクランクアーム５ａ・５ｂの長さに依存した大きな回転モーメントに増幅して回転軸２に作用している。 Referring to FIGS. 1 to 3, the wave power generation apparatus 10 rotates the rotating shaft 2 using the “lever principle”. The wave power generator 10 amplifies a small force of the wave We acting on each tip of the crank arm 5a or the crank arm 5b into a large rotational moment depending on the length of the crank arms 5a and 5b, and acts on the rotating shaft 2. ing.

図２を参照すると、クランクアーム５ａ又はクランクアーム５ｂの全長を長くすることで、回転軸２に作用する回転モーメントを大きくできるが、波Ｗｅの波高が同じであれば、回転軸２の回動角度（ステップ角）が小さくなる。この場合、図１又は図３に示すように、先端部が相反する向きに向かう一対のクランクアーム５ａ・５ｂを回転軸２の軸方向に連設することで、回転軸２の回動角度を累積することで解決できる。波Ｗｅの想定される特性に対応して、クランクアーム５ａ・５ｂの全長と配列数を均衡させることが好ましい。 Referring to FIG. 2, by increasing the total length of the crank arm 5a or the crank arm 5b, the rotational moment acting on the rotary shaft 2 can be increased. However, if the wave We has the same wave height, the rotation of the rotary shaft 2 can be increased. The angle (step angle) becomes small. In this case, as shown in FIG. 1 or FIG. 3, by connecting a pair of crank arms 5 a, 5 b, whose leading ends are in opposite directions, in the axial direction of the rotating shaft 2, the rotation angle of the rotating shaft 2 can be adjusted. It can be solved by accumulating. It is preferable to balance the total length of the crank arms 5a and 5b and the number of arrangements corresponding to the assumed characteristics of the wave We.

図１又は図２及び図５を参照すると、波力発電装置１０は、クランクアーム５ａ又はクランクアーム５ｂ、揺動リンク６、浮力体７、及びシリンダ部材８で構成されるリンク機構がフレキシブルである。例えば、シリンダ部材８は、浮力体７が波Ｗｅの力で昇降自在及び遊動自在に運動できるように、浮力体７を囲っている。これにより、縦波と横波が混在した波Ｗｅの挙動をクランクアーム５ａ又はクランクアーム５ｂの揺動運動に確実に変換でき、波エネルギーを有効に活用できる。 Referring to FIG. 1, FIG. 2, and FIG. 5, the wave power generator 10 has a flexible link mechanism including a crank arm 5 a or a crank arm 5 b, a swing link 6, a buoyancy body 7, and a cylinder member 8. . For example, the cylinder member 8 surrounds the buoyancy body 7 so that the buoyancy body 7 can move up and down freely and freely by the force of the wave We. Thereby, the behavior of the wave We in which the longitudinal wave and the transverse wave are mixed can be reliably converted into the swing motion of the crank arm 5a or the crank arm 5b, and the wave energy can be effectively utilized.

又、図１又は図２及び図５を参照すると、シリンダ部材８は、波Ｗｅが外周方向から内部を通過容易な複数の通水穴８ｈを外周に開口しているので、縦波と横波が混在した波Ｗｅの挙動が浮力体７に伝えることができ、波エネルギーを有効に活用できる。シリンダ部材８の強度が保障される範囲内において、通水穴８ｈの面積を大きくすることが好ましく、通水穴８ｈの個数を確保することが好ましい。 Referring to FIG. 1 or FIG. 2 and FIG. 5, the cylinder member 8 has a plurality of water passage holes 8h that allow the wave We to easily pass through the inside from the outer peripheral direction. The behavior of the mixed wave We can be transmitted to the buoyancy body 7, and wave energy can be used effectively. As long as the strength of the cylinder member 8 is ensured, it is preferable to increase the area of the water passage holes 8h, and it is preferable to secure the number of the water passage holes 8h.

本発明による波力発電装置は、高価なタービン又は大掛かりな設備工事を必要とせず、波エネルギーを有効に活用した、費用対効果の大きい波力発電装置である。又、本発明による波力発電装置は、火力発電又は原子力発電と異なり、海面に発生するクリーンな波エネルギーを利用しており、安心かつ安全に発電できる。 The wave power generation device according to the present invention is a cost-effective wave power generation device that does not require expensive turbines or large-scale facility construction, and effectively uses wave energy. In addition, unlike thermal power generation or nuclear power generation, the wave power generation apparatus according to the present invention uses clean wave energy generated on the sea surface and can generate power safely and safely.

１基板
２回転軸
３発電機
４ａ・４ｂラチェット装置
５ａ・５ｂクランクアーム
６揺動リンク
７浮力体
８シリンダ部材
１０波力発電装置
３１ｍ出力軸
Ｗｅ波
Ｗｆ海面 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2 Rotating shaft 3 Generator 4a / 4b Ratchet device 5a / 5b Crank arm 6 Oscillating link 7 Buoyant body 8 Cylinder member 10 Wave power generator 31m Output shaft We wave Wf Sea surface

Claims

A substrate installed above the sea surface at a predetermined distance from the sea surface;
A rotating shaft supported on the upper center of the substrate substantially parallel to the substrate;
A generator having an output shaft installed on the substrate and transmitted by rotation of the rotary shaft;
Via a ratchet device that transmits rotation to the rotating shaft only in one direction, a base end portion is connected to the rotating shaft, and a pair of crank arms facing the opposite directions of the distal end portion;
A swing link in which one end is rotatably connected to the tip of the crank arm and the other end hangs down toward the sea surface;
A cylindrical buoyant body that is pivotably connected to the other end and the upper part of the swing link, and is suspended from the tip of the crank arm via the swing link;
A cylindrical cylinder member that fixes an upper end edge to the lower surface of the substrate and surrounds the buoyancy body so that the buoyancy body can move up and down and move freely by the force of waves. Prepared,
The rotation shaft includes a shaft portion for rotation prevention formed in a regular quadrangular prism shape in an intermediate portion,
The ratchet device
A ratchet wheel in which a square-shaped fitting opening that fits into the shaft portion of the rotating shaft is formed at the center, and a plurality of ratchet teeth are formed on the outer periphery,
A wave power generator comprising: a detent for locking to the ratchet teeth so that the rotating shaft rotates only in one direction in conjunction with the operation of the crank arm .

The wave power generation device according to claim 1, wherein the cylinder member has a plurality of water holes that are easy to pass through the inside from the outer circumferential direction.

The rotating shaft has a large gear with a large number of teeth at one end,
The wave power generation device according to claim 1, wherein an output shaft of the generator has a small gear with a small number of teeth that meshes with the large gear.

The wave power generation device according to claim 3, wherein the large gear has a flywheel fixed coaxially with the rotation shaft.