JPH03149356A - Wave generating set - Google Patents

Wave generating set

Info

Publication number
JPH03149356A
JPH03149356A JP1289045A JP28904589A JPH03149356A JP H03149356 A JPH03149356 A JP H03149356A JP 1289045 A JP1289045 A JP 1289045A JP 28904589 A JP28904589 A JP 28904589A JP H03149356 A JPH03149356 A JP H03149356A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
float
reel
power generation
traction member
waves
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP1289045A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2816205B2 (en
Inventor
Toshihiro Abe
俊広 阿部
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to JP1289045A priority Critical patent/JP2816205B2/en
Publication of JPH03149356A publication Critical patent/JPH03149356A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2816205B2 publication Critical patent/JP2816205B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/30Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient

Landscapes

  • Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)

Abstract

PURPOSE:To perform power generation so effectively and facilitate a setup into a water area as well as to reduce the cost of equipment by providing a float, a traction member, a reel and a torque allowing means, and performing the power generation on the basis of rotation of the reel attending on a vertical motion of the float by dint of waves. CONSTITUTION:A traction member 14 setting up a float 12 in a water area 10 arranges its lower end on a water area bottom with a weight 16, and winds a reel at the upper end side, while it gives a continuous rotating torque to a winding direction of the traction member 14 with a torque allowing means, so that this traction member 14 is stretchable at a specified tension. When the float 12 supported by this traction member 14 goes up by dint of waves, the reel is rewound without entailing any slack owing to this torque allowing means as well as when it goes down by the waves, the reel is rewound without any slack likewise. With this constitution, the vertical motion of the float 12 is surely transmitted thereto as the rotational drive, and power generation is carried out on the basis of rotation of this reel so that efficient wave power generation can be realized.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、波によって上下動するフロートの運動を利用
して、電力を発生する波動発電装置に関する。 [従来の技術] 海上に設置したブイ等のフロートと波とが相対的に上下
動する運動を利用して発電する装置としては、特開昭4
フー22099.54−50743.5ロー12084
.58−lHl172 、 80−230587 、 
81−228572 、 62−41974号公報等に
よって公知である。 ここで、上記公報によって提案されている波動発電装置
の代表例を、第3図、第4図に示す。 第3図では、下面を水中に開放した空気ピストン室20
0を海上に設置し、その上端開口部202にタービン2
04を設けると共に、そのタービン204の回転により
発電機206を駆動するものである。この装置の発電原
理は、空気ピストン室200の内外の水位が、波によっ
て落差Hを生ずるので、この落差Hに起因して前記空気
ピストン室200内外の気圧が相違することを利用して
、前記タービン204を駆動するものである。 一方、第4図に示す波動発電装置は、海底に打ち込んだ
支柱210に対して、水面近傍にて上下動可能なブイ2
12を設けている。発電機を内蔵する格納室214は、
前記支柱210の上端に固定され、スライドロッド21
6,216を介して前記ブイ212を上下動自在に支持
している。前記スライドロッド216,216と一体的
に上下動可能なラック218,218が、前記格納室2
14内部に設けられると共に、このラック218.21
8に対して噛合するピニオンギア220.220が設け
られている。そして、波によって前記ブイ212が上下
動すると、この上下動はスライドロッド216,216
を介してラック218,218に伝達され、このラック
の移動によってピニオンギア220,220を回転する
ことで、図示しない発電機を駆動するものである。 [発明が解決しようとする課題] 第3図に示す波動発電装置では、空気ピストン室200
内の圧力の変動を利用して動力を発生させるものである
が、原理的にも前記落差Hが1mの場合に0.1気圧の
差圧しか生じず、かつ、タービン204が配設される部
分の径が大きいとタービン204を回転駆動する圧力が
少なくなり、径が小さいとーサイクルにて空気ピストン
室2 (:l r)の内の空気が抜けきらず、また、空
気ピストン室200内に入る際の水の抵抗空気ピストン
の慣性などに起因して、装置か大がかりの割には発生す
るエネルギパワーが少ないという問題があった。 また、この波動発電装置を、津波対策等に対処するため
海上にて固定するためには、莫大な費用がかかるという
問題があった。 この点、第4図に示すようにブイ等のフロートを利用す
る場合には、例えば1mの海水を拮除できるフロートを
設置した場合に、]、 、 l tのlγ力が生じ、こ
のうちの有効波動浮力を利用することにより、かなりの
発電エネルギーが得られる点て優れている。 しかしながら、第4図に示す波動発電装置にあっては、
ブイ212を海上に固定するために、海底に対して支柱
210を打ち込み固定しなければならず、このための作
業が大がかりとなり、費用が膨大となる問題を有する。 さらに、海上の水位は干潮満潮により異なり、かつこの
際の波動をも考慮すると、海上の水位は年間で5mはど
相違することがある。この際、第4図に示す波動発電装
置において年間を通じて波動を利用した発電を行うため
には、前記ラック21−8の有効歯部長さを5m付近ま
で確保しなければならず、このような装置を構成するこ
とは実用上不可能である。 そこで、本発明の目的とするところは、比較的小スペー
スの装置でありながら、干潮時満潮時にあっても波動に
よるフロートの上下動を利用した発電を効率良く行うこ
とができ、しがも、水域への設置作業か容易であり、設
置費用を大幅に低減することができる波動発電装置を提
供することにある。 [課題を解決するための手段] 本発明は、フロートと、 下端が重りによって水域底部に配置され、前記フロート
を水域内に牽引する紐状又は帯状の牽引部材と、 前記フロートに固定され、前記牽引部材の上端側を巻き
取るリールと、 このリールに対して巻き取り方向に回転トルクを付与す
るトルク付与手段と、 を有し、波による前記フロートの上下動に伴う前記リー
ルの回転に基づき、発電を行うものである。 [作 用] 本発明によれば、フロートを水域に設置するための牽引
部材は、その下端が重りによって水域底部に配置され、
上端側はリールに巻取られると共に、トルク付与手段に
よって牽引部材の巻取り方向に常時回転トルクが付与さ
れているので、この牽引部材を所定のテンションで張架
することができる。そして、この牽引部材に支持されを
:フロートが波動によって上昇する際には、前記トルク
付与手段によってたるむことなく前記リールが巻戻され
、このフロートが波動によって下降する際にも、同様に
たるむことなくリールより巻取られるので、このフロー
トの上下動を前記リールの回転駆動として確実に伝達し
、このリールの回転に基づき発電を行うことで、効率の
よい波動発電を実現することが可能となる。 ここで、この波動発電装置を水域に設置するに際しては
、水域底部に対する支柱の打ち込み作業等は−切要せず
、牽引部材の下端に固定されている重りを水域に投入す
ることによってのみ実現可能であるので、従来よりもそ
の設置作業が大幅に簡易化され、設置コストも大幅に低
減できる。 また、牽引部材はトルク付与手段によってテンションが
与えられているので、この牽引部材が鉛直方向に張架さ
れる位置にてフロートを配設固定でき、しかも、仮に彼
等によってフロートが転倒したとしても、牽引部材の巻
込み力によって元の状態に復帰できるという効果もある
。 さらに、水域の水位が、干潮、満潮あるいは津波等によ
って大幅に変化したとしても、予めこの分を見込んで牽
引部材長さを設定しておけば、余分の長さの牽引部材は
リールに巻取ることにより小スペース化が可能となり、
しかも水域が上昇した場合には牽引部材を巻戻すことに
より水域内部の所定位置にフロートを設置することが可
能となる。 [実施例] 以下、本発明を適用した波動発電装置の一実施例につい
て、図面を参照して具体的に説明する。 まず、この波動発電装置の全体構成について、第2図を
参照して説明する。 同図において、海等の水域10にはフロート12が設置
されている。また、このフロート12を水域10の下方
に向けて牽引し、かつ、波によってこのフロート12を
上下動自在に牽引支持するための牽引部材14が設けら
れている。この牽引部材14の途中には中間フロート1
8が設けられ、本実施例ではこの中間フロート18の上
側の牽引部材をワイヤー14aとし、下側の牽引部材1
4を鎖14bとして構成している。尚、この牽引部材1
4としては後述するワイヤーリール30に巻取り可能な
紐状または帯状のものであればよく、かつ、所定のテン
ションに耐え得る引張り強度を有するものであれば、他
の種々の部材にて構成することができる。 前記鎖14bの下端側には、重りとしての碇16が接続
され、牽引部材14のF端側は水底10bの−カ所にて
固定されることになる。 前記フロート12の上側には、前記ワイヤーリール30
.発電機等を搭載する格納室20が設けられ、さらにこ
の格納室20の上側に波動発電によって点灯される電球
22が設けられている。 次1こ、前記フロート12および格納室20内部の構成
について、第1図を参照して説明する。 前記フロート12は、高さh=20cse、直径d−9
0cmの円筒形にて構成され、その中心部には下面側の
口径を大とし、上面側の口径を小とするテーバー状に連
通する逃げ部12aが形成され、前記中間フロート18
を格納可能としている。この中間フロート18の下面側
に形成されたフランジ18aは、前記フロート12の逃
げ部12aの下端周縁と当接することにより、フロート
12の下降移動時のストッパとして作用することになる
。 フロート12の上端側に設置される前記格納室20は、
円板状の基台20aを有するほぼ円錐形状にて形成され
、前記基台20aの中心部には前記ワイヤー14aを挿
通する孔2〔)bを有すると共に、この孔20bを液密
にシールするためのシール部材20cが設けられている
。 前記ワイヤー14aの上端側を巻取るためのワイヤーリ
ール30は、前記基台20aに固定した支柱32.32
に水平方向に支持された軸34に対して回転自在に支持
されている。このワイヤーリール30は、その周面上に
前記ワイヤー14aの一端を固着することで、前記フロ
ート12の上下動に伴いこのワイヤー14aを巻取りあ
るいは巻戻し可能である。さらに、ワイヤーリール30
の両側には、巻取られるワイヤー14aの横方向のズレ
を防止するためのフランジ30a、30aが設けられて
いる。 第1図において、前記ワイヤーリール30の左側には、
前記軸34に挿通された捩りコイルスプリング40が設
けられている。この捩りコイルスプリング40の一端4
0aは、前記ワイヤーリール30の一方のフランジ30
aに固定され、その他端40bは前記支柱32に固定さ
れている。この捩りコイルスプリング40は、その捩れ
方向のスプリング力により前記ワイヤーリール30をそ
の巻取り方向に回転付勢するものであり、この意味にお
いて、捩りコイルスプリング40はワイヤーリール30
に巻取り方向の回転トルクを付与するトルク付与手段を
構成するものである。尚、前記捩りコイルスプリング4
0としては、中空パイプに流体例えば油導を所定の圧力
で封入することによりターンピッチを大きくするように
ほぐした後、その後機械的に前記ターンピッチを狭める
ように巻締めることで構成される回転エネルギー蓄積コ
イル(昭和62年5月30日出願)を好適に採用するこ
とができる。 第1図に示すワイヤーリール30の右側のフランジ30
aには、一方向伝達クラッチ50が連結されている。こ
の一方向伝達クラッチ50は、ワイヤーリール30の両
方向の回転のうち、ワイヤー 14 aの巻取り時のみ
の回転をその出力側に伝達するものである。この一方向
伝達クラッチ50の出力側には、前記軸34を中心に回
転可能な第1のギア52が設けられ、この第1のギア5
2は、前記支柱32に固定された発電機54の軸に固定
されている第2のギア56と歯合している。そして、第
1.第2のギア52.56の歯数を所定に設定すること
により、第1のギア52の1回転に対して第2のギア5
6を多回転駆動できるように構成している。 次に、作用について説明する。 本実施例の装置の特徴的構成としては、フロート12を
水域10に設定するために、ワイヤー14aおよび鎖]
41)からなる牽引部材14を用いている。しかも、牽
引部月14の上端側のワイヤー14aは、ワイヤーリー
ル30に巻回され、かつ、このワイヤーリール30は捩
りコイルスプリング40によってその巻取り方向に常時
回転付勢されている。従って、波によってフロート12
が上昇する際には、上記テンションによってワイヤー1
4 aはたるむことなく確実に巻戻され、フロート12
が波によって下降する際には、上記テンションによって
ワイヤー14aがたるむことなく巻取られることになり
、フロート12の上下動をワイヤーリール30の回転駆
動として確実に伝達できる。 本実施例では、前記ワイヤーリール30の巻取リテンシ
ョンとして、ワイヤー14aを確実に巻取り、巻戻しで
きるテンション力に加えて、このフロート1−2が波動
によって水平方向に移動した場合にも、常に碇16の真
上に垂直復帰できるようなテンションをも与えている。 この結果、この波動発電装置を航行する船舶の航路ブイ
として用いた場合にも、その位置ずれを一定範囲にIL
めることができる。また、このようなテンションを与え
ることにより、たとえフロート12が津波等によって横
転したとしても、ワイヤー14 aの巻取リテンション
によりこれを元の状態に復帰させるという作用も行うこ
とができる。さらに、本実施例では上記捩りコイルスプ
リング40の巻取リテンションとして、上記2つの作用
を行うものに加えて、フロート12を例えば静水状態て
2/3だけ水没てきるような張力を−りえるよう作用さ
せている。すなわち、フロート12を水域10の水面1
0a上に設置した場合には、このフロート12の自重に
よって排除できる体積に相当する海水の重量分だけ浮力
が作用することになるが、このフロート12をそれ以上
水没させることにより、フロート12の2/3の体積分
の海水を排除できるので、その分後述する有効浮力を多
く確保できることになり、この結果波動発電エネルギー
を増大させることが可能となる。 そ1−で、このような浮力による波動発電を行うに際し
て、フロート12の支持を牽引部月14を用いて行うこ
とによる最大の効果は、−F記の点にある。 すなわち、本実施例では、この波動発電装置を水域10
に設置するに際して、その下端に碇16を接続した牽引
部材14を海底に向けて投入するだけでよい点である。 このよう′に設置作業が簡易であるため、従来のように
支柱を海底にて打ち込みする作業等を−切要せず、しか
もこのような波動発電装置を航路用ブイとして用いる場
合には、波動発電装置を多数配設しなければならないた
め、この数量をも考慮するとその設置費用の大幅なコス
トダウンが実現できる。 さらに加えて、フロート12の支持として牽引部材14
を用いることにより、干潮、満潮の水位の差にかかわら
ず、常時確実な波動発電を行い得る。すなわち、海上の
水位は干潮、満潮を考慮すると年間を通じて3m程の差
があり、しかも波の大きさをも考慮すると最大5mもの
水位の差が予想される。本実施例では、予め牽引部材1
4の長さを干満潮、波の大小をも考慮して決定しておく
ことにより、水位がいかに変化したとしても、波による
フロート12の上下動をワイヤーリール30の回転駆動
として利用することが可能となる。 この際、従来のようにラックの長さを5m分確保するよ
うな大きなスペースを要せず、単にワイヤー14aをワ
イヤーリール30に巻取るだけで対処できるため、この
装置のスペースを従来よりも大幅に小型化することがで
きる。 次に、この波動発生装置により発生できる電力について
考察する。 (1)フロート容積 フロート12の直径dを90c11とし、その高さhを
200mとした場合、フロート容積Aは下記の式より求
められる。 A −x (0,9m/ 2) 2X0.2 m−0,
127m(2)フロート総浮力 海水基準を1.1とすると、フロート総浮力Bは下記の
式より求められる。 、B−AXl、l −0,135t (3)総浮力への配分 0 波動発生装置の釣合い浮カー45kg■ スプリン
グチャージ浮力−45− ■ 有効波動浮カー45kg ここで、■のスプリングチャージ浮力は、前記ワイヤー
リール30を捩りコイルスプリング40によってその巻
取り方向に回転付勢することにより消費される浮力であ
る。     従って、前記総浮力Bのうち、自重釣合い浮力とスプリ
ングチャージ浮力とが消費され、有効波動浮力による上
下動を波動発電エネルギーとして取り出すことが可能と
なる。 (4)波動発電出力 上記の波動発電装置での発電出力は、簡易化された下記
の式によって換算できる。 出カー総波動浮力B/3 ×(波動幅C/2d)X(発電効率D/電力換算計数E
) 一例として、最も小さい波動幅Cとして20(!IIの
波動を想定し、前記発電効率D−0,2,電力換算計数
E−11,8とした場合には、本実施例装置での出力は
下記のようになる。 出力−4syx (200m+/2f丁)×(0,2/
8.6)−7,4W ここで、上記実施例装置での発電作用について説明する
と、例えばフロート12が波によって上昇した場合には
、捩りコイルスプリング40によって巻取方向に回転付
勢されているワイヤーリール30は、フロート12の上
昇分だけワイヤー14aを巻戻し、この結果ワイヤーリ
ール30がその巻戻し方向に回転されることになる。こ
の際、ワイヤーリール30の巻戻し方向の回転は、一方
向伝達クラッチ50を介在させることにより出力側の第
1のギア52には伝達されない。また、ワイヤーリール
30が巻戻し方向に回転することにより、捩りコイルス
プリング40はそのスプリングエネルギーを蓄積するよ
うに捩られることになる。この後、波によってフロート
12が下降すると、このフロート12の下降駆動力およ
び捩りコイルスプリング40に蓄積されたスプリング力
の開放により、ワイヤー14mはたるむことなくワイヤ
ーリール30に巻取られ、この結果フロート12の下降
移動性たはワイヤーリール30が巻戻し方向に回転する
ことになる。そして、本実施例ではワイヤーリール30
の巻取り方向の回転を、一方向伝達クラッチ50を介し
て第1のギア52に伝達し、これと歯合する第2のギア
56を回転駆動することで発電機54での発電を行って
いる。 ここで、上記出力換算式の第2項において、波動幅を2
で除算している理由は、本実施例においてワイヤーリー
ル30の両方向の回転に基づき電力を発生するのではな
く、フロート12の下降移動による一方向の回転にのみ
基づき電力を発生させていることによる。また、第2項
において(Yで除算している理由は、繰返し生ずる波動
の実効値を得るためである。尚、実施例では、上記換算
式において発電効率を20%としているが、これは機械
的効率が最悪の場合を想定したものであり、この発電効
率は50%付近まで改良可能である。 以上のように、本実施例によれば牽引部材14を使用す
ることにより小型化された波動発電装置でありながら、
波動幅を20cmと想定した場合にあっでも、電球22
を常時点灯するに足る電力を発電することができる。 尚、このような波動発動を行うに際して、牽引部材14
の途中に中間フロート]8を設けるものが好ましい。す
なわち、牽引部材]4に付着物例えば昆布や貝などが付
着した場合には、牽引部)414の重量が増加し、この
増加によりワイヤー14aを他方に引っ張り、その分だ
けワイヤーリール30に巻き取られているワイヤー14
aが巻戻されることになってしまう。この結果、その戻
された分に相当する有効波動浮力が減少し、電力発生に
損失が生ずることになってしまう。そこで、中間フロー
ト18を上記牽引部材14の途中に設け、牽引部材14
の下端側の鎖14b等への異物の付着による重量増加を
この中間フロート18によって打ち消すことによって、
上述した発生電力の損失を防止することが可能となる。 従って、特に水深の深い場所にこの波動発電装置を設置
する場合に、上記の中間フロート18を設けることが有
用である。 尚、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本
発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。 例えば、上記実施例において発生される電力の一例を示
したが、この電力は、フロート12の容積を増大させる
ほど、あるいは上記換算式における発電効率Cを改善す
るほど大きくすることが可能であり、この発電装置によ
って単に電球22を点灯させること以外に、他の駆動用
電力として消費するものであってもよい。また、この波
動発電装置では、例えば電球22を点灯する場合にあっ
ては、その波動幅が最小の場合でも電球22を常時点灯
できるだけのエネルギーが得られるように設計されるが
、波が大きい場合には、余剰の発生エネルギーを例えば
蓄電機などに蓄えておき、蓄えられたエネルギーを他の
部材の駆動の電力消費として用いるもののほか、波が静
穏な場合に、前記電球22に供給する予備のエネルギー
として利用することも可能である。 また、本発明では、牽引部材を巻き取るリールに対して
常時巻取方向に回転トルクを与えるトルク付与手段が必
要となるが、このトルク付与手段を付勢部材として構成
する場合には、上記実施例のような捩りコイルスプリン
グ40に限らす、例えばゼンマイなどを利用するもので
あってもよい。 また、このトルク付与手段は必ずしも機械的エネルギー
の蓄積された付勢部材を用いるものに限らず、例えばこ
の波動発電装置によって発電される余剰エネルギーによ
ってモータを駆動し、このモータによってワイヤーリー
ル30にその巻取方向に回転トルクを与えるよう構成し
てもよい。 さらに、本発明では、波によるフロート12の上下動に
伴うリール30の回転に基づき、どのようにして発電を
行うかは任意に設計でき、上記実施例のようにフロート
12の下降移動の際の片方の回転力に基づき発電を行う
もののほか、両方向の回転より発電を行うように構成し
てもよい。 [発明の効果] 以上説明したように、本発明によれば、−ド記の効果を
奏することができる。 ■ 下端の重りによって水域底部に配置され、トルク付
与手段によって常時巻取り方向に回転トルクが与えられ
るリールにその上端が巻取られる牽引部材によって、フ
ロートを水域内に牽引するという構成により、所定のテ
ンションで張架された牽引部材途中の前記フロートが、
波によって上下動した場合には、この移動をリールの回
転力として確実に伝達でき、このリールの回転に基づき
効率のよい波動発電を行うことができる。 ■ この波動発電装置の水域への設置は、下端に重りが
接続された牽引部材を水域に投するだけでよく、従来の
ように水域での支柱などの打ち込み作業を−切要せず、
設置コストを大幅に低減することができる。 ■ 牽引部材は所定のテンションにて張架されているの
で、波によってフロートが流されても牽引部材の張力に
より所定の位置に復帰させることができる。また、津波
などによってフロートが横転しても、前記牽引部材のテ
ンションによりこれを元の状態に復帰させることもでき
る。 ■ 干潮、満潮により水域の水位が大幅に変化しても、
牽引部材をリールに巻取り、巻戻すことにより、常時フ
ロートを水域の水位に対応した位置に設置でき、何らの
調整も要せずに年間を通してこの波動発電を実現するこ
とが可能となる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a wave power generation device that generates electric power by utilizing the motion of a float that moves up and down due to waves. [Prior art] A device for generating electricity using the relative up-and-down movement of waves and a float such as a buoy installed on the sea is known from Japanese Patent Application Laid-Open No. 4
Hu 22099.54-50743.5 Low 12084
.. 58-lHl172, 80-230587,
81-228572, 62-41974, etc. Here, typical examples of the wave power generation device proposed in the above publication are shown in FIGS. 3 and 4. In FIG. 3, an air piston chamber 20 whose bottom surface is open to water
0 is installed on the sea, and the turbine 2 is installed in the upper end opening 202.
04, and the rotation of the turbine 204 drives a generator 206. The power generation principle of this device is that the water level inside and outside the air piston chamber 200 produces a head difference H due to waves, and the air pressure inside and outside the air piston chamber 200 is different due to this head difference H. It drives the turbine 204. On the other hand, the wave power generation device shown in FIG.
There are 12. The storage room 214 that houses the generator is
The slide rod 21 is fixed to the upper end of the support column 210.
The buoy 212 is supported via 6, 216 so as to be vertically movable. Racks 218, 218 that can move up and down integrally with the slide rods 216, 216 are installed in the storage chamber 2.
14 and this rack 218.21
A pinion gear 220, 220 is provided which meshes with 8. When the buoy 212 moves up and down due to waves, this up and down movement causes the slide rods 216, 216 to
The movement of the racks rotates the pinion gears 220, 220, thereby driving a generator (not shown). [Problems to be Solved by the Invention] In the wave power generation device shown in FIG. 3, the air piston chamber 200
Although the power is generated by using fluctuations in the pressure within, in principle, when the head H is 1 m, only a pressure difference of 0.1 atmosphere is generated, and the turbine 204 is installed. If the diameter of the part is large, the pressure that drives the turbine 204 to rotate will be reduced, and if the diameter is small, the air in the air piston chamber 2 (:l r) will not be able to escape completely during the cycle, and will also enter the air piston chamber 200. Due to the resistance of the water and the inertia of the air piston, there was a problem in that the amount of energy and power generated was small despite the large scale of the device. Additionally, there is a problem in that it costs a huge amount of money to fix this wave power generation device on the sea for tsunami countermeasures and the like. In this regard, when using a float such as a buoy as shown in Figure 4, for example, if a float that can remove 1 meter of seawater is installed, lγ forces of ], , l t are generated, of which It is excellent in that it can generate a considerable amount of energy by utilizing the effective wave buoyancy. However, in the wave power generation device shown in Fig. 4,
In order to fix the buoy 212 on the sea, it is necessary to drive the support 210 into the seabed and fix it there, which poses a problem in that the work for this is extensive and the cost is enormous. Furthermore, the water level on the sea varies depending on the ebb and flow of high tide, and if we also take into account the wave motion at this time, the water level on the sea may vary by as much as 5 meters a year. At this time, in order to generate power using waves throughout the year in the wave power generation device shown in FIG. 4, the effective tooth length of the rack 21-8 must be secured to around 5 m. It is practically impossible to configure. SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to use a device that takes up a relatively small space, yet is capable of efficiently generating power using the vertical movement of a float caused by waves even during low tide and high tide. An object of the present invention is to provide a wave power generation device that can be easily installed in a body of water and can significantly reduce installation costs. [Means for Solving the Problems] The present invention provides: a float; a string-shaped or band-shaped traction member whose lower end is disposed at the bottom of a water body with a weight and which pulls the float into the water body; a reel for winding up the upper end side of the traction member; and a torque applying means for applying a rotational torque to the reel in the winding direction, based on the rotation of the reel as the float moves up and down due to waves, It generates electricity. [Function] According to the present invention, the traction member for installing the float in a water body has its lower end placed at the bottom of the water body by a weight,
The upper end side is wound up on a reel, and since rotational torque is constantly applied in the winding direction of the traction member by the torque applying means, the traction member can be stretched with a predetermined tension. Supported by this traction member: when the float rises due to wave motion, the reel is rewound by the torque applying means without sagging, and when the float descends due to wave motion, the reel is rewound without sagging. Since the float is wound up from the reel without any problem, the vertical motion of this float is reliably transmitted as rotational drive of the reel, and power generation is generated based on the rotation of this reel, making it possible to realize efficient wave power generation. . When installing this wave power generation device in a body of water, it is not necessary to drive a support into the bottom of the body of water, and this can only be achieved by throwing the weight fixed to the lower end of the traction member into the body of water. Therefore, the installation work is much simpler than before, and the installation cost can be reduced significantly. In addition, since the traction member is tensioned by the torque applying means, the float can be placed and fixed at a position where the traction member is stretched vertically, and even if the float is overturned by someone else, Another advantage is that it can be returned to its original state by the winding force of the traction member. Furthermore, even if the water level of a body of water changes significantly due to low tide, high tide, tsunami, etc., if the length of the traction member is set in advance to account for this change, the excess length of the traction member can be wound onto a reel. This makes it possible to save space,
Moreover, when the water area rises, the float can be installed at a predetermined position inside the water area by rewinding the traction member. [Example] Hereinafter, an example of a wave power generation device to which the present invention is applied will be specifically described with reference to the drawings. First, the overall configuration of this wave power generation device will be explained with reference to FIG. 2. In the figure, a float 12 is installed in a body of water 10 such as the sea. Further, a towing member 14 is provided for towing the float 12 downward in the water area 10 and towing and supporting the float 12 so as to be movable up and down by waves. An intermediate float 1 is disposed in the middle of this traction member 14.
In this embodiment, the upper traction member of the intermediate float 18 is a wire 14a, and the lower traction member 1 is provided with a wire 14a.
4 as a chain 14b. Furthermore, this traction member 1
4 may be a cord-like or band-like material that can be wound around a wire reel 30, which will be described later, and may be made of various other materials as long as it has a tensile strength capable of withstanding a predetermined tension. be able to. An anchor 16 as a weight is connected to the lower end side of the chain 14b, and the F end side of the traction member 14 is fixed at the - location of the water bottom 10b. Above the float 12, the wire reel 30
.. A storage chamber 20 is provided in which a generator and the like are mounted, and a light bulb 22 that is lit by wave power generation is further provided above the storage chamber 20. Next, the internal structure of the float 12 and the storage chamber 20 will be explained with reference to FIG. The float 12 has a height h=20cse and a diameter d-9.
It is constructed of a cylindrical shape with a diameter of 0 cm, and a tapered relief part 12a is formed in the center thereof, with a larger diameter on the lower surface side and a smaller diameter on the upper surface side, and the intermediate float 18
can be stored. The flange 18a formed on the lower surface side of the intermediate float 18 acts as a stopper when the float 12 moves downward by coming into contact with the lower edge of the relief portion 12a of the float 12. The storage chamber 20 installed on the upper end side of the float 12 is
It is formed in a substantially conical shape with a disc-shaped base 20a, and has a hole 2[)b in the center of the base 20a through which the wire 14a is inserted, and this hole 20b is liquid-tightly sealed. A sealing member 20c is provided for this purpose. A wire reel 30 for winding up the upper end of the wire 14a is attached to a support 32, 32 fixed to the base 20a.
It is rotatably supported on a shaft 34 which is supported in the horizontal direction. This wire reel 30 can wind up or unwind the wire 14a as the float 12 moves up and down by fixing one end of the wire 14a on its circumferential surface. Furthermore, wire reel 30
Flanges 30a, 30a are provided on both sides of the wire 14a to prevent the wire 14a being wound from shifting in the lateral direction. In FIG. 1, on the left side of the wire reel 30,
A torsion coil spring 40 inserted through the shaft 34 is provided. One end 4 of this torsion coil spring 40
0a is one flange 30 of the wire reel 30
a, and the other end 40b is fixed to the support column 32. This torsion coil spring 40 biases the wire reel 30 to rotate in the winding direction by its spring force in the torsional direction.
This constitutes a torque applying means that applies rotational torque in the winding direction to the winding direction. In addition, the torsion coil spring 4
0 is a rotation consisting of filling a hollow pipe with fluid, such as oil, at a predetermined pressure to loosen it to increase the turn pitch, and then mechanically tightening it to narrow the turn pitch. An energy storage coil (filed on May 30, 1985) can be suitably employed. Right flange 30 of wire reel 30 shown in FIG.
A one-way transmission clutch 50 is connected to a. This one-way transmission clutch 50 transmits the rotation of the wire reel 30 during winding of the wire 14 a in both directions to its output side. A first gear 52 rotatable about the shaft 34 is provided on the output side of the one-way transmission clutch 50.
2 meshes with a second gear 56 fixed to the shaft of a generator 54 fixed to the support column 32. And the first. By setting the number of teeth of the second gear 52 and 56 to a predetermined value, the second gear 5
6 can be driven multiple rotations. Next, the effect will be explained. The characteristic configuration of the device of this embodiment includes a wire 14a and a chain for setting the float 12 in the water body 10.
41) is used. Furthermore, the wire 14a on the upper end side of the traction portion 14 is wound around a wire reel 30, and this wire reel 30 is always urged to rotate in the winding direction by a torsion coil spring 40. Therefore, the wave causes float 12
When wire 1 rises, the above tension causes wire 1 to
4 a is rewinded securely without slack, and the float 12
When the wire 14a is lowered by waves, the wire 14a is wound up without slack due to the tension, and the vertical movement of the float 12 can be reliably transmitted as the rotational drive of the wire reel 30. In this embodiment, as the winding retention of the wire reel 30, in addition to the tension force that can reliably wind and unwind the wire 14a, even when the float 1-2 moves in the horizontal direction due to wave motion, It also provides tension that allows it to return vertically to just above the anchor 16. As a result, even when this wave power generation device is used as a navigational buoy for a navigating ship, its positional deviation can be controlled within a certain range.
You can Further, by applying such tension, even if the float 12 is overturned due to a tsunami or the like, it can be restored to its original state by winding and retaining the wire 14a. Furthermore, in this embodiment, in addition to the winding retention of the torsion coil spring 40 that performs the two functions described above, it is possible to adjust the tension such that the float 12 is submerged by 2/3 in still water, for example. It is working. That is, the float 12 is placed on the water surface 1 of the water body 10.
0a, buoyancy will act on the weight of seawater corresponding to the volume that can be displaced by the weight of this float 12, but by submerging this float 12 further, the 2nd part of the float 12 will be Since the seawater corresponding to the volume of /3 can be removed, a large amount of effective buoyancy, which will be described later, can be secured by that amount, and as a result, it is possible to increase the wave power generation energy. In part 1-, when performing wave power generation using such buoyancy, the greatest effect of supporting the float 12 by using the traction part 14 is in the point -F. That is, in this embodiment, this wave power generation device is installed in a water body 10.
When installing the towing member 14 on the seabed, it is sufficient to simply throw the towing member 14 with the anchor 16 connected to its lower end toward the seabed. Since the installation work is simple in this way, there is no need for the conventional work of driving pillars into the seabed, and when using such a wave power generation device as a navigational buoy, it is possible to Since a large number of power generation devices must be installed, if this number is taken into account, the installation cost can be reduced significantly. Additionally, a traction member 14 is provided as a support for the float 12.
By using this, it is possible to always generate reliable wave power generation regardless of the difference in water level between low tide and high tide. In other words, the water level at sea varies by about 3 meters throughout the year, taking into account low and high tides, and if the size of waves is also taken into account, the water level can vary by up to 5 meters. In this embodiment, the traction member 1
By determining the length of float 12 in consideration of ebb and flow and the size of waves, the vertical movement of float 12 caused by waves can be used to drive the rotation of wire reel 30, no matter how the water level changes. It becomes possible. At this time, unlike in the past, a large space such as securing a rack length of 5 m is not required, and it can be handled by simply winding the wire 14a onto the wire reel 30, so the space of this device can be significantly reduced compared to the conventional one. It can be downsized to Next, we will consider the electric power that can be generated by this wave generator. (1) Float Volume When the diameter d of the float 12 is 90c11 and the height h is 200 m, the float volume A can be obtained from the following formula. A-x (0.9m/2) 2X0.2 m-0,
127m (2) Float total buoyancy If the seawater standard is 1.1, the float total buoyancy B can be calculated from the following formula. , B-AXl,l -0,135t (3) Distribution to total buoyancy 0 Balance float car of wave generator 45 kg■ Spring charge buoyancy -45- ■ Effective wave float car 45 kg Here, the spring charge buoyancy of ■ is, This is the buoyancy that is consumed when the wire reel 30 is urged to rotate in the winding direction by the torsion coil spring 40. Therefore, of the total buoyancy B, the self-weight balance buoyancy and the spring charge buoyancy are consumed, and the vertical motion due to the effective wave buoyancy can be extracted as wave power generation energy. (4) Wave power generation output The power generation output of the wave power generation device described above can be converted using the simplified formula below. Outgoing car total wave buoyancy B/3 x (wave width C/2d) x (power generation efficiency D/power conversion factor E
) As an example, assuming a wave of 20 (!II) as the smallest wave width C, and assuming the power generation efficiency D-0.2 and the power conversion coefficient E-11.8, the output of the device of this embodiment is is as follows: Output -4syx (200m+/2f block) x (0,2/
8.6) -7,4W Here, to explain the power generation effect in the above embodiment device, for example, when the float 12 rises due to waves, it is urged to rotate in the winding direction by the torsion coil spring 40. The wire reel 30 rewinds the wire 14a by the amount of rise of the float 12, and as a result, the wire reel 30 is rotated in the unwinding direction. At this time, the rotation of the wire reel 30 in the unwinding direction is not transmitted to the first gear 52 on the output side by interposing the one-way transmission clutch 50. Furthermore, as the wire reel 30 rotates in the unwinding direction, the torsion coil spring 40 is twisted so as to accumulate its spring energy. Thereafter, when the float 12 descends due to waves, the lowering driving force of the float 12 and the release of the spring force accumulated in the torsion coil spring 40 cause the wire 14m to be wound onto the wire reel 30 without slack, and as a result, the float The downward mobility of 12 or wire reel 30 will rotate in the unwinding direction. In this embodiment, the wire reel 30
The rotation in the winding direction is transmitted to the first gear 52 via the one-way transmission clutch 50, and the second gear 56 that meshes with the first gear 52 is driven to rotate, thereby generating electricity in the generator 54. There is. Here, in the second term of the above output conversion formula, the wave width is 2
The reason for dividing by is that in this embodiment, power is not generated based on the rotation of the wire reel 30 in both directions, but is generated based only on the rotation in one direction due to the downward movement of the float 12. . In addition, in the second term, the reason for dividing by (Y) is to obtain the effective value of the wave that repeatedly occurs.In addition, in the example, the power generation efficiency is assumed to be 20% in the above conversion formula, but this is This is based on the assumption that the power generation efficiency is the worst, and this power generation efficiency can be improved to around 50%.As described above, according to this embodiment, by using the traction member 14, the wave Although it is a power generation device,
Even if the wave width is assumed to be 20 cm, the light bulb 22
It can generate enough electricity to keep the lights on all the time. In addition, when performing such a wave motion, the traction member 14
It is preferable to provide an intermediate float] 8 in the middle of the float. In other words, when a substance such as kelp or shellfish adheres to the traction member 4, the weight of the traction member 414 increases, and this increase causes the wire 14a to be pulled to the other side and wound on the wire reel 30 by that amount. wire 14
a will be rewound. As a result, the effective wave buoyancy corresponding to the returned amount decreases, resulting in a loss in power generation. Therefore, an intermediate float 18 is provided in the middle of the traction member 14, and the traction member 14
By using this intermediate float 18 to cancel out the weight increase due to foreign matter adhering to the chain 14b etc. on the lower end side,
It becomes possible to prevent the above-mentioned loss of generated power. Therefore, it is useful to provide the intermediate float 18, especially when installing this wave power generation device in a deep water location. Note that the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made within the scope of the gist of the present invention. For example, although an example of the electric power generated in the above embodiment is shown, this electric power can be increased as the volume of the float 12 is increased or as the power generation efficiency C in the above conversion formula is improved, In addition to simply lighting the light bulb 22, this power generating device may be used to consume power for other driving purposes. In addition, in this wave power generation device, for example, when lighting the light bulb 22, it is designed so that enough energy can be obtained to constantly light the light bulb 22 even when the wave width is the minimum, but when the wave width is large, In addition to storing surplus generated energy in, for example, a power storage device and using the stored energy as power consumption for driving other components, there is also a method of storing surplus generated energy in a storage device, etc., and using the stored energy as power consumption for driving other components. It can also be used as energy. Further, the present invention requires a torque applying means that always applies rotational torque in the winding direction to the reel that winds up the traction member, but when this torque applying means is configured as a biasing member, the above-mentioned implementation is possible. It is not limited to the torsion coil spring 40 as shown in the example, but it is also possible to use a spring or the like. Further, this torque applying means is not necessarily limited to one that uses a biasing member in which mechanical energy is stored; for example, a motor is driven by surplus energy generated by this wave power generation device, and this motor is used to apply a force to the wire reel 30. It may be configured to apply rotational torque in the winding direction. Furthermore, in the present invention, it is possible to arbitrarily design how to generate electricity based on the rotation of the reel 30 as the float 12 moves up and down due to waves. In addition to generating power based on rotational force in one direction, it may be configured to generate power based on rotation in both directions. [Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, the following effects can be achieved. ■ The float is pulled into a water body by a traction member whose upper end is wound around a reel which is placed at the bottom of the water body by a weight at the lower end and which is constantly given rotational torque in the winding direction by a torque applying means. The float in the middle of the traction member stretched under tension,
When the reel moves up and down due to waves, this movement can be reliably transmitted as the rotational force of the reel, and efficient wave power generation can be performed based on the rotation of the reel. ■ To install this wave power generation device in a body of water, all you have to do is throw a towing member with a weight connected to the lower end into the body of water, and there is no need to drive in supports, etc. in the body of water, as in the past.
Installation costs can be significantly reduced. (2) Since the traction member is stretched under a predetermined tension, even if the float is washed away by waves, it can be returned to the predetermined position by the tension of the traction member. Further, even if the float is overturned due to a tsunami or the like, the tension of the traction member can restore the float to its original state. ■ Even if the water level of a body of water changes significantly due to low tide or high tide,
By winding the traction member onto a reel and unwinding it, the float can be placed at a position that corresponds to the water level of the body of water at all times, making it possible to realize wave power generation throughout the year without the need for any adjustments.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明を航行用のブイに適用した実施例装置
の主要部の概略断面図、 第2図は、実施例装置の全体構成を説明するための概略
説明図、 第3図、第4図は、それぞれ従来の波動発電装置を説明
するための概略説明図である。 10 ・・・ 水域、 12 ・・・ フロート、14
 ・・・ 牽引部材、 16 ・・・ 重り、18 ・
−・ 中間フロート、 20 ・・−格納室、30 ・
・・ ワイヤーリール、 40 ・−・ トルク付与手段(捩りコイルスプリング
)、 54 ・・・ 発電機。
FIG. 1 is a schematic sectional view of the main parts of an embodiment device in which the present invention is applied to a navigation buoy, FIG. 2 is a schematic explanatory diagram for explaining the overall configuration of the embodiment device, FIG. FIG. 4 is a schematic explanatory diagram for explaining each conventional wave power generation device. 10... Water area, 12... Float, 14
... Traction member, 16 ... Weight, 18 ・
−・Intermediate float, 20 ・・−Storage room, 30・
... Wire reel, 40 ... Torque applying means (torsion coil spring), 54 ... Generator.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)フロートと、 下端が重りによって水域底部に配置され、前記フロート
を水域内に牽引する紐状又は帯状の牽引部材と、 前記フロートに固定され、前記牽引部材の上端側を巻き
取るリールと、 このリールに対して巻き取り方向に回転トルクを付与す
るトルク付与手段と、 を有し、波による前記フロートの上下動に伴う前記リー
ルの回転に基づき、発電を行なうことを特徴とする波動
発電装置。
(1) A float, a string-like or band-like traction member whose lower end is placed at the bottom of a water body with a weight and which pulls the float into the water body, and a reel which is fixed to the float and winds up the upper end side of the traction member. , a torque applying means for applying a rotational torque to the reel in the winding direction, and a wave power generation characterized in that power generation is performed based on the rotation of the reel as the float moves up and down due to waves. Device.
(2)請求項(1)において、 前記トルク付与手段は、巻き取り方向に前記リールを回
転付勢する付勢部材である波動発電装置。
(2) The wave power generation device according to claim (1), wherein the torque applying means is a biasing member that rotationally biases the reel in the winding direction.
(3)請求項(1)または(2)において、前記牽引部
材の途中には中間フロートが固定されたものである波動
発電装置。
(3) The wave power generation device according to claim (1) or (2), wherein an intermediate float is fixed in the middle of the traction member.
JP1289045A 1989-11-07 1989-11-07 Wave generator Expired - Fee Related JP2816205B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1289045A JP2816205B2 (en) 1989-11-07 1989-11-07 Wave generator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1289045A JP2816205B2 (en) 1989-11-07 1989-11-07 Wave generator

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH03149356A true JPH03149356A (en) 1991-06-25
JP2816205B2 JP2816205B2 (en) 1998-10-27

Family

ID=17738113

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1289045A Expired - Fee Related JP2816205B2 (en) 1989-11-07 1989-11-07 Wave generator

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2816205B2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010525250A (en) * 2007-04-17 2010-07-22 ストラウメクラフト エーエス Equipment for winch operating wave power plant
JP2011516779A (en) * 2008-04-11 2011-05-26 オーストラリアン サステイナブル エナジー コーポレーション プロプライアタリー リミテッド System and method for deploying and recovering a wave energy converter
JP2014122615A (en) * 2012-11-26 2014-07-03 Marinekkus:Kk Tide utilizing power generator
JP2015108366A (en) * 2014-02-17 2015-06-11 健 秋元 Tidal current power generation (double-shell type)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010525250A (en) * 2007-04-17 2010-07-22 ストラウメクラフト エーエス Equipment for winch operating wave power plant
JP2011516779A (en) * 2008-04-11 2011-05-26 オーストラリアン サステイナブル エナジー コーポレーション プロプライアタリー リミテッド System and method for deploying and recovering a wave energy converter
TWI509150B (en) * 2008-04-11 2015-11-21 Australian Sustainable Energy Corp Pty Ltd System and method for deploying and retrieving a wave energy converter
JP2014122615A (en) * 2012-11-26 2014-07-03 Marinekkus:Kk Tide utilizing power generator
JP2015108366A (en) * 2014-02-17 2015-06-11 健 秋元 Tidal current power generation (double-shell type)

Also Published As

Publication number Publication date
JP2816205B2 (en) 1998-10-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8110935B2 (en) Apparatus for converting wave energy into electrical energy
KR101679433B1 (en) Wave power plant
US9822767B2 (en) Floating-body type wind turbine power generating apparatus and method of transporting components of the same
KR20180004188A (en) Systems and methods for tidal energy conversion and generation
US7891183B2 (en) Wave-based power generation system
JP6476443B2 (en) Wave power generation system and transmission body and rotation conversion unit used therefor
JP2007512469A (en) Energy generation system using ocean waves
US20080129052A1 (en) Wave Powered Electrical Generator
EP3059441B1 (en) Wave-power generation system, and transmission body and rotation conversion unit used therefor
JP5216417B2 (en) Tidal power generator
JPH03168363A (en) Wave power generating device
TW201634348A (en) Platform device
JPH03149356A (en) Wave generating set
US8810056B2 (en) Ocean wave energy converter utilizing dual rotors
JP2880757B2 (en) Wave generator
KR20160044218A (en) Scrren-type floating wave energy convertor
KR20100068600A (en) Generating system using the wave of sea
JPH10184526A (en) Wave machine utilizing vertical motion of float
JP2002285946A (en) Wave-force power generating device
US20240018933A1 (en) Wave energy converter and a method of generating electrical power from wave energy
CN111232128B (en) Automatic settlement anchoring system for large equipment
JP2011241810A (en) Wave-power generator
CN219299448U (en) Float type wave power generation device
CN221251697U (en) Inflatable suspension type offshore photovoltaic construction platform
JPS60128090A (en) Mooring method of buoyant body

Legal Events

Date Code Title Description
R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees