JPH08240174A - 水面波エネルギ変換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な構成で、水面の上下変動を回転方向の
変化しない回転運動に変換することのできる水面波エネ
ルギ変換装置を提供する。 【構成】 水面波エネルギ変換装置は、回転軸１３に取
り付けられた滑車１４と２つのラチェットギア付プーリ
１５，１６とを備えている。滑車１４にはロープ１７が
掛けられ、ロープ１７の一端にはフロート１９が取り付
けられ、他端にはカウンタウェイト２０が取り付けられ
ている。ラチェットギア付プーリ１５は、フロート１９
の上下運動に伴う滑車１４の回転運動のうちの反時計回
り方向の回転運動のみをベルト２５およびプーリ２３を
介してトルク伝達棒２１に伝達する。ラチェットギア付
プーリ１６は、滑車１４の回転運動のうちの時計回り方
向の回転運動のみをベルト２６およびプーリ２４を介し
てトルク伝達棒２２に伝達する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、海面の水面波エネルギ
を回転エネルギに変換するための水面波エネルギ変換装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、水面波エネルギを利用して発
電を行う発電装置が種々提案されている。このような発
電装置では、発電機を駆動するために、水面波エネルギ
を回転エネルギに変換する必要がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】水面波エネルギを回転
エネルギに変換する変換装置としては、特開昭６１−１
９０１７１号公報、特開昭６１−２５０２１３号公報お
よび特開昭６０−１３９８７号公報等に示されるよう
に、水面の上下運動によって生じる空気流によって空気
タービンを回転させるものがある。しかしながら、この
ような変換装置では、水面の上下運動から空気流を生じ
させるためのチャンバや空気タービンが必要になり、装
置が大がかりになるという問題点がある。

【０００４】また、特開昭６１−２２６５７２号公報に
は、海面上に浮遊するブイの水位変動による上下変動
を、ラックおよびピニオンを用いて回転運動に変換する
変換器が示されている。しかしながら、この変換器によ
って得られる回転運動は、ブイの波高変動による上下変
動に対応して、交互に回転方向が変わるものとなってし
まい、発電等に用いるには不便であるという問題があっ
た。

【０００５】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、簡単な構成で、水面の上下変動を回
転方向の変化しない回転運動に変換することのできる水
面波エネルギ変換装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の水面波エ
ネルギ変換装置は、水面の上下運動を往復回転運動に変
換して出力する運動エネルギ変換手段と、この運動エネ
ルギ変換手段から出力される往復回転運動のうちの一方
の回転方向の回転運動を取り出して出力する第１の回転
運動取出手段と、前記運動エネルギ変換手段から出力さ
れる往復回転運動のうちの他方の回転方向の回転運動を
取り出して出力する第２の回転運動取出手段とを備えて
いる。

【０００７】この水面波エネルギ変換装置では、運動エ
ネルギ変換手段によって水面の上下運動が回転運動に変
換して出力され、さらに第１の回転運動取出手段によ
り、運動エネルギ変換手段から出力される回転運動のう
ちの一方の回転方向の回転運動が取り出されて出力され
る。また、第２の回転運動取出手段により、運動エネル
ギ変換手段から出力される回転運動のうちの他方の回転
方向の回転運動が取り出されて出力される。これにより
水面の上下変動を回転方向の変化しない回転運動に変換
することができる。なお、この回転運動はいずれか一方
を個別に用いてもよく、あるいは他方の回転運動を逆方
向に方向転換した後、両者を合成するようにしてもよ
い。

【０００８】請求項２記載の水面波エネルギ変換装置
は、滑車と、この滑車に巻き掛けられたロープと、この
ロープの一端に取り付けられる共に水面上に浮遊するフ
ロートと、前記ロープの他端に取り付けられた、前記フ
ロートよりも重さの軽いカウンタウェイトと、一方向の
回転エネルギを出力するための第１の出力軸と、他方向
の回転エネルギを出力するための第２の出力軸と、前記
フロートの上下運動に伴う前記滑車の回転運動のうちの
一方の回転方向の回転運動のみを前記第１の出力軸に伝
達する第１のラチェット機構と、前記フロートの上下運
動に伴う前記滑車の回転運動のうちの他方の回転方向の
回転運動のみを前記第２の出力軸に伝達する第２のラチ
ェット機構とを備えたものである。

【０００９】この水面波エネルギ変換装置では、水面の
上下変動に伴ってフロートが上下運動し、滑車が交互に
回転方向を変えながら回転運動する。この滑車の回転運
動のうちの一方の回転方向の回転運動は、第１のラチェ
ット機構によって第１の出力軸に伝達され、滑車の回転
運動のうちの他方の回転方向の回転運動は、第２のラチ
ェット機構によって第２の出力軸に伝達される。

【００１０】請求項３記載の水面波エネルギ変換装置
は、複数の滑車と、各滑車に巻き掛けられた複数のロー
プと、各ロープの一端に取り付けられる共に水面上に浮
遊する複数のフロートと、それぞれ各ロープの他端に取
り付けられた、各フロートよりも重さの軽い複数のカウ
ンタウェイトと、一方向の回転エネルギを出力するため
の第１の出力軸と、他方向の回転エネルギを出力するた
めの第２の出力軸と、それぞれ各フロートの上下運動に
伴う各滑車の回転運動のうちの一方の回転方向の回転運
動のみを第１の出力軸に伝達する複数の第１のラチェッ
ト機構と、それぞれ各フロートの上下運動に伴う各滑車
の回転運動のうちの他方の回転方向の回転運動のみを第
２の出力軸に伝達する複数の第２のラチェット機構とを
備えたものである。

【００１１】この水面波エネルギ変換装置では、水面の
上下運動に伴って複数のフロート各々が上下運動し、そ
れに伴い複数の滑車がそれぞれ交互に回転方向を変えな
がら回転運動する。各滑車の回転運動のうちの一方の回
転方向の回転運動は、それぞれ各第１のラチェット機構
によって一つの出力軸（第１の出力軸）に伝達され、各
滑車の回転運動のうちの他方の回転方向の回転運動は、
それぞれ各第２のラチェット機構によって一つの出力軸
（第２の出力軸）に伝達される。

【００１２】請求項４記載の水面波エネルギ変換装置
は、請求項２または３に記載の水面波エネルギ変換装置
において、前記第１のラチェット機構と第１の出力軸と
の間、および前記第２のラチェット機構と第２の出力軸
との間にそれぞれ、前記第１のラチェット機構および第
２のラチェット機構に対するトルク負荷の衝撃を和らげ
ると共に歪みエネルギを蓄積するための緩衝装置を設置
したものである。

【００１３】請求項５記載の水面波エネルギ変換装置
は、請求項２ないし４のいずれかに記載の水面波エネル
ギ変換装置において、更に、第１の出力軸から出力され
る回転エネルギと第２の出力軸から出力される回転エネ
ルギとを合成して１つの回転方向の回転エネルギとする
ための合成手段を備えたものである。

【００１４】この水面波エネルギ変換装置では、合成手
段によって、第１の出力軸から出力される回転エネルギ
と第２の出力軸から出力される回転エネルギとが合成さ
れ、１つの回転方向の回転エネルギとされる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て詳細に説明する。

【００１６】図１は本発明の第１の実施例に係る水面波
エネルギ変換装置の構成を表すもので、図２は図１のＡ
−Ａ線に沿った断面構成を表すものである。本実施例の
水面波エネルギ変換装置は、対向配置された１組の支持
板１１，１１を備え、これらの支持板１１，１１に対し
て、軸受（ベアリング）１２，１２を介して回転軸１３
が回転自在に取り付けられている。なお、図１では一方
の支持板１１を省略している。回転軸１３には、滑車１
４と、第１のラチェット機構としてのラチェットギア付
プーリ１５と、第２のラチェット機構としてのラチェッ
トギア付プーリ１６とが取り付けられている。滑車１４
には、耐海水性のワイヤロープ等のロープ１７が一回巻
き掛けられている。このロープ１７の一端には水面１８
上に浮遊するフロート１９が取り付けられている。ま
た、ロープ１７の他端にはフロート１９よりも軽いカウ
ンタウェイト２０が取り付けられている。

【００１７】ここで、フロート１９の重さ，比重，体積
をそれぞれＷ₁ ，Ｓ₁ ，Ｖ₁ 、カウンタウェイト２０の
重さ，比重，体積をそれぞれＷ₂ ，Ｓ₂ ，Ｖ₂ 、水の単
位体積重量をｗとするとき、静止時の釣り合いは、喫水
率をαとすると、次式のようになる。

【００１８】

【数１】 Ｓ₂ ・ｗ・Ｖ₂ ＝（Ｓ₁ −α）・ｗ・Ｖ₁ …（１）

【００１９】上式を変形し、Ｓ₁ を求めると、次式のよ
うになる。

【００２０】

【数２】Ｓ₁ ＝α＋Ｓ₂ ・Ｖ₂ ／Ｖ₁ …（２）

【００２１】よって、フロート１９の比重（すなわち材
質）は、喫水率α、カウンタウェイト２０の比重Ｓ₂ 、
そして体積Ｖ₂ を条件として設定し、形状およびバラン
スを考慮して体積比Ｖ₂ ／Ｖ₁ を求め、上式（２）によ
り求めることができる。なお、海面での波や流れによる
フロート１９の水平移動を抑えるためにはロープ１７の
張力を大きくすると有利であり、このことを踏まえて上
式（１），（２）よりフロート１９およびカウンタウェ
イト２０の諸元を決定すればよい。

【００２２】図１に戻って説明を続けると、支持板１
１，１１には、それぞれ図示しない軸受を介して、第１
の出力軸としてのトルク伝達棒２１と、第２の出力軸と
してのトルク伝達棒２２とが、それぞれ回転自在に取り
付けられている。トルク伝達棒２１にはプーリ２３が取
り付けられ、トルク伝達棒２２にはプーリ２４が取り付
けられている。ラチェットギア付プーリ１５とプーリ２
３との間にはベルト２５が掛け渡され、また、ラチェッ
トギア付プーリ１６とプーリ２４との間にはベルト２６
が掛け渡されている。

【００２３】ラチェットギア付プーリ１５は、滑車１４
の両方向の回転運動のうちの一方の回転方向、例えば反
時計回り方向の回転運動のみを、ベルト２５およびプー
リ２３を介してトルク伝達棒２１に伝達するものであ
る。同様に、ラチェットギア付プーリ１６は、滑車１４
の両方向の回転運動のうちの他方の回転方向、例えば時
計回り方向の回転運動のみを、ベルト２６およびプーリ
２４を介してトルク伝達棒２２に伝達するものである。
トルク伝達棒２１およびトルク伝達棒２２は、得られた
回転エネルギを利用する装置、例えば発電装置（図示せ
ず）に連結される。

【００２４】図３および図４は、ラチェットギア付プー
リ１５の一例として、ワンウェイクラッチを用いたもの
を示したものである。なお、ラチェットギア付プーリ１
６は、図３および図４に示したものと左右対称の構造で
ある。これらの図に示すラチェットギア付プーリ１５
は、内周側に複数のころ収納部３１を有している。各こ
ろ収納部３１内には、ころ３２と、このころ３２をカム
面３３側に付勢するばね３４とが収納されている。この
ラチェットギア付プーリ１５では、図３に示したよう
に、回転軸１３が反時計回り方向に回転すると、ばね３
４の作用により、ころ３２はカム面３３に当接し、この
カム面３３と回転軸１３とのくさび作用により、ラチェ
ットギア付プーリ１５が回転する。一方、図４に示した
ように、回転軸１３が時計回り方向に回転すると、ころ
３２はカム面３３から離れ、ラチェットギア付プーリ１
５は回転しない。ラチェットギア付プーリ１６は、回転
軸１３が反時計回り方向に回転するときは回転せず、回
転軸１３が時計回り方向に回転するときに回転する。

【００２５】なお、ラチェットギア付プーリ１５，１６
の代わりにラチェットギアを有しないプーリを設け、プ
ーリ２３，２４の代わりにラチェットギア付プーリを設
けても良い。

【００２６】次に、この水面波エネルギ変換装置の動作
について説明する。

【００２７】このエネルギ変換装置では、水面１８が上
下変動すると、フロート１９が上下運動し、これにより
滑車１４が交互に回転方向を変えながら回転運動する。
ここで、水位上昇時には、フロート１９に作用する浮力
が大きくなり、〔カウンタウェイト２０の重量−（フロ
ート１９の重量−フロート１９に作用する浮力）〕が滑
車１４を図において時計回り方向に回転させるトルクを
作り出し、水位下降時には、フロート１９に作用する浮
力が小さくなり、〔（フロート１９の重量−フロート１
９に作用する浮力）−カウンタウェイト２０の重量〕が
滑車１４を図において反時計回り方向に回転させるトル
クを作り出す。

【００２８】この滑車１４の回転運動のうち、反時計回
り方向の回転運動はラチェットギア付プーリ１５、ベル
ト２５およびプーリ２３を介してトルク伝達棒２１に伝
達される。一方、時計回り方向の回転運動はラチェット
ギア付プーリ１６、ベルト２６およびプーリ２４を介し
てトルク伝達棒２２に伝達される。従って、トルク伝達
棒２１とトルク伝達棒２２は、互いに逆方向に回転する
が、それぞれ回転方向は常に一定である。このようにし
て、水面１８の上下変動は回転方向の変化しない回転運
動に変換される。

【００２９】ところで、水位上昇時と水位降下時におけ
る喫水面の位置は、静水時における喫水面の位置より多
少変化することが考えられる。この喫水面の位置の変化
は浮力を変化させ、エネルギ変換の損失を生む。この損
失を小さくするには、フロート１９の形状として、静水
時における喫水面の位置で断面積が最大で、これから離
れるに従って断面積が小さくなる偏平な形状が有利であ
る。最も簡単な場合として、静水時における喫水面の位
置がフロート１９の中心高さである場合を考えると、図
１に示したように、フロート１９の中心高さの位置で断
面積が最大となる偏平球形状とすることが好ましい。

【００３０】本実施例では、滑車１４の直径を大きくす
ることにより、エネルギ入力源でのトルクに余裕を持た
せることができる。このような構成により、最後段の構
成要素からのトルクを入力した後、変速機を用いて回転
速度を上げることにより、図示しない発電装置では効率
の良い発電を行うことが可能になる。

【００３１】図５は、図１に示したエネルギ変換装置を
複数連結した例を表すものである。この例では、図１に
示したエネルギ変換装置を一つのユニット４０とし、複
数のユニット４０を、トルク伝達棒２１，２２の軸方向
に沿って配列し、各ユニット４０のトルク伝達棒２１，
２２同士を、図示しないユニバーサルジョイントによっ
て連結している。また、各ユニット４０の支持板１１
は、各ユニット４０のトルク伝達棒２１，２２が略直線
上に配置されるように各構成要素を支持すると共に、最
終的には互いに結合され固定される。

【００３２】また、最も後段（回転エネルギの出力側）
のユニット４０と発電機等の回転エネルギを利用する装
置との間の位置において、トルク伝達棒２１，２２に対
してそれぞれ緩衝装置４１が設けられている。この緩衝
装置４１は、平常時の水位の上昇、下降の切り替わりの
時や、砕波など厳しい波浪条件下で水位が急変するとき
に生ずるラチェットギア付プーリ１５，１６に対するト
ルク負荷の衝撃をやわらげると共に、歪エネルギの蓄積
機能を持たせるためのものである。

【００３３】図６はトルク伝達棒２１に取り付けられた
緩衝装置４１の取付部の構造を示すものである。トルク
伝達棒２１の端部は対向配置された２枚の支持板４２，
４３により軸受４２ａ，４３ａを介して回転自在に支持
されている。トルク伝達棒２１の支持板４２，４３間に
はぜんまいばね付きプーリ４４が取り付けられている。
ぜんまいばね付きプーリ４４のぜんまいばね４６はプー
リ４４の側面に取り付けられた円筒状のケース４５内に
収納されている。図７および図８はぜんまいばね４６の
収納状態を表すもので、その一端部４６ａはケース４５
の内壁面に固定され、他端部４６ｂはトルク伝達棒２１
の表面に固定されている。図７はぜんまいばね４６が巻
き戻された状態、図８は巻き締められた状態を表してい
る。

【００３４】この緩衝装置４１では、平常時では水位の
上昇または下降、砕波など厳しい波浪条件下では水位の
急変によりトルク伝達棒２１が回転すると、ぜんまいば
ね４６が巻き締められ、その後徐々に巻き戻されること
によりラチェットギア付プーリ１５，１６に対するトル
ク負荷の衝撃をやわらげると共に歪エネルギを蓄積す
る。なお、トルク伝達棒２１に伝達された回転エネルギ
はぜんまいばね付きプーリ４４に巻き掛けられたベルト
４７を介して図示しない発電装置へ伝達される。

【００３５】また、本実施例では、例えば図９に示すよ
うなギアを用いた合成手段によって、図１または図５に
おけるトルク伝達棒２１，２２によって伝達された互い
に逆方向のトルクを一方向に揃えても良い。図９に示す
例では、トルク伝達棒２１に対してラチェットギア５１
を介してギア５２を取り付けると共に、トルク伝達棒２
２に対してギア５３を取り付け、ギア５２，５３をかみ
合わせている。ラチェットギア５１は、ギア５２の回転
のうち反時計回り方向の回転のみをトルク伝達棒２１に
伝達するものである。このような構成により、トルク伝
達棒２２によって伝達されたトルクは、ギア５２，５３
によって回転方向が変えられた後、ラチェットギア５１
を介してトルク伝達棒２１に伝達される。従って、トル
ク伝達棒２１，２２によって伝達されたトルクを合成し
てトルク伝達棒２１から出力することができる。

【００３６】図５に示したようにユニット４０を複数連
結したエネルギ変換装置では、各ユニット４０における
滑車１４の一方の回転方向の回転運動を一つのトルク伝
達棒２１に伝達でき、また、各ユニット４０における滑
車１４の他方の回転方向の回転運動を一つのトルク伝達
棒２２に伝達させることができる。従って、このエネル
ギ変換装置では、任意の水面変動、特に波長の短い波か
ら効果的にエネルギを獲得することが可能となる。

【００３７】なお、図５には、ユニット４０を１列に配
置した例を示しているが、複数の列に配置しても良く、
更にこれら列に配置したユニット４０で得られたエネル
ギを合成するようにしてもよい。

【００３８】以上説明したように、第１の実施例の水面
波エネルギ変換装置は、構造が簡単で、設置が容易であ
る。また、設置場所の制限が少なく、極端に短周期では
ない水面変動さえあれば、水面波エネルギを回転エネル
ギに変換することができる。

【００３９】また、本実施例によれば、個々のフロート
１９の水平寸法を小さくとることができるため、水面の
昇降が水平方向に均されることによってエネルギ変換効
率が低下することが大幅に軽減される。すなわち、比較
的波長の短い波の場合にも制限が少なく、効率良くエネ
ルギを取り出すことができる。

【００４０】さらに、本実施例によれば、滑車１４の腕
の長さを長く、すなわち滑車１４の半径を大きくとるこ
とで、大きなトルクを得ることができる。このようにエ
ネルギ入力源でのトルクが大きいと、カウンタウェイト
２０の仕事率を倍増して取り出すことができる。この倍
率は、最終段階で必要とされるトルクと入力源でのトル
クの比率に、フロート１９の水位変動への追従性を考慮
して決定される。

【００４１】また、本実施例の水面波エネルギ変換装置
では、疲労性部品であるラチェットギアの取り替えが比
較的容易であり、このため長期の使用が可能である。

【００４２】図１０ないし図１３はそれぞれ本発明の第
２の実施例に係る水面波エネルギ変換装置の構成を表す
ものである。ここで、図１０はエネルギ変換装置の正面
図、図１１は図１０のＢ−Ｂ線に沿った断面図、また図
１２は図１０のＣ−Ｃ線に沿った断面図を表すものであ
る。なお、第１の実施例と同一構成部分については同一
符号を付してその説明を省略する。

【００４３】第１の実施例では、図５に示したように１
つの緩衝装置４１を複数のユニット４０と発電装置（図
示せず）との間に設置させる構成としたが、本実施例で
は、各ユニット毎に緩衝装置４１を設置させる構成とし
たものである。

【００４４】本実施例では、支持板１１，１１に対して
滑車１４の両側それぞれにアイドラプーリ１１３，１１
４が取り付けられている。滑車１４に巻き掛けられた耐
海水性のロープ１７の一端側は一方のアイドラプーリ１
１３を介して水面１８に垂下され、その先端に水面１８
上に浮遊するフロート１９が取り付けられている。ま
た、ロープ１７の他端側は他方のアイドラプーリ１１４
を介して水面１８に垂下され、その先端にフロート１９
の重量よりも水中重量の小さなカウンタウェイト１１５
が取り付けられている。本実施例においては、カウンタ
ウェイト１１５は、強風時にカウンタウェイト１１５自
体が揺動するのを防ぐため、水中で上下運動するように
設定されている。また、このカウンタウェイト１１５の
形状は第１の実施例とは異なり上下方向に長い流線形状
をしており、上下移動の際の流体抵抗を軽減している。

【００４５】また、支持板１１，１１には、トルク伝達
棒２１の下方位置に回転軸１１６が設けられ、この回転
軸１１６にはプーリ１１８，１１９が同軸的に取り付け
られている。プーリ１１８とラチェットギア付プーリ１
５との間にベルト２５が掛け渡されている。また、プー
リ１１９とプーリ２３との間にベルト１１１が掛け渡さ
れている。さらに、支持板１１，１１には、トルク伝達
棒２２の下方に回転軸１２０が設けられ、この回転軸１
２０にはプーリ１２１，１２２が同軸的に取り付けられ
ている。プーリ１２１とラチェットギア付プーリ１５と
の間にベルト２６が掛け渡されている。また、プーリ１
２２とプーリ２４との間にベルト１１２が掛け渡されて
いる。

【００４６】本実施例では、図１２に示したように、プ
ーリ１１９の背面に緩衝装置４１が取り付けられてい
る。緩衝装置４１は、第１の実施例のものと、トルク伝
達棒２１が回転軸１１６が変更になる以外は同一の構成
であり、平常時の水位の上昇、下降の切り替わりの時
や、砕波など厳しい波浪条件下で水位が急変するときに
生ずるラチェットギア付プーリ１５，１６に対するトル
ク負荷の衝撃をやわらげると共に、歪エネルギの蓄積の
機能を持たせるようになっている。なお、図示しない
が、プーリ１２２側にも同様に緩衝装置４１が取り付け
られている。

【００４７】ここで、静止時の釣り合いを考えると、本
実施例での釣り合い式は次式のようになる。

【００４８】

【数３】 （Ｓ₂ −１）・ｗ・Ｖ₂ ＝（Ｓ₁ −α）・ｗ・Ｖ₁ …（３）

【００４９】上式を変形し、Ｓ₁ を求めると、次式のよ
うになる。

【００５０】

【数２】Ｓ₁ ＝α＋（Ｓ₂ −１）・Ｖ₂ ／Ｖ₁ …（４）

【００５１】本実施例においても、フロート１９の比重
（すなわち材質）Ｓ₁ は、喫水率α、カウンタウェイト
２０の比重Ｓ₂ 、そして体積Ｖ₂ を条件として設定し、
形状およびバランスを考慮して体積比Ｖ₂ ／Ｖ₁ を求
め、上式（４）により求めることができる。なお、海面
での波や流れによるフロート１９の水平移動を抑えるた
めにはロープ１７の張力を大きくすると有利であり、こ
のことを踏まえて上式（３）（４）よりフロート１９お
よびカウンタウェイト１１５の諸元を決定すればよい。

【００５２】本実施例の水面波エネルギ変換装置では、
水面１８が上下変動すると、フロート１９が上下運動
し、これにより滑車１４が交互に回転方向を変えながら
回転運動する。ここで、水位上昇時には、フロート１９
に作用する浮力が大きくなり、〔カウンタウェイト１１
５の重量（水中重量）−（フロート１９の重量−フロー
ト１９に作用する浮力）〕が滑車１４を図において時計
回り方向に回転させるトルクを作り出し、水位下降時に
は、フロート１９に作用する浮力が小さくなり、〔（フ
ロート１９の重量−フロート１９に作用する浮力）−カ
ウンタウェイト１１５の重量（水中重量）〕が滑車１４
を図において反時計回り方向に回転させるトルクを作り
出す。

【００５３】この滑車１４の回転運動のうち、反時計回
り方向の回転運動はラチェットギア付プーリ１５、ベル
ト２５およびプーリ１１８を介して回転軸１１６に伝達
される。この回転軸１１６の回転運動はプーリ１１９、
ベルト１１１およびプーリ２３を介してトルク伝達棒２
１に伝達される。一方、時計回り方向の回転運動はラチ
ェットギア付プーリ１６、ベルト２６およびプーリ１２
１を介して回転軸１２０に伝達される。この回転軸１２
０の回転運動はプーリ１２２、ベルト１１２およびプー
リ２４を介してトルク伝達棒２２に伝達される。従っ
て、本実施例においても、トルク伝達棒２１とトルク伝
達棒２２は、互いに逆方向に回転するが、それぞれ回転
方向は常に一定である。このようにして水面１８の上下
変動は回転方向の変化しない回転運動に変換される。

【００５４】そして、プーリ１１９，１２２それぞれの
背面に取り付けられた緩衝装置４１では、平常時では水
位の上昇または下降、砕波など厳しい波浪条件下では水
位の急変により回転軸１１６および回転軸１２０が回転
すると、ぜんまいばね４６が巻き締められ、そしてその
後徐々に巻き戻されることにより、ラチェットギア付プ
ーリ１５、１６に対するトルク負荷の衝撃をやわらげる
と共に、歪エネルギを蓄積する。

【００５５】図１３は、図１０に示したエネルギ変換装
置を複数連結した例を表すものである。この例では、図
１０に示したエネルギ変換装置を一つのユニット１３０
とし、複数のユニット１３０を、トルク伝達棒２１，２
２の軸方向に沿って配列し、各ユニット１３０のトルク
伝達棒２１、２２同士を、図示しないユニバーサルジョ
イントによって連結している。なお、各ユニット１３０
の支持板１１は、各ユニット１３０のトルク伝達棒２
１，２２が略直線上に配置されるように各構成要素を支
持すると共に、最終的には互いに結合され固定されるこ
とは、第１の実施例と同様である。

【００５６】本実施例においては、第１の実施例とは異
なり、各ユニット１３０毎に緩衝装置４１を設ける構成
としたものであり、このような構成により、個々の緩衝
装置４１には、第１の実施例のように全てのユニットか
らのトルク負荷の総和が常時かかるようなことがない。
従って、個々のユニット１３０からのトルク入力の変動
に対する緩衝要素としての機能を十分に発揮することが
できる。

【００５７】以上本発明の具体的な実施例について説明
したが、次に、この水面波エネルギ変換装置の設置方法
について説明する。

【００５８】このエネルギ変換装置は、陸岸に近い位置
に設置しても良く、あるいは陸岸から比較的離れた位置
に設置するようにしてもよい。陸岸に近い位置に設置す
る場合には、例えば、橋梁を架設すると同様に、コンク
リートピア（橋脚）をいくつか並べ、これらに格子桁
（または有孔版）をのせて支持台を作り、この支持台に
上記実施例のエネルギ変換装置を載せるようにして設置
する。現実には、ベイブリッジなどの橋梁の下部付帯施
設として設置することができる。また、海面上に露出し
た岩盤など自然地形が利用できる場合も、この方法を用
いることができる。一方、陸岸から離れた位置に設置す
る場合には、例えば不用船などの大型浮体に、例えば両
天秤形式で複数の支持土台を海面上に突出させ、これに
格子桁の支持台を載せ、この支持台に上記実施例のエネ
ルギ変換装置を載せるようにして設置する。また、フロ
ート１９については、横方向への大きな移動を防止する
ために、重りを海底に沈め、この重りとフロート１９の
下端部とをチェーンで繋ぐように構成することが好まし
い。

【００５９】次に、このエネルギ変換装置の利用方法に
ついて説明する。

【００６０】通常、海上においては、特定の場所の波力
エネルギは時間的に大きく変動する。これを平滑化する
方法として、本発明のエネルギ変換装置と海洋温度差発
電と併用することが考えられる。すなわち、波力発電で
得たエネルギを一旦、熱エネルギに変換し、海洋温度差
発電の高温源として利用するものである。その他、揚水
発電と併用することも考えられる。すなわち、波力で得
たエネルギを下池から上池への揚水に用い、一般供給用
のエネルギは上池から下池に下降する際に発生するエネ
ルギを用いれば良い。

【００６１】また、本実施例のエネルギ変換装置は、波
力発電のための一次変換、閉鎖水域と外海の水交換のた
めのエネルギ源として使用することができる。また、こ
のエネルギ変換装置では、入射した波は複数列のフロー
ト群を持つエネルギ変換装置を通過すると、水面変動の
エネルギを失う。従って、このエネルギ変換装置では消
波効果、すなわち防波堤としての機能を期待できる。ま
た、この装置は、普通の防波堤とは異なり、潮汐による
海水交換には影響を及ぼさないので、水質の悪化した底
層水を湾内に滞留させることはなく、さらに、通常の防
波堤を築造する場合のように海底の地形を変化させるよ
うなことがない。

【００６２】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、種々変形可能である。例えば、上記実施例
においては、ぜんまいばね４６を用いた緩衝装置４１に
ついて説明したが、緩衝装置としてトルクリミッタを用
い、所定の大きさ以上のトルクは伝達しない構成として
もよい。また、上記実施例では、トルク伝達のためにベ
ルト２５，２６を用いたが、その代わりにチェーンを用
い、プーリ１５，１６，２３，２４の代わりにチェーン
歯車を用いても良い。

【００６３】

【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の水面
波エネルギ変換装置によれば、水面の上下運動を往復回
転運動に変換して出力する運動エネルギ変換手段と、こ
の運動エネルギ変換手段から出力される往復回転運動の
うちの一方の回転方向の回転運動を取り出して出力する
第１の回転運動取出手段と、運動エネルギ変換手段から
出力される往復回転運動のうちの他方の回転方向の回転
運動を取り出して出力する第２の回転運動取出手段とを
備えるようにしたので、水面の上下運動を容易に回転方
向の変化しない回転運動に変換することができるという
効果を奏する。

【００６４】また、請求項２記載の水面波エネルギ変換
装置によれば、水面の上下変動に伴うフロートの上下運
動によって滑車を回転運動させ、この滑車の回転運動の
うちの一方の回転方向の回転運動を、第１のラチェット
機構によって第１の出力軸に伝達し、滑車の回転運動の
うちの他方の回転方向の回転運動を、第２のラチェット
機構によって第２の出力軸に伝達させるようにしたの
で、簡単な構成で、水面の上下運動を、回転方向の変化
しない回転運動に変換することができるという効果を奏
する。

【００６５】さらに、請求項３記載の水面波エネルギ変
換装置によれば、滑車、ロープ、フロート、カウンタウ
ェイト、第１のラチェット機構および第２のラチェット
機構を複数組設け、水面の上下運動に伴う各フロートの
上下運動によって各滑車を回転運動させ、各滑車の回転
運動のうちの一方の回転方向の回転運動を、各第１のラ
チェット機構によって一つの第１の出力軸に伝達し、各
滑車の回転運動のうちの他方の回転方向の回転運動を、
各第２のラチェット機構によって一つの第２の出力軸に
伝達させるようにしたので、上記効果に加え、任意の水
面変動、特に波長の短い波から効果的にエネルギを獲得
することが可能になるという効果を奏する。

【００６６】さらに、請求項４記載の水面波エネルギ変
換装置は、第１のラチェット機構と第１の出力軸との
間、および前記第２のラチェット機構と第２の出力軸と
の間にそれぞれ緩衝装置を設置するようにしたので、第
１のラチェット機構または第２のラチェット機構に対す
るトルク負荷の衝撃をやわらげることができると共に歪
みエネルギを蓄積することができ、エネルギ変換効率が
向上する。

【００６７】また、請求項５記載の水面波エネルギ変換
装置によれば、第１の出力軸から出力される回転エネル
ギと第２の出力軸から出力される回転エネルギとを合成
して、１つの回転方向の回転エネルギとする合成手段を
設けたので、上記各効果に加え、回転エネルギの利用に
対して便利になるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係る水面波エネルギ変
換装置の構成を表す正面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。

【図３】ワンウェイクラッチを用いたラチェットギア付
プーリの一部を表す断面図である。

【図４】図３のラチェットギア付プーリの一部の他の動
作状態を示す断面図である。

【図５】図１に示した構成要素を複数連結した構成の水
面波エネルギ変換装置を示す斜視図である。

【図６】緩衝装置の取付部の構造を示す断面図である。

【図７】ぜんまいばねの取付構造を示す断面図である。

【図８】ぜんまいばねの取付構造を示す断面図である。

【図９】図１または図５における２本のトルク伝達棒に
よって伝達された互いに逆方向のトルクを一方向に揃え
るためのギアを示す正面図である。

【図１０】本発明の第２の実施例に係る水面波エネルギ
変換装置の構成を表す正面図である。

【図１１】図１０のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。

【図１２】図１０のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。

【図１３】図１０に示した構成要素を複数連結した構成
の水面波エネルギ変換装置を示す斜視図である。

【符号の説明】

１４ 滑車 １５ ラチェットギア付プーリ（第１のラチェット機
構） １６ ラチェットギア付プーリ（第２のラチェット機
構） １７ ロープ １９ フロート ２０ カウンタウェイト ２１ トルク伝達棒（第１の回転軸） ２２ トルク伝達棒（第２の回転軸） ２３，２４ プーリ ４１ 緩衝装置

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水面の上下運動を往復回転運動に変換し
   て出力する運動エネルギ変換手段と、 この運動エネルギ変換手段から出力される往復回転運動
   のうちの一方の回転方向の回転運動を取り出して出力す
   る第１の回転運動取出手段と、 前記運動エネルギ変換手段から出力される往復回転運動
   のうちの他方の回転方向の回転運動を取り出して出力す
   る第２の回転運動取出手段とを備えたことを特徴とする
   水面波エネルギ変換装置。
2. 【請求項２】 滑車と、 この滑車に巻き掛けられたロープと、 このロープの一端に取り付けられる共に水面上に浮遊す
   るフロートと、 前記ロープの他端に取り付けられた、前記フロートより
   も重さの軽いカウンタウェイトと、 一方向の回転エネルギを出力するための第１の出力軸
   と、 他方向の回転エネルギを出力するための第２の出力軸
   と、 前記フロートの上下運動に伴う前記滑車の回転運動のう
   ちの一方の回転方向の回転運動のみを前記第１の出力軸
   に伝達する第１のラチェット機構と、 前記フロートの上下運動に伴う前記滑車の回転運動のう
   ちの他方の回転方向の回転運動のみを前記第２の出力軸
   に伝達する第２のラチェット機構とを備えたことを特徴
   とする水面波エネルギ変換装置。
3. 【請求項３】 複数の滑車と、 各滑車に巻き掛けられた複数のロープと、 各ロープの一端に取り付けられる共に水面上に浮遊する
   複数のフロートと、 それぞれ各ロープの他端に取り付けられた、各フロート
   よりも重さの軽い複数のカウンタウェイトと、 一方向の回転エネルギを出力するための第１の出力軸
   と、 他方向の回転エネルギを出力するための第２の出力軸
   と、 それぞれ各フロートの上下運動に伴う各滑車の回転運動
   のうちの一方の回転方向の回転運動のみを前記第１の出
   力軸に伝達する複数の第１のラチェット機構と、 それぞれ各フロートの上下運動に伴う各滑車の回転運動
   のうちの他方の回転方向の回転運動のみを前記第２の出
   力軸に伝達する複数の第２のラチェット機構とを備えた
   ことを特徴とする水面波エネルギ変換装置。
4. 【請求項４】 前記第１のラチェット機構と第１の出力
   軸との間、および前記第２のラチェット機構と第２の出
   力軸との間にそれぞれ、前記第１のラチェット機構およ
   び第２のラチェット機構に対するトルク負荷の衝撃をや
   わらげると共に歪みエネルギを蓄積するための緩衝装置
   を設置したことを特徴とする請求項２または３記載の水
   面波エネルギ変換装置。
5. 【請求項５】 前記第１の出力軸から出力される回転エ
   ネルギと前記第２の出力軸から出力される回転エネルギ
   とを合成して１つの回転方向の回転エネルギとするため
   の合成手段を更に備えたことを特徴とする請求項２ない
   し４のいずれか１に記載の水面波エネルギ変換装置。