JPS5840033B2 - ハロウエネルギ−ニヨリ カイテンスルスイシヤソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は軸心に貫通孔１円筒形をした外周には複数の
溝状の水受は部を渦巻き状に配夕１ルた断面形状を備え
、軸方向長さが設置水面の平均波長の長さよりも充分に
長いロータと、ロータの軸心の貫通孔に貫通してロータ
と一体に固定される軸と、水面に設置され、ロータの一
端から突出した軸の一端を連結してロータを水面に半水
没させ、ロータの他端を水面に吹流し状に放流する支持
装置とからなることを特徴とする波浪エネルギーにより
回転する水車装置に関する。

例えば特開昭５０−１０２７４２号公報で波力発電装置
が開示されている。

これは古くから河ｊ等で使用されている下掛は水車をフ
ロートで水面に浮かべ、打寄せる波の波頭部分により水
車を回転させ、水車の回転力で陸上の発電機を駆動し発
電を行わせるものである。

しかし、打寄せる波の運動は時間的にも形態的にも不規
則で、河川における様に常に一定方向へはシ一定流量の
水流があるとは限らず、むしろ逆流や、極めて強大な衝
撃力を発揮する。

従って、この公知例の様な下掛は水車を、羽根の下端が
水面に接触しない程度に水面に近接させて支持しても、
羽根への波頭の当り具合は一定しない。

又、一般に光、音をも含んで波動エネルギーを吸収する
には波の進行方向にある成る程度の長さを有さないと吸
収が行われないことはよく知られている。

このため、この従来例の水車では波の波頭は水車の羽根
板を透過するか、反射するかであり、最善の場合でも波
に当った羽根板が前後動するだけで、回転するとは考え
られない。

そこで本発明は波の上下運動、前後運動、動圧、水粒子
の動きなど波の潜在エネルギーを出来るだけ多く利用す
ることをねらいとして冒頭に述べた様に水車装置を構成
し、半水没状態で波によくなじみ、且つ波浪の進行方向
に十分長さをとり、設置海面の情況によっては必ずしも
定速回転するとは限らないが、波長が比較的短かく、波
高の高い特に日本海沿岸部や浅海面では充分に連続回転
してエネルギーの取出しが可能であると共に、波のエネ
ルギーを減殺する浮消波提としても利用可能で、港湾施
設や沖合漁場等の保全施設に役立つ水車装置を提供する
ことを目的とするものである。

以下、本発明を図示の実施例を参照して説明すると、１
は比重の小さな軽量材料で製造した円板ないし短円柱か
らなる単位ランナで、軸心に貫通孔１２、外周には一端
から他端に向けて螺旋状に延びる渦巻き状に配列した水
受は部である４本の水車パケット用の切込み溝１３を円
周方向に間隔を保って有する。

切込み溝１３が渦巻き状に配列されていると言うのは、
軸心からの放射線に対して切込み溝が同一回転方向に対
し角度をなすからである。

短円柱１１は一端面１１２に凸部１４、他端面１１３に
前記凸部１４が係合する凹部１５を有する。

この単位ランナ１の任意の複数個を上記凸部１４と凹部
１５を係合し、端部同志を当接させて一本に結合し、ロ
ータＡを構成する。

この場合、結合した各単位ランナの切込み溝１３は第１
図に示す様に一連に連通させてもよいが、海面の状況に
応じて係合させる凸部と凹部をずらし、一本に結合した
途中の一つ或いは複数の位置で切込み溝を非連通状態に
してもよい。

こうして、単位ランナ１を必要数一本に結合したら、揃
っている軸心の貫通孔１２・・・に一連の可撓軸２を貫
通し一体化する。

この軸２は例えば、中心の発泡スチロール製芯材２１の
回りに少し離して複数本のワイヤ２２を等間隔で配置し
、これら芯材２１とワイヤ２２とを弾性ゴム２３で被覆
してなる。

軸２の外径はランナ１の貫通孔１２に軸２を貫通したと
きランナ１が軸２に対し自由回転不能となるように選択
する。

そして軸２の両端部には両端の単位ランナの各端面にス
トッパ用フランジ２４を押付けて軸２に固着し、単位ラ
ンナ群を軸方向に固定する。

ロータＡの長さは設置海面の平均波長の長さより十分長
くし、可撓軸２の一端は例えば第７図に示す様に半没水
型の台船３０等に設置した支持装置である回転動力取出
装置３３に自在接手を介し、或いは直接に連結°し、歯
車や摩擦車３１によって回転動力取出装置の入力軸３２
を駆動する様にし、ロータの他端は自由端として吹流し
状に海上に自刃浮遊させる。

海上の波浪は一般に不規則波が多いが、例えば沖合から
海岸に打ち寄せる進行波についてみると、本発明の水車
装置を水深数１０メートル以内の障害物のない海面に錨
鎖等で台船３０を介して係止した場合、装置全体は外力
の抵抗が最小となる状態を保持しようとし、風や海潮流
の影響を無視すると第８図に示す様に本装置は波浪の進
行方向に対して平行となるか、若干の交角をもって吹き
流し状に振れまわり運動を起す。

いまランナの直径を超える高さの波浪の峯ＷＬ１の部分
が水車の固定端に達した状況をみると（第９図）、浮力
の増大によってロータの先端部は上方に浮上しようとす
る。

しかし本装置は軸方向に長く半没水状態にあるため先端
は容易に浮上できず、先端部は峯が通過するまで全没水
状態となる。

ついで波浪の谷の部分ＷＬ２が到来すると（第１０図）
、先端部は徐徐に水上に姿を現し、遂には完全に水面に
露出する状態となる。

このような状態が波浪の通過によってロータ全体に繰り
返されると断面形状が渦巻き状に配置された水受は部に
残留した海水の総重量と海水の粒子の上下運動によって
水受部の受ける分力の総計がロータに一定方向の回転運
動を生じさせる。

この場合、ロータの没水表面と海水の間に摩擦抵抗が生
じるが、比較的低速回転体であるため影響は少ない。

更に進行波は海水の分子の前後運動のうち前進方向の分
力が強いので水受は部を螺旋条溝状に構成することによ
り受圧面積、受圧時間が犬となり一層有効的に波浪エネ
ルギーを吸収することができる。

尚、この実施例の様に切込溝を連通状態、非連通状態の
どちらにでもして単位ランナを結合し、ローラを構成し
たときは水受は部の螺旋状切込み溝の連通長を季節的、
地域的平均波長に合わせて変更することにより効率を一
層強めることができる。

水受は部である切込み溝の形状はこ５では便宜的略図で
あり、流体力学的厳密さに欠けるが、実際には渦巻き状
の流線形断面形状とし、回転方向に水力学的な抵抗を小
さく、又、受圧面積を大きくとる様に設計すればよい。

また、切込み溝の数及び深さ、大きさは使用材料の強度
とも関係するので予め模型実験等により算出して設計す
ればよい。

ロータはこのようにして半没水状態で回転するので支持
装置にはロータの全重量を支持する軸受が不用である。

又、この実施例の様に単位ランナを軸方向に結合してロ
ータを構成する場合、近年は金属や木材等にかわる軽量
強靭な複合素材が多数海上において実用さ札強度や腐蝕
等の問題に解決できると共に、成形技術等も発達してき
ているので、単位ランナはこれらの素材を使用し、ドッ
グなど特別の設備を必要とすることなく現場付近で容易
に製造できると共に単位ランナの一部が破損しても交換
などにより補修も容易である。

更に、単位ランすを結合して横取したロータの一連の貫
通孔に可撓軸を貫通することにより波浪衝撃に強いもの
となり、且つ大型化に伴なう技術的困難さが軽減される
。

以上の様に本発明によれば水面上の支持装置に軸の一端
を連結されたロータは半没水状態で波浪になじんで回転
し、さらに波浪の進行方向に十分な長さを有するので波
浪の持つエネルギーを効果的に吸収する。

従って波長が比較的に短かく、波高の高い日本海沿岸部
や浅海面では特に有効に利用でき、各種動力源のほか、
設置や移動が簡単であることを利用して多数沿岸部に適
当に配列すれば広範囲の波浪エネルギーを吸収すること
になり、従って消波効果を発揮することにもなるので、
従来波浪によって支障の多かった海洋空間の利用が一層
容易になる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すもので、第１図は単位ラ
ンナの組立中の状態の斜視図、第２図は単位ランナの正
面図、第３図は同じく側面図、第４図は第３図のＸ−Ｘ
線に沿う断面図、第５図は単位ランナの背面図、第６図
は可撓軸の拡大断面図、第７図は使用状態の一例の側面
図、第８図は波との関係を示す側面図、第９図は第８図
のＹ −Ｙ線に沿う断面図、第１０図は第８図のＺ−Ｚ
線に沿う断面図で、図中、Ａはロータ、２は可撓軸、１
２は貫通孔、１３は水受は部として例示した切込み溝、
１４は凸部、１５は凹部を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 軸心に貫通子上円筒形をした外周には複数の溝状の
   水受は部を渦巻き状に配列した断面形状を備え、軸方向
   長さが設置水面の平均波長の長さよりも充分に長いロー
   タと、 ロータの貫通孔に貫通してロータと一体に固定される軸
   と、 水面に設置され、ロータの一端から突出した軸の一端を
   連結してロータを水面に半水没させ、ロータの他端を水
   面に吹流し状に放流する支持装置とからなることを特徴
   とする波浪エネルギーにより回転する水車装置。