JPS61261677A - 波浪発電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、波浪エネルギーを利用して発電を行なう波
浪発電装置に関する。

〔従来の技術〕

従来のこの種波浪発電装置では、波高の上下変動により
空気流を発生させ、この空気流により風車を回転させて
発電を行なういわゆる空気タービン方式がほとんどであ
る。

この場合、波高変動に応じて正逆方向に空気流が生じる
ため、この整流用として弁が用いられており、変換効率
は良いものの形状が大きくなる欠点がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

そこで、この発明においては、波高の上下変動を水流と
して利用するとともに、この正逆水流により整流用弁を
用いることなくタービン、すなわち水車を常に一定方向
に回転する手段を得ることを技術的課題とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明の波浪発電装置は、水面に浮遊するブイに吊り
下げられ前記ブイの波高変動に伴なう上下変動により上
下移動する筒体と、前記筒体の内部に支持され水車軸に
直交した放射状の複数の翼支軸にそれぞれ翼が回動自在
に設けられた水車と、前記水車の回転軸に連結された発
電機とを備えたことを特徴とするものである。

〔作用〕

したがって、前述のように構成されたこの発明の波浪発
電装置は、水面に浮遊するブイが波高変動に応じて上下
変動すると、これに吊り下げられた水中の筒体が上下移
動し、筒体内に正逆方向に水流が発生し、筒体内部の水
車がこの水流により回転する。この水車に設けられた複
数の翼は水車軸に直交した各翼支軸にそれぞれ回動自在
であるため、６翼が正逆水流により該水流の方向にそれ
ぞれ回動して迎え角を形成し、水車が常に一定方向に回
転するようになり、水車の回転力が発電機に伝達され、
電力が得られる。

〔実施例〕

つぎに、この発明を、その実施例を示した図面とともに
詳細に説明する。

（第１の実施例） まず、第１の実施例を示した第１図ないし第１θ図につ
いて説明する。

これらの図面において、［１１は海水面に浮遊するブイ
、］２１はブイ＋１１の下面に鋼索（３）によって吊り
下げられたほぼ鼓状の上下方向の筒体であり、筒体１２
１内上部の軸心位置に４個の支材（４）を介して釣鐘状
の内筒（６）が一体に支持されており、該内筒（５）の
上部に取り付けられたシャックル（６）に鋼索（３）の
下端が連結されている。この筒体（２１は直接波高の影
響を受けない十分深い海中に位置し、また、鋼索（３）
は弛むことなく筒体１２）を支持しており、したがって
、波高変動に応じてブイ＋１１が上下変動すると、筒体
１２１が静止した海水に対し上下移動し、筒体（２）の
内部に下方および上方への水流が発生することになる。

なお、筒体１２１は回り止めされているものとする。ま
た、鋼索（３）はパイプ等の鋼材を使用して強固なもの
にすることもできる。

（７）は筒体（２１内中央部の咄心位置に回転自在に設
けられた水車であり、上下方向の水車軸（８）が、水車
（７）の上下において支材（９）、αＯを介してそれぞ
れ筒体（２１に一体に設けられたほぼ半球状の軸受（Ｉ
ＩＩ　。

（１２１に回転自在に支持されている。

この水車（７）は、第３図および第４図に示すように、
水車軸（８）の外側に一体に有蓋有底円筒状の水車本体
（１３１を設けるとともに、水車＠（８）に直交した８
本の放射状の翼支軸圓をそれぞれ、水車軸（８）表面お
よび水車本体ＩＪ３の周壁内面に固定された軸受ａａ、
ａｅにより回動自在に支持し、水車本体ＱＪの外側より
導出した各翼支軸α４にそれぞれ前縁側に翼１１、パ 　　　厚が大きい上下対称形の１ｌｔ１７）を一体に支
持して構成されて？す、水車本体ＯＪ内における各翼支
軸Ｉにはそれぞれ翼（１ηに平行にレバーα四が固着さ
れ、レバー霞の一端が第５図に示すストッパ（１９ａ）
。

（１９ｂ）に当接することにより翼（Ｉ？ｌの回動範囲
を規制するようになっている。なお、（２０ａ）、　（
２０ｂ）は水車本体０３の上下壁内面とレバー賭の他端
との間にそれぞれ設けられ翼αηを水平に付勢するばね
である。

＠９は内筒（６）内の上部に内設され水車（７）の水車
軸（８）に一体に連結された発電機、曽は内筒（６）内
に支材−を介して一体に設けられ発電機？υの回転軸。

すなわち水車軸（８）を支持する軸受、（財）は内筒（
６）の下部に設けられた水封装置であり、内筒（６）に
一体の２枚の円環板と両円環板間に位置し水車軸（８）
に一体の円板とから構成されており、後述するポンプか
ら内筒（６）内に供給された圧縮空気が内筒（６）の傾
きに対しても漏れないようにしている。

（イ）はブイＦｉ＋に内設された圧縮空気供給用ポンプ
であり、ポンプ（至）からの圧縮空気が供給管□□□を
通して内筒１５１内に供給され、これにより内筒（５）
内部が水封され、シール等を用いることなく発電機Ｑｕ
Ｏ軸封が行なわれ、摩擦損失の軽減が図られている。□
□□および悠はポンプ（至）の吸入側ぢよび吐出側に介
設された流１制御弁、囚は供給管−を介して内筒（５］
内の圧力を検出する圧力計であり、内筒（５）内には通
常水深に見合った圧縮空気が送り込まれているが、空気
漏れにより圧力が下がると、これを検出した圧力計器か
らの信号により操作盤（晴がポンプ（至）および弁罰、
ハを自動的に起動し、内筒（６）内を一定圧力に保持す
る。ｆ３１１はブイｆｉｌに内股された蓄電池であり、
発電機Ｑυから電線器を介して送電された発電出力を蓄
える。

つぎに、前記実施例の動作について説明する。

波高変動のない時は、ブイｆｉ＋および筒体（２）が上
下変動しないため、筒体１２）内には水流が発生せず、
水車（７）の６翼Ｑηは第７図（ａ）に示すようにばね
（２０ａ）。

（２０ｂ）により水平に保持され、水車（７）は停止状
態となる。

そして、今、第９図に示すように、波高変動によりブイ
ｆｉ＋が下方へ変動し、筐体（２）が下方へ移動すると
、筒体１２＋内には上方への水流が発生する。

このとき、水平状態に保持されていた６翼αηにおける
水流の迎え角は９０’であるが、６翼αηの最大厚みが
＠地側にあるため、翼（ｌηの後縁方向に水の流れが生
じ、この反動で翼αηの前縁方向に回転力が生じるとと
もに、６翼１１７１において翼支軸（８）の前方と後方
とに大きな面積差があるため、水流により翼αηにモー
メントが生じ、第７図（ｂ）に示すように、翼Ｑηが下
向きになる。

この際、水車（７）の回転速度Ｖｔは水流速度ｖ１に比
べ相対的に小さいため、同図に示すように、翼αηに対
して水流が流速Ｖｆで流入することになり、迎え角αが
形成され、したがって翼αカに水流による揚力り、抗力
りが発生し、水車（７）に大きな回転力Ｑ、ｓｉｎσ−
］）ｃｏｓα）が与えられる。

このように、水車（７）が一旦回り始めると、その回転
速度Ｖｔが大きくなるため、上向きの水流速度Ｖ、が小
さくなっても、同図（Ｃ）に示すような流速Ｖｆの入射
流れが得られ、回転が継続する。

つぎに、第１０図に示すように、波高変動によりブイ（
１）が上方へ変動し、筒体（２１が上方へ移動すると、
筒体（２）内に下方への水流が発生する。このとき、前
述した要領で水車（７）の６翼θηはそれぞれ上向きと
なるため、翼０ηに発生する揚力りが回転方向に対し負
になることはなく、水車（７）の回転速度Ｖｔが得られ
、ここで、下向きの水流速度■、が小さくなっても、回
転速度Ｖｔが大きいため、同図（ｄ）に示すような翼α
ηに対する水流の入射流れＶｆが得られ、回転が継続さ
れる。

このようにして、筒体１２１内に発生する上下方向の正
逆水流に対し水車（７）が６翼Ｕηの自己整流機能によ
り常に一定方向に回転することになり、この水車（７）
の回転力が発電機馨りにおいて電力に変換され、蓄電池
Ｉに蓄えられる。

ところで、水流により回転するこの種水車（７）におい
ては、水中であるがため水の抵抗を受け、回転力が小さ
く回転数が上がらない傾向にあり、したがって、できる
だけ余分な摩擦抵抗を取り除く必要があるが、前記実施
例では、発電機シυを収納した内筒（６）内を圧縮空気
で水封し水密を保つことができるため、軸封に対してシ
ール等を用いる必要がなく、発電機？ｎへの入力軸の軸
封に対し摩擦損失の少ない構造とすることができる利点
がある。

（第２の実施例） つぎに、第２の実施例を示した第１１図について説明す
る。

同図に示すものは、ブイ（１）に鋼索（３）を介して吊
り下げられた支持体器に一体に、内部に下端開口から中
央部で左右に分岐し上端開口に至る２つの流路（３４ａ
）、　（３４ｂ）が形成された筒体１２１′を支持し、
筒体（２１′内の中央部に支持体器に支持された発電機
圓を配設するとともに、発電機１２１１の左右両側に各
流路（３４ａ）、　（３４ｂ）に位置しそれぞれ同一方
向に回転する２個の水車（７）を設け、各水車（７）の
それぞれの水車軸（８）を発電機２υに連結したもので
ある。

なお、ｃ（ｅ、ｗはそれぞれ支材ｅ１７１．（至）を介
して筒体（２１′に一体に支持された軸受であり、各水
車（７）を支持する。（ト）、（４ｑは発電機Ｑ１１へ
の入力軸、すなわち各水車（７）の水車軸（８）に対す
る軸封を行なうシール装置である。

したがって、波高変動に伴なうブイ＋１１の上下変動に
より筒体（２どが上下移動すると、筒体（２１′内の側
水路（３４ａ　）、　（ａｔｂ　）にそれぞれ正逆の水
流が発生し各水車（７）がその翼（ｌηの自己整流機能
によりそれぞれ一定方向に回転し、しかも、両水車（７
）が同一方向に回転するため、大きな（２倍の）回転力
が発電機（２１）に与えられることになる。

（第３の実施例） つぎに、第３の実施例を示した第１２図について説明す
る。

同図に示すものは、ブイ（１）に鋼索（３）を介して支
持された上下方向に長い円筒状の筒体１２Ｉ′内の上下
に、それぞれ軸受ｆ４１１．１４２により支持された２
個の水車（７）を互いに反対方向に回転するよう設け、
一方の水車（７）と発電機＠ｎを一体に内設した内笥娼
とを一体化するとともに、他方の水車（７）の水車軸（
８）を内筒（４３の下端開口を通して発電機１２１に連
結したものである。なお、に）、（４四は各軸受（４１
１，ｏｚを内筒Ｌ２１’に一体に支持する支材である。

ここで、発電機圓への入力軸、すなわち下方の水車（７
）の水車軸（８）に対する軸封は、シール等を用いず、
上方の軸受＠ｎから上方の水車（７）の中空水車軸を通
して内筒□□□内に圧縮空気を供給することにより行な
われる。

したがって、波高変動に伴なって上下変動するブイｍに
より筒体１２【が上下移動し、筒体１２１’内に上下方
向に正逆水流が発生すると、各水車（７）はそれぞれ互
いに反対方向に回転し、内筒←３内の発電機？ｌ）が上
方の水車（７）とともに回転するとともに、発′成機！
２１）の軸が下方の水車（７）の回転とともに発電機飢
とは反対方向に回転し、発電機シＤに増速された回転力
が与えられることになる。また、この場合、２個の水車
（７）が互いに反対方向に回転するため、筒体Ｌ２１’
が水車（７）の回転の影響を受けることがな（なり、筒
体＋２ｒの回り止めが不要となる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明の波浪発電装置によると、波高
の上下変動を水流として利用し、この水流により回転す
る水車の翼を回動自在として正逆水流に対する自己整流
機能を有することができるため、水車を常に一定方向に
回転させることができ、従来のような整流用の弁を設け
る必要もなく、小形で高効率な発電装置を得ることがで
きるものである。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の波浪発電装置の実施例を示し、第１図
ないし第１θ図は第１の実施例を示し、第１図は全体の
斜視図、Ｍ２図は要部の断面図、第３図は水車の一部の
切断平面図、第４図および第５図はそれぞれ第３図のＡ
−Ａ’線切断正面図およびＢ−Ｂ’線切断側面図、第６
図は水車の外観斜視図、第７図（ａ）〜（山はそれぞれ
水車の動作説明図、第８図は発電機における軸封構造を
示す構成図、第９図および第１０図はそれぞれ波高変動
に伴なう動作説明用の全体の一部断面図、第１１図およ
び第１２図はそれぞれ第２の実施例および第３の実施例
の要部の断面図である。 （１）・・・ブイ、＋２１　、１２１’　、　＋２１’
−筒体、（７）　・・・水車、（８）・・・水車軸、α
引・・・翼支軸、αη・・・翼、Ｑｌｌ・・・発電機。 代理人　弁理士　藤　１）龍太部 ３パ′ 第１Ｐ図 １ｔｌυ 第３図 第４図 １５図 ■！ 第７図 第８図 第９図　　　　　　第１０図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）水面に浮遊するブイに吊り下げられ前記ブイの波
   高変動に伴なう上下変動により上下移動する筒体と、前
   記筒体の内部に支持され水車軸に直交した放射状の複数
   の翼支軸にそれぞれ翼が回動自在に設けられた水車と、
   前記水車の回転軸に連結された発電機とを備えたことを
   特徴とする波浪発電装置。