(57)【要約】【課題】  海洋面などの上下運動を利用した簡単な構造で高効率な波力発電装置を提供すること。【解決手段】  海底に固定または係留された支柱にスクリューが回転自在に付設され、その支柱及びスクリューに沿って上下運動する浮体にスクリューの螺旋羽根の側面と当接するように所要間隔で動力伝達ローラが回転自在に配設され、浮体が上下運動するとその動力伝達ローラがスクリューの螺旋羽根の側面に係合することによりスクリューが回転し、スクリューに連設された発電機を回転させて発電する。【選択図】図１
2014055585.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
海底に固定または係留された支柱にスクリューが回転自在に付設され、その支柱及びスクリューに沿って上下運動できるように浮体が付設され、その浮体の中央部には前記スクリューが貫通できる中空部があり、前記浮体の中央部に前記支柱に付設された前記スクリューの螺旋羽根の側面の少なくとも二か所と当接するように所要間隔で動力伝達ローラが前記浮体の中心方向へ突出する支持軸上で回転自在に配設され、前記スクリューには発電機が連設され、前記浮体が上下運動することにより前記動力伝達ローラが前記スクリューの螺旋羽根の側面に係合して前記スクリューが回転し、前記スクリューに連設された前記発電機を回転させて発電するように構成されていることを特徴とする波力発電装置。
【請求項２】
海底に固定または係留された支柱にスクリューが回転自在に付設され、その支柱及びスクリューに沿って上下運動できるように浮体が付設され、その浮体の中央部には前記スクリューが貫通できる中空部があり、前記浮体の中央部に前記支柱に付設された前記スクリューの螺旋羽根の側面の少なくとも二か所と当接するように所要間隔で動力伝達ローラが前記浮体の中心方向へ突出する支持軸上で回転自在に配設され、前記スクリューの螺旋羽根の外周部に歯車が形成され、前記浮体が上下運動することにより前記動力伝達ローラが前記スクリューの螺旋羽根の側面に係合して前記スクリューが回転し、前記スクリューに形成された歯車が発電機の回転軸に取り付けられた歯車と噛み合い、前記発電機を回転させて発電するように構成されていることを特徴とする波力発電装置。
【請求項３】
前記スクリューの螺旋羽根の側面に前記動力伝達ローラを案内する溝が形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項２に記載の波力発電装置。
【請求項４】
前記動力伝達ローラが前記スクリューの螺旋羽根を挟み込むように付設されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３に記載の波力発電装置。
【請求項５】
前記浮体は、前記スクリューの螺旋羽根が右ねじ方向に形成されている場合は右ねじ方向に回転可能で、スクリューの螺旋羽根が左ねじ方向に形成されている場合は左ねじ方向に回転可能で、前記支柱及び前記スクリューに沿うように上下運動可能に付設されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４に記載の波力発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、自然エネルギーの一つである波浪エネルギーを利用した波力発電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  従来、波浪エネルギーを利用した波力発電装置が多数開発されている。主な波力発電装置として、海面の上下動により生じる空気の振動流でタービンを回転し発電する振動水柱型波力発電装置（例えば、特許文献１参照）、波を貯水池等に越波させて貯留し、排水する際に水車を回して発電する越波型波力発電装置（例えば、特許文献２参照）、可動物体を介して波エネルギーを機械的な運動エネルギーに変換し、ピストンを動かして発電する可動物体型波力発電装置（例えば、特許文献３参照）が知られている。【０００３】  特許文献１に開示されている振動水柱型波力発電装置は、波の到来方向に少なくとも２個のチャンバーを配設し、波の到来に対して前方に位置するチャンバーに開閉装置を設けて、そのチャンバーを大気に連通し得るようにした構造で、海面の上下運動から空気の振動流を生じさせて空気タービンを回転させて発電するものである。【０００４】  また、特許文献２に開示されている越波型波力発電装置は、水面下端側の周縁から上向きに開口された中心部に向かって傾斜した傾斜面があり、開口から下方に水中側に連通するプールとその連通部に水車と発電機を備えた構造で、波の動きにともなって波が傾斜面を遡上して開口からプール内に進入した水の水位と本装置外部の水の水位との水位差によって水車を回転させて、発電するものである。【０００５】  また、特許文献３に開示されている可動物体型波力発電装置は、水中に設けられた動滑車に水面浮体が連結され、一端を海底に固定して他端に張力維持部材を取り付けた線形部材が動滑車に掛けられた構造で、水面浮体の上下運動により滑車を回転運動させて軸を回転させて発電するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６１−１９０１７１号公報
【特許文献２】特開２００６−２８３６４８号公報
【特許文献３】特表２０１０−５０７０４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】  上記特許文献１においては、海面の上下運動から空気の振動流を生じさせるためのチャンバーや空気タービンを必要とし、効率が悪く、装置が大がかりで高コストになるという問題点がある。【０００８】  また、上記特許文献２においては、水面波が穏やかで波高が低い場合、傾斜面を遡上する越波量が少なくなり発電量が低下するという問題がある。【０００９】  また、上記特許文献３においては、水面波が穏やかで波高が低い場合には、水面浮体が十分に上下運動せず、発電に必要な回転数を得ることが困難である。【００１０】  本発明は、このような事情に鑑み、水面波が穏やかで波高が低い場合であっても、水面波の上下動を効率的に機械的な回転運動へと変換し、波浪エネルギーを電気エネルギーへと変換する構造が簡単で高効率の波力発電装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】  本発明は上記目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の波力発電装置は、海底に固定または係留された支柱にスクリューが回転自在に付設され、その支柱及びスクリューに沿って上下運動できるように浮体が付設され、その浮体の中央部には前記スクリューが貫通できる中空部があり、前記浮体の中央部に前記支柱に付設された前記スクリューの螺旋羽根の側面の少なくとも二か所と当接するように所要間隔で動力伝達ローラが前記浮体の中心方向へ突出する支持軸上で回転自在に配設され、前記スクリューには発電機が連設され、前記浮体が上下運動することにより前記動力伝達ローラが前記スクリューの螺旋羽根の側面に係合して前記スクリューが回転し、前記スクリューに連設された前記発電機を回転させて発電するように構成されていることを特徴とするものである。【００１２】  次に、本発明の請求項２に記載の波力発電装置は、前記スクリューの螺旋羽根の外周部に歯車が形成され、その歯車が発電機の回転軸に取り付けられた歯車と噛み合い、前記発電機を回転させて発電することを特徴とするものである。【００１３】  次に、本発明の請求項３に記載の波力発電装置は、前記スクリューの螺旋羽根の側面に前記動力伝達ローラを案内する溝が形成されていることを特徴とするものである。【００１４】  次に、本発明の請求項４に記載の波力発電装置は、前記動力伝達ローラが前記スクリューの螺旋羽根を挟み込むように前記浮体に付設されていることを特徴とするものである。【００１５】  次に、本発明の請求項５に記載の波力発電装置は、前記浮体は、前記スクリューの螺旋羽根が右ねじ方向に形成されている場合は右ねじ方向に回転可能で、前記スクリューの螺旋羽根が左ねじ方向に形成されている場合は左ねじ方向に回転可能で、前記支柱及び前記スクリューに沿うように上下運動可能に付設されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】  請求項１ないし請求項４に係る発明によれば、水面波が穏やかで波高が低い場合であっても、少しの水面波の上下動で発電機を回転させることができる。例えば、スクリューの螺旋羽根のピッチを３０ｍｍとすると波高が３０ｃｍの場合、半サイクルの波でスクリューが１０回転することになり、波浪エネルギーを電気エネルギーへと効率よく変換することができる。【００１７】  さらに、請求項２に係る発明によれば、発電機の着脱を簡単に行うことができる。【００１８】  また、スクリューの螺旋羽根の外周部に形成された歯車の歯数より少ない歯数の歯車が発電機の回転軸に取り付けられている場合、発電機を増速回転させることになり、発電機の出力を向上させることができる。【００１９】  さらに、請求項５に係る発明によれば、浮体が回転することでスクリューも回転し、さらに前記浮体が上下運動すれば前記スクリューを増速回転させることになり、スクリューに連接された発電機の出力を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施形態の波力発電装置の概略構成を示す正面図である。
【図２】本実施形態の波力発電装置の概略構成を示す平面図である。
【図３】本実施形態の波力発電装置において、スクリューと動力伝達ローラとの組み合わせの一例を示す平面図である。
【図４】本実施形態の波力発電装置において、スクリューの螺旋羽根の外周部に歯車が形成されている場合の概略構成を示す正面図である。
【図５】本実施形態の波力発電装置において、スクリューと動力伝達ローラとの係合状態を示す一部切り欠き正面図である。
【図６】本実施形態の波力発電装置において、スクリューと動力伝達ローラとの係合状態を示す一部切り欠き正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】  本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
【００２２】  図１に示した本実施形態の波力発電装置は、海底に支柱１が固定され、支柱１の軸心上の上面に回転自在にスクリュー４が付設され、支柱１及びスクリュー４に沿って上下運動できるように浮体３が付設され、その浮体３の中央部には支柱１及びスクリュー４及び発電機５が貫通できる中空部があり、その中空部には支柱１に付設されたスクリュー４の螺旋羽根４ａの側面の少なくとも二か所と当接するように所要間隔で８個の動力伝達ローラ２が浮体３の中心方向へ突出する支持軸上で回転自在に配設され、スクリュー４に発電機５が連設されている。
【００２３】  図２の平面図は、浮体３が上昇して、浮体３に付設された上部の動力伝達ローラ２がスクリュー４の螺旋羽根４ａの最上部に移動した場合を表わしている。
【００２４】  波浪によって浮体３が支柱１及びスクリュー４に沿って上下運動すると動力伝達ローラ２がスクリュー４の螺旋羽根４ａの側面に係合することによりスクリュー４が回転し、スクリュー４に連設された発電機５を回転させて発電する。
【００２５】  動力伝達ローラ２はスクリュー４の螺旋羽根４ａの側面に係合し転がり接触しながらスクリュー４を回転させるため、摩耗が少なく効率よく直線運動から回転運動への動力を伝達することができる。
【００２６】  動力伝達ローラ２がスクリュー４の螺旋羽根４ａのピッチと同じピッチで付設されている場合は、浮体３がスクリュー４の螺旋羽根４ａのピッチ分だけ動くとスクリュー４が１回転し、動力伝達ローラ２がスクリュー４の螺旋羽根４ａのピッチの２倍のピッチで付設されている場合は、浮体３がスクリュー４の螺旋羽根４ａのピッチ分だけ動くとスクリュー４が２回転することになり、少しの水面波の上下動で発電機５を回転させることができる。
【００２７】  動力伝達ローラ２が等間隔で配設されている場合、スクリュー４の螺旋羽根４ａ間の凹部内で螺旋羽根４ａのどちらか一側面に当接するように配設されているため、浮体３が回転すると１回転以内に必ず螺旋羽根４ａの側面に当接し、浮体３とともにスクリュー４が回転する。
【００２８】  動力伝達ローラ２が等間隔で配設されており、スクリュー４の螺旋羽根４ａが左ねじ方向に形成されている場合は、浮体３が左ねじ方向に回転するとスクリュー４が浮体３と同じ回転速度で回転し、さらに浮体３が上方へ動くとスクリュー４の回転は増速される。
【００２９】  また、動力伝達ローラ２が等間隔で配設されており、スクリュー４の螺旋羽根４ａが右ねじ方向に形成されている場合は、浮体３が右ねじ方向に回転するとスクリュー４が浮体３と同じ回転速度で回転し、さらに浮体３が上方へ動くとスクリュー４の回転は増速される。
【００３０】  また、動力伝達ローラ２の内４個がスクリュー４の螺旋羽根４ａの凹部の側面に係合する場合、その４個の内少なくとも１個が螺旋羽根４ａの凹部の側面の上側に当接し、残りの３個の内少なくとも１個が螺旋羽根４ａの凹部の側面の下側に当接し、動力伝達ローラ２とスクリュー４の螺旋羽根４ａとのガタツキをなくすことにより、浮体３が滑らかに上下運動し、スクリュー４の回転運動へ安定した動力伝達ができ、伝達効率を向上させることができる。
【００３１】  図３に示した本実施形態の波力発電装置は、スクリュー４の螺旋羽根４ａの円周三等配の位置の側面に当接するように動力伝達ローラ２が浮体３の中央部に配設されている。
【００３２】  動力伝達ローラ２を円周三等配の位置に配設することで浮体３が滑らかに上下運動し、安定した動力伝達ができ、伝達効率を向上させることができる。
【００３３】  図４に示した本実施形態の波力発電装置は、支柱１の軸心上の上面に回転自在に付設されたスクリュー４の螺旋羽根４ａの外周面に歯車６ａが形成され、その歯車６ａが発電機５の回転軸に取り付けられた歯車６と噛み合い、発電機５を回転させて発電する。
【００３４】  図４に示したような構成の場合、設置場所の状況に応じて発電機５の着脱を簡単に行うことができる。
【００３５】  また、スクリュー４の螺旋羽根４ａの外周部に形成された歯車６ａの歯数より少ない歯数の歯車６が発電機５の回転軸に取り付けられている場合、発電機５を増速回転させることになり、発電機の出力を向上させることができる。
【００３６】  図５及び図６は、本実施形態の波力発電装置おいて、スクリュー４の螺旋羽根４ｂと動力伝達ローラ２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄとの係合状態を示している。
【００３７】  図５に示したように、スクリュー４の螺旋羽根４ｂの両側面に動力伝達ローラ２ａ、２ｂを案内する溝７ａ、７ｂが形成され、動力伝達ローラ２ａは螺旋羽根４ｂの側面の溝７ｂに当接し、動力伝達ローラ２ｂは螺旋羽根４ｂの側面の溝７ａに当接し、動力伝達ローラ２ａ，２ｂが付設された浮体３とスクリュー４とのガタツキをなくすことにより、浮体３が滑らかに上下運動し、スクリュー４の回転運動へ安定した動力伝達ができ、伝達効率を向上させることができる。
【００３８】  また、図６に示したように、スクリュー４の螺旋羽根４ｂの両側面に動力伝達ローラ２ｃ、２ｄを案内する溝７ａ、７ｂが形成され、動力伝達ローラ２ｃは螺旋羽根４ｂの側面の溝７ａに当接し、動力伝達ローラ２ｄは螺旋羽根４ｂの側面の溝７ｂに当接し、動力伝達ローラ２ｃ、２ｄでスクリュー４の螺旋羽根４ｂを挟み込むことで、動力伝達ローラ２ｃ、２ｄが付設された浮体３とスクリュー４とのガタツキをなくすことにより、浮体３が滑らかに上下運動し、スクリュー４の回転運動へ安定した動力伝達ができ、伝達効率を向上させることができる。
【符号の説明】
【００３９】        １  支柱
２，２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ  動力伝達ローラ
３  浮体
４  スクリュー
４ａ，４ｂ  螺旋羽根
５  発電機
６，６ａ  歯車
７ａ，７ｂ  溝
【図１】
2014055585.tif 000003
【図２】
2014055585.tif 000004
【図３】
2014055585.tif 000005
【図４】
2014055585.tif 000006
【図５】
2014055585.tif 000007
【図６】
2014055585.tif 000008