(57)【要約】【課題】波力発電装置において、大型化を抑制する一方で発電量の増加を可能とする。【解決手段】浮体１１と、この浮体１１に鉛直方向に沿う軸心Ｏ１により回転自在に支持されるジンバル２１と、中空形状をなしてジンバル２１内に水平方向に沿う軸心Ｏ２により回転自在に支持されるフライホイール２２と、フライホイール２２を回転可能なモータ２３と、ジンバル２１の回転により発電可能な発電機２４とを設ける。【選択図】図１
2014185559.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
浮体と、
前記浮体に鉛直方向に沿う軸心により回転自在に支持されるジンバルと、
中空形状をなして前記ジンバル内に水平方向に沿う軸心により回転自在に支持されるフライホイールと、
前記フライホイールを回転可能なモータと、
前記ジンバルの回転により発電可能な発電機と、
を有することを特徴とする波力発電装置。
【請求項２】
前記フライホイールは、軸心部に中空部が設けられることを特徴とする請求項１に記載の波力発電装置。
【請求項３】
前記フライホイールは、円筒部と、前記円筒部における軸心方向の両端部に固定される円板部とを有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の波力発電装置。
【請求項４】
前記円板部の厚さは、前記円筒部の厚さより薄く設定されることを特徴とする請求項３に記載の波力発電装置。
【請求項５】
前記円板部は、中心位置から一方の面側に突出して支持軸が設けられ、前記支持軸が前記ジンバルに回転自在に支持されることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の波力発電装置。
【請求項６】
前記ジンバルは、水平方向に沿う中空円筒形状をなすジンバルケーシングを有し、前記フライホイールは、軸方向における各端部が前記ジンバルケーシングに回転自在に支持されることで、前記中空部の外周面と前記ジンバルケーシングの内周面との間に軸心方向の所定長さにわたって一定隙間が設定されることを特徴とする請求項２から請求項５のいずれか一つに記載の波力発電装置。
【請求項７】
前記フライホイールは、前記ジンバルケーシング内の一方の端部側に所定量ずれて配置され、前記ジンバルケーシング内の他方の端部側に前記モータが配置されることを特徴とする請求項６に記載の波力発電装置。
【請求項８】
前記フライホイールは、各支持軸が前記ジンバルケーシングの各端部に設けられる軸受により回転自在に支持され、前記モータは、前記軸受より内側に配置されることを特徴とする請求項７に記載の波力発電装置。
【請求項９】
水平方向に対して鉛直方向に沿う軸心により回転自在に支持されるジンバルと、
中空形状をなして前記ジンバル内に水平方向に沿う軸心により回転自在に支持されるフライホイールと、
前記フライホイールを回転可能なモータと、
を有することを特徴とする回転機械。
【請求項１０】
前記フライホイールは、軸心部に中空部が設けられることを特徴とする請求項９に記載の回転機械。
【請求項１１】
前記フライホイールは、円筒部と、前記円筒部における軸心方向の両端部に固定される円板部とを有することを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の回転機械。
【請求項１２】
前記円板部の厚さは、前記円筒部の厚さより薄く設定されることを特徴とする請求項１１に記載の回転機械。
【請求項１３】
前記円板部は、中心位置から一方の面側に突出して支持軸が設けられ、前記支持軸が前記ジンバルに回転自在に支持されることを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載の回転機械。
【請求項１４】
前記ジンバルは、水平方向に沿う中空円筒形状をなすジンバルケーシングを有し、前記フライホイールは、軸方向における各端部が前記ジンバルケーシングに回転自在に支持されることで、前記中空部の外周面と前記ジンバルケーシングの内周面との間に軸心方向の所定長さにわたって一定隙間が設定されることを特徴とする請求項１０から請求項１３のいずれか一つに記載の回転機械。
【請求項１５】
前記フライホイールは、前記ジンバルケーシング内の一方の端部側に所定量ずれて配置され、前記ジンバルケーシング内の他方の端部側に前記モータが配置されることを特徴とする請求項１４に記載の回転機械。
【請求項１６】
前記フライホイールは、各支持軸が前記ジンバルケーシングの各端部に設けられる軸受により回転自在に支持され、前記モータは、前記軸受より内側に配置されることを特徴とする請求項１５に記載の回転機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波浪のエネルギを利用して発電を行う波力発電装置及び回転機械に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、深刻化する地球環境問題やエネルギ不足の観点から波力発電が注目されている。この波力発電の一方式として、海上の浮体の揺れを受け止め、そのエネルギを利用して発電を行う波力発電装置が提案されている。
【０００３】
この波力発電装置は、発電機と、制御部と、ジンバル軸を有するジンバルと、このジンバル中にジンバル軸に対して直交するように配置されたスピン軸に取付けられるフライホイールと、このフライホイールを回転可能なスピンモータとを備えたものである。従って、波の運動エネルギにより浮体が揺動することでジンバルが回転し、ジンバル軸に増速機を介して接続された発電機が発電することができる。
【０００４】
なお、このような波力発電装置としては、例えば、下記特許文献に記載されたものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１９０７６４号公報
【特許文献２】特開２００５−２０７３３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の波力発電装置は、水平のホイール支持軸が中空のジンバルを貫通し、端部が軸受により回転自在に支持され、このホイール支持軸にフライホイールが固定されて構成されている。また、特許文献２の波力発電装置は、コントロールモーメントに水平のスピン軸を設け、このスピン軸にフライホイールが回転自在に支持されて構成されている。このような従来の波力発電装置に対して、発電量を増加させたいという要望があり、発電量を増加させるためにはフライホイールにおける慣性モーメントを大きくする必要がある。この場合、慣性モーメントを大きくするには、フライホイールの外径を大きくすることが考えられるが、装置が大型化してしまう。また、複数のフライホイールを装着することも考えられるが、装置の大型化の他に各フライホイール間に渦が発生し、風損が発生して発電効率が低下してしまう。
【０００７】
本発明は上述した課題を解決するものであり、大型化を抑制する一方で発電量の増加を可能とする波力発電装置及び大型化を抑制する回転機械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】
【０００８】
上記の目的を達成するための本発明の波力発電装置は、浮体と、前記浮体に鉛直方向に沿う軸心により回転自在に支持されるジンバルと、中空形状をなして前記ジンバル内に水平方向に沿う軸心により回転自在に支持されるフライホイールと、前記フライホイールを回転可能なモータと、前記ジンバルの回転により発電可能な発電機と、を有することを特徴とするものである。
【０００９】
従って、ジンバル内に回転自在に支持されるフライホイールを中空形状とすることで、フライホイールの質量を外周側に配置することとなり、外径を大きくすることなく、慣性モーメントを大きくすることができ、装置の大型化を抑制することができる一方で、発電量を増加することができる。
【００１０】
本発明の波力発電装置は、前記フライホイールは、軸心部に中空部が設けられることを特徴としている。
【００１１】
従って、フライホイールの軸心部に中空部を設けることで、フライホイールの軸心部の質量を軽減する一方、外周部の質量を容易に大きくすることができる。
【００１２】
本発明の波力発電装置は、前記フライホイールは、円筒部と、前記円筒部における軸心方向の両端部に固定される円板部とを有することを特徴としている。
【００１３】
従って、円筒部における軸心方向の両端部に円板部を固定してフライホイールを構成することで、このフライホイールを容易に中空形状に構成することができる。
【００１４】
本発明の波力発電装置は、前記円板部の厚さは、前記円筒部の厚さより薄く設定されることを特徴としている。
【００１５】
従って、円板部の強度を十分に確保する一方で、慣性モーメントへの寄与度が低い円板部の重量を減らし、慣性モーメントへの寄与度が高い円筒部の重量を増やし、慣性モーメントを大きくすることができる。
【００１６】
本発明の波力発電装置は、前記円板部は、中心位置から一方の面側に突出して支持軸が設けられ、前記支持軸が前記ジンバルに回転自在に支持されることを特徴としている。
【００１７】
従って、各円板部に支持軸を突出して設けジンバルに回転自在に支持することで、フライホイールの内部に支持軸を配置する必要がなくなり、フライホイールを効率的に支持することができる。
【００１８】
本発明の波力発電装置は、前記ジンバルは、水平方向に沿う中空円筒形状をなすジンバルケーシングを有し、前記フライホイールは、軸方向における各端部が前記ジンバルケーシングに回転自在に支持されることで、前記中空部の外周面と前記ジンバルケーシングの内周面との間に軸心方向の所定長さにわたって一定隙間が設定されることを特徴としている。
【００１９】
従って、フライホイールにおける中空部の外周面とジンバルの内周面との間に軸心方向に沿う一定隙間が設定されることで、フライホイールの回転時にジンバルケーシングの内周面との間に発生する風損を低減することができ、発電効率を向上することができる。
【００２０】
本発明の波力発電装置は、前記フライホイールは、前記ジンバルケーシング内の一方の端部側に所定量ずれて配置され、前記ジンバル内の他方の端部側に前記モータが配置されることを特徴としている。
【００２１】
従って、フライホイールを一方側にずれて配置し、他方側にモータを配置することで、ジンバルに対してフライホイールにおける軸方向の良好な重量バランスを維持することができる。
【００２２】
本発明の波力発電装置は、前記フライホイールは、各支持軸が前記ジンバルケーシングの各端部に設けられる軸受により回転自在に支持され、前記モータは、前記軸受より内側に配置されることを特徴としている。
【００２３】
従って、モータを軸受より内側に配置することで、フライホイールを安定して回転することができる。
【００２４】
また、本発明の回転機械は、水平方向に対して鉛直方向に沿う軸心により回転自在に支持されるジンバルと、中空形状をなして前記ジンバル内に水平方向に沿う軸心により回転自在に支持されるフライホイールと、前記フライホイールを回転可能なモータと、を有することを特徴としている。
【００２５】
従って、ジンバル内に回転自在に支持されるフライホイールを中空形状とすることで、フライホイールの質量を外周側に配置することとなり、外径を大きくすることなく、慣性モーメントを大きくすることができ、装置の大型化を抑制することができる。
【００２６】
本発明の回転機械では、前記フライホイールは、軸心部に中空部が設けられることを特徴としている。
【００２７】
従って、フライホイールの軸心部に中空部を設けることで、フライホイールの軸心部の質量を軽減する一方、外周部の質量を容易に大きくすることができる。
【００２８】
本発明の回転機械では、前記フライホイールは、円筒部と、前記円筒部における軸心方向の両端部に固定される円板部とを有することを特徴としている。
【００２９】
従って、円筒部における軸心方向の両端部に円板部を固定してフライホイールを構成することで、このフライホイールを容易に中空形状に構成することができる。
【００３０】
本発明の回転機械では、前記円板部の厚さは、前記円筒部の厚さより薄く設定されることを特徴としている。
【００３１】
従って、円板部の強度を十分に確保する一方で、慣性モーメントへの寄与度が低い円板部の重量を減らし、慣性モーメントへの寄与度が高い円筒部の重量を増やし、慣性モーメントを大きくすることができる。
【００３２】
本発明の回転機械では、前記円板部は、中心位置から一方の面側に突出して支持軸が設けられ、前記支持軸が前記ジンバルに回転自在に支持されることを特徴としている。
【００３３】
従って、各円板部に支持軸を突出して設けジンバルに回転自在に支持することで、フライホイールの内部に支持軸を配置する必要がなくなり、フライホイールを効率的に支持することができる。
【００３４】
本発明の回転機械では、前記ジンバルは、水平方向に沿う中空円筒形状をなすジンバルケーシングを有し、前記フライホイールは、軸方向における各端部が前記ジンバルケーシングに回転自在に支持されることで、前記中空部の外周面と前記ジンバルケーシングの内周面との間に軸心方向の所定長さにわたって一定隙間が設定されることを特徴としている。
【００３５】
従って、フライホイールにおける中空部の外周面とジンバルの内周面との間に軸心方向に沿う一定隙間が設定されることで、フライホイールの回転時にジンバルケーシングの内周面との間に発生する風損を低減することができる。
【００３６】
本発明の回転機械では、前記フライホイールは、前記ジンバルケーシング内の一方の端部側に所定量ずれて配置され、前記ジンバルケーシング内の他方の端部側に前記モータが配置されることを特徴としている。
【００３７】
従って、フライホイールを一方側にずれて配置し、他方側にモータを配置することで、ジンバルに対してフライホイールにおける軸方向の良好な重量バランスを維持することができる。
【００３８】
本発明の回転機械では、前記フライホイールは、各支持軸が前記ジンバルケーシングの各端部に設けられる軸受により回転自在に支持され、前記モータは、前記軸受より内側に配置されることを特徴としている。
【００３９】
従って、モータを軸受より内側に配置することで、フライホイールを安定して回転することができる。
【発明の効果】
【００４０】
本発明の波力発電装置によれば、ジンバル内にフライホイールを回転自在に支持し、このフライホイールを中空形状とするので、外径を大きくすることなく、慣性モーメントを大きくすることができ、装置の大型化を抑制することができる一方で、発電量を増加することができる。
【００４１】
また、本発明の回転機械によれば、ジンバル内にフライホイールを回転自在に支持し、このフライホイールを中空形状とするので、外径を大きくすることなく、慣性モーメントを大きくすることができ、装置の大型化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】図１は、本発明の一実施例に係る波力発電装置を表す縦断面図である。
【図２】図２は、波力発電装置の側面図である。
【図３】図３は、ジンバル及びフライホイールの断面図である。
【図４】図４は、本実施例の波力発電装置を表す全体構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
以下に添付図面を参照して、本発明に係る波力発電装置及び回転機械の好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではなく、また、実施例が複数ある場合には、各実施例を組み合わせて構成するものも含むものである。
【実施例】
【００４４】
図１は、本発明の一実施例に係る波力発電装置を表す縦断面図、図２は、波力発電装置の側面図、図３は、ジンバル及びフライホイールの断面図、図４は、本実施例の波力発電装置を表す全体構成図である。
【００４５】
本実施例の波力発電装置において、図４に示すように、浮体１１は、例えば、リング形状をなし、中央部に上部支持フレーム１２と下部支持フレーム１３が略平行をなして固定されており、上部支持フレーム１２と下部支持フレーム１３を上方から被覆するようにカバー１４が固定されている。波力発電装置本体１５は、浮体１１における上部支持フレーム１２の上部連結フレーム１６と下部支持フレーム１３の下部連結フレーム１７により支持されている。なお、本実施例では、浮体１１に２個の波力発電装置本体１５が支持されているが、１個でもよく、また、３個以上であってもよい。
【００４６】
波力発電装置本体１５は、図１から図３に示すように、ジンバル２１と、フライホイール２２と、モータ２３と、発電機２４とを有している。
【００４７】
この波力発電装置本体１５において、ジンバル２１は、浮体１１に対して鉛直方向に沿う軸心Ｏ１により回転自在に支持されている。ジンバル２１を構成するジンバルケーシング３１は、水平方向に沿う中空円筒形状をなし、内部が密閉されている。このジンバルケーシング３１は、左右一対の第１ケーシング３２と第２ケーシング３３が中央の第３ケーシング３４により連結されて構成されている。第１ケーシング３２は、円筒部の端部が略半球形状をなし、貫通孔に支持筒３５が固定されると共に、内側に支持筒３５から径方向に沿う補強リブ３７が周方向に所定間隔で複数固定されている。同様に、第２ケーシング３３においても、円筒部の端部が略半球形状をなし、貫通孔に支持筒３６が固定されると共に、内側に支持筒３６から径方向に沿う補強リブ３８が周方向に所定間隔で複数固定されている。第３ケーシング３４は、円筒形状をなし、第１ケーシング３２と第２ケーシング３３の間に配置されている。そして、第１ケーシング３２と第３ケーシング３４は、フランジ部３２ａとフランジ部３４ａが密着し、複数のボルト３９により締結される一方、第２ケーシング３３と第３ケーシング３４は、フランジ部３３ａとフランジ部３４ｂが密着し、複数のボルト４０により締結されている。
【００４８】
また、ジンバルケーシング３１は、上部にジンバル軸４１及び下部にジンバル軸４２が固定されている。上部のジンバル軸４１は、矩形状をなす基部４１ａがジンバル３１の上部にて、第３ケーシング３４のフランジ部３４ａとフランジ部３４ｂの間に嵌合し、ボルト３９及びボルト４０により固定されている。そして、ジンバル軸４１は、円筒ころ軸受４３を介して軸受フォルダ４４に回転自在に支持されている。この軸受フォルダ４４はリング形状をなし、上部連結フレーム１６に固定された支持プレート１８に複数のボルト４５により固定されている。一方、下部のジンバル軸４２は、矩形状をなす基部４２ａがジンバルケーシング３１の下部にて、第３ケーシング３４のフランジ部３４ａとフランジ部３４ｂの間に嵌合し、ボルト３９及びボルト４０により固定されている。そして、ジンバル軸４２は、円すいころ軸受４６を介して軸受フォルダ４７に回転自在に支持されている。この軸受フォルダ４７はリング形状をなし、下部連結フレーム１７に複数のボルト（図示略）により固定されている。そして、ジンバル軸４２は、端部にスリップリング４８が連結されている。なお、スリップリング４８は、下部連結フレーム１７に固定された支持プレート４９に支持されている。
【００４９】
フライホイール２２は、中空形状をなし、ジンバル２１内に水平方向に沿う軸心Ｏ２により回転自在に支持されている。なお、ジンバル２１の軸心Ｏ１とフライホイール２２の軸心Ｏ２は、直交している。フライホイール２２は、円筒部５１における軸心方向の両端部にそれぞれ円板部５２と円板部５３が固定されることで、内部に中空部５４が形成されて構成されている。そのため、フライホイール２２は、軸心Ｏ２に沿った軸心部に中空部５４が設けられることとなる。
【００５０】
この場合、円板部５２及び円板部５３は、円筒部５１における内周部に嵌合して固定されている。そして、円板部５２及び円板部５３の厚さｔ２は、円筒部５１の厚さｔ１より薄く設定されている。
【００５１】
また、円板部５２は、その中心位置から一方の面側に突出して支持軸５５が設けられ、円板部５３は、その中心位置から一方の面側に突出して支持軸５６が設けられている。この支持軸５５及び支持軸５６は、軸心がフライホイール２２の軸心Ｏ２に一致している。支持軸５５は、円筒ころ軸受５７を介して軸受フォルダ５８に回転自在に支持されている。そして、軸受フォルダ５８は、支持筒３５に固定されると共に、軸受カバー５９が固定されている。一方、支持軸５６は、円筒ころ軸受６０及び玉軸受６１を介して軸受フォルダ６２に回転自在に支持されている。そして、軸受フォルダ６２は、支持筒３６に固定されると共に、軸受カバー６３が固定されている。
【００５２】
フライホイール２２は、ジンバル２１内に配置され、支持軸５５及び支持軸５６によりジンバルケーシング３１に回転自在に支持されている。この場合、中空部５４（円筒部５１）の外周面とジンバルケーシング３１の内周面との間には、軸心Ｏ２方向の所定長さにわたって一定隙間Ｓ１が設定されている。
【００５３】
モータ２３は、円筒ころ軸受６０及び玉軸受６１より内側に配置されている。即ち、モータ２３は、フライホイール２２の円板部５３と円筒ころ軸受６０の間に配置されている。このモータ２３は、フライホイール２２の支持軸５６の外周部に固定されるロータ７１と、ジンバルケーシング３１の支持筒３６の内周部に固定されるステータ７２とから構成されている。なお、このモータ２３は、図示しない電源部に接続されている。
【００５４】
また、フライホイール２２は、ジンバルケーシング３１内で、支持軸５５側に所定量ずれて配置されている。そして、フライホイール２２は、支持軸５５より支持軸５６が長く形成され、支持軸５６側にモータ２３が配置されている。ジンバルケーシング３１は、第２ケーシング３３内に円板部５３に対向して仕切板７３が固定されている。この仕切板７３は、リング形状をなし、外周部が第２ケーシング３３の内周面に固定され、内周部が支持筒３６の端部に固定されている。
【００５５】
なお、ジンバルケーシング３１は、内部にフライホイール２２を収容した密閉空間を有しており、図示しない減圧機によりこの内部空間を減圧することで、フライホイール２２の回転抵抗を小さくしている。
【００５６】
増速機８１は、上部連結フレーム１６の取付ブラケット８２を介して固定された支持プレート８３に固定されており、発電機２４は、この増速機８１の上部に取付けられ、軸心がジンバル２１の軸心Ｏ１と一致している。そして、増速機８１は、出力軸８４がジンバル軸４１に連結されたスプライン継手８５に連結されている。なお、発電機２４は、図示しない電気系統または蓄電器に接続されている。
【００５７】
このように構成された波力発電装置本体１５は、ジンバル２１の軸心Ｏ１とフライホイール２２の軸心Ｏ２が直交する構成となっている。この構成において、フライホイール２２がモータ２３の駆動により図１に示す方向に高速で回転している状態で、ジンバル２１の軸心Ｏ１とフライホイール２２の軸心Ｏ２の両方に直交する軸心Ｏ３を中心に揺動してジンバル２１に傾きが発生すると、フライホイール２２によりモーメントが発生し、ジンバル２１が回転する。
【００５８】
具体的に説明すると、図４に示すように、本実施例の波力発電装置を海水面上に浮かべた状態とし、ここで海水面に波が発生すると、この波力発電装置全体が揺動する。即ち、浮体１１を介して各波力発電装置本体１５が揺動する。
【００５９】
波力発電装置本体１５が揺動するとき、図１に示すように、ジンバル２１は、フライホイール２２の重心を通る軸心Ｏ３を中心に揺動することで、傾きが発生する。フライホイール２２が高速回転している状態でジンバル２１に傾きが発生すると、このフライホイール２２にモーメントが発生し、ジンバル２１がジンバル軸４１及びジンバル軸４２を支点として回転する。ここで、フライホイール２２は、波による傾きであることから傾き方向が変化し、その傾きの変化によりモーメントの方向も変化するため、ジンバル２１は回転運動する。このジンバル２１の回転運動は、増速機８１を介して発電機２４に伝達され、この発電機２４が駆動することで発電を行う。
【００６０】
ここで、波の進行方向が軸心Ｏ２方向で、図１の左側からの場合、浮体１１は軸心Ｏ２と直交する軸心Ｏ３回りに傾きをもつことになる。つまり、浮体１１の傾きがない第１初期状態から、波による揺れを受けたとき、浮体１１は、軸心Ｏ３回りに揺動し、右側が下方に左側が上方に移動した傾斜状態となる。このとき、図１に示す方向に高速で回転しているフライホイール２２の軸心Ｏ２も傾き、フライホイール２２は、一側端部に下向きの力が作用するが、元に戻ろうとする上向きの力が発生する。また、フライホイール２２は、他側端部に上向きの力が作用するが、元に戻ろうとする下向きの力が発生する。そのため、フライホイール２２は、復元力により、図１の右側から見て反時計回り方向への回転力が付与され、ジンバル２１（ジンバルケーシング３１）は、図１の上側から見て反時計回り方向への回転力が付与される。
【００６１】
また、フライホイール２２の一側端部及び他側端部の運動方向は水平方向で前述と同様であるが、ジンバル２１（ジンバルケーシング３１）が軸心Ｏ３回りに１８０°回転した第２初期状態から、波による揺れを受けたとき、浮体１１は、軸心Ｏ３回りに揺動し、右側が上方に左側が下方に移動した傾斜状態となる。このとき、フライホイール２２の軸心Ｏ２も傾き、フライホイール２２は、一側端部に下向きの力が作用するが、元に戻ろうとする上向きの力が発生する。また、フライホイール２２は、他側端部に上向きの力が作用するが、元に戻ろうとする下向きの力が発生する。そのため、フライホイール２２は、復元力により、図１の右側から見て反時計回り方向への回転力が付与され、ジンバル２１（ジンバルケーシング３１）は、図１の上側から見て反時計回り方向への回転力が付与される。
【００６２】
波力発電装置は、上述したような復元力の作用を利用して波のエネルギをジンバル２１（ジンバルケーシング３１）の回転に変換し、発電機を駆動して発電するものである。そのため、波浪による浮体１１の揺動によりジンバル２１（ジンバルケーシング３１）を一方向に連続的に回転させるためには、浮体１１の揺れとジンバル２１（ジンバルケーシング３１）の回転を同期させるようにその回転数を制御する必要がある。つまり、浮体１１の角速度が正のピークをとるタイミングでフライホイール２２の回転軸の角度が第１の初期状態となり、浮体１１の角速度が負のピークをとるタイミングでフライホイール２２の回転軸の角度が第２の初期状態となっていれば、理想的に同期制御が行われることになる。
【００６３】
このように本実施例の波力発電装置にあっては、浮体１１と、この浮体１１に鉛直方向に沿う軸心Ｏ１により回転自在に支持されるジンバル２１と、中空形状をなしてジンバル２１内に水平方向に沿う軸心Ｏ２により回転自在に支持されるフライホイール２２と、フライホイール２２を回転可能なモータ２３と、ジンバル２１の回転により発電可能な発電機２４とを設けている。
【００６４】
従って、ジンバル２１内に回転自在に支持されるフライホイール２２を中空形状とすることで、このフライホイール２２の質量を外周側に配置することとなり、フライホイール２２の外径を大きくすることなく、慣性モーメントを大きくすることができる。このため、装置の大型化を抑制することができる一方で、発電量を増加することができる。
【００６５】
本実施例の波力発電装置では、フライホイール２２の軸心部に中空部５４を設けている。従って、フライホイール２２における軸心部の質量を軽減する一方で、外周部の質量を容易に大きくすることができる。
【００６６】
本実施例の波力発電装置では、円筒部５１における軸心方向の両端部にそれぞれ円板部５２と円板部５３を固定することでフライホイール２２を構成している。従って、このフライホイール２２を容易に中空形状に構成することができ、構造の簡素化及び低コスト化を可能とすることができる。また、円板部５２と円板部５３が軸受に近い箇所にあるため、フライホイール２２はモーメント荷重に対して強い構造となる。
【００６７】
本実施例の波力発電装置では、円板部５２と円板部５３の厚さｔ２を円筒部５１の厚さｔ１より薄くしている。従って、円板部５２及び円板部５３の強度を最低限として十分に確保することができる一方で、円筒部５１に大きな質量を確保し、フライホイール２２により慣性モーメントを効率的に大きくすることができる。
【００６８】
本実施例の波力発電装置では、円板部５２及び円板部５３の中心位置から一方の面側に突出して支持軸５５と支持軸５６を設け、ジンバル２１を構成するジンバルケーシング３１に支持軸５５と支持軸５６を回転自在に支持している。従って、フライホイール２２の内部に支持軸を配置する必要がなくなり、フライホイール２２をジンバルケーシング３１に効率的に支持することができ、構成を簡素化することができる。
【００６９】
本実施例の波力発電装置では、フライホイール２２の支持軸５５と支持軸５６をジンバルケーシング３１に回転自在に支持することで、中空部５４の外周面とジンバルケーシング３１の内周面との間に軸心方向の所定長さにわたって一定隙間を設定している。従って、フライホイール２２における中空部５４の外周面とジンバルケーシング３１の内周面とが一定隙間をもって対向することで、フライホイール２２の回転時にジンバルケーシング３１の内周面との間に発生する風損を低減することができ、発電効率を向上することができる。
【００７０】
本実施例の波力発電装置では、フライホイール２２をジンバルケーシング３１内の一方の端部側に所定量ずれて配置し、ジンバルケーシング３１内の他方の端部側にモータ２３を配置している。フライホイール２２を一方側にずれて配置し、他方側にモータ２３を配置することで、ジンバルケーシング３１に対してフライホイール２２及びモータ２３における軸方向の良好な重量バランスを維持することができる。
【００７１】
本実施例の波力発電装置では、フライホイール２２の支持軸５５を円筒ころ軸受５７によりジンバルケーシング３１の端部に回転自在に支持し、支持軸５６を円筒ころ軸受６０及び玉軸受６１によりジンバルケーシング３１の端部に回転自在に支持し、モータ２３を円筒ころ軸受６０より内側に配置している。従って、モータ２３を円筒ころ軸受６０より内側に配置することで、モータ２３を効率的に配置することができると共に、フライホイール２２を安定して回転支持することができる。
【００７２】
本実施例の波力発電装置では、ジンバルケーシング３１内にて、フライホイール２２の円板部５３に対向して仕切板７３を配置している。従って、フライホイール２２の円板部５３に対向して仕切板７３を配置することで、フライホイール２２の回転時に両者の間に発生する風損を低減することができ、発電効率を向上することができる。
【００７３】
また、上述した本実施例の波力発電装置は、ジンバル２１とフライホイール２２とモータ２３と発電機２４が浮体１１に組付けられて構成されている。本発明の回転機械は、この構成を利用したものであり、ジンバル２１とフライホイール２２とモータ２３とから構成されている。即ち、本発明の回転機械は、本実施例の波力発電装置に対して、発電機２４を除いた構成となっており、発電機能を有していない。本発明の回転機械は、上述したように、本実施例の波力発電装置におけるジンバル２１とフライホイール２２とモータ２３とから構成されていることから、これらの構成は、上述した本実施例の波力発電装置とほぼ同様の構成である。そのため、本発明の回転機械による詳細な説明は省略する。
【００７４】
従って、このような構成をした本発明の回転機械は、例えば、ボートや船舶等のフレームに組付けて搭載することで、波の揺れを低減させることが可能となる。例えば、特開平６−１２９４８４号公報に開示された回転揺れ制動装置に適用して効果的である。
【符号の説明】
【００７５】
１１  浮体
１２  上部支持フレーム
１３  下部支持フレーム
１５  波力発電装置本体
２１  ジンバル
２２  フライホイール
２３  モータ
２４  発電機
３１  ジンバルケーシング
４１，４２  ジンバル軸
５１  円筒部
５２，５３  円板部
５４  中空部
５５，５６  支持軸
８１  増速機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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