(57)【要約】【課題】波力発電装置において、軸受部の発熱を軽減することで長寿命化を可能とする。【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、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、フライホイール２２の各軸受部１０１，１０３を冷却可能な冷却装置１０２，１０４を設ける。【選択図】図１
2014185558.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、
前記ジンバル内に水平方向に沿う軸心により軸受部を介して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、
前記軸受部を冷却可能な冷却装置と、
を有することを特徴とする波力発電装置。
【請求項２】
前記冷却装置は、前記軸受部の外側に設けられる冷却フィンを有す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】
前記冷却フィンは、前記軸受部の外周側に設けられることを特徴とする請求項２に記載の波力発電装置。
【請求項４】
前記フライホイールは、支持軸が前記軸受部により前記ジンバルのケーシングに回転自在に支持され、前記冷却フィンは、前記軸受部の外周側に位置する前記ケーシングの外周面に設けられることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の波力発電装置。
【請求項５】
前記ジンバルのケーシングは、前記フライホイールの軸心方向における端部の内周部に円筒形状をなす軸受フォルダが固定され、前記フライホイールは、支持軸が前記軸受部により前記軸受フォルダに回転自在に支持され、前記冷却フィンは、前記軸受部の外周側に位置する前記ケーシングの外周面及び前記軸受フォルダのフランジ部の外周面に設けられることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の波力発電装置。
【請求項６】
前記冷却フィンは、前記軸受部の外周側に周方向に沿って形成されると共に、軸方向に所定間隔をあけて複数配置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】
前記冷却装置は、冷却ファンを有することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一つに記載の波力発電装置。
【請求項８】
前記冷却フィンの外側に冷却通路を形成するカバーが設けられ、前記冷却ファンは、前記冷却通路に冷却空気を流通可能であ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】
前記カバーが前記冷却フィンの外周側に所定隙間をあけて固定されることで、リング形状をなす前記冷却通路が形成され、前記カバーに前記冷却通路の入口部と出口部が設けられ、前記入口部に前記冷却ファンが装着され、前記出口部が大気に開放されることを特徴とする請求項８に記載の波力発電装置。
【請求項１０】
前記カバーは、光透過性を有することを特徴とする請求項８または請求項９に記載の波力発電装置。
【請求項１１】
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、
前記ジンバル内に水平方向に沿う軸心により軸受部を介して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、
前記軸受部を冷却可能な冷却装置と、
を有することを特徴とする回転機械。
【請求項１２】
前記冷却装置は、前記軸受部の外側に設けられる冷却フィンを有す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】
前記冷却フィンは、前記軸受部の外周側に設けられることを特徴とする請求項１２に記載の回転機械。
【請求項１４】
前記冷却フィンは、前記軸受部の外周側に周方向に沿って形成されると共に、軸方向に所定間隔をあけて複数配置されることを特徴とする請求項１２または請求項１３に記載の回転機械。
【請求項１５】
前記冷却装置は、冷却ファンを有することを特徴とする請求項１１から請求項１４のいずれか一つに記載の回転機械。
【請求項１６】
前記冷却フィンの外側に冷却通路を形成するカバーが設けられ、前記冷却ファンは、前記冷却通路に冷却空気を流通可能であ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】
上述した波力発電装置において、ジンバルは内部にフライホイールを収容した密閉空間の構造をしており、フライホイールがジンバル内で高速回転する。そして、ジンバル内部を減圧することにより、フライホイールの回転抵抗を小さくすることができ、少ない電力でフライホイールを高速回転させることができる。この場合、フライホイールは各軸部がジンバル内に軸受を介して回転自在に支持されており、自身の回転により発生するモーメントにより大きな軸受荷重を受けながら高速で回転するため、軸受の温度が上昇する。特に、ジンバルの内部が減圧に保たれているので熱伝達が悪くなり、軸受で発生した熱がこもりやすくなる。このため、軸受の寿命が低下してしまうという問題がある。
【０００７】
本発明は上述した課題を解決するものであり、軸受部の発熱を軽減することで長寿命化を可能とする波力発電装置及び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、前記ジンバル内に水平方向に沿う軸心により軸受部を介して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、前記軸受部を冷却可能な冷却装置と、を有することを特徴とするものである。
【０００９】
従って、フライホイールがモータの駆動により高速で回転している状態で、浮体が揺動してジンバルに傾きが発生すると、フライホイールの回転によりモーメントが発生してジンバルが回転し、ジンバルの回転運動が発電機に伝達されて発電を行う。このとき、フライホイールは、高速で回転しているために軸受部の温度が上昇してしまうが、この軸受部は、冷却装置により冷却されることから、その温度上昇が抑制される。その結果、軸受部は、フライホイールの回転による発熱を軽減することができ、長寿命化を図ることができる。
【００１０】
本発明の波力発電装置は、前記冷却装置は、前記軸受部の外側に設けられる冷却フィンを有することを特徴としている。
【００１１】
従って、冷却装置として軸受部の外側に冷却フィンを設けることで、ジンバルの回転により発生する冷却空気の流れにより冷却フィンを介して軸受部が適正に冷却されることとなり、簡単な構成で容易に軸受部の熱を放熱して温度の上昇を抑制することができる。
【００１２】
本発明の波力発電装置は、前記冷却フィンは、前記軸受部の外周側に設けられることを特徴としている。
【００１３】
従って、冷却フィンが軸受部の外周側に位置することで、軸受部の熱を効率的に放熱することができる。
【００１４】
本発明の波力発電装置は、前記フライホイールは、支持軸が前記軸受部により前記ジンバルのケーシングに回転自在に支持され、前記冷却フィンは、前記軸受部の外周側に位置する前記ケーシングの外周面に設けられることを特徴としている。
【００１５】
従って、軸受部が支持されるケーシングの外周面に冷却フィンを設けることで、この冷却フィンを容易に製造することができ、製造コストを低減することができる。
【００１６】
本発明の波力発電装置は、前記ジンバルのケーシングは、前記フライホイールの軸心方向における端部の内周部に円筒形状をなす軸受フォルダが固定され、前記フライホイールは、支持軸が前記軸受部により前記軸受フォルダに回転自在に支持され、前記冷却フィンは、前記軸受部の外周側に位置する前記ケーシングの外周面及び前記軸受フォルダのフランジ部の外周面に設けられることを特徴としている。
【００１７】
従って、軸受部を軸受フォルダによりケーシングに支持し、冷却フィンをケーシングの外周面及び軸受フォルダの外周面に設けることで、軸受フォルダとケーシングの外周面に設けられる冷却フィンにより、軸受部を適正に冷却することができる。
【００１８】
本発明の波力発電装置は、前記冷却フィンは、前記軸受部の外周側に周方向に沿って形成されると共に、軸方向に所定間隔をあけて複数配置されることを特徴としている。
【００１９】
従って、冷却フィンが軸受部の外周側に周方向に沿うと共に軸方向に所定間隔をあけて複数配置されることで、ジンバルの回転により発生する冷却空気の流れが各冷却フィンの間に効率良く流通することで、この冷却空気により各冷却フィンを介して軸受部を効果的に冷却することができる。
【００２０】
本発明の波力発電装置は、前記冷却装置は、冷却ファンを有することを特徴としている。
【００２１】
従って、冷却装置として冷却ファンを設けることで、この冷却ファンにより発生する冷却風により軸受部を効果的に冷却することができる。
【００２２】
本発明の波力発電装置は、前記冷却フィンの外側に冷却通路を形成するカバーが設けられ、前記冷却ファンは、前記冷却通路に冷却空気を流通可能であることを特徴としている。
【００２３】
従って、冷却フィンの外側に設けられるカバーにより冷却通路が形成されることで、冷却ファンにより発生する冷却空気がこの冷却通路を流通することとなり、軸受部は、冷却通路を流通する冷却空気により積極的に冷却されることとなり、軸受部の冷却効率を向上することができる。
【００２４】
本発明の波力発電装置は、前記カバーが前記冷却フィンの外周側に所定隙間をあけて固定されることで、リング形状をなす前記冷却通路が形成され、前記カバーに前記冷却通路の入口部と出口部が設けられ、前記入口部に前記冷却ファンが装着され、前記出口部が大気に開放されることを特徴としている。
【００２５】
従って、冷却フィン軸受部の外周側にカバーが固定されることで冷却通路がリング形状に形成され、冷却ファンにより発生する冷却風が入口部から入って冷却通路を流れるときに、軸受部の熱を奪って冷却し、冷却後に温度が上昇した冷却空気が出口部から大気に放出されることとなる。そのため、軸受部に対して冷却空気を効率的に流すことで、軸受部の冷却効率を向上することができる。
【００２６】
本発明の波力発電装置は、前記カバーは、光透過性を有することを特徴としている。
【００２７】
従って、カバーが光透過性を有することから、作業者が外部からカバーの内部を視認することができ、メンテナンス性を向上することができる。
【００２８】
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、前記ジンバル内に水平方向に沿う軸心により軸受部を介して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、前記軸受部を冷却可能な冷却装置と、を有することを特徴としている。
【００２９】
従って、軸受部の温度が上昇しても、冷却装置により冷却されることから、その温度上昇が抑制される。その結果、軸受部は、フライホイールの回転による発熱を軽減することができ、長寿命化を図ることができる。
【００３０】
本発明の回転機械では、前記冷却装置は、前記軸受部の外側に設けられる冷却フィンを有することを特徴としている。
【００３１】
従って、冷却装置として軸受部の外側に冷却フィンを設けることで、ジンバルの回転により発生する冷却空気の流れにより冷却フィンを介して軸受部が適正に冷却されることとなり、簡単な構成で容易に軸受部の熱を放熱して温度の上昇を抑制することができる。
【００３２】
本発明の回転機械では、前記冷却フィンは、前記軸受部の外周側に設けられることを特徴としている。
【００３３】
従って、冷却フィンが軸受部の外周側に位置することで、軸受部の熱を効率的に放熱することができる。
【００３４】
本発明の回転機械では、前記冷却フィンは、前記軸受部の外周側に周方向に沿って形成されると共に、軸方向に所定間隔をあけて複数配置されることを特徴としている。
【００３５】
従って、冷却フィンが軸受部の外周側に周方向に沿うと共に軸方向に所定間隔をあけて複数配置されることで、ジンバルの回転により発生する冷却空気の流れが各冷却フィンの間に効率良く流通することで、この冷却空気により各冷却フィンを介して軸受部を効果的に冷却することができる。
【００３６】
本発明の回転機械では、前記冷却装置は、冷却ファンを有することを特徴としている。
【００３７】
従って、冷却装置として冷却ファンを設けることで、この冷却ファンにより発生する冷却風により軸受部を効果的に冷却することができる。
【００３８】
本発明の回転機械では、前記冷却フィンの外側に冷却通路を形成するカバーが設けられ、前記冷却ファンは、前記冷却通路に冷却空気を流通可能であることを特徴としている。
【００３９】
従って、冷却フィンの外側に設けられるカバーにより冷却通路が形成されることで、冷却ファンにより発生する冷却空気がこの冷却通路を流通することとなり、軸受部は、冷却通路を流通する冷却空気により積極的に冷却されることとなり、軸受部の冷却効率を向上することができる。
【発明の効果】
【００４０】
本発明の波力発電装置によれば、浮体にジンバルを鉛直方向に沿う軸心により回転自在に支持し、ジンバル内に水平方向に沿う軸心により軸受部を介してフライホイールを回転自在に支持し、フライホイールの軸受部を冷却可能な冷却装置を設けるので、フライホイールの回転による軸受部の発熱を軽減することができ、軸受部の長寿命化を図ることができる。同様に、本発明の回転機械においても、フライホイールの軸受部を冷却可能な冷却装置を設けるので、フライホイールの回転による軸受部の発熱を軽減することができ、軸受部の長寿命化を図ることができる。
【００４１】
また、本発明の回転機械によれば、ジンバルを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し、ジンバル内に水平方向に沿う軸心により軸受部を介してフライホイールを回転自在に支持し、フライホイールの軸受部を冷却可能な冷却装置を設けるので、フライホイールの回転による軸受部の発熱を軽減することができ、軸受部の長寿命化を図ることができる。
【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、フライホイールにおける一方の支持軸の軸受部を表す拡大図である。
【図５】図５は、図４のＶ−Ｖ断面図である。
【図６】図６は、フライホイールにおける他方の支持軸の軸受部を表す拡大図である。
【図７】図７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、フライホイールにおける一方の支持軸の軸受部を表す拡大図、図５は、図４のＶ−Ｖ断面図、図６は、フライホイールにおける他方の支持軸の軸受部を表す拡大図、図７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７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がジンバルケーシング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内に嵌入して固定され、外側から軸受カバー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内に嵌入して固定され、外側から軸受カバー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、図示しない電力系統または蓄電器が接続されている。
【００５７】
ところで、上述した波力発電装置本体１５では、ジンバル２１内でフライホイール２２が高速回転した状態で、波の運動エネルギにより浮体１１が揺動してジンバルケーシング３１が回転し、このジンバルケーシング３１の回転により発電機２４が発電を行う。このとき、フライホイール２２は、支持軸５５が円筒ころ軸受５７を介してジンバルケーシング３１の支持筒３５に回転自在に支持され、支持軸５６が円筒ころ軸受６０及び玉軸受６１を介してジンバルケーシング３１の支持筒３６に支持されている。そして、このフライホイール２２は、自身の回転により発生するモーメントにより大きな軸受荷重を受けながら高速で回転していることから、円筒ころ軸受５７、円筒ころ軸受６０、玉軸受６１は、温度が上昇してしまう。また、ジンバル２１は、内部が減圧に保持されているため、熱伝達が良くなく、円筒ころ軸受５７及び円筒ころ軸受６０、玉軸受６１で発生した熱が内部にこもりやすくなる。
【００５８】
そのため、本実施例の波力発電装置本体１５は、フライホイール２２の支持軸５５を支持する軸受部１０１を冷却可能な冷却装置１０２が設けられると共に、支持軸５６を支持する軸受部１０３を冷却可能な冷却装置１０４が設けられている。本実施例にて、各冷却装置１０２，１０４は、空冷式となっている。
【００５９】
即ち、図４及び図５に示すように、ジンバルケーシング３１は、中空円筒形状をなし、第１ケーシング３２の端部に支持筒３５が固定され、内側に補強リブ３７が固定されている。この支持筒３５は、内周部に円筒形状をなす軸受フォルダ５８が嵌入している。この軸受フォルダ５８は、ジンバルケーシング３１の軸心方向の一端部に中心部側に折曲する第１フランジ部１１１が一体に形成されている。また、軸受フォルダ５８は、ジンバルケーシング３１の軸心方向の他端部に外周側に折曲する第２フランジ部１１４が一体に形成され、この第２フランジ部１１４は、支持筒３５に端面に密着し、ボルト１１５により固定されている。フライホイール２２は、軸心方向における一方に支持軸５５が設けられ、この支持軸５５は、円柱形状をなす支持部１１６が軸受部１０１を構成する円筒ころ軸受５７により軸受フォルダ５８に回転自在に支持されている。そして、円板形状をなす軸受カバー５９は、支持軸３５の端面から所定隙間をあけて軸受フォルダ５８の第２フランジ部１１４に密着し、ボルト１１７により固定されている。
【００６０】
ジンバルケーシング３１の支持筒３５は、第１ケーシング３２の端部から外方に突出し、軸受フォルダ５８の第２フランジ部１１４が連結されており、この支持筒３５と第２フランジ部１１４は、外径がほぼ同径となっており、軸受部１０１の外周側に位置する支持筒３５の外周面に冷却フィン１１８が設けられると共に、第２フランジ部１１４の外周面に冷却フィン１１９が設けられている。冷却フィン１１８は、支持筒３５の外周面に一体に設けられており、周方向に沿ってリング状に形成されると共に、軸方向に所定間隔をあけて複数配置されている。また、冷却フィン１１９は、第２フランジ部１１４の外周面に一体に設けられており、周方向に沿ってリング状に形成されると共に、軸方向に所定間隔をあけて複数配置されている。冷却フィン１１８と冷却フィン１１９は、ほぼ同形状をなし、外径も同径に設定されている。
【００６１】
また、軸受カバー５９は、外径が冷却フィン１１９の外径より大きく形成されている。支持筒３５は、冷却フィン１１８よりジンバルケーシング３１の中心側に位置して取付台１２０が固定されている。この取付台１２０は、半リング形状をなす２個の分割リング１２０ａ，１２０ｂがボルト１２１により連結されてなり、位置決めピン１２２により支持筒３５における所定の位置に固定されている。そして、軸受カバー５９と取付台１２０は、ほぼ同じ外径に設定され、外周面における側部に取付面５９ａ，１２０ｃが形成されている。
【００６２】
カバー１２３は、円筒形状をなし、冷却フィン１１８及び冷却フィン１１９の外側に所定隙間をあけて固定されている。このカバー１２３は、光透過性を有するように透明な樹脂材により形成されており、軸受カバー５９と取付台１２０の対向面に形成された環状溝５９ｂ，１２０ｄに嵌入することで、冷却フィン１１８及び冷却フィン１１９との間にリング形状をなす冷却通路１２４が形成される。このカバー１２３は、冷却通路１２４に対する入口開口部１２５と出口開口部１２６が周方向に１８０度離間した水平位置に設けられている。そして、冷却通路１２４の入口開口部１２５は、軸受カバー５９及び取付台１２０における各取付面５９ａ，１２０ａと周方向におけるほぼ同位置に位置し、取付台１２０の各取付面５９ａ，１２０ａに跨るように冷却ファン１２７が装着されている。この冷却ファン１２７は、入口開口部１２５に対向し、出口開口部１２６は大気に開放されている。なお、この冷却ファン１２７は、発電機２４が発電した電力により駆動可能となっている。
【００６３】
そのため、冷却ファン１２７が駆動すると、外部から空気を取り込み、冷却空気としてカバー１２３の入口開口部１２５から冷却通路１２４に送り込む。冷却空気は、入口開口部１２５から冷却通路１２４を左右に分かれて流通することで、冷却フィン１１８，１１９を介して軸受部１０１（円筒ころ軸受５７）を冷却することができる。そして、軸受部１０１を冷却した冷却空気は、冷却通路１２４を流れ、出口開口部１２６から大気に排出される。
【００６４】
この場合、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おり、入口開口部１２５及び冷却ファン１２７は、このジンバル２１の回転方向の前方側に設けられ、出口開口部１２６は、ジンバル２１の回転方向の後方側に設けられている。そのため、冷却ファン１２７により入口開口部１２５から効率的に空気を取り込み、取り込んだ空気を冷却通路１２４を通して出口開口部１２６へ適正に流すことができる。
【００６５】
また、図６に示すように、ジンバル３１は、第２ケーシング３３の端部に支持筒３６が固定され、内側に補強リブ３８が固定されている。この支持筒３６は、内周部に円筒形状をなす軸受フォルダ６２が嵌入している。この軸受フォルダ６２は、ジンバルケーシング３１の軸心方向の一端部に中心部側に折曲する第１フランジ部１３１が一体に形成されている。また、軸受フォルダ６２は、ジンバルケーシング３１の軸心方向の他端部に外周側に折曲する第２フランジ部１３４が一体に形成され、この第２フランジ部１３４は、支持筒３６に端面に密着し、ボルト１３５により固定されている。フライホイール２２は、軸心方向における一方に支持軸５６が設けられ、この支持軸５６は、円柱形状をなす支持部１３６が軸受部１０３を構成する円筒ころ軸受６０及び玉軸受６１により軸受フォルダ６２に回転自在に支持されている。そして、円板形状をなす軸受カバー６３は、支持軸５６の端面から所定隙間をあけて軸受フォルダ６２の第２フランジ部１３４に密着し、ボルト１３７により固定されている。
【００６６】
ジンバルケーシング３１の支持筒３６は、第２ケーシング３３の端部から外方に突出し、軸受フォルダ６２の第２フランジ部１３４が連結されており、この支持筒３６と第２フランジ部１３４は、外径がほぼ同径となっており、軸受部１０３の外周側に位置する支持筒３６の外周面に冷却フィン１３８が設けられると共に、第２フランジ部１３４の外周面に冷却フィン１３９が設けられている。冷却フィン１３８は、支持筒３６の外周面に一体に設けられており、周方向に沿ってリング状に形成されると共に、軸方向に所定間隔をあけて複数配置されている。また、冷却フィン１３９は、第２フランジ部１３４の外周面に一体に設けられており、周方向に沿ってリング状に形成されると共に、軸方向に所定間隔をあけて複数配置されている。冷却フィン１３８と冷却フィン１３９は、ほぼ同形状をなし、外径も同径に設定されている。
【００６７】
また、軸受カバー６３は、外径が冷却フィン１３９の外径より大きく形成されている。支持筒３６は、冷却フィン１３８よりジンバル３１の中心側に位置して取付台１４０が固定されている。この取付台１４０は、半リング形状をなす２個の分割リング１４０ａ，１４０ｂがボルト（図示略）により連結されてなり、位置決めピン１４２により支持筒３６における所定の位置に固定されている。そして、軸受カバー６３と取付台１４０は、ほぼ同じ外径に設定され、外周面における側部に取付面６３ａ，１４０ｃが形成されている。
【００６８】
カバー１４３は、円筒形状をなし、冷却フィン１３８及び冷却フィン１３９の外側に所定隙間をあけて固定されている。このカバー１４３は、光透過性を有するように透明な樹脂材により形成されており、軸受カバー６３と取付台１４０の対向面に形成された環状溝６３ｂ，１４０ｂに嵌入することで、冷却フィン１３８及び冷却フィン１３９との間にリング形状をなす冷却通路１４４が形成される。このカバー１４３は、冷却通路１４４に対する入口開口部１４５と出口開口部１４６が周方向に１８０度離間した水平位置に設けられている。そして、冷却通路１４４の入口開口部１４５は、軸受カバー６３及び取付台１４０における各取付面６３ｂ，１４０ｄと周方向におけるほぼ同位置に位置し、取付台１４０の各取付面６３ａ，１４０ａに跨るように冷却ファン１４７が装着されている。この冷却ファン１４７は、入口開口部１４５に対向し、出口開口部１４６は大気に開放されている。なお、この冷却ファン１４７は、発電機２４が発電した電力により駆動可能となっている。
【００６９】
そのため、冷却ファン１４７が駆動すると、外部から空気を取り込み、冷却空気としてカバー１４３の入口開口部１４５から冷却通路１４４に送り込む。冷却空気は、入口開口部１４５から冷却通路１４４を左右に分かれて流通することで、冷却フィン１３８，１３９を介して軸受部１０３（円筒ころ軸受６０及び玉軸受６１）を冷却することができる。そして、軸受部１０３を冷却した冷却空気は、冷却通路１４４を流れ、出口開口部１４６から大気に排出される。
【００７０】
この場合、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おり、入口開口部１４５及び冷却ファン１４７は、このジンバル２１の回転方向の前方側に設けられ、出口開口部１４６は、ジンバル２１の回転方向の後方側に設けられている。そのため、冷却ファン１４７により入口開口部１４５から効率的に空気を取り込み、取り込んだ空気を冷却通路１４４を通して出口開口部１４６へ適正に流すことができる。
【００７１】
なお、本実施例にて、冷却装置１０２は、冷却フィン１１８，１１９と冷却ファン１２７により構成され、冷却装置１０４は、冷却フィン１３８，１３９と冷却ファン１４７により構成される。
【００７２】
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の回転によりモーメントが発生し、ジンバル２１が回転する。
【００７３】
具体的に説明すると、図７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。
【００７４】
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の回転により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。
【００７５】
このとき、フライホイール２２は、支持軸５５が軸受部１０１によりジンバルケーシング３１の支持筒３５に回転自在に支持され、支持軸５６が軸受部１０３によりジンバルケーシング３１の支持筒３６に支持されていることから、軸受部１０１と軸受部１０３の温度が上昇する。しかし、軸受部１０１は、冷却装置１０２により冷却され、軸受部１０３は冷却装置１０４により冷却されることから、各軸受部１０１，１０３の温度上昇が抑制される。
【００７６】
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、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、フライホイール２２の各軸受部１０１，１０３を冷却可能な冷却装置１０２，１０４を設けている。
【００７７】
従って、フライホイール２２がモータ２３の駆動により高速で回転している状態で、浮体１１が揺動してジンバル２１に傾きが発生すると、フライホイール２２の回転によりモーメントが発生してジンバル２１が回転し、ジンバル２１の回転運動が発電機２４に伝達されて発電を行う。このとき、フライホイール２２は、この発生するモーメントにより大きな軸受荷重を受けながら高速で回転しているために軸受部１０１，１０３の温度が上昇してしまうが、この軸受部１０１，１０３は、冷却装置１０２，１０４により冷却されることから、その温度上昇が抑制される。その結果、軸受部１０１，１０３は、フライホイール２２の回転による発熱を軽減することができ、長寿命化を図ることができる。
【００７８】
本実施例の波力発電装置では、冷却装置１０２，１０４を軸受部１０１，１０３の外側に設けられる冷却フィン１１８，１１９，１３８，１３９としている。従って、ジンバル２１の回転により発生する冷却空気の流れにより冷却フィン１１８，１１９，１３８，１３９を介して軸受部１０１，１０３が適正に冷却されることとなり、簡単な構成で容易に軸受部１０１，１０３の熱を放熱して温度の上昇を抑制することができる。
【００７９】
本実施例の波力発電装置では、冷却フィン１１８，１１９，１３８，１３９を軸受部１０１，１０３の外周側に設けている。従って、ジンバル２１の回転により発生する冷却空気により冷却フィン１１８，１１９，１３８，１３９を介して軸受部１０１，１０３の熱を効率的に放熱することができる。
【００８０】
本実施例の波力発電装置では、冷却フィン１１８，１３８を軸受部１０１，１０３の外周側に位置する支持筒３５，３６の外周面に設け、冷却フィン１１９，１３９を軸受部１０１，１０３の外周側に位置する第２フランジ部１１４の外周面に設けている。従って、冷却フィン１１８，１１９，１３８，１３９を容易に製造することができ、製造コストを低減することができる。
【００８１】
本実施例の波力発電装置では、軸受フォルダ５８，６２における軸心方向の他端部の第２フランジ部１１４，１３４に軸受カバー５９，６３を固定し、冷却フィン１１８，１３８を支持筒３５，３６の外周面に設けると共に、冷却フィン１１９，１３９を軸受フォルダ５８，６２の第２フランジ部１１４，１３４の外周面に設けている。従って、軸受部１０１，１０３に供給される潤滑油の漏洩を防止しながら、各冷却フィン１１８，１１９，１３８，１３９により軸受部１０１，１０３を適正に冷却することができる。
【００８２】
本実施例の波力発電装置では、冷却フィン１１８，１１９，１３８，１３９を軸受部１０１，１０３の外周側に周方向に沿って形成すると共に、軸方向に所定間隔をあけて複数配置している。従って、ジンバル２１の回転により発生する冷却空気の流れが各冷却フィン１１８，１１９，１３８，１３９の間に効率良く流通することとなり、この冷却空気により各冷却フィン１１８，１１９，１３８，１３９を介して軸受部１０１，１０３を効果的に冷却することができる。
【００８３】
本実施例の波力発電装置では、冷却装置１０２，１０４として冷却ファン１２７，１４７を設けている。従って、冷却ファン１２７，１４７により発生する冷却風により軸受部１０１，１０３を効果的に冷却することができる。
【００８４】
本実施例の波力発電装置では、軸受部１０１，１０３の外側に冷却通路１２４，１４４を形成するカバー１２３，１４３を設け、冷却ファン１２７，１４７が冷却通路１２４，１４４に冷却空気を流通可能としている。従って、軸受部１０１，１０３の外側に設けられるカバー１２３，１４３により冷却通路１２４，１４４が形成されることで、冷却ファン１２７，１４７により発生する冷却空気がこの冷却通路１２４，１４４を流通することとなり、軸受部１０１，１０３は、冷却通路１２４，１４４を流通する冷却空気により積極的に冷却されることとなり、軸受部１０１，１０３の冷却効率を向上することができる。
【００８５】
本実施例の波力発電装置では、カバー１２３，１４３を軸受部１０１，１０３の外周側に所定隙間をあけて固定することで、リング形状をなす冷却通路１２４，１４４を形成し、カバー１２３，１４３に冷却通路１２４，１４４の入口開口部１２５，１４５と出口開口部１２６，１４６を設け、入口開口部１２５，１４５に冷却ファン１２７，１４７を装着し、出口開口部１２６，１４６を大気に開放している。従って、軸受部１０１，１０３の外周側にカバー１２３，１４３が固定されることで冷却通路１２４，１４４がリング形状に形成され、冷却ファン１２７，１４７により発生する冷却風が入口開口部１２５，１４５から入って冷却通路１２４，１４４を流れるときに、軸受部１０１，１０３の熱を奪って適正に冷却する。そして、冷却後に温度が上昇した冷却空気が出口開口部１２６，１４６から大気に放出されることとなる。そのため、軸受部１０１，１０３に対して冷却空気を効率的に流すことで、軸受部１０１，１０３の冷却効率を向上することができる。
【００８６】
本実施例の波力発電装置では、カバー１２３，１４３が光透過性を有するものとしている。従って、カバー１２３，１４３が透明となり、作業者は、外部からカバー１２３，１４３を通して冷却フィン１１８，１１９，１３８，１３９などを視認することができ、メンテナンス性を向上することができる。
【００８７】
なお、上述した実施例では、冷却装置１０２を冷却フィン１１８，１１９と冷却ファン１２７から構成し、冷却装置１０４を冷却フィン１３８，１３９と冷却ファン１４７から構成したが、この構成に限定されるものではない。例えば、冷却装置１０２を冷却フィン１１８，１１９のみで構成し、冷却装置１０４を冷却フィン１３８，１３９のみで構成してもよい。また、冷却フィンの形状は、周方向に連続した環状に限るものではなく、断続した環状としてもよく、更に、出口開口部１２６，１４６側に延長することで、冷却空気の渦流の発生を抑制するようにしてもよい。
【００８８】
また、上述した実施例では、各冷却フィン１１８，１１９，１３８，１３９を軸受部１０１，１０３の外周側に周方向に沿って設けたが、軸心方向に沿って設けてもよい。また、各冷却フィン１１８，１１９，１３８，１３９を軸受カバー５９，６３に設けてもよい。
【００８９】
また、上述した実施例では、各冷却装置１０２，１０４を空冷式としたが、水冷式としてもよい。この場合、冷却ファン１２７，１４７に代えて冷却水を供給可能な給水ポンプとすればよい。
【００９０】
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。
【００９１】
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】
【００９２】
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
５４  中空部
５５，５６  支持軸
８１  増速機
１０１，１０３  軸受部
１０２，１０４  冷却装置
１１８，１１９，１３８，１３９  冷却フィン
１２３，１４３  カバー
１２４，１４４  冷却通路
１２７，１４７  冷却ファン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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