(57)【要約】【課題】現在主流の発電システムは原子力又は化石燃料による発電に頼り安定的な電力の供給を行っている。然し安全性・資源の枯渇から、いずれそればかりには頼っていられなく成る。今後循環型で資源枯渇の心配の無いクリーンな自然エネルギーを利用した発電装置を紹介する。【解決手段】回転軸と、回転軸底部から広がる円錐面と、回転軸から円錐面の外周に向けて接続されたシャフトと、シャフトに接続された錘とが収納され、頂点を下とする略円錐形状で水面に浮遊する本体と、回転軸に回転子が接続された発電機と、本体を水底に固定する固定部と、本体と固定部を結ぶ係留部から構成されることを特徴とする波力発電装置である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と、回転軸底部から広がる円錐面と、回転軸から円錐面の外周に向けて接続されたシャフトと、シャフトに接続された錘とが収納され、頂点を下とする略円錐形状で水面に浮遊する本体と、回転軸に回転子が接続された発電機と、本体を水底に固定する固定部と、本体と固定部を結ぶ係留部から構成されることを特徴とする波力発電装置。
【請求項２】
錘を磁石とし、錘と円錐面の間に錘の回転する軌跡に対応した磁石を設け、錘の磁石と円錐面に設けた磁石とは向かい合う面の極性が同じであることを特徴とする、請求項１記載の波力発電装置。
【請求項３】
回転軸に錘の逆方向への回転を防止する逆回転防止部を設けたことを特徴とする、請求項２記載の波力発電装置。
【請求項４】
回転軸を、シャフトが接続され歯車を設けた主の回転軸と、発電機の回転子に接続され歯車を設けた従の回転軸とし、従の回転軸の歯車の径は主の回転軸の歯車の径よりも小さいことを特徴とする、請求項３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、海又は湖の水面の上下運動（うねり）を利用し容器内の錘の移動しようとする力を回転の動きへと移行させ、回転軸に連結された発電機を錘の回転により差動させる波力発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電装置は従来から多種多様な物が有るが、水力・火力・風力・波力・地熱・太陽光・原子力等が知られている。波力を利用したものとしては、特許文献１及び２に記載のものがある。現在活用されている発電装置は原子力や化石燃料を利用した物が低コストで主流を占めるが、公害又は地球温暖化等の諸問題が有り、一方風力・水力・太陽光等自然エネルギーを利用した発電装置が有るが、効率等の問題が有り、それぞれ一長一短が有りどれも改善を待たれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−３３０８４２号公報
【特許文献２】特開２００８−３０９１４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記に記した発電方法では設備製作に多額のコストがかかり、又常にメンテナンスが必要で有り、その割には発電効率は多く望めない。又自然エネルギーを利用した物を作るにも自然を保護し環境破壊にならない物を設置し原子力・化石燃料の代替エネルギーを模索する事が緊急の課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
課題を解決する為の無公害で安価な代替発電方法で上記の問題を解決できる波力発電装置を提供する。本発明は海又は湖等の様に常時継続的にしかも自然に起きる波、うねり又は波動の上下左右に立体的な動きを容器内の錘を回転させる動きに変えその回転運動によりシャフト及び回転軸を通じて発電機の回転子を回転させる事により発電する事を特徴とし課題を解決するものである。
【０００６】
本発明は今日迄の波力や潮力を利用した発電方法とは異なり、波、うねり又は波動等の水平面の上下左右の動きを直接回転運動に変えその回転運動により発電機の回転子を回転させ発電するという、いたって単純な構造を有し、製作コスト又は設置コスト又は維持管理コストなど、あらゆる面で安価な構造を特徴とし課題を解決するものである。
【０００７】
本発明に係る波力発電装置は具体的に以下の手段を有する。
【０００８】
第１の手段として、回転軸と、回転軸底部から広がる円錐面と、回転軸から円錐面の外周に向けて接続されたシャフトと、シャフトに接続された錘とが収納され、頂点を下とする略円錐形状で水面に浮遊する本体と、回転軸に回転子が接続された発電機と、本体を水底に固定する固定部と、本体と固定部を結ぶ係留部から構成されることを特徴とする。
【０００９】
第２の手段として、錘を磁石とし、錘と円錐面の間に錘の回転する軌跡に対応した磁石を設け、錘の磁石と円錐面に設けた磁石とは向かい合う面の極性が同じであることを特徴とする。
【００１０】
第３の手段として、回転軸に錘の逆方向への回転を防止する逆回転防止部を設けたことを特徴とする。
【００１１】
第４の手段として、回転軸を、シャフトが接続され歯車を設けた主の回転軸と、発電機の回転子に接続され歯車を設けた従の回転軸とし、従の回転軸の歯車の径は主の回転軸の歯車の径よりも小さいことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は波又はうねり等の様に上下左右に繰り返す振動又は動きを利用する波力発電装置では有るが、今迄に無い波またはうねり等の上下の動きを回転の動きに変え発電するという構造的にもシンプルで尚且つ常時止めど無く起こる自然現象をエネルギーとした、クリーンで地球に優しくその上資源の枯渇の心配も無い、そして安価な製作設置費、又は安価な維持管理費で格安の電力を供給できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る波力発電装置の構成を表す断面図である。
【図２】本発明に係る波力発電装置の構成を表す平面図である。
【図３】本発明に係る波力発電装置の動作を表す斜め方向からの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下本発明に係る波力発電装置を実施するための形態を図面により説明する。
なお、特許請求の範囲は以下の説明に限定されるものではない。
【００１５】
最初に構成を図１及び２を用いて説明する。
【００１６】
図１は本発明に係る波力発電装置の構成を表す断面図である。
図に示すように波力発電装置は、海面（水面）１１に浮遊する本体１、後述の回転軸（主）１Ａ等を介して接続された発電機２、本体１を海底（水底）１２に固定する固定部である係留アンカー３、本体１と係留アンカー３を結ぶ係留部である係留ロッド４及び送電ケーブル５から構成される。
図は海で適用する場合であるため、１１を海面（水面）、１２を海底（水底）と記載しているが、湖で適用する場合は１１を湖面（水面）、１２を湖底（水底）と置き換えればよい。
【００１７】
本体１は頂点を下とする略円錐形状であり、内部に回転軸（主）１Ａ、回転軸（主）１Ａの底部から広がる円錐面１Ｂ、略円錐形状の頂点（図における係留ロッド４が接続される点）の周辺から上部に、本体１を海面（水面）１１に浮遊させるためのバラスト１Ｅを有する。
【００１８】
回転軸（主）１Ａには円錐面１Ｂの外周方向（本体１の略円錐形状に向かって）シャフト１Ｃが接続されており、シャフト１Ｃには錘１Ｄが接続されている。錘１Ｄは図においてシャフト１Ｃの先端に接続されているが、シャフト１Ｃの途中（回転軸（主）１Ａから略円錐形状に向かう途中）に接続されていてもよい。
【００１９】
錘１Ｄと円錐面１Ｂの間には磁石を設ける。磁石は錘１Ｄと円錐面１Ｂの間に設けてあればよいが、設置のしやすさを考慮した場合、円錐面１Ｂに設けるのが好ましい。図は円錐面１Ｂに設けた場合である。磁石は好ましいものとして永久磁石１Ｆがあるが、これに限定されるものではない。
なお、錘１Ｄ、永久磁石１Ｆ及び円錐面１Ｂの位置関係については、図２を用いて後述する。
【００２０】
うねり１３による海面（水面）１１の上下運動が錘１Ｄの回転になり、これにより回転軸（主）１Ａが回転する。この動作については後述する。
回転軸（主）１Ａにはその回転方向を一定とし、逆方向への回転を防止するための逆回転防止部７を設ける。逆回転防止部７としては、ゴム等の弾性体に溝を設ける構造があるが、これに限定されるものではない。
なお、回転軸（主）１Ａ及び逆回転防止部７の位置関係については、図２を用いて後述する。
【００２１】
回転軸（主）１Ａの頭部（円錐面１Ｂが広がる底部と反対の部位）には回転軸（主）１Ａの回転を伝達する伝達歯車（大）８を、伝達歯車（大）８には伝達歯車（大）８の回転を受ける伝達歯車（小）９を、伝達歯車（小）９にはその回転を伝達する回転軸（従）１０を設ける。回転軸（従）１０は発電機２に接続されており、図では省略しているが回転軸（従）１０は発電機２の回転子に接続されている。この構成により、錘１Ｄの回転により発電機２の回転子が回転するので、発電を行うことができる。
上記のうち、伝達歯車（大）８、伝達歯車（小）９、回転軸（従）１０及び発電機２は、本体１の上部に設けた機械装置保護カバー６内に収容することで、それぞれに水が浸入しないようにする。
なお、伝達歯車（大）８、伝達歯車（小）９、回転軸（従）１０及び発電機２の位置関係については、図２を用いて後述する。
【００２２】
発電機２により得られた電力（電圧）は送電ケーブル５を用いて波力発電装置外へ供給する。
【００２３】
図２は本発明に係る波力発電装置の構成を表す平面図である。
回転軸（主）１Ａには円錐面１Ｂの外周方向（本体１の略円錐形状に向かって）シャフト１Ｃが接続されており、シャフト１Ｃには錘１Ｄが接続されている。図においてシャフト１Ｃは２本で構成されているがこれに限定されるものではない。
【００２４】
うねり１３による海面（水面）１１の上下運動が錘１Ｄの回転になる。錘１Ｄは円錐面１Ｂの外周の縁近傍（本体１の略円錐形状の内側の縁近傍）で回転軸（主）１Ａを中心に回転する。錘１Ｄの回転する軌跡に対応して円錐面１Ｂに永久磁石１Ｆを設ける。そのうえで、錘１Ｄを磁石、好ましくは永久磁石とし、錘１Ｄの底面（円錐面１Ｂを向く面）と、これと向かい合う円錐面１Ｂに設けた永久磁石１Ｆの天井面（錘１Ｄを向く面）との極性を同じ（Ｓ極とＳ極、又はＮ極とＮ極）構成とする。この構成は同じ極性の磁石が向かいあうことにより発生する反発力を利用して、錘１Ｄが回転する際に発生する摩擦抵抗を少なくすることを目的としている。
この構成としない場合、錘１Ｄは円錐面１Ｂに接して回転するため、回転の際に発生する摩擦抵抗により、錘１Ｄの回転速度（回転軸（主）１Ａの回転速度）が低下することになる。錘１Ｄの回転速度（回転軸（主）１Ａの回転速度）の低下は発電機２の回転子の回転速度の低下になるため、発電効率の低下を招くことになる。
しかし前記の構成とすれば、錘１Ｄが回転する際に発生する摩擦抵抗が少なくなる。これにより錘１Ｄの回転速度（回転軸（主）１Ａの回転速度）の低下、発電機２の回転子の回転速度の低下を少なくすることができる。よって発電効率の低下を少なくすることができる。
【００２５】
錘１Ｄの形状、重量等に特に制限はないが、所望する発電量に応じて適宜決定すればよい。
円錐面１Ｂに設ける永久磁石１Ｆの形状、設ける数についても特に制限はないが、所望する発電量及び発電効率に応じて適宜決定すればよい。
【００２６】
回転軸（主）１Ａには、その回転方向を一定とし、逆方向への回転を防止するための逆回転防止部７を設ける。逆回転防止部７としてはゴム等の弾性体に、回転方向には抵抗が少なく、逆回転方向には抵抗がはたらく形状の溝を設ける構造等があげられる。ただし、これに限定されるものではない。
【００２７】
回転軸（主）１Ａの頭部（円錐面１Ｂが広がる底部と反対の部位）には回転軸（主）１Ａの回転を伝達する伝達歯車（大）８を、伝達歯車（大）８には伝達歯車（大）８の回転を受ける伝達歯車（小）９を、伝達歯車（小）９にはその回転を伝達する回転軸（従）１０を設ける。回転軸（従）１０は発電機２に接続されており、図では省略しているが回転軸（従）１０は発電機２の回転子に接続されている。
伝達歯車（小）９の径は伝達歯車（大）８の径よりも小さくしている。これにより伝達歯車（大）８が回転する際に、伝達歯車（小）９は伝達歯車（大）８よりも多く回転することができ、発電量、発電効率の向上がはかれる。
【００２８】
伝達歯車（大）８の径と伝達歯車（小）９の径の比率については、所望する発電量及び発電効率に応じて適宜決定すればよい。
【００２９】
次に動作を図３を用いて説明する。
【００３０】
波力発電装置は漂流を防ぐため、固定部である係留アンカー３及び係留部である係留ロッド４で一箇所に定着させ、その位置で海面（水面）１１に浮遊し海面（水面）１１のうねり１３または波動等の上下左右の水の動きにより本体１が揺れることにより内蔵された錘１Ｄは常に低い方へ移動しようとする。この動きは、錘１Ｄは円錐面１Ｂの外周の縁近傍（本体１の略円錐形状の内側の縁近傍）で回転軸（主）１Ａを中心に回転するものである。
円錐面１Ｂは本体１の傾きを増幅させるよう回転軸（主）１Ａと接する底部より傾斜を持ち設置されるため、錘１Ｄは本体１の傾きを敏感に受け低い方へと移動しその回転する運動は繰り返し起きるうねり１３または波動等により回転スピードは速くなり慣性の法則により海面（水面）１１のうねり１３または波動等が有る限り回転する。
【符号の説明】
【００３１】
１  本体
１Ａ  回転軸（主）
１Ｂ  円錐面
１Ｃ  シャフト
１Ｄ  錘
１Ｅ  バラスト
１Ｆ  永久磁石
２  発電機
３  係留アンカー
４  係留ロッド
５  送電ケーブル
６  機械装置保護カバー
７  逆回転防止部
８  伝達歯車（大）
９  伝達歯車（小）
１０  回転軸（従）
１１  海面（水面）
１２  海底（水底）
１３  うねり
【図１】
2015124699.tif 000003
【図２】
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【図３】
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