(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
波の動きによって浮遊する本体部と、
仕切り状に形成され、前記本体部の下方に連結されている延長部と、
前記複数の延長部の一側にそれぞれ形成され、動力伝達部材が連結されている複数の結合部と、
を備え、
前記複数の延長部は、前記本体部の中心から延びて、一定の角度をなしながら前記本体部の円周方向に配置され、
前記動力伝達部材は、前記結合部によって前記本体部の少なくとも３ヶ所に連結されている、
ブイ。
【請求項２】
前記本体部は、プレート形状、楕円柱、円柱、多角柱のうちいずれか１つであることを特徴とする、請求項１に記載のブイ。
【請求項３】
前記本体部は、上部に突出した凸面を含む、請求項１に記載のブイ。
【請求項４】
前記動力伝達部材は、ワイヤー、ロープ、チェーン、スプロケットのうちいずれか１つであることを特徴とする、請求項１に記載のブイ。
【請求項５】
前記本体部の一部に孔が形成され、前記孔を介して水が通過してもよい、請求項１に記載のブイ。
【請求項６】
海洋に浮遊して波の動きによって流動するブイと、
前記ブイの少なくとも３ヶ所以上で前記ブイと結合される複数の動力伝達部材と、
前記動力伝達部材から伝達される動力の一部は電気エネルギを生産し、残りの一部は蓄積されるように構成される動力変換装置と、
海底に固定されて左右回転、上下ローリングが可能であり、前記動力伝達部材と連結されて前記動力伝達部材の様々な方向の動きを線形の動きに変換し、前記動力変換装置に伝達するローラと、
内陸に位置し、前記動力変換装置から伝達される前記動力から電気エネルギを生産する動力発電装置と、
を備えている波力発電システム。
【請求項７】
前記ブイは、プレート形状、楕円柱、円柱、多角柱、ドーム形状のうちいずれか１つであることを特徴とする、請求項６に記載の波力発電システム。
【請求項８】
前記ブイの一部に孔が形成され、前記孔を介して水が通過してもよい、請求項６に記載の波力発電システム。
【請求項９】
前記ブイの本体部の一面に形成される仕切り状の延長部をさらに備える、請求項６に記載の波力発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波力発電用ブイ及びこれを含む波力発電システムに関し、より詳しくは、海洋に浮遊して波によって６自由度に動くブイの運動を漏らさず、より効率的に伝達して電力生産の効率性を最大化できる波力発電用ブイ及びそのシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的にブイの種類には、固定ブイと漂流ブイとがあり、海面に浮遊して風向、風速、温度、湿度、水温、気圧、波高、波周期、波向などを観測して気象庁にデータを送ることによって天気予測に有用な補助道具として用いられている。
【０００３】
このようなブイを用いて波の流動を動力に変換して発電機を回転させ、発電機の回転運動によって電気エネルギを生産する波力発電装置の開発が活発に進められている。
【０００４】
従来の波の流動を動力に変換するブイと波力発電システムに関連する技術として、公開特許第２００４−００２６５８８号には、波の流動から浮球の上下運動を用いて発電機を駆動して電気エネルギを生産することのできる波力発電装置に関するものとして、浮球の上下運動を動力変換部の動力伝達断続部材によって一方向の回転運動に変換すれば、これを用いて圧縮空気生成部と圧力制御部で一定圧力の圧縮空気を生産制御した後、これを発電部に供給して電気エネルギを生産するように構成される波力発電装置が開示されている。この内容では、浮球は上下運動の動きを動力に変換し、それ以外の運動は動力の生産に影響していない。
また、公開特許第２０１４−０１４１７１４には、波エネルギ変換装置が海面に浮遊してスライド式の垂直方向変換器によって波の運動水平成分を垂直に変換してエネルギ抽出容量を増大させるが、それ以外の運動では制限されている。
【０００５】
このような従来の先行技術は、ブイの運動中の一部の動きだけを伝達して電力に変換するため、電力生産効率が高くないという問題がある。すなわち、６自由度（Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の遷移、ｙａｗ／ｐｉｔｃｈ／ｒｏｌｌの回転）に動くブイの運動中の一部の動きだけを伝達して電力を生産するため、使用されない動きのために電力生産効率が落ちるようになる。
【０００６】
したがって、電力生産効率を上げるためにブイの動きを効果的に伝達する機構に関する研究が急がれている実情である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、波力を用いてより効率的な電気エネルギの生産を可能にするために創出されたものであって、従来の制限的な上下運動だけでなく３方向の移動及び３方向の回転運動を全て伝達し、それにより波からより多くの動力を得ることができる波力発電用ブイ及びこれを含む波力発電システムを提示することにある。
【０００８】
また、本発明の他の目的は、ブイの動きを全て吸収して伝達できるようになるため、小さい波でも電力生産が可能で持続的な電力生産に有利な波力発電用ブイ及びこれを含む波力発電システムを提供することにある。
【０００９】
また、本発明の目的は、ブイの動きを効率的に吸収できるため、発電設備のうちの一部を内陸に配置することができる沿岸発電に、より有利な波力発電用ブイ及びこれを含む波力発電システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一実施形態に係るブイは、波の動きによって浮遊する本体部と、前記本体部の少なくとも３ヶ所に形成され、前記本体部と複数の動力伝達部材が連結される結合部とを備えてもよい。
【００１１】
また、前記本体部は、プレート形状、楕円柱、円柱、多角柱のうちのいずれか１つであってもよい。
【００１２】
また、前記本体部は、上部に突出した凸面を含んでもよい。
【００１３】
また、前記動力伝達部材は、ワイヤー、ロープ、チェーン、スプロケットのうちのいずれか１つであってもよい。
【００１４】
また、前記本体部の一部に孔が形成され、前記孔を介して水が通過してもよい。
【００１５】
また、前記本体部の一面に形成される仕切り状の延長部をさらに備えてもよい。
【００１６】
また、前記延長部は、複数で構成され、前記本体部の中心から延びて、一定の角度をなしながら前記本体部の円周方向に配置されてもよい。
【００１７】
また、前記結合部は、前記動力伝達部材の一部が前記本体部に巻回されるように形成されてもよい。
【００１８】
本発明の別の実施形態に係るブイは、波の動きによって浮遊する本体部と、前記本体部の一側に形成される延長部と、前記延長部に形成され、前記本体部と動力伝達部材が連結される結合部とを備えてもよい。
【００１９】
また、前記本体部は、上部に突出した凸面を含んでもよい。
【００２０】
本発明の一実施形態に係る波力発電システムは、海洋に浮遊して波の動きによって流動するブイと、前記ブイの少なくとも３ヶ所以上で前記ブイと結合される複数の動力伝達部材と、前記動力伝達部材から伝達される動力の一部は電気エネルギを生産し、残りの一部は蓄積されるように構成される動力変換装置と、前記動力変換装置から伝達される前記動力から電気エネルギを生産する動力発電装置とを備えてもよい。
【００２１】
また、前記ブイは、プレート形状、楕円柱、円柱、多角柱、ドーム形状のうちのいずれか１つであってもよい。
【００２２】
また、前記ブイの一部に孔が形成され、前記孔を介して水が通過してもよい。
【００２３】
また、前記波力発電システムは、前記ブイの本体部の一面に形成される仕切り状の延長部をさらに備えてもよい。
【発明の効果】
【００２４】
このような構成を基に波力を用いてより効率的な電気エネルギの生産を可能にするために創出されたものであって、従来の制限的な上下運動だけでなく３方向の移動及び３方向の回転運動を全て伝達し、それにより波からより多くの動力を得ることができる。
【００２５】
また、ブイの動きを全て吸収して伝達できるようになるため、小さい波でも電力生産が可能で持続的な電力生産に有利である。
【００２６】
また、ブイの動きを効率的に吸収できるため、発電設備のうちの一部を内陸に配置することができる沿岸発電により有利である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】一実施形態に係る波力発電システムを示す図である。
【図２】一実施形態に係るブイの斜視図である。
【図３】別の実施形態に係るブイの側面図である。
【図４】一実施形態に係るブイの下部を示す図である。
【図５】別の実施形態に係るブイの下部を示す図である。
【図６】一実施形態に係るブイの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図１は、一実施形態に係る波力発電システムを示す図面で、図２は、一実施形態に係るブイの斜視図である。
【００２９】
図１及び図２を参照すると、波力発電システム５００は、ブイ１００、動力伝達部材２００、動力変換装置３００、動力発電装置４００を備え、波の運動エネルギを用いて電気エネルギを生産することができる。
【００３０】
ブイ１００は、波の上に浮遊することもある。ブイ１００は、波で浮遊しながら流動するための本体部１１０と、本体部１１０の一側に形成された仕切り状の延長部１２０を備えてもよい。
【００３１】
結合部１３０は、本体部１１０の一面の互いに異なる位置３ヶ所以上で形成されてもよい。動力伝達部材２００は、本体部１１０の一側に巻回されて結合部１３０を形成したり、フック、ボルト締結、リベッティング、ボールジョイント、ユニバーサルジョイントの形態で結合部１３０を形成してもよい。
【００３２】
結合部１３０の形態は、これに限定されることなく、動力伝達部材２００が本体部１１０に結合される形態を用いてもよい。
【００３３】
本体部１１０の形態は、プレート形状、楕円柱、円柱、多角柱、ドーム形状のうちのいずれか１つであってもよい。
【００３４】
本体部１１０は、それぞれの形、形状、材質、機能、特性、効果、結合関係によって円盤状に構成されるか、これらに限定巻回されされることはなく様々な形で構成してもよい。その材質は、波に浮遊できる材質であってもよく、これに限定されることはない。
【００３５】
また、本体部１１０は、無理な波の力を受けて動力伝達部材２００が切断されたり結合部１３０が損傷することを最小にするために、一部の孔が形成されてもよい。
【００３６】
波は、大部分が自然に発生する自然現象であり、その力と大きさは不規則的であり、時にはその力と大きさが過度に大きくなることがある。ここで、波の力と大きさが過度に大きくなり海洋に浮遊するブイ１００にその力が伝達されれば、ブイ１００の結合部１３０又は動力伝達部材２００が切断されたり損傷することがある。
【００３７】
本体部１１０には、一部の孔を形成して過度に加えられる波の一部の海水が本体部１１０の一部の孔を通過して抜け出るようにして、波力発電システム５００の耐久性を増加させてもよい。
【００３８】
本体部１１０の孔は、一側面に形成されるが、これに限定されずに内部又は外部を通って海水がブイ１００に無理な力を加えないように構成してもよい。孔の大きさや形、位置は限定されず、その機能において波の過剰な力の一定部分を相殺する構成を用いてもよい。
【００３９】
本体部１１０の一側面には、仕切り状の延長部１２０が形成され、延長部１２０は、波の小さい動きにもブイ１００が流動されるようにして、その動きの効率を増大させてもよい。
【００４０】
延長部１２０は、本体部１１０の一側面に形成され、様々な方向から入る波の運動エネルギを効率的に本体部１１０に伝達して、本体部１１０が浮遊するようにしてもよい。
【００４１】
延長部１２０は、垂直方向に複数の仕切りで構成してもよいが、その形態や仕切りの数は限定されない。延長部１２０の材質は限定されず、波の力を受けてブイ１００の運動エネルギの効率を増大させるための形態で構成してもよい。延長部１２０の形態は、下記にて具体的に説明することにする。
【００４２】
一方、結合部１３０には、ブイ１００の動きを伝達する動力伝達部材２００が結合されており、互いに異なる３ヶ所以上で結合されてブイ１００が自由度を有し、一定の範囲内で自由に流動されるようにしてもよい。
【００４３】
また、動力伝達部材２００は、ブイ１００が一定の範囲から離脱するのを防止して動力変換装置３００に持続的な動力が伝えられるようにしてもよい。
【００４４】
動力伝達部材２００に対して詳しく説明すると、動力伝達部材２００は、ロープやチェーンで形成してもよく、海底に設置されて左右回転、上下ローリングが可能なローラ２１０を備えてもよい。
【００４５】
結合部１３０は、本体部１１０上の互いに異なる３ヶ所以上に形成され、動力伝達部材２００は、ブイ１００がＸ、Ｙ、Ｚ軸（Ｈｅａｖｅ、Ｓｕｒｇｅ、Ｓｗａｙ）と３軸回転（Ｙａｗ、Ｐｉｔｃｈ、Ｒｏｌｌ）の動きができるようにしてもよい。又は、上述したように、結合部１３０は、延長部１２０の一側に形成されてもよい。
【００４６】
各方向及び回転によって発生する様々な動きによって、それぞれのロープやチェーンが伸びたり引っ張る運動が発生し、このような運動によって往復運動の動力が伝達されるようになる。これと共に、ロープやチェーンは、ブイ１００が一定の範囲から離脱するのを防止する。
【００４７】
以下にて、ブイ１００によって発生する動力について詳しく説明する。
【００４８】
ブイ１００は、波の動きによってランダム且つ多様に流動する。波によって一方向に流動するとき、片方のロープやチェーンは、これによって引張力を受けて、一方向に運動するようになる。他方のロープやチェーンは、反対に押出力を受けるようになり、反対方向への一方向の運動をするようになる。
【００４９】
ここで、引張力を受けるロープやチェーンは、伸びながら一方向の運動によって動力を生成する。押出力を受けるロープやチェーンは、反対の一方向の運動によって動力を生成する。このような過程がそれぞれの動力伝達部材２００で反復しながら往復の動力が生成される。
【００５０】
一方、海底に固定されて左右回転、上下ローリングが可能なローラ２１０は、海面に浮遊するブイ１００の垂直方向下の海底に位置し、ブイ１００に結合されたロープやチェーンのピボットの役割をする。ローラ２１０は、回転しながら様々な方向の力を伝達すると共に、ローリングによって波の上下運動もまた動力変換装置３００に伝達できるようにする。
【００５１】
次に、ローラ２１０の運動について詳しく説明する。
【００５２】
動力伝達部材２００は、海底に設けられた左右回転と上下ローリングが可能なローラ２１０と連結されて、ローラ２１０を中心軸として一定の範囲内で流動するようになる。海底に設けられた左右回転と上下ローリングが可能なローラ２１０は、波の動きによって回転、ローリングしてロープやチェーンの多方向の力が線形力として動力変換装置３００に伝達されるようにする。また、ブイ１００を一定の範囲を逸脱しないように海底に固定して、ブイ１００の位置を抑える。
【００５３】
動力変換装置３００は、海底に設けられた左右回転と上下ローリングが可能なローラ２１０によって多方向の間欠的な動力から線形往復運動に変換された動力の伝達を受けてもよい。
【００５４】
動力変換装置３００は、伝達された往復運動の動力を一方向の持続的な運動に変換し、一部は、動力伝達部材２００の動力発電装置４００の出力軸を回転させて電力を生産し、残りの一部は、エネルギ貯蔵装置に蓄積された後にブイ１００から動力の伝達がなされないときに、蓄積されたエネルギによって出力軸を回転させて持続的に動力発電装置４００に動力を供給してもよい。
【００５５】
動力発電装置４００は、動力変換装置３００から変換された動力が伝達されて持続的に電気エネルギを生産してもよい。動力発電装置４００は、その内部に発電機を備えて持続的に供給される一方向の動力によって発電機を駆動して電気エネルギを生産してもよい。
【００５６】
動力発電装置４００は、内陸の海岸周辺に位置して、動力伝達部材２００を介して伝えられる一方向の力を受けて持続的な電気エネルギを生産してもよい。
【００５７】
本発明の動力発電装置４００は、海岸又は沿岸に位置して、近い海上のブイ１００に伝えられる動力を直接的に受けるため、電気エネルギの損失を最小にでき、多くの費用を要する海底ケーブルの設置を必要としない。
【００５８】
図３は、別の実施形態に係るブイの側面図であり、図４は、一実施形態に係るブイの下部を示す図面であり、図５は、別の実施形態に係るブイの下部を示す図である。
【００５９】
図３を本体部１１０は、プレート形状を含んでもよく楕円柱、円柱、多角柱を含むこともできる。
【００６０】
又は、本体部１１０は、図３に示すように、上部に突出した凸面を含んでドーム形状に構成してもよい。本体部１１０は、波の動きによって浮遊するように構成してもよく、その形状は、これらに制限されることはない。
【００６１】
本体部１１０の下側には、延長部１２０が形成されてもよい。延長部１２０は、下記にて具体的に説明する。
【００６２】
図４及び図５を参照すると、延長部１２０は、本体部１１０の一側に形成されてもよい。延長部１２０は、複数で構成され、本体部１１０の中心から本体部１１０の直径方向に延長してもよい。
【００６３】
延長部１２０は、一定の角度をなしながら本体部１１０の円周方向に配置してもよい。例えば、延長部１２０は、３つの単位体で構成して図４のように約１２０度をなすように配置してもよく、又は、延長部１２０は、４つの単位体又は２つの垂直な単位体で構成して図５のように約９０度をなすように配置してもよい。
【００６４】
ただし、延長部１２０の構成は、例示的なものであって、上記に限定されることはない。
【００６５】
図６は、別の実施形態に係るブイの側面図である。
【００６６】
図６を参照すると、結合部１３０は、本体部１１０の一側に形成されたり、延長部１２０の一側に形成されてもよい。例えば、延長部１２０は、複数が設けられ、結合部１３０は、それぞれの延長部の一側に形成されてもよい。
【００６７】
結合部１３０が延長部１２０に形成されれば、延長部１２０を交換することによって容易に動力伝達部材の数を調整したり、配置を変更することができる。
【００６８】
上述したように、本発明では具体的な構成要素などを限定された実施形態と図面によって説明したが、これは、本発明のより全般的な理解を助けるために提供したものである。また、本発明が上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明が属する分野において通常の知識を有する者であれば、本発明がその技術的思想や必須の特徴を変更せずに異なる具体的な形態によって実施可能であることを理解できるであろう。したがって、以上で記述した実施形態は、全ての面で例示的なものであり限定的でないことを理解しなければならない。
【符号の説明】
【００６９】
１００    ブイ
１１０    本体部
１２０    延長部
１３０    結合部
２００    動力伝達部材
２１０    ローラ
３００    動力変換装置
４００    動力発電装置
５００    波力発電システム
【図１】
0006273045.tif 000002
【図２】
0006273045.tif 000003
【図３】
0006273045.tif 000004
【図４】
0006273045.tif 000005
【図５】
0006273045.tif 000006
【図６】
0006273045.tif 000007