(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
海面の波動を受けて上下動する浮体機構部と、該浮体機構部の上下運動を回転運動に変換する機関部と、海底に支柱を固定し、前記浮体機構部及び機関部を支持する支持機構とからなる浮体による波動装置において、
前記浮体機構部は、海面に浮かぶ浮体と、前記浮体を固定し、海底に固定された主支持機構に揺動自在に軸支された甲板と、前記浮体上面の甲板に固定された主レバー取付台と、該主レバー取付台の先端にピンを介して枢動自在に固定された主レバーと、該主レバーの先端に枢動自在に連結されたピストンピンと、海底に固定された従支持機構に支持され、前記主レバーの中央部に形成された支点穴に嵌合してなる主レバーピンと、一方、前記主レバー取付台と対向するように甲板に固定された送りレバー取付部と、該送りレバー取付部により揺動自在に中央を固定された送りレバーと、海底に固定された従支持機構に支持され、前記送りレバーの一端部に形成した支点穴に嵌合させた送りレバーピンと、前記送りレバーの他端部に枢動自在に連結した送りレバー心棒ピンとからなり、
前記機関部は、海底に固定された従支持機構に支持された略Ｌ字状滑り棒と、該滑り棒の起立部に上下動自在に嵌合したクロスヘッドと、該クロスヘッドに一端を固定して他端を前記主レバーのピストンピンに連結したピストン棒と、前記クロスヘッドに一端を枢動自在に連結されて他端を車輪のピックエンドに連結された主連棒と、前記滑り棒の横置部端部の心向棒支持具に枢動自在に連結された心向棒と該心向棒の先端に連結され他端を該主連棒の中間に接続された揺リンクと、前記滑り棒の起立部先端に固定されて滑り子中心ピンの廻りに揺動自在に連結された扇形滑りと、該扇形滑りの滑り溝に嵌合された滑動自在な滑り子と、該滑り子に連結された送りレバー心棒ピンに一端を連結し他端を前記送りレバー端部に枢動自在に連結した送りレバー心棒と、前記滑り子に一端を連結され他端を揺リンクの中間に接続された合併テコと、海底に固定された主支持機構に支持された車輪シャフトの廻りを回転する車輪の前端面に突出して設けられ、前記主連棒に連結されたピックエンドと、前記扇形滑りに一端を固定され他端を逆転棒に連結された逆転腕と、該逆転腕に連結され逆転レバーにより扇形滑りを回動させる逆転棒と、該逆転棒を上下操作する逆転レバーとからなることを特徴とする浮体による波動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、波の上下運動によって生じる波動を利用して発電や工場の動力源などに使用できる浮体による波動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、発電用エネルギー源は、水力（ダムに流入する雨水を利用）や火力（石油、石炭等を原料として使用）及び原子力（ウラニューム原子等）を利用したり、波動を利用した浮力発電又は地熱を利用した地熱発電等であるが、その中でも浮力発電は、将来海洋工学の発展により支持機構の基礎部海底工法の発達等により大いに将来性があるものである。
この浮力発電として、現在行われているのは、波の上下運動によって空気を圧縮し、圧縮空気によってタービンを回転して発電するものがある。
しかしながら、この方式では、圧縮空気を使用してタービンを回転するのでタービン効率が悪く、しかも装置が非常に複雑で故障も多く、高価な割に発電量が少ない等の多くの欠点を有している。
また、比較的簡単な機構として、ラックとピニオンを使用して波動を利用することも考えられているが、この方式は、波動の上下運動の一方向の動きのみを利用するものであるため、利用効率が非常に悪いものであった。
浮力発電の原理は、海面に浮体を浮かべた場合、図５から、この浮体にはｐ＝ｐ0¢ｇｈという単位面積当たりに浮力＝圧力が架かってバランスしている。
又この浮体の大気に対面する表面積Ｓ0の中心部の一点に浮力Ｐ×Ｓ0という力が加わっており、この浮力ＰＳ0は表面積Ｓ0が広いほど大きな力となっている。
又この浮力ＰＳ0は図５(a)(b)に示すように海面がＢからＡ又はＡからＢと波動的に変わった場合に上下の運動エネルギーを生じる。
即ち浮体１ｔの重量が１ｍ／ｓｅｃ／ｓｅｃの速度でＢ水面がＡ水面に浮上した場合浮体の中心には１Ｎｍ＝１ジュール＝１ＫＷＨｘ効率となる動力を発生する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、波の上下運動によって生じる上下の発生動力を連結桿レバーにより増幅又は減衰し、浮体機構部から機関部に連結して回転力に変換して発電や工場の動力源などに使用できる浮体による波動装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
そのために、本発明は、海面の波動を受けて上下動する浮体機構部と、該浮体機構部の上下運動を回転運動に変換する機関部と、海底に支柱を固定し、前記浮体機構部及び機関部を支持する支持機構とからなる浮体による波動装置において、
前記浮体機構部は、海面に浮かぶ浮体と、前記浮体を固定し、海底に固定された主支持機構に揺動自在に軸支された甲板と、前記浮体上面の甲板に固定された主レバー取付台と、該主レバー取付台の先端にピンを介して枢動自在に固定された主レバーと、該主レバーの先端に枢動自在に連結されたピストンピンと、海底に固定された従支持機構に支持され、前記主レバーの中央部に形成された支点穴に嵌合してなる主レバーピンと、一方、前記主レバー取付台と対向するように甲板に固定された送りレバー取付部と、該送りレバー取付部により揺動自在に中央を固定された送りレバーと、海底に固定された従支持機構に支持され、前記送りレバーの一端部に形成した支点穴に嵌合させた送りレバーピンと、前記送りレバーの他端部に枢動自在に連結した送りレバー心棒ピンとからなり、
前記機関部は、海底に固定された従支持機構に支持された滑り棒と、該滑り棒の起立部に上下動自在に嵌合したクロスヘッドと、該クロスヘッドに一端を固定して他端を前記主レバーのピストンピンに連結したピストン棒と、前記クロスヘッドに一端を枢動自在に連結されて他端を車輪のピックエンドに連結された主連棒と、前記滑り棒の横置部端部の心向棒支持具に枢動自在に連結された心向棒と該心向棒の先端に連結され他端を該主連棒の中間に接続された揺リンクと、前記滑り棒の起立部先端に固定されて滑り子中心ピンの廻りに揺動自在に連結された扇形滑りと、該扇形滑りの滑り溝に嵌合された滑動自在な滑り子と、該滑り子に連結された送りレバー心棒ピンに一端を連結し他端を前記送りレバー端部に枢動自在に連結した送りレバー心棒と、前記滑り子に一端を連結され他端を揺リンクの中間に接続された合併テコと、海底に固定された主支持機構に支持された車輪シャフトの廻りを回転する車輪の前端面に突出して設けられ、前記主連棒に連結されたピックエンドと、前記扇形滑りに一端を固定され他端を逆転棒に連結された逆転腕と、該逆転腕に連結され逆転レバーにより扇形滑りを回動させる逆転棒と、該逆転棒を上下操作する逆転レバーとからなるものである。
【０００５】
【実施例】
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
本発明の浮体による波動装置は、図１に示すように、海面の波動を受けて上下動する浮体機構部Aと、該浮体機構部Aの上下運動を回転運動に変換する機関部Bと、海底に支柱を固定し、前記浮体機構部A及び機関部Bを支持する支持機構Cとからなる。
更には、前記機関部Bには、図２に示すように、例えば前記機関部Bで発生した回転力を増速するための増速機Dと、該増速機Dに流体継手Eを介して接続された発電機Fが設けてあり、これらは前記機関部Bに連動される。
【０００６】
前記浮体機構部Aは、図１に示すように、海面に浮かぶ浮遊性材料で形成された船形に近い方円形の浮体１と、前記浮体１を左右に固定し、海底に固定された２本の主支持機構２との間に渡されたシャフト３をベアリング、ハウジング介して揺動自在に中央を軸支された長方形の甲板４と、該甲板４上に固定された２個所の連結桿レバー、すなわち主レバー７と送りレバー１３とからなる。
一方の連結桿レバーは、図３に示すように、前記浮体１上面の甲板４に溶接又はボルト締めで固定した主レバー取付台５と、該主レバー取付台５のベアリング部３６にピン６を介して枢動自在に固定された細長板状の主レバー７と、該主レバー７の先端に枢動自在にベアリング部３７を介して連結されたピストン棒８のピストンピン９と、海底に固定された２本の従支持機構１０に取り付けられたホルダー３８に組み込まれ、前記主レバー７の中央部に複数個形成された支点穴３９に嵌合してなる主レバーピン１１とからなり、
他方の連結桿レバーは、図４に示すように、前記主レバー取付台５と対向するように甲板４に溶接又はボルト締めで固定した送りレバー取付部１２と、該送りレバー取付部１２により揺動自在に中央を固定された細長板状の送りレバー１３と、海底に固定された２本の従支持機構１０に取り付けられたホルダー４０に組み込まれ、前記送りレバー取付部１２を挟んで主レバー７から遠い側の送りレバー１３端部に複数個形成した支点穴４１に嵌合させた送りレバーピン１４と、主レバー７に近い側の送りレバー１３端部に枢動自在に連結した送りレバー心棒２８の送りレバー心棒ピン１５とからなる。
主レバー７及び送りレバー１３には、テコの原理による支点、働点、固定点が形成されて、支点、すなわち主レバーピン１１及び送りレバーピン１４はホルダー３８、４０を介して浮体１とは縁切りされている従支持機構１０と直結されており、働点、すなわちピストンピン９及び送りレバー心棒ピン１５は機関部Bへと繋がっており、又もう一方の固定点、すなわち主レバー取付台５及び送りレバー取付部１２は甲板４に固定されている。
なお、主レバー７の支点穴３９と送りレバー１３の支点穴４１において、ホルダー３８、４０を揺動可能とした時は図３、図４のような複数個の固定穴とし、ホルダー３８、４０を固定した時は図１のような長穴に形成する。
【０００７】
前記機関部Bは、図１に示すように、海底に固定された２本の従支持機構１０に支持された略Ｌ字状滑り棒１６と、該滑り棒１６の起立部に上下動自在に嵌合したクロスヘッド１７と、該クロスヘッド１７に一端を固定して他端を前記主レバー７のピストンピン９に連結したピストン棒８と、前記クロスヘッド１７に一端を枢動自在に連結されて他端を主支持機構２に支持されている車輪１８のピックエンド１９に連結された主連棒２０と、前記滑り棒１６の横置部端部の心向棒支持具２１に枢動自在に連結された心向棒２２と該心向棒２２の先端に連結され他端を該主連棒２０の中間に接続された揺リンク２３と、
前記滑り棒１６の起立部先端に固定されて滑り子中心ピンの廻りに揺動自在に連結された扇形滑り２４と、該扇形滑り２４の滑り溝２５に嵌合された滑動自在な滑り子２６と、該滑り子２６に連結された送りレバー心棒ピン２７に一端を連結し他端を前記送りレバー１３端部の送りレバー心棒ピン１５に枢動自在に連結した送りレバー心棒２８と、前記滑り子２６に一端を連結され他端を揺リンク２３の中間に接続された合併テコ３２と、海底に固定された主支持機構２に支持された車輪シャフト３３の廻りを回転する車輪１８の前端面に突出して設けられ、前記主連棒２０に連結されたピックエンド１９と、
前記扇形滑り２４の外壁に一端を固定され他端を逆転棒２９に連結された逆転腕３０と、該逆転腕３０に連結され逆転レバー３１により扇形滑り２４を回動させる逆転棒２９と、該逆転棒２９を上下操作する逆転レバー３１とからなる。
【０００８】
さらに詳細に述べると、浮体１の上下動を伝達する主レバー取付台５，主レバー７、ピストンピン９、ピストン棒８、クロスヘッド１７、主連棒２０、ピックエンド１９、車輪１８の主伝達機構において、主連棒２０の途中に揺リンク２３を設け、揺リンク２３と心向棒２２とを連結して心向棒支持具２１へ結びつけてリンク機構を構成する。
さらに同様に、浮体１の上下動を伝達する送りレバー取付部１２、送りレバー１３、送りレバー心棒ピン１５、送りレバー心棒２８、送りレバー心棒ピン２７、滑り子２６の従伝達機構において、送りレバー心棒ピン２７又は滑り子２６に合併テコ３２の一端を取り付け、合併テコ３２の他端を揺リンク２３の中間よりも少し上に取り付ける。
そして、滑り溝２５は、送りレバー心棒２８の長さを半径とする円弧になっており、扇形滑り２４はその中央を逆転テコと連結している逆転腕３０の支点と直結するので、逆転腕３０と同じ傾きをする。
そのため、逆転レバー３１の操作により、図１の状態から逆転腕３０及び扇形滑り２４を上方位置に回動させると、逆転腕３０と扇形滑り２４の傾き、即ち滑り溝２５が図１の左下がり右上がりの状態から左上がり右下がりの状態となって滑り子２６の左右への移動方向が変更されることによって、滑り子２６とそれに付く送りレバー心棒２８は逆方向に合併テコ３２を操作するので、車輪１８は逆回転する。
【０００９】
前記支持機構Cは、図１に一点鎖線で示され、支柱を海底に固定され、前記浮体１を左右に固定した甲板４をシャフト３を介してベアリング、ハウジングで揺動自在に支持した２本の主支持機構２と、前記左右の浮体１の前後側に浮体１をガイドするガイドローラ３４を支柱に形成したそれぞれ２本ずつの従支持機構１０とからなる。
そして、前記主支持機構２及び従支持機構１０の上端にはそれぞれ平盤部３５を設けており、主支持機構２の平盤部３５には、図２に示すように、例えば機関部Bで発生した回転力を増速するための増速機Dと、該増速機Dに流体継手Eを介して接続された発電機Fが設けられており、また、従支持機構１０の平盤部３５には、前記滑り棒１６が取付固定されている。
【００１０】
次に、本発明の浮体による波動装置の作動を説明すると、
図１の右側に示すように、例えば浮体１の下降により甲板４が下降すると、甲板４に固定されている主レバー取付台５及び送りレバー取付部１２が下降し、海底に固定されている従支持機構１０に支持されている主レバーピン１１が支点となり、主レバー７にピストンピン９で連結されているピストン棒８が上昇し、又送りレバーピン１４が支点となり、送りレバー１３に送りレバー心棒ピン１５で連結されている送りレバー心棒２８が下降し、ピストン棒８と送りレバー心棒２８とは同時に逆方向に昇降する。
したがって、ピストン棒８が上昇すると共に送りレバー心棒２８が下降すると、送りレバー心棒２８が扇形滑り２４の滑り溝２５に挿入した滑り子２６を左側にスライドさせるので、滑り子２６に連結された合併テコ３２を左側に引っ張り、さらに揺リンク２３を左側に引き、クロスヘッド１７に接続された主連棒２０が左側に引かれながら上昇するため矢印方向の回転力を車輪１８に発生させ、車輪シャフト３３を経て回転力が出力される。
【００１１】
一方、図１の左側に示すように、逆に甲板４に固定された浮体１が上昇した時には、甲板４に固定されている主レバー取付台５及び送りレバー取付部１２が上昇し、海底に固定されている従支持機構１０に支持されている主レバーピン１１及び送りレバーピン１４が支点となり、主レバー７にピストンピン９で連結されているピストン棒８が下降し、送りレバー１３に送りレバー心棒ピン１５で連結されている送りレバー心棒２８が上昇し、ピストン棒８と送りレバー心棒２８とは同時に逆方向に昇降する。
したがって、ピストン棒８が下降すると共に送りレバー心棒２８が上昇すると、送りレバー心棒２８が扇形滑り２４の滑り溝２５に挿入した滑り子２６を右側にスライドさせるので、滑り子２６に連結された合併テコ３２を右側に押し込み、さらに揺リンク２３を右側に押し、クロスヘッド１７に接続された主連棒２０が右側に押されながら下降するため矢印方向の回転力を車輪１８に発生させ、車輪シャフト３３を経て連続的に回転力が出力される。
そして、前記主レバー７は、図３に示すように、波動及び波高により生じた浮体１に加わる浮力を甲板４の中心部に設けた主レバー取付台５に集合した上下の大きな変動エネルギーの幅を主レバーピン１１の支点穴３９を左右にずらすことにより力点の上下の動きの振幅を調整することができ、前記機関部Bに安定した回転を与えるものである。
【００１２】
【効果】
本発明の浮体による波動装置は、波の進行方向に対して浮体が前後方向となるように甲板を設置し、常に波の上下運動を受けるようにし、浮体機構部の上下運動を機関部で回転運動に変換できると共に、逆転レバーを操作することにより逆方向の回転力を得ることもできるので、取り出された回転力を発電や工場の動力源として利用することが出来る。
また、波動が小さい時や大きく荒れた時などは、これに合う浮体（浮体重量の軽いもの又は重いもの）を持った機種を数基稼働することにより対応することが出来る。
又、この巨大なエネルギーを回転力に変換し、例えば増速機を介して発電機を高速回転させることにより大きな電力発生する装置を形成することができる。
本発明は、自動計数制御に長年使用されている空気圧式ダイヤフラム弁の作動について、この弁の中心部の弁棒に巨大なエネルギーが集中していることに着眼したものであり、従って、本発明の浮体による波動装置は、自然界に起因する海面の波動を捉え、波動から来る浮力で浮体の上下の運動エネルギー、すなわち浮体の形態や使用により、より大きな位置エネルギーを発生させることが証明できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の浮体による波動装置の全体構成図である。
【図２】本発明の浮体による波動装置の平面図である。
【図３】本発明の主レバー（連結桿レバー）の拡大斜視図である。
【図４】本発明の送りレバー（連結桿レバー）の拡大斜視図である。
【図５】浮力発電の原理説明図である。
【符号の説明】
１  浮体
２  主支持機構
３  シャフト
４  甲板
５  主レバー取付台
６  ピン
７  主レバー（連結桿レバー）
８  ピストン棒
９  ピストンピン
１０  従支持機構
１１  主レバーピン
１２  送りレバー取付部
１３  送りレバー（連結桿レバー）
１４  送りレバーピン
１５  送りレバー心棒ピン
１６  滑り棒
１７  クロスヘッド
１８  車輪
１９  ピックエンド
２０  主連棒
２１  心向棒支持具
２２  心向棒
２３  揺リンク
２４  扇形滑り
２５  滑り溝
２６  滑り子
２７  送りレバー心棒ピン
２８  送りレバー心棒
２９  逆転棒
３０  逆転腕
３１  逆転レバー
３２  合併テコ
３３  車輪シャフト
３４  ガイドローラ
３５  平盤部
３６  べアリング部
３７  ベアリング部
３８  ホルダー
３９  支点穴
４０  ホルダー
４１  支点穴
【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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