(57)【要約】  本発明は重錘式波力発電方法及び装置である。当方法及び装置は浮動箱の中間位置に一つの回転軸を設置し回転軸に垂直の回転棒一本を設置する。回転棒の下端には重錘を固定し上端には幾つかの駆動チェーン輪及び誘導チェーン輪と噛み合わせるチェーン環一本を固定する。浮動箱は波力と重力と浮力の共同作用でチェーン輪をチェーンに沿って左方向或いは右方向に回転させる。増速箱内の増速ギヤと双方向揺動を単方向に回転させる転動機構によって発電機軸を常に一方向に回転させて発電する。重錘波力発電方法と装置は波力のエネルギーの収集方法が容易であり大量に波力エネルギーを収集できエネルギー転換率が高く装置の構造が簡単で製造コストが低く長期間保守の必要が無く使用寿命が長く安全性に優れている。又ネットワークして波力発電ステーションができる長所がある。それ故現在の波力発電装置と比べれば著しい経済効益と広範な商業応用をもっている。
2017536496.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一種の重錘式発電方法の装置の特徴は海面上に浮かべている一つの浮動箱（１）と二
本の太いケーブル（１１）と二つの錨座（１２）が含む。浮動箱（１）の中間位置に一つの回転軸（９）を設置し、この回転軸（９）の上に回転棒（８）を固定する。回転棒（８）は回転軸（９）を回転して自由に回転できる。回転棒（８）の下端には重錘  （１０）を固定し、回転棒（８）の上端にはチェーンの固定座（７）を通って幾つかの駆動チェーン輪（４）と幾つかの誘導チェーン輪（５）と噛み合わせる一本のチェーン環（６）を設置する。波力作用によって浮動箱（１）が左方向或いは右方向に揺れ動くと回転棒（８）の下端の重錘（１０）の重力の束縛によってチェーン環（６）は浮動箱（１）の左方向或いは右方向の揺れ動きによっては移動しないで、駆動チェーン輪（４）と誘導チェーン輪（５）をチェーン環（６）に沿って左方向或いは右方向に回転させる。駆動チェーン輪（４）の左方向或いは右方向の回転は浮動箱（１）の骨組み上に固定した双方向の揺れ動きを単方向に回転させる増速器（２）によって発電機（３）の回転子を常に一方向に回転させて発電する。発電効率を上げるため外回転子式の風力発電機（３）を採用する。外回転子にはエネルギーを蓄えるフライホイール（２２）を固定して浮動箱（１）が左方向或いは右方向に方向を変換する瞬間にも発電機（３）の回転軸を駆動するエネルギーを保って発電機（３）から出した電圧波形が平滑になるようにする。駆動チェーン輪（４）の双方向揺れ動きを単方向の回転にする機能は朴承鎬の“主動軸の揺れ動きを被動軸の単方向に回転させる伝動機構”の特許技術（中国 ＺＬ０１２０２３５６．５）中に論じた実施例にはチェーン輪とギヤ伝動機構と全ギヤ伝動機構の二つの構造があるが本考案では全ギヤ伝動機構を採用し、駆動チェーン輪（４）の軸（イ）は上述の特許説明書の挿絵の図２中の主動軸（イ）に対応し、増速軸（ロ）は被動軸（ロ）に対応する。駆動チェーン輪（４）の軸（イ）には一つのラチェット構造をもつラチェットギヤ（１５）と一つのラチェット構造を持つラチェットギヤ（１８）を固定する。ラチェットギヤ（１５）の外環は左方向に空転する。ラチェットギヤ（１８）の外環は右方向に空転する。増速輪軸（ロ）に固定した増速ギヤ（１７）は中間ギヤ軸（ハ）上の中間ギヤ（１６）を通って軸（イ）上のラチェットギヤ（１５）と噛み合わせる。増速輪軸（ロ）に固定した増速ギヤ（１９）は軸（イ）上のラチェットギヤ  （１８）と直接噛み合わせる。駆動チェーン輪（４）の軸（イ）が左方向に回転する時、ラチェットギヤ（１５）は空転して中間ギヤ（１６）と増速ギヤ（１７）に力のモーメントを伝えられない。しかしラチェットギヤ（１８）の外環は左方向回転し、増速ギヤ（１９）に力のモーメントを伝えるので増速輪軸（ロ）が右方向に回転する。駆動チェーン輪（４）の軸（イ）が右方向に回転する時、ラチェットギヤ（１８）は空転して増速ギヤ（１９）に力のモーメントを伝えられない。しかしラチェットギヤ（１５）の外環は中間ギヤ（１６）と増速ギヤ（１７）に力のモーメントを伝えるので増速輪軸(ロ)が右方向に回転する。それで駆動チエーン輪（４）の軸（イ）が左方向或いは右方向に回転しても増速輪軸（ロ）はいつも右方向の一方向に回転する。それゆえ増速輪軸（ロ��上の増速ギヤ（２０）は発電機軸（ニ）上の発電機ギヤ（２１）をいつも一方向に回転
させて双方向の揺れ動きを単方向に回転させる機能を実現して発電機（３）が正常に発電する。発電機（３）の必要な定額の回転速度は各ギヤの歯数の計算によって決める。
【請求項２】
権利要求の１に叙述した発電方法の装置の特徴はその浮動箱（１）と双方向の揺れ動
きを単方向に回転させる増速器（２）と発電機（３）と駆動チェーン輪（４）と誘導チェーン輪（５）とチェーン（６）とチェーン固定座（７）と回転棒（８）と回転軸（９）と重錘（１０）と太いケーブル（１１）と錨座（１２）から構成する発電装置である。浮動箱（１）は太いケーブル（１１）で錨座（１２）と連結する。
【請求項３】
権利要求の１に叙述した発電方法の装置の特徴はそのラチェットギヤ輪（１５）とラチェットギヤ輪（１８）と中間ギヤ輪（１６）と増速ギヤ輪（１７）と増速ギヤ輪  （１９）と増速ギヤ輪（２０）と発電機軸ギヤ輪（２１）から双方向の揺れ動きを単方向に回転させる増速器（２）を構成する。双方向の揺れ動きを単方向に回転させる増速器（２）は浮動箱（１）内の骨組み上に固定する。
【請求項４】
権利要求の１に叙述した発電方法の装置の特徴はそのチェーン駆動機構は明細書に論じた詳しい実施例に示したように大ギヤ輪と小ギヤ輪のギヤ伝動機構で代替できる。そうすることによって組立てが容易になり、伝動効率が上がる。
【請求項５】
権利要求の１に叙述した発電方法の装置の特徴はその発電仕事率の要求によって同じ重錘機構を多数個セット設置すれば装置の体積と重さは少し増えるが装置の発電量は倍数に増加する利点がある。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一種の波力発電方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
広大な海原の尽きることのない波浪には巨大なエネルギーが潜んでいる。１立方メートルの海水の波力の作用で海水が一回上下することにより、平均的な波の高さを１．５ｍ、波の周期を６秒とすると、１立方メートルの海水により５ｋｗのパワーを作り出すことができ、もしこの５ｋｗを全部電気エネルギーに変換することができたら１立方メートルの波エネルギーから１日１２０ｋｗｈの電力量が得られ、仮に１戸の家庭で１日６ｋｗｈの電力を使うとすれば２０戸に電力を供給することができる。このことから波浪中の巨大で安価な再生可能エネルギーの利用価値にたゆまぬ努力で各種波力発電方法と装置の研究が行われてきた。
【０００３】
今日に至るまで世界では既に発表された波力発電方法と装置に関する文献及び特許は千余種になる。これまで実施された波力発電装置も何十種類にもなる。１９９２年国連では波力発電を海洋再生エネルギー開発を第一位とした。しかし現在に至るまで経済効果上、商業運行でき、人々の意に適う満足する波力発電方法や装置には至っていない。そのような情況により風力に比べエネルギー密度が遥かに大きい波力発電技術は風力発電に遅れをとっている状態に置かれている。
【発明の概要】
【０００４】
本発明の発電考案は一種の重錘式発電方法及び装置であり、その構造は以下である。その特徴は太いケーブルで錨座に連結した海面上に浮かべた浮動箱の中間位置に一つの回転軸を設置し、その回転軸に回転できる垂直の回転棒を設置する。回転棒の下端には必要な重量のおもり（重錘）を固定し、回転軸上端には幾つかの駆動チェーン輪及び幾つかの誘導チェーン輪とを噛み合わせる一本のチェーン環を固定する。駆動チェーン輪の軸は増速箱に固定する。駆動チェーン輪の軸に固定したギヤは増速ギヤを通って発電機の軸に固定したギヤと噛み合わせる。
【０００５】
海面上に波浪が生じない場合、浮動箱は揺動しないので重錘は重力によって回転棒をずっと垂直の状態を保つ。海面上に波浪が生じる時、もしチェーン環を回転棒の上端に固定しなければ駆動チェーン輪及び誘導チェーン輪との噛み合わせが無く束縛するものがないのでチェーン環は浮動箱の骨組みに固定した駆動チェーン輪及び誘導チェーン輪と一緒に浮動箱の左方向或いは右方向に揺れ動く。その時回転棒は重錘の重力によって垂直を保ったままである。チェーン環を回転棒の上端に固定するとチェーン環は回転棒に束縛され、重錘の重力のモーメントによりチェーン環は浮動箱と一緒に揺れ動くことができず、ゆえに強制的に駆動チェーン輪と誘導チェーン輪をチェーン環に沿って左方向或いは右方向に回転させる。
【０００６】
駆動チェーン輪の左方向或いは右方向の双方向の回転は浮動箱の骨組みに固定し増
速箱内の増速ギヤと双方向への揺れ動きを単方向に回転させる伝動機構で発電機の軸を
常に一方向に回転させ、その時発電機の軸から生じる定額モーメントはチェーン輪を通
じてチェーン環に作用して回転棒の下の重錘重心を定額モーメントと反対方向にＬ距離
を移動させて発電機の定額モーメントとバランスをとる。それで発電機は定額回転速度
で連続的に一方向に回転して発電する。重錘重心の移動で生じた重力モーメントは実際
は波力で生じたモーメントのバランスである。このＬ距離の移動は浮動箱の左右揺れ動
く方向を変える瞬間同時に生じる。Ｌ距離の大きさは発電機の定額駆動モーメントと重
錘質量で決める。Ｌ距離を短縮すれば浮動箱の一揺動行程中に駆動チェーン輪の回転距
離が増えることに有利である。
【０００７】
発電機を駆動して発電する動力のモーメントは波力から得られるのである。収集でき
る波力モーメントの大きさは浮動箱の底面積の大きさと波浪の高さで決められる。波力
のモーメントが発電機の軸に作用して発電機の定額駆動モーメントとバランスをとるの
であるが実は発電機の軸を回転させる時、重錘の重力のモーメントと波力のモーメント
が同時に生じる。但し重錘の重力モーメントと波力のモーメントが同時に生じて発電機
の軸を左右に回転させると発電機は正常に発電できない。それで双方向の回転を一方向
に回転させる伝動機構の増速器が発電機を正常に発電させるために無くてはならない必
要な条件である。
【０００８】
発電機の仕事率によって浮動箱内に多数個の駆動チェーン輪を設置する。その各駆動チェーン輪軸に一つの増速箱と発電機を各々連結する。具体的な数はデザインによって決めた発電仕事量と重錘の質量と浮動箱の重量と浮動箱が収集できる波力のエネルギー量によって決められる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の著しい効果はその一つは波浪のエネルギーの収集方法が容易であり、大量に波浪のエネルギーを収集でき、エネルギーの変換効率が高いことである。その二は装置の構造が簡単でゆえに製造コストが低い。その三は発電に関するすべての部材は密封した浮動箱の内部に設置するので海水との接触が無く、海水で腐食されるとか破壊される等の可能性が無く、又可動部材に適当な潤滑対策をとれば長期間保守作業の必要が無く、使用寿命が長く、耐久性に優れた長寿命な装置になる。その四は発電装置は海面に浮かべているので接続するケーブルの強度が十分であれば台風等の荒天時における抗暴風性に強く安全性に優れる。その五は本装置をネットワークして設置すれば容易に波力発電ステーションを造り大量の電力エネルギーを得られる。その五は本装置をネットワークして設置すれば容易に波力発電ステーションを造り大量の電力エネルギーを得られる。
【００１０】
上述した著しい効益により本発明の発電方法と装置は優れた経済公益と広範な商業応用の価値は明瞭である
【００１１】
本発明は現在既に実施されているすべての波力発電方法と装置に比べ、波エネルギーの収集方法が容易であり、大量の波エネルギーの収集ができ、エネルギーの変換率が高く、耐久性に優れ、抗暴風が強く、安全性に優れ、構造が簡単で製造が容易なことからコストが低く、著しい経済効益と広範な商業運用価値を持っている。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
以下は挿絵と結合して本発明を詳細に説明する。
【００１３】
【図１】本発明実施例の装置が波浪中で揺れ動いて発電する様子を示す図である。
【図２】図１同様、本発明実施例の装置が波浪中で揺れ動いて発電する様子を示す図である。
【００１４】
【図３】本発明実施例の装置の構造のＡ−Ａ方向の切断面の図である。
【００１５】
【図４】本発明実施例の装置の構造のＢ−Ｂ方向の切断面の図である。
【００１６】
【図５】本発明実施例の装置の構造のＣ−Ｃ方向の切断面の図である。
【００１７】
【図６】回転棒とチェーン輪の固定構造の様子を示す。
【図７】図６同様、回転棒とチェーン輪の固定構造の様子を示す。
【００１８】
【図８】本発明実施例の装置の双方向の揺れ動きを一方向に回転させる増速器の構造と様子を示す。
【００１９】
【図９】本発明実施例の装置のチェーン輪とチェーン駆動機構を大ギヤと小ギヤの駆動機構で代替する様子を示す。
【００２０】
図１は波浪の作用によって浮動箱が左方向に揺れ動くのを示す。図２は波浪の作用によって浮動箱が右方向に揺れ動くのを示す。
【００２１】
図３、図４、図５は重錘波力発電装置の具体的な構造を示す図である。１．浮動箱、２．双方向の揺れ動きを一方向に回転させる増速器、３．発電機、４駆動チェーン輪、５．誘導チェーン輪、６．チェーン環、７．チェーン固定座、８．回転棒、９．回転軸、１０重錘、１１．ケーブル、１２．錨座  で構成する。
【００２２】
図６と図７はチェーン環を回転棒に固定する構造である。それは６．チェーン環、
７．チェーンの固定座、１３．チェーンを押す板、１４．ネジ  で構成する。
【００２３】
図８は双方向の揺れ動きを一方向に回転させる増速器２．である。それは４．駆動
チェーン輪、１５．左方向が空回りするラチェットギヤ、１６．中間ギヤ、１７．増速ギヤ、１８．右方向が空回りするラチェットギヤ、１９．増速ギヤ、２０．増速ギヤ、２１．発電機軸のギヤ、２２．エネルギーを蓄えるフライホイール、（イ）．駆動チェーン輪の軸、（ロ）．増速輪の軸、（ハ）．中間ギヤの軸、（ニ）．発電機の軸で構成する。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明の最も優れた実施例の装置を図１、図２、図３、図４、図５に示す。本発明
実施例の装置の主要なデザインの根拠は平均波の速度により計算した浮動箱の揺れ動く
速度と波のパラメータと要求する発電仕事量によって計算した浮動箱の底面積及び重錘
の質量と構造のサイズである。デザインに関するパラメータと構造は現有の物理学と数
学とデザインの知識ですべて決められる。
【００２５】
図１と図２に示すように海面上の浮動箱（１）は太いケーブル（１１）で錨座（１２）
に連結する。波浪の起伏する作用によって浮動箱（１）は波浪の２倍の波傾角αの範囲内で左方向或いは右方向に揺れ動く。その時浮動箱（１）の底面が受ける波力の全部のエネルギーは浮動箱（１）の揺れ動きの運動エネルギーに変換する。収集できる浮動箱の運動エネルギーの大きさはすべて浮動箱の底面積の大きさと波の高さによって決まる。この波力エネルギーを収集する最も簡単で直接的で有効な方法である。
【００２６】
図３と図４と図５の中の浮動箱（１）の中間位置上に一つの回転軸（９）を設置し、
その回転軸に一本の回転棒を連結する。回転棒（８）は回転軸（９）で回転できる。回転棒（８）の下端に重錘（１０）を固定し、回転棒（８）の上端にはチェーンの固定座（７）を通って一本のチェーン環（６）を固定する。チェーン環（６）は幾つかの駆動チェーン輪（４）と幾つかの誘導チェーン輪（５）と噛み合わせる。波力の作用によって浮動箱（１）が左方向或いは右方向に揺れ動く時、回転棒（８）下端の重錘（１０）の重力の束縛によってチェーン環（６）は浮動箱（１）の左方向或いは右方向の揺れ動きによる動きができないので幾つかの駆動チェーン輪（４）と幾つかの誘導チェーン輪（５）をチェーン環（６）に沿って左方向或いは右方向に回転させる。駆動チェーン輪（４）の左方向或いは右方向の双方向の回転を一方向に回転させるのは浮動箱（１）内の骨組み上に固定した双方向の揺れ動きを単方向に回転させる増速器（２）によって発電機（３）の回転軸をずっと一方向に回転させて発電させる。発電効率を高めるため外回転子式の風力発電機（３）を採用する。回転子にはエネルギーを蓄えるフライホイール（２２）を固定して浮動箱（１）の揺れ動きが左方向或いは右方向に揺れ動く方向が
変わる瞬間にも発電機軸の駆動モーメントの変化を少なくさせて発電機（３）から平滑な電圧波形を出させるようにする。
【００２７】
図８に示したように駆動チェーン輪（４）の双方向の揺れ動きを一方向に回転させる
機能は朴承鎬の“主動軸の揺れ動きを被動軸の単方向に回転させる伝動機構”の特許技術（中国  ＺＬ０１２０２３５６．６）中に論じる説明書の挿絵の図１と図２の実施例の構造で実現できる。本考案では挿絵の図２の実施例を採用する。図８中の駆動チェーン輪（４）の軸（イ）は上述の特許説明書挿絵の図２の主動軸（イ）に対応し、増速軸（ロ）は被動軸（ロ）に対応する。駆動チェーン輪（４）の軸（イ）には一つのラチェット構造を持つラチェットギヤ（１５）ともう一つのラチェット構造を持つラチェットギヤ（１８）を固定する。ラチェットギヤ（１５）の外環は左方向に空転する。ラチェットギヤ（１８）の外環は右方向に空転する。増速輪軸（ロ）に固定した増速ギヤ  （１７）は中間ギヤ軸（ハ）上の中間ギヤ（１６）を通って、軸（イ）上のラチェットギヤ（１５）と噛み合わせる。増速輪軸（ロ）に固定した増速ギヤ（１９）は軸（イ）上のラチェットギヤ（１８）と直接噛み合わせる。駆動チェーン輪（４）の軸（イ）が左方向に回転する時、ラチェットギヤ（１５）は空転して中間ギヤ（１６）と増速ギヤ（１７）に力のモーメントを伝えられない。しかしラチェットギヤ（１８）の外環は左方向に回転し、増速ギヤ（１９）に力のモーメントを伝えるので増速輪軸（ロ）が右方向に回転する。駆動チェーン輪（４）の軸（イ）が右方向に回転する時、ラチェットギヤ（１８）は空転して増速ギヤ（１９）に力のモーメントを伝えられない。しかしラチェットギヤ（１５）の外環は中間ギヤ（１６）と増速ギヤ（１７）に力のモーメントを伝えるので増速輪軸（ロ）が右方向に回転する。それで駆動チェーン輪（４）の軸（イ）が左方向或いは右方向に回転しても増速輪軸（ロ）はいつも右方向の一方向に回転する。それゆえ増速輪軸（ロ）上の増速ギヤ（２０）は発電機軸（ニ）上の発電機ギヤ（２１）をいつも一方向に回転させて双方向の揺れ動きを一方向に回転させる機能を実現して発電機（３）が正常に発電する。発電機（３）の必要な定額の回転速度は各ギヤの歯数の計算によって決める。
【００２８】
図６と図７は回転棒（８）の上端にチェーンの固定座（７）とチェーン押し板（１３）
とネジ（１４）でチェーン環（６）を固定する。
【００２９】
図３と図４と図５に示したように２本のケーブル（１１）の断裂強度が浮動箱の全体
の浮力より大きくなればどんな嵐にも安全である。
【００３０】
本発明方法の装置も図９に示したような構造を採用できる。図３と図４と図５で示し
た実施例の構造内で幾つかの駆動チェーン輪（４）と幾つかの誘導チェーン輪（５）とチェーン環（６）を図９に示すように一つの大ギヤ（２３）と幾つかの小ギヤ（２４）で代替してチェーン駆動をギヤ駆動の構造に変化すれば組立と調整が容易になり伝動率
が上がる。現在の技術では直径何メートルもの大きさのギヤを製造するのもあまり難しくないが装置のコストは上がる。
【００３１】
図３と図４と図５の装置の構造の中に同じ重錘機構を多数個設置すれば浮動箱の体積
と重量の増加は少なく、発電量は倍数に増加できる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明方法の装置の構造をみれば本発明の発電方法は今までに無い創造の新しい技
術であることがわかるし、発電量とエネルギー変換率と安全性と使用寿命と製造コスト
と装置を設置する工事などの方面に著しい長所があることから本発明装置の広範な商業
運行性の工業実用効果を予見できる。
【図１】
2017536496.tif 000003
【図２】
2017536496.tif 000004
【図３】
2017536496.tif 000005
【図４】
2017536496.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2017536496.tif 000011
【国際調査報告】
2017536496.tif 000012
2017536496.tif 000013
2017536496.tif 000014
2017536496.tif 000015