WO2006109491A1

WO2006109491A1 - 波力エネルギー変換装置

Info

Publication number: WO2006109491A1
Application number: PCT/JP2006/305831
Authority: WO
Inventors: Kesayoshi Hadano
Original assignee: Yamaguchi University
Priority date: 2005-03-31
Filing date: 2006-03-23
Publication date: 2006-10-19

Abstract

　本発明は、水面波の１サイクル中のエネルギー変換率やワイヤ張力の変動を平準化してそれらの極大値を抑え、装置の安全性や寿命を向上させる波力エネルギー変換装置に関する。　本発明の波力エネルギー変換装置は、テンションプーリ９と支持バネ１０によりエネルギー貯蔵手段を構成し、水面上に浮遊するフロート４は波による水位変動により上下運動する。強い水面波により、フロート４が大きく下降すると、張力ｆｆは大きくなり、張力ｆｆが強くなると、駆動プーリ６と固定プーリ７の間に設けられたテンションプーリ９は支持バネ１０を下方に収縮させ、支持バネ１０の圧縮力Ｆに基づくエネルギーが貯蔵される。このエネルギーが有効ワイヤ張力が著しく減少している水面の上昇時に開放されて回転運動のエネルギーに変換され発電機１の発電に供される。

Description

明細書

波力エネルギー変換装置

技術分野

[0001] 本発明は、水面の波エネルギーを回転エネルギーに変換するための波力エネルギ一変換装置に関する。

背景技術

[0002] 水面の波エネルギーを回転エネルギーに変換する変換装置としては、水面の上下運動によって生じる空気流によって空気タービンを回転させるものがある（例えば、特許文献 1参照。 ) oし力しながら、このような変換装置は、水面の上下運動から空気流を生じさせるためのチャンバや空気タービンを必要とし、装置が大が力りで高コストになるという問題点を有する。

[0003] また、水面上に浮遊するブイの水位変動による上下動を、ワイヤとカウンタウェイトを用いて回転運動に変換する波力エネルギー変換装置が知られている。その基本構成を図 11と図 12に示す。その主要な構成と動作原理を述べる。図において、位置を固定された固定プーリ 7に掛架されたワイヤの一端に取り付けられると共に水面上に浮遊するフロート 4と、固定プーリ 8に掛架されたワイヤの他端に取り付けられたフロート 4よりも重さの軽いカウンタウェイト 5と、固定プーリ 7、 8の中間に設けられた駆動プーリ 6の構成により、前記フロートの上下運動力前記駆動プーリの出力軸の正逆回転運動に伝達する。駆動プーリ 6は、ラチェット機構 3と連結され、フロート 4の上下運動に伴う正逆回転運動の動力を変速機 2を介して発電機 1に伝達して、波力エネルギーを電気エネルギーに変換する。

[0004] 次に、この基本構成を成す図 11を参照して解析する。固定プーリ 7に掛架されたヮィャの張力を f、固定プーリ 8に掛架されたワイヤの張力を f とすると、駆動プーリ 6を回転させるのに用いられる有効ワイヤ張力 Fは F=f -fである。

[0005] 発電機 1の界磁磁束が一定とし、駆動プーリの半径を R、駆動プーリの回転数を nとすると、発電機 1に発生するトルク τと電流 i、誘起電圧 e、は次式のような関係にある [0006] τ =k i=FR/G= (f -f ) R/G (1)

τ f c

e = Gk n (2)

e

ここで、 Gはギア比、 k τはトルク係数、 keは誘導発電係数である。

[0007] (1)式より、 i= (f —f ) RZGk となる。

f c τ

[0008] 発電機の誘起電力 Paは（1)、（2)式から、

Pa = ei=n (f -f ) Rk /k (3)

f c e τ

となり、誘起される電力 Paは駆動プーリに作用する有効ワイヤ張力 T=f f と発電

f C 機の回転数 nに比例する。

[0009] 発電機の内部抵抗を rとすると、内部抵抗による電力損は ri²=r{ (f —f ) R/Gk }

f c τ

²であるので、発電機の実際の出力は電力 Paからこの電力損を差し引いたものとなる

[0010] このような波力エネルギー変換装置では、波高の高い水面波のサイクル中に速い水面の上下動が生じると、その速い水面上下動により一時的に大きなワイヤ張力が発生し、同時に発電機の発生電力のピークが生じ、それに対応するために発電機容量や動力伝達系を大きくしなければならない。また、平滑回路、充電器の容量を大きくする必要があり、装置全体のコストが高くつく。

[0011] そこで、力かる不都合を解決するため、回転系のトルクを伝達する部分に対して、ゼンマイパネと同等の機能をもつコイルパネを組合せて一時的に過大となったワイヤ張力を吸収するものが提案されている（例えば、特許文献 2参照。 )₀しかしながら、ゼンマイパネまたは同等のものは大掛力りのものは現場での設置に困難を伴い、模型装置においても殆んど試みられていない状況である。また、本発明者が提案した、設置場所の制約を受けず、低コストで高効率な可動物体型波力エネルギー変換装置も公知である (例えば、特許文献 3参照。 )₀

特許文献 1：特開昭 61— 190171号公報

特許文献 2 :特開平 4— 8870号公報

特許文献 3：特開 2002— 221142号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題 [0012] このように、従来の波力エネルギー変換装置は、水面波のサイクル中の速い水面の上下動に対する対策が十分でなぐせいぜいゼンマイパネまたはこれと同等のものが提案されてきたが、これらの大掛力りのものは現場での設置に困難を伴った。そこで、本発明は、ワイヤ等の張力材の張力のみで動力伝達する部分を有する波力エネルギー変換装置において、水面波の 1サイクル中のエネルギー変換率や張力材の張力の変動を平準化してそれらの極大値を抑え、装置の安全性や寿命を向上させると共に、エネルギー変 «や動力伝達系の小容量化'経費節減を図ることを目的とする。

課題を解決するための手段

[0013] 上記目的を達成するために、本発明における第 1の発明では、張力材を離間した位置で移動不可能な軸に固定された固定プーリに掛架し、前記張力材の一端部に取り付けられて水面上に浮遊するフロートと、前記張力材の他端部に取り付けられた前記フロートよりも重量の軽いカウンタウェイトと、水面波の上下動に伴って前記フロートと前記カウンタウェイトとの間で発生する前記張力材の張力方向の前後動により正逆回転運動する駆動プーリと、前記駆動プーリと前記フロート側の前記固定プーリ間に水面の上下動に連動しながら伸縮するエネルギー貯蔵手段の先端部に回動自在に軸支されたテンションプーリと、前記駆動プーリの正逆回転運動のうち一方の回転方向の回転運動の動力のみを出力軸に伝達するラチット機構と、前記ラチェット機構の出力軸に連結された発電装置とを備えた構成とした。

[0014] 第 1の発明を主体とする第 2の発明では、前記駆動プーリと前記フロート側の前記固定プーリとの間に前記固定プーリと少なくとも 1個以上の前記テンションプーリを糸且み合わせたものを少なくとも一組以上配設した構成とした。

[0015] 第 1または第 2の発明を主体とする第 3の発明では、前記駆動プーリと前記フロート側の前記固定プーリとの間に前記テンションプーリを略仮想円上の離間した位置に複数個配設した。

[0016] 第 1または第 2の発明を主体とする第 4の発明では、前記駆動プーリと前記フロート側の前記固定プーリとの間に前記張力材の経路が蛇行状になるように前記テンションプーリと前記固定プーリを少なくとも一組以上配設した構成にした。また、第 1乃至第 4を主体とする第 5の発明では、伸張力または圧縮力を有する支持パネまたはビストンロッドの一端部に前記テンションプーリを往復動しつつ回動自在に軸支する前記エネルギー貯蔵手段を配設した構成にした。

[0017] このように、駆動プーリと固定プーリとの間にテンションプーリと支持パネまたはビストンロッドを有する伸縮部材で構成されるエネルギー貯蔵手段を設けることにより、従来のゼンマイパネまたはその同等物のように取付けに困難さを伴うことなぐ水面波の 1サイクル中のエネルギー変換率や張力材の張力の変動を平準化してそれらの極大値を抑え、装置の安全性や寿命を向上させると共に、エネルギー変や動力伝達系の小容量化'経費節減を図ることができる。

[0018] 第 1または第 2の発明を主体とする第 6の発明では、前記フロートが給水口と排水口をもつ容器形状を有し、前記手段の内部に重量調整のために入れた液体の揺動を防止するために少なくとも一つ以上の揺動防止用の穿孔板を離間して配設するとともに水面波による横波を受けても安定浮遊するように重心を下方部に位置させるため前記フロートの底部に鋼材を配設した構成にした。

[0019] 第 1の発明を主体とする第 7の発明では、張力材と固定プーリとフロートとカウンタウエイトと駆動プーリとエネルギー貯蔵手段とテンションプーリとラチェット機構とを組み合わせて複数段の組を構成し、複数段の組の駆動プーリの軸とラチヱット機構の軸を連結して共通の回転軸とし、共通の回転軸の出力軸を発電装置に連結した構成にした。

[0020] また、第 1の発明を主体とする第 8の発明では、防波堤と前記防波堤と対向する離間した位置に水面下で開口部を有するように浸漬させてフロートが水面波による横波を受けることを防止するように配設した波防止壁と、前記防波堤と前記波防止壁間に前記フロートと前記カウンタウェイトを作動させて発電させ得る遊水室を設けた構成にした。

[0021] これにより、水面上に浮遊するフロートとカウンタウェイトに作用する波の横方向の力を波防止壁により防ぐことができ、フロートとカウンタウェイトの横方向への揺動を少なくすることができる。また、波防止壁の水面下の開放部を通して水が出入りすることによる U字管振動で条件によっては内部の水面上下動が増幅され、より効率的な発電がなされ、高出力の電力を安定して得ることができる。

発明の効果

[0022] 以上のように、本発明の波力エネルギー変換装置は、動力を伝達する張力材の経路の途中に、張力が過大となる時間帯に変換されるべきエネルギーの一部を貯蔵し、張力が減少してヽる時間帯にこの貯蔵されたエネルギーを放出するエネルギー貯蔵手段を配置し、水面波の 1サイクル中における張力材の張力、軸トルク、エネルギ一変換率の平準化を達成することができる。

[0023] また、駆動プーリ、張力材、フロート、カウンタウェイト、ラチェット機構を組み合わせた構成により水面波エネルギーを変換する従来の方法では、前記波が高いとフロートが宙吊りになったり水中に没したりする状態が発生し、発電力が著しく低下して、ェネルギー利得の面でも不利益となる。フロートの宙吊りは水面が下降して張力材の張力が過大になる時に生じ、フロートの水没は水面上昇時の張力材が緩みがちとなつて著しく低下する時に生じた。本発明の支持パネまたはピストンロッドなどのエネルギ一貯蔵手段を配設することにより、張力材の張力変動が平滑化されるのでフロートが宙吊りになったり水没したりする状態が発生しにくい。したがって、張力材の張力ゃェネルギー変換率の平滑ィ匕のみならず、エネルギー利得の点でも大きく改善できる。図面の簡単な説明

[0024] [図 1A]図 1Aは本発明の波力エネルギー変換装置の基本構成図である。

[図 1B]図 1Bは本発明の波力エネルギー変換装置のフロートの図である。

[図 2A]図 2Aはラチット機構の実施例図である。

[図 2B]図 2Bはラチット機構の実施例図である。

[図 3]図 3は本発明の波力エネルギー変換装置の簡略図である。

[図 4A]図 4Aは本発明の波力エネルギー変換装置の他の実施形態図である。

[図 4B]図 4Bは張力材の張力とテンションプーリの支持パネの圧縮力の説明図である

[図 5]図 5は本発明の波力エネルギー変換装置の他の実施形態図である。

[図 6]図 6は本発明の波力エネルギー変換装置の他の実施形態図である。

[図 7]図 7は本発明の波力エネルギー変換装置の他の実施形態図である。圆 8]図 8は本発明の波力エネルギー変換装置の他の実施形態図である。

圆 9]図 9は本発明の波力エネルギー変換装置の他の実施形態図である。

[図 10]図 10は本発明の波力エネルギー変換装置の防波堤上への設置例である。

[図 11]図 11は従来の波力エネルギー変換装置の基本構成図である。

[図 12]図 12は従来の波力エネルギー変換装置の簡略図である

符号の説明

1 発電機

2 変速機

3 ラチヱット機構

4 フロート

5 カウンタウェイト

6 駆動プーリ

7、 8 固定プーリ

9 テンションプーリ

10 支持パネ

11 プーリ

12 回転軸

13 ノ^ネ

14 コロ収納部

15

16 カム面

31〜33 ラチヱット機構

41〜43 フロート

44 給水口

45 水面揺動防止用の穿孔板

46 鋼材

47 排水口

51〜53 カウンタウェイト 61〜63 駆動プーリ

71〜73 固定プーリ

81〜83 固定プーリ

91〜93 テンションプーリ

100 防波堤

102 波防止壁

104 遊水室

106 開口部

発明を実施するための最良の形態

[0026] 以下に本発明を図 1から図 10を用いて詳細に説明する。図 1Aは本発明の波カェネルギー変換装置の基本構成図、図 2Bは本発明の波力エネルギー変換装置のフロートの図、図 2A及び図 2Bはラチヱット機構の実施例図、図 3は本発明の波力エネルギー変換装置の簡略図、図 4Aは本発明の波力エネルギー変換装置の他の実施形態図、図 4Bは張力材の張力とテンションプーリの支持パネの圧縮力の説明図、図 5は本発明の波力エネルギー変換装置の他の実施形態図、図 6は本発明の波カェネルギー変換装置の他の実施形態図、図 7は本発明の波力エネルギー変換装置の他の実施形態図、図 8は本発明の波力エネルギー変換装置の他の実施形態図、図 9は本発明の波力エネルギー変換装置の他の実施形態図、図 10は本発明の波カェネルギー変換装置の防波堤上への設置例、図 11は従来の波力エネルギー変換装置の基本構成図、図 12は従来の波力エネルギー変換装置の簡略図である。

[0027] 本発明の波力エネルギー変換装置の基本構成図を図 1Aに示す。以下に、図 1A を参照して本発明の実施形態を説明する。まず、本発明では、テンションプーリ 9を伸縮部材の支持パネまたはピストンロッドなどの先端部に回動自在に軸支された状態とし、水面波の上下動に連動しながら伸縮自在な構成としつつエネルギーを貯蔵する手段を成す。ここで、エネルギー貯蔵手段としては、例えば支持パネ 10またはピストンロッドなどが挙げることができるが、本発明の実施形態では、支持パネ 10を代表して詳述する。

[0028] 符号 1は発電機、 2は変速機、 3はラチヱット機構、 4は水面上に浮遊するフロートであり、軸を移動不可能に固定された固定プーリ 7に掛架された張力材の一端部に取り付けられている。 5はフロート 4よりも重さの軽いカウンタウェイトであり、固定プーリ 8に掛架された張力材の他端部に取り付けられる。 6は駆動プーリであり動力伝達軸を介してラチェット機構 3に連結されている。 9は駆動プーリ 6と固定プーリ 7の間に設けられたテンションプーリであり、支持パネ 10と共にエネルギー貯蔵手段を構成して、る。フロート 4と固定プーリ 7の間で作用する張力は fであり、カウンタウェイト 5と固定プ

f

ーリ 8の間で作用する張力は fである。なお、この実施形態ではエネルギー貯蔵手段は支持パネ 10の圧縮力を利用した例（図 1A、図 3、および外接型の図 4A、図 9)を示しているが、エネルギー貯蔵手段の設置を工夫することにより、支持パネ 10の引張力を利用した例（図 7、および内接形の図 5、図 6、図 8)のような構成も採ることができる。なお、本発明における張力材としては、ステンレス製、鋼製、硬鋼線、亜鉛メツキ鋼線などのワイヤ、麻製ロープ、ピアノ線およびカーポンファバーなどが使用できる。

[0029] 図 1Bは、フロート 4が水面波の揺動によって傾転することなく上下動の動作になるように安定させる構成の一例を示す。フロート 4の上面部にはフロート 4の重量を確保するために、フロート 4の内部に水を供給するための給水口 44が設けられ、フロート 4 の内部には、内部の水の揺動 (スロッシング）防止用の穿孔板 45を互いに離間して 3 段配置している。複数の揺動防止用の穿孔板 45が離間して配設されており、フロート 4に取り付けられた給水口 44から供給された水がフロート 4の内部で揺動を抑制できるような間隔に配設することが望ましい。

[0030] また、フロート 4の底部には、水面の勾配にかかわらず、安定した姿勢が保てるように、常にフロート 4が重心を下方部に位置させるため、比重の大きい鋼材 46を配置する。本実施形態では、フロート 4の底部に厚肉板 46を配置した例を示した力厚肉板 46を取り付ける代わりに比重の大き、粒状体を充填し、フロート 4が傾転しも粒状体が水とともにフロート 4外に出ることのないように、粒状体を充填し蓋体で覆い密閉状態にしても良い。なお、フロート 4の底面には、水抜き用の排水口 47が設けられている。

[0031] 図 2A、図 2Bにラチェット機構 3の一例として、ワンウェイクラッチを用いたものを示す。ラチェット機構 3は、プーリ 11の内周側に複数のコロ収納部 14を有している。各ころ収納部 14内にはコロ 15と、このコロ 15を時計回りの向きに付勢するパネ 13とが収納されている。このラチェット機構 3では、図 2Aに示したように、回転軸 12が反時計回り方向に回転すると、コロ 15はカム面 16から離れ、ラチェット機構 3のプーリ 11は回転しない。

一方、図 2Bに示したように、回転軸 12が時計回り方向に回転すると、パネ 13の作用により、コロ 15がカム面 16に当接し、このカム面 16と回転軸 12とのくさび作用により、ラチェット機構 3のプーリ 11が回転するようになって、る。

それ故、ラチェット機構 3のプーリ 11は、回転軸 12が反時計回りに回転するときは回転せず、回転軸 12が時計回り方向に回転するときに発電に供されるようになっている。

[0032] 図 3は波力エネルギー変換装置の簡略図であり、水面下降中に喫水線が hだけ下

B

がった状態を示す。このような構成において、テンションプーリ 9と支持パネ 10によりエネルギー貯蔵手段を構成している。水面上に浮遊するフロート 4は水面波による水面の上下動により上下運動する。高い波により、フロート 4が大きく下降すると、張力 f

f は大きくなる。張力 fが大きくなると、駆動プーリ 6と固定プーリ 7の間に設けられたテ

f

ンシヨンプーリ 9は支持パネ 10を下方に収縮させる。このときワイヤが移動しテンションプーリ 9の支持パネ 10の圧縮力 Fに基づくエネルギーが貯蔵される。

[0033] 従って、水面とフロート 4が下降してワイヤ張力が過大になる時、固定プーリ 7の位置におけるワイヤの移動量を L、支持パネ 10によるワイヤ移動の減少量を A L、支持パネ 10の圧縮力 Fによる張力の減少を kf (kは 1より小さい係数で時間的に変化する

f

)、駆動プーリ 6に作用する有効ワイヤ張力 Tを、 T= (l -k) f — f とすると、このとき

f C

貯蔵されるエネルギー Δ Εは、 TX A L程度となる。このエネルギー Δ Εは有効ワイヤ張力が減少している水面の上昇時に開放されて回転運動のエネルギーに変換される。

[0034] この結果、駆動プーリ 6に作用する有効ワイヤ張力 Tは、水面が下降してフロート 4 が下降する時には、エネルギーのピークが抑えられた状態で発電機 1の発電に供され、その抑えられた部分がテンションプーリ 9を軸支する支持パネ 10に貯蔵され、水面が上昇する時には、この貯蔵されたエネルギーが放出されて発電機 1の発電に供される。

[0035] このように、ワイヤ張力のピークと共に発電機 1の発生電力のピークが抑えられ、発電機容量や動力伝達系を大きくする必要がない。また、平滑回路、充電器等の容量を大きくする必要がな、ので、装置全体の低コストィ匕を図ることができる。

[0036] 本発明装置は防波堤 100に設置することもできるが、水面の上方に設置する際には、駆動プーリ 3、固定プーリ 7、 8とテンションプーリ 9の支持部を 1つの桁 (架台）に固定し、駆動プーリ 6、ラチェット機構 3、変速機 2、発電機 1の支持部をもう 1つの桁に固定すれば良い。

[0037] 次に、 2つの固定プーリをもつタイプの本発明の他の実施形態を図 4A及び図 4Bを参照して説明する。図 1A、図 IB及び図 3と同一物には同じ符号を付している。図 1A 及び図 1Bのものと異なり特徴とする点は、駆動プーリ 6と固定プーリ 7の途中に、複数個のテンションプーリ 9、 91、 92、 93、 94、 95、 96を相互に離間して略仮想円状【こ位置するよう【こ酉己設し、この複数偶のテンションプーリ 9、 91、 92、 93、 94、 95、 96 にワイヤを伸縮手段を成す支持パネ 10の先端部に伸縮自在に配設した状態でワイャを掛架して多角形を形成し、この多角形の頂点の位置に、テンションプーリ 9、 91 〜96と支持パネ 10で構成される複数のエネルギー貯蔵手段が配置されていることである。なお、テンションプーリ 9に掛架された後、駆動プーリ 6に向力ワイヤと、テンシヨンプーリ 96に掛架された後、固定プーリ 7に向力ワイヤとが互いに接触することがないように、ワイヤ同士は離間した状態に保持されている。ここで、略仮想円状とは、円形状や楕円状をも含む。

[0038] 図 4A及び図 4Bの波力エネルギー変換装置を用いた場合の動作は、次のようになる。すなわち、図 4Aの各エネルギー貯蔵手段はワイヤの張力が過大となる時間帯に変換されるべきエネルギーの一部を貯蔵し、張力が減少した時間帯にこの貯蔵されたエネルギーをワイヤに放出する。これにより、駆動プーリ 6が反転をくり返して回転し、一方の回転方向（本発明では、時計回り）の回転運動の動力のみを出力軸に伝達するラチヱット機構 3を介して発電機 2を駆動する。

[0039] さらに、ワイヤの経路が多角形を形成するようにしたので、ワイヤ長の調整量を増すと共に、図 4Bの張力の分力解析にあるように、同一のワイヤ張力に対するテンションプーリの支持パネの力を抑えることができるので、支持パネを係止する土台の支持力を抑えることができる。

[0040] なお、本実施形態ではエネルギー貯蔵手段は支持パネ 10の圧縮力を利用しているが、本発明の他の実施形態として、エネルギー貯蔵手段が支持パネ 10の引張力を利用するタイプのものを図 5に示す。動作は図 4A及び図 4Bのものと同じである。図において、略仮想円状にエネルギー貯蔵手段を離間して配設し、ワイヤを掛架すると多角形のものとなる。この場合、支持パネ 10の支承群の内接多角形になるように複数のエネルギー貯蔵手段が設置されているが、配置を工夫することによりワイヤ同士が接触しな、ようにすることは、図 4A及び図 4Bと同様である。

[0041] こうして、駆動プーリ 6と固定プーリ 7との間に、テンションプーリ 9と支持パネ 10で構成され、支持パネ 10の引張力または圧縮力を利用したエネルギー貯蔵手段を複数力所に設けることで、波高の高い水面波により一時的に生じる非常に強いワイヤ張力のピークに対して各エネルギー貯蔵手段で分担して調整を行なうことができ、水面波の 1サイクル中のエネルギー変換率やワイヤ張力の変動を平準化してそれらの極大値を抑え、装置の安全性や寿命を向上させると共に、エネルギー変や動力伝達系の小容量化'経費節減を図ることができる。

[0042] 次に、図 6について説明する。図 4A及び図 4B、図 5と同一物には同じ符号を付している。図 5のものと異なり特徴とする点は、ワイヤによる多角形を形成し、この多角形の頂点の位置に、テンションプーリ 9、 90〜99と支持パネ 10で構成される複数のエネルギー貯蔵手段が配置され、かつ、前記エネルギー貯蔵手段のテンションブーリ 9、 90〜99に一つ飛びにワイヤを掛架した構成とする点である。ちなみに、テンションプーリ 99は、駆動プーリ 6とテンションプーリ 90間のワイヤを巻き掛けする溝とテンシヨンプーリ 97と固定プーリ 7間のワイヤを巻き掛けする溝を有する 2溝構造とする。

[0043] 本発明の実施形態のものは、図においては、ワイヤをテンションプーリ 9、 90〜99 に掛架して多角形状になるようにして、より多くのエネルギーを保有することが可能となるように複数のエネルギー貯蔵手段が設置されているが、配置を工夫することにより平面に近い状態で設置することができる。また、図中においてはエネルギー貯蔵手段が支持パネ 10の引張力を利用するタイプのものを示す力二回巻のワイヤ相互の位置関係を工夫すれば、圧縮力を利用するタイプとすることもできる。

[0044] 次に、本発明の他の実施形態を図 7を参照して説明する。図 1A、図 IB及び図 3と同一物には同じ符号を付している。図 1A及び図 1Bのものと異なり特徴とする点は、駆動プーリ 6と固定プーリ 71の間に複数個の固定プーリ 72、 73と、テンションプーリ 9 1、 92、 93とを蛇行状になるように配設してある。このために、固定プーリ 71と固定プーリ 72の間にテンションプーリ 91と支持パネ 10から構成されるエネルギー貯蔵手段を配し、固定プーリ 72と固定プーリ 73の間にテンションプーリ 92と支持パネ 10から構成されるエネルギー貯蔵手段力固定プーリ 73と駆動プーリ 6の間にテンションプーリ 93と支持パネ 10から構成されるエネルギー貯蔵手段が設けられ、それぞれ支持パネ 10の引張力により上方に付勢されていることである。これにより、一時的に生じる非常に強、ワイヤ張力に対して各エネルギー貯蔵手段で分担して調整を行なうことができる。

[0045] 本発明の他の実施形態を図 8を参照して説明する。図 7と同一物には同じ符号を付している。この実施形態の特徴は、図 8に示すように、 2つの固定プーリ 71、 72間、及び駆動プーリ 6とフロート 4側の固定プーリ 72との間に凹凸の大きい蛇行状を成す多角形の一部を形成し、その多角形の頂点の位置にそれぞれ複数個のテンションブーリ 91、 92、 93と各支持パネ 10との組み合わせ力もなるエネルギー貯蔵手段、及び複数個のテンションプーリ 94、 95、 96と各支持パネ 10との組み合わせからなるエネルギー貯蔵手段を配置した点にある。

[0046] このようにして、ワイヤの張力が過大となる時間帯に変換されるべきエネルギーの一部を貯蔵し、張力が減少した時間帯にこの貯蔵されたエネルギーをワイヤに放出する。

[0047] 本発明の他の実施形態を図 9を参照して説明する。図 1A及び図 1Bと同一物には同じ符号を付している。この実施例は図 1A及び図 1Bと同様な発電機 1、変速機 2、ラチェット機構 3、駆動プーリ 6からなり出力軸で連結されている構成において、 1段目の装置はフロート 41とカウンタウェイト 51と駆動プーリ 61及びテンションプーリ 91と支持パネ 10との組み合わせ力もなるエネルギー貯蔵手段を配置した波力エネルギ一変換装置を構成する。 [0048] 第 2段目の装置も同様に、フロート 42とカウンタウェイト 52と駆動プーリ 62及びテンシヨンプーリ 92と支持パネ 10との組み合わせ力もなるエネルギー貯蔵手段を配置した波力エネルギー変換装置を構成する。さらに、第 3段目の装置も同様に、フロート 4 3とカウンタウェイト 53と駆動プーリ 63及びテンションプーリ 93と支持パネ 10との組み合わせカゝらなるエネルギー貯蔵手段を配置した波力エネルギー変換装置を構成する。

[0049] そして、第 1段目の装置、第 2段目の装置および第 3段目の装置をラチェット機構 3 3、ラチヱット機構 32を介して連結して、共通の回転軸に連結しタンデム運転にして、ラチェット機構 31、変速機 2を介して共通の発電機 1を駆動している。

[0050] このような構成とすることにより、各エネルギー貯蔵手段がワイヤの張力が大きい時間帯に変換されるべきエネルギーの一部を貯蔵し、張力が減少した時間帯にこの貯蔵されたエネルギーを張力材に放出することにより、波が低い場合でも平準化された効率的な発電がなされ、また波が高い場合には、容量の大きな発電機、充電器等を準備しておくことにより、高出力の電力を安定して得ることができる。

[0051] 本発明装置を水面の上方に設置する際には、： U且の駆動プーリ 6、固定プーリ 7とテンションプーリ 9の支持部を 1つの桁 (架台）に固定し、複数の駆動プーリ 6、ラチェット機構 3、変速機 2、発電機 1の支持部をもう一つの桁に固定し、複数の組の駆動プーリ 6、固定プーリ 7とテンションプーリ 9の支持部を固定するために複数の桁を配置すれば良い。

[0052] 図 10は、以上説明した本発明の波力エネルギー変換装置を防波堤上に設置する際の実施形態である。防波堤 100と前記防波堤 100と対向する離間した水側の位置に波防止壁 102が配設してある。この波防止壁 102の下部は開口部 106を有する。波防止壁 102は水面波が波防止壁 102に衝突して波がその背後に及ばないようにするためのものであり、波が衝突した後水は開口部 106を通って遊水室 104に流通され、遊水室内に U字管振動をつくりフロート 4を上下方向に運動させるための力として作用する。前方の波防止壁と一体になつた防波堤が既に実用に供されている。

[0053] このように、波防止壁 102を配設することにより、水面上に浮遊するフロート 4とカウンタウェイト 5に作用する波の水平力を防ぐことができ、フロートとカウンタウェイトの横方向への揺動を少なくすることができる。また、波防止壁の水面下の開放部を通して水が出入りすることによる U字管振動で条件によっては内部の水面上下動が増幅され、より効率的な発電がなされ、高出力の電力を安定して得ることができる。

Claims

請求の範囲

[1] 離間した位置で移動不可能な軸に固定された固定プーリに張力材を掛架し、前記張力材の一端部に取り付けられて水面上に浮遊するフロートと、前記張力材の他端部に取り付けられた前記フロートよりも重量の軽いカウンタウェイトと、水面波の上下動に伴って前記フロートと前記カウンタウエイトとの間で発生する前記張力材の張力方向の前後動により正逆回転運動する駆動プーリと、前記駆動プーリと前記フロート側の前記固定プーリ間に水面の上下動に連動しながら伸縮するエネルギー貯蔵手段の先端部に回動自在に軸支されたテンションプーリと、前記駆動プーリの正逆回転運動のうち一方の回転方向の回転運動の動力のみを出力軸に伝達するラチェット機構と、前記ラチット機構の出力軸に連結された発電装置とを備えたことを特徴とする波力エネルギー変換装置。

[2] 前記駆動プーリと前記フロート側の前記固定プーリとの間に前記固定プーリと少なくとも 1個以上の前記テンションプーリを組み合わせたものを少なくとも一組以上配設したことを特徴とする請求項 1記載の波力エネルギー変換装置。

[3] 前記駆動プーリと前記フロート側の前記固定プーリとの間に前記テンションプーリを略仮想円上の離間した位置に複数個配設したことを特徴とする請求項 1または請求項 2記載の波力エネルギー変換装置。

[4] 前記駆動プーリと前記フロート側の前記固定プーリとの間に前記張力材の経路が蛇行状になるように前記テンションプーリと前記固定プーリを少なくとも一組以上配設したことを特徴とする請求項 1または請求項 2記載の波力エネルギー変換装置。

[5] 伸張力または圧縮力を有する支持パネまたはピストンロッドの一端部に前記テンシヨンプーリを往復動しつつ回動自在に軸支する前記エネルギー貯蔵手段を配設した構成にしたことを特徴とする請求項 1または請求項 2記載の波力エネルギー変換装置。

[6] 前記フロートが給水口と排水口をもつ容器形状を有し、前記フロートの内部に重量調整のために入れた液体の揺動を防止するために少なくとも一つ以上の揺動防止用の穿孔板を離間して配設するとともに水面波による横波を受けても安定浮遊するように重心を下方部に位置させるため前記フロートの底部に鋼材を配設したことを特徴とする請求項 1または請求項 2記載の波力エネルギー変換装置。

[7] 前記張力材と前記固定プーリと前記フロートと前記カウンタウェイトと前記駆動ブーリと前記エネルギー貯蔵手段と前記テンションプーリと前記ラチエツト機構とを組み合わせて複数段の組を構成し、前記複数段の組の前記駆動プーリの軸と前記ラチエツト機構の軸を連結して共通の回転軸とし、前記共通の回転軸の出力軸を前記発電装置に連結したことを特徴とする請求項 1記載の波力エネルギー変換装置。

[8] 防波堤と前記防波堤と対向する離間した位置に水面下で開口部を有するように浸漬させてフロートが水面波による横波を受けることを防止するように配設した波防止壁と、前記防波堤と前記波防止壁間に前記フロートと前記カウンタウェイトを作動させて発電させ得る遊水室を設けた構成にしたことを特徴とする請求項 1記載の波カェネルギー変換装置。