JPS6048632B2 - 浮子式波力発電装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は浮子式の波力発電装置に関する。

海上に錨をもつて浮枠を固定し、これに波浪で上下する
浮子と、電動機と上記浮子の上下運動を回転運動に変換
し上記発電機に入力させる運動変換装置を設けて成る浮
子式波力発電装置は公知てある。

この公知の発電装置を有効に作動させるためには浮枠を
確実に固定させると共に、該浮枠によつて昇降自在に支
承される浮子が波浪により円滑に、かつ効率よく上下で
きるようにする必要がある。

浮枠の固定には錨索と錨が用いられる。

また、浮子の形状については一般に円柱または円板形の
ものが多く使用されるが、従来公知のものでは浮子を効
率よく上下動させ難く、そのため発電効率を高めること
ができなかつた。本発明は叙上の観点に立つてなされた
ものであり、その目的とするところは、波浪エネルギを
有効に利用できるよう改良された浮子を具えた発電効率
の高に波力発電装置を提供することにある。

而して、本発明の要旨とするところは、浮子の厚みを波
の進行方向に順次増大するよう構成し、波浪作用時の浮
子に作用する外力を波の進行方向に沿つての浮子の前後
で平衡せしめ、波浪エネルギを有効に利用し、発電効率
を高めることにある。なお、通常この波力発電装置が設
けられるのは、海岸に近い所であり、そこでは通常波が
沖合から海岸に向かうものであるから、本発明の以下の
説明においては、特に断らない限りそのように扱うが、
必ずしもそのような場合に限られるものではなく、波の
進行方向はどのような方向であつてもよく、また、その
進行方向が随時変化するような場合でも本発明を実施し
得ることは勿論である。

以下図面により本発明の詳細を説明する。

第１図は本発明にかかる波力発電装置の一実施例を示す
側面図であり、第２図はその平面図、第３図は・従来の
波力発電装置に使用されていた浮子の波浪時の状態を示
す説明図、第４図は本発明にかかる波力発電装置に使用
される浮子の波浪時の状態を示す説明図、第５図は第４
図に示す浮子が浮上して傾いた状態を示す図、第６図は
浮子が回動した・状態を示す浮子の平面図、第７図は第
６図のｅ一ｇ断面図である。而して、図中１は浮枠、２
は浮子、３及び４は案内車輪、５は発電機その他が収容
されている機械室、６は浮子２に固着した昇降軸、７は
錨、８は錨索、９は波面である。

浮枠１は、主柱１ａ，１ａ，粱１ｂ，１ｃ，１ｄ等から
成る直方形又は円筒形等の浮体であり、軽質材で製作さ
れるか、又は適宜の浮きが取付けられて海上に浮かべら
れ、錨７及び錨索８により、または、必要に応じさらに
ダンパを介して固定される。

浮子２は、浮枠１の主柱１ａ，１ａに沿つて走行し得る
案内車輪３及び４を介して、浮枠１に昇降自在に支承さ
れており波面の上下に応じて昇降Ｊ軸６と共に上下する
。

浮子２に固着した昇降軸６は、浮子２の上下運動を機械
室５内の機器に伝達する軸である。機械室５内には公知
の発電機、上記昇降軸６の上下運動を発電機に伝達する
運動変換装置、蓄電器、蓄電池、送電設備及ひ各種の電
力消費機器等が設けられている。

而して、上記運動変換装置には、例えば、往復動ピスト
ン式若しくは回転ピストン式のエアコンプレッサとエア
タービンから成るもの、又はワンウェイクラッチ、フラ
イホィール及び無段変速機等から成るもの等が知られて
いる。また、浮子２としては、太く短い円柱形のものを
示したが、細長い円柱形のものも使用でき、またその浮
沈の自由振動数を波の振動数と一致させておけば波高値
以上の上下動振幅が得られるものである。而して、本発
明の要旨とするところは、浮子の厚みを波の進行方向に
順次増大するよう構成し、波浪作用時の浮子に作用する
外力を沖合側と海岸側とで平衡せしめ、よつて浮子の運
動を円滑なら．しめ、波浪エネルギを有効に利用するこ
と、即ち波浪エネルギが円滑に発電機に伝達されるよう
にすることにある。

浮子の厚みが均一であると、第３図に示す如く、浮上時
に波浪による浮力は、先ず昇降軸６を一浮子１０に取付
けた口の点を中心に考えた場合に、浮子１０を矢印Ａの
方向に回転するように作用する。

この矢印Ａの回転力は水平な波面９，９’と浮子１０と
が交わる図中イ，ト，ホ。へに囲まれた部分の波浪の体
積に比例し、この矢印Ａ・の回転力に釣り合う方向に働
く矢印Ｂの回転力は図中卜，二，ホに囲まれた部分の体
積に比例する１から、両者の回転力、Ａ，Ｂが釣り合う
のは浮子１０のイの点の波面９がハの点に達したときで
あ ：る。即ち昇降軸６を軸方向に押す均一なりは、波
浪の波面９が浮子１０を覆うときに初めて得られ、しか
も回転力Ａで傾いた浮子１０を復元する力は浮子１０の
傾きによる重心の移動にともなう浮力のみによるという
欠点があつた。而して、叙上の如く浮子２の上面または
下面の少くとも一方を傾斜面とし、沖合側に対し海岸側
の浮力を大きくしてやれば波浪による浮力が効率よく浮
子の上下動につながり、その結果発電効果が高められる
ものである。

即ち、浮子２に作用する波浪、特に下降位置にある浮子
２に作用して該浮子を上昇させる波浪は、海岸側から沖
合側にかけて高くなるように傾斜した波面の海岸側へ向
けての平行移動であるから、浮子２に対する浮力は沖合
側から、また海岸側よりも沖合側の方が大きい関係で作
用し、このため浮子２を沖合側が高くかつ海岸側が低く
なるように変位傾斜せしめ、浮子２の円滑な上昇を阻害
する可能性があるが、本発明によれば、第４図に示す如
く、浮子２を海岸側が高く、かつ沖合側が低くなるよう
に変位傾斜せしめて、浮子２の沖合側の体積を小さくし
、反対に海岸側の体積を大きくすることによつて、波浪
の傾斜した波面９が昇降軸６を浮子１０に取付けたり点
に達し、傾斜した波面９の先端が、水平な波面９，９’
と浮子２とが交わるル点に達したときには、チ，り，オ
で囲まれた部分の体積と、り，ル，オで囲まれた部分の
体積とが同じになる。

従つて、り点を中心に回転モーメントＣ，Ｄを考えると
、回転モーメントＣを生じるチ，り，オで囲まれた部分
の体積と、回転モーメントＤを生じるり，ル，オで囲ま
れた部分の体積が同じになるから回転モーメントＣ，Ｄ
が均衡することになる。波浪は沖合側が高く、海岸側が
低くなるように傾斜して押し寄せてくるものであるから
、それにより浮子２に側方から加わる水平方向の波浪の
圧力、つまり波力があるが、それを無視すると浮子２は
浮力的には水平を保つて上昇して昇降軸６を効率よく上
昇させる。一方、波浪は第５図に示すように、鎖線で示
すＧ位置から実線で示すＨ位置に移動する。

この移動する波浪の斜面によつて上昇した浮子２は実線
で示したチ′，り′，ヌ′，ル′のように傾くが、この
とき浮子２のチ′，り′を結ふ線より上を進行する波浪
は浮子２の浮力となる影響を及ぼさないから、波浪がり
′，ル′を結ぶ線より上の部分を進行することによつて
生じた浮力は傾いた浮子２を含む浮枠１の復元力になる
。更に、波浪が高く、激しく、急傾斜になると、それに
従つて浮子２の傾きが急で、しかも大きくなるが、浮子
２のり’，ヌ′，ル′で囲む部分を進行する波浪の量も
多くなり、それに比例して浮子２の復元力が増大するか
ら、その増大した復元力によつて速やかに浮子２を含む
浮枠１の傾きを復元し、水平に浮上した位置で安定する
。又、浮子２の厚みは沖合側より海岸側が厚くなるよう
に上面が傾斜しているから、浮子２を上方から視た平面
図である第６図で示すように、浮子２の同じ厚さの部分
を示す、所謂等高線Ｅｆが、波浪の進向方向を示す矢印
Ｆに対して傾斜するように浮子２が半時計方向に回動し
たとすると、浮子２を、ｅ点における矢印Ｆに対する直
角方向のＥｇに沿つて断面したときのＦ矢視断面は、第
７図に示すように傾斜した断面になる。

従つて、この断面部分に加わる波浪の圧力で、浮子２を
側方より押す力は断面積がｇ点よりｅ点に向かつて増大
する結果、ｅ点に於てＰ矢示したような浮子２に対する
回動力を生じ、浮子２を第６図に於て時計方向に回動す
る。そして、等高線Ｅｆが波浪の進行方向を示す矢印Ｆ
と直角になつたところで波浪の圧力が平均して静止する
。つまり浮子２の厚さの薄い先端が常時沖合側に向くよ
うに浮子２を安定させる。 なお、浮子２の下降は波浪
の通過に従つて、また通過後浮子２の自重により、或る
程度時間をかけて行なわれるものであるから格別問題は
ない。然しながら、この浮子の上下面の傾斜角は、波力
発電装置の設置場所の気象、海象条件、特に波浪の傾斜
角度、周期、振幅、波長等のほか浮枠１ ιおよび浮子
２の構造、形状、寸法、材質、錨索取付部８ａの位置等
々を勘案して適切に決定する必要がある。

本発明は叙上の如く構成されるから、本発明によるとき
は、波浪エネルギが有効に利用でき、それ故発電効率の
高に波力発電装置を提供できるものである。

なお、浮枠１の下部に鉛直な翼弦を有する多数の平行翼
からなる翼列を設けると浮枠１の揺動を抑制でき、さら
に効率的な発電が可能となる。

また、本発明の発電装置を波浪の進行方向が常に一定な
海岸近くではなく、季節や気象状態により変化する太洋
中に浮設する場合には、波浪の進行方向の変化に応じ浮
枠１または浮子２を所望の角度、好ましくは自動的に回
動制御設定する必要がある。そして、浮子２の上下面の
少くとも一方の傾斜面は、前述の如く連続的に滑らかな
傾斜面とすることが望ましいものの、場合によつては、
別異の階段形状、或いはさらに別途の浮子や重錘等の付
設による部分的浮力調節等を行なうことを妨たげるもの
ではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明にかかる波力発電装置の一実・施例を
示す一側面図てあり、第２図はその平面図第３図は従来
の波力発電装置に使用されていた浮子の波浪時の状態を
示す説明図、第４図は本発明にかかる波力発電装置に使
用される浮子の波浪時の状態を示す説明図、第５図は第
４図に示す浮子フが浮上して傾いた状態を示す図、第６
図は浮子が回動した状態を示す浮子の平面図、第７図は
第６図のｅ−ｇ断面図である。 １ ・・・・・・浮枠、２ ・・・・・・浮子、３，４
・・・・・・案内車輪、５・・・・・・機械室、６・・
・・・・昇降軸、７・・・・・・錨、８９・・・・・・
錨索、９・・・・・・波面。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 海上の所望の位置に錨で固定される浮枠と、上記浮
   枠により昇降自在に支承された浮子と、上記浮枠上に設
   けられた発電機と、上記浮子の上下運動を上記発電機の
   入力軸回転運動に転換し得る運動変換装置とから成る浮
   子式波力発電装置において、浮子の厚みが、波の進行方
   向に順次増大するよう構成されたことを特徴とする上記
   の浮子式波力発電装置。