JPS627396B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、小型波浪発電装置に関する。

一般に、波浪発電装置は、波浪の進行エネルギ
若しくは波浪の有する上下動を種々の機構を用い
て回転運動に変換し、これによつて発電機を回転
駆動するという方式のものが大多数を占めてい
る。

かかる波浪発電装置として従来より知られてい
るものに、振子式のもの、ドルフイン式のもの、
或いは波の圧力を利用して空気を圧縮しタービン
を回転駆動せしめる圧縮空気式のもの等、種々あ
る。そして、同時にこれら各方式の内の一部は、
例えば小型化されて航路標識用のブイに取り付け
られる等により実用化されており、また大規模発
電につにても、例えば日本では海洋科学技術セン
ター等においてその実用化に向けての研究が盛ん
になされている。

しかしながら、従来の波浪発電装置において
は、併設される発電機に比較して他の機構が大型
化し、これがため、特に小規模用としては取扱い
にくいという不都合があり、また小型化するほど
摩擦損失が大きくなり、従つてエネルギー変換効
率が悪いという欠点があつた。

本発明の目的は、かかる従来技術の有する不都
合を改善し、波浪の有する進行波もしくは上下動
等の往復運動を円滑に回転運動に変換するととも
に、当該変換機構における損失を減少せしめ、こ
れによつて変換効率が良好な小型波浪発電装置を
提供することにある。

そこで、本発明では、二台の発電機を並列に装
備したケース本体と、このケース本体との相対的
往復移動によつて前記各発電機を回転駆動せしめ
る押し板部と、この押し板部と前記ケース本体と
の間の相対往復運動を前記各発電機ごとの回転運
動に変換する二組のボールねじ機構とを装備し前
記各ボールねじ機構のねじ軸とこれに対応する前
記発電機の各駆動軸とを一方向クラツチを介して
連結し、この内の前記一方の発電機に連結された
一方向クラツチを正方向回転クラツチとするとと
もに、前記他方の発電機に連結された一方向クラ
ツチを逆方向回転クラツチとし、前記ケース本体
と押し板部との間には、前記各発電機に対応して
押し板用原位置復帰手段を装備するという構成を
採り、これによつて前記目的を達成しようとする
ものである。

以下、本発明の実施例を図面に従つて説明す
る。

第１図に第１実施例を示す。この実施例は装置
全体を海面に浮かべて使用する場合の一例で、１
はケース本体を示し、２は押し板部を示す。前記
ケース本体１は、本実施例では到来する波浪に付
勢されて上下動可能に形成されている。また、前
記押し板部２は、本実施例では図に示す如く上方
と下方に各々水平に配設された二枚の基準板と、
該基準板を連結するとともに前記浮動体１の上下
動を案内するガイド支軸１４，１４とにより形成
されている。そして、この押し板部２には、実際
の使用に際しては前述した波浪の到来に際しても
できる限り押し板部２が上下動しないように、重
量の比較的大きい抵抗体１６が懸架されるように
なつている。

一方、前記ケース本体１は、発電機能を備えた
作用室を図に示す如く二室備えている。そして、
当該作用室の内部には、発電機１１及びはずみ車
７が後述する如く装備されている。

また、ケース本体１と前記押し板部２の第１図
における上板部分との間には、前記ガイド支軸１
４，１４と平行にボールねじ機構が装備されてい
る。このボールねじ機構は、直線運動を回転運動
に変換（又はその逆変換）するための機構であ
り、本実施例では波浪によつて生じる浮動体の上
下動を回転運動に変換するための運動変換機構と
して採用している。すなわち、ボールねじ機構の
ナツト部５が押し板部２の上板部分に装着され、
これを貫挿して当該ボールねじ機構のボールねじ
軸４が回転しながら前記ケース本体１と共に上下
動し得るように装備されている。この場合、ボー
ルねじ軸４の第１図における下端部は、一方向ク
ラツチ６を介してはずみ車７の回転中心部に連結
されている。また、８，８′は、スラスト軸受を
示す。このスラスト軸受８，８′は、前記ボール
ねじ軸４のスラスト荷重を円滑に受け止めるもの
で、一方のスラスト軸受８がケース本体１の天板
１ａに装備されて前記ボールねじ軸４の回転を許
容しつつ当該ボールねじ軸４とケース本体１との
上下移動の一体化を図つており、他方のスラスト
軸受８′が前記はずみ車７に装備され当該スラス
ト軸受８′を介してはずみ車７を前記ボールねじ
軸４が懸架した構造となつている。このため、前
記スラスト軸受８，８′によりボールねじ軸４の
回転運動は前記はずみ車７の回転運動へ効率よく
伝達されるようになつている。このはずみ車７に
は、更に図に示す如く継手９を介して発電機１１
のロータ軸１０が取付けられており、これにより
前記発電機１１のロータが回転駆動されるように
なつている。

前記ケース本体１の天板１ａと前述した押し板
部２の上板部との間に、前述したボールねじ軸４
を中心部に配した押し板用原位置復帰手段として
の圧縮コイルばね３が装備され、この圧縮コイル
ばね３を介して前記ケース本体１の浮力が前述し
た押し板部２に伝えられるようになつている。１
２は、ケース本体１の底板部分に装備されたロー
タ軸１０の軸受で、スラスト荷重とラジアル荷重
とを充分に許容し得るものが使用されている。ま
た、１３は防水用のゴム製ジヤバラを示す。な
お、この１３については、例えば第５図に示す１
３′のような筒状でピストン方式の構造のものと
してもよい。このようにすると、耐久性向上を図
り得る。

また、ケース本体１のケーシング１ｂは密室の
ためその内部を完全な密封構成とすることができ
るので、内部を真空とすることもでき、はずみ車
７や発電機１１の運動の流体抵抗を著しく減少す
ることが可能となる。更に、ケース本体１が波に
より押し上げられるときにケーシング１ｂの天板
１ａを第１図に示すように波の受け面積を大きく
するよう広げてもよい。１５，１５は、浮動体１
の上下動を円滑に行わせしめるためのボールブツ
シユを示す。

次に、上記発電機構の動作について説明する。

第１図に示すようにケース本体１が海面上に浮
いている場合において、波浪により海面が上昇す
るとケース本体１も上昇するが、押し板部２は低
抗体１６の働きで殆んど上昇しない。従つて、ケ
ース本体１と押し板部２との間の相対距離は減少
し、この相対直線運動はボールねじのナツト５の
作用によつてボールねじ軸４の反時計廻り（上方
からみて）の回転運動に変換される。左側のボー
ルねじ軸４の先に取り付けられた一方クラツチ６
（正方向回転クラツチ）は、軸の反時計廻りの回
転に対して一方向クラツチ６がかみ合うように取
り付けられているので、ボールねじ軸４が反時計
廻りに回転する時はずみ車７に反時計廻りの回転
エネルギが蓄積されつつ発電が行われる。これに
対して右側の一方向クラツチ６（逆方向回転クラ
ツチ）は、ボールねじ軸４の時計廻りの回転に対
して該一方向クラツチ６がかみ合うように取り付
けられているので、ボールねじ軸４が反時計廻り
に回転している間は、はずみ車７の回転エネルギ
が放出され、その間は発電作用が弱まる状態とな
つている。したがつて左右の無駄のない発電によ
り断絶しない送電が行える。

次に海面が下降する時を考えると、海面の上昇
中にコイルばね３に貯えられた弾性ひずみエネル
ギによつてケース本体１と押し板部５の相対距離
は増大して行き、ボールねじ軸４に時計廻りの回
転が生じる。この時計廻りの回転によつて右側の
はずみ車７には時計廻りの回転エネルギが蓄積さ
れると同時に強い発電が行われるが、左側のはず
み車７の回転エネルギは減少し、発電作用は弱ま
つて行き、以後順次発電を繰り返す。

このように、この実施例においては、海面の上
昇と下降のいずれの場合にも、いづれか一方が必
ず発電しており、従つて該発電機構は全体として
安定した発電出力を得ることができる。

次に、第２実施例を第２図に基づいて説明す
る。

この実施例は、前述した第１実施例がケース本
体１の第１図における上下動と共にボールねじ軸
４が一体的に上下動しながら回転するという構成
を採用しているのに対し、ケース本体１の上下動
によつては前記ボールねじ軸４は回転するに留ま
り上下動はしない構成となつている。具体的に
は、第１図においてケース本体１の天板１ａに装
着されたスラスト軸受８は押し板部２の上板部に
固着されている。また、はずみ車７は、前述した
第１図の場合と同様にボールねじ軸４の下端部に
一方向クラツチ６を介して回転自在に装着されて
いる。一方、発電機１１のロータ部は、一方の支
軸側（第２図の上方側）が二本の駆動軸１０，１
０を介してはずみ車７に連結され、又他方の支軸
側（第２図の下方側）が前述した第１図の場合と
同様にケース本体１の底板部分に軸受１２を介し
て支承されている。そして、前記二本の駆動軸１
０，１０は前記はずみ車７を図の如く摺動自在に
貫挿しており、これによつて、前記ケース本体１
および発電機１１の上下動に対して、特に発電機
１１のロータ部分がはずみ車７に連結された状態
を維持しつつその上下動が案内され、同時にボー
ルねじ軸４からの回転力がロータに伝達されるよ
うになつている。この場合、前記ケース本体１の
駆動軸貫挿部分にはボールブツシユ１５，１５が
装着され、これによつて駆動軸１０，１０とはず
み車７との間の摩擦減が図られ、発電機１１のロ
ータがはずみ車７を介して円滑に回転されるよう
に構成されている。そして、前記ボールブツシユ
１５，１５は、前述したケース本体１のガイド支
軸貫挿部分に装備されているボールブツシユ１５
と同一に機能するボールブツシユ１５，１５が使
用されている。その他の構成は、ケース本体１の
第２図における上下方向（ケーシング部分）が幾
分大きく形成されているほかは、前述した第１図
の場合と同一となつている。

このようにしても、前述した第１実施例と略同
一の作用効果を備えたものが得られる。

第３図ないし第４図に使用例を示す。この使用
例は上述した各実施例を90度回転させてケース本
体１を固定するとともに、前記押し板部２の往復
移動が水平方向になるように配設し、これによつ
て特に波浪の進行エネルギーを受けて押し板部２
を往復移動せしめ、これによつて発電機１１のロ
ータを回転させようとするもので、第３図は岩壁
等に上述した実施例のケース本体１を固着した場
合を示し、第４図は浅海域などに設置する場合を
示す。さらに、前述した実施例の内、とくに第１
図および第２図のものは、これを救命ボートなど
に備えつけることができ、遭難時に直ちに海面へ
浮べることで発電することができる救助信号の発
信等の作動を行わせられることができて都合がよ
い。

以上のように、本発明によると、二台の発電機
を並列に装備したケース本体と、このケース本体
との相対的往復移動によつて前記各発電機を回転
駆動せしめる押し板と、この押し板と前記ケース
本体との間の相対的往復運動を前記各発電機ごと
の回転運動に変換する二組のボールねじ機構とを
装備し、前記各ボールねじ機構のねじ軸とこれに
対応する前記発電機の各駆動軸とを一方向クラツ
チを介して連結し、この内の前記一方の発電機に
連結された一方向クラツチを正方向回転クラツチ
とするとともに、前記他方の発電機に連結された
一方向クラツチを逆方向回転クラツチとし、前記
ケース本体と押し板との間には、前記各発電機に
対応して押し板用原位置復帰手段を装備するとい
う構成を採用したので、ケース本体もしくは押し
板部の一方を固定することにより、波浪の到来に
よつて生じるケース本体と押し板部との間の相対
的往復運動を回転運動に直接変換することが可能
となり、しかもその間の運動変換をコロガリ接触
を主体として形成されたボールねじ機構を用いて
いることから、従来のギアー機構によるものより
も摩擦損失を大幅に減少せしめることができ、従
つて波浪エネルギが効率よく回転エネルギに変換
されることから、従来のものに比較して発電効率
を大幅に向上せしめることができ、特に従来技術
で必要としていたギアー機構を用いていないの
で、全体的に装置の小型化及び軽量化を図ること
ができ、二台の発電機を用いていることから、常
に一定レベルで且変動の少ない安定した出力を得
ることができ、前述した如く内部損失が少ないこ
とから高さの低い波浪であつても極く容易に発電
機を駆動することができるという従来にない優れ
た小型波浪発電装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す一部切除し
た断面図、第２図は同じく第２実施例を示す一部
切除した断面図、第３図ないし第４図は各々他の
使用状態の例を示す説明図、第５図は第１図にお
ける防水用ジヤバラと同等に機能する他の機構の
例を示す部分断面図である。 １…ケース本体、２…押し板部、３…原位置復
帰手段としての圧縮コイルばね、４…ボールねじ
機構のボールねじ軸、６，６…一方向クラツチ、
１０，１０…発電機の駆動軸、１１，１１…発電
機。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 二台の発電機を並列に装備したケース本体
   と、このケース本体との相対的往復移動によつて
   前記各発電機を回転駆動せしめる押し板部と、こ
   の押し板部と前記ケース本体との間の相対的往復
   運動を前記各発電機ごとの回転運動に変換する二
   組のボールねじ機構とを装備し、 前記各ボールねじ機構のねじ軸とこれに対応す
   る前記発電機の各駆動軸とを一方向クラツチを介
   して連結し、 この内の前記一方の発電機に連結された一方向
   クラツチを正方向回転クラツチとするとともに、
   前記他方の発電機に連結された一方向クラツチを
   逆方向回転クラツチとし、 前記ケース本体と押し板部との間には、前記各
   発電機に対応して押し板用原位置復帰手段を装備
   したことを特徴とする小型波浪発電装置。