JPH06280733A - 電磁誘導式波力発電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 〔目的〕磁石とコイルが、軸方向に相対的往復運動をし
て発電する往復発電機において、発電効率のよい発電装
置を開発することを目的とすれば、そのためには電磁誘
導により発生した誘起起電力がコイル内で相殺せぬよう
にしなくてはならない。 〔構成〕そのためには軸方向に沿って多段に設けた磁石
の磁極間の間隔に対し、コイルの軸方向の長さを細分割
し、この各々のコイルに発生した発生電流を、ダイオー
ド等で整流した後集積する必要がある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】〔発明の目的〕本発明は地球温暖化ならび
に地球環境破壊、エネルギー資源の枯渇化が大きな問題
となっている今日に於いて、クリーンな自然エネルギー
である波の力を利用して発電する高効率の発電装置を開
発し、環境破壊防止と省資源に役立てる事を目的とす
る。

【０００２】〔産業上の利用分野〕本発明は救助ブイや
航路標識ブイの電源のみならず、水産業に於ける漁病駆
除、集漁灯、電気遮蔽装置の動力源や離島、島国の電力
源或いは水産養殖業や港湾施設の消波装置として利用す
るものである。

【０００３】〔従来の技術〕自然エネルギーを利用した
発電装置としては太陽電池、風車、風力発電、波力発
電、潮流発電など種々の装置がある。これらの源泉とな
る太陽光、太陽熱風、波、潮流の何れについても希薄
性、散逸性であって、またその変動幅が大きい。それ
故、これらのエネルギーを工業的に利用することが非常
に困難であった。しかしながら徐々にではあるが長年の
努力によって、近年ようやく経済ベースに乗ってきつつ
ある。特に波力に関しては海水を送水する装置ではある
が、既に出願した「波力ポンプ」（特許願６０−９５９
６３）が海洋を浄化する装置の送水ポンプとしてなんと
か実用化に向けて活躍を始めた。

【０００４】波力発電では、空気タービン方式や波の上
下動を利用した多段磁石式発電装置（特許公報６２−２
８３１６）等がある。前者は空気を作動媒体としている
ために発電効率が低い。つぎに後者は作動媒体は用いな
いものの磁石とコイルを相対的往復運動をさせて発電す
る往復発電機の部分に於いて、磁極間の間隔と、コイル
の間隔が同一であるために、電磁誘導により発生した電
流が、コイル内部で相殺し相うために、出力が低く発電
効率が低下する傾向にあった。

【０００５】〔発明が解決しようとする課題〕本発明は
上述した波の上下動を利用した多段磁石式発電装置（特
許公報６２−２８３１６）に於いて、磁石とコイルの相
対運動により発生した電流がコイル内部で相殺し相い、
発電出力が低下するという問題があった。

【０００６】〔発明の構成〕 （課題を解決するための手段および作用）この発明は上
述の問題点に関し、磁石とコイルの相対的往復動で発電
する発電機部分に於いて、軸方向に設けた磁石の磁極間
の間隔に対応するコイルの間隔を軸方向に細分割し、こ
の細分割されたコイルに上記磁石を往復運動させると電
磁誘導により各々のコイルに電圧と電流が発生する。た
だし、その都度磁極の位置が変化するために、各コイル
に与える磁力線の強さ、向き等が変化し夫々のコイルに
発生する電圧と電流および電流の向きが変化する。電流
の向きが変化したものに関しては、予め結線されたダイ
オードを利用して整流した後直流電源として集積すれば
コイル内で発生した電力が相殺されずに済み出力端子に
大きな出力が得られる。

【０００７】〔実施例〕以下添付図面を参照しながら、
本発明の好適実施例を以下に説明する。図１、図２は、
夫々後述の発電装置に用いられる発電機 Ａ、Ｂを示
す。図１において２は軸で環状磁石３が環状継鉄４を挟
んで軸２に複数嵌着されている。その外側にガイドパイ
プ５が設けられている。このガイドパイプと前述した環
状磁石及び、環状継鉄にはある程度のクリアランスがあ
り、この双方が相対運動が出来るようになっている。こ
のガイドパイプ５の外側には環状コイル７が巻装されて
いる。これらのコイル７は前述した環状磁石３の磁極間
に対し軸方向に細分割されたものとなっている。

【０００８】図２の発電機Ｂは環状磁石３及び環状継鉄
４とコイル７との取り付け位置が入れ代わっていること
のみにおいて相違する。図３は図１における往復発電機
のシーケンスの一例を示す。軸２に複数嵌着された環状
磁石の磁極間の間隔に対し、コイル７は細分割されてい
る。この細分割された各コイルに誘起された起電力の向
きが一致するように直列または並列に接続された後、ダ
イオードによって整流され、その電力が出力端子に供給
されている。

【０００９】上述した構成になる発電機Ａ、Ｂは軸２の
往復動、例えば波の上下運動により環状磁石から出てい
る磁力線は、そのコイル７にフレミングの右手側により
定まる方向の誘起起電力が発生する。コイル７の夫々に
誘起される起電力は磁力線の向きと磁力線の距離、運動
方向の向き等により夫々相違するが、予め設けたダイオ
ードで整流されているために、その出力端子に現れた誘
起起電力は一方向に流れる直流電力となって負荷へ供給
される。

【００１０】図４及び図５は夫々図１、図２で説明した
発電機Ａ、Ｂを用いて本発明の発電装置を構成する例を
示す。これは図１及び図２に示される対応する発電機Ａ
Ｂの軸２を漂動浮体１へ支持フレーム１１を介して固着
し、他方筒状体１２の中途外周にバランス浮体１３を設
けると共に、その下部にバランス錘１４を固着して構成
されている。図４の発電装置は、その漂動浮体１に生ず
る予測外の動揺を規制すための手段、例えば鎖１５及び
錨１６から成る手段や、スプリング１７等も設けられて
いる。また漂動浮体１の上方にある軸２には、標示燈
（浮標燈）１８が設けられ、標示燈１８が上述たコイル
の出力端子へ接続され負荷の一部となっている。

【００１１】次に、図４及び図５に示される発電装置の
動作を以下に説明する。今、発電装置が漂動浮体１を海
面上に、そしてバランス浮体１３及びバランス錘１４に
より、筒状体１２が略鉛直に且つその頂部を漂動浮体１
の上面より少し上に出るようにして海中に置かれている
ものとする。この状態において、筒状体１２へ波動がや
って来てもバランス浮体１３及びバランス錘１４の相互
作用で筒状体１２は略鉛直に保たれる。このような状態
においても筒状体１２の上下動を小さく保つためには、
バランス錘１４の外径を大きくして水の抵抗を増すか、
質量等を増やして慣性力を増すか、場合によっては海底
に固定することも良い。他方、漂動浮体は波の上下運動
に敏感に応答する。

【００１２】従って、軸２の磁石３と筒状体１２内のコ
イル７との間、に相対的な上下往復動が生じ、上述した
如くしてコイル７に誘起起電力が発生する。そして、こ
の起電力は出力端子を通じて負荷へ、または負荷の一部
である標示燈１８へ供給され標示燈１８が点灯される。
この場合発電による力の作用点は軸２、筒状体１２の中
心線とが一致しているため、波の上下運動による双方の
相対的上下運動が円滑にできる。しかもその波の上下運
動によるエネルギーを、磁石３とコイル７とで直接電気
エネルギーに変換でき機械的な損失が少ないために、効
率よく発電することが出来る。

【００１３】図４及び図５の発電装置の筒状体１２と漂
動浮体１との間に、両者間の相対的な上下運動中の摩擦
を減少させるための手段例えば海草、貝殼等の除去装置
スキー状の摺動機構やローラを設けることが良いことは
勿論であり、このような手段により相対的な上下運動の
ロスを防止し、発電効率の向上に役立つ。

【００１４】〔発明の効果〕以上の説明から明らかなご
とく本発明によれば、次のごとき優れた効果を発揮す
る。先ず現在までの装置は非常に発電効率の悪い装置で
あったものが、本発明により著しい効率アップとなる。
したがって、現在までは実用化が不可能とされて来た波
力発電装置が実用化される事により、人類及び産業界に
大きく貢献するものである。尚本装置は内燃機関等のよ
うな燃料や、油圧装置等のような作動油を不要とするた
めに、地球環境を悪化させることはない。

【図面の簡単な説明】

＜図１＞Ａ型式の往復発電機の縦断面図 ＜図２＞Ｂ型式の往復発電機の縦断面図 ＜図３＞Ａ型式の往復発電機のシーケンスの一例 ＜図４＞Ａ型式の往復発電機を用いた電磁誘導式波力発
電装置 ＜図５＞Ｂ型式の往復発電機を用いた電磁誘導式波力発
電装置 〔符号の説明〕 １…漂動浮体 ２…軸 ３…磁石 ４
…継鉄 ５…ガイドパイプ ６…軸受 ７…コイル ８
…コイルカバー ９…筒 １０…ケーシング １１
…支持フレーム １２…筒状体 １３…バランス浮体 １
４…バランス錘１４ １５…鎖 １６…錨 １７…スプリング １
８…標示燈

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成５年６月１１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００７

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００７】〔実施例〕以下添付図面を参照しながら、
本発明の好適実施例を以下に説明する。図１、図２は、
夫々後述の発電装置に用いられる発電機 Ａ、Ｂを示
す。図１において２は軸で環状磁石３が環状継鉄４を挟
んで軸２に複数嵌着されている。その外側にガイドパイ
プ５が設けられている。このガイドパイプ５と前述した
環状磁石及び、環状継鉄にはある程度のクリアランスが
あり、環状磁石及び環状継鉄の外側には磁石カバー１９
等も設けられ、この磁石カバー１９とガイドパイプ５が
相対運動が出来るようになっている。このガイドパイプ
５の外側には環状コイル７が巻装されている。これらの
コイル７は前述した環状磁石３の磁極間に対し、軸方向
に細分割されたものとなっている。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００９

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００９】上述した構成になる発電機Ａ、Ｂは軸２の
往復動、例えば波の上下運動により環状磁石から出てい
る磁力線は、そのコイル７にフレミングの右手側により
定まる方向の誘起起電力が発生する。コイル７の夫々に
誘起される起電力は磁力線の向きと磁力線の距離、運動
方向の向き等により夫々相違するが、コイル内部で反対
方向に電流が流れようとすると、コイルが細分割化され
ていることと、予め設けたダイオードで整流出来るよう
にしてあるために、その反対方向に流れたコイルが切り
離されて即整流され、その出力端子に現われた誘起起電
力は一方向に流れる直流電力となって負荷へ供給され
る。すなわちコイルの細分割を多くすればするほど、コ
イルの内部で電流の向きが相殺し合うことが少なくな
る。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１２】従って、図４の場合で説明すれば、軸２の
磁石３と筒状体１２内のコイル７との間に、相対的な上
下往復動が生じ、上述した如くしてコイル７に誘起起電
力が発生する。そして、この起電力は出力端子を通じて
負荷へ、または負荷の一部である標示燈１８へ供給され
標示燈１８が点灯される。この場合発電による力の作用
点は軸２と、筒状体１２の中心線とが一致していること
と、鉛直作動であるために、波の上下運動による双方の
相対的上下運動が円滑にできて、摺動部における磨耗も
比較的少ない。しかも、波の上下運動によるエネルギー
を磁石３とコイル７で直接電気エネルギーに変換するこ
とから、機械的な損失が少なく効率よく発電することが
できる。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】符号の説明

【補正方法】変更

【補正内容】 〔符号の説明〕 １…漂動浮体 ２…軸 ３…磁石 ４…継
鉄 ５…ガイドパイプ ６…軸受 ７…コイル ８…コ
イルカバー ９…筒 １０…ケーシング １１…支
持フレーム １２…筒状体 １３…バランス浮体 １４…
バランス錘 １５…鎖 １６…錨 １７…
スプリング １８標示燈 １９…磁石カバー

【手続補正５】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【図２】

【図３】

【図４】

【図５】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 〔請求項１〕磁石及びコイルのいずれか一方がその長手
   方向に沿って多段に周設された軸と、上記いずれか一方
   に対する他方がその長手方向に沿って多段に設けられる
   と共に、その中に上記軸が配置され、且つ上記磁石の磁
   極間の間隔に対応する上記コイルは、軸方向に細分割さ
   れた事を特徴として、磁石及びコイルのいずれか一方が
   波により揺動する漂動浮体に、他の一方が水中にほぼ鉛
   直に略静止した筒状体に設けられる事で、波の揺動にて
   漂動浮体を動かす一方、水中にほぼ鉛直に略静止した筒
   状体との間に相対的往復動を生じさせ、この動作を磁石
   とコイルの相対的往復動に導き発電する電磁誘導式波力
   発電装置。