風力、波力、潮力併用発電装置
【課題】風力、波力、潮力を利用して圧縮機を駆動し高圧空気を作り、一旦タンクに平準化して大量に貯める。この一定圧力の高圧空気でターボファンを安定して回転させ発電機を駆動し、安定した発電量を得る。
【解決手段】風力を受けると回転する風車２a,２bと、波力及び潮力を受けると回転する波車３a,３bと、風車と波車の回転エネルギーで駆動され高圧空気を作る圧縮機４と、前記高圧空気を蓄積するタンク５と、前記タンクからの一定圧力の高圧空気で回転するターボファン６と、前記ターボファンの回転力で回転して発電する発電機７とを少なくとも台船に備えたことを特徴とする。
【解決手段】風力を受けると回転する風車２a,２bと、波力及び潮力を受けると回転する波車３a,３bと、風車と波車の回転エネルギーで駆動され高圧空気を作る圧縮機４と、前記高圧空気を蓄積するタンク５と、前記タンクからの一定圧力の高圧空気で回転するターボファン６と、前記ターボファンの回転力で回転して発電する発電機７とを少なくとも台船に備えたことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海上や河川、湖上が持つ自然エネルギーである風力や波力や潮力を併用して発電する風力、波力、潮力併用発電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
海上や河川、湖上が持つ自然エネルギーである風力や波力や潮力は、常時変化している。この常時変化している自然エネルギーを制御して利用可能なエネルギーに変換し、発電に利用することが望まれている。
【０００３】
従来から風力、波力、潮力併用発電装置は、種々提案されている（例えば特許文献１参照）。この風力、波力、潮力併用発電装置は、単胴船の場合は甲板上に無指向性垂直軸風車を備し、双胴船の場合は２つの船体を結合した甲板上に無指向性垂直軸風車を、甲板下の喫水線下には無指向性垂直軸水車を備し、これらにより得られた電力により生産海上工場を稼働するものである。
【０００４】
また、特許文献２には、水面上または水面下に半潜水状態におかれた浮子の上にフレームフロートを水平固定し、該フレームに、水面上にはダリウス形風車を、また水面下にはダリウス形水車をそれぞれの回転軸を垂直方向にして設置し、前記風車と水車の回転方向が同一方向になるように回転伝達機構により変換して発電機を駆動するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−３３１６８１号公報
【特許文献２】実開昭５８−７４８６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の風力、波力、潮力併用発電装置は、常時変化している自然エネルギーを制御して利用可能なエネルギーに変換し、発電に利用するようにはなっておらず、発電を効率良く行うことができないという問題点があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明は、風力を受けると回転する風車と、波力及び潮力を受けると回転する波車と、風車と波車の回転エネルギーで駆動され高圧空気を作る圧縮機と、前記高圧空気を蓄積するタンクと、前記タンクからの一定圧力の高圧空気で回転するターボファンと、前記ターボファンの回転力で回転して発電する発電機とを少なくとも台船に備えたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、風車は受ける風の方向を有指向とする有指向装置を備えていることを特徴とする。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１の発明において、タンクの圧力が所定の圧力になれば圧力調整弁を開けてターボファンに供給されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の発明によれば、台船に発電に必要な発電装置を設けているので、台船を発電する場所に移動するだけで発電することができるという効果がある。更に、圧縮機により作られた高圧空気を一旦タンクに平準化して大量に貯めることができるので、一定圧力の高圧空気でターボファンを安定して回転させることができ、発電量も安定するという効果がある。
【００１１】
請求項２の発明によれば、風車の受ける風の方向は、有指向となるので、風を効率よく風車に受けることが可能となり、発電の効率が上がるという効果がある。
【００１２】
請求項３の発明によれば、一定圧力の高圧空気でターボファンは回転するので、回転が安定し、発電量も安定するという効果があり、更に、簡単な構造でそれを達成できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態１に係る風力、波力、潮力併用発電装置の概要を示す平面図。
【図２】同上に係る風車と波車との動力伝達を示す概要図。
【図３】同上に係る風の有指向装置の一部を断面した正面図
【図４】同上に係るターボファンの側面図
【図５】同上に係るターボファンの正面図
【図６】同上に係るターボファンの残圧の活用を示す概略図
【図７】同上に係る風力、波力、潮力併用発電装置のフロー図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の効果的な実施の形態を図１〜図７に基づいて説明する。
【実施例】
【００１５】
実施形態に係る風力、波力、潮力併用発電装置１は、風力を受けると回転する風車２と、波力及び潮力を受けると回転する波車３と、風車２と波車３の回転エネルギーで駆動され高圧空気を作る圧縮機４と、前記高圧空気を蓄積するタンク５と、前記タンク５からの一定圧力の高圧空気で回転するターボファン６と、前記ターボファン６の回転力で回転して発電する発電機７とを少なくとも台船８に備えている。
【００１６】
図１に示すように、台船８は、第１の台船８ａと第２の台船８ｂとで構成されており、第１の台船８ａには、圧縮機４と、ターボファン６と、発電機７等が設置されており、第２の台船８ｂにはタンク５が設置されており、重量バランスが均一になるようにして第１の台船８ａと第２の台船８ｂの喫水線が略一致するようにしている。
【００１７】
第１の台船８ａと第２の台船８ｂは、連結部材９により連結されており、第１の台船８ａと第２の台船８ｂの間には、第１の波車３ａ及び第２の波車３ｂを固定した主軸１０が第１の軸受１１を介して軸支されている。第１の風車２ａ及び第２の風車２ｂ及び第１の波車３ａ及び第２の波車３ｂは第１の台船８ａと第２の台船８ｂの間に配置されており、第１の波車３ａ及び第２の波車３ｂも一部が海面よりも突出させているとともに、水平に支持された主軸１０も海面よりも突出させているので、これらのメンテナンスも容易にできるようになっている。第１の風車２ａ及び第２の風車２は上部に配設され、第１の波車３ａ及び第２の波車３ｂは下部に配設されている。
【００１８】
主軸１０の回転は、回転増幅器１２及びクラッチ１３、第１の軸馬力測定器１４を介して、第１の圧縮機４ａ、第２の圧縮機４ｂ、第３の圧縮機４ｃに伝達され、主軸１０の回転は、第１の圧縮機４ａ、第２の圧縮機４ｂ、第３の圧縮機４ｃによる３台の圧縮機により圧縮空気に変換される。回転増幅器１２から出力された軸馬力を測定し、軸馬力に合った負荷で圧縮機４ａ、４ｂ、４ｃを稼働させる。主軸１０と回転増幅器１２と各圧縮機４はプーリーとベルトにより連結されており、波車３を固定した主軸１０の回転数は少ないため、回転増幅器１２とプーリー比で圧縮機４の適正回転数に近づけている。第１の軸馬力測定器１４は、小さい波力でも圧縮機４が回転できるように設けられるものであり、運転負荷を制御するものである。クラッチ１３は、各車の保護の為、異常時の対応として設けられるものである。
【００１９】
第１の圧縮機４ａは、第１の配管１５ａによりタンク５に連結されている。第２の圧縮機４ｂは、第１の配管１５ａと、第１の配管１５ａとに連結される第２の配管１５ｂによりタンク５に連結されている。第３の圧縮機４ｃは、第１の配管１５ａと、第１の配管１５ａとに連結される第３の配管１５ｃによりタンク５に連結されている。
【００２０】
第１の圧縮機４ａは、第１の残圧配管１６ａによりターボファン６に連結されている。第２の圧縮機４ｂは、第１の残圧配管１６ａと、第１の残圧配管１６ａとに連結される第２の残圧配管１６ｂによりターボファン６に連結されている。第３の圧縮機４ｃは、第１の残圧配管１６ａと、第１の残圧配管１６ａとに連結される第３の残圧配管１６ｃによりターボファン６に連結されている。
【００２１】
タンク５に設けられた圧力調整弁１７に第１の配管１８の一端が連結されており、第１の配管１８の他端は、ターボファン６に連結されている。また、タンク５に設けられた２段吹き付け用圧力調整弁１９に第２の配管２０の一端が連結されており、第２の配管２０の他端は、ターボファン６に連結されている。
【００２２】
圧力調整弁１７は、発電機７を回す原動力となる高圧空気を成り行きでターボファン６に供給してもターボファン６の回転が一定ならなければ、発電機７の出力も一定にならないので、平準化したエネルギーを得るために必要な機器である。タンク５には、タンク５内の圧力が異常に上昇した時にタンク５の保護に使用する安全弁Ｓが安全性を向上させるため、２個設けられている。
【００２３】
２段吹き付け用圧力調整弁１９は、第１の風車２ａ及び第２の風車２ｂ及び第１の波車３ａ及び第２の波車３ｂの回転エネルギーが多い時、タンク５内の圧力が上がるが、安全弁Ｓにより大気に放出するのは無駄であるために、圧力調整弁１７と異なる圧力で働くようにしており、小型の補助発電機７ａが使用できるようにしている。
【００２４】
ターボファン６には回転増幅機２１、回転検知器２２、第２の軸馬力測定器２３を介して発電機７に連結されている。回転増幅機２１は、発電機７を適正な回転数にするために設けられたものである。発電機７を適正な回転数にするために、回転制御器（図示せず）を設け、回転数が所定値をオーバーした際、ブレーキ機構によりブレーキをかけて適正な回転をすれば良いものであり、周波数が異なる場合は、プーリーにより調整すれば良いものである。
【００２５】
ターボファン６の軸馬力を第２の軸馬力測定器２３により測定した結果、余剰力があれば、その余剰力で補助の小型発電機７ａを駆動し、充電器（図示せず）を充電するようにし、それを回転数検知器２２や軸馬力測定器等２３の電源として使用することができる。第２の軸馬力測定器２３は、２段吹き付けで軸には力が残るため、余力で小型の補助発電機７ａを運転することができる場所で発電する為の設備である。
【００２６】
ターボファン６に吹き付ける空気量により発電機７が必要とする回転数は出るが、一度に高圧空気を放出すると、タンク５内の圧力が低下してしまい連続して発電機７を運転することは困難になるため、このため、回転増幅機２１により回転数を上げるのである。自然のエネルギーにより得られるターボファン６の回転数は、２５０ｒｐｍ程度であり、発電機７が効率良く発電する回転数は１７００〜１８００ｒｐｍであり、回転増幅機２１により回転数を上げる必要がある。
【００２７】
風車２は、図２に示すように、両端が垂直に支持された軸受２４により軸支された回転軸２５に固定されており、所定間隔開けて一対の第１の風車２ａ及び第２の風車２ｂが設けられている。回転軸２５には、それぞれ第１の歯車２６が設けられており、第１の風車２ａ及び第２の風車２ｂの回転は、第１の歯車２６とチェーン２７を介して第２の回転軸２８に固定された第２の歯車２９に伝達され、第２の回転軸２８は第１の風車２ａ及び第２の風車２ｂの回転により、回転駆動される。
【００２８】
第２の回転軸２８は、一対の軸受３０に軸支されている。第２の回転軸２８には第１の傘歯車３１が固定されており、第１の波車３ａ及び第２の波車３ｂが固定された主軸１０に固定された第２の傘歯車３２と第１の傘歯車３１は噛合されており、第１の風車２ａ及び第２の風車２ｂの回転と第１の波車３ａ及び第２の波車３ｂの回転力は加算可能となっており、風、波、潮の流れを同時に回転エネルギーに変換することができる。
【００２９】
第１の風車２ａ及び第２の風車２ｂの両側には第１の風車２ａ及び第２の風車２ｂの回転方向を強制的に規制して第１の風車２ａ及び第２の風車２ｂの回転と第１の波車３ａ及び第２の波車３ｂの回転力を加算可能とする回転方向規制手段３３が設けられている。
【００３０】
回転方向規制手段３３は、第１の風車２ａ及び第２の風車２ｂの併設方向に対しそれぞれ平行に設けられており、第１の風車２ａ及び第２の風車２ｂの一方に設けられた第１のシャッター３４と、第１の風車２ａ及び第２の風車２ｂの他方に設けられた第２のシャッター３５と、第１のシャッター３４及び第２のシャッター３５をガイドするレール３６と、第１のシャッター３４及び第２のシャッター３５を駆動するエアーシリンダーからなる駆動部３７とで構成されている。第１のシャッター３４及び第２のシャッター３５には通風孔部３８と非通風孔部３９とがそれぞれ設けられている。
【００３１】
第１の風車２ａを左回転させる場合は、図３に示すように、第１のシャッター３４の第１の通風孔部３８ａを第１の風車２ａの内側に対面させ、第１のシャッター３４の第１の非通風孔部３９ａを第１の風車２ａの外側に対面させるとともに、第２のシャッター３５の第１の通風孔部４０ａを第１の風車２ａの外側に対面させ、第２のシャッター３５の第１の非通風孔部４１ａを第１の風車２ａの内側に対面させ、第１のシャッター３４の第１の通風孔部３８ａ及び第２のシャッター３５の第１の通風孔部４０ａから導入した風により左回転させるのである。
【００３２】
第２の風車２ｂを左回転させる場合は、図３に示すように、第１のシャッター３４の第２の通風孔部３８ｂを第２の風車２ｂの外側に対面させ、第１のシャッター３４の第２の非通風孔部３９ｂを第２の風車２ｂの内側に対面させるとともに、第２のシャッター３５の第２の通風孔部４０ｂを第２の風車２ｂの内側に対面させ、第２のシャッター３５の第２の非通風孔部４１ｂを第２の風車２ｂの外側に対面させ、第１のシャッター３４の第２の通風孔部３８ｂ及び第２のシャッター３５の第２の通風孔部４０ｂから導入した風により左回転させるのである。
【００３３】
第１の風車２ａ及び第２の風車２ｂを右回転させる場合は、駆動部３７により第１のシャッター３４を第１の風車２ａ又は第２の風車２ｂの半径分左側に移動させるとともに、第２のシャッター３５を第１の風車２ａ又は第２の風車２ｂの半径分右側に移動させる移動させればよいのである。
【００３４】
第１の波車３ａ及び第２の波車３ｂの回転方向に対応させて、第１のシャッター３４及び第２のシャッター３５を駆動部３７により駆動することで、第１の波車３ａ及び第２の波車３ｂの回転と第１の風車２ａ及び第２の風車２ｂの回転とを同一方向にすることが可能であり、第１の風車２ａ及び第２の風車２ｂの回転と第１の波車３ａ及び第２の波車３ｂの回転力は加算可能となっており、第１の波車３ａ及び第２の波車３ｂの回転数に応じて第１のシャッター３４及び第２のシャッター３５の位置を調整し、第１の風車２ａ及び第２の風車２ｂの回転数を調整することで第１の風車２ａ及び第２の風車２ｂの回転と第１の波車３ａ及び第２の波車３ｂの加算した回転力に調整することも可能である。
【００３５】
ターボファン６は、図４及び図５に示すように、高圧空気が供給される第１の配管１８が最外周に設けられており、第１の配管１８に設けられた複数本の吹付ノズル４２がケーシング４３に吹付ノズル４２と対応して複数個設けられたガイドベーン４４に挿入されている。吹付ノズル４２は、羽根歯車４５に複数本半径方向に配設された複数本の羽根４６の外周に高圧空気を吹き付けられると軸受４７に軸支された回転軸４８が回転し、プーリー４９及びベルト（図示せず）を介して回転増幅器２１に回転力が伝達される。この時、羽根４６の外周に高圧空気を吹き付けて回転トルクも活用して羽根歯車４５がスムーズに高速回転するようにしている。
【００３６】
ケーシング４３は、高圧空気が供給される供給ゾーン４３ａと高圧空気が排気される排気ゾーン４３ｂとを備えており、排気ゾーン４３ｂには排気管５０が設けられている。排気管５０は、第１の風車２ａ及び第２の風車２ｂに回転駆動力を与えるように先端は第１の風車２ａ及び第２の風車２ｂと対面させている。
【００３７】
排気管５０は、運転初期において大気を導入する大気導入管部５０ａと、風車２に残圧を供給する風車供給管部５０ｂと、圧縮機４に大部分の高圧空気を供給する圧縮機供給管部５０ｃとを備えており、大気導入管部５０ａには第１のベロダンパー５１ａが設けられており、圧縮機供給管部５０ｃには第２のベロダンパー５１ｂが設けられている。ターボファン６には、第１の風車２ａ及び第２の風車２ｂに残圧を供給する排気管５０が設けられている。
【００３８】
風車供給管部５０ｂに排気された高圧空気は、第１の風車２ａ及び第２の風車２ｂに供給され、残圧の有効利用を図っている。圧縮機供給管部５０ｃに排気された高圧空気は、第１の残圧配管１６ａ、第２の残圧配管１６ｂ、第３の残圧配管１６ｃを介して各圧縮機４に供給され、残圧の有効利用を図っている。各圧縮機４で発生する高圧空気量は常時変化しており、この高圧空気を直接ターボファン６に供給しても発電できないため、一度、タンク５に蓄積し、前記タンク内の高圧空気の圧力が所定の圧力になれば圧力調整弁１７が開となってターボファン６に定量で定圧の高圧空気が供給されるようになっている。
【００３９】
この際ターボファン６に供給する高圧空気量に余裕があっても大気に放出することは無駄であるため、２段吹き付け用圧力調整弁１９を開にしてターボファン６に供給されるのであり、ターボファン６に供給された高圧空気は、第１の残圧配管１６ａ、第２の残圧配管１６ｂ、第３の残圧配管１６ｃを介して各圧縮機４に供給されるとともに、風車２に残圧が供給され、残圧の有効利用を図っている。
【００４０】
第１のベロダンパー５１ａは、回動自在に中央部が軸支されており、大気を導入できるように、ベロダンパー５１ａの一端が第１のスプリング５２ａにより付勢されている。第２のベロダンパー５１ｂは、回動自在に中央部が軸支されており、第１の風車２ａ及び第２の風車２ｂに残圧を供給できるように、第２のベロダンパー５１ｂの一端が第２のスプリング５２ｂにより付勢されている。
【００４１】
ターボファン６には架台５３が設けられており、架台５１には固定ボルト用のねじ穴５４が設けられている。
【００４２】
第１の台船８ａと第２の台船８ｂの先端は、三角形状に突出しており、波を集め易くなるように集波板５５をそれぞれ先端が広がるように固定されているが、第１の台船８ａと第２の台船８ｂを移動させる場合は、走行の邪魔にならないように外すようになっている。
【００４３】
第１の台船８ａと第２の台船８ｂには、停船用のチェーン５６がそれぞれ設けられており、テトラポット等（図示せず）に繋ぐようになっている。
【００４４】
次に、図６を参照して本発明の風力、波力、潮力併用発電装置の実施態様の動作について説明する。第１の風車２ａ及び第２の風車２ｂ及び第１の波車３ａ及び第２の波車３ｂの回転駆動力は、回転増幅器１２、クラッチ１３、を介して３台の圧縮機４に伝達されて、圧縮空気を発生させ順次タンク５に供給されてタンク５に高圧空気を蓄積する。タンク５内の高圧空気は、圧力調整弁１７に設定された所定圧力になるとターボファン６に供給され、ターボファン６が回転する。ターボファン６には回転検出器２２、軸馬力測定器２３を介して発電機７、補助発電機７ａが接続されており、交直低電圧切替手段５７を介して送電される。
【００４５】
１．
台船８と台船８を連結し、上部に垂直の回転軸を備えた風車、下部に水平の回転軸を備えた波車を配置し、これらの回転エネルギーを同一の回転方向に集結して自然エネルギーを取得する。
２．
風車は風の方向がどちらでも波車の方向に回転するよう、波又は潮流の方向を検知し、働くスライド式シャッターを設ける。
３．
波車の軸の回転数は少ないため、回転増幅器及びプーリーにより、圧縮機の適正回転数まで上げる。
４．
海上のエネルギーは変動しているから波車の軸馬力を測定し、圧縮機を負荷制御運転する。
５．
圧縮機で生まれた高圧空気も一定量発生しないので、そのまま発電機に供給しても装置として成り立たず、高圧空気もタンクに蓄積する。
６．
蓄積された高圧空気も無造作に発電機に送れないから発電機に送る力を一定にする必要から圧力調整弁を設け供給力を標準化する。
７．
タンクより送られた高圧空気でタービン又はファンを回転させるが通常は軸側から供給し外周から排出するのであるが、本願は、外周から供給し、軸側または外周の一部より放出し、トルク力を活用するようにした。ここで、放出される空気は、常にプラス圧で残圧があるため、この空気を圧縮機の吸込み空気に又それでも余剰が出るから風車の風に活用する。
８．
ターボファンの回転数は、空気の吹き付け量、圧力、空気の当たる面積等で決まるが、本願では２５０ｒｐｍ分と、見込み発電機の適正回転数まで回転増幅器とプーリーで対応している。
【００４６】
実施形態は、第１の台船８ａには、圧縮機４と、ターボファン６と、発電機７等が設置されており、第２の台船８ｂにはタンク５が設置されており、重量バランスが均一になるようにして第１の台船８ａと第２の台船８ｂの喫水線が略一致するようにしているが、大型の第１の台船８ａに全ての部材を設置し、第２の台船８ｂを小型にしても構わないものである。また、台船８は自走しなくてもよいものであり、漁礁、釣り筏にも活用できるものである。
【００４７】
タンク５は、取得エネルギーが大きい時を考慮して大きくしたり、複数個のタンク５を併設し、所定の圧力になれば、別のタンク５に高圧空気を蓄積するようにしても構わないものである。
【００４８】
本発明の風力、波力、潮力併用発電装置により得られた電力は、一定距離トロリー方式の送電ケーブルを使用して陸に送電することが一般的ではあるが、蓄電池に蓄電し、船舶にその蓄電池を供給することで船舶が寄港することなく航行できるようにしても構わないものである。
【００４９】
圧縮機の形式は、圧縮空気量の多いスクリュー式が好ましいが、自然エネルギーは一定化しないから回転数が変化しても対応可能なレシプロ方式とし、例えば、日立製のものであれば、３台使用（最高１５ＫＷまで）することで、自然の力の吸収の大小に関わらず、軸馬力により運転負荷制御に用いる。
【００５０】
各部の仕様
台船
１ 台船は片側ストレ−ジタンク、［使用圧力に耐える，停船しているから、補強の抵抗は考慮しなくてよい］片側は圧縮機、発電機等の設置用船とする・
２ 船止めはテトラポットを必要数設け鎖が取り付けられる金具付きとする。波の方向に対し（帰り波の対応）双方にテトラポットが必要であるが鎖は波の状況に合う様余裕を設ける事
３ ドレンポンプはレベルＳＷで確認しエア−ポンプで排出する。
４ 上部は機器側台船に機器搬入、搬出用ハッチをパッキン付きで設け、点検用も同様とする。
５ 台船と波車の高さの関連について、台船はたえず喫水線を守れる様設計すること。
6 波の力を出来る限り多く集める為に台船の先頭に集波板を設ける。
7 双方のバランスはコンクリ−トのウエイトで調整する。ウエイトはずれない事。
風車
１ 羽根胴の太さは最低5００ミリ
２ 羽根の寸法は 幅 6００ミリ 高さ ２５００ミリで取り換え可とする。
３ 羽根の形状は風を受けやすい形状にする。
４ 波車への伝達は傘歯車とチェーン方式・
５ 耐風速は５０メートル・
６ 一部の海域での実証であるが波力のエネルギーは膨大であり風力波力と併用よりも単独利用も考慮する。
７ 設置方向は垂直として少しでも高さを稼ぐ事、
波車
１ 胴の太さ７００ミリ［最低］
２ 羽根の寸法は高さ ８００ミリ 長さ ３０００ミリで取り換え可とする。
３ 補強の為リブを最低６枚設け、羽根の取り換えはリブ部で行う。
４ 羽根の先端は波及び潮流力が最も受けやすい形状を付ける。
5 風、波車共通するが羽根内に入るエネルギーは軸方向に逃げない様羽根の先を
囲い半ハコ型として力の吸収力を高める
6 設置方向は水平方向とし波、潮流のエネルギーを最大吸収する。
軸、軸受
１ 軸は台船側、羽根、中間、台船、羽根側、と５分割にする、（メンテ上）
２ 継ぎ手はインロウ加工，またはスプライン加工として、双方とも芯ぶれのおきない 事。
３ 波車は強大な力が掛る為、軸受は強度を重視すること。
４ 波車の回転数は低回転である為ユニバーサル方式も一策とする
５ 引き潮時波車を下げると軸が水中になるので軸受内はグリスを満杯にし軸受
両空室を作り少内圧を掛け海水の侵入を防ぐ等も考慮する事。
プ−リ−
１ 全てＢ型４本掛けを基本としＶベルト耐久性は最高の品種を使う事。
２ ベルトのテンションはスプリング式をシリンダ−［空気圧］で行う。
３ 引き潮時波車全体を水面下にする場合は滑らない種類に部分的に変更するか又は 伝達方式を油圧ポンプを介して行う等を考慮する。
回転センサ−、軸馬力測定
１ 回転センサの取り付け場所は波車プーリーと回転増幅器の間、回転増幅器と圧縮機の間、ターボフアンと発電機の間、の３箇所とする。
２ この場所にはベルトテンションを設けてセンサ−に依りテンションの働きを左右する。
３ １，２、の働き、［１］圧縮機に異常の時に羽根に負担をかけない。［２］羽根の回転の少ない時は圧縮機を廻さない。［３］ターボフアンの回転の少ない時は発電機に動力をかけない等の目的である
４ 圧縮機の負荷制御の為の軸馬力測定器を設け発生している軸馬力で圧縮機を運転する。
圧縮機
１ 形式 基本的にはレシプロ式で多段圧縮、もしくはスリユー方式、レシプロの場合圧縮機が傾いて給油不可とならない様安定した位置に設置する事。
２ アンローダー機能付き。
３ 波車の軸出力を測定しレシプロ式の場合複数機の圧縮機を対抗に設置し（日立製15馬力が最高機）測定出力に依り運転機数を制御する為複数機設置も必要。
スクリュー式の場合は吸い込み空気の量を制御して負荷の調整をする。
４ 回転数 少回転でも圧縮出来る事。基本的には１０００回転毎秒とする。
スクリュー式の場合は２３００回位に増幅する。但し満潮時と引き潮時の波車
の回転方向が異なる為スクリユー方式の採用が適正か検討を要す、空気容量を多くするにはこの型式が好ましい。基本的には設置等地の波の状況で設計する。
回転増幅器
１ 回転増幅はプーリー等で対応を基本とするが、対応不可の場合は４倍程度の増幅が出来る事。
２ １次側の力を伝達出来る事。
３ 増幅機は低速の位置で使う事。
ストレ−ジタンク
１ 耐圧は１５キロに耐える事、但し圧縮機にスクリュー式を採用する場合は低圧で可。
２ 安全弁は異常の時を考慮しダブルで設ける、取り付けは船外とする。
高圧ガス法に抵触しない範囲で運用が好ましい。
３ 空気蓄積量から台船全てを使う方が良いが強度的に補強に充分考慮すること。
タ−ボファン
＠ 圧縮空気を使う為特殊になるが簡単には羽根の外周に力を掛けてトルク力を生み出す様にするが要件を記す。
１ 圧縮空気が有効に動力と成る様にガイドベーンを設ける。
２ 排気は全周の３０パーセント位からか通常の吸気側からとする。
３ 羽根の外周は最低８００ミリ必要と判断する。
４ 残圧は有効に使える事。
５ 回転数は圧縮空気の供給圧、量にもよるが回転数の確保よりも回転力を得られる事が必要であるが最低２５０回毎分が望ましいと判断する。（多くを求めると
供給空気量が不足するためト−タル的に決め増幅器で考慮する。
発電機
１ 特殊な機器を採用しない事。
２ 発電容量はタ−ボフアンの出力で選定すること
３ 発電機の選別は色々あるが得られたエネルギーを最大限有効に使える物とする。
４ 発電機の回転数はファンの回転を増幅しその後の回転数は地方の必要回転数にプ−リ比で決める
５、回転数の元はフアン回転の力の圧縮空気の圧力と量であるが、発電機の回転数がオーバーし支障を来すと考えられ場合は回転数を検知してブレーキ制御も考慮する。
風車回転制御
１ 波の方向を検知して風車に当たる風を制御する。方法は風車の半周を風の当たらない様にするシャッタ−を設ける。（スライド式）
２ シャッタ−はエア−シリンダ−で開閉する。
３ シャッタ−の上下は雨水を防ぐ傘を備える。
４ シャッタ−の上下方向の強度ガイドを最低２箇所設ける。
残圧活用
１ 残圧活用は風車と圧縮機の吸気に使う。
２ 風車側は風車の制御に合わせて吹き付け方向を変えるダンパ−を設ける
３ 風車への吹き付けは供給ダクト（菅）をスライドさせシャッタ−と同時に動か
かせ吹き付けは広角に吹き付口を設ける。
３ 圧縮機側は外気取り入れ菅にベロを付け圧縮空気の逃げを防止する、通常は残圧空気の方が多い。
圧力調整弁
１ ストレージタンクの圧縮空気に余裕がある場合は２段階の圧力でターボフアンに空気を供給する為２系統の調整弁を設けて、各系統ダブル設置とする。
【符号の説明】
【００５１】
１ 風力、波力、潮力併用発電装置
２ 風車
２ａ 第１の風車
２ｂ 第２の波車
３ 波車
３ａ 第１の波車
３ｂ 第２の波車
４ 圧縮機
５ タンク
６ ターボファン
７ 発電機
１７ 圧力調整弁
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海上や河川、湖上が持つ自然エネルギーである風力や波力や潮力を併用して発電する風力、波力、潮力併用発電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
海上や河川、湖上が持つ自然エネルギーである風力や波力や潮力は、常時変化している。この常時変化している自然エネルギーを制御して利用可能なエネルギーに変換し、発電に利用することが望まれている。
【０００３】
従来から風力、波力、潮力併用発電装置は、種々提案されている（例えば特許文献１参照）。この風力、波力、潮力併用発電装置は、単胴船の場合は甲板上に無指向性垂直軸風車を備し、双胴船の場合は２つの船体を結合した甲板上に無指向性垂直軸風車を、甲板下の喫水線下には無指向性垂直軸水車を備し、これらにより得られた電力により生産海上工場を稼働するものである。
【０００４】
また、特許文献２には、水面上または水面下に半潜水状態におかれた浮子の上にフレームフロートを水平固定し、該フレームに、水面上にはダリウス形風車を、また水面下にはダリウス形水車をそれぞれの回転軸を垂直方向にして設置し、前記風車と水車の回転方向が同一方向になるように回転伝達機構により変換して発電機を駆動するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−３３１６８１号公報
【特許文献２】実開昭５８−７４８６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の風力、波力、潮力併用発電装置は、常時変化している自然エネルギーを制御して利用可能なエネルギーに変換し、発電に利用するようにはなっておらず、発電を効率良く行うことができないという問題点があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明は、風力を受けると回転する風車と、波力及び潮力を受けると回転する波車と、風車と波車の回転エネルギーで駆動され高圧空気を作る圧縮機と、前記高圧空気を蓄積するタンクと、前記タンクからの一定圧力の高圧空気で回転するターボファンと、前記ターボファンの回転力で回転して発電する発電機とを少なくとも台船に備えたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、風車は受ける風の方向を有指向とする有指向装置を備えていることを特徴とする。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１の発明において、タンクの圧力が所定の圧力になれば圧力調整弁を開けてターボファンに供給されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の発明によれば、台船に発電に必要な発電装置を設けているので、台船を発電する場所に移動するだけで発電することができるという効果がある。更に、圧縮機により作られた高圧空気を一旦タンクに平準化して大量に貯めることができるので、一定圧力の高圧空気でターボファンを安定して回転させることができ、発電量も安定するという効果がある。
【００１１】
請求項２の発明によれば、風車の受ける風の方向は、有指向となるので、風を効率よく風車に受けることが可能となり、発電の効率が上がるという効果がある。
【００１２】
請求項３の発明によれば、一定圧力の高圧空気でターボファンは回転するので、回転が安定し、発電量も安定するという効果があり、更に、簡単な構造でそれを達成できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態１に係る風力、波力、潮力併用発電装置の概要を示す平面図。
【図２】同上に係る風車と波車との動力伝達を示す概要図。
【図３】同上に係る風の有指向装置の一部を断面した正面図
【図４】同上に係るターボファンの側面図
【図５】同上に係るターボファンの正面図
【図６】同上に係るターボファンの残圧の活用を示す概略図
【図７】同上に係る風力、波力、潮力併用発電装置のフロー図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の効果的な実施の形態を図１〜図７に基づいて説明する。
【実施例】
【００１５】
実施形態に係る風力、波力、潮力併用発電装置１は、風力を受けると回転する風車２と、波力及び潮力を受けると回転する波車３と、風車２と波車３の回転エネルギーで駆動され高圧空気を作る圧縮機４と、前記高圧空気を蓄積するタンク５と、前記タンク５からの一定圧力の高圧空気で回転するターボファン６と、前記ターボファン６の回転力で回転して発電する発電機７とを少なくとも台船８に備えている。
【００１６】
図１に示すように、台船８は、第１の台船８ａと第２の台船８ｂとで構成されており、第１の台船８ａには、圧縮機４と、ターボファン６と、発電機７等が設置されており、第２の台船８ｂにはタンク５が設置されており、重量バランスが均一になるようにして第１の台船８ａと第２の台船８ｂの喫水線が略一致するようにしている。
【００１７】
第１の台船８ａと第２の台船８ｂは、連結部材９により連結されており、第１の台船８ａと第２の台船８ｂの間には、第１の波車３ａ及び第２の波車３ｂを固定した主軸１０が第１の軸受１１を介して軸支されている。第１の風車２ａ及び第２の風車２ｂ及び第１の波車３ａ及び第２の波車３ｂは第１の台船８ａと第２の台船８ｂの間に配置されており、第１の波車３ａ及び第２の波車３ｂも一部が海面よりも突出させているとともに、水平に支持された主軸１０も海面よりも突出させているので、これらのメンテナンスも容易にできるようになっている。第１の風車２ａ及び第２の風車２は上部に配設され、第１の波車３ａ及び第２の波車３ｂは下部に配設されている。
【００１８】
主軸１０の回転は、回転増幅器１２及びクラッチ１３、第１の軸馬力測定器１４を介して、第１の圧縮機４ａ、第２の圧縮機４ｂ、第３の圧縮機４ｃに伝達され、主軸１０の回転は、第１の圧縮機４ａ、第２の圧縮機４ｂ、第３の圧縮機４ｃによる３台の圧縮機により圧縮空気に変換される。回転増幅器１２から出力された軸馬力を測定し、軸馬力に合った負荷で圧縮機４ａ、４ｂ、４ｃを稼働させる。主軸１０と回転増幅器１２と各圧縮機４はプーリーとベルトにより連結されており、波車３を固定した主軸１０の回転数は少ないため、回転増幅器１２とプーリー比で圧縮機４の適正回転数に近づけている。第１の軸馬力測定器１４は、小さい波力でも圧縮機４が回転できるように設けられるものであり、運転負荷を制御するものである。クラッチ１３は、各車の保護の為、異常時の対応として設けられるものである。
【００１９】
第１の圧縮機４ａは、第１の配管１５ａによりタンク５に連結されている。第２の圧縮機４ｂは、第１の配管１５ａと、第１の配管１５ａとに連結される第２の配管１５ｂによりタンク５に連結されている。第３の圧縮機４ｃは、第１の配管１５ａと、第１の配管１５ａとに連結される第３の配管１５ｃによりタンク５に連結されている。
【００２０】
第１の圧縮機４ａは、第１の残圧配管１６ａによりターボファン６に連結されている。第２の圧縮機４ｂは、第１の残圧配管１６ａと、第１の残圧配管１６ａとに連結される第２の残圧配管１６ｂによりターボファン６に連結されている。第３の圧縮機４ｃは、第１の残圧配管１６ａと、第１の残圧配管１６ａとに連結される第３の残圧配管１６ｃによりターボファン６に連結されている。
【００２１】
タンク５に設けられた圧力調整弁１７に第１の配管１８の一端が連結されており、第１の配管１８の他端は、ターボファン６に連結されている。また、タンク５に設けられた２段吹き付け用圧力調整弁１９に第２の配管２０の一端が連結されており、第２の配管２０の他端は、ターボファン６に連結されている。
【００２２】
圧力調整弁１７は、発電機７を回す原動力となる高圧空気を成り行きでターボファン６に供給してもターボファン６の回転が一定ならなければ、発電機７の出力も一定にならないので、平準化したエネルギーを得るために必要な機器である。タンク５には、タンク５内の圧力が異常に上昇した時にタンク５の保護に使用する安全弁Ｓが安全性を向上させるため、２個設けられている。
【００２３】
２段吹き付け用圧力調整弁１９は、第１の風車２ａ及び第２の風車２ｂ及び第１の波車３ａ及び第２の波車３ｂの回転エネルギーが多い時、タンク５内の圧力が上がるが、安全弁Ｓにより大気に放出するのは無駄であるために、圧力調整弁１７と異なる圧力で働くようにしており、小型の補助発電機７ａが使用できるようにしている。
【００２４】
ターボファン６には回転増幅機２１、回転検知器２２、第２の軸馬力測定器２３を介して発電機７に連結されている。回転増幅機２１は、発電機７を適正な回転数にするために設けられたものである。発電機７を適正な回転数にするために、回転制御器（図示せず）を設け、回転数が所定値をオーバーした際、ブレーキ機構によりブレーキをかけて適正な回転をすれば良いものであり、周波数が異なる場合は、プーリーにより調整すれば良いものである。
【００２５】
ターボファン６の軸馬力を第２の軸馬力測定器２３により測定した結果、余剰力があれば、その余剰力で補助の小型発電機７ａを駆動し、充電器（図示せず）を充電するようにし、それを回転数検知器２２や軸馬力測定器等２３の電源として使用することができる。第２の軸馬力測定器２３は、２段吹き付けで軸には力が残るため、余力で小型の補助発電機７ａを運転することができる場所で発電する為の設備である。
【００２６】
ターボファン６に吹き付ける空気量により発電機７が必要とする回転数は出るが、一度に高圧空気を放出すると、タンク５内の圧力が低下してしまい連続して発電機７を運転することは困難になるため、このため、回転増幅機２１により回転数を上げるのである。自然のエネルギーにより得られるターボファン６の回転数は、２５０ｒｐｍ程度であり、発電機７が効率良く発電する回転数は１７００〜１８００ｒｐｍであり、回転増幅機２１により回転数を上げる必要がある。
【００２７】
風車２は、図２に示すように、両端が垂直に支持された軸受２４により軸支された回転軸２５に固定されており、所定間隔開けて一対の第１の風車２ａ及び第２の風車２ｂが設けられている。回転軸２５には、それぞれ第１の歯車２６が設けられており、第１の風車２ａ及び第２の風車２ｂの回転は、第１の歯車２６とチェーン２７を介して第２の回転軸２８に固定された第２の歯車２９に伝達され、第２の回転軸２８は第１の風車２ａ及び第２の風車２ｂの回転により、回転駆動される。
【００２８】
第２の回転軸２８は、一対の軸受３０に軸支されている。第２の回転軸２８には第１の傘歯車３１が固定されており、第１の波車３ａ及び第２の波車３ｂが固定された主軸１０に固定された第２の傘歯車３２と第１の傘歯車３１は噛合されており、第１の風車２ａ及び第２の風車２ｂの回転と第１の波車３ａ及び第２の波車３ｂの回転力は加算可能となっており、風、波、潮の流れを同時に回転エネルギーに変換することができる。
【００２９】
第１の風車２ａ及び第２の風車２ｂの両側には第１の風車２ａ及び第２の風車２ｂの回転方向を強制的に規制して第１の風車２ａ及び第２の風車２ｂの回転と第１の波車３ａ及び第２の波車３ｂの回転力を加算可能とする回転方向規制手段３３が設けられている。
【００３０】
回転方向規制手段３３は、第１の風車２ａ及び第２の風車２ｂの併設方向に対しそれぞれ平行に設けられており、第１の風車２ａ及び第２の風車２ｂの一方に設けられた第１のシャッター３４と、第１の風車２ａ及び第２の風車２ｂの他方に設けられた第２のシャッター３５と、第１のシャッター３４及び第２のシャッター３５をガイドするレール３６と、第１のシャッター３４及び第２のシャッター３５を駆動するエアーシリンダーからなる駆動部３７とで構成されている。第１のシャッター３４及び第２のシャッター３５には通風孔部３８と非通風孔部３９とがそれぞれ設けられている。
【００３１】
第１の風車２ａを左回転させる場合は、図３に示すように、第１のシャッター３４の第１の通風孔部３８ａを第１の風車２ａの内側に対面させ、第１のシャッター３４の第１の非通風孔部３９ａを第１の風車２ａの外側に対面させるとともに、第２のシャッター３５の第１の通風孔部４０ａを第１の風車２ａの外側に対面させ、第２のシャッター３５の第１の非通風孔部４１ａを第１の風車２ａの内側に対面させ、第１のシャッター３４の第１の通風孔部３８ａ及び第２のシャッター３５の第１の通風孔部４０ａから導入した風により左回転させるのである。
【００３２】
第２の風車２ｂを左回転させる場合は、図３に示すように、第１のシャッター３４の第２の通風孔部３８ｂを第２の風車２ｂの外側に対面させ、第１のシャッター３４の第２の非通風孔部３９ｂを第２の風車２ｂの内側に対面させるとともに、第２のシャッター３５の第２の通風孔部４０ｂを第２の風車２ｂの内側に対面させ、第２のシャッター３５の第２の非通風孔部４１ｂを第２の風車２ｂの外側に対面させ、第１のシャッター３４の第２の通風孔部３８ｂ及び第２のシャッター３５の第２の通風孔部４０ｂから導入した風により左回転させるのである。
【００３３】
第１の風車２ａ及び第２の風車２ｂを右回転させる場合は、駆動部３７により第１のシャッター３４を第１の風車２ａ又は第２の風車２ｂの半径分左側に移動させるとともに、第２のシャッター３５を第１の風車２ａ又は第２の風車２ｂの半径分右側に移動させる移動させればよいのである。
【００３４】
第１の波車３ａ及び第２の波車３ｂの回転方向に対応させて、第１のシャッター３４及び第２のシャッター３５を駆動部３７により駆動することで、第１の波車３ａ及び第２の波車３ｂの回転と第１の風車２ａ及び第２の風車２ｂの回転とを同一方向にすることが可能であり、第１の風車２ａ及び第２の風車２ｂの回転と第１の波車３ａ及び第２の波車３ｂの回転力は加算可能となっており、第１の波車３ａ及び第２の波車３ｂの回転数に応じて第１のシャッター３４及び第２のシャッター３５の位置を調整し、第１の風車２ａ及び第２の風車２ｂの回転数を調整することで第１の風車２ａ及び第２の風車２ｂの回転と第１の波車３ａ及び第２の波車３ｂの加算した回転力に調整することも可能である。
【００３５】
ターボファン６は、図４及び図５に示すように、高圧空気が供給される第１の配管１８が最外周に設けられており、第１の配管１８に設けられた複数本の吹付ノズル４２がケーシング４３に吹付ノズル４２と対応して複数個設けられたガイドベーン４４に挿入されている。吹付ノズル４２は、羽根歯車４５に複数本半径方向に配設された複数本の羽根４６の外周に高圧空気を吹き付けられると軸受４７に軸支された回転軸４８が回転し、プーリー４９及びベルト（図示せず）を介して回転増幅器２１に回転力が伝達される。この時、羽根４６の外周に高圧空気を吹き付けて回転トルクも活用して羽根歯車４５がスムーズに高速回転するようにしている。
【００３６】
ケーシング４３は、高圧空気が供給される供給ゾーン４３ａと高圧空気が排気される排気ゾーン４３ｂとを備えており、排気ゾーン４３ｂには排気管５０が設けられている。排気管５０は、第１の風車２ａ及び第２の風車２ｂに回転駆動力を与えるように先端は第１の風車２ａ及び第２の風車２ｂと対面させている。
【００３７】
排気管５０は、運転初期において大気を導入する大気導入管部５０ａと、風車２に残圧を供給する風車供給管部５０ｂと、圧縮機４に大部分の高圧空気を供給する圧縮機供給管部５０ｃとを備えており、大気導入管部５０ａには第１のベロダンパー５１ａが設けられており、圧縮機供給管部５０ｃには第２のベロダンパー５１ｂが設けられている。ターボファン６には、第１の風車２ａ及び第２の風車２ｂに残圧を供給する排気管５０が設けられている。
【００３８】
風車供給管部５０ｂに排気された高圧空気は、第１の風車２ａ及び第２の風車２ｂに供給され、残圧の有効利用を図っている。圧縮機供給管部５０ｃに排気された高圧空気は、第１の残圧配管１６ａ、第２の残圧配管１６ｂ、第３の残圧配管１６ｃを介して各圧縮機４に供給され、残圧の有効利用を図っている。各圧縮機４で発生する高圧空気量は常時変化しており、この高圧空気を直接ターボファン６に供給しても発電できないため、一度、タンク５に蓄積し、前記タンク内の高圧空気の圧力が所定の圧力になれば圧力調整弁１７が開となってターボファン６に定量で定圧の高圧空気が供給されるようになっている。
【００３９】
この際ターボファン６に供給する高圧空気量に余裕があっても大気に放出することは無駄であるため、２段吹き付け用圧力調整弁１９を開にしてターボファン６に供給されるのであり、ターボファン６に供給された高圧空気は、第１の残圧配管１６ａ、第２の残圧配管１６ｂ、第３の残圧配管１６ｃを介して各圧縮機４に供給されるとともに、風車２に残圧が供給され、残圧の有効利用を図っている。
【００４０】
第１のベロダンパー５１ａは、回動自在に中央部が軸支されており、大気を導入できるように、ベロダンパー５１ａの一端が第１のスプリング５２ａにより付勢されている。第２のベロダンパー５１ｂは、回動自在に中央部が軸支されており、第１の風車２ａ及び第２の風車２ｂに残圧を供給できるように、第２のベロダンパー５１ｂの一端が第２のスプリング５２ｂにより付勢されている。
【００４１】
ターボファン６には架台５３が設けられており、架台５１には固定ボルト用のねじ穴５４が設けられている。
【００４２】
第１の台船８ａと第２の台船８ｂの先端は、三角形状に突出しており、波を集め易くなるように集波板５５をそれぞれ先端が広がるように固定されているが、第１の台船８ａと第２の台船８ｂを移動させる場合は、走行の邪魔にならないように外すようになっている。
【００４３】
第１の台船８ａと第２の台船８ｂには、停船用のチェーン５６がそれぞれ設けられており、テトラポット等（図示せず）に繋ぐようになっている。
【００４４】
次に、図６を参照して本発明の風力、波力、潮力併用発電装置の実施態様の動作について説明する。第１の風車２ａ及び第２の風車２ｂ及び第１の波車３ａ及び第２の波車３ｂの回転駆動力は、回転増幅器１２、クラッチ１３、を介して３台の圧縮機４に伝達されて、圧縮空気を発生させ順次タンク５に供給されてタンク５に高圧空気を蓄積する。タンク５内の高圧空気は、圧力調整弁１７に設定された所定圧力になるとターボファン６に供給され、ターボファン６が回転する。ターボファン６には回転検出器２２、軸馬力測定器２３を介して発電機７、補助発電機７ａが接続されており、交直低電圧切替手段５７を介して送電される。
【００４５】
１．
台船８と台船８を連結し、上部に垂直の回転軸を備えた風車、下部に水平の回転軸を備えた波車を配置し、これらの回転エネルギーを同一の回転方向に集結して自然エネルギーを取得する。
２．
風車は風の方向がどちらでも波車の方向に回転するよう、波又は潮流の方向を検知し、働くスライド式シャッターを設ける。
３．
波車の軸の回転数は少ないため、回転増幅器及びプーリーにより、圧縮機の適正回転数まで上げる。
４．
海上のエネルギーは変動しているから波車の軸馬力を測定し、圧縮機を負荷制御運転する。
５．
圧縮機で生まれた高圧空気も一定量発生しないので、そのまま発電機に供給しても装置として成り立たず、高圧空気もタンクに蓄積する。
６．
蓄積された高圧空気も無造作に発電機に送れないから発電機に送る力を一定にする必要から圧力調整弁を設け供給力を標準化する。
７．
タンクより送られた高圧空気でタービン又はファンを回転させるが通常は軸側から供給し外周から排出するのであるが、本願は、外周から供給し、軸側または外周の一部より放出し、トルク力を活用するようにした。ここで、放出される空気は、常にプラス圧で残圧があるため、この空気を圧縮機の吸込み空気に又それでも余剰が出るから風車の風に活用する。
８．
ターボファンの回転数は、空気の吹き付け量、圧力、空気の当たる面積等で決まるが、本願では２５０ｒｐｍ分と、見込み発電機の適正回転数まで回転増幅器とプーリーで対応している。
【００４６】
実施形態は、第１の台船８ａには、圧縮機４と、ターボファン６と、発電機７等が設置されており、第２の台船８ｂにはタンク５が設置されており、重量バランスが均一になるようにして第１の台船８ａと第２の台船８ｂの喫水線が略一致するようにしているが、大型の第１の台船８ａに全ての部材を設置し、第２の台船８ｂを小型にしても構わないものである。また、台船８は自走しなくてもよいものであり、漁礁、釣り筏にも活用できるものである。
【００４７】
タンク５は、取得エネルギーが大きい時を考慮して大きくしたり、複数個のタンク５を併設し、所定の圧力になれば、別のタンク５に高圧空気を蓄積するようにしても構わないものである。
【００４８】
本発明の風力、波力、潮力併用発電装置により得られた電力は、一定距離トロリー方式の送電ケーブルを使用して陸に送電することが一般的ではあるが、蓄電池に蓄電し、船舶にその蓄電池を供給することで船舶が寄港することなく航行できるようにしても構わないものである。
【００４９】
圧縮機の形式は、圧縮空気量の多いスクリュー式が好ましいが、自然エネルギーは一定化しないから回転数が変化しても対応可能なレシプロ方式とし、例えば、日立製のものであれば、３台使用（最高１５ＫＷまで）することで、自然の力の吸収の大小に関わらず、軸馬力により運転負荷制御に用いる。
【００５０】
各部の仕様
台船
１ 台船は片側ストレ−ジタンク、［使用圧力に耐える，停船しているから、補強の抵抗は考慮しなくてよい］片側は圧縮機、発電機等の設置用船とする・
２ 船止めはテトラポットを必要数設け鎖が取り付けられる金具付きとする。波の方向に対し（帰り波の対応）双方にテトラポットが必要であるが鎖は波の状況に合う様余裕を設ける事
３ ドレンポンプはレベルＳＷで確認しエア−ポンプで排出する。
４ 上部は機器側台船に機器搬入、搬出用ハッチをパッキン付きで設け、点検用も同様とする。
５ 台船と波車の高さの関連について、台船はたえず喫水線を守れる様設計すること。
6 波の力を出来る限り多く集める為に台船の先頭に集波板を設ける。
7 双方のバランスはコンクリ−トのウエイトで調整する。ウエイトはずれない事。
風車
１ 羽根胴の太さは最低5００ミリ
２ 羽根の寸法は 幅 6００ミリ 高さ ２５００ミリで取り換え可とする。
３ 羽根の形状は風を受けやすい形状にする。
４ 波車への伝達は傘歯車とチェーン方式・
５ 耐風速は５０メートル・
６ 一部の海域での実証であるが波力のエネルギーは膨大であり風力波力と併用よりも単独利用も考慮する。
７ 設置方向は垂直として少しでも高さを稼ぐ事、
波車
１ 胴の太さ７００ミリ［最低］
２ 羽根の寸法は高さ ８００ミリ 長さ ３０００ミリで取り換え可とする。
３ 補強の為リブを最低６枚設け、羽根の取り換えはリブ部で行う。
４ 羽根の先端は波及び潮流力が最も受けやすい形状を付ける。
5 風、波車共通するが羽根内に入るエネルギーは軸方向に逃げない様羽根の先を
囲い半ハコ型として力の吸収力を高める
6 設置方向は水平方向とし波、潮流のエネルギーを最大吸収する。
軸、軸受
１ 軸は台船側、羽根、中間、台船、羽根側、と５分割にする、（メンテ上）
２ 継ぎ手はインロウ加工，またはスプライン加工として、双方とも芯ぶれのおきない 事。
３ 波車は強大な力が掛る為、軸受は強度を重視すること。
４ 波車の回転数は低回転である為ユニバーサル方式も一策とする
５ 引き潮時波車を下げると軸が水中になるので軸受内はグリスを満杯にし軸受
両空室を作り少内圧を掛け海水の侵入を防ぐ等も考慮する事。
プ−リ−
１ 全てＢ型４本掛けを基本としＶベルト耐久性は最高の品種を使う事。
２ ベルトのテンションはスプリング式をシリンダ−［空気圧］で行う。
３ 引き潮時波車全体を水面下にする場合は滑らない種類に部分的に変更するか又は 伝達方式を油圧ポンプを介して行う等を考慮する。
回転センサ−、軸馬力測定
１ 回転センサの取り付け場所は波車プーリーと回転増幅器の間、回転増幅器と圧縮機の間、ターボフアンと発電機の間、の３箇所とする。
２ この場所にはベルトテンションを設けてセンサ−に依りテンションの働きを左右する。
３ １，２、の働き、［１］圧縮機に異常の時に羽根に負担をかけない。［２］羽根の回転の少ない時は圧縮機を廻さない。［３］ターボフアンの回転の少ない時は発電機に動力をかけない等の目的である
４ 圧縮機の負荷制御の為の軸馬力測定器を設け発生している軸馬力で圧縮機を運転する。
圧縮機
１ 形式 基本的にはレシプロ式で多段圧縮、もしくはスリユー方式、レシプロの場合圧縮機が傾いて給油不可とならない様安定した位置に設置する事。
２ アンローダー機能付き。
３ 波車の軸出力を測定しレシプロ式の場合複数機の圧縮機を対抗に設置し（日立製15馬力が最高機）測定出力に依り運転機数を制御する為複数機設置も必要。
スクリュー式の場合は吸い込み空気の量を制御して負荷の調整をする。
４ 回転数 少回転でも圧縮出来る事。基本的には１０００回転毎秒とする。
スクリュー式の場合は２３００回位に増幅する。但し満潮時と引き潮時の波車
の回転方向が異なる為スクリユー方式の採用が適正か検討を要す、空気容量を多くするにはこの型式が好ましい。基本的には設置等地の波の状況で設計する。
回転増幅器
１ 回転増幅はプーリー等で対応を基本とするが、対応不可の場合は４倍程度の増幅が出来る事。
２ １次側の力を伝達出来る事。
３ 増幅機は低速の位置で使う事。
ストレ−ジタンク
１ 耐圧は１５キロに耐える事、但し圧縮機にスクリュー式を採用する場合は低圧で可。
２ 安全弁は異常の時を考慮しダブルで設ける、取り付けは船外とする。
高圧ガス法に抵触しない範囲で運用が好ましい。
３ 空気蓄積量から台船全てを使う方が良いが強度的に補強に充分考慮すること。
タ−ボファン
＠ 圧縮空気を使う為特殊になるが簡単には羽根の外周に力を掛けてトルク力を生み出す様にするが要件を記す。
１ 圧縮空気が有効に動力と成る様にガイドベーンを設ける。
２ 排気は全周の３０パーセント位からか通常の吸気側からとする。
３ 羽根の外周は最低８００ミリ必要と判断する。
４ 残圧は有効に使える事。
５ 回転数は圧縮空気の供給圧、量にもよるが回転数の確保よりも回転力を得られる事が必要であるが最低２５０回毎分が望ましいと判断する。（多くを求めると
供給空気量が不足するためト−タル的に決め増幅器で考慮する。
発電機
１ 特殊な機器を採用しない事。
２ 発電容量はタ−ボフアンの出力で選定すること
３ 発電機の選別は色々あるが得られたエネルギーを最大限有効に使える物とする。
４ 発電機の回転数はファンの回転を増幅しその後の回転数は地方の必要回転数にプ−リ比で決める
５、回転数の元はフアン回転の力の圧縮空気の圧力と量であるが、発電機の回転数がオーバーし支障を来すと考えられ場合は回転数を検知してブレーキ制御も考慮する。
風車回転制御
１ 波の方向を検知して風車に当たる風を制御する。方法は風車の半周を風の当たらない様にするシャッタ−を設ける。（スライド式）
２ シャッタ−はエア−シリンダ−で開閉する。
３ シャッタ−の上下は雨水を防ぐ傘を備える。
４ シャッタ−の上下方向の強度ガイドを最低２箇所設ける。
残圧活用
１ 残圧活用は風車と圧縮機の吸気に使う。
２ 風車側は風車の制御に合わせて吹き付け方向を変えるダンパ−を設ける
３ 風車への吹き付けは供給ダクト（菅）をスライドさせシャッタ−と同時に動か
かせ吹き付けは広角に吹き付口を設ける。
３ 圧縮機側は外気取り入れ菅にベロを付け圧縮空気の逃げを防止する、通常は残圧空気の方が多い。
圧力調整弁
１ ストレージタンクの圧縮空気に余裕がある場合は２段階の圧力でターボフアンに空気を供給する為２系統の調整弁を設けて、各系統ダブル設置とする。
【符号の説明】
【００５１】
１ 風力、波力、潮力併用発電装置
２ 風車
２ａ 第１の風車
２ｂ 第２の波車
３ 波車
３ａ 第１の波車
３ｂ 第２の波車
４ 圧縮機
５ タンク
６ ターボファン
７ 発電機
１７ 圧力調整弁
【特許請求の範囲】
【請求項１】
風力を受けると回転する風車と、波力及び潮力を受けると回転する波車と、風車と波車の回転エネルギーで駆動され高圧空気を作る圧縮機と、前記高圧空気を蓄積するタンクと、前記タンク内の高圧空気の圧力が所定の圧力になれば圧力調整弁が開となってターボファンに供給され、回転駆動されるターボファンと、前記ターボファンの回転力で回転して発電する発電機とを少なくとも台船に備えたことを特徴とする風力、波力、潮力併用発電装置。
【請求項２】
前記風車は受ける風の方向を有指向とする有指向装置を備えていることを特徴とする請求項１記載の風力、波力、潮力併用発電装置。
【請求項３】
前記ターボファンの排気残圧を前記圧縮機の吸気に導いたことを特徴とする請求項１記載の風力、波力、潮力併用発電装置。
【請求項１】
風力を受けると回転する風車と、波力及び潮力を受けると回転する波車と、風車と波車の回転エネルギーで駆動され高圧空気を作る圧縮機と、前記高圧空気を蓄積するタンクと、前記タンク内の高圧空気の圧力が所定の圧力になれば圧力調整弁が開となってターボファンに供給され、回転駆動されるターボファンと、前記ターボファンの回転力で回転して発電する発電機とを少なくとも台船に備えたことを特徴とする風力、波力、潮力併用発電装置。
【請求項２】
前記風車は受ける風の方向を有指向とする有指向装置を備えていることを特徴とする請求項１記載の風力、波力、潮力併用発電装置。
【請求項３】
前記ターボファンの排気残圧を前記圧縮機の吸気に導いたことを特徴とする請求項１記載の風力、波力、潮力併用発電装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−５７３０３（Ｐ２０１３−５７３０３Ａ）
【公開日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９７４１８（Ｐ２０１１−１９７４１８）
【出願日】平成２３年９月９日（２０１１．９．９）
【特許番号】特許第５１２０７３８号（Ｐ５１２０７３８）
【特許公報発行日】平成２５年１月１６日（２０１３．１．１６）
【出願人】（５１００８５２７２）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月９日（２０１１．９．９）
【特許番号】特許第５１２０７３８号（Ｐ５１２０７３８）
【特許公報発行日】平成２５年１月１６日（２０１３．１．１６）
【出願人】（５１００８５２７２）
【Ｆターム（参考）】
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