自然能量取出裝置制造方法
【專利摘要】提供這樣的裝置：是具備縱旋轉(zhuǎn)軸和支撐縱旋轉(zhuǎn)軸的浮體的自然能量取出裝置，與現(xiàn)有技術(shù)相比，浮體的內(nèi)部構(gòu)造簡單，浮體和拴系裝置小型化，制造成本低。自然能量取出裝置具備形成能夠擺動的縱旋轉(zhuǎn)軸的第一浮體、被拴系并包圍第一浮體的第二浮體、以及安裝于第二浮體并將第一浮體的旋轉(zhuǎn)動能變換為被驅(qū)動設(shè)備的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩的動力傳遞裝置，設(shè)置于水上。
【專利說明】自然能量取出裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及自然能量取出裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在專利文獻(xiàn)I中公開了這樣的海上風(fēng)力能量取出裝置:具備縱旋轉(zhuǎn)軸、支撐縱旋轉(zhuǎn)軸的浮體、以及配設(shè)于浮體內(nèi)并工作卡合于縱旋轉(zhuǎn)軸而被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的發(fā)電機(jī)，浮體被水上拴系。
[0003]專利文獻(xiàn)1:W0 03/089787。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]發(fā)明要解決的問題
在專利文獻(xiàn)I的裝置中，由于將以能夠旋轉(zhuǎn)的方式支撐縱旋轉(zhuǎn)軸的支撐裝置和發(fā)電機(jī)配設(shè)于浮體內(nèi)，因而存在著浮體的內(nèi)部構(gòu)造變得復(fù)雜且制造成本上升這一問題。另外，預(yù)定縱旋轉(zhuǎn)軸大致鉛垂地延伸，為了達(dá)成該預(yù)定，存在著浮體和拴系裝置大型化這一問題。
[0005]本發(fā)明是鑒于上述問題而做出的，其目的在于，提供這樣的裝置:是具備縱旋轉(zhuǎn)軸和支撐縱旋轉(zhuǎn)軸的浮體的自然能量取出裝置，與現(xiàn)有技術(shù)相比，浮體的內(nèi)部構(gòu)造簡單，浮體和拴系裝置小型化，制造成本低。
[0006]用于解決問題的方案
為了解決上述問題，在本發(fā)明中，提供一種自然能量取出裝置，其特征在于，具備形成能夠擺動的縱旋轉(zhuǎn)軸的第一浮體、被拴系并包圍第一浮體的第二浮體、以及安裝于第二浮體并將第一浮體的旋轉(zhuǎn)動能變換為被驅(qū)動設(shè)備的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩的動力傳遞裝置，設(shè)置于水上。
[0007]在本發(fā)明中，由于縱旋轉(zhuǎn)軸為第一浮體且由水的浮力支撐，因而相當(dāng)于現(xiàn)有技術(shù)浮體的第二浮體不需要第一浮體的支撐構(gòu)造。由于第一浮體能夠擺動，因而相當(dāng)于現(xiàn)有技術(shù)浮體的第二浮體沒有必要阻止第一浮體的擺動。動力傳遞裝置配設(shè)于第一浮體與第二浮體之間的空隙。因此，相當(dāng)于現(xiàn)有技術(shù)浮體的第二浮體的內(nèi)部構(gòu)造與現(xiàn)有技術(shù)相比簡化，第二浮體和拴系裝置與現(xiàn)有技術(shù)相比小型化，第二浮體的制造成本與現(xiàn)有技術(shù)相比降低。作為被驅(qū)動設(shè)備，列舉發(fā)電機(jī)、泵、壓縮機(jī)、能量儲存用的飛輪等。
[0008]在本發(fā)明中，提供一種風(fēng)力發(fā)電裝置，該裝置具備上述的自然能量取出裝置和固定于該裝置的第一浮體并向上方延伸的縱旋轉(zhuǎn)軸風(fēng)輪，被驅(qū)動設(shè)備是發(fā)電機(jī)。
[0009]將向上方延伸的縱旋轉(zhuǎn)軸風(fēng)輪固定于第一浮體，將第一浮體的旋轉(zhuǎn)動能變換為發(fā)電機(jī)的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，最終變換為電能，由此得到風(fēng)力發(fā)電裝置。由于第一浮體擁有大慣性矩，因而能夠吸收風(fēng)速變動而使發(fā)電輸出平均化，另外由于陀螺儀效應(yīng)而使風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)軸的方向穩(wěn)定。
[0010]在本發(fā)明的優(yōu)選方式中，在風(fēng)力發(fā)電裝置配設(shè)有多個(gè)動力傳遞裝置和發(fā)電機(jī)。
[0011]通過配設(shè)多個(gè)動力傳遞裝置和發(fā)電機(jī)，從而與配設(shè)單個(gè)大容量的動力傳遞裝置和發(fā)電機(jī)的情況相比，動力傳遞裝置和發(fā)電機(jī)小型化，動力傳遞裝置和發(fā)電機(jī)的開發(fā)成本和制造成本降低。另外，能夠繼續(xù)發(fā)電并同時(shí)保養(yǎng)或更換任一個(gè)動力傳遞裝置和發(fā)電機(jī)。
[0012]在本發(fā)明的優(yōu)選方式中，風(fēng)力發(fā)電裝置具備固定于第一浮體的下端部或從第一浮體的下端懸掛的重物。
[0013]通過將重物固定于第一浮體的下端部或從第一浮體的下端懸掛重物，從而強(qiáng)化風(fēng)力發(fā)電裝置對波浪和側(cè)風(fēng)的復(fù)原力。
[0014]在本發(fā)明的優(yōu)選方式中，風(fēng)力發(fā)電裝置具備安裝于縱旋轉(zhuǎn)軸風(fēng)輪的避雷針。
[0015]打雷的電流從避雷針通過縱旋轉(zhuǎn)軸風(fēng)輪和第一浮體而放出至水中，不流動于安裝于第二浮體的動力傳遞裝置，進(jìn)而不流動于作為被驅(qū)動設(shè)備的發(fā)電機(jī)。結(jié)果，保護(hù)發(fā)電機(jī)免
受:打雷。
[0016]在本發(fā)明的優(yōu)選方式中，風(fēng)力發(fā)電裝置具備容納于第一浮體并能夠從第一浮體的周側(cè)面沿徑向出沒的制動體、或者安裝于第一浮體的周側(cè)面并能夠在沿著第一浮體的周側(cè)面延伸的閉合位置與從第一浮體的周側(cè)面向徑向突出的打開位置之間擺動的制動體。
[0017]通過將制動體設(shè)于第一浮體，從而能夠在事故發(fā)生時(shí)等使旋轉(zhuǎn)中的第一浮體緊急停止。
[0018]在本發(fā)明的優(yōu)選方式中，第一浮體具備壓載水收納空間，在發(fā)電時(shí)將壓載水注入
第一浮體。
[0019]在風(fēng)輪的保養(yǎng)檢查時(shí)，排出壓載并使第一浮體浮起而橫倒，在懸掛重物的情況下，放出懸掛用繩索而使重物著地，并且排出壓載并使第一浮體浮起而橫倒，使縱旋轉(zhuǎn)軸風(fēng)輪接近水面，能夠使保養(yǎng)檢查作業(yè)容易化。
[0020]在本發(fā)明的優(yōu)選方式中，風(fēng)力發(fā)電裝置具備一對第一浮體、固定于所述一對第一浮體并向上方延伸的一對縱旋轉(zhuǎn)軸風(fēng)輪、被拴系并包圍所述一對第一浮體的第二浮體、以及安裝于第二浮體并將所述一對第一浮體的旋轉(zhuǎn)動能變換為被驅(qū)動設(shè)備的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩的動力傳遞裝置，對第二浮體進(jìn)行帶有中間浮標(biāo)的多點(diǎn)拴系，將連結(jié)第二浮體與中間浮標(biāo)的拴系繩索配設(shè)成:在俯視時(shí)，關(guān)于通過將所述一對第一浮體的旋轉(zhuǎn)軸線連結(jié)的第一直線的所述一對第一浮體之間的中間點(diǎn)而與第一直線正交的第二直線線對稱。
[0021]由于連結(jié)第二浮體與中間浮標(biāo)的拴系繩索配設(shè)成在俯視時(shí)關(guān)于通過將所述一對第一浮體的旋轉(zhuǎn)軸線連結(jié)的第一直線的所述一對第一浮體之間的中間點(diǎn)而與第一直線正交的第二直線線對稱，因而在風(fēng)力發(fā)電裝置運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，第二浮體位于中間浮標(biāo)的下風(fēng)，將所述一對第一浮體的旋轉(zhuǎn)軸線連結(jié)的第一直線正對風(fēng)，一對縱旋轉(zhuǎn)軸風(fēng)輪沿彼此相反的方向旋轉(zhuǎn)。結(jié)果，從一對第一浮體傳遞至第二浮體的轉(zhuǎn)矩抵消，防止第二浮體的旋轉(zhuǎn)。另外，一對縱旋轉(zhuǎn)軸風(fēng)輪由于馬格努斯效應(yīng)受到的橫向力也彼此抵消。結(jié)果，使拴系容易化，拴系成本降低。
[0022]在本發(fā)明的優(yōu)選方式中，縱旋轉(zhuǎn)軸風(fēng)輪是具有沿周向彼此隔開間隔配設(shè)的多個(gè)上下延伸的翼的升力型縱旋轉(zhuǎn)軸風(fēng)輪，所述多個(gè)翼維持周向的相對位置關(guān)系且圍繞風(fēng)輪縱旋轉(zhuǎn)軸扭轉(zhuǎn)。
[0023]如果對多個(gè)上下延伸的翼維持周向的相對位置關(guān)系且圍繞風(fēng)輪縱旋轉(zhuǎn)軸扭轉(zhuǎn)，則在俯視時(shí)，各翼從基部向著頂端圍繞風(fēng)輪縱旋轉(zhuǎn)軸沿周向延伸。結(jié)果，風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)時(shí)的轉(zhuǎn)矩變動降低。另外，在停止的風(fēng)輪起動時(shí)，多個(gè)翼中任一個(gè)的一部分置于從翼后緣向著翼前緣的空氣流中，在翼前緣側(cè)產(chǎn)生漩渦而產(chǎn)生負(fù)壓，產(chǎn)生起動轉(zhuǎn)矩。結(jié)果，風(fēng)輪的起動變得容易。[0024]在本發(fā)明的優(yōu)選方式中，縱旋轉(zhuǎn)軸風(fēng)輪是具有沿周向彼此隔開間隔配設(shè)的多個(gè)上下延伸的翼的升力型縱旋轉(zhuǎn)軸風(fēng)輪，所述翼能夠在上端接近風(fēng)輪縱旋轉(zhuǎn)軸的第一位置與上端遠(yuǎn)離風(fēng)輪縱旋轉(zhuǎn)軸的第二位置之間擺動。
[0025]在風(fēng)輪的維護(hù)時(shí)，能夠使翼擺動而使翼上端接近水面，使維護(hù)作業(yè)容易化。
[0026]在本發(fā)明的優(yōu)選方式中，縱旋轉(zhuǎn)軸風(fēng)輪具備從縱旋轉(zhuǎn)軸沿徑向延伸且連結(jié)至葉片并支撐葉片的桿，翼型截面的罩固定于桿。
[0027]在本發(fā)明的優(yōu)選方式中，縱旋轉(zhuǎn)軸風(fēng)輪具備從縱旋轉(zhuǎn)軸沿徑向延伸且連結(jié)至葉片并支撐葉片的桿，翼型截面的罩安裝于桿，所述罩的整體能夠圍繞桿的長度軸線轉(zhuǎn)動，或者所述罩的后緣部能夠圍繞與桿的長度軸線平行的軸線轉(zhuǎn)動。
[0028]在縱旋轉(zhuǎn)軸風(fēng)輪具備從縱旋轉(zhuǎn)軸沿方向延伸并連結(jié)至葉片且支撐葉片的桿的情況下，為了使桿的空氣阻力降低，期望將翼型截面的罩安裝于桿。
[0029]由于在專利文獻(xiàn)I的海上風(fēng)力能量取出裝置中，縱旋轉(zhuǎn)軸大致鉛垂地延伸，因而即使將翼型截面的罩安裝在連結(jié)縱旋轉(zhuǎn)軸與葉片的桿，罩所形成的翼也相對于相對空氣流不擁有迎角，不使升力產(chǎn)生。可是，在本發(fā)明所涉及的風(fēng)力發(fā)電裝置中，由于縱旋轉(zhuǎn)軸風(fēng)輪傾斜至下風(fēng)側(cè)，因而罩相對于相對空氣流擁有迎角，使升力產(chǎn)生，并且還在翼端部使感應(yīng)阻力產(chǎn)生。因此，有必要考慮升力和感應(yīng)阻力對縱旋轉(zhuǎn)軸風(fēng)輪的轉(zhuǎn)矩造成的影響。
[0030]在罩的展弦比大的情況下，由于感應(yīng)阻力小且升力阻力比大，因而期望將罩固定于桿，使產(chǎn)生于罩的升力有助于縱旋轉(zhuǎn)軸風(fēng)輪的轉(zhuǎn)矩。在罩的展弦比小的情況下，由于感應(yīng)阻力大且升力阻力比小，因而期望使罩轉(zhuǎn)動自如，或者使罩的后緣部轉(zhuǎn)動自如，抑制罩導(dǎo)致的升力產(chǎn)生，進(jìn)而抑制感應(yīng)阻力產(chǎn)生。
[0031]在本發(fā)明中，提供一種水流發(fā)電裝置，該裝置具備上述的自然能量取出裝置和固定于該裝置的第一浮體并向下方延伸的縱旋轉(zhuǎn)軸水輪，被驅(qū)動設(shè)備是發(fā)電機(jī)。
[0032]將向下方延伸的縱旋轉(zhuǎn)軸水輪固定于第一浮體，將第一浮體的旋轉(zhuǎn)動能變換為發(fā)電機(jī)的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，最終變換為電能，由此得到水流發(fā)電裝置。由于第一浮體擁有大慣性矩，因而能夠吸收水流速變動而使發(fā)電輸出平均化，另外，由于陀螺儀效應(yīng)而使水輪旋轉(zhuǎn)軸的方向穩(wěn)定。
[0033]在本發(fā)明的優(yōu)選方式中，在水流發(fā)電裝置配設(shè)有多個(gè)動力傳遞裝置和發(fā)電機(jī)。
[0034]通過配設(shè)多個(gè)動力傳遞裝置和發(fā)電機(jī)，從而與配設(shè)單個(gè)大容量的動力傳遞裝置和發(fā)電機(jī)的情況相比，動力傳遞裝置和發(fā)電機(jī)小型化，動力傳遞裝置和發(fā)電機(jī)的開發(fā)成本和制造成本降低。另外，能夠繼續(xù)發(fā)電并同時(shí)保養(yǎng)或更換任一個(gè)動力傳遞裝置和發(fā)電機(jī)。
[0035]在本發(fā)明的優(yōu)選方式中，水流發(fā)電裝置具備固定于縱旋轉(zhuǎn)軸水輪的縱旋轉(zhuǎn)軸下端部或從縱旋轉(zhuǎn)軸的下端懸掛的重物。
[0036]通過將重物固定于縱旋轉(zhuǎn)軸水輪的縱旋轉(zhuǎn)軸下端部或從縱旋轉(zhuǎn)軸的下端懸掛重物，從而強(qiáng)化水流發(fā)電裝置對波浪和海流的復(fù)原力。
[0037]在本發(fā)明的優(yōu)選方式中，水流發(fā)電裝置具備容納于第一浮體并能夠從第一浮體的周側(cè)面沿徑向出沒的制動體、或者安裝于第一浮體的周側(cè)面并能夠在沿著第一浮體的周側(cè)面延伸的閉合位置與從第一浮體的周側(cè)面向徑向突出的打開位置之間擺動的制動體。
[0038]通過將制動體設(shè)于第一浮體，從而能夠在事故發(fā)生時(shí)等使旋轉(zhuǎn)中的第一浮體緊急停止。[0039]在本發(fā)明的優(yōu)選方式中，第一浮體和縱旋轉(zhuǎn)軸水輪具備壓載水收納空間，在發(fā)電時(shí)將壓載水注入第一浮體和縱旋轉(zhuǎn)軸水輪。
[0040]在水輪的保養(yǎng)檢查時(shí)，排出壓載并使第一浮體和縱旋轉(zhuǎn)軸水輪浮起而橫倒，在懸掛重物的情況下，放出懸掛用繩索而使重物著地，并且排出壓載并使第一浮體和縱旋轉(zhuǎn)軸水輪浮起而橫倒，使縱旋轉(zhuǎn)軸水輪接近水面，能夠使保養(yǎng)檢查作業(yè)容易化。
[0041]在本發(fā)明的優(yōu)選方式中，水流發(fā)電裝置具備一對第一浮體、固定于所述一對第一浮體并向下方延伸的一對縱旋轉(zhuǎn)軸水輪、被拴系并包圍所述一對第一浮體的第二浮體、以及安裝于第二浮體并將所述一對第一浮體的旋轉(zhuǎn)動能變換為被驅(qū)動設(shè)備的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩的動力傳遞裝置，對第二浮體進(jìn)行帶有中間浮標(biāo)的多點(diǎn)拴系，將連結(jié)第二浮體與中間浮標(biāo)的拴系繩索配設(shè)成:在俯視時(shí)，關(guān)于通過將所述一對第一浮體的旋轉(zhuǎn)軸線連結(jié)的第一直線的所述一對第一浮體之間的中間點(diǎn)而與第一直線正交的第二直線線對稱。
[0042]由于連結(jié)第二浮體與中間浮標(biāo)的拴系繩索配設(shè)成在俯視時(shí)關(guān)于通過將所述一對第一浮體的旋轉(zhuǎn)軸線連結(jié)的第一直線的所述一對第一浮體之間的中間點(diǎn)而與第一直線正交的第二直線線對稱，因而在水流發(fā)電裝置運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，第二浮體位于中間浮標(biāo)的下游側(cè)，將所述一對第一浮體的旋轉(zhuǎn)軸線連結(jié)的第一直線正對水流，一對縱旋轉(zhuǎn)軸水輪沿彼此相反的方向旋轉(zhuǎn)。結(jié)果，從一對第一浮體傳遞至第二浮體的轉(zhuǎn)矩抵消，防止第二浮體的旋轉(zhuǎn)。另外，一對縱旋轉(zhuǎn)軸水輪由于馬格努斯效應(yīng)受到的橫方向力也彼此抵消。結(jié)果，使拴系容易化，拴系成本降低。
[0043]在本發(fā)明的優(yōu)選方式中，縱旋轉(zhuǎn)軸水輪是具有沿周向彼此隔開間隔配設(shè)的多個(gè)上下延伸的翼的升力型縱旋轉(zhuǎn)軸水輪，所述多個(gè)翼維持周向的相對位置關(guān)系且圍繞水輪縱旋轉(zhuǎn)軸扭轉(zhuǎn)。
[0044]如果對多個(gè)上下延伸的翼維持周向的相對位置關(guān)系且圍繞水輪縱旋轉(zhuǎn)軸扭轉(zhuǎn)，則在俯視時(shí)，各翼從基部向著頂端圍繞水輪縱旋轉(zhuǎn)軸沿周向延伸。結(jié)果，水輪旋轉(zhuǎn)時(shí)的轉(zhuǎn)矩變動降低。另外，在停止的水輪起動時(shí)，多個(gè)翼中任一個(gè)的一部分置于從翼后緣向著翼前緣的水流中，在翼前緣側(cè)產(chǎn)生漩渦而產(chǎn)生負(fù)壓，產(chǎn)生起動轉(zhuǎn)矩。結(jié)果，水輪的起動變得容易。
[0045]在本發(fā)明的優(yōu)選方式中，縱旋轉(zhuǎn)軸水輪具備從縱旋轉(zhuǎn)軸沿徑向延伸且連結(jié)至葉片并支撐葉片的桿，翼型截面的罩固定于桿。
[0046]在本發(fā)明的優(yōu)選方式中，縱旋轉(zhuǎn)軸水輪具備從縱旋轉(zhuǎn)軸沿徑向延伸且連結(jié)至葉片并支撐葉片的桿，翼型截面的罩安裝于桿，所述罩的整體能夠圍繞桿的長度軸線轉(zhuǎn)動，或者所述罩的后緣部能夠圍繞與桿的長度軸線平行的軸線轉(zhuǎn)動。
[0047]在縱旋轉(zhuǎn)軸水輪具備從縱旋轉(zhuǎn)軸沿徑向延伸并連結(jié)至葉片且支撐葉片的桿的情況下，為了使桿的流體阻力降低，期望將翼型截面的罩安裝于桿。
[0048]由于在專利文獻(xiàn)I的海上風(fēng)力能量取出裝置中縱旋轉(zhuǎn)軸大致鉛垂地延伸，因而即使將翼型截面的罩安裝在連結(jié)縱旋轉(zhuǎn)軸與葉片的桿，罩也相對于相對空氣流不擁有迎角，不使升力產(chǎn)生?？墒牵诒景l(fā)明所涉及的水流發(fā)電裝置中，由于縱旋轉(zhuǎn)軸水輪傾斜至下游偵牝因而罩相對于相對水流擁有迎角，使升力產(chǎn)生，并且還在翼端部使感應(yīng)阻力產(chǎn)生。因此，有必要考慮升力和感應(yīng)阻力對縱旋轉(zhuǎn)軸水輪的轉(zhuǎn)矩造成的影響。
[0049]在罩的展弦比大的情況下，由于感應(yīng)阻力小且升力阻力比大，因而期望將罩固定于桿，使產(chǎn)生于罩的升力有助于縱旋轉(zhuǎn)軸水輪的轉(zhuǎn)矩。在罩的展弦比小的情況下，由于感應(yīng)阻力大且升力阻力比小，因而期望使罩轉(zhuǎn)動自如，或者使罩的后緣部轉(zhuǎn)動自如，抑制罩導(dǎo)致的升力產(chǎn)生，進(jìn)而抑制感應(yīng)阻力產(chǎn)生。
[0050]在本發(fā)明中，提供一種能量貯存裝置，該裝置具備上述的自然能量取出裝置，被驅(qū)動設(shè)備是發(fā)電機(jī)，將供給至發(fā)電機(jī)的電力變換為第一浮體的旋轉(zhuǎn)能量并貯存于第一浮體。
[0051]通過將供給至發(fā)電機(jī)的電力變換為第一浮體的旋轉(zhuǎn)能量，從而得到能量貯存裝置。
[0052]在本發(fā)明的優(yōu)選方式中，能量貯存裝置具備一對第一浮體和被拴系并包圍所述一對第一浮體的第二浮體，對第二浮體進(jìn)行帶有中間浮標(biāo)的多點(diǎn)拴系，將連結(jié)第二浮體與中間浮標(biāo)的拴系繩索配設(shè)成:在俯視時(shí)，關(guān)于通過將所述一對第一浮體的旋轉(zhuǎn)軸線連結(jié)的第一直線的所述一對第一浮體之間的中間點(diǎn)而與第一直線正交的第二直線線對稱。
[0053]如果在能量貯存裝置運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，使一對第一浮體向彼此相反的方向旋轉(zhuǎn)，則從發(fā)電機(jī)傳遞至第二浮體的轉(zhuǎn)矩抵消，防止第二浮體的旋轉(zhuǎn)。結(jié)果，使拴系容易化，拴系成本降低。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0054]圖1是本發(fā)明的實(shí)施例所涉及的自然能量取出裝置的構(gòu)造圖。(a)是第一浮體直立時(shí)的部分側(cè)面圖，(b)是俯視圖，(C)是輥和支撐臂的示意性的立體圖，(d)是第一浮體傾斜時(shí)的部分側(cè)面圖，(e)是示出第一浮體向上方移動時(shí)的第一浮體周側(cè)面上的輥抵接部的軌跡與輥的姿勢的關(guān)系的部分側(cè)面圖。
[0055]圖2是本發(fā)明的實(shí)施例所涉及的自然能量取出裝置的應(yīng)用示例的側(cè)面圖。(a)是風(fēng)力發(fā)電裝置的側(cè)面圖，(b)是水流發(fā)電裝置的側(cè)面圖，(C)是能量貯存裝置的側(cè)面圖。
[0056]圖3是本發(fā)明的實(shí)施例所涉及的自然能量取出裝置的應(yīng)用示例的立體圖。(a)、(c)是風(fēng)力發(fā)電裝置的立體圖，(b)、(d)是水流發(fā)電裝置的立體圖。
[0057]圖4是作為本發(fā)明的實(shí)施例所涉及的自然能量取出裝置的應(yīng)用示例的風(fēng)力發(fā)電裝置的構(gòu)造圖。(a)是立體圖，(b)是(a)的b-b向視圖。
[0058]圖5是示出作為本發(fā)明的實(shí)施例所涉及的自然能量取出裝置的應(yīng)用示例的風(fēng)力發(fā)電裝置的拴系狀態(tài)的構(gòu)造圖。(a)是具有一對風(fēng)輪的風(fēng)力發(fā)電裝置的立體圖，(b)將具有一對風(fēng)輪的風(fēng)力發(fā)電裝置的風(fēng)輪除掉的狀態(tài)下的俯視圖，(C)是具有單個(gè)風(fēng)輪的風(fēng)力發(fā)電裝置的立體圖，(d)是將具有單個(gè)風(fēng)輪的風(fēng)力發(fā)電裝置的風(fēng)輪除掉的狀態(tài)下的俯視圖。
[0059]圖6是作為本發(fā)明的實(shí)施例所涉及的自然能量取出裝置的應(yīng)用示例的風(fēng)力發(fā)電裝置的構(gòu)造圖。(a)是立體圖，(b)、(C)是俯視圖。
[0060]圖7是作為本發(fā)明的實(shí)施例所涉及的自然能量取出裝置的應(yīng)用示例的風(fēng)力發(fā)電裝置的立體圖。
[0061]圖8是作為本發(fā)明的實(shí)施例所涉及的自然能量取出裝置的應(yīng)用示例的風(fēng)力發(fā)電裝置所具備的桿和安裝于桿的翼型截面的罩的部分構(gòu)造圖。(a)是立體圖，(b)是截面圖。
[0062]圖9是作為本發(fā)明的實(shí)施例所涉及的自然能量取出裝置的應(yīng)用示例的風(fēng)力發(fā)電裝置所具備的桿和安裝于桿的翼型截面的罩的截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0063]說明本發(fā)明的實(shí)施例所涉及的自然能量取出裝置。[0064]如圖1(a) (b) (c)所示，自然能量取出裝置A具備圓柱狀的第一浮體I和被水上拴系并包圍第一浮體I的第二浮體2，第一浮體I形成縱旋轉(zhuǎn)軸，即上下延伸的旋轉(zhuǎn)軸。
[0065]第二浮體2具有俯視時(shí)配設(shè)于以第一浮體I為中心的正三角形的各頂點(diǎn)的圓柱狀的浮體2a和將鄰接的浮體2a彼此連結(jié)的臂部件2b。三根臂部件2b位于同一平面上。
[0066]支撐臂3具有這樣的構(gòu)造:具有第一部分3a和第二部分3b，第一部分3a是具有U型的兩胯部3a'和從兩胯部的基部延伸的軸部3a"的音叉形狀部件，第二部分3b將兩胯部3Y彼此碰觸而將具有U型的兩胯部3Y和從兩胯部的基部延伸的軸部3b"的一對音叉形狀部件一體化，第二部分3b的兩軸部3b"轉(zhuǎn)動自如地支撐于第一部分3a的兩胯部3a;，該支撐臂3使第一部分3a的軸部3a"與臂部件2b正交，安裝于臂部件2b的長度方向中央部。支撐臂3在包括三根臂部件2b的平面內(nèi)向著第一浮體I的中心軸線L延伸。第一部分3a的軸部3a"以能夠圍繞該軸部的中心軸線轉(zhuǎn)動的方式而且受到未圖示彈簧的作用力而在既定的行程內(nèi)從臂部件2b出沒自如地安裝于臂部件2b。在各臂部件2b安裝有一個(gè)支撐臂3。
[0067]在各支撐臂3的第二部分3b，轉(zhuǎn)動自如地安裝有厚壁圓盤狀的輥4。
[0068]輥4圍繞圓盤的中心軸線X、圍繞在圓盤的壁厚中心平面內(nèi)與軸線X正交并向著第一浮體I的中心軸線L延伸的軸線Y并圍繞在圓盤的壁厚中心平面內(nèi)通過軸線X與軸線Y的交點(diǎn)且與前述兩條軸線正交的軸線Z轉(zhuǎn)動自如地由支撐臂3支撐。
[0069]三個(gè)輥4在俯視時(shí)沿周向每120度隔開間隔而包圍第一浮體1，輥4的周側(cè)面抵接于第一浮體I的周側(cè)面。輥4的周側(cè)面由對臂部件3的軸部3a"施力的前述未圖示的彈簧按到第一浮體I的周側(cè)面。
[0070]在輥4安裝有發(fā)電機(jī)5。
[0071]自然能量取出裝置A設(shè)置于水上。第二浮體2由未圖示的錨及鏈或線材拴系而浮在水面，第一浮體I除了由輥4制約水平移動的點(diǎn)以外以自如狀態(tài)浮在水面。輥4和發(fā)電機(jī)5比水面更位于上方。
[0072]在自然能量取出裝置A中，第一浮體I的旋轉(zhuǎn)傳遞至輥4，安裝于輥4的發(fā)電機(jī)5被驅(qū)動而發(fā)電。第一浮體I的旋轉(zhuǎn)動能變換為發(fā)電機(jī)5的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，最終變換為電能而取出。
[0073]輥4不僅能夠圍繞作為中心軸線的軸線X轉(zhuǎn)動，而且還能夠圍繞與軸線X正交的軸線Y、z轉(zhuǎn)動，因而以從旋轉(zhuǎn)的第一浮體I受到的阻力變得最小的姿勢抵接于第一浮體I。結(jié)果，如圖1 (d)所示，如果第一浮體I擺動而傾斜，則輥4圍繞軸線Z轉(zhuǎn)動，使軸線X與第一浮體I的中心軸線L平行地延伸，抵接于第一浮體I周側(cè)面，且被第一浮體I旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。如果旋轉(zhuǎn)中的第一浮體I接受波而上下運(yùn)動，則輥4圍繞軸線Y轉(zhuǎn)動，如圖1(e)所示向第一浮體I周側(cè)面上的輥4抵接部的軌跡S的延伸方向指向周側(cè)面，抵接于第一浮體I周側(cè)面，被第一浮體I旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。
[0074]輥4如前所述被按到第一浮體I的周側(cè)面，因而即使第一浮體I擺動而傾斜、上下運(yùn)動或水平運(yùn)動，也可靠地抵接于第一浮體I的周側(cè)面，被第一浮體I旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。
[0075]由于相當(dāng)于現(xiàn)有技術(shù)縱旋轉(zhuǎn)軸的第一浮體I利用水的浮力來支撐，因而相當(dāng)于現(xiàn)有技術(shù)浮體的第二浮體2不需要第一浮體I的支撐構(gòu)造。由于第一浮體I能夠擺動，因而相當(dāng)于現(xiàn)有技術(shù)浮體的第二浮體2沒有必要阻止第一浮體I的擺動。另外，輥4和發(fā)電機(jī)5配設(shè)于第一浮體I與第二浮體2之間的空隙。結(jié)果，相當(dāng)于現(xiàn)有技術(shù)浮體的第二浮體2的構(gòu)造與現(xiàn)有技術(shù)相比簡化，第二浮體2和拴系裝置與現(xiàn)有技術(shù)相比小型化，第二浮體2進(jìn)而自然能量取出裝置A的制造成本與現(xiàn)有技術(shù)相比降低。
[0076]通過配設(shè)多個(gè)輥4和發(fā)電機(jī)5，從而與配設(shè)單個(gè)大尺寸輥和大容量發(fā)電機(jī)的情況相比，輥4和發(fā)電機(jī)5小型化，輥4和發(fā)電機(jī)5的開發(fā)成本和制造成本降低。如果使輥4和發(fā)電機(jī)5的個(gè)數(shù)為4以上，則能夠繼續(xù)發(fā)電并同時(shí)保養(yǎng)或更換任一個(gè)輥4和發(fā)電機(jī)5。
[0077]如圖2(a)所示，將向上方延伸的縱旋轉(zhuǎn)軸風(fēng)輪B的縱旋轉(zhuǎn)軸K固定于自然能量取出裝置A的第一浮體I的上端，將第一浮體I的旋轉(zhuǎn)動能變換為電能，由此得到風(fēng)力發(fā)電裝置C。由于第一浮體I擁有大慣性矩，因而能夠吸收風(fēng)速變動而使發(fā)電輸出平均化，另外，由于陀螺儀效應(yīng)而使縱旋轉(zhuǎn)軸B,的方向穩(wěn)定。
[0078]如圖2(b)所示，將向下方延伸的縱旋轉(zhuǎn)軸水輪D的縱旋轉(zhuǎn)軸IV固定于自然能量取出裝置A的第一浮體I的下端，將第一浮體I的旋轉(zhuǎn)動能變換為電能，由此得到水流發(fā)電裝置E。由于第一浮體I擁有大慣性矩，因而能夠吸收水流速變動而使發(fā)電輸出平均化，另外，由于陀螺儀效應(yīng)而使縱旋轉(zhuǎn)軸D,的方向穩(wěn)定。
[0079]如圖2(c)所示，在自然能量取出裝置A中，經(jīng)由發(fā)電機(jī)5和輥4而將電力變換為第一浮體I的旋轉(zhuǎn)能量，由此得到能量貯存裝置F。貯存于第一浮體I的動能在必要時(shí)能夠作為電能取出。
[0080]能夠?qū)⒆匀荒芰咳〕鲅b置A設(shè)置于海、湖沼、河川等而構(gòu)成風(fēng)力發(fā)電裝置、水流發(fā)電裝置、能量貯存裝置。
[0081 ] 在上述實(shí)施例中，將第一浮體I的旋轉(zhuǎn)動能變換為發(fā)電機(jī)5的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，最終作為電能取出，但也可以不是將第一浮體I的旋轉(zhuǎn)動能變換為電能，而是直接變換為泵、壓縮機(jī)等的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，或者也可以直接變換為另外設(shè)置的飛輪等能量儲存裝置的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩。
[0082]也可以是，在圖2(a)的風(fēng)力發(fā)電裝置C中，如圖3(a)所示從第一浮體I的下端懸掛重物6，或者在圖2(b)的水流發(fā)電裝置E中，如圖3(b)所示從縱旋轉(zhuǎn)軸水輪D的縱旋轉(zhuǎn)軸D'的下端懸掛重物6。從第一浮體I懸掛重物6，或者從縱旋轉(zhuǎn)軸D'懸掛重物6，由此強(qiáng)化相對于波浪或側(cè)風(fēng)或海流的第一浮體I進(jìn)而風(fēng)力發(fā)電裝置C、水流發(fā)電裝置E的復(fù)原力。也可以將重物6固定于第一浮體I的下端部或?qū)⒅匚?固定于縱旋轉(zhuǎn)軸D'的下端部，代替從第一浮體I的下端懸掛重物6或從縱旋轉(zhuǎn)軸D'的下端懸掛重物6。
[0083]在圖2(a)的風(fēng)力發(fā)電裝置C中，如圖4(a)所示，也可以在縱旋轉(zhuǎn)軸風(fēng)輪B的縱旋轉(zhuǎn)軸B'或作為縱旋轉(zhuǎn)軸風(fēng)輪B的葉片的翼13安裝避雷針7。打雷的電流從避雷針7通過縱旋轉(zhuǎn)軸風(fēng)輪B和第一浮體I而放出至水中，不流動于作為安裝于第二浮體2的動力傳遞裝置的輥4，進(jìn)而不流動于作為被驅(qū)動設(shè)備的發(fā)電機(jī)5。結(jié)果，保護(hù)發(fā)電機(jī)5免受打雷。
[0084]在圖2(a)的風(fēng)力發(fā)電裝置C中，也可以是，如圖4(a)、(b)所示，配設(shè)容納于第一浮體I并能夠從第一浮體I的周側(cè)面沿徑向出沒的制動體8，或者如圖4(b)所示，配設(shè)安裝于第一浮體I的周側(cè)面并能夠在沿著第一浮體I的周側(cè)面延伸的閉合位置與從第一浮體I的周側(cè)面向徑向突出的打開位置之間擺動的制動體9。通過將制動體8、9設(shè)在第一浮體1，從而能夠在事故發(fā)生時(shí)等使旋轉(zhuǎn)中的第一浮體I緊急停止。
[0085]在圖2(a)的風(fēng)力發(fā)電裝置C中，也可以構(gòu)成為:在第一浮體I設(shè)置壓載水收納空間，在發(fā)電時(shí)將壓載水注入第一浮體I而如圖3(a)所示使第一浮體I直立。在縱旋轉(zhuǎn)軸風(fēng)輪B的保養(yǎng)檢查時(shí)，排出第一浮體I的壓載水并使第一浮體I浮起而橫倒，在第一浮體I懸掛重物6的情況下，如圖3(c)所示，放出懸掛用繩索而使重物6著地，并且排出第一浮體I的壓載水且使第一浮體I浮起橫倒，使縱旋轉(zhuǎn)軸風(fēng)輪B接近水面，能夠使保養(yǎng)檢查作業(yè)高效化。
[0086]如圖5(a)、(b)所示，也可以由一對第一浮體1、固定于一對第一浮體I并向上方延伸的一對縱旋轉(zhuǎn)軸風(fēng)輪B、包圍一對第一浮體I的第二浮體2、安裝于第二浮體2并抵接于一對第一浮體I的一對三個(gè)輥4以及安裝于各輥4的發(fā)電機(jī)5構(gòu)成風(fēng)力發(fā)電裝置，對第二浮體2進(jìn)行帶有中間浮標(biāo)的多點(diǎn)拴系。將連結(jié)第二浮體2與中間浮標(biāo)10的兩根拴系繩索11配設(shè)成:在俯視時(shí)，關(guān)于通過將一對第一浮體I的旋轉(zhuǎn)軸線連結(jié)的第一直線V的前述一對第一浮體I之間的中間點(diǎn)而與第一直線1正交的第二直線Y'線對稱。 [0087]由于連結(jié)第二浮體2與中間浮標(biāo)10的兩根拴系繩索11配設(shè)成在俯視時(shí)關(guān)于通過連結(jié)一對第一浮體I的旋轉(zhuǎn)軸線連結(jié)的第一直線的前述一對第一浮體I之間的中間點(diǎn)而與第一直線1正交的第二直線Y'線對稱，因而在風(fēng)力發(fā)電裝置運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，第二浮體2位于中間浮標(biāo)10的下風(fēng)，將前述一對第一浮體I的旋轉(zhuǎn)軸線連結(jié)的第一直線X'正對風(fēng)，一對縱旋轉(zhuǎn)軸風(fēng)輪B沿彼此相反的方向旋轉(zhuǎn)。結(jié)果，從一對第一浮體I傳遞至第二浮體2的轉(zhuǎn)矩抵消，防止第二浮體2的旋轉(zhuǎn)。另外，一對縱旋轉(zhuǎn)軸風(fēng)輪B由于馬格努斯效應(yīng)受到的橫向力也彼此抵消。結(jié)果，使拴系容易化，拴系成本降低。
[0088]在拴系由單個(gè)縱旋轉(zhuǎn)軸風(fēng)輪B以及單個(gè)第一浮體I和第二浮體2構(gòu)成的風(fēng)力發(fā)電裝置時(shí)，如圖5(c)、(d)所示，期望將向徑向外側(cè)延伸的臂部件12固定于第二浮體2，使拴系繩索11從臂部件12向中間浮標(biāo)10延伸，對第二浮體2進(jìn)行帶有中間浮標(biāo)的一點(diǎn)拴系。通過設(shè)置臂部件12而使第二浮體2的旋轉(zhuǎn)杠桿增加，從而能夠?yàn)榱讼龔牡谝桓◇wI向第二浮體2傳遞的轉(zhuǎn)矩而降低產(chǎn)生于拴系繩索11的張力。
[0089]在圖2(a)的風(fēng)力發(fā)電裝置C中，如圖6(a)所示，也可以使縱旋轉(zhuǎn)軸風(fēng)輪B為具有沿周向彼此隔開間隔配設(shè)的多個(gè)上下延伸的長形翼13的升力型縱旋轉(zhuǎn)軸風(fēng)輪BI，對前述多個(gè)翼13維持周向的相對位置關(guān)系且圍繞風(fēng)輪縱旋轉(zhuǎn)軸BI'扭轉(zhuǎn)，將升力型縱旋轉(zhuǎn)軸風(fēng)輪BI作為螺旋風(fēng)輪。如果對多個(gè)上下延伸的翼13維持周向的相對位置關(guān)系且圍繞風(fēng)輪縱旋轉(zhuǎn)軸BI'扭轉(zhuǎn)，則如圖6(b)所示，在俯視時(shí)，各翼13從基部向著頂端圍繞風(fēng)輪縱旋轉(zhuǎn)軸Bli沿周向延伸。結(jié)果，風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)時(shí)的轉(zhuǎn)矩變動降低。另外，在停止的風(fēng)輪BI起動時(shí)，如圖6(c)所不，多個(gè)翼13中任一個(gè)的一部分置于從翼后緣13a向著翼前緣13b的空氣流中,在翼前緣13b側(cè)產(chǎn)生漩渦而產(chǎn)生負(fù)壓，產(chǎn)生起動轉(zhuǎn)矩。結(jié)果，風(fēng)輪BI的起動變得容易。
[0090]如圖7(a)、(b)所示，也可以使縱旋轉(zhuǎn)軸風(fēng)輪為具有沿周向彼此隔開間隔配設(shè)的多個(gè)上下延伸的長形翼13的升力型縱旋轉(zhuǎn)軸風(fēng)輪BI，能夠使前述翼13在圖7(a)所示的上端接近縱旋轉(zhuǎn)軸BI，的第一位置與圖7 (b)、(c)所示的上端遠(yuǎn)離縱旋轉(zhuǎn)軸BI，的第二位置之間擺動?？勺兊乜刂七B結(jié)縱旋轉(zhuǎn)軸BI'與翼13的線材14的長度而進(jìn)行翼13的擺動。在強(qiáng)風(fēng)時(shí)，將翼13定位于圖7 (a)所示的第一位置而保護(hù)翼13，在適當(dāng)風(fēng)時(shí)，將翼13定位于圖7(b)所示的翼13適度擺動的第一階段的第二位置而發(fā)電，在縱旋轉(zhuǎn)軸風(fēng)輪BI的保養(yǎng)檢查時(shí)，將翼13定位于圖7 (c)所示的擺動大致90度的第二階段的第二位置，使翼13接近水面而使保養(yǎng)檢查作業(yè)容易化。
[0091]在以能夠擺動的方式構(gòu)成翼13的升力型縱旋轉(zhuǎn)軸風(fēng)輪BI中，如圖7(d)所示，如果由具有三個(gè)以上回旋關(guān)節(jié)15的連桿機(jī)構(gòu)16連結(jié)縱旋轉(zhuǎn)軸BI1與翼13，則能夠不僅從翼13的基部而且還從翼13的長度方向中間部經(jīng)由縱旋轉(zhuǎn)軸BI'將旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩傳遞至第一浮體
I。結(jié)果，翼13的耐久性提高。
[0092]在圖2(b)的水流發(fā)電裝置E中，也可以構(gòu)成為:在第一浮體I和縱旋轉(zhuǎn)軸水輪D的翼17設(shè)置壓載水收納空間，在發(fā)電時(shí)將壓載水注入第一浮體I與翼17，如圖3(b)所示使縱旋轉(zhuǎn)軸水輪D直立。在縱旋轉(zhuǎn)軸水輪D的保養(yǎng)檢查時(shí)，排出第一浮體I和翼17的壓載水并使翼17浮起而橫倒，在從縱旋轉(zhuǎn)軸水輪D懸掛重物6的情況下，如圖3(d)所示，放出懸掛用的繩索而使重物6著地，并且排出第一浮體I和翼17的壓載且使翼17浮起而橫倒，使縱旋轉(zhuǎn)軸水輪D接近水面，能夠使保養(yǎng)檢查作業(yè)容易化。 [0093]在圖2(b)的水流發(fā)電裝置E中，與圖4(a)、(b)同樣，也可以配設(shè)容納于第一浮體I并能夠從第一浮體的周側(cè)面沿徑向出沒的制動體、或者安裝于第一浮體I的周側(cè)面并能夠在沿著第一浮體I的周側(cè)面延伸的閉合位置和從第一浮體I的周側(cè)面向徑向突出的打開位置之間擺動的制動體。通過將制動體設(shè)于第一浮體1，從而能夠在事故發(fā)生時(shí)等使旋轉(zhuǎn)中的第一浮體I緊急停止。
[0094]也可以由一對第一浮體1、固定于一對第一浮體I并向下方延伸的一對縱旋轉(zhuǎn)軸水輪D、包圍一對第一浮體I的第二浮體2、安裝于第二浮體2并抵接于一對第一浮體I的一對三個(gè)輥4以及安裝于各輥4的發(fā)電機(jī)5構(gòu)成水流發(fā)電裝置，對第二浮體2進(jìn)行帶有中間浮標(biāo)的多點(diǎn)拴系。與圖5(b)同樣，將連接第二浮體2與中間浮標(biāo)10的拴系繩索11配設(shè)成:在俯視時(shí)，關(guān)于通過將一對第一浮體I的旋轉(zhuǎn)軸線連結(jié)的第一直線X,的前述一對第一浮體I之間的中間點(diǎn)而與第一直線正交的第二直線Y'線對稱。
[0095]由于連結(jié)第二浮體2與中間浮標(biāo)10的拴系繩索11配設(shè)成在俯視時(shí)關(guān)于通過將一對第一浮體I的旋轉(zhuǎn)軸線連結(jié)的第一直線的前述一對第一浮體I之間的中間點(diǎn)而與第一直線正交的第二直線Y'線對稱，因而在水流發(fā)電裝置E運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，第二浮體2位于中間浮標(biāo)10的下游側(cè)，將前述一對第一浮體I的旋轉(zhuǎn)軸線連結(jié)的第一直線X,正對水流，一對縱旋轉(zhuǎn)軸水輪D沿彼此相反的方向旋轉(zhuǎn)。結(jié)果，從一對第一浮體I傳遞至第二浮體2的轉(zhuǎn)矩抵消，防止第二浮體2的旋轉(zhuǎn)。另外，一對縱旋轉(zhuǎn)軸水輪D由于馬格努斯效應(yīng)受到的橫向力也彼此抵消。結(jié)果，使拴系容易化，拴系成本降低。
[0096]在拴系由單個(gè)縱旋轉(zhuǎn)軸水輪D以及單個(gè)第一浮體I和第二浮體2構(gòu)成的水流發(fā)電裝置時(shí)，與圖5 (d)同樣，期望將向徑向外側(cè)延伸的臂部件12固定于第二浮體2，使拴系繩索11從臂部件12向中間浮標(biāo)10延伸，對第二浮體2進(jìn)行帶有中間浮標(biāo)的一點(diǎn)拴系。通過設(shè)置臂部件12而使第二浮體2的旋轉(zhuǎn)杠桿增加，從而能夠?yàn)榱讼龔牡谝桓◇wI向第二浮體2傳遞的轉(zhuǎn)矩而降低產(chǎn)生于拴系繩索11的張力。
[0097]在圖2(b)的水流發(fā)電裝置E中，與圖6(a)同樣，也可以使縱旋轉(zhuǎn)軸水輪D為具有沿周向彼此隔開間隔配設(shè)的多個(gè)上下延伸的長形翼的升力型縱旋轉(zhuǎn)軸水輪，對前述多個(gè)翼維持周向的相對位置關(guān)系，且圍繞水輪縱旋轉(zhuǎn)軸扭轉(zhuǎn)，將升力型縱旋轉(zhuǎn)軸水輪作為螺旋水輪。如果對多個(gè)上下延伸的翼維持周向的相對位置關(guān)系且圍繞水輪縱旋轉(zhuǎn)軸扭轉(zhuǎn)，則與圖6(b)同樣，在俯視時(shí)，各翼從基部向著頂端圍繞水輪縱旋轉(zhuǎn)軸沿周向延伸。結(jié)果，水輪旋轉(zhuǎn)時(shí)的轉(zhuǎn)矩變動降低。另外，在停止的水輪起動時(shí)，與圖6(c)同樣，多個(gè)翼中任一個(gè)的一部分置于從翼后緣向著翼前緣的水流中，在翼前緣側(cè)產(chǎn)生漩渦而產(chǎn)生負(fù)壓，產(chǎn)生起動轉(zhuǎn)矩。結(jié)果，水輪的起動變得容易。
[0098]在圖3(a)、圖4(a)、圖5(a)、圖5(c)、圖6(a)的風(fēng)力發(fā)電裝置中，桿18從縱旋轉(zhuǎn)軸B'、B1'沿徑向延伸且連結(jié)至作為縱旋轉(zhuǎn)軸風(fēng)輪B、B1的葉片的長形翼13并支撐翼13，為了使該桿18的空氣阻力降低，期望將翼型截面的罩安裝于桿18。
[0099]由于在專利文獻(xiàn)I的海上風(fēng)力能量取出裝置中，縱旋轉(zhuǎn)軸大致鉛垂地延伸，因而即使將翼型截面的罩安裝在連結(jié)縱旋轉(zhuǎn)軸與葉片的桿，罩也相對于相對空氣流不擁有迎角，不產(chǎn)生升力?？墒?，在圖3(a)、圖4(a)、圖5(a)、圖5(c)、圖6(a)的風(fēng)力發(fā)電裝置中，如從圖3(a)得知，由于在風(fēng)力發(fā)電裝置運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，縱旋轉(zhuǎn)軸風(fēng)輪B、BI傾斜至下風(fēng)側(cè)，因而如圖8(a)所示，安裝于桿18的翼型截面的罩20相對于相對空氣流擁有迎角，使升力產(chǎn)生，并且還使翼端部產(chǎn)生感應(yīng)阻力。因此，有必要考慮升力和感應(yīng)阻力對縱旋轉(zhuǎn)軸風(fēng)輪B、B1的轉(zhuǎn)矩造成的影響。
[0100]如圖8(b)所示，由于升力向罩20的前緣方向傾斜，因而有助于縱旋轉(zhuǎn)軸風(fēng)輪B、BI的轉(zhuǎn)矩。由于如果增大罩20的展弦比，則感應(yīng)阻力變小，升力阻力比變大，因而固定于桿18的罩20有助于縱旋轉(zhuǎn)軸風(fēng)輪B、BI的轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生。
[0101]在罩20的展弦比小的情況下，由于感應(yīng)阻力變大且升力阻力比變小，因而罩20成為對抗縱旋轉(zhuǎn)軸風(fēng)輪B、B1的轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的阻力。在這種情況下，如圖9(a)、(b)所示，期望使罩20圍繞桿18的長度軸線轉(zhuǎn)動自如，罩20相對于相對空氣流不擁有迎角，抑制罩20導(dǎo)致的升力產(chǎn)生，進(jìn)而抑制感應(yīng)阻力產(chǎn)生。此外，有必要在罩20的前緣內(nèi)部或前緣外部設(shè)置平衡重物21。
[0102]在罩20的展弦比小的情況下，如圖9(c)、(d)所示，也可以使弦長方向中央部固定于桿18的罩20的后緣部20a圍繞與桿18的長度軸線平行地延伸的軸線轉(zhuǎn)動自如，后緣部20a相對于相對空氣流不擁有迎角，抑制后緣部20a處的升力產(chǎn)生，進(jìn)而抑制感應(yīng)阻力產(chǎn)生，使產(chǎn)生于罩20的感應(yīng)阻力降低。此外，有必要在罩后緣部20a的前緣部設(shè)置平衡重物22。
[0103]在圖3(b)的水流發(fā)電裝置中，與前述的風(fēng)力發(fā)電裝置同樣，桿19從縱旋轉(zhuǎn)軸IV沿徑向延伸并連結(jié)至作為縱旋轉(zhuǎn)軸水輪D的葉片的長形翼17且支撐翼17，為了使該桿19的流體阻力降低，期望在桿19安裝翼型截面的罩。
[0104]如從圖3 (b)得知，由于在水流發(fā)電裝置運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)縱旋轉(zhuǎn)軸水輪D向下游側(cè)傾斜，因而與前述的風(fēng)力發(fā)電裝置同樣，也可以增大固定于桿19的罩的展弦比，使產(chǎn)生于罩的升力有助于縱旋轉(zhuǎn)軸水輪的轉(zhuǎn)矩，在罩的展弦比小的情況下，將罩轉(zhuǎn)動自如地安裝于桿19的長度軸線而抑制罩導(dǎo)致的升力產(chǎn)生，進(jìn)而抑制感應(yīng)阻力產(chǎn)生，或者使固定于桿的罩的后緣部圍繞與桿的長度軸線平行地延伸的軸線轉(zhuǎn)動自如，抑制后緣部處的升力產(chǎn)生，進(jìn)而抑制感應(yīng)阻力產(chǎn)生，使產(chǎn)生于罩的感應(yīng)阻力降低。在這種情況下，也有必要在罩的前緣部設(shè)置與平衡重物21同樣的重物，另外在罩后緣部的前緣部設(shè)置與平衡重物22同樣的重物。
[0105]在圖2(c)的能量貯存裝置F中，與圖5(b)同樣，也可以由一對第一浮體1、包圍一對第一浮體I的第二浮體2、安裝于第二浮體2并抵接于一對第一浮體I的一對三個(gè)輥4以及安裝于各輥4的發(fā)電機(jī)5構(gòu)成能量貯存裝置F，對第二浮體2進(jìn)行帶有中間浮標(biāo)的多點(diǎn)拴系。將連接第二浮體2與中間浮標(biāo)10的兩根拴系繩索11配設(shè)成:在俯視時(shí)，關(guān)于通過將一對第一浮體I的旋轉(zhuǎn)軸線連結(jié)的第一直線的前述一對第一浮體I之間的中間點(diǎn)而與第一直線正交的第二直線Y線對稱。
[0106]如果在能量貯存裝置F運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，使一對第一浮體I向彼此相反的方向旋轉(zhuǎn)，則從電動機(jī)或發(fā)電機(jī)傳遞至第二浮體2的轉(zhuǎn)矩抵消，防止第二浮體2的旋轉(zhuǎn)。結(jié)果，使拴系容易化，拴系成本降低。
[0107]本發(fā)明中使用的縱旋轉(zhuǎn)軸風(fēng)輪、縱旋轉(zhuǎn)軸水輪不限定于特定型式的裝置。能夠使用大流士(Darius)型、垂直軸風(fēng)力機(jī)(gyromill)型、薩沃紐斯(Savonius)型、交叉流(cross-flow)型等各種型式的裝置。
[0108]產(chǎn)業(yè)上的可利用性
本發(fā)明能夠廣泛利用于設(shè)置在水上的發(fā)電裝置、能量貯存裝置、被驅(qū)動設(shè)備的驅(qū)動裝置等。
[0109]符號說明
A 自然能量取出裝置 B、BI 縱旋轉(zhuǎn)軸風(fēng)輪 B'、B1' 縱旋轉(zhuǎn)軸 C 風(fēng)力發(fā)電裝置 D 縱旋轉(zhuǎn)軸水輪 Di 縱旋轉(zhuǎn)軸 E 水流發(fā)電裝置 F 能量貯存裝置 X 中心軸線 Y、Z 軸線
V第一直線
V第二直線
1第一浮體
2第二浮體 2a 浮體
2b 臂部件
3支撐 臂
4輥
5發(fā)電機(jī)
6重物
7避雷針
8、9 制動體
10中間浮標(biāo)
11拴系繩索
12臂部件 13,17 翼
14線材
15回旋關(guān)節(jié)16連桿機(jī)構(gòu)
18、19 桿20 罩
20a 后緣部
21、22 平衡重物。
【權(quán)利要求】
1.一種自然能量取出裝置，其特征在于，具備形成能夠擺動的縱旋轉(zhuǎn)軸的第一浮體、被拴系并包圍第一浮體的第二浮體、以及安裝于第二浮體并將第一浮體的旋轉(zhuǎn)動能變換為被驅(qū)動設(shè)備的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩的動力傳遞裝置，設(shè)置于水上。
2.一種風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，具備根據(jù)權(quán)利要求1所述的自然能量取出裝置和固定于該裝置的第一浮體并向上方延伸的縱旋轉(zhuǎn)軸風(fēng)輪，被驅(qū)動設(shè)備是發(fā)電機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，配設(shè)有多個(gè)動力傳遞裝置和發(fā)電機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，具備固定于第一浮體的下端部或從第一浮體的下端懸掛的重物。
5.根據(jù)權(quán)利要求2至4中的任一項(xiàng)所述的風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，具備安裝于縱旋轉(zhuǎn)軸風(fēng)輪的避雷針。
6.根據(jù)權(quán)利要求2至5中的任一項(xiàng)所述的風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，具備容納于第一浮體并能夠從第一浮體的周側(cè)面沿徑向出沒的制動體、或者安裝于第一浮體的周側(cè)面并能夠在沿著第一浮體的周側(cè)面延伸的閉合位置與從第一浮體的周側(cè)面向徑向突出的打開位置之間擺動的制動體。
7.根據(jù)權(quán)利要求2至6中的任一項(xiàng)所述的風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，第一浮體具備壓載水收納空間，在發(fā)電時(shí)將壓載水注入第一浮體。
8.根據(jù)權(quán)利要求2至7中的任一項(xiàng)所述的風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，具備一對第一浮體、固定于所述一對第一浮體并向上方延伸的一對縱旋轉(zhuǎn)軸風(fēng)輪、被拴系并包圍所述一對第一浮體的第二浮體、以及安裝于第二浮體并將所述一對第一浮體的旋轉(zhuǎn)動能變換為被驅(qū)動設(shè)備的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩的動力傳遞裝置，對第二浮體進(jìn)行帶有中間浮標(biāo)的多點(diǎn)拴系，將連結(jié)第二浮體與中間浮標(biāo)的`拴系繩索配設(shè)成:在俯視時(shí)，關(guān)于通過將所述一對第一浮體的旋轉(zhuǎn)軸線連結(jié)的第一直線的所述一對第一浮體之間的中間點(diǎn)而與第一直線正交的第二直線線對稱。
9.根據(jù)權(quán)利要求2至8中的任一項(xiàng)所述的風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，縱旋轉(zhuǎn)軸風(fēng)輪是具有沿周向彼此隔開間隔配設(shè)的多個(gè)上下延伸的翼的升力型縱旋轉(zhuǎn)軸風(fēng)輪，所述多個(gè)翼維持周向的相對位置關(guān)系且圍繞風(fēng)輪縱旋轉(zhuǎn)軸扭轉(zhuǎn)。
10.根據(jù)權(quán)利要求2至8中的任一項(xiàng)所述的風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，縱旋轉(zhuǎn)軸風(fēng)輪是具有沿周向彼此隔開間隔配設(shè)的多個(gè)上下延伸的翼的升力型縱旋轉(zhuǎn)軸風(fēng)輪，所述翼能夠在上端接近風(fēng)輪縱旋轉(zhuǎn)軸的第一位置與上端遠(yuǎn)離風(fēng)輪縱旋轉(zhuǎn)軸的第二位置之間擺動。
11.根據(jù)權(quán)利要求2至9中的任一項(xiàng)所述的風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，縱旋轉(zhuǎn)軸風(fēng)輪具備從縱旋轉(zhuǎn)軸沿徑向延伸且連結(jié)至葉片并支撐葉片的桿，翼型截面的罩固定于桿。
12.根據(jù)權(quán)利要求2至9中的任一項(xiàng)所述的風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，縱旋轉(zhuǎn)軸風(fēng)輪具備從縱旋轉(zhuǎn)軸沿徑向延伸且連結(jié)至葉片并支撐葉片的桿，翼型截面的罩安裝于桿，所述罩的整體能夠圍繞桿的長度軸線轉(zhuǎn)動，或者所述罩的后緣部能夠圍繞與桿的長度軸線平行的軸線轉(zhuǎn)動。
13.一種水流發(fā)電裝置，其特征在于，具備根據(jù)權(quán)利要求1所述的自然能量取出裝置和固定于該裝置的第一浮體并向下方延伸的縱旋轉(zhuǎn)軸水輪，被驅(qū)動設(shè)備是發(fā)電機(jī)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的水流發(fā)電裝置，其特征在于，配設(shè)有多個(gè)動力傳遞裝置和發(fā)電機(jī)。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的水流發(fā)電裝置，其特征在于，具備固定于縱旋轉(zhuǎn)軸水輪的縱旋轉(zhuǎn)軸的下端部或從縱旋轉(zhuǎn)軸的下端懸掛的重物。
16.根據(jù)權(quán)利要求13至15中的任一項(xiàng)所述的水流發(fā)電裝置，其特征在于，具備容納于第一浮體并能夠從第一浮體的周側(cè)面沿徑向出沒的制動體、或者安裝于第一浮體的周側(cè)面并能夠在沿著第一浮體的周側(cè)面延伸的閉合位置與從第一浮體的周側(cè)面向徑向突出的打開位置之間擺動的制動體。
17.根據(jù)權(quán)利要求13至16中的任一項(xiàng)所述的水流發(fā)電裝置，其特征在于，第一浮體和縱旋轉(zhuǎn)軸水輪具備壓載水收納空間，在發(fā)電時(shí)將壓載水注入第一浮體和縱旋轉(zhuǎn)軸水輪。
18.根據(jù)權(quán)利要求13至17中的任一項(xiàng)所述的水流發(fā)電裝置，其特征在于，具備一對第一浮體、固定于所述一對第一浮體并向下方延伸的一對縱旋轉(zhuǎn)軸水輪、被拴系并包圍所述一對第一浮體的第二浮體、以及安裝于第二浮體并將所述一對第一浮體的旋轉(zhuǎn)動能變換為被驅(qū)動設(shè)備的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩的動力傳遞裝置，對第二浮體進(jìn)行帶有中間浮標(biāo)的多點(diǎn)拴系，將連結(jié)第二浮體與中間浮標(biāo)的拴系繩索配設(shè)成:在俯視時(shí)，關(guān)于通過將所述一對第一浮體的旋轉(zhuǎn)軸線連結(jié)的第一直線的所述一對第一浮體之間的中間點(diǎn)而與第一直線正交的第二直線線對稱。
19.根據(jù)權(quán)利要求13至18中的任一項(xiàng)所述的水流發(fā)電裝置，其特征在于，縱旋轉(zhuǎn)軸水輪是具有沿周向彼此隔開間隔配設(shè)的多個(gè)上下延伸的翼的升力型縱旋轉(zhuǎn)軸水輪，所述多個(gè)翼維持周向的相對位 置關(guān)系且圍繞水輪縱旋轉(zhuǎn)軸扭轉(zhuǎn)。
20.根據(jù)權(quán)利要求13至19中的任一項(xiàng)所述的水流發(fā)電裝置，其特征在于，縱旋轉(zhuǎn)軸水輪具備從縱旋轉(zhuǎn)軸沿徑向延伸且連結(jié)至葉片并支撐葉片的桿，翼型截面的罩固定于桿。
21.根據(jù)權(quán)利要求13至19中的任一項(xiàng)所述的水流發(fā)電裝置，其特征在于，縱旋轉(zhuǎn)軸水輪具備從縱旋轉(zhuǎn)軸沿徑向延伸且連結(jié)至葉片并支撐葉片的桿，翼型截面的罩安裝于桿，所述罩的整體能夠圍繞桿的長度軸線轉(zhuǎn)動，或者所述罩的后緣部能夠圍繞與桿的長度軸線平行的軸線轉(zhuǎn)動。
22.一種能量貯存裝置，其特征在于，具備根據(jù)權(quán)利要求1所述的自然能量取出裝置，被驅(qū)動設(shè)備是發(fā)電機(jī)，將供給至發(fā)電機(jī)的電力變換為第一浮體的旋轉(zhuǎn)能量并貯存于第一浮體。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的能量貯存裝置，其特征在于，具備一對第一浮體和被拴系并包圍所述一對第一浮體的第二浮體，對第二浮體進(jìn)行帶有中間浮標(biāo)的多點(diǎn)拴系，將連結(jié)第二浮體與中間浮標(biāo)的拴系繩索配設(shè)成:在俯視時(shí)，關(guān)于通過將所述一對第一浮體的旋轉(zhuǎn)軸線連結(jié)的第一直線的所述一對第一浮體之間的中間點(diǎn)而與第一直線正交的第二直線線對稱。
【文檔編號】F03D7/06GK103562547SQ201280026291
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2012年5月29日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月1日
【發(fā)明者】秋元博路 申請人:合同會社信天翁科技