(57)【要約】【課題】波のエネルギーを利用して電気分解を行って水素ガスを得る波エネルギー利用装置を提供する。【解決手段】波エネルギー利用装置１は、波のある水域に浮遊させる本体１０に電気分解装置４００と波によって回転する水車１６を備え、水の電気分解に使用する電気を供給する発電機１２、電気分解装置４００の電気分解槽へ水を給水する給水ポンプＰおよび電気分解によって発生した水素を圧縮する圧縮機４３１のそれぞれを水車１６の回転によって駆動する。【選択図】図１
2010159695.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水面下となる周縁から上向きに中心部に向かって傾斜した傾斜面を有し、前記中心部に
開口を有する本体と、該本体の前記傾斜面上に前記中心部から前記傾斜面上を前記周縁に
向かって放射状に立設した、波を収斂するための収斂堤とを備え、前記中心部が水面上に
出るように前記本体を水面に浮かせて、波の動きにともなって前記中心部の開口から進入
する水を利用する波エネルギー利用装置において、
水の電気分解によって水素を発生させる電気分解装置および発電機と、前記中心部の開口よりも下方に設けられ、水中側に連通する連通部を有するプールと、前記連通部に配設された水車と、貯蔵タンクと、を備え、
前記発電機は、前記水車の回転に連動して発電するものであり、
前記収斂提に区切られた前記傾斜面を遡上して前記開口から前記プール内に進入した水
の水位と本体外部の水の水位との水位差によって前記水車を回転させ、該水車の回転によって前記発電機を駆動して、該発電機が発電した電気を前記電気分解装置に供給して水を電気分解することによって水素を発生させることを特徴とする波エネルギー利用装置。
【請求項２】
水面下となる周縁から上向きに中心部に向かって傾斜した傾斜面を有し、前記中心部に
開口を有する本体と、該本体の前記傾斜面上に前記中心部から前記傾斜面上を前記周縁に
向かって放射状に立設した、波を収斂するための収斂堤とを備え、前記中心部が水面上に
出るように前記本体を水面に浮かせて、波の動きにともなって前記中心部の開口から進入
する水を利用する波エネルギー利用装置において、
水の電気分解によって水素を発生させる電気分解装置および発電機と、前記中心部の開口よりも下方に設けられ、水中側に連通する連通部を有するプールと、前記連通部に配設された水車と、前記収斂提の内部に設けた、貯蔵タンクを兼ねる浮力室と、を備え、
前記発電機は、前記水車の回転に連動して発電するものであり、
前記収斂提に区切られた前記傾斜面を遡上して前記開口から前記プール内に進入した水
の水位と本体外部の水の水位との水位差によって前記水車を回転させ、該水車の回転によって前記発電機を駆動して、該発電機が発電した電気を前記電気分解装置に供給して水を電気分解することにより、水素を発生させて、これを前記浮力室に貯蔵することを特徴とする波エネルギー利用装置。
【請求項３】
水面下となる周縁から上向きに中心部に向かって傾斜した傾斜面を有し、前記中心部に
開口を有する本体と、該本体の前記傾斜面上に前記中心部から前記傾斜面上を前記周縁に
向かって放射状に立設した、波を収斂するための収斂堤とを備え、前記中心部が水面上に
出るように前記本体を水面に浮かせて、波の動きにともなって前記中心部の開口から進入
する水を利用する波エネルギー利用装置において、
水の電気分解によって水素を発生させる電気分解装置および発電機と、前記中心部の開口よりも下方に設けられ、水中側に連通する連通部を有するプールと、前記連通部に配設された水車と、前記収斂提の内部に設けた、貯蔵タンクを兼ねる浮力室と、を備え、
前記電気分解装置は、前記プール内に配設した電気分解槽と、該電気分解槽と前記浮力室とを連通し、前記電気分解槽で発生した水素を前記浮力室に送るためのガス回収管とを有し、
前記発電機は、前記水車の回転に連動して発電するものであり、
前記収斂提に区切られた前記傾斜面を遡上して前記開口から前記プール内に進入した水
の水位と本体外部の水の水位との水位差によって前記水車を回転させ、該水車の回転によって前記発電機を駆動して、該発電機が発電した電気を前記電気分解装置に供給して水を電気分解することにより、水素を発生させて、これを前記浮力室に貯蔵することを特徴とする波エネルギー利用装置。
【請求項４】
水面下となる周縁から上向きに中心部に向かって傾斜した傾斜面を有し、前記中心部に
開口を有する本体と、該本体の前記傾斜面上に前記中心部から前記傾斜面上を前記周縁に
向かって放射状に立設した、波を収斂するための収斂堤とを備え、前記中心部が水面上に
出るように前記本体を水面に浮かせて、波の動きにともなって前記中心部の開口から進入
する水を利用する波エネルギー利用装置において、
水の電気分解によって水素を発生させる電気分解装置および発電機と、前記中心部の開口よりも下方に設けられ、水中側に連通する連通部を有するプールと、前記連通部に配設された水車と、前記収斂提の内部に設けた、貯蔵タンクを兼ねる浮力室と、を備え、
前記電気分解装置は、前記プール内に該プール内の水から隔離して設けた隔離空間内に配設した電気分解槽を有し、
前記隔離空間は、前記電気分解槽を配設した余剰空間が前記電気分解槽の保守点検作業を可能にする保守点検空間であり、
前記発電機は、前記水車の回転に連動して発電するものであり、
前記収斂提に区切られた前記傾斜面を遡上して前記開口から前記プール内に進入した水
の水位と本体外部の水の水位との水位差によって前記水車を回転させ、該水車の回転によって前記発電機を駆動して、該発電機が発電した電気を前記電気分解装置に供給して水を電気分解することにより、水素を発生させて、これを前記浮力室に貯蔵することを特徴とする波エネルギー利用装置。
【請求項５】
前記プール内の水もしくは装置外部の水を前記電気分解装置に給水するための給水ポンプを備え、
前記給水ポンプは、前記水車の回転によって駆動することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の波エネルギー利用装置。
【請求項６】
水面下となる周縁から上向きに中心部に向かって傾斜した傾斜面を有し、前記中心部に
開口を有する本体と、該本体の前記傾斜面上に前記中心部から前記傾斜面上を前記周縁に
向かって放射状に立設した、波を収斂するための収斂堤とを備え、前記中心部が水面上に
出るように前記本体を水面に浮かせて、波の動きにともなって前記中心部の開口から進入
する水を利用する波エネルギー利用装置を配置した波エネルギー利用プラントであって、
前記波エネルギー利用装置と海底に固定した少なくとも一部が水中にある複数の貯蔵タンクを有し、
前記複数の貯蔵タンクは、波の来る方向に交差する方向に延びる波状に配列し、来る波が前記波状配列の山部に当たってから収斂されながら向かう前記波状配列の谷部ないし該谷部の後方に前記波エネルギー利用装置を配置し、
前記波エネルギー利用装置は、水の電気分解によって水素を発生させる電気分解装置および発電機と、前記中心部の開口よりも下方に設けられ、水中側に連通する連通部を有するプールと、前記連通部に配設された水車と、を備え、
前記発電機は、前記水車の回転に連動して発電するものであり、
前記収斂提に区切られた前記傾斜面を遡上して前記開口から前記プール内に進入した水
の水位と本体外部の水の水位との水位差によって前記水車を回転させ、該水車の回転によって前記発電機を駆動して、該発電機が発電した電気を前記電気分解装置に供給して水を電気分解することによって発生した水素を前記貯蔵タンクに貯蔵することを特徴とする波エネルギー利用プラント。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載の波エネルギー利用装置から前記水車に連動する発電機によって発電された電気を、地上に設置された水の電気分解装置の電力としての供給ないし地上への配電をすることを特徴とする波エネルギー利用プラント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水面に浮かせたときに水面下となる周縁から上向きに中心部に向かって傾斜した傾斜面を有するとともに中心部に開口を有する本体と、該本体の中心部から傾斜面上を周縁に向かって放射状に立設した、波を収斂するための収斂提とを備え、中心部が水面上に出るように本体を水面に浮かせて、波の動きにともなって中心部の開口から進入する水を利用する波エネルギー利用装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から地球温暖化や様々な地球環境破壊などが叫ばれてきたが、これらの問題は近年になってますます大きくなっている。これらは、化石エネルギー資源の使用による二酸化炭素排出問題とも密接に関連している。その化石エネルギー資源には、枯渇問題などエネルギー資源そのものの量的問題と電力の貯蔵問題等がある。これらの問題に対して省エネルギー、省資源が叫ばれる一方で、クリーンな自然エネルギーの早期導入、早期実用化が全世界的な課題になっている。
【０００３】
また、原子力発電による電気エネルギーの供給が行われているが、原子力利用に関する問題としては、原子力発電所などの原子炉の老朽化や地震、天災、人災などに伴って発生し得る放射能漏れ事故がある。周知のように放射能は生態環境への悪影響が大きく、放射能漏れ事故が発生したときには地域住民の生活環境への悪影響が大きく、被害も甚大になる虞がある。
【０００４】
そして、特に原子力発電等は、一度核燃料を燃やし始めると簡単には停止させることができないことが欠点となり、深夜電力等の余剰電力を貯蔵しなくてはならないという問題があった。すなわち、大規模な蓄エネルギー技術ならびに蓄電池の開発が待たれている。
【０００５】
また、地球表面積の７１パーセントが海であり、現在は人の住めないような無人島、例えば尖閣諸島や沖ノ鳥島、竹島、小笠原諸島などの島々への居住を可能にし、釣り場や観光地としての可能性を高めるために、離島における石油などの運搬費とエネルギー資源の節約や観光、水産業などの拡大による島民の生活向上や利便性の向上、或いは国民の広域活動と都市集中型人口の分散化などを図るために、波エネルギー資源を効率よく、有効に利用する装置が望まれている。
【０００６】
この波エネルギーを利用した装置としては、例えば消波装置などがある。また、波力発電など波エネルギー変換装置がある。さらに、波のエネルギーで送水する波力ポンプなど（特許文献１）がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特公平６−７２５９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、消波装置は、一旦海に設置すると大波時、小波時に区別なく波を消波することだけを目的として稼動させなくてはならないために、多様性に乏しくその割りには製造コストや維持コストが高いために、費用対効果の割合が非常に高くついてしまうという問題点がある。
【０００９】
また、これまでの波力発電などの波エネルギー変換装置は、波エネルギーを空気エネルギーに変換して発電するために非常に効率の悪い装置となっている。
【００１０】
また、波力ポンプにおいても、特許文献１に開示されているように一基で送水できる水量は少ない。
【００１１】
本発明は、このような従来の技術が有する問題点に着目してなされたもので、波のエネルギーを利用して水の電気分解を行って水素ガスを得ると共に、この水素にＣＯ２を反応させればメタンを生成できることから、これらを貯蔵することにより、ＣＯ２の削減とエネルギー資源の貯蔵ひいては電力の貯蔵を可能とする波エネルギー利用装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
かかる目的を達成するための本発明の要旨とするところは、次の各項の発明に存する。
［１］水面（Ｓ）下となる周縁から上向きに中心部に向かって傾斜した傾斜面（３ｂ）を有し、前記中心部に開口（３ａ）を有する本体（１０）と、該本体（１０）の前記傾斜面（３ｂ）上に前記中心部から前記傾斜面（３ｂ）上を前記周縁に向かって放射状に立設した、波（Ｗ）を収斂するための収斂堤（１１）とを備え、前記中心部が水面（Ｓ）上に出るように前記本体（１０）を水面（Ｓ）に浮かせて、波（Ｗ）の動きにともなって前記中心部の開口（３ａ）から進入する水を利用する波エネルギー利用装置（１）において、
水の電気分解によって水素を発生させる電気分解装置（４００）および発電機（１２）と、前記中心部の開口（３ａ）よりも下方に設けられ、水中側に連通する連通部（１５）を有するプール（６）と、前記連通部（１５）に配設された水車（１６）と、貯蔵タンク（４１０、４２０）と、を備え、
前記発電機（１２）は、前記水車（１６）の回転に連動して発電するものであり、
前記収斂提（１１）に区切られた前記傾斜面（３ｂ）を遡上して前記開口（３ａ）から前記プール（６）内に進入した水の水位と本体（１０）外部の水の水位との水位差によって前記水車（１６）を回転させ、該水車（１６）の回転によって前記発電機（１２）を駆動して、該発電機（１２）が発電した電気を前記電気分解装置（４００）に供給して水を電気分解することによって水素を発生させることを特徴とする波エネルギー利用装置（１）。
【００１３】
［２］水面（Ｓ）下となる周縁から上向きに中心部に向かって傾斜した傾斜面（３ｂ）を有し、前記中心部に開口（３ａ）を有する本体（１０）と、該本体（１０）の前記傾斜面（３ｂ）上に前記中心部から前記傾斜面（３ｂ）上を前記周縁に向かって放射状に立設した、波（Ｗ）を収斂するための収斂堤（１１）とを備え、前記中心部が水面（Ｓ）上に出るように前記本体（１０）を水面（Ｓ）に浮かせて、波（Ｗ）の動きにともなって前記中心部の開口（３ａ）から進入する水を利用する波エネルギー利用装置（１）において、
水の電気分解によって水素を発生させる電気分解装置（４００）および発電機（１２）と、前記中心部の開口（３ａ）よりも下方に設けられ、水中側に連通する連通部（１５）を有するプール（６）と、前記連通部（１５）に配設された水車（１６）と、前記収斂提（１１）の内部に設けた、貯蔵タンクを兼ねる浮力室（５１１）と、を備え、
前記発電機（１２）は、前記水車（１６）の回転に連動して発電するものであり、
前記収斂提（１１）に区切られた前記傾斜面（３ｂ）を遡上して前記開口（３ａ）から前記プール（６）内に進入した水の水位と本体（１０）外部の水の水位との水位差によって前記水車（１６）を回転させ、該水車（１６）の回転によって前記発電機（１２）を駆動して、該発電機（１２）が発電した電気を前記電気分解装置（４００）に供給して水を電気分解することにより、水素を発生させて、これを前記浮力室（５１１）に貯蔵することを特徴とする波エネルギー利用装置（１）。
【００１４】
［３］水面（Ｓ）下となる周縁から上向きに中心部に向かって傾斜した傾斜面（３ｂ）を有し、前記中心部に開口（３ａ）を有する本体（１０）と、該本体（１０）の前記傾斜面（３ｂ）上に前記中心部から前記傾斜面（３ｂ）上を前記周縁に向かって放射状に立設した、波（Ｗ）を収斂するための収斂堤（１１）とを備え、前記中心部が水面（Ｓ）上に出るように前記本体（１０）を水面（Ｓ）に浮かせて、波（Ｗ）の動きにともなって前記中心部の開口（３ａ）から進入する水を利用する波エネルギー利用装置（１）において、
水の電気分解によって水素を発生させる電気分解装置（５００）および発電機（１２）と、前記中心部の開口（３ａ）よりも下方に設けられ、水中側に連通する連通部（１５）を有するプール（６）と、前記連通部（１５）に配設された水車（１６）と、前記収斂提（１１）の内部に設けた、貯蔵タンクを兼ねる浮力室（５１１）と、を備え、
前記電気分解装置（５００）は、前記プール（６）内に配設した電気分解槽（５０１）と、該電気分解槽（５０１）と前記浮力室（５１１）とを連通し、前記電気分解槽（５０１）で発生した水素を前記浮力室（５１１）に送るためのガス回収管（５０２）とを有し、
前記発電機（１２）は、前記水車（１６）の回転に連動して発電するものであり、
前記収斂提（１１）に区切られた前記傾斜面（３ｂ）を遡上して前記開口（３ａ）から前記プール（６）内に進入した水の水位と本体（１０）外部の水の水位との水位差によって前記水車（１６）を回転させ、該水車（１６）の回転によって前記発電機（１２）を駆動して、該発電機（１２）が発電した電気を前記電気分解装置（５００）に供給して水を電気分解することにより、水素を発生させて、これを前記浮力室（５１１）に貯蔵することを特徴とする波エネルギー利用装置（１）。
【００１５】
［４］水面（Ｓ）下となる周縁から上向きに中心部に向かって傾斜した傾斜面（３ｂ）を有し、前記中心部に開口（３ａ）を有する本体（１０）と、該本体（１０）の前記傾斜面（３ｂ）上に前記中心部から前記傾斜面（３ｂ）上を前記周縁に向かって放射状に立設した、波（Ｗ）を収斂するための収斂堤（１１）とを備え、前記中心部が水面（Ｓ）上に出るように前記本体（１０）を水面（Ｓ）に浮かせて、波（Ｗ）の動きにともなって前記中心部の開口（３ａ）から進入する水を利用する波エネルギー利用装置（１）において、
水の電気分解によって水素を発生させる電気分解装置（５００）および発電機（１２）と、前記中心部の開口（３ａ）よりも下方に設けられ、水中側に連通する連通部（１５）を有するプール（６）と、前記連通部（１５）に配設された水車（１６）と、前記収斂提（１１）の内部に設けた、貯蔵タンクを兼ねる浮力室（５１１）と、を備え、
前記電気分解装置（５００）は、前記プール（６）内に該プール（６）内の水から隔離して設けた隔離空間内に配設した電気分解槽（５０１）を有し、
前記隔離空間は、前記電気分解槽（５０１）を配設した余剰空間が前記電気分解槽（５０１）の保守点検作業を可能にする保守点検空間（５２０）であり、
前記発電機（１２）は、前記水車（１６）の回転に連動して発電するものであり、
前記収斂提（１１）に区切られた前記傾斜面（３ｂ）を遡上して前記開口（３ａ）から前記プール（６）内に進入した水の水位と本体（１０）外部の水の水位との水位差によって前記水車（１６）を回転させ、該水車（１６）の回転によって前記発電機（１２）を駆動して、該発電機（１２）が発電した電気を前記電気分解装置（５００）に供給して水を電気分解することにより、水素を発生させて、これを前記浮力室（５１１）に貯蔵することを特徴とする波エネルギー利用装置（１）。
【００１６】
［５］  前記プール（６）内の水もしくは装置外部の水を前記電気分解装置（４００、５００）に給水するための給水ポンプ（Ｐ、５０３）を備え、
前記給水ポンプ（Ｐ、５０３）は、前記水車（１６）の回転によって駆動することを特徴とする請［１］から［４］のいずれか一項に記載の波エネルギー利用装置（１）。
【００１７】
［６］水面（Ｓ）下となる周縁から上向きに中心部に向かって傾斜した傾斜面（３ｂ）を有し、前記中心部に開口（３ａ）を有する本体（１０）と、該本体（１０）の前記傾斜面（３ｂ）上に前記中心部から前記傾斜面（３ｂ）上を前記周縁に向かって放射状に立設した、波（Ｗ）を収斂するための収斂堤（１１）とを備え、前記中心部が水面（Ｓ）上に出るように前記本体（１０）を水面（Ｓ）に浮かせて、波（Ｗ）の動きにともなって前記中心部の開口（３ａ）から進入する水を利用する波エネルギー利用装置（１、１Ａ）を配置した波エネルギー利用プラントであって、
前記波エネルギー利用装置（１、１Ａ）と海底に固定した少なくとも一部が水中にある複数の貯蔵タンク（Ｔ）を有し、
前記複数の貯蔵タンク（Ｔ）は、波（Ｗ）の来る方向に交差する方向に延びる波状に配列し、来る波が前記波状配列の山部（Ｈ）に当たってから収斂されながら向かう前記波状配列の谷部（Ｌ）ないし該谷部（Ｌ）の後方に前記波エネルギー利用装置（１、１Ａ）を配置し、
前記波エネルギー利用装置（１、１Ａ）は、水の電気分解によって水素を発生させる電気分解装置（４００、５００）および発電機（１２）と、前記中心部の開口（３ａ）よりも下方に設けられ、水中側に連通する連通部（１５）を有するプール（６）と、前記連通部（１５）に配設された水車（１６）と、を備え、
前記発電機（１２）は、前記水車（１６）の回転に連動して発電するものであり、
前記収斂提（１１）に区切られた前記傾斜面（３ｂ）を遡上して前記開口（３ａ）から前記プール（６）内に進入した水の水位と本体（１０）外部の水の水位との水位差によって前記水車（１６）を回転させ、該水車（１６）の回転によって前記発電機（１２）を駆動して、該発電機（１２）が発電した電気を前記電気分解装置（４００、５００）に供給して水を電気分解することによって発生した水素を前記貯蔵タンク（Ｔ）に貯蔵することを特徴とする波エネルギー利用プラント。
【００１８】
［７］項［１］から［５］のいずれか一項に記載の波エネルギー利用装置（１、１Ａ）から前記水車（１６）に連動する発電機（１２）によって発電された電気を、地上に設置された水の電気分解装置の電力としての供給ないし地上への配電をすることを特徴とする波エネルギー利用プラント。
【００１９】
前記本発明は次のように作用する。  
波エネルギー利用装置（１）は、海洋や湖沼のような水域で用いる際に、例えば海洋では海底のような水底（ＳＧ）に設置した係留装置の係留チェーン（２）により本体（１０）を係留して水面（Ｓ）上に浮遊させておく。この浮遊する波エネルギー利用装置（１）に寄せて来た波（Ｗ）は、収斂堤（１１）で区切られた傾斜部（３）の傾斜面（３ｂ）に乗り上がり、本体（１０）の中心部に向かって進む。隣り合う収斂堤（１１）同士の間隔は中心部に向かって狭くなっているので、波（Ｗ）は、中心部に近付くにつれて収斂堤（１１）によって収斂されて、波高が大きくなる。波（Ｗ）は、最も波高が大きくなったところで開口（３ａ）からプール（６）内に落ちる。
【００２０】
プール（６）内に入った水は、傾斜部（３）の傾斜面（３ｂ）を上がった水位と本体（１０）の外部の水の水位との水位差によって、プール（６）の底部（８）に設けた連通部（１５）に配設した水車（１６）を回転させる。
【００２１】
水車（１６）は、その下方に、水底（ＳＧ）に向けて垂下する放水ホース（１３）が設けられており、水車（１６）を回転させた水は、この放水ホース（１３）を通して水中に放水される。
【００２２】
開口（３ａ）からプール（６）内に入った水は、水車（１６）を回転させる。水車（１６）の回転力は、給水ポンプ（Ｐ）を駆動して、プール（６）内の水を汲み上げて電気分解装置（４００）に給水する。また、電気分解によって発生した水素ないし酸素をそれぞれ貯蔵タンク（４１０、４２０）に貯蔵する際にそれらを圧縮する圧縮機（４３１、４３２）を設けた場合には、圧縮機（４３１、４３２）を水車（１６ｂ）に連結して、水車（１６ｂ）の回転力によって圧縮機の駆動部（４３１ａ、４３２ａ）を駆動するようにしてもよい。
【００２３】
電気分解装置（４００）がバッテリー（４０２）を備えたものの場合には、前記バッテリー（４０２）に蓄電した電気を水の電気分解のための補助に使用することができるので、水面が凪いでいるときにも電気分解を行って水素を得ることができる。また、前記給水ポンプ（Ｐ、５０３）や圧縮機（４３１、４３２）に補助モータを付けて、その補助モータに給電してそれらの駆動を補助するようにしてもよい。
【００２４】
収斂提（１１）の内部に貯蔵タンクを兼ねる浮力室（５１１）を設けたものの場合には、電気分解によって発生した水素をこの浮力室（５１１）内に貯蔵することにより、浮力室（５１１）を貯蔵タンクとしても有効に利用することができる。
【００２５】
電気分解装置（５００）の電気分解槽（５０１）をプール（６）内に配設し、この電気分解槽（５０１）と浮力室（５１１）とをガス回収管（５０２）で連通して、電気分解によって発生した水素をこの浮力室（５１１）内に貯蔵するようにしてもよい。
【００２６】
なお、水の電気分解によって水素のほかに発生した酸素ならびに窒素シール用の窒素等を貯蔵タンクに貯蔵してもよい。
【００２７】
また、波エネルギー利用装置（１、１Ａ）で電気分解して発生させた水素や酸素を貯蔵するために複数の貯蔵タンク（Ｔ）をそれぞれの少なくとも一部が水中にあるように海底に固定し、かつ波（Ｗ）の来る方向に交差する方向に延びる波状に少なくとも一列に配列し、来る波が波状配列の山部（Ｈ）に当たってから収斂されながら向かう谷部（Ｌ）ないし該谷部（Ｌ）の後方に波エネルギー利用装置（１、１Ａ）を配置することにより、波エネルギー利用装置（１、１Ａ）の受ける波が大きくなる。これにより、波エネルギー利用装置（１、１Ａ）による発電量が大きくなるとともに、より安定して発電することができ、もって、より大量にかつコンスタントに水素を発生させて貯蔵することができる。
【００２８】
また、波エネルギー装置（１、１Ａ）が水車（１６）に連動する発電機（１２）によって発電した電気を地上に設置された水の電気分解装置に給電したり、地上への配電をしたりしてもよい。
【発明の効果】
【００２９】
本発明にかかる波エネルギー利用装置によれば、水面に浮かんだ本体外部の水位と本体の傾斜面の上端の開口からプール内に進入した水の水位との水位差によって水車を回転させ、その回転力で発電機を駆動して発電した電気を水の電気分解に使用して水素ないし酸素を発生させるようにしたので、波のエネルギーを有効に利用して、水素や酸素を得ることができる。
【００３０】
また、複数の貯蔵タンクをそれぞれの少なくとも一部が水中にあるように海底に固定し、かつ波の来る方向に交差する方向に延びる波状に少なくとも一列に配列し、来る波が波状配列の山部に当たってから収斂されながら向かう谷部ないし該谷部の後方に波エネルギー利用装置を配置した波エネルギー利用プラントによれば、波状に配列した貯蔵タンクによって波を収斂させることができるので、波エネルギー利用装置の受ける波が大きくなり、波エネルギー利用装置による発電量が大きくなるとともに、より安定して発電することができ、もって、より大量にかつコンスタントに水素を発生させて貯蔵することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る波エネルギー利用装置の構成を示す図である。
【図２】図１の波エネルギー利用装置の本体を示す平面図である。
【図３】図１の波エネルギー利用装置による海洋での海水の電気分解を説明する説明図である。
【図４】図１の波エネルギー利用装置に設けた水車およびその周囲の構成を示す断面図である。
【図５】図４の水車の上流支持部と回転部付近の外観を示す側面図である。
【図６】図４の水車内の案内羽を示す平面図である。
【図７】図６のＢ−Ｂ断面図である。
【図８】図６のＣ−Ｃ断面図である。
【図９】円筒管内を流れる水の一般的な流速分布を示す図である。
【図１０】水の通過面積の広狭と水の流れの方向を説明する図である。
【図１１】図４の水車の変形例を示す断面図である。
【図１２】本発明の第２の実施の形態に係る波エネルギー利用装置の構成を示す図である。
【図１３】図１２の波エネルギー利用装置の本体を示す平面図である。
【図１４】波エネルギー利用装置を用いた波エネルギー利用プラントの一例を示す説明図である。
【図１５】波エネルギー利用装置を用いた波エネルギー利用プラントの他の例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、図面に基づき本発明の好適な各種実施の形態を説明する。  
図１から図１１は本発明の第１の実施の形態を示している。  
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る波エネルギー利用装置の構成を示す図であり、図２は、図１の波エネルギー利用装置の本体を示す平面図であり、図３は、図１の波エネルギー利用装置による海洋での海水の電気分解を説明する説明図である。  
波エネルギー利用装置１は、海や湖沼等の波の発生する水域に浮遊するように設置して波のエネルギーを変換して利用するとともに、消波もすることができるものである。以下の説明では、波エネルギー利用装置１を海において使用するものとして説明する。
【００３３】
図１に示したように、本発明の波エネルギー利用装置１は、本体１０が水底ＳＧから係留チェーン２により係留されており、水面Ｓ上に浮遊している。水面Ｓに浮遊した本体１０は、中心部が水面Ｓよりも上方に突き出すように浮力が調整されている。中心部には後述するように水が入り込む開口３ａが形成されている。本体１０には、この開口３ａよりも上方に水を電気分解して水素ないし酸素を発生させるための電気分解装置４００が配設されている。また、本体１０は、中心部から下向に傾斜した傾斜面３ｂを有する板状の傾斜部３を有しており、傾斜部３の下端側周縁は、水面下となるように構成されている。
【００３４】
図２は、電気分解装置４００を省略した本体１０の平面図であるが、図示したように、本体１０は、上から見たときに傾斜部３の下端側周縁がほぼ均等な長さの複数の辺からなるほぼ正多角形をなしている。この上から見た形状は、多角形に限らず、円形、楕円形などにしてもよい。
【００３５】
波エネルギー利用装置１のほぼ中心部、すなわち、傾斜部３の中心部に形成された前記の開口３ａの周縁からは、傾斜面３ｂ上を傾斜部３の下端側周縁に向かってほぼ均等の角度をもって放射状に延びる板状の収斂堤１１が立設されている。収斂堤１１は、その上端部が開口３ａ側から傾斜部３の下端側周縁側まで傾斜することなく延びている。すなわち、傾斜部３が開口３ａ側から下端側周縁に向かって低くなるに従って、傾斜部３から収斂提１１の上端部までの高さが高くなっている。
【００３６】
この収斂堤１１の内部には、波エネルギー利用装置１に浮力を与えるための不図示の浮力室が形成されている。この浮力室は、後述する第２の実施の形態の説明において浮力室５１１として図１２に示して説明するように水の電気分解によって発生した水素ないし酸素を貯蔵する貯蔵タンクとしてもよい。
【００３７】
傾斜部３の傾斜面３ｂ上に立設されている収斂堤１１の各々には、傾斜部３の下端側周縁に近い端部にバランス浮体Ｂが取り付けられている。このバランス浮体Ｂは、波エネルギー利用装置１に浮力を与えるためのものである。したがって、バランス浮体Ｂの浮力の大きさによっては前記した収斂堤１１の内部の浮力室は、ある程度小さくしてもよい。
【００３８】
バランス浮体Ｂは、約半分程度が水面Ｓ上に出て、残りの約半分は水面Ｓ下に没する程度に設定されている。これにより、設置水域に大波などが発生しても波エネルギー利用装置１全体が転倒することを防止することができる。また、バランス浮体Ｂは、船などに衝突された場合の緩衝装置の役目も果たしている。
【００３９】
傾斜部３の下端側周縁は屈曲して側壁４を成している。この側壁４は、波浪などによる動揺性などを改善するための重りを兼ねるものであり、肉厚の厚い鋼板や鋼材等の比較的しっかりとした、重量の稼げる素材によって作られている。この側壁４は、波エネルギー利用装置１全体の合成重心の位置を低くする役目を果たしているので、波エネルギー利用装置１全体の安定性を保つことができる。
【００４０】
波エネルギー利用装置１の全体に亘って側壁４を囲むようにスカート５が取り付けられている。このスカート５は、格子状に組んだ骨組みと各格子を覆う網目状の金網やプラスチック網から成っており、可動或いは着脱可能なものである。スカート５は、波エネルギー利用装置１の運搬時には邪魔にならないように上方に吊り上げたり、取り外したりしておくことができる。
【００４１】
このスカート５は、水面Ｓに浮遊している稼動時には本体１０の側壁４から水中に吊り下げておくことにより、波による動揺や振動、傾きなどを抑制して本体１０の安定性を向上させることができる。また、スカート５の網目を通過しようとする波を消波できるので、波エネルギー利用装置１全体による消波効果等を高めることができる。波エネルギー利用装置１による消波の例としては、波の来る側で傾斜部３の傾斜面３ｂを遡上する波の収斂、波打ち作用、砕波現象などの繰り返しによって成される消波がある。
【００４２】
また、スカート５は網目形状を有しているので、外側で運動している波の水粒子の運動を波エネルギー利用装置１内に進入することを防止すると共に、水の流通を良くすることができる。なお、波エネルギー利用装置１の姿勢の安定性を向上させるためにスカート５の下方に重り５ｂを設けてもよい。
【００４３】
このスカート５に囲まれた内側には、本体１０の中心部に設けた開口３ａの下方に位置するプール６が配設されている。このプール６は、開口３ａの周縁近傍から下方に延びるプール側壁７と該プール側壁７から続く底部８とによって形成されており、開口３ａとほぼ同心に配設されている。プール６の底部８は、その中央に向かって低くなるコニカル状などにして、波エネルギー利用装置１の下方から来る波の揚圧力を減ずるようにすることが好ましい。
【００４４】
プール６のプール側壁７の外側には、このプール側壁７を囲むように浮力室９が形成されている。この浮力室９は、プール側壁７と傾斜部３の下面（裏面）と底部９ａとによって密閉可能な空間として形成されている。この浮力室９には浮力の調整のためのバラスト水が出入りする、不図示のノズルや通気配管ならびにポンプ装置、波浪の大小による装置の浮沈コントロール設備などが設けられている。
【００４５】
このように波エネルギー利用装置１は、水面Ｓ下となる傾斜部３の周縁や側壁４、スカート５、重り５ｂなどの「重り」と、水面Ｓ上に設けられたバランス浮体Ｂ、本体１０の中心部近くに設けられ、比較的水面Ｓ近くに位置する浮力室９や、収斂堤１１内でほぼ水面Ｓ上に位置する浮力室５１１など浮力を生じるものとの関係から、浮心と重心の位置を算出し、起き上がりこぼしの原理や、やじろべえの原理などを踏まえた上で、波エネルギー利用装置１全体が転倒しないように設計されている
【００４６】
プール６の底部８は、その複数個所に海中側まで貫通孔が穿設された連通部１５が設けられている。そのうちの１つの連通部１５は、プール６の底部８の中央に設けられている。プール６の底部８の中央は、プール６の最も深い所である。このプール６の底部８の中央に穿設された連通部１５には送水ホースまたは放水ホース１３が取り付けられている。この放水ホース１３の代わりに送水ホースを取り付ける場合には、送水ホースは、フレキシブルなものを連通部１５から垂下して水底ＳＧに届くようにし、送水ホースの先端は、送水をしたい所望の地点に置くようにする。
【００４７】
他の連通部１５にも放水ホース１３が取り付けられている。これら放水ホース１３は、サクションホースのような骨材が組み込まれているので、波エネルギー利用装置１の外部の波浪の影響などを比較的受けにくい。この放水ホース１３は、連通部１５から垂下して水底ＳＧ近くまで、或いは水底ＳＧをある程度横這いになるように延びている。
【００４８】
複数の連通部１５それぞれには、プール６の内側に水車１６が配設されている。これら水車１６は、それぞれの回転軸がそれぞれの連通部１５の中心と同心となるように配設されている。図１には、３つの水車１６ａ、１６ｂ、１６ｃを例示してある。
【００４９】
これら水車１６（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ）は、発電をするための発電機用水車１６ａと、後述する圧縮機４３１、４３２を駆動するための圧縮機駆動用水車１６ｂと、同じく後述する給水ポンプＰを駆動するためのポンプ駆動用水車１６ｃである。発電機用水車１６ａは、その回転軸１７ａの上部に変速機１８ａが連結されており、変速機等の回転伝達手段１８ａを介して発電機１２に連結されている。同様に圧縮機駆動用水車１６ｂは、変速機等の回転伝達手段１８ｂを介して圧縮機４３１、４３２に連結されている。また、同様にポンプ駆動用水車１６ｃは、変速機等の回転伝達手段１８ｃを介して給水ポンプＰに連結されている。
【００５０】
発電機１２は、電気分解装置４００で水を電気分解する際に必要な電気を得るためのものであり、給水ポンプＰは、電気分解をする水をプール６から電気分解装置４００に給水するためのものであり、圧縮機４３１、４３２は、電気分解装置４００で発生させ分離した水素を水素貯蔵タンク４１０にないし酸素を酸素貯蔵タンク４２０に貯蔵する際に水素ないし酸素を圧縮するためのものである。
【００５１】
電気分解装置４００は、本体１０の上にハウジングまたは枠体で作られたベース４０１の上に配設されている。ベース４０１の中段には、発電機１２、回転伝達手段１８ａ、１８ｂ、１８ｃが配設されている。さらに、ベース４０１中段には、発電機１２によって発電された電気を蓄電しておくことのできるバッテリー４０２が配設されている。
【００５２】
ポンプ駆動用水車１６ｃが回転伝達手段１８ｃを介して駆動する給水ポンプＰは、本体１０の中心部の開口３ａの近くに設けてあるように図示してあるが、その取水口がプール６内の水中にあればよく、ベース４０１の中段やその他の場所に設けてもよい。発電機１２やバッテリー４０２もその設置場所は水がかからなければどこでもよいが、ベース４０１の中段をプール６側および波エネルギー利用装置１の外部から隔離して水が侵入しない防水空間として画成し、その防水空間中に設けることが好ましい。
【００５３】
しかし、給水ポンプＰは、基本的に電力を用いないで水車の回転で駆動するので、水中に設けた場合でも漏電等の電気事故の発生はない。
【００５４】
ベース４０１の上段には、水を電気分解するための電気分解装置４００と、電気分解装置４００が水を電気分解して発生した水素ないし酸素を貯蔵する水素貯蔵タンク４１０と酸素貯蔵タンク４２０が配設されている。電気分解装置４００と水素貯蔵タンク４１０とを連通するパイプには、貯蔵する水素を圧縮する圧縮機４３１が配設されている。同様に、電気分解装置４００と酸素貯蔵タンク４２０とを連通するパイプにも圧縮機４３２が配設されている。
【００５５】
図１に示すように、電気分解装置４００の電気分解槽に給水される水は、プール６からストレーナを通して給水ポンプＰによって汲み上げられたものである。また、電気分解槽の不図示の電極に供給される電気は、発電機１２によって発電した電気ないしバッテリー４０２に蓄電された電気である。
【００５６】
なお、波エネルギー利用装置１を海洋で使用して海水を電気分解する場合には、水素と塩素が発生する。しかしながら、陽極で発生する塩素は、陰極で水素とともに発生する水酸化ナトリウムと瞬時に反応して次亜塩素酸ナトリウムとなるので、水素と塩素とが混合することがない。発生した水素は、ガス分離器を通して次亜塩素酸ナトリウムと分離して取り出して貯蔵することができる。分離した水素は、圧縮機４３１によって圧縮した状態で水素貯蔵タンク４１０に貯蔵することができる。
【００５７】
一方、次亜塩素酸ナトリウムは、電気分解装置４００から排水管４０３を通して波エネルギー利用装置１の周囲に排出する。次亜塩素酸ナトリウムには殺菌作用があるので、波エネルギー利用装置１の周囲に排出することにより、波エネルギー利用装置１への海洋生物の付着を防止することができる。
【００５８】
海水を電気分解する場合には、酸素は単体では発生しないので、酸素貯蔵タンク４２０にも水素を貯蔵することができるようにしてもよい。なお、電気分解槽に設けられている電極のうち、陽極を高活性酸化物とすることにより、塩素ガスが発生しないようにして、酸素を取り出すようにすることができる。この場合は、ガス分離器を通して水素と酸素とを分離し、水素は圧縮機４３１を通して水素貯蔵タンク４１０に貯蔵し、酸素は圧縮機４３２を通して酸素貯蔵タンク４２０に貯蔵することができる。
【００５９】
次に、波エネルギー利用装置１に用いる水車であって、高効率な回転が可能な水車１６（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ）の構成を説明する。  
図４に示すように、連通部１５は、プール６の底部８に穿設した貫通孔Ａによって水中側に連通する部分であり、貫通孔Ａが穿設されたプール６の底部８にはプール６側に折り曲げられた取付部２４が形成されている。
【００６０】
この取付部２４の上には、該取付部２４にボルトで固定された取付座２４０を介して発電機用水車１６ａが配設されている。この発電機用水車１６ａは、水を受けて回転する筒状の回転部１６０と、この回転部１６０を両側で支持する筒状の上流支持部２３０と筒状の下流支持部２３１とを有して成る。
【００６１】
上流支持部２３０は、回転部１６０が水を受ける側（図４上では回転部１６０の上方）で回転部１６０を支持し、下流支持部２３１は、回転部１６０の受けた水が回転部１６０から流れ出る側（図４上では回転部１６０の下方）で回転部１６０を支持している。これら上流支持部２３０と、回転部１６０と、下流支持部２３１とは全体が１つのケーシング
となるように構成されている。
【００６２】
プール６の底部８の取付部２４には、下流支持部２３１が取付座２４０を介して固設されている。図５に示すように、上流支持部２３０と下流支持部２３１とは、それぞれの外周面側を複数のアーム２８によって連結されている。
【００６３】
図４に示すように、回転部１６０は、その回転中心と同心に配設されたボス部２０の周りから外側に等間隔に延びる複数枚のプロペラ状の羽１６２と、これら複数のプロペラ状の羽１６２の先端部が内壁に接合している筒状の囲繞部１６１とから成っている。プロペラ状の羽１６２の先端部と囲繞部１６１とは例えば鋳込みで固着され一体化されているが、その他、溶接やボルト締めなどで固着し、一体化してもよい。
【００６４】
回転部１６０は、金属やプラスチックなど硬質な素材であればよいが、特に囲繞部１６１は金属等の比重の大きい素材のものとすることが好ましい。囲繞部１６１を比重の大きい素材のものとすることにより、回転部１６０は、回転を始めるとその慣性によって安定した回転をするので、フライホイールのような役目を果たすことができる。これにより、不規則な波による不規則な大きさのエネルギーの入力に対しても、エネルギーの蓄積と回転力をある程度均一化することができる。
【００６５】
この発電機用水車１６ａの回転部１６０の回転軸１７ａは、プロペラ状の羽１６２の内側でボス部２０を貫通してほぼ鉛直上方に延設されている。回転軸１７ａの下端部は、キー２１によってボス部２０に固定されている。回転軸１７ａの上端部には、変速機等の回転伝達手段１８ａが配設されている。この回転伝達手段１８ａは、発電機１２の駆動軸に連結されている。これにより、発電機用水車１６ａの回転を発電機１２に伝達して、発電機１２を駆動させて発電することができる。また、回転軸１７ａの外側に回転軸の保護管１９等も設けられている。
【００６６】
同様にして、圧縮機駆動用水車１６ｂは、回転軸１７ｂの上端部が回転伝達手段１８ｂに連結されており、この回転伝達手段１８ｂを介して圧縮機４３１、４３２の駆動部４３１ａ、４３２ａに回転を伝達して圧縮機４３１、４３２を駆動するようになっている。また、ポンプ駆動用水車１６ｃは、回転軸１７ｃの上端部が回転伝達手段１８ｃに連結されており、この回転伝達手段１８ｃを介してポンプ駆動用水車１６ｃに回転を伝達して給水ポンプＰを駆動するようになっている。同様にして回転軸１７ｂ、１７ｃの外側にも回転軸の保護管１９が設けられている。
【００６７】
回転部１６０の下方に配設されている下流支持部２３１には、囲繞部１６１の下部を受ける下流軸受２６が設けられている。この下流軸受２６は、囲繞部１６１の下端部をスラスト方向に受ける下流スラスト軸受部２６ａと、該下流スラスト軸受部２６ａよりも下方に延びて囲繞部１６１の外側面をラジアル方向に受ける下流ラジアル軸受部２６ｂとからなっている。下流スラスト軸受部２６ａは、回転部１６０による鉛直方向の荷重を受けている。
【００６８】
当然のことながら、このスラスト軸受は、回転軸１７ａ、１７ｂ、１７ｃ上端の装置１の中程で水中には没しない程度の位置に設けた回転伝達手段１８ａ、１８ｂ、１８ｃの下部付近にもしっかりと設けられ、水車に対する水圧や回転部１６０、回転軸等の鉛直方向の力は、ほとんどスラスト軸受で支えられ、スラストベアリング等も設けられる。
【００６９】
一方、回転部１６０の上方に配設されている上流支持部２３０には、囲繞部１６１の上部を受ける上流軸受２７が設けられている。この上流軸受２７は、囲繞部１６１の上部をスラスト方向に受ける上流スラスト軸受部２７ａと、囲繞部１６１の内側面をラジアル方向に受ける上流ラジアル軸受部２７ｂとからなっている。これら下流軸受２６と上流軸受２７にはそれぞれカラー３３が設けられており、回転部１６０はスムーズに回転することができる。
【００７０】
発電機用水車１６ａの回転部１６０が回転している最中に水中に浮遊する砂や貝殻、異物などが下流軸受２６および上流軸受２７にできる限り入り難くするために、下流スラスト軸受部２６ａおよび上流スラスト軸受部２７ａそれぞれの水平面部分はできる限り小さくし、その外側は傾斜面２３２、２３３としてこれらの異物が溜まり難いようにしてある。また、上流ラジアル軸受部２７ｂの付近は、できる限りその縦断面の内側面が縦方向にストレートになる形状として異物などがたまりにくい構造になっている。
【００７１】
上流支持部２３０の上端はプール６の水が入り込む入口２９として開口している。この入口２９は、網３０によって覆われている。これにより、水中に含まれる海草や魚介類、その他、発電機用水車１６ａに付着し易い物が進入しにくくなっている。また、波エネルギー利用装置１の外部の波Ｗが傾斜部３を越波して開口３ａからプール６内に入った水は、気泡が多量に含まれていることが多いが、この気泡は網３０を通過する際にある程度消滅させることができる。
【００７２】
上流支持部２３０の内部には、入口２９の下方で回転部１６０の羽１６２よりも上方に、入口２９から入って来る水の流れ２２を案内するガイド部３１が配設されている。このガイド部３１は、図６に示すように、回転軸１７ａが貫通する中央部の内リング３２から外側の外リング３４まで放射状に延びる複数枚の案内羽３１１と、図４に示すように、内リング３２の上部に配設されて回転軸１７ａが貫通し、回転軸１７ａ側から下方の回転部１６０の囲繞部１６１に向かって末広がりに拡がる案内面３１３を有した案内部材３１２とを有している。ガイド部３１としては、案内羽３１１および案内部材３１２の何れか一方だけでもよいし、例示したように双方を備えるようにしてもよい。
【００７３】
外リング３４は、その外側面が上流支持部２３０の入口２９の内壁に密着するように装着されている。ガイド部３１の案内羽３１１は、上流支持部２３０の中心付近の水の流れ２２を回転部１６０の囲繞部１６１の内壁付近に向けて誘導して、回転部１６０の羽１６２に効率よい角度で水が当たるとともに羽１６２と囲繞部１６１との接合部付近に水が当たるようにしたものである。また、案内部材３１２は、保護管１９ならびに内リング３２を貫通する回転軸１７ａと内リング３２の内側との間隙に水中を浮遊する異物が入らないようにするカバーの役目も果たすものである。
【００７４】
図４では、案内部材３１２の下端部は内リング３２の外側面よりも僅かに外側に延びているように示したが、案内羽３１１の近傍あるいは案内羽３１１の隣り合う隙間に至る程度まで下端部を延ばしてもよい。この案内部材３１２によっても上流支持部２３０の中心付近の水の流れ２２を回転部１６０の囲繞部１６１の内壁付近に向けることができる。
【００７５】
図９および図１０に示すように、一般的に円筒管内を流れる水の流速分布からすれば、管の中心部の流速が速く、管壁部は摩擦抵抗があるため流速が遅い。したがって、管中心部近くを流れる水に比べ、管壁部の近くを流れる水の流れには、水車を回転させるエネルギーが小さいことになる。円筒管内において、一定の水量を流す場合に、円筒管内に設けた水車の回転トルクの点から見れば、管中心部にたくさんの水を流すよりは管壁部近くにたくさん水を流した方が水車の回転トルクが大きくなる。
【００７６】
図７および図８に示すように、ガイド部３１は、内リング３２に近い所よりも外リング３４に近い所の方が隣接する案内羽３１１同士の間隔が広く、水が流れ易くなっている。このため、回転部１６０の囲繞部１６１に近い所ほど流れる水の量が多く、効率よく回転部１６０を回転させることができる。さらに、案内羽３１１によって誘導される水は、案内羽３１１の角度によって回転部１６０の羽１６２に当たる角度が異なるので、案内羽３１１は、誘導した水が効率よい角度で回転部１６０の羽１６２に当たるようになっている。
【００７７】
このガイド部３１は、図４に例示したものでは、外リング３４の下端部が回転部１６０の囲繞部１６１の上端部に至っており、その下端部は軸受２７に受けられている。内リング３２には、発電機用水車１６ａの回転軸１７ａが通り抜けて上方に延びている。
【００７８】
回転軸１７ａの下端は、ナット３５、割りピン３６などによって回転部１６０に取り付けられている。ナット３５等の全体はカバー３７によって覆われている。
【００７９】
前記案内部材３１２は、保護管１９ならびに回転軸１７ａに沿って流れてきた水の流れ２２が内リング３２の内部穴を通過できにくいようにしてあり、同時に回転軸１７ａは、この内部穴の中で自由に回転できるようになっている。また、案内部材３１２は、砂や貝殻など水中の不純物が内リング３２の内部穴に進入することを防いでいる。
【００８０】
なお、図１１に示すように、回転部１６０を支持する下流支持部２３１の高さを高くするとともに、その内壁から回転部１６０の回転軸１７ａの直下まで腕部９０を延設し、この腕部９０に回転部１６０の回転軸１７ａを受ける軸受９１を設けてもよい。
【００８１】
次に第１の実施の形態の作用を説明する。  
波エネルギー利用装置１は、水面Ｓ上に浮かぶ浮遊物体であると同時に、傾斜部３の傾斜面３ｂが渚と同様の作用をする浮遊渚と言えるものであり、波の発生する水域に設置される。波エネルギー利用装置１の本体１０は、海底のような水底ＳＧから係留装置の係留チェーン２により係留してある。波エネルギー利用装置１の平面形状は、傾斜部３が均等なリング状の多角形をなしているために、波がどの方向から来てもほぼ同様の作動ができ、ほぼ同様の効果が得られる。したがって、波エネルギー利用装置１を設置する際に、原理的に特定の設置方向を定める必要はない。
【００８２】
波エネルギー利用装置１に寄せて来た波Ｗは、先ず、バランス浮体Ｂに当たるか直接に傾斜部３の傾斜面３ｂに乗り上げる。バランス浮体Ｂは前記したとおり、所定の間隔を保ちながら収斂堤１１の延長線上に配置されているので、バランス浮体Ｂに当たった波Ｗはバランス浮体Ｂの両側に分かれて進み、側壁４の上を通過して収斂堤１１で仕切られた傾斜部３の傾斜面３ｂに乗り上げる。
【００８３】
傾斜面３ｂに乗り上げた波Ｗは、本体１０の中心部に向かって進む。隣り合う収斂堤１１同士の間隔は中心部に向かって狭くなっているので、波Ｗは、中心部に近付くにつれて収斂堤１１によって絞り上げられるような収斂作用によって収斂されるとともに波高が高くなる。
【００８４】
波は、各々の傾斜部３の傾斜面３ｂ上で収斂、波打ち作用、砕波現象などを繰り返しながら最後に傾斜部３の頂点を越波して開口３ａからプール６内に落ちる。波の進行方向に対して正面の傾斜面３ｂに入った波Ｗと、収斂堤１１を境にした隣りの傾斜面３ｂに入った波Ｗとでは、入射時に時間差があると同時に波Ｗの入射角度（屈折角度）が異なることから、越波時に時間差が生じる。
【００８５】
波エネルギー利用装置１の作動を一定の時間で区切り、その間の水の流れを見れば、時計の針が回るようにある程度の均等な角速度をもって時計回りの流れと反時計回りの流れとが同時に起こるような現象でプール６内に波が入ることになる。このような現象はある程度の平滑化された入力とみなすこともできる。
【００８６】
これにより、例えば大海にぽっかり浮かんだ小島のように、大海全体としてはある程度一定の方向に波が進行している場合でも、小島の中に立って小島そのものの波打ち際を見ればある程度の方向性はあるものの、全周囲からその小島に波が押し寄せてくる。例えば、大海の波の進行方向とは全く逆方向の下手側においても、波はある程度小波にはなっているものの、その下手側からもその小島に対して廻り波、返し波のような現象でその海岸線に打ち寄せてくる。この現象を本発明の波エネルギー利用装置１に利用して、どのような方向からどのような状況で入射してくる波であっても、効率よく収斂堤１１で区切られた傾斜部３の傾斜面３ｂ上に、すなわち本装置１内に有効に取り入れ、次々と越波してくる波を効率良くプール６内に取り入れることができる。
【００８７】
プール６内に入った水は、傾斜部３の傾斜面３ｂを遡上した水の水位と本体１０の外部の水の水位との水位差によって、プール６の底部８に設けた連通部１５内の発電機用水車１６ａや圧縮機駆動用水車１６ｂやポンプ駆動用水車１６ｃを回転させる。発電機用水車１６ａと圧縮機駆動用水車１６ｂとポンプ駆動用水車１６ｃとを回転させる水は、それぞれの水車１６ａ、１６ｂ、１６ｃの上方に設けた網３０によって水中に含まれる海草類や魚介類、その他、水車１６ａ、１６ｂ、１６ｃの回転部１６０等に目詰まりするような物が取り除かれる。
【００８８】
各水車１６ａ、１６ｂ、１６ｃの回転部１６０を回転させる水は、回転部１６０の上流側に設けたガイド部３１を通過する際に、囲繞部１６１の内壁近傍の流速が速くなるように整流されて回転部１６０を効率よく回転させてから、開状態の開閉弁１４を通過して放水ホース１３を通って水中に放水される。
【００８９】
囲繞部１６１は、その下部を下流軸受２６の下流スラスト軸受部２６ａおよび下流ラジアル軸受部２６ｂが受けており、上部を上流軸受２７の上流スラスト軸受部２７ａおよび上流ラジアル軸受部２７ｂが受けており、さらにこれら軸受部２６ａ、２６ｂ、２７ａ、２７ｂにはカラー３３を設けてあるので発電機用水車１６ａ、圧縮機駆動用水車１６ｂおよびポンプ駆動用水車１６ｃは、スムーズに回転することができる。
【００９０】
発電機用水車１６ａの回転部１６０が回転すると、発電機用水車１６ａから上方に向けて延設されている回転軸１７ａが回転する。回転軸１７ａの保護管１９が設けられているために波浪現象等による水撃から回転軸１７ａの回転を保護することができる。これにより、回転軸１７ａの上部に連結されている回転伝達手段１８ａを介して発電機１２が駆動する。発電機１２の駆動によって発電された電気は、電気分解装置４００に給電して海水の電気分解に使用したり、バッテリー４０２に蓄電したりすることができる。
【００９１】
同様にポンプ駆動用水車１６ｃの回転は、回転伝達手段１８ｃを介して給水ポンプＰに伝達され、給水ポンプＰを駆動する。給水ポンプＰの取水口は、プール６内の水中に有るので、給水ポンプＰが駆動するとプール６内の水が汲み上げられて電気分解装置４００の電気分解槽に給水される。
【００９２】
また、同様に圧縮機駆動用水車１６ｂの回転は、回転伝達手段１８ｂを介して圧縮機４３１、４３２に伝達され、圧縮機４３１、４３２を駆動する。これにより、圧縮機４３１、４３２は、電気分解装置４００によって発生して分離された水素ガスを水素貯蔵タンク４１０に圧縮して貯蔵し、また、酸素ガスを分離できるものの場合には酸素ガスを酸素貯蔵タンク４２０に圧縮して貯蔵することができる。電気分解槽の水に浸す陽極を高活性酸化物とすることにより、塩素を気体として発生させずに酸素を気体として取り出すことができる。
【００９３】
電気分解槽に給水された海水は、発電機１２からの給電により電気分解される。これにより、陰極では水素とともに水酸化ナトリウムが発生し、陽極では塩素が発生する。この塩素は、電気分解槽内で水酸化ナトリウムと瞬時に反応して次亜塩素酸ナトリウムとなる。
【００９４】
次亜塩素酸ナトリウムは、排水管４０３を通して波エネルギー利用装置１の周辺に排出される。次亜塩素酸ナトリウムには殺菌作用があるので、波エネルギー利用装置１の周辺に排出することにより、フジツボやその他の海洋生物が波エネルギー利用装置１に付着することを防止することができる。
【００９５】
一方、水素は、水素ガスとなって電気分解槽内の海水よりも上方に溜まる。この水素ガスは、ガス分離器を経て圧縮機４３１に導かれて圧縮され、水素貯蔵タンク４１０に圧縮された状態のままで貯蔵することができる。
【００９６】
また、電気分解槽に設けられている電極のうちの陽極を高活性酸化物とすることにより、塩素が発生しないようにして、酸素を取り出すようにすることができる。この場合には、ガス分離器によって水素ガスと分離された酸素ガスを圧縮機４３２に導いて圧縮し、酸素貯蔵タンク４２０に圧縮した状態で貯蔵することができる。
【００９７】
発電機用水車１６ａ、圧縮機駆動用水車１６ｂおよびポンプ駆動用水車１６ｃの回転部１６０の回転を止めるには、それぞれの水車１６ａ、１６ｂ、１６ｃごとに設けてある開閉弁１４を閉状態にすればよい。この各開閉弁１４を適宜に開状態または閉状態にしておくことにより、必要に応じて水車１６ａ、１６ｂ、１６ｃを稼動させることができる。
【００９８】
なお、波が小さくてプール６内への水の進入量が小さい場合には、発電機１２による発電量が小さくなるので、バッテリー４０２から電気分解装置４００に補助的に給電してもよい。また、給水ポンプＰや圧縮機４３１、４３２に補助モータを取り付けておき、これらの補助モータに給電して給水や圧縮の補助ができるようにしてもよい。
【００９９】
なお、水車１６は、基本的には発電機用水車１６ａ、圧縮機駆動用水車１６ｂおよびポンプ駆動用水車１６ｃのいずれも僅かな違い、例えば、羽をそれぞれに最適な形状とするなど、設計上の僅かな違いを除いて、基本構成は前記した構成とほぼ同様のものである。
【０１００】
また、本発明の実施の形態に係る波エネルギー利用装置１の使用は、海水域の他にも汽水域や湖沼等の淡水域で使用することもできる。
【０１０１】
図１２および図１３は、本発明の第２の実施の形態を示している。  
本実施の形態では、波エネルギー利用装置１が備える電気分解装置４００を電気分解槽装置５００としたものである。  
なお、第１の実施の形態と同種の部位には同一符号を付し重複した説明を省略する。
【０１０２】
本実施の形態に係る波エネルギー利用装置１Ａでは、本体１０の上に作られたベース４０１には電気分解装置４００の電気分解槽と貯蔵タンクとが配設されておらず、電気分解槽５０１はプール６内に配設されており、水素ないし酸素の貯蔵タンクとして収斂提１１内に形成された浮力室５１１が使用されている。
【０１０３】
電気分解装置５００の電気分解槽５０１は、プール６内に配設されている。ベース４０１からは、下方のプール６内に向かって隔離空間５２０が延設されている。この隔離空間５２０は、プール６の上方の開口３ａの周縁に沿うように配置されており、その内部はプール６内の水が浸入しないように隔離されていると同時に、屋根等を設けて雨水流入防止対策等も施されているものとする。この隔離空間５２０内に電気分解槽５０１が配設されている。
【０１０４】
隔離空間５２０は、電気分解槽５０１を配設したときに余剰空間が残る大きさを有している。この余剰空間は、電気分解槽５０１の保守点検作業をするための保守空間として確保してあるものである。隔離空間５２０には、底まで降りることができるように不図示の梯子階段等が設置されている。また、隣り合う隔離空間５２０の境には仕切壁５０８が設けられており、この仕切壁５０８によって隣り合う隔離空間５２０相互間での水の流入を完全に遮断している
【０１０５】
図１３においては、６組の電気分解槽５０１が設けられており、各電気分解槽５０１からは、一対のガス回収管５０２がそれぞれ隣り合う浮力室５１１まで延設されており、電気分解槽５０１と浮力室５１１とを連通している。一対のガス回収管５０２は、水の電気分解によって発生した水素および酸素を浮力室５１１に貯蔵するときに水素および酸素を通すものである。一対のガス回収管５０２のうち一方は、水素ガスを貯蔵するための浮力室５１１に連結されており、もう一方は、酸素ガスを貯蔵するための隣の浮力室５１１に連結されている。
【０１０６】
電気分解装置５００に供給する電気は、第１の実施の形態の場合と同様に、発電機用水車１６ａの回転によって駆動される発電機１２によって発電されたものが被覆電線５０７によって供給される。発電機１２によって発電された電気は、被覆電線５０６によって例えば地上に設置した水の電気分解装置の電力として給電してもよい。
【０１０７】
本実施の形態では、電気分解装置５００の電気分解槽５０１へ給水する水はプール６内の水ではなく、波エネルギー利用装置１Ａの外部の水である。この給水のための給水ポンプ５０３がポンプ駆動用水車１６ｃに連結されている。給水ポンプ５０３の取水側には取水管５０４が接続されている。取水管５０４は、波の大きいときでも取水端が確実に水面Ｓ下になる位置まで延ばされている。取水端にはストレーナ５０４ａが取り付けられている。
【０１０８】
給水ポンプ５０３の給水側には、取水管５０４を通して取水した水を電気分解装置５００に給水するための給水管５０５が接続されている。
【０１０９】
次に第２の実施の形態の作用を説明する。  
本実施の形態が第１の実施の形態と異なる構成は、電気分解装置５００の電気分解槽５０１がプール６内に配設されている点、電気分解装置５００に給水する水がプール６内の水ではなく、波エネルギー利用装置１Ａの外部の水である点であるので、この相違による本実施の形態に特有の作用を中心に説明する。
【０１１０】
発電機１２に駆動力をもたらす発電機用水車１６ａおよび給水ポンプ５０３に駆動力をもたらすポンプ駆動用水車１６ｃは、第１の実施の形態について説明したように波エネルギー利用装置１Ａの収斂提１１に区切られた傾斜面３ｂを遡上して開口３ａからプール６内に進入した水の水位と本体１０外部の水の水位との水位差によって回転する。この回転がそれぞれ発電機１２および給水ポンプ５０３に伝達されてそれぞれの駆動力となる。
【０１１１】
給水ポンプ５０３が駆動すると、波エネルギー利用装置１Ａの外部の水を取水管５０４の取水端部から取水する。取水された水は、取水端部に設けられたストレーナ５０４ａによって漉される。
【０１１２】
給水ポンプ５０３は、取水して漉した水を給水管５０５内に押し出す。給水管５０５を通った水は、電気分解槽５０１に給水される。
【０１１３】
電気分解槽５０１では、発電機１２によって給電された電気によって水の電気分解が行われる。電気分解によって発生した水素と酸素はそれぞれ別々のガス回収管５０２を通して異なる浮力室５１１に送られて貯蔵される。貯蔵は不図示の圧縮機によって圧縮された状態で貯蔵される。
【０１１４】
次に、波エネルギー利用装置１、１Ａを用いた波エネルギー利用プラントについて説明する。  
図１４は、波エネルギー利用装置１、１Ａを用いた波エネルギー利用プラントの一例を示す説明図である。
【０１１５】
図１４に示したように、波エネルギー利用プラントは、複数の波エネルギー利用装置１、１Ａと海底に固定した少なくとも一部が水中にある複数の貯蔵タンクＴとから構成されている。複数の貯蔵タンクＴは、波エネルギー利用装置１、１Ａの電気分解装置４００、５００によって電気分解して得られた水素ガスないし酸素ガスを貯蔵するものである。複数の波エネルギー利用装置１、１Ａのそれぞれにおいて水の電気分解によって得られた水素ガスないし酸素ガスは、配管された不図示のガス管によって複数の貯蔵タンクＴに送られるようになっている。また、複数の貯蔵タンクＴは、貯蔵した水素ガスないし酸素ガスを地上等の他所へ送るための送出管Ｅが連結されている。
【０１１６】
複数の貯蔵タンクＴは、波Ｗの来る方向Ｄに交差する方向に波状に延設されている。図示した例では、複数の貯蔵タンクＴが３列に配列されている。来る波Ｗは、複数の貯蔵タンクＴの波状配列の山部Ｈに当たると、収斂されながら波状配列の谷部Ｌに向かう。
【０１１７】
各谷部Ｌには３機の波エネルギー利用装置１、１Ａが配置されている。各波エネルギー利用装置１、１Ａは、第１の実施の形態について説明したように本体１０が水底ＳＧから係留チェーン２により係留されており、水面Ｓ上に浮遊している。
【０１１８】
このように、来る波Ｗが複数の貯蔵タンクＴの波状配列によって収斂されながら波状配列の谷部Ｌに向かって進むので、谷部Ｌでは波高が高くなる。すなわち、谷部Ｌに向かって波エネルギーが集中する。これにより、この谷部Ｌに配置した波エネルギー利用装置１、１Ａは、波エネルギーを有効に利用することができる。また、この波エネルギー利用プラントよりも遠方では波高が低いときであっても、波状配列された貯蔵タンクＴによって収斂されて波高が高くなるので、波エネルギー利用装置１、１Ａにおける電気分解装置４００、５００の稼働を安定して行わせることができる。
【０１１９】
波力等自然エネルギーのほとんどは、希薄的、散逸的な性質を有するが、時には台風時のような集中的な性質を現すこともある。このような性質を有する自然エネルギーは、利用するには扱い難いものであるが、今後の地球環境やエネルギー事情等を勘案すると、安定して利用できるようにすることが強く望まれる。本発明によれば、べた凪等の極小エネルギーを安定吸収することと、台風時等の過大な集中的エネルギーを安定吸収することとを両立させることができる。
【０１２０】
また、貯蔵タンクＴを水中に設けることにより、水中の設置水深の深さに応じて貯蔵タンクＴに外圧をかけることが出来る。すなわち、波浪の現象はあるものの、水素を貯蔵する場合に貯蔵タンクＴに水の外圧が働き、その分だけ内容物の圧力を高く設定しても強度的には差し支えない。
【０１２１】
また、海水による腐食問題等は、近年では塗装やコーティング等で十分に対処することができる。
【０１２２】
そして、貯蔵タンクＴや配管等から水素ガスや酸素ガスが漏れ出した場合においても、周囲は水であるために、引火、爆発等の危険性は極めて低い。また、陸上の装置の場合には夏場の太陽の輻射熱等によるタンクの温度上昇が水素の貯蔵量に影響するが、本発明に係る波エネルギー利用装置１、１Ａは、周囲が水である環境化で使用されるので、周囲の水による自然冷却によってタンクの温度上昇が抑えられる。これにより、水素の貯蔵量の減少を抑えることができる。
【０１２３】
また、水中に水素ガスが漏れ出した場合であっても公害等を引き起こす心配がなく、水を電気分解して得た水素が元の水に戻るだけのことであり、水封シールの効果は大きい。
【０１２４】
そして、貯蔵タンクＴを二重タンクあるいは多重タンク構造にし、その中間タンクには加圧水を順次に注入することにより、強度的には、その分だけ内容物の圧力を高く設定することができる。
【０１２５】
それと同時にタンクの輸送時には、中間タンクの加圧水を抜き取って浮力室とすることにより、水上を簡単に曳航できて、設置場所で水を注入することにより、簡単に沈下設置ができる。造船所等の内作工場では、大型の重機や機械設備等も自由に使えることから、大規模な量産体制と海上曳航方式を採用することにより、著しいトータルコストの低減と、蓄エネルギー、蓄資源、蓄電力ならびにＣＯ２の削減効果が見込める。
【０１２６】
図１５は、波エネルギー利用装置を用いた波エネルギー利用プラントの他の例を示す説明図である。  
この例では、水を電気分解するための電気分解装置を地上Ｍに設置し、この地上Ｍに設置した電気分解装置に波エネルギー利用装置１、１Ａで発電した電気を給電するものである。
【０１２７】
図示したように、複数の波エネルギー利用装置１、１Ａと地上Ｍの水素製造プラントの電気分解槽とは被覆電線５０６によって接続されている。なお、第１の実施の形態として説明した、図１に示した波エネルギー利用装置１には被覆電線５０６が図示されていないが、図１５に示した波エネルギー利用プラントに波エネルギー利用装置１を使用する場合は、図１２に示した波エネルギー利用装置１Ａと同様に被覆電線５０６を設ければよい。
【０１２８】
前記のように、複数の波エネルギー利用装置１、１Ａでは、波エネルギーを利用してそれぞれの発電機用水車１６ａに連動する発電機１２が発電する。この発電された電気は、被覆電線５０６によって地上Ｍに設置された水の電気分解装置に給電することができる。
【符号の説明】
【０１２９】
Ａ…貫通孔
Ｂ…バランス浮体
Ｅ…送出管
Ｈ…山部
Ｌ…谷部
Ｐ…給水ポンプ
Ｓ…水面
ＳＧ…水底
Ｔ…貯蔵タンク
Ｗ…波
１、１Ａ…波エネルギー利用装置
２…係留チェーン
３…傾斜部
３ａ…開口
３ｂ…傾斜面
４…側壁
５…スカート
５ｂ…重り
６…プール
７…プール側壁
８…プールの底部
９…浮力室
９ａ…底部
１０…本体
１１…収斂堤
１２…発電機
１３…放水ホース
１４…開閉弁
１５…連通部
１６…水車
１６ａ…発電機用水車
１６ｂ…圧縮機駆動用水車
１６ｃ…ポンプ駆動用水車
１７ａ、１７ｂ、１７ｃ…回転軸
１８ａ、１８ｂ、１８ｃ…回転伝達手段
１９…保護管
２０…ボス部
２１…キー
２２…水の流れ
２４…取付部
２６…下流軸受
２７…上流軸受
２６ａ…下流スラスト軸受部
２６ｂ…下流ラジアル軸受部
２７ａ…上流スラスト軸受部
２７ｂ…上流ラジアル軸受部
２８…アーム
２９…入口
３０…網
３１…ガイド部
３２…内リング
３３…カラー
３４…外リング
３５…ナット
３６…割りピン
３７…カバー
９０…腕部
９１…軸受
１６０…回転部
１６１…囲繞部
１６２…羽
２３０…上流支持部
２３１…下流支持部
２３２…傾斜面
２３３…傾斜面
２４０…取付座
３１１…案内羽
３１２…案内部材
３１３…案内面
４００…電気分解装置
４０１…ベース
４０２…バッテリー
４０３…排水管
４１０…水素貯蔵タンク
４２０…酸素貯蔵タンク
４３１、４３２…圧縮機
４３１ａ、４３２ａ…圧縮機の駆動部
５００…電気分解装置
５０１…電気分解槽
５０２…ガス回収管
５０３…給水ポンプ
５０４…取水管
５０４ａ…ストレーナ
５０５…給水管
５０６、５０７…被覆電線
５０８…仕切壁
５１１…浮力室
【図１】
2010159695.tif 000003
【図２】
2010159695.tif 000004
【図３】
2010159695.tif 000005
【図４】
2010159695.tif 000006
【図５】
2010159695.tif 000007
【図６】
2010159695.tif 000008
【図７】
2010159695.tif 000009
【図８】
2010159695.tif 000010
【図９】
2010159695.tif 000011
【図１０】
2010159695.tif 000012
【図１１】
2010159695.tif 000013
【図１２】
2010159695.tif 000014
【図１３】
2010159695.tif 000015
【図１４】
2010159695.tif 000016
【図１５】
2010159695.tif 000017