(57)【要約】【課題】本発明の水上発電船は、省スペース化を図りながら風による発電量を増加させることが可能な水上発電船を提供することを目的とする。【解決手段】船体１と、上下方向に延びる軸線Ｏを中心として延在し、船体１に回動可能に支持されるマスト部２と、マスト部２と直交する方向に延在し、軸線Ｏ回りに回転可能にマスト部２に支持される第一ブーム部３と、風を受けることで船体１を進行させるセール部４と、マスト部２に取り付けられ、風を受けることで軸線Ｏ回りに回転する回転翼５と、回転翼５の回転動力によって発電する発電部６と、発電した電気を蓄電する蓄電部７とを備え、回転翼５は、前記上下方向と直交する方向に向かって突出し、軸線Ｏ回りにねじれるように形成されるスパイラル回転翼５３と、スパイラル回転翼５３を回転可能に接続する回転固定部５４とを有することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
船体と、
上下方向に延びる軸線を中心として延在し、下端が前記船体に回動可能に支持されるマスト部と、
前記マスト部と直交する方向に延在し、前記マスト部の軸線回りに回転可能に一端が前記マスト部に支持される第一ブーム部と、
風を受けることで前記船体を進行させ、前記マスト部及び前記第一ブーム部と接続されるセール部と、
前記マスト部に取り付けられ、風を受けることで前記軸線回りに回転する回転翼と、
前記回転翼に接続されて前記回転翼の回転動力によって発電する発電部と、
前記船体に固定されて前記発電部が発電した電気を蓄電する蓄電部とを備え、
前記回転翼は、前記上下方向と直交する方向に向かって突出し、前記上下方向に向かうにしたがって前記軸線回りにねじれるように形成されるスパイラル回転翼と、
前記スパイラル回転翼を回転可能に前記マスト部に接続する回転固定部とを有することを特徴とする水上発電船。
【請求項２】
前記マスト部と直交する方向に延在し、前記軸線回りに回転可能に一端が前記マスト部に前記第一ブーム部よりも前記上下方向の下方で支持される第二ブーム部と、
前記第二ブーム部に接続されて水面に浮かぶことで前記第二ブーム部に浮力を伝達するフロート部と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の水上発電船。
【請求項３】
前記船体に固定され、太陽光によって発電した電気を前記蓄電部へ供給する太陽光発電部を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の水上発電船。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水上発電船に関する。
【背景技術】
【０００２】
風を利用した風力発電機は発電量を増加させるために大型化しており、設置スペース等の問題から山奥や海上に設置されることが多い。特に、設置スペースの確保や風量を考慮して、沖合の洋上施設や船上に風力発電機を設ける場合がある。
【０００３】
例えば、特許文献１には、船上に風力発電機を設置した風力発電船が開示されている。この風力発電船は、船上に複数の大型の風力発電機を設置することで発電量の向上を図っている。さらに、風力による発電は、風の方向等の気象条件によって大きく発電量が変動してしまう。そのため、大型の風力発電機が設置されている船体の海中に沈んでいる部分の形状を風向きと直交する方向の面が幅広となるように形成し、かつ、風力発電機の向きを風の向きに対して平行に配置している。これにより、船が風によって移動しにくくすることで、風力発電機を風向きに対して平行としたまま維持することができるため、発電量を増加させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−７１７２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に挙げられるような風力発電船では、発電量を増加させるために風力発電機を船上に複数配置する必要があり、船自体を大型化しなければ設置スペースの確保が難しいという問題を有している。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、省スペース化を図りながら風による発電量を増加させることが可能な水上発電船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】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案している。
本発明の一態様に係る水上発電船は、船体と、上下方向に延びる軸線を中心として延在し、下端が前記船体に回動可能に支持されるマスト部と、前記マスト部と直交する方向に延在し、前記マスト部の軸線回りに回転可能に一端が前記マスト部に支持される第一ブーム部と、風を受けることで前記船体を進行させ、前記マスト部及び前記第一ブーム部と接続されるセール部と、前記マスト部に取り付けられ、風を受けることで前記軸線回りに回転する回転翼と、前記回転翼に接続されて前記回転翼の回転動力によって発電する発電部と、前記船体に固定されて前記発電部が発電した電気を蓄電する蓄電部とを備え、前記回転翼は、前記上下方向と直交する方向に向かって突出し、前記上下方向に向かうにしたがって前記軸線回りにねじれるように形成されるスパイラル回転翼と、前記スパイラル回転翼を回転可能に前記マスト部に接続する回転固定部とを有することを特徴とする。
【０００８】
このような水上発電船によれば、風を受けて回転する回転翼がマスト部の上下方向に向かうにしたがって軸線回りにねじれるように形成されるスパイラル回転翼であることで、マスト部に沿って延在するように回転翼を設けることができる。即ち、マスト部に沿って回転翼を設けながらも、該回転翼がスパイラル回転翼であるために、マスト部の上下方向に沿って風を受ける面積を大きく形成することができる。そのため、風速が弱い場合であっても、風を最大限利用して回転翼であるスパイラル回転翼を回転させることができる。そして、回転翼の回転数が増加することで、発電部に伝達される回転動力も増加し、発電部によって発電される電気の量も増加する。これにより、船上の限られた空間に対しても設置できる程度に省スペース化を図りながら、風による発電量を増加させることが可能となる。
【０００９】
また、本発明の他の態様に係る水上発電船は、前記マスト部と直交する方向に延在し、前記軸線回りに回転可能に一端が前記マスト部に前記第一ブーム部よりも前記上下方向の下方で支持される第二ブーム部と、前記第二ブーム部に接続されて水面に浮かぶことで前記第二ブーム部に浮力を伝達するフロート部と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
このような水上発電船よれば、水上発電船が水上を進行中に、第二ブーム部に接続されているフロート部が水面に浮かびながら船体が水上を進行することで、フロート部に生じる浮力を第二ブーム部に伝達することができる。そのため、第二ブーム部は常に水平な姿勢を維持することが可能となることで、第二ブーム部を支持するマスト部は垂直な姿勢となり、マスト部に取り付けられた回転翼も安定した姿勢を維持することが可能となる。これにより、マスト部に取り付けられた回転翼であるスパイラル回転翼は風を安定して受けることができ、安定した発電量を確保することが可能となる。
【００１１】
さらに、本発明の他の態様に係る水上発電船は、前記船体に固定され、太陽光によって発電した電気を前記蓄電部へ供給する太陽光発電部を備えることを特徴とする。
【００１２】
このような水上発電船によれば、風が弱く十分に風力で発電できない日でも、太陽光発電部でも発電可能とすることで、発電量の足りない分を互いに補うことができ、より安定した発電量を確保することが可能となる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の水上発電船によれば、風を受けて回転する回転翼がスパイラル回転翼であるため、省スペース化を図りながら風による発電量を増加させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係る水上発電船を説明する斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係る水上発電船を説明する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係る本実施形態の水上発電船１００について図１及び図２を参照して説明する。
本実施形態の水上発電船１００は、図１及び図２に示すように、海や湖等で水上に浮かぶ船であり、風や太陽光を利用して発電を行っている。水上発電船１００は、船体１と、上下方向に延在して船体１に回動可能に支持されるマスト部２と、マスト部２に回転可能に支持される第一ブーム部３と、マスト部２及び第一ブーム部３に接続され、風を受けることで船体１を進行させるセール部４と備えている。そして、水上発電船１００は、マスト部２に取り付けられて風を受けることで回転する回転翼５と、回転翼５と接続されて回転翼５の回転動力によって発電する発電部６と、船体１に固定されて発電部６が発電した電気を蓄電する蓄電部７とを備えている。さらに、水上発電船１００は、マスト部２に回転可能に接続されて第一ブーム部３よりも上下方向の下方で支持される第二ブーム部８と、第二ブーム部８に接続されて水面に浮かぶことで第二ブーム部８に浮力を伝達するフロート部９と、船体１に固定されて太陽光によって発電した電気を蓄電部７に供給する太陽光発電部１０とを備えている。
【００１６】
ここで、上下方向とは、水平方向と交差して鉛直方向を含む方向であるが、本実施形態では、例えば、図２における紙面上下方向を指すものとする。
【００１７】
船体１は、水上発電船１００の本体であり、ヨットや帆船等の重量物を積載しても水上に浮かぶことが可能な公知の船が用いられれば良い。本実施形態では、例えば、ヨットが用いられている。船体１は、底部に伸縮自在に配置されるセンターボード１１０を有している。
【００１８】
センターボード１１０は、船体１が横流れすることを防止ししたり、船の進行方向を変えたりするために船体１の底部に設けられる板状部材である。センターボード１１０は、船体１から下方向である水中に向かって徐々に細くなるような断面台形形状をなす板状部材であり、船体１の進行方向である幅方向に伸縮自在とされている。そして、センターボード１１０は、船体１の底部から水中に向かって鉛直方向である長さ方向が伸縮自在に接続されている。具体的には、センターボード１１０は、船体１の船底に形成されている図示しない開口から内部から鉛直方向に差し込まれて外部に突出するように配置されている。そして、センターボード１１０は、突出させる量を調整することで、船体１からの突出している長さを自在に変更可能となっている。
【００１９】
マスト部２は、上下方向に延びる軸線Ｏを中心として延在し、下端が船体１に回動可能に支持されている。マスト部２は、上下方向に延在するマスト部本体２１と、マスト部本体２１の下端で船体１と自在に回転するよう接続される回転支持部２２と、マスト部本体２１の上端でマスト部本体２１内に収容されるよう接続されるマスト延長部２３とを有している。
【００２０】
マスト部本体２１は、軸線Ｏに沿って延在して円筒状に形成されている。
回転支持部２２は、球状をなしてマスト部本体２１の下端に接続されており、船体１に設けられた孔部に嵌め込まれることで回動自在にマスト部２を船体１に接続して支持している。
マスト延長部２３は、マスト部本体２１の上端に配置されており、軸線Ｏに沿って延在する円柱状をなしている。マスト延長部２３は、マスト部本体２１内に収容されており、マスト部本体２１から引っ張りあげて上方に突出して固定することでマスト部２を上下方向に伸縮自在としている。
【００２１】
第一ブーム部３は、マスト部２と直交する方向である水平方向に延在し、マスト部２の軸線Ｏ回りに回転可能に一端がマスト部２に支持されている。第一ブーム部３は、水平方向に延在して棒状をなす第一ブーム本体部３１と、第一ブーム本体部３１の一端に一体に接続されてリング状をなす第一回転固定部３２とを有している。
第一回転固定部３２は、リング状をなしており内部にマスト部２を挿通するようにしてマスト部２と接続されている。第一回転固定部３２は、マスト部２の軸線Ｏを中心としてマスト部２の回りを水平面に沿って回転可能に第一ブーム本体部３１を支持している。
【００２２】
セール部４は、マスト部２及び第一ブーム部３に接続される帆であり、ビニールやプラスチック繊維や木綿生地等が用いられる。セール部４は、マスト部２と第一ブーム部３とに沿って三角形状をなしている。セール部４は、各頂点がマスト部２のマスト延長部２３の上端と第一ブーム部３の第一ブーム本体部３１の両端とにそれぞれ固定されていることで三角形状に張られて、風を受けることが可能とされている。
【００２３】
回転翼５は、マスト部２に取り付けられ、風を受けることで軸線Ｏ回りに回転する。回転翼５は、上下方向と直交する方向に向かって突出して螺旋状をなすスパイラル回転翼５３と、スパイラル回転翼５３を回転可能にマスト部２に接続する回転固定部５４とを有している。
スパイラル回転翼５３は、マスト部２とは別部材が上下方向と直交する方向に向かって突出し、上下方向に向かうにしたがって軸線Ｏ回りにねじれるようにして螺旋状に形成される。即ち、スパイラル回転翼５３は、マスト部２のマスト部本体２１とは離間して、軸線Ｏに沿って延在してマスト部２の回りに螺旋状に形成されている。
【００２４】
回転固定部５４は、スパイラル回転翼５３の上端をマスト部２に対して回転可能に固定する上部回転固定部５４１と、スパイラル回転翼５３の下端をマスト部２に対して回転可能に固定する下部回転固定部５４２とを有している。
上部回転固定部５４１は、マスト部２の上方に配置されたマスト延長部２３よりも下方で、スパイラル回転翼５３の上端を回転可能にマスト部２に固定している。上部回転固定部５４１は、スパイラル回転翼５３と一体に形成されてマスト部２の回りを回転する上部円盤部５４１ａと、上部円盤部５４１ａを保持してマスト部２に回転可能に固定する上部カバー５４１ｂとを有している。
【００２５】
上部円盤部５４１ａは、マスト部２が挿通する孔部を中心に有して、軸線Ｏを中心とする円盤状をなしている。
上部カバー５４１ｂは、マスト部２が挿通する孔部を中心に有して、下方が開口した軸線Ｏを中心とする有底円筒状をなしている。上部カバー５４１ｂは、内部に上部円盤部５４１ａを脱落しないよう収容している。
【００２６】
下部回転固定部５４２は、マスト部２の下方に配置された第一ブーム部３よりも上方でスパイラル回転翼５３の下端を回転可能にマスト部２に固定している。下部回転固定部５４２は、スパイラル回転翼５３と一体に形成されてマスト部２の回りを回転する下部円盤部５４２ａと、下部円盤部５４２ａを保持してマスト部２に回転可能に固定する下部カバー５４２ｂとを有している。
【００２７】
下部円盤部５４２ａは、マスト部２が挿通する孔部を中心に有して、軸線Ｏを中心とする平歯車状をなしている。
下部カバー５４２ｂは、マスト部２が挿通する孔部を中心に有して、上部カバー５４１ｂと対応するように、上方が開口した軸線Ｏを中心とする有底円筒状をなしている。下部カバー５４２ｂは、内部に下部円盤部５４２ａを回転可能に脱落しないよう収容している。
【００２８】
発電部６は、回転翼５の回転動力を伝達する伝達部６１と、伝達部６１から伝達された回転動力によって発電する発電部本体６２とを有している。
伝達部６１は、回転翼５の回転固定部５４の下部円盤部５４２ａと噛み合う伝達歯車６１１と、伝達歯車６１１と共に回転する伝達回転軸部６１２とを有している。
伝達歯車６１１は、図２に示すように、下部円盤部５４２ａの側面の歯と噛み合って回転する平歯車である。
【００２９】
伝達回転軸部６１２は、伝達歯車６１１の下方を向く面の中心から一体をなして上下方向の下方に向かって延在して軸状に形成されている。伝達回転軸部６１２は、伝達歯車６１１が回転することによって共に回転する。
発電部本体６２は、伝達回転軸部６１２が接続されており、伝達回転軸部６１２が回転することで発電部本体６２の回転軸が回転する公知の発電機である。発電部本体６２は、回転軸が回転することで発電し、発電した電気を蓄電部７に供給している。
【００３０】
蓄電部７は、直方状をなしており、船体１の重心付近に配置されて固定されている。蓄電部７は、発電部６の発電部本体６２が発電した電気が供給され蓄電している。
【００３１】
第二ブーム部８は、マスト部２と直交する方向である水平方向に延在し、マスト部２の軸線Ｏ回りに回転可能に第一ブーム部３よりも上下方向の下方で一端がマスト部２に支持されている。第二ブーム部８は、第一ブーム部３と同様に、水平方向に延在して棒状をなす第二ブーム本体部８１と、第二ブーム本体部８１の一端と一体に接続されリング状をなす第二回転固定部８２とを有している。なお、本実施形態では、第二回転固定部８２は、第一回転固定部３２と同様の形状をしているため説明を省略する。
【００３２】
フロート部９は、第二ブーム部８の第二ブーム本体部８１の第二回転固定部８２が接続されていない側である他端に接続されている。フロート部９は、中空直方状をなす浮きであり、水面に浮かぶことで第二ブーム部８の第二ブーム本体部８１を押し上げるように浮力を伝達している。
【００３３】
太陽光発電部１０は、太陽光によって発電するソーラーパネルを有しており、船体１の甲板にこのソーラーパネルを敷き詰めて固定している。太陽光発電部１０は、太陽光によって発電した電気を蓄電部７に供給している。
【００３４】
次に、上記構成の水上発電船１００の作用について説明する。
上記のような本実施形態の水上発電船１００は、風が生じると、回転翼５のスパイラル回転翼５３が風を受けて軸線Ｏ回りにマスト部２の回りを回転する。スパイラル回転翼５３が回転し始めると、スパイラル回転翼５３と一体に形成された上部円盤部５４１ａ及び下部円盤部５４２ａも回転を始める。下部回転固定部５４２の下部円盤部５４２ａが回転することによって、平歯車状をなす下部円盤部５４２ａと噛み合っている発電部６の伝達歯車６１１も回転する。そして、伝達歯車６１１と一体をなして形成されている伝達回転軸部６１２が回転することによって、発電部６である発電部本体６２の回転軸が回転してスパイラル回転翼５３の回転動力が伝達され、発電部６は発電する。発電部６の発電部本体６２で発電された電気は、蓄電部７に供給されて蓄電される。また、太陽光発電部１０も、太陽光を受けて発電し、発電された電気は蓄電部７に供給される。
【００３５】
さらに、風が生じると、スパイラル回転翼５３とともにセール部４も風を受けるため、船体１は水上を風向きに沿って進行し始める。この際、蓄電部７が重石となり船体１は水面に対して安定した姿勢を維持したまま水上を進行する。また、水上発電船１００は、第一ブーム部３を軸線Ｏ回りにマスト部２の回りを回転させることでセール部４の向きを変えて風を受ける量を調整しながら進行する。さらに、図２に示すように、水上発電船１００は、第二ブーム部８の第二ブーム本体部８１の他端に接続されているフロート部９を水面に浮かばせながら水上を進行している。
また、風向きが変わり、船体１が風によって向きが変わりそうになると、船体１から突出するセンターボード１１０の水中での長さや幅を変えることで水から受ける力を調整する。このようにして船体１は、センターボード１１０によって、風によって船体１が横流れしてしまうことを防止したり、船体１の進行方向を変更したりしている。
【００３６】
上記のような水上発電船１００によれば、風を受けて回転する回転翼５がマスト部２の上下方向に向かうにしたがって軸線Ｏ回りにねじれるようにして螺旋状に形成されるスパイラル回転翼５３であることで、マスト部２に沿って延在するように回転翼５を設けることができる。即ち、マスト部２に沿って延在するように回転翼５を設けながらも、回転翼５が螺旋状をなすスパイラル回転翼５３であるために、マスト部２の上下方向に沿って風を受ける面積を大きく形成することができる。つまり、風を効率よく受けて回転する回転翼５をマスト部２に沿って形成することができる。そのため、風速が弱い場合であっても、風を最大限利用して回転翼５であるスパイラル回転翼５３を回転させることができる。そして、回転翼５であるスパイラル回転翼５３の回転数が増加することで、発電部６に伝達される回転動力も増加し、発電部６の発電部本体６２によって発電される電気の量も増加する。これにより、船体１の甲板の限られた空間に対しても設置できる程度に省スペース化を図りながら、風による発電量を増加させることが可能となる。
【００３７】
また、回転翼５がマスト部２の軸線Ｏに沿ってマスト部２回りに螺旋状に形成されていることで、風向きの影響を受けることなく風を受けることができる。そのため、様々方向から吹く風を受けて回転翼５を回転させることができ、回転翼５であるスパイラル回転翼５３は安定して回転することができ、安定した発電量を確保することが可能となる。
【００３８】
さらに、セール部４に風を受けることで水上を進行する船体１に回転翼５であるスパイラル回転翼５３を設けることで、風によってスパイラル回転翼５３を回転させながらも、船体１が進行することでさらに風速の強い風を受けることができる。風速の強い風を受けることで、スパイラル回転翼５３の回転数を増加させることができる。これにより、発電部６に伝達される回転動力を向上させることができ、発電部６による発電量をより増加させることが可能となる。
【００３９】
また、水上発電船１００が水上を進行中に、第二ブーム部８である第二ブーム本体部８１の他端に接続されているフロート部９が水面に浮かびながら船体１が水上を進行することで、浮きであるフロート部９に生じる浮力を第二ブーム部８に伝達することができる。具体的には、船体１が傾き第二ブーム部８の先端が水面に向かって近づくように傾くと、フロート部９が水中に押し込まれる。すると、フロート部９は水面からの浮力を受けて上方に向かって押し返される。そして、第二ブーム部８もフロート部９とともに上方に向かって押し返されるため、第二ブーム部８は常に水平な姿勢を維持することが可能となる。したがって、第二ブーム部８を支持するマスト部２は垂直な姿勢となり、マスト部２に取り付けられた回転翼５も安定した姿勢を維持することが可能となる。これにより、マスト部２に取り付けられた回転翼５であるスパイラル回転翼５３は風を安定して受けることができ、安定した発電量を確保することが可能となる。
【００４０】
さらに、風が弱く十分に風力で発電できない日でも、太陽光発電部１０でも併せて発電可能とすることで、発電量の足りない分を互いに補うことができ、より安定した発電量を確保することが可能となる。
【００４１】
また、船体１の重心付近に配置されて蓄電部７を固定していることで、蓄電部７が重石の役割を果たすことができ、船体１を水面に対して水平に安定させることができる。
【００４２】
さらに、センターボード１１０が、長さ方向と幅方向とを変更可能とされていることで、風向きと風量によって船体１の重心と水から受ける力とを調整することができ、船体１を安定して進行させ続けることができる。したがって、船体１を安定して進行させ続けることで、マスト部２に取り付けられた回転翼５であるスパイラル回転翼５３は風をより安定して受けることができ、より安定した発電量を確保することが可能となる。
【００４３】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、各実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはなく、クレームの範囲によってのみ限定される。
【００４４】
なお、回転翼５であるスパイラル回転翼５３の形状は本実施形態の形状に限定されるものではなく、例えば、上下方向の一部で途切れるようにして複数のスパイラル回転翼５３がマスト部２に沿って配置されていても良い。
また、船体１は風を受けて進む構造のみを有することに限定されるものではなく、例えば、併せてモーター等を有して、発電部６で発電した電気を利用して水上を進行する船体１としても良い。
【符号の説明】
【００４５】
１００…水上発電船  Ｏ…軸線  １…船体  １１０…センターボード  ２…マスト部  ２１…マスト部本体  ２２…回転支持部  ２３…マスト延長部  ３…第一ブーム部  ３１…第一ブーム本体部  ３２…第一回転固定部  ４…セール部  ５…回転翼  ５３…スパイラル回転翼  ５４…回転固定部  ５４１…上部回転固定部  ５４１ａ…上部円盤部  ５４１ｂ…上部カバー  ５４２…下部回転固定部  ５４２ａ…下部円盤部  ５４２ｂ…下部カバー  ６…発電部  ６１…伝達部  ６１１…伝達歯車  ６１２…伝達回転軸  ６２…発電部本体  ７…蓄電部  ８…第二ブーム部  ８１…第二ブーム本体部  ８２…第二回転固定部  ９…フロート部  １０…太陽光発電部
【図１】
2014234711.tif 000003
【図２】
2014234711.tif 000004