(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
往復水流を羽根車の翼に当てて原動する円筒容器形のローターと、中腹部を四角板状に切欠いた切欠き部を形成して往水流を上部に復水流を下部に通す波打ち際の海面に係留する四角板形のボードと、前記切欠き部に容れた前記ローターの所定範囲内の上下動を可能に係止及び不均衡な動きに対応可能に係止する支持機構と、前記ボードには往、復水流の上流に向けて海底方向に前、後傾して接続又は一体化する円弧板形の前方、後方潜航板と、前記ローターに内蔵した発電機と、前記ローターを回転可能に接続する支持軸に前記ローター内部から外気に向けて貫通する電力ケーブルを通す大口径の敷設孔及び前記敷設孔と平行した小口径の圧送孔に空気を送り込む所定圧発生機を備えたことを特徴とする波打際発電装置。
【請求項２】
前記所定圧発生機は、前記支持軸を挟んだ前後の端末が円弧を描いて下方を向くＴの字形をした筒状のポンプ管と、前記ポンプ管と前記圧送孔とを連結する少なくとも前記ローターの軸心方向に屈曲自在な筒状の管継手と、前記ポンプ管の円弧中央部と前方端末及び後方端末のいずれもの中間内部にそれぞれ固定して相対する相対側には流れを許し、外気側には流れを阻止する逆止め弁と、前記ポンプ管の円弧中央部内に係合して左右方向が伸縮自在な復帰バネ手段と、前記復帰バネ手段の両端に接続且つ前記ポンプ管の内面に対し、狭隘な隙間を保ち相対する静止系における姿勢を変化させない相対側には流れを許し、外気側には流れを阻止する逆止め弁を内蔵したことを特徴とする請求項１に記載の波打際発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、往復水流を羽根車の翼に当てて原動するローターに内蔵の発電機が、環境保全型の電力を作り出す波打際発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来からの化石燃料を用いた火力発電は、環境負荷という障害が残り、原子力発電からは放射性物質の汚染除去と核廃棄物の余裕深度処分に当てる莫大な費用と永久管理という負担が残ります。また、太陽光発電や風力発電は、天候不良などによる日照不足や風速不良による回転不足など、障害解消には更なる技術革新が必要という問題を含んでいた。
【０００３】
例えば、特許文献１に開示されたものでは、波浪エネルギーの上下動を回転力に変えて発電する波力発電システムが提案されている。また、特許文献２に開示されたものでは、高波やうねりの落差を回転力に変えて発電する海洋発電装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５１７７９０８号公報
【特許文献２】特許第４２６０５４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記文献には、背景技術として波浪エネルギーの海面変動を回転力に変えて発電する波力発電システムが考案されていますが、自然環境における高効率発電を安定させる問題が残ります。また、高波やうねりの落差を回転力に変えて発電する海洋発電装置では、操舵の運用に課題を残すとともに、いずれも設備設置に係る海洋利用権を確保しなくてはならないという問題を含んでいた。
【０００６】
本発明は、このような従来の構成から生じる問題を解決しようとするものであり、海岸に打ち寄せる波のエネルギーは膨大であることから、寄せ波と引き波が持つ水流の有効活用として、往復水流を羽根車の翼に当てて原動するローターを波打ち際の海面に係留することにより、ローターに内蔵した発電機が、環境保全型の電力を無尽蔵に作りだす波打際発電装置の実現を目的とするものである。
【０００７】
また、波打際発電装置では、複数のローターを縦横列配置することは勿論、ローターに内蔵する発電機の一つは高圧電流を出力する強化構造にする。而も、ローターの所定範囲内の上下動を可能に係止及び不均衡な動きに対応可能に係止する他、高波や津波の襲撃を回避する構造にするとともに、ボードの波乗り動作に並んだ逆振り子運動の活用により、ローターに海水の浸入を防ぐ程度に昇圧した空気を送り込む備えを設けるものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そして、本発明は上記目的を達成するために往復水流を羽根車の翼に当てて原動する円筒容器形のローターと、中腹部を四角板状に切欠いた切欠き部を形成して往水流を上部に復水流を下部に通す波打ち際の海面に係留する四角板形のボードと、切欠き部に容れたローターの所定範囲内の上下動を可能に係止及び不均衡な動きに対応可能に係止する支持機構と、ボードには往、復水流の上流に向けて海底方向に前、後傾して接続又は一体化する円弧板形の前方、後方潜航板と、ローターに内蔵した発電機と、ローターを回転可能に接続する支持軸にローター内部から外気に向けて貫通する電力ケーブルを通す大口径の敷設孔及び敷設孔と平行した小口径の圧送孔に空気を送り込む所定圧発生機を備えた波打際発電装置を提供する。
【０００９】
また、第２の課題解決手段は、所定圧発生機が、支持軸を挟んだ前後の端末が円弧を描いて下方を向くＴの字形をした筒状のポンプ管と、ポンプ管と圧送孔とを連結する少なくともローターの軸心方向に屈曲自在な筒状の管継手と、ポンプ管の円弧中央部と前方端末及び後方端末のいずれもの中間内部にそれぞれ固定して相対する相対側には流れを許し、外気側には流れを阻止する逆止め弁と、ポンプ管の円弧中央部内に係合して左右方向が伸縮自在な復帰バネ手段と、復帰バネ手段の両端に接続且つポンプ管の内面に対し、狭隘な隙間を保ち相対する静止系における姿勢を変化させない相対側には流れを許し、外気側には流れを阻止する逆止め弁を内蔵している。
【００１０】
上記第１の課題解決手段による作用は次の通りである。すなわち、往復水流を羽根車の翼に当てて原動するローターを波打ち際の海面に係止したことにより、ローターに内蔵した発電機が環境保全型の電力を無尽蔵に作り出すことができる。また、高波や津波の襲撃を受けた瞬時に前方、後方潜航板が沈降作用を惹き起こすことにより、本装置全体が海面から海底に向かって潜航することができる。而も、所定圧発生機が、空気を通す圧送孔に連通したことにより、ローターに海水の浸入を防ぐ程度に昇圧した所定圧を送り込むことができる。
【００１１】
また、第２の課題解決手段による作用は、所定圧発生機が、ボードの波乗り動作に並んだポンプ管が逆振り子運動をすることによって、相対する静止系における姿勢を変化させない逆止め弁が対向圧迫を図ることにより、ポンプ管内に上記の所定圧を発生することができる。
【発明の効果】
【００１２】
上述したように本発明の波打際発電装置は、ローターに内蔵した発電機が環境保全型の電力を無尽蔵に作り出すことができるため、海岸の洗掘緩和と超経済的なベースロード電源を確保するものである。また、本装置全体を海面から海底に向かって潜航することができるため、致命的な損傷と破壊を避けるものである。而も、ローターに海水の浸入を防ぐ程度に昇圧した所定圧を送り込むことができるため、内蔵した発電機の安定運用を確保するものである。
【００１３】
また、所定圧発生機は、ポンプ管内に上記の所定圧を発生することができるため、他の電力や制御装置及び圧縮機などの省力化とメンテナンスフリー効果を発揮するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態を示す波打際発電装置の斜視図。
【図２】同波打際発電装置のローターに組み付ける羽根車を示す斜視図。
【図３】同ローターに組み付ける外転型回転子を示す斜視図。
【図４】同ローターを回転可能に接続する支持軸に組み付ける固定子を示す斜視図。
【図５】同ローターに作用する支持装置の組み付け関係を示す斜視図。
【図６】同支持装置のカニ挟み機構を示す正対図とスイング機構を示す断面図。
【図７】同支持軸に組み付ける限度圧発生装置を示す正対図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明は、本発明の趣旨の範囲内において、公知技術を付加したものも、本発明から公知技術を除いたものも、本発明の範囲に含まれる。また、本発明の範囲は、以下の具体的な実施例に限定されるものではない。
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図１〜図７に基づいて説明する。
【００１７】
図１においては、１は波打際発電装置で、特許請求の範囲に記載されたように「往復水流を羽根車３ａの翼に当てて原動する円筒容器形のローター３と、中腹部を四角板状に切欠いた切欠き部２ａを形成して往水流を上部に復水流を下部に通す波打ち際の海面に係留する四角板形のボード２と、切欠き部２ａに容れたローター３の所定範囲内の上下動を可能に係止及び不均衡な動きに対応可能に係止する支持機構４と、ボード２には往、復水流の上流に向けて海底方向に前、後傾して接続又は一体化する円弧板形の前方、後方潜航板２ｂ,２ｃと、ローター３に内蔵した発電機６と、ローター３を回転可能に接続する支持軸３ｈにローター３内部から外気に向けて貫通する電力ケーブル６ｄを通す大口径の敷設孔３ｉを備え」ている。
【００１８】
上記の波打際発電装置１は、往復水流を羽根車の翼に当てて原動するローター３を波打ち際の海面に係止することで、ローター３に内蔵する発電機６が環境保全型の電力を無尽蔵に作り出そうとするものである。また、高波や津波の襲撃を受けた瞬時に前方、後方潜航板２ｂ、２ｃが沈降作用を惹き起こすことで、本装置１全体が海面から海底に向かって潜航させようとするものである。
【００１９】
図１、２においては、３ａは羽根車で、銀杏葉形をした板状に形成しており、強化プラスチック（ＦＲＰ）やアルミニウム青銅成形体から形成し、水流を翼に当てることができる。この羽根車３ａは波打ち際の海面環境を考慮すると、強度と耐久性を向上させる必要から、外周輪から後方に出張る「つば」を設け、横から見てＬの字形にしている。そして、ローター３の接線方向と交差（例えば、原動方向に直交）するとともに、前後・左右に均等隔置して段差式に接続している。尚、羽根車３ａは高さが７０ｍｍ、幅が７０ｍｍ前後にしている。
【００２０】
また、羽根車３ａは、図２の左側のように、逆方向（例えば、逆時計回転方向）に腰折れする構造にすることにより、高波を受けた際の下方の引き波に当てる掻き分け能力を小さくすることで、波速力に応じた高速回転を実現している。更に、羽根車３ａの翼の形状について、大半が細波を受ける海面では回転方向に膨らみを持たせている。又は、大半が大波を受ける海面では逆回転方向に膨らみを持たせている。或は、羽根車３ａに代えて形状が６以上の星形（例えば、星６〜３２程度）にしてもよい。
【００２１】
図３においては、３はローターで、円筒容器形に形成しており、外転板３ｂと淵付円板形の一側側面板３ｃ及び他側側面板３ｄとで構成している。また、羽根車３ａと同質材の磁性を持たない強化プラスチック（ＦＲＰ）やアルミニウム青銅成形体から成形している。このローター３の形状については、地域特性や季節風などの強弱により寄せ波と引き波には大小・強弱が生じるものの、平均値を考慮すると、円筒径を３００ｍｍ〜５００ｍｍ前後にする他、浮体幅の形状は３組以上を内蔵する発電機６の一つが磁力増強の構成幅にしている。
【００２２】
また、ローター３は、強靭性と高レベルな密閉性が要求され、また、羽根車３ａが接続する外転板３ｂは想定以上の圧力が加わるため、内部に損傷が及ばない二重構造又は三重構造にして半浮遊状態で海面に係止している。ここで、外転板３ｂと一側、他側側面板３ｃ、３ｄの接合部から海水の浸入を防ぐ手立てを説明すると、アルミニウム青銅の場合は溶融による全接方式、ＦＲＰの場合は接合部にカーボン繊維やセラミック繊維が混在する樹脂材の固着力を利用している。
【００２３】
図１、４〜７においては、３ｈは支持軸で、ローター３を回転可能に接続しており、長尺丸棒形に形成している。剛性が高く高強度が必要なことから、耐食性・耐摩耗性も良好な高力黄銅を鋳造している。そして、一側、他側側面板３ｃ、３ｄの回転心に設けた一側、他側軸受３ｅ、３ｆに支承している。尚、軸受３ｅ、３ｆは転がり軸受方式の油含浸シールド軸受であって、回転の円滑化を図る図示省略の転がり軸受と気密性を保持するシールド軸受を併設している。
【００２４】
上記の油含浸シールド軸受は、軸受材には焼結合金や成長鋳鉄などの多孔質材料に潤滑油が含浸され、作動中に発生する摩擦熱による潤滑油の熱膨張と、ローター３に海水の浸入を防ぐ程度の昇圧した空気の供給などにより、摩擦面に潤滑油が循環することで、回転の円滑化と含浸した潤滑油が漏洩することなく、高い気密性を保持する機能を有している。
【００２５】
図１においては、２はボードで、四角板形（例えば、横から見て略山形）に形成しており、多孔質の弾性ゴム成形体から形成している。そして往復水流（例えば、寄せ波と引き波）を上部と下部に通すことができる。また、外転板３ｂの外径と同じ高さにした中腹部を四角板状に切欠いた切欠き部２ａを設けている。この切欠き部２ａにローター３を原動可能に容れるとともに、ボード２には往、復水流の上流に向けて海底方向に前、後傾する前方、後方潜航板２ｂ,２ｃが一体化している。そして、潮の満ち干に左右されないことは勿論、海底に暗礁がない波打ち際の海面に係留している。
【００２６】
上記の潜航板２ｂ,２ｃは、円弧板形に形成しており、ボード２と同材質の多孔質の弾性ゴム成形体から形成している。この潜航板２ｂ,２ｃは往、復水流の上流に向けて海底方向に前、後傾する俯角を３０°〜４０°にしている。作用を説明すると、沖合側から高波や津波の襲撃を受けた際に、前方潜航板２ｂから沈降作用を惹き起こすことができる。また、堤防側から強い返し波を後傾部に受けた際に、後方潜航板２ｃから沈降作用を惹き起こすことができる。
【００２７】
また、潜航板２ｂ,２ｃは、前方の潜航板２ｂと海底に繋ぎとめたアンカ２ｆ又は海岸から所定の海中に向けて伸ばした図示省略の先導棒の先端との間を曳き合うチェーン２ｇ（例えば、アルミニウム青銅の鋳造材）を海中に張り渡す一方、後方の潜航板２ｃと防波堤又は波消しブロックとの間を曳き合うカテナリ吊り線２ｈ（例えば、アルミニウム青銅の素線を撚り合わせたもの）を張線するとともに、要所に浮遊する通常のブイ２ｉに海中吊架させて電力ケーブル６ｄを点吊り又はカテナリ吊り線２ｈに図示省略のワイヤーにてラッシング（共掛け）している。
【００２８】
上記の多孔質の弾性ゴム（例えば、バネ定数が０，４９〜４，７ｋＮ／センチメートル）は、耐酸性、耐アルカリ性、耐水性、耐微生物性、耐油性、耐有機溶剤性、耐圧縮性に優れた材質で、それ自体は変形することなく、且つ長期にわたる繰り返えし圧縮にも塑性変形が小さいものである。また、水平荷重による剪断力に耐える必要があるので、その剪断弾性係数は、０，１〜０，７Ｎ／ｍｍ２に設定している。
【００２９】
また、多孔質の弾性ゴムは、空隙率が５％より小さいと等価減衰係数が小さくなって繰り返えし圧縮を取り除くことができなくなり、空隙率が５０％より大きくなると圧縮強度が不足するため、空隙率を５〜５０％の範囲において、歪を５〜１５％にできるように、而も、所定の浮遊性及び強靭性を備えた空隙率に調整したものを使用している。
【００３０】
上記の強化プラスチック（ＦＲＰ）は、不飽和ポリエステル樹脂を常温・常圧でも硬化するものを使用することとし、押し出し、圧縮、射出、金型成形から適した方法で形成している。このＦＲＰは、加工が容易且つ安価で軽量、高力、腐食しにくい等の特徴を有している。尚、脱ガラス、金属代替、軽量化などの付加価値の高い炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）を採用してもよい。
【００３１】
上記のアルミニウム青銅は、Ａｌを５％含む動Ｃｕ合金（Ｆｅ，Ｍｎ，Ｎｉを少量含有）。朝戸順によって発明された成分のものをアームスブロンズとも言われ、展延性に富んでいる。鋳造したままのものは結晶粒が粗大化するのでＦｅ，Ｍｎなどが添加される。加工性もよく、強度も高く、耐食性・耐摩耗性も良好。加工材は、機械部品や船舶用部品など、鋳造材は歯車、軸受、ブッシュなどに用いられている。
【００３２】
上記の高力黄銅は、６／４黄銅にＭｎ０，５〜５％、Ａｌ０，２〜７，５％、Ｆｅ０，１〜４％を添加した合金であって、著しく強度、硬さが高く、熱間鍛造性が優れ、耐摩耗性、多色性もよい。棒材、鋳物として製造され、船舶用スクリュウ軸、ポンプ軸、橋梁用構造材などに用いられている。
【００３３】
図５，６においては、４は支持機構で、ローター３の安定原動を可能にするために、切欠き部２ａの両端部を接続する強化枠２ｄ内に設けており、右側強化枠２ｄの支持機構４を説明すると、ローター３の所定範囲内（例えば、外転板３ｂ外径の１／２）の上下動を可能に係止するカニ挟み機４ａと、このカニ挟み機４ａに組み付けたローター３の不均衡な動きに対応可能に係止する支点引き寄せ機５とで構成している。
【００３４】
上記のカニ挟み機４ａは、図６の左側に示す一端側を説明すると、第一右支持棒４ｂの一端が、対峙する外側プレート５ｂ及び内側プレート５ｃが挟む間に回動可能に固定し、第一左支持棒４ｃの一端が、対峙する上記の挟む間に回動可能に固定し、第一右支持棒４ｂの他端が、第二右支持棒４ｄの一端に回動可能に固定し、第一左支持棒４ｃの他端が、第二左支持棒４ｅの一端に回動可能に固定し、第二右支持棒４ｄの他端に形成する標準ギヤを分割した左向片割り歯車４ｆと、左向片割り歯車４ｆに歯合する第二左支持棒４ｅの他端に形成する標準ギヤを分割した右向片割り歯車４ｇ双方が強化枠２ｄに回動可能に固定している。
【００３５】
ここにおいて、左向片割り歯車４ｆの形状を説明すると、歯合範囲（例えば、歯車４ｆの稼働幅θ＝略３０°）を第二右支持棒４ｄの垂直方向（例えば、内向き側の壁面）に対し略１８０°〜略１５０°に形成し且つ内側面側に張出している。右向片割り歯車４ｇの形状は、歯合範囲（例えば、歯車４ｇの稼働幅θ＝略３０°）を第二左支持棒４ｅの垂直方向（例えば、内向き側の壁面）に対し略１８０°〜略２１０°に形成し且つ内側面側に張出している。
【００３６】
尚、カニ挟み機４ａは、ローター３に生じる上下動の精度向上を図るには、第一右支持棒４ｂの一端に左向片割り歯車４ｆと同形状の図示省略の片割り歯車を、第一左支持棒４ｃの一端に右向片割り歯車４ｇと同形状の図示省略の片割り歯車を形成し、図示省略の片割り歯車同士を歯合させる構造にしてもよい。更には、伝動効率の良い（「バックラッシュ」の小さい）歯合が求められる場合は、歯合ズレした「２段平歯車」同士或は「はす歯歯車」同士としてもよい。
【００３７】
而も、左向片割り歯車４ｆは、強化枠２ｄの天端中央（下方棚の長軸方向）を切り欠いた枠溝４ｊを設け、この枠溝４ｊの左側から右側に向けて挿通する堤防側の支持ピン４ｈが左向片割り歯車４ｆの軸心に嵌入して支承するとともに、支持ピン４ｈに抜け落ち防止用の留リング４ｉが閉嵌している。また、右向片割り歯車４ｇは、枠溝４ｊの左側から右側に向けて挿通する沖合側の支持ピン４ｈが右向片割り歯車４ｇの軸心に嵌入して支承するとともに、支持ピン４ｈに抜け落ち防止用の他の留リング４ｉが閉嵌している。
【００３８】
従って、図６の右側に示すように、カニ挟み機４ａはローター３の上下動幅Ｓ＝１５０ｍｍ≧羽根車３ａの高さｈ＝７０ｍｍ×２強となり、羽根車３ａがボード２の切り欠き部２ａより突出しない範囲内を確保することで、ローター３の安定原動を可能にしている。然し、ローター３の上下動幅Ｓを超えた想定外（例えば、漂流物や流木廃材）の衝撃を受けた際に、衝撃を緩和する緩衝材（例えば、図示省略の弾性ゴム又は板式やコイル式の発条）を各接触部（例えば、固定バンド５ａの周囲など）に取付けている。
【００３９】
図６の右側に示す支点引き寄せ機５の一端側を説明すると、支持軸３ｈには固定バンド５ａが接続され、この固定バンド５ａを締め上げるための周囲から突出（対峙）した符号省略の沖合側、堤防側「つば」が設けられ、沖合側「つば」には直交クレビスリング５ｄの一端と内屈式直交クレビスリング５ｆの一端が回動可能に固定し、堤防側「つば」には直交クレビスリング５ｅの一端と図示しない内屈式直交クレビスリング５ｇの一端が回動可能に固定している。
【００４０】
また、支点引き寄せ機５は、沖合側直交クレビスリング５ｄの他端が外側プレート５ｂに回動可能に固定するとともに、沖合側内屈式直交クレビスリング５ｆの他端が内側プレート５ｃに回動可能に固定する一方、堤防側直交クレビスリング５ｅの他端が外側プレート５ｂに回動可能に固定するとともに、図示しない堤防側内屈式直交クレビスリング５ｇの他端が内側プレート５ｃに回動可能に固定している。
【００４１】
従って、支点引き寄せ機５は、ローター３の不均衡な動きに対応可能に係止するもので、ローター３の浮体幅が大きくなるにつれ、引き寄せ度合いは縮小するが、ローター３の浮体幅を２，０ｍとした場合、許容寄せ幅が５０ｍｍ≧ローター３の想定寄せ幅が大凡３０ｍｍとなり、許容内の支点引き寄せ幅を確保することにより、ローター３の安定原動を可能にしている。
【００４２】
図３，４においては、６は発電機で、外転型のローター３に内蔵しており、支持軸３ｈには固定子鉄心６ｅが接合している。この固定子鉄心６ｅにコイル辺をスロット形に撚り合わせた型巻コイル６ｃを三相巻線形に配置した巻線形固定子６ｆと、この巻線形固定子６ｆの外側を周回するローター３の内周面３ｇには２個以上で偶数個の永久磁石６ｂが異極毎に等隔固着する回転子６ａで構成している。
【００４３】
上記の固定子鉄心６ｅは、ケイ素鋼板（例えば、鉄に少量のケイ素を加えた成形体から形成したもの）を幾層にも積層して形成する。このケイ素鋼板は、磁束をよく通す強磁性で、電流に対しては鉄よりも電気抵抗が大きいため、固定子鉄心６ｅ内に発生する渦電流と呼ばれる電流を抑えることができる。
【００４４】
上記の巻線形固定子６ｆは、渦電流が流れる導体にコイルを用いており、固定子鉄心６ｅのスロット６ｇに巻き上げる型巻コイル６ｃが同位相で発電できるように、三相巻線形に配置且つ異なった巻き数で巻き上げられ、直列に接続できる３群の巻線が結線された平衡三相回路を設けている。尚、三相巻線形に巻き上げた型巻コイル６ｃにはエポキシ樹脂材などが塗付して固着している。
【００４５】
上記の回転子６ａは、ローター３の内周面３ｇに異極毎に等隔固着する２個以上の偶数個から成る永久磁石６ｂが固着しており、固着には接着部に載せたカーボン繊維やセラミック繊維が混在した樹脂材の固着力を利用している。尚、磁界（界磁磁束）を発生させるために永久磁石６ｂを用いましたが、ローター３に内蔵した専用の発電機６の一つからの給電を受けることで、強力な磁界磁束を作り、求める高電流型の発電機６にしている。
【００４６】
上記の永久磁石６ｂは、強磁性体の一つであり、周りの磁界をゼロにしても磁化されたままでいる物質で、フェライトや、非常に強力なサマリウムコバルトの他にネオジム、鉄、ホウ素を主成分とする希土類磁石（Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂ）であるネオジム磁石などが代表的なものである。
【００４７】
ここで一般の三相交流発電の原理を説明すると、型巻コイル６ｃを１２０°の角度を隔てた固定子鉄心６ｅに配置し、その外側を周回するローター３の内周面３ｇに永久磁石６ｂが異極毎に等隔置した回転子６ａが回転すると、それぞれの型巻コイル６ｃでは交互に向きを変える起電力（例えば、単相交流）が発生する。従い、３つの型巻コイル６ｃが配置される角度が１２０°ずれていることから、それぞれの型巻コイル６ｃから発生した起電力（例えば、三相交流と呼んでいる）は互いに１２０°の位相差が生じることになる。
【００４８】
上記の巻線形固定子６ｆは、図４に示すように、固定子鉄心６ｅに三相巻線形の型巻コイル６ｃを配置しており、この型巻コイル６ｃの引き出し線６ｈと電力ケーブル６ｄの芯線６ｉとが接続する。そして、発生した渦電流が型巻コイル６ｃ（三相巻線）を流れることから、敷設孔３ｉに通した電力ケーブル６ｄを介して、三相交流電流を外部に送電することができる。
【００４９】
また、巻線形固定子６ｆは、渦電流によって型巻コイル６ｃから熱が発生することから、ローター３の内周面３ｇに接合する集熱フイン３ｊが内装され、この集熱フイン３ｊとローター３とを接合する伝熱性の優れた図示省略のリベットを介して、ローター３の内部に発生した熱を外部（海水側）に放熱している。
【００５０】
上記の電力ケーブル６ｄは、以下図示省略のコントローラが介設され、このコントローラには出力された三相交流電流を整流器で直流に整流した後に直流とし、出力端子には所定の電圧（例えば、１００（ｖ）電圧の直流、又は、５０〜６０Ｈｚの交流）を出力するインバータを有している。また、出力される電圧は波打際に打ち寄せた波の大小差やインターバルなどにより、常に変動することから、蓄電と放電を繰り返えすコンデンサーを標準実装して平滑化を図っている。
【００５１】
すなわち、往復水流を羽根車３ａの翼に当てて原動するローター３を波打ち際の海面に係止したことにより、ローター３に内蔵した発電機６が環境保全型の電力を無尽蔵に作り出すことができる。また、高波や津波の襲撃を受けた瞬時に前方、後方潜航板２ｂ、２ｃが沈降作用を惹き起こすため、本装置１全体が海面から海底に向かって潜航することができる。
【００５２】
図７においては、７は所定圧発生機で、特許請求の範囲に記載されたように「敷設孔３ｉと平行した小口径の圧送孔７ａに空気を送り込む所定圧発生機７…一部省略…は、支持軸３ｈを挟んだ前後の端末が円弧を描いて下方を向くＴの字形をした筒状のポンプ管７ｂと、ポンプ管７ｂと圧送孔７ａとを連結する少なくともローター３の軸心方向Ｘに屈曲自在な筒状の管継手７ｉと、ポンプ管７ｂの円弧中央部と前方端末及び後方端末のいずれもの中間内部にそれぞれ固定して相対する相対側には流れを許し、外気側には流れを阻止する逆止め弁７ｃ、７ｄと、ポンプ管７ｂの円弧中央部内に係合して左右方向が伸縮自在な復帰バネ手段７ｅと、復帰バネ手段７ｅの両端に接続且つポンプ管７ｂの内面７ｈに対し、狭隘な隙間を保ち相対する静止系における姿勢が変化しない相対側には流れを許し、外気側には流れを阻止する逆止め弁７ｆ、７ｇを内蔵し」ている。
【００５３】
上記の所定圧発生機７は、空気を通す圧送孔７ａに連通したことで、ローター３に海水の浸入を防ぐ程度に昇圧した所定圧を送り込ませようとするものである。また、ボード２の波乗り動作に並んだポンプ管７ｂが逆振り子運動をすることから、相対する静止系における姿勢を変化させない逆止め弁７ｆ、７ｇが対向圧迫を図ることで、ポンプ管７ｂ内に上記の所定圧を発生させようとするものである。
【００５４】
図７においては、７ａは圧送孔で、支持軸３ｈに設けられており、ローター３の内部に外気を通す目的であって、電力ケーブル６ｄを通す敷設孔３ｉと一定の距離を保って開孔している。この圧送孔７ａはローター３の内部にある一端口が、ローター３の空き空間に向けて開口し、外気側にある他端口が、支持軸３ｈに接続する固定バンド５ａの周囲から上方に突出した符号省略の対峙する「つば」の間から天空に向けて開口している。そして、他端口に所定圧発生機７が連通している。
【００５５】
上記のポンプ管７ｂは、支持軸３ｈを挟んだ前後の端末が円弧を描いて下方を向くＴの字形をした筒状に形成しており、ポンプ管７ｂの立ち上り管口と圧送孔７ａの一端口とを連結する円筒形の管継手７ｉを設けている。このポンプ管７ｂは強化プラスチック（ＦＲＰ）やステンレス鋼（特殊用途鋼の高合金系）の非透磁部材を使用している。尚、ポンプ管７ｂの※円弧半径Ｒ＝ポンプ管７ｂの立ち上り部＋管継手７ｉ＋支持軸３ｈの半径にしている。
【００５６】
また、ポンプ管７ｂは、ボード２の波乗り動作に並んだ逆振り子運動や左右振れ運動が加わることから、ポンプ管７ｂを固定する必要から、外側プレート５ｂの外側面に２段付けの管固定金具７ｊを締付けることで立ち上り管部を固定している。尚、更なる強い揺れや振りに対応するため、ポンプ管７ｂの円弧内面と外側プレート５ｂを図示省略の固定板で接続してもよい。
【００５７】
而も、ポンプ管７ｂは、円弧中央部と前方端末及び後方端末のいずれもの中間内部にそれぞれ固定して相対する逆止め弁７ｃ、７ｄを設けるとともに、ポンプ管７ｂの円弧中央部内に係合して左右方向が伸縮自在なコイル式の復帰バネ手段７ｅを設け、復帰バネ手段７ｅの両端に接続してポンプ管７ｂの内面７ｈに対し、狭隘な隙間を保ち相対する静止系における姿勢を変化させない逆止め弁７ｆ、７ｇを内蔵している。
【００５８】
上記の管継手７ｉは、少なくともローター３の軸心方向Ｘに屈曲自在で筒状に形成しており、多孔質の弾性ゴム成形体から形成している。この管継手７ｉは内部拡張する図示省略のコイル状のバネ鋼が内部に接着する構造にして、何度となく繰り返す屈曲に対応する柔軟性と耐久性を兼ね備え、水深１０ｍ程度の水圧に耐える耐圧性を有している。
【００５９】
図７においては、７ｃ、７ｄは固定型の逆止め弁で、円筒形（例えば、縦割体を一体化）に形成しており、縦割体内に球体形のバルブを内蔵している。この逆止め弁７ｃ、７ｄは特殊用途鋼（オーステナイト系）のステンレス鋼が用いられ、ポンプ管７ｂの円弧中央部と前方端末及び後方端末のいずれもの中間内部にそれぞれ固定（例えば、外部からプレスしたポンプ管７ｂに逆止め弁が接着）して相対（例えば、弁座面同士が向き合い）している。
【００６０】
上記の逆止め弁７ｃ、７ｄは、一端面に外気を取り込む一つの開孔を持ち、他端面に吸気を通す多数の細孔を持ち、多数の細孔と一つの開孔との間に所定の移動を可能にするとともに、一つの開孔だけを閉塞するバルブを内蔵している。これにより、相対側にだけ空気の流れを許し、外気側には空気の流れを阻止することができる。
【００６１】
上記の復帰バネ手段７ｅは、コイル状に曲げられており、１本のばね鋼（例えば。特殊用途鋼の炭素鋼系）が用いられ、所定の復帰力を有している。この復帰バネ手段７ｅはポンプ管７ｂの円弧中央部内に係合して左右方向が伸縮自在に設けている。また、復帰バネ手段７ｅの両端に所定の質量を有して相対する静止系における姿勢を変化しない逆止め弁７ｆ、７ｇがそれぞれ接続している。
【００６２】
図７においては、７ｆ、７ｇは逆止め弁で、所定の質量を有しており、ボード２の波乗り動作に並んだポンプ管７ｂが逆振り子運動をすることにより、ポンプ管７ｂに吸気した外気に対して質量分を対向圧迫することができる。尚、この逆止め弁７ｆ、７ｇは固定した逆止め弁７ｃ、７ｄと外形の形状が異なってもよい。また、構成する無符号品についても他の部材や部品及び同一の機能を有する構造のものについて、その説明を省略する。
【００６３】
上記の逆止め弁７ｆ、７ｇは、逆止め弁７ｃ、７ｄが吸気した外気に対し、静止系における姿勢を変化させない逆止め弁７ｆ、７ｇが、相対側にだけ空気の流れを許し、外気側には空気の流れを阻止することから、所定の質量分に達するまで対向圧迫を図る（例えば、管内に圧縮作用が生じる）ことにより、ポンプ管７ｂ内に海水の浸入を防ぐ程度に昇圧した空気である所定圧を発生することができる。
【００６４】
上記のステンレス鋼は、クロム（Ｃｒ）を１２〜２６％、Ｎｉ６〜２２％を含有し、さらにＭｏ，Ｃｕ，Ｔｉ，Ｎｂを添加することがあるＦｅ−Ｃｒ−Ｎｉ係合金で、高温のオーステナイト組織が室温までもち来された鋼種である。１８−８鋼と１８−８Ｍｏ鋼が代表的なものである。酸化還元環境中での耐食性が優れ、非磁性という特徴を有している。
【００６５】
上記のばね鋼は、炭素を０，５〜１，０％含有する中高炭素鋼と、これにＳｉ−Ｍｎ，Ｍｎ−Ｃｒ，Ｃｒ−Ｖ，Ｍｎ−Ｃｒ−Ｂ，Ｓｉ−Ｃｒ，Ｃｒ−Ｍｏなどを添加した合金鋼の計９種類がＪＩＳで規定されている。ばねの製造工程には、素材―熱間・冷却成形―焼入れ・焼もどし、素材―パテンティング処理―冷間加工・素材―焼入れ・焼もどし―冷間成形などがある。ばねでは疲労強度が最も重要なので、表面に圧縮残留応力を作り疲労破壊の発生伝搬を抑えるショートピーニングを行っている。
【００６６】
ここで、所定圧発生機７の動作を詳述すると、ポンプ管７ｂの沖合側への逆振り子運動により、沖合側の固定型の逆止め弁７ｃと静止系における姿勢を変化させない逆止め弁７ｆとの間が伸長し、減圧が生じた空間に固定型の逆止め弁７ｃから外気が取り込まれる。継いて、ポンプ管７ｂの堤防側への逆振り子運動により、固定型の逆止弁７ｃと静止系における姿勢を変化させない逆止め弁７ｆとの間が近接し、固定型の逆止弁７ｃが取り込んだ吸気を静止系における姿勢を変化させない逆止め弁７ｆが圧迫しつつ、ポンプ管７ｂの円弧中央部内に所定圧を送り込むことができる。従って、逆止め弁７ｆは質量分に達するまで圧迫を繰り返すことができる。
【００６７】
すなわち、所定圧発生機７は、空気を通す圧送孔７ａに連通したことにより、ローター３に海水の浸入を防ぐ程度に昇圧した所定圧を送り込むことができる。また、ボード２の波乗り動作に並んだポンプ管７ｂが逆振り子運動をすることによって、相対する静止系における姿勢を変化させない逆止め弁７ｆ、７ｇが対向圧迫を図ることにより、ポンプ管７ｂ内に上記の所定圧を発生することができる。
【００６８】
以下、上記構成の動作を説明する。すなわち、往復水流を羽根車３ａの翼に当てて原動するローター３を波打ち際の海面に係止したことにより、ローター３に内蔵した発電機６が環境保全型の電力を無尽蔵に作り出すことができる。また、高波や津波の襲撃を受けた瞬時に前方、後方潜航板２ｂ、２ｃが沈降作用を惹き起こすことにより、本装置１全体が海面から海底に向かって潜航することができる。
【００６９】
而も、所定圧発生機７は、空気を通す圧送孔７ａに連通したことにより、ローター３に海水の浸入を防ぐ程度に昇圧した所定圧を送り込むことができる。また、ボード２の波乗り動作に並んだポンプ管７ｂが逆振り子運動をすることによって、相対する静止系における姿勢を変化させない逆止め弁７ｆ、７が対向圧迫を図ることにより、ポンプ管７ｂ内に上記の所定圧を発生することができる。
【符号の説明】
【００７０】
１……波打際発電装置
２……ボード
２ａ…切り欠き部
２ｂ、２ｃ…前、後方潜航板
２ｄ…強化枠
２ｅ…引留めリング
２ｆ…アンカ
２ｇ…チェーン
２ｈ…カテナリ吊り線
２ｉ…ブイ
３……ローター
３ａ…羽根車
３ｂ…外転板
３ｃ、３ｄ…一側、他側側面板
３ｅ、３ｆ…一側、他側軸受
３ｇ…ローターの内周面
３ｈ…支持軸
３ｉ…敷設孔
３ｊ…集熱フイン
４……支持機構
４ａ…カニ挟み機
４ｂ…第一右支持棒
４ｃ…第一左支持棒
４ｄ…第二右支持棒
４ｅ…第二左支持棒
４ｆ，４ｇ…左向、右向片割り歯車
４ｈ…支持ピン
４ｉ…留リング
４ｊ…枠溝
５……支点引き寄せ機
５ａ…固定バンド
５ｂ、５ｃ…外・内側プレート
５ｄ、５ｅ…沖合側、堤防側直交クレビスリング
５ｆ、５ｇ…沖合側、堤防側内屈式直交クレビスリング
６……発電機
６ａ…回転子
６ｂ…永久磁石
６ｃ…型巻コイル
６ｄ…電力ケーブル
６ｅ…固定子鉄心
６ｆ…巻線形固定子
６ｇ…スロット
６ｈ…引き出し線
６ｉ…ケーブル芯線
７……所定圧発生機
７ａ…圧送孔
７ｂ…ポンプ管
７ｃ、７ｄ…固定型の逆止め弁
７ｅ…復帰バネ手段
７ｆ、７ｇ…静止型の逆止め弁
７ｈ…ポンプ管の内面
７ｉ…管継手
７ｊ…管固定金具
θ……片割り歯車の稼働幅
Ｓ……ローターの上下動幅
Ｘ……の軸心方向
【要約】
【課題】往復水流を羽根車の翼に当てて原動するローターに内蔵の発電機が、環境保全型の電力を無尽蔵に作り出す波打際発電装置の実現。
【解決手段】往復水流を羽根車３ａの翼に当てて原動する円筒容器形のローター３と、中腹部を四角板状に切欠いた切欠き部２ａを形成して往水流を上部に復水流を下部に通す波打ち際の海面に係留する四角板形のボード２と、切欠き部２ａに容れたローター３の所定範囲内の上下動を可能に係止及び不均衡な動きに対応可能に係止する支持機構４と、ボード２には往、復水流の上流に向けて海底方向に前、後傾して接続又は一体化する円弧板形の前方、後方潜航板２ｂ,２ｃと、ローター３に内蔵した発電機６と、ローター３を回転可能に接続する支持軸３ｈにローター３内部から外気に向けて貫通する電力ケーブル６ｄを通す大口径の敷設孔３ｉ及び敷設孔３ｉと平行した小口径の圧送孔７ａに空気を送り込む所定圧発生機７を備えている。
【選択図】図１【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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