(57)【要約】【課題】長周期の波が持つエネルギーを回収して利用できる、効率に優れた波力発電システムを提供すること。【解決手段】浮体部１０と、スパー部２０と、発電手段４０を有し、入射する波に対する浮体部１０とスパー部２０の相対運動速度を大きくするためにスパー部２０の下部に張り出して設けた張出手段３０を有し、張出手段３０が可動手段１３２を備え、さらに可動手段１３２の運動に伴うエネルギーを回収するエネルギー回収手段６０を備えた。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
浮体部と、スパー部と、発電手段とを有し、入射する波に対する前記浮体部と前記スパー部の相対運動速度を大きくするために前記スパー部の下部に張り出して設けた張出手段を有した波力発電システムであって、前記張出手段が可動手段を備え、さらに前記可動手段の運動に伴うエネルギーを回収するエネルギー回収手段を備えたことを特徴とする波力発電システム。
【請求項２】
前記張出手段が板状を成し、前記可動手段が板状の前記張出手段の一部を可動とする、又は前記可動手段が板状の前記張出手段の全体を可動とする構成であることを特徴とする請求項１に記載の波力発電システム。
【請求項３】
前記張出手段が、前記スパー部に固定して設けたヒーブプレートと、前記可動手段として前記ヒーブプレートに設けた板状のフラップ手段とを有することを特徴とする請求項２に記載の波力発電システム。
【請求項４】
前記フラップ手段は、前記ヒーブプレートの周囲に複数個設けた可動フラップであり、前記エネルギー回収手段は、前記可動フラップの動きを油圧エネルギーとして回収することを特徴とする請求項３に記載の波力発電システム。
【請求項５】
前記張出手段が、前記スパー部に対して全体が並進運動が可能な稼動プレートと、前記可動手段として前記稼動プレートを上下方向に移動可能に支持する支持手段とを有することを特徴とする請求項２に記載の波力発電システム。
【請求項６】
前記支持手段は前記稼動プレートを、自在継手手段を介して前記スパー部に接続する直動型油圧シリンダであり、前記エネルギー回収手段は、前記直動型油圧シリンダの動きを油圧エネルギーとして回収するものであることを特徴とする請求項５に記載の波力発電システム。
【請求項７】
前記稼動プレートを支持する前記支持手段は、前記スパー部に固定的に接続された直動型油圧シリンダであり、前記エネルギー回収手段は、前記直動型油圧シリンダの動きを油圧エネルギーとして回収するものであることを特徴とする請求項５に記載の波力発電システム。
【請求項８】
前記張出手段が、全体が軸の回りに回動可能な板状を成す稼動フラップ手段と、前記可動手段として前記軸に設けた回転機構を有することを特徴とする請求項２に記載の波力発電システム。
【請求項９】
前記回転機構が油圧式回転機構であり、前記エネルギー回収手段は、前記油圧式回転機構の動きを油圧エネルギーとして回収することを特徴とする請求項８に記載の波力発電システム。
【請求項１０】
前記張出手段が、前記可動手段としてその一部を可動とするタービン手段、又は全体を可動とするタービン手段を有することを特徴とする請求項１に記載の波力発電システム。
【請求項１１】
前記タービン手段は往復流型タービンであり、前記エネルギー回収手段は前記往復流型タービンの動作により補助発電を行う補助発電機であることを特徴とする請求項１０に記載の波力発電システム。
【請求項１２】
前記往復流型タービンは油圧式往復流型タービンであり、前記エネルギー回収手段は、前記油圧式往復流型タービンの動きを油圧エネルギーとして回収することを特徴とする請求項１１に記載の波力発電システム。
【請求項１３】
前記エネルギー回収手段は、回収した前記油圧エネルギーを蓄える蓄圧手段を有することを特徴とする請求項４、請求項６、請求項７、請求項９、又は請求項１２に記載の波力発電システム。
【請求項１４】
前記エネルギー回収手段は、前記蓄圧手段に蓄えた前記油圧エネルギーの利用を、前記相対運動速度に基づいて制御する油圧制御手段を有することを特徴とする請求項１３に記載の波力発電システム。
【請求項１５】
前記発電手段は、油圧式のリニア式発電機構であることを特徴とする請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載の波力発電システム。
【請求項１６】
回収した前記油圧エネルギーを前記油圧式の前記リニア式発電機構に導いて利用することを特徴とする請求項４、６、７、９、１２、１３及び１４のいずれか１項を引用する請求項１５に記載の波力発電システム。
【請求項１７】
前記発電手段を利用して、前記浮体部と前記スパー部の相対運動速度を制御することを特徴とする請求項１から請求項１６のいずれか１項に記載の波力発電システム。
【請求項１８】
前記エネルギー回収手段で回収したエネルギーを前記浮体部と前記スパー部の相対運動速度の制御に利用することを特徴とする請求項１から請求項１７のいずれか１項に記載の波力発電システム。
【請求項１９】
前記張出手段と、前記エネルギー回収手段とを前記スパー部の上下方向に複数段備えたことを特徴とする請求項１から請求項１８のいずれか１項に記載の波力発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波を利用して発電を行う波力発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
浮体式の波力発電システム（浮体式波力発電装置：ＦＷＥＣ）は、海洋等に設置され、波のエネルギーを利用して発電を行う。
例えば特許文献１には、フロート、スパー及び動力取出装置（ＰＴＯ）を有した電力変換システムを備え、スパーの中間及び下部のそれぞれに、ロッドやパイプ等を介してヒーブ板を装着した波力エネルギー変換器が開示されている。
また、特許文献２には、環状フロート、スパーフロート及び動力取出装置を備え、スパーフロートの下端に配置されるダンピングプレート（ヒーブプレート）の端部に流線形状の垂直に延在する構造体を設けた波エネルギー変換器が開示されている。
また、特許文献３には、円板状の浮体としてのロワーハルと、円筒状のコラムによって構成される浮遊式海洋構造物において、ロワーハルに、外周部との間隙を保って固着された斜め下方に広がるフィン、上下方向に推力を発生するスラスタ、又はロワーハルの外側方向に出し入れ可能なブロック等を設けることが開示されている。
また、特許文献４には、海面に浮かぶ複数の浮体同士を連結し変形によって発電する板状の発電デバイスと、海面下に設置される支持体に一端が連結された放射線状の複数の板状の発電デバイスを有する垂下蓮とを備えた発電装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００９−５３５５６５号公報
【特許文献２】特表２００９−５３５５６６号公報
【特許文献３】特開平６−５６０７４号公報
【特許文献４】特開２０１２−２３７２６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
波力発電システムに用いる発電機構（ＰＴＯ）の一つに、素早い制御応答や、電気エルギーへの変換工数が少ないといった利点を有するリニア式発電機構（リニア式ＰＴＯ）がある。
リニア式発電機構は、フロートとスパーの相対運動を利用して電磁誘導の原理で電力を生産するため、フロートの運動速度が速い条件では効率よく発電を行うことができるが、１０秒以上の長周期の波が到来するときなど、浮体部の運動速度が遅い条件では発電効率が低下してしまう。従って、従来のリニア式発電機構では、長周期の波が持つエネルギーを殆ど回収できていない。
ここで、特許文献１は、ヒーブ板をスパーにロッドやパイプ等により強固に取り付けてスパーとフロートを異なる位相で移動させやすくすることにより、波力エネルギー変換器の安定性及び電力変換効率を向上させようとするものであるが、波力エネルギー変換器として長周期の波が持つエネルギーを回収して利用するものではない。
また、特許文献２は、ダンピングプレートの端部に流線形状の構造体を設けることにより、ダンピングプレートの使用に付随する抵抗力を最小にしようとするものであるが、波エネルギー変換器として長周期の波が持つエネルギーを回収して利用するものではない。
また、特許文献３は、ロワーハルにフィン等を設けることにより、レジャー施設やホテル等で用いられる浮遊式海洋構造物の動揺を軽減しようとするものであり、波が持つエネルギーを回収して利用するものではない。
また、特許文献４は、複数の浮体及び発電デバイスを用いることにより、海洋に設置される発電装置の発電効率を向上させようとするものであるが、発電装置として長周期の波が持つエネルギーを回収して利用するものではない。また、複数の浮体を海に浮かべる必要があり、構成や制御が大掛かりになってしまう。
【０００５】
そこで本発明は、長周期の波が持つエネルギーを回収して利用できる、効率に優れた波力発電システム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】
【０００６】
請求項１記載に対応した波力発電システムにおいては、浮体部と、スパー部と、発電手段とを有し、入射する波に対する浮体部とスパー部の相対運動速度を大きくするためにスパー部の下部に張り出して設けた張出手段を有した波力発電システムであって、張出手段が可動手段を備え、さらに可動手段の運動に伴うエネルギーを回収するエネルギー回収手段を備えたことを特徴とする。
請求項１に記載の本発明によれば、波力発電システムとして設置海域で頻出する波周期付近で効率よく発電できるとともに、長周期の波が持つエネルギーを回収することができるため、このエネルギーを活用して波力発電システムの効率を向上させることができる。
【０００７】
請求項２記載の本発明は、張出手段が板状を成し、可動手段が板状の張出手段の一部を可動とする、又は可動手段が板状の張出手段の全体を可動とする構成であることを特徴とする。
請求項２に記載の本発明によれば、スパー部の上下運動に伴い生じる水流および全体の上下運動を利用して、簡単な構成の板状の張出手段により長周期の波が持つエネルギーを効率よく回収することができる。
【０００８】
請求項３記載の本発明は、張出手段が、スパー部に固定して設けたヒーブプレートと、可動手段としてヒーブプレートに設けた板状のフラップ手段とを有することを特徴とする。
請求項３に記載の本発明によれば、板状のフラップ手段の動きを利用して、長周期の波が持つエネルギーを回収することができる。また、フラップ手段により生ずる流体抵抗により、浮体部とスパー部の相対運動をさらに大きくすることができる。
【０００９】
請求項４記載の本発明は、フラップ手段は、ヒーブプレートの周囲に複数個設けた可動フラップであり、エネルギー回収手段は、可動フラップの動きを油圧エネルギーとして回収することを特徴とする。
請求項４に記載の本発明によれば、可動手段であるフラップ手段を可動フラップとすることで、フラップ手段の動きを大きくでき、長周期の波が持つエネルギーをより多く回収しやすくなる。また、可動フラップの動きを油圧エネルギーとして回収することで、回収したエネルギーを蓄えることが可能となり油圧式の機器に利用しやすくなる。
【００１０】
請求項５記載の本発明は、張出手段が、スパー部に対して全体が並進運動が可能な稼動プレートと、可動手段として稼動プレートを上下方向に移動可能に支持する支持手段とを有することを特徴とする。
請求項５に記載の本発明によれば、稼動プレートの上下方向の動きを利用して、長周期の波が持つエネルギーを回収することができる。また、稼動プレートにより生ずる流体抵抗により、浮体部とスパー部の相対運動をさらに大きくすることができる。
【００１１】
請求項６記載の本発明は、支持手段は稼動プレートを、自在継手手段を介してスパー部に接続する直動型油圧シリンダであり、エネルギー回収手段は、直動型油圧シリンダの動きを油圧エネルギーとして回収するものであることを特徴とする。
請求項６に記載の本発明によれば、可動手段である支持手段を、稼動プレートを自在継手手段を介してスパー部に接続する直動型油圧シリンダとすることで、稼動プレートの上下方向の動きを吸収しやすくなり、長周期の波が持つエネルギーをより多く回収しやすくなる。また、直動型油圧シリンダの動きを油圧エネルギーとして回収することで、回収したエネルギーを蓄えることが可能となり油圧式の機器に利用しやすくなる。
【００１２】
請求項７記載の本発明は、稼動プレートを支持する支持手段は、スパー部に固定的に接続された直動型油圧シリンダであり、エネルギー回収手段は、直動型油圧シリンダの動きを油圧エネルギーとして回収するものであることを特徴とする。
請求項７に記載の本発明によれば、可動手段である支持手段を、スパー部に固定的に接続された直動型油圧シリンダとすることで、稼動プレートの上下方向の動きを吸収しやすくなり、長周期の波が持つエネルギーをより多く回収しやすくなる。また、直動型油圧シリンダの動きを油圧エネルギーとして回収することで、回収したエネルギーを蓄えることが可能となり油圧式の機器に利用しやすくなる。
【００１３】
請求項８記載の本発明は、張出手段が、全体が軸の回りに回動可能な板状を成す稼動フラップ手段と、可動手段として軸に設けた回転機構を有することを特徴とする。
請求項８に記載の本発明によれば、板状の稼動フラップ手段の動きを利用して、長周期の波が持つエネルギーを回収することができる。また、稼動フラップ手段により生ずる流体抵抗により、浮体部とスパー部の相対運動をさらに大きくすることができる。
【００１４】
請求項９記載の本発明は、回転機構が油圧式回転機構であり、エネルギー回収手段は、油圧式回転機構の動きを油圧エネルギーとして回収することを特徴とする。
請求項９に記載の本発明によれば、フラップ手段の回動に伴う油圧式回転機構の動きを油圧エネルギーとして回収することで、回収したエネルギーを蓄えることが可能となり油圧式の機器に利用しやすくなる。
【００１５】
請求項１０記載の本発明は、張出手段が、可動手段としてその一部を可動とするタービン手段、又は全体を可動とするタービン手段を有することを特徴とする。
請求項１０に記載の本発明によれば、スパー部の上下運動に伴い生じる水流を利用してタービン手段により直接回転運動として、長周期の波が持つエネルギーを回収することができる。
【００１６】
請求項１１記載の本発明は、タービン手段は往復流型タービンであり、エネルギー回収手段は往復流型タービンの動作により補助発電を行う補助発電機であることを特徴とする。
請求項１１に記載の本発明によれば、上下どちらの方向からの流れに対しても回転することができる往復流型タービンを用いることで、長周期の波が持つエネルギーをより多く回収しやすくなる。また、エネルギー回収手段を補助発電機とすることで、発電手段の発電効率が低下した際に発電を補うことができる。さらに、往復流型タービンにより生ずる流体抵抗により、浮体部とスパー部の相対運動をさらに大きくすることができる。
【００１７】
請求項１２記載の本発明は、往復流型タービンは油圧式往復流型タービンであり、エネルギー回収手段は、油圧式往復流型タービンの動きを油圧エネルギーとして回収することを特徴とする。
請求項１２に記載の本発明によれば、上下どちらの方向からの流れに対しても回転することができる往復流型タービンを用いることで、長周期の波が持つエネルギーをより多く回収しやすくなる。また、油圧式往復流型タービンの動きを利用して例えば油圧ポンプを駆動し、油圧エネルギーを回収することで、回収したエネルギーを蓄えることが可能となり油圧式の機器に利用しやすくなる。
【００１８】
請求項１３記載の本発明は、エネルギー回収手段は、回収した油圧エネルギーを蓄える蓄圧手段を有することを特徴とする。
請求項１３に記載の本発明によれば、回収した油圧エネルギーを蓄圧手段に蓄えて、任意のタイミングで利用しやすくなる。また、蓄圧手段により油圧が変動する場合に平滑化が可能となる。
【００１９】
請求項１４記載の本発明は、エネルギー回収手段は、蓄圧手段に蓄えた油圧エネルギーの利用を、相対運動速度に基づいて制御する油圧制御手段を有することを特徴とする。
請求項１４に記載の本発明によれば、例えば入射する波に対する浮体部とスパー部との相対運動速度が低下したときに蓄圧手段に蓄えた油圧エネルギーを利用して発電するなど、回収した油圧エネルギーをより有効に利用することができる。
【００２０】
請求項１５記載の本発明は、発電手段は、油圧式のリニア式発電機構であることを特徴とする。
請求項１５に記載の本発明によれば、発電手段に素早い制御応答を行わせることができるとともに、電気エネルギーへの変換工数を少なくすることができる。また、油圧式のリニア式発電機構とすることにより、設置の自由度が増し、例えばスパー部の任意の場所に設置することができる。
【００２１】
請求項１６記載の本発明は、回収した油圧エネルギーを油圧式のリニア式発電機構に導いて利用することを特徴とする。
請求項１６に記載の本発明によれば、回収した油圧エネルギーを用いてリニア式発電機構を補助することができるため、波力発電システムの効率を向上させることができる。また、エネルギー回収手段で回収した油圧エネルギーを発電手段としてのリニア式発電機構をと兼用して利用できるため、構成が簡素化できる。
【００２２】
請求項１７記載の本発明は、発電手段を利用して、浮体部とスパー部の相対運動速度を制御することを特徴とする。
請求項１７に記載の本発明によれば、発電手段そのものを利用して浮体部とスパー部との相対運動速度を調節して、波力発電システムの効率を向上させることができるため、特別な相対運動速度の制御手段を必要としない。
【００２３】
請求項１８記載の本発明は、エネルギー回収手段で回収したエネルギーを浮体部とスパー部の相対運動速度の制御に利用する。
請求項１８に記載の本発明によれば、回収したエネルギーを制御に利用することで波力発電システムの効率をより向上させることができる。
【００２４】
請求項１９記載の本発明は、張出手段と、エネルギー回収手段とをスパー部の上下方向に複数段備えたことを特徴とする。
請求項１９に記載の本発明によれば、長周期の波が持つエネルギーをより多く回収することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の波力発電システムによれば、波力発電システムとして設置海域で頻出する波周期付近で効率よく発電できるとともに、長周期の波が持つエネルギーを回収することができるため、このエネルギーを活用して波力発電システムの効率を向上させることができる。
【００２６】
また、張出手段が板状を成し、可動手段が板状の張出手段の一部を可動とする、又は可動手段が板状の張出手段の全体を可動とする構成である場合には、スパー部の上下運動に伴い生じる水流および全体の上下運動を利用して、簡単な構成の板状の張出手段により長周期の波が持つエネルギーを効率よく回収することができる。
【００２７】
また、張出手段が、スパー部に固定して設けたヒーブプレートと、可動手段としてヒーブプレートに設けた板状のフラップ手段とを有する場合には、板状のフラップ手段の動きを利用して、長周期の波が持つエネルギーを回収することができる。また、フラップ手段により生ずる流体抵抗により、浮体部とスパー部の相対運動をさらに大きくすることができる。
【００２８】
また、フラップ手段は、ヒーブプレートの周囲に複数個設けた可動フラップであり、エネルギー回収手段は、可動フラップの動きを油圧エネルギーとして回収する場合には、可動手段であるフラップ手段を可動フラップとすることで、フラップ手段の動きを大きくでき、長周期の波が持つエネルギーをより多く回収しやすくなる。また、可動フラップの動きを油圧エネルギーとして回収することで、回収したエネルギーを蓄えることが可能となり油圧式の機器に利用しやすくなる。
【００２９】
また、張出手段が、スパー部に対して全体が並進運動が可能な稼動プレートと、可動手段として稼動プレートを上下方向に移動可能に支持する支持手段とを有する場合には、稼動プレートの上下方向の動きを利用して、長周期の波が持つエネルギーを回収することができる。また、稼動プレートにより生ずる流体抵抗により、浮体部とスパー部の相対運動をさらに大きくすることができる。
【００３０】
また、支持手段は稼動プレートを、自在継手手段を介してスパー部に接続する直動型油圧シリンダであり、エネルギー回収手段は、直動型油圧シリンダの動きを油圧エネルギーとして回収するものである場合には、可動手段である支持手段を、稼動プレートを自在継手手段を介してスパー部に接続する直動型油圧シリンダとすることで、稼動プレートの上下方向の動きを吸収しやすくなり、長周期の波が持つエネルギーをより多く回収しやすくなる。また、直動型油圧シリンダの動きを油圧エネルギーとして回収することで、回収したエネルギーを蓄えることが可能となり油圧式の機器に利用しやすくなる。
【００３１】
また、稼動プレートを支持する支持手段は、スパー部に固定的に接続された直動型油圧シリンダであり、エネルギー回収手段は、直動型油圧シリンダの動きを油圧エネルギーとして回収するものである場合には、可動手段である支持手段を、スパー部に固定的に接続された直動型油圧シリンダとすることで、稼動プレートの上下方向の動きを吸収しやすくなり、長周期の波が持つエネルギーをより多く回収しやすくなる。また、直動型油圧シリンダの動きを油圧エネルギーとして回収することで、回収したエネルギーを蓄えることが可能となり油圧式の機器に利用しやすくなる。
【００３２】
また、張出手段が、全体が軸の回りに回動可能な板状を成す稼動フラップ手段と、可動手段として軸に設けた回転機構を有する場合には、板状の稼動フラップ手段の動きを利用して、長周期の波が持つエネルギーを回収することができる。また、稼動フラップ手段により生ずる流体抵抗により、浮体部とスパー部の相対運動をさらに大きくすることができる。
【００３３】
また、回転機構が油圧式回転機構であり、エネルギー回収手段は、油圧式回転機構の動きを油圧エネルギーとして回収する場合には、フラップ手段の回動に伴う油圧式回転機構の動きを油圧エネルギーとして回収することで、回収したエネルギーを蓄えることが可能となり油圧式の機器に利用しやすくなる。
【００３４】
また、張出手段が、可動手段としてその一部を可動とするタービン手段、又は全体を可動とするタービン手段を有する場合には、スパー部の上下運動に伴い生じる水流を利用してタービン手段により直接回転運動として、長周期の波が持つエネルギーを回収することができる。
【００３５】
また、タービン手段は往復流型タービンであり、エネルギー回収手段は往復流型タービンの動作により補助発電を行う補助発電機である場合には、上下どちらの方向からの流れに対しても回転することができる往復流型タービンを用いることで、長周期の波が持つエネルギーをより多く回収しやすくなる。また、エネルギー回収手段を補助発電機とすることで、発電手段の発電効率が低下した際に発電を補うことができる。さらに、往復流型タービンにより生ずる流体抵抗により、浮体部とスパー部の相対運動をさらに大きくすることができる。
【００３６】
また、往復流型タービンは油圧式往復流型タービンであり、エネルギー回収手段は、油圧式往復流型タービンの動きを油圧エネルギーとして回収する場合には、上下どちらの方向からの流れに対しても回転することができる往復流型タービンを用いることで、長周期の波が持つエネルギーをより多く回収しやすくなる。また、油圧式往復流型タービンの動きを利用して例えば油圧ポンプを駆動し、油圧エネルギーを回収することで、回収したエネルギーを蓄えることが可能となり油圧式の機器に利用しやすくなる。
【００３７】
また、エネルギー回収手段は、回収した油圧エネルギーを蓄える蓄圧手段を有する場合には、回収した油圧エネルギーを蓄圧手段に蓄えて、任意のタイミングで利用しやすくなる。また、蓄圧手段により油圧が変動する場合に平滑化が可能となる。
【００３８】
また、エネルギー回収手段は、蓄圧手段に蓄えた油圧エネルギーの利用を、相対運動速度に基づいて制御する油圧制御手段を有する場合には、例えば入射する波に対する浮体部とスパー部との相対運動速度が低下したときに蓄圧手段に蓄えた油圧エネルギーを利用して発電するなど、回収した油圧エネルギーをより有効に利用することができる。
【００３９】
また、発電手段は、油圧式のリニア式発電機構である場合には、発電手段に素早い制御応答を行わせることができるとともに、電気エネルギーへの変換工数を少なくすることができる。また、油圧式のリニア式発電機構とすることにより、設置の自由度が増し、例えばスパー部の任意の場所に設置することができる。
【００４０】
また、回収した油圧エネルギーを油圧式のリニア式発電機構に導いて利用する場合には、回収した油圧エネルギーを用いてリニア式発電機構を補助することができるため、波力発電システムの効率を向上させることができる。また、エネルギー回収手段で回収した油圧エネルギーを発電手段としてのリニア式発電機構と兼用して利用できるため、構成が簡素化できる。
【００４１】
また、発電手段を利用して、浮体部とスパー部の相対運動速度を制御する場合には、発電手段そのものを利用して浮体部とスパー部との相対運動速度を調節して、波力発電システムの効率を向上させることができるため、特別な相対運動速度の制御手段を必要としない。
【００４２】
また、エネルギー回収手段で回収したエネルギーを浮体部とスパー部の相対運動速度の制御に利用する場合には、回収したエネルギーを制御に利用することで波力発電システムの効率をより向上させることができる。
【００４３】
また、張出手段と、エネルギー回収手段とをスパー部の上下方向に複数段備えた場合には、長周期の波が持つエネルギーをより多く回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本実施形態の波力発電システムの概略外観図
【図２】同第一の実施例による波力発電システムを示す図
【図３】同第二の実施例による波力発電システムを示す図
【図４】同第三の実施例による波力発電システムを示す図
【図５】同第四の実施例による波力発電システムを示す図
【図６】同第五の実施例による波力発電システムを示す図
【図７】同第五の実施例による波力発電システムの変形例を示す斜視図
【図８】同第六の実施例による波力発電システムを示す図
【発明を実施するための形態】
【００４５】
以下に、本発明の実施形態による波力発電システムについて説明する。
図１は、本実施形態の波力発電システムの概略外観図である。
図１においては、環状の浮体部１０と、円柱状のスパー部２０と、入射する波に対する浮体部１０とスパー部２０との相対運動速度を大きくするためにスパー部２０の下部に張り出して設けた張出手段３０を備える波力発電システムを海洋に設置した状態を示している。
スパー部２０の上部外周面には、スパー部２０よりも径大の浮体部１０が上下方向に移動可能に嵌合されている。
浮体部１０は水面に位置し、スパー部２０は、大部分が水中に没した状態で立設する。スパー部２０の上端は水面よりも上に出ている。
また、スパー部２０の内部には浮体部１０と接続した発電手段４０（図２参照）が組み込まれており、浮体部１０とスパー部２０間の相対運動を利用して発電が行われる。
【００４６】
浮体部１０とスパー部２０には、両者の相対運動を大きくする設計が採用されている。即ち、浮体部１０については、制御力も考慮して波力発電システムを設置する海域で頻出する波周期付近で効率よく発電できるように固有周期が設定されている。一方、スパー部２０については、下部に大型の張出手段３０を取り付けて海域での運動を抑制するために長周期にずらした固有周期が設定され、浮体部１０とスパー部２０の相対運動速度を大きくしている。
【００４７】
上述したように、特に発電機構（発電手段４０）をリニア式発電機構とした場合には、電磁誘導の原理で電力を生産するため、浮体部１０の運動速度が速い条件では効率よく発電を行うことができるが、リニア式発電機構は緩やかな変動に対して大きな推力を出し続けることには不向きであり、１０秒以上の長周期の波が到来するときなど、浮体部１０の運動速度が遅い条件では発電効率が低下してしまう。
そこで本実施形態の波力発電システムにおいては、長周期の波によって運動する可動手段を張出手段３０に備え、さらに、可動手段の運動に伴うエネルギーを回収するエネルギー回収手段を備える。
これにより、波力発電システムとして設置海域で頻出する波周期付近で効率よく発電できるとともに、長周期の波が持つエネルギーを回収することができるため、このエネルギーを利用して波力発電システムの効率を向上させることができる。
以下に、本実施形態による張出手段及びエネルギー回収手段を備えた波力発電システムの実施例を説明する。
【００４８】
図２は第一の実施例による波力発電システムを示す図であり、図２（ａ）は上面図、図２（ｂ）は正面図である。なお、図２（ｂ）においては、内部に配置される機器の一部も示している。
本実施例による波力発電システムは、浮体部１０（図２では図示省略）と、スパー部２０と、スパー部２０の下部に張り出して設けられた張出手段３０と、スパー部２０の内部に配置された発電手段４０を有する。
張出手段３０は板状を成し、スパー部２０の下端に固定して設けた板状のヒーブプレート１３１と、ヒーブプレート１３１に設けた板状のフラップ手段１３２を有する。ヒーブプレート１３１は、スパー部２０よりも径大であって上面視で六角形形状に形成されている。
発電手段４０は、海洋に立設されるスパー部２０内に配置されており、浮体部１０とスパー部２０との相対運動を利用して発電する。
発電手段４０は、油圧式の補助発電機構を備えたリニア式発電機構としている。リニア式発電機構を用いることにより、発電手段４０に素早い制御応答を行わせることができるとともに、電気エネルギーへの変換工数を少なくすることができる。また、油圧式の補助発電機構を備えたリニア式発電機構とすることにより、設置の自由度が増し、例えばスパー部２０の任意の場所に発電手段４０を設置することができる。
また、本実施例の波力発電システムは、発電手段４０を電動機として利用して、浮体部１０とスパー部２０の相対運動速度を制御する。これにより、発電手段４０そのものを利用して浮体部１０とスパー部２０との相対運動速度を調節して、波力発電システムの効率を向上させることができるため、相対運動速度を制御する制御手段を別に設ける必要がない。
浮体部１０には、制御力も考慮して波力発電システムを設置する海域で頻出する波周期付近で効率よく発電できる固有周期が設定されている。一方、スパー部２０には、下部にヒーブプレート１３１を設けて海域での運動を抑制するために長周期にずらした固有周期が設定され、入射する波に対する浮体部１０とスパー部２０の相対運動速度を大きくしている。
【００４９】
本実施例の波力発電システムにおける可動手段は、ヒーブプレート１３１の周囲に設けられた板状のフラップ手段１３２である。このフラップ手段１３２によって、張出手段３０の一部が可動な構成となっている。波力発電システムは、フラップ手段（可動手段）１３２の動きを利用して、長周期の波が持つエネルギーを回収することができる。また、フラップ手段１３２により生ずる流体抵抗によって、浮体部１０とスパー部２０との相対運動をさらに大きくすることができる。
フラップ手段１３２は、ヒーブプレート１３１の各辺から外方へ突出するように設けられた複数個の可動フラップからなる。フラップ手段１３２の後端は、ヒーブプレート１３１の内部に設けられたヒンジ５０に接続されており、フラップ手段１３２は、ヒンジ５０を中心として上下に回動可能である。フラップ手段１３２を可動フラップで構成することで、フラップ手段１３２の動きを大きくでき、長周期の波が持つエネルギーをより多く回収しやすくなる。
なお、ヒーブプレート１３１は、複数個の可動フラップからなるフラップ手段１３２の設置や動作等を容易とするために上面視で正六角形に形成しているが、他の多角形や円形に形成することもできる。
【００５０】
フラップ手段１３２には、エネルギー回収手段６０が接続されている。エネルギー回収手段６０は、直動型の油圧シリンダ６１と、蓄圧手段６２と、油圧制御手段６３を備える。油圧シリンダ６１、蓄圧手段６２及び油圧制御手段６３は、スパー部２０の内部に配置されている。
フラップ手段１３２の各可動フラップの後端は、ヒンジ５０を介して油圧シリンダ６１に接続されている。油圧シリンダ６１は、可動フラップの回動動作を利用して駆動される。なお、油圧シリンダ６１は回転型を用いて構成することもできる。
波力発電システムに入射する波が、発電手段（リニア式発電機構）４０が効率良く発電する周期から長周期側にシフトした場合、長周期の波によってスパー部２０が上下動し、それに伴いフラップ手段１３２（可動フラップ）が回動動作する。エネルギー回収手段６０は、油圧シリンダ６１によりフラップ手段１３２の動きを油圧エネルギーとして回収する。このように、スパー部２０の上下運動に伴い生じる水流および全体の上下運動を利用して、簡単な構成である板状の張出手段３０により長周期の波が持つエネルギーを効率よく回収することができる。また、油圧エネルギーとして回収することで、回収したエネルギーを蓄圧手段６２に蓄えることが可能となり油圧式の機器に利用しやすくなる。また、蓄圧手段６２に蓄えることにより、回収した油圧エネルギーを任意のタイミングで利用しやすくなるとともに、油圧が変動する場合には蓄圧手段６２によって油圧の平滑化が可能となる。
蓄圧手段６２及び油圧制御手段６３は、スパー部２０の内の下部に配置された油圧式の補助発電機構７０に接続されている。油圧制御手段６３は、入射する波に対する浮体部１０とスパー部２０の相対運動速度が小さくなった場合に、蓄圧手段６２に蓄えられている油圧エネルギーを油圧式の補助発電機構７０に供給し、リニア式発電機構４０を補助する。
【００５１】
このように、長周期の波が持つエネルギーを、ヒーブプレート１３１の周囲に複数個設けたフラップ手段１３２（可動フラップ）とエネルギー回収手段６０を用いて油圧エネルギーとして回収して保存し、油圧式の補助発電機構７０を用いてリニア式発電機構４０を補助することで、波力発電システムの発電効率を向上させることができる。また、エネルギー回収手段６０で回収した油圧エネルギーを発電手段４０であるリニア式発電機構と兼用して利用できるため、波力発電システムの構成を簡素化できる。
また、エネルギー回収手段６０で回収したエネルギーを浮体部１０とスパー部２０の相対運動速度の制御に利用してもよい。回収したエネルギーを制御に利用することにより、波力発電システムの効率をより向上させることができる。
【００５２】
図３は第二の実施例による波力発電システムを示す図であり、図３（ａ）は上面図、図３（ｂ）は正面図である。なお、上記した実施例による波力発電システムと同一機能部材には同一符号を付して説明を省略する。
本実施例による波力発電システムは、浮体部１０（図３では図示省略）と、スパー部２０と、スパー部２０の下部に設けられた板状の張出手段３０と、スパー部２０内に配置された発電手段４０（図３では図示省略）を有する。
張出手段３０は、スパー部２０に対して全体が並進運動可能な板状の稼動プレート２３１と、可動手段として稼動プレート２３１を上下方向に移動可能に支持する支持手段２３２を有し、支持手段２３２が、張出手段３０の全体を可動とする構成としている。
稼動プレート２３１は、スパー部２０よりも径大であって上面視で正六角形の多角形形状に形成されており、内側に開口２３１Ａを有する。なお、稼動プレート２３１は他の多角形や円形に形成することもできる。スパー部２０は、稼動プレート２３１の開口２３１Ａの中央部分を貫通した状態で立設し、スパー部２０の下端は稼動プレート２３１よりも下方に位置する。
なお、稼動プレート２３１は、スパー部２０よりも下方、すなわちスパー部２０の下端が稼動プレート２３１よりも上方に位置するように設置することもできる。
【００５３】
本実施例において、可動手段は、稼動プレート２３１をスパー部２０に上下方向に移動可能に支持する支持手段２３２であり、波力発電システムは、稼動プレート２３１の上下方向の動きを利用して、長周期の波が持つエネルギーを回収することができる。また、稼動プレート２３１により生ずる流体抵抗によって、浮体部１０とスパー部２０との相対運動をさらに大きくすることができる。
支持手段２３２は、自在継手手段２３３を介して稼動プレート２３１をスパー部２０に接続する３台の直動型油圧シリンダからなる。稼動プレート２３１を、自在継手手段２３３を介してスパー部２０に接続する直動型油圧シリンダを用いて支持手段２３２を構成することで、稼動プレート２３１の上下方向の動きを吸収しやすくなり、長周期の波が持つエネルギーをより多く回収しやすくなる。
支持手段２３２である３台の直動型油圧シリンダは、スパー部２０に対して周方向に所定間隔で配置されており、各直動型油圧シリンダの一端は、スパー部２０のうち稼動プレート２３１よりも上方の外周に配置された自在継手手段２３３に接続され、各直動型油圧シリンダの他端は、稼動プレート２３１の外周部に配置された自在継手手段２３３に接続されている。直動型油圧シリンダは、稼動プレート２３１の上下動に伴ってピストンが上下方向に往復動する。なお、直動型油圧シリンダは、２台、又は４台以上配置してもよい。
【００５４】
支持手段２３２（直動型油圧シリンダ）には、蓄圧手段６２（図３では図示省略）と油圧制御手段６３（図３では図示省略）を備えたエネルギー回収手段６０（図３では図示省略）が接続されている。
波力発電システムに入射する波が、リニア式発電機構が効率良く発電する周期から長周期側にシフトした場合、長周期の波によってスパー部２０と稼動プレート２３１間の並進・回転方向の相対運動が生じる。なお、稼動プレート２３１は、外周端に上下方向に延在した立ち上げ板（抵抗増加端板）２３４によって水をせき止めることでスパー部２０と稼動プレート２３１間の相対運動速度を大きくしている。
エネルギー回収手段６０は、スパー部２０と稼動プレート２３１間の相対運動によって駆動される直動型油圧シリンダの動きを油圧エネルギーとして回収する。油圧エネルギーとして回収することで、回収したエネルギーを蓄圧手段６２に蓄えることが可能となり油圧式の機器に利用しやすくなる。また、蓄圧手段６２に蓄えることにより、回収した油圧エネルギーを任意のタイミングで利用しやすくなるとともに、油圧が変動する場合には蓄圧手段６２によって油圧の平滑化が可能となる。
蓄圧手段６２及び油圧制御手段６３は、油圧式の補助発電機構７０（図３では図示省略）に接続されている。油圧制御手段６３は、入射する波に対する浮体部１０とスパー部２０との相対運動速度が小さくなった場合に、蓄圧手段６２に蓄えられている油圧エネルギーを油圧式の補助発電機構７０に供給し、リニア式発電機構４０を補助する。
【００５５】
このように、長周期の波が持つエネルギーを、自在継手手段２３３を介して稼動プレート２３１をスパー部２０に接続する支持手段２３２（直動型油圧シリンダ）とエネルギー回収手段６０を用いて油圧エネルギーとして回収して保存し、油圧式の補助発電機構７０を用いてリニア式発電機構４０を補助することで、波力発電システムの発電効率を向上させることができる。また、エネルギー回収手段６０で回収した油圧エネルギーを発電手段４０であるリニア式発電機構と兼用して利用できるため、波力発電システムの構成を簡素化できる。
また、エネルギー回収手段６０で回収したエネルギーを浮体部１０とスパー部２０の相対運動速度の制御に利用してもよい。回収したエネルギーを制御に利用することにより、波力発電システムの効率をより向上させることができる。
【００５６】
図４は第三の実施例による波力発電システムを示す正面図であり、スパー部の下部と張出手段の一部を示している。なお、上記した実施例による波力発電システムと同一機能部材には同一符号を付して説明を省略する。
本実施例による波力発電システムは、浮体部１０（図４では図示省略）と、スパー部２０と、スパー部２０の下部に設けられた板状の張出手段３０と、スパー部２０内に配置された発電手段４０（図４では図示省略）を有する。
張出手段３０は、スパー部２０に対して全体が並進運動可能な板状の稼動プレート３３１と、可動手段として稼動プレート３３１を上下方向に移動可能に支持する支持手段３３２を有し、支持手段３３２がその基部をスパー部２０に固定的に接続され、張出手段３０の全体を可動とする構成としている。
稼動プレート３３１は、スパー部２０よりも径大であって上面視で円形又は多角形形状に形成されており、内側に開口３３１Ａを有する。スパー部２０は、稼動プレート３３１の開口３３１Ａの中央部分を貫通した状態で立設し、スパー部２０の下端は稼動プレート３３１よりも下方に位置する。
【００５７】
本実施例において、可動手段は、稼動プレート３３１をスパー部２０に上下方向に移動可能に支持する支持手段３３２であり、波力発電システムは、稼動プレート３３１の上下方向の動きを利用して、長周期の波が持つエネルギーを回収することができる。なお、図中の矢印Ｘは稼動プレート３３１の移動方向を示している。
稼動プレート３３１を支持する支持手段３３２は、スパー部２０に固定的に接続された複数の直動型油圧シリンダからなる。スパー部２０に固定的に接続された直動型油圧シリンダを用いて支持手段３３２を構成することで、稼動プレート３３１の上下方向の動きを吸収しやすくなり、長周期の波が持つエネルギーをより多く回収しやすくなる。
支持手段３３２である複数の直動型油圧シリンダは、稼動プレート３３１を上下から挟み込むようにしてスパー部２０の下部外周に周方向に所定間隔で配置されており、稼動プレート３３１の上下動に伴ってピストンが上下方向に往復動する。
【００５８】
支持手段２３２（直動型油圧シリンダ）には、蓄圧手段６２（図４では図示省略）と油圧制御手段６３（図４では図示省略）を備えたエネルギー回収手段６０（図４では図示省略）が接続されている。
波力発電システムに入射する波が、リニア式発電機構が効率良く発電する周期から長周期側にシフトした場合、長周期の波によってスパー部２０と稼動プレート３３１間に相対運動が生じる。なお、稼動プレート３３１に働く上下方向の抗力を増してスパー部２０と稼動プレート３３１間の相対運動を大きくするため、稼動プレート３３１の外周端には上下方向に延在する抗力増加端板３３３を設けている。
エネルギー回収手段６０は、スパー部２０と稼動プレート３３１間の相対運動によって駆動される直動型油圧シリンダの動きを油圧エネルギーとして回収する。油圧エネルギーとして回収することで、回収したエネルギーを蓄圧手段６２に蓄えることが可能となり油圧式の機器に利用しやすくなる。また、蓄圧手段６２に蓄えることにより、回収した油圧エネルギーを任意のタイミングで利用しやすくなるとともに、油圧が変動する場合には蓄圧手段６２によって油圧の平滑化が可能となる。
蓄圧手段６２及び油圧制御手段６３は、油圧式の補助発電機構７０（図４では図示省略）に接続されている。油圧制御手段６３は、入射する波に対する浮体部１０とスパー部２０との相対運動速度が小さくなった場合に、蓄圧手段６２に蓄えられている油圧エネルギーを油圧式の補助発電機構７０に供給し、リニア式発電機構４０を補助する。
【００５９】
このように、長周期の波が持つエネルギーを、稼動プレート３３１をスパー部２０に固定的に接続する支持手段３３２（直動型油圧シリンダ）とエネルギー回収手段６０を用いて油圧エネルギーとして回収して保存し、油圧式の補助発電機構７０を用いてリニア式発電機構４０を補助することで、波力発電システムの発電効率を向上させることができる。また、エネルギー回収手段６０で回収した油圧エネルギーを発電手段４０であるリニア式発電機構と兼用して利用できるため、波力発電システムの構成を簡素化できる。
また、エネルギー回収手段６０で回収したエネルギーを浮体部１０とスパー部２０の相対運動速度の制御に利用してもよい。回収したエネルギーを制御に利用することにより、波力発電システムの効率をより向上させることができる。
【００６０】
図５は第四の実施例による波力発電システムを示す図であり、図５（ａ）（ｂ）においてはスパー部の下部と張出手段の一部を示し、図５（ｃ）においては張出手段の一部を示している。なお、上記した実施例による波力発電システムと同一機能部材には同一符号を付して説明を省略する。
本実施例による波力発電システムは、浮体部１０（図５では図示省略）と、スパー部２０と、スパー部２０の下部に設けられた板状の張出手段３０と、スパー部２０内に配置された発電手段４０（図５では図示省略）を有する。
張出手段３０は、全体が軸４３４の回りに回動可能な板状を成す稼動フラップ手段４３１と、可動手段として軸４３４に設けた回転機構４３２を有し、回転機構４３２が張出手段３０の一部又は全体を可動とする構成としている。
稼動フラップ手段４３１は、スパー部２０の側方に配置されており、上面視で円形又は多角形状に形成されている。スパー部２０と稼動フラップ手段４３１との間には、所定の間隙４３１Ａが設けられている。なお、稼動フラップ手段４３１は、複数の稼動フラップによって上面視で円形又は多角形状を成すように構成される分割構造であることが好ましい。また、スパー部２０の下端は稼動フラップ手段４３１よりも下方に位置する。なお、稼動フラプ手段４３１は、スパー部２０よりも下方、すなわちスパー部２０の下端が稼動フラプ手段４３１よりも上方に位置するように設置することもできる。
【００６１】
本実施例において、可動手段は、軸４３４に設けた回転機構４３２であり、波力発電システムは、稼動フラップ手段４３１と回転機構４３２の動きを利用して、長周期の波が持つエネルギーを回収することができる。また、稼動フラップ４３１手段により生ずる流体抵抗によって、浮体部１０とスパー部２０との相対運動をさらに大きくすることができる。
稼動フラップ手段４３１の外周端には、上下方向に延在する抗力増加端板４３３が設けられている。抗力増加端板４３３は、複数の鋼材又はワイヤー等の結合材８０によりスパー部２０に固定的に結合されている。
また、回転機構４３２には、蓄圧手段６２（図５では図示省略）と油圧制御手段６３（図５では図示省略）を備えたエネルギー回収手段６０（図５では図示省略）が接続されている。
軸４３４に設けられた回転機構４３２は、稼動フラップ手段４３１の回動動作に伴って回転する。
【００６２】
図５（ａ）は、結合材８０によってスパー部２０に固定的に結合された抗力増加端板４３３に接続した軸４３４に回転機構４３２を設け、軸４３４とスパー部２０の間に配置された稼動フラップ手段４３１の一端を軸４３４に接続した場合を示している。回転機構４３２は、油圧式回転機構である。
稼動フラップ手段４３１の他端は自由端とされており、稼動フラップ手段４３１は軸４３４に接続された一端を中心として上下に回動可能である。
また、図５（ｂ）は、複数の鋼材又はワイヤー等の結合材８０によりスパー部２０に結合された軸４３４に回転機構４３２を設け、スパー部２０と軸４３４との間、及び軸４３４と抗力増加端板４３３との間にそれぞれ配置された稼動フラップ手段４３１の一端を軸４３４に接続し、他端を自由端とした場合を示している。稼動フラップ手段４３１と効力増加板４３３との間にも所定の間隙４３１Ａが設けられている。回転機構４３２は、油圧式回転機構である。なお、図５（ｃ）は、稼動フラップ手段４３１、回転機構４３２及び軸４３４を示す斜視図である。
【００６３】
本実施例において、波力発電システムに入射する波が、リニア式発電機構が効率良く発電する周期から長周期側にシフトした場合、長周期の波によってスパー部２０が上下動し、稼動フラップ手段４３１が回動動作する。油圧式回転機構４３２は、稼動フラップ手段４３１の回動動作に伴って作動する。エネルギー回収手段６０は、油圧式回転機構４３２の動きを油圧エネルギーとして回収する。油圧エネルギーとして回収することで、回収したエネルギーを蓄圧手段６２に蓄えることが可能となり油圧式の機器に利用しやすくなる。また、蓄圧手段６２に蓄えることにより、回収した油圧エネルギーを任意のタイミングで利用しやすくなるとともに、油圧が変動する場合には蓄圧手段６２によって油圧の平滑化が可能となる。
蓄圧手段６２及び油圧制御手段６３は、油圧式の補助発電機構７０（図５において図示省略）に接続されている。油圧制御手段６３は、入射する波に対する浮体部１０とスパー部２０の相対運動速度が小さくなった場合に、蓄圧手段６２に蓄えられている油圧エネルギーを補助発電機構７０に供給し、リニア式発電機構を補助する。
【００６４】
このように、長周期の波が持つエネルギーを、軸４３４に設けた回転機構４３２とエネルギー回収手段６０を用いて油圧エネルギーとして回収して保存し、油圧式の補助発電機構７０を用いてリニア式発電機構４０を補助することで、波力発電システムの発電効率を向上させることができる。また、エネルギー回収手段６０で回収した油圧エネルギーを発電手段４０であるリニア式発電機構と兼用して利用できるため、波力発電システムの構成を簡素化できる。
また、エネルギー回収手段６０で回収したエネルギーを浮体部１０とスパー部２０の相対運動速度の制御に利用してもよい。回収したエネルギーを制御に利用することにより、波力発電システムの効率をより向上させることができる。
なお、回収した油圧エネルギーは、結合材８０に設けた配管を介して、スパー部２０に設けた蓄圧手段６２や油圧制御手段６３に導くことができる。また、油圧式回転機構４３２は、直接発電を行う直接発電機構とすることもできる。この場合、結合材８０に設けた配線を介して電力をスパー部２０に送ることができる。
【００６５】
図６は第五の実施例による波力発電システムを示す図であり、図６（ａ）はスパー部の下部と張出手段の一部を示す図、図６（ｂ）は可動手段の拡大上面図である。また、図７は第五の実施例による波力発電システムの変形例を示す斜視図である。なお、上記した実施例による波力発電システムと同一機能部材には同一符号を付して説明を省略する。
本実施例による波力発電システムは、浮体部１０（図６では図示省略）と、スパー部２０と、スパー部２０の下部に設けられた板状の張出手段３０と、スパー部２０内に配置された発電手段４０（図６では図示省略）を有し、張出手段３０は、可動手段として張出手段３０の一部を可動とするタービン手段５３２を有する。
タービン手段５３２は、スパー部２０の下部に設けられた板状のプレート５３１に複数設けられている。プレート５３１は上面視で円形又は多角形形状に形成されており、内側に開口５３１Ａを有する。スパー部２０は、プレート５３１の開口５３１Ａの中央部を貫通した状態で立設し、スパー部２０の下端はプレート５３１よりも下方に位置する。なお、プレート５３１は、スパー部２０よりも下方、すなわちスパー部２０の下端がプレート５３１よりも上方に位置するように設置することもできる。
【００６６】
本実施例の波力発電システムにおける可動手段としてプレート５３１に設けたタービン手段５３２は、往復流型タービンである。往復流型タービン（ウェルズタービン）翼を用いることにより、水流がタービン手段５３２に上下どちらの方向から流入する場合であっても一方向に回転させることができ、エネルギーの回収効率が向上する。また、往復流型タービン翼により生ずる流体抵抗により、浮体部１０とスパー部２０との相対運動をさらに大きくすることができる。
波力発電システムは、スパー部２０の上下運動に伴い生じる水流を利用してタービン手段５３２により直接回転運動として、長周期の波が持つエネルギーを回収することができる。
タービン手段５３２は、複数の鋼材又はワイヤー等の結合材８０によりスパー部２０に固定的に結合されている。
また、タービン手段５３２の外周側のプレート５３１の外周端には、上下方向に延在する抗力増加端板５３３が設けられている。抗力増加端板５３３を設けることによって、付近の水をせき止めてタービン手段５３２に流入する水量を多くすることができる。抗力増加端板５３３は、複数の鋼材又はワイヤー等の結合材８０によりスパー部２０に固定的に結合されている。
なお、タービン手段５３２及び抗力増加端板５３３は、図７に示すようにプレート５３１がスパー部２０に固定的に設けられ、タービン手段５３２及び抗力増加端板５３３がプレート５３１に固定的に設けられている場合には、結合材８０によりスパー部２０に固定的に結合する必要はない。図７においては、プレート５３１をスパー部２０の下部に固定的に設けている。
【００６７】
タービン手段５３２は、油圧式往復流型タービンであり、エネルギー回収手段６０として補助発電機６４が接続されている。
波力発電システムに入射する波が、リニア式発電機構が効率良く発電する周期から長周期側にシフトした場合、長周期の波によってスパー部２０が上下動して水流が生じ、タービン手段５３２の回転体が回転する。エネルギー回収手段６０である補助発電機６４は、タービン手段５３２の動きを油圧エネルギーとして回収し、補助発電を行う。
このように、長周期の波が持つエネルギーを、タービン手段５３２とエネルギー回収手段６０を用いて回収し、補助発電を行うことで、発電手段４０による発電を補い波力発電システムの発電効率を向上させることができる。
また、エネルギー回収手段６０で回収したエネルギーを浮体部１０とスパー部２０の相対運動速度の制御に利用してもよい。回収したエネルギーを制御に利用することにより、波力発電システムの効率をより向上させることができる。
なお、補助発電機６４は、油圧によらず直接発電をする直接発電機構とすることもできる。この場合も含めて、タービン手段５３２で発電された電力は、結合材８０に設けた配線を介してスパー部２０に送ることができる。
また、エネルギー回収手段６０は、油圧式往復流型タービンの動きを油圧エネルギーとして回収してもよい。油圧式往復流型タービンの動きを利用して例えば油圧ポンプを駆動して油圧エネルギーを回収することで、回収したエネルギーを蓄えることが可能となり油圧式の機器に利用しやすくなる。また、回収したエネルギーを蓄えることにより、回収した油圧エネルギーを任意のタイミングで利用しやすくなるとともに、油圧が変動する場合には油圧の平滑化が可能となる。
なお、この場合、回収した油圧エネルギーは、結合材８０に設けた配管を介して、スパー部２０に設けた蓄圧手段６２や油圧制御手段６３に導くことができる。
【００６８】
図８は第六の実施例による波力発電システムを示す図であり、スパー部の下部と張出手段の一部を示している。なお、上記した実施例による波力発電システムと同一機能部材には同一符号を付して説明を省略する。
本実施例による波力発電システムは、浮体部１０と、スパー部２０と、スパー部２０の下部に設けられた板状の張出手段３０と、スパー部２０内に配置された発電手段４０（図８では図示省略）を有し、張出手段３０は、可動手段として張出手段３０の全部を可動とするタービン手段６３２を有する。
タービン手段６３２は、スパー部２０の下部に設けられた複数枚のブレードを有する。スパー部２０内には、ブレードの回転軸が収納されている。
【００６９】
本実施例の波力発電システムにおける可動手段であるタービン手段６３２は、往復流型タービンである。往復流型タービン（ウェルズタービン）を用いることにより、水流がタービン手段６３２に上下どちらの方向から流入する場合であっても一方向に回転させることができ、エネルギーの回収効率が向上する。また、往復流型タービンにより生ずる流体抵抗により、浮体部１０とスパー部２０との相対運動をさらに大きくすることができる。
波力発電システムは、スパー部２０の上下運動に伴い生じる水流を利用してタービン手段６３２により直接回転運動として、長周期の波が持つエネルギーを回収することができる。
【００７０】
タービン手段は、油圧式往復流型タービンであり、エネルギー回収手段６０として補助発電機６４（図８では図示省略）が接続されている。
波力発電システムに入射する波が、リニア式発電機構が効率良く発電する周期から長周期側にシフトした場合、長周期の波によってスパー部２０が上下動して水流が生じ、タービン手段６３２の回転体が回転する。エネルギー回収手段６０である補助発電機６４は、タービン手段６３２の動きを油圧エネルギーとして回収し、補助発電を行う。
このように、長周期の波が持つエネルギーを、タービン手段６３２とエネルギー回収手段６０を用いて回収し、補助発電を行うことで、発電手段４０による発電を補い波力発電システムの発電効率を向上させることができる。
また、エネルギー回収手段６０で回収したエネルギーを浮体部１０とスパー部２０の相対運動速度の制御に利用してもよい。回収したエネルギーを制御に利用することにより、波力発電システムの効率をより向上させることができる。
また、エネルギー回収手段６０は、油圧式往復流型タービンの動きを油圧エネルギーとして回収してもよい。油圧式往復流型タービンの動きを利用して例えば油圧ポンプを駆動して油圧エネルギーを回収することで、回収したエネルギーを蓄えることが可能となり油圧式の機器に利用しやすくなる。また、回収したエネルギーを蓄えることにより、回収した油圧エネルギーを任意のタイミングで利用しやすくなるとともに、油圧が変動する場合には油圧の平滑化が可能となる。
なお、第五の実施例を含めて、油圧式往復流型タービンに代えて、直接補助発電を行う直接発電式往復流型タービンを用いることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明の波力発電システムは、長周期の波が持つエネルギーを回収することができ発電効率に優れている。よって、波が比較的弱い海域においても利用することができる。
【符号の説明】
【００７２】
１０  浮体部
２０  スパー部
３０  張出手段
４０  発電手段
５０  ヒンジ
６０  エネルギー回収手段
６２  蓄圧手段
６３  油圧制御手段
６４  補助発電機
１３１  ヒーブプレート
１３２、２３２、３３２、４３２、５３２、６３２  可動手段（フラップ手段、支持手段、回転機構、タービン手段）
２３１、３３１  稼動プレート
２３３  自在継手手段
【図１】
2019135391.tif 000003
【図２】
2019135391.tif 000004
【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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【図８】
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