(57)【要約】【課題】  波をできるだけ高い位置まで遡上させて、海面に対する水頭差を大きく確保し、それによって、発電効率の向上を図ることができるように工夫したもの。【解決手段】  水槽と、上記水槽の近傍に波の遡上方向に沿って上り勾配で設置され上記波を上記水槽に導く傾斜体と、を具備し、上記傾斜体には流路絞り部が設けられているものであり、波の遡上高さを高くしてより高い越波揚程を確保し、それによって、より大きな発電エネルギを得ることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水槽と、上記水槽の近傍に波の遡上方向に沿って設置され上記波を上記水槽に導く傾斜体と、を具備し、
上記傾斜体には流路絞り部が設けられていることを特徴とする越波式波力発電装置。
【請求項２】
請求項１記載の越波式波力発電装置において、
上記流路絞り部は上記波の遡上方向に沿ってその流路を漸次絞るものであることを特徴とする越波式波力発電装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の越波式波力発電装置において、
上記傾斜体は管状に構成されたものであることを特徴とする越波式波力発電装置。
【請求項４】
請求項１又は請求項２記載の越波式波力発電装置において、
上記傾斜体は上方を開放した開放流路形状のものであることを特徴とする越波式波力発電装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４の何れかに記載の越波式波力発電装置において、
上記傾斜体は越波式波力発電装置の海側の端部に設置されていることを特徴とする越波式波力発電装置。
【請求項６】
請求項１〜請求項５の何れかに記載の越波式波力発電装置において、
上記流路絞り部は満潮時水位よりの高い位置に設けられていることを特徴とする越波式波力発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、越波式波力発電装置に係り、特に、波の遡上高さを高くしてより高い越波揚程を確保し、それによって、より大きな発電エネルギを得ることができるように工夫したものに関する。
【背景技術】
【０００２】
越波式波力発電装置は、例えば、図５に示すような構成になっている。まず、板状の第１傾斜体１０１があり、波１０３は、この第１傾斜体１０１に沿って図５中左上方向に遡上し、開口１０５ａを介して第１水槽１０５内に入る。第１水槽１０５内に入り切れなかった波１０３やさらに高い波１０３は、板状の第２傾斜体１０７に沿って図５中左上方向にさらに遡上し、開口１０９ａを介して第２水槽１０９内に入る。
【０００３】
上記第１水槽１０５内であって底部には第１水車１１１が設置されていて、この第１水車１１１の直上には第１発電機１１３が連結されている。又、上記第２水槽１０９内であって底部には第２水車１１５が設置されていて、この第２水車１１５の直上には第２発電機１１７が連結されている。
【０００４】
そして、第１水槽１０５内に入り込んだ海水１１９は上方から下方に向かって流下していき、その際、上記第１水車１１１を回転させる。この第１水車１１１の回転より第１発電機１１３も回転し、それによって、発電が行われる。同様に、第２水槽１０９内に入り込んだ海水１１９も上方から下方に向かって流下していき、その際、上記第２水車１１５を回転させる。この第２水車１１１の回転より第２発電機１１７も回転し、それによって、発電が行われる。
又、上記第１水槽１０５、第２水槽１０９内を流下した海水１１９は排水管１２１を介して排出される。
尚、第１傾斜体１０１、第１水槽１０５、第２傾斜体１０７、第２水槽１０９、排水管１２１等は、図５中紙面に直交する方向に複数並んだ状態で設置されている。
【０００５】
尚、この種の越波式波力発電装置の構成を開示するものとして、例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３等がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−１５３５６７号公報
【特許文献２】特開平４−１９３６２号公報
【特許文献３】特開昭５７−４９０７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記従来の構成によると次のような問題があった。
越波式波力発電装置の場合には、当然のことながら、海面に対してより高い位置まで波１０３を遡上させることが必要となり、それによって、海面に対する水頭差を確保して発電効率を向上させることができる。
しかしながら、従来の越波式波力発電装置の場合には、単に、板条の第１傾斜体１０１、第２傾斜体１０７を設置しているだけであり、海面に対してより高い位置まで波１０３を遡上させる上で限界があった。
【０００８】
本発明はこのような点に基づいてなされたものでその目的とするところは、波の遡上高さを高くしてより高い越波揚程を確保し、それによって、より大きな発電エネルギを得ることができる越波式波力発電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するべく本願発明による越波式波力発電装置は、水槽と、上記水槽の近傍に波の遡上方向に沿って設置され上記波を上記水槽に導く傾斜体と、を具備し、上記傾斜体には流路絞り部が設けられていることを特徴とするものである。
又、請求項２による越波式波力発電装置は、請求項１記載の越波式波力発電装置において、上記流路絞り部は上記波の遡上方向に沿ってその流路を漸次絞るものであることを特徴とするものである。
又、請求項３による越波式波力発電装置は、請求項１又は請求項２記載の越波式波力発電装置において、上記傾斜体は管状に構成されたものであることを特徴とするものである。
又、請求項４による越波式波力発電装置は、請求項１又は請求項２記載の越波式波力発電装置において、上記傾斜体は上方を開放した開放流路形状のものであることを特徴とするものである。
又、請求項５による越波式波力発電装置は、請求項１〜請求項４の何れかに記載の越波式波力発電装置において、上記傾斜体は越波式波力発電装置の海側の端部に設置されていることを特徴とするものである。
又、請求項６による越波式波力発電装置は、請求項１〜請求項５の何れかに記載の越波式波力発電装置において、上記流路絞り部は満潮時水位よりの高い位置に設けられていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
以上述べたように本願発明による越波式波力発電装置によると、水槽と、上記水槽の近傍に波の遡上方向に沿って設置され上記波を上記水槽に導く傾斜体と、を具備し、上記傾斜体には流路絞り部が設けられている構成になっているので、波の遡上高さを高くしてより高い越波揚程を確保し、それによって、より大きな発電エネルギを得ることができる。
又、請求項２による越波式波力発電装置によると、請求項１記載の越波式波力発電装置において、上記流路絞り部は上記波の遡上方向に沿ってその流路を漸次絞るものであるので、上記効果をより確実に得ることができる。
又、請求項３による越波式波力発電装置によると、請求項１又は請求項２記載の越波式波力発電装置において、上記傾斜体は管状に構成されたものであるので、上記効果をより確実に得ることができる。
又、請求項４による越波式波力発電装置によると、請求項１又は請求項２記載の越波式波力発電装置において、上記傾斜体は上方を開放した開放流路形状のものであるので、比較的簡単な構成で上記効果を得ることができる。
又、請求項５による越波式波力発電装置によると、請求項１〜請求項４の何れかに記載の越波式波力発電装置において、上記傾斜体は越波式波力発電装置の海側の端部に設置されているので、上記効果をより確実に得ることができる。
又、請求項６による越波式波力発電装置によると、請求項１〜請求項５の何れかに記載の越波式波力発電装置において、上記流路絞り部は満潮時水位よりの高い位置に設けられているので、干潮時から満潮時に至る全ての時間帯で所望の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す図で、越波式波力発電装置の概略の構成を示す側断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の説明に使用した図で、越波式波力発電装置の発電の仕組みを説明するための図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態を示す図で、越波式波力発電装置の概略の構成を示す平面図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態を示す図で、越波式波力発電装置の概略の構成を示す平面図である。
【図５】従来例を示す図で、越波式波力発電装置の概略の構成を示す側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図１及び図２を参照して本発明の第１の実施の形態を説明する。
まず、第１傾斜体１があり、波３は、この第１傾斜体１内を遡上し、第１水槽５内に入る。又、第１傾斜体１を通過した波３やさらに高い波３は、第２傾斜体７に沿って遡上し、第２水槽９内に入る。
【００１３】
上記第１水槽５内であって底部には第１水車１１が設置されていて、この第１水車１１の直上には第１発電機１３が連結されている。又、上記第２水槽９内であって底部には第２水車１５が設置されていて、この第２水車１５の直上には第２発電機１７が連結されている。以下、各部の構成を詳細に説明する。
【００１４】
上記第１傾斜体１は管状に構成されていて、その両端には流入口１ａ、流出口１ｂがそれぞれ形成されている。又、上記第１傾斜体１の流路径（ｄ）は、上記波３の遡上方向に向かって徐々に絞られた構成、いわゆる「ベンチュリー管」の構成をなしている。
【００１５】
上記第１傾斜体１を「ベンチュリー管」の構成としたのは次のような理由による。
まず、図２を参照して越波式波力発電装置の基本構造について確認する。
尚、図２では、説明の都合上、既に説明した「ベンチュリー管」の構成をなす上記第１傾斜体１ではなく、従来通りの板状の第１傾斜体１０１を設置した構成を示している。
まず、波３の力により、平均海水面（Ｈ０）より高い位置に水面（Ｈ１）、（Ｈ２）を生じさせる。すなわち、波３は第１傾斜体１０１に沿って遡上し、高さ（Ｒ１）
を持つ第１水槽５の開口５ａに達する。それによって、流入流量（Ｑ１）（ｍ３／ｓ）が生ずる。
又、波３が大きい時には、第１水槽５で全てを処理仕切れなくなり第１水槽５は満水となる。この時に大きな波３が発生すれば、第２傾斜体７に沿ってさらに遡上し、高さ（Ｒ２）
を持つ第２水槽９の開口９ａに達する。それによって、流入流量（Ｑ２）（ｍ３／ｓ）が生ずる。
【００１６】
上記過程において次のようなエネルギが生ずる。
まず、第１水槽５においては次の式（Ｉ）に示すようなエネルギ（Ｅ１）が生ずる。
Ｅ１＝ρ・ｇ・Ｈ１・Ｑ１（ｋＷ）―――（Ｉ）
但し、
Ｅ１：第１水槽５にて生ずるエネルギ
ρ：海水の密度（約１．０３ｇ／ｃｍ３）
ｇ：重力加速度
Ｈ１：水頭差（ｍ）
Ｑ１：流量（ｍ３／ｓ）
又、第２水槽９においては次の式（ＩＩ）に示すようなエネルギ（Ｅ２）が生ずる。
Ｅ２＝ρ・ｇ・Ｈ２・Ｑ２（ｋＷ）―――（ＩＩ）
但し、
Ｅ２：第２水槽９にて生ずるエネルギ
ρ：海水の密度（約１．０３ｇ／ｃｍ３）
ｇ：重力加速度
Ｈ２：水頭差（ｍ）
Ｑ２：流量（ｍ３／ｓ）
これら式（Ｉ）、（ＩＩ）から明らかなように、エネルギ（Ｅ１）、（Ｅ２）を大きくするためには、流量（Ｑ１）、（Ｑ２）、水頭差（Ｈ１）、（Ｈ２）をできるだけ大きくする必要がある。
【００１７】
一方、海洋における波３は不規則波でありその場合の賦存エネルギ（Ｅ）は次に示す式（ＩＩＩ）に示すようなものである。
Ｅ＝０．４４２Ｈ１／３２Ｔ１／３（ｋＷ／ｍ）―――（ＩＩＩ）
但し、
Ｈ１／３：有義波高
Ｔ１／３：有義波の周期
又、図２に示すように、単純な板状の第１傾斜体１０１を使用し、且つ、第１水槽５のみから構成されていると仮定すると、第１水槽５への流入量密度（Ｑｉｎ）は次の式（ＩＶ）に示すようなものとなる。
Ｑｉｎ＝ｆ（Ｈ）・Ｅ+ａ（ｍ３／ｓ／ｍ）―――（ＩＶ）
但し
ａ：定数
ｆ（Ｈ）：越波揚程（Ｈ）により定まる関数
Ｅ：海域の有義波による賦存エネルギ
このように、流入量密度（Ｑｉｎ）は賦存エネルギ（Ｅ）の関数に従う値である。
【００１８】
又、海洋の流れは群速度（Ｃ）を持ったものであるが、綺麗に整流されたものではなく、微視的にはバラバラの分子の移動ベクトルを持っている。そして、波３が遡上する過程でこのバラツキを阻止することはできず、第１水槽５内に入る過程においてもその傾向は変わらない。
そこで、本実施の形態においては、このバラツキのベクトルを「ベンチュリー管」の構成をなす第１傾斜体１を使用することにより解消し、第１傾斜体１及び第１傾斜体１の遡上方向に概ね揃えることで遡上速度を上げようとするものである。すなわち、「ベンチュリー管」の構成をなす第１傾斜体１を設けることにより、その絞り部にて波３の速度を増大させてより高い運動エネルギに変換する。これによって、より高い越波揚程（Ｈ）を得て、大きな発電エネルギを確保しようとするものである。
【００１９】
又、上記第２傾斜体７は板状をなしていて、上記第１水槽５と第２水槽９を跨ぐように設置されている。又、上記第１水槽５には開口５ａが形成されているとともに、上記第２水槽９にも開口９ａが形成されている。又、上記第１水槽５と第２水槽９の底部には排水管２０が接続されている。
尚、第１傾斜体１、第１水槽５、第２傾斜体７、第２水槽９、排水管２０等は、図１中紙面に直交する方向に複数並んだ状態で設置されている。
【００２０】
以上の構成を基にその作用を説明する。
まず、波３は第１傾斜体１の管内に流入口１ａを介して入り込む。その際、第１傾斜体１内は、その流路が、波３の遡上方向に向かって徐々に絞られているので、波３の流速は徐々に早くなっていき、高い運動エネルギを得ることができる。そして、波３は、流出口１ｂ、開口５ａを介して第１水槽５内に入り込む。又、第１傾斜体１を流出した波３の一部や第１傾斜体１を飛び越えるような大きな波３は、第２傾斜板７に沿ってさらに遡上していき、開口９ａを介して第２水槽９内に入り込む。
【００２１】
そして、第１水槽５内に入り込んだ海水１９は上方から下方に向かって流下していき、その際、上記第１水車１１を回転させる。この第１水車１１の回転により第１発電機１３も回転し、それによって、発電が行われる。
同様に、第２水槽９内に入り込んだ海水１９も上方から下方に向かって流下していき、その際、上記第２水車１５を回転させる。この第２水車１５の回転より第２発電機１７も回転し、それによって、発電が行われる。
尚、流下した海水１９は排水管２０を介して排水される。
【００２２】
以上この第１の実施の形態によると次のような効果を奏することができる。
まず、第１傾斜体１が「ベンチュリー管」の構成をなしているので、その流路絞り部の作用により波３の速度を増大させてより高い運動エネルギに変換することができる。これによって、より高い越波揚程（Ｈ１、Ｈ２）を得ることができ、その結果、大きな発電エネルギを確保することができる。
又、第１傾斜体１は管状に構成されているので、流入口１ａを介して第１傾斜体１内に入り込んだ波３は全て流出口１ｂを介して流出することになるので、上記ベンチュリー管としての効果がより高いものとなる。
又、この第１の実施の形態の場合には、最も海側に位置する第１傾斜体１を「ベンチュリー管」の構成としているので、上記効果もより高いものとなる。
【００２３】
次に、図３を参照して本発明の第２の実施の形態を説明する。前記第１の実施の形態の場合には、第１傾斜体１を管状に構成した例を説明したが、この第２の実施の形態の場合には、第１傾斜体２１を上方を開放とした開放流路形状として構成している。すなわち、第１傾斜体２１は、傾斜板２３と、この傾斜板２１上に立設された複数組の側板２５、２７とから構成されている。
【００２４】
上記一対の側板２５、２７によって流路が構成されていて、その流路幅（ｗ）は波３の遡上方向に向かって徐々に絞られていて、前記第１の実施の形態の場合の「ベンチュリー管」の構成と同様の「ベンチュリー開放流路」の構成を実現している。
又、図３では第１水槽５、第２傾斜体７、第２水槽９を１個のみ示し、第１傾斜体２１についても、それに対応する分のみを示しているが、これらは図３中上下方向に、複数設置されている。
尚、その他の構成は前記第１の実施の形態の場合と同じであり、図中同一部分には同一符号を付して示しその説明は省略する。
【００２５】
この第２の実施の形態の場合も、前記第１の実施の形態の場合と略同様の効果を奏することができる。
又、前記第１の実施の形態の場合に比べてその構成が簡単であり、コストの低減を図ることができる。
【００２６】
次に、図４を参照して本発明の第３の実施の形態を説明する。この第３の実施の形態の場合には、前記第２の実施の形態の構成において、第１傾斜体２１の始端位置、流路絞り込み開始位置、に関して、潮位との関係で工夫を凝らしたものになっている。以下、説明する。
まず、第１傾斜体２１の始端を干潮時水位（ＨＬ）よりやや下に設定している。これによって、干潮時においても第１傾斜体２１が有効に機能することになる。又、絞り込みの開始位置については、満潮時水位（ＨＨ）のやや上に設定している。これによって、満潮時においても、流路絞り込みによる効果を有効にすることができる。
その他の構成は前記第２の実施の形態と同じであり、図中同一部分には同一符号を付して示しその説明は省略する。
【００２７】
上記構成によると、干潮時であっても満潮時であっても、第１傾斜体２１が機能するとともに、その絞り込み効果についてもこれを享受することができる。
【００２８】
尚、本発明は前記第１乃至第３の実施の形態に限定されるものではない。
まず、前記第１乃至第３の実施の形態の場合には、第１水槽、第２水槽の２個の水槽を備えた越波式波力発電装置を例に挙げて説明したが、それに限定されるものではなく、３個以上の水槽を備えた越波式波力発電装置にも同様に適用可能である。
又、前記第１乃至第３の実施の形態の場合には、第１の傾斜体のみを「ベンチュリー管」、「ベンチュリー開放流路」の構成にしたが、第２、第３の傾斜体についても、「ベンチュリー管」、「ベンチュリー開放流路」の構成にすることが考えられる。
又、「ベンチュリー管」、「ベンチュリー開放流路」の構成についても、図示したような連続的に漸次絞るような構成に限定されるものではなく、段階的に絞るような構成、等、様々な構成が想定される。
その他、図示した構成はあくまで一例である。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明は、越波式波力発電装置に係り、特に、波の遡上高さを高くしてより高い越波揚程を確保し、それによって、より大きな発電エネルギを得ることができるように工夫したものに関し、例えば、海岸線に設置される越波式波力発電装置に好適である。
【符号の説明】
【００３０】
１  第１傾斜体（傾斜体）
１ａ  流入口  
１ｂ  流出口
３  波
５  第１水槽
７  第２傾斜体
９  第２水槽
１１  第１水車
１３  第１発電機
１５  第２水車
１７  第２発電機
２１  第１傾斜体（傾斜体）
２３  第１傾斜体の傾斜板
２５  第１傾斜体の側板
２７  第１傾斜体の側板
【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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