(57)【要約】【課題】波力発電装置において、海面上に起こる波の流れを発電エネルギーとして利用することを課題とする。【解決手段】海面上にフロート（浮体）を備えた水車を浮かべ、該水車はフロートが水車中心部に備えられることにより水車中心部が海面と略同位置となり、よって水車下部が水中に位置し海面の水流により回転運動を行う。水車は上下揺動可能となるアームにより支柱に支持される。これらにより波が打ち寄せる場合は順回転、波が返す場合は逆回転となり海面に水流が発生している時は水車は回転による発電エネルギー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】
波力発電装置において、水車を備え、該水車は両側面にフロート（浮体）を備えることにより水車中心を略海水面と同位置に保持し、該水車は揺動可能となるアームを介し、支柱もしくは護岸構造物に支持され、よって海水面の水流を発電エネルギーとして利用することを可能とした波力発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波力発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
波力発電の必要性は現代社会において重要な課題であり、原子力発電の危険性が露呈された現在、発電のあらゆる方向が模索される中、波力発電は島国日本の活路ともいえる。
【０００３】
そこで波力発電において多くの考案がなされ、改良・改善により進化を遂げつつある。例えば、海水の流れを利用した特許文献１の船舶の両側に水車を備えた形態が開示されている。また、特許文献２においては、形成された遊水室内にて発生する渦流を利用し、羽根を固着した回転軸を回転させる方法により発電する波力発電装置が開示されている。
【０００４】
また、波の上下動を利用する形態のものが多数考案されているが日本周辺の波の高さ（波高）はヨーロッパに比べ低いため、エネルギー効果も劣るものである。例えばフロート（浮体）を利用した波力発電装置によると、フロートが波の上下動に揺れるだけの構造ではエネルギー変換効率を１７パーセント程度しか得ることができない。しかし、現在実験されている方法によると、フロートの上下動をコンピュータで制御し、波の力を一瞬溜めることにより、エネルギー変換効率が最大５９パーセントも得られることが報告されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−０４３６２９号公報
【特許文献２】特開２００６−２５７８９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、前記特許文献１の場合、船舶を利用することはコスト的に不適切であり、また、高波やしけの場合利用することはできず、船舶も港湾内へ係留しなければならない。また、船舶を利用するため、小型の水車を利用しても発電する価値に値せず、大型の水車を利用する必要がある。しかし、大型の水車を稼動するには小さな水流では発電効果を得るには至らない。ましてや海水は短い距離で反復するため、大型水車の回転を持続することもできず、反転する際に生ずる静止時間も要することとなり、エネルギー変換効率も非常に低い構造である。よって、波力発電装置としては構成するには至らないといえる。
【０００７】
特許文献２においては、海水の流水を遊水室内へ取り込むため、水流の速度が減速されることとなる。また、水面下での流れは水面に比べ流速が劣るものであり効率の低い構造である。
【０００８】
そこで波による海水の流れを利用した波力発電装置において、エネルギー変換効率に秀れ、コストや設置形態においても効果的な波力発電装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による波力発電装置は、水車の中心が略海水面に位置し、波の上下動に俊敏に対応することになる。これにより水車が海面の最も早い水流を利用することが可能となる。
【００１０】
主な構造は水車の両側にフロート（浮体）を備え、波の上下動に対し水車の水平中心部が略海水面にある状態を維持する形状である。水車は、支柱または壁面等に備えられた上下動が可能となるブームによって支持される。
【００１１】
水車の形状は、翼部の幅においては何ら制約されることはなく、幅の広い構造とし水流を充分受けることのできる形状である。また、水車の大きさ（直径）は小さなものの方が効率的と考えられる。水車が大きい場合、海水の流れは小河川のように早いものではなく、水車の回転はゆっくりした状態となり発電効果が得られない。また、波は短時間にて反復するため、大きい水車は即座に反転することは不可能といえる。このように水車の大きさは小さなものが有利であり、また、水車の素材も軽量であることが望ましい。軽量であれば反転時の反応が早く、翼型フロートの上下動にも対応しやすいものである。
【００１２】
これらにより、水車が海水面と同様に上下動する構造であり、海中に位置する水車の下部が水流を受けることで水車が回転し発電エネルギーとしてタービン等へ供給される。
【００１３】
この水車型波力発電装置に対し、水中にプロペラを固定し、水流を利用しプロペラを回転させ電力に変換する装置も多数考案されているが、効率が悪く商品化には至ってない。水中にプロペラを設置する場合、満潮及び干潮による海面の高さの高低差が生じ、また、波の高さも強風時は例えば２メートルにも及び、つまりプロペラの設置位置は水深数メートルの位置となる。よって水流も海面に比べ非常に遅く発電能力の劣るものである。
【００１４】
しかし、本発明によるフロートを利用する形態は、水車の下部が常時水面直下に位置するため、発電能力に秀れる構造といえる。いずれにせよ海水表面の最も早い水流を無駄なく捕えるには水車型が最も有利と考えられる。
【発明の効果】
【００１５】
効果においては、幾つもの効果や大きな効果を持つものではなく、あくまでエネルギー変換効率とコストに対する発電量の大きさによるものである。
【００１６】
エネルギー変換効率が高くても、元となるエネルギーが小さければ発電量も小さく、また、エネルギー変換効率も高く発電量が大きい場合でもコストが膨大な場合は商業利用できないものである。
【００１７】
本発明による波力発電装置においても、製造及び設置状況、並びにエネルギー変換効率の大きさにより効果が判断されるものであり、今後改良・改善を積み重ね商業利用価値を高める性質のものである。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】翼型フロートによる水車利用見取図
【図２】翼型フロートによる水車設置側面図
【図３】翼型フロートによる水車設置平面図
【図４】円筒型フロートによる水車設置側面図
【図５】円筒型フロートによる水車設置平面図
【図６】天秤型アーム利用時の側面図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
形態について詳しく説明すると、本発明による波力発電装置は、幾つかの形態が考えられる。まず一つ目としては、支柱（５）として鋼製パイルを地中に打ち込み、揺動型アーム（４）を介し水車（１）を取り付ける。この方法はコスト的に最も有利であり、施工も干潮時であれば海水に殆ど影響されず、つまり海水を遮断するシートパイルを使用することなく容易に施工することができる。
【００２０】
つぎに二つ目の方法として、円筒型フロート（３）により波の上下動（波高）を利用した波力発電装置を２基設置し、該円筒型フロート（３）に水車（１）を取り付ける方法である。
【００２１】
この方法によると、本発明による水車型波力発電装置を設置する費用が殆ど必要なく双方の発電装置から得られる電力は大きなものである。しかし、水車（１）の上下動が円筒型フロート（３）の上下動を阻害するようであれば、水車（１）は揺動型アーム（４）にて支柱に取り付けることとなる。
【００２２】
つぎに三つ目の方法として、例えば護岸に防波壁等が設置されている場合、もしくは防波壁が設置可能な地形においては、水車（１）を天秤型アームにて支持し、防波壁（９）の適切な箇所に支点（８）を備える。内陸側には発電装置を設置するためのスペース（部屋）を設け、天秤型アーム水車側（６）が上下することにより支点（８）より内陸側の天秤型アーム室内側（７）が逆方向へ上下することとなる。これにより天秤型アーム室内側（７）の先端部の上下動により発電用エネルギーを供給することが可能となる。この場合、翼型フロート（２）の大きさが発電エネルギーの大きさに関るものでもある。
【００２３】
次に翼型フロート（２）の詳細について説明すると、該翼型フロート（２）は可動型であり、且つ最大仰角４５度の位置にて停止する構造である。例えば水車（１）に大きな波が寄せた場合、翼型フロート（２）が水平位置で固定されていると、海水が翼型フロート（２）の上部より振りかかり、水車（１）は海水面を維持することができず水面下へ移行する場合が生ずる。また、翼型フロート（２）が固定されず、自由に回転する構造であっても、水車（１）の位置は不安定なものとなる。そこで、大きな波が寄せても翼型フロート（２）の最大角が仰角４５度を維持すると、寄せた波（海水の圧力）により翼型フロート（２）は揚力を生じ海水面を維持し易くなる構造といえる。また、水車（１）の翼板が受ける水圧を増大させるため、水車（１）の前後に取水量を大きくするフードを設けることも効果的であり、翼型フロート（２）の前後の形状をフード状にすることでその効果を得ることができる。
【００２４】
最後に暴風時における損壊防止手段として、センサーと駆動部を設け、暴風時には揺動型アーム（４）が最下位置にて固定されることにより、水深が深く海水の流れも設備を損壊するには至らないと考えられる。
【符号の説明】
【００２５】
１    水車
２    翼型フロート
３    円筒型フロート
４    揺動型アーム
５    支柱
６    天秤型アーム水車側
７    天秤型アーム室内側
８    支点
９    防波壁
【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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【手続補正書】
【提出日】平成27年6月29日(2015.6.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
海水面の水流を利用した水車型の波力発電装置であって、該水車の両側面に備えられた翼型フロートの可動域が、水平位置と仰角４５度の位置との間に設定されることを特徴とする波力発電装置。