(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
潮汐エネルギを利用して負荷を駆動する潮汐エネルギ利用負荷駆動方法において、
潮の干満に伴って生じる海面の上下に追従して上下するフロートと、前記フロートの質量よりも小さい質量を有して、下限位置と上限位置との間を変位し得るように支持されたウェイトとを設けておき、
潮の干満に伴って生じる前記フロートの変位を拡大して前記ウェイトに伝達することにより前記ウェイトを前記上限位置に向けて上昇させるウェイト上昇過程と、
前記フロートとウェイトとの間の変位の伝達を断った状態にして前記ウェイトを前記下限位置に向けて下降させながら、該ウェイトの下降の際の変位を負荷の駆動に適した変位に変換して負荷に伝達することにより該負荷を駆動する負荷駆動過程と、
を行うことを特徴とする潮汐エネルギ利用負荷駆動方法。
【請求項２】
潮汐エネルギを利用して負荷を駆動する潮汐エネルギ利用負荷駆動装置であって、
海面の上下に追従して上下するように設けられたフロートと、
前記フロートの質量よりも小さい質量を有して、設定された下限位置と上限位置との間を変位し得るように支持されたウェイトと、
引き潮時または上げ潮時の前記フロートの変位を拡大して前記ウェイトを上昇させる方向の変位として前記ウェイトに伝達する変位拡大伝達機構と、前記変位拡大伝達機構の変位伝達経路の途中に設けられて前記フロートの変位が前記変位拡大伝達機構を通して前記ウェイトに伝達されるのを許容するオン状態と前記フロートとウェイトとの間の変位の伝達を断つオフ状態とに切り換えが可能なクラッチ機構とを有して、前記クラッチ機構がオン状態にあるときに前記フロートの変位を拡大して前記ウェイトに伝達して該ウェイトを前記上限位置に向けて上昇させ、前記クラッチ機構がオフ状態にあるときに前記フロートとウェイトとの間での変位の伝達を断つように構成されたフロート・ウェイト間変位伝達装置と、
前記ウェイトの下降変位を回転変位に変換して負荷駆動軸に伝達するウェイト・負荷間変位伝達機構と、
を具備したことを特徴とする潮汐エネルギ利用負荷駆動装置。
【請求項３】
潮汐エネルギを利用して負荷を駆動する潮汐エネルギ利用負荷駆動装置であって、
上げ潮時の海面の最高レベルよりも高い位置に設置されたプラットホームと、
前記プラットホームの下方に配置されて、潮の干満に伴って生じる海面の上下に追従して上下するフロートと、
設定された下限位置と、該下限位置よりも高い位置で、潮の干満によって生じる前記フロートの上下方向への最大変位量のｎ倍（ｎは１を超える自然数）以上に設定された距離だけ前記下限位置から離れた位置に設定された上限位置との間を変位し得るように支持されたウェイトと、
前記プラットホーム上に回転自在に支持されたフロート側回転軸及びウェイト側回転軸と、引き潮時または上げ潮時に生じる前記フロートの変位を回転変位に変換して前記フロート側回転軸に伝達するフロート側変位伝達機構と、前記ウェイト側回転軸の回転に伴って前記ウェイトを前記上限位置に向けて変位させるべく、前記ウェイト側回転軸の回転変位を前記ウェイトの変位の方向に沿う変位に変換して前記ウェイトに伝達するウェイト側変位伝達機構と、前記フロート側回転軸とウェイト側回転軸との間に設けられたクラッチ機構とを備えて、前記クラッチ機構がオン状態にあるときに引き潮時または上げ潮時の前記フロートの変位をｎ倍に拡大して前記ウェイトに伝達するように構成されたフロート・ウェイト間変位伝達装置と、
前記ウェイトの下降変位を回転変位に変換して前記プラットホーム上に回転自在に支持された負荷駆動軸に伝達するウェイト・負荷間変位伝達機構と、
を具備したことを特徴とする潮汐エネルギ利用負荷駆動装置。
【請求項４】
前記フロート側変位伝達機構は、前記フロート側回転軸に取り付けられたフロート側上部スプロケットホイールと、前記プラットホームの下方に配置されたベースフレームに回転自在に支持されたフロート側下部スプロケットホイールと、前記フロート側上部スプロケットホイールとフロート側下部スプロケットホイールとに掛け渡されて前記フロートに連結されたフロート側チェーンとを備え、
前記ウェイト側変位伝達機構は、前記プラットホームに設置されたフレームに回転自在に支持されたウェイト側下部スプロケットホイールと、前記上限位置に設置されたフレームに回転自在に支持されたウェイト側上部スプロケットホイールと、前記ウェイト側下部スプロケットホイールとウェイト側上部スプロケットホイールとに掛け渡されたウェイト側チェーンとを備え、
前記ウェイト側下部スプロケットホイールの外径が前記フロート側上部スプロケットホイールの外径のｎ倍に設定されていることを特徴とする請求項３に記載の潮汐エネルギ利用負荷駆動装置。
【請求項５】
潮汐エネルギを利用して負荷を駆動する潮汐エネルギ利用負荷駆動装置であって、
海面の上下に追従して上下するように設けられたフロートと、
前記フロートの質量よりも小さい質量を有して、設定された下限位置と上限位置との間を変位し得るように支持されたウェイトと、
引き潮時の前記フロートの変位及び上げ潮時の前記フロートの変位を拡大して前記ウェイトを上昇させる方向の変位として前記ウェイトに伝達する変位拡大伝達機構と、前記変位拡大伝達機構の変位伝達経路の途中に設けられて前記フロートの変位が前記変位拡大伝達機構を通して前記ウェイトに伝達されるのを許容するオン状態と前記フロートとウェイトとの間の変位の伝達を断つオフ状態とに切り換えが可能なクラッチ機構とを有して、前記クラッチ機構がオン状態にあるときに前記フロートの変位を拡大して前記ウェイトに伝達して該ウェイトを前記上限位置に向けて上昇させ、前記クラッチ機構がオフ状態にあるときに前記フロートとウェイトとの間での変位の伝達を断つように構成されたフロート・ウェイト間変位伝達装置と、
前記ウェイトの下降変位を回転変位に変換して負荷駆動軸に伝達するウェイト・負荷間変位伝達機構と、
を具備したことを特徴とする潮汐エネルギ利用負荷駆動装置。
【請求項６】
潮汐エネルギを利用して負荷を駆動する潮汐エネルギ利用負荷駆動装置であって、
上げ潮時の海面の最高レベルよりも高い位置に設置されたプラットホームと、
前記プラットホームの下方に配置されて、潮の干満に伴って生じる海面の上下に追従して上下するフロートと、
設定された下限位置と、該下限位置よりも高い位置で、潮の干満によって生じる前記フロートの上下方向への最大変位量のｎ倍（ｎは１を超える自然数）以上に設定された距離だけ前記下限位置から離れた位置に設定された上限位置との間を変位し得るように支持されたウェイトと、
前記プラットホーム上に回転自在に支持されたフロート側回転軸及びウェイト側回転軸と、引き潮時に生じる前記フロートの変位及び上げ潮時に生じる前記フロートの変位を一方向の回転変位に変換して前記フロート側回転軸に伝達するフロート側変位伝達機構と、前記ウェイト側回転軸の前記一方向の回転に伴って前記ウェイトを前記上限位置に向けて変位させるべく、前記ウェイト側回転軸の回転変位を前記ウェイトの変位の方向に沿う変位に変換して前記ウェイトに伝達するウェイト側変位伝達機構と、前記フロート側回転軸とウェイト側回転軸との間に設けられたクラッチ機構とを備えて、前記クラッチ機構がオン状態にあるときに前記フロートの変位がｎ倍に拡大されて前記ウェイトに伝達されるように構成されたフロート・ウェイト間変位伝達装置と、
前記ウェイトの下降変位を回転変位に変換して前記プラットホーム上に回転自在に支持された負荷駆動軸に伝達するウェイト・負荷間変位伝達機構と、
を具備したことを特徴とする潮汐エネルギ利用負荷駆動装置。
【請求項７】
前記フロート側変位伝達機構は、前記フロート側回転軸に取り付けられたフロート側上部スプロケットホイールと、前記フロートの下方に配置されたベースフレームに回転自在に支持されたフロート側下部スプロケットホイールと、前記フロート側上部スプロケットホイールとフロート側下部スプロケットホイールとに掛け渡されたフロート側チェーンとを備え、
前記フロート側チェーンの、前記フロート側上部スプロケットホイール及びフロート側下部スプロケットホイールの間を上下に延びる２つの部分は、前記フロートを上下に貫通させて設けられた一対のチェーン貫通孔を貫通した状態で設けられ、
前記フロート側チェーンは、多数のプレートをピンにより連結した構造を有し、
一対の回動アームからなる係合子が、前記チェーンの長手方向に並べて多数個設けられて、各係合子を構成する一対の回動アームの後端部が前記フロート側チェーンのピンに回動自在に結合され、
各係合子は、前記一対の回動アームのそれぞれの先端部が互いに離反した状態になる開状態と前記一対の回動アームのそれぞれの先端が互いに接近した状態になる閉状態とをとるように構成されていて、常時は開状態をとるように各係合子を構成する一対の回動アームがバネで付勢され、
各係合子は、前記チェーンの長手方向に対して同じ向きを向くように設けられていて、前記閉状態で各チェーン貫通孔内を前記チェーンとともに通過して、各チェーン貫通孔を抜け出た際に前記開状態に復帰するように構成され、
前記フロートが下降する際には前記一対のチェーン挿通孔の一方を抜け出て開状態になったいずれかの係合子の回動アームの先端が該一方のチェーン挿通孔の下端側の開口部の周辺に係合して前記フロートの下降に伴って前記チェーンを一方向に走行させるように前記フロートを前記チェーンに結合し、前記フロートが上昇する際には前記一対のチェーン挿通孔の他方を抜け出て開状態になったいずれかの係合子の回動アームの先端が該他方のチェーン挿通孔の上端側の開口部の周辺に係合して前記フロートの上昇に伴って前記チェーンを前記一方向に走行させるように前記フロートを前記チェーンに結合して、前記フロートが下降する際にも上昇する際にも、前記フロート側上部スプロケットホイールを前記一方向に回転させるように構成されていること、
を特徴とする請求項６に記載の潮汐エネルギ利用負荷駆動装置。
【請求項８】
前記ウェイト側変位伝達機構は、前記プラットホームに設置されたフレームに回転自在に支持されたウェイト側下部スプロケットホイールと、前記上限位置側に設置されたフレームに回転自在に支持されたウェイト側上部スプロケットホイールと、前記ウェイト側下部スプロケットホイールとウェイト側上部スプロケットホイールとに掛け渡されたウェイト側チェーンとを備え、
前記ウェイト側下部スプロケットホイールの外径が前記フロート側上部スプロケットホイールの外径のｎ倍に設定されていることを特徴とする請求項７に記載の潮汐エネルギ利用負荷駆動装置。
【請求項９】
前記ウェイトの上昇は許容するが下降は阻止して前記ウェイトの位置を保持する保持状態と前記ウェイトの保持を解除して該ウェイトの下降を許容する解除状態とに切り換えが可能なウェイト保持機構を備えていること、
を特徴とする請求項２ないし８のいずれか一つに記載の潮汐エネルギ利用負荷駆動装置。
【請求項１０】
前記上限位置は下限位置の真上に設定されている請求項２ないし９のいずれか一つに記載の潮汐エネルギ利用負荷駆動装置。
【請求項１１】
前記上限位置は前記下限位置の斜め上方に設定されていて、前記下限位置と上限位置との間を伸びるガイドレールが敷設され、前記ウェイトは前記ガイドレールに案内されて転動する車輪を有して、前記ガイドレールに案内されて上昇または下降するように設けられていることを特徴とする請求項２ないし９のいずれか一つに記載の潮汐エネルギ利用負荷駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、潮の干満の差を利用して発電機等の負荷を駆動する潮汐エネルギ利用負荷駆動方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＯ2による地球温暖化を防ぐため、自然エネルギを利用した発電システムが注目されている。自然エネルギを利用した発電システムの一つとして、潮汐エネルギを利用するものがある。
【０００３】
潮汐エネルギを利用した発電システムとしては、有名なフランスのランス潮汐発電所に見られるように、河口をせき止めることにより大規模なダムを建設して、満潮時にダム内に海水を流入させ、干潮時にダム内の水を放出させて水車を駆動することにより、発電を行わせるようにしたものがある。このような発電システムによれば、大電力を得ることができるが、河口をせき止めてダムを建設すると自然環境に悪影響が及ぶため、自然環境の保全の必要性が重視されるようになっている現状では、この種の発電システムを実施することは困難である。
【０００４】
自然環境に悪影響を及ぼすおそれがない潮汐エネルギ利用発電システムとしては、例えば特許文献１に示されているように、海面の上下に追従して上下するフロートの変位でピストンを駆動して得た圧縮空気をアキュミュレータに蓄積して、このアキュミュレータ内の圧縮空気でエアタービンを駆動することにより発電機を駆動するようにしたものが提案されている。
【０００５】
また特許文献２に示されているように、海面の上下に追従して上下するフロートの変位を変位変換機構を介して変換して得た回転変位を増速して発電機に伝達することにより発電を行わせるようにしたものも提案されている。
【特許文献１】特開昭６１−７０１７３号公報
【特許文献２】特開平２−３０１６７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
潮の干満により生じる潮位の変化量は、場所により異なるが、通常は１ないし数メートルであり、海面の上下に追従して上下するフロートを設けた場合、その最大変位量は僅かである。また潮位は最大レベルと最低レベルとの間を長い時間をかけて変化するため、海面の上下に追従するフロートの単位時間当たりの変位量はごく僅かである。従って、特許文献１に示されたように、海面の上下に追従して上下するフロートの変位でエアシリンダを駆動しても、アキュミュレータに空気圧を十分に蓄えることは困難であり、多くの電力を効率よく得ることは困難である。またフロートの単位時間当たりの変位量は僅かであるため、特許文献２に示されているように、フロートの変位そのものを回転変位に変換して、変換された回転変位を増速して発電機に伝える方法では、多くの電力を効率よく得ることを期待できない。
【０００７】
またフロートの単位時間当たりの変位量はごく僅かであり、フロートを直接回転変位に変換して負荷に伝達するようにした場合には、高い効率が得られる速度で負荷を駆動することが難しいため、エネルギの変換効率が悪くなるという問題があった。
【０００８】
更にフロートは波浪の影響を受けて細かく上下動するため、フロートの変位そのものを回転変位に変換して発電機に伝達するようにした場合には、発電機を安定に駆動することが難しい。
【０００９】
また、フロートの変位そのものを回転変位に変換して発電機に伝達する方式によった場合には、潮汐エネルギを蓄積することができないため、必要なときに発電機を駆動して電力を得ることができない。
【００１０】
潮汐エネルギを利用して、揚水ポンプや、送水ポンプなど、発電機以外の負荷を駆動することも考えられるが、発電機以外の負荷を駆動する場合にも、フロートの変位を空気圧に変換する方式や、フロートの変位を直接負荷を駆動する回転変位に変換する方式によった場合には、上記と同様の問題が生じる。
【００１１】
本発明の目的は、負荷を安定して効率よく駆動することができる潮汐エネルギ利用負荷駆動方法及びこの方法を実施する負荷駆動装置を提供することにある。
【００１２】
本発明の他の目的は、潮汐エネルギを位置エネルギに変換して蓄積しておいて、必要なときに負荷を駆動することができるようにした潮汐エネルギ利用負荷駆動方法及びこの方法を実施する負荷駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、潮汐エネルギを利用して負荷を駆動する潮汐エネルギ利用負荷駆動方法に係わるものである。
本発明においては、潮の干満に伴って生じる海面の上下に追従して上下するフロートと、フロートの質量よりも小さい質量を有して、下限位置と上限位置との間を変位し得るように支持されたウェイトとを設けておき、潮の干満に伴って生じるフロートの変位を拡大してウェイトに伝達することによりウェイトを上限位置に向けて上昇させるウェイト上昇過程と、フロートとウェイトとの間の変位の伝達を断った状態にしてウェイトを下限位置に向けて下降させながら、該ウェイトの下降の際の変位を負荷の駆動に適した変位に変換して負荷に伝達することにより該負荷を駆動する負荷駆動過程とを行う。
【００１４】
潮汐エネルギを蓄積する方法としては、フロートの変位をエアシリンダのピストンに伝達して、エネルギを空気圧として蓄積する方法が知られているが、フロートの極めてゆっくりとした変位で空気圧を高めることは容易ではない。これに対し、本発明のように、フロートの変位をウェイトに伝達して、ウェイトを上昇させるようにすると、フロートの変位が如何にゆっくりとしたものであっても、ウェイトを確実に上昇させて、潮汐エネルギを位置エネルギとして蓄えることができるため、エネルギの蓄積を容易かつ確実に行うことができる。
【００１５】
上記のように構成すると、潮の干満が起こっている時間の長短に関係なく、負荷の駆動が可能な速度でウェイトを下降させながらその変位を負荷の駆動に適した変位に変換して負荷に伝達することができるため、負荷を効率よく駆動することができる。
【００１６】
また上記のように構成すると、波浪によるフロートの揺動の影響を受けることなく安定に負荷を駆動することができる。
【００１７】
負荷を駆動するためのエネルギは、ウェイトの質量を大きくし、潮の干満が収まった時点でのウェイトの高さを高くする（フロートからウェイトに伝達する変位の拡大割合を大きくする）ことにより増大させることができる。また負荷を駆動する時間は、フロートからウェイトに伝達する変位の拡大割合を大きくして、ウェイトを高い位置まで上昇させておくことにより、長くすることができる。
【００１８】
フロートの変位を拡大してウェイトに伝達してウェイトを上昇させるためには、フロートの質量をウェイトの質量よりも大きくしておく必要がある。フロートの変位をｎ倍（ｎは１を超える自然数）に拡大してウェイトに伝達して、フロートの最大変位量のｎ倍の高さまでウェイトを上昇させるためには、ウェイトの質量のｎ倍を超える質量を有する大形のフロートを用いる必要があるが、大形のフロートは、船舶の建造技術を使うことにより製作するとができる。フロートは、例えば内部に空気を封入した扁平で中空の直方体や円筒体でよく、構造が簡単な上に、船舶のような艤装が不要であるため、その建造は容易である。
【００１９】
上記上限位置は下限位置の真上に設定された位置でもよく、下限位置の斜め上方に設定された位置でもよい。また下限位置は、満潮時の海面のレベル付近に設定されていてもよく、満潮時の海面のレベルよりも低い位置に設定されていても良い。
【００２０】
上記の方法を実施するために用いる本発明の潮汐エネルギ利用負荷駆動装置は、海面の上下に追従して上下するように設けられたフロートと、フロートの質量よりも小さい質量を有して、設定された下限位置と上限位置との間を変位し得るように支持されたウェイトと、引き潮時または上げ潮時のフロートの変位を拡大してウェイトに伝達する変位拡大伝達機構と、変位拡大伝達機構の変位伝達経路の途中に設けられてフロートの変位が変位拡大機構を通してウェイトに伝達されるのを許容するオン状態とフロートとウェイトとの間の変位の伝達を断つオフ状態とに切り換えが可能なクラッチ機構とを有して、クラッチ機構がオン状態にあるときにフロートの変位を拡大してウェイトに伝達して該ウェイトを上限位置に向けて上昇させ、クラッチ機構がオフ状態にあるときにフロートとウェイトとの間での変位の伝達を断つように構成されたフロート・ウェイト間変位伝達装置と、ウェイトの下降変位を回転変位に変換して負荷駆動軸に伝達するウェイト・負荷間変位伝達機構とを備えている。
【００２１】
上記の潮汐エネルギ利用負荷駆動装置においては、ウェイトを上昇させる際にクラッチ機構がオン状態にされ、引き潮時または上げ潮時に生じるフロートの変位が、ウェイトの変位の方向に沿う変位に変換されて拡大されてウェイトに伝達される。これによりウェイトが上限位置に向けて上昇させられる。フロートの変位が如何にゆっくりとしたものであっても、フロートの変位は確実にウェイトに伝達されるため、潮汐エネルギをウェイトの位置エネルギに効率よく変換することができる。
【００２２】
引き潮時または上げ潮時のフロートの変位が終了した後に、クラッチ機構をオフ状態にし、ウェイト保持機構を解除状態にすると、ウェイトが下降を開始する。ウェイトの下降変位はウェイト・負荷間変位伝達機構を介して負荷に伝達されるため、負荷が駆動される。負荷が駆動されている状態では、負荷によりウェイトの下降に強いブレーキがかかり、ウェイトはゆっくりと下降していく。
【００２３】
本発明に係わる潮汐エネルギ利用負荷駆動装置により駆動するのに適した負荷の代表的なものは発電機であるが、発電機に限らず、揚水ポンプや送水ポンプなどの他の負荷を駆動することもできる。例えば、海水浄化プラントに海水を送り込む送水ポンプや、海水淡水化プラントに海水を送り込む送水ポンプを本発明に係わる潮汐エネルギ利用負荷駆動装置により駆動することができる。
【００２４】
負荷を駆動する際には、負荷からウェイト・負荷間変位伝達機構を通してウェイトに負荷をかけて、ウェイトにブレーキを掛けることができるため、ウェイトを時間をかけて下降させて、その間負荷を駆動することができる。負荷が不足してウェイトの下降速度が速くなりすぎる場合や、負荷駆動軸を一定の速度で回転させる必要がある場合には、負荷駆動軸の回転速度を調整するガバナ機構を設けることもできる。
【００２５】
本発明の好ましい態様では、潮汐エネルギ利用負荷駆動装置が、上げ潮時の海面の最高レベルよりも高い位置に設置されたプラットホームと、プラットホームの下方に配置されて、潮の干満に伴って生じる海面の上下に追従して上下するフロートと、設定された下限位置と、該下限位置よりも高い位置で、潮の干満によって生じるフロートの上下方向への最大変位量のｎ倍（ｎは１を超える自然数）以上に設定された距離だけ下限位置から離れた位置に設定された上限位置との間を変位し得るように支持されたウェイトと、プラットホーム上に回転自在に支持されたフロート側回転軸及びウェイト側回転軸と、潮の干満に伴って生じるフロートの変位を回転変位に変換してフロート側回転軸に伝達するフロート側変位伝達機構と、ウェイト側回転軸の回転に伴ってウェイトを上限位置に向けて変位させるべく、ウェイト側回転軸の回転変位をウェイトの変位の方向に沿う変位に変換してウェイトに伝達するウェイト側変位伝達機構と、フロート側回転軸とウェイト側回転軸との間に設けられたクラッチ機構とを備えて、クラッチ機構がオン状態にあるときに引き潮時または上げ潮時の前記フロートの変位がｎ倍に拡大されてウェイトに伝達されるように構成されたフロート・ウェイト間変位伝達装置と、ウェイトの下降変位を回転変位に変換してプラットホーム上に回転自在に支持された負荷駆動軸に伝達するウェイト・負荷間変位伝達機構とを備えることにより構成される。
【００２６】
本発明の好ましい態様では、上記フロート側変位伝達機構が、フロート側回転軸に取り付けられたフロート側上部スプロケットホイールと、プラットホームの下方に配置されたベースフレームに回転自在に支持されたフロート側下部スプロケットホイールと、フロート側上部スプロケットホイールとフロート側下部スプロケットホイールとに掛け渡されてフロートに連結されたフロート側チェーンとを備えている。またウェイト側変位伝達機構は、プラットホームに設置されたフレームに回転自在に支持されたウェイト側下部スプロケットホイールと、上限位置に設置されたフレームに回転自在に支持されたウェイト側上部スプロケットホイールと、ウェイト側下部スプロケットホイールとウェイト側上部スプロケットホイールとに掛け渡されたウェイト側チェーンとを備え、ウェイト側下部スプロケットホイールの外径がフロート側上部スプロケットホイールの外径のｎ倍に設定される。
【００２７】
潮汐エネルギを有効に活用するためには、引き潮時にも上げ潮時にも、ウェイトを上昇させえ、引き潮時の潮汐エネルギと上げ潮時の潮汐エネルギとの双方を位置エネルギに変換して蓄積するのが好ましい。
【００２８】
そこで、本発明に係わる潮汐エネルギ利用負荷駆動方法の好ましい態様では、海面の上下に追従して上下するように設けられたフロートと、フロートの質量よりも小さい質量を有して、設定された下限位置と上限位置との間を変位し得るように支持されたウェイトと、引き潮時のフロートの変位及び上げ潮時のフロートの変位を拡大してウェイトを上昇させる方向の変位としてウェイトに伝達する変位拡大伝達機構と、変位拡大伝達機構の変位伝達経路の途中に設けられてフロートの変位が変位拡大伝達機構を通してウェイトに伝達されるのを許容するオン状態とフロートとウェイトとの間の変位の伝達を断つオフ状態とに切り換えが可能なクラッチ機構とを有して、クラッチ機構がオン状態にあるときにフロートの変位を拡大してウェイトに伝達して該ウェイトを上限位置に向けて上昇させ、クラッチ機構がオフ状態にあるときにフロートとウェイトとの間での変位の伝達を断つように構成されたフロート・ウェイト間変位伝達装置と、ウェイトの下降変位を回転変位に変換して負荷駆動軸に伝達するウェイト・負荷間変位伝達機構とを備えることにより、潮汐エネルギ利用負荷駆動装置が構成される。
【００２９】
上記のように構成しておくと、上げ潮時にも引き潮時にも潮汐エネルギを位置エネルギに変換して蓄積しておくことができるため、潮汐エネルギの有効利用を図ることができる。
【００３０】
本発明の好ましい態様では、上記潮汐エネルギ利用負荷駆動装置が、上げ潮時の海面の最高レベルよりも高い位置に設置されたプラットホームと、プラットホームの下方に配置されて、潮の干満に伴って生じる海面の上下に追従して上下するフロートと、設定された下限位置と、該下限位置よりも高い位置で、潮の干満によって生じるフロートの上下方向への最大変位量のｎ倍（ｎは１を超える自然数）以上に設定された距離だけ下限位置から離れた位置に設定された上限位置との間を変位し得るように支持されたウェイトと、プラットホーム上に回転自在に支持されたフロート側回転軸及びウェイト側回転軸と、引き潮時に生じる前記フロートの変位及び上げ潮時に生じるフロートの変位を一方向の回転変位に変換してフロート側回転軸に伝達するフロート側変位伝達機構と、ウェイト側回転軸の前記一方向の回転に伴ってウェイトを上限位置に向けて変位させるべく、ウェイト側回転軸の回転変位をウェイトの変位の方向に沿う変位に変換してウェイトに伝達するウェイト側変位伝達機構と、フロート側回転軸とウェイト側回転軸との間に設けられたクラッチ機構とを備えて、クラッチ機構がオン状態にあるときにフロートの変位がｎ倍に拡大されてウェイトに伝達されるように構成されたフロート・ウェイト間変位伝達装置と、ウェイトの下降変位を回転変位に変換してプラットホーム上に回転自在に支持された負荷駆動軸に伝達するウェイト・負荷間変位伝達機構とを備えた構成とされる。
【００３１】
本発明の好ましい態様では、上記フロート側変位伝達機構が、フロート側回転軸に取り付けられたフロート側上部スプロケットホイールと、フロートの下方に配置されたベースフレームに回転自在に支持されたフロート側下部スプロケットホイールと、フロート側上部スプロケットホイールとフロート側下部スプロケットホイールとに掛け渡されたフロート側チェーンとを備え、フロート側チェーンの、フロート側上部スプロケットホイールとフロート側下部スプロケットホイールとの間を上下に延びる２つの部分が、フロートを上下に貫通させて設けられた一対のチェーン貫通孔を貫通した状態で設けられる。フロート側チェーンは、多数のプレートをピンにより連結した構造を有し、一対の回動アームからなる係合子が、チェーンの長手方向に並べて多数個設けられて、各係合子を構成する一対の回動アームの後端部がフロート側チェーンのピンに回動自在に結合されている。各係合子は、一対の回動アームのそれぞれの先端部が互いに離反した状態になる開状態と前記一対の回動アームのそれぞれの先端が互いに接近した状態になる閉状態とをとるように構成されていて、常時は開状態をとるように各係合子を構成する一対の回動アームがバネで付勢されている。この場合、各係合子は、チェーンの長手方向に対して同じ向きを向くように設けられていて、閉状態で各チェーン貫通孔内をチェーンとともに通過して、各チェーン貫通孔を抜け出た際に開状態に復帰するように構成される。そして、フロートが下降する際には一対のチェーン挿通孔の一方を抜け出て開状態になったいずれかの係合子の回動アームの先端が該一方のチェーン挿通孔の下端側の開口部の周辺に係合してフロートの下降に伴ってチェーンを一方向に走行させるようにフロートをチェーンに結合し、フロートが上昇する際には一対のチェーン挿通孔の他方を抜け出て開状態になったいずれかの係合子の回動アームの先端が該他方のチェーン挿通孔の上端側の開口部の周辺に係合してフロートの上昇に伴ってチェーンを一方向に走行させるようにフロートをチェーンに結合して、フロートが下降する際にも上昇する際にも、フロート側上部スプロケットホイールを前記一方向に回転させるように構成される。
【００３２】
この場合も、ウェイト側変位伝達機構は、プラットホームに設置されたフレームに回転自在に支持されたウェイト側下部スプロケットホイールと、上限位置側に設置されたフレームに回転自在に支持されたウェイト側上部スプロケットホイールと、ウェイト側下部スプロケットホイールとウェイト側上部スプロケットホイールとに掛け渡されたウェイト側チェーンとを備えて、ウェイト側下部スプロケットホイールの外径がフロート側上部スプロケットホイールの外径のｎ倍に設定されていることが好ましい。
【００３３】
上記のように、フロート側変位伝達機構を構成しておくと、引き潮時にも上げ潮時にもフロート側回転軸を一方向に回転させて、フロートの変位に伴ってウェイトを上昇させることができるため、負荷を駆動する機会を増やすことができる。例えば、引き潮時にウェイトを上昇させた後、上げ潮が始まるまでの間にウェイトを下降させて負荷を駆動し、次いで上げ潮時に再び負荷を上昇させた後、次の引き潮が始まるまでの間にウェイトを下降させて負荷を駆動するサイクルを繰り返すことにより、１日に４回負荷を駆動することができる。
【００３４】
本発明の好ましい態様では、ウェイトの上昇は許容するが下降は阻止してウェイトの位置を保持する保持状態とウェイトの保持を解除して該ウェイトの下降を許容する解除状態とに切り換えが可能なウェイト保持機構が設けられる。
【００３５】
上記のようなウェイト保持機構を設けておくと、負荷を駆動する必要がないときにはウェイトを上昇させられた位置に保持しておき、負荷を駆動する必要があるときにウェイトを下降させて負荷を駆動することができるため、ウェイトの位置エネルギとして蓄積したエネルギを無駄に消費させることなく、エネルギの有効利用を図ることができる。
【００３６】
ウェイトの上限位置は、下限位置の真上に設定することもでき、下限位置の斜め上方の位置に設定することもできる。上限位置を下限位置の斜め上方に設定する場合には、下限位置と上限位置との間を伸びるガイドレールを敷設しておく。この場合、ウェイトにはガイドレールに案内されて転動する車輪を設けておき、該車輪をガイドレールに案内させて転動させながらウェイトをガイドレールに沿って上昇または下降させるようにするのが好ましい。
【００３７】
ウェイトの下限位置を海面よりも上方に設定し、上限位置を下限位置の真上に設定する場合には、ウェイトを支えるために高い塔を建てる必要があるが、下限位置を上限位置の斜め上方に設定するようにすれば、塔を建てることなく、海岸に隣接する傾斜地を利用してウェイトを移動させるガイドレールを敷設して、ウェイトをケーブルカーと同様に上下させることができる。この場合、ウェイトを案内するガイドレールを地下に設けたトンネル内に敷設するようにすることもできる。
【００３８】
ウェイトの下限位置は、海面よりも下方のレベルに設定することもできる。例えば、海岸の近くの地中に縦管を埋設して、この縦管内でウェイトを上下させるようにすることもできる。
【００３９】
損失を少なくするため、ウェイトは空気中で移動させることが好ましいが、場合によっては、海中に下限位置を設定して、海中でウェイトを上下させるようにすることもできる。
【００４０】
ウェイトを海面よりも上方で下限位置と上限位置との間で変位させる場合には、海面よりも上方に突出した塔を建設して、この塔にウェイトを上下に移動し得る状態で支持する。この場合、塔に風力発電用の風車を支持して、潮汐エネルギを利用した発電と併せて風力発電を行わせるようにすると、塔の有効利用を図ることができる。
【発明の効果】
【００４１】
上記のように、本発明によれば、潮の干満に伴って生じるフロートの変位を拡大してウェイトに伝達することによりウェイトを上限位置に向けて上昇させるようにしたので、フロートの変位が如何にゆっくりとしたものであっても、ウェイトを確実に上昇させて、潮汐エネルギを位置エネルギとして確実に蓄えることができ、エネルギの蓄積を容易かつ確実に行うことができる。またウェイトを上昇させた後、フロートとウェイトとの間の変位の伝達を断った状態にしてウェイトを下限位置に向けて下降させながら、該ウェイトの下降の際の変位を負荷の駆動に適した変位に変換して負荷に伝達するようにしたので、発電機等の負荷を駆動することができる。
【００４２】
本発明によればまた、潮の干満が起こっている時間の長短に関係なく、負荷を駆動するのに適した速度でウェイトを下降させながらその変位を負荷を駆動するのに適した変位に変換して負荷に伝達することができるため、負荷を効率よく駆動することができる。
【００４３】
また本発明によれば、フロートの変位を波浪の影響を受けないウェイトの変位に変換してから負荷に伝達するので、波浪によるフロートの揺動の影響を受けることなく安定に負荷を駆動することができる。
【００４４】
また本発明において、引き潮時に生じるフロートの変位及び上げ潮時に生じるフロートの変位を一方向の回転変位に変換してフロート側回転軸に伝達するようにフロート側変位伝達機構を構成した場合には、引き潮時にも上げ潮時にもフロート側回転軸を一方向に回転させて、フロートの変位に伴ってウェイトを上昇させることができるため、負荷を駆動する機会を増やすことができ、潮汐エネルギの有効利用を図ることができる。
【００４５】
更に本発明において、ウェイトの上昇は許容するが下降は阻止してウェイトの位置を保持する保持状態とウェイトの保持を解除して該ウェイトの下降を許容する解除状態とに切り換えが可能なウェイト保持機構を設けた場合には、負荷を駆動する必要がないときにはウェイトを上昇されられた位置に保持しておき、負荷を駆動する必要があるときにのみウェイトを下降させて負荷を駆動することができるため、ウェイトの位置エネルギとして蓄積したエネルギを無駄に消費させることなく、エネルギの有効利用を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
以下図面を参照して本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。
本発明に係わる潮汐エネルギ利用負荷駆動方法の第１の実施形態ににおいては、潮の干満に伴って生じる海面の上下に追従して上下するフロートと、フロートの質量よりも小さい質量を有して、下限位置と上限位置との間を変位し得るように支持されたウェイトとを設けておいて、潮の干満に伴って生じるフロートの変位を拡大してウェイトに伝達することによりウェイトを上限位置に向けて上昇させ、フロートとウェイトとの間の変位の伝達を断った状態にしてウェイトを下限位置に向けて下降させながら、該ウェイトの下降の際の変位を負荷の駆動に適した変位に変換して負荷に伝達することにより該負荷を駆動する負荷駆動過程とを行う。
【００４７】
上記の潮汐エネルギ利用負荷駆動方法を実施するために用いる本発明の潮汐エネルギ利用負荷駆動装置の第１の実施形態を図１ないし図５に示した。図１は本実施形態の要部の構成を一部断面して概略的に示した正面図、図２は一部を断面して示した側面図、図３及び図４はそれぞれ本実施形態で用いるクラッチ機構の部分の断面図及び正面図、図５は本実施形態で用いるウェイト保持機構の一例を模式的に示した正面図である。
【００４８】
図１及び図２において、１は大潮の際の上げ潮時にもその先端が海中に没することがないように、海面２の上げ潮時の最高レベルよりも高い位置に設置されたプラットホームで、図示のプラットホーム１は、海底３に埋設された矩形状のベース４に下端が固定された複数の（図示の例では４本の）支柱５の上端に固定されて支えられている。
【００４９】
６はプラットホームの下方に配置されて、潮の干満に伴って生じる海面の上下に追従して上下するフロート、７はプラットホーム１の上に固定された鉄塔、８は図１に示すように、設定された下限位置ＰLと、該下限位置よりも高い位置で、潮の干満によって生じるフロート６の上下方向への最大変位量のｎ倍（ｎは１を超える自然数）以上に設定された距離だけ下限位置ＰLから離れた位置に設定された上限位置Ｐuとの間を変位し得るようにして鉄塔７に支持されたウェイトである。また９は鉄塔７の下方に位置させて、ベース４に設けられた凹部４ａ内に固定された状態で海底３に設置されたベースフレーム、１０はフロートが波浪の影響を受けて揺れるのを抑制するために、フロート６が上下する領域を取り囲むように設けられた防波壁である。防波壁１０の下端寄りの部分には該防波壁を貫通した多数の流通孔１０ａが形成され、流通孔１０ａを通して防波壁１０の内外が連通させられて、防波壁１０の内外の海面２のレベルが常に同じになるようになっている。
【００５０】
フロート６は、十分に大きな質量を有し、かつ中空部を有して、海水から受ける浮力により海面に浮くように構成される。フロート６は上端が開口していてもよいが、内部に海水や雨水が入らないようにするため、その中空部が密閉された構造を有することが好ましい。引き潮時にフロート６が海底に着座するようにフロート６を設ける場合には、フロートの水面下に位置する部分の高さ寸法をできるだけ小さくして、潮の干満により生じるフロートの変位量をできるだけ大きくするために、フロートを扁平な形状に構成するのが好ましい。図示のフロート６は、全体が扁平な直方体の形状を呈して、その内部の中空部が完全に密閉された構造を有し、引き潮時に海底に着座するように設けられている。
【００５１】
図示のフロート６は、プラットホーム１を支える各支柱５を緩く貫通させる孔６０１を有して、プラットホーム１の下方で、支柱５によりガイドされつつ、海面の上下に伴って上方及び下方にそれぞれ変位させられる。
【００５２】
プラットホーム１の上には、鉄塔７の下部の内側に位置させて、フロート側回転軸１１と、ウェイト側回転軸１２とがそれぞれの中心軸線を一致させた状態で、回転自在に支持されている。フロート側回転軸１１は、鉄塔７に固定された鉄塔下部フレーム７０１及びプラットホーム１にそれぞれ上端及び下端が固定されたフレーム１３及び１４に図示しない軸受けを介して回転自在に支持され、ウェイト側回転軸１２は、同じく鉄塔下部フレーム７０１及びプラットホーム１に固定されたフレーム１５及び１６に図示しない軸受けを介して回転自在に支持されている。
【００５３】
フロート側回転軸１１とウェイト側回転軸１２との間にはフロート・ウェイト間クラッチ機構１８が設けられていて、クラッチ機構１８がオン状態にある時にフロート側回転軸１１の回転変位がウェイト側回転軸１２に伝達され、クラッチ機構１８がオフ状態にされたときにフロート側回転軸１１とウェイト側回転軸１２との間の変位の伝達が遮断されて、ウェイト８がフロート６から機械的に切り離されるようになっている。
【００５４】
フロート側回転軸１１にはフロート側上部スプロケットホイール２１が取りつけられ、プラットホーム１の下方に配置されたベースフレーム９に回転自在に支持された回転軸２２にフロート側下部スプロケットホイール２３が取りつけられている。図１に示したように、フロート６を上下に貫通した状態で、大径のチェーン挿通孔６ａと小径のチェーン挿通孔６ｂとが設けられ、これらのチェーン挿通孔に通されたフロート側チェーン２５がフロート側上部スプロケットホイール２１及びフロート側下部スプロケットホイール２３に掛け渡されている。
【００５５】
一方のチェーン挿通孔６ａは、チェーン２５を拘束することがないように、チェーン２５を緩く貫通させ得る大きさの内径を有し、他方のチェーン挿通孔６ｂは一方のチェーン挿通孔６ａよりは小径に形成されている。そして、図２に示したように、チェーン２５のチェーン挿通孔６ｂの上端及び下端から外に出た部分にそれぞれチェーン固定板２７及び２８が固定され、これらのチェーン固定板２７及び２８がそれぞれフロート６の上面及び下面に当接されることにより、フロート側チェーン２５がフロート６に連結されている。この例では、チェーン固定板２７及び２８により、フロート側チェーン２５とフロート６とを連結する連結部が構成されている。
【００５６】
上記のようにフロート６がチェーン２５に連結されているため、引き潮時にフロート６が下方に変位すると、チェーン２５が一方向に変位してフロート側上部スプロケットホイール２１を一方の側に回転させ、上げ潮時にフロート６が上方に変位すると、チェーン２５が他方向に変位してフロート側上部スプロケットホイール２１を他方の側に回転させる。フロート側上部スプロケットホイール２１の回転はフロート側回転軸１１とクラッチ機構１８とを通してウェイト側回転軸１２に伝達される。
【００５７】
本実施形態では、フロート側回転軸１１に取り付けられたフロート側上部スプロケットホイール２１と、プラットホーム１の下方に配置されたベースフレーム９に回転自在に支持されたフロート側下部スプロケットホイール２３と、フロート側上部スプロケットホイール２１とフロート側下部スプロケットホイール２３とに掛け渡されてフロート６に連結されたフロート側チェーン２５とによりフロート側変位伝達機構が構成されている。
【００５８】
ウェイト８は十分に大きな質量を有するが、フロート６よりは小さい質量を有するように形成されている。鉄塔７の下端寄りの部分に固定されたフレーム７０１及び鉄塔７の上端付近に固定されたフレーム７０２にそれぞれ複数のガイドレール３１の下端及び上端が固定されている。複数のガイドレール３１は、ウェイト８を上下方向に貫通した孔にスライド自在に嵌合され、これらのガイドレールにより、ウェイト８が上下方向にスライド自在に支持されている。
【００５９】
ウェイト側回転軸１２にはウェイト側下部スプロケットホイール３２が取りつけられ、鉄塔７の上端部付近（ウェイト８の上限位置付近）に設けられたフレーム７０３に固定された軸３３にウェイト側上部スプロケットホイール３４が取りつけられている。ウェイト８の中央部を貫通した状態で設けられてウェイト８に固定されたウェイト側チェーン３５がウェイト側下部スプロケットホイール３２及びウェイト側上部スプロケットホイール３４に掛け渡され、ウェイト側回転軸１２が一方向に回転したときにウェイト側チェーン３５が一方向に変位してウエイト８を下限位置ＰL側から上限位置Ｐu側に向けて上昇させるようになっている。
【００６０】
本実施形態では、ウェイト側下部スプロケットホイール３５の外径がフロート側上部スプロケットホイール２１の外径のｎ倍に設定されていて、クラッチ機構１８がオン状態にあるときに、フロート６の下方への変位がｎ倍に拡大されてウェイト３２に伝達されるようになっている。即ち、フロート６が下方にＹ［ｍ］変位する間に、ウェイト８がｎ×Ｙ［ｍ］上昇するようになっている。
【００６１】
ウェイト側回転軸１２にはまた、図５に示すように外周に歯部４１ａを有するラチェットホイール４１が取りつけられ、プラットホーム１に固定されたラチェット爪駆動支持機構４２により回動自在に支持されたラチェット爪４３が、ラチェットホイール４１の外周の歯部４１ａに噛み合わされている。ラチェット爪４３は駆動支持機構４２に設けられた図示しないバネによりラチェットホイール４１側に付勢されていて、ウェイト側回転軸１２がウェイト８を上昇させる方向（本実施形態では図５の矢印Ｕ方向）に回転する際には、ラチェット爪４３がラチェットホイール４１の歯部から逃げて回転軸１２の回転を可能にすることによりウェイト８の上昇を許容し、ウェイト８の質量によりチェーン３５及びスプロケットホイール３２を介して回転軸１２がウェイト８を下降させる方向（図５の矢印Ｃ方向）に回転させられようとしたときには、ラチェット爪４３がラチェットホイール４１の歯部に噛み合うことにより回転軸１２の矢印Ｃ方向への回転を阻止してウェイト８の位置を保持するようになっている。
【００６２】
ラチェット爪駆動支持機構４２には、ラチェットホイール４１からラチェット爪４３に加えられている力を軽減する方向（図５の矢印Ｓ方向）にラチェット爪４３を変位させると同時に、該ラチェット爪をラチェットホイール４１から逃がす方向（図５の矢印Ｒ方向）に強制的に回動させて、ラチェット爪４３をラチェットホイール４１から引き外すラチェット爪引き外し機構が設けられ、この引き外し機構によりラチェット爪４３をラチェットホイール４１から引き外すことにより、回転軸１２の図示の矢印Ｃ方向への回転を可能にして、ウェイト８の下降を許容するようになっている。
【００６３】
本実施形態では、ラチェットホイール４１と、ラチェット爪４３と、図示しないラチェット爪引き外し機構とにより、ウェイト８の上昇を許容した状態で該ウェイトの下降を阻止してウェイト８の位置を保持する保持状態と、このウェイト８の保持を解除してウェイト８の下降を許容する解除状態とに切り換えが可能なウェイト保持機構４５が構成されている。
【００６４】
クラッチ機構１８は、引き潮時にフロート６の下降に伴ってウェイト８を上昇させる際にフロート側回転軸１１とウェイト側回転軸１２とを結合して、フロート側回転軸１１からウェイト側回転軸１２への変位の伝達を行わせ、引き潮が完了してフロート６の下降が停止した後にフロート側回転軸１１とウェイト側回転軸１２との間を切り離すために設けられたものである。このクラッチ機構１８は、例えば図３に示すように構成することができる。図３に示されたクラッチ機構１８は、フロート側回転軸１１の先端（ウェイト側回転軸１２側の端部）にスラスト可能に支持された第１のクラッチ部材５１と、ウェイト側回転軸１２の回転軸１１側の端部に固定された第２のクラッチ部材５２と、第１のクラッチ部材５１をスラスト方向に駆動するクラッチ操作機構５３とにより構成されている。
【００６５】
図示の例では、第１のクラッチ部材５１側に突起５１ａが、また第２のクラッチ部材５２側には突起５１ａを嵌合させる凹部５２ａがそれぞれ設けられていて、第１のクラッチ部材５１を第２のクラッチ部材５２側に変位させたときに、図３に示すように、突起５１ａが凹部５２ａに嵌合することにより第１のクラッチ部材５１と第２のクラッチ部材５２とが結合されてクラッチ機構１８がオン状態になり、第１のクラッチ部材５１を第２のクラッチ部材５２から引き離す側に変位させたときに図４に示すように突起５１ａが凹部５２ａから離脱して、クラッチ機構１８がオフ状態になるようになっている。
【００６６】
クラッチ機構を操作するため、図示の例では、スライダ５５が、ガイド機構５４により、回転軸１１及び１２の軸線方向に変位し得るように（スライドし得るように）支持され、このスライダ５５の先端に設けられた二股部（Ｕ字状部）５５ａが，第１のクラッチ部材５１に設けられた周設溝５１ｂに遊嵌されている。スライダ５５の先端の二股部５５ａと第１のクラッチ部材５１の溝５１ｂとの嵌合により、第１のクラッチ部材５１の回転が許容された状態でスライダ５５が第１のクラッチ部材５１とともにスラスト方向に移動し得るように、スライダ５５と第１のクラッチ部材５１とが結合されている。
【００６７】
スライダ５５を駆動するため、油圧シリンダや電動機などを駆動源としてスライダ５５を駆動するクラッチ駆動機構５６が設けられ、クラッチ駆動機構５６から導出された操作軸５７がスライダ５５に連結されている。本実施形態では、スライダ５５と、クラッチ駆動機構５６とにより、クラッチ操作機構５３が構成されている。
【００６８】
ウェイト側回転軸１２は、負荷側クラッチ機構６１を介して増速機構６２の入力軸６２ａに接続され、増速機構６２の出力軸が負荷駆動軸６３として外部に導出されている。本実施形態では、発電機６４が負荷として設けられていて、発電機６４の回転軸が負荷駆動軸６３に接続されている。負荷側クラッチ機構６１は、クラッチ機構１８と同様に構成することができる。また増速機構６２は、歯車機構により構成することができる。
【００６９】
本実施形態においては、フロート側回転軸１１に取り付けられたフロート側上部スプロケットホイール２１と、プラットホーム１の下方に配置されたベースフレーム９に回転自在に支持されたフロート側下部スプロケットホイール２３と、フロート側上部スプロケットホイール２１とフロート側下部スプロケットホイール２３とに掛け渡されてフロート６に連結されたフロート側チェーン２５とにより、潮の干満に伴って生じるフロート６の変位を回転変位に変換してフロート側回転軸１１に伝達するフロート側変位伝達機構が構成されている。
【００７０】
また、プラットホーム１に設置されたフレーム１５，１６に回転自在に支持されたウェイト側下部スプロケットホイール３２と、ウェイトの上限位置付近に設置されたフレーム７０３に回転自在に支持されたウェイト側上部スプロケットホイール３４と、ウェイト側下部スプロケットホイール３２とウェイト側上部スプロケットホイール３４とに掛け渡されたウェイト側チェーン３５とにより、ウェイト側回転軸１２の回転に伴ってウェイト８を上限位置Ｐuに向けて変位させるべく、ウェイト側回転軸１２の回転変位をウェイト８の変位の方向に沿う変位（本実施形態では上下方向の変位）に変換してウェイト８に伝達するウェイト側変位伝達機構が構成され、ウェイト側下部スプロケットホイール３２の外径がフロート側上部スプロケットホイールの外径のｎ倍（ｎは１を超える自然数）に設定されることにより、引き潮時のフロート６の変位がｎ倍に拡大されてウェイト８に伝達されるようになっている。
【００７１】
上記フロート側変位伝達機構と、ウェイト側変位伝達機構と、クラッチ機構１８とにより、クラッチ機構１８がオン状態にあるときに引き潮時のフロートの変位がｎ倍に拡大されてウェイト８に伝達されるように、フロート側変位伝達機構及びウェイト側変位伝達機構が構成されたフロート・ウェイト間変位伝達装置が構成されている。
【００７２】
また本実施形態では、スプロケットホイール３２及び３４と、ウェイト側チェーン３５と、クラッチ機構６１と、増速機構６２とにより、ウェイト８の下降変位を回転変位に変換して増速機構を介して負荷駆動軸６３に伝達するウェイト・負荷間変位伝達機構が構成されている。
【００７３】
本実施形態の潮汐エネルギ利用負荷駆動装置を運転する際には、上げ潮時にフロート６が上昇する過程でクラッチ機構１８をオフ状態にして、フロート側回転軸１１とウェイト側回転軸１２との間を切り離しておき、フロート６が満潮時の上限レベルに達するのを許容する。フロート６が満潮時の上限レベルまで到達した後引き潮が開始されるまでの間にクラッチ機構１８をオン状態にしておく。また引き潮が開始されるまでの間に、クラッチ機構６１をオフ状態にするとともに、ウェイト保持機構４５のラチェット爪４３をラチェットホイール４１側に付勢して、ウェイト８の上昇を許容し、ウェイト８の下降を阻止する状態にウェイト保持機構４５を切り換える。
【００７４】
満潮時には、フロート６が海面に浮いている。この状態では、フロートに働く浮力と、ウェイト８側からフロート６に作用する力（フロートを上方に引っ張り上げようとする力）との和が、フロート６の質量により生じる重力とバランスしている。引き潮が開始され、海面のレベルが低下すると、浮力が減った分だけ、力のバランスが崩れるため、フロート６は、浮力とウェイト８側から作用する力との和の力とフロート６の質量により生じる重力とをバランスさせるように下降していく。このようにして、フロートは海面の低下に追従して下降していく。このフロート６の変位が拡大されてウェイト８に伝達されるため、ウェイト８は上限位置Ｐuに向けて上昇していく。引き潮が終わり、フロート６の下降が停止したときにクラッチ機構１８をオフ状態にしてフロート６とウェイト８との間の変位の伝達を断ち、負荷を駆動するまでの間、ウェイト８を上昇させられた位置に保持する。フロート６の下降が停止した時点でのウェイト８の高さ位置は、ウェイト８の上昇を開始させる際のウェイトの高さ位置により異なり、また大潮時と小潮時とで異なる。
【００７５】
フロート６が下限位置に達し、クラッチ機構１８がオフ状態にされた後、負荷を駆動する際には、クラッチ機構６１をオン状態にし、ウェイト保持機構４５を、ウェイトの保持を解除する解除状態に切り換える。これにより、ウェイト８の変位がチェーン３５とスプロケットホイール３２とを介して回転変位に変換されて、クラッチ機構６１と増速機構６２とを介して発電機（負荷）６４に伝達され、発電機６４が発電を開始する。発電機６４の回転速度が適正な範囲となるように、増速機構６２での増速比を設定しておく。このときウェイト８には、増速機構６２を介して発電機６４が負荷されるため、ウェイト８の下降には大きなブレーキが作用し、ウェイト８はゆっくりと下降していく。
【００７６】
なお発電機６４が負荷として軽すぎるために、ウェイト８にうまくブレーキがかからず、ウェイト８の下降速度が高くなりすぎる場合や、負荷の回転速度を一定の範囲に保つことが必要になる場合に備えて、負荷駆動軸６３の回転速度を一定の範囲に保つように調整するガバナ機構を設けておくこともできる。
【００７７】
負荷に与えることができるエネルギをできるだけ大きくするため、ウェイト８の上限位置は、できるだけ高い位置に設定することが好ましく、ウェイト８の質量はできるだけ大きくしておくことが好ましい。質量が大きいウェイト８を高い位置まで上昇させるためには、フロート６の質量をウェイトの質量よりも十分に大きくおくことが必要である。質量Ｍ［ｔ］のウェイトをフロートの変位量Ｙのｎ倍の高さまで上昇させるためには、フロート６の質量をｎ×Ｍ［ｔ］を超える大きさとしておくことが必要である。従って、フロート６として相当に大きい質量を有するものを用意する必要があるが、質量が大きいフロートは造船技術を用いることにより容易に建造可能である。
【００７８】
上記の実施形態では、引き潮時のフロートの変位を拡大してウェイトに伝達することにより、潮汐エネルギをウェイトの位置エネルギとして蓄え、上げ潮時にウェイトを下降させてその下降変位を負荷に伝達することにより負荷を駆動するようにしたが、上げ潮時のフロートの変位をウェイトに拡大して伝達するように構成することもできる。上げ潮時のフロートの変位でウェイトを上昇させるようにする場合には、例えば、上記の実施形態の潮汐エネルギ利用負荷駆動装置において、フロート６が上昇する際のフロート側回転軸１１の回転方向をウェイト８を上昇させる方向とするようにチェーン２５をフロート６に連結するか、または、フロート６が上昇する際のウェイト側チェーン３５の変位でウェイト８を上昇させるように、ウェイト側チェーン３５とウェイト８とを連結するようにすればよい。
【００７９】
上記の実施形態では、ウェイト８の下降変位を回転変位に変換した後、増速機構６２を通して負荷に伝達するようにしているが、負荷が大きく、ウェイトの下降変位を回転変位に変換して負荷に伝達するだけでウェイトにブレーキをかけることができる場合には、増速機構６２を省略することができる。
【００８０】
上記のように、潮の干満に伴って生じる海面の上下に追従して上下するフロート６と、フロート６の質量よりも小さい質量を有して、下限位置と、上限位置との間を変位し得るように支持されたウェイト８とを設けて、引き潮時に生じるフロートの下方への変位を拡大してウェイトに伝達することによりウェイト８を上限位置に向けて上昇させ、フロート６とウェイト８との間の変位の伝達を断った状態にして、ウェイト８を上昇させられた位置から下限位置に向けて下降させながら、ウェイト８の下降の際の変位を負荷の駆動に適した変位に変換して負荷に伝達するようにすると、潮汐エネルギを位置エネルギとして蓄えておいて、負荷の駆動が必要なときに、ウェイト８を時間をかけて下降させながら負荷を駆動することができるため、負荷を的確に駆動して潮汐エネルギの有効利用を図ることができる。
【００８１】
上記のように、フロートの変位をウェイトに伝達して、該ウェイトを上昇させるようにすると、フロートの変位が如何にゆっくりと行われる場合でも、フロートの変位に伴ってウェイトを確実に上昇させて、潮汐エネルギを位置エネルギとして蓄積することができるため、潮汐エネルギの蓄積を容易かつ確実に行うことができる。
【００８２】
また上記のように構成すると、潮の干満が起こっている時間の長短に関係なく、負荷を駆動するのに適した速度でウェイトを下降させながらその変位を負荷を駆動するのに適した変位に変換して負荷に伝達することができるため、負荷を効率よく駆動することができる。
【００８３】
また上記のように構成すると、フロートの変位を波浪の影響を受けないウェイトの変位に変換してから負荷に伝達することができるので、波浪によるフロートの揺動の影響を受けることなく、安定に負荷を駆動することができる。
【００８４】
上記の実施形態では、引き潮時または上げ潮時にウェイトを上昇させてエネルギを蓄積するようにしたが、引き潮時にも上げ潮時にもウェイトを上昇させてより多くのエネルギを蓄積するように構成することもできる。
【００８５】
図６及び図７は引き潮時及び上げ潮時の双方にウェイトを上昇させてエネルギを蓄積することができるようにした潮汐エネルギ利用負荷駆動装置の構成例を概略的に示したものである。
【００８６】
本実施形態では、海面の上下に追従して上下するように設けられたフロート６と、フロート６の質量よりも小さい質量を有して、それぞれに対して設定された下限位置と上限位置との間を変位し得るように支持された第１及び第２のウェイト８及び８′とが設けられている。図６は、引き潮時にウェイト８を上昇させた状態を示し、図７は上げ潮時にウェイト８′を上昇させた状態を示している。
【００８７】
図６及び図７に示した装置において、フロート側上部スプロケット２１及びフロート側下部スプロケット２３及びフロート側チェーン２５は、図１ないし図５に示したものと同様であり、フロート６の変位がスプロケット２１及び２３とチェーン２５とにより回転変位に変換される。１１及び１２はそれぞれ前記の実施形態で用いられたフロート側回転軸及びウェイト側回転軸と同じものであるが、本実施形態では、これらの回転軸１１及び１２をそれぞれ第１のフロート側回転軸及び第１のウェイト側回転軸と呼ぶ。第１のフロート側回転軸１１と第１のウェイト側回転軸１２との間には第１のフロート・ウェイト間クラッチ機構１８が設けられ、このクラッチ機構がオン状態の時に第１のフロート側回転軸１１の回転が第１のウェイト側回転軸に伝達される。
【００８８】
第１のウェイト側回転軸１２に第１のウェイト側下部スプロケットホイール３２が取り付けられ、第１のウェイト側下部スプロケットホイール３２の上方に第１のウェイト側上部スプロケットホイール３４が配置されている。第１のウェイト側回転軸１２及び第１のウェイト側上部スプロケットホイール３４にチェーン３５が掛け渡され、チェーン３５に第１のウェイト８が連結されている。第１のウェイト側回転軸３２の回転は、第１の負荷側クラッチ機構６１と図示しない増速機構とを介して負荷としての発電機６４に伝達されている。本実施形態においても、第１のウェイト８の上昇を許容した状態で該第１のウェイトの下降を阻止して該第１のウェイトの位置を保持する保持状態と該第１のウェイトの保持を解除して該第１のウェイトの下降を許容する解除状態とに切り換えが可能な第１のウェイト保持機構４５が設けられている。
【００８９】
本実施形態では、フロート側上部及び下部スプロケットホイール２１及び２３と、チェーン２５と、回転軸１１及び１２と、スプロケットホイール３２，３４及びチェーン３５とにより、引き潮時のフロート６の変位を拡大して第１のウェイト８に伝達する第１の変位拡大伝達機構ＴＳ1が構成されている。第１のクラッチ機構１８は、第１の変位拡大伝達機構ＴＳ1の変位伝達経路の途中に設けられていて、フロート８の変位が第１の変位拡大伝達機構を通して第１のウェイト８に伝達されるのを許容するオン状態とフロート６と第１のウェイト８との間の変位の伝達を断つオフ状態とに切り換えられる。第１のクラッチ機構１８は、引き潮時にオン状態にされ、上げ潮時にオフ状態にされる。
【００９０】
また本実施形態では、第１のフロート側回転軸１１に第２のフロート側回転軸１１′が接続され、この第２のフロート側回転軸１１′に第２のフロート・ウェイト間クラッチ機構１８′を介して第２のウェイト側回転軸１２′が接続されている。
【００９１】
また第２のウェイト側回転軸１２′には第２のウェイト側下部スプロケットホイール３２′が取り付けられ、第２のウェイト側下部スプロケットホイール３２′の上方には第２のウエイト側下部スプロケットホイール３４′が配置されている。第２のウェイト側下部スプロケットホイール３２′及び第２のウェイト側上部スプロケットホイール３４′にチェーン３５′が掛け渡され、チェーン３５′にウエイト８′が連結されている。第２のウェイト側回転軸１２′の回転は、第２の負荷側クラッチ機構６１′と図示しない増速機構とを介して負荷としての発電機６４′に伝達される。また第２のウェイト８′の上昇を許容した状態で該第２のウェイトの下降を阻止して該第２のウェイトの位置を保持する保持状態と該第２のウェイトの保持を解除して該第２のウェイトの下降を許容する解除状態とに切り換えが可能な第２のウェイト保持機構４５′が設けられている。
【００９２】
本実施形態では、フロート側上部及び下部スプロケットホイール２３及び２１と、チェーン２５と、回転軸１１′及び１２′と、スプロケットホイール３２′，３４′と、チェーン３５′とにより、上げ潮時のフロート６の変位を拡大して第２のウェイト８′に伝達する第２の変位拡大伝達機構ＴＳ2が構成されている。第２のクラッチ機構１８′は、第２の変位拡大伝達機構ＴＳ2の変位伝達経路に設けられて、フロート６の変位が第２の変位拡大伝達機構ＴＳ2を通して第２のウェイト８′に伝達されるのを許容するオン状態とフロート６と第２のウェイト８′との間の変位の伝達を断つオフ状態とに切り換えられる。第２のクラッチ機構１８′は、上げ潮時にオン状態にされ、引き潮時にオフ状態にされる。
【００９３】
本実施形態に係わる潮汐エネルギ利用負荷駆動装置は、図１ないし図５に示した実施形態において、プラットホーム１上に、引き潮時にウェイト８を上昇させる第１の変位拡大伝達機構と、上げ潮時にウェイト８′を上昇させる第２の変位拡大伝達機構とを左右対称に設けたものに相当する。
【００９４】
図６及び図７に示した装置を用いて行う潮汐エネルギ利用負荷駆動方法では、引き潮時に第１のクラッチ機構１８をオン状態にし、第２のクラッチ機構１８′をオフ状態にして、フロート６の下方への変位を拡大して第１のウェイト８に伝達することにより第１のウェイト８を上限位置に向けて上昇させるウェイト上昇過程（第１のウェイト上昇過程）を行う。このウェイト上昇過程を行っている間に、第２のクラッチ機構１８′をオフ状態にしてフロート６と第２のウェイト８′との間の変位の伝達を断った状態で、第２のウェイト８′を下降させながら、該第２のウェイトの下降の際の変位を負荷６４′の駆動に適した変位に変換して、負荷６４′に伝達することにより該負荷を駆動する負荷駆動過程（第２の負荷駆動過程）を行う。
【００９５】
また上げ潮時には、第１のクラッチ機構１８をオフ状態にし、第２のクラッチ機構１８′をオン状態にして、上げ潮時に生じるフロート６の上方への変位を拡大して第２のウェイト８′に伝達することにより第２のウェイト８′を上限位置に向けて上昇させる第２のウェイト上昇過程を行う。このウェイト上昇過程を行っている間に、第１のクラッチ機構１８をオフ状態にして、フロート６と第１のウェイト８との間の変位の伝達を断った状態で第１のウェイト８を下降させながら、該第１のウェイトの下降の際の変位を負荷の駆動に適した変位に変換して負荷６４に伝達することにより該負荷６４を駆動する負荷駆動過程（第１の負荷駆動過程）を行う。
【００９６】
上記の方法によれば、引き潮時にウェイト８にエネルギを蓄積し、上げ潮時にウェイト８′にエネルギを蓄積することができるため、負荷を駆動し得る時間を長くすることができ、潮汐エネルギを有効に利用することができる。
【００９７】
上記の実施形態では、ウェイト８または８′を上昇させる機構としてチェーンスプロケット機構を用いているが、ウェイトを上昇させる機構はチェーンスプロケット機構に限定されない。例えば、図８及び図９に示したように、ウェイト側回転軸１２にワイヤロープ７０を巻き付けたドラム７１を取り付けて、ドラム７１から繰り出したワイヤロープ７０をドラム７１の上方に配置した滑車７２及び７３に引っ掛け、滑車７３から垂れ下がったワイヤロープ７０の先端にウェイト８を固定するようにしてもよい。この場合は、フロートの変位に伴って、ドラム７１を図９において反時計方向（矢印ＣＣＬ方向）に回転させて、ワイヤロープ７０をドラム７１に巻き取ることにより、ウェイト８を上昇させることができ、フロート側上部スプロケットホイール２１の外径よりもドラム７１の外径を大きくしておくことにより、フロートの変位を拡大してウェイト８に伝達することができる。
【００９８】
同様に、フロート６の変位を回転変位に変換して回転軸１１に伝達する機構としても、チェーンスプロケット機構以外の機構、例えばラックアンドピニオン機構等を用いることができる。
【００９９】
上記の実施形態では、フロート６の変位を１つのチェーンスプロケット機構を通してフロート側回転軸１１に伝達するようにしているが、チェーン及びスプロケットにかかる負担を軽減するためにフロート６の変位を、バランスよく配置した複数のチェーンスプロケット機構を通してフロート側回転軸１１に伝達するように構成することもできる。
【０１００】
上記の実施形態では、フロート側上部スプロケットホイール２１の外径よりも、ウェイト側下部スプロケットホイール３２の外径を大きくすることにより、フロートの変位を拡大してウェイトに伝達するようにしているが、フロート側回転軸１１とウェイト側回転軸１２との間に歯車増速機構を設けることにより、フロートの変位を拡大してウェイトに伝達するようにしてもよい。
【０１０１】
上記の実施形態では、ウェイト８の上限位置を下限位置の真上に設定しているが、本発明はウェイトの上限位置をこのように設定する場合に限定されない。例えば、ウェイト８の上限位置を下限位置の斜め上方の位置に設定してもよい。この場合は、例えば図１０に示すように、海岸に隣接する傾斜地にガイドレール７５を敷設しておくとともに、ガイドレールに案内されて転動する車輪７６をウェイト８に設けて、ウェイト８をガイドレール７５に沿って上下させるようにすることができる。図１０に示した例では、ウエイト側回転軸にワイヤロープ７０が巻かれたドラム７１が取り付けられて、ドラム７１から繰り出されたワイヤロープ７０がウェイト８の上限位置よりも高い位置に設置された滑車７２を経由してウェイト８に連結されている。この例では、引き潮時のフロート６の下方への変位を拡大してロープ７０を通してウェイト８に伝達することにより、ウェイト８を上限位置に向けて上昇させる。上げ潮時には、フロート８の変位を拡大してウェイトに伝達する変位拡大伝達機構の変位伝達経路に設けられたクラッチ機構（図１０には図示せず。）をオフ状態にして、ウェイト８をフロート６から機械的に切り離した状態とし、更にウェイト８の位置を保持していたウェイト保持機構４５を解除状態として、ウェイト８を下降させながらその変位を負荷に伝達する。
【０１０２】
上記の説明では、図５に示したウェイト保持機構４５を用いるとしたが、ウェイト保持機構は、ウェイトの上昇を許容した状態で該ウェイトの下降を阻止して該ウェイトの位置を保持する保持状態と、ウェイトの保持を解除して該ウェイトの下降を許容する解除状態とに切り換えが可能なものであればよく、図５に示したものに限定されない。
【０１０３】
例えば、図１２に示したように、ウェイト側回転軸１２に取り付けられて、ウェイトを上昇させる際に図面上反時計方向に回転し、ウェイトを下降させる際に時計方向に回転するラチェットホイール４１と、ウェイト側回転軸１２の直下の位置から、ウェイト側回転軸１２の軸線と直交する平面に沿って、水平方向に所定の距離を隔てた位置に位置させて、プラットホーム１に固定された支持台４６に回転自在に支持された回転軸４７と、回転軸４７に後端部が固定され、先端にローラ４８ａが回転自在に支持されて、ローラ４８ａがラチェット爪４１ａに係合することによりラチェットホイール４１を係止して該ラチェットホイールが時計方向に回転するのを阻止するラチェットホイール係止アーム４８と、ウェイト側回転軸１２の下方の空間を該回転軸１２を越えて延びるように配置されて後端部が回転軸４７に固定された操作アーム４９とを備えた構造のウェイト保持機構４５を用いることもできる。
【０１０４】
図１２に示されたウェイト保持機構４５においては、操作アーム４９がラチェットホイール係止アーム４８よりも長く形成されていて、操作アーム４９が、ラチェットホイール係止アーム４８よりも大きい質量を有し、かつ、回転軸４７の中心と操作アーム４９の重心との間の距離が回転軸４７の中心とラチェットホイール係止アーム４８の重心との間の距離よりも長くなるように、ラチェットホイール係止アーム４８及び操作アーム４９が設けられている。
【０１０５】
図１２に示されたようにウェイト保持機構４５においては、操作アーム４９が図示の係止位置と、図示の係止位置よりも時計方向に一定角度ずれた位置に設定された係止解除位置との間を回動し得るようになっており、操作アーム４９が係止解除位置に保持されているときには、図示しない機構により、ラチェットホイール係止アーム４８の先端のローラ４８ａがラッチェットホイール４１のラチェット爪から離れた状態に保持されるようになっている。
【０１０６】
フロートの変位によりウェイトを上昇させる際には、操作アーム４９がフリーの状態（操作力が与えられない状態）に置かれている。このとき、操作アーム４９の質量により回転軸４７に働く図面上反時計方向のトルクにより、ラチェットホイール係止アーム４８がラチェットホイール４１側に常時付勢された状態にある。この状態では、ウェイトの質量によりラチェットホイール４１が付勢されて該ラチェットホイールが時計方向に回転しようとしたときに、ラチェットホイール係止アーム４８の先端のローラ４８ａがラチェット爪４１ａに係合してラチェットホイール４１及びウェイト側回転軸１２の回転を阻止するため、ウェイトの下降が阻止されてその位置が保持される。
【０１０７】
フロート側からウェイト側回転軸１２にウェイトを上昇させる方向（図面上反時計方向）の回転力が与えられたときには、ラチェットホイール係止アーム４８の先端のローラ４８ａがラチェット爪４１ａにより外側に押されて該ラチェット爪から外れるため、ラチェットホイール４１の回転が許容され、ウェイトの上昇が許容される。
【０１０８】
ウェイトの上昇が完了した後、負荷を駆動する際には、操作アーム４９の先端に該操作アームを時計方向に回動させる向きの操作力Ｆを与えることにより、操作アーム４９を係止解除位置まで回動させてその位置に保持する。ラチェット爪係止アームの先端にはローラ４８ａが取り付けられているため、ラチェット爪４１ａからの係止アーム４９の引き外しは容易に行うことができる。この状態では、ラチェットホイール係止アーム４８の先端のローラ４８ａがラチェット爪４１ａから離れた位置に保持されるため、ラチェットホイール４１及びウェイト側回転軸１２の回転が許容され、ウェイトの下降が許容される。
【０１０９】
操作アーム４９の操作力Ｆは、商用電源等の商用エネルギを利用する油圧シリンダやモータ等の駆動源から与えてもよく、商用エネルギを用いることなく、フロート６側から与えてもよい。例えば、引き潮時のフロート６の変位を拡大してウェイト８に伝達してウエイトを上昇させる場合には、フロート６が引き潮時の下限位置に達する直前のフロートの下降変位を逆方向の変位に変換して操作アーム４９に伝達することにより、操作アーム４９に操作力Ｆを与えるようにしてもよい。この場合、操作アーム４９が係止解除位置まで回動したときに該操作アーム４９をその係止解除位置に保持する操作アーム保持機構を設けておいて、フロートが小潮の際の上げ潮時の上限位置に達する直前の該フロートの変位により操作アーム保持機構による操作アームの保持を解除して、操作アームを係止位置に自動的に復帰させるようにしておくと、商用エネルギを用いることなく、潮汐力によりウェイト保持機構４５を自動操作することができる。
【０１１０】
同様に、フロート６が所定の位置に達したときに、フロートの変位を利用してクラッチ機構１８をオン状態またはオフ状態にするように構成することもできる。例えば、フロートが引き潮時の下限位置に達する直前のフロートの変位をクラッチ機構１８に伝達して該クラッチ機構１８をオフ状態にして、フロートが小潮の際の上げ潮時の上限レベルに達する直前のフロートの変位をクラッチ機構１８に伝達して該クラッチ機構をオン状態にするようにしてもよい。
【０１１１】
図６に示すように、引き潮時及び上げ潮時にそれぞれウェイト８及び８′を上昇させる構成をとる場合に、上記のようにフロートの変位を利用してクラッチ機構１８及び１８′とウェイト保持機構４５及び４５′とを自動操作するように構成しておくと、引き潮時にも上げ潮時にも、商用エネルギを用いることなく、潮汐エネルギ利用負荷駆動装置を自動運転して発電機などの負荷を駆動することができる。
【０１１２】
上記の実施形態では、引き潮時のフロートの変位または上げ潮時のフロートの変位を拡大して、ウェイトを上昇させる方向の変位に変換してウェイトに伝達するようにしたが、引き潮時のフロートの変位及び上げ潮時のフロートの変位の双方を拡大してウェイトを上昇させる方向の変位としてウェイトに伝達するように構成することもできる。
【０１１３】
この場合、フロート・ウェイト間変位伝達装置は、引き潮時のフロートの変位及び上げ潮時のフロートの変位の双方を拡大してウェイトを上昇させる方向の変位としてウェイトに伝達する変位拡大伝達機構と、変位拡大伝達機構の変位伝達経路の途中に設けられてフロートの変位が変位拡大伝達機構を通してウェイトに伝達されるのを許容するオン状態とフロートとウェイトとの間の変位の伝達を断つオフ状態とに切り換えが可能なクラッチ機構とを有して、クラッチ機構がオン状態にあるときにフロートの変位を拡大してウェイトに伝達して該ウェイトを上限位置に向けて上昇させ、クラッチ機構がオフ状態にあるときにフロートとウェイトとの間での変位の伝達を断つように構成される。
【０１１４】
上記フロート・ウェイト間変位伝達装置は、プラットホーム上に回転自在に支持されたフロート側回転軸及びウェイト側回転軸と、引き潮時に生じるフロートの変位及び上げ潮時に生じるフロートの変位の双方を一方向の回転変位に変換してフロート側回転軸に伝達するフロート側変位伝達機構と、ウェイト側回転軸の一方向の回転に伴ってウェイトを上限位置に向けて変位させるべく、ウェイト側回転軸の回転変位をウェイトの変位の方向に沿う変位に変換してウェイトに伝達するウェイト側変位伝達機構と、フロート側回転軸とウェイト側回転軸との間に設けられたクラッチ機構とを備えて、クラッチ機構がオン状態にあるときにフロートの変位がｎ倍に拡大されてウェイトに伝達されるように構成することができる。
【０１１５】
図１３ないし図１５は、引き潮時に生じるフロートの変位及び上げ潮時に生じるフロートの変位の双方を一方向の回転変位に変換してフロート側回転軸に伝達するフロート側変位伝達機構の構成例を示したものであり、図１３はこの機構の側面図、図１４は要部の拡大断面図、図１５はフロート側チェーンの一部を拡大して示した断面図である。
【０１１６】
図１３に示したように、フロート側チェーン２５の、フロート側上部スプロケットホイール２１及びフロート側下部スプロケットホイール２３の間を上下に延びる２つの部分２５Ａ及び２５Ｂは、フロート６を上下に貫通させて設けられた一対のチェーン貫通孔６０１Ａ及び６０１Ｂを貫通した状態で設けられている。
【０１１７】
図１５に示したように、フロート側チェーン２５は、平行に配置された１対の内プレート２５ａ，２５ａ′と、平行に配置された１対の外プレート２５ｂ，２５ｂ′とをチェーンの長手方向に沿って交互に並べて配置して、隣り合う内プレート２５ａ，２５ａ′のペアと外プレート２５ｂ，２５ｂ′のペアとをピン２５ｃで連結した公知の構造を有し、一つ置きに配置されたピン２５ｃにローラ２５ｄが回転自在に嵌合されている。また他の一つ置きに配置されたピン２５ｃには、その両端寄りの部分に２つのローラ２５ｅ、２５ｅ′が回転自在に嵌合されている。回転軸１１及び２２にそれぞれ取り付けられたスプロケットホイール２１及び２３は、チェーンのピン２５ｃの軸線方向に間隔をあけて１対ずつ設けられ、１対ずつ設けられたスプロケットホイール２１及び２３が、図１５に鎖線Ｓ1及びＳ2で示した２箇所の部分でチェーン２５のローラ２５ｄ及び２５ｅ，２５ｅ′に係合するようになっている。
【０１１８】
ローラ２５ｅ，２５ｅ′が嵌合されたピン２５ｄの中央寄りの部分（スプロケットホイール２１及び２３と干渉しない部分）には、係合子８０を構成する一対の回動アーム８１及び８２の後端部に設けられたボス部８１ａ及び８２ａが嵌合され、これにより一対の回動アーム８１及び８２がピン２５ｄに回動自在に結合されている。係合子８０は、一対の回動アーム８１及び８２のそれぞれの先端部が互いに離反した状態になる開状態と、一対の回動アーム８１及び８２のそれぞれの先端が互いに接近した状態になる閉状態とをとるように構成されていて、常時は開状態をとるように各係合子を構成する一対の回動アーム８１及び８２がバネ８３で付勢されている。
【０１１９】
各係合子８０は、チェーンの長手方向に対して同じ向きを向くようにその回動範囲が規制されていて、閉状態で各チェーン貫通孔６０１Ａ，６０１Ｂ内をチェーンとともに通過して、各チェーン貫通孔を抜け出た際に開状態に復帰するように構成されている。
【０１２０】
図示の例では、チェーン挿通孔６０１Ａの下端側及びチェーン挿通孔６０１Ｂの上端側にそれぞれ凹部６０２Ａ及び６０２Ｂが形成され、チェーン挿通孔６０１Ａの下端及びチェーン挿通孔６０１Ｂの上端がそれぞれ凹部６０２Ａ及び６０２Ｂ内に開口するようになっている。従って、チェーン挿通孔６０１Ａ及び６０１Ｂをそれぞれ抜け出た係合子８０の回動アーム８１，８２の先端は、凹部６０２Ａ及び６０２Ｂ内でチェーン挿通孔６０１Ａの下端の開口部周辺及びチェーン挿通孔６０１Ｂの上端の開口部周辺に係合する。このように構成しておくと、凹部６０２Ａ及び６０２Ｂにより、係合子８０の回動アーム８１，８２の開き角を制限した状態で、係合子８０の回動アーム８１，８２の先端をチェーン挿通孔６０１Ａの下端の開口部周辺及びチェーン挿通孔６０１Ｂの上端の開口部周辺に係合させることができるため、フロート６から係合子８０に作用する力により係合子８０の回動アーム８１、８２が開くのを阻止して、フロート６とチェーン２５との結合強度を高めることができる。
【０１２１】
本実施形態のフロート側変位伝達機構においては、フロート６が下降する際には一対のチェーン挿通孔６０１Ａ，６０１Ｂの一方６０１Ａを抜け出て開状態になったいずれかの係合子８０の回動アーム８１，８２の先端が該一方のチェーン挿通孔６０１Ａの下端側の開口部の周辺に係合してフロート６の下降に伴ってチェーン２５を一方向（図１３の矢印方向）に走行させるようにフロート６をチェーン２５に結合する。またフロート６が上昇する際には、一対のチェーン挿通孔６０１Ａ，６０１Ｂの他方６０１Ｂを抜け出て開状態になったいずれかの係合子８０の回動アーム８１及び８２の先端が該他方のチェーン挿通孔６０１Ｂの上端側の開口部の周辺に係合して、フロート６の上昇に伴ってチェーン２５を前記一方向に走行させるようにフロート６をチェーン２５に結合する。従って、この例では、フロート６が下降する際にも上昇する際にも、チェーン２５が同じ方向に走行し、フロート側上部スプロケットホイール２１が同じ方向（図１３において反時計方向）に回転する。
【０１２２】
図１３ないし図１５に示されたフロート側変位伝達機構を用いる場合、他の機構は図１ないし図４に示した実施形態で用いたものと同様でよい。
【０１２３】
図１３ないし図１５に示されたフロート側変位伝達機構においては、チェーンの一つ置きのピンに係合子８０を支持しているが、係合子８０は、チェーン２５の長手方向に並べて多数個設けられて、各係合子８０を構成する一対の回動アーム８１，８２の後端部が前記フロート側チェーンのピンに回動自在に結合されていればよく、係合子８０を取り付けるチェーンのピン２５ｃは、必ずしも１つ置きのピン２５ｃでなくてもよい。ピン２５ｃの間隔が大きく、ピン２５ｃに支持された係合子８０が隣接するピン２５ｃと干渉するおそれがない場合には、すべてのピン２５ｃに係合子８０を取り付けることもできる。
【０１２４】
上記のようにフロート側変位伝達機構を構成しておくと、引き潮時にも上げ潮時にもフロート側回転軸１１を一方向に回転させて、フロート６の変位に伴ってウェイト８を上昇させることができるため、負荷を駆動する機会を増やすことができる。例えば、引き潮時にウェイトを上昇させた後、上げ潮が始まるまでの間にウェイトを下降させて負荷を駆動し、次いで上げ潮時に再び負荷を上昇させた後、次の引き潮が始まるまでの間にウェイトを下降させて負荷を駆動するサイクルを繰り返すことにより、１日に４回負荷を駆動することができる。
【０１２５】
図１３ないし図１５に示したフロート側変位伝達機構の構成を要約すると下記の通りである。
（ａ）フロート側回転軸１１に取り付けられたフロート側上部スプロケットホイール２１と、フロート６の下方に配置されたベースフレームに回転自在に支持されたフロート側下部スプロケットホイール２３と、フロート側上部スプロケットホイール２１とフロート側下部スプロケットホイール２３とに掛け渡されたフロート側チェーン２５とを備えている。
（ｂ）フロート側チェーン２５の、フロート側上部スプロケットホイール２１及びフロート側下部スプロケットホイール２３の間を上下に延びる２つの部分２５Ａ，２５Ｂは、フロート６を上下に貫通させて設けられた一対のチェーン貫通孔を貫通した状態で設けられている。
（ｃ）フロート側チェーン２５は、多数のプレートをピン２５ｃにより連結した構造を有している。
（ｄ）一対の回動アームからなる係合子が、チェーン２５の長手方向に並べて多数個設けられて、各係合子を構成する一対の回動アーム８１及び８２の後端部がフロート側チェーンのピンに回動自在に結合されている。
（ｅ）各係合子８０は、一対の回動アーム８１，８２のそれぞれの先端部が互いに離反した状態になる開状態と一対の回動アームのそれぞれの先端が互いに接近した状態になる閉状態とをとるように構成されていて、常時は開状態をとるように各係合子を構成する一対の回動アームがバネで付勢されている。
（ｆ）各係合子８０は、チェーンの長手方向に対して同じ向きを向くように設けられていて、閉状態で各チェーン貫通孔内を前記チェーンとともに通過して、各チェーン貫通孔を抜け出た際に前記開状態に復帰するように構成されている。
（ｇ）引潮フロートが下降する際には一対のチェーン挿通孔の一方を抜け出て開状態になったいずれかの係合子８０の回動アーム８１，８２の先端が該一方のチェーン挿通孔の下端側の開口部の周辺に係合してフロート６の下降に伴ってチェーンを一方向に走行させるようにフロートをチェーンに結合し、フロートが上昇する際には一対のチェーン挿通孔の他方を抜け出て開状態になったいずれかの係合子８０の回動アーム８１，８２の先端が該他方のチェーン挿通孔の上端側の開口部の周辺に係合してフロート６の上昇に伴ってチェーンを一方向に走行させるようにフロートをチェーンに結合して、フロートが下降する際にも上昇する際にも、フロート側上部スプロケットホイールを一方向に回転させる。
【０１２６】
上記の説明では、ウェイトの下限位置をプラットホーム１よりも上に設定するとしたが、ウェイトの下限位置は必ずしもプラットホームよりも上に設定する必要はなく、例えば、図１１に示すように、プラット１よりも下方の位置にウェイト８の下限位置ＰLを設定してもよい。この場合、ウェイト８を上下方向に伸びる管７８内で上下させるようにするのが好ましいが、場合によっては管７８を省略して、海中でウェイト８を上下させるようにしてもよい。
【０１２７】
図１ないし図５に示した実施形態のように、防波壁１０の内側にフロート６を配置するようにすると、フロートが波の影響を受けるのを防ぐことができるため好ましいが、防波壁１０は必須のものではなく、図１０に示した例のように、防波壁を省略することもできる。
【０１２８】
図６及び図７に示した実施形態では、ウェイト８及び８′の下降により、それぞれ異なる負荷６４及び６４′を駆動するようにしているが、ウェイト８及び８′の下降に伴う変位を変換して得た回転変位を共通の負荷に伝達するように装置を構成することもできる。
【０１２９】
図１乃至図５に示した実施形態のように、鉄塔７を建造して、この鉄塔にウェイト８を支持する構造にする場合には、鉄塔７を風力発電用の風車を支持する手段として利用して、潮汐エネルギによる発電を行わせると同時に風力発電をも行わせるようにすることもできる。
【０１３０】
上記の各実施形態において、クラッチ機構の操作やウェイト保持機構の操作は、コンピュータを用いて自動的に行わせてもよく、クラッチ機構やウェイト保持機構の駆動源を操作するスイッチを手動操作することにより行っても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１３１】
【図１】本発明の実施形態に係わる潮汐エネルギ利用負荷駆動装置の構成を一部断面して概略的に示した正面図である。
【図２】本実施形態に係わる潮汐エネルギ利用負荷駆動装置の構成を一部断面して概略的に示した拡大左側面図である。
【図３】本実施形態で用いるクラッチ機構の部分の断面図である。
【図４】本実施形態で用いるクラッチ機構の部分の正面図である。
【図５】本実施形態で用いるウェイト保持機構の一例を模式的に示した正面図である。
【図６】本発明の他の実施形態の引き潮時の状態を模式的に示した構成図である。
【図７】本発明の他の実施形態の上げ潮時の状態を模式的に示した構成図である。
【図８】本発明の更に他の実施形態に係わる潮汐エネルギ利用負荷駆動装置の要部の構成を模式的に示した構成図である。
【図９】図８の実施形態の要部を図８と異なる方向から見て示した概略構成図である。
【図１０】ウェイトの上限位置を下限位置の斜め上方に設定した本発明の更に他の実施形態の構成を概略的に示した構成図である。
【図１１】本発明の更に他の実施形態の構成を概略的に示した構成図である。
【図１２】本発明に係わる潮汐エネルギ利用負荷駆動装置で用いるのに好適なウェイト保持機構の他の例を示した正面図である。
【図１３】本発明の更に他の実施形態で用いるフロート側変位伝達機構の側面図である。
【図１４】同フロート側変位伝達機構の要部の拡大断面図である。
【図１５】同フロート側変位伝達機構のフロート側チェーンの一部を拡大して示した断面図である。
【符号の説明】
【０１３２】
１  プラットホーム
２  海面
３  海底
４  ベース
６  フロート
７  鉄塔
８，８′  ウェイト
９  ベースフレーム
１０  防波壁
１１  フロート側回転軸
１２  ウェイト側回転軸
１８  クラッチ機構
２１  フロート側上部スプロケットホイール
２３  フロート側下部スプロケットホイール
２５  チェーン
３２  ウェイト側下部スプロケットホイール
３４  ウェイト側上部スプロケットホイール
３５  チェーン
４５  ウェイト保持機構
６２  増速機構
６３  負荷駆動軸
６４  負荷（発電機）
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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