(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水を受けて回転する水車において、
水を受けて回転する回転部と、前記回転部を回転自在に支持する回転支持部とを備え、
前記回転部は、回転中心の周りからプロペラ状に延びる複数枚の羽と、前記複数枚の羽の先端部を囲むように繋いだ筒状の囲繞部とを有し、
前記回転支持部は、前記回転部が水を受ける側で前記囲繞部の周縁を支持する筒状の上流支持部と、受けた水が流れ出る側で前記囲繞部の周縁を支持する筒状の下流支持部とを有し、
前記上流支持部と、前記囲繞部と、前記下流支持部とが全体で内部を流れる水と外部の水とを仕切るケーシング状をなし、
前記上流支持部は、受けた水の流れを案内するガイド部を内部に備え、
前記ガイド部は、前記上流支持部内の中心部から前記囲繞部の内壁付近に向けて水を案内する複数枚の案内羽と、前記回転部の回転軸が貫通する中心部から前記回転部の囲繞部に向かって拡がる案内面を有する案内部材とを有し、該複数枚の案内羽および前記案内部材の案内面それぞれは、前記受けた水を前記囲繞部の内壁付近に向けて案内して前記回転部の回転トルクを大きくして前記回転部を回転させることを特徴とする水車。
【請求項２】
前記下流支持部は、前記囲繞部の下方で該囲繞部をスラスト方向とラジアル方向に受ける下流軸受を有することを特徴とする請求項１に記載の水車。
【請求項３】
前記上流支持部は、前記囲繞部の上方で該囲繞部をスラスト方向とラジアル方向に受ける上流軸受を有することを特徴とする請求項２に記載の水車。
【請求項４】
前記下流支持部の内壁から前記回転部の回転軸の下方に延びる腕部を有し、前記腕部に前記回転部の回転軸を受ける軸受を設けたことを特徴とする請求項１，２または３に記載の水車。
【請求項５】
水面下となる周縁から上向きに中心部に向かって傾斜した傾斜面を有し、前記中心部に開口を有する本体と、該本体の前記傾斜面上に前記中心部から前記傾斜面上を前記周縁に向かって放射状に立設した、波を収斂するための収斂堤とを備え、前記中心部が水面上に出るように前記本体を水面に浮かせて、波の動きにともなって前記中心部の開口から進入する水を利用する波エネルギー利用装置において、
前記開口から下方に設けられ、水中側に連通する複数の連通部を有するプールと、前記複数の連通部の少なくとも１つに配設された発電用水車と、前記発電用水車に連結され、前記発電用水車の回転によって駆動する発電機と、他の連通部に配設された水車と、該他の連通部に配設された水車の回転を前記発電用水車に伝達する回転伝達手段とを備え、
前記発電用水車および水車は、請求項１から４のいずれか一項に記載の水車であり、
前記収斂提に区切られた前記傾斜面を遡上して前記開口から前記プール内に進入した水の水位と本体外部の水の水位との水位差によって前記他の連通部に配設された水車を回転させ、前記他の連通部に配設された水車の回転を前記回転伝達手段を介して前記発電用水車に伝達して前記発電用水車を回転させて、前記発電機に発電させることを特徴とする波エネルギー利用装置。
【請求項６】
水面下となる周縁から上向きに中心部に向かって傾斜した傾斜面を有し、前記中心部に開口を有する本体と、該本体の前記傾斜面上に前記中心部から前記傾斜面上を前記周縁に向かって放射状に立設した、波を収斂するための収斂堤とを備え、前記中心部が水面上に出るように前記本体を水面に浮かせて、波の動きにともなって前記中心部の開口から進入する水を利用する波エネルギー利用装置において、
前記開口から下方に設けられ、水中側に連通する複数の連通部を有するプールと、前記複数の連通部の少なくとも１つに配設されたポンプ水車と、他の連通部に配設された水車と、該他の連通部に配設された水車の回転を前記ポンプ水車に伝達する回転伝達手段とを備え、
前記ポンプ水車および水車は、請求項１から４のいずれか一項に記載の水車であり、
前記収斂提に区切られた前記傾斜面を遡上して前記開口から前記プール内に進入した水の水位と本体外部の水の水位との水位差によって前記他の連通部に配設された水車を回転させ、前記他の連通部に配設された水車の回転を前記回転伝達手段を介して前記ポンプ水車に伝達して前記ポンプ水車を回転させて、前記プール内の水を送水することを特徴とする波エネルギー利用装置。
【請求項７】
前記水車の下流に前記水車の回転部を回転させた水の流路に開閉可能な開閉弁を備えたことを特徴とする請求項５または６に記載の波エネルギー利用装置。
【請求項８】
水面下となる周縁から上向きに中心部に向かって傾斜した傾斜面を有し、前記中心部に開口を有する本体と、該本体の前記傾斜面上に前記中心部から前記傾斜面上を前記周縁に向かって放射状に立設した、波を収斂するための収斂堤とを備え、前記中心部が水面上に出るように前記本体を水面に浮かせて、波の動きにともなって前記中心部の開口から進入する水を利用する波エネルギー利用装置において、
前記開口から下方に設けられ、水中側に連通する連通部を有するプールと、前記連通部に配設された発電用水車と、前記発電用水車に連結され、前記発電用水車の回転によって駆動する発電機と、を備え、
前記発電用水車は、請求項１から４のいずれか一項に記載の水車であり、
前記収斂提に区切られた前記傾斜面を遡上して前記開口から前記プール内に進入した水の水位と本体外部の水の水位との水位差によって前記発電用水車を回転させて、前記発電機に発電させることを特徴とする波エネルギー利用装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水車および該水車を備えた波エネルギー利用装置であって、水面に浮かせたときに水面下となる周縁から上向きに中心部に向かって傾斜した傾斜面を有するとともに中心部に開口を有する本体と、該本体の中心部から傾斜面上を周縁に向かって放射状に立設した、波を収斂するための収斂提とを備え、本体を水面に浮かせ、波の動きにともなって中心部の開口から進入する水を利用して水車を回転し、該水車の回転によって送水や発電をするものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から地球温暖化や様々な地球環境破壊などが叫ばれてきたが、これらの問題は近年になってますます大きくなっている。これらは、化石エネルギー資源の使用による二酸化炭素排出問題とも密接に関連している。その化石エネルギー資源には、枯渇問題などエネルギー資源そのものの量的問題がある。これらの問題に対して省エネルギー、省資源が叫ばれる一方で、クリーンな自然エネルギーの早期導入、早期実用化が全世界的な課題になっている。
【０００３】
また、原子力発電による電気エネルギーの供給が行われているが、原子力利用に関する問題としては、原子力発電所などの原子炉の老朽化や地震、天災、人災などに伴って発生し得る放射能漏れ事故がある。周知のように放射能は生態環境への悪影響が大きく、放射能漏れ事故が発生したときには地域住民の生活環境への悪影響が大きく、被害も甚大になる虞がある。
【０００４】
また、地球表面積の７１パーセントが海であり、現在は人の住めないような無人島、例えば尖閣諸島や沖ノ鳥島、竹島、小笠原諸島などの島々への居住を可能にし、釣り場や観光地としての可能性を高めるために、離島における石油などの運搬費とエネルギー資源の節約や観光、水産業などの拡大による島民の生活向上や利便性の向上、或いは国民の広域活動と都市集中型人口の分散化などを図るために、波エネルギー資源を効率よく、有効に利用する装置が望まれている。
【０００５】
さらに、四方を海に囲まれたわが国においては、魚介類などの養殖業が盛んであるが、生産高を上げるためには養殖場の海水交換を良好にして海水の汚染や酸素不足などの問題を解決する必要がある。そのためには養殖設備を水深の深い沖合いに設けざるを得ないが、そのような海域では大波浪に起因する危険が伴っている。そこで、安全な入り江や港湾内などと同じように、外海で消波ができてしかも電力などを一切使わなくても海水交換ができる装置、或るいはその上に発電等ができる装置の開発がこれまで望まれていた。
【０００６】
このような装置として、例えば特許文献１および特許文献２に開示された水循環装置などがある。これらの水循環装置は、浮遊渚を用いて波力の利用を実用化している。
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−２９９８８
【特許文献２】特開２００６−２８３６４８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載の装置では、送水量は多いが、ポンプ装置としての揚程が低いために、長距離の送水や送水管内の流速向上が難しい。このため、長距離に亘って一定の水量を送水するためには、送水管の管径を大きくし、流速を低くして送水せざるを得ない。ところが、管径の大きい送水管の使用には材料費や敷設費が上昇するという問題点がある。しかし、経済的に効率よく運転するためには、製造コストや維持管理コストを低くして、費用対効果の割合を上げなくてはならないという大きな問題点が生じてきた。
【０００９】
また、特許文献２に記載の装置では、近年、塗料やコーティング電気処理技術等が発達したとは言え、海水中の付着物や大波時における海草、砂、砂利、貝殻等の異物の侵入が多く、水車の効率低下につながりかねないという問題もあった。
【００１０】
本発明は、このような従来の技術が有する問題点に着目し、水力を特に有効に利用することができる水車を提供すること、および該水車を備え、電力などの供給を一切不要とし、波のエネルギーを有効に利用して、比較的簡単に効率よく、揚程を高くして遠方に、しかも大量に送水できる波エネルギー利用装置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】
【００１１】
かかる目的を達成するための本発明の要旨とするところは、次の各項の発明に存する。
［１］水を受けて回転する水車（１６）において、
水を受けて回転する回転部（１６０）と、前記回転部（１６０）を回転自在に支持する回転支持部（２３０、２３１）とを備え、
前記回転部（１６０）は、回転中心の周りからプロペラ状に延びる複数枚の羽（１６２）と、前記複数枚の羽（１６２）の先端部を囲むように繋いだ筒状の囲繞部（１６１）とを有し、
前記回転支持部（２３０、２３１）は、前記回転部（１６０）が水を受ける側で前記囲繞部（１６１）の周縁を支持する筒状の上流支持部（２３０）と、受けた水が流れ出る側で前記囲繞部（１６１）の周縁を支持する筒状の下流支持部（２３１）とを有し、
前記上流支持部（２３０）と、前記囲繞部（１６１）と、前記下流支持部（２３１）とが全体で内部を流れる水と外部の水とを仕切るケーシング状をなし、
前記上流支持部（２３０）は、受けた水の流れを案内するガイド部（３１）を内部に備え、
前記ガイド部（３１）は、前記上流支持部（２３０）内の中心部から前記囲繞部（１６１）の内壁付近に向けて水を案内する複数枚の案内羽（３１１）と、前記回転部（１６０）の回転軸（１７ａ，１７ｂ，１７ｃ）が貫通する中心部（３２）から前記回転部（１６０）の囲繞部（１６１）に向かって拡がる案内面（３１３）を有する案内部材（３１２）とを有し、該複数枚の案内羽（３１１）および前記案内部材（３１２）の案内面（３１３）それぞれは、前記受けた水を前記囲繞部（１６１）の内壁付近に向けて案内して前記回転部（１６０）の回転トルクを大きくして前記回転部（１６０）を回転させることを特徴とする水車（１６）。
【００１２】
［２］前記下流支持部（２３１）は、前記囲繞部（１６１）の下方で該囲繞部（１６１）をスラスト方向とラジアル方向に受ける下流軸受（２６）を有することを特徴とする［１］に記載の水車（１６）。
【００１３】
［３］前記上流支持部（２３０）は、前記囲繞部（１６１）の上方で該囲繞部（１６１）をスラスト方向とラジアル方向に受ける上流軸受（２７）を有することを特徴とする［２］に記載の水車（１６）。
【００１７】
［４］前記下流支持部（２３１）の内壁から前記回転部（１６０）の回転軸（１７ａ、１７ｂ、１７ｃ）の下方に延びる腕部（９０）を有し、前記腕部（９０）に前記回転部（１６０）の回転軸（１７ａ、１７ｂ、１７ｃ）を受ける軸受（９１）を設けたことを特徴とする［１］，［２］または［３］に記載の水車（１６）。
【００１８】
［５］水面（Ｓ）下となる周縁から上向きに中心部に向かって傾斜した傾斜面（３ｂ）を有し、前記中心部に開口（３ａ）を有する本体（１０）と、該本体（１０）の前記傾斜面（３ｂ）上に前記中心部から前記傾斜面（３ｂ）上を前記周縁に向かって放射状に立設した、波（Ｗ）を収斂するための収斂堤（１１）とを備え、前記中心部が水面（Ｓ）上に出るように前記本体（１０）を水面（Ｓ）に浮かせて、波（Ｗ）の動きにともなって前記中心部の開口（３ａ）から進入する水を利用する波エネルギー利用装置（１）において、
前記開口（３ａ）から下方に設けられ、水中側に連通する複数の連通部（１５）を有するプール（６）と、前記複数の連通部（１５）の少なくとも１つに配設された発電用水車（１６ａ）と、前記発電用水車（１６ａ）に連結され、前記発電用水車（１６ａ）の回転によって駆動する発電機（１２）と、他の連通部（１５）に配設された水車（１６ｂ）と、該他の連通部（１５）に配設された水車（１６ｂ）の回転を前記発電用水車（１６ａ）に伝達する回転伝達手段（１７ｂ，１７ｃ；１８ｂ，１８ｃ；１９）とを備え、
前記発電用水車（１６ａ）および水車（１６ｂ）は、［１］から［４］のいずれか一項に記載の水車（１６）であり、
前記収斂提（１１）に区切られた前記傾斜面（３ｂ）を遡上して前記開口（３ａ）から前記プール（６）内に進入した水の水位と本体（１０）外部の水の水位との水位差によって前記他の連通部（１５）に配設された水車（１６ｂ）を回転させ、前記他の連通部（１５）に配設された水車（１６ｂ）の回転を前記回転伝達手段（１７ｂ，１７ｃ；１８ｂ，１８ｃ；１９）を介して前記発電用水車（１６ａ）に伝達して前記発電用水車（１６ａ）を回転させて、前記発電機（１２）に発電させることを特徴とする波エネルギー利用装置（１）。
【００１９】
［６］水面（Ｓ）下となる周縁から上向きに中心部に向かって傾斜した傾斜面（３ｂ）を有し、前記中心部に開口（３ａ）を有する本体（１０）と、該本体（１０）の前記傾斜面（３ｂ）上に前記中心部から前記傾斜面（３ｂ）上を前記周縁に向かって放射状に立設した、波（Ｗ）を収斂するための収斂堤（１１）とを備え、前記中心部が水面（Ｓ）上に出るように前記本体（１０）を水面（Ｓ）に浮かせて、波（Ｗ）の動きにともなって前記中心部の開口（３ａ）から進入する水を利用する波エネルギー利用装置（１）において、
前記開口（３ａ）から下方に設けられ、水中側に連通する複数の連通部（１５）を有するプール（６）と、前記複数の連通部（１５）の少なくとも１つに配設されたポンプ水車（１６ｃ）と、他の連通部（１５）に配設された水車（１６ｂ）と、該他の連通部（１５）に配設された水車（１６ｂ）の回転を前記ポンプ水車（１６ｃ）に伝達する回転伝達手段（１７ｂ、１７ｃ；１８ｂ、１８ｃ；１９）とを備え、
前記ポンプ水車（１６ｃ）および水車（１６ｂ）は、［１］から［４］のいずれか一項に記載の水車（１６）であり、
前記収斂提（１１）に区切られた前記傾斜面（３ｂ）を遡上して前記開口（３ａ）から前記プール（６）内に進入した水の水位と本体（１０）外部の水の水位との水位差によって前記他の連通部（１５）に配設された水車（１６ｂ）を回転させ、前記他の連通部（１５）に配設された水車（１６ｂ）の回転を前記回転伝達手段（１７ｂ、１７ｃ；１８ｂ、１８ｃ；１９）を介して前記ポンプ水車（１６ｃ）に伝達して前記ポンプ水車（１６ｃ）を回転させて、前記プール（６）内の水を送水することを特徴とする波エネルギー利用装置（１）。
【００２０】
［７］前記水車（１６）の下流に前記水車（１６）の回転部（１６０）を回転させた水の流路に開閉可能な開閉弁（１４）を備えたことを特徴とする［５］または［６］に記載の波エネルギー利用装置（１）。
【００２１】
［８］水面（ｓ）下となる周縁から上向きに中心部に向かって傾斜した傾斜面（３ｂ）を有し、前記中心部に開口（３ａ）を有する本体（１０）と、該本体（１０）の前記傾斜面（３ｂ）上に前記中心部から前記傾斜面（３ｂ）上を前記周縁に向かって放射状に立設した、波（Ｗ）を収斂するための収斂堤（１１）とを備え、前記中心部が水面（Ｓ）上に出るように前記本体（１０）を水面（Ｓ）に浮かせて、波（Ｗ）の動きにともなって前記中心部の開口（３ａ）から進入する水を利用する波エネルギー利用装置（１）において、
前記開口（３ａ）から下方に設けられ、水中側に連通する連通部（１５）を有するプール（６）と、前記連通部（１５）に配設された発電用水車（１６ａ）と、前記発電用水車（１６ａ）に連結され、前記発電用水車（１６ａ）の回転によって駆動する発電機（１２）と、を備え、
前記発電用水車（１６ａ）は、［１］から［４］のいずれか一項に記載の水車（１６）であり、
前記収斂提（１１）に区切られた前記傾斜面（３ｂ）を遡上して前記開口（３ａ）から前記プール（６）内に進入した水の水位と本体（１０）外部の水の水位との水位差によって前記発電用水車（１６ａ）を回転させて、前記発電機（１２）に発電させることを特徴とする波エネルギー利用装置（１）。
【００２２】
前記本発明は次のように作用する。  
水車（１６）の上流支持部（２３０）から水車（１６）内に入った水は、回転部（１６０）の羽（１６２）を押して、回転軸（１７ａ、１７ｂ、１７ｃ）に固定された回転部（１６０）を回転させる。このとき回転部（１６０）は、水を受ける側でその囲繞部（１６１）の周縁を上流支持部（２３０）に支持され、受けた水が流れ出る側で囲繞部（１６１）の周縁を下流支持部（２３１）に支持された状態で摺動回転する。
【００２３】
下流支持部（２３１）には、囲繞部（１６１）をスラスト方向とラジアル方向に受ける下流軸受（２６）を設け、さらに上流支持部（２３０）には、囲繞部（１６１）をスラスト方向とラジアル方向に受ける上流軸受（２７）を設けてそれぞれにカラー（３３）を設けておくことにより、回転部（１６０）をよりスムーズに回転させることができる。
【００２４】
上流支持部（２３０）の内部に受けた水の流れを案内するガイド部（３１）を設けた場合には、上流支持部（２３０）内の中心付近の水の流れが囲繞部（１６１）の内壁付近に向けられる。このガイド部（３１）を複数枚の案内羽（３１１）としたものでは、回転部（１６０）の羽（１６２）に適切な角度から水流圧をかけて回転数の増加ならびに回転トルクをより大きくすることができる。
【００２５】
また、ガイド部（３１）を回転部（１６０）の回転軸（１７ａ、１７ｂ、１７ｃ）が貫通する中心部（３２）から回転部（１６０）の囲繞部（１６１）に向かって末広がりに拡がる案内面（３１３）を有する案内部材（３１２）としても、上流支持部（２３０）内の中心付近の水の流れを囲繞部（１６１）の内壁付近に向けることができる。
【００２６】
次に、この水車（１６）を備えた波エネルギー利用装置（１）の作用について説明する。  
波エネルギー利用装置（１）は、本体（１０）を海底のような水底（ＳＧ）から係留装置の係留チェーン（２）により係留して、水面（Ｓ）上に浮遊させておく。この波エネルギー利用装置（１）に寄せて来た波（Ｗ）は、収斂堤（１１）で区切られた傾斜部（３）の傾斜面（３ｂ）に乗り上がり、本体（１０）の中心部に向かって進む。隣り合う収斂堤（１１）同士の間隔は中心部に向かって狭くなっているので、波（Ｗ）は、中心部に近付くにつれて収斂堤（１１）によって収斂されて、波高が大きくなる。波（Ｗ）は、最も波高が大きくなったところで開口（３ａ）からプール（６）内に落ちる。
【００２７】
プール（６）内に入った水は、傾斜部（３）の傾斜面（３ｂ）を上がった水位と本体（１０）の外部の水の水位との水位差によって、プール（６）の底部（８）に設けた連通部（１５）に配設した発電用水車（１６ａ）、駆動用水車（１６ｂ）を回転させる。また、送水のためのポンプ水車（１６ｃ）を配設したものでは、ポンプ水車（１６ｃ）を回転させる。
【００２８】
所定の連通部（１５）に設けた発電用水車（１６ａ）の下方には、水底（ＳＧ）に向けて垂下する放水ホース（１３ａ）が設けられており、ポンプ水車（１６ｃ）の下方には、水底（ＳＧ）に向けて垂下する送水ホース（１３ｃ）が設けられている。その他の連通部（１５）に設けた駆動用水車（１６ｂ）の下方には、水底（ＳＧ）に向けて垂下する放水ホース（１３ｂ）が設けられている。
【００２９】
発電用水車（１６ａ）と放水ホース（１３ａ）の間、ポンプ水車（１６ｃ）と送水ホース（１３ｃ）の間および駆動用水車（１６ｂ）と放水ホース（１３ｂ）の間には、それぞれ水の流路を開閉する開閉弁（１４）が配設されている。これら開閉弁（１４）は、運転状況によって開閉される。
【００３０】
開口（３ａ）からプール（６）内に入った水は、発電用水車（１６ａ）の上流支持部（２３０）に入ると、回転部（１６０）を回転させて発電用水車（１６ａ）を通過し、放水ホース（１３ａ）を通って水中に放水される。同様に、駆動用水車（１６ｂ）の上流支持部（２３０）に入った水は、回転部（１６０）を回転させて駆動用水車（１６ｂ）を通過し、放水ホース（１３ｂ）を通って水中に放水される。水が駆動用水車（１６ｂ）を通過する際には、駆動用水車（１６ｂ）が回転する。
【００３１】
発電用水車（１６ａ）および駆動用水車（１６ｂ）は、回転部（１６０）の上方の上流支持部（２３０）内にガイド部（３１）を設けることにより、より大きい回転数と回転トルクを発生させることができる。特に水が低落差で発電用水車（１６ａ）や駆動用水車（１６ｂ）の上流支持部（２３０）に入る装置においては、ガイド部（３１）を設けることが極めて有効である。
【００３２】
駆動用水車（１６ｂ）が回転すると、駆動用水車（１６ｂ）から上方に向けて延設された回転軸（１７ｂ）が回転するので、回転軸（１７ｂ）の上部に取り付けられているプーリ（１８ｂ）も回転する。同様にポンプ水車（１６ｃ）の回転軸（１７ｃ）の上部に取り付けられているプーリ（１８ｃ）がベルト（１９）によって駆動用水車（１６ｂ）側のプーリ（１８ｂ）に連結されているので、各駆動用水車（１６ｂ）の回転がポンプ水車（１６ｃ）に伝達される。これにより、ポンプ水車（１６ｃ）を回転させると共により一層パワーアップさせることができる。
【００３３】
ポンプ水車（１６ｃ）は、ポンプ水車（１６ｃ）自身に入った水によっても回転するが、各駆動用水車（１６ｂ）から伝達された回転力によって積極的に回転してプール（６）内の水を送り出すことができる。ポンプ水車（１６ｃ）が回転して送り出される水は、送水ホース（１３ｃ）を通して送り出されるので、送水ホース（１３ｃ）を所望の地点まで延ばしておくことにより、水を所望の地点に送水することができる。
【００３４】
なお、同様にして駆動用水車（１６ｂ）の回転を発電用水車（１６ａ）に伝達して発電用水車（１６ａ）の回転部（１６０）を回転させるようにしてもよい。
また、発電用水車（１６ａ）や各駆動用水車（１６ｂ）の下方に設けた開放弁（１４）を個別に適宜に開状態または閉状態にしておくことにより、発電量やポンプ水車（１６ｃ）の送水能力を調整することができる。
【００３５】
また、ポンプ水車（１６ｃ）は、プール（６）の底部（８）の最も深い所に配設するようにすることが望ましいが、他の場所に配設してもよい。また、１基の波エネルギー利用装置（１）に設けるポンプ水車（１６ｃ）や発電用水車（１６ａ）は、１つに限られることはなく、複数を設けてもよい。
【発明の効果】
【００３６】
本発明にかかる水車によれば、上流支持部と回転部と下流支持部とが略一体となったケーシング状を成すので、上流支持部側から入った水が漏れることなく回転部に流れて回転部を回転させることができ、この回転によって発電を行ったり、高揚程の水を送出したりすることができるので、効率良く水のエネルギーを利用することができる。特に波のある水域で他の動力源を用いることなく波エネルギーを利用することに適している。
【００３７】
また、上流支持部と回転部と下流支持部とが略一体となったケーシング状を成すので、水中の付着物や砂、砂利、貝殻等が回転部と、上流支持部および下流支持部との回転摺動部分に入り難く、もって故障が少なくメンテナンスも簡易なものとなる。
【００３８】
本発明にかかる波エネルギー利用装置によれば、水面に浮かんだ本体外部の水位と本体の傾斜面の上端の開口からプール内に進入した水の水位との水位差によって前記の水車から成る発電用水車や駆動用水車を回転させ、その回転力を発電機やポンプ水車に伝達して発電機やポンプ水車を積極的に回転させることによって発電や送水を行うので、波のエネルギーを有効に利用して、比較的簡単に効率よく、揚程を高くして遠方に、しかも大量の水を送水することができる。
【００３９】
また、回転部の羽の先端部を囲むように繋いだ筒状の囲繞部を金属等の比重の大きい素材のものとすることにより、回転部はフライホイールのような役目を果たすことができるので、不規則な波による不規則な大きさのエネルギーをある程度蓄積できるうえに均一化することもでき、もって、安定した電気エネルギーあるいは機械的パワーに変換することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下、図面に基づき本発明の好適な一実施の形態を説明する。  
各図は本発明の一実施の形態を示している。  
図１は、本発明の一実施の形態に係る水車を備えた波エネルギー利用装置の内部構造を示す縦断面図であり、図２は、図１の波エネルギー利用装置の一部を省略して示す簡略平面図であり、図３は、図１の波エネルギー利用装置に設けた水車およびその周辺部材の構成を示す縦断面図であり、図４は、図３の水車の上流支持部と回転部付近の外観を示す側面図であり、図５は、図３の水車内を示す平面図である。  
波エネルギー利用装置１（以下、単に装置１とも記す。）は、波の発生する水域に浮遊するように設置して波のエネルギーを変換して利用したり、消波したりするものである。
【００４１】
図１に示したように、本発明の波エネルギー利用装置１は、本体１０が海や湖沼等の水底ＳＧから係留チェーン２により係留されており、水面Ｓ上に浮遊している。水面Ｓに浮遊した本体１０は、中心部が水面Ｓよりやや上方に突き出すように浮力が調整されている。本体１０は、中心部から下向に傾斜した傾斜面３ｂを有する板状の傾斜部３を有しており、傾斜部３の下端側周縁は、水面下となるように構成されている。
【００４２】
図２に示したように、傾斜部３全体の平面形状は、下端側周縁がほぼ均等な長さの辺からなり、ほぼ正多角形をなしている。この平面形状は、四角形、円形、楕円形などにしてもよい。
【００４３】
波エネルギー利用装置１のほぼ中心部、すなわち、傾斜部３の中心部には開口３ａが形成されている。この開口３ａの周縁から傾斜面３ｂ上を傾斜部３の下端側周縁に向かってほぼ均等の角度をもって放射状に板状の収斂堤１１が立設されている。この収斂堤１１の内部には不図示の浮力室が形成されている。但し、この浮力室は、必ずしも必要ではない。
【００４４】
傾斜部３の傾斜面３ｂ上に立設されている収斂堤１１の各々には、その端部で傾斜部３の下端側周縁に近い端部にバランス浮体Ｂが取り付けられている。
【００４５】
バランス浮体Ｂは、約半分程度が水面Ｓ上に出て、残りの約半分は水面Ｓ下に没する程度に設定されている。これにより、設置水域に大波などが発生しても装置１全体が転倒しにくくなると同時に、船などに衝突された場合の緩衝装置の役目も果たしている。なお、このバランス浮体Ｂは、必ずしも必要なものではない。
【００４６】
傾斜部３の下端側周縁は屈曲して側壁４を成している。この側壁４は、波浪などによる動揺性などを改善するための重りを兼ねるものであり、肉厚の厚い鋼板や鋼材等の比較的しっかりとした、重量の稼げる素材によって作られている。この側壁４は装置１全体の合成重心の位置を低くする役目を果たしているので、装置１全体の安定性を保つことができる。
【００４７】
装置１の全体に亘って側壁４を囲むようにスカート５が取り付けられている。このスカート５は、格子状に組んだ骨組みと各格子を覆う網目状の金網やプラスチック網から成っており、可動或いは着脱可能なものである。スカート５は、波エネルギー利用装置１の運搬時には上方に吊り上げたり、取り外したりしておくことができる。
【００４８】
このスカート５は、水面Ｓに浮遊している稼動時には本体１０の側壁４から水中に吊り下げておくことにより、波による動揺や振動、傾きなどを抑制して本体１０の安定性を向上させることができる。また、スカート５の網目を通過する波を消波できるので、装置１全体による消波効果等を高めることができる。装置１による消波の例としては、波の来る側で傾斜部３の傾斜面３ｂを遡上する波の収斂、波打ち作用、砕波現象などの繰り返しによって成される消波がある。
【００４９】
また、スカート５は網目形状を有しているので、波の水粒子の運動が波エネルギー利用装置１内に進入することを防止すると共に、水の流通を良くすることができる。なお、波エネルギー利用装置１の姿勢の安定性を向上させるためにスカート５の下方に重り５ｂを設けてもよい。
【００５０】
このスカート５に囲まれた内側には、本体１０の傾斜部３の中心部に設けた開口３ａの下方に位置するプール６が配設されている。このプール６は、開口３ａの周縁近傍から下方に延びるプール側壁７と該プール側壁７から続くプール６の底部８とによって形成されており、開口３ａとほぼ同心に配設されている。プール６の底部８は、その中央に向かって低くなるコニカル状などにして、波エネルギー利用装置１の下方から来る波の揚圧力を減ずることが好ましい。
【００５１】
プール６のプール側壁７の外側には、このプール側壁７を囲む浮力室９が形成されている。この浮力室９は、プール側壁７と傾斜部３の下面と底部９ａとによって密閉可能な空間として形成されている。浮力室９には浮力の調整のためのバラスト水が出入りする、不図示のノズルや通気配管ならびにポンプ装置、波浪の大小による装置の浮沈コントロール設備などが設けられている。
【００５２】
このように波エネルギー利用装置１は、水面Ｓ下となる傾斜部３の周縁や側壁４、スカート５、重り５ｂなどの「重り」と、水面Ｓ上に設けられたバランス浮体Ｂ、本体１０の中心部近くに設けられ、比較的水面Ｓ近くに位置する浮力室９や、収斂堤１１内でほぼ水面Ｓ上に位置する浮力室などの関係から、浮心と重心の位置を算出し、起き上がりこぼしの原理や、やじろべえの原理などを踏まえた上で、装置１全体が転倒しないように設計されている
【００５３】
プール６の底部８は、その複数個所に貫通孔が穿設された連通部１５が設けられている。そのうちの１つの連通部１５（所定の連通部）は、プール６の底部８の中央に設けられている。プール６の底部８の中央は、プール６の最も深い所である。このプール６の底部８の中央に穿設された連通部１５には送水ホース１３ｃが取り付けられている。この送水ホース１３ｃは、フレキシブルなものであり連通部１５から垂下して水底ＳＧに届いている。送水ホース１３ｃの先端は送水をしたい所望の地点に置かれている。
【００５４】
この所定の連通部１５以外の連通部１５には、放水ホース１３ａ、１３ｂが取り付けられている。この放水ホース１３ａ、１３ｂは、サクションホースのような骨材が組み込まれているので、装置１外部の波浪の影響などを比較的受けにくい。この放水ホース１３ａ、１３ｂは、連通部１５から垂下して水底ＳＧ近くまで、或いは水底ＳＧをある程度横這いになるように延びている。
【００５５】
プール６の底部８の中央に穿設された連通部１５（所定の連通部）のプール６内側には、プール６内の水を積極的に送水するための水車１６（以下、ポンプ水車１６ｃという。）が配設されている。このポンプ水車１６ｃの下方に前記の送水ホース１３ｃが取り付けられている。
【００５６】
プール６内の他の連通部１５には、発電をするための発電用水車１６ａと、ポンプ水車１６ｃを回転させる駆動力を得るための駆動用水車１６ｂが配設されている。発電用水車１６ａは、その回転軸１７ａの上部に変速機１８ａが設けられており、変速機１８ａを介して発電機１２が連結されている。また、駆動用水車１６ｂは、後述するようにその回転がポンプ水車１６ｃに伝達される。これら発電用水車１６ａと駆動用水車１６ｂとポンプ水車１６ｃとは、細部を除き同様の構造を有している。したがって、以下では駆動用水車１６ｂを代表にして説明する。この駆動用水車１６ｂの下方に前記の放水ホース１３ｂが取り付けられている。
【００５７】
図３に示すように、連通部１５は、プール６の底部８に穿設した貫通孔Ａによって水中側に連通する部分であり、貫通孔Ａが穿設されたプール６の底部８はプール６側に折り曲げられた取付部２４が形成されている。
【００５８】
この取付部２４の上には、該取付部２４にボルトで固定された取付座２４０を介して駆動用水車１６ｂが配設されている。この駆動用水車１６ｂは、水を受けて回転する筒状の回転部１６０と、この回転部１６０を両側で支持する筒状の上流支持部２３０と筒状の下流支持部２３１とを有して成る。
【００５９】
上流支持部２３０は、回転部１６０が水を受ける側（図３上では回転部１６０の上方）で回転部１６０を支持し、下流支持部２３１は、回転部１６０の受けた水が回転部１６０から流れ出る側（図３上では回転部１６０の下方）で回転部１６０を支持している。これら上流支持部２３０と、回転部１６０と、下流支持部２３１とは全体が１つのケーシングとなるように構成されている。
【００６０】
プール６の底部８の取付部２４には、下流支持部２３１が固設されている。図４に示すように、上流支持部２３０と下流支持部２３１とは、それぞれの外周面側を複数のアーム２８によって連結されている。
【００６１】
図３に示すように、回転部１６０は、回転中心と同心に配設されたボス部２０の周りから外側に等間隔に延びる複数枚のプロペラ状の羽１６２と、これら複数のプロペラ状の羽１６２の先端部が内壁に接合している筒状の囲繞部１６１とから成っている。プロペラ状の羽１６２の先端部と囲繞部１６１とは例えば鋳込みで固着され一体化されているが、その他、溶接やボルト締めなどで固着し、一体化してもよい。
【００６２】
回転部１６０は、金属やプラスチックなど硬質な素材であればよいが、特に囲繞部１６１は金属等の比重の大きい素材のものとすることが好ましい。囲繞部１６１を比重の大きい素材のものとすることにより、回転部１６０は、回転を始めるとその慣性によって安定した回転をするので、フライホイールのような役目を果たすことができる。これにより、不規則な波による不規則な大きさのエネルギーの入力に対しても、エネルギーの蓄積と回転力をある程度均一化することができる。
【００６３】
この駆動用水車１６ｂの回転部１６０の回転軸１７ｂは、プロペラ状の羽１６２の内側でボス部２０を貫通してほぼ鉛直上方に延設されている。回転軸１７ｂの下端部は、キー２１によってボス部２０に固定されている。
【００６４】
図１に示すように、回転軸１７ｂの上端部には、プーリ１８ｂが固定されている。このプーリ１８ｂは、ポンプ水車１６ｃの回転軸１７ｃに固定されているプーリ１８ｃとベルト１９によって連結されている。これにより、駆動用水車１６ｂの回転をポンプ水車１６ｃに伝達して、ポンプ水車１６ｃを回転させることができる。
【００６５】
回転部１６０の下方に配設されている下流支持部２３１には、囲繞部１６１の下部を受ける下流軸受２６が設けられている。この軸受２６は、囲繞部１６１の下端部をスラスト方向に受ける下流スラスト軸受部２６ａと、該下流スラスト軸受部２６ａよりも下方に延びて囲繞部１６１の外側面をラジアル方向に受ける下流ラジアル軸受部２６ｂとからなっている。下流スラスト軸受部２６ａは、回転部１６０による鉛直方向の荷重を受けている。
【００６６】
一方、回転部１６０の上方に配設されている上流支持部２３０には、囲繞部１６１の上部を受ける上流軸受２７が設けられている。この軸受２７は、囲繞部１６１の上部をスラスト方向に受ける上流スラスト軸受部２７ａと、囲繞部１６１の内側面をラジアル方向に受ける上流ラジアル軸受部２７ｂとからなっている。これら下流軸受２６と上流軸受２７にはカラー３３が設けられており、回転部１６０はスムーズに回転することができる。
【００６７】
駆動用水車１６ｂの回転部１６０が回転している最中に水中に浮遊する砂や貝殻、異物などが下流軸受２６および上流軸受２７にできる限り入り難くするために、下流スラスト軸受部２６ａおよび上流スラスト軸受部２７ａそれぞれの水平面はできる限り小さくし、その外側は傾斜面２３２，２３３としてこれらの異物が溜まり難いようにしてある。また、上流ラジアル軸受部２７ｂの付近は、できる限りその縦断面の内側面が縦方向にストレートになる形状として異物などがたまりにくい構造になっている。
【００６８】
上流支持部２３０の上端はプール６の水が入り込む入口２９になっている。この入口２９は、網３０によって覆われている。これにより、水中に含まれる海草や魚介類、その他、駆動用水車１６ｂに付着するような物が入りにくくなっている。また、装置１の外部の波Ｗが傾斜部３を越波して開口３ａからプール６内に入った水は、気泡が多量に含まれていることが多いが、この気泡は網３０を通過する際にある程度消滅させることができる。
【００６９】
上流支持部２３０の内部には、入口２９の下方内側で回転部１６０の羽１６２よりも上方に、入口２９から入って来る水の流れ２２を案内するガイド部３１が配設されている。このガイド部３１は、図５に示すように、回転軸１７ｂが貫通する中央部の内リング３２から外側の外リング３４まで放射状に延びる複数枚の案内羽３１１と、図３に示すように、内リング３２の上部に配設されて回転軸１７ｂが貫通し、回転軸１７ｂ側から下方の回転部１６０の囲繞部１６１に向かって末広がりに拡がる案内面３１３を有した案内部材３１２とを有している。ガイド部３１としては、案内羽３１１および案内部材３１２の何れか一方だけでもよいし、例示したように双方を備えるようにしてもよい。
【００７０】
外リング３４は、その外側面が上流支持部２３０の入口２９の内壁に密着するように装着されている。ガイド部３１の案内羽３１１は、上流支持部２３０の中心付近の水の流れ２２を回転部１６０の囲繞部１６１の内壁付近に向けてガイドして、回転部１６０の羽１６２に効率よい角度で水を当てるとともに羽１６２と囲繞部１６１との接合部付近に水を当てるようにしたものである。また、案内部材３１２は、内リング３２を貫通する回転軸１７ｂと内リング３２の内側との間隙に水中を浮遊する異物が入らないようにするカバーの役目も果たすものである。図３では、案内部材３１２の下端部は内リング３２の外側面よりも僅かに外側に延びているように示したが、案内羽３１１の近傍まで下端部を延ばしてもよい。この案内部材３１２によっても上流支持部２３０の中心付近の水の流れ２２を回転部１６０の囲繞部１６１の内壁付近に向けることができる。
【００７１】
図８および図９に示すように、一般的に円筒管内を流れる水の流速分布からすれば、管の中心部の流速が速く、管壁部は摩擦抵抗があるため流速が遅い。すなわち、管中心部近くを流れる水に比べ、管壁部の近くを流れる水の流れには、水車を回転させるエネルギーが小さいことになる。円筒管内において、一定の水量を流す場合でも、円筒管内に設ける水車の回転トルクからすれば、管中心部にたくさんの水を流すよりは管壁部近くにたくさん水を流した方が水車の回転トルクが大きくなる。
【００７２】
図６および図７に示すように、ガイド部３１は、内リング３２に近い所よりも外リング３４に近い所の方が隣接する案内羽３１１同士の間隔が広く、水が流れ易くなっている。このため、回転部１６０の囲繞部１６１に近い所ほど流れる水の量が多く、効率よく回転部１６０を回転させることができる。さらに、案内羽３１１によって誘導される水は、案内羽３１１の角度によって回転部１６０の羽１６２に当たる角度が異なるので、案内羽３１１は、誘導した水が効率よい角度で回転部１６０の羽１６２に当たるようになっている。なお、この案内羽３１１は、駆動用水車１６ｂに装備することにより大きな効果が得られるが、発電用水車１６ａにも装備してよい。また、ポンプ水車１６ｃに装備してもよい。
【００７３】
このガイド部３１は、図３に例示したものでは、外リング３４の下端部が回転部１６０の囲繞部１６１の上端部に至っており、その下端部は軸受２７に受けられている。内リング３２には、駆動用水車１６ｂの回転軸１７ｂが通り抜けて上方に延びている。
【００７４】
回転軸１７ｂの下端は、ナット３５、割りピン３６などによって回転部１６０に取り付けられている。ナット３５等の全体はカバー３７によって覆われている。
【００７５】
前記案内部材３１２によって回転軸１７ｂに沿って流れてきた水の流れ２２が内リング３２の内部穴を通過できにくいようにしてあり、同時に回転軸１７ｂは、この内部穴の中で自由に回転できるようになっている。また、案内部材３１２は、砂や貝殻など水中の不純物が内リング３２の内部穴に進入することを防いでいる。
【００７６】
なお、図１０に示すように、回転部１６０を支持する下流支持部２３１の高さを高くするとともに、その内壁から回転部１６０の回転軸１７ｂの直下まで腕部９０を延設し、この腕部９０に回転部１６０の回転軸１７ｂを受ける軸受９１を設けてもよい。
【００７７】
次に作用を説明する。  
波エネルギー利用装置１は、水面Ｓ上に浮かぶ浮遊物体であると同時に、傾斜部３の傾斜面３ｂが渚と同様の作用をする浮遊渚と言えるものであり、波の発生する水域に設置される。波エネルギー利用装置１の本体１０は、海底のような水底ＳＧから係留装置の係留チェーン２により係留してある。波エネルギー利用装置１の平面形状は、傾斜部３が均等なリング状の多角形をなしているために、波がどの方向から来てもほぼ同様の作動ができ、ほぼ同様の効果が得られる。したがって、波エネルギー利用装置１を設置する際に、原理的に特定の設置方向を定める必要はない。波エネルギー利用装置１によって送水する場合には、ポンプ水車１６ｃと送水ホース１３ｃとの間および駆動用水車１６ｂと放水ホース１３ｂとの間に配設した開閉弁１４を適宜に開状態にしておき、水中への流路を開いた状態にしておく。開閉弁１４は、不図示の制御装置によって開閉させることができる。
【００７８】
波エネルギー利用装置１に寄せて来た波Ｗは、先ず、バランス浮体Ｂに当たるか直接に傾斜部３の傾斜面３ｂに乗り上がる。バランス浮体Ｂは前記したとおり、所定の間隔を保ちながら収斂堤１１の延長線上に配置されているので、バランス浮体Ｂに当たった波Ｗはバランス浮体Ｂの両側に分かれて進み、側壁４の上を通過して収斂堤１１で仕切られた傾斜部３の傾斜面３ｂに乗り上がる。
【００７９】
傾斜面３ｂに乗り上がった波Ｗは、本体１０の中心部に向かって進む。隣り合う収斂堤１１同士の間隔は中心部に向かって狭くなっているので、波Ｗは、中心部に近付くにつれて収斂堤１１によって絞り上げられるような収斂作用の現象で収斂されるとともに波高が高くなる。
【００８０】
波は、各々の渚における傾斜部３の傾斜面３ｂ上で波の収斂、波打ち作用、砕波現象などを繰り返しながら最後に傾斜部３の頂点を越波して開口３ａからプール６内に落ちる。したがって波の進行方向に対して浮遊渚の正面の傾斜面３ｂに入った波Ｗと、収斂堤１１を境にした隣りの傾斜面３ｂに入った波Ｗとでは、入射時の時間差があると同時に波Ｗの入射角度（屈折角度）が異なることから、越波時には時間差が生じることになる。
【００８１】
波エネルギー利用装置１の作動を一定の時間で区切り、その間の水の流れを見れば、時計の針が回るようにある程度の均等な角速度をもって時計回りの流れと反時計回りの流れとが同時に起こるような現象でプール６内に入ることになる。このような現象はある程度の平滑化された入力とみなすこともできる。
【００８２】
これにより、大海にぽっかり浮かんだ小島のように、大海全体としてはある程度一定の方向に波が進行している場合でも、小島の中に立って小島そのものの波打ち際を見ればある程度方向性はあるものの、全周囲からその小島に波が押し寄せてくる。たとえば、大海の波の進行方向とは全く逆方向の下手側においても、波はある程度小波にはなっているものの、その側からもその小島に廻り波、返し波のような現象でその海岸線に打ち寄せてくる。この現象を本発明の装置１に利用して、どのような方向からどのような状況で入射してくる波であっても、効率よく収斂堤１１で区切られた傾斜部３の傾斜面３ｂ上に、すなわち浮遊渚内に有効に取り入れ、次々と越波してくる波を効率良くプール６内に取り入れることができる。
【００８３】
プール６内に入った水は、傾斜部３の傾斜面３ｂを上がった水の水位と本体１０の外部の水の水位との水位差によって、プール６の底部８に設けた連通部１５内の発電用水車１６ａや駆動用水車１６ｂやポンプ水車１６ｃを回転させる。発電用水車１６ａと駆動用水車１６ｂとポンプ水車１６ｃとを回転させる水は、それぞれの水車１６ａ、１６ｂ、１６ｃの上方に設けた網３０によって水中に含まれる海草類や魚介類、その他、水車１６ａ、１６ｂ、１６ｃの回転部１６０等に目詰まりするような物が取り除かれる。
【００８４】
水車１６ａ、１６ｂの回転部１６０を回転させる水は、回転部１６０の上流側に設けたガイド部３１を通過する際に、囲繞部１６１の内壁近傍の流速が速くなるように整流されて回転部１６０を効率よく回転させる。発電用水車１６ａおよび駆動用水車１６ｂの回転部１６０を回転させた水は、開状態の開閉弁１４を通過して放水ホース１３ａ、１３ｂを通って水中に放水される。
【００８５】
囲繞部１６１は、その下部を下流軸受２６の下流スラスト軸受部２６ａおよび下流ラジアル軸受部２６ｂが受けており、上部を上流軸受２７の上流スラスト軸受部２７ａおよび上流ラジアル軸受部２７ｂが受けており、さらにこれら軸受部２６ａ、２６ｂ、２７ａ、２７ｂにはカラー３３を設けてあるので発電用水車１６ａ、駆動用水車１６ｂおよびポンプ水車１６ｃは、スムーズに回転することができる。
【００８６】
駆動用水車１６ｂの回転部１６０が回転すると、駆動用水車１６ｂから上方に向けて延設されている回転軸１７ｂが回転する。これにより、回転軸１７ｂの上部に取り付けられているプーリ１８ｂが回転する。各駆動用水車１６ｂのプーリ１８ｂと、同様に構成されたポンプ水車１６ｃの回転軸１７ｃのプーリ１８ｃとの間にはベルト１９が掛け渡されているので、各駆動用水車１６ｂの回転がポンプ水車１６ｃに集中するように伝達される。
【００８７】
ポンプ水車１６ｃは、ポンプ水車１６ｃに直接に入って来る水によっても回転するが、前記のようにして各駆動用水車１６ｂから伝達された回転力によって回転部１６０が積極的に回転してプール６内の水を送水ホース１３ｃに通して送り出すことができる。
【００８８】
このように、ポンプ水車１６ｃは、各駆動用水車１６ｂの回転力を集中させて積極的に送水するようにしたので、遠方まで送水することが可能であり、送水ホース１３ｃを所望の地点まで延ばしておくことにより、水を所望の地点に送水することができる。
【００８９】
発電用水車１６ａ、駆動用水車１６ｂおよびポンプ水車１６ｃの回転部１６０の回転を止めるには、それぞれの水車１６ａ、１６ｂ、１６ｃごとに設けた前記開閉弁１４を閉状態にすればよい。この各開閉弁１４を適宜に開状態または閉状態にしておくことにより、必要に応じて水車１６ａ、１６ｂ、１６ｃを稼動させることができる。
【００９０】
なお、波が小さくてプール６内への水の入力が小さい場合には、全ての発電用水車１６ａと駆動用水車１６ｂの開閉弁１４を閉じてもよい。この場合でも、ポンプ水車１６ｃの開閉弁１４を開状態にしておくことにより、パワー的に小さいものではあるが、ポンプ水車１６ｃの羽１６２の隙間よりプール６内の圧力水が流れ、送水ホース１３ｃを通って送水される。この送水ホース１３ｃの先端を送水したい所まで延ばしておくことにより、所望の地点に送水することができる。なお、ポンプ水車１６ｃは、羽１６２が空回りするようにしたり、ポンプ水車１６ｃに羽１６２の抵抗を受けないバイパス流路を設けたりしてもよい。この場合には、さらにプール６に水が逆流しないように逆止弁を設けておく。
【００９１】
また、ポンプ水車１６ｃは、プール６の最も深い所の底部８に配設するようにすることが望ましいが、他の場所に配設してもよい。また、１基の波エネルギー利用装置１に設けるポンプ水車１６ｃは、１つに限られることはなく、複数を設けてもよい。
【００９２】
さらにまた、図示した例では、発電用水車１６ａは単独で駆動するように示したが、ポンプ水車１６ｃと駆動用水車１６ｂとを連結してポンプ水車１６ｃを回転させたのと同様に、発電用水車１６ａと駆動用水車１６ｂとを連結して駆動用水車１６ｂの回転を発電用水車１６ａに伝達して発電するようにしてもよい。
【００９３】
以上、説明した水車１６は、基本的には発電用水車１６ａ、駆動用水車１６ｂおよびポンプ水車１６ｃいずれも僅かな違い、例えば、それぞれに羽をそれぞれに最適な形状とするなど、設計上の僅かな違いを除いて、基本構成は前記した構成とほぼ同様のものである。なお、前記したように水車１６をポンプ水車１６ｃとして使用する場合には、ガイド部３１は必要としないが、ガイド部３１を設けてもよい。
なお、水車１６について、波エネルギー利用装置１に装備したものについて好適な実施例として説明したが、水車１６は、波エネルギー利用装置１に装備する以外にも広く使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明の一実施の形態に係る水車を備えた波エネルギー利用装置の縦断面図である。
【図２】図１の波エネルギー利用装置の一部を省略した平面図である。
【図３】図１の波エネルギー利用装置に設けた水車およびその周囲の構成を示す断面図である。
【図４】図３の水車の上流支持部と回転部付近の外観を示す側面図である。
【図５】図３の水車内の案内羽を示す平面図である。
【図６】図５のＢ−Ｂ断面図である。
【図７】図５のＣ−Ｃ断面図である。
【図８】円筒管内を流れる水の一般的な流速分布を示す図である。
【図９】水の通過面積の広狭と水の流れの方向を説明する図である。
【図１０】図３の水車の変形例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００９５】
Ａ…貫通孔
Ｂ…バランス浮体
Ｓ…水面
ＳＧ…水底
Ｗ…波
１…波エネルギー利用装置
２…係留チェーン
３…傾斜部
３ａ…開口
３ｂ…傾斜面
４…側壁
５…スカート
５ｂ…重り
６…プール
７…プール側壁
８…プールの底部
９…浮力室
９ａ…底部
１０…本体
１１…収斂堤
１２…発電機
１３ａ…放水ホース
１３ｂ…放水ホース
１３ｃ…送水ホース
１４…開閉弁
１５…連通部
１６…水車
１６ａ…発電用水車
１６ｂ…駆動用水車
１６ｃ…ポンプ水車
１７ａ，１７ｂ，１７ｃ…回転軸（回転伝達手段）
１８ａ…変速機
１８ｂ，１８ｃ…プーリ（回転伝達手段）
１９…ベルト（回転伝達手段）
２０…ボス部
２１…キー
２２…水の流れ
２４…取付部
２６…下流軸受
２７…上流軸受
２６ａ…下流スラスト軸受部
２６ｂ…下流ラジアル軸受部
２７ａ…上流スラスト軸受部
２７ｂ…上流ラジアル軸受部
２８…アーム
２９…入口
３０…網
３１…ガイド部
３２…内リング
３３…カラー
３４…外リング
３５…ナット
３６…割りピン
３７…カバー
９０…腕部
９１…軸受
１６０…回転部
１６１…囲繞部
１６２…羽
２３０…上流支持部
２３１…下流支持部
２３２…傾斜面
２３３…傾斜面
２４０…取付座
３１１…案内羽
３１２…案内部材
３１３…案内面
【図１】
0005371081.tif 000002
【図２】
0005371081.tif 000003
【図３】
0005371081.tif 000004
【図４】
0005371081.tif 000005
【図５】
0005371081.tif 000006
【図６】
0005371081.tif 000007
【図７】
0005371081.tif 000008
【図８】
0005371081.tif 000009
【図９】
0005371081.tif 000010
【図１０】
0005371081.tif 000011