(57)【要約】【課題】波から得られる力学的エネルギを電気的エネルギに効率よく変換することができる波力発電装置を提供する。【解決手段】本発明の波力発電装置１は、集波板２、慣性板３、弾性伸縮装置４及び波力発電機５Ａ、５Ｂ、５Ｃを備えている。集波板２は、浮体７を有し、水面付近において水面に略平行に配設される。慣性板３は、水中において前記集波板に平行に配設される。弾性伸縮装置４は、集波板２と慣性板３との間隔を弾性伸縮させる。発電機５Ａ、５Ｂ、５Ｃは、集波板２と慣性板３との間に進入した波による水面の上下変化及び弾性伸縮装置４による弾性伸縮変化に応じて生じた集波板の上下並進運動又は回転運動に基づき発電する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
浮体を有し、水面付近において水面に略平行に配設される集波板と、
水中において前記集波板に平行に配設される慣性板と、
前記集波板と前記慣性板との間隔を弾性伸縮させる弾性伸縮装置と、
前記集波板と前記慣性板との間に進入した波による水面の上下変化及び前記弾性伸縮装置による弾性伸縮変化に応じて生じた前記集波板の上下並進運動又は回転運動に基づく力学的エネルギを電気的エネルギに変換する波力発電機と
を備えていることを特徴とする波力発電装置。
【請求項２】
前記集波板及び前記慣性板のうちの少なくとも一方は、前記慣性板又は前記集波板の対向方向に延在し、かつ、平面視放射線状又はうねりの進行方向に進むにつれて狭まる平面視Ｖ字状に配置された複数の水平集波壁を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の波力発電装置。
【請求項３】
前記集波板及び前記慣性板のうちの少なくとも一方は、前記慣性板又は前記集波板との対向方向に延在し、かつ、前記うねりの進行方向に平行に配置された１個又は２個以上の補剛壁を有する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の波力発電装置。
【請求項４】
前記集波板及び前記慣性板のうちの少なくとも一方は、前記集波板若しくは前記慣性板の周縁を前記集波板の上方又は前記慣性板の下方に向かって傾斜若しくは湾曲させた形状に形成された上下集波部を有する
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の波力発電装置。
【請求項５】
前記波力発電機は、その一種として、
前記集波板に固定されている支持体と、
吊下部材を介して前記支持体に取り付けられている筒状筐体と、
前記筒状筐体の内部において弾性部材を用いて吊下げられる磁石と、
前記集波板の上下並進運動又は回転運動から抽出した慣性力に基づき前記磁石を上下方向に往復運動させる慣性質量物と、
前記磁石の往復方向を軸方向として前記筒状筐体の内部に固定されており、前記磁石の往復運動に基づき誘導起電力を発生するコイルと
を有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の波力発電装置。
【請求項６】
前記波力発電機は、その一種として、
前記集波板においてうねりの進行方向及び上下方向に対する直交方向を回転軸の軸方向として前記集波板の上下並進運動又は回転運動から抽出した慣性力に基づき回動するロータと、
前記ロータの周縁に固定されているコイルと、
前記ロータの外周に沿って配置されており、前記ロータの回動により生じる前記コイルの振動若しくは公転に基づき前記コイルに誘導起電力を発生させる磁石と
を有することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の波力発電装置。
【請求項７】
前記波力発電機は、その一種として、
前記集波板若しくは前記慣性板の周縁にその一端が固定されているプッシュロッドと、
前記プッシュロッドの他端に固定されており、前記集波板の上下並進運動又は回転運動に基づき前記プッシュロッドを介して略上下方向に往復運動する磁石と、
前記磁石の往復方向を軸方向として前記磁石の往復軸上に配置されており、前記磁石の往復運動に基づく誘導起電力を発生するコイルと
を有することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の波力発電装置。
【請求項８】
前記波力発電機は、その一種として、
前記集波板に固定されている椀状体と、
前記椀状体の傾きに応じて前記椀状体の内面を全方位に自在に移動する荷車及び前記荷車に搭載された磁石を有する磁石ユニットと、
前記椀状体の湾曲した外面の法線方向を軸方向として前記椀状体の頂部外面付近に配置されており、前記磁石ユニットの移動に基づく誘導起電力を発生するコイルと
を有することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の波力発電装置。
【請求項９】
前記波力発電機は、その一種として、
前記集波板の上下並進運動又は回転運動にリンクするピストンの往復運動を流体駆動源として吸吐口から流体を交互に吐出及び吸入する流体ポンプと、
前記流体ポンプの吸吐口から交互に吸入及び吐出される流体を吸入流体及び吐出流体に分離する吸吐仕分弁と、
前記吸吐仕分弁から得た前記吸入流体又は前記吐出流体の圧力を駆動源として発電を行う流体発電機と
を有することを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の波力発電装置。
【請求項１０】
前記集波板の法線方向を回転軸の軸方向として回転する水平羽根車と、前記水平羽根車の回転運動に基づく力学的エネルギを電気的エネルギに変換する風力発電機本体とを有する風力発電機を備える
ことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の波力発電装置。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波力発電装置に係り、特に、波浪を利用した波力発電の際に好適に利用できる波力発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の波力発電装置においては、その一例として、中空ブイの内部において振動子が上下２個のばねによって吊下げられており、上下方向に振動する振動子の相対運動エネルギを電気的エネルギに変換するように形成されていた（特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２９７９２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の波力発電装置においては、ブイが上下方向を長手方向として形成されていたため、波から得られる力学的エネルギを電気的エネルギに効率よくかつ十分に変換することできないという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、波から得られる力学的エネルギを電気的エネルギに効率よくかつ十分に変換することができる波力発電装置を提供することを本発明の目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前述した目的を達成するため、本発明の波力発電装置は、その第１の態様として、浮体を有し、水面付近において水面に略平行に配設される集波板と、水中において集波板に平行に配設される慣性板と、集波板と慣性板との間隔を弾性伸縮させる弾性伸縮装置と、集波板と慣性板との間に進入した波による水面の上下変化及び弾性伸縮装置による弾性伸縮変化に応じて生じた集波板の上下並進運動又は回転運動に基づく力学的エネルギを電気的エネルギに変換する波力発電機とを備えていることを特徴としている。
【０００７】
本発明の第１の態様の波力発電装置によれば、集波板及び慣性板により所定範囲の水域を挟みこんでいるので、水中に配置された慣性板をおもり（慣性質量）にして、水域に生じた波による水面の上下動を集波板の上下並進運動又は回転運動に効率よくかつ十分に変換することができる。
【０００８】
本発明の第２の態様の波力発電装置は、第１の態様の波力発電装置において、集波板及び慣性板のうちの少なくとも一方は、慣性板又は集波板の対向方向に延在し、かつ、平面視放射線状又はうねりの進行方向に進むにつれて狭まる平面視Ｖ字状に配置された複数の水平集波壁を有することを特徴としている。
【０００９】
本発明の第２の態様の波力発電装置によれば、波の種類が風浪又はうねりのいずれであっても波による水面の上下動を集波板の上下並進運動又は回転運動に効率よくかつ十分に変換させることができる。
【００１０】
本発明の第３の態様の波力発電装置は、第１または第２の態様の波力発電装置において、集波板及び慣性板のうちの少なくとも一方は、慣性板又は集波板との対向方向に延在し、かつ、うねりの進行方向に平行に配置された１個又は２個以上の補剛壁を有することを特徴としている。
【００１１】
本発明の第３の態様の波力発電装置によれば、波による水面の上下動により集波板又は慣性板がたわんでしまい、波による水面の上下動から集波板の上下並進運動又は回転運動への変換効率が悪化することを防止することができる
本発明の第４の態様の波力発電装置は、第１から第３のいずれか１の態様の波力発電装置において、集波板及び慣性板のうちの少なくとも一方は、集波板若しくは慣性板の周縁を集波板の上方又は慣性板の下方に向かって傾斜若しくは湾曲させた形状に形成された上下集波部を有することを特徴としている。
【００１２】
本発明の第４の態様の波力発電装置によれば、集波板及び慣性板に高い波が接近したとしても、その高い波を集波板と慣性板との間に好適に取り込み、その高い波による水面の上下動を集波板の上下並進運動又は回転運動に変換させることができる。
【００１３】
本発明の第５の態様の波力発電装置は、第１から第４のいずれか１の態様の波力発電装置において、波力発電機は、その一種として、集波板に固定されている支持体と、吊下部材を介して支持体に取り付けられている筒状筐体と、筒状筐体の内部において弾性部材を用いて吊下げられる磁石と、集波板の上下並進運動又は回転運動から抽出した慣性力に基づき磁石を上下方向に往復運動させる慣性質量物と、磁石の往復方向を軸方向として筒状筐体の内部に固定されており、磁石の往復運動に基づき誘導起電力を発生するコイルとを有することを特徴としている。
【００１４】
本発明の第５の態様の波力発電装置によれば、集波板の運動が上下並進運動又は回転運動のいずれであっても、磁石を好適に上下動させることができるので、集波板が得た力学的エネルギを電気的エネルギに効率よくかつ十分に変換することができる。
【００１５】
本発明の第６の態様の波力発電装置は、第１から第５のいずれか１の態様の波力発電装置において、波力発電機は、その一種として、集波板においてうねりの進行方向及び上下方向に対する直交方向を回転軸の軸方向として集波板の上下並進運動又は回転運動から抽出した慣性力に基づき回動するロータと、ロータの周縁に固定されているコイルと、ロータの外周に沿って配置されており、ロータの回動により生じるコイルの振動若しくは公転に基づきコイルに誘導起電力を発生させる磁石とを有することを特徴としている。
【００１６】
本発明の第６の態様の波力発電装置によれば、うねりのように波の進行方向が所定方向に定まっている場合に、波の力学的エネルギを電気的エネルギに効率よくかつ十分に変換することができる。
【００１７】
本発明の第７の態様の波力発電装置は、第１から第６のいずれか１の態様の波力発電装置において、波力発電機は、その一種として、集波板若しくは慣性板の周縁にその一端が固定されているプッシュロッドと、プッシュロッドの他端に固定されており、集波板の上下並進運動又は回転運動に基づきプッシュロッドを介して略上下方向に往復運動する磁石と、磁石の往復方向を軸方向として磁石の往復軸上に配置されており、磁石の往復運動に基づく誘導起電力を発生するコイルとを有することを特徴としている。
【００１８】
本発明の第７の態様の波力発電装置によれば、特に集波板の中央を中心とした集波板の回転運動が生じた場合、波の力学的エネルギを電気的エネルギに効率よくかつ十分に変換することができる。
【００１９】
本発明の第８の態様の波力発電装置は、第１から第７のいずれか１の態様の波力発電装置において、波力発電機は、その一種として、集波板に固定されている椀状体と、椀状体の傾きに応じて椀状体の内面を全方位に自在に移動する荷車及び荷車に搭載された磁石を有する磁石ユニットと、椀状体の湾曲した外面の法線方向を軸方向として椀状体の頂部外面付近に配置されており、磁石ユニットの移動に基づく誘導起電力を発生するコイルとを有することを特徴としている。
【００２０】
本発明の第８の態様の波力発電装置によれば、特に集波板の中央を中心とした集波板の回転運動が生じた場合に、波の力学的エネルギを電気的エネルギに効率よくかつ十分に変換することができる。
【００２１】
本発明の第９の態様の波力発電装置は、第１から第８のいずれか１の態様の波力発電装置において、波力発電機は、その一種として、集波板の上下並進運動又は回転運動にリンクするピストンの往復運動を流体駆動源として吸吐口から流体を交互に吐出及び吸入する流体ポンプと、流体ポンプの吸吐口から交互に吸入及び吐出される流体を吸入流体及び吐出流体に分離する吸吐仕分弁と、吸吐仕分弁から得た吸入流体又は吐出流体の圧力を駆動源として発電を行う流体発電機とを有することを特徴としている。
【００２２】
本発明の第９の態様の波力発電装置によれば、波の力学的エネルギを流体の運動エネルギに変換してから電気的エネルギに変換しているので、変換効率のよい流体発電機を用いて波の力学的エネルギを電気的エネルギに変換することができる。
【００２３】
本発明の第１０の態様の波力発電装置は、第１から第９のいずれか１の態様の波力発電装置において、集波板の法線方向を回転軸の軸方向として回転する水平羽根車と、水平羽根車の回転運動に基づく力学的エネルギを電気的エネルギに変換する風力発電機本体とを有する風力発電機を備えることを特徴としている。
【００２４】
本発明の第１０の態様の波力発電装置によれば、波の発生源となる風の風力を利用して発電させることができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の波力発電装置によれば、前述した作用を生じるので、波から得られる力学的エネルギを電気的エネルギに効率よくかつ十分に変換することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】第１及び第２の実施形態の波力発電装置を示す縦断面図；ただし、一部の部材は正面図により示されている。
【図２】図１に示した一部の部材を断面図により示した正面図
【図３】第１の実施形態の集波板を下面からみた背面図
【図４】第１の実施形態の磁石ユニットを示す縦断面図
【図５】第１の実施形態の磁石ユニットを示す平面図
【図６】第１の実施形態の風力発電機を示す平面図
【図７】第２の実施形態の集波板を上面からみた平面図
【図８】第２の実施形態の第４の波力発電機を示す縦断面図
【図９】第２の実施形態の第４の波力発電機をその軸方向に沿って切断した縦断面図
【図１０】第３の実施形態の波力発電装置を示す正面図；流体ポンプは断面図を用いて示されている。
【図１１】第３の実施形態の第５の波力発電機を示す概念図
【図１２】第３の実施形態の流体ポンプを示す縦断面図
【図１３】第３の実施形態の集波板の一例を上面からみた平面図
【図１４】第３の実施形態の波力発電装置を示す側面図
【図１５】第３の実施形態の集波板の一例を上面からみた平面図
【図１６】第３の実施形態の吸吐仕分弁を示す縦断面図
【図１７】第３の実施形態の集合チャンバを示す縦断面図
【図１８】第３の実施形態の流体発電機を示す横断面図
【図１９】第３の実施形態の磁気回転子を示す横断面図
【図２０】第３の実施形態の磁気回転子を示す平面図
【図２１】第３の実施形態の流体発電機の発電原理をＡからＣの順に示す横断面図
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の波力発電装置を３つの実施形態により説明する。
【００２８】
はじめに、第１の実施形態の波力発電装置１を説明する。
【００２９】
第１の実施形態の波力発電装置１は、風によって起こる波である波浪のうち、主に風浪を利用して発電を行う装置である。風浪とは、その場で吹いている風によって引き起こされた塊状の波であり、気象変化に応じて波の進行方向が変化する傾向にある。
【００３０】
第１の実施形態の波力発電装置１は、図１及び図２に示すように、集波板２、慣性板３、弾性伸縮装置４及び波力発電機５Ａ、５Ｂ、５Ｃを備えている。また、第１の実施形態の波力発電装置１は、任意の部材として、風力発電機６を備えている。
【００３１】
集波板２は、図１及び図２に示すように、水面付近において水面Ｗに略平行に配設されている。水面付近とは、水面Ｗだけでなく、水面Ｗよりも少し浮き上がった位置及び水面Ｗよりも少し水中に潜った位置である。これは、波力発電装置１の全体に生じる浮力や気象条件により変化するため、厳密には確定しない。上記の水面付近としては、水面よりも少し浮き上がった位置が好ましい。
【００３２】
ここで、第１の実施形態のように波の進行方向が一定ではない風浪を利用して発電を行う場合、集波板２は、図１から図３に示すように、中央の穴に扁平球型浮体７を有するドーナツ型円形状に形成されることが好ましい。集波板２の材料としては、海水に対する耐食性が高くかつ軽量な金属（合金を含む。）又は高剛性プラスティックを用いることが好ましい。集波板２の寸法及び重量については、波力発電装置１を使用する地域の波の高さや風の強さなどの気象条件に応じて設定されることが好ましい。
【００３３】
また、集波板２は、図２及び図３に示すように、複数の水平集波壁２ａを有することが好ましい。水平集波壁２ａは、慣性板３との対向方向に延在するように形成されており、集波板２の下面（水面側表面）を仕切っている。ここで、第１の実施形態のように波の進行方向が一定ではない風浪を利用して発電を行う場合、水平集波壁２ａは、集波板２の中央を中心とした平面視放射線状に配置されていることが好ましい。水平集波壁２ａの材料としては、集波板２と同様の材料を用いて形成されていることが好ましい。なお、水平集波壁２ａは補剛壁（スティフナ）の役目も果たす。
【００３４】
また、集波板２は、図１から図３に示すように、上下集波部２ｂを有することが好ましい。上下集波部２ｂは、集波板２の周縁を集波板２の上方に向かって傾斜若しくは湾曲させた形状に形成されている。上下集波部２ｂの傾斜角若しくは湾曲率については、波の高さや風の強さなどの気象条件に応じて設定されることが好ましい。また、上下集波部２ｂにも水平集波壁２ａが形成されていることが好ましい。
【００３５】
慣性板３は、図１及び図２に示すように、水中において集波板２に平行に配設されている。水中とは、上記の「水面付近」に対する対照的な意味であり、本実施形態においては集波板２の下方を意味する。第１の実施形態のように波の進行方向が一定ではない風浪を利用して発電を行う場合、この慣性板３は、集波板２と同様、円形状に形成されていることが好ましい。なお、慣性板３の材料、寸法及び重量については、集波板２と同様に設定されていることが好ましい。
【００３６】
また、慣性板３は、図１及び図２に示すように、集波板２と同様、水平集波壁３ａを有することが好ましい。この水平集波壁３ａは、集波板２との対向方向に延在し、かつ、平面視放射線状に配置されていることが好ましい。なお、水平集波壁３ａは補剛壁（スティフナ）の役目も果たす。
【００３７】
また、慣性板３は、図１及び図２に示すように、集波板２と同様、上下集波部３ｂを有することが好ましい。慣性板３の上下集波部３ｂは、慣性板３の周縁を慣性板３の下方に向かって傾斜若しくは湾曲させた形状に形成されている。上下集波部３ｂの傾斜角若しくは湾曲率については、集波板の上下集波部２ｂの傾斜角若しくは湾曲率と同等に設定されていることが好ましい。また、上下集波部３ｂにも水平集波壁３ａが形成されていることが好ましい。
【００３８】
弾性伸縮装置４は、図２に示すように、集波板２と慣性板３との間隔を弾性伸縮させる装置である。第１の実施形態の弾性伸縮装置４においては、減衰機構を有しないサスペンション部材４Ａが複数用いられており、集波板２及び慣性板３の各中央を対称中心として複数のサスペンション部材４Ａを集波板２と慣性板３との間に点対称に配置した機構になっている。
【００３９】
サスペンション部材４Ａは、図２に示すように、例えば、サスペンションロッド４ａ及びコイルスプリング４ｂにより構成されている。サスペンションロッド４ａは上下方向に延在する中空棒である。サスペンションロッド４ａの下端は慣性板３に設けられた貫通孔に固定されている。また、サスペンションロッド４ａの上端周辺は、集波板２に設けられた貫通孔を通すことにより、その軸方向への動きを制限されることなく固定されている。
【００４０】
コイルスプリング４ｂは、その中心軸に平行に配置されたサスペンションロッド４ａが内在するように配設されている。このコイルスプリング４ｂのばね定数は、波による水面の上下変化により、集波板２ができる限り多く振動し、かつ、そのコイルスプリング４ｂが縮みすぎて集波板２の振動の挙動を乱すことがないような値に設定されている。
【００４１】
波力発電機５Ａ、５Ｂ、５Ｃは、集波板２の上下並進運動又は回転運動に基づく力学的エネルギを電気的エネルギに変換する装置である。その駆動源となる集波板２の上下並進運動又は回転運動は、集波板２と慣性板３との間に進入した波による水面の上下変化及び弾性伸縮装置４による弾性伸縮変化に応じて生じる。
【００４２】
ここで、集波板２の上下並進運動とは、波による水面の上下変化の前後にかけて集波板２の位置がそのどの部分においても均等に上方又は下方にスライド移動する上下揺（ヒーブ）をいう。
【００４３】
一方、集波板２の回転運動とは、波による水面の上下変化の前後にかけて集波板２の位置がそのある部分においては上方又は下方に移動し、他のある部分においては移動しない動きをいう。この回転運動は、ロール、ピッチ又はヨーの３種類に分類される。具体的には、集波板２の中心を不動点としてその対角線上をシーソーのように揺れ動かす集波板２の揺動運動（主に集波板２のピッチング）や、集波板２の中心を不動点として集波板２の周縁部をその周縁に沿って順に上下動させる集波板２の合成回転運動（主に集波板２のピッチング及びローリングの合成運動）がこれにあたる。
【００４４】
なお、集波板２の上下並進運動又は回転運動が独立して生じることはまれであり、通常、集波板２の上下並進運動及び回転運動が混じり合った動きになる。
【００４５】
第１の実施形態においては、図２に示すように、３種類の波力発電機５Ａ、５Ｂ、５Ｃが併用されている。以下、第１の波力発電機５Ａ、第２の波力発電機５Ｂ及び第３の波力発電機５Ｃを説明する。
【００４６】
第１の波力発電機５Ａは、図２に示すように、集波板２の中央付近に設けられている。この第１の波力発電機５Ａは、主に集波板２の上下並進運動に対して好適に発電する装置であり、図２に示すように、支持体７ａ、筒状筐体５Ａａ、磁石５Ａｂ、慣性質量物５Ａｅ及びコイル５Ａｃを有していることが好ましい。
【００４７】
支持体７ａは、図１及び図２に示すように、集波板２の上面（上空側表面）に固定されている。この支持体７ａは、図２に示すように、第１の波力発電機５Ａが発電した電力を取り出すため、その中央に電線通過孔７ｃを有していることが好ましい。また、支持体７ａは、上方に膨らんだ椀状に形成されていることが好ましい。なお、支持体７ａは、椀状体７ｂとともに扁平球型浮体７の一部を構成している。
【００４８】
筒状筐体５Ａａは、図２に示すように、吊下部材５Ａｄを介して支持体７ａの中央に取り付けられている。筒状筐体５Ａａは、磁石５Ａｂをピストンとして見た場合のシリンダに相当する部材であるため、それに適した形状に形成されていることが好ましい。また、筒状筐体５Ａａは、発電効果を高めるため、非磁性材料を用いて形成されていることが好ましい。吊下部材５Ａｄは、筒状筐体５Ａａの軸方向を常に上下方向と平行に保つための部材である。よって、吊下部材５Ａｄとしては、ボールジョイントなど、筒状筐体５Ａａを全方位に自在に吊下げる部材を使用することが好ましい。
【００４９】
磁石５Ａｂは、図２に示すように、筒状筐体５Ａａの内部において弾性部材５Ａｆを用いて吊下げられる。磁石５Ａｂとしてはその往復方向に対していずれか一方の磁極を有する永久磁石が好ましく、その形状としては筒状筐体５Ａａの内径と同等の直径を有する円柱状に形成されていることが好ましい。また、弾性部材５Ａｆとしては、磁石５Ａｂのピストン運動を活発にさせるため、コイルスプリングを用いることが好ましい。
【００５０】
慣性質量物５Ａｅは、図２に示すように、集波板２の上下動から抽出した慣性力を利用して、磁石５Ａｂを上下方向に往復運動させる部材である。よって、慣性質量物５Ａｅとしては磁石５Ａｂに対する重りとなる部材が好ましい。また、慣性質量物５Ａｅとしては、重り専用部材であってもよいし、変圧器などの他の機能を有する重量物であってもよい。本実施形態において、慣性質量物５Ａｅは、例えば中間棒５Ａｇなどを介して磁石５Ａｂに取り付けられている。
【００５１】
コイル５Ａｃは、図２に示すように、磁石５Ａｂの往復方向を軸方向として筒状筐体５Ａａの内部に固定されている。このコイル５Ａｃは、磁石５Ａｂの往復運動に基づき誘導起電力を発生する部材である。そのため、コイル５Ａｃは、図２に示すように、磁石５Ａｂを内在させるように配置されていてもよいし、図示はしないが、磁石５Ａｂを内在させずに磁石５Ａｂの往復運動の移動線上にその軸方向を重ねるように配置されていてもよい。
【００５２】
第２の波力発電機５Ｂは、図２に示すように、集波板２若しくは慣性板３の周縁に設けられている。この第２の波力発電機５Ｂは、主に集波板２の回転運動に対して好適に発電する装置であり、図２に示すように、サスペンションロッド４ａと兼用されるプッシュロッド４ａ、磁石５Ｂｂ及びコイル５Ｂｃを有している。
【００５３】
プッシュロッド４ａの下端は、図２に示すように、前述の通り、慣性板３の周縁に固定されている。また、プッシュロッド４ａの長さは、その上端側が集波板２の上方に突き出すように設定されている。
【００５４】
磁石５Ｂｂは、図２に示すように、プッシュロッド４ａの上端に固定されている。これにより、この磁石５Ｂｂは、集波板２の上下動に基づき、プッシュロッド４ａを介して、集波板２に対して相対的に上下方向に往復運動するようになっている。磁石５Ｂｂとしてはその往復方向に対していずれか一方の磁極を有する永久磁石が好ましく、その形状としては柱状に形成されていることが好ましい。
【００５５】
コイル５Ｂｃは、図２に示すように、磁石５Ｂｂの往復方向を軸方向として磁石５Ｂｂの往復軸上に配置されている。これにより、コイル５Ｂｃは、磁石５Ｂｂの往復運動に基づく誘導起電力を発生するようになっている。このコイル５Ｂｃは、磁石５Ｂｂの直径と同等もしくはそれ以上の内径を有する円筒状に形成されていることが好ましく、磁石５Ｂｂを内在させる位置に配設されることが好ましい。また、このコイル５Ｂｃは、発電効果を高めるため、非磁性材料を用いて形成された非磁性筒体５Ｂｄにより覆われていることが好ましく、さらに、海水の浸入を防ぐため、非磁性筒体５Ｂｄを覆う筒状の筐体５Ｂｅ及び集波板２により密閉されていることが好ましい。
【００５６】
なお、第１の実施形態とは異なり、プッシュロッド４ａの一端が集波板２の周縁に固定されている場合、図示はしないが、プッシュロッド４ａの下端側を下方に伸ばし、そこに磁石５Ｂｂ及びコイル５Ｂｃを設置させることが好ましい。
【００５７】
第３の波力発電機５Ｃは、図２に示すように、集波板２の中央に設けられている。この第３の波力発電機５Ｃは、主に集波板２の回転運動に対して好適に発電する装置であり、図２並びに図４及び図５に示すように、椀状体７ｂ、磁石ユニット５Ｃｄ及びコイル５Ｃｃを有している。
【００５８】
椀状体７ｂは、図２に示すように、集波板２の中央に固定されている。この椀状体７ｂは、前述した通り、第１の波力発電機５Ａの支持体７ａとともに扁平球型浮体７の一部を構成している。椀状体７ｂの材料としては、発電効果を高めるため、非磁性材料を用いて形成されていることが好ましい。
【００５９】
磁石ユニット５Ｃｄは、図２並びに図４及び図５に示すように、荷車５Ｃｅ及び磁石５Ｃｂを有する。荷車５Ｃｅは、図４及び図５に示すように、円状配置された３個以上のローラ５Ｃｆを有しており、椀状体７ｂの傾きに応じて椀状体７ｂの内面を３６０°全方位に対して移動自在になるように形成されている。これにより、例えば、集波板２とともに椀状体７ｂが合成回転運動（主に集波板２のピッチング及びローリングの合成運動）した場合、磁石ユニット５Ｃｄは椀状体７ｂの中央を中心に合成回転運動（主に集波板２のピッチング及びローリングの合成運動）する。また、例えば、集波板２とともに椀状体７ｂが揺動運動（主にピッチング）した場合、磁石ユニット５Ｃｄは椀状体７ｂの中央を通過する単振動を行う。
【００６０】
また、磁石ユニット５Ｃｄの磁石５Ｃｂは、図４に示すように、荷車５Ｃｅの内部に搭載されている。磁石５Ｃｂは、図５に示すように、複数個用いることが好ましく、その場合にはそれらが荷車５Ｃｅの内部において円状配置されていることが好ましい。
【００６１】
コイル５Ｃｃは、図２及び図３に示すように、椀状体７ｂの頂部(中央)の外面付近に配置されている。コイル５Ｃｃの軸方向は、椀状体７ｂの湾曲した外面の法線方向と平行に配置している。コイル５Ｃｃとしては、図２及び図３に示すように、コイル５Ｃｃの中心を椀状体７ｂの中央に配置した１個の大きなコイル５Ｃｃでもよいし、図示はしないが、外面に配列された複数の小さなコイル５Ｃｃであってもよい。これにより、コイル５Ｃｃは、磁石ユニット５Ｃｄの移動に基づく誘導起電力を発生する。
【００６２】
風力発電機６は、図１、図２及び図６に示すように、水平羽根車６ａ及び風力発電機本体６ｃを有している。
【００６３】
水平羽根車６ａは、図１、図２及び図６に示すように、集波板２の法線方向を回転軸の軸方向として回転するように形成されている。第１の実施形態においては、第１の波力発電機５Ａの支持体７ａにその中央から起立する電線通過孔７ｃ付きの風車用回転軸７ｄが設けられており、水平羽根車６ａの中央に取り付けられた軸受６ｂにその風車用回転軸７ｄが挿入されるようになっている。水平羽根車６ａに設けられた複数の翼６ｄは、図６に示すように、放射湾曲線状に形成及び配置されることが好ましい。
【００６４】
風力発電機本体６ｃは、水平羽根車６ａの回転運動に基づく力学的エネルギを電気的エネルギに変換する。第１の実施形態においては、図２及び図６に示すように、水平羽根車６ａとともに回転する椀状取付部６ｅに複数の磁石６ｆが円状配置されており、複数の磁石６ｆが回転することにより、第１の波力発電機５Ａの支持体７ａの内面に円状配置された複数のコイル６ｇが誘導起電力を発生するように風力発電機本体６ｃが形成されている。
【００６５】
次に、第１の実施形態の波力発電装置１の作用を説明する。
【００６６】
従来の波力発電装置１においては、波のエネルギを波力発電装置１の力学的エネルギとして取り込むときにエネルギ損失が生じていた。この原因は、波のエネルギを機械エネルギに変換する前に波が砕けてしまうことにある。
【００６７】
そこで、第１の実施形態の波力発電装置１においては、図１及び図２に示すように、集波板２及び慣性板３が水面に対して略平行に配設されている。集波板２及び慣性板３は波の進路を狭めているので、流入した波は、ベルヌーイの原理に基づき集波板２と慣性板３との間の圧力変化を生じさせ、それらの間を押し広げる。
【００６８】
ここで、水中に沈んだ慣性板３は、上下運動に対して海水から大きな抵抗を受けるため、動くことがほとんどない。すなわち、慣性板３は大きな慣性質量と同等の役割を果たす。その一方、集波板２はおおむね水面上又は水面よりも高い位置に配置されているので、波により生じた水圧により、上下並進運動又は回転運動を行う。
【００６９】
また、第１の実施形態においては、図１及び図２に示すように、集波板２と慣性板３との間隔を伸縮させる弾性伸縮装置４が設けられている。そのため、波のエネルギは、波力発電装置１の力学的エネルギとして、集波板２の運動エネルギだけでなく、弾性伸縮装置４の弾性エネルギにも効率よくかつ十分に変換される。
【００７０】
そのため、波力発電機５Ａ、５Ｂ、５Ｃは、集波板２と慣性板３との間に進入した波による水面の上下変化及び弾性伸縮装置４による弾性伸縮変化に応じて生じた集波板２の上下並進運動又は回転運動に基づく力学的エネルギを電気的エネルギに効率よくかつ十分に変換することができる。
【００７１】
また、第１の実施形態の波力発電装置１においては、図１及び図２に示すように、集波板２及び慣性板３のうちの少なくとも一方に複数の水平集波壁２ａ、３ａが形成されていることが好ましい。水平集波壁２ａ、３ａは、波を平面（海面）内において集める働きをする。水平集波壁２ａ、３ａにより平面内に集積された波は、集積された分だけ集波板２と慣性板３との間に進入した波の高さをさらに盛り上げるので、集波板２の上下並進運動及び回転運動がさらに促進される。
【００７２】
つまり、水平集波壁２ａ、３ａにより波による水面の上下動を集波板２の上下動に効率よくかつ十分に変換させることができるので、波力発電装置１の変換効率が向上する。
【００７３】
また、第１の実施形態の波力発電装置１においては、図１及び図２に示すように、集波板２及び慣性板３のうちの少なくとも一方に上下集波部２ｂ、３ｂが形成されている。上下集波部２ｂ、３ｂは、波を上下に集め、その波をできる限り破壊することなく集波板２と慣性板３との間に滑らかに導入する。
【００７４】
また、これら上下集波部２ｂ、３ｂの間隔は、それ以外の集波板２と慣性板３との間よりも広い。そのため、上下集波部２ｂ、３ｂを有しない場合と比較して、上下集波部２ｂ、３ｂを通過してそれ以外の集波板２と慣性板３との間に導入された波の圧力は高められる。
【００７５】
つまり、集波板２及び慣性板３に高い波が接近したとしても、上下集波部２ｂ、３ｂによりその高い波を集波板２と慣性板３との間に好適に取り込み、その高い波による水面の上下動を集波板２の上下動に効率よくかつ十分に変換させることができる。
【００７６】
また、第１の実施形態の波力発電装置１においては、図２に示すように、集波板２の中央に第１の波力発電機５Ａが設けられている。第１の波力発電機５Ａは、ジャイロ効果による発電方式を採用せず、力学的エネルギから電気的エネルギへの直接変換方式を採用している。また、第１の波力発電機５Ａは、集波板２の上下動及び弾性伸縮装置４の弾性伸縮運動から得た慣性質量物５Ａｅの慣性力を磁石５Ａｂの磁場とコイル５Ａｃとの相対移動に変換することにより、力学的エネルギから電気的エネルギに変換するまでの伝達機構を簡略化している。その結果、エネルギ伝達の中間機構におけるエネルギ変換損失を少なくするとともに、ジャイロ効果による発電方式などの制限を排除し、発電効率を向上させることができる。
【００７７】
つまり、第１の実施形態の波力発電装置１によれば、集波板２の上下動が全体的又は部分的のいずれであっても、磁石５Ａｂを好適に上下動させることができるので、集波板２が得た力学的エネルギを電気的エネルギに効率よくかつ十分に変換することができる。
【００７８】
また、第１の実施形態の波力発電装置１においては、図２に示すように、集波板２の周縁に第２の波力発電機５Ｂが設けられている。第２の波力発電機５Ｂは、上記と同様、発電効率を向上させた直接発電方式を採用している。また、第２の波力発電機５Ｂは、集波板２の周縁に配置されているので、集波板２の回転運動が大きくなるほど、集波板２の力学的エネルギを電気的エネルギに効率よくかつ十分に変換することができる。つまり、特に集波板２に回転運動が生じた場合に、波の力学的エネルギを電気的エネルギに効率よくかつ十分に変換することができる。
【００７９】
また、第１の実施形態の波力発電装置１においては、図２に示すように、集波板２の中央に第３の波力発電機５Ｃが設けられている。第３の波力発電機５Ｃは、上記と同様、発電効率を向上させた直接発電方式を採用している。また、第３の波力発電機５Ｃにおいては、磁石ユニット５Ｃｄが速く走行するほどコイル５Ｃｃが大きな誘導起電力を発生させる。このことから、第３の波力発電機５Ｃは、集波板２の回転運動のうちの特に集波板２の合成回転運動（主に集波板２のピッチング及びローリングの合成運動）が大きくなるほど、集波板２の力学的エネルギを電気的エネルギに効率よくかつ十分に変換することができる。
【００８０】
また、第１の実施形態の波力発電装置１においては、集波板２の上方に風力発電機６が設けられている。風浪が発生する際にはその風浪の発生源となる風が必ず吹いているので、その風力を利用して発電させることができる。
【００８１】
次に、第２の実施形態の波力発電装置１を説明する。
【００８２】
第２の実施形態の波力発電装置１は、風によって起こる波である波浪のうち、主にうねりを利用して発電を行う装置である。うねりとは、他の海域で風によって起こされた波が伝わってきた線状の波であり、波の進行方向は一定の傾向にある。
【００８３】
第２の実施形態の波力発電装置１は、図１及び図２に示すように、集波板２、慣性板３、弾性伸縮装置４及び波力発電機５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄを備えている。また、第２の実施形態の波力発電装置１は、任意の部材として、風力発電機６を備えている。
【００８４】
第１の実施形態と第２の実施形態との相違点は、図７に示すように、集波板２及び慣性板３に設けられた複数の水平集波壁２ａ、３ａが、放射線状ではなく、うねりの進行方向に進むにつれて狭まる平面視Ｖ字状に配置されている点にある。この場合、複数の水平集波壁２ａ、３ａのＶ字状配列の頂点は、うねりの進行方向の直交方向であって集波板２又は慣性板３の中心を通る仮想線Ｌ上に配列されていることが好ましい。
【００８５】
上記の相違点に伴い、集波板２及び慣性板３は、図７に示すように、矩形状に形成されていることが好ましく、また、スティフナとなる１個又は２個以上の補剛壁２ｆ、３ｆを有することが好ましい。補剛壁２ｆ、３ｆは、集波板２及び慣性板３のうちの少なくとも一方において、慣性板３又は集波板２との対向方向に延在し、かつ、うねりの進行方向に平行に配置されている。
【００８６】
また、第２の実施形態の波力発電装置１は、図７及び図８に示すように第１の波力発電機５Ａと置き換えて、または、図示はしないがそれと併用して、第４の波力発電機５Ｄを集波板２における上記の仮想線Ｌ上に備えることが好ましい。第４の波力発電機５Ｄは、主に集波板２の回転運動のうち、うねりの進行方向における集波板２の揺動運動（主にピッチング）に対して好適に発電する装置であり、ロータ５Ｄａ、コイル５Ｄｃ及び磁石５Ｄｂを有している。
【００８７】
ロータ５Ｄａは、図８及び図９に示すように、円筒型浮体５Ｄｄに内蔵されており、集波板２においてうねりの進行方向及び上下方向に対する直交方向を回転軸５Ｄｇの軸方向としている。これにより、ロータ５Ｄａは、集波板２の上下動から抽出した慣性力に基づき回動するようになっている。ロータ５Ｄａの寸法及び重量については、波力発電装置１を使用する地域の波の高さや風の強さなどの気象条件に応じて設定されることが好ましい。
【００８８】
コイル５Ｄｃは、図８及び図９に示すように、ロータ５Ｄａの周縁に固定されている。コイル５Ｄｃは、複数個用いることが好ましく、また、ロータ５Ｄａの軸方向から見て円状配置されていることが好ましい。
【００８９】
磁石５Ｄｂは、図８に示すように、ロータ５Ｄａの外周に沿って円筒型浮体５Ｄｄの内周面に配置されている。これにより、磁石５Ｄｂは、ロータ５Ｄａの回動により生じるコイル５Ｄｃの振動若しくは公転に基づき、コイル５Ｄｃに誘導起電力を発生させる。磁石５Ｄｂは、複数個用いることが好ましく、また、ロータ５Ｄａの軸方向から見て円状配置されていることが好ましい。
【００９０】
なお、図示はしないが、電磁誘導の原理が成立することを条件として、コイル５Ｄｃと磁石５Ｄｂとの位置関係を変更してもよい。
【００９１】
次に、第２の実施形態の波力発電装置１の作用を説明する。
【００９２】
第２の実施形態の波力発電装置１においては、図７に示すように、集波板２及び慣性板３のうちの少なくとも一方において平面視Ｖ字状に配置された複数の水平集波壁２ａ、３ａが形成されている。平面視Ｖ字状に配置された複数の水平集波壁２ａ、３ａは、第１の実施形態と同様、波を平面内において集める働きをする。水平集波壁２ａ、３ａにより平面内に集積された波は、集積された分だけ集波板２と慣性板３との間に進入した波の高さをさらに盛り上げるので、集波板２の上下並進運動及び回転運動が促進される。これにより、波による水面の上下動を集波板２の上下動に効率よくかつ十分に変換させることができる。
【００９３】
また、第２の実施形態の波力発電装置１においては、図７に示すように、複数の水平集波壁２ａ、３ａのＶ字状配置の頂点が上記の仮想線Ｌ上に配列されていることが好ましい。これにより、集波板２及び慣性板３の仮想線Ｌ上に波が最も多く集積されるので、うねりの進行方向における集波板２の揺動運動（主にピッチング）を最も効率よくかつ十分に行うことができる。その結果、波による水面の上下動を集波板２の上下動に効率よくかつ十分に変換させることができる。
【００９４】
また、第２の実施形態の波力発電装置１においては、図７に示すように、集波板２及び慣性板３のうちの少なくとも一方に補剛壁２ｆ、３ｆが形成されていることが好ましい。これにより、波による水面の上下動により集波板２又は慣性板３がたわんでしまい、波による水面の上下動から集波板２の上下動への変換効率が悪化することを防止することができる。
【００９５】
また、第２の実施形態の波力発電装置１においては、集波板２の上記の仮想線Ｌ上に第４の波力発電機５Ｄを備えることが好ましい。これにより、うねりのように波の進行方向が所定方向に定まっている場合に、集波板２の回転運動、とくに揺動運動（主にピッチング）によりロータ５Ｄａに慣性力を付与しやすくなるので、波の力学的エネルギを電気的エネルギに効率よくかつ十分に変換することができる。
【００９６】
次に、第３の実施形態の波力発電装置１を説明する。
【００９７】
第３の実施形態の波力発電装置１は、波の力学的エネルギを流体の運動エネルギに変換し、その流体の運動エネルギを電気的エネルギに変換する間接変換方式により発電を行う装置であり、風浪及びうねりのどちらの波に対しても適用が可能である。
【００９８】
第３の実施形態の波力発電装置１は、図１０に示すように、浮体７、集波板２、慣性板３、弾性伸縮装置４及び波力発電機を備えている。
【００９９】
第２の実施形態若しくは第１の実施形態と第３の実施形態との相違点は、図１０に示すように、上記の波力発電機として、第１から第４の波力発電機５Ａから５Ｄの代わりに、第５の波力発電機５Ｅを採用した点にあり、それにともなって弾性伸縮装置４の構成が若干異なっている。
【０１００】
第５の波力発電機５Ｅは、図１０又は図１１に示すように、流体ポンプ５Ｅｅ、吸吐仕分弁５Ｅｆ及び流体発電機５Ｅｈ１、５Ｅｈ２を有している。
【０１０１】
流体ポンプ５Ｅｅは、図１２に示すように、吸吐口５Ｅｅａから流体を交互に吐出及び吸入する。ここで、図１０に示すように、弾性伸縮装置４の複数のサスペンションロッド４ａの上端は慣性板３の周縁及び中央に設けられた孔を通って集波板２の周縁若しくは中央に固定されており、その下端がリンク部材５Ｅａを介して直接又は間接的に流体ポンプ５Ｅｅに圧力変化を加えている。つまり、この流体ポンプ５Ｅｅは、図１２に示すように、集波板２の上下動にリンクするピストン５Ｅｅｂの往復運動を流体駆動源としている。
【０１０２】
なお、第３の実施形態においては、第２の実施委形態と同様の集波板２及び慣性板３を採用しているので、図１０、図１３及び図１４に示すように、上下２段２行５列に配列された合計２０個の流体ポンプ５Ｅｅが用いられていることが好ましい。一方、他の実施形態において、第１の実施委形態と同様の集波板２及び慣性板３を採用する場合、図１０及び図１５に示すように、上下２段セットを４セットとして円状配置した合計８個の流体ポンプ５Ｅｅが用いられていることが好ましい。なお、上記以外の数のポンプでも同様の作用を得られる。
【０１０３】
吸吐仕分弁５Ｅｆは、図１１に示すように、流体ポンプ５Ｅｅの吸吐口５Ｅｅａから交互に吸入及び吐出される流体を吸入流体及び吐出流体に分離するように形成されている。例えば、図１１及び図１６に示すように、吸吐仕分弁５Ｅｆは、流体ポンプ５Ｅｅの吸吐口５Ｅｅａに接続する接続口５Ｅｆａ、吸吐仕分弁５Ｅｆの内部において接続口５Ｅｆａから流体を吐出または吸入する吐出口５Ｅｆｃ及び吸入口５Ｅｆｂ、並びに、吸吐仕分弁５Ｅｆの内部において吐出口５Ｅｆｃ若しくは吸入口５Ｅｆｂの付近に設けられた吸入流体逆止弁５Ｅｆｅ及び吐出流体逆止弁５Ｅｆｄを有している。
【０１０４】
流体発電機５Ｅｈ１、５Ｅｈ２は、図１１に示すように、吸吐仕分弁５Ｅｆから得た吸入流体又は吐出流体の圧力を駆動源として発電を行う装置である。吸吐仕分弁５Ｅｆが複数個用いられている場合、吐出流体用の流体発電機５Ｅｈ１及び吸入流体用の流体発電機５Ｅｈ２は、図１１及び図１７に示すように、吐出流体集合チャンバ５Ｅｇ１又は吸入流体集合チャンバ５Ｅｇ２を介して吸吐仕分弁５Ｅｆにそれぞれ接続される。
【０１０５】
流体発電機５Ｅｈ１、５Ｅｈ２としては、タービン発電機などの従来の流体発電機を用いることができる。第３の実施形態においては、吐出流体用の流体発電機５Ｅｈ１の一例として、図１８に示す水平タービン形状の自立型流体発電機が用いられている。
【０１０６】
第３の実施形態の流体発電機５Ｅｈ１は、その一例として、図１８に示すように、タービン本体５Ｅｈａ、磁気回転子５Ｅｈｂ及びコイル５Ｅｈｃを有している。
【０１０７】
タービン本体５Ｅｈａは、図１８に示すように、円環部５Ｅｈｄ、接続パイプ５Ｅｈｅ、円環部流入スリット５Ｅｈｆ及び円環部流出スリット５Ｅｈｇを有している。円環部５Ｅｈｄはその内部において磁気回転子５Ｅｈｂを公転させるための部材である。接続パイプ５Ｅｈｅは集合チャンバ５Ｅｇ１若しくは吸吐仕分弁５Ｅｆと円環部５Ｅｈｄとを接続するための部材であり、おおむね円環部５Ｅｈｄの接線上に設けられている。
【０１０８】
円環部流入スリット５Ｅｈｆは接続パイプ５Ｅｈｅに導入された流体を円環部５Ｅｈｄに流入させるためのスリットである。円環部流出スリット５Ｅｈｇは円環部５Ｅｈｄに導入された流体をその外部に流出するためのスリットであり、円環部５Ｅｈｄにおいて円環部流入スリット５Ｅｈｆから反時計回りの位置に形成されている。ここで、円環部流出スリット５Ｅｈｇから円環部流入スリット５Ｅｈｆまでの離間距離は、磁気回転子５Ｅｈｂの全長と同等かそれよりも短く設定されている。また、円環部流出スリット５Ｅｈｇから円環部流入スリット５Ｅｈｆまでの間に発生する乱流を回避し、流出効率を向上させるため、円環部流出スリット５Ｅｈｇは円環部流入スリット５Ｅｈｆよりも大きく形成されている。
【０１０９】
磁気回転子５Ｅｈｂは、図１８から図２０に示すように、回転子本体５Ｅｈｈ、駆動フィン５Ｅｈｋ及び磁石５Ｅｈｊを有している。回転子本体５Ｅｈｈは、直方形枠体を円環部５Ｅｈｄにあわせて湾曲させた形状に形成されている。駆動フィン５Ｅｈｋは、回転子本体５Ｅｈｈの外周面において複数個用いられており、円環部５Ｅｈｄ内において時計回りに流れる流体に対して回転子本体５Ｅｈｈがその時計回り方向に押し出されるような傾斜角をもって取り付けられている。磁石５Ｅｈｊは、回転子本体５Ｅｈｈよりも短い全長に形成されており、かつ、円環部５Ｅｈｄ内において時計回りに流れる流体に対して回転子本体５Ｅｈｈの後端側に取り付けられている。
【０１１０】
コイル５Ｅｈｃは、磁気回転子５Ｅｈｂの進行方向を軸方向としてタービン本体５Ｅｈａの円環部５Ｅｈｄの全体に巻きつけられている。
【０１１１】
次に、図２１を用いて、第３の実施形態の流体発電機５Ｅｈ１の発電原理を説明する。
【０１１２】
タービン本体５Ｅｈａの接続パイプ５Ｅｈｅから導入された流体は、図２１Ａに示すように、その円環部流入スリット５Ｅｈｆを通ってその円環部５Ｅｈｄに流入する。この流入した流体は接続パイプ５Ｅｈｅの取付角度の影響により円環部５Ｅｈｄの内部を時計回りに流れるため、円環部５Ｅｈｄに内蔵された磁気回転子５Ｅｈｂはその流体によって時計回りに回転する圧力を受ける。また、回転する磁気回転子５Ｅｈｂよりも前方にある流体は、その磁気回転子５Ｅｈｂの回転に伴って時計回りに流動する圧力を受ける。そして、磁気回転子５Ｅｈｂから圧力を受けた流体の一部は、円環部流出スリット５Ｅｈｇを通過して外部に流出する。
【０１１３】
図２１Ｂに示すように、磁気回転子５Ｅｈｂが円環部５Ｅｈｄの内部を時計回りに回転し、その磁石５Ｅｈｊにより円環部流出スリット５Ｅｈｇをふさぐような状態の場合、円環部５Ｅｈｄの内部の流体は外部に流出できなくなるため、時計回りに回転する流体の流動力を弱めるような働きが生じる。そこで、磁石５Ｅｈｊの周方向長さを円環部流出スリット５Ｅｈｇの周方向長さより短くすることで、完全には閉塞することを防止している。また、接続パイプ５Ｅｈｅから導入された流体が磁気回転子５Ｅｈｂの駆動フィン５Ｅｈｋを介して磁気回転子５Ｅｈｂを時計回りに回転させる力や磁気回転子５Ｅｈｂが回転している場合にはその慣性力をも駆動源として、磁気回転子５Ｅｈｂが時計回りへの回転を滑らかに継続する。そのため、磁気回転子５Ｅｈｂの磁石５Ｅｈｊにより少しふさがれていた円環部流出スリット５Ｅｈｇは再び開口を大きくし徐々に開き始め、円環部５Ｅｈｄの内部の流体も時計回りへの流動を継続する。
【０１１４】
そして、図２１Ｃに示すように、磁気回転子５Ｅｈｂが円環部５Ｅｈｄの内部を時計回りに回転し、その磁石５Ｅｈｊにより円環部流入スリット５Ｅｈｆをふさぐ状態になった場合でも、円環部流入スリット５Ｅｈｆから流入する流体が磁気回転子５Ｅｈｂの駆動フィン５Ｅｈｋを介して磁気回転子５Ｅｈｂを時計回りに回転させるとともに、円環部流出スリット５Ｅｈｇから流出しなかった一部の流体が磁気回転子５Ｅｈｂの後端を押し出す。そのため、磁気回転子５Ｅｈｂは時計回りへの回転を滑らかに継続する。また、磁気回転子５Ｅｈｂの磁石５Ｅｈｊにより少しふさがれていた円環部流入スリット５Ｅｈｆは再び開口を大きくし徐々に開き始め、円環部５Ｅｈｄの内部の流体も時計回りへの流動を継続する。
【０１１５】
また、円環部流出スリット５Ｅｈｇからの排水が少なくとも確保されている状態において磁石５Ｅｈｊが円環部流出スリット５Ｅｈｇを開き始めることが大切である。したがって、上記の通り、磁石５Ｅｈｊの円弧の寸法は円環部流出スリット５Ｅｈｇの円弧の寸法より短いことなど、磁気回転子５Ｅｈｂの寸法、磁石５Ｅｈｊの寸法、それに駆動フィン５Ｅｈｋの寸法は、円環部流入スリット５Ｅｈｆ及び円環部流出スリット５Ｅｈｇの各種寸法と十分に対比させた上で決定することが好ましい。さらに、「円環部流出スリット５Ｅｈｇの面積」―「磁石５Ｅｈｊの面積」が「円環部流入スリット５Ｅｈｆの面積」と同等もしくはそれをわずかに上回ることが好ましい。
【０１１６】
図２１Ａから図２１Ｃに示した上記現象を繰り返すことにより、磁気回転子５Ｅｈｂはタービン本体５Ｅｈａの円環部５Ｅｈｄの内部を滑らかに回転し続ける。そして、流体発電機５Ｅｈ１のコイル５Ｅｈｃが磁気回転子５Ｅｈｂの回転運動に基づき誘電起電力を発生させることにより、流体発電機５Ｅｈ１が発電を行う。
【０１１７】
次に、第３の実施形態の波力発電装置１の作用を説明する。
【０１１８】
第３の実施形態の波力発電装置１においては、第３の実施形態の弾性伸縮装置４及び第５の波力発電機５Ｅが用いられている。第３の実施形態の弾性伸縮装置４は、集波板２の上下並進運動及び回転運動から生じる統合的な力学的エネルギを流体の運動エネルギに変換している。また、第５の波力発電機５Ｅは、磁気回転子５Ｅｈｂの滑らかな回転運動を利用して、その流体の運動エネルギを電気的エネルギに効率よくかつ十分に変換している。その結果、第３の実施形態の波力発電装置１を用いることにより、その発電効率を向上させることができる。
【０１１９】
すなわち、本実施形態の波力発電装置によれば、前述した作用を生じるので、波から得られる力学的エネルギを電気的エネルギに効率よくかつ十分に変換することができるという効果を奏する。
【０１２０】
なお、本発明は、前述した実施形態などに限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。
【０１２１】
例えば、第１の波力発電機５Ａから第５の波力発電機５Ｅは、互いに排他的な関係にないため、第３の実施形態の波力発電装置に第１の波力発電機５Ａから第４の波力発電機５Ｄを取り付けることもできる。その一方、各実施形態においては１種の波力発電機のみ用いることもできる。
【符号の説明】
【０１２２】
１  波力発電機
２  集波板
２ａ、３ａ  水平集波壁
２ｂ、３ｂ  上下集波部
３  慣性板
４  弾性伸縮装置
５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ、５Ｅ  波力発電機
６  風力発電機
７、５Ｄｄ  浮体
Ｗ  水面 
【図１】
2012002217.tif 000003
【図２】
2012002217.tif 000004
【図３】
2012002217.tif 000005
【図４】
2012002217.tif 000006
【図５】
2012002217.tif 000007
【図６】
2012002217.tif 000008
【図７】
2012002217.tif 000009
【図８】
2012002217.tif 000010
【図９】
2012002217.tif 000011
【図１０】
2012002217.tif 000012
【図１１】
2012002217.tif 000013
【図１２】
2012002217.tif 000014
【図１３】
2012002217.tif 000015
【図１４】
2012002217.tif 000016
【図１５】
2012002217.tif 000017
【図１６】
2012002217.tif 000018
【図１７】
2012002217.tif 000019
【図１８】
2012002217.tif 000020
【図１９】
2012002217.tif 000021
【図２０】
2012002217.tif 000022
【図２１】
2012002217.tif 000023
【手続補正書】
【提出日】平成23年9月6日(2011.9.6)
【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】
浮体を有し、水面付近において水面に略平行に配設される集波板と、
水中において前記集波板に平行に配設される慣性板と、
前記集波板と前記慣性板との間隔を弾性伸縮させる弾性伸縮装置と、
前記集波板と前記慣性板との間に進入した波による水面の上下変化及び前記弾性伸縮装置による弾性伸縮変化に応じて生じた前記集波板の上下並進運動又は回転運動に基づく力学的エネルギを電気的エネルギに変換する波力発電機と
を備えており、
前記集波板及び前記慣性板のうちの少なくとも一方は、前記集波板若しくは前記慣性板の周縁を前記集波板の上方又は前記慣性板の下方に向かって傾斜若しくは湾曲させた形状に形成された上下集波部を有する
ことを特徴とする波力発電装置。
【請求項２】
前記集波板及び前記慣性板のうちの少なくとも一方は、前記慣性板又は前記集波板の対向方向に延在し、かつ、平面視放射線状又はうねりの進行方向に進むにつれて狭まる平面視Ｖ字状に配置された複数の水平集波壁を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の波力発電装置。
【請求項３】
前記集波板及び前記慣性板のうちの少なくとも一方は、前記慣性板又は前記集波板との対向方向に延在し、かつ、前記うねりの進行方向に平行に配置された１個又は２個以上の補剛壁を有する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の波力発電装置。
【請求項４】
前記波力発電機は、その一種として、
前記集波板に固定されている支持体と、
吊下部材を介して前記支持体に取り付けられている筒状筐体と、
前記筒状筐体の内部において弾性部材を用いて吊下げられる磁石と、
前記集波板の上下並進運動又は回転運動から抽出した慣性力に基づき前記磁石を上下方向に往復運動させる慣性質量物と、
前記磁石の往復方向を軸方向として前記筒状筐体の内部に固定されており、前記磁石の往復運動に基づき誘導起電力を発生するコイルと
を有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の波力発電装置。
【請求項５】
前記波力発電機は、その一種として、
前記集波板においてうねりの進行方向及び上下方向に対する直交方向を回転軸の軸方向として前記集波板の上下並進運動又は回転運動から抽出した慣性力に基づき回動するロータと、
前記ロータの周縁に固定されているコイルと、
前記ロータの外周に沿って配置されており、前記ロータの回動により生じる前記コイルの振動若しくは公転に基づき前記コイルに誘導起電力を発生させる磁石と
を有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の波力発電装置。
【請求項６】
前記波力発電機は、その一種として、
前記集波板若しくは前記慣性板の周縁にその一端が固定されているプッシュロッドと、
前記プッシュロッドの他端に固定されており、前記集波板の上下並進運動又は回転運動に基づき前記プッシュロッドを介して略上下方向に往復運動する磁石と、
前記磁石の往復方向を軸方向として前記磁石の往復軸上に配置されており、前記磁石の往復運動に基づく誘導起電力を発生するコイルと
を有することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の波力発電装置。
【請求項７】
前記波力発電機は、その一種として、
前記集波板に固定されている椀状体と、
前記椀状体の傾きに応じて前記椀状体の内面を全方位に自在に移動する荷車及び前記荷車に搭載された磁石を有する磁石ユニットと、
前記椀状体の湾曲した外面の法線方向を軸方向として前記椀状体の頂部外面付近に配置されており、前記磁石ユニットの移動に基づく誘導起電力を発生するコイルと
を有することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の波力発電装置。
【請求項８】
前記波力発電機は、その一種として、
前記集波板の上下並進運動又は回転運動にリンクするピストンの往復運動を流体駆動源として吸吐口から流体を交互に吐出及び吸入する流体ポンプと、
前記流体ポンプの吸吐口から交互に吸入及び吐出される流体を吸入流体及び吐出流体に分離する吸吐仕分弁と、
前記吸吐仕分弁から得た前記吸入流体又は前記吐出流体の圧力を駆動源として発電を行う流体発電機と
を有することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の波力発電装置。
【請求項９】
前記集波板の法線方向を回転軸の軸方向として回転する水平羽根車と、前記水平羽根車の回転運動に基づく力学的エネルギを電気的エネルギに変換する風力発電機本体とを有する風力発電機を備える
ことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の波力発電装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
前述した目的を達成するため、本発明の波力発電装置は、その第１の態様として、浮体を有し、水面付近において水面に略平行に配設される集波板と、水中において集波板に平行に配設される慣性板と、集波板と慣性板との間隔を弾性伸縮させる弾性伸縮装置と、集波板と慣性板との間に進入した波による水面の上下変化及び弾性伸縮装置による弾性伸縮変化に応じて生じた集波板の上下並進運動又は回転運動に基づく力学的エネルギを電気的エネルギに変換する波力発電機とを備えており、集波板及び慣性板のうちの少なくとも一方は、集波板若しくは慣性板の周縁を集波板の上方又は慣性板の下方に向かって傾斜若しくは湾曲させた形状に形成された上下集波部を有することを特徴としている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明の第１の態様の波力発電装置によれば、集波板及び慣性板により所定範囲の水域を挟みこんでいるので、水中に配置された慣性板をおもり（慣性質量）にして、水域に生じた波による水面の上下動を集波板の上下並進運動又は回転運動に効率よくかつ十分に変換することができる。また、上下集波部を有するので、集波板及び慣性板に高い波が接近したとしても、その高い波を集波板と慣性板との間に好適に取り込み、その高い波による水面の上下動を集波板の上下並進運動又は回転運動に変換させることができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明の第３の態様の波力発電装置によれば、波による水面の上下動により集波板又は慣性板がたわんでしまい、波による水面の上下動から集波板の上下並進運動又は回転運動への変換効率が悪化することを防止することができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】削除
【補正の内容】