(57)【要約】【課題】タービンが往復空気流によって同一方向に回転し、その周期や風速が変動しても高い変換効率を維持可能であり、簡単な構造で可動部や構成部品が少なく、設備コストが低減しメンテナンスが容易となる波力発電装置を提供すること。【解決手段】海水Ｗが出入りする空気室１１と連通したダクト１３に設けられたタービン１４により発電する波力発電装置１０であって、タービン１４が、ブレード１２０がダクト１３内の空気の流れの方向、空気の速度およびタービン軸１１０の回転角速度に応じて、操作入力を行うことなく自律的に取付角変更軸１２１周りに回動するように構成された可変ピッチタービン１００で構成されていること。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
波により海水が出入りする開口部を有する空気室と、該空気室に連通して空気が出入りするダクトと、該ダクト内に設けられ出入りする空気の移動によって回転するタービンと、該タービンの回転により駆動される発電機とを有する波力発電装置であって、
前記タービンが、空気の流れ方向のタービン軸を持つ可変ピッチタービンで構成され、
該可変ピッチタービンが、タービン軸と、該タービン軸を中心として回転する複数枚のブレードと、該ブレードの前記タービン軸側に一体的に設けられた取付角変更軸と、前記取付角変更軸を回動可能な状態で前記タービン軸と連結するハブとを有し、
前記ブレードが、ダクト内の空気の流れの方向、空気の速度およびタービン軸の回転角速度に応じて、操作入力を行うことなく自律的に前記取付角変更軸周りに回動するように構成されていることを特徴とする波力発電装置。
【請求項２】
前記ブレードは、前記取付角変更軸の回動軸線が前記ブレードの翼弦長の４分の１より前方に位置する翼型に形成され、
前記ブレードには、固定位置調整可能なカウンターウエイトが設けられ、
該カウンターウエイトの前記回動軸線周りの慣性モーメント最大となる方向が、前記ブレードの前記回動軸線周りの慣性モーメント最大となる方向と直交するように形成され、
前記ブレードおよびカウンターウエイトの全体の重心位置が、前記回動軸線上に位置するように構成されてい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】
前記カウンターウエイトが、前記回動軸線周りの慣性モーメントを変更可能に構成されていることを特徴とする請求項２に記載の波力発電装置。
【請求項４】
前記カウンターウエイトが、前記回動軸線と直交する平面内の重心位置を変更可能に構成されていることを特徴とする請求項３に記載の波力発電装置。
【請求項５】
前記カウンターウエイトが、前記ブレードまたは取付角変更軸に固定されるベース部材と、該ベース部材に固定されるウエイト本体とを有し、
前記ベース部材が、前記ウエイト本体の回動軸線からの距離を変更可能に構成されていることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の波力発電装置。
【請求項６】
前記カウンターウエイトが、前記ブレードまたは取付角変更軸に固定されるベース部材と、該ベース部材に固定されるウエイト本体とを有し、
前記ベース部材が、質量の異なるウエイト本体を交換可能に構成されていることを特徴とする請求項３乃至請求項５のいずれかに記載の波力発電装置。
【請求項７】
前記発電機が、前記ダクト内に設けられ前記タービンのタービン回転軸に直結されていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか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、沿岸で使用され、波のエネルギーを利用して発電を行う波力発電装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、波のエネルギーを利用して発電を行う波力発電装置として、様々な形態のものが提案されており、波により海水が出入りする開口部を有する空気室に連通して空気が出入りするダクト内に、出入りする空気の移動によって回転するタービンを設けて発電機を駆動する構造の波力発電装置が公知である。
このような波力発電装置においては、短い周期でダクト内の空気流の方向が入れ替わるとともに、その周期や風速も波の状況によって一定ではないため、例えば、特許文献１に示すような、往復空気流によって同一方向に回転するタービンが用いられる。
また、広い範囲の風速で効率を維持するものとして、可変ピッチプロペラが知られており、航空機等の推進のためのプロペラや風車等に広く用いられている。
可変ピッチプロペラは、特に、航空機の推進用として１９３０年代以降多く用いられており、代表的なものとしてハーツウェル社の方式が主流となっているが、この方式は機械的な調速器と油圧ピストン、カム機構等からなり、複雑で維持に手間がかかり、高価であることが問題である。
この問題を解決するために様々な機構が提案されている。
例えば、特許文献２、３に示すように、ブレードの回転軸線をブレードの圧力中心より前に設け、空気力とバネの反力との釣り合いで取付角変更が自律的に行われるものが公知である。
また、特許文献４に示すように、翼先端の後縁を延長し、空気力のみによりブレードの取付角が変更されるものや、特許文献５に示すように、ブレード先端にアレイを装着し、アレイの質量分布を利用してプロペラブレードのねじれ角が自律的に変化されるものが公知である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許明細書第４２２１５３８号
【特許文献２】特開２００７−５０８６９号公報
【特許文献３】特開２００４−３５３６４４号公報
【特許文献４】特開平６−５６０９２号公報
【特許文献５】特開昭６３−２１２２００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、特許文献１に記載のタービンは、往復空気流によって同一方向に回転し、その周期や風速によって受ける影響は少ないものの、エネルギー変換効率が４０％程度と低いという問題があった
また、特許文献２、３に記載のような公知の可変ピッチプロペラは、広い範囲の風速で高い効率を維持できるものの、ブレード重心位置が回転軸線後方に位置しやすく、フラッタを起こす危険があるとともに、プロペラの回転に伴う慣性モーメントによって、ブレードの取付角を減少させるモーメントが加わり、ブレードの有効迎角を常に理想的な値に保つことが困難であった。
また、バネの弾性を使用するために可動部が多く部品点数も多くなり、メンテナンスに手間がかかるという問題があった。
特許文献４に記載のような公知の可変ピッチプロペラは、機構は単純であるものの、ブレード平面形状を最適化できないためにプロペラ効率が下がるとともに、特許文献２、３に記載のような公知の可変ピッチプロペラと同様に、ブレードの重心位置によるフラッタの問題、プロペラの回転に伴う慣性モーメントの問題があった。
特許文献５に記載のような公知の可変ピッチプロペラでは、ねじれを変化させることで、プロペラ効率は向上するものの、ブレードの構造が複雑であるとともに、取付角の変更の構成は特許文献２、３に記載のような公知の可変ピッチプロペラと同様であり、同様の問題があった。
また、高速になるブレードの先端に空気抵抗が大きいアレイを装着するため、ブレードの空気抵抗が増加するという問題があった。
そして、特許文献２乃至特許文献５に記載のような公知の可変ピッチプロペラは、一定方向の空気の流れにしか対応できないため、短い周期で空気流の方向が入れ替わる場合には、逆方向の空気流のエネルギーを利用することができず、これを利用するためには、ダクトおよび可変ピッチプロペラを複数独立させ、弁等の装置で常に一定の方向の空気流が発生するようにしなければならず、波力発電装置全体の可動部や構成部品が増大するとともに設備規模も大きくなり、設備コストが増大し、メンテナンスの頻度も増加することから、という問題があった。
【０００５】
本発明は公知の課題を解決するものであって、タービンが往復空気流によって同一方向に回転し、その周期や風速が変動しても高い変換効率を維持可能であり、簡単な構造で可動部や構成部品が少なく、設備コストが低減しメンテナンスが容易となる波力発電装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本請求項１に係る発明は、波により海水が出入りする開口部を有する空気室と、該空気室に連通して空気が出入りするダクトと、該ダクト内に設けられ出入りする空気の移動によって回転するタービンと、該タービンの回転により駆動される発電機とを有する波力発電装置であって、前記タービンが、空気の流れ方向のタービン軸を持つ可変ピッチタービンで構成され、該可変ピッチタービンが、タービン軸と、該タービン軸を中心として回転する複数枚のブレードと、該ブレードの前記タービン軸側に一体的に設けられた取付角変更軸と、前記取付角変更軸を回動可能な状態で前記タービン軸と連結するハブとを有し、前記ブレードが、ダクト内の空気の流れの方向、空気の速度およびタービン軸の回転角速度に応じて、操作入力を行うことなく自律的に前記取付角変更軸周りに回動するように構成されていることにより、前記課題を解決するものである。
【０００７】
本請求項２に係る発明は、請求項１に係る波力発電装置の構成に加え、前記ブレードは、前記取付角変更軸の回動軸線が前記ブレードの翼弦長の４分の１より前方に位置する翼型に形成され、前記ブレードには、固定位置調整可能なカウンターウエイトが設けられ、該カウンターウエイトの前記回動軸線周りの慣性モーメント最大となる方向が、前記ブレードの前記回動軸線周りの慣性モーメント最大となる方向と直交するように形成され、前記ブレードおよびカウンターウエイトの全体の重心位置が、前記回動軸線上に位置するように構成されていることにより、前記課題を解決するものである。
本請求項３に係る発明は、請求項２に係る波力発電装置の構成に加え、前記カウンターウエイトが、前記回動軸線周りの慣性モーメントを変更可能に構成されていることにより、前記課題を解決するものである。
本請求項４に係る発明は、請求項２または請求項３に係る波力発電装置の構成に加え、前記カウンターウエイトが、前記回動軸線と直交する平面内の重心位置を変更可能に構成されていることにより、前記課題を解決するものである。
本請求項５に係る発明は、請求項３または請求項４に係る波力発電装置の構成に加え、前記カウンターウエイトが、前記ブレードまたは取付角変更軸に固定されるベース部材と、該ベース部材に固定されるウエイト本体とを有し、前記ベース部材が、前記ウエイト本体の回動軸線からの距離を変更可能に構成されていることにより、前記課題を解決するものである。
本請求項６に係る発明は、請求項３乃至請求項５のいずれかに係る波力発電装置の構成に加え、前記カウンターウエイトが、前記ブレードまたは取付角変更軸に固定されるベース部材と、該ベース部材に固定されるウエイト本体とを有し、前記ベース部材が、質量の異なるウエイト本体を交換可能に構成されていることにより、前記課題を解決するものである。
本請求項７に係る発明は、請求項１乃至請求項６のいずれかに係る波力発電装置の構成に加え、前記発電機が、前記ダクト内に設けられ前記タービンのタービン回転軸に直結されていることにより、前記課題を解決するものである。
【発明の効果】
【０００８】
本請求項１に係る波力発電装置によれば、タービンが、ダクト内の空気の流れの方向、空気の速度およびタービン軸の回転角速度に応じて、操作入力を行うことなく自律的に前記取付角変更軸周りに回動するブレードを有する可変ピッチタービンで構成されるため、往復空気流によって正逆方向に回転し、その周期や風速が変動しても高い変換効率を維持可能となるとともに、波力発電装置全体の可動部や構成部品が少なく、設備コストが低減しメンテナンスが容易となる。
【０００９】
本請求項２に記載の構成によれば、タービンの回転に伴う慣性モーメントによって発生するブレード取付角を減少させる回動軸線周りのモーメントを、固定的に設けられるカウンターウエイトによって発生する回動軸線周りのモーメントによって調整することが可能となるため、複雑な可動機構を設けることなくブレードに加わる空気力のみで自律的にブレードが最適な迎角となる。
このことで、タービンを構成する可変ピッチタービン自体が簡単な構造で可動部や部品点数が少なく、メンテナンスが容易となるとともに、ブレード平面形状を最適化して効率を向上することができ、ブレードおよびカウンターウエイトの全体の重心位置が回動軸線上に位置することでフラッタを起こさず、タービンの回転に伴う慣性モーメントの影響を排除してブレードの有効迎角を自律的に理想的な値に保つことが可能となる。
さらに、逆回転時でも、何らの制御を行うことなく最適な迎角となり、効率を向上することができる。
本請求項３に記載の構成に関し、通常のブレードにおいては主慣性軸は翼弦方向にあり、この方向の慣性モーメントはこれと直交するもう一つの慣性主軸方向の慣性モーメントより卓越しているため、回転時に慣性モーメントに起因する好ましくないブレード取付角を減少させるモーメント発生するが、本請求項３に記載の構成によれば、カウンターウエイトの慣性モーメントの調整で、タービンの回転に伴う慣性モーメントによって発生するブレード迎角を減少させる回動軸線周りのモーメントの影響を排除することができ、使用条件に応じた最適な効率を得ることが可能となる。
本請求項４に記載の構成によれば、使用条件に応じてカウンターウエイトの慣性モーメントを変更しても、常にブレードおよびカウンターウエイトの全体の重心位置を回動軸線上に設定することが可能なため、回動軸線周りのバランスが安定し迎角が変化してもフラッタを起こさず、迎角を変化させたり安定させるために複雑な可動機構や付勢機構を設けることなく、設計の自由度が向上する。
本請求項５に記載の構成によれば、カウンターウエイトの慣性モーメントや重心位置の変更を容易に行うことができ、タービンの形状や特性の変更が容易となるとともに、メンテナンスが容易となる。
本請求項６に記載の構成によれば、カウンターウエイトの慣性モーメントや重心位置の変更を容易に行うことができるとともに、その変更範囲を大きく拡大することが可能となり、タービン特性の変更範囲が拡大し、様々な使用条件への適用が可能となる。
本請求項７に記載の構成によれば、ダクト内のタービンから発電機までの回転駆動系を省略することで発電の際の回転駆動系の損失がなく、さらにエネルギー変換効率を向上することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の１実施形態である波力発電装置の正回転時の概略説明図。
【図２】本発明の１実施形態である波力発電装置の逆回転時の概略説明図。
【図３】可変ピッチタービンのブレードの迎角と揚力の関係の説明図。
【図４】可変ピッチタービンの概略動作説明図。
【図５】本発明の１実施形態である波力発電装置のタービンを構成する可変ピッチタービンの一部断面外観図。
【図６】図５のスピナ内部の一部断面斜視図。
【図７】図６のカウンターウエイトの拡大斜視図。
【図８】本発明の１実験例である波力発電装置のタービンを構成する可変ピッチタービンの前面投影形状を示す線図。
【図９】図８の可変ピッチタービンの効率を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の波力発電装置は、波により海水が出入りする開口部を有する空気室と、該空気室に連通して空気が出入りするダクトと、該ダクト内に設けられ出入りする空気の移動によって回転するタービンと、該タービンの回転により駆動される発電機とを有する波力発電装置であって、タービンが、空気の流れ方向のタービン軸を持つ可変ピッチタービンで構成され、該可変ピッチタービンが、タービン軸と、該タービン軸を中心として回転する複数枚のブレードと、該ブレードのタービン軸側に一体的に設けられた取付角変更軸と、取付角変更軸を回動可能な状態でタービン軸と連結するハブとを有し、ブレードが、ダクト内の空気の流れの方向、空気の速度およびタービン軸の回転角速度に応じて、操作入力を行うことなく自律的に取付角変更軸周りに回動するように構成されているものであって、タービンが往復空気流によって正逆方向に回転し、その周期や風速が変動しても高い変換効率を維持可能であり、簡単な構造で可動部や構成部品が少なく、設備コストが低減しメンテナンスが容易となるものであれば、その具体的な実施態様はいかなるものであっても良い。
【００１２】
本発明の波力発電装置の基本構成および動作について、図１および図２に基づいて説明する。
本発明の波力発電装置１０は、海水Ｗが出入り可能な開口部１２を有する空気室１１と、該空気室１１に連通して空気が出入りするダクト１３と、該ダクト１３内に設けられて出入りする空気の移動（空気流Ｆ）によって回転するタービン１４と、該タービン１４の回転により駆動される発電機（詳細は後述する）とを有しており、海岸等に設置される。
開口部１２は、例えば、本波力発電装置１０が海岸に設置された場合、その上端が干潮時でも海面上に出ないように設けられており、波が押し寄せた時に、図１に示すように空気室１１内に海水Ｗが開口部１２から浸入し、波が引いた時に、図２に示すように空気室１１内から海水Ｗが排出され、空気室１１内の空気は開口部１２からは出入りしないように設定される。
【００１３】
この海水Ｗの出入りによって、空気室１１内の空気は、連通するダクト１３から外部に出入して、ダクト１３内に波の周期と同期して方向が入れ替わるとともに、波の大きさに応じて風速が変動する空気流Ｆが発生する。
ダクト１３内には、可変ピッチタービン１００で構成されるタービン１４がそのタービン軸を空気流Ｆの往復方向となるように設置されており、タービン１４はダクト１３内の空気流Ｆによって回転駆動される。
本実施形態では、タービン１４は発電機１０２（詳細は後述する）がタービン軸と同軸に設けられており、発電機１０２で発電された電力は、外部に適宜設けられた変電装置１５を介して送電される。
【００１４】
次に、本発明の波力発電装置のタービンを構成する可変ピッチタービンの基本動作について説明する。
本発明の波力発電装置のタービンを構成する可変ピッチタービンは、ブレードに作用する揚力の作用点が、迎角に応じて翼弦長方向に位置を変えることを利用し、ブレードの取付角変更軸の回転軸線の位置を所定の迎角の時の揚力の作用点に位置させることで安定させ、カウンターウエイトを付加することで、タービンの回転に伴う慣性モーメントを変化させて、回転数の変化による迎角の変化を最適なものとするものである。
【００１５】
図３に、翼弦長がｃでモーメント係数（Ｃｍ）が正のブレードのレイノルズ数２００，０００の場合の、迎角と揚力の関係を示す。
例えば、このブレードの回転軸線の位置を迎角が５°の時に揚力が作用する位置とし、前後の重量バランスを取ると、揚力に起因する回転軸線周りのモーメントは、迎角５°未満になった場合は迎角を大きくする方に、迎角５°を超えると迎角を小さくする方に作用するため、揚力のみを考慮すると迎角５°に自律的に安定する。
なお、この揚力はブレードの翼弦方向の対気速度Ｕの２乗に比例する。
また、ブレードの長手方向の捻れを考慮した場合、長手方向のすべての断面における回転軸線周りのモーメントの総和がゼロになる迎角で自律的に安定する。
【００１６】
本発明の波力発電装置のタービンを構成する可変ピッチタービンは、カウンターウエイトを付加することで、タービンの回転と慣性モーメントに起因する取付角を減少させようとするモーメントを取り除き、ブレードに加わる空気力のみによってブレードの迎角をタービンの回転数に応じて自律的に最適に安定させるものである。
図４は半径０．４Ｒ、０．６Ｒ、０．８Ｒのブレード断面とカウンターウエイトを模式的に示している。
本発明の波力発電装置のタービンを構成する可変ピッチタービンのブレードは、モーメント係数（Ｃｍ）が正の翼型であり、０．２５以下の定数ｋを用いてブレード前縁から翼弦長のｋ倍の位置に取付角変更軸の回転軸線ＣＰが置かれている。
回転軸線ＣＰと直交する慣性主軸のうち、慣性モーメントが大きい方の軸をｙ軸とし、小さい方の軸をｚ軸とし、それぞれの慣性モーメントをＩｙｙ、Ｉｚｚと表記する。
一般にｙ軸はブレードの前縁と後縁を結ぶ方向にある。
また、ブレードのタービン軸側付け根のｚ軸方向に上下対称のカウンターウエイトが設けられており、上下それぞれの重心の回転軸線ＣＰからの距離をｌ、質量をｍとする。
このカウンターウエイトの重心の回転軸線ＣＰからの距離ｌと質量ｍは可変であり、ブレードとカウンターウエイト全体の回転軸線ＣＰ周りの重心位置は、図示しない別途の質量を付加することで回転軸線ＣＰに一致させる。
【００１７】
ブレードとカウンターウエイト全体の回転体全体のＩｙｙ、Ｉｚｚ、はブレード単体の慣性モーメントをＩｙｙ’、Ｉｚｚ’、カウンターウエイトの慣性モーメントをＩｙｙ”、Ｉｚｚ”とすれば、
Ｉｙｙ＝Ｉｙｙ’＋Ｉｙｙ”
Ｉｚｚ＝Ｉｚｚ’＋Ｉｚｚ”
となり、
カウンターウエイトのｚ軸方向の慣性モーメントＩｚｚ”は、
Ｉｚｚ”＝２ｍｌ２
で与えられる。
ブレード単体の慣性モーメントＩｙｙ’、Ｉｚｚ’は一定であり、カウンターウエイトのｙ軸方向の慣性モーメントＩｙｙ”は、本モデルでは前後の長さが小さく微小であるため、回転体全体のｙ軸方向の慣性モーメントＩｙｙは実質一定である。
回転体全体のｚ軸方向の慣性モーメントＩｚｚは、カウンターウエイトの重心の回転軸線ＣＰからの距離ｌまたは質量ｍを変えてＩｚｚ”を変えることで調整可能となる。
【００１８】
上記のブレードをタービン軸周りに回転させると、タービン軸から直交する方向にブレードの重心を通るように延びるｘ軸（本説明では回転軸線ＣＰと一致）周りに、次のモーメントＭｉが発生することが一般に知られている。
Ｍｉ＝−１／２Ω２（Ｉｙｙ−Ｉｚｚ）ｓｉｎ２θ
ここでΩは回転角速度であり、θは回転面からのｙ軸の傾きである。なお、Ｍｉは取付角が大きくなる方向を正とした。
ＩｙｙとＩｚｚの値の差が大きくなる程モーメントＭｉは大きくなり、またモーメントＭｉはθが４５°の時に最大となり、回転角速度Ωの二乗に比例する。
【００１９】
ブレードの形状は、所定の条件（所定のブレード翼弦方向の対気速度Ｕと回転角速度Ωの関係）における所定の迎角を想定してタービンの効率が最適となるように設計されている。そして、上記所定の条件が変化すると、空気力モーメントによりブレードの迎角が変化する際に自律的に安定するｙ軸の傾きθは、慣性モーメントに起因する前記Ｍｉの影響をうけることとなり、空力的な最適値から外れてタービン効率が低下するという問題がある。
本発明は、ブレード翼弦方向の対気速度Ｕと回転角速度Ωの関係の変化に対してもタービン効率が最適となるように、上記Ｉｚｚ”を任意に設定可能なカウンターウエイトを固定するものである。
すなわち、回動軸線周りの慣性モーメント最大となる方向が、ブレードの回動軸線周りの慣性モーメント最大となる方向と異なるよう形成したカウンターウエイトをブレードに固定可能とし、該カウンターウエイトの位置や重さを調整し、Ｉｙｙ＝Ｉｚｚ（Ｍｉ＝０）とすることで、空気力により自律的にブレードの迎角が変化する際に、前記式に従って変化するＭｉの影響が排除され、取付角変更軸の回動機構以外の付加的な可動機構を一切設けずに、ブレードを自律的に最適な迎角とし、タービン効率を最適に維持することが可能となる。
また、タービン軸に対して上記説明と逆方向の気流に対しても、ブレードは単に１８０°角度を変え、幾何学的には同一の形状となるため、気流の向きに関わらず同じ効率を発揮する。
【実施例】
【００２０】
次に、本発明の１実施形態に係る波力発電装置１０のタービン１４を構成する可変ピッチタービン１００について、図５乃至図７に基づいて説明する。
本実施形態に係る波力発電装置１０のタービン１４を構成する可変ピッチタービン１００は、図５に示すように、発電機１０２の回転軸が直接タービン軸１１０となっており、タービン軸１１０に固定されたハブ１４０にブレード１２０の取付角変更軸１２１が回動可能に取付けられて構成されている。
発電機１０２は、タービン軸１１０が突出するように発電機マウント１０１に固定されるとともに、該発電機マウント１０１には発電機１０２の外周を覆うように発電機ハウジング１０３が固定され、該発電機ハウジング１０３には発電機１０２を収容するようにハウジングベース１０４が固定されている。
【００２１】
ハブ１４０にはベアリング１４３が設けられ、該ベアリング１４３の内周にブレード１２０の取付角変更軸１２１が挿入され、取付角変更軸１２１の端部にナット１４４が螺合されることで、ブレード１２０がハブ１４０に対して取付角変更軸１２１の回動軸線回りの回動のみ可能となるように取付けられている。
なお、図示では、ベアリング１４３はスラストおよびラジアルの２列のボールベアリングで構成されている。
取付角変更軸１２１には、ハブ１４０に近接してカウンターウエイト１３０が固定されている。
【００２２】
ハブ１４０およびカウンターウエイト１３０の周囲は、図３および図４に示すように、タービン軸１１０およびハブ１４０と一体に回転するスピナ１４２で覆われている。
【００２３】
また、スピナ１４２の左右にはブレード１２０の取付角変更軸１２１を挿入可能な取付角変更軸挿通孔１４５が設けられている。
なお、本実施形態に係る波力発電装置１０のタービン１４を構成する可変ピッチタービン１００は２枚のブレード１２０をタービン軸１１０に対して回転方向１８０°の位置に配するものであるため、ハブ１４０およびスピナ１４２は、タービン軸１１０の軸線に対して１８０°回転対称の形状・構造であるが、ブレード１２０の枚数が３枚、４枚等である場合は、ハブ１４０およびスピナ１４２の形状、構造も１２０°回転対称、９０°回転対称等の形状、構造としても良い。
【００２４】
カウンターウエイト１３０は、図７に示すように、固定片１３２を有する複数のウエイト本体１３１と、該固定片１３２を固定可能な３方向に延びるアーム部１３９を有するベース部材１３４とで構成される。
ベース部材１３４には、ブレード１２０の取付角変更軸１２１が挿入されるブレード固定孔１３７が設けられ、側方からブレード固定孔１３７内に貫通し内周面にネジ山が設けられたブレード固定ネジ孔１３８を有している。
ベース部材１３４は、ブレード固定孔１３７に取付角変更軸１２１が挿入し、ブレード固定ネジ（図示せず）をブレード固定ネジ孔１３８に螺合して締め付けることで、取付角変更軸１２１に強固に固定されて、ブレード１１０と一体となってタービン軸線回りを回転、および、回動軸線回りを回動する。
【００２５】
ウエイト本体１３１の固定片１３２には固定用長孔１３３が設けられ、ベース部材１３４の３方向に延びるアーム部１３９には、それぞれ、固定片１３２を固定するための２つのウエイト固定ネジ孔１３５が設けられている。
アーム部１３９と固定片１３２が、ウエイト固定ネジ１３６を固定片１３２の固定用長孔１３３を挿通してウエイト固定ネジ孔１３５に締め付けることにより強固に固定されることで、ベース部材１３４とウエイト本体１３１が一体となってカウンターウエイト１３０を構成する。
【００２６】
各アーム部１３９の２つのウエイト固定ネジ孔１３５は、取付角変更軸１２１の回動軸線から離れる方向に並べて設けられており、固定片１３２の固定用長孔１３３は、該２つのウエイト固定ネジ孔１３５の間隔よりも長く設定されている。
このことで、ウエイト本体１３１の取付角変更軸１２１の回動軸線からの距離を調整して固定することが可能で、回動軸線周りの慣性モーメントを調整可能に構成されている。
また、ウエイト固定ネジ１３６を完全に取外すことで、ウエイト本体１３１の交換が可能であり、異なる質量のウエイト本体１３１を固定することでも、回動軸線周りの慣性モーメントを調整可能である。
【００２７】
３方向に延びるアーム部１３９のうち、２つは取付角変更軸１２１の回動軸線に直交する平面内で１８０°対称の方向に延び、残り１つは９０°の方向に延びるように構成され、ベース部材１３４を取付角変更軸１２１に固定する際に、前者の２つのアーム部１３９がブレード１２０の回動軸線周りの慣性モーメント最大となる方向と直交する方向となるように設定される。
このことで、前者の２つのアーム部１３９に取り付けられたウエイト本体１３１により、タービンの回転に伴う慣性モーメントによって発生するブレード１２０の取付角を減少させる回動軸線周りのモーメントを調整して最適なモーメントとすることが可能となる
また、後者の９０°の方向に延びるアーム部１３９に取り付けられたウエイト本体１３１により、ブレード１２０全体の回動軸線周りの重心位置を最適に維持することが可能となる。
なお、本実施形態では、３つのアーム部１３９の形状・寸法、および、それぞれに取り付けられるウエイト本体１３１の形状・寸法を同一のものとしたが、それぞれ異なる形状・寸法としても良い。
また、各部の形状・構造・寸法は、図示のものに限定されるものではない。
【００２８】
次に、本発明の波力発電装置のタービンを構成する可変ピッチタービンの実験例について説明する。
実験に使用したタービンのブレードは設計点として以下の諸元を用い、公知の設計方法、性能推定方法で、図８に示すような前面投影形状に設計した。
対気速度（Ｕ）      １３．９ｍ／ｓ（１００ｋｍ／ｈ）
直径（Ｄ）          ０．２６６７ｍ（１０．５ｉｎｃｈ）
角速度（回転数ｎ）  １０４３ｒａｄ／ｓ（１０，０００ｒｐｍ）
出力パワー          ２２５Ｗ（０．３ｈｐ）
変換効率            ８０％
【００２９】
このタービンを、固定ピッチタービンとして使用した場合、図９に示すように、設計点から外れると直ちに変換効率が低下する。
これに対し、このタービンを本発明の波力発電装置のタービンを構成する可変ピッチタービンの構成とすることにより、広い周速比の範囲で高い変換効率を実現することができる。
このように、本発明の波力発電装置のタービンを構成する可変ピッチタービンは、周速比、すなわち、前述した対気速度と回転角速度の関係が幅広く変化するような使用条件であっても、高効率を維持することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明の波力発電装置のタービンを構成する可変ピッチタービンは、周速比が幅広く変化しても高効率を維持することが可能であり、簡単な構造で可動部や部品点数が少なく、メンテナンスも容易なことから、他の風力発電等の用途にも好適である。
【符号の説明】
【００３１】
１０  ・・・波力発電装置
１１  ・・・空気室
１２  ・・・開口部
１３  ・・・ダクト
１４  ・・・タービン
１５  ・・・変電装置
１００  ・・・可変ピッチタービン
１０１  ・・・発電機マウント
１０２  ・・・発電機
１０３  ・・・発電機ハウジング
１０４  ・・・ハウジングベース
１１０  ・・・タービン軸
１２０  ・・・ブレード
１２１  ・・・取付角変更軸
１３０  ・・・カウンターウエイト
１３１  ・・・ウエイト本体
１３２  ・・・固定片
１３３  ・・・固定用長孔
１３４  ・・・ベース部材
１３５  ・・・ウエイト固定ネジ孔
１３６  ・・・ウエイト固定ネジ
１３７  ・・・ブレード固定孔
１３８  ・・・ブレード固定ネジ孔
１３９  ・・・アーム部
１４０  ・・・ハブ
１４２  ・・・スピナ
１４３  ・・・ベアリング
１４４  ・・・ナット
１４５  ・・・取付角変更軸挿通孔
Ｗ    ・・・海水
Ｆ    ・・・空気流
【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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