(57)【要約】【課題】浮体の回転方向の動揺量を継続的に大きくすること。【解決手段】浮体２と、この浮体２に吊設機構３を介して回動自在に吊設されたシンカー４とを備える。浮体２とシンカー４の双方に、波浪を受けて浮体２が傾斜しシンカー４が振れたときに、同極同士が近接するように浮体側磁石５ａ，５ｂとシンカー側磁石６ａ，６ｂを夫々配設する。【効果】波浪を受けて浮体２が傾斜したときに、シンカー４が振れることにより浮体２の重心移動を促進させる。また、シンカー４が振れたときに、近接する浮体側磁石５ａとシンカー側磁石６ａの間、あるいは、浮体側磁石５ｂとシンカー側磁石６ｂの間に、磁力による反発力が生じるので、浮体２の復原力が増加する。よって、ジャイロ式波力発電装置７の発電量が増加し、発電効率が高くなる。【選択図】図１
2013217284.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
浮体と、この浮体に吊設機構を介して回動自在に吊設されたシンカーとを備え、波浪を受けて前記浮体が傾斜したときに、前記シンカーが振れることにより前記浮体の重心移動を促進させることを特徴とするジャイロ式波力発電装置用浮体。
【請求項２】
前記浮体と前記シンカーの双方に、波浪を受けて前記浮体が傾斜し前記シンカーが振れたときに、同極同士が近接するように浮体側磁石とシンカー側磁石を夫々配設し、前記浮体側磁石と前記シンカー側磁石の反発力により前記浮体の復原力を増加させることを特徴とする請求項１に記載のジャイロ式波力発電装置用浮体。
【請求項３】
前記吊設機構は、
前記浮体に取り付けられ、ジャイロ式波力発電装置を支持する支持台と、
この支持台の下方に取り付けた係留環と、
前記シンカーに取り付けられ、前記係留環にアンカーシャックルを介して接続されるチェーンとで構成され、
前記シンカーは、前記係留環を中心に回動自在に吊設されることを特徴とする請求項１又は２に記載のジャイロ式波力発電装置用浮体。
【請求項４】
前記チェーンの長さを自在に変更する調整機構を備えたことを特徴とする請求項３に記載のジャイロ式波力発電装置用浮体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、浮体の回転方向の動揺量を継続的に大きくすることが可能なジャイロ式波力発電装置用の浮体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、波浪によるエネルギーを一旦空気等の流れに変換し、タービンを回転させる方式の波力発電装置が提案されている。しかし、流体を用いるタービン式の装置は、効率の良い発電ができる波浪の大きさ等の条件が限られている上、効率を上げるためには装置が大型化するという問題がある。
【０００３】
そこで、近年、流体を用いない方式の装置として、例えば、浮体と、浮体に支持されたジャイロと、このジャイロのジンバル軸に増速手段を介して接続された発電機とを備え、波浪による浮体の揺動によりジャイロのジンバルを回転させて発電機を駆動するジャイロ式の波力発電装置が提案されている。
【０００４】
このジャイロ式の装置では、波浪による浮体の動揺をジャイロのジンバルの回転エネルギーに変換して発電するので、発電機の発電量は浮体の動揺量に依存する。そのため、発電効率を高めるために、より傾斜しやすい浮体の構造が種々提案されている。
【０００５】
例えば、特許文献１には、円筒状の装置収容体に少なくとも１個の鉛直なジンバル軸を有するジャイロを配設し、この装置収容体を内筒部に挿入・固定したドーナツ状の浮体を海面に浮遊させる構成が開示されている。
【０００６】
また、特許文献２には、縦横の長さが異なる矩形環状の浮体の短辺の中央部からアンカーを吊り下げる構成が開示されている。また、特許文献３には、一端が海底に固定され、他端が海上に延設された支持構造物に、自在継手を介して揺動自在に浮体を固定する構成が開示されている。
【０００７】
しかしながら、特許文献１〜３で提案された何れの浮体も、浮体の回転方向の動揺量を大きくするために、浮体の傾斜を補助することや、浮体の復原力を通常よりも増加させることは考慮されていない。
【０００８】
すなわち、単純に浮体自体を傾斜しやすい構造とするだけでは、浮体の復原力は大きくならず、浮体の回転方向の動揺量を継続的に大きくすることはできない。また、浮体の傾斜により発生したジャイロモーメントが浮体の復原力に勝ってしまい、電力をロスしてしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−２０７３３２号
【特許文献２】特開２００８−２３１９６７号
【特許文献３】特開２００７−３１５２８８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明が解決しようとする問題点は、従来のジャイロ式波力発電装置用浮体は、浮体の傾斜を補助する機構や、浮体の復原力を増加させる機構がなく、浮体の回転方向の動揺量を継続的に大きくすることができなかった点である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のジャイロ式波力発電装置用浮体は、
浮体の傾斜を補助し、浮体の復原力を増加させて、浮体の回転方向の動揺量を継続的に大きくするために、
浮体と、この浮体に吊設機構を介して回動自在に吊設されたシンカーとを備え、波浪を受けて前記浮体が傾斜したときに、前記シンカーが振れることにより前記浮体の重心移動を促進させることを最も主要な特徴としている。
【００１２】
また、本発明は、上記本発明のジャイロ式波力発電装置用浮体において、  
前記浮体と前記シンカーの双方に、波浪を受けて前記浮体が傾斜し前記シンカーが振れたときに、同極同士が近接するように浮体側磁石とシンカー側磁石を夫々配設し、前記浮体側磁石と前記シンカー側磁石の反発力により前記浮体の復原力を増加させることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
上記本発明によれば、波浪により浮体が傾斜したときに、吊設機構を介して浮体に回動自在に吊設されたシンカーが振れるので、浮体の重心移動が促進される。また、シンカーが振れたときに同極の磁石同士が近接するように、浮体とシンカーの双方に磁石が配設されているので、この磁石間の反発力により浮体が傾斜状態から水平状態に戻ろうとする復原力が増加する。
【００１４】
よって、上記本発明の構成によれば、浮体の回転方向の動揺量が継続的に大きくなるので、浮体に支持又は搭載されたジャイロ式波力発電装置の発電量が増加し、発電効率が高くなる。  
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施例のジャイロ式波力発電装置用浮体の構成を説明する図で、（ａ）は正面の方向から見た図、（ｂ）は左側面の方向から見た図、（ｃ）は右側面の方向から見た図である。
【図２】図１のジャイロ式波力発電装置用浮体を平面の方向から見た図である。
【図３】浮体の傾斜に伴いシンカーが回動して振れる様子を説明する図であり、（ａ）は静水時、（ｂ）は浮体傾斜時（時計回り）、（ｃ）は反発時（Ｎ極とＮ極）の図である。
【図４】浮体の傾斜に伴いシンカーが回動して振れる様子を説明する図であり、（ａ）は浮体傾斜時（反時計回り）、（ｂ）は反発時（Ｓ極とＳ極）の図である。
【図５】チェーンの長さ調整可能な実施例の説明図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明では、浮体の傾斜を補助し、浮体の復原力を増加させて、浮体の回転方向の動揺量を継続的に大きくするという目的を、浮体にシンカーを吊設することや、浮体とシンカーの双方に反発し合う同極の磁石を配設することで実現した。
以下、本発明を実施するための形態を、図１〜図５を用いて詳細に説明する。
【実施例】
【００１７】
図１において、１は、波浪によって動揺し復原運動を行う浮体２と、この中央部がくり抜かれた矩形環状の浮体２に吊設機構３を介して回動自在に吊設され、振り子のように動作するシンカー４とを備えた本実施例のジャイロ式波力発電装置用浮体を示している。
【００１８】
浮体２は、本実施例においては鋼製の浮体を用いており、中空構造とすることで必要な浮力を得ている。この浮体２は、漂流防止のために、係留索（不図示）で海底に係留されている。
【００１９】
矩形環状の浮体２の短辺の部分には、浮体側磁石（Ｎ極）５ａと浮体側磁石（Ｓ極）５ｂが配置されている（以下、総称するときは、単に「浮体側磁石」という）。浮体側磁石５ａ，５ｂは永久磁石であり、具体的には、強力な磁力を持つネオジウム磁石を使用している。また、浮体側磁石５ａ，５ｂは、図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、浮体２の長手方向両端部でＳ極とＮ極が上下反対となるように配置されている。
【００２０】
矩形環状の浮体２の対向する長辺の部分には、図２に示すように、支持台８が架設されている。この支持台８の下面には、図１（ａ）に示すように、係留環９が取り付けられている。
【００２１】
シンカー４は、コンクリー卜製であり、図２に示すように、平面視の形状は楕円状である。また、シンカー４の回動方向（図２の紙面に向かって左右方向）の先端部を流線型に加工することで、水から受ける抵抗を低減し、シンカー４が海水中でも振れやすいようにしている。
【００２２】
シンカー４には、図１（ｂ）及び（ｃ）に示すように、チェーン１１が２本取り付けられている。そして、このチェーン１１は、アンカーシャックル１０を介して係留環９に接続されている。よって、シンカー４は、係留環９を中心に回動自在に吊設された状態となっている。
【００２３】
そのため、本発明では、波浪を受けて浮体２が傾斜したときに、シンカー４が係留環９を中心に振り子のように振れるので、浮体２の重心移動を促進し、浮体２の傾斜を補助することができる。
【００２４】
なお、チェーン１１の本数を２本としたのは、チェーン１１が１本の場合、シンカー４はチェーン１１を軸として水平方向に回転するので、係留環９を中心に振り子のように振れる動作が阻害されるからである。また、チェーン１１が捻じれを繰り返すと切断のおそれもあるからである。
【００２５】
シンカー４の上部には、図１及び図２に示すように、シンカー側磁石（Ｎ極）６ａとシンカー側磁石（Ｓ極）６ｂが配設されている（以下、総称するときは、単に「シンカー側磁石」という）。
【００２６】
このシンカー側磁石６ａ，６ｂは、波浪を受けて浮体２が傾斜し、シンカー４が係留環９を中心に回動したときに、浮体２の下部に設けた浮体側磁石５ａ，５ｂと同極の磁石同士が近接するように配置されている。具体的には、シンカー４の上部のうち、浮体側磁石（Ｎ極）５ａと近接する図１（ａ）の紙面右側の部分には、シンカー側磁石（Ｎ極）６ａが、浮体側磁石（Ｓ極）５ｂと近接する図１（ａ）の紙面左側の部分には、シンカー側磁石（Ｓ極）６ｂが配置されている。
【００２７】
また、このシンカー側磁石６ａ，６ｂは、永久磁石であり、本実施例では、浮体側磁石５ａ，５ｂと同一のネオジウム磁石を使用している。ネオジウム磁石は、大きな反発力が得られるので、鋼製の浮体２を間に挟んだとしても磁力が低下しない。
【００２８】
よって、波浪を受けて浮体２が傾斜し、シンカー４が振れたときに、浮体側磁石５ａ，５ｂとシンカー側磁石６ａ，６ｂの間に強い反発力が生じて、浮体２の復原力を増加させることができる。
【００２９】
７は、支持台８の上に固定されたジャイロ式波力発電装置を示している。ジャイロ式波力発電装置７の筐体内には波浪による揺動によって回転するシンバルや、シンバルの回転中心となるジンバル軸、シンバル軸を軸支するためのジンバル軸受台、ホイール支持軸を中心に回転するフライホイールなどの主要な駆動部と、ジンバル軸に増速手段を介して接続された発電機などが実装されている。
【００３０】
以上のように、本実施例のジャイロ式波力発電装置用浮体１は、
前記吊設機構３は、
前記浮体２に取り付けられ、ジャイロ式波力発電装置７を支持する支持台８と、
この支持台８の下方に取り付けた係留環９と、
前記シンカー４に取り付けられ、前記係留環９にアンカーシャックル１０を介して接続されるチェーン１１とで構成され、
前記シンカー４は、前記係留環９を中心に回動自在に吊設されるものである。
【００３１】
次に、図３及び図４を参照しながら、上記本実施例のジャイロ式波力発電装置用浮体１において、浮体２の傾斜に伴いシンカー４が回動して振れる様子をより詳しく説明する。
【００３２】
１）  静水時、シンカー４は、図３（ａ）に示すように、浮体２の中央部の真下に位置している。
【００３３】
２）  浮体２が波浪を受けると、図３（ｂ）に示すように、浮体２が例えば時計回りの方向に傾斜しようとするが、このとき、シンカー４が係留環９を中心に反時計回りの方向に振れることにより、浮体２が重心移動を起こし、浮体２の時計回りの方向の傾斜を補助する。
【００３４】
３）  シンカー４が振れて矩形環状の浮体２の短辺の部分に近づくと、図３（ｃ）に示すように、浮体側磁石（Ｎ極）５ａとシンカー側磁石（Ｎ極）６ａが近接する。
【００３５】
４）  よって、Ｎ極の磁石５ａ，６ａ間の反発力によるモーメントが働くので、浮体２が水平状態に戻ろうとする復原力が増大する。また、図４（ａ）に示すように、浮体２が反時計回りの方向に傾斜しようとするが、このとき、シンカー４が係留環９を中心に時計回りの方向に振れることにより、浮体２が重心移動を起こし、浮体２の反時計回りの方向の傾斜を補助する。
【００３６】
５）  シンカー４が振れて矩形環状の浮体２の短辺の部分に近づくと、図４（ｂ）に示すように、浮体側磁石（Ｓ極）５ｂとシンカー側磁石（Ｓ極）６ｂが近接する。よって、Ｓ極の磁石５ｂ，６ｂ間の反発力によるモーメントが働くので、浮体２が水平状態に戻ろうとする復原力が増大する。
【００３７】
以上のようにして、波浪を受けている間、浮体２は、上記２）〜５）の回転運動を繰り返すことになる。
【００３８】
図５は、チェーン１１の長さ調整可能な実施例の説明図である。前述の実施例との構成上の違いは、支持台８の下方にチェーン１１の長さを自在に変更可能な調整機構１２を設けた点である。調整機構１２は、チェーン１１を例えば巻き上げることにより、その長さを調整する装置である。
【００３９】
よって、第２実施例では、例えば荒天時はチェーン１１の長さを短くし、シンカー４を浮体２に近づけて、浮体２の動揺を抑制することができる。よって、荒天時にシンカー４が浮体２に衝突して浮体２が破損するのを防止できる。
【００４０】
以上説明したように、本発明のジャイロ式波力発電装置用浮体１は、波浪により浮体２が傾斜したときに、吊設機構３を介して浮体２に回動自在に吊設されたシンカー４が振れるので、浮体２の重心移動が促進される。また、シンカー４が振れたときに同極の磁石同士が近接するように、浮体２とシンカー４の双方に磁石５ａ，５ｂ及び６ａ，６ｂが配設されているので、この磁石間の反発力により浮体２が傾斜状態から水平状態に戻ろうとする復原力が増加する。
【００４１】
よって、本発明によれば、浮体２の回転方向の動揺量が継続的に大きくなるので、浮体２に支持又は搭載されたジャイロ式波力発電装置７の発電量が増加し、発電効率が高くなる。
【００４２】
また、本発明では、振り子のように運動するシンカー４による重心移動と、永久磁石による反発力を利用するので、これらの機構の制御に油空圧機器やモーターなどの動力源を必要としない。本発明では、浮体２に波浪が作用している間、自動的に回転運動を繰り返すので、発電効率は極めて良好になる。
【００４３】
本発明は、前記の実施例に限るものではなく、各請求項に記載の技術的思想の範疇であれば適宜実施の形態を変更しても良いことは言うまでもない。
【００４４】
例えば、前記実施例では、吊設機構３は、チェーン１１をアンカーシャックル１０で係留環９に取り付ける例を示したが、吊設機構３の構成はこれに限らない。例えば、接続部をヒンジ機構に換えて、シンカー４を回動させても良い。
【００４５】
また、前記実施例では、浮体２は矩形環状のものを示したが、浮体２は例えば円形、円筒形、半球形でも良く、形状は限定されない。
【００４６】
また、前記実施例では、鋼製で中空構造の浮体２を示したが、浮体２の材質は、例えば耐候性に優れた樹脂や繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）などを用いても良い。また、浮体２に係留索を設ける場合、例えば３点係留もしくは４点係留とすることが可能で、係留方法は限定されない。
【００４７】
また、前記実施例では、矩形環状の浮体２の短辺部に浮体側磁石５ａ，５ｂを設ける例を示したが、浮体側磁石５ａ，５ｂを設ける位置は、浮体２の長辺部でも良い。
【００４８】
また、前記実施例では、シンカー４はコンクリート製のものを示したが、シンカー４は例えば鋼製でも良く、材質は特に限定されない。
【００４９】
また、前記実施例では、シンカー４はチェーン１１を用いて浮体２に吊設する例を示したが、シンカー４は、例えば繊維ロープやケーブルで吊設しても良い。
【００５０】
また、前記実施例では、支持台８上にジャイロ式波力発電装置７を固定する例を開示したが、ジャイロ式波力発電装置７は、例えば浮体２内に搭載されていても良い。
【符号の説明】
【００５１】
１  ジャイロ式波力発電装置用浮体
２  浮体
３  吊設機構
４  シンカー
５ａ  浮体側磁石（Ｎ極）
５ｂ  浮体側磁石（Ｓ極）
６ａ  シンカー側磁石（Ｎ極）
６ｂ  シンカー側磁石（Ｓ極）
７  ジャイロ式波力発電装置
８  支持台
９  係留環
１０  アンカーシャックル
１１  チェーン
１２  調整機構
【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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