(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
海洋上において波やうねりのエネルギーを電気エネルギーに変換するために海洋発電を行う台船に傾斜構築するステージ構造物であって、該ステージ構造物の両側端に内面が略上向Ｃ字状を成す走行用パイプを設置し、該走行用パイプ内面を浮流移動可能とする筒型走行部を設け、前記ステージ構造物の両側端に設けられた走行用パイプ内面を走行する両筒型走行部を枠体で連結し、該枠体に波受板を設けた走行体を備えてなることを特徴とするステージ構造物。
【請求項２】
前記ステージ構造物の先端部がひさし屋根状に下方に急勾配に傾斜してなることを特徴とする請求項１記載のステージ構造物。
【請求項３】
前記筒型走行部は、その表面に突出する複数の車輪が前記走行用パイプ内面において筒型走行部の走行に応じて回転可能に設けられてなることを特徴とする請求項１記載のステージ構造物。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかに記載のステージ構造物において、前記走行体を台船に設けられた発電機と連結し、波やうねりによって生ずる走行体の往復運動によって発電機を駆動させて発電させることを特徴とする海洋発電装置。
【請求項５】
請求項１〜３の何れかに記載のステージ構造物を備えた海洋発電を行う台船を複数台、平面視においてＡ型形状に並べて互いに連結接合するとともに、前記ステージ構造物の先端部を波の進行に対向させて配置して台船を海洋上の定位置に固定してなることを特徴とする海洋構築物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、海洋上に浮かべた台船に傾斜構築して波やうねりを導入するステージ構造物、このステージ構造物を用いた発電装置及び海洋構築物に関し、詳細には、波やうねりによる海洋発電を可能とし、海難事故防止、危機管理の立場から緊急避難又は海底資源開発等の海洋基地としても役立つステージ構造物及びこのステージ構造物を用いた海洋発電装置及び海洋構築物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、海洋上での波の高低落差を利用して水車を回転させて発電させる装置、或いは波の揺動を利用して圧電素子によって発電させる発電装置は公知である。しかし、波力そのものを利用して発電させる海洋発電装置は検出されず、また、海洋上での波やうねりを消去して、海難事故防止、危機管理の立場から緊急避難又は海底資源開発等の海洋基地としても役立つステージ構造物、海洋発電装置及び海洋構築物に関する例は未だ見たことがない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
海洋を航行している大型船を浜辺から観察していると、周期的に船が海中に沈んだかのように見えることがある。また、航行中の大型船が荒海で突然船体が真二つに折れて沈没するという海難事故が過去に起きている。海洋における前記のような海難事故や諸現象を引き起こす原因となる波やうねりは波長が長く、山と谷の落差が大きく、一定方向に流動ないし揺動する方向性を有する巨大なエネルギーを有し、あたかも海洋水力ダムに例えるに相応しい。
【０００４】
以上のように波やうねりの保有する巨大な運動エネルギーを如何なる手段で取り出して電気エネルギーに変換し、併せて、波やうねりを消去して静止海域として緊急避難港を如何にして建設するか、或いは、海水の電気分解、レアメタルの開発、石油資源に次ぐメタンハイドレートの海底資源開発などに必要な海洋基地となる海洋構築物を如何に建設するかが本願発明の課題である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、本発明は、海洋上において波やうねりのエネルギーを電気エネルギーに変換するために海洋発電を行う台船に傾斜構築するステージ構造物であって、該ステージ構造物の両側端に内面が略上向Ｃ字状を成す走行用パイプを設置し、該走行用パイプ内面を浮流移動可能とする筒型走行部を設け、前記ステージ構造物の両側端に設けられた走行用パイプ内面を走行する両筒型走行部を枠体で連結し、該枠体に波受板を設けた走行体を備えてなることを特徴とするステージ構造物とする（請求項１）。
【０００６】
また、前記の課題を解決するために、本発明は、前記ステージ構造物の先端部がひさし屋根状に下方に急勾配に傾斜してなることを特徴とする前記のステージ構造物とすることが好ましい（請求項２）。
【０００７】
また、前記の課題を解決するために、本発明は、前記筒型走行部は、その表面に突出する複数の車輪が前記走行用パイプ内面において筒型走行部の走行に応じて回転可能に設けられてなることを特徴とする前記のステージ構造物とすることが好ましい（請求項３）。
【０００８】
また、前記の課題を解決するために、本発明は、前記の何れかに記載のステージ構造物において、前記走行体を台船に設けられた発電機と連結し、波やうねりによって生ずる走行体の往復運動によって発電機を駆動させて発電させることを特徴とする海洋発電装置とすることが好ましい（請求項４）。
【０００９】
また、前記の課題を解決するために、本発明は、前記の何れかに記載のステージ構造物を備えた海洋発電を行う台船を複数台、平面視においてＡ型形状に並べて互いに連結接合するとともに、前記ステージ構造物の先端部を波の進行に対向させて配置して台船を海洋上の定位置に固定してなることを特徴とする海洋構築物とすることが好ましい（請求項５）。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に、この発明の代表的な実施の形態について、図面に基づいて説明する。図１は、本実施の形態に係る海洋発電装置を示す説明図であり、図２は、図１に示す走行体の周辺部を拡大表示した斜視図であり、図３は、車輪を設けた筒型走行部をパイプ内部に装着した状態を示す部分断面図であり、図４は、車輪を設けた筒型走行部の斜視図であり、図５は、海洋発電を行う台船をＡ型形状に並べて連結接合した状態の海洋構築物を示す平面図である。
【００１１】
図１に示す実施の形態において、１は本実施の形態に係る海洋発電装置であり、この海洋発電装置１は、ステージ構造物２の中間点を支点１２として台船３５の先端部に回転可能に取り付けられ、台船の中間上部に設置されたジャッキ１３によってステージ後端部を上下動することによって傾斜角度を調節可能に構築されるステージ構造物２と、導入される波やうねりの運動エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機３６などから構成される。前記ステージ構造物２は、図１に示すように、前方に波Ｗを導入する波導入部Ｇと、該波導入部Ｇに連続してステージ後端部に至る走行ガイド部Ｒと、走行ガイド部Ｒを前後に往復運動する走行体１４を備えている。
【００１２】
前記波導入部Ｇは上方に開口する略コの字状断面からなり、両側の側壁１５を備えた長床形状を成している。前記波導入部Ｇに続く走行ガイド部Ｒにおける幅方向の両側には、図２に示すように、その内面が略上向Ｃ字状を成す走行用パイプ１６が設けられており、前記両側の走行用パイプ１６，１６のパイプ内部に筒型走行部１７，１７を走行可能に設け、両筒型走行部１７，１７を枠体１８で連結して枠体１８の前面に波受板１９を設けた走行体１４を備えてなる。
【００１３】
前記ステージ構造物２（傾斜プラットホームステージ）は、波やうねりの流動的揺動運動の及ぶ最大水深点（海面からαメートル地点、図１参照）を起点とし海中より海面、海上に向けて勾配角度を調整可能に傾斜して設けられている。そして海中にある部分を平面視にて扇状形に構成してもよく、更にステージ先端部２０をひさし屋根状に下方に急勾配に傾斜するように構成することが好ましい。前記のように構成することによって、殆ど静止状態にある水域からも根こそぎ水流を捕捉して波やうねりを導入し、また、先端を急勾配に傾斜させてステージの長さを短縮する役目を兼ねたものである。
【００１４】
また、前記波導入部Ｇ後方の終点近傍（海中地点）よりステージ構造物２の後方坂上に向けて、ステージ構造物２の幅方向の両側に、その内面が略上向Ｃ字状を成す走行用パイプ１６が設けられている。この走行用パイプ１６は、例えば、図３又は図２に示すような大直径のパイプ状物の上部を細長溝状２１に切除して内面が略上向Ｃ字状断面とする長尺パイプを形成し、このパイプをステージ構造物２の幅方向の両側に設置固定して側壁とするものである。ここに云うパイプは、内面が略上向Ｃ字状を成すものを言い、外形は特に限定せず、図３に示すように外形が矩形断面からなるものを図１又は図２に示す側壁１５，１５に設けられる。
【００１５】
次に、前記走行用パイプ１６のパイプ内部を浮流移動する筒型走行部１７について説明する。この筒型走行部１７は、走行用パイプ１６の内径よりもやや小さな円筒形に形成される。更に、この筒型走行部１７の表面に突出する複数の車輪２２を、例えば、片方の筒型走行部の前方に対角線状に４個（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）と後方に対角線状に４個（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）の合計８個装着し、同様にもう一方の筒型走行部にも同様の車輪が装着される（図４参照）。このように車輪を装着することによって、筒型走行部と走行用パイプ内面との摩擦を低減して滑らかな走行が確保される。
【００１６】
前記筒型走行部１７の上部２箇所（車輪２２Ｃと車輪２２Ｄの中間位置及び車輪２２Ｃ’と車輪２２Ｄ’の中間位置）に柱を前後に立脚接合し、前記柱を走行用パイプの上部細長溝状２１から貫通させて外部に突出させ、両筒型走行部１７，１７に立脚接合された前記柱と柱を連結して枠体１８を構成して骨格と成し、この枠体１８の前面に波受板１９を設置する。前記波受板１９は、図２に示すように、四角形の板状体に形成し、前方にやや湾曲させて波受板に衝突する波やうねりを確実に受け止めて波力を全面的に取り込むように構成することが好ましい。波受板の形状は特に限定されず、例えば、直方体又は三角柱形状などでもよい。更に、波やうねりの大きな衝撃による変形や歪み或いは崩壊を防止するために梁、筋交いなどの補強材２３によって堅牢に構築することが好ましい。
【００１７】
また、図３は波受板の他の実施の形態を示す例であって、前記波受板１９を上下２枚に分断し、上部波受板を横方向に貫通する主軸２４を設置、回転翼方式により風圧を後方へ逃すことによって、波受板がステージを下降する際に受ける風圧で下降の障害となることを防止するものである。
【００１８】
方向性を持った波やうねりの水流がステージ上にひとたび登れば加速度的にせり登り、全水量を根こそぎ効率的に且つ集中的にせり登らせる結果、激流となって上昇する巨大な流水力が発生することとなる。ステージ上を登坂上昇する水流は、波受板と共に走行用パイプのパイプ内部にも導入され、筒型走行部は浮流走行し、走行体は、あたかもリニアモーターカーのように激走して登坂する。また、波やうねりがステージを引き下がると同時に、走行体も反転して走行体の自重によりステージを下降する。このようにして、走行体はステージを登坂・下降する往復運動を繰り返すこととなる。
【００１９】
次に、前記ステージ構造物を備えた海洋発電装置について説明する。すなわち、海洋上に浮かぶ台船に設置される発電装置において、台船にステージ構造物を設け、前記走行体を台船に設けられた液体ポンプを介して発電機に連結し、波やうねりによって生ずる走行体の往復運動により液体ポンプを作動して得られる駆動力により発電機を駆動させて発電させることを特徴とする。以下に、より詳細に説明する。
【００２０】
図２又は図３に示すように、走行体１４の両側端部地点に支持点２４を設置し、キングピン２５を固定する。更に台船の船底地点を支持基点２６としてアームロッド２７を延ばし、アームロッド２７の上方部に穿設されたスライド溝３２にキングピン２５をスライド可能に係合する。アームロッド２７の中間地点を支点２８とする液体シリンダー２９の先端をジョイントし、船底に支持基点３０を設置して液体シリンダー２９が伸縮可能な構造とする。アームロッド２７の振子運動又はメトロノーム運動により、液体シリンダー２９が伸縮するとともに液流による液圧が生じ、この液圧によって液体シリンダー２９に連結された液体ポンプ３１が作動して、液体ポンプ３１に連結された発電機３６の駆動力を得、この駆動力によって発電機３６を駆動して発電する（図１参照）。
【００２１】
前記装置は台船内部にあって作動するために作業は安全である。また、アームロッドは、振子運動量に応じて、多節アームロッドを増設し、液体シリンダーも複数台に増設することも可能な構造とする（図示せず）。
【００２２】
図５は、本実施の形態に係る海洋構築物を例示する平面図であり、前記ステージ構造物を備えた海洋発電を行う台船３５を平面視Ａ型形状に並べ、これら隣接する台船を互いに連結接合した海洋構築物３を形成し、係る海洋構築物３に係る左から５台目の台船に更に右端の台船３５を連結接合してなる。つまり、先頭台船の後部の左右側面に他台船の前部側面を連結し、複数の台船を次々左右に連結接合することにより、Ａ型形状の海洋構築物３が鋸刃状に連続して形成される。このＡ型形状の全幅に渡る波浪水流をステージ上へ捕水し、登坂し反転降下させることにより、静止水域を発生させ港の役割をはたす。また、台船のピッチング防止のためにも必要となり、図５に示すようにＡ型形状に並べた前記台船を次々に多数連結接合すれば長大な港や海洋基地が建設されることとなる。
【００２３】
図１に示すように、海洋上に浮かぶ台船は、深海底より前方に数個所、後方に数個所、側方に数個所、深海底基礎杭３３や碇や鎖３４などで強固に固定ないし固縛して、波長の長い波、大きな落差のある波やうねりにより台船が漂流しないようにする。また、潮の干満に対応すべく、吃水線の調整可能な装置を設けるとともに、波やうねりを正面より受けて捕水することを考慮して、鎖の位置を変更可能にして、台船の方向を適宜変えられる構造とすることが好ましい。
【００２４】
また、ステージ上へ上昇する流水量の重量に見合う台船の浮力を設定する必要性と、台船の長さを確保する必要性に応じるために、Ａ型形状に連結結合する手段は有力な解決手段となるものである。海洋上において潜水艦の水上航行ないし浮上航行のごとく、台船の水上航行ないし浮上航行は同様に波浪カッターを成し、後方へ噴出流水して台船の前進動水圧を得ながら波浪エネルギーを消去し、同時に電気エネルギーに変換する手段となる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明に係るステージ構造物、このステージ構造物を備えた海洋発電装置及び海洋構築物は、海洋上における高波やうねりによる波力を効率よく取り込んで電気エネルギーに変換する海洋発電を実現可能とした画期的な発明であり、また、前記ステージ構造物を備えたＡ型形状の海洋構築物を多数連結結合することによって、緊急避難港或いは海水の電気分解、レアメタルの開発、海底資源開発などに必要となる海洋基地としても使用可能であり、極めて利用価値が高く経済的にも優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本実施の形態に係る海洋発電装置を例示する説明図である。
【図２】  図１の走行体の周辺部を拡大表示した斜視図ある。
【図３】  車輪を設けた筒型走行部をパイプ内部に装着した状態を例示する部分断面図である。
【図４】  車輪を設けた筒型走行部を例示する斜視図である。
【図５】  本実施の形態に係る海洋構築物を例示する平面図である。
【符号の説明】
１：海洋発電装置、２：ステージ構造物、３：海洋構築物、１１：ステージ、１２：支点、１３：ジャッキ、１４：走行体、１５：側壁、１６：走行用パイプ、１７：筒型走行部、１８：枠体、１９：波受板、１９’：上部波受板、２０：ステージ先端部、２１：細長溝状、２２，２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄ，２２Ｂ’，２２Ｃ’、２２Ｄ’：車輪、２３：補強材、２４：支持点、２５：キングピン、２６：支持基点、２７：アームロッド、２８：支持点、２９：液体シリンダー、３０：支持基点、３１：液体ポンプ、３２：スライド溝、３３：深海底基礎杭、３４：鎖、３５：台船、３６：発電機、
Ｇ：波導入部、Ｒ：走行ガイド部、Ｗ：波
【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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