(57)【要約】【課題】波力発電システムにおける好適な空気室を実現する技術を提供する。【解決手段】消波ブロック１は、一般的な消波機能のみを有する標準型消波ブロック７０と、空気室２５を有する発電用消波ブロック１０とで構成されている。通常の護岸では、標準型消波ブロック７０だけで２段に施工されるが、ここでは、その一部が発電用消波ブロック１０に置き換えられている。発電用消波ブロック１０の胴体部２０には空気室２５が形成され、この内部で波浪によって水柱・空気柱が振動し、変動した空気圧力変動が発電機へ供給される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
波力エネルギーを空気エネルギーに変換する方式の波力発電に用いられる波力発電用消波ブロックであって、
胴体部と、
前記胴体部の前後を貫通する空気室と、
を備えることを特徴とする波力発電用消波ブロック。
【請求項２】
前記胴体部に取り付けられた消波用の突部が形成された消波部を備えることを特徴とする請求項１に記載の波力発電用消波ブロック。
【請求項３】
前記胴体部は、同位相タイプの３連ブロックが整列配置された上に配置されたときに、前記３連ブロック間に嵌まる形状を有していることを特徴とする請求項１または２に記載の波力発電用消波ブロック。
【請求項４】
請求項１〜３までのいずれかに記載の波力発電用消波ブロックと、
前記波力発電用消波ブロックの前記空気室の空気変動をエネルギーに変換する発電機と、
を備え、
前記空気室の一方の開口が海面内に配置されており、他方の開口が前記発電機に接続されている
ことを特徴とする波力発電システム。
【請求項５】
波力エネルギーを空気エネルギーに変換する方式の波力発電に用いられる波力発電用消波ブロックの製造方法であって、
一端側から他端側に貫通し空気室として機能する連通孔を有する胴体部を形成する胴体部形成工程と、
消波用の突部を有する消波部を形成する消波部形成工程と、
前記胴体部と、前記消波部とを結合する結合工程と、
を備えることを特徴とする消波ブロックの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波力発電用消波ブロック、波力発電用消波ブロックの製造方法、及び波力発電システムであって、特に、波力発電システムに利用可能な波力発電用消波ブロック、そのような波力発電用消波ブロックの製造方法及びそのような波力発電用消波ブロックを用いた波力発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、代表的な波力発電システムには、水力エネルギーに変換する方式、機械エネルギーに変換する方式、空気エネルギーに変換する方式がある。空気エネルギー変換方式（固定式）では、港湾等の防波堤の一部として、鉄筋コンクリートで海面下に一端を開口する空気室が形成される。そして、空気室内の水柱が上下方向に振動することで得られる空気の往復気流で発電機が作動する。この方式では、空気室を構築するため、波の荒い海岸の岩場に見られる潮吹き穴を、人工的に岩盤をくり抜いて再現する技術も提案されている（例えば特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−３６３７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に開示の技術では、岩盤をくり抜くことは、危険な作業となり、工事費も高くなってしまという課題があり、また、波力発電システムの設置場所が大幅に制約されるという課題があり、別の技術が求められていた。
【０００５】
本発明は、このような状況に鑑みなされたものであって、上記課題を解決する技術を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、波力エネルギーを空気エネルギーに変換する方式の波力発電に用いられる波力発電用消波ブロックであって、胴体部と、前記胴体部の前後を貫通する空気室と、を備える。
また、前記胴体部に取り付けられた消波用の突部が形成された消波部を備えてもよい。
また、前記胴体部は、同位相タイプの３連ブロックが整列配置された上に配置されたときに、前記３連ブロック間に嵌まる形状を有してもよい。
本発明は、波力発電システムであって、上記の波力発電用消波ブロックと、前記波力発電用消波ブロックの前記空気室の空気変動をエネルギーに変換する発電機と、を備え、前記空気室の一方の開口が海面内に配置されており、他方の開口が前記発電機に接続されている。
本発明は、波力エネルギーを空気エネルギーに変換する方式の波力発電に用いられる波力発電用消波ブロックの製造方法であって、一端側から他端側に貫通し空気室として機能する連通孔を有する胴体部を形成する胴体部形成工程と、消波用の突部を有する消波部を形成する消波部形成工程と、前記胴体部と、前記消波部とを結合する結合工程と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によると、波浪による海面の上下動によって生じる空気室内外の圧力差により空気タービンを回転させ発電する波力発電システムにおいて、好適な空気室を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施形態に係る、波力発電システムの基本的概念を説明する図である。
【図２】本実施形態に係る、消波ブロックを示す斜視図である。
【図３】本実施形態に係る、発電用消波ブロックを示す斜視図である。
【図４】本実施形態に係る、発電用消波ブロックの分解斜視図である。
【図５】本実施形態に係る、発電用消波ブロックの六面図である。
【図６】本実施形態に係る、発電用消波ブロックの標準型消波ブロック上への設置工程の概略を示す斜視図である。
【図７】本実施形態に係る、変形例に係る発電用消波ブロックを示す図である。
【図８】本実施形態に係る、変形例に係る発電用消波ブロックを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
次に、本発明を実施するための形態（以下、単に「実施形態」という）を、図面を参照して具体的に説明する。
【００１０】
図１は、本実施形態に係る波力発電システム１００の基本的概念を説明する図である。この波力発電システム１００は、内部にシリンダ状の空気室２が形成された消波ブロック１と、それに連結される発電機９とを備える。複数の消波ブロック１が、護岸９９に斜めに設置されている。この空気室２においては、図示で左下の一端に入波口３が形成されており、右上の一端に連通口４が形成されている。
【００１１】
この空気室２においては、図示で左下の一端に入波口３が形成されており、右上の一端に連通口４が形成されている。入波口３から海水９０が空気室２の内部に導入され、ある高さの水柱９５が形成される。
【００１２】
連通口４には、直接的または間接的に発電機９が接続される。海水９０の動き、すなわち、波浪によって生じる水柱９５の動きＷＶが、気流の動きＧＶを発生させ、発電機９を動作させる。
【００１３】
発電機９として、例えば、往復流のまま気流を導入するウエルズタービン式や、バルブ等で一定の方向に流れを変換して気流を導入する衝動タービン式の発電機がある。なお、本実施形態では、内部に空気室２を形成する消波ブロック１に特徴があり、それ以外の構成（例えば発電機９）については公知の技術を用いることができる。以下、消波ブロック１について詳細に説明する。
【００１４】
図２は消波ブロック１を示す斜視図であり、図２（ａ）は正面側斜視図であり、図２（ｂ）は背面側斜視図である。消波ブロック１は、一般的な消波機能のみを有する標準型消波ブロック７０と、空気室２５を有する発電用消波ブロック１０とで構成されている。通常の護岸では、例えば、標準型消波ブロック７０だけで２段（またはそれ以上の段数）に施工される。本実施形態では、その一部の標準型消波ブロック７０の代わりに発電用消波ブロック１０に置き換えて、波力発電システム１００に用いる。本実施形態では、奥行き方向に２個の標準型消波ブロック７０が、１個の発電用消波ブロック１０に置き換わっている。
【００１５】
標準型消波ブロック７０は、一般的な鉄筋コンクリート製の同位相型３連ブロックである。図示のように、断面が略六角形の胴体部の前後の端部に、それぞれ放射状に互いに１２０度間隔で突出する３つの脚部が設けられている。標準型消波ブロック７０の寸法は、例えば、８ｔタイプで、幅Ｗ１約２．３ｍ、高さＨ１約２．０ｍ、奥行きＬ１約２．３ｍ、脚部高さａ１約０．８ｍである。標準型消波ブロック７０を複数整列配置した上側に、特に、脚部間の空間に嵌まるように、発電用消波ブロック１０が配置される。
【００１６】
発電用消波ブロック１０は、鉄筋コンクリート製であって、胴体部２０と、その上に配置される２つの消波部４０とを備える。胴体部２０には、前後に連通する空気室２５が形成されている。空気室２５の正面部２１側の開口が、護岸に設置された際に、入波口となる。
【００１７】
図３は発電用消波ブロック１０を示す斜視図であり、図３（ａ）は正面側斜視図であり、図３（ｂ）は背面側斜視図である。また、図４は発電用消波ブロック１０の分解斜視図である。図５は発電用消波ブロック１０の六面図であり、図５（ａ）は平面図、図５（ｂ）は正面図、図５（ｃ）は背面図、図５（ｄ）は底面図、図５（ｅ）は右側面図、図５（ｆ）は左側面図である。
【００１８】
発電用消波ブロック１０は、鉄筋コンクリート製であって、胴体部２０と、その上に配置される２つの消波部４０とを備える。発電用消波ブロック１０の寸法は、例えば、幅Ｗ２約２．３ｍ（＝Ｗ１）、奥行きＬ２約４．６ｍ（＝２×Ｌ１）である。高さは、胴体部２０の高さとして設定される寸法により異なってくるが、上述のように、発電用消波ブロック１０は、標準型消波ブロック７０に置き換えて設置されることを予定しているため、発電用消波ブロック１０の代わりに標準型消波ブロック７０が設置された場合と同程度の消波機能を発揮するように、その寸法が設定される。
【００１９】
胴体部２０は、断面が５角形の略ベース形状を呈した筒状形状となって、内部に正面部２１から背面部２２へ向け延びる空気室２５が形成されている。胴体部２０の外形形状は略ベース形状に限る趣旨では無く、発電用消波ブロック１０を標準型消波ブロック７０上に配置する際のかみ合わせ等を考慮して適宜設定されうる。また、空気室２５の形状に関しても、断面が５角形の略ベース形状となっているが、これに限る趣旨では無く、例えば断面円形であってもよく、胴体部２０の強度や、発電機９に必要とされる空気振動量（水柱・空気柱の容量）等によって適切に選択されうる。
【００２０】
空気室２５の正面部２１側の開口は、完全に開放された形状となって、背面部２２まで続いている。背面部２２側の開口は、所定厚さの壁面で閉じられており、その壁面の略中央に所定形状（ここでは円形）の連結用開口部２６が、空気室２５に連通するように形成されている。連結用開口部２６には、発電機９に空気室２５を接続するための連結管８０が取り付けられる。
【００２１】
消波部４０は、単独構成の場合では、いわゆる変形型３連ブロックとも称され、標準型消波ブロック７０の脚部の１方向の脚部を取り除き、脚部が二股形状となっている形状となっている。すなわち、消波部４０は、断面が略六角形の胴体部４１と、胴体部４１の前後の端部にそれぞれ斜め上方に互いに１２０度間隔で突出する２つの脚部４２が設けられている。
【００２２】
２つの消波部４０が、胴体部２０の胴体上面部２３の上に前後に並んで固定されている。胴体部２０と消波部４０との固定には、例えば、連結ボルト・ナットを用いることができる。
【００２３】
図６は、発電用消波ブロック１０の標準型消波ブロック７０上への設置工程の概略を示す斜視図である。図６（ａ）に示すように４つの標準型消波ブロック７０が２×２に配置されている。そして、図６（ｂ）に示すように、その上に、発電用消波ブロック１０の胴体部２０が配置される。その後、図６（ｃ）に示すように、２つの消波部４０が胴体部２０の上（胴体上面部２３）に固定される。
【００２４】
以上、本実施形態によると、波力発電システム１００の発電機９を動作させるため水柱・空気柱の振動の空間として、発電用消波ブロック１０に設けた空気室２５を用いたことで、港湾等の護岸を有効に活用して波力発電システム１００を実現できる。すなわち、国土保全・防災のために波の力を逸散させる目的で設置された消波ブロックを発電に利用し、防災施設によるエネルギー供給を実現することができる。なお、既存の消波ブロック（消波機能が立証されているブロック）を組み合わせて構成するため、基本的な消波性能を妨げることがなく、導入コストも抑えることができる。
【００２５】
また、新たに設置する消波ブロックだけではなく、既設の消波ブロックの一部を発電用消波ブロック１０に置き換えることで対応することができるため、発電施設の設置位置の自由度が十分に得られる。特に、既設の護岸等の老朽化対策の際に、当該技術を導入することで、施設の更新時にも実用可能となっている。なお、発電電力は、電力変換設備を通して系統連系することも可能であり、また、漁港・漁村等地域で蓄電設備等と併設され独立して利用することもできる。特に、海岸地域等では、送電施設の敷設コスト等の観点から電力供給が難しい地域もあるが、そのような地域であっても、大きな投資が無くとも電力確保が容易になり、それらの地域の活性化に寄与することができる。
【００２６】
以上、本発明を実施形態をもとに説明した。この実施形態は例示であり、それらの各構成要素の組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、また、そうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００２７】
図７は、変形例に係る発電用消波ブロック１０ａを示す図であり、図７（ａ）が標準型消波ブロック７０に発電用消波ブロック１０ａが設置された状態を正面から見た図であり、図７（ｂ）が側面から見た図である。上述の発電用消波ブロック１０と比較して、この発電用消波ブロック１０ａは、奥行き方向の長さＬ３が半分、つまり、標準型消波ブロック７０と同じ（Ｌ３＝Ｌ１）あり、消波部４０が１つだけが胴体部２０ａに固定された構造となっている。この発電用消波ブロック１０ａを複数組み合わせることで、所望の空気室の長さを確保できる。
【００２８】
図８は別の変形例に係る発電用消波ブロック１０ｂを示す図であり、図８（ａ）は平面図、図８（ｂ）は側面図、図８（ｃ）は正面図である。発電用消波ブロック１０ｂは、空気室２５ｂが形成された胴体部２０ｂとその前後の端部にそれぞれに形成された二股の消波部４０ｂ（脚部）とを備える。ここでは、合計４つの消波部４０ｂが形成されているが、上述の実施形態の発電用消波ブロック１０とは異なり、発電用消波ブロック１０ｂを一体で製造することができ、護岸施工場所での作業を少なくすることができる。
【符号の説明】
【００２９】
１  消波ブロック
２  空気室
３  入波口
４  連通口
９  発電機
１０、１０ａ、１０ｂ  発電用消波ブロック
２０、２０ａ、２０ｂ  胴体部
２１  正面部
２２  背面部
２３  胴体上面部
２５、２５ｂ  空気室
２６  連結用開口部
４０、４０ｂ  消波部
４１  胴体部
４２  脚部
７０  標準型消波ブロック
８０  連結管
９０  海水
９５  水柱
９９  護岸
１００  波力発電システム
【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】
2017197949.tif 000009
【図８】
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