(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
海洋上に浮かぶ台船に設けられた傾斜プラットホームステージを登坂上昇する波浪水流によって水車を回転させて発電させる海洋発電に利用可能な波浪水車装置であって、前記傾斜プラットホームステージの長さ方向の途中より波浪水流を台船の後方船尾方向に分流する第１分流水路を台船の船首から船尾に向かって下り勾配を有して形成し、該第１分流水路の入り口近傍に第１水車を波の進行方向に対向して回転自在に設けるとともに、前記第１水車の上方略半分の周面に波の進行方向に対向する側から第１カバーブロック、第２カバーブロック、第３カバーブロックのように、複数のカバーブロックを互いに間隔をおいて前記第１水車の周面に近接して設けることによって、第１カバーブロックの下方及び各カバーブロック間に形成される各間隙部を通るそれぞれの水路が第１水車を経て後部第１分流水路にて合流し、更に最後尾側のカバーブロックの後方に、先端部に向けて内面が内側上方に円弧状に形成された遊水反転ブロックを接続して、上昇する波浪を反転させることを特徴とする波浪水車装置。
【請求項２】
前記傾斜プラットホームステージの途中に形成された第１分流水路の上方側に間隔をおいて第２分流水路を台船の船首から船尾に向かって下り勾配を有して形成し、該第２分流水路の入り口近傍に第２水車を波の進行方向に対向して回転自在に設けるとともに、前記第３カバーブロックを前記第１水車上方部から第２水車の下方部を覆うようにして台船の船尾方向に延長して設けるとともに、前記第２水車の上方略半分の周面に波の進行方向に対向する側から第３カバーブロックと間隔をおいて第４カバーブロック、第５カバーブロックのように、複数のカバーブロックを互いに間隔をおいて前記第２水車の周面に近接して設けることによって、各カバーブロック間に形成される各間隙部を通るそれぞれの水路が第２水車を経て後部第２分流水路にて合流し、更に最後尾側のカバーブロックの後方に、先端部に向けて内面が上方に円弧状に形成された遊水反転ブロックを接続して、上昇する波浪を反転させることを特徴とする請求項１記載の波浪水車装置。
【請求項３】
前記第２カバーブロックまたは前記第４カバーブロックの後方端部に跳ね上げ板を、該取り付け位置を支点として前記傾斜プラットホームステージの後方に向かって開閉可能に設けて、前記傾斜プラットホームステージを上昇する往路水流の通過中は跳ね上げ板が閉鎖しており、通過した水流が遊水反転ブロックにより反転した下降復水流が到達すると跳ね上げ板が下降復水流に対向する方向に開いて水路に下降復水流を導入することを特徴とする請求項１または２記載の波浪水車装置。
【請求項４】
前記遊水反転ブロックを前記カバーブロックとの接続点を支点として回動可能に構成するとともに、前記遊水反転ブロックをシリンダーにより上下可動にして遊水反転ブロックの傾斜角度を調整可能に設けてなることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の波浪水車装置。
【請求項５】
第１分流水路の後方底板部分を台船の船底に向かって平面視にて船首側を頂点とし船尾側を底辺とする三角形に切欠き、前記切欠いた三角形の頂点付近において船体を閉塞する隔壁板を設けて船体への海水の浸入を防ぐとともに、該隔壁板と船尾板との間に囲まれた排水口領域に、複数の中仕切板を互いに間隔をおいて側面視にて上下方向に互い違いに或いは左右方向に互い違いに配置して、何れの中仕切板も前記分流水路の水流方向に対して直角方向に配設し、前記排水口領域内の船底板及び船尾板に開口部を設け、前記互い違いに配置された中仕切板の先端前方に形成された間隙部を通して前記開口部より排水を流出または波浪水を流入するように構成したことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の波浪水車装置。
【請求項６】
請求項１〜５の何れかに記載の波浪水車装置において、前記水車を台船に設けられた発電機と連結し、水車の回転力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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海洋上において高波やうねりによる波の高低落差を利用して水車を回転させて発電させる波浪水車装置及びこの波浪水車装置を用いた海洋発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、海洋上での船舶や台船を用いて発電する波力発電装置の例は少ない。また、海洋上での波やうねりを消去して緊急避難港、海洋上基地建設する例は見出されていない。本出願人は、以前に特許文献１に係る海洋基地発電所に関する特許出願をした。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−１７２９５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明者が出願した特許文献１に記載の発明は、傾斜プラットホームステージを登坂上昇する波浪往水流が水車下部流入坑にのみ一方的に流入する方式であった（図５参照）。しかし、前記発明によれば水車を効率よく回転させたとは言い難く、本発明者は、改良を重ねて、図５に示す流入ブロックへの大波の破壊的衝撃力を分散させ、即ち、波浪水流を分流して、波浪往水流に加えて波浪復水流により水車をより効率的に回転させることと、排水口周辺で逆水流により水位上昇して船尾が水没することを回避するために排水口周辺の構造について改良発明に想到したものであって、本発明の主たる目的は、効率のよい波浪水車装置及びこの波浪水車装置を用いた海洋発電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記の課題を解決するために、本発明は、海洋上に浮かぶ台船に設けられた傾斜プラットホームステージを登坂上昇する波浪水流によって水車を回転させて発電させる海洋発電に利用可能な波浪水車装置であって、前記傾斜プラットホームステージの長さ方向の途中より波浪水流を台船の後方船尾方向に分流する第１分流水路を台船の船首から船尾に向かって下り勾配を有して形成し、該第１分流水路の入り口近傍に第１水車を波の進行方向に対向して回転自在に設けるとともに、前記第１水車の上方略半分の周面に波の進行方向に対向する側から第１カバーブロック、第２カバーブロック、第３カバーブロックのように、複数のカバーブロックを互いに間隔をおいて前記第１水車の周面に近接して設けることによって、第１カバーブロックの下方及び各カバーブロック間に形成される各間隙部を通るそれぞれの水路が第１水車を経て後部第１分流水路にて合流し、更に最後尾側のカバーブロックの後方に、先端部に向けて内面が内側上方に円弧状に形成された遊水反転ブロックを接続して、上昇する波浪を反転させることを特徴とする波浪水車装置とする（請求項１）。
【０００６】
また、前記の課題を解決するために、本発明は、前記傾斜プラットホームステージの途中に形成された第１分流水路の上方側に間隔をおいて第２分流水路を台船の船首から船尾に向かって下り勾配を有して形成し、該第２分流水路の入り口近傍に第２水車を波の進行方向に対向して回転自在に設けるとともに、前記第３カバーブロックを前記第１水車上方部から第２水車の下方部を覆うようにして台船の船尾方向に延長して設けるとともに、前記第２水車の上方略半分の周面に波の進行方向に対向する側から第３カバーブロックと間隔をおいて第４カバーブロック、第５カバーブロックのように、複数のカバーブロックを互いに間隔をおいて前記第２水車の周面に近接して設けることによって、各カバーブロック間に形成される各間隙部を通るそれぞれの水路が第２水車を経て後部第２分流水路にて合流し、更に最後尾側のカバーブロックの後方に、先端部に向けて内面が上方に円弧状に形成された遊水反転ブロックを接続して、上昇する波浪を反転させることを特徴とする前記の波浪水車装置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、前記第２カバーブロックまたは前記第４カバーブロックの後方端部に跳ね上げ板を、該取り付け位置を支点として前記傾斜プラットホームステージの後方に向かって開閉可能に設けて、前記傾斜プラットホームステージを上昇する往路水流の通過中は跳ね上げ板が閉鎖しており、通過した水流が遊水反転ブロックにより反転した下降復水流が到達すると跳ね上げ板が下降復水流に対向する方向に開いて水路に下降復水流を導入することを特徴とする前記の波浪水車装置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、前記遊水反転ブロックを前記カバーブロックとの接続点を支点として回動可能に構成するとともに、前記遊水反転ブロックをシリンダーにより上下可動にして遊水反転ブロックの傾斜角度を調整可能に設けてなることを特徴とする前記の波浪水車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、第１分流水路の後方底板部分を台船の船底に向かって平面視にて船首側を頂点とし船尾側を底辺とする三角形に切欠き、前記切欠いた三角形の頂点付近において船体を閉塞する隔壁板を設けて船体への海水の浸入を防ぐとともに、該隔壁板と船尾板との間に囲まれた排水口領域に、複数の中仕切板を互いに間隔をおいて側面視にて上下方向に互い違いに或いは左右方向に互い違いに配置して、何れの中仕切板も前記分流水路の水流方向に対して直角方向に配設し、前記排水口領域内の船底板及び船尾板に開口部を設け、前記互い違いに配置された中仕切板の先端前方に形成された間隙部を通して前記開口部より排水を流出または波浪水を流入するように構成したことを特徴とする前記の波浪水車装置とすることが好ましい（請求項５）。
【００１０】
また、前記の課題を解決するために、本発明は、前記の波浪水車装置において、前記水車を台船に設けられた発電機と連結し、水車の回転力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６）。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の波浪水車装置及びこの波浪水車装置を用いた海洋発電装置は、前記のように構成されるので、波浪水流を分流した波浪往水流により水車を回転させつつ、遊水反転ブロックにより反転させて、やや遅れて戻って来た波浪復水流により水車を回転させることにより、回転数を定常化して滑らかでより効率的な回転を得ることができるとともに、台船後方の排水口周辺の構造を改良することによって、逆水流の流入による船尾部が水没することを回避できる効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
次に、本発明を実施するための最良の形態（以下「本発明の実施の形態」と称する）について図面を参照して説明する。しかしながら本願発明は係る本発明の実施の形態によって何ら限定されるものではない。図１は、本発明の第２実施の形態に係る波浪水車装置を示す側面図であり、図２は、本発明の第１実施の形態に係る波浪水車装置を示す側面図であり、図３は、本発明の第１実施の形態に係る波浪水車装置において台船後方のルーフカバーを取り外した状態を示す平面図であり、図４は、本発明の第１実施の形態に係る波浪水車装置を示す正面図であり、図５は、特許文献１に記載の発明に係る海洋台船水車発電の概略全体側面図である。
【００１３】
本発明の第１実施の形態に係る波浪水車装置１は、図２に示すように、前記傾斜プラットホームステージ２の長さ方向の途中より波浪水流を台船の後方船尾方向に分流する第１分流水路４１を台船の船首から船尾に向かって下り勾配を有して形成し、該分流水路４１の入り口近傍に第１水車３１を波の進行方向に対向して回転自在に設けるとともに、前記第１水車３１の波の進行方向に対向する側に第１カバーブロック６１と第２カバーブロック６２を、波の進行方向に反対向する側に第３カバーブロック６３を、それぞれこの順に互いに間隔をおいて水車の周面に近接して設けることによって、前記分流水路４１は、第１カバーブロック６１の下方部、第１カバーブロック６１と第２カバーブロック６２の間隙部及び第２カバーブロック６２と第３カバーブロック６３の各間隙部からなる第１水路５１、第２水路５２、第３水路５３を経て、それぞれが第１水車３１を経て後部第１分流水路にて合流し、更に前記第３カバーブロック６３の後方に連続して、先端部に向けて内面が内側上方に円弧状に形成された遊水反転ブロック７が接続してなる。
【００１４】
前記第２カバーブロック６２または第４カバーブロック６４の後方端部に跳ね上げ板８を、該取り付け位置８１を支点として前記傾斜プラットホームステージの後方に向かって開閉可能に設けて、前記傾斜プラットホームステージを上昇する往路水流の通過中は跳ね上げ板８が閉鎖しており、通過した水流が遊水反転ブロック９により反転した下降水流が到達すると跳ね上げ板８が下降水流に対向する方向に開いて各水路に下降水流を導入するように構成してもよい。また、跳ね上げ板８と同軸上に図示しないバランサーを設けて、跳ね上げ板８の回転モーメントに対して負荷を与えてバランスを保持するように構成ことが好ましい。
【００１５】
前記のように構成することによって、図２に示すように、前記傾斜プラットホームステージ２を登坂上昇する波浪水流Ａから分流した水流Ｂが前記第１水路へ流入して第１水車３１を反時計方向に回転させる一次回転力を得、波浪水流Ａから分流した水流Ｃが第２水路へ流入して水車を回転させる二次回転力を得、更に上昇する水流Ｄは、跳ね上げ板７をジャンプして水流Ｅとなり、傾斜プラットホームステージ２を上昇して、遊水反転ブロック７により反転し重力により下降水流Ｆとなって跳ね上げ板８を押し開けて開口した第３水路５３に流入して水車を回転させる三次回転力を得る。一次〜三次回転力なる用語は、各水路毎に流入する水流によって時間差を有して水車を回転させるための回転力が生じることを便宜的に表現したものである。
【００１６】
前記遊水反転ブロック７を前記カバーブロック６３との接続点７１を支点として回動可能に構成するとともに、前記遊水反転ブロックをシリンダー９により上下可動にして遊水反転ブロック７の傾斜角度を調整可能に設けたものにあっては、下降水流Ｆが全量第３水路５３に流入するようにシリンダー９を上下動させて遊水反転ブロック７の傾斜角度を調整することが好ましい。
【００１７】
次に、本発明の第２実施の形態に係る波浪水車装置１は、前記の第１実施の形態に係る波浪水車装置１において、前記傾斜プラットホームステージ２の途中に形成された第１分流水路４１の上方側に間隔をおいて第２分流水路４２を台船の船首から船尾に向かって下り勾配を有して形成し、該第２分流水路４２の入り口近傍に第２水車３２を波の進行方向に対向して回転自在に設けるとともに、前記第３カバーブロック６３を前記第１水車３１の上方部から第２水車３２の下方部を覆うようにして台船の船尾方向に延長して設けるとともに、該第３カバーブロック６３と間隔をおいて第４カバーブロック６４及び第５カバーブロック６５をそれぞれ間隔をおいて前記第２水車３２に近接して設けることによって、前記第２分流水路４２は、第３カバーブロック６３と第４カバーブロック６４の間隙部及び第４カバーブロック６４と第５カバーブロック６５の各間隙部からなる第４水路５４及び第５水路５５を経て、それぞれが第２水車３２を通過して後部第２分流水路４２にて合流し、更に前記第５カバーブロック６５の後方に連続して、先端部に向けて内面が上方に円弧状に形成された遊水反転ブロック７が接続してなる以外は、前記の第１実施の形態に係る波浪水車装置１と同様である。
【００１８】
前記第２実施の形態に係る波浪水車装置の波浪水流の流れと水車の回転力との関係については、前記第１実施の形態に係る波浪水車装置と同様であって、図１に示すように、前記傾斜プラットホームステージ２を登坂上昇する波浪水流Ａから分流した水流Ｂが前記第１水路へ流入して第１水車３１を反時計方向に回転させる一次回転力を得、波浪水流Ａから分流した水流Ｃが第２水路へ流入して水車を回転させる二次回転力を得、更に上昇する水流Ｄは、一部が第３水路へ流入して第１水車３１を回転させる三次回転力を得、一部が第４水路へ流入して第２水車３２を反時計方向に回転させる一次回転力を得、更に上昇する水流Ｆは、傾斜プラットホームステージ２を上昇して、遊水反転ブロック７により反転し重力により下降水流Ｆとなって第３水路〜第５水路に流入して水車を回転させる三次回転力を得る。反転した下降水流Ｆが第３水路〜第５水路の中の何れに流入させるかは遊水反転ブロック９の角度を調整して行う。
【００１９】
また、水車を２個設置する第２実施の形態に係る波浪水車装置の場合も、上記の記述と同様に波浪水流力を、より効率的でロスの少ない回転力に変換する構造とする。また、各水路に水流が流入し易いように、カバーブロックは波に対向する面を湾曲した形状に形成することが望ましい。
【００２０】
波浪水流Ａは、前記傾斜プラットホームステージ２を登坂上昇し、台船上で往水流、復水流により水車を回転後、水流Ｈ，Ｉは台船後方へ排出放流されるが、常時速やかに排出する必要がある。ここで、台船船首部の水流Ａから吃水線（Ｌｏａｄ  ｌｉｎｅ）ＬＬまでの高さβと、台船船尾部の水流Ｈから吃水線ＬＬまでの高さγと、波浪の変動頂位点から吃水線ＬＬまでの高さδを考慮するに、βを高くすると水流Ａの勢いが弱くなって水車の回転力が低下して水流は速やかに排出され、逆に、βを低くすると水流Ａは強くなって水車の回転力が増大する。一方、第１分流水路を通過した排水流Ｈと台船の周囲を通過した波浪水流は台船船尾部において激しく衝突し後者の波浪水流の一部は第１分流水路に逆水流として浸入し、排水流Ｈの船外への排出が阻害され或いは水流の排出が遅れるので台船が沈む傾向となる。そこで、逆水流により水位が上昇して船尾が水没することを回避するための対策として、台船船尾部の排水口周辺の構造に係る発明について以下に図を参照して説明する。
【００２１】
台船船尾部の排水口周辺の構造は、図２又は３に示すように、台船後方にある第１分流水路後方の底板部分４１ａを台船の船底方向に平面視にて船首側を頂点部４１ｃとし船尾側を底辺部４１ｄとする三角形に切欠き、前記切欠いた三角形の頂点部４１ｃ付近において船体を閉塞する隔壁板１４を設けて船内に海水が侵入しないように構成し、図２又は６に示すように、該隔壁板１４と船尾板１３との間に囲まれた矢印線にて示す排水口領域１９に、複数の中仕切板１５を互いに間隔をおいて側面視にて上下方向１５Ｕに互い違いに或いは左右方向１５Ｌに互い違いに配置して、何れの中仕切板も前記分流水路の流れ方向に対して直交する方向に配設すると共に、前記排水口領域１９内の船底板１２及び船尾板１３に開口部１８を設け、前記互い違いに配置された中仕切板１５の先端前方に形成された間隙部１７を通して前記開口部１８より排水を船外に流出または逆水流を流入するように構成してなる。
【００２２】
前記のように第１分流水路の底板及び船底板を平面視にて船首側を頂点とし船尾側を底辺とする三角形に切欠くことによって、排水流Ｈは、三角形の頂点部側から底辺部側に向かって時間差をおいて下方に落下するようになり、排水流と逆水流は共に中仕切板に衝突して中仕切板と中仕切板との間を曲がりくねって進行するので運動エネルギーが減衰し緩和・沈静化されることによって、逆水流の流入を抑えて全量速やかに船外に排水され船尾の水没を免れる。また、第２実施の形態に係る波浪水車装置においても、図１に示すように、排水流Ｉが前記複数の中仕切板１５の間隙１７を通って船底板または船尾板の開口部１８より排水を船外に流出または波浪水流を流入するように構成されるので、第１実施の形態に係る波浪水車装置と同様の作用効果か得られる。また、本願発明において、前記特許文献１特開２００１−１７２９５０号公報中の段落００１９に記載したように台船をＡ型形状に連結接合し、或いは全長の長い台船にした場合は、船尾側の排水口に回り込む波浪が少なくなるので、前記排水流Ｈの船外への排出についてはあまり問題にならない。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第２実施の形態に係る波浪水車装置を示す側面図である。
【図２】本発明の第１実施の形態に係る波浪水車装置を示す側面図である。
【図３】本発明の第１実施の形態に係る波浪水車装置を示す平面図である。
【図４】本発明の第１実施の形態に係る波浪水車装置を示す正面図である。
【図５】特許文献１に記載の発明に係る海洋台船水車発電の概略全体側面図である。
【図６】図２のＸ部を拡大して示した説明図である。
【符号の説明】
【００２４】
１：波浪水車装置、１２：船底板、１３：船尾板、１４：隔壁板、１５，１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，１５ｅ，１５ｆ，１５ｇ，：中仕切板、１５Ｕ：上下方向、１５Ｌ：左右方向、１６：台船の側壁、１７：間隙部、１８：開口部、１９：排水口領域、２：傾斜プラットホームステージ、２１：ルーフカバー、３１：第１水車、３２：第２水車、４１：第１分流水路、４１ａ：第１分流水路の底板、４１ｂ：第１分流水路の側壁、４１ｃ：三角形の頂点部、４１ｄ：三角形の底辺部、４２：第２分流水路、５１：第１水路、５２：第２水路、５３：第３水路、５４：第４水路、５５：第５水路、６１：第１カバーブロック、６２：第２カバーブロック、６３：第３カバーブロック、６４：第４カバーブロック、６５：第５カバーブロック、７：遊水反転ブロック、７１：接続点（支点）、８：跳ね上げ板、８１：取り付け位置（支点）、９：シリンダー、
ＬＬ：吃水線（Ｌｏａｄ  ｌｉｎｅ）、Ａ〜Ｊ：水流
【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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