(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自力又は牽引により海上を移動可能に構成された海上移動体に設置され、該海上移動体の動揺を所定のエネルギに変換する波力エンジンであって、
前記海上移動体に固設され、該海上移動体の動揺に合わせて動揺する第１コンテナ部と、
前記第１コンテナ部の内部に収容され、該第１コンテナ部の内部で移動可能に構成されることで、該第１コンテナ部に対して相対運動を行うウェイト部と、
前記ウェイト部の前記相対運動に基づく運動エネルギを利用して、所定の流体に圧力を付加する加圧部と、
前記加圧部によって加圧された前記流体を密閉することで、該流体の圧力を蓄圧する蓄圧部と、
を備え、
前記ウェイト部は、その内部に前記流体を密閉可能に構成された所定のタンクによって構成され、該タンクに、前記加圧部によって加圧された前記流体が密閉されることで、前記蓄圧部が前記ウェイト部に設けられる、
波力エンジン。
【請求項２】
前記第１コンテナ部は、その内部で前記ウェイト部が配置される第１配置部を有し、該第１配置部が、所定の第１方向に延在する第１レールを含んで構成され、
前記ウェイト部は、該ウェイト部が前記第１コンテナ部に収容された状態において前記第１レールと対向する位置に固定され、該第１レールに沿って水平移動可能に構成された第１移動子を有し、
前記海上移動体の動揺に伴って、前記ウェイト部に固定された前記第１移動子が前記第１コンテナ部に固定された前記第１レール上を摺動することで、前記ウェイト部が前記第１コンテナ部に対して相対運動を行う、
請求項１に記載の波力エンジン。
【請求項３】
前記第１コンテナ部は、
前記第１配置部に対して、鉛直下向きに所定の隙間を有して対向する第２配置部を有し、
前記第２配置部が、前記隙間において前記第１方向と異なる所定の第２方向に延在する第２レールを含んで構成され、
前記第１配置部が、前記第２レールと対向する位置に固定され該第２レールに沿って水平移動可能に構成された第２移動子を含んで構成され、
前記海上移動体の動揺に伴って、前記ウェイト部に固定された前記第１移動子が前記第１配置部の前記第１レール上を摺動することで、又は／及び前記ウェイト部が配置された前記第１配置部に固定された前記第２移動子が前記第２配置部の前記第２レール上を摺動することで、前記ウェイト部が前記第１コンテナ部に対して相対運動を行う、
請求項２に記載の波力エンジン。
【請求項４】
前記加圧部は、前記第１コンテナ部に形成された前記流体の液室を区画する壁面の一部を構成し且つ変形によって該液室の容積を変化させるダイヤフラムによって構成され、
前記ウェイト部が、前記相対運動に伴って、前記ダイヤフラムにおける前記液室と反対側の面である受圧面を押圧することで、前記ダイヤフラムが変形し前記流体に圧力が付加される、
請求項１から請求項３の何れか１項に記載の波力エンジン。
【請求項５】
前記ウェイト部と前記受圧面との間に配置されるバネ要素及び減衰要素からなるサスペンションを、更に備える、
請求項４に記載の波力エンジン。
【請求項６】
前記第１コンテナ部に対して、鉛直上向きに積載された第２コンテナ部と、
前記第２コンテナ部に充填された前記流体を前記第１コンテナ部に供給する流路と、を更に備える、
請求項１から請求項５の何れか１項に記載の波力エンジン。
【請求項７】
前記流体が充填された第３コンテナ部と、
前記第３コンテナ部に充填された前記流体を前記第１コンテナ部に供給する流路と、
前記加圧部によって加圧された前記流体を入力として、所定の軸出力を出力する流体モータと、
前記流体モータの前記軸出力を入力として、前記第３コンテナ部に充填された前記流体を圧送する流体ポンプと、
前記流体モータの前記軸出力を、磁力によって前記流体ポンプに伝達するマグネットカップリングと、を更に備える、
請求項１から請求項５の何れか１項に記載の波力エンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海上移動体の動揺を所定のエネルギに変換する波力エンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、波のエネルギを利用して発電する波力発電が実用化されている。そして、波力発電の方式として、波の流体エネルギを直接利用する方式、例えば、水流によりタービンを駆動させることで発電する方式や、水流を波受部材の揺動運動に変換して発電する方式が知られている。また、波力発電の別の方式として、波による作用を利用する方式、例えば、波の動きに合わせて動揺する浮体構造物の運動エネルギを用いて発電する方式が知られている。
【０００３】
ここで、水流を波受部材の揺動運動に変換して発電する方式として、例えば、特許文献１には、波の力を受けて揺動する波受部材を備え、該波受部材の揺動運動に基づいて生成される油圧によって作動する油圧モータを用いて発電する技術が開示されている。
【０００４】
また、波の動きに合わせて動揺する浮体構造物の運動エネルギを用いて発電する方式として、例えば、特許文献２には、浮体構造物の内部に取り付けられて水面の変動に応じて運動するウェイトの運動エネルギを利用して発電する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−１０８３４４号公報
【特許文献２】特開２０１２−２１５１２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来から知られている波の流体エネルギを直接利用する方式において、例えば、水流によりタービンを駆動させることで発電する方式では、船体に水路とタービンを設置することで比較的簡単に発電装置を構成できるものの、これらが該船体の移動抵抗となり易い。また、特許文献１に記載の技術では、波受部材が水流を直接受けて揺動するという構造上、その波受部材の耐久性能が問題となり易い。
【０００７】
一方、波の動きに合わせて動揺する浮体構造物の運動エネルギを用いて発電する方式では、発電装置の構成部品が直接水流を受けることがないため、該水流の影響で該構成部品の耐久性能に問題が生じる虞は少ない。ここで、特許文献２に記載の技術によれば、水面の変動に応じて運動するウェイトの往復直線運動に基づいて発電機が駆動されることで発電可能となるものの、発電量を大きくするためには、大型の発電機を用いたり複数の発電機を用いたりする必要があり、波力発電のために用いられる装置のコストが高くなる傾向にある。このように、波のエネルギを利用して発電する波力発電には未だ種々の課題が残されており、波のエネルギを変換してそのエネルギを好適に保存する技術については、未だ改良の余地を残すものである。
【０００８】
本開示の目的は、波のエネルギを変換してそのエネルギを好適に保存する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示の波力エンジンは、自力又は牽引により海上を移動可能に構成された海上移動体に設置され、該海上移動体の動揺を所定のエネルギに変換する波力エンジンである。そして、この波力エンジンは、前記海上移動体に固設され、該海上移動体の動揺に合わせて運動する第１コンテナ部と、前記第１コンテナ部の内部に収容され、該第１コンテナ部の内部で移動可能に構成されることで、該第１コンテナ部に対して相対運動を行うウェイト部と、前記ウェイト部の前記相対運動に基づく運動エネルギを利用して、所定の流体に圧力を付加する加圧部と、前記加圧部によって加圧された前記流体を密閉することで、該流体の圧力を蓄圧する蓄圧部と、を備える。
【００１０】
上記の波力エンジンは、海上移動体の動揺を所定のエネルギに変換する装置である。ここで、海上移動体とは、自力又は牽引により海上を移動可能に構成された移動体であって、例えば、船舶や、メガフロート等の海上浮体構造物である。そして、このような波力エンジンにおいて、波による海上移動体の動揺に合わせて第１コンテナ部が動揺すると、ウェイト部が第１コンテナ部に対して相対的に移動し、その運動エネルギを利用して加圧部が所定の流体に圧力を付加する。なお、上記の流体とは、例えば、油圧モータ等の油圧装置に利用可能な作動油である。そして、加圧部によって加圧された流体が蓄圧部に導かれることで、該流体の圧力が蓄圧される。これにより、流体の圧力エネルギを蓄圧部に保存することができる。つまり、本開示によれば、波による海上移動体の動揺に伴って第１コンテナ部に対して相対運動するウェイト部の運動エネルギを、流体の圧力エネルギに好適に変換することができる。そして、この圧力エネルギを蓄圧部に保存することができる。
【００１１】
ここで、本開示の波力エンジンでは、上記の構成において、前記ウェイト部は、その内部に前記流体を密閉可能に構成された所定のタンクによって構成され、該タンクに、前記加圧部によって加圧された前記流体が密閉されることで、前記蓄圧部が前記ウェイト部に設けられてもよい。これによれば、流体の圧力を蓄圧するための構成であるタンクの重量、および該タンクに密閉された流体の重量を、該流体を加圧するためのエネルギとして利用することができ、波のエネルギを利用するために用いられる装置の低コスト化と省スペース化が図られる。
【００１２】
また、以上に述べた波力エンジンにおいて、前記第１コンテナ部は、その内部で前記ウェイト部が配置される第１配置部を有し、該第１配置部が、所定の第１方向に延在する第１レールを含んで構成されてもよい。更に、前記ウェイト部が、該ウェイト部が前記第１コンテナ部に収容された状態において前記第１レールと対向する位置に固定され、該第１レールに沿って水平移動可能に構成された第１移動子を有してもよい。そして、前記海上移動体の動揺に伴って、前記ウェイト部に固定された前記第１移動子が前記第１コンテナ部に固定された前記第１レール上を摺動することで、前記ウェイト部が前記第１コンテナ部に対して相対運動を行ってもよい。これによれば、ウェイト部の移動に伴う摩擦抵抗を可及的に小さくすることができ、該ウェイト部の運動エネルギを、流体を加圧するためのエネルギとして好適に利用することができる。つまり、波のエネルギを好適に変換することができる。また、このような構成において、前記第１コンテナ部は、前記第１配置部に対して、鉛直下向きに所定の隙間を有して対向する第２配置部を有し、前記第２配置部が、前記隙間において前記第１方向と異なる所定の第２方向に延在する第２レールを含んで構成され、前記第１配置部が、前記第２レールと対向する位置に固定され該第２レールに沿って水平移動可能に構成された第２移動子を含んで構成されてもよい。そして、前記海上移動体の動揺に伴って、前記ウェイト部に固定された前記第１移動子が前記第１配置部の前記第１レール上を摺動することで、又は／及び前記ウェイト部が配置された前記第１配置部に固定された前記第２移動子が前記第２配置部の前記第２レール上を摺動することで、前記ウェイト部が前記第１コンテナ部に対して相対運動を行ってもよい。これによれば、波による海上移動体の動揺から好適にウェイト部の運動エネルギを生じさせることができるとともに、該ウェイト部の運動エネルギを、作動油を加圧するためのエネルギとして好適に利用することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本開示によれば、波のエネルギを変換してそのエネルギを好適に保存することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態における波力エンジンの概略構成を示す図である。
【図２】第１コンテナ部の内部でウェイト部を移動させるための構成を例示する第１の図である。
【図３】第１実施形態において、波のエネルギを変換してそのエネルギを保存する態様を説明するための第１の図である。
【図４】蓄圧タンクの構造を説明するための図である。
【図５】第１コンテナ部の内部でウェイト部を移動させるための構成を例示する第２の図である。
【図６】第１実施形態において、波のエネルギを変換してそのエネルギを保存する態様を説明するための第２の図である。
【図７】第２実施形態における波力エンジンの概略構成を示す第１の図である。
【図８】第２実施形態における波力エンジンの概略構成を示す第２の図である。
【図９】風力エンジンの概略構成を示す図である。
【図１０】風力エンジンの設置態様を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面に基づいて、本開示の実施の形態を説明する。以下の実施形態の構成は例示であり、本開示は実施形態の構成に限定されない。
【００１６】
＜第１実施形態＞
第１実施形態における波力エンジンの概要について、図１を参照しながら説明する。図１は、本実施形態における波力エンジンの概略構成を示す図である。本実施形態に係る波力エンジン１は、海上移動体の動揺を所定のエネルギに変換する装置である。ここで、海上移動体とは、自力又は牽引により海上を移動可能に構成された移動体であって、例えば、船舶や、メガフロート等の海上浮体構造物である。そして、波力エンジン１は、図１に示すように、コンテナ２に所定の構成が内蔵されることで実現される。なお、コンテナ２には、周知の海上コンテナを用いることができ、本実施形態におけるコンテナ２は、ドライコンテナ（汎用コンテナ）である。また、コンテナ２の内部を図示するため、図１では、コンテナの一側面の図示を省略している。
【００１７】
図１に示すように、波力エンジン１は、海上移動体に固設され、該海上移動体の動揺に合わせて動揺する第１コンテナ部２１と、第１コンテナ部２１の内部に収容され、該第１コンテナ部２１の内部で移動可能に構成されたウェイト部３と、ウェイト部３の運動エネルギを利用して、所定の流体に圧力を付加するダイヤフラム４（本開示の加圧部）と、ダイヤフラム４によって加圧された流体を密閉することで、該流体の圧力を蓄圧する蓄圧タンク３１（本開示の蓄圧部）と、を備える。ここで、本実施形態における上記の流体とは、油圧モータ等の油圧装置に利用可能な作動油である。ただし、これに限定する意図はなく、上記の流体は、例えば、水などの液体であってもよい。
【００１８】
第１コンテナ部２１は、その内部に、作動油が充填される空間である液室２１１と、ウェイト部３が収容される空間である収容室２１２と、が形成される。ここで、液室２１１が作動油で液密状態に維持されるために、本実施形態では、第１コンテナ部２１に対して、鉛直上向きに第２コンテナ部２２が積載される。そして、第２コンテナ部２２の内部空間に作動油が充填されるとともに、第２コンテナ部２２に充填された作動油を第１コンテナ部２１の液室２１１に供給するための流路２３が設けられる。これによれば、第２コンテナ部２２に充填された作動油が、重力によって流路２３を介して第１コンテナ部２１の液室２１１に供給されることになり、第１コンテナ部２１の液室２１１を作動油で液密状態に維持することができる。なお、図１に示す波力エンジン１の概略構成では、作動油が斜線によって表される。
【００１９】
ウェイト部３は、図１に示すように、蓄圧タンク３１と、該蓄圧タンク３１を包囲する筐体であるハウジング３２と、を含んで構成される。本実施形態では、複数の蓄圧タンク３１がハウジング３２に収納される。ここで、上述したように、蓄圧タンク３１は、ダイヤフラム４によって加圧された作動油を密閉するタンクである。つまり、本実施形態では、ウェイト部３は、その内部に作動油を密閉可能に構成された蓄圧タンク３１によって構成され、該蓄圧タンク３１に、ダイヤフラム４によって加圧された作動油が密閉されることで、蓄圧部がウェイト部に設けられることになる。これによれば、作動油の圧力を蓄圧するための構成である蓄圧タンク３１の重量、および該蓄圧タンク３１に密閉された作動油の重量を、該作動油を加圧するためのエネルギとして利用することができ、波のエネルギを利用するために用いられる装置の低コスト化と省スペース化が図られる。
【００２０】
このようなウェイト部３は、第１コンテナ部２１の内部で移動可能に構成されることで、該第１コンテナ部２１に対して相対運動を行う。これについて、図２に基づいて説明する。図２は、第１コンテナ部２１の内部でウェイト部３を移動させるための構成を例示する第１の図である。図２に示すように、本実施形態では、第１コンテナ部２１の収容室２１２の底面が、該第１コンテナ部２１の内部でウェイト部３が配置される第１配置部２１３として定義される。そして、第１配置部２１３は、所定の第１方向に延在する第１レール２１３１を含んで構成される。ここで、上記の第１方向とは、例えば、第１コンテナ部２１の長手方向である。また、ウェイト部３は、該ウェイト部３が第１コンテナ部２１に収容された状態において第１レール２１３１と対向する位置に固定され、該第１レール２１３１に沿って水平移動可能に構成された第１移動子３２１を有する。この第１移動子３２１は、図２に示すように、ハウジング３２の底面に固定されたローラーであって、このような第１移動子３２１が、海上移動体の動揺に伴って第１レール２１３１上を摺動することで、ウェイト部３が第１コンテナ部２１に対して相対運動を行うことになる。
【００２１】
また、図１に戻って、蓄圧タンク３１は、チューブ３１１によって、第１コンテナ部２１の液室２１１と接続されている。そして、このチューブ３１１を介して、液室２１１の作動油が蓄圧タンク３１に導かれることになる。
【００２２】
また、ダイヤフラム４は、図１に示すように、第１コンテナ部２１に形成された液室２１１を区画する壁面の一部を構成する。そして、変形によって液室２１１の容積を変化させることで、液室２１１に充填された作動油に圧力を付加する。詳しくは、ダイヤフラム４は、厚み方向に変形可能に液室２１１を区画する壁面に支持され、ダイヤフラム４の厚み方向の変形によって液室２１１の容積が変化することで該液室２１１内の作動油が加圧されて、加圧された該作動油がチューブ３１１を介して蓄圧タンク３１に導かれる。なお、ダイヤフラム４は、後述するように、押圧されることで厚み方向に変形するものであれば具体的態様は問わず、例えば、ゴムや、弾性変形し易い金属（アルミニウムやマグネシウム等）により形成され得る。
【００２３】
次に、波のエネルギを変換してそのエネルギを保存する態様、つまり、波による海上移動体の動揺に伴って生じる運動エネルギを作動油の圧力として保存する態様について、図３に基づいて説明する。図３は、本実施形態において、波のエネルギを変換してそのエネルギを保存する態様を説明するための第１の図である。なお、図３（ａ）は、海上移動体が略水平状態にある場合を示していて、図３（ｂ）および図３（ｃ）は、波による海上移動体の動揺に合わせて第１コンテナ部２１も動揺している状態を示している。また、上記の図１と同様に、作動油を斜線によって表している。
【００２４】
ここで、図３に示すように、ハウジング３２におけるダイヤフラム４と対向する面には、押圧突起３３が設けられる。そうすると、この押圧突起３３によって、ダイヤフラム４における液室２１１と反対側の面である受圧面が押圧されることになる。なお、本実施形態では、押圧突起３３にサスペンションが内蔵される。サスペンションは、バネ要素及び減衰要素からなり、例えば、コイルスプリングが内蔵されたショックアブソーバから構成される。なお、ショックアブソーバは、油圧式若しくエアー式、又は、単筒式若しくは複筒式を問わずあらゆる種類のショックアブソーバであってよい。また、サスペンションは、コイルスプリング及び液圧式のショックアブソーバに代わって、リーフスプリングにより構成されてもよい。
【００２５】
海上移動体が略水平状態にある場合は、図３（ａ）に示すように、ウェイト部３は第１コンテナ部２１に対して相対的に移動せず、ダイヤフラム４の厚み方向の変形は生じない。そうすると、第１コンテナ部２１の液室２１１の容積は変化しないので、液室２１１の作動油が加圧によって蓄圧タンク３１に導かれることはない。なお、第１コンテナ部２１の液室２１１と蓄圧タンク３１とを接続するチューブ３１１は、ウェイト部３が第１コンテナ部２１に対して相対的に移動しても破断しないように、その移動量を吸収可能な長さで構成されているため、図３（ａ）に示す状態では、チューブ３１１がコイル状に巻かれて液室２１１とハウジング３２との隙間に収められる。
【００２６】
一方、波による海上移動体の動揺に合わせて第１コンテナ部２１が動揺すると、図３（ｂ）および図３（ｃ）に示すように、ウェイト部３が第１コンテナ部２１に対して相対的に移動し、押圧突起３３によってダイヤフラム４の受圧面が押圧される。そうすると、ダイヤフラム４は、液室２１１側に向かって変形し、液室２１１の容積が減少することになり、その結果、液室２１１内の作動油が加圧される。ここで、本実施形態では、上述したように、第１移動子３２１（ハウジング３２の底面に固定されたローラー）が海上移動体の動揺に伴って第１レール２１３１上を摺動する。これによれば、ウェイト部３の移動に伴う摩擦抵抗を可及的に小さくすることができ、該ウェイト部３の運動エネルギを、作動油を加圧するためのエネルギとして好適に利用することができる。つまり、波のエネルギを好適に変換することができる。また、本実施形態では、上述したように、押圧突起３３にサスペンションが内蔵される。これによれば、押圧突起３３によってダイヤフラム４に衝撃が加えられる事態が可及的に抑制されるため、ダイヤフラム４の耐久性を向上させることができる。
【００２７】
そして、ダイヤフラム４によって加圧された作動油は、チューブ３１１を介して蓄圧タンク３１に導かれる。これについて、図４に基づいて説明する。図４は、蓄圧タンク３１の構造を説明するための図である。図４（ａ）に示すように、蓄圧タンク３１内に作動油が供給されていない状態においては、該蓄圧タンク３１内を窒素等のガスが充填されたガスバッグ３１３が占めている。そして、チューブ３１１を介して作動油が蓄圧タンク３１に導かれると、図４（ｂ）に示すように、ガスバッグ３１３を圧縮するように作動油が充填されることになる。ここで、チューブ３１１と蓄圧タンク３１との接続部には逆止弁３１２が設けられており、図４（ｃ）に示すように蓄圧タンク３１への作動油の充填が完了した状態においても、チューブ３１１への作動油の逆流が防止される。これにより、作動油の圧力エネルギを蓄圧タンク３１に保存することができる。
【００２８】
なお、上述したようにして第１コンテナ部２１の液室２１１に充填された作動油が蓄圧タンク３１に導かれると、該液室２１１内の作動油が減少する。そこで、本実施形態では、第２コンテナ部２２に充填された作動油が、流路２３を介して第１コンテナ部２１の液室２１１に供給される。ここで、流路２３には電磁弁２３１が設けられており、第１コンテナ部２１の液室２１１を作動油で液密状態に維持できるように、該電磁弁２３１の開閉が制御される。
【００２９】
また、上記の図２および図３では、ウェイト部３が所定の第１方向に移動する例について説明したが、本実施形態では、ウェイト部３が該第１方向と異なる所定の第２方向に移動してもよい。これについて、図５および図６に基づいて説明する。
【００３０】
図５は、第１コンテナ部２１の内部でウェイト部３を移動させるための構成を例示する第２の図である。図５に示すように、第１コンテナ部２１は、第１配置部２１３に対して、鉛直下向きに所定の隙間を有して対向する第２配置部２１４を有し、該第２配置部２１４が、該隙間において上記の第１方向と異なる所定の第２方向に延在する第２レール２１４１を含んで構成される。そして、第１配置部２１３は、第２レール２１４１と対向する位置に固定され該第２レール２１４１に沿って水平移動可能に構成された第２移動子２１３２を含んで構成される。この第２移動子２１３２は、図５に示すように、第１配置部２１３に固定されたローラーであって、このような第２移動子２１３２が、海上移動体の動揺に伴って第２レール２１４１上を摺動することで、ウェイト部３が第１コンテナ部２１に対して相対運動を行う。なお、上記の第２方向とは、例えば、第１方向（第１コンテナ部２１の長手方向）と直交する方向である。このような構成によれば、海上移動体の動揺に伴って、ウェイト部３（ハウジング３２の底面）に固定された第１移動子３２１が第１配置部２１３の第１レール２１３１上を摺動することで、又は／及びウェイト部３が配置された第１配置部２１３に固定された第２移動子２１３２が第２配置部２１４の第２レール２１４１上を摺動することで、ウェイト部３が第１コンテナ部２１に対して相対運動を行うことになる。
【００３１】
そして、図５に示した構成において、波による海上移動体の動揺に伴って生じる運動エネルギを作動油の圧力として保存する態様について、図６に基づいて説明する。図６は、本実施形態において、波のエネルギを変換してそのエネルギを保存する態様を説明するための第２の図である。なお、図６は、波による海上移動体の動揺に合わせて第１コンテナ部２１が動揺した状態を示している。
【００３２】
波による海上移動体の動揺に合わせて第１コンテナ部２１が動揺すると、図６に示すように、ウェイト部３が第１コンテナ部２１に対して相対的に移動し、押圧突起３３によってダイヤフラム４の受圧面が押圧される。ここで、図５および図６に示す波力エンジン１では、ウェイト部３が第１方向と第２方向に移動可能に構成される。また、この場合、第１コンテナ部２１に形成された液室２１１を区画する壁面のうち、第１方向と直交する壁面および第２方向と直交する壁面の一部がダイヤフラム４によって構成される。そうすると、ウェイト部３の第１方向への移動および第２方向への移動によって、これら方向に直交する各ダイヤフラム４が液室２１１側に向かって変形し、液室２１１の容積が減少することになり、その結果、液室２１１内の作動油が加圧される。これによれば、波による海上移動体の動揺から好適にウェイト部３の運動エネルギを生じさせることができるとともに、該ウェイト部３の運動エネルギを、作動油を加圧するためのエネルギとして好適に利用することができる。
【００３３】
以上に述べた波力エンジン１によれば、波による海上移動体の動揺に伴って第１コンテナ部２１に対して相対運動するウェイト部３の運動エネルギを、作動油の圧力エネルギに好適に変換することができる。そして、この圧力エネルギを蓄圧タンク３１に保存することができる。つまり、本開示によれば、波のエネルギを変換してそのエネルギを好適に保存することができる。
【００３４】
なお、蓄圧タンク３１に保存された圧力エネルギを利用して発電を行ってもよい。例えば、蓄圧タンク３１に蓄えられた作動油を周知の油圧モータに供給することで軸出力を取り出し、該軸出力を周知の発電機に入力することで発電を行うことができる。また、蓄圧タンク３１に保存された圧力エネルギを利用して油圧機械を駆動させてもよい。蓄圧タンク３１に蓄えられた高圧の作動油を機械の駆動源として用いると、該機械から比較的高い速度で大きな出力を取り出すことができる。
【００３５】
そして、上述した波力エンジンをメガフロート等の海上浮体構造物に設置することで、海上の資源工場を実現することができる。海水には、塩化ナトリウムや塩化マグネシウムが含まれているため、海水を電気分解することで塩酸やマグネシウムを生成することができる。そこで、波力エンジンによるエネルギを利用して発電を行い、その電力によって海水を電気分解することで塩酸やマグネシウムを生成する。そして、生成された塩酸やマグネシウムを地上に輸送すれば、これらを燃料電池やガスエンジンの燃料として利用することができる。例えば、塩酸とマグネシウムとを燃料とするガスエンジンシステムによれば、粒状にしたマグネシウムを塩酸へ注入することで水素を発生させ、その水素を燃焼させることでガスエンジンを駆動させることができる。このようなガスエンジンシステムは、例えば、電気自動車のレンジエクステンダーとして用いられ得る。塩酸とマグネシウムとを燃料とするガスエンジンシステムでは、比較的低い出力が継続して取り出される傾向にあるため、この出力を用いて発電機により発電を行い、その電力でバッテリを充電することで、電気自動車の航続距離を延ばすことができる。なお、波力エンジンが設置された船舶に上記の塩酸やマグネシウムの生成装置が更に搭載されることで、生成された塩酸やマグネシウムを該船舶の動力源の燃料として利用することもできる。
【００３６】
更に、上記の工場では、波力エンジンによるエネルギを利用して海水の淡水化装置が稼働されてもよい。ここで、海水の淡水化装置に逆浸透膜方式が用いられる場合には、波力エンジンの蓄圧部に蓄圧された流体の圧力を利用して（例えば、該圧力によりピストンを駆動して）海水に高圧を付加することで、海水中の純水だけを浸透膜を通過させて淡水を得ることができる。この場合、波のエネルギから変換された圧力エネルギを利用して海水の淡水化装置が稼働されるため、淡水化装置を半永久的に稼働させることができる。そして、これと同様にして、波力エンジンによるエネルギを利用して、海水に含まれる汚染物質を濾過する濾過装置が稼働されてもよい。
【００３７】
また、上述した波力エンジンを浮防波堤に設置することで、波のエネルギを変換してそのエネルギを保存可能な防波堤を実現してもよい。このような浮防波堤によれば、波浪が激しい岸壁付近の防波ができるとともに、激しい波浪から多くのエネルギを保存することができる。
【００３８】
また、波力エンジンの蓄圧部を陸に輸送し、該蓄圧部に蓄圧された流体の圧力を利用して、陸上の資源工場を実現してもよい。このような資源工場では、例えば、バイオコークスやアンモニアが生産される。バイオコークスの生産では、原料となる植物を高温高圧下におく必要があるが、上記の蓄圧部に蓄圧された流体の圧力による高圧と、上記の蓄圧部に蓄圧された流体の圧力を用いて発電した電力により実現され得る高温と、を用いることで、再生可能エネルギからゼロエミッション燃料を生産することができる。また、アンモニアの生産では、窒素と水素を酸化鉄触媒とともに高温高圧で反応させる必要があるが、上記と同様にして波力エンジンの蓄圧部から高温高圧が得られることで、再生可能エネルギからアンモニアを生産することができる。そして、このようにして生産されたアンモニアは、例えば、ガスタービンや燃料電池の燃料として用いることができる。
【００３９】
また、上述した波力エンジンをメガフロート等の海上浮体構造物に設置するとともに、ネットワークに接続された複数のコンピュータを更に該海上浮体構造物に設置することで、海上の情報処理施設を実現することもできる。このような情報処理施設では、波力エンジンによるエネルギを利用して発電を行い、その電力によってコンピュータが稼働され得る。そして、このような情報処理施設では、例えば、仮想通過のマイニングが行われてもよい。
【００４０】
＜第２実施形態＞
上述した第１実施形態では、波のエネルギを変換して圧力エネルギとして保存する例について説明した。本実施形態では、波のエネルギを変換して圧力エネルギとして保存するとともに、変換された圧力エネルギを利用して所定の油圧機械を作動させる例について説明する。
【００４１】
第２実施形態における波力エンジンの概要について、図７を参照しながら説明する。図７は、本実施形態における波力エンジンの概略構成を示す第１の図である。本実施形態に係る波力エンジン１は、作動油が充填された第３コンテナ部２４と、第３コンテナ部２４に充填された作動油を第１コンテナ部２１に供給する流路２３と、ダイヤフラム４によって加圧された作動油を入力として、所定の軸出力を出力する流体モータ５１と、該軸出力を入力として、第３コンテナ部２４に充填された作動油を圧送する流体ポンプ５２と、を更に備える。
【００４２】
上述した第１実施形態では、第１コンテナ部２１に対して鉛直上向きに積載された第２コンテナ部２２に充填された作動油が、重力によって流路２３を介して第１コンテナ部２１の液室２１１に供給されることになり、該液室２１１が作動油で液密状態に維持される。一方、本実施形態では、図７に示すように、第３コンテナ部２４が、第１コンテナ部２１に対して水平方向に並んで設置される。この場合、ダイヤフラム４によって第１コンテナ部２１の液室２１１の作動油が加圧されると、該作動油が蓄圧タンク３１に導かれるとともに、該作動油を入力として流体モータ５１が駆動される。なお、流体モータ５１には、周知の油圧モータを用いることができる。
【００４３】
そして、流体モータ５１の軸出力は、マグネットカップリングによって流体ポンプ５２に伝達される。このようなマグネットカップリングによれば、流体モータ５１の駆動軸と流体ポンプ５２の被駆動軸とが物理的に接続されることがなく、磁力によって駆動力が伝達される。そのため、作動油のコンテナ外への漏洩を可及的に抑制することができる。また、マグネットカップリングは、回転磁界によって発生する渦電流により発熱するという問題があるが、本実施形態のように、一方の継手が第１コンテナ部２１の液室２１１に被包され、他方の継手が第３コンテナ部２４に被包されることで、これらに充填された作動油によってマグネットカップリングが冷却される。これにより、例えば、マグネットカップリングが渦電流による発熱で焼き付いてしまう事態が抑制される。
【００４４】
流体ポンプ５２は、第３コンテナ部２４に充填された作動油を圧送する。そうすると、第３コンテナ部２４に充填された作動油が、圧送によって流路２３を介して第１コンテナ部２１の液室２１１に供給されることになり、該液室２１１が作動油で液密状態に維持される。なお、流体ポンプ５２には、周知の油圧ポンプを用いることができる。また、流路２３には電磁弁２３１が設けられており、第１コンテナ部２１の液室２１１を作動油で液密状態に維持できるように、該電磁弁２３１の開閉が制御される。
【００４５】
以上に述べた波力エンジン１によれば、波による海上移動体の動揺に伴って第１コンテナ部２１に対して相対運動するウェイト部３の運動エネルギを、作動油の圧力エネルギに好適に変換することができる。そして、この圧力エネルギを蓄圧タンク３１に保存するとともに、該圧力エネルギを利用して油圧機械を作動させることができる。
【００４６】
ここで、上述した流体モータ５１の軸出力を用いて発電を行ってもよい。図８は、本実施形態における波力エンジンの概略構成を示す第２の図である。図８に示す波力エンジン１では、流体モータ５１の軸出力が、マグネットカップリングによって発電機５３に伝達される。そして、マグネットカップリングにおける発電機側の継手５３ａを介して発電機５３が駆動されることで、波のエネルギから変換された圧力エネルギを更に電気エネルギに変換することができる。
【００４７】
＜その他の変形例＞
上記の実施形態はあくまでも一例であって、本開示はその要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施しうる。例えば、本開示において説明した処理や手段は、技術的な矛盾が生じない限りにおいて、自由に組み合わせて実施することができる。
【００４８】
本開示は、地上構造物に設置されたコンテナの風による動揺を所定のエネルギに変換する風力エンジンに応用可能である。
【００４９】
従来から、風のエネルギを利用して発電する風力発電が実用化されているが、波力発電と同様に発電のために用いられる装置のコストが高くなる等、風のエネルギを利用して発電する風力発電には未だ種々の課題が残されている。そして、風のエネルギを変換してそのエネルギを好適に保存する技術については、未だ改良の余地を残すものである。
【００５０】
そこで、上記の実施形態の説明で述べた構成を応用して、風のエネルギを変換してそのエネルギを好適に保存する技術を提供する。
【００５１】
本開示の応用例である風力エンジンの概要について、図９を参照しながら説明する。図９は、風力エンジンの概略構成を示す図である。本変形例に係る風力エンジン１００は、地上構造物に設置されたコンテナの風による動揺を所定のエネルギに変換する装置である。この風力エンジン１００は、上記の実施形態の構成に加えて、コンテナ２を支持する支持構造を更に備える。
【００５２】
ここで、上記の支持構造は、コンテナ２を吊り下げることで支持する第１支持部１１０と、コンテナ２と一体化された第１支持部１１０を吊り下げることでこれらを支持する第２支持部１２０と、を含んで構成される。そして、第２支持部１２０が地上構造物に固定されることで、コンテナ２が地上構造物に支持されることになる。
【００５３】
第１支持部１１０は、コンテナ２との継手部分に第１軸受１１１を有する。この第１軸受１１１は、上記の継手部分の中心軸周りに回転可能に構成された軸受であって、例えば、継手部分のコンテナ２側がアウターリングに圧入され、その反対側がインナーリングに圧入される。そうすると、図９に示すように、コンテナ２が第１回転方向に動揺可能に構成されることになる。また、第２支持部１２０は、第１支持部１１０との継手部分に第２軸受１２１を有する。この第２軸受１２１は、上記の継手部分の中心軸周りに回転可能に構成された軸受である。そうすると、図９に示すように、コンテナ２と一体化された第１支持部１１０が第２回転方向に動揺可能に構成されることになる。
【００５４】
また、風力エンジン１００は、風受部材６を更に備える。この風受部材６は、例えば、コンテナ２の天井面に十字形をなして設置される。そして、風受部材６が風を受けると、風のエネルギがコンテナ２に伝えられ該コンテナ２が動揺することになる。ここで、風受部材６は、風の強さに応じて設置角度が可変にされる。詳しくは、風力エンジン１００に設置された所定のセンサによって風向きと風力が検出され、その検出値に基づいて風受部材６の設置角度が自動制御される。例えば、検出された風力が小さいときには、風受部材６が風向きに対して略垂直に制御される。これにより、風のエネルギを好適にコンテナ２に伝えることができる。一方、検出された風力が極端に大きいとき（台風等のとき）には、風受部材６が風向きに対して略平行に制御される。これにより、風のエネルギにより風力エンジン１００が破損してしまう事態が抑制される。このように、風受部材６は、風のエネルギを好適にコンテナ２に伝達可能で且つ風力エンジン１００の破損を抑制可能な角度に自動制御される。
【００５５】
そして、風受部材６が風を受けて第１コンテナ部２１が動揺すると、ウェイト部３が第１コンテナ部２１に対して相対的に移動し、押圧突起３３によってダイヤフラム４の受圧面が押圧される。そうすると、ダイヤフラム４は、液室２１１側に向かって変形し、液室２１１の容積が減少することになり、その結果、液室２１１内の作動油が加圧される。そして、ダイヤフラム４によって加圧された作動油は、チューブ３１１を介して蓄圧タンク３１に導かれる。
【００５６】
以上に述べた風力エンジン１００によれば、風によるコンテナ２の動揺に伴って第１コンテナ部２１に対して相対運動するウェイト部３の運動エネルギを、作動油の圧力エネルギに好適に変換することができる。そして、この圧力エネルギを蓄圧タンク３１に保存することができる。つまり、本開示によれば、風のエネルギを変換してそのエネルギを好適に保存することができる。
【００５７】
以上に述べた風力エンジン１００は、地上構造物の屋上に設置されてもよいし、地上構造物内に設置されてもよい。図１０は、風力エンジン１００の設置態様を例示する図である。図１０に示す例では、複数の風力エンジン１００が地上構造物内に設置される。この場合、地上構造物には開口部が設けられ、該開口部からの風を受けてコンテナ２が動揺する。そして、このような地上構造物は、沿岸等の風通しのよい土地に建設される。
【００５８】
なお、台風等のように風が極端に強い場合には、上述したように風力エンジン１００が破損してしまう虞がある。そこで、図１０に示す例では、このような場合には、地上構造物の開口部にシートやシャッターが付されてもよい。
【００５９】
また、上述したような地上構造物は、災害時のシェルターとして利用することもできる。風力エンジン１００では、風のエネルギから変換された圧力エネルギを更に電気エネルギに変換することができるため、災害時であっても電力を確保することができる。
【符号の説明】
【００６０】
１・・・・・波力エンジン
２・・・・・コンテナ
２１・・・・第１コンテナ部
２１１・・・液室
２２・・・・第２コンテナ部
３・・・・・ウェイト部
３１・・・・蓄圧タンク
３２・・・・ハウジング
４・・・・・ダイヤフラム
【要約】
【課題】波のエネルギを変換してそのエネルギを好適に保存する技術を提供する。
【解決手段】本開示の波力エンジン１は、海上移動体の動揺を所定のエネルギに変換する。そして、この波力エンジン１は、海上移動体に固設され、該海上移動体の動揺に合わせて動揺する第１コンテナ部２１と、第１コンテナ部２１の内部に収容され、該第１コンテナ部の内部で移動可能に構成されることで、該第１コンテナ部に対して相対運動を行うウェイト部３と、ウェイト部３の相対運動に基づく運動エネルギを利用して、所定の流体に圧力を付加するダイヤフラム４と、ダイヤフラム４によって加圧された流体を密閉することで、該流体の圧力を蓄圧する蓄圧タンク３１と、を備える。
【選択図】図１【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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【図１０】
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