(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記スリットの両側の壁体から前記スリットの長辺に平行な状態で消波用の空間内に向けて延びた一対の整流板を備えていることを特徴とする請求項1記載の波力発電装置。
前記第2油圧ポンプは、シリンダー部と、このシリンダー部から突出して端部が前記移動体に固定され、前記移動体の往復移動によって往復移動するピストンロッド部とを有していることを特徴とする請求項3又は請求項3を引用する請求項4記載の波力発電装置。
前記スリットの短辺方向の中心面上に垂直方向に延びた頂辺から左右に前記壁体から離れつつ湾曲した左右湾曲面と、この左右湾曲面に連続して前記壁体に平行に延びる左右平行面とを有した整流板を備えていることを特徴とする請求項1記載の波力発電装置。
前記移動体は、前記スリットの左右両側で前記壁体に対して直角方向に配置された揺動軸部を有し、前記壁体と前記左右平行面との間に設けられた振り子板であることを特徴とする請求項7記載の波力発電装置。
【発明を実施するための形態】
【0010】
本発明の波力発電装置を具体化した実施例1〜3について、図面を参照しつつ説明する。
【0011】
<実施例1>
実施例1の波力発電装置は、
図1〜
図3に示すように、長方形状の複数のスリット11が形成された壁体10と、波のエネルギーを運動エネルギーに変換する複数の水車20及び移動体である複数の移動板30とを備えている。
【0012】
壁体10は上部を海、川又は湖の水面より上方に露出して水中に配置する。この状態で壁体10は水平方向に延びた横長矩形状である。また、この状態で、複数のスリット11が長辺を垂直方向にして水平方向に等間隔に整列し、上部が水面より上方に開口している。
【0013】
壁体10は、一方の側面側に側壁体12によって形成された消波用の空間Sを有している。側壁体12は、壁体10の上下左右の各端面に連続した上壁部12A、下壁部12B、左壁部、右壁部、及びこれら壁部の各後端面に連続しており、壁体10に対向して消波用の空間Sを閉鎖する後壁部12Cを有している。つまり、壁体10と側壁体12とは中空の直方体形状の箱体を形成している
【0014】
壁体10と側壁体12とは上部が水面より上方に露出するように、海、川又は湖に設置される。つまり、側壁体12の下壁部12Bが海、川又は湖の底Bに固定される。また、側壁体12の後壁部12Cが海、川又は湖等の岸Cに接して固定される。このため、複数のスリット11を形成した壁体10が海、川又は湖側に面することになる。
【0015】
波は、壁体10に形成された複数のスリット11を通過して消波用の空間Sに流れ込んだり、消波用の空間S内から各スリット11を通過して海、川又は湖側に流れ出したりする流れを形成する。消波用の空間Sは各スリット11を通過して流れ込んだ波を鎮静化させることができる。
【0016】
各水車20は各スリット11内に垂直方向に延びて配置されている。つまり、各水車20は各スリット11の開口の投影面内に配置されている。各水車20は、回転軸部21と、回転軸部21の周りに形成した回転翼部22とを有している。各水車20の回転軸部21は、各スリット11の短辺方向の中心面上であって、かつスリット11内に垂直方向に延びて配置されている。この回転軸部21は、上端部がスリット11の上壁を垂直方向に貫通して軸支されており、下端部がスリット11の下壁11Aの上面に軸支されている。
【0017】
回転翼部22は、回転軸部21の上下位置の2か所から回転軸部21を中心に放射方向に拡がった円盤状の支持部22Aと、上下に位置する支持部22A間に設けられ、水平面視において90°間隔に放射方向に延びた縦長矩形状の4枚の翼部22Bとを有している。回転翼部22は、回転軸部21と翼部22Bとの間に隙間を形成している。各水車20は同一方向のみに回転することができる。
【0018】
スリット11を通過する波はスリット11を通過することによって流速が速くなる。また、各水車20は、回転軸部21がスリット11の短辺方向の中心面上に配置され、スリット11内に配置されている。このため、この波力発電装置はスリット11を通過する波によって水車20を勢いよく回転させることができる。
【0019】
この波力発電装置は水車20の回転エネルギーによって駆動する回転式の第1油圧ポンプ51を各水車20の夫々に設けている。各第1油圧ポンプ51は水車20の回転軸部21の上端部に連結している。また、第1油圧ポンプ51は側壁体12の上壁部12Aの上面に設置されている。各第1油圧ポンプ51は各水車20の回転軸部21の回転によって回転する。また、各第1油圧ポンプ51は作動油が流出する第1ポート51A及び作動油が流入する第2ポート51Bを有している。第1ポート51Aは第1流路61が連通している。第2ポート51Bは第2流路62が連通している。
【0020】
各移動板30は縦長矩形状の平板である。各移動板30は各スリット11の開口に対向して消波用の空間S内に設けられている。各移動板30は後述する一対の整流板40の対向面の夫々に設けられたガイド部材41に往復移動自在に支持されている。つまり、各移動板30は一対の整流板40の間に往復移動自在に支持されている。また、各移動板30は位置を各スリット11の開口の近傍に復元する復元力となるコイルばね70を有している。
【0021】
一対の整流板40は縦長矩形状の平板である。また、各整流板40は上下寸法が各スリット11の長辺よりも長く形成されている。各整流板40は各スリット11の両側の壁体10から各スリット11の長辺に平行な状態で消波用の空間S内に向けて延びている。このため、一対の整流板40は、スリット11を流入出する波を整流板40に沿った流れに整流することができる。
【0022】
ガイド部材41は一対の整流板40の対向面の上下の2か所に水平方向に延びて取り付けられている。ガイド部材41は整流板40に取り付けられた状態で内部に水平方向に延びた空洞部を形成している。また、ガイド部材41は整流板40とは反対方向で、水平方向に延びた開口部を有している。この開口部の上下幅は空洞部の上下寸法よりも小さく形成されている。
【0023】
ガイド部材41は、各移動板30の左右の側面の上下2か所から突出した凸部31を開口部を介して空洞部内に収納している。移動板30の凸部31は先端部がガイド部材41の開口部の上下幅より拡がっている。このため、移動板30の凸部31は、ガイド部材41の空洞部内から抜け止めされつつ、ガイド部材41に沿ってスライド自在に把持されている。このため、各移動板30は、左右に配置されたガイド部材41に支持され、スリット11の開口面に対向した状態で、後壁部12C方向及びスリット11方向に往復移動をすることができる。
【0024】
コイルばね70は移動板30と側壁体12の後壁部12Cとの間に挟持されている。このコイルばね70は移動板30が後壁部12C側からスリット11側に向けて移動する方向に弾性力を付与している。移動板30は、スリット11から消波用の空間S内に流入し、整流板40によって整流された波の流れ(エネルギー)を受けて後壁部12C方向に移動する。また、移動板30は、整流板40によって整流され、消波用の空間S内からスリット11を通過して流出する波の流れと共にコイルばね70の弾性力によってスリット11方向に移動する。この際、移動板30はコイルばね70の弾性力によってスリット11の開口の近傍に位置を復元する。移動板30は、一対の整流板40によって整流された波の流れを受けるため、波のエネルギーを効率的に受けることができる。また、移動板30が良好に往復移動することができる。
【0025】
この波力発電装置は移動板30の往復運動エネルギーによって駆動するピストン式の第2油圧ポンプ52を各移動板30の夫々に設けている。各第2油圧ポンプ52は、シリンダー部52Cと、シリンダー部52Cから突出して往復移動するピストンロッド部52Pとを有している。各第2油圧ポンプ52は、シリンダー部52Cの端部を側壁体12の後壁部12Cに固定し、ピストンロッド部52Pの端部を移動板30に固定している。各第2油圧ポンプ52は各移動板30の往復移動によって駆動する。また、各第2油圧ポンプ52は、シリンダー部52Cに作動油が流出する第3ポート52A及び作動油が流入する第4ポート52Bを有している。第2油圧ポンプ52は、移動板30が後壁部12C方向に移動すると第3ポート52Aから作動油が流出し、移動板30がスリット11方向に移動すると第4ポート52Bから作動油が流入する。第3ポート52Aは第3流路63が連通している。第4ポート52Bは第4流路64が連通している。
【0026】
この波力発電装置は各第1流路61及び各第3流路63が合流した流入路81を有している。流入路81は後述する油圧モーター54の流入ポート54Aに連通している。また、この波力発電装置は後述する油圧モーター54の流出ポート54Bに連通した流出路82を有している。この流出路82に各第2流路62及び第4流路64が連通している。
【0027】
第1流路61は第1油圧ポンプ51から流入路81に向けた作動油の流れを許容する第1逆止弁61Aを有している。第2流路62は流出路82から第1油圧ポンプ51に向けた作動油の流れを許容する第2逆止弁62Aを有している。第3流路63は第2油圧ポンプ52から流入路81に向けた作動油の流れを許容する第3逆止弁63Aを有している。第4流路64は流出路82から第2油圧ポンプ52に向けた作動油の流れを許容する第4逆止弁64Aを有している。
【0028】
この波力発電装置は流入路81と流出路82との間に一つの油圧モーター54を設けている。このように、この波力発電装置は、流入路81及び流出路82を共通にし、複数の第1流路61及び複数の第2流路62を利用して、複数の第1油圧ポンプ51と一つの油圧モーター54との間を作動油が循環する第1循環路67を構成している。また、この波力発電装置は、流入路81及び流出路82を共通にし、複数の第3流路63及び複数の第4流路64を利用して、複数の第2油圧ポンプ52と一つの油圧モーター54との間を作動油が循環する第2循環路68を構成している。このため、各第1油圧ポンプ51が駆動することによって、第1循環路67を作動油が循環する。また、各第2油圧ポンプ52が駆動することによって、第2循環路68を作動油が循環する。油圧モーター54は第1循環路67及び/又は第2循環路68を作動油が循環することによって駆動する。
【0029】
発電機55は回転軸55Rを油圧モーター54の回転軸54Rに直結している。このため、この発電機55は、油圧モーター54の駆動によって回転軸55Rが回転し、発電することができる。この発電機55は直流発電機である。このため、この波力発電装置は発電機55に接続したパワーコンディショナー56を備えている。パワーコンディショナー56は直流発電機が発電した電気を家庭で利用することができるように変換する。
【0030】
次に、この波力発電装置の発電動作を説明する。
【0031】
波は、壁体10に形成された各スリット11を通過して消波用の空間Sに流れ込んだり、消波用の空間S内から各スリット11を通過して海、川又は湖に流れ出したりする流れを形成する。この流れを利用して各水車20は同一方向に回転する。特に、波がスリット11を通過することによって流速が早くなるため、各水車20は勢いよく回転する。
【0032】
また、各移動板30は、各スリット11から消波用の空間S内に流入して各整流板40によって整流された波の流れを受けて後壁部12C方向に移動する。また、各移動板30は、各整流板40によって整流されて消波用の空間S内から各スリット11を通過して流出する波の流れと共にコイルばね70の弾性力によって各スリット11方向に移動する。このように各移動板30は水平方向の往復移動を繰り返す。
【0033】
各水車20が回転することによって各第1油圧ポンプ51が駆動する。すると、各第1油圧ポンプ51は、第1ポート51Aから作動油が流出し、第1循環路67を循環した作動油が第2ポート51Bから流入する。また、各移動板30が往復移動を繰り返すことによって各第2油圧ポンプ52が駆動する。すると、各第2油圧ポンプ52は、第3ポート52Aから作動油が流出し、第2循環路68を循環した作動油が第4ポート52Bから流入する。
【0034】
各第1油圧ポンプ51の第1ポート51Aから流出した作動油は各第1流路61を経由して流入路81で合流する。また、各第2油圧ポンプ52の第3ポート52Aから流出した作動油は各第3流路63を経由して流入路81で合流する。このように、流入路81には各第1油圧ポンプ51及び各第2油圧ポンプ52から流出した作動油が合流する。流入路81で合流した作動油は流入路81を経由して一つの油圧モーター54に流入する。この際、各第1流路61に第1逆止弁61Aが設けられているため、各第1流路61において、作動油は各第1油圧ポンプ51から流入路81へ向けて流れ、逆流を防止することができる。また、各第3流路63に第3逆止弁63Aが設けられているため、各第3流路63において、作動油は各第2油圧ポンプ52から流入路81へ向けて流れ、逆流を防止することができる。
【0035】
油圧モーター54内に流入した作動油は油圧モーター54内を一定の方向に流れる。これによって、油圧モーター54は回転軸54R
が一方向に回転するように駆動する。油圧モーター54の流出ポート54Bから流出した作動油は、流出路82を経由して、各第2流路62及び各第4流路64に分流する。各第2流路62を流れる作動油は各第1油圧ポンプ51の第2ポート51Bに流入する。この際、各第2流路62に第2逆止弁62Aが設けられているため、各第2流路62において、作動油は流出路82から各第1油圧ポンプ51へ向けて流れ、逆流を防止することができる。このようにして、作動油は第1循環路67を循環する。また、各第4流路64を流れる作動油は各第2油圧ポンプ52の第4ポート52Bに流入する。この際、各第4流路64に第4逆止弁64Aが設けられているため、各第4流路64において、作動油は流出路82から各第2油圧ポンプ52へ向けて流れ、逆流を防止することができる。このようにして、作動油は第2循環路68を循環する。
【0036】
このように、この波力発電装置は、各水車20が波のエネルギーを利用して回転すると、各第1油圧ポンプ51が駆動し、第1循環路67を作動油が循環する。また、この波力発電装置は、各水車20で受けることができなかった波のエネルギーを利用して各移動板30を往復移動させる。これによって、各第2油圧ポンプ52が駆動し、第2循環路68を作動油が循環する。
【0037】
作動油が第1循環路67及び/又は第2循環路68を循環することによって、油圧モーター54が継続的に駆動し、油圧モーター54の回転軸54Rが連続的に回転する。油圧モーター54の回転軸54Rが回転すると発電機55の回転軸55Rも回転するため、発電機55が発電する。つまり、この波力発電装置は、複数の水車20及び複数の移動板30によって、波のエネルギーを運動エネルギーに効率よく変換し、これら運動エネルギーを利用して発電することができる。
【0038】
したがって、実施例1の波力発電装置は波のエネルギーを効率的に利用して発電することができる。
【0039】
また、この波力発電装置は、複数の水車20及び複数の移動板30が一つの油圧モーター54及び一つの発電機55を駆動する。このため、各水車20の回転が一定でなく、第1油圧ポンプ51から吐出する作動油の流量がばらついたり、各移動板30の往復移動が一定でなく、第2油圧ポンプ52から吐出する作動油の流量がばらついたりしても、油圧モーター54に流入する作動油の流量を平均化することができる。このため、油圧モーター54の回転が安定し、発電機55の発電を安定させることができる。
【0040】
また、複数の水車20及び複数の移動板30が一つの油圧モーター54及び一つの発電機55を駆動することによって、各水車20及び各移動板30の夫々に対応して複数の油圧モーター及び複数の発電機を設けた場合に比べて、油圧モーター54及び発電機55の容量を大きくすることができる。このため、発電効率を高めることができる。
【0041】
<実施例2>
実施例2の波力発電装置は、
図4及び
図5に示すように、移動体が振り子板130である点で実施例1と相違する。他の構成は実施例1と同様であり、実施例1と同一の構成は同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【0042】
この波力発電装置は、各スリット11の両側の壁体10から消波用の空間S内に向けて延びた一対の整流板40の間に振り子板130を配置している。振り子板130は、矩形状の平板部131と、平板部131の左右側面に沿って延びる左右辺部132と、一対の左右辺部132の上端部を連結した揺動軸部133とを有している。
【0043】
揺動軸部133は側壁体12の上壁部12Aの上面に設けられた一対の軸受部134に両端が軸支されている。また、揺動軸部133は壁体10に対して平行に配置されている。振り子板130は側壁体12の上壁部12Aに貫設した開口13を通じて消波用の空間S内に揺動自在に吊下げられている。振り子板130は、各スリット11を通過して消波用の空間S内に流入し、各整流板40によって整流された波の流れ、及び各整流板40によって整流されて消波用の空間S内から各スリット11を通過して流出する波の流れによって、揺動(往復移動)する。
【0044】
この波力発電装置は各振り子板130の揺動軸部133の一端部に連結した第3油圧ポンプ53を設けている。各第3油圧ポンプ53は側壁体12の上壁部12Aの上面に配置されている。各第3油圧ポンプ53は振り子板130の揺動軸部133が往復回転することによって駆動する。第3油圧ポンプ53は作動油が流出する第5ポート53A及び作動油が流入する第6ポート53Bを有している。第5ポート53Aは第5流路65が連通している。第6ポート53Bは第6流路66が連通している。第5流路65は流入路81に連通している。第6流路66は流出路82に連通している。
【0045】
第5流路65は第3油圧ポンプ53から流入路81に向けた作動油の流れを許容する第5逆止弁65Aを有している。第6流路66は流出路82から第3油圧ポンプ53に向けた作動油の流れを許容する第6逆止弁66Aを有している。この波力発電装置は、流入路81及び流出路82を共通にし、複数の第5流路65及び複数の第6流路66を利用して、複数の第3油圧ポンプ53と一つの油圧モーター54との間を作動油が循環する第3循環路69を構成している。各第3油圧ポンプ53が駆動することによって、第3循環路69を作動油が循環する。油圧モーター54は第1循環路67及び/又は第3循環路69を作動油が循環することによって駆動する。
【0046】
この波力発電装置は、各水車20の回転によって駆動する各第1油圧ポンプ51から流出した作動油と、各振り子板130の揺動によって駆動する各第3油圧ポンプ53から流出した作動油が流入路81で合流する。流入路81で合流した作動油は流入路81を経由して一つの油圧モーター54に流入する。この際、各第5流路65に第5逆止弁65Aが設けられているため、各第5流路65において、作動油は各第3油圧ポンプ53から流入路81へ向けて流れ、逆流を防止することができる。
【0047】
油圧モーター54内に流入した作動油は油圧モーター54内を一定の方向に流れる。これによって、油圧モーター54は回転軸54Rを一方向に回転するように駆動する。油圧モーター54の流出ポート54Bから流出した作動油は、流出路82を経由して、各第2流路62及び各第6流路66に分流する。各第6流路66を流れる作動油は各第3油圧ポンプ53の第6ポート53Bに流入する。この際、各第6流路66に第6逆止弁66Aが設けられているため、各第6流路66において、作動油は流出路82から各第3油圧ポンプ53へ向けて流れ、逆流を防止することができる。このようにして、作動油は第3循環路69を循環する。
【0048】
このように、この波力発電装置は、各水車20が波のエネルギーを利用して回転すると、各第1油圧ポンプ51が駆動し、第1循環路67を作動油が循環する。また、この波力発電装置は、各振り子板130が波のエネルギーを利用して揺動すると、各第3油圧ポンプ53が駆動し、第3循環路69を作動油が循環する。作動油が第1循環路67及び/又は第3循環路69を循環することによって、油圧モーター54が継続的に駆動し、油圧モーター54の回転軸54Rが連続的に回転する。油圧モーター54の回転軸54Rが回転すると発電機55の回転軸55Rも回転するため、発電機55が発電する。つまり、この波力発電装置は、複数の水車20及び複数の振り子板130によって、波のエネルギーを運動エネルギーに効率よく変換し、これら運動エネルギーを利用して発電することができる。
【0049】
したがって、実施例2の波力発電装置は波のエネルギーを効率的に利用して発電することができる。
【0050】
また、この波力発電装置は、複数の水車20及び複数の振り子板130が一つの油圧モーター54及び一つの発電機55を駆動する。このため、各水車20の回転が一定でなく、第1油圧ポンプ51から吐出する作動油の流量がばらついたり、各振り子板130の揺動が一定でなく、第3油圧ポンプ53から吐出する作動油の流量がばらついたりしても、油圧モーター54に流入する作動油の流量を平均化することができる。このため、油圧モーター54の回転が安定し、発電機55の発電を安定させることができる。
【0051】
また、複数の水車20及び複数の振り子板130が一つの油圧モーター54及び一つの発電機55を駆動することによって、各水車20及び各振り子板130の夫々に対応して複数の油圧モーター及び複数の発電機を設けた場合に比べて、油圧モーター54及び発電機55の容量を大きくすることができる。このため、発電効率を高めることができる。
【0052】
<実施例3>
実施例3の波力発電装置は、
図6に示すように、消波用の空間S内であって、スリット11の左右両側に振り子板130を夫々設けており、スリット11を流入出する波の流れが夫々の振り子板130に向いて流れ、各振り子板130が良好に揺動するように整流板140を設けている点で実施例2と相違する。他の構成は実施例2と同様であり、実施例2と同一の構成は同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【0053】
スリット11の両側の対称位置に設けた各振り子板130は各揺動軸部133が壁体10に対して直角方向に配置されている。このため、各振り子板130は壁体10に沿って揺動する。各振り子板130はスリット11から左右両側に等間隔に離れて配置されている。
【0054】
整流板140は、スリット11の短辺方向の中心面上に垂直方向に延びた頂辺141を設け、頂辺141から左右に側壁体12の後壁部12Cに近づきながら湾曲した左右湾曲面142と左右湾曲面142に連続して壁体10に平行に延びる左右平行面143とを有している。振り子板130は壁体10と整流板140の左右平行面143との間に配置されている。このため、スリット11を通過して消波用の空間Sに流れ込んだり、消波用の空間S内から各スリット11を通過して海、川又は湖に流れ出したりする流れが、スリット11の両側に設けた各振り子板130を揺動させる方向に流れる。よって、この波力発電装置はスリット11の両側に設けた各振り子板130を良好に揺動させることができる。
【0055】
この波力発電装置は、一つのスリット11に対して、スリット11内に配置した一つの水車20と、スリット11の左右両側に配置した二つの振り子板130とを備えている。このため、一つのスリット11を通過する波のエネルギーを利用して一つの水車20を回転させるとともに、その水車20で受けることができなかった波のエネルギーを二つの振り子板130で受けて、振り子板130を遥動させる。これによって、第1油圧ポンプ51と第3油圧ポンプ53とが駆動されるため、油圧モーター54が継続的に安定的に駆動し、発電機55も安定的に駆動する。このように、この波力発電装置は、複数の水車20及び複数の振り子板130によって、波のエネルギーを運動エネルギーに効率よく変換し、これら運動エネルギーを利用して発電することができる。
【0056】
したがって、実施例3の波力発電装置は波のエネルギーを効率的に利用して発電することができる。
【0057】
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施例1〜3に限定されるものではなく、例えば次のような実施例も本発明の技術的範囲に含まれる。
(1)実施例1〜3では、整流板を備えていたが、整流板を備えなくてもよい。
(2)実施例1〜3では、移動体として移動板、又は振り子板を備えていたが、波のエネルギーによって移動するものであれば他の形態であってもよい。
(3)実施例1〜3では、水車、移動板、振り子板の運動エネルギーを油圧ポンプ、油圧モーターを備えた油圧回路を介して発電機を駆動して発電したが、水車、移動板、振り子板に直接的に発電機を連結して発電してもよい。
(4)実施例1〜3では、発電機が直流発電機であったが、誘導発電機や同期発電機などの交流発電機であってもよい。
(5)実施例1〜3では、スリットを有した壁体と側壁体とによって形成した消波用の空間を備えたが、側壁体を備えず、スリットを有した壁体のみを備えて、スリットを通過する波のエネルギーを利用して回転又は往復移動するように水車、移動板、振り子板を配置してもよい。
(6)実施例1〜3では、水車をスリット内に配置したが、水車はスリットを通過する波のエネルギーを利用して回転することができる位置であればスリット外に配置してもよい。