特開 2024-29771 発電装置、及び波力発電システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024029771

(43)【公開日】2024-03-06

(54)【発明の名称】発電装置、及び波力発電システム

(51)【国際特許分類】

   F03B 13/14 20060101AFI20240228BHJP

【ＦＩ】

F03B13/14

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023134262

(22)【出願日】2023-08-21

(31)【優先権主張番号】P 2022131691

(32)【優先日】2022-08-22

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】519135633

【氏名又は名称】公立大学法人大阪

(71)【出願人】

【識別番号】503420833

【氏名又は名称】学校法人常翔学園

(74)【代理人】

【識別番号】100120868

【弁理士】

【氏名又は名称】安彦 元

(74)【代理人】

【識別番号】100199347

【弁理士】

【氏名又は名称】西田 泰士

(72)【発明者】

【氏名】脇本 辰郎

(72)【発明者】

【氏名】加藤 健司

(72)【発明者】

【氏名】重松 孝昌

(72)【発明者】

【氏名】吉岡 真弥

(72)【発明者】

【氏名】平田 昌幸

(72)【発明者】

【氏名】比嘉 謙太

(72)【発明者】

【氏名】植田 芳昭

【テーマコード（参考）】

3H074

【Ｆターム（参考）】

3H074AA02

3H074AA12

3H074BB11

3H074CC11

(57)【要約】

【課題】発電効率の向上を図ることができる発電装置、及び波力発電システムを提供する。
【解決手段】流体の流れを利用して発電する発電装置１であって、サボニウス型の構造を有する回動部１０と、前記回動部１０と離間して設けられ、前記回動部１０と対向する第１主面２０ａを有する遮蔽板２０と、を備える。前記回動部１０は、前記流体の上流ＵＳから下流ＤＳに沿って回動する送り部Ａと、前記下流ＤＳから前記上流ＵＳに沿って回動する戻り部Ｂと、を有し、前記遮蔽板２０は、前記流体の流れる流路方向Ｙに対して傾斜し、前記上流ＵＳにおける前記戻り部ＤＳに近接して設けられることを特徴とする。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

流体の流れを利用して発電する発電装置であって、
サボニウス型の構造を有する回動部と、
前記回動部と離間して設けられ、前記回動部と対向する第１主面を有する遮蔽板と、
を備え、
前記回動部は、
前記流体の上流から下流に沿って回動する送り部と、
前記下流から前記上流に沿って回動する戻り部と、
を有し、
前記遮蔽板は、前記流体の流れる流路方向に対して傾斜し、前記上流における前記戻り部に近接して設けられること
を特徴とする発電装置。

【請求項2】

前記回動部の回動軸に沿った高さ方向において、前記遮蔽板の長さは、前記回動部の長さ以上であること
を特徴とする請求項１記載の発電装置。

【請求項3】

防波堤のスリットに侵入する水を利用して発電する波力発電システムであって、
請求項１又は２記載の発電装置を備え、
前記発電装置は、前記防波堤のスリット、又は前記防波堤の前記スリットと繋がる遊水室に設けられること
を特徴とする波力発電システム。

【請求項4】

前記遮蔽板は、前記流路方向に対して２０°以上４０°以下の角度を有して設けられること
を特徴とする請求項３記載の波力発電システム。

【請求項5】

前記流路方向から見て、前記遮蔽板は、前記回動部と重なって設けられること
を特徴とする請求項３記載の波力発電システム。

【請求項6】

前記流路方向と直行する幅手方向から見て、前記遮蔽板の前記第１主面は、前記回動部の回転軸と重なること
を特徴とする請求項３記載の波力発電システム。

【請求項7】

前記遮蔽板は、
前記上流における前記戻り部に近接して設けられた第１遮蔽板と、
前記下流における前記送り部に近接して設けられた第２遮蔽板と、
を含むこと
を特徴とする請求項３記載の波力発電システム。

【請求項8】

前記第１遮蔽板及び前記第２遮蔽板は、前記流路方向に対してそれぞれ異なる角度を有して設けられること
を特徴とする請求項７記載の波力発電システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、発電装置、及び波力発電システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、流体の流れを利用して発電する発電装置として、例えば特許文献１の波力発電システム等が提案されている。

【0003】

特許文献１では、防波堤と、防波堤に設けられた水車と、水車の回転と連動して回転する回転軸と、回転軸の回転に伴って発電を行う発電機とを備える波力発電システムが開示されている。特許文献１の波力発電システムは、防波堤には、スリットおよびスリットと連絡した遊水室が設けられており、水車はスリットおよび遊水室の少なくとも一方に設けられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１３－００２４１０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１では、水車としてサボニウス型のほか、ダリウス型またはジャイロミル型の構造を用いることができる旨が開示されている。ここで、サボニウス型の構造を用いた発電装置において、発電効率の向上が課題として挙げられている。この点、特許文献１の開示技術では、サボニウス型の構造に着目した発電効率の向上については、記載も示唆もされていない。

【0006】

そこで本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、発電効率の向上を図ることができる発電装置、及び波力発電システムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

第１発明に係る発電装置は、流体の流れを利用して発電する発電装置であって、サボニウス型の構造を有する回動部と、前記回動部と離間して設けられ、前記回動部と対向する第１主面を有する遮蔽板と、を備え、前記回動部は、前記流体の上流から下流に沿って回動する送り部と、前記下流から前記上流に沿って回動する戻り部と、を有し、前記遮蔽板は、前記流体の流れる流路方向に対して傾斜し、前記上流における前記戻り部に近接して設けられることを特徴とする。

【0008】

第２発明に係る発電装置は、第１発明において、前記回動部の回動軸に沿った高さ方向において、前記遮蔽板の長さは、前記回動部の長さ以上であることを特徴とする。

【0009】

第３発明に係る波力発電システムは、防波堤のスリットに侵入する水を利用して発電する波力発電システムであって、第１発明又は第２発明記載の発電装置を備え、前記発電装置は、前記防波堤のスリット、又は前記防波堤の前記スリットと繋がる遊水室に設けられることを特徴とする。

【0010】

第４発明に係る波力発電システムは、第３発明において、前記遮蔽板は、前記流路方向に対して２０°以上４０°以下の角度を有して設けられることを特徴とする。

【0011】

第５発明に係る波力発電システムは、第３発明において、前記流路方向から見て、前記遮蔽板は、前記回動部と重なって設けられることを特徴とする。

【0012】

第６発明に係る波力発電システムは、第３発明において、前記流路方向と直行する幅手方向から見て、前記遮蔽板の前記第１主面は、前記回動部の回転軸と重なることを特徴とする。

【0013】

第７発明に係る波力発電システムは、第３発明において、前記遮蔽板は、前記上流における前記戻り部に近接して設けられた第１遮蔽板と、前記下流における前記送り部に近接して設けられた第２遮蔽板と、を含むことを特徴とする。

【0014】

第８発明に係る波力発電システムは、第７発明において、前記第１遮蔽板及び前記第２遮蔽板は、前記流路方向に対してそれぞれ異なる角度を有して設けられることを特徴とする。

【発明の効果】

【0015】

第１発明～第８発明によれば、遮蔽板は、流路方向に対して傾斜し、上流における戻り部に近接して設けられる。このため、回動部の回動に伴い、下流における戻り部付近に発生する渦を抑制することができる。これにより、渦の発生に起因する回動部の駆動力低下を防ぐことができる。従って、発電効率の向上を実現することが可能となる。

【0016】

特に、第２発明によれば、遮蔽板の長さは、回動部の長さ以上である。このため、回動部の下端から上端までに発生し得る渦の発生を抑制することができる。これにより、発電効率のさらなる向上を図ることが可能となる。

【0017】

特に、第３発明によれば、発電装置は、防波堤のスリット、又は遊水室に設けられる。このため、回動部に作用する水の流れる向きの変動を、スリットにより抑制することができる。これにより、効率的に渦の抑制を実現することが可能となる。

【0018】

特に、第４発明によれば、遮蔽板は、流路方向に対して２０°以上４０°以下の角度を有して設けられる。このため、渦の発生抑制に加え、遮蔽板が回動部に接触する可能性を低減することができる。これにより、発電装置の劣化を抑制することが可能となる。

【0019】

特に、第５発明によれば、流路方向から見て、遮蔽板は、回動部と重なって設けられる。このため、戻り部の回動に影響する水の作用を抑制することができる。これにより、発電効率のさらなる向上を図ることが可能となる。

【0020】

特に、第６発明によれば、幅手方向から見て、遮蔽板の第１主面は、回動部の回転軸と重なる。このため、戻り部の回動に影響する水の作用を抑制することができる。これにより、発電効率のさらなる向上を図ることが可能となる。

【0021】

特に、第７発明によれば、遮蔽板は、下流における送り部に近接して設けられた第２遮蔽板を含む。このため、防波堤の内部から外部に流れる水により回動部が回動する際、上流における送り部付近に発生する渦を抑制することができる。これにより、経時に伴い水の流れる向きが変動した場合においても、回動部の駆動力低下を防ぐことができる。従って、発電効率のさらなる向上を図ることが可能となる。

【0022】

特に、第８発明によれば、第１遮蔽板及び第２遮蔽板は、流路方向に対してそれぞれ異なる角度を有して設けられる。このため、水の流れる向きによって流速が異なる場合においても、流速に適した渦の抑制を実施することができる。これにより、安定した発電効率の向上を図ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】図１（ａ）は、実施形態における発電装置の一例を示す模式斜視図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）における１Ｂ－１Ｂに対応する模式断面図である。

【図2】図２（ａ）は、本実施形態における波力発電システムの一例を示す模式断面図であり、図２（ｂ）は、本実施形態における波力発電システムの一例を示す模式正面図であり、図２（ｃ）は、本実施形態における波力発電システムの一例を示す模式上面図である。

【図3】図３（ａ）は、本実施形態における波力発電システムの一例を示す模式正面図であり、図３（ｂ）は、本実施形態における波力発電システムの一例を示す模式側面図である。

【図4】図４は、遮蔽板の一例を示す模式断面図である。

【図5】図５は、評価装置の一例を示す模式図である。

【図6】図６（ａ）及び図６（ｂ）は、評価対象となる発電装置の一例を示す模式断面図である。

【図7】図７は、比較例における粒子画像流速測定法の結果を示す図である。

【図8】図８は、実施例１における粒子画像流速測定法の結果を示す図である。

【図9】図９は、比較例、及び実施例１～２の計測結果を示すグラフである。

【図10】図１０は、比較例、及び実施例３～５の計測結果を示すグラフである。

【図11】図１１は、比較例、及び実施例６～８の計測結果を示すグラフである。

【図12】図１２は、比較例、及び実施例９～１０の計測結果を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、本発明の実施形態における発電装置、及び波力発電システムの一例について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明では、発電装置の回転軸に沿った方向を高さ方向Ｚとし、発電装置の回動を促進する流体の主経路を流路方向Ｙとし、高さ方向Ｚ及び流路方向Ｙと交わる方向を幅手方向Ｘとする。また、流体の流れる向きに対し、発電装置の回動軸の位置を境に、上流ＵＳと下流ＤＳとを分類して説明する。

【0025】

（実施形態：発電装置１）
図１（ａ）は、実施形態における発電装置１の一例を示す模式図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）における１Ｂ－１Ｂに対応する模式断面図である。

【0026】

発電装置１は、流体の流れを利用して発電するために用いられる。発電装置１は、例えば水や空気等の流体が一定の方向から流れ易い場所に設置される。

【0027】

発電装置１は、例えば図１（ａ）に示すように、回動部１０と、遮蔽板２０とを備える。発電装置１は、例えば図示しない公知の発電機等のような、運動エネルギーを電気エネルギーに変換する装置に接続される。発電装置１は、例えば流体の向きを整えるための整流機構を備えてもよい。

【0028】

＜回動部１０＞
回動部１０は、サボニウス型の構造を有する。回動部１０は、例えば翼１１と、支持部１２と、軸１３とを含む。回動部１０は、流体による負荷が翼１１に作用し、支持部１２を介して軸１３が回動することで、発電に繋げることができる。なお、回動部１０は公知のサボニウス型の水車または風車を用いることができる。

【0029】

翼１１は、例えば図１（ｂ）に示すように、円弧状を示す断面の構造を有する。翼１１は、例えば高さ方向Ｚから見て、回転軸Ｃに対して点対称に２つ設けられる（図１（ｂ）の１１ａ、１１ｂ）。上記のほか、翼１１の数は、用途に応じて任意に設けることができる。

【0030】

支持部１２は、翼１１を支持し、軸１３と接続される。支持部１２は、例えば高さ方向Ｚに沿って、翼１１を挟んで支持する一対の支持部１２ａ、１２ｂを含む。支持部１２は、例えば軸１３の位置を中心とした円状を示す。

【0031】

軸１３は、高さ方向Ｚに延在し、回動部１０の回転軸Ｃに相当する。軸１３は、例えば発電機等と接続される。例えば、流体が上流ＵＳから下流ＤＳへと流れる際、翼１１に負荷を与えることで、軸１３が回動する。なお、図１（ｂ）では、流体の流れる向きを、白抜き矢印で示す。

【0032】

回動部１０は、送り部Ａと、戻り部Ｂとを有する。送り部Ａは、流体の上流ＵＳから下流ＤＳに沿って回動する部分を示す。戻り部Ｂは、流体の下流ＤＳから上流ＵＳに沿って回動する部分を示す。即ち、送り部Ａ及び戻り部Ｂは、回動部１０における特定の領域を示す。なお、送り部Ａ及び戻り部Ｂは、回転軸Ｃを境に、幅手方向Ｘに分割して示すことができる。

【0033】

＜遮蔽板２０＞
遮蔽板２０は、回動部１０と離間して設けられる。遮蔽板２０は、例えば図１（ｂ）に示すように、回動部１０と対向する第１主面２０ａを有する。遮蔽板２０は、流路方向Ｙに対して傾斜し、上流ＵＳにおける戻り部Ｂに近接して設けられる。

【0034】

ここで、回動部１０の回動に伴い、下流ＤＳにおける戻り部Ｂ付近に流体の渦が発生し得る。この渦により、回動部１０の駆動力（回動速度）の低下を引き起こす懸念があることを、発明者らは見出した（図７の領域Ｐ）。また、発明者らは、遮蔽板２０を、流路方向Ｙに対して傾斜し、上流ＵＳにおける戻り部Ｂに設けることで、上記渦の発生を抑制することを確認した（図８の領域Ｐ）。これにより、渦の発生に起因する回動部１０の駆動力低下を防ぐことができる。なお、図７及び図８の詳細については、後述する。

【0035】

遮蔽板２０として、例えば鉄板等の鉄鋼材料が用いられ、風力や水力に耐え得る公知の材料が用いられる。遮蔽板２０の形状は任意であり、例えば少なくとも一部が湾曲してもよい。特に、遮蔽板２０の形状として、第１主面２０ａが平坦な板状とした場合、風力や水力等の負荷が集中する部分を少なくすることができ、劣化を抑制することが可能となる。

【0036】

例えば高さ方向Ｚにおいて、遮蔽板２０の長さは、回動部１０の長さ以上である。この場合、回動部１０の下端から上端までに発生し得る渦の発生を抑制することができる。

【0037】

（実施形態：波力発電システム１００）
次に、本実施形態における波力発電システム１００の一例について説明する。図２（ａ）は、本実施形態における波力発電システム１００の一例を示す模式断面図であり、図２（ｂ）は、本実施形態における波力発電システム１００の一例を示す模式正面図であり、図２（ｃ）は、本実施形態における波力発電システム１００の一例を示す模式上面図である。

【0038】

波力発電システム１００は、海中に設置された防波堤５に設けられる。防波堤５は、例えば図２（ａ）～図２（ｃ）に示すように、複数のスリット５１を含み、例えばスリット５１に連設された遊水室５２を含んでもよい。なお、波力発電システム１００は、防波堤５の特徴に応じて任意に設けることができる。

【0039】

波力発電システム１００は、防波堤５のスリット５１に侵入する水を利用して発電するために用いられる。波力発電システム１００は、上述した発電装置１を備え、例えば発電機３０をさらに備える。発電装置１は、例えば図２（ａ）に示すように、遊水室５２に設けられるほか、例えばスリット５１に設けられてもよい。

【0040】

ここで、防波堤５に向かってくる波がスリット５１に到達すると、スリット５１において水流の方向が流路方向Ｙに整えられる。このため、発電装置１をスリット５１、又は遊水室５２に設けることで、回動部１０に作用する水の流れる向きの変動を抑制することができる。この場合、水流の方向に対して遮蔽板２０が傾斜する位置関係を維持し易くなる。これにより、効率的な渦の抑制を実現することが可能となる。

【0041】

また、海上に波力発電装置を設けた場合、装置の一部が破損すると甚大な被害を及ぼす恐れがある。このため、安全性向上という観点から、波力発電を構成する材料を少なくすることが望まれている。特に、発電装置に作用する水の向きを整えるための整流機構を設けた場合、整流機構の破損に伴う被害が懸念として挙げられる。

【0042】

この点、本実施形態における波力発電システム１００では、発電装置１がスリット５１、又は遊水室５２に設けられる。このため、回動部１０の周辺に、水を整流するための整流機構を設ける必要がない。これにより、波力発電システム１００の設置に伴う安全性の向上を図ることが可能となる。

【0043】

回動部１０及び遮蔽板２０は、例えば防波堤５の底面に固定される。回動部１０及び遮蔽板２０を固定する方法は、任意である。

【0044】

回動部１０は、例えば図２（ｃ）に示すように、軸１３を介して発電機３０に接続される。発電機３０は、例えば遊水室５２又はスリット５１の上部に設けられる。発電機３０は、用途に応じて公知の装置を用いることができる。

【0045】

遮蔽板２０は、例えば流路方向Ｙに対して２０°以上４０°以下の角度を有して設けられる。例えば遮蔽板を２０°未満の角度を有して設けた場合、渦の発生を抑制できない懸念が挙げられる。また、例えば遮蔽板を４０°よりも大きい角度を有して設けた場合、遮蔽板が回動部に接触する懸念が挙げられる。これらにより、遮蔽板２０を２０°以上４０°以下の角度を有して設けることで、渦の発生抑制に加え、遮蔽板２０が回動部１０に接触する可能性を低減することができる。

【0046】

例えば図３（ａ）に示すように、流路方向Ｙから見て、遮蔽板２０は、回動部１０と重なって設けられる。この場合、戻り部Ｂに位置する翼１１に対し、上流ＵＳから下流ＤＳに流れる水の作用を抑制することができる。なお、例えば流路方向Ｙから見て、遮蔽板２０が、戻り部Ｂから回転軸Ｃを超える位置まで重なって設けられた場合、送り部Ａに流れる水を妨げる懸念が挙げられる。このため、流路方向Ｙから見て、遮蔽板２０が、戻り部Ｂと、回転軸Ｃとの間の位置まで重なって設けられることが好ましい。

【0047】

例えば図３（ｂ）に示すように、幅手方向Ｘから見て、遮蔽板２０の第１主面２０ａは、回転軸Ｃと重なる。この場合、戻り部Ｂに位置する翼１１に対し、上流ＵＳから遮蔽板２０に沿って下流ＤＳに流れる水の作用を抑制することができる。

【0048】

例えば図４に示すように、遮蔽板２０は、上述した位置に設けられた第１遮蔽板２０ｆに加え、下流ＤＳにおける送り部Ａに近接して設けられた第２遮蔽板２０ｓを含んでもよい。この場合、防波堤５の内部から外部に向かって流れる水により回動部１０が回動する際、上流ＵＳにおける送り部Ａ付近に発生する渦を抑制することができる。これにより、経時に伴い水の流れる向きが変動した場合においても、回動部１０の駆動力低下を防ぐことができる。なお、各遮蔽板２０ｆ、２０ｓの材料及び形状は、同一であるほか、用途に応じて異なる材料又は形状としてもよい。

【0049】

例えば第１遮蔽板２０ｆ及び第２遮蔽板２０ｓは、流路方向Ｙに対してそれぞれ異なる角度を有して設けられる。この場合、水の流れる向きによって流速が異なる場合においても、流速に適した渦の抑制を実施することができる。

【0050】

例えば、防波堤５の外から遊水室５２に流れる水流の向きは、スリット５１により流路方向Ｙに整えられる。これに対し、遊水室５２から防波堤５の外に流れる水流のうち、スリット５１を通過する前の水流の向きは、遊水室５２の構造等の特徴により流路方向Ｙに整えることが難しい。この場合、第２遮蔽板２０ｓの有する第２角度θｓが、第１遮蔽板２０ｆの有する第１角度θｆとは異なる角度とすることで、遊水室５２の特徴に適した第２遮蔽板２０ｓの設置を実現することが可能となる。

【0051】

本実施形態によれば、遮蔽板２０は、流路方向Ｙに対して傾斜し、上流ＵＳにおける戻り部Ｂに近接して設けられる。このため、回動部１０の回動に伴い、下流ＤＳにおける戻り部Ｂ付近に発生する渦を抑制することができる。これにより、渦の発生に起因する回動部１０の駆動力低下を防ぐことができる。従って、発電効率の向上を実現することが可能となる。

【0052】

また、本実施形態によれば、遮蔽板２０の高さ方向Ｚの長さは、回動部１０の高さ方向Ｚの長さ以上である。このため、回動部１０の下端から上端までに発生し得る渦の発生を抑制することができる。これにより、発電効率のさらなる向上を図ることが可能となる。

【0053】

また、本実施形態によれば、発電装置１は、防波堤５のスリット５１、又は遊水室５２に設けられる。このため、回動部１０に作用する水の流れる向きの変動を、スリット５１により抑制することができる。これにより、効率的に渦の抑制を実現することが可能となる。

【0054】

また、本実施形態によれば、遮蔽板２０は、流路方向Ｙに対して２０°以上４０°以下の角度を有して設けられる。このため、渦の発生抑制に加え、遮蔽板２０が回動部１０に接触する可能性を低減することができる。これにより、発電装置１の劣化を抑制することが可能となる。

【0055】

また、本実施形態によれば、流路方向Ｙから見て、遮蔽板２０は、回動部１０と重なって設けられる。このため、戻り部Ｂの回動に影響する水の作用を抑制することができる。これにより、発電効率のさらなる向上を図ることが可能となる。

【0056】

また、本実施形態によれば、幅手方向Ｘから見て、遮蔽板２０の第１主面２０ａは、回動部１０の回転軸Ｃ（例えば軸１３）と重なる。このため、戻り部Ｂの回動に影響する水の作用を抑制することができる。これにより、発電効率のさらなる向上を図ることが可能となる。

【0057】

また、本実施形態によれば、遮蔽板２０は、下流ＤＳにおける送り部Ａに近接して設けられた第２遮蔽板２０ｓを含む。このため、防波堤５の内部から外部に流れる水により回動部１０が回動する際、上流ＵＳにおける送り部Ａ付近に発生する渦を抑制することができる。これにより、経時に伴い水の流れる向きが変動した場合においても、回動部１０の駆動力低下を防ぐことができる。従って、発電効率のさらなる向上を図ることが可能となる。

【0058】

また、本実施形態によれば、第１遮蔽板２０ｆ及び第２遮蔽板２０ｓは、流路方向Ｙに対してそれぞれ異なる角度を有して設けられる。このため、水の流れる向きによって流速が異なる場合においても、流速に適した渦の抑制を実施することができる。これにより、安定した発電効率の向上を図ることが可能となる。

【実施例0059】

次に、本実施形態における波力発電システム１００の実施例について説明する。

【0060】

本実施例では、図５に示す評価装置８を用いて、上述した波力発電システム１００の評価を実施した。以下、評価条件及び評価結果について説明する。

【0061】

本実施例では、図５に示す評価部８１内に、回動部１０及び遮蔽板２０を設置した。回動部１０は、軸１３を介して計測器７に接続した。評価部８１には、経路８２を介してポンプ８３を接続し、一方向（図５の矢印の方向）に水が流れる条件を設定した。

【0062】

評価部８１は、流路方向Ｙにおける長さが１，０００ｍｍ、高さ方向Ｚにおける高さが３００ｍｍ、幅手方向Ｘにおける奥行きが１４０ｍｍの水槽を用いた。水の流速は、周期が５秒、及び波高が０．５ｍの波浪による水流と相似する０．０７８ｍ／ｓとした。

【0063】

回動部１０は、高さが２３０ｍｍ、直径が８０ｍｍのサボニウス型の水車を用いた。計測器７に含まれるトルク負荷装置を用いて、回動部１０には所定のトルクＴ［ｍＮｍ］を与えた。また、計測器７に含まれるロータリーエンコーダを用いて、回転角度を時間の関数として記録し、平均回転数ｆとトルクＴに基づき、回動部１０の獲得動力Ｐ［ｍＷ］＝２×π×ｆ×Ｔを求めた。

【0064】

遮蔽板２０は、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示す厚さ２０ｔが５ｍｍのアクリル板を用いた。遮蔽板２０は、設置枚数、設置角度、長さ２０Ｌ、設置位置のそれぞれを条件として用い、実施例１～１０を設定した。また、比較例として、遮蔽板２０を設置しない条件を設定した。

【0065】

【表1】

［表１］は、遮蔽板２０の条件毎に、獲得最大動力（動力［ｍＷ］）、及びその時の負荷トルク［ｍＮｍ］を評価した結果を示す。［表１］の各条件及び評価結果は、それぞれ図９～図１２のグラフに対応する。また、比較例１及び実施例１については、粒子画像流速測定法（ＰＩＶ：Particle Image Velocimetry）を実施した。なお、遮蔽板２０の設置位置の条件については、遮蔽板２０の下流側の端部を、下流ＤＳの領域に約６ｍｍ突出した状態で設置した場合（図６（ａ）参照）を「位置Ａ」とした。即ち、幅手方向Ｘから見て、遮蔽板２０の第１主面２０ａが、回転軸Ｃと重なる場合を「位置Ａ」とした。また、遮蔽板２０の下流側の端部を、上流ＵＳの領域に設置した場合（図６（ｂ）参照）を「位置Ｂ」とした。

【0066】

先ず、粒子画像流速測定法の結果として、比較例１が図７に対応し、実施例１が図８に対応する。測定結果は、特定の時間における局所流速ベクトルを矢印で示し、渦度強度を色の濃淡で示しており、色が濃くなるほど渦強度が強い状態を示す。なお、図８における回動部１０や遮蔽板２０の位置関係は、図６（ａ）と同様であり、目安として翼１１及び遮蔽板２０を付与した。

【0067】

比較例１については、図７に示す通り、下流ＤＳの領域Ｐに、渦強度が強い結果を示した。これに対し、実施例１については、図８に示す通り、下流ＤＳの領域Ｐには比較例１に比べて渦強度が弱い結果を示した。このため、遮蔽板２０の設置に伴い、領域Ｐの渦強度が弱まり、渦の発生が抑制されることを確認した。

【0068】

次に、実施例１～２、及び比較例１については、遮蔽板２０の設置枚数に対する動力を評価した。なお、枚数１の条件は、上述した第１遮蔽板２０ｆの設置位置に相当し、枚数２の条件は、図４に示す第１遮蔽板２０ｆ及び第２遮蔽板２０ｓの設置位置に相当する。結果として、実施例２、実施例１、比較例１の順に高い動力を示した。即ち、遮蔽板２０の設置枚数の増加に伴い、得られる動力が高くなる傾向を示した。

【0069】

次に、実施例３～５については、遮蔽板２０の設置角度［θ］に対する動力を評価した。結果として、実施例５、実施例４、実施例３、比較例１の順に高い動力を示した。即ち、設置角度が高くなるに伴い、得られる動力が高くなる傾向を示した。

【0070】

次に、実施例６～８については、遮蔽板２０の長さ２０Ｌ［ｍｍ］に対する動力を評価した。なお、遮蔽板２０の下流側の端部は、「位置Ａ」に統一した。結果として、実施例８、実施例７、実施例６、比較例１の順に高い動力を示した。即ち、遮蔽板２０の長さ２０Ｌの増加に伴い、得られる動力が高くなる傾向を示した。

【0071】

次に、実施例９～１０については、遮蔽板２０の設置位置に対する動力を評価した。結果として、実施例１０、実施例９、比較例１の順に高い動力を示した。即ち、遮蔽板２０の下流側の端部を「位置Ｂ」とした場合に比べて、「位置Ａ」とした場合のほうが、得られる動力が高くなる傾向を示した。

【0072】

上記に示した通り、実施例１における粒子画像流速測定法の結果より、遮蔽板２０を設けることで、渦の発生を抑制することを確認した。また、実施例１～１０の評価結果は、何れも比較例１に比べて高い動力が得られることを示した。

【0073】

本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。このような新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0074】

１ ：発電装置
１０ ：回動部
１１ ：翼
１２ ：支持部
１３ ：軸
２０ ：遮蔽板
２０ａ ：第１主面
３０ ：発電機
５ ：防波堤
５１ ：スリット
５２ ：遊水室
７ ：計測器
８ ：評価装置
８１ ：評価部
８２ ：経路
８３ ：ポンプ
１００ ：波力発電システム
Ａ ：送り部
Ｂ ：戻り部
Ｃ ：回転軸
ＤＳ ：下流
ＵＳ ：上流
Ｘ ：幅手方向
Ｙ ：流路方向
Ｚ ：高さ方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】