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公開番号2025131966
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-10
出願番号2024029245
出願日2024-02-29
発明の名称波力発電ユニット及び波力発電システム
出願人個人
代理人個人
主分類F03B 13/14 20060101AFI20250903BHJP(液体用機械または機関;風力原動機,ばね原動機,重力原動機;他類に属さない機械動力または反動推進力を発生するもの)
要約【課題】砕波衝撃力の影響が少ない海域などの水域、即ち、沖合において波力発電を実行するために適した形態を有する波力発電ユニット及び波力発電システムを提供すること。
【解決手段】水没した第1位置P1にある受波バケット32P1は、浮体2が水面100上に浮かんだ状態においてその受波面32bが下向きになり、この受波面32bに向かって上向きの相対的水流103aが作用することで、当該第1位置P1にある受波バケット32P1が相対的に上方向に向かって押し動かされて回転本体部31及び回転軸33が正転方向(図5中の実線の矢印方向)に回転させられることとなる。このため、水没した第1位置P1にある受波バケット32P1は、上向きに外力を作用させる相対的水流103aを、受波回転体3の回転軸33の回転運動に変換することに適したものとなる。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
沖合の水面上で発生する水面波を用いて発電を行う波力発電システム用の波力発電ユニットにおいて、
水面波の生じる水面上に浮力を介して浮遊可能であってその水面波を受けて空間固定座標系の各軸方向に移動およびその各軸回りに回転することによって水面上を揺れ動いて動揺自在となっている浮体と、
その浮体に回転軸を介して回転自在に支持され当該回転軸と一体となった回転本体部と、その回転本体部の外周全体に設けられる複数の受波バケットと、その各受波バケットに形成され水面波を受ける受波面とを有した水車状の形態に形成され、前記回転軸の回転を用いて発電機のロータ部を回転させる受波回転体とを備えており、
前記受波回転体は、
前記浮体が水面に浮いた状態にて前記複数の受波バケットの少なくとも一部が水中に水没した状態となり、
その水没した部分にある前記受波バケットは、
前記受波面が下向きになる第１位置、及び、その第１位置から前記回転軸の軸心を中心に回転移動した位置であって前記受波面が横向きになる第２位置にて、水中に生じる相対的水流をその受波面に受けて前記回転本体部に回転力を付与するものであることを特徴とする波力発電ユニット。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記複数の受波バケットは、
前記回転軸の軸心を中心としたピッチ円上に一定間隔で前記回転本体部に設けられており、
その回転本体部の正転方向側に向かって尖った形状をした尖端部と、
その尖端部とは反対方向側を向いた前記受波面であって前記尖端部側へ向かって凹んだ形状をした前記受波面と、
その受波面から前記尖端部へ向かって外径が漸減する形状をした尖形状外周面とを備えていることを特徴とする請求項１記載の波力発電ユニット。
【請求項３】
前記受波バケットは、
前記回転軸の軸心を中心としたピッチ円上に一定間隔で前記回転本体部に設けられるバケット本体と、
その回転本体部の正転方向側を向いた前記バケット本体の先端部と、
その先端部とは逆に前記回転本体部の反転方向側を向いた前記バケット本体の基端部と、
そのバケット本体の基端部からその先端部へと当該バケット本体の内部を貫通して設けられる流路である通水路と、
その通水路を閉塞した閉塞位置又はその通水路を開放した開放位置の一方とその他方との間を往復移動自在に形成される開閉弁であって、前記バケット本体の基端部側からその先端部側へ向かって相対的に流れる相対的水流（以下「相対的順流」という。）を、前記閉塞位置にて受ける前記受波面を有し、その相対的順流とは逆方向へ向かって相対的に流れる相対的水流（以下「相対的逆流」という。）を受けて前記閉塞位置から前記開放位置へ移動する受波部材とを備えており、
その受波部材は、
前記受波面が前記閉塞位置にて相対的順流を受けることによって、この相対的順流の流れに伴う力を、前記回転本体部を正転させるための回転力に変換するものである一方、
その受波部材が前記閉塞位置にて相対的逆流を受けることによって、この受波部材を前記閉塞位置から前記開放位置へと移動させて前記通水路を開放させるものであり、この開放された通水路を通じて相対的逆流を前記バケット本体の内部を通過させて逃がして前記バケット本体が受ける水中の抵抗を低減するものであることを特徴とする請求項１記載の波力発電ユニット。
【請求項４】
前記浮体に一端が係着されるとともに水底自体又はその水底に設置される重量物に他端が係着され、その浮体を一定箇所に係留する係留部材を備えていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の波力発電ユニット。
【請求項５】
前記請求項１から３のいずれかに記載の波力発電ユニットと、その波力発電ユニットにより発電された電力を送電する送電手段と、その送電手段により送電される電力を受ける電力設備とを備えていることを特徴とする波力発電システム。
【請求項６】
前記請求項４記載の波力発電ユニットと、その波力発電ユニットにより発電された電力を送電する送電手段と、その送電手段により送電される電力を受ける電力設備とを備えていることを特徴とする波力発電システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、沖合において発生する波の力を用いて発電を行うことができる波力発電ユニット及び波力発電システムに関するものである。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、波力を用いて発電を行う波力発電システム及びそのシステムに用いられる波力発電ユニットについては、種々の提案がなされており、例えば、特許文献１では、沿岸で発生する砕波の水の流れを電力に変換するために適切に設計された回転可能な翼を備えるタービンを用いた波エネルギー変換システム及びこのシステムに用いられる波エネルギー変換ユニットが提案されている。
【０００３】
このシステム及びユニットは、海岸線に接近する海洋波によって引き起こされる水流を受け止めるために海岸線に又は海岸線の近くに設置された複数の波エネルギー変換ユニットを用いるものである。なお、海洋波は、水面上を風が吹くことで摩擦力により発生する小さな風波（さざなみ）が風からエネルギーを吸収しながら次第に発達して成長した海洋表面に生じる波である。
【０００４】
ここで、特許文献１の記載によれば、波エネルギー変換ユニットは、海岸の近くで、平均水深が約１～５ｍの場所に設置され、海岸線の波は、繰り返し陸に向かう方向及び逆方向に向かう速い水平方向の水流を生み出すとされている。なお、海岸とは、海と陸との境界地域をいい、海岸線とは海と陸地との境界線をいう。
【０００５】
また、特許文献１記載の海洋波理論によれば、海洋波が海岸に近づいているとき、波エネルギーは、水面と海底の傾斜との間の境界が狭まっていくために、表面近くに集中するとあり、その結果、波の高さはどんどん高くなり、最後には、臨界点に達して砕けるとあり、波が砕ける直前、典型的な波浪状態（高さ数メートル）では、海岸に対向する方向において水流の速度は約５～１０ｍ／秒に達することから、この水流中に回転するタービンを置くことにより、電力を発生させることができるとある。
【０００６】
ここで、このような海岸に近づいて砕ける波は「砕波」と呼ばれており、かかる砕波とは、沖合の深海域から浅海域に波が進入して水深が浅くなるとともに波高が大きくなるように変化し、波の峰は尖り、波の谷は平らになり、最終的に波高が水深に近づいた時点で、波がその進行方向へ崩れて砕けてできる波を意味している。
【０００７】
また、このような砕波が発生し始める沖側の位置から汀線までの海域を「砕波帯」というが、この砕波帯にて砕波が発生するエネルギーは極めて大きいことから、この砕波の水平方向へ向かう流れを用いた発電システムは、特許文献１に記載のものの他にも多数提案がなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
特開表２０１７－５２１５９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、この海岸線又は海岸線に近い場所で生じる砕波は、それが物体に衝突する際に大きな衝撃力（衝撃砕波力又は衝撃砕波圧ともいう。）を生じ、その衝突も頻繁であるため、かかる波エネルギー変換ユニットなどの波力発電ユニットを設置することは、このユニットが砕波の衝撃力を受けて破損したり故障したりする原因となってしまうという問題点がある。
【００１０】
これに対し、沖合で生じる海洋波、例えば、深水波は、海水の流体粒子が円を描くように移動する円運動となることから、水平方向のみならず上下方向の水の動きや流れが生じることとなり、水平方向の水の動きがその主体となる砕波帯のような海岸水域又は海岸に近い水域とは異なった挙動となる。なお、換言すれば、深水波とは、波長に比べて、水深が十分に深い水面に生じる外部重力波である。
（【００１１】以降は省略されています）

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