JP3493130B2

JP3493130B2 - 波力発電装置

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Publication number: JP3493130B2
Application number: JP09975498A
Authority: JP
Inventors: 善雄益田; 利有窪木
Original assignee: 善雄益田; 利有窪木
Priority date: 1998-04-10
Filing date: 1998-04-10
Publication date: 2004-02-03
Anticipated expiration: 2018-04-10
Also published as: EP0950812A3; EP0950812A2; EP0950812B1; JPH11294311A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、波力発電装置に関
し、さらに詳しくは、係留式の高性能浮体式波力発電装
置に関するもので、島や海岸で用いる電力を海洋の波力
により経済的に発生させるものである。

【０００２】

【従来の技術】小型の浮体式波力発電装置として、従来
実用されているのは中央パイプブイであり、航路標識用
として多数使用されている。また大型の波力発電装置と
して船型の「海明」（８０ｍ×１２ｍ×５３５ｍ）が海
洋科学技術センターにより山形県由良沖で試験された。

【０００３】これ等の浮体式波力発電装置は、固定式波
力発電装置にくらべて建造が容易であり、また沿岸より
沖合の方が波エネルギーが高いという長所があるが、波
力を空気出力に変換する利用効率が低く、より効率のよ
い浮体式波力発電装置の開発が要望されている。このよ
うな要望に応える浮体式波力発電装置として、いわゆる
後曲げダクトブイ（ＢＢＤＢ）（ＢａｃｋｗａｒｄＢ
ｅｎｔＤｕｃｔＢｕｏｙ）である。後曲げダクトブ
イは、海面に係留され、発電装置を内蔵する垂直方向の
空気室と、この空気室と連通する末端開放の水平ダクト
および浮力体とを有するブイである。前記開示技術は水
平ダクトおよび空気室を含むブイの全長を当該海面にお
ける最多波の波長の約０．３〜０．４倍とし、前記空気
室と水平ダクトとの連結部分を緩やかな湾曲面に形成す
るとともに、この湾曲面部分の下方中央をチエンにより
係留し、前記空気室の後方で水平ダクトの上方に浮力体
を形成し、さらに前記水平ダクトの底面を前後方向の軸
のまわりの湾曲面として、波により発生するピッチング
運動を減衰させることなく利用する高性能波力発電ブイ
である。この例を図２３〜図２５に示した。図２３に示
す浮体式波力発電装置（後曲げダクトブイ；ＢＢＤＢ）
１００は最初に研究されたもので、空気室１０１と水平
ダクト１０３とを連接し、尾端に開口１０４を備え、浮
力体１０５が箱状のもので水面１１０に浮揚するもので
ある。１０２は出力空気管である。ついで、図２４に示
す単胴浮体のＢＢＤＢ、図２５に示す双胴浮体のＢＢＤ
Ｂも研究された。図２４、図２５中の参照番号は図２３
と同様である。１０６は係留索である。この研究はその
後も続行されており、多くの水槽試験や海上試験が日本
だけでなく、中国、インドさらにはデンマークでも行わ
れている。

【０００４】このような図２３から図２５に示した後曲
げダクトブイ（ＢＢＤＢ）は空気室圧力水頭と波高の比
で示される比圧力は他の在来の浮体式波力発電装置に比
較して充分に高く改善されたものであり、図２５に示す
双胴浮体ＢＢＤＢは中国南支那海で航路ブイ用として１
０台以上実用されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】浮体式波力発電装置を
改善し、さらに高効率の実用化を図るためには、未だ解
決すべき多くの課題がある。その各々を以下に述べる。（１）波力は広い周期幅に分布し、それを有効に利用す
るには、適用可能な周期幅が広く、また利用効率が高い
波力装置でなければならない。

【０００６】（２）浮体式波力装置は固定式波力装置に
比較して波の衝撃力を緩和する能力は高いが、係留が必
要であり、如何なる波に対しても安全な係留ができるよ
う係留装置の改善を必要とする。（３）波力利用タービンとして、４枚弁又は１枚弁の弁
箱に入った衝動タービンが「海明」の実験等に使用され
たが、弁箱が大き過ぎた。その後英国が中心になり無弁
式のウエールズタービンの採用が各地で行なわれたが、
ウエールズタービンはストールを起す問題があるため、
特に波が高くなった時、所望の効率が得られず、広い周
期と波高の範囲に亘って高い効率を維持することができ
る新しいタービンを採用する必要がある。

【０００７】（４）波力発電の出力は波の変動性のた
め、サイクル一定、電圧一定の電力を得ることが困難で
あり、これが今まで波力発電の実用化が進展しなかった
理由の１つである。この問題を解決するには今までの直
流発電機や交流発電機でなく新しい発電機の採用が求め
られる。本発明は、基本的には浮体式波力発電装置の改良に関す
るものであり、上記（１）〜（４）の課題を解決した技
術を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために研究を重ね、浮体式波力発電装置について改
良された技術を開発したものでその技術手段は、鉛直な
空気室と、その下端に連通して後方に延長し延長端に開
口を有する水平ダクトと、該水平ダクトの上面に固定し
た浮体とを備えた浮体式波力発電装置において、前記浮
体は前記空気室に隣接する直方体と、その一面から膨出
し水平ダクトの開口側に位置する鉛直半円柱とからなる
一体形状としたことを特徴とする波力発電装置である。
以下、本発明において、鉛直な空気室と、その下端に連
通して後方に延長し延長端に開口を有する水平ダクトか
らなるダクトを後曲げダクトと呼ぶ。

【０００９】本発明の浮体式波力発電装置は、利用でき
る波力の周期幅を広くし、かつ高い効率を得るために、
浮体の形状を直方体と半円柱を組合せて連接した形状と
したものである。前記後曲げダクトの水平ダクトを浮体
後端より浮体幅の０．２〜０．７倍延長すると一層好適
である。延長長さが０．２倍未満では効率の向上が十分
ではなく、０．７倍を越えて延出しても周期幅の増大、
効率向上が頭打ちとなる。約０．５倍が最良である。

【００１０】また、本発明の浮体式波力発電装置は、中
間部に浮きを介装し水深の２倍以内の長さの多点係留索
を備えると好適である。係留索は少なくとも２本以上と
する。係留の安全性と浮揚位置範囲を小さくするためで
ある。この係留索は、中間に浮きを取付け、海底の錨と
の間に弾性を付与して係留する。従来は一般に水深の６
倍近い長い鎖によって係留するのが通常であったが、本
発明はこれと比較して係留索の長さを著しく短くするこ
とができる。この技術手段により、海岸沿長当り敷設可
能な波力発電装置の数が増加可能となり、経済性の向上
に役立つ。

【００１１】また、本発明の波力発電装置は、水平ダク
ト内の往復水流の方向変換により前方へ浮体構造物を押
し返す力を発生する前記空気室と水平ダクトとの９０度
曲げ連通部と、大波のとき自動的に閉止する空気室出口
開閉弁とからなる係留力減少機構を備える。本発明装置
は、前記空気室と水平ダクトとの９０°曲げ連通部に作
用するダクト内往復水流の方向変換による作用により前
方へ浮体を押し返す力が生じ、係留力を減殺すると共
に、大波のとき自動的に閉止する開閉弁を空気室出口に
設けたことによって係留力をさらに減少することができ
る。

【００１２】本発明の浮体式波力発電装置の形状と係留
索取付位置の選定によって、波の進行方向に対して水平
ダクトの軸方向が一致する方向に向き、ダクト正面の水
没する部分が波の推力を受ける。一方、水平ダクト中の
水柱は、波の進行方向と同方向と逆方向に往復すること
となる。この水平ダクトの中の水柱の水平往復運動はダ
クトの曲がり部で鉛直方向に方向変換し、上下方向に向
かう。この水平ダクト中の水柱の相対前後運動により、
波力発電装置に前方への推力を発生する。この前方への
推力は浮体式波力発電装置が波から受ける後退方向の推
力を相殺する。またダクトの空気出口に開閉弁を設け、
大波の時には自動的に閉止するようにすることにより発
電装置の安全を保つとともに大波の時の係留力を減少さ
せる。ダクト内の水柱の運動と開閉弁の閉止の２つの組
合せにより、大波によって必要となる大きな係留力を大
幅に減少させることができ、安全係留が可能となる。

【００１３】さらに本発明は開閉案内弁付衝動タービン
と、抵抗制御、容量制御および誘導コイル制御可能な捲
線型誘導発電機と、波力発電装置より陸上の系統へ接続
する可撓性電力ケーブルとを備える。本発明ではウェー
ルズタービンでなく、ストール問題のない衝動タービン
を開閉案内弁を組合せて採用する。また、巻線型誘導発
電機を採用し、回転子回路をブラシで取出し、抵抗制御
と定量制御および誘導コイル制御を行うことによって一
定サイクル、一定電圧の電力を得ることができる。従っ
てこれを陸上の電気系統に送電することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】浮体式波力発電装置の実用化をさ
らに推進し、離島や陸上の電源として実用化するために
は、より改良が必要である。そのために浮体形状及びダ
クトの形状等について小型モデルと大型モデルによる水
槽試験を繰返し行った。また、海上でのテストも数回実
施した。本発明はこれらの試験によって得た知見に基づ
いて完成されたものである。

【００１５】図１に本発明の実施例を示す全体斜視図を
示した。浮体式波力発電装置１０の浮体５０は長方形浮
体部と半円柱浮体部よりなり、海面に浮かんでいる。前
方係留装置６０は、２股の取付鎖６１から前方鎖６２を
介し錘６３、鎖６４、前方浮き６５、鎖６６を経て前方
係留コンクリート６７により、浮体式波力発電装置１０
を海底に係留する。また、後方係留装置７０は、後方鎖
７１、鎖７２、錘７３、鎖７４、後方浮き７５、鎖７６
を介し、後方係留コンクリート７７に係止されている。

【００１６】後曲げダクト２０は浮体の前部に設けた鉛
直な空気ダクト３０と水平ダクト４０とを連接して構成
されている。この実施例では後曲げダクト２０は鉛直部
の下端を水平に曲げ、水平ダクト４０は浮体後端より浮
体幅の約０．５倍だけ後方に延びて、ダクト開口４１を
設け、この開口により海に通じている。空気室３０の上
端には空気ダクト３７が取付けられ、空気ダクト３７内
に開閉弁３５がある。開閉弁３５は、開閉サーボ３６に
より駆動され、空気流を開閉する。また空気ダクト３７
内には発電機３４に連結された衝動タービン３１が収納
されている。衝動タービン３１は波力による空気流によ
り発電機３４を回転し発電する。衝動タービン３１は揺
動する案内羽根をタービンブレードの前後に備えてい
る。

【００１７】電力ケーブル８０は可撓性を有し海底の地
山８４に設けた係止具８５を通って陸上系統電源８６に
接続されている。電力ケーブル８０は浮き８２をケーブ
ル途中に取付けることによりＳ字状に湾曲設置され波に
よるケーブルの運動を緩和している。浮体形状について
多くの水槽実験が繰返されたが、小型モデルによる形状
と空気出力の関係について述べる。まず、本研究におけ
る浮体形状の変遷を図２６〜図２８によって説明する。
従来の図２３〜図２５に示す形状について研究の後、浮
体式は力発電装置１００の浮体１０５の形状を図２６に
示すように円柱状とした。図２６の円柱状の浮体形状で
試験の結果、従前の図２３〜図２５に示す技術に比べて
ピークの短周期だけでなく、ダクト内水柱周期（長周
期）での出力が大きく向上した。

【００１８】従来の図２３に示す箱状浮体を備えた浮体
式波力装置と上記図２６に示す円柱状浮体を備えた浮体
式波力装置との波周期と比圧力との関係比較して図２に
示した。図２中曲線１３０は前者の関係、曲線１３１は
後者の関係を示すものである。円柱状浮体の長周期の波
による高い比圧力は、浮体形状の差により浮体装置のピ
ッチ運動に対する復原力が小さくなり、ピッチ周期が長
くなると共に水平ダクト内の水柱運動を誘起し、共鳴し
て空気出力が増大するものと考えられる。これは本発明
の浮体形状が波周期の広い周期幅における波力エネルギ
ー利用効率の増大を可能とすることを示すものである。

【００１９】次に図２６の円柱状の浮体１０５の前方の
半円柱を図２７に示すように、方形１０８とし、後方は
半円柱１０７のままとした形状に改良した。浮体として
は前方は図２６の円柱の半径を一辺とし浮体幅を他辺と
する角柱形状で空気室を合せたブイ上面は〓ぼ浮体幅と
一致する方形である。次に、図２７の浮体１０５の方形
１０８の部分を図２８に示すように水平ダクト軸方向に
沿って延長し、長方形の直方体１０９とした。図２８に
示す形状の一般的な利点は、浮体として船型に近く抵抗
が少く、かつ容積を大きく設計できること等である。

【００２０】図３に水槽試験に用いられた浮体式は力発
電装置１００の浮体モデルの寸法を示した。この浮体モ
デルは浮体５０が幅５１０ｍｍ、長さ（水平ダクト４０
の軸方向に沿う寸法）５１０ｍｍ（長／幅＝１．０）
で、後曲りダクトは鉛直高さ４８０ｍｍ、水平長さ６６
３ｍｍ、幅５１０ｍｍ、ダクト厚み寸法（内法）１４７
ｍｍのものである。図３は図２７に示したものと同様の
形状の浮体モデルである。水槽実験の後に、図３に示し
た形状と同じ形状で長さ２．８６ｍ、幅２．２ｍ、重さ
２．５トンの浮体式波力装置を三河湾での海上試験に用
いた。図４（ａ）に波高記録を示すような内海波（波高
Ｈｓ＝４５ｃｍ、周期Ｔｓ＝２．９秒）で図４（ｂ）に
示すような電流記録が得られ、発電出力は表１に示すよ
うに最高発電出力Ｐｍａｘとして３５０Ｗ、平均発電出
力Ｐｍｅａｎとして１７４Ｗが得られている。

【００２１】

【表１】

【００２２】この発電出力をもとに、フルードの相似則
により三河湾での浮体式波力発電装置の１０倍大の大型
ＢＢＤＢを考えると、長さ２８．８ｍ、幅２２ｍ、高さ
１５ｍ、重さ５００ｔで波高Ｈｓ＝４．５ｍ、周期Ｔｓ
＝２．９秒の波で最高発電出力Ｐｍａｘ＝１．１００Ｋ
Ｗ、平均発電出力Ｐｍｅａｎ＝５５０ＫＷの発電を予測
することができる。

【００２３】このように、図３の浮体モデルと同様の浮
体形状を持ったＢＢＤＢも実用化に近い段階まで研究が
進められ、水槽試験が２回中国の広東エネルギー変換研
究所に依託して実施された。図５、図６、および図７に
示す波の周期Ｔｓと空気出力Ｎａとの関係のグラフは、
モデルの形状が図３に示した長さ６６３ｍｍ、幅５１０
ｍｍ、（浮体の長／幅＝１．０）、高さ４８０ｍｍの寸
法の浮体モデルのものであり、図５はモデル重量が２４
ｋｇ、図６は２７ｋｇ、図７は３０ｋｇの条件下のデー
タである。波は波高０．１ｍ、周期０．８秒〜２．１秒
である。ノズルの絞り比εは０．０１であり、空気出力
Ｎａはワットで示してある。出力は浮体式波力装置の重
量により影響を受け、重量及び周期毎に表２の値が得ら
れた。

【００２４】

【表２】

【００２５】図８は後曲げダクト２０の水平ダクトを浮
体５０の後端より１３０ｍｍ（浮体幅の約０．２５倍）
延ばしたものを示し、そのときの空気出力の大きさ、特
に長い周期の波での出力を図９に示した。また全体の大
きさが図８と同様で、後曲げダクト２０の水平ダクトを
浮体５０の後端より２６０ｍｍ（浮体幅の約０．５倍）
延ばした浮体モデルも試験した。これらの空気出力の大
きさは、表３に示すように大きく向上した。

【００２６】

【表３】

【００２７】表２と表３より明らかなように、後曲げダ
クトを浮体後端より１３０ｍｍ（浮体幅の約０．２５
倍）、２６０ｍｍ（浮体幅の約０．５倍）延長すること
により、空気出力はピークで２１％、長い波周期（１．
７５秒）では、４倍と大きな出力向上が得られる。浮体
形状は図２６〜図２８の浮体形状の変化で説明したよう
に、当初図２６の円柱浮体から実験し、図２５の浮体１
０５では方形１０８の水平ダクト軸方向に沿う寸法は浮
体幅の０．５倍（円柱の半径）であり、その後方に半円
柱の部分を付加した形状に構成された図３の形状が採用
されてきた。この形状では浮体の長／幅の比は１．０で
ある。

【００２８】この浮体１０５を図２８に示すように、浮
体の長さを長くするように変更した。すなわち、図１２
に示すように、浮体を長さ７７３ｍｍ×幅５１０ｍｍ
（長／幅＝１．５２）の浮体とし、浮体後端から水平ダ
クトを２６０ｍｍ（浮体幅の約０．５倍）延長した形状
として同じ０．１ｍ波高の波で空気出力を求めると図１
３の実線に示すような出力が得られた。図１３中の破線
は図１０に示す方形浮体の空気出力を比較して示したも
のである。また表４に図１４の浮体モデルの周期別出力
を示す。

【００２９】

【表４】

【００３０】表４より浮体形状を（長方形＋半円筒）の
形状で、長／幅＝１．５２とすることによって空気出力
１．９〜１．２倍と大きく増大する。しかし浮体形状を
図１４に示すように、浮体後端から水平ダクトを３９０
ｍｍ（浮体幅の約０．７６倍）延長した形状として同じ
０．１ｍ波高の波で空気出力を求めると図１５に実線で
示すように図１２の浮体モデルの破線で示す空気出力と
ほとんど変らず、水平ダクト延長の効果は認められなか
った。

【００３１】以上のように、適切な長方形浮体形状と水
平ダクトの適切な採用によって、広い波周期幅にわた
り、効率よい発電を行なうことができ、特に長い周期の
波を含む効率のよい発電が可能となった。以上のよう
に、図３に示す浮体形状の方形浮体と半円柱との組合せ
でも、図４に示すような従来より効率のよい発電がで
き、経済性ある大型波力発電装置の見通しが得られてい
たものを、さらに形状を改良することによって、その
１．５倍から２倍（長い周期では４倍）の出力向上が可
能となった。

【００３２】次に海面に係留された浮体式波力発電装置
の係留における本発明の効果について述べる。図１６に
示すように、浮体式波力発電装置１０は前方係留装置６
０、後方装置７０により波の流れ方向９０に対向して係
留される。後曲げダクト２０は垂直部と水平ダクトから
なり、水平ダクトは、９０度曲げられて水平方向に導び
かれ、後部開口により海に通じている。この後曲げダク
ト２０の中の水柱の運動は、波面上下動９１を生ずるよ
うに９０度方向変換流れとなり、ダクト水流９２として
排出される。この時の浮体式波力装置のサージ運動９３
を考慮すると、振動するダクト中の水柱が曲げられた部
分で、水平運動が垂直運動に変換される反動力は次のよ
うになる。すなわち、水から浮体式波力装置に伝わる運
動量移転によるダクト水流９２をＶｅ、サージ運動９３
の速度をＶｘとすればダクトの水柱の運動による前方へ
の推進力ＦｖはＦｖ＝−ρＡｅ（Ｖｘ−Ｖｅ）² ……（１）ただし、ρ＝１．０３０ｋｇ／ｍ³ Ａｅ＝ダクト面積ｍ² で示され、常に前方への推力である。

【００３３】水槽試験においても、大部分の波周期にお
いてモデルは前方へ向って力がかかることが確認され
た。この特性は他の浮体式波力装置には無い長所であ
り、係留の安全を保つ基本である。表４にて空気出力の
差が比較された長方形＋半円柱浮体（８２３ｍｍ）と方
形＋半円柱浮体（６６３ｍｍ）を係留力（Ｆｍａｘ）で
比較すると、図１７（波高対最大係留力）、図１８（波
周期対最大係留力）に示すような係留力に大きな差があ
ることが水槽試験により確認された。図１７はε＝０．
０１、Ｔ＝１．１７Ｓ、Ｌｃ＝０．１３６ｍ、Ｌ／ｈ＝
３．４６の条件の実験値、図１８はε＝０．０１、Ｈｏ
＝０．１ｍ、Ｌｃ＝０．１３６ｍ、Ｌ／ｈ＝３．４６の
条件の実験値である。図２６の波高対最大係留力に示す
ように、方形半円柱浮体の係留力は、実線（曲線１３
２）に示すように、波高の２乗で増大し、波高０．１
ｍ、周期１．１８秒で９．８ｋｇであるのに対し、長方
形半円柱浮体の係留力は、破線（曲線１３３）にて示す
ように、波高の１乗で増大し、波高０．１ｍ、周期１．
１秒で３．５ｋｇと１／３に減少している。

【００３４】このような大きな係留力の差は上記（１）
式で示した曲げダクトの中の水柱運動が（Ｖｘ−Ｖｅ）
² により起される前方への推進力により説明される。こ
れは、同時に空気出力の差（表４）も生むことになり、
測定された表４の１．９〜１．２倍の出力差が同じ程度
の係留力の差を生むことにより説明できる。フルードの
法則により、係留力は代表寸法の３乗に比例して増大
し、４３倍の長さ２８．６ｍ、幅２２ｍの方形半円柱の
大型浮体装置は周期７．７秒、波長４．３ｍの大波で最
大係留力は９．８ｋｇ×（４３）³ ＝７８０ｔｏｎの極
めて大きな係留力が予想される。

【００３５】これを長方形半円柱浮体に変更すると、同
じ条件の周期７．７秒、波長４．３ｍの大波の場合に、
最大係留力は３．４ｋｇ×（４３）³ ＝２７０ｔｏｎと
低下することがが見込まれる。寸法比２５倍の場合、す
なわち、長さ１６．６ｍ、幅１２．７ｍの大きさの方形
半円柱浮体の場合、周期５．９秒、波長２．５ｍの波で
１５３ｔｏｎの最大係留力となる。長方形半円柱浮体の
場合、周期５．９秒、波長２．５ｍの波で最大係留力は
５５ｔｏｎと見込むことができ、波高が５ｍになっても
１１０ｔｏｎと推定され、安全な係留を見込むことがで
きる。

【００３６】係留の安全は係留システムをソフトに設計
することにより増大する。ソフトとは鎖係留において鎖
の長さＬを長くし、水深ｈとの比Ｌ／ｈを大きくするこ
とである。このようにすれば波によるピーク係留力Ｆｍ
ａｘは図１９に示すように減少する。しかし、このよう
に長い鎖を用いた多点係留は海岸線延長当り敷設し得る
波力発電装置の数を制限することになる。よって図１に
示した係留システムのように、前と後の錨から浮きと重
錘、それに短い鎖を組合せた係留も可能であり、安全係
留に役立つとともに、海岸線延長当りの波力発電装置の
数を増加することができる。

【００３７】このような短かい鎖の中間浮き付係留具に
おいては、波の運動による鎖端末やシャックル部の摩耗
の防止が必要であり、砂を含んだ沿岸の水深１０ｍ級の
海における大きな技術的課題である。そのためにこのよ
うな鎖端末やシャックル部等の箇所には材料の硬度向上
等の加工を事前に行い、係留具の寿命の延長を図ること
により係留の安全を確保する。

【００３８】図１ならびに図１６、図１９に示すよう
に、後曲ダクトの上端には空気ダクト３７が取付けら
れ、その出口に開閉弁３５が設けられ、開閉弁サーボ３
６により空気ダクト３７を閉止できるように構成してあ
る。このように空気ダクト３７を閉止することにより、
係留力を大幅に減少できることが、水槽テストにより確
認されている。

【００３９】図２１は空気ダクトの断面がしぼり比１／
εと係留力Ｆｍａｘとの関係の計測値を示すもので、ε
を大きくすると係留力がＦｍａｘが急減する。次にター
ビン及び発電機について図２２を参照して説明する。本
発明においてはタービンブレードの前後に、揺動開閉す
る案内羽根３２，３３を取付けた衝動タービン３１を採
用する。適切な例として、例えば、佐賀大学にて開発中
の瀬戸口タービンを用いると好適である。従来のウエー
ルスタービンではストール特性のため波高が高くなって
も発電出力の増加が得られない等の欠点があったが、こ
れを改善することができる。

【００４０】開閉弁３５の閉止はタービン等の安全を保
つだけでなく、係留の安全に大きく寄与する。開閉弁３
５の開閉は陸上より送られた電波等により受信機１１
８、接点１１９、バッテリー１２０により動作する開閉
弁サーボモータ３６により操作される。次に発電機とし
ては、巻線型誘導発電機を用いる。回転子１１３の３相
をブラシリング１１４を通して取出し、抵抗負荷１１
５、容量負荷１１６、誘導コイル負荷１１７を設けるこ
とにより一定サイクル、一定電圧の波力発電を可能にす
る。従って、陸上の系統電源８６にケーブル８１を通し
て接続することができる。

【００４１】空気タービンや発電機を以上のように改善
することにより、本発明の浮体式波力発電装置の経済
性、実用性を著しく高めることができる。

【００４２】

【発明の効果】本発明は波力発電の産業的利用を経済的
に実現可能にする効果がある。従来の浮体式波力発電装
置の浮体を長方形と半円筒を組合せた浮体構造とし、後
曲げダクトを延長することにより発電出力は約１．５〜
２倍向上し、経済性ある発電を可能にする。

【００４３】本発明の浮体式波力発電装置は、後曲げダ
クトが９０°曲っているので、その中を水が動くときに
発生する前向きの推力によって、係留力が小さくてすみ
かつ安全に係留することができる。また短い係留索と浮
きを用いた多点係留により海岸線延長当りの敷設可能個
数を増大することができ、さらに、可撓性ケーブルにて
発生電力を定サイクル、定電圧の電力として陸上へ送電
することが可能になるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す斜視図である。

【図２】波周期と比圧力との関係を示すグラフである。

【図３】本発明の基礎となる前方方形、後方半円柱形状
のＢＢＤＢの試験モデルを示す斜視図である。

【図４】三河湾で行った前方方形後方半円筒ＢＢＤＢの
海上試験のデータを示すチャートである。

【図５】前方方形後方半円柱のＢＢＤＢ（２４ｋｇ）の
空気出力記録のグラフである。

【図６】前方方形後方半円柱のＢＢＤＢ（２７ｋｇ）の
空気出力記録のグラフである。

【図７】前方方形後方半円柱のＢＢＤＢ（３０ｋｇ）の
空気出力記録のグラフである。

【図８】ＢＢＤＢへの寸法を示す三面図である。

【図９】ＢＢＤＢ（２４ｋｇ）の空気出力を示すグラフ
である。

【図１０】ＢＢＤＢのモデル寸法を示す三面図である。

【図１１】ＢＢＤＢ（２４ｋｇ）の空気出力のグラフで
ある。

【図１２】長方形半円筒浮体ＢＢＤＢの寸法を示す三面
図である。

【図１３】図１１と図９のＢＢＤＢの空気出力の比較の
グラフである。

【図１４】長方形浮体のＢＢＤＢの寸法を示す三面図で
ある。

【図１５】ＢＢＤＢの浮体の長さの差による空気出力の
比較のグラフである。

【図１６】後曲げダクトの前方推進力の作用説明図であ
る。

【図１７】波高と最大係留力との関係を示すグラフであ
る。

【図１８】波周期と最大係留力との関係を示すグラフで
ある。

【図１９】衝動タービンの説明図である。

【図２０】Ｌ／ｈと係留力との関係を示すグラフであ
る。

【図２１】１／εと係留力との関係を示すグラフであ
る。

【図２２】タービン及び発電機の説明図である。

【図２３】従来の後曲げダクトブイ（ＢＢＤＢ）の斜視
図である。

【図２４】従来の円筒状単胴ＢＢＤＢの斜視図である。

【図２５】従来の実用されている双胴ＢＢＤＢの斜視図
である。

【図２６】実施例の形状説明図である。

【図２７】実施例の形状説明図である。

【図２８】実施例の形状説明図である。

【符号の説明】

１０浮体式波力発電装置２０後曲げダクト３０空気ダクト（空気室）３１衝動タービン３２案内羽根３３案内羽根３４発電機３５開閉弁３６開閉弁サーボモータ３７空気ダクト４０水平ダクト４１ダクト開口５０浮体６０前方係留装置７０後方係留装置６１，７１鎖６２，７２鎖６３，７３錘６４，７４錘６５，７５浮き６６，７６鎖６７，７７係留コンクリート８０電力ケーブル８２浮き８３ケーブル８４地山８５係止具８６陸上系統電源９０水流９１上下動９２ダクト水流９３サージ運動１００浮体式波力発電装置１０１空気室１０２空気管１０３水平ダクト１０４開口１０５浮体１０６係留索１０７半円柱１０８方形１０９直方体１１０水面１１１波浪１１２巻線誘導発電機ステーター１１３回転子１１４ブラシリング１１５抵抗負荷１１６容量負荷１１７誘導コイル負荷１１８ラジオ受信機１１９リレー１２０バッテリー１３０、１３１、１３２、１３３曲線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭59−70887（ＪＰ，Ａ) 実開平６−8767（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F03B 13/24

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】鉛直な空気室と、その下端に連通して後
方に延長し延長端に開口を有する水平ダクトと、該水平
ダクトの上面に固定した浮体とを備えた浮体式波力発電
装置において、前記浮体は前記空気室に隣接する直方体
と、その一面から膨出し水平ダクトの開口側に位置する
鉛直半円柱とからなる一体形状としたことを特徴とする
波力発電装置。
【請求項２】水平ダクトは前記浮体の後端より浮体幅
の０．２〜０．７倍延出した長さを有することを特徴と
する請求項１記載の波力発電装置。
【請求項３】前記浮体式波力発電装置は、中間部に浮
きを介装し水深の３倍以内の長さの多点係留索を備えた
ことを特徴とする請求項１又は２記載の波力発電装置。
【請求項４】水平ダクト内の往復水流の方向変換によ
り前方へ浮体構造物を押し返す力を発生する前記空気室
と水平ダクトとの９０度曲げ連通部と、大波のとき自動
的に閉止する空気室出口開閉弁とからなる係留力減少機
構を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに
記載の波力発電装置。
【請求項５】開閉案内弁付衝動タービンと、抵抗制
御、容量制御および誘導コイル制御が可能な捲線型誘導
発電機と、波力発電装置より陸上の系統へ接続する可撓
性電力ケーブルとを備えたことを特徴とする請求項１〜
４のいずれかに記載の波力発電装置。