JP2024020118A - 波力発電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】海の岸から離れた領域に簡単に設置可能な波力発電装置を提供する。【解決手段】海１００の所定領域１０１に浮かべられた第１浮遊体１５と、第１浮遊体に対して上下方向に相対移動可能な第２浮遊体８５と、を備え、第２浮遊体が、上面が開放された内筒８６Ａを備え、第１浮遊体が、内筒に対して上下方向に相対移動可能であり上面に開口部２８が形成された外筒２５Ａと、外筒と一緒に上下動し且つ開口部を介して外筒の内部へ延びる支持部材３０と、支持部材によって支持され且つ第１浮遊体と第２浮遊体の上下方向の相対移動に連動して回転する複数のプーリ、及び、少なくとも２つのプーリに掛けまわされ且つプーリの回転に連動して回転する動力伝達ベルトを有する、内筒の内部に位置する動力伝達装置３５と、を備え、プーリの回転に連動して発電機が発電する。【選択図】図３

Description

本発明は、例えば海の波を利用して発電する波力発電装置に関する。

特許文献１には、アンカーを利用して海底に設置された支持部と、支持部に支持され波の力により上下動する可動部と、可動部の動きに連動して発電する発電機と、を有する波力発電装置が開示されている。

特開２０２２－６１８２７号公報

上記特許文献１の波力発電装置は、アンカーを利用して支持部を海底に設置する。そのため波力発電装置の設置作業が容易ではない。

本発明は、海の岸から離れた領域に簡単に設置可能な波力発電装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の波力発電装置は、海の所定領域に浮かべられ、前記所定領域において上下動する第１浮遊体と、前記第１浮遊体に対して上下方向に相対移動可能に前記所定領域に浮かべられた第２浮遊体と、前記第１浮遊体と前記第２浮遊体の上下方向の相対移動に連動して発電する発電機と、を備え、前記第２浮遊体が、上面が開放された内筒を備え、前記第１浮遊体が、前記内筒の外側に位置し、前記内筒に対して上下方向に相対移動可能であり、上面に開口部が形成された外筒と、前記外筒と一緒に上下動し、且つ、前記開口部を介して前記外筒の上方から前記外筒の内部へ延びる支持部材と、前記支持部材によって支持され且つ前記第１浮遊体と前記第２浮遊体の上下方向の相対移動に連動して回転する複数のプーリ、及び、少なくとも２つの前記プーリに掛けまわされ且つ前記プーリの回転に連動して回転する環状の動力伝達ベルトを有する、前記内筒の内部に位置する動力伝達装置と、を備え、前記発電機が、前記プーリの回転力を利用して発電する。

第１浮遊体と第２浮遊体は、波の力により上下方向に相対移動する。さらに第１浮遊体と第２浮遊体の上下方向の相対移動に連動して発電機が発電する。

請求項１に記載の波力発電装置は、アンカーを利用して海底に設置されない。そのため請求項１に記載の波力発電装置は、アンカーを利用して海底に設置される場合と比べて、海の岸から離れた領域に設置するのが簡単である。

請求項２に記載の波力発電装置は、請求項１において、前記第１浮遊体が、前記所定領域の平均水面と一緒に上下動し、且つ、前記所定領域の底から離れた位置に位置する錘を備え、前記第２浮遊体が、前記所定領域の水面と一緒に上下動する。

なお「平均水面」とは、所定領域に含まれる全ての波の高さの平均値を通る仮想面のことである。また「第１浮遊体が所定領域の平均水面と一緒に上下動する」とは、第１浮遊体が所定領域の平均水面と完全に一緒に上下動すること、及び、第１浮遊体が所定領域の平均水面と実質的に一緒に上下動すること、の両方の意味を含む。同様に、「第２浮遊体が所定領域の水面と一緒に上下動する」とは、第２浮遊体が所定領域の水面と完全に一緒に上下動すること、及び、第２浮遊体が所定領域の水面と実質的に一緒に上下動すること、の両方の意味を含む。

請求項３に記載の波力発電装置は、請求項２において、前記第１浮遊体が、前記所定領域に浮かぶ浮遊物と、前記錘と、前記浮遊物と前記錘とを接続し可撓性を有する連結部材と、を備え、前記連結部材が緊張状態にあるときの前記第１浮遊体の重心が前記錘の一部に位置する。

請求項４に記載の波力発電装置は、請求項１又は請求項２において、前記プーリ及び前記動力伝達ベルトが同一平面上に位置する。

請求項５に記載の波力発電装置は、請求項１又は請求項２において、前記動力伝達ベルトが、上下方向に延びる一対の上下方向延長部を備え、前記外筒の前記上面に、前記開口部を覆う蓋部材が設けられ、前記蓋部材に、一対の前記上下方向延長部がそれぞれ貫通する２つの貫通孔が設けられた。

請求項６に記載の波力発電装置は、請求項５において、前記蓋部材が弾性材料によって構成され、前記貫通孔の内周面が前記上下方向延長部に接触する。

本発明の波力発電装置は、海の岸から離れた領域に簡単に設置可能である。

実施形態に係る波力発電装置の正面図である。 波力発電装置の連結部材及び錘を省略して示す斜視図である。 波によって内筒が外筒に対して上方へ相対移動したときの図２の３－３矢線に沿う模式的な断面図である。 波力発電装置の斜視図である。 動力伝達装置の分解斜視図である。 動力伝達装置の斜視図である。 図４の７－７矢線に沿う断面図である。 第２部材の本体部の後部、第１環状ベルトの一部、及び固定部材の斜視図である。 第２部材の本体部の後部、第１環状ベルトの一部、及び固定部材の分解斜視図である。 第１部材及び第２部材が初期位置に位置するときの第１プーリ、第２プーリ、第１環状ベルト、第２環状ベルト及び固定部材の模式的な側面図である。 波によって第２部材が第１部材に対して初期位置から上方へ相対移動したときの図１０と同様の側面図である。 波によって第２部材が第１部材に対して初期位置から下方へ相対移動したときの図１０と同様の側面図である。

以下、実施形態に係る波力発電装置１０について添付図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明では、図中に適宜示された矢印ＦＲを前方とし、矢印ＵＰを上方とし、矢印ＬＨを左方とする。

図１及び図２に示されるように波力発電装置１０は、第１浮遊体１５、第２浮遊体８５、第１回転軸９０、第２回転軸９１、第１発電機（発電機）９２及び第２発電機（発電機）９３を備える。

第１浮遊体１５は、固定部材（浮遊物）１７、フロート２２、外筒２５Ａ、２５Ｂ、支持部材３０、軸受３３、動力伝達装置３５の一部、連結部材９７及び錘９８を備える。この動力伝達装置３５の一部とは、動力伝達装置３５の特定部材以外の部材である。特定部材とは、後述する第１環状ベルト５７Ａ、第２環状ベルト５７Ｂ、及び第２部材７２である。

固定部材１７は、左右方向に沿って延びる長方形の枠体１８と、前後方向に沿って延びる２本の棒状部材１９と、を備える。各棒状部材１９の一部が枠体１８の中間部の下面に固定されている。

固定部材１７には複数のフロート２２が固定されている。各フロート２２は中空体であり、各フロート２２の内部空間は空気によって満たされている。

枠体１８の内側には２つの外筒２５Ａ、２５Ｂが設けられている。外筒２５Ａ、２５Ｂは、上部２６と、上部２６の外周部から下方に延びる筒状部２７と、を備える。上部２６は円形であり、筒状部２７は上部２６の中心軸を中心とする円筒形状である。さらに上部２６の中心部には開口部２８が設けられている。筒状部２７の外周面の一部が枠体１８の内面に固定されている。

略Ｕ字形をなす支持部材３０は、略水平な第１構成部３１と、第１構成部３１の両端から下方に延びる一対の第２構成部３２と、第１構成部３１から下方に延びる前後一対の支持部３４と、を備える。各第２構成部３２の下端部が枠体１８の上面に固定され且つ各第２構成部３２の下部が筒状部２７の外周面に固定されている。第１構成部３１は上部２６より上方に位置する。左右の第１構成部３１の上面には、互いに同軸をなす軸受３３がそれぞれ固定されている。

図３に示されたように、左右の内筒８６Ａの内部空間に動力伝達装置３５がそれぞれ図５、図６に示された向きで設けられている。

図４～図９に示されたように動力伝達装置３５は、第１部材３６、第１回転軸４８Ａ、４８Ｂ、ワンウェイギヤ４９Ａ、４９Ｂ、第１プーリ（プーリ）５０Ａ、５０Ｂ、第２回転軸５２Ａ、５２Ｂ、軸受け５３Ａ、５３Ｂ、第２プーリ（プーリ）５４Ａ、５４Ｂ、第１環状ベルト５７Ａ、第２環状ベルト５７Ｂ、カバー板５９、第３プーリ６２Ａ、第３プーリ６２Ｂ、第４プーリ６６、第５プーリ６６Ｘ、第３環状ベルト７０、及び第２部材７２を備える。

第１部材３６は、基部３７、支柱部４０、及びギヤ支持部材４４を備える。

円盤状の基部３７の中心部に、基部３７を上下方向に貫通する案内孔３９が形成されている。図７に示されたように案内孔３９の断面形状は略長方形である。即ち、案内孔３９の断面形状は非円形である。

基部３７の上面には、上下方向に延びる一対の支柱部４０の下端部が固定されている。支柱部４０の上端部は、当該上端部より下方に位置する部位より前後寸法が大きい支持部４１によって構成されている。さらに前後の支持部４１の上面には支持溝４３が形成されている。

図５及び図６に示されたように、ギヤ支持部材４４は、被支持部４５、下方延長部４６、及びスペーサ４７を有する。被支持部４５の正面形状は略三角形であり、下方延長部４６の正面形状は略長方形である。下方延長部４６は被支持部４５の下端から下方に延びている。下方延長部４６の前後寸法は、被支持部４５の下端部の前後寸法より小さい。被支持部４５の下端部の前後両端部が、前後の支持溝４３にそれぞれ挿入されている。さらに固定手段（図示省略）によって、被支持部４５の下端部の前後両端部が、前後の支持部４１に固定されている。下方延長部４６は前後の支柱部４０の間に位置している。さらに図５に示されたように、下方延長部４６の左側面には直方体形状のスペーサ４７の右側面が固定されている。

図５に示されたように、被支持部４５を前後一対の第１回転軸４８Ａ、４８Ｂが左右方向に貫通しており、下方延長部４６の下端部を前後一対の第２回転軸５２Ａ、５２Ｂが左右方向に貫通している。第１回転軸４８Ａ、４８Ｂは被支持部４５に対して、自身の軸線回りに回転可能である。第２回転軸５２Ａ、５２Ｂは下方延長部４６に固定されている。さらに後側の第２回転軸５２Ａは後側の第１回転軸４８Ａの直下に位置し、前側の第２回転軸５２Ｂは前側の第１回転軸４８Ｂの直下に位置する。

図５に示されたように、第１回転軸４８Ａ、４８Ｂの左側部にはワンウェイギヤ４９Ａ、４９Ｂを介して第１プーリ５０Ａ、５０Ｂがそれぞれ回転可能に支持されている。第１プーリ５０Ａ、５０Ｂの外周面全周には溝５１Ａ、５１Ｂが形成されており、溝５１Ａ、５１Ｂの底面には多数の歯部（図示省略）が周方向に並べて設けられている。図５及び図１０～図１２に示されたように波力発電装置１０を左側から見たときに、後側のワンウェイギヤ４９Ａは、第１プーリ５０Ａが第１回転軸４８Ａに対して時計方向（正方向）（第１回転方向）Ｄｃｗに相対回転するのを規制し、第１プーリ５０Ａが第１回転軸４８Ａに対して反時計方向（逆方向）Ｄｃｃに相対回転するのを許容する。即ち、第１プーリ５０Ａが時計方向Ｄｃｗに回転するとき、第１回転軸４８Ａは第１プーリ５０Ａと一緒に時計方向Ｄｃｗに回転する。また、前側のワンウェイギヤ４９Ｂは、第１プーリ５０Ｂが第１回転軸４８Ｂに対して時計方向（正方向）（第２回転方向）Ｄｃｗに相対回転するのを規制し、第１プーリ５０Ｂが第１回転軸４８Ｂに対して反時計方向（逆方向）Ｄｃｃに相対回転するのを許容する。即ち、第１プーリ５０Ｂが時計方向Ｄｃｗに回転するとき、第１回転軸４８Ｂは第１プーリ５０Ｂと一緒に時計方向Ｄｃｗに回転する。

図５に示されたように、第２回転軸５２Ａ、５２Ｂの左側部には軸受け５３Ａ、５３Ｂを介して第２プーリ５４Ａ、５４Ｂがそれぞれ回転可能に支持されている。そのため、波力発電装置１０を左側から見たときに、第２プーリ５４Ａは第２回転軸５２Ａに対して時計方向及び反時計方向に回転可能であり、第２プーリ５４Ｂは第２回転軸５２Ｂに対して時計方向及び反時計方向に回転可能である。第２プーリ５４Ａ、５４Ｂの外周面全周には溝５５Ａ、５５Ｂが形成されており、溝５５Ａ、５５Ｂの底面には多数の歯部５６Ａ、５６Ｂが周方向に並べて設けられている。

第１プーリ５０Ａ及び第２プーリ５４Ａにはゴム製の第１環状ベルト５７Ａが掛け回されており、第１プーリ５０Ｂ及び第２プーリ５４Ｂにはゴム製の第２環状ベルト５７Ｂが掛け回されている。第１環状ベルト５７Ａ及び第２環状ベルト５７Ｂの内周面全体には、多数の溝５８が等間隔で形成されている。第１環状ベルト５７Ａの上端部の溝５８に第１プーリ５０Ａの上記歯部が噛み合っており、第１環状ベルト５７Ａの下端部の溝５８に第２プーリ５４Ａの歯部５６Ａが噛み合っている。同様に、第２環状ベルト５７Ｂの上端部の溝５８に第１プーリ５０Ｂの上記歯部が噛み合っており、第２環状ベルト５７Ｂの下端部の溝５８に第２プーリ５４Ｂの歯部５６Ｂが噛み合っている。第１環状ベルト５７Ａ及び第２環状ベルト５７Ｂは常に緊張状態にある。即ち、第１環状ベルト５７Ａ及び第２環状ベルト５７Ｂは常に自由状態から延びた状態にある。さらに図１０～図１２に示されたように、第１環状ベルト５７Ａの後部５７Ａ－１及び前部５７Ａ－２は実質的に上下方向と平行な直線形状である。同様に、第２環状ベルト５７Ｂの前部５７Ｂ－１及び後部５７Ｂ－２は実質的に上下方向と平行な直線形状である。さらに第１プーリ５０Ａ、５０Ｂ、第２プーリ５４Ａ、５４Ｂ、第１環状ベルト５７Ａ及び第２環状ベルト５７Ｂは、左右方向に対して直交する一つの仮想平面であり且つギヤ支持部材４４の左側に位置する第１平面（図示省略）上に位置する。

図５に示されたカバー板５９の正面形状は略長方形である。カバー板５９の寸法は、前後の支持部４１の間隔より小さく、カバー板５９の上下寸法は第１回転軸４８Ａと第２回転軸５２Ａとの間の上下方向距離と略同一である。カバー板５９の四隅には軸受孔６０が形成されている。上側の前後の軸受孔６０に第１回転軸４８Ａ、４８Ｂがそれぞれ挿入され、下側の前後の軸受孔６０に第２回転軸５２Ａ、５２Ｂがそれぞれ挿入されている。さらにスペーサ４７の左側面にカバー板５９の右側面の中央部が固定されている。スペーサ４７の左側面は、第１プーリ５０Ａ、５０Ｂの右側面及び第２プーリ５４Ａ、５４Ｂの右側面より左側に位置する。そのためカバー板５９の右側面は第１プーリ５０Ａ、５０Ｂの左側面及び第２プーリ５４Ａ、５４Ｂの左側面から左側に離れる。

図５及び図６に示されたように、被支持部４５の右側面の上部には右方に向かって延びる回転支持軸６１が設けられている。

図５及び図６に示されたように、第１回転軸４８Ａ、４８Ｂの右側部には第３プーリ６２Ａ、６２Ｂがそれぞれ設けられている。第３プーリ６２Ａ、６２Ｂの中心部には中心孔６３Ａ、６３Ｂが設けられている。第３プーリ６２Ａ、６２Ｂの外周面全周には溝６４Ａ、６４Ｂが形成されており、溝６４Ａ、６４Ｂの底面には多数の歯部６５Ａ、６５Ｂが周方向に並べて設けられている。第３プーリ６２Ａの中心孔６３Ａに第１回転軸４８Ａの右側部が挿入され且つ第３プーリ６２Ａが第１回転軸４８Ａに固定されている。同様に、第３プーリ６２Ｂの中心孔６３Ｂに第１回転軸４８Ｂの右側部が挿入され且つ第３プーリ６２Ｂが第１回転軸４８Ｂに固定されている。

図６に示されたように、回転支持軸６１には第４プーリ６６が支持されている。第４プーリ６６の中心部には中心孔６７（図５参照）が設けられている。第４プーリ６６の外周面全周には溝６８が形成されており、溝６８の底面には多数の歯部６９が周方向に並べて設けられている。第４プーリ６６の中心孔６７に回転支持軸６１が挿入され且つ第４プーリ６６が回転支持軸６１に固定されている。

さらに図５及び図６に示されたように、回転支持軸６１の右端部には、第４プーリ６６の右側に位置し且つ第４プーリ６６と同軸をなす第５プーリ６６Ｘの中心部が固定されている。第５プーリ６６Ｘの外周面全周には溝７１Ｘが設けられている。

第３プーリ６２Ａ、６２Ｂ及び第４プーリ６６にはゴム製の第３環状ベルト７０が掛け回されている。第３環状ベルト７０の内周面全体には、多数の溝７１が等間隔で形成されている。第３環状ベルト７０の溝７１に、第３プーリ６２Ａの歯部６５Ａ、第３プーリ６２Ｂの歯部６５Ｂ、及び第４プーリ６６の歯部６９がそれぞれ噛み合っている。第３環状ベルト７０は常に緊張状態にある。さらに第３プーリ６２Ａ、６２Ｂ、第４プーリ６６及び第３環状ベルト７０は、左右方向に対して直交する一つの仮想平面であり且つギヤ支持部材４４の右側に位置する第２平面（図示省略）上に位置する。

図５に示されたように、第２部材７２は、本体部７３、固定部材７５Ａ、７５Ｂ、ナット８０及びボルト８１を備える。

本体部７３は、底部が閉塞され且つ上面のみが開放された筒状体である。本体部７３の上下方向に直交する断面で切断した断面形状は、案内孔３９と略同一である。より詳細には、本体部７３の断面形状は案内孔３９の断面形状より僅かに小さい。即ち、本体部７３の断面形状は非円形形状である。

図４に示されたように、本体部７３の上部は、第１部材３６の基部３７の下方から案内孔３９を上方に貫通している。即ち、図５に示されたように、下方延長部４６の一部、第２プーリ５４Ａ、５４Ｂ、並びに、第１環状ベルト５７Ａ及び第２環状ベルト５７Ｂの一部が、常に本体部７３の内部空間に位置する。案内孔３９及び本体部７３の断面形状は共に非円形形状である。そのため、案内孔３９と本体部７３は両者の軸線方向（上下方向）（直線方向）を中心とする周方向に相対回転不能である。一方、案内孔３９と本体部７３は両者の軸線方向に沿って相対移動可能である。

さらに図５、図６、図８及び図９に示されたように、固定部材７５Ａ、７５Ｂ及びボルト８１によって、第１環状ベルト５７Ａのみ５７Ａ－１及び第２環状ベルト５７Ｂの前部５７Ｂ－１が本体部７３に固定されている。

図９に示されたように本体部７３の後部７４Ａの上部には左右一対の貫通孔７４Ａ１が形成されている。固定部材７５Ａは、第１支持板７６Ａ、第２支持板７８Ａ、及びナット８０を有する。第１支持板７６Ａ及び第２支持板７８Ａは共に略直方体状の板材である。第１支持板７６Ａには左右一対の貫通孔７７が形成され、第２支持板７８Ａには左右一対の取付孔７９が形成されている。貫通孔７７の断面形状は円形であり、取付孔７９の断面形状は六角形である。各取付孔７９には断面形状が六角形のナット８０が埋め込まれている。即ち、第２支持板７８Ａにナット８０が固定されている。各貫通孔７４Ａ１と各貫通孔７７が互いに同軸をなすように、第１支持板７６Ａの後面が後部７４Ａの内面（前面）に接触しており、後部７４Ａの外側（後方）から貫通孔７４Ａ１に挿入されたボルト８１が第１支持板７６Ａの貫通孔７７を前方に貫通する。さらに第１支持板７６Ａと、第１支持板７６Ａの前方に位置する第２支持板７８Ａとによって第１環状ベルト５７Ａの後部５７Ａ－１の一部が挟まれる。さらに第１支持板７６Ａと第２支持板７８Ａによって後部５７Ａ－１が強固に挟まれた状態で、各ボルト８１がナット８０に螺合され、且つ、各ボルト８１の頭部８２が後部７４Ａの外面（後面）に圧接する。即ち、固定部材７５Ａによって後部５７Ａ－１の一部が後部７４Ａに固定されている。

図６～図８に示されたように、第１支持板７６Ｂ、第２支持板７８Ｂ、ナット８０（図６～図８において図示省略）及び一対のボルト８１を有する固定部材７５Ｂが、本体部７３の前部７４Ｂの上端部に固定されている。即ち、固定部材７５Ｂによって前部５７Ｂ－１の一部が前部７４Ｂに固定されている。

図３に示されたように、第２部材７２の底面が内筒８６Ａの内部空間の底面に固定されている。さらに支持部材３０の各支持部３４の下端部が被支持部４５に固定されている。

さらに図１に示されたように、固定部材１７には、複数本の連結部材９７の上端部がそれぞれ固定され、各連結部材９７の下端部に錘９８が固定されている。連結部材９７は紐やワイヤーのような可撓性を有する材料により構成されている。各連結部材９７が直線状態（緊張状態）にあるときの固定部材１７と錘９８との間の上下方向は距離ＤＬ（図１参照）である。小型の波力発電装置１０が海１００で使用される場合、距離ＤＬは例えば１ｍ～５ｍに設定され、大型の波力発電装置１０が海１００で使用される場合、距離ＤＬは例えば３ｍ～２０ｍに設定される。また小型の波力発電装置１０に設けられる錘９８の質量は、例えば３ｋｇ～５０ｋｇであり、大型の波力発電装置１０に設けられる錘９８の質量は、例えば１００ｋｇ～５００ｋｇである。各連結部材９７が直線状態（緊張状態）にあるときの第１浮遊体１５全体の重心は錘９８の一部に位置する。また、第１浮遊体１５全体の比重は、海水の比重より小さい第１比重である。

波力発電装置１０は左右一対の第２浮遊体８５を備える。図３に示されるように、左側の第２浮遊体８５は、動力伝達装置３５の特定部材、内筒８６Ａ、ピストンリング８９を備える。同様に、右側の第２浮遊体８５は、動力伝達装置３５の特定部材、内筒８６Ｂ及びピストンリング８９を備える。内筒８６Ａ、８６Ｂは、底部８７と、底部８７の外周部から上方に延びる筒状部８８と、を備える。底部８７は円形であり、筒状部８８は底部８７の中心軸を中心とする円筒形状である。筒状部８８の外径は筒状部２７の内径より小さい。

図３に示されるように、内筒８６Ａ、８６Ｂは対応する外筒２５Ａ、２５Ｂの下端開口から外筒２５Ａ、２５Ｂの内部に挿入されている。なお、図示は省略されているが、外筒２５Ａと内筒８６Ａとの間には、内筒８６Ａの上端が外筒２５Ａの下端より下方へ移動するのを規制し、且つ、内筒８６Ａの上端が外筒２５Ａの上部２６に接触するのを規制するストッパ機構が設けられている。外筒２５Ｂと内筒８６Ｂとの間にも同様のストッパ機構が設けられている。

さらに筒状部２７の内周面と筒状部８８の外周面との間には環状のクリアランスが形成されており、筒状部８８の外周面に固定された複数のピストンリング８９が筒状部２７の内周面とスライド可能に接触している。そのため、内筒８６Ａ、８６Ｂは対応する外筒２５Ａ、２５Ｂに対して上下方向に相対移動可能である。さらにピストンリング８９によって、外筒２５Ａ、２５Ｂの下端と内筒８６Ａ、８６Ｂの筒状部８８との間から上記クリアランスに進入した海水が、内筒８６Ａ、８６Ｂの上縁部を乗り越えて、外筒２５Ａ、２５Ｂ及び内筒８６Ａ、８６Ｂの内部空間に進入することが防止されている。

第２浮遊体８５の比重は、海水の比重より小さく且つ第１比重より小さい第２比重である。

図２に示されたように、左側の支持部材３０に設けられた軸受３３によって左右方向に延びる第１回転軸９０が回転可能に支持され、右側の支持部材３０に設けられた軸受３３によって左右方向に延びる第２回転軸９１が回転可能に支持されている。第１回転軸９０及び第２回転軸９１は互いに同軸をなす。さらに第１回転軸９０と第２回転軸９１の対向する端部同士が、回転接続機能（図示省略）によって相対回転可能に接続されている。さらに図示は省略されているが、第１回転軸９０の左端部及び第２回転軸９１の右端部には、それぞれプーリが設けられている。

これらのプーリには、図１～図３に記載された環状ベルト（動力伝達ベルト）９５が掛けまわされている。ゴム製である環状ベルト９５の内面には多数のＶ字溝が、環状ベルト９５の延長方向に並べて形成されている。左側の環状ベルト９５の一部のＶ字溝が第１回転軸９０のプーリと噛み合っており、右側の環状ベルト９５の一部のＶ字溝が第２回転軸９１のプーリと噛み合っている。さらに図５及び図６に示されたように、左右の環状ベルト９５が対応する第５プーリ６６Ｘに掛けまわされ、環状ベルト９５のＶ字溝が対応する第５プーリ６６Ｘの溝７１Ｘと噛み合っている。左右の環状ベルト９５は常に緊張状態となる。さらに左右の環状ベルト９５は、共に実質的に上下方向に延びる一対の上下方向延長部９５Ａ、９５Ｂを有する。

さらに固定部材１７に固定され且つ固定部材１７から上方に延びる発電機支持部材（図示省略）によって、図１及び図２に示された第１発電機９２及び第２発電機９３が支持されている。さらに第１回転軸９０が第１発電機９２を回転可能に貫通し、第２回転軸９１が第２発電機９３を回転可能に貫通している。波力発電装置１０を左側から見たときに、第１回転軸９０が時計方向Ｂ１（図２参照）に回転するとき、第１発電機９２は第１回転軸９０の回転力を利用して発電する。第２回転軸９１が時計方向Ｂ１に回転するとき、第２発電機９３は第２回転軸９１の回転力を利用して発電する。なお、第１回転軸９０が反時計方向に回転するとき第１発電機９２は発電せず、第２回転軸９１が反時計方向に回転するとき第２発電機９３は発電しない。

次に、実施形態の作用及び効果を説明する。

例えば波力発電装置１０は、図１に示されるように海１００の岸（図示省略）から遠く離れた所定領域１０１に設置される。上述のように第１浮遊体１５の比重は海水の比重より小さい第１比重である。そのため波力発電装置１０を所定領域１０１に設置すると、第１浮遊体１５は所定領域１０１に対して浮かぶ。より詳細には、各フロート２２が発生する浮力によって、固定部材１７、フロート２２、外筒２５Ａ、２５Ｂ、支持部材３０、及び動力伝達装置３５の上記一部が所定領域１０１に対して浮かぶ。一方、錘９８は海１００の底１００Ｂより上方の海中に位置し、各連結部材９７が緊張状態（直線状態）になる。重心を含み且つ重量が大きい錘９８が水面１０２より下方の流体（海水）の影響を受ける。錘９８の周囲の流体（海水）の動きは、波１０３（水面１０２）の動きより小さくなり易い。そして海１００の底１００Ｂから上方に離れ且つ動きが小さい流体の影響を受ける錘９８が、緊張状態にある連結部材９７を介して固定部材１７に力を及ぼすため、固定部材１７及び外筒２５Ａ、２５Ｂは実質的に平均水面１０２Ａと一緒に上下動する。この錘９８の働きにより、平均水面１０２Ａと錘９８の下面との間の上下方向の距離Ｄｐが、波１０３の高さに拘わらず略一定に維持される。本明細書において「平均水面」とは、その領域（所定領域１０１）に含まれる全ての波１０３の高さの平均値を通る仮想面のことである。

また、第２浮遊体８５の比重は海水の比重より小さい第２比重である。そのため第２浮遊体８５も所定領域１０１に対して浮かぶ。第２浮遊体８５は水面１０２と一緒に上下動する。

ここで図１に示されるように、所定領域１０１に所定の大きさの波１０３が発生している場合を想定する。このとき外筒２５Ａ、２５Ｂ及び第１部材３６は平均水面１０２Ａと一緒に上下動する一方で、内筒８６Ａ、８６Ｂ及び第２部材７２は水面１０２と一緒に移動する。そのため、波１０３の影響により、対をなす外筒２５Ａ、２５Ｂ及び内筒８６Ａ、８６Ｂが上下方向に相対移動する。なお外筒２５Ａ、２５Ｂは平均水面１０２Ａと一緒に上下動し且つ固定部材１７によって連結されているので、外筒２５Ａ、２５Ｂはほぼ同じ態様で上下動する。一方、内筒８６Ａと内筒８６Ｂは、所定の時刻においてほぼ同じ動きをする場合がある。例えば、内筒８６Ａと内筒８６Ｂが同時に同じ速さで上昇する場合がある。また、内筒８６Ａと内筒８６Ｂが所定の時刻において全く異なる動きをする場合がある。例えば、内筒８６Ａが上昇する一方で、内筒８６Ｂが下降する場合がある。

なお、外筒２５Ａ、２５Ｂが平均水面１０２Ａと一緒に上下動するとは、外筒２５Ａ、２５Ｂが平均水面１０２Ａと完全に一緒に上下動すること、及び、外筒２５Ａ、２５Ｂが平均水面１０２Ａと実質的に一緒に上下動すること、の両方の意味を含む。同様に、内筒８６Ａ、８６Ｂが水面１０２と一緒に上下動するとは、内筒８６Ａ、８６Ｂが水面１０２と完全に一緒に上下動すること、及び、内筒８６Ａ、８６Ｂが水面１０２と実質的に一緒に上下動すること、の両方の意味を含む。

図１０に示されたように、後部５７Ａ－１の上下方向の中心部に固定部材７５Ａが位置し且つ前部５７Ｂ－１の上下方向の中心部に固定部材７５Ｂが位置するときの第１部材３６と第２部材７２の相対位置を初期位置と定義する。ここで、第１部材３６と第２部材７２が初期位置にある場合に、波１０３の影響により、内筒８６Ａ、８６Ｂ及び第２部材７２が外筒２５Ａ、２５Ｂ及び第１部材３６に対して上方に相対移動した場合を想定する。これにより固定部材７５Ａが第１プーリ５０Ａに接近し且つ固定部材７５Ｂが第１プーリ５０Ｂに接近する。第１部材３６の第２部材７２に対する相対位置が図１１に示された位置になったときに、上記ストッパ機構の働きにより、内筒８６Ａ、８６Ｂ及び第２部材７２は外筒２５Ａ、２５Ｂ及び第１部材３６に対して、これ以上は上方に相対移動できなくなる。

さらに、このように第２部材７２が第１部材３６に対して上方に相対移動するとき、第１環状ベルト５７Ａが図１０、１１の矢印ＤＡ１方向に移動し且つ第２環状ベルト５７Ｂが矢印ＤＢ１方向に移動する。そのため第１プーリ５０Ａが時計方向Ｄｃｗに回転し且つ第１プーリ５０Ｂが反時計方向Ｄｃｃに回転する。そのためワンウェイギヤ４９Ａの働きにより、第１回転軸４８Ａが第１プーリ５０Ａと一緒に時計方向Ｄｃｗに回転する。その一方で、ワンウェイギヤ４９Ｂの働きにより、第１プーリ５０Ｂの反時計方向Ｄｃｃへの回転力は第１回転軸４８Ｂに伝達されない。そのため第１回転軸４８Ａに固定された第３プーリ６２Ａが時計方向Ｄｃｗ（図６参照）に回転する。そのため第３プーリ６２Ａに掛けまわされている第３環状ベルト７０が矢印Ｄ－１方向に移動する。そのため、第３環状ベルト７０と連係している第４プーリ６６及び第３プーリ６２Ｂが時計方向Ｄｃｗに回転する。そのため左側の動力伝達装置３５の第５プーリ６６Ｘが第４プーリ６６と一緒に時計方向Ｄｃｗに回転する。そのため左右の環状ベルト９５が図３の時計方向Ｂ１に回転するので、第１回転軸９０及び第２回転軸９１が時計方向Ｂ１に回転する。従って、第１発電機９２及び第２発電機９３が発電する。

次に、第１部材３６と第２部材７２が初期位置にある場合に、波１０３の影響により、内筒８６Ａ、８６Ｂ及び第２部材７２が外筒２５Ａ、２５Ｂ及び第１部材３６に対して下方に相対移動した場合を想定する。これにより固定部材７５Ａが第２プーリ５４Ａに接近し且つ固定部材７５Ｂが第２プーリ５４Ｂに接近する。第１部材３６の第２部材７２に対する相対位置が図１２に示された位置になったときに、固定部材７５Ａ（第１支持板７６Ａ及び第２支持板７８Ａ）が第２プーリ５４Ａの上端に接触し且つ固定部材７５Ｂ（第１支持板７６Ｂ及び第２支持板７８Ｂ）が第２プーリ５４Ｂの上端に接触する。そのため、内筒８６Ａ、８６Ｂ及び第２部材７２は外筒２５Ａ、２５Ｂ及び第１部材３６に対して、これ以上は下方に相対移動できなくなる。

さらに第２部材７２が第１部材３６に対して下方に相対移動するとき、第１環状ベルト５７Ａが図１０、図１２の矢印ＤＡ２方向に移動し且つ第２環状ベルト５７Ｂが矢印ＤＢ２方向に移動する。そのため第１プーリ５０Ａが反時計方向Ｄｃｃに回転し且つ第１プーリ５０Ｂが時計方向Ｄｃｗに回転する。そのためワンウェイギヤ４９Ｂの働きにより、第１回転軸４８Ｂが第１プーリ５０Ｂと一緒に時計方向Ｄｃｗに回転する。その一方で、ワンウェイギヤ４９Ａの働きにより、第１プーリ５０Ａの反時計方向Ｄｃｃへの回転力は第１回転軸４８Ａに伝達されない。そのため第１回転軸４８Ｂに固定された第３プーリ６２Ｂが時計方向Ｄｃｗ（図６参照）に回転する。そのため第３プーリ６２Ｂに掛けまわされている第３環状ベルト７０が矢印Ｄ－１方向に移動する。そのため、第３環状ベルト７０と連係している第４プーリ６６及び第３プーリ６２Ａが時計方向Ｄｃｗに回転する。そのため右側の動力伝達装置３５の第５プーリ６６Ｘが第４プーリ６６と一緒に時計方向Ｄｃｗに回転する。そのため左右の環状ベルト９５が図３の時計方向Ｂ１に回転するので、第１発電機９２及び第２発電機９３が発電する。

このように本実施形態では、波１０３の影響により、内筒８６Ａ、８６Ｂが外筒２５Ａ、２５Ｂに対して上方と下方のいずれに相対移動する場合も、第１発電機９２及び発電機９３が発電する。さらに、外筒２５Ａ、２５Ｂは平均水面１０２Ａと一緒に上下動する一方で、内筒８６Ａ、８６Ｂは水面１０２と一緒に上下動する。そのため、波１０３が大きい場合も小さい場合も、波１０３の力によって外筒２５Ａ、２５Ｂ及び第１部材３６と内筒８６Ａ、８６Ｂ及び第２部材７２を確実に上下方向に相対移動させられる。従って、第１発電機９２及び第２発電機９３は、波１０３の力を利用して効率よく発電可能である。

さらに波力発電装置１０は、アンカーを利用して海１００の底１００Ｂに設置されない。そのためアンカーを利用して底１００Ｂに設置される波力発電装置と比べて、本実施形態の波力発電装置１０は海１００の岸から離れた所定領域１０１に設置するのが簡単である。

さらに第１浮遊体１５が外筒２５Ａ、２５Ｂより下方に位置し且つ底１００Ｂから上方に離れた位置に位置する錘９８を備え、連結部材９７が緊張状態にあるときに第１浮遊体１５全体の重心が錘９８の一部に位置する。従って、第１浮遊体１５が錘９８を備えない場合と比べて、第１浮遊体１５全体の重心をより下方に位置させることが可能になる。即ち、第１浮遊体１５の重心の周辺の部位が海水から受ける力を、錘９８を備えない場合よりも小さくできる。そのため、錘９８を備えない場合と比べて、本実施形態の外筒２５Ａ、２５Ｂは平均水面１０２Ａと一緒に上下動し易い。

さらに波力発電装置１０が外筒２５Ａ、２５Ｂを連結する枠体１８を備える。そのため、枠体１８を具備しない場合と比べて、外筒２５Ａ、２５Ｂの軸線は鉛直方向と平行になり易い。即ち、枠体１８を具備しない場合と比べて、外筒２５Ａ、２５Ｂ及び内筒８６Ａ、８６Ｂは波１０３の力によって効率よく上下方向に相対移動できる。従って、枠体１８を具備しない場合と比べて、波力発電装置１０は効率よく発電できる。

さらに連結部材９７が可撓性を有する。そのため連結部材９７を金属棒によって構成した場合に比べて、非使用状態にある波力発電装置１０の全長を小さくできる。例えば、波力発電装置１０を所定領域１０１へ運ぶための船（図示省略）の甲板上に置かれた波力発電装置１０の連結部材９７を折り畳むことにより、波力発電装置１０の全長を、連結部材９７を金属棒によって構成した場合と比べて小さくできる。

例えば、支持部材３０を省略し、筒状部２７の径方向に延びる少なくとも一つの支持部材９４Ａ（図３参照）の外側端部を筒状部２７の内周面に固定し、支持部材９４Ａの内側端部を第１部材３６に固定してもよい。この場合、筒状部８８に、支持部材９４Ａと同数の上下方向に長い貫通孔（長孔）９４Ｂが形成され、各支持部材９４Ａが対応する貫通孔９４Ｂを、上下方向に相対移動可能に貫通する。このような構造の波力発電装置も、波１０３の力によって、外筒２５Ａ、２５Ｂと内筒８６Ａ、８６Ｂを上下方向に相対移動させることが可能である。しかしながらこの場合は、外筒２５Ａ、２５Ｂの下端と内筒８６Ａ、８６Ｂの筒状部８８との間から上記クリアランスに進入した海水が、これらの貫通孔９４Ｂを通って内筒８６Ａ、８６Ｂの内部空間に進入し易い。即ち、海水が動力伝達装置３５に付着し易い。動力伝達装置３５の一部の構成部材は金属によって構成される可能性がある。そのため海水が動力伝達装置３５の金属製の各構成部材に付着すると、これらの構成部材が錆びてしまい動力伝達装置３５の動作が不円滑になる。

これに対して本実施形態では、外筒２５Ａ、２５Ｂ及び内筒８６Ａ、８６Ｂの内部空間に位置する動力伝達装置３５が支持部材３０によって上方から支持されている。換言すると、内筒８６Ａ、８６Ｂの筒状部８８に貫通孔を設けることなく、動力伝達装置３５を外筒２５Ａ、２５Ｂ及び内筒８６Ａ、８６Ｂの内部空間に位置させている。そのため、本実施形態の波力発電装置１０の外筒２５Ａ、２５Ｂの下端と内筒８６Ａ、８６Ｂの筒状部８８との間から上記クリアランスに海水が進入しても、この海水が動力伝達装置３５に付着するおそれは小さい。

以上、本発明を実施形態に基づいて説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲内において、適宜設計変更可能である。

支持部材３０の形状が、実施形態の形状と異なっていてもよい。即ち、支持部材３０は、外筒２５Ａ、２５Ｂの開口部２８を貫通し且つ第１部材３６を支持できる形状であれば、いかなる形状であってもよい。

被支持部４５に設けられるプーリの数は４つでなくてもよい。例えば、被支持部４５に６個のプーリを設けて、第１環状ベルト５７Ａ及び第２環状ベルト５７Ｂを３個のプーリにそれぞれ掛けまわしてもよい。

第１部材３６に第１環状ベルト５７Ａ及び第２環状ベルト５７Ｂの一部が固定され、第２部材７２に第１プーリ５０Ａ、５０Ｂ、第２プーリ５４Ａ、５４Ｂ、第３プーリ６２Ａ、第３プーリ６２Ｂ、第４プーリ６６及び第５プーリ６６Ｘが設けられてもよい。

可撓性を具備しない部材により連結部材９７を構成してもよい。例えば、金属棒を連結部材９７として利用してもよい。

枠体１８に３つ以上の外筒２５Ａ、２５Ｂを固定し、各外筒２５Ａ、２５Ｂの内周側に内筒８６Ａ、８６Ｂを位置させてもよい。

動力伝達装置３５は、プーリ及びベルトを備えていれば、上記のものとは別の構造であってもよい。

ワンウェイギヤ４９Ａ、４９Ｂの代わりに、ワンウェイクラッチ又はワンウェイベアリングを用いてもよい。

図３に仮想線で示した蓋部材９６を上部２６の上面に設けて、蓋部材９６によって開口部２８を覆ってもよい。さらに蓋部材９６には、環状ベルト９５の上下方向延長部９５Ａ、９５Ｂがそれぞれスライド可能に貫通する２つの貫通孔９６Ａ及び各支持部３４が貫通する一対の貫通孔（図示省略）が設けられている。この変形例によれば、海水が、上部２６の上方から開口部２８を介して外筒２５Ａ、２５Ｂ及び内筒８６Ａ、８６Ｂの内部空間に進入するおそれがより小さくなる。なお、上下方向延長部９５Ａ、９５Ｂ及び各支持部３４が貫通する一つの貫通孔を蓋部材９６に設けることも可能である。しかしこの場合の貫通孔は大型になり易い。これに対して上下方向延長部９５Ａ用の貫通孔９６Ａ、上下方向延長部９５Ｂ用の貫通孔９６Ａ、及び支持部３４用の一対の貫通孔が互いに別個の場合は、これら各貫通孔をそれぞれ小型にできる。そのため、このようにすることにより、一つの大型の貫通孔を形成する場合に比べて、海水が開口部２８を介して外筒２５Ａ、２５Ｂ及び内筒８６Ａ、８６Ｂの内部空間に進入するおそれをより小さくできる。

さらに、この蓋部材９６が弾性材料によって構成されてもよい。弾性材料の一例はゴム材である。さらにこの場合、蓋部材９６に設けられた貫通孔９６Ａの内周面が上下方向延長部９５Ａ、９５Ｂに接触し、蓋部材９６に設けられた貫通孔の内周面が支持部３４に接触してもよい。この変形例によれば、海水が開口部２８を介して外筒２５Ａ、２５Ｂ及び内筒８６Ａ、８６Ｂの内部空間に進入するおそれがより小さくなる。

１０ 波力発電装置
１５ 第１浮遊体
１７ 固定部材（浮遊物）
２５Ａ ２５Ｂ 外筒
２８ 開口部
３０ 支持部材
３５ 動力伝達装置
５０Ａ 第１プーリ（プーリ）
５０Ｂ 第１プーリ（プーリ）
５４Ａ 第２プーリ（プーリ）
５４Ｂ 第２プーリ（プーリ）
８５ 第２浮遊体
８６Ａ、８６Ｂ 内筒
９２ 第１発電機（発電機）
９３ 第２発電機（発電機）
９５ 環状ベルト（動力伝達ベルト）
９５Ａ ９５Ｂ 上下方向延長部
９７ 連結部材
９８ 錘
１００ 海
１０１ 所定領域
１０２Ａ 平均水面

Claims (6)

1. 海の所定領域に浮かべられ、前記所定領域において上下動する第１浮遊体と、
   前記第１浮遊体に対して上下方向に相対移動可能に前記所定領域に浮かべられた第２浮遊体と、
   前記第１浮遊体と前記第２浮遊体の上下方向の相対移動に連動して発電する発電機と、
   を備え、
   前記第２浮遊体が、上面が開放された内筒を備え、
   前記第１浮遊体が、
   前記内筒の外側に位置し、前記内筒に対して上下方向に相対移動可能であり、上面に開口部が形成された外筒と、
   前記外筒と一緒に上下動し、且つ、前記開口部を介して前記外筒の上方から前記外筒の内部へ延びる支持部材と、
   前記支持部材によって支持され且つ前記第１浮遊体と前記第２浮遊体の上下方向の相対移動に連動して回転する複数のプーリ、及び、少なくとも２つの前記プーリに掛けまわされ且つ前記プーリの回転に連動して回転する環状の動力伝達ベルトを有する、前記内筒の内部に位置する動力伝達装置と、
   を備え、
   前記発電機が、前記プーリの回転力を利用して発電する波力発電装置。
2. 前記第１浮遊体が、前記所定領域の平均水面と一緒に上下動し、且つ、前記所定領域の底から離れた位置に位置する錘を備え、
   前記第２浮遊体が、前記所定領域の水面と一緒に上下動する請求項１記載の波力発電装置。
3. 前記第１浮遊体が、
   前記所定領域に浮かぶ浮遊物と、
   前記錘と、
   前記浮遊物と前記錘とを接続し可撓性を有する連結部材と、
   を備え、
   前記連結部材が緊張状態にあるときの前記第１浮遊体の重心が前記錘の一部に位置する請求項２に記載の波力発電装置。
4. 前記プーリ及び前記動力伝達ベルトが同一平面上に位置する請求項１又は請求項２に記載の波力発電装置。
5. 前記動力伝達ベルトが、上下方向に延びる一対の上下方向延長部を備え、
   前記外筒の前記上面に、前記開口部を覆う蓋部材が設けられ、
   前記蓋部材に、一対の前記上下方向延長部がそれぞれ貫通する２つの貫通孔が設けられた請求項１又は請求項２に記載の波力発電装置。
6. 前記蓋部材が弾性材料によって構成され、
   前記貫通孔の内周面が前記上下方向延長部に接触する請求項５に記載の波力発電装置。