JP7290898B1 - 海上浮遊体ユニットを連結させた海上浮遊体 - Google Patents

Abstract

【課題】波力エネルギーなどの動揺エネルギーから電気エネルギーを生成する複数の発電装置を安全に海水面に浮かべることが可能な海上浮遊体、及びそれを形成するための海上浮遊体ユニットを提供する。【解決手段】本発明に係る海上浮遊体ユニットは、内部に密閉された空間を有する棒状の浮体と、前記棒状体の両端に装着されているユニット連結部とを有する。本発明に係る海上浮遊体は、上記の海上浮遊体ユニットの少なくとも３つを有し、１つの海上浮遊体ユニットのユニット連結部と他の２つの海上浮遊体ユニットのユニット連結部が、それら３つの海上浮遊体ユニットの浮体により略正三角形の一部が形成されるように連結され、全体として平面又は曲面の構造体となっている。【選択図】図１

Description

本発明は、波力エネルギーなどの動揺エネルギーから電気エネルギーを生成する複数の発電装置を安全に海水面に浮かべることが可能な海上浮遊体、及びそれを形成するための海上浮遊体ユニットに関する。

海水面には常に波が形成されている。波の主な原因は風であると言われており、地球を取り巻く大気は循環していて海水面上では常に風が吹いているため、結果として海水面には常に波が形成されている。一方で、海水面に形成されている波は、エネルギー（波力エネルギー）を持っており、それを有効活用することが望まれている。特に、波力エネルギーは膨大かつ無尽蔵に存在し枯渇する心配がないことから、電気エネルギーに変換する波力発電装置の開発が望まれている。

特許文献１には、波力エネルギーなどの動揺エネルギーを回転エネルギーに変換する動揺エネルギー変換装置であって、内部空間に流動体が移動可能に閉じ込められている本体と、前記本体が傾いて前記流動体が前記本体の内部空間を移動することで、一方向にのみ回転するように設置された回転体とを有する動揺エネルギー変換装置が記載されている。また、特許文献１には、波力エネルギーなどの動揺エネルギーを利用して発電する発電装置であって、上記の動揺エネルギー変換装置と、前記動揺エネルギー変換装置が有する回転体の回転エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機とを有する発電装置が記載されている。

特許文献２には、波力エネルギーなどの動揺エネルギーから電気エネルギーを生成する発電装置であって、内部空間に流動体が移動可能に閉じ込められているセル本体と、前記セル本体が傾いて前記流動体が前記セル本体の内部空間を移動することで一方向にのみ回転するように設置された回転体とを有する動揺エネルギー変換セルと、前記動揺エネルギー変換セルを格納するセル設置空間を有する波エネ容器と、前記回転体が回転する回転エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機と、全体の重量を調整する重量調整機構とを有する発電装置が記載されている。

特許第６３２７６２９号公報 特許第６８３１１５３号公報

特許文献１～２に記載された発電装置１つで得られる電気エネルギーはそれほど多くないことから、実用的な量の電気エネルギーを得るためには多数の発電装置を海水面に浮かべる必要がある。また、発電装置が海流で流されないように、発電装置を海底に設置したアンカーに連結する必要もある。しかし、多数の発電装置を１つ１つアンカーに連結すると膨大なコストがかかるばかりか、また多数の発電装置が独立して動いてしまうことから互いに接触して壊れてしまう可能性もある。

そこで、本発明は、波力エネルギーなどの動揺エネルギーから電気エネルギーを生成する複数の発電装置を安全に海水面に浮かべることが可能な海上浮遊体を提供することを目的とする。

本発明に係る海上浮遊体は、
棒状の浮体と、前記浮体の両端に装着されているユニット連結部とを有する海上浮遊体ユニットの少なくとも３つを有し、
１つの海上浮遊体ユニットのユニット連結部と他の２つの海上浮遊体ユニットのユニット連結部が、それら３つの海上浮遊体ユニットの浮体により略正三角形の一部が形成されるように、伸縮性ゴムで構成されているリング状の交叉部材を介して連結され、全体として平面又は曲面の構造体となっている。

本発明に係る海上浮遊体を用いることで、海上電光掲示板や動揺抑制装置を形成することができる。

本発明によれば、波力エネルギーなどの動揺エネルギーから電気エネルギーを生成する複数の発電装置を安全に海水面に浮かべることが可能な海上浮遊体を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る海上浮遊体ユニットの構造を示す模式図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図である。 本発明の一実施形態に係る海上浮遊体の構造を示す模式的平面図である。 本発明の一実施形態に係る海上浮遊体を海水面に浮かせた状態を示す模式的正面図である。 本発明の一実施形態に係る海上浮遊体を用いた海上電光掲示板を示す模式的平面図である。 本発明の一実施形態に係る海上浮遊体を用いた動揺抑制装置を示す模式的平面図である。

本発明に係る海上浮遊体ユニットの構造例を図１（図１（ａ）：正面図、図１（ｂ））：平面図）に示す。図１に示す海上浮遊体ユニット１０は、筒状物１１の両端を２つのキャップ１２で塞いだ棒状の浮体と、２つのキャップ１２のそれぞれに装着されているリング状のユニット連結部１３とを有している。

浮体は、棒状の形状をなしており、海水面に浮くものであればよい。棒状の外観形状としては、断面が円である円柱状、断面が楕円である楕円柱状、断面が三角形、四角形、五角形、六角形などの多角形である角柱状のいずれでもよいが、製造の容易さから円柱状が好ましい。海水面に浮かせるため、浮体の内部は空洞になっていることが好ましく、より具体的には、図１に示すように筒状物１１（図１は円筒）の両端を２つのキャップ１２で塞いだ構造であることが好ましい。筒状物１１としては、例えば、硬質ポリ塩化ビニル管を用いることができる。

あるいは、浮体として、波力エネルギーなどの動揺エネルギーから電気エネルギーを生成する発電装置を用いることもできる。発電装置の具体例としては、特許文献１に記載されているような、波力エネルギーなどの動揺エネルギーを回転エネルギーに変換する動揺エネルギー変換装置と、その動揺エネルギー変換装置が有する回転体の回転エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機とを有する発電装置が挙げられる。動揺エネルギー変換装置の具体例としては、特許文献１に記載されているような、内部空間に流動体が移動可能に閉じ込められている本体と、その本体が傾いて流動体が本体の内部空間を移動することで、一方向にのみ回転するように設置された回転体とを有する動揺エネルギー変換装置が挙げられる。なお、この発電装置による発電メカニズムは、特許文献１に記載されている。

棒状の浮体の長さは、海上浮遊体ユニットを用いて形成する海上浮遊体の大きさ等を考慮して適宜設定すればよいが、０．５～３．０ｍであることが好ましく、０．８～２．０ｍであることがより好ましく、１．０～１．５ｍであることがさらに好ましい。棒状の浮体の太さ（断面が円の場合は円の直径、それ以外の場合は最小外接円の直径）は、海水面に浮かせること等を考慮して適宜設定すればよいが、５～５０ｃｍであることが好ましく、１０～３０ｃｍであることがより好ましい。

浮体の両端には、ユニット連結部１３が装着されている。ユニット連結部１３は、複数の海上浮遊体ユニット１０を直接又は他の部材を介して互いに連結するための部材である。図１に示すように、筒状物１１の両端を２つのキャップ１２で塞いだ浮体の場合、２つのキャップ１２のそれぞれにユニット連結部１３が装着されていることが好ましい。ユニット連結部１３は、例えば金属で形成されており、リング状をなしていることが好ましい。リング状のユニット連結部１３は、固定式でもよいし、リングの一部が開閉可能な開閉式でもよい。リング状のユニット連結部１３の直径は、５～２０ｃｍであることが好ましく、８～１５ｃｍであることがより好ましい。

海上浮遊体ユニット１０は、海上浮遊体を形成するためのものである。本発明に係る海上浮遊体ユニット１０で形成された海上浮遊体の構造例を図２（平面図）に示す。図２の海上浮遊体１は、１２個の海上浮遊体ユニット１０で形成されている。より具体的には、１つの海上浮遊体ユニット１０のユニット連結部１３と他の２つの海上浮遊体ユニット１０のユニット連結部１３が、それら３つの海上浮遊体ユニット１０の浮体により略正三角形の一部が形成されるように、交叉部材２０を介して連結されており、全体として平面又は曲面の構造体である海上浮遊体１が形成されている。なお、海上浮遊体１は、基本的に平面の構造体となっているが、海上浮遊体１を形成する海上浮遊体ユニット１０の連結には「遊び」が存在することから、完全な平面ではなく一部が歪んだ曲面の構造体となってる場合がある。

海上浮遊体１は、少なくとも３つの海上浮遊体ユニット１０を有している必要がある。海上浮遊体１が有する海上浮遊体ユニット１０の数は、目的に応じて、３～１０００から選択される整数とすることができる。そして、そのうち３つの海上浮遊体ユニット１０のユニット連結部１３が、それら３つの海上浮遊体ユニット１０の浮体により略正三角形の一部が形成されるように連結される。海上浮遊体１が３つより多くの海上浮遊体ユニット１０を有する場合は、上記と同様に形成される略正三角形が隣り合って連続するように、各ユニット連結部１３が連結される。こうすることで、連結する海上浮遊体ユニット１０の数を増減させることで海上浮遊体１の上方からみた面積や形状を、かなり自由に調整することができる。なお、「略正三角形」とは、３つの海上浮遊体ユニット１０が環状になるように、それらのユニット連結部１３が連結された状態における、海上浮遊体ユニット１０の浮体が一辺をなす三角形の形状を言う。

少なくとも３つの海上浮遊体ユニット１０のユニット連結部１３同士の連結は、直接でもよいが、図２のように交叉部材２０を介して連結されていることが好ましい。交叉部材２０を介して連結されていれば、その分だけ海上浮遊体ユニット１０の連結に「遊び」ができることから、波（特に大きい波）に対する海上浮遊体１の耐性が高まる。交叉部材２０は、リング状をなしていることが好ましく、そのリング状の交叉部材２０が伸縮性ゴムで構成されていれば、海上浮遊体ユニット１０の連結の「遊び」がより柔軟になり、波（特に大きい波）に対する海上浮遊体１の耐性がより高まる。リング状のユニット連結部１３の直径は、５～３０ｃｍであることが好ましく、１０～２０ｃｍであることがより好ましい。

海上浮遊体１は、海流で流されないように、通常、海底に設置されたアンカーに連結されることから、そのためのアンカー連結ユニットをさらに有することが好ましい。図２の海上浮遊体１を海水面Ｓに浮かせた状態を図３に示すように、海上浮遊体１には、アンカー連結ユニットとして、ロープ４１及び緊結装置接続部４２を介して緊結装置４０が連結されている。緊結装置接続部４２は、例えば金属で形成されており、リング状をなしていることが好ましい。リング状の緊結装置接続部４２は、固定式でもよいし、リングの一部が開閉可能な開閉式でもよい。ロープ４１は、海上浮遊体１とアンカー連結ユニット（緊結装置接続部４２）との「遊び」を確保するため、伸縮性を有するロープが好ましい。

そして、図３に示すように、緊結装置４０は、ロープ５１を介して海底Ｂに設置されたアンカー５０に連結されており、緊結装置４０を調整することで、ロープ５１を緩めたり固定したりすることができる。緊結装置４０とアンカー５０は、ロープ５１を二重にして連結されていることが好ましい。二重のロープ５１で連結させることで、ロープを回収・取り替えすることが可能となる。ロープ５１は、アンカー連結ユニット（緊結装置４０）とアンカー５０との「遊び」を確保するため、伸縮性を有するロープが好ましい。

海上浮遊体１は、波力エネルギーなどの動揺エネルギーから電気エネルギーを生成する発電装置を有していることが好ましい。発電装置としては、前述の浮体となる発電装置を有していてもよく、図２及び図３に示すように、海上浮遊体１の周囲に発電装置３０が連結されていてもよい。より具体的には、図２及び図３に示す海上浮遊体１においては、１２個の海上浮遊体ユニット１０で形成されている海上浮遊体１の周囲に存在する６個の交叉部材２０に、ロープ３１を介して発電装置３０の発電装置連結部３２が連結されている。発電装置連結部３２は、例えば金属で形成されており、リング状をなしていることが好ましい。リング状の発電装置連結部３２は、固定式でもよいし、リングの一部が開閉可能な開閉式でもよい。ロープ３１は、海上浮遊体１と発電装置３０（発電装置連結部３２）との「遊び」を確保するため、伸縮性を有するロープが好ましい。

発電装置３０としては、例えば、特許文献２に記載された発電装置が挙げられる。特許文献２に記載された発電装置は、内部空間に流動体が移動可能に閉じ込められているセル本体と、前記セル本体が傾いて前記流動体が前記セル本体の内部空間を移動することで一方向にのみ回転するように設置された回転体とを有する動揺エネルギー変換セルと、前記動揺エネルギー変換セルを格納するセル設置空間を有する波エネ容器と、前記回転体が回転する回転エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機と、全体の重量を調整する重量調整機構とを有する。なお、この発電装置による発電メカニズムは、特許文献２に記載されている。

このように、海上浮遊体１が、波力エネルギーなどの動揺エネルギーから電気エネルギーを生成する発電装置を有していれば、海上浮遊体１が浮いている海水面に存在する波が有する波力エネルギーにより発電することができる。そして、例えば、海上浮遊体１が、前述の浮体となる発電装置を有している場合は、３つの浮体により略正三角形の一部が形成されるように連結されているため、複数の浮体（発電装置）が互いに接触して壊れてしまうことを防止することができる。また、例えば、海上浮遊体１の周囲に発電装置３０が連結されている場合は、複数の発電装置３０を離れた位置に連結させることができるため、複数の発電装置３０が互いに接触して壊れてしまうことを防止することができる。したがって、本発明に係る海上浮遊体１を用いることで、波力エネルギーなどの動揺エネルギーから電気エネルギーを生成する複数の発電装置を安全に海水面に浮かべることが可能となる。

海上浮遊体１が有する発電装置で発電した電力は、例えば、海上で行う工事用の電力として使用することができる。あるいは、図４に示すように、海上浮遊体１の表面に電光掲示板Ｅを設置して、そこに発電した電力を供給することで、海上電光掲示板とすることもできる。この海上電光掲示板では、例えば、救助を求める際の「ＳＯＳ」サインを表示したり、飛行機の乗客から見えるように広告を表示したりすることもできる。

さらに、海上浮遊体１が、波力エネルギーなどの動揺エネルギーから電気エネルギーを生成する発電装置を有している場合、海上に存在する波の波力エネルギーの一部が電気エネルギーに変換されることから、理論上、波の波力エネルギーが小さくなる、すなわち波の動揺が弱まるはずである。そこで、図５に示すように、波の動揺を弱めたい動揺抑制対象領域Ａの周囲を囲むように海上浮遊体１を設置することで、動揺抑制装置とすることができる。波の動揺を弱めたい領域としては、例えば、洋上風力発電機の設置場所や、海底火山島が誕生した場所などが挙げられる。

以上のような本発明に係る海上浮遊体であれば、波力エネルギーなどの動揺エネルギーから電気エネルギーを生成する複数の発電装置を安全に海水面に浮かべることが可能となり、それを形成するための海上浮遊体ユニットを提供することができる。そして、本発明に係る海上浮遊体を用いることで、海上電光掲示板や動揺抑制装置を形成することができる。

１ 海上浮遊体
１０ 海上浮遊体ユニット
１１ 筒状物
１２ キャップ
１３ ユニット連結部
２０ 交叉部材
３０ 発電装置
３１ ロープ
３２ 発電装置連結部
４０ 緊結装置
４１ ロープ
４２ 緊結装置連結部
５０ アンカー
５１ ロープ
Ｂ 海底
Ｓ 海水面
Ｅ 電光掲示板
Ａ 動揺抑制対象領域

Claims (9)

1. 棒状の浮体と、前記浮体の両端に装着されているユニット連結部とを有する海上浮遊体ユニットの少なくとも３つを有し、
   １つの海上浮遊体ユニットのユニット連結部と他の２つの海上浮遊体ユニットのユニット連結部が、それら３つの海上浮遊体ユニットの浮体により略正三角形の一部が形成されるように、伸縮性ゴムで構成されているリング状の交叉部材を介して連結され、全体として平面又は曲面の構造体となっている
   海上浮遊体。
2. 前記浮体が、筒状物の両端を２つのキャップで塞いだものであり、
   前記２つのキャップのそれぞれにユニット連結部が装着されている
   請求項１に記載の海上浮遊体。
3. 前記筒状物が、硬質ポリ塩化ビニル管である
   請求項２に記載の海上浮遊体。
4. 前記浮体の長さが、０．５～３．０ｍである
   請求項１に記載の海上浮遊体。
5. 前記ユニット連結部が、リング状である
   請求項１に記載の海上浮遊体。
6. アンカーに連結されるアンカー連結ユニット
   をさらに有する
   請求項１に記載の海上浮遊体。
7. 動揺エネルギーから電気エネルギーを生成する発電装置を有している
   請求項１に記載の海上浮遊体。
8. 請求項７に記載の海上浮遊体を用いた海上電光掲示板。
9. 請求項７に記載の海上浮遊体を用いた動揺抑制装置。

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