JP7096613B1 - 波力発電システム - Google Patents

Abstract

【課題】設置場所の自由度を高くできる波力発電システムを提供すること。【解決手段】圧縮空気発生装置２と、圧縮空気を貯留する貯留タンク３と、圧縮空気を用いて発電する発電装置４とを備えた波力発電システム１であって、圧縮空気発生装置２は、波の影響を受けて垂直方向および水平方向に揺動する浮体２１と、浮体２１と一体に揺動する第１ケース２２１と、第１ケース２２１の内部に摺動可能に配置される第１ピストン部２２２と、先端側が第１ピストン部２２２に接続する棒状部材２３と、棒状部材２３に取り付けられて水中に配置され、棒状部材２３を介して第１ピストン部２２２を支持する水中支持部材２４と、発生させた圧縮空気を貯留タンクに導入させる導入通路部材２５とを有し、水中支持部材２４により支持された第１ピストン部２２２に対して、第１ケース２２１が摺動することで第１ケース２２１の内部に圧縮空気を発生させる。【選択図】図１

Description

本発明は、波力発電システムに関する。

従来、波のエネルギーを利用して発電する波力発電装置が知られている（例えば、特許文献１など）。
特許文献１では、海面に配置された浮き体が受けた波のエネルギーを空気ポンプに伝達させ、伝達された波のエネルギーにより空気ポンプを作動させて圧縮空気を発生させている。そして、当該圧縮空気により発電装置を作動させて発電している。

特開２００５－１２７２９６号公報

特許文献１では、波のエネルギーを受ける浮き体に接続されるラインを、海底に設けられる案内車に連絡させる必要がある。すなわち、浮き体が受けたエネルギーを伝達するために、海底に構造物を設ける必要がある。そうすると、水深が深い場所では、このような海底構造物を設けることが困難であるので、波力発電装置を設置できる場所が制限されてしまうといった問題があった。

本発明の目的は、設置場所の自由度を高くできる波力発電システムを提供することにある。

本発明の波力発電システムは、波力を利用して圧縮空気を発生させる圧縮空気発生装置と、前記圧縮空気発生装置にて発生させた圧縮空気を貯留する貯留タンクと、前記貯留タンクに貯留された圧縮空気を用いて発電する発電装置とを備えた波力発電システムであって、前記圧縮空気発生装置は、水面に配置され、波の影響を受けて揺動する浮体と、前記浮体と接続されて前記浮体と一体に揺動するケースと、前記ケースの内部に摺動可能に配置されるピストン部と、先端側が前記ピストン部に接続される棒状部材と、前記棒状部材に取り付けられて水中に配置され、前記棒状部材を介して前記ピストン部を支持する水中支持部材と、発生させた圧縮空気を前記貯留タンクに導入させる導入通路部材とを有し、前記水中支持部材により支持された前記ピストン部に対して、前記ケースが摺動することで前記ケースの内部に圧縮空気を発生させることを特徴とする。

本発明では、圧縮空気発生装置は、ピストン部に対して、ケースが波の影響を受けて揺動することで、内部に圧縮空気を発生させる。この際、ピストン部は、水中に配置された水中支持部材により支持されているので、水の底に構造物を設けなくても、波のエネルギーを圧縮空気に変換することができる。そのため、水深が深い場所でも圧縮空気発生装置を設置できるので、波力発電システムの設置場所の自由度を高くすることができる。
また、本発明では、波エネルギーを用いて発生させた圧縮空気を貯留タンクに貯留し、貯留した圧縮空気にて発電を行うので、波が不規則に発生したとしても、波エネルギーの変動を貯留タンクにて緩衝させることができる。そのため、波エネルギーによる発電を安定化させることができる。

本発明の波力発電システムにおいて、前記圧縮空気発生装置を複数備えることが好ましい。
この構成では、圧縮空気を発生させる圧縮空気発生装置を複数備え、複数の圧縮空気発生装置で発生させた圧縮空気を貯留タンクに貯留するので、より多くの波エネルギーを圧縮空気に変換させることができる。そのため、１台の圧縮空気発生装置が受ける波エネルギーが小さかったとしても、発電装置による発電量を増大させることができる。

本発明の波力発電システムにおいて、前記圧縮空気発生装置は、前記導入通路部材に配置され、一次側から導入された圧縮空気を所定圧力に調整して二次側に排出させる圧力調整装置を備えていることが好ましい。
この構成では、圧縮空気発生装置は圧力調整装置を備えているので、所定の圧力に調整した圧縮空気を貯留タンクに送ることができる。そのため、貯留タンクの内部圧力に関わらず、圧縮空気発生装置から貯留タンクに圧縮空気を送ることができる。

本発明の波力発電システムにおいて、前記水中支持部材は、内部が中空とされ、かつ、内部と外部とを連通させる連通孔が形成されることが好ましい。
この構成では、水中支持部材に連通孔が形成されるので、水中支持部材の外部の水を支水中支持部材の内部に導入させることができる。そのため、水中支持部材の外部の水と、水中支持部材とを略おなじ密度にすることができるので、水中支持部材が浮上したり、沈降したりすることを抑制することができる。したがって、水中に配置した水中支持部材でピストン部を適切に支持することができる。

本発明の波力発電システムにおいて、前記発電装置は、前記貯留タンクに貯留された圧縮空気により回転されるタービンと、前記タービンの回転を電力に変換する発電機とを有することが好ましい。
この構成では、発電装置は、貯留タンクに貯留された圧縮空気が一定圧力に達した時に空気を放出してタービンを回転させることにより発電することができる。そのため、圧縮空気を効率良く電力に変換することができる。

一実施形態に係る波力発電システムの概略構成を示す図。 前記実施形態の波力発電システムの概略を示す平面図。 前記実施形態の圧縮空気発生装置の一部を拡大した平面図。 前記実施形態の圧縮空気発生装置の一部を拡大した断面図。 第１空気ポンプによる圧縮空気の発生方法を示す図。 第１空気ポンプによる圧縮空気の発生方法を示す図。 第２空気ポンプによる圧縮空気の発生方法を示す図。

［実施形態］
本発明の一実施形態に係る波力発電システム１を図面に基づいて説明する。なお、本実施形態の波力発電システム１は、例えば、海上等に設置され、波のエネルギーを圧縮空気に変換させて発電を行うシステムである。
図１は、本実施形態の波力発電システム１の概略構成を示す図であり、図２は、波力発電システム１の概略を示す平面図である。
図１、２に示すように、波力発電システム１は、圧縮空気発生装置２と、貯留タンク３と、発電装置４と、ベース構造体５とを備える。なお、本実施形態の波力発電システム１は、海上に設置される。

［圧縮空気発生装置２］
圧縮空気発生装置２は、海上に設置され、波のエネルギーを用いて圧縮空気を発生させる装置である。本実施形態では、波力発電システム１は、８台の圧縮空気発生装置２を備えている。具体的には、波力発電システム１は、ベース構造体５を中心に、８台の圧縮空気発生装置２が放射状に配置されている。これにより、海上に設置された波力発電システム１を安定化させることができる。
また、本実施形態では、圧縮空気発生装置２は、浮体２１、第１空気ポンプ２２と、棒状部材２３と、水中支持部材２４と、導入通路部材２５と、圧力調整装置２６と、第２空気ポンプ２７とを備える。

［浮体２１］
浮体２１は、第１空気ポンプ２２と連結され、海面（水面）に浮上可能に構成される部材である。また、浮体２１には、複数の第２空気ポンプ２７が配置されている。本実施形態では、１台の圧縮空気発生装置２に対してドーナツ状に構成された浮体２１が設けられている。また、本実施形態では、浮体２１は、浮体部２１１と、浮体板２１２と、連結部２１３とを有する。
浮体部２１１は、内部が中空とされたドーナツ状に形成され、海面に浮上可能に構成される。これにより、浮体部２１１は、波の影響を受けて揺動可能とされている。なお、このような浮体部２１１は、例えば、ゴム部材や樹脂部材により形成されていてもよく、あるいは、金属により形成されていてもよく、海面に浮上して波の影響を受けて揺動可能に構成されていればよい。
浮体板２１２は、浮体部２１１と連結部２１３との間に配置される板状の部材であり、浮体部２１１と連結部２１３とを接続させる部材である。また、浮体板２１２には、中央部に孔部２１２Ａが形成されている。
連結部２１３は、浮体板２１２と後述する第１空気ポンプ２２の第１ケース２２１とを連結させる部材である。具体的には、連結部２１３は、棒状の部材であり、先端側が浮体板２１２に連結され、基端側が第１ケース２２１に連結される。なお、このような連結部２１３は、樹脂部材により形成されていてもよく、あるいは、金属により形成されていてもよく、浮体板２１２と第１ケース２２１とを連結可能に構成されていればよい。

［第１空気ポンプ２２］
第１空気ポンプ２２は、波のエネルギーを用いて圧縮空気を発生させるポンプである。本実施形態では、第１空気ポンプ２２は、第１ケース２２１と、第１ピストン部２２２とを有する。
第１ケース２２１は、内部が中空とされ、円筒状に形成されている。本実施形態では、第１ケース２２１には、流入機構２２３と、流出機構２２４と、連結孔２２５とが設けられている。また、前述したように、第１ケース２２１は連結部２１３を介して浮体板２１２に連結されている。これにより、第１ケース２２１は、波の影響を受けて浮体部２１１および浮体板２１２と一体に揺動可能とされている。なお、第１ケース２２１は、樹脂部材により形成されていてもよく、あるいは、金属により形成されていてもよい。

第１ピストン部２２２は、第１ケース２２１の内部に配置され、第１ケース２２１の軸方向に沿って摺動可能に構成されている。そして、本実施形態では、第１ピストン部２２２は円柱状とされ、第１ピストン部２２２の外周面と第１ケース２２１の内周面との間は、図示略の封止部材により封止されている。これにより、第１ケース２２１と第１ピストン部２２２とが、第１ケース２２１の軸方向に沿って相対的に移動することにより、第１ケース２２１と第１ピストン部２２２とで規定された空間Ｓの空気が圧縮される。すなわち、第１空気ポンプ２２は、第１ケース２２１と第１ピストン部２２２との相対移動により圧縮空気を発生させる。

流入機構２２３は、第１ケース２２１の内部に外部の空気を流入させる機構である。具体的には、流入機構２２３は、第１ケース２２１の外部から内部に流入する空気は通過させ、第１ケース２２１の内部から外部へと流出しようとする空気は遮断する。すなわち、流入機構２２３は、所謂逆止弁として機能する。
流出機構２２４は、第１ケース２２１の内部の空気を外部に流出させる機構である。具体的には、流出機構２２４は、第１ケース２２１の内部から外部に流出する空気は通過させ、第１ケース２２１の外部から内部へと流入しようとする空気は遮断する。すなわち、流出機構２２４は、所謂逆止弁として機能する。

［棒状部材］
棒状部材２３は、一方の端部が第１ピストン部２２２に接続され、他方の端部が後述する水中支持部材２４に接続される棒状の部材である。さらに、棒状部材２３には、後述する第２空気ポンプ２７の第２ピストン部２７２が接続される。本実施形態では、棒状部材２３は、中実棒状部材２３１と、中空棒状部材２３２とを有する。
中実棒状部材２３１は、円柱状に形成され、第１ケース２２１の連結孔２２５に挿通されている。これにより、中実棒状部材２３１は、第１ケース２２１に対して摺動可能とされている。
中空棒状部材２３２は、内部が中空とされ、水中支持部材２４と接続される側の端部に底面が設けられた有底筒状に構成される。これにより、中空棒状部材２３２に作用する浮力によって、接続される水中支持部材２４を略一定の位置に維持させることができるようにしている。さらに、中空棒状部材２３２には、後述する第２空気ポンプ２７のベアリング部材２７４が接続されている（図３、図４参照）。なお、中実棒状部材２３１および中空棒状部材２３２は、樹脂部材により形成されていてもよく、あるいは、金属により形成されていてもよい。

［水中支持部材２４］
水中支持部材２４は、水中に配置され、棒状部材２３を介して第１ピストン部２２２を支持する部材である。本実施形態では、水中支持部材２４は、上部に複数個の第１連通孔２４１と、下部に複数個の第２連通孔２４２とを有する。これにより、水中支持部材２４の内部には、水中設置時に第１連通孔２４１および第２連通孔２４２を介して水が充填される。そのため、水中支持部材２４の密度は水中の密度と略同じとされるので、水中支持部材２４が水中で浮上したり、沈降したりすることが抑制される。このように、本実施形態では、第１空気ポンプ２２の第１ピストン部２２２を、水中で略一定の位置で維持される水中支持部材２４により支持するので、海底に構造物を設けなくても、第１空気ポンプ２２を作動させることができる。

［導入通路部材２５］
導入通路部材２５は、圧縮空気発生装置２で発生させた圧縮空気を貯留タンク３に送る部材であり、所謂パイプ部材やホース部材により構成される。本実施形態では、導入通路部材２５は、基端側が第１ケース２２１の流出機構２２４に接続され、先端側が貯留タンク３の流入部３２に接続される。

［圧力調整装置２６］
圧力調整装置２６は、導入通路部材２５の途中に配置され、一次側から導入された圧縮空気を所定圧力に調整して二次側に排出させる所謂レギュレータとして構成される。本実施形態では、圧力調整装置２６は、第１ケース２２１から流出された圧縮空気を増圧し、当該圧縮空気を貯留タンク３側に排出する。

［第２空気ポンプ２７］
図３は、圧縮空気発生装置２の一部を拡大した平面図であり、図４は、圧縮空気発生装置２の一部を拡大した断面図である。
図３、図４に示すように、第２空気ポンプ２７は、前述した第１空気ポンプ２２と同様に、波のエネルギーを用いて圧縮空気を発生させるポンプである。本実施形態では、第２空気ポンプ２７は、浮体板２１２に形成された孔部２１２Ａを囲むように、６個配置されている。
また、本実施形態では、第２空気ポンプ２７は、第２ケース２７１と、第２ピストン部２７２と、ロッド部材２７３と、ベアリング部材２７４と、弾性部材２７５とを有する。

第２ケース２７１は、前述した第１ケース２２１と同様に、内部が中空とされ、円筒状に形成されている。本実施形態では、第２ケース２７１には、図示略の流入機構、流出機構、連結孔等が設けられている。なお、第２ケース２７１は、樹脂部材により形成されていてもよく、あるいは、金属により形成されていてもよい。

第２ピストン部２７２は、第２ケース２７１の内部に配置され、第２ケース２７１の軸方向に沿って摺動可能に構成されている。そして、本実施形態では、第２ピストン部２７２は円柱状とされ、第２ピストン部２７２の外周面と第２ケース２７１の内周面との間は、図示略の封止部材により封止されている。これにより、第２ケース２７１と第２ピストン部２７２とが、第２ケース２７１の軸方向に沿って相対的に移動することにより、第２ケース２７１と第２ピストン部２７２とで規定された空間の空気が圧縮される。すなわち、第２空気ポンプ２７は、前述した第１空気ポンプ２２と同様に、第２ケース２７１と第２ピストン部２７２との相対移動により圧縮空気を発生させる。
なお、第２空気ポンプ２７にて発生させた圧縮空気は、図示略の導入通路部材を介して、貯留タンク３のタンク本体３１に送られる。

ロッド部材２７３は、一方の端部が第２ピストン部２７２に接続され、他方の端部がベアリング部材２７４に接続される棒状の部材である。本実施形態では、ロッド部材２７３は、一方の端部側が第２ケース２７１の連結孔（図示略）に挿通されている。これにより、ロッド部材２７３は、第２ケース２７１に対して摺動可能とされている。
ベアリング部材２７４は、所謂ボールベアリングを用いて構成されている。本実施形態では、ベアリング部材２７４は、前述したように、ロッド部材２７３の他方の端部に接続されるとともに、中空棒状部材２３２に接続されている。そして、ベアリング部材２７４は、中空棒状部材２３２に対するロッド部材２７３の垂直方向の揺動が可能なように構成されている。これにより、第２空気ポンプ２７が配置された浮体板２１２が中空棒状部材２３２に対して垂直方向に移動したとしても、ベアリング部材２７４を支点としてロッド部材２７３が垂直方向に揺動するので、第２空気ポンプ２７が損傷してしまうことを抑制することができる。

弾性部材２７５は、伸縮可能とされた所謂バネ部材を用いて構成されている。本実施形態では、弾性部材２７５は、孔部２１２Ａを囲うように配置されており、６本のロッド部材２７３に接続されている。なお、弾性部材２７５は、上記のように構成されることに限られるものではなく、例えば、６本のロッド部材２７３のそれぞれと、中空棒状部材２３２との間に配置される、すなわち、弾性部材２７５が６個設けられていてもよい。

［貯留タンク３］
貯留タンク３は、圧縮空気発生装置２で発生させた圧縮空気を貯留する。本実施形態では、貯留タンク３は、タンク本体３１と、流入部３２と、流出部３３とを有し、ベース構造体５に配置されている。

タンク本体３１は、圧縮空気を貯留する所謂圧力タンクである。なお、タンク本体３１は、樹脂部材により形成されていてもよく、あるいは、金属により形成されていてもよく、圧縮空気を貯留可能に構成されていればよい。
流入部３２は、８台の圧縮空気発生装置２に対してそれぞれ設けられている。すなわち、本実施形態では、貯留タンク３のタンク本体３１には、８つの流入部３２が設けられている。これにより、それぞれの圧縮空気発生装置２で発生させた圧縮空気が、流入部３２を介してタンク本体３１に送られる。また、それぞれの流入部３２には、圧縮空気の逆流を防止する逆止弁が配置されている。
流出部３３は、タンク本体３１に貯留された圧縮空気を流出させる所謂吐出口である。本実施形態では、タンク本体３１には、１つの流出部３３が設けられている。そして、貯留タンク３の内部の圧縮空気が所定の圧力に達したら、流出部３３が開放されて、圧縮空気が噴出することで、後述する発電装置４のタービン４１が回転する。

［発電装置４］
発電装置４は、貯留タンク３に貯留された圧縮空気を用いて発電する装置である。
本実施形態では、発電装置４は、タービン４１と、発電機４２とを有し、ベース構造体５に配置されている。

タービン４１は、貯留タンク３の流出部３３から流出された圧縮空気により回転される部材である。本実施形態では、タービン４１は、貯留タンク３の流出部３３に接続されている。
発電機４２は、タービン４１の回転を電力に変換する装置である。本実施形態では、発電機４２は、一般的な発電機と同様に、ロータ、ステータ、永久磁石、発電コイル等を備え、タービン４１の回転によりロータの永久磁石を回転させて、発電コイルにより発電を行う。

このように、本実施形態では、発電装置４は貯留タンク３に貯留された圧縮空気を用いて発電を行うので、波が不規則に発生したとしても、波エネルギーの変動を貯留タンク３にて緩衝させることができる。そのため、波エネルギーによる発電を安定化させることができる。

［ベース構造体５］
ベース構造体５は、海上に設置され、貯留タンク３や発電装置４を支持する構造物である。本実施形態では、ベース構造体５は、ベース部材５１と、覆蓋部材５２とを備える。
ベース部材５１は、海上に浮上可能に構成される構造物である。本実施形態では、ベース部材５１は、平面視で矩形状とされ、貯留タンク３および発電装置４を支持可能に構成されている。
覆蓋部材５２は、ベース部材５１に設けられ、貯留タンク３や発電装置４を覆う所謂覆蓋として構成される。これにより、貯留タンク３や発電装置４が覆われて露出しないので、例えば、降雨や波により貯留タンク３や発電装置４が劣化することを抑制できる。

［第１空気ポンプ２２による圧縮空気の発生方法］
次に、第１空気ポンプ２２による圧縮空気の発生方法について説明する。
図５および図６は、第１空気ポンプ２２による圧縮空気の発生方法を示す図である。なお、図５は、波の山部分に圧縮空気発生装置２の浮体２１が位置する場合を示しており、図６は、波の谷部分に圧縮空気発生装置２の浮体２１が位置する場合を示している。

図５に示すように、浮体２１が波の山部分に位置する場合、浮体２１が波によって持ち上げられている。そうすると、連結部２１３を介して浮体２１と連結されている第１ケース２２１も持ち上げられる。この際、第１ピストン部２２２は水中支持部材２４により支持されており、当該水中支持部材２４は海水と略同じ密度にされて浮上したり沈降したりすることを抑制されているので、第１ピストン部２２２は波の影響を受けず、ほぼ一定の位置に留まっている。そのため、第１ケース２２１が第１ピストン部２２２に対して、第１ケース２２１の軸方向に沿って上向きに移動するので、第１ケース２２１の内部の空間Ｓの体積が大きくなる。そうすると、当該第１ケース２２１の内部の空間Ｓに、流入機構２２３を介して空気が流入される。

次に、図５に示す状態から、図６に示すように、浮体２１が波の谷部分に位置した場合、浮体２１が波とともに図６中の下方向に移動する。そうすると、連結部２１３を介して浮体２１と連結されている第１ケース２２１も図６中の下方向に移動する。この際、前述したように、水中支持部材２４に支持された第１ピストン部２２２はほぼ一定の位置に留まるので、第１ケース２２１が第１ピストン部２２２に対して、第１ケース２２１の軸方向に沿って下方向に移動する。そのため、第１ケース２２１の内部の空間Ｓの体積が小さくなるので、空間Ｓの空気が圧縮される。このように、本実施形態では、第１空気ポンプ２２は、垂直方向の波力を利用して、圧縮空気を発生させる。

そして、第１ケース２２１および第１ピストン部２２２によって圧縮された圧縮空気は、流出機構２２４から導入通路部材２５に送られる。すなわち、本実施形態では、第１空気ポンプ２２は、単動型のポンプとして構成される。
ここで、流出機構２２４は所謂逆止弁として機能するので、流出機構２２４と圧力調整装置２６との間の圧縮空気は、圧力調整装置２６により圧力が調整される。そして、圧力調整装置２６によって圧力が調整された圧縮空気が貯留タンク３に送られる。

［第２空気ポンプ２７による圧縮空気の発生方法］
次に、第２空気ポンプ２７による圧縮空気の発生方法について説明する。
図７は、第２空気ポンプ２７による圧縮空気の発生方法を示す図である。
先ず、図３に示す状態の浮体板２１２に対して、図３中の右側の方向、つまり、水平方向に波力が作用すると、浮体板２１２は、中空棒状部材２３２に対して右側に移動して、図７に示す状態となる。この際、図７中の弾性部材２７５の左側部分は圧縮され、弾性部材２７５の右側部分は引っ張られる。なお、前述したように、中空棒状部材２３２は水中支持部材２４によって支持されているので、ほぼ一定の位置に留まっている。

そうすると、図７中の左側に配置された２つの第２空気ポンプ２７では、第２ピストン部２７２は、ロッド部材２７３およびベアリング部材２７４を介して中空棒状部材２３２に間接的に接続されているので、第２ケース２７１が第２ピストン部２７２に対して相対的に移動する。これにより、第２ケース２７１の内部の空間の体積が小さくなる。そのため、図７中の左側に配置された２つの第２空気ポンプ２７では、圧縮空気が発生する。そして、第２空気ポンプ２７にて発生した圧縮空気は、図示略の導入通路部材を介して、貯留タンク３に送られる。

また、図７中の右側に配置された２つの第２空気ポンプ２７では、第２ケース２７１が第２ピストン部２７２に対して相対的に移動して、第２ケース２７１の内部の空間の体積が大きくなる。そのため、第２ケース２７１の内部の空間に、図示略の流入機構を介して空気が流入される。

その後、水平方向に対する波力が小さくなると、浮体板２１２は、ロッド部材２７３に接続された弾性部材２７５に付勢・消勢されて、図３に示す状態に戻るように移動する。すなわち、浮体板２１２には、図７に示す状態とは反対方向の力が作用する。そうすると、図３中の右側に配置された２つの第２空気ポンプ２７では、第２ケース２７１の内部の空間の体積が小さくなるので、圧縮空気が発生する。そして、第２空気ポンプ２７にて発生した圧縮空気は、図示略の導入通路部材を介して、貯留タンク３に送られる。
また、図３中の左側に配置された２つの第２空気ポンプ２７では、第２ケース２７１の内部の空間の体積が大きくなるので、空気が流入される。
このように、本実施形態では、第２空気ポンプ２７は、水平方向の波力を利用して、圧縮空気を発生させる。なお、第２空気ポンプ２７は、前述した第１空気ポンプ２２と同様に、単動型のポンプとして構成される。

以上のような第１実施形態では、次の効果を奏することができる。
（１）本実施形態では、圧縮空気発生装置２は、第１ピストン部２２２に対して、第１ケース２２１が波の影響を受けて揺動することで、内部に圧縮空気を発生させる。この際、第１ピストン部２２２は、水中に配置された水中支持部材２４により支持されているので、水の底に構造物を設けなくても、波のエネルギーを圧縮空気に変換することができる。そのため、水深が深い場所でも圧縮空気発生装置２を設置できるので、波力発電システム１の設置場所の自由度を高くすることができる。
また、本実施形態では、波エネルギーを用いて発生させた圧縮空気を貯留タンク３に貯留し、貯留した圧縮空気にて発電を行うので、波が不規則に発生したとしても、波エネルギーの変動を貯留タンク３にて緩衝させることができる。そのため、波エネルギーによる発電を安定化させることができる。

（２）本実施形態では、圧縮空気を発生させる圧縮空気発生装置２を８台備え、８台の圧縮空気発生装置２で発生させた圧縮空気を貯留タンク３に貯留するので、より多くの波エネルギーを圧縮空気に変換させることができる。そのため、１台の圧縮空気発生装置２が受ける波エネルギーが小さかったとしても、発電装置４による発電量を増大させることができる。

（３）本実施形態では、圧縮空気発生装置２は圧力調整装置２６を備えているので、所定の圧力に調整した圧縮空気を貯留タンク３に送ることができる。そのため、貯留タンク３の内部圧力に関わらず、圧縮空気発生装置２から貯留タンク３に圧縮空気を送ることができる。

（４）本実施形態では、水中支持部材２４に第１連通孔２４１および第２連通孔２４２が形成されるので、水中支持部材２４の外部の水を水中支持部材２４の内部に導入させることができる。そのため、水中支持部材２４の外部の水と、水中支持部材２４とを略おなじ密度にすることができるので、水中支持部材２４が浮上したり、沈降したりすることを抑制することができる。したがって、水中に配置した水中支持部材２４で第１ピストン部２２２を適切に支持することができる。
また、水中支持部材２４は、内部が中空のため軽く、水中支持部材２４への水の導入は水中設置時に第１連通孔２４１と第２連通孔２４２とを介して自然に行われるので、圧縮空気発生装置２を現場に設置する際、作業が容易となる。
さらに、一般的に波の運動により水中支持部材２４は揺動するが、水中支持部材２４の容積を大きくすることにより水中支持部材２４の揺動周期を小さくすることができる。これにより、水中支持部材２４の揺動周期を波の揺動周期よりも小さくすることで、波の運動と水中支持部材２４の運動とを逆位相とすることができる。すなわち、波が下降する際に水中支持部材２４が上昇し、波が上昇するとき水中支持部材２４は下降するようにできる。換言すれば、「逆向き効果」を生じさせることができる。そして、この「逆向き効果」によって第１空気ポンプ２２は水中支持部材２４が静止状態に在るときよりも圧力の高い圧縮空気を生じさせることができる。

（５）本実施形態では、発電装置４は、貯留タンク３に貯留された圧縮空気が一定圧力に達した時に空気を放出してタービン４１を回転させることにより発電することができる。そのため、圧縮空気を効率良く電力に変換することができる。

（６）本実施形態では、ベース構造体５を中心に、８台の圧縮空気発生装置２が放射状に配置されている。これにより、海上に設置された波力発電システム１を安定化させることができる。

（７）本実施形態では、圧縮空気発生装置２は、垂直方向の波力を利用して圧縮空気を発生させる第１空気ポンプ２２に加えて、水平方向の波力を利用して圧縮空気を発生させる第２空気ポンプ２７を備えている。そのため、波のエネルギーを効率的に発電に利用することができる。

［変形例］
なお、本発明は前述の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。

前記実施形態では、波力発電システム１は、８台の圧縮空気発生装置２を備えていたが、これに限定されない。例えば、波力発電システムは、７台以下の圧縮空気発生装置を備えていてもよく、あるいは、９台以上の圧縮空気発生装置を備えていてもよい。

前記実施形態では、貯留タンク３のタンク本体３１には、各圧縮空気発生装置２に対応するように、流入部３２が８つ設けられていたが、これに限定されない。例えば、導入通路部材の先端側をヘッダー管により連結させ、タンク本体３１には、当該ヘッダー管に接続される流入部が１つ設けられていても良い。

前記実施形態では、第１空気ポンプ２２および第２空気ポンプ２７は、単動型のポンプとして構成されていたが、これに限定されない。例えば、第１空気ポンプおよび第２空気ポンプは、複動型のポンプとして構成されていてもよい。

前記実施形態では、水中支持部材２４には、第１連通孔２４１および第２連通孔２４２を介して海水が充填されていたが、これに限定されない。例えば、水中支持部材には、海水と略同じ密度の充填物が充填されていてもよく、あるいは、水中支持部材を海水と略同じ密度になるように形成していてもよい。

前記実施形態では、発電装置４は圧縮空気により回転されるタービン４１を備えていたが、これに限定されない。例えば、発電装置は、圧縮空気により動作するピストン等を備えていてもよく、圧縮空気を電力に変換可能に構成されていればよい。

前記実施形態では、波力発電システム１は、海上に設置されていたが、これに限定されない。例えば、波力発電システムは、波が発生する湖上に設置されていてもよく、波の影響を受けることができる位置であればよい。

前記実施形態では、圧縮空気発生装置２は、ドーナツ状の浮体２１を有していたが、これに限定されない。例えば、圧縮空気発生装置は、任意の形状の浮体を複数個有していてもよい。

前記実施形態では、第１空気ポンプ２２の第１ケース２２１は、円筒状に形成されていたが、これに限定されない。例えば、空気ポンプのケースは、四角筒状に形成されていてもよく、あるいは、六角筒状に形成されていてもよい。
同様に、第２空気ポンプ２７の第２ケース２７１は、円筒状に形成されていたが、これに限定されない。例えば、第２空気ポンプの第２ケースは、四角筒状に形成されていてもよく、あるいは、六角筒状に形成されていてもよい。

前記実施形態では、圧縮空気発生装置２は、垂直方向の波力を利用して圧縮空気発生させる第１空気ポンプ２２と、水平方向の波力を利用して圧縮空気を発生させる第２空気ポンプ２７とを備えて構成されていたが、これに限定されない。例えば、圧縮空気発生装置は、第１空気ポンプおよび第２空気ポンプのいずれか一方のみを備えて構成されていてもよい。

前記実施形態では、第２空気ポンプ２７は、浮体板２１２に６個配置されていたが、これに限定されない。例えば、第２空気ポンプは、７個以上配置されていてもよく、あるいは、５個以下であってもよい。

前記実施形態では、ベース構造体５は、貯留タンク３や発電装置４を覆う覆蓋部材５２を有していたが、これに限定されない。例えば、ベース構造体に覆蓋部材が設けられない場合も、本発明に含まれる。

１…波力発電システム、２…圧縮空気発生装置、３…貯留タンク、４…発電装置、５…ベース構造体、２１…浮体、２２…第１空気ポンプ、２３…棒状部材、２４…水中支持部材、２５…導入通路部材、２６…圧力調整装置、２７…第２空気ポンプ、３１…タンク本体、３２…流入部、３３…流出部、４１…タービン、４２…発電機、５１…ベース部材、５２…覆蓋部材、２１１…浮体部、２１２…浮体板、２１２Ａ…孔部、２１３…連結部、２２１…第１ケース、２２２…第１ピストン部、２２３…流入機構、２２４…流出機構、２２５…連結孔、２４１…第１連通孔、２４２…第２連通孔、２７１…第２ケース、２７２…第２ピストン部、２７３…ロッド部材、２７４…ベアリング部材、２７５…弾性部材、Ｓ…空間。

Claims (5)

1. 波力を利用して圧縮空気を発生させる圧縮空気発生装置と、前記圧縮空気発生装置にて発生させた圧縮空気を貯留する貯留タンクと、前記貯留タンクに貯留された圧縮空気を用いて発電する発電装置とを備えた波力発電システムであって、
   前記圧縮空気発生装置は、
   水面に配置され、波の影響を受けて揺動する浮体と、
   前記浮体と接続されて前記浮体と一体に垂直方向に揺動する第１ケースと、前記第１ケースの内部に摺動可能に配置される第１ピストン部と、を備える第１空気ポンプと、
   前記浮体と接続されて前記浮体と一体に水平方向に揺動する第２ケースと、前記第２ケースの内部に摺動可能に配置される第２ピストン部と、を備える第２空気ポンプと、
   先端側が前記第１ピストン部および前記第２ピストン部に接続される棒状部材と、
   前記棒状部材に取り付けられて水中に配置され、前記棒状部材を介して前記第１ピストン部および前記第２ピストン部を支持する水中支持部材と、
   発生させた圧縮空気を前記貯留タンクに導入させる導入通路部材と、を有し、
   前記水中支持部材により支持された前記第１ピストン部に対して、前記第１ケースが摺動することで前記第１ケースの内部に圧縮空気を発生させ、
   前記水中支持部材により支持された前記第２ピストン部に対して、前記第２ケースが摺動することで前記第２ケースの内部に圧縮空気を発生させる
   ことを特徴とする波力発電システム。
2. 請求項１に記載の波力発電システムにおいて、
   前記圧縮空気発生装置を複数備える
   ことを特徴とする波力発電システム。
3. 請求項１または請求項２に記載の波力発電システムにおいて、
   前記圧縮空気発生装置は、前記導入通路部材に配置され、一次側から導入された圧縮空気を所定圧力に調整して二次側に排出させる圧力調整装置を備える
   ことを特徴とする波力発電システム。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の波力発電システムにおいて、
   前記水中支持部材は、内部が中空とされ、かつ、内部と外部とを連通させる連通孔が形成される
   ことを特徴とする波力発電システム。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の波力発電システムにおいて、
   前記発電装置は、前記貯留タンクに貯留された圧縮空気により回転されるタービンと、前記タービンの回転を電力に変換する発電機とを有する
   ことを特徴とする波力発電システム。

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