JP2000240555A - 水中発電装置 - Google Patents

水中発電装置

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JP2000240555A
JP2000240555A JP11078243A JP7824399A JP2000240555A JP 2000240555 A JP2000240555 A JP 2000240555A JP 11078243 A JP11078243 A JP 11078243A JP 7824399 A JP7824399 A JP 7824399A JP 2000240555 A JP2000240555 A JP 2000240555A
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power
hull
power generation
propeller
propeller shaft
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Sadaji Kiyohara
貞治 清原
Hiroyuki Hijiya
弘行 泥谷
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03BMACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B17/00Other machines or engines
    • F03B17/06Other machines or engines using liquid flow with predominantly kinetic energy conversion, e.g. of swinging-flap type, "run-of-river", "ultra-low head"
    • F03B17/061Other machines or engines using liquid flow with predominantly kinetic energy conversion, e.g. of swinging-flap type, "run-of-river", "ultra-low head" with rotation axis substantially in flow direction
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00Components
    • F05B2240/90Mounting on supporting structures or systems
    • F05B2240/93Mounting on supporting structures or systems on a structure floating on a liquid surface
    • F05B2240/931Mounting on supporting structures or systems on a structure floating on a liquid surface which is a vehicle
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
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    • F05B2260/00Function
    • F05B2260/04Deployment, e.g. installing underwater structures
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 水深の浅い海流を利用して発電している
ため、気候や季節,時間などの影響を受けて、安定した
電力の供給ができない。 【解決手段】 発電海域へ繋留自在な船体1a上に、昇
格手段11により船体1a上より海中の所定の水深まで
昇格自在な、少なくとも1基の発電手段3を設け、か
つ、上記発電手段3を海流の方向と平行するプロペラ軸
4と、このプロペラ軸4に取付けられた複数組のプロペ
ラ5により構成すると共に、上記プロペラ5により回転
されるプロペラ軸4の回転を、動力伝達手段16,17
を介して船体1aに搭載された発電機18へ伝達するよ
うにしたもので、水深が25メートル程度の気候や季節
時間に影響されることの少ない海流を利用して発電する
ため、安定した電力の供給が可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、河川や海の水,
海流を利用して発電する水中発電装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、開発の多くは、水力,火力,原子
力を利用しているが、これらは設備が大規模なため、建
設するのに莫大な費用を必要とすると共に、公害などを
発生する可能があることから、建設する上で多くの問題
があり、計画してから設備が完成するまで、多くの年月
を必要とする。
【0003】一方、最近では、風力や波力,太陽光など
を利用した発電設備も実用化されている。これら発電設
備は、比較的小規模な設備でよいことから、少ない費用
で建設が可能な上、公害もほとんどないため、建設する
場所を確保するのも容易であるなどの利点を有してい
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、風力や波力,
太陽光を利用した発電設備や、天候や季節によって発電
能力が左右されることから、電力を安定して供給できな
いなどの不具合がある。かかる不具合を改善するため発
明者は先に、河川や海の水,海流を利用した発電装置を
特願平10−165829号などで出願している。
【0005】しかし、これらの発電装置は、水面や,水
面より数メートル程度の比較的浅い場所の水流を利用し
ており、これより深い、例えば水面より25メートル程
度の気候や季節,時間などの影響を受けることが少ない
海流を有効に利用することができなかった。
【0006】この発明は、かかる事情に鑑みなされたも
ので、水面より比較的深い場所を流れる海流を利用して
発電する水中発電装置を提供して、電力の安定供給を図
ることを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1記載の発明は、発電海域へ繋留自在な船体
上に、昇降手段により船体上より海中の所定の水深まで
昇降自在な、少なくとも1基の発電手段を設け、かつ上
記発電手段を海流の方向と平行するプロペラ軸とこのプ
ロペラ軸に取付けられた複数組のプロペラにより構成す
ると共に、上記プロペラにより回転されるプロペラ軸の
回転を動力伝達手段を介して船体に搭載された発電機へ
伝達するようにしたものである。
【0008】上記構成により、気候や季節,時間などの
影響を受けることが少ない水深25メートル程度の海流
を利用して発電することができるため、電力を安定して
供給することができる。
【0009】上記目的を達成するため請求項2記載の発
明は、角度可変手段によりプロペラの羽根の角度を可変
できるようにしたものである。
【0010】上記構成により、海流に応じてプロペラの
羽根を角度を設定することにより、海流より効率よく動
力を取出すことができるようになる。
【0011】上記目的を達成するため請求項3記載の発
明は、船体の船尾に、船首を常に海流の上流側へ向ける
舵を設けたものである。
【0012】上記構成により、風や波などに影響される
ことなく船首が常に海流の上流側を向くため、海流より
効率よく発電することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】この発明の実施の形態を図面を参
照して詳述する。これら図において1は、発電装置の本
体で、一対の船体1aを間隔を存して並設した双胴船構
造となっており、船体1aの船首側は海流の抵抗を少な
くするため流線型に形成され、また船尾には、船首が常
に海流の上流側へ向くように船体1aの方向を定める舵
2が設置されている。上記船体1aを連結する甲板1b
上には、複数基、例えば2基の発電手段3が設置されて
いる。
【0014】これら発電手段3は、船体1aの前後方向
にプロペラ軸4を有していて、これらプロペラ軸4に、
複数組のプロペラ5がプロペラ軸4の長手方向に等間隔
に取付けられている。これらプロペラ5は、例えば図の
(イ)(ロ)(ハ)に示すように鉾形や、直刃形,扇形
に形成された複数の羽根5aより構成されていて、これ
ら羽根5aは角度可変手段6により角度θが可変できる
ようになっている。
【0015】上記角度可変手段6は、図4及び図5に示
すようにプロペラ軸4を囲むように設けられたカバー6
a内に、円盤状の支持部材6b及びガイド部材6cが軸
受け6dを介して回転自在に支承されている。上記支持
部材6bには複数の油圧シリンダ7が取付けられてい
て、これら油圧シリンダ7によりガイド部材6cがプロ
ペラ軸4の軸方向へ移動できるようになっていると共
に、上記ガイド部材6cのプロペラ5側面には、角度可
変部材6eが設けられている。
【0016】上記角度可変部材6eより突設された複数
の支持杆6fの先端には、ローラ6gが回転自在に支承
されていて、これらローラ6gはガイド部材6cに当接
されていると共に、上記角度可変部材6eはリンク機構
8によりプロペラ5の各羽根5aに連結されている。上
記プロペラ5は、プロペラ軸4にキー止めされたボス5
bを有していて、これらボス5bに羽根5aの基端部が
回転自在に支承されており、油圧シリンダ7によりガイ
ド部材6cをプロペラ軸4の軸線方向へ移動させること
により、リンク機構8を介してプロペラ5の羽根5aの
角度が任意に可変できるようになっている。
【0017】一方、上記発電手段3のプロペラ軸4は、
プロペラ軸4と平行に設けられた支持軸10に複数のブ
ラケット10aを介して回転自在に支承されている。そ
して、この支持軸10は、昇降手段11により昇降自在
となっている。上記昇降手段11は、基端側が本体1の
甲板1b上に枢支された第1アーム11aとこの第1ア
ーム11aの先端に一端側が枢着された第2アーム11
b及び第2アーム11bの他端側に中間部が枢着された
第3アーム11cよりなり、第3アーム11cの基端部
は船体1aに枢着され、中間部に上記支持軸10が支承
され、そして先端部にプロペラ軸4が回転自在に支承さ
れている。上記第1アーム11aの基端側と甲板1bの
間には、第1アーム11aを起伏する起伏シリンダ12
が、また第1アーム11aと第2アーム11bの間に
は、第2アーム11bを回動する回動シリンダ13が設
けられていて、これら起伏シリンダ12及び回動シリン
ダ13により第1,第2アーム11a,11bを起伏及
び回動することにより、図1に示すように発電手段3を
海中に投入した発電位置より、図3に示すように甲板1
b上に引き上げた格納位置へ移動できるようになってい
る。
【0018】一方、上記プロペラ軸4の一端側は、自在
継手15を介して動力取出し軸16の一端側に接続され
ている。上記動力取出し軸16の他端側は、一方の第3
アーム11c内に設けられた動力伝達軸17の一端にギ
ヤ14を介して接続されており、動力伝達軸17の他端
側は船体1a内に放置された発電機18に接続されてい
て、プロペラの回転により上記発電機18が駆動される
ようになっている。上記船体1a内には、発電機18と
別に油圧発生手段19や倉庫20などが放置されてい
て、油圧発生手段19より発生された油圧により、油圧
シリンダ7や起伏シリンダ12,回動シリンダ13など
の油圧機器が駆動されるようになっている。
【0019】また、船体1aの船首には、船体1aを海
底などに繋留する鎖などの索条20が船尾には、発電機
18により発電された電力を陸上へ送電する送電ケーブ
ル21が、そして船首を船尾には本体1を操縦したり、
発電手段3の操作などを行う運転室22が放置されてい
る。
【0020】次に、上記構成された発電装置の作用を説
明する。発電に当たっては、予め水面より25メートル
程度の深さの海流を調査し、発電に利用できる流連の海
流がある海域を選定し、その海域に本体1を移動して、
索条20により船首が海流の上流を向くように船体1a
を海底などに繋留する。
【0021】次に、甲板1b上に格納していた発電手段
3を昇降手段11により図7及び図8に示すように順次
海中に投入する。投入された発電手段3は、予め水深が
25メートル程度となるように第3アーム11cの長さ
などが設定されているため、海中へ投入するだけで、水
深25メートル程度の海中に発電手段3が設置される。
発電に当っては、図4に示すプロペラ角度0度の状態よ
り角度可変手段6の油圧シリンダ7を伸長して、ガイド
部材6cをプロペラ5側へ移動させる。
【0022】これによって、いままで角度0であったプ
ロペラ5の各羽根5aが回動されて、海流に対して図5
に示すように角度θを持つようになり、これによって羽
根5aに海流を受けたプロペラ5が回転してプロペラ軸
4を回転させる。プロペラ軸4の回転は動力取出し軸1
6及び動力伝達軸17を介して船体1a内に放置された
発電機18へ伝達され、発電機18が駆動されて発電を
開始する。発電された電力の一部は、本体1内の電力源
や照明源として使用されたり、バッテリの充電などに使
用されると共に、残りのほとんどの電力は送電ケーブル
21により陸上へ送電されて、陸上で消費される。
【0023】また、船体1aの船尾には、舵2が設けら
れていて、海流に対して常に船首が海流の上流へ向くた
め、風や波などにより船体1aの向きが変わることがな
く、これによって、効率よく海流より電力を発電するこ
とができる。
【0024】なお、上記実施の形態では、海流を利用し
て発電する場合について説明したが、水深が25メート
ル程度の場所に発電に利用できる水流があれば河川など
に設置しても勿論よい。
【0025】また、海流を常時計測し、海流に応じて発
電手段3を昇降したり、必要な発電量に応じて1基また
は複数基の発電手段3を海中へ投入するように制御して
もよく、これら制御は運転室内に放置したコンピュータ
により行うことにより、無人による発電が可能になる。
【0026】
【発明の効果】この発明は、以上詳述したように、気候
や季節,時間などにより海流の変化が少ない水深25メ
ートル程度の海流を利用して発電を行うようにしたこと
から、常時安定した電力の供給が可能になる。
【0027】また、角度可変手段によりプロペラの羽根
の角度を可変できるようにしたことから、海流に応じて
もっとも効率のよい角度に羽根を設定することにより、
海流より効率よく動力を取出すことができるため、発電
効率が大変よいと共に、昇降手段により海中より船上へ
発電手段を簡単に引き揚げることができるため、発電手
段の点検や修理,部品の交換などが船上で行えるように
なり、保守管理が容易である。
【0028】さらに、船尾に設けた舵によって船首が常
に海流の上流側へ向くので、風や波により発電効率が低
下するなどの心配もない。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態になる水中発電装置の発
電状態の正面図である。
【図2】この発明の実施の形態になる水中発電装置の発
電状態の側面図である。
【図3】この発明の実施の形態になる水中発電装置の待
機状態の側面図である。
【図4】この発明の実施の形態になる水中発電装置に設
けられた角度可変手段の平面図である。
【図5】この発明の実施の形態になる水中発電装置に設
けられた角度可変手段によりプロペラの羽根の角度を可
変した状態の平面図である。
【図6】(イ)ないし(ハ)は、この発明の実施の形態
になる水中発電装置設けられたプロペラの形状を示す説
明図である。
【図7】この発明の実施の形態になる水中発電装置の作
用説明図である。
【図8】この発明の実施の形態になる水中発電装置の作
用説明図である。
【符号の説明】
1a 船体 2 舵 3 発電手段 4 プロペラ軸 5 プロペラ 5a 羽根 16 動力伝達手段 17 動力伝達手段 18 発電手段

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 発電海域へ繋留自在な船体1a上に、昇
    降手段11により船体1a上より海中の所定の水深まで
    昇降自在な少なくとも1基の発電手段3を設け、かつ上
    記発電手段3を海流の方向と平行するプロペラ軸4と、
    このプロペラ軸4に取付けられた複数組のプロペラ5に
    より構成すると共に、上記プロペラ5により回転される
    プロペラ軸4の回転を、動力伝達手段16,17を介し
    て船体1aに搭載された発電機18へ伝達することを特
    徴とする水中発電装置。
  2. 【請求項2】 角度可変手段6によりプロペラ5の羽根
    5aの角度を可変できるようにしてなる請求項1記載の
    水中発電装置。
  3. 【請求項3】 船体1aの船尾に、船首を常に海流の上
    流側へ向ける舵2を設けてなる請求項1記載の水中発電
    装置。
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