JP2002310054A

JP2002310054A - 潮流発電装置

Info

Publication number: JP2002310054A
Application number: JP2001113423A
Authority: JP
Inventors: Toshimitsu Araki; 敏光荒木
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-04-12
Filing date: 2001-04-12
Publication date: 2002-10-23

Abstract

(57)【要約】【課題】水車の出力係数が高く、かつその支持構造が
シンプルであり、全体として装置を小型・軽量化でき、
土木工事なしに簡単に設置することができる潮流発電装
置を提供する。【解決手段】互いに間隔を隔てて連結されその間に水
路８を有する１対のバージ１２と、バージに両端が支持
された水平な回転軸１４ａと回転軸から放射状に延びる
複数の羽根１４ｂとを有する水車１４と、回転軸に連結
されその回転速度を増速する増速機１５と、増速された
回転軸に連結された発電機１６とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、潮汐流の流れによ
り電力を発生させる潮流発電装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】潮の干満の差（潮差）により生ずるエネ
ルギーを利用する発電装置としては、フランスのランス
発電所に代表されるダムを用いた発電設備が知られてい
る。また、潮汐現象による流れ（潮流）を利用する発電
装置（以下、潮流発電装置と呼ぶ）としては、図４，図
５に示すようなクロスフロー水車が知られている。クロ
スフロー水車１は、水車の回転軸が鉛直であり、水車全
体を横切る流れ２により水車を回転させるトルクが生じ
る。従って、流れ２の方向は自由であり、どの方向から
の流れによっても水車１に回転力が生じる。また、クロ
スフロー水車は、低回転・高トルク水車であり、自己起
動性に優れ、構造がシンプルである特徴を有する。従っ
て、図５に示すように、クロスフロー水車１を潮流２の
中に埋没させ、導水路３等により潮流２を導くことによ
り、安定した潮流発電装置を構成することができる。な
お、図５において、４は水面上に設けられた直交ギヤ、
５は増速機、６は発電機である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述したクロスフロー
水車１を用いた潮流発電装置では、クロスフロー水車の
出力係数が最大で約１０％と低く、そのため装置が大型
となる問題点があった。また、水車の回転軸が鉛直であ
るため、回転軸の支持構造が複雑となり、その分、装置
が大型化し、図５のように固定して用いざるを得ず、土
木工事等の敷設に費用がかかりすぎる問題点があった。

【０００４】本発明は、かかる問題点を解決するために
創案されたものである。すなわち本発明の目的は、水車
の出力係数が高く、かつその支持構造がシンプルであ
り、全体として装置を小型・軽量化でき、土木工事なし
に簡単に設置することができる潮流発電装置を提供する
ことにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、互いに
間隔を隔てて連結されその間に水路（８）を有する１対
のバージ（１２）と、該バージに両端が支持された水平
な回転軸（１４ａ）と回転軸から放射状に延びる複数の
羽根（１４ｂ）とを有する水車（１４）と、該回転軸に
連結されその回転速度を増速する増速機（１５）と、増
速された回転軸に連結された発電機（１６）とを備え
た、ことを特徴とする潮流発電装置が提供される。

【０００６】本発明の構成によれば、水車（１４）が水
平な回転軸（１４ａ）を有し、その両端が１対のバージ
（１２）に支持されているので、水車を簡単な支持構造
（両端支持）で支持することができる。また、複数の羽
根（１４ｂ）が回転軸から放射状に延びているので、水
路（８）を流れる潮流を羽根に垂直に衝突させることが
でき、その動圧で水車を高い出力係数で回転駆動するこ
とができる。従って、全体として装置を小型・軽量化で
きる。更に、小型・軽量化した装置を、連結された１対
のバージ（１２）上に設置するので、特別な土木工事な
しに、潮流のある海域又は河川に単に係留するだけで簡
単に設置することができる。

【０００７】本発明の好ましい実施形態によれば、前記
バージ（１２）は、その間で構成される水路（８）が、
流入口及び流出口で最も広く、緩やかに狭くなり、水車
の位置で最も狭くなるように形成されている。この構成
により、流入口から流入した潮流の流速を、水車の位置
で増速して、水車の羽根に作用する水流の動圧を高め、
潮流発電装置の発電出力を高めることができる。

【０００８】また、前記バージ（１２）は、その間を連
結し、かつ前記水路（８）の底を形成する底導板（１２
ａ）を有し、該底導板は、流入口及び流出口で最も広
く、緩やかに狭くなり、水車の位置で最も狭くなるよう
に形成されている。この構成によっても、流入口から流
入した潮流の流速を、水車の位置で増速して、水車の羽
根に作用する水流の動圧を高め、潮流発電装置の発電出
力を高めることができる。

【０００９】前記水路に沿って潮流が流れるようにバー
ジを位置決めするように、前記バージ（１２）に一端が
固定された係留ライン（１７）と、該係留ラインの他端
を水域の底に固定するアンカー（１８）とを備える。か
かる係留ライン（１７）とアンカー（１８）とを備える
ことにより、１対のバージ（１２）の間の水路に沿って
潮流が流れるようにバージを位置決めし、潮流の流れを
スムースにバージの水路に導き、効率よく水車を回転駆
動して発電することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
を図面を参照して説明する。なお、各図において、共通
する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略す
る。

【００１１】図１は、本発明の潮流発電装置の全体斜視
図である。この図において、本発明の潮流発電装置１０
は、１対のバージ１２、水車１４、増速機１５及び発電
機１６を備えている。

【００１２】１対のバージ１２は、例えば双胴船、又は
双胴船型のポンツーンであり、互いに幅方向に間隔を隔
てて連結され、その間に水路８を有する。水車１４は、
１対のバージ１２に両端がそれぞれ支持された水平な回
転軸１４ａと回転軸１４ａから放射状に延びた複数の羽
根１４ｂとを有する。増速機１５は、水車１４の回転
軸１４ａに連結され、その回転速度を発電機に適した回
転速度まで増速する。発電機１６は、増速機１５の出力
軸（増速軸）に連結され、その回転力により電力を発電
する。なお、発電した電力はそのままバージ１２上で浮
標灯等の電源として用いてもよく、或いは、図示しない
電力ケーブルを介して隣接する陸地に設置したバッテリ
ー等に充電してもよい。

【００１３】図１において、本発明の潮流発電装置１０
は、更に、バージ１２に一端が固定された係留ライン１
７と、係留ライン１７の他端を水域（潮流９のある海域
又は河川）の底に固定するアンカー１８とを備える。こ
の係留ライン１７とアンカー１８は、図２に示すよう
に、例えば１点係留により、潮流９の流れによりアンカ
ー１８の下流側にバージ１２が移動し、その間の水路８
に沿って潮流９が常に流れるようにバージを位置決めす
るのが好ましい。なお、図１において、１３は風よけカ
バー、図２において、１７ａはブイ、１９は浮標灯であ
る。

【００１４】なお、本発明は、この係留手段に限定され
ず、２点係留又はその他の係留により、水路８に沿って
潮流９が常に流れるように、バージ１２を定位置に係留
してもよい。この場合、潮流９の向きは、周期的に逆転
するので、潮流９の流れが反転した場合でも、発電が継
続できるように、発電機及びその充電ラインを制御する
のがよい。

【００１５】図３は、図１の潮流発電装置の側面図であ
る。この図に示すように、バージ１２は、その間を連結
し、かつ水路８の底を形成する底導板１２ａを有する。
この底導板１２ａは、水路８の流入口及び流出口で最も
広く、緩やかに狭くなり、水車１４の位置で最も狭くな
るように形成されている。また、同様に、図１に示すよ
うに、１対のバージ１２の間で構成される水路８も、流
入口及び流出口で最も広く、緩やかに狭くなり、水車の
位置で最も狭くなるように形成されている。この構成に
より、流入口から流入した潮流９の流速を、水車１４の
位置で増速して、水車の羽根１４ｂに作用する水流の動
圧を高め、潮流発電装置の発電出力を高めるようになっ
ている。

【００１６】

【実施例】図３において、羽根１４ｂの枚数は８枚であ
る。この水車の直径を３ｍ，幅を１ｍとした場合に、羽
根に作用する流速が５ｋｔ／９ｋｔの場合、水車に作用
する回転トルクは約３１８ｋｇ・ｍ／１０３２ｋｇ・ｍ
であり、水車の出力係数を０．５とすると、発電出力は
約３．９ｋＷ／２２．８ｋＷとなる。従って、潮流が５
〜９ｋｔの水域において、単一の水車を用いて、約３．
９〜２２．８ｋＷの発電を安定して行うことができるこ
とがわかる。

【００１７】上述したように、本発明の構成によれば、
水車１４が水平な回転軸１４ａを有し、その両端が１対
のバージ１２に支持されているので、水車を簡単な支持
構造（両端支持）で支持することができる。また、複数
の羽根１４ｂが回転軸から放射状に延びているので、水
路８を流れる潮流を羽根に垂直に衝突させることがで
き、その動圧で水車を高い出力係数で回転駆動すること
ができる。従って、全体として装置を小型・軽量化でき
る。更に、小型・軽量化した装置を、連結された１対の
バージ１２上に設置するので、特別な土木工事なしに、
潮流のある海域又は河川に単に係留するだけで簡単に設
置することができる。

【００１８】なお、本発明は上述した実施形態に限定さ
れず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できる
ことは勿論である。例えば、複数の水車を連結して、同
一の発電機を駆動し、その発電出力を高めるようにして
もよい。

【００１９】

【発明の効果】上述したように、本発明の潮流発電装置
は、水平回転軸１４ａと放射状に延びた複数の羽根１４
ｂを有するので、水車の出力係数が高く、かつその支持
構造がシンプルであり、全体として装置を小型・軽量化
できる。また、これをバージ１２上に設置するので、土
木工事なしに簡単に設置することができる、等の優れた
効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の潮流発電装置の全体斜視図である。

【図２】図１の潮流発電装置の係留状態を示す図であ
る。

【図３】図１の潮流発電装置の側面図である。

【図４】クロスフロー水車の模式図である。

【図５】クロスフロー水車を用いた従来の潮流発電装置
の模式図である。

【符号の説明】

１クロスフロー水車、２流れ（潮流）、３導水
路、４直交ギヤ、５増速機、６発電機、８水
路、１０潮流発電装置、１２バージ、１２ａ底導
板、１３風よけカバー、１４ａ水平回転軸、１４ｂ
羽根、１４水車、１５増速機、１６発電機、１
７係留ライン、１７ａブイ、１８アンカー、１９
浮標灯

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに間隔を隔てて連結されその間に水
路（８）を有する１対のバージ（１２）と、該バージに
両端が支持された水平な回転軸（１４ａ）と回転軸から
放射状に延びる複数の羽根（１４ｂ）とを有する水車
（１４）と、該回転軸に連結されその回転速度を増速す
る増速機（１５）と、増速された回転軸に連結された発
電機（１６）とを備えた、ことを特徴とする潮流発電装
置。
【請求項２】前記バージ（１２）は、その間で構成さ
れる水路（８）が、流入口及び流出口で最も広く、緩や
かに狭くなり、水車の位置で最も狭くなるように形成さ
れている、ことを特徴とする請求項１に記載の潮流発電
装置。
【請求項３】前記バージ（１２）は、その間を連結
し、かつ前記水路（８）の底を形成する底導板（１２
ａ）を有し、該底導板は、流入口及び流出口で最も広
く、緩やかに狭くなり、水車の位置で最も狭くなるよう
に形成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の
潮流発電装置。
【請求項４】前記水路に沿って潮流が流れるようにバ
ージを位置決めするように、前記バージ（１２）に一端
が固定された係留ライン（１７）と、該係留ラインの他
端を水域の底に固定するアンカー（１８）とを備える、
ことを特徴とする請求項１に記載の潮流発電装置。