JP2006291780A

JP2006291780A - 海底・川底設置形発電装置

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Publication number: JP2006291780A
Application number: JP2005111255A
Authority: JP
Inventors: Noboru Nishio; 昇西尾
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-04-07
Filing date: 2005-04-07
Publication date: 2006-10-26

Abstract

【課題】船舶の航行を妨げることがなく、しかも、潮流、海流あるいは水流の速度が大きく発電に好適な海底又は川底に比較的容易に設置可能な海底・川底設置形発電装置を提供すること。
【解決手段】発電装置３は、海底又は川底２付近の海水又は河川水の流れを利用して発電機３１を駆動する。発電装置３は、海底又は川底２に固定設置される本体フレーム３２と、本体フレーム３２に配設され、発電機３１を収容する発電機収容室３３と、取込口３４aから取り込んだ海水又は河川水を増速させて発電機３１のプロペラ３１aに向けて吐出口３４bから吐き出す筒体３４と、海底又は川底２にコアボーリングによって設けられた本体フレーム用穴３８に注入固化され、本体フレーム用穴３８内において本体フレーム３２の下端部３２bの周囲を固定支持する本体フレーム用基礎部材３７とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、海底又は川底に水没して固定設置され、海底又は川底付近の海水又は河川水の流れを利用して発電機を駆動する海底・川底設置型発電装置に関する。

周知のように、発電機の駆動力には、水力、火力、原子力、風力などがあるが、水力発電には、ダムの建設に伴う環境破壊などが問題とされ、また、火力発電には、二酸化炭素、亜硫酸ガスの排出などによる地球温暖化、環境汚染などが問題とされ、また、原子力発電には、放射能の漏れが問題とされる。

そのため、近年、海洋エネルギーを利用した発電方式、つまり、石油、石炭等と異なり無尽蔵に存在し、また、風力、太陽光などの他の自然界のエネルギーと異なり運動エネルギーが天候に左右されず恒常的な、環境に優しい海洋エネルギーを利用した発電方式が望まれている。ここで、海洋エネルギーを利用した発電方式には、例えば、潮の干満を利用した一種の水力発電である潮汐発電や、潮流（潮汐現象による流れ）を利用した潮流発電、海流の流れを利用した海流発電などが知られている。

従来、海洋エネルギーを利用した発電方式に関する特許文献としては、例えば、複数の浮体ユニットを接合し人工地盤を形成して使用するもの（特許文献１参照）、海面上に設けたステーションを使用するもの（特許文献２参照）、海上に浮く構造艇を使用するもの（特許文献３参照）などが知られている。

また、他の特許文献として、伸長具によって海底に水平に配置された４本の脚によって支持されたプラットホームを使用するもの（特許文献４参照）が知られている。
特開２００４−６８６３８公報特開２００２−２５７０２３公報特開平１１−２１０６１２号公報特開平８−２１０２３７号公報

しかし、上記特許文献１〜３に記載の発電方式によると、海上に人工地盤、ステーション又は構造艇を浮かべるようにしているため、人工地盤等が船舶の航行の妨げになるという問題が発生する。

一方、上記特許文献４に記載の発電方式は、プラットホームが海面下に水没して設置されるため、プラットホームが船舶の航行の妨げになることを回避できるが、４本の脚を海底に水平に配置するためには、略水平になっている海底を選定する必要があり、プラットホームの設置場所が狭い範囲に限定されると考えられる。

本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決し、船舶の航行を妨げることがなく、しかも、設置場所が狭い範囲に限定されず、潮流、海流あるいは水流の速度が大きく発電に好適な海底又は川底に比較的容易に設置可能な海底・川底設置形発電装置を提供することを目的とする。

本発明の海底・川底設置形発電装置は、海底又は川底に水没して固定設置され、海底又は川底付近の海水又は河川水の流れを利用してプロペラ付き発電機を駆動する海底・川底設置形発電装置であって、海底又は川底に固定設置される本体フレームと、前記本体フレームに配設され、前記プロペラ付き発電機を収容する発電機収容室と、前記本体フレームに配設された筒体であって、海底又は川底付近の海水又は河川水を取り込む取込口と、該取込口の開口面積よりも小さな開口面積を有する吐出口とを備え、前記取込口から取り込んだ海水又は河川水を増速させて前記プロペラ付き発電機のプロペラに向けて前記吐出口から吐き出す筒体と、海底又は川底にコアボーリングによって設けられた本体フレーム用穴に注入固化され、該本体フレーム用穴内において前記本体フレームの下端部の周囲を固定支持する本体フレーム用基礎部材と、を備えることを特徴とする。

本発明の海底・川底設置形発電装置によると、海底又は川底に設置されるため船舶の航行の妨げとならない。また、コアボーリングによって設けた穴に本体フレームをセットし基礎部材によって強固に固定することができるため、海底又は川底が比較的起伏のある場所であっても設置可能となり、設置場所が狭い範囲に限定されず、潮流、海流あるいは水流の速度が大きく発電に好適な海底又は川底に比較的容易に設置可能になる。また、筒体の形状により海水又は河川水が増速されてプロペラ付き発電機に供給されるようになるため、効率の良い発電を行うことができる。

さらに、前記本体フレームに配設された補強支柱と、海底又は川底にコアボーリングによって設けられた補強支柱用穴に注入固化され、該補強支柱用穴内において前記補強支柱の下端部の周囲を固定支持する補強支柱用基礎部材と、を設けるようにすると、海底又は川底への設置強度をさらに高めることができる。

また、前記筒体に防錆機能を付与することにより、海水などによる錆の発生を防止でき、寿命を長くすることができる。

また、前記筒体の前記取込口に、防護ネットを配設するようにすると、プロペラ付き発電機の作動を阻害する異物が取り込まれなくなる。

また、前記発電機収容室を開閉可能にすると共に前記筒体の前記取込口を開閉可能にすると、プロペラ付き発電機の保守、点検のため発電機収容室の内部で作業員が作業をする際、発電機収容室及び筒体の取込口を閉じた状態にすることで、海水又は河川水が発電機収容室に流入しなくなり、作業を安全かつ円滑に行うことが可能となる。

また、当該海底・川底設置形発電装置の複数台を１グループとして海底又は川底に設置すると、海水又は河川水の流れの変化により１台の海底・川底設置形発電装置の発電能力が低下しても他の海底・川底設置形発電装置によって発電を補うことができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る海底・川底設置形発電装置の正面図、図２は、同海底・川底設置形発電装置の側面断面図、図３は、筒体の変形例を表した斜視図をそれぞれ示す。

図１及び図２において、１は、海面又は河川の水面、２は、海底又は川底、３は、海底・川底設置形発電装置（以下、単に発電装置ともいう。）、４は、クレーン船を表している。

発電装置３は、海底又は川底２に水没して固定設置され、海底又は川底２付近の海水又は河川水の流れを利用してプロペラ付き発電機３１を駆動する発電装置である。発電装置３の具体的な設置場所としては、例えば、鳴門海峡、明石海峡など、潮流の速い場所が好ましい。

発電装置３は、海底又は川底２に固定設置される本体フレーム３２を備える。本体フレーム３２は、複数本のH鋼からなり、少なくとも４本の垂直な主柱３２aを備える。

本体フレーム３２には、プロペラ付き発電機３１を収容する発電機収容室３３が配設されている。発電機収容室３３は、蓋体３３aによって開閉可能に構成されている。

また、本体フレーム３２には、筒体３４が配設されている。筒体３４は、海底又は川底２付近の海水又は河川水を取り込む取込口３４aと、取込口３４aの開口面積よりも小さな開口面積を有する吐出口３４bとを備え、取込口３４aから取り込んだ海水又は河川水を増速（増圧）させてプロペラ付き発電機３１のプロペラ３１aに向けて吐出口３４bから吐き出す。また、筒体３４は、防錆機能を有しており、例えば、ステンレススチール、亜鉛メッキされた鋼鉄、コンクリート又はチタン合金貼りの鋼鉄などで構成される。また、筒体３４は、本実施形態の場合、中空な略四角錘形状をしているが、その他、図３に示すような中空な略円錐形状でもよく、また、図示しないが、中空な三角錐形状やその他の中空な多角錘形状であってもよい。

筒体３４の取込口３４aには、プロペラ付き発電機３１の作動を確保するための防護ネット３５が張られている。防護ネット３５は、海水又は河川水中の異物例えば流木などを排除するためのものである。

また、筒体３４の取込口３４aは、蓋体（図示せず。）によって開閉可能に構成される。この蓋体は、プロペラ付き発電機３１の保守、点検のため発電機収容室３３の内部で作業員が作業をする際、筒体３４の取込口３４aを閉じた状態にする。また、この保守、点検の際、発電機収容室３３は蓋体３３aによって閉じた状態にされる。これにより、海水又は河川水は発電機収容室３３に流入しなくなり、作業を安全かつ円滑に行うことが可能となる。蓋体は、例えばクレーン船４から吊下げられて海底又は川底２近くに下ろされ、取込口３４aを上方から下方へ向かって閉じるよう操作される。

本体フレーム３２には、本体フレーム３２を補強するために、斜めに補強支柱３６が適宜本数分配設されている。

本体フレーム３２の各主柱３２aの下端部３２bは、コンクリートからなる本体フレーム用基礎部材３７に埋設されている。本体フレーム用基礎部材３７は、予め海上又は水上からコアボーリング作業を行うことによって海底又は川底２に設けられた本体フレーム用穴３８に、対応する主柱３２aの下端部３２bをセットし、その後、本体フレーム用穴３８にコンクリートを注入固化させることによって主柱３２aの下端部３２bの周囲を固定支持する。

また、各補強支柱３６の下端部３６aは、コンクリートからなる補強支柱用基礎部材３９に埋設されている。補強支柱用基礎部材３９は、予め海上又は水上からコアボーリング作業を行うことによって海底又は川底２に設けられた補強支柱用穴４０に、対応する補強支柱３６の下端部３６aをセットし、その後、補強支柱用穴４０にコンクリートを注入固化させることによって補強支柱３６の下端部３６aの周囲を固定支持する。

ここで、本体フレーム３２の各主柱３２aの下端部３２bを本体フレーム用穴３８にセットする作業、及び、各補強支柱３６の下端部３６aを補強支柱用穴４０にセットする作業は、予め本体フレーム３２とプロペラ付き発電機３１が収容されている発電機収容室３３と筒体３４と補強支柱３６とを組付けてユニット化したものをクレーン船４から吊下げ、海底又は川底２の設置場所まで降ろすことによって行われる。

上記のように構成される発電装置３は、海水又は河川水が当該発電装置３に向かって流れるとき、筒体３４の取込口３４aから筒体３４の内部に流入し、筒体３４の形状によって増速されて吐出口３４bから吐き出され、プロペラ付き発電機３１のプロペラ３１aを回転させる。このプロペラ３１aの回転により発電機３１が発電する。発電機３１の発電は、海底トンネル又は川底トンネル５内に挿通されたケーブル６、又は海底又は川底の上に這わせたケーブル（図示せず。）を介して、地上にて取り出される。

以上説明したように、本実施形態の海底・川底設置形発電装置３は、海底又は川底２に水没して固定設置され、海底又は川底２付近の海水又は河川水の流れを利用してプロペラ付き発電機３１を駆動する海底・川底設置形発電装置であり、海底又は川底２に固定設置される本体フレーム３２と、本体フレーム３２に配設され、プロペラ付き発電機３１を収容する発電機収容室３３と、本体フレーム３２に配設された筒体３４であって、海底又は川底２付近の海水又は河川水を取り込む取込口３４aと、取込口３４aの開口面積よりも小さな開口面積を有する吐出口３４bとを備え、取込口３４aから取り込んだ海水又は河川水を増速させてプロペラ付き発電機３１のプロペラ３１aに向けて吐出口３４bから吐き出す筒体３４と、海底又は川底２にコアボーリングによって設けられた本体フレーム用穴３８に注入固化され、本体フレーム用穴３８内において本体フレーム３２の下端部３２bの周囲を固定支持する本体フレーム用基礎部材３７とを備える。

本実施形態の海底・川底設置形発電装置３によると、海底又は川底２に設置されるため船舶の航行の妨げとならない。また、コアボーリングによって設けた穴３８に本体フレーム３２をセットし基礎部材３７によって強固に固定することができるため、海底又は川底２が比較的起伏のある場所であっても設置可能となり、設置場所が狭い範囲に限定されず、潮流、海流あるいは水流の速度が大きく発電に好適な海底又は川底２に比較的容易に設置可能になる。また、筒体３４の形状により海水又は河川水が増速されてプロペラ付き発電機３１のプロペラ３１aを回転させるようになるため、効率の良い発電を行うことができる。

さらに、本体フレーム３２に配設された補強支柱３６と、海底又は川底２にコアボーリングによって設けられた補強支柱用穴４０に注入固化され、補強支柱用穴４０内において補強支柱３６の下端部３６aの周囲を固定支持する補強支柱用基礎部材３９とを設けたため、海底又は川底２への設置強度をさらに高めることができる。

また、筒体３４に防錆機能を付与したため、海水などによる錆の発生を防止でき、寿命を長くすることができる。

また、筒体３４の取込口３４aに、防護ネット３５を配設したため、プロペラ付き発電機３１の作動を阻害する異物が取り込まれなくなる。

また、発電機収容室３３を開閉可能にすると共に筒体３４の取込口３４aを開閉可能にしたため、プロペラ付き発電機３１の保守、点検のため発電機収容室３３の内部で作業員が作業をする際、発電機収容室３３及び筒体３４の取込口３４aを閉じた状態にすることで、海水又は河川水が発電機収容室３３に流入しなくなり、作業を安全かつ円滑に行うことが可能となる。

なお、海底・川底設置形発電装置３の複数台を１グループとして海底又は川底２に設置すると、海水又は河川水の流れの変化により１台の海底・川底設置形発電装置３の発電能力が低下しても他の海底・川底設置形発電装置３によって発電を補うことができる。

また、防護ネット３５は、必ずしも平面状に張る必要はなく、他に四角錐状などに張るようにしてもよく、四角錐状に張った場合、流木等が防護ネット３５に沿って流れ、防護ネット３５上に留まりにくくなる。

本発明の一実施形態に係る海底・川底設置形発電装置の正面図である。同海底・川底設置形発電装置の側面断面図である。筒体の変形例を表した斜視図である。

符号の説明

２海底又は川底
３海底・川底設置形発電装置
３１プロペラ付き発電機
３１a プロペラ
３２本体フレーム
３２b 下端部
３３発電機収容室
３４筒体
３４a 取込口
３４b 吐出口
３５防護ネット
３６補強支柱
３６a 下端部
３７本体フレーム用基礎部材
３８本体フレーム用穴
３９補強支柱用基礎部材
４０補強支柱用穴

Claims

海底又は川底に水没して固定設置され、海底又は川底付近の海水又は河川水の流れを利用してプロペラ付き発電機を駆動する海底・川底設置形発電装置であって、
海底又は川底に固定設置される本体フレームと、
前記本体フレームに配設され、前記プロペラ付き発電機を収容する発電機収容室と、
前記本体フレームに配設された筒体であって、海底又は川底付近の海水又は河川水を取り込む取込口と、該取込口の開口面積よりも小さな開口面積を有する吐出口とを備え、前記取込口から取り込んだ海水又は河川水を増速させて前記プロペラ付き発電機のプロペラに向けて前記吐出口から吐き出す筒体と、
海底又は川底にコアボーリングによって設けられた本体フレーム用穴に注入固化され、該本体フレーム用穴内において前記本体フレームの下端部の周囲を固定支持する本体フレーム用基礎部材と、
を備えることを特徴とする海底・川底設置形発電装置。
前記本体フレームに配設された補強支柱と、
海底又は川底にコアボーリングによって設けられた補強支柱用穴に注入固化され、該補強支柱用穴内において前記補強支柱の下端部の周囲を固定支持する補強支柱用基礎部材と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の海底・川底設置形発電装置。
前記筒体は防錆機能を有していることを特徴とする請求項１又は２に記載の海底・川底設置形発電装置。
前記筒体の前記取込口に、防護ネットが配設されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかの請求項に記載の海底・川底設置形発電装置。
前記発電機収容室は開閉可能であり、かつ、前記筒体の前記取込口は開閉可能であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかの請求項に記載の海底・川底設置形発電装置。
当該海底・川底設置形発電装置は、複数台を１グループとして海底又は川底に設置されることを特徴とする請求項１〜５のいずれかの請求項に記載の海底・川底設置形発電装置。