JP2013148031A - 水流発電設備 - Google Patents

Abstract

【課題】 係合部が被係合部に係合するロック状態を確実に維持することができ、水流発電装置に働く浮力等の力が、係合部を被係合部に係合させる係合方向に常に働くようにして、ロック状態が解除されないようにすること。
【解決手段】 フロート部１６を有する水流発電装置１２の第１取付部１８を、水底１３に設置された支持構造物１４の第２取付部１７に対して着脱自在に取り付けることができ、第１取付部１８を第２取付部１７に装着したときに、第１取付部１８に設けられている係合部材２４がロックバネ２３の付勢力によって、係合部２４ａを第２取付部１７に設けられている被係合部２５に係合する係合方向２６に移動させてロック状態にすることができ、係合部２４ａが被係合部２５に係合しているロック状態で、水流発電装置１２に働く浮力に基づく力３１によって、係合部２４ａを係合方向２６に向かわせる構成。
【選択図】 図６

Description

本発明は、潮流、海流、河川流などの水流エネルギーを利用して発電する水流発電設備に関する。

近年のエネルギー問題や環境問題に鑑みて、石油等の化石エネルギー源に代替し得るクリーンな自然エネルギーを利用する種々の研究がなされている。例えば、自然エネルギーによる発電として、ダムで堰き止めた水の落下エネルギーを利用する水力発電が実施されている。しかし、水力発電を行うには水位差を保つダムを建設する必要があり、多額の建設費が必要となるとともに環境への負荷も大きい。一方、近年、海や河川には大きな水流（潮流、海流、河川流）を生じる場所があることが着目されており、その水流エネルギーを利用して発電を行う海底設置型の水流発電設備が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

この水流発電設備の一例として、図１５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すものがある。図１５（ａ）は、水流発電設備１の水流発電装置２を海底に設置されている支持構造物３に取り付ける前の状態を示している。図１５（ｂ）は、水流発電装置２の第１取付部４を、支持構造物３の第２取付部５に装着した状態を示している。図１５（ｃ）は、水流発電装置２の第１取付部４を、支持構造物３の第２取付部５にクランプした状態を示している。

この水流発電設備１によると、図１５（ｂ）に示すように、水流発電装置２の第１取付部４を、支持構造物３の第２取付部５に装着した状態で、図１５（ｃ）に示すように、クランプ部材６をクランプ位置に移動させることによって、水流発電装置２を支持構造物３に固定して取り付けることができる。

この図１５（ｃ）に示すクランプ状態では、断面コ字形状のクランプ部材６に形成されている２つの挟持部６ａと６ａの間に、第１及び第２取付部４、５に形成されている第１及び第２凸部４ａ、５ａを挟み込む状態となっている。

また、図１５（ｃ）に示すクランプ状態から、図１５（ｂ）に示すアンクランプ状態にするときは、クランプ位置にあるクランプ部材６を、アンクランプ位置に移動させればよい。

特表２０１０−５２５２３７号公報

しかし、図１５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す従来の水流発電設備１では、クランプ部材６をクランプ位置とアンクランプ位置との間を往復移動させための動力装置（図示せず）が必要であり、当該動力装置の費用が掛かる。そして、当該動力装置の保守及び点検の手間と費用も掛かる。そして、動力装置を使用しているので、例えば当該動力装置の故障によって、クランプ部材６をクランプ位置に移動させてクランプ状態にすることができないことがある。また、クランプ位置にあるクランプ部材６が、動作不良等の原因によってアンクランプ位置側に移動して、クランプ状態が解除されてしまうことがある。

更に、図１５（ｃ）に示すクランプ状態で、例えば水流発電装置２に働く浮力や、水流を含む海洋環境の悪条件によって、水流発電装置２の第１取付部４を、支持構造物３の第２取付部５から引き離す方向の力が働くと、その力によって、クランプ状態が解除されて、水流発電装置２が漂流する可能性がある。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、水流発電装置と水底に設置された支持構造物とを簡易な構成で、確実にロックすることのできる水流発電設備を提供することを目的としている。

本発明に係る水流発電設備は、フロート部を有する水流発電装置に設けられた第１取付部と、水底に設置された支持構造物に設けられ、前記第１取付部を着脱可能な第２取付部と、前記第１取付部又は前記第２取付部に設けられている係合部と、前記第２取付部又は前記第１取付部に設けられている被係合部と、前記係合部を前記被係合部に係合させる方向に付勢する付勢部とを備え、
前記係合部は、前記フロート部の浮力によって、前記被係合部に係合され、前記水流発電装置を前記支持構造物に対してロックする。

この構成により、水流発電装置に働く浮力によって係合部には上向きの力が作用するので、水流発電装置と支持構造物との固定状態を維持することができ、不用意にロックが外れることがない。また、付勢部を備えているので係合部を動作させるための動力装置を必要とせず、簡易な構成で水流発電装置を支持構造物に固定することができる。

この発明に係る水流発電装置の取付け構造及び水流発電設備によると、水流発電装置と水底に設置された支持構造物とを簡易な構成で、確実にロックすることのできる水流発電設備を提供できる。

この発明の第１実施形態に係る水流発電設備を示す側面図である。 図１に示す水流発電設備の水流発電装置を、支持構造物に取り付ける前の状態を示す側面図である。 （ａ）は、図２に示す水流発電装置の第１取付部を、支持構造物の第２取付部に取り付ける前の状態を示す部分拡大側面図、（ｂ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ断面図である。 図３（ａ）に示す水流発電装置の第１取付部が、支持構造物の第２取付部に取り付けられている状態を示す部分拡大側面図である。 図４に示す水流発電装置の第１取付部を、支持構造物の第２取付部から取り外した状態を示す部分拡大側面図である。 図４に示す水流発電設備が備えるロック機構を示すＢ部分の拡大断面図である。 図６に示すロック機構のＣ−Ｃ断面図である。 図６に示すロック機構のＤ−Ｄ断面図である。 （ａ）は、図３（ａ）に示す第１取付部の部分断面側面図、（ｂ）は、図９（ａ）に示す第１取付部のＥ−Ｅ断面図である。 （ａ）は、この発明の第２実施形態に係る水流発電設備が備える水流発電装置の第１取付部を、支持構造物の第２取付部に取り付ける前の状態を示す部分拡大側面図、（ｂ）は、図１０（ａ）のＦ−Ｆ断面図である。 図１０（ａ）に示す水流発電装置の第１取付部が、支持構造物の第２取付部に取り付けられている状態を示す部分拡大側面図である。 図１１に示す水流発電装置の第１取付部を、支持構造物の第２取付部から取り外した状態を示す部分拡大側面図である。 図１１に示す水流発電設備が備えるロック機構を示すＧ部分の拡大断面図である。 （ａ）は、図１０（ａ）に示す第１取付部の部分断面側面図、（ｂ）は、図１４（ａ）に示す第１取付部のＨ−Ｈ断面図、（ｃ）は、図１４（ａ）に示す第１取付部のＩ−Ｉ断面図である。 従来の水流発電設備を示す図であり、（ａ）は、水流発電装置を海底に設置されている支持構造物に取り付ける前の状態を示す部分断面図、（ｂ）は、水流発電装置の第１取付部を、支持構造物の第２取付部に装着した状態を示す部分断面図、（ｃ）は、水流発電装置の第１取付部を、支持構造物の第２取付部にクランプした状態を示す部分断面図である。

［第１実施形態］
以下、第１実施形態に係る水流発電設備について、図１〜図９を参照して説明する。この水流発電設備１１は、図１に示すように、水流発電装置１２と、水底１３に設置される支持構造物１４とを備えている。水流発電設備１１は、例えば海や河川の海底や水底（以下、「水底」と言う。）に設置され、潮流、海流、河川流等の水流エネルギーを利用して発電することができる。

図１に示す水流発電装置１２は、潮流、海流又は河川流などの水流が回転翼１５に当たることで、この水流発電装置１２内に設けられている発電機（図示せず）のロータが回転して発電するものである。この水流発電装置１２内には、フロート部１６が設けられ、フロート部１６による浮力が水流発電装置１２の重量よりも大きくなるように設定されている。

この水流発電設備１１は、図１に示すように、水底１３に設置されている支持構造物１４の第２取付部１７に対して水流発電装置１２の第１取付部１８を着脱自在に取り付けることができるものである。

図２は、図１に示す水流発電装置１２を、支持構造物１４に取り付ける前の状態を示している。図３（ａ）は、図２に示す第１取付部１８を第２取付部１７に取り付ける前の状態を示す拡大図である。図４は、図３（ａ）に示す第１取付部１８が、第２取付部１７に取り付けられている状態を示す拡大図である。この状態で、取付け構造１９のロック機構２０によって、第１取付部１８が第２取付部１７にロックされた状態で取り付けられ、水流発電装置１２に浮力等の外力が掛っても、水流発電装置１２が支持構造物１４から外れないようになっている。図５は、図４に示す水流発電装置１２の第１取付部１８を、支持構造物１４の第２取付部１７から取り外した状態を示す拡大図である。

次に、水流発電装置の取付け構造１９について説明する。この取付け構造１９は、図１及び図２に示す第１取付部１８と、この第１取付部１８が着脱自在に取り付けられる第２取付部１７とを備えている。

第１取付部１８は、図３（ａ）に示すように、円筒状に形成された部材であり、その上端部が、水流発電装置１２のケーシング１２ａの下面に結合している。そして、第１取付部１８の下端部は、開口しており、第２取付部１７の上端部の装着部２１が装着される装着口２２として形成されている。

第２取付部１７は、図３（ａ）に示すように、円筒状に形成された部材であり、その上端部が、先細りの装着部２１として形成されている。この装着部２１は、第１取付部１８の下端に形成されている装着口２２内に装着できる大きさ及び形状に形成されている。そして、この第２取付部１７は、鉛直方向に配置され、その下端部が水底１３に設置されている支持構造物１４の基台１４ａの中央部に結合している。

そして、図３（ａ）に示すように、第１取付部１８の装着口２２を形成する下端部の外面には、１又は２以上の例えば２つのロック機構２０が、互いに対向する位置に設けられている。この２つのロック機構２０は、互いに同等のものであるので、同一の図面符号で示し、図３（ａ）の一方のロック機構２０を説明し、他方のロック機構２０の説明を省略する。

このロック機構２０は、図３〜図９に示すように、水流発電装置１２の第１取付部１８を、水底１３に設置されている支持構造物１４の第２取付部１７に対して着脱自在にロックした状態で取り付けることができるものである。そして、ロック機構２０は、図４及び図６に示すように、第１取付部１８を第２取付部１７に対して所定の取付け位置に装着したときに、ロックバネ２３の付勢力によって、第１取付部１８に設けられている係合部材２４の係合部２４ａを、第２取付部１７に設けられている被係合部２５に係合する係合方向２６に移動させてロック状態にすることができるようになっている。

つまり、図６に示すように、係合部材２４は、略Ｌ字形状の部材であり、かつ、その屈曲部に設けられているヒンジの支持軸２７を中心として、この係合部材２４の一端部に形成されている係合部２４ａが、係合方向２６及び被係合方向２６に移動できるように回動自在に軸受部２８に支持されている。そして、この軸受部２８は、収容箱２９内に設けられている。この収容箱２９は、第１取付部１８の外面に設けられている。

ロックバネ２３は、付勢部に相当し、例えば引っ張りコイルバネである。このロックバネ２３は、その上端部が収容箱２９内に設けられている仕切り壁３０に取り付けられ、その下端部が係合部材２４の他端側部２４ｂに取り付けられている。

被係合部２５は、図６及び図３（ｂ）に示すように、凸部として形成され、第２取付部１７の装着部２１の外周面に例えば２つ設けられている。

更に、このロック機構２０は、図６に示すように、係合部２４ａが被係合部２５に係合しているロック状態で、水流発電装置１２に働く浮力３１等に基づく力によって、係合部２４ａを被係合部２５に係合させる係合方向２６に向かわせる構成となっている。

つまり、図６に示すように、係合部材２４を回動自在に支持する支持軸２７の中心線が、第２取付部１７を基準にして、係合部２４ａが被係合部２５に係合している部分よりも外側に配置した構成としてある。

このロック機構２０によると、水流発電装置１２に働く浮力に基づく力３１が、第１取付部１８を第２取付部１７から引き離す上方向に掛る状態では、その上方向の力は、係合部２４ａを被係合部２５に係合させる係合方向２６に向かわせるように、係合部材２４を、支持軸２７を中心にして時計方向に回動させる力として働く。よって、水流発電装置１２に働く浮力に基づく力３１を、ロック状態を維持するための力として利用することができる。

また、この水力発電設備には、図１及び図２に示す荷重付与機構３２と、図６に示すロック解除機構３３が設けられている。

荷重付与機構３２は、水流発電装置１２に対して重力方向に向かわせる荷重を付与する複数の例えば３つの巻上げ機３４を有するものである。この３つの巻上げ機３４は、図２に示すように、第１取付部１８の外面に、その周方向に互いに一定の間隔で取り付けられている。そして、それぞれの巻上げ機３４から繰り出されているワイヤ等の線状体３５の先端部が、基台１４ａに設けられている３つの各取付具３６に係合されている。この線状体３５の途中の部分は、第１取付部１８に設けられている滑車３７に掛けられている。

この荷重付与機構３２によると、巻上げ機３４を、その線状体３５を巻き取る方向に作動させると、水流発電装置１２に対して支持構造物１４に近づける重力方向の荷重を付与することができる。これによって、水流発電装置１２に働く浮力に基づき、係合部２４ａを被係合部２５に係合させる係合方向２６に向かわせる力を低減することができる。

そして、巻上げ機３４を、その線状体３５を繰出す方向に作動させると、水流発電装置１２を、フロート部１６の浮力によって浮上する方向に移動させることができる。

ロック解除機構３３は、図６に示すように、第１取付部１８に取り付けられている収容箱２９内に設けられ、被係合部２５に係合している係合部材２４の係合部２４ａを、被係合方向３８に向かわせてロックを解除するためのものである。

このロック解除機構３３は、ロックを解除するためのロック解除駆動部３９を備えている。ロック解除駆動部３９は、例えば海水、水、油等の圧液によって作動する液圧式のシリンダ装置である。このロック解除駆動部３９のピストン４０は、図６の実線で示すように、戻しバネ４１の付勢力によって上昇位置に移動することができるようになっている。ピストン４０が上昇位置にあるときは、ピストン４０に設けられている操作部材４２が係合部材２４の他端側部２４ｂから引き離されて、係合部材２４がロックバネ２３に付勢されて係合方向２６に回転して、係合部２４ａが被係合部２５に係合した状態となる。

そして、このピストン４０は、図示しない液圧ポンプから吐出される圧液によって、ロックバネ２３の付勢力に抗して下降位置に移動することができるようになっている。このように、ピストン４０が、下降位置にあるときは、図６の二点鎖線で示すように、ピストン４０に設けられている操作部材４２が係合部材２４の他端側部２４ｂを押し下げて、係合部２４ａが被係合方向３８に回転して、係合部２４ａが被係合部２５から外れた状態となる。

また、図６に示す４３は、例えば三方弁である。この三方弁４３は、図示しない液圧ポンプから吐出される圧液を、配管を通じてロック解除駆動部３９に対して供給してピストン４０を下降位置に移動させたり、ロック解除駆動部３９から圧油を排出させてピストン４０を上昇位置に移動させるためのものである。この三方弁４３は、例えば船上から遠隔操作することができる。

次に、この荷重付与機構３２及びロック解除機構３３の作用を説明する。今、図６に示すように、第１取付部１８が第２取付部１７に装着されて、係合部２４ａと被係合部２５とがロック機構２０でロックされている状態とする。そして、このロック状態を解除するときは、まず、荷重付与機構３２によって、水流発電装置１２に対して重力方向の荷重を付与する。これによって、水流発電装置１２に働く浮力に基づき、係合部２４ａを被係合部２５に係合させる係合方向２６に向かわせる力を低減することができる。

次に、ロック解除機構３３のロック解除駆動部３９を作動させて、操作部材４２を下降位置に移動させる。これによって、被係合部２５に係合している係合部２４ａを被係合方向３８に向かわせて、ロックを解除することができる。このとき、荷重付与機構３２によって、係合部２４ａが被係合部２５に係合する係合方向２６に向かう力が低減されているので、ロック解除機構３３は、小さい力で被係合部２５に係合している係合部２４ａを被係合方向３８に向かわせて、ロックを解除することができる。しかる後に、第１取付部１８を第２取付部１７から取り外すことができ、水流発電装置１２を例えば浮上させることができる。

なお、図６に示す４４は、係合部材２４の揺れ止め部であり、この揺れ止め部４４は、収容箱２９に設けられている。揺れ止め部４４は、第１取付部１８が第２取付部１７から外れた状態で（図３参照）、ロック解除駆動部３９のピストン４０が上昇位置に移動したときに、係合部材２４がロックバネ２３で付勢されて係合方向２６に回動するが、この係合部２４ａを適切な回動位置（待機位置）に係止するためのものである。

ただし、この実施形態のロック機構２０は、例えば図７のＣ−Ｃ断面図、図８のＤ−Ｄ断面図、及び図９（ａ）、（ｂ）に示すように、２つの係合部材２４が支持軸２７を中心にして回動自在に軸受部２８で支持され、２つの係合部材２４のそれぞれの係合部２４ａを被係合部２５にロックさせることができる構成となっている。そして、２つの各係合部材２４を係合方向２６に付勢するためのロックバネ２３も、各係合部材２４に対して設けられている。

また、ロック解除機構３３は、例えば図８に示すように、ロック解除駆動部３９のピストン４０に設けられている操作部材４２が板状に形成されており、このピストン４０が下降位置に移動すると、この１つの操作部材４２が２つの係合部材２４の他端側部２４ｂを押し下げて、係合部材２４を被係合方向３８に回転させることができる構成となっている。

次に、図３及び図４を参照して転倒防止構造４５を説明する。この転倒防止構造４５は、図４に示すように、第１取付部１８が第２取付部１７に取り付けられた状態で、水流発電装置１２の転倒を防止するためのものである。転倒防止構造４５は、図３に示すように、第１取付部１８の内側に設けられている第１小径雌型当接部４６及び第１大径雌型当接部４７と、第２取付部１７の外側に設けられ、第１小径雌型当接部４６及び第１大径雌型当接部４７のそれぞれの内周面と当接して、水流発電装置１２の転倒する方向の移動を係止する第２小径雄型当接部４８及び第２大径雄型当接部４９とを有している。

第１小径雌型当接部４６は、図３（ａ）に示すように、第１取付部１８の内側空間を上部空間と下部空間とに仕切っている仕切り壁５０に設けられている。この仕切り壁５０は、ドーナツ型平板の環状部５０ａと、上側開口が閉じられている円筒部５０ｂとを有し、この円筒部５０ｂの下端部が環状部５０ａの内周面に結合している。そして、この環状部５０ａの内周面に、リング状の第１小径雌型当接部４６が設けられている。

第１大径雌型当接部４７は、図３（ａ）に示すように、第１取付部１８の装着口２２の内周面に設けられているリング状部材である。この第１大径雌型当接部４７は、第１小径雌型当接部４６が設けられている位置よりも第１取付部１８の下側部に設けられている。

第２小径雄型当接部４８、及び第２大径雄型当接部４９は、どちらもリング状部材であり、図３（ａ）に示すように、第２取付部１７の装着部２１の外周面に互いに上下に間隔を隔てて設けられている。この第２大径雄型当接部４９は、第２小径雄型当接部４８が設けられている位置よりも下側部に設けられている。

この転倒防止構造４５によると、図４に示すように、第１取付部１８が第２取付部１７に取り付けられた状態で、第１取付部１８に設けられている第１小径雌型当接部４６の内周面が第２小径雄型当接部４８の外周面に当接すると共に、第１大径雌型当接部４７の内周面が第２大径雄型当接部４９の外周面に当接する。

これによって、例えば水流によって、水流発電装置１２が転倒する方向に力が掛ったときに、この水流発電装置１２の転倒する方向の移動を、当該上下２箇所の当接部で係止することができる。よって、当該転倒方向の力が、ロック状態にある係合部材２４及び被係合部２５に働くことを防止することができる。その結果、係合部材２４及び被係合部２５の剛性を低減することができ、その数を少なくすることができる。

また、第２取付部１７の上端部に設けられている装着部２１は、先細りに形成されているので、第１取付部１８を下降させて第２取付部１７に装着するときに、第１取付部１８を第２取付部１７に対して水平方向において、所定の取付け位置に案内して近づけていくことができ、第１取付部１８を第２取付部１７に確実に装着することができる。

次に、図３及び図４を参照して旋回防止構造５１を説明する。この旋回防止構造５１は、図４に示すように、第１取付部１８が第２取付部１７に取り付けられた状態で、水流発電装置１２が、支持構造物１４に対して旋回することを防止するためのものである。旋回防止構造５１は、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、第１取付部１８の内側に設けられている第１旋回止め凸部５２と、第２取付部１７の外側に設けられ、第１旋回止め凸部５２と当接して、水流発電装置１２が、支持構造物１４に対して旋回することを係止する第２旋回止め凸部５３とを有している。

第１旋回止め凸部５２は、図３（ａ）に示すように、鉛直方向に対して傾斜する形状の２つの第１傾斜部５２ａと、この２つの第１傾斜部５２ａの間に、この２つの第１傾斜部５２ａと連続するように形成された第１水平部５２ｂとを有している。この２つの第１傾斜部５２ａは、第１取付部１８の奥側（上側）に向かうに従って互いに接近するように形成されている。そして、この２つの第１傾斜部５２ａ及び１つの第１水平部５２ｂが、第１取付部１８の内側に例えば２組設けられている。

第２旋回止め凸部５３は、図３（ａ）に示すように、鉛直方向に対して傾斜する形状の２つの第２傾斜部５３ａと、この２つの第２傾斜部５３ａの間に、この２つの第２傾斜部５３ａと連続するように形成された第２水平部５３ｂとを有している。この２つの第２傾斜部５３ａは、第２取付部１７の先端側（上側）に向かうに従って互いに接近するように形成されている。そして、この２つの第２傾斜部５３ａ及び１つの第２水平部５３ｂが、第２取付部１７の外側に例えば２組設けられている。

この旋回防止構造５１によると、図３に示す第１取付部１８を第２取付部１７に取り付けるために接近させていくときに、第１旋回止め凸部５２の第１傾斜部５２ａが第２旋回止め凸部５３の第２傾斜部５３ａに案内されて、第１取付部１８が所定の取付け旋回位置に向かって自動的に旋回させることができる。

これによって、第１取付部１８が第２取付部１７に対して所定の取付け旋回位置からずれた旋回位置にある状態でも、このようなずれた旋回位置にある第１取付部１８を第２取付部１７に対して、所定の取付け旋回位置に案内して確実に取り付けることができる。

そして、図４に示すように、第１取付部１８が所定の取付け旋回位置に位置決めされて第２取付部１７に取り付けられると、水流発電装置１２に設けられている回転翼１５を所望の旋回位置に向かうように、この水流発電装置１２を支持構造物１４に取り付けることができる。

そして、この図４に示す取付け状態で、第１旋回止め凸部５２の傾斜方向が相違する２つの第１傾斜部５２ａ（合計２組の第１傾斜部５２ａ）が、第２旋回止め凸部５３の傾斜方向が相違する２つの第２傾斜部５３ａ（合計２組の第２傾斜部５３ａ）に当接しているので、水流発電装置１２の正逆両方の旋回を係止することができ、よって、水流発電装置１２が、水流等の外力を受けて支持構造物１４に対して旋回することを防止することができる。

また、図４に示す第１及び第２旋回止め凸部５２、５３によると、第１取付部１８が第２取付部１７に装着されて、第１旋回止め凸部５２が第２旋回止め凸部５３に当接すると、第１取付部１８は、これ以上第２取付部１７側（図４の下方側）に移動することが阻止されるので、第１取付部１８の第２取付部１７に対する装着方向（図４の下方向）の位置決めを行うことができる。

次に、上記のように構成された水流発電設備１１の作用を説明する。この水流発電設備１１が備える水流発電装置の取付け構造１９によると、図３（ａ）に示すように、水流発電装置１２の第１取付部１８が、支持構造物１４の第２取付部１７から外れた状態では、係合部材２４がロックバネ２３で係合方向２６に付勢され、この係合部材２４の係合部２４ａは、被係合部２５に係合することができる所定の待機位置に係止されている。次に、第１取付部１８の装着口２２を、第２取付部１７の装着部２１に取り付けるために第２取付部１７に接近させていくと、被係合部２５が係合部２４ａに当接して係合部材２４をロックバネ２３の付勢力に抗して被係合方向３８に支持軸２７を中心にして回動させる。そして、係合部２４ａが被係合部２５を乗り越えて、第１取付部１８が第２取付部１７に対しての所定の取付け位置に移動すると、係合部材２４が、ロックバネ２３の付勢力によって係合方向２６に回転して、係合部２４ａが第２取付部１７に設けられている被係合部２５に係合するロック状態になる。

よって、係合部２４ａを被係合部２５に向かわせてこの被係合部２５に係合させるための動力装置が不要であり、当該動力装置の費用を削減できる。そして、当該動力装置の保守及び点検の手間と費用も掛からない。そして、動力装置を使用していないので、例えば当該動力装置の故障によって、係合部２４ａを被係合部２５に係合させることができないようなことは起こり得ないし、そのロック状態を確実に継続して維持させることができる。

そして、図６に示すように、係合部２４ａが被係合部２５に係合しているロック状態で、水流発電装置１２に働く浮力（フロート部１６による浮力）等に基づく力３１によって、係合部２４ａを被係合部２５に係合させる係合方向２６に向かわせることができる。

従って、例えば水流発電装置１２に働く浮力や、水流を含む海洋環境の悪条件によって、水流発電装置１２の第１取付部１８を、支持構造物１４の第２取付部１７から引き離す鉛直上方向の力が働いても、その力が係合部２４ａを被係合部２５から引き離す方向ではなく、係合部２４ａを被係合部２５に係合させる係合方向２６に常に働く。よって、係合部２４ａと被係合部２５のロック状態が解除されて、水流発電装置１２が漂流することを確実に防止することができる。

また、図３に示すように、第１取付部１８の下端部は、装着口２２として凹状に形成され、第２取付部１７の上端部は、第１取付部１８の装着口２２に装着できるように、先細りの凸状に形成されている。

このようにすると、例えば図２に示すように、水流発電装置１２に設けられている複数の巻上げ機３４を線状体３５の巻取り方向に作動させて、水流発電装置１２を海中に沈めていくことによって、この水流発電装置１２の第１取付部１８の装着口２２を、水底１３に設置されている支持構造物１４の第２取付部１７の装着部２１に対して簡単に装着して取り付けることができる。そして、水流発電装置１２が、第１及び第２取付部１８、１７を介して支持構造物１４に取り付けられている状態でロックを解除すると共に、複数の巻上げ機３４を線状体３５の繰出し方向に作動させると、水流発電装置１２に働く浮力によって、水流発電装置１２を支持構造物１４から簡単に取り外して浮上させることができる。

更に、図６に示すように、係合部材２４及びロックバネ２３を第１取付部１８に設けた構成としたので、例えば第１取付部１８が設けられている水流発電装置１２を浮上させて保守、点検を行うときに、この係合部材２４及びロックバネ２３の保守、点検も行うことができ、作業効率の向上を図ることができる。

そして、支持構造物１４の第２取付部１７に設けられている被係合部２５は、被係合部２５の保守、点検を必要な時期に合理的に行うことができる。
［第２実施形態］
次に、第２実施形態に係る水流発電設備を、図１０〜図１４を参照して説明する。この図１１に示す第２実施形態の水流発電設備５５が備える水流発電装置の取付け構造５４と、図３に示す第１実施形態の水流発電設備１１が備える水流発電装置の取付け構造１９とが相違するところは、ロック機構５６と２０、及びロック解除機構５７と３３が相違するところである。これ以外は、第１実施形態と同等の構成であり、同様に作用するので、同等部分を同一の図面符号で示し、それらの説明を省略する。

図６に示す第１実施形態のロック機構２０と、図１３に示す第２実施形態のロック機構５６とが相違するところは、以下の通りである。

図６に示す第１実施形態のロック機構２０の係合部材２４は、略Ｌ字形状の部材であり、この係合部材２４の他端側部２４ｂに取り付けられているロックバネ２３（引っ張りコイルバネ）に付勢されて係合方向２６に回動して、係合部２４ａが被係合部２５に係合することができるものである。

これに対して、図１３に示す第２実施形態のロック機構５６の係合部材５８は、柱状の部材である。そして、この係合部材５８は、その基端部と軸受部２８との間に設けられている支持軸２７に取り付けられているロックバネ（捩じりコイルバネ）５９に付勢されて係合方向２６に回動して、係合部２４ａが被係合部２５に係合することができるものである。

次に、図６に示す第１実施形態のロック解除機構３３と、図１１に示す第２実施形態のロック解除機構５７とが相違するところは、以下の通りである。

図６に示す第１実施形態のロック解除機構３３は、ロック解除駆動部３９のピストン４０に設けられている操作部材４２を下降位置に移動させることによって、係合部材２４を被係合方向３８に回転させて、係合部２４ａを被係合部２５から引き離してロックを解除することができるものである。

これに対して、図１１に示す第２実施形態のロック解除機構５７は、例えば電気モータで構成されたロック解除駆動部６０の回転軸に減速機６１、及び中間軸６２を介して連結されているリンク機構６３を作動させることによって、係合部２４ａを被係合部２５から引き離してロックを解除することができるものである。

このロック解除駆動部６０は、図１１に示すように、第１取付部１８の内側に設けられている仕切り壁６４の上面に配置されている。そして、このロック解除駆動部６０の回転軸は、減速機６１、軸継手６５、及び電磁クラッチ６６を介して中間軸６２と接続している。中間軸６２は、軸受を介して回動自在に第１取付部１８に設けられている。

中間軸６２には、第１リンク６７の一端部が固定して取り付けられ、この第１リンク６７の他端部が、第１関節７２を介して第２リンク６８の一端部が回動自在に連結している。第１関節７２の軸は、中間軸６２と平行している。第２リンク６８の他端部は、第２関節７３を介して第３リンク６９の一端部が回動自在に連結している。第２関節７３の軸は、中間軸６２と直交し、例えば球面軸受で回動自在に支持されている。

第３リンク６９の他端部は、図１３に示すように、第３関節７４を介して第４リンク７０の一端部が回動自在に連結している。第３関節７４の軸は、中間軸６２と直交している。第４リンク７０の他端部は、第４関節７５を介してブラケット７８に回動自在に連結している。このブラケット７８は、第１取付部１８に設けられている枠部７９に取り付けられている。そして、第４関節７５の軸は、中間軸６２と直交している。また、この第４リンク７０の第３関節７４と第４関節７５との間の部分が、第５関節７６を介して第５リンク７１の一端部が回動自在に連結している。第５関節７６の軸は、中間軸６２と直交している。第５リンク７１の他端部は、第６関節７７を介して係合部材５８の係合部２４ａ側の先端部に回動自在に連結している。そして、第６関節７７の軸は、中間軸６２と直交している。

次に、図１１に示すロック解除機構５７の作用を説明する。図１１に示す状態は、軸継手６５に設けられている電磁クラッチ６６がＯＦＦの状態に操作されていて、減速機６１の出力軸６１ａと中間軸６２とが切り離された状態を示している。この状態で、係合部２４ａが被係合部２５に係合するロック状態となっている。電磁クラッチ６６のＯＮ、ＯＦＦ操作は、例えば船上から遠隔操作することができる。

このロック状態では、中間軸６２は、ロック解除駆動部６０及び減速機６１によって拘束されておらず、回動自在となっており、リンク機構６３も作動自在な状態となっている。従って、係合部材５８は、ロックバネ５９によって係合方向２６に付勢されて、係合部２４ａが被係合部２５に係合するロック状態となっている。つまり、図１３に示すように、第４及び第５リンク７０、７１が各矢印の方向に回転移動して、係合部材５８が係合方向２６に回転し、係合部２４ａが被係合部２５に係合するロック状態となる。これによって、第１関節７２、並びに、第２及び第３リンク６８、６９等が下降位置に移動している。

そして、図１２に示す状態は、電磁クラッチ６６がＯＮの状態に操作されていて、減速機６１の出力軸６１ａと中間軸６２とが互いに結合された状態となっている。そして、ロック解除駆動部６０の回転軸が例えば所定の角度範囲だけ正転方向に回転して、係合部２４ａが被係合部２５から外れる被係合状態（ロックが解除された状態）を示している。この被係合状態では、第１関節７２が上昇位置に回転移動しており、これによって、第２及び第３リンク６８、６９も上昇位置に移動している。第３リンク６９が上昇位置に移動すると、図１３に示すように、第４及び第５リンク７０、７１が各矢印の方向に回転移動して、係合部材５８がロックバネ５９の付勢力に抗して被係合方向３８に回転し、係合部２４ａが被係合部２５から外れる被係合状態となる。

図１０（ａ）は、この実施形態の水流発電装置１２の第１取付部１８を、支持構造物１４の第２取付部１７に取り付ける前の状態を示す拡大図である。図１１は、図１０（ａ）に示す水流発電装置１２の第１取付部１８が、支持構造物１４の第２取付部１７に取り付けられている状態を示す拡大図である。この状態で、ロック機構５６によって、第１取付部１８が第２取付部１７にロックされた状態で取り付けられ、水流発電装置１２に外力が掛っても、水流発電装置１２が支持構造物１４から外れないようになっている。図１２は、図１１に示す水流発電装置１２の第１取付部１８を、支持構造物１４の第２取付部１７から取り外した状態を示す拡大図である。図１４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、ロック機構５６及びロック解除機構５７を示す断面図である。

ただし、上記各実施形態では、図３等に示すように、第１取付部１８の下端部を装着口２３として凹状に形成し、第２取付部１７の上端部を先細りの装着部２１として凸状に形成したが、これに代えて、第１取付部１８の下端部を先細りの装着部２１として凸状に形成し、第２取付部１７の上端部を装着口２３として凹状に形成してもよい。つまり、図３に示す第１取付部１８及び第２取付部１７を上下逆にして、第１取付部１８を支持構造物１４に設け、第２取付部１７を水流発電装置１２に設けてもよい。

このようにしたときは、支持構造物１４に設けた第１取付部が特許請求の範囲の第２取付部となり、水流発電装置１２に設けた第２取付部が特許請求の範囲の第１取付部となる。そして、係合部材２４、５８及びロックバネ２３、５９が、支持構造物１４側の第２取付部に設けられ、被係合部２５が、水流発電装置１２側の第１取付部に設けられる。そして、転倒防止構造４５の第１取付部１８に設けられている第１小径雌型当接部４６、第１大径雌型当接部４７は、第１小径雄型当接部、第１大径雄型当接部に変更され、第２取付部１７に設けられている第２小径雄型当接部４８、第２大径雄型当接部４９は、第２小径雌型当接部、第２大径雌型当接部変更される。

そして、上記各実施形態では、図６等に示すように、被係合部２５を凸部として形成したが、これに代えて、凹部として形成してもよい。被係合部が凹部で形成されているときは、第１取付部１８を、第２取付部１７に接近させていき、第２取付部１７に対して所定の取付け位置に移動させると、係合部材２４、５８がロックバネ２３、５９で係合方向２６に付勢されて、係合部２４ａが被係合部２５の内面に係合してロック状態になる。

また、上記各実施形態では、図１及び図２に示すように、荷重付与機構３２として、巻上げ機３４で線状体３５を巻き取ることによって、水流発電装置１２に重力方向の荷重を付与してこの水流発電装置１２を支持構造物１４に近づけるものを例に挙げたが、これに代えて、水流発電装置１２に海水等のバラストを充填して、水流発電装置１２内の空気を海水中に排出することによって、水流発電装置１２に対して重力方向の荷重を付与するものとしてもよい。

更に、上記第２実施形態では、ウオームが設けられている減速機６１を採用したので、出力軸６１ａと中間軸６２との間の軸継手６５に電磁クラッチ６６を設けたが、この電磁クラッチ６６を省略してもよい。このように、電磁クラッチ６６を省力する場合として、例えば減速機にウオームが設けられておらず、減速機の出力軸６１ａが、ロックバネ５９の付勢力によってロックが解除される被係合方向３８に回転されることが可能な場合である。

そして、上記第２実施形態では、係合部２４ａを被係合部２５に係合させてロック状態にするときに、ロックバネ５９の付勢力によって係合部２４ａが係合方向２６に移動するときの抵抗を低減するために、軸継手６５に電磁クラッチ６６を設けたが、これに以外の方法によって上記抵抗を低減させるようにしてもよい。例えばリンク機構６３のいずれかの関節やリンクに対して、ロック状態にするときに、ロックバネ５９の付勢力によって係合部２４ａが係合方向２６に移動することを許容することができ、ロックを解除するときは、係合部２４ａを被係合方向３８に移動させるためのロック解除駆動部６０の動力を伝達できるようにしてもよい。

上記実施形態の水流発電設備において、第１取付部が、凹状又は凸状に形成され、第２取付部が、凸状又は凹状に形成され第１取付部が装着される。

この構成により、水流発電装置を水中に沈めるだけで、水底に設置された支持構造物に容易に固定することができる。また、水流発電装置が、第１及び第２取付部を介して支持構造物に取り付けられている状態でロックを解除すると、水流発電装置に働く浮力によって、水流発電装置を支持構造物から簡単に取り外すことができる。

上記実施形態の水流発電設備において、係合部及び付勢部が、第１取付部に設けられ、被係合部が、第２取付部に設けられている。

このように、水流発電装置を浮上させて保守、点検を行うときに、この係合部及び付勢部の保守、点検も行うことができ、作業効率の向上を図ることができる。

そして、支持構造物の第２取付部に設けられている被係合部は、被係合部の保守、点検を必要な時期に合理的に行うことができる。

上記実施形態の水流発電設備において、一端部に形成された係合部と、係合部を被係合部に対して係合及び被係合方向に回動可能なヒンジ部とを有する係合部材をさらに備え、被係合部は、凸部又は凹部である。

このようにすると、第１取付部が第２取付部から外れた状態で、係合部が付勢部により係合方向に付勢され、係合部は、被係合部に係合することができる状態となる。次に、第１取付部を、第２取付部に取り付けるために第２取付部に接近させていくと、被係合部が凸部で形成されているときは、この被係合部が、係合部に当接して付勢力に抗して被係合方向にヒンジを中心にして回動する。そして、係合部が被係合部を乗り越えて、第１取付部が第２取付部に対しての所定の取付け位置に移動すると、係合部が係合方向に付勢されて被係合部に係合し、ロックされる。

一方、被係合部が凹部で形成されているときは、第１取付部を、第２取付部に接近させていき、第２取付部に対しての所定の取付け位置に移動させると、係合部が係合方向に付勢されて、被係合部の内面に係合し、ロックされる。

また、水流発電装置に働く浮力が、第１取付部を第２取付部から引き離す方向に働く状態では、係合部を被係合部に係合させる係合方向に向かわせるように、係合部材を、ヒンジを中心にして回動させる方向に働く。よって、水流発電装置に働く浮力を用いてロック状態を維持するができる。

上記実施形態の水流発電設備は、水流発電装置に対して重力方向の荷重を付与する荷重付与機構と、第１取付部に設けられ、被係合部に係合している係合部を、被係合方向に移動させてロックを解除するロック解除機構とを備える。

この構成により、係合部と被係合部とのロック状態を解除するときは、まず、荷重付与機構によって、水流発電装置に対して重力方向の荷重を付与する。これによって、水流発電装置に働く浮力により、係合部を被係合部に係合させる係合方向の力を低減することができる。よって、ロック解除機構は、小さい力で被係合部に係合している係合部を被係合方向に移動させて、ロックを解除することができる。

上記実施形態の水流発電設備において、水流発電装置は、先端部が支持構造部に取り付けられた線状体と、線状体を巻き取る巻上げ機とをさらに備え、荷重付与機構は、線状体が巻き上げられることによって、水流発電装置に対して重力方向の荷重が付与される。

また、水流発電装置は、バラスト水を注排水可能なバラストタンクをさらに備え、荷重付与機構は、バラストタンクにバラスト水が注水されることによって、水流発電装置に対して重力方向の荷重が付与してもよい。

これらの構成により、簡易な構成で水流発電装置を水中で昇降させることができ、水流発電装置を支持構造物に固定する際及び開放する場合に、作業者等が水中で作業する必要がない。

上記実施形態の水流発電設備は、第１取付部に設けられた第１当接部と、第２取付部に設けられ、第１当接部と当接して、水流発電装置の転倒する方向の移動を係止する第２当接部とを有する転倒防止構造をさらに備える。

この構成により、第１取付部が第２取付部に取り付けられた状態で、水流発電装置の転倒を防止することができる。これによって、水流発電装置に掛る転倒方向の力が、ロック状態にある係合部材及び被係合部に働くことを防止することができる。その結果、係合部及び被係合部の剛性を低減することができ、その数を少なくすることができる。

上記実施形態の水流発電設備は、第１取付部に設けられた第１旋回止め凸部と第２取付部に設けられ、第１旋回止め凸部と当接して、水流発電装置の旋回を係止する第２旋回止め凸部とを有する旋回防止構造をさらに備える。

この構成により、第１取付部が第２取付部に取り付けられた状態で、水流発電装置が、水流等の外力を受けて支持構造物に対して旋回することを防止することができる。これによって、水流発電装置に設けられている回転翼を所望の旋回位置に向かうように、この水流発電装置を支持構造物に位置決めして取り付けることができる。

上記実施形態の水流発電設備において、第１及び第２のそれぞれの旋回止め凸部は、鉛直方向に対して傾斜する形状であり、第１取付部を第２取付部に取り付けるために接近させていくときに、第１旋回止め凸部が第２旋回止め凸部に案内されて、第１取付部が所定の取付け旋回位置に向かって旋回する。

この構成により、第１取付部が第２取付部に対して所定の取付け旋回位置からずれた旋回位置にある状態でも、このようなずれた旋回位置にある第１取付部を第２取付部に対して、所定の取付け旋回位置に案内して確実に取り付けることができる。

以上のように、水流発電設備は、係合部が被係合部に係合するロック状態を確実に維持することができると共に、水流発電装置に働く浮力等の力が、係合部を被係合部に係合させる係合方向に常に働くようにして、ロック状態が解除されないようにすることができる優れた効果を有し、このような水流発電設備に適用するのに適している。

１１ 水流発電設備
１２ 水流発電装置
１２ａ ケーシング
１３ 水底
１４ 支持構造物
１４ａ 基台
１５ 回転翼
１６ フロート部
１７ 第２取付部
１８ 第１取付部
１９ 水流発電装置の取付け構造
２０ ロック機構
２１ 装着部
２２ 装着口
２３ ロックバネ
２４ 係合部材
２４ａ 係合部
２４ｂ 他端側部
２５ 被係合部
２６ 係合方向
２７ 支持軸（ヒンジ）
２８ 軸受部
２９ 収容箱
３０ 仕切り壁
３１ 浮力に基づく力
３２ 荷重付与機構
３３ ロック解除機構
３４ 巻上げ機
３５ 線状体
３６ 取付具
３７ 滑車
３８ 被係合方向
３９ ロック解除駆動部
４０ ピストン
４１ 戻しバネ
４２ 操作部材
４３ 三方弁
４４ 揺れ止め部
４５ 転倒防止機構
４６ 第１小径雌型当接部
４７ 第１大径雌型当接部
４８ 第２小径雄型当接部
４９ 第２大径雄型当接部
５０ 仕切り壁
５０ａ 環状部
５０ｂ 円筒部
５１ 旋回防止構造
５２ 第１旋回止め凸部
５２ａ 第１傾斜部
５２ｂ 第１水平部
５３ 第２旋回止め凸部
５３ａ 第２傾斜部
５３ｂ 第２水平部
５４ 水流発電装置の取付け構造
５５ 水流発電設備
５６ ロック機構
５７ ロック解除機構
５８ 係合部材
５９ ロックバネ
６０ ロック解除駆動部
６１ 減速機
６１ａ 出力軸
６２ 中間軸
６３ リンク機構
６４ 仕切り壁
６５ 軸継手
６６ 電磁クラッチ
６７〜７１ 第１〜第５リンク
７２〜７７ 第１〜第６関節
７８ ブラケット
７９ 枠部
８０ 配管

Claims (10)

1. フロート部を有する水流発電装置に設けられた第１取付部と、
   水底に設置された支持構造物に設けられ、前記第１取付部を着脱可能な第２取付部と、
   前記第１取付部又は前記第２取付部に設けられている係合部と、
   前記第２取付部又は前記第１取付部に設けられている被係合部と、
   前記係合部を前記被係合部に係合させる方向に付勢する付勢部とを備え、
   前記係合部は、前記フロート部の浮力によって、前記被係合部に係合され、前記水流発電装置を前記支持構造物に対してロックする、水流発電設備。
2. 前記第１取付部は、凹状又は凸状に形成され、
   前記第２取付部は、凸状又は凹状に形成され前記第１取付部が装着されることを特徴とする請求項１記載の水流発電設備。
3. 前記係合部及び前記付勢部が、前記第１取付部に設けられ、
   前記被係合部が、前記第２取付部に設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の水流発電設備。
4. 一端部に形成された前記係合部と、前記係合部を前記被係合部に対して係合及び被係合方向に回動可能なヒンジ部とを有する係合部材をさらに備え、
   前記被係合部は、凸部又は凹部であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の水流発電設備。
5. 前記水流発電装置に対して重力方向の荷重を付与する荷重付与機構と、
   前記第１取付部に設けられ、前記被係合部に係合している前記係合部を、被係合方向に移動させて前記ロックを解除するロック解除機構とを備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の水流発電設備。
6. 前記水流発電装置は、先端部が前記支持構造部に取り付けられた線状体と、前記線状体を巻き取る巻上げ機とをさらに備え、
   前記荷重付与機構は、前記線状体が巻き上げられることによって、前記水流発電装置に対して重力方向の荷重が付与されることを特徴とする請求項５に記載の水流発電設備。
7. 前記水流発電装置は、バラスト水を注排水可能なバラストタンクをさらに備え、
   前記荷重付与機構は、前記バラストタンクにバラスト水が注水されることによって、前記水流発電装置に対して重力方向の荷重が付与することを特徴とする請求項５に記載の水流発電設備。
8. 前記第１取付部に設けられた第１当接部と、
   前記第２取付部に設けられ、前記第１当接部と当接して、前記水流発電装置の転倒する方向の移動を係止する第２当接部とを有する転倒防止構造をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の水流発電設備。
9. 前記第１取付部に設けられた第１旋回止め凸部と、
   前記第２取付部に設けられ、前記第１旋回止め凸部と当接して、水流発電装置の旋回を係止する第２旋回止め凸部とを有する旋回防止構造をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の水流発電設備。
10. 前記第１及び第２のそれぞれの旋回止め凸部は、鉛直方向に対して傾斜する形状であり、前記第１取付部を前記第２取付部に取り付けるために接近させていくときに、前記第１旋回止め凸部が前記第２旋回止め凸部に案内されて、前記第１取付部が所定の取付け旋回位置に向かって旋回することを特徴とする請求項９記載の水流発電設備。
    

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