JP2014177906A - 潮流発電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
潮流のエネルギを利用して発電する潮流発電装置について、設備コストを安価にし、船舶の航行を阻害しないようにする。
【解決手段】
潮流を受けて回転する軸流形のプロペラ１と、プロペラ１に連結されプロペラ１の回転エネルギを電気エネルギに変換する発電ユニット２と、海底Ｅから立設されプロペラ１，発電ユニット２を支持する支柱３と、プロペラ１のブレード１ｂの海面Ｗよりの深さａ，ｂを可変するブレード深度調整機構４とを備えてなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、潮流（特に海峡）のエネルギを利用して発電する潮流発電装置に係る技術分野に属する。

海洋の潮流のエネルギは、陸上，海上の風のエネルギと異なって方向性について規則性をもっている。特に海峡の潮流は干満の規則性と流速エネルギは大きい。このため、潮流のエネルギを有効利用すると、安定的な発電を実現することができるとされている。

従来、潮流発電装置としては、例えば、特許文献１に記載のものが知られている。

特許文献１には、海域に臨む陸上等に構築され潮流が導入される水路に発電機を設備した潮流発電装置が記載されている。

特許文献１に係る潮流発電装置は、水路を構築して発電のための潮流を導入することで、海域における船舶の航行を阻害しないようにするものである。

特開平５−２６３４１３号公報

特許文献１に係る潮流発電装置では、陸上等で大規模な土木工事を行って発電のための潮流を導入する水路を構築しなければならないため、設備コストが嵩むという問題点がある。

本発明は、このような問題点を考慮してなされたもので、設備コストが安価でしかも船舶の航行を阻害することのない潮流発電装置を提供することを課題とする。

前述の課題を解決するため、本発明に係る潮流発電装置は、特許請求の範囲の各請求項に記載の手段を採用する。

即ち、請求項１では、潮流を受けて回転する軸流形のプロペラと、プロペラに連結されプロペラの回転エネルギを電気エネルギに変換する発電ユニットと、海底から立設されプロペラ，発電ユニットを支持する支柱と、プロペラのブレードの海面よりの深さを可変するブレード深度調整機構とを備えてなる。

この手段では、海域に臨む陸上等で大規模な土木工事を行うことなく、プロペラのブレードの海面よりの深さを可変するブレード深度調整機構を備えることで、船舶が海域を航行する際にプロペラのブレードの海面よりの深さが深くなるように調整することができる。

また、請求項２では、請求項１の潮流発電装置において、ブレード深度調整機構は発電ユニットと支柱との間に設けられプロペラ，発電ユニットの全体を傾倒させるものであることを特徴とする。

この手段では、ブレード深度調整機構がプロペラ，発電ユニットの全体の傾倒として構成される。

また、請求項３では、請求項１の潮流発電装置において、ブレード深度調整機構はプロペラのブレードと回転軸との間に設けられ少なくとも１枚のブレードを独立して回転させるものであることを特徴とする。

この手段では、ブレード深度調整機構がプロペラの１枚のブレードの独立した回転として構成される。

また、請求項４では、請求項１の潮流発電装置において、ブレード深度調整機構はプロペラの少なくとも１枚のブレードの中途部に設けられブレードの先端部側を起伏させるものであることを特徴とする。

この手段では、ブレード深度調整機構がプロペラの１枚のブレードの起伏として構成される。

本発明に係る潮流発電装置は、海域に臨む陸上等で大規模な土木工事を行うことなく、プロペラのブレードの海面よりの深さを可変するブレード深度調整機構を備えることで、船舶が海域を航行する際にプロペラのブレードの海面よりの深さが深くなるように調整することができるため、設備コストが安価でしかも船舶の航行を阻害することがない効果がある。

さらに、請求項２として、ブレード深度調整機構がプロペラ，発電ユニットの全体の傾倒として構成されるため、ブレード深度調整機構の構成によってプロペラ，発電ユニットの構成があまり影響を受けない効果がある。

さらに、請求項３として、ブレード深度調整機構がプロペラの１枚のブレードの独立した回転として構成されるため、ブレード深度調整機構がコンパクトに構成される効果がある。

さらに、請求項４として、ブレード深度調整機構がプロペラの１枚のブレードの起伏として構成されるため、ブレード深度調整機構がコンパクトに構成される効果がある。

本発明に係る潮流発電装置を実施するための形態の第１例の側面図である。 図１の他の動作を示す図である。 図１の制御系を示す正面図である。 本発明に係る潮流発電装置を実施するための形態の第２例の正面図である。 図４の動作を示す要部の拡大側面図である。 図４の他の動作を示す要部の拡大側面図である。 図４のさらに他の動作を示す要部の拡大側面図である。 本発明に係る潮流発電装置を実施するための形態の第３例の側面図である。

以下、本発明に係る潮流発電装置を実施するための形態を図面に基づいて説明する。

図１〜図３は、本発明に係る潮流発電装置を実施するための形態の第１例を示すものである。

第１例は、プロペラ１，発電ユニット２，支柱３，ブレード深度調整機構４を主要部として構成されている。

プロペラ１は、回転軸１ａに複数枚のブレード１ｂが取付けられた軸流形からなる。軸流形のプロペラ１は、風力発電の風車と同様に流体の流通エネルギを効率的に受けることができるのが特徴であり、海洋の潮流Ｃを受けて基本的には水平方向へ軸線が配設された回転軸１ａを中心として回転する。

発電ユニット２は、プロペラ１の回転軸１ａに連結されプロペラ１の回転エネルギを電気エネルギに変換するもので、調速機構，発電機構，変電機構等を内蔵し、潮流抵抗を減じた流線形のドラム構造の外装が水密に構成されている。この発電ユニット２には、図示しない送電線が接続されている。

支柱３は、海底Ｅに構築された基礎５に立設され、プロペラ１，発電ユニット２を安定的に強固に支持している。

ブレード深度調整機構４は、プロペラ１のブレード１ｂの海面Ｗよりの深さａ，ｂを可変するもので、発電ユニット２の外装に固定され支柱３の上端部に軸受けされた支持軸４ａと、支持軸４ａを回転駆動する駆動モータ４ｂとからなる。支持軸４ａは、軸線がプロペラ１の回転軸１ａの軸線と直交するように水平方向へ配設されている。

さらに、第１例では、支柱３の上端部付近に旋回台６が装備され、支柱２の上端部側（プロペラ１，発電ユニット２を含めて）が垂直方向の軸線を中心として回転（旋回）されるようになっている。そして、旋回台６には、支柱２の上端部側を回転駆動する駆動モータ７が連結されている。

さらに、プロペラ１の回転軸１ａの突出端には、潮流Ｃの強弱を検出する潮流検出センサ８が取付けられている。また、発電ユニット２の外装には、近接する船舶Ｓを検出するソナー等からなる船舶検出センサ９が取付けられている。

なお、図２に示すように、前述のブレード深度調整機構４の駆動モータ４ｂと旋回台６の駆動モータ７と潮流検出センサ８と船舶検出センサ９とは、陸上等に設備された管理センタに装備された管理コンピュータ１０に接続されている。

管理コンピュータ１０は、マイクロプロセッサを有して潮流検出センサ８と船舶検出センサ９とに接続され各種の演算，指示等を行う中央制御部１０ａに対して、ブレード深度調整機構４の駆動モータ４ｂと旋回台６の駆動モータ７とを駆動制御するドライバ１０ｂ，１０ｃと、各種のデータが記憶されたデータベース１０ｄとが接続されている。中央制御部１０ａは、潮流検出センサ８，船舶検出センサ９の検出信号とデータベース１０ｄのデータに基づいて、ドライバ１０ｂ，１０ｃにブレード深度調整機構４の駆動モータ４ｂと旋回台６の駆動モータ７との駆動を制御する指示を行うように設定されている。例えば、暦的な潮流Ｃの向きの変化のデータや潮流検出センサ８の検出信号から、プロペラ１を効率的な回転が得られる方向へ向けるように、経時的にドライバ１０ｃに旋回台６の駆動モータ７を駆動する指示を行う(図２参照)。また、船舶Ｓの航行のデータや船舶が近接した船舶検出センサ９の検出信号から、プロペラ１をブレード１ｂの海面Ｗよりの深さａ，ｂを可変するように、ドライバ１０ｂにブレード深度調整機構４の駆動モータ４ｂを駆動する指示を行う。

第１例によると、プロペラ１は、第１図に実線で示される状態（ブレード１ｂの海面Ｗよりの深さａ）で発電を実施する。そして、船舶が近接した場合には、ブレード深度調整機構４の駆動モータ４ｂの駆動によって支持軸４ａを中心としてプロペラ１が発電ユニット２とともに約９０度回転して、第１図に二点鎖線で示される傾倒した状態となる（ブレード１ｂの海面Ｗよりの深さｂ）。なお、このブレード深度調整機構４の駆動の際には、プロペラ１のブレード１ｂに無用の応力を作用させて損傷することがないように、プロペラ１の回転を停止させロックしておくのが好ましい。

この結果、船舶Ｓの喫水ｃよりもプロペラ１のブレード１ｂの海面Ｗよりの深さｂが深くなることによって、最も海面Ｗに向けて突出しているプロペラ１のブレード１ｂによって船舶Ｓの航行が阻害されなくなる。

第１例の構成は、前述の特許文献１に記載の構成ように海域に臨む陸上等で大規模な土木工事を行う必要がないことから、設備コストを安価にすることができる。

図３〜図７は、本発明に係る潮流発電装置を実施するための形態の第２例を示すものである。

第２例は、ブレード深度調整機構４についてプロペラ１の回転軸１ａを改良することによって実現している。

即ち、図５〜図７に詳細に示されるように、プロペラ１の１枚のブレード１ｂを回転軸１ａにベアリング１ｃを介して同軸にフリー状態で嵌合された第２の回転軸１ｄに取付けている。回転軸１ａには、軸線と直交して第２の回転軸１ｄに取付けられたブレード１ｂに対面するように連結片１ｅが固定されている。連結片１ｅには、回転軸１ａ，第２の回転軸１ｄの軸線と平行する軸線を有するネジ孔１ｆが設けられている、そして、第２の回転軸１ｄに取付けられたブレード１ｂにも、ネジ孔１ｆの延長線上にネジ孔１ｇが設けられ、両ネジ孔１ｆ，１ｇに螺合されて第２の回転軸１ｄに取付けられたブレード１ｂと連結片１ｅとを連結する連結ネジ１ｈが備えられている。

ブレード深度調整機構４は、発電ユニット２に内蔵され先端にネジ回工具４ｃが取付けられたシャフトを回転，伸縮させてプロペラ１の連結ネジ１ｈを回転させて進退させる第１のアクチュエータ４ｄと、プロペラ１の第２の回転軸１ｄに同軸に固定されたギア４ｅと、発電ユニット２に内蔵され先端にピニオン４ｆが取付けられたシャフトを回転，伸縮させてギア４ｅを回転駆動させる第２のアクチュエータ４ｇとからなる。

第２例によると、通常の発電の際には、図５に示すように、プロペラ１の第２の回転軸１ｄに取付けられたブレード１ｂと連結片１ｅとが両ネジ孔１ｆ，１ｇに螺合された連結ネジ１ｈで連結されている。即ち、プロペラ１の回転軸１ａと第２の回転軸１ｄとが一体的に回転する。

そして、船舶Ｓを回避する際には、図６に示すように、ブレード深度調整機構４の第１のアクチュエータ４ｄを駆動してプロペラ１の連結ネジ１ｈを回転させて後退させ、プロペラ１の連結片１ｅのネジ孔１ｆから連結ネジ１ｈを離脱させる。即ち、プロペラ１の回転軸１ａと第２の回転軸１ｄとの連結が解除されて、第２の回転軸１ｄに取付けられたブレード１ｂのフリーな回転が可能になる。続いて、図７に示すように、ブレード深度調整機構４の第１のアクチュエータ４ｄを駆動してシャフト（ネジ回工具４ｃ）をさらに後退させ連結ネジ１ｈから離脱させるとともに、ブレード深度調整機構４の第２のアクチュエータ４ｇを駆動してギア４ｅを回転させる。即ち、プロペラ１の第２の回転軸１ｄに取付けられたブレード１ｂのみを下方に回転させることになる。

従って、プロペラ１の一部のブレード１ｂの回転によって、第１例と同様に船舶Ｓを回避するためにプロペラ１のブレード１ｂの海面Ｗよりの深さａ，ｂを可変することができる。

そして、ブレード深度調整機構４がプロペラ１の一部のブレード１ｂを動作させるものであることから、ブレード深度調整機構４の駆動動力が小さくてすむ利点がある。

図８は、本発明に係る潮流発電装置を実施するための形態の第３例を示すものである。

第３例は、ブレード深度調整機構４についてプロペラ１のブレード１ｂを改良することによって実現している。

即ち、プロペラ１の一部のブレード１ｂを基部付近で切断して先端部側をブレード深度調整機構４としてのヒンジ４ｈで起伏可能に連結してある。また、ヒンジ４ｈ付近には、ブレード１ｂの先端部側を起伏させるアクチュエータ４ｉが備えられている。

第３例によると、プロペラ１の一部のブレード１ｂの起伏によって、第１例，第２例と同様に船舶Ｓを回避するためにプロペラ１のブレード１ｂの海面Ｗよりの深さａ，ｂを可変することができる。

そして、ブレード深度調整機構４がプロペラ１の一部のブレード１ｂを動作させるものであることから、ブレード深度調整機構４の駆動動力が小さくてすむ利点がある。

以上、図示した各例の外に、船舶検出センサ９に代えて、人工衛星からの船舶Ｓの航行に関するＧＰＳ情報を入手するように構成することも可能である。

本発明に係る潮流発電装置は、小規模発電から大規模発電まで適用することが可能である。

１ プロペラ
１１ 回転軸
１２ ブレード
２ 発電ユニット
３ 支柱
４ ブレード深度調整機構
Ｅ 海底
Ｓ 船舶
ａ，ｂ 深さ

Claims (4)

1. 潮流を受けて回転する軸流形のプロペラと、プロペラに連結されプロペラの回転エネルギを電気エネルギに変換する発電ユニットと、海底から立設されプロペラ，発電ユニットを支持する支柱と、プロペラのブレードの海面よりの深さを可変するブレード深度調整機構とを備えてなる潮流発電装置。
2. 請求項１の潮流発電装置において、ブレード深度調整機構は発電ユニットと支柱との間に設けられプロペラ，発電ユニットの全体を傾倒させるものであることを特徴とする潮流発電装置。
3. 請求項１の潮流発電装置において、ブレード深度調整機構はプロペラのブレードと回転軸との間に設けられ少なくとも１枚のブレードを独立して回転させるものであることを特徴とする潮流発電装置。
4. 請求項１の潮流発電装置において、ブレード深度調整機構はプロペラの少なくとも１枚のブレードの中途部に設けられブレードの先端部側を起伏させるものであることを特徴とする潮流発電装置。

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