JP2015206435A - クランプ機構、及びそれを備える水流発電設備 - Google Patents

Abstract

【課題】 一対のクランプ部材の両方を被クランプ部から外すことができるクランプ機構を提供する。【解決手段】 クランプ機構３８は、一対のクランプ部材３８３と、一対のシリンダＳ１，Ｓ２と、複数のクランプ支持部材３８９とを備えている。一対のクランプ部材３８３は、上下方向に重ね合せて配置された２つのフランジ２３４，３６３を挟むように、左右方向に対向させて配置されている。一対のシリンダＳ１，Ｓ２は、一対のクランプ部材３８３同士を近接させて一対のクランプ部材３８３に２つのフランジ２３４，３６３をクランプさせ、また一対のクランプ部材３８３同士を離して一対のクランプ部材２８３を２つのフランジ２３４，３６３から離すようになっている。複数のクランプ支持部材３８９は、一方のクランプ部材３８３の揺動方向後側に位置し、後退してきた一方のクランプ部材３８３を支持するようになっている。【選択図】 図４

Description

本発明は、重ね合わせて配置された２つの被クランプ部をクランプするためのクランプ機構、及びそれを備える水流発電設備に関する。

水流発電設備のような構造物等には、２つの構造体や機器を着脱可能に取り付けるクランプ機構が備わっており、クランプ機構を備える構造物の一例として例えば特許文献１の水中構造物がある。特許文献１の水中構造物の支持構造物及び発電装置には、フランジのような対になる機構が形成されおり、対になる機構の周りには、ヒンジによって結合された２つクランプ部が配置されている。２つのクランプ部は、アクチュエータによって開閉することができるようになっており、アクチュエータによって２つのクランプ部を閉じることで対になる機構がクランプされて、支持構造物と発電装置とが結合されるようになっている。また、閉じられた２つのクランプ部をアクチュエータによって開くことで支持構造物と発電装置との結合を解除することができる。

特表２０１０−５２５２３７号公報

特許文献１の水中構造物では、一定期間ごとに発電装置が支持構造物から取り外され、陸上にて保守点検される。取り外す際には、クランプ機構の２つのクランプ部をアクチュエータによって開くことで発電装置と支持構造物との結合が解除される。また、保守点検された後に発電装置を支持構造物に取り付ける際には、対になる機構を囲むようにクランプ機構を配置し、２つのクランプ部をアクチュエータによって閉じることで発電装置と支持構造物とが結合される。

そこで本発明は、取外し又は取り付けやすいクランプ機構、及びそれを備える水流発電設備を提供することを目的としている。

本発明の一つの側面からクランプ機構は、第１方向に重ね合せて配置された２つの被クランプ部を間に挟むように、前記第１方向に直交する第２方向に対向させて配置されている一対のクランプ部材と、前記一対のクランプ部材の各々に両端が接続され、縮退することで前記一対のクランプ部材同士を近接させて前記一対のクランプ部材に前記２つの被クランプ部をクランプさせ、且つ伸長することで前記一対のクランプ部材同士を離反させて前記一対のクランプ部材を前記２つの被クランプ部から離す伸縮装置と、前記一対のクランプ部材のうち少なくとも一方の後側に位置し、前記被クランプ部から離れた前記一方のクランプ部材を支持する支持部材とを備えるものである。

本発明の別の側面からクランプ機構は、第１方向に重ね合せて配置された２つの被クランプ部を間に挟むように、前記第１方向に直交する第２方向に対向させて配置されている一対のクランプ部材と、前記一対のクランプ部材の各々に両端が接続され、縮退することで前記一対のクランプ部材同士を近接させて前記一対のクランプ部材に前記２つの被クランプ部をクランプさせ、且つ伸長することで前記一対のクランプ部材同士を離反させて前記一対のクランプ部材を前記２つの被クランプ部から離す伸縮装置とを備え、前記一対のクランプ部材の夫々は、前記２つの被クランプ部の外周縁に沿うように円弧状に夫々形成され且つ支点を中心に揺動する一対のクランプ部を有し、前記一対のクランプ部の夫々は、対応する前記伸縮装置を動かすことで前記支点を中心に揺動して前記２つの被クランプ部の外周縁に近接及び離反し、近接することで前記２つの被クランプ部の外周縁をクランプし、また離反することで前記２つの被クランプ部の外周縁から離れるようになっており、前記各支点は、前記クランプ部より半径方向外側に位置し、前記一対のクランプ部のうちの一方のクランプ部の支点は、他方のクランプ部の支点と異なり、且つ前記第１方向及び第２方向に直交する第３方向において前記一方のクランプ部より他方のクランプ部側に位置し、前記他方のクランプ部の支点は、前記第３方向において前記他方のクランプ部より一方のクランプ部側に位置しているものである。

本発明の更に別の側面からクランプ機構は、第１方向に重ね合せて配置された２つの被クランプ部を間に挟むように、前記第１方向に直交する第２方向に対向させて配置されている一対のクランプ部材と、前記一対のクランプ部材の各々に両端が接続され、縮退することで前記一対のクランプ部材同士を近接させて前記一対のクランプ部材に前記２つの被クランプ部をクランプさせ、且つ伸長することで前記一対のクランプ部材同士を離反させて前記一対のクランプ部材を前記２つの被クランプ部から離す伸縮装置とを備え、前記一対のクランプ部材の夫々は、前記被クランプ部側に開口する凹部を有する断面Ｕ字状に形成され、前記一対のクランプ部材同士を近接させると前記凹部に前記２つの被クランプ部が嵌合するようになっており、前記凹部は、前記２つの被クランプ部の外周縁の形状に合せて形成され、前記２つの被クランプ部の外周縁に当接し且つ前記第１方向で互いに対向する第１当接面及び第２当接面を有しており、前記第１当接面は、前記第２方向に平坦に形成され、前記第２当接面は、開口端側に向かうに連れて前記凹部が拡幅するように前記第１当接面に対して傾斜しているものである。

本発明によれば、一対のクランプ部材を被クランプ部から取外しやすく又は取り付けやすくすることができる。

本発明の第１実施形態に係る潮流発電設備を示す分解正面図である。 図１の潮流発電設備のクランプ機構付近を拡大して示す分解斜視図である。 図１の潮流発電設備において、クランプ機構によって支持構造物と潮流発電装置とを結合した状態を示す拡大断面図である。 図３のクランプ機構を示す平面図である。 図４のクランプ機構が開き切った状態を示す平面図である。 図３のクランプ機構が支持構造物及び潮流発電装置のフランジをクランプしている状態を模式的に示す模式断面図である。 図４のクランプ機構が半開きの状態を示す平面断面図である。 本発明の第２実施形態に係る潮流発電設備のクランプ機構を示す平面図である。 図８のクランプ機構が開き切った状態を示す平面図である。 本発明の第３実施形態に係る潮流発電設備のクランプ機構を示す平面図である。 本発明の第３実施形態に係る潮流発電設備のクランプ機構が支持構造物及び潮流発電装置のフランジをクランプしている状態と、そのクランプ機構の凹部を拡大して示した模式断面図である。

様々な自然エネルギーを利用して発電する発電設備があり、発電設備の１つとして水の流れを利用して電力を発生させる水流発電設備がある。水流発電設備は、支持構造物と水流発電設備とを有しており、これら２つに形成されるフランジなどの対となる機構をクランプによってクランプすることで支持構造物と水流発電設備とが結合されるようになっている。クランプは、ヒンジによって結合された２つクランプ部をアクチュエータによって開閉するように構成されている。水流発電設備は、水底に設置されるため、水圧等によって２つのクランプ部が対になる機構に噛み込むことがある。その場合、比較的噛み込みが浅い一方のクランプ部をアクチュエータで動かすことは可能であっても、より深く噛み込んだ他方のクランプ部を動かず、対になる機構に噛み込んだままになる。従って、アクチュエータの駆動だけではクランプ部を外すことができず、他の機器等を使って対になる機構から他方のクランプ部を外す必要がある。しかし、水中構造物等のように水底に配置されている構造物の場合、このような他方のクランプ部を外す作業は大変困難である。それ故、一対のクランプ部材の両方を被クランプ部から外すことができるクランプ機構が望まれている。

また、２つのクランプ部のヒンジがクランプ部付近に設けられると、クランプ部に不動点又はほとんど動かない部分が生じる。そのため、アクチュエータを大きく動かさないとクランプを解除することができなくなっており、アクチュエータを大きく動かさなくてもクランプを解除することができるクランプ機構が望まれている。

更に、クランプ部は、中に対になる機構が入るように断面Ｕ字状に形成され、上下方向に対向する当接面が半径方向外方に向かうにつれて先細りとなるように傾斜しており、クランプ部を閉じることによって対になる機構がクランプされるようになっている。このような形状を有するクランプ部では、対になる機構が前後周方向にズレて重ね合わされるとクランプ機構が上下方向に傾く。これにより、略水平な状態で対になる機構をクランプする場合に比べてクランプする力が弱くなる。それ故、被クランプ部が前後周方向にズレて重ね合わされていても水平な状態で被クランプ部をクランプすることができるクランプ機構が望まれている。

以下の第１及び第２実施形態の潮流発電設備１，１Ａ及びクランプ機構３８，３８Ａは、これらの３つの課題を解決し得るものである。以下では、本発明に係る第１及び第２実施形態の潮流発電設備１，１Ａ及びクランプ機構３８，３８Ａについて、前述の図面を参照して説明する。なお、以下の説明で用いる方向の概念は、説明する上で便宜上使用するものであって、発明の構成の向き等をその方向に限定するものではない。また、以下に説明する潮流発電設備１，１Ａ及びクランプ機構３８，３８Ａは、本発明の一実施形態に過ぎない。従って、本発明は実施形態に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲で追加、削除、変更が可能である。

［第１実施形態］
潮流発電設備１は、海洋の底に設けられ、水の流れの１つである潮流を利用して発電するようになっている。潮流発電設備１は、支持構造物２と、潮流発電装置３とを備えている。支持構造物２は、海底Ｇ（水底）に設置されて潮流に流されないように固定されている。支持構造物２は、フレーム部材２０と、固定部材２２とを有しており、フレーム部材２０は、複数の支持フレーム２１ａ〜２１ｄ等の各両端が連結されて、全体として略三角錐体をなすように構成されている。フレーム部材２０の底面の３カ所の角には、固定部材２２が設けられている。固定部材２２は、海底Ｇに沿うように配置されており、この固定部材２２によってフレーム部材２０が海底Ｇに固定されている。フレーム部材２０は、その中心に垂直方向に延在する支持フレーム２１ｅを有しており、支持フレーム２１ｅの上端部には、突出部２３が形成されている。

突出部２３は、全体として大略円柱状に形成されており、上方に向かって突出している。突出部２３は、その上端部以外に柱状部２３ａを有し、その上端部に頂部２３ｂを有している。頂部２３ｂは、上方に向かって先細りの大略円錐台状に形成されている。なお、頂部２３ｂの形状は、大略円錐台状に限定されず、半球面状又は部分球面状であってもよい。また、柱状部２３ａの下端部の外周面には、第１フランジ２３４が形成されている。被クランプ部である第１フランジ２３４には、半径方向外方に突出し且つ柱状部２３ａの外周面に全周にわたって延在している。潮流発電装置３は、この第１フランジ２３４の上に載せるようにして突出部２３に外装されている。

潮流発電装置３は、本体部３０と、回転軸３１と、回転ユニット３２と、中央支持部３４と、支持端部３５とを有している。本体部３０は、いわゆるナセルであり、大略円筒状に形成されている。本体部３０は、その軸線が水平方向に延在するように配置されており、本体部３０には、回転軸３１が設けられている。回転軸３１は、本体部３０の軸線に沿って配置され、本体部３０の軸線を中心に回転できるようになっている。また、回転軸３１の先端部は、本体部３０の軸線方向一端から外方に突出しており、その先端部に回転ユニット３２が取り付けられている。回転ユニット３２は、複数の回転翼３３（本実施形態では、３本の回転翼３３）を有しており、この回転翼３３が潮流等の水の流れを受けることによって回転ユニット３２及び回転軸３１が回転するようになっている。回転軸３１の基端部は、本体部３０内に配置されている発電機３０ａに接続されており、発電機３０ａは、回転軸３１が回転することで発電するようになっている。また、本体部３０には、軸線方向中間部分に中央支持部３４が設けられている。

中央支持部３４は、大略円筒状に形成されており、本体部３０から下方に延在している。中央支持部３４は、その軸線周りに本体部３０を回転させる回転構造を有しており、本体部３０を回転させることで回転ユニット３２を水流の上流側に向かって配向させることができる。また、中央支持部３４の下端部には、支持端部３５が設けられている。

図２にも示すように支持端部３５は、全体として大略円筒状に形成されており、下方に開口する凹入部３６を有している。凹入部３６は、その下端部から支持構造物２の突出部２３を挿入できるようになっている。凹入部３６の側面には、周方向に等間隔をあけて複数のリブ３６１（本実施形態では、４つのリブ３６１）が設けられており、凹入部３６の下方には、複数のリブ３６１を介してその突出部ガイド部材３７が配置されている。突出部ガイド部材３７は、下方に向けて内径が拡径された擂鉢状に形成されており、凹入部３６と間隔をあけて下方に離して配置されている。突出部ガイド部材３７は、突出部２３を凹入部３６に挿入する際に突出部２３を凹入部３６内に案内する機能を有するようになっている。

また、図３に示すように凹入部３６の下端部の開口周縁には第２フランジ３６３が形成されている。被クランプ部である第２フランジ３６３は、半径方向外方に突出しており、凹入部３６の開口周縁において周方向全周にわたって延在している。第２フランジ３６３は、突出部２３の第１フランジ２３４の上に載置されており、載置されることで潮流発電装置３の重量が支持構造物２に伝えられて支持構造物２によって潮流発電装置３が支持されるようになっている。このように２つのフランジ２３４，３６３を載置することで、２つのフランジ２３４，３６３が上下方向（第１方向）に重ね合わせるように配置される。このようにして配置されている２つのフランジ２３４，３６３の外周縁部には、それらを全周にわたって囲うようにクランプ機構３８が設けられている。

図３に示すように、クランプ機構３８は、２つのフランジ２３４，３６３を厚み方向（即ち、上下方向）にクランプして、支持構造物２と潮流発電装置３とを連結するものである。クランプ機構３８は、突出部ガイド部材３７の外形寸法より小さく形成されており、一対のベース部材３８０ａ，３８０ｂを有している。一対のベース部材３８０ａ,３８０ｂは、大略環状の板部材であり、互いに対向するように上下方向に間隔をあけて配置されている。一対のベース部材３８０ａ,３８０ｂは、支持フレーム２１ｅ及び支持端部３５に外装されており、２つのフランジ２３４，３６３は、上下方向に重ね合わせられた状態で一対のベース部材３８０ａ,３８０ｂの間に配置されている。また、一対のベース部材３８０ａ,３８０ｂの間には、２つのフランジ２３４，３６３と共にクランプ３８２が配置されている。

図４に示すようにクランプ３８２は、一対のクランプ部材３８３を有しており、一対のクランプ部材３８３は、大略半円形状に夫々形成されている。一対のクランプ部材３８３は、２つのフランジ２３４，３６３を挟むようにして前後方向（第１方向に直交する第２方向）に対向させて配置されている。このようにして構成されているクランプ３８２は、平面視で大略円環状に形成され、２つのフランジ２３４，３６３の外周面を囲むように配置されている。一対のクランプ部材３８３は、前後対称に構成されており、一対のクランプ部３８４と、一対のアーム部３８５ａ，３８５ｂとを夫々有している。

一対のクランプ部３８４は、左右対称に構成されており、平面視で大略四半円弧状に形成されている。一対のクランプ部３８４は、一端部を互いに対向させて配置されて大略半円形を成しており、一対のクランプ部３８４の一端部には、アーム部３８５ａ，３８５ｂが一体的に夫々設けられている。アーム部３８５ａ，３８５ｂは、平面視で大略Ｌ字状の板状に形成されており、その基端部が各クランプ部３８４に繋がっている。また、各アーム部３８５ａ，３８５ｂは、クランプ部３８４の一端部から左右方向に遠ざかるように傾斜しながら半径方向外方に延在している。各アーム部３８５ａ，３８５ｂは、更に屈曲して左クランプ部３８４の一端部から遠ざかるように左右方向（即ち、後述するシリンダＳ１，Ｓ２から夫々離れる方向）に延在し、その基端部分がピン等の締結部材３８６によって回動可能に下側のベース部材３８０ｂに設けられている。

このように構成されている４つのクランプ部３８４の夫々は、締結部材３８６を中心に回動する、即ち互いに異なる支点Ｐ１〜Ｐ４を中心に回動するようになっている。各支点Ｐ１〜Ｐ４は、４つのクランプ部３８４より半径方向外側に位置しており、一対のクランプ部３８４のうち一方のクランプ部３８４の支点Ｐ１，Ｐ３は、一方のクランプ部３８４より他方のクランプ部３８４側に位置し、他方のクランプ部３８４の支点Ｐ２，Ｐ４は、他方のクランプ部３８４より一方のクランプ部３８４側に位置している。

また、一対のアーム部３８５ａ，３８５ｂは、本実施形態において、板状部材を上下方向に間隔をあけて対向させる配置することによって構成されている。一対のアーム部３８５ａ，３８５ｂの屈曲部分付近は、平面視で互いに重なっており、各アーム部３８５ａ，３８５ｂを構成する板状部材が上下方向に互いに間隔をあけながら層状に重なり合って配置されている（図２参照）。これにより、一対のアーム部３８５ａ，３８５ｂは、屈曲部分付近で重なり合っていても夫々が締結部材３８６を中心に回動できるようになっている。

このように構成されている一対のクランプ部材３８３の左右方向（第１及び２方向に直交する第３方向）両側には、２つのフランジ２３４，３６３の左右方向両側に配置されるように一対のシリンダＳ１，Ｓ２が夫々設けられている。伸縮装置である一対のシリンダＳ１，Ｓ２は、一対のクランプ部材３８３の左右方向外側にそれらに架け渡すように設けられており、前後方向に夫々延在している。一対のシリンダＳ１，Ｓ２の夫々は、前後方向両端部の各々が前後方向に隣接する２つクランプ部３８４の各々に図示しないピン部材によって揺動可能に締結されて設けられている。一対のシリンダＳ１，Ｓ２は、図示しない油圧装置から供給される圧油によって伸縮するようになっており、伸縮することで４つのクランプ部３８４を揺動させるようになっている。なお、伸縮装置は、一対のシリンダＳ１，Ｓ２に限定されず、ボールねじ機構を用いた直動アクチュエータであってもよい。

このように、クランプ３８２は、４つのクランプ部３８４によって構成され、４つのクランプ部３８４は、２つのフランジ２３４，３６３の四方（例えば、左斜め前方、右斜め前方、左斜め後方、及び右斜め後方）に夫々配置されて２つのフランジ２３４，３６３を四方から囲んでいる。また、４つのクランプ部３８４は、一対のシリンダＳ１，Ｓ２が伸縮することでアーム部３８５ａ，３８５ｂによって締結部材３８６を中心に、即ち支点Ｐ１〜Ｐ４を中心に揺動するようになっており、揺動することで２つのフランジ２３４，３６３に近接離隔するようになっている。

具体的には、図５に示すように、一対のシリンダＳ１，Ｓ２を伸長させると、２つのフランジ２３４，３６３から離隔するように４つのクランプ部３８４が揺動する。そうすると、一対のクランプ部材３８３が左右方向に開き且つ２つのフランジ２３４，３６３から半径方向外方に離れる（即ち、一対のクランプ部材３８３が後退する）。これにより、クランプ３８２全体を２つのフランジ２３４，３６３から離すことができる。他方、図４に示すように、一対のシリンダＳ１，Ｓ２を収縮させると、２つのフランジ２３４，３６３に近接するように４つのクランプ部３８４が揺動する。そうすると、開いていた一対のクランプ部材３８３は、閉じられ、更に２つのフランジ２３４，３６３に近づいていく（即ち、一対のクランプ部材３８３が前進する）。これにより、一対のクランプ部材３８３は、平面視で大略円環状を成し、半径方向外方から挟むように２つのフランジ２３４，３６３に当接する。そうすることで、２つのフランジ２３４，３６３の外周縁部が、４つのクランプ部３８４によって四方から挟まれる。

また、図６に示すように、４つのクランプ部３８４の各々は、その周方向に垂直な断面が大略Ｕ字状に形成されており、半径方向内方に開口する（即ち、２つのフランジ２３４，３６３側に開口する）円弧状の凹部３８７を有している。各凹部３８７は、他の３つのクランプ部３８４の凹部３８７と共に円環状の溝を形成している。この溝には、２つのフランジ２３４，３６３の外周縁部が入り込むようになっており、入り込んだ２つのフランジ２３４，３６３は、凹部３８７の第１当接面３８７ａ及び第２当接面３８７ｂに夫々当接するようになっている。第１当接面３８７ａ及び第２当接面３８７ｂは、上下方向に互いに対向しており、第１当接面３８７ａは、第１フランジ２３４の外周縁部の下面に当接し、第２当接面３８７ｂは、第２フランジ３６３の外周縁部の上面に当接するようになっている。

第１フランジ２３４の外周縁部の下面は、平坦に形成され、第２フランジ３６３の外周縁部の上面には、傾斜面３６３ａが形成されている。傾斜面３６３ａは、第１フランジ２３４の下面に向かって傾斜している、即ち半径方向外方に向かって先細りになるように傾斜している。第１当接面３８７ａ及び第２当接面３８７ｂは、第１フランジ２３４の下面及び第２フランジ３６３の傾斜面３６３ａの形状に夫々合わせて形成されている。即ち、第１当接面３８７ａは、平坦に形成され、第２当接面３８７ｂは、第１当接面３８７ａに対して傾斜するように形成されている。更に詳細に説明すると、第２当接面３８７ｂは、開口側に向かうにつれて拡幅するように第１当接面３８７ａに対して傾斜している。

更に詳細に説明すると、第２当接面３８７ｂ及び傾斜面３６３ａが同じ傾斜角を有する場合、第２フランジ３６３の外周面側に圧力が集中して点接触する傾向がある。クランプ機構３８では、第２当接面３８７ｂの傾斜角が傾斜面３６３ａの傾斜角より小さくなっており、凹部３８７に２つのフランジ２３４，３６３を入れることで第２当接面３８７ｂが第２フランジ３６３に噛み込むようになっている。これにより、第２フランジ３６３の傾斜面３６３ａが全体的に押されるようになり、傾斜面３６３ａに作用する面圧を均一にすることができる。

このように構成されているクランプ機構３８では、クランプ部３８４の他端部に対して一端部の可動域が狭くなっているので、支点Ｐ１〜Ｐ４の位置に応じて２つのフランジ２３４，３６３に対するクランプ部３８４の噛み込み量が部位によって（例えば、一端部側と他端部側とによって）差が生じてくる。支点Ｐ１〜Ｐ４の位置は、部位による噛み込み量の差が小さくなるように、即ちクランプ部３８４の一端側と他端側との噛み込み量が略同程度となるように設定されている。具体的には、支点Ｐ１〜Ｐ４を２つのフランジ２３４，３６３に近づける（例えば、前後方向において支点Ｐ１〜Ｐ４を２つのフランジ２３４，３６３側に寄せて配置する）ことで、クランプ部３８４を大きく変形せることなくクランプ部３８４の一端側と他端側との噛み込み量を略同程度にすることができる。これにより、潮流発電装置３と対して潮流方向に作用する荷重の変動量を抑えることができ、２つのフランジ２３４，３６３が疲労破壊することを抑えることができる。

このように形成されているクランプ機構３８では、一対のシリンダＳ１，Ｓ２を収縮させて一対のクランプ部材３８３を２つのフランジ２３４，３６３に近づけると、第１当接面３８７ａが第２フランジ３６３の傾斜面３６３ａを第２当接面３８７ｂに向かって押し付けられる。これにより、２つのフランジ２３４，３６３が２つの当接面３８７ａ，３８７ｂによってクランプされ、支持構造物２と潮流発電装置３とが連結される。また、第２当接面３８７ｂが平坦に形成されているので、第２フランジ３６３に対する第１フランジ２３４の前後左右方向のズレを許容することができる。これにより、第１フランジ２３４と第２フランジ３６３とが前後左右方向にズレて配置されても、一対のクランプ部材３８３によって２つのフランジ２３４，３６３をしっかりとクランプすることができる。それ故、支持構造物２及び潮流発電装置３にクランプ機構３８を取付けやすくなっている。他方、一対のシリンダＳ１，Ｓ２を伸長させて一対のクランプ部材３８３を開くと、２つの当接面３８７ａ，３８７ｂが２つのフランジ２３４，３６３から離れる。図４に示すように、離れた後の一対のクランプ部材３８３を支持すべく、下側のベース部材３８０ｂには、複数のクランプ支持部材３８９が設けられている。

複数のクランプ支持部材３８９（本実施形態では、４つのクランプ支持部材３８９）は、下側のベース部材３８０ｂから上側のベース部材３８０ａに向かって上方に突出している。クランプ支持部材３８９は、各クランプ部３８４に対応付けられるように配置されている。具体的には、クランプ支持部材３８９は、クランプ３８２より半径方向外側に位置し、対応付けられたクランプ部３８４の揺動方向後側に配設されている。ここで揺動方向後側とは、一対のクランプ部材３８３を開く際にクランプ部３８４が２つのフランジ２３４，３６３から離れる（即ち、後退する）方向である。なお、本実施形態では、クランプ支持部材３８９が平面視で下側のベース部材３８０ｂの四隅に配置されている。このようにして配置されているクランプ支持部材３８９は、対応するクランプ部３８４が後退して２つのフランジ２３４，３６３から離れた後に当たり、当たった状態でクランプ部３８４の周方向中間部分を揺動方向後側から支持するようになっている。

図７に示すようにクランプ機構３８では、クランプ３８２が２つのフランジ２３４，３６３に噛み込む等して、一対のシリンダＳ１，Ｓ２を伸長させた際に一方のクランプ部材３８３しか開かないことがある。特に、潮流発電設備１では、長期にわたって水中（本実施形態では、海水中）に配置されているので、クランプ３８２が２つのフランジ２３４，３６３に噛み込んで外れにくくなっている。そのような場合において、一対のシリンダＳ１，Ｓ２を伸長させていくと一方のクランプ部材３８３だけが開き、やがて一方のクランプ部材３８３がクランプ支持部材３８９に当たり、一方のクランプ部材３８３がクランプ支持部材３８９によって揺動方向後側から支持される。この状態から更に一対のシリンダＳ１，Ｓ２を更に伸長させると、一対のシリンダＳ１，Ｓ２の伸長力が２つのフランジ２３４，３６３から引き離すように他方のクランプ部材３８３に作用する。これにより、図５に示すように、他方のクランプ部材３８３が２つのフランジ２３４，３６３から外れ、２つのフランジ２３４，３６３から離されるように開く。

このように、クランプ機構３８では、一対のクランプ部材３８３の揺動方向後側に複数のクランプ支持部材３８９が配置されているので、他方のクランプ部材３８３が２つのフランジ２３４，３６３に硬く結合されている場合でも一対のシリンダＳ１，Ｓ２によって外すことができるようになっている。このようにクランプ機構３８は、２つのフランジ２３４，３６３と硬く結合されている場合でも、一対のクランプ部材３８３の両方を２つのフランジ２３４，３６３から外すことができる。これにより、噛み込みによるクランプ機構の開口不足を解消することができる。

また、図１に示すように支持構造物２及び潮流発電装置３には、第１コネクタ２４及び第２コネクタ３９が夫々設けられている。第１コネクタ２４は、いわゆる雄型のコネクタであり、支持構造物２の突出部２３の側方に配置されている。第２コネクタ３９は、いわゆる雌型のコネクタであり、潮流発電装置３の支持端部３５の側方に第１コネクタ２４に上下方向に対向させて配置されている。第１コネクタ２４は、発電機３０ａと接続され、第２コネクタ３９は、電力ケーブル４を介して海洋上又は陸上の施設に電気的に接続されている。第１コネクタ２４は、第２コネクタ３９と機械的及び電気的に接続されており、発電機３０ａで発電した電力は、第１コネクタ２４、第２コネクタ３９、及び電力ケーブル４を介して海洋上又は陸上の施設に送電されるようになっている。

また、第１コネクタ２４には、図示しない油圧昇降機構が取り付けられている。油圧昇降機構は、図示しない油圧供給装置から供給される圧油によって第２コネクタ３９を昇降させるようになっており、昇降させることで第２コネクタ３９と第１コネクタ２４とを接続したり外したりすることができるようになっている。このように、潮流発電設備１は、図示しない油圧装置によってクランプ機構３８及び油圧昇降機構を動かすことで支持構造物２と潮流発電装置３とを着脱することができるようになっている。

以下では、前述の構成を有する潮流発電設備１の設置方法の手順について説明する。まず、支持構造物２に潮流発電装置３を連結する場合について説明する。なお、潮流発電設備１は、図示しないワイヤーによって潮流発電装置３を水中に引き込んで支持構造物２に取り付ける構成である。但し、本発明は潮流発電装置３をその重量により水中に沈めて支持構造物２に取り付ける構成とすることもできる。

潮流発電設備１の支持構造物２は、海底Ｇに予め設置されており、潮流発電装置３が船等によって支持構造物２の上まで曳航される。曳航された潮流発電装置３は、支持構造物２に取付けられた図示しないワイヤー等を使って海中に引き込まれ、支持構造物２の方へとたぐり寄せられる。これにより、潮流発電装置３が支持構造物２の突出部２３に被さるように真上方向から支持構造物２に近づき（図１の１点鎖線の矢印参照）、やがて突出部２３が突出部ガイド部材３７内に入る。そうすると、突出部ガイド部材３７と突出部２３とによって、突出部２３が凹入部３６に入るように潮流発電装置３が案内される。突出部２３が凹入部３６に入ことにより、第１フランジ２３４の上に第２フランジ３６３が載り、２つのフランジ２３４，３６３が重ね合わされる。重ね合わさるのが確認されると、一対のシリンダＳ１，Ｓ２を収縮させるべく、油圧装置が駆動して一対のシリンダＳ１，Ｓ２に圧油が供給される。

一対のシリンダＳ１，Ｓ２が収縮することで、各クランプ部３８４が支点Ｐ１〜Ｐ４を中心に２つのフランジ２３４，３６３の方へと揺動し、一対のクランプ部材３８３がともに閉じられる。閉じられることで、凹部３８７内に２つのフランジ２３４，３６３の外周縁部が入り、２つのフランジ２３４，３６３の外周縁部が２つの当接面３８７ａ，３８７ｂに当接する。この状態から更に、一対のシリンダＳ１，Ｓ２が収縮させることで、２つのフランジ２３４，３６３が一対のクランプ部材３８３によってクランプされ、支持構造物２と潮流発電装置３とが連結される。連結された後、油圧装置は、油圧昇降機構に圧油を供給して第１コネクタ２４を下降させて第２コネクタ３９と接続する。これにより、潮流発電設備１は、発電機３０ａで発電された電力を第１コネクタ２４、第２コネクタ３９及び電力ケーブル４を介して海洋上又は陸上の設備に送ることができる。

次に支持構造物２から潮流発電装置３を外す場合について説明する。まず、潮流発電設備１では、第１コネクタ２４を上昇させるべく油圧装置から油圧昇降機構に圧油が供給される。これにより、第１コネクタ２４が第２コネクタ３９から離脱する。次に、油圧装置は、クランプ３８２を２つのフランジ２３４，３６３から離すために一対のシリンダＳ１，Ｓ２に圧油を供給する。

一対のシリンダＳ１，Ｓ２を伸長させると、一方のクランプ部材３８３のクランプ部３８４が支点Ｐ３及びＰ４を中心に２つのフランジ２３４，３６３から離れるように揺動し、一方のクランプ部材３８３が開く（図７参照）。その後、各クランプ部３８４が対応するクランプ支持部材３８９に当たって支持される、更に、一対のシリンダＳ１，Ｓ２を伸長させると、他方のクランプ部材３８３が開き始め、クランプ部材３８３のクランプ部３８４が対応するクランプ支持部材３８９に当接するまで一対のシリンダＳ１，Ｓ２に圧油が供給される。一対のシリンダＳ１，Ｓ２は、クランプ３８２が完全に開ききる、即ち他方のクランプ部材３８３のクランプ部３８４が対応するクランプ支持部材３８９に当接するまで伸長させられる（図５）。これにより、クランプ３８２が２つのフランジ２３４，３６３から完全に離れ、支持構造物２と潮流発電装置３との連結が解除される。連結が解除されると、潮流発電装置３を海中に引き込んだワイヤーを開放し、図示しない遠隔操作無人装置（ＲＯＶ）やＮＬＳ（Nacell lifting saddle）によって潮流発電装置３を引き上げる。これのようにして潮流発電装置３を海面又はその付近まで浮上させる。

このように構成されている潮流発電設備１のクランプ機構３８では、一対のシリンダＳ１，Ｓ２が一対のクランプ部材３８３の左右方向両側に離して配置されているので、一対のクランプ部材３８３を左右均等に開くことができる。これにより、他方のクランプ部材３８３を開く際に、他方のクランプ部材３８３の全体を２つのフランジ２３４，３６３から離すことができる。

また、クランプ機構３８では、４つのクランプ部３８４が協働して２つのフランジ２３４，３６３の外周縁を全周にわたってクランプしており、２つのフランジ２３４，３６３が離れないように確実にクランプすることができる。また、各クランプ部３８４の支点Ｐ１〜Ｐ４がクランプ部３８４より半径方向外側に位置している。そのため、一対のクランプ部材３８３を開いたときにクランプ部３８４全体が揺動するようになっている。例えば、支点Ｐ１〜Ｐ４がクランプ部３８４上に位置する場合、その支点Ｐ１〜Ｐ４が不動点となる。そのため、クランプ部３８４が協働して２つのフランジ２３４，３６３の外周縁全周をクランプしている場合、クランプ部３８４における不動点の部分が動かないので、その部分がフランジ２３４，３６３から外れなくなる。各クランプ部３８４の支点Ｐ１〜Ｐ４をクランプ部３８４より半径方向外側に位置且つシリンダＳ１，Ｓ２から離すように配置されているので、クランプ部３８４全体を揺動するができ、その結果、各クランプ部３８４を２つのフランジ２３４，３６３から完全に離すことができる。これにより、突出部２３から凹入部３６を外す際にクランプ部３８４が２つのフランジ２３４，３６３に引っ掛かることがなく、支持構造物２から潮流発電装置３を外しやすくなっている。また、本実施形態では、各支点Ｐ１〜Ｐ４は、４つのクランプ部３８４より半径方向外側に位置しており、一対のクランプ部３８４のうち一方のクランプ部３８４の支点Ｐ１，Ｐ３は、一方のクランプ部３８４より他方のクランプ部３８４側に位置し、他方のクランプ部３８４の支点Ｐ２，Ｐ４は、他方のクランプ部３８４より一方のクランプ部３８４側に位置している。それ故、不動点となる支点Ｐ１〜Ｐ４を各々のクランプ部３８４から左右方向に離すことができ、シリンダＳ１，Ｓ２の伸長量が小さくてもクランプ部３８４を２つのフランジ２３４，３６３から完全に離すことができる。これにより、支持構造物２から潮流発電装置３を外しやすくなっている。

［第２実施形態］
第２実施形態の潮流発電設備１Ａは、第１実施形態の潮流発電設備１と構成が類似している。第２実施形態の潮流発電設備１Ａの構成については、第１実施形態の潮流発電設備１の構成と異なる点についてだけ説明し、その他の構成については同一の符号を付して説明を省略する。第３実施形態及び第４実施形態の潮流発電設備１Ｂ，１Ｃも同様である。

図１に示す第２実施形態の潮流発電設備１Ａは、図８に示すようなクランプ機構３８Ａを備えており、クランプ機構３８Ａは、一対のクランプ部材３８３Ａを有している。一対のクランプ部材３８３Ａ、２つのフランジ２３４，３６３の外周縁部に沿うような形状を有しており、本実施形態では大略円弧状に形成されている。一対のクランプ部材３８３Ａは、２つのフランジ２３４，３６３を挟むようにして前後方向に対向させて配置されている。また、一対のクランプ部材３８３Ａは、その互いに対向する内周面に凹部３８７を有しており、その凹部３８７に２つのフランジ２３４，３６３の外周縁部が入り込むようになっている。また、一対のクランプ部材３８３には、一対のシリンダＳ１，Ｓ２が設けられている。

一対のシリンダＳ１，Ｓ２は、一対のクランプ部材３８３Ａの左右両側に架け渡すように設けられており、前後方向に延在している。更に詳細に説明すると、第１シリンダＳ１は、一方のクランプ部材３８３Ｒの左端と他方のクランプ部材３８３Ｆの左端に架け渡すように設けられ、第２シリンダＳ２は、一方のクランプ部材３８３Ｒの右端と他方のクランプ部材３８３Ｆの右端に架け渡すように設けられている。

このように構成されているクランプ機構３８Ａは、一対のシリンダＳ１，Ｓ２を伸長させると、一対のクランプ部材３８３Ａの内の何れかが前後方向に移動する。例えば、一方のクランプ部材３８３Ｒが後方に移動すると、一方のクランプ部材３８３Ｒは、やがて２つのフランジ２３４，３６３から離れる。その後、一方のクランプ部材３８３Ｒは、一対のクランプ支持部材３８９に当接して支持される。この状態から更に一対のシリンダＳ１，Ｓ２を更に伸長させると、一対のシリンダＳ１，Ｓ２の伸長力が他方のクランプ部材３８３Ｆに作用し、他方のクランプ部材３８３Ｆが前方に動いて２つのフランジ２３４，３６３から離れる。

このように、一対のクランプ部材３８３Ａの各々を互いに離れるように前後方向に動かすような構成であっても、第１実施形態のクランプ機構３８と同様の作用効果を奏する。

［第３実施形態］
図１に示す第３実施形態の潮流発電設備１Ｂは、図１０に示すようなクランプ機構３８Ｂを備えている。クランプ機構３８Ｂでは、クランプ部３８４Ｂの他端部から周方向中間部までの半径方向の厚さ、即ち幅が大きく形成され、クランプ部３８４Ｂの他端部側の剛性が高くなっている。また、クランプ部３８４Ｂの一端部は、アーム部３８５ａ，３８５ｂが取り付けられているので、他端側と同様に幅が大きく形成されている。他方、クランプ部３８４Ｂの一端部と周方向中間部との間の部分の幅は、薄く形成されており、その部分の剛性が低く抑えられている。

このように、クランプ部３８４Ｂの幅を変えることで、クランプ部３８４Ｂの周方向の剛性分布を変化させている。即ち、クランプ部３８４Ｂの荷重を受ける部位である一端部及び他端部側の剛性が高く、それ以外の部位において剛性が低くなるようにクランプ部３８４Ｂが成形されている。これにより、クランプ部３８４Ｂの軽量化を図ることができると共に、クランプ部３８４Ｂの周方向中間部を２つのフランジ２３４，３６３の外周形状に合せて変形させることができる。このように変形させることで、クランプ部３８４Ｂの荷重を受ける部位をフランジ２３４，３６３により接触させることができ、クランプ機構３８Ｂによって２つのフランジ２３４，３６３をしっかりとクランプすることができる。

その他、潮流発電設備１Ｂは、第１実施形態の潮流発電設備１と同様の作用効果を奏する。

［第４実施形態］
図１に示す第４実施形態の潮流発電設備１Ｃは、図１１に示すようなクランプ機構３８Ｃを備えている。クランプ機構３８Ｃは、第２当接面３８７ｂだけでなく第１当接面３８７ａも傾斜している。即ち、凹部３８７Ｃの内周面が半径方向外方に向かって先細りのテーパ状に形成されている。また、２つのフランジ２３４，３６３は、凹部３８７Ｃの内周面の形状に合せてテーパ状に形成されている。２つのフランジ２３４，３６３のテーパ角α（図１１の拡大図の２点鎖線参照）は、凹部３８７Ｃのテーパ角β（図１１の拡大図の１点鎖線参照）より大きくなっており、クランプする際に凹部３８７Ｂが２つの当接面３８７ａ，３８７ｂの半径方向内方側で２つのフランジ２３４，３６３に噛み込むようになっている。これにより、２つのフランジ２３４，３６３の傾斜面２３４ａ，３６３ａ全体的に押されるようになり、２つのフランジ２３４，３６３に作用する面圧を均一にすることができる。

その他、潮流発電設備１Ｃは、第１実施形態の潮流発電設備１と同様の作用効果を奏する。

［その他の形態について］
第１乃至第４実施形態では、クランプ機構３８，３８Ａ〜３８Ｃを潮流発電設備１，１Ａ〜１Ｃに適用した場合について説明したが、適用する設備は、潮流発電設備１，１Ａに限定されず、他の設備や装置であってもよい。また、水の流れを利用して電力を発生させる水流発電設備の１つとして、潮流を利用する潮流発電設備１，１Ａ〜１Ｃについて説明したが、水流発電設備は、川の流れを利用するような発電設備であってもよい。

また、クランプ機構３８，３８Ａ〜３８Ｃでは、一対のシリンダＳ１，Ｓ２によって一対のクランプ部材３８３を開閉するように構成されているが、駆動するシリンダは１つであってもよい。この場合、一対のクランプ部材３８３にアーム部３８５ａ，３８５ｂを設けてそれを揺動可能に下側のベース部材３８０ｂに軸支し、他端をシリンダによって動かすことで実現することができる。また、クランプ支持部材３８９を両方のクランプ部材３８３の揺動方向後側に配置されているが、外れにくい方のクランプ部材３８３の後側だけに配置されていてもよい。

更に、クランプ機構３８，３８Ａ〜３８Ｃでは、一対のクランプ部材３８３の形状が平面視で大略半円弧状に形成されているが、必ずしもそのような形状である必要はない。一対のクランプ部材３８３の形状は、例えば平面視でＵ字状であってもよい。また、一対のクランプ部材３８３は、必ずしも２つのフランジ２３４，３６３の全周をクランプしている必要はなく、また支点Ｐ１〜Ｐ４がクランプ部３８４外に配置されていなくてもよい。更に、凹部３８７の形状も上述するような形状に限定されず、第１及び第２当接面３８７ａ，３８７ｂがともに平坦又は傾斜するように形成されていてもよい。また、第１及び第２当接面３８７ａ，３８７ｂには、防食及び低摩擦の表面処理又はコーティングが施されてもよい。

Ｓ１，Ｓ２ シリンダ（伸縮装置）
１，１Ａ 潮流発電設備
２ 支持構造物
３ 潮流発電装置
３８，３８Ａ クランプ機構
２３４ 第１フランジ（被クランプ部）
３６３ 第２フランジ（被クランプ部）
３８２ クランプ
３８３，３８３Ａ クランプ部材
３８４ クランプ部
３８７，３８７Ａ 凹部
３８７ａ 第１当接面
３８７ｂ 第２当接面
３８９ クランプ支持部材

Claims (11)

1. 第１方向に重ね合せて配置された２つの被クランプ部を間に挟むように、前記第１方向に直交する第２方向に対向させて配置されている一対のクランプ部材と、
   前記一対のクランプ部材の各々に両端が接続され、縮退することで前記一対のクランプ部材同士を近接させて前記一対のクランプ部材に前記２つの被クランプ部をクランプさせ、且つ伸長することで前記一対のクランプ部材同士を離反させて前記一対のクランプ部材を前記２つの被クランプ部から離す伸縮装置と、
   前記一対のクランプ部材のうち少なくとも一方の後側に位置し、前記被クランプ部から離れた前記一方のクランプ部材を支持する支持部材とを備える、クランプ機構。
2. 前記一対のクランプ部材は、少なくとも２つの前記伸縮装置によって近接及び離反させられるようになっており、
   前記２つの伸縮装置は、前記第１方向及び第２方向に直交する第３方向において前記２つの被クランプ部の両側に配置されている、請求項１に記載のクランプ機構。
3. 前記一対のクランプ部材の夫々は、前記２つの被クランプ部の外周縁に沿うように円弧状に夫々形成され且つ支点を中心に揺動する一対のクランプ部を有し、
   前記一対のクランプ部の夫々は、対応する前記伸縮装置を動かすことで前記支点を中心に揺動して前記２つの被クランプ部の外周縁に近接及び離反し、近接することで前記２つの被クランプ部の外周縁をクランプし、また離反することで前記２つの被クランプ部の外周縁から離れるようになっており、
   前記支点は、前記クランプ部より半径方向外側に位置している、請求項２に記載のクランプ機構。
4. 前記一対のクランプ部のうちの一方のクランプ部の前記支点は、他方のクランプ部の前記支点と異なり、且つ第３方向において前記一方のクランプ部より他方のクランプ部側に位置しており、
   前記他方のクランプ部の支点は、第３方向において前記他方のクランプ部より一方のクランプ部側に位置している、請求項３に記載のクランプ機構。
5. 前記クランプ部の支点は、前記一対のクランプ部材の夫々の周方向一端部及び他端部の前記２つの被クランプ部への噛み込み量が略同程度になるように、前記２つの被クランプ部側に寄せて配置されている、請求項４に記載のクランプ機構。
6. 前記クランプ部は、半径方向の幅が大きい部位と小さい部位とを有し、
   前記伸縮装置は、前記クランプ部の半径方向の幅の大きい部位に前記伸縮装置が取り付けられている、請求項３乃至５の何れか１つに記載のクランプ機構。
7. 前記クランプ部は、他のクランプ部と協働して前記２つの被クランプ部の外周縁の全周にわたってクランプするようになっている、請求項３乃至６の何れか１つに記載のクランプ機構。
8. 前記一対のクランプ部材の夫々は、前記被クランプ部側に開口する凹部を有する断面Ｕ字状に形成され、前記一対のクランプ部材同士を近接させると前記凹部に前記２つの被クランプ部が嵌合するようになっており、
   前記凹部は、前記２つの被クランプ部の外周縁の形状に合せて形成され、前記２つの被クランプ部の外周縁に当接し且つ前記第１方向で互いに対向する第１当接面及び第２当接面を有しており、
   前記第１当接面は、前記第２方向に平坦に形成され、
   前記第２当接面は、開口端側に向かうに連れて前記凹部が拡幅するように前記第１当接面に対して傾斜している、請求項１乃至５の何れか１つに記載のクランプ機構。
9. 第１方向に重ね合せて配置された２つの被クランプ部を間に挟むように、前記第１方向に直交する第２方向に対向させて配置されている一対のクランプ部材と、
   前記一対のクランプ部材の各々に両端が接続され、縮退することで前記一対のクランプ部材同士を近接させて前記一対のクランプ部材に前記２つの被クランプ部をクランプさせ、且つ伸長することで前記一対のクランプ部材同士を離反させて前記一対のクランプ部材を前記２つの被クランプ部から離す伸縮装置とを備え、
   前記一対のクランプ部材の夫々は、前記２つの被クランプ部の外周縁に沿うように円弧状に夫々形成され且つ支点を中心に揺動する一対のクランプ部を有し、
   前記一対のクランプ部の夫々は、対応する前記伸縮装置を動かすことで前記支点を中心に揺動して前記２つの被クランプ部の外周縁に近接及び離反し、近接することで前記２つの被クランプ部の外周縁をクランプし、また離反することで前記２つの被クランプ部の外周縁から離れるようになっており、
   前記各支点は、前記クランプ部より半径方向外側に位置し、
   前記一対のクランプ部のうちの一方のクランプ部の支点は、他方のクランプ部の支点と異なり、且つ前記第１方向及び第２方向に直交する第３方向において前記一方のクランプ部より他方のクランプ部側に位置し、
   前記他方のクランプ部の支点は、前記第３方向において前記他方のクランプ部より一方のクランプ部側に位置しているクランプ機構。
10. 第１方向に重ね合せて配置された２つの被クランプ部を間に挟むように、前記第１方向に直交する第２方向に対向させて配置されている一対のクランプ部材と、
    前記一対のクランプ部材の各々に両端が接続され、縮退することで前記一対のクランプ部材同士を近接させて前記一対のクランプ部材に前記２つの被クランプ部をクランプさせ、且つ伸長することで前記一対のクランプ部材同士を離反させて前記一対のクランプ部材を前記２つの被クランプ部から離す伸縮装置とを備え、
    前記一対のクランプ部材の夫々は、前記被クランプ部側に開口する凹部を有する断面Ｕ字状に形成され、前記一対のクランプ部材同士を近接させると前記凹部に前記２つの被クランプ部が嵌合するようになっており、
    前記凹部は、前記２つの被クランプ部の外周縁の形状に合せて形成され、前記２つの被クランプ部の外周縁に当接し且つ前記第１方向で互いに対向する第１当接面及び第２当接面を有しており、
    前記第１当接面は、前記第２方向に平坦に形成され、
    前記第２当接面は、開口端側に向かうに連れて前記凹部が拡幅するように前記第１当接面に対して傾斜している、クランプ機構。
11. 水底に設置される支持構造物と、
    前記支持構造物に取付けられ、水流を利用して電力を発生させる水流発電装置と、
    請求項１乃至１０の何れか１つに記載の前記クランプ機構とを備え、
    前記支持構造物は、前記２つの被クランプ部のうち一方の被クランプ部を有し、
    前記水流発電装置は、前記２つの被クランプ部のうち他方の被クランプ部を有し、
    前記クランプ機構は、前記２つの被クランプ部をクランプして前記支持構造物と前記水流発電装置を結合するようになっている、水流発電設備。