JP2019094901A - Tidal current power generating system and mooring device - Google Patents

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Abstract

To cause an orientation of a power generator to be varied in response to an orientation of a tidal current and to reduce a possibility in which the power generator is contacted with a sea bottom even if a size of the tidal current becomes large.SOLUTION: A tidal current power generating system is provided with a power generator 20, a mooring rope 30 and an intermediate weight 40. The power generator 20 is provided with a turbine, the power generator and a casing. The turbine is rotated by tide. The power generator generates power under rotation of said turbine. The casing holds said turbine and said power generator inside of it and has a mooring point. The mooring rope 30 is engaged with a sea bottom 51, extends from the sea bottom 51 toward the casing and is engaged with the mooring point. The casing has such an annular shape as one in which it passes towards a first opening and a second opening. The mooring point is placed near the first opening, a center of buoyancy of the power generator is placed near said second opening rather than the center of buoyancy. The intermediate weight 40 pulls the mooring rope 30 between the casing and the sea bottom 51 in a vertical downward direction.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、潮流によって発電する潮流発電システムおよびその係留装置に関する。   The present invention relates to a tidal power generation system that generates power by tidal current and a mooring apparatus therefor.

満ち潮時および引き潮時の海水の流れ、すなわち潮流によって発電する潮流発電システムが知られている。潮流発電システムは、海水中にタービンを配置し、潮流によるタービンの回転によって発電機を回転させて発電する。発電機は、たとえば海底から伸びる索によって係留される。   There is known a tidal power generation system that generates electricity by the flow of seawater during full and low tides, that is, tidal current. A tidal current power generation system arranges a turbine in seawater and generates electricity by rotating a generator by rotation of the turbine by tidal current. The generator is moored, for example, by cords extending from the seabed.

特開昭55−72665号公報JP-A-55-72665 特許第4642747号公報Patent No. 4642747 特許第6150046号公報Patent No. 6150046

係留索に繋がれて浮遊する発電装置で発電する潮流発電システムにおいては、潮流の向きの変化に応じて発電装置の向きを変える必要がある。   In a tidal power generation system in which a mooring cable is connected to generate power from a floating generator, it is necessary to change the direction of the generator according to the change in the direction of the tidal current.

特許文献1では、発電機を装着した浮遊体の重心と浮力中心が、浮遊体の中心線上で一致するように為し、この点を通って中心線と直交する水平線上に係留点4を設け、係留点より前後で浮遊体の断面一次モーメントを変えることが示されている。   In Patent Document 1, the center of gravity and the center of buoyancy of the floating body on which the generator is mounted are matched on the center line of the floating body, and a mooring point 4 is provided on a horizontal line orthogonal to the center line through this point. It has been shown to change the first moment of section of the floating body before and after the mooring point.

また、重心と浮力中心と係留点4が全て一致していると潮流が無くなる憩流時には、浮遊体の姿勢が一意に決まらないため、第8図の説明(段落7、1行目から5行目)においては係留点4を浮遊体の入口側にずらして設けるとしている。   In addition, if the gravity center, the buoyancy center, and the mooring point 4 are all the same, when the tidal current is lost, the posture of the floating body is not determined uniquely, so the explanation of FIG. 8 (paragraph 7, lines 1 to 5) In the eye, the mooring point 4 is provided offset to the inlet side of the floating body.

しかしながら、上述のように係留点をずらすと、浮遊体の浮力は重力よりも大きいため、係留点に対して、重力によるモーメントよりも浮力のモーメントの方が大きくなり、潮流が発生したときに浮遊体を水平に保持することができない。   However, if the mooring point is shifted as described above, the buoyancy of the floating body is greater than that of gravity, so the moment of buoyancy is larger than the moment due to gravity with respect to the mooring point, and floating occurs when tidal current occurs I can not keep my body horizontal.

特許文献2では、タービンブレード5を備えたタービン3を旋回可能にするために係留点9を有し、タービンの重心と浮力中心が互いに離間していることが示されている。   In patent document 2, it is shown that it has a mooring point 9 in order to make the turbine 3 provided with the turbine blade 5 pivotable, and the center of gravity and the center of buoyancy of the turbine are separated from each other.

特許文献2における重心と浮力中心の位置関係は明示されていないが、憩流時に図1の姿勢8になるようにするには、タービン3の浮力中心が重心よりもタービンブレード5側にあるとすることができる。   Although the positional relationship between the center of gravity and the center of buoyancy in Patent Document 2 is not specified, it is assumed that the center of buoyancy of the turbine 3 is on the turbine blade 5 side with respect to the center of gravity in order to attain the posture 8 of FIG. can do.

しかしながら、上述のような位置関係にすると、係留点に対して、重力によるモーメントよりも浮力のモーメントの方が大きくなり、潮流が発生したときにタービンを水平に保持することができない。   However, in the positional relationship as described above, the moment of buoyancy is larger than the moment of gravity with respect to the mooring point, and the turbine can not be held horizontally when a tidal current occurs.

また、係留索に繋がれて浮遊する発電装置で発電する潮流発電システムにおいて、潮流が大きくなって発電装置が潮流から受ける力が大きくなると、発電装置の沈み込みが大きくなる。発電装置の沈み込みが大きくなると、発電装置が海底に接触し、破損するおそれがある。   In addition, in a tidal power generation system that generates electric power from a floating power generator connected to a mooring line, when the power flow is increased and the power received by the power generation device is increased, the power generation device sinks larger. If the sink of the power generation device becomes large, the power generation device may come in contact with the seabed and be damaged.

そのために特許文献3では、発電装置の沈み込みによる係留索7の角度変化を検知する係留角度検知手段9を備えているが、錆や海洋生物の付着を考えると、このような検出器を備えないほうが望ましい。   For this purpose, Patent Document 3 includes a mooring angle detection means 9 for detecting an angle change of the mooring cord 7 due to the sinking of the power generation apparatus, but in consideration of adhesion of rust and marine life, such a detector is provided. It is better not to

そこで、本発明は、潮流発電システムにおいて潮流が大きくなった場合でも、発電装置が海底に接触する可能性を低減することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to reduce the possibility of the power generation apparatus coming into contact with the seabed, even when the power flow in the tidal power generation system becomes large.

上述の目的を達成するため、本発明は、潮流発電システムにおいて、潮流によって回転するタービンと、前記タービンの回転で発電する発電機と、前記タービンと前記発電機とを内側に保持し、外側に係留点が形成されたケーシングと、を備えた発電装置と、海底に係止されて前記海底から前記ケーシングに伸びて前記係留点に係止された係留索と、を有する潮流発電システムであって、前記ケーシングは、第1開口および第2開口に向かって貫通する環状であって、前記第2開口が前記第1開口よりも大きな漏斗状に形成されていて、前記係留点が前記第2開口よりも前記第1開口に近く、前記発電装置の浮力中心が前記係留点よりも前記第2開口に近く、前記発電装置の重心が前記浮力中心よりも前記第2開口に近い、ことを特徴とする。   In order to achieve the above object, the present invention, in a tidal power generation system, holds a turbine that rotates by tidal current, a generator that generates electricity by the rotation of the turbine, the turbine and the generator inside and outside. A tidal power generation system comprising: a power generation apparatus comprising: a casing having a mooring point formed thereon; and a mooring cord anchored to the seabed and extended from the seabed to the casing and anchored to the mooring point, The casing has an annular shape penetrating toward the first opening and the second opening, and the second opening is formed in a funnel shape larger than the first opening, and the anchoring point is the second opening Closer to the first opening, the center of buoyancy of the generator is closer to the second opening than the mooring point, and the center of gravity of the generator is closer to the second opening than the center of buoyancy. Do

また、本発明は、潮流発電システムにおいて、潮流によって回転するタービンと、前記タービンの回転で発電する発電機と、前記タービンと前記発電機とを内側に保持し、外側に係留点が形成されたケーシングと、を備えた発電装置と、海底に係止されて前記海底から前記ケーシングに伸びて前記係留点に係止された係留索と、前記ケーシングと前記海底との間で前記係留索を鉛直下方に引っ張る中間錘と、を有することを特徴とする。   Further, according to the present invention, in a tidal power generation system, a turbine rotating by power flow, a generator generating electricity by rotation of the turbine, the turbine and the generator are held inside, and a mooring point is formed outside A generator comprising a casing, a mooring cord anchored to the seabed, extending from the seabed to the casing and anchored to the mooring point, vertically connecting the mooring cord between the casing and the seabed And an intermediate weight to be pulled downward.

また、本発明は、潮流によって回転するタービンと、前記タービンの回転で発電する発電機と、前記タービンと前記発電機とを内側に保持し、外側に係留点が形成されたケーシングと、を備えた発電装置の係留装置において、海底に係止されて前記海底から前記ケーシングに伸びて前記係留点に係止された係留索と、前記ケーシングと前記海底との間で前記係留索を鉛直下方に引っ張る中間錘と、を有することを特徴とする。   The present invention also includes a turbine that rotates by a tidal current, a generator that generates electricity by rotation of the turbine, and a casing that holds the turbine and the generator inside and a mooring point is formed on the outside. In a mooring device of a power generation apparatus, a mooring cord anchored to the seabed, extending from the seabed to the casing, and anchored to the mooring point, and the mooring cord vertically downward between the casing and the seabed And an intermediate weight to be pulled.

本発明によれば、潮流発電システムにおいて潮流が大きくなった場合でも、発電装置が海底に接触する可能性を低減することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, even when tidal current becomes large in a tidal current power generation system, possibility that a power generating device contacts the sea bed can be reduced.

本発明に係る潮流発電システムの第1の実施の形態の側面図である。FIG. 1 is a side view of a first embodiment of a tidal power generation system according to the present invention. 本発明に係る潮流発電システムの第1の実施の形態の上面図である。FIG. 1 is a top view of a first embodiment of a tidal power generation system according to the present invention. 本発明に係る潮流発電システムの第1の実施の形態における発電装置の側面図である。FIG. 1 is a side view of a power generation device in a first embodiment of a tidal power generation system according to the present invention. 本発明に係る潮流発電システムの第1の実施の形態における発電装置の正面図である。It is a front view of the electric power generating apparatus in 1st Embodiment of the tidal current power generation system which concerns on this invention. 本発明に係る潮流発電システムの第1の実施の形態における発電装置の背面図である。It is a rear view of the electric power generating apparatus in 1st Embodiment of the tidal current power generation system which concerns on this invention. 本発明に係る潮流発電システムの第1の実施の形態の憩流時の姿勢を示す側面図である。It is a side view which shows the attitude | position at the time of the diverted flow of 1st Embodiment of the tidal current power generation system which concerns on this invention. 本発明に係る潮流発電システムの第1の実施の形態の潮流が大きい場合の姿勢を示す側面図である。It is a side view which shows the attitude | position in case the power flow of 1st Embodiment of the tidal current power generation system which concerns on this invention is large. 本発明に係る潮流発電システムの第1の実施の形態の潮流がさらに大きい場合の姿勢を示す側面図である。It is a side view which shows the attitude | position in case the tidal current of 1st Embodiment of the tidal current power generation system which concerns on this invention is still larger. 本発明に係る潮流発電システムの第2の実施の形態の側面図である。It is a side view of a second embodiment of the tidal power generation system according to the present invention. 本発明に係る潮流発電システムの第3の実施の形態の側面図である。It is a side view of a 3rd embodiment of a tidal current power generation system concerning the present invention. 本発明に係る潮流発電システムの第3の実施の形態の上面図である。It is a top view of 3rd Embodiment of the tidal current power generation system which concerns on this invention. 本発明に係る潮流発電システムの第3の実施の形態の憩流時の姿勢を示す側面図である。It is a side view showing the attitude at the time of the diversion of a 3rd embodiment of the tidal current power generation system concerning the present invention. 本発明に係る潮流発電システムの第3の実施の形態の潮流がより大きい場合の姿勢を示す側面図である。It is a side view which shows the attitude | position in case the power flow of 3rd Embodiment of the tidal current power generation system which concerns on this invention is large. 本発明に係る潮流発電システムの第3の実施の形態の潮流がさらに大きい場合の姿勢を示す側面図である。It is a side view which shows the attitude | position in case the power flow of 3rd Embodiment of the tidal current power generation system which concerns on this invention is still larger.

本発明に係る潮流発電システムのいくつかの実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、これらの実施の形態は単なる例示であり、本発明はこれに限定されない。同一または類似の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。   Several embodiments of a tidal power generation system according to the present invention will be described with reference to the drawings. Note that these embodiments are merely illustrative, and the present invention is not limited thereto. The same or similar configurations will be denoted by the same reference symbols, and overlapping descriptions will be omitted.

[第1の実施の形態]
図1は、本発明に係る潮流発電システムの第1の実施の形態の側面図である。図2は、本実施の形態の潮流発電システムの上面図である。図3は、本実施の形態における発電装置の側面図である。図4は、本実施の形態における発電装置の正面図である。図5は、本実施の形態における発電装置の背面図である。
First Embodiment
FIG. 1 is a side view of a first embodiment of a tidal power generation system according to the present invention. FIG. 2 is a top view of the tidal power generation system of the present embodiment. FIG. 3 is a side view of the power generation apparatus in the present embodiment. FIG. 4 is a front view of the power generation device in the present embodiment. FIG. 5 is a rear view of the power generation device according to the present embodiment.

本実施の形態の潮流発電システム10は、潮流によって発電する。ここで、潮流とは、海の水(海水)の流れのことであり、潮の満ち干によって周期的に向きが変わる海水の流れを含む。たとえば海水は、満潮に向かう時間帯には概ね矢印91の方向に流れ、干潮に向かう時間帯には矢印92の方向に流れる。図1は、潮流の向きが矢印92の向きのときの状況を示している。   The tidal current power generation system 10 of the present embodiment generates power by tidal current. Here, the tidal current is the flow of sea water (seawater), and includes the flow of sea water whose direction is periodically changed by the tide. For example, seawater flows generally in the direction of arrow 91 in the time zone for high tide, and flows in the direction of arrow 92 in the time zone for low tide. FIG. 1 shows the situation when the direction of the tidal current is the direction of the arrow 92.

潮流発電システム10は、発電装置20と係留索30と中間錘40とを有する。発電装置20は、タービン27と発電機26とケーシング23とを有している。ケーシング23は、第1開口21から第2開口22に向かって貫通する環状に形成されている。ケーシング23の第1開口21および第2開口22は、いずれも円状である。ケーシング23の第2開口22は、第1開口21よりも大きい。ケーシング23は、漏斗状である。ケーシング23の外面には、一対の水平翼24が水平方向両側に突出している。   The tidal power generation system 10 includes a power generation device 20, a mooring cord 30, and an intermediate weight 40. The power generator 20 has a turbine 27, a generator 26 and a casing 23. The casing 23 is formed in an annular shape penetrating from the first opening 21 toward the second opening 22. Each of the first opening 21 and the second opening 22 of the casing 23 is circular. The second opening 22 of the casing 23 is larger than the first opening 21. The casing 23 is funnel-shaped. A pair of horizontal wings 24 project on both sides in the horizontal direction on the outer surface of the casing 23.

係留索30は、海底51にアンカー50で係止されている。係留索30は、海底51からケーシング23に伸びている。係留索30の海底51とは反対側の端部は、ケーシング23に取り付けられている。係留索30のケーシング23側の端部は、2本に枝分かれしていて、それぞれケーシング23の水平翼24の係留点25に取り付けられている。係留索30の水平翼24への取り付け部分は、回転自在である方が好ましい。   The mooring line 30 is anchored to the seabed 51 with an anchor 50. The mooring line 30 extends from the seabed 51 to the casing 23. The end opposite to the bottom 51 of the mooring cord 30 is attached to the casing 23. The end on the casing 23 side of the mooring cord 30 branches into two, and is attached to the anchoring point 25 of the horizontal wing 24 of the casing 23 respectively. The attachment portion of the mooring cord 30 to the horizontal wing 24 is preferably rotatable.

ケーシング23は、たとえば樹脂製である。ケーシング23は、水密の中空部分が内部に形成された鋼板製であってもよい。タービン27は、たとえば樹脂製である。タービンは鋼板あるいは他の金属板で形成されていてもよい。発電機26は、タービン27の回転軸と結合していて、タービン27の回転によって発電する。発電機26には、図示しないケーブルが接続されていて、発電した電気はたとえば陸上の送電線に接続される。発電装置20は、全体として海水中での浮力が重力よりも大きくなるように形成されている。   Casing 23 is made of resin, for example. The casing 23 may be made of a steel plate having a watertight hollow portion formed therein. The turbine 27 is made of, for example, a resin. The turbine may be formed of steel plate or other metal plate. The generator 26 is coupled to the rotational shaft of the turbine 27 and generates electricity by the rotation of the turbine 27. A cable (not shown) is connected to the generator 26, and the generated electricity is connected to, for example, a land transmission line. The power generation device 20 is formed such that the buoyancy in seawater as a whole is greater than the gravity.

係留索30は、たとえば金属製のワイヤを束ねたものである。アンカー50は、係留索30をたとえば回転自在に支持している。   The mooring cord 30 is, for example, a bundle of metal wires. The anchor 50 rotatably supports the mooring line 30, for example.

中間錘40は、たとえば鋼製であって、浮力よりも重力の方が大きい。中間錘40は、係留索30のたとえば中央に固定されている。係留索30と中間錘40と発電装置20とが受ける浮力の合計は、係留索30と中間錘40と発電装置20とが受ける重力よりも大きい。   The intermediate weight 40 is made of, for example, steel, and gravity is larger than buoyancy. The intermediate weight 40 is fixed at, for example, the center of the mooring line 30. The total of the buoyancy received by the mooring cord 30, the intermediate weight 40, and the power generation device 20 is larger than the gravity received by the mooring cord 30, the intermediate weight 40, and the power generation device 20.

図6は、本実施の形態の潮流発電システムの憩流時の姿勢を示す側面図である。   FIG. 6 is a side view showing the attitude of the tidal power generation system of the present embodiment at the time of diverting.

憩流時、すなわち、潮流がない、あるいは潮流の大きさがあるしきい値未満であるとき、係留索30と中間錘40と発電装置20とが受ける浮力の合計が係留索30と中間錘40と発電装置20とが受ける重力よりも大きいため、ケーシング23の第2開口22を上にして静止する。係留索30が十分長い場合には、ケーシング23は海面に浮かぶ。   At the time of diverting, that is, when there is no tidal current or the tidal current magnitude is below a certain threshold, the sum of the buoyancy received by the mooring cord 30, the intermediate weight 40 and the generator 20 is the mooring cord 30 and the intermediate weight 40. And the power generation device 20 is larger than the gravity received, the second opening 22 of the casing 23 is up and stopped. If the mooring line 30 is sufficiently long, the casing 23 floats on the sea surface.

図7は、本実施の形態の潮流発電システムの潮流が発生したときの姿勢の例を示す側面図である。   FIG. 7 is a side view showing an example of the attitude when the tidal current of the tidal power generation system of the present embodiment is generated.

潮流の大きさがあるしきい値以上になると、図7に示すように、発電装置20は、矢印92の方向に流される。発電装置20の軸と潮流との為す角θが正(θ>0度)の場合は、係留点25に対して時計回りのモーメント922が作用する。θ=0度になると、本実施の形態のようにケーシング23を第1開口21から第2開口22に向かう軸を中心とする軸対称に形成しておけば、その対称性ゆえにモーメント922は0(ゼロ)となる。   When the magnitude of the power flow is equal to or greater than a threshold value, the power generation device 20 is flowed in the direction of the arrow 92, as shown in FIG. When the angle θ between the axis of the power generator 20 and the tidal current is positive (θ> 0 degrees), a clockwise moment 922 acts on the mooring point 25. When θ = 0 degrees, as in the present embodiment, if casing 23 is axially symmetrical about the axis from first opening 21 to second opening 22, moment 922 is 0 because of its symmetry. It becomes (zero).

図3に示すように、係留点25は第1開口21に比較的近い側に設けられている。発電装置20の浮力中心201は、係留点25よりも第2開口22側に位置している。つまり、発電装置20は、その浮力中心201が係留点25と第2開口22との間に位置するように形成されている。発電装置20の重心202は、浮力中心201よりも更に第2開口22側に位置している。つまり、発電装置20は、その重心202が浮力中心201と第2開口22との間に位置するように形成されている。   As shown in FIG. 3, the mooring point 25 is provided relatively close to the first opening 21. The buoyancy center 201 of the power generation device 20 is located closer to the second opening 22 than the mooring point 25. That is, the power generation device 20 is formed such that its buoyancy center 201 is located between the mooring point 25 and the second opening 22. The center of gravity 202 of the power generation device 20 is located closer to the second opening 22 than the center of buoyancy 201. That is, the power generation device 20 is formed such that the center of gravity 202 thereof is located between the buoyancy center 201 and the second opening 22.

係留点25と浮力中心201の距離をa、係留点25と重心202の距離をbとすると、
a×(発電装置の浮力)=b×(発電装置の重力)
のときに、発電装置20の浮力および重力によって生じるモーメントが釣り合う。その結果、発電装置20の軸心は潮流方向と一致し、水平になって潮流に正対する。なお、このとき発電装置20の軸心が潮流方向と一致しているため、ケーシング23が潮流から受ける力によって生じるモーメントは0(ゼロ)になる。
Assuming that the distance between the mooring point 25 and the buoyancy center 201 is a, and the distance between the mooring point 25 and the center of gravity 202 is b,
a × (buoyancy of the generator) = b × (gravity of the generator)
The moments generated by the buoyancy and gravity of the generator 20 balance. As a result, the axis of the power generation device 20 coincides with the tidal current direction, becomes horizontal and faces the tidal current. At this time, since the axial center of the power generation device 20 coincides with the tidal current direction, the moment generated by the force received by the casing 23 from the tidal current is zero.

a×(発電装置の浮力)>b×(発電装置の重力)
のときは、係留点25に対して第2開口22を上に向ける(図3における反時計回りの方向の)モーメントが作用する。このため、発電装置20の軸と潮流の為す角θが正(θ>0度)となり、発電装置20が潮流から受けるモーメントと、発電装置29の浮力および重力によって発電装置20に生じるモーメントとが釣り合う角度で、発電装置20はほぼ静止する。
a × (buoyancy of the generator)> b × (gravity of the generator)
In such a case, a moment (counterclockwise direction in FIG. 3) acts on the second opening 22 upward with respect to the anchoring point 25. Therefore, the angle θ between the axis of the power generation device 20 and the current flow is positive (θ> 0 degrees), and the moment the power generation device 20 receives from the current flow and the moment generated in the power generation device 20 by the buoyancy and gravity of the power generation device 29 are At a balanced angle, the generator 20 is substantially stationary.

図1に示すように、発電装置20は、上流側に第1開口21、下流側に第2開口22を向く姿勢で、流れに正対して流される。係留索30の長さは有限であるから、発電装置20が下流側に流されると、発電装置20は海中に沈みこむ。   As shown in FIG. 1, the power generation apparatus 20 is flowed to face the flow with the first opening 21 on the upstream side and the second opening 22 on the downstream side. Since the length of the mooring cord 30 is limited, when the power generation device 20 is flowed downstream, the power generation device 20 sinks into the sea.

発電装置20が潮流がある海中に沈みこむと、タービン27が回転する。タービン27が回転すると、発電機26の軸が回転し、発電機26は回転する。   When the power generation device 20 sinks into the sea where there is a tidal current, the turbine 27 rotates. When the turbine 27 rotates, the shaft of the generator 26 rotates and the generator 26 rotates.

発電装置20は、いわゆる風レンズを用いた風車と同様の構造である。つまり、ケーシング23が集流体として働くことにより、より強い流れがタービン27にあたる。また、ケーシング23の下流側で渦が形成されるため、第2開口22付近の圧力が低下し、海水の流れがより速くなる。このため、発電効率が向上する。   The power generation device 20 has the same structure as a wind turbine using a so-called wind lens. That is, by the casing 23 acting as a fluid collecting fluid, a stronger flow hits the turbine 27. In addition, since a vortex is formed on the downstream side of the casing 23, the pressure in the vicinity of the second opening 22 is reduced, and the flow of seawater becomes faster. For this reason, power generation efficiency is improved.

図8は、本実施の形態の潮流発電システムの潮流がさらに大きい場合の姿勢を示す側面図である。   FIG. 8 is a side view showing a posture when the tidal current of the tidal power generation system according to the present embodiment is further large.

潮流が大きくなると、発電装置20を水平方向に押す力が大きくなるため、発電装置20はより深く沈み込む。潮流から受ける力と、係留索30と中間錘40と発電装置20とが受ける浮力とのバランスが取れる位置で、発電装置20は安定する。   When the power flow is increased, the power to push the power generation device 20 in the horizontal direction is increased, so the power generation device 20 sinks deeper. The power generation device 20 is stabilized at a position where the force received from the current flow and the buoyancy received by the mooring cord 30, the intermediate weight 40, and the power generation device 20 can be balanced.

潮流がさらに大きくなると、まず、中間錘40が海底51に接触する。中間錘40が海底51に接触すると、見かけ上、中間錘40および係留索30のアンカー50から中間錘40までに働く重力がなくなる。このため、見かけ上、発電装置20に働く浮力が大きくなる。その結果、発電装置20の沈み込みが抑制される。   When the tidal current further increases, first, the intermediate weight 40 contacts the seabed 51. When the intermediate weight 40 contacts the sea bed 51, apparently, the gravity acting on the intermediate weight 40 and the anchor 50 of the mooring cord 30 to the intermediate weight 40 disappears. For this reason, apparently the buoyancy acting on the power generation device 20 is increased. As a result, the sinking of the power generation device 20 is suppressed.

このように、本実施の形態の潮流発電システム10では、潮流が大きくなった場合でも、検出器等を用いずに、発電装置20が海底51に接触する可能性が低減される。その結果、発電装置20が海底に接触することによる破損の可能性が低減される。よって、潮流発電システム10を経済的で信頼性の高いシステムとすることができる。また、潮流は海底51付近よりもある程度上方の方が強いため、本実施の形態の潮流発電システム20は、発電量があまり低下しない。   As described above, in the tidal current power generation system 10 according to the present embodiment, even when the tidal current increases, the possibility that the power generation device 20 contacts the sea bed 51 is reduced without using a detector or the like. As a result, the possibility of breakage due to the power generation device 20 coming into contact with the seabed is reduced. Thus, the tidal power generation system 10 can be an economical and reliable system. Further, since the tidal current is stronger to some extent above the vicinity of the seabed 51, the tidal power generation system 20 of the present embodiment does not reduce the amount of power generation much.

上げ潮から下げ潮に変化して潮流の向きが反転した場合など、潮流の向きが変化した場合であっても、発電装置20は潮流に正対して発電する。その結果、発電装置20の発電効率を向上させることができる。   Even when the direction of the tidal current is changed, for example, when the direction of the tidal current is reversed, such as when the tidal current changes from the rising tide, the power generation apparatus 20 faces the tidal current and generates power. As a result, the power generation efficiency of the power generation device 20 can be improved.

また、本実施の形態の潮流発電システムでは、ケーシング23に水平翼24を設けているので、軸を中心とした回転方向の振動が抑制される。係留索30の水平翼24への取り付け部分が回転自在だと、ケーシング23の姿勢の変化に応じて水平翼24の係留点25が回転するため、係留点に過度の応力が生じることがない。   Further, in the tidal power generation system according to the present embodiment, since the horizontal wing 24 is provided in the casing 23, the vibration in the rotational direction around the axis is suppressed. When the attachment portion of the mooring cord 30 to the horizontal wing 24 is rotatable, the anchoring point 25 of the horizontal wing 24 rotates in response to the change in the attitude of the casing 23, so that excessive stress is not generated at the mooring point.

発電装置20の浮力中心201は、係留点25よりも第2開口22側に偏って位置している。このため、潮流が小さくなって発電できなくなった際には、第2開口22が上方を向くように、発電装置20は約90度回転して姿勢を変える。このため、係留索30の取り付け部分が同じ方向に回転して捻じれが蓄積することがない。   The buoyancy center 201 of the power generation device 20 is located closer to the second opening 22 than the mooring point 25. For this reason, when the power flow becomes small and power generation can not be performed, the power generation device 20 rotates about 90 degrees to change the posture such that the second opening 22 faces upward. For this reason, the attachment part of the mooring cord 30 does not rotate in the same direction, and a twist accumulates.

さらに、発電装置20の浮力中心201が係留点25よりも第2開口22に近いように形成しておくことにより、潮流が小さくなったときには、発電装置20は第2開口22が上に向く姿勢をとる。第2開口22は第1開口21よりも大きいため、第2開口22が上に向く姿勢をとっていると、海上からアクセスしやすく、メンテナンスを行いやすい。また、第1開口21よりも大きい第2開口22が上を向いているため、潮流から発電装置20が受ける力によって生じるモーメントは、発電装置20が第1開口21から第2開口22への向きが潮流に平行になる向きになる。このため、潮流が低速である場合であっても、第1開口21が上流側で第2開口22が下流側となる向きになる。   Furthermore, by forming the buoyancy center 201 of the power generation device 20 so as to be closer to the second opening 22 than the mooring point 25, when the tidal current becomes smaller, the power generation device 20 has an attitude in which the second opening 22 faces upward. Take Since the second opening 22 is larger than the first opening 21, it is easy to access from the sea and maintain when the second opening 22 faces upward. In addition, since the second opening 22 larger than the first opening 21 faces upward, the moment generated by the force received by the power generation device 20 from the tidal current is the direction of the power generation device 20 from the first opening 21 to the second opening 22 Will be parallel to the tide. For this reason, even when the power flow is low, the first opening 21 is directed upstream and the second opening 22 is downstream.

本実施の形態において、中間錘40は、係留索30に固定されているが、重力で係留索30を鉛直下方に引っ張るものであれば、どのようなものであってもよい。たとえば、係留索30にロープを固定して、そのロープの下端に錘を取り付けたものでもよい。また、中間錘40は、複数であってもよい。さらに、中間錘40は、係留索30の中央部分の所定の範囲を移動可能な状態で係留索30に取り付けられていてもよい。   In the present embodiment, the intermediate weight 40 is fixed to the mooring cord 30, but it may be anything as long as it pulls the mooring cord 30 vertically downward by gravity. For example, a rope may be fixed to the mooring cord 30, and a weight may be attached to the lower end of the rope. Moreover, the intermediate weight 40 may be plural. Furthermore, the intermediate weight 40 may be attached to the mooring cord 30 so as to be movable in a predetermined range of the central portion of the mooring cord 30.

本実施の形態では、ケーシング23は、横断面が外円と内円とで囲まれる環状であるが、円に限定されるわけではなく、多角形であってもよい、たとえば外円および内円のいずれか一方、あるいは両方が多角形であってもよい。また、外円と内円のいずれか一方、あるいは両方が楕円であってもよい。さらに、第1開口21から第2開口に向かって、円から楕円にあるいは楕円から円に変化していても良いし、円から多角形にあるいは多角形から円に変化していても良い。   In the present embodiment, the casing 23 is an annular shape whose cross section is surrounded by an outer circle and an inner circle, but is not limited to a circle and may be a polygon, for example, an outer circle and an inner circle Either or both may be polygons. Also, either or both of the outer circle and the inner circle may be elliptical. Furthermore, from the first opening 21 to the second opening, it may be changed from a circle to an ellipse or from an ellipse to a circle, or from a circle to a polygon or from a polygon to a circle.

[第2の実施の形態]
図9は、本発明に係る潮流発電システムの第2の実施の形態の側面図である。
Second Embodiment
FIG. 9 is a side view of the second embodiment of the tidal power generation system according to the present invention.

本実施の形態の潮流発電システム10は、第1の実施の形態の潮流発電システム(たとえば図1参照)から中間錐40を削除したものである。   The tidal current power generation system 10 of the present embodiment is obtained by removing the intermediate cone 40 from the tidal current power generation system (see, for example, FIG. 1) of the first embodiment.

潮流の大きさがあるしきい値以上になると、発電装置20は、矢印92の方向に流される。発電装置20の軸と潮流との為す角θが正(θ>0度)の場合は、係留点25に対して時計回りのモーメント922が作用する。θ=0度になると、本実施の形態のようにケーシング23を第1開口21から第2開口22に向かう軸を中心とする軸対称に形成しておけば、その対称性ゆえにモーメント922は0(ゼロ)となる。   When the magnitude of the tidal current is above a certain threshold, the generator 20 is caused to flow in the direction of the arrow 92. When the angle θ between the axis of the power generator 20 and the tidal current is positive (θ> 0 degrees), a clockwise moment 922 acts on the mooring point 25. When θ = 0 degrees, as in the present embodiment, if casing 23 is axially symmetrical about the axis from first opening 21 to second opening 22, moment 922 is 0 because of its symmetry. It becomes (zero).

係留点25と浮力中心201の距離をa、係留点25と重心202の距離をbとすると、
a×(発電装置の浮力)=b×(発電装置の重力)
のときに、発電装置20の浮力および重力によって生じるモーメントが釣り合う。その結果、発電装置20の軸心は潮流方向と一致し、水平になって正対する。なお、このとき発電装置20の軸心が潮流方向と一致しているため、ケーシング23が潮流から受ける力によって生じるモーメントは0(ゼロ)になる。
Assuming that the distance between the mooring point 25 and the buoyancy center 201 is a, and the distance between the mooring point 25 and the center of gravity 202 is b,
a × (buoyancy of the generator) = b × (gravity of the generator)
The moments generated by the buoyancy and gravity of the generator 20 balance. As a result, the axis of the power generation device 20 coincides with the direction of the tidal current, becomes horizontal and faces the other. At this time, since the axial center of the power generation device 20 coincides with the tidal current direction, the moment generated by the force received by the casing 23 from the tidal current is zero.

a×(発電装置の浮力)>b×(発電装置の重力)
のときは、係留点25に対して第2開口22を上に向ける(図3における反時計回りの方向の)モーメントが作用する。このため、発電装置20の軸と潮流の為す角θが正(θ>0度)となり、発電装置20が潮流から受けるモーメントと、発電装置20の浮力および重力によって発電装置20に生じるモーメントとが釣り合う角度で、発電装置20はほぼ静止する。
a × (buoyancy of the generator)> b × (gravity of the generator)
In such a case, a moment (counterclockwise direction in FIG. 3) acts on the second opening 22 upward with respect to the anchoring point 25. Therefore, the angle θ between the axis of the power generation device 20 and the current flow is positive (θ> 0 degrees), and the moment the power generation device 20 receives from the current flow and the moment produced in the power generation device 20 by the buoyancy and gravity of the power generation device 20 are At a balanced angle, the generator 20 is substantially stationary.

また、潮流の最大の大きさが予めわかっている場合には、発電装置20の浮力と重力の関係を適切に規定して海底51への接触を防止することができる。   In addition, when the maximum magnitude of the tidal current is known in advance, the relationship between the buoyancy of the power generation device 20 and the gravity can be appropriately defined to prevent the contact with the seabed 51.

発電装置20の浮力中心と重心の位置関係を調整するために、発電機26と略同軸上に付加質量を固定してもよい。その付加質量は、ネジ・ナット機構のナット部であってもよく、また単位重量の質量板を複数枚重ねて固定する形態であってもよい。   In order to adjust the positional relationship between the center of gravity and the center of gravity of the power generation device 20, the additional mass may be fixed substantially coaxially with the generator. The additional mass may be a nut portion of a screw-nut mechanism, or a plurality of mass plates of unit weight may be stacked and fixed.

[第3の実施の形態]
図10は、本発明に係る潮流発電システムの第3の実施の形態の側面図である。図11は、本実施の形態の潮流発電システムの上面図である。
Third Embodiment
FIG. 10 is a side view of the third embodiment of the tidal power generation system according to the present invention. FIG. 11 is a top view of the tidal power generation system of the present embodiment.

本実施の形態の潮流発電システム11は、係留索30が4本である。また、中間錘40は、それぞれの係留索30の中央に固定されている。4本の係留索30は、発電装置20に対して潮流の向きの両側にそれぞれ2本ずつ、設けられている。発電装置20に対して潮流の向きの同じ側に位置する係留索30は、潮流の流れを横切る方向に離間した位置で海底に係止されている。発電装置20に対して潮流の向きの同じ側に位置する係留索30の係止位置の幅は、発電装置20への係留索30の取り付け位置の幅よりも広い。   The tidal current power generation system 11 of the present embodiment has four mooring lines 30. Further, the intermediate weight 40 is fixed at the center of each mooring line 30. The four mooring cords 30 are provided two each on both sides of the direction of the tidal current with respect to the power generation device 20. The mooring cords 30 located on the same side of the current flow direction with respect to the power generation device 20 are anchored to the seabed at a position spaced apart in the direction crossing the current flow. The width of the locking position of the mooring cord 30 located on the same side of the power flow direction with respect to the power generation device 20 is wider than the width of the mounting position of the mooring cord 30 on the power generation device 20.

このような潮流発電システム11であっても、潮流の向きは、満ち潮時と引き潮時で逆であるものの、概ね一定の方角である。したがって、4本の係留索30で発電装置20をつなぎとめておいても、潮流の向きに概ね正対することができる。   Even in such a tidal power generation system 11, the direction of the tidal current is opposite in the full tide and the low tide, but is generally fixed. Therefore, even if the power generating apparatus 20 is connected by the four mooring lines 30, the direction of the tidal current can be substantially faced.

図12は、本実施の形態の潮流発電システムの憩流時の姿勢を示す側面図である。   FIG. 12 is a side view showing the attitude of the tidal power generation system of the present embodiment at the time of diverting.

憩流時、すなわち、潮流がない、あるいは潮流の大きさがあるしきい値未満であるとき、係留索30と中間錘40と発電装置20とが受ける浮力の合計が係留索30と中間錘40と発電装置20とが受ける重力よりも大きいため、ケーシング23の第2開口22を上にして静止する。係留索30が十分長い場合には、ケーシング23は海面に浮かぶ。   At the time of diverting, that is, when there is no tidal current or the tidal current magnitude is below a certain threshold, the sum of the buoyancy received by the mooring cord 30, the intermediate weight 40 and the generator 20 is the mooring cord 30 and the intermediate weight 40. And the power generation device 20 is larger than the gravity received, the second opening 22 of the casing 23 is up and stopped. If the mooring line 30 is sufficiently long, the casing 23 floats on the sea surface.

潮流が大きくなると、発電装置20を水平方向に押す力が大きくなるため、図9に示すように、発電装置20は深く沈み込む。潮流から受ける力と、係留索30と中間錘40と発電装置20とが受ける浮力とのバランスが取れる位置で、発電装置20は安定する。この際、下流側の係留索30に取り付けられた中間錘40の方が、上流側の中間錘40に比べて深く沈み込む。   When the power flow is increased, the power to push the power generation device 20 in the horizontal direction is increased, so the power generation device 20 sinks deeply as shown in FIG. The power generation device 20 is stabilized at a position where the force received from the current flow and the buoyancy received by the mooring cord 30, the intermediate weight 40, and the power generation device 20 can be balanced. At this time, the intermediate weight 40 attached to the downstream mooring line 30 sinks deeper than the upstream intermediate weight 40.

図13は、本実施の形態の潮流発電システムの潮流がより大きい場合の姿勢を示す側面図である。   FIG. 13 is a side view showing an attitude when the tidal current of the tidal power generation system of the present embodiment is larger.

潮流がより大きくなると、まず、下流側の係留索30に取り付けられた中間錘40が海底51に接触する。中間錘40が海底51に接触すると、見かけ上、中間錘40および係留索30のアンカー50から中間錘40までに働く重力がなくなる。このため、見かけ上、発電装置20に働く浮力が大きくなる。その結果、発電装置20の沈み込みが抑制される。   When the tidal current becomes larger, first, the intermediate weight 40 attached to the downstream mooring line 30 contacts the seabed 51. When the intermediate weight 40 contacts the sea bed 51, apparently, the gravity acting on the intermediate weight 40 and the anchor 50 of the mooring cord 30 to the intermediate weight 40 disappears. For this reason, apparently the buoyancy acting on the power generation device 20 is increased. As a result, the sinking of the power generation device 20 is suppressed.

図14は、本実施の形態の潮流発電システムの潮流がさらに大きい場合の姿勢を示す側面図である。   FIG. 14 is a side view showing a posture when the tidal current of the tidal power generation system according to the present embodiment is further large.

図14の状態よりも潮流がさらに大きくなると、上流側の係留索30に取り付けられた中間錘40も海底51に接触する。中間錘40が海底51に接触すると、見かけ上、中間錘40および係留索30のアンカー50から中間錘40までに働く重力がなくなる。このため、見かけ上、発電装置20に働く浮力がより大きくなる。その結果、発電装置20の沈み込みがさらに抑制される。   When the tidal current is larger than in the state of FIG. 14, the intermediate weight 40 attached to the upstream mooring line 30 also contacts the seabed 51. When the intermediate weight 40 contacts the sea bed 51, apparently, the gravity acting on the intermediate weight 40 and the anchor 50 of the mooring cord 30 to the intermediate weight 40 disappears. For this reason, apparently the buoyancy acting on the power generation device 20 becomes larger. As a result, the sinking of the power generation device 20 is further suppressed.

このように、本実施の形態の潮流発電システム11では、潮流が大きくなった場合でも、発電装置20が海底51に接触する可能性が低減される。その結果、発電装置20が海底に接触することによる破損の可能性が低減される。また、潮流は海底51付近よりもある程度上方の方が強いため、本実施の形態の潮流発電システム11は、発電量があまり低下しない。   As described above, in the tidal power generation system 11 of the present embodiment, even when the tidal current increases, the possibility that the power generation device 20 contacts the seabed 51 is reduced. As a result, the possibility of breakage due to the power generation device 20 coming into contact with the seabed is reduced. Further, since the tidal current is stronger to some extent above the vicinity of the seabed 51, the tidal power generation system 11 of the present embodiment does not significantly reduce the amount of power generation.

さらに、本実施の形態では、上流側および下流側に中間錘40が配置されているため、中間錘40の海底51への着底による浮力の変化を2段階とすることができる。このため、より幅広い潮流の大きさに対して、海水中の適正な高さを維持することができる。   Furthermore, in the present embodiment, since the intermediate weight 40 is disposed on the upstream side and the downstream side, the change in buoyancy due to the landing of the intermediate weight 40 on the seabed 51 can be made in two stages. For this reason, the appropriate height in seawater can be maintained with respect to the size of a wider current.

また、本実施の形態では、係留索30を潮流の流れを横切る方向に離間した場所で海底に係止している。このため、潮流の向きが変化した場合であっても、潮流の向きを挟んで一方の係留索30に取り付けられた中間錘40が先に海底51に接触することになるため、発電装置20の水平方向の揺れ(ヨーイング)が抑制される。   Further, in the present embodiment, the mooring cords 30 are anchored to the seabed at locations separated in the direction transverse to the flow of tidal current. For this reason, even when the direction of the tidal current changes, the intermediate weight 40 attached to one of the mooring cords 30 first contacts the seabed 51 across the direction of the tidal current. Horizontal yawing is suppressed.

10…潮流発電システム、11…潮流発電システム、20…発電装置、21…第1開口、22…第2開口、23…ケーシング、24…水平翼、25…係留点、26…発電機、27…タービン、30…係留索、40…中間錘、50…アンカー、51…海底、201…浮力中心、202…重心、922…モーメント DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Tidal current power generation system, 11 ... Tidal current power generation system, 20 ... Power generation device, 21 ... 1st opening, 22 ... 2nd opening, 23 ... Casing, 24 ... Horizontal wing, 25 ... Mooring point, 26 ... Generator, 27 ... Turbine, 30: mooring cord, 40: intermediate weight, 50: anchor, 51: sea bed, 201: buoyancy center, 202: center of gravity, 922: moment

Claims (6)

潮流によって回転するタービンと、前記タービンの回転で発電する発電機と、前記タービンと前記発電機とを内側に保持し、外側に係留点が形成されたケーシングと、を備えた発電装置と、
海底に係止されて前記海底から前記ケーシングに伸びて前記係留点に係止された係留索と、
を有する潮流発電システムであって、
前記ケーシングは、第1開口および第2開口に向かって貫通する環状であって、前記第2開口が前記第1開口よりも大きな漏斗状に形成されていて、
前記係留点が前記第2開口よりも前記第1開口に近く、
前記発電装置の浮力中心が前記係留点よりも前記第2開口に近く、
前記発電装置の重心が前記浮力中心よりも前記第2開口に近い、
ことを特徴とする潮流発電システム。
A power generation apparatus comprising: a turbine rotating by a tidal current; a generator generating electricity by rotation of the turbine; and a casing holding the turbine and the generator inside and having a mooring point formed on the outside.
A mooring cord anchored to the seabed and extending from the seabed to the casing and anchored to the mooring point;
Tidal power generation system having
The casing has an annular shape penetrating toward the first opening and the second opening, and the second opening is formed in a funnel shape larger than the first opening.
The mooring point is closer to the first opening than the second opening;
The center of buoyancy of the generator is closer to the second opening than the mooring point,
The center of gravity of the generator is closer to the second opening than the center of buoyancy,
A tidal power generation system characterized by
前記浮力中心と前記係留点との距離に前記発電装置の浮力を乗じた値が前記重心と前記係留点との距離に前記発電装置の重力を乗じた値以上であることを特徴とする請求項1に記載の潮流発電システム。   The distance between the center of buoyancy and the mooring point multiplied by the buoyancy of the power generator is equal to or greater than the distance between the center of gravity and the mooring point multiplied by the gravity of the generator. The tidal power generation system according to 1. 前記ケーシングと前記海底との間で前記係留索を鉛直下方に引っ張る中間錘を更に有することを特徴とする請求項1ないし請求項2のいずれか1項に記載の潮流発電システム。   The tidal power generation system according to any one of claims 1 to 2, further comprising an intermediate weight that pulls the mooring cord vertically downward between the casing and the seabed. 前記係留索は、前記潮流の流れの方向に離間した場所で前記海底に係止された2本を含むことを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の潮流発電システム。   The tidal current power generation system according to any one of claims 1 to 3, wherein the mooring cord includes two anchored to the seabed at a location separated in the direction of the flow of the tidal current. . 潮流によって回転するタービンと、前記タービンの回転で発電する発電機と、前記タービンと前記発電機とを内側に保持し、外側に係留点が形成されたケーシングと、を備えた発電装置と、
海底に係止されて前記海底から前記ケーシングに伸びて前記係留点に係止された係留索と、
前記ケーシングと前記海底との間で前記係留索を鉛直下方に引っ張る中間錘と、
を有することを特徴とする潮流発電システム。
A power generation apparatus comprising: a turbine rotating by a tidal current; a generator generating electricity by rotation of the turbine; and a casing holding the turbine and the generator inside and having a mooring point formed on the outside.
A mooring cord anchored to the seabed and extending from the seabed to the casing and anchored to the mooring point;
An intermediate weight which pulls the mooring cord vertically downward between the casing and the seabed;
A tidal power generation system characterized by having:
潮流によって回転するタービンと、前記タービンの回転で発電する発電機と、前記タービンと前記発電機とを内側に保持し、外側に係留点が形成されたケーシングと、を備えた発電装置の係留装置において、
海底に係止されて前記海底から前記ケーシングに伸びて前記係留点に係止された係留索と、
前記ケーシングと前記海底との間で前記係留索を鉛直下方に引っ張る中間錘と、
を有することを特徴とする係留装置。

A mooring device for a power generation system, comprising: a turbine rotating by a tidal current; a generator generating electricity by rotation of the turbine; and a casing holding the turbine and the generator inside and having a mooring point formed on the outside In
A mooring cord anchored to the seabed and extending from the seabed to the casing and anchored to the mooring point;
An intermediate weight which pulls the mooring cord vertically downward between the casing and the seabed;
Mooring device characterized by having.

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