JP2022067474A - Tidal current power generation device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、潮流発電装置に関する。 The present invention relates to a tidal current power generation device.
潮流発電装置として、例えば、海底に立設した支柱と、支柱の上端で回転可能に支持された回転軸を含むプロペラと、回転軸に連結された発電機とを含んで構成されたものが提供されている(特許文献1参照)。 As a tidal current power generation device, for example, a propeller standing on the seabed, a propeller including a rotating shaft rotatably supported at the upper end of the pillar, and a generator connected to the rotating shaft are provided. (See Patent Document 1).
このような従来の潮流発電装置は、海底に設けられるものであるため、メンテナンスを簡単に行なえず、ランニングコストが掛かるという不具合があった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、簡易な構成で、羽根車や発電機のメンテナンスを簡単に行なうことができ、ランニングコストを削減する上で有利な潮流発電装置を提供することを目的とする。
Since such a conventional tidal current power generation device is installed on the seabed, there is a problem that maintenance cannot be easily performed and running costs are incurred.
The present invention has been made in view of such circumstances, and a tidal current power generation device which can easily perform maintenance of an impeller and a generator with a simple configuration and is advantageous in reducing running costs can be provided. The purpose is to provide.
上記課題を解決するために、本発明は、海底に打設された杭にロープで連結され海面上で浮遊する浮体構造物と、前記浮体構造物で支持され潮流により回転する羽根車と、前記浮体構造物で支持され前記羽根車の回転により発電する発電機とを備えることを特徴とする。
また、本発明は、前記浮体構造物が海面上で浮遊した状態で、前記海水中に浸漬された前記浮体構造物の箇所に下方に開放状で前記海水中に浸漬された前記羽根車の両側方を通って前記浮体構造物の長さ方向に貫通する一対の水路壁面を有する水路が設けられていることを特徴とする。
また、本発明は、前記浮体構造物は、幅よりも長さが大きく前記水路が設けられた平面視細長の浮体本体部と、前記浮体本体部の少なくとも長さ方向の一端で幅方向の両端に設けられた一対の突出部とを有し、前記一対の突出部の互いに向かい合う面は、前記突出部の外側面と交差すると共に前記水路に近づくにつれて互いに近づき前記水路壁面に交差するテーパ壁面として形成され、前記突出部の外側面と下面はそれぞれ前記浮体本体部の外側面と下面とに連続状に設けられていることを特徴とする。
また、本発明は、前記浮体構造物に開口部が設けられ、前記羽根車は、回転軸と、前記回転軸に取着された複数の羽根体とからなる水車であり、前記回転軸は、海面上で前記浮体構造物により回転可能に支持され、前記水車の下半部に位置する前記複数の羽根体は前記開口部から海水中に浸漬されていることを特徴とする。
また、本発明は、前記浮体構造物に開口部が設けられ、前記羽根車は、海水中に配置される軸流形であり、前記発電機は前記羽根車と一体化されて設けられ、前記浮体構造物に、平面視した場合に前記羽根車と前記発電機を前記開口部の輪郭の内側で支持するフレームが設けられていることを特徴とする。
また、本発明は、前記フレームは、前記開口部の周囲の前記浮体構造物上に設けられた枠状のフレーム部分と、前記枠状のフレーム部分に着脱可能に結合され前記発電機を吊り下げるフレーム部分とを含んで構成されていることを特徴とする。
また、本発明は、前記浮体構造物は、幅と、幅よりも大きな寸法の長さとを有し、前記杭は、前記浮体構造物の幅方向の両側方で長さ方向の両側方に離れた4箇所に設けられ、前記各杭の上端は、満潮時における海面よりも高い箇所に位置していることを特徴とする。
また、本発明は、前記浮体構造物は、幅と、幅よりも大きな寸法の長さとを有し、前記浮体構造物の幅方向の両側で長さ方向の両側にそれぞれ旋回可能な旋回テーブルが設けられ、前記ロープは前記杭毎に各杭に対して上下に移動可能に連結され、前記各ロープは、前記旋回テーブル上に設けられた遠隔操作可能な電動ウィンチにより巻き取られ、繰り出されることを特徴とする。
また、本発明は、前記杭は、マイクロパイルで構成されていることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the present invention comprises a floating structure that is connected to a pile placed on the sea floor with a rope and floats on the sea surface, an impeller that is supported by the floating structure and rotates by a tidal current, and the above. It is characterized by being provided with a generator supported by a floating structure and generating electricity by the rotation of the impeller.
Further, in the present invention, in a state where the floating structure is suspended on the sea surface, both sides of the impeller immersed in the seawater in an open shape downward at the location of the floating structure immersed in the seawater. It is characterized in that a water channel having a pair of water channel wall surfaces penetrating in the length direction of the floating structure is provided.
Further, in the present invention, the floating structure has a slender body portion having a length larger than the width and provided with the water channel, and both ends in the width direction at least at one end in the length direction of the floating body portion. As a tapered wall surface having a pair of protrusions provided in the waterway, the surfaces of the pair of protrusions facing each other intersect the outer surface of the protrusions and approach each other as they approach the waterway and intersect the waterway wall surface. It is characterized in that the outer surface and the lower surface of the protruding portion are continuously provided on the outer surface and the lower surface of the floating body main body, respectively.
Further, in the present invention, the floating body structure is provided with an opening, and the impeller is a water turbine composed of a rotating shaft and a plurality of blades attached to the rotating shaft. It is characterized in that the plurality of blades rotatably supported by the floating structure on the sea surface and located in the lower half of the water turbine are immersed in seawater through the opening.
Further, in the present invention, the floating structure is provided with an opening, the impeller is of an axial flow type arranged in seawater, and the generator is provided integrally with the impeller. The floating structure is characterized by being provided with a frame that supports the impeller and the generator inside the contour of the opening when viewed in a plan view.
Further, in the present invention, the frame is detachably coupled to the frame-shaped frame portion provided on the floating structure around the opening and the frame-shaped frame portion to suspend the generator. It is characterized in that it is configured to include a frame portion.
Further, in the present invention, the floating structure has a width and a length having a dimension larger than the width, and the piles are separated from each other on both sides in the width direction of the floating structure. The upper end of each of the piles is provided at four locations, and is characterized in that it is located at a location higher than the sea surface at the time of high tide.
Further, in the present invention, the floating structure has a width and a length having a dimension larger than the width, and a swivel table that can be swiveled on both sides in the width direction and both sides in the length direction of the floating structure is provided. The ropes are provided and connected to each stake so as to be movable up and down for each stake, and each rope is wound and unwound by a remotely controllable electric winch provided on the swivel table. It is characterized by.
Further, the present invention is characterized in that the pile is made of a micro pile.
本発明によれば、発電機と羽根車は浮体構造物で支持されているので、従来の海底に設けられる潮流発電装置に比べ、発電機や羽根車のメンテナンスを短時間で簡単に確実に行なえ、潮流発電装置のランニングコストを大幅に削減する上で有利となる。
また、海中に浸漬された羽根車の両側に位置する水路壁面を有する水路を設けると、水路外に逃がすことなく水路に流れる海水により羽根車を回転させるでき、したがって、潮流の運動エネルギのロスを最小限に抑制しつつ羽根車を効率的に回転させることができ、発電効率を高める上で有利となる。
また、一対の突出部を設けると、浮体構造物を平面視した場合、潮流が衝突する浮体構造物の箇所は鋭角となり、さらに、突出部の外側面と下面はそれぞれ浮体本体部の外側面と下面とに連続状に設けることで、潮流に対する浮体構造物の抵抗は小さくなる。
したがって、杭、ロープに掛かる負荷は小さくなり、杭、ロープの耐久性を確保し、潮流発電装置のランニングコストを削減する上で有利となる。
また、一対の突出部に潮流を浮体本体部の幅方向の中央に寄せ水路に導くテーパ壁面を設けると、水路を流れる潮流の速度を速める上で有利となり、発電効率を高める上で有利となる。
また、羽根車として浮体構造物上でその回転軸が支持された水車を用いると、水車を回転させることで全ての羽根体が海面の上方に露出するので、発電機や羽根車のメンテナンスを海中に潜ることなく浮体構造物上で短時間で簡単に確実に行なえ、潮流発電装置のランニングコストを大幅に削減する上で有利となる。
また、羽根車として軸流形のものを用い、平面視した場合に羽根車と発電機を開口部の輪郭の内側で支持するフレームを設けると、発電機と羽根車を開口部から浮体構造物上に持ち上げることができ、発電機や羽根車のメンテナンスを短時間で簡単に確実に行なえ、潮流発電装置のランニングコストを大幅に削減する上で有利となる。
この場合、フレームを、開口部の周囲の浮体構造物上に設けられた枠状のフレーム部分と、枠状のフレーム部分に着脱可能に結合され発電機を吊り下げるフレーム部分とを含んで構成すると、ジャッキなどを介して開口部からフレーム部分と共に海面の上方に持ち上げることができ、海中に潜ることなく浮体構造物上で短時間で簡単に確実に行なえ、潮流発電装置のランニングコストを大幅に削減する上で有利となる。
また、浮体構造物の上流側と下流側に2本の杭を打ち込むと、上流側の2本のロープを適宜張り、下流側の2本のロープを若干弛ませておくことで、潮流の流れの向きの変化に対応して潮流の上流端側に位置する浮体構造物の端部を支点として、潮流の下流側の浮体構造物の端部が揺動して浮体構造物の長手方向が潮流の流れに沿った向きとなり、潮流により水車を効率良く回転させ、発電効率を高める上で有利となる。
また、杭の上端を、満潮時の海面よりも上方に離れた箇所に位置させると、ロープと杭との関係を視認でき、潮流発電装置の海面への設置作業を簡単に行なう上で有利となり、また、干潮に対応してロープは杭から外れることなく浮体構造物と共に上下に移動し、潮流発電装置は、満潮、干潮による海面の高さの変化に簡単に確実に対応することができる。
また、各電動ウィンチをそれぞれ旋回テーブル上に設けると、潮流の流れの向きの変化に対応して浮体構造物の長手方向が変化した場合、ウィンチドラムも旋回することから、ロープがウィンチドラム上において巻回されたロープと擦れ合うことを抑制でき、ロープの耐久性を高める上で有利となる。
また、電動ウィンチは遠隔操作可能であるため、既に海が荒れてしまっているような場合などに、陸からの操作で各電動ウィンチによりロープを巻き取って遊びを少なくでき、揺れ動く浮体構造物に乗ることなく台風などに対して準備をすることができ、作業員の安全性を確保する上で有利となる。
また、杭としてマイクロパイルを用いると、大型の重機を要せず、また、海底に岩盤などがある場合であっても短期間で簡単に確実に打ち込め、潮流発電装置の設置費用のコストダウンを図る上で有利となる。
According to the present invention, since the generator and the impeller are supported by the floating structure, the maintenance of the generator and the impeller can be performed easily and surely in a short time as compared with the conventional tidal current power generator installed on the seabed. , It is advantageous in significantly reducing the running cost of the tidal current power generator.
In addition, if a channel having channel walls located on both sides of an impeller immersed in the sea is provided, the impeller can be rotated by the seawater flowing in the channel without escaping to the outside of the channel, and therefore the kinetic energy of the tidal current is lost. The impeller can be rotated efficiently while being suppressed to the minimum, which is advantageous in increasing the power generation efficiency.
Further, when a pair of protrusions is provided, when the floating structure is viewed in a plan view, the portion of the floating structure where the tidal current collides has an acute angle, and the outer surface and the lower surface of the protrusion are the outer surfaces of the floating body, respectively. By providing it continuously with the lower surface, the resistance of the floating structure to the tidal current is reduced.
Therefore, the load applied to the piles and ropes is reduced, which is advantageous in ensuring the durability of the piles and ropes and reducing the running cost of the tidal current power generation device.
Further, if a tapered wall surface is provided on the pair of protrusions so as to bring the tidal current to the center in the width direction of the floating body body and guide it to the water channel, it is advantageous in increasing the speed of the tidal current flowing in the water channel and in improving the power generation efficiency. ..
In addition, if a water turbine whose rotation axis is supported on the floating structure is used as the impeller, all the impellers are exposed above the sea surface by rotating the water wheel, so maintenance of the generator and impeller is underwater. It can be easily and reliably performed on a floating structure in a short time without diving, which is advantageous in significantly reducing the running cost of the tidal current generator.
Further, if an axial flow type impeller is used and a frame is provided to support the impeller and the generator inside the contour of the opening when viewed in a plan view, the generator and the impeller can be moved from the opening to a floating structure. It can be lifted up, and maintenance of the generator and impeller can be performed easily and reliably in a short time, which is advantageous in significantly reducing the running cost of the tidal current generator.
In this case, the frame is configured to include a frame-shaped frame portion provided on the floating structure around the opening and a frame portion detachably connected to the frame-shaped frame portion to suspend the generator. It can be lifted above the sea surface from the opening through a jack, etc. together with the frame part, and it can be easily and reliably performed on a floating structure in a short time without diving into the sea, and the running cost of the tidal current power generation device is greatly reduced. It will be advantageous in doing so.
In addition, when two piles are driven into the upstream side and the downstream side of the floating structure, the two ropes on the upstream side are stretched appropriately and the two ropes on the downstream side are slightly loosened to allow the flow of tidal current. With the end of the floating structure located on the upstream end side of the tidal current as a fulcrum in response to the change in the direction of the tidal current, the end of the floating structure on the downstream side of the tidal current swings and the longitudinal direction of the floating structure is the tidal current. The direction is along the flow of the water, which is advantageous in increasing the power generation efficiency by efficiently rotating the water wheel by the tidal current.
In addition, if the upper end of the pile is located above the sea surface at high tide, the relationship between the rope and the pile can be visually recognized, which is advantageous for easily installing the tidal current power generator on the sea surface. In addition, the rope moves up and down with the floating structure in response to low tide without coming off the pile, and the tidal current generator can easily and reliably respond to changes in sea level due to high tide and low tide.
Further, if each electric winch is provided on the swivel table, the winch drum also swivels when the longitudinal direction of the floating structure changes in response to the change in the direction of the tidal current, so that the rope is placed on the winch drum. It is possible to suppress rubbing against the wound rope, which is advantageous in increasing the durability of the rope.
In addition, since the electric winch can be operated remotely, when the sea is already rough, the rope can be wound up by each electric winch by operation from the land to reduce play, making it a swaying floating structure. It is possible to prepare for typhoons without riding, which is advantageous in ensuring the safety of workers.
In addition, if micro piles are used as piles, large heavy machinery is not required, and even if there is bedrock on the seabed, it can be easily and reliably driven in a short period of time, reducing the cost of installing a tidal current power generation device. It will be advantageous in planning.
(第1の実施の形態)
まず、図1~図5を参照して第1の実施の形態から説明する。
図1、図2に示すように、第1の実施の形態の潮流発電装置10Aは、海面SSに浮遊する浮体構造物12Aと、羽根車14と、発電機16Aとを含んで構成されている。
図3~図5に示すように、浮体構造物12Aは、厚さと、厚さよりも大きい寸法の幅と、幅よりも大きな寸法の長さとを有している。
浮体構造物12Aは、硬質プラスチック製の外層の内部に、水よりも比重の小さい発泡プラスチック材などの浮力保持材を水密に封入したものなど、従来公知の様々な構造が採用可能である。
(First Embodiment)
First, the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 5.
As shown in FIGS. 1 and 2, the tidal current
As shown in FIGS. 3 to 5, the
As the floating
図3に示すように、浮体構造物12Aは、幅よりも長さが大きい平面視長方形の、すなわち細長の浮体本体部1202と、浮体本体部1202の長さ方向の両端で幅方向の両端にそれぞれ設けられた一対の突出部1204とを備えている。
図4、図5に示すように、浮体本体部1202の下面には、幅方向の中央に沿って長さ方向に貫通する下方に開放状の水路20が設けられている。
水路20の互いに対向する水路壁面2002は、上方に至るにつれてそれらの距離が次第に近づく傾斜で形成されている。
水路壁面2002は、海水SW中に浸漬された羽根車14の両側方を通って浮体構造物12Aの長さ方向に貫通している。
一対の突出部1204の互いに向かい合う側面は、突出部1204の外側面と交差すると共に水路20に近づくにつれて互いに近づき水路壁面2002に交差するテーパ壁面1206として形成されている。
突出部1204の外側面と下面はそれぞれ浮体本体部1202の外側面と下面とに連続状に設けられ、言い換えると、突出部1204の外側面と浮体本体部1202の外側面とは単一の平面上に位置し、突出部1204の下面と浮体本体部1202の下面とは単一の平面上に位置している。
浮体構造物12Aに水路20が設けられることにより、浮体構造物12Aの幅方向の中央部分は、薄肉部となっており、この薄肉部に平面視長方形の開口部22が設けられている。
As shown in FIG. 3, the floating
As shown in FIGS. 4 and 5, an
The waterway wall surfaces 2002 of the
The water
The facing sides of the pair of
The outer surface and the lower surface of the
By providing the
羽根車14は、本実施の形態では水車14Aであり、回転軸1402と、回転軸1402の周方向に間隔をおいて取り付けられた複数の羽根体1404で構成されている。
回転軸1402の両端は、浮体本体部1202の上面に設けられた軸受部24により回転可能に支持され、回転軸1402は海面SS上に位置しており、羽根体1404の半部は開口部22から水路20内に浸漬されている。
The
Both ends of the
発電機16Aは、水車14Aの回転軸1402に一体回転可能に連結された回転軸と、この回転軸に取着されたロータと、ロータの外周に配置されるステータとを含んで構成されている。
発電機16Aで発電された電力は、浮体本体部1202に設置された不図示の充電装置を介して不図示のバッテリ(二次電池)に充電される。
バッテリに蓄えられた電力は、例えば、不図示の送電線を介して地上の送電設備に電力を供給する。
The
The electric power generated by the
The electric power stored in the battery supplies electric power to a power transmission facility on the ground through, for example, a transmission line (not shown).
羽根車14と発電機16Aとを含む浮体構造物12Aは、マイクロパイル26、電動ウィンチ28、ロープ30を介して海面SS上の所定の箇所に浮遊されている。
図1、図2に示すように、直径が100mm以上300mm以下の鋼管が用いられたマイクロパイル工法により、マイクロパイル26が浮体構造物12Aの4隅の外側に位置するように海底Sに打ち込まれ、それらの上端は、満潮時の海面SSよりも上方に離れた箇所に位置している。
杭として従来の鋼管杭などを用いてもよいが、本実施の形態では、マイクロパイル26を用いてので、大型の重機を要せず、また、打ち込み深さの調整も現場で簡単に行なえ、海底Sに岩盤などがある場合であっても短期間で簡単に確実にマイクロパイル26を打ち込める点で有利となっている。
The floating
As shown in FIGS. 1 and 2, the
A conventional steel pipe pile or the like may be used as the pile, but in this embodiment, since the
電動ウィンチ28は、浮体構造物12Aの4隅に配置された旋回テーブル32の上に取り付けられている。
旋回テーブル32は、浮体構造物12A上で鉛直軸回りに電動ウィンチ28を旋回可能に支持している。
電動ウィンチ28は、不図示の制御部を介して不図示のバッテリ(二次電池)と電気的に接続されたモータ28Aと、ロープ30が巻回されモータ28Aの正逆転により正逆転されるウィンチドラム28Bとを備えている。
不図示の制御部は遠隔操作可能であり、遠隔操作によりモータ28Aの正逆転及び停止が制御される。
ロープ30の先端は対応するマイクロパイル26に上下方向に移動可能に連結されるフープ部3002として形成され、マイクロパイル26の上端にはフープ部3002の抜けを阻止する大径部26Aが着脱可能に設けられている。
The
The swivel table 32 rotatably supports the
The
The control unit (not shown) can be remotely controlled, and the forward / reverse rotation and stop of the
The tip of the
また、浮体構造物12Aが陸Lに近い箇所に設けられる場合には、図1、図2に示すように、陸Lと浮体構造物12Aとの間に桟橋34が架け渡され、潮流発電装置10Aのメンテナンスが簡単になされるように図られている。
When the floating
次に、本実施の形態の潮流発電装置10Aの設置について説明する。
潮流発電装置10Aを設置する際には、図1に示すように、潮流Tの流れに沿って浮体構造物12Aの長手方向が延在するように、浮体構造物12Aの4隅の外側に位置させてそれぞれマイクロパイル26を海底Sに打ち込む。
すなわち、浮体構造物12Aの上流側に2本のマイクロパイル26を打ち込み、浮体構造物12Aの下流側に2本のマイクロパイル26を打ち込む。
そして、4隅の電動ウィンチ28のウィンチドラム28Bに巻回されたロープ30の先端のフープ部3002を各マイクロパイル26の上部に連結させる。
Next, the installation of the tidal current
When installing the tidal current
That is, two micropile 26s are driven into the upstream side of the floating
Then, the
次に、本実施の形態の潮流発電装置10Aの作用、効果について説明する。
発電機16Aは浮体構造物12Aの上に配置され、水車14Aの回転軸1402は海面SS上に配置され、水車14Aは回転させることで全ての羽根体1404が海面SSの上方に露出する。
したがって、従来の海底Sに設けられる潮流発電装置10Aに比べ、発電機16Aや羽根車14のメンテナンスを、海水SW中に潜ることなく浮体構造物12A上で短時間で簡単に確実に行なえ、潮流発電装置10Aのランニングコストを大幅に削減する上で有利となる。
Next, the operation and effect of the tidal current
The
Therefore, compared to the conventional tidal current
また、浮体構造物12Aが海水SW中に浮遊した状態で、海水SW中に浸漬された浮体構造物12Aの箇所に下方に開放状で浮体構造物12Aの長さ方向に貫通する水路20が設けられ、海水SW中に浸漬された水車14Aの両側に水路壁面2002が位置している。
そのため、水路20外に逃がすことなく水路20に流れる海水SWにより水車14Aを回転させるでき、したがって、潮流Tの運動エネルギのロスを最小限に抑制しつつ水車14Aを効率的に回転させることができ、発電効率を高める上で有利となる。
また、浮体構造物12Aの長手方向の端部に、潮流Tを浮体本体部1202の幅方向の中央に寄せ水路20に導くテーパ壁面1206が設けられているので、水路20を流れる潮流Tの速度を速める上で有利となり、発電効率を高める上で有利となる。
また、浮体構造物12Aを平面視した場合、潮流Tが衝突する浮体構造物12Aの箇所は一対の突出部1204が設けられていることから鋭角となっており、さらに、突出部1204の外側面と下面はそれぞれ浮体本体部1202の外側面と下面とに連続状に設けられていることから、潮流Tに対する抵抗は小さい。
したがって、マイクロパイル26、電動ウィンチ28、ロープ30、旋回テーブル32に掛かる負荷は小さく、それらマイクロパイル26、電動ウィンチ28、ロープ30、旋回テーブル32の耐久性を確保し、潮流発電装置10Aのランニングコストを大幅に削減する上で有利となる。
また、テーパ壁面1206を有する一対の突出部1204は、潮流Tの上流側に配置される浮体本体部1202の長さ方向の一端のみに設けてもよいが、本実施の形態のように浮体本体部1202の長さ方向の両端に設けると、海水SWが水路20から排出される際の渦の発生を抑制する上で有利となり、潮流Tに対する抵抗を小さくし、マイクロパイル26、電動ウィンチ28、ロープ30、旋回テーブル32の耐久性を確保し、潮流発電装置10Aのランニングコストを大幅に削減する上でより有利となる。
Further, in a state where the floating
Therefore, the
Further, since the tapered
Further, when the floating
Therefore, the load applied to the
Further, the pair of projecting
また、浮体構造物12Aの上流側に1本のマイクロパイル26を打ち込んでもよいが、本実施の形態では、浮体構造物12Aの上流側に2本のマイクロパイル26を打ち込んでいるので、潮流T中で受ける浮体構造物12Aの抵抗をしっかりと受け止め、浮体構造物12Aの安定性を高める上で有利となる。
この場合、上流側に配置された2つの電動ウィンチ28を正逆転させ、ロープ30を適宜張り、下流側に配置された電動ウィンチ28のウィンチドラム28Bに巻回されたロープ30を若干弛ませておくと、潮流Tの流れの向きの変化に対応して潮流Tの上流端側に位置する浮体構造物12Aの端部を支点として、潮流Tの下流側の浮体構造物12Aの端部が揺動して浮体構造物12Aの長手方向が潮流Tの流れに沿った向きとなり、潮流Tにより水車14Aを効率良く回転させ、発電効率を高める上で有利となる。
また、実施の形態のように、各電動ウィンチ28をそれぞれ旋回テーブル32上に設けると、潮流Tの流れの向きの変化に対応して浮体構造物12Aの長手方向が変化した場合、ウィンチドラム28Bも旋回することから、ロープ30がウィンチドラム28B上において巻回されたロープ30と擦れ合うことを抑制でき、ロープ30の耐久性を高める上で有利となる。
Further, one
In this case, the two
Further, when each
また、マイクロパイル26の上端は、満潮時の海面SSよりも上方に離れた箇所に位置しているので、満潮、干潮に対応してロープ30はマイクロパイル26から外れることなく浮体構造物12Aと共に上下に移動し、潮流発電装置10Aは、満潮、干潮による海面SSの高さの変化に簡単に確実に対応することができる。
また、ロープ30と杭との関係を視認でき、潮流発電装置10Aの海面SSへの設置作業を簡単に行なう上で有利となる。
また、浮体構造物12Aの4隅に、ロープ30の巻き取り、繰り出しを行なう電動ウィンチ28を旋回可能に設けたので、台風などが通過する際には、各電動ウィンチ28でロープ30を巻き取って遊びを少なくしておくと、浮体構造部の大きな変位を抑制でき、潮流発電装置10Aの耐久性を高める上で有利となる。
また、電動ウィンチ28は遠隔操作可能であるため、既に海が荒れてしまっているような場合などに、陸Lからの操作で各電動ウィンチ28によりロープ30を巻き取って遊びを少なくでき、揺れ動く浮体構造物12Aに乗ることなく台風などに対して準備をすることができ、作業員の安全性を確保する上で有利となる。
Further, since the upper end of the
Further, the relationship between the
Further, since the
Further, since the
(第2の実施の形態)
次に、図6~図10を参照して第2の実施の形態に説明する。
第2の実施の形態では、主として羽根車14の構造が第1の実施の形態と異なっており、第1の実施の形態と同様な箇所、部材には同一の符号を付してその説明を省略し、異なった点を重点的に説明する。
図6、図7に示すように、潮流発電装置10Bは、浮体構造物12Bと、羽根車14と、発電機16Bとを含んで構成されている。
浮体構造物12Bを構成する構成自体は第1の実施の形態と同様であり、従来公知の様々な構造が採用可能である。
図8に示すように、浮体構造物12Bは平面視長方形の浮体本体部1212を有し、浮体本体部1212の長さ方向の両端で幅方向の両端に一対の突出部1214が設けられている。
一対の突出部1214の内側の側面は、潮流Tを浮体本体部1212の幅方向の中央に導く傾斜の平坦なテーパ壁面1216として形成されている。
(Second embodiment)
Next, a second embodiment will be described with reference to FIGS. 6 to 10.
In the second embodiment, the structure of the
As shown in FIGS. 6 and 7, the tidal current
The structure itself constituting the floating
As shown in FIG. 8, the floating
The inner side surfaces of the pair of
図9に示すように、浮体構造物12Bの下面には、幅方向の中央に沿って長さ方向に貫通する下方に開放状の水路40が設けられている。
水路40の互いに対向する水路壁面4002は、鉛直方向に延在し互いに平行して対向している。
水路壁面4002は、海水SW中に浸漬された羽根車14の両側方を通って浮体構造物12Bの長さ方向に貫通しており、浮体構造物12Bの長さ方向の両端では、一対の突出部1214のテーパ壁面1216に交差している。
浮体構造物12Bに水路40が設けられることにより、浮体構造物12Bの幅方向の中央部分は、薄肉部となっており、この薄肉部に羽根車14を水路40内に浸漬させ、また、水路40内から取り出すための平面視長方形の開口部42が設けられている。
As shown in FIG. 9, an
The water
The water
By providing the
羽根車14は、本実施の形態では海水SW中に浸漬される軸流形のプロペラ14Bであり、回転軸1412と、回転軸1412の周方向に間隔をおいて取り付けられた複数の羽根体1414で構成されている。
発電機16Bは羽根車14と一体化され、羽根車14と共に海水SW中に浸漬されて配置されている。
発電機16Bは、プロペラ14Bの回転軸に一体回転可能に連結された回転軸と、この回転軸に取着されたロータと、ロータの外周に配置されるステータと、それらを収容するケースとを含んで構成されている。
羽根車14と発電機16Bは、浮体構造部に設けられたフレーム44により海水SW中に吊り下げられ、平面視した場合、吊り下げられた状態で羽根車14と発電機16Bとを合わせた輪郭は、開口部42の内側に位置している。
The
The
The
The
フレーム44は、図8に示すように、開口部42の周囲の浮体構造物12B上に設けられた枠状のフレーム部分4402と、枠状のフレーム部分4402に着脱可能に結合され発電機16Bを吊り下げる吊り下げ用フレーム部分4404とを含んで構成されている。
枠状のフレーム部分4402は、開口部42の外側の平面視長方形の頂点から立設された4本の支柱パイプ4410と、長方形の長辺に平行して延在し2本の支柱パイプ4410の上端間を連結する2本の長辺パイプ4412と、長方形の短辺に平行して延在し2本の支柱パイプ4410の上端間を連結する2本の短辺パイプ4414とを備えている。
吊り下げ用フレーム部分4404は、2本の短辺パイプ4414の中央間を連結する吊り下げ用パイプ4416で構成されている。
吊り下げ用パイプ4416の両端には取り付け金具4418が設けられ、吊り下げ用パイプ4416はこの取り付け金具4418を介して着脱可能に2本の短辺パイプ4414に取り付けられている。
As shown in FIG. 8, the
The frame-shaped
The hanging
Mounting
吊り下げ用パイプ4416の長手方向に間隔をおいた2箇所から下方に発電機支持用パイプ4420が垂設され、この発電機支持用パイプ4420の下端は発電機16Bのケースに連結されている。
したがって、羽根車14及び発電機16Bは、浮体構造物12Bによりフレーム44を介して海水SW中に吊り下げられている。
発電機16Bで発電された電力は、浮体本体部1212に設置された不図示の充電装置を介して不図示のバッテリ(二次電池)に充電される。
バッテリに蓄えられた電力は、例えば、不図示の送電線を介して地上の送電設備に電力を供給する。
A
Therefore, the
The electric power generated by the
The electric power stored in the battery supplies electric power to a power transmission facility on the ground through, for example, a transmission line (not shown).
羽根車14と発電機16Bとを含む浮体構造物12Bは、第1の実施の形態と同様に、マイクロパイル26、遠隔操作が可能な電動ウィンチ28、旋回テーブル32、ロープ30を介して海面SS上の所定の箇所に浮遊され、浮体構造物12Bが陸Lに近い箇所に設けられる場合には、図6、図7に示すように、陸Lと浮体構造物12Bとの間に桟橋34が架け渡され、潮流発電装置10Bのメンテナンスが簡単になされるように図られている。
The floating
次に、本実施の形態の潮流発電装置10Bの設置について説明する。
潮流発電装置10Bを設置する際には、第1の実施の形態と同様に、図6に示すように、潮流Tの流れに沿って浮体構造物12Bの長手方向が延在するように、浮体構造物12Bの上流側に2本のマイクロパイル26を打ち込み、浮体構造物12Bの下流側に2本のマイクロパイル26を打ち込み、4隅の電動ウィンチ28のウィンチドラム28Bに巻回されたロープ30の先端のフープ部3002を各マイクロパイル26の上部に連結させる。
そして、第1の実施の形態と同様に、浮体構造物12Bの姿勢の調整は、下流側に配置された電動ウィンチ28のウィンチドラム28Bに巻回されたロープ30は若干弛ませておき、上流側に配置された2つの電動ウィンチ28を正逆転させ、ロープ30を適宜張ることにより行なう。
Next, the installation of the tidal current
When installing the tidal current
Then, as in the first embodiment, the posture of the floating
次に、本実施の形態の潮流発電装置10Bの作用、効果について説明する。
海水SW中に吊り下げられた状態で羽根車14と発電機16Bとを合わせた輪郭は、開口部42の内側に位置しているので、取り付け金具4418を介して吊り下げ用パイプ4416を短辺パイプ4414から取り外すことで、発電機16Bと羽根車14は、ジャッキなどを介して開口部42から吊り下げ用パイプ4416と共に海面SSの上方に持ち上げることができる。
したがって、従来の海底Sに設けられる潮流発電装置10Bに比べ、発電機16Bや羽根車14のメンテナンスを、海水SW中に潜ることなく浮体構造物12B上で短時間で簡単に確実に行なえ、潮流発電装置10Bのランニングコストを大幅に削減する上で有利となる。
Next, the operation and effect of the tidal current
Since the contour of the
Therefore, compared to the conventional tidal current
また、浮体構造物12Bが海面SS上に浮遊した状態で、海水SW中に浸漬された浮体構造物12Bの箇所に下方に開放状で浮体構造物12Bの長さ方向に貫通する水路40が設けられ、海水SW中に浸漬されたプロペラ14Bの両側に水路壁面4002が位置していることから、水路40外に逃がすことなく水路40に流れる水によりプロペラ14Bを回転させるでき、したがって、潮流Tの運動エネルギのロスを最小限に抑制しつつプロペラ14Bを効率的に回転させることができ、発電効率を高める上で有利となる。
また、浮体構造物12Bの長手方向の端部に、潮流Tを浮体本体部1212の幅方向の中央に寄せるテーパ壁面1216が設けられているので、水路40を流れる潮流Tの速度を速める上で有利となり、発電効率を高める上で有利となる。
なお、一対の突出部1204を設けることによるマイクロパイル26、電動ウィンチ28、ロープ30、旋回テーブル32の耐久性を確保し、潮流発電装置10Aのランニングコストを大幅に削減する効果、浮体構造物12Aの上流側に2本のマイクロパイル26を打ち込むことによる浮体構造物12Aの安定性を高める効果、各電動ウィンチ28をそれぞれ旋回テーブル32上に設けることによるロープ30の耐久性を高める効果、マイクロパイル26の上端を満潮時の海面SSよりも上方に離れた箇所に位置させることによる潮流発電装置10Aが満潮、干潮による海面SSの高さの変化に簡単に確実に対応することができる効果、浮体構造物12Aの4隅に電動ウィンチ28を設けることによる潮流発電装置10Aの耐久性を高める効果、作業員の安全性を確保する効果などは第1の実施の形態と同様である。
Further, in a state where the floating
Further, since the tapered
By providing the pair of projecting
10A、10B 潮流発電装置
12A、12B 浮体構造物
1202,1212 浮体本体部
1204,1214 突出部
1206,1216 テーパ壁面
14 羽根車
14A 水車
14B プロペラ
1402,1412 回転軸
1404,1414 羽根体
16A、16B 発電機
20 水路
2002 水路壁面
22 開口部
24 軸受部
26 マイクロパイル
26A 大径部
28 電動ウィンチ
28A モータ
28B ウィンチドラム
30 ロープ
3002 フープ部
32 旋回テーブル
40 水路
4002 水路壁面
42 開口部
34 桟橋
44 フレーム
4402 枠状のフレーム部分
4404 吊り下げ用フレーム部分
4410 支柱パイプ
4412 長辺パイプ
4414 短辺パイプ
4416 吊り下げ用パイプ
4418 取り付け金具
4420 発電機支持用パイプ
SS 海面
SW 海水
S 海底
T 潮流
L 陸
10A,
Claims (9)
前記浮体構造物で支持され潮流により回転する羽根車と、
前記浮体構造物で支持され前記羽根車の回転により発電する発電機と、
を備えることを特徴とする潮流発電装置。 A floating structure that is connected to a pile placed on the seabed with a rope and floats on the sea surface.
An impeller supported by the floating structure and rotated by the tidal current,
A generator that is supported by the floating structure and generates electricity by the rotation of the impeller,
A tidal current power generator characterized by being equipped with.
ことを特徴とする請求項1記載の潮流発電装置。 With the floating structure floating on the sea surface, the floating body passes through both sides of the impeller soaked in the seawater in an open shape downward at the location of the floating structure immersed in the seawater. A channel having a pair of channel walls penetrating in the length direction of the structure is provided.
The tidal current power generation device according to claim 1.
前記一対の突出部の互いに向かい合う面は、前記突出部の外側面と交差すると共に前記水路に近づくにつれて互いに近づき前記水路壁面に交差するテーパ壁面として形成され、
前記突出部の外側面と下面はそれぞれ前記浮体本体部の外側面と下面とに連続状に設けられている、
ことを特徴とする請求項2記載の潮流発電装置。 The floating structure has a length larger than the width and is provided with a water channel, and a pair of a floating body main body and a pair of floating body structures provided at least at one end in the length direction and at both ends in the width direction. Has a protrusion and
The facing surfaces of the pair of protrusions are formed as tapered wall surfaces that intersect the outer surface of the protrusions and approach each other as they approach the channel and intersect the channel wall surface.
The outer surface and the lower surface of the protruding portion are continuously provided on the outer surface and the lower surface of the floating body main body, respectively.
2. The tidal current power generation device according to claim 2.
前記羽根車は、回転軸と、前記回転軸に取着された複数の羽根体とからなる水車であり、
前記回転軸は、海面上で前記浮体構造物により回転可能に支持され、
前記水車の下半部に位置する前記複数の羽根体は前記開口部から海水中に浸漬されている、
ことを特徴とする請求項1~3の何れか1項記載の潮流発電装置。 An opening is provided in the floating structure, and the floating structure is provided with an opening.
The impeller is a water wheel composed of a rotating shaft and a plurality of blades attached to the rotating shaft.
The axis of rotation is rotatably supported by the floating structure on the surface of the sea.
The plurality of blades located in the lower half of the water turbine are immersed in seawater through the opening.
The tidal current power generation device according to any one of claims 1 to 3, wherein the tidal current power generation device is characterized by the above.
前記羽根車は、海水中に配置される軸流形であり、
前記発電機は前記羽根車と一体化されて設けられ、
前記浮体構造物に、平面視した場合に前記羽根車と前記発電機を前記開口部の輪郭の内側で支持するフレームが設けられている、
ことを特徴とする請求項1~3の何れか1項記載の潮流発電装置。 An opening is provided in the floating structure, and the floating structure is provided with an opening.
The impeller is an axial flow type placed in seawater.
The generator is provided integrally with the impeller and is provided.
The floating structure is provided with a frame that supports the impeller and the generator inside the contour of the opening when viewed in a plan view.
The tidal current power generation device according to any one of claims 1 to 3, wherein the tidal current power generation device is characterized by the above.
ことを特徴とする請求項5記載の潮流発電装置。 The frame includes a frame-shaped frame portion provided on the floating structure around the opening, and a frame portion detachably coupled to the frame-shaped frame portion to suspend the generator. It is configured,
The tidal current power generation device according to claim 5.
前記杭は、前記浮体構造物の幅方向の両側方で長さ方向の両側方に離れた4箇所に設けられ、
前記各杭の上端は、満潮時における海面よりも高い箇所に位置している、
ことを特徴とする請求項1~6の何れか1項記載の潮流発電装置。 The floating structure has a width and a length having a dimension larger than the width.
The piles are provided at four locations separated on both sides in the width direction and on both sides in the length direction of the floating structure.
The upper end of each of the piles is located higher than the sea level at high tide.
The tidal current power generation device according to any one of claims 1 to 6, wherein the tidal current power generation device is characterized.
前記浮体構造物の幅方向の両側で長さ方向の両側にそれぞれ旋回可能な旋回テーブルが設けられ、
前記ロープは前記杭毎に各杭に対して上下に移動可能に連結され、
前記各ロープは、前記旋回テーブル上に設けられた遠隔操作可能な電動ウィンチにより巻き取られ、繰り出される、
ことを特徴とする請求項1~7の何れか1項記載の潮流発電装置。 The floating structure has a width and a length having a dimension larger than the width.
A swivel table that can be swiveled is provided on both sides of the floating structure in the width direction and on both sides in the length direction.
The rope is connected to each stake so as to be movable up and down with respect to each stake.
Each rope is wound and unwound by a remotely controllable electric winch provided on the swivel table.
The tidal current power generation device according to any one of claims 1 to 7, wherein the tidal current power generation device is characterized.
ことを特徴とする請求項1~8の何れか1項記載の潮流発電装置。 The pile is composed of micropile,
The tidal current power generation device according to any one of claims 1 to 8, wherein the tidal current power generation device is characterized.
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