JP2023163007A

JP2023163007A - フロートシステム

Info

Publication number: JP2023163007A
Application number: JP2022073788A
Authority: JP
Inventors: 宏史長井; Hiroshi Nagai; 奈央人谷; Naoto Tani
Original assignee: Kyoraku Co Ltd
Current assignee: Kyoraku Co Ltd
Priority date: 2022-04-27
Filing date: 2022-04-27
Publication date: 2023-11-09

Abstract

【課題】係留部材を介して水上にフロートを係留する場合、フロートとその外側の壁との間における衝突の発生を抑制することが可能なフロートシステムを提供する。【解決手段】フロート集合体と係留部材とを備えるフロートシステムであって、フロート集合体は、水上に浮かぶように構成され、係留部材は、水底および陸上にフロート集合体を接続してフロート集合体を水上に係留し、水位の変動に応じて弛み量が変動するように構成される、フロートシステムが提供される。【選択図】図２

Description

本発明は、フロートシステムに関する。

太陽光を電力に変換する太陽光発電装置では、光電変換デバイスとしてソーラパネル（太陽電池パネル、太陽電池モジュールとも称される）が用いられている。ソーラパネルは、主に建築物の屋根や壁面、地面等に設置されているが、近年、遊休化している池や湖等の水上への設置も行われるようになってきている。

水上にソーラパネルを設置する場合、ソーラパネルを水上に浮かせるためのフロートが用いられ、フロート上にソーラパネルが設置される（例えば、特許文献１を参照）。

また、太陽光発電に限らず、フロートを水上に設置する際には、何らかの係留部材を介して水上の所定位置に係留されることとなる（例えば、特許文献２を参照）。フロートには、アンカーロープ等の係留部材の一端が固定される。係留部材の他端は、水底に沈められたアンカーに接続される。これによって、フロートが水上の所定位置に係留される。

特表２０１４－５１１０４３号公報特許第５６４１２７０号公報

しかしながら、水面から水底までの深さが大きく（例えば、数１０ｍ）、水位の変動が大きいダム等で上記した係留を行った場合、水位が低くなった場合に係留部材が弛み、水上におけるフロートの水平方向の移動量（自由度）が大きくなる結果、当該フロートがその外側の壁に衝突し（すなわち陸地に乗り上げ）、当該フロートに穴が開くなどの破損が生じてしまう可能性があるという問題があった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、係留部材を介して水上にフロートを係留する場合、フロートとその外側の壁との間における衝突の発生を抑制することが可能なフロートシステムを提供するものである。

本発明によれば、以下の発明が提供される。
（１）フロート集合体と係留部材とを備えるフロートシステムであって、前記フロート集合体は、水上に浮かぶように構成され、前記係留部材は、水底および陸上に前記フロート集合体を接続して前記フロート集合体を前記水上に係留し、水位の変動に応じて弛み量が変動するように構成される、フロートシステム。
（２）（１）に記載のフロートシステムであって、前記係留部材は、前記水位が満水位である場合に弛み量が最小となる第１係留部材と、前記水位が最低水位である場合に弛み量が最小となる第２係留部材とを有する、フロートシステム。
（３）（１）または（２）に記載のフロートシステムであって、前記係留部材は、第１係留部材を有し、前記第１係留部材は、前記水底に設けられた第１固定部と、前記陸上に設けられた第２固定部との間において、前記フロート集合体に設けられた経由部を経由して接続される、フロートシステム。
（４）（１）～（３）の何れか１つに記載のフロートシステムであって、前記係留部材は、第２係留部材を有し、前記第２係留部材は、前記水底に設けられた第１固定部と、前記フロート集合体に設けられた第２固定部との間において、前記フロート集合体に設けられた経由部と、前記陸上に設けられた経由部とを経由して接続される、フロートシステム。

上記構成とすることにより、水面からの深さが大きく、水位の変動が大きいダム等で係留部材によりフロート集合体が係留される際、水位の変動に応じて係留部材の弛み量が変動するため、水底および陸上に接続されるフロート集合体の水平方向の移動が抑制され、フロートとその外側の壁との間における衝突の発生を抑制することができる。

フロート集合体１の斜視図である。フロートシステム１０の平面図である。図３Ａは、ダムの水位が満水位である場合に第１係留部材５Ａを用いてフロート集合体１を係留する構成を水平方向から示す模式図であり、図３Ｂは、ダムの水位が高い場合に第１係留部材５Ａを用いてフロート集合体１を係留する構成を水平方向から示す模式図であり、図３Ｃは、ダムの水位が低い場合に第１係留部材５Ａを用いてフロート集合体１を係留する構成を水平方向から示す模式図である。図４Ａは、ダムの水位が高い場合に第２係留部材５Ｂを用いてフロート集合体１を係留する構成を水平方向から示す模式図であり、図４Ｂは、ダムの水位が低い場合に第２係留部材５Ｂを用いてフロート集合体１を係留する構成を水平方向から示す模式図であり、図４Ｃは、ダムの水位が最低水位である場合に第２係留部材５Ｂを用いてフロート集合体１を係留する構成を水平方向から示す模式図である。

以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。以下に示す実施形態中で示した各種特徴事項は、互いに組み合わせ可能である。また、各特徴事項について独立して発明が成立する。

図１は、本発明の一実施形態のフロート集合体１の斜視図である。図１に示すように、フロート集合体１は、水面からの深さが大きく、水位の変動が大きい例えばダム等の水上Ｌに浮かべられて利用され、複数のフロート２を連結して構成される。以下の説明において、東（Ｅ）・西（Ｗ）・南（Ｓ）・北（Ｎ）は、図１で示す定義に従う。

複数のフロート２は、直接またはジョイント３を介して連結されている。より具体的には、南北方向に隣接する２つのフロート２は、直接連結されており、東西方向に隣接する２つのフロート２は、ジョイント３を介して連結されている。

各フロート２は、例えば、溶融状態の筒状のパリソンを複数の分割金型で挟んで膨らますブロー成形によって製造され、成形材料には、各種の熱可塑性樹脂を使用することができるが、例えば、ポリエチレンやポリプロピレンといったポリオレフィン系樹脂を好適に用いることができる。

フロート２は、全体の外形が矩形状（長方形状）をしており、内部に気体（空気等）を収容する中空部を有する構造になっている。ジョイント３も同様にブロー成形によって形成され、中空部を有する構造になっている。

フロート２には、ソーラパネル４、ケーブル、パワコン、接続箱などの積載物が搭載される（ソーラパネル４以外の積載物は不図示）。多くのフロート２には、ソーラパネル４が搭載されており、ソーラパネル４で発電が可能になっている。

ソーラパネル４は、発電効率が高くなるように、受光面が南向きになるように傾斜した状態で搭載されている。ソーラパネル４で発生した電力は、ケーブルを通じて伝送される。複数のソーラパネル４からの直流電力は、ケーブルを通じて接続箱に集められ、接続箱からの直流電力がパワコンで交流電力に変換される。接続箱やパワコンは、フロート２上に設置せずに、陸上に設置しても良い。

フロート集合体１を取り囲む集合体外周１ａに面するフロート２には、通常、ソーラパネル４などの積載物が搭載されず、通路として利用される。以下、このようなフロート２を「外周フロート」と称し、残りのフロート２を「内部フロート」と称する。

外周フロート２Ａは、集合体外周１ａに沿って、内部フロートを取り囲むように設置される。フロート集合体１は、係留ワイヤーやアンカーロープ等の第１係留部材５Ａ，第２係留部材５Ｂ（図２～４を参照）を介して水底Ｇおよび陸上に接続して水上Ｌの所定位置に係留される。これによって、フロート２が浮き上がったり、フロート集合体１が流されたりすることが抑制される。

次に、図２～図４を参照し、第１係留部材５Ａ，第２係留部材５Ｂを介して水上Ｌの所定位置にフロート集合体１を係留するための具体的構成について説明する。図２は、フロートシステム１０の平面図である。図３Ａは、ダムの水位が満水位である場合に第１係留部材５Ａを用いてフロート集合体１を係留する構成を水平方向から示す模式図である。図３Ｂは、ダムの水位が高い場合に第１係留部材５Ａを用いてフロート集合体１を係留する構成を水平方向から示す模式図である。図３Ｃは、ダムの水位が低い場合に第１係留部材５Ａを用いてフロート集合体１を係留する構成を水平方向から示す模式図である。図４Ａは、ダムの水位が高い場合に第２係留部材５Ｂを用いてフロート集合体１を係留する構成を水平方向から示す模式図である。図４Ｂは、ダムの水位が低い場合に第２係留部材５Ｂを用いてフロート集合体１を係留する構成を水平方向から示す模式図である。図４Ｃは、ダムの水位が最低水位である場合に第２係留部材５Ｂを用いてフロート集合体１を係留する構成を水平方向から示す模式図である。なお、図２～図４においては、フロート集合体１を簡略化して示している。

図２に示すように、フロート集合体１の周囲の南側には、２つの第１係留部材５Ａの一端部をそれぞれ固定する２つの陸上固定部６Ａと、２つの第２係留部材５Ｂをそれぞれ経由させる陸上経由部６Ｂとが設けられている。

また、フロート集合体１の周囲の南側には、水底Ｇに埋め込まれた例えばアンカーまたは重量の大きいシンカー等である４つの水底固定部７が設けられている。水底固定部７は例えば、フロート集合体１の外周における水深（水面から水底Ｇまでの距離）の平均値を平均水深とした場合、水面からの距離が平均水深の８０～１００％となる位置に設けられる。水底固定部７は図３，４に示すように、水底Ｇと傾斜面との交点付近に設けられているが、水底固定部７が設けられる位置はこれに限らない。

また、フロート集合体１の南側端部には、２つの第１係留部材５Ａ、２つの第２係留部材５Ｂをそれぞれ経由させる４つのフロート経由部８Ａと、２つの第２係留部材５Ｂの他端部をそれぞれ固定する２つのフロート固定部８Ｂとが設けられている。フロート集合体１の周辺を平面視して分かるように、陸上から水面中心に向かって、陸上固定部６Ａ（陸上経由部６Ｂ）、水底固定部７、フロート経由部８Ａ（フロート固定部８Ｂ）が、この順で設けられている。

第１係留部材５Ａは、水底Ｇに設けられた水底固定部７（第１固定部）と、陸上に設けられた陸上固定部６Ａ（第２固定部）との間において、フロート集合体１に設けられたフロート経由部８Ａを経由して接続される（図３も参照）。第１係留部材５Ａの一端部は、例えば水底固定部７の係合部に締結されることで水底固定部７に固定され、第１係留部材５Ａの他端部は、例えば陸上固定部６Ａの係合部に締結されることで陸上固定部６Ａに固定される。フロート経由部８Ａは、第１係留部材５Ａを経由させるために、水底固定部７から陸上固定部６Ａに向けて第１係留部材５Ａを挿通可能な例えば輪形状の挿通部を有する。

第２係留部材５Ｂは、水底Ｇに設けられた水底固定部７（第１固定部）と、フロート集合体１に設けられたフロート固定部８Ｂ（第２固定部）との間において、フロート集合体１に設けられたフロート経由部８Ａと、陸上に設けられた陸上経由部６Ｂ（経由部）とを経由して接続される（図４も参照）。第２係留部材５Ｂの一端部は、例えば水底固定部７の係合部に締結されることで水底固定部７に固定される。第２係留部材５Ｂの他端部は、例えばフロート固定部８Ｂの係合部に締結されることでフロート固定部８Ｂに固定される。フロート経由部８Ａは、第２係留部材５Ｂを経由させるために、水底固定部７から陸上経由部６Ｂに向けて第２係留部材５Ｂを挿通可能な例えば輪形状の挿通部を有する。陸上経由部６Ｂは、第２係留部材５Ｂを経由させるために、フロート経由部８Ａからフロート固定部８Ｂに向けて第２係留部材５Ｂを挿通可能な例えば輪形状の挿通部を有する。

フロート集合体１の周囲の北側には、２つの第１係留部材５Ａの一端部をそれぞれ固定する２つの陸上固定部６Ａと、２つの第２係留部材５Ｂをそれぞれ経由させる２つの陸上経由部６Ｂとが設けられている。

また、フロート集合体１の周囲の北側には、水底Ｇに埋め込まれた例えばアンカーまたは重量の大きいシンカー等である４つの水底固定部７が設けられている。

また、フロート集合体１の北側端部には、２つの第１係留部材５Ａ、２つの第２係留部材５Ｂをそれぞれ経由させる４つのフロート経由部８Ａと、２つの第２係留部材５Ｂの他端部をそれぞれ固定する２つのフロート固定部８Ｂとが設けられている。

第１係留部材５Ａは、水底Ｇに設けられた水底固定部７（第１固定部）と、陸上に設けられた陸上固定部６Ａ（第２固定部）との間において、フロート集合体１に設けられたフロート経由部８Ａを経由して接続される（図３も参照）。第１係留部材５Ａの一端部は、例えば水底固定部７の係合部に締結されることで水底固定部７に固定される。第１係留部材５Ａの他端部は、例えば陸上固定部６Ａの係合部に締結されることで陸上固定部６Ａに固定される。フロート経由部８Ａは、第１係留部材５Ａを経由させるために、水底固定部７から陸上固定部６Ａに向けて第１係留部材５Ａを挿通可能な例えば輪形状の挿通部を有する。

図３Ａに示すように、第１係留部材５Ａは、ダムの水位が満水位である場合、陸上固定部６Ａとフロート経由部８Ａとの間において弛み量が最小となる緊張状態となる。その結果、水上Ｌにおけるフロート集合体１の水平方向の移動量（自由度）は小さくなる。その一方、図３Ｂに誇張して示すように、第１係留部材５Ａは、ダムの水位が高い場合、陸上固定部６Ａとフロート経由部８Ａとの間において弛み量が最小である場合（点線で示す）と比べて、陸上固定部６Ａとフロート経由部８Ａとの間において弛み量が大きい弛み状態となる。その結果、水上Ｌにおけるフロート集合体１の水平方向（図３中の矢印方向）の移動量（自由度）は大きくなる。また、図３Ｃに誇張して示すように、第１係留部材５Ａは、ダムの水位が低い場合、陸上固定部６Ａとフロート経由部８Ａとの間において弛み量が最小である場合（点線で示す）と比べて、陸上固定部６Ａとフロート経由部８Ａとの間において弛み量がより大きい弛み状態となる。この場合、水上Ｌにおけるフロート集合体１の水平方向（図３中の矢印方向）の移動量（自由度）はより大きくなり、フロート集合体１が傾斜面に接近し、水平方向（図３中の矢印方向）におけるフロート集合体１と傾斜面との間における距離が短くなる可能性がある。すなわち、第１係留部材５Ａは、水位が下降すると、ダムの水位が満水位である場合と比べて弛み量が大きくなるように構成される。なお、陸上固定部６Ａとフロート経由部８Ａとの間における第１係留部材５Ａの長さをＡ、水底固定部７とフロート経由部８Ａとの間における第１係留部材５Ａの長さをＢ、陸上固定部６Ａと水底固定部７との間の長さをＣとした場合、Ａ^２＋Ｂ^２≧Ｃ^２の関係を満たすことが好ましい。また、（Ａ＋Ｂ）／Ｃ≧１．５の関係を満たすことが好ましく、（Ａ＋Ｂ）／Ｃ≧２．０の関係を満たすことがさらに好ましい。（Ａ＋Ｂ）／Ｃが大きくなるほど、水深方向におけるフロート経由部８Ａの移動軌跡は円（真円）に近くなり、水位が下降してもフロート経由部８Ａひいてはフロート集合体１の水平方向（図３中の矢印方向）の移動量（自由度）は小さくなるからである。

図４Ａに誇張して示すように、第２係留部材５Ｂは、ダムの水位が高い場合、フロート経由部８Ａとフロート固定部８Ｂとの間において弛み量が最小である場合（点線で示す）と比べて、フロート経由部８Ａとフロート固定部８Ｂとの間において弛み量が大きい弛み状態となる。その結果、水上Ｌにおけるフロート集合体１の水平方向（図４中の矢印方向）の移動量（自由度）は大きくなる。その一方、図４Ｂに示すように、第２係留部材５Ｂは、ダムの水位が低い場合、ダムの水位が高い場合（図４Ａ）と比べて、フロート経由部８Ａとフロート固定部８Ｂとの間において弛み量が小さい弛み状態となる。その結果、ダムの水位が高い場合（図４Ａ）と比べて、水上Ｌにおけるフロート集合体１の水平方向の移動量（自由度）は小さくなる。また、図４Ｃに誇張して示すように、第２係留部材５Ｂは、ダムの水位が最低水位である場合、フロート経由部８Ａとフロート固定部８Ｂとの間において弛み量が最小となる緊張状態となる。すなわち、第２係留部材５Ｂは、水位が上昇すると、ダムの水位が最低水位である場合と比べて弛み量が大きくなるように構成される。なお、図示していないが、第２係留部材５Ｂは、ダムの水位が０である場合（つまり、フロート集合体１が水底Ｇに設置された場合）、ダムの水位が最低水位である場合（図４Ｃ）と比べて、フロート経由部８Ａとフロート固定部８Ｂとの間における弛み量がより小さくなる。

以上のようにして、本実施形態にかかるフロートシステム１０は、水上Ｌに浮かぶように構成されるフロート集合体１と係留部材とを備える。係留部材は、水底Ｇおよび陸上にフロート集合体１を接続してフロート集合体１を水上Ｌに係留し、水位の変動に応じて弛み量が変動するように構成される。具体的には、係留部材は、水位が満水位である場合に弛み量が最小となる第１係留部材５Ａと、水位が最低水位である場合に弛み量が最小となる第２係留部材５Ｂとを有する。

このような構成とすることにより、水面から水底Ｇまでの深さが大きく、水位の変動が大きいダム等で係留部材によりフロート集合体１が係留される際、水位が高い場合には、その場合に弛み量が小さくなる第１係留部材５Ａによってフロート集合体１の水平方向の移動が抑制され、水位が低い場合には、その場合に弛み量が小さくなる第２係留部材５Ｂによってフロート集合体１の水平方向の移動が抑制される。その結果、仮に水位が大きく変動（上昇、下降）しても、第１係留部材５Ａまたは第２係留部材５Ｂによってフロート集合体１の水平方向の移動を抑制する作用が必ず働き、フロート集合体１とフロート集合体１の外側の壁との間における衝突の発生を抑制することができる。

なお、上記実施形態において、水上Ｌにフロート集合体１を係留するために使用する第１係留部材５Ａの数は４つに限られず、１～３つ、または、５つ以上の第１係留部材５Ａを使用しても良い。また、水上Ｌにフロート集合体１を係留するために使用する第２係留部材５Ｂの数は４つに限られず、１～３つ、または、５つ以上の第１係留部材５Ａを使用しても良い。

また、上記実施形態では、フロート集合体１の北側、南側において、第１係留部材５Ａ、第２係留部材５Ｂを用いて水上Ｌにフロート集合体１を係留する例について説明したが、本発明はこれに限らない。例えば、フロート集合体１の東側、西側において、第１係留部材５Ａ、第２係留部材５Ｂを用いて水上Ｌにフロート集合体１を係留しても良い。

また、上記実施形態において、第１係留部材５Ａの数は、第２係留部材５Ｂの数より大きいことが好ましい。第１係留部材５Ａは、第２係留部材５Ｂよりも設置が容易であるからである。また、ダムの水位は変動するものの、一般的に、ダムの水位が高い位置で維持される期間（陸上固定部６Ａとフロート経由部８Ａとの間において第１係留部材５Ａの弛み量が小さい状態となる期間）が、ダムの水位が低い位置で維持される期間（フロート経由部８Ａとフロート固定部８Ｂとの間において第２係留部材５Ｂの弛み量が小さい状態となる期間）より長く、ダムの水位が高い場合、ダムの水位が低い場合と比べて、フロート集合体１は風の影響を強く受けて、フロート集合体１にかかる揚力が大きくなるためである。フロート集合体１の周囲の北側（風の影響を受けやすい）に設けられる係留部材（第１係留部材５Ａ、第２係留部材Ｂ）の数は、フロート集合体１の周囲の南側（風の影響を受けにくい）に設けられる係留部材（第１係留部材５Ａ、第２係留部材Ｂ）の数よりも多いことが好ましい。つまり、全ての係留部材（第１係留部材５Ａ、第２係留部材Ｂ）のうち、フロート集合体１の周囲の北側に設けられる係留部材（第１係留部材５Ａ、第２係留部材Ｂ）の占める割合は、フロート集合体１の周囲の南側に設けられる係留部材（第１係留部材５Ａ、第２係留部材Ｂ）の占める割合よりも大きいことが好ましい。（第１係留部材５Ａの数／第２係留部材Ｂの数）は、その上限を１０として、１以上が好ましく、さらに１．５以上が好ましい。第１係留部材５Ａの数、第２係留部材５Ｂの数は、水深やダムの水位変動等の設置条件によって調整して良い。

また、上記実施形態では、陸上経由部６Ｂは、第２係留部材５Ｂを経由させるために、第２係留部材５Ｂを挿通可能な形状を有する例について説明したが、本発明はこれに限らない。例えば、陸上経由部６Ｂは、第２係留部材５Ｂを経由させるために、第２係留部材５Ｂを取り付け可能な滑車を有しても良い。

また、上記実施形態では、フロート経由部８Ａは、第１係留部材５Ａ、第２係留部材５Ｂを経由させるために、第１係留部材５Ａ、第２係留部材５Ｂを挿通可能な形状を有する例について説明したが、本発明はこれに限らない。例えば、フロート経由部８Ａは、第１係留部材５Ａ、第２係留部材５Ｂを経由させるために、第１係留部材５Ａ、第２係留部材５Ｂを取り付け可能な滑車を有しても良い。

また、上記実施形態において、水底Ｇおよび陸上にフロート集合体１を接続してフロート集合体１を水上Ｌに係留する係留部材は、水底Ｇに設けられた固定部と、フロート集合体１に設けられた固定部との間において接続され、水位が満水位である場合における弛み量が最小となる第１係留部材と、陸上に設けられた固定部と、フロート集合体１に設けられた固定部との間において接続され、水位が最低水位である場合における弛み量が最小となる第２係留部材とを有しても良い。

上記実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。当該実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１：フロート集合体
２：フロート
３：ジョイント
４：ソーラパネル
５Ａ：第１係留部材
５Ｂ：第２係留部材
６Ａ：陸上固定部
６Ｂ：陸上経由部
７：水底固定部
８Ａ：フロート経由部
８Ｂ：フロート固定部
１０：フロートシステム
Ｇ：水底
Ｌ：水上

Claims

フロート集合体と係留部材とを備えるフロートシステムであって、
前記フロート集合体は、水上に浮かぶように構成され、
前記係留部材は、水底および陸上に前記フロート集合体を接続して前記フロート集合体を前記水上に係留し、水位の変動に応じて弛み量が変動するように構成される、フロートシステム。
請求項１に記載のフロートシステムであって、
前記係留部材は、
前記水位が満水位である場合に弛み量が最小となる第１係留部材と、
前記水位が最低水位である場合に弛み量が最小となる第２係留部材とを有する、フロートシステム。
請求項１または請求項２に記載のフロートシステムであって、
前記係留部材は、
第１係留部材を有し、
前記第１係留部材は、前記水底に設けられた第１固定部と、前記陸上に設けられた第２固定部との間において、前記フロート集合体に設けられた経由部を経由して接続される、
フロートシステム。
請求項１または請求項２に記載のフロートシステムであって、
前記係留部材は、
第２係留部材を有し、
前記第２係留部材は、前記水底に設けられた第１固定部と、前記フロート集合体に設けられた第２固定部との間において、前記フロート集合体に設けられた経由部と、前記陸上に設けられた経由部とを経由して接続される、フロートシステム。