JP5993188B2

JP5993188B2 - 海流発電装置

Info

Publication number: JP5993188B2
Application number: JP2012090190A
Authority: JP
Inventors: 茂樹長屋; 南家　芳樹; 芳樹南家; 保夫相澤; 浩一白石; 正樹井桁
Original assignee: IHI Corp; Niigata Power Systems Co Ltd
Current assignee: IHI Corp; Niigata Power Systems Co Ltd
Priority date: 2012-04-11
Filing date: 2012-04-11
Publication date: 2016-09-14
Anticipated expiration: 2032-04-11
Also published as: JP2013217332A

Description

本発明は、海流発電装置に関し、特に、タービン部を旋回可能な海流発電装置に関する。

近年、化石燃料や原子力による発電の代替として、海流、潮流等の海流エネルギーを利用した発電が注目されている。海流エネルギーを利用した発電は、二酸化酸素や汚染物の排出等がないので、公害や汚染等の問題の解決につながる手段の一つであるといえる。

海流エネルギーを利用した発電としては、海流発電装置を海中に浮遊させる海中浮遊式とし、タービンの回転モーメントを減殺するために、互いに逆方向に回転する２基のタービンを連結する構造が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。海中浮遊式の海流発電装置は、海流エネルギーによってタービンが回転し、タービンの回転によって発生した電力を送電ケーブルにより地上に送電する。海中浮遊式の海流発電装置は、係留索によって海中に浮遊しているので風や波浪の影響を避けられる利点がある。しかしながら、海流の流向は一定ではなく変化するものなので、固定されたタービンの回転軸では海流の流向によってはタービンを効率よく回転させることができない場合があり、発電を効率よく行うことができないことがある。

海中浮遊式の海流発電装置は、タービンに付着した生物の除去も含めたメンテナンスを行わなければならない。タービンのメンテナンスは、海流発電機を海面まで引き上げて行うことが通常である。タービンのメンテナンスをフロート上で作業をすることが可能な海流発電装置について提案されている（例えば、特許文献２参照。）。タービンのメンテナンスは、タービンを海上まで引き上げて行わなければならないが、海流発電装置を海上まで引き上げてもタービンの一部は海中に没したままになってしまうため、タービン全体のメンテナンスを行うことが困難である。

特開２００２−２６６７４３号公報特開２０１１−１３２９４３号公報

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、タービン部を旋回可能とすることで、海流の流向の変化に対応して効率よく発電をすることができ、タービンのメンテナンスを容易に行うことができる海流発電装置を提供することを目的とする。

本願発明の一態様によれば、海中浮遊式の海流発電装置であって、海流エネルギーにより回転するタービンが端部に設けられたタービン部と、前記タービン部と連結部により連結された中心胴体と、前記タービンの回転によるエネルギーを発電機に伝達するタービン軸系と、前記タービンの回転軸が旋回するように前記タービン部を旋回させる旋回機構とを備え、前記旋回機構は、メンテナンス時に前記タービン全体が海面上に出るように、前記タービン部を旋回させることである。

本発明によれば、タービン部を旋回可能とすることで、海流の流向の変化に対応して効率よく発電をすることができ、タービンのメンテナンスを容易に行うことができる海流発電装置を提供することができる。

本発明の実施の形態に係る海流発電装置の発電時の上面図である。本発明の実施の形態に係る海流発電装置のメンテナンス時の上面図である。本発明の実施の形態に係る海流発電装置のタービン軸系及び旋回機構を示す概念図である。図４（ａ）は、本発明の実施の形態に係る海流発電装置の発電時の側面図であり、図４（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る海流発電装置のメンテナンス時の側面図である。

以下に図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号で表している。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なる。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を照らし合わせて判断するべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

（実施の形態）
本発明の実施の形態に係る海流発電装置は、図１に示すように、海流エネルギーにより回転するタービン１０が端部に設けられたタービン部１と、タービン部１と連結部２１により連結された中心胴体２と、タービン１０の回転によるエネルギーを発電機２０に伝達するタービン軸系３と、タービン１０の回転軸Ａが旋回するようにタービン部１を旋回させる旋回機構４とを備える。海流発電装置は、図２に示すように、中心胴体２を挟んで対で配置されたタービン部１を通る旋回軸Ｂを旋回の中心としてタービン部１を旋回させることができる。

タービン部１は、タービン１０と、タービン１０に接続されたタービン軸３０を内蔵するタービン筐体１１とを備える。タービン部１は、中心胴体２を挟んで対で配置され、それぞれのタービン１０が互いに逆方向に回転する。海流発電装置は、左右に配置されたタービン１０が互いに逆回転することで回転モーメントを打ち消すことができる双発タービン式である。

中心胴体２は、タービン１０の回転エネルギーにより発電する発電機２０を内蔵する。中心胴体２の上流側端部には、係留索５０が先端部に備えられており、係留索５０をアンカー等と繋ぐことで海流発電装置を海中に係留することができる。また、中心胴体２の下流側端部近傍には、海流発電装置の海中での姿勢を安定させるために安定装置２２が設けられている。

タービン軸系３は、図３に示すように、タービン１０に接続されたタービン軸３０と、発電機２０に接続された発電機軸３１と、タービン軸３０から発電機軸３１へと動力を伝達する伝達ギア３２ａ，３２ｂとを備える。伝達ギア３２ａはタービン軸３０に設けられ、伝達ギア３２ｂは発電機軸３１に設けられている。伝達ギア３２ａ，３２ｂは、直角に交わるタービン軸３０から発電機軸３１へと２軸間の動力を伝達するかさ歯車等である。

旋回機構４は、図３に示すように、タービン部１を旋回させるための第１旋回ギア４０と、第１旋回ギア４０を回転させる第２旋回ギア４１と、第２旋回ギア４１を駆動させるモータ４２とを備える。旋回機構４は、中心胴体２を挟んで対で配置されたタービン部１を通る旋回軸Ｂ（本実施例では、発電機軸３１）を旋回の中心としてタービン１０の回転軸Ａを旋回させる。

旋回機構４は、例えば、図３に示すような連結部２１が回転円筒である場合、連結部２１の外周に歯車が設けられてなる第１旋回ギア４０を第２旋回ギア４１で旋回させることによって、連結部２１を回転させてタービン部１を旋回させることが可能な機構とすることができる。つまり、図３に示す旋回機構４は、連結部２１を中心胴体２に対して回転させることでタービン部１を旋回させることができる機構である。

実施の形態に係る海流発電装置の発電時は、図４（ａ）に示すように、海流エネルギーを安定して得られる黒潮等の海流が流れている箇所に浮遊させて係留されている。発電時の海流発電装置において、効率よく発電するためには、効率よくタービン１０を回転させることが必要となるので、タービン１０の回転軸Ａは、海流の流向と平行なるように係留されることが好ましい。本実施の形態に係る海流発電装置のタービン部１は、回転軸Ａを旋回させることが可能であるので、海流の流向の変化に併せて、海流と回転軸Ａが平行となるように旋回させる。

実施の形態に係る海流発電装置のメンテナンス時は、図４（ｂ）に示すように、海流発電装置を海上に浮上させる。メンテナンス時の海流発電装置において、旋回機構４は、タービン１０全体が海面上に出るように、タービン１０の回転軸Ａが海面に対して垂直になるようにタービン部１を旋回させる。

実施の形態に係る海流発電装置によれば、タービン部１が旋回可能であるので、タービン１０の回転軸Ａを変化させることができ、海流の流向が変化しても、タービン１０に流入する流れを最適にすることができる。したがって、実施の形態に係る海流発電装置によれば、常にタービン１０に流入する流れを最適にすることができるので、海流の流向が変化しても効率よく発電をすることができる。

更に、実施の形態に係る海流発電装置によれば、タービン部１が旋回可能であるので、タービン１０のメンテナンスを行うために、海流発電装置を海上まで引き上げた際には、タービン１０の回転軸Ａが海面に対して垂直になるように旋回することでタービン１０の全体を海上に浮上させることができる。したがって、実施の形態に係る海流発電装置によれば、メンテナンス時にタービン１０の全体を海上に浮上させることができるので、タービン１０に付着した生物の除去も含めたメンテナンスを容易に行うことができる。

（その他の実施の形態）
上記のように、本発明は実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす記述及び図面はこの発明を限定するものであると理解するべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかになるはずである。

例えば、実施の形態においては、連結部２１を旋回させることでタービン部１を旋回する機構で説明したが、連結部２１から旋回するのではなく、タービン部１のみが旋回する機構であっても構わない。

また、実施の形態においては、海流発電装置を双発タービン式として説明をしたが、２重反転タービン式であっても構わない。海流発電装置が２重反転タービン式である場合には、２重反転タービンで回転モーメントを打ち消すので、中心胴体２を挟んで対で配置する必要がなくなり、タービンは単数や奇数個であっても構わない。

このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な特許請求の範囲の発明特定事項によってのみ限定されるものである。

Ａ…タービンの回転軸
Ｂ…タービン部の旋回軸
１…タービン部
２…中心胴体
３…タービン軸系
４…旋回機構
１０…タービン
１１…タービン筐体
２０…発電機
２１…連結部
２２…安定装置
３０…タービン軸
３１…発電機軸
３２ａ，３２ｂ…伝達ギア
４０…第１旋回ギア
４１…第２旋回ギア
４２…モータ
５０…係留索

Claims

海中浮遊式の海流発電装置であって、
海流エネルギーにより回転するタービンが端部に設けられたタービン部と、
前記タービン部と連結部により連結された中心胴体と、
前記タービンの回転によるエネルギーを発電機に伝達するタービン軸系と、
前記タービンの回転軸が旋回するように前記タービン部を旋回させる旋回機構とを備え、
前記旋回機構は、メンテナンス時に前記タービン全体が海面上に出るように、前記タービン部を旋回させる、海流発電装置。
前記タービン部は、前記中心胴体を挟んで対で配置され、それぞれの前記タービンが互いに逆方向に回転する、請求項１に記載の海流発電装置。
前記旋回機構は、前記連結部を前記中心胴体に対して回転させて前記タービン部を旋回させる、請求項１又は請求項２に記載の海流発電装置。
前記旋回機構は、前記中心胴体を挟んで対で配置された前記タービン部を通る旋回軸を旋回の中心として前記タービン部を旋回させる、請求項１又は請求項２に記載の海流発電装置。
前記中心胴体は、発電機を内蔵する、請求項１から請求項４のうちのいずれか１項に記載の海流発電装置。