JP6041391B2 - 発電システム - Google Patents

Description

本発明は、海岸、河川の水中での発電システムに関する。

従来の海岸、河川の水中での発電システムでは、特許文献１のように、発電装置を海底に固定するものがあった。また、特許文献２のように、発電装置自体が水中で浮くものがあった。

特開２００６−２９１７８０号公報 特開２００１−１３２６０７号公報

しかしながら、海底に固定するタイプの発電装置では、メンテナンスの問題があった。また、海底では、海流、潮流、河川流など水流が弱く発電量が低いという問題があった。また、発電装置自体が水中で浮くものでは、発電装置自体が浮きすぎると海面に浮かび、水流をひろえない、浮き過ぎないと海底に沈み、水流をひろえないという課題があった。
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、水流を十分ひろい、メンテナンスしやすい水中の発電システムを実現することを課題とする。

前記従来の課題を解決するために、水面に浮く浮体と、浮体を固定する固定具と、水面下の浮体に固定される発電装置と、浮体と発電装置とを連結する第１連結部と、を有する発電システムを用いる。

本発明の発電装置は、浮体と別体であり、いろいろな浮体に取り付けることができる。浮体から取り外せ、メンテナンスしやすい。

（ａ）実施の形態１の発電システムの長手方向に垂直面での断面図、（ｂ）（ａ）の側面図 （ａ）実施の形態１の発電装置の断面図、（ｂ）（ａ）の側面図 （ａ）実施の形態２の発電システムの長手方向に垂直面での断面図、（ｂ）連結された発電装置の拡大図 実施の形態３の発電システムの長手方向に垂直面での断面図 （ａ）実施の形態４の発電システムの長手方向に垂直面での断面図断面図、（ｂ）（ａ）の側面図 実施の形態５の発電システムの長手方向に垂直面での断面図 （ａ）実施の形態６の発電システムの浮体の平面図、（ｂ）実施の形態６の発電システムの発電装置の平面図、（ｃ）実施の形態６の発電システムの長手方向に垂直面での断面図、（ｄ）実施の形態６の発電システムの短手方向に垂直面での断面図、（ｅ）実施の形態６の変形例の浮体の平面図 （ａ）実施の形態７の発電システムの長手方向に垂直面での断面図、（ｂ）実施の形態７の発電システムの長手方向に垂直面での断面図 実施の形態８の発電システムの長手方向に垂直面での断面図

以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
（実施の形態１）
図１（ａ）、図１（ｂ）は、本発明の実施の形態１の浮体と発電装置である。図１（ａ）は、断面図、図１（ｂ）は、側面図である。浮体１０と、発電装置１００とを含み。浮体１０には、固定具１１があり、発電装置１００には、第１固定部１１１がある。また、浮体１０と発電装置１００とを連結する第１固定部１１１がある。

浮体１０は、船、いかだ、ボート、フェリーなど浮くものである。少なくとも海面１３（水面）上に一部があり、一部が海面１３の下にあるものである。常に海面１３上に浮くので、下部に位置する発電装置１００の位置が安定し、多くの水流を受ける。固定具１１は、海底１２に浮体１０を固定するためのもので、いかりなどである。固定により浮体１０が海流の流れに対して固定され、海流をひろい発電できる。発電装置１００は、後の図２で説明するが、潮流、海流をひろいプロペラを回し発電するものである。原則、水中で浮体１０の近傍にある。発電装置１００は他の浮体１０にも配置できる。脱着可能な発電装置１００である。第１固定部１１１は、発電装置１００を浮体１０へ連結、固定するためのものである。浮体１０の上部と発電装置１００を第１固定部１１１で接続する。発電装置１００は、円筒状の長細い形状である。浮体１０の長手方向に平行に、浮体１０の側面の海面１３の中に設置される。第１固定部１１１は、浮体１０に簡単に取り付けできるタイプ、フック、留具がよい。浮体１０の上部で第１固定部１１１が固定されているので、浮体１０の上部の操作のみで、発電装置１００を浮体１０に対して容易に取り付け取り外しできる。脱着式である。また、発電装置１００を浮体１０上で保管できる。メンテナンスもできる。

浮体１０を、潮流、海流があるところへ移動させる。その後、固定具１１を海底１２へ沈め、浮体１０を固定する。その後、発電装置１００を海面１３下へ沈め、浮体１０の下部、または、側面へ、第１固定部１１１で固定する。発電装置１００は、潮流、海流をひろい発電する。浮体１０は、海上を自由に移動できるので、海流のあるところ、強いところで発電装置１００を稼働できる。浮体１０は、船として使用された後のものを利用できる。つまり、この用途のために製造されたものでなく、他の用途のため作製され、その使用の役割を終えたものである。中古品でよく、速さなど不要である。移動できればよい。さらに、人が乗らず、遠隔操作できるようにすれば好ましい。また、発電量または水流をモニターし発電量または水流が多い場所へ移動するシステムとするとさらによい。固定具１１を移動に合わせて解除する。さらに、一定時間が経過後、または、必要な時に、浮体１０を移動させ電力を回収することもできる。不要な浮体１０を利用している。

図２は、発電装置１００の断面図、図２（ｂ）は、発電装置１００の側面図である。発電装置１００は、収集部１０６と、整流部１０２と、回転部１０３と、発電部１０４と、ケーブル１０５と、第１固定部１１１、とを含む。

収集部１０６は、潮流、海流を広く集めるように、大きくラッパ状になっている。浮体１０に固定されるため、収集部１０６は柔軟であるとよい。整流部１０２は、乱流の海流、潮流を整流にするためのもので、円柱状の開口を複数設けている。発電装置１００の長手方向に平行に円柱状開口が並列で設けられている。

回転部１０３は、海流、潮流を受け回転する部分でプロペラ状である。回転部１０３が海流で回って発電する。発電部１０４は、回転部１０３の回転を電気へ変える部分である。電気はケーブル１０５を通じて、別の場所へ蓄えられる。この場合、浮体１０へ電気が送られ蓄電部（図示せず）で蓄電される。定期的に浮体１０の蓄電部の電気を回収できる。蓄電部は容易に交換可能に設置するのが好ましい。

ケーブル１０５は、発電部１０４に接続され、発生した電気を運ぶケーブルである。第１固定部１１１は、少なくとも２つある。発電装置１００の前方、後方の２カ所に接続されている。発電装置１００には、浮く力がなく、２つの第１固定部で浮体１０の長手方向に平行に設置され、水流をひろう。

なお、第１固定部１１１の変わりに、浮体１０の側面に凹部、または、凸部を設け、それらに組み合うものを発電装置１００の外面に設けることができる。これらの嵌め合いを利用して、浮体１０に、発電装置１００を設置する。または、嵌め合いを利用して、発電装置１００を浮体１０の側面に沿って移動させるとよい。

（実施の形態２）
図３（ａ）、図３（ｂ）は、実施の形態２の発電システム１１０である。図３（ａ）は、発電システム１１０の断面図、図３（ｂ）は、複数の発電装置１００と浮体１０との接合部分の拡大断面図である。

実施の形態１との違いは、発電装置１００が複数設置され、浮体１０の周囲に配置されていることである。さらに、図３（ａ）に示すように、発電装置１００と浮体１０とを直線的に連結する第２固定部１１２があることである。また、図３（ｂ）に示すように、発電装置１００同士を直線的に連結する第３固定部１１３があることである。

実施の形態１と異なり、複数の小型の発電装置１００を有する。取り扱いやすく、よりメンテナンスしやすい。海底１２が浅いところでも設置できる。発電装置１００は浮体１０に容易に脱着できる。
発電装置１００同士を第３固定部１１３で連結するので、しっかりと固定でき、高い密度で設置できる。さらに、すべての発電装置１００が浮体１０とも、第２固定部１１２で固定されているので安定である。その他、実施の形態１と同じである。浮体１０の周囲に、浮体１０を囲むように、発電装置１００を配置したので、海底が浅いところでも、水流をひろえ、発電できる。また、発電装置１００を１列で連結したので、いろいろな浮体１０の形状に沿うことができる。その他は上記実施の形態と同じである。なお、第２固定部１１２と第３固定部１１３とは両方用いる必要はなくどちらか１方でもよい。その他、実施の形態１と同様である。浮体１０と発電装置１００とは、脱着、接続が容易である。なお、第２固定部１１２と第３固定部１１３としては、電磁方式を用い、浮体１０上からの操作で、固定、取り外しできる方式でもよい。

（実施の形態３）
図４は、実施の形態３の発電システム１１０の断面図である。実施の形態１、２との違いは、複数の発電装置１００が、発電装置１００同士で連結され、浮体１０に連結していないものがあることである。発電装置１００同士の連結、発電装置１００と浮体１０との連結は、図３（ｂ）の方法を用いることができる。

発電装置１００同士の連結がされるので、水深が深く、横幅が狭い水路、海路、または、複数の浮体１０が間隔狭く位置しても、発電装置１００を設置できる。その他は上記実施の形態と同じである。

（実施の形態４）
図５（ａ）、図５（ｂ）は、実施の形態４の発電システム１１０である。図５（ａ）は、実施の形態４の発電システム１１０の断面図、図５（ｂ）は、実施の形態４の発電システム１１０の側面図である。

実施の形態１〜３との違いは、発電装置１００の形状が、浮体１０の側面に相似な形状である。側面全体の形状と相似である必要はなく、側面の一部部分が相似でよい。たとえば、直方体形状や円盤状形状である。発電装置１００は、浮体１０の側面と平行な面を有し、発電装置１００と浮体１０とが密着して配置できる。また、発電装置１００は、浮体１０の一部を覆う形状でもよい。

この場合、発電装置１００の形状が円状でないので、図５（ｂ）に示すように回転発電部１２１を後方に設け、発電装置１００からの海流を受けるようにしている。
空間密度が高く、狭い入江、河川でも発電できる。その他は上記実施の形態と同じである。

（実施の形態５）
図６は、実施の形態５の発電システム１１０である。上記実施の形態１〜４との相違点は、第１固定部１１１を網状にして、複数の発電装置１００の塊、群として、浮体１０に固定することである。または、複数の発電装置１００を１つの第１固定部１１１でその外周をおおって、浮体１０に固定していることである。その他は、上記実施の形態と同じである。

（実施の形態６）
図７（ａ）から図７（ｃ）は、実施の形態６の発電システムである。図７（ａ）は、浮体１０の平面図である。図７（ｂ）は、発電装置１００の平面図である。図７（ｃ）は、発電システム１１０の長手方向に垂直方向断面図である。図７（ｄ）は、発電システム１１０の短手方向に垂直方向断面図である。

上記実施の形態１〜５との相違点は、浮体１０の構造である。浮体１０には、第１開口部１２０がある。この第１開口部１２０に、発電装置１００を入れ込むことで、図７（ｃ）のような発電システム１１０となる。

図７（ｃ）では、４つの発電装置１００が、浮体１０の第１開口部１２０から海の中へ入れ込まれている。それぞれ第１固定部１１１にて、浮体１０に固定されている。直列にする必要はないが、第１開口部１２０直下に、発電装置１００を設置するのが最も簡単な構造である。図７（ｄ）に示すように、発電装置１００の前方、後方に第１固定部１１１があり、浮体１０に固定される。

図７（ｅ）は、図７（ａ）の変形例の浮体１０である。第１開口部１２０がないが、側面に凹部がある。この凹部に発電装置１００を固定する。上記第１開口部１２０、凹部を利用して、発電装置１００を海中で固定できる。容易に設置がしやすい。その他は上記実施の形態と同じである。

（実施の形態７）
図８（ａ）、図８（ｂ）は、実施の形態７の発電システムの断面図である。上記実施の形態１〜６との相違点は、浮体１０の構造である。図８（ａ）、図８（ｂ）は、発電システム１１０の断面図である。

図８（ａ）では、浮体１０の下面に凹部があり、凹部に発電装置１００を保持している。凹部により、側面からの海流に影響されず、長期間、高効率で水力発電ができる。

図８（ｂ）では、浮体１０に凹部はなく、平面状である。浮体１０が水面とほぼ同一面にある。発電装置の重さで、浮体１０の上部が海面１３付近まで海中に沈んでいる。マット型、または、平板状の浮体１０である。浮体１０下部には発電装置１００が、位置する。特徴は、浮体１０の上面が自由に使用できることである。たとえば、水上家屋、広場、競技場、保管庫などに使用できる。その他は上記実施の形態と同じである。

（実施の形態８）
図９は、実施の形態８の発電システムの断面図である。発電システム１１０の長手方向に垂直断面図である。上記実施の形態１〜７との相違点は、浮体１０の構造である。浮体１０の内部に第２開口部１２１があり、発電装置１００が配置されている。開閉部１２２があり、そこから、発電装置１００を浮体１０へ入れる。図示しないが、浮体１０の前後に開口がありその開口を通じて水流が発電装置１００へ送られる。その他は上記実施の形態と同じである。

（全体を通して）
実施の形態は、随時組み合わせることができる。海の例で説明したが河川でも同様である。

以上のように、本発明の発電装置は、海洋発電装置として利用が可能である。また、河川でも同様に利用できる。

１０ 浮体、１１ 固定具（浮体と海底）、１２ 海底、１３ 海面、１００ 発電装置、１０２ 整流部、１０３ 回転部、１０５ ケーブル、１０６ 収集部、１１０ 発電システム、１１１ 第１固定部（浮体上と発電装置）、１１２ 第２固定部（浮体側面と発電装置）、１１３ 第３固定部（発電装置同士）、１２０ 第１開口部、１２１ 第２開口部、１２２ 開閉部

Claims (3)

1. 水面の上に浮く浮体と、
   前記浮体を水底に固定する固定具と、
   前記水面の下の前記浮体に固定される発電装置と、
   前記浮体の上部と前記発電装置とを連結する第１固定部と、を有し、
   前記浮体は、海流の流れに対して位置し、複数の前記固定具で前記水底に固定され、
   前記複数の固定具と前記水底と前記浮体下面とで四角形を形成し、前記台形の内側に前記 発電装置が配置されている発電システム。
2. 前記発電装置が複数個あり、前記複数の前記発電装置は、前記浮体の周囲に囲むように、記水中に配置された請求項１記載の発電システム。
3. 前記発電装置と前記浮体の側面とを直線的に固定する第２固定部がある請求項１または２に記載の発電システム。

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