JP6721886B2 - 浮体支持軸の軸構造および該浮体支持軸の軸構造を備えた水上発電装置 - Google Patents

浮体支持軸の軸構造および該浮体支持軸の軸構造を備えた水上発電装置 Download PDF

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Description

本発明は、水面上に浮かばせた浮体に波力と風力、海流・潮流等の発電装置を搭載した発電分野、或いは波力、風力、海流・潮流等の海洋エネルギー利用分野に関する。
従来から地球温暖化や様々な地球環境破壊などが叫ばれてきたが、これらの問題は近年になってますます大きくなっている。これらは、化石エネルギー資源の使用による二酸化炭素排出問題にも密接に関連している。その化石エネルギー資源には、枯渇問題などエネルギー資源そのものの量的問題等がある。これらの問題に対して省エネルギー、省資源が叫ばれる一方で、二酸化炭素排出のないクリーンな自然エネルギーの早期導入、早期実用化が全世界的な課題になっている。
また、化石エネルギー資源の利用とは別に原子力発電による電気エネルギーの供給が行われている。しかし、原子力利用に関する問題としては、原子力発電所などの原子炉の老朽化や地震、津波、天災、人災などに伴って発生し得る放射能漏れ事故がある。周知のように放射能は、生態環境への悪影響が大きく、放射能漏れ事故が発生したときには、福島原発事故等の例を見ても分かるように、地域住民の生活環境への悪影響が極めて大きく、被害も甚大になる虞がある。
ところで、地球表面積の71パーセントは海であり、我が国は四方を海に囲まれた海洋国である。また、我が国は領海および排他的経済水域の面積を入れると世界有数の大国であるため、海を有効に利用して、海洋上に波力発電、風力発電、或いは海流・潮流発電装置を設けるならば、安定電源を得ることが可能であり、原子力発電の代替エネルギーとして海洋エネルギーを十分に役立たせることも可能である。
また、離島などにおける波力、風力、海流・潮流等海洋エネルギー利用装置の開発は、陸上、洋上を問わず現在は人の住めないような無人島、例えば尖閣諸島や小笠原諸島にある無人の島々への居住を可能にする。また、それらの島々を釣り場や観光地とする可能性を高めることができる。さらにまた離島における石油などの運搬費とエネルギー資源の節約や観光、水産業などの拡大による島民の生活向上や利便性の向上、或いは国民の広域活動と都市集中型人口の分散化などを図るためにも、海や離島等を有効に利用する必要がある。
海洋には波エネルギーや風力、太陽光、海流・潮流、潮汐などの海洋エネルギー資源が多く存在するにもかかわらず、現状は、これらを安価に且つ安全に効率よくエネルギー利用し、安定エネルギー源として有効利用できる装置が未開発の状況にある。そのため、これを早急に開発し、生活に有効利用できるようにすることが社会的にも経済的にも必要である。
特開2012−193676号公報
本願の出願人は、特許文献1に挙げたように風力、波力、海流、潮流等海洋エネルギーを利用して発電する装置として水上発電装置を提案したが、特に波力・海流・潮流等海洋エネルギー利用装置などにおいては、実用化ならびに装置の大規模化に伴い機構を簡略化し、装置は出来る限りドックなど陸地の工場で製作し、組み立て、一体化し、また、メンテナンス費や運転コストなどのすべてにおいてコスト低下に導くとともに洋上での現地作業を極力減じたものとすることが課題として挙げることができる。
本発明は、このような従来の技術が有する課題に着目してなされたもので、海洋における波力、風力、海流、潮流などのエネルギー変換装置を有する水上発電装置等を備えた浮体の浮体支持軸に屈折機構とを持たせ、あるいは更に加えて回転機構を持たせて、浮体の運搬、設置、安全性等を高めることができる浮体支持軸を提供することを目的とする。
また、上記浮体支持軸を備えた浮体に設けられ、高効率で安全に安価な駆動源コストならびに安価な発電原価を実現する風力、波力、海流、潮流などの水上発電装置を提供することを目的とする。
さらに、装置の最下端部に備えたおもり近傍の低層部にある栄養塩水を取水し、海面付近に放水、拡散することによって植物性プランクトンの増養殖、海域の肥沃化、水産資源の増養殖等に貢献できる水上発電装置を提供することを目的とする。
かかる目的を達成するための本発明の要旨とするところは、次の各項の発明に存する。
[1] 各種の装置を設置して水面上に浮かべる浮体(1)を支持するための浮体支持軸(14A)の軸構造において、
前記浮体支持軸(14A)は、全体として一本の軸状を成し、前記浮体(1)に連結された浮体連結軸部(310)と、該浮体連結軸部(310)よりも下方に延びる下延軸部(140)とから成り、該下延軸部(140)の下方には錘(19)とバラストタンク(20a,20b)とが設けられ、
前記下延軸部(140)は、上軸部(74a)及び下軸部(74b)から成り、前記上軸部(74a)と前記下軸部(74b)とは、前記下軸部(74b)を上軸部(74a)へ向けて回動可能とする、前記下延軸部(140)の中心線と交叉する回動中心軸(15)によって連結され、前記上軸部(74a)の下端と前記下軸部(74b)の上端とにはフランジが設けられ、
前記錘(19)とバラストタンク(20a,20b)とは、前記下軸部(74b)に設けられ、前記下軸部(74b)の上方への回動によって水面上に揚げることが可能であり、前記上軸部(74a)の下端に設けられたフランジと前記下軸部(74b)の上端に設けられたフランジとを連結固定することによって一本の軸状にして鉛直下方に吊り下げ可能であることを特徴とする浮体支持軸(14A)の軸構造。
[2] 各種の装置を設置して水面上に浮かべる浮体(1)を支持するための浮体支持軸(14)の軸構造において、
前記浮体支持軸(14)は、全体として一本の軸状を成し、前記浮体(1)に連結された浮体連結軸部(31)と、該浮体連結軸部(31)よりも下方に延びる下延軸部(140)と、該下延軸部(140)と前記浮体連結軸部(31)とを相対回転可能に連結する回転軸部(S)とから成り、前記下延軸部(140)の下方には錘(19)とバラストタンク(20a,20b)とが設けられ、
前記回転軸部(S)は前記浮体連結軸部(31)に連結された上部胴(52)と前記下延軸部(140)に連結された下胴部(56)とから成り、
前記下延軸部(140)は、上軸部(74a)及び下軸部(74b)から成り、前記上軸部(74a)と前記下軸部(74b)とは、前記下軸部(74b)を上軸部(74a)へ向けて回動可能とする、前記下延軸部(140)の中心線と交叉する回動中心軸(15)によって連結され、前記上軸部(74a)の下端と前記下軸部(74b)の上端とにはフランジが設けられ、
前記錘(19)とバラストタンク(20a,20b)とは、前記下軸部(74b)に設けられ、前記下軸部(74b)の上方への回動によって水面上に揚げることが可能であり、前記上軸部(74a)の下端に設けられたフランジと前記下軸部(74b)の上端に設けられたフランジとを連結固定することによって一本の軸状にして鉛直下方に吊り下げ可能であることを特徴とする浮体支持軸(14)の軸構造。
[3] 前記浮体支持軸(14)の回転中心線が中心を通るように前記浮体支持軸(14)内に設けたシールボックス(36,36a)とケーブル挿通管(34)を備え、
前記シールボックス(36,36a)は、前記浮体連結軸部(31)の下端部に設けた底板(33)に貫通して設けられ、
前記ケーブル挿通管(34)は、前記シールボックス(36,36a)内に挿通されており、前記下延軸部(140)の上端部に設けたフランジ(71)に貫通して設けられ、
前記回転軸部(S)が回転すると、前記ケーブル挿通管(34)に対して前記シールボックス(36,36a)が回転することを特徴とする項[2]に記載の浮体支持軸(14)の軸構造。
前記錘(19)は前記浮体支持軸(14,14A)の下端部に設けられ、前記バラストタンク(20a、20b)は前記錘(19)の上下に配設され、前記上下のバラストタンク(20a、20b)を連通口(20c)で連通させたことを特徴とする項[1]から[3]のいずれか一つの項に記載の浮体支持軸(14、14A)の軸構造。
[5] 前記浮体(1)は、該浮体(1)の上面に配設され、内部に駆動モータ(34f)を設けた運転室(2)と、前記浮体支持軸(14,14A)の中心線上に延設されたケーブル挿通管(34)と、前記駆動モータ(34f)から前記ケーブル挿通管(34)内を延びる回転軸(34c)と、前記下延軸部(140)内に配設された水中ポンプ(154)とを備え、
前記浮体支持軸(14,14A)の下延軸部(140)の内部を取水路とし、前記下延軸部(140)の上部に放水口(159)を有し、
前記駆動モータ(34f)によって駆動される前記水中ポンプ(154)により、前記下延軸部(140)の下端部近傍の水を前記放水口(159)から放水可能としたことを特徴とする項[1]から[4]のいずれか一つの項に記載の浮体支持軸(14,14A)の軸構造。
[6] 水面上に浮かぶ浮体(1)に発電装置を設けた水上発電装置(A,B)において、
前記項[1]から[5]のいずれか一つの項に記載の軸構造を有する浮体支持軸(14,14A)を備えたことを特徴とする水上発電装置(A,B)。
[7] 海流・潮流等を利用する発電装置を水面上に浮かぶ浮体(1)に設けた水上発電装置(A,B)において、
前記項[1]から[5]のいずれか一つの項に記載の軸構造を有する浮体支持軸(14,14A)を備えたことを特徴とする水上発電装置(A,B)。
[8] 風力を利用する発電装置を水面上に浮かぶ浮体(1)に設けた水上発電装置(A,B)において、
前記項[1]から[5]のいずれか一つの項に記載の軸構造を有する浮体支持軸(14,14A)を備えたことを特徴とする水上発電装置(A,B)。
前記本発明は次のように作用する。
項[1]に係る浮体支持軸(14A)の軸構造によれば、浮体支持軸(14A)は、全体として一本の軸状を成し、各種の装置を設置して水面上に浮かべる浮体(1)を支持している。浮体(1)に連結された浮体連結軸部(310)よりも下方に延びる下延軸部(140)は、上軸部(74a)と下軸部(74b)とが回動可能に連結されている回動中心軸(15)を中心にして、該下軸部(74b)を上方へ回動することができる。一本の棒状とするときは、上軸部(74a)の下端に設けられたフランジと下軸部(74b)に設けられたフランジとを例えばボルトで連結固定すればよい。
また、下延軸部(140)を屈折させて浮体支持軸(14A)の全長を短くするとともに下延軸部(140)の下方に設けた錘(19)とバラストタンク(20a,20b)とを水面上に揚げることができるので、浮体支持軸(14A)を備えた浮体(1)の水面上での移動を容易にすることができる。
項[2]に係る浮体支持軸(14)の軸構造によれば、さらに浮体連結軸部(31)と、浮体連結軸部(31)よりも下方に延びる下延軸部(140)とは、これらを連結する回転軸部(S)のうち浮体連結軸部(31)に連結されている上部胴(52)と下延軸部(140)に連結されている下部胴(56)とが相対回転することによって相対回転できる。これにより、浮体(1)の方向を自由に変えることができる。
項[3]に係る浮体支持軸(14)の軸構造によれば、浮体支持軸(14)内に備えたシールボックス(36,36a)は、回転軸部(S)が回転したときにシールボックス(36,36a)に挿通されたケーブル挿通管(34)に対して回転するので、浮体(1)の回転に対して自在に対応することができる。
項[4]に係る浮体支持軸(14,14A)の軸構造によれば、浮体支持軸(14,14A)の下端部に設けた錘(19)は、該錘(19)の上下に配設したバラストタンク(20a,20b)が連通口(20c)によって連通しているので、下延軸部(140)を屈折させたり真直ぐに延ばしたりする際に、バラストタンク(20a,20b)内部の水を移動させて空にすることで容易となる。
項[5]に係る浮体支持軸(14,14A)の軸構造によれば、浮体(1)の上面に配設され、内部に駆動モータ(34f)を設けた運転室(2)と、浮体支持軸(14,14A)の中心線上に延設されたケーブル挿通管(34)と、駆動モータ(34f)からケーブル挿通管(34)内を延びる回転軸(34c)と、下延軸部(140)内に配設された水中ポンプ(154)とを備える場合、浮体支持軸(14,14A)の下延軸部(140)の内部を取水路とし、下延軸部(140)の上部に放水口(159)を有するので前記駆動モータ(34f)によって駆動される前記水中ポンプ(154)により、下延軸部(140)の下端部近傍の水を取水して、取水路を通して汲み上げた水を放水口(159)から放水することができる。これにより、海底部付近の栄養塩水等を汲み上げて海面近くで放水することが可能となるので、海域の肥沃化、水産、漁業等に適した海域を造りだすことができる。
項[6]に係る水上発電装置(A,B)によれば、項[1]から[5]のいずれか一項に記載の軸構造を有する浮体支持軸(14,14A)を備えるので、水面上で水上発電装置(A,B)を移動させることが容易になる。
項[7]に係る水上発電装置(A,B)によれば、海流・潮流に対して浮体(1)を最適な方向に向けることが容易であるので、海流・潮流を有効に利用した発電をすることができる。また、水上発電装置(A,B)を容易に移動させることができる。
項[8]に係る水上発電装置(A,B)によれば、風向に対して水上発電装置(A,B)を最適な方向に向けることが容易であるので、風を有効に利用した発電をすることができる。また、水上発電装置(A,B)を容易に移動させることができる。
浮体支持軸の下軸部を上軸部へ向けて回動可能であるので、海洋上での移動が容易であり、各種の装置を設置した浮体を海洋上の所望の場所に設置して、風と波と海流のエネルギーを利用した複合発電が容易にできるため、安定電源、電源の多様化、電力の平滑化、質の良い電源確保、トータル発電量を増大することが可能である。
水上風力発電、波力発電、海流・潮流発電が同一浮体一基に搭載可能であるために、これらそれぞれ独立発電に比べ、浮体、係留などは共用可能であり、トータル的にコスト低減が行われ、発電原価を引き下げることができる。
ドックなどにおける製造、組み立て、ドック引き出し、曳航、運搬、設置等の作業の簡略化と大型クレーン台船等の削減効果は海洋作業における事故を減じ、製造コストを引き下げ、発電原価を引き下げられる。
また、浮体に連結された浮体連結軸部と下延軸部とが相対回転可能であるので、潮の流れに合わせて回転する浮体に備えた発電装置からも容易に発電することが可能であり、発電した電力を海底に埋設、固定した海底ケーブルに伝達することもできる。
浮体内、或いは運転室内でほとんどの運転管理、保守、点検、メンテナンスが行えるため、作業性が良く安心、安全作業、作業の簡略化がコスト低下、発電原価低下につながる。
本発明の第1の実施の形態に係る浮体支持軸の軸構造を備えた水上発電装置を示す縦断面図である。 図1の浮体を支持回転させる回転部と屈折構造を示す拡大説明図である。 図2における保護ボックス内の拡大説明図である。 図2のY−Y矢視断面拡大図である。 図1の浮体本体の構造を示す縦断面拡大図である。 図5の平面図である。 図1におけるZ−Z矢視断面拡大説明図である。 図1のW部におけるプロペラタービン水車取付け付近を示す拡大図である。 図8のプロペラタービン水車取付け部分の平面図である。 図8のX−X矢視断面図である。 (A)は海流・潮流等の流速分布一例図であり、(B)は海流・潮流等の流水受水面形状一例図であり、(C)は海流・潮流等のベクトル一例図である。 本発明の第2の実施の形態に係る浮体支持軸の軸構造を備えた水上発電装置の低層水(栄養塩水)の取水構成を示す説明図である。 図12の取水ポンプ回り拡大説明図である。 図13におけるV−V断面拡大図である。 乾ドック内における錘製作要領図である。 水張りドック内における錘回転取付け要領図である。 本発明の第3の実施の形態に係る浮体支持軸の軸構造を備えた水上発電装置を示す説明図である。 本発明の第4の実施の形態に係る浮体支持軸の軸構造を備えた水上発電装置を示す説明図である。
本発明に係る浮体支持軸の軸構造を有する浮体支持軸を備えた水上発電装置は、例えば海洋、湖沼、河川等の水面上に浮かせて使用される。以下、水上発電装置として海洋上において使用する水上発電装置を例に挙げて説明する。
以下、図面に基づき本発明の各実施の形態について説明する。
図1から図11までは、本発明の第1の実施の形態に係る水上発電装置Aを示している。
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る水上発電装置Aを示す縦断面図であり、図2は、図1における浮体支持軸の回転部と屈折部との近傍部分の構造を示す拡大説明図である。図3は、図2における保護ボックス内の構造を示す拡大説明図である。図4は、図2におけるY−Y矢視断面拡大図であり、図5は、図1における浮体本体の構造を示す縦断面拡大図である。図6は、図5の浮体本体の平面図であり、図7は、図1におけるZ−Z矢視断面拡大説明図である。図8は、図1におけるプロペラタービン水車取付け部分Wを示す図であり、図9は、図8のプロペラタービン水車の取付け部分を示す平面図である。図10は、図8のX−X矢視断面図であり、図11(A)は海流・潮流等の流速分布の一例を示す図であり、図11(B)は海流・潮流等の流水受水面形状の一例を示す模式図であり、図11(C)は海流・潮流等のベクトルの一例を示す図である。
図1および図5に例示したように、水上発電装置Aは、海洋上で海面SW上に浮体1が浮くようになっている。詳細は後記するが浮体1の中心部にプール106が設けられ、該プール106は、中底107によって上部プール106aと下部プール106bとに仕切られている。中底107には、上部プール106aと下部プール106bとを連通させる連通部108が設けられている。浮体1の外部より、波動、或いは海流・潮流等水流により上部プール106aへ水を取り込み、連通部108を介して下部プール106bより浮体1の外部へ排水する。このときの連通部108の水の流れを利用して波力発電、或いは海流・潮流発電をする。この発電に関しては後述する。
浮体1の上面には運転室2が設けられている。一方、浮体1の下方には海流・潮流等の流体の流れに合わせて浮体1を追従回転させるための舵板4が設けられている。
図7から図9までに示したように、舵板4の内部下方には、舵板メンテナンス通路8b,8cと舵板発電機室8dが設けられている。この舵板発電機室8dの内部には、回転軸5と増速機6、発電機7が設けられている。舵板発電機室8dの外部では、海流・潮流発電用プロペラタービン水車3が回転軸5aに連結されている。回転軸5aは、自在継手9によって回転軸5に連結されており、この回転軸5は増速機6、発電機7等に連結されている。
したがって、海流・潮流等流体の流れによりプロペラタービン水車3が回転すると、その回転は回転軸5aから回転軸5に伝えられる。さらに、増速機6で回転速度が増速され、発電機7を駆動して発電できる。なお、増速機6および発電機7の代わりに油圧ポンプ等を配設して油圧動力発生部としても良い。この場合には、油圧モーター、発電機等は運転室2内に設けて油圧配管で連結すれば良い。
舵板メンテナンス通路8bを正面に見て左側が海流・潮流の上流側であるとすると、舵板バラストタンク8aの下方に設けた舵板メンテナンス通路8bに連通した舵板発電機室8dの下流側の外壁131を回転軸5が貫通している。この回転軸5には、舵板発電機室8dの外部に設けられた自在継手9が連結されており、これより回転軸5aが回転軸5に対して屈折可能に連結されている。自在継手9からプロペラタービン水車3へ所定の距離を取ってアーム軸受10が設けられている。
運転室2の内部にはウインチ11が設けられており、外部には滑車12が設けられている。滑車12には一端がウインチ11に連結されたワイヤーロープ13が掛けられている。ワイヤーロープ13の他の一端は、アーム軸受10に結ばれている。したがって、ウインチ11を稼働させることにより、回転軸5aは自在継手9を支点として起倒させることができる。回転軸5aを起こすとプロペラタービン水車3は上向きとなるので、水上発電装置Aを浅海域へ移動することが容易に可能となる。
浮体1の上部に設けた運転室2の上部には風力発電のためのタワー24、ナセル25、ブレード26等が設けられ、風車27を形成している。運転室2内には発電機28が設けられ、油圧伝導などで風車27の回転を発電機28に伝導している。発電機28が回転して発電された電力は、電力回収設備29に送られ、後述するケーブル挿通管34内に設けたケーブル34aを介して装置外部へ送電される。
一方、装置の運搬、曳航、移動時には浮体1の浮体支持軸14を屈折させることができる。浮体支持軸14は、浮体連結軸部31と、摺動胴52と、支持軸胴56と、下延軸部140とから成っており、全体として一本の軸状を成している。浮体連結軸部31は浮体1に固定されており、該浮体連結軸部31の下端に摺動胴52が固定されている。摺動胴52の下方には支持軸胴56が配設されており、摺動胴52と支持軸胴56とは摺動して互いに相対回転することができる。支持軸胴56の下端には下延軸部140が固定されている。
この下延軸部140は、屈折可能な屈折部Jを有している。屈折部Jは、下延軸部140が延びる方向に上下に2分割された屈折胴74a,74bから成り、屈折ピン15により、該屈折ピン15を回動中心軸として上方に回動させて屈折できるようになっている。即ち、屈折胴74b側を屈折胴74a側へ向けて回動させることができる。
浮体支持軸14の下方には錘19と、錘19の上下両側にはバラストタンク20a、20b等が設けられている。また、図15に示したように、バラストタンク20a、20b間にはこれらを連通させる連通口20cが設けられている。
図1に示したように、浮体1の外部には補助浮体16が設けられている。該補助浮体16は、サドル16dを介して浮体1に固着されている。補助浮体16の中心部には、スリーブ管16aが鉛直に貫通している。スリーブ管16aの内部には、ワイヤーロープ18が貫通している。スリーブ管16aの出入り口両側には、ワイヤーロープ18を掛ける滑車16b、16cが設けられている。また、浮体1に補助浮体16を取り付ける作業の際と浮体支持軸14を屈折させる作業の際には、補助浮体16内にバラスト水の出し入れや調整等が必要なため、バラスト水の取水ポンプ、排水ポンプ、通気管、弁、配管、ホース等の補助設備が備えられている。
装置の移動の際は、バラストタンク20a、20b内の水を抜いて空気を充満させ、ウインチ17の稼働により屈折ピン15を支点として浮体支持軸14を屈折させることができる。ウインチ17は、浮体1上の運転室2内に設けられている。
ウインチ17には、ワイヤーロープ18の一端が接続されている。ワイヤーロープ18の他端は、浮体支持軸14の屈折部Jよりも下方の部分に連結されており、ワイヤーロープ18をウインチ17等で索引することによって屈折部Jの所で下延軸部140を屈折できるようになっている。
したがって、下延軸部140を破線の位置まで持ち上げることにより、浮体支持軸14の下端部の錘19、バラストタンク20a、20bを水面上に浮上させることができる。下延軸部140の中間部分に設けたサドル14aを補助浮体16のベース16eに当てて、サドル14aおよびベース16e双方をボルトで固定することができる。
屈折部Jの屈折ピン15の上方にはチェーン取付部21が取り付けられており、該チェーン取付部21には係留チェーン22が取り付けられている。係留チェーン22の下端にはアンカー23が取り付けられており、海底SGにアンカーされている。ここで、係留チェーン22は、ワイヤー、ロープ、パイプチェーン等、装置を係留できるものであれば良い。
図2、図3において、浮体支持軸14の浮体連結軸部31は浮体1の中央部を鉛直に貫通している。浮体連結軸部31の上部は、運転室の床板2aを貫通して運転室2内に接続されている。浮体連結軸部31の下部は、浮体1の底板111を貫通し、回転軸部Sを構成する摺動胴52や支持軸胴56および屈折部Jを有する下延軸部140に接続されている。
浮体1の底部において、浮体連結軸部31はフランジ32等を用いて回転軸部Sに接続されている。フランジ32とほぼ同位置には浮体連結軸部31の底板33が設けられている。
浮体連結軸部31の内部から下方に向かって、浮体支持軸14の中心線上にケーブル挿通管34が延設されている。このケーブル挿通管34の中には海底ケーブル34a等の海底に設置させるものが挿入されている。ケーブル挿通管34は底板33を貫通している。貫通部分の下方にはシール35、シールボックス36等が設けられている。
また、底板33の上部にもシール35a、シールボックス36a等が設けられ、シール押さえリング38等でシール35aは押さえられている。したがって、浮体連結軸部31とケーブル挿通管34とは相対的に回転摺動できるがシール35、35aの作用により、浮体連結軸部31の内部室37に浸水することはない。
つぎに電導部Eの説明を行う。電導部Eは、ケーブル挿通管34と保護ボックス45を有している。ケーブル挿通管34は、浮体連結軸部31の底板33に設けたシールボックス36,36aを貫通している。底板33よりも上方は、浮体連結軸部31の回転軸内部室37であり、該回転軸内部室37にケーブル挿通管34が延びている。
シールボックス36aの上方にはケーブル挿通管34の外周を囲むようにリング40が設けられている。リング40は、ケーブル挿通管34の引き抜きを防止するためのストッパーである。ケーブル挿通管34は、リング40よりも上方の運転室2内に配設された保護ボックス45内にまで挿通されている。この保護ボックス45内に挿通されている部分を囲むように電導リングレール41a、41b、41cが設けられている。
保護ボックス45内では、ケーブル挿通管34と電導リングレール41a、41b、41cとの間に碍子42a、42b、42cが介装されている。これにより、ケーブル挿通管34と電導リングレール41a、41b、41cとは絶縁されている。電導リングレール41aは、分割ケーブル43aの電線に接続されている。また、電導リングレール41bは分割ケーブル43bの電線に接続されており、電導リングレール41cは分割ケーブル43cの電線に接続されている。このため、電導リングレール41a、41b、41cには通電するがケーブル挿通管34自体には通電しない。
電導リングレール41a、41b、41cの外周にはブラシ44a、44b、44cが設けられている。保護ボックス45は、作業員の安全性を確保するとともに内部の電導リングレール41a、41b、41c等の構成要素を保護している。保護ボックス45内に設けたサポート46a、46b、46cと碍子47a、47b、47cとスプリング48a、48b、48c等の組み合わせにより、ブラシ44a、44b、44cは電導リングレール41a、41b、41cに常に押圧されている。
一方、発電装置によって発電された電力が電力回収設備29等を介して分割ケーブル30a、30b、30c等に送られ、さらにブラシ44a、44b、44cに接続されている。これにより、ブラシ44a、44b、44cと電導リングレール41a、41b、41cには通電するが保護ボックス45やサポート46a等には通電されない。
図3において電導リングレール41a、41b、41cとして電極数が3極のものを例示したが、これに補助電源などの電導機能を追加すると、より多極数の構成となる。また、図2に示したように、回転軸内部室37の底部にはシール部からの漏水、ドレン等による漏電事故等を防止するために常に漏水のチエックをすると共に、溜まった水を排出するための水中ポンプ49を配設する等の対策が施されている。
次に回転軸部Sの説明を行う。
浮体支持軸14の浮体連結軸部31の下端に形成されたフランジ32には、相フランジ51が設けられている。この相フランジ51には、摺動胴52が設けられており、該摺動胴52には摺動フランジ53が設けられている。
摺動胴52の下方には支持軸胴56が配設されている。支持軸胴56の上端には摺動フランジ55が形成されている。摺動フランジ53の下面と支持軸胴56の上端の摺動フランジ55上面との間に摺動シート54が介装されている。支持軸胴56の下端にはフランジ57が設けられている。
摺動フランジ55には、摺動胴52の内側に位置するように内胴58が設けられている。この内胴58と摺動胴52とは摺動回転できる。
図示した例では、摺動フランジ53の上面には摺動シート59を配設し、摺動フランジ55の下面には摺動シート60を配設してある。これら摺動フランジ53、摺動シート54、摺動フランジ55、摺動シート59および摺動シート60の計5枚を鋏環61により、全周に間隙等の余裕を持たせて挟み込んである。工作の都合上鋏環61は全円周を2個、或いは複数個に分割すると良いが、分割部はフランジ62等を設け、ボルト63等で締め付け円形を保つようにする。
つぎに浮体支持軸14の屈折部Jの説明を行う。
図2に示したように、支持軸胴56の下端部に設けたフランジ57に下延軸部140の上端に形成されている上端フランジ71が連結されている。フランジ57と上端フランジ71とはボルト72等で固定されている。上端フランジ71の中心部には前記したケーブル挿通管34の鉛直に延びる部分が貫通し、貫通部73は溶接などで固着されている。ケーブル挿通管34は、貫通部73の下方で斜め下方に屈曲し、先端は下延軸部140の外部に延びている。
上端フランジ71の下方には、屈折胴74aおよび該屈折胴74aの下に位置する屈折胴74bそれぞれが配設されている。屈折胴74aと屈折胴74bとは、前記のように屈折ピン15によって連結されている。また、屈折胴74aの端面にはフランジ77、78、79等が設けられている。同様に屈折胴74bの端面にはフランジ80、81、82等が設けられている。
屈折胴74aの側壁には、ケーブル挿通管34の先端側が貫通する貫通部75が形成されている。この貫通部75ではケーブル挿通管34と屈折胴74aの側壁とを補強板を取り付けたり、溶接をしたり等によって密閉してある。
以上によりケーブル挿通管34内に通されたケーブル34aは浮体支持軸14の浮体連結軸部31内部から装置外部へ出すことができる。また、屈折胴74aには装置全体を係留する係留チェーン22を取り付けるチェーン取付部21が設けられている。
なお、ここで前記した上端フランジ71の中心部を貫通し、溶接などで固着し、しかも底板33の中心部を貫通したケーブル挿通管34は、シールボックス36,36aとリング40との間にスペーサー40a、縦フランジ40b、ボルト40c等を設け、シール35aのメンテナンススペースの隙間は塞ぐが、ある程度の緩み、ゆとりのある設定としてある。
浮体連結軸部31と下延軸部140との関係において、上端フランジ71とリング40の間は、最も負荷が掛かる相対的な摺動回転軸の中心軸ともなり、装置の要部ともなるので、鋏環61が万一の事故などで破壊した場合でも、この中心軸部の要部としてのケーブル挿通管34とリング40、シールボックス36,36aが破壊されなければ安全性が保たれる。したがって、上端フランジ71には補強骨71aを設け、底板33には補強骨33aを設けてこの部分に十分な強度を持たせている。
図1、図2において、下延軸部140は、最下端部には抵抗板錘19およびバラストタンク20a、20b、連通口20c並びにバラスト水を注排水するノズル等が設けられている。屈折ピン15は、下延軸部140の延びる方向の中心線上において、該中心線と直交する方向上に設けられている。屈折ピン15は屈折胴74a,74bの屈折支点となる。屈折胴74aにはリング76が設けられ、屈折胴74bには当板83a、83bが設けられており、屈折胴74a、74b双方に穿設された穴に屈折ピン15が通されている。この屈折ピン15を用いることで、屈折胴74a,74bは屈折するので、下延軸部140を屈折させることができ、運搬、設置等の作業上便利である。
図2、図4において、屈折胴74aの下端面に設けられたフランジ77に相対するように屈折胴74bの上端面にはフランジ80が設けられている。また、屈折胴74aの側面を切欠いた側面端の鉛直部分に設けられたフランジ78と対称となるフランジ81が屈折胴74bの側面端の鉛直部分に設けられている。さらに、屈折胴74aの側面を切欠いた側面端の傾斜部分に設けられた斜面フランジ79と同様の斜面フランジ82が屈折胴74bの側面を切欠いた側面端の傾斜部分に設けられている。
図示したように屈折胴74a,74bの側面の切欠き部分は連続した切り欠き部分となっているが、この切欠き部分を塞ぐように胴当て85が設けられている。この胴当て85には、前記したフランジ79、78、81、82と相対するようにフランジ86、87、88が設けられている。これらフランジ79、78、81、82と相対するフランジ86、87、88とはボルトなどで固定されている。
水中でのダイバーの作業を簡略化するために、上方に位置する屈折胴74aにはアイプレート89を設け、胴当て85にヒンジ90を設けて、これらをピン91によって連結してある。これにより、作業中部品を海に落とすことがないようにするための対策と作業の簡略化が図られている。また、胴当て85にはアイプレート92を設けて、ワイヤーロープによって索引し、ダイバー作業の簡略化を図っている。また、胴当て85には補助浮体93を設けて浮力のつり合いを考慮することにより作業の軽減、簡略化を図っている。
図5に示したように、本発明の浮体支持軸の構造を有する浮体支持軸を備えた水上発電装置Aは、水底SGに在るが下端のアンカー23が係留チェーン22によって係留されており、水面SW上に浮上している。水面SW上に浮上している浮体1は中心部が水面SWよりも上方に突き出すように浮力が調整されている。中心部には後述するように水が入り込む開口101が形成されている。浮体1はこの開口101から下向きに傾斜した傾斜面102aを有する板状の傾斜部102bを有しており、傾斜部102bの下端周縁は、水面下となるように構成されている。
図6に例示したように、浮体1は、上から見たときに傾斜部102bの下端周縁がほぼ均等な長さの複数の端辺部からなる多角形を成しているものである。なお、この形状は多角形に限らず円形、楕円形等であってもよい。
水上発電装置Aのほぼ中心部、すなわち、開口101周縁からは、傾斜面102a上を傾斜部102bの下端周縁に向かってほぼ均等な角度をもって放射状に延びる板状或いは内部が空洞である箱状の収斂堤103が立設されている。この収斂堤103は、開口101側から傾斜部102bの下端周縁側までその上縁の高さの位置が変わらない。
言い換えると、傾斜部102bの傾斜面102aから収斂堤103の上縁までの高さは傾斜面102aが開口101側から下端周縁に向かって低くなるにしたがって、傾斜部102bからの収斂堤103の上縁までの高さが高くなっている。この収斂堤103の内部には、水上発電装置Aに浮力を与えるための不図示の浮力室が設けられている。
前記したように浮体1の中心部に設けた開口101の下方にはプール106が配設されている。このプール106は、開口101とほぼ同心に配設されており、中底107によって上部プール106aと下部プール106bに仕切られている。上部プール106aは、開口101側から解放されている。上部プール106aと下部プール106bとは複数設けた連通部108によって連通している。この複数の連通部108それぞれの内部には、後述する発電機109を駆動させるための水車110が配設されている。
上部プール106aの側壁の外側には、このプール側壁106cを囲むように浮力室112が形成されている。この浮力室112は、プール側壁106cと、傾斜部102bの傾斜面102aの裏側と、隔壁113とによって密閉可能な空間として形成されている。この浮力室112には浮力の調整のためのバラスト水が出入りするため、不図示のノズルや通気配管並びにポンプ装置、波浪の大小による装置の浮沈コントロール設備等が設けられている。或いはスチロール等による浮力室が設けられている。
傾斜面102aには取水口114が設けられており、この取水口114からは上部プール106aまで連通する取水路115が設けられている。この取水路115は、浮体1の外部の水を上部プール106aに取り込むための水流路である。この取水路115の上部プール106aの近傍には、上部プール106aに取り込んだ水が浮体1の外部側へ逆流することを防止するための逆止手段116が配設されている。
この逆止手段116は逆止弁でもよいが、より簡易な構造のものとして、取水路115を塞ぐことができる板状体を、取水路115を塞いだ状態よりも取水口114側へは逆流しないように取り付けたものでよい。なお、逆止手段116の取り付け位置は、取水路115内であれば上部プール106aの近傍に限らず、上部プール106aに取り込んだ水が浮体1の外部側へ逆流が防止できる位置であればよい。また、取水口114には取水フィン117が設けられている。
また、傾斜面102aには、取水口114の下側に排水口118が設けられている。この排水口118からは下部プール106bまで連通する排水路119が設けられている。この排水路119は、下部プール106bの水を浮体1の外部に排水するための排水路である。この排水路119の排水口118の近傍には、浮体1の外部の水が下部プール106bに進入することを防止するための進入防止手段120が配設されている。
これら取水路115と排水路119とを一組として、複数組を傾斜面102aの全周にわたって略等間隔に配設することが好ましい。例えば、隣り合う2つの収斂堤103によって画成された傾斜面102aごとに一組を配設する。
これにより、水上発電装置Aを水面上に設置する際に、波の寄せてくる向きや水流の向きを考慮することなく水上発電装置Aをどのような向きに設置しても変わらない発電効率で発電することができる。ただし、舵板操作による。水流の向きに関しては本発明の浮体回転軸を用いて、自動的に向きを変えて発電することもできる。また、プール106の上部プール106aの側壁106cと排水路119の仕切り壁部において、メンテナンス用ドア121等も設けられている。
前記のように連通部108内には連通部108内を上部プール106aから下部プール106bへ流れる水を利用して発電機109を駆動させるための水車110が配設されている。水車110は、連通部108内を上部プール106aから下部プール106bへ流れる水によって回転する。水車110の回転軸122は、連通部108の中心と同心となるように延設されている。これら水車110の回転軸122の上部には不図示の変速機が連結されており、該変速機を介して発電機109が連結されている。
図7は図1におけるZ−Z矢視図であり、舵板縦断面図である。舵板4は船舶に用いる舵板とほぼ類似の役目をする類似の形状のものである。本装置においてはプロペラタービン水車3を水流の流れに合わせて、効率良く回転させるために舵板4を設けている。
舵板4の内部を上下に仕切る上部は舵板バラストタンク8aとし、下部は舵板メンテナンス通路8bとしてある。舵板メンテナンス通路8b,8cに連通した舵板発電機室8dにはプロペラ回転軸5と増速機6、発電機7等が配設されている。舵板バラストタンク8aにはバラスト水の供給、排水ポンプ、通気口等の設備が設けられている。
図8は、図1のW部におけるプロペラタービン水車3の取付けられた部分を示す縦断面拡大図である。図9は、図1のW部を示す図8の平面図である。図10は図8におけるX−X矢視断面図である。
図8および図9において、海流・潮流等の流体の流れ方向SFの上流側となる部分に舵板発電機室8dが設けられている。また、舵板発電機室8d内には、下流側に外壁131が設けられている。外壁131は、外壁131よりも外の外海132の海水が舵板発電機室8dに流入しないようになっている。舵板発電機室8dの外壁131にはプロペラタービン水車3の回転を伝達する回転軸5が挿通されている。
外壁131を貫通する部分には軸受133が設けられている。軸受133は、回転軸5の回転を円滑に回転させるだけでなく、外海132からの海水が舵板発電機室8d内に流入、漏水させないようにするための止水防止機能も備えている。回転軸5からの回転力により、舵板発電機室8d内に配設した発電機7が駆動され、発電される。なお、前記のように増速機6および発電機7の代わりに油圧ポンプ、油圧配管等により、運転室2に油圧動力を伝導し、運転室2内の発電機を回転させて発電するようにしてもよい。
外壁131の外側には自在継手9が設けられている。この自在継手9を介して前記回転軸5と回転軸5aとが連結されている。これにより、回転軸5aは回転軸5に対して屈折して角度変化することができる。さらに回転軸5aの途中にはアーム軸受10を設けてある。図8、図9、図10において軸受部の両側のアーム10aに挟まれた中で両腕を延ばしたようにアーム軸受10が設けられると共に、その中に回転軸5aが通されている。また、アーム10aの屈折(支持)点10bの軸受10dは舵板発電機室8dの外壁131に固着されている。
図8における前記した自在継手9の屈折点9aとアーム10aの屈折(支持)点10bを一致させ、ここを支点に回転軸5aをメンテナンス時においては最大屈折角度α或いは運転時屈折角度β1、β2の範囲で屈折させることができる。図9において、両側のアーム10aの屈折(支持)点10bに設けたピン10cが左右同様に設けられている。したがって、アーム10aの屈折(支持)点10bを両側に設け、その中で、回転軸5、5aの屈折点9aが回転するため、左右両方向には屈折できないが上下方向には屈折しながら回転軸5aの回転を回転軸5に伝えられる。
また、アーム軸受10の上面にアイプレート134、穴135を設け、前記したワイヤーロープ13の一端を通し、縛り付け、ウインチ11でワイヤーロープ13を索引することにより回転軸5aを屈折させることができる。これにより、装置の曳航、運搬、移動時におけるプロペラタービン水車3の破壊を防止することができる。
さらに回転軸5aの下流側先端には、プロペラタービン水車3が設けられている。プロペラタービン水車3のブレード136はハブ137を介して回転軸5aにしっかりと締め付けられている。ハブ137には水中における複数枚のブレード136とハブ137、アーム軸受10ならびに回転軸5aの重量と海水中の浮力のバランスとキャビテーション防止対策のために浮力体138とが設けられている。
図9に示したように、2機のプロペラタービン水車3が一対設けられている。2機のプロペラタービン水車3は、それぞれのハブ137から真直ぐに延びる回転軸5aの軸心が平行となるように配設されている。
また、浮体支持軸14は、2機のプロペラタービン水車3それぞれの回転軸5aの軸心の延びる延長方向にあって、2本の軸心間の真ん中に位置している。2つのプロペラタービンの回転方向は反対になっている。これにより、2機のプロペラタービン水車3によるトルクは相殺されて、浮体1が一方に回転してしまうことなく、海流・潮流に対して最適な方向が維持される。
以上のような構成において、台風時等における水上発電装置A全体のピッチングに対しても、海流・潮流等の水上発電装置Aにおけるプロペラタービン水車3の回転は、図8に示したように自在継手9におけるβ1或いはβ2の屈折作用によってピッチング現象を吸収し、安定回転、ならびに装置全体の安定性、安全性に富み、効率上昇が期待できる。
図1において水上発電装置Aの浮体1の上部には、浮体1の中心部を縦方向上方に延びるタワー24を延設した場合を破線で示してある。このタワー24の上部にナセル25とブレード26が配設され、風車27を形成する。
海洋上で風が吹き、波が立ち、風車27が稼働して発電した電力と、これまでに説明を行った波力発電、海流・潮流等による水上発電装置で発電した電力を総合的に電力回収設備29に回収したのち前記ケーブル挿通管34内に設けたケーブル34aを介して陸上等送電目的地まで送電することができる。
図11(A)は海流・潮流等の流速分布一例図であり、図11(B)は海流・潮流等の流水受水面形状一例図である。また、図11(C)は海流・潮流等のベクトルの一例を示す図である。
図12および図13は、本発明の第2の実施の形態に係る水上発電装置Bを示し、浮体支持軸14の構造を有する支持軸を備えた水上発電装置Bの低層水(栄養塩水)の取水構成図である。本図においては汲み上げた低層水(栄養塩水)をプロペラタービン水車3の上流側に放水し、外海に拡散するものである。設計次第では、この水をホース等を用いて使用目的の養殖場等に給水することも可能である。
本実施の形態に係る水上発電装置Bは、波浪などによる浮体1と浮体支持軸14の上下動に対して逆止弁158、162の作用によってある程度の低層水を汲み上げることが可能であるが汲み上げ量をより一層大きくするために、水中ポンプ154を設けてある。
前記した浮体1の浮体支持軸14はほぼ鉛直に海中に延び、水中の下延軸部140の上部には屈折部Jとチェーン取付部21が設けられている。屈折部Jの上方に塞ぎ板151が設けられている。塞ぎ板151は、浮体支持軸14の上軸部74aの内側軸断面を全面的に塞いでいる。
塞ぎ板151の中央部には、穴152とノズル153が設けられている。下延軸部140内部でこの塞ぎ板151には水中ポンプ154が配設されている。水上発電装置Bの中心線2cが中心を通るように穿設した穴152には、水中ポンプ154の取水口155が通されている。
水中ポンプ154の回転は、運転室2内の保護ボックス45の上部に設けた駆動モーター34fによって行われる。駆動モーター34fから延びる回転軸34cおよび保護管34bが前記ケーブル挿通管34の内部において水上発電装置Bの中心線2cと同心となるように設けられている。これにより、駆動モーター34fの回転は水中ポンプ154に伝達される。
水中ポンプ154が回転すると浮体支持軸14内を汲み上げられた低層水は、水中ポンプ154の取水口155から塞ぎ板151を通過して、屈折部Jの上方にある上部室156に送られる。該上部室156の上方には前記した上端フランジ71、チェーン取付部21等が設けられている。チェーン取付部21とほぼ同レベルの位置にノズル157、逆止弁158、放水口159を一組として、浮体支持軸14の上軸部屈折胴74aの円周上に複数組が設けられている。
このため、水中ポンプ154で汲み上げた低層水は浮体支持軸14の上部室156から、ノズル157、逆止弁158、放水口159を介して外海に放水される。放水された低層水は海流・潮流の水に流されながらプロペラタービン水車3の回転により拡散される。
一方、浮体1の浮体支持軸14の下端部に錘19が設けられると共に、浮体支持軸14の最下端にはフランジ14dが設けられている。フランジ14dの下方には相フランジ160に繋がるフレキシブルホース161、逆止弁162、取水口163が設けられている。取水口163は、フレキシブルホース161にて取水目的の位置まで下げられている。このため水中ポンプ154が稼働すると取水目的の低層水(栄養塩水)等を取水して上部放水口159より放水することができる。
図14は、図13におけるV−V矢視断面図である。図示したように、同心多重に構成された管の外側にケーブル挿通管34が設けられている。このケーブル挿通管34の内部には、ケーブル34aの分割ケーブル43a、43b、43cが同一の円周上にほぼ等間隔に設けられている。これら分割ケーブル43a、43b、43cよりも中心寄りには保護管34bが設けられている。さらにその内側の中心部には回転軸34cが設けられている。
また、設計条件次第であるが、保護管34bの内側には樹脂ライニング34dが設けられ、さらにその内側には間隙34eを有している。この間隙34e或いはケーブル挿通管34と保護管34bの間隙には水上発電装置Bの上部から海水などの冷却水を注入して回転軸34cとその関連軸受け、樹脂ライニング34d、および分割ケーブル43a、43b、43c等を冷却することもある。
図15は、乾ドック内における錘製作要領図である。本図はドック165内でおもり19の製作時における錘荷重は相当量の荷重となるため、ドック165に常備のクレーンなどでは吊ることができない。このため、錘19の両側に設けたバラストタンク20a、20b双方を連通させる連通口20cが設けられている。
図16は水張りドック内における錘回転取付け要領図である。本図においては錘19の製作は全て完了した時点でドック165内に水を入れ、錘19を浮上させる。浮上した錘19は重心の関係から製作時とは違い浮上しているため、バランスを失い重心と浮心との関係からフランジ14bは下向きとなる。しかし、大きなバランス崩れではないため、このフランジ接続先のフランジ14cにロープや船などで引き寄せて比較的簡単に双方のフランジをボルト締めすることができる。
ここで、錘19の両側に両側均等なバラストタンク20a、20bを設け双方を連通口20cで連通させ、多少フランジ14bの方が重くなるように設計することにより、非常に簡単に作業が行える。
また、風力発電装置内にクレーンを備えることにより、水上風力発電装置の重量バランスを取るだけでなく、外部の大がかりなレッカー、重機、クレーン台船等の出動を削減し、水上風力発電装置の組み立て、設置、保守、点検、メンテナンスなどが容易になる。さらに、風波、うねり等荒海域でのメンテナンス作業の危険性の改善、現地工事の削減、簡略化によって稼働率を高め、トータルシステムとして、安全性、安定性、経済性等において総合的に勝り、製造コストならびに発電原価等の大幅な引き下げが可能となる。
図17は、本発明の第3の実施の形態に係る水上発電装置Cを示している。この水上発電装置Cの備える浮体支持軸14Aは、第1の実施の形態に係る水上発電装置Aにおける浮体支持軸14から回転軸部Sを除いた軸構造を有している。なお、第1の実施の形態に係る水上発電装置Aにおける構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付して、それらの説明を省略する。
浮体支持軸14Aは、全体として一本の軸状を成している。浮体支持軸14Aは、浮体1に連結された浮体連結軸部310と、この浮体連結軸部310よりも下方に延びる下延軸部140とを有している。浮体連結軸部310は、水上発電装置Aにおける浮体連結軸部31の上端が運転室2の床板2aまで延びているが、上端がプール106の中底107よりもやや上方にまでしか延びていない点で異なっている。
浮体連結軸部310の下端には、屈折部Jの屈折胴74aが連結固定されている。屈折胴74aには、屈折ピン15により該屈折ピン15を回動中心軸として上方に回動可能な屈折胴74bが連結されている。また、上記実施の形態と同様に胴当て85が取り付けられている。
これよりも下部の構成は、第1の実施の形態と同様である。なお、第1の実施の形態では屈折胴74aにチェーン取付部21が設けられている。本実施の形態においても屈折胴74aにチェーン取付部21を設けることができるが、図17には浮体1の底板111にチェーン取付部210を設けたものが例示されている。また、チェーン取付部210は中底107に設けてもよい。
図18は、本発明の第4の実施の形態に係る水上発電装置Dを示している。この水上発電装置Dの備える浮体支持軸14Aは、第3の実施の形態に係る水上発電装置Cにおける浮体支持軸14Aと同じである。また、浮体1の底板111または中底107にチェーン取付部210を設けたことも第3の実施の形態に係る水上発電装置Cと同様である。さらに、第2の実施の形態に係る水上発電装置Bと同様にプロペラタービン水車3を備えている。即ち、本実施の形態に係る水上発電装置Dは、第3の実施の形態に係る水上発電装置Cにプロペラタービン水車3を設けたものである。
本発明の第1の実施の形態から第4の実施の形態それぞれに係る水上発電装置A,B,C,Dは、いずれも浮体支持軸を途中で屈折させることができるので、海洋上での移動が容易であり、各種の装置を設置した浮体を海洋上の所望の場所に設置して、風と波と海流のエネルギーを利用した複合発電を容易にすることができる。
以上、本発明の実施の形態を図面によって説明してきたが、具体的な構成は前述した実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。
本発明に係る機構および装置は、海洋上において、使用する浮体式の水上発電装置に限られることなく、広く適用することができる。また、風力、波力、海流、潮流、潮汐、河川流水発電装置や、これらの固定式発電装置等の海洋エネルギーを利用する分野等にも広く使用できる。
A…水上発電装置
B…水上発電装置
C…水上発電装置
D…水上発電装置
J…屈折部
F…風
SF…流体の流れ方向
SF1、SF2、SF3、SF4…海流・潮流の流速
SW…海面(水面)
SG…海底(水底)
S…回転軸部
α…最大屈折角度
β1、β2…運転時最大屈折角度
1…浮体
2…運転室
2a…運転室の床板
2c…中心線
3…プロペラタービン水車
4…舵板
5、5a…回転軸
6…増速機
7…発電機
8a…舵板バラストタンク
8b、8c…舵板メンテナンス通路
8d…舵板発電機室
9…自在継手
9a…自在継手の屈折点
10…アーム軸受
10a…アーム
10b…屈折(支持)点
10c…ピン
10d…軸受
11…ウインチ
12…滑車
13…ワイヤーロープ
14…浮体支持軸
14A…浮体支持軸
14a…サドル
14b、14c…フランジ
15…屈折ピン(回動中心軸)
16…補助浮体
16a…スリーブ管
16b、16c、16f…滑車
16d…サドル
16e…ベース
17…ウインチ
18…ワイヤーロープ
19…錘
20a、20b…バラストタンク
20c…連通口
21…チェーン取付部
22…係留チェーン
23…アンカー
24…タワー
25…ナセル
26…ブレード
27…風車
28…発電機
29…電力回収設備
30a、30b、30c…分割ケーブル
31…浮体連結軸部
32…フランジ
33…底板
33a…補強骨
34…ケーブル挿通管
34a…ケーブル
34b…保護管
34c…回転軸
34d…ライニング
34e…間隙
34f…駆動モーター
35、35a…シール
36、36a…シールボックス
37…内部室
38…押さえリング
40…リング
40a…スペーサー
40b…縦フランジ
40c…ボルト
41a、41b、41c…電導リングレール
42a、42b、42c…碍子
43a、43b、43c…分割ケーブル
44a、44b、44c…ブラシ
45…保護ボックス
45a…サポート
46a、46b、46c…サポート
47a、47b、47c…碍子
48a、48b、48c…スプリング
49…水中ポンプ
51…相フランジ
52…摺動胴(上部胴)
53…摺動フランジ
54…摺動シート
55…摺動フランジ
56…支持軸胴(下部胴)
57…フランジ
58…内胴
59、60…摺動シート
61…鋏環
62…フランジ
63…ボルト
71…上端フランジ
71a…補強骨
72…ボルト
73…貫通部
74a…屈折胴(上軸部)
74b…屈折胴(下軸部)
75…貫通部
76…リング
77、78…フランジ
79…斜面フランジ
80、81…フランジ
82…斜面フランジ
83a、83b…当板
84…ナット
85…胴当て
86、87、88…フランジ
89…アイプレート
90…ヒンジ
91…ピン
92…アイプレート
93…補助浮体
101…開口
102a…傾斜面
102b…傾斜部
103…収斂堤
104…バランス浮体
106…プール
106a…上部プール
106b…下部プール
106c…側壁
107…中底
108…連通部
109…発電機
110…水車
111…底板
112…浮力室
113…隔壁
114…取水口
115…取水路
116…逆止手段
117…取水フィン
118…排水口
119…排水路
120…進入防止手段
121…メンテナンス用ドア
122…回転軸
131…外壁
132…外海
133…軸受
134…アイプレート
135…穴
136…ブレード
137…ハブ
138…浮力体
140…下延軸部
151…塞ぎ板
152…穴
153…ノズル
154…水中ポンプ
155…取水口
156…上部室
157…ノズル
158…逆止弁
159…放水口
160…相フランジ
161…フレキシブルホース
162…逆止弁
163…取水口
164…低層水(栄養塩水)
165…ドック
166…枕木
210…チェーン取付部
310…浮体連結軸部

Claims (8)

  1. 各種の装置を設置して水面上に浮かべる浮体を支持するための浮体支持軸の軸構造において、
    前記浮体支持軸は、全体として一本の軸状を成し、前記浮体に連結された浮体連結軸部と、該浮体連結軸部よりも下方に延びる下延軸部とから成り、該下延軸部の下方には錘とバラストタンクとが設けられ、
    前記下延軸部は、上軸部及び下軸部から成り、前記上軸部と前記下軸部とは、前記下軸部を上軸部へ向けて回動可能とする、前記下延軸部の中心線と交叉する回動中心軸によって連結され、前記上軸部の下端と前記下軸部の上端とにはフランジが設けられ、
    前記錘とバラストタンクとは、前記下軸部に設けられ、前記下軸部の上方への回動によって水面上に揚げることが可能であり、前記上軸部の下端に設けられたフランジと前記下軸部の上端に設けられたフランジとを連結固定することによって一本の軸状にして鉛直下方に吊り下げ可能であることを特徴とする浮体支持軸の軸構造。
  2. 各種の装置を設置して水面上に浮かべる浮体を支持するための浮体支持軸の軸構造において、
    前記浮体支持軸は、全体として一本の軸状を成し、前記浮体に連結された浮体連結軸部と、該浮体連結軸部よりも下方に延びる下延軸部と、該下延軸部と前記浮体連結軸部とを相対回転可能に連結する回転軸部とから成り、前記下延軸部の下方には錘とバラストタンクとが設けられ、
    前記回転軸部は前記浮体連結軸部に連結された上部胴と前記下延軸部に連結された下部胴とから成り、
    前記下延軸部は、上軸部及び下軸部から成り、前記上軸部と前記下軸部とは、前記下軸部を上軸部へ向けて回動可能とする、前記下延軸部の中心線と交叉する回動中心軸によって連結され、前記上軸部の下端と前記下軸部の上端とにはフランジが設けられ、
    前記錘とバラストタンクとは、前記下軸部に設けられ、前記下軸部の上方への回動によって水面上に揚げることが可能であり、前記上軸部の下端に設けられたフランジと前記下軸部の上端に設けられたフランジとを連結固定することによって一本の軸状にして鉛直下方に吊り下げ可能であることを特徴とする浮体支持軸の軸構造。
  3. 前記浮体支持軸の回転中心線が中心を通るように前記浮体支持軸内に設けたシールボックスとケーブル挿通管を備え、
    前記シールボックスは、前記浮体連結軸部の下端部に設けた底板に貫通して設けられ、
    前記ケーブル挿通管は、前記シールボックス内に挿通されており、前記下延軸部の上端部に設けたフランジに貫通して設けられ、
    前記回転軸部が回転すると、前記ケーブル挿通管に対して前記シールボックスが回転することを特徴とする請求項2に記載の浮体支持軸の軸構造。
  4. 前記錘は前記浮体支持軸の下端部に設けられ、前記バラストタンクは前記錘の上下に配設され、前記上下のバラストタンクを連通口で連通させたことを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の浮体支持軸の軸構造。
  5. 前記浮体は、該浮体の上面に配設され、内部に駆動モータを設けた運転室と、前記浮体支持軸の中心線上に延設されたケーブル挿通管と、前記駆動モータから前記ケーブル挿通管内を延びる回転軸と、前記下延軸部内に配設された水中ポンプとを備え、
    前記浮体支持軸の下延軸部の内部を取水路とし、前記下延軸部の上部に放水口を有し、
    前記駆動モータによって駆動される前記水中ポンプによって前記下延軸部の下端部近傍の水を前記放水口から放水可能としたことを特徴とする請求項1から4のいずれか一項記載の浮体支持軸の軸構造。
  6. 水面上に浮かぶ浮体に発電装置を設けた水上発電装置において、
    請求項1から5のいずれか一項に記載の軸構造を有する浮体支持軸を備えたことを特徴とする水上発電装置。
  7. 海流・潮流等を利用する発電装置を水面上に浮かぶ浮体に設けた水上発電装置において、
    請求項1から5のいずれか一項に記載の軸構造を有する浮体支持軸を備えたことを特徴とする水上発電装置。
  8. 風力を利用する発電装置を水面上に浮かぶ浮体に設けた水上発電装置において、
    請求項1から5のいずれか一項に記載の軸構造を有する浮体支持軸を備えたことを特徴とする水上発電装置。
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