JP6772799B2 - Turbine rotary shaft brake system for submersible floating power generator - Google Patents

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Description

本発明は、水中浮遊式発電装置のタービン回転軸ブレーキシステムに関する。 The present invention relates to a turbine rotary shaft brake system for an underwater floating power generator.

水中浮遊式発電装置として、例えば、特許文献１に記載された装置が知られている。特許文献１に記載された水中浮遊式発電装置は、タービン翼を有する発電用タービンが設けられたポッドを備え、水中において海流もしくは潮流によってタービン翼を回転させて発電を行っている。 As an underwater floating power generation device, for example, the device described in Patent Document 1 is known. The underwater floating power generation device described in Patent Document 1 includes a pod provided with a power generation turbine having turbine blades, and generates power by rotating the turbine blades in water by an ocean current or a tidal current.

特表２０１４−５３４３７５号公報Japanese Patent Publication No. 2014-534375

ここで、発電を行わない等の場合には、水中浮遊式発電装置を海面に浮上させることがある。発電用タービンの回転が可能な状態で水中浮遊式発電装置を浮上させると、水中浮遊式発電装置が不安定な状態で浮上することがある。このため、本分野では、水中浮遊式発電装置を浮上させる際に発電用タービンの回転を簡素な構成で制御することが求められている。 Here, when power generation is not performed, the underwater floating power generation device may be floated on the sea surface. If the underwater floating power generation device is levitated while the power generation turbine can rotate, the submersible floating power generation device may levitate in an unstable state. Therefore, in this field, it is required to control the rotation of the power generation turbine with a simple configuration when the underwater floating power generation device is levitated.

そこで、本発明は、水中浮遊式発電装置を浮上させる際に発電用タービンの回転を簡素な構成で制御可能な水中浮遊式発電装置のタービン回転軸ブレーキシステムを提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a turbine rotary shaft brake system for an underwater floating power generation device that can control the rotation of a power generation turbine with a simple configuration when the underwater floating power generation device is levitated.

本発明の一側面は、タービン翼を有する発電用タービンが設けられた水中浮遊式発電装置のタービン回転軸ブレーキシステムであって、水中で受ける水圧によって作動し、発電用タービンの回転軸に対してブレーキ力を付与するブレーキを備える。 One aspect of the present invention is a turbine rotary shaft brake system of an underwater floating power generation device provided with a power generation turbine having turbine blades, which is operated by water pressure received in water and with respect to the rotary shaft of the power generation turbine. It is equipped with a brake that applies braking force.

この水中浮遊式発電装置のタービン回転軸ブレーキシステムでは、水中で受ける水圧によって作動するブレーキによって、発電用タービンの回転軸に対してブレーキ力が付与される。これにより、ブレーキを作動させるための駆動機構を別途用いることなく、水中浮遊式発電装置の周りの水圧を用いて簡素な構成で発電用タービンの回転を制御できる。これにより、水中浮遊式発電装置を浮上させる際に発電用タービンの回転を簡素な構成で制御することができる。 In the turbine rotary shaft brake system of this underwater floating power generation device, a braking force is applied to the rotary shaft of the power generation turbine by a brake operated by water pressure received in water. As a result, the rotation of the power generation turbine can be controlled with a simple configuration by using the water pressure around the submersible floating power generation device without separately using a drive mechanism for operating the brake. As a result, the rotation of the power generation turbine can be controlled with a simple configuration when the underwater floating power generation device is levitated.

水中浮遊式発電装置のタービン回転軸ブレーキシステムは、回転軸及びブレーキを収容する筐体と、一方の端部がブレーキに接続され、他方の端部が筐体を貫通して筐体の外部に連通する注水管と、を更に備え、ブレーキは、回転軸に当接する当接部材と、注水管から注水された水の圧力によって作動し、当接部材を回転軸に押し付けるピストンと、を備えていてもよい。この場合には、水圧で作動するピストンによって当接部材を発電用タービンの回転軸に押し付けることによって、簡素な構成で回転軸にブレーキ力を付与することができる。 The turbine rotary shaft brake system of the submersible floating power generator has a housing that houses the rotary shaft and the brake, one end is connected to the brake, and the other end penetrates the housing to the outside of the housing. The brake further includes a water injection pipe that communicates with the brake, and a contact member that abuts on the rotating shaft, and a piston that operates by the pressure of water injected from the water injection pipe and presses the contact member against the rotating shaft. You may. In this case, a braking force can be applied to the rotating shaft with a simple structure by pressing the contact member against the rotating shaft of the power generation turbine by a hydraulically operated piston.

水中浮遊式発電装置のタービン回転軸ブレーキシステムは、注水管における一方の端部と他方の端部との間に設けられたマスターシリンダを更に備え、マスターシリンダとブレーキとの間の注水管内には作動液が充填され、マスターシリンダは、注水管の他方の端部から注水された水の圧力を、作動液に伝達し、ピストンは、作動液の圧力によって作動してもよい。この場合、水中浮遊式発電装置の外部から注水された水は、ブレーキのピストンに直接作用しない。すなわち、ピストン周りには、外部から取り込まれた水が導入されない。このように、マスターシリンダを設けることで、外部から取り込まれた水の流通範囲を短くすることができる。外部から取り込まれた水の流通範囲を短くすることで、注水管内を流通する水が入れ替わり易くなる。また、例えば外部から取り込まれた水の中にゴミ等の異物が含まれていても、これらの異物がピストン周りに導入されない。このため、ブレーキの耐久性を向上させることができる。 The turbine rotary shaft brake system of the submersible floating power generator further includes a master cylinder provided between one end and the other end of the water injection pipe, and in the water injection pipe between the master cylinder and the brake. Filled with hydraulic fluid, the master cylinder may transfer the pressure of water injected from the other end of the water injection pipe to the hydraulic fluid, and the piston may be actuated by the pressure of the hydraulic fluid. In this case, the water injected from the outside of the submersible floating power generator does not act directly on the brake piston. That is, water taken in from the outside is not introduced around the piston. By providing the master cylinder in this way, the distribution range of water taken in from the outside can be shortened. By shortening the distribution range of water taken in from the outside, the water flowing in the water injection pipe can be easily replaced. Further, for example, even if foreign substances such as dust are contained in the water taken in from the outside, these foreign substances are not introduced around the piston. Therefore, the durability of the brake can be improved.

水中浮遊式発電装置のタービン回転軸ブレーキシステムは、注水管に設けられ、注水管の他方の端部から注水された水の流通状態を切り替える注水バルブと、注水管に設けられ、注水管の他方の端部から注水バルブへの水の流通を許容し、注水バルブから注水管の他方の端部への水の流通を遮断する注水側逆止弁と、一方の端部が注水管に接続され、他方の端部が筐体を貫通して筐体の外部に連通し、注水管の他方の端部から注水された水を筐体外に排水する排水管と、排水管に設けられ、排水管内の水の流通状態を切り替える排水バルブと、排水管に設けられ、排水バルブから排水管の他方の端部への水の流通を許容し、排水管の他方の端部から排水バルブへの水の流通を遮断する排水側逆止弁と、を更に備え、注水バルブ及び排水バルブは、電力によって流通状態を切り替え、注水バルブは、非通電状態において、注水管の他方の端部から注水された水を注水管内で流通させ、排水バルブは、非通電状態において、排水管内の水の流通を遮断してもよい。この場合、注水バルブ及び排水バルブが非通電の状態において、ブレーキが発電用タービンの回転軸にブレーキ力を付与した状態となる。これにより、水中浮遊式発電装置を浮上させる際に発電用タービンの回転軸にブレーキ力を付与するために電力を用いることなく、水圧によってブレーキ力を付与することができる。 The turbine rotary shaft brake system of the submersible floating power generation device is provided in the water injection pipe and is provided in the water injection pipe to switch the flow state of the water injected from the other end of the water injection pipe, and is provided in the water injection pipe and is provided in the other end of the water injection pipe. A check valve on the water injection side that allows the flow of water from the end of the water injection valve to the water injection valve and blocks the flow of water from the water injection valve to the other end of the water injection pipe, and one end is connected to the water injection pipe. , The other end penetrates the housing and communicates with the outside of the housing, and the water injected from the other end of the water injection pipe is drained to the outside of the housing, and the drain pipe is provided inside the drain pipe. A drain valve that switches the flow state of water and a drain valve that is installed in the drain pipe to allow water to flow from the drain valve to the other end of the drain pipe, and water from the other end of the drain pipe to the drain valve. Further equipped with a drain side check valve that shuts off the flow, the water injection valve and the drain valve switch the flow state by electric power, and the water injection valve is the water injected from the other end of the water injection pipe in the non-energized state. May be circulated in the water injection pipe, and the drain valve may block the flow of water in the drain pipe in a non-energized state. In this case, when the water injection valve and the drain valve are not energized, the brake applies the braking force to the rotating shaft of the power generation turbine. As a result, the braking force can be applied by water pressure without using electric power to apply the braking force to the rotating shaft of the power generation turbine when the underwater floating power generation device is levitated.

ブレーキは、水圧の減少に伴ってブレーキ力を減少させ、タービン翼は、一つの発電用タービンに対して２枚設けられ、回転軸の軸方向に沿って見たときに、２枚のタービン翼のうち、一方のタービン翼における回転軸からの延び方向と、他方のタービン翼における回転軸からの延び方向とは、互いに逆方向となっていてもよい。ここで、水中浮遊式発電装置が水面に浮上した状態では水圧が掛からないため（ほぼ掛からないため）、発電用タービンの回転軸に対してブレーキ力も掛からない（ほぼ掛からない）。このため、水中浮遊式発電装置が水面に浮上すると、タービン翼の重力及び浮力によって回転軸が回転し、２枚のタービン翼が水面に浮かんだ状態又は水中に入った状態となる。すなわち、水中浮遊式発電装置が水面に浮上した状態で、タービン翼が水面から突き出た状態とならない。このように、水中浮遊式発電装置が水面に浮上した状態おいてタービン翼が水面から突き出た状態とならないため、波浪及び風等の影響を考慮したタービン翼の設計が不要となる。また、水中浮遊式発電装置のタービン回転軸ブレーキシステムでは、タービン翼の重力及び浮力によって回転軸が回転して、２枚のタービン翼が自然と水面に浮かんだ状態又は水中に入った状態となる。すなわち、浮上時に発電用タービンの回転角度の制御が不要となる。 The brake reduces the braking force as the water pressure decreases, and two turbine blades are provided for one power generation turbine, and when viewed along the axial direction of the rotation axis, the two turbine blades are provided. Of these, the extending direction of one turbine blade from the rotating shaft and the extending direction of the other turbine blade from the rotating shaft may be opposite to each other. Here, since the water pressure is not applied (almost no) when the underwater floating power generation device is floating on the water surface, no braking force is applied to the rotating shaft of the power generation turbine (almost no). Therefore, when the underwater floating power generation device floats on the water surface, the rotating shaft rotates due to the gravity and buoyancy of the turbine blades, and the two turbine blades are in a state of floating on the water surface or in the water. That is, the turbine blades do not protrude from the water surface when the underwater floating power generator floats on the water surface. As described above, since the turbine blades do not protrude from the water surface when the underwater floating power generation device floats on the water surface, it is not necessary to design the turbine blades in consideration of the influence of waves and wind. Further, in the turbine rotary shaft brake system of the underwater floating power generation device, the rotary shaft rotates due to the gravity and buoyancy of the turbine blades, and the two turbine blades naturally float on the water surface or enter the water. .. That is, it is not necessary to control the rotation angle of the power generation turbine at the time of ascent.

本発明の一側面によれば、水中浮遊式発電装置を浮上させる際に発電用タービンの回転を簡素な構成で制御できる。 According to one aspect of the present invention, the rotation of the power generation turbine can be controlled with a simple configuration when the underwater floating power generation device is levitated.

本発明の一実施形態に係るタービン回転軸ブレーキシステムが適用された水中浮遊式発電装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows the schematic structure of the submersible floating power generation apparatus to which the turbine rotary shaft brake system which concerns on one Embodiment of this invention is applied. 図１の水中浮遊式発電装置の正面図である。It is a front view of the underwater floating power generation device of FIG. 第１タービンに設けられたタービン回転軸ブレーキシステムの概略構成を示す図である。It is a figure which shows the schematic structure of the turbine rotary shaft brake system provided in the 1st turbine. 浮上中の海流発電装置を示す概略図である。It is the schematic which shows the ocean current power generation device which is floating. 海面に浮上した状態の海流発電装置を示す概略図である。It is a schematic diagram which shows the ocean current power generation apparatus in the state of floating on the sea surface.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明において同一要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the description of the drawings, the same elements are designated by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted.

以下の説明において、「上流」又は「下流」との語は、水の流れを基準として用いられる。また、「前」との語は、水の流れの上流側を意味し、「後」との語は、水の流れの下流側を意味する。例えば、ダウンウィンド型のタービンが用いられる場合には、ポッドの後部側にブレード（翼）が配置される。また、「左」又は「右」との語は、水の流れに対して垂直で且つ水平な方向を意味し、後方すなわち下流側から見た場合を基準として用いられる。「上」又は「下」との語は、水中浮遊式発電装置１の姿勢が安定した状態における鉛直方向線を基準とする。 In the following description, the terms "upstream" or "downstream" are used with reference to water flow. Further, the word "before" means the upstream side of the water flow, and the word "after" means the downstream side of the water flow. For example, when a downwind turbine is used, blades are placed on the rear side of the pod. Further, the terms "left" and "right" mean a direction perpendicular to and horizontal to the flow of water, and are used as a reference when viewed from the rear, that is, the downstream side. The terms "upper" and "lower" are based on the vertical direction line in a state where the posture of the underwater floating power generator 1 is stable.

図１及び図２を参照して、本実施形態のタービン回転軸ブレーキシステムＳが適用された水中浮遊式発電装置１について説明する。図１に示されるように、水中浮遊式発電装置１は、例えば海水中に設置されて浮遊し、海流を利用して発電を行う。水中浮遊式発電装置１は、左右に離間して配置された一対のポッドである第１ポッド２Ａ及び第２ポッド２Ｂと、第１ポッド２Ａ及び第２ポッド２Ｂを連結するクロスビーム３とを備える。第１ポッド２Ａは右側に配置されたポッドであり、第２ポッド２Ｂは左側に配置されたポッドである。第１ポッド２Ａの後部には、第１発電用タービン４Ａが設けられている。第２ポッド２Ｂの後部には、第２発電用タービン４Ｂが設けられている。以下の説明では、水中浮遊式発電装置１を海流発電装置１という。また、第１発電用タービン４Ａ及び第２発電用タービン４Ｂを、それぞれ、第１タービン４Ａ及び第２タービン４Ｂという。 The submersible floating power generation device 1 to which the turbine rotary shaft brake system S of the present embodiment is applied will be described with reference to FIGS. 1 and 2. As shown in FIG. 1, the underwater floating power generation device 1 is installed in seawater, for example, floats, and generates power by using an ocean current. The submersible floating power generator 1 includes a pair of pods 2A and 2B that are spaced apart from each other on the left and right, and a cross beam 3 that connects the first pod 2A and the second pod 2B. .. The first pod 2A is a pod arranged on the right side, and the second pod 2B is a pod arranged on the left side. A first power generation turbine 4A is provided at the rear of the first pod 2A. A second power generation turbine 4B is provided at the rear of the second pod 2B. In the following description, the underwater floating power generation device 1 is referred to as an ocean current power generation device 1. Further, the first power generation turbine 4A and the second power generation turbine 4B are referred to as a first turbine 4A and a second turbine 4B, respectively.

第１ポッド２Ａは、第１タービン４Ａを回転可能に支持しつつ、第１タービン４Ａに適正な浮力を付与する。第２ポッド２Ｂは、第２タービン４Ｂを回転可能に支持しつつ、第２タービン４Ｂに適正な浮力を付与する。第１ポッド２Ａ及び第２ポッド２Ｂは、円筒状をなしており、例えば、同じ大きさ及び構造を有している。 The first pod 2A rotatably supports the first turbine 4A and imparts an appropriate buoyancy to the first turbine 4A. The second pod 2B rotatably supports the second turbine 4B while imparting an appropriate buoyancy to the second turbine 4B. The first pod 2A and the second pod 2B have a cylindrical shape, and have, for example, the same size and structure.

第１ポッド２Ａ及び第２ポッド２Ｂの間には、これらを連結する構造体であるクロスビーム３が延在している（すなわち横断するように延びている）。クロスビーム３は、前後方向に所定の長さを有し、所定の厚みを有する。クロスビーム３は、浮遊する海流発電装置１の姿勢を安定させるべく、例えば翼形状をなしている。クロスビーム３の左右の両端は、例えば、第１ポッド２Ａ及び第２ポッド２Ｂの胴部の略中央にそれぞれ固定されている。なお、クロスビーム３が固定される位置は、上記の位置に限られない。クロスビーム３は、ポッドの上部又は下部に固定されてもよいし、ポッドの前部又は後部に固定されてもよい。クロスビーム３は、その延在方向（すなわち横断方向）において等しい断面形状を有してもよく、延在方向において変化する断面形状を有してもよい。クロスビーム３の中央付近に、１又は複数の物体が設けられてもよい。また、この物体から係留索が接続されていてもよい。 Between the first pod 2A and the second pod 2B, a cross beam 3 which is a structure connecting them extends (that is, extends so as to cross). The cross beam 3 has a predetermined length in the front-rear direction and a predetermined thickness. The cross beam 3 has, for example, a blade shape in order to stabilize the attitude of the floating ocean current power generation device 1. The left and right ends of the cross beam 3 are fixed to, for example, substantially the center of the body of the first pod 2A and the second pod 2B, respectively. The position where the cross beam 3 is fixed is not limited to the above position. The cross beam 3 may be fixed to the top or bottom of the pod, or to the front or back of the pod. The cross beam 3 may have the same cross-sectional shape in the extending direction (that is, the transverse direction), or may have a cross-sectional shape that changes in the extending direction. One or more objects may be provided near the center of the cross beam 3. Further, a mooring line may be connected from this object.

海流発電装置１は、海底に固定されたシンカー１４に対して、第１係留ロープ１１Ａ及び第２係留ロープ１１Ｂを介して接続されている。第１係留ロープ１１Ａ及び第２係留ロープ１１Ｂは、これらの分岐点１３（図２参照）がシンカー１４に設けられた、いわゆるＶ字状の係留索である。第１係留ロープ１１Ａの下端（他端）及び第２係留ロープ１１Ｂの下端（他端）は、例えば、シンカー１４に対して３６０度回転可能であるように接続されている。シンカー１４に対する第１係留ロープ１１Ａ及び第２係留ロープ１１Ｂの接続部は、例えばシャックル等を用いた締結構造であってもよい。なお、分岐点１３がシンカー１４と海流発電装置１との間の途中部分に設けられることで、第１係留ロープ１１Ａ及び第２係留ロープ１１ＢがＹ字状をなしてもよい。なお、係留ロープの他端を海底に固定する固定部として、シンカー１４に代えて、アンカーが用いられてもよい。 The ocean current power generation device 1 is connected to the sinker 14 fixed to the seabed via the first mooring rope 11A and the second mooring rope 11B. The first mooring rope 11A and the second mooring rope 11B are so-called V-shaped mooring ropes in which these branch points 13 (see FIG. 2) are provided in the sinker 14. The lower end (the other end) of the first mooring rope 11A and the lower end (the other end) of the second mooring rope 11B are connected so as to be rotatable 360 degrees with respect to the sinker 14, for example. The connection portion of the first mooring rope 11A and the second mooring rope 11B to the sinker 14 may have a fastening structure using, for example, a shackle or the like. The first mooring rope 11A and the second mooring rope 11B may be in a Y shape by providing the branch point 13 in the middle portion between the sinker 14 and the ocean current power generation device 1. An anchor may be used instead of the sinker 14 as a fixing portion for fixing the other end of the mooring rope to the seabed.

海流発電装置１は、例えば、第１係留ロープ１１Ａ及び第２係留ロープ１１Ｂによって、異なる２点で係留されている。より詳細には、第１係留ロープ１１Ａの上端（一端）は、クロスビーム３の右側に接続されている。第２係留ロープ１１Ｂの上端（一端）は、クロスビーム３の左側に接続されている。クロスビーム３に対する第１係留ロープ１１Ａの係留点１２Ａと、クロスビーム３に対する第２係留ロープ１１Ｂの係留点１２Ｂとは、例えば、クロスビーム３の延在方向（図２の左右方向）に所定の長さ離間している。クロスビーム３の中央付近に、１又は複数の物体が設けられる場合、この物体から係留索が接続されていてもよい。 The ocean current power generator 1 is moored at two different points by, for example, the first mooring rope 11A and the second mooring rope 11B. More specifically, the upper end (one end) of the first mooring rope 11A is connected to the right side of the cross beam 3. The upper end (one end) of the second mooring rope 11B is connected to the left side of the cross beam 3. The mooring point 12A of the first mooring rope 11A with respect to the cross beam 3 and the mooring point 12B of the second mooring rope 11B with respect to the cross beam 3 are, for example, predetermined in the extending direction of the cross beam 3 (left-right direction in FIG. 2). The lengths are separated. When one or more objects are provided near the center of the cross beam 3, a mooring line may be connected from these objects.

図１に示されるように、第１係留ロープ１１Ａ及び第２係留ロープ１１Ｂに沿うようにして、第１タービン４Ａ及び第２タービン４Ｂにおいて発電された電力を送電するための送電ケーブル１０が設けられている。より詳細には、第１タービン４Ａで発電された電力を送電する第１ケーブル１０Ａが、第１係留ロープ１１Ａに沿って設けられており、第２タービン４Ｂで発電された電力を送電する第２ケーブル１０Ｂが、第２係留ロープ１１Ｂに沿って設けられている。第１ケーブル１０Ａの一端は、第１ポッド２Ａ内の発電機１７（図３参照）に接続されている。第２ケーブル１０Ｂの一端は、第２ポッド２Ｂ内の発電機に接続されている。送電ケーブル１０の他端は、例えばシンカー１４内に設けられた中継器（または変圧器等）に接続されている。中継器には、海底に敷設されて地上まで延びる送電ケーブルが接続されており、これらの送電ケーブルを介して、第１タービン４Ａ及び第２タービン４Ｂにおいて発電された電力が地上に送電されるようになっている。 As shown in FIG. 1, a power transmission cable 10 for transmitting the electric power generated by the first turbine 4A and the second turbine 4B is provided along the first mooring rope 11A and the second mooring rope 11B. ing. More specifically, a first cable 10A for transmitting the electric power generated by the first turbine 4A is provided along the first mooring rope 11A, and a second cable for transmitting the electric power generated by the second turbine 4B is provided. The cable 10B is provided along the second mooring rope 11B. One end of the first cable 10A is connected to the generator 17 (see FIG. 3) in the first pod 2A. One end of the second cable 10B is connected to the generator in the second pod 2B. The other end of the power transmission cable 10 is connected to, for example, a repeater (or a transformer or the like) provided in the sinker 14. A power transmission cable laid on the seabed and extending to the ground is connected to the repeater so that the electric power generated by the first turbine 4A and the second turbine 4B is transmitted to the ground through these power transmission cables. It has become.

なお、各ケーブルが設けられる形態は上記形態に限られない。例えば、送電ケーブル１０、第１ケーブル１０Ａ及び第２ケーブル１０Ｂが、始動時のための給電ケーブルと一体になっていてもよい。第１タービン４Ａに接続された第１ケーブル１０Ａが給電ケーブルであり、第２タービン４Ｂに接続された第２ケーブル１０Ｂが送電ケーブルであってもよい。中継器は、シンカー１４外の海底又は海流発電装置１内に設定されてもよい。 The form in which each cable is provided is not limited to the above form. For example, the power transmission cable 10, the first cable 10A, and the second cable 10B may be integrated with the power supply cable for starting. The first cable 10A connected to the first turbine 4A may be a power supply cable, and the second cable 10B connected to the second turbine 4B may be a power transmission cable. The repeater may be set on the seabed outside the sinker 14 or in the ocean current power generator 1.

海流発電装置１に適用される第１タービン４Ａ及び第２タービン４Ｂは、いわゆるダウンウィンド型のタービンである。第１ポッド２Ａ及び第２ポッド２Ｂは、海流の向きに対向した姿勢で浮遊する。この浮遊状態において、第１タービン４Ａ及び第２タービン４Ｂの回転軸線は、互いに平行をなしており、略水平に維持される。なお、第１タービン４Ａ及び第２タービン４Ｂは、アップウィンド型のタービンであってもよい。 The first turbine 4A and the second turbine 4B applied to the ocean current power generation device 1 are so-called downwind type turbines. The first pod 2A and the second pod 2B float in a posture facing the direction of the ocean current. In this floating state, the rotation axes of the first turbine 4A and the second turbine 4B are parallel to each other and are maintained substantially horizontal. The first turbine 4A and the second turbine 4B may be upwind type turbines.

第１タービン４Ａは、第１ハブ５Ａと、第１ハブ５Ａに設けられた２枚の第１ブレード（タービン翼）６Ａとを含んでいる。第２タービン４Ｂは、第２ハブ５Ｂと、第２ハブ５Ｂに設けられた２枚の第２ブレード（タービン翼）６Ｂとを含んでいる。第１ハブ５Ａは、第１ポッド２Ａの後端部に配置されている。第２ハブ５Ｂは、第２ポッド２Ｂの後端部に配置されている。ダウンウィンド型のタービンを採用した海流発電装置１においては、海流の向きを基準として、第１ポッド２Ａの下流側に第１ブレード６Ａが配置され、第２ポッド２Ｂの下流側に第２ブレード６Ｂが配置される（図１参照）。 The first turbine 4A includes a first hub 5A and two first blades (turbine blades) 6A provided on the first hub 5A. The second turbine 4B includes a second hub 5B and two second blades (turbine blades) 6B provided on the second hub 5B. The first hub 5A is located at the rear end of the first pod 2A. The second hub 5B is located at the rear end of the second pod 2B. In the ocean current power generation device 1 that employs a downwind type turbine, the first blade 6A is arranged on the downstream side of the first pod 2A and the second blade 6B is arranged on the downstream side of the second pod 2B with reference to the direction of the ocean current. Is arranged (see FIG. 1).

第１タービン４Ａと第２タービン４Ｂとにおいて、ブレードのピッチは逆向きとされている。すなわち、第２ブレード６Ｂのピッチは、第１ブレード６Ａのピッチとは逆向きである。これにより、第１タービン４Ａと第２タービン４Ｂとは、海流を受けて互いに逆向きに回転する。図２に示されるように、例えば、第１タービン４Ａは、上流側から見て時計回りの回転方向ＲＡに回転し、第２タービン４Ｂは、上流側から見て反時計回りの回転方向ＲＢに回転するが、互いに逆回転の場合でも可能である。 In the first turbine 4A and the second turbine 4B, the blade pitches are opposite to each other. That is, the pitch of the second blade 6B is opposite to the pitch of the first blade 6A. As a result, the first turbine 4A and the second turbine 4B receive the ocean current and rotate in opposite directions. As shown in FIG. 2, for example, the first turbine 4A rotates in the clockwise rotation direction RA when viewed from the upstream side, and the second turbine 4B rotates in the counterclockwise rotation direction R when viewed from the upstream side. It rotates to B , but it is possible even if they rotate in opposite directions.

言い換えれば、第１タービン４Ａと第２タービン４Ｂとは、第１ブレード６Ａ及び第２ブレード６Ｂが第１ポッド２Ａ及び第２ポッド２Ｂの間の領域（クロスビーム３が配置された領域）で上から下に向けて通過するような回転方向で回転する。すなわち、第１ブレード６Ａ及び第２ブレード６Ｂは、上流側から見て、クロスビーム３を上から下に向けて通過する。 In other words, the first turbine 4A and the second turbine 4B are above in the region where the first blade 6A and the second blade 6B are between the first pod 2A and the second pod 2B (the region where the cross beam 3 is arranged). It rotates in the direction of rotation so that it passes downward from. That is, the first blade 6A and the second blade 6B pass through the cross beam 3 from top to bottom when viewed from the upstream side.

次に、図３を用いて、第１ポッド２Ａ及び第２ポッド２Ｂの内部構成の詳細について説明する。以下、第１ポッド２Ａの構成について説明する。第２ポッド２Ｂも第１ポッド２Ａと同様の構成を有するため、第２ポッド２Ｂに関する説明を省略する。 Next, the details of the internal configurations of the first pod 2A and the second pod 2B will be described with reference to FIG. Hereinafter, the configuration of the first pod 2A will be described. Since the second pod 2B also has the same configuration as the first pod 2A, the description of the second pod 2B will be omitted.

図３に示されるように、第１ポッド２Ａの後端部の第１ハブ５Ａには、２枚の第１ブレード６Ａが取り付けられている。第１ブレード６Ａは、第１ハブ５Ａと一体的に回転可能になっている。第１ポッド２Ａの筐体１５内には、回転軸１６及び発電機１７等が収容されている。筐体１５は、海流発電装置１が海水中に浮遊した状態であっても、内部に海水が入り込まない構造となっている。すなわち、筐体１５内は空気で満たされている。 As shown in FIG. 3, two first blades 6A are attached to the first hub 5A at the rear end of the first pod 2A. The first blade 6A can rotate integrally with the first hub 5A. The rotating shaft 16 and the generator 17 and the like are housed in the housing 15 of the first pod 2A. The housing 15 has a structure in which seawater does not enter even when the ocean current power generation device 1 is suspended in seawater. That is, the inside of the housing 15 is filled with air.

第１タービン４Ａの回転は、回転軸１６を介して発電機１７に伝達される。回転軸１６は、たとえば第１ポッド２Ａの中心軸線に沿って設けられている。回転軸１６は、ベアリング１８によって筐体１５に対して回転可能に支持されている。回転軸１６の軸方向に沿って見たときに、２枚の第１ブレード６Ａのうち、一方の第１ブレード６Ａにおける回転軸１６からの延び方向と、他方の第１ブレード６Ａにおける回転軸１６からの延び方向とは、互いに逆方向となっている。 The rotation of the first turbine 4A is transmitted to the generator 17 via the rotating shaft 16. The rotation shaft 16 is provided, for example, along the central axis of the first pod 2A. The rotating shaft 16 is rotatably supported by a bearing 18 with respect to the housing 15. When viewed along the axial direction of the rotating shaft 16, of the two first blades 6A, the extending direction from the rotating shaft 16 of one of the first blades 6A and the rotating shaft 16 of the other first blade 6A. The direction of extension from is opposite to each other.

海流発電装置１において、第１ブレード６Ａのピッチ角度は可変になっている。各第１ブレード６Ａの基端部のブレード軸には、駆動装置１９が連結されている。駆動装置１９は、例えば第１ハブ５Ａ内に油圧機構とともに搭載される。駆動装置１９は、例えば、歯車機構を含んでいる。駆動装置１９としては、公知の機構を用いることができる。なお、第１ブレード６Ａのピッチ角度を変化させる機構として、油圧による駆動装置１９に限られず、サーボモータ等が用いられてもよい。第１ブレード６Ａ（および第２ブレード６Ｂ）のピッチ角度は可変でなく、固定されていてもよい。 In the ocean current power generation device 1, the pitch angle of the first blade 6A is variable. A drive device 19 is connected to the blade shaft at the base end of each first blade 6A. The drive device 19 is mounted in the first hub 5A together with the hydraulic mechanism, for example. The drive device 19 includes, for example, a gear mechanism. A known mechanism can be used as the drive device 19. The mechanism for changing the pitch angle of the first blade 6A is not limited to the hydraulic drive device 19, and a servomotor or the like may be used. The pitch angle of the first blade 6A (and the second blade 6B) is not variable and may be fixed.

第１ポッド２Ａには、第１タービン４Ａの回転軸１６にブレーキ力を付与するタービン回転軸ブレーキシステムＳが設けられている。タービン回転軸ブレーキシステムＳは、筐体１５内に設けられている。タービン回転軸ブレーキシステムＳは、マスターシリンダ２０、ブレーキ２１、注水管Ｌ、排水管Ｌ３、注水バルブＢ１０、注水側逆止弁Ｂ１１、排水バルブＢ２０、及び排水側逆止弁Ｂ２１を有している。 The first pod 2A is provided with a turbine rotary shaft brake system S that applies a braking force to the rotary shaft 16 of the first turbine 4A. The turbine rotary shaft brake system S is provided in the housing 15. The turbine rotary shaft brake system S includes a master cylinder 20, a brake 21, a water injection pipe L, a drain pipe L3, a water injection valve B10, a water injection side check valve B11, a drain valve B20, and a drain side check valve B21. ..

注水管Ｌの一方の端部は、ブレーキ２１に接続されている。注水管Ｌの他方の端部は、筐体１５を貫通して筐体１５の外部と連通している。注水管Ｌの他方の端部は、筐体１５の外部から注水管Ｌ（第１配管Ｌ１）内に海水を注水する注水口Ｌ１ａとなる。マスターシリンダ２０は、注水管Ｌにおける一方の端部（ブレーキ２１側の端部）と他方の端部（注水口Ｌ１ａ側の端部）との間に設けられている。 One end of the water injection pipe L is connected to the brake 21. The other end of the water injection pipe L penetrates the housing 15 and communicates with the outside of the housing 15. The other end of the water injection pipe L serves as a water injection port L1a for injecting seawater into the water injection pipe L (first pipe L1) from the outside of the housing 15. The master cylinder 20 is provided between one end (the end on the brake 21 side) and the other end (the end on the water injection port L1a side) of the water injection pipe L.

ここで、注水管Ｌにおいて、マスターシリンダ２０と注水口Ｌ１ａとの間の部分を第１配管Ｌ１と呼び、マスターシリンダ２０とブレーキ２１との間の部分を第２配管Ｌ２呼ぶ。マスターシリンダ２０は、シリンダ２０ａ、及びピストン２０ｂを有している。ピストン２０ｂは、シリンダ２０ａ内を、第１空間Ａと、第２空間Ｂとに区画している。第１空間Ａは、第１配管Ｌ１と連通している。第２空間Ｂは、第２配管Ｌ２と連通している。第１空間Ａ及び第１配管Ｌ１内には、注水口Ｌ１ａから海水が注水される。第２配管Ｌ２及び第２空間Ｂ内には、作動油（作動液）が充填されている。なお、作動油に限定されず、第２配管Ｌ２及び第２空間Ｂ内に海水以外の他の液体が充填されていてもよい。 Here, in the water injection pipe L, the portion between the master cylinder 20 and the water injection port L1a is referred to as the first pipe L1, and the portion between the master cylinder 20 and the brake 21 is referred to as the second pipe L2. The master cylinder 20 has a cylinder 20a and a piston 20b. The piston 20b divides the inside of the cylinder 20a into a first space A and a second space B. The first space A communicates with the first pipe L1. The second space B communicates with the second pipe L2. Seawater is injected into the first space A and the first pipe L1 from the water injection port L1a. The second pipe L2 and the second space B are filled with hydraulic oil (hydraulic liquid). The oil is not limited to the hydraulic oil, and the second pipe L2 and the second space B may be filled with a liquid other than seawater.

ピストン２０ｂは、注水口Ｌ１ａから第１配管Ｌ１内に注水された海水の水圧に応じてシリンダ２０ａ内をスライドし、第１空間Ａ及び第２空間Ｂの体積を変化させる。すなわち、マスターシリンダ２０は、ピストン２０ｂをスライドさせることにより、注水口Ｌ１ａから注水された海水の水圧を作動油に伝達する。 The piston 20b slides in the cylinder 20a according to the water pressure of the seawater injected into the first pipe L1 from the water injection port L1a, and changes the volumes of the first space A and the second space B. That is, the master cylinder 20 transmits the water pressure of the seawater injected from the water injection port L1a to the hydraulic oil by sliding the piston 20b.

ブレーキ２１は、海流発電装置１が海水中に浮遊しているときに、海水中で受ける水圧によって作動し、第１タービン４Ａの回転軸１６に対してブレーキ力を付与する。より詳細には、ブレーキ２１は、一対のピストン２１ａ、及び一対のブレーキパッド（当接部材）２１ｂを有している。ブレーキパッド２１ｂは、回転軸１６に固定されたブレーキディスク２２を挟み込むように配置されている。一対のピストン２１ａは、第２配管Ｌ２内の作動油の油圧によって作動（スライド）する。一対のピストン２１ａは、一対のブレーキパッド２１ｂによってブレーキディスク２２が挟み込まれるように、油圧に応じて一対のブレーキパッド２１ｂをそれぞれブレーキディスク２２に押し付ける。 The brake 21 operates by the water pressure received in the seawater when the ocean current power generation device 1 is floating in the seawater, and applies a braking force to the rotating shaft 16 of the first turbine 4A. More specifically, the brake 21 has a pair of pistons 21a and a pair of brake pads (contact members) 21b. The brake pads 21b are arranged so as to sandwich the brake disc 22 fixed to the rotating shaft 16. The pair of pistons 21a are operated (sliding) by the hydraulic pressure of the hydraulic oil in the second pipe L2. The pair of pistons 21a press the pair of brake pads 21b against the brake discs 22 according to the hydraulic pressure so that the brake discs 22 are sandwiched between the pair of brake pads 21b.

このように、ブレーキ２１は、注水口Ｌ１ａから注水された海水の圧力に応じて、回転軸１６にブレーキ力を付与する。すなわち、海流発電装置１が海水中の深い位置で浮遊しているときには、ブレーキ２１が回転軸１６に与えるブレーキ力が強くなる。海流発電装置１が浮上するにしたがって海水中の水圧が弱まるため、ブレーキ２１が回転軸１６に与えるブレーキ力が弱くなる。海流発電装置１が海面に浮上したときには、ブレーキ２１によるブレーキ力の付与が解除される。このように、ブレーキ２１は、海水中の水圧の減少に伴ってブレーキ力を減少させる。 In this way, the brake 21 applies a braking force to the rotating shaft 16 according to the pressure of the seawater injected from the water injection port L1a. That is, when the ocean current power generation device 1 is floating at a deep position in seawater, the braking force applied by the brake 21 to the rotating shaft 16 becomes stronger. As the ocean current power generation device 1 rises, the water pressure in the seawater weakens, so that the braking force applied to the rotating shaft 16 by the brake 21 weakens. When the ocean current power generation device 1 rises to the sea surface, the braking force applied by the brake 21 is released. In this way, the brake 21 reduces the braking force as the water pressure in the seawater decreases.

注水バルブＢ１０は、第１配管Ｌ１に設けられている。注水バルブＢ１０は、第１配管Ｌ１の注水口Ｌ１ａから注水された海水の流通状態を切り替える。注水バルブＢ１０は、電力によって流通状態を切り替える。例えば、注水バルブＢ１０として、電磁弁を用いることができる。注水バルブＢ１０は、非通電状態において、注水口Ｌ１ａから注水された海水を第１配管Ｌ１内で流通させる（注水バルブＢ１０が開状態）。注水バルブＢ１０は、通電状態において、注水口Ｌ１ａから注水された海水の第１配管Ｌ１内での流通を遮断する（注水バルブＢ１０が閉状態）。なお、注水バルブＢ１０は、非通電状態で開状態を維持できるバルブであれば、種々の構成のバルブを採用できる。 The water injection valve B10 is provided in the first pipe L1. The water injection valve B10 switches the flow state of the seawater injected from the water injection port L1a of the first pipe L1. The water injection valve B10 switches the distribution state by electric power. For example, a solenoid valve can be used as the water injection valve B10. The water injection valve B10 circulates seawater injected from the water injection port L1a in the first pipe L1 in a non-energized state (the water injection valve B10 is in the open state). The water injection valve B10 shuts off the flow of seawater injected from the water injection port L1a in the first pipe L1 in the energized state (the water injection valve B10 is closed). As the water injection valve B10, valves having various configurations can be adopted as long as they can maintain the open state in the non-energized state.

注水側逆止弁Ｂ１１は、第１配管Ｌ１において注水バルブＢ１０と注水口Ｌ１ａとの間に設けられている。注水側逆止弁Ｂ１１は、注水口Ｌ１ａから注水バルブＢ１０への海水の流通を許容し、注水バルブＢ１０から注水口Ｌ１ａへの海水の流通を遮断する。 The water injection side check valve B11 is provided between the water injection valve B10 and the water injection port L1a in the first pipe L1. The water injection side check valve B11 allows the flow of seawater from the water injection port L1a to the water injection valve B10, and blocks the flow of seawater from the water injection valve B10 to the water injection port L1a.

排水管Ｌ３の一方の端部は、第１配管Ｌ１における注水バルブＢ１０とマスターシリンダ２０との間に接続されている。排水管Ｌ３の他方の端部は、筐体１５を貫通して筐体１５の外部と連通している。排水管Ｌ３は、第１配管Ｌ１の注水口Ｌ１ａから第１配管Ｌ１内に注水された海水を筐体１５外に排水する。排水管Ｌ３の他方の端部は、筐体１５の外部に海水を排水する排水口Ｌ３ａとなる。 One end of the drain pipe L3 is connected between the water injection valve B10 and the master cylinder 20 in the first pipe L1. The other end of the drain pipe L3 penetrates the housing 15 and communicates with the outside of the housing 15. The drain pipe L3 drains the seawater injected into the first pipe L1 from the water injection port L1a of the first pipe L1 to the outside of the housing 15. The other end of the drain pipe L3 serves as a drain port L3a for draining seawater to the outside of the housing 15.

排水バルブＢ２０は、排水管Ｌ３に設けられている。排水バルブＢ２０は、排水管Ｌ３内の海水の流通状態を切り替える。排水バルブＢ２０は、電力によって流通状態を切り替える。例えば、排水バルブＢ２０として、電磁弁を用いることができる。排水バルブＢ２０は、非通電状態において、排水管Ｌ３内の海水の流通を遮断する（排水バルブＢ２０が閉状態）。すなわち、排水バルブＢ２０は、非通電状態において、排水管Ｌ３の排水口Ｌ３ａから海水の排出を停止させる。排水バルブＢ２０は、通電状態において、排水管Ｌ３内で海水を流通させる（排水バルブＢ２０が開状態）。すなわち、排水バルブＢ２０は、通電状態において、第１配管Ｌ１内に注水された海水を、排水管Ｌ３の排水口Ｌ３ａから筐体１５外に排水する。なお、排水バルブＢ２０は、非通電状態で閉状態を維持できるバルブであれば、種々の構成のバルブを採用できる。 The drain valve B20 is provided in the drain pipe L3. The drain valve B20 switches the flow state of seawater in the drain pipe L3. The drain valve B20 switches the distribution state by electric power. For example, a solenoid valve can be used as the drain valve B20. The drain valve B20 shuts off the flow of seawater in the drain pipe L3 in a non-energized state (the drain valve B20 is in a closed state). That is, the drain valve B20 stops the discharge of seawater from the drain port L3a of the drain pipe L3 in the non-energized state. The drain valve B20 circulates seawater in the drain pipe L3 in the energized state (the drain valve B20 is in the open state). That is, the drain valve B20 drains the seawater injected into the first pipe L1 from the drain port L3a of the drain pipe L3 to the outside of the housing 15 in the energized state. As the drain valve B20, valves having various configurations can be adopted as long as they can maintain the closed state in the non-energized state.

排水側逆止弁Ｂ２１は、排水管Ｌ３において排水バルブＢ２０と排水口Ｌ３ａとの間に設けられている。排水側逆止弁Ｂ２１は、排水バルブＢ２０から排水口Ｌ３ａへの水の流通を許容し、排水口Ｌ３ａから排水バルブＢ２０への水の流通を遮断する。 The drain side check valve B21 is provided between the drain valve B20 and the drain port L3a in the drain pipe L3. The drain-side check valve B21 allows the flow of water from the drain valve B20 to the drain port L3a, and blocks the flow of water from the drain port L3a to the drain valve B20.

次に、第１タービン４Ａの発電時におけるタービン回転軸ブレーキシステムＳの状態について説明する。第１タービン４Ａの発電時には、回転軸１６を回転させる必要がある。このため、図示しない制御部等が注水バルブＢ１０及び排水バルブＢ２０に電力を供給し、注水バルブＢ１０及び排水バルブＢ２０を通電状態にする。これにより、注水バルブＢ１０が閉状態となり、排水バルブＢ２０が開状態となる。従って、海水の圧力がマスターシリンダ２０に作用せず、ブレーキ２１が解放状態となる。 Next, the state of the turbine rotary shaft brake system S at the time of power generation of the first turbine 4A will be described. At the time of power generation of the first turbine 4A, it is necessary to rotate the rotating shaft 16. Therefore, a control unit or the like (not shown) supplies electric power to the water injection valve B10 and the drain valve B20 to energize the water injection valve B10 and the drain valve B20. As a result, the water injection valve B10 is closed and the drain valve B20 is open. Therefore, the pressure of seawater does not act on the master cylinder 20, and the brake 21 is released.

次に、海流発電装置１を浮上させる場合におけるタービン回転軸ブレーキシステムＳの状態について説明する。海流発電装置１を浮上させる場合、図示しない制御部等が注水バルブＢ１０及び排水バルブＢ２０への電力の供給を遮断し、注水バルブＢ１０及び排水バルブＢ２０を非通電状態にする。これにより、注水バルブＢ１０が開状態となり、排水バルブＢ２０が閉状態となる。すなわち、海流発電装置１の浮上中において、注水バルブＢ１０の開状態を維持、及び排水バルブＢ２０の閉状態を維持するための電力は不要である。 Next, the state of the turbine rotary shaft brake system S when the ocean current power generation device 1 is levitated will be described. When the marine current power generation device 1 is levitated, a control unit or the like (not shown) cuts off the supply of electric power to the water injection valve B10 and the drain valve B20, and de-energizes the water injection valve B10 and the drain valve B20. As a result, the water injection valve B10 is opened and the drain valve B20 is closed. That is, no electric power is required to maintain the open state of the water injection valve B10 and the closed state of the drainage valve B20 while the ocean current power generation device 1 is ascending.

注水バルブＢ１０が開状態となり、且つ排水バルブＢ２０が閉状態となると、注水口Ｌ１ａから第１配管Ｌ１内に注水された海水の水圧が、マスターシリンダ２０に伝達される。マスターシリンダ２０は、伝達された海水の水圧を第２配管Ｌ２内の作動油を介してブレーキ２１に伝達する。ブレーキ２１は、作動油の油圧によってピストン２１ａを作動させ、ブレーキパッド２１ｂをブレーキディスク２２に押し付ける。これにより、ブレーキ２１は、海流発電装置１の周りの海水の水圧に応じたブレーキ力を回転軸１６に付与する。回転軸１６にブレーキ力が付与されると、図４に示すように、第１タービン４Ａ及び第２タービン４Ｂの回転が停止する。海流発電装置１は、第１タービン４Ａ及び第２タービン４Ｂの回転が停止した状態で浮上を続ける。なお、海流発電装置１の浮上中において第１タービン４Ａ及び第２タービン４Ｂの回転が停止されていれば、タービンの回転角度に関わらず、海流発電装置１を安定して浮上させることができる。 When the water injection valve B10 is in the open state and the drain valve B20 is in the closed state, the water pressure of the seawater injected from the water injection port L1a into the first pipe L1 is transmitted to the master cylinder 20. The master cylinder 20 transmits the transmitted seawater pressure to the brake 21 via the hydraulic oil in the second pipe L2. The brake 21 operates the piston 21a by the hydraulic pressure of the hydraulic oil and presses the brake pad 21b against the brake disc 22. As a result, the brake 21 applies a braking force corresponding to the water pressure of the seawater around the ocean current power generation device 1 to the rotating shaft 16. When the braking force is applied to the rotating shaft 16, the rotation of the first turbine 4A and the second turbine 4B is stopped as shown in FIG. The ocean current power generator 1 continues to ascend with the rotation of the first turbine 4A and the second turbine 4B stopped. If the rotation of the first turbine 4A and the second turbine 4B is stopped during the ascent of the marine current power generation device 1, the marine current power generation device 1 can be stably levitated regardless of the rotation angle of the turbine.

また、海流発電装置１を浮上させる際に、第１ブレード６Ａ及び第２ブレード６Ｂが潮流の影響を受けることを抑制するために、周知のように、駆動装置１９が第１ブレード６Ａ及び第２ブレード６Ｂのピッチ角度を変更してもよい。 Further, as is well known, in order to suppress the influence of the tidal current on the first blade 6A and the second blade 6B when the ocean current power generation device 1 is levitated, the drive device 19 is the first blade 6A and the second blade 6A and the second blade 6A. The pitch angle of the blade 6B may be changed.

図５に示すように、海流発電装置１が海面Ｗに浮上すると、注水口Ｌ１ａからマスターシリンダ２０に注水される海水の水圧が無くなる（低くなる）ため、ブレーキ２１が解放状態となる。ブレーキ２１によるブレーキ力の付与が解除されると、第１タービン４Ａ及び第２タービン４Ｂは回転可能となる。これにより、２枚の第１ブレード６Ａの重力及び浮力によって第１タービン４Ａの回転軸１６が回転し、２枚の第１ブレード６Ａが海面Ｗ上に浮かんだ状態又は水中に入った状態となる。同様に、２枚の第２ブレード６Ｂの重力及び浮力によって第２タービン４Ｂの回転軸が回転し、２枚の第２ブレード６Ｂが海面Ｗ上に浮かんだ状態又は水中に入った状態となる。 As shown in FIG. 5, when the ocean current power generation device 1 rises to the sea surface W, the water pressure of the seawater injected into the master cylinder 20 from the water injection port L1a disappears (becomes low), so that the brake 21 is released. When the braking force applied by the brake 21 is released, the first turbine 4A and the second turbine 4B can rotate. As a result, the rotating shaft 16 of the first turbine 4A is rotated by the gravity and buoyancy of the two first blades 6A, and the two first blades 6A are in a state of floating on the sea surface W or in a state of being submerged in water. .. Similarly, the rotation shaft of the second turbine 4B is rotated by the gravity and buoyancy of the two second blades 6B, and the two second blades 6B are in a state of floating on the sea surface W or in a state of being submerged in water.

具体的には、例えば、２枚の第１ブレード６Ａのうちの一方の第１ブレード６Ａが海面Ｗから突き出た状態となり、他方の第１ブレード６Ａが海水中に沈み込んだ状態とする。この場合、海面Ｗから突き出た第１ブレード６Ａには重力が作用し、水中に沈みこんだ第１ブレード６Ａには浮力が作用するため、図５に示すように２枚の第１ブレード６Ａが海面Ｗ上に浮かんだ状態となるように、回転軸１６が回転する。これにより、海流発電装置１が海面Ｗに浮上した状態で、第１ブレード６Ａ及び第２ブレード６Ｂが海面Ｗから突き出た状態とならない。 Specifically, for example, it is assumed that one of the two first blades 6A, the first blade 6A, protrudes from the sea surface W, and the other first blade 6A is submerged in seawater. In this case, gravity acts on the first blade 6A protruding from the sea surface W, and buoyancy acts on the first blade 6A submerged in water, so that the two first blades 6A are as shown in FIG. The rotating shaft 16 rotates so as to float on the sea surface W. As a result, the first blade 6A and the second blade 6B are not in a state of protruding from the sea surface W while the ocean current power generation device 1 is floating on the sea surface W.

本実施形態は以上のように構成され、このタービン回転軸ブレーキシステムＳでは、海水中で受ける水圧によって作動するブレーキ２１によって、第１タービン４Ａの回転軸１６に対してブレーキ力が付与される。同様に、海水中で受ける水圧によって作動するブレーキによって、第２タービン４Ｂの回転軸に対してブレーキ力が付与される。これにより、ブレーキ２１を作動させるための駆動機構を別途用いることなく、海流発電装置１の周りの水圧を用いて簡素な構成で第１タービン４Ａ及び第２タービン４Ｂの回転を制御できる。これにより、海流発電装置１を浮上させる際に第１タービン４Ａ及び第２タービン４Ｂの回転を簡素な構成で制御することができる。 The present embodiment is configured as described above, and in the turbine rotary shaft brake system S, a braking force is applied to the rotary shaft 16 of the first turbine 4A by the brake 21 operated by the water pressure received in seawater. Similarly, a brake actuated by the water pressure received in seawater applies a braking force to the rotating shaft of the second turbine 4B. As a result, the rotations of the first turbine 4A and the second turbine 4B can be controlled with a simple configuration by using the water pressure around the ocean current power generation device 1 without separately using a drive mechanism for operating the brake 21. As a result, the rotations of the first turbine 4A and the second turbine 4B can be controlled with a simple configuration when the ocean current power generation device 1 is levitated.

第１タービン４Ａの回転軸１６の回転を停止させるブレーキ２１は、海水の水圧によって作動してブレーキパッド２１ｂをブレーキディスク２２に押し付けるピストン２１ａを備えている。この場合には、海水の水圧で作動するピストン２１ａによってブレーキパッド２１ｂをブレーキディスク２２に押し付けることによって、簡素な構成で第１タービン４Ａの回転軸１６にブレーキ力を付与することができる。第２タービン４Ｂの回転軸の回転を停止させるブレーキも同様の構成を有しており、簡素な構成で第２タービン４Ｂの回転軸にブレーキ力を付与することができる。 The brake 21 that stops the rotation of the rotating shaft 16 of the first turbine 4A includes a piston 21a that is operated by the water pressure of seawater to press the brake pad 21b against the brake disc 22. In this case, by pressing the brake pad 21b against the brake disc 22 by the piston 21a operated by the water pressure of seawater, the braking force can be applied to the rotating shaft 16 of the first turbine 4A with a simple configuration. The brake that stops the rotation of the rotating shaft of the second turbine 4B has a similar configuration, and a braking force can be applied to the rotating shaft of the second turbine 4B with a simple configuration.

注水口Ｌ１ａから注水された海水の水圧は、マスターシリンダ２０によって第２配管Ｌ２内の作動油に伝達される。第１タービン４Ａの回転軸１６に回転力を付与するブレーキ２１には、作動油の油圧が作用する。この場合、海流発電装置１の外部から注水された海水は、ブレーキ２１のピストン２１ａに直接作用しない。すなわち、ピストン２１ａ周りには、外部から取り込まれた海水が導入されない。このように、マスターシリンダ２０を設けることで、外部から取り込まれた海水の流通範囲を短くすることができる。外部から取り込まれた海水の流通範囲を短くすることで、第１配管Ｌ１内を流通する水が入れ替わり易くなる。これにより、第１配管Ｌ１内において不純物が堆積すること等を抑制できる。また、例えば外部から取り込まれた海水の中にゴミ等の異物が含まれていても、これらの異物がピストン２１ａ周りに導入されない。このため、ブレーキ２１の耐久性を向上させることができる。第２タービン４Ｂの回転軸に回転力を付与するブレーキには、第１タービン４Ａの場合と同様に作動油の油圧が作用する。これにより、第２タービン４Ｂの回転軸に回転力を付与するブレーキの耐久性を向上させることができる等、第１タービン４Ａの場合と同様の効果を奏する。 The water pressure of the seawater injected from the water injection port L1a is transmitted to the hydraulic oil in the second pipe L2 by the master cylinder 20. The hydraulic pressure of hydraulic oil acts on the brake 21 that applies a rotational force to the rotating shaft 16 of the first turbine 4A. In this case, the seawater injected from the outside of the ocean current power generation device 1 does not directly act on the piston 21a of the brake 21. That is, seawater taken in from the outside is not introduced around the piston 21a. By providing the master cylinder 20 in this way, the distribution range of seawater taken in from the outside can be shortened. By shortening the distribution range of seawater taken in from the outside, the water circulating in the first pipe L1 can be easily replaced. As a result, it is possible to suppress the accumulation of impurities in the first pipe L1. Further, for example, even if foreign substances such as dust are contained in the seawater taken in from the outside, these foreign substances are not introduced around the piston 21a. Therefore, the durability of the brake 21 can be improved. The hydraulic pressure of the hydraulic oil acts on the brake that applies the rotational force to the rotating shaft of the second turbine 4B, as in the case of the first turbine 4A. As a result, the durability of the brake that applies the rotational force to the rotating shaft of the second turbine 4B can be improved, and the same effect as in the case of the first turbine 4A can be obtained.

注水バルブＢ１０は、非通電状態において、開状態を維持する。排水バルブＢ２０は、非通電状態において、閉状態を維持する。この場合、注水バルブＢ１０及び排水バルブＢ２０が非通電の状態において、ブレーキ２１が第１タービン４Ａの回転軸１６にブレーキ力を付与した状態となる。これにより、海流発電装置１を浮上させる際に第１タービン４Ａの回転軸１６にブレーキ力を付与するために電力を用いることなく、海水の水圧によってブレーキ力を付与することができる。第２タービン４Ｂ側も同様に、海流発電装置１を浮上させる際に第２タービン４Ｂの回転軸にブレーキ力を付与するために電力を用いることなく、海水の水圧によってブレーキ力を付与することができる。 The water injection valve B10 maintains an open state in a non-energized state. The drain valve B20 maintains a closed state in a non-energized state. In this case, when the water injection valve B10 and the drain valve B20 are not energized, the brake 21 applies a braking force to the rotating shaft 16 of the first turbine 4A. As a result, the braking force can be applied by the water pressure of seawater without using electric power to apply the braking force to the rotating shaft 16 of the first turbine 4A when the ocean current power generation device 1 is levitated. Similarly, on the second turbine 4B side, when the marine current power generation device 1 is levitated, the braking force can be applied by the water pressure of seawater without using electric power to apply the braking force to the rotating shaft of the second turbine 4B. it can.

海流発電装置１が海面Ｗに浮上した状態では海水の水圧が掛からないため（ほぼ掛からないため）、第１タービン４Ａの回転軸１６に対してブレーキ力も掛からない（ほぼ掛からない）。このため、海流発電装置１が海面Ｗに浮上すると、２枚の第１ブレード６Ａの重力及び浮力によって回転軸１６が回転し、２枚の第１ブレード６Ａが海面Ｗに浮かんだ状態又は海水中に入った状態となる。すなわち、海流発電装置１が海面Ｗに浮上した状態で、２枚の第１ブレード６Ａが海面Ｗから突き出た状態とならない。第２ブレード６Ｂ側も同様に、海流発電装置１が海面Ｗに浮上した状態で、２枚の第２ブレード６Ｂが海面Ｗから突き出た状態とならない。このように、海流発電装置１が海面Ｗに浮上した状態おいて第１ブレード６Ａ及び第２ブレード６Ｂが海面Ｗから突き出た状態とならないため、波浪及び風等の影響を考慮した第１ブレード６Ａ及び第２ブレード６Ｂの設計が不要となる。また、海流発電装置１のタービン回転軸ブレーキシステムＳでは、海流発電装置１が海面Ｗに浮上した際にブレーキ２１が解放されるため、２枚の第１ブレード６Ａの重力及び浮力によって回転軸１６が回転して、２枚の第１ブレード６Ａが自然に海面Ｗに浮かんだ状態又は水中に入った状態となる。すなわち、浮上時に第１タービン４Ａの回転角度の制御が不要となる。第２タービン４Ｂ側も同様に、２枚の第２ブレード６Ｂの重力及び浮力によって回転軸が回転して、２枚の第２ブレード６Ｂが自然に海面Ｗに浮かんだ状態又は水中に入った状態となる。すなわち、浮上時に第２タービン４Ｂの回転角度の制御が不要となる。 When the ocean current power generation device 1 floats on the sea surface W, the water pressure of the seawater is not applied (because it is almost not applied), so that the braking force is not applied to the rotating shaft 16 of the first turbine 4A (almost no). Therefore, when the ocean current power generator 1 floats on the sea surface W, the rotation shaft 16 rotates due to the gravity and buoyancy of the two first blades 6A, and the two first blades 6A float on the sea surface W or in seawater. It will be in the entered state. That is, the two first blades 6A are not in a state of protruding from the sea surface W while the ocean current power generation device 1 is floating on the sea surface W. Similarly, on the second blade 6B side, the two second blades 6B are not in a state of protruding from the sea surface W while the ocean current power generation device 1 is floating on the sea surface W. As described above, since the first blade 6A and the second blade 6B do not protrude from the sea surface W when the ocean current power generation device 1 floats on the sea surface W, the first blade 6A considering the influence of waves and wind. And the design of the second blade 6B becomes unnecessary. Further, in the turbine rotary shaft brake system S of the marine current power generation device 1, the brake 21 is released when the marine current power generation device 1 ascends to the sea surface W, so that the rotary shaft 16 is affected by the gravity and buoyancy of the two first blades 6A. Rotates, and the two first blades 6A naturally float on the sea surface W or enter the water. That is, it is not necessary to control the rotation angle of the first turbine 4A at the time of ascent. Similarly, on the second turbine 4B side, the rotation axis is rotated by the gravity and buoyancy of the two second blades 6B, and the two second blades 6B are naturally floating on the sea surface W or submerged in water. It becomes. That is, it is not necessary to control the rotation angle of the second turbine 4B at the time of ascent.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、ブレーキ２１は、水圧によってブレーキ力を付与するものであれば、ピストン２１ａ及びブレーキパッド２１ｂを用いた構成に限定されない。ブレーキ２１は、回転軸１６に固定されたブレーキディスク２２をブレーキパッド２１ｂで挟み込むことでブレーキ力を付与したが、回転軸１６をブレーキパッド２１ｂによって直接挟み込んでブレーキ力を付与してもよい。マスターシリンダ２０を設けることは必須では無い。この場合、海水の水圧を注水管Ｌを介してブレーキ２１に直接作用させてもよい。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments. For example, the brake 21 is not limited to the configuration using the piston 21a and the brake pad 21b as long as the braking force is applied by water pressure. The brake 21 applies the braking force by sandwiching the brake disc 22 fixed to the rotating shaft 16 with the brake pads 21b, but the rotating shaft 16 may be directly sandwiched by the brake pads 21b to apply the braking force. It is not essential to provide the master cylinder 20. In this case, the water pressure of seawater may be applied directly to the brake 21 via the water injection pipe L.

第１タービン４Ａ及び第２タービン４Ｂは、それぞれ２枚のブレードを有する場合を例に説明したが、３枚以上のブレードを有していてもよい。海流発電装置１を海水中で浮遊させる場合を例に説明したが、海水に限定されず、水中であればよい。海流発電装置１を浮上させる場合に第１タービン４Ａの回転軸１６等にブレーキ力を付与する場合を例に説明したが、海流発電装置１の潜航時にブレーキ力を付与することもできる。この場合、海流発電装置１を安定して潜航させることができる。 Although the case where the first turbine 4A and the second turbine 4B each have two blades has been described as an example, the first turbine 4A and the second turbine 4B may have three or more blades. The case where the ocean current power generation device 1 is suspended in seawater has been described as an example, but the present invention is not limited to seawater and may be underwater. Although the case where the braking force is applied to the rotating shaft 16 and the like of the first turbine 4A when the ocean current power generation device 1 is levitated has been described as an example, the braking force can also be applied when the ocean current power generation device 1 is submerged. In this case, the ocean current power generation device 1 can be stably submerged.

１ 海流発電装置（水中浮遊式発電装置）
４Ａ 第１タービン（発電用タービン）
４Ｂ 第２タービン（発電用タービン）
６Ａ 第１ブレード（タービン翼）
６Ｂ 第２ブレード（タービン翼）
１５ 筐体
２０ マスターシリンダ
２１ ブレーキ
２１ａ ピストン
２１ｂ ブレーキパッド（当接部材）
Ｂ１０ 注水バルブ
Ｂ１１ 注水側逆止弁
Ｂ２０ 排水バルブ
Ｂ２１ 排水側逆止弁
Ｌ 注水管
Ｌ３ 排水管
Ｓ タービン回転軸ブレーキシステム 1 Ocean current power generation device (underwater floating power generation device)
4A 1st turbine (turbine for power generation)
4B 2nd turbine (turbine for power generation)
6A 1st blade (turbine blade)
6B 2nd blade (turbine blade)
15 Housing 20 Master cylinder 21 Brake 21a Piston 21b Brake pad (contact member)
B10 Water injection valve B11 Water injection side check valve B20 Drain valve B21 Drain side check valve L Water injection pipe L3 Drain pipe S Turbine rotary shaft brake system

Claims (4)

タービン翼を有する発電用タービンが設けられた水中浮遊式発電装置のタービン回転軸ブレーキシステムであって、
水中で受ける水圧によって作動し、前記発電用タービンの回転軸に対してブレーキ力を付与するブレーキと、
前記回転軸及び前記ブレーキを収容する筐体と、
一方の端部が前記ブレーキに接続され、他方の端部が前記筐体を貫通して前記筐体の外部に連通する注水管と、
前記注水管における前記一方の端部と前記他方の端部との間に設けられたマスターシリンダと、を備え、
前記ブレーキは、
前記回転軸に当接する当接部材と、
前記注水管から注水された水の圧力によって作動し、前記当接部材を前記回転軸に押し付けるピストンと、を備え、
前記マスターシリンダと前記ブレーキとの間の前記注水管内には作動液が充填され、
前記マスターシリンダは、前記注水管の前記他方の端部から注水された水の圧力を、前記作動液に伝達し、
前記ピストンは、前記作動液の圧力によって作動する、水中浮遊式発電装置のタービン回転軸ブレーキシステム。 A turbine rotary shaft braking system for an underwater floating power generator equipped with a turbine for power generation having turbine blades.
A brake that operates by the water pressure received in the water and applies a braking force to the rotating shaft of the power generation turbine ,
A housing that houses the rotating shaft and the brake,
A water injection pipe in which one end is connected to the brake and the other end penetrates the housing and communicates with the outside of the housing.
A master cylinder provided between the one end and the other end of the water injection pipe is provided.
The brake
The contact member that comes into contact with the rotating shaft and
A piston that operates by the pressure of water injected from the water injection pipe and presses the contact member against the rotating shaft is provided.
The hydraulic fluid is filled in the water injection pipe between the master cylinder and the brake.
The master cylinder transmits the pressure of water injected from the other end of the water injection pipe to the working fluid.
The piston is a turbine rotary shaft brake system of an underwater floating power generator that is operated by the pressure of the working fluid . 前記注水管に設けられ、前記注水管の他方の端部から注水された水の流通状態を切り替える注水バルブと、
前記注水管に設けられ、前記注水管の前記他方の端部から前記注水バルブへの水の流通を許容し、前記注水バルブから前記注水管の前記他方の端部への水の流通を遮断する注水側逆止弁と、
一方の端部が前記注水管に接続され、他方の端部が前記筐体を貫通して前記筐体の外部に連通し、前記注水管の前記他方の端部から注水された水を前記筐体外に排水する排水管と、
前記排水管に設けられ、前記排水管内の水の流通状態を切り替える排水バルブと、
前記排水管に設けられ、前記排水バルブから前記排水管の前記他方の端部への水の流通を許容し、前記排水管の前記他方の端部から前記排水バルブへの水の流通を遮断する排水側逆止弁と、を更に備え、
前記注水バルブ及び前記排水バルブは、電力によって前記流通状態を切り替え、
前記注水バルブは、非通電状態において、前記注水管の前記他方の端部から注水された水を前記注水管内で流通させ、
前記排水バルブは、非通電状態において、前記排水管内の水の流通を遮断する、請求項１に記載の水中浮遊式発電装置のタービン回転軸ブレーキシステム。 A water injection valve provided in the water injection pipe to switch the flow state of water injected from the other end of the water injection pipe.
Provided to the water injection pipe, the flow of water from the other end of the water injection pipe to the water injection valve is allowed, and the flow of water from the water injection valve to the other end of the water injection pipe is blocked. Water injection side check valve and
One end is connected to the water injection pipe, the other end penetrates the housing and communicates with the outside of the housing, and the water injected from the other end of the water injection pipe is discharged from the housing. A drainage pipe that drains water from the body and
A drainage valve provided in the drainage pipe to switch the flow state of water in the drainage pipe,
Provided in the drain pipe, the flow of water from the drain valve to the other end of the drain pipe is allowed, and the flow of water from the other end of the drain pipe to the drain valve is blocked. Further equipped with a check valve on the drain side,
The water injection valve and the drain valve switch the distribution state by electric power.
The water injection valve allows water injected from the other end of the water injection pipe to circulate in the water injection pipe in a non-energized state.
The turbine rotary shaft brake system of the submersible floating power generator according to claim 1 , wherein the drain valve blocks the flow of water in the drain pipe in a non-energized state. タービン翼を有する発電用タービンが設けられた水中浮遊式発電装置のタービン回転軸ブレーキシステムであって、
水中で受ける水圧によって作動し、前記発電用タービンの回転軸に対してブレーキ力を付与するブレーキと、
前記回転軸及び前記ブレーキを収容する筐体と、
一方の端部が前記ブレーキに接続され、他方の端部が前記筐体を貫通して前記筐体の外部に連通する注水管と、
前記注水管に設けられ、前記注水管の他方の端部から注水された水の流通状態を切り替える注水バルブと、
前記注水管に設けられ、前記注水管の前記他方の端部から前記注水バルブへの水の流通を許容し、前記注水バルブから前記注水管の前記他方の端部への水の流通を遮断する注水側逆止弁と、
一方の端部が前記注水管に接続され、他方の端部が前記筐体を貫通して前記筐体の外部に連通し、前記注水管の前記他方の端部から注水された水を前記筐体外に排水する排水管と、
前記排水管に設けられ、前記排水管内の水の流通状態を切り替える排水バルブと、
前記排水管に設けられ、前記排水バルブから前記排水管の前記他方の端部への水の流通を許容し、前記排水管の前記他方の端部から前記排水バルブへの水の流通を遮断する排水側逆止弁と、を備え、
前記ブレーキは、
前記回転軸に当接する当接部材と、
前記注水管から注水された水の圧力によって作動し、前記当接部材を前記回転軸に押し付けるピストンと、を備え、
前記注水バルブ及び前記排水バルブは、電力によって前記流通状態を切り替え、
前記注水バルブは、非通電状態において、前記注水管の前記他方の端部から注水された水を前記注水管内で流通させ、
前記排水バルブは、非通電状態において、前記排水管内の水の流通を遮断する、水中浮遊式発電装置のタービン回転軸ブレーキシステム。 A turbine rotary shaft braking system for an underwater floating power generator equipped with a turbine for power generation having turbine blades.
A brake that operates by the water pressure received in the water and applies a braking force to the rotating shaft of the power generation turbine ,
A housing that houses the rotating shaft and the brake,
A water injection pipe in which one end is connected to the brake and the other end penetrates the housing and communicates with the outside of the housing.
A water injection valve provided in the water injection pipe to switch the flow state of water injected from the other end of the water injection pipe.
Provided to the water injection pipe, the flow of water from the other end of the water injection pipe to the water injection valve is allowed, and the flow of water from the water injection valve to the other end of the water injection pipe is blocked. Water injection side check valve and
One end is connected to the water injection pipe, the other end penetrates the housing and communicates with the outside of the housing, and the water injected from the other end of the water injection pipe is discharged from the housing. A drainage pipe that drains water from the body and
A drainage valve provided in the drainage pipe to switch the flow state of water in the drainage pipe,
Provided in the drain pipe, the flow of water from the drain valve to the other end of the drain pipe is allowed, and the flow of water from the other end of the drain pipe to the drain valve is blocked. Equipped with a check valve on the drain side,
The brake
The contact member that comes into contact with the rotating shaft and
A piston that operates by the pressure of water injected from the water injection pipe and presses the contact member against the rotating shaft is provided.
The water injection valve and the drain valve switch the distribution state by electric power.
The water injection valve allows water injected from the other end of the water injection pipe to circulate in the water injection pipe in a non-energized state.
The drain valve is a turbine rotary shaft brake system of an underwater floating power generator that shuts off the flow of water in the drain pipe in a non-energized state. 前記ブレーキは、前記水圧の減少に伴って前記ブレーキ力を減少させ、
前記タービン翼は、一つの前記発電用タービンに対して２枚設けられ、
前記回転軸の軸方向に沿って見たときに、２枚の前記タービン翼のうち、一方の前記タービン翼における前記回転軸からの延び方向と、他方の前記タービン翼における前記回転軸からの延び方向とは、互いに逆方向となっている、請求項１から３のいずれか一項に記載の水中浮遊式発電装置のタービン回転軸ブレーキシステム。 The brake reduces the braking force as the water pressure decreases.
Two turbine blades are provided for one turbine for power generation.
When viewed along the axial direction of the rotating shaft, of the two turbine blades, one of the turbine blades extends from the rotating shaft and the other turbine blade extends from the rotating shaft. The turbine rotary shaft brake system of the submersible floating power generation device according to any one of claims 1 to 3 , wherein the directions are opposite to each other.
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