JP6812640B2 - 水中浮遊式発電装置の姿勢調整システム - Google Patents

Description

本開示は、水中浮遊式発電装置の姿勢調整システムに関する。

姿勢調整に関する技術として、特許文献１が知られている。特許文献１に記載の発電装置は、複数のブレードが設けられたロータと、ロータを回転可能に支持するナセルを含むステータとを備えている。ナセルの内部空間には発電機が設けられている。ナセルの内部空間には、第１タンクと第２タンクとが配置されている。第１タンクは、軸方向に関して第２タンクよりもロータに近い位置（前方）に配置されている。第２タンクはロータから遠い位置（後方）に配置されている。

この発電装置は、ステータ（発電装置）の重心の位置を調整する移動ポンプを備えている。移動ポンプは、第１タンクと第２タンクとの間でオイルを移動可能である。移動ポンプの作動により、オイルは、配管を介して第１タンクと第２タンクとの間を移動する。これにより、第１タンク内のオイル重量と第２タンク内のオイル重量との比が調整される。ロータの中心軸が水流の方向に非平行となった場合には、オイルの移動により、発電装置の姿勢が調整される。

特開２０１５−１４８１６９号公報

上記した従来の発電装置では、２個のタンクを配置し、これらのタンク間でオイルを移動させることにより、ピッチ方向において装置の姿勢を調整している。すなわち、装置の前部が後部よりも低い位置にあったり、装置の前部が後部よりも高い位置にあったりしたときに、前部と後部の高さを合わせるための調整が行われる。このように、上記発電装置では、ピッチ方向における姿勢調整は可能であるが、ロール方向における姿勢調整はできない。

本開示は、ピッチ方向およびロール方向の両方における姿勢調整を可能とする水中浮遊式発電装置の姿勢調整システムを提供する。

本開示の一態様は、発電用タービンが設けられた水中浮遊式発電装置の姿勢調整システムであって、水中浮遊式発電装置の姿勢を検出する検出部と、水中浮遊式発電装置に設けられると共に互いに異なる位置に配置され、液体を収容する第１タンク、第２タンク、および第３タンクと、第１タンク、第２タンク、および第３タンクを互いに接続する配管と、配管に設けられて、第１タンク、第２タンク、および第３タンクの間で液体を移動可能な１つまたは複数のポンプと、検出部によって検出された姿勢に応じてポンプを制御し、第１タンク、第２タンク、および第３タンクの間で液体を移動させることで水中浮遊式発電装置の重心を変更させるコントローラと、を備え、発電用タービンは第１タービンと第２タービンとを含み、第１タービンの第１回転軸線と第２タービンの第２回転軸線とは平行であり、水中浮遊式発電装置は、第１タービンが設けられた第１ポッドと、第２タービンが設けられた第２ポッドと、第１ポッドおよび第２ポッドを連結する連結部と、を備え、第１タンクは第１ポッドに設けられると共に、第２タンクは第２ポッドに設けられ、第１タンク、第２タンク、および第３タンクは、一直線上には配置されておらず、第１タンクおよび第２タンクと、第３タンクとは、第１回転軸線および第２回転軸線に直交すると共に水中浮遊式発電装置の浮心を通る仮想平面に関して反対側に配置され、コントローラは、第１タンクおよび第２タンクと、第３タンクとの間で流体を移動させることにより水中浮遊式発電装置のピッチ方向の姿勢を調整し、第１タンクと第２タンクとの間で流体を移動させることにより水中浮遊式発電装置のロール方向の姿勢を調整する。

この姿勢調整システムでは、水中浮遊式発電装置に設けられた少なくとも３つのタンクの間に配管およびポンプが設けられ、コントローラによって、液体が３つのタンク間で移動させられる。この液体の移動制御により、コントローラは、水中浮遊式発電装置の重心を変更する。ここで、３つのタンクは、一直線上には配置されていない。よって、３つのタンクによって規定される仮想平面が存在する。液体の移動制御によって、３つのタンクの重心の位置は、その仮想平面に沿って移動する。このように、重心の移動は１次元的でなく２次元的であるため、水中浮遊式発電装置のピッチ方向およびロール方向の両方における姿勢調整が可能である。なお、ここでいうピッチ方向およびロール方向とは、発電用タービンの回転軸線に平行な水中浮遊式発電装置の中心軸線を、前後方向の軸線すなわちローリングの中心とした場合の回転方向を意味する。また第１ポッドおよび第２ポッドは、連結部によって連結されており、互いに離間している。第１ポッドと第２ポッドのそれぞれにタンクが設けられることにより、ロール方向における姿勢調整が容易になっている。さらには、第１回転軸線および第２回転軸線に平行な中心軸線方向（前後方向）の一方側と他方側にタンクが分かれて配置されることにより、ピッチ方向における姿勢調整が容易になっている。

いくつかの態様において、水中浮遊式発電装置は、第１ポッドおよび第２ポッドとは異なる位置に配置された第３ポッドを更に備え、第３タンクは、第３ポッドに設けられる。この構成によれば、互いに離間する３つのポッドのそれぞれにタンクが設けられるので、重心の位置を精度良く調整できる。

いくつかの態様において、第１タンク、第２タンク、および第３タンクの重心は、第１タンク、第２タンク、および第３タンクのそれぞれに等量の液体が収容されているとき、水中浮遊式発電装置の重心に略一致する。このように３つのタンクが配置されることにより、３つのタンクの重心が移動するのと同様にして、水中浮遊式発電装置の重心が移動する。よって、姿勢調整が非常に容易である。

本開示のいくつかの態様は、ピッチ方向およびロール方向の両方における姿勢調整を可能とする。

本開示の一実施形態に係る姿勢調整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斜視図である。 図２（ａ）は第１および第２ポッド内の機器の概略構成を示す図であり、図２（ｂ）は第３ポッド内の機器の概略構成を示す図である。 水中浮遊式発電装置における各タンクの配置を示す平面図である。 各タンクおよびポンプ・配管類の設置例を示す図である。 図５（ａ）はピッチ制御の一例を示す図、図５（ｂ）および図５（ｃ）はピッチ制御の前後における装置の姿勢をそれぞれ示す図である。 図６（ａ）はピッチ制御の他の例を示す図、図６（ｂ）および図６（ｃ）はピッチ制御の前後における装置の姿勢をそれぞれ示す図である。 図７（ａ）はロール制御の一例を示す図、図７（ｂ）および図７（ｃ）はロール制御の前後における装置の姿勢をそれぞれ示す図である。 図８（ａ）〜図８（ｅ）は、それぞれ、第３ポッドおよび第３タンクの配置に関する変形形態を示す図である。

以下、本開示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。

以下の説明において、「上流」または「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。たとえば、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。「左」または「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。「ロール」まは「ローリング」との語は、ポッドの中心軸線に平行な軸線、すなわち前後方向の軸線を中心とする回転を意味する。「ピッチ」または「ピッチング」との語は、左右方向の軸線を中心とする回転を意味する。「ポッド」との語は、「耐圧殻」または「ナセル」との語に置き換えられ得る。

図１を参照して、本実施形態の姿勢調整システム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、たと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右ポッド（第１ポッド）２Ａおよび左ポッド（第２ポッド）２Ｂと、右ポッド２Ａおよび左ポッド２Ｂを連結するクロスビーム（連結部）３とを備える。右ポッド２Ａの後部には、発電用タービン４Ａが設けられている。左ポッド２Ｂの後部には、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。海流発電装置は、水流発電装置の一種である。また、発電用タービン４Ａ，４Ｂを、それぞれ、右タービン４Ａおよび左タービン４Ｂという。

右ポッド２Ａは、右タービン４Ａを回転可能に支持しつつ、右タービン４Ａに適正な浮力を付与する。左ポッド２Ｂは、左タービン４Ｂを回転可能に支持しつつ、左タービン４Ｂに適正な浮力を付与する。右ポッド２Ａおよび左ポッド２Ｂは、円筒状をなしており、たとえば、同じ大きさおよび構造を有している。

右ポッド２Ａおよび左ポッド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、たと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、たとえば、右ポッド２Ａおよび左ポッド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、ポッドの上部または下部に固定されてもよいし、ポッドの前部また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は、内部に空洞を有して浮力を発生する構造であってもよいし、内部に空洞を有さず（たとえばトラス構造など）浮力を発生しない構造であってもよい。

海流発電装置１は、クロスビーム３の上方に配置された中央ポッド（第３ポッド）７を備える。中央ポッド７は、円筒状をなしており、クロスビーム３に対してブラケット等により固定されている。中央ポッド７は、海流発電装置１の全体に適正な浮力を付与する。

図３に示されるように、右タービン４Ａの回転軸線（第１回転軸線）Ｌ１は右ポッド２Ａの軸線に一致している。左タービン４Ｂの回転軸線（第２回転軸線）Ｌ２は左ポッド２Ｂの軸線に一致している。回転軸線Ｌ１と回転軸線Ｌ２とは平行である。中央ポッド７の軸線Ｌ３は、回転軸線Ｌ１および回転軸線Ｌ２に平行である。中央ポッド７は、これらの回転軸線Ｌ１および回転軸線Ｌ２を含む平面よりも上方に配置されている。中央ポッド７は、回転軸線Ｌ１および回転軸線Ｌ２に平行であってこれらの中間を通り、且つ左右方向に垂直な平面上に位置している。海流発電装置１の浮心Ｂは、当該平面上に位置している。海流発電装置１の重心は、後述の右タンク４１、左タンク４２、および中央タンク４３におけるオイル（液体）量を考慮しなければ、当該平面上に位置する。

海流発電装置１は、海底に固定するためのシンカーまたはアンカー１４（図示例はシンカー）に対して、係留索１０を介して接続されている。係留索１０は、シンカー１４に連結された下部係留索１１ｅと、下部係留索１１ｅの上端から２本に分岐し、右ポッド２Ａおよび左ポッド２Ｂにそれぞれ連結された上部係留索１１ａ，１１ｂとを含む。上部係留索１１ａ，１１ｂは、Ｙ字状に分岐している。なお、係留索１０の形態はこれに限られず、１点でクロスビーム３に連結されていてもよいし、２本の上部係留索１１ａ，１１ｂがクロスビーム３に対して連結されていてもよい。

なお、図示は省略されているが、タービン部４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が、係留索１０に沿うように設けられている。送電ケーブルの一端は右ポッド２Ａ内および左ポッド２Ｂ内の発電機１７（図２参照）に接続されており、送電ケーブルの他端は、たとえばシンカー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。さらに、海底に敷設されて地上まで延びる送電ケーブルが設けられている。これらの送電ケーブルを介して、右タービン４Ａおよび左タービン４Ｂにおいて発電された電力が地上に送電される。

海流発電装置１に適用される右タービン４Ａおよび左タービン４Ｂは、いわゆるダウンウィンド型のタービンである。右ポッド２Ａおよび左ポッド２Ｂは、海流の向きに対向した姿勢で浮遊する。海流の向きが略水平である場合、右タービン４Ａおよび左タービン４Ｂの回転軸線Ｌ１，Ｌ２は、略水平に維持される。なお、右タービン４Ａおよび左タービン４Ｂは、アップウィンド型のタービンであってもよい。

右タービン４Ａは、２枚の第１ブレード６Ａを含んでいる。左タービン４Ｂは、２枚の第２ブレード６Ｂを含んでいる。第１ブレード６Ａは、右ポッド２Ａの後端部に配置されている。第２ブレード６Ｂは、左ポッド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、右ポッド２Ａの下流側に第１ブレード６Ａが配置され、左ポッド２Ｂの下流側に第２ブレード６Ｂが配置される。

右タービン４Ａと左タービン４Ｂとは、海流を受けて互いに逆向きに回転する。これにより、右タービン４Ａおよび左タービン４Ｂで発生する回転トルクが相殺される。なお、１つのタービンに対して、３枚以上のブレードが設けられてもよい。

続いて、図２（ａ）、図２（ｂ）、および図３を参照して、右ポッド２Ａ、左ポッド２Ｂ、および中央ポッド７が備える構成について説明すると共に、海流発電装置１の姿勢を調整するための姿勢調整システムＳについて説明する。右ポッド２Ａおよび左ポッド２Ｂに関しては、右ポッド２Ａが備える構成を主に説明するが、左ポッド２Ｂも、同様の構成を備える。

図２（ａ）に示されるように、右ポッド２Ａ内には、第１ブレード６Ａと一緒に回転するハブに連結された回転軸１６と、回転軸１６に連結された発電機１７とが設けられている。第１ブレード６Ａの回転は、回転軸１６を介して発電機１７に伝達される。

右ポッド２Ａ内には、海流発電装置１の姿勢を検出するジャイロセンサ（検出部）２３が設けられている。ジャイロセンサ２３は、海流発電装置１のロール方向、ピッチ方向、およびヨー方向の傾斜角度を検出する。ジャイロセンサ２３は、検出した各傾斜角度を、後述するコントローラ２５に逐次出力する。なお、右ポッド２Ａ内に、海流発電装置１の深度を計測する深度センサ（圧力センサ）が設けられてもよい。

一方、図２（ｂ）に示されるように、中央ポッド７内には、中央ポッド７の外部との間で海水を注排水して海流発電装置１全体の重量を変化させる浮力調整装置３０が設けられている。浮力調整装置３０は、中央ポッド７内に設けられたバラストタンク３１と、バラストタンク３１と中央ポッド７の外部とを接続する注排水管３３と、注排水管３３に設けられた注排水装置３２とを含む。バラストタンク３１は、所定の容量を有する貯水タンクである。注排水装置３２は、ポンプを含んでおり、バラストタンク３１に水を注入すると共に、バラストタンク３１から水を排出する。なお、上記したジャイロセンサ２３は、中央ポッド７内に設けられてもよい。

姿勢調整システムＳは、海流発電装置１の重心を変更する機構を有している。姿勢調整システムＳでは、重心を変更するためにオイル（液体）が用いられる。オイルは、たとえば生分解性の作動油である。

図２（ａ）に示されるように、右ポッド２Ａの後部（図示右側）には、オイルを収容する右タンク（第１タンク）４１が設けられている。右タンク４１は、たとえば、右ポッド２Ａの内壁面に固定されたベース（図示せず）上に固定されている。右タンク４１は、オイルが外部に漏出しないよう、閉鎖された収容空間を有している。右タンク４１には、右タンク４１内のオイル収容空間に連通する配管５０が接続されている。配管５０を介して、右タンク４１内のオイルを排出でき、また右タンク４１内にオイルを注入できるよう、一または複数の配管５０が設けられている。配管５０には、適宜バルブ類が設けられる。

図３に示すように、左ポッド２Ｂの前部（図示下側）にも、オイルを収容する左タンク（第２タンク）４２が設けられている。左タンク４２は、図２（ａ）に示される右タンク４１と同様の構成を有している。右タンク４１と左タンク４２とは、たとえば同じ容積を有する。

図２（ｂ）に示されるように、中央ポッド７の後部（図示左側）には、オイルを収容する中央タンク（第３タンク）４３が設けられている。中央タンク４３は、たとえば、中央ポッド７の内壁面に固定されたベース（図示せず）上に固定されている。中央タンク４３は、たとえば、上記した浮力調整装置３０よりも後方に配置される。中央タンク４３は、オイルが外部に漏出しないよう、閉鎖された収容空間を有している。中央タンク４３は、たとえば、右タンク４１（左タンク４２）よりも大きい容積を有する。中央タンク４３は、右タンク４１（左タンク４２）の約２倍の容積を有してもよい。中央タンク４３は、右タンク４１（左タンク４２）と同じ容積を有してもよい。中央タンク４３には、中央タンク４３内のオイル収容空間に連通する配管５０が接続されている。配管５０を介して、中央タンク４３内のオイルを排出でき、また中央タンク４３内にオイルを注入できるよう、一または複数の配管５０が設けられている。配管５０には、適宜バルブ類が設けられる。

このように、右タンク４１、左タンク４２、および中央タンク４３は、互いに異なる位置に配置されている。各タンクが別々のポッドに設けられることにより、これらのタンクは、互いに左右方向に離間している。離間して配置された右タンク４１、左タンク４２、および中央タンク４３によれば、オイルの移動による重心の変更を容易に行うことができ、その結果として海流発電装置１の姿勢調整を容易に行い得る。

右タンク４１、左タンク４２、および中央タンク４３には、それぞれレベル計４１ａ、レベル計４２ａ、およびレベル計４３ａが設けられてもよい（図４参照）。

中央ポッド７には、右タンク４１、左タンク４２、および中央タンク４３の間でオイルを移動させるためのオイル移動装置（液体移動装置）４４が設けられている。オイル移動装置４４は、配管５０に接続される。オイル移動装置４４は複数のポンプおよび配管類を含んでいる。オイル移動装置４４の配管と配管５０とによって、右タンク４１、左タンク４２、および中央タンク４３は互いに接続されている。右タンク４１、左タンク４２、および中央タンク４３と、オイル移動装置４４の配管と配管５０とによって、オイルを収容および循環する閉じたループ（系）が形成されている。オイル移動装置４４の詳細については後述する。

次に、図３を参照して、海流発電装置１における各タンクの配置について説明する。図３に示されるように、右タンク４１と左タンク４２とは、左右対称に設けられている。言い換えれば、右タンク４１と左タンク４２とは、前後方向において同じ位置に配置されている。中央タンク４３と、右タンク４１および左タンク４２とは、平面視において（すなわち前後方向および左右方向の両方に直交する方向から見て）、二等辺三角形の頂点を成している。中央タンク４３は、右タンク４１および左タンク４２よりも上方に配置されている。よって、中央タンク４３と、右タンク４１および左タンク４２とは、正面視において（すなわち前後方向から見て）、二等辺三角形の頂点を成している。右タンク４１、左タンク４２、中央タンク４３の形状は、直方体であってもよい。右タンク４１、左タンク４２、中央タンク４３の形状は、円筒状（縦置きや横置き）、または、非円筒状（直方体を含む）などであってもよい。各タンクの中心と定義されてもよいし、各タンクの底面の中心と定義されてもよい。

図３に示されるように、海流発電装置１において、回転軸線Ｌ１および回転軸線Ｌ２に直交すると共に海流発電装置１の浮心Ｂを通る仮想平面Ｐが定義され得る。右タンク４１および左タンク４２と、中央タンク４３とは、この仮想平面Ｐに関して反対側に配置されている。しかも、右タンク４１、左タンク４２、および中央タンク４３からなる３つのタンクの重心は、これらのタンクに等量のオイルが収容されているとき、海流発電装置１の重心に略一致してもよい。

上記したように、右タンク４１、左タンク４２、および中央タンク４３は、一直線上には配置されていない。言い換えれば、右タンク４１、左タンク４２、および中央タンク４３のすべてを通る（通過する）１本の直線は存在しない。このような配置により、姿勢調整システムＳでは、一方向（すなわちピッチ方向）のみならず他の方向（すなわちロール方向）における姿勢の調整が可能になっている。

海流発電装置１には、各センサからの情報を得てオイル移動装置４４を制御し、海流発電装置１全体を制御するコントローラ２５が設けられている。コントローラ２５は、ジャイロセンサ２３によって検出された海流発電装置１のロール方向およびピッチ方向の傾斜角度（姿勢）に応じて、オイル移動装置４４を制御する。また、コントローラ２５は、浮力調整装置３０の注排水装置３２および弁類等を制御して、バラストタンク３１と外部との注排水を行わせ、海流発電装置１全体の浮力を調整する。コントローラ２５は、たとえば、右ポッド２Ａ内に設けられている。コントローラ２５は、たとえばＣＰＵ（Central Processing Unit)、ＲＯＭ(Read Only Memory)、およびＲＡＭ(Random Access Memory)等のハードウェアと、ＲＯＭに記憶されたプログラム等のソフトウェアとから構成されたコンピュータである。

続いて、図４を参照して、オイル移動装置４４について詳細に説明する。オイル移動装置４４は、右タンク４１に接続された上記配管５０としての第１配管５０Ａと、左タンク４２に接続された上記配管５０としての第２配管５０Ｂと、中央タンク４３に接続された上記配管５０としての第３配管５０Ｃとを互いに接続する。なお、オイル移動装置４４内の配管構成についてはあらゆる態様が採用され得るが、本明細書ではその一例について説明する。たとえば、ポンプの型式は、ポンプが設けられる配管の一方向にのみ液体を移送可能な型式であってもよいし、配管の双方向に液体を移送可能な型式であってもよい。バルブが設けられる位置やバルブの種類は、意図した液体の流れを生じさせるよう、適宜設計され得る。本明細書において、「ライン」は、内部を流体が流れる配管もしくは管路、または、空間を意味する。

オイル移動装置４４は、第１戻りライン５１と、第１分配ライン５２と、第２分配ライン５４と、第２戻りライン５３とを含む。第１戻りライン５１と、第１分配ライン５２と、第２分配ライン５４と、第２戻りライン５３とは、この順に直列に接続され、かつループ状をなしている。第１戻りライン５１および第１分配ライン５２の接続部に、右タンク４１からの第１配管５０Ａが接続されている。第２戻りライン５３および第２分配ライン５４の接続部に、左タンク４２からの第２配管５０Ｂが接続されている。第１戻りライン５１および第２戻りライン５３の接続部と、第１分配ライン５２および第２分配ライン５４の接続部とは、中央連結ライン５５によって連結されている。この中央連結ライン５５に、中央タンク４３からの第３配管５０Ｃが接続されている。

第１戻りライン５１には、右タンク４１から流出する方向にオイルを移送する第１戻りポンプ４６と、当該方向にのみオイルの流通を許容する逆止弁５８とが設けられている。第１戻りポンプ４６と逆止弁５８との間には電磁弁５７が設けられている。第１分配ライン５２には、右タンク４１へ流入する方向にオイルを移送する第１分配ポンプ４７と、当該方向にのみオイルの流通を許容する逆止弁５８とが設けられている。第１分配ポンプ４７と逆止弁５８との間には電磁弁５７が設けられている。第２戻りライン５３には、左タンク４２から流出する方向にオイルを移送する第２戻りポンプ４８と、当該方向にのみオイルの流通を許容する逆止弁５８とが設けられている。第２戻りポンプ４８と逆止弁５８との間には電磁弁５７が設けられている。第２分配ライン５４には、左タンク４２へ流出する方向にオイルを移送する第２分配ポンプ４９と、当該方向にのみオイルの流通を許容する逆止弁５８とが設けられている。第２分配ポンプ４９と逆止弁５８との間には電磁弁５７が設けられている。

右タンク４１と、左タンク４２と、中央タンク４３とは、エア配管５９で互いに連結されている。これにより、各タンクにおける内圧が均等になっている。

本実施形態の姿勢調整システムＳは、上記したジャイロセンサ２３と、右タンク４１、左タンク４２、および中央タンク４３と、配管５０（第１配管５０Ａ〜第３配管５０Ｃ）と、ポンプ類を含むオイル移動装置４４と、コントローラ２５とを備えて構成されている。

続いて、姿勢調整システムＳによる、海流発電装置１の姿勢調整方法について説明する。まず、海流発電装置１は、海水中に浮遊しており、海水の流れを受けて、通常運転状態にある。ところが、海流発電装置１の運転中においては、流れの変化や何らかの外力（浮遊物や水棲生物の衝突等）によって、海流発電装置１のロール方向またはピッチ方向の姿勢が変化することがある。以下の説明において、海水の流れＦ（図５（ｂ）参照）は常に水平方向であると仮定する。また、各タンクにおける初期のオイル貯留量は、一例として、各タンクの容量の半分程度となっている。

図５（ｂ）に示されるように、海流発電装置１の後部が前部よりも高くなっている場合について説明する。コントローラ２５は、ジャイロセンサ２３によって検出された海流発電装置１のピッチ方向の傾斜角度を取得する。図５（ａ）に示されるように、コントローラ２５は、第１戻りライン５１および第２戻りライン５３の電磁弁５７を開き、第１戻りポンプ４６および第２戻りポンプ４８をオンにする。このとき、第１分配ポンプ４７および第２分配ポンプ４９は停止している。第１分配ライン５２および第２分配ライン５４の電磁弁５７は閉じられている。

コントローラ２５のピッチ制御により、オイルは、右タンク４１および左タンク４２の両方から、中央タンク４３に移動させられる。これにより、海流発電装置１の重心は後部側に移動する。その結果、図５（ｃ）に示されるように、海流発電装置１は第１ピッチ方向Ｄ１（図示半時計回り）に姿勢を変え、流れＦに正対した所望の姿勢が実現される。コントローラ２５は、ジャイロセンサ２３によって検出された海流発電装置１のピッチ方向の傾斜角度を取得し、傾斜角度が正常（たとえば、閾値の範囲内）であると判断すると、上記したピッチ制御を停止する。すなわち、コントローラ２５は、第１戻りライン５１および第２戻りライン５３の電磁弁５７を閉じ、第１戻りポンプ４６および第２戻りポンプ４８をオフにする。

図６（ｂ）に示されるように、海流発電装置１の後部が前部よりも低くなっている場合について説明する。コントローラ２５は、ジャイロセンサ２３によって検出された海流発電装置１のピッチ方向の傾斜角度を取得する。図６（ａ）に示されるように、コントローラ２５は、第１分配ライン５２および第２分配ライン５４の電磁弁５７を開き、第１分配ポンプ４７および第２分配ポンプ４９をオンにする。このとき、第１戻りポンプ４６および第２戻りポンプ４８は停止している。第１戻りライン５１および第２戻りライン５３の電磁弁５７は閉じられている。

コントローラ２５のピッチ制御により、オイルは、中央タンク４３から、右タンク４１および左タンク４２の両方に移動させられる。これにより、海流発電装置１の重心は前部側に移動する。その結果、図６（ｃ）に示されるように、海流発電装置１は第２ピッチ方向Ｄ２（図示時計回り）に姿勢を変え、流れＦに正対した所望の姿勢が実現される。コントローラ２５は、ジャイロセンサ２３によって検出された海流発電装置１のピッチ方向の傾斜角度を取得し、傾斜角度が正常（たとえば、閾値の範囲内）であると判断すると、上記したピッチ制御を停止する。すなわち、コントローラ２５は、第１分配ライン５２および第２分配ライン５４の電磁弁５７を閉じ、第１分配ポンプ４７および第２分配ポンプ４９をオフにする。

図７（ｂ）に示されるように、海流発電装置１の右側（左ポッド２Ｂ側）が左側（右ポッド２Ａ側）よりも高くなっている場合について説明する。コントローラ２５は、ジャイロセンサ２３によって検出された海流発電装置１のロール方向の傾斜角度を取得する。図７（ａ）に示されるように、コントローラ２５は、第１戻りライン５１および第２分配ライン５４の電磁弁５７を開き、第１戻りポンプ４６および第２分配ポンプ４９をオンにする。このとき、第１分配ポンプ４７および第２戻りポンプ４８は停止している。第１分配ライン５２および第２戻りライン５３の電磁弁５７は閉じられている。

コントローラ２５のロール制御により、オイルは、右タンク４１から左タンク４２に移動させられる。これにより、海流発電装置１の重心は右側に移動する。その結果、図７（ｃ）に示されるように、海流発電装置１は第１ロール方向Ｄ３（図示時計回り）に姿勢を変え、流れＦに正対した所望の姿勢（水平な姿勢）が実現される。コントローラ２５は、ジャイロセンサ２３によって検出された海流発電装置１のロール方向の傾斜角度を取得し、傾斜角度が正常（たとえば、閾値の範囲内）であると判断すると、上記したロール制御を停止する。すなわち、コントローラ２５は、第１戻りライン５１および第２分配ライン５４の電磁弁５７を閉じ、第１戻りポンプ４６および第２分配ポンプ４９をオフにする。

なお、第１ロール方向Ｄ３とは逆の第２ロール方向への姿勢調整を行うためには、上記のロール制御とは反対の制御を行えばよい。なお、ピッチ方向とロール方向の両方を複合的に制御する必要がある場合は、ピッチ方向とロール方向の各制御におけるオイルの移動量を重ね合わせることにより、２方向の複合的な制御を実現できる。

以上のようにして、コントローラ２５によって、一直線上には配置されない３つのタンク４１，４２，４３間をオイルが移動することにより、海流発電装置１の姿勢を所望の姿勢に戻すように海流発電装置１の重心が変更される。姿勢調整システムＳでは、ピッチ方向およびロール方向の姿勢調整が可能である。従来のシステムでは、浮体の姿勢が傾いた際、その姿勢の復原が遅いと、浮体は沈み込んでいってしまう。よって、浮体の姿勢の復原は難しくなってしまう。姿勢調整システムＳによれば、海流発電装置１の姿勢を速やかに復元することができる。

本実施形態の姿勢調整システムＳでは、海流発電装置１に設けられた少なくとも３つのタンク４１，４２，４３の間に、配管５０と、第１戻りライン５１、第１分配ライン５２、第２戻りライン５３、および第２分配ライン５４と、第１戻りポンプ４６、第１分配ポンプ４７、第２戻りポンプ４８、および第２分配ポンプ４９とが設けられる。コントローラ２５によって、オイルが３つのタンク４１，４２，４３間で移動させられる。このオイルの移動制御により、コントローラ２５は、海流発電装置１の重心を変更する。ここで、３つのタンク４１，４２，４３は、一直線上には配置されていない。よって、３つのタンク４１，４２，４３によって規定される仮想平面が存在する。オイルの移動制御によって、３つのタンク４１，４２，４３の重心の位置は、その仮想平面に沿って移動する。このように、重心の移動は１次元的でなく２次元的であるため、海流発電装置１のピッチ方向およびロール方向の両方における姿勢調整が可能である。

右ポッド２Ａおよび左ポッド２Ｂは、クロスビーム３によって連結されており、互いに離間している。右ポッド２Ａと左ポッド２Ｂのそれぞれにタンク４１，４２が設けられることにより、ロール方向における姿勢調整が容易になっている。

中央ポッド７には中央タンク４３が設けられる構成によれば、互いに離間する３つのポッド２Ａ，２Ｂ，７のそれぞれにタンク４１，４２，４３が設けられるので、重心の位置を精度良く調整できる。

仮想平面Ｐに関し、右タンク４１および左タンク４２と、中央タンク４３とは反対側に配置される（図３参照）。この構成によれば、回転軸線Ｌ１および回転軸線Ｌ２に平行な中心軸線方向（前後方向）の一方側と他方側にタンクが分かれて配置されることにより、ピッチ方向における姿勢調整が容易になっている。

３つのタンク４１，４２，４３の重心は、これらのタンクに等量のオイルが収容されているとき、海流発電装置１の重心に略一致する。３つのタンク４１，４２，４３がこのように配置されることにより、３つのタンク４１，４２，４３の重心が移動するのと同様にして、海流発電装置１の重心が移動する。よって、姿勢調整が非常に容易である。コントローラ２５に対する演算処理の負担も小さい。

以上、本開示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られない。たとえば、複数のポッドおよび複数のタンクの配置は適宜変更可能である。図８（ａ）に示される海流発電装置１Ａのように、左右方向に水平に延びるクロスビーム３Ａが設けられ、このクロスビーム３Ａの高さに、中央タンク４３を含む中央ポッド７が設けられた構成としてもよい。図８（ｂ）に示される海流発電装置１Ｂのように、中央部が高くなったクロスビーム３Ｂが設けられ、このクロスビーム３Ｂに、中央タンク４３を含む中央ポッド７が設けられた構成としてもよい。図８（ｃ）に示される海流発電装置１Ｃのように、中央部が低くなったクロスビーム３Ｃが設けられ、このクロスビーム３Ｃに、中央タンク４３を含む中央ポッド７が設けられた構成としてもよい。

図８（ｄ）に示される海流発電装置１Ｄのように、クロスビーム３Ｂとクロスビーム３Ｃとを併用したクロスビーム３Ｂが設けられ、中央部の高くなった部分に、中央タンク４３Ａを含む中央ポッド７Ａが設けられ、中央部の低くなった部分に、中央タンク４３Ｂを含む中央ポッド７Ｂが設けられた構成としてもよい。図８（ｅ）に示される海流発電装置１Ｅのように、海流発電装置１Ｄのクロスビーム３Ｄに対し、中央タンク４３Ａと中央タンク４３Ｂとを連結する上下方向のビームを更に含むクロスビーム３Ｅが設けられた構成としてもよい。すなわち、海流発電装置１Ｄ，１Ｅのように、第４ポッドおよび第４タンクを備えてもよい。

水中浮遊式発電装置のポッドは、１つであってもよい。ポッドが省略された水中浮遊式発電装置に、本発明が適用されてもよい。

右タンク４１、左タンク４２、および中央タンク４３のいずれか一部または全部は、ポッドの外部に設けられてもよい。ポンプおよび配管は、ポッドの外部に設けられてもよい。配管はクロスビーム３の外部に設けられてもよい。オイル移動装置４４は、中央ポッド７内に設けられる場合に限られず、右ポッド２Ａまたは左ポッド２Ｂに設けられてもよい。

コントローラ２５の制御において、ジャイロセンサ２３によって検出された傾斜角度によって制御を終了する場合に限られない。コントローラ２５が、ある傾斜角度を修正するのに最適なタンク内のオイル配分を記憶しており、そのオイル配分となるように制御を行ってもよい。検出部は、ジャイロセンサに限られない。

重心変更用の液体は、オイルに限られず、水であってもよい。液体は、水グリコール系作動液であってもよい。重心変更用の液体として水を用いる場合、海水であってもよく、真水であってもよい。コントローラ２５がポッド内には設けらず、海上に設けられてもよい。水中浮遊式発電装置は、海水中に設置される場合に限られず、淡水中に設置されてもよい。

１ 海流発電装置（水中浮遊式発電装置）
２Ａ 右ポッド（第１ポッド）
２Ｂ 左ポッド（第２ポッド）
３ クロスビーム（連結部）
４Ａ 右タービン（発電用タービン）
４Ｂ 左タービン（発電用タービン）
６Ａ、６Ｂ ブレード
７ 中央ポッド（第３ポッド）
２３ ジャイロセンサ（検出部）
２５ コントローラ
３０ 浮力調整装置
４１ 右タンク（第１タンク）
４２ 左タンク（第２タンク）
４３ 中央タンク（第３タンク）
４４ オイル移動装置（液体移動装置）
４６ 第１戻りポンプ
４７ 第１分配ポンプ
４８ 第２戻りポンプ
４９ 第２分配ポンプ
５０ 配管
５１ 第１戻りライン（配管）
５２ 第１分配ライン（配管）
５３ 第２戻りライン（配管）
５４ 第２分配ライン（配管）
５５ 中央連結ライン（配管）
Ｂ 浮心
Ｐ 仮想平面
Ｓ 姿勢調整システム

Claims (3)

1. 複数の発電用タービンが設けられた水中浮遊式発電装置の姿勢調整システムであって、
   前記水中浮遊式発電装置の姿勢を検出する検出部と、
   前記水中浮遊式発電装置に設けられると共に互いに異なる位置に配置され、液体を収容する第１タンク、第２タンク、および第３タンクと、
   前記第１タンク、前記第２タンク、および前記第３タンクを互いに接続する配管と、
   前記配管に設けられて、前記第１タンク、前記第２タンク、および前記第３タンクの間で前記液体を移動可能な１つまたは複数のポンプと、
   前記検出部によって検出された前記姿勢に応じて前記ポンプを制御し、前記第１タンク、前記第２タンク、および前記第３タンクの間で前記液体を移動させることで前記水中浮遊式発電装置の重心を変更させるコントローラと、を備え、
   前記発電用タービンは第１タービンと第２タービンとを含み、前記第１タービンの第１回転軸線と前記第２タービンの第２回転軸線とは平行であり、
   前記水中浮遊式発電装置は、前記第１タービンが設けられた第１ポッドと、前記第２タービンが設けられた第２ポッドと、前記第１ポッドおよび前記第２ポッドを連結する連結部と、を備え、
   前記第１タンクは前記第１ポッドに設けられると共に、前記第２タンクは前記第２ポッドに設けられ、
   前記第１タンク、前記第２タンク、および前記第３タンクは、一直線上には配置されておらず、前記第１タンクおよび前記第２タンクと、前記第３タンクとは、前記第１回転軸線および前記第２回転軸線に直交すると共に前記水中浮遊式発電装置の浮心を通る仮想平面に関して反対側に配置され、
   前記コントローラは、
   前記第１タンクおよび前記第２タンクと、前記第３タンクとの間で流体を移動させることにより前記水中浮遊式発電装置のピッチ方向の姿勢を調整し、
   前記第１タンクと前記第２タンクとの間で流体を移動させることにより前記水中浮遊式発電装置のロール方向の姿勢を調整する、姿勢調整システム。
2. 前記水中浮遊式発電装置は、前記第１ポッドおよび前記第２ポッドとは異なる位置に配置された第３ポッドを更に備え、
   前記第３タンクは、前記第３ポッドに設けられる、請求項１に記載の姿勢調整システム。
3. 前記第１タンク、前記第２タンク、および前記第３タンクの重心は、前記第１タンク、前記第２タンク、および前記第３タンクのそれぞれに等量の前記液体が収容されているとき、前記水中浮遊式発電装置の重心に略一致する、請求項１または２に記載の姿勢調整システム。

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