JP7110612B2 - 水流発電装置及び水流発電装置の浮体の浮上方法 - Google Patents

Description

本発明は、水流発電装置及び水流発電装置の浮体の浮上方法に関する。

従来、海洋構造物に関するものとして、特開昭６４－３２９９０号公報に記載されるように、浮遊式海洋構造物に係留索を取り付け、水底に対し浮遊式海洋構造物を係留する装置が知られている。この浮遊式海洋構造物は、係留索の長さを調整することにより、浮遊式海洋構造物の姿勢を安定化させようとするものである。

ところで、係留索によって浮体を水底に係留し、浮体を水中に配置し、浮体に設けられた回転翼を水流で回転させて発電を行う水流発電装置の開発が進められている。この種の水流発電装置では、水流が強いほど浮体の浮力を大きく調整し、水中で浮体の位置が所定の位置となるように制御している。

特開昭６４－３２９９０号公報

このような水流発電装置において、全電源が遮断された場合、浮体の故障修理などのため、浮体を水面まで浮上させることが必要となる。ところが、図１４に示すように、浮体１０１の姿勢が頭下がりになると、水流ＦＷの流れによって浮体１０１に対し下向きに力Ｆが加わる。つまり、浮体１０１の上流側が下がった姿勢になると、浮体１０１の上面に水流ＦＷが当たることとなり、浮体１０１を下げる方向へ力Ｆが生ずる。このため、浮体１０１が水面に浮上できないこととなる。

そこで、水流発電装置における電源供給が絶たれた場合であっても、浮体を水面に確実に浮上させる水流発電装置及びその水流発電装置の浮体の浮上方法の開発が望まれている。

そこで、本開示の一態様に係る水流発電装置は、水中で浮遊可能な浮体に係留ロープを取り付けて浮体を係留し、浮体に設けられたタービンを水流によって回転させ、タービンの回転によって発電を行う水流発電装置において、電源供給が絶たれた場合に、浮体の前部が浮体の後部より上方へ位置する上向き姿勢となるように浮体の姿勢の調整を行う姿勢調整部を備えて構成されている。この水流発電装置によれば、電源供給が絶たれた場合に浮体の前部を上方に位置させるように姿勢調整を行うことにより、浮体の底面に水流を当てて浮体を浮上させる方向の揚力を発生させることができる。これにより、浮体を水面へ浮上させることができる。

また、本開示の一態様に係る水流発電装置において、姿勢調整部は、浮体に対する係留ロープの掛止位置を後方へ移動させることにより、浮体の前部が浮体の後部より上方へ位置させてもよい。この場合、浮体に対する係留ロープの掛止位置を後方へ移動させることにより、浮体の前部を浮体の後部より上方へ確実に位置させることが可能となる。また、本開示の一態様に係る水流発電装置において、姿勢調整部は、電源供給されている場合に電磁力によって係留ロープの掛止位置を維持し、電源供給が絶たれた場合に電磁力が無くなることにより係留ロープの掛止位置を後方へ移動させて、浮体の前部を浮体の後部より上方へ位置させてもよい。

また、本開示の一態様に係る水流発電装置において、姿勢調整部は、浮体の重心位置を後方へ移動させることにより、浮体の前部が浮体の後部より上方へ位置させてもよい。この場合、浮体の重心位置を後方へ移動させることにより、浮体の前部を浮体の後部より上方へ確実に位置させることが可能となる。また、本開示の一態様に係る水流発電装置において、姿勢調整部は、電源供給されている場合に電磁力によって浮体の重心位置を維持し、電源供給が絶たれた場合に電磁力が無くなることにより浮体の重心位置を後方へ移動させて、浮体の前部を前記浮体の後部より上方へ位置させてもよい。

本開示の一態様に係る水流発電装置の浮体の浮上方法は、水中で浮遊可能な浮体に係留ロープを取り付けて浮体を係留し、浮体に設けられたタービンを水流によって回転させ、タービンの回転によって発電を行う水流発電装置における浮体の浮上方法であって、電源供給が絶たれた場合に、浮体の前部が浮体の後部より上方へ位置する上向き姿勢となるように浮体の姿勢の調整を行う工程を含んで構成されている。この浮体の浮上方法によれば、全電源が遮断された場合に浮体の前部を上方に位置させるように姿勢調整を行うことにより、浮体の底面に水流を当てて浮体を浮上させる方向の揚力を発生させることができる。これにより、浮体を水面へ浮上させることができる。また、本開示の一態様に係る水流発電装置の浮体の浮上方法において、電源供給されている場合に電磁力によって係留ロープの掛止位置を維持し、電源供給が絶たれた場合に電磁力が無くなることにより係留ロープの掛止位置を後方へ移動させて、浮体の前部を浮体の後部より上方へ位置させるように浮体の姿勢の調整を行ってもよい。また、本開示の一態様に係る水流発電装置の浮体の浮上方法において、電源供給されている場合に電磁力によって浮体の重心位置を維持し、電源供給が絶たれた場合に電磁力が無くなることにより浮体の重心位置を後方へ移動させて、浮体の前部を浮体の後部より上方へ位置させるように浮体の姿勢の調整を行ってもよい。

本開示に係る発明によれば、水流発電装置内において電源供給が絶たれた場合であっても、浮体を水面に確実に浮上させることができる。

本開示の第一実施形態に係る水流発電装置の概要を示す図である。 図１の水流発電装置における発電用ポッドの説明図である。 図１の水流発電装置における姿勢調整部の説明図である。 図１の水流発電装置における姿勢調整部の説明図である。 図１の水流発電装置における姿勢調整及び浮体の浮上方法を示す図である。 図１の水流発電装置における変形例の説明図である。 図１の水流発電装置における変形例の説明図である。 図１の水流発電装置における変形例の説明図である。 第二実施形態に係る水流発電装置の概要を示す図である。 図９の水流発電装置における姿勢調整部の説明図である。 図９の水流発電装置における変形例の説明図である。 図１１の水流発電装置における変形例の説明図である。 図９の水流発電装置における変形例の説明図である。 背景技術の説明図である。

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。

（第一実施形態）
図１は、本発明の第一実施形態に係る水流発電装置の構成概要図である。

図１に示すように、水流発電装置１は、水中に浮体２を浮遊させ、浮体２に設けられたタービン２０を水流ＦＷによって回転させ、タービン２０の回転によって発電を行う装置である。例えば、水流発電装置１は、海洋に設置され、海流によって発電する場合に用いられる。浮体２は、係留ロープ３によりアンカ４に係留されている。浮体２は、左右二つの発電用ポッド２１をビーム２２によって連結して構成されている。ビーム２２は、例えば矩形の板状体を水平に配置して設けられる。発電用ポッド２１には係留ロープ３の一端が取り付けられ、係留ロープ３の他端が水底に設置されるアンカ４に取り付けられている。

係留ロープ３は、浮体２をアンカ４に係留するためのロープ材であり、例えばワイヤロープなどの強靭なロープ材により構成される。図１では、係留ロープ３として、浮体２側の端部を二つに分岐させたロープ材が用いられている。すなわち、係留ロープ３の浮体２側の二つの端部の一方は右の発電用ポッド２１に取り付けられ、他方は左の発電用ポッド２１に取り付けられている。アンカ４は、浮体２が水流ＦＷで流されないように保持するための構造物であり、例えばコンクリート製又は金属製のものが用いられる。アンカ４は、重量の大きい構造物の自重により位置を維持するシンカであってもよいし、グラウンドアンカなどの支持力も用いて位置を維持するタイプであってもよい。なお、水流発電装置１には、浮体２で発電された電力を送電するためのケーブルが設けられているが、説明の便宜上、図示を省略している。

図２は、発電用ポッド２１の構造を示す概要図である。

図２に示すように、発電用ポッド２１は、本体２１１の後部にタービン２０を設けて構成されている。発電用ポッド２１の本体２１１は、例えば前部及び後部を閉塞した中空の筒状体により構成される。なお、本実施形態において、「前部」は水流ＦＷの上流側の部分を意味し、「後部」は水流ＦＷの下流側の部分を意味する。また、「前方」は水流ＦＷの上流側を意味し、「後方」は水流ＦＷの下流側を意味する。浮体２及び発電用ポッド２１において、水中で水流ＦＷの上流側に配置される部分が前部であり、水流ＦＷの下流側に配置される部分が後部である。

タービン２０は、ブレード２０ａ及びハブ２０ｂを備えている。ブレード２０ａは、水流ＦＷを受けて回転力を発生させる翼部材であり、ハブ２０ｂの外周に径方向へ向けて複数設けられている。図２では、二つのブレード２０ａを備えたタービン２０を示しているが、三つ以上のブレード２０ａを備えたタービンを用いる場合もある。ハブ２０ｂは、発電用ポッド２１の前後方向に向けた軸線を中心に回転可能に設けられ、例えば発電機２３の回転軸２３ａに取り付けられ、回転軸２３ａと一体に回転する。

発電機２３は、タービン２０の回転の運動エネルギを電気エネルギに変換する機器であり、タービン２０の回転力を受けて発電する。発電機２３にはパワーコンディショナ２４が接続されている。発電機２３は、パワーコンディショナ２４に対し発電電力を出力する。パワーコンディショナ２４は、発電機２３の発電電力の調整及び発電運転制御を行う。発電電力の調整は、交流電力である発電電力を直流電力に変換し、所望の周波数となるように直流電力を交流電力に変換して行われる。パワーコンディショナ２４には、高圧受電部２５が接続されている。高圧受電部２５は、パワーコンディショナ２４から出力される交流電力を変圧する。高圧受電部２５から出力される電力は、図示しないケーブルを通じて陸上などへ送電される。

パワーコンディショナ２４には、システム制御部２６が接続されている。システム制御部２６は、浮体２及び発電用ポッド２１全体の制御を実行する。発電用ポッド２１には、図示しない浮力調整用のバラストタンクが設けられている。このバラストタンクにはシステム制御部２６の指令を受けて水の出し入れが行われ、この水の出し入れによって浮体２の浮力調整が行われる。システム制御部２６が作動不能となると、バラストタンクへの水の出し入れができなくなり、発電用ポッド２１及び浮体２の水面への浮上が困難となる。例えば、発電用ポッド２１及び水流発電装置１において電源供給が絶たれた場合、バラストタンクへの水の出し入れができなくなり、発電用ポッド２１及び浮体２の水面への浮上が困難となる。特に、水流発電装置１における全電源が遮断された場合、バラストタンクへの水の出し入れができなくなり、発電用ポッド２１及び浮体２の水面への浮上が困難となる。

発電用ポッド２１の下部には、係留ロープ３が取り付けられている。係留ロープ３は、姿勢調整部２７を介して発電用ポッド２１の下部に留められている。つまり、係留ロープ３の中間部分が姿勢調整部２７に掛け止められ、その端部が発電用ポッド２１の下部に設けられた留め具２１１ａに掛け止められている。姿勢調整部２７は、発電用ポッド２１の下部であって、留め具２１１ａより前方の位置に設けられている。

図３は、姿勢調整部２７の説明図である。

図３に示すように、姿勢調整部２７は、発電用ポッド２１の姿勢を調整して、浮体２の姿勢を調整するための部材である。姿勢調整部２７は、係留ロープ３の掛止を解除することにより、発電用ポッド２１に対する係留ロープ３の掛止位置を後方へ移動させて、発電用ポッド２１及び浮体２の前部がその後部より上方へ位置するように姿勢調整を行う。姿勢調整部２７は、水流発電装置１の電力供給が絶たれた場合に、係留ロープの掛止が解除されるように構成されている。

姿勢調整部２７は、掛止部材２７ａ、電磁部２７ｂ及びバネ２７ｃを備えている。掛止部材２７ａは、係留ロープ３を掛止する部材であり、二つの掛止部材２７ａを回動可能に取り付けて用いられる。この掛止部材２７ａは、下部に湾曲又は屈曲した鉤状部を形成している。二つの掛止部材２７ａの中央部は互い交差し回動可能に軸支され、掛止部材２７ａの鉤状部は互いに向かい合うように配置されている。掛止部材２７ａの上部には、電磁部２７ｂ及びバネ２７ｃが取り付けられている。掛止部材２７ａの上部には、それぞれ電磁部２７ｂが取り付けられている。電磁部２７ｂは、電磁力を発生させる部位であり、例えば通電により電磁石となる電磁コイルが用いられる。掛止部材２７ａの上部の間にはバネ２７ｃが設置されている。バネ２７ｃは、二つの掛止部材２７ａの上部を離間させるように付勢している。電磁部２７ｂは、通電時において、電磁力によりバネ２７ｃの付勢に抗して二つの掛止部材２７ａの上部を引き寄せている。これにより、掛止部材２７ａの鉤状部が閉じられる。従って、姿勢調整部２７によって係留ロープ３が掛止された状態となる。

一方、図４に示すように、電磁部２７ｂへの通電が停止すると、電磁力が無くなり、バネ２７ｃの付勢によって掛止部材２７ａの鉤状部が離間して開かれる。これにより、係留ロープ３が姿勢調整部２７から解放され、留め具２１１ａで掛止されることとなる。このため、係留ロープ３の掛止位置は、姿勢調整部２７の後方に設けられる留め具２１１ａの位置に移動する。留め具２１１ａは、発電用ポッド２１の浮心ＣＦより後方の位置に設けられている。従って、水流発電装置１において電源供給が絶たれると、浮体２の前部が浮体の後部より上方へ位置することとなる（図５参照）。

次に、本実施形態に係る水流発電装置１の姿勢調整機能及び本実施形態に係る浮体２の浮上方法について説明する。

図２に示すように、水流発電装置１が正常に作動している場合、係留ロープ３は、姿勢調整部２７に掛止されている。すなわち、係留ロープ３に対し、発電用ポッド２１は姿勢調整部２７の位置で支持されており、浮心及び重心のバランスが保たれることにより発電用ポッド２１及び浮体２は水平状態となっている。

ここで、水流発電装置１において、電源供給が絶たれた場合、制御機器及び電力により作動するアクチュエータは全て作動できなくなる。水流発電装置１の電源供給が絶たれた場合としては、例えば水流発電装置１において発電装置や送電設備の故障などで全電源が遮断された場合などが該当する。この場合、姿勢調整機能を備えていない水流発電装置では、図１４に示すように、電源供給が絶たれた場合に発電用ポッド及び浮体の姿勢が頭下がりになると、水流ＦＷの流れによって浮体１０１に対し下向きに力が加わる。つまり、浮体１０１の前部が下がった姿勢になると、浮体１０１の上面に水流ＦＷが当たることとなり、浮体１０１を下げる方向へ力が生じてしまう。このため、浮体１０１が水面に浮上することが困難となる。特に、水流ＦＷが弱い場合には、浮体１０１の浮力が小さく調整されているため、浮体１０１を水面に浮上させることが難しい。

これに対し、本実施形態に係る水流発電装置１では、電源供給が絶たれた場合、図４に示すように、姿勢調整部２７における係留ロープ３の掛止が解除される。すなわち、姿勢調整部２７において電力供給が絶たれると、電磁部２７ｂの電磁力がなくなり、バネ２７ｃの付勢によって掛止部材２７ａが開くこととなる。このため、姿勢調整部２７による係留ロープ３の掛止が解かれる。

そして、図５に示すように、発電用ポッド２１は、姿勢調整部２７より後方に設けられる留め具２１１ａにより係留ロープ３が掛止されることとなる。このように係留ロープ３の掛止される位置が後方の位置に切り替わることにより、発電用ポッド２１の前部が発電用ポッド２１の後部より上方へ位置する上向き姿勢となる。これに応じて、浮体２の前部も浮体２の後部より上方へ位置し、浮体２も上向き姿勢となる。この姿勢では、発電用ポッド２１及び浮体２の底面に水流ＦＷが当たり、発電用ポッド２１及び浮体２に浮上させる方向の揚力（浮上力）が発生する。これにより、発電用ポッド２１及び浮体２を水面へ浮上させることができる。

以上説明したように、本実施形態に係る水流発電装置１及び浮体２の浮上方法によれば、水流発電装置１の全電源が遮断された場合に浮体２の前部を上方に位置させるように姿勢調整を行うことにより、浮体２の底面に水流ＦＷを当てて浮体２に浮上させる方向の揚力を発生させることができる。これにより、浮体２を水面へ浮上させることができる。

また、本実施形態に係る水流発電装置１及び浮体２の浮上方法において、浮体２に対する係留ロープ３の掛止位置を後方へ移動させることにより、浮体２の前部が浮体２の後部より上方へ位置させることができる。このため、浮体２の底面に水流ＦＷを当てて浮体２に浮上させる方向の揚力を発生させることができ、浮体２を確実に水面へ浮上させることができる。

また、本実施形態に係る水流発電装置１及び浮体２の浮上方法において、水流発電装置１を水面へ浮上させた後、修理などにより水流発電装置１の電源を復旧させ、再び水流発電装置１により水流発電を行う場合がある。この場合、係留ロープ３を再び姿勢調整部２７に掛止させることが必要となる。これに対し、例えば、図６に示すように、係留ロープ３を姿勢調整部２７の位置に引き寄せる巻上げ機２７ｄが発電用ポッド２１に設けられていてもよい。巻上げ機２７ｄは、係留ロープ３に接続される巻上げロープ２７ｅを巻き取ることにより、係留ロープ３を姿勢調整部２７の位置に引き寄せる機器である。巻上げ機２７ｄは、例えば巻上げロープ２７ｅを巻き取るドラム及びそのドラムを回転させる機構を備えて構成される。巻上げ機２７ｄは、電力供給が絶たれ場合、巻上げロープ２７ｅを繰り出せるように構成される。図７に示すように、巻上げ機２７ｄにより係留ロープ３を姿勢調整部２７の位置に引き寄せた後、姿勢調整部２７の掛止部材２７ａを閉じることにより、係留ロープ３を姿勢調整部２７に掛止させることができる。このように、巻上げ機２７ｄを備えることにより、人力によらず機械作動によって、係留ロープ３を姿勢調整部２７に掛止させることができ、安全かつ確実に水流発電の再開が可能となる。

なお、上述した本実施形態では、係留ロープ３の掛止位置を姿勢調整部２７の位置から留め具２１１ａの位置へ切り替えることにより、係留ロープ３の掛止位置を後方へ移動させて、浮体２の姿勢を調整する場合について説明したが、係留ロープ３の掛止位置を移動可能に構成して、係留ロープ３の掛止位置を後方へ移動させてもよい。例えば、図８に示すように、係留ロープ３を取り付けるための留め具２１１ａを前後方向に移動可能に設け、電力供給が行われている通常時には留め具２１１ａを発電用ポッド２１の前方に位置させておき、電力供給が絶たれた非常時には留め具２１１ａを発電用ポッド２１の後方へ移動させるように構成すればよい。具体的に説明すると、通常時には、留め具２１１ａは、バネ２７ｆにより後方へ付勢されつつ、ストッパ２７ｇの掛止により前方の位置に保持されている。そして、非常時には、留め具２１１ａの保持が解除されることで、バネ２７ｆの付勢により留め具２１１ａが後方へ移動するように構成される。なお、ストッパ２７ｇの掛止に代えて、電磁力によって留め具２１１ａを前方の位置に保持してもよい。これらのように、係留ロープ３の掛止位置を移動させる場合であっても、上述した実施形態と同様な作用効果が得られる。

（第二実施形態）
次に、本発明の第二実施形態に係る水流発電装置及び浮体の浮上方法について説明する。

図９は、本実施形態に係る水流発電装置を示す概要構成図である。本実施形態に係る水流発電装置は、第一実施形態に係る水流発電装置１とほぼ同様に構成されており、係留ロープ３を掛止可能な姿勢調整部２７に代えて、ウェイト２８ａを保持及び解放可能な姿勢調整部２８を備える点で異なっている。姿勢調整部２８は、ウェイト２８ａを機械的に掛止して保持する保持部材を備えており、電力供給が絶たれた場合に保持部材を作動させウェイト２８ａへの掛止を解除する。これにより、ウェイト２８ａを発電用ポッド２１から切り離すことができる。電力供給が絶たれた場合に保持部材を作動させる機構としては、例えば図３、４の姿勢調整部２７と同様な機構を用いればよい。つまり、電力が供給されている場合には電磁力によって保持部材を閉じる方向へ作動させてウェイト２８ａを保持し、電力供給が絶たれた場合には電磁力が無くなることによってバネ付勢などにより保持部材が開かれるように構成すればよい。

姿勢調整部２８は、発電用ポッド２１に設けられ、重心ＣＧの位置より前方の位置に設けられている。このため、発電用ポッド２１からウェイト２８ａが切り離されることにより、発電用ポッド２１の重心ＣＧの位置が後方へ移動する。これにより、発電用ポッド２１の前部が後部より上方へ位置するような姿勢となる。つまり、浮体２の前部がその後部より上方へ位置するような上向き姿勢となる。

本実施形態に係る水流発電装置の姿勢調整機能及び本実施形態に係る浮体２の浮上方法について説明する。

図９に示すように、水流発電装置が正常に作動している場合、発電用ポッド２１の重心ＣＧと浮心ＣＦは水平方向において一致した位置にあり、発電用ポッド２１及び浮体２は水平な状態で水中に浮遊している。

ここで、水流発電装置において、電源供給が絶たれた場合、制御機器及び電力により作動するアクチュエータは全て作動できなくなる。この場合、姿勢調整機能を備えていない水流発電装置では、上述したように、電源供給が絶たれた場合に発電用ポッド及び浮体の姿勢が頭下がりになると、水流ＦＷの流れによって浮体に対し下向きに力が加わる。つまり、浮体の前部が下がった姿勢になると、浮体の上面に水流ＦＷが当たることとなり、浮体を下げる方向へ力が生じてしまう。このため、浮体が水面に浮上することが困難となる。特に、水流ＦＷが弱い場合には、浮体の浮力が小さく調整されているため、浮体を水面に浮上させることが難しい（図１４参照）。

これに対し、本実施形態に係る水流発電装置では、電源供給が絶たれた場合、図１０に示すように、姿勢調整部２８におけるウェイト２８ａが発電用ポッド２１から切り離される。これにより、発電用ポッド２１の重心ＣＧが浮心ＣＦに対して後方へ移動する。このため、発電用ポッド２１の前部が発電用ポッド２１の後部より上方へ位置する上向き姿勢となる。これに応じて、浮体２の前部も浮体２の後部より上方へ位置し、浮体２全体が上向き姿勢となる。この姿勢では、発電用ポッド２１及び浮体２の底面に水流ＦＷが当たり発電用ポッド２１及び浮体２に浮上させる方向の揚力が発生する。これにより、発電用ポッド２１及び浮体２を水面へ浮上させることができる。

以上説明したように、本実施形態に係る水流発電装置及び浮体２の浮上方法によれば、水流発電装置の全電源が遮断された場合に浮体２の前部を上方に位置させるように姿勢調整を行うことにより、浮体２の底面に水流ＦＷを当てて浮体２に浮上させる方向の揚力を発生させることができる。これにより、浮体２を水面へ浮上させることができる。

また、本実施形態に係る水流発電装置及び浮体２の浮上方法において、発電用ポッド２１に保持されていたウェイト２８ａを切り離すことにより、発電用ポッド２１及び浮体２の重心ＣＧの位置を後方へ移動させることができ、確実に浮体２を上向き姿勢とすることができる。従って、浮体２の底面に水流ＦＷを当てて浮体２に浮上させる方向の揚力を発生させることができ、浮体２を確実に水面へ浮上させることができる。

また、本実施形態に係る水流発電装置及び浮体２の浮上方法において、水流発電装置を水面へ浮上させた後、修理などにより水流発電装置の電源を復旧させ、再び水流発電装置により水流発電を行う場合がある。この場合、新たなウェイト２８ａを発電用ポッド２１に取り付けてもよいが、一度切り離したウェイト２８ａを再利用してもよい。例えば、図１１に示すように、ウェイト２８ａにロープ材２８ｂを取り付けて、ロープ材２８ｂによりウェイト２８ａを発電用ポッド２１に接続しておいてもよい。ロープ材２８ｂは、ウェイト２８ａの保持位置より後方で発電用ポッド２１に取り付けられる。ウェイト２８ａは、発電用ポッド２１から切り離されると、ロープ材２８ｂにより吊り下げられた状態となる。このとき、発電用ポッド２１の重心ＣＧは後方へ移動するため、浮体２は前部を上方に向けた姿勢となる。一方、ウェイト２８ａは、ロープ材２８ｂにより発電用ポッド２１に繋がっているため、ウェイト２８ａを再利用することができる。

図１１において、ウェイト２８ａを繋ぎとめる部材は、ロープ材２８ｂに代えて可撓性のない棒材を用いてもよい。この場合、棒材を発電用ポッド２１に対し回動可能に軸着しておくことにより、ウェイト２８ａが切り離されたときに、棒材が回転してウェイト２８ａを発電用ポッド２１の後方側へ移動させることができる。

また、切り離されたウェイト２８ａを元の位置、すなわち姿勢調整部２８による保持位置に戻す際、巻上げ機２８ｃを用いてもよい。例えば、図１２に示すように、発電用ポッド２１内に巻上げ機２８ｃを設置し、ウェイト２８ａに取り付けた巻上げロープ２８ｄを巻き取り可能とする。これにより、発電用ポッド２１から切り離したウェイト２８ａを切り離す保持位置に容易に戻すことができる。このため、安全かつ確実に水流発電の再開が可能となる。

なお、上述した第二実施形態に係る水流発電装置においては、発電用ポッド２１の外部に配置されたウェイト２８ａを切り離したり移動させたりすることで発電用ポッド２１の重心ＣＧを後方へ移動させ発電用ポッド２１の前部がその後部より上方へ位置する上向き姿勢としている。これに対し、ウェイト２８ａを発電用ポッド２１の内部に配置し、電力供給が絶たれた場合にウェイト２８ａを後方へ移動させるものであってもよい。具体的には、図８に示す姿勢調整部２７の移動機構を用い、留め具２１１ａを移動させる代わりにウェイト２８ａを発電用ポッド２１の内部で移動可能に構成すればよい。この場合、電力供給が絶たれた場合、ストッパ２７ｇの掛止が解除されバネ２７ｆの付勢によりウェイト２８ａが後方へ移動し発電用ポッド２１の重心ＣＧを後方へ移動させることができる。このような水流発電装置であっても、上述した第二実施形態に係る水流発電装置及び浮体の浮上方法と同様な作用効果が得られる。

また、上述した第二実施形態に係る水流発電装置においては、保持部材により機械的にウェイト２８ａを保持する姿勢調整部２８を用いる場合について説明したが、ウェイト２８ａを電磁力によって保持する姿勢調整部を用いてもよい。例えば、図１３に示すように、発電用ポッド２１に下部に電磁石装置２８ｅを設置し、電磁力によってウェイト２８ａを発電用ポッド２１の底面に保持してもよい。この場合、水流発電装置において、電力供給が絶たれた場合、電磁石装置２８ｅの作動が停止し電磁力が無くなるため、ウェイト２８ａを発電用ポッド２１から切り離すことができる。このため、発電用ポッド２１の重心ＣＧが後方に移動し、発電用ポッド２１及び浮体２が上向き姿勢となり、発電用ポッド２１及び浮体２を水面へ浮上させることができる。また、ウェイト２８ａを電磁力によって保持する場合であっても、上述のように、ウェイト２８ａにロープ材２８ｂを繋げてウェイト２８ａを再利用することができるし、ウェイト２８ａに巻上げロープ２８ｄを取り付けて巻上げ機２８ｃの作動によりウェイト２８ａを保持位置に戻してもよい。

以上のように、本発明の各実施形態について説明したが、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではない。本発明は、特許請求の範囲の記載の要旨を逸脱しない範囲で様々な変形態様を取ることができる。

例えば、上述した各実施形態においては、左右二つの発電用ポッド２１をビーム２２によって連結した浮体２を用いる場合について説明したが、浮体はこのように構成されるものに限られない。例えば、浮体は、左右二つの発電用ポッド２１の間に中央ポッドを備えていてもよいし、一つの発電用ポッド２１を備えて構成されていてもよい。また、三つ以上の発電用ポッド２１を備えるものであってもよい。

また、上述した各実施形態においては、発電用ポッド２１に係留ロープ３が接続される場合について説明したが、係留ロープ３は、浮体２における発電用ポッド２１以外の部分に接続されていてもよい。例えば、係留ロープ３は、左右の発電用ポッド２１の間に設けられるビーム２２に接続されていてもよい。この場合であっても、上述した各実施形態に係る水流発電装置及び浮体の浮上方法と同様の作用効果を得ることができる。

また、上述した各実施形態においては、水流発電装置が海に設置される場合について説明したが、本発明に係る水流発電装置は、河川や湖などの水中に設置される場合もある。この場合であっても、水流による発電可能であれば、上述した各実施形態に係る水流発電装置と同様な作用効果を得ることができる。

１ 水流発電装置
２ 浮体
３ 係留ロープ
４ アンカ
２０ タービン
２０ａ ブレード
２０ｂ ハブ
２１ 発電用ポッド
２２ ビーム
２３ 発電機
２４ パワーコンディショナ
２５ 高圧受電部
２６ システム制御部
２７ 姿勢調整部
２７ａ 掛止部材
２７ｂ 電磁部
２７ｃ バネ
２７ｄ 巻上げ機
２７ｅ 巻上げロープ
２８ 姿勢調整部
２８ａ ウェイト
２８ｂ ロープ材
２１１ 本体
２１１ａ 留め具
ＣＦ 浮心
ＣＧ 重心
ＦＷ 水流

Claims (8)

1. 水中で浮遊可能な浮体に係留ロープを取り付けて前記浮体を係留し、前記浮体に設けられたタービンを水流によって回転させ、前記タービンの回転によって発電を行う水流発電装置において、
   電源供給が絶たれた場合に、前記浮体の前部が前記浮体の後部より上方へ位置する上向き姿勢となるように前記浮体の姿勢の調整を行う姿勢調整部を備える、
   水流発電装置。
2. 前記姿勢調整部は、前記浮体に対する前記係留ロープの掛止位置を後方へ移動させることにより、前記浮体の前部を前記浮体の後部より上方へ位置させる、
   請求項１に記載の水流発電装置。
3. 前記姿勢調整部は、電源供給されている場合に電磁力によって前記係留ロープの掛止位置を維持し、電源供給が絶たれた場合に電磁力が無くなることにより前記係留ロープの掛止位置を後方へ移動させて、前記浮体の前部を前記浮体の後部より上方へ位置させる、
   請求項２に記載の水流発電装置。
4. 前記姿勢調整部は、前記浮体の重心位置を後方へ移動させることにより、前記浮体の前部を前記浮体の後部より上方へ位置させる、
   請求項１に記載の水流発電装置。
5. 前記姿勢調整部は、電源供給されている場合に電磁力によって前記浮体の重心位置を維持し、電源供給が絶たれた場合に電磁力が無くなることにより前記浮体の重心位置を後方へ移動させて、前記浮体の前部を前記浮体の後部より上方へ位置させる、
   請求項４に記載の水流発電装置。
6. 水中で浮遊可能な浮体に係留ロープを取り付けて前記浮体を係留し、前記浮体に設けられたタービンを水流によって回転させ、前記タービンの回転によって発電を行う水流発電装置における浮体の浮上方法であって、
   電源供給が絶たれた場合に、前記浮体の前部が前記浮体の後部より上方へ位置する上向き姿勢となるように前記浮体の姿勢の調整を行う、
   水流発電装置の浮体の浮上方法。
7. 電源供給されている場合に電磁力によって前記係留ロープの掛止位置を維持し、電源供給が絶たれた場合に電磁力が無くなることにより前記係留ロープの掛止位置を後方へ移動させて、前記浮体の前部を前記浮体の後部より上方へ位置させるように前記浮体の姿勢の調整を行う、
   請求項６に記載の水流発電装置の浮体の浮上方法。
8. 電源供給されている場合に電磁力によって前記浮体の重心位置を維持し、電源供給が絶たれた場合に電磁力が無くなることにより前記浮体の重心位置を後方へ移動させて、前記浮体の前部を前記浮体の後部より上方へ位置させるように前記浮体の姿勢の調整を行う、
   請求項６の記載の水流発電装置の浮体の浮上方法。

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