JPH01501647A - 海流及び川の流れに設置してエネルギーを得る浮き式潮力発電所 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 海流及び川の流れに設置してエネルギーを得る浮き式潮力発電所 本発明は、エネルギーを得るため、潮流とか川の流れの中に配置するための浮き 式潮力発電所（ｆｌｏａｔｉｎｇ　ｔｉｄａｌ　ｐｏｗｅｒｓｔａｔｉｏｎ）に 関するものである。

海流や川の流れ及び潮汐等を利用し、これを水流中に配置したタービンに当てる ようにした発電所に関しては多くの形式のものが知られている。

海水或は川の水の流れ或は潮の干満におけるエネルギーを利用することはその発 電所が水流の方向や速さの変化にそれ自身が自動的に適合するような方法で、構 成されており又更に一般的な天候や潮の干満の状態により水の深さが相当変化し た時であっても効率的に操業されるような方法で構成されることが要求される。

更に、該発電所は６ｍから４ｋｍの水深範囲内で使用が可能であるように水の深 さに依存したものでなければならない。

本発明の目的は極めて効率的なエネルギー抽出（ｅｎｅｒｇｙｔａｋｅ−ｕｐ） を行うことが出来、又常に水の流れや潮汐の変化に適合することの出来る浮き式 発電所を提供するものであり、更にはその維持や補修が特に簡単に出来るように 設計された浮き式発電所を提供するものである。

この目的は、本発明にかかる潮力発電所を以下に示すような構成に設計すること によって達成されるものである。

１個或はそれ以上のタービンについて検査し、補修作業をし、或は取り換えを行 うに際しては、タービン構造全体をリング状ポンツーン（浮揚体）により制限さ れた区域の内で水面まで引上げられる。その区域では、例えば補修作業を実行す る前に天候が静まるのを待つ必要を未然に防ぐことが出来るリング状のポンツー ンにより波が実質的に静寂化されている。

更に、全てのタービンを囲んでいるリング状ポンツーンは、補助的な船舶やクレ ーン船を修理作業や検査の開始を可能とするために発電所の外側まで航海させる 必要がないように好ましい作業環境を提供するものである。

リング状ポンツーンに関する望ましい利用方法は本発明の請求範囲第２項の特徴 部分に開示されているように本発明に従って発電所を設計することによって達成 される。

かなりの数のタービンユニットを発電所に搭載することが可能でありそれによっ て確実な電力の取り出しを提供し又発電所を効率的に稼働させることが出来る。

リング状ポンツーンの形状は、後部は水の中ではほとんど荷重がないタービン構 造体のための係止部として作用するものであってもよいことを意味している。又 前部は停泊用部分として作用し更に側部は引き上げられサービスを受けている間 つり下げられているタービン構造体を支持しうるために作用する。

タービンのプロペラ平面が常に水流の方向と直角となるようにリング状ポンツー ンを水中で正しく位置決めすることを確実にするために、本発明による発電所は 好ましくは請求項３の特徴部分に開示されているように設計せしめられるもので ある。

それ放水面からはるかに降ったアンカーポイントを有しかつ発電所全体がその周 りで揺動しうるアンカーポイントに直接向う全ての力を持つことが出来る。

その結果、リング状ポンツーンは、干潮と高満との間における潮流のような強い 水流において極めて確実にエネルギーの取り出しを行う場合においてさえも水中 における不安定な位置をとらないのである。

電カケーブルは撃性を介して先端のスリップリング接続から下方に導出されてい る。

ワイヤー集結手段（ｗｉｒｅ　ａｓｓｅｍｂｌｙ　ｍｅａｎｓ）を接続したり外 したりする場合該ワイヤー集結手段を保持している、くさび状構造が係留用撃性 の内側からうまく作動せしめられる。

又本発明にかかる発電所を請求項４の特徴部分に記載されているように設計する ことにより、水流等における強力な変動に対する付加的な安定性が達成される。

このような方法において、全ての引張り力は何らの障害もなくアンカー綱索（ａ ｎｃｈｏｒ　ｗａｒｐ）に伝達され、そして発電所は常に水面と水平な状態でリ ング状ポンツーンとともに安定的に静止せしめられる。

請求項５の特徴部分に示されているように内部の綱索（ｉｎｔｅｒｎａｌ　ｗａ ｒｐ）の安全性を設計することによって、発電所を係留用撃性に係留するための 簡単な方法が得られる。

本発明による発電所を請求項６の特徴部分に示されているように設計することに より、タービン構造全体を極めて簡単な手段を用いて実施されるべき点検補修作 業を可能とする位置に置きそして再びその作動位置に戻すことが簡単な方法で可 能となる。

これ等の全ての操作が補助的、クレーン船等の助けをかりずに又浮き式発電所の 安定性について何ら重大な変更を生ずることなく発電所側で実行することが可能 である。

本発明に係る発電所を請求項７の特徴部分に開示されたように設計することによ り、タービンを力と慣性との関連から適切な位置である中央梁部（ｃｅｎｔｒａ ］　ｂｅａｍ）上に配置することを可能としている。

タービンの出力方向（ｐｏｗｅｒ　ｗｉｓｅ）での結合及び分離は対の状態で行 われるべきであるが然し例えば損傷したタービンを純粋に物理的に取り替えるこ とは何らの障害もなく単独に行っても良い。

好ましくは本発明に係る発電所は請求項８の特徴部分に記載されたように設計さ れる。それによって全ての補助的な機器と修理機器をリング状ポンツーンの上又 はその内部に配置させることが可能となる。かかる発電所に対する全て形の補修 作業或は維持作業は外部からの何らの協力も要せずに実施することが可能である 。

リング状ポンツーンの内部は設備や機器類のためのハウジングとして又移送路と して活用される。

クレーンの目的はいかり鋼索の内部リング集合体（ｉｎｔｅｒｎａｌｒｉｎｇａ ｓｓｅｍｂｌｙ）を持ち上げて係留用撃性の上に載置しそして水中においてほと んど重量のないタービン単体を修理し置き替えるためであり又更には予備のター ビン或は他の装置のための持ち上げ機構として作用するものである。

本発明について本発明の好ましい具体例を示す図面を参照しながらより詳しく以 下に説明する。

第１図は本発明に係る総合的な水力電気発電所の斜視図であり又発電をしている 時の操作位置を示している。

第２図は第３図の■−■線に沿って見た発電所の垂直断面図である。

第３図は本発明に係る発電所の上面図でありタービンについての補修及び／又は 維持作業位置におけるタービン全体の配置が示されている。

第４図は第３図のＩＶ−ＩＶ線に沿って見た本発明に係る発電所の拡大部分断面 図である。

第５図は係留用撃性の下端部における詳細を示す図である。

ワイヤー（引索）継続手段についての図は２個のアンカー１に錨止されている浮 き式発電所を示しており、該アンカーは好ましくは水流の主たる方向に対して平 行に配列されておりそれによって一般的にはそのうちの１つのアンカーのみが水 流に対して発電所を支えることになる。

アンカー綱索２は係留用撃性或は浮力のための空気チャンバーを含む垂直ブイ５ に接続されている。

綱索２の間には緩んでいる鋼索が水流の作用によってタービンに当ることを防止 するために補助綱索３２が設けられている。

タービン梁部１１のレベルと同じレベルにある撃性５の下端部にはナイロン製の ジャーナル軸受けを有する綱索接続リンク６を有しておりそれによって発電所全 体が第５図に関係して更に説明されるように撃性５の周囲で揺動することが出来 る。

発電所は矩形の浮き式ポンツーン３を含んでおりそれは前部ポンツーン９とアン カ一手段２４を介して撃性５に錨止されている。撃性５の前方には、該撃性５の 両側に設けた前部ポンツーン９に対して固定支柱１４　（ｓｏｌｉｄ　５ｔｒｕ ｔｓ）により固着せしめられた独立の浮き式浮カポンツーン１８が配置されてい てもよい。

金属性ワイヤー３１が該浮力用ポンツーン１８から接続リンク６に延びており該 リンクからは金属性ワイヤー７が固定用鋼索（ｓｔｒａｐｐｉｎｇ　ｗａｒｐ） としてリング状ポンツーン３に延びており又該リンクから、更に金属性ワイヤー １６が張力分散用綱索としてタービン配置部における中央梁部１１に延びている 。

タービン配置部それ自身はタービンガイド１０の手段によって共通の中央の中空 梁１１の両側に例えば対の形で配列された一定数の好ましくは均一の水力タービ ン或はプロペラ駆動式発電機２１を含んでいる。

該粱１１は係留側とは反対側に位置しているリング状ポンツーンの長片側にヒン ジ手段３０により係止されている垂直柱状体１３に支持されている。

タービン用架にかかる圧力に耐え又これを緩和するために、共通のタービン用格 子梁（ｌａｔｔｉｃｅ　ｂｅａｍ）における主梁（ｍａｉｎｂｅａｍ）　１５、 例えば金属ワイヤーの形をした縦方向支柱１２、格子状筋かい２２及び傾斜支柱 １７とが更に設けられる。

第２図は機械的力が如何゛にして中央の梁１１から張力分散綱索１６を介して撃 性５の下端部に設けたアンカ一点６に直接伝えられるかを示している。

リング状ポンツーン３は更に移動可能なりレーン８のためのクレーントラック或 はレール１９と防護材をもった狭い内側周回通路２０と外側防護材と係留手段２ ３とが設けられている。

第１図は電カケーブル４がいかに下方に延びそして摺動接続或はこれに類する接 続手段に設計されていてもよい撃性５の先端部から外部に出るかについて示して おり、それによって係留用撃性の底部３６と発電所との間にある電カケーブル４ は水流の変化や発電所の運きによってよじれないように構成されている。

第１図は例として１２個のタービンが示されているが、これ等の全てのタービン が発電を行っている正常な状態にある発電所を示している。

補修又は維持作業の場合、タービン配置全体は第２図の点線により示されている ように又第３図の実線で示されているように上方に旋回して持ち上げられる。

この動きは第１に全てのプロペラのフェザリング（ｆｅａｔｈｅｒ−ｉｎｇ）と 停止を行うことにより実行され、次いで空気が梁部１１内の浮力空気室に吹き込 まれその後公知の方法によりワイヤーを引張ることによってタービン配置部を図 示された位置までヒンジ部３０に対して揺動させその位置で梁部１１はその両端 が固定手段２５の方法によってリング状ポンツーン３に固定される。

第４図における詳細な図面がリング状ポンツーン３上にある作業クレーン４の動 きを示している。クレーンの腕部２６（Ｊｉｂ）は支持脚２７を有しており該支 持脚は固定機構２９の手段によって補修され或は置き替えられるべきタービンの タービンガイド上に支持されていてもよい。次でタービン２１が２個の移動ウィ ンチ２８　（ｃｒａｂｓ）をもったクレーン手段によって予備のタービン２１′ と置き替えることが可能である。

タービン単体から発電所に向うケーブルの接続部等はとり外されており、又ター ビン２１は分離されクレーン手段により僅かな距離だけ持ち上げられる。タービ ン単体２１の上端部或は下端部はリング状ポンツーンの外側にある腕部２６の移 動ウィンチに接続され緩和と持ち上げによってタービン単体２１はポンツーン下 方を下降移動することによってリング状ポンツーンの外側に運ばれる。同じよう な操作が予備のタービン２１′についても実行されるがそれと同じものがその場 所に配列される時には逆の順序である。

内部綱索（ｉｎｔｅｒｎａｌ　ｗａｒｐ）の係留用撃性５への係留及びその接続 は第５図を参照して以下により詳しく説明する。

係留用撃性はアンカー綱索２が固定されているリング形状の底部３６を有してい る。水流に発電所を設置する前にアンカー１綱索２及び中空の垂直浮き式撃性５ が最初に配列される。

発電所が係留用撃性５に係留される時には、係留はタービン配置部（ｔｕｒｂｉ ｎｅ　ｆｏｒｍａｔｉｏｎ）は上方に持ち上げられ固定された状態で行われる。

綱索７及び１６のような全ての内部綱索は前もって係留作業中前部ポンツーン９ に支持されている円筒状ワイヤー接続手段６に固定されている。

クレーン８の手段によって、該円筒体６は例えば空いている接続金具３５に引掛 けることによって持ち上げられる。

発電所が適切な位置に係止されると、ワイヤー接続手段６は撃性５の表面をそれ が底部３６に支えられるまで摺動降下せしめられその位置で固定の金属リング３ ４が降下せしめられ撃性５例えば撃性５内から作動しうるくさび機構３３を拡張 することによって該リングを撃性に固定する。接続手段６はそのため、ナイロン 製のジャーナル軸受と該手段６と撃性５との間のディスクとが配列されているこ とから撃性５のまわりに自由に回転することが出来る。

次で取り付は金属２４は内部ケーブル４′と共に撃性５の上端部に接続されてお り、又浮き式発電所全体は水流の方向に従って自由に揺動出来るような方法で錨 止され接続されている。

撃性５から発電所を分離する際には上述の手段が逆の順序で実行されるが然しな がらタービン配置部が揺動して持ち上げられ固定手段２５に固定され又撃性５の 上端部へのケーブル接続４′が分離されてしまうまでは実行されない。

本発明に係る発電所は例えば以下に示すようなディメンジョンを有していてもよ い。

アンカー：鉄筋コンクリートケーソン３０Ｘ　１５ｘ　７　ｍ重量約１８．００ ０　）ン リング状ポンツーン：直径４ｍ　外部寸法５０Ｘ１５０ｍタービン：各々が７４ ０ｋＷである１２個の非同期発電機プロペラー：直径１８ｍ 潮流の平均流速が１．３〜１．９　ｍ　／　ｓｅｃで作動時間中における水流の エネルギーに対するエネルギー利得が４４％と仮定すると、この発電所は３３ｍ １ｌｌ　ｋＷｈ／年の電力を供給することが可能である。

水の深さに依拠して、タービン配置部は、−列或は２列のタービンを有してもよ い。６〜２５ｍの浅い水流深さにあっては１列のタービン配列が最も利益のある ものである。

図に示されているタービンは上流型タービン（ｕｐｓｔｒｅａｍｔｕｒｂｉｎｅ ）であるが下流型タービン（ｄｏｗｎｓｔｒｅａｍ　ｔｕｒｂｉｎｅ）の使用を 妨げるものは勿論存在していない。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. １．水面に浮んでいるリング形状のポンツーンを含んでおり、該ポンツーンは底 部に錨止されており又ポンツーンの下方部にある共通のタービン配置部に全てが 配備された所定数のタービンを支持しておりかつタービン配置部は１体物として リング状ポンツーンによって制限された区域内の水面に上昇せしめられるように 適合されていることを特徴とする水流中に水沿されているタービン発電機の手段 によりエネルギーを得るために海流や川の流れに設置される浮き式潮力発電所。
2. ２．リング状ポンツーンは四角形で好ましくは短形状であり、又水流中で自由に 揺動することが出来るがその長辺側が水流の方向に対して交又するような方法で 係留されていることを特電とする請求項１記載の発電所。
3. ３．リング状ポンツーンの外側には好ましくは浮力チャンバーとケーブルの入口 とを有しかつ降下の可能性を持つ垂直な係留用繋柱が配置されており、該繋柱の 上端部はリング状ポンツーンの１つの長辺側の中央部で水面又はその近辺に固定 されており更に該繋柱の下端部はアンカー鋼索の手段によりアンカーに固定され ており、又接続リンクの同じ側から張力分散鋼索がタービン配置部の中央部に運 されておりまた鋼索が繋柱が固定されている側と同じポンツーンの側に運ばれて いることを特徴とする請求項２記載の発電所。
4. ４．係留側において、リング状ポンツーンは好ましくはリング状ポンツーンの延 長部を形成している前部ポンツーンの形をとっている浮力体が設けられており又 該前部ポンツーンに対し係留用繋柱の前方に別の独立した浮き式浮力ポンツーン が固定されていてもよく、該ポンツーンは繋柱の両側にある支柱によって前部ポ ンツーンに接続されており更にワイヤーが浮きポンツーンから繋柱の下端部の接 続リンク部に延びていることを特徴とする請求項３記載の発電所。
5. ５．繋柱の下端部は該繋柱を摺動して下降しうる円筒状部分を含んでおり又その 下端部で回転可能に保持されており、かつ該円筒状部分は鋼索を保持するための 接続金具を含んでいることを特徴とする請求項３及び４記載の発電所。
6. ６．タービン配置部は全てのタービンを少くとも一列に支持する中央梁部を含ん でおり該タービンはタービンガイドの手段により搭載せしめられており、該梁部 は浮力チャンバーと該梁部がリング状ポンツーンの短辺側に設けられている固定 手段に固定せしめられるような固定手段とを有しており、更に該タービン配置部 は係留用繋柱が固定されている長辺側とは反対側のリング状ポンツーンの長辺側 に旋回可能に支承せしめられていることを特徴とする請求項１乃至５記載の発電 所。
7. ７．タービンはそれが水中に置かれた場合に実質的に無荷重であるような単体と して作られたものでありかつ中央梁部の両側に対の形で配列せしめられてもよく 更に各単体は個別に除去や置き替えされうるように適合せしめられていることを 特徴とする請求項１乃至６記載の発電所。
8. ８．リング状ポンツーンは圧縮機、圧縮空気タンク電気機器、回収機器等を保持 するために適合された中空の金属板構造であり、該ポンツーンの上面はポンツー ンと直角に設けられたクレーン腕を有する移動可能なクレーンのためのレール又 はそれに類したものが設けられていることを特徴とする請求項１乃至７記載の発 電所。