JPS6240551B2

JPS6240551B2 -

Info

Publication number: JPS6240551B2
Application number: JP14176978A
Authority: JP
Inventors: Taiji Kaiho
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-11-17
Filing date: 1978-11-17
Publication date: 1987-08-28
Also published as: JPS5569768A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、外洋海流等、低速大流量の流れの中
に設置される水車において、サボニヤス型等の巴
型水車２個を左右同軸に配置し、これに安定翼を
付置して、全体を水中凧式に構成し、その自己安
定性により、海底からの一点繋止の係留方式で、
流速の変化に関せず、流れに追随して、常時有効
深度及び姿勢を保持して作動することを特徴とす
る、全没係留型水車に関する。

将来のエネルギー源として、自然エネルギーの
価値が再認識され、海流もその一つとして、これ
を利用する方式につき研究が進められ、各種の考
案が発表されている。

外洋海流等、低速大流量の流れを対象とするこ
の種水車の特異性は、従来の一般水車では、水車
が固定され、これに流れが水路により導かれてい
るのに対して、この場合は水車が流れの中に設置
されることである。

特に外洋に設置される場合は、支持の基点は海
底にしか得られないので、どのような形式をとる
にせよ、なんらかの形で海底から錨定係留される
ことになるが、この際、水車を常時、所望深度に
有効な姿勢を保持して作動させる特殊な支持方法
が必要となる。

海流は自然流であり、流向、流速も一定ではな
い。水車を有効に作動させるためには、この変化
のなるべく少ない強流部を選定すること第一条件
とはなるが、この変化に対処する手段は考慮され
なければならない。また外洋設置の条件よりし
て、設置に容易、且、確実な方式が要求されるこ
とは言うまでもなく、更に、外洋における台風等
の悪海象も当初から設計条件に含まれねばならな
い。

現在、この目的に応ずる水車として提案されて
いるものは、海底から固定または半固定の方式は
経済的にも成立し得ないので、ほとんど半没係留
方式のものである。

この型式は第３図Ａ，Ｂ，Ｃに示すように、水
車としてプロペラ型水車ａを使用し、これを海面
下の所望深度に保持するため、海面に浮体ｂを設
け、全体を海底から係留しようとするものであ
る。

この場合、浮体ｂは、水車ａを含む全体プラン
トの重量の他に、係留索ｃの張力によつて生ずる
下向けの力を与える浮力を持たねばならない。流
速の変化によりこの力も増減するので、浮体の水
線ｄはこれと共に変化し、したがつて、この浮体
ｂにはその地点における見込流速の最大限に対す
る予備浮力をもたせなければならない。このため
プラント全体が大となり、流れによる抵抗も増加
し、且、浮体が海面にあるため風浪の影響を直接
受けることとなり、係留負荷が増加することが難
点となる。本発明は全没方式により、この難点を
打開し、海流エネルギーの利用を可能ならしめよ
うとするものである。

以下、添付図面を参照して本発明をその実施例
につき説明する。

第１図乃至第１図３において、符号１はサボニ
ヤ形式三翼巴型水車ロータであつて、フレーム２
に４個のベアリング３を介して回転自在に支持さ
れた回転軸８に、２個の上説巴型水車ロータ１，
１が対をなすように左右同軸的に装着されてお
り、また上記フレーム２には回転軸８と平行に安
定翼４がとりつけられている。一方、上記フレー
ムの中央部には繋止金具５を介して係留索７の一
端が連結されており、その係留索７の他端には海
底に係留される錨６が装着されている。

第２図は巴型水車ロータの断面構造を示すもの
で、翼１１はパイプ１２により構成され、建造を
容易ならしめるとともに浮力調節手段の浮体とし
ての機能をもち、その一部のパイプに適宜の給排
水装置（図示省略）を付して海上から全装置の浮
力調節が可能としてある。

しかして、全装置を陸上で完全作動状態に建造
した後、現地に海上洩航によつて輸送し、設置場
所で投錨すれば、水車は係留索によつて一点繋止
状態となる。そこでその後水車の浮力を減じてゆ
けば海水の流れの抵抗により全装置が海面下に押
し下げられてゆく。したがつて、水車の見掛比重
を海水に近くとれば、全装置は海中で見かけ重量
０に近い懸吊状態となる。

そこで、海水の流れによつて水車ロータ１，１
が回転しはじまると、海水中の係留索での一点繋
止状態において、２個のロータのジヤイロアクシ
ヨンによつて回転軸８が水平でかつ海水の流れ方
向に直交するようにフレーム２が自動的に保持さ
れ、さらに安定翼４と流水との作用によつて所定
の安定した姿勢に保持される。一方、サボニヤス
型式の巴型水車は、流水中での回転がはじまれ
ば、第１図３に示す様にマグヌス効果により流れ
方向に対して直角方向に流れによる抗力Ｄに比例
するサイドフオースＬを生ずる。この三翼ロータ
の場合、このサイドフオースは実験結果によれば
上記抗力の約1/3となり、そのサイドフオースが
本発明においては揚力として作用する。しかし
て、全装置には、上記サイドフオースにより揚力
Ｌと全装置の浮力Ｈの和と重量Ｗとの差により生
じる上向力と流れによる抗力との斜上方に向く合
成力Ｅが作用するが、その合成力に抗して係留索
７により全装置が引張られ全装置は水中の所定深
さ位置に安定姿勢を保持した状態で、海面からの
支持の必要もなく完全な全没式方式によつて係留
される。そして海水流れによつてロータ１の回転
が続けられ、回転軸８に連結された発電機（図示
せず）等が駆動される。

なお、全装置の重量と浮力が浮力調節手段によ
つてバランスされた状態では、水車に加わる力は
流れによる抗力と、その抗力に比例するサイドフ
オースによる揚力のみとなるので、その合成力は
流速の変化に関係なく一定方向αとなり、係留索
の方向、したがつて水車の位置（深度）は索長に
より一定に保たれる。

また、水車ロータを左化同軸に対にして設けた
ことにより、個々のロータの大きさを一基にて同
一出力を得ようとする場合に比べて小さく出来、
従つてフレームの構成等が容易になり、更に中央
の１点にて係留出来るため、係留機構が非常に簡
単になる。しかも、力学的中心部に発電機および
伝動装置などの収納空間を保持することができ
る。

このように本発明によれば、サボニヤス型式の
水車の一つの特徴である構造的に大型の建造可能
な利点の他に、全没方式なので海面からの支持浮
体の必要なく、全体として全装置がコンパクトと
なり、流れによる抵抗が小さくなるとともに、海
面の波浪の影響がさけられるので、係留装置の設
計負荷を半没方式に比し、著るしく軽減すること
が可能となる。また装置自体の中で浮力調節可能
なので、完全組立状態での海上洩航、及び発電地
点での設置も容易となり、更に必要に応じ海面に
浮上、海底に沈座も可能で、保守の面からも有利
となり、経済的な海流利用を可能ならしめるもの
である。

本発明の用途としては、海流発電様用大型水車
海流計等が主である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る水車実施例で、第１図の
１は正面図、第１図の２は平面図、第１図の３は
側面図、第２図は巴型水車ロータ断面図、第３図
は比較のための半没係留型水車の要領図である。１……巴型水車ロータ、２……フレーム、３…
…ベアリング、４……安定翼、５……繋止金具、
６…錨、７……係留索、８……回転軸、１１……
翼、１２……パイプ。

Claims

【特許請求の範囲】１互いに対をなすサボニヤス型等の巴型水車を
左右同軸にフレームに対して装着するとともに、
そのフレームに、上記軸に平行に配設され流水中
における上記フレームを所定姿勢に保持せしめる
安定翼を取付け、上記フレームの中央部に係留索
の一端を接続し、この係留索の多端を水中底に係
留させ、上記係留索によつて、流水中での水車の
回転によつて生ずる回転軸に直交するサイドフオ
ースによる揚力と全装置の浮力の和と全装置の重
量との差により生ずる上向力と流れによる抗力と
の斜め上方向を向く合成力に対抗せしめ、かつ係
留索の索長により上記水車を所望深度に保つよう
にしたことを特徴とする、流れの中で自己安定を
保つ全没係留型水車。２互いに対をなすサボニヤス型等の巴型水車を
左右同軸にフレームに対して装着するとともに、
その水車自体に浮力調節手段を設け、そのフレー
ムに、上記軸に平行に配設され、流水中における
上記フレームを所定姿勢に保持せしめる安定翼を
取付け、上記フレームの中央部に係留索の一端を
接続し、この係留索の他端を水中底に係留させ、
上記係留索によつて、流水中での水車の回転によ
つて生ずる回転軸に直交するサイドフオースによ
り揚力と全装置の浮力の和と全装置の重量との差
により生ずる上向力と流れによる抗力との斜め上
方向を向く合成力に対抗せしめ、かつ係留索の索
長により上記水車を所望深度に保つようにしたこ
とを特徴とする、流れの中で自己安定を保つ全没
係留型水車。