WO2016039290A1 - 海流発電装置の起動方法及び起動制御装置 - Google Patents

海流発電装置の起動方法及び起動制御装置 Download PDF

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rotor
power generation
ocean current
rotor blade
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二橋　謙介
哲平 小林
浅野　伸
祥 小野寺
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三菱重工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a startup method of a ocean current power generation device that generates power using ocean current energy and a startup control device of the ocean current power generation device.
  • an underwater floating ocean current power generation device (underwater floating ocean current power generation device), which is disclosed in Patent Document 1, for example.
  • This submerged floating current generator is connected to a mooring line extending from the seabed by connecting the current generator configured as a floating body with a certain buoyancy, so that the ocean current generator floats in the sea within the range allowed by the mooring line. In this way, power is generated.
  • a submerged floating ocean current power generation apparatus does not require a huge support like a wind power generation apparatus installed on the ground, and can have a simple configuration.
  • FIG. 12 is a perspective view showing the underwater floating ocean current power generation apparatus disclosed in Patent Document 1.
  • this submerged floating ocean current power generation device is configured as a floating body 1, and in order to stabilize the posture of the floating body 1, two ocean current power generation device bodies 2 and 2 are connected to each other.
  • the twin-bore type that forms one floating body 1 from 3 is adopted.
  • the ocean current power generator main body 2 is equipped with a generator (not shown) in a nacelle (also referred to as a pod) 4, and the rotor shaft (rotating shaft) of the rotor blade 5 is connected to the rotor of the generator.
  • the nacelle 4 is coupled to the left and right ends of the structure 3.
  • the tip of the mooring line 6 is coupled to the center of the structure 3 in the left-right direction, and the base end of the mooring line 6 is locked to the seabed.
  • the floating body 1 floats in the sea in the horizontal direction and the vertical direction within a range restrained by the mooring line 6.
  • the buoyancy of the floating body 1 is balanced on the left and right, and the structure 3 of the floating body 1 is formed in a wing shape that opposes the ocean current direction.
  • the floating body 1 implements power generation by changing the direction according to the ocean current so that the front surface (the front surface of the rotary blade 5) faces the ocean current direction.
  • a downstream system in which the rotor blades 5 are arranged behind the nacelle 4 (downstream of the ocean current) is adopted.
  • the rotary blade 5 By arranging the rotary blade 5 on the downstream side of the nacelle 4 in this way, the front surface of the floating body 1 (the front surface of the rotary blade 5) can be easily directed in the ocean current direction.
  • the downstream method it is difficult to implement a drive device that actively performs yaw direction control of the floating body 1 (control for aligning the rotor axis of the rotor blade 5 with the direction of the ocean current), so the downstream method is adopted.
  • the nacelle 4 and the structure 3 of the floating body 1 are formed so as to be directed in the direction of the ocean current, and the front direction of the floating body 1 is set so as to be passively directed in the direction of the ocean current.
  • the floating body (sea current power generation device) 1 locked to the mooring line 6 floats in the sea.
  • the floating body 1 has the acting force of the ocean current applied to the floating body 1, the buoyancy generated in the floating body 1, and the mooring line. 6 takes a balanced position with the tension. That is, the buoyancy acts vertically upward on the floating body 1, the acting force of the ocean current acts in the direction of the ocean current (horizontal direction), and the tension of the mooring line acts so as to oppose the buoyancy and the acting force of the ocean current. .
  • the floating body 1 rises to a relatively shallow depth in the sea, and if the acting force of the ocean current is strong (that is, if the velocity of the ocean current is high). The floating body 1 descends to a relatively deep depth in the sea.
  • the flow velocity distribution in the depth direction of the ocean current becomes lower as it gets closer to the sea floor near the sea floor and becomes higher as it gets farther from the sea floor. For this reason, if the flow velocity of the ocean current increases, the floating body 1 descends in the sea and balances at a depth at which the flow velocity is appropriately weakened by the flow velocity distribution in the depth direction. Moreover, if the flow velocity of an ocean current becomes weak, the floating body 1 rises in the sea and balances at a depth at which the flow velocity is appropriately strengthened by a flow velocity distribution in the depth direction.
  • the rotary blade 5 has a plurality of (in many cases, two or three) blades 5a.
  • Many of the ocean current power generation devices have been proposed as variable pitch angle blades whose blade pitch angle is variable (for example, Non-Patent Document 1).
  • the blade pitch angle is increased to reduce the blade projection area to reduce the torque input to the rotor shaft, and then gradually increase the blade projection area to gradually increase the rotor shaft speed (rotation speed) and power.
  • One of the reasons for adopting the pitch angle variable wing is that it can be started smoothly by being raised [see FIG. 13A].
  • the pitch angle variable mechanism and the drive source must be provided, which complicates the mechanism. Since the ocean current power generation device cannot be easily maintained once installed in the sea, it is preferable to make the configuration as simple as possible and to make maintenance unnecessary as much as possible.
  • the pitch angle fixed blade has a large blade projection area even at startup, and the torque input to the rotor shaft of the rotor blade is also large, so that when the pitch angle fixed blade receives an ocean current, the rotational speed of the rotor shaft increases instantaneously.
  • FIG. 13B shows an event at the start-up time of the ocean current power generation apparatus using the pitch angle fixed wing in a graph of the rotation speed and the torque.
  • FIG. 13B shows an unstable region where the operating torque of the ocean current increases as the blade rotational speed increases. For this reason, when the pitch angle fixed wing is started at a constant flow velocity, it passes through this unstable region and accelerates at once, so there is a risk that the wing may be broken.
  • the present invention was devised in view of the above-described problems, and in a ocean current power generation device using a pitch angle fixed blade as a rotor blade, the device can be started smoothly, and a method for starting a ocean current power generation device and
  • the present invention relates to a start-up control device for an ocean current power generation device.
  • a method for starting an ocean current power generation device drives a rotor of a generator housed in a nacelle with a pitch angle fixed rotor blade protruding outside the nacelle.
  • a method of starting an ocean current power generation device in the sea wherein the ocean current power generation device includes a mechanical brake that regulates rotation of a rotor shaft of the rotor blade, and a rotor shaft of the rotor blade and a rotor of the generator.
  • a power transmission mechanism interposed between the power transmission mechanism and the power transmission mechanism.
  • the power transmission mechanism applies a rotational load to the rotor shaft of the rotor blade in the power cutoff state, and switching means for switching between a power transmission state and a power cutoff state.
  • Load applying means, and speed changing means for changing the rotational speed of the rotor shaft of the rotor blade and transmitting it to the rotor of the generator in the power transmission state, and the power transmission by the switching means.
  • the generator speed-up step for increasing the rotational speed of the rotor and the power generation start step for starting power generation by inserting the generator into a system power supply are sequentially performed.
  • the brake release step, the rotor blade acceleration step, the generator start step, the generator acceleration step, and the power generation start step are performed with the ocean current power generation device positioned near the sea surface, and the power generation After the start step, the ocean current power generation device is submerged in a predetermined depth region having a high flow velocity under the sea surface, and a rotor blade acceleration step is performed to accelerate the rotor shaft of the rotor blade.
  • a normal power generation step of performing normal power generation while controlling the rotational speed of the rotor of the generator so as to maximize the power generation efficiency.
  • the power transmission mechanism is a hydraulic power transmission mechanism that transmits power using hydraulic oil
  • the hydraulic power transmission mechanism includes a hydraulic pump driven by a rotor shaft of the rotor blade, A hydraulic motor with a rotation control mechanism that rotates by hydraulic oil supplied from a hydraulic pump to drive the rotor of the generator and functions as the speed change means, and a supply oil passage that sends hydraulic oil from the hydraulic pump to the hydraulic motor A return oil path for returning hydraulic oil from the hydraulic motor to the hydraulic pump, a switching valve that opens and closes the supply oil path and functions as the switching means, and the hydraulic pump and the switching valve in the supply oil path A bypass oil passage that bypasses the hydraulic oil from the intermediate portion to the return oil passage and causes the hydraulic pump to function as the load applying means; and a bypass valve that opens and closes the bypass oil passage.
  • the switching valve and the bypass valve are closed to release the mechanical brake, and in the rotor blade acceleration step, the bypass valve is switched to open and the hydraulic pump is operated by an operating load.
  • the bypass valve is switched to open and the hydraulic pump is operated by an operating load.
  • the ocean current power generator is configured as a floating body, and is a submerged floating ocean current power generator that generates electricity while floating in the sea by being locked to the sea floor by a mooring line, and the floating body releases the restraint in the sea Then, passive depth control that automatically adjusts to the depth of a constant flow velocity region always works by the balance between the buoyancy acting on the floating body, the acting force of the ocean current applied to the floating body, and the tension of the mooring line.
  • the brake release step, the rotor blade acceleration step, the generator start step, the generator acceleration step, and the power generation start step are performed by restraining the ocean current power generation device in the sea and positioning it near the sea surface. In the rotor blade acceleration step, it is preferable to release the restraint of the ocean current power generation device so that passive depth control can be activated.
  • the start-up control device for the ocean current power generation device includes a subsea current power generation device that drives a rotor of a generator housed in a nacelle with fixed pitch angle rotating blades protruding outside the nacelle in the sea.
  • An activation control device for activation wherein the ocean current power generation device is interposed between a mechanical brake that regulates rotation of a rotor shaft of the rotor blade, and a rotor shaft of the rotor blade and a rotor of the generator
  • a power transmission mechanism the power transmission mechanism, a switching means for switching between a power transmission state and a power cutoff state, a load applying means for applying a rotational load to the rotor shaft of the rotor blades in the power cutoff state, Shifting means for shifting the rotation of the rotor shaft of the rotor blade and transmitting the rotation to the rotor of the generator in the power transmission state, and when the start control device receives a start command, Operating the switching means to bring the power transmission mechanism into the power cut-off state, switching the mechanical brake from the activated state to the released state, releasing the brake, and when the release of the brake is completed, the load applying means Rotor blade acceleration control means for increasing the rotational speed of the rotor shaft of the rotor blade
  • Generator speed increasing control means for increasing the rotational speed of the rotor of the generator, and when the rotational speed of the rotor of the generator rises to a predetermined rotational speed range, It is characterized by having a power generation start control means electrical machine by the incorporation into the system power supply to start power generation, the.
  • the power transmission mechanism is a hydraulic power transmission mechanism that transmits power using hydraulic oil
  • the hydraulic power transmission mechanism includes a hydraulic pump driven by a rotor shaft of the rotor blade, A hydraulic motor with a rotation control mechanism that rotates by hydraulic oil supplied from a hydraulic pump to drive the rotor of the generator and functions as the speed change means, and a supply oil passage that sends hydraulic oil from the hydraulic pump to the hydraulic motor
  • a return oil path that returns hydraulic oil from the hydraulic motor to the hydraulic pump, a switching valve that opens and closes the supply oil path and functions as the switching means, and the hydraulic pump and the switching valve in the supply oil path
  • a bypass oil passage that bypasses the hydraulic oil from an intermediate portion to the return oil passage and causes the hydraulic pump to function as the load applying means
  • a bypass valve that opens and closes the bypass oil passage
  • the brake release control means operates the switching valve and the bypass valve to close to release the mechanical brake
  • the rotor blade acceleration control means operates the bypass valve to open to open the hydraulic pump.
  • the rotating speed of the rotor shaft of the rotor blade is increased while applying a rotational load to the rotor shaft of the rotor blade by an operating load, and the generator start control means opens the switching valve to rotate the generator
  • the generator acceleration control means increases the rotation speed of the rotor of the generator by increasing the rotation speed of the hydraulic motor by the rotation control mechanism.
  • the rotor shaft of the rotor blade starts rotating.
  • the rotor shaft of the rotor blade increases the rotational speed while being applied with a rotational load, so the rotational speed increases rapidly.
  • the rotor shaft of the rotor blades slowly rises. Therefore, even when the rotor blades are started, the blade projection area is large and the pitch angle is fixed, but in the positive feedback region where the rotor blades rotate freely, the rotor shaft rotational speed increases and the current torque acting on the rotor blades increases. The increase can be stabilized gently, and the trouble that the rotor shaft of the rotor blades accelerates at once can be avoided.
  • the device can also start smoothly, when switching a power transmission mechanism to a power transmission state and starting rotation of the rotor of a generator.
  • the device can be started smoothly.
  • the speed of the generator rotor is increased while controlling the rotational speed of the generator by the speed change means, and the generator is inserted into the system power supply.
  • the cooling device of the ocean current power generation device can be reduced.
  • FIG. 1 is a configuration diagram showing an underwater floating ocean current power generation apparatus and its activation control apparatus according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a configuration diagram illustrating a hydraulic power transmission mechanism according to an embodiment.
  • FIG. 3 is a perspective view illustrating the underwater floating current generator according to the embodiment in a use state in the sea.
  • FIG. 4 is a side view in the sea for explaining the passive depth control (PDC) of the undersea floating current generator according to the embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram showing the start-up characteristics of the submerged floating current generator according to one embodiment.
  • FIG. 6 is a flowchart showing a start-up method of the submerged floating ocean current power generation apparatus according to one embodiment.
  • FIG. 7A to 7D are diagrams sequentially illustrating states of the hydraulic power transmission mechanism corresponding to each step of the starting method of the submerged floating current generator according to the embodiment
  • FIG. 7A is a diagram illustrating the rotor blade after the brake releasing step
  • FIG. 7B shows the generator speed-up process after the generator start process
  • FIG. 7C shows the rotor blade speed-up process after the power generation start process
  • FIG. 7D shows the normal power generation process after the bypass flow path closing process.
  • Each is shown.
  • the oil passage in the closed state is omitted.
  • FIG. 8 is a time chart for explaining a method for starting the submerged floating current generator according to one embodiment, and shows a change in depth when the submerged ocean current generator is started.
  • FIG. 8 is a time chart for explaining a method for starting the submerged floating current generator according to one embodiment, and shows a change in depth when the submerged ocean current generator is started.
  • FIG. 9 is a time chart for explaining a method of starting the submerged floating current generator according to one embodiment, and shows changes in the rotational speed (rotation speed) of the rotor shaft of the rotor blades and the rotor of the generator.
  • FIG. 10 is a time chart for explaining a method for starting the submerged floating current generator according to one embodiment, and shows changes in input power to the rotor shaft of the rotor blades and generator output.
  • 11A to 11G are time charts for explaining a method of starting the submerged floating ocean current power generation apparatus according to one embodiment.
  • FIG. 11A shows the state of the mechanical brake
  • FIG. 11B shows the state of the bypass valve and the rotor shaft rotation.
  • 11C shows the state of the switching valve, FIG.
  • FIG. 12 is a perspective view showing an underwater floating current generator according to the background art.
  • 13A and 13B are diagrams for explaining the problem of the present invention.
  • FIG. 13A is a diagram showing the starting characteristics of the ocean current power generator using the pitch angle variable wing according to the background art, and FIG. It is a figure which shows the starting characteristic of the ocean current power generator using a wing
  • the ocean current power generator main body 2 is equipped with a generator 9 in a nacelle (also referred to as a pod) 4, and a rotor shaft (rotary shaft, main shaft) 5A of a rotor blade 5 is connected to the rotor of the generator 9 (see FIG. 1).
  • a nacelle also referred to as a pod
  • a rotor shaft (rotary shaft, main shaft) 5A of a rotor blade 5 is connected to the rotor of the generator 9 (see FIG. 1).
  • the nacelle 4 is coupled to the left and right ends of the structure 3.
  • the tip of the mooring line 6 is coupled to the center of the structure 3 in the left-right direction, and the base end of the mooring line 6 is locked to the seabed 7a (in this example, the anchor weight 6A of the seabed 7a).
  • the floating body 1 floats in the sea in the horizontal direction and the vertical direction within a range restrained by the mooring line 6.
  • the buoyancy of the floating body 1 is balanced on the left and right, and the structure 3 of the floating body 1 is formed in a wing shape that opposes the ocean current direction. Thereby, the floating body 1 changes the direction according to the ocean current so that the front surface (the front surface of the rotary blade 5) faces the ocean current direction, and performs power generation while receiving the ocean current in front.
  • each ocean current power generator main body 2 employs a downstream system in which the rotor blades 5 are arranged behind the nacelle 4 (downstream of the ocean current).
  • the rotary blade 5 By arranging the rotary blade 5 on the downstream side of the nacelle 4 in this way, the front surface of the floating body 1 (the front surface of the rotary blade 5) can be easily directed in the ocean current direction.
  • the downstream method is adopted.
  • the nacelle 4 and the structure 3 of the floating body 1 are formed so as to be directed in the direction of the ocean current, and the front direction of the floating body 1 is set so as to be passively directed in the direction of the ocean current.
  • the floating body (sea floating type ocean current power generation device) 1 locked to the mooring line 6 floats in the sea.
  • the floating body 1 includes the acting force Fwf of the ocean current applied to the floating body 1 and the buoyancy Fb generated in the floating body 1.
  • the tension Ft of the mooring line 6 that locks the floating body 1 takes a balanced position.
  • the buoyancy Fb acts on the floating body 1 vertically upward
  • the ocean current acting force Fwf acts in the ocean current direction (horizontal direction)
  • the tension Ft of the mooring line 6 is the float Fb force and ocean current acting force Fwf. Act to counteract with.
  • the floating body 1 rises to a relatively shallow depth in the sea, and if the ocean current acting force Fwf is strong. (That is, if the ocean current velocity Vwf ′ is high), the floating body 1 descends to a relatively deep depth in the sea 7 as indicated by reference numeral 1 ′. Further, the depth direction distribution of the current velocities Vwf and Vwf ′ of the ocean current becomes lower as the seabed 7a is approached near the seabed 7a, and becomes higher as the distance from the seabed 7a is increased.
  • the floating body 1 descends in the sea 7 from the state indicated by the solid line in FIG. Balance at a moderately weakened depth.
  • the ocean current power generation device main body 2 has a rotor blade 5 disposed behind the nacelle 4 (downstream of the ocean current), and the nacelle 4 includes a rotor shaft 5A and a rotor shaft 5A.
  • the generator 9 and the power transmission mechanism 8 interposed between the rotor shaft 5A and the rotor (not shown) of the generator 9 are provided.
  • the rotor shaft 5A, the power transmission mechanism 8, and the generator 9 constitute a drive train 10 of the ocean current power generation device main body 2.
  • the rotor shaft 5A is equipped with a mechanical brake (mechanical brake) 41 that restricts the rotation of the rotor shaft 5A.
  • the power transmission mechanism 8 has a specific function necessary for the activation method and activation control device of the present invention, which will be described later.
  • Contour of the nacelle 4 is composed of front and rear ends are smooth curved surface, the intermediate portion is formed in a cylindrical shape, the axis of the rotor shaft 5A on axis CL 1 of the outline of the nacelle 4 is disposed.
  • the outer shape of the nacelle 4 other shapes such as a spindle shape can be adopted.
  • the rotary blade 5 is a two-blade equipped with two blades 5a with a phase difference of 180 degrees.
  • the number of blades 5a of the rotary blade 5 is not limited to this, and other numbers such as three blades can be applied.
  • a pitch angle fixed blade with a fixed pitch angle of the blade 5a is used.
  • Pitch angle fixed wings are simple and maintenance-free. That is, in the case of a pitch angle variable blade, a necessary pitch angle variable mechanism and a driving source are necessary, and these maintenances are necessary. However, in the case of a pitch angle fixed blade, such maintenance is unnecessary.
  • the power transmission mechanism 8 has a function (switching means) for switching the rotor shaft 5A and the generator 9 to either a power transmission state or a power cut-off state, and a rotational load on the rotor shaft 5A of the rotor blade 5 in the power cut-off state. And a function (transmission means) for changing the rotational speed of the rotor shaft 5A of the rotor blade 5 and transmitting it to the rotor of the generator 9 in the power transmission state. .
  • a hydraulic power transmission mechanism using hydraulic pressure is used as the power transmission mechanism 8.
  • FIG. 2 is a configuration diagram showing the hydraulic power transmission mechanism 8 according to the present embodiment.
  • the hydraulic power transmission mechanism 8 includes a hydraulic pump 113, a hydraulic motor 114, a switching valve 115, a circulation oil passage 112 including a supply oil passage 112a and a return oil passage 112b.
  • a bypass oil passage 116 and a bypass valve 117 are provided.
  • the rotor shaft 5A is equipped with a mechanical brake 41.
  • the hydraulic pump 113 is driven by the rotor shaft 5 ⁇ / b> A of the rotor blade 5.
  • the hydraulic motor 114 rotates in response to the hydraulic oil discharged from the hydraulic pump 113 and supplied through the supply oil passage 112a.
  • the rotating shaft 5B of the hydraulic motor 114 is coupled to the rotor of the generator 9, and drives the generator 9.
  • the hydraulic motor 114 is applied with a swash plate type hydraulic motor capable of changing the rotational speed regardless of the input hydraulic pressure by adjusting the swash plate angle, and is detected by a rotational speed sensor (rotational speed sensor) 36 described later.
  • the rotational speed (rotational speed) of the rotating shaft 5B of the hydraulic motor 114 is fed back, and the swash plate angle adjusting mechanism (not shown) is operated by the swash plate angle adjusting unit 42 to adjust the angle of the swash plate angle (not shown).
  • the hydraulic motor 114 can be adjusted to a desired rotational speed state.
  • the swash plate angle adjustment mechanism functions as a rotation control mechanism.
  • the rotation control mechanism also has a function as a speed increaser that significantly increases the speed of the hydraulic motor 114 with respect to the hydraulic pump 113.
  • the switching valve 115 is an electromagnetic valve, and is interposed downstream of a branching portion of the supply oil passage 112a with the bypass oil passage 116, and opens and closes the supply oil passage 112a by an electric signal, and a power transmission state and a power cutoff state. Switch to one of the following.
  • the bypass oil passage 116 is interposed between the supply oil passage 112a and the return oil passage 112b, and returns oil from the upstream of the switching valve 115 in the supply oil passage 112a (an intermediate portion between the hydraulic pump 113 and the switching valve 115).
  • the hydraulic oil is bypassed to the path 112b.
  • the bypass valve 117 is an electromagnetic valve, is interposed in the bypass oil passage 116, and opens and closes the bypass oil passage 116 by an electrical signal.
  • the switching valve 115 functions as the switching unit described above.
  • the switching valve 115 is set to the closed state (power cut-off state)
  • the bypass valve 117 is set to the open state
  • the hydraulic oil flows through the upstream portion of the supply oil passage 112a, the bypass oil passage 116, and the return oil passage 112b.
  • the rotation control mechanism of the hydraulic motor 114 functions as the above speed change means.
  • the rotor shaft 5A of the rotor blade 5 has a rotational speed sensor (rotational speed sensor) 35 for detecting the rotational speed (rotational speed) ⁇ A of the rotor shaft 5A, and the rotational shaft 5B of the hydraulic motor 114 has a rotational shaft.
  • a rotational speed sensor (rotational speed sensor) 36 for detecting the rotational speed (rotational speed) ⁇ B of 5B is provided.
  • a hydraulic pressure sensor 37 that detects the hydraulic pressure of the hydraulic oil in the supply oil path 112a of the circulating oil path 112 is provided. Detection signals from these sensors 35 to 37 are input to the control device 20.
  • the activation control unit of the control device 20 includes a brake control unit (brake control unit) 21, a rotary blade acceleration control unit (rotary blade acceleration control unit) 22, and a generator start Control unit (generator start control means) 23, generator acceleration control unit (generator acceleration control means) 24, power generation start control unit (power generation start control means) 25, power generation control unit (power generation control means) 26 are provided as functional elements.
  • the brake control unit 21 When receiving the start command, the brake control unit 21 operates the switching valve 115 to close (power cut-off state), switches the mechanical brake 41 from the operating state to the released state, and releases the brake. At this time, the brake control unit 21 also operates the bypass valve 117 to close.
  • the rotor blade acceleration control unit 22 opens the bypass valve 117 so that the working oil circulates in the upstream portion of the supply oil passage 112a, the downstream portion of the bypass oil passage 116, and the return oil passage 112b.
  • a bypass circuit is formed to operate the hydraulic pump 113.
  • the hydraulic pump 113 operates in response to the rotation of the rotor shaft 5A of the rotor blade 5, and circulates hydraulic oil in the bypass circuit.
  • the completion of the brake release can be determined by, for example, a predetermined time elapsed after the brake release command.
  • the rotational speed of the rotor shaft 5A of the rotor blade 5 gradually increases in a positive feedback region where the rotor blade 5 turns freely. elevated can be moderately stable increase in the rotational speed omega a of the rotor shaft 5A of the blade 5 and the increase of the working torque currents to blade 5.
  • Generator starting control unit 23 when the rotation number omega A rotor 5A the blade 5 is stabilized to rise, by operating the switching valve 115 in the open (power transmitting state), starts the rotation of the rotor of the generator 9 .
  • the rotational speed ⁇ A of the rotor 5A is input from the rotational speed sensor 35. For example, when the rotational speed ⁇ A is equal to or higher than a set value and the rate of change of the rotational speed ⁇ A is equal to or lower than the set value, the rotational speed ⁇ It can be determined that A rises and is stable.
  • the generator acceleration control unit 24 operates the rotation control mechanism of the hydraulic motor 114 to increase the rotation speed of the rotor of the generator 9. That is, the rotor of the generator 9 is accelerated by controlling the inclination of the swash plate of the hydraulic motor 114. Since the rotation of the rotor of the generator 9 corresponds to the rotation of the rotation shaft 5B of the hydraulic motor 114, the rotation speed ⁇ B of the rotation shaft 5B of the hydraulic motor 114 input from the rotation speed sensor 36 is used. The start of rotation of the rotor can be determined.
  • the power generation start control unit 25 inserts the generator 9 into the system power source and starts power generation.
  • insertion to the system power supply is performed by the switch 43.
  • the switch 43 receives the insertion instruction, the generator 9 is connected to the system power supply.
  • the switch 43 is equipped with a soft starter function so that a sudden inrush current is not sent to the system power supply.
  • the rotation speed increase determination of the rotor of the generator 9 can be carried out by comparing the rotational speed omega B of the rotary shaft 5B of the hydraulic motor 114 inputted from the speed sensor 36 with the set value.
  • the power generation control unit 26 performs control during normal power generation of the ocean current power generation device.
  • the bypass valve 117 is operated to close, whereby the rotational speed control of the rotor shaft 5A of the rotor blade 5 is finished, and only the torque control of the generator 9 is shifted to.
  • the power generation control unit 26 controls power generation by torque control of the generator 9.
  • the ocean current power generation apparatus and its activation control apparatus are configured as described above, and as illustrated in FIGS. 6 and 7 (FIGS. 7A to 7D), the present embodiment is configured using the apparatus.
  • the starting method of the ocean current power generation apparatus concerning can be implemented.
  • the stage before starting of an ocean current power generation device is implemented, restraining the depth of the floating body 1 by positioning an ocean current power generation device in the sea surface vicinity.
  • step S20 rotor blade acceleration step. Since circulation driving of the hydraulic oil by the hydraulic pump 113 becomes rotation load of the rotor axis 5A, the positive feedback region where rotating blades 5 becomes freely around the rotation with an increased rotational frequency omega A of the rotor shaft 5A of the blade 5 blades The increase of the sea current action torque to 5 is performed gently and stably, and the problem that the rotor shaft 5A of the rotor blade 5 accelerates at once can be avoided.
  • step S40 generator accelerating step
  • Step S50 power generation start process
  • step S60 rotor blade acceleration step
  • bypass valve 117 is switched to close to stop unnecessary circulation of the hydraulic oil (step S70, bypass flow path closing step).
  • step S80 normal power generation process.
  • the rotational speed of the rotor of the generator 9 is controlled so that the power generation efficiency is maximized.
  • FIGS. 11A to 11G are time charts showing the states of the respective parts when the ocean current power generation apparatus is activated.
  • 8 to 11 (FIGS. 11A to 11G)
  • the horizontal axis is a common time axis
  • time t 1 to time t 11 indicate each event in time series.
  • the mechanical brake is released from on to off at time t 1 (brake release process), and thereafter, as shown in FIG. 11B, the bypass valve 117 is switched to open from time t 2 to t 3. Then, as shown in FIG. 9, the rotor shaft 5A of the rotary blade 5 starts to rotate (brake release process). Accordingly, since the hydraulic pump 113 is operated, the rotational speed of the rotor shaft 5A of the rotor blade 5 is controlled so as to increase gently (rotary blade acceleration step).
  • the hydraulic motor is controlled based on the rotational speed control of the generator 9 to increase the rotational speed of the rotor of the generator 9 (generator speed-up step).
  • the floating body 1 of the ocean current power generation device located near the sea surface receives the hydrodynamic force from the ocean current, and the rotor blade 5 and its rotor shaft 5A are accelerated, as shown in FIG.
  • the vertical mooring line that restrains the depth of the floating body 1 is released, so that the PDC functions as shown in FIG. 11G, and at the time t 8 to t 9 , the floating body 1 Sinks to a predetermined depth region (rotational speed increasing step).
  • FIG. 10 shows changes in power input to the rotor shaft 5A (rotor shaft input power) and power output from the generator 9 (generator output).
  • the difference is the amount of heat generation energy (heat radiation energy) that must be released as the amount of heat.
  • the rotational speed of the rotor of the generator 9 is increased while being controlled, and the generator 9 is inserted into the system power supply. Therefore, the amount of heat generated during standby of the generator 9 until the generator 9 is installed can be reduced. This can be suppressed (see FIG. 10), and there is an advantage that the cooling device of the ocean current power generation device can be downsized.
  • the brake release process, the rotor blade acceleration process, the generator start process, and the power generation start process performed by restraining the floating body 1 near the sea surface are automatically performed by the control device 20 using the start command signal as a trigger.
  • the activation method of the present invention is not limited to this, and each step may be performed manually.
  • the submerged floating ocean current power generator is illustrated, but the present invention is suitable for the submerged ocean current generator, but the ocean power generator to which the present invention is applicable is not limited thereto.
  • the power transmission mechanism includes means for switching between a power transmission state and a power cut-off state (switching means), a means for applying a rotational load to the rotor of the rotor blade in the power cut-off state (load applying means), and a power transmission state. If it has the means (transmission means) which changes the rotational speed of the rotor of a rotor blade and transmits to the rotor of a generator at this time, it will not restrict to this.

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Abstract

　ピッチ角固定翼を用いた海流発電装置において、装置を滑らかに起動させることができるようにする。　海流発電装置は、回転翼のロータ軸回転を規制するメカニカルブレーキと、ロータ軸と発電機との間に介装された動力伝達機構とを備え、動力伝達機構は、動力伝達状態と動力遮断状態とを切り替える切替手段と、動力遮断状態のときにロータ軸に回転負荷を与える負荷付与手段と、動力伝達状態のときにロータ軸の回転速度を変速して発電機に伝達する変速手段と、を有し、動力伝達機構を動力遮断状態としてメカニカルブレーキを解除し（Ｓ１０）、ロータ軸に回転負荷を与えつつロータ軸の回転速度を上昇させ（Ｓ２０）、動力伝達状態に切り替えて発電機の回転を開始し（Ｓ３０）、発電機の回転速度を上昇させて（Ｓ４０）、発電機を系統電源へ併入して発電を開始する（Ｓ５０）。

Description

海流発電装置の起動方法及び起動制御装置
　本発明は、海流エネルギーを利用して発電を行なう海流発電装置の起動方法及び海流発電装置の起動制御装置に関するものである。
　近年、様々な自然エネルギーを利用した発電技術が開発されている。例えば黒潮等の巨大な海流もエネルギー資源であり、この海流エネルギーを利用して発電を行なう海流発電装置も開発されている。この海流発電装置では、海流エネルギーによって回転翼を回転し、回転翼の軸に接続された発電機を回転させることにより発電を行なう。
　このような海流発電装置の一つの方式として、海中浮遊式海流発電装置（水中浮遊式海流発電装置）があり、例えば、特許文献１に開示されている。この海中浮遊式海流発電装置は、ある一定の浮力を持った浮体として構成した海流発電装置を海底から延びる係留索と繋ぐことによって、海流発電装置が係留索によって許容される範囲で海中を浮遊するようにしながら発電を行なうものである。海中浮遊式海流発電装置は、地上に設置する風力発電装置のような巨大な支柱が不要であり簡素な構成とすることができる。
　図１２は特許文献１に開示された海中浮遊式海流発電装置を示す斜視図である。図１２に示すように、この海中浮遊式海流発電装置は、浮体１として構成され、この浮体１の姿勢安定化を図るために、２つの海流発電装置本体２，２とこれらを接続する構造物３とから一つの浮体１を構成した双胴型を採用している。海流発電装置本体２は、ナセル（ポッドとも呼ぶ）４内に図示しない発電機を装備し、この発電機のロータに回転翼５のロータ軸（回転軸）が接続されている。
　ナセル４は構造物３の左右両端に結合されている。構造物３の左右方向中央には係留索６の先端が結合され、係留索６の基端は海底に係止されている。浮体１は、係留索６に拘束された範囲で水平方向及び鉛直方向に海中を浮遊する。浮体１の浮力は左右でバランスしており、浮体１の構造物３は海流方向に対向するような翼形状に形成されている。これにより、浮体１は、その正面（回転翼５の正面）が海流方向に正対するように海流に応じて方向を変えて発電を実施する。
　また、回転翼５をナセル４の後方（海流の下流側）に配置したダウンストリーム方式が採用されている。このように回転翼５をナセル４よりも下流側に配置することにより、浮体１の正面（回転翼５の正面）を海流方向に向けやすくなる。海中浮遊式海流発電装置の場合、浮体１のヨー方向制御（海流の方向に回転翼５のロータ軸を合わせる制御）を能動的に実施する駆動装置の実装は難しいので、ダウンストリーム方式を採用すると共に、浮体１のナセル４や構造物３の形状を海流の方向に向かうように形成し、浮体１の正面方向が海流方向に受動的に向くように設定されている。
　また、係留索６に係止された浮体（海流発電装置）１は海中において浮遊するが、このとき、浮体１は、浮体１に加わる海流の作用力と、浮体１に生じる浮力と、係留索６の張力とがバランスした位置をとる。つまり、浮体１に対して、浮力は鉛直上方に作用し、海流の作用力は、海流方向（水平方向）に作用し、係留索の張力は浮力及び海流の作用力と対向するように作用する。したがって、海流の作用力が弱ければ（つまり、海流の流速が低ければ）、浮体１は海中で比較的浅い深度まで上昇し、海流の作用力が強ければ（つまり、海流の流速が高ければ）、浮体１は海中で比較的深い深度まで下降する。
　一方、海流の深さ方向の流速分布は、海底付近では海底に接近するほど低速となり海底から離隔するほど高速となる。このため、海流の流速が強まれば、浮体１は海中で下降して、深さ方向の流速分布で流速が適当に弱まった深度でバランスする。また、海流の流速が弱まれば、浮体１は海中で上昇して、深さ方向の流速分布で流速が適当に強まった深度でバランスする。
　特許文献１には、このように海流発電装置が流速に応じて昇降する特性に着目して、海流発電装置の水深方向の位置（深度）を受動的に自動で調整する制御［受動的深度制御、ＰＤＣ（＝Passive Depth Control）とも言う］を適用することで、能動的な制御（Active Depth Control）を不要とする旨も記載されている。
　ところで、回転翼５は複数（多くの場合、２枚または３枚）のブレード５ａを有する。海流発電装置の多くは、ブレード５ａの翼ピッチ角が可変のピッチ角可変翼にて提案されている（例えば、非特許文献１）。起動時に翼ピッチ角を立てて翼投影面積を小さくしてロータ軸に入力されるトルクを小さくし、その後翼投影面積を次第に大きくすることによりロータ軸の回転数（回転速度）や動力を徐々に上昇させて行くことにより、滑らかに起動を行える点が、ピッチ角可変翼を採用する理由のひとつである［図１３Ａ参照］。
米国特許出願公開第２０１３／０１０６１０５号明細書
日本船舶海洋工学論文集第17 号P107 2013 年6 月
　上記のように、海流発電装置にピッチ角可変翼を適用するには、ピッチ角可変機構、駆動源を備えねばならず、機構が複雑化してしまう。海流発電装置は、ひとたび海中に設置すると、容易にはメンテナンスを実施することができないので、可能な限りシンプルな構成にして、できるだけメンテナンスを不要にすることが好ましい。
　この点、翼ピッチ角を固定したピッチ角固定翼の場合、ピッチ角可変翼に比べて機器構成を簡略化できるため、ピッチ角可変翼で必要になるピッチ角可変機構や駆動源のメンテナンスが不要になる。しかし、一方で、ピッチ角固定翼の場合、ピッチ角可変翼に比べて起動時の被制御性が悪い点がデメリットとして挙げられている。
　つまり、ピッチ角固定翼では、起動時でも翼投影面積が大きく、回転翼のロータ軸に入力されるトルクも大きいため、ピッチ角固定翼が海流を受けるとロータ軸の回転数が瞬時に上昇してしまう。例えば、図１３Ｂはピッチ角固定翼を用いた場合の海流発電装置の起動時における事象を回転数とトルクのグラフで示すものである。図１３Ｂに示すように、ロータ軸の回転数の立ち上がり領域に、翼回転数の上昇とともに海流の作用トルクも増大してしまう不安定域をもっている。このため、ピッチ角固定翼では、一定流速下で起動する際にこの不安定域を通り、一気に加速してしまうため翼が壊れるリスクがある。
　また、翼の強度を十分に確保したとしても、安定域に入って電力系統を併入するまで待機させると、海流発電装置の発熱部分を冷却するための大型の冷却装置を要する点も課題となる。つまり、電力系統の併入までの待機時には、ロータ軸から入力される動力（回転数×トルク）を電気エネルギーとしては消費できず、熱エネルギーとして外部に放出しなくてはならず、このときの放熱量が大量であるため、大型の冷却装置が必要になるのである。設置スペースが限られた海流発電装置に大型の冷却装置を設置すると、サイジングの面から海流発電装置のシステムが成立困難となってしまう。
　本発明は、上述の課題に鑑み創案されたもので、回転翼にピッチ角固定翼を用いた海流発電装置において、装置を滑らかに起動させることができるようにした、海流発電装置の起動方法及び海流発電装置の起動制御装置に関するものである。
　（１）上記の目的を達成するために、本発明の海流発電装置の起動方法は、ナセル内に収納された発電機のロータを前記ナセルの外部に突出したピッチ角固定の回転翼により駆動する海流発電装置を、海中において起動させる方法であって、前記海流発電装置は、前記回転翼のロータ軸の回転を規制するメカニカルブレーキと、前記回転翼のロータ軸と前記発電機のロータとの間に介装された動力伝達機構とを備え、前記動力伝達機構は、動力伝達状態と動力遮断状態とを切り替える切替手段と、前記動力遮断状態のときに前記回転翼のロータ軸に回転負荷を与える負荷付与手段と、前記動力伝達状態のときに前記回転翼のロータ軸の回転速度を変速して前記発電機のロータに伝達する変速手段と、を有し、前記切替手段により前記動力伝達機構を前記動力遮断状態として、前記メカニカルブレーキを作動状態から解除状態に切り替えるブレーキ解除工程と、前記負荷付与手段により前記回転翼のロータ軸に回転負荷を与えつつ前記回転翼のロータ軸の回転速度を上昇させる回転翼昇速工程と、前記切替手段により前記動力伝達機構を前記動力伝達状態に切り替えて、前記発電機のロータの回転を開始する発電機始動工程と、前記変速手段により前記発電機のロータの回転速度を上昇させる発電機昇速工程と、前記発電機を系統電源へ併入して発電を開始する発電開始工程と、を順次実施することを特徴としている。
　（２）前記ブレーキ解除工程，前記回転翼昇速工程，前記発電機始動工程，前記発電機昇速工程及び前記発電開始工程は、前記海流発電装置を海面近傍に位置させて実施し、前記発電開始工程の後に、前記海流発電装置を海面下の流速の高い所定の深度領域に沈下させていき、前記回転翼のロータ軸を昇速させる回転翼昇速工程を実施し、前記海流発電装置が前記所定の深度領域に沈下したら、発電効率が最大となるように前記発電機のロータの回転速度を制御しながら通常の発電を行なう通常発電工程を実施することが好ましい。
　（３）前記動力伝達機構は、作動油を用いて動力を伝達する油圧式動力伝達機構であって、前記油圧式動力伝達機構は、前記回転翼のロータ軸により駆動される油圧ポンプと、前記油圧ポンプから供給される作動油により回転して前記発電機のロータを駆動し前記変速手段として機能する回転制御機構付きの油圧モータと、作動油を前記油圧ポンプから前記油圧モータへ送る供給油路と、作動油を前記油圧モータから前記油圧ポンプへ戻す返送油路と、前記供給油路を開閉し前記切替手段として機能する切替弁と、前記供給油路における前記油圧ポンプと前記切替弁との中間部から前記返送油路に作動油をバイパスさせ前記油圧ポンプを前記負荷付与手段として機能させるバイパス油路と、前記バイパス油路を開閉するバイパス弁と、を有し、前記ブレーキ解除工程では、前記切替弁及び前記バイパス弁を閉にして、前記メカニカルブレーキを解除し、前記回転翼昇速工程では、前記バイパス弁を開に切り替えて、前記油圧ポンプの作動負荷により前記回転翼のロータ軸に回転負荷を与えつつ前記回転翼のロータ軸の回転速度を上昇させ、前記発電機始動工程では、前記切替弁を開に切り替えて前記発電機の回転を開始し、前記発電機昇速工程では、前記回転制御機構により前記油圧モータの回転速度を上昇させて前記発電機のロータの回転速度を上昇させることが好ましい。
　（４）前記回転翼昇速工程までは、前記バイパス弁を開に保持して、前記回転翼昇速工程後で前記通常発電工程の前に、前記バイパス弁を閉に切り替えるバイパス流路閉鎖工程を有することが好ましい。
　（５）前記海流発電装置は、浮体として構成されて、係留索によって海底に係止されて海中を浮遊しながら発電する海中浮遊式海流発電装置であって、前記浮体は、海中で拘束を解除すると、前記浮体に作用する浮力と前記浮体に加わる海流の作用力と前記係留索の張力とのバランスによって、常に一定流速域の深度に自動調整される受動的深度制御が働くようになっており、前記ブレーキ解除工程，前記回転翼昇速工程，前記発電機始動工程，前記発電機昇速工程及び前記発電開始工程は、前記海流発電装置を海中で拘束して海面近傍に位置させて実施し、前記回転翼昇速工程では、前記海流発電装置の拘束を解除して受動的深度制御を作動可能にすることが好ましい。
　（６）また、本発明の海流発電装置の起動制御装置は、ナセル内に収納された発電機のロータを前記ナセルの外部に突出したピッチ角固定の回転翼により駆動する海流発電装置を海中において起動させる起動制御装置であって、前記海流発電装置は、前記回転翼のロータ軸の回転を規制するメカニカルブレーキと、前記回転翼のロータ軸と前記発電機のロータとの間に介装された動力伝達機構とを備え、前記動力伝達機構は、動力伝達状態と動力遮断状態とを切り替える切替手段と、前記動力遮断状態のときに前記回転翼のロータ軸に回転負荷を与える負荷付与手段と、前記動力伝達状態のときに前記回転翼のロータ軸の回転を変速して前記発電機のロータに伝達する変速手段と、を有し、前記起動制御装置は、起動指令を受けると、前記切替手段を操作して前記動力伝達機構を前記動力遮断状態として、前記メカニカルブレーキを作動状態から解除状態に切り替えてブレーキ解除するブレーキ制御手段と、前記ブレーキ解除が完了したら、前記負荷付与手段により前記回転翼のロータ軸に回転負荷を与えつつ前記回転翼のロータ軸の回転速度を上昇させる回転翼昇速制御手段と、前記回転翼のロータ軸の回転速度が上昇し安定したら、前記切替手段を操作して前記動力伝達機構を前記動力伝達状態に切り替えて、前記発電機のロータの回転を開始する発電機始動制御手段と、前記発電機のロータの回転が開始したら、前記変速手段を操作して前記発電機のロータの回転速度を上昇させる発電機昇速制御手段と、前記発電機のロータの回転速度が所定回転速度域に上昇したら前記発電機を系統電源へ併入して発電を開始する発電開始制御手段と、を有することを特徴としている。
　（７）前記動力伝達機構は、作動油を用いて動力を伝達する油圧式動力伝達機構であって、前記油圧式動力伝達機構は、前記回転翼のロータ軸により駆動される油圧ポンプと、前記油圧ポンプから供給される作動油により回転して前記発電機のロータを駆動し前記変速手段として機能する回転制御機構付きの油圧モータと、作動油を前記油圧ポンプから前記油圧モータへ送る供給油路と、作動油を前記油圧モータから前記油圧ポンプへ戻す返送油路と、前記供給油路を開閉し前記切替手段として機能する切替弁と、前記供給油路の前記油圧ポンプと前記切替弁との中間部から前記返送油路に作動油をバイパスさせ前記油圧ポンプを前記負荷付与手段として機能させるバイパス油路と、前記バイパス油路を開閉するバイパス弁と、を有し、前記ブレーキ解除制御手段は、前記切替弁及び前記バイパス弁を閉に操作して、前記メカニカルブレーキを解除し、前記回転翼昇速制御手段は、前記バイパス弁を開に操作して、前記油圧ポンプの作動負荷により前記回転翼のロータ軸に回転負荷を与えつつ前記回転翼のロータ軸の回転速度を上昇させ、前記発電機始動制御手段は、前記切替弁を開に操作して前記発電機の回転を開始し、前記発電機昇速制御手段は、前記回転制御機構により前記油圧モータの回転速度を上昇させて前記発電機のロータの回転速度を上昇させることが好ましい。
　本発明によれば、メカニカルブレーキを解除すると、回転翼のロータ軸が回転を開始するが、このとき、回転翼のロータ軸が回転負荷を与えられながら回転速度を上昇させるので、回転速度の急上昇が抑えられ、回転翼のロータ軸は緩やか昇速する。したがって、回転翼が起動時でも翼投影面積が大きいピッチ角固定ではあるが、回転翼が回り勝手となる正帰還域において回転翼のロータ軸回転速度の上昇と回転翼への海流の作用トルクの増大とを緩やかに安定させることができ、回転翼のロータ軸が一気に加速する不具合を回避できる。そして、動力伝達機構を動力伝達状態に切り替えて発電機のロータの回転を開始する際にも円滑に開始することができる。これにより、回転翼にピッチ角固定翼を用いた海流発電装置において、装置を滑らかに起動させることができるようになる。
　また、その後、変速手段により発電機のロータの回転速度を制御しながら上昇させて、発電機を系統電源へ併入するので、系統電源へ併入するまでの発電機の待機時における発熱量を抑えることができ、海流発電装置の冷却装置を小型化できる利点もある。
図１は一実施形態にかかる海中浮遊式海流発電装置及びその起動制御装置を示す構成図である。 図２は一実施形態にかかる油圧式動力伝達機構を示す構成図である。 図３は一実施形態にかかる海中浮遊式海流発電装置を海中での使用状態で示す斜視図である。 図４は一実施形態にかかる海中浮遊式海流発電装置の受動的深度制御（ＰＤＣ）を説明する海中における側面図である。 図５は一実施形態にかかる海中浮遊式海流発電装置の起動特性を示す図である。 図６は一実施形態にかかる海中浮遊式海流発電装置の起動方法を示すフローチャートである。 図７Ａ～図７Ｄは一実施形態にかかる海中浮遊式海流発電装置の起動方法の各工程に対応した油圧式動力伝達機構の状態を順に示す図であり、図７Ａはブレーキ解除工程後の回転翼昇速工程を、図７Ｂは発電機始動工程後の発電機昇速工程を、図７Ｃは発電開始工程後の回転翼昇速工程を、図７Ｄはバイパス流路閉鎖工程後の通常発電工程をそれぞれ示す。なお、各図において閉鎖状態の油路は省略している。 図８は一実施形態にかかる海中浮遊式海流発電装置の起動方法を説明するためのタイムチャートであり、海中浮遊式海流発電装置の起動時の深度変化を示す。 図９は一実施形態にかかる海中浮遊式海流発電装置の起動方法を説明するためのタイムチャートであり、回転翼のロータ軸及び発電機のロータの回転数（回転速度）の変化を示す。 図１０は一実施形態にかかる海中浮遊式海流発電装置の起動方法を説明するためのタイムチャートであり、回転翼のロータ軸への入力動力及び発電機出力の変化を示す。 図１１Ａ～図１１Ｇは一実施形態にかかる海中浮遊式海流発電装置の起動方法を説明するためのタイムチャートであり、図１１Ａはメカニカルブレーキの状態を、図１１Ｂはバイパス弁の状態及びロータ軸回転数［回転翼のロータ軸の回転数（回転速度）］の状態を、図１１Ｃは切替弁の状態を、図１１Ｄ（は油圧モータの状態及び発電機回転数の状態を、図１１Ｅは油圧モータの状態及び発電機トルクの状態を、図１１Ｆは発電機の系統電源への併入及び解列の状態を、図１１ＧはＰＤＣの状態を、それぞれ示す。 図１２は背景技術にかかる海中浮遊式海流発電装置を示す斜視図である。 図１３Ａ，図１３Ｂは本発明の課題を説明する図であって、図１３Ａは背景技術にかかるピッチ角可変翼を用いた海流発電装置の起動特性を示す図であり、図１３Ｂはピッチ角固定翼を用いた海流発電装置の起動特性を示す図である。
　以下、図面を参照して本発明にかかる実施形態を説明する。なお、以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。以下の実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができるとともに、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることが可能である。
　〔海中浮遊式海流発電装置の概略構成〕
　まず、本実施形態の海中浮遊式海流発電装置の概略構成を説明すると、海中浮遊式海流発電装置の概略は、背景技術において説明したもの（図１２参照）と同様である。説明が重複するが、この海中浮遊式海流発電装置は浮体１として構成され、浮体１は、図３に示すように、２つの海流発電装置本体２，２とこれらを接続する構造物３とから一つの浮体１を構成した双胴型を採用している。海流発電装置本体２は、ナセル（ポッドとも呼ぶ）４内に発電機９を装備し、この発電機９のロータに回転翼５のロータ軸（回転軸，主軸）５Ａが接続されている（図１参照）。
　ナセル４は構造物３の左右両端に結合されている。構造物３の左右方向中央には係留索６の先端が結合され、係留索６の基端は海底７ａ（この例では、海底７ａのアンカーウェイト６Ａ）に係止されている。浮体１は、係留索６に拘束された範囲で水平方向及び鉛直方向に海中を浮遊する。浮体１の浮力は左右でバランスしており、浮体１の構造物３は海流方向に対向するような翼形状に形成されている。これにより、浮体１は、その正面（回転翼５の正面）が海流方向に正対するように海流に応じて方向を変えて海流を正面に受けながら発電を実施する。
　また、各海流発電装置本体２は、回転翼５をナセル４の後方（海流の下流側）に配置したダウンストリーム方式が採用されている。このように回転翼５をナセル４よりも下流側に配置することにより、浮体１の正面（回転翼５の正面）を海流方向に向けやすくなる。海中浮遊式海流発電装置の場合、浮体１のヨー方向制御（海流の方向に回転翼５のロータ軸５Ａを合わせる制御）を能動的に実施する駆動装置の実装は難しいので、ダウンストリーム方式を採用すると共に、浮体１のナセル４や構造物３の形状を海流の方向に向かうように形成し、浮体１の正面方向が海流方向に受動的に向くように設定されている。
　係留索６に係止された浮体（海中浮遊式海流発電装置）１は海中において浮遊するが、このとき、浮体１は、浮体１に加わる海流の作用力Ｆwfと、浮体１に生じる浮力Ｆｂと、浮体１を係止する係留索６の張力Ｆｔとがバランスした位置をとる。つまり、浮体１に対して、浮力Ｆｂは鉛直上方に作用し、海流の作用力Ｆwfは、海流方向（水平方向）に作用し、係留索６の張力Ｆｔは浮Ｆｂ力及び海流の作用力Ｆwfと対抗するように作用する。
　したがって、図４に示すように、海流の作用力Ｆwfが弱ければ（つまり、海流の流速Ｖwfが低ければ）、浮体１は海中で比較的浅い深度まで上昇し、海流の作用力Ｆwfが強ければ（つまり、海流の流速Ｖwf´が高ければ）、浮体１は符号１´で示すように海中７で比較的深い深度まで下降する。また、海流の流速Ｖwf，Ｖwf´の深さ方向分布は、海底７ａ付近では海底７ａに接近するほど低速となり海底７ａから離隔するほど高速となる。
　このため、海流の流速が強まった場合、浮体１は、図４に実線で示す状態から二点鎖線及び符号１´で示す状態へと海中７で下降して、深さ方向の流速分布で流速が適当に弱まった深度でバランスする。また、図示しないが、図４に実線で示す状態よりも海流の流速が弱まれば、浮体１は実線で示す状態から海中を上昇して、深さ方向の流速分布で流速が適当に強まった深度でバランスする。こうして、浮体１として構成された海中浮遊式海流の水深方向の位置（深度）が受動的に自動で調整される制御をＰＤＣ（＝Passive Depth Control、受動的深度制御）とも呼ぶ。このＰＤＣにより、回転翼５が受ける海流の流速は過不足ない状態の保持することができ、安定した海流の流速を受けて発電を行なうことができる。
　海流発電装置本体２は、図１，図３に示すように、ナセル４の後方（海流の下流側）に回転翼５が配置され、ナセル４の内部には、回転翼５のロータ軸５Ａと、発電機９と、ロータ軸５Ａと発電機９のロータ（図示略）との間に介装された動力伝達機構８とが装備されている。ロータ軸５Ａと動力伝達機構８と発電機９とから海流発電装置本体２のドライブトレーン１０が構成されている。ロータ軸５Ａには、ロータ軸５Ａの回転を規制するメカブレーキ（メカニカルブレーキ）４１が装備されている。動力伝達機構８は本発明の起動方法及び起動制御装置に必要な特有の機能を有しており、これについては後述する。
　ナセル４の外形は、前端及び後端が滑らかな曲面で構成され、中間部が円筒状に形成され、ナセル４の外形の軸心ＣＬ１上にロータ軸５Ａの軸心が配置されている。ナセル４の外形は、紡錘形状など、他の形状も採用しうる。また、回転翼５は２枚のブレード５ａが１８０度の位相差で装備された２枚翼が採用されている。回転翼５のブレード５ａの数はこの限りでなく、３枚翼など他の枚数のものも適用しうる。
　そして、回転翼５には、ブレード５ａのピッチ角が固定のピッチ角固定翼が用いられている。ピッチ角固定翼は、シンプルでメンテナンスが不要である。つまり、ピッチ角可変翼の場合、必要になるピッチ角可変機構や駆動源が必要であり、これらのメンテナンスが必要になるが、ピッチ角固定翼の場合、こうしたメンテナンスは不要になる。
　〔動力伝達機構の構成〕
　動力伝達機構８は、ロータ軸５Ａと発電機９とを動力伝達状態及び動力遮断状態の何れかに切り替える機能（切替手段）と、動力遮断状態のときに回転翼５のロータ軸５Ａに回転負荷を与える機能（負荷付与手段）と、動力伝達状態のときに回転翼５のロータ軸５Ａの回転速度を変速して発電機９のロータに伝達する機能（変速手段）と、を有している。動力伝達機構８には、油圧を利用した油圧式動力伝達機構が用いられている。
　図２は、本実施形態にかかる油圧式動力伝達機構８を示す構成図である。図２に示すように、この油圧式動力伝達機構８は、供給油路１１２ａと返送油路１１２ｂとからなる循環油路１１２内に、油圧ポンプ１１３と、油圧モータ１１４と、切替弁１１５と、バイパス油路１１６と、バイパス弁１１７とをそなえている。また、ロータ軸５Ａにはメカニカルブレーキ４１が装備されている。
　油圧ポンプ１１３は、回転翼５のロータ軸５Ａにより駆動される。
　油圧モータ１１４は、油圧ポンプ１１３から吐出されて供給油路１１２ａを通じて供給される作動油を受けて回転する。油圧モータ１１４の回転軸５Ｂは発電機９のロータに結合されていて、発電機９を駆動する。
　この油圧モータ１１４には、斜板角を調整することにより入力油圧とは関係なく回転速度を変更可能な斜板式油圧モータが適用され、後述の回転数センサ（回転速度センサ）３６により検出された油圧モータ１１４の回転軸５Ｂの回転数（回転速度）をフィードバックして斜板角調整部４２により斜板角調整機構（図示略）を操作して斜板角（図示略）の角度を調整することにより油圧モータ１１４を所望の回転速度状態に調整することができる。これにより、斜板角調整機構は回転制御機構として機能する。また、この回転制御機構は、油圧ポンプ１１３に対して油圧モータ１１４を大幅に増速する増速機としての機能も有する。
　切替弁１１５は、電磁弁であって、供給油路１１２ａのバイパス油路１１６との分岐部よりも下流に介装され、電気信号によって供給油路１１２ａを開閉し、動力伝達状態及び動力遮断状態の何れかに切り替える。
　バイパス油路１１６は、供給油路１１２ａと返送油路１１２ｂとの間に介装され、供給油路１１２ａにおける切替弁１１５よりも上流（油圧ポンプ１１３と切替弁１１５との中間部）から返送油路１１２ｂに作動油をバイパスさせる。
　バイパス弁１１７は、電磁弁であって、バイパス油路１１６に介装され、電気信号によってバイパス油路１１６を開閉する。
　なお、切替弁１１５は、上記の切替手段として機能する。
　油圧ポンプ１１３は、切替弁１１５が閉（動力遮断状態）にセットされて、バイパス弁１１７が開にセットされ、作動油が供給油路１１２ａの上流部，バイパス油路１１６及び返送油路１１２ｂの下流部を循環している状態で作動すると、上記の負荷付与手段として機能する。
　油圧モータ１１４の回転制御機構は、上記の変速手段として機能する。
　また、回転翼５のロータ軸５Ａには、ロータ軸５Ａの回転数（回転速度）ωＡを検出する回転数センサ（回転速度センサ）３５が、油圧モータ１１４の回転軸５Ｂには、回転軸５Ｂの回転数（回転速度）ωＢを検出する回転数センサ（回転速度センサ）３６が、それぞれ装備される。さらに、循環油路１１２の供給油路１１２ａ内の作動油の油圧を検出する油圧センサ３７が装備されている。これらのセンサ３５～３７による検出信号は、制御装置２０に入力される。
　〔起動制御装置の構成〕
　本実施形態では、海流発電装置を海中において起動させる際に、制御装置２０に割り付けられた起動制御部（起動制御装置）としての機能構成を通じて、起動処理の前段工程を実施するようになっている。
　つまり、図１に示すように、制御装置２０の起動制御部には、ブレーキ制御部（ブレーキ制御手段）２１と、回転翼昇速制御部（回転翼昇速制御手段）２２と、発電機始動制御部（発電機始動制御手段）２３と、発電機昇速制御部（発電機昇速制御手段）２４と、発電開始制御部（発電開始制御手段）２５と、発電制御部（発電制御手段）２６と、が機能要素として備えられている。
　ブレーキ制御部２１は、起動指令を受けると、切替弁１１５を閉（動力遮断状態）に操作して、メカブレーキ４１を作動状態から解除状態に切り替えてブレーキを解除する。このとき、ブレーキ制御部２１は、バイパス弁１１７も閉に操作しておく。
　回転翼昇速制御部２２は、ブレーキ解除が完了したら、バイパス弁１１７を開に操作して、作動油が供給油路１１２ａの上流部，バイパス油路１１６及び返送油路１１２ｂの下流部を循環するバイパス回路を形成させて、油圧ポンプ１１３を作動させる。油圧ポンプ１１３は、回転翼５のロータ軸５Ａの回転を受けて作動し、作動油をバイパス回路内で循環させる。なお、ブレーキ解除の完了は、例えば、ブレーキ解除指令後、所定時間が経過したこと等により判定することができる。
　この作動油の循環駆動がロータ軸５Ａの回転負荷となるので、図５に示すように、回転翼５が回り勝手となる正帰還域において、回転翼５のロータ軸５Ａの回転数は徐々に上昇し、回転翼５のロータ軸５Ａの回転数ωＡの上昇と回転翼５への海流の作用トルクの増大とを緩やかに安定させることができる。
　発電機始動制御部２３は、回転翼５のロータ５Ａの回転数ωＡが上昇し安定したら、切替弁１１５を開（動力伝達状態）に操作して、発電機９のロータの回転を開始する。なお、ロータ５Ａの回転数ωＡは回転数センサ３５から入力され、例えば、この回転数ωＡが設定値以上になって且つ回転数ωＡの変化率が設定値以下になったら回転数ωＡが上昇し安定したと判定することができる。
　発電機昇速制御部２４は、発電機９のロータの回転が開始したら、油圧モータ１１４の回転制御機構を操作して発電機９のロータの回転速度を上昇させる。つまり、油圧モータ１１４の斜板の傾斜を制御して、発電機９のロータを昇速する。なお、発電機９のロータの回転は、油圧モータ１１４の回転軸５Ｂの回転に相当するので、回転数センサ３６から入力される油圧モータ１１４の回転軸５Ｂの回転数ωＢから発電機９のロータの回転開始を判定することができる。
　発電開始制御部２５は、発電機９のロータの回転数（回転速度）が所定回転数域（所定回転速度域）に上昇したら発電機９を系統電源へ併入して発電を開始する。なお、系統電源への併入は、スイッチ４３にて行われ、スイッチ４３は併入指令を受けると、発電機９を系統電源に接続する。この際、系統電源に急激な突入電流が送られないようにスイッチ４３にはソフトスタータ機能が装備され、これが使用される。なお、発電機９のロータの回転数の上昇判定は、回転数センサ３６から入力される油圧モータ１１４の回転軸５Ｂの回転数ωＢを設定値と比較することで実施することができる。
　発電制御部２６は、海流発電装置の通常発電時の制御を実施する。発電開始後に、ＰＤＣが作動したら、バイパス弁１１７を閉に操作し、これにより回転翼５のロータ軸５Ａの回転数制御を終え、発電機９のトルク制御のみに移行する。発電制御部２６は、発電機９のトルク制御によって発電を制御する。
　〔海流発電装置の起動方法〕
　本実施形態にかかる海流発電装置及びその起動制御装置は、上述のように構成されており、かかる装置を用いて、図６，図７（図７Ａ～図７Ｄ）に示すように、本実施形態にかかる海流発電装置の起動方法を実施することができる。なお、海流発電装置の起動の前段階は、海流発電装置を海面近傍に位置させて浮体１の深度を拘束しながら実施する。
　〔フローチャート〕
　図６に示すように、海流発電装置の起動に当たっては、まず、切替弁１１５を閉（動力遮断状態）に操作して、メカブレーキ４１を作動状態から解除状態に切り替えてブレーキを解除する（ステップＳ１０、ブレーキ解除工程）。
　ブレーキの解除が完了したら、次に、バイパス弁１１７を開に操作して、図７Ａに示すように、バイパス回路を形成して油圧ポンプ１１３を作動させて、回転翼５のロータ軸５Ａの回転数を制御する（ステップＳ２０、回転翼昇速工程）。油圧ポンプ１１３による作動油の循環駆動がロータ軸５Ａの回転負荷となるので、回転翼５が回り勝手となる正帰還域において、回転翼５のロータ軸５Ａの回転数ωＡの上昇と回転翼５への海流の作用トルクの増大とが緩やかに安定して行われ、回転翼５のロータ軸５Ａが一気に加速する不具合を回避できる。
　回転翼５のロータ軸５Ａの回転数ωＡが上昇し安定したら、次に、切替弁１１５を開（動力伝達状態）に操作して、図７Ｂに示すように、油圧ポンプ１１３から吐出された作動油を油圧モータ１１４に導いて、油圧モータ１１４によって発電機９のロータの回転を開始する（ステップＳ３０、発電機始動工程）。
　発電機９のロータの回転が開始したら、次に、油圧モータ１１４の回転制御機構を操作して発電機９のロータの回転速度を上昇させる（ステップＳ４０、発電機昇速工程）。
　発電機９のロータの回転数が所定回転数域に上昇したら、次に、図７Ｃに示すように、スイッチ４３をオフからオンに切り替えて発電機９を系統電源へ併入して発電を開始する（ステップＳ５０、発電開始工程）。この際、ソフトスタート機能を適用する。
　発電を開始したら、海流発電装置の浮体１の深度の拘束を解除して、浮体１を海面下の流速の高い所定の深度領域に沈下させていき、回転翼５のロータ軸５Ａを昇速させると同時に、ＰＤＣを機能させる（ステップＳ６０、回転翼昇速工程）。
　浮体１が所定の深度領域に沈下し、ＰＤＣが機能するようになったら、バイパス弁１１７を閉に切り替えて、作動油の不要な循環を停止する（ステップＳ７０、バイパス流路閉鎖工程）。
　バイパス弁１１７が閉にされたら、図７Ｄに示すように、通常発電を実施する（ステップＳ８０、通常発電工程）。通常発電では、発電効率が最大となるように発電機９のロータの回転数を制御する。
　〔タイムチャート〕
　図８～図１１（図１１Ａ～図１１Ｇ）は海流発電装置の起動時の各部の状態を示すタイムチャートである。図８～図１１（図１１Ａ～図１１Ｇ）において、横軸は共通する時間軸であり、時点ｔ１～時点ｔ１１は時系列的に各イベントを示す。これらのタイムチャートを参照しながら本起動方法を実施する際の各部の状態の変遷の具体例を説明する。
　図１１Ａに示すように、時点ｔ１でメカブレーキがオンからオフに解除され（ブレーキ解除工程）、その後、図１１Ｂに示すように、時点ｔ２～ｔ３でバイパス弁１１７が開に切り替えられると、図９に示すように、回転翼５のロータ軸５Ａが回転を開始する（ブレーキ解除工程）。これにより、油圧ポンプ１１３が作動するため、回転翼５のロータ軸５Ａの回転数が緩やかに上昇するように制御される（回転翼昇速工程）。
　次に、図１１Ｃに示すように、時点ｔ４～ｔ５で切替弁１１５が閉から開に切り替えられると、図９に示すように、発電機９も始動する（発電機始動工程）。
　その後、図１１Ｄに示すように、発電機９の回転数制御に基づいて油圧モータが制御され発電機９のロータの回転数を上昇させる（発電機昇速工程）。
　発電機９の回転数が上昇したら、時点ｔ６で、図１１Ｄ，図１１Ｅに示すように、油圧モータ１１４を通じた発電機９の制御を、回転数制御からトルク制御に移行して、その後、図１１Ｆに示すように、時点ｔ７で、発電機９を系統電源へ併入して発電を開始する（発電開始工程）。
　発電を開始したら、海面付近に位置していた海流発電装置の浮体１が、回転翼５が海流からの流体力を受けて回転翼５及びそのロータ軸５Ａが昇速され、図８に示すように、時点ｔ８で、浮体１の深度を拘束していた鉛直方向の係留索が解除されることにより、図１１Ｇに示すように、ＰＤＣが機能し、時点ｔ８～ｔ９で、浮体１が所定の深度領域に沈下する（回転数昇速工程）。
　その後、浮体１が所定の深度領域に沈下したら、図１１Ｂに示すように、時点ｔ１０～ｔ１１で、バイパス弁１１７が閉に切り替えられ、回転翼５のロータ軸５Ａの回転数制御が終了される。これにより、図１１Ｅに示すように、発電機９のトルクは上昇し、通常発電に移行することができる。
　図１０は、ロータ軸５Ａへの入力される動力（ロータ軸入力動力）と、発電機９から出力される動力（発電機出力）の変遷を示しており、ロータ軸入力動力と発電機出力との差分（斜線部）が熱量として放出しなければならない発熱エネルギー（放熱エネルギー）分であるが、発熱は、時点ｔ８～ｔ１１で、浮体１が所定の深度まで沈下し、通常発電に移行するまでに限られ、発熱が抑制されることがわかる。
　〔効果〕
　以上のように、本実施形態にかかる起動方法及び起動制御装置によれば、回転翼５のロータ軸５Ａの回転開始時に、ロータ軸５Ａに回転負荷を与えられながら回転速度を上昇させるので、回転速度の急上昇が抑えられ、ロータ軸５Ａは緩やか昇速する（図５参照）。このため、回転翼５が起動時でも翼投影面積が大きいピッチ角固定翼ではあっても、回転翼５が回り勝手となる正帰還域において回転翼５のロータ軸回転速度の上昇と回転翼５への海流の作用トルクの増大とを緩やかに安定させることができ、回転翼５のロータ軸５Ａが一気に加速する不具合を回避できる。
　そして、その後、発電機９のロータの回転を開始する際にも円滑に開始することができる。これにより、回転翼５にピッチ角固定翼を用いた海流発電装置において、装置を滑らかに起動させることができるようになる。
　また、その後、発電機９のロータの回転速度を制御しながら上昇させて、発電機９を系統電源へ併入するので、系統電源へ併入するまでの発電機９の待機時における発熱量を抑えることができ（図１０参照）、海流発電装置の冷却装置を小型化できる利点もある。
　〔その他〕
　以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で、かかる実施形態を適宜変更したり、組み合わせたりして実施することができる。
　例えば、上記実施形態では、浮体１を海面付近に深度拘束して行なうブレーキ解除工程，回転翼昇速工程，発電機始動工程及び発電開始工程を制御装置２０によって起動指令信号をトリガーとして自動で実施するように構成しているが、本発明の起動方法については、これに限るものではなく、各工程を人為的に操作して行なってもよい。
　また、上記実施形態では、海中浮遊式海流発電装置を例示したが、本発明は海中浮遊式海流発電装置に好適ではあるが、本発明を適用できる海流発電装置はこれに限るものではない。
　また、上記実施形態では、動力伝達機構に油圧式動力伝達機構を適用しているので、作動油のエネルギー吸収機能を利用して、より円滑な軌道を実施することができるが、動力伝達機構は、これに限るものではない。
　つまり、動力伝達機構は、動力伝達状態と動力遮断状態とを切り替える手段（切替手段）と、動力遮断状態のときに回転翼のロータに回転負荷を与える手段（負荷付与手段）と、動力伝達状態のときに回転翼のロータの回転速度を変速して発電機のロータに伝達する手段（変速手段）と、を有するものであれば、これに限らない。
　また、本方法の工程のうち、ブレーキ解除工程、回転翼昇速工程、発電機始動工程、発電機昇速工程、発電開始工程の各工程のみを実施しても一定の効果を得ることができる。
　１　浮体（海中浮遊式海流発電装置）
　２　海流発電装置本体
　３　構造物
　４　ナセル（ポッド）
　５　回転翼
　５Ａ　ロータ軸（回転翼５の回転軸，主軸）
　５Ｂ　油圧モータ１１４の回転軸
　５ａ　ブレード
　６　係留索
　６Ａ　アンカーウェイト
　７　海中
　７ａ　海底
　８　油圧式動力伝達機構
　９　発電機
　１０　ドライブトレーン
　２０　制御装置（起動制御装置）
　２１　ブレーキ制御部（ブレーキ制御手段）
　２２　回転翼昇速制御部（回転翼昇速制御手段）
　２３　発電機始動制御部（発電機始動制御手段）
　２４　発電機昇速制御部（発電機昇速制御手段）
　２５　発電開始制御部（発電開始制御手段）
　２６　発電制御部（発電制御手段）
　３５，３６　回転数センサ（回転速度センサ）
　３７　圧力センサ
　１１１　油圧回路
　１１２　油路
　１１２ａ　供給油路
　１１２ｂ　返送油路
　１１３　油圧ポンプ
　１１４　油圧モータ
　１１５　開閉弁
　１１６　バイパス油路
　１１７　バイパス弁
 

Claims (7)

  1. 　ナセル内に収納された発電機のロータを前記ナセルの外部に突出したピッチ角固定の回転翼により駆動する海流発電装置を、海中において起動させる方法であって、
    　前記海流発電装置は、
    　前記回転翼のロータ軸の回転を規制するメカニカルブレーキと、
    　前記回転翼のロータ軸と前記発電機のロータとの間に介装された動力伝達機構とを備え、
    　前記動力伝達機構は、動力伝達状態と動力遮断状態とを切り替える切替手段と、前記動力遮断状態のときに前記回転翼のロータ軸に回転負荷を与える負荷付与手段と、前記動力伝達状態のときに前記回転翼のロータ軸の回転速度を変速して前記発電機のロータに伝達する変速手段と、を有し、
    　前記切替手段により前記動力伝達機構を前記動力遮断状態として、前記メカニカルブレーキを作動状態から解除状態に切り替えるブレーキ解除工程と、
    　前記負荷付与手段により前記回転翼のロータ軸に回転負荷を与えつつ前記回転翼のロータ軸の回転速度を上昇させる回転翼昇速工程と、
    　前記切替手段により前記動力伝達機構を前記動力伝達状態に切り替えて、前記発電機のロータの回転を開始する発電機始動工程と、
    　前記変速手段により前記発電機のロータの回転速度を上昇させる発電機昇速工程と、
    　前記発電機を系統電源へ併入して発電を開始する発電開始工程と、を順次実施する
    ことを特徴とする海流発電装置の起動方法。
  2. 　前記ブレーキ解除工程，前記回転翼昇速工程，前記発電機始動工程，前記発電機昇速工程及び前記発電開始工程は、前記海流発電装置を海面近傍に位置させて実施し、
    　前記発電開始工程の後に、前記海流発電装置を海面下の流速の高い所定の深度領域に沈下させていき、前記回転翼のロータ軸を昇速させる回転翼昇速工程を実施し、
    　前記海流発電装置が前記所定の深度領域に沈下したら、発電効率が最大となるように前記発電機のロータの回転速度を制御しながら通常の発電を行なう通常発電工程を実施する
    ことを特徴とする請求項１記載の海流発電装置の起動方法。
  3. 　前記動力伝達機構は、作動油を用いて動力を伝達する油圧式動力伝達機構であって、
    　前記油圧式動力伝達機構は、前記回転翼のロータ軸により駆動される油圧ポンプと、前記油圧ポンプから供給される作動油により回転して前記発電機のロータを駆動し前記変速手段として機能する回転制御機構付きの油圧モータと、作動油を前記油圧ポンプから前記油圧モータへ送る供給油路と、作動油を前記油圧モータから前記油圧ポンプへ戻す返送油路と、前記供給油路を開閉し前記切替手段として機能する切替弁と、前記供給油路における前記油圧ポンプと前記切替弁との中間部から前記返送油路に作動油をバイパスさせて前記油圧ポンプを前記負荷付与手段として機能させるバイパス油路と、前記バイパス油路を開閉するバイパス弁と、を有し、
    　前記ブレーキ解除工程では、前記切替弁及び前記バイパス弁を閉にして、前記メカニカルブレーキを解除し、
    　前記回転翼昇速工程では、前記バイパス弁を開に切り替えて、前記油圧ポンプの作動負荷により前記回転翼のロータ軸に回転負荷を与えつつ前記回転翼のロータ軸の回転速度を上昇させ、
    　前記発電機始動工程では、前記切替弁を開に切り替えて前記発電機の回転を開始し、
    　前記発電機昇速工程では、前記回転制御機構により前記油圧モータの回転速度を上昇させて前記発電機のロータの回転速度を上昇させる
    ことを特徴とする請求項１又は２記載の海流発電装置の起動方法。
  4. 　前記回転翼昇速工程までは、前記バイパス弁を開に保持して、
    　前記回転翼昇速工程後で前記通常発電工程の前に、前記バイパス弁を閉に切り替えるバイパス流路閉鎖工程を有する
    ことを特徴とする請求項２を引用する請求項３記載の海流発電装置の起動方法。
  5. 　前記海流発電装置は、浮体として構成されて、係留索によって海底に係止されて海中を浮遊しながら発電する海中浮遊式海流発電装置であって、
    　前記浮体は、海中で拘束を解除すると、前記浮体に作用する浮力と前記浮体に加わる海流の作用力と前記係留索の張力とのバランスによって、常に一定流速域の深度に自動調整される受動的深度制御が働くようになっており、
    　前記ブレーキ解除工程，前記回転翼昇速工程，前記発電機始動工程，前記発電機昇速工程及び前記発電開始工程は、前記海流発電装置を海中で拘束して海面近傍に位置させて実施し、
    　前記回転翼昇速工程では、前記海流発電装置の拘束を解除して受動的深度制御を作動可能にする
    ことを特徴とする請求項２を引用する請求項３又は４記載の海流発電装置の起動方法。
  6. 　ナセル内に収納された発電機のロータを前記ナセルの外部に突出したピッチ角固定の回転翼により駆動する海流発電装置を海中において起動させる起動制御装置であって、
    　前記海流発電装置は、
    　前記回転翼のロータ軸の回転を規制するメカニカルブレーキと、
    　前記回転翼のロータ軸と前記発電機のロータとの間に介装された動力伝達機構とを備え、
    　前記動力伝達機構は、動力伝達状態と動力遮断状態とを切り替える切替手段と、前記動力遮断状態のときに前記回転翼のロータ軸に回転負荷を与える負荷付与手段と、前記動力伝達状態のときに前記回転翼のロータ軸の回転を変速して前記発電機のロータに伝達する変速手段と、を有し、
    　前記起動制御装置は、
    　起動指令を受けると、前記切替手段を操作して前記動力伝達機構を前記動力遮断状態として、前記メカニカルブレーキを作動状態から解除状態に切り替えてブレーキ解除するブレーキ制御手段と、
    　前記ブレーキ解除が完了したら、前記負荷付与手段により前記回転翼のロータ軸に回転負荷を与えつつ前記回転翼のロータ軸の回転速度を上昇させる回転翼昇速制御手段と、
    　前記回転翼のロータ軸の回転速度が上昇し安定したら、前記切替手段を操作して前記動力伝達機構を前記動力伝達状態に切り替えて、前記発電機のロータの回転を開始する発電機始動制御手段と、
    　前記発電機のロータの回転が開始したら、前記変速手段を操作して前記発電機のロータの回転速度を上昇させる発電機昇速制御手段と、
    　前記発電機のロータの回転速度が所定回転速度域に上昇したら前記発電機を系統電源へ併入して発電を開始する発電開始制御手段と、を有する
    ことを特徴とする海流発電装置の起動制御装置。
  7. 　前記動力伝達機構は、作動油を用いて動力を伝達する油圧式動力伝達機構であって、
    　前記油圧式動力伝達機構は、前記回転翼のロータ軸により駆動される油圧ポンプと、前記油圧ポンプから供給される作動油により回転して前記発電機のロータを駆動し前記変速手段として機能する回転制御機構付きの油圧モータと、作動油を前記油圧ポンプから前記油圧モータへ送る供給油路と、作動油を前記油圧モータから前記油圧ポンプへ戻す返送油路と、前記供給油路を開閉し前記切替手段として機能する切替弁と、前記供給油路の前記油圧ポンプと前記切替弁との中間部から前記返送油路に作動油をバイパスさせ前記油圧ポンプを前記負荷付与手段として機能させるバイパス油路と、前記バイパス油路を開閉するバイパス弁と、を有し、
    　前記ブレーキ解除制御手段は、前記切替弁及び前記バイパス弁を閉に操作して、前記メカニカルブレーキを解除し、
    　前記回転翼昇速制御手段は、前記バイパス弁を開に操作して、前記油圧ポンプの作動負荷により前記回転翼のロータ軸に回転負荷を与えつつ前記回転翼のロータ軸の回転速度を上昇させ、
    　前記発電機始動制御手段は、前記切替弁を開に操作して前記発電機の回転を開始し、
    　前記発電機昇速制御手段は、前記回転制御機構により前記油圧モータの回転速度を上昇させて前記発電機のロータの回転速度を上昇させる
    ことを特徴とする請求項６記載の海流発電装置の起動制御装置。
     
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