JP2009114904A - 半没水式海流発電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 水車や発電機のメンテナンスが容易で、設置位置の変更が容易な海流発電装置を提供する。
【解決手段】 上方から見て三角形の各頂点に配設された３本の中空コラムと、前記中空コラムを相互に連結する中空ビームとを備え、前記３本の中空コラムと中空ビームとは前縁を同一方向へ差し向けた流線形断面を有し、更に前記流線形断面の前縁と同一方向へ差し向けられた軸線回りに回転可能なプロペラ水車とプロペラ水車により駆動される発電機とを有しプロペラ水車を中空コラムの流線形断面の前縁よりも前方に位置決めした状態で各中空コラムに取り付けられた発電ユニットを備え、中空コラムに注水しプロペラ水車を海流に対向させて没水させ中空コラム上部を海面上に露出させて係留した稼働状態と、係留を維持しつつ中空コラム内の海水を排出してプロペラ水車を海面上に露出させた保守状態と、係留を解除し且つ中空コラム内の海水を排出してプロペラ水車を海面上に露出させた曳航状態との間で状態変更が可能である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、海流発電装置に関するものである。

海底に設置され或いは海中に係留される没水式の海流発電装置が特許文献１、２等で提案されている。
特開２００７−００９８３３ 特開２００７−２５９０６４

没水式の海流発電装置には、水車や発電機のメンテナンスが困難である、設置位置の変更が困難である等の問題がある。
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、水車や発電機のメンテナンスが容易で、設置位置の変更が容易な海流発電装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明においては、上方から見て三角形の各頂点に配設された３本の中空コラムと、前記中空コラムを相互に連結する中空ビームとを備え、前記３本の中空コラムと中空ビームとは前縁を同一方向へ差し向けた流線形断面を有し、更に前記流線形断面の前縁と同一方向へ差し向けられた軸線回りに回転可能なプロペラ水車とプロペラ水車により駆動される発電機とを有しプロペラ水車を中空コラムの流線形断面の前縁よりも前方に位置決めした状態で各中空コラムに取り付けられた発電ユニットを備え、中空コラムに注水しプロペラ水車を海流に対向させて没水させ中空コラム上部を海面上に露出させて係留した稼働状態と、係留を維持しつつ中空コラム内の海水を排出してプロペラ水車を海面上に露出させた保守状態と、係留を解除し且つ中空コラム内の海水を排出してプロペラ水車を海面上に露出させた曳航状態との間で状態変更が可能であることを特徴とする半没水式海流発電装置を提供する。

本発明に係る半没水式海流発電装置は、中空コラムの注排水によって、プロペラ水車を没水させた稼働状態とプロペラ水車を海面上に露出させた保守状態との間で状態変化させることができるので、ドック入りすることなく設置場所で容易にプロペラ水車や発電機のメンテナンスを行うことができる。また保守状態で係留を解除すれば曳航が可能となるので、設置場所を容易に変更することができる。
上方から見て三角形の各頂点にそれぞれ中空コラムを配設し、ビームを用いて前記中空コラムを相互に連結することにより、任意の方向からの波に対して安定した復原力を得ることができる。
３本の中空コラムの断面とビームの断面とを、前縁を同一方向へ差し向けた流線形断面とし、流線形断面の前縁を海流に対向させて中空コラムを半没水させることにより、中空コラムとビームとが海流から受ける抗力を低減させて係留力を低減させることができる。
プロペラ水車を中空コラムの流線形断面の前縁よりも前方に位置決めし、プロペラ水車を海流に対向させて没水させることにより、中空コラムよりも上流側の一様流中にプロペラ水車を置いて安定したプロペラ回転を得ることができる。

本発明の好ましい態様においては、係留した半没水式海流発電装置を海流の上流側から見た時に、３本の中空コラムに取り付けたプロペラ水車のプロペラ翼掃過面は重畳しない。
上記構成によれば、下流側の中空コラムに取り付けたプロペラ水車を、上流側のプロペラ水車による擾乱の影響が抑制された一様流中に置くことができる。
本発明の好ましい態様においては、半没水式海流発電装置を中間ブイ付一点係留する。
半没水式海流発電装置を中間ブイ付一点係留することにより、係留索を介して半没水式海流発電装置に印加される半没水式海流発電装置を海中へ引き込もうとする力を低減させることができる。
本発明の好ましい態様においては、中空コラムの注排水を支援船のコンプレッサーポンプにより行う。
中空コラムの注排水を支援船のコンプレッサーポンプが行うことにより、半没水式海流発電装置に注排水設備を搭載する必要がなくなり、半没水式海流発電装置が小型化される。
本発明においては、前記何れかの半没水式海流発電装置を横方向に複数並列配置し、ビームを用いて隣接する半没水式海流発電装置を連結したことを特徴とする半没水式海流発電装置集合体を提供する。
本発明に係る半没水式海流発電装置を横方向に複数台連結することにより、発電容量の大きな半没水式海流発電装置集合体を構成することができる。

本発明により、水車や発電機のメンテナンスが容易で、設置位置の変更が容易な海流発電装置が提供される。

本発明の実施例に係る半没水式海流発電装置を説明する。
図１、２に示すように、半没水式海流発電装置Ａは、上方から見て正三角形の各頂点に配設された３本の上下に延在する中空コラム１ａ、１ｂ、１ｃと、中空コラム１ａ、１ｂ、１ｃの上部を相互に連結する上面視Ｔ状の中空ビーム２ａと、中空コラム１ａ、１ｂ、１ｃの下部を相互に連結する上面視Ｔ状の中空ビーム２ｂとを備えている。中空コラム１ａ、１ｂ、１ｃと、中空ビーム２ａの中空コラム１ａ、１ｂを相互に連結する直線部分２ａ’と、中空ビーム２ｂの中空コラム１ａ、１ｂを相互に連結する直線部分２ｂ’とは、前縁を同一方向、より具体的には上方から見て中空コラム１ｃから直線部分２ａ’、２ｂ’に下ろした垂線の延在方向、へ差し向けた流線形断面を有している。部分２ａ’の長手方向中央部と中空コラム１ｃとを相互に連結する直線部分２ａ”と、部分２ｂ’の長手方向中央部と中空コラム１ｃとを相互に連結する直線部分２ｂ”とは円形断面を有している。

中空コラム１ａ、１ｂ、１ｃ、中空ビーム２ａ’、２ｂ’の流線形断面の前縁と同一方向へ差し向けられた軸線回りに回転可能なプロペラ水車３ａ、３ｂ、３ｃとプロペラ水車３ａ、３ｂ、３ｃにより駆動される発電機４ａ、４ｂ、４ｃとを有する発電ユニットが、プロペラ水車３ａ、３ｂ、３ｃを中空コラム１ａ、１ｂ、１ｃの流線形断面の前縁よりも前方に位置決めした状態で中空コラム１ａ、１ｂ、１ｃに取り付けられている。プロペラ水車３ａ、３ｂ、３ｃは中空ビーム２ａと中空ビーム２ｂの間の高さ位置に配設されている。

中空コラム１ａ、１ｂ、１ｃの底部に固定バラストが配設されている。
半没水式海流発電装置Ａは、中空コラム１ａ、１ｂ、１ｃと中空ビーム２ａ、２ｂとに注水し、プロペラ水車３ａ、３ｂ、３ｃを図１に白抜矢印で示す方向へ流れる海流に対向させて没水させ、中空コラム１ａ、１ｂ、１ｃの上部を海面ＷＬ上に露出させて、中間ブイ付一点係留した図１に示す稼働状態と、係留を維持しつつ中空コラム１ａ、１ｂ、１ｃ、中空ビーム２ａ、２ｂ内の海水を排出してプロペラ水車３ａ、３ｂ、３ｃを海面ＷＬ上に露出させた図２に示す保守状態と、係留を解除し且つ中空コラム１ａ、１ｂ、１ｃ、中空ビーム２ａ、２ｂ内の海水を排出してプロペラ水車３ａ、３ｂ、３ｃを海面ＷＬ上に露出させた、図２から係留索を取り除いた曳航状態との間で状態変更が可能である。
図１、２から分かるように、稼働状態と保守状態においては、中空ビーム２ａ’の長手方向中央部から延びる係留索１００が、アンカリングされた中間ブイに連結される。発電された電力は送電ケーブル２００を介して陸地まで送電される。

図２（ａ）に示すように、係留した半没水式海流発電装置Ａを海流の上流側から見た時に、中空コラム１ａ、１ｂ、１ｃに取り付けたプロペラ水車３ａ、３ｂ、３ｃのプロペラ翼掃過面が重畳しないように、中空コラム１ａ、１ｂ、１ｃの間隔を設定している。
半没水式海流発電装置Ａは注排水設備を有しておらず、中空コラム１ａ、１ｂ、１ｃ、中空ビーム２ａ、２ｂの注排水は図示しない支援船のコンプレッサーポンプにより行う。

半没水式海流発電装置Ａは、中空コラム１ａ、１ｂ、１ｃと中空ビーム２ａ、２ｂの注排水によって、プロペラ水車３ａ、３ｂ、３ｃを没水させた稼働状態と、プロペラ水車３ａ、３ｂ、３ｃを海面ＷＬ上に露出させた保守状態との間で状態変化させることができるので、ドック入りすることなく設置場所で容易にプロペラ水車３ａ、３ｂ、３ｃ、発電機４ａ、４ｂ、４ｃのメンテナンスを行うことができる。また保守状態で係留を解除すれば曳航が可能となるので、設置場所を容易に変更することができる。

中空コラム１ａ、１ｂ、１ｃの断面と、中空ビーム２ａ’、２ｂ’の断面とを前縁を同一方向へ差し向けた流線形断面とし、前記前縁を海流に対向させて中空コラム１ａ、１ｂ、１ｃを半没水させることにより、中空コラム１ａ、１ｂ、１ｃ、中空ビーム２ａ’、２ｂ’が海流から受ける抗力を低減させて係留力を低減させることができる。
プロペラ水車３ａ、３ｂ、３ｃを中空コラム１ａ、１ｂ、１ｃの流線形断面の前縁よりも前方に位置決めし、プロペラ水車３ａ、３ｂ、３ｃを海流に対向させて没水させることにより、中空コラム１ａ、１ｂ、１ｃよりも上流側の一様流中にプロペラ水車３ａ、３ｂ、３ｃを置いて安定したプロペラ回転を得ることができる。
係留された半没水式海流発電装置Ａを海流の上流側から見た時に、中空コラム１ａ、１ｂ、１ｃに取り付けたプロペラ水車３ａ、３ｂ、３ｃのプロペラ翼掃過面が重畳しないので、下流側の中空コラム１ｃに取り付けたプロペラ水車３ｃを、上流側のプロペラ水車３ａ、３ｂによる擾乱の影響が抑制された一様流中に置くことができる。

半没水式海流発電装置Ａを中間ブイ付一点係留することにより、係留索を介して半没水式海流発電装置Ａに印加される半没水式海流発電装置を海中へ引き込もうとする力が低減するので、海流の流速変動が半没水式海流発電装置Ａの吃水に及ぼす影響が低減し、半没水式海流発電装置Ａの安定性が向上する。
中空コラム１ａ、１ｂ、１ｃ、中空ビーム２ａ、２ｂの注排水を支援船のコンプレッサーポンプが行うので、半没水式海流発電装置Ａに注排水設備を搭載する必要がない。この結果、注排水設備を搭載する場合に比べて半没水式海流発電装置Ａが小型化される。

半没水式海流発電装置Ａを横方向に複数並列配置し、ビームを用いて隣接する半没水式海流発電装置を連結しても良い。発電容量の大きな半没水式海流発電装置集合体を構成することができる。
中空コラム１ａ、１ｂ、１ｃの配置は、正三角形に限定されない。二等辺三角形でも良く、他形状の三角形でも良い。
流線形断面の前縁の向きを上記実施例とは逆向きとし、中空コラム１ａ、１ｂ、１ｃに対するプロペラ水車３ａ、３ｂ、３ｃの取り付け位置を上記実施例とは前後逆にし、プロペラ水車３ｃが最も上流に位置するように係留しても良い。

本発明の実施例に係る半没水式海流発電装置の稼働状態での斜視図である。 本発明の実施例に係る半没水式海流発電装置の保守状態での三面図である。（ａ）は正面図であり、（ｂ）は左側面図であり、（ｃ）は上面図である。

符号の説明

Ａ 半没水式海流発電装置
１ａ、１ｂ、１ｃ 中空コラム
２ａ、２ｂ 中空ビーム
３ａ、３ｂ、３ｃ プロペラ水車
４ａ、４ｂ、４ｃ 発電機
１００ 係留索
２００ 送電ケーブル

Claims (5)

1. 上方から見て三角形の各頂点に配設された３本の中空コラムと、前記中空コラムを相互に連結する中空ビームとを備え、前記３本の中空コラムと中空ビームとは前縁を同一方向へ差し向けた流線形断面を有し、更に前記流線形断面の前縁と同一方向へ差し向けられた軸線回りに回転可能なプロペラ水車とプロペラ水車により駆動される発電機とを有しプロペラ水車を中空コラムの流線形断面の前縁よりも前方に位置決めした状態で各中空コラムに取り付けられた発電ユニットを備え、中空コラムに注水しプロペラ水車を海流に対向させて没水させ中空コラム上部を海面上に露出させて係留した稼働状態と、係留を維持しつつ中空コラム内の海水を排出してプロペラ水車を海面上に露出させた保守状態と、係留を解除し且つ中空コラム内の海水を排出してプロペラ水車を海面上に露出させた曳航状態との間で状態変更が可能であることを特徴とする半没水式海流発電装置。
2. 係留した半没水式海流発電装置を海流の上流側から見た時に、３本の中空コラムに取り付けたプロペラ水車のプロペラ翼掃過面が重畳しないことを特徴とする請求項１に記載の半没水式海流発電装置。
3. 中間ブイ付一点係留することを特徴とする請求項１又は２に記載の半没水式海流発電装置。
4. 中空コラムの注排水を支援船のコンプレッサーポンプにより行うことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の半没水式海流発電装置。
5. 請求項１乃至４の何れか１項に記載の半没水式海流発電装置を横方向に複数並列配置し、ビームを用いて隣接する半没水式海流発電装置を連結したことを特徴とする半没水式海流発電装置集合体。

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