JP2011208531A - 潮流・海流発電システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】この潮流・海流発電システム10においては、図中左側にある第1プロペラ20、図中右側にある第2プロペラ30が用いられ、これらの回転によって発電機本体100で発電が行われる。第1プロペラ20と第2プロペラ30においては同じ方向に回転トルクが発生し、これらは同じ方向に回転する設定とされる。第1回転軸21の回転に伴って、2つの界磁子25、26が、第1回転軸21を中心として、第1プロペラ20と同様に回転運動をする。第2回転軸31は、逆転機構32に接続されており、逆向きの回転となって第3回転軸33に出力される。遊星歯車機構34においては、第3回転軸33の回転は、同一方向に増速されて第4回転軸35から出力される。第4回転軸35の回転に伴って、電機子36は、界磁子25、26の間で、界磁子25、26とは逆向きに回転する。
【選択図】図1
Description
本発明の請求項1に係る潮流・海流発電システムは、潮流・海流の流れ方向において距離をおいて設置され、前記潮流・海流によって同一方向に回転する第1のプロペラ及び第2のプロペラと、前記第1のプロペラの回転軸となる第1の回転軸と、前記第2のプロペラの回転軸となる第2の回転軸と、前記第2の回転軸の回転方向を逆転させて第3の回転軸に出力する回転変換機構と、外側回転子と内側回転子の相対的回転運動によって発電を行い、外側回転子/内側回転子の一方は前記第1の回転軸によって回転し、外側回転子/内側回転子の他方は前記第3の回転軸によって回転する発電機本体とを具備し、前記回転変換機構及び前記発電機本体が、前記第1のプロペラと前記第2のプロペラの間に設けられたことを特徴とする。
この発明においては、発電機本体が、潮流・海流によって同一方向に回転する第1及び第2のプロペラを用いて発電を行う。この際、第1及び第2のプロペラ間にある発電機本体において、第2のプロペラの回転を逆方向に変換して出力する回転変換機構が設けられることによって、外側回転子と内側回転子とが互いに逆向きに回転して発電が行われる。この際、自己安定的に第1のプロペラと第2のプロペラが同一方向に同一速度で回転しやすくなる。また、発電機本体が第1のプロペラと第2のプロペラの間に設けられており、例えば、第1のプロペラと第2のプロペラの間において、回転力を伝達するための機構的構造物は、発電機本体の他には不要である。
本発明の請求項2に係る潮流・海流発電システムは、前記第1のプロペラは前記潮流・海流における上流側に、前記第2のプロペラは前記潮流・海流における下流側にそれぞれ設置され、前記第3の回転軸の回転速度を同一方向に増速し第4の回転軸に出力して前記外側回転子/内側回転子の他方を回転させる増速機構を前記第1のプロペラと前記第2のプロペラの間に具備することを特徴とする。
この発明においては、下流側に設けられた第2のプロペラによる回転が逆転かつ増速された第4の回転軸によって外側回転子又は内側回転子が回転する。
本発明の請求項3に係る潮流・海流発電システムにおいて、前記増速機構は、遊星歯車機構であることを特徴とする。
この発明においては、増速機構は、遊星歯車機構、すなわち、内歯車、遊星歯車、太陽歯車の組み合わせからなる機構であり、増速された回転出力が太陽歯車に接続された回転軸において得られる。
本発明の請求項4に係る潮流・海流発電システムにおいて、前記内側回転子は、前記第4の回転軸の回転運動によって回転運動を行うことを特徴とする。
この発明においては、増速された回転軸によって内側回転子が回転する設定とされる。
本発明の請求項5に係る潮流・海流発電システムは、前記第4の回転軸の回転速度を複数の異なる比率で変速する変速機構を、前記第1のプロペラと前記第2のプロペラの間に具備することを特徴とする。
この発明においては、増速される回転軸の回転速度を複数の異なる比率で制御する変速機構が用いられる。
本発明の請求項6に係る潮流・海流発電システムは、前記変速機構における増速比率が小さくなる側に変速される際に、前記変速機構の出力回転軸に連動して回転するフライホイールが接続されることを特徴とする。
この発明においては、増速比率が小さくなり、回転運動の負荷が小さくなった際には、この回転運動に対する慣性モーメントを大きくするフライホイールが、出力回転軸に連動するように設置される。
本発明の請求項7に係る潮流・海流発電システムは、前記第2のプロペラの回転速度が上昇した際に、前記変速機構における増速比率が小さくなる側に変速されることを特徴とする。
この発明においては、第2のプロペラの回転速度が上昇した際に、増速比率が小さくなるように変速される。
本発明の請求項8に係る潮流・海流発電システムは、前記外側回転子に連動して回転するフライホイールが接続されたことを特徴とする。
この発明においては、外側回転子に連動するフライホイールが用いられる。
この際、下流側にあるプロペラの回転が逆転された第3の回転軸の回転を増速機構を用いて増速することにより、発電機本体における界磁子と電機子(内側回転子と外側回転子)との相対回転速度を増大させることができるため、更に発電効率を高めることができる。
この際、遊星歯車機構を用いれば、コンパクトな構成でこの増速機構を実現することができる。
また、内側回転子が増速機構を介して回転する構成とすれば、慣性力の影響を少なくした高速回転動作が可能である。
また、変速機構を用いれば、増速比率を、水流の状況やプロペラの回転に応じた最適な設定とすることが可能である。この場合、プロペラの回転が十分上がった場合、増速比率を小さくして回転運動の負荷が小さくなった際に、この回転運動に対する慣性モーメントを大きくするフライホイールを装着する構成とすれば、フライホイールの装着による影響を小さくした上で、回転の安定化による安定した電力供給が可能である。
また、フライホイールを外側回転子に連動するように装着すれば、簡単な構成で、この回転軸の回転の安定化が図れ、更に安定した電力供給が可能となる。
この潮流・海流発電システム10は、流れのある海中に設置される。この潮流・海流発電システム10においては、図中左側にある第1プロペラ(第1のプロペラ)20、図中右側にある第2プロペラ(第2のプロペラ)30が用いられ、これらの回転によって発電機本体100で発電が行われる。第1プロペラ20、第2プロペラ30は、それぞれ発電機構120における第1回転軸(第1の回転軸)21、第2回転軸(第2の回転軸)31に接続されている。発電機構120においては、周知の発電機と同様に、界磁子/電機子がそれぞれ外側回転子/内側回転子とされ、これらの間の相対的な回転運動によって発電が行われ、電機子から出力が取り出される。その出力は、発電機構120外周に設けられた取付ベース121を介して設置された送電管122を通って、送電線123によって海上の浮体(図示せず)に送電される。送電管122は、発電機構120や第1プロペラ20、第2プロペラ30を吊り下げる役割と送電線123を通す役割を果たす。発電機構120は第1プロペラ20、第2プロペラ30の間に設けられており、送電管122の役割は、この潮流・海流発電システム10の機械的支持と、その内部において送電線123を通過させることだけである。このため、送電管122中に複雑な機構を設ける必要はないため、全体の寸法を小さく(細く)することが可能である。すなわち、第1プロペラ20、第2プロペラ30と分離して設けられた発電機構120に回転力を伝えるための機構的構造物等を別途設ける必要がないため、第2プロペラ30に向かう流れに対する影響を極少にできる。なお、図1において、発電機構120他は、分かり易くするため寸法的に拡大して表現している。実際は、発電機構120の径は、第1プロペラ20、第2プロペラ30の径よりも、図1に記載されたよりもはるかに小さい。このため、発電機構120の存在が流れに与える影響も極めて小さい。
20 第1プロペラ(第1のプロペラ)
21 第1回転軸(第1の回転軸)
25、26 界磁子(外側回転子)
30 第2プロペラ(第2のプロペラ)
31 第2回転軸(第2の回転軸)
32 逆転機構(回転変換機構)
33 第3回転軸(第3の回転軸)
34 遊星歯車機構(増速機構)
35 第4回転軸(第4の回転軸)
36 電機子(内側回転子)
37 フライホイール
38 ベアリング
41 発電機構ケース
42 発電機本体ケース
100 発電機本体
Claims (8)
- 潮流・海流の流れ方向において距離をおいて設置され、前記潮流・海流によって同一方向に回転する第1のプロペラ及び第2のプロペラと、
前記第1のプロペラの回転軸となる第1の回転軸と、
前記第2のプロペラの回転軸となる第2の回転軸と、
前記第2の回転軸の回転方向を逆転させて第3の回転軸に出力する回転変換機構と、
外側回転子と内側回転子の相対的回転運動によって発電を行い、外側回転子/内側回転子の一方は前記第1の回転軸によって回転し、外側回転子/内側回転子の他方は前記第3の回転軸によって回転する発電機本体とを具備し、
前記回転変換機構及び前記発電機本体が、前記第1のプロペラと前記第2のプロペラの間に設けられたことを特徴とする潮流・海流発電システム。 - 前記第1のプロペラは前記潮流・海流における上流側に、前記第2のプロペラは前記潮流・海流における下流側にそれぞれ設置され、
前記第3の回転軸の回転速度を同一方向に増速し第4の回転軸に出力し前記外側回転子/内側回転子の他方を回転させる増速機構を前記第1のプロペラと前記第2のプロペラの間に具備することを特徴とする請求項1に記載の潮流・海流発電システム。 - 前記増速機構は、遊星歯車機構であることを特徴とする請求項2に記載の潮流・海流発電システム。
- 前記内側回転子は、前記第4の回転軸の回転運動によって回転運動を行うことを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の潮流・海流発電システム。
- 前記第4の回転軸の回転速度を複数の異なる比率で変速する変速機構を、前記第1のプロペラと前記第2のプロペラの間に具備することを特徴とする請求項4に記載の潮流・海流発電システム。
- 前記変速機構における増速比率が小さくなる側に変速される際に、前記変速機構の出力回転軸に連動して回転するフライホイールが接続されることを特徴とする請求項5に記載の潮流・海流発電システム。
- 前記第2のプロペラの回転速度が上昇した際に、前記変速機構における増速比率が小さくなる側に変速されることを特徴とする請求項6に記載の潮流・海流発電システム。
- 前記外側回転子に連動して回転するフライホイールが接続されたことを特徴とする請求項2から請求項7までのいずれか1項に記載の潮流・海流発電システム。
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