JP2013148032A - Water flow power generation device, and water flow power generation facility including the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、海底や水底に設置され、潮流、海流、河川流などの水流エネルギーを利用して発電する水流発電装置及び水流発電設備に関する。 The present invention relates to a water current power generation apparatus and a water current power generation facility that are installed on the sea floor or the water bottom and generate power using water current energy such as tidal current, sea current, and river flow.
従来、石油や石炭などの化石燃料をエネルギー源とした発電装置が多く用いられてきたが、近年、太陽光や水力、潮力、風力、バイオマス、地熱など一度利用しても比較的短期間に再生が可能な再生可能エネルギーを用いた発電設備が注目されている。 Conventionally, power generation devices using fossil fuels such as oil and coal as energy sources have been used, but in recent years, solar power, hydropower, tidal power, wind power, biomass, geothermal heat, etc. have been used in a relatively short period of time. Attention has been focused on power generation facilities using renewable energy that can be regenerated.
このような再生可能エネルギーのうち、海流を用いた発電設備が提案されている（例えば、特許文献１）。図９（ａ）〜（ｄ）は、特許文献１の水流発電設備を示す図である。図９（ａ）は、水流発電設備１が海底２に設置されている状態を示しており、海底２に設置されている支持構造物３に水流発電装置４が着脱自在に取り付けられている。図９（ｂ）は、支持構造物３から取り外された水流発電装置４が、その浮力によって海面に向かって浮上していく状態を示している。このように、特許文献１では、保守・点検のために、水流発電装置４を支持構造物３から取り外して海面に浮上させることができるとしている。
Among such renewable energies, power generation facilities using ocean currents have been proposed (for example, Patent Document 1). 9A to 9D are diagrams showing the water current power generation facility of
図９（ｃ）は、海面に浮上した水流発電装置４を水上船５で曳航するために、水流発電装置４と水上船５とを互いにワイヤ６で接続した状態を示している。図９（ｄ）は、海面に浮上した水流発電装置４を水上船５で曳航するために、水流発電装置４と支持構造物３とを互いに接続するワイヤ７を、支持構造物３側の先端部７ａで支持構造物３から取り外した状態を示している。
FIG. 9C shows a state in which the water
水流発電設備１は、図９（ｂ）に示すように、水流発電装置４の第１取付部８には、巻上げ機９が設けられ、この巻上げ機９から繰出されているワイヤ７の先端部７ａは、支持構造物３の第２取付部１０に係合されている。この巻上げ機９は、図９（ｂ）、（ｃ）に示すように、ワイヤ７を繰出す方向に作動することによって、水流発電装置４が、ワイヤ７に引っ張られる状態で、それ自身の浮力によって浮上方向に移動させることができる。
As shown in FIG. 9 (b), the water current
また、図には示さないが、巻上げ機９は、ワイヤ７を巻き取る方向に作動することによって、水流発電装置４を浮力に抗して沈降する方向に移動させることができ、図９（ａ）に示すように、水流発電装置４を支持構造物３に取り付けることができる。
Although not shown in the figure, the hoisting
そして、図９（ｄ）に示すように、巻上げ機９から繰出されているワイヤ７の先端部７ａは、第２取付部１０に対して係脱自在に取り付けることができるようになっている。
And as shown in FIG.9 (d), the front-end |
しかし、図９（ｂ）に示すように、従来の水流発電設備１では、水流発電装置４を浮上または沈降させる際に、潮流などの水流Ｓによって、水流発電装置４が傾くことがある（図９（ｂ）二点鎖線参照）。
However, as shown in FIG. 9B, in the conventional water current
このように、水流発電装置４が傾くと、水流発電装置４が備えているギヤボックスや油圧機器からの油漏れが起こることがある。更に、水流発電装置４の発電機やギヤボックス等に設けられている軸受が損傷する。すなわち、水流発電装置４が傾くことによって、例えばラジアル軸受に対して大きなスラスト荷重が掛ることによって軸受が損傷するという問題がある。また、傾いた水流発電装置４を沈降及び浮上させるときに、水流発電装置４が支持構造物３に衝突することによって両者が損傷するという問題もある。
Thus, when the water current
また、図９（ａ）、（ｄ）に示すように、ワイヤ７と支持構造物３とを取り外す際には、ダイバーが潜水して当該作業を行うか、又は、水中装置Ｒ（ＲＯＶ：Remotely Operated Vehicle）を使用して当該作業を行う必要がある。そのため、当該作業のための労力、時間及び費用が嵩むという問題がある。
Further, as shown in FIGS. 9A and 9D, when the
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、水流発電装置の姿勢を目標角度に保持しながら水中を浮上、沈降させて支持構造物に着脱可能とした水流発電装置および水流発電設備を提供することを目的としている。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and a water current generator that can be attached to and detached from a support structure by floating and sinking in water while maintaining the posture of the water current generator at a target angle. And aim to provide hydroelectric power generation facilities.
本発明に係る水流発電装置は、フロート部を有する本体部と、一端が支持構造物に取り付けられた複数の線状体を巻き取って本体部を沈降させ、または各線状体を繰出してフロート部の浮力により本体部を浮上させる浮沈手段と、水中における水流発電装置の水平方向に対する傾斜角度を計測して傾斜角度信号を生成する傾斜角度検出部と、傾斜角度信号に基づいて、浮沈手段の巻き取りまたは繰出しを制御して、浮上時または沈降時における本体部の姿勢を目標角度に維持する制御部とを備える。 The hydroelectric power generation apparatus according to the present invention includes a main body portion having a float portion and a plurality of linear bodies each having one end attached to a support structure to cause the main body portion to settle, or each linear body is fed out to float. The float unit sinks the main body by the buoyancy, the tilt angle detector generates a tilt angle signal by measuring the tilt angle with respect to the horizontal direction of the hydroelectric generator in water, and the winding of the float unit based on the tilt angle signal. And a control unit that controls taking or feeding to maintain the posture of the main body at a target angle during ascent or sink.
この構成により、発電装置を浮上または沈降させる際に、水流を受けても姿勢を目標角度に維持することができるので、装置が損傷したり、ギヤボックスや油圧機器等からの油漏れを防止することができる。また、水流発電装置と支持構造物とを着脱する際にＲＯＶやダイバーによる作業を必要としないので利便性が高い。 With this configuration, when the power generation device is levitated or sinks, the posture can be maintained at the target angle even when subjected to water flow, which prevents the device from being damaged and prevents oil leakage from gearboxes and hydraulic equipment. be able to. In addition, when attaching and detaching the water current power generation apparatus and the support structure, work by ROV or diver is not required, which is highly convenient.
本発明により、水流発電装置の姿勢を目標角度に保持しながら水中を浮上沈降させて支持構造物に着脱可能とした水流発電装置および水流発電設備を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a water current power generation apparatus and a water current power generation facility that can be attached to and detached from a support structure by floating and sinking underwater while maintaining the posture of the water current power generation apparatus at a target angle.
以下、実施の形態に係る水流発電設備を図１〜図８を参照して説明する。
［水流発電設備の構成］
図２に示すように、水流発電設備１１は、例えば海や河川の海底や水底（以下、「水底」と言う。）１３に設置され、潮流、海流、河川流等の水流エネルギーを利用して発電することができ、水流発電装置１２と、水底１３に設置される支持構造物１４とを備えている。
Hereinafter, the water current power generation facility according to the embodiment will be described with reference to FIGS.
[Configuration of hydroelectric power generation equipment]
As shown in FIG. 2, the hydroelectric
水流発電装置１２は、潮流、海流又は河川流等の水流が当たる回転翼１５と、ロータが回転して発電する発電機と、フロート部３０を有する本体部とを備えている。なお、フロート部３０は、浮力が水流発電装置１２の重量よりも大きくなるように設定されている。
The water
水流発電設備１１は、さらに３本の線状体２４と、水流発電装置１２に設けられ、浮沈手段の機能を有する複数の第１〜第３巻上げ機２９とを備えている。３本の線状体２４の一端となる各先端側部２４ａは、支持構造物１４の基台１４ａに設けられた３つの各取付具３１に係合され、線状体２４の途中の部分は、第１取付部１８に設けられている滑車３２に掛けられている。また、線状体２４の他端は、第１〜第３の各巻上げ機２９側の部分で水流発電装置１２から取り外し及び接続が可能なように、３つの第１〜第３の各線状体接続部３４を介して第１〜第３の各巻上げ機２９に接続されている。
The water current
なお、図３に示すように、支持構造物１４側の各線状体２４の先端側部２４ａの互いの間隔が、水流発電装置１２側の複数の巻上げ機２９の互いの間隔よりも大きい。
In addition, as shown in FIG. 3, the mutual space | interval of the front
以上のような構成により、各巻上げ機２９が、線状体２４を巻き取ることによって、水流発電装置１２を沈降させて、支持構造物１４に取り付けることが可能である。また、各巻上げ機２９が、各線状体２４を繰出すことによって、支持構造物１４に取り付けられている水流発電装置１２をフロート部３０の浮力により浮上させて、支持構造物１４から取り外すことができる。
With the configuration as described above, each
なお、本実施の形態では、線状体及び巻取り機は、一例として、ワイヤとウインチを用いているが、同様の機能を有するものであれば、これに限られない。また、本実施の形態では、ワイヤを巻き取る構成としているが、これに限られず、ワイヤを引き込んで水流発電装置１２を沈降できる構成であればよい。
［水流発電装置と支持構造物との取付構造］
図２に示すように、水流発電設備１１は、水底１３に設置されている支持構造物１４の第２取付部１７に水流発電装置１２の第１取付部１８を取り付けまたは取り外しすることによって、支持構造物１４と水流発電装置１２とを着脱自在である。
In this embodiment, the linear body and the winder use a wire and a winch as an example, but are not limited thereto as long as they have the same function. Moreover, in this Embodiment, although it is set as the structure which winds up a wire, it is not restricted to this, What is necessary is just a structure which draws in a wire and can sink the water flow electric
[Mounting structure between water current generator and support structure]
As shown in FIG. 2, the hydroelectric
第１取付部１８は、円筒状に形成された部材であり、その上端部が、水流発電装置１２のケーシング１２ａの下面に結合している。そして、第１取付部１８の下端部は、開口しており、第２取付部１７の上端部の装着部２７が装着される装着口２６として形成されている。また、第１取付部１８の外面には、その周方向に互いに一定の間隔で第１〜第３の各巻上げ機２９が取り付けられている。
The
第２取付部１７は、円筒状に形成された部材であり、その上端部が、先細りの装着部２７として形成されている。この装着部２７は、第１取付部１８の下端に形成されている装着口２６内に装着できる大きさ及び形状に形成されている。そして、この第２取付部１７は、鉛直方向に配置され、その下端部が水底１３に設置されている支持構造物１４の基台１４ａの中央部に結合している。
The second mounting
そして、図３に示すように、第１取付部１８の装着口２６を形成する下端部の外面には、１又は２以上の例えば２つのロック機構２８が、互いに対向する位置に設けられている。
As shown in FIG. 3, one or two or more, for example, two
このロック機構２８は、水流発電装置１２の第１取付部１８を、水底１３に設置されている支持構造物１４の第２取付部１７に対して固定し、ロックした状態を維持する。例えば、図２において、第１取付部１８の装着口２６が、第２取付部１７の装着部２７に対して所定の装着位置に装着されて自動的にロックされ、第１取付部１８が浮上方向に力が掛っても、この第１取付部１８が第２取付部１７から外れることがない。
The
一方、第１取付部１８を、第２取付部１７から取り外すときは、まず、例えば水上船２２又は陸上からこの第１取付部に設けられているロック解除機構（図示せず）を遠隔操作して、ロック機構２８を解除する。
On the other hand, when removing the first mounting
なお、図３に示すように、水流発電装置１２は、その浮力及び重心のそれぞれの中心位置が、第１取付部１８の鉛直方向の略中心線３３上に設定されている。更に、図６に示すように、水流発電装置１２は、水面に浮上した状態で略水平となるように、その浮力及び重心のそれぞれの中心位置が設定されている。
［水流発電装置の姿勢制御］
次に、水流発電装置１２を浮上沈降させる際の姿勢制御について説明する。図８に示すように、水流発電設備１１は、傾斜角度検出部３５と、第１〜第３張力検出部３６と、第１〜第３速度検出部３７と、及び速度設定部を有する制御部３８とを備えており、水流発電装置１１の姿勢を目標角度で維持しながら浮上沈降させる点に特徴を有している。ここで、水流発電装置１１の姿勢の目標角度は、例えば、本体部自体や内部に収納された各機器の損傷が生じない程度の角度であり、例えば本体部自体が略水平となる角度である。またあるいは、本体部の内部に収納されたギヤボックスや油圧機器の油溜め部（図示せず）から油漏れが生じない程度の角度である。
As shown in FIG. 3, in the water
[Attitude control of water current generator]
Next, attitude control when the water
傾斜角度検出部３５は、水流発電装置１２に設けられており、水流発電装置１２の水平方向に対する傾斜角度となるロール角θ１とピッチ角θ２を計測して、傾斜角度信号Ｋθ１、Ｋθ２を生成する。この傾斜角度信号Ｋθ１、Ｋθ２は、制御部３８に入力される。なお、傾斜角度検出部３５は、水中及び浮上時における水流発電装置１２の傾斜角度を検出可能である。
The tilt
ただし、この実施形態では、ロール角θ１及びピッチ角θ２の両方を検出するようにしたが、これに代えて、ロール角θ１及びピッチ角θ２のうちのいずれか一方を検出するようにしてもよい。 However, in this embodiment, both the roll angle θ1 and the pitch angle θ2 are detected, but instead, either one of the roll angle θ1 and the pitch angle θ2 may be detected. .
第１〜第３張力検出部３６は、例えば第１〜第３の各巻上げ機２９に設けられており、第１〜第３巻上げ機２９の３本の各線状体２４の張力Ｔ１〜Ｔ３を測定して、張力信号ＫＴ１〜ＫＴ３を生成する。この計測張力信号ＫＴ１〜ＫＴ３は、制御部３８に入力される。
The first to
第１〜第３速度検出部３７は、例えば第１〜第３の各巻上げ機２９に設けられており、第１〜第３巻上げ機２９による３本の各線状体２４の巻取り速度及び繰出し速度Ｖ１〜Ｖ３を測定して、巻取り速度信号及び繰出し速度信号を含む速度信号ＫＶ１〜ＫＶ３を生成する。この速度信号ＫＶ１〜ＫＶ３は、制御部３８に入力される。
The 1st-3rd
制御部３８は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）によって構成され、予め記憶部（図示せず）に記憶されている所定のプログラムに従って、演算や制御等の各種処理を行う。
The
制御部３８は、さらに水平制御部を備え、傾斜角度信号Ｋθ１、Ｋθ２に基づいて、第１〜第３の各巻上げ機２９による各線状体２４の巻取り速度及び繰出し速度Ｖ１〜Ｖ３を制御して、水流発電装置１２の姿勢を略水平状態に保持しながら水中を沈降方向及び浮上方向に移動させる。
The
また、制御部３８は、張力制御部を備え、張力信号ＫＴ１〜ＫＴ３に基づいて、第１〜第３の各巻上げ機２９による各線状体２４の巻取り速度及び繰出し速度Ｖ１〜Ｖ３を制御して、水流発電装置１２の姿勢を略水平状態に保持しながら水中を沈降方向及び浮上方向に移動させる。
The
さらに、制御部３８は、速度設定部を備え、傾斜角度信号Ｋθ１、Ｋθ２、並びに、巻取り速度信号及び計測繰出し速度信号ＫＶ１〜ＫＶ３に基づいて、第１〜第３巻上げ機２９による３本の各線状体２４を巻き取ったり繰出したりする目標速度ＴＶ１〜ＴＶ３を制御部３８に設定して、水流発電装置１２の姿勢を略水平状態に保持しながら水中を沈降又は浮上方向に移動させる。
In addition, the
この速度設定部は、例えば、水流発電装置１２の水平方向に対する傾斜角度θ１、θ２が大きいときは、線状体２４の目標速度ＴＶ１〜ＴＶ３を大きく設定して、水流発電装置１２の姿勢の修正を短時間で行うことができるようにする。そして、水流発電装置１２の水平方向に対する傾斜角度θ１、θ２が小さいときは、目標速度ＴＶ１〜ＴＶ３を小さく設定して、水流発電装置１２に対する姿勢制御が行き過ぎないようにすることができる。このような構成により、水流発電装置１２の揺れを抑制して、水流発電装置１２の姿勢を正確に水平に近づけることができる。
For example, when the inclination angles θ <b> 1 and θ <b> 2 with respect to the horizontal direction of the water current
更に、制御部３８は、速度のフィードバック制御部を備えている。この速度のフィードバック制御部は、各速度信号ＫＶ１〜ＫＶ３が、それぞれと対応する各目標速度ＴＶ１〜ＴＶ３となるように、第１〜第３巻上げ機２９によるそれぞれの線状体２４の巻取り速度及び繰出し速度Ｖ１〜Ｖ３のフィードバック制御を行う。また、各速度信号ＫＶ１〜ＫＶ３と、それぞれと対応する各目標速度ＴＶ１〜ＴＶ３との差が減少するように、第１〜第３巻上げ機２９によるそれぞれの線状体２４の巻取り速度及び繰出し速度Ｖ１〜Ｖ３のフィードバック制御を行うようにしてもよい。
［水流発電設備の設置］
水流発電設備１１を水底に設置する場合、例えば、図１に示すように、陸上で組み立てられた水流発電設備１１を、水上船２０のクレーン２１で吊り下げて水底１３に沈めて設置する。なお、設置方法はこれに限られず、まず、支持構造物１４を水底に沈めた後に水流発電装置１２を支持構造物１４に取り付けてもよい。
［水流発電装置の取り外し］
次に、水底に設置された水流発電装置１２を、例えば保守、点検のために支持構造物１４から取り外して浮上させて陸上に搬送する手順を説明する。まず、ロック機構２８が、水上船２２又は陸上から遠隔操作されて、ロックが解除される。これによって、第１取付部１８が第２取付部１７から浮上方向に引き離すことが可能なロック解除状態となる。
Further, the
[Installation of hydroelectric power generation facilities]
When installing the water current
[Removal of water current generator]
Next, a description will be given of a procedure in which the water current
続いて、第１〜第３巻上げ機２９が遠隔操作により作動され、３本の各線状体２４が繰出される。その結果、水流発電装置１２は、図３に示すように、フロート部３０の浮力によって浮上方向に移動し、支持構造物１４から取り外された状態となる。
Then, the 1st-
その後、図４に示すように水流発電装置１２は、フロート部３０の浮力により水面に浮上する状態となるが、その際、傾斜角度検出部３５は、水中における水流発電装置１２の水平方向に対する傾斜角度θ１、θ２を計測して傾斜角度信号Ｋθ１、Ｋθ２を生成する。この傾斜角度信号Ｋθ１、Ｋθ２は、制御部３８に入力される。
Thereafter, as shown in FIG. 4, the water current
制御部３８は、傾斜角度信号Ｋθ１、Ｋθ２に基づいて、第１〜第３巻上げ機２９による各線状体２４の繰出しをそれぞれの巻上げ機２９ごとに制御して、水流発電装置１２の姿勢を略水平状態に保持しながら浮上させ、水面又は海面に浮上させる（図４）。
The
次に、図５に示すように、水流発電装置１２は、水上船２２にワイヤ２３で接続される。そして、図６に示すように、水流発電装置１２と支持構造物１４とを互いに接続する複数の各線状体２４が、第１〜第３巻上げ機２９側（水流発電装置１２側）の第１〜第３線状体接続部３４の部分で第１〜第３巻上げ機２９から取り外されると共に、各線状体２４の先端部には線状体用フロート部２５が取り付けられる。これによって、水面に浮かぶ線状体用フロート部２５によって、３本の線状体２４の各先端部を水面又はその近くに保持しておくことができる。そして、図７に示すように、水面に浮かぶ水流発電装置１２は、水上船２２で曳航され、港等に運搬して陸上に移動させ、これにより水流発電装置１２の保守・点検が可能となる。
［水流発電装置の取り付け］
次に、例えば保守、点検が行われた水流発電装置１２を水底１３に設置された支持構造物１４に取り付ける手順を説明する。この水流発電装置１２を支持構造物１４に取り付ける手順は、支持構造物１４に取り付けられている水流発電装置１２を取り外す上記の手順とほぼ逆の手順を行うことによって実現できる。図には示さないが、まず、水面に浮かぶ水流発電装置１２が、水上船２２で曳航され、線状体用フロート部２５の位置まで運搬される。
Next, as shown in FIG. 5, the water
[Installation of water current generator]
Next, for example, a procedure for attaching the water
そして、図６及び図５に示すように、水面に浮かぶ線状体用フロート部２５によって保持されている３本の線状体２４の各先端部が、線状体用フロート部２５から取り外されるとともに、第１〜第３線状体接続部３４を介して第１〜第３巻上げ機２９（水流発電装置１２）に取り付けられる。そして、水流発電装置１２と水上船２２とを互いに接続するワイヤ２３が水流発電装置１２から取り外される（図４）。
Then, as shown in FIGS. 6 and 5, the tip ends of the three
そして、第１〜第３の各巻上げ機２９は、各巻上げ機２９から繰出されている各線状体２４を巻き取る方向に作動する。これによって、水流発電装置１２をそのフロート部３０による浮力に抗して沈降し（図３）、水底１３に設置されている支持構造物１４に取り付けられる（図２）。
And each 1st-
このとき、第１取付部１８の装着口２６が、第２取付部１７の装着部２７に対して所定の装着位置に装着されて自動的にロック機構２８によってロックされた状態となっている。これにより、第１取付部１８が浮上方向に力が掛っても、この第１取付部１８が第２取付部１７から外れない。
At this time, the mounting
水流発電装置１２が沈降する際、傾斜角度検出部３５は、水中における水流発電装置１２の水平方向に対する傾斜角度θ１、θ２を計測して傾斜角度信号Ｋθ１、Ｋθ２を生成する。この計測傾斜角度信号Ｋθ１、Ｋθ２は、制御部３８に入力される。
When the water
制御部３８は、傾斜角度信号Ｋθ１、Ｋθ２に基づいて、第１〜第３巻上げ機２９による各線状体２４の巻取りをそれぞれの巻上げ機２９ごとに制御して、水流発電装置１２の姿勢を略水平に保持しながら沈降させる。
［各構成による効果］
このように、水流発電装置１２は、制御部３８により、姿勢を略水平に保持したまま浮沈させることができるので、ギヤボックスや油圧機器からの油漏れ、及び水流発電装置１２の発電機やギヤボックス等に設けられている軸受の損傷を防止することができる。更に、浮沈の際に、水流発電装置１２が傾いて支持構造物１４と衝突して損傷させることを防止することができる。
The
[Effects of each configuration]
In this way, the water
なお、水流発電装置１２の浮力及び重心のそれぞれの中心位置が、第１取付部１８の鉛直方向の略中心線３３上に設定されているので、図３に示すように、水流発電装置１２の第１取付部１８と支持構造物１４とが互いに３本の各線状体２４で接続されている状態において、各線状体２４に働く少なくとも浮力に基づく張力が、第１取付部１８に掛るようにすることができる。そして、このように複数の各線状体２４の張力が働く第１取付部１８は、その鉛直方向の略中心線３３上に、水流発電装置１２の浮力及び重心のそれぞれの中心位置を設定しているので、第１取付部１８に働く張力が一定または変化する場合であっても、水流発電装置１２の水平方向に対する傾きが発生したり増加することを抑制することができる。このように、水流発電装置１２の第１取付部１８の略中心線３３と浮力及び重心の中心位置を略一致させることにより、浮沈させる際の水流発電装置１２の姿勢を容易に制御することができる。
In addition, since each center position of the buoyancy and the center of gravity of the water current
また、図５及び図６に示すように、各線状体２４は、水流発電装置１２側の線状体接続部３４の部分で、第１〜第３の各巻上げ機２９から取り外し可能である。よって、水流発電装置１２を水面に浮上させて、水流発電装置１２と支持構造物１４とを切り離す際、水面に浮上した水流発電装置１２側の部分で取り外すことができるので、ダイバーが潜水して作業を行ったり、水中装置（ＲＯＶ）を使用して作業を行ったりする必要がなく、利便性が高い。
Moreover, as shown in FIG.5 and FIG.6, each
また、図３に示すように、水流発電装置１２を浮沈させる際、水流Ｓにより線状体２４に弛みが生じる場合があるが、制御部３８は、張力判定部を備えているので、かかる弛みを防止することができる。すなわち、張力判定部は、張力信号ＫＴ１〜ＫＴ３が制御部３８に設定された下限張力値以下であるか否かを判定して、計測張力信号ＫＴ１〜ＫＴ３が下限張力値以下であると判定したときに、線状体２４の張力信号ＫＴ１〜ＫＴ３が下限張力値を超える適正張力値となるまで、巻上げ機２９で線状体２４を巻き取るように制御する。このように、張力信号ＫＴ１〜ＫＴ３を用いた制御を行うことにより、水流発電装置１２の姿勢制御を迅速、かつ、正確に行うことができる。なお、適正張力値は、各線状体２４が弛みの無い状態で、水流発電装置１２が浮上方向に移動しているときに、各線状体２４に掛る張力よりも小さい値としている。
As shown in FIG. 3, when the water
また、制御部３８は、傾斜角度信号Ｋθ１、Ｋθ２に基づいて、複数の巻上げ機２９による複数の各線状体２４の巻取り速度及び繰出し速度Ｖ１〜Ｖ３を制御することができる。したがって、例えば、傾斜角度θ１、θ２が大きいときは、制御部３８は、線状体２４の巻取り及び繰出し速度Ｖ１〜Ｖ３を大きくすることにより、水流発電装置１２の姿勢の修正を短時間で行うことができる。一方、傾斜角度θ１、θ２が小さいときは、制御部３８は巻取り及び繰出し速度Ｖ１〜Ｖ３を小さくすることにより、水流発電装置１２に対する姿勢制御が行き過ぎないようにすることができる。
Further, the
詳細には、制御部３８は、傾斜角度θ１、θ２（計測傾斜角度信号Ｋθ１、Ｋθ２）が所定の第１傾斜角度よりも大きいときは、線状体２４の巻取り及び繰出し速度Ｖ１〜Ｖ３を大きくして第１速度で運転するように制御する。一方、傾斜角度θ１、θ２が第１傾斜角度以下であるときは、線状体２４の巻取り及び繰出し速度Ｖ１〜Ｖ３を第１速度よりも小さい第２速度で運転するように制御する。勿論、線状体２４の巻取り及び繰出し速度Ｖ１〜Ｖ３を２段階で制御したが、３段階以上で制御してもよいし、無段階で連続的に当該速度Ｖ１〜Ｖ３が変化するように制御してもよい。
このような構成により、水流発電装置１２の姿勢の修正を短時間で行うとともに、水流発電装置１２の揺れを抑制して、水流発電装置１２の姿勢を正確に水平に近づけることができる。
Specifically, when the tilt angles θ1 and θ2 (measured tilt angle signals Kθ1 and Kθ2) are larger than the predetermined first tilt angle, the
With such a configuration, the posture of the water current
また、制御部３８は、第１〜第３の各巻上げ機２９によるそれぞれの線状体２４の目標巻取り速度及び目標繰出し速度ＴＶ１〜ＴＶ３を設定することができる速度設定部を有し、各計測巻取り速度信号及び各計測繰出し速度信号ＫＶ１〜ＫＶ３が、それぞれと対応する各目標巻取り速度及び各目標繰出し速度ＴＶ１〜ＴＶ３となるように、フィードバック制御を行う。
Moreover, the
これによって、例えば各巻上げ機２９ごとに掛る負荷の相違に基づいて、各線状体２４の実際の巻取り速度及び実際の繰出し速度Ｖ１〜Ｖ３と、各線状体２４の目標巻取り速度及び目標繰出し速度ＴＶ１〜ＴＶ３との間で差が生じることを抑制することができる。その結果、水流発電装置１２を水平に保持するための姿勢制御を正確に行うことができる。
Thus, for example, based on the difference in load applied to each winding
更に、図３に示すように、支持構造物１４に結合されている各線状体２４の先端側部２４ａの間隔が、水流発電装置１２に設けられている第１〜第３の各巻上げ機２９の互いの間隔よりも大きく設定されているので、水流Ｓ等によって生じる水流発電装置１２の支持構造物１４に対する水平方向の位置ずれが発生した場合であっても、姿勢の修正を迅速に行うことができる。
Further, as shown in FIG. 3, the first to
詳細には、水流発電装置１２の支持構造物１４に対する位置ずれが生じている場合に、水流Ｓの上流側に位置する巻上げ機２９がその線状体２４を巻き取ることにより、位置ずれを修正することができる。
Specifically, when the displacement of the water
また、第１〜第３巻上げ機２９を、水流発電装置１２に設けることにより、水流発電装置１２とともに各巻上げ機２９の保守・点検が可能となり、労力、時間及び費用の低減を図ることができる。
［変形例］
なお、上記実施形態に代えて、水流発電装置１２の第１取付部１８に各線状体２４の先端側部２４ａを結合し、支持構造物１４の基台１４ａに複数の巻上げ機２９を設けて、支持構造物１４に設けた複数の巻上げ機２９の互いの間隔を、水流発電装置１２に結合した各線状体２４の先端側部２４ａの互いの間隔よりも大きくしてもよい。かかる場合、水流発電装置１２に結合している複数の線状体２４の各先端側部２４ａで、水流発電装置１２から取り外し可能な構成とするとよい。
Further, by providing the first to
[Modification]
In addition, it replaces with the said embodiment, the front
更に、上記実施形態では、第１〜第３の各巻上げ機２９による各線状体２４の巻取り及び繰出しを制御する対象として、各線状体２４の巻取り速度及び繰出し速度Ｖ１〜Ｖ３としたが、これ以外の対象としてもよく、例えば各線状体２４の巻取り加速度及び繰出し加速度や、各線状体２４の巻取り長さ及び繰出し長さを制御してもよい。
Furthermore, in the said embodiment, although the winding speed and feeding speed V1-V3 of each
１１ 水流発電設備
１２ 水流発電装置
１２ａ ケーシング
１３ 水底
１４ 支持構造物
１４ａ 基台
１５ 回転翼
１７ 第２取付部
１８ 第１取付部
２０、２２ 水上船
２１ クレーン
２３ ワイヤ
２４ 線状体
２４ａ 線状体の先端側部
２５ 線状体用フロート部
２６ 装着口
２７ 装着部
２８ ロック機構
２９ 巻上げ機
３０ フロート部
３１ 取付具
３２ 滑車
３３ 中心線
３４ 線状体接続部
３５ 傾斜角度検出部
３６ 第１〜第３張力検出部
３７ 第１〜第３速度検出部
３８ 制御部
Ｓ 水流
θ１、θ２ 傾斜角度
Ｋθ１、Ｋθ２ 計測傾斜角度信号
Ｔ１〜Ｔ３ 張力
ＫＴ１〜ＫＴ３ 計測張力信号
Ｖ１〜Ｖ３ 巻取り速度及び繰出し速度
ＫＶ１〜ＫＶ３ 計測巻取り速度信号及び計測繰出し速度信号
ＴＶ１〜ＴＶ３ 目標巻取り速度及び目標繰出し速度
DESCRIPTION OF
Claims (8)
フロート部を有する本体部と、
一端が前記支持構造物に取り付けられた複数の線状体を巻き取って前記本体部を沈降させ、または各前記線状体を繰出して前記フロート部の浮力により前記本体部を浮上させる浮沈手段と、
水中における前記水流発電装置の水平方向に対する傾斜角度を計測して傾斜角度信号を生成する傾斜角度検出部と、
前記傾斜角度信号に基づいて、前記浮沈手段の巻き取りまたは繰出しを制御して、浮上時または沈降時における前記本体部の姿勢を目標角度に維持する制御部とを備える、水流発電装置。 A water current generator that can be attached to and detached from a support structure installed at the bottom of the water,
A main body having a float part;
A float-sink means that winds up a plurality of linear bodies, one end of which is attached to the support structure, and sinks the main body part, or draws each linear body and floats the main body part by the buoyancy of the float part ,
A tilt angle detector that measures a tilt angle of the water current power generation device in water with respect to a horizontal direction and generates a tilt angle signal;
A water current generator comprising: a control unit that controls winding or unwinding of the floating and sinking unit based on the tilt angle signal to maintain a posture of the main body at a target angle during ascent or sink.
前記本体部の下面に結合され、前記第２取付部に対して着脱される第１取付部をさらに備え、
前記本体部の浮力及び重心のそれぞれの中心位置が、前記第1取付部の鉛直方向の略中心線上であることを特徴とする請求項１記載の水流発電装置。 A water current power generation device detachable from a support structure having a second mounting portion,
A first attachment portion coupled to the lower surface of the main body portion and attached to and detached from the second attachment portion;
2. The water current generator according to claim 1, wherein a center position of each of the buoyancy and the center of gravity of the main body is on a substantially center line in a vertical direction of the first mounting portion.
前記制御部は、前記張力信号及び前記傾斜角度信号に基づいて、前記浮沈手段の巻き取りまたは繰出しを制御することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の水流発電装置。 A tension detector that measures the tension of each linear body and generates a tension signal;
The water current generator according to any one of claims 1 to 3, wherein the control unit controls winding or feeding of the floating and sinking means based on the tension signal and the tilt angle signal.
前記制御部は、
前記浮沈手段による巻き取りまたは繰出しの目標速度と、前記速度検出部により検出された速度信号との差が減少するようにフィードバック制御を行うことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の水流発電装置。 A speed detector for measuring a winding speed or a feeding speed of the floating / sinking means and generating a speed signal;
The controller is
6. The feedback control is performed according to any one of claims 1 to 5, wherein a feedback control is performed so as to reduce a difference between a target speed of winding or feeding by the floating and sinking means and a speed signal detected by the speed detecting unit. Water current generator.
フロート部を含む本体部を有し、前記支持構造物に着脱可能な水流発電装置と、
一端が前記支持構造物に結合され、他端が前記水流発電装置に取り外し可能な複数の線状体と、
各前記線状体を巻き取って前記本体部を沈降させ、または各前記線状体を繰出して前記フロート部の浮力により前記本体部を浮上させる浮沈手段と、を備え、
水中における前記水流発電装置の水平方向に対する傾斜角度を計測して傾斜角度信号を生成する傾斜角度検出部と、
前記傾斜角度信号に基づいて、前記浮沈手段の巻き取りまたは繰出しを制御して、浮上時または沈降時における前記本体部の姿勢を目標角度に維持する制御部とを備える、水流発電設備。 A support structure installed at the bottom of the water;
A water current generator having a main body including a float and detachable from the support structure;
A plurality of linear bodies having one end coupled to the support structure and the other end removable to the water current generator;
Winding and sinking means that winds up each linear body and sinks the main body part, or feeds the linear body and floats the main body part by the buoyancy of the float part,
A tilt angle detector that measures a tilt angle of the water current power generation device in water with respect to a horizontal direction and generates a tilt angle signal;
A hydroelectric power generation facility comprising: a control unit that controls winding or unwinding of the floating / sinking unit based on the tilt angle signal to maintain a posture of the main body unit at a target angle during ascent or sink.
前記支持構造物に設けられている複数の前記浮沈手段の互いの間隔が、前記水流発電装置に結合されている前記各線状体の先端側部の間隔よりも大きいことを特徴とする請求項７に記載の水流発電設備。 The interval between the tip side portions of the linear bodies coupled to the support structure is larger than the interval between the plurality of floating and sinking means provided in the water current power generator, or
The distance between the plurality of floating means provided in the support structure is larger than the distance between the tip side portions of the linear bodies coupled to the water current generator. The hydroelectric power generation facility described in 1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012009686A JP2013148032A (en) | 2012-01-20 | 2012-01-20 | Water flow power generation device, and water flow power generation facility including the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012009686A JP2013148032A (en) | 2012-01-20 | 2012-01-20 | Water flow power generation device, and water flow power generation facility including the same |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2013148032A true JP2013148032A (en) | 2013-08-01 |
Family
ID=49045763
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2012009686A Pending JP2013148032A (en) | 2012-01-20 | 2012-01-20 | Water flow power generation device, and water flow power generation facility including the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2013148032A (en) |
-
2012
- 2012-01-20 JP JP2012009686A patent/JP2013148032A/en active Pending
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