JP2016200075A - Underwater power generating apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、海中の所定の深度に係留させ、海流を利用して発電させる水中発電装置で、特に、一定の深度に設定して稼働中に深度が上下に変化したときに目標とする深度に自動的に深度調整ができるようにする水中発電装置に関するものである。 The present invention is an underwater power generation device that is moored at a predetermined depth in the sea and generates power using ocean currents.In particular, the depth is set to a target depth when the depth changes up and down during operation at a fixed depth. The present invention relates to an underwater power generation device that enables automatic depth adjustment.
自然エネルギーを利用して発電させる技術は、これまで開発されてきている。その中には、海流の流れを利用して発電させる技術もある。 Technologies for generating electricity using natural energy have been developed so far. Among them, there is a technology to generate electricity using the current of the ocean current.
この水中発電技術は、海流の流れを、タービン翼の回転エネルギーに変換させて利用し、水中で安定して発電することを可能とするものであり、その実現化が期待されている。 This underwater power generation technology makes it possible to stably generate power in water by converting the current of ocean currents into rotational energy of turbine blades and is expected to be realized.
この水中発電技術には、1つの形式として、発電装置を海底に係留索を介し係留させて一定の深度に保持させておく、いわゆる浮体式といわれるものがある。この水中発電装置は常時海面に浮くものではないが、海底からは浮いているので、以後浮体式という。 As one type of this underwater power generation technology, there is a so-called floating body type in which a power generation device is moored on a seabed via a mooring cable and held at a certain depth. This underwater power generation device does not always float on the sea surface, but it floats from the bottom of the sea, so it will be called a floating body type.
浮体式の水中発電装置は、基本的には、発電機を設置した浮体構造物に、タービン翼を取り付けてなる発電装置を、海底に係留索を介し係留させて所定の深度に保持させた構成とされている。発電は、タービン翼が海流による水圧を受けながら回転することにより行われるようになっている。 A floating-type underwater power generation device basically has a structure in which a power generation device in which turbine blades are attached to a floating structure in which a generator is installed is moored on the sea floor via a mooring line and held at a predetermined depth. It is said that. Power generation is performed by rotating turbine blades while receiving water pressure due to ocean currents.
このような浮体式の水中発電装置の場合は、メンテナンス時は海面に浮いている必要があるため、係留索としては水深に対応する長さのものが使用されている。一方、稼働中は、このような長い係留索に係留されて浮遊状態にある発電装置を、目標とする一定の深度(設定深度)に保持させておく必要があるので、発電装置のタービン翼に働く抗力に対し、発電装置の重力と浮力の釣り合いを制御させることが必要になる。 In the case of such a floating body type underwater power generation apparatus, since it is necessary to float on the sea surface during maintenance, a mooring line having a length corresponding to the water depth is used. On the other hand, during operation, it is necessary to keep the power generator moored by such a long mooring line in a floating state at a certain target depth (set depth). It is necessary to control the balance between gravity and buoyancy of the power generation device against the working drag.
ところが、前記一定の深度においても、海流の強さは一定ではない。そのため、水中発電装置が稼働中に、設定深度における海流の強さが強くなった場合は、タービン翼に作用する抗力で発電装置は設定深度よりも下方へ押し下げられることになる。逆に、設定深度における海流の強さが弱くなった場合は、水中発電装置の浮力が勝ることで発電装置は設定深度より上方へ浮上することになる。 However, the strength of the ocean current is not constant even at the constant depth. Therefore, when the strength of the ocean current at the set depth increases while the underwater power generator is in operation, the power generator is pushed down below the set depth by the drag acting on the turbine blades. On the other hand, when the strength of the ocean current at the set depth becomes weak, the power generation device floats above the set depth due to the superior buoyancy of the underwater power generation device.
このように稼働中の水中発電装置は、タービン翼に働く抗力により、海流の強さの変化で設定深度より上下に深度が変化するが、この場合は、水中発電装置の変化した現在深度を、一定の深度範囲内に保持しておくことが安定した発電を行わせる上で必要と考えられている。水中発電装置を設定深度に制御することができれば、一定の深度範囲に保持することは容易であるので、以後、水中発電装置を設定深度に制御する場合について説明する。 In this way, the underwater power generator in operation changes the depth above and below the set depth due to the change in the strength of the ocean current due to the drag acting on the turbine blades.In this case, the changed current depth of the underwater power generator It is considered necessary to maintain within a certain depth range for stable power generation. If the underwater power generation device can be controlled to the set depth, it is easy to maintain the submersible power generation device within a certain depth range. Therefore, the case where the underwater power generation device is controlled to the set depth will be described below.
このような考え方に沿うことができるようなものとして、水中発電装置の深度を調整できるようにしたものは、従来、既に提案されている。 A device that can adjust the depth of the underwater power generation device has been proposed as a device that can follow such a concept.
たとえば、浮力調整用のバラストタンクが搭載されている水中翼には、中央部に中心セクションが取り付けられて、この中心セクションに、ピッチ調整スタビライザが取り付けられ、ピッチ調整スタビライザにより水中翼の揚力を調整できるようにしてある。水中翼の両端部には、発電機が液密に取り付けられ、この発電機にタービン翼が連結されている。又、水中翼の両端部と中心セクションは、別々の係留索を介して海底に固定された構成のものがある(たとえば、特許文献1参照)。 For example, a hydrofoil equipped with a ballast tank for buoyancy adjustment is equipped with a central section at the center, and a pitch adjustment stabilizer is attached to this central section, and the lift of the hydrofoil is adjusted by the pitch adjustment stabilizer. I can do it. A generator is liquid-tightly attached to both ends of the hydrofoil, and a turbine blade is connected to the generator. In addition, both ends of the hydrofoil and the center section are fixed to the seabed via separate mooring lines (see, for example, Patent Document 1).
又、海流の流れに対して複数本の支柱制御係留ケーブルで係留されている制御支柱には、発電装置を接続し、該発電装置の深度を調整するときは、1又は複数本の支柱制御係留ケーブルの長さを変えるようにしたものもある(たとえば、特許文献2参照)。 In addition, when a power generator is connected to the control strut moored with a plurality of strut control mooring cables with respect to the current of the ocean current and the depth of the power generator is adjusted, one or a plurality of strut control moorings Some cable lengths are changed (see, for example, Patent Document 2).
しかし、特許文献1に記載されたものは、深度の調整を、バラストタンクによる浮力の調整と、スタビライザによる水中翼の揚力の調整とを組み合わせて行うものであるため、深度調整の応答性に問題がある。
However, since the adjustment described in
又、特許文献2に記載されたものは、複数本の支柱制御係留ケーブルの長さを変えるものであるが、水中で発電装置の深度を、係留ケーブルの長さを変えて調整するものであるため、深度調整の信頼性と応答性に問題がある。
Moreover, although what was described in
そこで、本発明は、稼働中に設定深度から外れて上方又は下方へ深度変更するときに、目標とする深度への調整の応答性を良くするようにした水中発電装置を提供しようとするものである。 Therefore, the present invention is intended to provide an underwater power generation device that improves the responsiveness of adjustment to a target depth when the depth is changed from the set depth to the upper or lower direction during operation. is there.
本発明は、上記課題を解決するために、タービン翼と該タービン翼の回転により発電する発電機を備えて、前記タービン翼の軸が海流の流れの下流側に向くように海底に係留索にて係留される浮体構造物と、前記浮体構造物に備えて、該浮体構造物を傾動させて前記タービン翼を上下方向に向けるようにする傾動機構と、稼働中に計測される現在深度値と設定された設定深度値とを比較して差があると、前記浮体構造物を傾動させるよう前記傾動機構に指令を与える制御装置と、からなる水中発電装置とする。 In order to solve the above-described problems, the present invention includes a turbine blade and a generator that generates electric power by the rotation of the turbine blade, and is attached to a mooring line on the seabed so that the axis of the turbine blade faces the downstream side of the ocean current flow. A floating structure to be moored, a tilting mechanism for tilting the floating structure to direct the turbine blades in the vertical direction, and a current depth value measured during operation When there is a difference in comparison with the set depth value, the underwater power generation apparatus includes a control device that gives a command to the tilting mechanism to tilt the floating structure.
又、前記構成において、前記傾動機構を、前記浮体構造物に備えた浮力調整装置の浮力調整によるものとした構成とする。 Moreover, in the said structure, it is set as the structure which made the said tilting mechanism depend on buoyancy adjustment of the buoyancy adjustment apparatus with which the said floating body structure was equipped.
更に、前記構成において、前記浮体構造物を、前記タービン翼、前記発電機を備える第1の浮体構造物と、第2の浮体構造物とし、前記傾動機構を、前記第2の浮体構造物と前記第1の浮体構造物との間に介装した支持柱と油圧シリンダ装置とからなるものとした構成とする。 Furthermore, the said structure WHEREIN: The said floating body structure is made into the 1st floating body structure provided with the said turbine blade and the said generator, and a 2nd floating body structure, The said tilting mechanism is said 2nd floating body structure, It is configured to include a support column and a hydraulic cylinder device interposed between the first floating body structure.
本発明の水中発電装置によれば、以下のような優れた効果を発揮する。
(1)深度調整は、海流の流れの下流側に向くようにタービン翼を取り付けた浮体構造物を傾動させて、タービン翼のピッチ角度を上下方向に制御させて行うので、タービン翼に抗力が働くときに該タービン翼に働く垂直方向の成分により、浮体構造物を直ちに上昇又は下降させることができ、この際、前記垂直方向成分の分だけ浮力の調整量を小さくすることができる。
(2)上記(1)により、浮体構造物を水平状態のまま浮力調整で深度調整する場合に比して、深度調整の応答性を大幅に向上させることができて、迅速に深度調整を行わせることができる。
According to the underwater power generation device of the present invention, the following excellent effects are exhibited.
(1) The depth adjustment is performed by tilting the floating structure to which the turbine blades are attached so as to face the downstream side of the ocean current flow and controlling the pitch angle of the turbine blades in the vertical direction. The floating structure can be immediately raised or lowered by the vertical component acting on the turbine blades when working, and at this time, the amount of buoyancy adjustment can be reduced by the amount of the vertical component.
(2) According to the above (1), the responsiveness of the depth adjustment can be greatly improved and the depth adjustment can be performed quickly compared to the case where the depth is adjusted by buoyancy adjustment while the floating structure is in a horizontal state. Can be made.
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[第1実施形態]
図1乃至図4は第1実施形態の水中発電装置の概要を示すものである。
[First Embodiment]
1 to 4 show an outline of the underwater power generator according to the first embodiment.
本実施形態の水中発電装置1は、浮力調整装置3,4を備えている浮体構造物2を、係留索5を介して海底6に係留させるようにしてある。
The underwater
浮体構造物2は、平面形状が矩形状としてある。浮体構造物2には、係留索5が取り付けられている前端側と、その反対側の後端側の2個所に、浮力調整装置3と4が備えられていて、互いに独立してバラスト水の注入、排出による浮力調整ができるようにされている。なお、浮力調整装置は、前記以外に、浮体構造物2の中央部や左右両側部に備えるようにしてもよい。浮体構造物2の前端側は、海流11の流れの上流側に位置し、浮体構造物2の後端側は、海流11の流れの下流側に位置している。
The
浮体構造物2の後端側における左右両側部には、タービン7と発電機8が設置されている。各タービン7には、タービン軸9を介して2つのタービン翼10が逆回転するように逆ピッチに取り付けられて連結され、2つのタービン翼10が海流11の水圧を受けて回転することによりタービン7が駆動し、発電機8にて発電できるようになっている。
A
一端にタービン翼10が取り付けられたタービン軸9は、浮体構造物2の後端面の貫通孔12に挿通されている。浮体構造物2の後端面の貫通孔12には、図示しないシール部材が取り付けられていて、タービン軸9がシールされて回転できるようにされている。
A
浮力調整装置4は、浮体構造物2の後端側を上下に変位させてピッチング動作をさせる傾動機構として機能するように構成されている。そのために、浮力調整装置4は、前記したように、浮体構造物2の前端側にある浮力調整装置3とは別々に浮力調整ができるようにされている。これにより、浮力調整装置4に対しては、バラスト水の注入で、浮力調整装置3よりも、浮力を小さくすると、浮体構造物2は、後端側が下向きとなるように傾動されるように構成されている。逆に、浮力調整装置4に対しては、バラスト水を排出させて、浮力調整装置3よりも浮力を大きくすると、浮体構造物2は、後端側が上向となるように傾動されるように構成されている。
The buoyancy adjusting device 4 is configured to function as a tilting mechanism that performs a pitching operation by vertically displacing the rear end side of the
浮体構造物2の上下方向の傾動は、制御装置13からの指令cに基づき制御される。
The tilting of the floating
そのために、浮体構造物2には、図2に一例を示すように、制御装置13と深度計14とが取り付けられ、深度計14からの現在深度値bが制御装置13に入力されるようになっている。
Therefore, as shown in an example in FIG. 2, a
制御装置13には、目標とする一定深度(設定深度)の設定値(設定深度値)aが与えられる。そのため、制御装置13は、常時入力される現在深度値bと設定されている設定深度値aとを比較して差があると、現在深度を設定深度に深度調整するよう必要時に浮力調整装置4と3に別々に浮力調整のための指令cが送られる。
The
なお、図4において、制御装置13から浮力調整のための指令cが浮力調整装置3に送られる制御は、水中発電装置1を初期の設定深度に設定するときと、後述する水中発電装置1を稼働中に深度調整する際に浮体構造物2を傾動姿勢から水平姿勢にするときに行われる。
In FIG. 4, the control for sending the buoyancy adjustment command c from the
又、図2において、制御装置13と深度計14の浮体構造物2への取付位置は、一例を示すものであり、図示した位置以外のところに取り付けるようにしてもよい。
Moreover, in FIG. 2, the attachment position to the floating
15は係留索5の海底6への固定点である。
本実施形態の水中発電装置1は、前記のような構成とされているので、運転稼働させる場合は、先ず、水中発電装置1を、運転開始の初期位置として定められた図1に実線で示す設定深度に設定して係留保持させる。
Since the underwater
この操作は、水中発電装置1が、図1に実線で示している設定深度の近傍位置に位置調整されると、深度計14による深度計測と、制御装置13からの指令とに基づき浮力調整装置3,4を駆使して浮体構造物2の深度を設定深度に微調整する。この微調整は、深度計14により計測される現在深度値bを制御装置13に入力し、制御装置13にて、入力された現在深度値bと設定深度値aとの比較が行われ、比較の結果、現在深度値bと設定深度値aとに差があるときに行われる。すなわち、現在深度値bと設定深度値aとに差があると、現在深度値bが設定深度値aと一致するまで浮力調整装置3,4による浮力調整の微調整が行われる。
This operation is performed when the underwater
なお、本実施形態においては、図1の実線で示す水中発電装置1の位置を初期に設定すべき設定深度として、この設定深度に保持させて運転稼働させるようにする。ここで、設定深度とは、目標とする深度のことであり、一定に保持させて稼働させることにより、安定した効率の良い発電を行わせる深度であるとして求められた深度を意味するものとしてある。具体的には、設定深度は、長期に亘り安定した海流11の流速が得られる深度、あるいは、海流11の流速が最も速い深度等を基準として定められているものとする。水中発電装置1を設定深度に制御することができれば、前記のように一定の深度範囲に保持することは容易である。水中発電装置1は、海底に衝突すると破損のおそれがあり、海面に近づくと船舶等との衝突や波浪の影響を受けるので、これらのおそれがないような深度範囲に水中発電装置を保持することが好ましい。
In the present embodiment, the position of the underwater
本実施形態の水中発電装置1は、図1に実線で示す設定深度に保持された状態になると、運転が開始される。
When the underwater
本発明の水中発電装置1は、浮体構造物2の前端側が海流11の流れの上流側に位置し、タービン翼10が海流11の流れの下流側に位置して海流11の流れの下流側に向いているので、浮体構造物2の前端面とタービン翼10に抗力が働くが、タービン翼10に働く抗力が一番大きい。しかし、海流11の流れが一定であれば、この抗力と浮体構造物2の重力と浮力調整装置3,4を含めた全体の浮力との釣り合いで、水中発電装置1は、初期の設定深度に保持される。
In the underwater
水中発電装置1の運転は、浮体構造物2の前側から該浮体構造物2に沿って下流側へ流れる海流11による水圧をタービン翼10が受けながら回転することにより行われる。
The operation of the
各タービン翼10は、タービン軸9を介してタービン7に連結され、タービン7は発電機8に連結されているので、各タービン翼10が前記水圧を受けながら回転すると、発電機8による発電が行われることになる。
Each
水中発電装置1は、図1に実線で示す初期の設定深度に保持されていれば、その状態で運転を継続すればよい。
If the underwater
しかし、水中発電装置1は、運転中(稼働中)に、設定深度とは異なる深度に移動させられることがある。
However, the underwater
水中発電装置1が稼働中に深度を移動させられる原因としては、海流11の流れが一定ではないことが挙げられる。
The reason why the depth of the underwater
たとえば、海流11の流れが激しくて流速が速くなった場合は、水中発電装置1のタービン翼10に作用する抗力により、水中発電装置1は、図1に一点鎖線で示す如き深度に移動させられる。
For example, when the flow of the ocean current 11 is intense and the flow velocity becomes high, the underwater
一方、海流11の流れが弱くなり、流速が遅くなった場合は、水中発電装置1のタービン翼10に作用する抗力に比して、浮力調整装置3,4を含めた全体の浮力が勝ることにより、水中発電装置1は、図1に二点鎖線で示す如き深度に移動させられる。
On the other hand, when the flow of the ocean current 11 becomes weak and the flow velocity becomes slow, the overall buoyancy including the
このように、水中発電装置1が、稼働中に上方又は下方に深度変更を生じた場合は、発電能力を向上させるために、元の深度に戻すための深度調整を行わせる。
As described above, when the underwater
その操作を2つの場合に分けて説明する。 The operation will be described in two cases.
(I)先ず、図1の二点鎖線で示すように浮上させられた深度位置から実線で示す設定深度に戻す場合について説明する。 (I) First, the case of returning to the set depth indicated by the solid line from the floated position as indicated by the two-dot chain line in FIG. 1 will be described.
本実施形態の水中発電装置1では、図1に二点鎖線で示す位置における深度を、深度計14により計測する。計測された現在深度値bは、図4に示す如く制御装置13に入力される。制御装置13には、設定深度値aが設定されているので、制御装置13に入力された現在深度値bは、設定深度値aと比較される。比較の結果、現在深度値bと設定深度値aとが差を有しているときは、その差に応じて浮力調整装置4による浮力減少の調整が行われるように、制御装置13から浮力調整装置4に浮力調整のための指令cが送られる。これにより、水中発電装置1は、浮力調整装置4の浮力が浮力調整装置3の浮力より小さくなると、浮体構造物2は、後端側が下降して、図3に二点鎖線で示すように後側が低い斜め下向きに傾動させられる。これに伴い、タービン軸9は、同時に後端側が斜め下向きに傾動し、浮体構造物2よりも海流11の流れの下流側に向いているタービン翼10は、ピッチ角度が下向きに制御されることになる。
In the underwater
この状態になると、水中発電装置1における斜め下向きに制御されたタービン翼10には、海流11の流れが作用するときに、タービン翼10に下向きの垂直方向成分が働く。このタービン翼10に働く下向きの垂直方向成分により、水中発電装置1は、図3に二点鎖線で示す姿勢のまま下方へ容易に移動することができる。この際、タービン翼10に働く前記下向きの垂直方向成分の分だけ、浮力調整装置4による浮力調整量を小さくすることができるという利点がある。これにより、浮力調整装置の浮力調整のみで水中発電装置を水平状態のまま深度調整する場合に比して、必要な浮力の調整量を大幅に小さくすることができるという利点がある。
In this state, a downward vertical component acts on the
このようにして水中発電装置1が、係留索5の海底6への固定点15を中心に下降することにより、浮体構造物2の後端側が設定深度まで下降したときは、浮体構造物2を水平状態に調整し、図1及び図3の各実線で示す位置に戻すようにする。この調整は、浮体構造物2の浮力調整装置3と浮力調整装置4の浮力調整を、深度計14からの現在深度値bに基づく制御装置13からの指令cにより行うようにすればよい。浮体構造物2には、2つの浮力調整装置3と4があるので、深度とピッチ角度を容易に制御することができる。
In this way, when the underwater
このように、本実施形態においては、水中発電装置1を、図1に二点鎖線で示す深度から実線で示す設定深度まで深度調整する場合に、タービン翼10がある浮体構造物2の後端側を下向きに傾動させて下降させるようにするので、浮力を小さくして深度調整の応答性を良くすることができるという利点がある。
Thus, in this embodiment, when adjusting the depth of the underwater
(II)次に、一点鎖線で示す深度位置から実線で示す設定深度に戻す場合について説明する。 (II) Next, the case of returning from the depth position indicated by the alternate long and short dash line to the set depth indicated by the solid line will be described.
本実施形態の水中発電装置1では、図1に一点鎖線で示す位置における深度を、深度計14により計測する。計測された現在の深度値bは、図4に示す如く制御装置13に入力される。制御装置13には、設定深度値aが設定されているので、制御装置13に入力された現在深度値bは、設定深度値aと比較される。比較の結果、現在深度値bと設定深度値aとが差を有しているときは、その差に応じて浮力調整装置4による浮力増大の調整が行われるように、該浮力調整装置4に、制御装置13から浮力調整のための指令cが送られる。これにより、水中発電装置1は、浮力調整装置4の浮力が、浮力調整装置3の浮力よりも大きくなると、浮体構造物2は、後端側が斜め上向き浮上させられて傾動する。これに伴い、タービン軸9は、同時に後端側が斜め上向きに傾動し、海流11の流れの下流側に向いているタービン翼10は、ピッチ角度が上向きに制御されることになる。
In the underwater
この状態になると、本実施形態の水中発電装置1における斜め上向きに制御されたタービン翼10には、海流11の流れが作用するときに、タービン翼10に上向きの垂直方向成分が働く。このタービン翼10に働く上向きの垂直方向成分により、水中発電装置1は、上方へ容易に移動することができる。この際、タービン翼10に働く前記上向きの垂直方向成分の分だけ、浮力調整装置4による浮力調整量を小さくすることができるという利点がある。これにより、浮力調整装置の浮力調整のみで水中発電装置の水平状態のまま深度調整する場合に比して、必要な浮力の調整量を大幅に小さくすることができるという利点がある。
If it will be in this state, when the flow of the ocean current 11 acts on the
このようにして水中発電装置1が、図1に一点鎖線で示す深度から前記のように傾動した姿勢で上昇することにより、浮体構造物2の後端側が、図1に実線で示す設定深度まで上昇したときは、浮体構造物2を水平状態に調整し、図1の実線で示す位置に戻すようにする。この調整は、浮体構造物2の浮力調整装置3と浮力調整装置4の浮力調整を、深度計14からの現在深度値bに基づく制御装置13からの指令cにより行うようにすればよい。
In this way, the underwater
以上、本実施形態の水中発電装置1については、水中発電装置1が設定深度で稼働中に、深度変更が生じた際に、元の設定深度に戻して、一定のところで稼働させる場合を説明したが、これに限定されるものではない。
As described above, regarding the underwater
たとえば、水中発電装置1は、海流11の流速が最も速いところに保持させておき、稼働中に海流11の流速が変化したときには、水中発電装置1を海流11の流速が最も速いところに深度を調整し、最大の発電量が得られるようにすることもできる。
For example, the underwater
この場合、水中発電装置1には、浮体構造物2に流速計が備えられる。
In this case, in the underwater
流速計としては、たとえば、超音波多層流向流速計(ADCP)が用いられる。 As the anemometer, for example, an ultrasonic multilayer flow direction anemometer (ADCP) is used.
かかる超音波多層流向流速計(ADCP)が取り付けられた水中発電装置1は、水中に設置されると、海域における水深方向の海流の流速分布を計測し、流速の激しい(速い)領域の深度を求めるようにする。
When installed in water, the underwater
ところが、海域によっては、海流の流速が時々刻々変化するところもある。 However, depending on the sea area, the current flow velocity may change from moment to moment.
そのため、本実施形態においては、常に、前記の如き流速計により海流の流速を計測して、海流の流速が速いところの深度に、水中発電装置1を移して、稼働させるようにする。
Therefore, in this embodiment, the underwater
この場合、海流の流速が最も速いところの深度が、現在稼働中の水中発電装置1の深度よりも深い領域にあるときは、水中発電装置1を下降させるようにする。
In this case, when the depth at which the flow velocity of the ocean current is the fastest is in a region deeper than the depth of the currently operating underwater
一方、海流の流速が最も速いところの深度が、現在稼働中の水中発電装置1の深度よりも浅い領域にあるときは、水中発電装置1を上昇させるようにする。
On the other hand, when the depth where the flow velocity of the ocean current is the fastest is in a region shallower than the depth of the currently operating underwater
水中発電装置1の下降又は上昇の深度調整は、前記と同様に行う。
The depth adjustment of the descent or rise of the underwater
すなわち、稼働中の水中発電装置1を下降させるときは、前記(I)と同様の操作を行えばよい。又、稼働中の水中発電装置1を上昇させるときは、前記(II)と同様の操作を行えばよい。
That is, when lowering the operating underwater
これにより、水中発電装置1を、海流の流速が最も速いところへ、前記実施の形態の場合と同様に浮力の調整量を小さくして且つ応答性良く調整させることができる。又、このように海流の流速が最も速いところに、水中発電装置1を移して稼働させることにより、発電量を最大にすることができることになる。
As a result, the underwater
[第2実施形態]
次に、図5乃至図8は、第2実施形態の水中発電装置の概要を示すものである。
[Second Embodiment]
Next, FIG. 5 thru | or FIG. 8 shows the outline | summary of the underwater electric power generating apparatus of 2nd Embodiment.
本実施形態における水中発電装置1aは、第1実施形態の浮体構造物2に対応する浮体構造物である。浮力調整装置18を備えている第1の浮体構造物16と、浮力調整装置20を台座21の一端側(前端側)に備えている第2の浮体構造物17と、第2の浮体構造物17の後端側で第1の浮体構造物16を上下方向に傾動させる傾動機構19とからなる。ここで、前端側とは、海流11の流れの上流側をいい、後端側とは、海流11の流れの下流側をいう。
The underwater power generation device 1a in the present embodiment is a floating structure corresponding to the floating
第1の浮体構造物16は、密閉構造のケース23内に、浮力調整装置18とタービン7、発電機8が収納設置されている。タービン7と発電機8は連結されて、ケース23の左右両端側に設置されている。各タービン7には、端部のロータにタービン翼10を取り付けたタービン軸9が連結され、各タービン翼10が逆方向に回転するよう逆ピッチに取り付けられている。各タービン軸9とケース23の後端面との関係は、図2に示す浮体構造物2の場合と同様である。
In the first floating
第2の浮体構造物17は、プレート状の台座21の前端側上面に、浮力調整装置20が、たとえば、図6に一例を示すように中央部と左右の両端側に配設され、ケース22で覆った構成とされている。台座21の前端側には、係留索5が取り付けられている。
In the second floating
傾動機構19は、支持柱24と油圧シリンダ装置25とからなる。支持柱24は、第2の浮体構造物17の台座21の後端側上面に植立され、上端部が、ケース23の後端側の下面に、ヒンジ24aにて結合されて上下方向に回動できるようになっている。
The
油圧シリンダ装置25は、第2の浮体構造物17の台座21の中央部上面とケース23の前端側との間の複数個所(図6では2個所の場合を示す)に介装されている。各油圧シリンダ装置25は、図5に示す状態から伸長作動させることにより、第1の浮体構造物16後端側をヒンジ24aを中心に斜め下向きに傾動させるようになっている。又、各油圧シリンダ装置25を図5に示す状態から短縮作業させたときは、第1の浮体構造物16の後端側を、ヒンジ24aを中心に斜め上向きに傾動させるようになっている。
The
その他の構成は、図1乃至図3に示したものと同じであり、同一のものには、同一の符号が付して説明を省略する。 Other configurations are the same as those shown in FIGS. 1 to 3, and the same components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
本実施形態の水中発電装置1を用いる場合は、第1実施形態の場合と同様に、目標とする深度を設定深度として初期設定し、この設定深度に水中発電装置1aを保持させる。
When using the underwater
水中発電装置1aの深度を調整する場合は、油圧シリンダ装置25を伸縮作動させて、第1の浮体構造物16を上下方向に傾動させ、タービン軸9の向きを上下方向に傾かせることにより行う。
When adjusting the depth of the underwater power generation device 1a, the
上記において、水中発電装置1aの深度が変更した場合に、水中発電装置1aの深度を元の深度に戻して常時一定の深度で発電を行わせる場合には、たとえば、第2の浮体構造物17に取り付けた深度計14(図8参照)で計測し、計測された現在深度値bを、たとえば、第2の浮体構造物17に備えられた制御装置13に入力させる。制御装置13には、一定の深度で発電させるための設定深度値aが設定されているので、この設定深度値aと深度計14からの現在深度値bとが比較される。比較の結果、差があれば、その差がなくなるように、制御装置13から油圧シリンダ装置25に伸長作動または短縮作動の指令dが送られる。
In the above, when the depth of the underwater power generation device 1a is changed, when the power generation is always performed at a constant depth by returning the depth of the underwater power generation device 1a to the original depth, for example, the second floating
今、水中発電装置1aの現在の深度が設定深度よりも上方にあるときは、深度計14からの現在深度値bに基づき、制御装置13から油圧シリンダ装置25に伸長作動の指令dが与えられる。これより、油圧シリンダ装置25は、図5の状態から伸長させられるため、第1の浮体構造物16は、図7に示すようにヒンジ24aを中心に後端側が斜め下向きに傾動する。これに伴い、タービン軸9は、後端側が下向きに傾動して、タービン翼10は下向きにピッチ角度が制御されることになる。以後は、第1実施形態における図3に示した場合と同様に前記(I)と同様の操作が自動的に行われて、水中発電装置1aは、急速に下降することができる。
Now, when the current depth of the underwater power generation device 1a is higher than the set depth, an extension operation command d is given from the
このようにして水中発電装置1aが、係留索5の海底6への固定点15を中心に下降することにより、第1の浮体構造物16の後端側が設定深度まで下降したときは、第1の浮体構造物16を水平状態に調整する。この調整は、深度計14からの現在深度値bに基づき制御装置13から油圧シリンダ装置25に短縮作動の指令dを送ることにより行えばよい。
In this way, when the underwater power generation device 1a descends around the fixed
前記とは逆に、水中発電装置1aの現在の深度が設定深度の下方にあるときは、深度計14からの現在深度値bに基づき、制御装置13から油圧シリンダ装置25に短縮作動の指令dが与えられる。これにより、油圧シリンダ装置25は、図5の状態から短縮させられるため、第1の浮体構造物16は、ヒンジ24aを中心に後端側が斜め上向きに傾動する。これに伴い、タービン軸9は、後端側が上向きに傾動して、タービン翼10は上向きにピッチ角度が制御されることになる。以後は、第1実施形態における前記(II)と同様の操作が自動的に行われて、水中発電装置1aは、急速に上昇することができる。
Contrary to the above, when the current depth of the underwater power generation device 1a is below the set depth, the
このようにして水中発電装置1aが、上昇することにより、第1の浮体構造物16の後端側が設定深度まで上昇したときは、その後、第1の浮体構造物16を水平状態に調整する。この調整は、深度計14からの現在深度値bに基づき制御装置13から油圧シリンダ装置25に伸長作動の指令dを送ることにより行えばよい。
In this way, when the underwater power generation device 1a rises and the rear end side of the first floating
又、水中発電装置1aの深度を、常に海流の流速が最も速いところの深度に調整することができる。このときは、たとえば、第2の浮体構造物17に、前記したと同様の超音波多層流向流速計(ADCP)の如き流速計を取り付けておき、前記したと同様に実施すればよい。この場合、流速計からの信号に基づき、深度を下降させたり、上昇させたりして調整するときは、図8に示す場合と同様に、制御装置13からの指令で油圧シリンダ装置25を伸縮作動または短縮作動させればよい。
Moreover, the depth of the underwater power generation device 1a can always be adjusted to the depth where the flow velocity of the ocean current is the fastest. In this case, for example, a flow velocity meter such as an ultrasonic multilayer flow direction flow velocity meter (ADCP) similar to that described above may be attached to the second floating
これにより、本実施形態によっても、第1実施形態の場合と同様の効果を奏することができる。 Thereby, also by this embodiment, there can exist an effect similar to the case of 1st Embodiment.
又、本実施形態の場合は、油圧シリンダ装置25を能動的に作動させて、タービン翼10のピッチ角度を制御して、深度調整を行うものであるため、深度調整操作が簡易、迅速に行われると共に、確実に行える利点がある。
In the present embodiment, the depth adjustment is performed by actively operating the
なお、本発明は前記各実施形態のもののみに限定されるものではなく、たとえば、図1乃至図3に示す実施形態では、1本の係留索5で係留させる場合を示したが、係留索5は2本以上としてもよい。又、図5乃至図7に示す実施形態では、一例を示しているもので、図示の構成のみに限定されるものではなく、支持柱24と油圧シリンダ装置25を、互いに逆にして設置するようにしてもよく、第2の浮体構造物17への浮力調整装置20の数、設置場所等は、浮力調整装置20の大きさに応じて定めればよい。更に、図2及び図6では、タービン翼10を2個として双発形式とした場合を示したが、浮体構造物2や第1と第2の浮体構造物16,17の大きさを変えて、タービン翼10を1個としたり、3個又はそれ以上とすることは任意である。
Note that the present invention is not limited to the embodiments described above. For example, in the embodiment shown in FIGS. 1 to 3, the mooring line is shown as being moored by one
その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加え得ることは勿論である。 Of course, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
1,1a 水中発電装置、2 浮体構造物、3 浮力調整装置、4 浮力調整装置(傾動機構)、5 係留索、8 発電機、9 タービン軸(軸)、10 タービン翼、11 海流、13 制御装置、16 第1の浮体構造物(浮体構造物)、17 第2の浮体構造物(浮体構造物)、19 傾動機構、24 支持柱、24a ヒンジ、25 油圧シリンダ装置、a 設定深度値、b 現在深度値、c 指令、d 指令 1, 1a Underwater power generation device, 2 Floating structure, 3 Buoyancy adjustment device, 4 Buoyancy adjustment device (tilting mechanism), 5 Mooring line, 8 Generator, 9 Turbine shaft (shaft), 10 Turbine blade, 11 Current, 13 Control Device, 16 first floating structure (floating structure), 17 second floating structure (floating structure), 19 tilting mechanism, 24 support column, 24a hinge, 25 hydraulic cylinder device, a set depth value, b Current depth value, c command, d command
Claims (3)
前記浮体構造物に備えて、該浮体構造物を傾動させて前記タービン翼を上下方向に向けるようにする傾動機構と、
稼働中に計測される現在深度値と設定された設定深度値とを比較して差があると、前記浮体構造物を傾動させるよう前記傾動機構に指令を与える制御装置と、からなること
を特徴とする水中発電装置。 A floating structure that includes a turbine blade and a generator that generates electric power by rotation of the turbine blade, and is moored by a mooring line on the seabed so that the axis of the turbine blade faces the downstream side of the flow of the ocean current;
A tilting mechanism for tilting the floating structure so that the turbine blades are directed in the vertical direction in preparation for the floating structure;
A control device that gives a command to the tilting mechanism to tilt the floating structure when there is a difference between a current depth value measured during operation and a set depth value that has been set. An underwater power generator.
請求項1記載の水中発電装置。 The underwater power generation device according to claim 1, wherein the tilt mechanism is based on buoyancy adjustment of a buoyancy adjustment device provided in the floating structure.
請求項1記載の水中発電装置。 The floating structure is a first floating structure and a second floating structure including the turbine blades and the generator, and the tilting mechanism is the second floating structure and the first floating structure. The underwater power generation apparatus according to claim 1, wherein the underwater power generation apparatus includes a support column interposed between the object and a hydraulic cylinder device.
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