JP2018168943A - 整流装置 - Google Patents

Abstract

【課題】単純な構造で流体の整流を行う手段を提供する。【解決手段】箱状体１１は海水面上に浮かぶ浮体の下面に取り付けられた棒状体１２１と、回転部材１２２を介して連結され、海中において概ね鉛直方向の軸周りに回転自在に支持されている。箱状体１１は２つの開口部を有し、海水は箱状体１１の一方の開口部から流入し他方の開口部から流出する。箱状体１１は、一方の開口部から他方の開口部に向かう流れの方向の垂直面による断面積が漸拡する第１の領域と、第１の領域の下流側に位置し断面積が変化しない第２の領域と、第２の領域の下流側に位置し断面積が漸縮する第３の領域を有する空間を形成する。箱状体１１により形成される空間の中央部分には、潮流発電等に適した、海水の流れが均質な領域が生じる。【選択図】図４

Description

本発明は、流体の整流を行う技術に関する。

水、空気等の流体の流れの方向及び速度が均質な空間を得たい場合がある。例えば、潮力や風力により発電を行う場合、流体の流れを受けて発電を行う発電装置は、通常、流れの方向及び速度が均質な空間内に置かれることを前提に設計されている。従って、流れの方向又は速度が不均質な空間にそれらの発電装置が置かれると、発電装置が十分な能力を発揮できない、無理な加重がかかって発電装置が損傷する、等の不都合が生じる危険性がある。そのため、効率的な発電が安全に行われるためには、発電装置を流れの方向及び速度が均質な空間に配置することが望ましい。

流体を整流する技術を開示している特許文献として、例えば特許文献１がある。特許文献１には、ブロワと乾燥機の間の流路に配置され、整流機能を備えた濾過ケースが記載されている。特許文献１に記載の濾過ケースは、空気取入口から流路面積が次第に拡がるように形成された拡大部に組み付けられる整流部材を有する。当該整流部材は２枚のハニカム構造体の板形状を「く」の字状に配置し、それらの外周部分が拡大部の内面に直交するように配置される。その結果、ハニカム構造により形成される空気の流路が拡大部の内面に沿った方向となり、空気取入口から濾過ケースに流れ込む空気が、拡大部の下流側に配置されたフィルタの全体に渡り概ね等しい速度で当たることになる。

特開２０１６−１９１４８８号公報

発電等に用いられる空気や水の流れを整流する整流装置は、強い力がかかっても破損しないように単純な構造であることが望ましい。本発明は、単純な構造で流体の整流を行う手段を提供する。

上述した課題を解決するため、本発明は、第１の開口部と、前記第１の開口部と同一形状の第２の開口部とを介して外部と通じる空間であって、前記第１の開口部から流入し前記第２の開口部から流出する流体、又は、前記第２の開口部から流入し前記第１の開口部から流出する流体の流れの方向の垂直面による断面積が、前記第１の開口部側から前記第２の開口部側へ向かう程、増大する第１の領域と、前記第１の領域より前記第２の開口部側に位置し、当該断面積が、前記第１の開口部側から前記第２の開口部側へ向かう間、変化しない第２の領域と、前記第２の領域より前記第２の開口部側に位置し、当該断面積が、前記第１の開口部側から前記第２の開口部側へ向かう程、減少する第３の領域とを含む空間を形成する箱状体を備える整流装置を第１の態様として提案する。

上記の第１の態様に係る整流装置によれば、箱状体により形成される空間内に、当該空間を流れる流体の方向及び速度が均質となる領域が生じる。

本発明の第１の態様に係る整流装置において、前記第１の開口部から流入し前記第２の開口部から流出する流体、又は、前記第２の開口部から流入し前記第１の開口部から流出する流体の流れの方向と直交する軸周りに前記箱状体を回転可能に支持する支持部を備える、という構成が第２の態様として採用されてもよい。

上記の第２の態様に係る整流装置によれば、箱状体により形成される空間内の流路の方向が、箱状体の周りを流れる流体の流れの方向に沿うように、箱状体の方向の調整が行われる。

本発明の第２の態様に係る整流装置において、前記支持部により回転可能に支持される前記箱状体を前記軸周りに回動させる回動部を備える、という構成が第３の態様として採用されてもよい。

上記の第３の態様に係る整流装置によれば、例えば、箱状体により形成される空間を流れる流体の流れの方向が、周りを流れる流体の流れの方向に沿うように、箱状体の軸周りの角度が調整される。

また、本発明は、上記の第１乃至第３のいずれかの態様に係る整流装置と、前記整流装置の前記箱状体により形成される空間のうち、前記第１の開口部内の任意の点と前記第２の開口部内の任意の点とを結ぶ直線の通過する領域内に配置され、当該空間内を流れる流体の運動エネルギーにより発電を行う発電装置とを備える発電システムを第４の態様として提案する。

上記の第４の態様に係る発電システムによれば、流れの方向及び速度が均質な流体により、効率的かつ安全に発電が行われる。

本発明によれば、単純な構造により流体の整流が行われる。

一実施形態に係る発電システムを示した図。 一実施形態に係る箱状体の斜視図。 一実施形態に係る箱状体の正面図。 一実施形態に係る箱状体の右側面図。 一実施形態に係る箱状体の上面図。 一実施形態に係る箱状体により形成される空間の形状を説明するための図。 一実施形態に係る支持部が概ね鉛直方向の軸周りに回転自在に箱状体を支持する様子を説明するための図。 一実施形態に係る箱状体により形成される空間に配置される発電装置の位置を示した図。 一実施形態に係る箱状体により形成される空間に配置される発電装置の位置を示した図。 一比較例の箱状体の斜視図。 一比較例の箱状体の水平断面図。 一比較例の箱状体内を流れる水の流れの均質性を解析したシミュレーションの結果を示した図。 一比較例の箱状体内を流れる水の流れの均質性を解析したシミュレーションの結果を示した図。 一比較例の箱状体の斜視図。 一比較例の箱状体の水平断面図。 一比較例の箱状体内を流れる水の流れの均質性を解析したシミュレーションの結果を示した図。 一比較例の箱状体内を流れる水の流れの均質性を解析したシミュレーションの結果を示した図。 一実施形態に係る箱状体の水平断面図。 一実施形態に係る箱状体内を流れる水の流れの均質性を解析したシミュレーションの結果を示した図。 一実施形態に係る箱状体内を流れる水の流れの均質性を解析したシミュレーションの結果を示した図。 一変形例に係る箱状体内を流れる水の流れの均質性を解析したシミュレーションの結果を示した図。 一変形例に係る箱状体内を流れる水の流れの均質性を解析したシミュレーションの結果を示した図。 一変形例に係る発電システムを示した図。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

［実施形態］
図１は、本実施形態に係る発電システム１と、発電システム１を水中で支持する構造物を示した図である。発電システム１は潮流のある海中に配置されている。本実施形態において、発電システム１は、海水面上に浮かぶ浮体２の下面に取り付けられた状態で海中に配置されている。

浮体２は、海底上に配置されたアンカー３とロープ４により連結された状態で海水面上の所定位置に係留されている。なお、図１においてアンカー３とロープ４が２つずつ示されているが、これらの数は任意に変更されてよい。

発電システム１は、箱状体１１と、箱状体１１を海中において概ね鉛直方向の軸周りに回転自在に支持する支持部１２と、箱状体１１により形成される空間内に配置された発電装置１３を備える。箱状体１１と支持部１２は、方向及び速度が均質な潮流が生成される空間を形成する整流装置を構成する。箱状体１１及び支持部１２により潮流が整流される点については後述する。

図２Ａ〜図２Ｄ（以下、これらの図を「図２」と総称する）は、箱状体１１を示した図である。図２Ａは箱状体１１の斜視図である。図２Ｂは箱状体１１を図２Ａの矢印Ｘの方向に見た図（以下、正面図とする）である。図２Ｃは箱状体１１を図２Ａの矢印Ｙの方向に見た図（右側面図）である。図２Ｄは箱状体１１を図２Ａの矢印Ｚの方向に見た図（平面図）である。なお、箱状体１１の背面図は図２Ｂに示される正面図と同様である。同様に、箱状体１１の左側面図は図２Ｃに示される右側面図と同様であり、箱状体１１の底面図は図２Ｄに示される平面図と同様である。

図２に示されるように、箱状体１１は、上面を構成する八角形の板状体１１１と、底面を構成する八角形の板状体１１２と、側面を構成する矩形の板状体１１３、板状体１１４、板状体１１５、板状体１１６、板状体１１７及び板状体１１８を有する。

板状体１１１と板状体１１２に挟まれる空間は、６枚の板状体（板状体１１３〜１１８）により側方が塞がれるが、板状体１１３と板状体１１８の間にいずれの板状体にも塞がれない開口部Ｈ１１と、板状体１１５と板状体１１６の間にいずれの板状体にも塞がれない開口部Ｈ１２が形成されている。

潮流の方向が概ね矢印Ｘの方向である場合、海水は箱状体１１により形成される空間に開口部Ｈ１１から流入し、開口部Ｈ１２から流出する。また、潮流の方向が概ね矢印Ｘと反対の方向である場合、海水は箱状体１１により形成される空間に開口部Ｈ１２から流入し、開口部Ｈ１２から流出する。

図３は、箱状体１１の水平断面図（図２Ｂに示すＡ−Ａ断面図）であり、箱状体１１により形成される空間の形状を示している。箱状体１１により形成される空間は、領域Ｓ１、領域Ｓ２及び領域Ｓ３を含む。領域Ｓ１は、開口部Ｈ１１から流入し開口部Ｈ１２から流出する海水の流れの方向（又は、開口部Ｈ１２から流入し開口部Ｈ１１から流出する海水の流れの方向）の垂直面による断面積が、開口部Ｈ１１側から開口部Ｈ１２側へ向かう程、増大する領域である。

領域Ｓ２は、領域Ｓ１より開口部Ｈ１２側に位置し、開口部Ｈ１１から流入し開口部Ｈ１２から流出する海水の流れの方向（又は、開口部Ｈ１２から流入し開口部Ｈ１１から流出する海水の流れの方向）の垂直面による断面積が、開口部Ｈ１１側から開口部Ｈ１２側へ向かう間、変化しない領域である。

領域Ｓ３は、領域Ｓ２より開口部Ｈ１２側に位置し、開口部Ｈ１１から流入し開口部Ｈ１２から流出する海水の流れの方向（又は、開口部Ｈ１２から流入し開口部Ｈ１１から流出する海水の流れの方向）の垂直面による断面積が、開口部Ｈ１１側から開口部Ｈ１２側へ向かう程、減少する領域である。

図４は、支持部１２が概ね鉛直方向の軸周りに回転自在に箱状体１１を支持する様子を説明するための図である。支持部１２は、浮体２の下面に、下方へ延伸するように取り付けられた棒状体１２１と、棒状体１２１の下端と箱状体１１の上面の間に配置された回転部材１２２を備える。回転部材１２２は、棒状体１２１の下端に取り付けられたプレート１２２１と、箱状体１１の上面に取り付けられたプレート１２２２を備える。プレート１２２１とプレート１２２２は、例えば図示せぬボールベアリングを介して連結されており、概ね鉛直方向の軸周りに回転自在である。その結果、箱状体１１は概ね鉛直方向の軸周りにおいて自在に回転できる。

上記のように、箱状体１１は海水中において概ね鉛直方向の軸周りに回転自在であるため、箱状体１１は、潮流の方向の変化に追従して、潮流にもたらす抵抗が最も小さくなる方向へとその方向を変える。すなわち、箱状体１１は、開口部Ｈ１１から流入し開口部Ｈ１２から流出する海水、又は、開口部Ｈ１２から流入し開口部Ｈ１１から流出する海水の流れの方向が潮流の方向と一致するように、その方向を変える。

図５Ａ及び図５Ｂ（以下、これらの図を「図５」と総称する）は、箱状体１１により形成される空間に配置される発電装置１３の位置を示した図である。図５Ａは内部に発電装置１３を収容した状態の箱状体１１の正面図であり、図５Ｂは箱状体１１及び発電装置１３の水平断面図（図５Ａに示すＣ−Ｃ断面図）である。発電装置１３は、海水の運動エネルギーによって概ね鉛直方向の軸周りに回転する垂直軸型タービン１３１を有する垂直軸型潮流発電装置である。

図５に示されるように、発電装置１３は、箱状体１１により形成される空間のうち、開口部Ｈ１１と開口部Ｈ１２とに挟まれる領域Ｓ４（図５Ｂにおいて一点鎖線で示す領域）内に配置される。領域Ｓ４は、開口部Ｈ１１内の任意の点と開口部Ｈ１２内の任意の点とを結ぶ直線の通過する領域である。また、図５Ｂに示されるように、発電装置１３は領域Ｓ２（図５Ｂにおいて破線で示す領域）内に配置されている。すなわち、発電装置１３は、領域Ｓ２と領域Ｓ４に共通する領域Ｓ５（図５Ｂにおいて格子で示される領域）に配置されている。領域Ｓ５は、開口部Ｈ１１と開口部Ｈ１２の間の領域であって、潮流の流れの方向の垂直面による断面積が当該流れの方向における移動に伴い変化しない領域である。

以下に、箱状体１１により形成される空間に流入する海水の流れの方向及び速度が、領域Ｓ５において均質となる点を説明する。図６は、本実施形態に係る箱状体１１とは異なる形状の空間を形成する箱状体２１の斜視図である。図７は、箱状体２１の水平断面図である。図７に示される数値は、箱状体２１の側面を構成する板状体のサイズ（ミリメートル）を示している。箱状体２１は、開口部Ｈ２１と開口部Ｈ２２を有する空間を形成する。

図８Ａ及び図８Ｂは箱状体２１の開口部Ｈ２１から流入し開口部Ｈ２２から流出する水の流れの方向及び速度の均質性を解析したシミュレーションの結果を示した図である。なお、図８Ａ及び図８Ｂに結果を示すシミュレーションは、一般財団法人 沿岸技術研究センターにより提供されている数値波動水槽プログラム「ＣＡＤＭＡＳ−ＳＵＲＦ／３Ｄ」を用いて行われたものである。

図８Ａは、箱状体２１の水平断面図であり、箱状体２１の内外を流れる水流に生じる渦度を濃淡（実際には色）で示している。このシミュレーションにおいて、水の流れの方向は図８Ａの左から右へと向かう方向であり、流速は３．５メートル／秒である。

図８Ｂは、図８Ａに示される観測点Ｐ１〜Ｐ９の各々における流速が、水が流れ始めた時点からどのように変化するかを示したグラフである。これらの９つの観測点の各々に応じたグラフが示す流速が互いに近い程、これらの９つの観測点を含む領域における水の流れの方向及び速度が均質である、と言える。

図８Ｂのグラフが示す、水が流れ始めた時点から２０秒が経過した時点の観測点Ｐ１〜Ｐ９の各々における流速は以下のとおりである。なお、これらの流速の平均値は４．１９メートル／秒である。
観測点Ｐ１：３．７６メートル／秒
観測点Ｐ２：４．３３メートル／秒
観測点Ｐ３：４．４６メートル／秒
観測点Ｐ４：３．７８メートル／秒
観測点Ｐ５：４．３９メートル／秒
観測点Ｐ６：４．４０メートル／秒
観測点Ｐ７：３．７７メートル／秒
観測点Ｐ８：４．３３メートル／秒
観測点Ｐ９：４．４６メートル／秒

上記のように、箱状体２１により形成される空間内の観測点Ｐ１〜Ｐ９を含む領域においては、各観測点における流速が安定した状態において、３．７６メートル／秒〜４．４６メートル／秒の範囲でばらついている。

図９は、本実施形態に係る箱状体１１及び上述した箱状体２１のいずれとも異なる形状の空間を形成する箱状体３１の斜視図である。図１０は、箱状体３１の水平断面図である。図１０に示される数値は、箱状体３１の側面を構成する板状体のサイズ（ミリメートル）を示している。箱状体３１は、開口部Ｈ３１と開口部Ｈ３２を有する空間を形成する。

図１１Ａ及び図１１Ｂは箱状体３１の開口部Ｈ３１から流入し開口部Ｈ３２から流出する水の流れの方向及び速度の均質性を解析したシミュレーションの結果を示した図である。なお、図１１Ａ及び図１１Ｂに結果を示すシミュレーションは、図８Ａ及び図８Ｂと同様に、一般財団法人 沿岸技術研究センターにより提供されている数値波動水槽プログラム「ＣＡＤＭＡＳ−ＳＵＲＦ／３Ｄ」を用いて行われたものである。

図１１Ａは、箱状体３１の水平断面図であり、箱状体３１の内外を流れる水流に生じる渦度を濃淡（実際には色）で示している。このシミュレーションにおいて、水の流れの方向は図１１Ａの左から右へと向かう方向であり、流速は３．５メートル／秒である。

図１１Ｂは、図１１Ａに示される観測点Ｐ１〜Ｐ９の各々における流速が、水が流れ始めた時点からどのように変化するかを示したグラフである。

図１１Ｂのグラフが示す、水が流れ始めた時点から２０秒が経過した時点の観測点Ｐ１〜Ｐ９の各々における流速は以下のとおりである。なお、これらの流速の平均値は４．２０メートル／秒である。
観測点Ｐ１：４．５３メートル／秒
観測点Ｐ２：３．７５メートル／秒
観測点Ｐ３：３．６６メートル／秒
観測点Ｐ４：４．３０メートル／秒
観測点Ｐ５：４．７０メートル／秒
観測点Ｐ６：４．７０メートル／秒
観測点Ｐ７：４．５１メートル／秒
観測点Ｐ８：３．８０メートル／秒
観測点Ｐ９：３．８３メートル／秒

上記のように、箱状体３１により形成される空間内の観測点Ｐ１〜Ｐ９を含む領域においては、各観測点における流速が安定した状態において、３．６６メートル／秒〜４．７０メートル／秒の範囲でばらついている。

箱状体３１は、流体の流入口が漸縮する、いわゆるベルマウス形状と呼ばれる流路を形成する。ベルマウス形状の流路を流れる流体の速度は、漸縮部の上流側よりも下流側において速くなる。ただし、図１１Ａ及び図１１Ｂに示されるシミュレーションの結果によって、ベルマウス形状の流路における漸縮部の下流側の領域において、流体の速度は均質に速くはならず、流速の速い部分と流速の遅い部分が生じることが確認された。この不均質性は、ベルマウス形状の流路における漸縮部の下流側の領域において生じる縮流に起因するものと考えられる。

図１２は、本実施形態に係る箱状体１１の水平断面図（図２Ｃに示すＢ−Ｂ断面図）である。図１２に示される数値は、箱状体１１の側面を構成する板状体のサイズ（ミリメートル）を示している。

図１３Ａ及び図１３Ｂは箱状体１１の開口部Ｈ１１から流入し開口部Ｈ１２から流出する水の流れの方向及び速度の均質性を解析したシミュレーションの結果を示した図である。なお、図１３Ａ及び図１３Ｂに結果を示すシミュレーションは、図８Ａ、図８Ｂ、図１１Ａ及び図１１Ｂと同様に、一般財団法人 沿岸技術研究センターにより提供されている数値波動水槽プログラム「ＣＡＤＭＡＳ−ＳＵＲＦ／３Ｄ」を用いて行われたものである。

図１３Ａは、箱状体１１の水平断面図であり、箱状体１１の内外を流れる水流に生じる渦度を濃淡（実際には色）で示している。このシミュレーションにおいて、水の流れの方向は図１３Ａの左から右へと向かう方向であり、流速は３．５メートル／秒である。

図１３Ｂは、図１３Ａに示される観測点Ｐ１〜Ｐ９の各々における流速が、水が流れ始めた時点からどのように変化するかを示したグラフである。

図１３Ｂのグラフが示す、水が流れ始めた時点から２０秒が経過した時点の観測点Ｐ１〜Ｐ９の各々における流速は以下のとおりである。なお、これらの流速の平均値は４．３２メートル／秒である。
観測点Ｐ１：４．２９メートル／秒
観測点Ｐ２：４．３６メートル／秒
観測点Ｐ３：４．２０メートル／秒
観測点Ｐ４：４．３０メートル／秒
観測点Ｐ５：４．４４メートル／秒
観測点Ｐ６：４．４６メートル／秒
観測点Ｐ７：４．２９メートル／秒
観測点Ｐ８：４．３６メートル／秒
観測点Ｐ９：４．２０メートル／秒

上記のように、箱状体１１により形成される空間内の観測点Ｐ１〜Ｐ９を含む領域においては、各観測点における流速が安定した状態において、４．２０メートル／秒〜４．４６メートル／秒の範囲でばらついている。

このように、箱状体１１により形成される空間内の観測点Ｐ１〜Ｐ９を含む領域における流速のばらつきは、箱状体２１又は箱状体３１により形成される空間内の観測点Ｐ１〜Ｐ９を含む領域における流速のばらつきと比較し、明らかに小さい。すなわち、箱状体１１は、箱状体２１及び箱状体３１のいずれと比較しても、流れが均質な領域を生じる。

また、箱状体１１により形成される空間内の観測点Ｐ１〜Ｐ９の各々における流速の平均値は、箱状体３１により形成されるベルマウス形状の流路内の観測点Ｐ１〜Ｐ９の各々における流速の平均値よりも速い。なお、箱状体１１と箱状体３１は占有する面積が概ね等しく、また、製造に要する資材の量も概ね等しい。すなわち、本実施形態に係る箱状体１１によれば、少なくとも箱状体３１による場合と比較し、均質かつ平均的に速い速度の流れを生じる領域が形成される。

以上説明したように、箱状体１１は、内部を通過する流体の流れが均質となる領域（図５Ｂの領域Ｓ５）を生じる。従って、当該領域、すなわち、箱状体１１内の領域Ｓ５に配置されている発電装置１３は効率的に発電を行うことができると同時に、無理な加重がかかって発電装置１３が損傷する危険性が低い。

［変形例］
上述した実施形態は様々に変形されてよい。以下にそれらの変形例を示す。なお、以下に示す変形例は、適宜組み合わされてもよい。

（１）上述した箱状体１１の形状は一例であって、第１の開口部と、第１の開口部と同一形状の第２の開口部とを介して外部と通じる空間であって、以下の条件を満たす第１乃至第３の領域を含む空間を形成する箱状体であれば、どのような形状の箱状体が本発明に係る箱状体として採用されてもよい。

（第１の領域）第１の開口部から流入し第２の開口部から流出する流体、又は、第２の開口部から流入し第１の開口部から流出する流体の流れの方向（以下、「流れの方向」という）の垂直面による断面積が、第１の開口部側から第２の開口部側へ向かう程、増大する。

（第２の領域）第１の領域より第２の開口部側に位置し、流れの方向の垂直面による断面積が、第１の開口部側から第２の開口部側へ向かう間、変化しない。

（第３の領域）第２の領域より第２の開口部側に位置し、流れの方向の垂直面による断面積が、第１の開口部側から第２の開口部側へ向かう程、減少する。

図１４Ａ及び図１４Ｂは、滑らかなカーブを描く漸拡部及び漸縮部を有する側面を備える箱状体４１の開口部Ｈ４１から流入し開口部Ｈ４２から流出する水の流れの方向及び速度の均質性を解析したシミュレーションの結果を示した図である。なお、図１４Ａ及び図１４Ｂに結果を示すシミュレーションは、図８Ａ、図８Ｂ、図１１Ａ、図１１Ｂ、図１３Ａ及び図１３Ｂと同様に、一般財団法人 沿岸技術研究センターにより提供されている数値波動水槽プログラム「ＣＡＤＭＡＳ−ＳＵＲＦ／３Ｄ」を用いて行われたものである。

図１４Ａは、箱状体４１の水平断面図であり、箱状体４１の内外を流れる水流に生じる渦度を濃淡（実際には色）で示している。このシミュレーションにおいて、水の流れの方向は図１４Ａの左から右へと向かう方向であり、流速は３．５メートル／秒である。

図１４Ｂは、図１４Ａに示される観測点Ｐ１〜Ｐ９の各々における流速が、水が流れ始めた時点からどのように変化するかを示したグラフである。

図１４Ｂのグラフが示す、水が流れ始めた時点から２０秒が経過した時点の観測点Ｐ１〜Ｐ９の各々における流速は以下のとおりである。なお、これらの流速の平均値は４．０９メートル／秒である。
観測点Ｐ１：３．９７メートル／秒
観測点Ｐ２：４．０８メートル／秒
観測点Ｐ３：３．８７メートル／秒
観測点Ｐ４：４．２５メートル／秒
観測点Ｐ５：４．３６メートル／秒
観測点Ｐ６：４．３５メートル／秒
観測点Ｐ７：３．９７メートル／秒
観測点Ｐ８：４．０８メートル／秒
観測点Ｐ９：３．８７メートル／秒

上記のように、箱状体４１により形成される空間内の観測点Ｐ１〜Ｐ９を含む領域においては、各観測点における流速が安定した状態において、３．８７メートル／秒〜４．３６メートル／秒の範囲でばらついている。このばらつきは、箱状体２１及び箱状体３１による場合と比較し小さい。このように、上述した第１乃至第３の領域を含む空間を形成する形状であれば、箱状体により形成される空間内には流れが均質な領域が生じる。

（２）上述した実施形態において、発電装置１３は垂直軸型潮流発電装置であるものとした。箱状体１１内に配置される発電装置の方式はこれに限られない。例えば、水平軸型潮流発電装置が箱状体１１内に配置されてもよい。

（３）上述した実施形態において、箱状体１１は概ね鉛直方向の軸周りに全周に渡り回転自在であるものとした。これに代えて、箱状体１１の回転が規制部によって所定範囲内に規制されてもよい。例えば、上げ潮時における平均的な潮流の方向と、下げ潮時における平均的な潮流の方向が異なる場所に発電システム１が配置される場合、箱状体１１はそれらの潮流の平均的な方向の変化の範囲内で回転自在であれば足りる。すなわち、一時的な潮流の方向の乱れに追従して箱状体１１が回転すると、発電装置１３による発電効率が下がるため、そのような発電効率の低下を抑制するために、箱状体１１の回転の範囲が所定範囲内に規制されることが望ましい場合がある。

従って、発電システム１が、支持部１２に回転自在に支持される箱状体１１の回転を所定範囲内に規制する規制部を備えてもよい。例えば、規制部の一例として、箱状体１１の上面を構成する板状体１１１から上方に突起するように配置された２本の棒状体と、支持部１２の棒状体１２１から側方に突起するように配置された板状体を有する規制部が考えられる。この場合、板状体の回転可能な範囲は２本の棒状体の間の範囲に規制される。その結果、箱状体１１の回転が所定範囲内に規制される。

（４）上述した実施形態において、箱状体１１は概ね鉛直方向の軸周りに回転自在であり、潮流の方向の変化に追従して自由に回転可能であるものとした。これに代えて、発電システム１が、支持部１２により回転可能に支持される箱状体１１を、概ね鉛直方向の軸周りに回動させる回動部を備えてもよい。

図１５は、回動部７１を備える発電システム１を例示した図である。回動部７１は、例えば流速計７１１、制御ユニット７１２及び駆動部７１３を備える。流速計７１１は、例えば、水平面上の異なる３方向の各々における潮流の速度を測定する３軸流速計である。

制御ユニット７１２は、流速計７１１の計測結果に基づき潮流の平均的な方向を特定し、箱状体１１の開口部Ｈ１１から流入し開口部Ｈ１２から流出する海水の流れの方向、もしくは、開口部Ｈ１２から流入し開口部Ｈ１１から流出する海水の流れの方向を、特定した平均的な潮流の方向と一致させるように、駆動部７１３に対し駆動の指示を行う。

駆動部７１３は、プレート１２２１に対するプレート１２２２の角度を、概ね鉛直方向の軸周りに、制御ユニット７１２に指示された角度だけ回転させる。

この変形例によれば、箱状体１１の開口部Ｈ１１と開口部Ｈ１２を結ぶ方向が潮流の平均的な方向と一致するように調整される。その結果、一時的な潮流の方向の乱れに追従して箱状体１１が不必要に回転することがなく、発電装置１３による効率的な発電が行われる。

（５）上述した実施形態において、箱状体１１は概ね鉛直方向の軸周りに回転するものとしたが、箱状体１１の回転の軸の方向は、開口部Ｈ１１から流入し開口部Ｈ１２から流出する海水、又は、開口部Ｈ１２から流入し開口部Ｈ１１から流出する海水の流れの方向と直交する軸であればいずれの方向であってもよい。例えば、水平面に対する潮流の方向が変化する海域に発電システム１が配置される場合には、箱状体１１が支持部１２により、概ね水平方向の軸周りに回転可能に支持されてもよい。この場合、箱状体１１は、いわゆるピッチングにより、潮流の方向に追従するように方向を変化することができる。

（６）上述した実施形態において、発電システム１は浮体２に取り付けられた状態で海中に配置される。発電システム１の配置の形態はこれに限られない。例えば、発電システム１が、海底に根入れされた杭や、橋脚等の既設の海中構造物等に配置されてもよい。

（７）上述した実施形態において、箱状体１１は水中に配置されるものとしたが、箱状体１１が水以外の流体内に配置されてもよい。例えば、箱状体１１が空気中に配置され、風力発電装置である発電装置１３が箱状体１１内に配置されてもよい。

（８）上述した実施形態において、箱状体１１内に生じる流れが均質な領域は発電に利用されるものとしたが、当該領域の利用の用途は発電に限られない。例えば、均質な流れ環境下における装置の挙動を検証するために箱状体１１が用いられてもよい。

１…発電システム、２…浮体、３…アンカー、４…ロープ、１１…箱状体、１２…支持部、１３…発電装置、２１…箱状体、３１…箱状体、４１…箱状体、７１…回動部、１１１…板状体、１１２…板状体、１１３…板状体、１１４…板状体、１１５…板状体、１１６…板状体、１１７…板状体、１１８…板状体、１２１…棒状体、１２２…回転部材、１３１…垂直軸型タービン、７１１…流速計、７１２…制御ユニット、７１３…駆動部、１２２１…プレート、１２２２…プレート

Claims (4)

1. 第１の開口部と、前記第１の開口部と同一形状の第２の開口部とを介して外部と通じる空間であって、前記第１の開口部から流入し前記第２の開口部から流出する流体、又は、前記第２の開口部から流入し前記第１の開口部から流出する流体の流れの方向の垂直面による断面積が、前記第１の開口部側から前記第２の開口部側へ向かう程、増大する第１の領域と、前記第１の領域より前記第２の開口部側に位置し、当該断面積が、前記第１の開口部側から前記第２の開口部側へ向かう間、変化しない第２の領域と、前記第２の領域より前記第２の開口部側に位置し、当該断面積が、前記第１の開口部側から前記第２の開口部側へ向かう程、減少する第３の領域とを含む空間を形成する箱状体
   を備える整流装置。
2. 前記第１の開口部から流入し前記第２の開口部から流出する流体、又は、前記第２の開口部から流入し前記第１の開口部から流出する流体の流れの方向と直交する軸周りに前記箱状体を回転可能に支持する支持部を備える
   請求項１に記載の整流装置。
3. 前記支持部により回転可能に支持される前記箱状体を前記軸周りに回動させる回動部を備える
   請求項２に記載の整流装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の整流装置と、
   前記整流装置の前記箱状体により形成される空間のうち、前記第１の開口部内の任意の点と前記第２の開口部内の任意の点とを結ぶ直線の通過する領域内に配置され、当該空間内を流れる流体の運動エネルギーにより発電を行う発電装置と
   を備える発電システム。