(57)【要約】【課題】本発明は、海洋構造物に設置して、高い発電効率が得られるとともに、損傷するおそれを低減できる潮流発電装置、潮流発電装置が設置範囲に設置された海洋構造物、並びに設置範囲設定方法を提供することを目的とする。【解決手段】橋脚１００ａにおける没水部分１１０に設置された潮流発電装置１０は、平面視において、橋脚１００ａにおける潮流Ｃの流れ方向に沿う側面部分を平面方向設置範囲Ａｈとし、橋脚１００ａの没水部分１１０において、水深方向Ｖにおける海面Ｓｆから所定の深さまでの水面側所定範囲Ａｆ及び海底Ｓｂから所定の高さまでの海底側所定範囲Ａｂを除く範囲を水深方向設置範囲Ａｖとし、平面方向設置範囲Ａｈ、且つ水深方向設置範囲Ａｖで構成される設置範囲Ａに発電機２２が設置された。【選択図】図２
2020183710.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
海洋構造物における没水部分に発電機を設置して構成する潮流発電装置であって、
平面視において、前記海洋構造物における潮流の流れ方向に沿う部分を平面方向設置範囲とし、
前記没水部分において、水深方向における水面から所定の深さまでの水面側所定範囲及び海底から所定の高さまでの海底側所定範囲の少なくとも一方を除く範囲を水深方向設置範囲とし、
前記平面方向設置範囲、且つ前記水深方向設置範囲で構成される設置範囲に前記発電機が設置された
潮流発電装置。
【請求項２】
前記水面側所定範囲が首飾り渦発生領域であり、
前記海底側所定範囲が馬蹄形渦発生領域である
請求項１に記載の潮流発電装置。
【請求項３】
前記水面側所定範囲及び前記海底側所定範囲が乱流強度の水深方向分布に基づいて定められた
請求項１又は２に記載の潮流発電装置。
【請求項４】
前記水面側所定範囲及び前記海底側所定範囲は、前記乱流強度が０．２７より大きい範囲とした
請求項３に記載の潮流発電装置。
【請求項５】
前記設置範囲に、前記発電機が複数設置された
請求項１乃至４のうちいずれかに記載の潮流発電装置。
【請求項６】
前記発電機は、垂直軸揚力式タービンで構成された
請求項１乃至５のうちいずれかに記載の潮流発電装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のうちいずれかに記載の前記潮流発電装置が前記設置範囲に設置された
海洋構造物。
【請求項８】
海洋構造物に設置した発電機で構成する潮流発電装置の前記海洋構造物の没水部分における設置範囲を設定する設置範囲設定方法であって、
平面視において、前記海洋構造物における潮流の流れ方向に沿う部分を平面方向設置範囲とし、
前記没水部分において、水深方向における水面から所定の深さまでの水面側所定範囲及び海底から所定の高さまでの海底側所定範囲の少なくとも一方を除く範囲を水深方向設置範囲とし、
前記設置範囲を前記平面方向設置範囲、且つ前記水深方向設置範囲で構成された範囲とする
設置範囲設定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、潮流を利用して発電する潮流発電装置、潮流発電装置が設置範囲に設置された海洋構造物、並びに設置範囲設定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
海水の流れ、即ち潮流を利用して発電する潮流発電装置として、着床式、タワー式、桟橋式、浮体式などのさまざまなものが提案されている。  
これらの潮流発電装置は、発電用に設けられた海洋構造物であることが多いが、例えば、特許文献１には、海中構造物である橋脚に水車（発電機）を設けた発電装置が開示されている。
【０００３】
このように、発電用でない海洋構造物を利用することで、発電用に海洋構造物を設ける場合に比べ、発電コストを低減できると考えられる。  
しかしながら、発電用でない海洋構造物に発電機を設ける場合、発電機を設置する箇所によっては、十分な発電が得られるほどの潮流が得られず、あるいは、激しい流れによって発電装置が損傷するおそれがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２２０５−２１４１４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで本発明は、海洋構造物に設置して、高い発電効率が得られるとともに、損傷するおそれを低減できる潮流発電装置、潮流発電装置が設置範囲に設置された海洋構造物、並びに設置範囲設定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、海洋構造物における没水部分に発電機を設置して構成する潮流発電装置であって、平面視において、前記海洋構造物における潮流の流れ方向に沿う部分を平面方向設置範囲とし、前記没水部分において、水深方向における水面から所定の深さまでの水面側所定範囲及び海底から所定の高さまでの海底側所定範囲の少なくとも一方を除く範囲を水深方向設置範囲とし、前記平面方向設置範囲、且つ前記水深方向設置範囲で構成される設置範囲に前記発電機が設置されたことを特徴とする。  
またこの発明は、上述の前記潮流発電装置が前記設置範囲に設置された海洋構造物であることを特徴とする。
【０００７】
さらにまたこの発明は、海洋構造物に設置した発電機で構成する潮流発電装置の前記海洋構造物の没水部分における設置範囲を設定する設置範囲設定方法であって、平面視において、前記海洋構造物における潮流の流れ方向に沿う部分を平面方向設置範囲とし、前記没水部分において、水深方向における水面から所定の深さまでの水面側所定範囲及び海底から所定の高さまでの海底側所定範囲の少なくとも一方を除く範囲を水深方向設置範囲とし、前記設置範囲を前記平面方向設置範囲、且つ前記水深方向設置範囲で構成された範囲とすることを特徴とする。
【０００８】
上記海洋構造物は、すべてが水中に没水したり、一部が海面上に露出したりするものの海底に設置された構造物、浮体式や吊り下げ式のように海底から浮いた状態の構造物であってもよい。また、海洋構造物は、既に設置された既設の構造物、あるいは、主たる目的が発電とは異なる新設の構造物であってもよい。
【０００９】
また、上述の海洋構造物の没水部分は、海洋構造物において水中に配置されている一部分であってもよいし、水中に配置された海洋構造物における全体であってもよい。  
なお、本明細書において、没水部分とは、海洋構造物において水中に配置される部分をいう。
【００１０】
上記設置範囲に設置された発電機で構成する潮流発電装置は、設置範囲に設置した複数の発電機で潮流発電装置を構成してもよいし、一台の発電機で潮流発電装置を構成してもよい。
【００１１】
また、上述の前記海洋構造物における潮流の流れ方向に沿う部分は、前記海洋構造物における潮流の下流側に形成される流れが弱い、つまり流速が低い後流域に面しない部分であり、上流側から流れてくる潮流に対向できる部分である。  
なお、潮流の上流側とは、上げ潮と引き潮とで流れの方向が変わるため、上げ潮時における潮流に対する上流側、及び引き潮時における潮流に対する上流側の一方のみであってもよいし、両方であってもよい。
【００１２】
例えば、桟橋や多杭基礎の杭のように複数の集合体でひとつの海洋構造物が構成される場合において、上げ潮時における潮流の上流側に配置された杭における上流側と、引き潮時における潮流の上流側（上げ潮時における潮流の下流側）に配置された杭における上流側とに配置してもよい。
【００１３】
また、上述の前記没水部分において、水深方向における水面から所定の深さまでの水面側所定範囲及び海底から所定の高さまでの海底側所定範囲の少なくとも一方を除く範囲は、前記水面側所定範囲及び前記海底側所定範囲の両方を除く場合、前記水面側所定範囲及び前記海底側所定範囲のうち一方だけが存在する海洋構造物において存在する一方の所定範囲を除く場合、両方の所定範囲が存在するものの一方のみを除く場合を含む。
【００１４】
この発明により、海洋構造物に設置して、高い発電効率が得られるとともに、損傷するおそれを低減することができる。  
詳述すると、平面視において、前記海洋構造物における潮流の流れ方向に沿う部分である平面方向設置範囲に発電機を設置することで、流れの速い潮流によって効率よく発電機で発電することができる。
【００１５】
また、海洋構造物の没水部分の平面方向設置範囲において、水深方向における水面から所定の深さまでの水面側所定範囲及び海底から所定の高さまでの海底側所定範囲は、渦が発生して流れが激しくなるが、前記水面側所定範囲及び前記海底側所定範囲の少なくとも一方を除く水深方向設置範囲は、流れが適度な速さであるため、潮流発電装置が損傷するおそれを低減することができる。
【００１６】
なお、上述の発電機が損傷するとは、発電機自体の損傷、発電機を海洋構造物に取付ける取付治具の損傷、及び発電機が取付治具を介して取付けられた海洋構造物の損傷のいずれか、あるいはこれらの組み合わせを含むものである。
【００１７】
この発明の態様として、前記水面側所定範囲が首飾り渦発生領域であり、前記海底側所定範囲が馬蹄形渦発生領域であってもよい。  
この発明により、海面近くで生じる首飾り渦や海底近くで生じる馬蹄形渦の激しい流れによって潮流発電装置が損傷することを防止できる。
【００１８】
またこの発明の態様として、前記水面側所定範囲及び前記海底側所定範囲が乱流強度の水深方向分布に基づいて定められてもよい。  
この発明により、より正確に水深方向設置範囲を設定し、潮流発電装置が損傷するおそれを低減することができる。
【００１９】
詳述すると、前記水面側所定範囲に首飾り渦が発生していても、前記海底側所定範囲に馬蹄形渦が発生していても、乱流強度が低い場合、損傷するおそれは低いものの、流れは速いため、効率よく発電させることができる範囲として設定することができる。したがって、高い発電効率が得られるとともに、潮流発電装置が損傷するおそれを低減することができる。
【００２０】
またこの発明の態様として、前記水面側所定範囲及び前記海底側所定範囲は、前記乱流強度が０．２７より大きい範囲としてもよい。  
この発明により、さらに、精度よく水深方向設置範囲を設定し、潮流発電装置が損傷するおそれを低減することができる。
【００２１】
詳述すると、前記乱流強度が０．２７より大きい範囲を前記潮流発電装置が損傷するおそれがある前記水面側所定範囲や前記海底側所定範囲とするため、明確かつ精度よく、高い発電効率が得られるとともに、潮流発電装置が損傷するおそれを低減できる水深方向設置範囲を設定することができる。
【００２２】
またこの発明の態様として、前記設置範囲に、前記発電機が複数設置されてもよい。  
この発明により、前記設置範囲に設置された複数の前記発電機で、一台の大型の発電機が設置された場合に比べて、効率よく発電することができる。
【００２３】
またこの発明の態様として、前記発電機は、垂直軸揚力式タービンで構成されてもよい。  
この発明により、コンパクト且つ簡易な構造で効率よく発電することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明により、本発明は、海洋構造物に設置して、高い発電効率が得られるとともに、損傷するおそれを低減できる潮流発電装置、潮流発電装置が設置範囲に設置された海洋構造物、並びに設置範囲設定方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】潮流発電装置が設置範囲に設置された海洋構造物の一部斜視図。
【図２】潮流発電装置が設置範囲に設置された海洋構造物の平面図。
【図３】潮流発電装置が設置範囲に設置された海洋構造物の説明図。
【図４】設置範囲の設定方法について説明する説明図。
【図５】潮流発電装置を構成する発電機の斜視図。
【図６】潮流発電装置が設置される海洋構造物の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
この発明の一実施形態を、図１乃至図５とともに説明する。  
なお、図１は潮流発電装置１０が設置範囲Ａに設置された潮流発電構造物１の一部斜視図を示し、図２は潮流発電装置１０が設置範囲Ａに設置された潮流発電構造物１の平面図を示し、図３は潮流発電装置１０が設置範囲Ａに設置された潮流発電構造物１の説明図を示し、図４は設置範囲Ａの設定方法について説明する説明図を示し、図５は潮流発電装置１０を構成する発電機２２の斜視図を示している。
【００２７】
詳述すると、図３（ａ）は側面図を示し、図３（ｂ）は橋脚１００ａに対して作用する潮流Ｃによる乱流強度の水深方向Ｖの分布を示すグラフであり、図３（ｃ）は橋脚１００ａに対して作用する潮流Ｃによる流速の水深方向Ｖの分布を示すグラフである。なお、図３（ａ）に一点鎖線で設置範囲Ａを図示している。
【００２８】
図４（ａ）は海洋構造物１００に対する平面方向Ｈの平面方向設置範囲Ａｈについて説明する概略平面図であり、図４（ｂ）は海洋構造物１００に対する水深方向Ｖの水深方向設置範囲Ａｖについて説明する概略側面図を示している。
【００２９】
本発明は、海洋構造物１００（１００ａ）に設置して、海水の流れ、即ち潮流Ｃを利用して、高い発電効率が得られるとともに、損傷するおそれを低減できる潮流発電装置１０、潮流発電装置１０が設置範囲Ａに設置された潮流発電構造物１、並びに設置範囲Ａの設定方法である。
【００３０】
詳述すると、図１に示すように、潮流発電構造物１は、海洋構造物１００である橋脚１００ａの没水部分１１０に発電機２２で構成する潮流発電装置１０を設置して構成している。  
具体的には、潮流発電構造物１を構成する橋脚１００ａは、図示省略する橋梁における上部構造物を支持する、海中Ｓに設置された多柱式橋脚であり、平面視長方形のフーチング１２０から下方に延びる、３行４列の行列配置された基礎杭１３０と、フーチング１２０の外周縁及び基礎杭１３０の間に配置された防衝工杭１４０と、フーチング１２０の平面視中央から上方に向かって伸びる脚部本体１５０とで構成している。
【００３１】
基礎杭１３０と防衝工杭１４０は、短辺方向Ｘ及び長辺方向Ｙにおいて所定間隔を隔てて配置されるとともに、下方が所定長さ海底Ｓｂに挿入され、上端がフーチング１２０に固定されている。このように構成された橋脚１００ａにおいて、海底Ｓｂから海面Ｓｆまでの間の海中Ｓに配置されている基礎杭１３０及び防衝工杭１４０が没水部分１１０となる。
【００３２】
なお、このような多柱式橋脚は潮流Ｃの流れが速い場所で用いられる。また、橋脚１００ａは、平面視長方形のフーチング１２０の長辺方向Ｙが図示省略する橋梁の橋軸直角方向に向き、長辺方向Ｙが潮流Ｃの流れ方向に向くように設けられている。
【００３３】
このように構成された橋脚１００ａに潮流発電装置１０を設置して潮流発電構造物１を構成している。詳しくは、上述のように構成した平面視長方形状の橋脚１００ａにおける潮流Ｃの流れに沿う、つまり潮流Ｃの流れ方向に沿って延びる長辺部分１０１に潮流発電装置１０を設置している。
【００３４】
なお、潮流Ｃは、図２に示すように、上げ潮Ｃｍと引き潮Ｃｅとで流れの方向が変わるものの、短辺方向Ｘにおける両側の長辺部分１０１が上げ潮Ｃｍと引き潮Ｃｅの流れ方向（長辺方向Ｙ）に沿う部分となり、それぞれの長辺部分１０１（１０１Ｌ，１０１Ｒ）における長辺方向Ｙの両端部付近、つまり上流側と下流側の端部付近に潮流発電装置１０を設けている。
【００３５】
換言すると、平面視長方形状の橋脚１００ａにおける潮流Ｃの流れ方向に沿う長辺部分１０１を平面方向設置範囲Ａｈとしている。上述したように、潮流Ｃは流れが変わるものの、いずれの流れ方向に対しても流れ方向に沿う長辺部分１０１Ｌ，１０１Ｒをそれぞれ平面方向設置範囲Ａｈとしている。
【００３６】
このように、平面方向設置範囲Ａｈに配置される潮流発電装置１０は、複数の発電ユニット２０で構成されている。発電ユニット２０は、図５に示す発電機２２と、発電機２２を支持する支持フレーム２１と、支持フレーム２１を橋脚１００ａに取付ける取付け機構３０とで構成している。
【００３７】
上述したように、複数の発電ユニット２０で構成された潮流発電装置１０は、橋脚１００ａ（海洋構造物１００）の重量に対して０.１％以下の重量とすることで、潮流発電装置１０を設置することが考慮されていない海洋構造物１００であっても、構造上の安全性には影響を及ぼすことはない。なお、図１及び図２では発電機２２を簡略化して図示している。
【００３８】
発電機２２は、図５に示すように、水深方向Ｖに沿う回転軸２３を中心に回転するタービン２４を有する垂直揚力式タービンである。なお、本実施形態では、水深方向Ｖの高さが２ｍ、平面径がφ２ｍのタービン２４を用いているが、これに限定されない。
【００３９】
支持フレーム２１は、水深方向Ｖに所定間隔を隔てて配置した２台の発電機２２を内部に配置可能な水深方向Ｖに長い直方体状のフレーム構造である。このように２台の発電機２２を水深方向Ｖに併設し、支持フレーム２１で支持して発電ユニット２０を構成している。なお、図示省略するが、発電機２２には、潮流Ｃによるタービン２４の回転によって発電した電力を出力する電気設備が接続されている。
【００４０】
上述したように構成された支持フレーム２１を橋脚１００ａに取付ける、つまり発電ユニット２０を橋脚１００ａに取付ける取付け機構３０は、水深方向Ｖに延びる昇降ガイド３１と、昇降ガイド３１を基礎杭１３０及び防衝工杭１４０から支持する平面視コ字状のコ字フレーム３２とで構成している。
【００４１】
昇降ガイド３１は、上端がフーチング１２０上に設けられたコ字フレーム３２に接続され、水深方向Ｖに延びるとともに、長辺方向Ｙに所定間隔を隔てて２本備え、コ字フレーム３２に支持されている。  
コ字フレーム３２は、上述したように、平面視コ字状であり、長辺方向Ｙにおける端部の防衝工杭１４０と長辺方向Ｙに並ぶ基礎杭１３０とに接続されている。また、コ字フレーム３２は水深方向Ｖに所定間隔を隔てて複数備えている。
【００４２】
このように構成された取付け機構３０に対して発電ユニット２０は、水深方向Ｖに昇降可能に構成されている。具体的には、各取付け機構３０の上部のフーチング１２０に昇降設備４０が設けられており、図示省略する昇降器具によって、発電ユニット２０を取付け機構３０に対して水深方向Ｖに昇降させることができる。  
そして、発電ユニット２０を、橋脚１００ａにおけるフーチング１２０の水深方向設置範囲Ａｖに配置することができる。水深方向設置範囲Ａｖについては後述する。
【００４３】
続いて、橋脚１００ａに対する設置範囲Ａの設定方法について、図３及び図４とともに、説明する。  
海中Ｓに設置された海洋構造物１００の平面図を示す図４（ａ）に示すように、上流側から下流側に向かって流れる潮流Ｃは、海洋構造物１００によって流れ方向に対して直交する流れ直交方向に分かれて流れていく。
【００４４】
その際に、海洋構造物１００における流れ方向の中央付近の側方から、海洋構造物１００の後方（下流側）には流れが弱い、つまり流速が低い後流域Ｃｗが形成される。後流域Ｃｗは海洋構造物１００における流れ方向の中央付近の側方から下流側に向かって流れ直交方向に拡がる領域となる。
【００４５】
後流域Ｃｗより上流側において、海洋構造物１００によって流れ直交方向に分かれて流れた潮流Ｃは、流れが速くなる、つまり流速が高くなる加速域Ｃａが形成される。加速域Ｃａの流れは、潮流Ｃの流速が２倍程度になる。  
上述したように潮流Ｃの流速が高くなる加速域Ｃａにおいて海洋構造物１００の側面部分に沿って潮流Ｃが流れるため、当該側面部分を、発電ユニット２０を設置する平面方向設置範囲Ａｈとして設定する。
【００４６】
なお、図４（ａ）に図示する海洋構造物１００は平面視円形であるため、平面方向設置範囲Ａｈは潮流Ｃの上流側となるが、図１等に図示する平面視矩形状の海洋構造物１００の場合、潮流Ｃの流れに沿う側面が平面方向設置範囲Ａｈとなる。
【００４７】
具体的には、上流側から下流側に向かって流れる潮流Ｃが、平面視矩形状などの海洋構造物１００によって流れ直交方向に分かれるため、加速域Ｃａに面する側面としては平面視矩形状などにおける両側の側面となり、両側面が平面方向設置範囲Ａｈとなる。
【００４８】
続いて、平面方向設置範囲Ａｈとともに設置範囲Ａを構成する水深方向設置範囲Ａｖの設定方法について説明する。  
水深方向設置範囲Ａｖを設定するにあたり、海洋構造物１００に対する潮流Ｃの流速を計測する。計測した潮流Ｃの流速に基づいて、下記数式に基づいて乱流強度を算出する。
【００４９】
【数１】
2020183710.tif 000003
【００５０】
算出した潮流Ｃの乱流強度の水深方向Ｖの分布を、図３（ｂ）に示す乱流強度分布グラフで確認すると、海面Ｓｆ付近と海底Ｓｂ付近との乱流強度が著しく増大していることが確認できる。  
一般的に、上流側から下流側に向かって流れる潮流Ｃは、上述したように海洋構造物１００の側方に流れて加速域Ｃａが形成されるものの、図４（ｂ）に示すように、海面Ｓｆから所定深さ分の表層流Ｃｆは、海洋構造物１００によって上向きに流れ、首飾り渦Ｗｎが発生する。発生した首飾り渦Ｗｎにより所定深さ分表層流Ｃｆの流れは急激に速くなり、乱流強度が増大する。
【００５１】
同様に、海底Ｓｂから所定深さ分の底層流Ｃｂは、海洋構造物１００によって下向きに流れ、馬蹄形状の馬蹄形渦Ｗｈが発生する。発生した馬蹄形渦Ｗｈにより所定深さ分底層流Ｃｂの流れは急激に速くなり、乱流強度が増大する。
【００５２】
このように、首飾り渦Ｗｎや馬蹄形渦Ｗｈによって表層流Ｃｆや底層流Ｃｂの流れが急激に速くなる領域に発電ユニット２０を設置すると、発電ユニット２０などが損傷するおそれがある。そのため、首飾り渦Ｗｎが発生し、乱流強度が増大する海面Ｓｆから所定深さ分を水面側所定範囲Ａｆとし、馬蹄形渦Ｗｈが発生し、乱流強度が増大する海底Ｓｂから所定深さ分を海底側所定範囲Ａｂとし、発電ユニット２０を設置しない範囲とする（図３参照）。
【００５３】
そして、水深方向Ｖにおいて、海面Ｓｆから所定深さ分の水面側所定範囲Ａｆと、海底Ｓｂから所定深さ分の海底側所定範囲Ａｂとを除く、換言すると、水深方向Ｖにおける水面側所定範囲Ａｆと海底側所定範囲Ａｂとの間を水深方向設置範囲Ａｖとする（図３参照）。
【００５４】
なお、水面側所定範囲Ａｆと海底側所定範囲Ａｂとは、図３（ｂ）に示すように、所定の乱流強度以上の範囲を設定するが、具体的には、沖合の表層乱流強度に対して１０％を超える範囲を水面側所定範囲Ａｆとし、沖合の底層乱流強度に対して１０％を超える範囲を海底側所定範囲Ａｂとする。  
本実施形態では、乱流強度が２．７以上となる海面Ｓｆ側の範囲を水面側所定範囲Ａｆとし、海底Ｓｂ側の範囲を海底側所定範囲Ａｂとしている。
【００５５】
このように、乱流強度に基づいて設定した水面側所定範囲Ａｆ及び海底側所定範囲Ａｂを除く水深方向設置範囲Ａｖと、平面方向における平面方向設置範囲Ａｈとに基づいて発電ユニット２０を設置する設置範囲Ａを設定し、橋脚１００ａにおいて設定された設置範囲Ａに配置されるように、取付け機構３０に対して発電ユニット２０を昇降させて潮流発電構造物１を構成する。
【００５６】
上述のように、平面視において、橋脚１００ａにおける潮流Ｃの流れ方向に沿う側面部分を平面方向設置範囲Ａｈとし、橋脚１００ａの没水部分１１０において、水深方向Ｖにおける海面Ｓｆから所定の深さまでの水面側所定範囲Ａｆ及び海底Ｓｂから所定の高さまでの海底側所定範囲Ａｂを除く範囲を水深方向設置範囲Ａｖとし、平面方向設置範囲Ａｈ、且つ水深方向設置範囲Ａｖで構成される橋脚１００ａにおける設置範囲Ａに発電ユニット２０を設置して構成した潮流発電装置１０は、高い発電効率が得られるとともに、潮流発電装置１０が損傷するおそれを低減することができる。
【００５７】
詳述すると、平面視において、橋脚１００ａにおける潮流Ｃの側面部分である長辺部分１０１に設定された平面方向設置範囲Ａｈに発電ユニット２０を設置することで、流れの速い潮流Ｃによって効率よく発電ユニット２０で発電することができる。
【００５８】
また、橋脚１００ａの没水部分１１０の平面方向設置範囲Ａｈにおいて、水深方向Ｖにおける海面Ｓｆから所定の深さまでの水面側所定範囲Ａｆ及び海底Ｓｂから所定の高さまでの海底側所定範囲Ａｂは、渦が発生して流れが激しくなるが、水面側所定範囲Ａｆ及び海底側所定範囲Ａｂを除く水深方向設置範囲Ａｖは、流れが適度な速さであるため、潮流発電装置１０が損傷するおそれを低減することができる。
【００５９】
また、水面側所定範囲Ａｆは首飾り渦Ｗｎが発生する領域であり、海底側所定範囲Ａｂは馬蹄形渦Ｗｈが発生する領域であるため、海面Ｓｆの近くで生じる首飾り渦Ｗｎや海底Ｓｂの近くで生じる馬蹄形渦Ｗｈの激しい流れによって発電ユニット２０が損傷することを防止できる。
【００６０】
また、水面側所定範囲Ａｆ及び海底側所定範囲Ａｂが乱流強度の水深方向Ｖの分布に基づいて定められているため、より正確に水深方向設置範囲Ａｖを設定し、潮流発電装置１０が損傷するおそれを低減することができる。
【００６１】
詳述すると、水面側所定範囲Ａｆに首飾り渦Ｗｎが発生していても、海底側所定範囲Ａｂに馬蹄形渦Ｗｈが発生していても、乱流強度が低い場合、損傷するおそれは低いものの、流れは速いため、効率よく発電させることができる範囲として設定することができる。したがって、高い発電効率が得られるとともに、潮流発電装置１０が損傷するおそれを低減することができる。
【００６２】
また、水面側所定範囲Ａｆ及び海底側所定範囲Ａｂは、乱流強度が０．２７より大きい範囲とすることで、さらに、精度よく水深方向設置範囲Ａｖを設定し、潮流発電装置１０が損傷するおそれを低減することができる。
【００６３】
詳述すると、乱流強度が０．２７より大きい範囲を発電ユニット２０が損傷するおそれがある水面側所定範囲Ａｆや海底側所定範囲Ａｂとするため、明確かつ精度よく、高い発電効率が得られるとともに、潮流発電装置１０が損傷するおそれを低減できる水深方向設置範囲Ａｖを設定することができる。
【００６４】
また、設置範囲Ａに、発電機２２が複数設置されているため、設置範囲Ａに設置された複数の発電機２２で、一台の大型の発電機が設置された場合に比べて、効率よく発電することができる。  
また、発電機２２は、垂直軸揚力式タービンで構成されているため、コンパクト且つ簡易な構造の発電機２２を構成することができる。
【００６５】
この発明の構成と、上述の実施形態との対応において、この発明の海洋構造物は橋脚１００ａに対応し、
以下同様に、
海中は海中Ｓに対応し、
設置範囲は設置範囲Ａに対応し、
発電機は発電機２２に対応し、
潮流発電装置は潮流発電装置１０に対応し、
潮流は潮流Ｃに対応し、
平面方向設置範囲は平面方向設置範囲Ａｈに対応し、
没水部分は没水部分１１０に対応し、
水深方向は水深方向Ｖに対応し、
水面は海面Ｓｆに対応し、
水面側所定範囲は水面側所定範囲Ａｆに対応し、
海底は海底Ｓｂに対応し、
海底側所定範囲は海底側所定範囲Ａｂに対応し、
水深方向設置範囲は水深方向設置範囲Ａｖに対応するが、
この発明は、上述の実施形態の構成のみに限定されるものではなく、多くの実施の形態を得ることができる。  
例えば、上述の説明では、基礎杭１３０及び防衝工杭１４０が没水部分１１０であり、フーチング１２０が海面Ｓｆより上方に露出する橋脚１００ａについて説明したが、すべてが海中Ｓに没水する海底Ｓｂに設置された構造物、浮体式や吊り下げ式のように海底Ｓｂから浮いた状態の構造物であってもよい。
【００６６】
なお、すべてが没水部分１１０である海洋構造物１００の場合、表層流Ｃｆによる首飾り渦Ｗｎは発生しないため、水深方向設置範囲Ａｖは海底側所定範囲Ａｂのみを除く範囲となり、海底Ｓｂから浮いた状態の海洋構造物１００である場合、底層流Ｃｂによる馬蹄形渦Ｗｈは発生しないため、水深方向設置範囲Ａｖは水面側所定範囲Ａｆのみを除く範囲となる。
【００６７】
また、上述の説明では、橋脚１００ａにおける短辺方向Ｘの両側の側面部分として長辺部分１０１Ｌ，１０１Ｒに発電ユニット２０を設けたが、長辺部分１０１Ｌ，１０１Ｒの一方にのみ発電ユニット２０を設けてもよい。
【００６８】
また、上述の橋脚１００ａに長辺部分１０１Ｌ，１０１Ｒにそれぞれ２台の発電機２２を有する発電ユニット２０を２台ずつ水深方向Ｖに併設するとともに、長辺方向Ｙに所定間隔を隔てて併設したが、例えば、長辺部分１０１Ｌ，１０１Ｒにおける長辺方向Ｙの中間付近にもうひとつの発電ユニット２０を設けてもよいし、水深方向Ｖにおいて一台の発電ユニット２０を設けてもよいし、一台の発電機２２で発電ユニット２０を構成してもよい。
【００６９】
また、長辺部分１０１Ｌ，１０１Ｒにおいて水深方向Ｖに併設した発電ユニット２０を一列のみ設置してもよい。このように、本発明の潮流発電装置１０は、発電機２２や発電ユニット２０の台数は特定せず、発電機２２や発電ユニット２０の大きさや重さによって、効率よく発電できるように適宜の数の発電ユニット２０や発電機２２を設置すればよい。
【００７０】
また、上述の橋脚１００ａは平面視長方形状の多杭基礎式であったが、平面視矩形状の海洋構造物１００や図６に示すように、様々な形状の海洋構造物１００に潮流発電装置１０（発電ユニット２０）を設置して潮流発電構造物１を構成してもよい。
【００７１】
具体的には、図６（ａ）に示すように、平面視円形となる円柱状の橋脚１００ｂであってもよいし、図６（ｂ）に示すように、平面視楕円形となる楕円柱状の橋脚１００ｃであってもよいし、図６（ｃ）に示すように、平面視小判型となる平面視小判型柱状の橋脚１００ｄであってもよい。
【００７２】
なお、図６（ａ）に示す平面視円形の橋脚１００ｂの場合、上述したように、潮流Ｃに対する上流側の円周部分（半円周部分）が平面方向設置範囲Ａｈとなり、これによって構成された設置範囲Ａに潮流発電装置１０（発電ユニット２０）を設置することで潮流発電構造物１を構成することができる。
【００７３】
なお、上述したように、上げ潮Ｃｍと引き潮Ｃｅとで流れ方向が変化する、つまり潮流Ｃの上流側が変化するため、それぞれの流れに対する上流側の円周部分（半円周部分）に、つまり円周状の海洋構造物１００の全周に亘って潮流発電装置１０（発電ユニット２０）を設置して潮流発電構造物１を構成もよいし、上げ潮Ｃｍと引き潮Ｃｅのうち一方の流れの上流側にのみ潮流発電装置１０（発電ユニット２０）を設置して潮流発電構造物１を構成してもよい。
【００７４】
また、図６（ｂ）に示す平面視楕円形の橋脚１００ｃや、図６（ｃ）に示す平面視小判型の橋脚１００ｄの場合、長軸方向に流れる潮流Ｃ１の場合、短軸方向の両側のＡｈ１で図示する範囲が平面方向設置範囲Ａｈとなり、短軸方向に流れる潮流Ｃ２の場合、長軸方向の範囲のＡｈ２で図示する範囲が平面方向設置範囲Ａｈとなり、これらによって構成された設置範囲Ａに潮流発電装置１０（発電ユニット２０）を設置することで潮流発電構造物１を構成することができる。なお、流れ方向に交差する方向の両側に設けた平面方向設置範囲Ａｈのうち一方にのみとしてもよい。
【００７５】
また、図６（ｄ）に示すように、垂直護岸構造物１００ｅであってもよい。この場合、水深方向Ｖにおいて水面側所定範囲Ａｆと海底側所定範囲Ａｂを除く水深方向設置範囲Ａｖに潮流発電装置１０（発電ユニット２０）を設置することで潮流発電構造物１を構成することができる。
【００７６】
さらに、図６（ｅ）に示すように、長手方向に所定間隔を隔てて配置された防波堤１００ｆ同士の端部に潮流発電装置１０を設置して潮流発電構造物１を構成してもよい。この場合、沖合側と対向側の角部周辺が上げ潮Ｃｍに対する平面方向設置範囲Ａｈｍとなり、岸側と対向側の角部周辺が引き潮Ｃｅに対する平面方向設置範囲Ａｈｅとなり、これらの角部周辺によって構成された設置範囲Ａに潮流発電装置１０（発電ユニット２０）を設置することで潮流発電構造物１を構成することができる。
【００７７】
なお、上げ潮Ｃｍに対する平面方向設置範囲Ａｈｍと、引き潮Ｃｅに対する平面方向設置範囲Ａｈｅとの一方のみを平面方向設置範囲Ａｈとして、潮流発電装置１０（発電ユニット２０）を設置して潮流発電構造物１を構成してもよい。
【００７８】
また、上述の説明では、海面Ｓｆ側において乱流強度が沖合の表層乱流強度に対して１０％を超える範囲を水面側所定範囲Ａｆとし、海底Ｓｂ側において乱流強度が沖合の底層乱流強度に対して１０％を超える範囲を海底側所定範囲Ａｂとしたが、例えば、図３（ｃ）に示す橋脚１００ａに対して作用する潮流Ｃによる流速の水深方向Ｖの分布に基づき、海面Ｓｆ側における流速が沖合の表層流速に対して１０％を超える範囲を水面側所定範囲Ａｆとし、海底Ｓｂ側における流速が沖合の底層流速を超える範囲を海底側所定範囲Ａｂとしてもよい。
【符号の説明】
【００７９】
１…潮流発電構造物
１０…潮流発電装置
２０…発電ユニット
２２…発電機
１００ａ…橋脚
１１０…没水部分
Ａ…設置範囲
Ａｆ…水面側所定範囲
Ａｂ…海底側所定範囲
Ａｈ…平面方向設置範囲
Ａｖ…水深方向設置範囲
Ｃ…潮流
Ｓ…海中
Ｓｂ…海底
Ｓｆ…海面
Ｖ…水深方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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