(57)【要約】【課題】  海流のエネルギーを有効に利用することができる増速洞を用いた発電装置を提供する。【解決手段】  発電装置は発電機７を駆動するタービン翼８を回転駆動する少なくとも１つの増速洞３と、斜向海流誘導シート２３とを有する。海流の速さを高める増速洞３は海流が入る開口入力端３ａ及び増速された海流が流出する開口出力端３ｂを有し、開口入力端３ａの断面積は開口出力端３ｂの断面積より広く構成されている。斜向海流誘導シート２３は増速洞３の開口入力端３ａ近傍に設けられ、開口入力端３ａ近傍から斜向して増速洞３に流入する海流を内部に誘導するものである。  【選択図】  図１
2018035769.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気を発生する発電部と、前記発電部に接続され、当該発電部を構成する発電機を駆動する駆動部と、前記駆動部を構成するタービン翼を回転駆動する海流の速さを高める少なくとも１つの増速洞と、斜向海流誘導シートとを具備し、前記増速洞は、筒状体であって、前記海流が流入する開口入力端及び増速された海流を流出させる開口出力端を有し、前記開口入力端の断面積は前記開口出力端の断面積より広く、前記斜向海流誘導シートは、前記増速洞の前記開口入力端近傍に設けられ、前記開口入力端近傍から斜向して前記増速洞に流入する海流を誘導することを特徴とする発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海流などの水の流れを利用して発電機を駆動する発電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の一般的な発電装置は、外部からのエネルギーを機械エネルギーに変換する駆動部及びこの機械エネルギーを電気エネルギーに変える発電部からなるものである。特に、環境に優れた温室効果ガスの発生のない外部エネルギーを用いた発電装置として、水力発電、風力発電、潮力発電、地熱発電、海流発電等が知られている。
【０００３】
出願人は、先に、海流発電に係る発電装置を用いた発電方法について出願をした（特願２０１５−９０８４２号；以下、「先の出願」という）。海流は、黒潮のように、日本近海において、沿岸付近を年間を通して安定して流れているためクリーンな安定した電源として期待されている。海流は、１〜２ｍ／秒（ｓ）程度の速さが多く、そのエネルギーを十分生かすことができないという問題があった。即ち、このような低速の海流のエネルギーを有効に生かすためには発電に用いるタービン翼を大型にしなければならず、製造コストが高くなるという問題が生じる。非特許文献１には、タービン翼が直径４０ｍの水中浮遊１式の海流発電装置が記載されている。
【０００４】
出願人の先の出願は、以上の知見に基づいてなされたものであり、
海流の速度を増速してからタービン翼を回転させて回転効率を上げることによって海流のエネルギーを有効に生かすことを特徴としている。
【０００５】
図１０は、前記先の出願の発電方法を説明する概略図である。ここで用いる発電装置は、電気エネルギーを発生する発電部１００と、前記発電部１００に接続され、当該発電部１００を構成する発電機を駆動する駆動部２００と、前記駆動部２００を構成するタービン翼に回転力を与える海流の速さを高める少なくとも１つの増速洞３００とを具備することを特徴としている。この図では増速洞は、１つである。増速洞３００は、断面が円形或いは多角形の筒状体であり、ベンチュリー効果を利用したものである。即ち、増速洞３００は、海流が流入する開口入力端３００ａ及び増速された海流を出流する開口出力端３００ｂを有している。開口入力端３００ａの断面積（Ｓ１）は前記開口出力端の断面積（Ｓ２）より広く（Ｓ１＞Ｓ２）構成されている。
【０００６】
この発電装置は、海流の中にその流れに沿って配置される。定常的に流れる海流は、速度ｖ１の流れで増速洞３００の開口入力端３００ａから中に入り、速度ｖ２の流れに増速されて開口出力端３ｂから出流する。増速洞３００は、ベンチュリー管を応用したものであり、海流が入力する開口入力端３００ａの断面積をＳ１とし、開口出力端３００ｂの断面積をＳ２とする。そして、海流が定常的に流れている場合、開口入力端３００ａから入力する海流の速度をｖ１とし、開口出力端３ｂから出力（出流）する海流の速度をｖ２とすると、Ｓ１・ｖ１＝Ｓ２・ｖ２・・・（１）の関係式が成立する。
【０００７】
ここで、例えば、図に記載された増速洞３００の開口出力端３００ｂが設けられた出力側をくびれ加工して開口出力端３００ｂ部分の直径を入力側である開口入力端３００ａの直径の１／２にすると、開口出力端３００ｂの断面積Ｓ２は、開口入力端３００ａの断面積Ｓ１の１／４になる。したがって、（１）式からｖ２＝４ｖ１・・・（２）が成り立ち、増速されて開口出力端３００ｂから出る海流の速度ｖ２は、開口入力端３００ｂに入る海流の速度ｖ１の４倍となる。
このように、増速洞を用いることにより、低流速の海流でも発電装置に利用することが可能になると共に、機械エネルギーを電気エネルギーに変換するタービン翼の小型化が可能になる。
増速洞は、海流の流れに沿って設置される。例えば、流れとは直角に配置すれば増速洞の内部には流れはあまり生じない。また、開口入力端から斜めに斜向して入る流れは、増速の程度を開口入力端に垂直に入る流れより低下する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】ＩＨＩ技報 Vol.53,No2(2013) pp18-21
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、このような海流を利用した発電装置では、海流のエネルギーを有効に利用するために、海流のエネルギーを機械エネルギーに変換する駆動部は、海流の流れに沿って配置する必要がある。駆動部内のタービン翼を海流によって効率良く回転させるには、このタービン翼を流れに略垂直に当てて回転させるのが望ましい。したがって、先の出願において用いられる増速洞も海流の流れに沿って配置しなければ効率よく海流を利用することができない。例えば、増速洞を流れに直角に配置した場合、内部は海水で満たされるだろうが、殆んど海水は流れず、機械エネルギーには変換されない。つまり、海流のエネルギーは効率的に利用することができない。
【００１０】
前述の通り、黒潮などの海流は安定して海中を流れている。しかしながら、海流の流れは局所的には変化する。そのため流れの変化した海流は、増速洞の開口入力端に垂直に入らず、偏向して入る。したがって、海流のエネルギーは効率的には利用できず、発電装置は所期の発電量を得ることができない。
【００１１】
そこで、出願人は、図１１に示すように、海底に設置する増速洞４００に回転部４００ｃを設け、増速洞４００を含む発電装置全体を回転させることを提案した。この増速洞４００は、複数の小さな増速洞を用意し、これを結束具４００ｄ、４００ｅ、４００ｆで固定し一体化したものである。大型の増速洞を用いるときはこのような製法を用いることが効率的であり経済的である。溶接を用いて増速洞を一体化したのでは、設置場所で溶接することは出来ないから、一体化してから設置場所へ輸送しなければならず、設置までの作業が困難である。発電装置は、この回転部４００ｃを用いることにより、発電装置を海流の向きに適宜配置することができる。
このような何百トンもある巨大な発電装置を自在に移動させる装置は製造が困難であり、これを保守点検するのも技術的経済的に困難であるという問題がある。
本発明は、このような事情によりなされたもので、海流のエネルギーを有効に利用することができる増速洞を利用した発電装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の発電装置の一態様は、電気を発生する発電部と、前記発電部に接続され、当該発電部を構成する発電機を駆動する駆動部と、前記駆動部を構成するタービン翼を回転駆動する海流の速さを高める少なくとも１つの増速洞と、斜向海流誘導シートとを具備し、前記増速洞は、筒状体であって、前記海流が入る開口入力端及び増速された海流が出る開口出力端を有し、前記開口入力端の断面積は前記開口出力端の断面積より広く、前記斜向海流誘導シートは、前記開口入力端近傍に設けられ、前記開口入力端近傍から斜向して前記増速洞に流入する海流を誘導することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の発電装置は、増速洞に入り込む海流が偏向していてもそのエネルギーを有効に利用することができる。また、低流速の海流でも発電装置に利用することが可能になると共に、海流を増速することにより機械エネルギーを電気エネルギーに変換するタービン翼の小型化が可能になって、発電装置の製造コスト低減を図ることができる。また、適正な流速を設定することが可能になるので、海流のエネルギーを効率よく発電に利用することができる。さらに、海流を利用した発電装置の設置場所の選択幅が広くなる。  
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施例１に係る発電装置を説明する断面図。
【図２】図１に示す発電装置を構成する発電部断面図。
【図３】図１に示す発電装置を構成する駆動部断面図。
【図４】図１に示す発電装置を構成する増速洞断面図。
【図５】実施例２に係る発電装置を説明する断面図。
【図６】実施例３に係る発電装置を説明する断面図。
【図７】図６における矢視Ａ−Ｆの断面図。
【図８】実施例３の発電装置の他の例を説明する断面図。
【図９】実施例４に係る発電装置を説明する断面図。
【図１０】先の出願に係る発電方法を説明する概略図。
【図１１】先の出願の発電装置における設置方法を説明する概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、実施例を参照して発明の実施の形態を説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１乃至図４を参照して実施例１を説明する。
この発電装置は、電気エネルギーを発生する発電部１と、発電部１に接続され、当該発電部１を構成する発電機７を駆動する駆動部２と、駆動部２を構成するタービン翼８を回転駆動する少なくとも１つの増速洞３と、斜向海流誘導シート２３とを具備している。そして、海流の速さを高める増速洞３は、海流が流入する開口入力端３ａ及び増速された海流が流出する開口出力端３ｂを有し、開口入力端３ａの断面積は、開口出力端３ｂの断面積より広く構成されている。斜向海流誘導シート２３は、増速洞３の開口入力端３ａ近傍に設けられ、開口入力端３ａ近傍から斜向して増速洞３に流入する海流を内部に誘導するものである。なお、この実施例で説明する増速洞３は、円筒状体である。増速洞の形態は、円筒状体に限るものではなく、機能が損なわれない限り、三角、四角等多角形の筒状体でもよい。
【００１７】
発電装置は、海底等に設置されたメインプレート２０、２１に搭載される。発電部１には発電機７が収納され、発電機７で発生した電気は、発電部１から外部へ取り出される。発電部１は、発電用メインプレート２０に固定された発電部支持台脚１４に支持されている。駆動部２には機械エネルギーを発生するタービン翼８が収納され、その回転力は伝動主軸を介して発電機７に伝えられる。
駆動部２は、発電用メインプレート２０に固定された駆動部支持台脚１５に支持されている。この実施例ではタービン翼８の径は、例えば、１０ｍである。
【００１８】
増速洞３は、アルミニウム、銅、鉄及びこれらの合金などからなり、その開口出力端３ｂは、駆動部２の一端に接続される。アルミニウムもしくはその合金を用いるとこれらは、熔融点が低いので、鉄より加工し易い利点がある。駆動部２の一端は、例えば、結束バンド３ｃで固定される。増速洞３は、増速洞用メインプレート２１に固定された洞部支持台脚１６に支持されている。増速洞３は、ベンチュリー効果を利用するものであり、海流が流入する開口入力端３ａ及び増速された海流が流出する開口出力端３ｂを有している。開口入力端３ａの断面積（Ｓ１）は前記開口出力端の断面積（Ｓ２）より広く（Ｓ１＞Ｓ２）構成されている。
【００１９】
この発電装置は、海流の中にその流れに沿って配置される。定常的に流れる海流は、速度ｖ１の流れで増速洞３の開口入力端３ａに入り、速度ｖ２の流れに増速されて開口出力端３ｂから流出する。増速洞３は、ベンチュリー管を応用したものであり、海流が入力する開口入力端３ａの断面積をＳ１とし、開口出力端３ｂの断面積をＳ２とする。そして、開口出力端３ｂ及びその近傍をくびれ部分としてその部分の直径を本体部分の半分とすると、Ｓ２＝１／４・Ｓ１となる。
海流が定常的に流れている場合、開口入力端３ａから入力する海流の速度をｖ１とし、開口出力端３ｂから流出する海流の速度をｖ２とすると、段落０００６に記載した（１）式（Ｓ１・ｖ１＝Ｓ２・ｖ２）からｖ２＝４ｖ１（段落０００７に記載した（２）式）が成り立つ。即ち、開口出力端３ｂの直径を開口入力端３ａの１／２にすると、開口出力端３ｂから流出する海流の速さは、４倍に増速される。
【００２０】
このように、増速洞を用いることにより、低流速の海流でも発電装置に利用することが可能になると共に、機械エネルギーを電気エネルギーに変換するタービン翼の小型化が可能になる。
増速洞は、前述のように、海流の流れに沿って設置される。しかし、海流の流れる方向は、時には変わることがある。このような場合、例えば、流れとは直角に配置すれば増速洞の内部には流れはあまり生じない。また、海流の流れる方向が少しずれて、開口入力端から斜めに斜向して入る流れは増速の程度を開口入力端に垂直に入る流れより低下する。
斜向海流誘導シート２３は、開口入力端の外部及び内部近傍を覆うように設置し、開口入力端の内部に入らないで外部に外れる斜向海流を内部に誘導して増速洞における増速効果の低下を防ぐものである。
【００２１】
図１及び図４に示すように、斜向海流誘導シート２３は、増速洞３の開口入力端３ａの近傍に設けられる。斜向海流誘導シート２３は、増速洞３の外周に設けたガイド２３ｅ上を移動し、斜向して開口入力端３ａに向かってくる海流を受けて増速洞３内部に導くことができ、これにより、増速効果の低下を防ぐことができる。
斜向海流誘導シート２３の両側にはガイド２３ｅを移動するに必要なシート支持具２３ａ、２３ｂが取り付けられている。シート支持具２３ａ、２３ｂは、洞部支持台脚１６に固定された巻取り具２３ｃ、２３ｄにワイヤを介してそれぞれ接続されている。ガイド２３ｅは、増速洞３の外周に固定された複数のガイド支持具２３ｆ及び洞部支持台脚１６の側面に固定されている。ガイド支持具２３ｆは、増速洞３の外周に取り付けられ、ガイド２３ｅを支持する。
【００２２】
図４に示すように、斜向海流は、通常の海流が図面の垂直方向から増速洞３の中へ入るのに対して、図の左側から増速洞３中へ向かう。しかし、斜めから入るので、垂直に入る海流に比較して本来の海流の速度より低下して増速される。即ち、海流の速さを有効に利用できない。斜向海流誘導シート２３は、斜向して増速洞３を外れる海流を反射させて増速洞３内に誘導して海流量を増やして斜向による増速効果の低下を防ぐものである。
海流発電は、駆動部に流れ込む海流の運動エネルギーを回転エネルギーに変え、この回転エネルギーをタービン翼（水車）によって発電エネルギーに変換するものである。海流の運動エネルギーは、ｍＶ2／２（Ｊ）で表される。ｍは、海水の質量、Ｖは、駆動部に流れ込む海流の流速である。
ここで、増速洞を用いた発電装置とこれを用いない発電装置との出力の違いを説明する。従来の増速洞を用いない発電装置であって、タービン翼径が４０ｍ、海流の流速が１ｍ／ｓである従来例と、タービン翼径が４．８ｍ、海流を流速８ｍ／ｓに増速する増速洞を用いた第１の例と、タービン翼径が１０ｍ、海流を流速４ｍ／ｓに増速する増速洞を用いた第２の例とを比較すると、従来例の発電装置は、海流の運動エネルギーから理論的に、約１ＭＷの発電量を得ることができる（先の出願（特願２０１５−９０８４２号）参照）。同様に、第１の例の発電装置は、約７ＭＷの発電量を得ることができる。また、第２の例の発電装置は、約３．７ＭＷの発電量を得ることができる。これらの結果から、発電装置に増速洞を用いた効果は明らかである。
このように、出願人が提案した先の出願では増速洞を用いることにより、低流速の海流でも発電装置に利用することが可能になると共に、海流を増速することにより機械エネルギーを電気エネルギーに変換するタービン翼の小型化が可能になって、発電装置の製造コスト低減を図ることができる。また、適正な流速を設定することが可能になるので、海流のエネルギーを効率よく発電に利用することができる。それと共に、海流を利用した発電装置の設置場所の選択幅が広くなる。さらに、斜向海流誘導シートを用いることにより、斜向海流による増速効果の低下を少なくすることができる。それぞれのガイド支持具２３ｆの間を塞いでもよい。反射流を増速洞３内により一層誘導できるからである。
【実施例２】
【００２３】
次に、図５を参照して、実施例２を説明する。
この実施例では、増速洞は、２段構成であり、２つの増速洞を使用していること、駆動部のタービン翼が２段目の増速洞のくびれ部内に設けられていること、海流の流速を調整する複数の補助増速洞を必要とする段の増速洞に付加していることの３つの特徴があり、これらの特徴が実施例１のものと相違している。
【００２４】
発電装置は、大型化された装置が多く、駆動部のタービン翼の径が４０ｍに達するものもある。実施例１，２ではタービン翼径を１０ｍとして発電装置に組み込んでいる。それに伴って、増速洞についても当然大型も必要である。しかしながら、大型の増速洞は、製造には大型化に伴う困難があり、さらに、運搬、設置、保守整備等の面で困難を伴うものであった。この実施例ではこれらを解消すべく、増速洞を２段で構成されている。勿論、１段で構成することができるし、必要に応じて、３段、４段・・・で構成することができる。また、この実施例では、複数の補助増速洞を増速洞に付設して海流の流速を調節することができる。
【００２５】
図５は、この実施例を説明する発電装置の断面図である。
この発電装置は、電気エネルギーを発生する発電部１と、発電部１に接続され、発電部１を構成する発電機７を駆動する駆動部２と、駆動部２を構成するタービン翼８に回転力を与える海流の速さを高める２つの増速洞（第１段の増速洞３、第２段の増速洞４）とを備えている。発電装置は、海底等に設置されたメインプレート２０、２１に搭載される。発電部１には発電機７が収納され、発電機７で発生した電気は、発電部１から外部へ取り出される。発電部１は、発電用メインプレート２０に固定された発電部支持台脚１４に支持されている。駆動部２には機械エネルギーを発生するタービン翼８が収納され、その回転力は伝動主軸を介して発電機７に伝えられる。駆動部２は、増速洞用メインプレート２１に固定された洞部支持台脚１８に支持されている。第１段の増速洞３は、増速洞用メインプレート２１に設置された洞部支持台脚１６に支持されている。第２段の増速洞４は、増速洞用メインプレート２１に設置された洞部支持台脚１７に支持されている。
【００２６】
開口入力端を有する第１段の増速洞３の本体部分は、開口出力端を有するくびれ部分を備えている。このくびれ部分は、第２段の増速洞４の本体部分の口径と同じであり、両者は、溶接、結束具等により接合されている。この図では、第１段の増速洞３のくびれ部分と第２段の増速洞４の本体部分は一体化して表現している。
第２段の増速洞４は、第１段の増速洞３に接続され、複数のタービン翼８とこれらを繋ぐ軸受９は、第２段の増速洞４のくびれ部分に設置されている。即ち、タービン翼８等が収納される駆動部２は、第２段の増速洞４のくびれ部分に形成される。
増速洞３，４は、断面が円形の筒状体であり、ベンチュリー効果を利用したものである。これら増速洞３，４は、１つの増速洞として作用し、海流が流入する開口入力端３ａは、第１段の増速洞３の本体部分にあり、増速された海流を出流する開口出力端４ｂは、第２段の増速洞４のくびれ部分にある。開口入力端３ａの断面積は、開口出力端４ｂの断面積（Ｓ２）より広く（Ｓ１＞Ｓ２）構成されている。
【００２７】
この発電装置は、通常、海流の中にその流れに沿って配置される。定常的に流れる海流は、速度ｖ１の流れで増速洞３の開口入力端３ａに入り、速度ｖ２の流れに増速されて開口出力端４ｂから出流する。増速洞３は、ベンチュリー管を応用したものであり、海流が入力する開口入力端３ａの断面積をＳ１とし、開口出力端４ｂの断面積をＳ２とする。そして、例えば、開口出力端４ｂ及びその近傍のくびれ部分の直径を第１の増速洞の開口入力端３ａの１／４とする。海流が定常的に流れている場合、開口入力端３ａから入力する海流の速度をｖ１とし、開口出力端４ｂから出流する海流の速度をｖ２とすると、前述の（１）式からＳ１・ｖ１＝Ｓ２・ｖ２が成り立つ。したがって、増速洞３，４を用いると、ｖ２＝１６・ｖ１となって、海流の速さの１６倍の速さの流れが得られる。
【００２８】
この実施例では、増速洞に補助増速洞を付設している。
第１段の増速洞３には６体の補助増速洞１０が取り付けられている。各補助増速洞１０は、Ｌ字状の筒状体であり、第１の増速洞３の本体側面から内部に突き刺さり、その先端は、第１段の増速洞３の内部からその開口出力端に向けられている。補助増速洞１０の開口入力端は、その端面が第１段の増速洞３の開口入力端の端面と並行であり、共に海流が、矢印に示すように、垂直に入り込むようになっている。第２段の増速洞４にも補助増速洞１１は取り付けられている。
複数の増速洞を使用する場合、全ての増速洞に補助増速洞を付設する必要はなく、海流の環境によって必要な数の補助増速洞を使用することができる。例えば、海流の速度の変化が大きく流速が低下する場合には、増速洞３，４の増速度より大きい増速度の補助増速洞１０、１１を付設しておくと、使用した増速洞の増速度の低下を補うことができる。
増速洞４内にある補助増速洞１１先端から導出される増速洞された海流は、そのタービン翼８に当接される角度を調整することにより、タービン翼８が効率的に回転させることができる。
【００２９】
斜向海流誘導シートは、開口入力端の外部及び内部近傍を覆うように設置して、開口入力端の内部に入らず外部に外れる斜向海流を内部に誘導して増速洞における増速効果の低下を防ぐものである。
図５に示すように、斜向海流誘導シート２３は、第１段の増速洞３の開口入力端３ａの近傍に設けられる。斜向海流誘導シート２３は、第１段の増速洞３の外周に設けたガイド２３ｅ上を移動し、斜向して開口入力端３ａに向かってくる海流を受けて第１段の増速洞３内部に導くことができ、これにより、増速効果の低下を防ぐことができる。
斜向海流誘導シート２３の両側にはガイド２３ｅを移動するに必要なシート支持具が取り付けられている。ガイド２３ｅは、第１段の増速洞３の外周に固定された複数のガイド支持具２３ｆ及び洞部支持台脚１６の側面に固定されている。ガイド支持具２３ｆは、第１段の増速洞３の外周に取り付けられ、ガイド２３ｅを支持する。
【００３０】
図５に示すように、斜向海流は、通常の海流が図面の右側から第１段の増速洞３の中へ入るのに対して、図の右下方向第１段の増速洞３中へ向かう。
しかし、斜めから入るので、垂直に入る海流に比較して本来の海流の速度より低下して増速される。即ち、海流の速さを有効に利用できない。斜向海流誘導シート２３は、斜向して第１段の増速洞３を外れる海流を反射させて洞内に誘導して海流量を増やして斜向による増速効果の低下を防ぐものである。
第１段の増速洞３に結合された第２段の増速洞４も斜向海流誘導シート２４が取り付けられているので、増速効果の低下を防ぐことが可能である。
【００３１】
このように、増速洞を用いることにより、低流速の海流でも発電装置に利用することが可能になると共に、海流を増速することにより機械エネルギーを電気エネルギーに変換するタービン翼の小型化が可能になって、発電装置の製造コスト低減を図ることができる。また、適正な流速を設定することが可能になるので、海流のエネルギーを効率よく発電に利用することができる。それと共に、海流を利用した発電装置の設置場所の選択幅が広くなる。さらに、斜向海流誘導シートを用いることにより、斜向海流による増速効果の低下を少なくすることができる。
この実施例では、複数の増速洞を組み合せて使用しているので、大型化された増速洞を用いるよりも製造工程が容易であり、運搬、設置、保守整備等の面でも扱い易い。例えば、個々の増速洞を現地へ運び、そこで組み立てを行って発電装置を完成すれば装置そのものを現地へ運び込むより容易に設置が可能である。駆動部のタービン翼が２段目の増速洞のくびれ部内に設けられているので、海流のエネルギーをタービン翼の回転エネルギーへの変換を効率良く行うことができる。また、複数の補助増速洞を付設することにより、海流の流速を調節することができる。
【実施例３】
【００３２】
次に、図６及び図７を参照して実施例３を説明する。
この実施例は、増速された海流により回転力が付勢されたタービン翼の数とその配置に特徴がある。図６は、発電装置の概略図であり、増速洞には図１及び図５に示す発電装置と同じように斜向海流誘導シートが付加されているが、これらの図と同じ構成であるので、斜向海流誘導シートの表示を省略する。実施例１，２は、１個もしくは１対のタービン翼を１つの伝動主軸に取り付けている（実施例１，２では１対のタービン翼を用いている）が、主軸に連動する６本の伝動軸を使用して１４個のタービン翼を用いている。
【００３３】
この実施例では、増速洞は、１つの増速洞を使用している。
発電装置の駆動部を構成するタービン翼径は、例えば、実施例１では１０ｍである。しかし、発電装置を効率よく利用するにはタービン翼の大型化が必要である。しかしながら、例えば、タービン翼径が２０ｍもあるタービン翼は、工業的にも製造が困難である。
そこで、この実施例では、実施例１より小型化された（例えば、６〜７ｍ径程度）のタービン翼を複数（例えば、１４個程度）用いて大型のタービン翼（例えば、２０ｍ径）に代えている。
また、大型のタービン翼を複数の小型のタービン翼に変えることにより、増速された海流を均一にタービン翼に当てることができ、回転力発生の効率を高めることができるようになる。
【００３４】
図６は、実施例３を説明する発電装置の断面図であり、図７は、図６に示されている矢視Ａ−Ｆの部分断面図である。
この発電装置は、電気エネルギーを発生する発電部１と、発電部１に接続され、発電部１を構成する発電機７を駆動する駆動部２と、駆動部２を構成するタービン翼８に回転力を与える海流の速さを高める増速洞３とを備えている。発電装置は、海底等に設置されたメインプレート２０、２１に搭載され、発電部１の室内には発電機７が収納され、発電機７で発生した電気は、発電部１から外部へ取り出される。発電部１は、発電用メインプレート２０に固定された発電部支持台脚１４に支持されている。
駆動部２の室内には機械エネルギーを発生するタービン翼８が収納され、その回転力は伝動主軸１２を介して発電機７に伝えられる。駆動部２は、増速洞用メインプレート２０に固定された駆動部支持台脚１５に支持されている。増速洞３は、増速洞用メインプレート２１に設置された洞部支持台脚１６に支持されている。
【００３５】
開口入力端３ａを有する増速洞３の本体部分は、開口出力端を有するくびれ部分を備えている。このくびれ部分は、駆動部２の外周に嵌合してこれに固定される。増速洞３は、断面が円形の筒状体であり、ベンチュリー効果を利用したものであり、海流が流入する開口入力端３ａと、くびれ部分に設けられた増速された海流を出流する開口出力端を有する。開口入力端３ａの断面積は、開口出力端の断面積より広く構成されている。
この発電装置は、通常、海流の中にその流れに沿って配置される。
斜向海流誘導シートは、開口入力端の外部及び内部近傍を覆うように設置して、開口入力端の内部に入らず外部に外れる斜向海流を内部に誘導して増速洞における増速効果の低下を防ぐものである。
【００３６】
駆動部２の室内には機械エネルギーを発生する１４個のタービン翼８が収納され、発生する回転力は、伝動主軸１２を介して発電機７に伝えられる。各タービン翼８は、室内において、伝動主軸１２及び伝動軸１２ａ−１２ｆに取り付けられ、各伝動軸は、スプロケット１９を介在したチェーン１９ａ，１９ｂによって伝動主軸と連動するように構成されている。伝動主軸１２と伝動軸１２ａ−１２ｃはチェーン１９ｂによって一体化され、伝動主軸１２と伝動軸１２ｄ−１２ｆは、チェーン１９ａによって一体化される。伝動主軸１２に直接接続されたタービン翼において、タービン翼８ａは、駆動部２の外周近傍に設置されたタービン翼の間に挟まれ、室内の中央に設置される（図７の矢視Ｃ）。
【００３７】
実施例３において、増速洞を用いることにより、低流速の海流でも発電装置に利用することが可能になると共に、海流を増速することにより機械エネルギーを電気エネルギーに変換するタービン翼の小型化が可能になって、発電装置の製造コスト低減を図ることができる。また、適正な流速を設定することが可能になるので、海流のエネルギーを効率よく発電に利用することができる。それと共に、海流を利用した発電装置の設置場所の選択幅が広くなる。さらに、斜向海流誘導シートを用いることにより、斜向海流による増速効果の低下を少なくすることができる。
この実施例では、複数の小型のタービン翼を用いて大型化された１個もしくは１対のタービン翼に匹敵する能力を有する発電装置を製造することができる。即ち、実施例１のタービン翼は、１０ｍ径であるが、実施例３のタービン翼は、例えば、６ｍ径〜７ｍ径である。この様に、小型のタービン翼を複数用いて、例えば、２０ｍ径の大型化されたタービン翼と同等の能力を発揮することができる。２０ｍ径のタービン翼を製造することは従来工業的に非常に困難である。
次に、図８を参照してこの実施例の他の例を説明する。
図６の発電装置は、各伝動軸が、スプロケット１９を介在したチェーン１９ａ，１９ｂによって伝動主軸と連動するように構成されている。この装置では、図７に記載されているように、伝動主軸と他の伝動軸とは反対方向に回転するように一体化されている。しかし、図８の発電装置は、第３のチェーン１９ｃを追加使用しているので、
伝動主軸と他の伝動軸とは同一方向に回転するように一体化されている（図８の矢視Ｆ）。そして、この例ではチェーンを３本用いているので、駆動部２が図６のものより大型化している。
【実施例４】
【００３８】
次に図９を参照して、実施例４を説明する。
実施例４は、増速された海流により回転力が付勢されたタービン翼の数とその配置に特徴がある。図９は、発電装置の概略図である。
この発電装置は、発電部１と、発電部１に接続され、発電部１を構成する発電機７を駆動する駆動部２と、駆動部２を構成するタービン翼８に回転力を与える海流の速さを高める増速洞３とを備えている。発電装置は、海底等に設置されたメインプレート２０、２１に搭載され、発電部１の室内には発電機７が収納され、発電機７で発生した電気は、発電部１から外部へ取り出される。発電部１は、発電用メインプレート２０に固定された発電部支持台脚１４に支持されている。駆動部２の室内にはタービン翼８が収納され、その回転力は伝動主軸１２を介して発電機７に伝えられる。駆動部２は、増速洞用メインプレート２０に固定された駆動部支持台脚１５に支持されている。増速洞３は、増速洞用メインプレート２１に設置された洞部支持台脚１６に支持されている。
開口入力端を有する増速洞３の本体部分は、開口出力端を有するくびれ部分を備えている。このくびれ部分は、駆動部２の外周に嵌合してこれに固定される。増速洞３は、断面が円形の筒状体であり、ベンチュリー効果を利用したものである。開口入力端の断面積は、開口出力端の断面積より広く構成されている。
この発電装置は、通常、海流の中にその流れに沿って配置される。
図５と同様に、斜向海流誘導シート２３は、開口入力端の外部及び内部近傍を覆うように設置して、開口入力端の内部に入らず外部に外れる斜向海流を内部に誘導して増速洞における増速効果の低下を防ぐものである。
【００３９】
駆動部２の室内には機械エネルギーを発生する１４個のタービン翼８が収納され、発生する回転力は、伝動主軸１２を介して発電機７に伝えられる。各タービン翼８は、室内において、伝動主軸１２及び伝動軸に取り付けられ、各伝動軸は、スプロケット１９を介在したチェーン１９ａ，１９ｂによって伝動主軸１２と連動するように構成されている。伝動主軸１２に直接接続されたタービン翼において、タービン翼８ａは、スプロッケット１９より外側に発電部１に近い位置に設置され、タービン翼８ｂは、増速洞３に近い位置に設置される。
実施例３においては、タービン翼８ａを駆動部２の室内外周付近に設置したタービン翼８の間に設置した（図６参照）が、この実施例４では、外部に近い部分に設置したので、室内でのタービン翼の配置が実施例３より均一になり、増速洞３からの海流が比較的に均一に流れて、駆動部２から発生する回転エネルギーの発生効率が向上する。この実施例では、複数の小型のタービン翼を用いて大型化された１個もしくは１対のタービン翼に匹敵する能力を有する発電装置を製造することができる。
【００４０】
実施例４では、実施例２と同じように、増速洞に補助増速洞を付設している。増速洞３には６体の補助増速洞１０が取り付けられている。各補助増速洞１０は、Ｌ字状の筒状体であり、増速洞３の本体側面から内部に突き刺さり、その先端は、増速洞３の内部からその開口出力端に向けられている。補助増速洞１０の開口入力端は、その端面が増速洞３の開口入力端の端面と並行であり、共に海流が矢印に示すように入り込むようになっている。
斜向海流誘導シートは、開口入力端の外部及び内部近傍を覆うように設置して、開口入力端の内部に入らず外部に外れる斜向海流を内部に誘導して増速洞における増速効果の低下を防ぐものである。
図９に示すように、斜向海流誘導シート２３は、増速洞３の開口入力端近傍に設けられる。斜向海流誘導シート２３は、増速洞３の外周に設けたガイド上を移動し、斜向して開口入力端に向かってくる海流を受けて増速洞３内部に導くことができ、これにより、増速効果の低下を防ぐことができる。
【符号の説明】
【００４１】
１・・・発電部
２・・・駆動部
３・・・増速洞、第１段の増速洞
４・・・増速洞、第２段の増速洞
７・・・発電機
８・・・タービン翼
９・・・軸受
１０、１１・・・補助増速洞
１２・・・伝動主軸
１３・・・軸受ブロック
１４・・・発電部支持台脚
１５・・・駆動部支持台脚
１６、１７、１８・・・洞部支持台脚
１９・・・スプロケット
２０・・・発電用メインプレート
２１・・・増速洞用メインプレート
２３、２４・・・斜向海流誘導シート
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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