(57)【要約】【課題】発電装置において、より簡易に構成することにある。【解決手段】ロータ１１は、支柱２０に設けられたすべり軸受部２４を通じて回転可能に支持されている。また、ロータ１１の環状室１２には錘体１４が設けられている。この錘体１４は、ロータ１１に対して相対回転することで、ロータ１１の回転に関わらずロータ１１におけるすべり軸受部２４側に常に位置する。従って、ロータ１１は、錘体１４によって、すべり軸受部２４に対して安定的に保持される。この構成によれば、従来一般的に設けられていたロータ１１を回転可能に支持するための軸受、ケース等を省略することができるため、発電装置１をより簡易に構成することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の流れを回転エネルギに変換するブレードと、
流体の流れに伴い前記ブレードとともに回転するロータと、
前記ロータの回転に伴い発電するステータと、
前記ロータを、前記流体に対して露出した状態で前記ステータに対向させるとともに、重力方向下方から回転可能に支持する回転支持部と、
前記ステータ及び前記回転支持部が設けられる支柱と、を備え、
前記ロータには、その全周に亘って環状室が形成され、
前記環状室には、前記環状室内を移動可能であって、重力によって前記ロータにおける前記回転支持部側に位置する錘体を設けた発電装置。
【請求項２】
請求項１に記載の発電装置において、
前記環状室には、前記環状室内を移動可能であって、前記ロータにおける前記回転支持部の反対側に位置する、前記流体及び前記錘体より比重が小さい浮力体が設けられている発電装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の発電装置において、
前記支柱には、前記ロータが軸方向に変位することを規制するガイドが設けられた発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、海流又は潮流を利用して発電する発電装置が注目されている（例えば、特許文献１参照）。この種の発電装置は、その本体部であるナセルと、下端が海底に固定されるとともに上端でナセルを支持する支柱と、を備える。
【０００３】
例えば、ナセルは、海流又は潮流により回転するブレードと、ブレードの回転により回転するロータと、このロータの回転により発電するステータと、これらロータ及びステータ等を内包するケースと、を備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−２２０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の発電装置では、ロータは、ケース内に回転可能に軸受を介して支持されている。また、特に、海流又は潮流を利用して発電する発電装置においては、ケースには、その内部に海水が浸入しないように防水シールを設ける必要がある。このように、発電装置の構成は複雑であった。
【０００６】
この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、より簡易な構成の発電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について説明する。
上記課題を解決する発電装置は、流体の流れを回転エネルギに変換するブレードと、
流体の流れに伴い前記ブレードとともに回転するロータと、前記ロータの回転に伴い発電するステータと、前記ロータを、前記流体に対して露出した状態で前記ステータに対向させるとともに、重力方向下方から回転可能に支持する回転支持部と、前記ステータ及び前記回転支持部が設けられる支柱と、を備え、前記ロータには、その全周に亘って環状室が形成され、前記環状室には、前記環状室内を移動可能であって、重力によって前記ロータにおける前記回転支持部側に位置する錘体を設けた。
【０００８】
この構成によれば、ロータは、支柱に設けられた回転支持部を通じて回転可能に支持されている。また、ロータの環状室には錘体が設けられている。この錘体は、ロータに対して相対回転することで、ロータの回転に関わらずロータにおける回転支持部側に常に位置する。従って、ロータは、錘体によって、回転支持部に対して安定的に位置する。
【０００９】
ここで、従来一般的には、ロータ全周を包囲するケース、そのケースに対してロータを回転可能に支持する軸受等が必要であった。上記構成によれば、従来一般的に設けられていた軸受、ケースなしで、ロータを回転可能に支持することができる。また、ケースがない場合、ケースの内部への流体の侵入を防ぐシールを省略することもできる。従って、発電装置をより簡易に構成することができる。
【００１０】
上記発電装置について、前記環状室には、前記環状室内を移動可能であって、前記ロータにおける前記回転支持部の反対側に位置する、前記流体及び前記錘体より比重が小さい浮力体が設けられていることが好ましい。
【００１１】
この構成によれば、流体の流れによって、ロータが傾いた場合であっても、浮力体の浮力によって、ロータの傾きが戻される。よって、より簡易な構成でロータの姿勢を維持することができる。
【００１２】
上記発電装置について、前記支柱には、前記ロータが軸方向に変位することを規制するガイドが設けられることが好ましい。
この構成によれば、ガイドによって、ロータが回転支持部から離れることが抑制される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、発電装置をより簡易に構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】発電装置の構成を示す断面図。
【図２】（ａ）及び（ｂ）はロータの構成を示す断面図。
【図３】支柱に設置されたロータが傾いた際の断面図。
【図４】支柱の斜視図。
【図５】ガイドを有する支柱の断面図。
【図６】ガイドを有する支柱の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、発電装置の一実施形態について図１〜図４を参照して説明する。
図１に示すように、発電装置１は、海中に設置するものであって、ロータ１１と、支柱２０とを備える。支柱２０は、その下端が海底に固定される。そして、支柱２０の上端にはロータ１１が回転可能に設けられ、このロータ１１はケース（ナセル）に内包されず、海中に露出されている。以下、支柱２０及びロータ１１の具体的構成について説明する。
【００１６】
（ロータの構成）
図１に示すように、ロータ１１は円環状に形成されている。ロータ１１の内部にはブレード１５が設けられている。ブレード１５は、海流又は潮流を回転エネルギに変換し、ロータ１１の中心軸を回転中心として回転する。ブレード１５の径方向外方の端部はロータ１１の内周面に固定されている。
【００１７】
また、図２（ａ）に示すように、ロータ１１には、その周方向に沿ってロータの径方向外側がＮ極の磁石１１ｎ及びロータの径方向外側がＳ極の磁石１１ｓが埋め込まれている。具体的には、２つのＮ極の磁石１１ｎの組と、２つのＳ極の磁石１１ｓの組とが交互に並んでいる。
【００１８】
ロータ１１には、磁石１１ｎ，１１ｓの内周側に円環状の空間である環状室１２が形成されている。この環状室１２は、ロータ１１の外部から閉じられた空間である。この環状室１２には、浮力体１３及び錘体１４が充填されている。浮力体１３は、例えば空気であって、錘体１４は空気より比重が大きい。よって、浮力体１３（空気）は、海中では重力と反対方向への浮力が生じる。
【００１９】
図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、この浮力体１３と錘体１４との比重の相違に伴い、錘体１４が浮力体１３に対して重力方向下方（図中の下方向）に位置する。浮力体１３及び錘体１４は重力によって環状室１２内を移動可能である。従って、上記浮力体１３及び錘体１４の位置関係は、ロータ１１の回転に関わらず常に保たれる。
【００２０】
（支柱の構成）
図１に示すように、支柱２０は、ステータ２１と、電力変換部２２と、を備える。
さらに、図４に示すように、支柱２０の上部には、ロータ１１の外周面に対応して円弧状に延在するすべり軸受部（回転支持部）２４が形成されている。すべり軸受部２４は、例えば、ＰＴＦＥ（四フッ化エチレン樹脂）で形成されている。すべり軸受部２４に対して摺動するようにロータ１１を設置することで、すべり軸受部２４はロータ１１を重力方向下方から回転可能に支持する。
【００２１】
図１に示すように、ステータ２１は、支柱２０の上部（すべり軸受部２４に対応する部分）に設けられてロータ１１に対向するとともに、コア２１ａと、コイル２１ｂとを備える。コア２１ａは、ロータ１１と同心円となるように湾曲して形成されている。また、コア２１ａは、ロータ１１の外周（円周）の半分以下の角度範囲Ａに形成されている。コイル２１ｂは、コア２１ａの延在方向に沿って一定間隔で配置されている。コイル２１ｂは、そのコイル軸方向がロータ１１の中心軸を向くように設置されている。
【００２２】
電力変換部２２は、各コイル２１ｂからの交流電力を直流電力に変換したのちに所望の周波数の交流電力に変換する。電力変換部２２は、この所望の周波数の交流電力を外部に出力する。
【００２３】
（作用）
以下、発電装置１の作用について説明する。
海流又は潮流によってブレード１５はロータ１１とともにロータ１１の中心軸を回転中心として回転する。このとき、ロータ１１がすべり軸受部２４に対して摺動する。このロータ１１の回転に関わらず、錘体１４は、環状室１２内を移動することでロータ１１における重力方向下方（図中の下方向）に常に位置する。よって、ロータ１１は、錘体１４によってすべり軸受部２４（支柱２０）に対して安定的に位置する。
【００２４】
例えば、図３に示すように、海流又は潮流によって、ロータ１１が重力方向に沿った姿勢（回転中心が重力方向と直交する姿勢）から図中の時計回り方向に傾いたとする。このとき、上記錘体１４によって、ロータ１１はすべり軸受部２４と接した状態を保つ。
【００２５】
ロータ１１が傾いた状態においては、ロータ１１には上方向に錘体１４の浮力が働く。この浮力に基づき、ロータ１１には反時計回り方向へ復元力が生じる。この復元力によって、ロータ１１が重力方向に沿ったもとの姿勢に戻る。よって、ロータ１１が支柱２０から転倒することが抑制される。
【００２６】
図１に示すように、すべり軸受部２４に対するロータ１１の摺動回転に伴いロータ１１の磁石１１ｎ，１１ｓが形成する磁束が、ステータ２１の各コイル２１ｂと鎖交する。これにより、コイル２１ｂは電圧を誘起し、この誘起した電圧と、電圧に応じた電流を電力変換部２２に出力する。電力変換部２２は、この電力を所望の周波数の交流電力に変換し、その変換後の電力を外部に出力する。
【００２７】
以上、説明した実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）ロータ１１は、支柱２０に設けられたすべり軸受部２４を通じて回転可能に支持されている。また、ロータ１１の環状室１２には錘体１４が設けられている。この錘体１４は、環状室１２内を移動することで、ロータ１１の回転に関わらずロータ１１におけるすべり軸受部２４側に常に位置する。従って、ロータ１１は、錘体１４によって、すべり軸受部２４に対して安定的に保持される。この構成によれば、従来一般的に設けられていたロータ１１全周を包囲する大がかりな軸受、ケース等を省略することができる。また、ケースを省略できるため、ケース内部への海水の侵入を防ぐ防水シールを省略することもできる。従って、発電装置１をより簡易に構成することができる。
【００２８】
（２）海流又は潮流によって、ロータ１１が傾いた場合であっても、浮力体１３の浮力によって、ロータ１１の傾きが戻される。よって、より簡易な構成でロータ１１の姿勢を維持することができる。
【００２９】
（３）ステータ２１は支柱２０に設けられ、ロータ１１は支柱２０に着脱可能に構成されている。また、ステータ２１は、ロータ１１に臨むように湾曲するとともに、ロータ１１の円周の半分以下の角度範囲Ａに形成される。よって、例えば、ロータ１１のメンテナンス又は故障の際、ロータ１１のみを、ステータ２１を有する支柱２０から簡単に取り外すことができる。
【００３０】
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することができる。
・上記実施形態においては、ロータ１１は、支柱２０のすべり軸受部２４に載置されているだけであった。しかし、図５に示すように、支柱２０にロータ１１の回転を妨げず、かつロータ１１を両側方から覆うガイド２８を設けてもよい。例えば、両ガイド２８は、その下端が図中の上下方向に延出する支柱２０の両側面に固着され、その他端が互いに接近する方向に屈曲されている。両ガイド２８によって、ロータ１１が軸方向に変位してすべり軸受部２４から離れることが抑制される。このガイド２８はすべり軸受部２４の延在方向に沿って複数配置されていてもよい。
【００３１】
・上記実施形態においては、外周が円筒面のロータと、これに対応した形状のすべり軸受で構成されていたが、図６に示すように、断面が略円形のロータと、これに対応して曲面凹状に形成されたすべり軸受を用いてもよい。この構成では、ロータ１１がすべり軸受部４０によって図中の左右方向から挟まれた態様となる。よって、すべり軸受部４０は、前述したガイド（ガイド２８）としても機能し、ロータ１１が支柱２０から図の左右方向に離れることを抑制する。同様に、すべり軸受部をＶ字状、台形の長辺側が開放された変形Ｖ字形状で形成してもよい。
【００３２】
・上記実施形態におけるすべり軸受部２４に代えて、支柱２０の上面に、ロータ１１を回転可能に支持する複数のコロ軸受等を設置してもよい。
・上記実施形態における浮力体１３は、浮力を生じさせ、かつ、錘体１４を支柱２０側に位置させるため錘体１４より比重が小さいものであれば空気に限らず適宜変更可能である。また、錘体１４も液体に限らず、固体又は紛体であってもよい。錘体が固体又は紛体の場合であっても、上記実施形態と同様の作用効果が得られる。錘体を固体とした場合、例えば錘体を単数又は複数の球状、若しくは環状室１２に沿って湾曲した棒状とすることが考えられる。
【００３３】
・上記実施形態においては、発電装置１は海流又は潮流により発電するものであったが、風力によって発電するものであってもよい。
【符号の説明】
【００３４】
１…発電装置、１１…ロータ、１１ｎ，１１ｓ…磁石、１５…ブレード、２０…支柱、２１…ステータ、２１ａ…コア、２１ｂ…コイル、２２…電力変換部、２８…ガイド。
【図１】
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【図２】
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【図３】
2015175331.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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