(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
海上浮体物と、
前記海上浮体物の内部に海水を取り込む開口部と、
前記開口部から取り込んだ海水を前記海上浮体物の内部に導く導水部と、
前記導水部から受け入れた海水を取り込む前記海上浮体物の貯留空間と、
前記導水部に対して取り付けられ、前記導水部を通過する海水の水圧により発電する発電機と、
海面付近または海中において海流の力を受けて駆動する駆動機構と、
前記駆動機構で得られた駆動力により駆動し、前記海上浮体物の貯留空間内の海水を前記海上浮体物の外へ排出する排出部を備えたことを特徴とする海洋発電システム。
【請求項２】
前記排出部が、シリンダーと、前記シリンダー内をピストン運動するピストン体と、前記駆動機構による駆動力を受けて前記ピストン体にピストン運動をさせる動力を伝導する動力伝導機構を備えた構造であり、前記ピストン体のピストン運動に同期して前記貯留空間内の前記海水を前記海上浮体物外の海中に排出するピストンシリンダー式海水排出機構とした、ポンプ式海水排出機構である請求項１に記載の海洋発電システム。
【請求項３】
前記ピストンシリンダー式海水排出機が、前記シリンダーと前記海上浮体物の前記貯留空間とを逆流を防止しつつ接続する第１の逆止弁路と、前記シリンダーと前記海上浮体物外の海中とを逆流を防止しつつ接続する第２の逆止弁路を備え、前記ピストン体のピストン運動に同期して前記貯留空間内の前記海水を前記シリンダー内に取り込む取り込みフェーズと、前記シリンダー内に取り込まれた前記海水を前記海上浮体物外の海中に排出する排出フェーズを備えた海水排出ピストンサイクルで稼働するものであることを特徴とする請求項２に記載の海洋発電システム。
【請求項４】
前記ピストンシリンダー式海水排出機構が並列化されて前記海上浮体物の周囲に配置され、各々の前記ピストンシリンダー式海水排出機構が、前記ピストンサイクルにて、前記海上浮体物の貯留空間から前記海水を取り込んで海中へ排出するものである請求項２または３に記載の海洋発電システム。
【請求項５】
前記開口部から取り込む海水量を、前記ピストンシリンダー式海水排出機構の海水排出量に見合う量に制御する海水流量制御部を備えたことを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載の海洋発電システム。
【請求項６】
前記排出部が、前記海上浮体物の前記貯留空間に貯留された海水を前記海上浮体物外の海中へ汲み上げて放出するポンプ機構であり、前記駆動機構が前記海上浮体物の付近を流れる海流の力を受けて前記ポンプ機構を駆動する電力を得る発電機とした、ポンプ式海水排出機構である請求項３に記載の海洋発電システム。
【請求項７】
前記導水管に取り付けられている前記発電機により得られた電力の一部を前記ポンプ式海水排出機構の前記ポンプ機構を駆動する電力として利用する請求項６に記載の海洋発電システム。
【請求項８】
前記駆動機構および前記ポンプ式海水排出機構が並列化されて前記海上浮体物の周囲に配置され、各々の前記ポンプ式海水排出機構が前記海上浮体物の貯留空間から前記海水を汲み出して前記海上浮体物外へ排出するものである請求項６または７に記載の海洋発電システム。
【請求項９】
前記開口部から取り込む海水量を、前記ポンプ式海水排出機構の海水排出量に見合う量に制御する海水流量制御部を備えたことを特徴とする請求項６から８のいずれか１項に記載の海洋発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海水を利用した海洋発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、世界規模でのエネルギー需要の急速な増大に伴い、これまでもっぱら依存していた石油やＬＮＧ等の化石燃料や原子力等のエネルギー源の代替あるいは新たに加えるエネルギー源として、枯渇や公害の虞のない自然エネルギーを利用しようとする様々な研究開発が積極的に進められている。
【０００３】
自然現象を利用して発電を行う方法として、風を利用した風力発電、海水の流れを利用した海流発電などが研究されている。風力発電に用いられる風は吹いていない状態も多く、その発電量が安定していないのに対して、海流は比較的安定して流れており、その発電量が安定している。従って、海流発電は、風力発電等と比べてより安定的に発電を行うことができるものとして期待が大きい。
本発明の発明者である西岡俊久は、米国ジョージア工科大学および神戸大学大学院海事科学研究科マリンエンジニアリング講座にて教授として教鞭を取る中、海洋での発電の研究を進め、流速が十分ではない海流であってもその大きなエネルギーを利用し、高効率で安定的に発電を行えるように工夫した海洋発電システムの可能性を探り研究を進めた。
【０００４】
一般に、大型の発電タービンを回転させて電力を発生させるためには、発電タービンで捉える媒体の速度と圧力が一定以上必要となってくるが、現実に海洋で生じる潮流・海流の速度は十分なものではない。
世界中の海洋において、潮流・海流の速度が比較的大きい場所として挙げられるのはドーバー海峡（英仏海峡）である。ドーバー海峡の潮の流れは最大で６ノット、時速１２キロ程度とされている。
ドーバー海峡（英仏海峡）での海流発電を想定した技術として、英仏海峡海流発電システム（特許文献１：特開２００９−２７０４９１号公報）が知られている。この英仏海峡海流発電システムは、英仏海峡トンネルに付随する形で専用の発電用トンネル空間を数箇所掘削して発電設備を設置し、この設備の真上に当る海底部分に水車を設置して連結し、海流の流動エネルギーを水車のブレードで回転エネルギーに変換して発電機を稼動するものである。英仏海峡は６０ｍ程度の深さしかないため、大型艦船（喫水線３５ｍ程度）の航行に支障のない水深４０メートル以下の海中に発電装置を設置するとしている。
【０００５】
現在、水力発電では、水流や水圧を利用して発電機用の大型のプロペラやタービンを高速に回転させることで起電力を得ている。例えば、ペルトン型水車を利用した発電機であれば落水をペルトン型水車に当てて高速回転させるため水流の速度が必要であるし、フランシス型水車を利用した発電機であれば圧力差を利用して回転させるためフランシス型水車に高水圧をかけつつ、水車通過後は大気圧下に放出することで高速回転させている。
【０００６】
一方、海流のエネルギーは総量としては膨大であるが、その媒体の流れとしての速度が遅く、また、海流中におくプロペラやタービンの前後で生じる圧力差も大きくないため、発電機用の大型のプロペラやタービンを高速に回転させるほどの圧力差を直接得ることはできない。図１０は従来の海流発電システムにおける問題点を説明する図である。図１０に示すように、海流は流れが比較的遅く、その流れをもって直接、発電機内に導いて内部の水車やタービンを回転させるには回転速度が十分には得られず、発電には向いていない。
そこで、海流を利用して発電機内の水車やタービン自体を所望の速度で回転するためには、発電機内の水車やタービン自体に工夫、改良が必要となってくる。
【０００７】
従来の発電機向けには流速が十分ではない海流であっても高い効率で安定的に発電を行えるように工夫したプロペラ機構を備えた発電を備えた海流発電システムとして、以下のものが知られている。
【０００８】
例えば、特許文献２（特開２０１１−２０８５３１号公報）に開示された海流発電システムは、潮流・海流によって同一方向に回転する第１のプロペラ及び第２のプロペラを組み合わせ、増速機構を介して接続するものであり、増速機構は、例えば、遊星歯車機構、すなわち、内歯車、遊星歯車、太陽歯車の組み合わせからなる機構であると開示されている。増速機構を介することで回転速度を高めようとするものである。図１１は、特許文献２において提案されている海流発電システムを示すものである。
【０００９】
また、例えば、特許文献３（特開平７−２５９０６４号公報）に開示された海流発電システムは、流速と流向が安定している海流に海流発電潜水船を海中に係留するものである。図１２は、特許文献３において提案されている海流発電潜水船を示すものである。流速と流向が安定している海流に、その流れに直面するように、船首から係留索９と錨１０によって導管Ａと発電機Ｃを持つ浮体Ｂを所定の深さに係留したものであり、導管Ａに流れる海流エネルギーをプロペラ６と発電機Ｃによって電気エネルギーに変換し、海底送電線７で陸地に送電するようにしたものである。導管Ａの両端部において、プロペラ６が設置されている箇所において海流が加速されるように、中央付近がくびれ、流入口または流出口に向けて漸次内法寸法が大きくなるテーパーが形成されている。
【００１０】
また、例えば、特許文献４（特開２００７−９８３３号公報）に開示された海流発電システムも、特許文献３と同様、流速と流向が安定している海流に海流発電潜水船を海中に係留するものである。図１３は、特許文献４において提案されている海流発電潜水船を示すものである。図１３に示すように、海流発電潜水船は、両端に海流の流入口と流出口が形成された筒状の第１の海流導管と、この第１の海流導管内中央付近に設けられた筒状の第２の海流導管と、この第２の海流導管内に回転自在に設けられたプロペラと、このプロペラの回転によって発電する発電装置とを備えたものである。ここで、第１の海流導管、第２の海流導管の両端部において海流を加速しやすいように、中央付近がくびれ、流入口または流出口に向けて漸次内法寸法が大きくなるテーパーが形成されている。
つまり、第１の海流導管内に第２の海流導管を設けた２重管構造とし、流入口から第１の海流導管内に導かれた海流は、第２の海流導管内への流れ（内側流）と、その外方の第１の海流導管と第２の海流導管との間の流れ（外側流）とに分流され、両者が第２の海流導管の出口付近で合流するが、その際に外側流により内側流が引き出されるというエジェクター効果があるとされている。
【００１１】
【特許文献１】特開２００９−２７０４９１号公報
【特許文献２】特開２０１１−２０８５３１号公報
【特許文献３】特開平７−２５９０６４号公報
【特許文献４】特開２００７−９８３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかし、上記した従来技術には以下のように問題がある。
特許文献１の特開２００９−２７０４９１号公報では、海流発電に適した場所がドーバー海峡（英仏海峡）であることを開示しているものの、上記したように、
海流のエネルギーは総量としては膨大であるが、流れの速度が遅く、また、発電機用の大型のプロペラやタービンを高速に回転させるほどの圧力差を直接得ることはできないために、発電機用のプロペラやタービン自体に工夫が必要であるが、同公報には通常のプロペラ体した開示されておらず、このままでは、十分効率的に大型の発電機を回転させ、所望の起電力を得られる技術が開示されているとは言えない。
【００１３】
次に、特許文献２の特開２０１１−２０８５３１号公報によれば、海流によって同一方向に回転する第１のプロペラ及び第２のプロペラを組み合わせ、増速機構を介して接続することでプロペラの回転速度を高める技術であるが、海流で得られる第１のプロペラ及び第２のプロペラの速度はかなり低速であり、それを通常の大型の発電機の所望の速度で回転させるためには回転ギア比が大きくなりすぎ、機構的に困難である。また、海流から得られるトルクと通常の大型の発電機を高速回転させるために必要なトルクを伝達するため、事実上、ギアの機械的強度に無理が生じやすく、破損しやすいという問題がある。
【００１４】
次に、特許文献３の特開平７−２５９０６４号公報によれば、導管Ａの中央における断面積を、取水口１の断面積より小さくしているために、理論上は水車６の取付部における海流の速度が加速されることになるが、実際には、発電機Ｃによるプロペラ６の回転負荷抵抗や、導管Ａ内における流路抵抗によって、導管Ａ内における海流の流量が浮体Ｂの周囲よりも遙かに小さくなってしまう。この結果、両者間の海水流量の差に起因して、浮体Ｂには、海流方向にその断面積に比例する大きな押圧力が作用し、係留索９によって浮体６を定位置に保持しておくことが困難になるという問題点がある。
【００１５】
また、発電機を所望の速度で回転させるほどに海流の流速を大きく加速するためには、導管Ａの中央における断面積と取水口１の断面積との差を大きくしなければならず、実働するプロペラの大きさの割には浮体の大きさが巨大となってしまうという問題がある。
また、浮体Ｂを係留索９によって所定の深さに浮遊状態で係留しているために、その姿勢を安定的に保持させることが難しいという問題点もある。
【００１６】
次に、特許文献４の特開２００７−９８３３号公報によれば、第１の海流導管の中央における断面積を、取水口１の断面積より小さくしているために、理論上はプロペラの取付部における海流の速度が加速されることになる一方、特許文献３に比べて、第２の海流導管を流れる内側流に対する外側流との合流によるエジェクター効果により、内側流と外側流の両者間の海水流量の差を小さくして、浮体を安定させ、係留索によって浮体を定位置に保持しておく工夫はされているものの、やはり、浮体Ｂを係留索９によって所定の深さに浮遊状態で係留しているため、その姿勢を安定的に保持させることが難しいという問題点は特許文献３と同様である。
【００１７】
また、特許文献４でも、特許文献３と同様、発電機を所望の速度で回転させるほどに海流の流速を大きく加速するためには、導管Ａの中央における断面積と取水口１の断面積との差を大きくしなければならず、実働するプロペラの大きさの割には浮体の大きさが巨大となってしまうという問題があり、さらには、特許文献４では、導管を、第１の海流導管と第２の海流導管の二重化し、内側の第２の海流導管に比べて第１の海流導管はさらにその径が巨大なこともあり、海中に没する躯体がさらに巨大化してしまうという問題がある。
つまり、特許文献３、特許文献４のテーパー形状を伴う浮体を用いる技術では、事実上、利用可能な浮体の大きさと発電機のプロペラの大きさから考えると、海流を十分加速することはできるものではない。
【００１８】
つまり、従来技術において、海流を利用する発電システムでは、海流の運動エネルギーは流れ全体でみると極めて膨大であるものの、実態としてはその流速が遅いため、海流をそのまま利用したのでは、発電機に求められる大きな水圧または高速な流速による運動エネルギーをえることはできない。事実、海流という不断の流れがありながら従来技術において海流発電システムは決して十分な形で提供されるに至っていない。
そこで、本発明は、流速が十分ではない“海流”というものを利用し、海流から水力発電に必要な水圧を作り出し、高効率で安定的に発電を行えるように工夫した海洋発電システム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】
【００１９】
上記課題を解決するために、本発明の発明者である西岡俊久は、米国ジョージア工科大学および神戸大学大学院海事科学研究科マリンエンジニアリング講座にて教授として教鞭を取る中、海洋での発電の研究を進め、流速が十分ではない海流であってもその大きなエネルギーを利用し、高効率で安定的に発電を行えるように工夫した海洋発電システムについて研究を進め、以下の発明を行った。
【００２０】
本発明の海洋発電システムは、海上浮体物と、前記海上浮体物の内部に海水を取り込む開口部と、前記開口部から取り込んだ海水を前記海上浮体物の内部に導く導水部と、前記導水部から受け入れた海水を取り込む前記海上浮体物の貯留空間と、前記導水部に対して取り付けられ、前記導水部を通過する海水の水圧により発電する発電機と、前記海上浮体物に流入した海水を流出させる排出部を備えたものである。
本発明は、海上に浮かべた海上浮体物に対して開口部から海水が流れ込んで排出部によって排出される流れの中で発電が行われる。
【００２１】
ここで、貯留空間からの海水の排出を能動的に行うため、上記構成において、海面または海中において海流の力を受けて駆動する駆動機構と、前記駆動機構で得られた駆動力により駆動し、前記海上浮体物の貯留空間内の海水を前記海上浮体物の外へ排出する排出部を備えた構成とする。
【００２２】
上記構成により、海水は海上浮体物に対して自然に流れ込んで自然に流れ出すものではなく、本発明の構成要素たる駆動機構と排出部により能動的に作られた流れによって能動的に制御されて流入し流出するものである。駆動機構は周囲の海流の流れによって駆動するものであり、排出部は駆動機構により駆動されるものである。排出部の能動的な排出行為により貯留空間に空間を生じせしめることによって導水部に積極的に作り出した水圧差を利用して発電することができる。このように海流を利用するが、海流により排出部を駆動して貯留空間の海水を排出することで作り出した水圧差を用いて海水の流入・流出を制御して発電する仕組みは公知技術にはない考え方である。
【００２３】
次に、上記構成において、駆動機構および排出部として、２つの構成例を挙げることができる。
第１の構成例を述べる。
第１の構成例としては、上記構成において、前記排出部が、シリンダーと、前記シリンダー内をピストン運動するピストン体と、前記駆動機構による駆動力を受けて前記ピストン体にピストン運動をさせる動力を伝導する動力伝導機構を備えた構造であり、前記ピストン体のピストン運動に同期して前記貯留空間内の前記海水を前記海上浮体物外の海中に排出するピストンシリンダー式海水排出機構の構成例である。
【００２４】
このピストンシリンダー式海水排出機の例としては、前記シリンダーと前記海上浮体物の前記貯留空間とを逆流を防止しつつ接続する第１の逆止弁路と、前記シリンダーと前記海上浮体物外の海中とを逆流を防止しつつ接続する第２の逆止弁路を備え、前記ピストン体のピストン運動に同期して前記貯留空間内の前記海水を前記シリンダー内に取り込む取り込みフェーズと、前記シリンダー内に取り込まれた前記海水を前記海上浮体物外の海中に排出する排出フェーズを備えた海水排出ピストンサイクルで稼働するものがある。
【００２５】
つまり、ピストンシリンダー式海水排出機構は、海水をシリンダーに取り込んでピストン運動によりシリンダーから貯留空間外へ排出する海水排出ピストンサイクルで作動する“水中ピストン機構”とも言えるものであり、海流を利用したいわゆる“能動的な自然排水”を行うものとなる。
【００２６】
このように、ピストンシリンダー式海水排出機構は、水圧の小さな貯留空間内から、水圧の大きな貯留空間外の海中へ海水を放出するものであるが、ピストンの駆動は海流の強い流れの圧力があれば行うことができ、かならずしも海流の流速は重要ではない。
【００２７】
次に、排出能力を向上するため、前記ピストンシリンダー式海水排出機構が並列化されて前記海上浮体物の周囲に配置され、各々のピストンシリンダー式海水排出機構が、海水排出ピストンサイクルにて、貯留空間から海水を取り込んで海中へ排出するものとすることができる。このようにピストンシリンダー式海水排出機構を並列化することにより、海水排出量を増大せしめることができる。海上浮体物の貯留空間は制限があるため、貯留空間からピストンシリンダー式海水排出機構を介して海中へ排出される海水量相当分しか、新たに導水部から取り込んで導水管を通過させることができず、導水管で発電に供することができる海水量にも制限が生じてしまう。
【００２８】
そこで、導水部から導水管に導入する海水量を、ピストンシリンダー式海水排出機構の海水排出量に見合う量に制御する海水流量制御部を備えた構成とすることが好ましい。海水流量制御部を備えることにより、ピストンシリンダー式海水排出機構による海水の海中への放出が追い付けるように開口部に取り込んで発電に供する海水量を制御することができ、システム内が海水で溢れて駆動不能に陥るのを防止することができる。
【００２９】
なお、貯留空間の流入量と流出量のバランスをとるため、開口部から取り込む海水量を、前記ピストンシリンダー式海水排出機構の海水排出量に見合う量に制御する海水流量制御部を備える構成とすることが好ましい。
【００３０】
次に、第２の構成例を述べる。
第２の構成例としては、上記構成において、前記排出部が、前記海上浮体物の前記貯留空間に貯留された海水を前記海上浮体物外の海中へ汲み上げて放出するポンプ機構であり、前記駆動機構が前記海上浮体物の付近を流れる海流の力を受けて前記ポンプ機構を駆動する電力を得る発電機とした構成例である。
つまり、ポンプ式海水排出機構は、海水を海上浮体物外の発電機により得た電力を用いてポンプ機構で貯留空間外の海中へ強制排水するものである。
前記導水管に取り付けられている前記発電機により得られた電力の一部を前記ポンプ式海水排出機構の前記ポンプ機構を駆動する電力として利用することも可能である。
【００３１】
なお、このポンプ式海水排出機構を用いた第２の排出部の構成においても、ピストンシリンダー式海水排出機構を用いた第１の排出部の構成と同様、並列化することが可能である。ポンプ式海水排出機構を貯留空間の周囲に配置し、各々のポンプ式海水排出機構が、ポンプ駆動にて、貯留空間から海水を取り込んで海中へ排出するものとすることができる。このようにポンプ式海水排出機構を並列化することにより、海水排出量を増大せしめることができ、導水管で発電に供することができる海水量を増大することができる。
【００３２】
なお、貯留空間の流入量と流出量のバランスをとるため、開口部から取り込む海水量を、前記ポンプ式海水排出機構の海水排出量に見合う量に制御する海水流量制御部を備える構成とすることが好ましい。海水流量制御部を備えることにより、ポンプ式海水排出機構による海水の貯留空間外の海中への放出が追い付けるように導水部から導水管に取り込んで発電に供する海水量を制御することができ、システム内が海水で溢れて駆動不能に陥るのを防止することができる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明は、海上に浮かべた海上浮体物に対して開口部から海水が流れ込んで排出部によって排出される流れの中で発電を行なうことができる。海上浮体物を超々巨大なタンカーのような大きさとすると、巨大な壁面をなす船頭部分に設けられた開口部から海水が内部へ噴出するため、あたかも大型ダムが海上付近に設けられたが如くの効果があり、ダムのような水力発電を行うことができる。
なお、貯留空間からの海水の排出は、ピストンシリンダー式海水排出機構を駆動させることにより海水を排出する構成とすれば、いわゆる海流を用いた"自然排水"が可能となる。また、ポンプ式海水排出機構を駆動させることにより海水を排出する構成とすれば、いわゆる海流を用いて得た電力を利用した"強制排水"が可能となる。
【００３４】
つまり、ピストンシリンダー式海水排出機構では、ピストンの駆動は海流の強い流れの圧力があれば行うことができ、かならずしも海流の流速は重要ではない。その一方、ピストンシリンダー式海水排出機構により排出されて得られた貯留空間のボリュームの分だけ、開口部から海水を大きな水圧で落下させることができ、海水により水力発電が可能となる。
【００３５】
同様に、ポンプ式海水排出機構は、ポンプ機構を駆動する電力を海上浮体物外の発電機により得てポンプ機構を用いて強制排水させ、得られた貯留空間のボリュームの分だけ、開口部から海水を大きな水圧で落下させることができ、海水により水力発電が可能となる。
【００３６】
このように、本発明の海洋発電システムを用いれば、比較的流速が遅い海中の海流の作用を変換して、水力発電に適した流速、水圧を持った水流の形で利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の海洋発電システム１００の構成例を示す図である。
【図２】本発明の海洋発電システム１００の海水の動きを示す図である。
【図３】ペルトン水車を用いた発電機３０の導水管２０中に設けた構成例を示す図である。
【図４】フランシス水車を用いた発電機３０の導水管２０中に設けた構成例を示す図である。
【図５】実施例１にかかるピストンシリンダー式海水排出機構を備えた排出部５０の構造が分かりやすいように示した図である。
【図６】海水取り込みフェーズ１の動きを示す図である。
【図７】海水取り込みフェーズ２の動きを示す図である。
【図８】排出フェーズの動きを示す図である。
【図９】実施例２にかかるポンプ機構を備えた排出部５０ａの構造が分かりやすいように示した図である。
【図１０】従来技術における海流発電の問題点を説明する図である。
【図１１】従来技術の特許文献２において提案されている海流発電システムを示した図である。
【図１２】従来技術の特許文献３において提案されている海流発電潜水船を示す図である。
【図１３】従来技術の特許文献４において提案されている海流発電潜水船を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下、図面を参照しつつ、本発明の海洋発電システムの実施例を説明する。ただし、本発明の範囲は以下の実施例に示した具体的な用途、形状、本数、個数などには限定されないことは言うまでもない。
【実施例１】
【００３９】
実施例１にかかる本発明の海洋発電システムの例を示す。
図１は、本発明の海洋発電システムの構成例を示す図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）に示した海洋発電システムの周囲の海水の流れを簡単に示す図である。
図２は、本発明の海洋発電システムの他の構成例を示す図である。図２（ｂ）は、図１（ａ）に示した海洋発電システムの周囲の海水の流れを簡単に示す図である。
図１および図２に示すように、海洋発電システム１００は、海上浮体物１０、導水管２０、発電機３０、貯留空間４０、排出部５０を備えたものとなっている。図１（ｂ）に示すように、これらの構成部材の内部またはその周囲には海水の流れがある。本発明の海洋発電システム１００は、構成部材の内部に導かれた海水の流れ、および、周囲を流れる海流の働きを用いて発電するものである。
以下、各構成要素の説明を行い、その後に海洋発電システム１００の働きについてまとめることとする。
【００４０】
まずは、各構成要素の説明を行う。
海上浮体物１０は、海水を取り込める開口部１１を備え、海上に浮くものであれば良く、自力航行できないいわゆる超巨大なメガフロートのような浮体構造物であっても良いし、船体として自力航行できる船体構造物であっても良い。船体の場合、例えば、超々巨大なタンカーのような大きな船体が好ましい。
海上浮体物１０を超々巨大なタンカーのような大きさとすると、巨大な壁面をなす船頭部分に設けられた開口部から海水が内部へ噴出するため、図１（ｂ）に示すように、巨大な壁面をなす浮体構造物１０の船頭付近があたかも大型ダムが海上付近に設けられたが如くの構造となり、大型ダムのような水力発電を行うことができる。
海上浮体物１０は、開口部１１を介して取り込んだ海水を内部に流し込む構造となっている。この開口部１１は少なくとも一部が喫水線の下に位置するように設けられており、内部に海水を取り込む口となっている。後述するように導水管２０に必要量の海水を導くために適したものであれば良い。
【００４１】
なお、従来の海上浮体物や通常の船舶などでは海水を一旦内部に取り込むという考え方はなく、たとえ内部に導かれても喫水線は一定で内部を海水が単に通り抜けるに過ぎないものであった。しかし、本発明の海洋発電システム１００では、後述するように、海面近くの海水を内部に取り込んで発電に利用するため、海上浮体物１０であっても開口部１１を備え、さらに、開口部１１から取り込んだ海水を内部に流し込むための導水部２０を備えている。
【００４２】
また、この構成例では、海上浮体物１０には、内部に取り込む海水の量を制御するための海水流量制御部（図示せず）を備えたものとなっている。後述するように、本発明の海洋発電システム１００は、導水管２０内に海水を導入することで発電機３０を稼働して発電するが、導水管２０内や貯留空間４０のすべてが海水で満たされてしまうと発電機３０の稼働が停止する。そのため、後述するように、海水の取り込み量を排出部５０の排出能力に見合う量に制御する必要がある。そこで、海水流量制御部を設けておき、過剰に海水が導水管２０内に取り込まれないように制御する工夫を行う。
【００４３】
導水管２０は、この構成例では筒状の管体であり、図１に示すように、一端が海上浮体物１０に接続され、他端が貯留空間４０に接続されており、海上浮体物１０と貯留空間４０の間に設けられた構造物となっている。
導水管２０は、開口部１１から取り込んだ海水を内部に導入するための通路である。
【００４４】
導水管２０の構造強度は水圧に耐えうるように頑強なものとなっている。例えば、素材として、ステンレスワイヤーフレーム内蔵の高強度ポリエチレン繊維管を使うことができる。高強度ポリエチレン繊維は、スペクトラ繊維（ＳＰＥＣＴＲＡはハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッドの商標）とも呼ばれ、軽量で柔軟性がある上、鉄の約十倍の強度がある。また、金属疲労が起きず、錆びにくいという利点がある。海上および海中に適用する上では錆びないという利点も大きい。ステンレスワイヤーフレームを内蔵させたものとすればさらに好ましい。
【００４５】
発電機３０は、導水管２０に対して取り付けられ、導水管２０中の空間に導入された海水の水圧により発電する発電機である。水力発電に用いられている発電機であれば本発明の海洋発電システム１００に適用することが可能である。
図１の構成例では、発電機は導水管２０に対して略平行に設けられており、海面近くの海流が流れ込む水圧と、導水管２０内部に生じている水面の落差による水圧などで発電するよう配置されている。
図２の構成例では、発電機は導水管２０に対して略平行に設けられた発電機３０ａに加え、下方に向けた導水管の部分にも発電機３０ｂおよび発電機３０ｃを設けた構成となっている。海面近くの海流が流れ込む水圧と、導水管２０内部に生じている水面の落差による水圧などで発電するよう配置されている。発電機３０ｂおよび発電機３０ｃでは貯留空間４０の水面までの落差の水圧を利用することができるものとなっている。
海上浮体物を超々巨大なタンカーのような大きさとすると、巨大な壁面をなす船頭部分に設けられた開口部から海水が内部へ噴出するため、図１の構成例では、図１（ｂ）に示すように、巨大な壁面をなす浮体構造物１０の船頭付近があたかも大型ダムが海上付近に設けられたが如くの構造となり、大型ダムのような水力発電を行うものである。一方、図２の構成例では、図２（ｂ）に示すように、巨大な壁面をなす浮体構造物１０の船頭付近があたかも大型ダムが海上付近に設けられたが如くの構造となり、また、導水管の部分に設けられた発電機３０ｂおよび発電機３０ｃの部分もあたかも大型ダムが海上付近に設けられたが如くの構造となり、大型ダムのような水力発電を行うものである。
【００４６】
発電機３０には多様な種類が有り得る。大きく大別すると、衝動水車を用いたものと反動水車を用いたものがある。
衝動水車は、圧力水頭を速度水頭に変えて水車に作用させるものである。つまり、水流の運動エネルギーを水車で受け、水車の運動エネルギーに変換するものである。ペルトン水車、開放周流形水車などが知られている。
ペルトン水車は、衝動水車の一つであり、水流をランナー周囲のバケットに当てて回転させる水車である。ここでは、一般のペルトン水車はノズルからジェット水流を噴き出してバケットに当てているが、本発明の海洋発電システム１００の場合、導水管２０に対してペルトン水車を組み合わせ、導水管２０を流れ落ちる水流をバケットに当てて衝動させる。
開放周流形水車は、いわゆる古来から用いられている普通の水車であり、水流をランナー周囲のプレートに当てて回転させる水車である。
【００４７】
図３は、衝動水車のペルトン水車を用いる場合の導水管２０内の海水の流れと発電機３０の様子を簡単に描いたものである。海水が導かれる導水管２０に対してペルトン水車のバケットが当たる位置に設けられており、導水管２０に導かれた海水が勢いよくペルトン水車のバケットに衝突し。ペルトン水車を勢いよく回す。このようにペルトン水車の取り付けられているランナーを衝動回転させ、発電機のジェネレーター（図示せず）を回転させて起電力を得る。
【００４８】
次に、反動水車は、圧力水頭を水車に作用させるものである。つまり、水圧を反動水車に印加し、印加した水圧により水車の運動エネルギーに変換するものである。フランシス水車、プロペラ水車、カプラン水車などがある。
フランシス水車は、導かれた流水が、渦巻き型ランナーの外周部に半径方向から流入し軸方向に流出する水車である。構造が簡単で保守が容易であるとされており、水力発電用の水車として広く利用されている。
プロペラ水車は、軸方向から流入した流水が、軸方向に流出するものであり、回転軸に複数のランナー羽根が所定角度で設けられている。
カプラン水車は、プロペラ水車の一種であり、落差や水量の変化によってランナー羽根の角度を変えるものをカプラン水車と呼ばれる。
クロスフロー水車は、流水がランナー（羽根車）に対して交差して流れるものである。
【００４９】
図４は、反動水車のフランシス水車を用いる場合の導水管２０内の海水の流れと発電機３０の様子を簡単に描いたものである。海水が導かれる導水管２０に対してフランシス水車の周辺部分が位置しており、導水管２０に導かれた海水はフランシス水車を用いた発電機３０の上部の導水管２０に充填され、フランシス水車の周辺にある羽根に対して水圧が印加されている状態である。フランシス水車には大きな水圧がかかっており、その水圧で羽根を反動回転させる。羽根はねじられてランナーに取り付けられており、海水はフランシス水車の周辺から中央の奥側へねじられるように方向を変え、図４の構成例では再び曲げられて導水管２０を下方に流れてゆく構成となっている。フランシス水車の取り付けられたランナーが回転し、発電機のジェネレーター（図示せず）を回転させて起電力を得る。
【００５０】
次に、貯留空間４０は、導水管２０の下流側に接続され、導水管２０から排出される海水を取り込む空間を提供する構造物となっている。貯留空間４０は海中に没した状態で稼働するものである。内部の空間には導水管２０から排出される海水を取り込む空間であるが、後述する排出部５０で排出するため、一時的な海水の貯留空間である。
【００５１】
排出部５０は、駆動機構６０の駆動力によって貯留空間４０に取り込まれた海水を貯留空間４０の外へ排出する機能を備えたものである。排出部５０は、貯留空間４０に取り込まれた海水を貯留空間４０の外へ排出するものであれば特に限定されない。
排出部５０の構成例として、ピストンシリンダー式海水排出機構を採用したもの、ポンプ機構を採用したものなどがあるが、この実施例１にかかる本発明の海洋発電システム１００は、排出部５０として、ピストンシリンダー式海水排出機構を採用したものとして説明する。ポンプ機構を採用した排出部５０を適用した構成例は実施例２において説明する。
【００５２】
図５は、実施例１にかかるピストンシリンダー式海水排出機構を備えた排出部５０の構造が分かりやすいように示した図である。動作原理を分かりやすく示したものであり、細かい機械的な構造や形状は省略している。
図５に示すように、ピストンシリンダー式海水排出機構を備えた排出部５０は、シリンダー５１と、ピストン体５２と、第１の逆止弁路５３、第２の逆止弁路５４、第３の逆止弁路５５、動力伝導機構５６、排出口５７を備えたものとなっている。
【００５３】
シリンダー５１は、貯留空間４０外の海中へ放出する海水を一時的に取り込むキャビティであり、後述するように高圧に耐えうる機械的構造強度を備えた筒体となっている。シリンダー５１の内径は後述するようにピストン体５２の外径と略同一のものであり、ここではＤとする。
シリンダー５１の設置場所は、貯留空間４０内外のいずれの箇所でも良いが、この構成例では、貯留空間４０の最後尾の部分に設けられている。
【００５４】
シリンダー５１は、後述する第１の逆止弁路５３を介して、貯留空間４０の貯留空間と通じており、また、後述する第２の逆止弁路５４を介して、貯留空間４０外の海中と通じており、貯留空間４０の貯留空間から海水を取り込み、貯留空間４０外へ放出することができる。
【００５５】
なお、図５に示した構成例では、シリンダー５１内は、ピストン５２により２つのシリンダー室に分けられ、ここでは、貯留空間４０に近い方を第１のシリンダー室５１１、貯留空間４０外の海中に近い方を第２のシリンダー室５１２とする。
【００５６】
ピストン体５２は、シリンダー５１の内部をいわゆるピストン運動するように動作する円筒体であり、その外径はシリンダー５１の内径と対応するものとなっており、ここではＤとする。
図５に示した構成例では、ピストン５２の上面側と下面側を結ぶ水路５２１があり、後述するように、ピストン運動のサイクルの中で、第１のシリンダー室５１１に導入された海水を第２のシリンダー室５１２に移動させる際にピストン５２内の水路５２１を通過するようになっている。
【００５７】
なお、シリンダー５１およびピストン体５２には、いわゆるピストン機関に用いられる様々な技術を適用することが可能であり、例えば、ピストンリングなどの部材を取り付けて後述する海水の圧送排出などにおいて十分昇圧できるように工夫しておくことが好ましい。
【００５８】
第１の逆止弁路５３は、シリンダー５１と貯留空間４０の貯留空間とを逆流を防止しつつ接続する逆止弁路となっている。図５に示した例では逆止弁路であることが簡単に分かるように蝶番式の逆止弁路として示しているが、蝶番式の逆止弁路に限定されない。
後述するように、第１の逆止弁路５３は、ピストン運動のサイクルの中で、貯留空間４０の貯留空間から海水を第１のシリンダー室５１１に導入する際には開くが、第１のシリンダー室５１１に導入された海水を第２のシリンダー室５１２に移動させる際には逆流しないように制止する働きをする。
【００５９】
第２の逆止弁路５４は、シリンダー５１と貯留空間４０外の海中とを逆流を防止しつつ接続する逆止弁路となっている。図５に示した例では、第１の逆止弁路５３と同様、逆止弁路であることが簡単に分かるように蝶番式の逆止弁路として示しているが、蝶番式の逆止弁路に限定されない。図５に示した構成例では、第２の逆止弁路５４は、貯留空間４０の排出口５７に設けられている。
後述するように、第２の逆止弁路５４は、ピストン運動のサイクルの中で、第２のシリンダー室５１２の海水を排出口５７から排出する際には開くが、第１のシリンダー室５１１に導入された海水を第２のシリンダー室５１２に移動させる際には逆流しないように制止する働きをする。
【００６０】
第３の逆止弁路５５は、ピストン５２の上面側と下面側を結ぶ水路５２１の開閉を制御するための逆止弁路である。
後述するように、第３の逆止弁路５５は、ピストン運動のサイクルの中で、第１のシリンダー室５１１に導入された海水を第２のシリンダー室５１２に移動させる際にピストン５２内の水路５２１を通過する方向には開くが、第２のシリンダー室５１２の海水を排出口５７から排出する際には逆流しないように制止する働きをする。
【００６１】
動力伝導機構５６は、駆動機構６０が貯留空間４０の付近を流れる海流の力を受けて得た駆動力を、ピストン５２に伝導してピストン運動をさせる機構である。動力伝導機構５６は駆動力をピストン動作に変換できる機構であればその構造は特に限定されないが、この構成例では、駆動機構６０がプロペラ体であり海流の力を受けて得た回転力を得るものとなっている例であるので、プロペラ体である駆動機構６０の回転軸で得られる回転動力をピストン動作に変換する変換機構を備えたものとなっている。
【００６２】
排出口５７は海中に開いた開口であり、第２のシリンダー室５１２と海中をつなぐ部分である。
後述するように、排出口５７は、ピストン運動のサイクルの中で、第２のシリンダー室５１２から海水を放出する際には開放されるが、第１のシリンダー室５１１に導入された海水を第２のシリンダー室５１２に移動させる際には第３の逆止弁５５により閉鎖される。
【００６３】
ピストンシリンダー式海水排出機構を備えた排出部５０のピストンサイクルについて実際の動きと参照しつつ説明する。
【００６４】
［海水取り込みフェーズ１］
海水取り込みフェーズ１は、ピストン５２のピストン運動に同期して貯留空間４０内の海水をシリンダー５１の第１のシリンダー室５１１内に取り込むフェーズである。
図６（ａ）から図６（ｃ）は、海水取り込みフェーズ１の動きを示している。
図６（ａ）は海水取り込みフェーズ１の開始時点の状態であるとともに、後述の海水排出フェーズの開始時点の状態でもある。ピストン５２は第１のシリンダー室５１１の空間を最小化させ、第２のシリンダー室５１２を最大化させる位置（図中、シリンダー５１内の最右側）にある。
【００６５】
図６（ａ）から図６（ｂ）への動きのように、ピストン５２が第１のシリンダー室５１１の空間を拡張させ、第２のシリンダー室５１２を圧縮する方向に移動を始めると、第１の逆止弁路５３は開き、貯留空間４０内の海水をシリンダー５１の第１のシリンダー室５１１内に取り込む流れが生じる一方、第３の逆止弁路５５は閉鎖され、第１のシリンダー室５１１が拡張した分はすべて貯留空間４０内の海水が取り込まれることとなる。
【００６６】
図６（ｃ）の状態は、ピストン５２により第１のシリンダー室５１１の空間が最大化され、第２のシリンダー室５１２が最小化された位置（図中、シリンダー５１内の最左側）にある。
【００６７】
［海水取り込みフェーズ２］
海水取り込みフェーズ２は、ピストン５２のピストン運動に同期して、水路５２１を通じてシリンダー５１の第１のシリンダー室５１１内の海水を第２のシリンダー室５１２内に取り込むフェーズである。
この、海水取り込みフェーズ１と海水取り込みフェーズ２の２段階のフェーズを通じて、貯留空間４０内の海水がシリンダー５１の第２のシリンダー室５１２内に取り込まれる。
【００６８】
図７（ａ）から図７（ｃ）は、海水取り込みフェーズ２の動きを示している。
図７（ａ）は海水取り込みフェーズ２の開始時点の状態である。ピストン５２により第１のシリンダー室５１１の空間が最大化され、第２のシリンダー室５１２が最小化された位置（図中、シリンダー５１内の最左側）にある。
【００６９】
図７（ａ）から図７（ｂ）への動きのように、ピストン５２が第１のシリンダー室５１１の空間を圧縮させ、第２のシリンダー室５１２を拡張する方向に移動を始めると、第１の逆止弁路５３は閉鎖し、第１のシリンダー室５１１内の海水が貯留空間４０側へ逆流するのが防止される一方、第３の逆止弁５５が開放されるため、第１のシリンダー室５１１内の海水が水路５２１を通じて第２のシリンダー室５１２内に取り込まれてゆく。なお、第２の逆止弁路５４は閉鎖されているため、貯留空間４０外の海中から第２のシリンダー室５１２内へ海水が逆流することはない。
【００７０】
図７（ｃ）の状態は、ピストン５２により第１のシリンダー室５１１の空間が最小化され、第２のシリンダー室５１２が最大化された位置（図中、シリンダー５１内の最右側）にある。
【００７１】
［海水排出フェーズ］
排出フェーズは、ピストン５２のピストン運動に同期して、シリンダー５１の第２のシリンダー室５１２内の海水を排出口５７から貯留空間４０外の海中へ排出するフェーズである。
【００７２】
図８（ａ）から図８（ｃ）は、海水排出フェーズの動きを示している。
図８（ａ）は海水排出フェーズの開始時点の状態であり、前述した図６（ａ）に示した海水取り込みフェーズ１の開始時点の状態でもある。ピストン５２により第２のシリンダー室５１２の空間が最大化され、第１のシリンダー室５１１が最小化された位置（図中、シリンダー５１内の最右側）にある。
【００７３】
図８（ａ）から図８（ｂ）への動きのように、ピストン５２が第２のシリンダー室５１２の空間を圧縮させ、第１のシリンダー室５１１を拡張する方向に移動を始めると、第１の逆止弁路５３は開放され、第３の逆止弁路５５は閉鎖され、第２のシリンダー室５１２内の海水が水路５２１を介して第１のシリンダー室５１１内へ逆流することはない。
【００７４】
ここで、第２の逆止弁路５４は、貯留空間４０外の海中の水圧と、第２のシリンダー室５１２内の海水の水圧の大小によりその開閉が決まる。ここで、第２のシリンダー室５１２内の海水の水圧は、動力伝導機構５６により力が印加されるため、動力伝導機構５６を介して、ピストン５２の端面が海中から受ける圧力と、駆動機構６０であるプロペラ体が海中かつ海流の流れから受ける圧力の大小で決まる。
ここで、駆動機構６０であるプロペラ体の実効面積がピストン５２の端面の面積よりも大きいものであれば、以下の式が成り立つ。
（排出部５０外の海中の水圧）＜（第２のシリンダー室５１２内の水圧）
【００７５】
上記の式に示すように、第２の逆止弁路５４が開放され、圧力の高い第２のシリンダー室５１２内の海水が圧力の低い海中側に排出されることとなる。
なお、上記したように、第１のシリンダー室５１１側では、同時に貯留空間４０内の海水が第１のシリンダー室５１１内に取り込まれる動作が同時に行われている。
【００７６】
以上が、ピストンシリンダー式海水排出機構を備えた排出部５０の海水排出ピストンサイクルの概要である。
【００７７】
なお、排出部５０において、ピストンシリンダー式海水排出機構を並列化することも可能である。つまり、貯留空間の周囲にピストンシリンダー式海水排出機構を複数セット配置し、各々のピストンシリンダー式海水排出機構が、それぞれのピストンサイクルにて、貯留空間４０から海水を取り込んで海中へ排出することも可能であり、排出部５０全体の排出能力が大きくなる。
【００７８】
ここで、本発明の海洋発電システム１００全体の発電能力を説明する。
貯留空間４０は、導水管２０の発電に供される水流を一時的に貯めておく一種の“バッファ”であるため、このバッファである貯留空間４０に対する排出部５０による排水能力に依存する。
実施例１にかかる本発明の海洋発電システム１００は、海流という比較的低速であるが、膨大な力を得ることができる資源を利用するものであり、駆動機構６０であるプロペラ体により比較的低速の海流を捉えて動力伝導機構５６を介してピストン運動に変換するものであり、伝達する回転比やカムの回転／往復運動変換比などを調整すれば、比較的低速の海流によって、海流の数倍の速さで往復するピストン運動に変換することも十分に可能である。
【００７９】
一例を算出してみる。
シリンダー室５１の断面積Ｄが３ｍ２（半径１ｍ程度）、第１のシリンダー室５１１の最大幅Ｌ１が９ｍ、第２のシリンダー室５１２の最大幅Ｌ２が９ｍ、海流の速度がドーバー海峡の時速１２ｋｍから換算して秒速３ｍ、動力伝導機構５６によるピストン往復速度の変換比を１：３とすると、１秒当たりの排出能力は、以下のように計算できる。
【００８０】
海流の秒速３ｍと動力伝導機構５６によるピストン往復速度の変換比を１：３より、１秒間でピストン５２は９ｍ移動することとなり、第１のシリンダー室５１１の最大幅Ｌ１および第２のシリンダー室５１２の最大幅Ｌ２が９ｍであるため、結局２秒で海水排出ピストンサイクル１回を行うことができる。
第２のシリンダー室５１２の容積が、シリンダー室５１の断面積Ｄと第２のシリンダー室５１２の最大幅Ｌ２との積から２７ｍ３である。つまり、排出能力は、毎秒２７ｍ３（２７トン）である。ピストンシリンダー式海水排出機構を１基搭載した排出部５０でも理論上、毎秒２７トンの排出能力が得られる。
【００８１】
なお、上記計算では、海流の秒速３ｍは、ドーバー海峡の海流の最大速度であり、常に最高速度が得られる訳ではないため、黒潮の場合を計算すると、黒潮は時速６〜７ｋｍと程度と言われており、秒速１．５ｍ程度であり、上記過程の半分である。つまり、海流として黒潮を用いた場合、ピストンシリンダー式海水排出機構を１基搭載した排出部５０でも理論上、毎秒１４トン程度の排出能力が得られる。
排出部５０において毎秒１４トンの排出能力が得られることより、毎秒１４トンの海水を導水管２０より導入して発電機３０の発電に供することができる。
【００８２】
本発明の海洋発電システム１００は、ピストンシリンダー式海水排出機構を並列化することができ、４基並列化すると毎秒５０万トン程度の水量を排出する能力が得られる。本発明の海洋発電システム１００は排水部５０より海水を排出して得られた空間の容積分、新たに海上浮体物１０から導水管２０に向けて海水を取り込むことができるため、毎秒５０万トン程度の水量を落水させ、発電に供することができる。
【００８３】
このような大規模な発電が可能となるのも、“海流”という低速ではあるものの、流圧の大きい流れを利用してピストン運動に変換して排出能力を確保し、排出に成功した容積分の海水を、導水管２０において水力発電ダム同様の水圧の“放水”という形に変換できるからである。
なお、上記構成において、海上浮体物１０、導水管２０、発電機３０、貯留空間４０、排出部５０のいずれか、または、それらの組み合わせなどを並列化した構成であっても良い。
さらに、本発明の海洋発電システム１００を複数個並べて稼働して大規模に電力を得ることも可能である。
【実施例２】
【００８４】
実施例２は、排出部の構成例として、ポンプ機構を採用した強制排水による海洋発電システム１００ａの構成例を説明する。
実施例２にかかる本発明の海洋発電システム１００ａは、排水部５０ａにおける廃水をポンプ５８によって強制排水を行うものである。
なお、その他の海上浮体物１０、導水管２０、発電機３０、貯留空間４０、その他、以下の実施例２の説明において特に説明しない構成物については実施例１と同様で良く、ここでの詳しい説明は省略し、一部図示も省略する。
実施例１と同様、海上浮体物１０を超々巨大なタンカーのような大きさとすると、巨大な壁面をなす船頭部分に設けられた開口部から海水が内部へ噴出するため、図９の構成例では、図９（ｂ）に示すように、巨大な壁面をなす浮体構造物１０の船頭付近があたかも大型ダムが海上付近に設けられたが如くの構造となり、大型ダムのような水力発電を行うものである。実施例１の図２に示したような船頭の海水の取り入れと発電の構成も実施例２においても可能である。
【００８５】
図９は、実施例２にかかるポンプ機構を備えた排出部５０ａの構造が分かりやすいように示した図である。動作原理を分かりやすく示したものであり、細かい機械的な構造や形状は省略している。
図９に示すように、ポンプ機構を備えた排出部５０ａは、ポンプ５８、電力供給装置５９を備えたものとなっている。
【００８６】
ポンプ５８は貯留空間４０が位置する水深における水圧に抗して海水を海中へ排水できる能力が必要である。
電力供給装置５９はポンプ５８を稼働させる電力を供給するものであり、電力供給装置５９への電力供給にあてる電力を得る方法は特に限定されない。貯留空間４０の周囲の深層海流を利用した発電で得られた電力を供給しても良いし、導水管２０に設けた発電機３０において本発明の海洋発電システム１００ａの発電で得られた電力を供給しても良いし、両者を組み合わせるものであっても良い。
【００８７】
例えば、貯留空間４０の周囲の深層海流を利用した発電の構成例としては、貯留空間４０の周囲に取り付けたプロペラ体を海流中におくことで回転トルクを得て発電機を回転させて電力を得るものなどがある。
貯留空間４０の周囲に取り付けた電力供給装置５９により電力が得られれば、その電力によりポンプ５８を駆動し、潜水部４０の位置する水深の海中に海水を放出することができる。
【００８８】
このように、貯留空間４０の周囲に取り付けた電力供給装置５９により得られる電力に見合う分だけ、ポンプ５８の排出能力が得られ、このポンプ５８が排出した海水の容積分の海水を海面付近から導水管２０に導かれるように海水流量制御部によって導入される海水量を制御する。
なお、貯留空間４０の周囲に取り付けた電力供給装置５９により得られる電力は、いわゆる深層海流の潮流発電の発電能力の進歩により向上が期待できる。
さらに、貯留空間４０の周囲に取り付けた電力供給装置５９に加え、導水管２０に設けた発電機３０において本発明の海洋発電システム１００の発電で得られた一部の電力を利用する構成でも良い。
【００８９】
なお、上記構成において、電力供給装置５９を並列化して複数個の電力供給装置５９によりポンプ５８へ電力を供給しても良い。
また、上記構成において、ポンプ５８と電力供給装置５９のセットを並列化して複数個の排出部５０ａを設けて海水を排水しても良い。
なお、上記構成において、海上浮体物１０、導水管２０、発電機３０、貯留空間４０、排出部５０ａのいずれか、または、それらいずれかの組み合わせなどを並列化した構成であっても良い。
さらに、本発明の海洋発電システム１００ａを複数個並べて稼働して大規模に電力を得ることも可能である。
また、排出部として、実施例１で示した海中ピストン駆動による排水と、実施例２で示したポンプ駆動による強制排水を組み合わせたものとする構成も可能である。
【００９０】
以上、本発明の海洋発電システムの好ましい実施形態を図示して説明してきたが、本発明の技術的範囲を逸脱することなく種々の変更が可能であることは理解されるであろう。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
本発明の海洋発電システムは、海流が速くかつ安定して流れている海域であれば、海上浮体物１０を浮かべるとともに貯留空間４０を海中に沈め、導水管２０を設置することにより、発電システムとして広く適用することができる。
【符号の説明】
【００９２】
１００  海洋発電システム
１０  海上浮体物
１１  開口部
２０  導水管
３０  発電機
４０  貯留空間
４１  貯留空間
４２  通気管
５０  排出部
５１  シリンダー
５１１  第１のシリンダー室
５１２  第２のシリンダー室
５２  ピストン体
５２１  水路
５３  第１の逆止弁路
５４  第２の逆止弁路
５５  第３の逆止弁路
５６  動力伝導機構
５７  排出口
５８  ポンプ
５９  電力供給装置
６０  プロペラ体
【図１】
0005781052.tif 000002
【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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【図１２】
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【図１３】
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