(57)【要約】【課題】  本発明は、潮流発電の発電効率を向上させるべく、海水の流れのエネルギーをより効率的に捕捉する潮流発電装置を提供することを目的とする。【解決手段】  本発明の解決手段は、海中において上流側から下流側へ向かう潮流を受けて回転する回転体と、回転体の回転力に基づいて発電を行う発電装置と、海中の回転体よりも低い位置において潮流が回転体に向かうように潮流を誘導する傾斜面を有する誘導装置と、を備えることを特徴とする潮流発電装置である。
2016121109.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
海中において上流側から下流側へ向かう潮流を受けて回転する回転体と、
前記回転体の回転力に基づいて発電を行う発電装置と、
前記海中の前記回転体よりも低い位置において前記潮流が前記回転体に向かうように前記潮流を誘導する傾斜面を有する誘導装置と、
を備えることを特徴とする潮流発電装置。
【請求項２】
前記誘導装置は、下流側から上流側へ向かうにつれて広がる形状を呈し、前記傾斜面は、前記誘導装置の上流側と対向する面に形成される
ことを特徴とする請求項１に記載の潮流発電装置。
【請求項３】
前記傾斜面は、前記誘導装置の上流側と対向する面のうち、少なくとも下流側に近い面に形成される
ことを特徴とする請求項１又２に記載の潮流発電装置。
【請求項４】
前記誘導装置は、下流側から上流側へ向かうにつれてＶ字型又はＵ字型に広がる形状を呈する
ことを特徴とする請求項１乃至３いずれか一項に記載の潮流発電装置。
【請求項５】
前記回転体は、上流側及び下流側を結ぶ方向とは交差する方向において隣接して配設される第１及び第２構造物の間の間隙に配設され、
前記誘導装置は、下流側の先端部が前記間隙に臨むように配設される
ことを特徴とする請求項１乃至４いずれか一項に記載の潮流発電装置。
【請求項６】
前記第１及び第２構造物は、海上の橋を支持する橋脚である
ことを特徴とする請求項５に記載の潮流発電装置。
【請求項７】
前記誘導装置は、前記第１及び第２構造物と隣接するように海底に配設される
ことを特徴とする請求項５又は６に記載の潮流発電装置。
【請求項８】
前記誘導装置の上流側及び下流側を結ぶ方向と交差する方向に伸びる両端部は、前記間隙から離れるにつれて、上流側から下流側へ向かう形状を呈する
ことを特徴とする請求項７に記載の潮流発電装置。
【請求項９】
前記誘導装置は、前記第１及び第２構造物各々の上流側の位置に形成された二つの山なり形状の堆積部と、前記二つの堆積部の間の位置に形成された前記傾斜面を有する誘導部と、を備える
ことを特徴とする請求項７に記載の潮流発電装置。
【請求項１０】
前記二つの山なりの形状の堆積部は、石炭灰造粒物により形成される
ことを特徴とする請求項９に記載の潮流発電装置。
【請求項１１】
前記誘導装置は、海底の前記第１及び第２構造物の周囲の凹部の上に形成される
ことを特徴とする請求項９又は１０に記載の潮流発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、潮流発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、世界規模でのエネルギー需要の拡大に伴い、化石燃料に代わるエネルギーとして、潮汐によって生じる海水の流れを利用して発電を行う潮流発電が注目されている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３１２５８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
潮流発電は、海水の流れ（潮流）を電気エネルギーに変換することから、如何に海水の流れのエネルギーを捕捉するかが、発電効率の向上に直結する。【０００５】
そこで、本発明は、潮流発電の発電効率を向上させるべく、海水の流れのエネルギーをより効率的に捕捉する潮流発電装置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】
前述した課題を解決する主たる本発明は、海中において上流側から下流側へ向かう潮流を受けて回転する回転体と、前記回転体の回転力に基づいて発電を行う発電装置と、前記海中の前記回転体よりも低い位置において前記潮流が前記回転体に向かうように前記潮流を誘導する傾斜面を有する誘導装置と、を備えることを特徴とする潮流発電装置である。本発明の他の特徴については、添付図面及び本明細書の記載により明らかとなる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、潮流発電の発電効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１実施形態における潮流発電装置の構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態における潮流発電装置の構成を示す平面図である。
【図３】本発明の第１実施形態における潮流発電装置の構成を示す側面図である。
【図４】洗掘について説明する図である。
【図５】本発明の第２実施形態における潮流発電装置の構成を示す斜視図である。
【図６】本発明の第２実施形態における潮流発電装置の構成を示す平面図である。
【図７】本発明の第２実施形態における潮流発電装置の構成を示す側面図である。
【図８】本発明の第２実施形態における潮流発電装置の形成方法を示す図である。
【図９】潮流発電装置の回転体の他の実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本明細書および添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。
＜第１実施形態＞
===潮流発電装置の構成について===
本実施形態に係る潮流発電装置の構成の一例を、図１、図２、図３に示す。
【００１０】
図１は潮流発電装置の斜視図、図２は潮流発電装置の平面図、図３は潮流発電装置の側面図を表す。尚、図中の矢印Ｆは、潮流の流れ方向を示す。又、図中において、Ｚ軸は、海底Ｂと海面の間の高さ方向を示す軸であり、Ｘ軸は、潮流の流れ方向（上流側と下流側を結ぶ方向）を示す軸であり、Ｙ軸は、Ｘ軸及びＺ軸に対して直交する方向（上流側及び下流側を結ぶ方向とは交差する方向）を示す軸である。尚、以下の説明では、それぞれ単に「Ｘ方向」、「Ｙ方向」、「Ｚ方向」と表し、矢印の示す方向を＋方向、矢印と逆の方向を−方向を表す。又、海底Ｂから海面へ向かう方向（＋Ｚ方向）を、位置関係として「高い」及び「上」と表す。
【００１１】
本実施形態に係る潮流発電装置は、海中に配設され、誘導装置１００、橋脚２００Ａ、２００Ｂ、回転体３００、発電装置４００とから構成される。そして、本実施形態に係る潮流発電装置は、誘導装置１００と橋脚２００Ａ、２００Ｂとで潮流の流れを変化させ、発電装置４００の発電効率を向上させる設備である。
【００１２】
橋脚２００Ａ、２００Ｂは、海上の橋を支持する基礎部であり、例えば、海底Ｂ下の埋設された領域から海面方向に伸びる円柱形状のコンクリート構造物である。そして、橋脚２００Ａと橋脚２００Ｂは、Ｙ方向に隣接して配設され、橋脚２００Ａと橋脚２００Ｂの間にＹ方向に間隙Ｍを形成している。
【００１３】
回転体３００は、発電装置４００の前面部分に取り付けられた３つ板状体、及び後面部分に取り付けられた３つ板状体により構成されるプロペラである。そして、回転体３００の前面部分及び後面部分の３つ板状体は、上流側から下流側へ向かう潮流Ｆを受けて回転して、発電装置４００の筐体内に伸びる軸受に回転力を伝達する。尚、本実施形態に係る回転体３００は、前面部分と後面部分にプロペラを有することにより、軸受の回転力を増大させている。
【００１４】
発電装置４００は、回転体３００の回転力に基づいて発電を行う発電機であり、例えば、永久磁石式発電機である。発電装置４００は、回転体３００により回転させられる軸受を、永久磁石により発生する磁界内に設置することで、軸受に巻いた導線に起電力を発生させ、発電を行っている。そして、発電装置４００は、発電した電力をパワーコンディショナーにより所定の周波数の交流電力に変換して、送電線（図示せず）により、地上の変電所に送電している。
【００１５】
尚、発電装置４００は、橋脚２００Ａに固定部材を介して固定されている。そして、発電装置４００に取り付けられた回転体３００は、橋脚２００Ａと橋脚２００Ｂの間の間隙Ｍに設置されている。
【００１６】
誘導装置１００は、回転体３００に向けて潮流Ｆを誘導するとともに、橋脚２００Ａ、２００Ｂに対する洗掘を防止する装置である。誘導装置１００は、例えば、海底Ｂにコンクリートにより形成された１ｍ程度の高さを有する堰である。そして、誘導装置１００は、海底Ｂから立設する橋脚２００Ａ、２００Ｂの上流側に、橋脚２００Ａ、２００Ｂと隣接して配設されている。尚、本実施形態では、洗掘をより効果的に防止するため、誘導装置１００と橋脚２００Ａ、２００Ｂの潮流Ｆの流れ方向の間隔は、各隣接位置で橋脚２００Ａ、２００Ｂの径Ｒよりも短い距離となっている。尚、誘導装置１００と橋脚２００Ａ、２００Ｂの潮流Ｆの流れ方向の間隔とは、図２中のＨ１、Ｈ２、Ｈ３、Ｈ４、Ｈ５で表すように、誘導装置１００の下流側の面（図３中に示すｂ面）から潮流Ｆの流れ方向に橋脚２００Ａ、２００Ｂの表面位置に直線を伸ばしたときの当該直線距離を意味する。
【００１７】
ここで、誘導装置１００は、海底Ｂ付近の潮流Ｆを回転体３００に向かって上昇するように誘導する誘導部１１０と、誘導部１１０から＋Ｙ方向に伸びる第１端部１１１、誘導部１１０から−Ｙ方向に伸びる第２端部１１２により構成される。
【００１８】
誘導装置１００の誘導部１１０は、上流側と対向する面に傾斜面（図３中に示すａ面）を有するとともに、下流側から上流側へ向かうにつれて広がるＶ字型の形状を呈する。
【００１９】
誘導部１１０の傾斜面は、誘導装置１００の上流側と対向する面に形成された面であり、当該傾斜方向の延長線上に回転体３００が設置されるようにして、海底Ｂ付近の潮流Ｆを回転体３００に向かうように誘導する。尚、傾斜方向の延長線上とは、略延長線上との意味であり、回転体３００の位置で通過する水量が増加するようにとの意味である。尚、本実施形態では、洗掘をより効果的に防止するため、傾斜面（ａ面）は、例えば、海底Ｂに対して下流側に向かって略２０〜４５度の角度（図３中に示すθ）で形成される。尚、誘導部１１０の潮流Ｆに対して下流側の面（図３中に示すｂ面）は、海底Ｂに対して上流側に向かって傾斜する形状を呈する。
【００２０】
又、誘導部１１０のＶ字型の形状も、潮流Ｆを回転体３００に向かうように誘導するべく、下流側の先端部が、間隙Ｍに臨むように、すなわち回転体３００の設置方向に臨むように配設されている。
【００２１】
誘導装置１００の第１端部１１１は、誘導装置１００の誘導部１１０から＋Ｙ方向に伸びる部分である。又、誘導装置１００の第２端部１１２は、誘導装置１００の誘導部１１０から−Ｙ方向に伸びる部分である。そして、第１端部１１１及び第２端部１１２は、橋脚２００Ａ、２００Ｂを洗掘から保護するべく、間隙Ｍから離れるにつれて上流側から下流側へ向かう形状を呈する。又、第１端部１１１及び第２端部１１２は、誘導部１１０と同様に、上流側と対向する面に、海底Ｂに対して下流側に上向く傾斜面を有している。
【００２２】
尚、本実施形態では、潮の満ち引きに応じて潮流Ｆの向きが逆向きとなることから、逆向きからの潮流に対する上流側の位置にも、同様の構造の誘導装置１００’を配設している。すなわち、潮流は、満潮時には沖側から岸側に向かうが、干潮時には岸側から沖側に向かう。そのため、本実施形態に係る潮流発電装置は、満潮時の潮流Ｆに対応するべく誘導装置１００を配設し、干潮時の潮流Ｆ’に対応するべく誘導装置１００’を配設する。そして、誘導装置１００’は、岸側から沖側に向かう潮流Ｆ’を回転体３００に向かうように誘導する誘導部１１０’と、誘導部１１０’から＋Ｙ方向に伸びる第１端部１１１’、誘導部１１０’から−Ｙ方向に伸びる第２端部１１２’により構成され、回転体３００に向けて潮流Ｆ’を誘導するとともに、橋脚２００Ａ、２００Ｂに対する洗掘を防止する（誘導装置１００’は、誘導装置１００と同様の構造であるから、以下、総称して「誘導装置１００」と言う。尚、図１中では誘導装置１００’を省略して表している。）。
【００２３】
尚、岸側から沖側に向かう潮流Ｆ’を発電に利用する場合、回転体３００の水平方向の向きを潮流の方向に応じて自由に変更できる構成とする。例えば、回転体３００及び発電装置４００を水平方向（ＸＹ方向）に自由に旋回運動する基礎部で支持し、潮流の流れ方向の応力を利用して当該基礎部を旋回する構成とすればよい。
【００２４】
又、岸側から沖側に向かう潮流Ｆ’を発電に利用する他の方法として、岸側から沖側に向かう潮流Ｆ’となった場合は沖側から岸側に向かう潮流Ｆの場合と逆方向に回転する回転体３００と、逆方向の回転によっても整流できるパワーコンディショナーを有する発電装置４００により構成してもよい。この場合、上記の回転体３００及び発電装置４００を旋回させる構成は不要である。
【００２５】
尚、誘導装置１００は、例えば、上記の形状に成形するための型枠を海底Ｂに配設し、当該型枠にノズルを介して生コンクリートを流し込み、海中で固化させることによって形成されている。
===潮流の流れ方向の変化について===
次に、図１、図２、図３を参照して、本実施形態に係る潮流発電装置による潮流の流れ方向の変化について説明する。
【００２６】
本実施形態に係る潮流発電装置では、誘導装置１００と、橋脚２００Ａ、２００Ｂによって、潮流Ｆの流れを変化させることで、回転体３００が潮流Ｆのエネルギーを捕捉しやすくしている。
【００２７】
第１に、誘導装置１００の誘導部１１０は、上流側と対向する面に傾斜面を有するとともに、下流側から上流側へ向かうにつれて広がるＶ字型を呈している。これにより、海底Ｂ付近の潮流Ｆは、傾斜面の傾斜方向へ誘導されることになる。又、海底Ｂ付近の潮流Ｆは、水平方向では、Ｖ字型の形状の収束する方向へ誘導されることになる。そのため、垂直方向及び水平方向から潮流Ｆが誘導され、当該誘導位置に配設された回転体３００付近で流速を上昇させることができる。
【００２８】
第２に、回転体３００は、橋脚２００Ａと橋脚２００Ｂの間隙Ｍに配置されている。間隙Ｍでは流路が狭まることから、潮流Ｆの流速が上昇する。特に、本実施形態では、橋脚２００Ａと橋脚２００Ｂは円柱形状をなすことから、間隙Ｍには潮流Ｆの流れ方向に向かって収束する領域（Ｙ方向の間隔が狭くなっていく領域）が形成されているため、四角柱形状で形成されている場合に比して、流速を上昇させることができる。
【００２９】
又、本実施形態に係る潮流発電装置では、誘導装置１００によって、橋脚２００Ａ、橋脚２００Ｂの海底Ｂ付近の潮流Ｆの流れを変化させることで、橋脚２００Ａ及び橋脚２００Ｂの付近における洗掘を防止している。
【００３０】
一般に、橋脚の洗掘は、図４に示すように、橋脚に衝突した潮流が下降流及び渦流を生み、これが海底の砂礫を巻き上げ、砂礫が押し流されることによって生じる。
【００３１】
この点、本実施形態によれば、第１に、誘導装置１００の誘導部１１０は下流側の先端部が間隙Ｍに臨むＶ字型の形状を呈するとともに、第１端部１１１及び第２端部１１２は間隙Ｍから離れるにつれて、上流側から下流側へ向かう形状を呈する。これにより、橋脚２００Ａ、２００Ｂへ向かう潮流Ｆは、流れ方向が橋脚２００Ａ、２００Ｂへ向かう方向から外れることになり、強力な下降流が発生にくくなる。
【００３２】
第２に、誘導装置１００の誘導部１１０、第１端部１１１、第２端部１１２は、下流側に上向く傾斜面により上方向に向かう潮流Ｆを生じさせ、橋脚２００Ａ、２００Ｂの上層で衝突した潮流Ｆの下降流を相殺する。すなわち、誘導装置１００と橋脚２００Ａ、２００Ｂとの間の領域は、よどみ点となる。
【００３３】
以上、本実施形態に係る潮流発電装置によれば、潮流の流れを変化させることで、潮流発電の発電効率を向上させるとともに、及び橋脚に対する洗掘を防止することができる。
【００３４】
尚、上記実施形態では、誘導装置１００の誘導部１１０の傾斜面の傾斜角を海底Ｂから略２０〜４５度の角度とし、誘導装置１００と橋脚２００Ａ、２００Ｂの間の流れ方向の間隔を橋脚２００Ａ、２００Ｂの径Ｒよりも短い距離となるように配設した。この条件を満たす場合、上方向に向かう潮流Ｆにより、橋脚２００Ａ、２００Ｂの上層で衝突した潮流Ｆの下降流を相殺しやすいため、洗掘防止の観点では望ましいが、潮流Ｆを回転体３００に向けて誘導しやすいように設計変更してもよい。
【００３５】
尚、上記実施形態では、誘導装置１００をコンクリートにより形成する態様を示したが、その材料は任意であり、例えば、外形が誘導装置１００の形状となった金網に石を詰めて構成してもよい。又、複数個の部材を海底Ｂに設置して、誘導装置１００の形状を成形してもよい。
【００３６】
又、上記実施形態では、潮の満ち引きに応じて潮流Ｆの向きが逆向きとなることから、誘導装置１００、誘導装置１００’を配設する態様とした。しかし、潮流Ｆの流れが、一方向のみ強い場合であれば、一方向のみに対応する誘導装置１００を配設するものであってもよい。
【００３７】
又、上記実施形態では、誘導装置１００の誘導部１１０を上流側と対向する面に海底Ｂから下流側へ傾斜する傾斜面を備え、下流側から上流側へ向かうにつれてＶ字型に広がる形状を呈する態様を示した。しかし、誘導部１１０の形状は、潮流Ｆを効率的に回転体３００に向かうように誘導することができれば、他の形状であってもよい。例えば、下流側から上流側へ向かうにつれてＵ字型に広がる形状であってもよい。又、誘導部１１０の上流側と対向する側のみに下流側から上流側へ向かうにつれてＶ字型に広がる形状を呈するものであってもよい。
＜第２実施形態＞
本実施形態に係る潮流発電装置は、粒状物の堆積により誘導装置１００Ｂを形成する点で、第１実施形態と異なっている。本実施形態によれば、第１実施形態と同様に潮流の流れ方向に変化を起こし、第１実施形態と同様の効果を得ることができることに加え、橋脚２００Ａ、２００Ｂを配設する支持地盤の洗掘を防止できること、及び環境負荷を低減できることから有用である。尚、第１実施形態と共通する構成については説明を省略する。
【００３８】
本実施形態に係る潮流発電装置の構成の一例を、図５、図６、図７に示す。尚、図５は潮流発電装置の斜視図、図６は潮流発電装置を海面方向から見た平面図、図７は潮流発電装置を発電装置の位置から見た側面図を表す。
【００３９】
本実施形態に係る潮流発電装置は、誘導装置１００Ｂ、橋脚２００Ａ、２００Ｂ、回転体３００、発電装置４００とから構成される。そして、橋脚２００Ａ、２００Ｂ、回転体３００、発電装置４００の構成は、第１実施形態と同様である。
【００４０】
一方、本実施形態に係る誘導装置１００Ｂは、粒径２０ｍｍ程度の粒状物、例えば、石炭灰造粒物が堆積されることにより形成される。
【００４１】
石炭灰造粒物とは、石炭を燃焼することで産出される石炭灰（フライアッシュ）に、セメント、水を混合して撹拌等することにより形成された石炭灰を主成分とする粒状物である。
【００４２】
石炭灰造粒物は、粒径を大きくすることが可能であることに加えて、天然の砂以上のせん断強さ、粘着度を有するため、すべりが生じにくい。又、石炭灰造粒物は、高い強度を有し、盛土材等に用いられても安定した土壌を形成できる。又、石炭灰造粒物は、石炭灰が主成分となっていることから、海底の蓄積されたリンを固形化して水中に溶出するのを防止する水質改善効果も有し、海中にコンクリートの構造物を形成するよりも、環境負荷が少ない。そこで、本実施形態では、石炭灰造粒物を用いて誘導装置１００Ｂを形成することにより、支持地盤の洗掘防止及び環境負荷の低減を図る。
【００４３】
本実施形態に係る誘導装置１００Ｂは、海底Ｂに配設され、誘導部１１０Ｂ、第１堆積部１２０Ｂ、第２堆積部１３０Ｂにより構成される。尚、図６の囲み線Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６は、海底Ｂに粒状物を堆積することにより形成された誘導装置１００Ｂの等高線を表す。すなわち、囲み線Ｔ１が最も高い位置を表し、高い順に囲み線Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６と表している。
【００４４】
第１堆積部１２０Ｂ、第２堆積部１３０Ｂは、それぞれ橋脚２００Ａ、橋脚２００Ｂの上流側の手前位置に配設された山なりの形状の粒状物の山である。第１堆積部１２０Ｂ、第２堆積部１３０Ｂは、それぞれの頂点位置付近に、粒状物を集中的に投下することによって形成される。
【００４５】
又、第１堆積部１２０Ｂ、第２堆積部１３０Ｂの底面の直径Ｎ２は、略同一となるように形成されている。又、第１堆積部１２０Ｂ、第２堆積部１３０Ｂの底面の直径Ｎ２は、橋脚２００Ａ、橋脚２００Ｂに対する洗掘を防止するべく、橋脚２００Ａ、橋脚２００Ｂの径Ｒよりも大きくなるように形成されている。尚、第１堆積部１２０Ｂ、第２堆積部１３０Ｂの底面の直径Ｎ２とは、山なりの形状の頂点位置から山なりの傾斜方向に伸ばした線分と海底Ｂの交わる位置を底面としたときに形成される略円形状の直径である。
【００４６】
又、第１堆積部１２０Ｂ、第２堆積部１３０Ｂの間の領域に誘導部１１０Ｂが形成されるように、第１堆積部１２０Ｂの頂点と第２堆積部１３０Ｂの頂点の間の距離Ｎ１は、第１堆積部１２０Ｂ及び第２堆積部１３０Ｂの山なりの形状の底面の直径Ｎ２の２倍以下となるようにしている。誘導部１１０Ｂは、山なりの形状の第１堆積部１２０Ｂと第２堆積部１３０Ｂを形成する際に、第１堆積部１２０Ｂと第２堆積部１３０Ｂの間の領域、すなわち山と山が交わる領域に形成される。そして、誘導部１１０Ｂの上流側と対向する面に、潮流Ｆを回転体３００に誘導するように傾斜面（図７中のａ面）が形成されている。尚、誘導部１１０Ｂの形成方法の一例は後述するが、粒状物で第１堆積部１２０Ｂを形成する際に生じる崩落と、粒状物で第２堆積部１３０Ｂを形成する際に生じる崩落により、結果的に傾斜面を有する誘導部１１０Ｂが形成される。
【００４７】
このとき、粒状物の雪崩れにより形成される誘導部１１０Ｂは、上流と対向する側に、図６中のＵ線で示すように、第１堆積部１２０Ｂの等高線Ｔ３と、第２堆積部１３０Ｂの等高線Ｔ３との間の領域を高さ位置の頂点として、下流側へ上向く傾斜面を形成する。そして、誘導部１１０Ｂは、水平方向において下流側から上流側に向かってＵ字型に広がる形状を呈している。又、誘導部１１０ＢのＵ字型の形状の下流側の先端部は、間隙Ｍに臨むように配設される。
【００４８】
又、誘導装置１００Ｂは、海底Ｂに形成された凹部Ｂ’の上に形成される（図６中の囲み線Ｔ６は、凹部Ｂ’の溝形状を表す。）。
【００４９】
尚、海底Ｂに形成された凹部Ｂ’は、橋脚２００Ａ、２００Ｂを配設する支持地盤を露出するため、海底Ｂの表層の軟質層を掘削して形成された橋脚２００Ａ、橋脚２００Ｂを配設する位置の周囲に形成された溝である（図６、図７を参照）。尚、図５では、凹部Ｂ’を省略して表している。
【００５０】
そして、本実施形態では、凹部Ｂ’の上に粒状物を堆積することによって、支持地盤の底質材の吸出し防止のフィルターの役割を果たすことで、橋脚２００Ａ、２００Ｂ付近の洗掘を防止する。従って、粒状物の粒径は、既知のフィルター理論に基づいて、支持地盤の底質材の粒径の３〜５倍と設定するのが望ましい。又、粒状物自体が潮流により流れ出すのを防止するため、粒径が１０ｍｍ以上のものを使用するのが望ましい。
【００５１】
又、本実施形態に係る潮流発電装置も、第１実施形態と同様に、橋脚２００Ａ、２００Ｂの逆向きの潮流に対する手前位置に、同様の構造の誘導装置１００Ｂ’を配設している（図５中では誘導装置１００Ｂ’を省略して表している）。
【００５２】
ここで、図８を参照して、誘導装置１００Ｂを形成する工程の一例について説明する。
【００５３】
始めに、橋脚２００Ａ、２００Ｂを配設する位置の海底Ｂの軟質層を掘削し支持地盤となる層が露出されるように凹部Ｂ’を形成する。
【００５４】
そして、凹部Ｂ’に海面上に突出する高さの橋脚２００Ａ及び橋脚２００Ｂ形成用のケーソンＫを立設する。
【００５５】
ケーソンＫを立設した後、粒径２０ｍｍ程度の石炭灰造粒物を凹部Ｂ’に埋設するように誘導装置１００Ｂの第１堆積部１２０Ｂ、第２堆積部１３０Ｂを形成する。ここで、石炭灰造粒物の投下は、例えば、石炭灰造粒物をバケットＬに入れて、海上の資材台船ＰからバケットＬを海面下に投下することにより行う。又、このとき、凹部Ｂ’に石炭灰造粒物を投下することにより、凹部Ｂ’を埋設し、支持地盤の底質材を露出させないようにする。
【００５６】
そして、バケットＬからノズルを介して、第１堆積部１２０Ｂ及び第２堆積部１３０Ｂの頂点とすべき位置の付近で集中的に石炭灰造粒物を投下することにより、山なりの形状の第１堆積部１２０Ｂ及び第２堆積部１３０Ｂを形成することができる。
【００５７】
具体的には、石炭灰造粒物を海面下に投下したとき、石炭灰造粒物の重力と石炭灰造粒物間の摩擦力の関係に基づいて、第１堆積部１２０Ｂ、第２堆積部１３０Ｂの頂点位置から周囲に崩落が生じることで、略山なりの形状の第１堆積部１２０Ｂ及び第２堆積部１３０Ｂが形成される。又、第１堆積部１２０Ｂと第２堆積部１３０Ｂの間の領域には、第１堆積部１２０Ｂを形成したときに生じる崩落と第２堆積部１３０Ｂを形成したときに生じる崩落とにより、傾斜面を有する誘導部１１０Ｂが形成される。
【００５８】
その後、ケーソンＫに生コンクリートを供給し固化することで、橋脚２００Ａ、２００Ｂを形成している。尚、橋脚２００Ａ、２００Ｂの形成方法は、周知のケーソン施工によるため詳細は省略する。
【００５９】
以上、本実施形態に係る潮流発電装置によれば、潮流の流れを変化させることで、潮流発電の発電効率の向上、及び橋脚に対する洗掘を防止することができる。
【００６０】
又、橋脚を配設する支持地盤に石炭灰造粒物を堆積させるため、支持地盤の洗掘防止の機能も向上させることができる。又、石炭灰造粒物を用いることにより、コンクリートを海中に形成することによる環境負荷を低減するとともに、水質を改善することができる。
【００６１】
尚、上記実施形態では、支持地盤となる層の凹部Ｂ’にケーソンＫを立設した後、石炭灰造粒物を埋設した。しかし、これに代えて、凹部Ｂ’に石炭灰造粒物を埋設した後、ケーソンＫを立設する態様であってもよい。石炭灰造粒物は、高い一軸圧縮強さも有しているため、この場合、ケーソンＫの下地の支持地盤を強化することもできる。
＜その他の実施形態＞
尚、上記実施形態では、発電装置４００を橋脚２００Ａに取り付ける態様を示したが、発電装置４００を配設する態様は任意である。例えば、橋脚２００Ａ、２００Ｂとは独立して海底Ｂに配設してもよいし、海面にフロートさせて配設してもよい。
【００６２】
又、上記実施形態では、回転体３００を橋脚２００Ａ、２００Ｂの間隙Ｍに設置する態様を示したが、必ずしも橋脚２００Ａ、２００Ｂの間隙Ｍに設置する必要はない。すなわち、本発明に係る潮流発電装置は、誘導装置１００、１００Ｂ、回転体３００、発電装置４００のみから構成されてもよい。この場合であっても、回転体３００付近の潮流Ｆの流速を上昇させ、潮流発電の発電効率を向上させることができる。
【００６３】
又、上記実施形態では、回転体３００の構造を発電装置４００の前面及び後面に取り付けられる３本の板状体から構成される態様を示したが、回転体３００の構造は、任意である。例えば、図９に示すダリウス水車を用いてもよい。
＝＝＝結言＝＝＝
以上より、上記各実施形態は、次のように記載できる。
【００６４】
海中において上流側から下流側へ向かう潮流Ｆを受けて回転する回転体３００と、回転体３００の回転力に基づいて発電を行う発電装置４００と、海中の回転体３００よりも低い位置において潮流Ｆが回転体３００に向かうように潮流Ｆを誘導する傾斜面（誘導部１１０のａ面、誘導部１１０Ｂのａ面）を有する誘導装置１００、１００Ｂと、を備えることを特徴とする潮流発電装置を開示するものである。これによって、傾斜面の傾斜方向に海底Ｂ付近の潮流Ｆの流れを変化させ、潮流発電の発電効率を向上させることができる。
【００６５】
ここで、誘導装置１００、１００Ｂ（誘導部１１０、１１０Ｂ）は、下流側から上流側へ向かうにつれて広がる形状を呈し、傾斜面（誘導部１１０のａ面、誘導部１１０Ｂのａ面）は誘導装置１００、１００Ｂの上流側と対向する面に形成されるものであってもよい。これによって、水平方向に海底Ｂ付近の潮流Ｆの流れを変化させ、潮流発電の発電効率を向上させることができる。
【００６６】
又、傾斜面（誘導部１１０のａ面、誘導部１１０Ｂのａ面）は、誘導装置１００、１００Ｂの上流側と対向する面のうち、少なくとも下流側に近い面に形成されるものであってもよい。これによって、傾斜面の傾斜方向に海底Ｂ付近の潮流Ｆの流れを変化させ、潮流発電の発電効率を向上させることができる。
【００６７】
又、誘導装置１００、１００Ｂ（誘導部１１０、１１０Ｂ）は、下流側から上流側へ向かうにつれてＶ字型又はＵ字型に広がる形状を呈するものであってもよい。これによって、水平方向に海底Ｂ付近の潮流Ｆの流れを変化させ、潮流発電の発電効率を向上させることができる。
【００６８】
又、回転体３００は、上流側及び下流側を結ぶ方向とは交差する方向（Ｙ方向）において隣接して配設される第１及び第２構造物２００Ａ、２００Ｂの間の間隙Ｍに配設され、誘導装置１００、１００Ｂ（誘導部１１０、１１０Ｂ）は、下流側の先端部が間隙Ｍに臨むように配設されてもよい。これによって、水平方向に海底Ｂ付近の潮流Ｆの流速を上昇させ、潮流発電の発電効率を向上させることができる。
【００６９】
又、第１及び第２構造物２００Ａ、２００Ｂは、海上の橋を支持する橋脚であってもよい。これによって、誘導装置１００、１００Ｂは、橋脚２００Ａ、２００Ｂに対する洗掘も防止することができる。
【００７０】
又、誘導装置１００、１００Ｂは、第１及び第２構造物２００Ａ、２００Ｂと隣接するように海底Ｂに配設されてもよい。これによって、誘導装置１００、１００Ｂは、橋脚２００Ａ、２００Ｂに対する洗掘をより効果的に防止することができる。
【００７１】
又、誘導装置１００の上流側及び下流側を結ぶ方向と交差する方向（Ｙ方向）に伸びる両端部１１１、１１２は、間隙Ｍから離れるにつれて、上流側から下流側へ向かう形状を呈するものであってもよい。これによって、橋脚２００Ａ、２００Ｂへ向かう潮流Ｆは、流れ方向が橋脚２００Ａ、２００Ｂへ向かう方向から外れることになり、強力な下降流が発生にくくなり、橋脚２００Ａ、２００Ｂに対する洗掘をより効果的に防止することができる。
【００７２】
又、誘導装置１００Ｂは、第１及び第２構造物２００Ａ、２００Ｂ各々の上流側の位置に形成された二つの山なり形状の堆積部１２０Ｂ、１３０Ｂと、二つの堆積部１２０Ｂ、１３０Ｂの間の位置に形成された傾斜面ａを有する誘導部１１０Ｂとにより構成されるものであってもよい。
【００７３】
又、二つの山なりの形状の堆積部１２０Ｂ、１３０Ｂは、石炭灰造粒物によって形成されるものであってもよい。
【００７４】
又、誘導装置１００Ｂは、海底Ｂの第１及び第２構造物２００Ａ、２００Ｂの周囲の凹部Ｂ’の上に形成されてもよい。これによって、橋脚２００Ａ、２００Ｂの支持地盤の洗掘を防止することができるとともに、環境負荷を低減することができる。
【００７５】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、請求の範囲を限定するものではない。請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
【符号の説明】
【００７６】
１００、１００Ｂ…誘導装置
１１０、１１０Ｂ…誘導部
１１１…第１端部
１１２…第２端部
１２０Ｂ…第１堆積部
１３０Ｂ…第２堆積部
２００Ａ、２００Ｂ…橋脚
３００…回転体
４００…発電装置
Ｆ…潮流
Ｂ…海底
Ｂ’…凹部
Ｍ…間隙
【図１】
2016121109.tif 000003
【図２】
2016121109.tif 000004
【図３】
2016121109.tif 000005
【図４】
2016121109.tif 000006
【図５】
2016121109.tif 000007
【図６】
2016121109.tif 000008
【図７】
2016121109.tif 000009
【図８】
2016121109.tif 000010
【図９】
2016121109.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成28年10月13日(2016.10.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
海中の上流側及び下流側を結ぶ方向とは交差する方向において隣接して配設される第１及び第２構造物の間の間隙に配設され、上流側から下流側へ向かう潮流を受けて回転する回転体と、
前記回転体の回転力に基づいて発電を行う発電装置と、
下流側から上流側へ向かうにつれてＶ字型又はＵ字型に広がる形状を呈し、下流側の先端部が前記間隙に臨むように配設され、前記海中の前記回転体よりも低い位置において前記潮流が前記回転体に向かうように前記潮流を誘導する傾斜面を有する誘導装置と、
を備えることを特徴とする潮流発電装置。
【請求項２】
前記傾斜面は、前記誘導装置の上流側と対向する面に形成される
ことを特徴とする請求項１に記載の潮流発電装置。
【請求項３】
前記傾斜面は、前記誘導装置の上流側と対向する面のうち、少なくとも下流側に近い面に形成される
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の潮流発電装置。
【請求項４】
前記第１及び第２構造物は、海上の橋を支持する橋脚である
ことを特徴とする請求項１に記載の潮流発電装置。
【請求項５】
前記誘導装置は、前記第１及び第２構造物と隣接するように海底に配設される
ことを特徴とする請求項１又は４に記載の潮流発電装置。
【請求項６】
前記誘導装置の上流側及び下流側を結ぶ方向と交差する方向に伸びる両端部は、前記間隙から離れるにつれて、上流側から下流側へ向かう形状を呈する
ことを特徴とする請求項５に記載の潮流発電装置。
【請求項７】
前記誘導装置は、前記第１及び第２構造物各々の上流側の位置に形成された二つの山なり形状の堆積部と、前記二つの堆積部の間の位置に形成された前記傾斜面を有する誘導部と、を備える
ことを特徴とする請求項５に記載の潮流発電装置。
【請求項８】
前記二つの山なり形状の堆積部は、石炭灰造粒物により形成される
ことを特徴とする請求項７に記載の潮流発電装置。
【請求項９】
前記誘導装置は、海底の前記第１及び第２構造物の周囲の凹部の上に形成される
ことを特徴とする請求項７又は８に記載の潮流発電装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
前述した課題を解決する主たる本発明は、海中の上流側及び下流側を結ぶ方向とは交差する方向において隣接して配設される第１及び第２構造物の間の間隙に配設され、上流側から下流側へ向かう潮流を受けて回転する回転体と、前記回転体の回転力に基づいて発電を行う発電装置と、下流側から上流側へ向かうにつれてＶ字型又はＵ字型に広がる形状を呈し、下流側の先端部が前記間隙に臨むように配設され、前記海中の前記回転体よりも低い位置において前記潮流が前記回転体に向かうように前記潮流を誘導する傾斜面を有する誘導装置と、を備えることを特徴とする潮流発電装置である。
本発明の他の特徴については、添付図面及び本明細書の記載により明らかとなる。
【国際調査報告】
2016121109.tif 000012
2016121109.tif 000013
2016121109.tif 000014
2016121109.tif 000015