(57)【要約】【課題】  本発明は、安価に製造でき、かつ、メンテナンスの容易な水流または潮流を活用した発電装置を提供することを目的とする。【解決手段】  本発明にかかる潮流発電装置１は、橋梁１３の橋脚１１に支持された水車３と、橋脚１１および橋梁１３に沿って配置され、水車３によって発電された電力を送電する送電線９と、を備えたことを特徴とする。【選択図】      図１
2005214142.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
橋梁の橋脚に支持された水車と、
前記橋脚および前記橋梁に沿って配置され、前記水車によって発電された電力を送電する送電線と、
を備えたことを特徴とする発電装置。
【請求項２】
前記水車は、前記橋脚の、前記橋梁の長手方向に直交する方向の端部に設置されていることを特徴とする発電装置。
【請求項３】
発電機が、前記橋脚の内部空間に設置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の発電装置。
【請求項４】
前記水車は、回転軸が略鉛直方向に延設されてなることを特徴とする請求項２に記載の発電装置。
【請求項５】
前記水車は、断面形状が流線形をなした前記橋脚の一端部に設置されていることを特徴とする請求項２ないし４のいずれかに記載された発電装置。
【請求項６】
前記水車は、前記橋脚間に設置されていることを特徴とする請求項１に記載の発電装置。
【請求項７】
発電機が、いずれか一方の前記橋脚の内部空間に設置されていることを特徴とする請求項６に記載の発電装置。
【請求項８】
前記水車は、回転軸が鉛直方向に延設されてなることを特徴とする請求項６に記載の発電装置。
【請求項９】
前記橋脚間に延在し、前記橋脚に両端が支持された支持部材を設け、
該支持部材に、その長手方向に複数の水車を設けたことを特徴とする請求項６ないし８のいずれかに記載の発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水流や潮流を活用した発電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
潮流発電は、再生可能かつ無尽蔵なクリーンエネルギーとして注目を浴び、各地で開発が進行中であり、種々の提案がなされている。
その一つとして、特許文献１に示すものがある。これは、海中に支持構造を立設して、その海中部分に水車を設置し、海上に設けた構造物に発電機を設置しているものである。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２５７０２３号公報（段落［００２４］〜［００３７］，及び図１〜図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に示すものは、潮流発電用に、大型構造物を海中等に設置するので、製造コストおよび設置コストが高くなる。また、発電した電力を送電するためには、海底ケーブルを敷設する必要があり、その敷設にもコストがかかる。さらに、機器のメンテナンスにも船等で出向く必要があり、手間とコストがかかる等の問題がある。
【０００５】
本発明は、上記問題点に鑑み、安価に製造でき、かつ、メンテナンスの容易な水流または潮流を活用した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】
上記課題を解決するために、本発明の発電装置は以下の手段を採用する。
本発明にかかる発電装置では、橋梁の橋脚に支持された水車と、前記橋脚および前記橋梁に沿って配置され、前記水車によって発電された電力を送電する送電線と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
このように、水車が橋脚に支持されているので、水車を支持する支持構造を別途設ける必要がなくなる。そして、送電線が橋梁に沿って配置されているので、敷設が困難な水中送電線の敷設が不要となり、また、船等の航行の妨げとならない。
なお、送電線の配置は、橋脚および橋梁の内部でも、外部でもよいし、また、橋梁に別途送電設備が設置されている場合にはそれを利用してもよい。
また、水車を回す動力としては、橋梁が海峡を横断する場合には、潮流を活用することになるし、河川を横断する場合には、河川の水流を活用することになる。
さらに、設置に当たり漁業権に対する補償があるが、橋梁を設置する際に既に解決されているので、問題とならない。
したがって、製造コストが安価となる。
【０００８】
また、本発明にかかる発電装置では、前記水車は、前記橋脚の、前記橋梁の長手方向に直交する方向の端部に設置されていることを特徴とする。
【０００９】
このように、水車は、橋脚の、橋梁長手方向に直交する方向の端部に設置されているので、橋脚間に設置物がない。したがって、船等が航行する場合に、障害物とならない。
【００１０】
また、本発明にかかる発電装置では、発電機が、前記橋脚の内部空間に設置されていることを特徴とする。
【００１１】
このように、発電機が、橋脚の内部空間に設置されているので、人が内部空間に入って発電機等のメンテナンスを行う。したがって、水中でのメンテナンスに比べてメンテナンスが容易となる。
【００１２】
また、本発明にかかる発電装置では、前記水車は、回転軸が略鉛直方向に延設されてなることを特徴とする。
【００１３】
このように、水車の回転軸が鉛直方向に延設されているので、回転軸の先端を水面上に位置させることができる。これにより、発電機を水面上に設置できるので、メンテナンスが容易となる。
なお、発電機は、回転軸の直上に設置しても、橋脚面に取り付けてもよい。
【００１４】
また、本発明にかかる発電装置では、前記水車は、断面形状が流線形をなした前記橋脚の一端部に設置されていることを特徴とする。
【００１５】
このように、水車は、断面形状が流線形をなした橋脚の一端部に設置されているので、潮流が橋脚側から水車の方向に流れる場合、潮流は橋脚の周囲を滑らかに流れて水車の方に案内される。したがって、潮流が橋脚側から水車の方向に流れる場合でも、潮流が水車側から橋脚の方向に流れる場合に比べて流量が減少しないので、橋脚の影響による発電量の低下を防止できる。
また、河川の水流を水車駆動の動力とする場合には、水車の配置は、橋脚に対して水流の流れ方向上流側でも、下流側でも発電量に相違がないので、設置場所の都合で選択することができる。
【００１６】
また、本発明にかかる発電装置では、前記水車は、前記橋脚間に設置されていることを特徴とする。
【００１７】
このように、水車は、橋脚間に設置されているので、広い空間を利用して水車を大型にできる。特に、水車の両端が橋脚に支持されるように構成すると大型にできる。したがって、発電装置の出力が大きくなる。
また、橋梁の端部にある船等の航行に利用されていない橋脚間を有効活用できる。
【００１８】
また、本発明にかかる発電装置では、発電機が、いずれか一方の前記橋脚の内部空間に設置されていることを特徴とする。
【００１９】
このように、発電機が、橋脚の内部空間に設置されているので、人が内部空間に入って発電機等のメンテナンスを行う。したがって、水中でのメンテナンスに比べてメンテナンスが容易となる。
【００２０】
また、本発明にかかる発電装置では、前記水車は、回転軸が鉛直方向に延設されてなることを特徴とする。
【００２１】
このように、水車の回転軸が鉛直方向に延設されているので、回転軸の先端を水面上に位置させることができる。そのため、発電機を水面上に設置できるので、メンテナンスが容易となる。
なお、発電機は、回転軸の直上に設置しても、橋脚面に取り付けてもよい。
【００２２】
また、本発明にかかる発電装置では、前記橋脚間に延在し、前記橋脚に両端が支持された支持部材を設け、該支持部材に、その長手方向に複数の水車を設けたことを特徴とする。
【００２３】
このように、両端が橋脚に支持された支持部材に、複数の水車が設けられているので、発電量が多くなる。また、発電に寄与する水車の数を調整して発電量が調整できるので、発電量の調整が容易となる。
【発明の効果】
【００２４】
請求項１に記載の発明によれば、水車が橋脚に支持されているので、水車を支持する支持構造を別途設ける必要がなくなる。そして、送電線が橋梁に沿って配置されているので、敷設が困難な水中送電線の敷設が不要となり、また、船等の航行の妨げとならない。
また、設置に当たり漁業権に対する補償があるが、橋梁を設置する際に既に解決されているので、問題とならない。
したがって、製造コストが安価となる。
【００２５】
請求項２に記載の発明によれば、水車は、橋脚の、橋梁長手方向に直交する方向の端部に設置されているので、船等が航行する場合に、障害物とならない。
【００２６】
請求項３に記載の発明によれば、発電機が、橋脚の内部空間に設置されているので、水中でのメンテナンスに比べてメンテナンスが容易となる。
【００２７】
請求項４に記載の発明によれば、水車の回転軸が鉛直方向に延設されているので、発電機を水面上に設置でき、メンテナンスが容易となる。
【００２８】
請求項５に記載の発明によれば、水車が、断面形状が流線形をなした橋脚の一端部に設置されているので、橋脚の影響による発電量の低下を防止できる。
【００２９】
請求項６に記載の発明によれば、水車は、橋脚間に設置されているので、広い空間を利用して水車を大型にできる。したがって、発電装置の出力が大きくなる。
また、橋梁の端部にある船等の航行に利用されていない橋脚間を有効活用できる。
【００３０】
請求項７に記載の発明によれば、発電機が、橋脚の内部空間に設置されているので、水中でのメンテナンスに比べてメンテナンスが容易となる。
【００３１】
請求項８に記載の発明によれば、水車の回転軸が鉛直方向に延設されているので、発電機を水面上に設置でき、メンテナンスが容易となる。
【００３２】
請求項９に記載の発明によれば、両端が橋脚に支持された支持部材に、複数の水車が設けられているので、発電量が多くなる。また、発電に寄与する水車の数を調整して発電量が調整できるので、発電量の調整が容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
［第一実施形態］
以下、本発明を潮流発電装置（発電装置）１に適用した第一実施形態について、図１を用いて説明する。
図１は、本実施形態にかかる潮流発電装置１の全体概略構造を示す斜視図である。
潮流発電装置１には、潮流を受けて回転運動を行う水車３と、発電機５と、水車３の回転力を発電機５へ伝達する回転軸７と、送電線９とを備えている。
潮流発電機１は、橋脚１１の一端部に、橋梁１３の長手方向Ｘに直交する方向Ｙの延長線上に設けられている。
【００３４】
回転軸７は、略鉛直方向に延設されており、海底に設置された支持部材１９と発電装置５との間に回転自在に支持されている。
水車３は、回転軸７の下部位置に配置されている。水車３には、略鉛直方向に延在する４枚の翼１５が備えられている。翼１５はそれぞれ上下一対の支柱１７により回転軸７に取り付けられている。
翼１５は、潮流により揚力を発生して、回転軸７を回転させる。このような水車３は、ジャイロミル型と称されている。
【００３５】
発電機５は、回転軸７の上端部に設置され、支持部材２１により橋脚１１に支持されている。発電機５は、満潮の時も水没しない高さに設けられている。支持部材２１を通ることにより、発電機５にアクセス可能となっている。送電線９は、支持部材２１の裏側を通り、橋梁１３に沿って配設されている。
【００３６】
以上説明した本実施形態にかかる潮流発電設備１の動作について説明する。
橋梁１３は、通常海峡や瀬戸など地形的に狭まった地点に、それらに直交する形で設置される。したがって、潮流は、橋梁１３の長手方向Ｘに直交する方向Ｙ（より具体的には矢印２３の方向）に流れる。
また、橋梁１３は、架橋距離を最小にすることを考慮するのが普通であるので、最も狭い地点、すなわち潮流の速い地点に設置されている。
【００３７】
潮流が、矢印２３の方向に流れると、翼１５が潮流を受け、揚力を発生する。翼１５は揚力により斜め前に移動しようとするが、支柱１７で動きを制限されて、回転方向に移動する。この回転方向の移動により、回転軸７が回転する。
回転軸７の回転力により発電機５が回転して電力を発生する。
発生した電力が、橋梁１３に沿って配線された送電線９により送電される。
【００３８】
発電機５は、空中に設けられており、支持部材２１を通って接近できるので、メンテナンスが容易にできる。
また、橋脚１１に支持された支持部材２１が発電機５を支持しているので、水車３の支持構造を簡単にできる。
【００３９】
水車３は、橋脚の一端に、橋梁の長手方向に直交した方向に設置されているので、橋脚１１間に設置物が存在しない。そのため、橋脚１１間を通行する船舶等の航行の障害とならない。
【００４０】
以下、本実施形態の作用・効果について説明する。
本実施形態にかかる潮流発電装置１によれば、水車３が海底だけでなく橋脚１１にも支持されているので、水車３を支持する支持構造を別途設ける必要がなくなる。そして、送電線が橋梁１３に沿って配置されているので、敷設が困難な水中送電線の敷設が不要とり、また、船等の航行の妨げとならない。
また、設置に当たり漁業権に対する補償があるが、橋梁１３を設置する際に既に解決されているので、問題とならない。
したがって、製造コストが安価となる。
【００４１】
また、水車３は、橋脚１１の、橋梁１３長手方向Ｘに直交する方向Ｙの端部に設置されているので、橋脚１１間に設置物がない。したがって、船等が航行する場合に、障害物とならない。
【００４２】
さらに、水車３の回転軸７が鉛直方向に延設されているので、回転軸７の先端を水面上に位置させることができる。これにより、発電機５を水面上に設置できるので、接近が簡単で、メンテナンスが容易となる。
【００４３】
なお、本実施形態では、水車３としてジャイロミル型を用いているが、本発明は水車の形式を限定するものではない。
例えば、図３に示すようなプロペラ型や、図４に示すクロスフロー型や、図５に示す多翼型であってもよい。また、これ以外の水車であってもよい。
クロスフロー型と多翼型とは、回転の原理が流れに対する抗力を利用するので、抗力型に分類されている。抗力型は、揚力型に比べて発電効率は落ちるが、発生するトルクは大きいなどのメリットはある。したがって、水車３は、用途、目的に応じて適当な型を選択すればよい。
【００４４】
［第二実施形態］
次に、本発明を潮流発電装置１に適用した第二実施形態について、図２を用いて説明する。
図２は、本実施形態にかかる潮流発電装置１の全体概略構造を示す平面図である。
潮流発電装置１には、潮流を受けて回転運動を行う水車３と、発電機５と、水車３の回転力を発電機５へ伝達する回転軸７と、を備えている。
潮流発電機１は、橋脚１１間に、橋梁１３の長手方向Ｘに沿う方向に延在して設けられている。
【００４５】
回転軸７は、略水平方向に延在して設けられており、両端部が、それぞれ橋脚１１，１１に回転自在に支持されている。
水車３は、前記第一実施形態と同じジャイロミル型である。この水車３は、橋脚１１間の略全幅に亘り配置されている。水車３には、略水平方向に延在する４枚の翼１５が備えられている。翼１５はそれぞれ３本の支柱１７により回転軸７に取り付けられている。
【００４６】
一方の橋脚１１の内部に発電室（内部空間）２５が設けられている。発電室２５には、発電機５と、送電設備６が設けられている。発電室２５には、中空とされた橋脚１１内に設けられた通路を通って出入りができる。
【００４７】
以上、説明した本実施形態にかかる潮流発電装置１の動作について説明する。
潮流が、矢印２９の方向に流れると、翼１５が潮流を受け、揚力を発生する。翼１５は揚力により斜め前に移動しようとするが、支柱１７で動きを制限されて、回転方向に移動する。この回転方向の移動により、回転軸７が回転する。
回転軸７の回転力により発電機５が回転して電力を発生する。
発生した電力が、送電設備６を経由して橋梁１３の内部配線された送電線により送電される。
【００４８】
発電機５は、橋脚の内部に設けられた発電室２５に設置されているので、人が橋脚内の通路を通って、近づける。したがって、メンテナンスが容易にできる。
【００４９】
なお、本実施形態では、ジャイロミル型の水車３を横置きにして、回転軸７を水平にしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、第一実施形態のように、鉛直方向に延在した回転軸７として、一方の橋脚１１に支持されるようにしてもよい。
また、水車３の型も、ジャイロミル型だけでなく、使用目的等に応じて適宜の型を利用できる。例えば、図３に示すようなプロペラ型や、図４に示すクロスフロー型や、図５に示す多翼型であってもよい。また、これ以外の水車であってもよい。
【００５０】
また、橋脚１１間に支持部材を掛け渡し、この支持部材に、複数の水車３を設けてもよい。
このようにすると、発電量を増加させることができる。また、発電量の調節が、水車３の数を調整して行えるので、調整が容易にできる。
【００５１】
以下、本実施形態の作用・効果を説明する。
本実施形態にかかる潮流発電装置１によれば、水車３が橋脚１１に支持されているので、水車３を支持する支持構造を別途設ける必要がなくなる。そして、送電線が橋梁１３に沿って配置されているので、敷設が困難な水中送電線の敷設が不要とり、また、船等の航行の妨げとならない。
また、設置に当たり漁業権に対する補償があるが、橋梁１３を設置する際に既に解決されているので、問題とならない。
したがって、安価に製造できる。
【００５２】
水車３は、橋脚１１間に設置されているので、広い空間を利用して水車３を大型にできる。特に、水車３の両端が橋脚１１に支持されるように構成すると大型にできる。したがって、潮流発電装置１の出力が大きくなる。
また、橋梁の端部にある船等の航行に利用されていない橋脚間を有効活用できる。
【００５３】
発電機５が、橋脚の内部に設けられた発電室２５内に設置されているので、人が容易に接近して発電機等のメンテナンスを行える。したがって、水中でのメンテナンスに比べてメンテナンスが容易にできる。
【００５４】
［第三実施形態］
次に、本発明を潮流発電装置１に適用した第三実施形態について、図３を用いて説明する。
図３は、本実施形態にかかる潮流発電装置１の全体概略構造を示す平面図である。
潮流発電装置１には、潮流を受けて回転運動を行う水車３と、発電機５と、水車３の回転力を発電機５へ伝達する回転軸７と、を備えている。
橋脚１１の横断面形状は、流線形をしている。
潮流発電機１は、橋脚１１の一端部に、橋梁１３の長手方向Ｘに直交する方向Ｙの延長線上に設けられている。
【００５５】
回転軸７は、略水平方向に延在して設けられており、一端部が、橋脚１１に回転自在に支持されている。回転軸７の多端部には水車３が取り付けられている。
水車３は、発電効率の高いプロペラ型である。水車３には３枚のブレード３３が備えられている。ブレード３３の断面は翼形状とされている。
【００５６】
橋脚１１の内部に発電室２５が設けられている。発電室２５には、発電機５と、送電設備６が設けられている。発電室２５には、橋脚１１に設けられた通路を通って出入りができる。
【００５７】
以上、説明した本実施形態にかかる潮流発電装置１の動作について、説明する。
潮流が、矢印３１の方向に流れると、潮流は橋脚１１の先端部１１ａにあたる。橋脚１１の横断面形状が流線形をしているので、潮流は、橋脚１１の周囲ではく離することなく、橋脚１１に沿って流れる。そして、橋脚１１の後端部１１ｂで両側に別れた流れが合流して、水車３に流入する。この流入した流れがブレード３３を通ると、ブレード３３に揚力が発生する。ブレード３３は揚力により斜め前方に移動しようとするが、回転軸７に動きを制限されて、回転方向に移動する。この回転方向の移動により、回転軸７が回転する。
回転軸７の回転力により発電機５が回転して電力を発生する。
発生した電力が、送電設備６を経由して橋梁１３の内部配線された送電線により送電される。
【００５８】
以下、本実施形態の作用・効果について説明する。
本実施形態にかかる潮流発電装置１によれば、水車３が橋脚１１に支持されているので、水車３を支持する支持構造を別途設ける必要がなくなる。そして、送電線が橋梁１３に沿って配置されているので、敷設が困難な水中送電線の敷設が不要とり、また、船等の航行の妨げとならない。
また、設置に当たり漁業権に対する補償があるが、橋梁１３を設置する際に既に解決されているので、問題とならない。
したがって、安価に製造できる。
【００５９】
また、発電機５が、橋脚１１の内部に設けられた発電室２５内に設置されているので、人が発電室２５に入って発電機等のメンテナンスを行える。したがって、水中でのメンテナンスに比べてメンテナンスが容易となる。
【００６０】
さらに、水車３が、断面形状が流線形をなした橋脚１１の一端部に設置されているので、潮流が橋脚１１側（先端部１１ａ）から水車３の方向に流れる場合、潮流は橋脚１１の周囲を滑らかに流れて水車３の方に案内される。したがって、潮流が橋脚１１側から水車３の方向に流れる場合でも、潮流が水車３側から橋脚１１（後端部１１Ｂ）の方向に流れる場合に比べて流量が減少しないので、橋脚１１の影響による発電量の低下を防止できる。
【００６１】
なお、上述した各実施形態では、潮流を水車の駆動に活用する潮流発電装置に本発明を適用したものを説明しているが、本発明は潮流発電装置に限定されるものではなく、河川の水流を水車の駆動に活用するものにも適用されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の第一実施形態にかかる潮流発電装置１の全体概略構造を示す斜視図である。
【図２】本発明の第二実施形態にかかる潮流発電装置１の全体概略構造を示す平面図である。
【図３】本発明の第三実施形態にかかる潮流発電装置１の全体概略構造を示す平面図である。
【図４】本発明にかかる水車の別の実施形態を示す斜視図である。
【図５】本発明にかかる水車の別の実施形態を示す正面図である。
【符号の説明】
【００６３】
１  潮流発電装置
３  水車
５  発電機
７  回転軸
９  送電線
１１  橋脚
１３  橋梁
２５  発電室
【図１】
2005214142.tif 000003
【図２】
2005214142.tif 000004
【図３】
2005214142.tif 000005
【図４】
2005214142.tif 000006
【図５】
2005214142.tif 000007