(57)【要約】      （修正有）【課題】広範囲の海流、潮流の複雑な運動にきめ細かく最適に対応でき、効率のよい大型大出力の経済的な海流、潮流波発電システムを提供する。【解決手段】面の向きが垂直方向の多数の受動可変ピッチまたは多数の揚力発生型の固定ピッチまたは多数の能動可変ピッチの受流翼３を装備した回転盤１１、１２を水面付近の水平の方向に設置し、または浮揚繋留させ、エネルギー源である海流、潮流運動から同一方向の推進力を得て回転させ、この回転からエネルギーを吸収する。区分化された位置に多数の受流翼を装備することにより、海流、潮流の運動方向、流速および他の翼の影響により絶えず変化する水流に対して、各区分毎に独立かつ最適な形体で対応でき、装置全体として海流、潮流に対する受流断面積の大型化と構造の簡単化を実現する。【選択図】図１
2013036365.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
面の向きが垂直方向の多数の受動可変ピッチまたは多数の揚力発生型の固定ピッチまたは多数の能動可変ピッチの受流翼を装備した回転盤を水面付近の水平の方向に着底型設置または浮体繋留設置し、エネルギー源である海流、潮流運動から同一方向の推進力を得て回転させ、この回転からエネルギーを吸収し発電することを特徴とする海洋エネルギー発電方式。
【請求項２】
回転盤を水面付近の波浪運動を受けやすい位置に設置し海流、潮流運動とともに波浪運動も受けるようにした、請求項１に示す海洋エネルギー発電方式。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海洋エネルギーを利用する海流・潮流発電方式に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自然エネルギーを利用した発電は化石燃料によらない発電方式として、地球温暖化防止、資源の偏在対策、経済浮揚効果など、その期待効果は大きい。
【０００３】
海洋エネルギーを利用した発電としては、海流発電、潮流発電、波浪発電、温度差発電等があるが、それぞれ賦存量は大きい。その中でも海流、潮流は、波浪に比べて存在する地域が限られているものの、エネルギー密度は大きく大いに利用価値がある。
しかしながら従来提案されている海流発電、潮流発電方式は、規模も小さく、設置も困難であり、発電コストも高く、大規模な商業レベルでの実用化を行うには十分ではなかった。
【０００４】
実用化を進めるためには、技術面からは大型化、高効率化をすすめること、コスト面からは建設コスト、発電コストを低減することが必須である。
【０００５】
海流は偏西風等の風により生ずる大洋の大循環流であり、ほぼ一定の方向に流れる。しかしながら、海流の強い地点は陸地から数Km以上離れており、大水深であるため装置の設置や管理が難しく、潮流発電に類似する従来の方式では発電システムを実現するのは難しかった。
【０００６】
潮流発電は潮の干満によって引き起こされるによって起こる流れを利用するもので、潮流を利用できる場所は陸地から比較的近く、海流に比べれば発電システムの設置はしやすい。ただし流れの方向は日に２回反転する。
【０００７】
従来の海流、潮流発電の方式には以下の例がある。
【０００８】
ひとつは水平軸型タービンとして分類されるものであり、代表的な例はプロペラ式であり水中に設置された羽が海流、潮流の流れを受けて回転し発電機を駆動する。
【０００９】
他のひとつは垂直軸型タービンとして分類されるものであり、例としてダリウス型、サボニウス式がある。
【００１０】
しかしながらこれらの方式はプロペラの大型化が困難であり、設置も困難であり、発電システムを低コストで大型化をするのは困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０１１−１１７３９７
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】「ＮＥＤＯ再生可能エネルギー技術白書」新エネルギー・産業技術総合開発機構（ＮＥＤＯ）２０１０年１２月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
発明が解決しようとする課題は、効率のよい大型大出力の経済的な海流、潮流発電システムを提供することである。
【００１４】
具体的には、海流、潮流に対する受流断面積または受流線長を大きくとること、運動方向や大きさが変化する海流、潮流にきめこまかく対応できる方式を実現すること、エネルギー吸収の高効率化を実現することである。
【００１５】
また装置自身を含む建設費、保守費、発電コストの安い方式を提供することであり、そのためには、構造が簡潔で、製造、運搬、設置が容易な方式を実現すること、特に海流、潮流が大きく設置面積が大きくとれる沖合での設置の簡潔化を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記の目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
【００１７】
本発明の海流、潮流発電方式は、面の向きが垂直方向の多数の受動可変ピッチまたは多数の揚力発生型の固定ピッチまたは多数の能動可変ピッチの受流翼を装備した回転盤を水面付近の水平の方向に設置し、または浮揚繋留させ、エネルギー源である海流、潮流運動から推進力を得て回転させ、この回転からエネルギーを吸収する。
【００１８】
本発明によれば、区分化された位置に多数の受流翼を装備することにより、海流、潮流の運動方向や大きさの絶えず変化する水流に対して、各区分毎に独立かつ最適な形体で対応でき、装置全体として広範囲の海流、潮流の複雑な運動にきめ細かく最適に対応される。
【００１９】
本発明によれば、垂直方向に装備された各受流翼を受動型の可変ピッチ型、または能動型の可変ピッチ型、また揚力発生型の固定ピッチにすることにより、海流、潮流の方向が、時間、位置により変化しても海流、潮流による円盤の回転推進方向は同一であり、同一方向の回転運動が行わる。
【００２０】
本発明によれば、装置全体は着底型でも繋留された浮体型でも良く、設置場所選択の自由度が大きく、運搬、設置工事も簡単である。特に海流、潮流が大きく、広い設置面積がとれる沖合での設置を可能とする。
【００２１】
本発明によれば、広い回転盤の構造を簡単にでき、また適切な浮力を与えることができ、重力に対抗するための強固な構造にする必要がなく、簡単な構造で大型化を可能とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明により以下のような効果が生ずる。
【００２３】
垂直方向に装備された各受流翼を受動型の可変ピッチ型、または能動型の可変ピッチ型、また揚力発生型の固定ピッチの受流翼を区分化した位置に装備することにより、海流、潮流の運動方向や大きさの絶えず変化する波流に対して、各区分毎に独立かつ最適な形体で対応でき、装置全体として広範囲の海流、潮流の複雑な運動にきめ細かく最適に対応できる。
【００２４】
また、各受流翼は海流、潮流の方向が、時間、位置により変化しても海流、潮流による円盤の回転推進方向は同一であり、同一方向の回転運動が行われ、安定した発電動作が実現できる。
【００２５】
また、広い回転盤は構造が簡単であり適切な浮力を与えることができ、重力に対抗するための強固な構造にする必要がなく、大型化が容易である。
【００２６】
また、装置全体を着底型のみならず繋留された浮体型にできるので、設置場所選択の自由度が大きく、運搬、設置工事も簡単である。特に海流、潮流流力が大きく大出力の発電が期待でき、また広い設置面積がとれる沖合での設置が可能であるので、システムの大規模化、設置場所取得の低コスト化、住民問題回避、漁業問題回避が図れる。    
【００２７】
また、回転盤はほぼ水面付近または水面下にあるので、風力発電のような騒音問題、鳥の衝突死問題、景観問題を引き起こすことはない。回転盤の回転速度は風力発電の翼程の高速ではないので、遠心力による破壊や海洋の動物の衝突死問題を引き起こす可能性は少ない。
【００２８】
また本回転盤を水面付近に設置すれば海流、潮流のみならず水面付近の波浪からもエネルギーを吸収することが出来る。しかも吸収量は後述のように、相乗効果により海流、潮流のみからエネルギーを吸収した量と波浪のみからエネルギーを吸収した量を加算した以上のエネルギーを生み出すことが出来る。
【００２９】
波浪からのエネルギーによる発電方式について、本発明者の発明である特許文献１、特開２０１１−１１７３９７（以下特許文献と称する）があるが、 
特許文献の方式では、受流翼が垂直方向ではなく、本発明による水平方向の流れである海流、潮流エネルギーの吸収は出来ない。または効率が悪い。
また特許文献の方式では海流、潮流エネルギーと波浪エネルギーとの相乗効果が得られない。
【００３０】
これに対して、本発明においては、受流翼は垂直方向に設置されており、それにより水平方向の流れである海流、潮流からのエネルギーを吸収できる。
また本発明の形状においては、受流翼に海流、潮流と波浪の運動が同時に同一場所に加わるので、エネルギーは受流翼に相加された流速の３乗に比例する形で加わり、各運動が個別に相加された量以上の効果があり、海流、潮流運動と波浪運動との相乗効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】図１は実施形体を示す全体図である。
【図２】図２は実施形体を示す拡大図である。側面図である。
【図３】図３は実施形体の回転盤の一部の拡大図である。更に拡大図上である。
【図４】図４は実施形態の上面図である。
【図５】図５は実施形体の側面図である。
【図６】図６は実施形態の受流翼の外観図である。
【図７】図７は受流翼のピッチ変化を示す説明図である。
【図８】図８は受流翼にかかる力のベクトルを示す説明図である。
【図９】図９は数値検討を示すための説明図である。
【図１０】図１０は受流翼にかかる力のベクトルを示す説明図である。
【図１１】図１１は受流翼のピッチ変化を示す説明図である。
【図１２】図１２は実施形体のピッチ変化を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
前記課題を解決するための手段で説明した面の向きが垂直方向の多数の受流翼を装備した回転盤を水面付近の水平の方向に設置し、または浮揚繋留させ、エネルギー源である海流、潮流運動から推進力を得て回転させ、この回転からエネルギーを吸収する実施例は以下の通りである。
【実施例１】
【００３３】
図１は実施例１の実施形体を示す全体図である。図１において全体構造は水面付近に水平方向に設置された海流、潮流の運動により反対方向に回転する２つの回転盤１１，１２を有し、各回転盤には多数の受流翼３が取りつけられており、各翼３は海流、潮流の水流により推進力を得て回転盤を回転させる。回転盤の軸構造５は支持構造２に支えられている。
【００３４】
支持構造２はアンカー１および鎖１３で海底または陸地に繋留されている。回転盤および支持構造は海流、潮流の流れにより下流方向に向かって力を受けるが、アンカー１および鎖１３により押し流されることなく定位置にとどまる。これにより回転盤は流れに沿った水平方向の流圧を受け、後述のようにこの流圧力が回転盤を回転させる。
【００３５】
２つの回転盤は海流、潮流の力を受けて反対方向に回転することにより各々の反作用である反対方向の力のモーメントが生ずるが、各力のモーメントは軸構造５を通じて支持構造２に伝わり、各回転盤が受ける回転モーメントは相殺され、支持構造自身が回転することはなく、安定した発電作用を支える。
【００３６】
図２は図１の全体図の拡大図である。軸構造５にはローター５１とステーター５２があり、ローターは回転盤と連結されており、回転盤により駆動され回転する。ステーターは支持構造２に固定され回転をせず、安定した発電作用を支える。支持構造２は鎖１３を経由して海底または陸地に繋留される。鎖８には浮力を持ち海面に位置するブイ１４がつながれており、鎖の重力または繋留の下方向の力で全体の設備が沈められたり傾くことを防止する。
【００３７】
軸構造５には増速機、発電機が内蔵されており、回転盤の回転により駆動されて、発電が行われる。
【００３８】
また支持構造は浮力を持ち、この浮力は支持構造内部の空気を出し入れすることにより、適正な量に調整できる。これにより回転盤は海流、潮流エネルギー吸収に最適な上下位置に調整される。また建設時、保守時には作業をしやすい高さに上げられる。
【００３９】
また暴風時に過度の風や波浪があるときにはその影響の少ない深度まで下げられ、破壊されることを防止する。
【００４０】
また建設時等で別の場所から牽引される場合等には、牽引されやすい高さに調整される。
【００４１】
エネルギー採取方法として、発電機のかわりに高圧流体発生ポンプを駆動して、ここで発生した高圧流体をエネルギー源として利用することも可能である。
【００４２】
図３は回転盤の一部の拡大図である。回転盤にはフレーム８に装備された受流翼３があり、海流、潮流からの流圧を受け、これが回転駆動力となって回転盤を回転させる。
【００４３】
図４は本実施形体を示す上面図である。装置全体はアンカー１および鎖１３で海底または陸地に繋留され、海流、潮流からの流圧で押し流されるのを防止し、また流圧が受流翼に加えられるようにする。
【００４４】
図５は本実施形体を示す側面図である。図に示されるように、回転盤１１，１２および各受流翼は水面６直下に位置し、海流、潮流の運動による流圧を受ける。全体構造は浮体型であり、アンカー１および鎖により海底９に繋留されている。アンカーにかかる力が大きい場合には、アンカーは海底に繋留構造物を設置するか陸上に設置された繋留構造物に固定される。鎖の代わりに大きな引張強度を持つ鋼製ワイアを使用しても良い。
【００４５】
またこの構造により、支持構造は海底７に固定される必要がなく、浮体型でよく、構造の簡単化、沖合での設置が可能となる。
【００４６】
水深が浅く工事が簡単であり、回転盤が単独の簡単な構造が望ましい場合には、回転盤の固定軸を海底に固定する方式（着底式）でもよい。この場合には回転盤が回転する場合の反作用としての力のモーメントは海底に固定された固定軸で支持されるので、図１にしめす支持構造２は不要になる。また回転盤は単独でよく、全体の構造は簡単になる。
【００４７】
発電された電力または発生された高圧流体は、海底に沿ってまたは海中に設置された送電線またはパイプにより陸上に送られ利用される。この送電線またはパイプは上記の鎖と束ねられて強度を保つ方法も可能である。水深が深くアンカーの設置が困難な場合は送電線またはパイプとともに陸上または水深の浅い場所まで延長し固定される。
【００４８】
さらに設置場所が沖合にあり送電線またはパイプを陸上に延長することが困難な場合には、発電された電力で大型蓄電器を充電しこれを船舶等で利用地に運搬する方法もある。または発電された電力で水素等のエネルギーを蓄積できる物質を発生させてこれを船舶等で利用地に運搬する方法もある。
【００４９】
図６は１枚の受流翼３の実施形態例の外観を示したものである。受流翼３には回転軸３１があり、図３のフレーム８に連結されている。受流翼のピッチはこの回転軸を中心に変化する。回転軸は回転方向に弾性を持ち、海流、潮流の流圧が受流翼に加わることにより、受流翼の角度すなわちピッチが変化する。すなわち受流翼のピッチは受動的に変化する。
【００５０】
図７は海流、潮流の運動による受流翼の変形をしめす説明図である。波の水流が図の下から上に向かう場合は、受流翼は上に向かう方向に力を受け、弾性を持つ受流翼は上方向に変形し、水流により図の左方向に力を受ける。波の水流方向が上から下に向かう場合は、弾性部分は下方向に変形し、水流により図の左方向に力を受ける。すなわち波の水流の方向に係らず、各受流翼は図の左方向に推進力を受け、左方向に走行する。実際の受流翼は回転盤に同心円状に配置されているので、受流翼が受ける推進力は回転盤を同一方向に回転させる方向に働く。
【００５１】
図８は波海流、潮流、波浪の水流により受流翼が受ける力をベクトルとして示したものである。受流翼は水流により、翼面と垂直の方向に力Foを受ける。Foは回転盤と垂直の方向Fbと水平の方向Faに分解される。Faは水流の方向に係らず図の左方向に向き、回転盤を同一方向に推進する力となる。
【００５２】
以下に数値的検討を示す。
【００５３】
図９は概略的な定量的説明を行うためのベクトル図である。図において水平線は回転盤を表し、斜線は受流翼を表す。
【００５４】
図において各パラメータおよび変数を以下のように定める。
Fo : 波浪により受流翼にかかる力
Fa:  受流翼にかかる水平力（走行推進力）
Fb:  受流翼にかかる垂直力（非走行力）
Vc:   波浪運動の垂直成分速度
Va:   受流翼走行速度
Vd:   受流翼走行による波浪速度等価減速分
So:   受流翼面積
θ:   受流翼のピッチ角度
ρ:   水の重量密度
P:  受流翼走行による利用可能な時間当たりのエネルギー（発電量）
【００５５】
まず波浪により受流翼にかかる力Foは、
Fo = ρSo (Vc − Vd) 2 = ρSo (Vc − Va sinθ)2    ---------- (1)
となる。
ここで受流翼走行による波浪速度等価減速分 Vdは、
Vd =
Va sinθ                             
--------- (2)
で表される。
【００５６】
受流翼がうける走行推進力Faは、
Fa = Fo sinθ =ρSo (Vc − Va sinθ)2 sinθ  -----------
(3)
受流翼に発生する利用可能な時間あたりのエネルギーPは、
P =Va Fa = ρSo Va (Vc −Va sinθ)2 sinθ   ----------- (4)
となる。
【００５７】
ここで k を波浪速度等価減速係数として
k
= Vd / Vc = Va sinθ /Vc  -------------------------- (5)
とすると、
P = ρSo Vc3(1− k)2 k                ---------- (6)
となる。
【００５８】
Pをkで微分してPの最大値を求めると、Pは k = 1/3の時最大となる。
Pすなわち発電量の最大値をPmax、このときの(1−k)2kの値を効率係数μaとすると、μa = 0.148        
-------------- (7)
となり
Pmax = ρSo Vc3 (1−k)2k =ρμa So Vc3  =
0.148ρSo Vc3  ------------------( 8)
となる。
【００５９】
具体的な数値例は以下の通りである。
海流、潮流の流速Vcを2.5m/sとし、回転盤の外径Raを100m、同心円上に配置された受流翼段数を4 内径Rbを70m、受流翼の高さを5mとすると、受流翼総面積Saは
Sa = 2πh(Ra/2)(1+0.9+0.8+0.7)
=5,341m2 ------------------( 9)

海流、潮流が一方向から来るとして、波の受ける受流翼の実効面積SoはSaの半分とすると、
So = Sa / 2 = 2,670m2  --------- (10)
となる。
【００６０】
式(7)で示すように、受流翼で海流、潮流のエネルギーを吸収する最大効率μaは0.148である。
その他の損失を考えた発電効率μgとし 
μg = 0.4            
----------(11)
とし、海水の重量密度を、1,025 Kg /
m3  とすると、最大発電量Pmaxは、
Pmax = ρSo Vc3 (1−k)2k =ρμgμa So Vc3  = 0.044ρSo Vc3=1,882KW ----------(12)
となる。
【００６１】
回転翼が２つの場合には、発電量はその２倍の3,764KW、回転翼がN個の場合はN倍となる。
【００６２】
実際の発電量は、翼の形状、複雑な波の形や周期、季節変化、異なる波の重なり合い、具体的な発電効率等、多くの複雑な要因があり、正確に推定するのは容易ではないが、上記の値は概略の推定例となる。
【００６３】
実際の海洋においては、海流、潮流とともに波浪運動が存在する。受流翼は海流、潮流運動とともに波浪運動も受ける。受流翼はこの波浪エネルギーも同時に複合的に吸収する。
吸収するエネルギーは受流翼にあたる海水速度の３乗に比例するので、吸収するエネルギーは単に直線的の相加されるのではなく、それ以上の値で相加され、相乗効果がある。
【００６４】
海流、潮流の流速をa、波浪の流速の振幅をbとすると、相加された流速Veは、
Ve = a + bsin(  2πt/T + θ) ----------(13)
となる。ここでTは波の周期、θは定数でありここではゼロとする。
【００６５】
吸収エネルギーはVeの３乗に比例するので、波浪が相加された場合と相加されない場合の吸収エネルギーの比をμcは、
2013036365.tif 000003
海流、潮流の流速aを2.5m/s、波浪の流速の振幅bを2.0m/sとすると、μcは2.03となる。
すなわち波浪が加わった場合には、加わらない場合の2.03倍もの発電量が発生する。相乗効果は大きい。
【００６６】
もし海流、潮流と波浪が別の所に当たり相乗効果がなく、海流、潮流による発電と波浪による発電が単純に加算されたとすると、波浪が相加された場合と相加されない場合の吸収エネルギーの比μsは、
2013036365.tif 000004
海流、潮流の流速aを2.5m/s、波浪の流速の振幅bを2.0m/sとすると、μsは1.13となる。
すなわち海流、潮流と波浪が別の所に当たり、相乗効果がない場合は、吸収エネルギー比μsは1.13(13%増)に過ぎず、前記の波浪が相乗効果として加わった場合のμcの2.03(103%増)が如何に大きいかが分かる。
【００６７】
上記の数値例では相乗効果を考慮したμcと考慮しないμsの比は2.1であり、海流、潮流と波浪を組み合わせた場合の相乗効果は２倍以上である。
現実の海上環境では海流、潮流と波浪の運動には上記の相乗効果が発生するので、海流、潮流と波浪を組み合わせた発電の効果は極めて大きいと言える。
【００６８】
本海流、潮流発電方式は、設備全体として海洋上に水平方向に設置されるので、利用対象として海流、潮流、波浪を含めることができ、総合的な相乗効果を持つ効率の良い海洋エネルギー発電方式として使うことが出来る。
【００６９】
受流翼のピッチの変化には３つの形態がある。いずれの形態でも受流翼は海水の動きの方向にかかわらず同一方向の推進力を受ける。
第一の受流翼ピッチの形態は、上記実施の形態例および図７で説明した、海流、潮流の流圧を受けて特にピッチ角度を制御しなくてもピッチ角が受動的に変化する受動型可変ピッチ受流翼である。受流翼のピッチすなわち角度は、流体運動の圧力を受けて変形する。
【００７０】
このためには受流翼材料に弾性を持たせるか受流翼を支える軸にばねを仕込むなりして弾性を持たせる。流体の当たる速度が大きく流体圧力が大きい場合にはピッチ（角度）変化量が大きくなり、エネルギー吸収効率があがる。
ただし必要以上にピッチが大きくなると受流翼の受ける流圧が減少し逆にエネルギー吸収効率は下がる。すなわちピッチ角には、前記の式７で説明したように流体速度に対応した最適値がある。
【００７１】
この受動型可変ピッチ受流翼の利点は特にピッチ制御を行う必要がなく、構造が簡単になることであるが、それぞれの受流翼のピッチを最適値に近づけるように、弾性力を設定することが必要である。
【００７２】
第２の受流翼ピッチの形態はピッチが変化しない固定型ピッチである。図６の受流翼実施例において軸が弾力を持たず海流、潮流の動きがあってもピッチが変化しない場合には固定ピッチ型受流翼となる。
【００７３】
受流翼の形状によってはピッチを変えなくても常に同方向の推進力が生ずる。これはウェールズタービンとも呼ばれるもので、風力発電でもダリウス型と称せられるものはこの原理を使っている。
【００７４】
固定ピッチ型受流翼を本発明の方式に適用すれば、ピッチを変える必要がないので受流翼を装備した回転盤全体の構造を強固に簡単にできる。ただし問題点としては、一般的にウェールズタービンはある程度の速度以上にならないと推進力が大きくならない。このために初期の起動時には何かしらの起動力を加えることが必用である。また一般的にはウェールズタービン型の翼は厚さが比較的大きく、回転時の抵抗が大きくなり、発電効率を減少させる可能性がある。
【００７５】
図１０は固定ピッチ型受流翼にかかる力のベクトル図を示すものである。                       
図１０において左側の受流翼には図の下から上に向かう海流、潮流の動きが加わり、その結果揚力Foが生ずる。この揚力は受流翼に垂直の方向の力Fbと受流翼に沿った方向の力Faに分解できる。Faは受流翼を図の左に推進する力となる。
図１０において右側の受流翼には図の上から下に向かう海流、潮流の動きが加わり、その結果揚力Foが生ずる。この揚力は受流翼に垂直の方向の力Fbと受流翼に沿った方向の力Faに分解できる。Faは受流翼を図の左に推進する力となる。
すなわち受流翼に加わる海流、潮流の方向にかかわらず受流翼は図の同じ左方向に推進する力を受け、回転盤を同方向に推進する。
【００７６】
固定ピッチ型の受流翼を使う利点は構造が簡単であり、受流翼と回転盤は固定されるので、構造的な強度が保たれることである。問題点は前記のように十分な揚力が生ずるためには受流翼の走行速度がある程度大きいことが必要なことである。そのために回転盤が動き始める初期においては起動力が必要になることがある。
【００７７】
起動力を生じさせる方法の一つは、回転盤に装備される受流翼を、図８に示す可変ピッチ型の受流翼と図１０に示す固定ピッチ型の受流翼の両方を組み合わせて装備する方法である。可変ピッチ型の受流翼は初期の起動力を必要とはしないので、起動の初期においては可変ピッチ型の受流翼が回転盤を駆動し、回転盤の回転速度すなわち受流翼の走行速度が上がるにつれて固定ピッチ型の駆動力が増大する。これにより固定ピッチ型受流翼の利点が保たれる。
【００７８】
動力を生じさせる他の方法のは、固定ピッチ型の受流翼の後方すなわち図１０の受流翼の右後部に多少の弾力を持たせることである。弾力を持たせることにより受流翼は海流、潮流の動きを受けて、図８に示す形に類似して変形し、走行速度が小さくても駆動力を受け、起動を助ける。
【００７９】
第３の受流翼ピッチの形態は、受動的でも固定的でもなく、各受流翼にピッチ角制御機構を持たせて、能動的にピッチを制御する方法である。海流、潮流の方向がある時間一定である場合は、ピッチは必ずしも個々の区分で受動的に変化させる必要はなく、全体の海流、潮流の流れる方向によって、能動的にピッチ角を制御しても良い。すなわち個々の受流翼のピッチが海流、潮流の流れの流圧によって変化するのではなく、予め設定されたピッチ制御機構によりピッチ角度を能動的に変化させる。
【００８０】
流体の速度や方向がほぼ一定であれば、最適ピッチ角度は予め分かり、この値に合うようにピッチ角を制御することが出来る。ただし海流、潮流に適用する場合は、回転盤の回転位置によってピッチを制御する必要がある。
【００８１】
能動的のピッチを制御する技術は航空機や船舶で広く使われており、技術としては一般的に確立している。
【００８２】
図１１は海流、潮流の方向が一定である場合の、受流翼のピッチが能動的に制御された例を示す。図において海流、潮流は図の上から下の方向に向かって流れている。受流翼のピッチは全体の中の位置で図のような角度に制御される。この結果受流翼は海流、潮流の流れを受け、回転盤を反時計方向に駆動する。
【００８３】
能動的ピッチ制御受流翼の問題点は構造が複雑になること、および海流、潮流の流れの方向がある時間一定であることが必要なことである。また流れの方向は一定でない波浪を対象とした波浪発電には適用できない。
【００８４】
図１２は陸地に近い海流、潮流の流速の速い場所で多数の回転盤を設置した例である。図において海洋２０は陸地２１に挟まれており、流速は大きい。複数の回転盤１１は支持構造２で支えられている。支持構造２は両側の陸地２１に固定されており潮流の流れに流されることはなく定位置にある。回転盤は海流、潮流および波浪の複合運動を受けて回転し発電する。
【００８５】
海上交通を妨げないためには、航路付近には回転盤を設置しないか、また支持構造を航行の妨げにならない水深まで下げる。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明の海流、潮流発電方式は、大型で効率が良くコストも安い海流、潮流波浪の複合発電を実現でき、今後の自然エネルギーの利用およびそれに伴うＣＯ２の削減、エネルギー資源偏在是正、新たな経済活動の創出等に大きな効果を発揮することができる。
【符号の説明】
【００８７】
１  アンカー
２  支持構造
３  受流翼
５  軸構造
６  水面
７  海底
８  フレーム
１１  回転盤
１２  回転盤
１３  鎖
１４  ブイ
３１  受流翼軸
５１  ローター
５２  ステーター
【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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【図１２】
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