(57)【要約】      （修正有）【課題】潮流発電機の効率向上と製作費及びメンテナンスコストの低減。【解決手段】水上に独立して浮く密封された円筒浮体型水車を採用し、ゴミの巻き付きにくいような、円筒体１の外周前部から後部まで同方向のネジレを有して連なったブレード２を複数枚配置し、円筒体内部の後部の軸芯に発電用無回転軸３を配置、その軸に大容量の扇形錘４を取り付けることで発電用無回転軸３が回転しないようにして、円筒体後部を沈めることができる。これにより装置の前部にある、係留用無回転軸８が水上に出た状態を保つ事で、ゴミが巻き付くこと無く後方に流れる。ブレード２にあたる潮流力により回転した円筒体１の回転力を増速機７を介して発電機５に伝え発電を行う。【選択図】図１
2013256931.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水上に独立して浮く、密封された円筒体もしくはテーパー管の外周の前部から後部まで、同方向にネジレを有して連なったブレードを、複数枚配置した浮体型水車を、採用したことを特徴とする、潮流発電装置。
【請求項２】
円筒体内部軸芯の後部に発電用無回転軸と扇形錘を配置して、扇形錘の重量で円筒体の後部を沈めることで、装置の前部にある発電用無回転軸の水上保持機能と、潮流圧がブレードの最下部で直角にあたるよう、円筒体の傾角＝（９０°−ブレードのネジレ角）を設ける事で、ブレードの後部まで潮流圧を受けて作用するようにした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】
潮流力により回転した円筒体の回転力動力を、歯車から、扇形錘の重力の軸回転止め作用の働いた回転しない、発電用無回転軸に固定された扇形錘上の、増速機、発電機に伝えられるようにした、動力伝達装置を配置したことを特徴とする請求項１または２に記載の潮流発電装置。
【請求項４】
円筒体軸芯前端部に、下向きに、く、の字を確保するよう旋回角が制限されたリンクアームを配置して、ロープで係留すると、潮流力により下向きの引張力が係留用無回転軸の回転止め作用として働く、又後端部に係留用回転軸を配置して、ロープで係留したことで運転中、円筒体が回転しても前後の係留ロープにネジレを生じず、常に同じ位置に係留できるようにしたことを特徴とする請求項１〜３に記載の潮流発電装置。
【請求項５】
請求項３の扇形錘の重力による回転止め作用と、請求項４の軸回転止め作用が連動して働くよう、発電用無回転軸と係留用無回転軸を連結管で連結して、又その中を人が通れ、送電線も通せる穴を設け、係留用無回転軸の外側には防水扉を設けた、大型容量タイプと、小型化できるよう送電線のみを通せる穴を設けた、中＊小型容量タイプが作れるようにしたことを特徴とする請求項１〜４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、円筒体内部に発電機・軸・錘・歯車・増速機・連結管を配置、外部に軸とリンクアームを配置、又円筒体外周にネジレを有して連なったブレードを備え、後部を沈めた状態で独立して浮き、潮流に対して円筒体を左右に傾けた状態で作動する、浮体型の潮流発電装置に関する。
【技術背景】
【０００２】  潮流発電装置には水中に完全に沈めたプロペラ翼のタイプや、船体やフロートにプロペラ翼付き発電機を配置したタイプがあるが、実用化にはまだ問題が残っている。
【特許文献】
【特許文献１】特開２００５−５０２８２１
【特許文献２】特開２００４−２９３３５２
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】（イ）・従来の文献１の水中に完全に沈めたタイプだと、高圧防水対策が必要になるとい      う、防水面での課題。
・潮流の受圧面積が少ないという課題。
・比較的流速の速い水面域の利用ができないという課題。
・メンテナンス時は運転を止め水中から出す必要があるという課題。
（ロ）・従来の文献２の船体もしくは、フロートにブレード付き発電機を配置するタイプ      だと、船体やフロートの製作コストがかかるという課題。
・水面を浮いて流れるゴミが、船体とブレード付き発電機の取り付け部や発電機軸        に巻き付くという課題。
外側の本発明はこれらの問題点を解決するためになされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】（イ）上記課題を解決するために、本発明の潮流発電装置では、水上に独立して浮く密封された円筒浮体型水車を採用し、ゴミの巻き付きにくいような、円筒体外周前部から後部まで同方向のネジレを有して連なったブレードを複数枚配置した。
（ロ）円筒体内部の後部の軸芯に発電用無回転軸３を配置、その軸に大容量の扇形錘４を取り付けることで、円筒体後部を沈めることができ、このことにより装置の前部にある、係留用無回転軸８が水上に出た状態を保つ事で、ゴミが巻き付くこと無く後方に流れて行く、又防水対策も低圧防水対策で済むようにした、又図４実施図に示すように、潮流がブレードの最下部で直角にあたるよう円筒体を傾ける事とした、円筒体１の傾角＝（９０°−ブレードのネジレ角）を設け実施する事で、ブレードの後部まで潮流圧を受けられるようになり、又受圧面積も広く取れるようにした。
（ハ）ブレード２にあたる潮流力により回転した円筒体１の回転力を、発電機５に伝えるのに、円筒体端部に歯車６を配置した。又、円筒体後部の軸芯に発電用無回転軸３を配置。この発電用無回転軸３に扇形鍾４を固定した。円筒体１が回転しても大容量の扇形鐘４の重力作用により、発電用無回転軸３が回転しないようにして、扇形鐘４に増速機７、発電機５を配置連結することで、円筒体の回転力を→歯車６→増速機７→発電機５と動力が伝わるようにした。
（ニ）発電用無回転軸３と係留用無回転軸８を、連結管１０で連結して、係留用無回転軸８の前端部にリンクアーム１６を取り付け、係留用ローブ１３で係留することで、下向きに、く、の字に折れ曲がった状態のリンクアーム１６に潮流力により下向きの引張力が働き、係留用無回転軸８に回転を止める作用が働くようにした。この回転を止める作用と前記（ハ）で記した扇形錘４の重力作用により回転しないようにした作用と相乗効果があり、又、後端部には係留用回転軸９を配置して係留用ロープ１４で係留したことで常に同じ位置で係留できるようにした。
（ホ）運転中に人が、円筒体内部に出入りしてメンテナンス作業と、送電線１５の配線ができるように、回転しない発電用無回転軸３と連結管１０と係留用無回転軸８に、人が通れて、送電線１５が通せるくらいの出入り送電用穴１１を設けた。又、係留用無回転軸８の外側出入り口用に、人が通れる位の防水扉１２を設けた。
【発明の効果】
【０００５】  以上のように本発明における潮流発電装置は、独立して浮く、円筒浮体型なので比較的流速の速い水面域の利用ができ、効率向上が図れる。又防水面の課題も低圧防水で済み、船体やフロートを必要とせずコスト低減が図れる。
円筒体に傾き角を設ける構造なので、ブレードの後部まで潮流圧を受けられるようになり、又受圧面積も広く取れるようになる。その結果大型大容量の潮流発電装置を作ることも可能となる。
円筒体前部から後部まで、同方向のネジレを有して連なったブレードを配置し、円筒体前部の、発電用無回転軸が水上に出た状態なので、水面を流れるゴミが巻きつく所がなく、ゴミがそのまま後方へ流れていくことが可能となる。
メンテナンス面でも、出入り用送電穴が回転しない構造となっているので、運転中に人が円筒体内部まで出入り出来て、作業コストの低減が図れる。
送電線をこの回転しない出入り送電用穴を通して、防水扉の外側を通せば、外部までの配線が可能となる。
本発明は潮流と名称を付けましたが、河川域の比較的流量の多いい（中＊下）流域での利用もできるという利点もあります。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】  以下、本発明の実施の形態を図面に沿って説明する。
（イ）図１に示すように、防錆効果の高いステンレス鋼とＦＲＰ等の組み合わせで作られた、円筒体外周の前部から後部まで同方向のネジレを有して連なった、ブレード２を複数配置したことで、（水面を流れるゴミが巻き付きやすい、小径部やとがった部分がない為）、そのまま後方へ流れていく構造となっている。
（ロ）図１に示すように、円筒体内部には装置全体の重心を後部にして後部を沈めるため、円筒体後部軸芯に発電用無回転軸３に扇形錘４を固定して取り付けた、このことで扇形錘４の重力作用により常に下位置にあり、発電用無回転軸３は回転せず、円筒体のみ回転するので回転エネルギー損失も少なく済み、装置の前部にある、係流用無回転軸８が水上に出る位、前後の重量バランス設計をする、又、図４実施図に示す、潮流がブレードの最下部で直角にあたるように、円筒体１の傾き角＝（９０°−ブレードのネジレ角）を設け実施する、この事でブレード２の後部まで潮流圧を受けて作用する、又受圧面積も広く取れるような構造となっている。
（ハ）図１，２に示すように、ブレード２にあたる潮流力により回転した、円筒体１の回転力を、発電機５に伝えるため、円筒体内部の端部に歯車６を配置した、自重で下位置にある扇形錘４に発電機５と増速機７を設置する、円筒体１が回転して、その回転力を歯車６→増速機７→発電機５と伝えられ発電が可能となる。
（ニ）図１に示すように円筒体軸芯部先端に係留用無回転軸８を配置、その先端に下向きに，折れ曲がったリンクアーム１６を取り付け、その下端に係留用ロープ１３で係留されている、このリンクアーム１６は折れ曲がった状態を保ち、又図３で示すようにリンクアームが、く、の字を確保するよう旋回角が制限され、係留用無回転軸８が回転しないような構造となっている。又波の動きを吸収できるように旋回運動機能も備えている、又、潮流の下流側に係留用回転軸９に係留用ロープ１４で係留することで、円筒体が回転しても、係留用ロープは回転しない構造となっている。又係留用ロープ１３・１４は海底のコンクリート製のアンカー等に繋ぎ止められている。
（ホ）図１に示すように、運転中（円筒体の回転中）にメンテナンスの為、人が内部に出入りできるように、回転しない発電用無回転軸３と連結管１０と係留用無回転軸８に人が通れて、送電線１５が通せるぐらいの穴を設けた、又、発電した電気を送る送電線もこの穴の中を通すことで送電を可能にした、又防水加工された送電線を使い、係留用ロープ１３に等間隔で縛られ海底を陸地まで送線される、又係留用無回転軸８の先端部に保安灯も設置できる構造となっている。
【符号の説明】１、  円筒体
２、  ブレード
３、  発電用無回転軸
４、  扇形錘
５、  発電機
６、  歯車
７、  増速機
８、  係留用無回転軸
９、  係留用回転軸
１０、連結管
１１、出入り送電用穴
１２、防水扉
１３、係留用ロープ
１４、係留用ロープ
１５、送電線
１６、リンクアーム
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の断面図
【図２】本発明の部分断面図
【図３】本発明の部分詳細図
【図４】本発明の実施図
【図１】
2013256931.tif 000003
【図２】
2013256931.tif 000004
【図３】
2013256931.tif 000005
【図４】
2013256931.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成24年12月21日(2012.12.21)
【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】
水上に独立して浮く、密封された円筒体の外周の前部から後部まで、同方向にネジレを有して連なったブレードを複数枚配置した浮体型水車を採用し、
前記円筒体の内部に、
前記円筒体の軸心上の後部に配した発電用無回転軸と、
前記発電用無回転軸に固定した扇形錘と、
前記発電用無回転軸及び前記扇形錘の少なくとも一方に固定され、前記円筒体の回転力により発電する発電機と、
前記円筒体の軸心上の前部に、係留用無回転軸と、
前記発電用無回転軸と前記係留用無回転軸とを繋ぐ連結管と、
を備え、
前記円筒体の後部を沈めて前記係留用無回転軸が水上に出た状態を保持し、潮流圧が前記ブレードの最下部で直角にあたるように、水面と前記円筒体の軸心との傾角を（９０°―前記ブレードのネジレ角）とする事で、前記ブレードの後部まで潮流圧を受けて作用するようにしたことを特徴とする浮体型潮流発電装置。
【請求項２】
前記円筒体に固定され、該円筒体の軸心を回転中心とする歯車を備え、
前記円筒体の回転力を前記歯車を介して前記発電機に伝えることを特徴とする請求項１に記載の浮体型潮流発電装置。
【請求項３】
前記歯車と前記発電機とに接続され、前記円筒体の回転力を該歯車を介して該発電機に伝える増速機を備えることを特徴とする請求項２に記載の浮体型潮流発電装置。
【請求項４】
前記円筒体の前端部に、前記係留用無回転軸と接続され、下向きに「く」の字を確保するように旋回角が制限されたリンクアームと、
前記円筒体の後端部に係留用回転軸と、
前記係留用無回転軸と前記係留用回転軸とに夫々接続された係留用ロープと、
を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の浮体型潮流発電装置。
【請求項５】
前記発電用無回転軸と前記連結管と前記係留用無回転軸に送電線を通せる穴を設けた、請求項１〜４のいずれか１項に記載の浮体型潮流発電装置。
【請求項６】
前記穴は、人も通れる穴であり、
さらに、前記係留用無回転軸の外側に防水扉を設けたことを特徴とする請求項５に記載の浮体型潮流発電装置。
【請求項７】
前記円筒体の前端部及び後端部が、テーパー状に形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の浮体型潮流発電機。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円筒体内部に発電機・軸・錘・歯車・増速機・連結管を配置、外部に軸とリンクアームを配置、また円筒体外周にネジレを有して連なったブレードを備え、後部を沈めた状態で独立して浮き、潮流に対して円筒体を左右に傾けた状態で作動する、浮体型潮流発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
潮流発電機には水中に完全に沈めたプロペラ翼のタイプや、船体やフロートにプロペラ翼付き発電機を配置したタイプがあるが、実用化にはまだ問題が残っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−５０２８２１
【特許文献２】特開２００４−２９３３５２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
（イ）従来の特許文献１の水中に完全に沈めたタイプだと次の課題がある。
・高圧防水対策が必要になるという防水面での課題。
・潮流の受圧面積が少ないという課題。
・比較的流速の速い水面域の利用ができないという課題。
・メンテナンス時は運転を止め水中から出す必要があるという課題。
【０００５】
（ロ）従来の特許文献２の船体もしくは、フロートにブレード付き発電機を配置するタイプだと次の課題がある。
・船体やフロートの製作コストがかかるという課題。
・水面を浮いて流れるゴミが、船体とブレード付き発電機の取り付け部や発電機軸にからみ付くという課題。
【０００６】
本発明はこれらの問題点を解決するためになされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（イ）上記課題を解決するために、本発明の浮体型潮流発電装置は、水上に独立して浮く、密封された円筒体の外周の前部から後部まで、同方向にネジレを有して連なったブレードを複数枚配置した浮体型水車を採用し、前記円筒体の内部に、前記円筒体の軸心上の後部に配した発電用無回転軸と、前記発電用無回転軸に固定した扇形錘と、前記発電用無回転軸及び前記扇形錘の少なくとも一方に固定され、前記円筒体の回転力により発電する発電機と、前記円筒体の軸心上の前部に、係留用無回転軸と、前記発電用無回転軸と前記係留用無回転軸とを繋ぐ連結管と、を備え、前記円筒体の後部を沈めて前記係留用無回転軸が水上に出た状態を保持し、潮流圧が前記ブレードの最下部で直角にあたるように、水面と前記円筒体の軸心との傾角を（９０°―前記ブレードのネジレ角）とする事で、前記ブレードの後部まで潮流圧を受けて作用するようにしたことを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、円筒体が水に浮き、かつ、円筒体の後部が沈むので、水中に沈めるものに比べて防水面で有利であり、比較的流速の速い水面域での利用が可能であり、メンテナンス時に、潮流発電機の全てを水中から出す必要がなく有利である。また、円筒体の後部を沈めることで、円筒体の前部にある係留用無回転軸が水上に出た状態を保持できるので、係留用無回転軸にゴミが巻き付くこと無く後方に流れて行く。また防水対策も低圧防水対策で済むようにした。また、船体やフロートが必須の構成とせず、コストを抑えられる。
【０００９】
また、水面と前記円筒体の軸心との傾角を（９０°―前記ブレードのネジレ角）として、潮流圧が前記ブレードの最下部で直角にあたるように円筒体を傾ける事で、ブレードの後部まで潮流圧を受けられるようになり、また受圧面積も広く取れるようにした。
【００１０】
（ロ）また、前記円筒体に固定され、該円筒体の軸心を回転中心として回転する歯車を備え、前記円筒体の回転力を前記歯車を介して前記発電機に伝えることとしてもよい。この構成によれば、円筒体が回転しても大容量の扇形錘の重力作用により発電用無回転軸が回転しないようにして、円筒体の回転力が歯車を介して発電機へ伝わる。
【００１１】
（ハ）また、前記歯車と前記発電機とに接続され、前記円筒体の回転力を該歯車を介して該発電機に伝える増速機を備えてもよい。この場合、円筒体の回転力は、歯車→増速機→発電機と伝わる。
【００１２】
（ニ）また、前記円筒体の前端部に、前記係留用無回転軸と接続され、下向きに「く」の字を確保するように旋回角が制限されたリンクアームと、前記円筒体の後端部に係留用回転軸と、前記係留用無回転軸と前記係留用回転軸とに夫々接続された係留用ロープと、を備えることが好ましい。
【００１３】
この構成によれば、下向きに「く」の字に折れ曲がった状態のリンクアームにより、横方向の潮流力をリンクアームの向き（下向き）に働かせ、これが下向きの引張力となって、潮流発電機の軸の回転を抑制する。くわえて、前記（ロ）で記した扇形錘の重力作用によっても、潮流発電機の軸の回転が抑制されるので、これらにより、潮流発電機の軸の回転が抑えられる。さらに、円筒体の後端部に係留用回転軸を配置しているので、円筒体が回転しても、係留用無回転軸と係留用回転軸とに夫々接続された係留用ロープにネジレが生じにくく、潮流発電機を定位置に保持しやすい。
【００１４】
（ホ）また、前記発電用無回転軸と前記連結管と前記係留用無回転軸に送電線を通せる穴を設けることが好ましい。
【００１５】
（ヘ）また、前記穴は、人も通れる穴であり、さらに、前記係留用無回転軸の外側に防水扉を設けてもよい。この構成によれば、運転中にメンテナンス作業ができ、また送電ができる。
【００１６】
（ト）また、前記円筒体の前記前端部及び前記後端部は、テーパー状に形成されてもよい。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように本発明にかける浮体型潮流発電装置は、独立して浮く円筒体なので比較的流速の速い水面域の利用ができ、効率向上が図れる。また防水面の課題も低圧防水で済み、船体やフロートを必要とせずコスト低減が図れる。
【００１８】
円筒体に傾き角を設ける構造なので、ブレードの後部まで潮流圧を受けられるようになり、また受圧面積も広く取れるようになる。その結果大型大容量の潮流発電装置を作ることも可能となる。
【００１９】
円筒体の前部から後部まで、同方向のネジレを有して連なったブレードを配置し、円筒体の前部の係留用無回転軸が水上に出た状態なので、水面を流れるゴミが巻きつく所がなく、ゴミがそのまま後方へ流れていく。すなわち、係留用無回転軸や、これと円筒体との隙間にゴミが巻き付きづらく、また、円筒体内部へのゴミの侵入を抑えることができるので、円筒体の軸や円筒体内部の機器等にゴミが絡みつくことによって生じる不用意な停止や故障を抑制できる。
【００２０】
メンテナンス面でも、出入り用送電穴が回転しない構造となっているので、運転中に人が円筒体内部まで出入り出来て、作業コストの低減が図れる。また、送電線をこの回転しない出入り送電用穴を通して、防水扉の外側を通せば、外部までの配線が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態に係る浮体型潮流発電装置の断面図
【図２】図１のＡＡ線拡大端面図（フィン２を除く）
【図３】図１のＢ部分を拡大した詳細図
【図４】図１の浮体型潮流発電装置の設置に係る傾き角の説明図
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態を図面に沿って説明する。
（イ）図１に示すように、防錆効果の高いステンレス鋼とＦＲＰ等の組み合わせで作られた円筒体１の外周の前部から後部まで同方向のネジレを有して連なった、ブレード２を複数配置したことで、（水面を流れるゴミが巻き付きやすい、小径部やとがった部分がない為）、そのまま後方へ流れていく構造となっている。
【００２３】
（ロ）図１に示すように、円筒体１の内部には装置全体の重心を後部にして後部を沈めるため、円筒体１の軸心上の後部に発電用無回転軸３に扇形錘４を固定して取り付けた。このことで扇形錘４は重力作用により常に下位置にあり、発電用無回転軸３は回転せず、円筒体１のみ回転するので回転エネルギー損失も少なく済み、装置の前部にある、係留用無回転軸８が水上に出る位、前後の重量バランス設計をする。また、図４に示す、潮流がブレードの最下部で直角にあたるように、円筒体１の傾き角＝（９０°―ブレードのネジレ角）を設けて設置する。この事でブレード２の後部まで潮流圧を受けて作用する、又受圧面積も広く取れるような構造となっている。
【００２４】
（ハ）図１、図２に示すように、ブレード２にあたる潮流力により回転した、円筒体１の回転力を発電機５に伝えるため、円筒体１の内部の端部に歯車６を配置した、自重で下位置にある扇形錘４に発電機５と増速機７を設置する。円筒体１が回転して、その回転力を歯車６→増速機７→発電機５と伝えられ発電が可能となる。
【００２５】
（ニ）図１〜図３に示すように、円筒体１の軸心上の先端に係留用無回転軸８を配置している。その先端に下向きに折れ曲がったリンクアーム１６を取り付け、その下端に係留用ロープ１３で係留されている。このリンクアーム１６は折れ曲がった状態を保ち、また図３で示すようにリンクアームが「く」の字を確保するよう旋回角が制限され、係留用無回転軸８が回転しないような構造になっている。また波の動きを吸収できるように旋回運動機能も備えている。また、潮流の下流側に係留用回転軸９に係留用ロープ１４で係留することで、円筒体１が回転しても、係留用ロープ１４は回転しない構造となっている。また係留用ロープ１３・１４は海底のコンクリート製のアンカー（図示せず）に繋ぎ止められている。
【００２６】
（ホ）図１に示すように、運転中（円筒体１の回転中）にメンテナンスの為、人が内部に出入りできるようにと、回転しない発電用無回転軸３と連結管１０と係留用無回転軸８に人が通れて、送電線１５が通せるぐらいの穴を設けた。また、発電した電気を送る送電線１５もこの穴の中を通すことで、送電を可能にした。また防水加工された送電線１５は係留用ロープ１３に等間隔で縛られ海底を陸地まで送線される。また係留用無回転軸８の先端部に保安灯も設置できる構造となっている。
【００２７】
なお、本発明は浮体型潮流発電装置との名称であるが、河川域の比較的流量の多い、中・下流域での利用もできる。
【符号の説明】
【００２８】
１    円筒体
２    ブレード
３    発電用無回転軸
４    扇形錘
５    発電機
６    歯車
７    増速機
８    係留用無回転軸
９    係留用回転軸
１０  連結管
１１  出入り送電用穴
１２  防水扉
１３  係留用ロープ
１４  係留用ロープ
１５  送電線
１６  リンクアーム
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2013256931.tif 000007
【図２】
2013256931.tif 000008
【図３】
2013256931.tif 000009
【図４】
2013256931.tif 000010