(57)【要約】【課題】タービンの回転軸の延長上を避けて発電機を配置することで発電効率を良くし、海中での自己安定性が高い海流発電装置を提供する。【解決手段】海流エネルギーにより回転するタービン１０が上流側端部に設けられ、タービン１０に接続されたタービン回転軸３０を内蔵するタービン部１と、タービン回転軸３０の延長上を避けて配置された発電機２０を内蔵する中心胴体２ａと、タービン１０と接続され、タービン１０の回転によるエネルギーを発電機２０に伝達するギア機構３とを備え、タービン部１は、中心胴体２ａから等距離で対に配置され、それぞれのタービン１０が互いに逆方向に回転する【選択図】図１
2013217333.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
海流エネルギーにより回転するタービンが上流側端部に設けられ、前記タービンに接続されたタービン回転軸を内蔵するタービン部と、
前記タービン回転軸の延長上を避けて配置された発電機を内蔵する中心胴体と、
前記タービンと接続され、前記タービンの回転によるエネルギーを前記発電機に伝達するギア機構
とを備え、前記タービン部は、前記中心胴体から等距離で対に配置され、それぞれの前記タービンが互いに逆方向に回転することを特徴とする海流発電装置。
【請求項２】
前記ギア機構は、
前記タービン回転軸と、
前記タービン回転軸から前記中心胴体に向けて回転軸方向を変える第１ギアと、
前記第１ギアを経た回転を伝達する伝達回転軸と、
前記伝達回転軸を経たそれぞれの前記タービンからの回転を一つに纏める第２ギアと、
前記第２ギアを経た回転を前記発電機に伝達する発電機回転軸
とを備えることを特徴とする請求項１に記載の海流発電装置。
【請求項３】
前記タービン部の下流側に、海中での自己安定性を高める安定装置を設けることを特徴とする請求項１又は２に記載の海流発電装置。
【請求項４】
前記安定装置の各翼面積Ｓ（ｍ2）は、前記タービンの直径をＤ（ｍ）とし、前記安定装置の取り付け位置を前記タービンから距離Ｘ（ｍ）とすると、Ｓ＝０．１×（Ｄ2／４）×（１／Ｘ）を満たすことを特徴とする請求項３に記載の海流発電装置。
【請求項５】
前記安定装置は、可動翼であることを特徴とする請求項３又は４に記載の海流発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海流発電装置に関し、特に、タービン部を旋回可能な海流発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、化石燃料や原子力による発電の代替として、海流、潮流等の海流エネルギーを利用した発電が注目されている。海流エネルギーを利用した発電は、二酸化酸素や汚染物の排出等がないので、公害や汚染等の問題の解決につながる手段の一つであるといえる。
【０００３】
海流エネルギーを利用した発電としては、海流発電装置を海中に浮遊させる海中浮遊式とし、タービンの回転モーメントを減殺するために、互いに逆方向に回転する２基のタービンを連結する構造が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。海中浮遊式の海流発電装置は、海流エネルギーによってタービンが回転し、タービンの回転によって発生した電力を送電ケーブルにより地上に送電する。海中浮遊式の海流発電装置は、係留索によって海中に浮遊しているので風や波浪の影響を避けられる利点がある。
【０００４】
特許文献１の海中浮遊式の海流発電装置は、タービン回転軸の延長上の上流側に発電機を配置している。この海流発電装置で発電量を多くするために大型の発電機を採用する場合、発電機を格納するナセルも大型化してしまうため海流の流れを遮ってしまう。海流の流れを遮ることになると、タービンに流入する海流の速度低下が著しくなり、発電性能が低下してしまう問題がある。
【０００５】
上記問題に鑑み、発電機の上流側にタービンを配置した場合、海流発電装置を係留する係留索と絡んでしまう危険性がある。また、タービンを海流発電装置の上流側に配置することによって、吹き流し効果がなくなり自己安定性がなくなってしまう。自己安定性がなくなった海流発電装置は、タービンを効率よく回転させることができなくなり、発電を効率よく行うことができなくなってしまう問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２６６７４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、タービンの回転軸の延長上を避けて発電機を配置することで発電効率を良くし、海中での自己安定性が高い海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】
【０００８】
本願発明の一態様によれば、海流エネルギーにより回転するタービンが上流側端部に設けられ、タービンに接続されたタービン回転軸を内蔵するタービン部と、タービン回転軸の延長上を避けて配置された発電機を内蔵する中心胴体と、タービンと接続され、タービンの回転によるエネルギーを発電機に伝達するギア機構とを備え、タービン部は、中心胴体から等距離で対に配置され、それぞれのタービンが互いに逆方向に回転する海流発電装置であることを要旨とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、タービンの回転軸の延長上を避けて発電機を配置することで発電効率を良くし、海中での自己安定性が高い海流発電装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る海流発電装置の上面図である。
【図２】従来の海流発電装置のタービン部周辺の海流の流向を示す模式図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る海流発電装置の上面である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号で表している。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なる。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を照らし合わせて判断するべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００１２】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態に係る海流発電装置は、図１に示すように、海流エネルギーにより回転するタービン１０が上流側端部に設けられ、タービン１０に接続されたタービン回転軸３０を内蔵するタービン部１と、タービン回転軸３０の延長上を避けて配置された発電機２０を内蔵する中心胴体２ａと、タービン１０と接続され、タービン１０の回転によるエネルギーを発電機２０に伝達するギア機構３とを備える。
【００１３】
タービン部１は、タービン１０と、タービン１０に接続されたタービン回転軸３０を内蔵するタービン筐体１１とを備える。タービン部１は、中心胴体２ａから等距離で対に配置され、それぞれのタービン１０が互いに逆方向に回転する。海流発電装置は、左右に配置されたタービン１０が互いに逆回転することで回転モーメントを打ち消すことができる双発タービン式である。
【００１４】
中心胴体２ａは、タービン１０の回転エネルギーにより発電する発電機２０を内蔵する。中心胴体２ａの上流側端部には、係留索５０が先端部に備えられており、係留索５０をアンカー等と繋ぐことで海流発電装置を海中に係留することができる。また、中心胴体２ａの下流側端部近傍には、安定装置２２ａが設けられている。
【００１５】
安定装置２２ａは、海流発電装置の海中での自己安定性を高めるために使用される翼である。本実施の形態における安定装置２２ａは、海面に対して水平の水平翼、及び海面に対して垂直の垂直翼によりなる。安定装置２２ａは、面積が大きくなれば自己安定性が高まるので好ましい。しかし、安定装置２２ａは、面積が大きすぎてしまうと海流の抵抗が大きくなってしまい破損してしまう等の問題が発生してしまう。そこで、安定装置２２ａの各翼面積Ｓ（ｍ2）は、タービン１０の直径をＤ（ｍ）とし、安定装置２２ａの取り付け位置をタービン１０から距離Ｘ（ｍ）とすると、Ｓ＝０．１×（Ｄ2／４）×（１／Ｘ）を満たす面積であることが好ましい。
【００１６】
ギア機構３は、タービン回転軸３０と、タービン回転軸３０から中心胴体２ａに向けて回転軸方向を９０度変える第１ギア３１と、第１ギア３１を経た回転を伝達する伝達回転軸３２と、伝達回転軸３２を経たそれぞれのタービン１０からの回転を一つに纏める第２ギア３３と、第２ギア３３を経た回転を発電機２０に伝達する発電機回転軸３４とを備える。ギア機構３は、タービン１０の回転エネルギーを、タービン部１と別途に設けられた中心胴体２ａ内の発電機２０に伝達させる。第１ギア３１は、直角に交わるタービン回転軸３０から伝達回転軸３２へと２軸間の動力を伝達するヘリカルギア等である。第２ギア３３は、２方向からの回転エネルギーを伝達してくる伝達回転軸３２の動力を纏めて発電機回転軸３４へ伝達するデファレンシャルギア等である。
【００１７】
第１の実施の形態に係る海流発電装置の発電時は、海流エネルギーを安定して得られる黒潮等の海流が流れている箇所に浮遊させて係留されている。海流発電装置は、回転する２基のタービン１０から得られる回転エネルギーをギア機構３を用いて中心胴体２ａの発電機２０まで導いて発電する。
【００１８】
第１の実施の形態に係る海流発電装置によれば、発電機２０をタービン部１と別途に設けた中心胴体２ａに配置することで、タービン回転軸３０を格納するタービン筐体１１を小型化、スリム化することができる。タービン筐体１１を小型化、スリム化することで海流の流れの速度低下を抑えられるため、発電性能の低下を防ぐことができる。
【００１９】
更に、第１の実施の形態に係る海流発電装置によれば、発電機２０をタービン部１と別途に設けた中心胴体２ａに配置することで、大型の発電機を用いてもタービン１０へ流入する海流の速度低下の影響が生じない。図２に示すように、タービン部１に発電機２０を内蔵させる従来の海流発電装置の場合であっては、大型の発電機２０を用いるとタービン筐体１１が大型化してしまい、タービン１０へ流入する海流の速度低下が生じるので発電性能が低下してしまう。第１の実施の形態に係る海流発電装置によれば、発電量を多くするために大型の発電機を採用する場合であっても、タービン１０に流入する海流の速度低下を抑えることができる。
【００２０】
更に、第１の実施の形態に係る海流発電装置によれば、大型の発電機２０を用いることが可能であるので、低回転のタービン出力から増速器を用いることなく発電することができる。このことにより、海流発電装置は、増速器等の機器を付加することが必要ないので構造を簡素にすることができる。
【００２１】
更に、第１の実施の形態に係る海流発電装置によれば、２基のタービン回転軸３０を連結し、タービン１０の回転を同期させることで回転の変動を抑制することができる。
【００２２】
更に、第１の実施の形態に係る海流発電装置によれば、タービン１０の上流側に流れを妨げる部材等が配置されていないので、タービン１０に流入する海流の流れが一様になり、タービン１０が発生するトルクの変動を軽減することができる。また、タービン１０が発生するトルクの変動を軽減することで、海流発電装置は、発電性能、耐久性、姿勢安定性を向上させることができる。
【００２３】
更に、第１の実施の形態に係る海流発電装置によれば、海流の向きが変化する等により海流発電装置の姿勢が変化し流れに対して角度がついた場合、下流端の安定装置２２ａは、海流発電装置の角度を流れと平行になるように流体力を発生するので、海流発電装置の姿勢を復原し、安定させることができる。
【００２４】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態に係る海流発電装置は、図３に示すように、図１に示した海流発電装置と比して、中心胴体２ｂ及び安定装置２２ｂ，２２ｃ，２２ｄの形状が異なる。その他に関しては、実質的に同様であるので、重複する記載を省略する。
【００２５】
中心胴体２ｂは、両端にタービン部１が設けられている形状である。係留索５０がタービン１０より下流側で中心胴体２ｂに接続するようにすると、タービン１０と接触してしまうので、中心胴体２ｂの上流側の一部を係留索接続部としてタービン１０より上流側まで引き延ばしてある。係留索接続部は、１箇所である必要はなく、２箇所以上の複数であっても構わない。
【００２６】
本実施の形態における支持装置２２ｂは、安定装置２２ｃおよび２２ｄをタービン部１と固定するための支持構造である。安定装置２２ｃは、２つの安定装置２２ｂに渡って設けられ、海面に対して水平の水平翼である。安定装置２２ｄは、安定装置２２ｂに設けられた海面に対して垂直の垂直翼である。
【００２７】
第２の実施の形態に係る海流発電装置でも、第１の実施の形態に係る海流発電装置と同様の効果を得ることができる。
【００２８】
また、第２の実施の形態に係る海流発電装置は、安定装置２２ｂ，２２ｃ，２２ｄの面積を大きくすることが可能であるので、海流発電装置の自己安定性を更に高めることができる。
【００２９】
（その他の実施の形態）
上記のように、本発明は実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす記述及び図面はこの発明を限定するものであると理解するべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかになるはずである。
【００３０】
例えば、安定装置は、航空機のエルロンのような可動翼とすることができる。安定装置が可動翼である場合、海流発電装置を能動的に姿勢制御を行うことができる。尚、安定装置は、連結部２１に設けても構わない。
【００３１】
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な特許請求の範囲の発明特定事項によってのみ限定されるものである。
【符号の説明】
【００３２】
１…タービン部
２ａ，２ｂ…中心胴体
３…ギア機構
１０…タービン
１１…タービン筐体
２０…発電機
２１…連結部
２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ…安定装置
３０…タービン回転軸
３１…第１ギア
３２…伝達回転軸
３３…第２ギア
３４…発電機回転軸
５０…係留索
【図１】
2013217333.tif 000003
【図２】
2013217333.tif 000004
【図３】
2013217333.tif 000005