(57)【要約】【課題】長期にわたる使用が可能で、かつメンテナンス性に優れた海流発電装置および海流発電システムを提供する。【解決手段】本発明に係る海流発電装置１は、バラストタンクを有する本体部２と、海流を受けて回転するタービン６を有する発電機５と、本体部２に対して発電機５を昇降させる昇降機構７，８とを備える。発電状態に移行すべき旨の指令がなされると、昇降機構７，８が本体部２の下方にある発電位置に発電機５を移動させ、発電休止状態に移行すべき旨の指令がなされると、昇降機構７，８が本体部２の上方にある発電休止位置に発電機５を移動させる。【選択図】図３
2017101559.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部からの指令に基づいて発電状態および発電休止状態のいずれかとされる海流発電装置であって、
内部にバラストタンクを有する本体部と、
海流を受けて回転するタービンを有する発電機と、
前記本体部および前記発電機の間に設けられ、前記本体部に対して前記発電機を昇降させる昇降機構と、
前記昇降機構を制御する昇降制御部と、
前記本体部の深度を検知する深度検知部と、
前記バラストタンクの注排水を制御するバラスト制御部と、
外部との通信を行う通信部と、
を備え、
前記発電休止状態とされているときに、前記発電状態に移行すべき旨の指令を前記通信部が受信すると、前記昇降制御部に制御された前記昇降機構が前記本体部の下方にある発電位置に前記発電機を移動させるとともに、前記深度検知部によって検知される前記深度が予め定められた値となるまで前記バラスト制御部が前記バラストタンクに注水し、
前記発電状態とされているときに、前記発電休止状態に移行すべき旨の指令を前記通信部が受信すると、前記昇降制御部に制御された前記昇降機構が前記本体部の上方にある発電休止位置に前記発電機を移動させるとともに、前記バラスト制御部が前記バラストタンクを排水させて前記本体部を浮上させる
ことを特徴とする海流発電装置。
【請求項２】
前記本体部は、縦方向に貫通した昇降通路を有し、
前記発電機および前記昇降機構は、前記昇降通路に対応する位置に備えられ、
前記昇降機構は、前記昇降通路を通じて前記発電機を昇降させる
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】
前記本体部は、複数個の前記昇降通路を有し、
前記複数個の昇降通路のそれぞれに対応する位置に、前記発電機および前記昇降機構が備えられている
ことを特徴とする請求項２に記載の海流発電装置。
【請求項４】
前記本体部は、前記海流に平行となるべき前後方向にｍ個（ただし、ｍは１以上の整数）、前記海流に直交するべき左右方向にｎ個（ただし、ｎは２以上の偶数）並べられたｍ×ｎ個の前記昇降通路を有する
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】
前記昇降通路に対応する位置に、縦方向に並んだ複数の前記発電機が備えられている
ことを特徴とする請求項２〜請求項４のいずれか一項に記載の海流発電装置。
【請求項６】
前記本体部に回動可能に設けられた姿勢制御板と、
水平面に対する前記本体部の傾斜を検知する傾斜検知部と、
前記姿勢検知部によって検知される前記傾斜が極小となるように前記姿勢制御板の回動を制御する姿勢制御部と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の海流発電装置。
【請求項７】
指令センターと、
海底に固定されたアンカーと、
係留索を介して前記アンカーに接続された、前記指令センターからの指令に基づいて発電状態および発電休止状態のいずれかとされる少なくとも１つの海流発電装置と、
を備え、
前記海流発電装置は、内部にバラストタンクを有する本体部と、海流を受けて回転するタービンを有する発電機と、前記本体部および前記発電機の間に設けられ、前記本体部に対して前記発電機を昇降させる昇降機構と、前記昇降機構を制御する昇降制御部と、前記本体部の深度を検知する深度検知部と、前記バラストタンクの注排水を制御するバラスト制御部と、前記指令センターとの通信を行う通信部とを備え、前記発電休止状態とされているときに、前記発電状態に移行すべき旨の指令を前記通信部が受信すると、前記昇降制御部に制御された前記昇降機構が前記本体部の下方にある発電位置に前記発電機を移動させるとともに、前記深度検知部によって検知される前記深度が予め定められた値となるまで前記バラスト制御部が前記バラストタンクに注水し、前記発電状態とされているときに、前記発電休止状態に移行すべき旨の指令を前記通信部が受信すると、前記昇降制御部に制御された前記昇降機構が前記本体部の上方にある発電休止位置に前記発電機を移動させるとともに、前記バラスト制御部が前記バラストタンクを排水させて前記本体部を浮上させる
ことを特徴とする海流発電システム。
【請求項８】
前記海流発電装置の数が２以上であり、
前記海流発電装置のそれぞれが、前記本体部に回動可能に設けられた姿勢制御板と、水平面に対する前記本体部の傾斜を検知する傾斜検知部と、前記姿勢検知部によって検知される前記傾斜が極小となるように前記姿勢制御板の回動を制御する姿勢制御部とをさらに備えている
ことを特徴とする請求項７に記載の海流発電システム。
【請求項９】
前記海流発電装置のそれぞれが、絶対位置を検知する絶対位置検知部をさらに備え、
前記姿勢制御部が、予め定められた目標絶対位置と前記絶対位置検知部によって検知された絶対位置との差異に基づいて前記姿勢制御板の回動を制御する
ことを特徴とする請求項８に記載の海流発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水中浮遊式の海流発電装置、および該海流発電装置を備えた海流発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、無尽蔵に存在する自然エネルギーを利用した、環境に優しい発電の研究が積極的に進められている。そのひとつに、海流によってタービンを回転させ、これにより発電を行う海流発電がある。
【０００３】
海流発電のための従来の海流発電システムとしては、例えば、特許文献１に記載のものが知られている。この海流発電システムは、海中で浮遊する発電部（海流発電装置）と、該発電部と海底とを繋ぐＶ字状またはＹ字状の係留索と、該係留索に設けられた展張／収縮可能な帆とを備える。このシステムによれば、帆を展張させたり収縮させたりすることで、発電に好適な深度まで発電部を沈降させたり、発電部を海面に浮上させたりすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１５９７５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記海流発電システムは、発電部を沈降させて発電を行っている間、海流による大きな力が帆に加わり続けるので、特に帆を展張／収縮させる機構が長期にわたる使用に耐えられないと予想される。また、上記海流発電システムは、発電部を海面に浮上させたときでもタービンの下半分が海中に浸かったままなので、メンテナンスが難しいという問題もある。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その課題とするところは、長期にわたる使用が可能で、かつメンテナンス性に優れた海流発電装置および海流発電システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明に係る海流発電装置は、外部からの指令に基づいて発電状態および発電休止状態のいずれかとされる海流発電装置であって、内部にバラストタンクを有する本体部と、海流を受けて回転するタービンを有する発電機と、前記本体部および前記発電機の間に設けられ、前記本体部に対して前記発電機を昇降させる昇降機構と、前記昇降機構を制御する昇降制御部と、前記本体部の深度を検知する深度検知部と、前記バラストタンクの注排水を制御するバラスト制御部と、外部との通信を行う通信部とを備え、前記発電休止状態とされているときに、前記発電状態に移行すべき旨の指令を前記通信部が受信すると、前記昇降制御部に制御された前記昇降機構が前記本体部の下方にある発電位置に前記発電機を移動させるとともに、前記深度検知部によって検知される前記深度が予め定められた値となるまで前記バラスト制御部が前記バラストタンクに注水し、前記発電状態とされているときに、前記発電休止状態に移行すべき旨の指令を前記通信部が受信すると、前記昇降制御部に制御された前記昇降機構が前記本体部の上方にある発電休止位置に前記発電機を移動させるとともに、前記バラスト制御部が前記バラストタンクを排水させて前記本体部を浮上させることを特徴とする。
【０００８】
上記海流発電装置は、例えば、前記本体部が縦方向に貫通した昇降通路を有し、前記発電機および前記昇降機構が前記昇降通路に対応する位置に備えられ、かつ前記昇降機構が前記昇降通路を通じて前記発電機を昇降させる構成とすることができる。
【０００９】
この場合、前記昇降通路の数は複数個とすることができる。より具体的には、前記昇降通路はｍ×ｎ個とすることができる。ここで、ｍは、前記海流に平行となるべき前後方向の数（１以上の整数）であり、ｎは、前記海流に直交するべき左右方向の数（２以上の偶数）である。
【００１０】
上記海流発電装置は、前記昇降通路に対応する位置に、縦方向に並んだ複数の前記発電機が備えられていてもよい。
【００１１】
上記海流発電装置は、前記本体部に回動可能に設けられた姿勢制御板と、水平面に対する前記本体部の傾斜を検知する傾斜検知部と、前記姿勢検知部によって検知される前記傾斜が極小となるように前記姿勢制御板の回動を制御する姿勢制御部とをさらに備えていることが好ましい。
【００１２】
また、上記課題を解決するために、本発明に係る海流発電システムは、指令センターと、海底に固定されたアンカーと、係留索を介して前記アンカーに接続された、前記指令センターからの指令に基づいて発電状態および発電休止状態のいずれかとされる少なくとも１つの海流発電装置とを備え、前記海流発電装置は、内部にバラストタンクを有する本体部と、海流を受けて回転するタービンを有する発電機と、前記本体部および前記発電機の間に設けられ、前記本体部に対して前記発電機を昇降させる昇降機構と、前記昇降機構を制御する昇降制御部と、前記本体部の深度を検知する深度検知部と、前記バラストタンクの注排水を制御するバラスト制御部と、前記指令センターとの通信を行う通信部とを備え、前記発電休止状態とされているときに、前記発電状態に移行すべき旨の指令を前記通信部が受信すると、前記昇降制御部に制御された前記昇降機構が前記本体部の下方にある発電位置に前記発電機を移動させるとともに、前記深度検知部によって検知される前記深度が予め定められた値となるまで前記バラスト制御部が前記バラストタンクに注水し、前記発電状態とされているときに、前記発電休止状態に移行すべき旨の指令を前記通信部が受信すると、前記昇降制御部に制御された前記昇降機構が前記本体部の上方にある発電休止位置に前記発電機を移動させるとともに、前記バラスト制御部が前記バラストタンクを排水させて前記本体部を浮上させることを特徴とする。
【００１３】
上記海流発電システムは、前記海流発電装置の数が２以上である場合、前記海流発電装置のそれぞれが、前記本体部に回動可能に設けられた姿勢制御板と、水平面に対する前記本体部の傾斜を検知する傾斜検知部と、前記姿勢検知部によって検知される前記傾斜が極小となるように前記姿勢制御板の回動を制御する姿勢制御部とをさらに備えていることが好ましい。
【００１４】
この場合は、前記海流発電装置のそれぞれが、絶対位置を検知する絶対位置検知部をさらに備え、前記姿勢制御部が、予め定められた目標絶対位置と前記絶対位置検知部によって検知された絶対位置との差異に基づいて前記姿勢制御板の回動を制御することがさらに好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、長期にわたる使用が可能で、かつメンテナンス性に優れた海流発電装置および海流発電システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施例における海流発電装置の模式的な側面図である。
【図２】本発明の第１実施例における海流発電装置の模式的な平面図である。
【図３】本発明の第１実施例における海流発電装置の模式的な正面図であって、（Ａ）は発電機が発電位置をとるときの正面図、（Ｂ）は発電機が発電休止位置をとるときの正面図である。
【図４】本発明の第１実施例における海流発電装置の制御ブロック図である。
【図５】本発明の第１実施例における海流発電システムの模式的な側面図であって、（Ａ）は海流発電装置が発電状態とされているときの側面図、（Ｂ）は海流発電装置が発電休止状態とされているときの側面図である。
【図６】本発明の第２実施例における海流発電システムを構成する複数の海流発電装置からなる隊列を示す模式的な平面図である。
【図７】本発明の第２実施例における海流発電装置の制御ブロック図である。
【図８】本発明の第３実施例における海流発電システムを構成する複数の海流発電装置からなる隊列を示す模式的な平面図である。
【図９】本発明の第３実施例における海流発電装置（図８に示す海流発電装置１Ｂ）の制御ブロック図である。
【図１０】本発明の第３実施例における海流発電装置（図８に示す海流発電装置１Ｃ）の制御ブロック図である。
【図１１】本発明の第１変形例における海流発電装置の模式的な正面図である。
【図１２】本発明の第２変形例における海流発電装置の模式的な平面図である。
【図１３】本発明の第３変形例における海流発電装置の模式的な側面図である。
【図１４】本発明の第４変形例における海流発電装置の制御ブロック図である。
【図１５】本発明の第５変形例における海流発電システムの模式的な側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照しながら、本発明に係る海流発電装置および海流発電システムの実施例について説明する。
【００１８】
［第１実施例］
図１〜図３に、本発明の第１実施例における海流発電装置１の外観を示す。これらの図に示すように、本実施例における海流発電装置１は、本体部２と、本体部２の船尾２ｂに回動可能に取り付けられたラダー３と、本体部２の船尾２ｂ寄りの側面に回動可能に取り付けられた左右一対のフラップ４とを備えている。ラダー３およびフラップ４は、本発明の「姿勢制御板」に相当する。
【００１９】
本体部２は、海流に対する抵抗を低減するために先細り形状とされた船首２ａと、前述の船尾２ｂと、平坦な甲板２ｃとを有している。本体部２は、海流に平行となるべき前後方向の寸法が１３０［ｍ］であり、海流に垂直となるべき左右方向の寸法が７０［ｍ］である。ただし、本体部２の寸法はこれに限定されない。
【００２０】
本体部２は、その内部に不図示のバラストタンクを有している。バラストタンクは、前後左右に４分割されており、個別に注排水可能となっている。
【００２１】
本体部２は、上下方向に貫通した４つの昇降通路９ＦＲ，９ＦＬ，９ＢＲ，９ＢＬ（以下、区別することなく「昇降通路９」ともいう）を有している。より詳しくは、本体部２は、甲板２ｃの前方右側において開口する昇降通路９ＦＲと、前方左側において開口する昇降通路９ＦＬと、後方右側において開口する昇降通路９ＢＲと、後方左側において開口する昇降通路９ＢＬとを有している（特に図２参照）。
【００２２】
本実施例における海流発電装置１は、４つの発電機５ＦＲ，５ＦＬ，５ＢＲ，５ＢＬ（以下、区別することなく「発電機５」ともいう）と、各発電機５の回転軸に固定された４つのタービン６ＦＲ，６ＦＬ，６ＢＲ，６ＢＬ（以下、区別することなく「タービン６」ともいう）と、各発電機５を左右から挟み込むように支持する４対のラック付き発電機支持部７ＦＲ，７ＦＬ，７ＢＲ，７ＢＬ（以下、区別することなく「発電機支持部７」ともいう）と、各ラック付き発電機支持部７に係合し得る４対のピニオン８ＦＲ，８ＦＬ，８ＢＲ，８ＢＬ（以下、区別することなく「ピニオン８」ともいう）とをさらに備えている。ラック付き発電機支持部７およびピニオン８は、本発明の「昇降機構」に相当する。
【００２３】
発電機５ＦＬ、タービン６ＦＬ、ラック付き発電機支持部７ＦＬおよびピニオン８ＦＬは、昇降通路９ＦＬに対応する位置に設けられている。同様に、他の昇降通路９ＦＲ，９ＢＲ，９ＢＬに対応する位置にも、各１つ（または１対）の発電機５、タービン６、ラック付き発電機支持部７およびピニオン８が設けられている。
【００２４】
ピニオン８は、前後方向に平行な回転軸を介して本体部２の内部に回転可能に取り付けられている。ピニオン８が回転軸まわりに回転すると、ピニオン８に係合したラック付き発電機支持部７が上下に移動（昇降）し、ラック付き発電機支持部７に支持された発電機５（タービン６）も昇降通路９を通って上下に移動する。これにより、発電機５およびタービン６は、本体部２の下方にある発電位置（図３（Ａ）参照）および本体部２の上方にある発電休止位置（図３（Ｂ）参照）のいずれかをとる。
【００２５】
タービン６の直径は２０［ｍ］である。ただし、タービン６の寸法はこれに限定されない。昇降通路９の開口寸法は、昇降中のタービン６と昇降通路９の内壁とが接触しないように設計されている。
【００２６】
図４に、海流発電装置１の制御ブロック図を示す。同図に示すように、海流発電装置１は、バラスト制御部１１と、姿勢制御部１２と、昇降制御部１３と、送電制御部１４と、深度検知部１５と、傾斜検知部１６と、異常検知部１７と、通信部２０とをさらに備えている。これらは、それぞれの機能を実現するための専用ハードウェア、および／またはマイクロプロセッサ上で実行されるコンピュータプログラムで構成されている。
【００２７】
通信部２０は、通信ケーブル１０７を介して外部との通信を行う通信インタフェースからなる。通信部２０は、少なくとも状態指令信号を受信する。また、通信部２０は、何らかの異常が発生した場合に異常検知信号を送信する。
【００２８】
発電状態に移行すべき旨の状態指令信号を通信部２０が受信すると、別の状態指令信号を受信するまでの間、海流発電装置１は発電状態とされる。一方、発電休止状態に移行すべき旨の状態指令信号を通信部２０が受信すると、別の状態指令信号を受信するまでの間、海流発電装置１は発電休止状態とされる。
【００２９】
深度検知部１５は、本体部２の深度（海面からの距離）を検知可能なセンサからなる。深度検知部１５は、水圧を検知することによって間接的に深度を検知するとともに、検知した深度に関する深度信号をバラスト制御部１１に出力する。深度検知部１５は、他の方式によって深度を検知してもよい。
【００３０】
バラスト制御部１１は、通信部２０が受信した状態指令信号と深度検知部１５から出力された深度信号とに基づいて、バラストタンク１０の注排水を制御する。
【００３１】
より詳しくは、バラスト制御部１１は、発電状態に移行すべき旨の状態指令信号を通信部２０が受信すると、深度信号が予め定められた深度（本実施例では３０［ｍ］）を示すまでバラストタンク１０に注水する。その後、バラスト制御部１１は、発電中の海流発電装置１の深度が３０［ｍ］に維持されるように、バラストタンク１０の注排水をフィードバック制御し続ける。一方、バラスト制御部１１は、発電休止状態に移行すべき旨の状態指令信号を通信部２０が受信すると、バラストタンク１０を排水させる。これにより、海流発電装置１は海面に浮上する。
【００３２】
海流は、海面に近ければ近いほど力強い。このため、海流発電装置１の深度を浅くすればするほど、タービン５が勢いよく回転して発電量は増加する。一方、海流発電装置１が海面に近すぎると、海面のうねり（波）の影響で海流発電装置１の姿勢が乱れ、予期せぬトラブルに見舞われるおそれがある。これらのことを考慮して、本実施例では発電状態における海流発電装置１の深度を３０［ｍ］に設定した。この値は、適宜変更することができる。
【００３３】
傾斜検知部１６は、水平面に対する本体部２の傾斜を検知する傾斜センサからなる。傾斜検知部１６は、加速度を検知することによって間接的に本体部２の傾斜を検知するとともに、検知した傾斜に関する傾斜信号を姿勢制御部１２に出力する。傾斜検知部１６は、他の方式によって傾斜を検知してもよい。
【００３４】
姿勢制御部１２は、通信部２０が受信した状態指令信号と傾斜検知部１６から出力された傾斜信号とに基づいて、姿勢制御板としてのラダー３およびフラップ４の回動を制御する。
【００３５】
より詳しくは、姿勢制御部１２は、海流発電装置１が発電状態とされているとき（すなわち、海流発電装置１が海中で浮遊しながら発電を行っているとき）に、傾斜信号に基づいてラダー３およびフラップ４を回動させ、水平面に対する本体部２の傾斜を極小とする（好ましくは、ゼロとする）。一方、姿勢制御部１２は、海流発電装置１が発電休止状態とされているとき（すなわち、海流発電装置１が海面に浮かんでいるとき）は、ラダー３およびフラップ４の制御を行わない。
【００３６】
昇降制御部１３は、通信部２０が受信した状態指令信号に基づいて、昇降機構としてのピニオン８の回転を制御する。
【００３７】
より詳しくは、昇降制御部１３は、発電状態とすべき旨の状態指令信号を通信部２０が受信すると、ラック付き発電機支持部７を押し下げる方向にピニオン８を回転させ、これにより発電機５およびタービン６を発電位置（図３（Ａ）参照）に移動させる。一方、昇降制御部１３は、発電休止状態とすべき旨の状態指令信号を通信部２０が受信すると、ラック付き発電機支持部７を押し上げる方向にピニオン８を回転させ、これにより発電機５およびタービン６を発電休止位置（図３（Ｂ）参照）に移動させる。
【００３８】
送電制御部１４は、通信部２０が受信した状態指令信号に基づいて、４つの発電機５ＦＲ，５ＦＬ，５ＢＲ，５ＢＬが発電した電力を送電する。
【００３９】
より詳しくは、送電制御部１４は、海流発電装置１が発電状態とされているときに、発電機５のそれぞれが発電した交流電力を合算し、これにより得られた合算電力を電力ケーブル１０６を介して送電する。一方、送電制御部１４は、海流発電装置１が発電休止状態とされているときは、送電を停止する。送電制御部１４は、送電する合算電力の振幅、周波数等を任意に変更する機能を有していてもよい。また、送電制御部１４は、合算電力を直流化した後に送電してもよい。
【００４０】
送電制御部１４は、発電機５のそれぞれが発電した電力の検知も行う。送電制御部１４は、検知した各発電機５の電力に関する電力信号を異常検知部１７に出力する。
【００４１】
異常検知部１７は、送電制御部１４から出力された電力信号に基づいて、発電機５およびタービン６における異常の有無を検知する。
【００４２】
より詳しくは、異常検知部１７は、送電制御部１４から出力された電力信号が各発電機５の発電量に許容できない差異が生じていることを示している場合に限り、通信部２０を介して外部に異常検知信号を出力する。
【００４３】
このように、本実施例における海流発電装置１は、発電機５およびタービン６が本体部２の上方にある発電休止位置をとることができるので、発電機５およびタービン６のメンテナンスが容易である。また、本実施例における海流発電装置１は、従来のように海流による力を直接的に受ける帆を使用しないので、長期にわたる使用が可能である。
【００４４】
図５示すように、本実施例における海流発電システムは、上記の海流発電装置１と、海底１００に固定されたアンカー１０４と、アンカー１０４と海流発電装置１とを接続する係留索１０５と、沿岸部１０１に設置された指令センター１０２とを備えている。また、本実施例における海流発電システムは、電力ケーブル１０６および通信ケーブル１０７も備えている。電力ケーブル１０６および通信ケーブル１０７は、一端が海流発電装置１に接続され、他端が指令センター１０２に接続されている。
【００４５】
指令センター１０２は、海流発電装置１に状態指令信号を送信することができる。また、指令センター１０２は、海流発電装置１から送信された異常検知信号を受信することもできる。
【００４６】
指令センター１０２から海流発電装置１に発電状態に移行すべき旨の状態指令信号が送信され、通信部２０が該状態指令信号を受信すると、海流発電装置１は発電状態に移行する（図５（Ａ），図３（Ａ）参照）。発電状態とされた海流発電装置１が発電した電力は、電力ケーブル１０６，１０８を介して系統に送られる。一方、指令センター１０２から海流発電装置１に発電休止状態に移行すべき旨の状態指令信号が送信され、通信部２０が該状態指令信号を受信すると、海流発電装置１は発電休止状態に移行する（図５（Ｂ），図３（Ｂ）参照）。指令センター１０２は、異常検知信号を受信したときや定期的なメンテナンスの際に海流発電装置１を発電休止状態に移行させる。
【００４７】
［第２実施例］
図６に示すように、第２実施例における海流発電システムは、アンカー１０４に接続された複数の海流発電装置１Ａ（先頭海流発電装置１Ａ）と、先頭海流発電装置１Ａのそれぞれの後方に係留索１０９を介して接続された複数の海流発電装置１Ａ（後続海流発電装置１Ａ）とを備えている点において第１実施例と相違している。また、各海流発電装置１Ａは、姿勢制御部１２の代わりに姿勢制御部１２Ａを備えている点と、絶対位置検知部１８Ａをさらに備えている点とにおいて第１実施例と相違している（図７参照）。
【００４８】
絶対位置検知部１８Ａは、ＧＰＳ衛星からの電波を受信するＧＰＳ受信機からなる。絶対位置検知部１８Ａは、受信した電波に基づいて現在の絶対位置を求めるとともに、求めた絶対位置に関する位置信号を姿勢制御部１２Ａに出力する。絶対位置検知部１８Ａは、他の方式によって絶対位置を検知してもよい。
【００４９】
姿勢制御部１２Ａは、通信部２０が受信した状態指令信号と傾斜検知部１６から出力された傾斜信号とに加え、絶対位置検知部１８Ａから出力された位置信号に基づいてラダー３およびフラップ４の回動を制御する。
【００５０】
より詳しくは、姿勢制御部１２Ａは、海流発電装置１Ａが発電状態とされているときに、予め定められた目標絶対位置と位置信号が示す絶対位置とを比較する。そして、両者に差異が生じている場合は、ラダー３およびフラップ４を回動させ、現在の絶対位置を目標絶対位置に矯正する。なお、目標絶対位置は、海流発電装置１Ａ毎に異なる。
【００５１】
本実施例における海流発電システムによれば、姿勢制御部１２Ａが上記の制御を行うことにより、隊列をなす複数の海流発電装置１Ａ同士が衝突するのを防ぐことができる。
【００５２】
［第３実施例］
図８に示すように、第３実施例における海流発電システムは、隊列をなす複数の海流発電装置のうちの１つが海流発電装置１Ｃ（先頭海流発電装置１Ｃ）であり、他が海流発電装置１Ｂ（先頭海流発電装置１Ｂ，後続海流発電装置１Ｂ）である点において第２実施例と相違している。海流発電装置１Ｂは、姿勢制御部１２Ａの代わりに姿勢制御部１２Ｂを備えている点と、絶対位置検知部１８Ａの代わりに絶対位置検知部１８Ｂを備えている点と、制御部２０の代わりに制御部２０Ｂを備えている点とにおいて第２実施例と相違している（図９参照）。また、海流発電装置１Ｃは、隊列制御部１９をさらに備えている点と、姿勢制御部１２Ａの代わりに姿勢制御部１２Ｃを備えている点と、絶対位置検知部１８Ａの代わりに絶対位置検知部１８Ｃを備えている点と、制御部２０の代わりに制御部２０Ｃを備えている点とにおいて第２実施例と相違している（図１０参照）。
【００５３】
海流発電装置１Ｂの絶対位置検知部１８Ｂは、絶対位置検知部１８Ａと同様、ＧＰＳ衛星からの電波を受信するＧＰＳ受信機からなる。絶対位置検知部１８Ｂは、受信した電波に基づいて現在の絶対位置を求めるとともに、求めた絶対位置に関する位置信号を通信部２０Ｂに出力する。絶対位置検知部１８Ｂは、他の方式によって絶対位置を検知してもよい。
【００５４】
海流発電装置１Ｂの通信部２０Ｂは、通信部２０と同様、通信ケーブル１０７を介して外部との通信を行う通信インタフェースからなる。通信部２０Ｂは、状態指令信号の受信および異常検知信号の送信を行う。また、通信部２０Ｂは、絶対位置検知部１８Ｂから出力された位置信号の海流発電装置１Ｃへの送信、および海流発電装置１Ｃから送信された姿勢制御指令信号の受信も行う。
【００５５】
海流発電装置１Ｃの絶対位置検知部１８Ｃは、絶対位置検知部１８Ａと同様、ＧＰＳ衛星からの電波を受信するＧＰＳ受信機からなる。絶対位置検知部１８Ｃは、受信した電波に基づいて現在の絶対位置を求めるとともに、求めた絶対位置に関する位置信号を隊列制御部１９に出力する。絶対位置検知部１８Ｃは、他の方式によって絶対位置を検知してもよい。
【００５６】
海流発電装置１Ｃの通信部２０Ｃは、通信部２０と同様、通信ケーブル１０７を介して外部との通信を行う通信インタフェースからなる。通信部２０Ｃは、状態指令信号の受信および異常検知信号の送信を行う。また、通信部２０Ｃは、海流発電装置１Ｂから送信された位置信号の受信、および海流発電装置１Ｂへの姿勢制御指令信号の送信も行う。
【００５７】
海流発電装置１Ｃの隊列制御部１９は、絶対位置検知部１８Ｃから出力された海流発電装置１Ｃの現在の絶対位置に関する位置信号と、通信部２０Ｃが受信した各海流発電装置１Ｂの現在の絶対位置に関する位置信号とに基づいて、海流発電装置１Ｂ、１Ｃのそれぞれための姿勢制御指令信号を生成する。
【００５８】
より詳しくは、隊列制御部１９は、予め定められた海流発電装置１Ｂ，１Ｃのそれぞれ目標絶対位置と現在の絶対位置とを比較する。そして、海流発電装置１Ｃについて差異が生じている場合は、姿勢制御部１２Ｃに姿勢制御指令信号を出力する。一方、海流発電装置１Ｂのいずれか、または全部について差異が生じている場合は、通信部２０Ｃを介して当該海流発電装置１Ｂに姿勢制御指令信号を出力する。
【００５９】
海流発電装置１Ｂの姿勢制御部１２Ｂおよび海流発電装置１Ｃの姿勢制御部１２Ｃは、状態指令信号と傾斜信号とに加え、姿勢制御指令信号に基づいてラダー３およびフラップ４の回動を制御する。
【００６０】
より詳しくは、姿勢制御部１２Ｂ，１２Ｃは、海流発電装置１Ａが発電状態をとっているときに、姿勢制御指令信号に基づいてラダー３およびフラップ４を回動させ、現在の絶対位置を目標絶対位置に矯正する。
【００６１】
本実施例における海流発電システムによれば、第２実施例と同様、姿勢制御部１２Ｂ，１２Ｃが上記の制御を行うことにより、隊列をなす海流発電装置１Ｃおよび複数の海流発電装置１Ｂ同士が衝突するのを防ぐことができる。
【００６２】
以上、本発明に係る海流発電装置および海流発電システムの実施例について説明してきたが、本発明は実施例の構成に限定されず、例えば、以下の変形例が考えられる。
【００６３】
［第１変形例］
各昇降通路に対応する位置に備えられる発電機の数は１つに限定されず、複数であってもよい。図１１に示す一例では、昇降通路９ＦＲに対応する位置に発電機５ＦＲ，５ＦＲ’が縦方向に並んで備えられ、それぞれの回転軸にタービン６ＦＲ，６ＦＲ’が固定されている。また、この一例では、昇降通路９ＦＬに対応する位置に発電機５ＦＬ，５ＦＬ’が縦方向に並んで備えられ、それぞれの回転軸にタービン６ＦＬ，６ＦＬ’が固定されている。図示されていない他の昇降通路９についても同様である。
【００６４】
本変形例によれば、１つの海流発電装置でより多くの電力が得られる。
【００６５】
［第２変形例］
本体部２に設けられた昇降通路の数は４つ（前後方向の数である２と、左右方向の数である２の積）に限定されず、前後方向の数がｍ個（ただし、ｍは１以上の整数）で、かつ左右方向の数がｎ個（ただし、ｎは２以上の偶数）であってもよい。すなわち、昇降通路の数はｍ×ｎ個であってもよい。図１２に示す一例では、本体部２に２×３＝６個の昇降通路９ＦＲ，９ＦＬ，９ＭＲ，９ＭＬ，９ＢＲ，９ＢＬが設けられている。
【００６６】
［第３変形例］
昇降機構を構成するラック付き発電機支持部７は、上下方向に延びる１本の棒状の部材に限定されず、図１３に示すように、所定の間隔をおいて前後方向に並べて配置された複数本の棒状の部材であってもよい。
【００６７】
本変形例によれば、発電機５をより確実に支持することができる。もっとも、本発明の昇降機構は、ラック付き発電機支持部７とピニオン８で構成されるものに限定されない。
【００６８】
［第４変形例］
海流発電装置は、図１４に示すように、蓄電池２１をさらに備え、かつ送電制御部１４の代わりに送電制御部１４Ｄを備えていてもよい。蓄電部２１は、発電状態において発電機５が発電した電力の一部を蓄える。また、送電制御部１４Ｄは、発電機５が発電した電力を送電するだけでなく、発電状態から発電休止状態への移行時および発電休止状態から発電状態への移行時に、蓄電池２１に蓄えられた電力を利用して発電機５を発電時とは逆方向に力行回転させることにより、タービン６にブレーキをかけることもできる。
【００６９】
本変形例によれば、タービン６を静止させることにより、沈降／浮上時の海流発電装置の姿勢をより安定させることができる。
【００７０】
［第５変形例］
海流発電装置と指令センターとの通信は、有線通信に限定されず、無線通信であってもよい。一例として、図１５に示す海流発電システムは、海面１０３に浮かべられた無線通信機１１０を備え、無線通信機１１０と海流発電装置１とが通信ケーブル１０７で接続されている。状態指令信号は、無線通信機１１０を介して海流発電装置１に送信され、異常検知信号は、無線通信機１１０を介して指令センター１０２に送信される。海流発電装置１Ａ，１Ｂ，１Ｃと指令センター１０２との通信、および海流発電装置１Ｂと海流発電装置１Ｃとの通信も、無線通信とすることができる。
【００７１】
［その他の変形例］
タービン６は、変速機を介して発電機５に接続されていてもよい。海流の強さに応じて変速機の変速比を適当に調節することにより、最も発電効率が高いところで発電機５を動作させることができる。
【００７２】
係留索１０５，１０９は、ウインチ等の索長調整機構を介して海流発電装置に取り付けられていてもよい。係留索１０５，１０９の長さを調節することにより、海流の変動により隊列が大きく乱れた際に隣接する海流発電装置同士が衝突するのを防ぐことができる。
【００７３】
本体部２のバラストタンクの分割数は４に限定されない。分割数を多くすることで、特に沈降／浮上時に海流発電装置を任意の姿勢とすることが容易になる。
【符号の説明】
【００７４】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ    海流発電装置
２    本体部
３    ラダー（姿勢制御板）
４    フラップ（姿勢制御板）
５，５ＦＲ，５ＦＬ，５ＢＲ，５ＢＬ    発電機
６，６ＦＲ，６ＦＬ，６ＢＲ，６ＢＬ    タービン
７，７ＦＲ，７ＦＬ，７ＢＲ，７ＢＬ    ラック付き発電機支持部（昇降機構）
８，８ＦＲ，８ＦＬ，８ＢＲ，８ＢＬ    ピニオン（昇降機構）
９，９ＦＲ，９ＦＬ，９ＭＲ，９ＭＬ，９ＢＲ，９ＢＬ    昇降通路
１０    バラストタンク
１１    バラスト制御部
１２，１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ    姿勢制御部
１３    昇降制御部
１４，１４Ｄ    送電制御部
１５    深度検知部
１６    傾斜検知部
１７    異常検知部
１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ    絶対位置検知部
１９    隊列制御部
２０，２０Ｂ，２０Ｃ    通信部
２１    蓄電池
１００    海底
１０１    沿岸部
１０２    指令センター
１０３    海面
１０４    アンカー
１０５    係留索
１０６    電力ケーブル
１０７    通信ケーブル
１０８    電力ケーブル
１０９    係留索
１１０    無線通信機
【図１】
2017101559.tif 000003
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【手続補正書】
【提出日】平成28年10月17日(2016.10.17)
【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】請求項６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項６】
前記本体部に回動可能に設けられた姿勢制御板と、
水平面に対する前記本体部の傾斜を検知する傾斜検知部と、
前記傾斜検知部によって検知される前記傾斜が極小となるように前記姿勢制御板の回動を制御する姿勢制御部と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の海流発電装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項８】
前記海流発電装置の数が２以上であり、
前記海流発電装置のそれぞれが、前記本体部に回動可能に設けられた姿勢制御板と、水平面に対する前記本体部の傾斜を検知する傾斜検知部と、前記傾斜検知部によって検知される前記傾斜が極小となるように前記姿勢制御板の回動を制御する姿勢制御部とをさらに備えている
ことを特徴とする請求項７に記載の海流発電システム。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
上記海流発電装置は、前記本体部に回動可能に設けられた姿勢制御板と、水平面に対する前記本体部の傾斜を検知する傾斜検知部と、前記傾斜検知部によって検知される前記傾斜が極小となるように前記姿勢制御板の回動を制御する姿勢制御部とをさらに備えていることが好ましい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
上記海流発電システムは、前記海流発電装置の数が２以上である場合、前記海流発電装置のそれぞれが、前記本体部に回動可能に設けられた姿勢制御板と、水平面に対する前記本体部の傾斜を検知する傾斜検知部と、前記傾斜検知部によって検知される前記傾斜が極小となるように前記姿勢制御板の回動を制御する姿勢制御部とをさらに備えていることが好ましい。