JP2017031850A

JP2017031850A - 水中設置型水流発電システム

Info

Publication number: JP2017031850A
Application number: JP2015151079A
Authority: JP
Inventors: 活行熊野; Katsuyuki Kumano
Original assignee: Japan System Planning Co Ltd
Current assignee: Japan System Planning Co Ltd
Priority date: 2015-07-30
Filing date: 2015-07-30
Publication date: 2017-02-09
Anticipated expiration: 2035-07-30
Also published as: US20170030325A1; GB2541533A; JP5905984B1; GB2541533B; GB201612346D0; US10087908B2

Abstract

【課題】自然エネルギーである海流又は水流を利用して効率よく発電出力を得ることができ、かつ、簡略安価な設置構成の基に低価格な発電電力の安定した供給を実現し得る水中設置型水流発電システムを提供する。
【解決手段】水中設置型水流発電システム１は、海流がある海域の海底に固定設置する錘体２と、前記錘体２の上方の海流域に配置され、繋留具４を介して錘体２により繋留されるとともに、発電装置本体１１の前方部に設けた斜め板間口部１２と、可変翼型回転羽根車１３とを利用して発電出力を得る発電機１４とを備える発電装置３と、上方海流域に浮上配置され、発電装置本体１１の斜め板開口部１２が常に海流の方向に対面する一定方向に向くように引っ張り具６を介して張力を発電装置本体１１に付与する浮力体５であって、浮力が発電装置本体１１の斜め板開口部１２の先端部から前方部の範囲にのみかかるように結合させる浮力体５と、を有するものである
【選択図】図１

Description

本発明は、水中設置型水流発電システムに関し、詳しくは、特に簡略安価な設置構成の基に自然エネルギーである海流又は水流を利用して効率よく発電出力を得ることができるように構成した水中設置型水流発電システムに関するものである。

昨今、太陽エネルギーをエネルギー源とする、自然エネルギーを利用した発電システムの普及が望まれている。
その中でも、現在利用が進んでいるのは地球上に注がれる太陽エネルギーの３０％に当る陸地に注がれる太陽エネルギーを利用した太陽光、風力、バイオマス、水力発電などであり、海に注がれる７０％の太陽エネルギーは主として海流エネルギーなどに転換されるがその殆どは未利用の状態である。

こうしたことから、近年注目を浴びるようになってきた水流（海流、潮流）を利用した発電装置の開発は、そのほとんどが風力発電装置を応用したものであり、風力と同様にプロペラを回転させる方式になっている。

しかしながら、この方法では、エネルギー方向を９０度変換させて回転運動をするために、エネルギーロスが大きいという欠点がある。

水流を利用した発電方法としては、大きく分けて、（１）海底（又は海中）に風車様のプロペラ機を設置し、発電するシステム、（２）海底（又は海中）に設置したアンカーにより係留した発電装置を海中に浮遊させ、海流によって発電するシステムの二つに分けられる。

これら水流（海流）を利用した発電システムを考える上で最も重要になるのが流体力学に基づいた以下の公式である。

発電量＝１／２×（海水比重）×（流速）^３×（羽根の面積）×（発電効率）

この公式において重要な点は、発電量は流速の３乗に比例するという事である。
この発電公式に基づくと、海底にプロペラ機を設置する方法の場合十分な流速を得ることが困難であり、発電量は激減する。

この問題を解決するために、できるだけ流速の速い海底から離れた所にプロペラ機を含む発電装置を浮遊配置して発電を行う方式が考えられるが、この方法では、浮遊させたプロペラ機を含む発電装置を安定させるのが困難であり、また、発電装置の配置密度を大きくすることも容易ではないという問題点が挙げられる。

以上のような理由から、下記特許文献１のような従来の海流発電装置は実現化に至っていないのが現況である。

特許文献１には、海流のある海域に、流れに直面する導管を持つ浮体を船首より繋留し、導管は船首の全面に取水口、船尾に排水口を持ち、導管の中央は、取水口の海流に垂直な断面積の数十分の１の同断面積の円形とし、水車を装着して発電機を稼動させるように構成し、浮体の水車の回転軸の中心の深度が、水車の位置における海流の流速の速度水頭の高さに等しい深度まで潜水させ、取水口まできた海流を１００％取り込むように構成した海流発電潜水船が提案されている。

特許文献１の海流発電潜水船の場合、浮体の姿勢を水平に維持させるために、複数個のエアタンクの注水量を加減するとともに、方向舵を設けている。

しかし、この特許文献１の海流発電潜水船においては、浮体が小型の場合は、水流で浮体が回転及び上下左右に移動し易く、姿勢を水平に維持することは困難であるため、浮体を大型にしなければならないこと、また発電器と浮体が一体となっているとともに、水の流れ方向に対して非常に長いトンネル状の導管を必要とし、海流発電潜水船が大型になり製造コストもコスト高額になること等の問題を包含している。

特開平７−２５９０６４号公報

本発明が解決しようとする問題点は、自然エネルギーである海流又は水流を利用して効率よく発電出力を得ることができ、かつ、簡略安価な設置構成の基に低価格な発電電力の安定した供給を実現し得るようにした水中設置型水流発電システムが従来存在しない点である。

本発明に係る水中設置型水流発電システムは、海又は河川の水流がある水域の水底に固定設置する錘体と、前記水域における前記錘体の上方の水流域に配置され、繋留具を介して前記錘体により繋留されるとともに、発電装置本体の前方部に設けた水流流入用の斜め板間口部と、可変翼型回転羽根車と、前記可変翼型回転羽根車の回転力を利用して発電出力を得る発電機と、を備える発電装置と、前記発電装置本体の上方水流域に浮上配置されて前記発電装置本体の斜め板開口部が常に水流の方向に対面する一定方向に向くように引っ張り具を介して張力を前記発電装置本体に付与する浮力体であって、浮力の力が発電装置本体の斜め板開口部の先端部から発電装置本体の略中間部より前方部の範囲にのみかかるように結合させる浮力体と、を有することを最も主要な特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、海又は河川の水流がある水域の水底に固定設置する錘体と、前記水域における前記錘体の上方の水流域に配置され、繋留具を介して前記錘体により繋留されるとともに、発電装置本体の前方部に設けた水流流入用の斜め板間口部と、可変翼型回転羽根車と、前記可変翼型回転羽根車の回転力を利用して発電出力を得る発電機と、を備える発電装置と、前記発電装置本体の上方水流域に浮上配置され、前記発電装置本体の斜め板開口部が常に水流の方向に対面する一定方向に向くように引っ張り具を介して張力を前記発電装置本体に付与する浮力体であって、浮力の力が発電装置本体の斜め板開口部の先端部から発電装置本体の略中間部より前方部の範囲にのみかかるように結合させる浮力体と、を有する構成の基に、自然エネルギーである海流又は水流を利用して効率よく発電出力を得ることができ、かつ、簡略安価な設置構成の基に低価格な発電電力の安定した供給を行うことができる水中設置型水流発電システムを実現し提供することができる。

請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明と同様な構成で、かつ、中空状タンクによる発電装置の中間部より後部側の浮力バランスと、浮力体による引っ張り具を介しての発電装置本体の前方部への張力付与との相互作用で、前記発電装置本体の斜め板開口部が常に海流の方向に対面する一定方向に向くように位置制御する構成で、自然エネルギーである海流又は水流を利用して効率よく発電出力を得ることができ、かつ、簡略安価な設置構成の基に低価格な発電電力の安定した供給を行うことができる水中設置型水流発電システムを実現し提供することができる。

請求項３記載の発明によれば、請求項１又は２記載の発明において、発電装置を水流方向と直交する方向に複数連配置とした構成により、占有スペースの小さい発電装置により自然エネルギーである海流又は水流を利用して効率よく大きな発電出力を得ることができる水中設置型水流発電システムを実現し提供することができる。

請求項４記載の発明によれば、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明において、前記錐体と、発電装置と、浮力体と、繋留具及び引っ張り具とにより構成される水中設置型水流発電システムを、海又は河川の水流がある水域に複数個所にわたって分散配置したことにより、自然エネルギーである海流又は水流を利用して効率よく大きな発電出力を得ることができ、かつ、簡略安価な設置構成の基に低価格な発電電力を多くの需要家に向けて安定して供給することができる水中設置型水流発電システムを実現し提供することができる。

図１は本発明の実施例に係る水中設置型水流発電システムの全体構成を示す概略斜視図である。図２は本実施例に係る水中設置型水流発電システムにおける発電装置の拡大斜視図である。図３は本実施例に係る水中設置型水流発電システムを海流がある海域に６台分散配置したシステム構成とした場合を示す概略斜視図である。図４は本実施例に係る水中設置型水流発電システムにおいて浮力体から発電装置に張力を付与するための引っ張り具の別の連結態様を示す概略斜視図である。図５は本実施例に係る水中設置型水流発電システムを構築する際に発電装置、浮力体等を曳航船により曳航される運搬用船に載せて設置水域に運搬する状態を示す概略斜視図である。図６は本実施例に係る水中設置型水流発電システムの別の構成例を示す概略斜視図である。

本発明は、自然エネルギーである海流又は水流を利用して効率よく発電出力を得ることができ、かつ、簡略安価な設置構成の基に低価格な発電電力の安定した供給を実現する水中設置型水流発電システムを提供するという目的を、海又は河川の水流がある水域の水底に固定設置する錘体と、前記水域における前記錘体の上方の水流域に配置され、繋留具を介して前記錘体により繋留される発電装置本体と、発電装置本体の前方部に設けた水流流入用の斜め板間口部と、この斜め板間口部の後流側に設けた水流により回転する回転ドラム式の可変翼型回転羽根車と、発電装置本体の後部側に取り付けられ前記可変翼型回転羽根車の回転力を利用して発電出力を得る発電機と、を備える発電装置と、前記発電装置本体の上方水流域に浮上配置され、この発電装置本体と連結した引っ張り具を介して張力を前記発電装置本体に作用させる浮力体と、を有する水中設置型水流発電システムであって、前記可変翼型回転羽根車に、水中の発電装置全体の重量のうち、中間部より後部の重量と同等の浮力を生む中空状タンクを内蔵し、前記浮力体と発電装置本体とを、前記浮力体による張力の作用が発電装置本体の前方部を形成する斜め板開口部の先端部から発電装置本体の略中間部より前方部の範囲にのみかかるように前記引っ張り具で連結して、前記発電装置本体の斜め板開口部が常に水流の方向に対面する一定方向に向くように位置制御する構成により実現した。

以下、本発明の実施例に係る水中設置型水流発電システムについて図面を参照して詳細に説明する。

本実施例に係る水中設置型水流発電システム１は、図１、図２に示すように、例えば流速１ｍ／ｓ〜３ｍ／ｓの海流がある海域の海底に固定設置するようにした例えば５ｔの重量を有する錘体２と、前記海域における前記錘体２の上方の海流域に配置されるとともにワイヤー又はロープ等の繋留具４により前記錘体２に連結されて繋留される例えば５ｔの重量を有する略直方体状を呈する発電装置３と、この発電装置３の上方海流域に浮上配置され、ワイヤー又はロープ等の引っ張り具６により前記発電装置３に連結される海中浮上型の浮力体５と、を有している。

前記繋留具４、引っ張り具６は、各々例えば１００ｔ程度の引っ張り強度に耐え得る仕様のものを使用する。

前記発電装置３は、図１及び図２に示すように、直方体筒形状の発電装置本体１１を具備している。

この発電装置本体１１に対して、前方部（海流に対面する側）に設けた海流流入用の斜め板間口部１２と、この斜め板間口部１２の後流側に設けた海流により回転する回転ドラム式の可変翼型回転羽根車１３と、発電装置本体１１の後部側に取り付けられ前記可変翼型回転羽根車１３の回転力を利用して発電出力を得る発電機１４と、を海流の流入方向と直交する方向に２列の並列構造で配置し、可変翼型回転羽根車１３の後部側から後方に海流を排流するように構成している。

前記斜め板間口部１２は、発電装置本体１１の筺体部と、発電装置本体１１の前方部から前記可変翼型回転羽根車１３側に至るほど下降する傾斜配置とした斜め板１２ａとにより形成している。

更に、可変翼型回転羽根車１３内には、海中における発電装置の全体重量のうち、中間部より後部の重量と同等の浮力を生む中空状タンク１５を内蔵している。

すなわち、本実施例に係る水中設置型水流発電システム１における発電装置３は、斜め板間口部１２を２個、中空状タンク１５を含む可変翼型回転羽根車１３を２個、発電機１４を２個備えた例えば２連構造としている。

前記繋留具４による前記錘体２と発電装置本体１１との連結構造は、例えば発電装置本体１１の斜め板間口部１２の左右両端側の四隅部に４本分割状態とした繋留具４の一端側を各々連結し、４本分割状態とした繋留具４の途中位置でこれらを纏めて一本化し、この一本化した繋留具４の他端部を海底に固定設置する錐体２に連結し、これにより、前記錘体２により繋留具４を介して発電装置本体１１を流失しないように繋留するものである。

次に、前記発電装置本体１１と浮力体５との引っ張り具６による連結構造について説明する。

本実施例においては、前記浮力体５と発電装置本体１１とを、前記引っ張り具６により前記浮力体５による張力の作用が発電装置本体１１の前方部を形成する斜め板開口部１２先端部から発電装置本体１１の略中間部（海流の流れ方向の略中間位置）より前方部の範囲にのみかかるように連結している。

具体的には、前記浮力体５の前方部（海流に対面する側）の下部両隅部と、発電装置本体１１の斜め板間口部１２の上部両隅部とを２本の引っ張り具６により連結し、前記浮力体５の後方部の下部両隅部と、発電装置本体１１の後部側両側部とを２本の引っ張り具６により連結している。
すなわち、詳述すると、前記浮力体５と発電装置本体１１とは、浮力体５の前方部（海流に対面する側）の下部両隅部と、発電装置本体１１の斜め板間口部１２の上部両隅部とを２本の引っ張り具６により連結し、前記浮力体５の後方部の下部両隅部と、発電装置本体１１の略中央部、或いは当該中央部より前方部（海流に対面する側）の範囲位置の両側部とを他の２本の引っ張り具６により連結する構造としている。

これにより、前記中空状タンク１５による発電装置３の中間部より後部側の浮力バランスと、前記浮力体５による引っ張り具６を介しての発電装置本体１１の前方部への張力付与との相互作用で、前記発電装置本体１１の斜め板開口部１２が常に海流の方向に対面する一定方向に向くように位置制御される構成としている。

前記可変翼型回転羽根車１３の具体的構成は省略するが、その基本的構成は、本願の出願人が所有する特許第５３８９０８２号により開示した水車羽根型発電装置における可変翼型回転羽根車の構成を採用するものである。

以上説明した本実施例に係る水中設置型水流発電システム１によれば、以下のような作用、効果を奏する。

本実施例に係る水中設置型水流発電システム１によれば、前記発電装置本体１１の斜め板開口部１２が常に海流の方向に対面する一定方向に向くように位置制御されるので、この斜め板開口部１２から流入する海水の流れと同一方向に可変翼型回転羽根車１３を効率よく回転させることで、海流エネルギーロスを低減できる。

また、可変翼型回転羽根車１３においては、海流と向流するとき以外は羽根が畳まれる可変翼構造であることから、可変翼型回転羽根車１３の回転ロスが最小になる。

この結果、前記発電装置３全体として発電効率が高まり、前記２個の発電機１４から大きな発電出力を得ることが可能となる。
なお、上述した場合の他、図示していないが、前記発電装置３を水流方向と直交する方向に２台、３台、４台等さらに複数台連設した複数連構造とし、これら全体から更に大きな発電出力を得るように構成することもできる。

前記錐体２及び浮力体５と組み合わせることで発電装置３が水中で踊らず、極めて簡略に、かつ、煩雑な設置作業を要することもないことから安価に設置でき、しかも、海水中に安定設置することが可能であり、黒潮のような速い流速の海流が存在する海域に設置することが可能である。

更には、本実施例に係る水中設置型水流発電システム１は、システム構成が単一構造体の組み合わせであり、故障のリスクが低く、保守管理も容易であるという利点も存する。

図３は、本実施例に係る水中設置型水流発電システム１を、海流がある海域に６台分散配置の状態で設置した多重システム構成としたものである。

この場合には、単一システム当たりの占有面積が小さく、高密度での設置が可能であることから、合計１２個からの発電機による発電出力に関する送電系の効率化を図ることができる。

なお、図３に示す実施例はあくまで一例であり、多重システム構成の設置台数は特に限定するものではなく、必要に応じて２０台、５０台等更に大規模な多重システム構成とし、大電力を得るように構成することも可能である。

図４は、前記浮力体５と発電装置本体１１とを、前記引っ張り具６により連結する場合の別の例を示すものであり、この場合には、浮力体５の前方部（海流に対面する側）の下部両隅部と、発電装置本体１１の斜め板間口部１２の上部両隅部とを２本の引っ張り具６により連結し、前記浮力体５の後方部の下部両隅部と、発電装置本体１１の図１、図２の場合よりも更に海流に対面する側の両側部とを２本の引っ張り具６により連結する構造としている。

図４に示す連結構造によっても、既述した場合と同様な作用、効果を発揮させることができる。

次に、図５をはじめとする各図を参照して、本実施例に係る水中設置型水流発電システム１の構築方法の一例について概説する。

この構築方法は、前記錘体２、発電装置３、浮力体５、繋留具４及び引っ張り具６を曳航船２２により曳航される運搬用船２１に載せて設置海域に運搬し、前記錘体２、発電装置３、浮力体５を設置水域の海中に投下し、前記錘体２を海底に沈めて固定設置し、前記水域における前記錘体２の上方の海流域に配置する発電装置３を繋留具４を介して錘体２により繋留し、前記発電装置３の上方海流域に浮上配置される浮力体５と発電装置３とを引っ張り具６により既述したように連結し、前記斜め板開口部１２が常に海流の方向に対面する一定方向に向くように前記浮力体５から引っ張り具６を介して発電装置３に張力を付与するようにするものである。

このような構築方法によれば、前記錘体２、発電装置３、浮力体５等を海中投入する方式として、大型の重機を用いる必要がないことから、極めて低コストにて水中設置型水流発電システム１を構築でき、しかも、極めて簡略に、かつ、煩雑な設置作業を要することもないことから安価に設置できるとともに、海水中に安定設置することが可能であり、発電コストの低廉な水中設置型水流発電システム１を構築することができる。

上述したように、海流を利用して発電を行う場合に、本実施例によれば、悪天候の影響が無く、構造物の強度もそれほど強くする必要が無く、設置工事費が低廉ですみ、２４時間継続した発電出力得ることもできるという斬新な海中設置型の海流発電システム、すなわち、海中における理想的な海流発電システムの斬新で安価な構築方法を実現することができる。

図６は、本実施例に係る水中設置型水流発電システム１の変形例である水中設置型水流発電システム１Ａを示すものであり、水中設置型水流発電システム１の場合と同一の要素には同一の符号を付して示す。

前記水中設置型水流発電システム１Ａは、基本的構造は既述した水中設置型水流発電システム１の場合と同様であるが、前記発電装置３に替えて単列構造の発電装置３Ａを採用するとともに、前記浮力体５に替えて、一層小型の浮力体５Ａを採用したことが特徴である。

前記発電装置３Ａは、前記発電装置３と異なり、発電装置本体１１Ａに、斜め板間口部１２と、可変翼型回転羽根車１３と、発電機１４とを１個ずつ備えている。

残余の錐体２、繋留具４、引っ張り具６の構成は既述した実施例に係る水中設置型水流発電システム１の場合と略同様である。

図６に示す変形例によれば、発電装置３Ａとして発電装置本体１１Ａに、斜め板間口部１２と、可変翼型回転羽根車１３と、発電機１４とを１個ずつ備える構成で、既述した実施例に係る水中設置型水流発電システム１の場合と略同様な効果を奏するとともに、比較的小規模、小発電出力の安価な水中設置型水流発電システム１Ａを実現することができる。

図６に示す変形例の水中設置型水流発電システム１Ａを、図３に示す場合と同様に海流がある海域に多数台分散配置の状態で設置した多重システム構成とすることも勿論可能である。

本実施例の水中設置型水流発電システム１について更に付言すると、以下のような諸点を挙げることができる。

本実施例の水中設置型水流発電システム１と、自然エネルギーを利用する他方式と比較すると、海水は空気の質量の約１０００倍であることから、同じ設置面積の場合風力発電方式に比べて発電量が大きく、また、風力発電方式に比べると設置可能場所ははるかに広いというメリットもある。

また、太陽光発電方式、風力発電方式等に比べると、常に海流エネルギーが得られので、２４時間３６５日休みなく発電が可能という点で常に安定した発電出力を得ることができる発電システムを実現可能である。

次に、我が国の経済再生への貢献の点について考察すると、今日、日本は電力消費量が世界第３位であるにもかかわらず、原子力を含めないエネルギー自給率は４．４％（２０１０年）と先進国の中では最低水準である。

このような中、２０１１年３月に発生した東日本大震災は、その被害の大きさのみならず、我が国のエネルギー供給の課題を浮き彫りにした。

特に２０１３年に全ての原子力発電所が停止してからは、火力発電比率は約９割までに上昇し、化石燃料への依存度が急激に上昇している。

昨今における米国のシェールガスの台頭により、化石燃料の価格は下落傾向にあるものの、その輸入先は政治的・民族的紛争の多い中東地域が大半を占めており、安定した供給は今後困難になることが予想される。
したがって、海流発電を含めた再生可能エネルギーの割合を増やし、自立型のエネルギーの導入は喫緊の課題である。

我が国は一般に資源に乏しいエネルギー輸入国と認知されているが、世界第６位の排他的経済水域をもつ国であり、潜在的な海洋エネルギー資源大国である。

その中でも、太平洋岸を流れる黒潮は。メキシコ湾流に並ぶ世界の２大海流であり、このエネルギーは我が国の再生可能エネルギーのポテンシャルとしては最大規模になる。

このような観点から、本実施例の水中設置型水流発電システム１の我が国における経済再生への貢献に関しては、以下のような事項を挙げることができる。

（ａ）エネルギー自給率の上昇
黒潮の流れ方向１０００ｋｍ×幅２５ｋｍに１００ｍおきに本実施例の水中設置型水流発電システム１を分散配置すると、理論上は２００万基もの潜水函の設置が可能であり、その理論的総発電量は日本の総発電量を大幅に上回る約９．６億ｋＷｈとなる。

この休みなく得られる海流エネルギーを利用すると、化石燃料の輸入を減少することができ、我が国エネルギー自給率の上昇に大きく寄与すると考えられる。また、燃料の輸入滅により、２０１１年度より続く大幅な貿易赤字の改善が見込まれる。

（ｂ）ＣＯ_２排出削減
東日本大震災以降、我国における火力発電の割合が急増したことで国内のＣＯ_２排出量は急増しており、震災前に１９９０年比で２５％減と掲げていた目標を震災後には２００５年比３．８％減に変更しており、国際社会からの批判が高まっている。

本実施例の水中設置型水流発電システム１の設置によって再生可能エネルギーである海流発電の発電量が増えれば火力発電の比率を減らし、ＣＯ_２の大幅排出削減へ貢献することができる。

（ｃ）地方産業振興への寄与
我国において、黒潮の通り道となる流域は沖縄・鹿児島・宮崎・高知・徳島・和歌山県の地方各県沖を通過している。

これらの各県は主要な産業を観光業に依存している県も多く、今後の持続的発展が難しいと言える。
産業に恵まれないこれらの県に本実施例の水中設置型水流発電システム１のような大規模な発電施設ができれば、雇用を促進し。地域の発展に寄与でき、政府が掲げている地方創生の一助になると考えられる。

本発明に係る水中設置型水流発電システムは、既述したような海域に設置する場合の他、常に安定した水流がある大河川の水域に設置して大きな発電量を得るようにしたり、また、図６に示した比較的小規模な水中設置型水流発電システムについては中小河川に設置し狭範囲の需要家に電力供給を行ったり等、広範に応用可能である。

１水中設置型水流発電システム
１Ａ水中設置型水流発電システム
２錐体
３発電装置
３Ａ発電装置
４繋留具
５浮力体
５Ａ浮力体
６引っ張り具
１１発電装置本体
１１Ａ発電装置本体
１２斜め板開口部
１２ａ斜め板
１３可変翼型回転羽根車
１４発電機
１５中空状タンク
２１運搬用船
２２曳航船

本発明に係る水中設置型水流発電システムは、海又は河川の水流がある水域の水底に固定設置する錘体と、前記水域における前記錘体の上方の水流域に配置され、繋留具を介して前記錘体により繋留される発電装置本体と、この発電装置本体の前方部に設けた水流流入用の斜め板間口部と、発電装置本体の後方部に設けた可変翼型回転羽根車と、前記可変翼型回転羽根車の回転力を利用して発電出力を得る発電機とを備える発電装置と、前記可変翼型回転羽根車に内蔵され、前記発電装置本体の全体重量のうち中間部より後部の重量と同等の浮力を生む中空状タンクと、前記発電装置本体の上方水流域に浮上配置され、前記発電装置本体の斜め板開口部が常に水流の方向に対面する一定方向に向くように引っ張り具を介して張力を前記発電装置本体に付与する浮力体であって、浮力の力が発電装置本体の斜め板開口部の先端部から発電装置本体の略中間部より前方部の範囲にのみかかるように結合させる浮力体と、を有し、前記中空状タンクによる前記中間部より後部側の浮力バランスと、前記浮力体による引っ張り具を介しての発電装置本体の前方部への張力付与との相互作用によって、前記斜め板開口部が常に水流の方向に対面する一定方向に向くように位置制御するように構成したことを最も主要な特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、海又は河川の水流がある水域の水底に固定設置する錘体と、前記水域における前記錘体の上方の水流域に配置され、繋留具を介して前記錘体により繋留される発電装置本体と、この発電装置本体の前方部に設けた水流流入用の斜め板間口部と、発電装置本体の後方部に設けた可変翼型回転羽根車と、前記可変翼型回転羽根車の回転力を利用して発電出力を得る発電機とを備える発電装置と、前記可変翼型回転羽根車に内蔵され、前記発電装置本体の全体重量のうち中間部より後部の重量と同等の浮力を生む中空状タンクと、前記発電装置本体の上方水流域に浮上配置され、前記発電装置本体の斜め板開口部が常に水流の方向に対面する一定方向に向くように引っ張り具を介して張力を前記発電装置本体に付与する浮力体であって、浮力の力が発電装置本体の斜め板開口部の先端部から発電装置本体の略中間部より前方部の範囲にのみかかるように結合させる浮力体と、を有し、前記中空状タンクによる前記中間部より後部側の浮力バランスと、前記浮力体による引っ張り具を介しての発電装置本体の前方部への張力付与との相互作用によって、前記斜め板開口部が常に水流の方向に対面する一定方向に向くように位置制御するように構成の基に、自然エネルギーである海流又は水流を利用して効率よく発電出力を得ることができ、かつ、簡略安価な設置構成の基に低価格な発電電力の安定した供給を行うことができる水中設置型水流発電システムを実現し提供することができる。

請求項２記載の発明によれば、海又は河川の水流がある水域の水底に固定設置する錘体と、前記水域における前記錘体の上方の水流域に配置され、繋留具を介して前記錘体により繋留される発電装置本体と、発電装置本体の前方部に設けた水流流入用の斜め板間口部と、この斜め板間口部の後流側に設けた水流により回転する回転ドラム式の可変翼型回転羽根車と、発電装置本体の後部側に取り付けられ前記可変翼型回転羽根車の回転力を利用して発電出力を得る発電機とを備える発電装置と、前記発電装置本体の上方水流域に浮上配置され、この発電装置本体と連結した引っ張り具を介して張力を前記発電装置本体に作用させる浮力体と、を有する水中設置型水流発電システムであって、前記可変翼型回転羽根車に、水中における発電装置全体の重量のうち、中間部より後部の重量と同等の浮力を生む中空状タンクを内蔵し、前記浮力体と発電装置本体とを、前記浮力体による張力の作用が発電装置本体の前方部を形成する斜め板開口部の先端部から発電装置本体の略中間部より前方部の範囲にのみかかるように前記引っ張り具で連結して、前記中空状タンクによる前記中間部より後部側の浮力バランスと、前記浮力体による引っ張り具を介しての発電装置本体の前方部への張力付与との相互作用によって、前記斜め板開口部が常に水流の方向に対面する一定方向に向くように位置制御する構成の基に、自然エネルギーである海流又は水流を利用して効率よく発電出力を得ることができ、かつ、簡略安価な設置構成の基に低価格な発電電力の安定した供給を行うことができる水中設置型水流発電システムを実現し提供することができる。

本発明は、自然エネルギーである海流又は水流を利用して効率よく発電出力を得ることができ、かつ、簡略安価な設置構成の基に低価格な発電電力の安定した供給を実現する水中設置型水流発電システムを提供するという目的を、海又は河川の水流がある水域の水底に固定設置する錘体と、前記水域における前記錘体の上方の水流域に配置され、繋留具を介して前記錘体により繋留される発電装置本体と、発電装置本体の前方部に設けた水流流入用の斜め板間口部と、この斜め板間口部の後流側に設けた水流により回転する回転ドラム式の可変翼型回転羽根車と、発電装置本体の後部側に取り付けられ前記可変翼型回転羽根車の回転力を利用して発電出力を得る発電機とを備える発電装置と、前記発電装置本体の上方水流域に浮上配置され、この発電装置本体と連結した引っ張り具を介して張力を前記発電装置本体に作用させる浮力体と、を有する水中設置型水流発電システムであって、前記可変翼型回転羽根車に、水中における発電装置全体の重量のうち、中間部より後部の重量と同等の浮力を生む中空状タンクを内蔵し、前記浮力体と発電装置本体とを、前記浮力体による張力の作用が発電装置本体の前方部を形成する斜め板開口部の先端部から発電装置本体の略中間部より前方部の範囲にのみかかるように前記引っ張り具で連結して、前記中空状タンクによる前記中間部より後部側の浮力バランスと、前記浮力体による引っ張り具を介しての発電装置本体の前方部への張力付与との相互作用によって、前記斜め板開口部が常に水流の方向に対面する一定方向に向くように位置制御する構成により実現した。

Claims

海又は河川の水流がある水域の水底に固定設置する錘体と、
前記水域における前記錘体の上方の水流域に配置され、繋留具を介して前記錘体により繋留されるとともに、発電装置本体の前方部に設けた水流流入用の斜め板間口部と、可変翼型回転羽根車と、前記可変翼型回転羽根車の回転力を利用して発電出力を得る発電機とを備える発電装置と、
前記発電装置本体の上方水流域に浮上配置され、前記発電装置本体の斜め板開口部が常に水流の方向に対面する一定方向に向くように引っ張り具を介して張力を前記発電装置本体に付与する浮力体であって、浮力の力が発電装置本体の斜め板開口部の先端部から発電装置本体の略中間部より前方部の範囲にのみかかるように結合させる浮力体と、
を有することを特徴とする水中設置型水流発電システム。
海又は河川の水流がある水域の水底に固定設置する錘体と、
前記水域における前記錘体の上方の水流域に配置され、繋留具を介して前記錘体により繋留される発電装置本体と、発電装置本体の前方部に設けた水流流入用の斜め板間口部と、この斜め板間口部の後流側に設けた水流により回転する回転ドラム式の可変翼型回転羽根車と、発電装置本体の後部側に取り付けられ前記可変翼型回転羽根車の回転力を利用して発電出力を得る発電機とを備える発電装置と、
前記発電装置本体の上方水流域に浮上配置され、この発電装置本体と連結した引っ張り具を介して張力を前記発電装置本体に作用させる浮力体と、
を有する水中設置型水流発電システムであって、
前記可変翼型回転羽根車に、水中における発電装置全体の重量のうち、中間部より後部の重量と同等の浮力を生む中空状タンクを内蔵し、
前記浮力体と発電装置本体とを、前記浮力体による張力の作用が発電装置本体の前方部を形成する斜め板開口部の先端部から発電装置本体の略中間部より前方部の範囲にのみかかるように前記引っ張り具で連結して、
前記発電装置本体の斜め板開口部が常に水流の方向に対面する一定方向に向くように位置制御するように構成したことを特徴とする水中設置型水流発電システム。
前記発電装置を、水流方向と直交する方向に複数連配置としたことを特徴とする請求項１又は２記載の水中設置型水流発電システム。
前記錐体と、発電装置と、浮力体と、繋留具及び引っ張り具とにより構成される水中設置型水流発電システムを、海又は河川の水流がある水域に複数個所にわたって分散配置したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の水中設置型水流発電システム。