特許 6561548 水中発電装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6561548

(24)【登録日】2019年8月2日

(45)【発行日】2019年8月21日

(54)【発明の名称】水中発電装置

(51)【国際特許分類】

   F03B 13/10 20060101AFI20190808BHJP

   F03B 13/26 20060101ALI20190808BHJP

【ＦＩ】

   F03B13/10

   F03B13/26

【請求項の数】2

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2015-81444(P2015-81444)

(22)【出願日】2015年4月13日

(65)【公開番号】特開2016-200075(P2016-200075A)

(43)【公開日】2016年12月1日

【審査請求日】2018年2月22日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000099

【氏名又は名称】株式会社ＩＨＩ

(74)【代理人】

【識別番号】100161207

【弁理士】

【氏名又は名称】西澤 和純

(74)【代理人】

【識別番号】100175802

【弁理士】

【氏名又は名称】寺本 光生

(74)【代理人】

【識別番号】100169764

【弁理士】

【氏名又は名称】清水 雄一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100167553

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 久典

(74)【代理人】

【識別番号】100106921

【弁理士】

【氏名又は名称】高尾 裕之

(72)【発明者】

【氏名】須藤 拓

【審査官】 所村 陽一

(56)【参考文献】

【文献】 特表２００２−５３５１８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−２１４６００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／０２１２３５０（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０３Ｂ １３／１０

Ｆ０３Ｂ １３／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

タービン翼と該タービン翼の回転により発電する発電機を備えて、前記タービン翼の軸が海流の流れの下流側に向くように海底に係留索にて係留される浮体構造物と、
前記浮体構造物に備えた一方の浮力調整装置と、
前記浮体構造物の前記一方の浮力調整装置が備えられた個所とは異なる個所に備えられ、該一方の浮力調整装置の浮力よりも浮力を小さくしたり、逆に浮力を大きくすることで前記浮体構造物を傾動させて前記タービン翼を上下方向に向ける傾動機構として機能する他方の浮力調整装置と、
稼働中に計測される現在深度値と設定された設定深度値とを比較して差があると、前記浮体構造物を傾動させるよう前記他方の浮力調整装置に指令を与える制御装置と、からなること
を特徴とする水中発電装置。

【請求項2】

タービン翼と該タービン翼の回転により発電する発電機を備えて、前記タービン翼の軸が海流の流れの下流側に向くようにされる第１の浮体構造物と、
台座の一端側に備えられて、海底に係留索にて係留される第２の浮体構造物と、
前記第２の浮体構造物の台座の他端側上面と前記第１の浮体構造物との間に介装した支持柱と該第１の浮体構造物を前記支持柱の上端部を支点として傾動させて前記タービン翼を上下方向に向けるようにする油圧シリンダ装置とからなる傾動機構と、
稼働中に計測される現在深度値と設定された設定深度値とを比較して差があると、前記第１の浮体構造物を傾動させるよう前記傾動機構の油圧シリンダ装置に指令を与える制御装置と、からなること
を特徴とする水中発電装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、海中の所定の深度に係留させ、海流を利用して発電させる水中発電装置で、特に、一定の深度に設定して稼働中に深度が上下に変化したときに目標とする深度に自動的に深度調整ができるようにする水中発電装置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て発電させる技術は、これまで開発されてきている。その中には、海流の流れを利用して発電させる技術もある。

【0003】

この水中発電技術は、海流の流れを、タービン翼の回転エネルギーに変換させて利用し、水中で安定して発電することを可能とするものであり、その実現化が期待されている。

【0004】

この水中発電技術には、１つの形式として、発電装置を海底に係留索を介し係留させて一定の深度に保持させておく、いわゆる浮体式といわれるものがある。この水中発電装置は常時海面に浮くものではないが、海底からは浮いているので、以後浮体式という。

【0005】

浮体式の水中発電装置は、基本的には、発電機を設置した浮体構造物に、タービン翼を取り付けてなる発電装置を、海底に係留索を介し係留させて所定の深度に保持させた構成とされている。発電は、タービン翼が海流による水圧を受けながら回転することにより行われるようになっている。

【0006】

このような浮体式の水中発電装置の場合は、メンテナンス時は海面に浮いている必要があるため、係留索としては水深に対応する長さのものが使用されている。一方、稼働中は、このような長い係留索に係留されて浮遊状態にある発電装置を、目標とする一定の深度（設定深度）に保持させておく必要があるので、発電装置のタービン翼に働く抗力に対し、発電装置の重力と浮力の釣り合いを制御させることが必要になる。

【0007】

ところが、前記一定の深度においても、海流の強さは一定ではない。そのため、水中発電装置が稼働中に、設定深度における海流の強さが強くなった場合は、タービン翼に作用する抗力で発電装置は設定深度よりも下方へ押し下げられることになる。逆に、設定深度における海流の強さが弱くなった場合は、水中発電装置の浮力が勝ることで発電装置は設定深度より上方へ浮上することになる。

【0008】

このように稼働中の水中発電装置は、タービン翼に働く抗力により、海流の強さの変化で設定深度より上下に深度が変化するが、この場合は、水中発電装置の変化した現在深度を、一定の深度範囲内に保持しておくことが安定した発電を行わせる上で必要と考えられている。水中発電装置を設定深度に制御することができれば、一定の深度範囲に保持することは容易であるので、以後、水中発電装置を設定深度に制御する場合について説明する。

【0009】

このような考え方に沿うことができるようなものとして、水中発電装置の深度を調整できるようにしたものは、従来、既に提案されている。

【0010】

たとえば、浮力調整用のバラストタンクが搭載されている水中翼には、中央部に中心セクションが取り付けられて、この中心セクションに、ピッチ調整スタビライザが取り付けられ、ピッチ調整スタビライザにより水中翼の揚力を調整できるようにしてある。水中翼の両端部には、発電機が液密に取り付けられ、この発電機にタービン翼が連結されている。又、水中翼の両端部と中心セクションは、別々の係留索を介して海底に固定された構成のものがある（たとえば、特許文献１参照）。

【0011】

又、海流の流れに対して複数本の支柱制御係留ケーブルで係留されている制御支柱には、発電装置を接続し、該発電装置の深度を調整するときは、１又は複数本の支柱制御係留ケーブルの長さを変えるようにしたものもある（たとえば、特許文献２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0012】

【特許文献1】特許第４９２０８２３号公報

【特許文献2】特許第５１８９６４７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0013】

しかし、特許文献１に記載されたものは、深度の調整を、バラストタンクによる浮力の調整と、スタビライザによる水中翼の揚力の調整とを組み合わせて行うものであるため、深度調整の応答性に問題がある。

【0014】

又、特許文献２に記載されたものは、複数本の支柱制御係留ケーブルの長さを変えるものであるが、水中で発電装置の深度を、係留ケーブルの長さを変えて調整するものであるため、深度調整の信頼性と応答性に問題がある。

【0015】

そこで、本発明は、稼働中に設定深度から外れて上方又は下方へ深度変更するときに、目標とする深度への調整の応答性を良くするようにした水中発電装置を提供しようとするものである。

【課題を解決するための手段】

【0016】

本発明は、上記課題を解決するために、タービン翼と該タービン翼の回転により発電する発電機を備えて、前記タービン翼の軸が海流の流れの下流側に向くように海底に係留索にて係留される浮体構造物と、前記浮体構造物に備えた一方の浮力調整装置と、前記浮体構造物の前記一方の浮力調整装置が備えられた個所とは異なる個所に備えられ、該一方の浮力調整装置の浮力よりも浮力を小さくしたり、逆に浮力を大きくすることで前記浮体構造物を傾動させて前記タービン翼を上下方向に向ける傾動機構として機能する他方の浮力調整装置と、稼働中に計測される現在深度値と設定された設定深度値とを比較して差があると、前記浮体構造物を傾動させるよう前記他方の浮力調整装置に指令を与える制御装置と、からなる水中発電装置とする。

【0018】

更に、タービン翼と該タービン翼の回転により発電する発電機を備えて、前記タービン翼の軸が海流の流れの下流側に向くようにされる第１の浮体構造物と、台座の一端側に備えられて、海底に係留索にて係留される第２の浮体構造物と、前記第２の浮体構造物の台座の他端側上面と前記第１の浮体構造物との間に介装した支持柱と該第１の浮体構造物を前記支持柱の上端部を支点として傾動させて前記タービン翼を上下方向に向けるようにする油圧シリンダ装置とからなる傾動機構と、稼働中に計測される現在深度値と設定された設定深度値とを比較して差があると、前記第１の浮体構造物を傾動させるよう前記傾動機構の油圧シリンダ装置に指令を与える制御装置と、からなる水中発電装置とする。

【発明の効果】

【0019】

本発明の水中発電装置によれば、以下のような優れた効果を発揮する。
（１）深度調整は、海流の流れの下流側に向くようにタービン翼を取り付けた浮体構造物を傾動させて、タービン翼のピッチ角度を上下方向に制御させて行うので、タービン翼に抗力が働くときに該タービン翼に働く垂直方向の成分により、浮体構造物を直ちに上昇又は下降させることができ、この際、前記垂直方向成分の分だけ浮力の調整量を小さくすることができる。
（２）上記（１）により、浮体構造物を水平状態のまま浮力調整で深度調整する場合に比して、深度調整の応答性を大幅に向上させることができて、迅速に深度調整を行わせることができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】第１実施形態の水中発電装置の概要を示すもので、保持されている深度が変化した状態の概略側面図である。

【図2】図１の概略平面図である。

【図3】図１に示すように水中発電装置の深度が設定深度よりずれた状態になったときに元の設定深度に調整するときの一例を示す概略側面図である。

【図4】図３に示すように深度調整を行うための制御ブロック図である。

【図5】第２実施形態の水中発電装置の概要を示すもので、保持されている深度が変化した状態の概略側面図である。

【図6】図５の概略平面図である。

【図7】図５に示すように水中発電装置が図３の場合と同様に設定深度からずれた状態になったときに元の設定深度に調整するときの一例を示す概略側面図である。

【図8】図７に示すように深度調整を行うための制御ブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

【0022】

［第１実施形態］
図１乃至図４は第１実施形態の水中発電装置の概要を示すものである。

【0023】

本実施形態の水中発電装置１は、浮力調整装置３，４を備えている浮体構造物２を、係留索５を介して海底６に係留させるようにしてある。

【0024】

浮体構造物２は、平面形状が矩形状としてある。浮体構造物２には、係留索５が取り付けられている前端側と、その反対側の後端側の２個所に、浮力調整装置３と４が備えられていて、互いに独立してバラスト水の注入、排出による浮力調整ができるようにされている。なお、浮力調整装置は、前記以外に、浮体構造物２の中央部や左右両側部に備えるようにしてもよい。浮体構造物２の前端側は、海流１１の流れの上流側に位置し、浮体構造物２の後端側は、海流１１の流れの下流側に位置している。

【0025】

浮体構造物２の後端側における左右両側部には、タービン７と発電機８が設置されている。各タービン７には、タービン軸９を介して２つのタービン翼１０が逆回転するように逆ピッチに取り付けられて連結され、２つのタービン翼１０が海流１１の水圧を受けて回転することによりタービン７が駆動し、発電機８にて発電できるようになっている。

【0026】

一端にタービン翼１０が取り付けられたタービン軸９は、浮体構造物２の後端面の貫通孔１２に挿通されている。浮体構造物２の後端面の貫通孔１２には、図示しないシール部材が取り付けられていて、タービン軸９がシールされて回転できるようにされている。

【0027】

浮力調整装置４は、浮体構造物２の後端側を上下に変位させてピッチング動作をさせる傾動機構として機能するように構成されている。そのために、浮力調整装置４は、前記したように、浮体構造物２の前端側にある浮力調整装置３とは別々に浮力調整ができるようにされている。これにより、浮力調整装置４に対しては、バラスト水の注入で、浮力調整装置３よりも、浮力を小さくすると、浮体構造物２は、後端側が下向きとなるように傾動されるように構成されている。逆に、浮力調整装置４に対しては、バラスト水を排出させて、浮力調整装置３よりも浮力を大きくすると、浮体構造物２は、後端側が上向となるように傾動されるように構成されている。

【0028】

浮体構造物２の上下方向の傾動は、制御装置１３からの指令ｃに基づき制御される。

【0029】

そのために、浮体構造物２には、図２に一例を示すように、制御装置１３と深度計１４とが取り付けられ、深度計１４からの現在深度値ｂが制御装置１３に入力されるようになっている。

【0030】

制御装置１３には、目標とする一定深度（設定深度）の設定値（設定深度値）ａが与えられる。そのため、制御装置１３は、常時入力される現在深度値ｂと設定されている設定深度値ａとを比較して差があると、現在深度を設定深度に深度調整するよう必要時に浮力調整装置４と３に別々に浮力調整のための指令ｃが送られる。

【0031】

なお、図４において、制御装置１３から浮力調整のための指令ｃが浮力調整装置３に送られる制御は、水中発電装置１を初期の設定深度に設定するときと、後述する水中発電装置１を稼働中に深度調整する際に浮体構造物２を傾動姿勢から水平姿勢にするときに行われる。

【0032】

又、図２において、制御装置１３と深度計１４の浮体構造物２への取付位置は、一例を示すものであり、図示した位置以外のところに取り付けるようにしてもよい。

【0033】

１５は係留索５の海底６への固定点である。

【0034】

本実施形態の水中発電装置１は、前記のような構成とされているので、運転稼働させる場合は、先ず、水中発電装置１を、運転開始の初期位置として定められた図１に実線で示す設定深度に設定して係留保持させる。

【0035】

この操作は、水中発電装置１が、図１に実線で示している設定深度の近傍位置に位置調整されると、深度計１４による深度計測と、制御装置１３からの指令とに基づき浮力調整装置３，４を駆使して浮体構造物２の深度を設定深度に微調整する。この微調整は、深度計１４により計測される現在深度値ｂを制御装置１３に入力し、制御装置１３にて、入力された現在深度値ｂと設定深度値ａとの比較が行われ、比較の結果、現在深度値ｂと設定深度値ａとに差があるときに行われる。すなわち、現在深度値ｂと設定深度値ａとに差があると、現在深度値ｂが設定深度値ａと一致するまで浮力調整装置３，４による浮力調整の微調整が行われる。

【0036】

なお、本実施形態においては、図１の実線で示す水中発電装置１の位置を初期に設定すべき設定深度として、この設定深度に保持させて運転稼働させるようにする。ここで、設定深度とは、目標とする深度のことであり、一定に保持させて稼働させることにより、安定した効率の良い発電を行わせる深度であるとして求められた深度を意味するものとしてある。具体的には、設定深度は、長期に亘り安定した海流１１の流速が得られる深度、あるいは、海流１１の流速が最も速い深度等を基準として定められているものとする。水中発電装置１を設定深度に制御することができれば、前記のように一定の深度範囲に保持することは容易である。水中発電装置１は、海底に衝突すると破損のおそれがあり、海面に近づくと船舶等との衝突や波浪の影響を受けるので、これらのおそれがないような深度範囲に水中発電装置を保持することが好ましい。

【0037】

本実施形態の水中発電装置１は、図１に実線で示す設定深度に保持された状態になると、運転が開始される。

【0038】

本発明の水中発電装置１は、浮体構造物２の前端側が海流１１の流れの上流側に位置し、タービン翼１０が海流１１の流れの下流側に位置して海流１１の流れの下流側に向いているので、浮体構造物２の前端面とタービン翼１０に抗力が働くが、タービン翼１０に働く抗力が一番大きい。しかし、海流１１の流れが一定であれば、この抗力と浮体構造物２の重力と浮力調整装置３，４を含めた全体の浮力との釣り合いで、水中発電装置１は、初期の設定深度に保持される。

【0039】

水中発電装置１の運転は、浮体構造物２の前側から該浮体構造物２に沿って下流側へ流れる海流１１による水圧をタービン翼１０が受けながら回転することにより行われる。

【0040】

各タービン翼１０は、タービン軸９を介してタービン７に連結され、タービン７は発電機８に連結されているので、各タービン翼１０が前記水圧を受けながら回転すると、発電機８による発電が行われることになる。

【0041】

水中発電装置１は、図１に実線で示す初期の設定深度に保持されていれば、その状態で運転を継続すればよい。

【0042】

しかし、水中発電装置１は、運転中（稼働中）に、設定深度とは異なる深度に移動させられることがある。

【0043】

水中発電装置１が稼働中に深度を移動させられる原因としては、海流１１の流れが一定ではないことが挙げられる。

【0044】

たとえば、海流１１の流れが激しくて流速が速くなった場合は、水中発電装置１のタービン翼１０に作用する抗力により、水中発電装置１は、図１に一点鎖線で示す如き深度に移動させられる。

【0045】

一方、海流１１の流れが弱くなり、流速が遅くなった場合は、水中発電装置１のタービン翼１０に作用する抗力に比して、浮力調整装置３，４を含めた全体の浮力が勝ることにより、水中発電装置１は、図１に二点鎖線で示す如き深度に移動させられる。

【0046】

このように、水中発電装置１が、稼働中に上方又は下方に深度変更を生じた場合は、発電能力を向上させるために、元の深度に戻すための深度調整を行わせる。

【0047】

その操作を２つの場合に分けて説明する。

【0048】

（Ｉ）先ず、図１の二点鎖線で示すように浮上させられた深度位置から実線で示す設定深度に戻す場合について説明する。

【0049】

本実施形態の水中発電装置１では、図１に二点鎖線で示す位置における深度を、深度計１４により計測する。計測された現在深度値ｂは、図４に示す如く制御装置１３に入力される。制御装置１３には、設定深度値ａが設定されているので、制御装置１３に入力された現在深度値ｂは、設定深度値ａと比較される。比較の結果、現在深度値ｂと設定深度値ａとが差を有しているときは、その差に応じて浮力調整装置４による浮力減少の調整が行われるように、制御装置１３から浮力調整装置４に浮力調整のための指令ｃが送られる。これにより、水中発電装置１は、浮力調整装置４の浮力が浮力調整装置３の浮力より小さくなると、浮体構造物２は、後端側が下降して、図３に二点鎖線で示すように後側が低い斜め下向きに傾動させられる。これに伴い、タービン軸９は、同時に後端側が斜め下向きに傾動し、浮体構造物２よりも海流１１の流れの下流側に向いているタービン翼１０は、ピッチ角度が下向きに制御されることになる。

【0050】

この状態になると、水中発電装置１における斜め下向きに制御されたタービン翼１０には、海流１１の流れが作用するときに、タービン翼１０に下向きの垂直方向成分が働く。このタービン翼１０に働く下向きの垂直方向成分により、水中発電装置１は、図３に二点鎖線で示す姿勢のまま下方へ容易に移動することができる。この際、タービン翼１０に働く前記下向きの垂直方向成分の分だけ、浮力調整装置４による浮力調整量を小さくすることができるという利点がある。これにより、浮力調整装置の浮力調整のみで水中発電装置を水平状態のまま深度調整する場合に比して、必要な浮力の調整量を大幅に小さくすることができるという利点がある。

【0051】

このようにして水中発電装置１が、係留索５の海底６への固定点１５を中心に下降することにより、浮体構造物２の後端側が設定深度まで下降したときは、浮体構造物２を水平状態に調整し、図１及び図３の各実線で示す位置に戻すようにする。この調整は、浮体構造物２の浮力調整装置３と浮力調整装置４の浮力調整を、深度計１４からの現在深度値ｂに基づく制御装置１３からの指令ｃにより行うようにすればよい。浮体構造物２には、２つの浮力調整装置３と４があるので、深度とピッチ角度を容易に制御することができる。

【0052】

このように、本実施形態においては、水中発電装置１を、図１に二点鎖線で示す深度から実線で示す設定深度まで深度調整する場合に、タービン翼１０がある浮体構造物２の後端側を下向きに傾動させて下降させるようにするので、浮力を小さくして深度調整の応答性を良くすることができるという利点がある。

【0053】

（ＩＩ）次に、一点鎖線で示す深度位置から実線で示す設定深度に戻す場合について説明する。

【0054】

本実施形態の水中発電装置１では、図１に一点鎖線で示す位置における深度を、深度計１４により計測する。計測された現在の深度値ｂは、図４に示す如く制御装置１３に入力される。制御装置１３には、設定深度値ａが設定されているので、制御装置１３に入力された現在深度値ｂは、設定深度値ａと比較される。比較の結果、現在深度値ｂと設定深度値ａとが差を有しているときは、その差に応じて浮力調整装置４による浮力増大の調整が行われるように、該浮力調整装置４に、制御装置１３から浮力調整のための指令ｃが送られる。これにより、水中発電装置１は、浮力調整装置４の浮力が、浮力調整装置３の浮力よりも大きくなると、浮体構造物２は、後端側が斜め上向き浮上させられて傾動する。これに伴い、タービン軸９は、同時に後端側が斜め上向きに傾動し、海流１１の流れの下流側に向いているタービン翼１０は、ピッチ角度が上向きに制御されることになる。

【0055】

この状態になると、本実施形態の水中発電装置１における斜め上向きに制御されたタービン翼１０には、海流１１の流れが作用するときに、タービン翼１０に上向きの垂直方向成分が働く。このタービン翼１０に働く上向きの垂直方向成分により、水中発電装置１は、上方へ容易に移動することができる。この際、タービン翼１０に働く前記上向きの垂直方向成分の分だけ、浮力調整装置４による浮力調整量を小さくすることができるという利点がある。これにより、浮力調整装置の浮力調整のみで水中発電装置の水平状態のまま深度調整する場合に比して、必要な浮力の調整量を大幅に小さくすることができるという利点がある。

【0056】

このようにして水中発電装置１が、図１に一点鎖線で示す深度から前記のように傾動した姿勢で上昇することにより、浮体構造物２の後端側が、図１に実線で示す設定深度まで上昇したときは、浮体構造物２を水平状態に調整し、図１の実線で示す位置に戻すようにする。この調整は、浮体構造物２の浮力調整装置３と浮力調整装置４の浮力調整を、深度計１４からの現在深度値ｂに基づく制御装置１３からの指令ｃにより行うようにすればよい。

【0057】

以上、本実施形態の水中発電装置１については、水中発電装置１が設定深度で稼働中に、深度変更が生じた際に、元の設定深度に戻して、一定のところで稼働させる場合を説明したが、これに限定されるものではない。

【0058】

たとえば、水中発電装置１は、海流１１の流速が最も速いところに保持させておき、稼働中に海流１１の流速が変化したときには、水中発電装置１を海流１１の流速が最も速いところに深度を調整し、最大の発電量が得られるようにすることもできる。

【0059】

この場合、水中発電装置１には、浮体構造物２に流速計が備えられる。

【0060】

流速計としては、たとえば、超音波多層流向流速計（ＡＤＣＰ）が用いられる。

【0061】

かかる超音波多層流向流速計（ＡＤＣＰ）が取り付けられた水中発電装置１は、水中に設置されると、海域における水深方向の海流の流速分布を計測し、流速の激しい（速い）領域の深度を求めるようにする。

【0062】

ところが、海域によっては、海流の流速が時々刻々変化するところもある。

【0063】

そのため、本実施形態においては、常に、前記の如き流速計により海流の流速を計測して、海流の流速が速いところの深度に、水中発電装置１を移して、稼働させるようにする。

【0064】

この場合、海流の流速が最も速いところの深度が、現在稼働中の水中発電装置１の深度よりも深い領域にあるときは、水中発電装置１を下降させるようにする。

【0065】

一方、海流の流速が最も速いところの深度が、現在稼働中の水中発電装置１の深度よりも浅い領域にあるときは、水中発電装置１を上昇させるようにする。

【0066】

水中発電装置１の下降又は上昇の深度調整は、前記と同様に行う。

【0067】

すなわち、稼働中の水中発電装置１を下降させるときは、前記（Ｉ）と同様の操作を行えばよい。又、稼働中の水中発電装置１を上昇させるときは、前記（ＩＩ）と同様の操作を行えばよい。

【0068】

これにより、水中発電装置１を、海流の流速が最も速いところへ、前記実施の形態の場合と同様に浮力の調整量を小さくして且つ応答性良く調整させることができる。又、このように海流の流速が最も速いところに、水中発電装置１を移して稼働させることにより、発電量を最大にすることができることになる。

【0069】

［第２実施形態］
次に、図５乃至図８は、第２実施形態の水中発電装置の概要を示すものである。

【0070】

本実施形態における水中発電装置１ａは、第１実施形態の浮体構造物２に対応する浮体構造物である。浮力調整装置１８を備えている第１の浮体構造物１６と、浮力調整装置２０を台座２１の一端側（前端側）に備えている第２の浮体構造物１７と、第２の浮体構造物１７の後端側で第１の浮体構造物１６を上下方向に傾動させる傾動機構１９とからなる。ここで、前端側とは、海流１１の流れの上流側をいい、後端側とは、海流１１の流れの下流側をいう。

【0071】

第１の浮体構造物１６は、密閉構造のケース２３内に、浮力調整装置１８とタービン７、発電機８が収納設置されている。タービン７と発電機８は連結されて、ケース２３の左右両端側に設置されている。各タービン７には、端部のロータにタービン翼１０を取り付けたタービン軸９が連結され、各タービン翼１０が逆方向に回転するよう逆ピッチに取り付けられている。各タービン軸９とケース２３の後端面との関係は、図２に示す浮体構造物２の場合と同様である。

【0072】

第２の浮体構造物１７は、プレート状の台座２１の前端側上面に、浮力調整装置２０が、たとえば、図６に一例を示すように中央部と左右の両端側に配設され、ケース２２で覆った構成とされている。台座２１の前端側には、係留索５が取り付けられている。

【0073】

傾動機構１９は、支持柱２４と油圧シリンダ装置２５とからなる。支持柱２４は、第２の浮体構造物１７の台座２１の後端側上面に植立され、上端部が、ケース２３の後端側の下面に、ヒンジ２４ａにて結合されて上下方向に回動できるようになっている。

【0074】

油圧シリンダ装置２５は、第２の浮体構造物１７の台座２１の中央部上面とケース２３の前端側との間の複数個所（図６では２個所の場合を示す）に介装されている。各油圧シリンダ装置２５は、図５に示す状態から伸長作動させることにより、第１の浮体構造物１６後端側をヒンジ２４ａを中心に斜め下向きに傾動させるようになっている。又、各油圧シリンダ装置２５を図５に示す状態から短縮作業させたときは、第１の浮体構造物１６の後端側を、ヒンジ２４ａを中心に斜め上向きに傾動させるようになっている。

【0075】

その他の構成は、図１乃至図３に示したものと同じであり、同一のものには、同一の符号が付して説明を省略する。

【0076】

本実施形態の水中発電装置１を用いる場合は、第１実施形態の場合と同様に、目標とする深度を設定深度として初期設定し、この設定深度に水中発電装置１ａを保持させる。

【0077】

水中発電装置１ａの深度を調整する場合は、油圧シリンダ装置２５を伸縮作動させて、第１の浮体構造物１６を上下方向に傾動させ、タービン軸９の向きを上下方向に傾かせることにより行う。

【0078】

上記において、水中発電装置１ａの深度が変更した場合に、水中発電装置１ａの深度を元の深度に戻して常時一定の深度で発電を行わせる場合には、たとえば、第２の浮体構造物１７に取り付けた深度計１４（図８参照）で計測し、計測された現在深度値ｂを、たとえば、第２の浮体構造物１７に備えられた制御装置１３に入力させる。制御装置１３には、一定の深度で発電させるための設定深度値ａが設定されているので、この設定深度値ａと深度計１４からの現在深度値ｂとが比較される。比較の結果、差があれば、その差がなくなるように、制御装置１３から油圧シリンダ装置２５に伸長作動または短縮作動の指令ｄが送られる。

【0079】

今、水中発電装置１ａの現在の深度が設定深度よりも上方にあるときは、深度計１４からの現在深度値ｂに基づき、制御装置１３から油圧シリンダ装置２５に伸長作動の指令ｄが与えられる。これより、油圧シリンダ装置２５は、図５の状態から伸長させられるため、第１の浮体構造物１６は、図７に示すようにヒンジ２４ａを中心に後端側が斜め下向きに傾動する。これに伴い、タービン軸９は、後端側が下向きに傾動して、タービン翼１０は下向きにピッチ角度が制御されることになる。以後は、第１実施形態における図３に示した場合と同様に前記（Ｉ）と同様の操作が自動的に行われて、水中発電装置１ａは、急速に下降することができる。

【0080】

このようにして水中発電装置１ａが、係留索５の海底６への固定点１５を中心に下降することにより、第１の浮体構造物１６の後端側が設定深度まで下降したときは、第１の浮体構造物１６を水平状態に調整する。この調整は、深度計１４からの現在深度値ｂに基づき制御装置１３から油圧シリンダ装置２５に短縮作動の指令ｄを送ることにより行えばよい。

【0081】

前記とは逆に、水中発電装置１ａの現在の深度が設定深度の下方にあるときは、深度計１４からの現在深度値ｂに基づき、制御装置１３から油圧シリンダ装置２５に短縮作動の指令ｄが与えられる。これにより、油圧シリンダ装置２５は、図５の状態から短縮させられるため、第１の浮体構造物１６は、ヒンジ２４ａを中心に後端側が斜め上向きに傾動する。これに伴い、タービン軸９は、後端側が上向きに傾動して、タービン翼１０は上向きにピッチ角度が制御されることになる。以後は、第１実施形態における前記（ＩＩ）と同様の操作が自動的に行われて、水中発電装置１ａは、急速に上昇することができる。

【0082】

このようにして水中発電装置１ａが、上昇することにより、第１の浮体構造物１６の後端側が設定深度まで上昇したときは、その後、第１の浮体構造物１６を水平状態に調整する。この調整は、深度計１４からの現在深度値ｂに基づき制御装置１３から油圧シリンダ装置２５に伸長作動の指令ｄを送ることにより行えばよい。

【0083】

又、水中発電装置１ａの深度を、常に海流の流速が最も速いところの深度に調整することができる。このときは、たとえば、第２の浮体構造物１７に、前記したと同様の超音波多層流向流速計（ＡＤＣＰ）の如き流速計を取り付けておき、前記したと同様に実施すればよい。この場合、流速計からの信号に基づき、深度を下降させたり、上昇させたりして調整するときは、図８に示す場合と同様に、制御装置１３からの指令で油圧シリンダ装置２５を伸縮作動または短縮作動させればよい。

【0084】

これにより、本実施形態によっても、第１実施形態の場合と同様の効果を奏することができる。

【0085】

又、本実施形態の場合は、油圧シリンダ装置２５を能動的に作動させて、タービン翼１０のピッチ角度を制御して、深度調整を行うものであるため、深度調整操作が簡易、迅速に行われると共に、確実に行える利点がある。

【0086】

なお、本発明は前記各実施形態のもののみに限定されるものではなく、たとえば、図１乃至図３に示す実施形態では、１本の係留索５で係留させる場合を示したが、係留索５は２本以上としてもよい。又、図５乃至図７に示す実施形態では、一例を示しているもので、図示の構成のみに限定されるものではなく、支持柱２４と油圧シリンダ装置２５を、互いに逆にして設置するようにしてもよく、第２の浮体構造物１７への浮力調整装置２０の数、設置場所等は、浮力調整装置２０の大きさに応じて定めればよい。更に、図２及び図６では、タービン翼１０を２個として双発形式とした場合を示したが、浮体構造物２や第１と第２の浮体構造物１６，１７の大きさを変えて、タービン翼１０を１個としたり、３個又はそれ以上とすることは任意である。

【0087】

その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加え得ることは勿論である。

【符号の説明】

【0088】

１，１ａ 水中発電装置、２ 浮体構造物、３ 浮力調整装置、４ 浮力調整装置（傾動機構）、５ 係留索、８ 発電機、９ タービン軸（軸）、１０ タービン翼、１１ 海流、１３ 制御装置、１６ 第１の浮体構造物（浮体構造物）、１７ 第２の浮体構造物（浮体構造物）、１９ 傾動機構、２４ 支持柱、２４ａ ヒンジ、２５ 油圧シリンダ装置、ａ 設定深度値、ｂ 現在深度値、ｃ 指令、ｄ 指令

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】