特許 7000986 水流発電システム

(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】

(24)【登録日】2021-12-28

(45)【発行日】2022-01-19

(54)【発明の名称】水流発電システム

(51)【国際特許分類】

   F03B 13/10 20060101AFI20220112BHJP

【ＦＩ】

F03B13/10

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2018096276

(22)【出願日】2018-05-18

(65)【公開番号】P2019199861

(43)【公開日】2019-11-21

【審査請求日】2021-01-12

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２６年度から平成２９年度、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構「海洋エネルギー技術研究開発／海洋エネルギー発電システム実証研究／水中浮遊式海流発電」共同研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願

(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】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100176245

【弁理士】

【氏名又は名称】安田 亮輔

(72)【発明者】

【氏名】清水 真之

(72)【発明者】

【氏名】半田 典久

【審査官】嘉村 泰光

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－１６９６９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭６２－１５０５８７（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０３Ｂ １３／００－１３／２６

Ｆ０３Ｂ １７／００－１７／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

タービンと、
前記タービンに取り付けられたタービンシャフトと、
前記タービンシャフトによる回転駆動力を受けて発電する発電機を含む発電ポッドと、
前記発電ポッドに対する前記タービンシャフトの位置を前記タービンの径方向に移動可能なシャフト移動機構と、を備え、
前記シャフト移動機構は、前記タービンシャフトを回転可能に支持する軸受と、前記タービンの径方向に延在し前記軸受を支持する支持部材と、前記支持部材を前記タービンの径方向に移動させる駆動部と、を含む、
水流発電システム。

【請求項2】

前記発電機の回転軸と、前記タービンシャフトとを連結する自在継手を備え、
前記タービンシャフトは、前記回転軸に対して移動可能である、
請求項１に記載の水流発電システム。

【請求項3】

水平方向に対する前記発電ポッドの傾きを検出する姿勢検出部と、
前記発電ポッドの傾きに基づいて、前記タービンシャフトの位置を制御する制御部と、
を更に備える請求項１又は２に記載の水流発電システム。

【請求項4】

タービンと、
前記タービンに取り付けられたタービンシャフトと、
前記タービンシャフトによる回転駆動力を受けて発電する発電機を含む発電ポッドと、
前記発電ポッドに対する前記タービンシャフトの位置を前記タービンの径方向に移動可能なシャフト移動機構と、
水平方向に対する前記発電ポッドの傾きを検出する姿勢検出部と、
前記発電ポッドの傾きに基づいて、前記タービンシャフトの位置を制御する制御部と、
を備える水流発電システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、水流発電システムに関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、水底のシンカーに対して係留され、水中を浮遊しながら発電する水流発電装置がある（例えば特許文献１参照）。水流発電装置は、水流を受けて回転するタービンと、タービンの回転駆動力を受けて発電する発電機と、発電機を収容し水中を浮遊する発電ポッドと、を備える。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１７－１３７２１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来の水流発電装置では、タービンの回転中心となるタービンシャフトは、発電ポッドに対して、同じ位置で回転する。本開示は、発電ポッドに対するタービンシャフトの位置を変更可能な水流発電システムを説明する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の一態様に係る水流発電システムは、タービンと、タービンに取り付けられたタービンシャフトと、タービンシャフトによる回転駆動力を受けて発電する発電機を含む発電ポッドと、発電ポッドに対するタービンシャフトの位置をタービンの径方向に移動可能なシャフト移動機構と、を備え、シャフト移動機構は、タービンシャフトを回転可能に支持する軸受と、タービンの径方向に延在し軸受を支持する支持部材と、支持部材をタービンの径方向に移動させる駆動部と、を含む。

【0006】

水流発電システムのタービンは、水中に配置されて水流を受けて回転する。タービンは、タービンシャフトを回転中心として回転する。タービンの回転は、タービンシャフトを介して発電機に伝達される。この発電システムは、シャフト移動機構を備えるので、発電ポッドに対するタービンシャフトの位置を、タービンの径方向に移動させることができる。

【0007】

また、本開示の一態様に係る水流発電システムにおいて、シャフト移動機構は、タービンシャフトを回転可能に支持する軸受と、タービンの径方向に延在し、軸受を支持する支持部材と、支持部材をタービンの径方向に移動させる駆動部と、を含んでいる。これにより、軸受を支持する支持部材を移動させて、タービンシャフトの位置を変えることができる。

【0008】

いくつかの態様において、水流発電システムは、発電機の回転軸と、タービンシャフトとを連結する自在継手を備え、タービンシャフトは、回転軸に対して移動可能である構成でもよい。これにより、発電機の回転軸に対して、タービンシャフトの位置を変えることができる。発電機の位置を変えずに、タービンシャフトの位置を変えることができる。

【0009】

本開示の一態様に係る水流発電システムは、タービンと、タービンに取り付けられたタービンシャフトと、タービンシャフトによる回転駆動力を受けて発電する発電機を含む発電ポッドと、発電ポッドに対するタービンシャフトの位置をタービンの径方向に移動可能なシャフト移動機構と、水平方向に対する発電ポッドの傾きを検出する姿勢検出部と、発電ポッドの傾きに基づいて、タービンシャフトの位置を制御する制御部と、を備えている。この水流発電システムは、タービンシャフトの位置を変更して、タービンの位置を変化させて、発電ポッドに作用するモーメントを変化させることができる。その結果、発電ポッドの傾きを変化させることができる。

【発明の効果】

【0010】

本開示の発電システムによれば、発電ポッドに対するタービンシャフトの位置を変更して、タービンの回転中心を移動させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本開示の一実施形態に係る水中浮遊式発電システムを示す概略図である。

【図2】図１中の発電ポッドを示す断面図である。

【図3】図３（ａ）は、傾斜した状態の発電ポッドを示す概略図である。図３（ｂ）は、タービンシャフト移動後の発電ポッドを示す概略図である。図３（ｃ）は、発電ポッドに作用するモーメントを示す概略図である。図３（ｄ）は、姿勢が修正された後の発電ポッドを示す概略図である。

【図4】水中浮遊式発電システムの制御ユニットを示すブロック構成図である。

【図5】タービンシャフトの移動制御の手順を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本開示の好適な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において同一部分又は相当部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

【0013】

図１に示される水中浮遊式発電システム（水流発電システム）１は、例えば海水中に設置され、海流ＦＷを利用して発電を行う。以下、水中浮遊式発電システム１を「発電システム１」と記す。また、海流ＦＷの上流側を前側、海流ＦＷの下流側を後側として説明する。なお、図１～図３において、交差する３方向（Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向）を矢印で図示している。Ｘ方向は、水平方向であって、海流ＦＷに沿う方向である。Ｙ方向は、水平方向であって、Ｘ方向と交差する方向である。Ｚ方向は、鉛直方向である。

【0014】

発電システム１は、水流発電装置２を含む。以下、水流発電装置２を「発電装置２」と記す。発電装置２は、例えば左右に離間して配置された一対の発電ポッド３を備える。発電ポッド３は、水中を浮遊可能な浮体である。発電装置２は、一対の発電ポッド３間に配置された中央ポッドを備える構成でもよい。一対の発電ポッド３は、例えばクロスビーム（強度部材）によって連結されている。発電装置２は、一対の発電ポッド３を備えるものに限定されず、１つの発電ポッド３を備えるものでもよく、３つ以上の複数の発電ポッド３を備えるものでもよい。

【0015】

発電ポッド３の前部３ａは海流ＦＷの上流側に配置され、後部３ｂは海流ＦＷの下流側に配置されている。発電ポッド３の後部３ｂには、タービン４が設けられている。発電ポッド３は、例えば円筒状を成す容器を含み、タービン４を回転可能に支持している。タービン４として、いわゆるダウンウィンド型のタービンが採用されている。なお、タービン４は、アップウィンド型のタービンであってもよい。図２に示されるように、発電ポッド３は、タービン４の回転駆動力によって発電する発電機５を収容する。

【0016】

発電ポッド３は、図１に示されるように、海底Ｂに配置されたシンカー（又はアンカー）６に対して、係留索７を介して接続されている。シンカー６は例えば摩擦式のシンカーでもよく、その他のシンカーでもよい。アンカーは、パイル式のアンカーでもよく、サクション式のアンカーでもよく、その他のアンカーでもよい。

【0017】

係留索７の下端はシンカー６に接続され、係留索７の上端は発電ポッド３に接続されている。係留索７の上端は、例えば一対の発電ポッド３に対してそれぞれ接続されている。係留索７は、発電ポッド３に代えて、中央ポッドに接続されていてもよく、クロスビームに接続されていてもよい。発電ポッド３に対しては、例えば長さを調整することで発電ポッド３の深度を変えることが可能な深度調整用のロープ等は接続されていない。

【0018】

発電ポッド３には送電ケーブル８が接続されている。送電ケーブル８は、係留索７に沿って配置されていてもよい。送電ケーブル８の一端は、発電ポッド３内の発電機５に接続されている。送電ケーブル８の他端は、例えばシンカー６において、海底送電ケーブル９に接続されている。送電ケーブル８は、シンカー６に設けられた中継器（例えば変圧器を含む）を介して、海底送電ケーブル９に接続されている。海底送電ケーブル９は、海底Ｂに敷設されて、例えば地上の電力系統（外部電源等）に接続されている。発電機５によって発電された電力は、送電ケーブル８及び海底送電ケーブル９を通じて、電力系統に送電される。同様に、電力系統から発電ポッド３に給電することもできる。

【0019】

図２に示されるように、タービン４は、ハブ１０と、ハブ１０に設けられた複数枚（例えば２枚）のブレード１１と、を含んでいる。ダウンウィンド型のタービンを採用した発電システム１においては、海流ＦＷの向きを基準として、発電ポッド３の下流側にブレード１１が配置されている。

【0020】

ハブ１０には、回転中心となるタービンシャフト１２が連結されている。タービンシャフト１２は、ハブ１０及びブレード１１と一体となって回転する。タービンシャフト１２は、後述するジョイントユニット２１を介して、発電機５の回転軸１３と連結されている。回転軸１３は、タービンシャフト１２が延在する方向に沿って配置されている。タービン４の回転軸線Ｌ４は、発電機５の回転軸１３の回転軸線Ｌ５と平行に配置されている。図２に示す状態において、回転軸線Ｌ４，Ｌ５は、Ｘ方向に延在している。回転軸１３は、発電ポッド３の中心軸線に沿って配置されている。ブレード１１の回転による駆動力は、タービンシャフト１２を介して、発電機５の回転軸１３に伝達される。例えば、発電ポッド３には、回転軸１３の回転数を計測する回転数センサが設けられている。回転数センサには、レゾルバ又はエンコーダ等が搭載されている。検出した回転数に関する情報は、後述する制御ユニット３１（図４参照）に送信される。

【0021】

発電システム１において、ブレード１１のピッチ角度は可変になっている。発電システム１は、ブレード１１のピッチ角度を調整可能なピッチ角度調整装置を備える。ピッチ角度調整装置は、例えば油圧式の駆動装置と、ブレード軸とを備える。より詳細には、各ブレード１１の基端部には、ブレード軸が設けられている。このブレード軸に、駆動装置が連結されている。駆動装置は、例えばハブ１０内に搭載される。駆動装置は、例えば、歯車機構を含んでいる。駆動装置としては、公知の機構を用いることができる。駆動装置は、ブレード軸を回転させて、ブレード１１のピッチ角度を任意の角度に調整可能である。駆動方法は、油圧でなくとも良く、電動モータ等を用いる電動式の駆動方法でもよい。

【0022】

また、駆動装置には、ブレード１１のピッチ角度を検出するピッチ角度センサが設けられている。ブレード１１のピッチ角度とは、ブレード軸の軸回りの回転角度である。ピッチ角度センサには、例えばレゾルバ又はエンコーダ等を搭載されている。発電システム１では、ピッチ角度を変えることで、発電ポッド３に作用するタービンスラスト力の大きさを変化させることができる。

【0023】

発電システム１は、浮力調整機構３８を備える（図４参照）。浮力調整機構３８は、発電ポッド３に搭載されている。浮力調整機構３８は、発電ポッド３との間で例えば海水を注排水して発電ポッド３を含む浮体全体の重量を変化させる。浮力調整機構３８は、発電ポッド３内に設けられたタンクと、タンクと発電ポッド３の外部とを接続する注排水管と、注排水管に設けられたポンプとを含む。タンクは、所定の容量を有する貯水タンクである。ポンプは、タンクに水（例えば、海水）を注排水する。ポンプは、例えば発電機５で発電された電力によって駆動される。ポンプは、例えば送電ケーブル８を用いて供給された電力によって駆動されるものでもよい。また、ポンプは、発電ポッド３に搭載されたバッテリから供給された電力によって駆動されてもよい。浮力調整機構３８は、発電ポッド３に設けられているものに限定されず、発電ポッド３に連結された他のポッドに設けられていてもよい。

【0024】

ここで、発電システム１は、発電ポッド３に対するタービンシャフト１２の位置をタービン４の径方向に移動可能なシャフト移動機構１４を備えている。図２示される状態において、タービンシャフト１２は例えばＺ方向に移動可能となっている。

【0025】

発電ポッド３のタービン４側の壁体１５には、板厚方向に貫通する開口部１６が設けられている。壁体１５は、発電ポッド３の円筒部の一方の開口を覆うように配置されている。開口部１６は、Ｘ方向から見て、壁体１５の中央に配置されている。タービンシャフト１２は、開口部１６を貫通し、発電ポッド３の内部から外部まで延びている。開口部１６の内径は、タービンシャフト１２の外径よりも大きい。開口部１６の大きさは、タービンシャフト１２の移動範囲に対応している。開口部１６は、例えば、長穴形状でもよく、円形でもよく、その他の形状でもよい。

【0026】

発電ポッド３の壁体１５の外面には、ベローズ１７が設けられている。ベローズ１７は、開口部１６の周囲に設けられた蛇腹部である。ベローズ１７は、タービンシャフト１２が延在する方向に伸縮可能な筒状部を含む。ベローズ１７の一方の端部は、壁体１５の外面に密着している。ベローズ１７の他方の端部には、シール部（水密構造）が設けられている。これにより、発電ポッド３内への海水の浸入が防止されている。なお、その他の水密構造によって、発電ポッド３内への海水の浸入を防止してもよい。

【0027】

発電ポッド３には、タービンシャフト１２を回転可能に支持する軸受１８が設けられている。シャフト移動機構１４は、軸受１８と、軸受１８を支持する支持ロッド（支持部材）１９と、支持ロッド１９を移動させる駆動部２０とを含む。タービンシャフト１２及び回転軸１３は、ジョイントユニット２１を介して接続されている。ジョイントユニット２１は、発電ポッド３の内部で、タービンシャフト１２と回転軸１３とを接続する。

【0028】

ジョイントユニット２１は、タービンシャフト１２の端部に連結された第１自在継手２２と、回転軸１３の端部に連結された第２自在継手２３と、これらの第１自在継手２２及び第２自在継手２３を連結する連結棒２４とを含む。タービンシャフト１２は、第１自在継手２２によって、連結棒２４に対する角度が自由に変化する。連結棒２４は、第２自在継手２３によって、回転軸１３に対する角度が自由に変化する。

【0029】

軸受１８は、支持ロッド１９を介して、発電ポッド３に対して支持されている。支持ロッド１９は、棒状の部材であり、タービン４の径方向に延在している。支持ロッド１９の長手方向は、タービンシャフト１２の移動方向に沿って配置されている。図２に示す状態において、支持ロッド９はＺ方向に延在している。支持ロッド９は、その他の方向に沿って配置されていてもよい。支持ロッド１９の一端は、軸受１８に連結されている。軸受１８は、支持ロッド１９と一体となって移動する。支持ロッド１９の他端は、駆動部２０に連結されている。

【0030】

駆動部２０は、例えば電動モータを含む。駆動部２０は、発電ポッド３の側壁２５に対して固定されている。側壁２５は、発電ポッド３の円筒部を構成する壁体である。駆動部２０は、電動モータの出力を支持ロッド１９に伝達する動力伝達機構を含む。動力伝達機構は、例えば、電動モータの回転軸に設けられた歯車（ピニオン）と、支持ロッド１９に設けられた歯（ラック）とを含む。これにより、電動モータの出力が、支持ロッド１９に伝達される。支持ロッド１９は、その長手方向に移動して、軸受１８を移動させる。駆動部２０は、例えば油圧シリンダを含んでもよい。駆動部２０は、油圧シリンダによって、支持ロッド１９をその長手方向に移動させてもよい。シャフト移動機構１４は、支持ロッド１９の移動方向を案内するガイド機構を備えていてもよい。

【0031】

また、発電機５は、支持台２６によって支持されて、発電ポッド３の側壁２５に対して固定されている。支持台２６及び駆動部２０は、タービンシャフト１２の周方向において、例えば同じ位置に配置されていてもよい。支持台２６及び駆動部２０は、例えば、鉛直方向の下方から支持されて、発電ポッド３に対して固定されている。支持台２６及び駆動部２０は、タービンシャフト１２の周方向において、異なる位置に配置されていてもよい。また、駆動部２０及び支持ロッド１９は、タービンシャフト１２が延在する方向において、変位するものでもよい。

【0032】

シャフト移動機構１４は、駆動部２０によって支持ロッド１９を移動させて、軸受１８及びタービンシャフト１２を移動させる。軸受１８及びタービンシャフト１２は、支持ロッド１９の長手方向に移動する。これにより、発電ポッド３に対して、タービンシャフト１２及びタービン４を移動させることができる。

【0033】

次に図３を参照して、発電ポッド３の姿勢の修正について説明する。発電装置２の重心Ｇは、発電ポッド３の長手方向において、発電ポッド３の中央よりも前部３ａ側に配置されている。また、発電装置２の重心Ｇは、図３（ｄ）に示されるように、軸線Ｌ５がＸ方向に延在している状態において、軸線Ｌ５よりも下方に配置されている。発電装置２の重心Ｇはその他の位置でもよい。例えば軸線Ｌ５は、発電ポッド３の中心軸線に沿って延在している。

【0034】

図３（ａ）では、軸線Ｌ５がＸ方向に対して傾斜している状態を示している。例えば、軸線Ｌ５上において、発電ポッド３の後部３ｂは、発電ポッド３の前部３ａよりも高い位置に配置されている。この状態において、タービン４のハブ１０は、発電ポッド３の前部３ａよりも高い位置に配置されている。

【0035】

図３（ａ）に示される状態では、タービンシャフト１２が延在する方向を示す軸線Ｌ４は、例えば軸線Ｌ５と一致している。この状態から図３（ｂ）に示されるように、タービンシャフト１２を移動させる。具体的には、軸線Ｌ５と交差する方向において、重心Ｇから離れる方向にタービンシャフト１２を移動させる。タービンシャフト１２は、位置Ｐ１（図２参照）に配置される。

【0036】

タービンシャフト１２を移動させると、図３（ｃ）に示されるように、タービンスラスト力Ｐ４が作用する位置が変化する。タービンスラスト力Ｐ４は、タービン４が回転することで発電ポッド３に対して生じる力であり、タービンシャフト１２の軸線方向に沿う力である。軸線Ｌ５と交差する方向において、タービンスラスト力Ｐ４が作用する位置が、重心Ｇから離れることで、発電ポッド３に作用するモーメントＭが変化する。このモーメントＭによって、発電ポッド３の後部３ｂには、Ｙ方向に延在する軸線周りに、下向きの力が大きくなる。これにより、発電ポッド３の後部３ｂは下向きに変位し、発電ポッド３の前部３ａは上向きに変位する。そして、図３（ｄ）に示されるように、発電ポッド３の軸線Ｌ５がＸ方向と沿うように、発電ポッド３の姿勢が修正される。例えば、海流ＦＷの向きと、発電ポッド３の軸線Ｌ５と平行となるように、発電ポッド３及びタービン４の姿勢を修正してもよい。

【0037】

次に図４を参照して、タービンシャフトの移動を制御するシャフト移動制御システムについて説明する。シャフト移動制御システムは、制御ユニット３１を含む。制御ユニット３１は、発電ポッド３に収容されている。制御ユニット３１は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit)、ＲＯＭ(Read Only Memory)、およびＲＡＭ(Random Access Memory)等のハードウェアと、ＲＯＭに記憶されたプログラム等のソフトウェアとから構成されたコンピュータである。

【0038】

制御ユニット３１には各種センサが接続されている。各種センサとしては、例えば深度センサ３６、姿勢検出部３７等がある。その他の各種センサとして、上記の回転数センサ、ピッチ角度センサ等が挙げられる。また、各種センサとして、タービンシャフト１２の位置を検出する位置検出部（ポジションメータ）が接続されていてもよい。

【0039】

深度センサ３６は、発電ポッド３の深度を検出する。深度センサ３６は、発電ポッド３に搭載されている。深度センサ３６としては、例えば、水圧を検知する圧力センサ等を用いることができる。深度センサ３６により検出される発電ポッド３の深度に関する情報は、制御ユニット３１に入力される。姿勢検出部３７は、発電ポッド３の姿勢を検出するセンサである。姿勢検出部３７としては、例えば、発電ポッド３のピッチ角度（傾き）を検出するジャイロセンサを用いることができる。姿勢検出部３７により検出される発電ポッド３のピッチ角度の情報は、制御ユニット３１に出力される。発電ポッド３のピッチ角度は、例えばＹ方向に延在する軸線周りの発電ポッド３の軸線Ｌ５の角度である。

【0040】

制御ユニット３１は、入力部３２、判定部３３、制御部３４及び記憶部３５を備える。制御ユニット３１には、浮力調整機構３８及びシャフト移動機構１４が電気的に接続されている。

【0041】

入力部３２は、各種センサから出力された情報を入力する。入力部３２は、深度センサ３６から発電ポッド３の深度に関する情報を入力する。入力部３２は、姿勢検出部３７から発電ポッド３の姿勢に関する情報を入力する。

【0042】

判定部３３は、入力部３２で取得した情報に基づいて、タービンシャフト１２の位置を変更させるか否かを判定する。判定部３３は、例えば、発電ポッド３の姿勢に基づいて、タービンシャフト１２の位置を変更させるか否かを判定する。判定部３３は、発電ポッド３のピッチ角度が判定閾値よりも大きい場合に、タービンシャフト１２の位置を変更すると判定することができる。判定部３３は、発電ポッド３の深度に基づいて、タービンシャフト１２の位置を変更させるか否かを判定してもよい。例えば、発電ポッド３が水面近傍で浮遊している状態において、ブレード１１が水面から突出している場合に、タービンシャフト１２の位置を変更すると判定してもよい。これにより、タービンシャフト１２の位置を下げることで、ブレード１１が水面から突出しないようにすることができる。

【0043】

制御部３４は、タービンシャフト１２の位置を変更する際に、シャフト移動機構１４に指令信号を送信して、タービンシャフト１２を移動させる。制御部３４は、例えば、タービンシャフト１２の移動方向及び移動量について演算する。制御部３４は、タービンシャフト１２に対して、タービンシャフト１２の移動方向及び移動量に関する指令信号を送信する。また、制御部３４は、浮力調整機構３８に指令信号を送信して、タービンシャフト１２の移動に連動して、発電ポッド３の深度を変更してもよい。また、制御部３４は、タービンシャフト１２の移動に連動して、タービン４の回転数を変更してもよい。例えば、タービン４の回転数を変更して、発電ポッド３に作用するタービンスラスト力Ｐ４を変更してもよい。

【0044】

記憶部３５は、入力部３２に入力した情報を記憶する。また、記憶部３５は、判定部３３で使用される判定閾値に関する情報を記憶する。記憶部３５は、タービンシャフト１２の移動方向及び移動量を演算するために必要な情報を記憶する。必要な情報としては、例えば、発電装置２の重心Ｇの位置に関する情報、タービンスラスト力に関する情報などが挙げられる。

【0045】

次に、図５に示されるフローチャートを参照して、制御ユニット３１で実行されるタービンシャフトの移動制御の手順について説明する。ここでは、タービンシャフト１２を移動させて、発電ポッド３の姿勢を変更する場合について説明する。

【0046】

まず、姿勢検出部３７は、発電ポッド３の姿勢に関する情報として、発電ポッド３のピッチ角度を検出する（ステップＳ１）。制御ユニット３１の入力部３２は、姿勢検出部３７で検出した発電ポッド３の姿勢に関する情報を入力する。

【0047】

制御ユニット３１の判定部３３は、タービンシャフト１２の位置を変更するか否かを判定する（ステップＳ２）。判定部３３は、例えば発電ポッド３のピッチ角度が判定閾値を超える場合に、タービンシャフト１２の位置を変更すると判定する（ステップＳ２；ＹＥＳ）。判定部３３は、発電ポッド３のピッチ角度が判定閾値以下の場合に、タービンシャフトの位置を変更しないと判定する（ステップＳ２；ＮＯ）。タービンシャフト１２の位置を変更する場合には、ステップＳ３に進み、タービンシャフト１２の位置を変更しない場合には、ここでの処理を終了する。

【0048】

ステップＳ３では、制御ユニット３１の制御部３４は、シャフト移動機構１４に指令信号を送信して、シャフト移動機構１４を制御して、タービンシャフト１２の位置を変更する。例えば、図３（ａ）に示されるように発電ポッド３の前部３ａが下向きの姿勢となっている場合には、タービンシャフト１２の位置を上方の位置Ｐ１（図２参照）に移動させる。発電ポッド３の前部３ａが上向きの姿勢となっている場合には、タービンシャフト１２の位置を下方の位置Ｐ２に移動させる。

【0049】

このような発電システム１では、シャフト移動機構１４を備えるので、発電ポッド３に対するタービンシャフト１２の位置を、タービン４の径方向に移動させることができる。

【0050】

シャフト移動機構１４は、駆動部２０によって、支持ロッド１９を移動させて、軸受１８及びタービンシャフト１２を変位させる。これにより、ハブ１０及び１１をタービン４の径方向に移動させることができ、発電ポッド３に対するタービン４の回転中心を移動させることができる。

【0051】

発電システム１は、ジョイントユニット２１を備え、発電機５の回転軸１３と、タービンシャフト１２とが、第１自在継手２２及び第２自在継手２３を介して接続されている。これにより、回転軸１３に対して、タービンシャフト１２を変位させた状態で、タービンシャフト１２の回転を回転軸１３に伝達して、回転軸１３をその軸線周りに回転させることができる。発電システム１では、タービンシャフト１２及び回転軸１３を回転させながら、回転軸１３に対するタービンシャフト１２の相対的な位置を変えることができる。

【0052】

発電システム１は、Ｘ方向に対する発電ポッド３の姿勢を検出する姿勢検出部３７と、発電ポッド３の姿勢に基づいて、タービンシャフト１２の位置を制御する制御部３４と、を備える。発電システム１は、タービンシャフト１２の位置を変更して、タービン４の位置を変化させて、発電ポッド３に作用するモーメントＭを変化させることができる。これにより、発電ポッド３に作用するモーメントＭを変化させて、発電ポッド３の傾きを修正することができる。

【0053】

本開示は、前述した実施形態に限定されず、本開示の要旨を逸脱しない範囲で下記のような種々の変形が可能である。

【0054】

上記の実施形態では、タービンシャフト１２をタービン４の径方向のうち、上下方向（Ｚ方向）に移動させる場合について説明しているが、タービンシャフト１２の移動方向は、上下方向に限定されない。シャフト移動機構は、タービンシャフト１２をＹ方向に移動させてもよく、Ｚ方向及びＹ方向に対して傾斜する方向にタービンシャフト１２を移動させてもよい。シャフト移動機構は、異なる方向に延在する複数の支持ロッド１９を備える構成でもよい。シャフト移動機構は、例えば発電ポッド３に対して、駆動部２０を移動させてもよい。シャフト移動機構は、複数の支持ロッド１９に対して、それぞれ駆動部２０を備える構成でもよい。

【0055】

上記の実施形態では、発電機５の回転軸１３に対して、タービンシャフト１２を移動させているが、発電システムはその他の構成でもよい。発電システムは、発電ポッド３に対する発電機５の位置をタービン４の径方向に移動させる発電機移動機構を備える構成でもよい。これにより、発電機５と共に、タービンシャフト１２を移動させることができる。発電機移動機構は、例えば駆動部（電動モータ、油圧シリンダ）及びガイド部（ガイド溝、ガイドレール）を備えていてもよい。

【0056】

上記の実施形態では、自在継手を介して、タービンシャフト１２の回転を、回転軸１３に伝達しているが、タービンシャフト１２の回転力を回転軸１３に伝達する動力伝達機構は、その他の構成でもよい。この動力伝達機構は、例えば、複数の歯車、動力伝達ベルト、動力伝達軸等を含んでもよい。

【0057】

上記の実施形態では、水中浮遊式発電システム１について説明しているが、水流発電システムは、例えば潮流発電システムでもよく、その他の水流を利用した発電システムでもよい。また、水流発電システムは、海中に設置されるものに限定されず、河川、湖等に設置されるものでもよく、その他の場所に設置されるものでもよい。また、発電システムは、例えば船舶等の移動体に接続されて移動しながら発電するものでもよい。

【符号の説明】

【0058】

１ 発電システム（水中浮遊式発電システム、水流発電システム）
２ 発電装置（水流発電装置）
３ 発電ポッド
４ タービン
５ 発電機
１２ タービンシャフト
１３ 回転軸（発電機の回転軸）
１４ シャフト移動機構
１８ 軸受
１９ 支持ロッド（支持部材）
２０ 駆動部
２２ 第１自在継手
２３ 第２自在継手
３４ 制御部
３７ 姿勢検出部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】