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特開2024-119961水駆動の長尺コンベヤタービンおよび水駆動の長尺コンベヤタービンを使用する方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024119961
(43)【公開日】2024-09-03
(54)【発明の名称】水駆動の長尺コンベヤタービンおよび水駆動の長尺コンベヤタービンを使用する方法
(51)【国際特許分類】
   F03B 9/00 20060101AFI20240827BHJP
【FI】
F03B9/00
【審査請求】有
【請求項の数】37
【出願形態】OL
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2024095744
(22)【出願日】2024-06-13
(62)【分割の表示】P 2022573804の分割
【原出願日】2021-02-10
(31)【優先権主張番号】16/787,769
(32)【優先日】2020-02-11
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(71)【出願人】
【識別番号】522320268
【氏名又は名称】マイケル・ダブリュー・エヌ・ウィルソン
(71)【出願人】
【識別番号】522320279
【氏名又は名称】スチュアート・ピー・モアー
(74)【代理人】
【識別番号】100118902
【弁理士】
【氏名又は名称】山本 修
(74)【代理人】
【識別番号】100106208
【弁理士】
【氏名又は名称】宮前 徹
(74)【代理人】
【識別番号】100196508
【弁理士】
【氏名又は名称】松尾 淳一
(74)【代理人】
【識別番号】100210398
【弁理士】
【氏名又は名称】横尾 太郎
(72)【発明者】
【氏名】マイケル・ダブリュー・エヌ・ウィルソン
(72)【発明者】
【氏名】スチュアート・ピー・モアー
(57)【要約】      (修正有)
【課題】いかなる速さで流れる水からもエネルギーを抽出することができる水駆動タービンを提供する。
【解決手段】水駆動タービンは、進行逆転ターンによって接続される下流および上流直線路を伴う長尺エンドレスコンベヤを有する。コンベヤに取り付けられたパドルは、下流直線路路上では水流に対して高い抵抗を、上流直線路上では水流または大気に対して低い抵抗を提示し、この差により、水の流れが、様々なエネルギー利用システムへの接続を容易にする動力取り出し軸に接続されるコンベヤを連続的に駆動することを可能にする。
【選択図】図7
【特許請求の範囲】
【請求項1】
水の流れの中での使用のためのタービンであって、
下流直線路および上流直線路を有するエンドレス長尺コンベヤと、
前記下流直線路から前記水の流れの中への下方延長のため、および前記上流直線路から前記水の流れの外への上方延長のための、前記コンベヤに沿って離間され、前記コンベヤに固定され、前記コンベヤから外向きに延びるパドルと
を備える、
タービン。
【請求項2】
前記コンベヤは、
配備モードにおいて、外部駆動に応答して前記タービンを1つの場所から別の場所へ漸進させ、
動作モードにおいて、前記水の流れに応答して前記タービンに電力を生成させる、
請求項1に記載のタービン。
【請求項3】
前記パドルの各々は、異なる形状、サイズ、および迎え角のうちの少なくとも1つを有する交換パドルと独立して交換可能である、
請求項1に記載のタービン。
【請求項4】
対応する独立して調節可能な係留線を有する多点システム、および単点揺動係留線のうちの一方をさらに備える、
請求項1に記載のタービン。
【請求項5】
前記タービンのフレームに取り付けられる少なくとも1つのモジュールをさらに備え、
前記少なくとも1つのモジュールは、前記タービンのレベルを前記水の流れの中で所定の高さに設定するために、充分な量の、浮力媒体およびバラスト媒体のうちの一方を含有することができる、
請求項1に記載のタービン。
【請求項6】
前記量は、前記水の流れの中の前記タービンの前記高さを変更することができるようにするために可変である、
請求項5に記載のタービン。
【請求項7】
少なくとも1つの他のモジュールをさらに備え、
前記モジュールは、各前記モジュール内の前記量の独立した変動を可能にするためにマニホールド化される、
請求項6に記載のタービン。
【請求項8】
バラスト充填された脚部をさらに備える、
請求項1に記載のタービン。
【請求項9】
水の流れの中での使用のためのタービンであって、
下流直線路および上流直線路を有する長尺エンドレスコンベヤと、
前記下流直線路上にあるときの高抵抗向きと、前記上流直線路上にあるときの低抵抗向きとの間で揺動するように、前記コンベヤに沿って離間され、前記コンベヤに蝶番接続されるパドルであって、前記高抵抗向きのいずれかにあるとき、前記水の流れによって下流に駆動され、前記エンドレスコンベヤを前記下流直線路および前記上流直線路に沿って進行させる、パドルと
を備える、
タービン。
【請求項10】
前記コンベヤは、
配備モードにおいて、外部駆動に応答して前記タービンを1つの場所から別の場所へ漸進させ、
動作モードにおいて、前記水の流れに応答して前記タービンに電力を生成させる、
請求項9に記載のタービン。
【請求項11】
前記パドルの各々は、異なる形状、サイズ、および迎え角のうちの少なくとも1つを有する交換パドルと独立して交換可能である、
請求項9に記載のタービン。
【請求項12】
対応する独立して調節可能な係留線を有する多点システム、および単点揺動係留線のうちの一方をさらに備える、
請求項9に記載のタービン。
【請求項13】
前記タービンのフレームに取り付けられる少なくとも1つのモジュールをさらに備え、
前記少なくとも1つのモジュールは、前記タービンのレベルを前記水の流れの中で所定の高さに設定するために、充分な量の、浮力媒体およびバラスト媒体のうちの一方を含むことができる、
請求項9に記載のタービン。
【請求項14】
前記量は、前記水の流れの中の前記タービンの前記高さを変更することができるようにするために可変である、
請求項13に記載のタービン。
【請求項15】
少なくとも1つの他のモジュールをさらに備え、
前記モジュールは、各前記モジュール内の前記量の独立した変動を可能にするためにマニホールド化される、
請求項14に記載のタービン。
【請求項16】
前記タービンが前記水の流れの表面に乗ることを防ぎ、前記水の流れの中で前記タービンを水平にしようとするバラスト充填された脚部をさらに備える、
請求項9に記載のタービン。
【請求項17】
前記パドルのうちの対応するものと前記コンベヤとの間に接続されて、それらの対応する前記パドルが、前記下流直線路上にあるときの最大高抵抗向きを超えて揺動することを防ぐ、独立したロープをさらに備える、
請求項9に記載のタービン。
【請求項18】
前記上流直線路上にあるときの前記パドルを下流の水の流れによる直撃から防護するシュラウドをさらに備える、
請求項9に記載のタービン。
【請求項19】
逆転する水の流れにおける使用のためのタービンであって、
逆流方向の直線路を有する長尺エンドレスコンベヤと、
下流前記直線路から前記逆転する水の流れの中への下方延長のため、および上流前記直線路から前記逆転する水の流れの外への上方延長のために、前記コンベヤに沿って離間され、前記コンベヤに交互に逆方向に蝶番接続されるパドルであって、奇数の前記交互に蝶番接続されるパドルが、1つの方向の水の流れの間、前記下流直線路上にあるときの高抵
抗向き内で揺動するためのものであり、偶数の前記交互に蝶番接続されるパドルが、反対方向の水の流れの間、前記下流直線路上にあるときの高抵抗向き内で揺動するためのものであり、すべての前記交互に蝶番接続されるパドルが、両方向の水の流れの間、上流直線路上にあるときの低抵抗向き内で揺動するためのものである、パドルと、
前記コンベヤを、前記上流直線路上にあるとき前記水の流れの外に延びる前記パドルと前記逆転する水の流れの中で整列状態に維持する係留線システムと
を備え、
前記逆転する水の流れの間、前記下流直線路上の交互のパドルは、高抵抗向きにあり、前記コンベヤを、いずれかの方向にある前記水の流れの間、連続して駆動させる、
タービン。
【請求項20】
前記コンベヤは、
外部駆動に応答して前記タービンを1つの場所から別の場所へ漸進させる配備モード、 前記逆転する水の流れに応答して前記タービンに電力を生成させる動作モード、
のうちの一方にある、
請求項19に記載のタービン。
【請求項21】
前記コンベヤは、水平軸および垂直軸のうちの一方の周りを進行する、
請求項19に記載のタービン。
【請求項22】
前記上流直線路上の前記パドルを下流の水の流れによる直撃から防護するシュラウドをさらに備える、
請求項19に記載のタービン。
【請求項23】
逆転する水の流れにおける使用のためのタービンであって、
逆流方向の直線路を有する長尺エンドレスコンベヤと、
前記コンベヤに沿って離間され、前記コンベヤに交互に逆方向に蝶番接続されるパドルであって、奇数の前記交互に蝶番接続されるパドルが、1つの方向の水の流れにおいて、下流直線路上にあるときの高抵抗向き内で揺動するためのものであり、偶数の前記交互に蝶番接続されるパドルが、反対方向の水の流れにおいて、前記下流直線路上にあるときの高抵抗向き内で揺動するためのものであり、すべての前記交互に蝶番接続されるパドルが、両方向の水の流れにおいて、上流直線路上にあるときの低抵抗向き内で揺動するためのものである、パドルと、
前記コンベヤを、前記逆流方向の直線路上の前記水の流れの中の前記パドルと前記逆転する水の流れ内で完全に整列状態に維持する係留線システムと
前記上流直線路上にあるときの前記パドルを下流の水の流れによる直撃から防護するシュラウドと
を備え、
いずれかの方向にある前記水の流れの間、前記下流直線路上の交互のパドルは、高抵抗向きにあり、前記コンベヤを、いずれかの方向にある前記水の流れの間、連続して駆動させる、
タービン。
【請求項24】
前記コンベヤは、
外部駆動に応答して前記タービンを1つの場所から別の場所へ漸進させる配備モード、
前記逆転する水の流れに応答して前記タービンに電力を生成させる動作モード、
のうちの一方にある、
請求項23に記載のタービン。
【請求項25】
前記エンドレスコンベヤは、水平軸および垂直軸のうちの一方の周りを進行する、
請求項23に記載のタービン。
【請求項26】
エネルギー変換の方法であって、
水流エネルギーを電気エネルギーへと変換するのに好適な形状、サイズ、および迎え角の外向きに延びる離間したパドルを、長尺エンドレスコンベヤに固定することと、
前記コンベヤから上方に延びるパドルが少なくとも部分的に前記水の流れの表面より上にあり、前記コンベヤから下方に延びるパドルが前記水の流れの表面より下にある高さで、前記コンベヤを水の流れの中に長手方向に整列させることと、
前記コンベヤを前記整列された向きに緊締することと、
前記水の流れに、前記コンベヤから下方に延びるパドルを下流に推進させて前記コンベヤを回転させることと
を含む、
方法。
【請求項27】
前記コンベヤを1つの場所から別の場所へ漸進させるのに好適な形状、サイズ、および迎え角のパドルを、前記コンベヤに最初に固定することと、
外部電源によって前記コンベヤを駆動することと
をさらに含む、請求項26に記載の方法。
【請求項28】
前記コンベヤを整列させることが、
浮遊媒体およびバラスト媒体のうちの一方を、前記コンベヤのフレームに取り付けられるレベル制御モジュール内へ注入することと、
浮遊媒体およびバラスト媒体のうちの前記注入された一方の量を変化させて、前記水の流れの中の前記コンベヤの高さを変更することと
を含む、
請求項26に記載の方法。
【請求項29】
前記コンベヤを整列させることが、
前記水の流れの中に前記コンベヤを位置付けるために独立して調節可能な少なくとも2つの係留線を、前記コンベヤのフレームに取り付けることにより先行される、
請求項26に記載の方法。
【請求項30】
前記コンベヤを整列させることが、
前記コンベヤを岸から前記水の流れへ輸送するために前記係留線を独立して調節することにより先行される、
請求項29に記載の方法。
【請求項31】
前記コンベヤを整列させることが、
前記コンベヤを潮汐流の方向に維持するように適合される単点揺動係留線を、前記コンベヤのフレームに取り付けることにより先行される、
請求項26に記載の方法。
【請求項32】
エネルギー変換の方法であって、
水流エネルギーを電気エネルギーへと変換するのに好適な形状、サイズ、および迎え角のパドルを、間隔を置いて長尺エンドレスコンベヤに蝶番接続することであって、前記パドルが、高抵抗向きおよび低抵抗向き内で揺動するように制限されることと、
前記蝶番接続されたパドルが、前記コンベヤの上流直線路上にあるとき、前記低抵抗向き内で少なくとも部分的に水の流れの表面より上に延び、前記コンベヤの下流直線路上にあるとき、前記高抵抗向き内で前記水の流れの中へ完全に延びる高さで、前記コンベヤを
前記水の流れの中に長手方向に整列させることと、
前記コンベヤを前記整列された向きに緊締することと、
前記水の流れに、前記コンベヤの前記下流直線路上のパドルを推進させて前記コンベヤを回転させることと
を含む、
方法。
【請求項33】
前記コンベヤを1つの場所から別の場所へ漸進させるのに好適な形状、サイズ、および迎え角のパドルを、前記コンベヤに蝶番接続することと、
外部電源を作動させて、前記コンベヤを前記別の場所へ駆動させることと、
前記コンベヤを1つの場所から別の場所へ漸進させるのに好適な形状、サイズ、および迎え角のパドルを、前記コンベヤから外すことと
により先行される、
請求項32に記載の方法。
【請求項34】
前記コンベヤを整列させることが、
浮遊媒体およびバラスト媒体のうちの一方を、前記コンベヤのフレームに取り付けられるレベル制御モジュール内へ注入することと、
浮遊媒体およびバラスト媒体のうちの前記注入された一方の量を変化させて、前記水の流れの中の前記コンベヤの高さを変更することと
を含む、
請求項32に記載の方法。
【請求項35】
前記コンベヤを整列させることが、
前記水の流れの中に前記コンベヤを位置付けるように適合される少なくとも2つの独立して調節可能な係留線を、前記コンベヤのフレームに取り付けることにより先行される、
請求項32に記載の方法。
【請求項36】
前記取り付けることの後に、前記コンベヤを岸から前記水の流れへ輸送するために前記係留線を独立して調節することが続く、
請求項35に記載の方法。
【請求項37】
前記コンベヤを整列させることが、
前記コンベヤを潮汐流の方向に維持するように適合される単点揺動係留線を、前記コンベヤのフレームに取り付けることにより先行される、
請求項32に記載の方法。
【請求項38】
エネルギー変換の方法であって、
水流エネルギーを電気エネルギーへと変換するのに好適な形状、サイズ、および迎え角のパドルを、間隔を置いて長尺エンドレスコンベヤに蝶番接続することであって、前記パドルが、最大抵抗向きと最小抵抗向きとの間で揺動するように制限されることと、
前記蝶番接続されたパドルが、前記コンベヤの上流直線路および下流直線路上にあるとき、水の流れの表面より下にあり、前記コンベヤの下流直線路上にあるとき高抵抗向き内にあり、前記上流直線路上にあるとき低抵抗向き内にある高さで、前記コンベヤを前記水の流れの中に長手方向に整列させることと、
前記コンベヤを前記整列された向きに緊締することと、
前記水の流れに、前記コンベヤの前記下流直線路上のパドルを推進させて前記エンドレスコンベヤを回転させることと
を含む、
方法。
【請求項39】
前記コンベヤを1つの場所から別の場所へ漸進させるのに好適な形状、サイズ、および迎え角のパドルを、前記コンベヤに蝶番接続することと、
外部電源を作動させて、前記コンベヤを前記別の場所へ駆動させることと、
前記コンベヤを1つの場所から別の場所へ漸進させるのに好適な形状、サイズ、および迎え角のパドルを、前記コンベヤから外すことと
により先行される、
請求項38に記載の方法。
【請求項40】
前記コンベヤを整列させることが、
前記水の流れの中に前記コンベヤを位置付けるように適合される少なくとも2つの独立して調節可能な係留線を、前記コンベヤのフレームに取り付けることにより先行される、
請求項38に記載の方法。
【請求項41】
前記取り付けることの後に、前記コンベヤを岸から前記水の流れへ輸送するために前記係留線を独立して調節することが続く、
請求項40に記載の方法。
【請求項42】
前記コンベヤを整列させることが、
前記コンベヤを潮汐流の方向に維持するように適合される単点揺動係留線を、前記コンベヤのフレームに取り付けることにより先行される、
請求項38に記載の方法。
【請求項43】
緊締することが、
前記水の流れの中の前記コンベヤの前記高さを調節することにより先行される、
請求項38に記載の方法。
【請求項44】
調節することが、
浮遊媒体およびバラスト媒体のうちの一方を、前記コンベヤのフレームに取り付けられるレベル制御コンパートメント内へ注入することと、
浮遊媒体およびバラスト媒体のうちの前記注入された一方の量を変化させて、前記水の流れの中の前記コンベヤの高さを変更することと
を含む、
請求項43に記載の方法。
【請求項45】
エネルギー変換の方法であって、
逆転する水流エネルギーを電気エネルギーへと変換するのに好適な形状、サイズ、および迎え角のパドルを、長尺エンドレスコンベヤに蝶番接続することであって、交互のパドルが、高抵抗向きおよび低抵抗向き内で反対方向に揺動するように制限され、奇数の前記パドルが、前記コンベヤの下流直線路上にあるとき高抵抗向き内で揺動し、偶数の前記パドルが、前記コンベヤの下流直線路上にあるとき高抵抗向き内で揺動し、すべての前記パドルが、前記コンベヤの上流直線路上で低抵抗向き内で揺動することと、
前記蝶番接続されたパドルが、前記コンベヤの上流直線路上にあるとき、少なくとも部分的に逆転する水の流れの表面より上に延び、前記コンベヤの下流直線路上にあるとき、前記水の流れの中へ完全に延びる高さで、前記コンベヤを前記水の流れの中に長手方向に整列させることと、
前記整列されたコンベヤを前記整列された向きに緊締することと、
流れに、逆流の1つの方向において、前記下流直線路上の奇数の前記パドルを推進させて前記コンベヤに電力を生成させ、および逆流の反対方向において、前記下流直線路上の偶数の前記パドルを推進させて前記コンベヤに電力を生成させることと
を含む、
方法。
【請求項46】
前記コンベヤを整列させることが、
少なくとも2つの調節可能な係留線を、前記コンベヤの各端に1つずつ、前記コンベヤのフレームに取り付けることにより先行され、
前記逆流経路内に前記コンベヤを位置付けるために前記係留線を独立して調節することが後に続く、
請求項45に記載の方法。
【請求項47】
エネルギー変換の方法であって、
逆転する水流エネルギーを電気エネルギーへと変換するのに好適な形状、サイズ、および迎え角のパドルを、長尺エンドレスコンベヤに蝶番接続することであって、交互のパドルが、高抵抗向きおよび低抵抗向き内で反対方向に揺動するように制限され、奇数の前記パドルが、前記コンベヤの下流直線路上にあるとき高抵抗向き内で揺動し、偶数の前記パドルが、前記コンベヤの下流直線路上にあるとき高抵抗向き内で揺動し、すべての前記パドルが、前記コンベヤの上流直線路上で低抵抗向き内で揺動し、前記上流直線路上のパドルが、前記下流の水の流れによる直撃から防護されることと、
前記パドルが前記逆流方向の直線路上で逆転する水の流れの中に完全にある高さで、前記コンベヤを前記水の流れの中に長手方向に整列させることと、
前記コンベヤを前記整列された向きに緊締することと、
流れに、逆流の1つの方向において、前記下流直線路上の奇数の前記パドルを推進させて前記コンベヤに電力を生成させ、および逆流の反対方向において、前記下流直線路上の偶数の前記パドルを推進させて前記コンベヤに電力を生成させることと
を含む、
方法。
【請求項48】
前記コンベヤを整列させることが、
少なくとも2つの調節可能な係留線を、前記コンベヤの各端に1つずつ、前記コンベヤのフレームに取り付けることにより先行され、
前記逆流経路内に前記コンベヤを位置付けるために前記係留線を独立して調節することが後に続く、
請求項47に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、一般に、機械エネルギーを電気エネルギーに変換することに関し、より詳細には、海洋潮汐ならびに河川および小川の流れなど、大量の水の動きによって生成される電力を利用することに関する。
【背景技術】
【0002】
流体動力タービンの2つの最も一般的なタイプは、軸流タービンおよびクロスフロータービンである。軸流タービンは、観覧車様のデバイスである。周囲ブレードが、中心軸線の周りを回転する。各ブレードは、車輪の底においてのみ駆動水流に対して垂直である。クロスフロータービンは、プロペラ様のデバイスである。中央軸上の放射状ブレードが、駆動水流に対して横方向の関係性で回転する。
【0003】
水車などの低落差タービンは、極端に低い効率を有する。したがって、落差がほとんどまたは全くない河川の区域は、軸水流発電のための経済的な資源ではない。フランシス、ペルトン、およびカプランなど、より伝統的なタービンは、動作に必要な圧力および速度を生成するために高落差の水を必要とする。したがって、落差がほとんどまたは全くない河川の区域は、交差水流発電のための経済的な資源では全くない。
【0004】
現在利用可能な潮流タービンの大半は、低効率であり、高速度の水の中での使用を対象とする。高速度要件は、配備に利用可能な場所を制限するが、これは、本来なら望ましい潮流領域が、多くの場合、ピーク電気需要から離れた過疎地域に位置するためである。
【0005】
多くの潮流タービンは、好適な水流条件の可用性を超える欠点を有する。多くの場合、大型クレーン船が、土台ならびにタービンを設置するために必要とされる。通常条件における設置は、極端に高額になり得、また異常気象条件が、設置費用を大いに増加させ得る。一旦設置されると、悪天候による深刻な損傷により、高い設置費用に加えて高い保守費用がかさみ得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
したがって、本発明の目的は、いかなる速さで流れる水からもエネルギーを抽出することができる水駆動タービンを提供することである。本発明の別の目的は、低速および高速水流において効率的である水駆動タービンを提供することである。本発明のさらなる目的は、浮遊しながら、水床にありながら、またはその間のいかなる深さにおいても動作が可能である水駆動タービンを提供することである。本発明の追加の目的は、岸から現場までけん引され得る水駆動タービンを提供することである。本発明の目的はまた、設置の現場までけん引または自己推進され得る水駆動タービンを提供することである。本発明のさらに別の目的は、浮遊ごみによるその構成要素の影響の大きさを軽減する水駆動タービンを提供することである。本発明のさらに別の目的は、キャビテーションのない水駆動タービンを提供することである。また、本発明の目的は、魚および哺乳動物に配慮した水駆動タービンを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明による固定パドル発電タービンは、水の流れを利用して、下流(down-streaming)直線路および上流(up-streaming)直線路を含む経路に沿ってエンドレスコンベヤを駆動させる。パドルは、コンベヤに沿って等しいまたは可変の
間隔で離間され、コンベヤに固定され、コンベヤから外向きに延びる。パドルは、下流直線路上では水の流れの中へ下方に、および上流直線路上では水の流れから外へ上方に延びる。下方に延びるパドルは、水の流れによって下流に駆動される。上方に延びるパドルの少なくともかなりの部分は、大気に対して駆動される。力の差のため、下流直線路上のパドルは、連続的にエンドレスコンベヤをその経路に沿って進行させる。
【0008】
各パドルは、動作のモードおよび水の流れの特徴に適するように異なる形状、サイズ、および/または迎え角の交換パドルと独立して交換可能である。配備モードにおいて、コンベヤは、外部駆動に応答してタービンを1つの場所から別の場所へ漸進させる。動作モードにおいて、コンベヤは、水の流れに応答してタービンに電力を生成させる。
【0009】
固定パドル発電タービンは、主に、水の流れの表面において動作することが意図され、対応する独立して調節可能な係留線を伴う多点システム、または単点揺動係留線を使用して係留され得る。タービンは、タービンを底で支持するためにタービンのフレームに装着される脚部を含み得る。脚部は、脚部が底についていないとき水中でのタービンの向きを安定させるためにバラスト充填され得る。固定パドル発電タービンは、タービンのフレームに装着され、タービンのレベルを水の流れの中の所定の高さに設定するために充分な量の浮力またはバラスト媒体を含有することができる1つまたは複数のモジュールを含み得る。浮力またはバラスト媒体の量は、水の流れの中のタービンの高さを変更することができるようにするために可変であってもよい。モジュールは、各モジュールにおいて浮力またはバラスト媒体の量の独立した変動を可能にするためにマニホールド化され得る。
【0010】
本発明による一方向蝶番接続パドル発電タービンは、水の流れを利用して、下流直線路および上流直線路を伴う経路に沿ってエンドレスコンベヤを駆動させる。パドルは、コンベヤに沿って等しいまたは可変の間隔で離間され、コンベヤに蝶番接続され、下流直線路上にあるときは高抵抗向き内で、また上流直線路上にあるときは低抵抗向き内で揺動するように制限される。対応するパドルとコンベヤとの間に接続される独立したロープは、下流直線路上のパドルが最大高抵抗向きを超えて揺動することを防ぐ。パドルは、それらの高抵抗向きにあるとき、水の流れによって下流に駆動され、エンドレスコンベヤをその経路に沿って連続して進行させる。
【0011】
各パドルは、動作のモードおよび水の流れの特徴に適するように異なる形状、サイズ、および/または迎え角の交換パドルと独立して交換可能である。配備モードにおいて、コンベヤは、外部駆動に応答してタービンを1つの場所から別の場所へ漸進させる。動作モードにおいて、コンベヤは、水の流れに応答してタービンに電力を生成させる。
【0012】
一方向蝶番接続パドル発電タービンは、水の流れの表面または表面下において動作することが意図され、対応する独立して調節可能な係留線を伴う多点システム、または単点揺動係留線を使用して係留され得る。タービンは、タービンを底で支持するためにタービンのフレームに装着される脚部を含み得る。脚部は、脚部が底についていないとき水中でのタービンの向きを安定させるためにバラスト充填され得る。一方向蝶番接続パドル発電タービンは、タービンのフレームに装着され、タービンのレベルを水の流れの中の所定の高さに設定するために充分な量の浮力またはバラスト媒体を含有することができる1つまたは複数のモジュールを含み得る。浮力またはバラスト媒体の量は、水の流れの中のタービンの高さを変更することができるようにするために可変であってもよい。モジュールは、各モジュールにおいて浮力またはバラスト媒体の量の独立した変動を可能にするようにマニホールド化され得る。
【0013】
本発明による双方向蝶番接続パドル発電タービンは、逆転する水の流れまたは潮汐流を利用して、逆流方向の直線路(oppositely streaming strai
ghtaways)を含む経路に沿ってエンドレスコンベヤを駆動させる。パドルは、コンベヤに沿って等しいまたは可変の間隔で離間され、コンベヤに交互に逆方向に蝶番接続される。逆転する水の流れの1つの方向において下流直線路上にあるとき、奇数のパドルは、高抵抗向き内で揺動する。逆転する水の流れの反対方向において下流直線路上にあるとき、偶数のパドルは、高抵抗向き内で揺動する。水の流れのいずれかの方向において上流直線路上にあるとき、すべてのパドルは、低抵抗向き内で揺動する。対応するパドルとコンベヤとの間に接続される独立したロープは、パドルが下流直線路上にあるとき最大高抵抗向きを超えて揺動するのを防ぐ。パドルは、それらの高抵抗向きにあるとき、水の流れによって下流に駆動され、エンドレスコンベヤをその経路に沿って連続して進行させる。
【0014】
各パドルは、動作のモードおよび水の流れの特徴に適するように異なる形状、サイズ、および/または迎え角の交換パドルと独立して交換可能である。配備モードにおいて、コンベヤは、外部駆動に応答してタービンを1つの場所から別の場所へ漸進させる。動作モードにおいて、コンベヤは、逆転する水の流れに応答して連続してタービンに電力を生成させる。
【0015】
双方向蝶番接続パドル発電タービンは、水の流れの表面または表面下で動作し得、逆転する水の流れ内でコンベヤを整列状態に維持するために、好ましくはタービンの各端において少なくとも1つ、対応する独立して調節可能な係留線を伴う多点係留システムを使用して、表面または表面下に係留され得る。タービンは、タービンを底で支持するためにタービンのフレームに装着される脚部を含み得る。
【0016】
脚部はまた、脚部が底についていないとき水中でのタービンの向きを安定させるためにバラスト充填され得る。双方向蝶番接続パドル発電タービンは、タービンのフレームに装着され、タービンのレベルを水の流れの中の所定の高さに設定するために充分な量の浮力またはバラスト媒体を含有することができる1つまたは複数のモジュールを含み得る。浮力またはバラスト媒体の量は、水の流れの中のタービンの高さを変更することができるようにするために可変であってもよい。モジュールは、各モジュールにおいて浮力またはバラスト媒体の量の独立した変動を可能にするためにマニホールド化され得る。
【0017】
双方向蝶番接続パドル発電タービンは、コンベヤが水平軸または垂直軸のいずれかの周りを進行する状態で、水の流れの中に向きされ得る。好ましくは、タービンは、下流の水の流れによる直撃に対して、上流直線路上のパドルを防護するシュラウドを有する。
【0018】
本発明によるエネルギー変換の固定パドル方法において、水流エネルギーを電気エネルギーへと変換するのに好適な形状、サイズ、および迎え角の外向きに延びる離間したパドルは、長尺エンドレスコンベヤに固定される。コンベヤは、コンベヤから上方に延びるパドルが少なくとも部分的に水の流れの表面より上にあり、コンベヤから下方に延びるパドルが水の流れの表面より下にある高さで、水の流れの中に長手方向に整列される。コンベヤは、整列された向きに緊締され、水の流れが、コンベヤから下方に延びるパドルを下流に推進してコンベヤを回転させる。
【0019】
コンベヤを1つの場所から別の場所へ漸進させるのに好適な形状、サイズ、および迎え角のパドルは、最初、コンベヤに固定され、コンベヤは、外部電源によって、タービンを1つの場所から、外部電源が切断され得る別の場所へ輸送するために駆動され、漸進パドルは、必要に応じて発電パドルに交換される。
【0020】
水の流れ中でのコンベヤの高さは、浮遊またはバラスト媒体を、コンベヤのフレームに装着されるレベル制御モジュール内へ注入することによって設定され、注入媒体の量を変
化させることによって調節され得る。
【0021】
水の流れの中でコンベヤを整列させる前に、潮汐流の方向にコンベヤを維持するように適合される単点揺動係留線が、コンベヤのフレームに装着され得、または代替的に、対応する独立して調節可能な係留線を伴う多点係留システムが、水の流れの中でコンベヤを位置付けることに使用するため、コンベヤのフレームに装着され得る。後者の代替案において、係留線もまた、コンベヤを岸から水の流れの中へ輸送するために独立して調節され得る。
【0022】
本発明によるエネルギー変換の一方向蝶番接続パドル表面方法において、水流エネルギーを電気エネルギーへと変換するのに好適な形状、サイズ、および迎え角のパドルは、高抵抗向きおよび低抵抗向き内で揺動するように長尺エンドレスコンベヤに間隔を置いて蝶番接続される。コンベヤは、蝶番接続されたパドルが、コンベヤの上流直線路上にあるとき、低抵抗向き内で少なくとも部分的に水の流れの表面より上に延び、コンベヤの下流直線路上にあるとき、高抵抗向き内で水の流れの中へ完全に延びる高さで、水の流れの中に長手方向に整列される。コンベヤは、整列された向きに緊締され、水の流れが、コンベヤの下流直線路上のパドルを推進してエンドレスコンベヤを回転させる。
【0023】
コンベヤを1つの場所から別の場所へ漸進させるのに好適な形状、サイズ、および迎え角のパドルは、最初、コンベヤに固定され、コンベヤは、外部電源によって、タービンを1つの場所から、外部電源が外され得る他の場所へ輸送するために駆動され、漸進パドルは、必要に応じて発電パドルに交換される。
【0024】
水の流れ中でのコンベヤの高さは、浮遊またはバラスト媒体を、コンベヤのフレームに装着されるレベル制御モジュール内へ注入することによって設定され、注入媒体の量を変化させることによって変更され得る。
【0025】
水の流れの中でコンベヤを整列させる前に、潮汐流の方向にコンベヤを維持するように適合される単点揺動係留線が、コンベヤのフレームに装着され得、または代替的に、対応する独立して調節可能な係留線を伴う多点係留システムが、水の流れの中でコンベヤを位置付けることに使用するため、コンベヤのフレームに装着され得る。後者の代替案において、係留線もまた、コンベヤを岸から水の流れの中へ輸送するために独立して調節され得る。
【0026】
本発明によるエネルギー変換の一方向蝶番接続パドル表面下方法において、水流エネルギーを電気エネルギーへと変換するのに好適な形状、サイズ、および迎え角のパドルは、高抵抗向きおよび低抵抗向き内で揺動するように長尺エンドレスコンベヤに間隔を置いて蝶番接続される。コンベヤは、水の流れの中に長手方向に、蝶番接続されたパドルが、コンベヤの上流直線路上にあるとしても、下流直線路上にあるとしても、水の流れの表面より下にあり、下流直線路上にあるとき高抵抗向き内で、上流直線路上にあるとき低抵抗向き内で揺動する高さに整列される。コンベヤは、整列された向きに緊締され、水の流れが、コンベヤの下流直線路上のパドルを推進させることを可能にしてエンドレスコンベヤを回転させる。
【0027】
コンベヤを1つの場所から別の場所へ漸進させるのに好適な形状、サイズ、および迎え角のパドルは、最初、コンベヤに固定され、コンベヤは、外部電源によって、タービンを1つの場所から、外部電源が外され得る別の場所へ輸送するために駆動され、漸進パドルは、必要に応じて発電パドルに交換される。
【0028】
水の流れ中でのコンベヤの高さは、浮力またはバラスト媒体をコンベヤのフレームに装
着されるレベル制御モジュール内へ注入することによって設定され、注入媒体の量を変化させることによって変更され得る。
【0029】
水の流れの中でコンベヤを整列させる前に、潮汐流の方向にコンベヤを維持するように適合される単点揺動係留線が、コンベヤのフレームに装着され得、または代替的に、対応する独立して調節可能な係留線を伴う多点係留システムが、水の流れの中でコンベヤを位置付けることに使用するため、コンベヤのフレームに装着され得る。後者の代替案において、係留線もまた、コンベヤを岸から水の流れの中へ輸送するために独立して調節され得る。
【0030】
本発明によるエネルギー変換の双方向蝶番接続パドル表面方法において、水流エネルギーを電気エネルギーへと変換するのに好適な形状、サイズ、および迎え角のパドルは、長尺エンドレスコンベヤに間隔を置いて蝶番接続される。交互のパドルは、高抵抗向きおよび低抵抗向き内で反対方向に揺動するように制限され、奇数のパドルが、コンベヤの下流直線路上にあるとき高抵抗向き内で揺動し、偶数のパドルが、コンベヤの下流直線路上にあるとき高抵抗向き内で揺動し、すべてのパドルが、コンベヤの上流直線路上で、低抵抗向き内で揺動する。コンベヤは、蝶番接続されたパドルが、コンベヤの上流直線路上にあるとき、少なくとも部分的に水の流れの表面より上に延び、コンベヤの下流直線路上にあるとき、水の流れの中へ完全に延びる高さで、逆転する水の流れの中に長手方向に整列される。コンベヤは、整列された向きに緊締される。逆転する流れの1つの方向における流れは、下流直線路上の奇数のパドルを推進してコンベヤに電力を生成させる。逆転する流れの反対方向における流れは、下流直線路上の偶数のパドルを推進する。故に、コンベヤは、連続的に電力を生成する。
【0031】
水の流れの中でコンベヤを整列させる前に、少なくとも2つの独立して調節可能な係留線が、コンベヤのフレームに装着され得る。係留線は、逆流経路内にコンベヤを位置付けるため、および狭いチャネル内で、コンベヤを岸から水の流れの中へ輸送するために、独立して調節され得る。
【0032】
本発明によるエネルギー変換の双方向蝶番接続パドル表面下方法において、水流エネルギーを電気エネルギーへと変換するのに好適な形状、サイズ、および迎え角のパドルは、長尺エンドレスコンベヤに間隔を置いて蝶番接続される。交互のパドルは、高抵抗向きおよび低抵抗向き内で反対方向に揺動するように制限され、奇数のパドルが、コンベヤの下流直線路上にあるとき高抵抗向き内で揺動し、偶数のパドルが、コンベヤの下流直線路上にあるとき高抵抗向き内で揺動し、すべてのパドルが、コンベヤの上流直線路上で、低抵抗向き内で揺動する。上流直線路上のパドルは、下流の水の流れによる直撃に対して防護される。コンベヤは、蝶番接続パドルが逆流方向の直線路上で完全に水の流れの中にある高さで、逆転する水の流れの中に長手方向に整列される。コンベヤは、整列された向きに緊締される。逆転する流れの1つの方向における流れは、下流直線路上の奇数のパドルを推進してコンベヤに電力を生成させる。逆転する流れの反対方向における流れは、下流直線路上の偶数のパドルを推進してコンベヤに電力を生成させる。故に、コンベヤは、連続的に電力を生成する。
【0033】
水の流れの中でコンベヤを整列させる前に、対応する独立して調節可能な係留線を伴う多点係留システムが、コンベヤのフレームに装着され得る。係留線は、逆流経路内にコンベヤを位置付けるため、および狭いチャネル内で、コンベヤを岸から水の流れの中へ輸送するために、独立して調節され得る。
【0034】
本発明の他の目的および利点は、以下の詳細な説明を読み、図面を参照する際に明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0035】
図1】本発明による水駆動タービンの好ましいコンベヤおよび動力取り出しアセンブリの後部左上斜視図である。
図2図1の好ましいコンベヤおよび動力取り出しアセンブリの左側の右立面図である。
図3図3A~3Gは、本発明による水駆動タービンと共に使用可能な例示的な交換可能パドルの前部右上斜視図である。
図4】本発明による固定パドル水駆動タービンの前部右上斜視図である。
図5図4の固定パドル水駆動タービンの正面図である。
図6図4の固定パドル水駆動タービンの単一コンベヤ回転中の単一固定パドルの向きの概略図である。
図7】本発明による一方向蝶番接続パドル水駆動タービンの前部右上斜視図である。
図8図7の一方向蝶番接続パドル水駆動タービンの上平面図である。
図9図8の線9-9に沿って見た断面図である。
図10図7の一方向蝶番接続パドル水駆動タービンの右端立面図である。
図11図7の一方向蝶番接続パドル水駆動タービンの単一コンベヤ回転中の単一蝶番接続パドルの向きの概略図である。
図12】本発明による別の一方向蝶番接続パドル水駆動タービンの前部右上斜視図である。
図13】主要な駆動スプロケットアセンブリに向かって下流に方向付けられる潮汐流内で動作する本発明による双方向蝶番接続パドル水駆動タービンの、前フレーム壁が除去された状態の正面図である。
図14】主要な駆動スプロケットアセンブリから離れる方へ下流に方向付けられる逆潮汐流内で動作する、図13の双方向水駆動タービンの、前フレーム壁が除去された状態の正面図である。
図15図14の双方向タービンの1つの方向における単一コンベヤ回転中の2つの隣接する蝶番接続パドルの向きの概略図である。
図16図14の双方向タービンの逆方向における単一コンベヤ回転中の2つの隣接する蝶番接続パドルの向きの概略図である。
図17】単一のレベル制御モジュールが装着された状態の、図7の一方向蝶番接続パドル水駆動タービンの前部右上斜視図である。
図18】複数の調節可能なレベル制御モジュールが装着された状態の、図7の一方向蝶番接続パドル水駆動タービンの前部右上斜視図である。
図19】駆動軸が垂直軸線上に整列され、調節可能なレベル制御モジュールが装着された状態の、図7の一方向蝶番接続パドル水駆動タービンの前部左上斜視図である。
図20図19の一方向蝶番接続パドル水駆動タービンの左側立面図である。
図21】駆動軸が垂直軸線上に整列され、複数の調節可能なレベル制御モジュールが装着され、駆動軸に向かって下流に方向付けられる潮汐流内で動作する上流直線路上のパドルを含有するハウジングを伴う、本発明による双方向蝶番接続パドル水駆動タービンの前部左上斜視図である。
図22】駆動軸から下流に方向付けられる逆潮汐流内で動作する、図21の双方向蝶番接続パドル水駆動タービンの前部左上斜視図である。
図23】カバーが追加された状態の、図7の蝶番接続パドル水駆動タービンの前部右上斜視図である。
図24図23の蝶番接続パドル水駆動タービンの側面図である。
図25】水流方向付けカウリングが追加された状態の、図7の蝶番接続パドル水駆動タービンの正面図である。
図26図25の蝶番接続パドル水駆動タービンの側面図である。
図27】水流制限チャネル内に取り付けられる、図7の蝶番接続パドル水駆動タービンの前面右上斜視図である。
図28図27の蝶番接続パドル水駆動タービンの側面図である。
図29】4点システムによって川岸に係留される、図7の蝶番接続パドル水駆動タービンの上平面図である。
図30】単点システムによって係留される、図7の蝶番接続パドル水駆動タービンの上平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0036】
本発明は、その好ましい実施形態に関連して説明されるが、本発明をそれらの実施形態、または添付の図面に例証される部分の構成もしくは配置の詳細に限定することは意図されないということを理解されたい。
【0037】
[タービンの様々な実施形態の共通構成要素]
まず図1および図2を参照すると、本発明による水駆動タービンの様々な実施形態は、共通して、下流および上流の進行逆転ターン15および17によって端において接続される下流直線路11および上流直線路13を含む長尺エンドレスコンベヤ10を有する。本明細書で使用される場合、「下流」および「上流」ならびに「下を流れる」および「上を流れる」は、水の流れFの方向に関連している。図1および図2に図示されるように、好ましいコンベヤ10は、略直交コンベヤ10を形成する、2つの縦のチェーン20、および2つの横の好ましくは同一のスプロケットアセンブリ30からなる。
【0038】
各コンベヤチェーン20は、パドル装着リンク23が相応に散在する一連のリンク21からなる。各スプロケットアセンブリ30は、2つのスプロケット31を有し、一致した回転のために1つずつ横軸33の各端に取り付けられる。各々の縦のコンベヤチェーン20は、2つのスプロケットアセンブリ30の対応するスプロケット31に係合される。軸33およびスプロケット31は回転し、チェーン20は、時計回り方向または反時計回り方向のいずれかで一致して進行する。配備モードにおいては、外部エネルギー源(図示せず)が、コンベヤ10を駆動させる。発電モードにおいては、水の流れFが、コンベヤ10を駆動させる。
【0039】
引き続き図1および図2を見ると、チェーン20およびスプロケットアセンブリ30のための好ましい支持フレーム40は、2つの同一の端モジュール43によってキャッピングされる少なくとも1つの長尺内部モジュール41を有する。端モジュール43は、上記のスプロケットアセンブリ30を支持するように適合される。端モジュール43間に複数の同一の内部モジュール41を直列に接続する能力は、タービンアセンブリにおける効率を促進し、より効率的なタービンのアセンブリを可能にする。
【0040】
図示される内部モジュール41は、横のクロスメンバ27によって離間される縦の側板45を有する。図示される端モジュール43は、縦の側板47を有し、この縦の側板47は、それらの対応する内部モジュール側板45の端への接続によって、およびそれらの対応する横のスプロケットアセンブリ30の構造によって離間される。好ましくは、図示されるように、両方のスプロケットアセンブリ30のスプロケット31は、チェーン20が、平行する下流直線路11および上流直線路13を有するように、等しい直径のものである。
【0041】
動作可能な小型試験プロトタイプにおいて、図1および図2に図示されるように、各々2メートルの長さの2つの内部モジュール41を有するフレーム40は、各々が0.5メートルの長さの端フレームモジュール43によってキャッピングされた。内部モジュール41および端モジュール43の側板45および47は、塗装鋼部から製作された。端モジ
ュール43は、コンベヤ緊張装置(図示せず)を備えていた。各コンベヤチェーン20のリンクの3つに1つは、パドル装着リンク23であり、幅広い範囲のパドルセットアップを促進した。
【0042】
[交換可能パドル]
なおも図1および図2を見ると、上に説明されるように、各コンベヤチェーン20は、パドル装着リンク23が散在される一連のリンク21からなる。パドル装着リンク23は、コンベヤ10の横の軸線25上に整列される。タービンの効率は、少なくとも部分的に、パドル装着リンク23に装着されるパドルの間隔に依存する。パドル装着リンク23間の空間は、長さが等しいかまたは可変であってもよく、および非対称であってもよい。しかしながら、すべてのパドル装着リンク23がパドルの装着に使用されることは必要とされず、使用されたパドル装着リンク23間の距離は、一定であるか、対称的に配列されるか、またはランダムであってもよいため、パドルの間隔は容易に変化される。コンベヤチェーン20内のパドル装着リンク23が頻繁であるほど、パドル配置における柔軟性は大きくなる。
【0043】
配備モードおよび発電モードにおけるタービンの効率は、少なくとも部分的に、パドル50の数、サイズ、および形状、ならびにパドル装着リンク23に装着されるパドルのアイドル角55および迎え角57に依存する。本明細書で使用される場合、「長尺」は、「直線路」を、同時に2つ以上のパドルを支持する距離だけ真っすぐであるものと特徴付ける。配備モードでは、タービンが、岸にしろ沖合にしろ、1つの場所から別の場所へ漸進することを促進するのに、より小さいパドルがより適している。タービンが水中の浮力深度に到達するとき、より小さいパドルは、より迅速な配備進行をもたらすためにより大きいパドルに交換され得る。一旦配備が完了すると、パドルは、タービンの発電性能を最大限にするために再び変更され得る。図示されるコンベヤ10は、パドル変換が陸上または水中でなされることを可能にする。
【0044】
図3A図3Gを参照すると、図示される異なるパドル50は、幅広い範囲のパドル選択の例である。図3Aに見られるような、長く平坦な矩形パドル50aは、水深により、また、より大きいパドルは周囲によって影響を受けないことから、典型的には5メートルを超える、より深い水中で、および最も可能性が高いのは海流内で好ましい。図3Bに見られるような、短い平坦な矩形パドル50bは、典型的には5メートル未満の浅水中で、および最も可能性が高いのは、深度が浅く、床での引きずりがタービンコンベヤ10の回転を遅くし得る河川および同様の水路中で好ましい。図3Cに見られるような、角度付きパドル50は、下流直線路11から上流直線路13への遷移中に加えられる引きずりを低減する。図3Dに見られるような、弧状パドル50dは、パドルの縁における乱流を最大限にするために、水流速度に適応する垂直面湾曲を有し得る。図3Eに見られるような、中間の長さのパドル50eは、タービンがチャネル内に取り付けられるか、双方向性であるときに好ましい場合がある。図3Fに見られるような、非常に短いパドル50fは、タービンが、岸で、または非常に浅い水中で、漸進または自己配備モードで動作しているときに好ましい場合がある。図3Gに見られるような、弧状パドル50gは、より大量の水を利用して電力を生成するため、および各パドルが水を押すことがないようにパドルの裏側の水がパドルの縁の周りで偏向されることを可能にするためにバケツとして作用する、低速水流条件で有用である水平面湾曲を有し得る。パドルがタービン漸進パドルおよび発電パドルに関連した使用のために「好適」であるかどうかは、経験的に決定され得る。
【0045】
引き続き図3A図3Gを見ると、総称的にパドル50として識別される例示的なパドル50a~gは、剛性材料、おそらくはプラスチックまたは金属で作製され得る。パドル50の各々は、横の棒51によって補強される。棒51の端53は、それらの対応するパドル装着リンク23に取り付けられて、パドル50をコンベヤチェーン20間に緊締する
ように構成される。パドル装着リンク23は、パドル50の交換を促進するため、およびコンベヤ10に対して選択されたアイドル角55でパドル50をコンベヤチェーン20に対して係止するために、棒51と協働する。
【0046】
[駆動チェーン選択]
図1および図2に戻ると、タービンが配備される下流の水の流れFは、スプロケットアセンブリ30のうちのいずれか1つの方を向いていてもよい。図示されるように、上流スプロケットアセンブリ30が、主要駆動スプロケットアセンブリとしての役割を果たすように恣意的に選択されている。さらに図示されるように、下流の水流Fの方向が、主要駆動スプロケットアセンブリ30から二次スプロケットアセンブリ30の方へ流れるように恣意的に選択されている。
【0047】
主要スプロケットアセンブリとしての役割を果たすスプロケットアセンブリ30は、少なくとも1つの、および図示されるように2つの主要駆動スプロケット35の追加によって修正される。主要駆動スプロケット35は、それらのそれぞれのスプロケットアセンブリ軸33との一致した回転のために取り付けられ、対応する主要駆動チェーン37によって、対応する動力取り出し(PTO)スプロケット39に結合され、この動力取り出し(PTO)スプロケット39は、PTO軸Sに、これとの回転のために取り付けられる。PTO軸Sは、支持フレーム40に追加されるブラケット49に軸支され、様々なエネルギー利用システムへの接続を促進するために延長した長さを有する。
【0048】
[固定パドルタービン]
ここで図4図5を参照すると、図示される固定パドルタービン100において、11個のパドル50が、コンベヤ10に沿って離間され、コンベヤチェーン20に固定される。パドル50は、各パドル装着リンク23が、パドル50を、パドル装着リンク23に対して一定の角度関係で係止することから、コンベヤチェーン20に固定されると考えられる。したがって、パドル50は常に、上流直線路13に対してアイドル角55で、および下流直線路13に対して迎え角57で、コンベヤ10から外向きに延びる。好ましくは、図示されるように、角度55および57は等しく、パドル50は、直線路13および15上にあるときはコンベヤ10の縦の軸線29に対して、ならびにターン17および19上にあるときはパドル装着リンク23に対して垂直の平面にある。
【0049】
固定パドルタービン100は、コンベヤ10の上流直線路13が水の流れFの表面に略平行の状態で動作されることが意図される。それは、河川または他の一方向水路において、図示されるように、主要駆動スプロケットアセンブリ30から二次スプロケットアセンブリ30へ向かう水の流れFでの使用によく適しているが、二次スプロケットアセンブリ30から主要駆動スプロケットアセンブリ30へ向かう水流も同様の機能を果たす。
【0050】
固定パドルタービン100は、双方向動作も可能である。例えば、潮汐用途における発電モードにおいて、1つの方向における水の流れFが、コンベヤ10の時計回りの進行を結果としてもたらす場合、潮汐逆転は、コンベヤ10の反時計回りの進行を結果としてもたらすことになる。潮汐流のいずれの方向においても、PTO軸Sは、依然としてエネルギーをタービン100から電力利用デバイス(図示せず)へ移送する。
【0051】
図6は、発電動作モード中の単一の固定パドル50のための単一のコンベヤサイクルCを例証する。パド装着リンク23が下流直線路11上にある間、そのパドル50は、水の流れFの中へ下方に延びる。パドル装着リンク23が下流ターン15を通って遷移すると、パドル50は、コンベヤ10から外向きに概して放射状に、そのパドル装着リンク23に対して垂直に留まる。パドル装着リンク23が上流直線路13上にある間、そのパドル50は、大気内へ上方に延びる。パドル装着リンク23が上流ターン17を通って遷移す
ると、パドル50は、コンベヤ10から外向きに概して放射線状に、そのパドル装着リンク23に対して垂直に留まる。これにより、固定パドルタービン100の1つのパドル50のための1つのサイクルCを完了する。
【0052】
パドル50は、下流直線路11上にあるとき全体的に水の流れFの中にあり、上流直線路13上では少なくとも部分的および好ましくは全体的に表面より上にある。したがって、水の流れFは、下方に延びるパドル50を下流に駆動し、少なくとも部分的に表面より上のパドル50は、より小さい力に対抗して上流に進行する。この力の差は、下流直線路11上のパドル50に、コンベヤチェーン20をエンドレスコンベヤ路に沿って進行するように連続して推進させて、主要スプロケットアセンブリ30のスプロケット31および軸33、ならびに軸33に追加される駆動スプロケット35も駆動させる。単一のPTOスプロケット39およびPTO軸Sは、支持フレーム40に追加される単一のブラケット49に軸支される。駆動チェーン37は、駆動スプロケット35およびPTOスプロケット39を連結し、PTO軸Sは、エネルギーを固定パドルタービン100から電力利用デバイス(図示せず)へ移送する。
【0053】
[一方向蝶番接続パドルタービン]
ここで図7図11を参照すると、図示される一方向蝶番接続パドルタービン200において、フレーム40は、12個のパドル50がそのチェーン20に沿って離間され、またそのチェーン20に蝶番接続された状態でコンベヤ10を支持する。蝶番接続パドルタービン200の主要駆動スプロケットアセンブリ30は、図示されるように、下流アセンブリ30である。固定パドルタービン100とは異なり、蝶番接続パドルタービン200は、2つの主要駆動スプロケット35を有し、これら2つの主要駆動スプロケット35は、それらの軸33の反対のそれぞれの端に、それらの軸33と一致した回転のために取り付けられ、各主要駆動スプロケット35は、対応する主要駆動チェーン37によって、共通PTO軸の反対端に取り付けられるそれぞれのPTOスプロケット39に結合される。
【0054】
図7および図9を見ると、下流直線路11上では、蝶番接続パドル50は、可変の高抵抗向き内で揺動する。高抵抗向きは、パドル50が最大高抵抗向きに向かって流れFの方向に揺動する傾向がある、下流直線路11からのパドル50の角度向きである。図9に見られるように、下流直線路11上のパドル50は、水の流れFの中で下流直線路11から離れる方へ最大高抵抗高抵抗向きへと揺動していた。各パドル50の最大高抵抗向きは、一方の端ではパドル50の使われていない角に、および他方の端ではコンベヤ10、好ましくはコンベヤの本来なら未使用のパドル装着リンク23に装着される可撓性ロープ60によって決定される。図7および図9において最もよく見られるように、ロープ60は、それらのそれぞれのパドル50の下流揺動を、図示されるように90°の迎え角57にある、所定の最大高抵抗向きに制限する。ロープ60の長さまたはチェーン20へのそれらの接続点の場所は、迎え角57を変更することによって調節され得る。
【0055】
引き続き図7および図9を見ると、上流直線路13上では、蝶番接続パドル50は、可変の低抵抗向き内で揺動する。低抵抗向きは、パドル50が最小低抵抗向きに向かって流れFの方向に対抗して揺動する傾向がある、上流直線路からのパドル50の角度向きである。各パドル50の最小低抵抗向きは、そのそれぞれのコンベヤチェーン装着リンク23によって決定される。しかしながら、図7および図9から理解され得るように、装着リンク23は、そのそれぞれのパドル50の上流揺動を、パドル50がその後続のパドル50と接触する角度、またはより小さいもしくはより大きい角度に制限し得る。図示されるように、揺動が接触またはより小さい角度に制限される場合、パドル50の揺動は、隣接するパドル50間の接触があるときに終了されることになる。より大きい角度にある場合、パドル50の揺動は、隣接するパドル50による接触がある前に、アイドル角55で終了されることになる。
【0056】
図11は、発電動作モード中の1つの蝶番接続パドル50のための単一のコンベヤサイクルCを例証する。図7図10を考慮して図11を見ると、パドル装着リンク23が下流直線路11上にあるが、パドル50は、ロープ60によって水の流れFの中で最大高抵抗向きに維持される。パドル装着リンク23が下流ターン15を通って遷移すると、可撓性ロープ60は、リンク23とロープ接続点61との間の距離が減少するため、ターン15の半分の間、弛緩される。したがって、水の流れFは、水の流れFの方向と合致する方へパドル50を揺動させる。パドル装着リンク23が、ターン15の次の半分を、上流直線路13に向かって遷移させると、可撓性ロープ60は、リンク23とロープ接続点61との間の距離が増加するため、堅く締まる。パドル装着リンク23が上流直線路13上にあるとき、パドル50は、上流直線路13上へ引っ張られ、リンク23は、パドル50をアイドル角55に維持する。図7図10に最もよく見られるように、前のパドル50もまた、そのコンベヤチェーン装着リンク23によって予め定められたアイドル角55において、その最小抵抗向きに維持される。図示されるように、パドル50がチェーン20上でのそれらの間隔よりも長い場合、遷移パドル50の蝶番接続端は、前のパドル50の自由端の下にあることになる。パドル装着リンク23が上流直線路を進行する際、パドル50は、最小抵抗向きに留まる。パドル装着リンク23が上流ターン17上へ遷移するとき、パドル50は、最小抵抗向きに維持され、その自由端が重心を通過するまでリンク23と共にターンする。パドル50は、次いで、最大抵抗向きに向かって揺動し、水流が、パドル50を、最大抵抗向きへと完全に揺動させる。ロープ60は、最大抵抗向きへのパドル50の揺動を制限する。これにより、固定パドルタービン200の1つのパドル50のための1つのサイクルCを完了する。
【0057】
蝶番接続パドルタービン200は、下流直線路11上で進行する蝶番接続パドル50が、高抵抗向きにあり、上流直線路13上の蝶番接続パドル50が、水の中または外において、部分的にしろ全体的にしろ、低抵抗向きにあることから、水中のいかなる深さにおいても動作され得る。
【0058】
図7図11において、ならびに以後図17図18、および図23図30において図示されるように、一方向蝶番接続パドルタービンのコンベヤは、略水平向きにあるが、以後図19図22に見られるように、一方向蝶番接続パドルタービンのコンベヤは、略垂直向きにあってもよい。
【0059】
発電動作モードにおいて、パドル50が下流直線路11上にあるとき、それらは、高抵抗向きにおいて最大高抵抗向きまで揺動する。パドル50が上流直線路13上にあるとき、それらは低抵抗で揺動する。したがって、水の流れFは、下流直線路11上のパドル50を駆動させ、力の差は、コンベヤチェーン20をエンドレスコンベヤ路に沿って進行するように連続して推進させて、主要スプロケットアセンブリ30のスプロケット31および軸33、ならびに軸33に追加される駆動スプロケット35も駆動させる。単一のPTOスプロケット39およびPTO軸Sは、支持フレーム40に追加される単一のブラケット49に軸支される。駆動チェーン37は、駆動スプロケット35およびPTOスプロケット39を連結し、PTO軸Sは、エネルギーをタービンから電力利用デバイス(図示せず)へ移送する。
【0060】
ここで図12を参照すると、本発明による別の一方向蝶番接続パドルタービン300は、図12のタービン300が6つのみのパドル50を有し、パドル50間の間隔がパドル50の長さよりも大きいことを除き、図7図11の一方向蝶番接続パドルタービン200の上記の説明と一致している。結果として、パドル50は、上流直線路13上にある間、重なり合わない。また、上流直線路13上のパドル50の向きが、それらのパドル装着リンク23によって、鋭い所定のアイドル角55にあるように決定されるため、蝶番23
の間隔は動作に影響を及ぼさない。しかしながら、以後見られるように、蝶番23の間隔がパドル50の長さ未満である場合、上流直線路13上のパドル50の向きは、先行の隣接するパドルとの各パドル50の接触、または所定のアイドル角55のいずれか最初に発生する方によって決定されることになる。
【0061】
上流直線路13上のパドル50が重なり合う一方向蝶番接続パドルタービン200のように、パドル50が重なり合わない一方向蝶番接続パドルタービン300は、水中のいかなる深さにおいても動作され得る。下流直線路11上で進行する蝶番接続パドル50は、高抵抗向きにあり、上流直線路13上の蝶番接続パドル50は、水の中または外において、部分的にしろ全体的にしろ、低抵抗向きにある。また、蝶番接続パドルタービン300は、そのコンベヤと共に略水平向きまたは略垂直向きで動作され得る。
【0062】
[双方向蝶番接続パドルタービン]
蝶番接続パドルタービンは、タービンの整列を逆転することなく、潮汐流などの逆転する水の流れFにおいて動作するように構成され得る。例えば、図13図16を見ると、双方向蝶番接続パドルタービン400は、6つの奇数パドル501-11が1つの方向に揺動し、6つの偶数パドル502-12が反対方向に揺動するように交互に蝶番接続される12個のパドル501-12を有する。
【0063】
図13において、潮汐流Fは、主要駆動スプロケットアセンブリ30の方へ方向付けられる。6つの奇数パドル501-11は、それらが下流直線路11上にあるとき、主要駆動スプロケットアセンブリ30に向かって高抵抗向きで下流に揺動するように蝶番接続される。それらの下流揺動は、それらのそれぞれのロープ60によって、それらの最大抵抗向きに制限される。それらの上流揺動は、それらがまず、直前の偶数パドル502-12に接触するまで、それらのそれぞれの装着リンク23によってそれらの最小抵抗向きに制限される低抵抗向きにある。
【0064】
図13に見られるコンベヤ進行の点において、3つの奇数パドル501-5は、下流直線路11上で最大抵抗向きにある。他の3つの奇数パドル507-11は、上流直線路13上で最小抵抗向きにある。同時に、3つの偶数パドル5012-4は、下流直線路11上で最小抵抗向きに向かって水の流れFに合わせている。他の3つの偶数パドル506-10は、上流直線路13上で最小抵抗向きの方へ倒れているが、それらの直前の奇数パドル507-9に接触しており、最小抵抗向きに到達する前にそれらの揺動を制限する。
【0065】
図13および図15を見ると、奇数パドル50の装着リンク23およびそのそれぞれの可撓性ロープ60の接続点61の両方が、下流直線路11上にある一方、奇数パドル50は、そのロープ23によって、水の流れFの中で最大高抵抗向きに制限される。同時に、後続の隣接する偶数パドル50の可撓性ロープ61は、弛緩され、後続の隣接する偶数パドル50が水の流れFの方向との合致に向かって揺動することを可能にする。
【0066】
引き続き図13および図15を見ると、装着リンク23、ロープ60、ならびにターン15および17におけるコンベヤチェーン20へのロープ60の接続点61の協働が理解される。剛性の奇数パドル50の装着リンク23は、コンベヤチェーン20の経路上のそのそれぞれの可撓性ロープ60の接続点61に先行する。剛性の偶数パドル50の装着リンク23は、コンベヤチェーン20の経路上のそのそれぞれの可撓性ロープ60の接続点61の後に続く。
【0067】
奇数パドルの場合、ロープ60は、奇数パドル50のリンク23がコンベヤ10の下流ターン15に入るときのように、ロープ接続点61がそれらのリンク23により近づい
て動くと弛緩する。リンク23が奇数パドル50を、上流直線路13上へ引っ張ると、奇数パドル50は、そのリンク23によって、その最小抵抗向きに支持され、それが上流ターン17の周辺で遷移し始めるまでこの状態に留まる。上流ターン17において、奇数パドル50のリンク23がそのロープ60の接続点61をターン17内へ導く際、ロープ60は、依然として弛緩されており、リンク23は、奇数パドル50を、それが垂直を超えて水の流れFに向かって揺動するまで引っ張る。水の流れFは、次いで、奇数パドル50を流れの方向に合致する方へ揺動させる。リンク23が下流直線路11上へ移動すると、リンク23とロープ60の接続点61との間の距離が増大する。リンク23および接続点61の両方が下流直線路11上にあるとき、水の流れFは、奇数パドル50をその最大抵抗向きに至らせている。
【0068】
図13に見られる方向における水の流れFでは、偶数パドル502-12のロープ60は、常に弛緩している。下方揺動直線路11上にあるとき、水の流れFは、それらを流れの方向に合致する方へ揺動させる。上流直線路13上にあるとき、それらは、それらのリンク23によって設定されるアイドル角55にある。これにより、1つの方向における水の流れFによる固定パドルタービン400の2つのパドル50および50のための1つのサイクルCを完了する。
【0069】
図14において、潮汐流Fは、主要駆動スプロケットアセンブリ30から離れる方へ方向付けられる。6つの偶数パドル502-12は、それらが下流直線路11上にあるとき、主要駆動スプロケットアセンブリ30に向かって高抵抗向きで下流に揺動するように蝶番接続される。それらの下流揺動は、それらのそれぞれのロープ60によって、それらの最大抵抗向きに制限される。それらの上流揺動は、それらがまず、直前の奇数パドル501-11に接触するまで、それらのそれぞれの装着リンク23によってそれらの最小抵抗向きに制限される低抵抗向きにある。
【0070】
図14に見られるコンベヤ進行の点において、3つの偶数パドル5010-2は、下流直線路11上で最大抵抗向きにある。他の3つの偶数パドル504-8は、上流直線路13上で最小抵抗向きにある。同時に、3つの奇数パドル5011-3は、下流直線路11上で最小抵抗向きに向かって水の流れFに合わせている。他の3つの奇数パドル505-9は、上流直線路13上で最小抵抗向きの方へ倒れているが、それらのうちの2つ505ー7は、それらの直前の偶数パドル506-8に接触しており、最小抵抗向きに到達する前にそれらの揺動を制限する。
【0071】
図14および図16を見ると、偶数パドル50の装着リンク23およびそのそれぞれの可撓性ロープ60の接続点61の両方が、下流直線路11上にある一方、偶数パドル50は、そのロープ23によって、水の流れFの中で最大高抵抗向きに制限される。同時に、後続の隣接する奇数パドル50の可撓性ロープ61は、弛緩され、後続の隣接する奇数パドル50が水の流れFの方向との合致に向かって揺動することを可能にする。
【0072】
引き続き図14および図16を見ると、装着リンク23、ロープ60、ならびにターン15および17におけるコンベヤチェーン20へのロープ60の接続点61の協働が理解される。剛性の偶数パドル50の装着リンク23は、コンベヤチェーン20の経路上のそのそれぞれの可撓性ロープ60の接続点61に先行する。剛性の奇数パドル50の装着リンク23は、コンベヤチェーン20の経路上のそのそれぞれの可撓性ロープ60の接続点61の後に続く。
【0073】
偶数パドルの場合、ロープ60は、偶数パドル50のリンク23がコンベヤ10の下流ターン15に入るときのように、ロープ接続点61がそれらのリンク23により近づい
て動くと弛緩する。リンク23が偶数パドル50を、上流直線路13上へ引っ張ると、偶数パドル50は、そのリンク23によって、その最小抵抗向きに支持され、それが上流ターン17の周辺で遷移し始めるまでこの状態に留まる。上流ターン17において、偶数パドル50のリンク23がそのロープ60の接続点61をターン17内へ導く際、ロープ60は、依然として弛緩されており、リンク23は、偶数パドル50を、それが垂直を超えて水の流れFに向かって揺動するまで引っ張る。水の流れFEは、次いで、偶数パドル50を流れの方向に合致する方へ揺動させる。リンク23が下流直線路11上へ移動すると、リンク23とロープ60の接続点61との間の距離が増大する。リンク23および接続点61の両方が下流直線路11上にあるとき、水の流れFは、偶数パドル50をその最大抵抗向きに至らせている。
【0074】
図14に見られる方向における水の流れFでは、奇数パドル501-11のロープ60は、常に弛緩している。下方揺動直線路11上にあるとき、水の流れFは、それらを流れの方向に合致する方へ揺動させる。上流直線路13上にあるとき、それらは、それらのリンク23によって設定されるアイドル角55にある。これにより、方向Fにおける水の流れによる固定パドルタービン400の2つのパドル50および50の1つのサイクルCを完了する。
【0075】
図13図16の双方向蝶番接続パドルタービン400は、水の逆転する潮汐流FまたはFの表面に略平行の、コンベヤ10の上流直線路13と共に動作されることが意図される。流れのいずれの方向においても、下流直線路11上で進むいくつかのパドルは、完全に水の流れFまたはFの中で下方に延びる高抵抗向きにあり、上流直線路13上のすべてのパドルは、少なくとも部分的に水の外で、折り畳んだ低抵抗向きにある。
【0076】
発電動作モードにおいて、流れFのいずれの方向においても、下流の水の流れFによって高抵抗向きにあるパドル50に印加される力は、下流の水の流れFによって低抵抗向きにあるパドル50に印加される力よりも大きい。力の差は、下流直線路11上のパドル50を駆動させ、コンベヤチェーン20を、エンドレスコンベヤ路に沿って進行するように連続して推進する。
【0077】
発電動作モードにおいて、潮汐が方向を変化させるとき、コンベヤ10は、反対方向に進行する。PTO軸Sは、依然としてエネルギーをタービン400から電力利用デバイス(図示せず)へ移送する。
【0078】
[浮力制御アタッチメント]
調節可能な浮力は、岸から現場へのタービンのけん引および自己配備、ならびに、表面上に浮遊しているか、底についているか、またはその間のいかなる深さにおいても、タービンが動作する深さの制御も促進する。さらには、浮遊するタービンは、潮汐と共に上下し、浮力制御システムによって、コンベヤ構造の構成要素および駆動モータなどのアドオン構成要素が、水中での絶えず続く配置から保護され得、またより容易に維持および交換され得る高さに維持される。
【0079】
ここで図17図22を見ると、タービンの浮力は、ブラケット75によってタービンフレーム40に装着される1つまたは複数のポリエチレンチューブ71またはタンク73など、様々な構成の浮力モジュール70を使用して制御され得る。典型的には、水が、浮力モジュール70内へ圧送されるか、そこから排出されて、所望の浮力を提供し得る。
【0080】
図17に見られるように、図7図12の一方向蝶番接続パドルタービン200は、水平コンベヤ向きにあり、コンベヤ10の上へ延びる浮力制御水平タンク73を有する。タンク73は、上流直線路13上のパドル50より上にタンク73を離間するブラケット7
5によってフレーム40に装着される。
【0081】
図18に見られるように、図7図12の一方向蝶番接続パドルタービン200は、水平コンベヤ向きにあり、3つの垂直に積層された浮力制御チューブ71の2つのセットを有し、1つのセットが、ブラケット75によってフレーム40の各側面に装着され、コンベヤ10の長さに沿って延びている。図20に見られるように、チューブ71の端は、浮力変更媒体が別個に各チューブ内へ圧送されるか、またはそこから排出されることを可能にするためにマニホールド化され得、水中のタービンの深さの正確な調節を可能にする。
【0082】
図19および図20に見られるように、図7図11の一方向蝶番接続パドルタービン200は、垂直コンベヤ向きにあり、ブラケット75によってフレーム40の上面に装着され、またタービン200の上に、およびこれをまたいで延びる7つの水平に隣り合ったチューブ71の1つのセットを有する。
【0083】
図21および図22に見られるように、図13図16の双方向蝶番接続パドルタービン400は、垂直コンベヤ向きにあり、ブラケット75によってフレーム40に装着される水平の隣り合ったアレイにおいて7つのチューブ71を有する。
【0084】
チューブ71、タンク73、またはそれらの組み合わせは、水の流れの中の所定の高さでタービンを水平にするために充分な量の浮力またはバラスト媒体を含有することができるレベル制御システムを作成するためにカスタム配置され得る。カスタムブラケット75は、レベル制御システムをタービンのフレーム40に接続するように構成され得る。
【0085】
所望の媒体は、独立した供給源(図示せず)から圧送され得る。バラスト媒体は、タービンが水の上に乗らないようにするため、またはタービンが動作中のときのレベルに留まることを可能にするために使用され得、重いバラスト媒体は、タービンが停止したときに、動作のために海底に沈めるために使用され得る。浮遊媒体は、タービンの配備に使用される外部モータなどのタービンの主な態様を水の外に保つため、タービンの構成要素が設置、除去、または交換されることを可能にするため、タービンの保守を簡略化するため、および潮汐の変化に起因する変化する水レベルと共にタービンを上下させるために使用され得る。
【0086】
[保護シュラウド]
引き続き図21および図22を見ると、任意の蝶番接続パドルタービンの効率は、シュラウド65をフレーム40に追加して、下流の水の流れFによる直撃に対して上流パドル50を防護することによって、高められ得る。シュラウド65は、水平および垂直両方のコンベヤ軸タービンと共に使用され得る。シュラウドが水の流れによる直撃から上流直線路上の固定パドルを防護する場合、固定パドルタービンは、表面下用途でも使用され得る。
【0087】
図21および図22の例において、シュラウド65は、図13および図14に例証されるが、水平コンベヤ軸向きにあるタービン400などの、双方向蝶番接続パドル垂直コンベヤ軸タービンと共に使用される。シュラウド65の使用は、水平または垂直の双方向蝶番接続パドルタービンとの協働においては、それらのロープ60が、反対方向に揺動するように蝶番接続される交互のパドル50に装着されることから、特に意義深い。シュラウド65は、ロープ60が、弛緩状態にあるとき、絡まる可能性を低減する。シュラウド65の使用は、表面から底まで任意の水深度での双方向蝶番接続パドルタービン400の使用を可能にする。
【0088】
[脚部]
図4図5図7図9図10図12図14図17図18、および図23図25を見ると、水平コンベヤタービンでは、2つの垂直脚部80は各々、内部フレームモジュール41の側板45から横ベース部材82へ下方に延びる垂直部材81を有する。垂直部材81は、横ベース部材82が水床(図示せず)につくとき、タービンを水床より上に支持するのに充分に長い。脚部80は、水床につくタービンを安定化させるのを助けるため、タービンが水の流れの表面に乗るのを防ぐため、タービンを水の流れの中で水平にしようとするため、またはタービンが非常に浅い水の中で動作可能なままであることを可能にするために、バラストで充填され得る。
【0089】
図19図22を見ると、垂直コンベヤタービンでは、少なくとも2つの、および図示されるように3つの、平行の略水平脚部83が、タービンの長さに沿って離間される。各脚部83は、水床(図示せず)に置かれる直立区域85の上から延びる低い方の水平区域84を有する。低い方の水平区域84は、フレーム40の低い方の内側板45に装着される。高い方の水平区域86は、タービンの幅を下回るおよび上回る低い方の水平区域84から別の直立区域87まで延びる。直立区域85および87は、タービンを水床より上に支持するのに充分に長く、水平区域86は、タービンを低い方の水平区域84から片持ちばりにするのに充分に長い。
【0090】
[環境に配慮したカバー]
タービンは、その表面および表面下動作の両方において目立たないが、図23および図24は、例として、任意選択のカバー90がフレーム40に取り付けられた状態にある図7の一方向蝶番接続パドルタービン200を示す。カバー90は、上方を流れる直線路13上の蝶番接続パドル50の上に、下流スプロケットアセンブリ30の上流の点から、コンベヤ10の上流ターン17に入るパドル50の揺動の下流の点に及ぶ。図示されるカバー90は、平坦なシートであり、タービンに島状構造の外観を与える。草、低木、樹木、および他の環境に適合する装飾物(図示せず)が、タービンを周囲に溶け込ませるためにカバーの上に追加され得る。
【0091】
[増大した流量カウリング]
図25および図26を参照すると、図7の一方向蝶番接続パドルタービン200は、フレーム40の下流端に装着される流れ方向付けカウリング91を有する。図示される例示的なカウリング91は、外向きに弧状に広がって、上流の水の流れFのより幅広い部分をパドル50の方へ方向付ける。パドル50を通過する結果として生じる増大した流量Fは、タービン発電効率を増大させる。
【0092】
[増大した流量チャネル]
ここで図27および図28を見ると、図7の一方向蝶番接続パドルタービン200は、浮遊から水床まで任意の深さで使用され得る水流制限チャネル93内に取り付けられる。水がパドル50の上流面に向かってチャネル93内へ流れると、パドル表面から逃げる水の流れFは、水域内へ放散されない。むしろ、パドル50の側面への水の流れは、流量およびタービン発電効率を増大させる。
【0093】
[係留]
図7のタービン200を例として使用すると、図29に見られるように、タービンは、複数の独立して調節可能な係留線94の使用により、水の流れFの中で適切な方向に位置付けられ得る。線94の数は、水路地理、適用される負荷、および流れの性質に依存する。図示されるように河川R内にタービンを位置付けるとき、係留線94は、最初、タービンを川岸から水の流れFの中心へ持ってくるために独立して調節され得る。代替的に、図30に見られるように、タービン200は、単点揺動係留線94の使用により、水の流れFの中に適切な方向に位置付けられ、図示されるように、その上流端において繋留され(
95)、その下流端においてタービンフレーム40の上流端に結び付けられ得る(97)。
【0094】
[長尺コンベヤタービンを配備および使用する方法]
本発明によると、流れる水のエネルギーは、離間したパドルを有する長尺エンドレスコンベヤを使用して電気エネルギーへと変換され得る。
【0095】
水流エネルギーを電気エネルギーへと変換するのに好適な形状、サイズ、および迎え角の外向きに延びる離間したパドルが、長尺エンドレスコンベヤに固定される。コンベヤは、パドルが、コンベヤから上方に延びるとき、少なくとも部分的に水の流れの表面より上にある高さで、水の流れの中に長手方向に整列される。コンベヤは、整列された向きに緊締される。水の流れは、下方に延びるパドルを下流方向に推進してエンドレスコンベヤを回転させる。潮汐または別の逆転する水の流れにおいて係留される場合、双方向水の流れが利用され得る。
【0096】
代替的に、水流エネルギーを電気エネルギーへと変換するのに好適な形状、サイズ、および迎え角の複数の離間したパドルが、長尺エンドレスコンベヤに間隔を開けて蝶番接続される。蝶番接続パドルの揺動は、水の流れに関連して、パドルの下流および上流移動に応答してそれぞれ高抵抗向きおよび低抵抗向き内に制限される。コンベヤは、水の流れの中に長手方向に整列される。蝶番接続パドルは、それらが、コンベヤの上流直線路上にあるとき、低抵抗向き内で少なくとも部分的に水の流れの表面より上に延び、およびコンベヤの下流直線路上にあるとき、高抵抗向き内で水の流れの中へ完全に延びる高さで整列され得る。代替的に、蝶番接続パドルは、それらが完全に水の流れの中にある高さで整列され得る。整列されたコンベヤは、整列された向きに緊締される。水の流れは、コンベヤの下流直線路上のパドルを推進してエンドレスコンベヤを回転させる。
【0097】
代替的に、水流エネルギーを電気エネルギーへと変換するのに好適な形状、サイズ、および迎え角の複数の離間したパドルは、長尺エンドレスコンベヤに間隔を置いて蝶番接続される。交互のパドルは、奇数のパドルが1つの方向に揺動し、偶数のパドルが反対方向に揺動するように、逆方向に蝶番接続される。水の流れの1つの方向においては、偶数のパドルのすべてが、アイドルまたは低抵抗向きにあり、水の流れの反対方向においては、奇数のパドルのすべてが、アイドルまたは低抵抗向きにある。水の流れの1つの方向においては、奇数のパドルが、コンベヤを駆動させ、水の流れの反対方向においては、偶数のパドルが、コンベヤを駆動させる。流れのいずれの方向においても高抵抗向きにあるパドルの可用性を考えると、交互のパドル配置の動作は、実質的に、非交互のパドル配置に関連して説明した通りである。
【0098】
本発明によると、コンベヤは、けん引によって、漸進によって、または調節可能な係留線の使用によって配備され得る。選択された水の流れまでのコンベヤによる漸進は、コンベヤを1つの場所から別の場所へ漸進させるのに好適な形状、サイズ、および迎え角のパドルをコンベヤに最初に固定し、次いで外部電源の使用によりコンベヤを駆動させることを必要とする。パドルは、コンベヤを配備する、またはコンベヤが水流エネルギーを電気エネルギーへと変換するのに好適な形状、サイズ、および迎え角の他のパドルによって、任意の時に任意の場所で、コンベヤ上で交換され得る。調節可能な係留線を使用してコンベヤを配備することは、対応する独立して調節可能な係留線を伴う多点係留システムをコンベヤのフレームに装着すること、および係留線を調節してコンベヤをその意図した場所へ導くことを必要とする。係留線による配備方法は、タービンを、岸から、河川などの一方向水の流れまたは潮路などの逆転する水の流れへ輸送するのに特に有用である。
【0099】
パドルは、コンベヤの配備またはエネルギー変換動作モードにおける効率性に好適であ
り得るような、コンベヤに沿った等しいまたは変化する間隔で離間されて、コンベヤに固定または蝶番接続され得る。
【0100】
パドルが、コンベヤから上方に延びるとき、少なくとも部分的に水の流れの表面より上にある高さでコンベヤを整列させるため、またはパドルが完全に水の流れの中にある高さでコンベヤを整列させるため、浮遊媒体またはバラスト媒体のいずれかが、高さを設定するためにコンベヤのフレームに装着されるレベル制御モジュール内へ注入され、注入媒体の量は、水の流れの中のコンベヤの高さを変更するために変化される。
【0101】
コンベヤを緊締するため、対応する独立して調節可能な係留線を伴う多点係留システムが、コンベヤのフレームに装着され得る。係留線を独立して調節することにより、コンベヤは、水の流れの中で緊締され得る。係留システムが配備のために使用される場合、同じ係留システムが、コンベヤを緊締するために使用され得る。代替的に、単点揺動係留線が、コンベヤを潮汐流の方向に維持するためにコンベヤに装着され得る。
【0102】
[結びの見解]
ルーチン保守の間に極端な水力の行使がタービンを損傷する可能性があるとき、あるいは、パドルを設置もしくは除去する、またはタービン漸進パドルを発電パドルと交換するとき、PTO内に構築される電子ブレーキ(図示せず)またはスプロケットを係止するように動作可能な機械ペン(図示せず)などのブレーキが、コンベヤの回転を防ぐために作動され得る。
【0103】
複数のコンベヤが、単一のタービンにおいて組み合わされ得る。個々のコンベヤまたはコンベヤの群が、独立して、特定の用途における動作のために選択的に係止または係止解除され得る。それらは、水の流れの方向に応じて異なる方向および/または異なる時間に回転するように構成され得る。それらは、変化する環境および流れ条件に適応するために、異なるサイズ、形状、もしくは迎え角の、または異なる間隔にある、パドルを備え得る。
【0104】
図25および図26に例証されるものなどの流れ方向付けカウリングは、図27および図28に例証されるものなどの水流制限チャネルと組み合わせて使用され得る。
コンベヤ10の長尺直線路11および13は、2つ以上のパドル50が、駆動パドル領域を最適化するように同時に水の流れFの中で推進されることを可能にする。増大したパドル領域は、より低い流速の水の中でさえも動作の効率につながる。
【0105】
復路または上流直線路上で実質的に最小の抵抗向きまで揺動する蝶番接続パドルの使用は、長尺直線路タービンが他のデバイスよりも大きい効率で動作することを可能にする。2つの駆動チェーンの使用は、最大トルクが生成および抽出されることを可能にし、電力は、タービンから係留チェーン、電気ケーブル、または機械PTOシステムを通じてエクスポートされ得る。
【0106】
長尺直線路タービンは、それが水速度ではなく水の質量を標的とすることから、他の水駆動デバイスよりも多くの場所において有用である。浅瀬は、多くの場合、より遅い流れの潮流を有するが、たった1メートルの水深でも、長尺直線路タービンが、同じ深さで動作する既知のデバイスよりも著しく多くのエネルギーを生成することを可能にする。また、長尺直線路タービンは、高速で進む中程度の量の水ではなく、中程度の速度で進む大量の水が通る潮汐領域において特に効果的である。
【0107】
タービンは、水床への影響がほとんどまたは全くない、完全に浮遊する構造体として動作することができる。浮遊ごみは、ごみが水を通って流れるときにデバイスを通り抜ける
ことができることから、タービンに対して重大な影響を有さない。タービンは、それが水の流れと同じ速度で動作することから、魚および哺乳動物に配慮したものであり、キャビテーションがない。
【0108】
故に、本発明に従って、上に明記される目的、目標、および利点を完全に満足する水駆動タービン、および本水駆動タービンを使用する方法が提供されていることは明白であろう。本発明は、その特定の実施形態と併せて説明されているが、多くの代替形態、修正形態、およびバリエーションが、先述を踏まえて当業者には明白であることは明らかであろう。したがって、すべてのそのような代替形態、修正形態、およびバリエーションを、添付の特許請求の範囲の趣旨に含まれるものとして包含することが意図される。
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11
図12
図13
図14
図15
図16
図17
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図19
図20
図21
図22
図23
図24
図25
図26
図27
図28
図29
図30
【手続補正書】
【提出日】2024-06-26
【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】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
水の流れの中での使用のためのタービンであって、
下流直線路および上流直線路を有するエンドレス長尺コンベヤと、
前記下流直線路から前記水の流れの中への下方延長のため、および前記上流直線路から前記水の流れの外への上方延長のための、前記コンベヤに沿って離間され、前記コンベヤに固定され、前記コンベヤから外向きに延びるパドルと
を備える、
タービン。
【請求項2】
前記コンベヤは、
配備モードにおいて、外部駆動に応答して前記タービンを1つの場所から別の場所へ漸進させ、
動作モードにおいて、前記水の流れに応答して前記タービンに電力を生成させる、
請求項1に記載のタービン。
【請求項3】
前記パドルの各々は、異なる形状、サイズ、および迎え角のうちの少なくとも1つを有する交換パドルと独立して交換可能である、
請求項1に記載のタービン。
【請求項4】
対応する独立して調節可能な係留線を有する多点システム、および単点揺動係留線のうちの一方をさらに備える、
請求項1に記載のタービン。
【請求項5】
前記タービンのフレームに取り付けられる少なくとも1つのモジュールをさらに備え、
前記少なくとも1つのモジュールは、前記タービンのレベルを前記水の流れの中で所定の高さに設定するために、充分な量の、浮力媒体およびバラスト媒体のうちの一方を含有することができる、
請求項1に記載のタービン。
【請求項6】
前記量は、前記水の流れの中の前記タービンの前記高さを変更することができるようにするために可変である、
請求項5に記載のタービン。
【請求項7】
少なくとも1つの他のモジュールをさらに備え、
前記モジュールは、各前記モジュール内の前記量の独立した変動を可能にするためにマニホールド化される、
請求項6に記載のタービン。
【請求項8】
バラスト充填された脚部をさらに備える、
請求項1に記載のタービン。
【請求項9】
水の流れの中での使用のためのタービンであって、
下流直線路および上流直線路を有する長尺エンドレスコンベヤと、
前記下流直線路上にあるときの高抵抗向きと、前記上流直線路上にあるときの低抵抗向きとの間で揺動するように、前記コンベヤに沿って離間され、前記コンベヤに蝶番接続されるパドルであって、前記高抵抗向きのいずれかにあるとき、前記水の流れによって下流に駆動され、前記エンドレスコンベヤを前記下流直線路および前記上流直線路に沿って進行させる、パドルと
を備える、
タービン。
【請求項10】
前記コンベヤは、
配備モードにおいて、外部駆動に応答して前記タービンを1つの場所から別の場所へ漸進させ、
動作モードにおいて、前記水の流れに応答して前記タービンに電力を生成させる、
請求項9に記載のタービン。
【請求項11】
前記パドルの各々は、異なる形状、サイズ、および迎え角のうちの少なくとも1つを有する交換パドルと独立して交換可能である、
請求項9に記載のタービン。
【請求項12】
対応する独立して調節可能な係留線を有する多点システム、および単点揺動係留線のうちの一方をさらに備える、
請求項9に記載のタービン。
【請求項13】
前記タービンのフレームに取り付けられる少なくとも1つのモジュールをさらに備え、
前記少なくとも1つのモジュールは、前記タービンのレベルを前記水の流れの中で所定の高さに設定するために、充分な量の、浮力媒体およびバラスト媒体のうちの一方を含むことができる、
請求項9に記載のタービン。
【請求項14】
前記量は、前記水の流れの中の前記タービンの前記高さを変更することができるようにするために可変である、
請求項13に記載のタービン。
【請求項15】
少なくとも1つの他のモジュールをさらに備え、
前記モジュールは、各前記モジュール内の前記量の独立した変動を可能にするためにマニホールド化される、
請求項14に記載のタービン。
【請求項16】
前記タービンが前記水の流れの表面に乗ることを防ぎ、前記水の流れの中で前記タービンを水平にしようとするバラスト充填された脚部をさらに備える、
請求項9に記載のタービン。
【請求項17】
前記パドルのうちの対応するものと前記コンベヤとの間に接続されて、それらの対応する前記パドルが、前記下流直線路上にあるときの最大高抵抗向きを超えて揺動することを防ぐ、独立したロープをさらに備える、
請求項9に記載のタービン。
【請求項18】
前記上流直線路上にあるときの前記パドルを下流の水の流れによる直撃から防護するシュラウドをさらに備える、
請求項9に記載のタービン
【請求項19】
ネルギー変換の方法であって、
水流エネルギーを電気エネルギーへと変換するのに好適な形状、サイズ、および迎え角の外向きに延びる離間したパドルを、長尺エンドレスコンベヤに固定することと、
前記コンベヤから上方に延びるパドルが少なくとも部分的に前記水の流れの表面より上にあり、前記コンベヤから下方に延びるパドルが前記水の流れの表面より下にある高さで、前記コンベヤを水の流れの中に長手方向に整列させることと、
前記コンベヤを前記整列された向きに緊締することと、
前記水の流れに、前記コンベヤから下方に延びるパドルを下流に推進させて前記コンベヤを回転させることと
を含む、
方法。
【請求項20】
前記コンベヤを1つの場所から別の場所へ漸進させるのに好適な形状、サイズ、および迎え角のパドルを、前記コンベヤに最初に固定することと、
外部電源によって前記コンベヤを駆動することと
をさらに含む、請求項19に記載の方法。
【請求項21】
前記コンベヤを整列させることが、
浮遊媒体およびバラスト媒体のうちの一方を、前記コンベヤのフレームに取り付けられるレベル制御モジュール内へ注入することと、
浮遊媒体およびバラスト媒体のうちの前記注入された一方の量を変化させて、前記水の流れの中の前記コンベヤの高さを変更することと
を含む、
請求項19に記載の方法。
【請求項22】
前記コンベヤを整列させることが、
前記水の流れの中に前記コンベヤを位置付けるために独立して調節可能な少なくとも2つの係留線を、前記コンベヤのフレームに取り付けることにより先行される、
請求項19に記載の方法。
【請求項23】
前記コンベヤを整列させることが、
前記コンベヤを岸から前記水の流れへ輸送するために前記係留線を独立して調節することにより先行される、
請求項22に記載の方法。
【請求項24】
前記コンベヤを整列させることが、
前記コンベヤを潮汐流の方向に維持するように適合される単点揺動係留線を、前記コンベヤのフレームに取り付けることにより先行される、
請求項19に記載の方法。
【請求項25】
エネルギー変換の方法であって、
水流エネルギーを電気エネルギーへと変換するのに好適な形状、サイズ、および迎え角のパドルを、間隔を置いて長尺エンドレスコンベヤに蝶番接続することであって、前記パドルが、高抵抗向きおよび低抵抗向き内で揺動するように制限されることと、
前記蝶番接続されたパドルが、前記コンベヤの上流直線路上にあるとき、前記低抵抗向き内で少なくとも部分的に水の流れの表面より上に延び、前記コンベヤの下流直線路上にあるとき、前記高抵抗向き内で前記水の流れの中へ完全に延びる高さで、前記コンベヤを前記水の流れの中に長手方向に整列させることと、
前記コンベヤを前記整列された向きに緊締することと、
前記水の流れに、前記コンベヤの前記下流直線路上のパドルを推進させて前記コンベヤを回転させることと
を含む、
方法。
【請求項26】
前記コンベヤを1つの場所から別の場所へ漸進させるのに好適な形状、サイズ、および迎え角のパドルを、前記コンベヤに蝶番接続することと、
外部電源を作動させて、前記コンベヤを前記別の場所へ駆動させることと、
前記コンベヤを1つの場所から別の場所へ漸進させるのに好適な形状、サイズ、および迎え角のパドルを、前記コンベヤから外すことと
により先行される、
請求項25に記載の方法。
【請求項27】
前記コンベヤを整列させることが、
浮遊媒体およびバラスト媒体のうちの一方を、前記コンベヤのフレームに取り付けられるレベル制御モジュール内へ注入することと、
浮遊媒体およびバラスト媒体のうちの前記注入された一方の量を変化させて、前記水の流れの中の前記コンベヤの高さを変更することと
を含む、
請求項25に記載の方法。
【請求項28】
前記コンベヤを整列させることが、
前記水の流れの中に前記コンベヤを位置付けるように適合される少なくとも2つの独立して調節可能な係留線を、前記コンベヤのフレームに取り付けることにより先行される、
請求項25に記載の方法。
【請求項29】
前記取り付けることの後に、前記コンベヤを岸から前記水の流れへ輸送するために前記係留線を独立して調節することが続く、
請求項28に記載の方法。
【請求項30】
前記コンベヤを整列させることが、
前記コンベヤを潮汐流の方向に維持するように適合される単点揺動係留線を、前記コンベヤのフレームに取り付けることにより先行される、
請求項25に記載の方法。
【請求項31】
エネルギー変換の方法であって、
水流エネルギーを電気エネルギーへと変換するのに好適な形状、サイズ、および迎え角のパドルを、間隔を置いて長尺エンドレスコンベヤに蝶番接続することであって、前記パドルが、最大抵抗向きと最小抵抗向きとの間で揺動するように制限されることと、
前記蝶番接続されたパドルが、前記コンベヤの上流直線路および下流直線路上にあるとき、水の流れの表面より下にあり、前記コンベヤの下流直線路上にあるとき高抵抗向き内にあり、前記上流直線路上にあるとき低抵抗向き内にある高さで、前記コンベヤを前記水の流れの中に長手方向に整列させることと、
前記コンベヤを前記整列された向きに緊締することと、
前記水の流れに、前記コンベヤの前記下流直線路上のパドルを推進させて前記エンドレスコンベヤを回転させることと
を含む、
方法。
【請求項32】
前記コンベヤを1つの場所から別の場所へ漸進させるのに好適な形状、サイズ、および迎え角のパドルを、前記コンベヤに蝶番接続することと、
外部電源を作動させて、前記コンベヤを前記別の場所へ駆動させることと、
前記コンベヤを1つの場所から別の場所へ漸進させるのに好適な形状、サイズ、および迎え角のパドルを、前記コンベヤから外すことと
により先行される、
請求項31に記載の方法。
【請求項33】
前記コンベヤを整列させることが、
前記水の流れの中に前記コンベヤを位置付けるように適合される少なくとも2つの独立して調節可能な係留線を、前記コンベヤのフレームに取り付けることにより先行される、
請求項31に記載の方法。
【請求項34】
前記取り付けることの後に、前記コンベヤを岸から前記水の流れへ輸送するために前記係留線を独立して調節することが続く、
請求項33に記載の方法。
【請求項35】
前記コンベヤを整列させることが、
前記コンベヤを潮汐流の方向に維持するように適合される単点揺動係留線を、前記コンベヤのフレームに取り付けることにより先行される、
請求項31に記載の方法。
【請求項36】
緊締することが、
前記水の流れの中の前記コンベヤの前記高さを調節することにより先行される、
請求項31に記載の方法。
【請求項37】
調節することが、
浮遊媒体およびバラスト媒体のうちの一方を、前記コンベヤのフレームに取り付けられるレベル制御コンパートメント内へ注入することと、
浮遊媒体およびバラスト媒体のうちの前記注入された一方の量を変化させて、前記水の流れの中の前記コンベヤの高さを変更することと
を含む、
請求項36に記載の方法
【外国語明細書】