特開 2024-42687 発電システムのタービン装置、電力機器、及び電力統合システム

(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】P2024042687

(43)【公開日】2024-03-28

(54)【発明の名称】発電システムのタービン装置、電力機器、及び電力統合システム

(51)【国際特許分類】

   F03B 3/14 20060101AFI20240321BHJP

   F03B 3/18 20060101ALI20240321BHJP

【ＦＩ】

F03B3/14 Z

F03B3/18 Z

【審査請求】有

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2023149514

(22)【出願日】2023-09-14

(31)【優先権主張番号】111134821

(32)【優先日】2022-09-15

(33)【優先権主張国・地域又は機関】TW

(71)【出願人】

【識別番号】523352480

【氏名又は名称】ファン， チンチェン

【氏名又は名称原語表記】Ｃｈｉｎｇ－Ｃｈｅｎｇ Ｈｕａｎｇ

【住所又は居所原語表記】１２Ｆ．－１， Ｎｏ．１５５，Ｓｅｃ．３，Ｘｉｍｅｎ Ｒｄ．，Ｎｏｒｔｈ Ｄｉｓｔ．，Ｔａｉｎａｎ Ｃｉｔｙ ７０４，Ｔａｉｗａｎ，

(74)【代理人】

【識別番号】110002321

【氏名又は名称】弁理士法人永井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ファン， チンチェン

(72)【発明者】

【氏名】ファン， チィエンジュイ

【テーマコード（参考）】

3H072

【Ｆターム（参考）】

3H072AA02

3H072AA23

3H072BB08

3H072BB31

3H072CC22

3H072CC45

3H072CC53

(57)【要約】

【課題】発電システムのタービン装置を提供する。
【解決手段】発電システムのタービン装置は、タービン本体と、複数のブレードと、複数のストッパ部と、複数の弾性ユニットとを備える。各ブレードは、接続側及び可動側を含み、これらのブレードは、接続側を介してタービン本体に間隔をあけて枢着され、これらのストッパ部はそれぞれ、これらのブレードに対応してタービン本体に設けられ、それによりこれらのブレードの展開角度を制限し、各弾性ユニットは固定端及び移動端を含み、固定端はタービン本体に設けられ、移動端は対応するブレードに設けられ、ブレードは、展開位置と収納位置との間で旋回し、ブレードが展開位置にある時、可動側がタービン本体から離れ、且つブレードがそれぞれ対応するストッパ部に当接し、ブレードが収納位置にある時、可動側がタービン本体に近づき、且つ弾性ユニットが変形状態であってブレードを展開させる位置エネルギーを有する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

タービン本体と、
それぞれ接続側及び前記接続側の反対側の可動側を含み、前記タービン本体に所定の間隔をあけて設けられ、前記接続側を介して前記タービン本体に枢着される複数のブレードと、
それぞれ前記ブレードに対応して前記タービン本体に設けられ、前記ブレードの展開角度を制限する複数のストッパ部と、
それぞれ固定端及び前記固定端の反対側の移動端を含み、前記固定端は前記タービン本体に設けられ、前記移動端はそれぞれ前記ブレードに設けられる複数の弾性ユニットと、
を備え、
前記複数のブレードは、展開位置と収納位置との間で旋回し、前記ブレードが前記展開位置にある時、前記可動側が前記タービン本体から離れ、且つ前記ブレードがそれぞれ前記ストッパ部に当接し、前記ブレードが前記収納位置にある時、前記可動側が前記タービン本体に近づき、且つ前記弾性ユニットが変形状態であって前記ブレードを展開させる位置エネルギーを有する発電システムのタービン装置。

【請求項2】

前記タービン本体は、円柱体形状であり、前記ブレードが前記タービン本体の周方向に間隔をあけて設けられ、各ブレードは、円弧凹面及び前記円弧凹面の反対側の円弧凸面を有し、前記ストッパ部はそれぞれ前記ブレードに対応して設けられ、且つ対応する前記ブレードの円弧凸面に向かい、前記ブレードが前記展開位置にある時、前記ブレードの円弧凸面がそれぞれ前記ストッパ部に当接し、前記ブレードが前記収納位置にある時、前記ブレードの円弧凹面が前記タービン本体に近づき、且つ前記ブレードと前記タービン本体が実質的に同心円状である請求項１に記載の発電システムのタービン装置。

【請求項3】

それぞれ前記ブレードに設けられ、ローラ及び滑らかなコーティングの何れかを含む複数の摩擦防止ユニットを更に備える請求項１に記載の発電システムのタービン装置。

【請求項4】

複数の旋回ユニット及び複数のカバーシートを更に備え、前記旋回ユニットはそれぞれ、前記ブレードが前記タービン本体に対して旋回するように、前記接続側と前記タービン本体との間に設けられ、前記カバーシートの材料は柔らかい不浸透性材料であり、且つそれぞれ前記接続側と前記タービン本体との間の隙間に設けられる請求項１に記載の発電システムのタービン装置。

【請求項5】

そのうちの１つがタービン本体と、前記タービン本体に枢着される複数のブレードと、を含む少なくとも１つのタービン装置と、
配列方向に沿って間隔をあけて設けられる複数のセパレータを含み、任意の２つの隣接する前記セパレータは、前記タービン装置を収容するための開放された流路空間を画定し、収容された前記タービン本体はセパレータの一方に隣接し、収容された前記タービン装置が流体によって駆動されて回転する時、前記ブレードは、隣接する前記セパレータに触れて前記タービン本体に近づくように収納される流路構造群と、
を備える発電システムの電力機器。

【請求項6】

前記流路構造群は、少なくとも１つの導水体を更に含み、前記少なくとも１つの導水体のうちの１つは、任意の２つの隣接する前記セパレータの間に設けられ、且つ前記流路空間を連通させる入口を２つの仕切り入口に分割し、
収容された前記タービン装置の前記ブレードは、対応する前記２つの仕切り入口を経て入った流体によって駆動されて回転し、収容された前記タービン装置の前記ブレードが収納すると、前記ブレードは、対応する前記導水体を流れることで形成される接線方向の流体のブーストにより展開する請求項５に記載の発電システムの電力機器。

【請求項7】

前記流路構造群は、複数の摩擦防止ユニットを更に備え、各摩擦防止ユニットはローラ及び滑らかなコーティングの何れかを含み、各セパレータは接触面を含み、前記摩擦防止ユニットはそれぞれ前記セパレータの接触面に設けられ、収容された前記タービン装置の前記ブレードが回転して隣接する前記セパレータに接触すると、前記ブレードは、隣接する前記セパレータの接触面の摩擦防止ユニットに触れることで摩擦力を減少させる請求項５に記載の発電システムの電力機器。

【請求項8】

それぞれ回転軸を含み、駆動されると、前記回転軸を回転させて電力を発生するように構成される複数の電力装置と、
それぞれ一方向伝動輪及び伝動ユニットを含み、前記一方向伝動輪は、前記電力装置の中の１つの前記回転軸に設けられ、前記伝動ユニットはそれぞれ、前記電力装置の残りのものの前記回転軸と前記一方向伝動輪との間に設けられ、それにより前記電力装置の前記残りのものが発生する電力を前記伝動ユニットを介して前記一方向伝動輪にそれぞれ伝達し、且つ前記一方向伝動輪を介して設けられた前記回転軸に伝達し、前記一方向伝動機構のそれぞれは、前記伝動ユニットが設けられた前記回転軸が回転方向に回転する時のみ、前記伝動ユニットを介して電力を前記一方向伝動輪に伝達し、それにより前記一方向伝動輪が設けられた前記回転軸も前記回転方向に回転するように構成され、前記電力装置が発生した電力を前記一方向伝動機構を介して並列に統合する複数の一方向伝動機構と、
を備える発電システムの電力統合システム。

【請求項9】

それぞれ回転軸を含み、駆動されると、前記回転軸を回転させて電力を発生するように構成される複数の電力装置と、
そのうちの１つは、一方向伝動輪及び伝動ユニットを含み、前記電力装置の任意の２つの間に一方向伝動機構が設けられ、前記一方向伝動機構の前記一方向伝動輪は前記電力装置の中の１つの前記回転軸に設けられ、前記一方向伝動機構の前記伝動ユニットは、前記電力装置の別のものが発生した電力を前記伝動ユニットを介して前記一方向伝動輪に伝達して設置された前記回転軸に伝達するように、別の電力装置と対応する前記一方向伝動輪との間に設けられ、少なくとも１つの一方向伝動機構のうちの１つは、前記伝動ユニットが設けられた前記回転軸が回転方向に回転する時のみ、前記伝動ユニットを介して電力を前記一方向伝動輪に伝達し、それにより前記一方向伝動輪が設けられた前記回転軸も前記回転方向に回転するように構成され、前記電力装置が発生した電力を前記一方向伝動機構を介して直列に統合する少なくとも１つの一方向伝動機構と、
を備える発電システムの電力統合システム。

【請求項10】

前記一方向伝動輪は、ラチェット式フリーホイール機構（ｒａｔｃｈｅｔｉｎｇ ｆｒｅｅｗｈｅｅｌ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ）、一方向ベアリングと歯車の組み合わせ、及び一方向ベアリングとプーリの組み合わせの何れかを含み、前記伝動ユニットは、歯車とチェーンの組み合わせ、プーリとベルトの組み合わせ、及び歯車群の何れかを含む請求項８又は９に記載の発電システムの電力統合システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、装置、機器、及びシステムに関し、特に、発電システムのタービン装置、電力機器、及び電力統合システムに関する。

【背景技術】

【0002】

科学技術や経済の急速な発展に伴い、人々の電力に対する要求も日々増加している。発電にグリーンエネルギーを使用すると、エネルギー不足の影響を軽減し、汚染物質の発生を減らすことができる。グリーンエネルギーによる発電の方法としては、水力発電、風力発電、太陽光発電、地熱発電等がある。エネルギーの変換効率を向上させ、発電システムの設置コストを削減することは、この分野における継続的な研究の方向である。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

本発明は、開閉可能なブレードによって回転時の抵抗を減少させ、回転の負のパワーを排除し、更に、流体の運動エネルギーをより効率的に機械的エネルギーに変換するための発電システムのタービン装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0004】

本発明の一態様は、タービン本体と、それぞれ接続側及び接続側の反対側の可動側を含み、タービン本体に所定の間隔をあけて設けられ、前記接続側を介してタービン本体に枢着される複数のブレードと、それぞれ前記複数のブレードに対応してタービン本体に設けられ、前記複数のブレードの展開角度を制限する複数のストッパ部と、それぞれ固定端及び固定端の反対側の移動端を含み、固定端はタービン本体に設けられ、前記複数の移動端はそれぞれ前記複数のブレードに設けられる複数の弾性ユニットと、を備え、前記複数のブレードは、展開位置と収納位置との間で旋回し、前記複数のブレードが展開位置にある時、前記複数の可動側がタービン本体から離れ、且つ前記複数のブレードがそれぞれ前記複数のストッパ部に当接し、前記複数のブレードが収納位置にある時、これらの可動側がタービン本体に近づき、且つ前記弾性ユニットが変形状態であって前記複数のブレードを展開させる位置エネルギーを有する発電システムのタービン装置を提供する。

【0005】

本発明の一実施例によれば、前記タービン本体は、円柱体形状であり、ブレードがタービン本体の周方向に間隔をあけて設けられ、各ブレードは、円弧凹面及び円弧凹面の反対側の円弧凸面を有し、ストッパ部はそれぞれブレードに対応して設けられ、且つ対応するブレードの円弧凸面に向かい、ブレードが展開位置にある時、ブレードの円弧凸面がそれぞれストッパ部に当接し、ブレードが収納位置にある時、ブレードの円弧凹面がタービン本体に近づき、且つブレードとタービン本体が実質的に同心円状である。

【0006】

本発明の別の実施例によれば、前記タービン装置は、それぞれブレードに設けられ、ローラ及び滑らかなコーティングの何れかを含む複数の摩擦防止ユニットを更に備える。

【0007】

本発明の別の実施例によれば、前記タービン装置は、複数の旋回ユニット及び複数のカバーシートを更に備え、前記複数の旋回ユニットはそれぞれ、ブレードをタービン本体に対して旋回するように、接続側とタービン本体との間に設けられ、前記複数のカバーシートの材料は柔らかい不浸透性材料であり、且つそれぞれ接続側とタービン本体との間の隙間に設けられる。

【0008】

本発明のもう１つの目的は、流路構造群を介して開閉可能なブレードを有するタービン装置と協働して、ブレードの開閉過程をよりスムーズにする発電システムの電力機器を提供することである。

【0009】

本発明の別の態様は、そのうちの１つがタービン本体と、タービン本体に枢着される複数のブレードと、を含む少なくとも１つのタービン装置と、配列方向に沿って間隔をあけて設けられる複数のセパレータを含み、任意の２つの隣接するセパレータは、タービン装置を収容するための開放された流路空間を画定し、収容されたタービン本体はセパレータの一方に隣接し、収容されたタービン装置が流体によって駆動されて回転する時、ブレードは、隣接するセパレータに触れてタービン本体に近づくように収納される流路構造群と、を備える発電システムの電力機器を提供する。

【0010】

本発明の別の実施例によれば、前記流路構造群は、少なくとも１つの導水体を更に含み、少なくとも１つの導水体のうちの１つは、任意の２つの隣接するセパレータの間に設けられ、且つ流路空間を連通させる入口を２つの仕切り入口に分割し、収容されたタービン装置のブレードは、対応する２つの仕切り入口を経て入った流体によって駆動されて回転し、収容されたタービン装置のブレードが収納すると、ブレードは、対応する導水体を流れることで形成される接線方向の流体のブーストにより展開する。

【0011】

本発明の別の実施例によれば、前記流路構造群は、複数の摩擦防止ユニットを更に備え、各摩擦防止ユニットはローラ及び滑らかなコーティングの何れかを含み、各セパレータは接触面を含み、前記複数の摩擦防止ユニットはそれぞれ前記複数のセパレータの接触面に設けられ、収容されたタービン装置の前記複数のブレードが回転して隣接するセパレータに接触すると、前記複数のブレードは、隣接するセパレータの接触面の摩擦防止ユニットに触れることで摩擦力を減少させる。

【0012】

本発明のもう１つの目的は、一方向伝動機構によって複数の電力装置が発生した電力を並列又は直列に接続することで電力を統合して発電機に伝達することで、必要な発電機の数を減らし、設置コストを削減する発電システムの電力統合システムを提供することである。

【0013】

本発明の別の態様は、それぞれ回転軸を含み、駆動されると、前記複数の回転軸を回転させて電力を発生するように構成される複数の電力装置と、それぞれ一方向伝動輪及び伝動ユニットを含み、一方向伝動輪は、１つの電力装置の回転軸に設けられ、前記複数の伝動ユニットはそれぞれ、他の電力装置の回転軸と前記複数の一方向伝動輪との間に設けられ、それにより他の電力装置が発生する電力を前記複数の伝動ユニットを介して前記複数の一方向伝動輪にそれぞれ伝達し、且つ前記複数の一方向伝動輪を介して設けられた回転軸に伝達し、前記複数の一方向伝動機構のそれぞれは、伝動ユニットが設けられた回転軸が回転方向に回転する時のみ、伝動ユニットを介して電力を一方向伝動輪に伝達し、それにより一方向伝動輪が設けられた回転軸も回転方向に回転するように構成され、前記複数の電力装置が発生した電力を前記複数の一方向伝動機構を介して並列に統合する複数の一方向伝動機構と、を備える発電システムの電力統合システムを提供する。

【0014】

本発明の別の態様は、それぞれ回転軸を含み、前記複数の電力装置は、駆動されると、前記複数の回転軸を回転させて電力を発生するように構成される複数の電力装置と、そのうちの１つは、一方向伝動輪及び伝動ユニットを含み、任意の２つの電力装置の間に一方向伝動機構が設けられ、一方向伝動機構の一方向伝動輪はそのうちの１つの電力装置の回転軸に設けられ、一方向伝動機構の伝動ユニットは、もう１つの電力装置が発生した電力を伝動ユニットを介して一方向伝動輪に伝達して設置された回転軸に伝達するように、もう１つの電力装置と対応する一方向伝動輪との間に設けられ、少なくとも１つの一方向伝動機構のうちの１つは、伝動ユニットが設けられた回転軸が回転方向に回転する時のみ、伝動ユニットを介して電力を前記一方向伝動輪に伝達し、それにより一方向伝動輪が設けられた回転軸も回転方向に回転するように構成され、電力装置が発生した電力を少なくとも１つの一方向伝動機構を介して直列接続に統合する少なくとも１つの一方向伝動機構と、を備える発電システムの電力統合システムを提供する。

【0015】

本発明の更なる実施例によれば、前記一方向伝動輪は、ラチェット式フリーホイール機構、一方向ベアリングと歯車の組み合わせ、及び一方向ベアリングとプーリの組み合わせの何れかを含み、伝動ユニットは、歯車とチェーンの組み合わせ、プーリとベルトの組み合わせ、及び歯車群の何れかを含む。

【図面の簡単な説明】

【0016】

実施例及びその利点をより完全に理解するために、図面を参照しながら説明する。

【図1】本発明の幾つかの実施例による発電システムの電力機器及び一方向伝動機構の斜視構造図である。

【図1A】本発明の幾つかの実施例による発電システムのブロック図である。

【図2】本発明の幾つかの実施例による展開位置でのタービン装置の斜視構造図である。

【図3】図２の展開位置でのタービン装置の上面図である。

【図4】本発明の幾つかの実施例による収納位置でのタービン装置の斜視構造図である。

【図5】図４の収納位置でのタービン装置の上面図である。

【図6】流体が本発明の幾つかの実施例の電力機器を流れる模式図である。

【図7】本発明の幾つかの実施例による電力を並列に統合するための発電システムの電力統合システムの模式図である。

【図8】本発明の幾つかの実施例による電力を直列に統合するための発電システムの電力統合システムの模式図である。

【図9】本発明の幾つかの実施例による電力を並列に統合するための風力発電システムの電力統合システムの模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の実施例を詳細に説明する。しかしながら、実施例に提供される多くの応用可能な発明概念が様々な特定の内容に実施されてよいことを理解できる。議論、開示される実施例は、説明のみに用いられ、本発明の範囲を限定するものではない。

【0018】

本明細書で使用される用語は、特定の実施例を説明するためのものに過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特に限定しない限り、単数形の「一」又は「該」の用語は、複数形を表すために使用されてもよい。

【0019】

図１及び図１Ａを参照されたい。図１は、本発明の幾つかの実施例による発電システムの電力機器及び一方向伝動機構の斜視構造図であり、図１Ａは、本発明の幾つかの実施例による発電システムのブロック図である。本例では、発電システムは水力発電システムである。発電システム１００は、電力機器２００、複数の一方向伝動機構３００、及び発電機４００を含む。

【0020】

電力機器２００は、複数のタービン装置２２０Ａ、２２０Ｂ、２２０Ｃ、及び流路構造群２４０を含む。

【0021】

図２及び図３を参照されたい。図２は、展開位置でのタービン装置２２０Ａの斜視構造図であり、図３は、図２のタービン装置２２０Ａの上面図である。タービン装置２２０Ａ、２２０Ｂ、２２０Ｃの構造は何れも同じである。タービン装置２２０Ａは、タービン本体２２１、複数のブレード２２２、複数の旋回ユニット２２３、複数のカバーシート２２４、複数のストッパ部２２５、及び複数の弾性ユニット２２６を含む。

【0022】

タービン本体２２１は、本体２２７及び回転軸２２８を含む。本体２２７は、円柱体であるが、これに限定されず、回転軸２２８は本体２２７側の中心に接続される。各ブレード２２２は、本体２２７の軸方向に延在し、且つその径方向における切断面が湾曲し（即ち、ブレード２２２の断面は湾曲している）、円弧凹面２２９及び円弧凹面の反対側の円弧凸面２３０を含む。幾つかの実施例において、ブレード２２２の断面が湾曲している曲率は本体２２７の断面の曲率と同様である。更に、各ブレード ２２２は、接続側２３１及び接続側の反対側の可動側２３２を含む。これらの旋回ユニット２２３はそれぞれ、これらのブレード２２２の接続側２３１とタービン本体２２１との間に対応して設けられ、これにより、これらのブレード２２２は、タービン本体２２１の周方向においてタービン本体２２１に所定の間隔をあけて設けられ、且つタービン本体２２１に対して旋回する。ブレード２２２は、タービン本体２２１に対して開閉可能である。ブレード２２２が旋回ユニット２２３を介してタービン本体２２１に枢着されるため、ブレード２２２の接続側２３１とタービン本体２２１との間に隙間が存在する。カバーシート２２４の材料は、柔らかいプラスチック材料等の柔らかい不浸透性材料である。これらのカバーシート２２４がそれぞれこれらのブレード２２２の接続側２３１とタービン本体２２１との間の隙間に設けられることで、流体がタービン装置２２０Ａを押すときにブレード２２２の接続側２３１とタービン本体２２１との間の隙間を通過しない上に、ブレード２２２の回転に影響を与えず、その結果、ブレード２２２の回転効果が良くなる。これらのストッパ部２２５はそれぞれ、これらのブレード２２２に対応してタービン本体２２１に設けられ、且つ対応するブレード２２２の円弧凸面２３０に向かい、それはブレード２２２の展開角度を制限するために用いられる。各弾性ユニット２２６は、固定端及び固定端の反対側の移動端を含む。これらの弾性ユニット２２６は、これらのブレード２２２の収納時の復元力を提供するために、固定端がタービン本体２２１に設けられ、移動端がそれぞれこれらのブレード２２２に設けられる。弾性ユニット２２６は、例えば輪ゴム、バネ等である。

【0023】

ブレード２２２は、タービン本体２２１に対して展開位置と収納位置との間で旋回する。ブレード２２２が展開位置にある時、ブレード２２２の可動側２３２がタービン本体から離れ、ブレード２２２の可動側２３２と回転軸２２８の中心との距離Ｌが最も遠く、ブレード２２２の接続側２３１が円弧凸面２３０で対応するストッパ部２２５に当接する。本例において、接続側２３１とタービン本体２２１に対応する位置の接線との間の夾角θは、約９０度である。ブレード２２２が展開位置の状態である時、ブレード２２２は最も長いモーメントアームの状態（即ち、距離Ｌが最も長い）となり、ブレード２２２に流体が加わるモーメントが最も大きい。

【0024】

図４及び図５を参照されたい。図４は、収納位置でのタービン装置２２０Ａの斜視構造図であり、図５は、図４のタービン装置２２０Ａの上面図である。ブレード２２２が収納位置にある時、ブレード２２２の可動側２３２は、円弧凹面２２９でタービン本体２２１に近づき、且つ接続側２３１とタービン本体２２１に対応する位置との接線との間の夾角θが０度に近づき、ブレード２２２の接続側２３１は、円弧凸面２３０で対応するストッパ部２２５に当接していないとともに、対応するブレード２２２の弾性ユニット２２６は、変形状態（例えば、引張状態）であり、且つ対応するブレード２２２を展開するように復元させる位置エネルギーを有する。ブレード２２２が収納位置の状態である時、ブレード２２２に流体が加わるモーメントはゼロに近づく。これらのブレード２２２が収納位置にある時、タービン本体２２１と実質的に同心円状である。

【0025】

説明すべきなのは、ブレード２２２が展開位置にある時、ブレード２２２に対応する弾性ユニット２２６も変形状態（例えば引張状態）であるが、変形の程度が、対応するブレード２２２の収納位置にある時の変形程度よりも小さいことである。したがって、ブレード２２２がセパレータ２４１の外力に影響されない場合、ブレード２２２は、収納位置の方向に移動せず、且つ対応するストッパ部２２５に当接するので外力を受けないときに常に展開位置に維持される。

【0026】

図１、図１Ａ、及び図６を参照されたい。図６は、流体が電力機器２００を流れる模式図である。流路構造群２４０は、複数のセパレータ２４１及び複数の導水体２４２を含む。これらのセパレータ２４１は、配列方向Ｘに沿って間隔をあけて設けられる。任意の２つの隣接するセパレータ２４１は、開放された流路空間２４３を画定し、流路空間２４３と連通する入口２４４及び出口２４５を形成する。各流路空間２４３には、タービン装置２２０Ａ、２２０Ｂ、２２０Ｃが収容され、収容されたタービン装置２２０Ａ、２２０Ｂ、２２０Ｃは、そのうちの１つのセパレータ２４１に隣接する。各セパレータ２４１の横断面は収容されたタービン装置２２０Ａ、２２０Ｂ、２２０Ｃの回転方向に沿って湾曲し、それにより流路空間２４３に流入した流体は、セパレータ２４１のガイドによって収容されたタービン装置２２０Ａ、２２０Ｂ、２２０Ｃのブレード２２２をより多く押すことができる。各導水体２４２は、任意の２つの隣接するセパレータ２４１の間に設けられ、且つ入口２４４を２つの仕切り入口２４６、２４７に分割する。

【0027】

図２及び図４を参照されたい。流体が各導水体２４２を流れると、２つの流体の分流に分かれて、仕切り入口２４６から流路空間２４３に流入した流体の分流は、タービン装置２２０Ａ、２２０Ｂ、２２０Ｃを回転させることができ、仕切り入口２４７から流路空間２４３に流入した流体の分流の部分は、仕切り入口２４６に近づく方向に流れて、タービン装置２２０Ａ、２２０Ｂ、２２０Ｃに対する接線流体を形成する。流体が仕切り入口２４６、２４７から流路空間２４３に流入すると、タービン装置２２０Ａ、２２０Ｂ、２２０Ｃは流体の駆動によって回転し（本例では時計回り）、タービン装置２２０Ａ、２２０Ｂ、２２０Ｃのブレード２２２は、隣接するセパレータ２４１に触れると、セパレータ２４１の反力の作用により、タービン本体２２１に近づくように収納位置に移動する。収容されたブレード２２２は、対応する導水体２４２に近づくと、対応する導水体２４２によって形成された接線流体のブースト及び対応する弾性ユニット２２６の復元力の作用によって再び展開する。展開位置まで完全に展開していないブレード２２２は、対応する導水体２４２によって、円弧凸面２３０に向かって直接流れる流体を受け止めてスムーズに展開することができる。

【0028】

幾つかの実施例において、導水体２４２は、対応する流路空間２４３に対向する内面２４８が湾曲面に構成され、且つ仕切り入口２４７から仕切り入口２４６までの方向において流路空間２４３内に延在し、それにより仕切り入口２４７から流路空間２４３に流入した流体の分流が接線流体を形成しやすい。

【0029】

タービン装置２２０Ａ、２２０Ｂ、２２０Ｃは、開閉可能なブレード２２２によって回転の抵抗を減少させ、回転の負のパワーを排除し、流体の運動エネルギーをより効率的に機械的エネルギーに変換する。

【0030】

更に説明すべきなのは、各導水体２４２が、１つのセパレータ２４１に隣接するように設けられてよく、このセパレータ２４１が、仕切り入口２４７が仕切り入口２４６よりも大きくなるように、設けられたタービン装置２２０Ａ、２２０Ｂ、２２０Ｃに隣接するセパレータ２４１と異なることである。仕切り入口２４７に流入した流体の分流が仕切り入口２４６に流入した流体の分流よりも大きい場合、仕切り入口２４７によって流入した流体の分流は、タービン装置２２０Ａ、２２０Ｂ、２２０Ｃのブレード２２２をより速く展開させるように、より強い接線流体のブーストを形成することができる。導水体２４２の設置位置は、対応するタービン装置２２０Ａ、２２０Ｂ、２２０Ｃのブレード２２２の展開すべき位置に合わせて調整してよい。また、流体の分流の流量は、各導水体２４２と対応するセパレータ２４１との間の距離を調整することで調整してよく、例えば、導水体２４２が１つのセパレータ２４１に近接すると、導水体２４２とセパレータ２４１とで形成される空間が小さく、さらに、流入した流体の分流の流量が小さくなり、逆に、導水体２４２が１つのセパレータ２４１から離れると、導水体２４２とセパレータ２４１とで形成される空間が大きく、流入した流体の分流の流量が大きくなる。

【0031】

幾つかの実施例において、各タービン装置２２０Ａ、２２０Ｂ、２２０Ｃは、複数の摩擦防止ユニット２３３を更に含み、これらの摩擦防止ユニット２３３はそれぞれ、これらのブレード２２２の円弧凸面２３０に設けられる。摩擦防止ユニット２３３は、例えばローラ又は滑らかなコーティングである。ブレード２２２が隣接するセパレータ２４１に触れるまで回転すると、対応する摩擦防止ユニット２３３がセパレータ２４１の接触面に接触することで、摩擦力を減少させる。

【0032】

幾つかの実施例において、流路構造群２４０は、複数の摩擦防止ユニット（図示せず）を更に含む。これらの摩擦防止ユニットはそれぞれ、これらのセパレータ２４１の接触面に設けられる。各摩擦防止ユニットは、例えば、一列のローラ又は滑らかなコーティングである。収容されたタービン装置２２０Ａ、２２０Ｂ、２２０Ｃのブレード２２２が回転して隣接するセパレータ２４１に触れると、ブレード２２２は、隣接するセパレータ２４１の接触面上の摩擦防止ユニットに触れることで摩擦力を減少させる。

【0033】

各一方向伝動機構３００は、一方向伝動輪３１０及び伝動ユニット３２０を含む。一方向伝動輪３１０は、１つのタービン装置２２０Ａ、２２０Ｂ、２２０Ｃの回転軸２２８に設けられる。一方向伝動輪３１０は、例えば、ラチェット式フリーホイール機構（ｒａｔｃｈｅｔｉｎｇ ｆｒｅｅｗｈｅｅｌ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ）、一方向ベアリングと歯車の組み合わせ、又は一方向ベアリングとプーリの組み合わせ等、単一方向の回転伝達に構成される。一方向ベアリングと歯車の組み合わせでは、一方向ベアリングが歯車の中心に設けられ、一方向ベアリングとプーリの組み合わせでは、一方向ベアリングがプーリの中心に設けられる。伝動ユニット３２０は、別のタービン装置２２０Ａ、２２０Ｂ、２２０Ｃの回転軸２２８と一方向伝動輪３１０との間に設けられる。伝動ユニット３２０は、電力を伝達するように構成される。伝動ユニット３２０は、設置されたタービン装置２２０Ａ、２２０Ｂ、２２０Ｃが発生した電力を対応する一方向伝動輪３１０に伝達する。伝動ユニット３２０の構造は、対応する一方向伝動輪３１０の構造と協働し、例えば、歯車３２１とチェーン３２２の組み合わせ、プーリとベルトの組み合わせ、又は歯車群である。歯車群は、複数の歯車が２つずつ噛み合う組み合わせである。一方向伝動輪３１０がラチェット式フリーホイール機構、又は一方向ベアリングと歯車の組み合わせである場合、伝動ユニット３２０は、歯車３２１とチェーン３２２の組み合わせ、又は歯車群であり、一方向伝動輪３１０が一方向ベアリングとプーリの組み合わせである場合、伝動ユニット３２０は、プーリとベルトの組み合わせである。一方向伝動機構３００は、伝動ユニット３２０が設けられた回転軸２２８が単一の回転方向に回転する時のみ、伝動ユニット３２０を介して電力を一方向伝動輪３１０に伝達し、それにより一方向伝動輪３１０が設けられた回転軸２２８も回転方向に回転するように構成される。図１の例では、２つの一方向伝動機構３００が配置される。一方向伝動機構３００がタービン装置２２０Ａ、２２０Ｂに設けられ、一方向伝動輪３１０がタービン装置２２０Ｂに設けられる。別の一方向伝動機構３００がタービン装置２２０Ｂ、２２０Ｃに設けられ、一方向伝動輪３１０がタービン装置２２０Ｂに設けられる。一方向伝動輪３１０が設けられたタービン装置２２０Ｂの回転軸２２８は、発電機４００の回転軸４１０に接続される。タービン装置２２０Ｂが回転方向に回転することで発生する電力は、発電機４００に直接伝達される。これらのタービン装置２２０Ａ、２２０Ｃの回転軸２２８が回転方向に回転すると、これらのタービン装置２２０Ａ、２２０Ｃはそれぞれ、設置された伝動ユニット３２０を介して発生した電力を対応する一方向伝動輪３１０に伝達し、そして対応する一方向伝動輪３１０を介して設置された回転軸２２８に伝達し、更に発電機４００に伝達する。これらのタービン装置２２０Ａ、２２０Ｃが発生した電力は、これらの一方向伝動機構３００を介して並列に統合されて発電機４００に伝達される。

【0034】

これらのタービン装置２２０Ａ、２２０Ｃは、回転速度がタービン装置２２０Ｂ以上で、且つタービン装置２２０Ｂと伴って回転する場合のみ、一方向伝動機構３００の伝動によって、一方向伝動輪３１０が設けられ且つ発電機４００に接続されたタービン装置２２０Ｂを回転させる力を分担し、それによりタービン装置２２０Ｂがより回転しやすい。したがって、一方向伝動機構３００の構成は、最適な統合効果を達成するように、流体が異なる位置に設置された複数のタービン装置２２０Ａ、２２０Ｂ、２２０Ｃに対して異なる分力を発生させることで適宜調整してよい。

【0035】

補足として説明すべきなのは、一方向伝動機構３００がブレード２２２を有するタービン装置２２０Ａ、２２０Ｂ、２２０Ｃの回転軸２２８のみに設けられるだけでなく、幾つかの実施例において、一方向伝動機構３００が電力装置の回転軸に設けられ、電力装置が駆動されると、回転軸を回転させて電力を発生させるように構成されることである。電力装置は、水車であってよい。

【0036】

図７は、本発明の幾つかの実施例による電力を並列に統合するための発電システムの電力統合システムの模式図である。この例では、四つの電力装置７１０Ａ、７１０Ｂ、７１０Ｃ、７１０Ｄ及び三つの一方向伝動機構７２０がある。電力装置７１０Ａ、７１０Ｂ、７１０Ｃ、７１０Ｄは、駆動されると、回転軸７１１を回転させて電力を発生させるように構成される。一方向伝動機構７２０の構造は、上記一方向伝動機構３００の構造と同様であるため、ここでは説明を省略する。

【0037】

図７において、１つの一方向伝動機構７２０が電力装置７１０Ａ、７１０Ｂに設けられ、一方向伝動輪７２１が電力装置７１０Ｂに設けられる。別の一方向伝動機構７２０が電力装置７１０Ｂ、７１０Ｃに設けられ、一方向伝動輪７２１が電力装置７１０Ｂに設けられる。別の一方向伝動機構７２０が電力装置７１０Ｂ、７１０Ｄに設けられ、一方向伝動輪７２１が電力装置７１０Ｂに設けられる。一方向伝動輪７２１が設けられた電力装置７１０Ｂの回転軸７１１は、発電機の回転軸（図示せず）に接続される。電力装置７１０Ｂが回転方向に回転することで発生する電力は、発電機に直接伝達される。これらの電力装置７１０Ａ、７１０Ｃ、７１０Ｄの回転軸７１１が回転方向に回転すると、これらの電力装置７１０Ａ、７１０Ｃ、７１０Ｄはそれぞれ、設置された伝動ユニット７２２を介して発生した電力を対応する一方向伝動輪７２１に伝達し、そして対応する一方向伝動輪７２１を介して設置された電力装置７１０Ｂの回転軸７１１に伝達し、更に発電機に伝達する。これらの電力装置７１０Ａ、７１０Ｂ、７１０Ｃ、７１０Ｄが発生した電力は、これらの一方向伝動機構７２０によって並列に統合されて、発電機に伝達される。

【0038】

図８は、本発明の幾つかの実施例による電力を直列に統合するための発電システムの電力統合システムの模式図である。この例では、四つの電力装置８１０Ａ、８１０Ｂ、８１０Ｃ、８１０Ｄ及び三つの一方向伝動機構８２０がある。電力装置８１０Ａ、８１０Ｂ、８１０Ｃ、８１０Ｄは、駆動されると、回転軸８１１を回転させて電力を発生させるように構成される。一方向伝動機構８２０の構造は、上記一方向伝動機構３００の構造と同様であるため、ここでは説明を省略する。

【0039】

図８において、１つの一方向伝動機構８２０が電力装置８１０Ａ、８１０Ｂに設けられ、一方向伝動輪８２１が電力装置８１０Ａに設けられる。別の一方向伝動機構８２０が電力装置８１０Ｂ、８１０Ｃに設けられ、一方向伝動輪８２１が電力装置８１０Ｂに設けられる。別の一方向伝動機構８２０が電力装置８１０Ｃ、８１０Ｄに設けられ、一方向伝動輪８２１が電力装置８１０Ｃに設けられる。一方向伝動輪８２１が設けられた電力装置８１０Ａ、８１０Ｂ、８１０Ｃの回転軸８１１は、発電機の回転軸（図示せず）に接続されてよい。本例では、電力装置８１０Ａが発電機の回転軸に接続されることを例として説明する。電力装置８１０Ａが回転方向に回転することで発生する電力は、発電機に直接伝達される。これらの電力装置８１０Ｂ、８１０Ｃ、８１０Ｄの回転軸８１１が回転方向に回転すると、それぞれ設けられた伝動ユニット８２２を介して、発生した電力を対応する一方向伝動輪８２１に伝達し、そして対応する一方向伝動輪８２１を介して、設けられた回転軸８１１に伝達し、更に直列に統合して発電機に伝達する。つまり、電力装置８１０Ｄの電力は、一方向伝動機構８２０を介して電力装置８１０Ｃに伝達され、電力装置８１０Ｃで電力を統合した後、一方向伝動機構８２０を介して電力装置８１０Ｂに伝達され、電力装置８１０Ｂで電力を統合した後、一方向伝動機構８２０を介して電力装置８１０Ａに伝達され、電力装置８１０Ａで電力を統合した後、発電機に伝達される。これらの電力装置８１０Ａ、８１０Ｂ、８１０Ｃ、８１０Ｄが発生した電力は、これらの一方向伝動機構８２０によって単一の動力伝達経路を介して直列に統合されて、発電機に伝達され、発電機は、単一動力伝達経路における端点に位置し且つ一方向伝動輪８２１が設けられる電力装置８１０Ａの回転軸８１１に接続される。

【0040】

一方向伝動機構によって電力を統合することで、電力装置を適切な位置に設ければよく、電力を直列又は並列に接続してよく、電力装置の設置が容易になり、必要な発電機の数も減る。更に、複数の電力装置で流体の衝突力を同時に分担することで、電力装置へのダメージを軽減する。幾つかの実施例において、電力統合システムは、流体を利用して発電する他のシステム、例えば、風力発電システムに統合されて、複数の風車で電力を統合して発電してもよい。

【0041】

図９は、本発明の幾つかの実施例による電力を並列に統合するための風力発電システムの電力統合システムの模式図である。この例では、四つの風力電力装置９１０Ａ、９１０Ｂ、９１０Ｃ、９１０Ｄ及び三つの一方向伝動機構９２０がある。風力電力装置９１０Ａ、９１０Ｂ、９１０Ｃ、９１０Ｄは、風力で駆動されて回転軸９１１を回転させて電力を発生させるように構成される。一方向伝動機構９２０の構造は上記一方向伝動機構３００の構造と同様であり、図９の一方向伝動機構９２０は並列に構成され、図７の一方向伝動機構７２０の構成と同様であり、ここでは説明を省略する。一方向伝動輪９２１が設けられた風力電力装置９１０Ｂの回転軸９１１は、発電機の回転軸（図示せず）に接続される。これらの風力電力装置９１０Ａ、９１０Ｂ、９１０Ｃ、９１０Ｄが発生した電力も、これらの一方向伝動機構９２０によって並列に統合されて、発電機に伝達される。

【0042】

本発明は、実施例に基づいて以上のように開示されたが、それらの実施例は、本発明を限定するものではなく、当業者であれば、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、様々な変更や修正を行うことができ、よって、本発明の保護範囲は、添付の特許請求の範囲に定義されたものを基準とする。

【符号の説明】

【0043】

１００ 発電システム
２００ 電力機器
２２０Ａ、２２０Ｂ、２２０Ｃ タービン装置
２２１ タービン本体
２２２ ブレード
２２３ 旋回ユニット
２２４ カバーシート
２２５ ストッパ部
２２６ 弾性ユニット
２２７ 本体
２２８ 回転軸
２２９ 円弧凹面
２３０ 円弧凸面
２３１ 接続側
２３２ 可動側
２３３ 摩擦防止ユニット
２４０ 流路構造群
２４１ セパレータ
２４２ 導水体
２４３ 流路空間
２４４ 入口
２４５ 出口
２４６ 仕切り入口
２４７ 仕切り入口
２４８ 内面
３００ 一方向伝動機構
３１０ 一方向伝動輪
３２０ 伝動ユニット
３２１ 歯車
３２２ チェーン
４００ 発電機
４１０ 回転軸
７１０Ａ、７１０Ｂ、７１０Ｃ、７１０Ｄ 電力装置
７１１ 回転軸
７２０ 一方向伝動機構
７２１ 一方向伝動輪
７２２ 伝動ユニット
８１０Ａ、８１０Ｂ、８１０Ｃ、８１０Ｄ 電力装置
８１１ 回転軸
８２０ 一方向伝動機構
８２１ 一方向伝動輪
８２２ 伝動ユニット
９１０Ａ、９１０Ｂ、９１０Ｃ、９１０Ｄ 風力電力装置
９１１ 回転軸
９２０ 一方向伝動機構
９２１ 一方向伝動輪
Ｌ 距離
θ 夾角
Ｘ 配列方向

【図1】

【図1A】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【外国語明細書】