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特許7506768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】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-06-18
(45)【発行日】2024-06-26
(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 20060101AFI20240619BHJP
F03B 13/12 20060101ALI20240619BHJP
F03B 17/06 20060101ALN20240619BHJP
【ＦＩ】
F03B9/00
F03B13/12
F03B17/06
【請求項の数】
11
(21)【出願番号】P 2022573804
(86)(22)【出願日】2021-02-10
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2023-04-27
(86)【国際出願番号】 IB2021051086
(87)【国際公開番号】W WO2021161190
(87)【国際公開日】2021-08-19
【審査請求日】2022-10-05
(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
(73)【特許権者】
【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
(73)【特許権者】
【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
【審査官】北村 一
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１３－０２４０４９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１０－０６１５９８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００４－２７０６７４（ＪＰ，Ａ）
【文献】韓国公開特許第１０－２０１１－００１５７６０（ＫＲ，Ａ）
【文献】西独国特許出願公開第０３３３８１３２（ＤＥ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２００６／００１９５５３（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２０１３－０５３６１４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特許第６８９４５５６（ＪＰ，Ｂ１）
【文献】特許第６７３１５６１（ＪＰ，Ｂ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ０３Ｂ ９／００
Ｆ０３Ｂ １３／１２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
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、下流直線路と、逆流方向の上流直線路とを有する、長尺かつエンドレスなコンベヤと、
前記下流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、および前記上流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、長尺かつエンドレスな前記コンベヤに沿って離間され、長尺かつエンドレスな前記コンベヤに奇数／偶数順序において交互に逆方向に蝶番接続されるパドルであって、奇数／偶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／奇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、
長尺かつエンドレスな前記コンベヤを、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に沿って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奇数／偶数の前記交互に蝶番接続されるパドルは、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2】
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１に記載のタービン。
【請求項3】
長尺かつエンドレスな前記コンベヤは、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１に記載のタービン。
【請求項4】
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１に記載のタービン。
【請求項5】
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、下流直線路と、逆流方向の上流直線路とを有する、長尺かつエンドレスなコンベヤと、
長尺かつエンドレスな前記コンベヤに沿って離間され、長尺かつエンドレスな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／偶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／奇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、前記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、
長尺かつエンドレスな前記コンベヤを、前記下流直線路及び前記上流直線路上の完全に前記水の流れの中にある前記パドルと前記逆転する水の流れに沿って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、長尺かつエンドレスな前記コンベヤを、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6】
長尺かつエンドレスな前記コンベヤは、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５に記載のタービン。
【請求項7】
長尺かつエンドレスな前記コンベヤは、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５に記載のタービン。
【請求項8】
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、長尺かつエンドレスな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、奇数または偶数の前記パドルが、１つの方向の水の流れの間、長尺かつエンドレスな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、偶数または奇数の前記パドルが、反対方向の水の流れの間、長尺かつエンドレスな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、長尺かつエンドレスな前記コンベヤの上流直線路上にあるとき、低抵抗向き内で揺動することと、
蝶番接続された前記パドルが、長尺かつエンドレスな前記コンベヤの上流直線路上にあるとき、逆転する水の流れの表面より少なくとも部分的に上に延び、長尺かつエンドレスな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ような高さにおいて、長尺かつエンドレスな前記コンベヤを前記逆転する水の流れの中に長手方向に整列させることと、
整列された長尺かつエンドレスな前記コンベヤを前記長手方向に整列された向きに緊締することと、
流れに、前記逆転する水の流れの１つの方向において、前記下流直線路上の奇数または偶数の前記パドルを推進させて長尺かつエンドレスな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または奇数の前記パドルを推進させて長尺かつエンドレスな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9】
長尺かつエンドレスな前記コンベヤを前記逆転する水の流れの中に長手方向に整列させることが、少なくとも２つの調節可能な係留線を、長尺かつエンドレスな前記コンベヤの各端に１つずつ、長尺かつエンドレスな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、
前記逆転する水の流れ内に長尺かつエンドレスな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８に記載の方法。
【請求項10】
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、長尺かつエンドレスな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、奇数または偶数の前記パドルが、１つの方向の逆転する水の流れの間、長尺かつエンドレスな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、偶数または奇数の前記パドルが、反対方向の逆転する水の流れの間、長尺かつエンドレスな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、いずれかの方向の逆転する水の流れの間、長尺かつエンドレスな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前記パドルが、下流の水の流れによる直撃に対して防護されることと、
前記パドルが前記上流直線路及び前記下流直線路上で前記水の流れの中に完全にある高さで、長尺かつエンドレスな前記コンベヤを前記逆転する水の流れの中に長手方向に整列させることと、
長尺かつエンドレスな前記コンベヤを前記長手方向に整列された向きに緊締することと、
流れに、逆転する水の流れの１つの方向において、前記下流直線路上の奇数または偶数の前記パドルを推進させて長尺かつエンドレスな前記コンベヤに電力を生成させ、および、逆転する水の流れの反対方向にあるとき、前記下流直線路上の偶数または奇数の前記パドルを推進させて長尺かつエンドレスな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11】
長尺かつエンドレスな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、長尺かつエンドレスな前記コンベヤの各端に１つずつ、長尺かつエンドレスな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、
前記逆転する水の流れ内に長尺かつエンドレスな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１０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 ｓｔｒａｉｇｈｔａｗａｙｓ）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。
【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。
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。
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。
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。
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。
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。
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ＦＯ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ＦＯ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５０１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５０１は、そのロープ２３によって、水の流れＦＯ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５０２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５０２が水の流れＦＯ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５０１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５０２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５０１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５０１を、上流直線路１３上へ引っ張ると、奇数パドル５０１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５０１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５０１を、それが垂直を超えて水の流れＦＯに向かって揺動するまで引っ張る。水の流れＦＯは、次いで、奇数パドル５０１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ＦＯは、奇数パドル５０１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ＦＯ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ＦＯ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ＦＯによる固定パドルタービン４００の２つのパドル５０１および５０２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ＦＥ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ＦＯ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５０２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５０２は、そのロープ２３によって、水の流れＦＥ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５０１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５０１が水の流れＦＥ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５０２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５０１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５０２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５０２を、上流直線路１３上へ引っ張ると、偶数パドル５０２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５０２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５０２を、それが垂直を超えて水の流れＦＥ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５０２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ＦＥは、偶数パドル５０２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ＦＥ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ＦＥ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ＦＥ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５０１および５０２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ＦＯまたはＦＥ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ＦＯまたはＦＥ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。
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７５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。
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。
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。
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。
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。
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）。
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。
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。
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。
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3A】
【図3B】
【図3C】
【図3D】
【図3E】
【図3F】
【図3G】
【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】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】