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(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】2024-07-10
(45)【発行日】2024-07-19
(54)【発明の名称】電気エネルギーを発生させるためのシステムおよび方法
(51)【国際特許分類】
F03B 13/10 20060101AFI20240711BHJP
F03B 17/06 20060101ALI20240711BHJP
F03B 13/12 20060101ALI20240711BHJP
F03B 15/06 20060101ALI20240711BHJP
【ＦＩ】
F03B13/10
F03B17/06
F03B13/12
F03B15/06
【請求項の数】
19
(21)【出願番号】P 2020564293
(86)(22)【出願日】2019-02-01
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2021-05-20
(86)【国際出願番号】 CA2019050125
(87)【国際公開番号】W WO2019148285
(87)【国際公開日】2019-08-08
【審査請求日】2022-02-01
(31)【優先権主張番号】2993857
(32)【優先日】2018-02-02
(33)【優先権主張国・地域又は機関】CA
(73)【特許権者】
【識別番号】520288102
【氏名又は名称】ウォーターローター エナジー テクノロジーズ インコーポレイテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100078282
【弁理士】
【氏名又は名称】山本 秀策
(74)【代理人】
【識別番号】100113413
【弁理士】
【氏名又は名称】森下 夏樹
(74)【代理人】
【識別番号】100181674
【弁理士】
【氏名又は名称】飯田 貴敏
(74)【代理人】
【識別番号】100181641
【弁理士】
【氏名又は名称】石川 大輔
(74)【代理人】
【識別番号】230113332
【弁護士】
【氏名又は名称】山本 健策
(72)【発明者】
【氏名】ファーガソン， フレデリック ディー．
【審査官】藤原 弘
(56)【参考文献】
【文献】特表２０１４－５２６６４２（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２００９／０１４６４３２（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２０１７－１２００５０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－０３１７９３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１６－５３７５５５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１５－５２２７５５（ＪＰ，Ａ）
【文献】独国特許出願公開第１０２０１０００８９７６（ＤＥ，Ａ１）
【文献】特開２０１５－００７４１７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１１－５０１０３９（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１３／０３２０６７８（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１３／０３３４８２３（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ０３Ｂ １３／１０
Ｆ０３Ｂ １３／１２
Ｆ０３Ｂ １５／０６
Ｆ０３Ｂ １７／０６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
水流からエネルギーを抽出するための装置であって、前記装置は、複数の中心コアであって、各々は、第１および第２の端部において支持され、各コアは、実質的に垂直の軸の周りに回転可能である、複数の中心コアと、
前記中心コアの各々から延びている少なくとも１つのブレード部材であって、前記少なくとも１つのブレード部材は、前記水流と係合し、前記中心コアの回転を引き起こし、前記少なくとも１つのブレード部材は、ラム表面および揚力表面を画定する、少なくとも１つのブレード部材と、
前記装置の前端に位置付けられた少なくとも１つの一次流動ダイレクタであって、前記少なくとも１つの一次流動ダイレクタは、流入する水流を前記少なくとも１つのブレード部材の各々に沿った所定の領域に向ける、少なくとも１つの一次流動ダイレクタと
を備え、
前記少なくとも１つの一次流動ダイレクタは、その後端において少なくとも１つのリップを備え、前記少なくとも１つのリップは、前記一次流動ダイレクタからの流動粘着の解放を向上させ、
前記複数の中心コアは、前記少なくとも１つの一次流動ダイレクタの後方に位置付けられており、
前記少なくとも１つのブレード部材は、
前記少なくとも１つのブレード部材が伸びている前記中心コアに近接した内側部分と、
前記内側部分の遠位端から始まる中心部分と、
前記中心部分の遠位端から始まり、鋭い先端において終結する外側部分と
をさらに備え、
前記中心部分の揚力表面側は、前記少なくとも１つのブレード部材の揚力表面側への揚力を誘発するために、前記外側部分の揚力表面側よりも小さく湾曲し、前記先端における前記外側部分の曲率は、前記中心コアの回転中に前記少なくとも１つのブレード部材の前記外側部分の先端が進行する円形経路の曲率に実質的に対応する、装置。
【請求項2】
追加の水流を前記ブレード部材に向けるための前記装置の各側に位置付けられた二次流動ダイレクタをさらに備えている、請求項１に記載の装置。
【請求項3】
２つの中心コアから成り、各中心コアの回転は、半径「Ｒ」を画定する円形経路に沿ってその対応するブレード部材に進行させ、前記中心コアは、一方のコアの前記対応するブレード部材が進行する前記円形経路と、他方のコアの前記対応するブレード部材が進行する前記円形経路とが、Ｒ≦Ｘ≦４Ｒである距離「Ｘ」だけ分離されているように、間隔を置かれている、請求項１に記載の装置。
【請求項4】
前記少なくとも１つの一次流動ダイレクタは、回転調整可能である、請求項１に記載の装置。
【請求項5】
前記少なくとも１つの一次流動ダイレクタは、実質的にＶ字形の第１の端部を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項6】
前記少なくとも１つの一次流動ダイレクタは、第２の端部を有し、前記第２の端部は、四角形と、線と、弧と、菱形と、矢印とから成る群から得られる形状を伴う断面を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項7】
前記少なくとも１つの一次流動ダイレクタは、前記少なくとも１つの一次流動ダイレクタの前端の後方の圧力蓄積を解放するための圧力調節スロットからさらに成る、請求項１に記載の装置。
【請求項8】
流体が前記一次流動ダイレクタの後方から前記装置を脱出することを可能にするための少なくとも１つの流路をさらに備えている、請求項１に記載の装置。
【請求項9】
前記二次流動ダイレクタのうちの少なくとも１つは、回転調整可能である、請求項２に記載の装置。
【請求項10】
前記少なくとも１つの一次流動ダイレクタは、旋回軸の周りに回転調整可能である、請求項１に記載の装置。
【請求項11】
前記少なくとも１つのブレード部材は、ラムサイクルおよび非ラムサイクルを通して回転し、前記少なくとも１つのブレード部材は、前記非ラムサイクルを通した回転中の前記ブレード部材に対する圧力を軽減するための少なくとも１つの流体貫流機構からさらに成る、請求項１に記載の装置。
【請求項12】
水流からエネルギーを抽出する方法であって、前記方法は、水塊の中に装置を展開するステップであって、前記装置は、
複数の中心コアであって、各々は、第１および第２の端部において支持され、各コアは、実質的に垂直の軸の周りに回転可能である、複数の中心コアと、
前記中心コアの各々から延びている少なくとも１つのブレード部材であって、前記少なくとも１つのブレード部材は、前記水流と係合し、前記中心コアの回転を引き起こし、前記少なくとも１つのブレード部材は、ラム表面および揚力表面を画定する、少なくとも１つのブレード部材と、
前記装置の前端に位置付けられた少なくとも１つの一次流動ダイレクタであって、前記少なくとも１つの一次流動ダイレクタは、流入する水流を前記少なくとも１つのブレード部材の各々に沿った所定の領域に向ける、少なくとも１つの一次流動ダイレクタと
を備え、
前記少なくとも１つの一次流動ダイレクタは、その後端において少なくとも１つのリップを備え、前記少なくとも１つのリップは、前記一次流動ダイレクタからの流動粘着の解放を向上させ、
前記複数の中心コアは、前記少なくとも１つの一次流動ダイレクタの後方に位置付けられており、
前記少なくとも１つのブレード部材は、
前記少なくとも１つのブレード部材が伸びている前記中心コアに近接した内側部分と、
前記内側部分の遠位端から始まる中心部分と、
前記中心部分の遠位端から始まり、鋭い先端において終結する外側部分と
をさらに備え、
前記中心部分の揚力表面側は、前記少なくとも１つのブレード部材の揚力表面側への揚力を誘発するために、前記外側部分の揚力表面側よりも小さく湾曲し、前記先端における前記外側部分の曲率は、前記中心コアの回転中に前記少なくとも１つのブレード部材の前記外側部分の先端が進行する円形経路の曲率に実質的に対応する、ステップと、
前記装置を動作させ、前記水流からエネルギーを発生させるステップと、
前記エネルギーを伝送し、電気デバイスを給電するステップと
を含む、方法。
【請求項13】
前記複数の中心コアは、２つの中心コアを備え、前記２つの中心コアの前記実質的に垂直の軸は、距離「Ｙ」だけ分離されており、前記一次流動ダイレクタは、側方幅全体「Ｚ」によって画定されており、前記距離「Ｙ」は、前記側方幅「Ｚ」より大きい、請求項１に記載の装置。
【請求項14】
前記少なくとも１つのブレード部材の各長手方向先端においてエンクロージャプレートをさらに備え、前記エンクロージャプレートは、前記装置の前記長手方向先端からの流体の脱出の防止を補助する、請求項１に記載の装置。
【請求項15】
水流からエネルギーを抽出するための装置であって、前記装置は、複数の中心コアであって、各々は、第１および第２の端部において支持され、各コアは、実質的に垂直の軸の周りに回転可能である、複数の中心コアと、
前記中心コアの各々から延びている少なくとも１つのブレード部材であって、前記少なくとも１つのブレード部材は、前記水流と係合し、前記中心コアの回転を引き起こす、少なくとも１つのブレード部材と、
前記装置の前端に位置付けられた少なくとも１つの一次流動ダイレクタであって、前記少なくとも１つの一次流動ダイレクタは、流入する水流を前記少なくとも１つのブレード部材の各々に沿った所定の領域に向ける、少なくとも１つの一次流動ダイレクタと
を備え、
前記少なくとも１つの一次流動ダイレクタは、その後端において少なくとも１つのリップを備え、前記少なくとも１つのリップは、前記一次流動ダイレクタからの流動粘着の解放を向上させ、
前記複数の中心コアは、前記少なくとも１つの一次流動ダイレクタの後方に位置付けられており、
前記少なくとも１つのブレード部材は、実質的に本体がなく、鋭い先端において終結し、前記少なくとも１つのブレード部材のその先端における曲率は、前記コアの回転中に前記先端が進行する円形経路の曲率と実質的に合致している、装置。
【請求項16】
前記少なくとも１つの一次流動ダイレクタは、回転調整可能である、請求項１５に記載の装置。
【請求項17】
前記少なくとも１つの一次流動ダイレクタは、前記少なくとも１つの一次流動ダイレクタの前端の後方の圧力蓄積を解放するための圧力調節スロットからさらに成る、請求項１５に記載の装置。
【請求項18】
流体が前方流動ダイレクタの後方から前記装置を脱出することを可能にするための少なくとも１つの流路をさらに備えている、請求項１５に記載の装置。
【請求項19】
前記少なくとも１つのブレード部材は、ラムサイクルおよび非ラムサイクルを通して回転し、前記少なくとも１つのブレード部材は、前記非ラムサイクルを通した回転中の前記ブレード部材に対する圧力を軽減するための少なくとも１つの流体貫流機構からさらに成る、請求項１５に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、電気エネルギー発生の分野に関し、より具体的に、垂直ツインロータ水タービンを使用して電気エネルギーを発生させるシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【0002】
世界のエネルギー需要は、増加の一途を辿り、それによって、エネルギー抽出技術を開発し、継続的に改良する必要性を生じさせている。再生可能なエネルギー源が、それらの比較的に少ない環境への影響に起因して、好ましい。再生可能エネルギー源の一例は、一般的に水タービンと称される水力発電デバイスである。
【0003】
水流からエネルギーを抽出するための種々の構成の水タービンが、存在する。しかしながら、そのようなデバイスは、それらが、典型的に、水中に入れられ、それによって、デバイスの存続力に不可欠な機械構成要素に過酷な条件を課すので、維持するために困難であり得る。さらに、この惑星のより大きい比率の流水源がそれらのエネルギーのために利用され得るように、これらのデバイスの有効性および効率を向上させ、それらの操作性のための最小流速要件を減少させるための継続したプレッシャーがある。
【0004】
これらの欠陥および他のものは、本開示に説明される種々の実施形態によって対処される。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0005】
ある側面において、本開示は、水流からエネルギーを抽出するための装置を提供し、装置は、複数の中心コアであって、各々は、第１および第２の端部において支持され、各コアは、実質的に垂直の軸の周りに回転可能である、複数の中心コアと、水流と係合するために中心コアの各々から延び、中心コアの回転を引き起こす少なくとも１つのブレード部材と、流入する水流を少なくとも１つのブレード部材の各々に沿った所定の領域に向けるための装置の前端に位置付けられた少なくとも１つの一次流動ダイレクタとを備え、複数のコアは、少なくとも１つの一次流動ダイレクタの後方に位置付けられている。
【0006】
別の側面において、本開示は、エネルギー発生タービンとの使用のためのブレードを提供し、タービンは、中心回転部材を有し、ブレードは、ラム（ｒａｍ）表面と、揚力表面とを有し、ブレードは、中心回転部材に近接した内側部分と、内側部分の遠位端から始まる中心部分と、中心部分の遠位端から始まり、鋭い先端において終結する外側部分とを備え、中心部分は、ブレードの非ラム側への揚力を誘発するために湾曲し、先端における外側部分の曲率は、中心回転部材の回転中にブレードの先端が進行する円形経路の曲率に実質的に対応する。
【0007】
別の側面において、本開示は、水流からエネルギーを抽出する方法を提供し、方法は、水塊の中に装置を展開するステップであって、装置は、複数の中心コアであって、各々は、第１および第２の端部において支持され、各コアは、実質的に垂直の軸の周りに回転可能である、複数の中心コアと、中心コアの各々から延びている少なくとも１つのブレード部材であって、少なくとも１つのブレード部材は、水流と係合し、中心コアの回転を引き起こす、少なくとも１つのブレード部材と、流入する水流を少なくとも１つのブレード部材の各々に沿った所定の領域に向けるために、装置の前端に位置付けられた少なくとも１つの一次流動ダイレクタとを備え、複数のコアは、少なくとも１つの一次流動ダイレクタの後方に位置付けられている、ステップと、装置を動作させ、水流からエネルギーを発生させるステップと、エネルギーを伝送し、電気デバイスを給電するステップとを含む。
本発明は、例えば、以下を提供する。
（項目１）
水流からエネルギーを抽出するための装置であって、前記装置は、
複数の中心コアであって、各々は、第１および第２の端部において支持され、各コアは、実質的に垂直の軸の周りに回転可能である、複数の中心コアと、
前記中心コアの各々から延びている少なくとも１つのブレード部材であって、前記少なくとも１つのブレード部材は、前記水流と係合し、前記中心コアの回転を引き起こす、少なくとも１つのブレード部材と、
前記装置の前端に位置付けられた少なくとも１つの一次流動ダイレクタと
を備え、
前記少なくとも１つの一次流動ダイレクタは、流入する水流を前記少なくとも１つのブレード部材の各々に沿った所定の領域に向け、
前記複数のコアは、前記少なくとも１つの一次流動ダイレクタの後方に位置付けられている、装置。
（項目２）
追加の水流を前記ブレード部材に向けるための前記装置の各側に位置付けられた二次流動ダイレクタをさらに備えている、項目１に記載の装置。
（項目３）
前記少なくとも１つの延びているブレード部材は、実質的に本体がなく、先端において終結し、
前記ブレードのその先端における曲率は、前記コアの回転中に前記先端が進行する円形経路の曲率と実質的に合致している、項目１に記載の装置。
（項目４）
２つの中心コアから成り、各中心コアの回転は、半径「Ｒ」を画定する円形経路に沿ってその対応するブレードに進行させ、前記２つの中心コアは、間隔を置かれており、一方のコアの前記ブレードが進行する前記円形経路と、他方のコアの前記ブレードが進行する前記円形経路とは、Ｒ≦Ｘ≦４Ｒである距離「Ｘ」だけ分離されている、項目１に記載の装置。
（項目５）
前記少なくとも１つの一次流動ダイレクタは、回転調整可能である、項目１に記載の装置。
（項目６）
前記少なくとも１つの一次流動ダイレクタは、実質的にＶ字形の第１の端部を有する、項目１に記載の装置。
（項目７）
前記少なくとも１つの一次流動ダイレクタは、第２の端部を有し、前記第２の端部は、四角形と、線と、弧と、菱形と、矢印とから成る群から得られる形状を伴う断面を有する、項目１に記載の装置。
（項目８）
前記少なくとも１つの一次流動ダイレクタは、前記少なくとも１つの一次流動ダイレクタの前端の後方の圧力蓄積を解放するための圧力調節器からさらに成る、項目１に記載の装置。
（項目９）
流体が前部流動ダイレクタの後方から前記装置を脱出することを可能にするための少なくとも１つの流路をさらに備えている、項目１に記載の装置。
（項目１０）
少なくとも４つのコアから成り、前記コアは、実質的にＶ字形の構成にある、項目１に記載の装置。
（項目１１）
その対応する中心コアの回転からエネルギーを捕捉するために、前記中心コアの各々に結合された発電機をさらに備えている、項目１に記載の装置。
（項目１２）
前記複数の発電機を水の実質的に上方に維持するための少なくとも１つの浮揚性構造をさらに備えている、項目１１に記載の装置。
（項目１３）
前記装置を支持するためのフレームと、前記フレームに固定され、前記装置を前記水流に対して前方、直立向きに維持するための安定プレートとをさらに備えている、項目１に記載の装置。
（項目１４）
前記フレームに固定された後部安定化フィンをさらに備え、前記安定化フィンは、前記装置の不要なヨーを軽減し、前記水流に対する前記装置の好ましい向きを維持するための実質的に平面状のパドル部分を有する、項目１１に記載の装置。
（項目１５）
前記フレームに固定された錐台形状のタワーからさらに成り、前記タワーは、前記フレームから上向きに突出し、前記発電機へのアクセスを促進する、項目１０に記載の装置。
（項目１６）
前記二次流動ダイレクタのうちの少なくとも一方は、回転調整可能である、項目２に記載の装置。
（項目１７）
前記少なくとも１つの一次流動ダイレクタは、旋回軸の周りに回転調整可能である、項目１に記載の装置。
（項目１８）
前記少なくとも１つの延びているブレード部材は、ラムサイクルおよび非ラムサイクルを通して回転し、前記ブレードは、前記非ラムサイクルを通した回転中の前記ブレード部材に対する圧力を軽減するための少なくとも１つの流体貫流機構からさらに成る、項目３に記載の装置。
（項目１９）
エネルギー発生タービンとの使用のためのブレードであって、前記タービンは、中心回転部材を有し、前記ブレードは、ラム表面と、揚力表面とを有し、前記ブレードは、
前記中心回転部材に近接した内側部分と、
前記内側部分の遠位端から始まる中心部分と、
前記中心部分の遠位端から始まり、鋭い先端において終結する外側部分と
を備え、
前記中心部分は、前記ブレードの非ラム側への揚力を誘発するために湾曲し、
前記先端における前記外側部分の曲率は、前記中心回転部材の回転中に前記ブレードの先端が進行する円形経路の曲率に実質的に対応する、ブレード。
（項目２０）
水流からエネルギーを抽出する方法であって、前記方法は、
水塊の中に装置を展開するステップであって、前記装置は、
複数の中心コアであって、各々は、第１および第２の端部において支持され、各コアは、実質的に垂直の軸の周りに回転可能である、複数の中心コアと、
前記中心コアの各々から延びている少なくとも１つのブレード部材であって、前記少なくとも１つのブレード部材は、前記水流と係合し、前記中心コアの回転を引き起こす、少なくとも１つのブレード部材と、
前記装置の前端に位置付けられた少なくとも１つの一次流動ダイレクタと
を備え、
前記少なくとも１つの一次流動ダイレクタは、流入する水流を前記少なくとも１つのブレード部材の各々に沿った所定の領域に向け、
前記複数のコアは、前記少なくとも１つの一次流動ダイレクタの後方に位置付けられている、ステップと、
前記装置を動作させ、前記水流からエネルギーを発生させるステップと、
前記エネルギーを伝送し、電気デバイスを給電するステップと
を含む、方法。
本発明は、例えば、以下を提供する。
（項目１）
水流からエネルギーを抽出するための装置であって、前記装置は、
複数の中心コアであって、各々は、第１および第２の端部において支持され、各コアは、実質的に垂直の軸の周りに回転可能である、複数の中心コアと、
前記中心コアの各々から延びている少なくとも１つのブレード部材であって、前記少なくとも１つのブレード部材は、前記水流と係合し、前記中心コアの回転を引き起こす、少なくとも１つのブレード部材と、
前記装置の前端に位置付けられた少なくとも１つの一次流動ダイレクタと
を備え、
前記少なくとも１つの一次流動ダイレクタは、流入する水流を前記少なくとも１つのブレード部材の各々に沿った所定の領域に向け、
前記複数のコアは、前記少なくとも１つの一次流動ダイレクタの後方に位置付けられている、装置。
（項目２）
追加の水流を前記ブレード部材に向けるための前記装置の各側に位置付けられた二次流動ダイレクタをさらに備えている、項目１に記載の装置。
（項目３）
前記少なくとも１つの延びているブレード部材は、実質的に本体がなく、先端において終結し、
前記ブレードのその先端における曲率は、前記コアの回転中に前記先端が進行する円形経路の曲率と実質的に合致している、項目１に記載の装置。
（項目４）
２つの中心コアから成り、各中心コアの回転は、半径「Ｒ」を画定する円形経路に沿ってその対応するブレードに進行させ、前記２つの中心コアは、間隔を置かれており、一方のコアの前記ブレードが進行する前記円形経路と、他方のコアの前記ブレードが進行する前記円形経路とは、Ｒ≦Ｘ≦４Ｒである距離「Ｘ」だけ分離されている、項目１に記載の装置。
（項目５）
前記少なくとも１つの一次流動ダイレクタは、回転調整可能である、項目１に記載の装置。
（項目６）
前記少なくとも１つの一次流動ダイレクタは、実質的にＶ字形の第１の端部を有する、項目１に記載の装置。
（項目７）
前記少なくとも１つの一次流動ダイレクタは、第２の端部を有し、前記第２の端部は、四角形と、線と、弧と、菱形と、矢印とから成る群から得られる形状を伴う断面を有する、項目１に記載の装置。
（項目８）
前記少なくとも１つの一次流動ダイレクタは、前記少なくとも１つの一次流動ダイレクタの前端の後方の圧力蓄積を解放するための圧力調節器からさらに成る、項目１に記載の装置。
（項目９）
流体が前部流動ダイレクタの後方から前記装置を脱出することを可能にするための少なくとも１つの流路をさらに備えている、項目１に記載の装置。
（項目１０）
少なくとも４つのコアから成り、前記コアは、実質的にＶ字形の構成にある、項目１に記載の装置。
（項目１１）
その対応する中心コアの回転からエネルギーを捕捉するために、前記中心コアの各々に結合された発電機をさらに備えている、項目１に記載の装置。
（項目１２）
前記複数の発電機を水の実質的に上方に維持するための少なくとも１つの浮揚性構造をさらに備えている、項目１１に記載の装置。
（項目１３）
前記装置を支持するためのフレームと、前記フレームに固定され、前記装置を前記水流に対して前方、直立向きに維持するための安定プレートとをさらに備えている、項目１に記載の装置。
（項目１４）
前記フレームに固定された後部安定化フィンをさらに備え、前記安定化フィンは、前記装置の不要なヨーを軽減し、前記水流に対する前記装置の好ましい向きを維持するための実質的に平面状のパドル部分を有する、項目１１に記載の装置。
（項目１５）
前記フレームに固定された錐台形状のタワーからさらに成り、前記タワーは、前記フレームから上向きに突出し、前記発電機へのアクセスを促進する、項目１０に記載の装置。
（項目１６）
前記二次流動ダイレクタのうちの少なくとも一方は、回転調整可能である、項目２に記載の装置。
（項目１７）
前記少なくとも１つの一次流動ダイレクタは、旋回軸の周りに回転調整可能である、項目１に記載の装置。
（項目１８）
前記少なくとも１つの延びているブレード部材は、ラムサイクルおよび非ラムサイクルを通して回転し、前記ブレードは、前記非ラムサイクルを通した回転中の前記ブレード部材に対する圧力を軽減するための少なくとも１つの流体貫流機構からさらに成る、項目３に記載の装置。
（項目１９）
エネルギー発生タービンとの使用のためのブレードであって、前記タービンは、中心回転部材を有し、前記ブレードは、ラム表面と、揚力表面とを有し、前記ブレードは、
前記中心回転部材に近接した内側部分と、
前記内側部分の遠位端から始まる中心部分と、
前記中心部分の遠位端から始まり、鋭い先端において終結する外側部分と
を備え、
前記中心部分は、前記ブレードの非ラム側への揚力を誘発するために湾曲し、
前記先端における前記外側部分の曲率は、前記中心回転部材の回転中に前記ブレードの先端が進行する円形経路の曲率に実質的に対応する、ブレード。
（項目２０）
水流からエネルギーを抽出する方法であって、前記方法は、
水塊の中に装置を展開するステップであって、前記装置は、
複数の中心コアであって、各々は、第１および第２の端部において支持され、各コアは、実質的に垂直の軸の周りに回転可能である、複数の中心コアと、
前記中心コアの各々から延びている少なくとも１つのブレード部材であって、前記少なくとも１つのブレード部材は、前記水流と係合し、前記中心コアの回転を引き起こす、少なくとも１つのブレード部材と、
前記装置の前端に位置付けられた少なくとも１つの一次流動ダイレクタと
を備え、
前記少なくとも１つの一次流動ダイレクタは、流入する水流を前記少なくとも１つのブレード部材の各々に沿った所定の領域に向け、
前記複数のコアは、前記少なくとも１つの一次流動ダイレクタの後方に位置付けられている、ステップと、
前記装置を動作させ、前記水流からエネルギーを発生させるステップと、
前記エネルギーを伝送し、電気デバイスを給電するステップと
を含む、方法。
【図面の簡単な説明】
【0008】
以下の図は、本開示の特徴の種々の実施形態を図示する役割を果たす。これらの図は、例証的であり、限定的であるように意図されるものではない。
【0009】
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下の実施形態は、例証的にすぎず、限定的であるように意図されるものではない。本明細書に説明される実施形態への種々の修正および／または改変が、本開示から逸脱することなく成され得、いかなるそのような修正および／または改変も、想定される開示の範囲内にあることを理解されたい。
【0011】
図１および２を参照し、本開示のある実施形態によると、エネルギー抽出装置１０が、示されている。本実施形態において、装置１０は、２つの中心コア１５、１７から成る。中心コア１５、１７の各々は、それらがそれらのそれぞれの中心軸Ｚ１、Ｚ２の周りの回転の自由を可能にされるように、対向端部において支持される。動作時、コア１５、１７は、それらの回転軸が、垂直または実質的に垂直であるように位置付けられる。図示される実施形態において、２つのコア１５、１７は、好適な軸受（図示せず）およびフレーム１２によって支持される。当業者は、支持フレーム１２が、それが、装置１０の種々の構成要素間の必要な空間関係を維持する役割を果たすように、種々の構成を示し得ることを理解するであろう。
【0012】
各コア１５、１７は、コア１５、１７の中心から外に半径方向に延びている複数のブレード部材２０、２２を有する。好ましい実施形態において、装置１０は、コア１５、１７あたり３つのブレードを有するとして図示されるが、しかしながら、当業者は、コアあたりより少ないまたはより多い数のブレードが、本開示から逸脱することなく使用され得ることを理解するであろう。水が装置１０に向かって、それを通して方向Ｙに流動するにつれて、ブレード部材２０、２２において水によって発生させられる力が、コア１５、１７の回転を引き起こす。図示され、図１に描写される視点からの実施形態において、方向Ｙに流動する水は、コア１５を反時計回りに回転させ、コア１７を時計回りに回転させるであろう。コア１５、１７の結果として生じる回転エネルギーが、次いで、必要に応じて、ギヤボックスと発電機との組み合わせを使用して、電気に変換され得、それは、一般的に当分野において公知である。さらなる単純化のために、ギヤボックスおよび発電機は、図に含まれていない。
【0013】
動力伝送構成要素の好適な組み合わせが、コア１５、１７の回転の同期を確実にし、ブレード部材２０、２２間の物理的接触を回避するために使用され得る。例えば、チェーン２４とスプロケットとの組み合わせが、ブレード付きコア１５、１７の反対方向の同期を達成するために使用され得る。当業者は、動力伝送構成要素の他の好適な組み合わせも、コア１５、１７の回転を同期させるために使用され得ることを理解するであろう。
【0014】
装置１０は、システムの出力係数全体を向上させることに役立つ多数の要素を備えている。これらの要素は、ここで、図１、２、および３を継続して参照して説明されるであろう。一次流動ダイレクタ３０が、装置１０の前端３５に位置付けられる。示されるように、一次流動ダイレクタ３０は、フレーム１２によって定位置に保持される。一次流動ダイレクタ３０は、コア１５、１７の結果として生じる回転エネルギーを最大化するような方法で、流入する水流を向ける役割を果たす。好ましくは、流入する水流は、ブレード付きコア１５、１７のよどみ点に向けられる。当分野において公知であるように、静的物体が、流体流の経路内に設置されるとき、よどみ点は、物体の片側に流動する流体を物体の他側に流動する流体から分離する物体に沿った点である。本明細書に説明される回転コア１５、１７およびブレード部材２０、２２の場合、よどみ点は、ブレード部材２０、２２の回転位置とともに変化するのみならず、流体流の方向の変動とともにも変化するであろう。したがって、よどみ点は、装置１０の動作中、継続的に変化しているであろう。実験を通して、出願人は、流入する流体流を図４のＢとして描写されている斑点が付けられた区域内のブレード部材２０、２２に沿ったエリアに向けることが望ましいことを見出している。区域Ｂの境界は、２つの実質的に平行な平面から成る。第１の平面Ｐ１は、当該コア（この例において、コア１５）の回転軸を含み、方向Ｙの自然流に実質的に平行である平面である。第２の平面Ｐ２は、当該コア１５の軸Ｚ１に対して法線の方向に他のコア（この例において、コア１７）の軸Ｚ２に向かった０．５＊Ｒの距離の平面Ｐ１の側方平行移動から生じる平面である。距離Ｒは、回転中に当該コア１５のブレード部材２０の先端が進行する、円周方向経路の半径として定義される。
【0015】
図１、２、および３を継続して参照すると、二次流動ダイレクタ４０、４２が、フレーム１２に固定され、ブレード付きコア１５、１７の各々の回転周辺部に隣接して、かつその外側に位置付けられるように示される。二次流動ダイレクタ４０、４２は、（表面９５、９７を介して）周辺の流入する流体流を囲いに入れ、それをブレード部材２０、２２に向け、ブレード部材２０、２２によって経験される回転によって誘発される力を強化する役割を果たす。二次流動ダイレクタ４０、４２は、回転軸の下流で、ブレード部材２０、２２の回転から退出する流体流を（表面９６、９８を介して）包含する役割も果たす。装置１０から退出する流体流を包含することは、下流の流動の再付着を促進することによって装置１０への抗力を低減させることに役立つ。下流流動の再付着は、フォイル５０等の再付着部材を使用してさらに誘発され得る。フォイル５０は、コア１５、１７およびブレード部材２０、２２と実質的に同じ高さを有する構造部材である。フォイル５０は、装置１０の後方端部５５に（コア１５、１７に対して下流に）位置付けられ、ブレード部材２０、２２から流動する流体を再付着させ、それによって、抗力を低減させ、システムの出力係数を向上させる役割を果たす。出願人は、対称的なエアフォイルをもたらす涙滴幾何学形状が、好ましいことを決定している。しかしながら、当業者は、装置の尾端における抗力の低減が、好ましい実施形態に図示される涙滴以外の種々の幾何学形状の類似構造によっても遂行され得ることを理解するであろう。
【0016】
図２を参照すると、装置１０の各コア１５、１７は、コア１５、１７の回転軸Ｚ１、Ｚ２に沿って突出するシャフト６０、６２を介して発電機（図示せず）に接続され得る。シャフト６０、６２は、例えば、種々の結合構成、キーレス係止デバイス、または当業者に公知の他の好適な手段を使用してコア１５、１７に結合され得る。発電機（図示せず）は、コア１５、１７の回転エネルギーを電気に変換する役割を果たすであろう。当業者は、シャフト６０、６２が、コア１５、１７と別個である構成要素として本明細書に説明されているが、コア１５、１７は、代替として、組み込まれた突出シャフトを伴って製造され得る（例えば、各コアおよび突出シャフトは、一体型の成型部品である）ことを理解するであろう。
【0017】
エネルギー抽出デバイスの説明される実施形態は、実践において、装置の機械的構成要素のうちの１つまたは多くのものが、水との継続的接触がない状態であることを可能にする有利な方法で構成され得る。例えば、装置１０は、発電機およびギヤボックス（図示せず）が、流体の表面レベルの上方に置かれ、コア１５、１７および対応するブレード部材２０、２２が、流体表面の下方に置かれるように、１つ以上の浮揚性構造６６、６８から吊り下げられ得る。ギヤボックスおよび発電機は、浮揚性構造６６、６８の内側に収容され得、その場合、浮揚性構造６６、６８は、それらの構成要素を要素から保護する役割も果たすであろう。図１および２に図示される実施形態は、コア１５、１７の回転を同期させる手段と、コア１５、１７に近接近している、任意の必要な支持軸受けおよび結合機構とを含むフレーム１２の上側部分を示す。しかしながら、上側フレーム１２は、代替として、浮揚性構造としての役割を果たし得、軸受、結合具、同期手段、および他の機械的構成要素が、流体表面からさらに遠くなるように構成され得る。図１３は、エネルギー抽出装置のそのような代替実施形態を図示し、さらに下で説明されるであろう。
【0018】
図３を具体的に参照すると、コア１５、１７、一次流動ダイレクタ３０、二次流動ダイレクタ４０、４２、およびフォイル５０の相対的位置付けおよび断面が、示されている。フレーム１２および装置の他の構成要素は、例証を容易にするために省略されている。一次流動ダイレクタ３０の好ましい断面は、凸面形の前表面７０と、凹面形の後表面７５とを有する三日月形状である。一次流動ダイレクタ３０の凸面形の前表面７０は、矢印Ｙによって示される流入する流体の流動を分割し、それをブレード部材２０、２２の（上でより詳細に説明される）望ましい所定の部分に向ける役割を果たす。出願人は、一次流動ダイレクタの側方先端におけるリップ８０の存在が望ましいと決定している。何故なら、リップが、湾曲した流動ダイレクタ縁の先端における流動粘着を解放し、流動をブレード２０、２２の中に向け、流動をわずかに外向きに、直接ブレード面の中に向けることによって出力を最適化し、それによって、装置の性能を向上させることに役立つからである。一次流動ダイレクタ３０は、装置の前端３５、コア１５、１７およびブレード部材２０、２２より前に位置付けられる。当業者は、本開示が、略三日月形状である単一の一次流動ダイレクタ３０を説明するが、一次流動ダイレクタ３０の数、形状、およびサイズは、それが、流入する流体流をブレード部材に沿った所定の場所に向ける役割を果たす限り、変動させられ得ることを理解するであろう。中心の点線Ｘが、湾曲した正面９５、９７の最下流点の位置を示すために、中心コア１５、１７して示されている。正面９５、９７が、コア１５、１７の回転軸Ｚ１、Ｚ２に対して上流である点において終結するように二次流動ダイレクタ４０、４２を位置付けることは、装置の出力係数に好影響を及ぼすことが見出されている。
【0019】
図３Ａを参照すると、図３において説明された構成要素（一次流動ダイレクタ３０、二次流動ダイレクタ４０、４２、およびフォイル５０）が、中心ブレード付きコア１５ａ、１７ａの代替実施形態とともに示されている。本代替実施形態において、中心コア１５ａは、厳密に２つの２０ａ、２０ｂ、２０ｃから成る一方、中心コア１７ａも、厳密に２つの２２ａ、２２ｂ、２２ｃから成る。示されるように、中心コア１５ａ、１７ａは、好ましくは、ブレード２０ａ、２０ｂ、２０ｃが実質的に、水平平面内にある一方、ブレード２２ａ、２２ｂ、２２ｃが実質的に、垂直平面内にあるように同期させられる。言い換えると、中心コア１５ａ、１７ａは、約９０度だけオフセットされる。一方の中心コア１５ａの他方の中心コア１７ａに対するこの相対的な９０度のオフセットは、ブレード２０ａ、２０ｂ、２０ｃと２２ａ、２２ｂ、２２ｃとが、回転中、互いに衝突しないことを確実にする。本実施形態において、二次流動ダイレクタ４０、４２は、水平な点描線「Ａ」によって描写されるように、中心コア１５ａ、１７ａの中心の後方に位置付けられ、周辺の流入する流体流を囲いの中に入れ、それをブレード部材２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２２ａ、２２ｂ、２２ｃに向け、ブレード部材２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２２ａ、２２ｂ、２２ｃによって経験される回転誘発力を向上させることに役立つ。
【0020】
図４を参照すると、好ましい実施形態におけるコア１５、１７の相対的な位置付けが、ここで説明されるであろう。各回転コア１５、１７のブレード部材の先端は、円周方向経路を作成する。示されるように、コア１５、１７は、それらの円周方向経路が、重複するように、互いに対して位置付けられる。ブレード付きコアの各々間の円の重複の好ましい範囲は、半径Ｒの５０％～８０％であると決定されている（すなわち、コアＺ１、Ｚ２の回転軸間の距離のための好ましい範囲は、１．５＊Ｒ～１．２＊Ｒであると決定されている）。
【0021】
図５は、エンクロージャプレート６７、６９が、コア（図示せず）およびブレード部材（図示せず）を「両側から挟む」ために使用される本開示の代替実施形態を示す。これらのプレートの使用は、装置１０の上側および下側先端からの流体の脱出を防止することによって、ブレード部材（図示せず）と接触する流入する流体から抽出されるエネルギーを最大化することに役立つ。プレート６７、６９は、一緒に融合され、ピーナッツ状の形状を形成する２つの横並びの円形ディスクのように成形され得る。プレートのディスク部分の直径は、変動し得るが、しかしながら、半径Ｒの少なくとも１２５％の半径を伴うディスクを使用することが、装置１０の出力係数に関する好ましい結果を示している。本開示は、２つのコアを開示しているが、当業者は、複数の二重コアシステムの組み合わせが、同様、本開示の範囲内であろうことを理解するであろう。
【0022】
図６は、タービンブレードとして望ましい性質を示すことが見出されている断面ブレード幾何学形状を示している。すなわち、図示される断面を伴うブレード８５は、流体流の経路内に設置されると、より少ない量のラム抗力と、より多くの量の揚力とを誘発することが示されている。ブレード８５の断面は、概して、ブレードの回転中心を画定する点から成るコア部分８７と、ブレード部分９０とから成る。ブレード部分９０は、曲線状衝突側９２と、曲線状後側９４とによって概ね画定され、両方は、コア部分８７から始まり、回転点の中心からある距離離れた点（時として、先端９６と称される）に収束する。先端９６におけるブレード部分９０の２つの側間の角度は、最小化され、それによって、その先端９６におけるブレード部分９０の厚さを最小化し、鋭いナイフエッジ状の先端を有するブレード８５を生産する。ブレード８５のブレード部分９０の後側９４は、大部分は、平坦であり、それによって、回転中にブレード８５によって経験される揚力を増加させる。本実施形態のブレード部分９０は、ブレード部分９０の先端９６が回転ブレード８５の先端９６の進行によって画定される円周方向経路に厳密に一致するようにさらに構成される。言い換えると、ブレード部分９０の先端９６における点、および先端９６の直前の衝突側９２に沿った点によって画定される第１の線は、ブレード部分９０の先端９６における円周方向経路の接線と可能な限り密接に同一直線上にある。同様、ブレード部分９０の先端９６における点、および先端９６の直前の後側９４に沿った点によって画定される第２の線も、ブレード８５の先端９６における円周方向経路の接線と可能な限り密接に同一直線上にある。
【0023】
図７、８、９、１０、１１、および１２は、それぞれ、図７に図示されるブレード部分の２個のものと、３個のものと、４個のものと、６個のものと、８個のものと、１０個のものとを有するコアの代替実施形態の断面図を示す。
【0024】
図１３、１４、１５、１６、および１７を参照し、本開示の別の実施形態によると、二面安定プレート２１５、２２０を含むエネルギー抽出装置２１０が、示されている。安定プレート２１５、２２０は、装置２１０の下側端部に位置付けられ、フレーム２１２を介して固定され、装置２１０に対して上向きかつ外向きの角度を有する。したがって、安定プレート２１５、２２０は、装置を水流の方向Ｙに対して望ましい向きに維持し、装置２１０の性能を最適化することに役立つ。図１および２に示される実施形態に類似する方式で、装置２１０は、装置２１０の後方端部に位置付けられるフォイル２２２を装備する。フォイル２２２は、水流に対する装置の最適向きを維持することにも役立つ役割を果たし得る。安定プレート２１５、２２０およびフォイル２２２は、水流方向の小規模な変動によってもたされる動作中の装置２１０の不要な動揺を低減させる役割を果たし得る。概して、水流内に装置２１０を固定するために、装置２１０は、例えば、一端において装置２１０の接続点２２５に、他端において（具体的に、図１６に示されるような）海底上に置かれた状態にあるコンクリートブロック等の重い物体２３５に取り付けられたケーブル２３０を用いて、海底に繋がれ得る。本実施形態において、装置２１０全体は、浮揚性であり、したがって、水の表面に向かって付勢されるように構成される。浮力が、例えば、フレームの構築のための好適な材料を選択することによって、または装置２１０の上端および発電機２６６、２６８の下方に位置付けられ得る専用の浮力誘発要素（例えば、２６３、２６４）の組込を通して達成され得る。
【0025】
代替構成の一部として、装置は、主本体（すなわち、ブレード付きコア）が、非浮揚性であり、装置が、例えば、典型的に、海洋掘削において使用されるものに類似するリグ等の固定された構造から、上方から吊り下げられるように構成され得る。本明細書に説明されるエネルギー抽出装置が、１つ以上のケーブルを使用して、そのような構造から吊り下げられ得る。このタイプの代替構成において、浮力誘発要素２６３、２６４が、依然として、使用され得、それらが、装置の上端に位置する発電機に対する浮力を誘発するが、装置の残部に対しては誘発しないように構成され得る。装置の残部から独立した発電機の垂直移動を可能にするための機構に加えて、そのような浮力構成が、潮汐活動または大規模な水域の大きなうねりによって引き起こされ得る発電機の水没を防止することに役立つであろう。発電機の垂直自由度は、例えば、ブレード付きコアの上部から発電機に延びているフレーム（図１３の２６０、２６２）の一部に好適な量の伸縮機能をもたらすことによって達成され得る。伸縮機能は、例えば、装置のブレード付きコアと発電機との間に延びているフレーム２６０、２６２の一部のための篏合する四角形の中空フレーム構成を伴う四角形のシャフトの使用を通して提供され得る。代替として、一般的に入手可能な二重伸縮自在ＰＴＯ駆動シャフトが、使用され、発電機に垂直自由度の所望される量をもたらし得る。そのような構成において、上げ潮が、浮力誘発要素が、発電機を潮に伴って上昇させるであろうから、発電機を水没させることはないであろう。
【0026】
図１８、１９、２０、２１、および、２２を参照し、本開示のさらに別の実施形態によると、二面フィン３１５、３２０と、後部安定化フィン３２３とを伴うエネルギー抽出装置３１０が、示されている。二面フィン３１５、３２０は、図１３、１４、１５、１６、および１７を参照して前述に説明された二面フィン２１５、２２０と同様に構成される。後部フィン３２３は、装置３１０の後方端部に位置付けられ、後方端部から後方に延び、実質的に平面状のパドル部分３３３を有する。概念的に風向計に類似して、安定化フィン３２３は、装置３１０が、水域中に位置付けられているときの装置３１０の不要なヨーを軽減することに役立ち、さらに、水流方向に対する装置の望ましい向きを維持することに役立つように使用され得る。装置３１０は、中心コアの上側部分から上向きに突出する錐台形状タワーフレーム３２８も備えている。タワーフレーム３２８は、装置に浮力を提供し、装置３１０を水の表面に向かって付勢するように構成され得る。装置３１０は、ケーブル３３０を用いて定着ブロック３３５に繋がれ得る。図２２は、水域における表面に向かって付勢され、テザーによって地面に固定される装置３１０の例を示す。ケーブル３３０の長さは、装置の上部における発電機または複数の発電機が、水の表面の実質的に上方に維持されるように選択され得る。
【0027】
図２３および２４を参照すると、本開示の別の実施形態が、ここに説明されるであろう。装置１０１０は、概して、フレーム１０１２であって、好ましくは、少なくとも２つの中心コア１０１５、１０１７に固定されるフレーム１０１２と、一次流動ダイレクタ１０３０とから成る。２つの中心コア１０１５、１０１７の各々は、中心コア１０１５、１０１７の中心から半径方向に延びている少なくとも１つのブレード部材１０２０ａ、１０２２ａをさらに備えている。本実施形態において、装置１０１０は、コアあたり３つのブレード（例えば、１０２０ａ、１０２０ｂ、１０２０ｃ、１０２２ａ、１０２２ｂ、１０２２ｃ）を有するように示されるが、しかしながら、当業者は、３つのブレードより多いものまたは少ないものも、使用され得ることを理解するであろう。水が、装置１０１０に向かって、かつそれを通して方向Ｙに流動すると、ブレード部材１０２０ａ、１０２０ｂ、１０２０ｃ、１０２２ａ、１０２２ｂ、１０２２ｃの衝突（またはラム）表面への水によって発生させられた力が、中心コア１０１５、１０１７の回転を引き起こす。さらに下で説明されるであろう、ブレード１０２０ａ、１０２０ｂ、１０２０ｃ、１０２２ａ、１０２２ｂ、１０２２ｃへの追加の力も、コアの回転を誘発することに寄与する。図２３および２４に示される実施形態において、方向Ｙに流動する水は、コア１０１５を反時計回りに回転させ、コア１０１７を時計回りに回転させるであろう。中心コア１０１５、１０１７の結果として生じる回転エネルギーは、次いで、必要に応じて、機械的構成要素（例えば、ギヤボックスおよび発電機）の組み合わせを使用して、電気に変換され得る。そのような機械的構成要素は、ベルトまたはチェーン駆動部、パワーテークアップ装置、もしくは概して、当分野において公知である他の好適な構成要素を含み得る。単純化のために、ギヤボックスおよび発電機は、図に含まれていない。
【0028】
装置１０１０は、システムの出力係数全体を向上させることに役立つ多数の要素を備えている。例えば、一次流動ダイレクタ１０３０は、装置１０１０の前端１０３５に位置付けられ得る。一次流動ダイレクタ１０３０は、フレーム１０１２に固定され、ブレード付きコア１０１５、１０１７に対するその適切な位置付けを確実にし得る。一次流動ダイレクタ１０３０は、中心コア１０１５、１０１７の結果として生じる回転エネルギーを最大化するような方法で、流入する水流を向ける役割を果たす。一次流動ダイレクタ１０３０は、一次流動ダイレクタ１０３０の側方先端に位置付けられる２つのリップ１０８０をさらに備えている。これらのリップ１０８０は、湾曲した流動ダイレクタ縁の先端における流動粘着を解放することに役立ち、流動をブレード１０２０ａ、１０２０ｂ、１０２０ｃ、１０２２ａ、１０２２ｂ、１０２２ｃの中に向け、装置のための向上された出力係数に寄与する。好ましくは、流入する水流が、図１から４に示される実施形態に関して前述に同様に説明されるように、中心コア１０１５、１０１７のよどみ点に向けられる。
【0029】
図２５は、図２４の一次流動ダイレクタ１０３０の上面図を示す。一次流動ダイレクタ１０３０は、既に説明されたように、流入する水流Ｙを外向きに、ブレード部材上の所望される点に向かって向け直す役割を果たすＶ字形の前部１０４０と、リップ１０８０とを有する略矢印形状に示される。図２４に示されるように、一次流動ダイレクタ１０３０の中心部分１０３７は、ブレードの先端が進行する経路のそれに相補的な曲率を伴って構成され得る。図３９Ａは、図２４の実施形態に示されるそれに類似したブレード付きコア２０１５、２０１７および前部流動ダイレクタ２０３０の上面図を示す。図３９Ｂ、３９Ｃ、３９Ｄ、３９Ｅ、および３９Ｆは、図３９Ｂに示されるような線形状、図３９Ｃに示されるような弧形状、図３９Ｄに示されるような三角形状、図３９Ｅに示されるような四角形状、または図３９Ｆに示されるような尾を引く漏斗形状を含む前部流動ダイレクタの中心部分と後端に対する可能な変形例とを伴う代替実施形態を示す。
【0030】
本実施形態のブレード付きコアの好ましい空間構成が、ここで、図２６および２７を参照して説明されるであろう。図４に示される実施形態と同様、距離「Ｒ」は、コアのブレード部材の先端（例えば、１０５０または１０５２）が進行する、円周方向経路の半径によって画定される。隣接するブレード付きコアの円周方向のブレード先端経路（点線の円形１０５１および１０５３として図２６に示される）は、図２６に示されるように距離「Ｄ」だけ分離される。好ましい実施形態において、中心コアは、ブレード先端経路間の距離「Ｄ」が、半径「Ｒ」の１～４倍であるように間隔を置かれる。
【0031】
図２８および２９は、図２３および２４の実施形態が、水底安定器１０６０を使用して水底に固定され得る様子を示す。水底安定器１０６０は、浅瀬における装置１０１０に安定性を提供するために、水底１０６５に固定されるべき可変長の脚部１０６２を有する。脚部１０６２の調節機能は、非均一な水底への適応を可能にし、装置１０１０が、具体的に図２９に示されるような均一な水平位置に維持されることを確実にすることに役立つ。
【0032】
図３０、３０Ａ、および３０Ｂを参照し、本開示の代替実施形態によると、一次流動ダイレクタ２０３０は、例えば、旋回軸２０５０の周りに回転調整可能であり得る。旋回軸２０５０は、一次流動ダイレクタ２０３０の第１の端部（または前端）に位置付けられる。その旋回性によって、前部流動ダイレクタ２０３０は、流入する水流およびコアの回転の条件を調節し、ブレードのよどみ点が、変動するとき、水の継続的な好ましい方向を確実にすることに役立つことが可能である。具体的に、上で説明されるような流入する水流方向のための標的点である任意の所与の点におけるブレードのよどみ点は、水流の速度およびコアの回転速度に伴って変動する。旋回する前部流動ダイレクタ２０３０は、解放点が、装置の動作の全体を通してよどみ点に対する変化に応答して改変され得るように、流動ダイレクタからの水の解放点に対する変動性を可能にする。動作中のシステムの自然流体力学特性は、前部流動ダイレクタ２０３０の先端２０８５が、動作中に変化するよどみ点に自然に従うようなものであろう（すなわち、旋回する前部流動ダイレクタの好ましい向きを維持するために、外部干渉は、要求されない）。
【0033】
旋回する前部流動ダイレクタは、本開示の実施形態を双方向（または潮汐）流に対して好適なものにもする。図３０Ａは、前部流動ダイレクタ２０３０のセグメント２０５５、２０５７が、旋回点２０５０の周りに旋回し、水流の方向が、ＹからＹ’に変化するときに、Ｖ字形の開口部の方向を逆転させ、逆流動が、流動ダイレクタ２０３０を通過することを可能にし得る様子を示す。２つの前部停止部２０８０、２０８２も、提供され、特に、図３０Ｂに示され、それらは、前部流動ダイレクタ２０３０の各セグメント２０５５、２０５７が所望される位置を越えて旋回すること（それは、中心コア２０１５、２０１７の所望される方向への回転を妨げ得る）を防止する。同様に、第１の二次流動ダイレクタ２０４０も、２つの後部停止部２０９０、２０９２から成る一方、第２の二次流動ダイレクタ２０４２も、２つの後部停止部２０９４、２０９６から成る。そのような停止部２０９０、２０９２、２０９４、２０９６も、二次流動ダイレクタ２０４０、２０４２が、装置の効率を低減させ得る所望される位置を越えて回転することを防止する。
【0034】
一対の中心コア２０１５、２０１７が、本開示の例証的実施形態の多くのものに示されているが、追加のコアも、本明細書に説明される実施形態の側面から退出する水からの残留エネルギーを捕捉することに役立つように提供され得る。例えば、図３０Ｃに示されるように、追加のコア２０１５、２０１７、２０２０、２０２２、２０２５、２０２７が、装置が、中心コアの実質的にＶ字形の構成を形成するであろうように、外側に尾を引くような構成の中に位置付けられ得る。
【0035】
ブレード付きコアおよび前部流動ダイレクタを図３０において構成され、示されるように組み込む実施形態の動作中、不要な圧力が、点線の円Ｐによって指定されるエリア内の前部流動ダイレクタ２０３０の後方に蓄積し得る。本逆圧力蓄積を緩和することに役立つために、図３１、３２、３３、および３４を参照してここで説明されるであろう圧力解放特徴が、本明細書に説明される種々の実施形態の中に組み込まれ得る。装置３０１０は、概して、フレーム３０１２であって、好ましくは、少なくとも２つの中心コア３０１５、３０１７において固定されるフレーム３０１２と、一次流動ダイレクタ３０３０とから成る。この圧力解放実施形態において、フレーム３０１２は、開口３０３９（図３３）を具備する。開口３０３９の存在は、近傍Ｐ全体（図３４）における前部流動ダイレクタの後方の戻り水蓄積圧力が、装置３０１０内から脱出することを可能にするような流路をもたらす。フレームに取り付けられた遮蔽体３０３５が、装置の上を流動する水がわずかにより上向きに、かつ開口３０３９から離れてそらされるようにし、それによって、遮蔽体３０３５の下側に低圧域を作成する。低圧域は、次に、前部流動ダイレクタ３０３０の後方からの高圧水の流動を補助するであろう。遮蔽体３０３５の構築物は、フレーム３０１２のわずかに上方に遮蔽体３０３５の断面を伴う図３１の装置３０１０を示す図３３に最も詳細に図示される。
【0036】
図３５、３６、３７、および３８は、図３１から３４に示される圧力解放手段の変形例を示す代替実施形態を示す。この変形例において、前部流動ダイレクタは、尾を引くフィン４０３１を有する。本実施形態において、戻り水が、事実上、２つのエリア（図３８のＰおよびＰ’）に分割されるので、２つの開口４０３８および４０３９が、提供される。適切に分割された遮蔽体４０３５は、したがって、図３１、３２、３３、および３４を参照して説明されるものに類似する圧力勾配と、所望される流体流経路とを引き起こすように提供され得る。遮蔽体４０３５の構築物は、フレーム４０１２のわずか上方に遮蔽体４０３５の断面を伴う図３５の装置４０１０を示す図３７に最も詳細に図示される。
【0037】
図４０は、前部流動ダイレクタ５０３０の後方の蓄積された圧力を解放するための追加の手段を提供する前部流動ダイレクタ５０３０の変形例５０１０を示す。例証を容易にするために、上側フレームパネルは、図４０に示される実施形態から省略されている。本実施形態の前部流動ダイレクタ５０３０は、水が前部流動ダイレクタ５０３０の後方から流入する水流の流の中に流動することを可能にするように構成される。具体的に、前部流動ダイレクタ５０３０は、エラ状の構成を有し、それは、流入する水流のための実質的に平滑な流路表面を維持することと、前部流動ダイレクタ５０３０の後方に蓄積される高圧水を吸い出すこととの両方を行う。図３１に示される実施形態の遮蔽体の下に作成される低圧域と同様、前部流動ダイレクタ５０３０のスロット５０３６の上を流れる流入水も、より低い圧力域を作成し、それは、前部流動ダイレクタ５０３０の後方からの水の流を流入する水流に接合するように誘導する。スロット５０３６の位置付けは、例えば、複数の前部流動ダイレクタ構成要素をフレーム（上部フレームパネルは、示されていない）を用いて機械的に貼り付けることによって；前部流動ダイレクタ構成要素を剛体連結部を用いて互いに取り付け、スロット間隔を維持することによって；当技術分野において理解されるであろう他の手段によって；または、それらの任意の組み合わせによって維持され得る。
【0038】
図４１、４２、および４３は、本開示のさらに別の実施形態を示す。本実施形態は、エラ状の前部流動ダイレクタを図３５からの圧力解放遮蔽体の変形例と組み合わせる。本実施形態において、装置６０１０は、フレーム６０１２と、２つのブレード付きコア６０１５、６０１７と、エラ状の前部流動ダイレクタ６０３０と、遮蔽体６０３５とから成る。フレーム６０１２は、フレーム４０１２（図３５）より広範囲ではなく、装置６０１０全体を包含しない。エラ状の前部流動ダイレクタ６０３０は、流入する水流を含むことに役立つための側面エンクロージャパネル６０４０、６０４２、６０４４を有する。前部流動ダイレクタ６０３０は、その口において最も広くあり得、それが、ブレード付きコアに接近するにつれて、テーパ状に狭まり、流入する水流にブレード付きコア６０１５、６０１７の中に加速させ得る。前部流動ダイレクタ６０３０の後方に蓄積される水を可能にするような流路が、フレーム６０１２および前部流動ダイレクタ６０３０のエンクロージャパネル６０４４、６０４６の相対的間隔によって作成される開口６０９２によって可能にされる（開口６０９２は、図４３に最も詳細に図示される）。
【0039】
図４４、４５、および４６は、本明細書に説明される種々の装置の実施形態の中に代用され得るブレード付きコアの変形例を示す。示される代替の中心コア７０１５は、中心コア７０１５の中心から外向きに延びている２つのブレード部材７０２０、７０２２を有する。ブレードおよびコア構成のこの変形例において、ブレードは、より体積の大きい本体を有することとは対照的に、ブレードの構造がプレート状であるという意味で、実質的に本体がない。例えば、本実施形態によるブレードは、水流による動作中にシステム上に及ぼされる種々の力に対して耐えるために十分に強力な板金または他の好適な薄い平坦な材料から形成され得る。各ブレード部材７０２０、７０２２は、鋭い先端（例えば、７０５３）において終結する。回転中、先端７０５３は、円形の進行経路７０６０を画定する。任意の時点において、ブレードは、それらの先端７０５３において、円形の進行経路７０６０に沿って常駐するある点において終結する。本実施形態におけるブレードは、ブレードの先端７０５３において接線を有するように構成され、先端７０５３は、先端７０５３が常駐する点において円形経路７０６０に沿った接線と実質的に合致する。
【0040】
図４６を具体的に参照すると、図４４および４５を参照して説明される実施形態の単一のブレードが、示されている。本実施形態のブレードは、概して、３つの隣接する区分と、２つの表面とを有するように説明され得る。３つの区分（内側部分７０５０、中心部分７０５５、および外側部分７０６５）および２つの表面（衝突表面またはラム表面７０７０、および揚力表面または非ラム表面７０７５）は、図４６において識別される。内側部分７０５０は、中心コア７０１５に最も近く、それに取り付けられる。ブレード７０５５の中心部分７０５５は、内側部分７０５０の端部から始まり、エアフォイルと同様に構成され、低圧力、したがって、ブレード７０２０の揚力表面７０７５において揚力を誘発する。外側部分７０６５は、中心部分７０５５の遠位端から始まり、湾曲した様式で外向きに延び、鋭い先端７０８０において終結する。外側部分７０６５は、既に説明された向きにあるその先端７０８０によって特徴付けられる（すなわち、それによって、ブレード先端における接線が、ブレード先端７０８０と円形経路との間の交差点において、円形のブレード先端の進行経路の接線と実質的に合致する）。ブレード特徴のこの組み合わせは、好ましい発電結果を生産することが見出されている。
【0041】
図４４、４５、および４６を継続して参照すると、ブレード部材７０２０、７０２２は、随意に、例えば、開閉し、流体が、ブレード付きコアの回転のある段階中にブレード７０２０、７０２２を通過することを可能にし得るルーバ７０７２等の１つ以上の流体バイパス機構を特徴とし得る。ブレードの回転は、２つのサイクルに分割されることができる。ラムサイクルと称するであろう第１のサイクルは、流入する水流が、（図６の要素９２を参照して既に説明されたように）ブレードの衝突側に直接作用しているとき、ブレードによって経験され、このサイクルは、ブレードの衝突表面が、ラムを経験しているときとして説明され得る。流入する水流が、もはやブレードの衝突側に直接作用していない（すなわち、ブレードが、もはやラムを経験していない）とき、ブレードは、非ラムサイクルと称するであろう第２のサイクルにある。ブレードが、ラムサイクルにあるとき、流入する水流は、ルーバ７０７２に閉じさせ、それによって、実質的に連続的なブレード表面を作成し、水がそれに対して作用し得る。ブレードが、非ラムサイクルの中に遷移すると、ルーバは、開放（または流出）され、ブレードの回転の前方にある水が、（そうでなければブレードによって掃き出され、変位させられることと対照的に）ブレードを通して流動するためのバイパスを作成する。このように、ブレードは、非ラムサイクルにある間、非回転抵抗を経験し、それによって、コアの発電回転を向上させる。
【0042】
図４７は、本明細書に説明される装置の実施形態を使用して水流からエネルギーを抽出する方法のステップを示す。方法のステップは、任意の実践的な順序で実施され得、本明細書に説明される例示的実施形態に示唆される順序に限定されるべきではない。１つのステップ１０７０において、本明細書に説明される実施形態のいずれかによる、エネルギー抽出装置が、水域中に位置付けられ、または展開される。説明されるように、それは、（浮揚性装置の場合）装置を水域の水底に繋がること、または（少なくとも部分的に非浮揚性である装置の場合）装置を水の表面の上方の１つ以上の点における支持構造から吊り下がることによって達成され得る。いずれの場合でも、装置は、コア部分が、流動する水がコアの回転を引き起こすように、水没されるように位置付けられる。別のステップ１０７２において、装置は、装置のコアからの機械的回転エネルギーが、電気に変換されるように動作させられる。これは、例えば、直接、または（既に説明されたような）当分野において一般的に公知である種々の機械的動力伝送構成要素を通してのいずれかで回転コアと連通する発電機の使用を通して達成され得る。別のステップ１０７４において、発生させられた電気は、任意の数の電気デバイスに給電するために使用されるために伝送され、および／または、１つ以上の電力グリッドを作成または補完するために使用され得る。
【0043】
本明細書に説明される実施形態および他の実施形態の多くの修正が、前述の説明および関連付けられる図面に提示される教示の利益を有する当業者に明白であり得る。いかなるそのような修正および追加の実施形態も、想定される開示の範囲内に捕捉され、開示される具体的実施形態のいずれにも限定されるものではないことを理解されたい。
【図1】
【図2】
【図3】
【図3A】
【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】
【図30A】
【図30B】
【図30C】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】
【図35】
【図36】
【図37】
【図38】
【図39A】
【図39B】
【図39C】
【図39D】
【図39E】
【図39F】
【図40】
【図41】
【図42】
【図43】
【図44】
【図45】
【図46】
【図47】
