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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2022-03-14
(54)【発明の名称】電気エネルギー生成システム、装置、及び方法
(51)【国際特許分類】
F03B 7/00 20060101AFI20220307BHJP
F03B 13/10 20060101ALI20220307BHJP
【ＦＩ】
F03B7/00
F03B13/10
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2021565848
(86)(22)【出願日】2020-01-22
(85)【翻訳文提出日】2021-08-31
(86)【国際出願番号】 US2020014601
(87)【国際公開番号】W WO2020154395
(87)【国際公開日】2020-07-30
(31)【優先権主張番号】62/795,243
(32)【優先日】2019-01-22
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】16/748,302
(32)【優先日】2020-01-21
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】521322351
【氏名又は名称】バード，グレゴリー フランシス
(74)【代理人】
【識別番号】110002321
【氏名又は名称】特許業務法人永井国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】バード，グレゴリー フランシス
【テーマコード（参考）】
3H072
3H074
【Ｆターム（参考）】
3H072AA13
3H072BB09
3H072BB33
3H072BB40
3H072CC42
3H072CC71
3H074AA08
3H074AA12
3H074CC16
3H074CC31
(57)【要約】
流体の流れから電気エネルギーを生成するためのエネルギー生成システムは、内部空間及び中心軸を画定する外側シェルと、中心軸に沿って内部空間に延在する固定された発電機コイルステータと、ステータを取り囲み磁石を有するロータとを有するエネルギー生成組立体を含む。ロータは外側シェルに結合され、外側シェルは、ロータがステータに対して回転し、それによって電気エネルギーを生成するように、流体の流れによって回転させられるように構成される。本システムは、組立体を岸からより近くに又はより遠くに配置して所望の流体流れに入れるための延長システムを含むことができる。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
流体の流れから電気エネルギーを生成するためのエネルギー生成システムであって、内部空間及び中心軸を画定する外側シェルと、
前記中心軸に沿って前記内部空間に延在する固定された発電機コイルステータと、
前記ステータを取り囲み磁石を有するロータであって、前記外側シェルに結合されたロータと
を有するエネルギー生成組立体であって、
前記ロータが前記ステータに対して回転し、それによって電気エネルギーを生成するように、前記外側シェルが、前記流体の前記流れによって回転させられるように構成された、エネルギー生成組立体を備えるエネルギー生成システム。
【請求項2】
前記外側シェルが、前記外側シェルから延在する複数の駆動ベーンを有し、前記流体の前記流れが前記駆動ベーンに沿って流れると、前記駆動ベーンが、前記外側シェルを回転させるように構成された、請求項１に記載のエネルギー生成システム。
【請求項3】
前記駆動ベーンが前記外側シェルに取外し可能に結合された、請求項２に記載のエネルギー生成システム。
【請求項4】
前記外側シェルが、第１の直径を有する第１の端部、及び前記第１の直径より大きい第２の直径を有する反対側の第２の端部を有する円錐形の第１のシェルと、
第１の直径を有する第１の端部、及び前記第１の直径より小さい第２の直径を有する反対側の第２の端部を有する円錐形の第２のシェルとを有し、
前記第１のシェルの前記第２の端部が、前記第２のシェルの前記第１の端部の方に向けられた、請求項１に記載のエネルギー生成システム。
【請求項5】
前記第１のシェルが、前記第１のシェルの前記第２の端部から延在する第１の環状部材を有し、前記第２のシェルが、前記第２のシェルの前記第１の端部から延在する第２の環状部材を有し、前記第２の環状部材が前記第１の環状部材にオーバーラップし、それによってカラーを画定する、請求項４に記載のエネルギー生成システム。
【請求項6】
前記第１の環状部材と前記第２の環状部材が、前記第１のシェルと前記第２のシェルとの間に水密シールが形成されるように互いに係合する、請求項５に記載のエネルギー生成システム。
【請求項7】
前記第１の環状部材と前記第２の環状部材との間に受入れられたＯリングをさらに備える、請求項５に記載のエネルギー生成システム。
【請求項8】
前記エネルギー生成組立体が結合装置を有し、前記結合装置が、前記回転する外側シェルに対して静止し、前記生成された電気エネルギーを前記組立体から流すことができる、請求項１に記載のエネルギー生成システム。
【請求項9】
前記エネルギー生成組立体が、前記ステータと前記結合装置との間に結合されたねじり無し取付ケーブルを有する、請求項８に記載のエネルギー生成システム。
【請求項10】
固定された構造体と、前記固定された構造体から前記エネルギー生成組立体に延在するフレームとをさらに備える、請求項１に記載のエネルギー生成システム。
【請求項11】
前記フレームが、前記固定された構造体から延在する第１のアームと、前記流体の前記流れに平行な方向に前記第１のアームに対して横切る方向に延在する第２のアームとを有する、請求項１０に記載のエネルギー生成システム。
【請求項12】
前記エネルギー生成組立体によって生成された前記電気エネルギーを前記エネルギー生成組立体から送ることができるように、前記エネルギー生成組立体に結合され、前記第１のアーム及び前記第２のアームに沿って延在する導電性ケーブルをさらに備える、請求項１１に記載のエネルギー生成システム。
【請求項13】
前記流体の前記流れが上流から下流方向であり、前記第１のアームが、前記流体の前記流れに対して横切る方向に延在し、前記第２のアームが、前記第１のアームに対して上流から下流の方向に延在する、請求項１１に記載のエネルギー生成システム。
【請求項14】
前記フレームと前記エネルギー生成組立体が前記固定された構造体に対して枢動することができるように、前記第１のアームが前記固定された構造体に枢動可能に結合された、請求項１１に記載のエネルギー生成システム。
【請求項15】
前記１のアームが、前記固定された構造体に結合された第１の端部と、前記流体の前記流れの中で垂直方向に動いて電気エネルギーを生成するように構成された二次エネルギー生成器に結合された反対側の第２の端部とを有し、前記第２のアームが、前記二次エネルギー生成器に結合された第１の端部と、前記エネルギー生成組立体に結合された反対側の第２の端部とを有する、請求項１１に記載のエネルギー生成システム。
【請求項16】
前記エネルギー生成組立体が、前記流体の前記流れの中に完全に沈められるように構成された、請求項１に記載のエネルギー生成システム。
【請求項17】
前記外側シェルが管状であり、前記流体の前記流れの中の破片から前記エネルギー生成組立体を保護するキャップを有する、請求項１６に記載のエネルギー生成システム。
【請求項18】
前記エネルギー生成組立体を地面に結合するテザーをさらに備える、請求項１７に記載のエネルギー生成システム。
【請求項19】
流体の流れからエネルギーを生成するための方法であって、前記流体の前記流れにエネルギー生成組立体を配置するステップであって、前記エネルギー生成組立体が、内部空間及び中心軸を画定する外側シェルと、前記中心軸に沿って前記内部空間に延在する固定された発電機コイルステータと、前記ステータを取り囲み磁石を有するロータとを備える、ステップと、
前記ロータが前記外側シェルとともに回転するように前記ロータを前記外側シェルに結合するステップと、
前記ロータが前記ステータに対して回転して電気エネルギーを生成するように、前記流体の前記流れによって前記外側シェルの回転を可能にするステップと
を含む方法。
【請求項20】
固定された構造体及びフレームを用いて前記エネルギー生成組立体を地面に固定するステップであって、前記固定された構造体が前記地面に固定され、前記フレームが前記固定された構造体から前記エネルギー生成組立体に延在する、ステップをさらに含む、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願の相互参照
本開示は、２０１９年１月２２日に出願された米国仮特許出願第６２／７９５，２４３号に基づき、また、その優先権を主張し、その開示は参照によって本明細書に援用される。
本開示は、２０１９年１月２２日に出願された米国仮特許出願第６２／７９５，２４３号に基づき、また、その優先権を主張し、その開示は参照によって本明細書に援用される。
【0002】
本開示は、電気エネルギー生成システム、装置、及び方法に関し、詳細には、水などの流体中に浮くことができる、又は浮遊することができるシステムに関する。
【背景技術】
【0003】
海洋の潮流及び海流、小川、並びに河川などの移動する水のエネルギーは、水面及び水面下の両方に存在する。人類の歴史を通じて、移動する水のエネルギーは、水が衝突する又は保持されてシステムを回転させる翼列を有する車輪などの様々なシステムによって利用されてきた。より詳細には、これらのシステムは、含まれるタービンが水平軸を有する垂直面内で回転するもの、及び垂直軸を有する水平面内で回転するものに分類されてきた。
【0004】
これらのシステムでは、水路、人口水路、導水路、導管、及び他の方法からダムに溜められた水を使用して、翼に水の流れを集中させるために多くの開発がなされてきた。さらに、これらのシステムは、浮遊物体がシステムを汚さないように取外し可能なスクリーン又は塵除け格子を必要とすることが多く、これらは手洗浄を必要とする。システムの電力出力は時とともに増大してきたが、電力生成システムに水の流れを集中させるためのシステム（例えばダム）は、水生種の水の中での自然の動きを妨げ、水生種の個体数を減少させ、水生種の生態の質を低下させ、生息地を与える引き抜かれた植物の移動及び新しい土地での植物群生地の確立を減少させ、健康的な食物としての水生種の伝統的な商業的及び娯楽的価値の低下を減らし、水域での人間の航行を遮ってきた。したがって、自由に流れる水の自然で変わり続ける価値、洪水の被害を緩和する隣接する水辺域、及び栄養のある沈殿物の貴重な堆積がこの集中システムによって減らされてきた。
【0005】
ダムに反対する市民活動は、すでにコストのかかる公共事業計画にさらにコストを付け加え、コストのかかるダムの撤去は、市民による要求によることもあるが、修理を無視すること、及び修理をしないことによってダムが自然に崩壊すると、水の自由な流れを復活させるためにしばしば税金が投入される。さらに、ダムの貯水池は自然に土砂で満たされ、しばしば、その中の電力生成機器を働かせなくする。
【0006】
湖及び海の表面部分は、風で動かされる局所的で定常的な流れ及び／又は波並びに表面下の流れを有するが、硬い駆動翼への水生動物の衝突、水底につながれていること、翼及び機器（一定の水による衝撃に耐えるのに必要なコストのかかる強化された歯車機器を必要とする）を損傷させる又は動かなくさせる水中の破片により、それらから動力はめったに得られない。水の表面及び表面下での用途のための先行技術の従来システムには、発電無しのトゥボバー、「リスかご」バージ、又は両端軸テザーシステム、プロペラ、マイクロペルトン、関節連結ブイ、熱層利用、垂直浮き効果、コンセントレータ有り又は無しの舶用プロペラ、及び従来のシステムが含まれ、これらは、Ａｑｕａｍａｒｉｎｅ Ｐｏｗｅｒ、ＡＷ Ｅｎｅｒｇｙ、Ｐｅｌａｍｉｓ Ｗａｖｅ Ｐｏｗｅｒ、Ｓｅａｔｒｉｃｉｔｙ、Ｓｃｏｔｔｉｓｈ Ｐｏｗｅｒ Ｒｅｎｅｗａｂｌｅｓ、Ｗｅｌｌｏ Ｏｙ、Ａｌｓｔｒｏｍ、Ｈａｍｍｅｒｆｅｓｔ、川崎重工業、Ｍｅｇａｌｌｏｎａｓ、Ｎａｕｔｒｉｃｉｔｙ、Ｖｏｉｔｈなどのメーカーによって開発された。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0007】
この発明の概要は、発明を実施するための形態において、以下にさらに説明される概念のうちの一つを選択したものを紹介するために提供される。この発明の概要は、特許請求される主題の主な又は本質的な特徴を特定することを意図したものでもなく、特許請求される主題の範囲を限定する助けとして用いられることを意図したものでもない。
【0008】
特定の例では、流体の流れから電気エネルギーを生成するための発電システムは、内部空間及び中心軸を画定する外側シェルと、中心軸に沿って内部空間に延在する固定された発電機コイルステータと、ステータを取り囲み磁石を有するロータとを有するエネルギー生成組立体を含む。ロータは外側シェルに結合され、外側シェルは、ロータがステータに対して回転し、それによって電気エネルギーを生成するように、流体の流れによって回転させられるように構成される。
【0009】
特定の例では、流体の流れからエネルギーを生成するための方法は、エネルギー生成組立体に沿う流体の流れがエネルギー生成組立体にエネルギーを生成させるように、エネルギー生成組立体を流体の流れに配置するステップを含む。エネルギー生成組立体は、内部空間及び中心軸を画定する外側シェルと、中心軸に沿って内部空間に延在する固定された発電機コイルステータと、ステータを取り囲み磁石を有するロータとを備える。本方法は、ロータが外側シェルとともに回転するようにロータを外側シェルに結合するステップと、ロータがステータに対して回転し、それのよって電気エネルギーを生成するように、流体の流れによって外側シェルの回転を可能にするステップとを含む。
【0010】
様々な他の特徴、目的、及び利点は、図面とともに以下の説明から明らかになろう。
【図面の簡単な説明】
【0011】
本開示は、以下の図を参照して説明される。類似の特徴及び類似の構成部品を指すために、同じ番号が図面全体を通じて使用される。
【0012】
【図1】本開示の例示的な電気エネルギー生成システムの斜視図である。
【0013】
【0014】
【0015】
【0016】
【0017】
【0018】
【0019】
【図8】本開示の別の例示的な電気エネルギー生成システムの側面図である。
【0020】
【0021】
【図10】本開示の例示的なロータの斜視図である。
【0022】
【0023】
【図12】本開示の別の例示的な電気エネルギー生成システムの斜視図である。
【0024】
【発明を実施するための形態】
【0025】
以下に説明される装置及びシステムは、水流を安定して集中させるための追加のシステムを必要とせず、水の利用者の移動を可能にし、汀線への影響を最小限にして、広範囲に設置することによって、ダムに基づく発電システムに取って代わるシステムにより近づくようにシステムの大量設置を可能にし、岸から離れたより強い流れにシステムを入れるように岸から延ばすことを可能にし、且つ／又は、システムの保守点検及び引っかかった沈み木又は破片の除去のために岸に引き戻すことを可能にすることができる。本開示はまた、潜在的な沈み木をはじく方法、岸の台からシステムを移動させるとき、発電機器を水上に保つシステムエンクロージャを浮かすための方法、水の動きによるシステムの自然な上下運動からエネルギーを得るための方法、及び／又は風力発電機及び光発電機のような他の燃料不要のエネルギー収集装置を取り付けるための方法を含む。さらなる例示的な構成は、例えば、管状又は魚雷形状の回転部分を使用することによって水面下の環境での使用に対して適合させることができる。
【0026】
図１～図７を参照すると、本開示の例示的なエネルギー生成システム１０が示されている。システム１０は、小川又は河川などの流れる表面水８（上流方向から下流方向の水の流れを示す矢印Ｗを参照のこと）に浮かぶエネルギー生成組立体１１を含む。組立体１１はフレーム３０を介して岸Ｓに接続される。フレーム３０は、岸Ｓに固定された構造体３８又は部材と、水Ｗの上に延在する第１のアーム３１を有する。詳細には、第１のアーム３１は、固定された構造体３８に結合された第１の端部３３と、岸Ｓから延在する反対側の第２の端部３４とを有する。特定の例では、第１のアーム３１は引っ込めることができる、且つ／又は、伸縮することができる。第２の端部３４は、相互作用する回転部分を有する２軸ジンバルなどの電気エネルギー生成器５０に接続される。さらに、第２のアーム３２は電気エネルギー生成器５０に接続され、第２のアーム３２は下流方向に延在する。詳細には、第２のアーム３２は、電気エネルギー生成器５０に結合された第１の端部３５と、組立体１１に結合された反対側の第２の端部３６とを有する（第２の端部３６は、本明細書では、以下、接続体端部３６とも称されることに留意のこと）。特定の実施形態では、フレーム３０は、橋や余水路などの既存の固定構造体に取り付けるように改造される。特定の実施形態では、第１のアーム３１は、組立体１１が水Ｗの垂直面から動かすことができるように、固定された構造体３８に枢動可能に結合される。フレーム３０及び／又は組立体１１はまた、航行マーカーとして利用することができる。
【0027】
組立体１１は、回転する第２のシェル１６に結合された回転する第１のシェル１３を備える外側シェルを有し、これらのシェルはともに、プラスチックの樽又は防舷材と同様、ブロー成形又は回転成形された強化超高分子量高密度ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）などの可撓性及び弾力性のある堅い材料から作られる。第１のシェル１３は、一体的に形成された又は機械的に取り付けられた駆動ベーン１９を有し、この駆動ベーン１９は、駆動ベーン１９に沿う水Ｗの流れに反応してシェル１３、１６を回転させる。駆動ベーン１９は、駆動ベーン１９が可撓性及び弾力性のある堅いものであるように、シェル１３、１６と同じ材料から形成されることが好ましい。このように、駆動ベーン１９は、駆動ベーン１９によって生じる回転力を高める内部弾性又はばね特性を備え、それは、海洋生物への被害を防ぎ（例えば、駆動ベーン１９の表面は軟らかい）、組立体１１の浮力を増大させる。他の例では、駆動ベーン１９は、異なるプラスチック又はゴムなどの他の材料から形成されることに留意のこと。特定の例では、組立体１１は、重いエンジンによってプロペラが水面下に留められながら、舳先が所定の運転速度で立ち上がって抗力を下げるモーターボートと同様な態様で、水Ｗの中で垂直に立ち上がる、且つ／又は、水Ｗから部分的に立ち上がる（図７参照）。特定の例では、駆動ベーン１９は交換可能である。これらの例では、駆動ベーン１９は、第１のシェル１３によって画定された内部空間のテールに配置され、内部空間からアクセス可能な、成形インサートなどの内部シェル取付具（図示せず）を用いて第１のシェル１３に取外し可能に結合される。水面下で適用することに対して、第１のシェル１３は「テール」と称されることがあり、第２のシェル１６は「ボディ」と称されることがあり、結合装置２３及び付属の構成部品は組立体１１の「ノーズ」と称されることがある。
【0028】
特定の例では、組立体１１は、プラスチック（ＵＨＭＷＰＥ）の樽又は防舷材で見られる、耐衝撃カバーとしてまず射出された中実ポリマーと、閉じられたセルの浮力のある内部発泡層と、内面耐衝撃層とを有する大型回転成形品に類似している。特定の例では、シェル１３、１６は二重壁（例えば、外壁と内壁）を有し、内壁と外壁との間に浮力のある発泡体２４を有する（図６参照）。他の例では、シェル１３、１６は、単一壁と、シェル１３、１６の内面に沿う浮力のある発泡体２４の層とを有する。特定の例では、電気エネルギー及び構造結合装置２３（下で説明される）は、組立体１１のノーズ部分内の中に配置され、第２のシェル１６に取り付けられる。第１のシェル１３及び第２のシャル１６、すなわち、テール、ボディ、及びノーズは単一のユニットとして一緒に回転することに留意のこと。
【0029】
シェル１３、１６はそれぞれ、水面に浮く用途のために、概ね円錐形（例えば、シェル１３、１６は、中央の円筒部のない非対称なナンブイのような形状）である。第１のシェル（テール）は、下流側の第１の端部１４及び反対側の上流側の第２の端部１５を有する。第２の端部１５の直径Ｄ２は、第１の端部１４の直径Ｄ１より大きい。第１の端部１４は、組立体１１がフレーム３０から切り離されて浮いてしまったときに、組立体１１内部の電気エネルギー生成構成部品（下で説明される）が水Wの表面よりも上に保たれるような重さと大きさにされている。操作員が回収道具（例えば、手で持つ細長い鉤）を使って組立体１１を投げ縄又は鉤で引っかけて、組立体１１を水Ｗから引っぱり出すことができるように、回収部材２５が第１のシェル１３の第１の端部１４に結合される。
【0030】
第２のシェル１６は、下流側の第１の端部１７及び反対側の上流側の第２の端部１８を有する。第１の端部１７の直径Ｄ３は第２の端部１８の直径Ｄ４より大きく、これによって、２つのシェル１３、１６を互いに係止することが可能になる。第２のシェル１６の第１の端部１７は、第２のシェル１６の第２の端部１５の方に向けられる。第２のシェル１６の第２の端部１８は、結合装置２３を介して第２のアーム３２に結合される。結合装置２３は静止し、永久磁石ロータが周りを回転するステータのための基部を提供することが好ましい（本明細書に説明される）。結合装置２３は接続体端部３６に圧着されてもよく、フェルールに類似していてもよく、且つ／又は、付属のロータ取付フレーム、保護キャップ、及び／又は計装プラットフォームの支持に適応させるように機械加工されてもよい。
【0031】
第１のシェル１３は第２の端部１５から延在する環状部材２８を有し、環状部材２８は、第２のシェル１６の第１の端部１７から延在する環状部材２８とアンダーラップして係合し、それによってカラー２２を形成する（図５参照）。アンダーラップ／オーバーラップするシェル１３、１６の環状部材２８は、組立体１１の内部空間に水が浸入するのを防ぎ、組立体１１の周りの流体の層流を強め、且つ／又は、組立体１１に接触することがある沈み木をはじくことが有利である。カラー２２におけるシェル１３とシェル１６との間の水密シールは、係止円形回転シール（例えば、下水道管用途でＰａｒｋｅｒ－Ｈａｎｎｉｆｉｎ ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎのＥＰＳ Ｄｉｖｉｓｉｏｎが製造している）、及び接続体端部３６と組立体１１構成部品の内部構造体との間の内部機械的締結具を使用する技術に精通する人によって達成することができる。特定の例では、圧縮可能なＯリング又はガスケットが、環状部材２８間に配置され、それによって、それらの間の水密シールを形成する。
【0032】
次に、図４及び図６を参照すると、組立体１１の内部空間は様々な電気エネルギー生成構成部品を収容する。例えば、ステータ９１は、中心軸２０に沿って延在する静止ステータコア９２を有し、１つ又は複数のステータコイル９３は、ステータコア９２の周りに巻かれる。特定の例では、ステータ９１は固定された発電機コイルステータである。ステータ９１は、シェル１３、１６とともには回転しない静止した結合装置２３（図６）に電気的に結合される。１つ又は複数の永久磁石を有するロータ８１は第１のシェル１３によって駆動される。この例のロータ８１は、中心軸２０の方へ半径方向内向きに延在する複数のチャネル８２を含むことに留意のこと。第１のシェル１３は、ロータ８１のチャネル８２内に延在する、半径方向内向きに延在する複数のキー８４を含み、その結果、第１のシェル１３が回転すると、ロータ８１はステータ９１の周りをステータ９１に対して回転させられる。したがって、組立体１１は、上記のように、第１のシェル１３が水Wによって回転させられると、電気エネルギーを生成する。特定の例では、シェル１３、１６は、外側シェル（例えば、第１のシェル１３）とロータ８１との間に延在する一体形成されたフレーム又は別個のフレームを介してロータ８１に取り付けられる。特定の例では、組立体１１は、組立体１１の回転面に垂直に流れる水の抵抗を最小限にするために、組立体１１全体が中心軸２０の周りを回転するように結合装置２３を介してフレーム３０とともに回転することができることに留意のこと。
【0033】
ロータ８１の永久磁石によって励磁可能なステータコイル９３及び接続部を有するステータ９１などの各エネルギー生成構成部品は、効率的なエネルギー生成性能のために特定の幾何学的関係を必要とすることがある。一例では、大量生産された発電構成部品を改造してフレーム３０に取り付けることができる、又はチューブにはめ込むことができ、それによって、それらの間を適切に結合して、いくつかのエネルギー生成構成部品の連結適用が可能となる。例えば、複数のステータを連結するには、静止している結合装置２３に取り付けるときに何らかの衝撃吸収構成部品を必要とすることがある。他の例では、回転構成部品は、流れる水Wによって回転させられる組立体１１のシェル１３、１６に直接且つ、確実に接続することを可能にするように、回転構成部品のハウジングを修正してもよい。さらに、いくつかの例では、組立体１１の内面には、連結されたエネルギー生成構成部品のセットを組立体１１の内部空間に挿入することを容易にするフレーム駆動リブ又はキー、或いはカスタムサイズの発電機セットを有する。
【0034】
図６を参照すると、結合装置２３は、中実であろうと中空であろうと、第２のアーム３２の接続体端部３６をオリフィス又はオリフィスを形成する部分を通して受け入れて、フェルール又はクランプシステムとの強い接続を形成することができるように、機械加工されたフィッティングを有する鍛造品などの一体品として、或いは密接嵌合組立体又は何らかの組み合わせとして形成される。結合装置２３は、回転部分のための転がり軸受用の座として機能することができる上流面を有し、これに対して、限定するものではないが、第１のシェル１３（テール部分）が内側に係止可能に取り付けられてシールされる回転する第２のシェル１６（ボディ部分）に取り付けられた接続体端部３６の回転（ノーズ）部分、接続体端部３６に沿って上流の保護部分、組立体１１を水中の物体との衝突から保護するゆるく嵌められた衝撃吸収保護キャップ、内部電気コネクタルーティングシステム、並びに／或いは、計装、センシング、通信、案内、及び／又はバラスト制御システムなどが取り付けられる。
【0035】
結合装置２３は、ステータ台又はリンク（図示せず）、回転部分の軸受、保護キャップ、及びシェル付属品を含むことができる。２軸ジンバルセット構成部品を含むことができる、第１のアーム３１の端部３４及び第２のアーム３２の端部３５にある電気エネルギー生成器５０は、水Wの中の組立体１１の上下運動によって動力が与えられ、電気エネルギー生成器５０は、岸Ｓへの接続体を保護することができる、限られた動きのリンクの構造チェイン（ＩＧＵＳ製のケーブル「ｓｃｈｌｅｐｐ」又は類似の製品などと類似のもの）の端部に取り付けることができる。特定の実施形態では、閉回路流体が、組立体１１の回転によってポンピングされて、第２のアーム３２の中央の空洞のチューブ、二次電気生成器５０、及び／又は第１のアーム３１を通って固定された構造体３８に移動し、ここで、流体は、何らかの従来の舶用電気エネルギー取得システムを用いて行われるように、電気エネルギー生成機器を回転させることができ、これによっても電気エネルギーを得ることができる。
【0036】
Ｅｌｌｉｏｔ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ製などの「ねじり無し」の織られた非導電性取付ケーブル２７が、わずかに衝撃を吸収する可撓性を有する静止支持体として使用される、又は、限定するものではないが、他の方法で結合装置２３がステータ発電機部分に取り付けられ、ケーブル２７を使用して、結合装置の他端には接続体端部３６を有する接続体３２（例えばアーム）を形成する。取付ケーブル２７は、組立体１１及び二次エネルギー生成器５０における固定又は接続箇所として働く圧着又はフェルール型のフィッティングを各端部に有する。組立体１１内のエネルギー生成構成部品によって生成される電気エネルギーは、導電性構成部品を介して岸Ｓに送られる。詳細には、電気エネルギーは、ステータコイルからステータの母線に流れ、結合装置２３の電気接続部４１を通って、第２のアーム３２に沿う又は第２のアーム３２の中の伝送ケーブルを介して、組立体１１の上下運動によって動力を与えられるエネルギー生成電気エネルギー生成器５０を通って岸へ流れ、また、第１のアーム３１を通って又は第１のアーム３１において、固定された構造体３８、及び電力貯蔵装置又は電力系統に流れる。
【0037】
図１に戻って参照すると、二次エネルギー生成器５０は、二次エネルギー生成器５０が水８から「上下運動」を受けると電気エネルギーを生成することができる任意の適切な装置とすることができる。一例では、二次エネルギー生成器５０は、第１のアーム３１及び第２のアーム３２に接続され、組立体１１が水８の中で「上下運動する」と電気エネルギーを生成するように構成されたエネルギー生成２軸ジンバルを含む。この例では、２軸ジンバルは、２軸ジンバルに接続された部分が、電気エネルギーを生成するために使用することができる動いている水Ｗから「上下運動」させられて動くと微小円弧回転する回転部分を有する。２軸ジンバルは、ミラー、レーザなどの光学構成部品の取付けに精通する人にとってはよく知られた技術であり、いくつかの例が、Ｇｅｎｅｒａｌ Ｄｙｎａｍｉｃｓ、Ａｅｒｏｔｅｃｈ、Ｎｅｗｍａｒｋ Ｓｙｓｔｅｍｓなどの会社によって製造されている。
【0038】
特定の実施形態では、鯨の尾びれに類似したひらひらとしたベーン（図示せず）を有する流体集中構造体（図示せず）が接続体端部３６近くで取付ケーブル２７に接続され、その結果、沈み木をはじくひらひらとしたベーンが水を貫き、それによって、組立体１１の駆動ベーン１９における水の流れを増大させる。特定の他の実施形態では、追加の集中構成体は、限定するものではないが、カラー２２において回転する、第２のシェルに取り付けられた集中ベーンを有する固定されたハウジングシェルで、ロータフレーム及びロータが取り付けられている。
【0039】
次に、図８～図１１を参照すると、水面下での用途のための組立体１１の別の実施形態が示されている。水中に沈む及び／又は水に浮遊する組立体１１は、一様な断面で、回転駆動ベーン１９を有するテールを有する管状の形状を有することができる。この実施形態では、組立体１１は魚雷に類似した形状を有し、その中で、発電ロータ８１は、ステータ９１の周りの熱放散のために外側シェル１２０の壁の内面に結合されている。図１０は、ロータ８１及びステータ９１をより詳細に示している。ロータ８１は、外側シェル８３の内面から軸方向に内向きに延在する細長いキー８４（図９）を受け入れるように構成された複数のチャネル８２を含む。キー８４は、ロータ８１が外側シェル８３とともに回転するようにチャネル８２に受け入れられる。図８に戻って参照すると、組立体１１は、補強又は防護されたシュラウド又はキャップ８８において、中央固定アーム（図１に示されたフレーム３０の第２のアーム３２など）又はテザー８９の周りに結合された案内システム（図示せず）を有する防護シュラウド又はキャップ８８を有するノーズ８７を有する。キャップ８８は、キャビテーション気泡を生成して、水Wと回転組立体１１との間の抗力を減らすように構成することができ、その深さは、内部浮力の制御及びテザーケーブルによってさらに決定され、すべての回転及び駆動構成部品は、海洋生物を傷つけることを減らし、組立体１１への衝突損傷を減らすために軟らかい樽型の材料に覆われる。この例の組立体１１は、水Wの流れが変わると組立体１１を動かすことができるテザー８９を用いて地面又は岸に結合される。すなわち、水Ｗの流れの方向が変わると、テザー８９は、組立体１１を水の流れとともに動かして、最大の電気エネルギーを生成するような向きにすることができる。例えば、組立体１１は、水Ｗの流れが岸Ｓの方向にある（例えば、水Ｗの波が岸Ｓの方に動く）とき、岸Ｓの方に延在し、その方を向き、水の流れが岸Ｓから離れる方向にある（例えば、水Ｗの波が岸Ｓから引く）とき、組立体は、岸Ｓから離れるように延在し、その方を向く。
【0040】
次に、図１２～図１３を参照すると、システム１０の別の例が示されている。システム１０は中空の外側シェル１２０を有する組立体１１を含み、外側シェル１２０は、外側シェル１２０のテール又は下流端近くで第１のシェル１３に複数の駆動ベーン１９を有する。回転シールキャップ８８が、外側シェル１２０のノーズ又は反対側の上流端近くで第２のシェル１６に結合される。キャップ８８は中心孔を有し、アームの静止接続体端部３６（図１に示された第２のアーム３２参照のこと）又はテザーはこの中心孔に挿入され、それに続いて、軸受１２２がキャップ８８の内側部分に取り付けられる。静止結合装置２３は、フェルール型装置１２４を用いて接続体端部３６に取り付けられ、直線状の歯車面を有するステータ９１に取り付けられ、それによって、ステータコイル９３をステータコア９２に沿って配置することができ（図４）、必要に応じて組立体１１を調節するために、組立体１１を動かすことができる装置又は管理者と通信する結合装置２３に取り付けられた制御器によって制御することができる。外側シェル１２０の内側のキー８４は中心軸２０に平行に直線的に延在し、ロータ８１が外側シェル１２０とともに回転し、ステータ９１の周りを回転するように、ロータ８１のチャネル８２に受け入れられていることに留意のこと。
【0041】
特定の例では、流体の流れから電気エネルギーを生成するためのエネルギー生成システムは、内部空間及び中心軸を画定する外側シェルと、中心軸に沿って内部空間に延在する固定された発電機コイルステータと、ステータを取り囲み磁石を有するロータとを有するエネルギー生成組立体を含む。ロータは外側シェルに結合され、外側シェルは、ロータがステータに対して回転し、それによって電気エネルギーを生成するように、流体の流れによって回転させられるように構成される。外側シェルは、外側シェルから延在する複数の駆動ベーンを含むことができ、流体の流れが駆動ベーンに沿って流れると、駆動ベーンは、外側シェルを回転させるように構成することができる。特定の例では、駆動ベーンは外側シェルに取外し可能に結合される。特定の例では、外側シェルは、第１の直径を有する第１の端部、及び第１の直径より大きい第２の直径を有する反対側の第２の端部を有する円錐形の第１のシェルと、第１の直径を有する第１の端部、及び第１の直径より小さい第２の直径を有する反対側の第２の端部を有する円錐形の第２のシェルとを有する。第１のシェルの第２の端部は、第２のシェルの第１の端部の方に向けられる。特定の例では、第１のシェルは、第１のシェルの第２の端部から延在する第１の環状部材を有し、第２のシェルは、第２のシェルの第１の端部から延在する第２の環状部材を有する。第２の環状部材は第１の環状部材にオーバーラップし、それによって環状のカラーを画定する。特定の例では、第１の環状部材と第２の環状部材は、第１のシェルと第２のシェルとの間に水密シールが形成されるように互いに係合する。特定の例では、第１のシェルと第２のシェルとの間に水密シールが形成されるように、第１の環状部材と第２の環状部材との間にＯリング１４０が受入れられる。
【0042】
特定の例では、エネルギー生成組立体は結合装置を有し、結合装置は、回転する外側シェルに対して静止し、生成された電気エネルギーを組立体から流すことができる。特定の例では、エネルギー生成組立体は、ステータと結合装置との間に結合されたねじり無しの取付ケーブルを有する。特定の例では、固定された構造体、及び固定された構造体から延在するフレームは、エネルギー生成組立体を地面に固定する。特定の例では、フレームは、固定された構造体から延在する第１のアームと、流体の流れに平行な方向に第１のアームに対して横切る方向に延在する第２のアームとを有する。特定の例では、エネルギー生成組立体によって生成された電気エネルギーをエネルギー生成システムから送ることができるように、導電性ケーブルはエネルギー生成組立体に結合され、第１のアーム及び第２のアームに沿って延在する。特定の例では、流体の流れは上流から下流方向であり、第１のアームは、流体の流れに対して横切る方向に延在し、第２のアームは、第１のアームに対して上流から下流の方向に延在する。特定の例では、フレームと組立体が固定された構造体に対して枢動することができるように、第１のアームは固定された構造体に枢動可能に結合される。特定の例では、第１のアームは、固定された構造体に結合された第１の端部と、流体の流れの中で垂直方向に動いて電気エネルギーを生成するように構成された二次エネルギー生成器に結合された反対側の第２の端部とを有する。第２のアームは、二次エネルギー生成器に結合された第１の端部と、エネルギー生成組立体に結合された反対側の第２の端部とを有する。
【0043】
特定の例では、エネルギー生成組立体は、流体の流れの中に沈められるように構成される。特定の例では、外側シェルは管状であり、流体の流れの中の破片から組立体を保護するキャップを有する。組立体を地面に結合するためにテザーを設けることができる。特定の例では、本システムは、組立体を岸からより近くに又はより遠くに配置して所望の流体流れに入れるための延長システムを含むことができる。
【0044】
特定の例では、流体の流れからエネルギーを生成するための方法は、エネルギー生成組立体に沿う流体の流れがエネルギー生成組立体にエネルギーを生成させるように、流体の流れにエネルギー生成組立体を配置するステップを含む。エネルギー生成組立体は、内部空間及び中心軸を画定する外側シェルと、中心軸に沿って内部空間に延在するステータと、ステータを取り囲み磁石を有するロータとを備える。本方法は、ロータが外側シェルとともに回転するようにロータを外側シェルに結合するステップと、ロータがステータに対して回転して電気エネルギーを生成するように、流体の流れによって外側シェルの回転を可能にするステップとを含む。本方法はまた、固定された構造体及びフレームを用いてエネルギー生成組立体を地面に固定するステップであって、固定された構造体が地面に固定され、フレームが固定された構造体から組立体に延在する、ステップを含むことができる。
【0045】
本説明では、簡潔さ、明瞭さ、及び理解しやすさのために特定の用語を使用してきた。このような用語は、説明する目的のために用いられ、広く解釈されることを意図しているので、これらの用語から、従来技術の要求を越えて不必要な限定を推定するべきではない。本明細書に説明された様々な装置、システム、及び方法ステップは、単独で使用されてもよいし、他の装置、システム、及び方法と組み合わせて使用されてもよい。様々な均等物、代替物、及び改造物が添付の特許請求の範囲内で可能であることが予想されよう。
【0046】
本説明は、最良の態様を含む例を用いて本発明を開示し、また、当業者の誰もが本発明を製作及び使用できるようにしている。本発明の特許性を有する範囲は、特許請求の範囲によって規定され、当業者が想到する他の例を含むことができる。このような他の例は、特許請求の範囲の文言と相違ない構成要素を有する場合、又は特許請求の範囲の文言と実質的に相違ない等価の構成要素を含む場合、特許請求の範囲内であることを意図されている。
【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】
【国際調査報告】