(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水体からエネルギーを利用するための装置であって、
−少なくとも二つのダリウス・ロータブレードを有するダリウス・ロータを含み、
−中央軸とダリウス・ロータブレードとを連結する少なくとも二つの連結アームを含み、
そこで該ダリウス・ロータブレードごとに該連結アームの第１の近位部分が中央軸に連結され、
該近位部分から離れたところにある該連結アームの位置は該ダリウス・ロータブレードの第１の位置に連結され、
−該ダリウス・ロータおよび該連結アームは、共通の回転軸の周りで回転可能であり、
−各々のダリウス・ロータブレードは、該ダリウス・ロータブレードの長手方向で該第１の位置から離れたところにある第２の位置において第２の連結アームを経て任意に装置の中央軸に連結され、
−少なくとも該第１の近位部分から離れたところにある、該連結アームの位置と、該ダリウス・ロータブレードの第１の位置との間の連結はヒンジ可能な連結であり、
−各々のダリウス・ロータブレードにおける少なくとも一つの該連結アームにおいて、該連結アームの近位部分と中央軸との間の連結は堅固な連結であり、
そこで、該ヒンジ可能な連結の回転軸は、
−該ダリウス・ロータの回転の軸直角平面に対して３０°未満の角度αであり、
−該ヒンジの近くで、該ダリウス・ロータの回転軸から特定の該ダリウス・ロータブレードの前縁まで続き、該ダリウス・ロータの回転の軸直角平面に位置する線と直角をなす平面に対して１５°未満の角度βである装置。
【請求項２】
単一の前記ダリウス・ロータブレードと、前記第１の近位部分から離れたところにある前記連結アームの位置と、前記中央軸と、から選ばれ、前記ヒンジ可能な連結を経て連結された複数の要素が、相互接触のための単一の接触領域を有する、請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記装置は、第２の連結アームを含み、該第２の連結アームの第１の近位部分は前記中央軸に堅固に連結され、該第１の近位部分から離れたところにある該第２の連結アームの部位は、ヒンジ可能な連結を経て前記ダリウス・ロータブレードの第２の位置に連結される、請求項１または請求項２記載の装置。
【請求項４】
前記中央軸と前記ダリウス・ロータブレードの第１の位置とを連結する少なくとも前記連結アームがウェルズ・ロータブレードである、先行する請求項のいずれかに記載の装置。
【請求項５】
前記第２の連結アームが前記中央軸と前記ダリウス・ロータブレードの第１の位置とを連結するウェルズ・ロータブレードより短い、請求項４記載の装置。
【請求項６】
前記装置は、ｉ）電気を生成する発生機、および、ｉｉ）流体圧を生成する発生機から選ばれる発生機を含む、先行する請求項のいずれかに記載の装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の装置が、波および／または流量が自然に発生する水体に導入される、水体のエネルギーを生成する方法。
【請求項８】
前記第１の位置が前記第２の位置よりも高い場所にある前記ダリウス・ロータブレードの第１の位置と連結される連結アームは少なくともウェルズ・ロータブレードであり、該ウェルズ・ロータブレードは、前記水体の平均水位から下方に向かう波の波高を５分間計測した平均波高の０．５から２．０倍の間の深さ、好ましくは０．８から１．２５倍の間の深さに位置する、請求項７記載の方法。
【請求項９】
少なくとも前記二つのダリウス・ロータブレードの上の先端が水面より上に突き出る、請求項７または請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記回転軸の垂直からの傾き角度を５分間計測した平均値が５°未満である、請求項７から請求項９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
油圧エネルギー、空気エネルギー、電気または水素ガスから選ばれるエネルギーが生成される、請求項７から請求項１０のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水体からエネルギーを利用するための装置に関連するものであり、その装置は、−少なくとも二つのダリウス・ロータブレードを有するダリウス・ロータを含み、−中央軸とダリウス・ロータブレードとを連結する少なくとも二つの連結アームを含み、そこでダリウス・ロータブレードごとに連結アームの第１の近位部分が中央軸に連結され、近位部分の離れたところにある連結アームの位置はダリウス・ロータブレードの第１の位置に連結され、−ダリウス・ロータおよび連結アームは、共通の回転軸の周りで回転可能であり、−第１の位置の離れたところにあるダリウス・ロータブレードの長手方向におけるその第２の位置上の各々のダリウス・ロータブレードは、第２の連結アームを経て任意に装置の中央軸に連結される。
【背景技術】
【０００２】
そのような装置は、ＷＯ０２／４４５５８号から公知である。それは、波エネルギーの有効な利用を可能にする。ダリウス・ロータブレード上で水によって及ぼされる駆動力は、それを回転させるために中央軸に効果的に通されなければならず、それは堅固な構造を必要とする。例えば川、河口または海のような水体からエネルギーを利用する利点は高いエネルギー密度であり、−同時に、そのような装置の問題を構成する。水体からエネルギーを利用するための装置が通常の様々な負荷の他に過酷な気象状況に耐えなければならないので、非常に頑丈な、したがって比較的高価な構造が必要である。
【発明の概要】
【０００３】
本発明は、耐力能力が増加した堅固な構造の装置の提供を目的とする。
【０００４】
このために、本発明は前文に記載の装置を提供し、少なくとも第１の近位部分の離れたところにある連結アームの位置とダリウス・ブレードの第１の位置との間の連結はヒンジ可能な連結であり、−少なくとも一つの連結アームのすべてのダリウス・ロータブレードで、連結アームの近位部分と中央軸線との間の連結は堅固な連結であり、そこにおいて、ヒンジ可能な連結の回転軸は、−ダリウス・ロータの回転の軸直角平面で３０°未満の角度αであり、−ヒンジの頂点でダリウス・ロータの回転軸から特定のダリウス・ロータブレードの前縁まで続き、ダリウス・ロータの回転の軸直角平面に位置する線と直角をなす平面で１５°未満の角度βである。
【０００５】
そのような装置は、一方でダリウス・ロータブレードに及ぼされる駆動力が効果的に中央軸へ動かされる程度に堅固であり、また一方で、ロータブレードの曲げモーメントが特に連結アームへのダリウス・ロータブレードの移行の近くで減らされるので、変化する負荷の処理能力が向上される。本発明は、例えば中空の輪郭のようなダリウス・ロータブレードおよび／または連結アームの補強要素を弱めるダリウス・ロータブレードおよび／または連結アームで配置されたボルトを避けることができ、一方で加えて、流体力学的に低い抵抗の輪郭がヒンジ可能な連結で達成することができるので、簡単な組立と頑丈さとを組み合わせる。好ましくは、すべての連結アームと中央軸との近位部分間のすべての連結は堅固な連結であり、したがって、非常によく曲げモーメントを受けることができるにもかかわらず、非常に強い構造を達成する。装置は例えば、比較的低コストで波エネルギーまたは潮のエネルギーを利用するために使うことができる。
【０００６】
好都合な実施態様によると、要素は、ダリウスブレードから選ばれるヒンジ可能な連結、近位部分の離れたところにある連結アームの位置、および、各々が相互接触のための接触領域を有する中央軸を経て連結される。
【０００７】
ヒンジ可能な連結は、厚さが減少した形をしていることが考えられるけれども、ヒンジ可能な連結は、ダリウスブレードの長手方向が連結アームの接触の領域と関連して移動することができる、あるいは、それに関して回転可能であるように接触の領域を互いに導くことによって構成されることが強度の理由で好ましく、後者の場合、ある領域の接触は凹状であり、他の領域の接触は凸状である。
【０００８】
好都合な実施態様によれば、装置は第２の連結アームを含み、第２の連結アームの第１の近位部分は堅固に中央軸に連結され、および、第１の近位部分から距離をおいた第２の連結アームの位置は、ヒンジ可能な連結を経てダリウス・ロータブレードの第２の位置に連結される。
【０００９】
したがって、より大きい流入面が達成され、結果的により多くのエネルギーを利用することができ、それによって、一方で共に発生するより大きな駆動力は効果的に伝えられ、また一方で曲げモーメントは伝えられない。
【００１０】
好ましい実施態様によれば、少なくとも中央軸とダリウスブレードの第１の位置とを連結する連結アームは、ウェルズ・ロータブレードである。
【００１１】
そのような装置は、波エネルギーを利用することに特に適している。中央軸とダリウスブレードとを連結するウェルズブレードの数は好ましくは、ダリウスブレードと同数、またはその二倍と等しい。後者の場合、第２の連結アームは、またウェルズ・ロータブレードである。
【００１２】
好ましくは、第２の連結アームは、中央軸とダリウスブレードの第１の位置とを連結するウェルズ・ロータブレードより短い。
【００１３】
その場合、ダリウスブレードの下の末端は、装置の回転軸に、上の末端よりも近くに位置する。その場合にはダリウス・ロータブレードと回転軸との間の最も好適な角度は、２５°から３５°である
【００１４】
この実施態様は、特に波エネルギーを利用することに適している。
【００１５】
実際には、本発明の典型的な装置は、ｉ）電気を生成する発電機、および、ｉｉ）流体圧を生成する発電機から選ばれる発電機を有する。
【００１６】
流体として、液体または気体、好ましくは空気を使うことができる。
【００１７】
本発明は水体からエネルギーを利用する方法にも関するものであり、そこで、本発明の装置は波および／または流量が自然に発生する水体に導入される。
【００１８】
波エネルギーを利用するため、適切な水体の平均波高（底と上部との間の）は、年当たり少なくとも５０ｃｍである。
【００１９】
好都合な実施態様は、ダリウスブレードの第１の位置と連結され、その第１の位置が第２の位置よりも高い連結アームは少なくともウェルズ・ロータブレードであり、ウェルズ・ロータブレードは、水体の高さの下の５分の平均波高の０．５から２．０倍の間の深さ、好ましくは０．８から１．２５倍の間の深さに位置することにおいて特徴づけられる。
【００２０】
したがって、波エネルギーを非常に効果的に利用することができる。
【００２１】
好都合な実施態様によると、少なくとも二つのダリウスブレードの先端は、水面より上に突き出る。
【００２２】
したがって、高いエネルギー出力を達成することができる。波を有する水体で、少なくとも二つのダリウス・ロータブレードの上の先端は、年平均の波高の少なくとも二倍、突き出る。
【００２３】
好都合な実施態様によると、５分以上で平均をとった回転軸は、垂直に対して５°未満である。
【００２４】
その方法において、最も高いエネルギー出力が達成される。
【００２５】
方法の好都合な実施態様によれば、油圧エネルギー、空気エネルギー、電気または水素ガスから選ばれるエネルギーが生成される。
【００２６】
水素ガスは、装置によって生成される電気を用いて電気分解によって得ることができる。
【００２７】
用途において、以下の定義が用いられる：ロータは、二つ以上のロータブレードの組立であり、その後者は略してブレードと呼ばれる。
【００２８】
ウェルズ・ロータは少なくとも二つのブレードを含み、ブレードは、ブレードの前縁および後縁によって形成された平面の両側で凸状である。その平面に関して、ウェルズブレードは、好ましくは鏡面対称である。ウェルズブレードは、ウェルズ・ロータの回転軸に関して、本質的に放射状の方向で拡大する。ブレードの平面は、ウェルズ・ロータの回転軸の垂直に対して、多くても１５°、好ましくは多くても５°、より好ましくは０°である。
【００２９】
ダリウス・ロータは、少なくとも二つのブレードを含み、本発明による装置では通常、三つまたは四つのブレードであり、そこで、回転軸の平面のブレードおよび前記平面の回転軸の標準は、多くても６０°、好ましくは多くても４５°の回転軸の角度である。好都合な角度は、例えば０°である（そこで、ダリウスブレードは回転軸と交差しない）。
【００３０】
ブレードの広さ（コードとも呼ばれる）は、輪郭の前方側面と裏面（英語で、前縁および後縁：the leading and trailing edge）との間の最も短い全体の距離である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
本発明は、ここで図面に関して示される、
【図１】図１は、本発明の波エネルギーの使用のための装置の斜視図を示す；
【図２】図２は、図１の装置の詳細の下面図の詳細を横断面において示す；
【図３】図３は、図１の装置の詳細の分解断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
図１は、波エネルギーの使用のための本発明の装置１００を示し、装置１００はダリウス・タイプの三つの第１のロータブレード１０１と、ウェルズ・タイプの第２のロータブレード１０２の形の三つの第１の連結アームとを含む。第１の連結アームとして作用する第２のロータブレード１０２は、電気を生成するために発電機１０５と連結される中央軸１０４にその近端部で堅固に連結される。中央軸１０４の中央線は、ダリウス・ロータブレード１０１および第１の連結アーム１０２全体の回転軸Ａと一致する。第１の連結アーム１０２は、ダリウス・ロータブレードの第１の位置にヒンジ可能に連結されるその末端に近い。以下に、これは、さらに説明される。ここに図示するように本発明の装置の実施態様では、ダリウスブレード１０１は斜めに配置され、連結アーム１２２を経て中央軸１０４に第２の位置で連結される。第２の位置と第２の連結アーム１２２との間の連結、および、連結アーム１２２と中央軸１０４との間の連結は、堅固な連結である。特に多少長い第２の連結アームで、第２の位置と第２の連結アーム１２２との間の連結が同様にヒンジ可能に実行される場合、それは好ましい。
【００３３】
図１に示される装置１００は、先願ＷＯ０２／４４５５８号にて開示されたように、例えば柱（示されず）を用いて海に入れられる。
【００３４】
図２は、下面図における図１の装置１００の詳細の横断面を示す。ウェルズ・ロータブレードの形状を有する第１の連結アーム２０２の近位部分に堅固に連結される中央軸２０４を見ることができる。第１の連結アーム２０２の末端の近くで、第１の連結アーム２０２にヒンジ２２５を経て連結されるダリウス・ロータブレード２０１は位置する。ヒンジ２２５により、回転軸Ｂの周りの第１の連結アーム２０２に関してダリウス・ロータブレード２０１の屈曲が可能になる。図示した実施態様において、これは、回転軸Ａに直角をなす平面に位置している（角度αは０°である）。前記平面において、線Ｂは、回転軸からダリウス・ロータブレード２０１の前縁２３１まで続く線に対して３．５°のピッチ角βを作成する。
【００３５】
図３は、図２のヒンジの分解断面図を示す。ダリウス・ロータブレード３０１、第１の連結アーム３０２、および、ヒンジ３２５を見ることができる。ヒンジ３２５は、第１の連結アーム３０２に堅固に連結される三つの第１の指３４１を有する第１のヒンジ部分３３１と、ダリウス・ロータブレード３０１に堅固に取り付けられる二つの第２の指３４２を有する第２のヒンジ部分３３２とを含む。組み立てられる場合、第２の指３４２は、第１の指３４１の間に位置する。第１および第２の指は、キャッスルナット３７１で固定されるヒンジ・ペン３５１がそれを通じて配置される孔３５０をすべて備える。担持用軸受筒３５２は可動部品間（すなわちヒンジ・ペン３５１、第１の指３４１および第２の指３４２）の摩擦を減らし、これらの間の隙間を限定する。
【００３６】
水による抵抗を下げるため、充填材ブロック３６１、３６２、３６３が提供される。
【図１】
0005452609.tif 000002
【図２】
0005452609.tif 000003
【図３】
0005452609.tif 000004