(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体の流れの運動エネルギーを変換する方法であって、水中翼（１）が水中翼（１）の揚力に応じて最上レベル（ｈ１）と最下レベル（ｄ１）の間で前記液体の流れに対して垂直の方向（１２，１３）に周期的に動作できるように、前記液体の流れ内に配置され、
−前記水中翼（１）の中に空気の体積（７）を配置するステップと、
−動作可能でロック可能な端部壁（９）を前記水中翼（１）に提供するステップと、
−前記水中翼（１）が下向き方向で力を受けるように、前記水中翼（１）の揚力を制御するステップと、
−前記水中翼（１）が下向きに動作している限り、前記水中翼（１）の中の圧縮性流体を圧縮できるようにするステップと、
−前記水中翼（１）が上向き方向で力を受けるように、前記水中翼（１）の揚力を制御するステップと、
−前記水中翼（１）が上向き方向に動作している間、前記圧縮性流体が膨張するのを防止するステップと、
−前記水中翼（１）が前記最上レベル（ｈ１）にある場合に、前記圧縮された流体の位置エネルギーを前記水中翼（１）の中の前記空気の体積（７）から除去するステップとを特徴とする方法。
【請求項２】
−前記水中翼が前記最上レベル（ｈ１）にある場合に、第１の圧力で前記水中翼（１）に接続された圧力タンク（１００）内に圧縮性流体を閉じ込めるステップと、
−前記水中翼（１）が前記最下レベル（ｄ１）にある場合に、第２の圧力で前記圧力タンク（１００）内に前記圧縮された流体を閉じ込めるステップとを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記圧縮性流体が空気であり、前記位置エネルギーが、更に輸送及び販売されるために加圧空気として取り出されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
水面で発電機（２４）に接続されたタービンの入口に前記第２の圧力を接続することによって、前記水中翼（１）から前記位置エネルギーを取り出すことを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項５】
前記周期的動作を使用して、前記水面にて発電機のステータ内のロータに接続されたプーリ（２５）を駆動することを特徴とする、請求項１から４までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
液体の流れの運動エネルギーを変換する装置であって、水中翼（１）は、該水中翼（１）が最上レベル（ｈ１）と最下レベル（ｄ１）の間で前記液体の流れに対して垂直の方向（１２，１３）に動作できるように、前記液体の流れ内に配置され、前記液体の流れの方向に対して垂直の方向（１２，１３）に前記水中翼の揚力を制御する制御手段（１４，１５，２３）を備え、前記水中翼（１）が内部の空気の体積（７）を備え、前記水中翼（１）が管（１２１）を介して圧力タンク（１００）に接続され、前記圧力タンク（１００）が、圧縮性流体の入口と、流体が前記入口を通って流れるのを防止又は許容するような構成である少なくとも１つの弁（１２０）と、雰囲気圧が上昇すると前記圧力タンク（１１０）の内側へと移動するように構成されたピストン（１１０）と、内部位置（１０２）で前記ピストンをロックする手段とを備えることを特徴とする装置。
【請求項７】
前記圧縮性流体が空気であり、前記装置が、加圧空気を前記水中翼（１）から搬送する手段（１２０，１２１）をさらに備えることを特徴とする、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記水中翼（１）が、前記水面にて発電機のステータ内のロータを駆動するプーリ（２５）に、ワイヤによってさらに接続されることを特徴とする、請求項６又は７に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水中翼を使用して液体の流れの運動エネルギーを変換する方法及び装置に関する。好ましい実施形態では、水中翼の周期的垂直運動を使用して、空気を繰り返し圧縮し、水面で、又は水面付近で加圧空気を放出する。
【背景技術】
【０００２】
今日の主要な問題の１つは、化石燃料や他の再生不可能なエネルギー源と比較して十分競合可能な価格で再生可能エネルギーを提供することである。
【０００３】
本発明は、液体、特に水の自然な流れの運動エネルギーを使用可能な形態に変換することを目的とする。これらの自然な液体の流れは河川、小川、潮流、海流又は任意の他の液体、特に水の流れを含んでもよい。
【０００４】
第１の例として、地球の海流は膨大な量の運動エネルギーを含んでいる。世界には、３ノットを超える速度を有する２つの海流がある。メキシコ湾流と黒潮である。メキシコ湾流は、３０，０００，０００ｍ３／秒（３０Ｓｖ）と８０，０００，０００ｍ３／秒（８０Ｓｖ）の間の速度で水を搬送する。メキシコ湾流の速度は地形の状態とともに変化する。メキシコ湾流は最大で２００ｋｍの幅があるが、２ｍ／秒（５ノット）を上回る速度が生じる中心部は９０ｋｍの幅である。
【０００５】
メキシコ湾流は季節的変動が小さく、これはエネルギーが１年中一定であるということを意味する。メキシコ湾流は、地球の回転によって引き起こされるコリオリの効果で動く。
【０００６】
メキシコ湾流はフロリダ沖で最高速度に達し、中心で７．７５ｍｐｈ（６．７３ノット）のピーク速度である。また、この海流は３００メートルから約１２００メートルの深さを有する。
【０００７】
動いている水のエネルギー量は、言うまでもなく空気の場合より大きい。何故なら、水は空気の８６０倍の密度を有するからである。
【０００８】
幾つかの先行技術は、何らかの形態の回転ホイール、例えば発電機を駆動するプロペラ又はタービン羽根を潮流、河川などに挿入して、ロータの運動エネルギーを電流及び電圧に変換することに基づいている。海流中でこのような回転ホイール、プロペラ又はロータのブレードを保持するには、幾つかの機械的解決法がある。一般的な手段は、海底に装着したフレーム、又は錨による海底への係留設備を含み、多くの場合、水／流れの中で発電機を安定させるためにバラストを備える。
【０００９】
このような方法で変換することができるエネルギーの量には限界がある。この限界は、プロペラブレード又はロータブレードの面積によるものである。何故なら、発生するエネルギーと面積が正比例するからである。プロペラブレードの面積は下式によって与えられる。
【数１】
0005570606.tif 000002
Ｚ＝ブレードの数
Ｃ（ｒ）＝翼弦
【００１０】
液体の流れから得られる力（ＫＥ）は、速度及び面積とともに増大し、したがって下式になる。
【数２】
0005570606.tif 000003
ａ＝面積
ρ＝密度
Ｕ＝速度
【００１１】
したがって、液体の流れから回収する運動エネルギーを多くするには、プロペラ又はタービンの面積を大きくしなければならない。これにより、機器及び係留設備にかかる力も増大する。大きすぎる力が機器にかかることを回避するために、変換されるエネルギーが制限される。以上から明白であるように、先行技術のこれらの方法は、十分な量のエネルギーを発生する際に未だに大きな問題に直面している。ホイール、ロータブレード、又はプロペラを使用しても、市場の要件に対して、及び費用便益比に対して、発生するエネルギーが少なすぎる。
【００１２】
これらの欠点は、プロペラ又はタービンではなくて翼又はフォイルを使用することによって克服することができる。
【００１３】
ノルウェイ特許第３２６９４２号は、水の流れからのエネルギー、好ましくは電流を発生する装置を開示している。装置は、少なくとも１つの翼又は水中翼を備えている。水中翼は、第１の折り返し点と第２の折り返し点の間で往復運動するために支持構造に動作可能に装着される。回動装置は、流体の流れの方向に対して水中翼の迎え角を変化させるのを助ける。
【００１４】
米国特許第６２７３６８０号は、流れの中に配置された複数の薄いフォイル（エアロフォイル又は水中翼）によって、流体の流れの運動エネルギーを使用可能なエネルギーに変換する装置を示す。流体の速度を上げることによって効率を増大させるために、装置の周囲に障壁を配置してもよい。フライホイールのシステムを使用して、フォイルの慣性を増大させる。フォイルの翼列を機械的に振動させて、エネルギーを流体に伝達してもよい。
【００１５】
国際特許出願第９４／２１９１４Ａ２号は、調整可能な翼の形状のフロー体を示す。翼の輪郭及び体積を調整することができる。
【００１６】
さらに、先行技術の方法は一般的に、発電方法を開示している。したがって、先行技術の方法で得られるエネルギーの制限量を全く考慮しなくても、効率の損失が可能な限り最小の状態でエネルギーを搬送可能にすること（エネルギーキャリア）の問題が残っている。既知の方法で例えば蓄電池又は水素などのエネルギーキャリアに変換することにより、変換する毎にエネルギーの損失が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】ノルウェイ特許第３２６９４２号
【特許文献２】米国特許第６２７３６８０号
【特許文献３】国際特許出願第９４／２１９１４Ａ２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
したがって、本発明の目的は、現在の化石燃料の消費に取って代わることができるのに十分な量のエネルギーを提供する再生可能な代替方法を提供することである。
【００１９】
別の目的は、輸送中にエネルギ変換や再充填を１回又は複数回行なうことによって、有意の量のエネルギーを失わずに発生した再生可能エネルギーを消費者へと搬送することである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
これは、液体の流れの運動エネルギーを変換する方法を提供することにより、請求項１に従って達成され、フォイルは、フォイルがフォイルの揚力に応じて最上レベルと最下レベルの間で液体の流れに対して垂直の方向に周期的に動作できるように、液体の流れ内に配置することができ、方法は、
−フォイルが最上レベルにある場合に、第１の圧力でフォイルに取り付けられた圧力タンク内に圧縮性流体を閉じ込めるステップと、
−フォイルが下向き方向で力を受けるように、フォイルの揚力を制御するステップと、
−フォイルが下向きに動作している限り、圧縮性流体を圧縮できるようにするステップと、
−フォイルが最下レベルにある場合に、第２の圧力で圧力タンク内に圧縮された流体を閉じ込めるステップと、
−フォイルが上向き方向で力を受けるように、フォイルの揚力を制御するステップと、
−フォイルが上向き方向に動作している間、圧縮性流体が膨張するのを防止するステップと、
−フォイルが最上レベルにある場合に、圧縮された流体の位置エネルギーを圧力タンクから除去するステップとを含む。
【００２１】
本発明は、また、この方法を実行する装置も含む。
【００２２】
好ましい実施形態では、空気を圧縮し、後で膨張させる。圧縮プロセスは、空気が水中翼に閉じ込められている時に起こり、水中翼は液体、好ましくは移動している水中に沈降し、水の流れの運動エネルギーが、水中翼の沈降及び上昇のために使用される。空気は沈降中に自然に圧縮され、上昇する前に圧縮された容積内に捕捉される。
【００２３】
以上から明白なように、エネルギーは、海流中に存在する質量の運動によって表され、すなわちクリーンで再生可能な形態である。このエネルギーは１年間を通して安定しており、地球全体のエネルギー需要を賄うほど十分大量に存在する。
【００２４】
したがって本発明は、本発明によって発生させることができる大幅に大量のエネルギーによって、先行技術の方法と比較して環境のバランスシートが大幅に改善されることを意味する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
添付図面に関して、本発明をさらに詳細に説明する。
【図１】圧縮空気による圧縮及び浮上のサイクル中の、少なくとも１つの圧力タンクを有する翼又は水中翼の略図である。
【図２】正又は負の揚力を提供するために迎え角を使用する方法を示す略図である。
【図３】テンションバーの使用を示す。
【図４】ひいては電気エネルギーに変換することができる回転を生成するために、ワイヤ及びプーリを併用することを示す。
【図５】一般的な翼を示す。
【図６ａ】翼の周期的運動の様々な段階における圧力タンクの略図である。
【図６ｂ】翼の周期的運動の様々な段階における圧力タンクの略図である。
【図６ｃ】翼の周期的運動の様々な段階における圧力タンクの略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１は方法を図示し、流れ（６）を有する液体（１０）中に配置された水中翼（１）を示す。気体、有利には空気の体積（７）が、水中翼（１）内に有利に配置される。空気の体積は、下方に働く力が気体の体積によって引き起こされる浮力より大きくなるように、水中翼の下方に働く力（１２）に合わせて調整される。迎え角（２）は、下方に働く力及び下向きの運動を提供するように調整される。したがって、水中翼（１）は沈降し、空気の体積は、水中翼（１）の瞬間的深さに対して体積Ｖ２（７）まで圧縮される。これは、端部壁（９）が周囲の液体圧力によって内側に押された場合に生じる。体積Ｖ２は、開口（１３）を通って入る周囲の水によって置換される。体積（８）Ｖ３は深さに比例して膨張する。水中翼が深く運ばれるほど、それが曝される圧力は上昇し、これによりＶ２が対応して減少する。
【００２７】
空気の体積が、その受ける深さの増大に反比例して減少することによって、促進効果が得られる。
【００２８】
フォイルが所期の深さ（ｄ１）（１１）に達すると、水中翼が揚力を得て上昇するように、迎え角が変更される。フォイル体積Ｖ２（７）の壁（９）は、機械装置によってロックされる。すなわち、ロックによって体積が膨張しないので、空気の圧縮圧力が維持される。したがって、上昇中に空気はエネルギーキャリアになる。
【００２９】
水中翼は、最終的に表面（４）に向かって上昇する。水中翼が表面（４）又は所定の深さ（ｈ１）（３）に達すると、圧力タンクＶ２（７）は、有利には、加圧空気を輸送用容器に搬送するために導管及び／又はパイプに接続され、又は後でエネルギーを使用するためにパイプラインと接続されている。
【００３０】
上述し、図１に図示したような水中翼を液体の流れの中に設置することによって、フォイル自体、フラップ、又は支持体により、又はフォイルの形状の設計により迎え角を調整して揚力又は下方に働く力を生成することができる。その設計は、添付図面及び例では対称の水中翼形状として図示されているが、フォイルが対称であることは必要条件ではない。非対称のフォイルも使用することができる。水中翼の形状は具体的な用途によって決定される。
【００３１】
図２から図４は好ましい実施形態を図示している。
【００３２】
幾つかの異なる代替的な機械装置を適用して、フレーム組、テンションバー、錨／係留設備など、沈降及び浮上のサイクルにおける水中翼の経路を設けることができる。装置への接続は、液体の流れに対する水中翼の迎え角を調整できるように設計される。
【００３３】
図２は、水面プラットホーム（１９）に接続され、海底（１７）に固定されたテンションバー（１８）を示す。水中翼（１）の上面（下方に働く力）、及び下面（１５）（揚力）にある保持点（１４）にて、交互に沈降と上昇のサイクルを実行できるように迎え角（２）が変更される。テンションバー（１８）への取り付けは、グライダ（１６）によって実行される。サイクルは（１４）のリテーナにて開始する。水中翼が所定の深さ（ｄ１）に達すると、リテーナ（１４）は、有利には、圧力で作動する急速解除継手によって解除される。（１５）のリテーナが引き継ぎ、揚力、したがって上昇サイクルが開始するように迎え角が変更される。水中翼がサイクルの頂部に（水面に又は水面近くに）（ｈ１）達し、加圧空気が取り出されると、ワイヤが再度リテーナ（１４）に接続されて、新しい引き下げサイクルが開始する。
【００３４】
図３は、水面プラットホームに接続されて海底に固定された幾つかのテンションバー（２０）の例を示す。水中翼は、テンションバー上で調整可能な保持手段（２１）及びフォイル（２２）の溝によってテンションバー（２０）に接続される。保持装置は、流れの中の水中翼の迎え角（２）を調整できるように設計される。
【００３５】
図４には、上述と同様の液体中で固定されて引っ張られた紐（２６）を示す。水中翼（１）の一方側、及び交互に他方側（１５）にある保持点（１４）にて、沈降（１２）と上昇（１３）のサイクルを実行できるように迎え角（２）が変更される。紐（２６）への取り付けは、リテーナ（２３）によって固定される。接続（２３）によって、経路（２６）がプーリ（２６）の周囲で回転し、運動エネルギーを提供する。この運動エネルギーは装置（２４）によって回収されるが、これは発電機、圧縮機、又は他の既知のエネルギー利用方法でよい。この実施形態により、上述のようにエネルギーを回収することができる。
【００３６】
図５は一般的な翼の要素を図示している。迎え角を調整する代わりに、翼の輪郭を変更して必要な揚力及び下方に働く力を達成してもよい。
【００３７】
図６ａは、ハウジング（１００）及びピストン（１１０）を備える圧力タンクの略図である。ピストン（１１０）はハウジング（１００）に摺動可能に装着され、ハウジング（１００）の内面に接して封止される。図６ａは、ハウジングの内面、ピストン（１１０）及び端部壁（１０３）によって画定された容積が圧縮性流体、例えば空気で充填され、ピストンが端部壁（１０３）から可能な限り離れている状態を図示している。これは、水中翼がその最上位置（ｈ１）にある状態に対応する。ハウジングは弁（１２０）と、供給可能な圧縮性流体が通る入口とを有する。図６ａでは、圧縮性流体を供給するための管が除去され、弁（１２０）が閉じていると仮定する。
【００３８】
ピストン（１１０）は雰囲気圧に曝されている。圧力が上昇すると、ピストン（１１０）が端部壁（１０３）に向かって移動し、雰囲気圧と圧縮性流体の圧力との平衡を維持する。
【００３９】
図６ｂは、最下又は最深位置（ｄ１）にある水中翼に対応する状態を示す。ピストン（１１０）は位置（１０２）にあり、水中翼が水面に向かって上昇を開始した場合、ロック手段がピストン（１０２）の後退（及び加圧流体の膨張）を防止する。
【００４０】
図６ｃでは、水中翼が再度最上位置（ｈ１）にあり、管（１２１）が弁（１２０）に接続されていると仮定する。弁（１２０）が開いて、ピストン（１１０）は、開放弁（１２０）及び管（１２１）を通して加圧流体を排出するために端部壁（１０３）に向かってさらに移動することができる。
【００４１】
後で管（１２１）は、新しい圧縮性媒質、例えば新鮮な空気を提供するために使用することができ、その後、図６ａに示すように管（１２１）を除去して弁（１２０）を閉き、それ故、新しいサイクルが開始する。
【００４２】
追加のエネルギーの利用
上述したように下方に働く力を利用して空気を圧縮することに加えて、水中翼の運動経路に合わせて補助装置を調整することにより、同じ運動を利用して追加の力を抽出することができる。
【００４３】
水中翼が紐、有利にはワイヤに取り付けられている場合は、これを、液体の深い場所で、及び浮動又は沈降した水面プラットホームでそれぞれ係留装置に取り付けたプーリに巻き付けることができる。プーリの回転は仕事を生成する。液体の表面におけるプーリの仕事は、伝達ユニット、例えばシャフトを介してエネルギーを利用する装置、例えば圧縮機又は発電機へと移送される。
【００４４】
水中翼の沈降中、以上で述べたように、空気の体積は深さに比例して減少する。体積が着実に減少することにより、相応して浮力が減少する。下方に働く力が一定になり、速度上昇につながる。このことは、浮力の現象に比例して水中翼に加える荷重を大きくできることを意味し、ひいてはエネルギーを利用する装置に接続されたプーリによって、紐にさらに力を与えることができることを意味する。エネルギーを利用する装置がプーリに加えることができる荷重は、速度が一定に維持された場合にホイールによって生成される追加の仕事に対応する。
【実施例】
【００４５】
揚力又は下方に働く力は、以下のニュートン（Ｎ）単位の力を与える。
【数３】
0005570606.tif 000004
Ｃｔ＝揚力係数
Ｓ＝水中翼の面積
Ｒｈｏ＝液体
Ｕ＝速度
【００４６】
揚力係数の計算に係わるパラメータが図５に示されている。
Ｃ＝翼弦長
ｆ＝反り
ｔ＝厚さ
ｋ＝反り曲線
ＬＥ＝前縁部
ＴＥ＝後縁部
１）揚力係数は下式によって与えられる。
【数４】
0005570606.tif 000005
２）さらに、揚力係数は下式によって与えられる。
【数５】
0005570606.tif 000006
３）迎え角に対する揚力係数は下式によって与えられる。
【数６】
0005570606.tif 000007
４）水面に与える効果は下式によって与えられる。
【数７】
0005570606.tif 000008
５）ゼロ方向角補正は下式によって与えられる。
【数８】
0005570606.tif 000009
６）抵抗及び揚力誘導抗力によって引き起こされる抗力は下式によって表される。
【数９】
0005570606.tif 000010
７）ラムダ（Ｌａｍｂｄａ）及びゼータ（Ｄｚｅｔｔａ）は下式によって表される。
【数１０】
0005570606.tif 000011
８）これは以下の条件である。
【数１１】
0005570606.tif 000012
【００４７】
水中翼は、連続的に動作し、それと同時に荷重、好ましくは空気を搬送する目的で、液体の流れに浸漬される。力は、下方に働く力又は揚力として以下の実施例によって示すことができる。
Ｓ＝１０００ｍ２
Ｃｔ＝１．３３
Ｕ＝１．７ｍ／秒（対称のフォイル）
【００４８】
以下の揚力／下方に働く力が得られる。
【数１２】
0005570606.tif 000013
【００４９】
これで、液体の流れが１．７ｍ／秒又は３．３ノット以下であっても大きい力を達成できるようにすることができる。メキシコ湾流のような海流は６．７３ノットになるが、以下の実施例では、慎重にするために１．７ｍ／秒を使用する。以上の例示的輪郭及び面積の水中翼は、以下の体積を有することができる。
Ｖ＝Ａ＊Ｌ＝２２．５ｍ２＊１００ｍ＝２２５０ｍ３
Ａ＝面積
Ｌ＝長さ
【００５０】
この力をエネルギーに変換するために、荷重、好ましくは空気が提供され、これは水中翼によって、又は水中翼内に担持されたフォイル又はシリンダ又は同様の装置内の空気体積であることが好ましい。浮力は、アルキメデスの原理により、押しのけられた流体の質量に相当する。
【数１３】
0005570606.tif 000014
ρｏ＝物体の密度
ρｆ＝流体の密度
【００５１】
正味浮力は下式によって与えられる。
【数１４】
0005570606.tif 000015
ｍ＝質量
ｇ＝重力加速度
ρ＝密度
Ｖ＝体積
【００５２】
本明細書で開示した沈降を達成するために、下式を演繹する。
【数１５】
0005570606.tif 000016
これは下式になる。
【数１６】
0005570606.tif 000017
【００５３】
例えば毎秒１メートルの速度で１ｍ３の空気を引き下げるためには、力が１００００ニュートンを超えねばならない。上記理論的実施例では、２０２ｍ３の空気を引き下げることが可能である。空気が配置されるレベルがますます深くなる結果として空気が圧縮されるので、体積、したがって荷重が減少し、それにより速度上昇が達成される。すなわち、圧縮空気が得られ、これは位置エネルギーとなる。フォイルがその空気の積荷とともに所定の深さに達すると、フォイルの迎え角が変更されて、水面に向かって戻る。これで、空気はボイルの法則で表される圧力を有することになる。
【数１７】
0005570606.tif 000018
【００５４】
上述したように、空気は沈降中にその体積を減少させ、上昇時には機械的ロックイン又は機械装置に押し込まれている袋によって圧力を維持する。これは、例えば空気を含むシリンダ又は室が、雰囲気圧によって内側に移動できる端部壁を有するので達成することができる。それと同時に、これらの端部壁は、体積が特定のサイズに達し、水中翼が所定の深さに達すると、所定の位置にロックされる。ロックは、ばね荷重式ブッシュ及びガスケットなどによって実行することができる。ピストン様の装置を使用することができ、水中翼の一方又は両方の端部壁は、空気の体積が減少するにつれて相互に近づく。このような装置は、機械装置の一般的設計の現在の先行技術に入り、したがってこれ以上は説明しない。減少した空気の体積は、例えば沈降中に空気を押しのけた水によって置換される。水は、開口を通して水中翼に入る。以下の図１に関する詳細な説明を参照されたい。
【００５５】
フォイルが水面又は所定の深さに達すると、これは有利にはフレームに入れられ、パイプ／導管の継手により、加圧空気がさらに輸送するために貯蔵タンクへと確実に移送される。あるいはフレーム構造は、航海交通への障害物を回避するために、水中に集中させることができる。現在の海上石油事業技術は、これらの作業をすべて水深の浅い場所で実行し、水中の船体にある接続部によって船舶へと取り出すことができる。
【００５６】
加圧空気の取り出しの実行は、実際の地形状態及び海岸からの距離によって決定される。
【００５７】
荷重として空気を使用することにより、運動エネルギーから加圧空気へと直接変化し、これはひいては優れたエネルギーキャリアになる位置エネルギーである。最も頻繁に使用される現在のエネルギーキャリアは石油、蓄電池、水素及び木材である。加圧空気も良好なエネルギーキャリアであるが、ほとんど使用されていない。加圧空気は、金属に取って代わることができ、重量を大幅に削減する炭素フラスコ／加圧容器に関する技術としての方が実現されている。現在の機械類は大部分が加圧空気によって駆動することができる。例えば燃料として加圧空気で十分に作業する自動車がある（ｗｗｗ．ｔｈｅａｉｒｃａｒ．ｃｏｍ参照）。
【００５８】
この方法で獲得されるエネルギーは、以下の変数、すなわち面積、速度及び質量によって決定され、これは加圧空気に転換することができる。加圧空気中のエネルギーの量は、空気が沈降した深さに比例する。加圧空気中のエネルギー（仕事）の量は、下式によって表される。
【数１８】
0005570606.tif 000019
Ｐ０＝タンク中の圧力
Ｖ０＝体積
Ｐａ＝大気圧
【００５９】
上述したように、メキシコ湾流は８００メートルの深さまでずっとその速度を保持している。例えば、深さ３００メートルにおける１ｍ３の空気当たりの位置エネルギーは、上式を使用して、
３．９８ＫＷｈとなる。
【００６０】
１時間当たりのエネルギーの量は、沈降／浮上のサイクルの速度、したがってサイクルを終了できる時間によって決定される。１ｍ／秒の平均速度で下式のようになる。
【数１９】
0005570606.tif 000020
ｈ＝深さ（ｍ）
Ｕ＝速度（ｍ／秒）
Ｔ＝（３００×２）／１）／３６００＝０．１６６６６６７時間
【００６１】
これにより、Ｎｂｒ＝１／０．１６６６６７＝１時間当たり６．０サイクルの沈降／浮上になり、以下の毎時仕事量、すなわち３．９８×６．０＝空気１ｍ３当たり２３．８８ｋｗｈで、これで２１６ＭＷｈ／年／ｍ３が得られる。
【００６２】
実施例：面積
先行技術の方法は、液体の流れ及び／又は液体の圧力の結果として（海中風車として）回転するブレード／プロペラに基づく。これは、特にシャフト及びプロペラ支持部にかかる機械的負荷により、利用できる面積のサイズを制限する。これは、費用対効果が大きい方法でエネルギーを捕捉する機会を制限する。
【００６３】
本発明の利点：
シャフトの周囲のトルク、要素の緩みなどの深刻な問題を生ぜずに、非常に大きい水中翼の面積を液体の流れ内に配置することができる。水中翼が浸漬される液体は、自然に支持体となる。したがって本発明により、回転する解決法と比較して面積を大幅に大きくすることができる。
【００６４】
実施例：可動部分
先行技術の方法は通常、回転する要素を利用し、これが発電機などを駆動する。このような機械的解決法は、可動部分に多大な磨耗を引き起こす。
【００６５】
本発明の利点：
水中翼は回転する要素又は対応するシャフトがなく、可動部分は少ない。これは、現在知られている技術と同等の機械的問題を受けない。単純性により投資額の減少も意味し、したがって再生可能エネルギーをより少ない費用で生産する可能性が上がり、環境の均衡に利益を与える。
【００６６】
実施例：歩留まり及びエネルギー変換
既知の方法は、液体の流れの力を回転する機器及び発電機を介して伝達する。回転運動及び力を介して電気を提供する場合、自動車を動かすためには、エネルギーを再度何らかの形態のエネルギーキャリア、例えば蓄電池又は水素へと変換しなければならない。これは、エネルギーの大きい損失及び歩留まりの低下を意味する。
【００６７】
典型的な風車は現在、２ＭＷ（名目）の効果を有する。風車の歩留まりは下式によって計算される。
【数２０】
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【００６８】
風が激しい特に適切な位置では、年間平均として名目値の約７０％（ω０）の動作可能時間及び６０％（ω１）の風速を予想することができる。
【００６９】
また、所与のエネルギーキャリアへの変換に関する歩留まりがある。これは、選択されたエネルギーキャリアに応じて変化するが、どのような状況でも６０％（ω２）を超えず、下式のようになる。
Ｗ＝０．７＊０．６＊０．６＝０．２５２
【００７０】
本発明の利点：
エネルギーは１段階でエネルギーキャリア、すなわち空気へと変化し、したがってはるかに良好な歩留まりになる。加圧空気を発生する場合の損失は、熱伝達の形態で生じる。周囲の海からほぼ無限の冷却能力が入手可能であるので、圧縮は実質的に等温となり、熱損失が最少になる。
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図６ｃ】
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【図１】
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