(57)【要約】  本発明は、電気エネルギーを発生させるための少なくとも１つの発電機と、その発電機に連結され、かつ通過する水の中に少なくとも部分的に延在すると共に、水によって回転するように設定される複数のブレード（２１）を備える駆動軸（５）とを備える、再生水圧エネルギーおよび再生可能水圧エネルギーを発生させるための装置（１）に関する。前記ブレード（２１）は互いにまた駆動軸（５）に沿ってずらされる。さらに、本発明は、前記の本発明装置の複数からなるシステムに関する。
2009522481.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
−電気エネルギーを発生させるための少なくとも１つの発電機（３）と、
−前記発電機（３）に連結され、かつ通過する水（３）の中に少なくとも部分的に延在すると共に、前記水（２３）によって回転するように設定される複数のブレード（２１、２４）を備える駆動軸（５）と、
を備える、再生エネルギーおよび再生可能エネルギーを発生させるための水力発電装置（１）であって、
前記ブレード（２１、２４）が前記駆動軸（５）に沿って互いにずらされて配置されることを特徴とする水力発電装置（１）。
【請求項２】
前記ブレード（２１、２４）がリペラ型に構成されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記ブレード（２１、２４）のピッチを互いに調節可能であることを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記ブレード（２１、２４）の前記間隔が前記駆動軸の長手方向において調節可能であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
前記ブレード面（２２）のピッチが前記駆動軸（５）に対して調節可能であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
前記ブレード（２１、２４）の調節がコンピュータ制御で行われ、前記調節が機械的手段、電気機械的手段、空気圧手段または油圧手段によってなされることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
前記ブレード（２１、２４）が前記駆動軸（５）に取り外し可能に取り付けられることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項８】
前記駆動軸（５）が前記発電機（３）に直接連結されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項９】
前記駆動軸（５）がフレーム（７）に取り付けられることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１０】
前記フレームが、半開放あるいは閉鎖トラフ（１５）に、またはダクト（３５、７７）に配置されることを特徴とする請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
水平に、傾斜してまたは垂直に配置されることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１２】
好ましくはテザー（６３）を有する２つの浮遊物体または浮遊フロート（６１）の間の中央に好ましくは配置されることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１３】
自動方向舵組立体を備えることを特徴とする請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
水流を前記ブレード（２３）の外端に導く案内管または噴射管を含むことを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１５】
前記ブレード（２１、２４）を取り付けた前記駆動軸（５）が高さ調節可能に取り付けられることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１６】
前記駆動軸（５）が枢着されることを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記駆動軸（５）が両端部の軸受で、および前記端部の間の少なくとも１つの別の位置（８７）の軸受で動作することを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１８】
プラスチックまたはセラミックからも製造されるオイルレスの、寿命のために封止された滑り軸受または玉軸受が、前記駆動軸（５）の軸受として設けられることを特徴とする請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記駆動軸（５）がスプライン軸（４０）として設計され、また各ブレード（２１）の取付部がスプライン取付部（４８）として設計されることを特徴とする請求項１〜１８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２０】
好ましくは尖頭プラウ形であり、好ましくは、水面の上部に浮遊するようにまたは前記水面の領域におよび前記水面の下方に配置される丸いデフレクタ（８５）を有する破片スクリーン（８１）が、前記装置の前面に設けられることを特徴とする請求項１〜１９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２１】
メッシュケージが前記装置を囲むように設けられることを特徴とする請求項１〜２０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２２】
１８０°だけずらされた２つの各ブレード（２４）が、流体（３０）を収容する空洞（２８）を有する共通の筒状の形状（２６）を形成することを特徴とする請求項１〜２１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２３】
前記空洞（２８）内の前記流体（３０）が水であることを特徴とする請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
前記流体（３０）が前記空洞（２８）の実質的に半分を満たすことを特徴とする請求項２１または２２に記載の装置。
【請求項２５】
再生エネルギーおよび再生可能エネルギーを発生させるための水力発電システムにおいて、互いに前後におよび／または互いに並んでおよび／または互いに重ねて配置された、請求項１〜２４のいずれか１項に記載の複数の装置（１）を備えることを特徴とする水力発電システム。
【請求項２６】
前記装置（１）の前記駆動軸（５）が自在に相互に連結されることを特徴とする請求項２５に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前段に記載の再生エネルギーおよび再生可能エネルギーを発生させるための水力発電装置に関する。
【０００２】
さらに、本発明は、複数のこのような装置を備える、再生エネルギーおよび再生可能エネルギーを発生させるための水力発電システムに関する。
【背景技術】
【０００３】
１００年以上にわたって、エネルギーを発生させるために、水が用いられてきた。既存の水力発電ステーションの各々は、水流とそれに関連する下り勾配とに応じて設計され、これらに基づいて、ペルトンタービン、フランシスタービンおよびカプランタービンまたはペルトン水車、フランシス水車およびカプラン水車が使用される。さらに、ダクトタービンと、いわゆる水圧スクリューまたはアルキメデススクリューとが知られている。
【０００４】
ここ数年来、さらにはここ数十年来、このような水車およびタービンのこれらの公知の形態がさらに進化することはなかった。
【０００５】
上記のようなこれらの様々な種類のタービンの使用は、一方では、関連する水流によって、他方では、下り勾配または動圧によって指定される。したがって、例えば、下り勾配および圧力は大きいが、それに関連する水流が小さい場合には、ペルトンタービンが使用され、これに対して、下り勾配が小さく、中程度の水流のみが生じている場合には、カプランタービンが使用される。しかし、下り勾配およびそれに関連する水流の両方が小さい場合には、これらの公知の種類のタービンを使用することができない。
【０００６】
これに加えて、関連する水流が異なるかまたは変化した場合、このことは、関連する水流について比較的制限された範囲で設計されるこれらの公知の種類のタービンに関する問題も提示する。関連する水流が大きすぎるかまたは小さすぎる場合には、タービンは機能することができない。
【０００７】
非常に長期間存在してきたものもあるこれらの種類のタービンの効率は上限に達しており、さらに向上する余地がなく、したがって、対応してさらなる進化が促進されることがない。
【０００８】
近年、再生可能源からのエネルギーの発生を実現する必要性が非常に高くなってきたのは、最終的に、化石燃料のコストの急上昇および化石燃料の利用可能性の制約という理由だけではなく、このことを用いれば、温室効果と呼ばれるものを生じさせないという利点が得られる。
【０００９】
公知の水力発電ステーションシステムの欠点は、中国で最近完成した新たな水力発電所から明らかなように、その構造の極端な複雑さにより、自然環境を大きく変化させてしまうことである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の課題は、特に環境への適合性に優れ、かつ構造が簡単で設置が簡単であり、一方、異なる水の利用状況に対して極めて効率的である、再生エネルギーおよび再生可能エネルギーを発生させるための水力発電装置を提供することを目的とする。
【００１１】
さらに、本発明は、対応するモジュール形態用の上記装置を有するシステムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
再生エネルギーおよび再生可能エネルギーを発生させるための水力発電装置は、電気エネルギーを発生させるための少なくとも１つの発電機と、その発電機に連結され、かつ通過する水流によって回転するように設定される複数のブレードを備える駆動軸とを備える。ブレードが駆動軸に沿って互いにずらされて配置されることによって、通過する水によって加えられる圧力が最適に利用され、駆動軸の驚くほど高い回転速度と高いトルクとが得られる。
【００１３】
特に、本発明による装置の回転速度およびトルクは、従来のタービンタイプおよびタービンシステムのものよりも一定している。
【００１４】
再生エネルギーおよび再生可能エネルギーを発生させるための本発明による水力発電装置は、以下のことを含む多くの利点を実現する。
−建設作業を必要とすることなく、設置が簡単かつ容易であること
−電力消費者の近くに配置されることによって、基本的な地域供給が可能になること
−装置が、既存の流動状態に対して万能であり、必要に応じて自動的に適合し、このようにして、本発明による装置の最適化された応答が保証されること
−環境に優しいエネルギー発生であること
−必要なエネルギー供給に最適化されるように、装置を寸法決めでき、例えば、遠方の地域社会等に配置するための大きさに寸法決めされる設備であること
−装置を任意の水流および多様な流動状態に合わせることができること
−ゼロエミッションエネルギー発生であること
【００１５】
有利には、ブレードは、リペラ型に構成され、すなわち、（例えば航空機または船舶を）推進させるために当然使用されるプロペラと同様の形態を有し、これに対して、リペラは周囲の媒体流によって動作される。「リペラ型」という用語は、１つ、２つまたはそれ以上のブレードを備え得るリペラであると理解される。
【００１６】
有利には、本発明によれば、通過する空気流の利用を最適化するようにブレードのピッチを互いに調節可能であり、駆動軸に沿ったブレードのピッチは互いに異なってもよい。
【００１７】
さらに、ブレードの間隔を異なり得るようにまたは一定でないように駆動軸の長手方向に調節可能であることが有利である。
【００１８】
その上、駆動軸に対してブレード面のピッチを調節可能であり、入射空気流の圧力に応じて、また駆動軸の長さにわたって異なり得るように、ブレード面を位置決め可能であることも有利である。コンピュータ制御によっておよび／または機械的手段、電気機械的手段、空気圧手段または油圧手段によって、位置決めを行い得る。
【００１９】
特に、本発明による装置の利点は、本発明による装置を既存の「水力発電図」に最適に適合させることができ、有利には、コンピュータ制御でブレードがずらされるということである。水力発電図は、以下のパラメータ、すなわち、（水流（ｍ３／秒））、下り勾配、流動エネルギーおよび動圧応答を反映し得る。
【００２０】
水力発電図は、必要に応じて、適切なセンサにより駆動軸の長さにわたって得られ、およびブレードのピッチは水力発電図の変化に合わせられ、このようにして、本発明による装置の効率が最適化される。
【００２１】
ブレードが駆動軸に取り外し可能に取り付けられていることによって、損傷したかまたは摩耗したブレードを新しいものに速やかに交換できる。
【００２２】
第１の好ましい実施形態では、駆動軸は発電機に直接連結され、その発電機は直接動作される。その代わりに、適切な変速機を介して駆動軸を発電機に連結することもできる。
【００２３】
駆動軸が例えば長方形のフレームに取り付けられることによって、輸送および設置を容易にするように設計された簡単でコンパクトな構造の全ての利点が達成される。発電機はフレームに取り付けることができることも有利である。
【００２４】
さらに、フレームは、水が制御して誘導される半分または完全に閉鎖されたトラフに配置されることが有利である。
【００２５】
装置自体は水平に、傾斜して、さらには垂直に配置することができるので、その装置を広く使用可能であることが有利である。上記装置は、川または小川のような通常の水流で、傾斜水流で、さらには垂直な滝で使用することができる。
【００２６】
有利には、好ましくは、２つのフロートの間の中央に、本発明による装置を配置でき、好ましくは係留できる。このことの非常に大きな利点は、装置が水に浮遊し、すなわち、本発明による装置を水流に配置して、水流から電気エネルギーを発生させることが可能になることである。このことに加えて、装置は水位に従うので、装置の使用が水位に左右されず、したがって、前記装置を高水位でも使用できるという大きな利点を有する。適切な係留によって、追加手段を必要とすることなく、水流方向の変化に装置を合わせることも可能である。
【００２７】
このことは、有利には自動方向舵組立体を備える装置によってさらに補助される。
【００２８】
さらに、装置が、水流をブレードの外端に導く案内管または噴射管を備え、ブレードへの水流の衝突が最適化されることが有利である。
【００２９】
その上、ブレードを取り付けた駆動軸が高さ調節可能に取り付けられ、この結果、駆動軸に沿って有利に変更し得るように、通過する水流へのブレードの浸漬深度を調節可能であることが有利である。例えば、片側に取り付けられた旋回アームによって駆動軸を旋回させることにより、高さ調節を有利に実現し得る。
【００３０】
上記のように、エネルギーを発生させるための本発明による装置によって、実質的に、振動を発生させる可能性がある回転速度が生じる。したがって有利には、駆動軸は、両方の端部の、およびそれらの端部の間の少なくとも１つの別の位置の、例えば２〜５つの位置の軸受で動作し、この結果、一方では、装置が完全な剛性を獲得し、他方では、駆動軸の回転による振動がほとんど生じないか、さらには全く生じない。
【００３１】
有利には、プラスチックまたはセラミックからも製造されるオイルレスの、寿命のために封止された滑り軸受または玉軸受が、駆動軸の軸受として設けられるが、この理由は、一方では、それらの軸受が、長寿命を有し、他方では、通過する水流によって汚染される危険性がないからである。
【００３２】
さらに、駆動軸はスプライン軸として設計され、また各ブレードの取付部はスプライン取付部として設計されることが有利である。このことにより、駆動軸に動力を滑らかに伝達するためにブレードが駆動軸で安定して動作することを保証しつつ、調節が簡単、有効かつ容易である、ブレードを駆動軸に取り付けるためのシステムが実現される。
【００３３】
水流は流木または葉等の破片を運ぶだけでなく、魚を運んでくることもあり、このことから、破片が、本発明による装置に入ってくることを防止するために、好ましくは尖頭プラウ形破片スクリーンが装置の前面に設けられ、この保護は、装置を囲むメッシュケージによってさらに強化することができる。
【００３４】
ブレードの特に有利な形態は、１８０°だけずらされた２つの各ブレードが、流体を収容する空洞を有する共通の筒形状を形成することによって実現される。この構成において、流体は、空洞を完全に満たさず、好ましくは、ブレードの２つの半部に対称に構成される空洞のほぼ半分だけ満たす。空洞が水平に配置された場合、本質的に同量の流体が空洞の２つの半部にある。ブレードがさらに回転すると、流体は重力によって急加速され、さらにブレードが回転する。複数の筒状のブレードにより、一定の回転速度と実質的に一定のトルクとが実現する。有利には、流体は水であるが、他の任意の適切な流体を使用してもよい。
【００３５】
この形態は、水流が弱い場合に特に適切であるが、この理由は、ブレードを回転させるためには、外部からの駆動エネルギーが少量のみで済むからである。
【００３６】
本発明の他の目的は、再生エネルギーおよび再生可能エネルギーを発生させるための水力発電システムであって、互いに前後におよび／または互いに並んでおよび／または互いに重ねて配置された、請求項１〜２４のいずれか１項に記載の複数の装置を備えることを特徴とする水力発電システムを提供することである。
【００３７】
したがって、このような１つのシステムは、例えば川幅、有効長、水深等のような適用条件に広く適合可能であるようにモジュール式に設計することができる。
【００３８】
さらに、特別な一実施形態では、装置の駆動軸が自在に相互に連結され、このようにして、共通の発電機を駆動する。
【００３９】
さらなる詳細、特徴および利点は、添付図面に基づく以下の説明から理解される。
【００４０】
図面に示されているような同様の構成要素は、以下の説明において、同一の参照番号で示される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
次に、図１を参照すると、再生エネルギーおよび再生可能エネルギーを発生させるための本発明による水力発電装置の基本構成を示す第１の実施形態が示されている。図１に示されているように、本発明による装置１は、例示的態様では変速機４とベルト６とを介して駆動軸５に連結される発電機３を備える。
【００４２】
駆動軸５は、長方形に構成されかつ２つのサイド部材９と２つのクロス部材１１とを有するフレーム７の中央に配置される。さらに、フレーム７は、変速機４と発電機３とを取り付けた付加部１２を備える。
【００４３】
各端部において、駆動軸５は、割り当てられたクロス部材１１に取り付けられた軸受１３で動作する。
【００４４】
図１に示されているように、フレーム７は、細長いトラフ１５に配置され、駆動軸６は、トラフ１５に構成された流路１７の上側の領域に配置される。
【００４５】
さらに、図１から明らかなように、駆動軸５に沿って、プロペラと同一形状の複数のリペラ１９が配置される。各リペラ１９は、水流によって回転するように設定される１８０°だけずらされた２つのブレード２１を備える（図２参照）。既述のように、リペラ１９は１つのみのブレードまたは２つ以上のブレード２１を備えてもよい。
【００４６】
ブレード２１およびリペラ１９のそれぞれは駆動軸５に沿ってずらされて配置される。言い換えれば、１つのリペラ１９のブレード２１は、流れ続ける媒体の最適な力伝達を実現するために、調節可能な角度だけ、次のリペラ１９のブレード２１に対して傾斜する。
【００４７】
次に、図２を参照すると、本発明による装置１が、上方の入口２５からトラフを介して出口２７に下方に水流２３が流れるように傾斜するトラフ１５を有することが概略的に示されている。この水流により、ブレード２１が回転し、このようにして、駆動軸５全体が回転し、この駆動軸が、ベルト６と変速機４とを介して発電機３を駆動する。
【００４８】
次に、図３を参照すると、水２３の上部水位２９が、駆動軸５の下方に位置し、この結果、いくつかのブレード２１のみが水２３に浸漬されることを示した本発明による装置１の概略正面図が示されている。
【００４９】
流路１７は、上部が開口した円形ダクトによって形成される。
【００５０】
さらに、図３には、駆動軸５のレベルが上方または下方に及ぶことができ、図３に示されているようなレベルが最下位レベルであることが概略的に示されている。
【００５１】
次に、図４を参照すると、傾斜するように配置され、そして円形に構成されかつ好ましくはアルミニウム板から製造されたダクト３５を介して水２３が流れることを示した本発明によるダクト装置１の概略側面図が示されている。ダクト３５内には、ブレードを有する駆動軸（図示せず）が収容される。
【００５２】
図４から明らかなように、流入した水２３はダクトの入口断面を完全に満たす。この実施形態では、発電機３を水流で覆うことができる。その代わりに、外側に配置された発電機（図示せず）と自在連結するように、駆動軸を配置できる。
【００５３】
ダクトは、ほぼ均等に間隔を空けて配置された支持部３６に取り付けられる。ダクト３５の出口の下方には出口タンク３７が設けられる。
【００５４】
図４に例示した例示的態様に示されているように、ダクトの入口断面は水流で完全に満たされる。しかし、入口断面が水流で完全に満たされず、ダクトの断面の完全な流れ充填がその後も全く実現しなかった場合でも、本発明による装置は電気エネルギーをさらに発生させる。
【００５５】
次に、図５を参照すると、駆動軸５のリペラ１９のブレード２１を傾斜させた最適な手段が概略的に示されている。
【００５６】
有利には、各ブレード２１は、両矢印３９で示したように回転すべく軸受要素４１で動作するので、それに応じて、通過する水流に対して各ブレード面２２を個別に傾斜させることができる。
【００５７】
さらに、両矢印４３で示したように、駆動軸に沿ってリペラ１９を互いに離間して配置できる。図５に示されているような方法は例に過ぎず、個々のリペラ１９の構成はそれらの実際の設定に対応しておらず、両矢印４５は、例えば、図１と図２に例示されているような前記リペラの回転可能性を示している。
【００５８】
本発明によって達成されるような最適な設定に関するこの方法により、駆動軸に沿った流れの機械的応答が、図５に示されているような同一のブレード２１だけでなく、本発明による装置の最適化を可能にする異なるブレード面を有する異なるブレードも使用する追加の方法で最適に利用される。
【００５９】
次に、図６を参照すると、分解図の形態を示した図７からより明らかなように長手方向のスプライン構成を備えるスプライン軸４０を有する駆動軸５の構造形態の概略斜視図が示されている。２つの軸受シェル４７で分割された軸受要素４１が提供され、前記軸受シェルの各々は、スプライン軸４０のスプラインに噛合してスプライン軸４０を確実に把持する内側スプライン輪郭を有する。
【００６０】
各軸受シェル４７にはマウントブッシュ４８が挿入される。この構成において、ブッシュ４８の軸線は直線であるので、ブレード２１は１８０度だけ正確にずらされて配置される。内側において、マウントブッシュ４８は、各ブレード２１の変速機４９のスプライン形状に確実に噛合するスプライン形状を有する。この確実なスプライン結合により、ブレード２１が、所望のように回転して位置決めされることが可能になり、一方、スプライン軸４０を中心に軸受シェル４７をずらすことにより、１つまたは複数の隣接する対に対して一対のブレード２１をずらすことが非常に簡単になる。ナットおよびボルトを含む従来の締結具５１は、軸受シェル４７を互いに固定し、マウントブッシュ４８を軸受シェルにそれぞれ固定するために使用される。
【００６１】
次に、図８を参照すると、再生エネルギーおよび再生可能エネルギーを発生させるための本発明による水力発電装置の別の実施形態の正面図が示されている。
【００６２】
図１と図２に示されているような実施形態とは異なり、本発明による装置１は、トラフに配置されず、水面に浮遊するポンツーンまたはフロート６１に配置される。フロート６１は、それ自体が、通過する水流の方向を向く程度の自由度をフロート６１に与える例えば係留ケーブルロープの形状に構成されたテザー６３を有利に有する。
【００６３】
図８から明らかなように、駆動軸５のレベルをそのブレード２１と共に、矢印６５で示したように有利に設定することが可能である。
【００６４】
次に、図９を参照すると、例えば、対応する保持支柱７１と７３によって堤防６７の対応する保持レール６９に係留し得るような本発明による本装置１の別の有利な実施形態が示されている。保持レール６９は、適切な締結具７０によって堤防６７に固定される。
【００６５】
さらに、図９から明らかなように、ブレード２１は、ある程度だけ水２３に浸漬される。水位２９が変化したときに、それに応じて、本発明による装置１を両矢印７５で示したように上昇および下降させて、本発明による装置の最適な応答を実現することができる。
【００６６】
その代わりに、堤防に旋回するように取り付けられる対応する旋回アーム（図示せず）で回転するように、本発明による装置を取り付けることも可能である。このことは、極めて簡単な方法および手段によって、水２３の中へのブレード２１の浸漬深度を設定することも、また逆に、浸漬深度が所望のように一定に設定された状態で、存続するような、場合によって変化するような水位２９に装置全体を合わせることも可能にする。
【００６７】
次に、図１０を参照すると、図８に示されている実施形態と同様であるが、ここでは、好ましくは尖頭プラウ形状を有する破片スクリーン８１が前面に設けられたフロート６１を有する実施形態が示されている。流れの方向（矢印８３）に向かう破片は、２つのフロート６１の間の空間に接近しないように破片スクリーンによって脇にそらされる。さらに、特に魚から保護するために、フロート６１の下方に、必要な場合、後部（図示せず）にもネット８４を設け得る。
【００６８】
漂流する破片をそらすために、水面の上部または近傍に浮遊する丸いデフレクタ８５がさらに設けられ、このデフレクタは、好ましくは、水面の流入してくる破片を本発明による装置１から迂回させるような流れの方向を向くことができる。
【００６９】
次に、図１１を参照すると、図１に示されているのと同様のフレーム７を有する本発明による装置１の別の実施形態が示されている。個々に対のブレード２１の間の間隔が対応して設けられることが明らかである。この間隔はほぼ一定に示されているが、異なる間隔を設け得ることも可能である。
【００７０】
さらに、駆動軸５を最小の振動で動作させるための追加の軸受が設けられ、対応する軸受８７は、交差支柱８９によってフレーム７とサイド部材９とに連結される。
【００７１】
次に、図１２を参照すると、図４に示されているのと同様のダクト７７に収容された本発明による装置１の他の実施形態が示されている。支持部７９は装置全体を取り付けるために使用される。ダクト７７を水平に配置することが可能であり、水２３は、魚用の通路を形成するダクト７７の真下および側方に流れる。
【００７２】
ダクト７７が傾斜して配置された場合、ダクト７７の真下の空間９１を魚梯として構成できる。
【００７３】
次に、図１３を参照すると、図４に示されている装置１と同様であるが、ここでは、発電機３がダクト３５の上方に配置され、また矢印９３で示したように支持部７９が高さ調節可能に設計される本発明による装置１の別の形態が示されている。
【００７４】
使用されるベルトはフラットベルト、Ｖ字ベルト、さらにリブ付きベルトであり得る。
【００７５】
次に、図１４を参照すると、図１２に示されている装置と同様であるが、軸受フレーム９５が駆動軸５およびダクト７７の両方を取り付けることと、軸受の両方の脚９７がほぼ９０度の角度をカバーできることを示した本発明による装置のダクト付き実施形態の斜視図が示されている。
【００７６】
次に、図１５〜図１７を参照すると、本発明による装置の代替実施形態が示されている。図１５は斜視図であり、図１６は正面図であり、また図１７は側面図である。次に、図１８ａ〜図１８ｃを参照すると、細長い空洞２８が構成される筒状の形状２６を共に形成する、１８０°だけ互いにずらされたリペラの２つのブレード２４が拡大スケールで示されている。この細長い空洞２８は、雰囲気からシールされ、また空洞２８を完全に満たさず、ほぼ半分だけ満たす流体３０、好ましくは水を含む。流体３０が空洞２８内にほぼ均等に分配されて収容される図１８ａに示されているような水平位置から、筒状の形状２６を形成する一対のブレード２４が、矢印３２で示したような一方の側に回転した場合、流体３０は、重力によって、下降している部分的空洞（図１８ｂ参照）に急激に移動され、対応するブレード２４にトルクが急激に与えられる。図１８ｃは、さらに再び図１８ａに示されているような位置に回転する（以降同様）、最下位置の満たされた空洞２８を示している。
【００７７】
次に、図１９ａ〜図１９ｃを参照すると、図１５〜図１８ｃに示されているような実施形態の変形形態が示されている。ブレード２４の側部および端部には、特に弱い水流においてブレード面をさらに優れたものにする翼型の先端３４が設けられる。
【００７８】
図１５に示されているような螺旋構成から容易に明らかなように、この急激な運動が伝達されて、駆動軸５を回転させる。この装置本来の動的応答により、駆動軸５を回転させるために外部エネルギーをほとんど必要とせず、したがって、この変形形態が、弱い水流における用途に特に適切であることが理解される。
【００７９】
再生エネルギーおよび再生可能エネルギーを発生させるための本発明による水力発電装置は、以下のことを含む多くの利点を実現する。
−建設作業を必要とすることなく、水流への設置が簡単かつ容易であること、したがって、最小の遅延で利用可能になること
−電力消費者の近くに配置されることによって、基本的な地域供給が可能になること
−現場の状況に基づいて、通過する水を最適に利用するために、複数の単一装置によってモジュール式に構成された完全なシステムであること
−装置が、既存の流動状態に対して万能であり、必要に応じて自動的に適合し、このようにして、本発明による装置の最適化された応答が保証されること
−環境に優しいエネルギー発生であること
−必要なエネルギー供給に最適化されるように、装置を寸法決めでき、例えば、遠方の高山地帯等に配置するための大きさに寸法決めされる設備であること
−装置を任意の水流および多様な流動状態に合わせることができること
−ゼロエミッションエネルギー発生であること
−実施形態に応じて、特に低雑音動作のために前記実施形態をカプセル化できること
【００８０】
これまでの上記説明は、エネルギーを発生させるための固定設備として適切な本発明による装置に関する。しかし、対応する蓄電池に蓄積するためのエネルギーを固定的に発生させて浮遊船を動かすために、本発明による装置を使用することも可能である。船を推進させる必要があった場合、対応する装置を動作させて船を推進させるために、蓄積エネルギーが用いられる。次に、蓄電池を再充電するために、船が水流に対向するように再び方向転換される。
【００８１】
代わりに、船の発電機および推進システムを同時に動作させてもよく、この結果、船を推進させる際に、発生されたエネルギーが直接用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】再生エネルギーおよび再生可能エネルギーを発生させるための本発明による装置の第１の実施形態の頂部左側の正面斜視図である。
【図２】図１に示されているような本発明による装置の第１の実施形態の側面図である。
【図３】本発明による装置の第２の実施形態の正面図である。
【図４】本発明によるダクト装置の概略側面図である。
【図５】本発明による装置のブレードを有する駆動軸の部分概略図である。
【図６】ブレードおよびそれらの軸受を示した駆動軸の一構造形態の部分斜視図である。
【図７】駆動軸の２つのブレードを有する軸受部の分解図である。
【図８】本発明による装置の浮遊実施形態の原理構成を示した正面図である。
【図９】本発明による装置の実施形態が堤防に係留されることを示した図面である。
【図１０】尖頭プラウ形破片スクリーンを組み込んでいる本発明による装置の浮遊実施形態の図面である。
【図１１】多数の軸受で動作する駆動軸を示した本発明による装置の別の実施形態の図面である。
【図１２】本発明による装置の別の実施形態の正面図である。
【図１３】ベルトドライブを有する本発明による装置の実施形態の正面図である。
【図１４】本発明による装置のダクト実施形態の斜視図である。
【図１５】筒状のブレードを有する本発明による装置の駆動軸の別の実施形態の斜視図である。
【図１６】図１５に示されているような実施形態の正面図である。
【図１７】図１５に示されているような実施形態の側面図である。
【図１８】図１８ａは筒状のブレードを有する実施形態の拡大概略図である。図１８ｂは筒状のブレードを有する実施形態の拡大概略図である。図１８ｃは筒状のブレードを有する実施形態の拡大概略図である。
【図１９】図１９ａは図１８ａ〜図１８ｃに示されているようなブレードの変形形態の図面である。図１９ｂは図１８ａ〜図１８ｃに示されているようなブレードの変形形態の図面である。図１９ｃは図１８ａ〜図１８ｃに示されているようなブレードの変形形態の図面である。
【図１】
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【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６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８ａ】
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【図１８ｂ】
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【図１８ｃ】
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【図１９ａ】
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【図１９ｂ】
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【図１９ｃ】
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【手続補正書】
【提出日】平成19年7月25日(2007.7.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通過する水（２３）の中に少なくとも部分的に延在すると共に、前記水（２３）によって回転するように設定される複数のブレード（２１、２４）を備える、再生エネルギーおよび再生可能エネルギーを発生させるための水力発電装置（１）であって、前記ブレード（２１、２４）が駆動軸（５）に沿って互いにずらされて配置され、リペラ型に構成される水力発電装置（１）において、
−電気エネルギーを発生させるための少なくとも１つの発電機（３）が前記駆動軸（５）に連結されるように設けられることと、
−前記ブレード（２１、２４）のピッチを互いに調節可能であることを特徴とする水力発電装置（１）。
【請求項２】
前記ブレード（２１、２４）を前記駆動軸（５）の長手方向に調節可能であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記ブレード面（２２）のピッチが前記駆動軸（５）に対して調節可能であることを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記ブレード（２１、２４）の調節がコンピュータ制御で行われ、前記調節が機械的手段、電気機械的手段、空気圧手段または油圧手段によってなされることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
前記ブレード（２１、２４）が前記駆動軸（５）に取り外し可能に取り付けられることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
前記駆動軸（５）が前記発電機（３）に直接連結されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
前記駆動軸（５）がフレーム（７）に取り付けられることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項８】
前記フレームが、半開放あるいは閉鎖トラフ（１５）に、またはダクト（３５、７７）に配置されることを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項９】
水平に、傾斜してまたは垂直に配置されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１０】
好ましくはテザー（６３）を備える２つの浮遊物体または浮遊フロート（６１）の間の中央に好ましくは配置されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１１】
自動方向舵組立体を備えることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
水流を前記ブレード（２３）の外端に導く案内管または噴射管を含むことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１３】
前記ブレード（２１、２４）を取り付けた前記駆動軸（５）が高さ調節可能に取り付けられることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１４】
前記駆動軸（５）が枢着されることを特徴とする請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記駆動軸（５）が両端部の軸受で、および前記端部の間の少なくとも１つの別の位置（８７）の軸受で動作することを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１６】
プラスチックまたはセラミックからも製造される、寿命のために封止された、オイルレス滑り軸受または玉軸受が、前記駆動軸（５）の軸受として設けられることを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記駆動軸（５）がスプライン軸（４０）として設計され、また各ブレード（２１）の取付部がスプライン取付部（４８）として設計されることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１８】
好ましくは尖頭プラウ形であり、好ましくは、水面の上部に浮遊するようにまたは前記水面の領域におよび前記水面の下方に配置される丸いデフレクタ（８５）を有する破片スクリーン（８１）が、前記装置の前面に設けられることを特徴とする請求項１〜１７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１９】
メッシュケージが前記装置を囲むように設けられることを特徴とする請求項１〜１８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２０】
１８０°だけずらされた２つの各ブレード（２４）が、流体（３０）を収容する空洞（２８）を有する共通の筒状の形状（２６）を形成することを特徴とする請求項１〜１９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２１】
前記空洞（２８）内の前記流体（３０）が水であることを特徴とする請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
前記流体（３０）が前記空洞（２８）の実質的に半分を満たすことを特徴とする請求項２０または２１に記載の装置。
【請求項２３】
再生エネルギーおよび再生可能エネルギーを発生させるための水力発電システムにおいて、互いに前後におよび／または互いに並んでおよび／または互いに重ねて配置された、請求項１〜２２のいずれか１項に記載の複数の装置を備えることを特徴とする水力発電システム。
【請求項２４】
前記装置の前記駆動軸（５）が自在に相互に連結されることを特徴とする請求項２３に記載のシステム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
非常に長期間存在してきたものもあるこれらの種類のタービンの効率は上限に達しており、さらに向上する余地がなく、したがって、対応してさらなる進化が促進されることがない。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
近年、再生可能源からのエネルギーの発生を実現する必要性が非常に高くなってきたのは、最終的に、化石燃料のコストの急上昇および化石燃料の利用可能性の制約という理由だけではなく、このことを用いれば、温室効果と呼ばれるものを生じさせないという利点が得られる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
公知の水力発電ステーションシステムの欠点は、中国で最近完成した新たな水力発電所から明らかなように、その構造の極端な複雑さにより、自然環境を大きく変化させてしまうことである。
米国特許第１，９０３，５４５号明細書から、運動エネルギーを水流から変換するための装置が知られている。開示されているような装置は、通過する水の中に少なくとも部分的に延在すると共に、この水によって回転するように設定される複数のブレードを備える駆動軸を有し、ブレードは、駆動軸に沿って互いにずらされて配置される。駆動軸の端部において、運動エネルギーが得られる。この構成において、ブレードは駆動軸に対して固定角度で固定される。しかし、通過する水流から運動エネルギーに変換する際のこの装置の達成可能な効率は低い。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明の課題は、特に環境への適合性に優れ、かつ構造が簡単で設置が簡単であり、一方、異なる水の利用状況に対して極めて効率的である、再生エネルギーおよび再生可能エネルギーを発生させるための水力発電装置を提供することを目的とする。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
さらに、本発明は、対応するモジュール形態用の上記装置を有するシステムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
再生エネルギーおよび再生可能エネルギーを発生させるための水力発電装置は、電気エネルギーを発生させるための少なくとも１つの発電機と、その発電機に連結され、かつ通過する水流によって回転するように設定される複数のブレードを備える駆動軸とを備える。ブレードが駆動軸に沿って互いにずらされて配置されることによって、通過する水によって加えられる圧力が最適に利用され、駆動軸の驚くほど高い回転速度と高いトルクとが得られる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
特に、本発明による装置の回転速度およびトルクは、従来のタービンタイプおよびタービンシステムのものよりも一定している。
【国際調査報告】
2009522481.tif 000026
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