(57)【要約】  水体の潮汐又は流れの流動を用いて発電する装置であって、第１（１０）及び第２（１１）のパイプの構成であって、それぞれの第１のパイプ（１０）はその全長に沿って間隔を空けられた一連の孔（１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂ）が設けられ、近傍の第１及び第２のパイプの壁面の間にベンチュリを形成するように、第１のパイプが第２のパイプに対して配置されている構成と、入口及び出口を有する導管と、導管の中に配置されたインペラと、インペラに接続された発電機と、を備え、水体からの水が入口を介して導管に導入でき、第１（１０）及び第２（１１）のパイプの構成を通過する水の流動が第１のパイプ（１０）をベンリュリポンプとして機能させ第１のパイプの中から孔（１２、１３）を通る流動を誘導し、導管を介して水を吸引しインペラを駆動するように、第１のパイプは導管の出口に接続された、装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水体の潮汐又は流れの流動を用いて発電する装置であって、
第１及び第２のパイプの構成であって、それぞれの第１のパイプはその全長に沿って間隔をおいて配置された一連の孔が設けられ、隣接する第１及び第２のパイプの壁面の間にベンチュリを形成するように、前記第１のパイプが前記第２のパイプに対して配置されている構成と、
入口及び出口を有する導管と、
前記導管の中に配置されたインペラと、
前記インペラに接続された発電機と、を備え、
前記水体からの水が前記入口を介して前記導管に導入でき、前記第１及び第２のパイプの構成を通過する水の流動が前記第１のパイプをベンリュリポンプとして機能させ、前記導管を介して水を吸引し前記インペラを駆動するように、前記第１のパイプは前記導管の前記出口に接続された、装置。
【請求項２】
前記一連の孔は、前記第１のパイプの側面に沿って軸方向に延びる孔の列を備えた、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
一対の平行した左右対称な孔の列を更に備えた、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記孔は、長穴の形状に伸長された、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
水が前記第１のパイプから前記孔を通って流出できるが、前記第１のパイプに前記孔を通って流入できないように、前記孔に逆止弁が設けられた、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
前記逆止弁は、前記第１のパイプの外側に固定され前記孔を覆うように延びた柔軟な材料のフラップを備え、前記フラップは使用中に、誘導された流動が前記フラップを前記孔から持上げて外側への流動を許容するが、逆向きの流動は前記フラップを前記孔に押しつけ、前記孔を通る流動を防止する、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記フラップは、複数の前記孔を覆う、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記一連の孔は、一対の平行した左右対称な孔の列を備え、前記逆止弁は、それぞれの列を覆って延びる別個のフラップ構成を備えた、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
フラップ構成は、前記一対の孔の各側面に固定され、前記フラップの自由端が前記二つの孔の列の間に位置する、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
フラップ構成は、前記孔の列の間で前記パイプに固定され、それぞれのフラップがそれぞれの列を覆って延びる、請求項８に記載の装置。
【請求項１１】
前記第１及び第２のパイプは、実質的に垂直である、請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１２】
前記第１のパイプは、それらの下端部で水平の連結管に接続されていて、前記連結管は導管に接続された、請求項１５に記載の装置。
【請求項１３】
前記第１及び第２のパイプは、実質的に水平である、請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１４】
前記第１のパイプは、垂直の連結管に接続されていて、前記連結管は導管に接続された、請求項１７に記載の装置。
【請求項１５】
前記第１及び第２のパイプの構成は、それらの上端部の方に向かいお互いに近づくように傾斜した第１及び第２のセクションを備えた、請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１６】
前記導管は、前記インペラを包囲しているシュラウドを画定する、請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１７】
前記インペラは、前記第１及び第２のパイプの構成の下端部近くに設けられた、請求項１から請求項１６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１８】
前記発電機は、前記第１及び第２のパイプの構成の上端部近くに設けられた、請求項１から請求項１７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１９】
前記発電機は、細長い駆動シャフトによって前記インペラに接続された、請求項２２又は請求項２３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２０】
前記装置が前記水体の中に設置されるとき、前記発電機が水面上になるように前記発電機が装着された、請求項２３又は請求項２４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２１】
前記装置が、実質的に水没する前記第１及び第２のパイプの構成を用いて、前記水体において浮揚するように配置された浮揚性部材を備えた、請求項１から請求項２０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２２】
前記浮揚性部材は、カラム内部の水面上の閉じた空気容積を水で満たすことができる底開型のカラムを備えた、請求項２６に記載の装置。
【請求項２３】
前記空気容積を微調整するために前記カラム内の空気圧を調整する手段が設けられた、請求項２７に記載の装置。
【請求項２４】
前記導管内の前記流動が速くその圧力が低いとき、前記閉じた空気容積が膨張し、前記カラムを部分的に空にするように前記カラム内の水を前記インペラを通過して前記導管に流出させ、逆に、前記導管内の前記流動が遅くその圧力が高いとき、前記カラム内に水が逆流させるように、カラムが導管に接続された、請求項２７又は請求項２８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２５】
前記カラムは、前記発電機及び／又はインペラを装着するために使用される、請求項２７から請求項２９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２６】
前記装置を前記水体の底に設置するために係留ロープが設けられた、請求項２６から請求項３０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２７】
前記係留ロープは、前記パイプを通過する流動を最適化するため、前記装置の位置合わせを行うために調節可能である、請求項３１に記載の装置。
【請求項２８】
前記パイプの構成は、間隔を置かれ平行な構成の中に、第１のパイプの実質的に平面状の配列を含む、請求項１から請求項２７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２９】
前記パイプの構成は、間隔を置かれ平行な構成の中に、第２のパイプの実質的に平面状の配列を含む、請求項１から請求項２８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３０】
前記第１のパイプの配列の平面は、前記第２のパイプの配列の平面と実質的に並行であり、且つオフセットしている、請求項２８又は請求項２９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３１】
前記第１及び第２のパイプの配列は、実質的に同一平面であり、１つの配列の前記パイプは他の配列の前記パイプと交互配列されている、請求項２８又は請求項２９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３２】
前記配列の平面は、垂直、又はそれに近い形状である、請求項２８から請求項３１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３３】
前記配列は、第１及び第２のパイプの細長いフェンスを画定する、請求項２８から請求項３２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３４】
一対のフェンスが備えられ、それぞれのフェンスの一端は共通位置に接続され、他端は両フェンスがＶ字を形成するように間隔を置かれた、請求項３３に記載の装置。
【請求項３５】
Ｖ字の開放端は、潮汐又は流れの流動の主方向に対向する、請求項３４に記載の装置。
【請求項３６】
二対のフェンスが備えられ、それぞれのフェンスの一端は共通位置に接続され、他端はＸ形状を形成するように間隔を置かれた、請求項３４又は請求項３５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３７】
前記配列を形成している前記パイプは、前記フェンスが潮汐又は流れの流動の効果によって、平面の構成から変形できるように柔軟に接続された、請求項３４から請求項３６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３８】
前記柔軟な接続は、前記フェンスの下端部の連結管、及び前記連結管より上における一つ又は二つ以上の柔軟なケーブルによって提供され、前記ケーブルは、前記連結管より更に柔軟である、請求項３７に記載の装置。
【請求項３９】
前記フェンスが接続された前記共通位置に設けられた貯水タンクを備え、前記導管の前記出口から前記貯水タンクに供給される、請求項３４から請求項３８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項４０】
前記貯水タンクは、潮汐又は流れの流動が低いときに、貯蔵された水を前記装置に放出するように設定された、請求項３９に記載の装置。
【請求項４１】
前記インペラは、前記貯水タンクの壁面に装着されている、請求項３９又は請求項４０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項４２】
前記フェンスの外側端は、前記フェンスの端を支持するために用いる別の貯水タンクに接続されている、請求項３９から請求項４１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項４３】
前記発電機によって電力供給されている逆浸透脱塩設備及び輸送パイプライン・システム、淡水化設備、及びパイプライン・システムを備えた、請求項１から請求項４２のいずれか１項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水体の波、潮汐、又は流れのエネルギーを更に有用なエネルギー形態に変換するシステムに関する。特に、本発明は、例えば、水体の波、潮汐、又は流れの流動を用いて発電する装置を提供する。
【背景技術】
【０００２】
発電への無公害アプローチとして、波又は潮汐の流動を電気に変換するという多くの提案がなされている。
【０００３】
エネルギーを波から抽出するための従来システムは、１波長間の楕円形の水粒子の経路の間の位相変化によって引き起こされる水面の垂直的な変動を利用している。通常、従来装置は、波面の周期的な垂直的な変動を発電に使用できる形態の動き（通常は、回転）に変換するための機械的な構成に連結された、ある形態のフロート又はある形態の波面上の閉塞空気体に関する。これらのシステムは、しばしば機械的に複雑であり、効率的な作動は、環境の波スペクトラムのエネルギー密度がピークに達すると思われる振動数での共振に同調される。波動振動数がこの設計共振振動数と異なる場合、出力は劇的に低下する。これらのシステムは、横方向の流れ（流れ、又は潮汐）のみであって垂直方向の周期的波動成分がない場合、使用できない。
【０００４】
横方向の流動のエネルギーを抽出するいくつかの提案がなされている。これらのシステムは、流動によって振動させられる羽根を用いており、機械的な伝達装置がこれを回転運動に変換している。これらのシステムは、波力利用のシステムに対して類似の問題、すなわち、機械的な複雑性、同調挙動、他の形態の運動からのエネルギー抽出の困難性に直面する。他のシステムは、ハブに発電機を有する大きな水面下のプロペラを特徴とし、風の流動の代わりに水であることを除けば風車に類似である。最大入力流れエネルギーに露出するための回転体として、ブレードは非常に長くなければならず、ブレード根元の応力に対応するため精巧な設計及び材料を必要とする。沖合潮汐堰は、従来ダムのように、収容壁面の後部で流れをせき止めることによって水流の大きな断面における入力エネルギーを集中し、非常に小さい断面部分のタービンにそれを流し込んでいる。これらの堰は、一般的に潮汐の河口全体にわたり、非常に高価であり、また環境破壊的である。
【０００５】
全てのこれらの波又は流れのシステムに関する一つの共通の問題は、工業規模における発電を可能にするため、海洋の十分に大きな断面に対応することである。更に、終端効果、又は周辺効果は、流れをエネルギー抽出システムを通過させようとするより、むしろ、エネルギーを抽出するために流れの中に置かれた構造体の周辺に導く傾向がある。この問題は、設備を非常に大きくすることによって小さくできるが、これは代わりに更なる複雑性、出費を招き、現代のエンジニアリング能力を超える可能性がある。
【発明の概要】
【０００６】
本発明は、上述の欠点のいくつかを解決しようとするものである。本発明は、特に、本質的に非常に大きく、かつ流れの方向、強度及び周波数の変動に余り影響されないシステムを提供しようとするものである。本発明は、波からエネルギーを抽出することができるが、機構的な面で比較的単純であり、更に既存の設備によって形成され、設置され、維持されるシステムを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、水体の潮汐、波又は流れの流動を用いて発電する装置であって、
第１および第２のパイプの構成であって、それぞれの第１のパイプにはその全長に沿って間隔をおいて配置された一連の穴が設けられ、第１のパイプは、第２のパイプに対して、隣接する第１および第２のパイプの壁面の間であって孔の近傍でベンチュリが形成されるように配置された構成と、
入口および出口を有する導管と、
導管の中に配置されたインペラと、
インペラに接続された発電機と、を備え、
そこにおいて、水体から水が入口を介して導管に流入でき、第１及び第２のパイプの構成を通過した水の流動が第１のパイプを第１のパイプの内部から孔を通過する流動を誘導するベンチュリ・ポンプとして作用させ、導管を介して水を吸引しインペラを駆動するように、第１のパイプが導管の出口に接続された装置を提供する。
【０００８】
本発明は、概要を上述したこの問題に対して、インペラを通過して水を吸引するベンチュリ・ポンプ・システムを駆動するために流動を用いて対応するものである。
【０００９】
一連の孔は、好ましくは、第１のパイプの側面に沿って軸方向に延びた孔の列を備える。一連の孔が一対の平行した左右対称な孔の列を備えることは、特に好ましい。孔は、長穴の形状に伸長されていてもよい。
【００１０】
水が第１のパイプから孔を通って流出できるが、第１のパイプに孔を通って流入できないように、孔に逆止弁が設けられていることが好ましい。
【００１１】
逆止弁の一つの形態は、第１のパイプの外側に固定され、少なくとも一つの孔を覆うように延びた柔軟な材料のフラップを備え、そのフラップは、使用中に、誘導された流動がフラップを孔から持上げて外側への流動を許容するが、逆向きの流動はフラップを孔に押しつけ、孔を通る流動を防止するように動作するものである。フラップは、複数の孔を覆ってもよい。
【００１２】
一連の孔が一対の平行した左右対称な孔の列を備える場合、特に好ましいフラップ構成の形態は、孔のそれぞれの列を覆って延びる別個のフラップ構成を備えるものである。一つの実施形態において、フラップ構成は、一対の孔の各側面に固定され、フラップの自由端が孔の二つの列の間に位置する。他の実施形態では、フラップ構成は、孔の列の間に固定され、それぞれのフラップがそれぞれの列を覆って延びる。
【００１３】
第１及び第２のパイプの構成は、好ましくは、平行して間隔を置かれた平面状の配列に配置された第１及び第２のパイプの配列を備える。配列の平面は、一般的に垂直、又はそれに近い状態である。一つの実施形態において、第１のパイプの配列の平面は、第２のパイプの配列の平面と実質的に並行であり、且つオフセットしている。他の実施形態においては、第１及び第２のパイプの配列は、実質的に同一平面であり、１つの配列のパイプは他の配列のパイプと交互配列されている。
【００１４】
一つの好ましい実施形態では、第１及び第２のパイプは実質的に垂直方向に延びており、第１のパイプはそれらの下端部で水平の連結管に接続されていてよい。その連結管は同様に導管に接続されている。他の好ましい実施形態として、第１及び第２のパイプは、実質的に水平方向に延びており、第１のパイプは垂直の連結管に接続されていてよい。その連結管は同様に導管に接続されている。
【００１５】
好ましくは、第１及び第２のパイプの構成は、それらの上端部の方に向かいお互いに近づくように傾斜した第１及び第２のセクションを備える。
【００１６】
導管は、一般的に、インペラを包囲しているシュラウドを画定する。インペラは、第１及び第２のパイプの構成の下端部近くに配置されていてよく、発電機は、第１及び第２のパイプの構成の上端部近くに配置されていてよい。インペラ及び発電機がそのように分離している場合、発電機は細長い駆動シャフトによってインペラに接続されていてよい。装置が水体の中に設置されるとき、発電機が水面上になるように発電機が装着されることは、特に好ましい。
【００１７】
装置が、実質的に水没する第１及び第２のパイプの構成を用いて、水体の中において浮揚するように、浮揚性部材が配置されてもよい。この場合、装置は、好ましくは水体の底に取付けられたロープによって係留される。これらのロープは、パイプを通過する流動を最適化するため、装置の位置合わせを行うために調節可能であってよい。
【００１８】
浮揚性部材は、カラム内部の水面上の閉じた空気容積を、（下端部の水平連結管から）水で満たすことができる底開型のカラムであってよい。その空気容積を微調整するためにカラム内の空気圧を調整する手段が設けられていることが好ましい。導管内の流動が速くその圧力が低いとき、閉じた空気容積が膨張し、カラムを部分的に空にするようにカラム内の水をインペラを通過して導管に流出させ、逆に、導管内の流動が遅くその圧力が高くとき、水がカラム内に逆流させるように、カラムは導管に接続されていることが、特に好ましい。
【００１９】
カラムは、発電機、及び（選択として）インペラを装着するために用いることができる。
【００２０】
一つの特に好ましい実施形態において、配列は、第１及び第２のパイプの細長いフェンスを画定する。そのような場合において、それぞれのフェンスの一端が共通位置に接続され、他端は両フェンスがＶ字を形成するように間隔を置かれた一対のフェンスが形成されてよい。好ましくは、Ｖ字の開放端は、潮汐又は流れの流動の主方向に対向する。この実施形態の発展形は、それぞれのフェンスの一端が共通位置で接続され、他端はＸ形状を形成するように間隔を置かれている二対のフェンスを備える。この場合、逆方向に対向していて、そのため、二つの主要な潮汐流の方向に開いている解放端を有する２つのＶ字を効果的に有する。
【００２１】
配列を形成しているパイプは、フェンスが潮汐又は流れの流動の効果によって、平面の構成から変形できるように、一般的に柔軟に接続される。柔軟な接続は、フェンスの下端部の連結管及び連結管より上における一つ又は二つ以上の柔軟なケーブルによって提供される。ケーブルは、連結管より更に柔軟である。
【００２２】
貯水タンクは、フェンスが接続される共通位置に設けてよく、導管の出口から貯水タンクに供給される。貯水タンクは、潮汐又は流れの流動が低いときに、貯蔵された水を装置に放出するように設定されている。この場合、インペラは、貯水タンクの壁面に装着されていてよい。更なる発展形においては、フェンスの外側端は、フェンスの端を支持するために用いる別の貯水タンクに接続されている。
【００２３】
本発明の一実施形態は、更に、発電機によって電力供給されている逆浸透脱塩設備及び輸送パイプライン・システム、淡水化設備、及びパイプライン・システムを備える。他の用途は、現地での電気分解による水素の生成に給電するために、現地での発電に使用できることである。このように生成された水素（及び酸素）は、従来のパイプラインを用いて岸にパイプ輸送できる。一定割合で岸にガスを供給するための現地貯蔵設備を提供することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態のパイプ構成の一部を示す平面図である。
【図２】本発明の実施形態のパイプ配置の一部を示す平面図である。
【図３】図１及び２の第１のパイプの実施形態を示す。
【図４】本発明の第１の実施形態を示す。
【図５】本発明の第２の実施形態を示す。
【図６】本発明に基づく装置の第３の実施形態を示す。
【図７】本発明に基づく装置の第３の実施形態を示す。
【図８】本発明に基づく装置の第３の実施形態を示す。
【図９】本発明の第４の実施態様を示す。
【図１０】本発明の第５の実施形態を示す。
【図１１】図９のフェンスの詳細を示す。
【図１２】図１１のフェンスの更に詳細を示す。
【図１３】図９又は１０の実施形態において用いられる貯蔵部の詳細を示す。
【図１４】図９又は１０の実施形態において用いられる貯蔵部の詳細を示す。
【図１５】図９又は１０の実施形態において用いられる貯蔵部の詳細を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明の基本的原理は、発電するために水をインペラに吸引するために第１及び第２のパイプの構成を用いることである。図１及び２は、動作の原理を示すために、パイプ構成の一部の平面図を示す。構成は、第１のパイプ１０と第２のパイプ１１の両配列を備える。各配列のパイプは、平行に間隔を置かれ、隣接した配列に配置される。同じ配列の全てのパイプは、基本的に同じ平面（それぞれ、Ｘ１０―Ｘ１０及びＸ１１―Ｘ１１と示す）にある。二つの配列は、第１のパイプ１０が第２のパイプ１１の間の空間に整合するように、オフセットしている。パイプ１０に隣接した第１の配列のパイプは図示されてないが、それらの位置は（１０―１）及び（１０＋１）として表示され、配列は両方の方向に更に延びている。第２の配列も、同様に延びている。
【００２６】
第１のパイプ１０は、２列の一対の孔１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂが、それらの孔が第２のパイプ１１に対向するように、設けられている。パイプ１０、及び１１の二つの配列は、ＸからＹへ（図１）又はＹからＸへ（図２）と一方から他方へ構成を横切る水流が、第１（１０）及び第２（１１）のパイプの間の隙間が更に狭くなっている位置Ｚに強制的に流されるように、各々の近くに相対的に位置決めされる。この流れ制限の効果は、水を加速させ、圧力降下を招くことであり、すなわち、ベンチュリが形成される。孔１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂの外側の圧力が低下するので、第１のパイプ１０内部の周囲圧力の水は、孔からベンチュリＺに向けてＲ、Ｓのように流出する。
【００２７】
それぞれの孔１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂに取り付けられている逆止弁１４ａ、１４ｂ、１５ａ、１５ｂは、パイプ内部のの周囲圧力がパイプの外側の圧力より低い場合に水が第１のパイプに流入することを防ぐ。
【００２８】
図３は、第１のパイプ１０の詳細を示す。孔１２ａ、１３ａは、細長い長穴の、二つの平行した左右対称な列の形態である。弁１４、１５ａは、パイプ１０の外側においてそれぞれの保持用縁１６ａ、１７ａに固定された、長く、柔軟なフラップを備え、フラップ１４、１５ａは、お互いに向けて伸び、それぞれの隣接した孔１２ａ、１３ａを覆っている。フラップ１４ａ、１５ａは、例えば、天然又は合成ゴム、熱可塑性録材料、織布、複合材料など、適用に応じて、適切な材料を用いて製造できる。
【００２９】
図４は、海底に設置された本発明の実施形態を示す。装置は、概略を２２として示す、交互配列された第１及び第２のパイプの平面状の配列を含む一連のパイプセクション２０を備え、第１及び第２のパイプは実質的に水平方向に整列しており、配列は実質的に垂直的な平面を形成している。パイプ２２は、垂直連結管２４の間を延びており、第１のパイプの内部は垂直連結管２４の内部に連通している。垂直連結管２４は、全て、セクション２０の底部に沿って延びる共通連結菅２６に連通している。端の垂直連結管は、インペラ（図示せず）をその下端部に収容している導管３０を担持する支持カラム２８を備える。発電モジュール３２は、各カラム２８の上部に装着され、駆動シャフトによってインペラに接続している。
【００３０】
セクション２０は、支持構造３４の間の海底に設置される。セクション２０は、設置が完了した後に除去できるはしけ又はプラットフォーム３６から設置できる。セクション２０は、例えば、１５０ｍ  ｘ  ３０ｍの寸法であってよい。
【００３１】
図４の実施形態において、装置は、比較的浅い水面の下に設置されて、基本的に、流れ又は潮汐に起因する流動のみに制約される。このシステムの動作は、基本的に、図１及び２に関連して説明した通りである。第１及び第２のパイプ間のセクションを通る水の流れは、水を第１のパイプから吸引するベンチュリの圧力低下を誘導する。従って、水は導管３０を介して連結菅２６に吸引され、インペラを駆動し、発電モジュール３２を駆動する。流動の垂直的な変動は、何本かのパイプで、他のパイプより低い圧力を誘導することがある。逆止弁は、これらの変動が、水が導管及び連結管以外を通ってパイプに入ることを防止することによって連結管を介してシステムが「短絡」することを防止する。
【００３２】
図５は、セクション２０に関する別のパイプの構成を示す。この場合、第１及び第２のパイプは、実質的に垂直に配置され（３８）、カラム２８の間に延びる共通水平連結菅４０に接続されている。この構成のパイプにおいて、エネルギーは、波動パターンにおいて見られる軌道状の水の流れから抽出される。
【００３３】
図６、７及び８は、本発明の別の実施形態を示す。この場合、二つのパイプセクション５０、５２が設けられ、それぞれは、下端部５４ではお互いに離れていて、上端部５６ではお互いに近づくように傾斜した、第１及び第２の「垂直な」パイプ構成を備える。パイプセクション５０、５２は、それぞれ、平らな第１のパイプの配列５８ａ、５８ｂ、及び第２のパイプの配列６０ａ、６０ｂを備える。二つの配列は、お互いに並行であるがオフセットしており（すなわち、実質的に図１及び２の平面図に示す通り）、第１のパイプ５８ａ、５８ｂが外側に配置されている。パイプ６０ａおよび６０ｂは、浮揚性である。
【００３４】
パイプセクション５０、５２は、浮揚性の端部材６４及び浮揚性の上部弦材６６が、装置が水中に上部５６だけを水面６８に又は水面６８上になるように浮揚するように取付けられた三角形フレーム構造６２に装着される。二つの下部弦材７０ａ、７０ｂは、水がその間で流れることができるように第１のパイプ５８ａ、５８ｂが接続された連結管を構成する。
【００３５】
下部弦材７０ａ、７０ｂは、その上部で水流に開口している入口７５を有するインペラシュラウドを画定する導管７４の出口端７２に接続されている。各シュラウド７４は、シュラウド７４の底部でボス８０に装着されたインペラ７６を収容する。支持カラム８２は、下部弦材７０ａ、７０ｂから（それぞれのシュラウド７４の近くにて）パイプ構造の上部５６の上の高さにまで延びている。その高さには、発電モジュール８４が、構造体が水体中に浮揚しているとき常時水面６８の上になるように装着されている。駆動シャフト８６は、インペラ７６及び発電モジュール８４との間に延びていて、発電のためにインペラ７６の回転を発電機に伝達する。
【００３６】
構造体は、使用中において、構造体が流れ又は潮汐の通常の方向、又は主要な波の方向を実質的に横断するように、海底に碇止される。このようにして構造体を位置決めすることによって、パイプセクション５０、５２を通過する流動の成分がある限り、第１のパイプを介した水のポンピングは発生する。
【００３７】
本発明は、波又は潮汐発電において一般的に遭遇する様々な問題に取り組むものである。一つの問題は、それらの場合において流動は、深度によって実質的に変化し一定でないという事実に起因する。細長いパイプによって、それぞれを、ある部分が常に最適流れ領域の中に位置するように、配置できる。逆止弁を使用することにより、ベンチュリによって誘導される圧力低下を補償するために水を第１のパイプに吸引する傾向を制限できる。他の問題は、例えば潮汐の流れ、又は標準的な波において、流動の方向はしばしば１８０°又はそれ以上方向を変えるという事実に起因する。二つの組のパイプの間のベンチュリによって、一方向だけでなく全ての方向の流動に対応するシステムを提供することができる。
【００３８】
構造体を図６乃至図８の実施形態のような浮揚性にすることによって、より深い開放水面を利用することができ、装置を大洋航路から外れた所や陸地から見えない所に設置する場合に更なる柔軟性を与える。エネルギーは、入力エネルギーの周波数にかかわりなく、殆どゼロ周波数の、すなわち潮汐流であっても、バーの間のいかなる水流からも抽出することができる。
【００３９】
構造体のモジュール式ユニットの典型的な寸法は、例えば、全体の長さ７２．１ｍ、三角形断面の各辺１８ｍ、重量約３７５０トンであってよい。多くのモジュールの長さが互いに接続された場合の全長に、理論的な限界はない。
【００４０】
流れ又は波の作用は、パイプを通過する流動を引き起こし、それは次にインペラを通過する流動を誘導するベンチュリの低圧を発生させ、そして、発電装置を回す。角度の付けられた傾斜は、水平方向の流れに対して、円形形状より優れていると考えられる楕円形のベンチュリ形状を与える。概して、波の作用はある角度でバーの間の水粒子流動も引き起こす。そして、楕円形のベンチュリ形状を与える。コンセプトは、全方向性であり、潮汐が満ち潮か引き潮であること、或は装置が波高点又は波窪に位置しているかどうかは、問題ではない。水のあらゆる運動から、電力を生成することができる。卓越波及び発生した波に向かうように全体装置を水平面で回転させるために係留索を出し入れすることによって、若干の最適化を行うことは可能である。静水面に置かれる上部弦材を備えることによって、しかしながら、高潮の余剰エネルギーの多くを、システムに過負荷を与えることなく構造体を通過させることができる。このシステムは概して高い熱力学的な効率を持つことができないが、全ての状態で連続して且つ確実に稼動することができるように、全ての発電機を水面から上に保ちつつ、非常に大きく、且つ非常に頑丈にすることができる。
【００４１】
全体構造の剛体運動（転回、ピッチ、ロール）は、バーの間の流動を引き起こすこともでき、これは更なる波エネルギーを変換する。
【００４２】
発電機が据え付けられているカラムは、カラム内部の水面より上の閉じた空気容積に対して、下部弦材から水を注入できるように底開型でよい。これらのカラムの空気容積を選択することによって、及びその圧力を調整することによる操作の間その空気容積を微調整することによって、以下の二つの動作に関する改善がなされる。
・下部弦材の流動が高く、その圧力が低いとき、空気クッションは膨張し、そして、カラムを部分的に空にさせ、シュラウドを通過しインペラを通過する流動を軽減し、発電のピークサージを低減する。逆に、波エネルギーサイクルが、その後下部弦材の最小の流動（圧力は高い）を引き起こすとき、膨張していた空気クッションはカラム中に水が逆流することを誘導する。そして、インペラを通過する流動を強化し、生成エネルギーを平滑化する。
・これは、詳細設計において、効率を高めるために利用できる共振現象である。
【００４３】
本発明の別の実施形態は、パイプラインによって輸送される淡水に関する標準的な逆浸透脱塩設備を駆動するために発生するエネルギーに利用する。これは、沈泥でふさがれてない開放性海水を活用する、及び未開発の沿岸地域において、それらの施設が必要とする高圧ポンプが必要とする電力を発電するという従来の問題を回避する。
【００４４】
装置は、非常に大きくてもよく、これは、潮汐又は流れの中で端に直接回り込む流動によって失われるエネルギーにいくらか取り組むことができる。しかしながら、大きな構造体であっても、入力する水の流れの一部のみがバーの間を通過し、パイプ群は潮汐流に対して大きな妨害物になるため、残りの流れは側周辺を滑り抜ける。
【００４５】
この点に取り組む一つのアプローチは、図９に示すように、一対のフェンス１１０ａ、１１０ｂを形成する二つのパイプ配列を備え、それらのフェンスはそれらの一端において共通構造（この場合、大型のコンクリート製貯水タンクであり、後述する）に接続されており、これらのフェンスの他端は、Ｖ形状を形成し逆流の中部３分の１点から広がる潮汐又は流れを「捕える」ために、間隔を空けられパイル１１４に接続されているものである。潮汐は双方向性であるため、他の対のフェンス１１０ｃ、１１０ｄが、反対方向のＶ形状を提供し、その結果、フェンス１１０はＸ形状の構成となっている。コンクリート製貯水タンク１１２も、中心領域を遮断し、流動がフェンス１１０を通過するように導いている。図１０は、フェンス１１０の外側端が、パイルでなく小さい貯水タンク１１６に支持される変形例を示す。
【００４６】
これらの実施形態はエネルギーを潮汐又は流れの流動から抽出するように構成されているが、波のエネルギーは上述の方法でも変換される。
【００４７】
フェンス１１０を下降流に任せ懸垂線上にすることは、フェンスに働く力が張力のみになるように柔軟にして、フェンスに高い曲げモーメントが掛かることを防ぐ。図１１及び１２は、そのような実施形態の一つを示し、フェンス１１０を構成するパイプは、二つのパイル１１８ａ、１１８ｂの間に吊るされている。インペラは、パイルの内部に収納されてもよい。好ましい実施形態では、「フェンス」１１０全体がわずかに浮揚するように、全ての他のパイプは浮揚性であり、流れのない水中でわずかに上方へ向かうアーチ形状になる。個々のパイプは、上部にて（もしあれば、更に中間位置にて）鋼製又は化学繊維製のロープ１２０を用いて数珠つなぎになっていてもよい。下部の水平連結管１２２は、パイプの底部を適切な位置に保持する。上部ロープ１２０は、連結管１２２より更に柔軟でよく、パイプの傾斜角を確実にし、ベンチュリパイプを通過する潮汐又は流れの流動に好適な楕円形の流路を形成している。
【００４８】
図９及び１０に関して上述した通り、フェンス１１０は、フェンス１１０がタンクの内部から水を吸引できるように、満潮のとき発電を行うインペラ１２４を通って外側から内側へ向かう流れを整えることによって連続的に補充される大型のコンクリート製貯水タンク又はサンプタンク１１２に接続されている。
【００４９】
この方法の一つの利点は、潮流が高いときに、潮汐流の中のフェンスのエネルギー変換容量が最も高いということである。尚、潮弛みのときはエネルギー変換容量がゼロになる。しかしながら、電力供給網のピーク要求は、通常昼間であるが、そのとき潮汐の流れが最少の時であるように異なるタイミングであり得る。また、逆もある。図示するように、サンプタンク又は貯水タンク１１２を設けることによって、発電サイクルを潮汐のサイクルから切り離すことができ、潮汐の状況から独立して、固定した一日単位の時間尺度に基づく契約電力販売が可能になる。
【００５０】
別の利点は、使用中のインペラ１２４は、常に、そこから潮汐が流れる方位と平面図において直径方向反対側のタンク壁に位置できることである。これは、タンク１１２の後方でエネルギーを浪費する大きな渦が発生することを軽減するタンク１１２周辺の循環を促進し、全四つのフェンス１１０を通過する分割潮汐流を招くことを助け、エネルギー変換効率を最大にする。
【００５１】
貯水タンクが空のときに、タンクは浮遊性が強く、タンクは、海底にそれを保持するために十分に重くなければならない。しかしながら、据付の間の位置合わせに貯水タンクが浮揚できることは望ましい。これを達成する実施形態を図１３―１５に示す。鉄筋コンクリート構造１２５から形成されている貯水タンクは、基部１２８に、及び随意に壁面１３０に形成されている中空室１２６を備える。中空室１２６は、曳航中は空気が封入されているが（図１４）、海底１３１に据え付ける操作を行うときに水が注ぎ込まれる（図１５）。例えば、鉄鉱石のような更なるバラスト１３２を備えることは望ましい。それは、構造的な目的から必要な量より単に多くのコンクリートを使用するより安価であろう。タンクは、据え付け手順の逆の手順によって、チャンバの水をポンプで汲み出すか、又は圧縮空気によってそれを吹き出すことにより、チャンバ１２６の水を再び空気で置き換えることによって撤去できる。弁１３４は、チャンバの排出を行うために設けられている。
【００５２】
本発明の請求範囲内でありながら、更なる変形を行うことができる。例えば、上述の実施形態のパイプは基本的に断面円形であるが、乱流を減少させるために、流動方向に楕円形状、又は他の形状を有するパイプを使用することが可能である。これを達成する一つの方法は、縦方向にある角度に設置された円形断面パイプを使用することである。これは、楕円形の形状が水平流に提供されることを意味する。他の変形も可能である。
【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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【国際調査報告】
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