(57)【要約】潮汐流などの双方向の水の流れから電気を発生させる際に使用する装置は、基部構造と、基部構造を通る第１の流れ通路を画定する一次流れ導管と、基部構造を通る第２の流れ通路を画定する二次流れ導管とを備える。一次流れ導管は、収束セクション、混合室であって、収束セクションが、間にベンチュリを画定するように混合室の第１の端部に接続された、混合室、および混合室の第２の端部に接続されたディフューザセクションを備える。本装置はさらに、第２の流れ通路と混合室との間に流体連通を提供する二次流れ導管内の開口部と、発電機に接続可能な、第２の流れ通路からの水の流れによって回転するタービンと、第２の流れ通路からの水の流れを、開口部を通って、混合室へと方向付けるための制御機構とを備え、第１の方向から流れる水が、基部構造の片側端部から混合室に流入し、第２の方向から流れる水が、基部構造の反対側端部から混合室に流入する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
双方向の水の流れから電気を発生させる際に使用するための装置であって、
基部構造と、
前記基部構造を通る第１の流れ通路を画定する一次流れ導管と、
前記基部構造を通る第２の流れ通路を画定する二次流れ導管と、を備え、
前記第１および第２の流れ通路は、双方向の流れのために構成されており、
前記一次流れ導管は、
収束セクション、
混合室であって、前記収束セクションが、間にベンチュリを画定するように前記混合室の第１の端部に接続されている、混合室、および、
前記混合室の第２の端部に接続されたディフューザセクション、を備え、
前記装置はさらに、
前記第２の流れ通路と前記混合室との間に流体連通を提供するように配置された前記二次流れ導管内の開口部と、
発電機に接続可能な、前記第２の流れ通路からの水の流れによって回転するように配置されたタービンと、
前記第２の流れ通路からの前記水の流れを、前記開口部を通って、前記混合室へと方向付けるための制御機構と、を備え、
第１の方向から流れる水は、前記基部構造の片側端部から前記混合室に流入し、第２の方向から流れる水は、前記基部構造の反対側端部から前記混合室に流入する、装置。
【請求項２】
複数の一次流れ導管と、複数の二次流れ導管と、を備え、各一次流れ導管は、少なくとも１つの二次流れ導管に隣接して位置する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記二次流れ導管は、一次および二次流れ導管の水平配列を形成するように前記一次流れ導管の側部に位置し、各二次流れ導管は、２つのタービン、前記二次流れ導管の第１の端部に位置する第１のタービンおよび前記二次流れ導管の第２の端部に位置する第２のタービンを備える、請求項２または３に記載の装置。
【請求項４】
前記二次流れ導管は、前記二次流れ導管の前記第１の端部と前記第２の端部との間に位置する中央セクションを備え、前記中央セクションにおいて、前記二次流れ導管は、第１の流れチャネル、および第２の流れチャネル、を備え、前記第１および第２の流れチャネルは、一次流れ導管の前記混合室と流体連通している、請求項２または３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
各二次流れ導管の前記第１の流れチャネルおよび前記第２の流れチャネルは、同じ一次流れ導管と流体連通している、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記第１の流れチャネルを前記混合室の頂部に接続する第１のプレナム室と、前記第２の流れチャネルを各一次流れ導管の前記混合室の底部に接続する第２のプレナム室と、を備える、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記混合室は、前記プレナム室からの前記水の流れを前記混合室へと方向付けるように位置決めされた移動可能な水平流れ制御バッフルを備える、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記第１の流れチャネルおよび前記第２の流れチャネルは、異なる一次流れ導管と流体連通している、請求項４に記載の装置。
【請求項９】
二次流れ導管の前記第１の流れチャネルは、第１の一次流れ導管の前記混合室へ水を吐出するように構成され、前記二次流れ導管の前記第２の流れチャネルは、第２の一次流れ導管へ水を吐出するように構成されている、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
各一次流れ導管は、２つの二次流れ導管と流体連通している、請求項２〜４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１１】
各一次流れ導管は、１つの二次流れ導管と流体連通している、請求項２〜４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１２】
各二次流れ導管は、一次流れ導管の下に位置する、請求項２に記載の装置。
【請求項１３】
前記二次流れ導管を上に位置する前記一次流れ導管に接続するマニホールドを備え、前記タービンは、前記マニホールド内に位置する、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記一次流れ導管は、前記混合室内に移動可能なプレナム室を備え、前記二次流れ導管からの流れは、前記マニホールドを介して前記プレナム室に引き込まれる、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記移動可能なプレナム室は、前記一次流れ導管を通る水の流れが前記プレナムの側部の周囲を流れ得るように位置し、前記流れの方向の開口部であって、それを通って前記二次流れ導管からの水が吐出される、開口部を有する、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記移動可能なプレナム室は、前記プレナム室の前記開口部が流れの第１の方向にあるような第１の位置と、前記プレナム室の前記開口部が流れの第２の方向にあるような第２の位置との間で移動可能である、請求項１４または１５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１７】
前記移動可能なプレナム室は、その第１の位置と第２の位置との間の前記流れ制御機構の移動が前記第１の位置と前記第２の位置との間で前記プレナム室を移動させるように、前記流れ制御機構に接続されている、請求項１４〜１６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１８】
前記流れ制御機構は、前記基部構造の片側端部から前記混合室に水が流入する第１の位置と、前記基部構造の反対側端部から前記混合室に水が流入する第２の位置との間で移動可能である、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１９】
前記流れ制御機構は、移動可能なバッフルである、請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記流れ制御バッフルは、前記二次流れ通路からの水を前記一次流れ通路へと方向付けるためのチャネルを備える、請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
前記流れ制御機構は、受動的流れ制御機構を備える、請求項１〜２０のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２２】
前記流れ制御機構は、前記二次流れ導管の各端部間に圧力勾配が存在しないように構造的に配置されている、請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
双方向の水の流れから水を発生させる際に使用するために発生させるためのシステムであって、請求項１〜２２のいずれか一項に記載の装置と、前記基部構造の頂部を横切って位置する少なくとも１つのバリアと、を備える、システム。
【請求項２４】
前記基部構造の頂部に位置する少なくとも１つの移動可能なバリアを備え、前記移動可能なバリアは、第１の上昇位置と第２の下降位置との間で移動可能である、請求項２３に記載のシステム。
【請求項２５】
２つの移動可能なバリアを備え、前記第１の移動可能なバリアは、前記基部構造の前記第１の端部に位置し、前記第２の移動可能なバリアは、前記基部構造の前記反対側端部に位置する、請求項２３または２４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、水域の移動によって動力（power）を発生させるためのシステムおよび装置に関する。特に、本発明は、本明細書では集合的に「潮汐流」として知られる潮汐入り江、潮汐潟、または潮汐河川の流れなどの水の流れから動力を発生させるための双方向性装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
水の流れから動力を発生させるための様々なシステムが提案されている。
【０００３】
いくつかのシステムは、水域を横切る水の流れを遮断し、堰の後ろで水頭を作り出すためのダム、堰、または他の人工的な構造を必要とする。一旦水頭が十分な高さのものになると、貯蔵された水が放出されてタービンを通って流れて電力（electrical power）を発生させ、それに伴って、水中に貯蔵された位置エネルギーを有用な動力に変換する。これらは、時々、「潮頭」または「潮差」デバイスと称される。
【０００４】
他のシステムは、水の流れの中に直接設置することができ、引き潮および満ち潮の両方で動作し得る双方向性タービンの開発に焦点を当ててきた。これらのタービンを潮汐堰とともに使用するか、または自由流環境で運転することもできる。しかしながら、異なる方向から来る流れで作動するように設計されたタービンの効率には課題がありうる。
【０００５】
本発明は、両方向の潮汐流から電気（electricity）を生成するために使用され得る代替の双方向性システムを提供する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、概して、水の潮汐流から電気を発生させる際に使用するための双方向性装置に属する。
【０００７】
したがって、本発明の第１の態様は、潮汐水の流れから電気を発生させるための装置であって、
基部構造と、
基部構造を通る第１の流れ通路を画定する一次流れ導管と、
基部構造を通る第２の流れ通路を画定する二次流れ導管と、を備え、
一次流れ導管は、
収束セクション、
混合室であって、収束セクションが、間にベンチュリを画定するように混合室の第１の端部に接続されている、混合室、および、
混合室の第２の端部に接続されたディフューザセクション、を備え、
装置はさらに、
第２の流れ通路と混合室との間に流体連通を提供するように配置された二次流れ導管の長さの開口部と、
発電機（generator）に接続可能な、第２の流れ通路からの水の流れによって回転するように配置されたタービンと、
第２の流れ通路からの水の流れを、開口部を通って、混合室へと方向付けるための制御機構と、を備え、第１の方向から流れる水が、基部構造の片側端部から混合室に流入し、第２の方向から流れる水が、基部構造の反対側端部から混合室に流入する、装置を備える。
【０００８】
第１および第２の流れ通路は、双方向の流れのために構成されている。本装置は、反対方向に流れ得る水域から電気を発生させることができる双方向性デバイスとして作動し得る。これにより、水の潮汐流から電気を発生させることができる場合の停止時間を最小限に抑えられる。引き潮および満ち潮の両方の間に電気を発生させることができる。
【０００９】
使用中、水が第１の方向に流れているとき、水は基部構造の第１の端部から混合室に流入し、基部構造の第２の端部で二次流れ通路から流出することを防止することができる。水が第２の方向に流れているとき、水は基部構造の第２の端部から混合室に流入し得、基部構造の第１の端部で二次流れ導管から流出することを防止することができる。
【００１０】
動作中、第１の流れ通路と第２の流れ通路との間には流体連通が存在する。一次および二次流れ導管は、使用中、第１の流れ通路および第２の流れ通路からの水が一次流れ導管の混合室内で組み合わされ、一次流れ導管から流出し得るように構成されている。
【００１１】
本装置は、好ましくは、複数の一次流れ導管と複数の二次流れ導管とを備え、各一次流れ導管は、少なくとも１つの二次流れ導管に隣接して位置する。一次および二次流れ導管の数は、装置のサイズおよび／または装置が使用されるべき本体のサイズに依存するであろう。各一次流れ導管は少なくとも１つの二次流れ導管に接続され、各一次流れ導管／二次流れ導管の配置は少なくとも１つのタービンを有する。一実施形態では、各一次流れ導管は、２つの二次流れ導管と流体連通している。代替的に、各一次流れ導管が１つの二次流れ導管と流体連通していることがある。
【００１２】
導管は、基部構造を通って水平に延在し、各導管は、基部構造の第１の端部の第１の開口部と、基部構造の第２の端部の第２の開口部とを有する。潮汐流が第１の方向にある場合、第１の開口部は取り入れ口端部となり、一次流れ導管の第２の開口部は出力端部となるであろう。潮汐流が第２の方向にある場合、第２の開口部は取り入れ口端部となり、一次流れ導管の第１の開口部は出力端部となるであろう。
【００１３】
収束セクションは、導管の片側端部の第１の開口部から混合室の第１の端部へと狭くなる。ディフューザセクションは、第２の収束セクションであり、導管の第２の端部の第２の開口部から混合室の第２の端部へと狭くなる。
【００１４】
第１および第２の収束セクションは両方とも、水が導管を通って第１の方向に流れるときに第２の収束部がディフューザセクションとして作用し、水が導管を通って第２の方向に流れるときに第１の収束セクションがディフューザセクションとして作用するようなディフューザとして構成されている。ディフューザセクションは、導管から流出する水の速度を低下させる。
【００１５】
一次流れ導管および二次流れ導管は、それぞれの開口部を介して、それらの長さに沿って、流体が二次流れ導管から一次流れ導管に流入し得るように互いに接続されている。
【００１６】
混合室は、その長さに沿って少なくとも１つの開口部を有し得る。混合室は、開口部を介して二次流れ導管と流体連通している。このように、各一次流れ導管は、少なくとも３つの開口部を有し得る。一次流れ導管の各端部には水の潮汐流から水を受容するための端部開口部があり、一次流れ導管の混合室の長さに沿って、二次流れ導管との流体連通を可能にするための少なくとも１つの開口部がある。
【００１７】
いくつかの実施形態では、各一次流れ導管は、４つの開口部を有し得る。混合室は、２つの開口部を有することができ、混合室の各開口部が同じ二次流れ導管との流体連通を可能にするか、または各混合室開口部が異なる二次流れ導管との流体連通を可能にする。
【００１８】
二次流れ導管は、その長さに沿って、それが一次流れ導管の混合室と流体連通することを可能にするための少なくとも１つの開口部を有し得る。このように、各二次流れ導管は、少なくとも３つの開口部を有する。二次流れ導管の各端部には水の潮汐流から水を受容するための端部開口部があり、二次流れ導管の長さに沿って、一次流れ導管との流体連通を可能にするための少なくとも１つの開口部がある。一次流れ導管への開口部は、二次流れ導管の中央セクション内に位置する。いくつかの実施形態では、二次流れ導管は、４つの開口部を有し、二次流れ導管は、その長さに沿って２つの開口部を有することができ、各開口部が二次流れ導管の長さに沿って同じ一次流れ導管との流体連通を可能にするか、または各開口部が二次流れ導管の長さに沿って異なる一次流れ導管との流体連通を可能にする。
【００１９】
制御機構は、流体制御機構であり、第２の流れ通路を通る流れの方向を制御する。流体制御機構は、第２の流れ通路の全長を通る水の流れを遮断し得る。流体制御機構は、一次および二次流れ導管に進入するすべての水が一次流れ導管を介して吐出するように、水の方向を制御し得る。
【００２０】
本装置は、デバイスを通る水の流れの方向を制御するための受動的／能動的流れ制御機構を備え得る。
【００２１】
それは、受動的機構によって、二次流れ導管が、二次流れ導管の下流端部から水が引き込まれることを防止するようにサイズ決めされ、形状決めされていることを意味する。例えば、二次流れ導管の直径および／または断面積を、二次流れ導管に沿って静圧力勾配が存在しないことを確実にするであろう水の速度を提供するように選択することができる。これは、水の流れが二次流れ導管の下流端部から混合室へと引き上げられることを防止するのを補助し得る。
【００２２】
物理的流れ制御機構は、第２の流れ通路からの水の流れを、開口部を通って、混合室へと方向付ける移動可能な流れ制御機構であり得、制御機構は、基部構造の第１の端部から混合室に水が流入することを可能にする第１の位置と、基部構造の第２の端部から混合室に水が流入する第２の位置との間で移動可能であり得る。
【００２３】
第１の位置では、流体制御機構は、第２の流れ通路の片側端部からの水の流れを混合室へと方向付ける。第１の位置では、流体制御機構は、第２の流れ通路の反対側端部に進入する水を遮断し得る。第２の位置では、流体制御機構は、第２の流れ通路の反対側端部からの水の流れを混合室へと方向付ける。第２の位置では、流体制御機構は、第２の流れ通路の第１の端部に進入する水を遮断し得る。
【００２４】
一実施形態では、流れ制御機構は、移動可能なバッフルまたはそれを通る流れ通路を有するシリンダであり得、シリンダは、シリンダの下部端部の片側に開口部を有し、シリンダの反対側の上部端部に開口部を有する。
【００２５】
二次流れ導管は、一次流れ導管の側部またはその上に位置し得る。好ましくは、タービンが二次流れ導管内に位置する。各二次流れ導管は、２つのタービンを備え得る。２つのタービンは、導管の両端部に位置し得る。さらなる実施形態では、各一次流れ導管および二次流れ導管の配置は、第２の流れ通路内に位置する１つのタービンを備える。好ましくは、タービンは、一次流れ導管のうちの１つを二次流れ導管のうちの１つに接続するマニホールド内に位置する。
【００２６】
一実施形態では、二次流れ導管は、一次および二次流れ導管の水平配列を形成するように一次流れ導管の側部に位置し、各二次流れ導管が、２つのタービン、二次流れ導管の第１の端部に位置する第１のタービンおよび二次流れ導管の第２の端部に位置する第２のタービンを備える。タービンは、実質的に水平軸を中心として回転し得る。
【００２７】
二次流れ導管は、二次流れ導管の第１の端部と第２の端部との間に位置する中央セクションを備え、中央セクションにおいて、二次流れ導管は、第１の流れチャネルと第２の流れチャネルとに分割されており、第１および第２の流れチャネルは、一次流れ導管の混合室と流体連通している。
【００２８】
一実施形態では、各二次流れ導管の第１の流れチャネルおよび第２の流れチャネルは、同じ一次流れ導管と流体連通している。
【００２９】
本装置は、混合室の頂部を二次流れ導管の第１の流れチャネルに接続する第１のプレナム室と、各一次流れ導管の混合室の底部を二次流れ導管の第２の流れチャネルに接続する第２のプレナム室とを備え得る。水は、第１の流れチャネルから第１のプレナム室に進入し、次いで、一次流れ導管の混合室へと吐出される。水は、第２の流れチャネルから第２のプレナム室に進入し、次いで、同じ一次流れ導管の混合室へと吐出される。
【００３０】
流れ制御機構は、二次流れ導管を通る流れを制御する。本装置は、本装置を通る水を方向付けるための受動的流れ制御機構を備え得る。流れ制御機構は、二次流れ導管の各端部間に圧力勾配が存在しないように構造的に配置され得る。二次流れ導管の直径および／または断面積は、二次流れ導管の長さに沿って静圧力勾配が存在しないように構成され得、プレナムは、導管の下流端部の圧力と比べて低い圧力を有するように構成され得る。
【００３１】
一実施形態では、流れ制御機構は、二次流れ導管内に位置し、第１の方向、すなわち、一次流れ導管への流体の流れを可能にし得、第２の方向への、すなわち、二次流れ導管まで続く流れ流体を防止する。制御機構は、移動可能なバッフルであり得る。流れ制御バッフルは、二次流れ通路からの水を一次流れ通路へと方向付けるためのチャネルを備え得る。
【００３２】
混合室は、プレナム室からの水の流れを混合室へと方向付けるように位置決めされた移動可能な水平流れ制御バッフルを備え得る。
【００３３】
一実施形態では、各二次流れ導管の第１の流れチャネルおよび第２の流れチャネルは、異なる一次流れ導管と流体連通している。第１の流れチャネルは、第１の一次流れ導管へ水を方向付ける。第２の流れチャネルは、第２の一次流れ導管へ水を方向付ける。
【００３４】
二次流れ導管の第１の流れチャネルは、第１の一次流れ導管の混合室へ水を吐出するように構成され、二次流れ導管の第２の流れチャネルは、第２の一次流れ導管へ水を吐出するように構成されている。第１および第２の一次流れ導管は、二次流れ導管の両側に位置し得る。
【００３５】
流れ制御機構は、二次流れ導管を通る流れを制御する。流れ制御機構は、二次流れ導管内に位置し得、第１の方向、すなわち、一次流れ導管への流体の流れを可能にし、第２の方向への、すなわち、二次流れ導管まで続く流れ流体を防止する。制御機構は、移動可能なバッフルであり得る。流れ制御バッフルは、二次流れ通路からの水を一次流れ通路へと方向付けるためのチャネルを備え得る。
【００３６】
一実施形態では、各二次流れ導管は、一次流れ導管の下に位置する。一次流れ導管の水平配列は、二次流れ導管の水平配列の上に形成されている。各一次流れ導管は、二次流れ導管に接続されている。各一次流れ導管／二次流れ導管の配置は、二次流れ内に位置するタービンを備える。
【００３７】
本装置は、二次流れ導管を上に位置する一次流れ導管に接続するマニホールドをさらに備え、タービンは、マニホールド内に位置する。タービンは、実質的に垂直軸を中心として回転し得る。
【００３８】
タービンがマニホールド内に位置することによって、二次流れ経路内の１つのタービンを使用して、潮汐流などの双方向の流れから電気を発生させることができる。
【００３９】
一次流れ導管は、混合室内に移動可能なプレナム室を備え、二次流れ導管からの流れは、マニホールドを介してプレナム室に引き込まれる。
【００４０】
移動可能なプレナム室は、一次流れ導管を通る水の流れがプレナムの側部の周囲を流れるように位置し、流れの方向の開口部であって、それを通って二次流れ導管からの水が吐出されて一次流れ導管を通る流れと混合される、開口部を有する。
【００４１】
移動可能なプレナム室は、プレナム室の開口部が流れの第１の方向にあるような第１の位置と、プレナム室の開口部が流れの第２の方向にあるような第２の位置との間で移動可能である。
【００４２】
移動可能なプレナム室は、その第１の位置と第２の位置との間の流れ制御機構の移動が第１の位置と第２の位置との間でプレナム室を移動させるように、流れ制御機構に接続されている。
【００４３】
制御機構は、移動可能なバッフルであり得る。流れ制御バッフルは、二次流れ通路からの水を一次流れ通路へと方向付けるためのチャネルを備え得る。
【００４４】
別の実施形態では、流れ制御機構は、片側の下部端部の開口部と反対側の上部端部の開口部とを有する実質的にシリンダ状のドラムの形態であり得る。上部端部のシリンダ状の表面の出口開口部は一次流れ導管内に水を放出することができ、下部端部のシリンダ状の表面の入口開口部は二次流れ導管から水を受容する。
【００４５】
本発明のさらなる態様は、上に記載される装置と、基部構造の頂部に位置する少なくとも１つのバリアとを備える、双方向の水の流れから水を発生させるためのシステムである。バリアは、基部構造を横切って一次および二次流れ導管の中心軸に直交して延在する。
【００４６】
好ましくは、少なくとも１つのバリアは、基部構造の頂部に位置する移動可能なバリアであり、移動可能なバリアは、第１の上昇位置と第２の下降位置との間で移動可能である。
【００４７】
好ましくは、本システムは、２つの移動可能なバリアを備え、第１の移動可能なバリアは、基部構造の第１の端部に位置し、第２の移動可能なバリアは、基部構造の反対側端部に位置する。
【００４８】
以下の説明では、「上流」および「下流」という用語を使用して、本装置の特徴の相対的位置を定義する。上流および下流方向は、使用中に水が本装置を通って流れる方向に対して定義される。上流端部は入力領域と考慮され得、下流端部は出力領域と考慮され得る。
【００４９】
ここで、添付の図面を参照しながら本発明を例として記載する。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の概略断面図を示す。
【図２】本発明の概略断面図を示す。
【図３】本発明の概略断面図を示す。
【図４】本発明の断面図を示す。
【図５】本発明の断面上面図を示す。
【図６】本発明の正面図を示す。
【図７】本発明の正面図を示す。
【図８】本発明で使用するための流れ制御機構の一例を示す。
【図９】本発明の一部の断面図を示す。
【図１０】本発明の切り取り概略図を示す。
【図１１】本発明の断面図を示す。
【図１２】本発明の断面図を示す。
【図１３】本発明の概略図を示す。
【図１４】本発明の断面図を示す。
【図１５】本発明の断面図を示す。
【図１６】本発明の断面図を示す。
【図１７】本発明の断面図を示す。
【図１８】本発明の概略上面図を示す。
【図１９】本発明の断面図を示す。
【図２０】本発明の概略図を示す。
【図２１】本発明の切り取り図を示す。
【図２２】本発明の正面図を示す。
【図２３】本発明の断面側面図を示す。
【図２４】本発明の断面上面図を示す。
【図２５ａ】潮汐流を有する水域における本発明の一実施形態の使用の概略図面を示す。
【図２５ｂ】潮汐流を有する水域における本発明の一実施形態の使用の概略図面を示す。
【図２５ｃ】潮汐流を有する水域における本発明の一実施形態の使用の概略図面を示す。
【図２５ｄ】潮汐流を有する水域における本発明の一実施形態の使用の概略図面を示す。
【図２５ｅ】潮汐流を有する水域における本発明の一実施形態の使用の概略図面を示す。
【図２５ｆ】潮汐流を有する水域における本発明の一実施形態の使用の概略図面を示す。
【図２６ａ】潮汐流を有する水域における本発明の一実施形態の使用の概略図面を示す。
【図２６ｂ】潮汐流を有する水域における本発明の一実施形態の使用の概略図面を示す。
【図２６ｃ】潮汐流を有する水域における本発明の一実施形態の使用の概略図面を示す。
【図２６ｄ】潮汐流を有する水域における本発明の一実施形態の使用の概略図面を示す。
【図２６ｅ】潮汐流を有する水域における本発明の一実施形態の使用の概略図面を示す。
【図２６ｆ】潮汐流を有する水域における本発明の一実施形態の使用の概略図面を示す。
【発明を実施するための形態】
【００５１】
図１を参照すると、潮汐水の流れを電気に変換するための本発明による双方向性システム１０は、水域の幅を横切って位置決めするための基部構造１２を備える。移動可能なバリア１４は、上流側および下流側を画定するように基部構造１２の頂部に位置する。使用中、移動可能なバリアは、バリアの上流側と下流側との間に水頭差を提供する。
【００５２】
基部構造１２は、基部構造を通る水のための流れ通路を提供し、双方向の水の流れのために構成されている一連の導管２０、２２と、水が本装置を通って流れるときに動力を発生させるタービン２４とを備える。各二次流れ導管は、水が二次流れ導管から一次流れ導管へと流入し得るように少なくとも１つの一次流れ導管に接続されている。本システムは、本装置を通って流れるときに電気エネルギーに変換される水力位置エネルギーの貯蔵を作り出す。
【００５３】
図１〜図１２を参照すると、本発明の第１の実施形態では、装置１０は、一連の一次流れ導管２０と一連の二次流れ導管２２とを有する基部構造１２を備える。各一次流れ導管は、２つの二次流れ導管の間に位置する。一次流れ導管は、バリアの上流側からバリア１４の下流側まで流れ通路を提供する。二次流れ導管は、一次流れ導管へ水の流れを供給する。図１〜図１２に示されるように、各一次流れ導管２０は、水が二次流れ導管から一次流れ導管へと流入し得るように２つの二次流れ導管に接続されている。
【００５４】
一次および二次流れ導管は両方とも、水域からの水を受容する。一次流れ導管を退出する水は、一次流れ導管および二次流れ導管の両方を介して本装置に進入した水の混合流である。
【００５５】
図３および図１１を参照すると、各一次流れ導管２０は、第１の収束セクション２６を備え、第１の収束セクション２６は、基部構造の第１の端部におけるその開口部２８から、ベンチュリセクションを画定する混合室３０に向かって狭くなる。第２の収束セクション３２は、基部構造の第２の端部におけるその開口部３４から、混合室３０の第２の端部に向かって狭くなる。混合室は、隣接する二次流れ導管から水を受容するための開口部３６を備える。
【００５６】
第１および第２の収束セクションは両方とも、ディフューザとして構成されている。水が一次流れ導管を通って第１の方向３８に流れているとき、水は第１の収束セクション２６内の開口部２８を介して一次流れ導管に進入し、第２の収束セクション３２はディフューザセクションである。
【００５７】
水が一次流れ導管を通って第２の方向４０に流れているとき、水域からの水は第２の収束セクション内の開口部３４を介して一次流れ導管に進入し、第１の収束セクションはディフューザセクションである。
【００５８】
図１、図２、および図６に示されるように、収束およびディフューザセクションは、実質的に矩形の断面形状を有する。一次流れ導管のディフューザおよび収束セクションの側壁は、実質的に垂直であり、収束セクション２６、３２は、導管の開口部２８、３４に向かって垂直面に延在する。図３および図７に示されるように、収束セクション２６、３２は、導管開口部の方向に分岐する実質的に円形の断面を有し得る。
【００５９】
図５および図１０を参照すると、二次流れ導管２２は、一次流れ導管２０に実質的に平行に位置する。各二次流れ導管は、導管の両端部に位置する２つのタービン２４を備える。第１のタービンは、二次流れ導管の上流セクション４２内に位置する。第２のタービンは、二次流れ導管の下流セクション４４内に位置する。タービンのブレードは、タービンの実質的に水平軸を中心として回転する。タービンは、発電機（図示せず）に接続されている。タービンを同じまたは異なる発電機に接続することができる。タービンを回転させて発電機を駆動し、それに伴って、有用な電力を生成する。
【００６０】
中央セクション４６は、上流および下流セクション４２、４４を含む２つのタービンの間に位置する。二次流れ導管は、中央セクションを介して、隣接する一次流れ導管と流体連通するように一次流れ導管に接続されている。
【００６１】
二次流れ導管には、上流４２および下流４４のセクションに単一の流れ通路と、中央セクション内に２つの流れ通路が設けられている。
【００６２】
中央セクションにおいて、二次流れ導管は、第１の流れチャネル４８と第２の流れチャネル５０とに分離されている。第１の流れチャネルおよび第２の流れチャネルは各々、二次流れ導管が隣接する一次流れ導管と流体連通することを可能にする開口部５２を備える。
【００６３】
図５、図９、および図１０を参照すると、第１の流れチャネルは、二次流れ導管の第１の側部に位置する第１の一次流れ導管と流体連通しており、第２の流れチャネルは、二次流れ導管が二次流れ導管の両側に位置する２つの一次流れ導管と流体連通するように、二次流れ導管の第２の側部に位置する第２の一次流れ導管と流体連通している。しかしながら、基部構造の縁部に位置する二次流れ導管は、水を１つの一次流れ導管に供給するだけであろう。
【００６４】
第１の流れチャネルは、一次流れ導管の開口部に向かって二次流れ導管の中心軸から離れて方向付けられている。第２の流れチャネルは、一次流れ導管の開口部に向かって二次流れ導管の中心軸から離れて、第１の流れチャネルに対向する方向に方向付けられている。第１および第２の流れチャネル内の開口部は、隣接する一次流れ導管との流体連通を提供する。
【００６５】
第１の流れチャネルの上流セクション５４は、二次流れ導管の上流セクションからの水を二次流れ導管の中心軸から離れた角度でそらす。第１の流れチャネルの下流セクション５６は、二次流れ導管の下流セクションからの水を二次流れ導管の中心軸から離れた角度でそらす。第１の流れチャネル４８の上流セクション５４および下流セクション５６は、開口部５２で合流する。
【００６６】
第２の流れチャネルの上流セクション５８は、二次流れ導管の上流セクションからの水を二次流れ導管の中心軸から離れた角度で、第１の流れチャネルの上流セクションに対向する方向にそらす。第２の流れチャネルの下流セクション６０は、二次流れ導管の下流セクションからの水を二次流れ導管の中心軸から離れた角度で、第１の流れチャネルの上流セクションに対向する方向にそらす。第２の流れチャネル５０の上流セクション５８および下流セクション６０は、開口部５２で合流する。
【００６７】
流れ制御機構６２は、第１および第２の流れチャネル４８、５０の開口部５２に位置する。流れ制御機構は、本装置の片側からの流れを隣接する一次流れ導管の混合室へと方向付け、水が二次流れ導管の他のセクションに流入することを防止する。流れ制御機構は、本装置を通る流れの方向に依存して、２つの位置の間で移動し得る。
【００６８】
第１の位置では、図５および図９に示されるように、流れ制御機構は、本装置の第１の（上流）セクション４２からの流れを隣接する一次流れ導管２０の混合室３０へと方向付け、水が二次流れ導管の第２の（下流）セクション４４に流入することを効果的に遮断する。水が反対方向に流れているとき、流れ制御機構を第２の位置（図示せず）へと移動させることができる。第２の位置では、流れ制御機構は、本装置の第２のセクションからの流れを隣接する一次流れ導管の混合室へと方向付け、水が二次流れ導管の第１のセクションに流入することを効果的に遮断する。
【００６９】
流れ制御機構は、バッフルの形態であり得る。バッフルは、本装置を通って流れる水の方向に依存して回転し得る。
【００７０】
図８を参照すると、流れ制御バッフルは、使用中に二次流れ導管からの水の流れを一次流れ導管へと方向付け得るチャネル７２を備える実質的に円形のシリンダ形状を有し得る。
【００７１】
第１の位置では、バッフルチャネル７２の第１の端部は、流れチャネル４８、５０の上流（第１の）セクション５４、５８と位置合わせされ、バッフルチャネル７２の第２の端部は、水が二次流れ導管の第１のセクション４２からバッフルチャネルに、次いで、混合室に流入し得るように、混合チャネルの開口部へと方向付けられている。水が流れチャネル４８、５０の下流（第２の）セクション５６、６０、および二次流れ導管の第２のセクション４４に流入することを防止する。
【００７２】
第２の位置（図示せず）では、水が反対方向に流れているとき、バッフルチャネルの第２の端部は、流れチャネルの下流（第２の）端部５６、６０と位置合わせされ、バッフルチャネルの第１の端部は、水が二次流れ導管の第２のセクション４４からバッフルチャネルに、次いで、混合室に流入し得るように、混合室の開口部へと方向付けられている。水が流れチャネル４８、５０の上流（第１の）セクション５４、５８、および二次流れ導管の第１のセクション４２に流入することを防止する。
【００７３】
二次流れ導管内に位置するタービンは、水の流れから電気を発生させる際に使用される任意の好適なタービンであり得る。例えば、使用され得るタービンとしては、プロペラおよびカプラン型タービンが挙げられる。
【００７４】
本発明のさらなる実施形態を図１３〜図１８に示す。本発明のこの実施形態は、一連の一次流れ導管２０と一連の二次流れ導管２２とを有する基部構造１２を備える。各一次流れ導管２０は、１つの二次流れ導管２２と別の一次流れ導管２０との間に位置する。一次流れ導管は、バリアの上流の位置から下流の位置まで流れ通路を提供する。二次流れ導管は、一次流れ導管への流れを供給する。バリア（図示せず）は、基部構造１２の幅を横切って位置する。各一次流れ導管２０は、水が二次流れ導管から一次流れ導管に流入し得るように１つの二次流れ導管に接続されている。
【００７５】
一次および二次流れ導管は両方とも、水域からの水を受容する。一次流れ導管を出る水は、一次流れ導管および二次流れ導管の両方を介して本装置に進入した水の混合流である。
【００７６】
図１５を参照すると、各一次流れ導管は、第１の収束セクション２６を備え、第１の収束セクション２６は、基部構造の第１の端部におけるその開口部２８から、ベンチュリセクションを画定する混合室３０に向かって狭くなる。第２の収束セクション３２は、基部構造の第２の端部におけるその開口部３４から、混合室の第２の端部に向かって狭くなる。
【００７７】
混合室は、隣接する二次流れ導管から水を受容するための開口部３６を備える。プレナム室６４は、混合室３０のいずれかの側から基部構造内に延在する。混合室は、プレナム室を介して、二次流れ導管から二次流れを受容する。
【００７８】
第１および第２の収束セクションは両方とも、ディフューザとして構成されている。水が一次流れ導管を通って第１の方向３８に流れているとき、水は第１の収束セクション２６を介して一次流れ導管に進入し、第２の収束セクション３２はディフューザセクションである。
【００７９】
水が一次流れ導管を通って第２の方向４０に流れているとき、水は第２の収束セクション３２を介して一次流れ導管に進入し、第１の収束セクション２６はディフューザセクションである。
【００８０】
収束セクションは、実質的に矩形の断面形状を有する。一次流れ導管のディフューザおよび収束セクションの側壁は、実質的に垂直であり、収束セクションは、垂直面に延在する。
【００８１】
二次流れ導管は、一次流れ導管に実質的に平行に位置する。各二次流れ導管は、導管の両端部に位置する２つのタービンを備える。第１のタービンは、二次流れ導管の上流セクション４２内に位置する。第２のタービンは、二次流れ導管の下流セクション４４内に位置する。タービンのブレードは、タービンの実質的に水平軸を中心として回転する。タービンは、発電機（図示せず）に接続されている。タービンを同じまたは異なる発電機に接続することができる。タービンを回転させて発電機を駆動し、有用な電力を生成する。
【００８２】
図１６および図１７を参照すると、二次流れ導管の中央セクション４６は、上流および下流セクション４２、４４を含む２つのタービンの間に位置する。二次流れ導管は、中央セクションを介して、隣接する一次流れ導管と流体連通している。
【００８３】
中央セクションにおいて、二次流れ導管は、第１の流れチャネル４８と第２の流れチャネル５０とに分離されている。第１の流れチャネルおよび第２の流れチャネルは各々、二次流れ導管がプレナム室６４を介して、隣接する一次流れ導管と流体連通することを可能にする開口部を備える。
【００８４】
第１の流れチャネルおよび第２の流れチャネルは、同じ一次流れ導管と流体連通している。第１の流れチャネルは、第１のプレナム室を介して、一次流れ導管と流体連通している。第２の流れチャネルは、第２のプレナム室を介して、一次流れ導管と流体連通している。
【００８５】
第１の流れチャネルは、二次流れ導管の中心軸から第１のプレナム室に向かって垂直に上および横に方向付けられている。第２の流れチャネルは、二次流れ導管の中心軸から第２のプレナム室に向かって垂直に下および横、ならびに第１の流れチャネルに対向する方向に方向付けられている。第１および第２の流れチャネル内の開口部５２は、第１および第２のプレナム室６４を介して、隣接する一次流れ導管との流体連通を提供する。
【００８６】
第１の流れチャネルの上流セクション５４は、二次流れ導管の上流セクションからの水を二次流れ導管の中心軸から離れた方向にそらす。第１の流れチャネルの下流セクション５６は、二次流れ導管の下流セクションからの水を二次流れ導管の中心軸から離れた方向にそらす。第１の流れチャネルの上流および下流セクションは、開口部でプレナム室６４と合流する。
【００８７】
第２の流れチャネルの上流セクション５８は、二次流れ導管の上流セクションからの水を二次流れ導管の中心軸から離れて、第１の流れチャネルの上流セクションに対向する方向にそらす。第２の流れチャネルの下流セクション６０は、二次流れ導管の下流セクションからの水を二次流れ導管の中心軸から離れて、第１の流れチャネルの上流セクションに対向する方向にそらす。第２の流れチャネルの上流および下流セクションは、開口部５２でプレナム室６４と合流する。
【００８８】
流れ制御機構は、第１および第２の流れチャネルからの水の流れをプレナムへと方向付け、二次流れ導管内のすべての水が一次流れ導管内に吐出されるように、第１および第２の流れチャネルの下流側への水の流れを防止する。
【００８９】
流れ制御機構は、二次流れ導管からの水がプレナム室６４に入ることを可能にする。次いで、水は、プレナム室の開口部の幅全体にわたって、一次流れ導管の混合室内に吐出される。水は、頂部プレナム室６４から混合室の頂部へ、および下部プレナム室６４から混合室の底部へと吐出される。二次流れは、流れがディフューザセクション内に吐出され、導管から吐出される前に、混合室内で一次流れの外側端部から混合する。
【００９０】
流れ制御機構は、流れを混合室へと方向付ける。プレナム内の低い圧力により、流れが二次流れ導管の下流側へと迂回することを防止する。流れが下流二次流れ導管取り入れ口から引き込まれ、デバイスを通って、受動的に、または導管の下流取り入れ口端部で二次流れ導管取り入れ口の別個の流れ制御によってのいずれかで再循環されることを防止する。受動的制御は、幾何学的に達成される。二次流れ導管の直径は、二次流れ導管に沿って静圧力勾配が存在しないこと、ひいては、流れが下流の水位から引き込まれないことを確実にするであろうある特定の水の速度を提供するように設計され得る。幾何学的形状は、流れが二次流れ導管の上流セクション４２を通って、上流流れチャネル５４および５８の静圧力を下流の水位の圧力の静圧力まで低減する特定の速度まで加速されるようなものである。
【００９１】
さらなる実施形態では、流れ制御機構は、二次流れ導管の第１および第２の流れチャネルの開口部に位置する。流れ制御機構は、本装置の片側からの流れを隣接する一次流れ導管の混合室へと方向付け、水が二次流れ導管の他のセクションに流入することを防止する。流れ制御機構は、流れの方向に依存して、２つの位置の間で移動し得る。
【００９２】
第１の位置では、流れ制御機構は、本装置の第１の（上流）セクション４２からの流れを隣接する一次流れ導管２０のプレナム室６４および混合室３０へと方向付け、水が二次流れ導管の第２の（下流）セクション４４に流入することを遮断する。水が反対方向に流れているとき、流れ制御機構を第２の位置へと移動させることができる。第２の位置４４では、流れ制御機構は、本装置の第２のセクションからの流れを隣接する一次流れ導管のプレナム室６４および混合室３０へと方向付け、水が二次流れ導管２０の第１のセクション４２に流入することを遮断する。
【００９３】
流れ制御バッフルを二次流れ導管内で使用して、流れを作製室へと方向付けることができる。流れ制御機構は、第１および第２の流れチャネルの開口部に位置する。流れ制御機構は、本装置の片側（上流）からの流れを隣接する一次流れ導管の混合室へと方向付け、水が二次流れ導管の他のセクション（下流）に流入することを防止する。流れ制御機構は、流れの方向に依存して、２つの位置の間で移動し得る。
【００９４】
図１５を参照すると、水平流れ制御バッフル６６は、水を混合室３０へと方向付けるように、プレナム室６４の開口部を横切って位置決めされている。水平流れ制御バッフルは、中心軸を中心として枢動して、水が混合室内に吐出される方向を制御することができる。水平流れ制御バッフルを、プレナム室から混合室への水の吐出が本装置を通る水の流れの方向にあるように、２つの位置の間で移動させることができる。
【００９５】
例として、水が第１の方向３８で本装置に流入しているとき、水平流れ制御バッフルを、プレナム室からの水の流れが第１の方向で混合室内に吐出されて同じ方向に本装置を通って流れる一次流れと混合されるような第１の位置に移動させることができる。水が第２の方向で本装置に流入しているとき、水平流れ制御バッフルを、プレナム室からの水の流れが第２の方向で混合室内に吐出されて同じ方向に本装置を通って流れる一次流れと混合されるような第２の位置に移動させることができる。
【００９６】
バッフルは、二次流れ導管からの流れを混合室の頂面および底面に沿って方向付け、主一次流れは、混合室の中心エリアを占める。
【００９７】
バッフルは、二次流れ導管の入口で流れ制御から分離されており、混合室内に流れを方向付けるためのものである。バッフルが第３の位置に位置決めされている場合、それらは一次流れ導管へのプレナム室からの流れを防止し得る。例えば、バッフルが実質的に水平に位置決めされている場合、それらは一次流れ導管への二次流れ導管からのすべての流れを中断し得る。
【００９８】
本発明のさらなる実施形態を図１９〜図２４に示す。本発明のこの実施形態では、本装置は、一連の一次流れ導管２０と一連の二次流れ導管２２とを有する基部構造１２を備える。一次流れ導管の水平配列は、二次流れ導管の水平配列の下に位置する。一次流れ導管は、バリアの上流の位置から下流の位置まで流れ通路を提供する。各一次流れ導管は、１つの二次流れ導管に接続されている。二次流れ導管は、その上に位置する一次流れ導管への水の流れを供給する。バリアは、基部構造の幅を横切って延在する。図１９〜図２４に示されるように、各一次流れ導管２０は、水が二次流れ導管から一次流れ導管へと流入し得るように１つの二次流れ導管に接続されている。
【００９９】
一次および二次流れ導管は両方とも、水域からの水を受容する。一次流れ導管を退出する水は、一次流れ導管および二次流れ導管の両方を介して本装置に進入した水の混合流である。各一次流れ導管は、第１の収束セクション２６を備え、第１の収束セクション２６は、基部構造の第１の端部におけるその第１の開口部２８から、ベンチュリセクションを画定する混合室３０に向かって狭くなる。第２の収束セクション３２は、基部構造の第２の端部における第２の開口部３４から、混合室３０の第２の端部に向かって狭くなる。混合室は、隣接する二次流れ導管から水を受容するための開口部を備える。
【０１００】
第１および第２の収束セクションは両方とも、ディフューザとして構成されている。水が一次流れ導管２０を通って第１の方向３８に流れているとき、水は第１の収束セクション２６を介して一次流れ導管に進入し、第２の収束セクション３２はディフューザセクションである。
【０１０１】
水が一次流れ導管を通って第２の方向４０に流れているとき、水は第２の収束セクション３２を介して一次流れ導管に進入し、第１の収束セクション２６はディフューザセクションである。
【０１０２】
収束セクション２６、３２は、実質的に矩形の断面形状を有する。一次流れ導管の収束セクションの側壁は、実質的に垂直であり、収束セクションは、混合室から垂直面に延在する。
【０１０３】
二次流れ導管は、その中央セクションを介して、一次流れ導管と流体連通している。二次流れ導管２２は、一次流れ導管２０に実質的に平行に位置し、マニホールド６８は、二次流れ導管２２を上に位置する一次流れ導管２０に接続する。マニホールド６８は、二次流れ導管が、その上の一次流れ導管と流体連通することを可能にする。マニホールドは、二次流れ導管の中央セクションから一次流れ導管まで延在する。
【０１０４】
タービンは、マニホールド内に位置し、発電機（図示せず）に接続されている。タービンのブレードは、実質的に垂直軸を中心として回転可能である。タービンは、例えば、プロペラまたはカプラン型タービンであり得る。
【０１０５】
二次流れ導管は、第１の位置と第２の位置との間で移動して水をマニホールドへ、そしてタービンを通って混合室へと方向付け、水が二次流れ導管を通ってずっと流れ、二次流れ導管の下流セクションを介して退出することを防止し得る流れ制御機構を備える。流れ制御機構は、開口側と閉塞側とを有する、端部が開いたドラムの形態であり得る。開口側は、二次流れ導管からドラムへの水を受容する。閉塞側は、二次流れ導管の長さを通る水の流れを効果的に遮断し、水を、ドラムの開口端部を通って、一次流れ導管の混合室へと方向付ける。ドラムは、マニホールドを通って、混合室開口部まで延在し、二次流れから一次流れ導管まで流れ通路を提供し得る。
【０１０６】
流れ制御機構は、流れの方向に依存して、２つの位置の間で移動し得る。第１の位置では、流れ制御機構は、本装置の第１の（上流）セクションからの流れをマニホールドへと方向付け、水が二次流れ導管の第２の（下流）セクションに流入することを効果的に遮断する。水が反対方向に流れているとき、流れ制御機構を第２の位置へと移動させることができる。第２の位置では、流れ制御機構は、本装置の第２のセクションからの流れをマニホールドへと方向付け、水が二次流れ導管の第１のセクションに流入することを効果的に遮断する。第２の位置では、ここでは、第２のセクションが上流セクションであり、第１のセクションが下流セクションであることになる。
【０１０７】
移動可能なシュラウドは、混合室開口部の周りに、タービンを備えるマニホールドとともに混合室内にプレナム室７０を形成する。二次流れ導管からの水の流れは、マニホールド内のタービンを通って流れた後、プレナム室に引き込まれる。タービンのシャフトは、プレナム室を通って、発電機（図示せず）まで延在する。
【０１０８】
移動可能なプレナム室は、一次流れ導管を通る水の流れがプレナム室の側部の周囲を流れ得るように混合室内中央に位置する。プレナム室は、スロットの形態の開口部を有し、それを通って、二次流れ導管から受容された水が吐出されて、一次流れ導管を通って流れる一次水の流れと混合される。プレナム室は、プレナムからの流れが一次流れの中心に吐出されるようにプレナム室の開口部が位置し得るように回転可能である。プレナム室は、開口部の反対側に外部バッフル７４を備える。外部バッフル７４は、三角形の形状であり、水をプレナム室７０の側部の周囲に方向付ける。
【０１０９】
流れ制御機構は、混合室内に位置するプレナム室に接続されており、プレナム室は、流れ制御機構がその第１の位置と第２の位置との間を移動するときに回転し得る。
【０１１０】
流れ制御機構は、プレナムおよび外部バッフルを形成するシュラウドを含む。ドラムは、混合室内に延在し得、プレナム室として構成されたドラムの頂部は、水を混合室内に放出するための開口部を有する。機構全体が第１の位置と第２の位置との間で回転する。開口面を有するドラムは、ドラムの回転がプレナムを回転させるようにプレナムに接続されている。第１の位置では、ドラムの開口側は第１の方向に面し、一次流れ通路へのプレナム室の開口部は第２の方向に面する。第２の位置では、ドラムの開口側は第２の方向に面し、一次流れ通路へのプレナム室の開口部は第１の方向に面する。
【０１１１】
図２３に示されるように、タービンは、ドラムのマニホールド部分内に位置し得る。タービンは、水が通過するとき、ドラムおよびプレナム室から独立して回転する。
【０１１２】
本装置は、浅い水の環境で特に有用である。例えば、図１〜図１８に示されるように、単一の水平配列の導管しかない場合、本装置を、使用される導管およびタービンのサイズに依存して、水深が０．５メートル以下に至る大規模な基盤プロジェクトにおいて大きな床掘削なしで使用することができる。例えば、図１９〜図２４に示されるように、２つの水平配列の導管があり、１つの配列が上記の上に位置する場合、本装置を、導管およびタービンのサイズに依存して、水深が１メートル以下の大規模な基盤プロジェクトにおいて大きな床掘削なしで使用することができる。
【０１１３】
河川または海底を本装置の位置合わせ近くの掘削によって下降させ、輪郭付けることができる場合、水深制限はない。複数の配列の一次および二次流れ導管を使用することができる。各配列内の導管の数は、本装置が使用される水域のサイズに依存するであろう。各装置は、２つまたは３つの導管のみを備えることができ、基部構造は、二次および一次流れ導管の配置を備える。好ましくは、基部構造は、一連の二次および一次流れ導管の配置、例えば、４つ、５つ、６つ、７つ、８つ、９つ、１０個またはそれ以上の一次および二次流れ導管を備える。
【０１１４】
収束およびディフューザセクションは、実質的に円形または矩形の断面を有するように示されているが、他の形状の収束／ディフューザセクションおよび混合室ならびに形状の組み合わせを使用することができる。二次流れ導管は、それらの開口部に実質的に円形の断面を有し得る。しかしながら、他の形状の断面も企図される。二次流れ導管の断面形状は、流れ通路の長さにわたって変化し得る。例えば、二次流れ経路は、二次流れ導管の開口部で円形の断面を有することから中央領域の二次流れチャネル内で矩形の断面に移行し得る。
【０１１５】
導管は、すなわち、それらのサイズおよび形状によって、本装置に進入する水の体積の約８０％が一次流れ導管に流入し、本装置に進入する水の体積の約２０％が二次流れ導管に進入するように構成されている。本装置に進入する水の体積の１００％は、一次流れ導管を介して本装置を退出する。
【０１１６】
図１、図１２、図１９、図２０、図２３、および図２５を参照すると、本システムは、基部構造の頂部表面に位置する２つの移動可能なバリアを備える。バリアは、基部構造を横切って一次および第２の導管の中心軸に直交して延在する。第１の移動可能なバリアは、基部構造の第１の端部に位置する。第２の移動可能なバリアは、基部構造の反対側端部に位置する。
【０１１７】
移動可能なバリアの各々は、第１の上昇位置と第２の下降位置との間で移動し得る。上昇位置では、バリアは、水が本装置の頂部を越えて流れることを遮断し、バリアの上流および下流側からの水頭差を作り出す。代わりに、水は一連の導管を通って方向付けられる。導管は、バリアの上流側からバリアの下流側まで基部構造を通る水のための流れ通路を提供する。下降位置では、水はバリアおよび基部構造の頂部を越えて流れ得る。
【０１１８】
水が第１の方向から流れると、基部構造の上流端部に位置する第１の移動可能なバリアが上昇し、基部構造の下流端部に位置する第２の移動可能なバリアが下降する。水が第２の方向から流れると、基部構造の下流端部に位置する第２の移動可能なバリアが上昇し、基部構造の上流端部に位置する第１の移動可能なバリアが下降する。
【０１１９】
基部構造の端部に１つずつ２つの移動可能なバリアを備えるように本発明を記載してきたが、本システムはまた、１つのバリアを備え得る。
【０１２０】
移動可能なバリアは、例えば、膨張式バリアおよび／または水力で動作する堰板またはゲートであり得る。移動可能なバリアは、基部構造の幅を横切って延在する。
【０１２１】
膨張式バリアを使用する場合、ラバーバルーンをコンクリート基部構造の縁部に取り付けることができる。バルーンは、バリアを上昇させるために、水またはガスなどの流体で充填され得る。バリアが下降すると、流体をバルーンから解放することができる。膨張式バリアの例は、Ｄｙｒｈｏｆｆ  ＵＫ  Ｌｔｄによって供給されるものであり、例えば、ＧＢ２５２１８７６を参照されたい。他のバリアは、蝶着されたゲートとともに使用される管状の膨張式のものを含み得る。膨張式の管状のものは、ゲートの片側に位置する。管状構成要素の膨張はゲートを上昇させ、管状構成要素の収縮はゲートを下降させる。
【０１２２】
本システムに移動可能なバリアを設けることによって、使用されていないときにバリアを下降させ、環境の外観を改善することができる。移動可能なバリアを参照しながら本システムを記載しているが、代わりに、固定式バリア、例えば、基部構造の幅を横切って位置するコンクリート壁を使用することができる。基部構造の各端部セクションにバリアを、または基部構造の中央セクションを横切って単一のバリアを有するように本システムを論じているが、基部構造の幅を横切って延在する各バリアは、別々に位置合わせされた構成要素からなり得る。例えば、複数の、すなわち、１つ、２つ、３つ、またはそれ以上の水力式もしくは膨張式に作動されるゲートまたは堰板を基部の幅を横切って位置合わせして１つのバリアを形成することができる。
【０１２３】
本システムを図２５に示されるように使用することができる。潮汐が低いときには、本システムの両側の水位は基部構造より下にあり得、バリアは両方とも下降している（図２５ａ）。上げ潮では、潮汐が入ってくるときに好ましい水頭差を維持するように下流バリアが上昇する（図２５ｂまたは図２５ｃ）。潮汐が高いときには（図２５ｄ）、次の潮汐周期に備えるために、下流バリアが下降し、上流バリアが上昇する。好ましい水頭差が確立されるまで、潮汐が引きのときに上流バリアは上昇したままである（図２５ｅ）。潮汐が継続して引きであるとき、上流バリアは、完全に下降するまで、好ましい水頭差を維持するように下降する（図２５ｆ）。ここで低い潮汐のときに両方のバリアが下降すると、本システムは次の潮汐周期用の準備が整っている。上げ潮および下げ潮の両方で水頭差が確立され得るため、本システムを使用して両方向の潮汐流から電気を発生させることができる。
【０１２４】
水が第１の方向３８から流れている、例えば、上げ潮のとき、第１のバリアは上昇する。水域を横切るバリアは、基部構造の第１の（上流）側と基部構造の第２の（下流）側との間に水頭差を提供する。水は、バリアの第１の（上流）側から一次流れ導管を通って流れる。一次水の流れは、第１の（収束）セクションに進入し、混合室に流入し、次いで、第２の収束（ディフューザ）セクションから出る。二次流れ導管を通る二次流れが誘導され、水が二次流れ導管の第１のセクションを通って一次流れ導管に流入し、これによりタービンの回転を駆動させて、動力または電力取り出し配置を介して電気を発生させる。
【０１２５】
水の流れが逆転し、第２の方向４０に流れる、例えば、下げ潮のとき、第２のバリアが上昇し、第１のバリアを下降させることができる。水域を横切るバリアは、基部構造の第２の端部と基部構造の第１の端部との間に水頭差を提供する。水は、バリアの第２の側から一次流れ導管を通って流れる。一次水の流れは、第２の（収束）セクションに進入し、混合室に流入し、次いで、第１の収束セクション（ここではディフューザセクションとして作用）から出る。二次流れ導管を通る二次流れが誘導され、水が二次流れ導管の第２のセクションを通って一次流れ導管に流入し、これによりタービンの回転を駆動させて、動力または電力取り出し配置を介して電気を発生させる。
【０１２６】
図２６は、固定式バリアを備える本発明によるシステムを例示する。図２６ａ〜図２６ｆに示されるように、バリアは、基部構造を横切って位置し、上げ潮、図２６ｂおよび図２６ｃ、ならびに下げ潮、図２６ｅおよび図２６ｆの間に、基部構造の上流側と下流側との間で水頭差を維持する。
【０１２７】
一次流れ導管のベンチュリの低圧力ゾーンは、一次流れ導管内への二次流れ導管を通る二次流れを誘導する。一次および二次の水の流れの両方は、２つの流れが混合され得る混合室に進入する。混合流は、ディフューザセクション（流れの方向に依存して、第１または第２の収束セクション）に進入し、水の流れの速度は、水がディフューザセクションを通って移動するときに緩徐になる。水がディフューザセクションを通って流れるにつれて、流れはそれを静水頭に回復させ、それがディフューザセクションの下流を退出する前にその動的水頭を損失する。これは、ベンチュリ内の低い静水頭を保つ。
【０１２８】
したがって、本システムは、２つの方向の水の流れから電気を発生させることができる。例えば、本システムを潮汐河川または入り江を横切る潮汐堰として使用することができる。本システムは、低い水頭差しか得ることができない環境での使用に特に好適である。
【０１２９】
本システムはまた、潮汐信号の形状を保ちつつ、潮汐流から電気を発生させることが可能である。本システムは、水頭差を維持するためのバリアの存在にもかかわらず、上げ潮および下げ潮の間に水がデバイスを通って流れ続けることができるため、従来の潮頭または潮差デバイスのように水の流れを中断しない。
【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１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５ａ】
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【図２５ｂ】
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【図２５ｃ】
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【図２５ｄ】
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【図２５ｅ】
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【図２５ｆ】
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【図２６ａ】
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【図２６ｂ】
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【図２６ｃ】
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【図２６ｄ】
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【図２６ｅ】
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【図２６ｆ】
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【国際調査報告】
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