(57)【要約】本発明は、貫通液体流路（１４）を有するハウジング（１２）と、流路（１４）内の液体の流動に応答して回転するように流路（１４）内に取り付けられた少なくとも一つのタービン手段（１６）とを含む少なくとも一つの水中タービンユニット（１０）を備えた動力発生装置（８）を提供する。タービン手段（１６）は、発生装置組立体（２０）に流体を揚送するポンプ手段（１８）を駆動する。動力発生装置（８）は電力を発生する。流路（１４）は、対称な広がり−絞り−広がりベンチュリを含むベンチュリを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
貫通液体流路を有するハウジングと、該流路内の液体の流動に応答して回転するように流路内に取り付けられた少なくとも一つのタービン手段とを含む、少なくとも一つの水中タービンユニットを備えた動力発生装置。
【請求項２】
前記動力発生装置は電力発生装置である請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記流路が流動抑制を形成する請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記流動抑制がベンチュリによる請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記ベンチュリは、流路のいずれか一方の端の開口から流路の内部に向かってテーパ付けられた、広がり−絞り−広がりベンチュリである請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記ハウジングは、少なくとも一つのタービン手段の位置を中心に実質的に対称である請求項１〜５のいずれかに記載の装置。
【請求項７】
前記ベンチュリは、少なくとも一つの第一の円錐台形、切頭ピラミッド形、またはホーン形の形状体、任意選択的に円筒形状体、および、少なくとも一つの第二の円錐台形、切頭ピラミッド形、またはホーン形の形状体からなる請求項５または６に記載の装置。
【請求項８】
前記一つの第一／第二の円錐台形、切頭ピラミッド形、またはホーン形の形状体の広がり端と、前記一つのさらなる第一／第二の円錐台形、切頭ピラミッド形、またはホーン形の形状体の隣接する絞り端との間に間隙が設けられており、前記一つの第一／第二の円錐台形、切頭ピラミッド形、またはホーン形の形状体の広がり端の直径が、前記一つのさらなる第一／第二の円錐台形、切頭ピラミッド形、またはホーン形の形状体の隣接する絞り端より小さい請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記一つの第一／第二の円錐台形、切頭ピラミッド形、またはホーン形の形状体の広がり端は、前記一つのさらなる第一／第二の円錐台形、切頭ピラミッド形、またはホーン形の形状体の隣接する絞り端と、長手方向に実質的に一致している請求項１〜９のいずれかに記載の装置。
【請求項１０】
少なくとも一つのタービン手段に作動可能に結合されたポンプ手段と、
該タービン手段によって駆動され、少なくとも一つのタービンユニットから離して配置された発生装置手段と、
前記ポンプ手段を発生装置組立体に結合し、ポンプ手段から動力を発生させる発生装置組立体に流体を供給する流体供給手段と、
をさらに備える請求項１〜９のいずれかに記載の装置。
【請求項１１】
前記少なくとも一つの／各々の水中タービンユニットは、水域内への配置に適応しており。前記発生装置手段は、水域外への配置に適応している請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記流体が、前記タービンユニットが沈められる水域から供給される液体である請求項１０または１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記タービンハウジングは、外部ハウジングスリーブおよび内部ハウジングスリーブを備え、該内部スリーブは流路を形成する請求項１〜１２のいずれかに記載の装置。
【請求項１４】
前記タービン手段は、単段のロータおよびステータの組合せ、ロータだけ、多段のロータおよびステータの組合せ、各々が一段または多段のロータおよびステータの組合せを含み互いに結合された多数のタービン体の中から選択される請求項１〜１３のいずれかに記載の装置。
【請求項１５】
前記ポンプ手段は、少なくとも一つのタービン手段の出力シャフトによって、少なくとも一つのタービン手段に結合される請求項１０に記載の装置。
【請求項１６】
前記ポンプ手段は、前記流路内に取り付けられ、前記タービン手段に直接結合される請求項１〜１５のいずれかに記載の装置。
【請求項１７】
前記発生装置手段が水面上に設けられる請求項１０〜１６のいずれかに記載の装置。
【請求項１８】
前記発生装置手段は、前記タービンユニットまたは該タービンユニットの各々によって動力が供給される単一発生装置タービン手段を備え、かつ、該発生装置タービン手段および発生装置ユニットからなり、該発生装置タービン手段が発生装置ユニットを駆動させる請求項１０〜１７のいずれかに記載の装置。
【請求項１９】
前記発生装置ユニットが、交流（ＡＣ）または直流（ＤＣ）いずれかの電力を生成する請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記発生装置タービン手段は、作動可能に発生装置に結合されたペルトン水車、または他の適切なタービン手段を備え、前記水中タービンユニットのタービン手段と同じ液体によって駆動される請求項１８または１９に記載の装置。
【請求項２１】
該発生装置手段によって生成された電力は、該発生装置手段によって、または該発生装置手段から独立したバッテリによって貯蔵され、あるいは、電力系統に直接供給される請求項１８〜２０のいずれかに記載の装置。
【請求項２２】
前記流体供給手段は、ポンプ手段と発生装置手段との間に伸長する導管を備え、少なくともポンプ手段および／またはタービン手段に解放可能に結合され、これにより、ポンプ手段およびタービン手段の一方または両方を水面まで回収するために、分離し、取り外すことが可能となっている請求項１０、１１〜２１のいずれかに記載の装置。
【請求項２３】
前記タービンハウジングは、潮流の方向と実質的に整列するように、取付け構造体によって、水中の表面に固定されている請求項１〜２２のいずれかに記載の装置。
【請求項２４】
前記タービンユニットは、該タービンユニットに解放可能に取付けられ、前記タービン手段またはポンプ手段の少なくとも一つを含むタービン部を備える請求項１〜２３のいずれかに記載の装置。
【請求項２５】
請求項１〜２４のいずれかに記載の動力発生装置用の、または該動力発生装置において使用されるタービンユニット。
【請求項２６】
液体の流動に応答して回転するための少なくとも一つのタービン手段、および少なくとも一つのタービン手段に作動可能に結合されたポンプ手段とを含む、少なくとも一つの水中タービンユニットと、
少なくとも一つのタービンユニットから離して配置された発生装置手段と、
ポンプ手段を発生装置組立体に結合し、ポンプ手段から動力を発生させる発生装置組立体に流体を供給する流体供給手段と、
を備えた動力発生装置。
【請求項２７】
液体の流動に応答して回転するための少なくとも一つのタービン手段と、該タービン手段に作動可能に結合されたポンプ手段とを含み、かつ、該タービンユニットに解放可能に取り付けられ、少なくとも一つのタービン手段およびポンプ手段の少なくとも一方を含むタービンユニット部を備える水中タービンユニット。
【請求項２８】
請求項２７に記載された水中タービンユニットと、
タービンハウジングから独立して配置される発生装置手段と、
ポンプ手段を該発生装置手段に結合し、ポンプ手段から動力を発生させる発生装置手段に流体を供給する流体供給手段と、
を備えた動力発生装置。
【請求項２９】
請求項２７に記載された水中タービンユニット用のタービンハウジング部。
【請求項３０】
請求項１〜２４、２６または２８のいずれかに記載の動力発生装置を使用して電力を生成する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動力発生装置およびタービンユニットに関する。特に、本発明は、水中タービンユニットを備えた電力発生装置および水中タービンユニットに関するが、これらに限定されない。
【背景技術】
【０００２】
増大するエネルギーの需要を満たすために、環境に優しい発電方法の開発が一般的に要求されている。関心のある一つの具体的な分野として、潮汐エネルギーを利用する発電がある。これは、水中タービンを使用することによって達成される。
【０００３】
公知の水中タービンに関連する問題には、タービンの一部として設けられる発電機組立体を、水の浸入を防止するために、入念に密封する必要性、および保守の困難性がある。よって、いずれかのタービン部品の保守を可能にするためには、タービンを丸ごと回収する必要がある。また、発電を最適化することについても困難がある。
【０００４】
【特許文献１】
英国特許第２３０２３４８号公報
【特許文献２】
国際公開第ＷＯ０２／３６９６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の少なくとも一態様の、一つまたはそれ以上の実施形態の目的は、上述の不都合の少なくとも一つを防ぐかまたは緩和することである。
【０００６】
本発明の一つまたはそれ以上の実施形態のさらなる目的は、潮流または海流によって駆動される水中タービンユニットであって、潮汐方向に移動させたり回転させることを必要とせずに、引き潮でも満ち潮でも運転することができる水中タービンユニットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第一の態様では、
貫通液体流路を有するハウジングと、該流路内の液体の流動に応答して回転するように流路内に取り付けられた少なくとも一つのタービン手段とを含む、少なくとも一つの水中タービンユニット、
を備えた動力発生装置を提供する。
【０００８】
前記動力発生装置は電力発生装置であることが好ましい。
【０００９】
前記流路が流動抑制を形成することが好ましい。
【００１０】
この構成により、流路の抑制部で流路を流動する液体の速度は、流路の非抑制部よりも増大する。流動抑制は、流路の一部または全体を形成するベンチュリによることが好ましい。特に、ベンチュリは、流路のいずれか一方の端の開口から流路の内部に向かってテーパ付けられた、広がり−絞り−広がりベンチュリであるとよい。
【００１１】
前記ハウジングは、少なくとも一つのタービン手段の位置を中心に実質的に対称であることが好ましい。
【００１２】
前記ベンチュリは、少なくとも一つの第一の円錐台形、切頭ピラミッド形、またはホーン形の形状体、任意選択的に円筒形状体、および、少なくとも一つの第二の円錐台形、切頭ピラミッド形、またはホーン形の形状体からなる。
【００１３】
一実施形態では、一つの第一／第二の円錐台形、切頭ピラミッド形、またはホーン形の形状体の広がり端と、一つのさらなる第一／第二の円錐台形、切頭ピラミッド形、またはホーン形の形状体の隣接する絞り端との間に間隙を設け、一つの第一／第二の円錐台形、切頭ピラミッド形、またはホーン形の形状体の広がり端の直径が、一つのさらなる第一／第二の円錐台形、切頭ピラミッド形、またはホーン形の形状体の隣接する絞り端より小さい。
【００１４】
一つの第一／第二の円錐台形、切頭ピラミッド形、またはホーン形の形状体の広がり端は、一つのさらなる第一／第二の円錐台形、切頭ピラミッド形、またはホーン形の形状体の隣接する絞り端と、長手方向に実質的に一致することが好ましい。
【００１５】
また、動力発生装置はさらに、
少なくとも一つのタービン手段に作動可能に結合されたポンプ手段と、
該タービン手段によって駆動され、少なくとも一つのタービンユニットから離して配置された発生装置手段と、
ポンプ手段を発生装置組立体に結合し、ポンプ手段から動力を発生させる発生装置組立体に流体を供給する流体供給手段と、
をさらに備えることが好ましい。
【００１６】
少なくとも一つの／各々の水中タービンユニットは、水域内、例えば海、海洋、または河川の底または床への配置に適応させることが好ましい。また、発生装置手段は、水域外への配置に適応させることが好ましい。
【００１７】
液体は、タービンユニットが沈められる水域から供給されることが好ましく、海水とすることができる。流体には、このような液体を含むことができる。
【００１８】
前記タービンハウジングは、外部ハウジングスリーブおよび内部ハウジングスリーブを備えることができ、内部スリーブは流路を形成することができる。これにより、外部ハウジングスリーブの流線形化が可能となり、タービンユニット全体に対する潮汐力の影響を軽減することができる。代替的に、タービンハウジングは、流路を形成する単一ハウジングスリーブを備えることができる。
【００１９】
前記タービン手段は、その内容が参照として本明細書に含められる出願人による登録英国特許第２３０２３４８号に開示されているような、単段のロータおよびステータの組合せを備えるか、またはロータだけを備えることができる。
【００２０】
代替的に、タービン手段は、多段のロータおよびステータの組合せを備えるか、または他の適切なタービン手段を備えることができる。さらに、タービン手段は、各々が一段または多段のロータおよびステータの組合せを含み、一つに結合された多数のタービン体を備えるようにしてもよい。
【００２１】
前記ポンプ手段は、例えば少なくとも一つのタービン手段の出力シャフトによって、少なくとも一つのタービン手段に結合されうる。ポンプ手段は、その内容が参照として本明細書に含められる出願人による同時係属中のＰＣＴ特許公開第ＷＯ  ０２／３６９６４号に開示されているポンプを備えることができる。ポンプ手段はハウジング内に、好ましくは流路内に取り付けられ、タービン手段に直接結合することができる。代替的に、ポンプ手段はタービンハウジングから離して配置することもできる。
【００２２】
発生装置手段は、水面上に、例えば海面または陸上に設けることが好ましい。これにより発生装置手段への容易なアクセスおよび保守が可能になる。代替的に、発生装置手段は水中に設けてもよい。
【００２３】
また、発生装置手段は、該／各タービンユニットによって動力が供給される単一発生装置タービン手段を備えることが好ましい。発生装置手段は、発生装置タービン手段および発生装置ユニットを備えることができる。発生装置タービン手段は、発生装置ユニットを直接、または歯車機構、ベルトドライブまたは他の伝動システムを介して駆動させ、発生装置タービン手段に対する発生装置ユニットの回転の速度を高めることができる。発生装置ユニットは、交流（ＡＣ）または直流（ＤＣ）いずれかの電力を生成することができ、かつ、電気的に制御することができ、これにより出力特性の制御が可能となる。発生装置タービン手段は、作動可能に発生装置に結合されたペルトン水車、または他の適切なタービン手段を備えることができる。発生装置タービン手段は、水中タービンユニットのタービン手段と同じ液体によって駆動することが好ましい。このため、発生装置組立体に、液体、特に海水などの水を供給するポンプ手段を装備し、タービンユニットのタービン手段および発生装置のタービン手段の両方を駆動するために、単一の液体を使用できるようにするとよい。したがって、発生装置手段の発生装置ユニットは、発生装置タービン手段から封止されればよく、周囲の環境から封止される必要はない。
【００２４】
該発生装置手段によって発生した電力は、発生装置手段によって、または発生装置手段とは別個に、例えば一つまたはそれ以上のバッテリによって、貯蔵され、あるいは、電力系統、例えばローカル電力系統に直接供給することができる。後者の場合、生成された電力の同期化、力率、および電圧は、ローカル配電幹線系統、例えば配電網に送りこまれる前に、電気的に調整される。発生装置手段は、ケーブル、例えば海底ケーブルによってローカル配電系統に結合させることができる。
【００２５】
前記流体供給手段は、ポンプ手段と発生装置手段との間に伸長する導管を備えることができる。流体供給手段を、少なくともポンプ手段および／またはタービン手段に、解放可能に結合することが好ましい。これにより、ポンプ手段およびタービン手段の一方または両方を水面まで回収するために、分離、取り外すことが可能となる。
【００２６】
前記タービンハウジングを、潮流の方向と実質的に整列することができるように、例えば取付け構造体によって、水中の表面、例えば海、海洋、または河川の底または床に固定することが好ましい。代替的に、タービンハウジングを、移動させて主流または潮流の方向に向くように、水中の表面に可動的に固定することができる。タービンユニットは、海中タービンユニットを含むことができるが、タービンユニットは、液体の流動が存在する限り、水中環境であれば、例えばいかなる潮流または河川の流動状況においても使用できる。
【００２７】
また、タービンユニットは、タービンユニットに解放可能に取付ることができるタービン部であって、タービン手段ないしポンプ手段の少なくとも一つを含むタービン部を備えることが好ましい。
【００２８】
本発明の第二の態様は、本発明の第一態様の動力発生装置用の、またはそこで使用するためのタービンユニットを提供する。
【００２９】
本発明の第三の態様は、
液体の流動に応答して回転するための少なくとも一つのタービン手段、および少なくとも一つのタービン手段に作動可能に結合されたポンプ手段とを含む、少なくとも一つの水中タービンユニットと、
少なくとも一つのタービンユニットから離して配置された発生装置手段と、
ポンプ手段を発生装置組立体に結合し、ポンプ手段から動力を発生させる発生装置組立体に流体を供給する流体供給手段と、
を備えた動力発生装置を提供する。
【００３０】
少なくとも一つの／各々の水中タービンユニットは、水域内、例えば海、海洋、または河川の底または床への配置に適応させることが好ましい。また、発生装置手段は、水域の外への配置に適応させることが好ましい。
【００３１】
動力発生装置は、電力を発生することが好ましい。
【００３２】
少なくとも一つのタービンユニットは、貫通流路を有するハウジングを含み、少なくとも一つのタービン手段を流路内に取り付けて、流路内の液体の流動に応答して回転するようにすることが、さらに好ましい。発生装置手段は、タービンハウジングから離して配置することができる。
【００３３】
液体は、タービンユニットが沈められる水域から供給することが好ましく、例えば海水とすることができる。流体にはこのような液体を含めることができる。
【００３４】
好ましくは、動力発生装置は、流体の流動に応答して回転するための一つのタービン手段と、それぞれのタービン手段に作動可能に結合されたポンプ手段を各々に含む、二つまたはそれ以上の水中タービンユニットと、
タービンユニットから離して配置された発生装置手段と、
ポンプ手段を発生装置組立体に結合し、ポンプ手段から動力を発生させる発生装置組立体に流体を供給する流体供給手段と、
を備える。
【００３５】
前記発生装置手段は、二つまたはそれ以上のタービンユニットポンプ手段の各々によって供給される単一発生装置手段を含むことがさらに好ましい。これにより、二つまたはそれ以上のタービンユニットに接続される単一発生装置手段、すなわち、共通単一発生装置手段を設けることが可能となり、例えば建設および保守経費を軽減することができる。
【００３６】
前記動力発生装置は複数の、例えば三台またはそれ以上のタービンユニットを備えることができ、各タービンユニットポンプ手段は発生装置手段に結合される。各タービンユニットポンプ手段は、それぞれの流体供給手段によって発生装置手段に結合することができる。この方法においては、遠隔配置された発生装置手段に、各タービンユニットのポンプ手段から液体を別個に供給することができ、各ポンプから供給された流体を該発生装置手段において合流させて単一の流れとし、例えば該発生装置手段の発生装置タービン手段を駆動させる。代替的に、流体供給手段は、例えばマニホルドを用いることにより、発生装置手段とは別個に、またはその外側で、各タービンユニットポンプ手段からの流体を合流させるための手段を備えることができる。マニホルドは水中マニホルドとすることができる。
【００３７】
本発明の第四の態様は、液体の流動に応答して回転するための少なくとも一つのタービン手段と、タービン手段に作動可能に結合されたポンプ手段とを含む水中タービンユニットを提供する。該タービンユニットは、タービンユニットに解放可能に取付できるタービンユニット部であって、少なくとも一つのタービン手段およびポンプ手段の、少なくとも一方を含むタービンユニット部を備える。
【００３８】
該タービンユニットは、貫通液体流路を有するハウジングを有し、少なくとも一つのタービン手段を流路内に取り付けて、流路内の液体流体流動に応答して回転するようにする。前記タービン部は、タービンハウジングに解放可能に取付できるタービンハウジング部を含むことができる。
【００３９】
タービン部は、少なくとも一つのタービン手段およびポンプ手段を含むことが好ましい。
【００４０】
この構成により、タービン手段およびポンプを担持するタービン部を、水中タービンユニットから解放し、例えば保守のために取り外したり交換することが可能となる。特に、タービン部は、該部をタービンユニットから解放することによって、水面に回収可能となる。
【００４１】
タービンハウジングは、タービンハウジング部へのアクセスを可能にする開口またはアパーチャを含むことができ、該開口は選択的に閉鎖可能である。タービンハウジングは、開口を選択的に閉鎖する開閉自在のフラップ、扉、キャッチ、窓、または類似物を含むことができ、これにより、取外しのためにタービンハウジング部にアクセスすることが可能になる。タービンハウジング部は、流路の一部を形成することができるリング部材を含むことができ、このリング部材は、少なくとも一つのタービン手段およびポンプ手段の一方または両方の少なくとも一部分を収容することができる。
【００４２】
本発明の第五の態様は、
本発明の第四の態様に係る水中タービンユニットと、
タービンハウジングから離して配置される発生装置手段と、
ポンプ手段を発生装置組立体に結合し、ポンプ手段から動力を発生させる発生装置組立体に流体を供給する流体供給手段と、
を備えた動力発生装置を提供する。
【００４３】
前記発生装置手段は、タービンハウジングから離して配置することができる。
【００４４】
本発明の第六の態様では、本発明の第四の態様に係る水中タービンユニット用のタービンハウジング部を提供する。
【００４５】
本発明の第一、第三、または第五の態様で定義した動力発生装置のいずれか一つまたはそれ以上のさらなる特徴と、第一、第三、または第五の態様の別の一つで定義した動力発生装置の特徴とを共有させることができる。
【００４６】
本発明の第七の態様では、第一、第三、または第五の態様のいずれかの動力発生装置を使用して電力を発生する方法を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
本発明の実施例について、添付の図面を参照しながら説明する。
【００４８】
まず、図１には、一般的に参照番号８で示される、本発明の第一の実施形態に係る動力発生装置が示されている。動力発生装置８は、一般的に、図２に拡大部分断面図で示す水中タービンユニット１０を含む。タービンユニット１０は、貫通流体流路１４を有するハウジングまたはシュラウド１２と、流体流路１４内の液体の流動に応答して回転するように流路１４内に取り付けられたタービン手段１６と、タービン手段１６に作動可能に結合されたポンプ１８とを含む。また、動力発生装置８は、タービンハウジング１２から独立して配置された発生装置組立体２０（図１）と、ポンプ１８を発生装置組立体２０に結合し、ポンプ１８から動力を発生させる発生装置組立体２０に流体を供給する流体供給手段２２とを含む。
【００４９】
図１は、二台またはそれ以上、具体的には四台の水中タービンユニット１０、１０ａ、１０ｂおよび１０ｃを含む実施形態を示す。ユニット１０ａ〜１０ｃの各々はタービンユニット１０と同様であり、同様の構成部品には同一参照番号を付する。流体供給手段２２は、各タービンユニットポンプ１８を発生装置組立体２０に結合する。タービンユニット１０〜１０ｃの各々は、それぞれの取付フレーム１１、１１ａ、１１ｂおよび１１ｃによって海床１３に取り付けられ、矢印Ｂ−Ｂ’によって示される潮流の主方向に整列する。
【００５０】
さらに、タービンユニットハウジング１２は、外部ハウジングスリーブ２４と、流体流路１４を形成する内部ハウジングスリーブ２６とを含む。内部ハウジングスリーブ２６は、広がり−絞り−広がりベンチュリの形状に形成され、それは流体流路１４内の流動抑制を形成する。これにより、流路１４内の矢印ＡまたはＡ’の方向の流体流動の速度が増大する。図１または図２に示すように、ハウジング１２は長手方向に実質的に対称となっており、タービンユニット１０を二つの実質的に反対方向のいずれに対しても作動させることができる。
【００５１】
タービン手段１６は、出願人の登録英国特許第２３０２３４８号に開示されているのと同様の単段のロータ１７およびステータ１９の組合せを含む。ロータ１７は、多数のロータ翼２１を担持し、ステータ１９は多数のステータ翼２３を担持する。ステータ１９は図２では、図説のために、部分的に切り欠いて示されている。ポンプ１８は、出願人の同時係属中のＰＣＴ特許公開第ＷＯ  ０２／３６９６４号に開示されている型のポンプを含み、タービン手段１６と共にまたはそれによって回転するように、タービン出力シャフト２８によってタービン手段１６に直接結合される。
【００５２】
流体供給手段は、ポンプ１８を発生装置組立体２０に結合する流体導管３０を含む。この方法においては、液体流路１４内を流動する液体がタービン手段を駆動し、ロータおよび出力シャフト２８を回転させ、ポンプ１８を駆動して流体を発生装置組立体２０に揚送する。したがって、駆動液体（この場合は海水）は、タービン手段１６を駆動させるとともに、ポンプ１８によって発生装置組立体２０にも供給される。
【００５３】
発生装置組立体２０は、海床１３に取り付けられたプラットフォーム３２上に取り付けられ、一般的に、ペルトン水車のような発生装置タービン手段（図示せず）およびペルトン水車に結合された発生装置ユニット（図示せず）を含む。したがって、ペルトン水車はポンプ１８から供給される流体によって駆動されて、発生装置ユニットを回転および駆動させ、電力を発生させる。
【００５４】
図１に示した動力発生装置８では、タービンユニット１０〜１０ｃの各々がそれぞれの導管３０を介して発生装置組立体２０に接続され、これにより流体が共通発生装置に供給される。発生装置組立体２０をハウジングから別個に、特にプラットフォーム３２上の海面に取り付けることにより、発生装置組立体２０の保守を容易にするとともに、建築および保守経費が軽減される。その理由の一つには、発生装置組立体が海面上に設けられているため、これを封止して海水の浸入を防止する必要がないことがあげられる。
【００５５】
発生装置組立体２０は、海底ケーブルを介してローカル陸上電力網に接続され、発生したＡＣまたはＤＣ電力を直接ローカル網に供給する。代替的に、発生装置組立体２０は、発生した電力を貯蔵するためにバッテリ（図示せず）を含むことができる。
【００５６】
タービンユニット１０、１０a、１０ｂ、１０ｃは、その長手軸から±２５°の液体入力角を典型的に有し、したがって引き潮または満ち潮に整列させる必要はない。
【００５７】
図３には、本発明の代替実施形態に係る、図１の動力発生装置８のさらなる特徴が図示されている。
【００５８】
各タービンユニット１０〜１０ｃは、タービンハウジング１２に解放可能に取り付けられたハウジング部３４を含む。ハウジング部３４は、タービン手段１６およびポンプ１８を担持し、図３に示すように保守のために取外し可能である。この操作を支援するために、タービンハウジング１２の外部ハウジング部２４は、外部ハウジングスリーブ２４の周囲に部分的に延在する開口３６を含む。ハウジング部３４へのアクセスを可能にするためにハッチ３８（図３）が開く。また、導管３０は、ポンプ１８に結合された導管のセクション３３に導管３０を結合する連結部３１を含む。この方法によれば、ハッチ３８を開き、連結部３１を解放した後、ハウジング部３４を、タービン手段１６および／またはポンプ１８の保守のために取り外すことが可能である。図３に、保守のために、クレーン４２を使用してハウジング部３４を現場で取り外す船舶４０を示す。このようにして、タービンユニット１０全体を海床１３から取り出すことなく、その保守が可能となる。
【００５９】
動力発生装置８に関する予備的な計算は、次の条件に基づいている。
【００６０】
発生する動力（Ｐ）     ＝  ５０ｋＷ
潮流の速度（Ｖ1 ）      ＝  ３ノット ＝  １．５４ｍ／ｓ
入口対喉ベンチュリ比（Ａ1 ：Ａ2 ）    ＝  ４：１
海水の濃度（ρ）      ＝１０２５ｋｇ／ｍ3
タービン手段プロペラ／ロータの水力効率    ＝  ７５％
ポンプの効率          ＝  ９０％
タービン手段の効率    ＝８５％
発生装置ユニットの効率    ＝９０％
【００６１】
上記から、システムの全体的な効率は５１．６４％であり、タービンユニットのプロペラにおける所要動力Ｐp は、次の通りとなる。
【００６２】
Ｐp   ＝  ５０ｋＷ／０．５１６４  ＝  ９６．８ｋＷ
【００６３】
連続性の理論から、４：１の入口対スロート比、および１．５４ｍ／ｓの入口速度の場合、ベンチュリのスロートにおけるプロペラ内の速度Ｖ2 は次の通りとなる。
【００６４】
Ｖ2   ＝  ４×１．５４  ＝  ６．１６ｍ／ｓ
【００６５】
断面積Ａの自由流動流体流で得られる動力の総量Ｐ0 は、面積に流体流の速度および流体流の単位体積の運動エネルギーを掛けたものに等しく、次の通りとなる。
【００６６】
Ｐ0 ＝ （１／２．ρ．Ａ．Ｖ13）
【００６７】
したがって、所要ベンチュリ入口面積Ａ1 は、次の通りとなり、
Ａ1   ＝  （２×９６８３０）／（１０２５×１．５４3 ）  ＝  ５１．７ｍ2
【００６８】
所要ベンチュリスロート面積Ａ2 は１２．９ｍ2 である。これは、８．０９ｍのベンチュリ入口径および４．０５ｍのスロート径に相当する。
【００６９】
これらのパラメータで、タービン手段１６は、３ノットの潮流において約６０ｒｐｍで回転すると予測される。
【００７０】
上記のＰ0 の計算方程式から、潮流の速度が得られる動力にかなりの影響を持つことが明白である。上記の寸法および条件においては、潮流速度の小さな増加が、抽出される動力に及ぼす効果は、次の通りである。
【００７１】
2005504227.tif 000003
【００７２】
同様に、５ノットの平均速度の潮流から１ＭＷを発生するには、８．５ｍ径のタービン手段の翼／ロータ、および１７ｍ径のタービンハウジング１２の入口が必要になる。
【００７３】
図４には、本発明のさらなる代替実施形態に係る動力発生装置８の一部を形成するタービンユニット１０のハウジング１２が示されている。
【００７４】
タービンユニット１０への液体流入角βが急である場合には、液体の流動が境界層Ｄで分離することが明らかになった。境界層Ｄを活性化させ、タービンユニット１０内の液体の流動を確実にするために、ベンチュリは次に述べるように適合化される。
【００７５】
図４から示されるように、ベンチュリは少なくとも一つの円錐台形状体１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、円筒形状体１０２、および少なくとも第二の円錐台形状体１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃを含む。
【００７６】
この実施形態では、一つの第一／第二円錐台形状体１００、１０４の広がり端１１０と、一つのさらなる第一／第二円錐台形状体１００、１０４の隣接する絞り端１０８との間に間隙１０６を設け、一つの第一／第二円錐台形状体１００、１０４の広がり端１１０の直径は、さらなる第一／第二円錐台形状体１００、１０４の隣接する絞り端１０８より小さい。円錐台形状体は、直線状の縁を持たせるか、または内向きに湾曲させる。
【００７７】
図４に示されるように、一つの第一／第二円錐台形状体１００、１０４の広がり端１１０は、さらなる第一／第二円錐台形状体１００、１０４の絞り端１０８と長手方向に実質的に一致する。
【００７８】
典型的には、ハウジング１２は約２０ｍの全長を持ち、対称なベンチュリの端１１２は、１５ないし２０ｍ、典型的には約１７．５ｍの内径を持ち、円筒形状体１０２は２ｍの長さおよび１０ｍの内径を有する。典型的に、間隙１０６の半径方向の大きさは１ｍであり、さらなる第一／第二円錐台形状体１００、１０４は２ｍの長さを有する。
【００７９】
図５および図６には、本発明のさらなる代替実施形態に係る動力発生装置８の一部を形成するタービンユニット１０のハウジング１２が示されている。
【００８０】
この実施形態では、ベンチュリは１対の円錐台形状体１００ｂおよび１対のホーン形状体１００ａを含み、各円錐台形状体１００ｂと隣接するホーン形状体１００ａとの間に間隔１０６が設けられている。
【００８１】
本発明の範囲内で、上述した実施形態に様々な変形を施すことが可能である。例えば、流体供給手段は、例えば、マニホルドを用いることにより、発生装置組立体とは別個に、または発生装置組立体の外側で、各タービンユニットポンプからの流体を合流させるための手段を備えることができる。このマニホルドは水中マニホルドとすることができる。タービンハウジングは、流路を形成する単一のハウジングスリーブとしてもよい。タービン手段は、多段ロータおよびステータの組合せとしたり、または他の適切なタービン手段を含むことができる。タービン手段は、各々が一段または多段のロータおよびステータの組合せを備え、一つに結合された多数のタービン体からなってもよい。ポンプは、タービンハウジングから離して配置することができる。タービンハウジングは、移動により主流または潮流の方向を向くことができるように、水中表面に可動に固定することができる。タービン手段は、ロータだけを備え、ステータを備えなくてもよい。さらに、開示した実施形態では、流路は円形断面であるが、他の断面、例えば卵形、楕円形、正方形、または長方形を採用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の一実施形態に係る動力発生装置を示す略斜視図である。
【図２】図１に示す動力発生装置の一部を形成する水中タービンユニットを示す拡大部分断面図である。
【図３】本発明の別の実施形態に係る、設置または保守中の動力発生装置を示す略斜視図である。
【図４】本発明のさらに別の実施形態に係る動力発生装置の一部を形成するタービンユニットのハウジングを示す側面断面図である。
【図５】本発明のさらに別の実施形態に係る動力発生装置の一部を形成するタービンユニットのハウジングを示す斜視図である。
【図６】図５のハウジングを含むタービンユニットを示す側面図である。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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