(57)【要約】【課題】大規模な電力を安全且つ信頼性よく、効率的に供給できる、環境に優しい水流発電システムを提供すること。【解決手段】この水流発電システムは、浮遊管１０２、バラスト管１０３、およびプロペラ１０５によって駆動される誘導型発電機１０４を含み、このプロペラ５０１には、フィンの付いたリング５０３、５０６、５０９…が多数発電機軸に結合するハブ５０２と同心に配置してあり、これらのリングの各々は、隙間５０５、５０８…によって分離された複数の湾曲したフィン５０４、５０７…を有し、それらの隙間は、外側のリングになるほど大きく、即ち、内側のリングではフィンが殆ど連続し、従って流体圧を外側に向け、このプロペラの回転を容易にし、一方それに向ってくる水生生物を外側に押出すか、外側リングの広い隙間から逃すので、効率がよく且つ環境に優しい発電システムが得られる。【選択図】図５
2011099433.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水流発電システムであって、
浮遊室、
該浮遊室に関連するハウジング内に配置した誘導型発電ユニット、および
前記誘導型発電ユニットと連絡して配置したプロペラを含むシステムに於いて、前記プロペラが更に一つ以上の同心に配置したリングを含み、前記同心に配置したリングの各々は、内リング部材、外リング部材、および前記内リング部材と外リング部材の間に配置した隙間によって分離された複数の湾曲したフィン部材を含むシステム。
【請求項２】
請求項１に記載の水流発電システムであって、更に、本体構造体によって結合された複数の浮遊室を含むシステム。
【請求項３】
請求項１に記載の水流発電システムであって、更に、バラスト室を含むシステム。
【請求項４】
請求項３に記載の水流発電システムであって、更に、複数のバラスト管を含むシステム。
【請求項５】
請求項４に記載の水流発電システムに於いて、上記複数のバラスト室が本体構造体によって結合されているシステム。
【請求項６】
請求項２に記載の水流発電システムに於いて、上記本体構造体が一つ以上の誘導型発電ユニットを収容するシステム。
【請求項７】
請求項６に記載の水流発電システムであって、更に、上記一つ以上の誘導型発電ユニットと機械的に連絡して配置した複数のプロペラを含むシステム。
【請求項８】
請求項３に記載の水流発電システムに於いて、上記バラスト室が更に一つ以上のラビリンス式隔離室を含むシステム。
【請求項９】
請求項８に記載の水流発電システムに於いて、上記一つ以上のラビリンス式隔離室の少なくとも一つが更にガスを収容する上部を含むシステム。
【請求項１０】
請求項８に記載の水流発電システムに於いて、上記一つ以上のラビリンス式隔離室の少なくとも一つが更に液体を収容する下部を含むシステム。
【請求項１１】
請求項８に記載の水流発電システムに於いて、上記一つ以上のラビリンス式隔離室の少なくとも一つが更に障壁流体と液体連通して配置した中間シリンダによって分離された上部および下部を含むシステム。
【請求項１２】
請求項８に記載の水流発電システムに於いて、上記一つ以上のラビリンス式隔離室の少なくとも一つが更にガス源制御弁を含むシステム。
【請求項１３】
請求項８に記載の水流発電システムに於いて、上記一つ以上のラビリンス式隔離室の少なくとも一つが更にガス出口弁を含むシステム。
【請求項１４】
請求項８に記載の水流発電システムに於いて、上記一つ以上のラビリンス式隔離室の少なくとも一つが更に圧力安全弁を含むシステム。
【請求項１５】
請求項８に記載の水流発電システムに於いて、上記一つ以上のラビリンス式隔離室の少なくとも一つが更に上記室に海洋生物が入るのを防ぐために金網を備える流体取入れ／取出し弁を含むシステム。
【請求項１６】
請求項８に記載の水流発電システムに於いて、上記一つ以上のラビリンス式隔離室の少なくとも一つが更に、過圧が掛ったとき上記一つ以上の隔離室から水の排出を始める、逆止弁を含むシステム。
【請求項１７】
請求項１に記載の水流発電システムであって、更に少なくとも一つの繋留部材を含むシステム。
【請求項１８】
請求項１７に記載の水流発電システムに於いて、上記少なくとも一つの繋留部材が索終端部材と連絡して配置してあるシステム。
【請求項１９】
請求項１８に記載の水流発電システムに於いて、上記索終端部材が固着部材と連絡して配置してあるシステム。
【請求項２０】
水流発電システムであって、
構体によって結合した複数の浮遊室、
構体によって結合した複数のバラスト室、
上記浮遊室、バラスト室および本体構造体の一つ以上に関連するハウジング内に配置した複数の誘導型発電ユニット、および
上記誘導型発電ユニットと連絡して配置した複数のプロペラを含むシステムに於いて、上記複数のプロペラが更に一つ以上の同心に配置したリングを含み、上記同心に配置したリングは、内リング部材、外リング部材、および上記内リング部材と外リング部材の間に配置した隙間によって分離された複数の湾曲したフィン部材を含むシステム。
【請求項２１】
水中または水上構造体用プロペラシステムであって、
プロペラを駆動システムと連絡して配置するためのハブ部材、および
一つ以上の同心に配置したリングを有するプロペラ部材を含み、上記同心に配置したリングが内リング部材、外リング部材、および上記内リング部材と外リング部材の間に配置した隙間によって分離された複数の湾曲したフィン部材を含むシステム。
【請求項２２】
請求項２１に記載のプロペラシステムに於いて、上記プロペラを駆動システムと連絡して配置するための上記ハブ部材が更に軸を含むシステム。
【請求項２３】
請求項２１に記載のプロペラシステムに於いて、上記プロペラを駆動システムと連絡して配置するための上記ハブ部材が更に歯車装置組立体を含むシステム。
【請求項２４】
請求項２１に記載のプロペラシステムに於いて、上記プロペラを駆動システムと連絡して配置するための上記ハブ部材が更にブレーキ組立体を含むシステム。
【請求項２５】
請求項２１に記載のプロペラシステムに於いて、上記プロペラを駆動システムと連絡して配置するための上記ハブ部材が更にクラッチ組立体を含むシステム。
【請求項２６】
請求項２１に記載のプロペラシステムに於いて、上記プロペラを駆動システムと連絡して配置するための上記ハブ部材が更に固定浮遊部材を含むシステム。
【請求項２７】
請求項２１に記載のプロペラシステムに於いて、上記プロペラシステムが中央ハブ組立体に引きずり取付けしてあるシステム。
【請求項２８】
請求項２１に記載のプロペラシステムに於いて、各々隙間によって分離された複数のフィンを備える同心リングが最外包囲リングによってこの構造体の最外周で囲われているシステム。
【請求項２９】
請求項２１に記載のプロペラシステムに於いて、前記構造体の外周に近い大きい同心リング内に配置されたフィンが前記構造体のハブ部材に近い小さい同心リング内に配置されたフィンよりこの組立体平面に対して測定して大きい偏心角で配置してあるシステム。
【請求項３０】
請求項２１に記載のプロペラシステムに於いて、前記構造体の外周に近い大きい同心リング内に配置されたフィン間の隙間が前記構造体のハブ部材に近い小さい同心リング内に配置されたフィン間の隙間より大きいシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には再生可能エネルギー発電システムに関し、および特に、非限定的実施例であるが、一つ以上のフィン付きリングプロペラを備える誘導型発電機システムを使って高速水流から得た電力を発生するための水中または水上システムに関する。ここに図示し且つ説明するフィン付きリングプロペラは、従来の発電機駆動システムを使うシステムおよびその他の発電手段に使うのにも適する。
【背景技術】
【０００２】
化石燃料のコスト上昇並びに世界経済および産業でのエネルギー需要の増加で、エネルギー源を開発する別のより効率的方法が絶えず求められている。特に興味のあるのは、電池を伴う太陽発電装置、風車施設、および隔離水素から電力を得るシステムのような、再生可能代替エネルギー源である。
【０００３】
しかし、そのようなエネルギー源は、まだ広範囲の地域に商業規模で常時電力を配送することはできない。その上、海水の精製を伴う水素で動くシステムのような、幾つかの提案されている技術は、変換プロセスでこのシステムの末端での出力より実際に多くの電力を消費する。メタンから得た水素のような、その他のものは、それらが代替を意図する従来のオイルベースの技術と同等かそれ以上の量の化石燃料放出物を出し、および電池、太陽および風車ベースのシステムのような、更に他のものは、それらの商業的有効性が本質的に限られる程に一貫してかなりの太陽光または風に曝す必要がある。
【０００４】
一つの提案された代替エネルギーシステムは、高速水流、例えば、ピーク流速が２ｍ／ｓ以上の水流から得た水力を利用することを伴う。
【０００５】
しかし、実際に、既存の水中発電装置は、水流速度が一貫して非常に速いところに設置しても、不適当であることが分っている。これは、少なくとも部分的には、電力を発生するためと、水中発電システムから得た電力を関連する陸上または水上電力中継基地へ互換性があるように伝達するための両方に効率的手段がないことによる。
【０００６】
既存のプロペラ設計および水上発電機構も、適当なエネルギー発生か最大速度の水流に対する十分な安定性を提供できないので、不適当であることが分っている。
【０００７】
もう一つの重要な問題は、サンゴ礁、群葉、魚群等のような、周囲水生生物を損傷せずに水流からエネルギーを得ることに関連する環境問題である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従って、現在この技術に存在する問題を克服し、並びにかなりの量の電力を発電しおよび安全で信頼性があり且つ環境に優しい方法で中継基地へ伝達する水流発電システムに関する重要であるがまだ満たされていない要求がある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明によれば、フィン付きリングプロペラシステムを有する水流発電システムが提供され、そのシステムは：浮遊室；この浮遊室に関連するハウジング内に配置した誘導型発電ユニット；およびこの誘導型発電ユニットと連絡して配置したプロペラを含むシステムに於いて、このプロペラが更に一つ以上の同心に配置したリングを含み、これらの同心に配置したリングの各々は、内リング部材、外リング部材、およびこれらの内リング部材と外リング部材の間に配置した隙間によって分離された複数の湾曲したフィン部材を含む。
【００１０】
フィン付きリングプロペラシステムを有する更なる水流発電システムも提供され、そのシステムは：構体によって結合した複数の浮遊室；構体によって結合した複数のバラスト室；これらの浮遊室の一つ以上、バラスト室および構体に関連するハウジング内に配置した複数の誘導型発電ユニット；並びにこれらの誘導型発電ユニットと連絡して配置した複数のプロペラを含むシステムに於いて、これらの複数のプロペラが更に一つ以上の同心に配置したリングを含み、これらの同心に配置したリングは、内リング部材、外リング部材、およびこれらの内リング部材と外リング部材の間に配置した隙間によって分離された複数の湾曲したフィン部材を含む。
【００１１】
水中または水上構造体用プロペラシステムも提供され、このプロペラシステムは：プロペラを駆動システムと連絡して配置するためのハブ部材；および
一つ以上の同心に配置したリングを含み、これらの同心に配置したリングは、内リング部材、外リング部材、およびこの内リング部材と外リング部材の間に配置した隙間によって分離された複数の湾曲したフィン部材を含む。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
添付の図面を参照すれば、ここに開示した実施例が当業者により良く理解され、および多くの目的、特徴、および利点が明白になるだろう。
【図１】この発明の一実施例による水流電力エネルギー発生システムの側面図である。
【図２】この発明の第２実施例による水流電力エネルギー発生システムの正面図である。
【図３】この発明の第３実施例による複数のラビリンス式隔離室を有するバラスト管の平面図である。
【図４Ａ】この発明の第４実施例による水流電力エネルギー発生システムの平面図である。
【図４Ｂ】図４Ａに描く実施例の、更に関連する索繋留システムを含む平面図である。
【図５】水中または水上発電システムに関連して使うために適したプロペラシステムの実施例の正面図である。
【図６】図５に描くプロペラシステムの実施例の、詳細部を追加の透視図のために区切った透視図である。
【図７】図５および６に描くプロペラシステムの実施例の一部の分離図である。
【図８】例示水流発電システムの、更に引きずり取付けしたプロペラアレイを含む側面図である。
【図９】図８に描く例示水流発電システムの背面図であり、偶数個のプロペラが引きずり取付けしたアレイでの回転力の相殺を容易にする。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下の説明は、本発明の主題の利点を具現する多数のシステム設計例および使用方法を含む。しかし、当業者は、開示した実施例をここに挙げる特定の詳細の幾つかなしに実施できることが分るだろう。他の場合には、この発明を分り難くすることを避けるため、周知の海中および発電機器、プロトコル、構造体並びに技術を詳細には説明または図示しなかった。
【実施例１】
【００１４】
図１は、水流発電システムの第１実施例１０１を描く。その最も単純な形で、このシステムは、浮遊管１０２、バラスト管１０３、およびプロペラ１０５を備える誘導型発電ユニット１０４を含む。
【００１５】
図１は、単一の浮遊管１０２、バラストユニット１０３および発電機構成部分１０４しか描かないように見えるが、それは実際大きいシステムの側面図であり、および複数の管および発電機構成部分を含む商用具体例を現在企図し、以下に説明する。それにも拘らず、当業者は、構成要素が単数の限定的システムの説明が例示であって、ここに開示する主題の範囲を限定しないことが容易に分るだろう。
【００１６】
このシステムの新規性は、操業に単純性と信頼性を加え、且つ関連する中継基地（図示せず）へ変換有りか無しで交流（ＡＣ）として出力できる電力を発生する、誘導型発電ユニット１０４にある。従って、このシステムは、近隣の配電網に容易に売れ且つ使えるＡＣ電力を商業的に利用できる規模で発生できる。
【００１７】
一般的に、誘導発電機は、他の型式の同期発電機または直流（ＤＣ）発電機より機械的および電気的に単純である。それらは、またより頑丈で耐久力があり、および通常ブラシも整流子も要らない。
【００１８】
例えば、三相同期（例えば、かご形巻線）誘導機は、その同期速度より遅く作動すると、モータとして機能するが、その同期速度より速く作動すると、誘導発電機として機能する。
【００１９】
要するに、誘導発電機は、内部軸を同期周波数より速く回転すると交流電力を発生するために使うことができる。本発明では、この軸回転を比較的高速の水流中に配置した、関連するプロペラ１０５によって達成する。
【００２０】
このシステムから得た電力は、大抵の場合、近隣の配電網システムに供給することを意図し、それでこの配電網の操業周波数がこの発電システムの運転周波数を決める。例えば、大型配電システムの多くは、公称操業周波数が現在５０Ｈｚと６０Ｈｚの間である。
【００２１】
しかし、誘導発電機は、自励式でなく、それでそれらは外部電源（水中か関連する海底の下を通る電気ケーブルを使って近隣の配電網から容易に得られるような）か、さもなければ初期回転磁束を発生するために低電圧始動器による“軟始動”を要する。低電圧始動器は、このシステムに、運転周波数の迅速な決定、および関連する配電網が何らかの理由で、例えば、ハリケーンによる被害の結果として、非活性化した場合に電力供給なしの再起動のような、重要な利点を与えることができる。
【００２２】
大型水上発電システムに対するもう一つの重要な考慮事項は、周囲流速に関係なく連続する動的位置を可能にするバランスの良い浮遊平衡を確立することである。周囲流速が所定の範囲の許容操業速度内あったとしても、特に強力なハリケーン等によってシステム平衡が危険に曝されることがあろうが、このシステムを典型的な波力の線の十分下、即ち、約３０ないし４５ｍ位深く配置することがそのような外乱を大きく減らすだろう。重力キップ、浮遊キップ、引きずりキップおよび保持キップという種々の相殺力も連続水流エネルギー発生システムの全体的安定性に寄与するだろう。
【００２３】
図１に示す浮遊管１０２は、前述の誘導発電機を収容するエンドキャップユニット１０４の少なくとも一つと機械的に連絡して配置してある円筒形本体部を含む。これらの発電機および関連するエンドキャップハウジングは、駆動軸および、幾つかの実施例では、プロペラ１０５用の関連する遊星歯車装置を含む。
【００２４】
幾つかの実施例で、浮遊管１０２は、立方体形または六角形であるが、この発明の効果的実施方法は、他の幾何形状も同様に認める。現在推奨する実施例で、浮遊管１０２は、ほぼ円筒形で、ガス（例えば、空気または別の安全で、浮力のあるガス）で加圧してあり、それでこのシステムが繋留索１０６で拘束されるとき、この複合力がこの海流エネルギー発生システムのための主要持上げ力を構成する。
【００２５】
従って、発電機を止め、それによってこのシステムへの抵抗を減らし、それがこのシステムを幾らか水面の方へ上がらせることによってこのシステムを保守または検査のために水面に揚げることができる。浮遊管を開けおよび／またはバラスト管から流体を抜くことによって、このユニットを保守または検査ができるように安全且つ確実に水面に浮かせることができる。
【００２６】
このシステムを動かす方法に従って、索１０６も解放でき、それでこの浮遊構造体を曳航または別の方法で陸地または別の作業場所の方へ動かすことができる。
【実施例２】
【００２７】
図２に描く実施例は、誘導発電機ユニット２０４および２０５の軸部材と機械的に連絡して配置した複数の比較的大きい、緩動プロペラ２０６を備える、発電システム２０１の正面図である。図４Ａで更に詳しく分るように、この発電機ユニットは、これらの浮遊管の間に配置したこのシステムの格子形本体部のスパンを横切ってに加えて、浮遊管１０２内に収容されたエンドキャップユニット内に配置してある。
【実施例３】
【００２８】
次に図３を参照すると、先に図１に品目１０３として描いたバラスト管の内部の詳細図が提供してあり、そこでは複数のラビリンス式隔離室が種々のガスと液体の分離と混合を使って、浮遊管１０２によって得られるこのシステムに存在する浮遊力とのバランスを遙かに細かく制御できるような方法で結合してある。
【００２９】
この図示する実施例で分るように、バラスト管内に作った内部バラストシステム３０１は、過圧逆止弁および第１隔離室３０３と流体連通して配置した空気源制御装置３０２を含む。第１隔離室３０３は、この室の上部にある乾燥ガス（例えば、周囲の外部水圧に等しい圧力の空気）とこの室の下部にある流体（例えば、この隔離室の外部から引込んだ海水）の両方を含む。
【００３０】
第１隔離室３０３は、第１隔離室３０３から第２隔離室３０４へのガスと流体の混合物のための管路に加えて、この構造体の他のガス充填区画室へ空気を分配するための第２空気供給管路３０５も含む。第２隔離室３０４は、今度は、隔離シリンダによって分離した、空気の入った上部と水等の入った下部を含む。他の実施例では、この隔離シリンダがこの空気と海水のより良い隔離を保証するために海水を含み、その上に障壁流体が浮く。
【００３１】
更なる実施例では、このシステムの特定の空洞に流体または空気があるかどうかを測定するために、第１隔離室３０３か第２隔離室３０４が計測器（例えば、圧力センサまたは差圧センサ）を備える。更に他に実施例では、そのようなセンサが、バランスおよびスラスト関連測定値の検出および制御を支援するために使用する論理制御システム（図示せず）に入力する。
【００３２】
水またはその他の流体がこれらのタンクの下部に留まることを保証しながら、空気を上部でこのシステムを通して進める工程を、所望のバランスおよび制御特性が得られるまで続ける。結局、最終隔離室３０６を設け、それは、図示する実施例では、空気をこのシステムから出すためにおよび、ある場合には、空気をこのシステムに入れるために使用する空気出口弁３０９を含む。
【００３３】
システム制御の完全性を維持するために圧力逃しが必要になるほど内部圧力が大きくなる場合に、圧力安全弁３０７が設けてあり、且つ偶発的に海洋生物が入るのを防ぐために金網を取付けた開放水域流れ弁３０８がこの隔離タンク３０６の下部に配置してある。
【００３４】
再び、障壁流体等を使って空気と水の間の干渉を減らすことができ、およびもしこのシステムが海水の上にフロート制御浮きを備えるならば、この海水を全て放出した後にこの障壁流体を保持することができる。
【実施例４】
【００３５】
図４Ａは、システム４０１の一実施例の平面図を提示し、それはこの場合第１浮遊管４０２および第２浮遊管４０３；それらの間に配置した格子状本体部４０４；これらの浮遊管および本体部の周りに戦略的に位置付けた複数の誘導発電機４０５、４０６；これらの発電機と機械的に連絡して配置した複数のプロペラ４０７；並びに浮遊管４０２、４０３と機械的に連絡して配置した複数の繋留部材４０８、４０９を含む。
【００３６】
図４Ｂに描く実施例では、繋留部材４０８および４０９を結合して単一の固定索４１０を作り、それを周知の方法で固着部材４１１に固着する。
【００３７】
種々の実施例で、固定索４１０は、更にこのシステムを調節可能に拘束および解放するための手段を含む。他の種々の実施例で、固定索４１０は、索終端装置（図示せず）を備える固着部材４１１で終る。固着部材４１１は、高速潮流による土壌浸食のための岩の多い海底の場所で通常見られる、高速潮流中に固定位置を維持するために適する何らかの種類の既知の錨（例えば、重錘錨等）を含む。
【００３８】
更に他の実施例では、固定索４１０を発電所のこの部分を水上船舶か若しくは別の海流エネルギー発生装置に、または浮遊する動的位置決めブイのような他の中央繋留場所に取付けることによって固定することができる。
【００３９】
さて、上に一般的にだけ議論したプロペラシステムの実施例に話を変えると、図５ないし７は、ここに開示した水流発電システムに使うに適したプロペラシステムの幾つかの特定（非限定的であるが）の実施例を描く。しかし、当業者は、ここに開示する例示プロペラシステムは誘導型発電機によって駆動される水流発電システムを参照して説明してあるが、この例示プロペラシステムは、ここに教示するのと同じ利点の多くを達成するために他の種類の水中または水上発電システムに関連して使うこともできることが分るだろう。
【００４０】
例えば、図５は、水中または水上発電システムに関連して使うために適したプロペラシステムの実施例の正面図である。
【００４１】
図示するように、プロペラ５０１は、複数の交互するフィンのセットおよび包囲リングを含み、それを以後“フィン付きリング”構成と呼ぶ。そのようなフィン付きリングプロペラは、各特定の用途向きの仕様に設計されるだろうし、およびこの誘導発電機に必要な運転速度、周囲水流の速度、環境的配慮（例えば、これらのプロペラに魚またはその他の水生生物が通れる孔または隙間がなければならないかどうか）等に基づいて、直径、円周、フィン曲率および配置偏心度等を調整することによって効率の向上を実現する。同様に、プロペラの前に渦または不感帯の創成を促進するために、隣接する組のプロペラを反対方向に（例えば、図２に代表的に描くように、時計方向か反時計方向に）回転することができ、それが海洋生物を拒絶または保護を支援し、プロペラ回転効率を向上等できる。
【００４２】
誘導型発電機を駆動する水流発電システムに関連して使うとき、これらのプロペラに対する唯一の確固たる機能上の要件は、それらが関連する発電機軸を運転上の発電機周波数を得るために必要な速度で回転できることである。しかし、このシステムが全体として地域海洋生物との相互作用に関して消極的なままであり、且つこのシステムが、まだ環境面で中立の運転環境を維持しながら、必要な電力出力を発生するときに最適な性能結果を達成することが非常に望ましい。
【００４３】
この装置の中心に始って、プロペラ５０１をハブまたは軸部５０２の周りに配置してあり、その軸部がこのプロペラ５０１を安全且つ信頼性のある方法で（例えば、密閉型耐錆性締結具によるような、機械的固着、プロペラ本体またはプロペラ本体の複数片を軸に溶接して全体として単一体にする等によって）保持すると共にこの回転するプロペラの角運動量に比例する回転トルクをこの発電機に引渡すためにこの軸に伝達することが分る。幾つかの実施例では、ハブまたは軸部５０２が更にこのフィン付きリングプロペラの軸への機械的結合を改善するために使う浮遊手段を含む。この固着手段同様、この仕事に適当な駆動軸が記録にある技術に現在あり、且つ、例えば、プロペラの回転トルクを発電機軸に効果的に伝達するために必要なような、一連の歯車および／またはクラッチ、ブレーキシステム等を含むかも知れない。
【００４４】
一つの特定の実施例では、ボルトと座金の組立体等のような保持締結具を駆動軸の端から除去し、このフィン付きリングプロペラ構造体を露出した軸に嵌め、次に締結具を元に戻し、それによってこのフィン付きリング構造体を軸に機械的に固着する。最適には、この締結具を次に、図６に項目６０１で代表的に描くように、防水カバー等によって覆う。
【００４５】
他の実施例では、中央ハブが、プロペラを水中で容易に点検および保守できるように単一構造体として設置または除去および交換できる、大型軸と機械的に連絡する結合点を含む。他の実施例では、このハブが更にこの軸およびプロペラ組立体の片持ち負荷に抗するために固定浮遊手段を含む。同様に、これらのプロペラ（特に、水流の力の殆どを吸収する、水中システムの前プロペラ）は、このフィン付きリング構造体に対する累積的流体圧力に起因する抵抗を克服するために引きずり据付けすることができる。
【００４６】
プロペラを軸に固定する方法およびそれが固定した浮遊部材によって引きずり据付けされおよび／または支持されるかどうかに関係なく、ここに描くフィン付きリング設計の実施例は、このシステムで実施するために適する多数の他の、関連する実施例の全てに亘って一般的に類似である。例えば、図５に示す実施例５０１では、ハブ取付け組立体５０２を第１リング部材５０３が同心に囲み、それを越えて（即ち、このハブ組立体から更に外に）第２リング部材５０６がある。第１リング部材５０３と第２リング部材５０６の間に配置してあるのは、複数のフィン部材５０４であり、その各々は隙間５０５によって分離されている。フィン部材５０４間のこの隙間間隔は、用途によって変るだろうが、一般的問題として、フィン間の隙間は、最内リング（そこでは隙間が典型的に最小である）から最外リング（この隙間間隔が最大であるところ）へサイズが増す。他の構成は、類似のサイズの隙間、または外側リングより大きい内側リングの隙間さえ認めるが、このリングの可能な表面積の殆ど全部を隙間でなくフィンが利用するという、殆ど切れ目のない内側リング表面の利点は、この構造体が流体圧をこの構造体の中心から離れて最外リングの方へおよび完全にこの装置の周辺を越えて押出す傾向があることである。
【００４７】
このアプローチは、このプロペラがより容易に回転するのを助け、且つこの構造体の近くに来るかも知れない小型海洋生物等をこのシステムの外部の方へ押出してそれらがこのプロペラ構造体を完全に避けられるか、さもなければ外側リングの大きい隙間の一つを通過できるようにすることによってこの装置の環境安全性を大きく改善する。この構造体に対する抵抗が減り且つ大きい回転トルクが小さい抗力および損失で駆動軸に伝えられるので、このプロペラは、非常にゆっくり回転することもでき（例えば、満足な現場結果を生み出す一実施例で、このプロペラはたった８ｒｐｍの速度で回転する）、更に海洋生物がこの構造体を避け得ることを保証し且つ環境中立性および安全性を向上する。この低回転速度は、このシステムをより頑丈で耐久力があるようにし、近くを浮遊する残骸または水中物体と接触しても損傷を受けそうにもなくする。
【００４８】
次に、追加のほぼ円形のリング５０９内に配置したフィン５０７と隙間５０８の連続する同心リングをこの構造体に加え、それによって所望の円周に達するまでフィンと隙間の追加の同心リング５１０〜５１２を創る。現在推奨する実施例では、最外リングの隙間間隔５１４がこのシステムで最大の隙間間隔であり、且つフィン５１３をこのシステムの最大程度に分離する。最終リング部材５１５がこのプロペラシステムの外周を囲い、この外側リング５１５に不用意にぶつかる魚およびその他の海洋生物が緩動構造体に対する軽い斜め横からのパンチしか受けず、その構造体が水および流体圧をこの装置からできるだけ離すことによってなお一層海洋安全性を増すので、その環境に対する優しさを更に向上する。
【００４９】
図６（ハブ取付け部を防水キャップ６０１等で覆ってあるが、一般的には図５の実施例を描く）の四角で囲んだ領域６０３で分るように、このフィン付きリング組立体の平面に対して測定したフィン６０２のピッチは、この組立内のそれらの位置が中心ハブを囲む第１リングから最外リングの方へ進むにつれて変ることができる。フィン６０２を内側リング内により平坦な勾配でおよび外側リングにより偏心して（即ち、この組立体平面により垂直な平面に）配置することは、このプロペラ周りの水流を平坦且つ円滑にする傾向があり、それによって優れた流体流特性（それがシステム振動を最小化する）を達成し、このプロペラ構造体に対する抵抗を少なくし、且つ海洋生物がこのプロペラシステムの中心を避けることを保証するために強い周辺遠心流体力を提供する。
【００５０】
図７（図６で四角で囲んだ領域６０３を表す）に描く実施例７０１では、一連の湾曲したフィン７０２、７０４、７０６、７０８が大きいサイズの隙間７０３、７０５、７０７、７０９の間に配置してある（最小同心リングが始る中心取付けハブは、この図の上端を越えて、例えば、フィン７０２および隙間７０３の上に位置するであろうことに注意）。図示する実施例で、フィン７０２、７０４、７０６、７０８は、それらがハブからだんだん遠くに設置されるにつれて偏心度を大きく配置してもあり、それでこの組立体平面に対して測定したフィン７０８の配置角は、中心取付けハブに近づけて配置したフィン７０２、７０４、７０６のそれより大きい。
【００５１】
図８に描く実施例で、繋留した、水中水流発電システムが提供され、そこではプロペラアレイ全体が引きずり取付け（ｄｒａｇ  ｍｏｕｎｔ）してあり、それで前面に取付けたアレイからの動力干渉を避け、それで大きいシステム安定性および動力効率が得られる。分るように、この特定の構成は、上引きずり取付け位置および下引きずり取付け位置の両方に配置した一つ以上のプロペラを許容するが、階層数を多くまたは少なくして、複数のプロペラアレイを配置することも可能である。
【００５２】
本質的に図８に描く代替実施例の背面図である図９で、一つの特定の（非限定的であるが）実施例が全部で十のプロペラを有するプロペラアレイを含み、六つのプロペラが下引きずり取付け位置に配置してあり、且つ四つのプロペラが上引きずり取付け位置に配置してあり、上位置のアレイは、更に発電システムの両側に二つずつのプロペラに配分してあることが分る。この特別の実施例は、振動を最小化することによって関連するシステム構造体を安定化し、且つ反対回転方向に作動するように均等に整合したプロペラ対を可能にしながら、優れた発電特性を許容することが分っている。そのような構成は、この発電システムのある実施例には最適であるが、与えられた作業環境で有効であると思われるとき、その代りに実質的に無限数の他のアレイおよび配置構成を使うことができる。
【００５３】
実際問題として、この全フィン付きリングプロペラ構造体の成分は、例えば、全て耐久力のある、被覆したまたは耐錆性、軽量金属で作ってあり、共通でありそうである。しかし、例えばフィンとリングで材料成分を変えることも可能であり、および金属性複合材料、硬質炭素複合材料、セラミックス等のような他の材料がこの発明の範囲から逸脱することなく確かに可能である。
【００５４】
現在のやり方では一般的に水中エネルギー生産に関連する装置（例えば、補助電力供給源、光ファイバー制御および通信システム、この発電所を保守点検するために使う関連する遠隔操作車輌等）を典型的に含む、この発明の更に他の側面は、確かにこのシステムの配備、位置決め制御および操作で使うための周辺機器として意図してあるが、そのようなシステムおよびサブシステムは既に当業者に知られているのでそのような項目を詳細に説明することが必要であるとは思わない。
【００５５】
上に幾つかの実施例に関して本発明を詳細に図示し且つ説明したが、当業者は、この説明への小さな変更、並びに種々のその他の修正、省略および付加をその精神または範囲から逸脱することなく施すことができることも分るだろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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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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【手続補正書】
【提出日】平成22年9月17日(2010.9.17)
【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】
水流発電システムであって、
浮遊室、
該浮遊室に関連するハウジング内に配置した誘導型発電ユニット、および
前記誘導型発電ユニットと連絡して配置したプロペラを含むシステムに於いて、前記プロペラが更に一つ以上の同心に配置したリングを含み、前記同心に配置したリングの各々は、内リング部材、外リング部材、および前記内リング部材と外リング部材の間に配置した隙間によって分離された複数の湾曲したフィン部材を含むシステム。
【請求項２】
請求項１に記載の水流発電システムであって、更に、本体構造体によって結合された複数の浮遊室を含むシステム。
【請求項３】
請求項１に記載の水流発電システムであって、更に、バラスト室を含むシステム。
【請求項４】
請求項３に記載の水流発電システムであって、更に、複数のバラスト管を含むシステム。
【請求項５】
請求項４に記載の水流発電システムに於いて、上記複数のバラスト室が本体構造体によって結合されているシステム。
【請求項６】
請求項２に記載の水流発電システムに於いて、上記本体構造体が一つ以上の誘導型発電ユニットを収容するシステム。
【請求項７】
請求項６に記載の水流発電システムであって、更に、上記一つ以上の誘導型発電ユニットと機械的に連絡して配置した複数のプロペラを含むシステム。
【請求項８】
請求項３に記載の水流発電システムに於いて、上記バラスト室が更に一つ以上のラビリンス式隔離室を含むシステム。
【請求項９】
請求項８に記載の水流発電システムに於いて、上記一つ以上のラビリンス式隔離室の少なくとも一つが更にガスを収容する上部を含むシステム。
【請求項１０】
請求項８に記載の水流発電システムに於いて、上記一つ以上のラビリンス式隔離室の少なくとも一つが更に液体を収容する下部を含むシステム。
【請求項１１】
請求項８に記載の水流発電システムに於いて、上記一つ以上のラビリンス式隔離室の少なくとも一つが更に障壁流体と液体連通して配置した中間シリンダによって分離された上部および下部を含むシステム。
【請求項１２】
請求項８に記載の水流発電システムに於いて、上記一つ以上のラビリンス式隔離室の少なくとも一つが更にガス源制御弁を含むシステム。
【請求項１３】
請求項８に記載の水流発電システムに於いて、上記一つ以上のラビリンス式隔離室の少なくとも一つが更にガス出口弁を含むシステム。
【請求項１４】
請求項８に記載の水流発電システムに於いて、上記一つ以上のラビリンス式隔離室の少なくとも一つが更に圧力安全弁を含むシステム。
【請求項１５】
請求項８に記載の水流発電システムに於いて、上記一つ以上のラビリンス式隔離室の少なくとも一つが更に上記室に海洋生物が入るのを防ぐために金網を備える流体取入れ／取出し弁を含むシステム。
【請求項１６】
請求項８に記載の水流発電システムに於いて、上記一つ以上のラビリンス式隔離室の少なくとも一つが更に、過圧が掛ったとき上記一つ以上の隔離室から水の排出を始める、逆止弁を含むシステム。
【請求項１７】
請求項１に記載の水流発電システムであって、更に少なくとも一つの繋留部材を含むシステム。
【請求項１８】
請求項１７に記載の水流発電システムに於いて、上記少なくとも一つの繋留部材が索終端部材と連絡して配置してあるシステム。
【請求項１９】
請求項１８に記載の水流発電システムに於いて、上記索終端部材が固着部材と連絡して配置してあるシステム。
【請求項２０】
水流発電システムであって、
構体によって結合した複数の浮遊室、
構体によって結合した複数のバラスト室、
上記浮遊室、バラスト室および本体構造体の一つ以上に関連するハウジング内に配置した複数の誘導型発電ユニット、および
上記誘導型発電ユニットと連絡して配置した複数のプロペラを含むシステムに於いて、上記複数のプロペラが更に一つ以上の同心に配置したリングを含み、上記同心に配置したリングは、内リング部材、外リング部材、および上記内リング部材と外リング部材の間に配置した隙間によって分離された複数の湾曲したフィン部材を含むシステム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】削除
【補正の内容】