(57)【要約】  所定の通路に沿って移動するライン部材（３０）を有する水中発電システム（１０）。多数の箔（４０）が、水流によりライン部材を駆動する。所定の経路は、水流に対してほぼ垂直な面内に位置する。動力取出装置（１１４，１２４）は、発電のためにラインに連結されている。
2007506018.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水中発電システムであって、
所定の経路に沿って移動可能な少なくとも１つのライン部材と、
前記ライン部材に取り付けられている複数の箔と、
前記ライン部材に動作可能に連結された少なくとも１つの動力取出装置とを備え、
前記箔が、前記ライン部材を、水流により前記所定の経路に沿って移動させ、
前記所定の経路が、水流に対してほぼ垂直な面内に位置している水中発電システム。
【請求項２】
前記ライン部材がケーブルである請求項１に記載の水中発電システム。
【請求項３】
前記ライン部材がベルトである請求項１に記載の水中発電システム。
【請求項４】
前記ライン部材がチェーンである請求項１に記載の水中発電システム。
【請求項５】
前記経路がトラックにより形成される請求項１に記載の水中発電システム。
【請求項６】
前記所定の経路が複数のホイールにより形成される請求項１に記載の水中発電システム。
【請求項７】
前記所定の経路が複数のプーリにより形成される請求項１に記載の水中発電システム。
【請求項８】
前記動力取出装置がポンプに動作可能に連結される請求項１に記載の水中発電システム。
【請求項９】
前記動力取出装置が発電機に動作可能に連結される請求項１に記載の水中発電システム。
【請求項１０】
前記箔が硬質な箔である請求項１に記載の水中発電システム。
【請求項１１】
前記箔が柔軟な箔である請求項１に記載の水中発電システム。
【請求項１２】
前記箔が、前記ライン部材に取り外し可能に取り付けられる請求項１に記載の水中発電システム。
【請求項１３】
前記箔が前記ライン部材に永久に取り付けられる請求項１に記載の水中発電システム。
【請求項１４】
前記箔が２つのウィングを含む請求項１に記載の水中発電システム。
【請求項１５】
前記ウィングが相互に傾斜している請求項１４に記載の水中発電システム。
【請求項１６】
ライン部材が１つである請求項１に記載の水中発電システム。
【請求項１７】
ライン部材が２つである請求項１に記載の水中発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は水中発電用システムに関し、特に、移動する水の運動エネルギーを電気エネルギーに変換するシステムに関するが、これに限定されない。
【背景技術】
【０００２】
地球温暖化のためにクリーンな発電が重大な問題になっている。太陽電池、風力タービンおよび波動タービンを使用する再生可能なクリーンな発電が開発されている。しかし、潮流を利用する効果的な再生可能な発電システムはまだ開発されていない。
【０００３】
特許文献１は、潮流から発電するための装置を開示している。この装置は、ウィングを有していて海底に固定される。多数のプロペラがウィングに取り付けられていて、潮流により回転する。プロペラが回転すると、発電機が回転して電気を発生する。この装置の問題は、潮流の流れの方向が変わった場合にそれに合わせて簡単に移動できないことである。さらに、エネルギーの発生は、潮流の特定の面積を捕捉するプロペラの大きさおよび数により異なる。
【０００４】
特許文献２は、潮流を利用する電力を発生するための水中タービン・プラントを開示している。このタービンは、タービンのブレードを横切る水流により駆動される。この場合も、発生する電気のレベルは、タービン・プラントが捕捉することができる水の面積に比例する。
【０００５】
特許文献３は、水面上に位置する動力室上の発電機を備える動力室を含む水力発電装置を開示している。潮流がタービンを十分駆動できる場合に、水力タービンが動力室から下に下げられる。この装置の欠点は、タービンを出し入れするのに動力が必要なことである。さらに、利用する潮流の面積はタービンの入口の面積に等しい。
【０００６】
特許文献４は、一連のタービンが、潮流の速さにより出入りする、特許文献３の水力発電プラント類似の水力発電プラントを開示している。特許文献４に開示されている発電所も、特許文献３に開示されている装置と同じような欠点を有する。
【０００７】
特許文献５は、完全に水中に沈めることができる発電用装置を開示している。この装置は、それに装着されているモータを有する浮揚性構造を含む。一連の羽根がモータに連結されている。羽根は、潮流により回転して電気を発生する。この装置の欠点は、発電量が羽根が捕捉することができる流れの面積に依存することである。
【０００８】
特許文献６は、潮流から電気を発生するためのシステムを開示している。このシステムは、ケーブルの対向端部に連結されている２つの錨を使用する。ケーブルの中央は、発電機の周囲に巻き付けられている。錨は、海中に下ろされ、ケーブルを往復運動させるために固定位置から非固定位置に移動する。このシステムの欠点は、発電機が両方向に回転した時しかエネルギーを発生できないことである。さらに、発電機が絶えず方向を変えるので、一定のエネルギーを供給することができない。
【０００９】
特許文献７は、自然の流体の流れから電力を利用するための装置を開示している。この装置は、多数の羽根を有する連続しているベルトを含む。この連続しているベルトは、発電機を駆動するために動作可能に連結されている一対のシリンダを囲んでいる。連続しているベルトは、羽根を横切る水流が、ベルトを駆動しそれによりシリンダーを回転するような方向を向いている。この装置の問題は、水が、連続しているベルト上の前の一組の羽根を通って流れた後で、後の一組の羽根を通って流れることである。そのため、後の一組の羽根を通る水内に乱流が発生し、そのため装置の効率が低減することである。
【特許文献１】米国特許第４，３８３，１８２号明細書
【特許文献２】米国特許第４，１６３，９０４号明細書
【特許文献３】米国特許第４，３３５，３１９号明細書
【特許文献４】米国特許第５，４４０，１７６号明細書
【特許文献５】米国特許第６，１０９，８６３号明細書
【特許文献６】米国特許第４，３１３，０５９号明細書
【特許文献７】英国特許出願公開第２，２１４，２３９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の１つの目的は、前記欠点のうちの少なくとも１つまたは複数を克服または軽減することであり、または消費者に役に立つまたは商業を主眼とする装置を選択することができるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
これが唯一であるとは限らないある形態、または実際に最も広義の形態であり、本発明は水中発電システムであって、
所定の経路に沿って移動可能な少なくとも１つのライン部材と、
前記ライン部材に取り付けられている複数の箔と、
前記ライン部材に動作可能に連結されている少なくとも１つの動力取出装置とを備え、
前記箔は、水流によりライン部材を、所定の経路に沿って移動させ、
前記所定の経路は、水流にほぼ垂直な面内に位置している。
【００１２】
所定の経路は、トラック、一対のホイール、複数のプーリ等により形成することができる。
ライン部材は、ケーブルであっても、ベルトであっても、チェーンまたは類似の連続している部材であってもよい。
【００１３】
動力取出装置は、ポンプまたは発電機または類似の装置に動作可能に連結することができる。
本発明の他の特徴については、下記の詳細な説明を読めば理解することができるだろう。
【００１４】
本発明を分かり易くするために、また当業者が本発明を実行することができるようにするために、添付の図面を参照しながら例示としての本発明の一実施形態について説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１〜図４は、電気を発生するために水流を利用する水中発電システム１０である。水中発電システム１０は、フレーム２０、トラック３０、複数の箔（フォイル）４０、および動力取出装置５０を含む。
【００１６】
フレーム２０は、２つの円弧状の取付アーム２２を備える主筒体２１から形成されている。主筒体２１は中空であり、主筒体２１から後方に延びる中央フィン２３を含む。側部フィン２４は、主筒体２１の側部に位置する。
【００１７】
円弧状アーム２２は、水中発電システム１０を保持するために使用される。ケーブル（図示せず）は、各円弧状アーム２２の端部に取り付けられ、水中発電システムを正しい位置に保持するために、海底または川底に固定される。別の方法の場合には、ケーブルは、橋、船舶または類似の構造体に装着される。
【００１８】
トラック支持部材２５は、主筒体２１に取り付けられ、そこから延びる。トラック支持部材２５は、トラック３０を装着するために使用される。各トラック支持部材２５は、トラック・アーム２６およびトラック・クレードル２７から構成されている。図１７にその詳細を示す。２つのボルト孔部２８が、トラックをクレードル２７に取り付けるためにクレードルを貫通している。
【００１９】
図５〜図７により詳細に示すトラック３０は楕円形をしている。トラック３０は、２つの側部トラック・プレート３１、底部トラック・プレート３２および２つのＬ字形結合プレート３３からなる。横断面図で示すトラック３０は、長方形のチャネルである。
【００２０】
各箔４０は、図１７に示す２つのウィング４１および連結アーム４２からなる。２つのウィング４１は、相互に後方に拡がっていて、連結アーム４２に対して下方に傾斜している。ウィング４１は、ガラス繊維からできていて、その横断面は涙滴形状をしている。
【００２１】
各ウィングは、図８および図９に示すウィング４１の中心を通って延びるウィング補強プレート４３を備える。図８、図９および図１０に示す箔連結アーム４２は、箔連結プレート４４および２つの傾斜している連結ウィング・プレート４５から形成されている。連結ウィング・プレート４５は、各補強プレート４５を装着するために使用される。ガラス繊維は、箔および関連するウィングを形成するために、補強プレート４３、連結ウィング・プレート４５および箔連結プレート４４の頂部の周囲に成形される。一連の孔部４６が箔連結プレート４４を貫通している。孔部４６は、箔キャリッジ組立体６０に対して必要な角度で箔を装着するために使用される。
【００２２】
図１１〜図１４に詳細に示す箔キャリッジ組立体６０は、チェーン支持部材７０、２つの頂部ホイール組立体８０および２つの底部ホイール組立体９０から形成されている。チェーン支持部材７０は、Ｃ字形のチャネルから形成される。キャリッジ連結プレート７１は、チェーン支持部材７０に取り付けられていて、そこから上方に延びる。
【００２３】
各頂部ホイール組立体８０は、頂部軸８１の対向端部に隣接して回転できるように装着されている２つの頂部ホイール８２を有する頂部軸８１から形成される。各頂部ホイール８２は、頂部ホイール内に位置するホイール・チャネル８３を有する。ワッシャ８４は、頂部ホイール８２と頂部軸８１との間に位置する。キャリッジ連結プレート７１は、各頂部軸を装着するために使用される。各頂部軸は、取付ピン８５を介してキャリッジ連結プレート７１に枢動可能に装着される。
【００２４】
各底部ホイール組立体９０は、底部軸の端部に隣接して回転できるように装着されている底部ホイール９２を有する底部軸９１から形成される。底部ホイール９２は平らなホイールである。チェーン支持部材７０は、底部軸９２を装着するために使用される。ワッシャ９３は、底部ホイール９２と底部軸９１の間、および底部軸９２とチェーン支持部材７０との間に位置する。
【００２５】
チェーン装着部材７３は、チェーン支持部材７０に連結されている。チェーン支持部材は駆動チェーン７４に連結されている。駆動チェーン７４は、トラック３０の周辺に延びている。
【００２６】
使用中、頂部ホイールのホイール・チャネルは、箔キャリッジ組立体６０がチャネル３０の頂部に沿って移動可能なように、側部トラック・プレート３１の頂部上に位置する。底部ホイール９２は、チャネル３０の内面に沿ってなめらかに回転する。底部ホイール９２は、潤滑ストリップ７５によりチャネル内に保持され、頂部ホイールがチャネル３０から脱線するのを防止する。頂部軸８１は、箔キャリッジ組立体６０がトラック３０のアーチ部分の周囲を移動すると、枢動する。図１８は、箔キャリッジ組立体６０が、トラック３０のアーチ部分の周囲を移動すると、軸８１が枢動する様子を示す。
【００２７】
図１５および図１６に示す動力取出装置５０は、メイン・ギア軸５２に装着されたメイン・ギア５１を含む。メイン・ギア軸５２は、トラック３０および主筒体２１を介して装着される。メイン・ギア軸５２は、トラックのアーチ部分の中央に隣接して装着される。メイン・ギア５１は、箔キャリッジ組立体６０がトラック３０の周囲を移動すると、駆動チェーン７４と係合し、駆動チェーン７４により駆動される。動力取出装置５０は、また、メイン・ギア８１の対向端部に対してメイン・ギア軸５２の対向端部に取り付けられている底部ギア５３も含む。底部ギア５３は、中央フィン２３内に位置する。
【００２８】
増速組立体１００は、動力取出装置に隣接して位置する。増速組立体１００は、増速大型ギア１０１および増速小型ギア１０２を含む。これら両方のギアは、増速軸１０３に装着している。増速軸１０３は、主筒体２１を通して回転するように装着している。増速ギア１０１および１０２は、中央フィン２３内に位置する。増速小型ギア１０２は、底部ギア５３より実質的に小さい。増速小型ギア１０２はチェーン１０４を介して底部ギアに連結されている。増速大型ギア１０１は、底部ギアと同じ大きさである。
【００２９】
２つのポンプ組立体１１０および１２０は、増速組立体１００に隣接して位置する。各ポンプ組立体は、各ポンプ軸１１２および１２２に装着された各ポンプ・ギア１１１および１２１を含む。各ポンプ軸１１２および１２２は、ポンプ１１４および１２４に連結されていて、これらのポンプを駆動する。第１のポンプ組立体１１０は、また、ポンプ軸１１２に装着された伝達ギア１１３も含む。増速大型ギア１０１は、チェーン１１５を介して第１のポンプ・ギア１１１に連結されている。伝達ギア１１３は、チェーン１２５を介して第２のポンプ・ギア１２１に連結されている。各ポンプは、タービン（図示せず）に連結されている。
【００３０】
箔４０は、２つの箔取付プレート４７により箔キャリッジ組立体６０に取り付けられる。箔取付プレート４７は、箔連結プレート４４およびキャリッジ連結プレート７１に連結されている。箔４０の角度は、箔連結プレート４４内に位置する一連の孔部により調整することができる。箔の角度は、水の速度および水流の方向のような多くの要因により決まる。
【００３１】
使用中、水中発電システム１０は、トラック３０が水流にほぼ垂直になるように水流内に配置される。水流は、箔４０に作用し、箔はトラック３０の周囲の駆動チェーン７４を駆動する。駆動チェーン７４は、ついで、メイン・ギア５１、主軸５２および底部ギア５３を駆動する。底部ギア５３は、増速大型ギア１０１、増速小型ギア１０２および増速軸１０３を駆動する。増速大型ギア１０１、増速小型ギア１０２および増速軸１０３の回転速度は、メイン・ギア５１、主軸５２および底部ギア５３の回転速度より実質的に速い。
【００３２】
増速大型ギア１０１は、第１のポンプ・ギア１１１、第１のポンプ軸１１２および伝達ギア１１３を駆動する。第１のポンプ・ギア１１１、伝達ギア１１３および第１のポンプ軸１１２の回転速度は、増速大型ギア１０１、増速小型ギア１０２および増速軸１０３の回転速度より実質的に速い。伝達ギアは、第２のポンプ・ギア１２１および第２のポンプ軸１２２を駆動する。ポンプ軸１１２および１２２は、電気を発生する目的でタービンを駆動するために加圧水を供給したそれぞれのポンプ１１４および１２４を駆動する。
【００３３】
側部フィン２４は、箔４０によるトラック３０の回転が安定を乱さないように調整することができる。
図１８は、本発明の一実施形態による発電システム２０１である。発電システム２０１は、１つのアンカー２０２、４つのケーブル２０３、１つの支持フレーム２０４、４つのフィン２０５、下部駆動ユニット２０７、および上部駆動ユニット２０８を有する。
【００３４】
アンカー２０２は、海底２０６にしっかりと固定される。好適には、アンカー２０２は、当業者であれば周知のロック・アンカーであることが好ましい。それ故、アンカー２０２は、海底２０６にしっかりと固定される。必要に応じて、アンカー２０２の重量が海底２０６と接触しているアンカー２０２にしっかりと掛かるように、アンカー２０２をコンクリートまたは重い金属から作ることができる。
【００３５】
４つのケーブル２０３が、図１８に示すように、一方の端部でアンカー２０２にしっかりと取り付けられる。ケーブル２０３は、アンカー２０２の周囲を自由に旋回することができる。フレーム２０４は、アンカー２０２から遠い方の端部で各ケーブル２０３に取り付けられる。フレーム２０４は、２つの水平部材２０９および２つの垂直部材２１０を備える。各ケーブル２０３は、フレーム２０４の水平部材２０９および垂直部材２１０の各交点に取り付けられる。
【００３６】
上部駆動ユニット２０８および下部駆動ユニット２０７は、図に示すように、フレーム２０４に取り付けられる。フィン２０５は、上部駆動ユニット２０８の一方の端部に取り付けられる。同様に、フィン２０５は、図に示すように、下部駆動ユニット２０７の一方の端部に取り付けられる。これについては以下にさらに詳細に説明する。
【００３７】
必要に応じて、フレーム２０４、上部駆動ユニット２０８および下部駆動ユニット２０７を、アンカーに取り付けてあるケーブルにより固定しないで、船舶上のケーブルに取り付けることもできるし、海底に固定することもできる。別の方法の場合、ケーブル２０３を、一方の端部のフレーム２０４、上部駆動ユニット８および下部駆動ユニット２０７、および他方の端部の橋のパイロンまたは橋脚のような固定構造に取り付けることができる。
【００３８】
図１９は、上部駆動ユニット８および下部駆動ユニット２０７の拡大部分斜視図である。上部駆動ユニット２０８および下部駆動ユニット２０７は、それぞれ円形構造２１１の形態の２つの動力取出装置、１つの内部ガイド・ケーブル２１２、１つの外部ガイド・ケーブル２１３、および箔の形態の複数の錨部材２１４を有する。
【００３９】
各円形構造２１１は、回転することができ、円錐形ハウジング２１５、発電機（図示せず）、内部ホイール（図示せず）、外部ホイール２１６、および複数のスポーク２１７を有する。内部ホイール（図示せず）は、円形構造２１１の中心軸部（図示せず）のところにその中心軸を有し、回転することができる。外部ホイール２１６は、回転することができ、複数のスポーク２１７を介して円形構造２１１の中心軸から支持されている。外部ホイール２１６および内部ホイール（図示せず）は、同じ中心軸部（図示せず）を中心にして回転する。発電機は、円形構造２１１の中心軸部（図示せず）に動作可能に取り付けられている。発電機は、円形構造２１１の回転エネルギーを電気エネルギーに変換するが、発電機は、発生した電気エネルギーを発電システム２０１から遠隔地の石油掘削装置または商用電気系統のような使用エリアに送電するために、それに取り付けられている電気出力ケーブルを有することを理解することができるだろう。
【００４０】
円錐形ハウジング２１５は、発電機および発電機に続く電気的および／または機械的構成要素を損傷から保護する。図１９から分かるように、各円形構造の円錐形ハウジング２１５の外縁部は、フレーム２０４にしっかりと固定されている。さらに、フレーム２０４は、円形構造２１１間の隙間が変化することなく、図に示すように、構成内で円形構造１１の相互間に必ず間隔を持たせる。
【００４１】
上部駆動ユニット２８について説明すると、外部ガイド・ケーブル２１３は、上部駆動ユニット２８の一部を形成している一対の円形構造２１１を囲んでいる。外部ガイド・ケーブル２１３は、図に示すように、各円形構造２１１の外部ホイール２１６と接触している。さらに、内部ガイド・ケーブル２１２は、上部駆動ユニット２０８の一部を形成する各一対の円形構造２１１の内部ホイール（図示せず）を囲んでいる。
【００４２】
複数の箔２１４は、上部駆動ユニット２０８の一部を形成し、各箔２１４の一方の端部で、外部ガイド・ケーブル２１３に取り付けられていて、各箔２１４の他方の端部で、内部ガイド・ケーブル２１２に取り外し可能に取り付けられている。
【００４３】
箔２１４は、外部ガイド・ケーブル２１３および内部ガイド・ケーブル２１２に沿って等間隔で配置されていて、上部駆動ユニット２０８の一部を形成している各円形構造２１１の外部ホイール２１６および内部ホイール（図示せず）を動作可能に回転することができる。
【００４４】
下部駆動ユニット２０７の構造は、上部駆動ユニット２０８の構造と同じであることを理解することができるだろう。
好適には、箔２１４は、ナイロンからなり、以下に説明するように、各箔２１４を確実に正しい方向に向ける、硬質の曲がったロッド（図示せず）を有することが好ましい。必要に応じて、箔２１４は、柔軟なプラスチックなどのようなナイロン以外の柔軟な材料から作ることもできる。別の方法としては、箔２１４を、ガラス繊維、プラスチック、繊維複合材料等のようなより硬質材料から作ることもできる。
【００４５】
図２０は、発電システム２０１の側面図である。図を見れば分かるように、箔２１４は、駆動デバイスの断面に垂直な方向の水流による圧力により、上部駆動デバイス２０８および下部駆動デバイス２０７から外側に突き出ている。図１８および図２０はすべての箔１４を示しているわけではないが、図１９に示すように、４列の箔（各駆動デバイスに対して２列）があることを理解することができるだろう。
【００４６】
使用中、発電システム２０１は、強い一定の流れが流れている海洋の場所に位置している。必要に応じて、発電システム２０１を河床または水が流れている他の類似の場所に固定することができる。
【００４７】
発電システム２０１は、図１８に示すように、水流が、上部駆動ユニット２０８および下部駆動ユニット２０７それぞれの断面にほぼ垂直になるように位置する。
箔２１４は、帆の働きをし、各駆動ユニットの断面に垂直な水の流れは、箔２１４を円方向の各駆動ユニットの周囲で運動させる。それ故、各上部駆動ユニット２０８および下部駆動ユニット２０７の周囲の円方向の箔２１４の運動により、各駆動デバイスの外部ガイド・ケーブル２１３および内部ガイド・ケーブル２１２が、各円形構造２１１を回転させる。さらに、この運動は、上部駆動構造体２０８、下部駆動構造体２０７およびフレーム２０８を上昇させる。
【００４８】
重要なことは、上部駆動デバイス２０８内の箔２１４の回転方向が、下部駆動デバイス２０７内の箔１４の回転方向とは逆であることである。例えば、箔２１４が上部駆動デバイス８の周囲を時計方向に回転している場合には、下部駆動デバイス２０７内の箔２１４は、反時計方向に回転する。下部駆動デバイス２０７上の箔２１４と比較した場合の、上部駆動デバイス２０８上の箔２１４の反対方向の回転運動は、全体として発電システム２０１に加わる回転力とバランスがとれ、図に示すように、発電システム２０１を確実に正しい方向に維持する。さらに、フィン２０５は、上部駆動ユニット２０８、下部駆動ユニット２０７およびフレーム２０４の安定性の維持を補助する。さらに、フィン２０５は、上部駆動ユニット２０８、下部駆動ユニット２０７およびフレーム２０４が上昇するのを助ける。
【００４９】
例えば、上部駆動ユニット２０８および下部駆動ユニット２０７上の箔２１４が、両方とも時計方向に回転している場合には、発電システム２０１に供給される時計方向の正味の回転力が、全システムを回転させる。それ故、各箔２１４は、箔が駆動デバイスの周囲を所望の方向に移動するように、箔を確実に正しく整合させるためのロッド（図示せず）を有する。このロッドは、帆船上の帆桁と非常によく似た働きをする。
【００５０】
すでに説明したように、箔２１４は、より硬質な材料から作ることができ、それ故、上部駆動ユニット２０８および下部駆動ユニット２０７内に正しい回転が誘起されるような方向を向く。
【００５１】
内部ガイド・ケーブル２１２に取り外し可能に取り付けられている箔２１４の端部が、円形構造２１１の内部ホイール（図示せず）と接触すると、箔は内部ガイド・ケーブル２１２から離脱する。重要なことは、外部ガイド・ケーブル２１３にしっかりと取り付けられている各箔２１４の端部が取り付けられた状態を維持することである。それ故、各箔２１４が前記円形構造２１１の周囲を回転すると、外部ガイド・ケーブル２１３に取り付けられている箔２１４の端部は取り付けられた状態を維持し、内部ガイド・ケーブル２１２に取り付けられている端部が、離脱し、箔２１４が各円形構造２１１から離れる直前に再度取り付けた状態になる。
【００５２】
好適には、内部ガイド・ケーブル２１２からの各箔２１４の離脱および再度の取り付けは、箔２１４の離脱した端部を離脱点から再取り付け点に搬送するチェーン駆動の機械的な駆動デバイスにより容易にすることが好ましい。
【００５３】
すでに説明したように、発電機（図示せず）は、各円形構造２１１の円錐形ハウジング２１５内に位置していて、外部ホイール２１６および内部ホイール（図示せず）に動作可能に取り付けられている。各発電機は、当業者であれば周知のように、各円形構造２１１の回転エネルギーを電気エネルギーに変換する。それ故、各上部駆動ユニット２０８および下部駆動ユニット２０７の断面に垂直な水流による箔２１４の運動は、各円形構造２１１の内部ホイール（図示せず）および外部ホイール２１６を動作可能に回転させ、各円形構造２１１の発電機（図示せず）は、この回転エネルギーを電気エネルギーに変換する。
【００５４】
各発電機は、アウトレットを有し、発電システム２０１が発生した電気エネルギーが使用されるエリアに電気的に取り付けられることを理解することができるだろう。このようなエリアとしては、遠隔地の石油掘削装置または商用電気系統等がある。
【００５５】
必要に応じて、追加のケーブル２０３によりアンカー２０２にしっかりと固定されているもう一対の駆動デバイスは、発電システム２０１の一部を形成することができる。この一対のデバイスは、本明細書に記載する２つの駆動デバイスの上、下または横に設置することができる。
【００５６】
各発電システム２０１を相互に接近させて、複数の発電システム２０１を組立てることができることを理解することができるだろう。電力需要が増大した場合には、ファームに追加の発電システム２０１を追加することができる。
【００５７】
図２１は、前記上部駆動ユニット２０８および下部駆動ユニット２０７の代わりの駆動ユニット２１８である。駆動ユニット２１８は、複数の箔２１４、フレーム２２０、内部ガイド・トラック２２２および外部ガイド・トラック２２３を有する。
【００５８】
フレーム２２０は、複数の部材からなるトラス状のフレームである。フレーム２２０の機能は、駆動ユニット２１８を支持することであり、その構造上の統合性を完全な状態に確実に維持することである。それ故、当業者であれば、同じ目的を達成するフレーム２２０の構造が種々に変化することを理解することができるだろう。
【００５９】
２つの支持ケーブル２２１が、フレーム２０に取り付けられ、駆動ユニット２１８をさらに支持する。
内部ガイド・トラック２２２および外部ガイド・トラック２２３は、フレーム２２０の一方の端部に位置する。これらのガイド・トラックの構造は半円であり、内部ガイド・トラック２２および外部ガイド・トラック２３の両方が同じ中心を有するように位置する。搬送デバイス（図示せず）は、各内部ガイド・トラック２２２および外部ガイド・トラック２２３上に位置していて、各ガイド・トラックの周囲に半円形状の経路を形成する。
【００６０】
複数の動力取出装置は、フレーム２２０上に回転できるように装着されている、プーリ２２５の形をしている駆動ユニット２１８の一部を備える。図２１にはこの装着を示していないが、当業者であれば、プーリ２２５が、アーム、トラス、突起または類似のこのようなフレーム２２０からの延長部により装着されることを理解することができるだろう。
【００６１】
発電機（図示せず）は、各駆動プーリ２２５に取り付けられ、各発電機は、回転エネルギーを電気エネルギーに変換することができる。各発電機は、電気系統に電気的にリンクしていることを理解することができるだろう。
【００６２】
ガイド・ケーブル２１９は、プーリ２２５の周囲の１本の連続している経路内を延びていて、この経路に沿って移動することができる。ガイド・ケーブル２１９は、各プーリ２２５と接触し、プーリ２２５の外面上に加わるガイド・ケーブル１９の張力が供給する力により、正しい位置に保持される。プーリ２２５は、フレーム２２０上に移動できるように装着され、ガイド・ケーブル２１９内に一定の張力を保持するためにバイアスがかけられる。
【００６３】
３つのケーブル整合アイドラ２２４が、ガイド・ケーブル２１９と接触し、プーリ２３３およびプーリ２２６間のフレーム２２０上に位置する。ケーブル整合アイドラ２２４は、ガイド・ケーブル２１９を変位させ、そのため駆動プーリ２３０上を通過することができ、次に駆動プーリ２２６と接触することができるように再度後退する。
【００６４】
複数の箔２１４が、各箔２１４の一方の端部で、ガイド・ケーブル２１９に取り外し可能に取り付けられる。取付デバイス（図示せず）が、各箔２１４の一方の端部に位置する。
【００６５】
駆動ユニット２１８の機能は、箔２１４を通過する水の運動が、箔２１４を移動させ、この移動によりガイド・ケーブル２１９が固定経路内を移動するという点で、前記上部駆動ユニット２８および下部駆動ユニット２７の機能と同じである。
【００６６】
箔２１４は、駆動ユニット２１８の一方の端部に位置する内部および外部ガイド・トラック間の直線経路内を移動する。箔２１４がこの直線経路内を移動している間に、箔は取付デバイス（図示せず）によりガイド・ケーブル２１９に取り付けられる。しかし、各箔２１４の各端部に位置する取付デバイス（図示せず）は、箔２１４が、駆動ユニット２１８の一方の端部に位置する内部および外部ガイド・トラックが形成する半円形状の経路を通過する前に、ガイド・ケーブル２１９から離脱する。
【００６７】
箔２１４が、駆動ユニット２１８の一方の端部の内部および外部ガイド・トラックの周囲の半円形状の経路内を移動すると、取付装置（図示せず）は、各内部ガイド・トラック２２２および外部ガイド・トラック２２３上に位置する搬送装置（図示せず）により移動する。この半円形経路が終わると、取付装置（図示せず）は、搬送装置から離脱し、ガイド・ケーブル２１９に再度取り付けられる。それ故、各箔２１４は、箔２１４の一方の端部のところで、ガイド・ケーブル２１９に再度しっかりと取り付けられる。このようにして、箔２１４は、駆動ユニット２１８の周囲の楕円形の通路内を移動する。
【００６８】
搬送装置（図示せず）は、箔２１４がガイド・ケーブル２１９から離脱した場合に、取付装置を移動するチェーン駆動の機械的装置、それ故、内部および外部ガイド・トラックの周囲の箔２１４であってもよいことを理解されたい。別の方法としては、搬送装置は、一連のホイールから形成することもできるし、またはコンベア・ベルト・タイプの装置であってもよい。
【００６９】
箔２１４の一方の端部のところに位置する取付装置（図示せず）は、スキーリフトのチェアリフト上の形に類似している形をしている。この装置は、ガイド・ケーブル２１９に取り付けたり、取り外したりするための、解放可能な締め付け手段、およびガイド・ケーブルに取り付ける締め付け位置と取付手段を解放するための開位置の間を移動するための方法、それ故箔２１４をガイド・ケーブル２１９から移動するための方法を有する。
【００７０】
前記下部駆動ユニット２０７および上部駆動ユニット２０８と同じように、駆動ユニット２１８の箔２１４は、好適には潮流であることが好ましい水の流れの力を利用するように整合している。この水流により箔２１４は、ガイド・ケーブル２１９を移動する。ガイド・ケーブル２１９が移動すると、プーリ２２５が回転し、この回転は、これらプーリに取り付けられている発電機（図示せず）により電気エネルギーに変換される。
【００７１】
駆動ユニット２１８を、発電システム２０１内の下部駆動ユニット２０７および上部駆動ユニット２０８の代わりに使用することができ、そのため同じ方法で海底または橋のパイロンに固定することができることを理解することができるだろう。さらに、複数の駆動ユニット２１８を同じ方法で農場内に配置することができる。
【００７２】
図２２および図２３は、本発明の他の実施形態による水中発電システム２３３である。図２３は、共に発電システム２３３の一部を形成している上部駆動ユニット２３４および下部駆動ユニット２３５を示す。
【００７３】
前の実施形態と同様に、発電システム２３３は、海底にしっかりと取り付けられているアンカー２０２を備える。発電システム２３３は、さらに、４つのケーブル２０３、フレーム２０４、上部駆動ユニット２３４および下部駆動ユニット２３５を有する。ケーブル２０３は、各ケーブル２０３の一方の端部のところでアンカー２０２２に対して固定されていて、各ケーブル２０３の対向端部のところでフレーム２０４に動作可能に取り付けられている。上部駆動ユニット２３４および下部駆動ユニット２３５は、フレーム２０４上に装着されている。さらに、フィン２３６は、図に示すように、フレーム２０３および駆動ユニット２３２および２３５が安定するのを助けるために、一方の端部のところでフレーム２０４上に装着されている。
【００７４】
回転可能な駆動プーリ２３７の形をしている動力取出装置は、上部駆動ユニット２３４の一方の端部のところに位置する。駆動軸２３８は、駆動プーリ２３７と一緒に回転することができる各駆動軸２３８を備える各駆動プーリ２３７の中央部分から延びる。調整装置が、各駆動プーリ２３７に隣接するフレーム２０３の一方の端部上に装着されていて、各駆動プーリ２３７をフレーム２０４に動作可能に取り付けている。好適には、調整装置は、２つの延長することができるアーム２３９の形をしていることが好ましい。各延長することができるアーム２３９の一方の端部は、フレーム２０４にしっかりと固定されていて、各アーム２３９の対向端部は、軸２３８が依然として回転できるように駆動軸２３８に固定されている。
【００７５】
延長することができるアーム２３８は、フレーム２０４に対する各駆動軸２３８の角度を変えることができるように望遠鏡の形をしていて、そのため駆動プーリ２３７の角度を動作可能に変えることができる。
【００７６】
スプロケット２４０は、駆動プーリ２７およびフレーム２０２間の１つの駆動軸２３８に取り付けられている。スプロケット２４０は、駆動軸２３８とともに回転することができ、駆動チェーン２４２およびポンプ軸２４６を介してポンプ２４１と機械的に連絡している。ポンプ２４１は、水がポンプ２４１内に流入することができる開いた取入口を有する。さらに、ポンプ２４１は、高圧出口開口部を有する。以下にさらに詳細に説明するように、発電システム２３３から遠ざかる方向に、圧力下で水を送るためのホース（図示せず）が、ポンプ２４１の出口開口部に取り付けられている。
【００７７】
必要に応じて、前記スプロケットおよびポンプ装置を、上部駆動ユニット２３４の両方の駆動プーリ２３７に設置することもできる。
駆動ケーブル２４３は、上部駆動ユニット２３４の駆動プーリ２３７を囲んでいる。箔２４４の形をしている複数の錨部材が、駆動ケーブル２４３の全長に沿って間隔を置いて動作可能に取り付けられている。
【００７８】
図２５は、発電システム２３３の一部を形成する箔２４４の斜視図である。箔２４４は、半円形に変形する長方形の部材である。箔２４４は、アルミニウム、ガラス繊維等のような硬質材料から形成されている。複数の取付アーム２４５は、箔２４４を駆動ケーブル２４３に連結するために使用される。各取付アーム２４５は、アーム２４５の一方の端部で箔２４４の端部にしっかりと固定されていて、アーム２４５の他方の端部で駆動ケーブル２４３にしっかりと固定されている。図２５の場合には、箔２４４は、箔２４４に取り付けられている２つの取付アームを有する。しかし、図２３の場合のように、各箔２４４は、取り付けられている４つの取付アーム２４５を有することができる。
【００７９】
好適には、箔２４４は、取付アーム２４５に固定することが好ましい。必要に応じて、箔２４４を確実に最適状態に整合するために、支持アーム２４４上で枢動するようにすることもできる。
【００８０】
下部駆動ユニット２３５は、前記上部駆動ユニット２３４と類似の機能を有する。しかし、図２３に示すように、下部駆動ユニット２３５上のポンプおよびスプロケット装置は、上部駆動ユニット２３５の駆動プーリ２３７上のポンプおよびスプロケット装置に対するフレーム２０４の対向側部上に位置する駆動プーリ２３７上に位置する。必要に応じて、上部駆動ユニット２３４および下部駆動ユニット２３５上の両方の駆動プーリ２３７は、その上に取り付けられているスプロケットおよびポンプ組立体を有することができる。
【００８１】
使用中、前の実施形態内のように、発電システム２３３は、河川または一定の潮流内のような流水のある位置に沈められる。水流により箔２４４は移動し、そのため固定経路内の各駆動ユニットを中心にして駆動ケーブルを動作可能に回転させる。駆動ケーブル２４３の運動により、駆動プーリ２３７が回転し、そのため各駆動軸２３８が回転する。それ故、各スプロケット２４０が回転し、各ポンプ２４１はポンプの入口に隣接する水を利用できるように吸い込む。この水は各ポンプ２４１により加圧されていて、ポンプ出口に取り付けられているパイプを介して圧力により送られる。
【００８２】
加圧された水は陸上の発電所に送られ、この発電所は、当業者であれば周知の方法により、加圧水の機械的エネルギーを電気エネルギーに変換する。必要に応じて、加圧水は、電気エネルギーに変換するために、石油掘削装置、船舶または発電システム２３３に隣接する海底上の密封加圧ハウジングに送ることができる。
【００８３】
図２６は、その上に装着されている前部ファネル２４７および後部ファネル２４８を有する発電システム２３３の側面図である。図２７は、その上に装着されている前部ファネル２４７および後部ファネル２４８を有する発電システム２３３の平面図である。前部ファネル２４７は、フレーム２の上流側に位置する。同様に、後部ファネル２４８は、フレーム２の下流側に位置する。好適には、後部ファネル２４８および前部ファネル２４７は、フレーム２上に装着することが好ましい。
【００８４】
前部ファネル２４７および後部ファネル２４８は、駆動ユニットの近くの水の速度を増大するために一緒に水流を利用する働きをする。この流速の増大により発電システムがより効率的になる。
【００８５】
発電システム２３３においては、電気エネルギーは、発電システム２３３から離れている地点で発生する。それ故、発電システム２３３では、発電機のような電気変換装置が水中に位置していないために、維持コストが安くなる。
【００８６】
前の実施形態と同様に、発電容量を増大するために複数の駆動ユニットをフレーム内に配置することができる。
図２８〜図３０は、箔２５０の形をしている箔２４４の第２の実施形態の斜視図である。箔２５０は、錨部材として発電システム２３３の一部を形成する。箔２５０は、一対のウイング２５１Ａおよび２５１Ｂ、安定フィン２５２、および取付部材２５３を有する。
【００８７】
ウィング２５１Ａおよび２５１Ｂは、図に示すように、相互にある角度を形成する。安定フィン２５２は、ウィング２５１Ａおよび２５１Ｂの交点から延びる。好適には、ウィング２５１Ａおよび２５１Ｂおよび安定フィン２５２は、一体に形成することが好ましい。別の方法の場合、ウィング２５１Ａおよび２５１Ｂは、安定フィン２５２とは別に形成することができる。この場合、安定フィン２５２は、ウィング２５１Ａおよび２５１Ｂの交点にしっかりと固定される。
【００８８】
ウィング２５１Ａおよび２５１Ｂおよび安定フィン２５２は、ガラス繊維、プラスチック等のような軽量の硬質な材料から形成されている。
特に図２８および図２９について説明すると、これらの図を見れば分かるように、各ウィング２５１Ａおよび２５１Ｂの断面はテーパ状になっている。ウィング２５１Ａは、前縁部２５４Ａ、後縁部２５５Ａ、球根状の鼻の部分２５６Ａ、および薄い尾部２５７Ａを含む。ウィング２５１Ａの断面の幅は、球根状の鼻の部分２５６Ａで最も広く、薄い尾部２５７Ａを通してテーパ状になっていて、後縁部２５５Ａのところで最も狭くなっている。ウィング２５１Ｂの断面は、前記ウィング２５１Ａの断面と同じである。
【００８９】
取付部材２５３は、ウィング２５１Ａおよび２５１Ｂから遠い方の端部のところで、安定フィン２５２から延びる。図に示すように、取付部材２５３は、発電システム２３３の駆動ケーブル２４３に箔２５０をしっかりと固定する。
【００９０】
図３１および図３２は、取付部材２５３の詳細図である。取付部材２４３は、直線部分２５８およびＵ字形の部分２５９を備える。直線部分２５８の一部は波状部分２６０になっている。波状部分２６０は、安定フィン２５２内に位置していて、安定フィンに直線部分２５８を容易にしっかりと取り付けることができる。好適には、安定フィン２５２は、直線部分２５８の波状部分２６０の周囲に形成することが好ましい。別の方法の場合、直線部分２５８の波状部分２６０は、安定フィン２５２を形成した後で、安定フィン２５２内に設置される。
【００９１】
Ｕ字形の部分２５９は、波状部分２６０から遠い直線部分２５８の端部から延びる。Ｕ字形の部分２５９は、直線部分２５８に溶接される。必要に応じて、Ｕ字形の部分２５９を、接着剤のような化学的固定剤により、またはリベット、ボルト等のような機械的固定部材により直線部分２５８に固定することができる。別の方法の場合には、Ｕ字形の部分２５９は直線部分２５８と一体に形成される。
【００９２】
図３２に示すように、直線部分２５８は、２つの部分が平行にならないように、Ｕ字形の部分５９に対してある角度を有する。
開口部２６１は、直線部分５８の遠い方の端部でＵ字形の部分２５９上に位置する。発電システム２３３の駆動ケーブル２４３は、取付部材２５３が駆動ケーブル２４３に沿って移動できないように、開口部２６１を通過する。それ故、駆動ケーブル２４３の一部は、取付部材２５３の開口部２６１内にスライドできないように固定される。
【００９３】
すでに説明したように、複数の箔２５０が、水中発電システム２３３の下部駆動ユニット２３５および上部駆動ユニット２３４上の各駆動ケーブル２４３に沿って間隔を置いて位置する。箔２５０は、これら箔が流水の運動エネルギーを利用するような角度を有する。
【００９４】
箔５０は、図２９の矢印が示す方向に駆動ユニットの周囲を移動する。ウィング部材のプロファイル付き断面は、箔５０が効率的に流水の運動エネルギーを確実に利用するようにする。
【００９５】
箔２５０を流水の運動エネルギーを利用する任意の水中発電システム内で錨部材として使用することができることを理解されたい。
すでに詳細に説明した水中発電システムは環境に優しい。何故なら、これらのシステムは、汚染を全然起こさないで発電のために自然の水流を使用するからである。発生した電気は、再生エネルギー源である。何故なら、河川、海洋内に存在し、潮流が発生するような水流は頻繁に発生するからである。
【００９６】
水中発電システムは、すべて形成された経路に沿って移動する少なくとも１つのライン部材である。この経路は、単一の面内に位置する。水中発電システムは、平面それ故経路が、水流に垂直に位置するように設置される。それ故、箔が水により推進された場合、乱流の発生が少なく、同時に効率が向上する。水流に垂直な経路のもう１つの利点は、全経路に沿って通過すると箔がいつでもライン部材を駆動することである。
【００９７】
本発明の精神または範囲から逸脱することなしに、前記実施形態に種々の変更および修正をすることができることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】本発明の第１の実施形態による水中発電システムの平面図。
【図２】図１の水中発電システムの一部を形成している２つの駆動ユニットの正面図。
【図３】図１の水中発電システムの側断面図。
【図４】図１の水中発電システムの側断面図。
【図５】図１のトラックの平面図。
【図６】Ａ−Ａ線に沿って切断したトラックの断面図。
【図７】Ｂ−Ｂ線に沿って切断したトラックの断面図。
【図８】ウィング補強プレートおよび連結アームの平面図。
【図９】図８のウィング補強プレートおよび連結アームの正面図。
【図１０】図８の連結アームの側面図。
【図１１】箔キャリッジ組立体の正面図。
【図１２】図１１の箔キャリッジ組立体の平面図。
【図１３】図１１の箔キャリッジ組立体の側面図。
【図１４】図１１の箔キャリッジ組立体の底面図。
【図１５】水中発電システムの動力取出装置の前部の詳細図。
【図１６】水中発電システムの動力取出装置の詳細な断面図。
【図１７】水中発電システムの詳細な側断面図。
【図１８】本発明の第２の実施形態による水中発電システムの斜視図。
【図１９】図１８の水中発電システムの一部を形成している２つの駆動ユニットの拡大部分斜視図。
【図２０】図１８の水中発電システムの側面図。
【図２１】本発明の第２の実施形態による水中発電システムの駆動ユニットの平面図。
【図２２】本発明の第３の実施形態による水中発電システムの側面図。
【図２３】図２３の水中発電システムの平面図。
【図２４】図２３の水中発電システムの一部を形成している２つの駆動ユニットの正面図。
【図２５】図２３の水中発電システムの一部を形成している箔。
【図２６】その上に装着されている後部ファネルおよび前部ファネルを含む、図２３の水中発電システムの側面図。
【図２７】図２７の水中発電システムの平面図。
【図２８】図２６の箔のもう１つの実施形態の斜視図。
【図２９】図２６の箔の頂部斜視図。
【図３０】図２６の箔のもう１つの斜視図。
【図３１】図２６の箔の一部を形成している取付部材の斜視図。
【図３２】図３２の取付部材の頂部断面図。
【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２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【国際調査報告】
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2007506018.tif 000036