(57)【要約】本発明は、直列のタービンアレイを含む水力発電タービンシステム、及び、アレイ内のタービンを互いに接続するのに用いられる配線システムに関する。その配線システムは、隣接するタービンを接続する配線の大部分が、潮流方向と実質的に一直線に置かれるのを可能にし、タービンを海底上の潮流の速い場所に配備する際の配線システムへの負担を低減するように設計されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
整流子と前記整流子内に回転するように備え付けられた回転子とを含む、少なくとも１つのタービンと、前記タービンから回転子の回転軸に実質的に平行な方向に延びる、少なくとも１つの第１配線と、前記タービンから前記回転子の回転軸に実質的に平行な方向に延び、その部分が前記第１配線部分よりも長い第２配線と、前記第１配線に接続する第１部品と前記第２配線に接続する協働する第２部品とを有する電気接続子とを含む、水力発電タービンシステム。
【請求項２】
互いに直列に接続された前記タービンのアレイを含み、１つのタービンの前記第１配線が、隣接するタービンの前記第２配線に接続される、請求項１に記載の水力発電タービンシステム。
【請求項３】
１つのタービンからの第１配線を潮流方向と実質的に一直線の方向に置き、前記第１配線よりも長い、隣接するタービンからの第２配線を、潮流方向と実質的に一直線の方向に置き、前記第２配線に接続する第１部品と前記第２配線に接続する協働する第２部品とを有する電気接続子を各々のタービンに備え付け、１つのタービンの前記第１部品を隣接するタービンの前記第２部品と繋ぐことにより、前記隣接するタービンの前記第１配線と前記第２配線との間に、前記第１配線及び前記第２配線が潮流方向と実質的に一直線にあるような位置で電気接続を設けることを含む、水力発電タービンのアレイを電気的に接続する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直列のタービンアレイから構成される水力発電タービンシステム、及び、アレイ内のタービンを互いに接続するのに用いられる配線システムに関し、特に、水力発電タービンを海底に設置する又は海底から回収する際に数多くの利点を有し、海底上の潮流の速い場所にタービンを配備する際の配線システムへの負担を低減することになる、配線システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
主に、我々がエネルギーを必要とし、結果として化石燃料を利用し、地球環境に損害を与えているために、再生可能なエネルギーは、最近、著しく注目されている。従って、人類は、再生可能なエネルギーの新たな改良された形態を、特に、常に増加するエネルギー需要を満たし得る再生可能なエネルギーの形態を開発している最中であり、なぜなら、再生可能なエネルギーの多くの形態は、商用レベルでエネルギーを生成するのには、システム規模を変更し難いためである。
【０００３】
大きな可能性を示す１つの領域は、環境に悪影響を与えずに、終始一貫した高水準のエネルギーを提供する能力があり、本質的に、地球全体で利用可能である、潮流エネルギーの領域である。しかしながら、潮流エネルギーを利用しようとする際に、数多くの困難に直面する。本用途は、潮流からエネルギーを抽出するように海底に備え付けられる水力発電タービンに関する。海底上の適切な場所に１つ以上のそのようなタービンを配置することが難しいことと並んで、潮流からの電気エネルギーの抽出を可能にするためには、タービンを岸に電気的に接続する必要がある。加えて、商用レベルのエネルギーを生成するためには、一般に、十分な水準のエネルギーを生成するようにこれらのタービンの配列を互いに接続する必要がある。この操作には、極めて長い電気配線を利用する必要があり、それは、特に、タービンが設置される潮流の速い場所で作業を難しくする。
【０００４】
水力発電タービンにより生成される電流は比較的大きく、タービン及び関連する電気配線は極めて苛酷な条件に曝されるために、タービンアレイから岸に延びる電気配線及びアレイ内の各々のタービン間で延びる電気配線は、比較的大きく、堅牢でなければならない。その配線は、直径が３００〜５００ｍｍの範囲内にあり得るので、重量が大きい。従って、配線の取り扱いは、難しく、時間を費やす操作であり、水力発電タービンが配備される場所での潮流の条件により更に難しくなる。従って、最も重要であるのは、タービンアレイの耐久時間の間、配線のあらゆる損傷を回避することであり、なぜなら、配線を取り替える作業は、時間を費やし、危険で、費用がかかるからである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、本発明の目的は、上述の問題を克服し、配線の損傷を回避又は最小限にすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様によれば、整流子とその整流子内で回転するように備え付けられた回転子とを含む、少なくとも１つのタービンと、そのタービンから回転子の回転軸に実質的に平行な方向に延びる、少なくとも１つの第１配線とを含む、水力発電タービンシステムが提供される。
【０００７】
好ましくは、システムは、タービンから回転子の回転軸に実質的に平行な方向に延びる第２配線を含む。
【０００８】
好ましくは、第２配線部分が、第１配線部分よりも大きい。
【０００９】
好ましくは、タービンは、第１配線に接続する第１部品と第２配線に接続する協働する第２部品とを有する電気接続子を含む。
【００１０】
好ましくは、システムは、互いに直列に接続されたタービンのアレイを含み、１つのタービンの第１配線は、隣接するタービンの第２配線に接続される。
【００１１】
本発明の第２態様によれば、水力発電タービンのアレイを電気的に接続する方法が提供される。その方法は、１つのタービンからの第１配線を潮流方向と実質的に一直線の方向に置き、隣接するタービンからの第２配線を潮流方向と実質的に一直線の方向に置き、それらの隣接するタービンの第１配線と第２配線との間に電気接続を設けることを含む。
【００１２】
好ましくは、第１配線と第２配線との間の電気接続は、第１配線及び第２配線が潮流方向と実質的に一直線にあるような位置に設けられる。
【００１３】
好ましくは、第２配線は、第１配線よりも長い。
【００１４】
好ましくは、電気接続は、第２配線に接続する第１部品と第２配線に接続する協働する第２部品とを有する電気接続子を各々のタービンに備え付け、１つのタービンの第１部品を隣接するタービンの第２部品と繋ぐことにより設けられる。
【００１５】
用語「水力発電タービン」は、本明細書で用いる場合、両方とも海底に降下され得る、基板の上に搭載される水力発電タービン、海底に降下され得るタービンと分離された基板及び続いてその基板上の適所に降下されたタービン、又は、以前配置された基板の上に降下されることになる、基板から分離されたタービンのいずれかを意味することを意図している。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明による、直列に接続された水力発電タービンのアレイの概略像を示す。
【図２】分離された水力発電タービンうちの１つの概略像を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
付属の図面をここで参照して、タービンを通り抜ける潮水の流れから動力を抽出し、その動力の電気エネルギーへの変換で電気エネルギーを生成するために海底に配備されるアレイ形態での水力発電タービンシステムが図示され、一般的に、１０で示されている。
【００１８】
アレイ１０は、複数のタービン１２を含み、図１では、３つのタービンが示される。それらのタービンの各々は、タービンを通り抜ける潮水の流れに応答して回転する回転子（図示されず）を含み、その回転は、適切な手段により電気エネルギーに変換される。例えば、各々のタービン１２は、コイルアレイと、タービン回転子の回転により相対運動し、その結果として電気を周知の方法で生成する磁石（図示されず）とを含み得る。従って、タービン１２は、潮流から最大のエネルギーを抽出するために、潮流Ｔの方向に適切に整列されなければならない。
【００１９】
アレイ１０内のタービン１２は、互いに直列に接続され、図示される実施形態では、互いに離れるように、潮流Ｔの方向に実質的に垂直な線上に延びるように配置されている。更なるタービン１２が、アレイ１０中に、例えば、行列の長方形アレイ状に備え付けられてもよいが、アレイ１０が配置される場所に、特定の形態が指示されてもよいと理解されるであろう。各々のタービン１２は、そのタービンから延びる第１配線１４と、同様にタービン１２から延びる第２配線とを含む。配線１４、１６は、タービン１２から直接延びてもよく、代わりに、タービン１２が備え付けられる基板（図示されず）から延びてもよい。これらの配線１４、１６は、好ましくは、タービン１２から延び、使用中は、潮流Ｔの方向に実質的に平行な方向に延びる。従って、使用中は、配線１４、１６は、タービン１２の回転軸に、又は、より正確には、タービン１２の回転子（図示されず）の回転軸に実質的に平行に延びる。加えて、配線１４、１６の各々は、好ましくは、それぞれのタービン１２の同じ側から延びている。
【００２０】
図２を参照して、第２配線１６は、長さが、第１配線１４よりも長い。その理由は、本明細書で、後に詳細に説明される。アレイ１０内での相互接続では、１つのタービン１２の第１配線１４は、隣接するタービン１２の第２配線１６等に接続される。
【００２１】
隣接するタービン１２を接続するのを可能にするために、各々のタービン１２は、電気接続子１８を備えている。各々の電気接続し１８は、第１配線１４の自由端に備え付けられた第１部品２０と、第２配線１６の自由端に備え付けられた第２部品２２とを含む。第１部品２０及び第２部品２２は、機械的に堅牢で耐水性の電気接続を与えるように、互いに接続することができる。接続子１８は、いずれかの適切な形態を取り得る。
【００２２】
隣接するタービン１２を接続する際に、第１配線１４及び第２配線１６は、各々のタービン１２から後方に、潮流Ｔの方向に実質的に平行な方向に、従って、タービン１２の回転軸に実質的に平行な方向に延びるように配置されている。次に、長い方の第２配線１６は、隣接するタービン１２の第１配線１４の端に合致するように弧状に導かれる。次に、配線１４、１６の第１部品２０及び第２部品２２は、互いに接続されて、タービン１２を繋ぐ。この工程は、各々の隣接するタービン１２に対して繰り返される。この方法では、配線１４、１６の各々は、主に、潮流方向に実質的に平行な方向に延び、配線の小さな弧のみが、潮流Ｔの方向を横切るように走っている。この方法では、操作の間、配線１４、１６の長さの大部分は、潮流と一直線に走っているので、潮から配線１４、１６に作用する力は、最小限になる。この配置では、アレイ１０内の各々のタービン１２の間を延びる長い配線１４、１６を利用し、各々のタービン１２の間に、潮流Ｔの方向に垂直な直線の配線を利用することを必要とし、隣接するタービン１２の間には、最短で最も理解し易い経路が与えられている。しかしながら、主に潮流と一直線に走る配線１４、１６の上記の配置を利用することにより、潮流で誘導される配線の振動及び／又は移動で、配線が摩耗し、最終的に破壊することになり得る可能性が回避される。
【００２３】
第１配線１４よりも長い第２配線１６を与えることで、アレイ１０を直列に接続した後、接続子１８は、従って、配線の直線部分に位置する。第１配線１４及び第２配線１６の長さが等しい場合、接続子１８は、潮流Ｔの方向にまさに垂直に走る配線に沿う点に位置することになる。これにより、アレイ１０の操作中に接続子１８に加えられる負荷が最大になり、その接続子は、曲がり、可能性として、損傷及び／又は破壊することになる。接続子１８をその直線部分に維持することにより、この負荷及び曲がりは最小限にされ、従って、接続子の損傷の可能性が回避される、又は、少なくとも著しく削減される。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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