(57)【要約】  水中設置用の水流発電プラント（１０）が記載されている。水流発電プラント（１０）は、相互に対向する各回転ディスク（２４）の間を走行する回転無端チェーン（１４）に固定された複数のセイルまたはウィング（１２）と、当該無端チェーン（１４）に接続され、電気エネルギーを発生する少なくとも１つの発電機（６０）とを含み、周辺水の影響下でウィング（１２）からの推力によって、無端チェーン（１４）を強制的に回転させる。回転ディスク（２４）は、係留可能な各フレーム（１６,１８）に取り付けられ、無端チェーン（１４）はフレーム（１６,１８）間で回転ディスク（２４）を巻回して自由に走行し、駆動ギア（２８）は、回転ディスクの少なくとも１つに接続されるとともに、発電機（６０）に接続された自在継手（５０）と接続される。
2013501183.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相互に対向する各回転ディスク（２４）の間を走行する回転無端チェーン（１４）に固定された複数のセイルまたはウィング（１２）と、当該無端チェーン（１４）に接続され、電気エネルギーを発生する少なくとも１つの発電機（６０）とを含み、無端チェーン（１４）を周辺水の影響下でウィング（１２）からの推力により強制的に回転させる、水中設置用の水流発電プラント（１０）において、  前記回転ディスク（２４）が、係留可能な各フレーム（１６,１８）に取り付けられ、前記無端チェーン（１４）が前記フレーム（１６,１８）間で前記回転ディスク（２４）を巻回して自由に走行し、  駆動ギア（２８）が、前記回転ディスクの少なくとも１つに接続されるとともに、前記発電機（６０）に接続された自在継手（５０）と接続されることを特徴とする水流発電プラント（１０）。
【請求項２】
前記無端チェーン（１４）は２本の無端ケーブル（２０）を含み、前記セイルまたはウィング（１２）がこれらのケーブル（２０）間に配設され、前記セイルまたはウィング（１２）が各対の回転ディスク（２４）の間で回転するように各ケーブル（２０）が各回転ディスク（２４）上を巻回して走行することを特徴とする請求項１に記載の水流発電プラント（１０）。
【請求項３】
前記自在継手（５０）が、前記ケーブル（２０）間の相対速度を調整するように配置されることで、水流に対する前記セイルまたはウィング（１２）の角度が調整されることを特徴とする請求項２に記載の水流発電プラント（１０）。
【請求項４】
前記フレーム（１６,１８）は、前記ケーブル（２０）の張力が前記回転ディスク（２４）の回転軸と直角になるように、前記ケーブルの角度に合わせて調整可能に回転式に取り付けられることを特徴とする請求項１に記載の水流発電プラント（１０）。
【請求項５】
前記自在継手（５０）は、各フレーム（１６,１８）の各回転ディスク（２４）に接続された駆動ギア（２８）に接続されることを特徴とする請求項１または請求項３に記載の水流発電プラント（１０）。
【請求項６】
前記駆動ギア（２８）は、回転ディスク（２４）と共通の回転軸に固定された第１プーリ（３２）を含み、当該第１プーリ（３２）は、前記自在継手（５０）のシャフト（４０）に固定された第２プーリ（３６）とベルトまたはチェーン（３４）を介して接続されることを特徴とする請求項５に記載の水流発電プラント。
【請求項７】
複数対の前記回転ディスク（２４）は相互に独立して回転し、前記自在継手（５０）により制御されるように配置されることを特徴とする請求項６に記載の水流発電プラント。
【請求項８】
前記自在継手（５０）は、少なくとも２つの遊星歯車装置（４２）を含むギアボックスから構成され、前記自在継手の各シャフト（４０）は、前記遊星歯車装置の遊星歯車（４６）のシャフトと接続され、前記遊星歯車装置のリング歯車（４８）の間には、シャフト（５４）を介して前記発電機（６０）と接続された第１円錐歯車（５６）と、シャフト（５２）を介してサーボモータと接続された第２円錐歯車（５８）を配置したことを特徴とする先行する１つまたは複数の請求項に記載の水流発電プラント。
【請求項９】
前記発電機（６０）に接続された前記シャフト（５４）は、前記発電機の作動中に、前記ケーブル（２０）の共通運動を制御するように配置され、前記サーボモータに接続された前記シャフト（５２）は、前記共通運動と独立して前記ケーブル（２０）の差動運動を制御して、前記ケーブル（２０）間で前記ウィング（１２）の角度を調整するように配置されることを特徴とする請求項８に記載の水流発電プラント。
【請求項１０】
前記自在継手（５０）および前記発電機（６０）は、防水ハウジング（２６）内に保持されることを特徴とする先行する１つまたは複数の請求項に記載の水流発電プラント。
【請求項１１】
前記回転ディスク（２４）は、前記回転軸に沿って相互に変位するように配置されることで、前記ウィング（１２）の角度に依存して、複数対の前記回転ディスク（２４）間の距離が変更されることを特徴とする請求項４に記載の水流発電プラント。
【請求項１２】
前記駆動ギア（２８）は、シャフト動作に適した構成を有することを特徴とする請求項１または請求項５に記載の水流発電プラント。
【請求項１３】
前記ウィング（１２）は、少なくとも部分的にアーチ形の飛行機翼形状に形成されることを特徴とする先行する１つまたは複数の請求項に記載の水流発電プラント。
【請求項１４】
前記アーチ形状は、前記ウィング（１２）が水中で平衡姿勢を保つように配置され、前記平衡位置から離れようとすると、前記ウィングに作用する力によって反力を受けることを特徴とする請求項１３に記載の水流発電プラント。
【請求項１５】
前記セイルまたはウィング（１２）は、クランプ連結具（２２）により各ケーブル（２０）に固定され、前記クランプ連結具（２２）は係止機構を含み、前記ウィングが前記回転ディスク（２４）上を走行する際に前記ウィングの動作を制限するか或いは所望の位置で前記ウィングを維持するように、前記クランプ連結具（２２）が配置されることを特徴とする請求項２に記載の水流発電プラント（１０）。
【請求項１６】
前記クランプ連結具（２２）は、水中で前記ウィングの角度が調整されるように配置されることを特徴とする請求項１５に記載の水流発電プラント（１０）。
【請求項１７】
前記回転ディスク（２４）は、各フレーム（１６,１８）内で軸方向に変位可能であることを特徴とする請求項１に記載の水流発電プラント（１０）。
【請求項１８】
相互に対向する各回転ディスク（２４）の間を走行する回転無端チェーン（１４）に固定された複数のセイルまたはウィング（１２）を含み、当該無端チェーン（１４）が周辺水の影響下でウィング（１２）からの推力により回転駆動され、当該無端チェーン（１４）に接続された少なくとも１つの発電機（６０）により電気エネルギーを発生する、水中設置用の水流発電プラント（１０）の稼働方法において、  係留可能な各フレーム（１６,１８）に前記回転ディスク（２４）を対にして固定し、前記フレーム（１６,１８）間で前記回転ディスク（２４）の間を、前記無端チェーン（１４）を自由に巻回走行させ、  前記回転ディスク（２４）の少なくとも１つの対に自在継手（５０）を接続し、前記自在継手は、前記発電機の作動中に、前記無端チェーン（１４）の前記ケーブル（２０）の共通運動を制御するとともに、前記共通運動と独立して前記ケーブル（２０）の差動運動を制御して、前記ケーブル（２０）の速度を相互に調整することで、前記ケーブル（２０）間で前記ウィング（１２）の角度を調整することを特徴とする水流発電プラント（１０）の稼働方法。
【請求項１９】
前記自在継手（５０）と前記回転ディスク（２４）との間に駆動ギア（２８）を接続したことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記ケーブル（２０）に伝達される押圧力と揚力を発生させて前記無端チェーン（１４）を回転駆動させるため、水流に対して前記ウィング（１２）を傾斜させることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水中に設置される水流発電プラントであって、相互に対向する各回転ディスクの間を走行する回転無端チェーンに固定された複数のセイルまたはウィングと、当該無端チェーンに接続され、電気エネルギーを発生する少なくとも１つの発電機とを含み、周辺水の影響を受けてウィングにより無端チェーンを強制的に回転駆動する水流発電プラントに関する。本発明は、水流発電プラントの稼働方法にも関する。
【背景技術】
【０００２】
「グリーン再生可能エネルギー」に対する需要は、相変わらず増加している。広い海の海流や潮汐水は、存在する中で最も大きな再生可能エネルギー源の１つとして考えられている。これらの資源を人がどのように利用するべきかについて、たくさんの提案がなされている。これらの提案のほとんどは、構成が異なる水力タービンの利用に関するものである。  
【０００３】
ＮＯ２００３５４４８号公報に記載のように、水をエネルギー源として利用するため、水中でセイルを使用する構想もある。  
【０００４】
ＪＰ４１００６１５９８号公報は、２つの回転ディスクの周囲を回転駆動するセイルまたはウィングの無端システムを開示しており、システムの性能は、ウィングの傾斜角度、回転数、ウィングの面積等により調整される。同様に、ＵＳ６，０８１,０４３号公報も、風力発電プラントでの使用ではあるが、セイルまたはウィングの無端システムに関するものであり、駆動ケーブルに対するウィングの配向を調整できることが開示されている。  
【０００５】
また、ＵＳ１，８４７，８５５Ａ１号公報およびＵＳ４，３５０，４７４Ａ号公報は、発電用の潮汐発電プラントに関するものである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、所望の深さまで水中に沈めることができ、流水からの圧力を受けて、連続的に電気を作り出すことができる水力発電プラントを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した目的は、独立請求項１で定義された水流発電プラントにおいて、回転ディスクが、係留可能な各フレームに取り付けられ、無端チェーンがフレーム間で回転ディスクを巻回して自由に走行し、駆動ギアが、回転ディスクの少なくとも１つに接続されるとともに、発電機に接続された自在継手と接続されることにより達成される。  
【０００８】
水流発電プラントの他の実施例は、従属請求項２〜１４により特徴付けられる。  
【０００９】
前記無端チェーンは２本の無端ケーブルを含み、前記セイルまたはウィングがこれらのケーブル間に配設され、前記セイルまたはウィングが各対の回転ディスクの間で回転するように各ケーブルが各回転ディスク上を巻回して走行する構成とすることもできる。  
【００１０】
前記自在継手が、前記ケーブル間の相対速度を調整するように配置されることで、水流に対する前記セイルまたはウィングの角度が調整される構成としてもよい。前記自在継手は、各フレームの各回転ディスクに接続された駆動ギアに接続する構成とすることもできる。  
【００１１】
さらに、前記フレームは、前記ケーブルの張力が前記回転ディスクの回転軸と直角になるように前記ケーブルの角度に合わせて回転可能に係留することが好適である。  
【００１２】
前記駆動ギアは、回転ディスクと共通の回転軸に固定された第１プーリを含み、当該第１プーリは、前記自在継手のシャフトに固定された第２プーリとベルトまたはチェーンを介して接続される構成としてもよい。代わりに、前記駆動ギアは、シャフト動作に適した構成を有するものでもよい。  
【００１３】
複数対の前記回転ディスクは相互に独立して回転し、前記自在継手により制御されるように配置してもよい。  
【００１４】
一実施例として、前記自在継手は、少なくとも２つの遊星歯車装置を含むギアボックスから構成され、前記自在継手の各シャフトは、前記遊星歯車装置の遊星歯車のシャフトと接続され、前記遊星歯車装置のリング歯車の間には、シャフトを介して前記発電機と接続された第１円錐歯車と、シャフトを介してサーボモータと接続された第２円錐歯車を配置する構成とすることもできる。前記発電機に接続された前記シャフトは、前記発電機の作動中に、前記ケーブルの共通運動を制御するように配置されることが好適であり、前記サーボモータに接続された前記シャフトは、前記共通運動と独立して前記ケーブルの差動運動を制御して、前記ケーブル間で前記ウィングの角度を調整するように配置されることが好適である。  
【００１５】
前記自在継手および前記発電機を防水ハウジング内に保持する構成とすることもできる。  
【００１６】
さらに、前記回転ディスクは、前記回転軸に沿って相互に変位するように配置されることで、前記ウィングの角度に依存して、複数対の回転ディスク間の距離を変更できる構成とすることもできる。  
【００１７】
好適な実施例では、前記ウィングは、少なくとも部分的にアーチ形の飛行機翼形状に形成され、前記アーチ形状は、前記ウィングが水中で平衡姿勢を保つように配置され、前記平衡位置から離れようとすると、前記ウィングに作用する力によって反力を受ける構成とすることもできる。  
【００１８】
前記セイルまたはウィングは、クランプ連結具により各ケーブルに固定され、前記クランプ連結具は係止機構を含み、前記ウィングが前記回転ディスク上を走行する際に前記ウィングの動作を制限するか或いは所望の位置で前記ウィングを維持するように、前記クランプ連結具が配置される構成とすることもできる。さらに、前記クランプ連結具を、水中で前記ウィングの角度を調整できるように配置することもできる。  
【００１９】
前記回転ディスクは、各フレーム内で軸方向に変位可能に構成することもできる。  
【００２０】
上記目的は、独立請求項１８で定義された方法において、係留可能な各フレームに回転ディスクを固定し、フレーム間で回転ディスクを巻回した状態で無端チェーンを走行自在にして、駆動ギアと少なくとも１つの回転ディスクとの間に自在継手を接続し、前記自在継手は、発電機の作動中に、無端チェーンのケーブルの共通運動を制御するとともに、当該共通運動と独立してケーブルの差動運動を制御して、ケーブルの速度を相互に調整することで、前記ケーブル間で前記ウィングの角度を調整することにより達成される。  
【００２１】
上述した方法の他の実施例によると、前記自在継手と前記回転ディスクとの間に駆動ギアを接続する構成としてもよく、駆動ギアは、ケーブルに伝達される押圧力と揚力を発生させることで、無端チェーンを回転駆動させることができ、水流に対して前記ウィングを傾斜させることもできる。  
【００２２】
ウィングは、ワイヤ、ロープ、鋼線等のケーブルに取り付け、水流に対して所定のピッチ角で調整されることで、水流を横切る通路を走行するケーブルに力を及ぼすことができる。ウィングに作用する力は、飛行機翼の原理である抗力（押圧力）および揚力によって発生する。水中での運動エネルギーの幾らかは、電気エネルギーに変換することができる。すべてのウィングを合計すると、比較的大きな面積に対して水流が作用することになる。この装置は、潮の流れが速い地形的に天然の狭部を有する可能性のある場所である海峡やフィヨルドでの使用に特に適している。このシステムは、川で使用することもできる。  
【００２３】
このシステムは、船や人との干渉を避ける深さである、例えば、２０メートルの深さに設置することができる。このシステムは、規模を拡大するのが容易で、以下の点を変更することで、個別の設置場所に合わせて改造することができる。・ウィングの大きさ・ウィングの数／伸張時の長さ・ピッチ／抑え角（操作中に変更可）  
【００２４】
２つの柔軟なセグメントを用いて、ウィングを最初に永久的にケーブルに固定し、次に回転ディスクにケーブルを巻きつける。  
【００２５】
ケーブル上におけるウィングの固定ポイントを相対的に変位させると、水流の方向に対してウィングのピッチが決まる。  
【００２６】
ケーブルどうしの長手方向変位と合わせて、回転ディスク間の距離を変更することにより、水流の方向に対してウィングの角度を変更することができる。ウィングは、僅かであるが垂直に回転する可能性がある。水流は、ウィングの垂直角度にかなりの影響を及ぼすことになる。  
【００２７】
ウィングの形状により、平衡姿勢となる１つの角度だけが存在する。好適には、ウィングは自己安定式である。この角度から僅かでも離れると、ウィングに作用する力によって反力を受けることになる。ウィングからの押圧力がケーブルに沿って働く（発電機に力を付与する）とともに、ケーブルを横切って働くと、無端チェーンの輪郭はアーチ形状となる。  
【００２８】
回転ディスクの溝からケーブルが外れないように、ディスクは、ケーブルの角度に適合する水平回転フレームに固定される。これはケーブルの張力が常にシャフトと直角になることを意味する。  
【００２９】
ケーブルが回転ディスクを駆動すると、駆動ギアを介して回転ディスクが発電機を駆動する。駆動ギアは、ケーブルの速度に対して、発電機を最適な回転数にするように構成される。  
【００３０】
以下、図面に示された実施形態を参照して、本発明をより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明による水流発電プラントの一実施形態を示す斜視図である。
【図２】本発明の一部を構成する無端チェーンの斜視図である。
【図３】水流の影響を受けた状態を示す水流発電プラントの斜視図である。
【図４】図３をより上方から見た図である。
【図５】図１に示す水流発電プラントの一端部を示す図である。
【図６】図５からフレームと防水ハウジングを除いた図である。
【図７】本発明の水流発電プラントに使用する自在継手の概略を示す図である。
【図８】図７に示す自在継手の一部を構成する遊星歯車装置を示す図である。
【図９】本発明のウィングロックを示す図である。
【図１０】図９に示すウィングロックの分解図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
図示するように、水流発電プラント１０の一実施形態は、少なくとも２本のケーブル２０を含む無端チェーン１４を含んでいる。これらのケーブル２０の間には、複数のセイルまたはウィング１２が、クランプ連結具２２を介して配置され、好適にはセイルまたはウィングがその中央部で平衡状態を保つように固定され、状況によって平衡位置から変位してもセイルまたはウィングは固定されている。ケーブル２０は、好適には対向して向き合うフレーム１６,１８に対にして設置される各回転ディスク２４の上を走行し、回転ディスク２４の間には、セイルまたはウィング１２が回転ディスク２４を周回する際に走行するスペースが形成される。  
【００３３】
セイルまたはウィング１２は、水流がウィングの背面の後方で早く流れる（揚力）のと同時に、水流がウィングを押圧する（抗力）ように形成される。これにより、ケーブルに付加的作用を与え、電力出力を増加させる電力が得られる。したがって、セイルまたはウィング１２の形状は、アーチ形の飛行機翼形状を選択することができる。代わりに、ウィング１２は、両面が平坦であり、および／またはアーチ形ではないものでもよいが、この場合には効果が乏しくなる。  
【００３４】
前記フレーム１６,１８は、船舶輸送や人の邪魔にならないように、川の底や岸に係留したり、水中や海中に設置された他の設備に係留することができる。フレーム１６,１８は、好適には水平回転式で、水流発電プラント１０用の無端チェーン１４、駆動ギア２８および他の設備の装着具として機能する。図３および４に示すように、無端チェーン１４は、通常、水流からの力の影響を受けて、運転中はアーチ形を形成する。そのため、ケーブルが回転ディスク２４の溝から抜けないようにフレームが回転可能であることが不可欠となる。  
【００３５】
上述したように、回転ディスク２４は、各フレーム１６,１８に対で配置され、好適には同一の回転軸上で回転する。各対の回転ディスク２４は、相互に独立して回転し、自在継手５０により制御されるように配置される。駆動ギア２８は、自在継手５０のシャフト４０に設けた第２プーリに接続された第１プーリ３２の形態で同一回転軸に接続される。第１および第２プーリは、一般的に公知の方法でベルトまたはチェーン３４を介して接続され、回転ディスク２４および第１プーリ３２の回転により、第２プーリ３６を駆動して、次に自在継手５０のシャフト４０を回転させる。 このような駆動ユニット２８をすべてのフレームに１つまたは２つ設置することができるが、２つの駆動ユニット２８をそれぞれ回転ディスク２４の外側に配置して、回転ディスク２４でのウィングの通過を妨げないようにすることが好適である。第１プーリ３２は、回転ディスク２４と同一の回転軸に配置して、同一方向に回転する構成とすることができる。駆動ギア２８は、上述したようなベルトまたはチェーン動作に代えて、シャフト動作の構成とすることもできる。  
【００３６】
さらに、ウィング１２のピッチの変更に従って回転ディスク２４間の距離が変更するように、回転ディスク２４が回転軸に沿って軸方向に変位可能に配置されている。  
【００３７】
前記自在継手５０は、一方または両方のフレーム１６,１８に配置され、発電機６０に接続されることで電気エネルギーを発生する。自在継手５０および発電機６０は、防水ハウジング２６内に保持することができる。図５および図６は、水流発電プラント１０の一端部を示し、それぞれフレーム１６およびハウジング２６を備えた状態とこれらを取り外した状態を示す。図に示すように、駆動ギア２８は、発電機６０を動作させるために自在継手５０の各シャフト４０に接続されている。  
【００３８】
別の実施形態（図示せず）では、発電機６０を水中から出して設置することもできる。このような場合、対応する方法によって、発電機６０を自在継手５０に剛結または非剛結することができる。このような解決手段の１つの利点は、一例を挙げるとすると、発電機のメンテナンスが容易なことである。  
【００３９】
発電機の動作に加えて、自在継手５０は、水中でウィング１２の角度を調整するために、無端チェーン１４の各ケーブル２０の速度を個別に調整できるように配置される。このような調整は、水流発電プラント１０の稼働中に行うことが可能であり、例えば、前記自在継手５０は、２つの遊星歯車装置４２を有するギアボックスから構成することができる。遊星歯車装置の構成は当業者に公知であると考えられるので、より詳細な説明は省略する。遊星歯車装置は歯車付きホイールギアの一種である。遊星歯車装置は、太陽歯車が最も内側で、次に複数の遊星歯車、そして最も外側に歯付きのリング歯車が配置される一連の歯車から構成される。高品質の遊星歯車装置は、製品寿命が長く、その上高いトルクを伝達することが可能である。  
【００４０】
駆動ユニット２８から自在継手のシャフト４０に加わるトルクは、遊星歯車４６に伝達され、さらに太陽歯車４４とリング歯車４８へ分配される。リング歯車４８が静止すると、すべての運動が太陽歯車４４に伝達されることになる。２つの遊星歯車装置４２は無端チェーン１４のケーブル２０の共通運動が遊星歯車装置の共通の角度運動となるように、相互に対面して配置されている。リング歯車４８には、それぞれ相互に向き合う傾斜歯が取り付けられており、これらリング歯車４８の間には、シャフト５４を介して発電機６０と接続された第１円錐歯車５６と、シャフト５２を介してサーボモータ（図示せず）と接続された第２円錐歯車５８が配置される。発電機６０に接続されたシャフト５４は、発電機の作動中にケーブル２０の共通運動を制御し、サーボモータに接続されたシャフト５２は、前記共通運動と独立してケーブル２０の差動運動を制御して、ケーブル２０の間でウィング１２の角度を調整する。  
【００４１】
したがって、このシステムでは、共通モーメントおよび差動モーメントを異なるシャフトへ機械的に分離することが可能である。ウィング１２の角度を変更する差動モーメントはサーボモータに分配され、システム内のエネルギーを作り出す共通運動は発電機６０に分配される。  
【００４２】
駆動ユニット２８から自在継手のシャフト４０に加わるモーメントを太陽歯車４４に伝達することもできるが、その場合には異なる歯車伝達装置となる。  
【００４３】
所定のピッチを有するウィング１２が回転ディスク２４を通過する際、ウィングはクランプ連結具２２に対して屈曲可能である。したがって、クランプ連結具は可撓性を有する必要がある。しかしながら、柔軟なロックは、ウィングが巻き付いたり詰まったりしないように（局所的に乱流が予測される場所で）長い距離展張するのに十分な剛性を備えることは不可能である。  
【００４４】
このような問題は、図９および図１０に示すように、制限された運動を許容するクランプ連結具を備えることで解決することができる。ここで、クランプ連結具は、回転ディスクの周囲で十分な可撓性があり、同時に許容角度の範囲内でウィングを保持するのに十分小さいものでなければならない。さらに、クランプ連結具２２は、ばね機構を備える（すなわち自己調整式である）ことができる。このようなクランプ連結具の十分な係止特性の例としては、ウィングを長距離にわたって展張する際、ウィングに十分なサポートを与えること、ホイールを周回するのに十分な可撓性を有し、ウィングのピッチを変更することができ、海水で腐食したり破壊されたりしないこと、そしてホイールの周囲で連結具を短縮できることである。  
【００４５】
クランプ連結具の係止機能として重要な機能は、回転ディスクの周囲でウィングを周回させることである。２つの連結具はケーブル上で正反対の位置に設置されているわけではないので、１つの係止具が他の係止具よりも前に回転ディスクを周回し始める。これによりウィングが少し捩じれることがあるので、連結具は、大きな張力を生じさせないようにこの動作に対して十分な可撓性を備えるものでなければならない。ある程度の回転度を許容することが実現されるべき別の理由としては、不均一な水流によって、ウィングの上部側または底部側に作用する力が僅かの間大きくなることがあるからである。ここで、ウィングは多少回転可能であるが、ウィングの形状によって、ウィングが中立位置に戻るような力平衡が生じる。たとえ水流が安定した状態であっても、ウィングが捩じれて、ウィングの上部の方が下部よりも直立に近い姿勢となっているときは、ウィングの上部に作用する力は下部に作用する力よりも大きくなる。これにより、ウィングは確実に中心軸を中心として回転可能となり、ウィングが回転し過ぎても、ウィングの下部に対応する状況が生じるようになる。  
【００４６】
この設計の原理は、シリンダ７０が回転すると、ウィング７６の傾斜面がクラウン７２の傾斜面７８に対して滑り、クラウンがハウジング８０の溝内で押し下げられる。ここには、ハウジングの後壁に対して押し付けられるばね７４が設けられている。シリンダが所定角度、例えば１５°一方向に回転すると、ウィング７６がクラウン７２の壁に当たり、それ以上は回転できなくなる。シリンダ７０を継続して回転させようとすると、ウィングとクラウンの壁との間の力がこの運動に対抗する。クラウン７２は、ハウジング８０の溝内にあるときは、回転することができない。力のモーメントが停止すると、圧縮されていたばね７４が中立位置へと戻り、再度クラウン７２を押し上げる。これにより、クラウン７２の傾斜面７８がウィング７６の傾斜面を横方向へ押圧して、シリンダ７０が初期位置へと回転復帰する。  
【００４７】
ハウジング８０は、底部にケーブル２０の固定用連結具８２を有し、シリンダ７０は、ウィング１２に固定するための固定ポイント８４を含む。  
【００４８】
プラントでは、取付けポイントの補正が必要とされる。プラントの稼働中は、ケーブル対２０がアーチ形になることがある。これは大体の場合、ステーション、つまりフレーム１６,１８が回転することで補正されるが、最も外側のケーブルは最も内側のケーブルよりも僅かに長くする必要があるので、回転ディスク２４上でケーブルが完全に溝に入らないという状況も起こり得る。この問題は、各フレームの取付けポイントを動かす（中心からずらす）ことにより補正することができると考えられる。実際には、水力学を活用して、シャフトに沿って平行にディスク２４を押圧することによって実施することができる。
【図１】
2013501183.tif 000003
【図２】
2013501183.tif 000004
【図３】
2013501183.tif 000005
【図４】
2013501183.tif 000006
【図５】
2013501183.tif 000007
【図６】
2013501183.tif 000008
【図７】
2013501183.tif 000009
【図８】
2013501183.tif 000010
【図９】
2013501183.tif 000011
【図１０】
2013501183.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成24年4月4日(2012.4.4)
【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】
相互に対向する各回転ディスク（２４）の間を走行する回転無端チェーン（１４）に固定された複数のセイルまたはウィング（１２）と、当該無端チェーン（１４）に接続され、電気エネルギーを発生する少なくとも１つの発電機（６０）とを含み、無端チェーン（１４）を周辺水の影響下でウィング（１２）からの推力により強制的に回転させる、水中設置用の水流発電プラント（１０）において、  前記回転ディスク（２４）が、回転式に係留される各フレーム（１６,１８）に取り付けられ、前記無端チェーン（１４）が、前記フレーム（１６,１８）間で前記回転ディスク（２４）を巻回して自由に走行する複数のケーブル（２０）を含み、  駆動ギア（２８）が、前記各回転ディスクに接続されるとともに、前記発電機（６０）に接続された自在継手（５０）と接続され、 前記自在継手（５０）が、前記複数の回転ディスク（２４）および前記複数のケーブル（２０）それぞれの相対速度を独立して調整するように配置されることで、水流に対する前記セイルまたはウィング（１２）の角度が調整されることを特徴とする水流発電プラント（１０）。
【請求項２】
前記無端チェーン（１４）は２本の無端ケーブル（２０）を含み、前記セイルまたはウィング（１２）がこれらのケーブル（２０）間に配設され、前記セイルまたはウィング（１２）が各対の回転ディスク（２４）の間で回転するように各ケーブル（２０）が各回転ディスク（２４）上を巻回して走行することを特徴とする請求項１に記載の水流発電プラント（１０）。
【請求項３】
前記フレーム（１６,１８）は、前記ケーブル（２０）の張力が前記回転ディスク（２４）の回転軸と直角になるように、前記ケーブルの角度に合わせて調整可能に回転式に取り付けられることを特徴とする請求項１に記載の水流発電プラント（１０）。
【請求項４】
前記自在継手（５０）は、各フレーム（１６,１８）の各回転ディスク（２４）に接続された駆動ギア（２８）に接続されることを特徴とする請求項１に記載の水流発電プラント（１０）。
【請求項５】
前記駆動ギア（２８）は、回転ディスク（２４）と共通の回転軸に固定された第１プーリ（３２）を含み、当該第１プーリ（３２）は、前記自在継手（５０）のシャフト（４０）に固定された第２プーリ（３６）とベルトまたはチェーン（３４）を介して接続されることを特徴とする請求項４に記載の水流発電プラント。
【請求項６】
複数対の前記回転ディスク（２４）は相互に独立して回転し、前記自在継手（５０）により制御されるように配置されることを特徴とする請求項５に記載の水流発電プラント。
【請求項７】
前記自在継手（５０）は、少なくとも２つの遊星歯車装置（４２）を含むギアボックスから構成され、前記自在継手の各シャフト（４０）は、前記遊星歯車装置の遊星歯車（４６）のシャフトと接続され、前記遊星歯車装置のリング歯車（４８）の間には、シャフト（５４）を介して前記発電機（６０）と接続された第１円錐歯車（５６）と、シャフト（５２）を介してサーボモータと接続された第２円錐歯車（５８）を配置したことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の水流発電プラント。
【請求項８】
前記発電機（６０）に接続された前記シャフト（５４）は、前記発電機の作動中に、前記ケーブル（２０）の共通運動を制御するように配置され、前記サーボモータに接続された前記シャフト（５２）は、前記共通運動と独立して前記ケーブル（２０）の差動運動を制御して、前記ケーブル（２０）間で前記ウィング（１２）の角度を調整するように配置されることを特徴とする請求項７に記載の水流発電プラント。
【請求項９】
前記自在継手（５０）および前記発電機（６０）は、防水ハウジング（２６）内に保持されることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の水流発電プラント。
【請求項１０】
前記回転ディスク（２４）は、前記回転軸に沿って相互に変位するように配置されることで、前記ウィング（１２）の角度に依存して、複数対の前記回転ディスク（２４）間の距離が変更されることを特徴とする請求項４に記載の水流発電プラント。
【請求項１１】
前記駆動ギア（２８）は、シャフト動作に適した構成を有することを特徴とする請求項１に記載の水流発電プラント。
【請求項１２】
前記ウィング（１２）は、少なくとも部分的にアーチ形の飛行機翼形状に形成されることを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の水流発電プラント。
【請求項１３】
前記アーチ形状は、前記ウィング（１２）が水中で平衡姿勢を保つように配置され、前記平衡位置から離れようとすると、前記ウィングに作用する力によって反力を受けることを特徴とする請求項１２に記載の水流発電プラント。
【請求項１４】
前記セイルまたはウィング（１２）は、クランプ連結具（２２）により各ケーブル（２０）に固定され、前記クランプ連結具（２２）は係止機構を含み、前記ウィングが前記回転ディスク（２４）上を走行する際に前記ウィングの動作を制限するか或いは所望の位置で前記ウィングを維持するように、前記クランプ連結具（２２）が配置されることを特徴とする請求項２に記載の水流発電プラント（１０）。
【請求項１５】
前記クランプ連結具（２２）は、水中で前記ウィングの角度が調整されるように配置されることを特徴とする請求項１４に記載の水流発電プラント（１０）。
【請求項１６】
前記回転ディスク（２４）は、各フレーム（１６,１８）内で軸方向に変位可能であることを特徴とする請求項１に記載の水流発電プラント（１０）。
【請求項１７】
相互に対向する各回転ディスク（２４）の間を走行する回転無端チェーン（１４）に固定された複数のセイルまたはウィング（１２）を含み、当該無端チェーン（１４）が周辺水の影響下でウィング（１２）からの推力により回転駆動され、当該無端チェーン（１４）に接続された少なくとも１つの発電機（６０）により電気エネルギーを発生する、水中設置用の水流発電プラント（１０）の稼働方法において、  回転式に係留される各フレーム（１６,１８）に前記回転ディスク（２４）を対にして固定し、前記フレーム（１６,１８）間で前記回転ディスク（２４）の間を、前記無端チェーン（１４）の複数のケーブル（２０）を自由に巻回走行させ、  駆動ギア（２８）を介して前記回転ディスク（２４）の少なくとも１つの対に自在継手（５０）を接続し、前記自在継手は、前記発電機の作動中に、前記無端チェーン（１４）の前記ケーブル（２０）の共通運動を制御するとともに、前記共通運動と独立して前記ケーブル（２０）の差動運動を制御して、前記ケーブル（２０）の速度を相互に調整することで、前記ケーブル（２０）間で前記ウィング（１２）の角度を調整することを特徴とする水流発電プラント（１０）の稼働方法。
【請求項１８】
前記自在継手（５０）と前記各回転ディスク（２４）との間に前記駆動ギア（２８）を接続したことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記ケーブル（２０）に伝達される押圧力と揚力を発生させて前記無端チェーン（１４）を回転駆動させるため、水流に対して前記ウィング（１２）を傾斜させることを特徴とする請求項１７に記載の方法。 
【国際調査報告】
2013501183.tif 000013
2013501183.tif 000014
2013501183.tif 000015