(57)【要約】  流床に沿って流れる流体流から発電する装置であって、流床上に載置される下面を備える台座と、台座に枢動自在に連結されたフォイルアームと、フォイルアームの台座から遠い方に枢動自在に連結されたフォイルとを備え、台座が、流体流をフォイルの方へ導きそれによってフォイル上の流体流を強化する上面をさらに備える、装置を提供する。
2011530040.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流床に沿って流れる流体流から発電する装置であって、
前記流床上に載置される下面を備える台座と、
前記台座に枢動自在に連結されたフォイルアームと、
前記フォイルアームの前記台座から遠い方に枢動自在に連結されたフォイルと
を備え、
前記台座が、流体流を前記フォイルの方へ導きそれによって前記フォイル上の流体流を強化する上面をさらに備える、装置。
【請求項２】
前記上面の少なくとも一部が凸である、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記凸状上面の少なくとも一部が湾曲している、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記凸状上面が複数の平面を備え、各平面が隣接する平面に対して傾斜している、請求項２に記載の装置。
【請求項５】
前記凸状上面が、前記台座面から延出し、前記台座面に対して傾斜する第１および第２の平面と、前記第１の平面と第２の平面との間に延在する第３の平面とを備える、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記第３の平面が前記台座に平行である、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記台座が、前記下面に垂直な面に対して対称である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
前記台座が少なくとも１つのバラストタンクを備える、請求項１〜７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項９】
前記装置の浮力を変化させるために、前記バラストタンクを、好ましくは空気を用いて、空にし、充填するポンプをさらに備える、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記流床に連結するように適合された少なくとも１つの柱をさらに備え、前記台座が前記柱に連結されている、請求項１〜９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１１】
流れ中の前記台座の深さを変化させるために、前記台座が、前記柱に沿って変位するように適合されている、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記フォイルアームの枢動運動を電気に変換する発電機を前記台座内にさらに備える、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１３】
前記台座に枢動自在に連結された複数のフォイルアームを備え、各フォイルアームがフォイルに枢動自在に連結されている、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１４】
前記台座に枢動自在に連結され、互いに向かって延出する第１および第２のフォイルアームを備える、請求項１３に記載の装置であって、
各フォイルアームが、該各フォイルアームに枢動自在に連結されたフォイルを有し、
前記２つのフォイルが並んで配置され、それによって、前記上面が流体を両方のフォイル上に導く装置。
【請求項１５】
前記フォイルに連結された前記２つのフォイルアームが、実質的に反対方向に離れるように前記フォイルから延出する、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
実質的に前記各請求項に記載したような装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体流から電力を発生させる装置に関する。より詳細には、限定的ではないが、本発明は、台座(base)と、離間した位置で台座に枢動連結された第１および第２のフォイルアームとを備え、フォイルが互いに向かって内向きに延在し、台座が、フォイル上に流体流を導きその流れを強化する上面を有する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
フレームに枢支点で枢動自在に連結されたフォイルアームを用いて流体流から発電することが知られている。フォイルが、枢支点から離れてフォイルアームに連結されている。流体流の流れに対してフォイルの角度を変化させるために、通常、角度変更アセンブリが、フォイルとフォイルアームとの間に連結されている。
【０００３】
使用に際し、フォイルアームは、フォイルと共に流体流中に配置される。角度変更アセンブリは、フォイルアームを枢支点周りに枢動させるように流れに対してフォイルを配向する。フォイルアームがその運動範囲の終端に達すると、角度変更アセンブリが、フォイルの配向を逆転させてフォイルアームを枢支点周りに反対の方向に枢動させる。これが繰り返されて、フォイルアームに流体流中で往復振動を行わせる。機械的または油圧的リンケージによって、この運動が、この振動運動を電気に変換する発電機に伝達される。
【０００４】
そのような既知の装置は多くの欠点を有する。システムを通る流体流の速度は、流体の流れの環境速度である。さらに、フォイルへの流体の入射角の制御は殆ど行われない。さらに、流れが乱れ、または波が特に高い場合、高い環境速度が特に不都合な入射角と組み合わさると、フォイルが非常に大きな力を受け得る。
【発明の概要】
【０００５】
したがって、本発明は、流床(stream bed)に沿って流れる流体流から発電する装置であって、
流床上に載置される下面を備える台座と、
台座に枢動自在に連結されたフォイルアームと、
フォイルアームの台座から遠位に枢動自在に連結されたフォイルとを備え、
台座が、流体流をフォイルの方へ導きそれによってフォイル上の流体流を強化する上面をさらに備える装置を提供する。
【０００６】
上面は、流れをフォイルの方へ導く。その結果、フォイルの作動領域を通る流体流の速度は、流体の平均流速より高くなり、より大きな電力を流体流から発生させることができる。さらに、フォイルが上面に近付くと、上面が、フォイルへの流体の入射角を定め、フォイルおよびその操作状態を最適にすることができる。別の利点として、上面に近い流体流は、広い範囲の入射流体角度に対して上面に実質的に平行である。流れが特に速く、または乱れている場合、面に垂直な大きな流速は確実に起こり得ないことにより、フォイルを上面に近接させて収納することができる。
【０００７】
好ましくは、上面の少なくとも一部が凸である。
【０００８】
凸状上面の少なくとも一部を湾曲させることもできる。
【０００９】
好ましくは、凸状上面が複数の平面を備え、各平面が隣接する平面に対して傾斜している。
【００１０】
好ましくは、凸状上面が、台座面から延設され、台座面に対して傾斜する第１および第２の平面と、第１の平面と第２の平面との間に延在する第３の平面とを備える。
【００１１】
好ましくは、第３の平面は台座に平行である。
【００１２】
好ましくは、台座は、下面に垂直な面に対して対称である。
【００１３】
台座は少なくとも１つのバラストタンクを備え得る。
【００１４】
好ましくは、装置は、装置の浮力を変化させるために、バラストタンクを、好ましくは空気を用いて、空にし、充填するポンプをさらに備える。
【００１５】
好ましくは、装置は、流床に連結するように適合された少なくとも１つの柱を備え、台座がその柱に連結されている。
【００１６】
流れ中の台座の深さを変化させるために、台座が、柱に沿って変位するように適合され得る。
【００１７】
装置は、フォイルアームの枢動運動を電気に変換する発電機を台座内にさらに備え得る。
【００１８】
好ましくは、装置は、台座に枢動自在に連結された複数のフォイルアームを備え、各フォイルアームがフォイルに枢動自在に連結されている。
【００１９】
好ましくは、装置は、台座に枢動自在に連結され、互いに向かって延出する第１および第２のフォイルアームを備え、
各フォイルアームが、該各フォイルアームに枢動自在に連結されたフォイルを有し、
その２つのフォイルが並んで配置され、それによって、上面が流体を両方のフォイル上に導く。
【００２０】
好ましくは、それらフォイルに連結された２つのフォイルアームは、実質的に反対方向に離れるように各フォイルから延出する。
【００２１】
本発明が、次いで、添付図面を参照して、決して限定するものではなく、単に例として説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明による装置の斜視図である。
【図２】図１の装置の作動状態の横断面図である。
【図３】図１および２の装置の保存状態の図である。
【図４】図１〜３の装置を台座が床から上昇した状態で示す図である。
【図５】図５（ａ）〜図５（ｄ）は本発明による装置の一連の台座の横断面を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１には、流体流２中に配置された本発明による装置１が斜視図で示されている。装置１は、上面４および下面５を有する台座３を備える。下面５は、流床６上に配置されている。
【００２４】
上面４は、凸状であり、複数の平面７〜９を備える。この実施形態では、上面４は、第１および第２の平面７、８を備え、その両方は、下面５の離間した位置から延設される。第１および第２の面７、８の両方は、図示のように、下面５に対して鋭角に互いに配向して延設される。第１の平面７と第２の平面８との間に、第３の平面９が延在する。第３の平面９は、図示のように、下面５に実質的に平行である。上面と下面との間の空間が台座の体積を定める。
【００２５】
台座の空間内には、複数のバラストタンク（図示せず）が収容されている。各バラストタンクは、台座３の浮力を必要に応じて調節するために、好ましくは空気を用いて、バラストタンクを充填し空にする手段（図示せず）に接続されている。
【００２６】
図示のように、台座３は、第１の柱１０と第２の柱１１との間に配置され、各柱１０、１１は流床６に連結されている。流床６および柱１０、１１は、台座３を流体流２の中で上昇させる必要がある場合、台座３を柱１０、１１間で上下させることができるように構成されている。
【００２７】
台座３は、複数の支持アーム１２をさらに備える。この実施形態では、支持アーム１２は、台座３の第１および第２の平面７、８から延出する。支持アーム１２のそれぞれには、フォイルアーム１３が枢動自在に連結されている。各フォイルアーム１３の、支持アーム１２から遠位の端部が、フォイル１４に枢動自在に連結されている。フォイル１４をその幅全体にわたって支持するために、複数のフォイルアーム１３が、各フォイル１４に連結されている。
【００２８】
各フォイル１４とそれに連携するフォイルアーム１３との間に、角度変更アセンブリ（図示せず）が連結されている。角度変更アセンブリは、フォイル１４とそれに連携するフォイルアーム１３との間の角度を変化させる。また、台座３内には、発電機（図示せず）が収容されている。発電機は、フォイルアーム１３の枢動運動を電気に変換する。各フォイルアーム１３の下に１つずつの油圧シリンダをこの実施形態では備えるリンケージ手段１５が、フォイル１４からのエネルギーを油圧システム（図示せず）に伝達し、その油圧システムが発電機に結合されている。
【００２９】
図２は、本発明による装置１の横断面を示す。図から明らかなように、台座３は、横断面内で、台座３の下面５に垂直な面に対して対称である。台座３のこの設計は、流体が装置１の上を両方向に流れ得る潮流に対して特に好適である。
【００３０】
台座３は、流体流２の深さを減らすように働く。使用に際し、流体が、流床に沿って流れ台座３に達すると、台座３の上面４が、流れの底に近い流体の速度に上向きの成分を加える。この流れが、台座３の上方の流れと相互に作用して、流れを強化し、それによって加速領域１６で台座３上の流体の速度を増加させる。フォイルアーム１３は、フォイル１４が、その振動運動の範囲の少なくとも一部分にある間は、台座３の上面４上の速度が増加しているこの加速領域１６に来るように構成されている。角度変更機構は、流体がフォイル１４上を流れるとフォイルアーム１３が支持アーム１２との連結部の周りに枢動するように、フォイル１４を設定する。フォイルアーム１３が枢動範囲の終端に達すると、角度変更機構は、フォイルアーム１３が反対方向に枢動するようにフォイル１４の角度を変更する。
【００３１】
図１および２に示されるように、２つのフォイル１４は、それらが連携するフォイルアーム１３の枢動運動の少なくとも一部分の間は、フォイル１４が両方ともこの比較的小さな、速度が増加している加速領域１６内に存在するように、互いに隣接して配置されている。この実施形態では、フォイル１４は、その振動運動の実質的な部分の間は第３の平面９上の領域に存在する。
【００３２】
図３は、保存状態の本発明による装置１を示す。この状態では、フォイル１４は、台座３の上面４の近くに配置されている。上面４の極めて近くでは、流体の流れの方向は、図示の上面４に実質的に平行である。フォイル１４は、流体流に整合し流れに向いている。この実施形態では、フォイル１４は、図示のように、第１および第２の平面７、８に並列している。装置１をこの保存状態に置くことによって、流体流が異常に速くなり、または乱れた場合、装置１、特にフォイル１４への損傷の可能性が低減する。
【００３３】
たとえば整備または損傷の修理のために、装置１を流体流から引き上げることが必要になり得る。これは、台座３の浮力を増加させるために、バラストタンクの一部または全ての流体を空にし、流体を通常は空気で置き換えることによって達成される。この実施形態では、水面にあるポンプ（図示せず）が、バラストタンクを空気で充填する。それにより、台座３は、図４に示すように、台座３が流体流２の上に来るまで柱１０、１１間を浮上する。通常、装置１は、浮上を開始する前に保存形態に設定される。
【００３４】
図５（ａ）〜図５（ｄ）に、本発明による装置１の代替的な台座３を横断面図で示す。図５（ａ）は、図１の台座と同様な構造の台座３を示す。ただし、この台座３は、一方の側のみから台座３に近付く流体流により適している。したがって、台座３は、台座３の下面５に垂直な面に対して非対称であり、第１および第２の平面７、８の一方が、他方より下面５とより鋭い角度を成す。図５（ｂ）の台座３は、第３の平面９が下面５に対して傾斜していることを除いて、図５（ａ）の台座と同様である。図５（ｃ）は、５つの平面を備える上面４を有する台座３を示す。図５（ｄ）は、湾曲する上面４を有する台座３を示す。
【００３５】
図１の実施形態では、各フォイル１４は、２つのフォイルアーム１３によって支持されている。ある代替実施形態では、各フォイル１４が、１つのフォイルアーム１３によって支持される。別の代替実施形態では、その２つの混合体が可能であり、大きいフォイル１４は複数のフォイルアーム１３によって支持され、小さいフォイル１４は単一のフォイルアーム１３によって支持される。
【００３６】
本発明の代替実施形態では、他の形状のフォイル１４が可能である。フォイル１４の両面を凸にすることができる。あるいは、一方の面は平面にし、他方を凸にすることもできる。さらに別法として、一方の面を凹にして、他方を凸にすることもできる。好ましい代替形態では、フォイル１４は、流体がフォイル１４上で縁部から縁部へいずれの方向へ流れても、揚力を発生することができる２方向フォイルである。２方向フォイル１４では、角度変更手段は、フォイル１４上の流れの方向を逆転させ、それによって、発生する推力の方向を逆転させるには、フォイル１４の角度を僅かに調節するだけでよい。
【００３７】
図１の実施形態は、並んで配置されたフォイル１４を備える。フォイルアーム１３は、図示の通り、実質的に反対方向に離れて各フォイル１４から延出するように配置される。装置１が複数のフォイル１４を備えるとき、ベンチュリ効果が流体流を加速する比較的小さな加速領域内に諸フォイル１４を配置することができるような構成が好ましい。本発明のある代替実施形態では、装置１は、台座３の上面４上、加速領域１６内に配置された１つだけのフォイル１４を備える。
【００３８】
本発明の代替実施形態では、装置１は、台座を柱１０、１１に沿って上昇させる上昇手段（図示せず）を備える。一実施形態では、上昇手段は、台座３内に配置され、通常、柱１０、１１の歯に係合する歯車機構を備える。本発明の代替実施形態では、上昇手段が、流体より上に配置される。柱１０、１１は、たとえば、水面から上昇手段によって駆動されて台座３を上昇させる歯車またはチェーン機構を備え得る。任意選択で、そのような実施形態は、上昇手段によって行われる仕事を軽減するために、空気で充填することができる１つまたは複数のバラストタンクを備える。
【００３９】
本発明の別の実施形態では、発電機が水面に配置される。リンケージ、たとえば油圧リンケージ、チェーン、または索条が、台座３から発電機へ延在して、フォイルアーム１３の振動運動を発電機に伝達する。
【００４０】
上記の実施形態では、下面５は平らである。流体床の形状に応じて、他の形状の下面５が可能である。下面５は、脚を備えてもよい。
【００４１】
流れは、大きな水域の流れている一部分であり得る。たとえば、装置１は、海洋の一部分が装置１上を流れる海流になる状態で、海底に設置することができる。装置１は、河もしくは河口または他の流れ水域に設置することもできる。
【符号の説明】
【００４２】
１：装置、２：流体流、３：台座、４：上面、５：下面、６：流床、７：第１の平面、８：第２の平面、９：第３の平面、１０、第１の柱、１１：第２の柱、１２：支持アーム、１３：フォイルアーム、１４：フォイル、１５：リンケージ手段、１６：加速領域
【図１】
2011530040.tif 000003
【図２】
2011530040.tif 000004
【図３】
2011530040.tif 000005
【図４】
2011530040.tif 000006
【図５】
2011530040.tif 000007
【国際調査報告】
2011530040.tif 000008
2011530040.tif 000009