(57)【要約】水又は他の液体の流動柱（８）からエネルギーを取り出すことができる装置のための中空ロータブレード又は水中翼（６，７）に作用する静圧の変動の作用を打ち消す方法であって、前記ロータブレード又は水中翼が前記流動柱（８）中に置かれ、前記装置が軸流タービン（１）の場合には回転し又は流れ中で往復動し、これにより周期的な静圧変動が前記水柱を通しての前記ロータブレード又は水中翼の垂直動きにより生じるものにおいて、前記ロータブレード又は水中翼の外側表面が“呼吸”するのを、すなわち外部の静圧変動の作用の下で膨張及び収縮するのを許すように前記ロータブレード又は水中翼内の空げき（１７）を液体で充填することにより前記ロータブレード又は水中翼の内部圧力と外部圧力とを均衡にする段階を包含し、これにより、前記水柱（８）を通しての前記ロータブレード又は水中翼の垂直動きにより生じる周期的な静圧変動が前記ロータブレード又は水中翼（６，７）に変動応力を生じさせることがないようにしたことを特徴とする。
2006500510.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流動する水又は他の液体の柱（８）中に沈められた中空ロータブレード又は水中翼（６，７）上の静圧変動の作用を打ち消す方法において、前記ロータブレード又は水中翼の内部圧力と外部圧力とを均衡にすることにより静圧変動の作用を打ち消すようにしたことを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、前記ロータブレード又は水中翼内の空げき（１７）を液体で充填することにより圧力が均衡されることを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載の方法において、前記ロータブレード又は水中翼に設けられた圧力均衡制御装置（２２，２３）により圧力の均衡が制御されることを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法において、前記ロータブレード又は水中翼に設けられたダイアフラム装置（２２）又はピストン装置（２３）により圧力の制御が行われることを特徴とする方法。
【請求項５】
水又は他の液体の流動柱（８）からエネルギーを取り出すことができる装置のための中空ロータブレード又は水中翼（６，７）に作用する静圧の変動の作用を打ち消す方法であって、前記ロータブレード又は水中翼が前記流動柱（８）中に置かれ、前記装置が軸流タービン（１）の場合には回転し又は流れ中で往復動し、これにより周期的な静圧変動が前記水柱を通しての前記ロータブレード又は水中翼の垂直動きにより生じるものにおいて、前記ロータブレード又は水中翼の外側表面が“呼吸”するのを、すなわち外部の静圧変動の作用の下で膨張及び収縮するのを許すように前記ロータブレード又は水中翼内の空げき（１７）を液体で充填することにより前記ロータブレード又は水中翼の内部圧力と外部圧力とを均衡にする段階を包含し、これにより、前記水柱（８）を通しての前記ロータブレード又は水中翼の垂直動きにより生じる周期的な静圧変動が前記ロータブレード又は水中翼（６，７）に変動応力を生じさせることがないようにしたことを特徴とする方法。
【請求項６】
流動水柱（８）からエネルギーを取り出すことができる装置のためのロータブレード又は水中翼（６，７）の空げきを充填する方法において、前記装置が軸流タービン（１）の場合には回転し又は流れ中で往復動し、これにより前記水柱（８）を通しての前記ロータブレード又は水中翼の垂直動きにより生じる周期的な静圧変動が、前記ロータブレード又は水中翼の外側表面（２６）が“呼吸”するのを、すなわち外部の静圧変動の作用の下で膨張及び収縮するのを許す、空気を充填した又はガスを充填した空げき（１７）の結果として、大きな変動応力を生じさせないようにしたことを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法において、前記ロータブレード又は水中翼（６，７）の内部（１７）を液体で充満し、これにより、前記ロータブレード又は水中翼（６，７）が前記水柱中を所定の垂直距離にわたって周期的に動くときに“呼吸する”作用を許すことができる空げきを形成することができないようにしたことを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項１記載の方法において、前記ロータブレード又は水中翼（６，７）内の空げき（１７）を水又は他の実質的に非圧縮性の液体で充填する段階を包含し、これにより、前記ロータブレード又は水中翼のケーシング（１６）又は外側表面が“呼吸”作用の結果としての好ましくない応力及びひずみを受ける可能性が著しく減少されることを特徴とする方法。
【請求項９】
中空構造のタービンブレード又は水中翼において、前記ロータブレード又は水中翼（６，７）が水又は他の液体の流動柱（８）中に置かれて所定の垂直距離にわたって周期的に動く間中に前記ロータブレード又は水中翼に発生する内部圧力と外部圧力とを均衡することができる装置（２２，２３）を包含することを特徴とするタービンロータブレード又は水中翼。
【請求項１０】
請求項９記載の中空構造のタービンのロータブレード又は水中翼において、中空の前記ロータブレード又は水中翼（６，７）の内部（１７）を液体で充填可能とし、これにより、前記ロータブレード又は水中翼が水又は他の液体の流動柱中を所定の垂直距離にわたって周期的に動く間中に前記ロータブレード又は水中翼が“呼吸”するのを許すような空げきを前記ロータブレード又は水中翼内に形成することができないようにしたことを特徴とするタービンブレード又は水中翼。
【請求項１１】
請求項１０記載の中空構造のタービンのロータブレード又は水中翼において、前記ロータブレード又は水中翼（６，７）がその端部に開口（１８，２０）が設けられ、これらの開口は前記ロータブレード又は水中翼が水中に沈められるときに前記ロータブレード又は水中翼を水又は他の液体で充填して空気を排出せしめることができるようにするために設けられていることを特徴とするタービンブレード又は水中翼。
【請求項１２】
請求項９記載の中空構造のタービンのロータブレード又は水中翼において、圧力均衡制御装置（２２，２３）が前記ロータブレード又は水中翼（６，７）に設けられ、これにより、前記ロータブレード又は水中翼の圧力均衡をできるようにしたことを特徴とするタービンブレード又は水中翼。
【請求項１３】
請求項１２記載の中空構造のタービンのロータブレード又は水中翼において、圧力の均衡をできるダイアフラム装置（２２）が前記ロータブレード又は水中翼（６，７）に設けられ、これにより、前記ロータブレード又は水中翼の内部（１７）を充填する内部の流体の圧力を外部圧力の状態に関して均衡することができることを特徴とするタービンブレード又は水中翼。
【請求項１４】
請求項１２記載の中空構造のタービンのロータブレード又は水中翼において、圧力の均衡をできるピストン及びシリンダ装置（２３）が前記ロータブレード又は水中翼（６，７）に設けられ、これにより、前記ロータブレード又は水中翼（６，７）の内部空げき（１７）を充填する内部流体の圧力を外部圧力の状態に関して均衡することができるようにしたことを特徴とするタービンブレード又は水中翼。
【請求項１５】
請求項９の中空構造のタービンのロータブレード又は水中翼において、前記ロータブレード又は水中翼（６，７）の内部が汚れ止め及び／又は耐食コーティングを施され、これにより、内部の海洋生成物の付着、バイオ汚れ及び／又は侵食を防止するようにしたことを特徴とするタービンロータブレード又は水中翼。
【請求項１６】
請求項１２〜１５のいずれか一項に記載の中空構造のタービンのロータブレード又は水中翼において、前記ロータブレード又は水中翼を充填するのに用いられる液体のための充填オリフィスと排出オリフィスとを分離し、またプラグ又はキャップにより充填流体を収容すると共に外部流体の進入を防止するようにしたことを特徴とするタービンブレード又は水中翼。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に水流タービン及び他の水流運動エキストラクタに適用されるロータブレード及び／又は水中翼の改良に関する。
【０００２】
詳細には、本発明は、エネルギーを流体から機械装置に伝達するために流体の流れと相互作用することができるタービン及び他のこの種の装置に関する。
【０００３】
より詳細には、本発明は、水又は他の液体媒体の流れの作用により駆動されるように配置されているタービン及び他のこの種の装置に関する。
【０００４】
したがって、本発明は、特に、要求される目的のために利用するために電気又は軸動力を発生せしめるように流動水からの運動エネルギーを利用する目的のために、流動水から運動エネルギーを取り出すために機械装置と水との間の相対的動きを必要とするタービン及び他のこの種の装置の使用に関する。
【０００５】
本発明に関連して用いられる流動水（新鮮な水又は海水とすることができる）は、潮流、海流、河口又は川の流れの特徴を有している。
【背景技術】
【０００６】
上述した目的のためにタービンを使用することは、知られている。例えば、本出願人の英国特許ＧＢ２２５６１１Ｂ，ＧＢ２３１１５６６Ｂ及びＧＢ２３４８２５０Ｂにおいて、本出願人は次に述べるような、水で駆動可能なタービンに適する構成を開示している。すなわち、この構成において、タービンのロータは海、川又は河口に水柱中に支持され、水の流れがロータを回転せしめて、要求される目的のために利用するために電気又は軸動力を発生せしめるようにしている。
【０００７】
タービンが水の流れにより駆動されるように用いられるときに、水流からのエネルギーの取り出しは反作用力を生じせしめ、この反作用力は固定した又は錨で止めて浮かせている構体により打ち消す必要がある。したがって、実際には、このようなタービンのロータ又は他の可動要素は、固定構体により水柱中の適所に保持され、ロータが回転軸を通して使用できる動力を伝達するようにしている。
【０００８】
多くの場合において、水流からエネルギーを取り出す機構は、軸流タービンの方法で回転する水中翼の形のリフト表面を包含する装置を利用する。しかし、ある場合においては、他の装置が用いられ、この装置は通過する水の流れと相互作用の結果として振動又は往復動する。このような場合においては、上記装置は往復動力を回転軸を介してではなくて他の方法で、例えば、液圧又は空気圧シリンダを介して、又は動力を有効に適用することができる他の装置へ動力を伝達するために前記往復動を便利な形の動力に変換することができる更に他の適当な機構を介して、伝達する。
【０００９】
本発明の概念は、以上述べた装置が流動する水の流れからエネルギーを取り出すことができる回転タービンであっても、又は往復水中翼装置であっても適用できるものである。
【００１０】
本発明の提案の必要性は、水柱を通しての垂直動きにより体験させられる静圧の変動の結果として発生する。
【００１１】
すなわち、水柱の静圧は、水柱の密度の結果として、１０メートルの深さ毎に約１バールずつ増大し、すなわち、水面下の１０メートルの深さでの水の静圧は約１バールであり、また２０メートルの深さでの水の静圧は約２バールであり、以下このような関係が続くことはよく知られている。この結果として、かなり大きなタービンは、もしその能動要素が垂直高さにわたって動く場合には、静圧の変動を受ける。したがって、２０メートルの直径のタービンの場合において、ロータがその回転軸を水平にして取り付けられて水の流れに有効に直面し、水流からエネルギーを有効に取り出すようにしているとすれば、ロータはその頂部縁とその底部縁との間で約２バールの静圧変動を受ける。
【００１２】
この結果、回転ロータブレードは周期的な圧力変動にさらされる。例えば、２０メートルの直径の場合において、各ロータブレードの中間部(すなわち、回転軸線とブレードの頂部との間の半部分)を参照点とすれば、各ロータブレードが回転最上点にある位置と回転の最下点にある位置との間で、各ロータブレードは平均で約１バールのプラス又はマイナスの圧力変動を受ける。これと同じ現象は、水柱を通して垂直面内を動く往復動装置にも当てはまり、例えば、上下に動く水平水中翼装置は水柱中の１０メートルの垂直動き毎に約１バールの静圧変動を受ける。
【００１３】
多くの場合において、ロータブレード又は水中翼は中空であり、これはかなりの大きさの構体のために好ましい。なぜなら、明らかに、中実のロータブレードは特に大きいロータを備えているタービンの場合には許容できない重量になりがちであるからである。中空のロータブレード又は水中翼の場合において、ロータブレード又は水中翼が水柱中の垂直面内を回転し又は垂直に往復動するときに発生する静圧変動は、ロータブレード又は水中翼の内部空げきと外部流体との間の圧力差としてあらわれる。もしロータブレード又は水中翼がしっかりと密封された容器である場合には、前記容器の内部と外部との間の周期的な圧力差は、大きな繰り返し力としてあらわれ、これにより、ロータブレード又は水中翼の表面を“呼吸”させるようにする。すなわち、ロータブレード又は水中翼は、水柱中の低い位置にあるときには外部流体により圧縮され、またロータブレード又は水中翼が上昇したときには、減少する圧力がロータブレード又は水中翼を膨張させるようにする。これにより生じる力は、表面積と圧力差とを掛けた関数であるので、ロータブレード又は水中翼の表面上の非常に大きくて頻繁に周期的に繰り返す荷重としてあらわれる。このことは、設計者に材料の繰返し応力疲労による破壊を除去する必要がある点からいくつかの重大の困難を与えるものである。
【００１４】
しかして、容易に圧縮することができない軽量の材料（例えば、発泡プラスチック）でロータブレード又は水中翼内の空げきを充填することが、この問題に対する解決法として知られている。しかし、この方法では、ロータブレード又は水中翼の表面が周期的な静圧変動の作用の下でたわみ、したがって疲労荷重を受け、ロータブレード又は水中翼の表面の材料が内部充填材としっかりと結合しなくなってはく離し、したがって空げきを作るようになった場合には、破壊の危険につながるものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明の目的は、流動水柱からエネルギーを取り出すことができる装置のために適当なロータブレード又は水中翼を提供することにあり、前記装置は軸流タービンの場合には回転し、又は前記装置は流れ中を往復動する。
【００１６】
本発明の他の目的は、エネルギーを取り出す目的のために流動する流れの水柱中を動く機能をなす、タービンロータ又は往復翼のための改良したロータブレード又は水中翼を提供することにあり、前記流れは海、川又は河口の流れである。
【００１７】
本発明の更に他の目的は、ロータブレード又は水中翼に作用する静圧変動の結果としての構造上の問題、すなわち、密封した中空のロータブレード又は水中翼が水柱中の動きにより生じる周期的な圧力変動の作用の下で“吸収（すなわち、膨張及び収縮）”することを生じせしめる問題を軽減又は減少せしめることができるロータブレード又は水中翼の構成を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の一態様によれば、流動する水又は他の液体の柱中に沈められた中空ロータブレード又は水中翼上の静圧変動の作用を打ち消す方法において、前記ロータブレード又は水中翼の内部圧力と外部圧力とを均衡にすることにより静圧変動の作用を打ち消すようにしたことを特徴とする方法が提供される。
【００１９】
好適には、前記ロータブレード又は水中翼内の空げきを液体で充填することにより圧力が均衡されることを特徴とする方法が提供される。
【００２０】
本発明の他の態様によれば、水又は他の液体の流動柱からエネルギーを取り出すことができる装置のための中空ロータブレード又は水中翼に作用する静圧の変動の作用を打ち消す方法であって、前記ロータブレード又は水中翼が前記流動柱中に置かれ、前記装置が軸流タービンの場合には回転し又は流れ中で往復動し、これにより周期的な静圧変動が前記水柱を通しての前記ロータブレード又は水中翼の垂直動きにより生じるものにおいて、前記ロータブレード又は水中翼の外側表面が“呼吸”するのを、すなわち外部の静圧変動の作用の下で膨張及び収縮するのを許すように前記ロータブレード又は水中翼内の空げきを液体で充填することにより前記ロータブレード又は水中翼の内部圧力と外部圧力とを均衡にする段階を包含し、これにより、前記水柱を通しての前記ロータブレード又は水中翼の垂直動きにより生じる周期的な静圧変動が前記ロータブレード又は水中翼に変動応力を生じさせることがないようにしたことを特徴とする方法が提供される。
【００２１】
本発明の更に他の態様によれば、中空のロータブレード又は水中翼の内部は液体で充満され、これにより、前記ロータブレード又は水中翼が前記水柱中を所定の垂直距離にわたって周期的に動くときに“呼吸する”作用を許すことができる空げきを形成することができないようにする。
【００２２】
好適な方法によれば、ロータブレード又は水中翼内の空げきは水又は他の実質的に非圧縮性の液体で充填され、これにより、前記ロータブレード又は水中翼のケーシング又は外側表面が前述した“呼吸”作用の結果として好ましくない応力及びひずみを受ける可能性が著しく減少される。
【００２３】
本発明の更に他の態様によれば、中空構造のタービンのロータブレード又は水中翼において、中空の前記ロータブレード又は水中翼の内部を液体で充填可能とし、これにより、前記ロータブレード又は水中翼が水又は他の液体の流動柱中を所定の垂直距離にわたって周期的に動く間中に前記ロータブレード又は水中翼が“呼吸”するのを許すような空げきを前記ロータブレード又は水中翼内に形成することができないようにしたことを特徴とするタービンブレード又は水中翼が提供される。
【００２４】
本発明の更に他の態様によれば、中空構造のタービンブレード又は水中翼において、前記ロータブレード又は水中翼が水又は他の液体の流動柱中に置かれて所定の垂直距離にわたって周期的に動く間中に前記ロータブレード又は水中翼に発生する内部圧力と外部圧力とを均衡することができる装置を包含することを特徴とするタービンロータブレード又は水中翼が提供される。
【００２５】
好適には、前記圧力の均衡は前記ロータブレード又は水中翼に設けられている圧力均衡制御装置により行われる。
【００２６】
好適には、圧力の制御はダイアフラム又はピストン装置により行われる。
【００２７】
好適には、前記ロータブレード又は水中翼はその端部に開口が設けられ、これらの開口は前記ロータブレード又は水中翼が水中に沈められるときに前記ロータブレード又は水中翼を水又は他の液体で充填して空気を排出せしめることができるようにするために設けられている。
【００２８】
好適な構成によれば、前記ロータブレード又は水中翼の内部は汚れ止め及び／又は耐食コーティングを施され、これにより、内部の海洋生成物の付着、バイオ汚れ及び／又は侵食を防止する。
【００２９】
好適には、前記ロータブレード又は水中翼の開口はダイアフラム又はシリンダ装置内のピストンで閉じることができ、これにより、内部空げきを充填する内部流体の圧力を外部圧力状態に関して均衡することができる。
【００３０】
このような構成においては、充填オリフィスと排出オリフィスとを分離して設けることができ、この場合には、これらのオリフィスを適当なプラグ又はキャップで閉じて、内部流体を収容すると共に外部流体の進入を防止するようにする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
本発明を良く理解しまた本発明が実際にどのようにして実施されるかを示すために、以下添付図面を参照して本発明の実施例について詳述する。
【００３２】
図１を参照するに、タービン１は海底３から直立している支持体２の上端に装架されている。支持体は川又は河口の場所に設置することができることを理解されよう。タービン１は、水平軸線５のまわりを回転可能な２枚のブレード付き軸流ロータ４を包含する。ロータ４は２枚のブレード又は水中翼６及び７を包含し、これらのブレードは互いに直径方向において対向している。もし２枚よりも多いブレードが設けられる場合には、これらのブレードはロータ軸線５のまわりに等しい間隔を置くようにされることを理解されよう。
【００３３】
タービン１、ロータ４及び支持板２は流体水柱８に沈められており、水柱の表面は符号９で示されている。
【００３４】
下記の説明において、ロータブレードに関する説明は、また、水中翼の使用についても説明しているものである。
【００３５】
図１において、ロータブレード６及び７は水流運動エネルギーコンバータ、すなわち、流動水柱８から動力化することができる伝達力の如きエネルギーを取り出すタービンのインタラクティブコンポーネントを表す。上述したように、これらのブレード６及び７は、これらのブレードが水柱８中でのそれらの回転／動きの間中に受ける垂直動きの結果として、静圧変動にあうものである。
【００３６】
図１の左側の部分は、斜線１０により、水柱８を通して下になるにつれて増大する静圧変動の性質を略図的に示す。一連の長さがしだいに大きくなる矢印１１Ａ〜１１Ｅは、水柱中における一連の特定箇所での静圧レベルを示す。すなわち、矢印１１Ａは上側ブレード６が（図示するように）垂直位置であるときのその先端部での静圧を表し、また矢印１１Ｂの長さ中央部での平均静圧を表す。矢印１１Ｃはロータ軸線５での静圧を表す。矢印１１Ｄは下側ブレード７の長さ中央部での平均静圧を表し、また矢印１１Ｅは下側ブレード７の先端部での静圧を表す。
【００３７】
図２は、ロータ４の正面図である。図２において、矢印はブレード６及び７に作用する静圧の周期的な作用を略図的に示す。ロータ４によりスイープされる領域は、円１２により限定される。
【００３８】
ロータブレードの回転の間中、ロータブレード上の静圧は変動し、これにより、ロータブレードの表面材料が内側に曲げられた結果生じた力は周期的であってかつ大きい。なぜなら、このような力はロータブレードの表面面積及びブレード表面の圧力変動の両方の関数であるからである。
【００３９】
例えば、ロータブレード６又は７上の圧力に関して、（ちょうど１０メートルの垂直静圧変動により生じた）１バールの圧力変動は約１００ｋＮ／ｍ２の力を生じせしめ、この力はブレード表面の１平方メートル上に作用する１０トンの力に等しい。
【００４０】
本発明の目的は、水柱８中で周期的に垂直に動く水中翼又はロータブレード６及び７の外部と内部との間の著しい変動力の発達を少なくとも減少せしめることにあることを理解されよう。
【００４１】
実際に、もしこのような変動力が減少された場合には、ロータブレードの表面は、揚力を浸液からロータ又はエネルギー取り出し装置の構体に伝達するプロセスを通して発生させられる荷重よりも大きくない荷重を支える必要があるだけである。このような構体への荷重を減少せしめる結果として、構体の設計を簡略にすることが可能となり、またその上、ブレード６及び７に対しての内部強度の要求を減少せしめることが可能となり、これはそれからコスト上の利益を提供する。更に、ブレード上に作用する作用力の減少は、ロータブレード又は水中翼の疲労寿命を長くするという更なる利益も提供する。
【００４２】
本発明の提案にしたがって、ロータブレードの内部を液体で充満することは、中空のロータブレード又は水中翼が水柱中を垂直距離にわたって周期的に動くときに、前述した“呼吸”作用を発生せしめる空げきが中空のロータブレード又は水中翼の内部に形成されることがないようにするものである。
【００４３】
液体は比較的に非圧縮性であるので、空気充填ブレードの内部を液体で置換することにより状況を改善することがわかっている。しかしながら、実際には、液体が加圧されなければ、真空又は低圧の空げきが水中翼又はロータブレードの表面材料に高い応力及び高いひずみの両方を課することを生じせしめる可能性が残っている。
【００４４】
したがって、このような問題のあるロータブレードを水柱中の作動深さにおける平均圧力と同じ圧力に加圧されている液体でもって充填させることが提案されている。
【００４５】
しかして、図３、図４及び図５を参照するに、図３はタービン１及びそのロータ４を非常に略図的な形で示し、図４は図３に示されているロータ４の正面断面図を略図的に示し、及び図５はロータブレード７の構成を拡大して略図的な形で示している。
【００４６】
詳細には、図４及び図５のブレード７はメインスパー又は構造部材コア１５に接続するハブ１４を包含し、スパー１５は外部ケーシング又はスキン１６により囲繞されている。ケーシング１６は、通過する液体からエネルギーを取り出すのに必要な揚力の効率のよい改善のためにブレードに正確なプロフィル又は形状を与える。実際には、ケーシング１６はスパー１５に構造リブ又は他の部材（図面には示されていない）により接続され、これによりスパー又はコアとケーシング又はスキンとの間の相対的位置決めを維持している。図５のロータブレードの拡大図から、（例示している）２枚のブレード付き軸流ロータ４の場合において、この構造はエンベロープ又は表面ケーシング１６内に空げき１７が存在することを生じせしめることを見ることができる。これは、この構造の主たる目的が中実の構造体の避けることにあるからである。
【００４７】
本発明の目的のために、上述した構造リブ又は他の部材は、空げきを充填する液体がロータブレードの内部を通過するのを許すために開口又は穴をあけられている。
【００４８】
より詳細には、液体（又はシステムで作動する、その他それに類した液体）をブレードの内部／空げき１７内に満杯にし、したがってこの内部／空げきを充填するのを可能とするために及びこの内部／空げき内にとらえられている空気を逃がすのを可能とするために、オリフィス１８がブレード根元部１９に設けられていると共に、オリフィス２０がロータブレードの先端部２１に設けられている。
【００４９】
換言すれば、ロータブレード又は水中翼のこれらのオリフィス１８，２０は、ロータが最初に水中に沈められたときに水（又はその他それに類した液体）が空げき１７を充填するのを可能とし、また逆に、これらのオリフィスはロータが水面よりも上に上げられたときに空げき１７内の液体を排出するのを可能とする。
【００５０】
実際には、この種の装置を海又は川及び河口の場所で使用するときには、満水となった空げき１７の内部に海洋生成物が付着するという問題が生じる。
【００５１】
このような海洋生成物の成長／発達は、このような海洋生成物が発生するのを抑制する適当な汚れ止め内部仕上げを施すことにより軽減又は防止することができる。
【００５２】
しかしながら、このような仕上げは、ブレード又は翼の構成によっては、これらのブレード又は翼内に存在する内部表面の全範囲に施すことができない可能性が残っているものである。
【００５３】
図６及び図７は、この問題を軽減又は防止するための第１及び第２の機械的手段を概略的に示し、これらの手段は汚れ止め仕上げの使用に対して少なくとも追加の保護として用いることができる。
【００５４】
根本的には、図６及び図７に示した装置は、水の自由な進入又は水の排出を許すことなしに静圧変動を調節することができるクローズドシステムを使用することにより、開口オリフィスを除去したことを示す。
【００５５】
図６及び図７は、それぞれ、内部圧力と外部圧力との均衡を可能にすると共に、外部作動流体と内部作動流体との間の物理的な分離を維持するダイアフラム式又はピストン式の圧力均衡装置２２／２３によって、オリフィスを除去したことを示す。
【００５６】
ダイアフラム又はピストンが内部流体を収容するように用いられるときの内部流体は、必ずしも、水である必要がない（水タービンの場合）。しかし、もし水が使用される場合には、好ましくない生体活性を防止及びまた腐食を軽減するために、水には抑制剤が添加されるであろう。
【００５７】
図６において、ダイアフラム式圧力均衡装置２２は、オリフィス２４を形成するようにロータブレードのエンベロープ又は外側ケーシング１６の一部分を取り除くことにより、ケーシング１６に取り付けられている。すなわち、弾性材料から作ることができるフレキシブルなダイアフラム２５が、リングクランプ板２７によりケーシング１６の内側表面２６にクランプされている。ケーシング１６の外側表面は、符号２８で示されている。クランプ板２７は、例えばナット及びボルト２９（図示している）ような任意の普通の手段により又は例えばクランプ（図示していない）のような他の手段により、適所に都合よく保持されている。ロータブレードケーシング１６の外側部（外側表面２８）と内側部（内側表面２６）との間に圧力差が生じたときには、ダイアフラム２５の小さな動きが生じる。より詳細には、水の高い体積弾性係数のために、ダイアフラムは圧力を均衡するために少量だけ動くことのみが必要とされる。すなわち、ダイアフラムは、オリフィス２４の静圧と同様な瞬時静圧でロータブレードの内部に液体を密封して維持するようにする。図６はダイアフラムがどのようにして配置されているのかの一例を示しているものであり、他の構成もまた同じ目的を達成するために可能であることを理解されよう。
【００５８】
図７に示すピストン式の圧力均衡装置２３の例においては、ロータブレード６，７の外側エンベロープ又はケーシング１６は短い長さのパイプ３１を介してシリンダ３２に接続されているオリフィス３０を有する。シリンダ３２はピストン３３を収容し、ピストン３３はその両側に配置したばね３４によりシリンダ３２の軸方向長さの中央部に向かって拘束されている。このピストン３３は、シリンダ３２内に密接に嵌入し、シール３５が取り付けられて漏洩を防止している。オリフィス３０での静圧の変動は、ピストン３３の両側部の圧力が均衡されるまで、ピストン３３をばね３４の作用に抗して少量だけ動かすようにし、これによりブレード内部の圧力を外部の圧力に近づけるように調節する。図７は、シリンダ３２及びピストン３３をどのようにして配置することができるのかの一例を示しているにすぎず、他の構成もまた同じ目的を達成するために可能なものである。
【００５９】
図６及び図７はダイアフラム式及びピストン−シリンダ式の装置の実施例を示しているけれども、ダイアフラム式又はピストン式の装置を用いてロータブレード又は水中翼の内部圧力と外部圧力とを均衡にする概念又は設計は、本発明を限定するために述べられているものではなく、このような設計を実施するために詳細に述べられていることを理解されよう。
【００６０】
ロータブレード又は水中翼が上述したように液体で充填される場合において、ロータブレードの輸送及び設置するときにロータを軽くするために液体を排出する装置（図示せず）及びシステムを作動する前に内部空げきを液体で再充填する装置（図示せず）が設けられよう。重要なことは、ロータブレード又は水中翼内にとらわれている空気又は他のガスがないことを確実にすることであり、そのために、とらわれている空気又は他のガスを抜き取るようにすることは充填及び排出穴がその目的を十分に果たさない場合には本質的に要求されることである。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】水柱内で水中作用するように支持されているタービン及びそのロータの側面図を概略的に示し、また水柱中の静圧変動を符号で表して示している。
【図２】図１のタービンのロータの正面図を概略的に示す。
【図３】タービン及びロータアセンブリの側面図を概略的に示す。
【図４】図３のアセンブリのロータの正面断面図である。
【図５】図４の示されるロータのブレードの拡大断面図である。
【図６】内部圧力と外部圧力とを等しくすると共に、外部作動流体との内部充填流体との間の分離を維持するダイアフラム装置を示す概略断面図である。
【図７】図６と同様の図であるが、ダイアフラム装置ではなくてピストン装置を示す。
【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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【国際調査報告】
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