(57)【要約】水流（１６）に配置されるエネルギープラント（１）によって水流のエネルギーを利用するための方法が、記載されており、前記エネルギープラント（１）は、少なくとも２つの回転ステーション（８，１０）の周囲を延長している少なくとも１つのロープ（２，４）を含んでおり、また、少なくとも部分的に浸漬された少なくとも１つのフォイル（１２）を搬送しており、前記フォイル（１２）は、その翼弦（４２）の周囲で略対称であり、前記水流の速度と方向（Ｖｃ）および前記フォイルの移動速度と方向（Ｖｓ）は、前記フォイル（１２）に作用する、結果として生じる水流の速度と方向（Ｖｒ１，Ｖｒ２）を与えており、前記方法は、前記フォイルが並流的に移動させられる場合、前記結果として生じる水流の方向（Ｖｒ１）に対する目標迎角（α）を有するまで、前記フォイル（１２）を旋回させるステップと、前記フォイル（１２）が向流的に移動させられる場合、前記結果として生じる水流の方向（Ｖｒ２）に対する目標迎角（α）を有するまで、前記フォイル（１２）を旋回させるステップと、を有しており、前記迎角は、並流的および向流的に同一あるいは異なっている。前記方法を実施する際に使用されるエネルギープラント（１）が、同様に記載される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水流（１６）に配置されるエネルギープラント（１）によって水流のエネルギーを利用するための方法であって、
前記エネルギープラント（１）は、少なくとも２つの回転ステーション（８，１０）の周囲を延長している、少なくとも１つのロープ（２，４）を含んでおり、そして、前記ロープ（２，４）に沿って、少なくとも部分的に浸漬された少なくとも１つのフォイル（１２）が配置され、
前記フォイル（１２）は、その翼弦（４２）の周囲で略対称であり、
前記水流の速度と方向（Ｖｃ）および前記フォイルの移動速度と方向（Ｖｓ）は、前記フォイル（１２）に作用する、結果として生じる水流の速度と方向（Ｖｒ１，Ｖｒ２）を与えており、
前記方法は、
前記フォイルが並流的に移動させられる場合、前記結果として生じる水流の方向（Ｖｒ１）に対して第１迎角（α１）を有するまで、前記フォイル（１２）を旋回させるステップと、
前記フォイル（１２）が向流的に移動させられる場合、前記結果として生じる水流の方向（Ｖｒ２）に対して第２迎角（α２）を有するまで、前記フォイル（１２）を旋回させるステップと、を有しており、
前記方法は、
可制御のスイッチ体（４４）が、前記フォイル（１２）を並流的移動におけるそのアクティブ位置に旋回させるステップを、さらに有することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記方法は、前記迎角（α）を１度と２０度との間にするステップをさらに有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記方法は、回転ステーション（８，１０）に支持体（４６）を提供するステップをさらに有し、
前記支持体（４６）は、前記回転ステーション（８，１０）のロープ車（６）より大きい径を有し、前記回転ステーション（８，１０）において前記フォイル（１２）と衝突することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
水流（１６）に配置されるエネルギープラント（１）であって、
少なくとも２つの回転ステーション（８，１０）の周囲を延長している、少なくとも１つのロープ（２，４）を含んでおり、
そして、前記ロープ（２，４）に沿って、少なくとも部分的に浸漬された少なくとも１つのフォイル（１２）が配置され、前記フォイル（１２）は、その翼弦（４２）の周囲で略対称であり、前記水流の速度と方向（Ｖｃ）および前記フォイルの移動速度と方向（Ｖｓ）は、前記フォイル（１２）に作用する、結果として生じる水流の速度と方向（Ｖｒ１，Ｖｒ２）を与えており、
前記フォイル（１２）は、前記フォイルが並流的に移動させられる場合、前記結果として生じる水流の方向（Ｖｒ１）に対して第１迎角（α１）を有するまで旋回させられ、また、前記フォイル（１２）が向流的に移動させられる場合、前記結果として生じる水流の方向（Ｖｒ２）に対して第２迎角（α２）を有するまで、旋回させられ、
前記回転ステーション（８，１０）の各々に、可制御のスイッチ体（４４）が配置されていることを特徴とするエネルギープラント（１）。
【請求項５】
前記スイッチ体（４４）は、アクティブ位置にある場合、前記フォイル（１２）と衝突することを特徴とする請求項４に記載のエネルギープラント（１）。
【請求項６】
少なくとも１つの回転ステーション（８，１０）に、前記フォイル（１２）と衝突するように配置される支持体（４６）が提供されており、
前記支持体（４６）は、前記回転ステーション（８，１０）のロープ車（６）より大きい外径を有することを特徴とする請求項４に記載のエネルギープラント（１）。
【請求項７】
前記スイッチ体（４４）は、前記水流（１６）によってアクティブ位置に向かうように制御することが可能であることを特徴とする請求項４に記載のエネルギープラント（１）。
【請求項８】
前記スイッチ体（４４）は、アクチュエーターによって、アクティブ位置に向かうように制御することが可能であることを特徴とする請求項４に記載のエネルギープラント（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エネルギープラントによって、水流のエネルギーを利用するための方法に関する。より詳しくは、水流に配置されるエネルギープラントによって、水流のエネルギーを利用するための方法に関し、前記エネルギープラントは、少なくとも２つの回転ステーションの周囲を延長している少なくとも１つのロープを含んでおり、そして、ロープに沿って配置される少なくとも部分的に浸漬される少なくとも１つのフォイル（ｆｏｉｌ）が存在し、前記フォイルは、その翼弦（ｃｈｏｒｄ）の周囲に略対称形であり、水の流速と方向およびフォイルの速度と方向は、フォイルに作用する、結果として生じる水流の速度および方向を与える。また、本発明は、方法を実施する場合に使用されるエネルギープラントを含んでいる。
【背景技術】
【０００２】
用語「フォイル」は、これに関連し、エネルギーが流水から抽出されている場合において、有利な流れパターンを与えるように設計されている一体物（ｗｈｏｌｅ  ｂｏｄｙ）あるいは複合体（ｃｏｍｐｏｕｎｄ  ｂｏｄｙ）を意味する。また、前記用語は、同じ目的のために使用される帆（ｓａｉｌ）を含んでいる。
【０００３】
用語「ロープ」は、任意の適当な細長い可撓体を有し、当該可撓体は、慨して、繊維ロープ、ワイヤー、チェーンあるいはそれの組合せの形態である。
【０００４】
ノルウェー国特許発明第３３３４３２号から、浸漬されたトラックに沿ってフォイルを配置することが知られており、フォイルは、流れ方向に対して並流的に順応する（ｃｏ−ｃｕｒｒｅｎｔ  ａｄｊｕｓｔ）。フォイルが流れに逆らって移動させられている場合、可能な限り小さな流動抵抗を提供する目的で、フォイルは、ニュートラル位置にセットされる。
【０００５】
英国特許出願公開第２１３１４９１号は、風あるいは水からエネルギーを抽出するための装置を取り扱っており、多数のフォイルが、エンドレスベルトに沿って配置されており、前記エンドレスベルトは、水のための実施の形態において、水流に対して垂直に移動させられる。フォイルは、それらの翼弦の周囲で略対称であり、翼弦は、ベルトに対して平行である。
【０００６】
ノルウェー国特許発明第３３３４３２号に記載の実施の形態において、向流レッグにエネルギー損失が存在し、エネルギープラントの全体効率を減少させることは明らかである。英国特許出願公開第２１３１４９１号によれば、ベルトが、出レッグ（ｏｕｔｂｏｕｎｄ  ｌｅｇ）および戻りレッグ（ｒｅｔｕｒｎ  ｌｅｇ）上の水流に対して垂直であるため、向流レッグが設けられていない。
【０００７】
本発明は、先行技術の欠点の少なくとも１つを改善または削減し、あるいは、先行技術に対する有効な代案を少なくとも提供する目的を、有する。
【０００８】
前記目的は、以下の説明および以下の特許請求の範囲で特定される特徴によって達成される。
【０００９】
英国特許出願公開第２１３１４９１号に示される解決を除いては、ロープに沿ったフォイルが流力（ｆｌｏｗ  ｆｏｒｃｅ）の影響を受けるようにする原理によって動作するエネルギープラントにおいては、向流レッグが常に必要とされており、前記レッグと水の流れの方向との間の角度が９０度未満である。
【００１０】
向流レッグ上のロープを、１度と４５度との間の角度を有するようにし、かつ、フォイルを、結果として生じる水に対して迎角を有するように配向させることによって、フォイルは、帆走において「風によって」と称されるものと対応する形で、水流からの力を受けており、向流レッグに沿って向けられた力成分を与える。したがって、フォイルが上流に移動させられる場合、エネルギーの比較的相当な量を抽出することが可能である。
【００１１】
帆走において、用語「風によって」の周りに若干の混同が存在しており、帆走方向と風方向との間の角度が９０度と４５度との間にある状況を、「クローズリーチ（ｃｌｏｓｅ  ｒｅａｃｈ）と称する場合がある点に、留意する必要がある。
【発明の概要】
【００１２】
本発明は、独立請求項により定義される。従属請求項は、本発明の有利な実施の形態を定義する。
【００１３】
第１様相において、本発明は、より詳しくは、水流に配置されるエネルギープラントによって水流のエネルギーを利用するための方法に関し、前記エネルギープラントは、少なくとも２つの回転ステーションの周囲を延長している、少なくとも１つのロープを含んでおり、そして、前記ロープに沿って、少なくとも部分的に浸漬された少なくとも１つのフォイルが配置され、前記フォイルは、その翼弦の周囲で略対称であり、前記水流の速度と方向および前記フォイルの移動速度と方向は、前記フォイルに作用する、結果として生じる水流の速度と方向を与えており、前記方法は、前記フォイルが並流的に移動させられる場合、前記結果として生じる水流の方向に対する目標迎角を有するまで、前記フォイルを旋回（ｐｉｖｏｔ）させるステップと、前記フォイルが向流的に移動させられる場合、前記結果として生じる水流の方向に対する目標迎角を有するまで、前記フォイルを旋回させるステップと、を有しており、前記方法は、並流的移動による前記迎角は、向流的移動による前記迎角と同一あるいは異なっており、かつ、ゼロより大きい。
【００１４】
並流とは、フォイルの移動方向が、水流の方向と一致する移動成分を有することを意味する。向流とは、フォイルの移動方向が、水流の方向の反対である移動成分を有することを意味する。
【００１５】
結果として生じる水の速度が向流的および並流的に異なっているまさしくその事実によって、フォイルの目標迎角は、向流的および並流的に異なっている。その理由は、ロープによって吸収される必要がある横力の制限、あるいは、水からのエネルギーの可能な限りの利用の制限である可能性がある。
【００１６】
計算およびテストは、前記方法が、迎角を１度と２０度との間にすることを含むことが可能であることを示している。
【００１７】
必要とされる機能の信頼性を達成するために、前記方法は、可制御（ｃｏｎｔｒｏｌｌａｂｌｅ）のスイッチ体（ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ  ｂｏｄｙ）がフォイルを旋回させて、並流的移動に関する（ｂｙ  ｃｏｎｃｕｒｒｅｎｔ  ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ）アクティブ位置を占めさせることを含むことを必要とする可能性がある。
【００１８】
スイッチ体は、フォイルが並流レッグに出発する（ｓｅｔ  ｏｆｆ  ｏｎ）場合、フォイルがアクティブ位置を占めるように、通常配置される。フォイルが、それ自体をパッシブ位置にセットする場合、エネルギープラントは停止することになる。トライアルは、フォイルを正しくセットするために必要な力が、比較的大きくない（ｍｏｄｅｓｔ）ことを示している。
【００１９】
したがって、向流レッグに出発する前に、フォイルをガイドしてアクティブ位置にする必要がある可能性がある。
【００２０】
前記方法は、回転ステーションに支持体を提供することを含むことが可能であり、らに有し、前記支持体は、前記回転ステーションのロープ車より大きい径を有し、前記回転ステーションにおいて前記フォイルと衝突（ｓｔｒｉｋｅ）する。
【００２１】
第２様相において、本発明は、より詳しくは、水流に配置されるエネルギープラントに関し、前記エネルギープラントは、少なくとも２つの回転ステーションの周囲を延長している、少なくとも１つのロープを含んでおり、そして、前記ロープに沿って、少なくとも部分的に浸漬された少なくとも１つのフォイルが配置され、前記フォイルは、その翼弦の周囲で略対称であり、前記水流の速度と方向および前記フォイルの移動速度と方向は、前記フォイルに作用する、結果として生じる水流の速度と方向を与えており、前記フォイルは、前記フォイルが並流的に移動させられる場合、前記結果として生じる水流の方向に対する目標迎角を有するまで旋回させられ、そして、前記フォイルが向流的に移動させられる場合、前記結果として生じる水流の方向に対する同一あるいは異なる目標迎角を有するまで旋回させられることを特徴とする。
【００２２】
エネルギープラントは、並流的移動時（ａｔ  ｔｈｅ  ｃｏ−ｃｕｒｒｅｎｔ  ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ）に配置される可制御のスイッチ体を含むことが可能である。スイッチ体の機能は、上記されており、そして、スイッチ体は、例えば、ホイールあるいはフラップから構成されることが可能であり、各々の回転ステーションで配置され、そして、スイッチ体がそのアクティブ位置を占める場合、フォイルに衝突する。スイッチ体は、水流によってあるいはアクチュエーターによって、そのアクティブ位置とパッシブ位置との間で移動させることが可能である。
【００２３】
少なくとも１つの回転ステーションに、前記フォイルと衝突するように配置される支持体を提供することが可能であり、前記支持体は、前記回転ステーションのロープ車より大きい外径を有する。
【００２４】
ロープ車の外径の外側に支持体があることによって、支持体は、フォイルが向流レッグに出発する前に、フォイルをアクティブ位置に常に配置することとなる。
【００２５】
スイッチ体および支持体の他の形態は、当然、目標機能を達成するために使用することが可能である。例えば、スイッチ体は、水流の向きが変わる場合、回転ステーションの中心軸の周囲を、新たなアクティブ位置に向かって旋回するようなデザインから構成することが可能である。
【００２６】
本出願人自身の特許であるノルウェー国特許発明第３３３４３２号に係るフォイルは、概して同じ特性を有する別のフォイルが同様に使用可能であっても、エネルギープラントでの使用にかなり適している。
【００２７】
左右対称なデザインにおいて、本発明に係るエネルギープラントは、流れ方向が変わらない河川あるいはその他の水流のように、潮汐の流れ（ｔｉｄａｌ  ｆｌｏｗ）においてもまったく適している。
【００２８】
フォイルが水によって移動させられる場合、揚力（ｌｉｆｔ）Ｌおよび抗力（ｄｒａｇ）（流動抵抗）Ｄを生成する。
【００２９】
ロープに沿って作用する力は、次の式によって与えられ、γは、流れの相対的な方向の角度を示しており、明細書の特別な部分（ｓｐｅｃｉａｌ  ｐａｒｔ）を参照のこと。
【００３０】
【数１】
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【００３１】
フォイルが向流レッグに沿って移動させられる場合においても、水流からエネルギーを抽出することが可能なことによって、前記方法および前記システムに係る本発明は、関係する種類のエネルギープラントの全体の効率の相当な向上を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係るエネルギープラントの基本図を示している。
【図２】フォイルがアクティブ位置に引き込まれている図１の区域を示している。
【図３】図１の区域を示しているが、フォイルは、パッシブ位置にある。
【図４】フォイルの側面図を示している。
【図５】図４のフォイルの端面の図を示している。
【図６】フォイルが並流レッグに位置する場合における流れの方向および力の図を示している。
【図７】フォイルが向流レッグに位置する場合における流れの方向および力の方向の図を示している。
【図８】図１のＩ−Ｉによって示される図を示している。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下において、好ましい方法および実施の形態の一例が記載され、そして、それは、添付の図において、視覚化されており、
図１は、本発明に係るエネルギープラントの基本図を示しており、
図２は、フォイルがアクティブ位置に引き込まれている図１の区域（ｓｅｃｔｉｏｎ）を示しており、
図３は、図１の区域を示しているが、フォイルは、パッシブ位置にあり、
図４は、フォイルの側面図を示しており、
図５は、図４のフォイルの端面の図を示しており、
図６は、フォイルが並流レッグに位置する場合における流れの方向および力の図を示しており、
図７は、フォイルが向流レッグに位置する場合における流れの方向および力の図を示しており、
図８は、図１のＩ−Ｉによって示される図を示している。
【００３４】
図面において、参照番号１は、エネルギープラントを示しており、当該エネルギープラントは、第１回転ステーション８および第２回転ステーション１０において、ロープ車（ｒｏｐｅ  ｐｕｌｌｅｙ）６の周囲を延長しているエンドレスの上ロープ２およびエンドレスの下ロープ４を含んでる。多数のフォイル１２が、上ロープ２および下ロープ４に取り付けられている（図４を参照のこと）。ロープ２および４は、いくつかの独立したロープを含むことが可能である。
【００３５】
用語「上」および「下」は、応用例の状態においてエネルギープラント１が垂直方向の回転ステーション軸１４を有して配置される場合において、相対的な位置を参照する。
【００３６】
示される例示的な実施の形態において、ロープ車６の回転運動の向きは、時計回りである。水流１６における第１回転ステーション８と第２回転ステーション１０との間の区間（ｓｔｒｅｔｃｈ）は、並流レッグ１８を構成し、帰還レッグは、向流レッグ２０を構成している。
【００３７】
ロープ車は、ここでは同じ径であり、並流および向流レッグ１８，２０は、平行であり、かつ、ここでは水流１６に対して７０度程度の角度である。
【００３８】
フォイル１２は、フォイル１２の前部２６の近くにリフト中心（ｃｅｎｔｒｅ）２２および回転軸２４を有する。フォイル１２は、上ロープ２に取り付けられる上フォイルサスペンション２８と、下ロープ４に取り付けられる下フォイルサスペンション３０と、を備えている。
【００３９】
フォイルサスペンション２８，３０の各々は、アーム３２を含んでいる。アーム３２は、軸３４に回転可能に連結され、その結果、回転軸２４を中心として回転可能である。アーム３２は、回転軸２４から一定の距離をおいてサスペンション軸３６を有する。サスペンション軸３６の周囲を回転可能であるカップリング３８が、上ロープ２および下ロープ４に各々連結されている。ここでは張力が付与されたバネの形態である弾性要素４０は、フォイル１２の翼弦４２に対して平行位置になるように、アームを回転させようとする。弾性要素４０は、図示されていないアクチュエーターあるいは別の適当な装置によって代替することが可能である。
【００４０】
水流１６は、矢印Ｖｃによって示される速度および方向を有しており、フォイル１２の速度および移動方向は、図６および図７において、矢印Ｖｓによって示される。図６は、並流シチュエーションを表しており、そして、図７は、向流シチュエーションを表している。フォイル１２に向かう水流１６の結果として生じる力および方向は、図６の矢印Ｖｒ１および図７の矢印Ｖｒ２によって示される。結果として生じる水流の方向とフォイル１２の移動方向との間の相対的な角度は、図６のγ１および図７のγ２によって示される。
【００４１】
フォイル１２が迎角αでセットされる場合、リフト中心２２に関し、揚力Ｌおよび抗力Ｄが生じる。迎角αは、並流および向流レッグ１８，２０において同一あるいは異なることも可能であり、優勢な（ｐｒｅｖａｉｌｉｎｇ）コンディションに基づいて選択される。
【００４２】
ロープ２，４に沿って作用する力Ｔは、詳細な説明の全般的な部分（ｇｅｎｅｒａｌ  ｐａｒｔ）において、まとめて（ｃｏｌｌｅｃｔｉｖｅｌｙ）定義される。ロープ２，４に対して横方向に作用する横力（ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ  ｆｏｒｃｅ）Ｎの合計は、以下の式によって与えられる。
【００４３】
【数２】
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【００４４】
横力Ｎは、相当なもの（ｃｏｎｓｉｄｅｒａｂｌｅ）であり、そして、迎角αは、これを念頭において、特に制御する必要がある。力ＴおよびＮは、一目瞭然であり、図に示されていない。
【００４５】
エネルギープラント１が運転中においては、フォイル１２は、並流レッグ１８に出発する場合、図３に示されるようにパッシブ位置を取ることが可能である。したがって、それらは、エネルギープラント１を停止させることが可能である。回転ステーション８，１０の各々に配置されるスイッチ体４４は、アクティブ位置（図２参照）あるいはパッシブ位置（図３参照）を取ることが可能であり、アクティブ位置に配置されて、フォイル１２と衝突する結果、フォイル１２は、並流レッグ１８に出発する場合、アクティブ位置を取ることを確実にする。
【００４６】
フォイル１２は、水流１６と交わる（ｍｅｅｔ）ため、水流１６に対して有利な位置に向かって回転軸２４を中心として回転させられる。弾性要素４０は、アーム３２が回転軸２４を中心として回転する時に引張られる。リフト中心２２に対するサスペンション軸３６の位置は、異なる水流の速度における目的に有利な位置を、フォイル１２に取らせる。フォイル１２および上および下フォイルサスペンション２８，３０の左右対称なデザインは、両方の方向において、水流１６にフォイル１２を正確に位置合わせ（ａｌｉｇｎ）させる効果を有する。
【００４７】
フォイル１２は、並流レッグ１８に沿ってロープ２，４によって移動させられ、第２回転ステーション１０に着くと、ロープ車６の周囲を旋回する。第２回転ステーション１０は、フォイル１２と衝突するように配置される支持体４６を備えている。したがって、支持体４６は、ロープ２，４の反対側にフォイル１２を移動させる。その目的は、フォイル１２が向流レッグ２０に出発する場合、アクティブ位置を取り、そして、第１回転ステーション８に向かって移動させられることを、確実にすることである。
【００４８】
示される実施の形態のエネルギープラント１は、水流１６の向きが変わる潮汐の流れに適合されているので、スイッチ体４４は、第２回転ステーション１０に配置され、支持体４６は、第１回転ステーション８に配置される。
【００４９】
所定のロープおよび水の速度において、フォイル１２の各々は、ロープ２，４に沿った力Ｔに寄与している。したがって、例えば、ジェネレーター（不図示）に連結することによって、エネルギープラント１から、１つ以上のロープ車６にエネルギーを抽出することが可能である。
【００５０】
上述の実施の形態の全ては、本発明を説明しているが、それを制限しておらず、また、当業者は、添付の特許請求の範囲の趣旨（ｓｃｏｐｅ）から逸脱することなく、多くの代替となる実施の形態を構成することが可能である点に留意する必要がある。特許請求の範囲において、カッコ内の参照番号は、制限的に見なすべきではない。動詞「有する（ｔｏ  ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」およびそれの異なる形態での使用は、特許請求の範囲において言及されていない要素あるいはステップの存在を除外しない。要素の前の不定冠詞「ａ」あるは「ａｎ」は、前記要素の複数の存在を除外しない。
【００５１】
いくつかの特徴が相互に異なる従属項に示されている事実は、これらの特色の組合せを有利に使用することができないことを、示していない。
【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】
2018505350.tif 000009
【図６】
2018505350.tif 000010
【図７】
2018505350.tif 000011
【図８】
2018505350.tif 000012
【国際調査報告】
2018505350.tif 000013
2018505350.tif 000014
2018505350.tif 000015