(57)【要約】本発明は、水流（Ｗ）中に沈められた水力タービン（１）を含む水力発電プラントに関する。格子（６）が水力タービン（１）の近傍に配設されている。格子（６）は、格子（６）と水力タービン（１）との間の水の速度が不均一になるように、水流中の水の流れを案内するように配置される。本発明は、配電網への供給のための電気エネルギを生成する水力発電プラントの使用方法に関する。さらに、本発明は、水力発電プラントを稼働するための方法に関する。
2012500363.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水流（Ｗ）中に沈められた少なくとも一つの水力タービン（１）と、水力タービン（１）の近傍に配設された格子（６）とを含む水力発電プラントであって、
前記格子（６）は、前記格子（６）と前記水力タービン（１）との間の水の速度が不均一になるように、前記水流の流れを案内するように配置されることを特徴とする、水力発電プラント。
【請求項２】
前記水力タービン（１）の軸は、前記水流（Ｗ）に対し主として直交する方向を有し、これにより、水流と共に回転する前記水力タービン（１）の第１の半体と、前記水に抗して回転する第２の半体とを画成することを特徴とする、請求項１に記載の水力発電プラント。
【請求項３】
前記格子（６）は、前記第１の半体に到達する水の平均速度が、前記第２の半体に到達する水の平均速度よりも大きくなるように配置されることを特徴とする、請求項２に記載の水力発電プラント。
【請求項４】
前記格子（６）は、前記水力タービン（１）に到達する水の速度プロファイルが、前記第１の半体の接線方向に到達する水の最大値と、前記第２の半体の接線方向に到達する水の最小値とを有するように配置されることを特徴とする、請求項３に記載の水力発電プラント。
【請求項５】
前記格子（６）は、互いの間に間隙を形成する複数のバー（８）を含み、その長手方向の伸長部分に対して直交するバー（８）の断面が、水流がバー（８）に到達する先端部と水流がバー（８）から離れる後尾部との間の距離として定義される長さを有し、前記バー（８）はさらに、前記長さに対して直交するように測定したバー幅を有し、前記長さの方向として定義される案内方向を有し、前記格子（６）は、前記長さ、前記幅、前記案内方向、前記断面の面積および前記断面の輪郭のうちの少なくとも一つのパラメータが、少なくともいくつかのバーに対して、バー（８）ごとに変化するように、および／または前記少なくとも一つのパラメータが、一つのバー（８）の伸長部分に沿って変化するように、前記少なくとも一つのパラメータに関して変化することを特徴とする、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の水力発電プラント。
【請求項６】
前記格子は、互いの間に間隙を形成する複数のバー（８）を含み、各間隙は、間隙幅を形成し、前記間隙幅は、少なくともいくつかの間隙に対して、間隙ごとに変化し、および／または一つの間隙の伸長部分に沿って変化することを特徴とする、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の水力発電プラント。
【請求項７】
前記格子（６）は、複数のバー（８）を含み、前記バー（８）のうちの少なくともいくつかは、前記水力タービン（１）の軸を通る面に対して、他のバーとは異なる距離を有し、前記面は、前記水流（Ｗ）に対して直交し、その結果、中央に配置された前記バーが、横方向に配置されたバーよりも長い前記面までの距離を有することを特徴とする、請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の水力発電プラント。
【請求項８】
前記バー（８）の長手方向の伸長部分は、前記水力タービン（１）の軸に実質的に平行であることを特徴とする、請求項５〜請求項７のいずれか一項に記載の水力発電プラント。
【請求項９】
前記格子は、第１の組のバー（６ａ）と第２の組のバー（６ｂ）とを備え、第１の組のバー（６ａ）が、第２の組のバー（６ｂ）と交差するように配列されることを特徴とする、請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載の水力発電プラント。
【請求項１０】
前記格子（６）は、その案内特性に関して調節可能であることを特徴とする、請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載の水力発電プラント。
【請求項１１】
前記水力タービン（１）のシャフト（４）が垂直であることを特徴とする、請求項１〜請求項１０のいずれか一項に記載の水力発電プラント。
【請求項１２】
前記シャフト（４）は、水路の床の基礎（７）によって支持されており、前記格子（６）は、前記シャフト（４）と同じ基礎（７）によって支持されていることを特徴とする、請求項１１に記載の水力発電プラント。
【請求項１３】
前記水力タービンは、０．５〜５０ｒｐｍ、好ましくは、２〜２０ｒｐｍの範囲の回転のために配置されることを特徴とする、請求項１〜請求項１２のいずれか一項に記載の水力発電プラント。
【請求項１４】
前記プラントは、複数の水力タービン（１）を含み、各タービンが、それぞれ独立した格子（６）を有することを特徴とする、請求項１〜請求項１３のいずれか一項に記載の水力発電プラント。
【請求項１５】
前記プラントは、複数の水力タービン（１）を含み、格子（６）は、前記水力タービン（１）のうちの少なくともいくつかに対して共用されることを特徴とする、請求項１〜請求項１３のいずれか一項に記載の水力発電プラント。
【請求項１６】
配電網への供給のための電気エネルギを生成するための請求項１〜請求項１５のいずれか一項に記載の水力発電プラントの使用方法。
【請求項１７】
沈下式水力タービンを、水路内の水流中に沈めてさらすことと、前記水力タービンの近傍に格子を設けることとを含む、水力発電プラントを稼働する方法であって、前記格子と前記水力タービンとの間の水の速度が不均一になるように影響を及ぼすように前記格子を配置することを特徴とする、方法。
【請求項１８】
請求項１〜請求項１５のいずれか一項に記載の水力発電プラントによって実行されることを特徴とする、請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１の態様において、水流中に沈められた少なくとも一つの水力タービンと、該水力タービンの近傍に配設された格子とを含む水力発電プラントに関する。
第２の態様においては、本発明は、このような水力発電プラントの使用に関する。
【０００２】
第３の態様においては、本発明は、水路内の水流中に、沈下式水力タービンを水流に沈めてさらすことと、該水力タービンの近傍に格子を設けることとを含む、水力発電プラントを稼働させるための方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
水力発電プラントにおいては、多くの場合、水中を流れている動物の死骸、植物、ごみ等の物体が、水力タービンにたどり着くのを防ぐために、該タービンの上流に格子を設ける必要がある。それらの物体は、稼働を妨げ、該タービンを損傷させる可能性もある。
【０００４】
流水中で作動する水力タービンの場合、水から生成することのできるパワーは、多くの要因に依存する。重要な要因は、該タービンがさらされる質量流量、すなわち、水の質量と速度の積である。さらに、水流に直面する該タービンは、水に対向する面の異なる部分で、不均一に影響を受けるであろう。いくつかの部分では、発電に対する寄与は高く、他の部分ではより小さく、およびいくつかの部分では、ある種のタービンの場合には、寄与はマイナスにもなる。発電への寄与の不均一な分布は、原理的には、ほとんどの種類の水力タービンに対して存在する。しかし、これは、特に、水流の主方向に直角なシャフトを有するタービンであって、その結果、水が該タービンを半径方向に通過するタービンの場合である。このようなタービンの場合、該タービンの半分は、水流の方向に抗して回転し、こちら側では、発電への寄与はマイナスになる。
【０００５】
ほとんどの水力発電プラントは、急速な流水中で作動され、そこでは、水の実質的に垂直な落下により、高速度が得られる。その水中でのエネルギ密度は高く、その水流は、該タービンへ最適に向けられる。従って、得られる高出力は、該タービンを流れる急速な流れにおける運動エネルギに転換されたときの高レベルの位置エネルギを利用することに基づいている。
【０００６】
しかし、まだあまり活用されていない大きなエネルギ源を、静かな川、海流および潮流等のゆっくりとした流水に見出すことも可能である。ここで、その速度は、従来の水力発電プラントの場合よりもかなり低いが、水量はかなり大きい。水中の運動エネルギを表す質量×速度の積において、このような水力発電プラントにおける質量の要因は、従来のプラントよりもかなり大きく占めている。速度は小さいため、速度の変化が、水の運動エネルギにかなりの影響を及ぼす可能性がある。
【０００７】
そのため、上述した発電への寄与の不均一な分布という結果は、これらの種類のプラントに注目するのに重要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、水力タービンにおける発電への寄与の不均一な分布を考慮して、水力発電プラントにおける該タービンの出力を最適化することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の目的は、本発明の第１の態様に従って、冒頭で明確に述べられている種類の水力発電プラントが、格子と水力タービンとの間の水の速度が不均一になるように、水流中の水の流れを案内するための格子が配置されるという、特定の特徴を含むという点において実現される。
【００１０】
本発明は、特に、限定するものではないが、水流の主方向と直角な軸を有する水力タービン、および水の速度が比較的低いところでの用途を対象とする。
該タービンの上流のどのような格子も、当然、理論的には、水流の速度プロファイルに何らかの影響を及ぼすであろう。格子のバーは、局所的に乱流を生成して、主流方向の速度に影響を及ぼす可能性がある。従って、微小レベルでは、水辺の速度プロファイルの小規模な変動がある可能性がある。しかし、本出願における不均一は、マクロレベルでの上述した小規模の変動に関連していると定義される。
【００１１】
厳密に均一な速度プロファイルからのずれも、水路の形状または底までの距離等の外部条件によって生じる可能性がある。そのような外部条件の結果としてのずれは、本出願の意味では、不均一な速度を表さない。
【００１２】
このようにして、水流を案内するような格子を配置することにより、水が、発電への寄与がより高い部分で、より高速を有し、および水が、該寄与がより低いかまたはマイナスである該タービンの部分で、より低速を有するように水を案内することができる。これにより、該タービンの総出力は増加し、およびその結果として、プラントの全体的な効率は、それに応じて高くなるであろう。
【００１３】
水流を該タービンへ向かって案内するには、この課題を実行する構成要素が必要である。このことは、該プラントのための総投資コストを増加させる。しかし、この目的のための格子を用いることにより、該格子は、ほとんどの場合、一般的な目的のために存在する必要があるため、余計なコストはごくわずかである。それによって、該格子は、二つの異なる機能を果たすため、本発明によるプラントは、費用対効果がよい。
【００１４】
本発明の水力発電プラントの好適な実施形態によれば、該水力タービンの軸は、水流に対して主に直交する方向を有し、それによって、水と共に回転する水力タービンの第１の半体（ハーフもしくは画分）と、水に抗して回転する第２の半体とを画成する。
【００１５】
この種のタービンは、発電に対して逆に寄与する部分を有するため、速度分布に影響を及ぼすという効果は、特に、それらの種類については関心の的になる。
さらに好適な実施形態によれば、該格子は、該第１の半体に到達する水の平均速度が、第２の半体に到達する水の平均速度よりも高くなるように配置される。
【００１６】
これにより、該タービンのアクティブな半体、すなわち、水と共に回転する該半体は、発電量が増大し、それに対して、第２の半体のマイナスの効果は低減される。
さらなる好適な実施形態によれば、該格子は、該水力タービンに到達する水の速度プロファイルが、前記第１の半体の接線方向に到達する水の最大値と、前記第２の半体の接線方向に到達する水の最小値とを有するように配置される。
【００１７】
該タービンの第1の半体の接線方向、すなわち、横方向の最も外側に到達する水は、発電に対して最高の寄与を有する。そのため、この領域で最大速度を有することが、特に有利である。それに対応して、このことは、反対側の横方向側部での破断効果を最小限にするため、この側部で、可能な限りの低速を有することが有利である。
【００１８】
さらに好適な実施形態によれば、該格子は、互いの間に間隙を形成する複数のバーを含み、その長手方向の伸長部分に対して垂直なバーの断面が、水流が該バーに到達する先端部と水流が該バーから離れる後尾部との間の距離として定義される長さを有し、該バーはさらに、前記長さに対して直交する方向に測定されたバー幅を有し、および前記長さの方向として定義される案内方向を有し、該格子は、前記長さ、前記幅、前記案内方向、前記断面の面積および前記断面の輪郭のうちの少なくとも一つのパラメータが、少なくともいくつかのバーに対して、一つのバーから別のバーへ変化するように、および／または前記少なくとも一つのパラメータが、一つのバーの伸長部分に沿って変化するように、前記少なくとも一つのパラメータに関して変化する。
【００１９】
複数のバーの形態をとる格子は、該タービンを物体から保護するための保護シールドとしての機能、および特に、所要の案内が、通常のように、一次元である場合に、水流を案内する機能に関して有利である。
【００２０】
従って、該案内は、該格子の設計に関して採られる様々な方策によって実現することができる。多くの場合、該案内効果は、該パラメータのうちの一つだけを変化させることによって実現され、他の場合においては、二つ以上の変化が適切である。該タービンのサイズ、水流の一般速度、該プラントの位置およびその他の条件ならびにコストの検討は、該パラメータをどの範囲でどの程度変化させるべきかを選択する際に考慮すべきである。ほとんどの用途において、該案内方向は、異なるバーに対して異なるように変化させることが有効かつ有利である。
【００２１】
さらに好適な実施形態によれば、該格子は、互いの間に間隙を形成する複数のバーを含み、各間隙は間隙幅を形成し、および該間隙幅は、少なくともいくつかの間隙に対して、間隙ごとに変化し、および／または一つの間隙の伸長部分に沿って変化する。
【００２２】
これらの方法のうちのいずれかまたは両方で、該間隙を変化させることは、水流を所望の速度プロファイルに有効に案内することができる代替例でもある。
さらに好適な実施形態によれば、該格子は、複数のバーを含み、該バーのうちの少なくともいくつかは、該水力タービンの軸を通る面に対して、他のバーとは異なる距離を有し、該面は、水流とは直交しており、その結果、中央に配置されたバーは、横方向に配置されたバーよりも長い前記面までの距離を有する。これにより、タービン軸から見て、概して凹状の格子が形成される。該格子の保護効果は、それによって該タービンが包囲されるため、向上する。異なるバー間の距離の違いも、水流の速度プロファイルに影響を及ぼすのに用いることのできるパラメータである。
【００２３】
さらに好適な実施形態によれば、該バーの長手方向の伸長部分は、該水力タービンの軸に実質的に平行である。
該バーのこの方向性によって、該格子は、不均一な速度プロファイルが、発電を最適化するのに有用である方向に一致する方向での案内を実行するように適合されることになる。
【００２４】
さらに好適な実施形態によれば、該格子は、第１の組のバーが、第２の組のバーに交差するように配列された、バーの第１の組と、該バーの第２の組とを有する。
この実施形態は、不均一な速度分布が、二次元において好ましい場合に適している。そのような格子も、そうでなければ該格子を通過する可能性のある薄いが細長い物体から、該タービンを保護する。
【００２５】
さらに好適な実施形態によれば、該格子は、その案内特性に関して調節可能である。
このような実施形態は、より複雑になり、またそれによってコストがかかるが、特定の用途に対しては有用となり、および該タービンの効率の増加によるコスト増を相殺する。これは、外部条件が変化、例えば、水流の通常速度の変化を受ける箇所に該タービンが配設される場合に可能性がある。
【００２６】
さらに好適な実施形態によれば、該水力タービンのシャフトは垂直である。
これにより、頑丈なプラントをもたらし、また、該タービンは、据え付けるのが容易になる。また、垂直な構成は、ほとんどの場合に、所望の速度プロファイルを簡単な方法で実現できるように、案内格子と協働するのが適切である。
【００２７】
さらに好適な実施形態によれば、該シャフトは、水路の床の基礎によって支持されており、また、該格子は、該シャフトと同じ基礎によって支持される。
底部の床に該タービンを据え付けることは、頑丈、堅固かつ単純な構造につながる。該格子に対しても同じ基礎を用いることにより、該格子はしっかりと据え付けられることになり、および該タービンと格子との関係は、確実に維持される。
【００２８】
さらに好適な実施形態によれば、該水力タービンは、０．５〜５０ｒｐｍの回転のために配置される。
速度分布の条件は、比較的遅く回転するタービンにとっては重要であるため、本発明は、この範囲の回転のタービンに対して特に有用である。ほとんどの場合、回転数は２〜20ｒｐｍの範囲である。
【００２９】
さらに好適な実施形態によれば、該プラントは、複数の水力タービンを含み、各タービンは、それぞれ独立した格子を有する。これにより、速度分布を該タービンの各々に対して最適化して、該プラント全体として最適な効率を得ることができる。この配置により、各格子を、該タービンの相対位置と、それぞれのタービンのサイズとを考慮して、それぞれのタービンのために個別に調整することができる。
【００３０】
さらに好適な実施形態によれば、該プラントは、複数の水力タービンを含み、格子は、該タービンのうちの少なくともいくつかに対して共用される。
いくつかの用途においては、十分な速度分布は、一つだけの格子を有する該複数のタービンの場合に実現することができる。このことは、該プラントを簡素化し、および該格子のための設置コストを下げる。
【００３１】
本発明の水力発電プラントの上記の好適な実施形態は、請求項１に従属する請求項に記載されている。
本発明の第２の態様において、本発明の目的は、水力発電プラントが、配電網への供給のための電気エネルギを生成するために用いられるという点において達成される。
【００３２】
本発明の第３の態様においては、本発明の目的は、冒頭で明確に述べられている種類の水力発電プラントを稼働するための方法が、該格子が、該格子と水力タービンとの間の水の速度が不均一になるように影響を及ぼすように配置されるという特定の方策を含むという点において実現される。
【００３３】
本発明の方法の好適な実施形態によれば、本発明による水力発電プラント、特に、本発明の好適な実施形態のうちのいずれかによる水力発電プラントによって、本発明の目的が果たされる。
【００３４】
本発明の使用および本発明の方法により、本発明の水力発電プラントおよび本発明の好適な実施形態によって得られる効果、および上述されている効果に対応した効果が得られる。
【００３５】
本発明を、本発明の実施形態に関する以下の詳細な説明により、および添付図面を参照して、さらに説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第１の実施形態による水力発電プラントの平面図である。
【図２】図１のプラントの側面図である。
【図３】図１の詳細の平面図である。
【図４】図３と同様の平面図で、図３の詳細の代替的な実施形態を示す。
【図５】図３と同様の平面図で、図３の詳細の代替的な実施形態を示す。
【図６】図３と同様の平面図で、図３の詳細の代替的な実施形態を示す。
【図７】図３と同様の平面図で、図３の詳細の代替的な実施形態を示す。
【図８】本発明の追加的な実施形態による水力発電プラントの平面図である。
【図９】図８の詳細の側面図である。
【図１０】本発明のさらに追加的な実施形態による水力発電プラントの平面図である。
【図１１】本発明のさらに追加的な実施形態による水力発電プラントの平面図である。
【図１２】本発明のさらに追加的な実施形態による水力発電プラントの平面図である。
【図１３】さらに追加的な実施形態による格子におけるバーの側面図である。
【図１４】さらに追加的な実施形態による格子におけるバーの説明図である。
【図１５】さらに追加的な実施形態による格子におけるバーの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
図１は、水力発電プラントを概略的に示す平面図である。該プラントは、図に示すような一つだけの水力タービン１、または、複数のタービンから成る。タービン１は、矢印Ｗで示す水流中に配置されている。該タービンは、該水流に対して主に直交する軸を有し、図示の実施形態において、垂直に据え付けられている。該タービンは、そのタービン軸と平行に伸びている三つの羽根２を有し、羽根２は、アーム３を介してタービンシャフト４に接続されている。シャフト４の底部端は、発電機５と接続されている。タービン１の上流には、水と共に流れている物体が該タービンに到達するのを防ぐために、垂直バー８を有する格子６が設けられている。矢印で示すように、該タービンは、羽根２の形状の結果として、反時計回りに回転する。
【００３８】
格子６は、該格子を通り抜ける水を、トルクを生じる該タービンの半体、すなわち、図の左側へ向けるように設計されている。このことは、この部分に、高速Ｖ１の水をもたらし、また、該タービンの他方の半体に、すなわち、図の右側に低速Ｖ２の水をもたらす。以下においては、これらの両サイドを、それぞれ、供給側および消費側と呼ぶことにする。
【００３９】
ブレードで生成されたトルクは、速度の増加に伴って増加する。それに伴って、均一な速度で、通常のプラントにおいて生じる速度Ｖ０よりも高い速度Ｖ１で、該供給側で生成されたトルクが増加することになる。それに対応して、Ｖ０よりも低い速度Ｖ２を伴う該消費側の制動トルクは、従来のプラントと比較して低下することになる。これら二つの効果は、結局、該タービンによって生成される高出力につながる。
【００４０】
図１のプラントを側方から見た図２において、垂直に据え付けられたタービン１は、水路の床の基礎７によって支持されていることは図を見て分かる。格子６は、同じ基礎７の上に取付けられている。
【００４１】
図１および図２に示されているタービン１は、主に、遅い回転、典型的には、約１０ｒｐｍの回転に適合されている。該タービンは、川および海の水流での配置に適している。該タービンの寸法は、極めて大きくすることができ、またそれに伴って、数十メートルの直径を有することが可能である。
【００４２】
図１には、該格子が、単に概略的に図示されている。格子６と該タービンとの間で、一定の速度分布を実現するための該格子の配列は、様々な方法で構成することができる。図３〜図７は、いくつかの代替例を示す。
【００４３】
図３において、格子６の各バー８は、実質的に同じ断面を有する。各バーは、流動力学的に適合された細長い形状を有し、および該断面の長さを表すコードを画成し、また、バー断面の方向も示す。
【００４４】
案内の効果は、該格子の前の水流方向Ｗに対する各バー８の角度が変わることで実現される。左側のバーにおいては、該コードは、水流方向Ｗと平行になっている。さらに、右側では、該コードは、水流方向Ｗに対してある角度を形成しており、その角度は、該バーが配置されている図の右側へ行くほど増加する。これにより、該格子の下流の水の速度は、図１に図示されていることに対応して、左側で大きく、右側で小さくなる。
【００４５】
図４は、該格子の下流で、不均一な水流速度を実現するための格子設計の代替的な実施形態を示す。この実施形態において、該バーのコード長は変化し、それに対して、幅、角度、および該バー間の間隙は一定である。
【００４６】
図５において、該バーの幅は変化し、それに対して、コード長および角度は一定である。
図６においては、該バーの反りは、各バーの輪郭が、異なる非対称性を有するように変化する。コード長および角度は一定である。
【００４７】
図７においては、該バー間の間隙が変化し、それに対して、断面は、全てのバーで、実質的に同じである。
図３〜図７に示されている、不均一な速度分布を実現するための実施形態は、互いに組み合わせることができることを理解すべきである。
【００４８】
本発明は、水流に垂直な軸を有するタービンに特に注目しているが、本発明は、他の種類のタービンにも適用することができる。図８は、その軸が水流Ｗと平行になっている軸流タービンを示す。格子６は、互いに交差するバー群６ａ、６ｂの二つの組から成る。該バーの各組は、両側部での速度Ｖ１はより高く、および中間部での速度Ｖ２はより低いように、水流を案内する。それによって、各ブレード１２の外側部は、増加したトルクを生成し、および内側部は、低下したトルクを生成することになる。しかし、該タービンに関する総トルクは増加する。
【００４９】
図９は、水流方向で見た格子を示す。これらのバーは、必ずしも互いに直角に交差する必要はない。該格子は、この場合、一つだけのバーの組から成ることができるのは当然であるが、このことは、トルク増大効果を弱めることになる。
【００５０】
図８および図９における実施形態と同様の二つのバーの組を有する格子は、図１および図２に示す種類のタービンと共に用いることもできる。このことは、川における水流の速度が、底までの距離によって変化する適用例における実施形態にとって、関心の的になるであろう。その場合、垂直方向寸法において、より均一な速度分布を生成するために、より均一な速度差を生成するため、この速度差を少なくするように、一つのバーの組を用いることができる。図１に示すような水平方向寸法に、不均一な速度分布を生じるには、他のバーの組が用いられる。
【００５１】
図１０は、タービン１が、潮水のある海に設けられる場合の実施形態を示し、その潮流は、それぞれ、満ち潮ＷＦおよび引き潮ＷＥである場合、逆方向となる。このため、タービン１の両側に格子６ｃ、６ｄが設けられている。満潮時には、格子６ｃが作用して、図１に関連して説明したことに対応する速度分布に向けて水流を案内する。引き潮時には、格子６ｄが作用し、その時点で供給側になっている右側で速度が最高になるように、水流を案内する。
【００５２】
図１１は、水力発電プラントが、複数のタービン１を有する実施形態を示す。この場合、各タービン１は、それ自体の独立した格子６を有する。
図１２は、水力発電プラントにおける二つのタービン１が、共通の格子６を有する実施形態を示す。この場合、左側のタービンは、時計回りに回転し、右側のタービンは、反時計回りに回転する。格子６は、中間部で速度Ｖ１がより高く、かつ各タービン１の外側で速度Ｖ２がより低くなるように水流を案内するために配列されている。これにより、各タービンは、その供給側で高速を、その消費側で低速を有することになる。
【００５３】
図１３は、格子の一つのバー８を示し、該バーは、基礎７に支承されて回動可能になっている。これにより、該バーは、その長手方向軸の周りに回転させることができ、それによって、水流方向に対する角度を調節することができる。
【００５４】
図１４は、該バーの一端部における輪郭Ａが、反対側の端部における輪郭１３とは別の方向を有するようにねじれているバー８を示す。
図１５は、一端部における断面Ｃが、反対側の端部における断面Ｄよりも大きくなるような可変断面積を有するバー８を示す。
【００５５】
図１４および図１５と同様の構成により、該バーの方向に沿って、すなわち、図３〜図７に関連する実施形態によって実現される速度分布に直交するように、不均一な速度分布を実現することができる。
【００５６】
図３〜図７のいずれかによる構成と、図１４または図１５の構成を組み合わせることにより、２次元速度分布を実現することができる。
【図１】
2012500363.tif 000003
【図２】
2012500363.tif 000004
【図３】
2012500363.tif 000005
【図４】
2012500363.tif 000006
【図５】
2012500363.tif 000007
【図６】
2012500363.tif 000008
【図７】
2012500363.tif 000009
【図８】
2012500363.tif 000010
【図９】
2012500363.tif 000011
【図１０】
2012500363.tif 000012
【図１１】
2012500363.tif 000013
【図１２】
2012500363.tif 000014
【図１３】
2012500363.tif 000015
【図１４】
2012500363.tif 000016
【図１５】
2012500363.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成22年8月31日(2010.8.31)
【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】
０．５〜５０ｒｐｍの範囲の回転のために、水流（Ｗ）中に沈められた少なくとも一つの水力タービン（１）と、水中を流れている動物の死骸、植物、ごみ等の物体が、水力タービンにたどり着くことを防ぐために、水力タービン（１）の近傍に配設された格子（６）とを含む水力発電プラントであって、
前記格子（６）は、前記格子（６）と前記水力タービン（１）との間の水の速度が不均一になるように、前記水流の流れを案内するように配置され、
前記格子（６）は、第１の半体に到達する水の平均速度が、第２の半体に到達する水の平均速度よりも大きくなるように配置され、
前記格子（６）は、前記水力タービン（１）に到達する水の速度プロファイルが、前記第１の半体の接線方向に到達する水の最大値と、前記第２の半体の接線方向に到達する水の最小値とを有するように配置されることを特徴とする、水力発電プラント。
【請求項２】
前記水力タービン（１）の軸は、前記水流（Ｗ）に対し主として直交する方向を有し、これにより、水流と共に回転する前記水力タービン（１）の第１の半体と、前記水に抗して回転する第２の半体とを画成することを特徴とする、請求項１に記載の水力発電プラント。
【請求項３】
前記格子（６）は、互いの間に間隙を形成する複数のバー（８）を含み、その長手方向の伸長部分に対して直交するバー（８）の断面が、水流がバー（８）に到達する先端部と水流がバー（８）から離れる後尾部との間の距離として定義される長さを有し、前記バー（８）はさらに、前記長さに対して直交するように測定したバー幅を有し、前記長さの方向として定義される案内方向を有し、前記格子（６）は、前記長さ、前記幅、前記案内方向、前記断面の面積および前記断面の輪郭のうちの少なくとも一つのパラメータが、少なくともいくつかのバーに対して、バー（８）ごとに変化するように、および／または前記少なくとも一つのパラメータが、一つのバー（８）の伸長部分に沿って変化するように、前記少なくとも一つのパラメータに関して変化することを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の水力発電プラント。
【請求項４】
前記格子は、互いの間に間隙を形成する複数のバー（８）を含み、各間隙は、間隙幅を形成し、前記間隙幅は、少なくともいくつかの間隙に対して、間隙ごとに変化し、および／または一つの間隙の伸長部分に沿って変化することを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の水力発電プラント。
【請求項５】
前記格子（６）は、複数のバー（８）を含み、前記バー（８）のうちの少なくともいくつかは、前記水力タービン（１）の軸を通る面に対して、他のバーとは異なる距離を有し、前記面は、前記水流（Ｗ）に対して直交し、その結果、中央に配置された前記バーが、横方向に配置されたバーよりも長い前記面までの距離を有することを特徴とする、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の水力発電プラント。
【請求項６】
前記バー（８）の長手方向の伸長部分は、前記水力タービン（１）の軸に実質的に平行であることを特徴とする、請求項３〜請求項５のいずれか一項に記載の水力発電プラント。
【請求項７】
前記格子は、第１の組のバー（６ａ）と第２の組のバー（６ｂ）とを備え、第１の組のバー（６ａ）が、第２の組のバー（６ｂ）と交差するように配列されることを特徴とする、請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の水力発電プラント。
【請求項８】
前記格子（６）は、その案内特性に関して調節可能であることを特徴とする、請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の水力発電プラント。
【請求項９】
前記水力タービン（１）のシャフト（４）が垂直であることを特徴とする、請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載の水力発電プラント。
【請求項１０】
前記シャフト（４）は、水路の床の基礎（７）によって支持されており、前記格子（６）は、前記シャフト（４）と同じ基礎（７）によって支持されていることを特徴とする、請求項９に記載の水力発電プラント。
【請求項１１】
前記水力タービンは、２〜２０ｒｐｍの範囲の回転のために配置されることを特徴とする、請求項１〜請求項１０のいずれか一項に記載の水力発電プラント。
【請求項１２】
前記プラントは、複数の水力タービン（１）を含み、各タービンが、それぞれ独立した格子（６）を有することを特徴とする、請求項１〜請求項１１のいずれか一項に記載の水力発電プラント。
【請求項１３】
前記プラントは、複数の水力タービン（１）を含み、格子（６）は、前記水力タービン（１）のうちの少なくともいくつかに対して共用されることを特徴とする、請求項１〜請求項１１のいずれか一項に記載の水力発電プラント。
【請求項１４】
配電網への供給のための電気エネルギを生成するための請求項１〜請求項１３のいずれか一項に記載の水力発電プラントの使用方法。
【請求項１５】
沈下式水力タービンを、０．５〜５０ｒｐｍの範囲の回転の回転のために、水路内の水中に沈めてさらすことと、水中を流れている動物の死骸、植物、ごみ等の物体が、水力タービンにたどり着くことを防ぐために、前記水力タービンの近傍に格子を設けることとを含む、水力発電プラントを稼働する方法であって、前記格子と前記水力タービンとの間の水の速度が不均一になるように影響を及ぼすように前記格子を配置し、さらに、第１の半体に到達する水の平均速度が、第２の半体に到達する水の平均速度よりも大きくなるように、かつ、前記水力タービン（１）に到達する水の速度プロファイルが、前記第１の半体の接線方向に到達する水の最大値と、前記第２の半体の接線方向に到達する水の最小値とを有するように、前記格子を配置することを特徴とする、方法。
【請求項１６】
請求項１〜請求項１３のいずれか一項に記載の水力発電プラントによって実行されることを特徴とする、請求項１５に記載の方法。
【国際調査報告】
2012500363.tif 000018
2012500363.tif 000019
2012500363.tif 000020
2012500363.tif 000021
2012500363.tif 000022