(57)【要約】  本発明は、ポンプ又は流量調整器として選択的に作用するように構成される流量制御器（１）に関する。流量制御器は、流体用の入口（２）と、流体用の出口（３）と、入口（２）と出口（３）との間に配置されるとともに、流量制御器（１）を通じて流体を入口（２）から出口（３）へ送出するように構成されるポンプアセンブリ（１０）と、入口（２）と出口（３）との間に配置される水力発電アセンブリ（２０）であって、水力発電アセンブリ（２０）は、流体が流量制御器（１）を通じて入口（２）から出口（３）へ流れることができるようにするとともに流量制御器（１）を通じて流れる流体の流動エネルギーを電気に変換するように構成される、水力発電アセンブリ（２０）と、流量制御器（１）を送出モード又は発電モードに選択的に設定するように構成されるモードコントローラ（３０）であって、送出モードに設定されると、モードコントローラ（３０）は、水力発電アセンブリ（２０）を停止してポンプアセンブリ（１０）を作動させるように構成され、発電モードに設定されると、モードコントローラ（３０）は、ポンプアセンブリ（１０）を停止して水力発電アセンブリ（２０）を作動させるように構成される、モードコントローラ（３０）と、を備える。
2020502411.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のリザーバから第２のリザーバへの流体の輸送のためにポンプとして又は流量調整器として選択的に作用するように構成される流量制御器（１）であって、
前記第１のリザーバに接続可能な入口（２）と、
前記第２のリザーバに接続可能な出口（３）と、
前記入口（２）と前記出口（３）との間に配置されるとともに、前記流量制御器（１）を通じて流体を前記入口（２）から前記出口（３）へ送出することにより流体を前記第１のリザーバから前記第２のリザーバへ輸送するように構成されるポンプアセンブリ（１０）と、
前記入口（２）と前記出口（３）との間に配置される流量調整アセンブリ（２０）であって、前記流量調整アセンブリ（２０）は、流体が前記流量制御器（１）を通じて前記入口（２）から前記出口（３）へ流れることができるようにすることにより流体を前記第１のリザーバから前記第２のリザーバへ輸送するように構成され、前記流量調整アセンブリ（２０）は、発電モード及び流量減少モードに選択的に設定されるように構成され、前記発電モードに設定されると、前記流量調整アセンブリ（２０）は、前記流量制御器（１）を通じて流れる流体の流動エネルギーを電気に変換することによって電気を生成するように構成され、前記流量減少モードに設定されると、前記流量調整アセンブリ（２０）は、前記流量制御器（１）を通じて流れる流体の流れを減速させるように構成される、流量調整アセンブリ（２０）と、
前記流量制御器（１）を送出モード、前記発電モード、又は、前記流量減少モードに選択的に設定するように構成されるモードコントローラ（３０）であって、前記モードコントローラは、前記入口（２）の流体と前記出口（３）の流体との間の圧力差を示す信号に基づいて前記流量制御器（１）を前記送出モード、前記発電モード、又は、前記流量減少モードに設定するように構成される、モードコントローラ（３０）と、
を備え、
前記ポンプアセンブリ（１０）を通じた流体の流れ方向と前記流量調整アセンブリ（２０）を通じた流体の流れ方向とが同じである、流量制御器（１）。
【請求項２】
前記モードコントローラ（３０）は、前記入口（２）における流体の圧力が前記出口（３）における圧力に等しいかそれよりも低いことを前記信号が示す場合、前記流量制御器（１）を前記送出モードに設定するように構成される、請求項１に記載の流量制御器（１）。
【請求項３】
前記モードコントローラ（３０）は、前記入口（２）における流体の圧力が前記出口（３）における圧力よりも高いことを前記信号が示す場合、前記流量制御器（１）を前記発電モード又は前記流量減少モードに設定するように構成される、請求項１又は２に記載の流量制御器（１）。
【請求項４】
前記流量制御器（１）を通過する流体の流量を測定するように構成される流体流量計を更に備え、前記モードコントローラ（３０）は、前記流量制御器（１）を通過する流体の測定された流量が所定の閾値を上回ると、前記流量制御器（１）を前記流量減少モードに設定するように構成される、請求項３に記載の流量制御器（１）。
【請求項５】
ホイール（５０）を更に備え、前記ホイール（５０）は、前記流量制御器（１）が前記送出モードに設定されるときにポンプ作用をもたらすべく前記ポンプアセンブリ（１０）のポンプホイール（１４）として選択的に動作可能であり、前記流量制御器（１）が前記発電モードに設定されるときに水力発電をもたらすべく前記流量調整アセンブリ（２０）のタービンホイール（２４）として選択的に動作可能であり、又は、前記流量制御器（１）が前記流量減少モードに設定されるときに前記流量制御器（１）を通じて流れる流体に減速力を与えるべく前記流量調整アセンブリ（２０）の流れ減速手段として選択的に動作可能である、請求項１から４のいずれか一項に記載の流量制御器（１）。
【請求項６】
前記流量制御器が前記発電モード又は前記流量減少モードに設定されると、前記モードコントローラ（３０）は、前記ポンプアセンブリ（１０）を停止させて前記流量調整アセンブリ（２０）を作動させるように構成される、請求項１から５のいずれか一項に記載の流量制御器（１）。
【請求項７】
前記流量制御器（１）が前記送出モードに設定されると、前記モードコントローラ（３０）は、前記流量調整アセンブリ（２０）を停止させて前記ポンプアセンブリ（１０）を作動させるように構成される、請求項１から６のいずれか一項に記載の流量制御器（１）。
【請求項８】
前記流量調整アセンブリ（２０）が発電機（２２）を更に備え、前記ポンプアセンブリ（１０）が電気モータ（１２）を更に備え、前記電気モータ（１２）及び前記発電機（２２）は、前記流量制御器が前記送出モード又は前記流量減少モードに設定されるときに前記電気モータ（１２）として作用するとともに前記流量制御器が前記発電モードに設定されるときに前記発電機（２２）として作用するように構成される同じユニットである、請求項１から７のいずれか一項に記載の流量制御器。
【請求項９】
前記発電機（２２）により生成される電気を蓄えるように構成されるバッテリ（４０）を更に備え、前記電気モータ（１２）は、前記バッテリ（４０）に蓄えられる電気により少なくとも部分的に給電されるように構成される、請求項８に記載の流量制御器。
【請求項１０】
第１のリザーバから第２のリザーバへの流体の輸送のためにポンプとして又は流量調整器として選択的に作用するように構成される流量制御器（１）であって、
前記第１のリザーバに接続可能な入口（２）と、
前記第２のリザーバに接続可能な出口（３）と、
前記入口（２）と前記出口（３）との間に配置されるとともに、前記流量制御器（１）を通じて流体を前記入口（２）から前記出口（３）へ送出することにより流体を前記第１のリザーバから前記第２のリザーバへ輸送するように構成されるポンプアセンブリ（１０）と、
前記入口（２）と前記出口（３）との間に配置される水力発電アセンブリ（２０）であって、前記水力発電アセンブリ（２０）は、流体が前記流量制御器（１）を通じて前記入口（２）から前記出口（３）へ流れることができるようにすることにより流体を前記第１のリザーバから前記第２のリザーバへ輸送するとともに、前記流量制御器（１）を通じて流れる流体の流動エネルギーを電気に変換することによって電気を生成するように構成される、水力発電アセンブリ（２０）と、
前記流量制御器（１）を送出モード又は発電モードに選択的に設定するように構成されるモードコントローラ（３０）と、
を備え、
前記送出モードに設定されると、前記モードコントローラ（３０）は、前記水力発電アセンブリ（２０）を停止して前記ポンプアセンブリ（１０）を作動させるように構成され、
前記発電モードに設定されると、前記モードコントローラ（３０）は、前記ポンプアセンブリ（１０）を停止して前記水力発電アセンブリ（２０）を作動させるように構成され、
前記モードコントローラ（３０）は、前記入口（２）の流体と前記出口（３）の流体との間の圧力差を示す信号に基づいて前記流量制御器（１）を前記送出モード又は前記発電モードに設定するように構成され、
前記流量制御器がホイール（５０）を更に備え、前記ホイール（５０）は、前記流量制御器が前記送出モードに設定されるときにポンプ作用をもたらすべく前記ポンプアセンブリ（１０）のポンプホイール（１４）として選択的に動作可能であり、前記流量制御器が前記発電モードに設定されるときに水力発電をもたらすべく前記水力発電アセンブリ（２０）のタービンホイール（２４）として選択的に動作可能であり、
前記ポンプアセンブリ（１０）を通じた流体の流れ方向と前記水力発電アセンブリ（２０）を通じた流体の流れ方向とが同じである、流量制御器（１）。
【請求項１１】
前記モードコントローラ（３０）は、前記入口（２）における流体の圧力が前記出口（３）における圧力に等しいかそれよりも低いことを前記信号が示す場合、前記流量制御器（１）を前記送出モードに設定するように構成される、請求項１０に記載の流量制御器。
【請求項１２】
前記モードコントローラ（３０）は、前記入口（２）における流体の圧力が前記出口（３）における圧力よりも高いことを前記信号が示す場合、前記流量制御器（１）を前記発電モードに設定するように構成される、請求項１０又は１１に記載の流量制御器。
【請求項１３】
前記流量調整アセンブリ（２０）により生成される電気を蓄えるように構成されるバッテリ（４０）を更に備える、請求項１０から１２のいずれか一項に記載の流量制御器。
【請求項１４】
前記ポンプアセンブリ（１０）が電気モータ（１２）を更に備え、前記電気モータ（１２）は、前記バッテリ（４０）に蓄えられる電気により少なくとも部分的に給電されるように構成される、請求項１３に記載の流量制御器。
【請求項１５】
前記流量調整アセンブリ（２０）が前記タービンホイール（２４）に接続されるように構成される発電機（２２）を更に備え、前記ポンプアセンブリ（１０）が電気モータ（１２）を更に備え、前記電気モータ（１２）及び前記発電機（２２）は、前記流量制御器が前記送出モードに設定されるときに前記電気モータ（１２）として作用するとともに前記流量制御器が前記発電モードに設定されるときに前記発電機（２２）として作用するように構成される同じユニットである、請求項１０から１４のいずれか一項に記載の流量制御器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体の第１のリザーバと第２のリザーバとの間で流体の流量を制御するための流量制御器に関する。
【背景技術】
【０００２】
流体が流体の第１のリザーバから流体の第２のリザーバへと移されるようになっている多くの用途が存在する。この移動は、特に第１のリザーバと第２のリザーバとの間の差圧が変化する場合に厄介な場合がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、前述の問題の少なくとも一部を解決することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
第１の態様によれば、第１のリザーバから第２のリザーバへの流体の輸送のためにポンプ又は流量調整器として選択的に作用するように構成される流量制御器が提供される。流量制御器は、第１のリザーバに接続可能な入口と、第２のリザーバに接続可能な出口と、入口と出口との間に配置されるとともに、流量制御器を通じて流体を入口から出口へ送出することにより流体を第１のリザーバから第２のリザーバへ輸送するように構成されるポンプアセンブリと、入口と出口との間に配置される流量調整アセンブリであって、流量調整アセンブリは、流体が流量制御器を通じて入口から出口へ流れることができるようにすることにより流体を第１のリザーバから第２のリザーバへ輸送するとともに流量制御器を通じて流れる流体の流動エネルギーを電気に変換することによって電気を生成するように構成される、流量調整アセンブリと、流量制御器を送出モード又は発電モードに選択的に設定するように構成されるモードコントローラであって、送出モードに設定されると、モードコントローラは、流量調整アセンブリを停止してポンプアセンブリを作動させるように構成され、発電モードに設定されると、モードコントローラは、ポンプアセンブリを停止して流量調整アセンブリを作動させるように構成され、モードコントローラは、入口の流体と出口の流体との間の圧力差を示す信号に基づいて流量制御器を送出モード又は発電モードに設定するように構成される、モードコントローラとを備え、流量制御器がホイールを更に備え、ホイールは、流量制御器が送出モードに設定されるときにポンプ作用をもたらすべくポンプアセンブリのポンプホイールとして選択的に動作可能であり、流量制御器が発電モードに設定されるときに水力発電をもたらすべく流量調整アセンブリのタービンホイールとして選択的に動作可能であり、ポンプアセンブリを通じた流体の流れ方向と流量調整アセンブリを通じた流体の流れ方向とが同じである。
【０００５】
「ポンプ又は流量調整器として選択的に作用する」という表現は、流量制御器がある時点ではポンプとして作用するとともに他の時点では流量調整器として作用するとして解釈されるべきである。更に、「流量制御器を送出モード又は発電モードに選択的に設定する」という表現は、流量制御器がある時点では送出モードに設定されるとともに他の時点では発電モードに設定されるとして解釈されるべきである。
【０００６】
「ポンプ」という用語は、ポンプが能動的な送出状態にあるときに制御された態様でポンプを通じて流体を送出できるようにするべく構成される装置として解釈されるべきである。「制御された態様で」という表現では、ポンプが該ポンプによって送出されている流体の流量を調整できることが含まれる。
【０００７】
「ポンプアセンブリ」という用語は、ポンプアセンブリが作動状態にあるときに制御された態様で流量調整器を通じて流体を送出できるようにするべく共に構成されるユニットのアセンブリとして解釈されるべきである。ポンプアセンブリが送出モードにあると、ホイール（又はインペラ）を異なる周波数で駆動することによって流量制御器を通過する流量を調整できる。異なる所定の周波数は、流量制御器を通過する異なる流量に対応する。
【０００８】
「流量調整アセンブリ」という用語は、流量調整アセンブリが作動状態にあるときに制御された態様で流体が流量調整アセンブリを通じて流れることができるようにするべく共に構成されるユニットのアセンブリとして解釈されるべきである。更に、流量調整アセンブリは、該流量調整アセンブリを通過する流体の流量を制御できるようになっていてもよい。したがって、流量調整アセンブリは、それを通過する流体の流量を調整するようになっていてよい。
【０００９】
「流体」という用語は、任意の液体物質として解釈されるべきである。非限定的な実施形態によれば、流体が水を含む。しかしながら、他の実施形態によれば、他の流体が使用されてもよい。幾つかの非限定的な例は、アンモニア、油、アルコール、及び、グリコールなどの不凍液である。また、流体は、前述の流体のうちの２つ以上の混合物を含んでもよい。
【００１０】
幾つかの用途においては、流量調整アセンブリが水力発電アセンブリと見なされてもよい。「水力発電アセンブリ」という用語は、流量調整アセンブリが作動状態にあるときに制御された態様で流体が流量調整アセンブリを通じて流れることができるようにするべく共に構成されるユニットのアセンブリとして解釈されるべきである。更に、流量調整アセンブリが水力発電アセンブリと見なされると、流量調整アセンブリは、該流量調整アセンブリが発電モードにあるときに流量制御器を通じて流れる流体の流動エネルギーを電気に変換することによって電気を生成するように構成される。
【００１１】
幾つかの用途においては、２つの流体リザーバ間の差圧が経時的に変化する。より正確には、流体の２つのリザーバ間の差圧は、プラスからマイナスへ又はその逆に変化するように変わり得る。したがって、そのような用途において、流体が第１の流体リザーバから第２の流体リザーバへ移送されるようになっていると、時として、流体を第１の流体リザーバから第２の流体リザーバへ送出する必要があり、また、時として、流体が第１の流体リザーバから第２の流体リザーバへ流れることができるようにする必要がある。この流量制御器は、第１のリザーバと第２のリザーバとの間で流体の効率的な流量制御を可能にする。更に、この流量制御器を物理的にコンパクトにすることができる。したがって、物理的なスペースを節約できる。更に、この流量制御器は、エネルギー効率が良い態様で第１のリザーバと第２のリザーバとの間の流体の移送を可能にする。
【００１２】
流量制御器は、遠心ポンプ又はインペラポンプとして具現化されてもよい。そのようなポンプの場合、ポンプアセンブリを通過する流体の流量は、それぞれのポンプ内のホイール（又はインペラ）の回転の周波数を制御することによって制御されてもよい。
【００１３】
ポンプホイール及びタービンホイールの両方としてホイールを使用することは、物理的にコンパクトな流量制御器の構成を可能にする。
【００１４】
流量調整アセンブリは、更に流量減少モードに設定されてもよい。流量調整アセンブリが流量減少モードに設定されると、ホイール（又はインペラ）が流れ方向に抗して回転しているようにホイール（又はインペラ）を駆動させることによって流量制御器を通過する流量を調整できる。ホイールは所定の周波数で回転されてもよい。ホイールを流れ方向に抗して回転させることにより、流量制御器を通じた流体の流れを減速させることができる。異なる所定の周波数は、流量制御器を通過する異なる流量に対応する。したがって、流量制御器を通じた流れの方向に抗してホイールを回転させることによって流量制御器を通じた流れを減速させることができる。
【００１５】
モードコントローラは、入口における流体の圧力が出口における圧力に等しいかそれよりも低いことを信号が示す場合、流量制御器を送出モードに設定するように構成されてもよい。これにより、流量制御器が損傷から保護される。
【００１６】
モードコントローラは、入口における流体の圧力が出口における圧力よりも高いことを信号が示す場合、流量制御器を発電モード又は流量減少モードに設定するように構成されてもよい。これにより、流量制御器が損傷から更に保護される。流量制御器を発電モード又は流量減少モードに設定するという選択は、入口における流体の圧力と出口における流体の圧力との間の圧力差に基づく。比較的低い圧力差の場合、モードコントローラは流量制御器を発電モードに設定するように構成され、また、比較的高い圧力差の場合、モードコントローラは流量制御器を流量減少モードに設定するように構成される。発電モードの代わりに流量減少モードが選択されるべき値は、流量制御器を通過する実際の流量に依存する。比較的高い圧力差に起因して流量を減少させる必要がある場合、モードコントローラは、流量制御器を流量減少モードに設定するように構成される。
【００１７】
流量制御器は、水力発電アセンブリにより生成される電気を蓄えるように構成されるバッテリを更に備えてもよい。これにより、水力発電アセンブリにより生成される電気を後の使用のために蓄えることができる。
【００１８】
ポンプアセンブリが電気モータを更に備えてもよい。電気モータは、バッテリに蓄えられる電気によって少なくとも部分的に給電されるように構成されてもよい。これにより、流体を第１のリザーバから第２のリザーバへ送出する必要がある場合には水力発電アセンブリにより生成される電気を後に流体の送出のために使用できるため、エネルギー効率の良い流量制御器が可能になる。更に、これにより、流量制御器が流量減少モードに設定されているときに水力発電アセンブリにより生成される電気を後に流量制御器を通じた流体の流れを減速させるために使用できるため、エネルギー効率の良い流量制御器が可能となる。
【００１９】
流量制御器は、流体用の第１の流路と流体用の第２の流路とを更に備えてもよく、この場合、第１の流路はポンプアセンブリの一部を形成し、第２の流路は水力発電アセンブリの一部を形成する。これは流量制御器の簡単な構成を可能にする。
【００２０】
流量制御器は、モードコントローラによって制御されるように構成されるフローダイレクタを更に備えてもよい。流量制御器が送出モードに設定されると、フローダイレクタは、第１の流路を通過するように流体の流れを方向付けるとともに、第２の水路を通じた流体の流れを遮断するように構成されてもよい。流量制御器が発電モードに設定されると、フローダイレクタは、第２の流路を通過するように流体の流れを方向付けるとともに、第１の水路を通じた流体の流れを遮断するように構成されてもよい。これは流量制御器の簡単な構成を可能にする。
【００２１】
電気モータ及び発電機は、流量制御器が送出モードに設定されているときに電気モータとして作用するとともに流量制御器が発電モードに設定されているときに発電機として作用するように構成される同じユニットであってもよい。
【００２２】
第２の態様によれば、流量制御器が提供される。流量制御器は、第１のリザーバから第２のリザーバへの流体の輸送のためにポンプ又は流量調整器として選択的に作用するように構成される。流量制御器は、第１のリザーバに接続可能な入口と、第２のリザーバに接続可能な出口と、入口と出口との間に配置されるとともに、流量制御器を通じて流体を入口から出口へ送出することにより流体を第１のリザーバから第２のリザーバへ輸送するように構成されるポンプアセンブリと、入口と出口との間に配置される流量調整アセンブリであって、流量調整アセンブリは、流体が流量制御器を通じて入口から出口へ流れることができるようにすることにより流体を第１のリザーバから第２のリザーバへ輸送するように構成され、流量調整アセンブリは、発電モード又は流量減少モードに選択的に設定されるように構成され、発電モードに設定されると、流量調整アセンブリは、流量制御器を通じて流れる流体の流動エネルギーを電気に変換することによって電気を生成するように構成され、流量減少モードに設定されると、流量調整アセンブリは、流量制御器を通じて流れる流体の流れを減速させるように構成される、流量調整アセンブリと、流量制御器を送出モード、発電モード、又は、流量減少モードに選択的に設定するように構成されるモードコントローラであって、モードコントローラは、入口の流体と出口の流体との間の圧力差を示す信号に基づいて流量制御器を送出モード、発電モード、又は、流量減少モードに設定するように構成される、モードコントローラとを備え、ポンプアセンブリを通じた流体の流れ方向と流量調整アセンブリを通じた流体の流れ方向とが同じである。
【００２３】
流量調整アセンブリが流量減少モードに設定されると、ホイール（又はインペラ）が流れ方向に抗して回転しているようにホイール（又はインペラ）を駆動させることによって流量制御器を通過する流量を調整できる。ホイールは所定の周波数で回転されてもよい。ホイールを流れ方向に抗して回転させることにより、流量制御器を通じた流体の流れを減速させることができる。異なる所定の周波数は、流量制御器を通過する異なる流量に対応する。したがって、流量制御器を通じた流れの方向に抗してホイールを回転させることによって流量制御器を通じた流れを減速させることができる。
【００２４】
モードコントローラは、入口における流体の圧力が出口における圧力に等しいかそれよりも低いことを信号が示す場合、流量制御器を送出モードに設定するように構成されてもよい。
【００２５】
モードコントローラは、入口における流体の圧力が出口における圧力よりも高いことを信号が示す場合、流量制御器を発電モード又は流量減少モードに設定するように構成されてもよい。流量制御器を発電モード又は流量減少モードに設定するという選択は、入口における流体の圧力と出口における流体の圧力との間の圧力差に基づく。比較的低い圧力差の場合、モードコントローラは流量制御器を発電モードに設定するように構成され、また、比較的高い圧力差の場合、モードコントローラは流量制御器を流量減少モードに設定するように構成される。発電モードの代わりに流量減少モードが選択されるべき値は、流量制御器を通過する実際の流量に依存する。比較的高い圧力差に起因して流量を減少させる必要がある場合、モードコントローラは、流量制御器を流量減少モードに設定するように構成される。したがって、流量制御器は、流量制御器を通過する流体の流量を測定するように構成される流量計を更に備えてもよい。流量制御器を通過する流体の測定された流量が所定の閾値を超えると、モードコントローラは流量制御器を流量減少モードに設定するように構成される。
【００２６】
第２の態様に係る流量制御器はホイールを更に備えてもよい。ホイールは、流量制御器が送出モードに設定されるときにポンプ作用をもたらすべくポンプアセンブリのポンプホイールとして選択的に動作可能であり、流量制御器が発電モードに設定されるときに水力発電をもたらすべく流量調整アセンブリのタービンホイールとして選択的に動作可能であり、又は、流量制御器が流量減少モードに設定されるときに流量制御器を通じて流れる流体に減速力を与えるべく流量調整アセンブリの流れ調整ホイールとして選択的に動作可能であってもよい。
【００２７】
流量制御器が発電モード又は流量減少モードに設定されると、モードコントローラは、ポンプアセンブリを停止させて流量調整アセンブリを作動させるように構成されてもよい。
【００２８】
流量制御器が送出モードに設定されると、モードコントローラは、流量調整アセンブリを停止させてポンプアセンブリを作動させるように構成される。
【００２９】
第１の態様に係る流量制御器の前述の特徴は、適用可能な場合、この第２の態様に適用される。過度の反復を避けるために、上記を参照する。
【００３０】
本発明の更なる適用範囲は、以下に与えられる詳細な説明から明らかになる。しかしながら、本発明の範囲内の様々な変更及び修正がこの詳細な説明から当業者に明らかになるため、詳細な説明及び特定の実施例が本発明の好ましい実施形態を示しつつ単なる例示として与えられているにすぎないことが理解されるべきである。
【００３１】
したがって、記載された装置及び記載された方法のステップの特定の構成要素部分にこの発明が限定されないことが理解されるべきである。これは、そのような装置及び方法が変化し得るからである。本明細書中で使用される用語が、特定の実施形態のみを説明するためのものであり、限定しようとするものではないことも理解されるべきである。本明細書中及び添付の特許請求の範囲で使用される冠詞「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」、「その（ｔｈｅ）」、及び、「前記（ｓａｉｄ）」は、文脈が別段に明確に指示しなければ要素のうちの１つ以上が存在することを意味するようになっていることに留意すべきである。したがって、例えば、「１つのユニット」又は「そのユニット」への言及は、幾つかの装置などを含んでもよい。更に、「備える」、「含む」、「含んでいる」という用語、及び、同様の表現は、他の要素又はステップを排除しない。
【００３２】
ここで、本発明の実施形態を示す添付図面を参照して、本発明のこれらの及び他の態様について更に詳しく説明する。図は、本発明の実施形態の一般的な構造を示すために与えられる。同様の参照数字は全体にわたって同様の要素を指す。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】流量制御器の概略図である。
【図２Ａ】発電モードに設定される別の流量制御器の概略図である。
【図２Ｂ】送出モードに設定される図２Ａの別の流量制御器の概略図である。
【図３】図１の流量制御器の別の形態である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明の現在好ましい実施形態が示される添付図面を参照して、本発明を更に十分に説明する。しかしながら、この発明は、多くの異なる形態で具現化することができるとともに、本明細書中に記載される実施形態に限定されるように解釈されるべきでなく、むしろ、これらの実施形態は、徹底的且つ完全なものとするために及び本発明の範囲を当業者に完全に伝えるために与えられる。
【００３５】
図１には流量制御器１が概略的に示される。図２Ａ及び図２Ｂには別の流量制御器１が概略的に示される。
【００３６】
以下では、最初に、図１に示される流量制御器１及び図２Ａ及び図２Ｂに示される別の流量制御器１の両方の共通の特徴について説明する。その後、２つの別の流量制御器１の特定の特徴について説明する。
【００３７】
流量制御器は、流体のための入口２、流体のための出口３、入口２と出口３との間に配置されるポンプアセンブリ１０、入口２と出口３との間に配置される流量調整アセンブリ２０、及び、モードコントローラ３０を備える。
【００３８】
流量制御器１は、流体の第１及び第２のリザーバ（図示せず）間に接続されるように構成される。入口２は、第１のリザーバに接続されるように構成される。出口３は、第２のリザーバに接続されるように構成される。
【００３９】
ポンプアセンブリ１０は、作動時、流量制御器１を通じて入口２から出口３へ流体を送出するように構成される。そのため、ポンプアセンブリ１０は、作動時、流体を第１のリザーバから第２のリザーバへ送出するように構成される。ポンプアセンブリ１０はポンピングホイール１４及び電気モータ１２を備えてもよい。電気モータ１２は、ポンプアセンブリ１０が作動しているときにポンピングホイール１４を回転させ、それにより、ポンプアセンブリ１０に送出動作をもたらすように構成される。したがって、ポンプアセンブリ１０のポンプホイール１４は、ポンプ作用をもたらすように構成される。更に、ポンプアセンブリ１０は、流量制御器１を通過する流体の流量を制御できるようになっていてもよい。
【００４０】
流量調整アセンブリ２０は、作動時に、流体が流量制御器１を通じて入口２から出口３へ流れることができるようにするべく構成される。更に、作動時、流量調整アセンブリ２０は、発電モードに又は流量減少モードに選択的に設定されるように更に構成される。
【００４１】
発電モードに設定されると、流量調整アセンブリ２０は、流量制御器１を通じて流れる流体の流動エネルギーを電気に変換することによって電気を生成するように構成される。流量調整アセンブリ２０は、水力発電をもたらすためのタービンホイール２４と、タービンホイール２４に接続されるように構成される発電機２２とを備えてもよい。発電機２２は、タービンホイール２４が回転する際に電気を生成するように構成される。タービンホイール２４は、流量調整アセンブリ２０が発電モードに設定されているときに流量制御器１を通じて流れる流体の流動によって回転される。したがって、水力発電アセンブリ２０のタービンホイール２４は、水力発電をもたらすように構成される。
【００４２】
前述のように、流量調整アセンブリ２０は流量減少モードに更に設定されてもよい。流量調整アセンブリ２０が流量減少モードに設定されると、今度はホイール２４が流体の流れ方向に抗して回転しているように減速手段として作用するタービンホイール２４を駆動することによって流量制御器１を通過する流量を調整できる。ホイール２４は所定の周波数で回転されてもよい。ホイール２４を流体の流れ方向に抗して回転させることにより、流量制御器を通じた流体の流れを減速させることができる。異なる所定の周波数が流量制御器１を通過する異なる流量に対応する。したがって、流量制御器１を通じた流れの方向に抗してホイール２４を回転させることによって流量制御器１を通じた流れを減速させることができる。
【００４３】
モードコントローラ３０は、流量制御器１を送出モード、発電モード、又は、流量減少モードに選択的に設定するように構成される。送出モードでは、流量調整器１がポンプとして作用している。発電モードでは、流量調整器１が流量調整器として作用していると同時に電気のための発電機として作用している。流量減少モードでは、流量調整器１が流量調整器として作用していると同時に流量制御器１を通過する流体の流れを減速させている。したがって、流量制御器１は、ポンプとして又は流量調整器として選択的に作用するように構成される。流量制御器１は、ポンプとして作用すると、流体を第１のリザーバから第２のリザーバへ送出するように構成される。流量制御器１は、流量調整器として作用すると、流体が第１のリザーバから第２のリザーバへ流れることができるようにするべく構成される。モードコントローラ３０は、送出モードに設定されると、流量調整アセンブリ２０を停止させてポンプアセンブリ１０を作動させるように構成される。モードコントローラ３０は、発電モード又は流量減少モードに設定されると、ポンプアセンブリ１０を停止させて流量調整アセンブリ２０を作動させるように構成される。
【００４４】
幾つかの用途に関しては、流体の第１のリザーバと第２のリザーバとの間の差圧が経時的に変化する。より正確には、流体の第１のリザーバと第２のリザーバとの間の差圧は、差圧がプラスからマイナスへ又はその逆に変化するように変わり得る。そのような用途の場合、流体が第１のリザーバから第２のリザーバへ移送されようになっていると、時には、流体を第１のリザーバから第２のリザーバへ送出する必要があり、また時には、流体を第１のリザーバから第２のリザーバへ流れることができるようにする必要がある。より正確には、流体の圧力が第２のリザーバにおいてよりも第１のリザーバにおいて高い場合、流量制御器１は、流体の流れが流量制御器１を通じて流れることができるようにするべく構成される。このため、モードコントローラ３０は、流量制御器１を発電モードに又は流量減少モードに設定するように構成される。更に、流体の圧力が第２のリザーバにおいてよりも第１のリザーバにおいて低い場合、流量制御器１は、流体の流れを第１のリザーバから第２のリザーバへ送出するように構成される。このため、モードコントローラ３０は、流量制御器１を送出モードに設定するように構成される。
【００４５】
モードコントローラ３０は、第１のリザーバの流体と第２のリザーバの流体との間の圧力差を示す信号を受けるように構成されてもよい。したがって、信号は、入口２の流体と出口３の流体との間の圧力差を示す。入口２の流体と出口３の流体との間の圧力差を示す信号は、入口２及び出口３に配置される圧力計から得られてもよい。したがって、流量制御器１は、入口２に配置される第１の圧力計と、出口３に配置される第２の圧力計とを備えてもよい。第１及び第２の圧力計は、入口２及び出口３のそれぞれにおける流体のそれぞれの圧力を決定するように構成される。第１及び第２の圧力計により決定される圧力は、入口２における流体と出口３における流体との間の圧力差を示す信号を得るために使用されてもよい。入口２における流体と出口３における流体との間の圧力差を示す信号は、モードコントローラ３０によって得られてもよい。
【００４６】
モードコントローラ３０は、完全にハードウェア実装されてもよい。或いは、モードコントローラ３０は、完全にソフトウェア実装されてもよい。更に別の方法として、モードコントローラ３０は、ハードウェア実装とソフトウェア実装との組み合わせであってもよい。モードコントローラ３０のソフトウェア部分は、処理ユニットで実行されてもよい。
【００４７】
モードコントローラ３０は、入口２の流体と出口３の流体との間の圧力差を示す信号に基づいて流量制御器１を送出モード、発電モード、又は、流量減少モードに設定するように構成されてもよい。そうであれば、モードコントローラ３０は、入口２における流体の圧力が出口３における圧力に等しいかそれよりも低いことを信号が示す場合、流量制御器１を送出モードに設定するように構成される。更に、そうであれば、モードコントローラ３０は、入口２における流体の圧力が出口３における圧力よりも高いことを信号が示す場合、流量制御器１を発電モード又は流量減少モードに設定するように構成される。流量制御器を発電モード又は流量減少モードに設定するという選択は、入口２における流体の圧力と出口３における流体の圧力との間の圧力差に基づく。比較的低い圧力差の場合、モードコントローラ３０は流量制御器１を発電モードに設定するように構成され、また、比較的低い圧力差の場合、モードコントローラ３０は流量制御器を流量減少モードに設定するように構成される。発電モードの代わりに流量減少モードが選択されるべき値は、流量制御器１を通過する実際の流量に依存する。比較的高い圧力差に起因して流量を減少させる必要がある場合、モードコントローラ３０は、流量制御器１を流量減少モードに設定するように構成される。
【００４８】
また、モードコントローラ３０は、流量調整器１を通過する流体の流量を制御するように構成されてもよい。したがって、モードコントローラ３０は、ポンプアセンブリ１０によって送出される流体の流量が制御されるようにポンプアセンブリ１０を制御するべく構成されてもよい。これは、ポンプアセンブリ１０のポンプホイール１４の回転周波数を調整することによって行なわれてもよい。更に、モードコントローラ３０は、水力発電アセンブリ２０を通じて流れる流体の流量が制御されるように流量調整アセンブリ２０を制御するべく構成されてもよい。これは、前述したように、ホイール２４の回転周波数を調整することによって行なわれてもよい。
【００４９】
図１を参照すると、流量制御器１はホイール５０を更に備えてもよい。ホイール５０は、ポンプアセンブリ１０のポンプホイール１４として及び流量調整アセンブリ２０のタービンホイール２４として選択的に動作可能である。流量制御器１が送出モードに設定されると、ホイール５０はポンプホイール１４として選択的に動作可能である。流量制御器１が発電モードに設定されると、ホイール５０はタービンホイール２４として選択的に動作可能である。流量制御器１が流量減少モードに設定されると、ホイール５０は減速手段として選択的に動作可能である。したがって、送出モードにおいて、ホイール５０は、ポンピングホイール２４として作用しており、電気モータ１２に接続されるように構成される。更に、発電モードにおいて、ホイール５０は、タービンホイール２４として作用しており、発電機２２に接続されるように構成される。更に、流量減少モードにおいて、ホイール５０は、減速手段として作用しており、電気モータ１２に接続されるように構成される。
【００５０】
図２Ａ及び図２Ｂを参照すると、流量制御器１は、流体用の第１の流路１６と流体用の第２の流路２６とを備えてもよい。第１の流路１６はポンプアセンブリ１０の一部を形成する。第２の流路２６は流量調整アセンブリ２０の一部を形成する。流量制御器１はフローダイレクタ６０を更に備えてもよい。フローダイレクタ６０は、モードコントローラ３０によって制御されるように構成される。流量制御器１が送出モードに設定されると、フローダイレクタ６０は、第１の流路１６を通過するように流体の流れを方向付け、第２の水路２６を通じた流体の流れを遮断するように構成される。これが図２Ｂに示される。流量制御器１が発電モード又は流量減少モードに設定されると、フローダイレクタ６０は、第２の流路２６を通過するように流体の流れを方向付け、第１の水路１６を通じた流体の流れを遮断するように構成される。これが図２Ａに示される。フローダイレクタ６０は、多くの異なる方法で具現化されてもよい。非限定的な例によれば、フローダイレクタ６０は、第１及び第２の流路１６、２６をそれぞれ通じた流体の流れを選択的に遮断するように構成される摺動ブロックを備えてもよい。フローダイレクタ６０の摺動ブロックが第１及び第２の流路１６、２６のうちの一方を遮断しているときに、他方の流路は、流体がそこを通って流れることができるようにするべく開放される。
【００５１】
当業者であれば分かるように、本発明は決して前述の好ましい実施形態に限定されない。逆に、添付の特許請求の範囲内で多くの変更及び変形が可能である。
【００５２】
例えば、流量制御器１がバッテリ４０を更に備えてもよい。バッテリは、水力発電アセンブリ２０によって生成される電気を蓄えるように構成され得る。電気モータ１２は、バッテリ４０に蓄えられる電気によって少なくとも部分的に給電されるように構成されてもよい。モードコントローラ３０は、少なくとも部分的に、バッテリ４０に蓄えられる電気によって給電されるように構成されてもよい。
【００５３】
また、流量制御器１が発電モードに設定されると、電気モータ１２は、発電機２２として作用するように構成されてもよい。これが図３に概略的に示される。送出モード又は流量減少モードに設定されると、電気モータ１２は、電気が供給されるように構成される。モードコントローラ３０は、電気モータ１２への電気の供給を制御するように構成されてもよい。電気モータ１２は、電気が印加されると、今度はポンピングホイール１４又は減速手段として作用するホイール５０を回転させるように構成される。発電モードに設定されると、電気モータ１２は、発電機２２として作用するように構成される。電気モータ１２が発電機２２として作用しているとき、今度はタービンホイール１４として作用するホイール５０の回転は、電気を生成するように発電機２２を促す。以上にしたがって、生成される電気をバッテリ４０に蓄えることができる。バッテリ４０に蓄えられる電気は、その後、送出モード又は流量減少モードに設定されているときに電気モータ１２に給電するために使用されてもよい。
【００５４】
加えて、開示された実施形態に対する変形は、図面、開示内容、及び、添付の特許請求の範囲の検討により、特許請求の範囲に記載される発明を実施する際に当業者によって理解されて達成され得る。
【図１】
2020502411.tif 000003
【図２Ａ】
2020502411.tif 000004
【図２Ｂ】
2020502411.tif 000005
【図３】
2020502411.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成30年11月29日(2018.11.29)
【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】
第１のリザーバから第２のリザーバへの流体の輸送のためにポンプとして又は流量調整器として選択的に作用するように構成される流量制御器（１）であって、
前記第１のリザーバに接続可能な入口（２）と、
前記第２のリザーバに接続可能な出口（３）と、
前記入口（２）と前記出口（３）との間に配置されるとともに、ポンピングホイール（１４）を用いて前記流量制御器（１）を通じて流体を前記入口（２）から前記出口（３）へ送出することにより流体を前記第１のリザーバから前記第２のリザーバへ輸送するように構成されるポンプアセンブリ（１０）と、
前記入口（２）と前記出口（３）との間に配置される流量調整アセンブリ（２０）であって、前記流量調整アセンブリ（２０）は、流体が前記流量制御器（１）を通じて前記入口（２）から前記出口（３）へ流れることができるようにすることにより流体を前記第１のリザーバから前記第２のリザーバへ輸送するように構成され、前記流量調整アセンブリ（２０）は、発電モード及び流量減少モードに選択的に設定されるように構成され、前記発電モードに設定されると、前記流量調整アセンブリ（２０）は、水力発電をもたらすためのタービンホイール（２４）を用いて前記流量制御器（１）を通じて流れる流体の流動エネルギーを電気に変換することによって電気を生成するように構成され、前記流量減少モードに設定されると、前記流量調整アセンブリ（２０）は、前記流量制御器（１）を通じて流れる流体の流れを減速させるように構成される、流量調整アセンブリ（２０）と、
前記流量制御器（１）を送出モード、前記発電モード、又は、前記流量減少モードに選択的に設定するように構成されるモードコントローラ（３０）であって、前記モードコントローラは、前記入口（２）の流体と前記出口（３）の流体との間の圧力差を示す信号に基づいて前記流量制御器（１）を前記送出モード、前記発電モード、又は、前記流量減少モードに設定するように構成される、モードコントローラ（３０）と、
を備え、
前記ポンピングホイール（１４）を通じた流体の流れ方向と前記タービンホイール（２４）を通じた流体の流れ方向とが同じである、流量制御器（１）。
【請求項２】
前記モードコントローラ（３０）は、前記入口（２）における流体の圧力が前記出口（３）における圧力に等しいかそれよりも低いことを前記信号が示す場合、前記流量制御器（１）を前記送出モードに設定するように構成される、請求項１に記載の流量制御器（１）。
【請求項３】
前記モードコントローラ（３０）は、前記入口（２）における流体の圧力が前記出口（３）における圧力よりも高いことを前記信号が示す場合、前記流量制御器（１）を前記発電モード又は前記流量減少モードに設定するように構成される、請求項１又は２に記載の流量制御器（１）。
【請求項４】
前記流量制御器（１）を通過する流体の流量を測定するように構成される流体流量計を更に備え、前記モードコントローラ（３０）は、前記流量制御器（１）を通過する流体の測定された流量が所定の閾値を上回ると、前記流量制御器（１）を前記流量減少モードに設定するように構成される、請求項３に記載の流量制御器（１）。
【請求項５】
ホイール（５０）を更に備え、前記ホイール（５０）は、前記流量制御器（１）が前記送出モードに設定されるときにポンプ作用をもたらすべく前記ポンプアセンブリ（１０）のポンプホイール（１４）として選択的に動作可能であり、前記流量制御器（１）が前記発電モードに設定されるときに水力発電をもたらすべく前記流量調整アセンブリ（２０）のタービンホイール（２４）として選択的に動作可能であり、又は、前記流量制御器（１）が前記流量減少モードに設定されるときに前記流量制御器（１）を通じて流れる流体に減速力を与えるべく前記流量調整アセンブリ（２０）の流れ減速手段として選択的に動作可能である、請求項１から４のいずれか一項に記載の流量制御器（１）。
【請求項６】
前記流量制御器が前記発電モード又は前記流量減少モードに設定されると、前記モードコントローラ（３０）は、前記ポンプアセンブリ（１０）を停止させて前記流量調整アセンブリ（２０）を作動させるように構成される、請求項１から５のいずれか一項に記載の流量制御器（１）。
【請求項７】
前記流量制御器（１）が前記送出モードに設定されると、前記モードコントローラ（３０）は、前記流量調整アセンブリ（２０）を停止させて前記ポンプアセンブリ（１０）を作動させるように構成される、請求項１から６のいずれか一項に記載の流量制御器（１）。
【請求項８】
前記流量調整アセンブリ（２０）が発電機（２２）を更に備え、前記ポンプアセンブリ（１０）が電気モータ（１２）を更に備え、前記電気モータ（１２）及び前記発電機（２２）は、前記流量制御器が前記送出モード又は前記流量減少モードに設定されるときに前記電気モータ（１２）として作用するとともに前記流量制御器が前記発電モードに設定されるときに前記発電機（２２）として作用するように構成される同じユニットである、請求項１から７のいずれか一項に記載の流量制御器。
【請求項９】
前記発電機（２２）により生成される電気を蓄えるように構成されるバッテリ（４０）を更に備え、前記電気モータ（１２）は、前記バッテリ（４０）に蓄えられる電気により少なくとも部分的に給電されるように構成される、請求項８に記載の流量制御器。
【請求項１０】
第１のリザーバから第２のリザーバへの流体の輸送のためにポンプとして又は流量調整器として選択的に作用するように構成される流量制御器（１）であって、
前記第１のリザーバに接続可能な入口（２）と、
前記第２のリザーバに接続可能な出口（３）と、
前記入口（２）と前記出口（３）との間に配置されるとともに、前記流量制御器（１）を通じて流体を前記入口（２）から前記出口（３）へ送出することにより流体を前記第１のリザーバから前記第２のリザーバへ輸送するように構成されるポンプアセンブリ（１０）と、
前記入口（２）と前記出口（３）との間に配置される水力発電アセンブリ（２０）であって、前記水力発電アセンブリ（２０）は、流体が前記流量制御器（１）を通じて前記入口（２）から前記出口（３）へ流れることができるようにすることにより流体を前記第１のリザーバから前記第２のリザーバへ輸送するとともに、前記流量制御器（１）を通じて流れる流体の流動エネルギーを電気に変換することによって電気を生成するように構成される、水力発電アセンブリ（２０）と、
前記流量制御器（１）を送出モード又は発電モードに選択的に設定するように構成されるモードコントローラ（３０）と、
を備え、
前記送出モードに設定されると、前記モードコントローラ（３０）は、前記水力発電アセンブリ（２０）を停止して前記ポンプアセンブリ（１０）を作動させるように構成され、
前記発電モードに設定されると、前記モードコントローラ（３０）は、前記ポンプアセンブリ（１０）を停止して前記水力発電アセンブリ（２０）を作動させるように構成され、
前記モードコントローラ（３０）は、前記入口（２）の流体と前記出口（３）の流体との間の圧力差を示す信号に基づいて前記流量制御器（１）を前記送出モード又は前記発電モードに設定するように構成され、
前記流量制御器がホイール（５０）を更に備え、前記ホイール（５０）は、前記流量制御器が前記送出モードに設定されるときにポンプ作用をもたらすべく前記ポンプアセンブリ（１０）のポンプホイール（１４）として選択的に動作可能であり、前記流量制御器が前記発電モードに設定されるときに水力発電をもたらすべく前記水力発電アセンブリ（２０）のタービンホイール（２４）として選択的に動作可能であり、
前記ポンピングホイール（１４）を通じた流体の流れ方向と前記タービンホイール（２４）を通じた流体の流れ方向とが同じである、流量制御器（１）。
【請求項１１】
前記モードコントローラ（３０）は、前記入口（２）における流体の圧力が前記出口（３）における圧力に等しいかそれよりも低いことを前記信号が示す場合、前記流量制御器（１）を前記送出モードに設定するように構成される、請求項１０に記載の流量制御器。
【請求項１２】
前記モードコントローラ（３０）は、前記入口（２）における流体の圧力が前記出口（３）における圧力よりも高いことを前記信号が示す場合、前記流量制御器（１）を前記発電モードに設定するように構成される、請求項１０又は１１に記載の流量制御器。
【請求項１３】
前記流量調整アセンブリ（２０）により生成される電気を蓄えるように構成されるバッテリ（４０）を更に備える、請求項１０から１２のいずれか一項に記載の流量制御器。
【請求項１４】
前記ポンプアセンブリ（１０）が電気モータ（１２）を更に備え、前記電気モータ（１２）は、前記バッテリ（４０）に蓄えられる電気により少なくとも部分的に給電されるように構成される、請求項１３に記載の流量制御器。
【請求項１５】
前記流量調整アセンブリ（２０）が前記タービンホイール（２４）に接続されるように構成される発電機（２２）を更に備え、前記ポンプアセンブリ（１０）が電気モータ（１２）を更に備え、前記電気モータ（１２）及び前記発電機（２２）は、前記流量制御器が前記送出モードに設定されるときに前記電気モータ（１２）として作用するとともに前記流量制御器が前記発電モードに設定されるときに前記発電機（２２）として作用するように構成される同じユニットである、請求項１０から１４のいずれか一項に記載の流量制御器。
【国際調査報告】
2020502411.tif 000007
2020502411.tif 000008
2020502411.tif 000009