JP2009008098A - 水域中の流れから動力を生成するための浮動性プラント - Google Patents

Abstract

【課題】支持構造物の各側に設けた一対の浮力部材の間を通して、一端を支持構造物に枢着され他端で発電機を支持する各支持アームを水域へ延在させるようにして、浮動性プラントの有効幅を低減し、かつ安定を図る。
【解決手段】水流により発電する浮動性プラントにおいて、支持構造物６００、およびこの支持構造物６００によって支持され、水流によって駆動される、複数の交換可能な発電機ユニット７５０を備えた、水域中の流れから電力を生産するための浮動性プラントにおいて、発電機を先端に担持する支持アーム６１５、６１６を備える。各支持アーム６１５、６１６は、支持構造物６００の各側に設けた浮力部材６１０の間の空間を通って水域中に延在するようになっている。よって浮動プラントの幅を低減可能であり、かつ安定良く水面に浮かせることができる。
【選択図】図６ａ

Description

本発明は、水流から動力、すなわちエネルギーを引き出すための浮動性プラントに関する。

本発明による発電機は、任意のエネルギー源を利用して電力を生産することができるが、特に、風および水流、具体的には低速度の水流によって駆動するのに適している。この発電機は、電気モータとしても動作することができる。

たとえば潮の変化によって生じる広い水域中の流れは、再生可能なエネルギー資源であるが、ノルウェーではこれまで利用されてこなかった。こうした流れは、ノルウェーの海岸に沿って、本来、非常に予測可能であり、容易に利用できるものであるが、現状ではまだ利用されていない。

広い水域（たとえば、海洋または河川）中の流れが、海峡または他の狭い流路を通るように強制される場合は、流速が増し、一直線になるには非常に速くなる。狭い流路の中央領域における流れは、該当箇所の断面全体を通過する速度とおおむね等しい速度であるため、発電機をこの領域に位置付けることが有利である。

海流からエネルギーを生成するための多数の知られた装置および方法がある。

Ｈａｍｍｅｒｆｅｓｔ Ｓｔｒφｍのノルウェー特許出願Ｎｏ．９９１９８４は、海流および河川流から電力を生産するプラントを記載している。プラント全体は、水面下に位置しており、ブレードを有する複数のタービン、支持システム、ステーのシステム、および発電機を備えている。このタービンのシャフトは、水の移動方向に対して垂直に方向付けられ、ブレードは翼形であり、タービンが、水の移動方向に関係なく、同じ方向に回転するようになっている。タービンのシャフトは、支持および軸受システムに固定された、浮力タンクの骨組みに支持されている。このプラントは、モジュールで構築されている。このプラントは、浮力タンク、および水面下で固定されたステーのシステムによって規制される正の浮力を有して、プラントがステーのシステムによって水面下に保持されるようになっている。このプラントは、従来のブレードを使用している。

（Ｈａｎｓ Ｍａｒｉｕｓ Ｐｅｄｅｒｓｅｎの）デンマーク特許第１５５４５４号は、ビットによって底のアンカに固定されたリング形ポンツーンで構成された浮遊型水流プラントを記載している。タービンはすべて交換可能であり、共通のビーム上に配置され、１つのユニットとして、リングポンツーンで画定された領域内の表面まで旋回することができる。このプラントは、ビットの周りを移動することができ、その上端は、前部ポンツーンに連結され、下端はアンカに固定されている。

米国特許第５，４４０，１７６号は、テンションレッグ型の水中プラットフォームの下で浮遊する、異なる組合せのタービン／発電機を備えた水中用水車を記載している。

二重反回転子および固定子を備えた発電機は、よく知られている。風エネルギー科学技術の分野では、とりわけ同軸で二重反転するプロペラが、空気流が第１のプロペラを通過するときに与えられる回転エネルギーを引き出す手段として知られている。この二重反転プロペラは、発電機の同じ側、またはその両側に配置することができる。プロペラは、歯車で同じ発電機に連結することができ、または１つのプロペラを回転子に、他方のプロペラを磁界コイルに接続することができる。同じ発電機に連結された従来の周知の二重反転プロペラは、複雑な歯車駆動装置および伝達装置が必要なため、エネルギー損失が増えることになる。それぞれ回転子および固定子に連結した二重反転プロペラは、機械的観点から見れば、より単純であるが、これまでに知られた解決法では、磁界コイルは、スリップリングを必要とするため、解決法がより複雑化し、また電力かつ動力の損失を招くことになる。

プロペラが発電機（および塔）の両側にある周知のケースでは、好ましくは一般に、下流側のプロペラを、上流側のプロペラよりも小さくし、より速い風速で失速するように設定しなければならない。

水流から電力を生産する際は、できるだけ低速のプロペラ速度が求められる。その結果、トルクは高くなり、標準の歯車による解決法の寸法にすることが非常に難しくなる。

周知の発電機による解決法では、通常、回転速度（プロペラのピッチ調整）は一定であり、固定子は固定されている。その結果、発電機ハウジングの径が非常に大きくなるために不利である。

米国特許第４，２９１，２３３号は、反対方向に回転する回転子および固定子を有する風力タービン発電機を記載している。好ましくは水平シャフトを有する風力タービン（プロペラ）からの回転エネルギーは、かさ歯車駆動装置を介して、好ましくは２つの同心のシャフトの回転エネルギーに変換される。このプロペラシャフトは、かさ歯車駆動装置に取り付けられ、かさ歯車駆動装置は、反対方向に回転する上部および下部ピニオン歯車と係合している。このピニオン歯車はそれぞれ、好ましくは同軸であり垂直に配置されたシャフトに固定されている。反対方向に回転する、２つのシャフトは、それぞれ回転子および固定子に連結されている。

デンマーク特許第４３０４５７７Ａｌ号は、それぞれ回転子および固定子に連結された２対の羽を有して、その２対の羽を反対方向に回転させる風力タービン発電機を記載している。両方の対の羽は、発電機の同じ側に配置され、２つの二重反転、二重ブレード式プロペラとして機能する。この文書は、固定子および回転子の相互作用に関しては、さらに詳細に開示していない。

デンマーク特許第１９６４３３６２号は、反対方向に回転する回転子および固定子を有する風力またはタービン発電機を記載している。タービンまたはプロペラ３に連結された第１の端部１０を有するシャフト８は、回転子９に固定されている。固定子１３は、第２のシャフト端部１１に固定され、このシャフト端部１１は、タービンまたはプロペラ４に連結されている。シャフト端部１１は、軸受１４を介してシャフト８上で支持されて、回転子および固定子が互いに対して回転できるようになっている。

補助回転子１７および補助固定子１８も参照されたい。ただし、この回転子１７はハウジングに固定されている。したがって、構成要素１７と１８の間の相対速度は、構成要素９と１３の間の速度の半分である。

周知の二重反転式発電機は主な２つのグループに分けることができる。
（ｉ）回転子および固定子は、同じタービンまたはプロペラによって駆動される。
（ｉｉ）回転子および固定子は、それぞれのタービンまたはプロペラから回転エネルギーを供給される。

第１の範疇の発電機は、（上記に記載の）米国特許第４，２９１，２３３号で示すことができる。この発電機の欠点は、多くのエネルギーが、二重反転固定子に使用される多くの伝達装置で失われることである。さらに、この発電機はかさばり、製造および維持がおそらく高コストである。したがって、回転子および固定子が同じタービンまたはプロペラによって駆動され、最小限の歯車伝達装置を使用し、かさ歯車を使用しない、単純化した型の発電機が必要とされる。

発電機の第２の範疇は、（上記に記載の）デンマーク特許第１９６４３３６２号で示すことができる。この発電機の欠点は、この発電機が、回転しない、従来の固定子巻線を装備した外部材を備えていることである。このハウジングもベースラグ（ｂａｓｅ ｌｕｇ）を有し、トルク全体の約半分を吸収する。

メインシリンダは、両側に磁石を有し、別のシャフトによって回転されると仮定する。この回転子内に、別の回転固定子（または回転子）がある。最も内側の回転子（９）と磁気回転子（１３）の間で生じるトルクは、ベースラグに衝撃を与えず、プロペラ間の磁場に吸収される。したがって、回転子および固定子にそれぞれのタービンまたはプロペラから回転エネルギーが供給され、ベースが、回転子と固定子の間の発電機内のトルクを吸収する必要がなく、プロペラのトルクの全体が電力の生成に使用される、単純化したタイプの発電機が必要とされる。

本発明は水域上に浮くことができる支持構造物と、これによって支持され、水流で駆動される発電機ユニットとを含む浮動性プラントを提供する。このプラントは、海洋、河川、または他の水域下の流れを利用するものである。こうした流れは、たとえば、潮の変化、または水底の地形（すなわち、海峡、川床、また他の水中の狭い流路）によって生じる。

本発明は、水域中の流れから動力を生成するための浮動性プラントであって、少なくとも１対の浮力部材によって支持された支持構造物を含み、該浮力部材は前記支持構造物から実質的に横方向に延びており、各対の前記浮力部材は前記支持構造物の反対側に配置されており、発電機を支持するための複数の支持アームが、前記支持構造物の各側の横方向で且つ前記支持構造物の長手方向に対してほぼ横断方向に延びており、前記支持アームの各々は、その一端で前記支持構造物に枢着されていて、他端に沿って発電機を支持していることを特徴とする。

本発明で好ましい特徴は、前記支持アームは、その前記一端と前記他端との間に少なくとも１つの継ぎ手を含み、各該支持アームはこの継ぎ手のまわりで折りたたまれることができ、この折りたたみと同時に、前記支持構造物の前記一端が枢着されたところのまわりで前記支持アームが枢動され、水面の上方に発電機を上昇させるようになっている。

本発明において、それぞれの発電機ユニットがそれぞれの前記支持アームの前記他端において垂直軸線のまわりで枢着されているのも好ましい。

また、本発明において、それぞれの発電機ユニットが前記支持アームの前記他端に固着されているのも好ましい。

また、本発明において、発電機ユニットの各々が少なくとも１つの回転部材を備えたシャフトを有しているのも好ましい。

また、本発明において、発電機ユニットの各々が前記発電機の各側上に回転可能に装着された少なくとも１つの回転部材を備えたシャフトを有しているのも好ましい。

また、本発明において、２つの回転部材は、それぞれ反対方向に回るようにするのも好ましい。

更に、本発明は、水域中の流れから動力を生成するための浮動性プラントであって、
支持構造物から延びる、少なくとも１対の浮力部材によって支持された、前記支持構造物と、
前記支持構造物の各側の横方向で且つ前記支持構造物の長手方向に対してほぼ横断方向に延びている、発電機を支持するための複数の蝶着された支持アームにして、該支持アームの各々はその一端で前記支持構造物に枢着されていて、他端に沿って発電を支持している、前記複数の支持アームと、
前記発電機を選択的に上下させるために前記支持アームを折りたたむ流体駆動機構と、を備えたことを特徴とする。

この更なる発明において、発電機ユニットの各々がそれぞれの前記支持アームの前記他端において垂直軸線のまわりで枢着されているのも好ましい。

この更なる発明において、発電機ユニットの各々が少なくとも１つの回転部材を備えたシャフトを有しているのも好ましい。また、発電機ユニットの各々が前記発電機の各側上に回転可能に装着された少なくとも１つの回転部材を備えたシャフトを有しているのも好ましい。

この更なる発明において２つの回転部材はそれぞれ反対方向に回るようにするのも好ましい。

本発明の実施例を頭記の請求項、および添付の図面を参照して以下の説明で述べる。図面は、単に典型的な例示の実施例を示すものであって、本発明を限定するものとみなされるべきではないことを理解されたい。図面では、同じ参照番号は、同じ部分を示すために使用され、以下の説明でも同様に使用される。

一実施例では、本発明によるプラントは、水域の表面Ｓ下の底Ｂに静置することができる構造物を備えている。この構造物は、水流によって駆動される複数の交換可能な発電機ユニット７５０を支持している。このプラント構造物は、それぞれ節の中心部を有する複数の節要素７００、および、実質的に水平の支持部材７２０とそれから突き出た連結部材７３０で構築されている。底Ｂに向かって延びる高さ調節可能な脚部７６０のための上部および下部ブッシング７１１、７１２は、各節の中心部を通過している。

節要素７００は、連結部材７３０の間の中間連結部材７４０によって相互接続されている。

発電機ユニット７５０は、実質的に垂直の支持部材７４９に固定されており、各支持部材７４９は、水平の支持部材７２０または中間連結部材７４０に固定することができる。

生産および流体力学的理由から、アーム、支持脚部、任意選択の連結部材、および細長い支持部は、管状部材の形状に作成される。他の断面形状（たとえば、楕円形、矩形）、および構成（たとえば格子）については、このような形状および構成は理想的ではないが、本発明に包含されるものとみなされるべきである。

設置および後の再配置中の、プラントの移動を容易にするため、支持脚部は、１つまたは複数のバラストの着脱可能なチャンバを備えている。同時に、支持および連結部材は、浮き部材を構成する。支持脚部７６０からバラストを取り除くと、プラントは可動になる。支持脚部７６０にバラストを取り付けると、プラントが固定され、流れの状態で、アンカの追加なしに設計された目的のために機能することができる。

動作の際には、各個々の発電機ユニットを、通常、支持部材に固定して取り付けなければならず、発電機の１つまたは複数の回転部材は、水流の方向に対応して、時計回りおよび反時計回りに回転できなければならない。しかし、一実施例では、発電機ハウジングが、それぞれ垂直の支持部材の自由端で垂直軸の周りで旋回可能に支持されている。

図１および２は、対応する数の連結部材７４０によって組み立てられた３つの節要素７００で構成されたプラントを示す。したがって、このプラントは、各コーナーに配置された１つの支持脚部７６０で正三角形を示す。この種の構成は、底に向けてバラストを取り付けた場合、プラントが静定なために好ましい。

できるだけ大きい断面積をカバーするため、発電機ユニットは、回転部材４００の回転によって形成される個々の回転平面が、本質的に互いに重なるように構成される。したがって、最低量の水が、発電機の周囲を流れる。

各発電機ユニットは、通常、２つ以上の回転要素を有するが（図１を参照）、１つだけの回転部材４００を装備した発電機ユニットを有することも本発明の範囲内であり、また回転部材を発電機ハウジングの両側に配置することもできる（図５を参照）。この場合、回転部材は当然、互いに対して反転するものである。

本発明の主要な態様は、プラントが支持脚部７６０によって底Ｂ上に位置することができるものである。支持脚部７６０は、ブッシング７１１、７１２を介して可動であり、プラントは選択的に、支持脚部によって、水域中で選択した高さに移動することができる。このタイプの「ジャッキアップ」原理は周知のものであるが、本出願に包含されるプラントとは関係がない。プラントの高さを水中で調節することができるため、発電機を、保守、修理、または交換のために、水面より上に容易に引き上げることができるからである。さらに、水域中の発電機の位置は、流れの状態および水底の地形に関連して最適化される。本発明による調節可能な支持脚部によって、プラントを、非常にでこぼこした底に容易に設置することができる。

他の実施例では、本発明によるプラントは、水中で浮遊する鉄鋼構造物上に配置された二重反転式タービンを備えている。図６ａ〜６ｄを参照されたい。

このプラントは、図６ｃで見ることができるように、好ましくは各コーナーに１つの、複数の浮力部材６１０を有するプラットフォーム６２０を備えている。安定に必要なことは、横方向および長手方向の両方で受ける変位が最小限であることである。プラットフォームから各側部に延びる複数の支持アーム６１５はそれぞれ、発電機７５２および２つのタービンをその側部に保持し、長手方向の管に固定され、その管はすべて、４つのポンツーンに固定されている。支持アームは、その取り付け点でそれに沿って約半分のところで蝶着されている。支持アームの動作は、流体力学を用いて行われる。

この構成により、アンカ（図示せず）およびチェーン６１７を両方向で使用する、標準の周知の固定ができるようになる。両方向の１つもしくは２つのアンカ、または両方向の１つのアンカが２つのプラットフォームを保持する。これは、プラットフォームを所望の距離で長手方向に固定でき、タービンが互いに干渉せずに作動できる程度に、非常に接近していることを指す。いくつかのユニットを並べて固定することによって、横方向の距離もチェーンによって調節可能または固定可能である。

固定が完了した後、チェーン切断機およびアンカーウィンチを取り外し、次のプラットフォームなどで使用することができる。保守中、および任意選択で（たとえば３年毎の）保守／修理の設備に移動させる場合は、アンカーウィンチを元に戻し、チェーンを底に下ろす。再設置の際は、チェーンをプラットフォーム内に巻き上げ、再び取り付ける。

タービンからの発電負荷を使用してアンカを任意の方向に錘付けする。アンカ荷重の反対側で、チェーンのたるみを巻き上げ、水流が変わった場合は、反対側で同じことを行う。こうすると、流れが２つの方向に動くときに、しっかり安定した位置を得ることができる。

荷重が増大し、おそらくアンカがたわむように、制御システムの可能性のある欠陥のために、発電負荷が非常に大きくなっても、大惨事には至らない。あるいは、（タービンまたは発電機の制御に欠陥または問題がある場合の）急激な負荷の増大は自動的に表面に放出され得る。発電機およびタービンは、水中で正の浮力を有するため、この停止位置を得るのに大量の電力は必要とされない。

この種のタービンに作用するかなりの動的力があり、これが振動や疲労につながることも分かっている。底に固定した設置と比較して、浮遊型プラットフォームは、この種の振動をかなり大幅に減衰することができるであろう。したがって、この概念では、同じ疲労の危険性を招くことはない。

プラットフォームは、（たとえば単に１．５メートルの）少ない喫水で浮遊するため、支持アーム６１５およびタービンは、互いに「はさみ式位置」でプラットフォーム側に容易に移動させることができ、浮遊位置での輸送または曳航は簡単であろう。

４つのプロペラブレードを取り外した場合、装置全体を大抵の船に容易に置くことができる。したがって、水中の保守が簡単に（可能に）なり、耐用年数を大幅に延長することができる。

これは可動であるばかりでなく、概念の全体的な経済性が、底からしっかり固定されたモノパイル（ｍｏｎｏｐｉｌｅ）のものよりも良いため、次の段階では中古の価値が高くなる。

本発明は、水域中の流れによって回転を起動されるように設計された回転部材４００も備えて、水域中に設置された発電機ユニットのエネルギー供給部として機能するようになされている。回転部材は、図７、９、および１０の異なる実施例で示したように、発電機のシャフト上のハブに（好ましくは、直角に）取り付けられたシャフト４０５の周囲に構築されている。本発明の一実施例によれば、この回転部材は、シャフトのハブへの取り付け部でシャフト４０５上に取り付けられた内端部片４０７、シャフトの外端に取り付けられた先端部４０６、および端部片４０７と先端部４０６の間のシャフト４０５上に回転可能に取り付けられた複数の部材のセクション４１０を備える（図７を参照）。

図７で示した一実施例では、各部材のセクション４１０は、個々に選択的に前記シャフトの周りで旋回可能かつ調節可能であり、こうした回転部材は、水流に対して最適のピッチをとることができる。

図９は、回転部材の他の実施例を示すものであり、シャフト４０５に固定して取り付けた１つだけの部材のセクション４１０を備えている。この実施例では、先端部４０６はシャフトの周りで選択的に旋回可能かつ調節可能である。

図１０は、回転部材の他の実施例を示すものであり、シャフト４０５に固定して取り付けられた１つだけの要素セクション４１０を備えている。この実施例では、先端部４０６もシャフトに固定して取り付けられている。

各部材のセクション４１０は、それぞれラダー軸線４１３を介して部材のセクションの前縁部および後縁部に回転可能に取り付けられた少なくとも１つのサーボラダー（ｓｅｒｖｏ ｒｕｄｄｅｒ）４１１、４１２を備えている。これは、図７および１０で見ることができる。サーボラダー４１１、４１２は、選択的に、かつ互いに独立してそれぞれアクチュエータ４１５によって回転することができ、所定の範囲（±β_１、±β_２）内の任意の角度で回転して、水流に対する作用の最適の角度をとることができる。

本発明によるプラントは、発電機も備えており、それを次に図１１および１２を参照して以下に述べる。

本発明の基本的アイデアは、直接駆動型発電機に基づいて、二重反転固定子によって、非常に低速の入力速度（実質的トルク）と大きい相対速度（たとえば、１０ｒｐｍの入力軸に対して２５ｒｐｍ）を組み合わせることである。スラスト軸受も組み込まれる。

図１１は、本発明による発電機の１タイプを示す。連結フランジ１０２を有するシャフト１００は、半径方向のスラスト軸受１１０、１２０によって支持されている。発電機が電力を生産する場合、フランジ１０２をプロペラに連結することができる。回転子１５０は、回転子に固定して連結されている。さらに、歯車１６０はシャフトに連結されている。

歯車１６０は、駆動歯車軸受３３５と係合し、歯車軸受３３５は固定子駆動歯車３３０および歯車リム３２０を介して、固定子３００をシャフト１００に対して反対方向に回転させる。図１１は、固定子軸受３１０、永久磁石３５０、およびスリップリング３９０も示す。この永久磁石は、たとえば電磁石と置き換えることができるが、それによって本発明から逸脱することはない。

この原理は、固定子が回転子と反対方向に、通常、回転子よりも速い速度で回転できることを示す。したがって、入力シャフトの回転速度の２倍より大きい相対回転速度が生じる。このため、発電機を駆動するプロペラの最適速度を利用することができる。すなわち、固定子の径を比較的小さくして、必要な数の柱および周波数を得、機械のハウジングの径を最小限に維持して、水中の抵抗および好ましくない流れをできる限り小さくすることになる。（水流の方向が変わると、プロペラが機械のハウジングの一方側または他方側に交替する。）ＡＣ電圧は、このタイプの発電ではいずれの場合も整流され、連続して交流に変換されるため、一定の周波数は必要とされない。必要なのは、潮のサイクルが変化する事実に関連して、（最大１０〜１５ｒｐｍの）発電機に作用するプロペラの約ゼロから最大速度までの最大効率である。

図１２は、本発明による他のタイプの発電機を示す。この発電機は、第２のシャフト８２０に連結された回転固定子８００に対して回転するための、第１のシャフト５００に連結された回転子５５０を備え、それぞれの軸受５１０、８１５を有している。

第２のシャフト８２０は、その一端でフランジ８０４を介して固定子フレームに連結され、第１のシャフト５００上の８１０で軸方向に支持され、第１のシャフト５００はその一端で、前記固定子フレーム内に８１０で軸方向に支持されている。

第１のシャフト５００を、連結部５０２を介して第１のプロペラまたはタービンに連結し、第２のシャフト８００を、連結部８０２を介して第２のプロペラまたはタービンに連結することができる。それ自体知られているスリップリング８９０は、固定子フレーム上に取り付けられている。

以下の例は、二重反転ではないが同じ径および出力を有する従来の発電機と比較した、二重反転を有する直接駆動型発電機を使用する利点を示すものである。

発電機とプロペラの間を機械的に歯車で連結する解決法は、比較的小さい出力に利点があり、その場合、標準の大量生産の発電機を使用することができ、入力（駆動）シャフトは（２０〜３０ｒｐｍより速い）比較的高速である。

発電機の直接駆動に関する周知の技術は、大きい出力に最も適しており、発電機自体の大きい径および重量は、とりわけ重要ではない。歯車の重量を減少しても、入力速度が特に低くなければ、全体の重量はなお有利である。一定の周波数は必要とされていないが、「空隙速度」および面積により、径および幅（発電機の長さ）の寸法が決定される（設計の土台が提供される）。

直接駆動型発電機で、それぞれ回転子および固定子が、たとえば１０ｒｐｍで逆に回転する場合、回転子の速度と固定子の速度の和である、空隙における相対回転速度がもたらされ、この場合は２０ｒｐｍであるが、この速度は、回転子／固定子の間で容易に変えることができる。

たとえば、サイズが３５０ｋＷの発電機を考えてみる。長さを０．７５メートル、駆動速度を１２．５ｒｐｍにする。求められる径を、以下の式に基づいて計算する。
Ｐ＝ｋ×Ｄ^２Ｌｎ
ただし、Ｐは出力（ｋＷ）
ｋは所与のクラスの構造に対する一定の有効な値、この場合は２．２に定められている
Ｄは空隙径（メートル）
Ｌは回転子および／または固定子の長さ（メートル）
ｎは速度（ｒｐｍ）である。

標準の解決法では、指定の空隙径は、４．１２メートルである。磁場面積は、合計９．７ｍ^２である。

固定子および回転子が反対方向に回転する場合、相対速度は、２５ｒｐｍである。したがって、空隙径は、２．９１メートルに縮小することができる。より大きい出力では、この差はさらに大きくなる。

あるいは、歯車装置（回転子と固定子の間の逆転の歯車箱）に歯車列を設けることができる。歯数比は１：１．５、相対速度は３１．２５ｒｐｍである。

この速度では、空隙径を２．６０メートルに縮小することができ、磁場面積を６．１２ｍ^２に縮小することができる。

二重反転式発電機から電流を引き出すには、スリップリングを介して、しかし周知の解決法で行わなければならない。

二重反転が、分割された動作で構成される場合、すなわち１つは回転子、もう１つは固定子である２つのプロペラが発電機を駆動する場合（図２を参照）、以下のことが得られるであろう。
１．発電機の出力を、この例では、２×３５０ｋＷ＝７００ｋＷにする。
２．プロペラの速度１２．５ｒｐｍを選択する。これは、相対的には２５ｒｐｍになる。
３．発電機の長さを１．０メートルに定める。

この解決法では、空隙径は３．１８メートルであり、磁場面積は９．７８ｍ^２である。すなわち、これは、径４．１２メートル、長さ０．７５メートルの３５０ｋＷの標準の直接駆動型発電機と同じ、永久磁石とコイルに対する面積、およびのコストである。

すべての詳細についての綿密な検討はなされていないが、このタイプの発電機の動作の予備解析では、「歯車による解決法」を含む概念と比較して、電気価格の約１０％の低下が示されている。これは、プロペラｎｏ．２に１００％の影を想定しているが、これはその間の距離が１０メートルであるため、現実的ではない。

さらに、プロペラｎｏ．２に対して反対方向に回転するプロペラｎｏ．１によって水域が回転されるため、おそらくプロペラｎｏ．２に対する正の出力が存在するであろう。

この解決法は、安全および保守の操作に関して、大幅な改善をもたらすものである。ｋＷｈ／ｙｅａｒ当たり０．５オーレ（φｒｅ）の節約が想定されるが、これはむしろ控えめな見積もりである。

本発明による発電機は、大きいトルクを利用できるようにするものである。

大きいトルクを使用すると、プロペラ（回転部材）および発電機についての最適効率をもたらすことができる。歯車を省くと、損失を３％より大きく減らすことができる。

さらに、より大きい容量の発電機を搭載することができる。

トルク、スラスト、および出力の制御に関する制御システムのブレークダウンまたは故障の場合の過負荷の危険性は、比較的小さい。

この構成は、既存の発電機を用いた解決法と比較して、保守のコストを低減することになる。

伝統的に、プロペラからトルクを吸収するのは、歯車または直接駆動型発電機である。さらに、軸方向の力を吸収するのは、１つまたは複数のスラスト軸受である。したがって、こうした力は、ベースを介して機械のハウジングに、次いで鉄鋼構造物に伝達される。

風力タービンに関しては、このタイプのトルクは、「ナセル」の軸受に様々な負荷を与えるため、スルー（ｓｌｅｗ）リング軸受が露出要素になっている。

２つのプロペラが反対方向に回転するため、プロペラの回転の部材を個々に調節することによって、１つのプロペラが他方の影で作動しても、両方のシャフト上で同じトルクが維持できるようになる。

この解決法では、トルクが互いにオフセットされ、固定された支持部上のトルク負荷が消滅することになる。同時に、プロペラからの片振荷重が、回転子と固定子の間の「磁気クッション」によって緩和される。

本発明による発電機は、組立が簡単であることも留意されたい。既成の巻線および低コストの永久磁石を大いに利用することができる。

本出願では、本発明による発電機を電力用発電機として記載したが、この発電機は、電気モータとして機能することもでき、その場合、たとえばシャフト５００、８２０は、それぞれ二重反転プロペラを駆動する。こうしたユニットは、空中または水中で使用することができ、特に、船および他の船舶のいわゆるポッドスラスタ（ｐｏｄ ｔｈｒｕｓｔｅｒ）に適している。

本発明による潮力プラントの第１の実施例を示す斜視図である。 請求項１の潮力プラントを示す上面図である。 図２の潮力プラントを示す上面図であり、２つの節の中心部（図３ａおよび３ｃ）、および１つの中間部片（図３ｂ）を示す図である。 図１の潮力プラントを示す側面図である。 タービンユニットおよび回転部材の一実施例、および発電機ユニットが、前記発電機ハウジングの両側に回転可能に配置された１つの回転部材を装備し、前記回転部材が互いに対して逆回転する変形形態を示す斜視図である。 発電機が下がった位置にある、本発明による潮力プラントの第２の実施例を示す斜視図で、プラントを示す端面図である。 発電機が下がった位置にある、本発明による潮力プラントの第２の実施例を示す斜視図で、プラントを示す側面図である。 発電機が下がった位置にある、本発明による潮力プラントの第２の実施例を示す斜視図で、プラントを示す上面図である。 発電機が引きこめられた位置にある、一端から見た図６ａ〜６ｂのプラントを示す図である。 本発明による回転部材の第１の実施例を示す斜視図である。 回転する部材のセクションを示す概略断面図である。 本発明による回転部材を示す上面図である。 本発明による回転部材の第２の実施例を示す斜視図である。 本発明による回転部材の第３の実施例を示す斜視図である。 本発明による発電機の第１の実施例を示す図である。 本発明による発電機の第２の実施例を示す図である。

Claims (14)

1. 少なくとも２対の浮力部材によって支持された支持構造物を含み、該浮力部材は前記支持構造物から実質的に横方向に延びており、各対の前記浮力部材は前記支持構造物の各側に配置されており、発電機を支持するための複数の支持アームが、前記支持構造物の各側の横方向で且つ前記支持構造物の長手方向に対して横断方向に延びている、水域中の流れから動力を生成するための浮動性プラントにおいて、前記支持アームの各々は、その一端で前記支持構造物に枢着されていて、他端に沿って発電機を支持しており、゛前記水域中の発電時、該各支持アームは前記各側の前記対の浮力部材間の空間を通って延在していることを特徴とする浮動性プラント。
2. 前記支持アームは、その前記一端と前記他端との間に少なくとも１つのジョイントを含み、各該支持アームはこのジョイントのまわりで折りたたまれることができ、この折りたたみと同時に、前記支持構造物の前記一端が枢着されたところのまわりで前記支持アームが枢動され、水面の上方に発電機を上昇させるようになっている、請求項１に記載の浮動性プラント。
3. それぞれの発電機ユニットがそれぞれの前記支持アームの前記他端において垂直軸線のまわりで枢着されている、請求項１に記載の浮動性プラント。
4. それぞれの発電機ユニットが前記支持アームの前記他端に固着されている、請求項１に記載の浮動性プラント。
5. 発電機ユニットの各々が少なくとも１つの回転部材を備えたシャフトを有している、請求項１に記載の浮動性プラント。
6. 発電機ユニットの各々が前記発電機の各側上に回転可能に装着された少なくとも１つの回転部材を備えたシャフトを有している、請求項１に記載の浮動性プラント。
7. ２つの回転部材は、それぞれ反対方向に回る、請求項５に記載の浮動性プラント。
8. ２つの回転部材は、それぞれ反対方向に回る、請求項６に記載の浮動性プラント。
9. 支持構造物から延びる、各側で少なくとも１対の浮力部材によって支持された、前記支持構造物と、
   前記支持構造物の各側の横方向で且つ前記支持構造物の長手方向に対して横断方向に延びている、発電機を支持するための複数の蝶着された支持アームと、
   前記発電機を選択的に上下させるために前記支持アームを折りたたむ流体駆動機構と
   を有する、水域中の流れから動力を生成するための浮動性プラントにおいて、
   該支持アームの各々はその一端で前記支持構造物に枢着されていて、他端に沿って発電を支持し、かつ発電時に前記各対の浮力部材の開いだの空間を通って前記水域中に延びていることを特徴とする浮動性プラント。
10. 発電機ユニットの各々が、それぞれの前記支持アームの前記他端において垂直軸線のまわりで枢着されている。請求項９に記載の浮動性プラント。
11. 発電機ユニットの各々が、少なくとも１つの回転部材を備えたシャフトを有している、請求項１０に記載の浮動性プラント。
12. 発電機ユニットの各々が、前記発電機の各側上に回転可能に装着された少なくとも１つの回転部材を備えたシャフトを有している、請求項１０に記載の浮動性プラント。
13. ２つの回転部材はそれぞれ反対方向に回る、請求項１１に記載の浮動性プラント。
14. ２つの回転部材はそれぞれ反対方向に回る、請求項１２に記載の浮動性プラント。

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