JP2019525062A - 動力を発生させるための双方向性システムおよび装置 - Google Patents
動力を発生させるための双方向性システムおよび装置 Download PDFInfo
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Abstract
潮汐流などの双方向の水の流れから電気を発生させる際に使用する装置は、基部構造と、基部構造を通る第1の流れ通路を画定する一次流れ導管と、基部構造を通る第2の流れ通路を画定する二次流れ導管とを備える。一次流れ導管は、収束セクション、混合室であって、収束セクションが、間にベンチュリを画定するように混合室の第1の端部に接続された、混合室、および混合室の第2の端部に接続されたディフューザセクションを備える。本装置はさらに、第2の流れ通路と混合室との間に流体連通を提供する二次流れ導管内の開口部と、発電機に接続可能な、第2の流れ通路からの水の流れによって回転するタービンと、第2の流れ通路からの水の流れを、開口部を通って、混合室へと方向付けるための制御機構とを備え、第1の方向から流れる水が、基部構造の片側端部から混合室に流入し、第2の方向から流れる水が、基部構造の反対側端部から混合室に流入する。【選択図】図1
Description
本発明は、水域の移動によって動力(power)を発生させるためのシステムおよび装置に関する。特に、本発明は、本明細書では集合的に「潮汐流」として知られる潮汐入り江、潮汐潟、または潮汐河川の流れなどの水の流れから動力を発生させるための双方向性装置に関する。
水の流れから動力を発生させるための様々なシステムが提案されている。
いくつかのシステムは、水域を横切る水の流れを遮断し、堰の後ろで水頭を作り出すためのダム、堰、または他の人工的な構造を必要とする。一旦水頭が十分な高さのものになると、貯蔵された水が放出されてタービンを通って流れて電力(electrical power)を発生させ、それに伴って、水中に貯蔵された位置エネルギーを有用な動力に変換する。これらは、時々、「潮頭」または「潮差」デバイスと称される。
他のシステムは、水の流れの中に直接設置することができ、引き潮および満ち潮の両方で動作し得る双方向性タービンの開発に焦点を当ててきた。これらのタービンを潮汐堰とともに使用するか、または自由流環境で運転することもできる。しかしながら、異なる方向から来る流れで作動するように設計されたタービンの効率には課題がありうる。
本発明は、両方向の潮汐流から電気(electricity)を生成するために使用され得る代替の双方向性システムを提供する。
本発明は、概して、水の潮汐流から電気を発生させる際に使用するための双方向性装置に属する。
したがって、本発明の第1の態様は、潮汐水の流れから電気を発生させるための装置であって、
基部構造と、
基部構造を通る第1の流れ通路を画定する一次流れ導管と、
基部構造を通る第2の流れ通路を画定する二次流れ導管と、を備え、
一次流れ導管は、
収束セクション、
混合室であって、収束セクションが、間にベンチュリを画定するように混合室の第1の端部に接続されている、混合室、および、
混合室の第2の端部に接続されたディフューザセクション、を備え、
装置はさらに、
第2の流れ通路と混合室との間に流体連通を提供するように配置された二次流れ導管の長さの開口部と、
発電機(generator)に接続可能な、第2の流れ通路からの水の流れによって回転するように配置されたタービンと、
第2の流れ通路からの水の流れを、開口部を通って、混合室へと方向付けるための制御機構と、を備え、第1の方向から流れる水が、基部構造の片側端部から混合室に流入し、第2の方向から流れる水が、基部構造の反対側端部から混合室に流入する、装置を備える。
基部構造と、
基部構造を通る第1の流れ通路を画定する一次流れ導管と、
基部構造を通る第2の流れ通路を画定する二次流れ導管と、を備え、
一次流れ導管は、
収束セクション、
混合室であって、収束セクションが、間にベンチュリを画定するように混合室の第1の端部に接続されている、混合室、および、
混合室の第2の端部に接続されたディフューザセクション、を備え、
装置はさらに、
第2の流れ通路と混合室との間に流体連通を提供するように配置された二次流れ導管の長さの開口部と、
発電機(generator)に接続可能な、第2の流れ通路からの水の流れによって回転するように配置されたタービンと、
第2の流れ通路からの水の流れを、開口部を通って、混合室へと方向付けるための制御機構と、を備え、第1の方向から流れる水が、基部構造の片側端部から混合室に流入し、第2の方向から流れる水が、基部構造の反対側端部から混合室に流入する、装置を備える。
第1および第2の流れ通路は、双方向の流れのために構成されている。本装置は、反対方向に流れ得る水域から電気を発生させることができる双方向性デバイスとして作動し得る。これにより、水の潮汐流から電気を発生させることができる場合の停止時間を最小限に抑えられる。引き潮および満ち潮の両方の間に電気を発生させることができる。
使用中、水が第1の方向に流れているとき、水は基部構造の第1の端部から混合室に流入し、基部構造の第2の端部で二次流れ通路から流出することを防止することができる。水が第2の方向に流れているとき、水は基部構造の第2の端部から混合室に流入し得、基部構造の第1の端部で二次流れ導管から流出することを防止することができる。
動作中、第1の流れ通路と第2の流れ通路との間には流体連通が存在する。一次および二次流れ導管は、使用中、第1の流れ通路および第2の流れ通路からの水が一次流れ導管の混合室内で組み合わされ、一次流れ導管から流出し得るように構成されている。
本装置は、好ましくは、複数の一次流れ導管と複数の二次流れ導管とを備え、各一次流れ導管は、少なくとも1つの二次流れ導管に隣接して位置する。一次および二次流れ導管の数は、装置のサイズおよび/または装置が使用されるべき本体のサイズに依存するであろう。各一次流れ導管は少なくとも1つの二次流れ導管に接続され、各一次流れ導管/二次流れ導管の配置は少なくとも1つのタービンを有する。一実施形態では、各一次流れ導管は、2つの二次流れ導管と流体連通している。代替的に、各一次流れ導管が1つの二次流れ導管と流体連通していることがある。
導管は、基部構造を通って水平に延在し、各導管は、基部構造の第1の端部の第1の開口部と、基部構造の第2の端部の第2の開口部とを有する。潮汐流が第1の方向にある場合、第1の開口部は取り入れ口端部となり、一次流れ導管の第2の開口部は出力端部となるであろう。潮汐流が第2の方向にある場合、第2の開口部は取り入れ口端部となり、一次流れ導管の第1の開口部は出力端部となるであろう。
収束セクションは、導管の片側端部の第1の開口部から混合室の第1の端部へと狭くなる。ディフューザセクションは、第2の収束セクションであり、導管の第2の端部の第2の開口部から混合室の第2の端部へと狭くなる。
第1および第2の収束セクションは両方とも、水が導管を通って第1の方向に流れるときに第2の収束部がディフューザセクションとして作用し、水が導管を通って第2の方向に流れるときに第1の収束セクションがディフューザセクションとして作用するようなディフューザとして構成されている。ディフューザセクションは、導管から流出する水の速度を低下させる。
一次流れ導管および二次流れ導管は、それぞれの開口部を介して、それらの長さに沿って、流体が二次流れ導管から一次流れ導管に流入し得るように互いに接続されている。
混合室は、その長さに沿って少なくとも1つの開口部を有し得る。混合室は、開口部を介して二次流れ導管と流体連通している。このように、各一次流れ導管は、少なくとも3つの開口部を有し得る。一次流れ導管の各端部には水の潮汐流から水を受容するための端部開口部があり、一次流れ導管の混合室の長さに沿って、二次流れ導管との流体連通を可能にするための少なくとも1つの開口部がある。
いくつかの実施形態では、各一次流れ導管は、4つの開口部を有し得る。混合室は、2つの開口部を有することができ、混合室の各開口部が同じ二次流れ導管との流体連通を可能にするか、または各混合室開口部が異なる二次流れ導管との流体連通を可能にする。
二次流れ導管は、その長さに沿って、それが一次流れ導管の混合室と流体連通することを可能にするための少なくとも1つの開口部を有し得る。このように、各二次流れ導管は、少なくとも3つの開口部を有する。二次流れ導管の各端部には水の潮汐流から水を受容するための端部開口部があり、二次流れ導管の長さに沿って、一次流れ導管との流体連通を可能にするための少なくとも1つの開口部がある。一次流れ導管への開口部は、二次流れ導管の中央セクション内に位置する。いくつかの実施形態では、二次流れ導管は、4つの開口部を有し、二次流れ導管は、その長さに沿って2つの開口部を有することができ、各開口部が二次流れ導管の長さに沿って同じ一次流れ導管との流体連通を可能にするか、または各開口部が二次流れ導管の長さに沿って異なる一次流れ導管との流体連通を可能にする。
制御機構は、流体制御機構であり、第2の流れ通路を通る流れの方向を制御する。流体制御機構は、第2の流れ通路の全長を通る水の流れを遮断し得る。流体制御機構は、一次および二次流れ導管に進入するすべての水が一次流れ導管を介して吐出するように、水の方向を制御し得る。
本装置は、デバイスを通る水の流れの方向を制御するための受動的/能動的流れ制御機構を備え得る。
それは、受動的機構によって、二次流れ導管が、二次流れ導管の下流端部から水が引き込まれることを防止するようにサイズ決めされ、形状決めされていることを意味する。例えば、二次流れ導管の直径および/または断面積を、二次流れ導管に沿って静圧力勾配が存在しないことを確実にするであろう水の速度を提供するように選択することができる。これは、水の流れが二次流れ導管の下流端部から混合室へと引き上げられることを防止するのを補助し得る。
物理的流れ制御機構は、第2の流れ通路からの水の流れを、開口部を通って、混合室へと方向付ける移動可能な流れ制御機構であり得、制御機構は、基部構造の第1の端部から混合室に水が流入することを可能にする第1の位置と、基部構造の第2の端部から混合室に水が流入する第2の位置との間で移動可能であり得る。
第1の位置では、流体制御機構は、第2の流れ通路の片側端部からの水の流れを混合室へと方向付ける。第1の位置では、流体制御機構は、第2の流れ通路の反対側端部に進入する水を遮断し得る。第2の位置では、流体制御機構は、第2の流れ通路の反対側端部からの水の流れを混合室へと方向付ける。第2の位置では、流体制御機構は、第2の流れ通路の第1の端部に進入する水を遮断し得る。
一実施形態では、流れ制御機構は、移動可能なバッフルまたはそれを通る流れ通路を有するシリンダであり得、シリンダは、シリンダの下部端部の片側に開口部を有し、シリンダの反対側の上部端部に開口部を有する。
二次流れ導管は、一次流れ導管の側部またはその上に位置し得る。好ましくは、タービンが二次流れ導管内に位置する。各二次流れ導管は、2つのタービンを備え得る。2つのタービンは、導管の両端部に位置し得る。さらなる実施形態では、各一次流れ導管および二次流れ導管の配置は、第2の流れ通路内に位置する1つのタービンを備える。好ましくは、タービンは、一次流れ導管のうちの1つを二次流れ導管のうちの1つに接続するマニホールド内に位置する。
一実施形態では、二次流れ導管は、一次および二次流れ導管の水平配列を形成するように一次流れ導管の側部に位置し、各二次流れ導管が、2つのタービン、二次流れ導管の第1の端部に位置する第1のタービンおよび二次流れ導管の第2の端部に位置する第2のタービンを備える。タービンは、実質的に水平軸を中心として回転し得る。
二次流れ導管は、二次流れ導管の第1の端部と第2の端部との間に位置する中央セクションを備え、中央セクションにおいて、二次流れ導管は、第1の流れチャネルと第2の流れチャネルとに分割されており、第1および第2の流れチャネルは、一次流れ導管の混合室と流体連通している。
一実施形態では、各二次流れ導管の第1の流れチャネルおよび第2の流れチャネルは、同じ一次流れ導管と流体連通している。
本装置は、混合室の頂部を二次流れ導管の第1の流れチャネルに接続する第1のプレナム室と、各一次流れ導管の混合室の底部を二次流れ導管の第2の流れチャネルに接続する第2のプレナム室とを備え得る。水は、第1の流れチャネルから第1のプレナム室に進入し、次いで、一次流れ導管の混合室へと吐出される。水は、第2の流れチャネルから第2のプレナム室に進入し、次いで、同じ一次流れ導管の混合室へと吐出される。
流れ制御機構は、二次流れ導管を通る流れを制御する。本装置は、本装置を通る水を方向付けるための受動的流れ制御機構を備え得る。流れ制御機構は、二次流れ導管の各端部間に圧力勾配が存在しないように構造的に配置され得る。二次流れ導管の直径および/または断面積は、二次流れ導管の長さに沿って静圧力勾配が存在しないように構成され得、プレナムは、導管の下流端部の圧力と比べて低い圧力を有するように構成され得る。
一実施形態では、流れ制御機構は、二次流れ導管内に位置し、第1の方向、すなわち、一次流れ導管への流体の流れを可能にし得、第2の方向への、すなわち、二次流れ導管まで続く流れ流体を防止する。制御機構は、移動可能なバッフルであり得る。流れ制御バッフルは、二次流れ通路からの水を一次流れ通路へと方向付けるためのチャネルを備え得る。
混合室は、プレナム室からの水の流れを混合室へと方向付けるように位置決めされた移動可能な水平流れ制御バッフルを備え得る。
一実施形態では、各二次流れ導管の第1の流れチャネルおよび第2の流れチャネルは、異なる一次流れ導管と流体連通している。第1の流れチャネルは、第1の一次流れ導管へ水を方向付ける。第2の流れチャネルは、第2の一次流れ導管へ水を方向付ける。
二次流れ導管の第1の流れチャネルは、第1の一次流れ導管の混合室へ水を吐出するように構成され、二次流れ導管の第2の流れチャネルは、第2の一次流れ導管へ水を吐出するように構成されている。第1および第2の一次流れ導管は、二次流れ導管の両側に位置し得る。
流れ制御機構は、二次流れ導管を通る流れを制御する。流れ制御機構は、二次流れ導管内に位置し得、第1の方向、すなわち、一次流れ導管への流体の流れを可能にし、第2の方向への、すなわち、二次流れ導管まで続く流れ流体を防止する。制御機構は、移動可能なバッフルであり得る。流れ制御バッフルは、二次流れ通路からの水を一次流れ通路へと方向付けるためのチャネルを備え得る。
一実施形態では、各二次流れ導管は、一次流れ導管の下に位置する。一次流れ導管の水平配列は、二次流れ導管の水平配列の上に形成されている。各一次流れ導管は、二次流れ導管に接続されている。各一次流れ導管/二次流れ導管の配置は、二次流れ内に位置するタービンを備える。
本装置は、二次流れ導管を上に位置する一次流れ導管に接続するマニホールドをさらに備え、タービンは、マニホールド内に位置する。タービンは、実質的に垂直軸を中心として回転し得る。
タービンがマニホールド内に位置することによって、二次流れ経路内の1つのタービンを使用して、潮汐流などの双方向の流れから電気を発生させることができる。
一次流れ導管は、混合室内に移動可能なプレナム室を備え、二次流れ導管からの流れは、マニホールドを介してプレナム室に引き込まれる。
移動可能なプレナム室は、一次流れ導管を通る水の流れがプレナムの側部の周囲を流れるように位置し、流れの方向の開口部であって、それを通って二次流れ導管からの水が吐出されて一次流れ導管を通る流れと混合される、開口部を有する。
移動可能なプレナム室は、プレナム室の開口部が流れの第1の方向にあるような第1の位置と、プレナム室の開口部が流れの第2の方向にあるような第2の位置との間で移動可能である。
移動可能なプレナム室は、その第1の位置と第2の位置との間の流れ制御機構の移動が第1の位置と第2の位置との間でプレナム室を移動させるように、流れ制御機構に接続されている。
制御機構は、移動可能なバッフルであり得る。流れ制御バッフルは、二次流れ通路からの水を一次流れ通路へと方向付けるためのチャネルを備え得る。
別の実施形態では、流れ制御機構は、片側の下部端部の開口部と反対側の上部端部の開口部とを有する実質的にシリンダ状のドラムの形態であり得る。上部端部のシリンダ状の表面の出口開口部は一次流れ導管内に水を放出することができ、下部端部のシリンダ状の表面の入口開口部は二次流れ導管から水を受容する。
本発明のさらなる態様は、上に記載される装置と、基部構造の頂部に位置する少なくとも1つのバリアとを備える、双方向の水の流れから水を発生させるためのシステムである。バリアは、基部構造を横切って一次および二次流れ導管の中心軸に直交して延在する。
好ましくは、少なくとも1つのバリアは、基部構造の頂部に位置する移動可能なバリアであり、移動可能なバリアは、第1の上昇位置と第2の下降位置との間で移動可能である。
好ましくは、本システムは、2つの移動可能なバリアを備え、第1の移動可能なバリアは、基部構造の第1の端部に位置し、第2の移動可能なバリアは、基部構造の反対側端部に位置する。
以下の説明では、「上流」および「下流」という用語を使用して、本装置の特徴の相対的位置を定義する。上流および下流方向は、使用中に水が本装置を通って流れる方向に対して定義される。上流端部は入力領域と考慮され得、下流端部は出力領域と考慮され得る。
ここで、添付の図面を参照しながら本発明を例として記載する。
図1を参照すると、潮汐水の流れを電気に変換するための本発明による双方向性システム10は、水域の幅を横切って位置決めするための基部構造12を備える。移動可能なバリア14は、上流側および下流側を画定するように基部構造12の頂部に位置する。使用中、移動可能なバリアは、バリアの上流側と下流側との間に水頭差を提供する。
基部構造12は、基部構造を通る水のための流れ通路を提供し、双方向の水の流れのために構成されている一連の導管20、22と、水が本装置を通って流れるときに動力を発生させるタービン24とを備える。各二次流れ導管は、水が二次流れ導管から一次流れ導管へと流入し得るように少なくとも1つの一次流れ導管に接続されている。本システムは、本装置を通って流れるときに電気エネルギーに変換される水力位置エネルギーの貯蔵を作り出す。
図1〜図12を参照すると、本発明の第1の実施形態では、装置10は、一連の一次流れ導管20と一連の二次流れ導管22とを有する基部構造12を備える。各一次流れ導管は、2つの二次流れ導管の間に位置する。一次流れ導管は、バリアの上流側からバリア14の下流側まで流れ通路を提供する。二次流れ導管は、一次流れ導管へ水の流れを供給する。図1〜図12に示されるように、各一次流れ導管20は、水が二次流れ導管から一次流れ導管へと流入し得るように2つの二次流れ導管に接続されている。
一次および二次流れ導管は両方とも、水域からの水を受容する。一次流れ導管を退出する水は、一次流れ導管および二次流れ導管の両方を介して本装置に進入した水の混合流である。
図3および図11を参照すると、各一次流れ導管20は、第1の収束セクション26を備え、第1の収束セクション26は、基部構造の第1の端部におけるその開口部28から、ベンチュリセクションを画定する混合室30に向かって狭くなる。第2の収束セクション32は、基部構造の第2の端部におけるその開口部34から、混合室30の第2の端部に向かって狭くなる。混合室は、隣接する二次流れ導管から水を受容するための開口部36を備える。
第1および第2の収束セクションは両方とも、ディフューザとして構成されている。水が一次流れ導管を通って第1の方向38に流れているとき、水は第1の収束セクション26内の開口部28を介して一次流れ導管に進入し、第2の収束セクション32はディフューザセクションである。
水が一次流れ導管を通って第2の方向40に流れているとき、水域からの水は第2の収束セクション内の開口部34を介して一次流れ導管に進入し、第1の収束セクションはディフューザセクションである。
図1、図2、および図6に示されるように、収束およびディフューザセクションは、実質的に矩形の断面形状を有する。一次流れ導管のディフューザおよび収束セクションの側壁は、実質的に垂直であり、収束セクション26、32は、導管の開口部28、34に向かって垂直面に延在する。図3および図7に示されるように、収束セクション26、32は、導管開口部の方向に分岐する実質的に円形の断面を有し得る。
図5および図10を参照すると、二次流れ導管22は、一次流れ導管20に実質的に平行に位置する。各二次流れ導管は、導管の両端部に位置する2つのタービン24を備える。第1のタービンは、二次流れ導管の上流セクション42内に位置する。第2のタービンは、二次流れ導管の下流セクション44内に位置する。タービンのブレードは、タービンの実質的に水平軸を中心として回転する。タービンは、発電機(図示せず)に接続されている。タービンを同じまたは異なる発電機に接続することができる。タービンを回転させて発電機を駆動し、それに伴って、有用な電力を生成する。
中央セクション46は、上流および下流セクション42、44を含む2つのタービンの間に位置する。二次流れ導管は、中央セクションを介して、隣接する一次流れ導管と流体連通するように一次流れ導管に接続されている。
二次流れ導管には、上流42および下流44のセクションに単一の流れ通路と、中央セクション内に2つの流れ通路が設けられている。
中央セクションにおいて、二次流れ導管は、第1の流れチャネル48と第2の流れチャネル50とに分離されている。第1の流れチャネルおよび第2の流れチャネルは各々、二次流れ導管が隣接する一次流れ導管と流体連通することを可能にする開口部52を備える。
図5、図9、および図10を参照すると、第1の流れチャネルは、二次流れ導管の第1の側部に位置する第1の一次流れ導管と流体連通しており、第2の流れチャネルは、二次流れ導管が二次流れ導管の両側に位置する2つの一次流れ導管と流体連通するように、二次流れ導管の第2の側部に位置する第2の一次流れ導管と流体連通している。しかしながら、基部構造の縁部に位置する二次流れ導管は、水を1つの一次流れ導管に供給するだけであろう。
第1の流れチャネルは、一次流れ導管の開口部に向かって二次流れ導管の中心軸から離れて方向付けられている。第2の流れチャネルは、一次流れ導管の開口部に向かって二次流れ導管の中心軸から離れて、第1の流れチャネルに対向する方向に方向付けられている。第1および第2の流れチャネル内の開口部は、隣接する一次流れ導管との流体連通を提供する。
第1の流れチャネルの上流セクション54は、二次流れ導管の上流セクションからの水を二次流れ導管の中心軸から離れた角度でそらす。第1の流れチャネルの下流セクション56は、二次流れ導管の下流セクションからの水を二次流れ導管の中心軸から離れた角度でそらす。第1の流れチャネル48の上流セクション54および下流セクション56は、開口部52で合流する。
第2の流れチャネルの上流セクション58は、二次流れ導管の上流セクションからの水を二次流れ導管の中心軸から離れた角度で、第1の流れチャネルの上流セクションに対向する方向にそらす。第2の流れチャネルの下流セクション60は、二次流れ導管の下流セクションからの水を二次流れ導管の中心軸から離れた角度で、第1の流れチャネルの上流セクションに対向する方向にそらす。第2の流れチャネル50の上流セクション58および下流セクション60は、開口部52で合流する。
流れ制御機構62は、第1および第2の流れチャネル48、50の開口部52に位置する。流れ制御機構は、本装置の片側からの流れを隣接する一次流れ導管の混合室へと方向付け、水が二次流れ導管の他のセクションに流入することを防止する。流れ制御機構は、本装置を通る流れの方向に依存して、2つの位置の間で移動し得る。
第1の位置では、図5および図9に示されるように、流れ制御機構は、本装置の第1の(上流)セクション42からの流れを隣接する一次流れ導管20の混合室30へと方向付け、水が二次流れ導管の第2の(下流)セクション44に流入することを効果的に遮断する。水が反対方向に流れているとき、流れ制御機構を第2の位置(図示せず)へと移動させることができる。第2の位置では、流れ制御機構は、本装置の第2のセクションからの流れを隣接する一次流れ導管の混合室へと方向付け、水が二次流れ導管の第1のセクションに流入することを効果的に遮断する。
流れ制御機構は、バッフルの形態であり得る。バッフルは、本装置を通って流れる水の方向に依存して回転し得る。
図8を参照すると、流れ制御バッフルは、使用中に二次流れ導管からの水の流れを一次流れ導管へと方向付け得るチャネル72を備える実質的に円形のシリンダ形状を有し得る。
第1の位置では、バッフルチャネル72の第1の端部は、流れチャネル48、50の上流(第1の)セクション54、58と位置合わせされ、バッフルチャネル72の第2の端部は、水が二次流れ導管の第1のセクション42からバッフルチャネルに、次いで、混合室に流入し得るように、混合チャネルの開口部へと方向付けられている。水が流れチャネル48、50の下流(第2の)セクション56、60、および二次流れ導管の第2のセクション44に流入することを防止する。
第2の位置(図示せず)では、水が反対方向に流れているとき、バッフルチャネルの第2の端部は、流れチャネルの下流(第2の)端部56、60と位置合わせされ、バッフルチャネルの第1の端部は、水が二次流れ導管の第2のセクション44からバッフルチャネルに、次いで、混合室に流入し得るように、混合室の開口部へと方向付けられている。水が流れチャネル48、50の上流(第1の)セクション54、58、および二次流れ導管の第1のセクション42に流入することを防止する。
二次流れ導管内に位置するタービンは、水の流れから電気を発生させる際に使用される任意の好適なタービンであり得る。例えば、使用され得るタービンとしては、プロペラおよびカプラン型タービンが挙げられる。
本発明のさらなる実施形態を図13〜図18に示す。本発明のこの実施形態は、一連の一次流れ導管20と一連の二次流れ導管22とを有する基部構造12を備える。各一次流れ導管20は、1つの二次流れ導管22と別の一次流れ導管20との間に位置する。一次流れ導管は、バリアの上流の位置から下流の位置まで流れ通路を提供する。二次流れ導管は、一次流れ導管への流れを供給する。バリア(図示せず)は、基部構造12の幅を横切って位置する。各一次流れ導管20は、水が二次流れ導管から一次流れ導管に流入し得るように1つの二次流れ導管に接続されている。
一次および二次流れ導管は両方とも、水域からの水を受容する。一次流れ導管を出る水は、一次流れ導管および二次流れ導管の両方を介して本装置に進入した水の混合流である。
図15を参照すると、各一次流れ導管は、第1の収束セクション26を備え、第1の収束セクション26は、基部構造の第1の端部におけるその開口部28から、ベンチュリセクションを画定する混合室30に向かって狭くなる。第2の収束セクション32は、基部構造の第2の端部におけるその開口部34から、混合室の第2の端部に向かって狭くなる。
混合室は、隣接する二次流れ導管から水を受容するための開口部36を備える。プレナム室64は、混合室30のいずれかの側から基部構造内に延在する。混合室は、プレナム室を介して、二次流れ導管から二次流れを受容する。
第1および第2の収束セクションは両方とも、ディフューザとして構成されている。水が一次流れ導管を通って第1の方向38に流れているとき、水は第1の収束セクション26を介して一次流れ導管に進入し、第2の収束セクション32はディフューザセクションである。
水が一次流れ導管を通って第2の方向40に流れているとき、水は第2の収束セクション32を介して一次流れ導管に進入し、第1の収束セクション26はディフューザセクションである。
収束セクションは、実質的に矩形の断面形状を有する。一次流れ導管のディフューザおよび収束セクションの側壁は、実質的に垂直であり、収束セクションは、垂直面に延在する。
二次流れ導管は、一次流れ導管に実質的に平行に位置する。各二次流れ導管は、導管の両端部に位置する2つのタービンを備える。第1のタービンは、二次流れ導管の上流セクション42内に位置する。第2のタービンは、二次流れ導管の下流セクション44内に位置する。タービンのブレードは、タービンの実質的に水平軸を中心として回転する。タービンは、発電機(図示せず)に接続されている。タービンを同じまたは異なる発電機に接続することができる。タービンを回転させて発電機を駆動し、有用な電力を生成する。
図16および図17を参照すると、二次流れ導管の中央セクション46は、上流および下流セクション42、44を含む2つのタービンの間に位置する。二次流れ導管は、中央セクションを介して、隣接する一次流れ導管と流体連通している。
中央セクションにおいて、二次流れ導管は、第1の流れチャネル48と第2の流れチャネル50とに分離されている。第1の流れチャネルおよび第2の流れチャネルは各々、二次流れ導管がプレナム室64を介して、隣接する一次流れ導管と流体連通することを可能にする開口部を備える。
第1の流れチャネルおよび第2の流れチャネルは、同じ一次流れ導管と流体連通している。第1の流れチャネルは、第1のプレナム室を介して、一次流れ導管と流体連通している。第2の流れチャネルは、第2のプレナム室を介して、一次流れ導管と流体連通している。
第1の流れチャネルは、二次流れ導管の中心軸から第1のプレナム室に向かって垂直に上および横に方向付けられている。第2の流れチャネルは、二次流れ導管の中心軸から第2のプレナム室に向かって垂直に下および横、ならびに第1の流れチャネルに対向する方向に方向付けられている。第1および第2の流れチャネル内の開口部52は、第1および第2のプレナム室64を介して、隣接する一次流れ導管との流体連通を提供する。
第1の流れチャネルの上流セクション54は、二次流れ導管の上流セクションからの水を二次流れ導管の中心軸から離れた方向にそらす。第1の流れチャネルの下流セクション56は、二次流れ導管の下流セクションからの水を二次流れ導管の中心軸から離れた方向にそらす。第1の流れチャネルの上流および下流セクションは、開口部でプレナム室64と合流する。
第2の流れチャネルの上流セクション58は、二次流れ導管の上流セクションからの水を二次流れ導管の中心軸から離れて、第1の流れチャネルの上流セクションに対向する方向にそらす。第2の流れチャネルの下流セクション60は、二次流れ導管の下流セクションからの水を二次流れ導管の中心軸から離れて、第1の流れチャネルの上流セクションに対向する方向にそらす。第2の流れチャネルの上流および下流セクションは、開口部52でプレナム室64と合流する。
流れ制御機構は、第1および第2の流れチャネルからの水の流れをプレナムへと方向付け、二次流れ導管内のすべての水が一次流れ導管内に吐出されるように、第1および第2の流れチャネルの下流側への水の流れを防止する。
流れ制御機構は、二次流れ導管からの水がプレナム室64に入ることを可能にする。次いで、水は、プレナム室の開口部の幅全体にわたって、一次流れ導管の混合室内に吐出される。水は、頂部プレナム室64から混合室の頂部へ、および下部プレナム室64から混合室の底部へと吐出される。二次流れは、流れがディフューザセクション内に吐出され、導管から吐出される前に、混合室内で一次流れの外側端部から混合する。
流れ制御機構は、流れを混合室へと方向付ける。プレナム内の低い圧力により、流れが二次流れ導管の下流側へと迂回することを防止する。流れが下流二次流れ導管取り入れ口から引き込まれ、デバイスを通って、受動的に、または導管の下流取り入れ口端部で二次流れ導管取り入れ口の別個の流れ制御によってのいずれかで再循環されることを防止する。受動的制御は、幾何学的に達成される。二次流れ導管の直径は、二次流れ導管に沿って静圧力勾配が存在しないこと、ひいては、流れが下流の水位から引き込まれないことを確実にするであろうある特定の水の速度を提供するように設計され得る。幾何学的形状は、流れが二次流れ導管の上流セクション42を通って、上流流れチャネル54および58の静圧力を下流の水位の圧力の静圧力まで低減する特定の速度まで加速されるようなものである。
さらなる実施形態では、流れ制御機構は、二次流れ導管の第1および第2の流れチャネルの開口部に位置する。流れ制御機構は、本装置の片側からの流れを隣接する一次流れ導管の混合室へと方向付け、水が二次流れ導管の他のセクションに流入することを防止する。流れ制御機構は、流れの方向に依存して、2つの位置の間で移動し得る。
第1の位置では、流れ制御機構は、本装置の第1の(上流)セクション42からの流れを隣接する一次流れ導管20のプレナム室64および混合室30へと方向付け、水が二次流れ導管の第2の(下流)セクション44に流入することを遮断する。水が反対方向に流れているとき、流れ制御機構を第2の位置へと移動させることができる。第2の位置44では、流れ制御機構は、本装置の第2のセクションからの流れを隣接する一次流れ導管のプレナム室64および混合室30へと方向付け、水が二次流れ導管20の第1のセクション42に流入することを遮断する。
流れ制御バッフルを二次流れ導管内で使用して、流れを作製室へと方向付けることができる。流れ制御機構は、第1および第2の流れチャネルの開口部に位置する。流れ制御機構は、本装置の片側(上流)からの流れを隣接する一次流れ導管の混合室へと方向付け、水が二次流れ導管の他のセクション(下流)に流入することを防止する。流れ制御機構は、流れの方向に依存して、2つの位置の間で移動し得る。
図15を参照すると、水平流れ制御バッフル66は、水を混合室30へと方向付けるように、プレナム室64の開口部を横切って位置決めされている。水平流れ制御バッフルは、中心軸を中心として枢動して、水が混合室内に吐出される方向を制御することができる。水平流れ制御バッフルを、プレナム室から混合室への水の吐出が本装置を通る水の流れの方向にあるように、2つの位置の間で移動させることができる。
例として、水が第1の方向38で本装置に流入しているとき、水平流れ制御バッフルを、プレナム室からの水の流れが第1の方向で混合室内に吐出されて同じ方向に本装置を通って流れる一次流れと混合されるような第1の位置に移動させることができる。水が第2の方向で本装置に流入しているとき、水平流れ制御バッフルを、プレナム室からの水の流れが第2の方向で混合室内に吐出されて同じ方向に本装置を通って流れる一次流れと混合されるような第2の位置に移動させることができる。
バッフルは、二次流れ導管からの流れを混合室の頂面および底面に沿って方向付け、主一次流れは、混合室の中心エリアを占める。
バッフルは、二次流れ導管の入口で流れ制御から分離されており、混合室内に流れを方向付けるためのものである。バッフルが第3の位置に位置決めされている場合、それらは一次流れ導管へのプレナム室からの流れを防止し得る。例えば、バッフルが実質的に水平に位置決めされている場合、それらは一次流れ導管への二次流れ導管からのすべての流れを中断し得る。
本発明のさらなる実施形態を図19〜図24に示す。本発明のこの実施形態では、本装置は、一連の一次流れ導管20と一連の二次流れ導管22とを有する基部構造12を備える。一次流れ導管の水平配列は、二次流れ導管の水平配列の下に位置する。一次流れ導管は、バリアの上流の位置から下流の位置まで流れ通路を提供する。各一次流れ導管は、1つの二次流れ導管に接続されている。二次流れ導管は、その上に位置する一次流れ導管への水の流れを供給する。バリアは、基部構造の幅を横切って延在する。図19〜図24に示されるように、各一次流れ導管20は、水が二次流れ導管から一次流れ導管へと流入し得るように1つの二次流れ導管に接続されている。
一次および二次流れ導管は両方とも、水域からの水を受容する。一次流れ導管を退出する水は、一次流れ導管および二次流れ導管の両方を介して本装置に進入した水の混合流である。各一次流れ導管は、第1の収束セクション26を備え、第1の収束セクション26は、基部構造の第1の端部におけるその第1の開口部28から、ベンチュリセクションを画定する混合室30に向かって狭くなる。第2の収束セクション32は、基部構造の第2の端部における第2の開口部34から、混合室30の第2の端部に向かって狭くなる。混合室は、隣接する二次流れ導管から水を受容するための開口部を備える。
第1および第2の収束セクションは両方とも、ディフューザとして構成されている。水が一次流れ導管20を通って第1の方向38に流れているとき、水は第1の収束セクション26を介して一次流れ導管に進入し、第2の収束セクション32はディフューザセクションである。
水が一次流れ導管を通って第2の方向40に流れているとき、水は第2の収束セクション32を介して一次流れ導管に進入し、第1の収束セクション26はディフューザセクションである。
収束セクション26、32は、実質的に矩形の断面形状を有する。一次流れ導管の収束セクションの側壁は、実質的に垂直であり、収束セクションは、混合室から垂直面に延在する。
二次流れ導管は、その中央セクションを介して、一次流れ導管と流体連通している。二次流れ導管22は、一次流れ導管20に実質的に平行に位置し、マニホールド68は、二次流れ導管22を上に位置する一次流れ導管20に接続する。マニホールド68は、二次流れ導管が、その上の一次流れ導管と流体連通することを可能にする。マニホールドは、二次流れ導管の中央セクションから一次流れ導管まで延在する。
タービンは、マニホールド内に位置し、発電機(図示せず)に接続されている。タービンのブレードは、実質的に垂直軸を中心として回転可能である。タービンは、例えば、プロペラまたはカプラン型タービンであり得る。
二次流れ導管は、第1の位置と第2の位置との間で移動して水をマニホールドへ、そしてタービンを通って混合室へと方向付け、水が二次流れ導管を通ってずっと流れ、二次流れ導管の下流セクションを介して退出することを防止し得る流れ制御機構を備える。流れ制御機構は、開口側と閉塞側とを有する、端部が開いたドラムの形態であり得る。開口側は、二次流れ導管からドラムへの水を受容する。閉塞側は、二次流れ導管の長さを通る水の流れを効果的に遮断し、水を、ドラムの開口端部を通って、一次流れ導管の混合室へと方向付ける。ドラムは、マニホールドを通って、混合室開口部まで延在し、二次流れから一次流れ導管まで流れ通路を提供し得る。
流れ制御機構は、流れの方向に依存して、2つの位置の間で移動し得る。第1の位置では、流れ制御機構は、本装置の第1の(上流)セクションからの流れをマニホールドへと方向付け、水が二次流れ導管の第2の(下流)セクションに流入することを効果的に遮断する。水が反対方向に流れているとき、流れ制御機構を第2の位置へと移動させることができる。第2の位置では、流れ制御機構は、本装置の第2のセクションからの流れをマニホールドへと方向付け、水が二次流れ導管の第1のセクションに流入することを効果的に遮断する。第2の位置では、ここでは、第2のセクションが上流セクションであり、第1のセクションが下流セクションであることになる。
移動可能なシュラウドは、混合室開口部の周りに、タービンを備えるマニホールドとともに混合室内にプレナム室70を形成する。二次流れ導管からの水の流れは、マニホールド内のタービンを通って流れた後、プレナム室に引き込まれる。タービンのシャフトは、プレナム室を通って、発電機(図示せず)まで延在する。
移動可能なプレナム室は、一次流れ導管を通る水の流れがプレナム室の側部の周囲を流れ得るように混合室内中央に位置する。プレナム室は、スロットの形態の開口部を有し、それを通って、二次流れ導管から受容された水が吐出されて、一次流れ導管を通って流れる一次水の流れと混合される。プレナム室は、プレナムからの流れが一次流れの中心に吐出されるようにプレナム室の開口部が位置し得るように回転可能である。プレナム室は、開口部の反対側に外部バッフル74を備える。外部バッフル74は、三角形の形状であり、水をプレナム室70の側部の周囲に方向付ける。
流れ制御機構は、混合室内に位置するプレナム室に接続されており、プレナム室は、流れ制御機構がその第1の位置と第2の位置との間を移動するときに回転し得る。
流れ制御機構は、プレナムおよび外部バッフルを形成するシュラウドを含む。ドラムは、混合室内に延在し得、プレナム室として構成されたドラムの頂部は、水を混合室内に放出するための開口部を有する。機構全体が第1の位置と第2の位置との間で回転する。開口面を有するドラムは、ドラムの回転がプレナムを回転させるようにプレナムに接続されている。第1の位置では、ドラムの開口側は第1の方向に面し、一次流れ通路へのプレナム室の開口部は第2の方向に面する。第2の位置では、ドラムの開口側は第2の方向に面し、一次流れ通路へのプレナム室の開口部は第1の方向に面する。
図23に示されるように、タービンは、ドラムのマニホールド部分内に位置し得る。タービンは、水が通過するとき、ドラムおよびプレナム室から独立して回転する。
本装置は、浅い水の環境で特に有用である。例えば、図1〜図18に示されるように、単一の水平配列の導管しかない場合、本装置を、使用される導管およびタービンのサイズに依存して、水深が0.5メートル以下に至る大規模な基盤プロジェクトにおいて大きな床掘削なしで使用することができる。例えば、図19〜図24に示されるように、2つの水平配列の導管があり、1つの配列が上記の上に位置する場合、本装置を、導管およびタービンのサイズに依存して、水深が1メートル以下の大規模な基盤プロジェクトにおいて大きな床掘削なしで使用することができる。
河川または海底を本装置の位置合わせ近くの掘削によって下降させ、輪郭付けることができる場合、水深制限はない。複数の配列の一次および二次流れ導管を使用することができる。各配列内の導管の数は、本装置が使用される水域のサイズに依存するであろう。各装置は、2つまたは3つの導管のみを備えることができ、基部構造は、二次および一次流れ導管の配置を備える。好ましくは、基部構造は、一連の二次および一次流れ導管の配置、例えば、4つ、5つ、6つ、7つ、8つ、9つ、10個またはそれ以上の一次および二次流れ導管を備える。
収束およびディフューザセクションは、実質的に円形または矩形の断面を有するように示されているが、他の形状の収束/ディフューザセクションおよび混合室ならびに形状の組み合わせを使用することができる。二次流れ導管は、それらの開口部に実質的に円形の断面を有し得る。しかしながら、他の形状の断面も企図される。二次流れ導管の断面形状は、流れ通路の長さにわたって変化し得る。例えば、二次流れ経路は、二次流れ導管の開口部で円形の断面を有することから中央領域の二次流れチャネル内で矩形の断面に移行し得る。
導管は、すなわち、それらのサイズおよび形状によって、本装置に進入する水の体積の約80%が一次流れ導管に流入し、本装置に進入する水の体積の約20%が二次流れ導管に進入するように構成されている。本装置に進入する水の体積の100%は、一次流れ導管を介して本装置を退出する。
図1、図12、図19、図20、図23、および図25を参照すると、本システムは、基部構造の頂部表面に位置する2つの移動可能なバリアを備える。バリアは、基部構造を横切って一次および第2の導管の中心軸に直交して延在する。第1の移動可能なバリアは、基部構造の第1の端部に位置する。第2の移動可能なバリアは、基部構造の反対側端部に位置する。
移動可能なバリアの各々は、第1の上昇位置と第2の下降位置との間で移動し得る。上昇位置では、バリアは、水が本装置の頂部を越えて流れることを遮断し、バリアの上流および下流側からの水頭差を作り出す。代わりに、水は一連の導管を通って方向付けられる。導管は、バリアの上流側からバリアの下流側まで基部構造を通る水のための流れ通路を提供する。下降位置では、水はバリアおよび基部構造の頂部を越えて流れ得る。
水が第1の方向から流れると、基部構造の上流端部に位置する第1の移動可能なバリアが上昇し、基部構造の下流端部に位置する第2の移動可能なバリアが下降する。水が第2の方向から流れると、基部構造の下流端部に位置する第2の移動可能なバリアが上昇し、基部構造の上流端部に位置する第1の移動可能なバリアが下降する。
基部構造の端部に1つずつ2つの移動可能なバリアを備えるように本発明を記載してきたが、本システムはまた、1つのバリアを備え得る。
移動可能なバリアは、例えば、膨張式バリアおよび/または水力で動作する堰板またはゲートであり得る。移動可能なバリアは、基部構造の幅を横切って延在する。
膨張式バリアを使用する場合、ラバーバルーンをコンクリート基部構造の縁部に取り付けることができる。バルーンは、バリアを上昇させるために、水またはガスなどの流体で充填され得る。バリアが下降すると、流体をバルーンから解放することができる。膨張式バリアの例は、Dyrhoff UK Ltdによって供給されるものであり、例えば、GB2521876を参照されたい。他のバリアは、蝶着されたゲートとともに使用される管状の膨張式のものを含み得る。膨張式の管状のものは、ゲートの片側に位置する。管状構成要素の膨張はゲートを上昇させ、管状構成要素の収縮はゲートを下降させる。
本システムに移動可能なバリアを設けることによって、使用されていないときにバリアを下降させ、環境の外観を改善することができる。移動可能なバリアを参照しながら本システムを記載しているが、代わりに、固定式バリア、例えば、基部構造の幅を横切って位置するコンクリート壁を使用することができる。基部構造の各端部セクションにバリアを、または基部構造の中央セクションを横切って単一のバリアを有するように本システムを論じているが、基部構造の幅を横切って延在する各バリアは、別々に位置合わせされた構成要素からなり得る。例えば、複数の、すなわち、1つ、2つ、3つ、またはそれ以上の水力式もしくは膨張式に作動されるゲートまたは堰板を基部の幅を横切って位置合わせして1つのバリアを形成することができる。
本システムを図25に示されるように使用することができる。潮汐が低いときには、本システムの両側の水位は基部構造より下にあり得、バリアは両方とも下降している(図25a)。上げ潮では、潮汐が入ってくるときに好ましい水頭差を維持するように下流バリアが上昇する(図25bまたは図25c)。潮汐が高いときには(図25d)、次の潮汐周期に備えるために、下流バリアが下降し、上流バリアが上昇する。好ましい水頭差が確立されるまで、潮汐が引きのときに上流バリアは上昇したままである(図25e)。潮汐が継続して引きであるとき、上流バリアは、完全に下降するまで、好ましい水頭差を維持するように下降する(図25f)。ここで低い潮汐のときに両方のバリアが下降すると、本システムは次の潮汐周期用の準備が整っている。上げ潮および下げ潮の両方で水頭差が確立され得るため、本システムを使用して両方向の潮汐流から電気を発生させることができる。
水が第1の方向38から流れている、例えば、上げ潮のとき、第1のバリアは上昇する。水域を横切るバリアは、基部構造の第1の(上流)側と基部構造の第2の(下流)側との間に水頭差を提供する。水は、バリアの第1の(上流)側から一次流れ導管を通って流れる。一次水の流れは、第1の(収束)セクションに進入し、混合室に流入し、次いで、第2の収束(ディフューザ)セクションから出る。二次流れ導管を通る二次流れが誘導され、水が二次流れ導管の第1のセクションを通って一次流れ導管に流入し、これによりタービンの回転を駆動させて、動力または電力取り出し配置を介して電気を発生させる。
水の流れが逆転し、第2の方向40に流れる、例えば、下げ潮のとき、第2のバリアが上昇し、第1のバリアを下降させることができる。水域を横切るバリアは、基部構造の第2の端部と基部構造の第1の端部との間に水頭差を提供する。水は、バリアの第2の側から一次流れ導管を通って流れる。一次水の流れは、第2の(収束)セクションに進入し、混合室に流入し、次いで、第1の収束セクション(ここではディフューザセクションとして作用)から出る。二次流れ導管を通る二次流れが誘導され、水が二次流れ導管の第2のセクションを通って一次流れ導管に流入し、これによりタービンの回転を駆動させて、動力または電力取り出し配置を介して電気を発生させる。
図26は、固定式バリアを備える本発明によるシステムを例示する。図26a〜図26fに示されるように、バリアは、基部構造を横切って位置し、上げ潮、図26bおよび図26c、ならびに下げ潮、図26eおよび図26fの間に、基部構造の上流側と下流側との間で水頭差を維持する。
一次流れ導管のベンチュリの低圧力ゾーンは、一次流れ導管内への二次流れ導管を通る二次流れを誘導する。一次および二次の水の流れの両方は、2つの流れが混合され得る混合室に進入する。混合流は、ディフューザセクション(流れの方向に依存して、第1または第2の収束セクション)に進入し、水の流れの速度は、水がディフューザセクションを通って移動するときに緩徐になる。水がディフューザセクションを通って流れるにつれて、流れはそれを静水頭に回復させ、それがディフューザセクションの下流を退出する前にその動的水頭を損失する。これは、ベンチュリ内の低い静水頭を保つ。
したがって、本システムは、2つの方向の水の流れから電気を発生させることができる。例えば、本システムを潮汐河川または入り江を横切る潮汐堰として使用することができる。本システムは、低い水頭差しか得ることができない環境での使用に特に好適である。
本システムはまた、潮汐信号の形状を保ちつつ、潮汐流から電気を発生させることが可能である。本システムは、水頭差を維持するためのバリアの存在にもかかわらず、上げ潮および下げ潮の間に水がデバイスを通って流れ続けることができるため、従来の潮頭または潮差デバイスのように水の流れを中断しない。
Claims (25)
- 双方向の水の流れから電気を発生させる際に使用するための装置であって、
基部構造と、
前記基部構造を通る第1の流れ通路を画定する一次流れ導管と、
前記基部構造を通る第2の流れ通路を画定する二次流れ導管と、を備え、
前記第1および第2の流れ通路は、双方向の流れのために構成されており、
前記一次流れ導管は、
収束セクション、
混合室であって、前記収束セクションが、間にベンチュリを画定するように前記混合室の第1の端部に接続されている、混合室、および、
前記混合室の第2の端部に接続されたディフューザセクション、を備え、
前記装置はさらに、
前記第2の流れ通路と前記混合室との間に流体連通を提供するように配置された前記二次流れ導管内の開口部と、
発電機に接続可能な、前記第2の流れ通路からの水の流れによって回転するように配置されたタービンと、
前記第2の流れ通路からの前記水の流れを、前記開口部を通って、前記混合室へと方向付けるための制御機構と、を備え、
第1の方向から流れる水は、前記基部構造の片側端部から前記混合室に流入し、第2の方向から流れる水は、前記基部構造の反対側端部から前記混合室に流入する、装置。 - 複数の一次流れ導管と、複数の二次流れ導管と、を備え、各一次流れ導管は、少なくとも1つの二次流れ導管に隣接して位置する、請求項1に記載の装置。
- 前記二次流れ導管は、一次および二次流れ導管の水平配列を形成するように前記一次流れ導管の側部に位置し、各二次流れ導管は、2つのタービン、前記二次流れ導管の第1の端部に位置する第1のタービンおよび前記二次流れ導管の第2の端部に位置する第2のタービンを備える、請求項2または3に記載の装置。
- 前記二次流れ導管は、前記二次流れ導管の前記第1の端部と前記第2の端部との間に位置する中央セクションを備え、前記中央セクションにおいて、前記二次流れ導管は、第1の流れチャネル、および第2の流れチャネル、を備え、前記第1および第2の流れチャネルは、一次流れ導管の前記混合室と流体連通している、請求項2または3のいずれか一項に記載の装置。
- 各二次流れ導管の前記第1の流れチャネルおよび前記第2の流れチャネルは、同じ一次流れ導管と流体連通している、請求項4に記載の装置。
- 前記第1の流れチャネルを前記混合室の頂部に接続する第1のプレナム室と、前記第2の流れチャネルを各一次流れ導管の前記混合室の底部に接続する第2のプレナム室と、を備える、請求項5に記載の装置。
- 前記混合室は、前記プレナム室からの前記水の流れを前記混合室へと方向付けるように位置決めされた移動可能な水平流れ制御バッフルを備える、請求項6に記載の装置。
- 前記第1の流れチャネルおよび前記第2の流れチャネルは、異なる一次流れ導管と流体連通している、請求項4に記載の装置。
- 二次流れ導管の前記第1の流れチャネルは、第1の一次流れ導管の前記混合室へ水を吐出するように構成され、前記二次流れ導管の前記第2の流れチャネルは、第2の一次流れ導管へ水を吐出するように構成されている、請求項8に記載の装置。
- 各一次流れ導管は、2つの二次流れ導管と流体連通している、請求項2〜4のいずれか一項に記載の装置。
- 各一次流れ導管は、1つの二次流れ導管と流体連通している、請求項2〜4のいずれか一項に記載の装置。
- 各二次流れ導管は、一次流れ導管の下に位置する、請求項2に記載の装置。
- 前記二次流れ導管を上に位置する前記一次流れ導管に接続するマニホールドを備え、前記タービンは、前記マニホールド内に位置する、請求項12に記載の装置。
- 前記一次流れ導管は、前記混合室内に移動可能なプレナム室を備え、前記二次流れ導管からの流れは、前記マニホールドを介して前記プレナム室に引き込まれる、請求項13に記載の装置。
- 前記移動可能なプレナム室は、前記一次流れ導管を通る水の流れが前記プレナムの側部の周囲を流れ得るように位置し、前記流れの方向の開口部であって、それを通って前記二次流れ導管からの水が吐出される、開口部を有する、請求項14に記載の装置。
- 前記移動可能なプレナム室は、前記プレナム室の前記開口部が流れの第1の方向にあるような第1の位置と、前記プレナム室の前記開口部が流れの第2の方向にあるような第2の位置との間で移動可能である、請求項14または15のいずれか一項に記載の装置。
- 前記移動可能なプレナム室は、その第1の位置と第2の位置との間の前記流れ制御機構の移動が前記第1の位置と前記第2の位置との間で前記プレナム室を移動させるように、前記流れ制御機構に接続されている、請求項14〜16のいずれか一項に記載の装置。
- 前記流れ制御機構は、前記基部構造の片側端部から前記混合室に水が流入する第1の位置と、前記基部構造の反対側端部から前記混合室に水が流入する第2の位置との間で移動可能である、請求項1〜16のいずれか一項に記載の装置。
- 前記流れ制御機構は、移動可能なバッフルである、請求項18に記載の装置。
- 前記流れ制御バッフルは、前記二次流れ通路からの水を前記一次流れ通路へと方向付けるためのチャネルを備える、請求項19に記載の装置。
- 前記流れ制御機構は、受動的流れ制御機構を備える、請求項1〜20のいずれか一項に記載の装置。
- 前記流れ制御機構は、前記二次流れ導管の各端部間に圧力勾配が存在しないように構造的に配置されている、請求項21に記載の装置。
- 双方向の水の流れから水を発生させる際に使用するために発生させるためのシステムであって、請求項1〜22のいずれか一項に記載の装置と、前記基部構造の頂部を横切って位置する少なくとも1つのバリアと、を備える、システム。
- 前記基部構造の頂部に位置する少なくとも1つの移動可能なバリアを備え、前記移動可能なバリアは、第1の上昇位置と第2の下降位置との間で移動可能である、請求項23に記載のシステム。
- 2つの移動可能なバリアを備え、前記第1の移動可能なバリアは、前記基部構造の前記第1の端部に位置し、前記第2の移動可能なバリアは、前記基部構造の前記反対側端部に位置する、請求項23または24に記載のシステム。
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