JP7009503B2 - 発電装置 - Google Patents

Description

本発明は、流水からエネルギーを抽出する発電装置の分野に関し、具体的には、例えば海洋環境において使用される浮遊式発電装置に関する。

近年、風力、潮力及び波力等の流体の移動からエネルギーを収集するタービン等の移動可能な装置の使用を含む、再生可能なエネルギー源からエネルギーを生成する動きがある。

流水からのエネルギーの生成は、それが潮流あるいは川からのいずれであっても、比較的予測可能なエネルギー供給を起こすことができるため、有益である。例えばＵＳ２０１５２６０１４８（Ａｑｕａｎｔｉｓ社）に記載された海底に固定された装置、例えばＷＯ２０１５／０９０４１４（ブルーウォーター・エネルギー・サービス社）に記載された浮遊式装置を含む、流水から電気を発生させる多数の発電装置が提案されている。

浮遊式発電機は、発電機の存在を警告するために水上で可視であるだけでなく、一般に、水面（特に潮流）近くで発生する速い流れを利用するのに優れており、水位の変化（特に潮の変化）に対応することができる。

この種の発電装置は、特に潮力及び海洋での用途において大規模なものとなる可能性があるため、製造及び設置に多額の費用がかかりうる。これらの問題のいくつかは、ＥＰ１８３１５４４において出願者によって記載された発電装置により対処された。ＥＰ１８３１５４４に記載された発電装置は、主要な浮力容器の近くに収容することができ、発電機の喫水及び流体力学的抗力の両方を減少させるタービンナセルを有する。しかしながら、ある状況においては、喫水及び／又は抗力を更に減少させることが望ましい場合がある。

厳しい水面下条件によっても上記発電装置の使用に重大な課題がもたらされ、保守のために通常は水面下にある構成要素にアクセスするための費用と、非常に長いサービス間隔で整備される装置の整備費用との間で通常、バランスを取る必要がある。

一又は複数のこれらの課題に対処する、又はこれらの課題を軽減する、流水からエネルギーを抽出する発電装置の必要がいまだ残されている。

本発明の一態様によれば、流水からエネルギーを抽出する発電装置が提供され、本装置は、
浮力容器と、浮力容器に連結されたタービンアセンブリとを備え、
タービンアセンブリは、ナセルに装着されたタービンロータと、支持構造体とを備え、
支持構造体は、その内側端部において浮力容器に連結され、その外側端部においてナセルに連結されており、
タービンアセンブリは、第１の位置と第２の位置との間で回動可能であり、
発電装置が水上に浮遊しているときに、
第１の位置では、前記タービンアセンブリが前記浮力容器の下に延びる一方で、前記ナセルは水面下に完全に沈んだ状態となり、
前記第２の位置では、前記タービンアセンブリが概して前記浮力容器の側面に延びる一方で、前記ナセルは一部が水面上に突出した状態となる。

第１の位置においてナセルは水面下にあり、タービンロータは、発電装置を越えて流れる水の移動（例えば潮流又は川の流れ）によって駆動させることが可能である。タービンアセンブリの第２の位置への移動は、例えば、発電装置が再配置されているときに、発電装置の喫水、及びある場合には抗力をも減少させるために望ましい場合がある。

第２の位置において、保守又は修理のためのナセルへのアクセスを提供するため、ナセルの少なくとも一部は水面上に突出している。これにより、例えば発電装置全体を水から引き上げるための大型で高価なはしけ／クレーンの必要を回避することができ、そうでない場合よりも更に頻繁で迅速な、そしてより安価な保守が行いやすくなる。

ナセル又は支持構造体へのアクセスが益々容易になったことで、今度は短いサービス間隔を有する機器を使用しやすくなりうる、あるいは特定の装置を実行可能な状態でタービンアセンブリに配置することが可能になりうる（例：流体フィルタ、潤滑液又は冷却液リザーバあるいは回路、又は発電機器）。本発明の発電装置はしたがって、以前は要求されていた設計の妥協のうちのいくつかを回避することができる。

第２の位置において水面上に突出しているナセルの少なくとも一部には、ナセルに収容された装置へのアクセスを提供するアクセスハッチを設けることができる。

発電装置は、単一の浮力容器を備えうる（例：２つ以上の相互接続された浮力容器との比較）。

発電装置は、２つの、又はそれ以上のタービンアセンブリを備えうる。上記のような２つのタービンアセンブリのタービンロータは、逆回転可能である。

発電装置は、浮力容器に対して対称的に配置されている２つ以上のタービンアセンブリを備えうる。発電装置は、タービンアセンブリが常に（すなわち、第１の位置、第２の位置において、及びその間での移動中に）対称的に配置されるように構成されうる。つまり、対称的に配置されたタービンアセンブリは、その第１の位置と第２の位置との間で対称的に移動、また回動可能でありうる。

ある実施形態では、発電装置は、浮力容器の縦軸に対して対称的に延びている２つのタービンアセンブリを備える。

上記のように対称的に配置されたタービンアセンブリは、通常の使用において、例えばタービンアセンブリ間に延びているケーブルによって、第１の位置に互いに拘束されていてよい。ケーブルは、第１の位置と第２の位置との間での作動を機械的に補助する及び／又は制振するために、動力機構の一部を形成していてよい。

第１の位置から第２の位置へのタービンアセンブリの移動は、浮力補助されうる。

浮力補助は、第１の位置から第２の位置へ移動させるために浮力容器とタービンアセンブリとの間に加えられなければならない機械的な力を削減する、またある実施形態では除去する。

当然ながら、発電装置は全体的に浮力を有しており、使用中は水上に浮遊している。

第２の位置から第１の位置へのタービンの移動も、浮力補助されうる。

タービンアセンブリは、中性、あるいはプラス浮力を有しうる。タービンアセンブリは、マイナス浮力を有しうる。しかしながら、上記実施形態では、タービンアセンブリによって画定された一又は複数の浮力容積（例えば、タンク又は低密度物質の体積）が、タービンアセンブリの重量を部分的に相殺する浮力を提供しうる。

中性浮力式タービンアセンブリを含む、少なくともある程度の浮力を有するタービンアセンブリは、ナセルの少なくとも一部を水面上に持ち上げるのに（例えば、タービンアセンブリの慣性に打ち勝つために）比較的小さい力を加える必要がある。

プラス浮力式タービンアセンブリは、少なくとも一部においてプラス浮力によって、第２の位置に向かって押されうる。

ある実施形態では、第２の位置にあるときに、プラス浮力式タービンアセンブリは、それ自体のヒンジ装置（又は第２のヒンジ装置が存在するところでは、第１のヒンジ装置）の周りを自由に回動することができ、例えば波の作用下で、又は発電装置を曳航しているときに、タービンアセンブリと浮力容器との間の相対的な作動が可能になる。

タービンアセンブリの浮力は、選択的に可変でありうる。例えば、タービンアセンブリは、タービンアセンブリの第１の位置から第２の位置への移動を補助するように、浮力を（例えば、マイナス浮力又は中性浮力からプラス浮力へ）選択的に増加させるように構成されうる。

浮力の変化は、当業者に既知のいずれかの好適な方法によって達成されうる。例えば、支持構造体とナセルの一方あるいは両方は、浮力を増加させるためにガス（例：空気）で満たされるように、及び／又は浮力を減少させるために水で満たされるように選択的に動作可能である一又は複数のバラストタンクを備えうる。

発電装置は、前記タービンアセンブリを第１の位置から第２の位置へ、及び／又は第２の位置から第１の位置へ移動させる、動力機構を備えうる。

第１の位置と第２の位置との間の移動は、少なくとも一部において、動力機構、例えば、ピストン付きの液圧アクチュエータ（hydraulic ram：以下、単に「液圧アクチュエータ」という）ケーブルとウインチの配列等を備える機構、によって機械的に補助されうる。タービンアセンブリの移動は、動力機構によって開始されうる。動力機構は、ナセル、又はナセルの大部分を水面上に上昇させるのを補助しうる。

通常の使用では、動力機構は、第１の位置と第２の位置との間を移動する第１の手段であってよく、浮力（例：一又は複数のタービンアセンブリ内のタンク等の浮力容積を用いること）によって追加の補助が得られる。タービンアセンブリは、例えば動力機構に対するバックアップとして使用されるべき可変浮力に対して（あるいはその逆に）構成されうる。

動力機構は、ケーブルとウインチ（例を以下に示す）を備えうる。ウインチを使用して、少なくともタービンアセンブリの作動範囲の後半部（ある場合には全範囲）にわたって、反対方向の移動速度を制限することができる。

動力機構は、液力（hydraulic）駆動でありうる。液力機構は、液圧アクチュエータ（すなわち、液力制御可能なピストン）を備えうる。

液圧アクチュエータは、浮力容器と前記タービンアセンブリ（最も典型的には、その支持構造体）との間に動作可能に連結されうる。

液圧アクチュエータは、タービンアセンブリのいずれかと機械的リンク装置との間に動作可能に接続されていてよく、機械的リンク装置は、第１の端部においてタービンアセンブリに連結され、第２の端部において浮力容器に連結され、機械的リンク装置の第１の端部と第２の端部との間の距離は、液圧アクチュエータの動作によって可変である。

液圧アクチュエータは、場合によっては、浮力容器、タービンアセンブリ、及び機械的リンク装置に回動接続されていてよい。液圧アクチュエータは通常、２つの点で連結され、各々は回動接続であってよい。

浮力容器及び／又はタービンアセンブリ（又はその支持構造体）は、機械的リンク装置に接続させるためのフライブレース（ｆｌｙ ｂｒａｃｅ）を備え、これにより、てこ作用が増加しうる。

機械的リンク装置は、第１の端部から第２の端部へ延びている２つ以上の回動相互接続されたリンクを備えうる。ある実施形態では、タービンアセンブリが第１の位置にあるとき、リンクは第１の端部と第２の端部との間に概ね位置合わせされている。

液圧アクチュエータは、少なくともそれぞれのタービンアセンブリが第１の位置の近くにあるときに、そしてオプションとして、タービンアセンブリの全作動範囲にわたって、機械的リンク装置の第１の端部と第２の端部との間に描かれた線を交差する軸（使用中は、この軸に沿って液圧アクチュエータが展開する）を有しうる。

液圧アクチュエータは、少なくともそれぞれのタービンアセンブリが第１の位置の近くにあるときに、そしてオプションとして、タービンアセンブリの全作動範囲にわたって、前記線に対して概ね垂直に延びている軸を有しうる。

タービンアセンブリが第１の位置と第２の位置との間で回動すると、機械的リンク装置の第１の端部と第２の端部は、相互の関連において弧を描くとみなされる。動力機構は、液圧アクチュエータの軸の向きが、関連付けられたタービンアセンブリの全作動範囲にわたって変化するように構成されていてよい。軸が第１の端部と第２の端部との間で線と交差する角度は、概ね一定（例：垂直）であり続けうる。

発電装置の使用中に、ロータの作動（例：ロータ速度又はそれに加わる力の変化）及び一又は複数のタービンアセンブリに作用する（例：波、潮力／方向の変化等によって生じる）力に起因して、タービンアセンブリから浮力容器へ力が伝達される。液圧アクチュエータが前記弧と交差する軸に沿って展開するところでは、液圧アクチュエータは上記動的外力からある程度隔離されている。

これは、タービンアセンブリが、機械的リンク装置の端部と液圧アクチュエータとの間に生じるてこ作用が最大である（例：２つ以上の機械的リンクが位置合わせされている）第１の位置にあるとき、あるいは第１の位置の近くにあるときに、特に有益である。こうすれば、液圧アクチュエータによりタービンアセンブリが第１の位置に良好に保持され、使用中に生じる動的外力に抵抗することが可能になる。

液圧アクチュエータ及び／又は機械的リンク装置（及びいずれかの関連付けられた回動接続）は、通常の使用では、便宜上水位の上にある。

各タービンアセンブリは１つの液圧アクチュエータ（又は１を超える液圧アクチュエータ）に、また場合によっては、対応する一又は複数の機械的リンク装置に関連付けられていてよい。

動力機構を使用して、一方向の前記移動に流体力学的抵抗を与え、他方向に機械的補助を与えることができる。

動力機構を使用して、第１の位置と第２の位置との間の作動範囲の少なくとも一部に沿って、一方向あるいは両方向の作動速度を制御する、又は制限することができる。例えば、前記タービンアセンブリがマイナス浮力を有しているところでは、動力機構（例：本書に記載の液圧アクチュエータを備える）が第２の位置から第１の位置への前記タービンアセンブリの作動速度を制御する、又は制限することができる。

この方法は、特にタービンアセンブリが第２の位置に近いときに第１の位置と第２の位置との間を移動中の発電装置の全体的な安定性に特に有益であり（したがって、発電装置の全体的な浮力及び安定性の変化に最大の影響を有し）うる。１を超えるタービンアセンブリを有する実施形態は、タービンアセンブリの移動中に不安定になりやすい場合があり、移動の速度、そしてある場合には対称性に対する機械的制御を付与することによって不安定度を制限することができる。

動力機構は、動力機構の位置を、したがって前記タービンアセンブリの位置を検出するように動作可能な位置測定装置を備えうる。動力機構は、位置測定装置から受信した情報に基づいて、動力機構を制御するように動作可能なコントローラに関連付けられうる。これにより、例えば２つ以上のタービンアセンブリの移動の同期を促進することができる、及び／又は発電装置の安定性の維持を補助することができる。

第１の位置と第２の位置との間の移動は、浮力のみによって達成されうる。例えば、タービンアセンブリは、第２の位置の方へ付勢されるようにプラス浮力を有していてよい。動力機構はその後に、第２の位置から第１の位置へ移動する必要がありうる。あるいは、ある実施形態では、タービンアセンブリの浮力を選択的に増加させることにより、第１の位置から第２の位置への移動を実施することができる、及び／又は選択的に減少させることにより、第２の位置から第１の位置への移動を実施することができる。

タービンアセンブリは、マイナス浮力によって第１の位置に向かって付勢されうる。使用中のタービンアセンブリは、（本書に記載のラッチ及び／又は動力機構によって第１の位置に保持される代わりに、又はそれに加えて）マイナス浮力によって第１の位置に保持されうる。上述したように、選択可能な可変浮力によって付勢を付与することができる。

特に浮力のみの作用下で浮力補助された第２の位置への移動によって、安定性に悪影響を及ぼしうる発電装置の浮力中心の変化を制限することができる、あるいは最小限に抑えることができる。

支持構造体とナセルの一方あるいは両方は、場合によって、中性浮力、プラス浮力あるいは可変浮力を有していてよい。支持構造体とナセルの一方あるいは両方は、マイナス浮力を有していてよい。しかしながら、支持構造体とナセルの一方あるいは両方によって画定された浮力容積により、上記実施形態において、それらの重量を部分的に相殺する浮力が得られうる。

ナセルと支持構造体の浮力は、互いに独立して可変であってよい。

タービンアセンブリが全体として、又はナセル及び支持構造体の一方あるいは両方が、プラス浮力を有している（あるいは、それらの浮力が可変であることによりプラス浮力が得られる）ため、有利である。これにより、タービンアセンブリ、又は一又は複数のそれらの構成部品を、組み立て中または保守中に適所へ浮遊させることが可能になりうる。これにより、発電装置を、モジュール内で製造すること、また水上に浮遊しているときに組み立てることが可能になりうる。次に、このモジュール性により、組み立てオプションの範囲が広がりうる、及び／又は発電装置を組み立てるのに要する施設のサイズと費用が削減されうる。さらに、様々なモジュール（例えば、浮力容器及び単一のタービンアセンブリ又は複数のアセンブリ）を平行して建設することができ、建設期間と費用が更に削減される。

ある実施形態では、可変浮力を用いてタービンアセンブリのトリム（ｔｒｉｍ）（すなわち、浮力中心の位置）を調節することができ、フランジ、ピン継手等の連結具の位置合わせ、又は分離が補助されうる。

浮力容器自体は、（容器内の一又は複数のバラストタンクによって達成されうる）選択的に可変の浮力を有しうる。発電装置の安定性を全体的に改善するために、第１の位置と第２の位置との間でタービンアセンブリが移動中に、浮力容器を選択的にバラスト状態にする（ｂａｌｌａｓｔｅｄ）ことができる。浮力容器の浮力は、ある場合には、例えば組み立て中の位置合わせが補助されるようにトリムを調整するため、選択的に変更することができる。

タービンアセンブリは、ヒンジ装置の周囲を回動することが可能でありうる。

発電装置は、いずれかの好適な種類のヒンジ装置、例えばピン継手又はブッシングを備えうる。ヒンジ装置は、単一のヒンジ又は複数のヒンジ、例えば軸に沿って配置された２つ以上のヒンジを備えうる。ヒンジ装置は、一又は複数のジャーナルベアリング、ファイバーベアリング等を備えうる。ヒンジ装置は、水潤滑式であってよい。

ヒンジ装置は、水面の上又は下であってよい。

ヒンジ装置は、タービンアセンブリの一部、又は浮力容器の一部を形成しうる。

タービンアセンブリは、ヒンジ装置を介して浮力容器に連結されうる。例えば、タービンアセンブリは、アイプレート又はヒンジクレビスのいずれか等のヒンジ装置の部品を備えていてよく、浮力容器は、ヒンジ装置の補完的な部品を備えていてよい。

タービンアセンブリは、代替的に、フランジ連結等の別々の連結装置によって浮力容器に連結させることも可能である。上記実施形態では、ヒンジ装置は、連結装置の内側にあってよく（すなわち、浮力容器の一部を形成している）、又はヒンジ装置の外側にあってよい（すなわち、タービンアセンブリの支持構造体の一部を形成している）。

タービンアセンブリは、浮力容器の縦軸に概ね平行な軸の周囲を回動可能である。

第１の位置において、タービンアセンブリは、浮力容器の側部に延びて（すなわち、斜め下に延びて）いてよい。

タービンアセンブリは、第２の位置から第３の位置へ（又はその逆に）移動可能でありうる。第２の位置と第３の位置との間の移動は、少なくとも一部において、動力機構を用いて機械的に補助されうる。第２の位置と第３の位置との間の移動は、少なくとも一部において、浮力補助されうる。

タービンアセンブリは、タービンアセンブリの大部分を水面の上に移動させるために、第３の位置に移動しうる。例えば、第３の位置において、ナセル（及び／又は支持構造体）は全て水面の上にあってよい。

タービンアセンブリは、発電装置のビームを減少させるために、第３の位置へ移動しうる。

第２の位置と第３の位置との間の移動は、第２のヒンジ装置を手段とすることによって実施されうる。

第２のヒンジ装置は、ヒンジ装置に概ね平行な軸の周囲で動作しうる。例えば、タービンアセンブリは、ヒンジ装置の周囲で回動自在であり、支持構造体の外側端部と、ヒンジ装置との間に配置された第２のヒンジ装置の周囲で「折りたたみ可能」でありうる。

第２のヒンジ装置は、ヒンジ装置の軸に平行な軸の周囲で動作しうる。

第２のヒンジ装置は、軸の周囲で、例えばヒンジ装置の軸に対して垂直の角度で動作しうる。第２のヒンジ装置が支持構造体の（タービンロータの標準の向きに対する）前面又は後面に向かって配置された軸の周囲で動作することにより、第２の位置にあるときよりもナセルが浮力容器の近くにある第３の位置まで／からタービンアセンブリが第２のヒンジ装置の周囲を移動可能になりうる。

第３の位置において、ナセルは浮力容器の近くにあってよい、あるいは浮力容器に当接していてよい。第３の位置において、支持構造体は浮力容器に概ね位置合わせされていてよい。

タービンアセンブリは、第１の位置又は第２の位置、又は、適切な場合に第３の位置のうちの一又は複数に掛止されるように適合されうる。

ヒンジ装置及び／又は第２のヒンジ装置は、例えば、ラッチを備えうる、又はラッチあるいはその構成部品に関連付けられうる。

ヒンジ装置は、例えばヒンジ装置がその間を移動しうる２つの位置の各々にタービンアセンブリが保持されることが可能になるように、１を超えるラッチに関連付けられうる。

発電装置は、いずれかの好適な種類の単一のラッチ又は複数のラッチを備えうる。例えば、本装置は、永久磁石又は電磁石と、それに引き付けられる対応物質との間に磁気ラッチを備えうる。本装置は、例えばシヤピンを備える機械的ラッチ又は電気機械的ラッチを備えうる。

タービンアセンブリは、オプションとして、例えばナセルと、浮力容器上又は別のタービンアセンブリ上のある位置との間で延びているケーブルによって第１の位置に保持されうる。

第１の位置又は第２の位置（又は、適切な場合、第３の位置）のうちの一又は複数にの方への移動を、制振することが可能である。

作動は例えば、バッファによって機械的に制振することができる。各タービンアセンブリは、バッファ、又はその構成要素を備えうる。タービンアセンブリは、浮力容器に対して、あるいは（２つ以上の対称的に配置されたタービンアセンブリがあるところでは）別のタービンアセンブリに対して制振させることができる。

タービンアセンブリがそれぞれの位置へ向かって進むときに、タービンアセンブリの浮力を変化させることによって、作動を「制振」することが可能である。これは例えば、状況に応じて、タービンアセンブリが第１の位置又は第２の位置へ向かって進むときに、選択的に満たす又は空にすることによって浮力を変化させることができる１を超える又は一連のバラストタンクを配備することによって達成されうる。

ある実施形態では、例えば第１の位置及び／又は第２の位置の方への移動の「ブレーキ」として機能しうる、動力機構を使用して作動を制振することができる。

ある状況では、第１の位置と第２の位置との間の移動を補助する動力機構を使用して、反対方向の作動を制動する又は制振することができる。

発電装置は通常、様々な追加の装置を備えうる。当業者にはまた、本発明の範囲から逸脱しない限り、上記追加の装置の位置又は配分を変えることができることも理解されるであろう。

例えば、発電装置は、必要に応じて、エネルギーを収集する、これを電気エネルギーに転換する、及び／又は上記電気を変換し、配電系統に保存する及び／又は送電する装置を備えうる。

発電装置は、バラストタンクを選択的に満たし、また排出させることによって、浮力を変化させる必要がある装置も備えうる。

タービンアセンブリ、またはそれ自体のナセル及び／又は支持構造体は、一又は複数のバラストタンクを備えうる。

発電装置は（浮力を増加させるために）、空気をバラストタンクへ送るための管路を備えうる。バラストタンクを満たすために、発電装置は、周囲の水とバラストタンクとの間に入口または入口管路を備えうる。バラストタンクを満たす／排出させるために、本装置は、バラストタンクから選択的に空気／水を開放するためのベント管路またはベントマニホルドを備えうる。ベント管路／マニホルドの出口は、水面の上に位置付けされうる。

バラストタンクに空気を送る及び／又はそこから水をポンピングするための手段である装置は、最も典型的に浮力容器に位置している。上記装置は、例えば圧縮空気源（例えば、シリンダーまたはコンプレッサ）、又はそれに接続するための接続部を備えうる。可変浮力システムを動作させるために選択的に動作可能なバルブは、浮力容器に、及び／又はタービンアセンブリ内に位置していてよい。上記装置は、一又は複数のポンプを備えうる。

ナセルは、発電機を備えていてよい。これは、インライン発電機、オプションとして直結駆動発電機でありうる（すなわち、ギアボックスがない）ため、有利である。発電機は、いずれかの好適な種類の発電機であってよく、最も典型的には、電気ロータとステータを備えており、電気ロータは通常、タービンロータによって駆動される。あるいは、タービンロータの作用下で循環している流体から間接的に発電させることも可能でありうる。

タービンロータが、可変ピッチロータブレードを備えていることが望ましい場合がある。例えば、嵐の状況下でロータブレードのフェザリングを行うことによって、タービンアセンブリを通して加わる荷重を削減し、損傷を防止することができる。

したがって、ナセル（及び／又は特にタービンロータ）は、ピッチ調節装置を備えうる。風力、及び海洋／水力タービンのいずれにも関連する、タービンブレードピッチを調節するための様々な手段が、当技術分野において周知である。例えば、タービンロータは、ロータブレードに沿った軸の周囲でハブに回転可能に装着された１つのロータブレード（又は複数のブレード）を備えていてよく、ピッチは、平面ギア又はスルーリング（ｓｌｅｗ ｒｉｎｇ）に連結されたウォームギア又はピニオンを用いることによって調節可能である。

ピッチ調節装置は、電気機械的に駆動されうる。ピッチ調節装置は、ロータ内に収容されうる。当業者向けに、タービンブレードピッチ調節の例が、ＧＢ９９６１８２、ＣＮ２０２２６６３６６又はＧＢ２３４８２５０又はＷＯ２００９００４４２０に記載されている。

タービンロータは、ロータブレードのピッチを逆転させるように構成されうる。ロータブレードは、１８０度又は３６０度回転可能であってよい。ロータブレードのピッチを容易に逆転させることができることにより、水流の方向に関わらず、発電装置の位置を全体的に変えずにエネルギーを収集することが可能になりうる。ピッチは、潮流の方向が変わったときにもエネルギーを収集することができるように、逆転させることができる。水流の変化に応じてピッチを調節することも、望ましい場合がありうる。

浮力容器は、任意の適切な形状を有しうる。しかしながら、ある実施形態では、浮力容器は細長く、概ね円筒形であってよく、これにより流体力学的抗力と波浪荷重が制限される。

概ね（断面が）円筒形の浮力は本質的に非常に強く、海洋環境で遭遇しうるような悪天候において特に有益でありうる。

浮力容器自体には、バラストシステム（バラストタンクを望ましくは前部及び後部に備える）が備えられていてよく、これにより、発電装置のトリムを、ある実施形態では自動的に調節することが可能である。バラストシステムを使用して、川又は潮流によって、タービンロータまたはタービンアセンブリの他の部分にかかる様々な力を相殺することができる。

前記又は各タービンアセンブリは、浮力容器の先端部又は後端部に連結されうる（当然ながら、ある実施形態では先端及び後端という語は任意である）。

浮力容器は、キールを備えうる。

発電装置は通常、それ自体の最終位置に係留される。任意の好適な係留装置、例えば水底の係留構造体（通常はコンクリートブロック）間の従来のケーブル、及び浮力容器の一方あるいは両方の端部における、あるいはその近くの好適な固定具を用いることが可能である。ＥＰ２３００３０９（Ｓｃｏｔｒｅｎｅｗａｂｌｅｓ Ｔｉｄａｌ Ｐｏｗｅｒ社）に記載されたような回転可能な錨も好適である。

本発明の第２の態様によれば、第１の態様による発電装置のタービンアセンブリが提供され、タービンアセンブリは、ナセルに装着されたタービンロータと、支持構造体とを備え、支持構造体は、その内側端部において浮力容器に連結され、その外側端部においてナセルに連結されるように構成されており、タービンアセンブリは、使用中に前記浮力容器に連結されたときに第１の位置と第２の位置との間で回動可能であり、前記移動は浮力補助される。

タービンアセンブリは、中性またはプラス浮力を有していてよい、または選択的に可変な浮力に対して適合していてよい。

内側及び外側という語は、通常使用における浮力容器に対するタービンアセンブリの意図的な向きを参照したものである。

タービンアセンブリは、全体的に、あるいは支持構造体及びナセルのうちの一方あるいは両方が、中性浮力、プラス浮力を有していてよい、あるいは選択的に可変の浮力に対して適合していてよい。

タービンアセンブリは、ヒンジ装置を備えうる。タービンアセンブリは、例えばヒンジクレビスまたはヒンジアイプレートのいずれか等の（すなわち、浮力容器に取り付けられたヒンジ装置の補完的な部品に連結させるための）ヒンジ装置の構成部品を備えうる。

タービンアセンブリは、ラッチ又はラッチの構成部品を備えていてよく、ラッチ又はラッチの構成部品により、使用中にタービンアセンブリを第１の位置及び／又は第２の位置に掛止することができる。ヒンジ装置は、ラッチ又はそれらの構成部品を備えうる、またはこれらに関連付けられうる。

タービンアセンブリは、第２のヒンジ装置を備えていてよく、第２のヒンジ装置によって、タービンアセンブリが第２の位置と第３の位置との間を移動しうる。

タービンアセンブリの更に好ましい特徴又はオプションの特徴は、第１の態様に関連して上記に開示された特徴に対応している。

本発明の第３の態様において、水上に浮遊している浮力容器と、浮力容器に連結されたタービンアセンブリとを備える発電装置を操作する方法が提供され、タービンアセンブリは、ナセルに装着されたタービンロータと、支持構造体とを備え、支持構造体は、その内側端部において浮力容器に連結され、その外側端部においてナセルに連結されており、
本方法は、
タービンアセンブリが浮力容器の下に延びる一方で、ナセルが水面下に完全に沈んだ状態となる第１の位置から、タービンアセンブリが概して浮力容器の側面に延びる一方で、ナセルの一部が水面上に突出した状態となる第２の位置へ、タービンアセンブリを回動させること
を含む。

発電装置は、単一の浮力容器を備えうる。発電装置は、浮力容器の周りに対称的に配置された２つ（または２を超える）タービンアセンブリを備えうる。本方法は、対称的に配置されたタービンアセンブリを第１の位置から第２の位置へ（またはその逆に）同時に移動させることを含みうる。

対称的なタービンアセンブリを同時に移動させる（すなわち、これにより、これらの移動が同期し、タービンアセンブリが第１の位置と第２の位置との間のそれぞれの経路の同等部分にある）ことによって、発電装置の安定性が維持されうる。これにより、例えば装置を安定化させるための追加の構造体の必要性が除去されうる。

浮力容器は縦軸を有していてよく、本方法は、タービンアセンブリを軸の周囲で回動させる、又は軸に平行に回転させることを含みうる。

第１の位置から第２の位置への移動は、例えばウインチ又は液圧アクチュエータ等の本書に開示の動力機構によって機械的に補助されうる。機械的な補助を利用して、例えば慣性又は流体力学的抗力に打ち勝つことができる、及び／又はナセルの一部を水面上に引き上げる又は更に引き上げることが可能である。

本方法は、代替的に又はそれに加えて、浮力補助を用いて第１の位置から第２の位置へタービンアセンブリを移動させることを含みうる。

タービンアセンブリは、受動的浮力を有しうる（例えば、低密度物質のタンク又は容積などの浮力容積を備える）。

タービンアセンブリはプラス浮力を有していてよく、第１の位置から第２の位置への移動は、タービンアセンブリを開放することによって実施されうる。例えば、ラッチ又は拘束具を開放して、浮力の作用下で第１の位置から第２の位置へタービンアセンブリが移動することを可能にすることができる。

タービンアセンブリは、（上記において第１の態様に関連して開示したように）それ自体の浮力を選択的に変化させることができるように構成されうる。したがって、第１の位置から第２の位置への移動は、少なくとも一部においてタービンアセンブリの浮力を増加させることによって実施されうる。このため、本方法は、タービンアセンブリの浮力を増加させることを含みうる。

浮力は、マイナス浮力から中性又はプラス浮力へ増加させることができる。浮力は、マイナス又は中性浮力からプラス浮力へ増加させることができる。

本方法は、第２の位置から第１の位置へタービンアセンブリを移動させることを含みうる。

第２の位置から第１の位置への移動は、機械的に補助されうる。

本方法は、浮力補助を用いて、第２の位置から第１の位置へタービンアセンブリを移動させることを含みうる。

第２の位置から第１の位置への移動は、少なくとも一部においてタービンアセンブリの浮力を減少させることによって実施されうる。したがって、本方法は、タービンアセンブリの浮力を減少させることを含みうる。

浮力は、プラス浮力から中性又はマイナス浮力へ減少させることができる。浮力は、プラス又は中性浮力からマイナス浮力へ減少させることができる。

本方法は、バラストタンクを満たすことを含みうる。本方法は、例えば一又は複数のバルブを開放して、バラストタンクに水が入るようにすることによって、バラストタンクを満たすことを含みうる。本方法は、例えばバラストタンクの水を空気に入れ替えることによって、又はバラストタンクの水を汲み出すことによって、バラストタンクの水を空にすることを含みうる。

本方法は、規定の順序で、及び／又は同時に１を超えるバラストタンクを満たすことを含みうる。

タービンアセンブリの浮力を変化させることは、ナセル等のタービンアセンブリの部品の浮力を（例えば、ナセル内に位置するバラストタンクを満たす又は空にすることによって）変化させることを含みうる。

本方法は、浮力容器の浮力を変化させることを含みうる。浮力容器の浮力は、タービンアセンブリを移動させる前に選択的に減少させることが可能である。

浮力容器の浮力を減少させることは、全体的にあるいは一部において、前記又は各タービンアセンブリの浮力の増加から生じた発電装置の浮力の全体的な増加を相殺しうる。

ある実施形態では、浮力容器の浮力を増加させることができる（すなわち、前記（又は各）タービンアセンブリを取り付ける前に浮力容器をバラスト状態にすることができる）。例えば、ある実施形態では、浮力容器を「直立」位置に安定させるためにバラスト状態にする必要がありうるが、前記又は各タービンアセンブリが取り付けられれば、バラスト状態をなくすことが可能である。

本方法は、支持構造体の内側端部において、又はその近くで、タービンアセンブリをヒンジ装置周囲で回動させることを含みうる。

本方法は、発電装置のビームを低減させるために、第２の位置から第３の位置へタービンアセンブリを移動させることを含みうる。本方法は、ヒンジ装置と、支持装置の外側端部との間に配置された第２のヒンジ装置の周囲で支持構造体を折りたたむことによって、ビームを低減させることを含みうる。本方法は、支持構造体の前面又は後面に向くように配置された第２のヒンジ装置の周囲（通常は、内側端部近辺）において、軸の周囲でヒンジ装置の軸に対して例えば垂直の角度でタービンアセンブリを回動させることによって、ビームを低減させることを含みうる。

本方法は、タービンアセンブリを、第１の位置、第２の位置、又は存在する場合は第３の位置の一又は複数に保持する又は掛止することを含みうる。本方法は、タービンアセンブリを前記位置のうちの１つに保持しているラッチ又は他の手段（例：磁石又はケーブル）を開放することを含みうる。

発電装置は、１を超えるタービンアセンブリを備えていてよく、本方法は、１を超えるタービンアセンブリを移動させることを含みうる。１を超えるタービンアセンブリを同時に移動させることが可能である。

本方法は、前記又は各タービンアセンブリの作動を制振することを含みうる。制振することは、それ自体の作動範囲の少なくとも一部において前記又は各タービンアセンブリの作動速度を制限することを含みうる。

本方法は、発電装置を展開させる方法の一部を形成しうる。本方法は、発電装置の保守又は修繕方法の一部を形成しうる。

本発明は、第４の態様において、水流からエネルギーを抽出する発電装置を組み立てる方法までに及び、本方法は、水上に浮遊している、第２の態様による浮力容器とタービンアセンブリとを提供することと、
浮遊しているタービンアセンブリの内側端部を浮力容器との連結位置へ持ってくることと、第２の態様によるタービンアセンブリの支持構造体の内側端部を、浮力容器に連結させることとを含む。

本発明はまた、これらのステップを逆の順序で行うことによって、発電装置を解体する方法までにも及ぶ。例えば、本方法は、タービンアセンブリの保守、修繕又は交換のために解体すること、そしてその後、本書に記載したように組み立てることを含みうる。

タービンアセンブリは、プラス浮力を有していてよい、あるいは、組み立て／解体がしやすいように一時的に浮力補助を与えることができる。

連結させることは、通常水面の上で、支持構造体の内側端部を浮力容器にボルト止めする又は溶接することを含みうる。連結させることは、例えばヒンジ装置の補完的な部品を合わせる及び／又は連結させることによって、ヒンジ装置を組み立てることを含みうる。ヒンジ装置を組み立てることは、シヤピンを挿入することを含みうる。

本方法は、連結具の補完的な部品、又は浮力容器とタービンアセンブリ上のヒンジ装置のそれぞれの位置合わせをしやすくするために、タービンアセンブリのトリムを調節することを含みうる。

タービンアセンブリは、選択的に可変の浮力を有していてよく、トリムは、タービンアセンブリ、又は支持構造体又はナセルのいずれかの浮力を調節することによって、調節することが可能である。

したがって、本発明によれば、発電装置は進水させる前に完全に組み立てる必要はなく、モジュール（浮力容器及び一又は複数のタービンアセンブリ）で組み立てて、モジュールを港内の適所あるいは水上の発電現場に浮遊させることが可能である。

第５の態様では、本発明は、水流からエネルギーを抽出する発電装置を組み立てる方法までに及び、本方法は、それ自体の内側端部において浮力容器に連結された支持構造体と、タービンロータを有するナセルとを備える浮力容器を提供することであって、浮力容器とナセルは水上に浮遊している、浮力容器を提供することと、
浮遊しているナセルを支持位置の外側端部との連結位置に持ってくることと、ナセルを支持構造体の外側端部に連結させることとを含む。

本発明は、これらのステップを逆の順序に行うことによって、解体する方法までにも及ぶ。例えば、本方法は、ナセルの保守、修繕又は交換のために解体すること、そしてその後、本書に記載したように組み立てることを含みうる。

当然ながら、本書における水面への参照、また水面から沈んでいる、又は水面の上にある構成要素への参照は、水上で浮遊しているときの発電装置を参照するものである。

更に、喫水線（すなわち、発電装置に対する水面）の正確な位置は、水の塩分、温度、容器にかかる荷重等によって変化しうる。浮力装置の喫水線の位置は、当業者によって、観察又は計算により簡単に決定することが可能である。

本発明の各態様の好ましい特徴及びオプションの特徴は、本発明の他の態様の各々の好ましい特徴及びオプションの特徴に対応している。

以下では、本発明の例示的な実施形態が添付の図面を参照して説明される。

タービンアセンブリが第１の位置にある、発電装置の（ａ）前面図及び（ｂ）側面図を示す図である。 タービンアセンブリが第２の位置にある、発電装置の（ａ）前面図及び（ｂ）斜視図を示す図である。 発電装置のナセルを示す概略断面図である。 発電装置の浮力制御システムを示す概略上面図である。 （ａ）メインの浮力タンクを排気／排水させたとき、及び（ｂ）両方の浮力タンクを排気／排水させたときの発電装置のタービンアセンブリを示す概略端面図である。 ヒンジの拡大図である。 磁気ラッチ装置を示す、発電装置の概略端面図である。 発電装置の代替的な実施形態の斜視図である。 図８の発電装置のタービンアセンブリの詳細図である。 図９のタービンアセンブリの第２のヒンジ装置に関連付けられたラッチ機構の詳細図である。 発電装置の別の実施形態の上面図である。 （ａ）第２の位置、及び（ｂ）第３の位置にあるタービンアセンブリを有する発電装置の別の実施形態の概略端面図である。 （ａ）第２の位置にあるタービンアセンブリを有する発電装置の更に別の実施形態の端面図と、タービンアセンブリに関連付けられたウインチ及びケーブル機構の概略図と、（ｃ）第１の位置にあるタービンアセンブリの斜視図とを示す図である。 第１の位置と第２の位置との間のタービンアセンブリの移動を補助する動力機構を有する、発電装置の更に別の実施形態の斜視図である。 第１の位置と第２の位置との間のタービンアセンブリの移動を補助する動力機構を有する、発電装置の別の実施形態の斜視図である。 （ａ）第１の位置、及び（ｂ）第２の位置にあるタービンアセンブリを有する、図１５の発電装置を示す端面図である。 図１５の発電装置の動力機構を示す詳細斜視図である。

図１に、水流からエネルギーを抽出する発電装置１の（ａ）前面図及び（ｂ）側面図を示す。通常の使用では、装置は水上２に浮遊し、従来の形式で、小穴６に取り付けられたケーブル４を介して水底（図示せず）に係留されている。

装置１は、潮流からエネルギーを抽出するように適合された、海洋潮流タービンである。しかしながら、川からエネルギーを抽出することも可能である。

発電装置は、浮力容器３と、浮力容器の各側面に連結されたタービンアセンブリ５とを有する。タービンアセンブリは、装置１の浮力容器の周囲に対称的に配置されるが、他の実施形態（図示せず）では、単一のタービンアセンブリ、又はそれよりも多い数のタービンアセンブリがあってよい。

各タービンアセンブリ５は、タービンロータ９が回転可能に装着されたナセル７を有する。ナセル７は、支持構造体１１の外側端部１０に連結されている。それ自体の内側端部１２において、支持構造体は浮力容器３に連結されている。各タービンアセンブリ５は、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示す第１の位置と、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示す第２の位置との間で、ヒンジ装置１３の周囲を回動可能である。ヒンジ装置がその周りを移動する軸Ｘは、浮力容器を通る中心軸に平行であり、それゆえに水面に概ね平行である。

第１の位置において、ナセル７は、水面１５下に完全に沈んでいる。タービンロータはしたがって、装置１を通り過ぎる水流の作用下で回転するように位置付けされる。通常、ナセル５は、タービンロータ９のハブ１９の周囲におけるこれらの作動範囲全体で、タービンロータ９のロータブレード１７が沈んだままとなるように十分な深さに位置付けされる。

第２の位置において、ナセル７の上部は水面１５の上に突き出す。

第２の位置へのタービンアセンブリ５の移動により、タービンアセンブリ５の最終位置への曳航に必要となりうる発電装置１の喫水及び抗力の両方の減少を起こる。

図３に、ナセル７の概略断面図を示す。

ナセルは、防水のアウタケーシング２３と、ノーズコーン及びテールコーンセクション２５、２７を有し、これらは各々、空気で満たされた容積を封入し、共にナセルにプラス浮力を付与する。アウタケーシング２３は概ね円筒形であり、ナセル７は、平面又はサドル形フランジ（図示せず）を介して支持構造体１１の外側端部１０にボルト止めされる。

タービンロータ９のハブ１９は、発電機３１を直接駆動させるドライブシャフト２９に接続される。発電機は、ロータ及びステータを有する従来のタイプであり、さらなる詳細は記載しない。代替的な実施形態では、ナセルは、発電機とロータとの間にギアボックス装置を含みうる。

ハブ１９はまた、制御ユニット３５によって制御可能なピッチ調節機構３３も含む。ロータブレード１７は、スルーベアリング（ｓｌｅｗ ｂｅａｒｉｎｇ）３７上の軸Ｙの周囲を回転可能である。回転は、ロータブレードが装着されるスルーベアリング内部で回転可能な平面ギア４１と係合するピニオンドライブ３９のうちの１つによって実施される。

ワイヤリングハーネス４２は、浮力容器から支持構造体１１を通ってナセル７まで延び、制御ユニット、ピニオンドライブ及び制御ケーブル用、及び発電機用の制御及び電力ケーブルだけでなく、発生した電流を引き出すことができる（そして以下に説明するように浮力容器に保存する又はそこから変換する及び／又は配電システムに送電する）管路を担持する。当然ながら、制御ユニット及びピニオンドライブとの電気接続は、例えばスリップリング等（図示せず）の回転自在な電気接続部（複数可）を用いることによって、ロータを回転させるように適合させなくてはならない。

ナセル７にはまた、それぞれのタービンアセンブリ５が第２の位置にあるときに、保守のために内部構成要素にアクセスすることを可能にする、アクセスハッチ３８（図３に輪郭を示す）も設けられる。

第１の位置から第２の位置へのタービンアセンブリ５の移動は、浮力補助される。図４は、支持構造体１１内のバラストタンク４３、４５の場所を示す（支持体の左側にあるもののみを示したが、２つの支持構造体は同一である）、装置１の概略平面図である。

図示した実施形態では、支持構造体は各々、２つのバラストタンクを含むが、代替的な実施形態では、単一のタンク、又はそれより多い数のタンクがあってよい。タービンアセンブリは、ナセルに位置するタンクも含みうる。

タービンアセンブリの浮力は、浮力タンクを有する高圧マニホルド４９を介して連通している（この場合、複数の圧縮空気タンクの形態の）圧縮空気源４７を含む、概して４６で示す浮力制御システムを用いることによって調整される。

タンクへのガスの流れは、一連のソレノイドバルブ５１、５２及び逆止めバルブ５４を用いることによって調整される。ソレノイドバルブは、制御ユニット（単純化するために図示せず）によって制御される。

浮力制御システム４６は更に、常に水面下になるようにタービンアセンブリ５の下面に位置することが好ましい、入口５６から延びている入口マニホルド５３を含む。タンクは、オプションとしてポンプ５７によって補助される、入口バルブ５５を開けることによって水で満たすことができる。

入口マニホルドは、ポンプ５７の下流に別のソレノイドバルブ５９を含み、これにより、タンクが満たされる順序が制御されうる。

浮力制御システムは、タンクとベント６３との間に延びているベントマニホルド６１も含む。ベントは、支持構造体の上面の、常に水面の上にある場所（すなわち、ふつうはヒンジ装置の近く）が出口であることが好ましい。代替的な実施形態では、ベントマニホルドは、可撓性管路（高圧マニホルドを参照）を用いることによってヒンジ装置を通り、浮力容器３が出口となりうる。

普通の使用では、タービンアセンブリ５が第１の位置にあり、発電装置１が潮流からエネルギーを抽出するように構成されているときに、バラストタンク４３、４５は両方とも海水でいっぱいであり、ソレノイドバルブ５１、５２、５５、５９は全て閉じられている。この構成では、各タービンアセンブリ５はマイナス浮力を有しているため、第１の位置の方へ付勢されている。以下に、タービンアセンブリを第１の位置に保持しうる装置の詳細を更に記す。

各タービンアセンブリを第２の位置へ移動させるため、高圧マニホルド５３を加圧するようにソレノイドバルブ５１が（通常は同時だが、ある場合には連続的に）開けられる。メインタンク４５に関連付けられたソレノイドバルブ５２ａが次に開けられて、タンク内の水が高圧マニホルドからの圧縮空気の流れと入れ替わり、ベントマニホルド６１を介して排水される。

メインタンク４５内の空気により、十分なプラス浮力が与えられ、タービンアセンブリが第１の位置から第２の位置の方へ持ち上がる。タービンアセンブリが水面から出て来始めると、タービンアセンブリは中性浮力を有するようになるが、ナセル７は水面の上に（又は十分上に）は出ていない（図５（ａ））。第２のタンク４３を次に（バルブ５２ｂを開けることによって）排水させることにより、プラス浮力が更に得られ、タービンアセンブリが第２の位置へ上がる（図５（ｂ））。

装置１の全体的な安定性を確保するために、各タービンアセンブリ５に対してこれらのステップが同時に取られる。

装置１が第２の位置を画定する、ある形態の端止部（バッファ又はラッチ等）を含む実施形態では、両方のタンクを排水することによって伝わったプラス浮力により、タービンアセンブリが第２の位置の方へ付勢される。

図示した実施形態では、しかしながら、タービンアセンブリ５は、第２の位置にあるときに、ヒンジ装置１３の周囲を自由に移動し、装置の波上での移動を可能にする。

代替的な実施形態では、タービンアセンブリ５は、メインタンク４５のみの浮力補助で第２の位置に到達することが可能でありうる。上記実施形態では、両方の浮力タンク４３、４５を最初に排水させることにより、タービンアセンブリ５をそれ自体の第１の位置から離れるように移動させることができる。タービンアセンブリが第２の位置に近づくときにプラス浮力が減少するように、第２のタンク４３を部分的に又は完全に満たすことによって、その後の作動を「制振」することが可能である。これは、タービンアセンブリをそれ自体の第２の位置に保持するいずれかのバッファ又はラッチ装置を通して伝達される応力を低減させるために、特に有益でありうる。

タービンアセンブリが第１の位置へ戻る移動もまた、これらの手順を概して逆にすることによって、浮力補助することが可能である。第２の位置にあり、両方の浮力タンク４３、４５が空であるときに、ソレノイドバルブ５１、５２が閉じられ、入口バルブ５５を開けてポンプ５７を駆動させることによってタンクが連続的に又は同時に満たされる。そして、ベントマニホルド６１を介して空気が海水と入れ替わる。

同様に、タービンアセンブリ５が第１の位置に近づくときに、浮力を変化させることによって、第１の位置の方への作動を制振することが好ましい場合がある。これは、バルブ５１及び５２ｂを開け、制御バルブ５５及び５９を閉じることによって、第２のタンク４３を部分的に、あるいは完全に空にすることにより、達成することができる。

浮力制御システム４６は通常、流れ調整弁、制御バルブ、圧力開放バルブ等の追加の構成要素も含むことになるが、これらは、明確化のために省略されている。浮力制御システムは通常、高圧、ベント及び入口マニホルド、及びタンク自体と連通しているいくつかのセンサも含み、このセンサにより、圧力及び／又は流体の流れ又は流体レベル等のパラメータを必要に応じて監視及び調整することができる。

圧縮空気シリンダーは通常、必要な場合にのみ設置される。浮力容器はその代りに、圧縮空気をタンクへ供給するためにコンプレッサを含みうる。代替的な実施形態では、必要に応じて、タンクから及びタンクへ水及び空気の両方をポンピングするポンプ装置を備えうる、又は更に備えうる。

図示した実施形態では、独立制御を提供するために、並行で示すマニホルドに並行に接続されたバラストタンクが配設されているが、代替的な実施形態では、タンクは一又は複数のマニホルドに直列に接続して、連続的に満たす／空にすることが可能である。

浮力制御システム４６、ナセル７から延びているワイヤリングハーネス４２（図４に図示せず）、及び高圧マニホルド管路（複数可）の電気構成要素の制御のために必要な電気的接続は、ヒンジ装置１３を通して延びている必要があり、したがってこの領域では可撓性である。加えて、これらのシステムは、タービンアセンブリ５を浮力容器３からそのままの状態で接続／接続解除することが可能になるように、（例えば、高圧空気式連結器６４において）接続及び接続解除することができる。

したがって、タービンアセンブリの組み立て又は交換のために、タービンアセンブリが、プラス浮力を有し、適所へ浮遊して浮遊位置へ連結されるようにすることができ、タービンアセンブリの組み立て又は交換において電気的連結器及び空気式連結器が接合されうる。同様に、タンクを排気／排水したり、タービンアセンブリを接続解除し、保守のために別のところに浮遊させることができる。

浮力制御システム４６は、接続部６５において別の圧縮空気源に接続されるように構成される。システム４６の電気構成要素は、別の制御システム及び電源に接続されることも可能である。したがって、タービンアセンブリの浮力は、浮力容器に接続されていないときに選択的に制御することができる。これにより、組み立て／解体中に、浮力タンク４３、４５内の水量を選択的に変えることによってアセンブリ５の浮力及びトリムを調節することが可能になる。

装置１は、各タービンアセンブリ５に関連付けられたヒンジ装置１３を有する。各ヒンジ装置は、２つのヒンジ接続部（図２（ｂ）において６７で記す）を含む。図６に、ヒンジ接続部６７の拡大図を示す。

ヒンジ接続部は、鋳造クレビス６９を含む。これは、矢印Ａによって示すように、浮力容器３上のフランジ７１にボルト止めされる。円形のスラストベアリング７２は、クレビス６９の小穴７０の内面に位置付けされる。鋳造アイプレート７３も同様に、フランジ７８において支持構造体１１の内側端部１２にボルト止めされる。アイプレート７３の小穴７４内部には、繊維のジャーナルベアリング７５がある。

タービンアセンブリ５を浮力容器３に連結させるために、小穴７０、７４が位置合わせされるようにアイプレート７３がクレビス６９の中に挿入され、管状ピン７７が（フランジ７９を介して）クレビス６９に挿入され、ボルト止めされる。あるいは、ヒンジ接続部６７が予め組み立てられ、クレビスまたは小穴のいずれかを浮力容器又は支持構造体にそれぞれボルト止めすることによって、連結を完成させることが好ましい場合がある。

図７に、（ａ）第２の位置及び（ｂ）第１の位置にある装置１の概略前面図を示す。支持構造体１１には、アーマチュア８１が設けられ、アーマチュア８１はそれ自体の頂点において鋳鋼ブロック８３を有する。アーマチュアは、ヒンジアセンブリ６７から等距離にある。浮力容器３内部には、タービンアセンブリ５がそれ自体の第１の位置にあるときにブロック８３に隣接するように位置付けされた電磁石８５がある。機械的に切替可能な極を有する永久磁石も使用されうる。

使用中、タービンアセンブリが第１の位置に近づくと電磁石８５に電圧が印加され、これによりタービンアセンブリが適所に磁気的に掛止され、悪天候下でタービンアセンブリが第１の位置から持ち上げられるのを防ぐことができる。

オプションとして、対応する装置を使用して、タービンアセンブリを第２の位置に掛止することができる。

代替的な実施形態では、対向するタービンアセンブリ５は、この機能を実施するためにケーブルで互いに拘束されていてよく、図１３及び図１４を参照しながら一例を以下に記す。機械的なラッチもまた、使用可能である。

アーマチュアは、内側アーム８７の周りで（例えば、外側アーム８９に関連付けられた伸縮自在の水力あるいは弾性緩衝器を用いることによって）曲がるように適合させることができ、これによりバッファ又は緩衝器として機能する。

代替的な実施形態（図示せず）では、対向するタービンアセンブリのアーマチュアは、浮力容器の本体とよりも、互いと接触するようにサイズ設定されていてよく、これによりタービンアセンブリの第１の位置を画定する端止部が得られる。

図８は、発電装置の代替的な実施形態１００の斜視図である。発電装置１と共通する特徴には、１００ずつ増える同じ参照番号が付与されている。

各タービンアセンブリ１０５は、概して上述したように、第１の位置と第２の位置との間で移動可能である。加えて、各タービンアセンブリの支持構造体１１１は、第１のヒンジ装置１１３の軸Ｘに対して垂直の軸Ｚの周囲で動作する、第２のヒンジ装置１９１を含む。各タービンアセンブリは、第２の位置（アセンブリ１０５ａに関連して示す）と第３の位置（アセンブリ１０５ｂに関連して示す）から移動可能であり、ナセル１０７は、浮力容器１０３に近いため、装置１００の全体的なビームが減る。この構成において、装置１００の抗力は小さく、長距離にわたって装置を搬送するためのエネルギー費用と時間が削減される。ビームが減ることで、輸送中の他の容器との衝突のリスクも減り、波止場又は桟橋に簡単にアクセスすることができるようになる。

第２のヒンジ装置１９１を、図９に更に詳細に示す。第２のヒンジ装置１９１は、支持構造体１１１の前縁１９５に隣接して位置するヒンジ１９３（ヒンジ６７と同じ一般的なピン及びブッシングタイプ）を含む。加えて、ヒンジ装置は、弓形案内レール１９７と支持ローラ１９９とを備える。支持ローラは、支持構造体の内側端部１１２内の内部空洞２０１の入り口で、支持構造体の後縁１９６に向くように回転可能に固定される。タービンアセンブリ１１１が第２の位置に移動したときに、案内レール１９７が空洞２０１内に受け入れられる。第２の位置と第３の位置との間の作動は、液圧アクチュエータ２０３を用いることによって実施される。タービンアセンブリは第２の位置では中性浮力を有している（これにより、波動に対応するためにヒンジアセンブリ１１３の周りをいまだ自由に移動することができる）ため、液圧アクチュエータ２０３は、タービンアセンブリの慣性のみに打ち勝つ必要がある。

図示した第３の位置において、第２のヒンジ１９３と弓形案内レール１９７との間に延びている支持アーム２０５は支持ローラ１９９と当接することにより、端止部として機能する。

支持構造体１１１には、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に詳細を示すラッチ機構２０７も設けられている。図１０（ａ）は、図９においてＢで印されたエリアの詳細図である。ラッチ機構は、リンク２１０に接続された液圧アクチュエータ２０９を備え、リンク２１０によってラッチ部材２１１が回動軸２１３の周囲を回転可能である。液圧アクチュエータ２０９は、ラッチを開放するために延ばされる（図１０（ａ））。タービンアセンブリが第２の位置にあり、支持構造体１１１が端止部２１５に当接しているときに、ラッチ部材が支持構造体１１１の内側端部の内面に接触して引っ張られるように、液圧アクチュエータ２０９を引き込むことができる。

発電装置３０１の別の実施形態を図１１に示す。発電装置１０１と共通する特徴には、２００ずつ増える同じ参照番号が与えられている。発電装置３０１にはまた、図に示すように、タービンアセンブリ３１１が第３の位置へ回転することが可能になるように、第１のヒンジ装置３１３に垂直の第２のヒンジ装置３９１も設けられている。

タービンアセンブリ３１１には、小穴３５０、３５２が設けられ、第２の位置で小穴３５０、３５２は位置合わせされラッチピン（図示せず）を受け入れ、タービンアセンブリを適所に保持する（概ね上述したように、タービンアセンブリはこの場所から第１の位置と第２の位置との間を移動できる）。

タービンアセンブリ３１１には、案内レールと関連装置がない。第３位置への移動はめったに要求され得ないため、ある用途においては、装置３０１を現場に置いたときに除去することができるポータブルケーブル／ウインチ等の一時的な装置を用いることでこれを達成することが許容される場合がある。

図１２は、発電装置の更に別の実施形態４０１の概略前面図である。発電装置１と共通する特徴には、４００ずつ増える同じ参照番号が付けられている。タービンアセンブリ４０５は、おおよそ上述したように、第２の位置（図１２（ａ）で示す）と第１の位置との間で移動可能である。

各タービンアセンブリの支持構造体４１１には、第２のヒンジ装置４９１が設けられ、第２のヒンジ装置４９１は、主要なヒンジ装置４１３の軸に平行な軸の周囲で動作するヒンジ４９３を備える。支持構造体を、第２のヒンジ装置４９１の周囲で図１２（ｂ）に示す第３の位置まで折りたたむことによって平面的にすることができ、これにより、装置４０１のビームが減る。

図１３に、発電装置５０１の更に別の実施形態を示す。装置１に共通する特徴には、５００づつ増える同じ参照番号が付けられている。

発電装置５０１は、プラス浮力を有するタービンアセンブリ５０５を有する。プラス浮力は、タービンアセンブリ内部の一又は複数の密閉容積によって得られる。プラス浮力により、図１３（ａ）に示すように、タービンアセンブリがそれらの第２の位置の方へ付勢される。装置５０１には、ウインチ及びプーリシステムが設けられ、これによりタービンアセンブリを第１の位置へ移動させることができる。上面ウインチ６００は、ある長さのブレーデッドスチールケーブル６０４の一方の端部が巻き付けられた回転リール６０２を有する。スチールケーブルの自由な部分は、リールから支持構造体５１１を通って支持構造体５１１の外側端部５１０において外側プーリホイール６０６の周囲と、浮力容器５０３の下、並びに対向するタービンアセンブリの対応する部分の周囲に延びている。ケーブル６０４の他方の端部は、リール６０２に巻き付けられている。

ケーブル６０４の進路を、図１３（ｂ）に示す。図中で丸をつけ、Ａと記した領域では、ケーブル６０４が案内プーリ６０８の間、及び支持構造体５１１の内側端部５１２において支持構造体５１１内部の内部チャネル６０５の中へ通っていることがわかる。

タービンアセンブリ５０５を第１の位置へ移動させるには、ウインチ６００を駆動させることにより、ケーブル６０４のさらなる長さをリール６０２に巻き付ける。端止部５８１が、浮力容器の本体にしっかり固定されたバッファ５８３に当接すると、ウインチが停止し、タービンアセンブリがケーブル６０４の張力によって第１の位置に保持される（図１３（ｃ））。ケーブルの張力は、タービンアセンブリのプラス浮力に打ち勝つほど十分である。

タービンアセンブリをそれらの第１の位置に戻すには、ケーブル６０４が伸ばされ、プラス浮力が第２の位置の方への作動を補助する。この処理中に、上面ウインチ６００の回転速度を制御することにより、タービンアセンブリの移動の速さを制限して、タービンアセンブリを互いに同じ速さで移動させることができるようになる（タービンアセンブリ５０１が対称に、したがって安定に保たれるようになる）。

タービンアセンブリ５０１のプーリ及びケーブル装置を、選択的に可変の浮力を有する実施形態に適用することも可能である。

発電装置７０１の別の実施形態を図１４に示す。装置５０１と共通する特徴には、２００ずつ増える同じ参照番号が付けられている。

装置７０１は、装置５０１の動力機構と同様の動力機構を有し、動力機構は上面ウインチ８００を備えている。ウインチ８００は、共通の軸を有し、共に回転するように固定された２つのリール８０２及び８０３を備える。各リール８０２及び８０３は、各タービンアセンブリ７０５ａと７０５ｂにそれぞれ関連付けられた別々のケーブル８０４及び８０５に留められている。

ケーブル８０２、８０３は、浮力容器内に封入されたチャネルを通してそれぞれのリールから、浮力容器７０３の下面及び支持構造体７１１ａ及び７１１ｂにそれぞれ装着されたプーリホイール８０６及び８０７の周囲に延びている。ケーブルの端部は、容器の下面に係留されるか、あるいは別のプーリを経由して上に係留されうる（図示せず）。ケーブルが浮力容器の下面に位置するプーリを経由することで、てこ作用が増加し、使用中にタービンアセンブリが下方の第１の位置にあるときにタービンアセンブリ間でケーブルが延びる深さを縮小させることができる。

各タービンアセンブリに対し独立したケーブルを使用することは、そうでない場合に発電装置の不安定性につながる可能性のあるタービンアセンブリのケーブルに対する「ずれ」の可能性を低減する又はなくすために望ましい場合がある。更に、ウインチを使用して、第２の位置の方への作動に「ブレーキをかける」ことができる。２つのリールを互いに固定することにより、ケーブルが同じ速度で伸ばされるようになる。

１つのアセンブリが他のアセンブリよりも前に第２の位置に向かって移動した場合、力のアンバランス作用で発電装置が横揺れし、発電装置自体の不安定性が悪化する。この問題は特に、１つのタービンアセンブリが他のアセンブリよりも前に端止部（有する場合）に当たった場合に更に厄介になる。ブレーキをかける、あるいはタービンアセンブリの作動速度を制限することによって、上述したように、上記のいかなる不安定性も避けられる、又は最小限に抑えられる。

図１５に、別の発電装置９０１を示す。装置７０１と共通する特徴には、２００ずつ増加する同じ参照番号が付けられている。

発電装置９０１は、浮力容器９０３と、浮力容器の各側面に連結され、浮力容器の周りに対称的に配置されたタービンアセンブリ９０５ａ、ｂとを有する。各タービンアセンブリ９０５は、タービンロータ９０９が回転可能に装着されたナセル９０７を有する。ナセル９０７は各々、支持構造体９１１の外側端部に連結される。おおよそ上述したように、各支持構造体がそれ自体の内側端部においてヒンジ装置９１３を介して浮力容器９０３に連結されることにより、各タービンアセンブリ９０５は、図１６（ａ）に示す第１の位置と、図１６（ｂ）に示す第２の位置との間で回動可能である。

各タービンアセンブリ９０７ａ、ｂは、支持構造体９１１内部に収容された密閉タンクの形態の浮力容積（図では見ることができない）を画定する。ナセル９０７内部には、別のボイドが画定される。これらの浮力容積により、タービンアセンブリが沈んだときに、タービンアセンブリの重量を部分的に相殺する浮力が得られる。代替的な実施形態では、タービンアセンブリは概して中性浮力を有しうる。

第１の位置と第２の位置との間の移動は、各タービンアセンブリ９０５に関連付けられた動力機構１０００を用いることによって制御される。動力機構は、装着点１００４において浮力容器９０３に回動接続された、各タービンアセンブリに関連付けられた液圧アクチュエータ１００２を含む。

各液圧アクチュエータ１００２はまた、転心１００６において機械的リンク装置１００８にも回動接続される。各機械的リンク装置は、一連の機械的リンク１０１０からなり、第１の端部１０１２において各タービンアセンブリの上面の概ね三角形のフライブレース１０１４に連結され、第２の端部１０１６において、浮力容器のブラケット１０１８に連結される。第１の端部と第２の端部における連結具は両方とも、ヒンジ式である。動力機構の構成要素は図１７の詳細図で最も明確に見ることができ、図１７の液圧アクチュエータは延びている状態であり、タービンアセンブリは第２の位置にある。

図１６に示すように、液圧アクチュエータ１００２が延ばされたり引き込まれたりすることにより、タービンアセンブリ９０５が第１の位置と第２の位置との間をそれぞれ移動しうる。支持構造体９１１のヒンジ９１３から少し離れたところにフライブレース１０１４を取り付けることにより、動力機構１０００によってタービンアセンブリ９０５ａ、ｂに加わったてこ作用が増加する。

第１の位置（図１６（ａ））において、ロータは流水からエネルギーを収集するように位置付けされる。潮流の変化等の流れの速度又は方向が変化した結果、ロータ９０９にかかっている力が機械的リンク装置を介して浮力容器９０３に伝達される。加えて、波、海流等に起因する水面上の浮力容器の作動の結果によっても、上記相対力が、タービンアセンブリの慣性及び流体力学的抗力に起因して伝達される可能性がある。これらの力には、タービンアセンブリをヒンジ９１３の周囲で移動するように促す作用のある力も含まれうる。これらの動的外力の向きは、概して矢印Ａ及びＢによって示されている。

第１の位置において、機械的リンク装置１００８の機械的リンク１０１０は、第１の端部１０１２と第２の端部１０１６との間で縦方向に位置合わせされている。したがって、力は、機械的リンクに沿って、タービンアセンブリと浮力容器との間でＣの方向に伝達される。液圧アクチュエータ１００２の軸Ｄは、Ｃの方向（第１の端部と第２の端部との間の方向に位置合わせされている）に対して概ね垂直であるため、動的外力Ｃは液圧アクチュエータに伝達されない（あるいは、最小限しか伝達されない）。液圧アクチュエータ１００２はそれゆえに、タービンアセンブリ９０５を第１の位置に効果的に保持することができる。

第２の位置（図１６（ｂ））において、液圧アクチュエータの軸Ｄ´及び第１の端部１０１２と第２の端部１０１６との間の線Ｃ´は変化している（それに沿って動的外力が伝達される）が、互いに概ね垂直のままである。したがって、タービンアセンブリの作動範囲全体にわたって、液圧アクチュエータ１００２は動的外力から隔離される。

タービンアセンブリは全体的に適度にマイナス浮力を有することが（例えば、タービンアセンブリを第２の位置に維持するのを補助するために）、望ましい場合がある。しかしながら、オプションとして浮力容積をバラスト状態にするように構成することができ、バラスト状態を取り除くことによって（例えば、密閉したタンクから水をポンピングすることによって）、タービンアセンブリがプラス浮力又は中性浮力を有するようにすることができ、これにより、動力機構１０００が故障した場合に、タービンアセンブリを第２の位置から移動させることができる。

再度図１７を参照する。タービンアセンブリをそれらの第２の位置に維持するのを補助するために、回動軸１００６の周囲にケーブルループ１０２０を留めることができる。オプションとして、各動力機構は、１を超える液圧アクチュエータ（例えば、タービンアセンブリに対して２つ）を含みうる。

液圧アクチュエータの制御装置は、ナセルにアクセスする工程中にうっかり下げてしまう等の意図的でないシステムの移動を防止するための、デュアルカウンタバランスバルブを特徴としうる。

動力機構１０００の転心及び水力接続部は全て、水線よりも上に位置していることが有益である。これにより、そのままの状態で保守及び修理が行いやすくなる。

フィードバックを提供するために液圧アクチュエータ１００２（図示せず）の展開度の位置測定がオプションとして使用され、第１の位置と第２の位置との間で持ち上げられ、また下げられている間のタービンアセンブリの位置を動的に同期させることができるようになる。加えて、液力回路内の分流器により、タービンアセンブリ間の初期の同期が得られる。

本発明を、上述の例示的な実施形態に関連させて説明してきたが、請求項に係る発明の範囲から逸脱しない限り、当業者が本発明に様々な修正、追加及び変更を行うことは可能である。

Claims (15)

1. 流水からエネルギーを抽出する発電装置であって、
   浮力容器と、
   前記浮力容器に連結されたタービンアセンブリと
   を備え、
   前記タービンアセンブリは、ナセルに装着されたタービンロータと、支持構造体とを備え、
   前記支持構造体は、その内側端部において前記浮力容器に連結され、その外側端部において前記ナセルに連結されており、
   前記タービンアセンブリは、第１の位置と第２の位置との間で回動可能であり、
   前記発電装置が水上に浮遊しているときに、
   前記第１の位置では、前記タービンアセンブリが前記浮力容器の下に延びる一方で、前記ナセルは水面下に完全に沈んだ状態となり、
   前記第２の位置では、前記タービンアセンブリが概して前記浮力容器の側面に延びる一方で、前記ナセルは一部が水面上に突出した状態となる、
   発電装置。
2. 単一の浮力容器を備える、請求項１に記載の発電装置。
3. ２つ以上のタービンアセンブリを備え、前記２つ以上のタービンアセンブリは、前記浮力容器の周りに対称的に配置されている、請求項１又は２に記載の発電装置。
4. 前記タービンアセンブリは、浮力容器の縦軸に概ね平行な軸のまわりを回動するように構成されている、請求項１から３のいずれか一項に記載の発電装置。
5. 前記第１の位置において、前記タービンアセンブリは前記浮力容器の側面に延びた状態になる、請求項１から４のいずれか一項に記載の発電装置。
6. 前記タービンアセンブリを前記第１の位置と前記第２の位置との間で移動させるために、前記タービンアセンブリに関連づけられた動力機構を備え、前記動力機構は、前記浮力容器と前記タービンアセンブリとの間に動作可能に連結された、ピストンを備えた少なくとも１つの液圧アクチュエータを備える、請求項１から５のいずれか一項に記載の発電装置。
7. 前記動力機構は液力駆動式であり、
   前記液圧アクチュエータは、前記タービンアセンブリのいずれかと機械的リンク装置との間に動作可能に接続され、
   前記機械的リンク装置は、第１の端部が前記タービンアセンブリに連結され、第２の端部が前記浮力容器に連結され、前記第１の端部と前記第２の端部との間の距離は、前記液圧アクチュエータの動作によって可変であり、
   前記液圧アクチュエータは、前記浮力容器、タービンアセンブリ及び機械的リンク装置のうちの２つに回動接続されている、
   請求項６に記載の発電装置。
8. 前記機械的リンク装置は、前記第１の端部から前記第２の端部まで延びている２つ以上の相互に回動接続されたリンクを備える、請求項７に記載の発電装置。
9. 前記液圧アクチュエータは、少なくともそれぞれの前記タービンアセンブリが前記第１の位置の近くにあるときに、前記タービンアセンブリの作動範囲全体にわたって、前記機械的リンク装置の前記第１の端部と前記第２の端部との間を結ぶ線と交差する軸を有し、
   前記液圧アクチュエータは、少なくともそれぞれの前記タービンアセンブリが前記第１の位置の近くにあるときに、前記タービンアセンブリの作動範囲全体にわたって、前記線に対して概ね垂直に延びている軸を有する、請求項７または８に記載の発電装置。
10. 前記タービンアセンブリが一又は複数の浮力容積を画定することにより、前記第１の位置から前記第２の位置への、及び／又は前記第２の位置から前記第１の位置への前記タービンの移動が浮力補助される、請求項１から９のいずれか一項に記載の発電装置。
11. 前記第１の位置及び／又は前記第２の位置への移動は、バッファ、又は請求項６から９のいずれか一項に記載の動力機構によって機械的に制振される、請求項１から１０のいずれか一項に記載の発電装置。
12. 前記ナセルはインライン発電機を備え、前記インライン発電機は直結駆動発電機であり、
    及び／又は
    前記タービンロータは、可変ピッチ式及び／又は可逆ピッチ式ロータブレードを備える、
    請求項１から１１のいずれか一項に記載の発電装置。
13. 水上に浮遊している浮力容器と、前記浮力容器に連結されたタービンアセンブリとを備える発電装置を操作する方法であって、前記タービンアセンブリは、ナセルに装着されたタービンロータと、支持構造体とを備え、前記支持構造体の内側端部は前記浮力容器に連結され、外側端部は前記ナセルに連結されており、
    方法は、
    前記タービンアセンブリが前記浮力容器の下に延びる一方で、前記ナセルが水面下に完全に沈んだ状態になる第１の位置から、前記タービンアセンブリが概して前記浮力容器の側面に延びる一方で、前記ナセルは一部が水面上に突出した状態となる第２の位置へと、前記タービンアセンブリを回動させること
    を含む、方法。
14. 前記発電装置は前記浮力容器の周りに対称的に配置された２以上のタービンアセンブリを備え、
    前記第１の位置と前記第２の位置との間で前記タービンアセンブリを同時に移動させることを含む、請求項１３に記載の方法。
15. 前記発電装置は前記タービンアセンブリに関連づけられた動力機構を備え、
    前記動力機構を使用して前記タービンアセンブリを前記第１の位置と前記第２の位置との間で移動させることを含む、請求項１３または１４に記載の方法。
    

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