説明

海洋駆動エネルギープラント

発電装置10は、ウォータブランケット12を備え、このウォータブランケット12には、水体の表面で浮かぶために、複数のポッド18が格子状に配置されている。ボールジョイント20および液圧シリンダ22が、上記ポッド18の各々を隣接するポッド18に連結している。この液圧シリンダにモータ48が連結され、上記ポッド18の動きに起因して上記シリンダの伸張および圧縮により作り出される水圧流体の流れが、上記モータ48の回転運動を引き起こす。このモータの回転運動から電気を生成するために、それぞれのモータに発電機が連結されている。海洋ブランケットからの電力は、風力タービン17、ウォータパドル24、水力タービン32、および太陽電池28を用いて補うことができる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、一般に発電に関し、より詳しくは、潮流(water motion)から電気を得るための発電プラントに関する。
【背景技術】
【0002】
この世界の大部分は電力不足に悩まされている。結果として、多くのこれらの国々は、世界の残余部分から開発が取り残されたままであり、その国の国民は、しばしば、一年の大部分を厳しい生活状況で生き残らなければならない。熱を使用することも冷却することもできないためである。
【0003】
上記世界の残余部分では、膨大な量の電気が石油、ガス、石炭、または原子力発電プラントによって生成されている。石油、ガス、石炭を燃焼させることによって空気が汚染され、これらの全ての燃料資源は急速に減少している。電気の必要性は、高度に発展した国々(先進国)で飛躍的に上昇しているからである。原子力エネルギーは、使用済みの核燃料の処分を必要とし、何世紀もの間危険な状態が続く。
【0004】
多くの汚染物質を出さない代替手段が同じ問題を抱えている。太陽電池は、日中、無制限の燃料源を有しているが、夜間に電気を生成することができない。風力タービンも、潜在的に無制限の燃料源を有しているが、風が弱いと、電力を全く生成することができない。余剰エネルギーを蓄えるための実用的方法を備えていないため、これらのソース(エネルギー源)は、一般的に、化石燃料を動力源とするエネルギーシステムに対する補助である。
【0005】
したがって、化石燃料を必要とせず、略連続するエネルギーを作り出すエネルギープラントに対する必要が生じている。
【発明の概要】
【0006】
本発明において、発電装置は、ウォータブランケットを備え、このウォータブランケットには、水体の表面で浮かぶために、複数のポッドが格子(グリッド)状に配置されている。ボールジョイントおよび液圧シリンダが、上記ポッドの各々を隣接するポッドに連結している。この液圧シリンダにモータが連結され、上記ポッドの動きに起因して上記シリンダの伸張および圧縮により作り出される水圧流体の流れが、上記モータの回転運動を引き起こす。
【0007】
さらに、海洋ブランケットからの電力は、この海洋ブランケットを含んでいるプラットフォーム上の風力タービンからの風力、水力タービンを通る海流、パドルホイールを通る水の表面の流れから得られる電力、および、海洋ブランケットのポッドで受けられる太陽光で補うことができる。
【0008】
本発明は、先行技術を超える顕著な利点をもたらす。第1に、上記発電装置は、温室効果ガスを生成することがなく、化石燃料、核燃料、または他の再生不可能燃料を使用しない。全ての電力源が自然かつ継続的に上記装置へやって来るため、エネルギーのコストは、大いに低減されるはずである。
【図面の簡単な説明】
【0009】
本発明およびその利点をより完全に理解するため、添付の図面と併せて理解される以下の詳細な説明を参照する。この図面は、
【図1】図1は、複数のサブシステムの細部を伴う、発電システムの斜視図である。
【図2】図2は、海洋ブランケットシステムの一部分の斜視図である。
【図3】図3は、上記海洋ブランケットシステムで用いられるポッドの上面図である。
【図4】図4は、ポッドで用いられるパドルホイールの正面図である。
【図5】図5は、パドルホイールの側面図である。
【図6】図6は、ポッド内のメカニズムの回転に対して用いられる凹部の底面斜視図である。
【図7】図7は、風力タービンアセンブリの斜視図である。
【図8】図8は、水力タービンアセンブリの背面図である。
【図9】図9は、水力タービンアセンブリの側面図である。
【図10】図10は、水力タービンアセンブリを搭載するための穴の詳細図を伴う、プラットフォームの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
本発明は、図1−図10との関連で最も良く理解され、異なる図面の同じ要素には、同じ数字を用いている。
【0011】
図1は、持続的エネルギープラント(Continuous Energy Plant)を示しており、このエネルギープラントは、海洋の表面および海洋の上で、海洋の力を用いて、電力を生成する。4つの力(すなわち、潮および海流、波、上記海洋上の風、そして太陽光)が利用される。
【0012】
図1は、主要要素の詳細図を伴う総合システム10を示している。3つの主要要素、すなわち、(1)海洋ブランケットサブシステム12と、(2)水力タービンサブシステム14と、(3)ウインドミルサブシステム16とが存在する。上記総合システム10は、海底油井掘削機で用いられる技術と同様に、ピアを用いて地面に固定されているプラットフォームを用いて、沖合に建てることができる。
【0013】
上記サブシステムの各々は、異なる力を用いてエネルギーを供給しており、多くの場合、全ての力が同時に低くなる可能性はごく僅かである。上記総合システム10からの電力は、海底電力テーブルを用いてエンドユーザに運ぶことができる。
【0014】
上記総合システム10のデッキ上で、大型風力タービン16a(従来の設計であってもよい)は、風から電気を作り出す。
【0015】
上記海洋ブランケットサブシステム12は、電気を供給するための3つの個別アセンブリを備えている。第1に、機械的ボールジョイント20(玉継手)によって共に接続されているポッド18から格子が形成される。この機械的ボールジョイント20は、上記ポッドを、隣接するポッド18に対して全ての方向に自由に動くようにする。ポッドはさらに、これらのポッドに連結している複数の液圧シリンダ22によって繋がれ、上記シリンダ22が、浮いているポッドの動きに反応して伸縮する。これは、浮いているポッドが、波に起因して互いに対して移動するためである。上記シリンダが伸縮したとき、これらのシリンダは、ポッド各々と提携する水圧ポンプ/モータを通る水圧流体の流れを作り出し、モータを回転させる。このモータが回転すると、発電機(ジェネレータ)に動力を供給する。最大で16まで、液圧シリンダを各ポッドに接続することができる。上記液圧シリンダ、モータおよび発電機の動作は、図2−図6に関連してより詳細に説明されている。上記発電機からの電力は、スリップリング(集電環)23を通過する。このスリップリング23は、上記システムが回転する間、固定された位置に留まって、全ての電気的接続をひとまとめにする。ポッド18により生成された全ての電力は、そのスリップリング23を継続的に通過する。
【0016】
第2に、各ポッド18の底(すなわち水面下の)面にあるポッド18下のパドルホイール24(より詳くは図2参照)は、第2の電力源を提供する。海流が流れると、パドルホイールが回転し、ポッドアセンブリの他の発電機を駆動させる。このパドルホイールは、電力を供給するために水平軸の周りを回転する。各々のパドルホイール24は、舵に反応して、垂直軸周りを回転することもでき、その水平回転軸を海流の流れに対して垂直に保ち、パドルホイール24を押す流れの力を最大にする。
【0017】
第3に、上記ポッド18の上の定置ドーム26が、光起電(太陽)電池28で覆われている。この太陽電池28は、太陽光を電気に変換する。
【0018】
電力は、各ポッド18の上記スリップリング23を介して海底ケーブルに送られる。このことは、電気的接続にストレスを与えることなく、上記ポッドが自由に動くことを可能にする。好ましい実施形態において、水圧エネルギーおよび電気エネルギーの両方が、スリップリング23を通過する。
【0019】
上記海洋ブランケットサブシステム12の複数のポッドは、図2−図6に関連してより詳細に説明されている。水圧により生成されたエネルギーは、図2−図3に関連して説明されている。ポッド18の各面は、雄継手部20aと雌継手部20bとを有するボールジョイント20によって、隣接するポッドの一面(上記格子の周辺部の特定の面を除く)に接続されている。このボールジョイントは、接続されているポッド18の全ての側面の中心に配置され、各ポッドが2つの雄継手部と2つの雌継手部とを有している。これは、ポッドの全てを機械的に共に接続できるようにするが、このポッド18が十分に動くことを可能にする。各ポッド18は、独立して上下に、前後に、そして内外に動くことができる。
【0020】
上記液圧シリンダ22も、上記ポッド18を繋いでいる。ポッド18の各面は、このポッド18にボールジョイント42を用いて接続される、最大4つのシリンダ22を有している。すべての液圧シリンダ22は、各端でボールジョイント46を完結する(図示の実施形態では、シリンダ22が各端に雌ボールジョイント部を有し、ポッド18が雄ボールジョイント部を有している)。上記ポッド18は、同時に動く最大16の液圧シリンダを有することができる。このポッド18の動きは、シリンダ22の水圧力を作り出し、複数の水圧モータ48に動力を供給する。この水圧モータは、それぞれ発電機50に動力を供給し、電気を作り出す。
【0021】
図4および図5を参照すると、上記パッドの底面にあるパドルホイール24は、各端に密封ころ軸受(シールローラーベアリング)を設けているシャフトを備えている。海流が流れるとき、この流れは、パドルホイール24を回転させる。上記シャフト54の端部の近くに滑車(プーリー)54がある。この滑車は、発電機56の滑車に接続されていて、パドルホイール24が回転すると、第2発電機56を介してエネルギーを作り出す。
【0022】
上記パドルホイール24は、電気を作り出すために水平軸の周りを回転する。海流が方向を変えた場合、パドルもまた方向を変えることができなければならない。この理由のため、上記パドルホイールは、垂直軸周りを回転することができなければならない。これは、上記シャフトの軸受が垂直軸周りを自由に動くことができる凹部58(図6参照)を上記ポッドに作ることによって達成される。同時に、発電機ベース(このベースは、モータ、水圧ポンプ、タンクおよび2つの発電機を支持する)は、垂直軸周りを回転することができなければならない。これは、一連の密封軸受および/または上記発電機ベースの下の複数のカム従動子によって達成される。これらの軸受は、発電機ベースが垂直軸周りを自由に回転することを可能にする、上記ポッド18の他の凹部60に支えられている。上記パドルホイールは、同時に、垂直軸および水平軸の周り360°を回転することができる。舵(図示せず)は、各々のパドルアセンブリが海流に垂直な水平軸の周りを回転し続けるために用いられる。
【0023】
上記海洋ブランケット12は、以下に基づく電力量を生成する。
1.流速(speed of current)
2.波の大きさ
3.波の頻度(周波数)
4.ポッドアセンブリの大きさおよび重さ
5.太陽の利用可能性
【0024】
したがって、上記海洋ブランケット12は、殆んどどんな気候でも、どんな時刻であっても電気を提供する。この海洋ブランケット12はまた、上げ潮および下げ潮が水圧流(hydraulic flow)を作り出すシリンダを用いているプラットフォームに接続可能である。
【0025】
このシステムは、連続して稼働する。海洋(または川や大きな湖等の他の水体)が動きを有する限り、このシステムは、連続して電気を生成する。海洋だけで、電気を地球全体に供給するのに十分過ぎる力を備えている。
【0026】
上記水力タービンサブシステム14は、図7−図9に詳細に示されている。この水力タービンサブシステム14は、上記海洋ブランケット12の周辺部周りに複数のタービン30を有している。各タービンアセンブリ30は、複数のタービン32を有し、好ましくは、各タービン32が、発電機ベース38で囲まれたそれぞれの発電機36に連結されている個別の垂直シャフト34を有している。水がこれらのタービンを通って流れるとき、各タービン32は、それ自身のシャフト34を回転させ、次々にそれぞれの発電機に電気を作らせる。上記シャフト34は、連結されたタービン34と発電機ベース38との間に伸びている。
【0027】
水力タービンの大きさのため、回転可能な固定金具(アンカーポイント)40は、テレスコーピングピア(図10参照)に接続され、上記タービンセンブリ30の底面を固定して、流れが方向を変えたときに各水力タービン30がその垂直軸周りを自由に回転できるようにする。この水圧タービンアセンブリ30の、その垂直軸に対する方位はまた、各タービンアセンブリ30に接続された舵(図示せず)により制御されて、タービン32が海流に垂直な平面で回転するようにする。
【0028】
図10に示されている好ましい実施形態において、垂直シャフトを支持するプラットフォーム42を有するピアシステム41が用いられている。このピアシステム41は、支持シャフト40aが回転することを可能にするだろう密封軸受を取り付け穴43に有するだろう。上記プラットフォームの上に、上記水力タービンアセンブリ30は、密閉ころ軸受、および/または、アセンブリ30全体の回転を可能にするカム従動子を各々備えている。テレスコープピア44は、このプラットフォーム42を固定するが、プラットフォーム42が潮と共に上昇および下降することを可能にする。
【0029】
稼動中、上記水圧タービンサブシステム14は、海流および/または(例えば川の)水の流れの力を使用して、水圧タービン32を回転させる。このタービン32の直径が大きければ大きいほど、発電機36を駆動するために作り出される力が大きくなる。このサブシステムは、大口径の水力タービンを可能にするよう設計されている。上記風力タービン17およびパドル24と同様に、舵は、水流および/または水の流れ(図面上には示さず)の方向を決定し、このタービン32に対する流れの力を最適化するようにする。
【0030】
各水力タービン32は水平軸の周りを回転する。直角(right angle)ギアボックスおよび/または直角(right angle)継手に接続されているシャフトは、水力タービン32がその水平軸の周りを回転するとき、垂直軸周りを回転する。垂直シャフトが回転すると、電気を作り出すために、この垂直シャフトに連結された発電機を駆動させる。
【0031】
好ましい実施形態において、各水力タービン32が、それ自身のシャフト34を有し、したがって各水力タービンアセンブリ30が複数のシャフトを有し、各シャフトが、水力タービン32からそれぞれの発電機36まで伸びている。この発電機36は、その後、スリップリング43を介して電力を外部に送る。このスリップリング43は、装置を回転させることを可能にするが、例えば電気(電力および制御)、空気圧、水圧、水等の電力接続を維持することができる。このスリップリング43の目的は、上記発電機から生成される電力(電気)をエンドユーザに供給することを可能にすることであり、さらに、水力タービンアセンブリが自由に回転できるようにすることである。
【0032】
上記スリップリング43は、発電機ベース38および水圧タービン32は、上記垂直軸の周りを回転する間、固定位置に留まる。このシステムが回転すると、スリップリング43は、全ての電気的接続をひとまとめにし、全ての発電機36により生成された全ての電力が継続的にスリップリング43を通過する。この点から、このシステムにより作り出された電気は、海底ケーブルおよび/または高架線を利用してエンドユーザに運ぶことができる。
【0033】
好ましくは、水中の生物、ボート、潜水艦、および水中を流れる一般的なデブリから水圧タービンアセンブリを守るために、ガードが設けられる。
【0034】
上記総合システム10により生成される電力は、場所により決定される。なぜなら、次のような日常的に変化する可能性がある多くの要素が存在するからである。
1.流速
2.波の大きさ
3.波の頻度(周波数)
4.ポッドアセンブリの大きさおよび重さ
5.太陽の利用可能性
6.風速
2.水圧タービンの直径
3.異なる様々な種類の水圧タービン
4.ブレードアセンブリの種類
5.ブレードアセンブリの数
6.ブレードの表面積
7.各アセンブリの水圧タービンの数
【0035】
上記システム10は、都市だけではなく世界中の国々で電力を生成するのに用いることができる。従来の電力プラントは、ガス、石炭または核燃料を利用する。このシステムは、制限のない電力供給を行う我々の地球の最大かつ最も豊富な天然資源を利用するだろう。同様に重要なことには、このシステム10は、連続して稼動する。海洋が動く限り、太陽が輝き続ける限り、そして風が吹き続ける限り、このシステムは連続して電気を生成する。海洋だけで、電気を地球全体に供給するのに十分過ぎる力を備えている。
【0036】
本発明は、先行技術を超える大きな利点を提供する。
1.温室効果ガスを出さない。
2.以下のような外部燃料源を必要としない。
a.石炭
b.ガス
c.核
d.他の再生不能燃料
3.環境に優しい。
4.電気コストを低減する。
5.世界中の燃料コストを究極的に低減する。供給と需要の基本的原則である。需要が著しく下がった後に、価格が後を追う。
6.再生可能ではない我々の地球の資源を節約する。
7.地球温暖化を防ぐ助けとなる。
【0037】
本発明の詳細な説明は特定の実施形態を対象にしていたが、これらの実施形態の様々な変更されたもの、および他に取り得る実施形態が、当業者に提案されている。本発明は、特許請求の範囲に含まれる、あらゆる変更または代替実施形態を包含する。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
水体の表面に浮かぶために、格子状に配置された複数のポッドと、
上記ポッドの各々を隣接するポッドに連結するボールジョイントと、
上記ポッドの各々を隣接するポッドに連結する液圧シリンダと、
上記ポッドの動きに起因して上記シリンダの伸張および圧縮により作り出される水圧流体の流れが回転運動を引き起こすように、上記液圧シリンダに連結されたモータと、
複数の上記モータの上記回転運動から電気を生成するために、それぞれのモータに接続された複数の発電機と
を備えることを特徴とする発電装置。
【請求項2】
請求項1に記載の発電装置において、
上記ポッドには、上記水体と接触するためのパドルホイールをさらに設けており、上記水体の流れが、このパドルホイールを回転させることを特徴とする発電装置。
【請求項3】
請求項2に記載の発電装置において、
上記パドルホイールは、このパドルホイールの回転運動から電気を生成するためのもう一つの発電機に機械的に接続されていることを特徴とする発電装置。
【請求項4】
請求項1に記載の発電装置において、
上記ポッドはプラットフォームに取り付けられていることを特徴とする発電装置。
【請求項5】
請求項4に記載の発電装置において、
風の動きから電気を生成するために、上記プラットフォームに配置された風力タービンをさらに備えることを特徴とする発電装置。
【請求項6】
請求項4に記載の発電装置において、
上記プラットフォームに連結され、かつ、上記水体内まで伸びている複数の水力タービンアセンブリをさらに備え、
上記水力タービンアセンブリの各々は、
各々がそれぞれのシャフトに連結されている複数のタービンと、
各々が上記シャフトの1つに連結されている複数の発電機とを含むこと
を特徴とする発電装置。
【請求項7】
請求項6に記載の発電装置において、
上記発電機は、発電機ベースに収納されており、この発電機ベースは、垂直軸を中心としてプラットフォーム内を自由に回転するシャフト支持部へ連結されていることを特徴とする発電装置。
【請求項8】
請求項1に記載の発電装置において、
複数の太陽電池が、上記ポッドに配置されていることを特徴とする発電装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【公表番号】特表2013−513061(P2013−513061A)
【公表日】平成25年4月18日(2013.4.18)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−542231(P2012−542231)
【出願日】平成22年12月3日(2010.12.3)
【国際出願番号】PCT/US2010/058995
【国際公開番号】WO2011/069132
【国際公開日】平成23年6月9日(2011.6.9)
【出願人】(512144896)
【氏名又は名称原語表記】Terry HENRY
【Fターム(参考)】