WO2013005707A1 - 自然エネルギー取出装置 - Google Patents

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博路 秋元
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    • Y02E10/30—Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient

Definitions

  • the present invention relates to a natural energy extraction device.
  • Horizontal rotating shaft water turbine forming a floating body, speed increasing gear generator assembly engaged with one end of the rotating shaft of the horizontal rotating shaft water turbine, and speed increasing gear generator set engaged with the other end of the rotating shaft of the horizontal rotating shaft water turbine
  • a laterally rotating shaft turbine comprising a solid body and a pair of arm members having one end fixed to the casing of the pair of speed-up gear generator assemblies and the other end pivotally supported around a horizontal axis by a fixed structure above the water flow
  • Patent Document 1 discloses a water current power generation apparatus characterized by floating on a river surface.
  • the water current power generation apparatus of Patent Document 1 has a problem that it can extract the kinetic energy of the surface layer of the river flow but cannot extract the kinetic energy of the middle layer or the bottom layer.
  • the space between the pair of arm members that connect the casing of the pair of speed increasing gear generator assemblies that engage with both ends of the horizontal rotating shaft water turbine and the fixed structure above the water flow is wide, it is possible to fix the upper part of the water flow such as a pier. There is a problem that it is difficult to attach to the structure.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and provides a natural energy extraction device that has a wide kinetic energy extraction region in the depth direction of a river flow or tidal current and can be easily attached to a fixed structure above a water flow such as a bridge pier.
  • the purpose is to do.
  • a floating body, a vertical rotating shaft turbine fixed to the floating body and extending downward, and the upper end of the floating body are engaged with the rotational kinetic energy of the floating body as the driving torque of the driven device.
  • a power transmission device to be converted and an arm member whose one end pivotally supports the power transmission device around the horizontal axis and whose other end is pivotally supported around the horizontal axis by a fixed structure above the water flow, and rotate vertically with the floating body
  • a natural energy extraction device is provided in which an axial turbine is disposed in a river flow or a tidal current.
  • the natural energy extraction device of the present invention since the kinetic energy of a river flow or tidal current is extracted using a longitudinal rotating shaft water turbine, not only the surface layer of the water flow but also the energy of the middle layer and the bottom layer can be extracted. Therefore, the natural energy extraction device of the present invention has a wide kinetic energy extraction region in the depth direction of river flow and tidal current.
  • the power transmission device since the power transmission device is engaged with the upper end of the vertical rotating shaft turbine, the distance between the pair of arm members that connect the power transmission device to the fixed structure above the water flow is the speed increase that engages both ends of the horizontal turbine. The distance between the pair of arm members connecting the casing of the gear generator assembly to the fixed structure above the water flow is narrower.
  • the natural energy extraction device of the present invention can be easily attached to a fixed structure above the water flow such as a pier.
  • the natural energy extraction device includes a weight fixed to the lower end portion of the vertical rotation shaft of the vertical rotation shaft turbine or suspended from the lower end of the vertical rotation shaft.
  • the vertical rotary shaft turbine is provided with an arm that extends in a radial direction from the vertical rotary shaft and is connected to the blade to support the blade, and a cover of the airfoil section is fixed to the arm.
  • the vertical rotary shaft turbine is provided with an arm that extends in a radial direction from the vertical rotary shaft and is connected to the blade to support the blade, and a cover having an airfoil cross section is attached to the arm. The whole can be rotated about the longitudinal axis of the arm, or the rear edge of the cover can be rotated about an axis parallel to the longitudinal axis of the arm.
  • the longitudinal rotary shaft turbine is provided with an arm that extends in the radial direction from the longitudinal rotational shaft and is connected to the blade to support the blade
  • an airfoil cross-section cover to the arm in order to reduce fluid resistance of the arm.
  • the aspect ratio of the cover is large, the induction resistance is small and the lift / drag ratio is large. Therefore, it is desirable that the cover is fixed to the arm and the lift generated in the cover contributes to the torque of the longitudinal rotating shaft turbine.
  • the aspect ratio of the cover is small, the induction resistance is large and the lift-drag ratio is small. It is desirable to do.
  • a water current power generation apparatus including the natural energy extraction apparatus, wherein the driven device is a generator.
  • the hydroelectric power generation apparatus according to the present invention has a wide kinetic energy extraction region in the depth direction of a river flow or tidal current, and can be easily attached to a fixed structure above the water flow such as a pier.
  • FIG. 1 is a perspective view of a natural energy extraction device according to an embodiment of the present invention embodied as a water current power generation device. It is a partial structure figure of the cover of the airfoil cross section attached to the arm with which the natural energy extraction device which concerns on the Example of this invention embodied as a water current electric power generating apparatus is equipped.
  • (A) is a perspective view
  • (b) is a sectional view. It is sectional drawing of the cover of the airfoil cross section attached to the arm with which the natural energy extraction device which concerns on the Example of this invention embodied as a water current power generator is equipped.
  • the water current generator A includes a cylindrical floating body 1, a vertical rotating shaft water turbine 2 that is fixed to the lower end of the floating body 1 and extends downward, and a speed increase (not shown) that engages with the upper end of the floating body 1.
  • a speed increasing gear generator assembly 3 having a gear and a generator driven to rotate by the speed increasing gear, and one end pivotally supports the casing 3a of the speed increasing gear generator assembly 3 about the horizontal axis X, and the other end is
  • a pair of arm members 4 supported by a fixed structure B above the water flow around a horizontal axis Y extending in parallel with the horizontal axis X is provided.
  • a weight 5 is suspended from the lower end of the vertical rotation shaft 2 a of the vertical rotation shaft water turbine 2.
  • the floating body 1 and the longitudinal rotating shaft water turbine 2 are arranged in a river flow or a tidal current.
  • the water current generator A floats in the water flow due to the buoyancy of the floating body 1, and the speed increasing gear generator assembly 3 is above the water surface.
  • the vertical rotation shaft water turbine 2 placed in the water flow rotates, the floating body 1 fixed to the upper end of the vertical rotation shaft water turbine 2 rotates, and the fixed structure B via the arm member 4 rotates.
  • the generator of the speed increasing gear generator assembly 3 that is supported and engaged with the floating body 1 generates power.
  • the vertical rotary shaft turbine 2 energized by the water flow swings around the horizontal axis X and tilts to the downstream side. No force is applied. As a result, damage to the engaging portion between the arm member 4 and the casing 3a of the speed increasing gear generator assembly 3 and the engaging portion between the arm member 4 and the fixed structure B is prevented.
  • the restoring moment is generated by the weight 5 suspended from the lower end of the vertical rotation shaft 2a of the vertical rotation shaft water turbine 2, the excessive inclination of the vertical rotation shaft water turbine 2 due to the water flow is suppressed, and the decrease in power generation efficiency due to the excessive inclination is suppressed. Is done.
  • the weight 5 may be fixed to the lower end portion of the vertical rotation shaft 2a. Since the fluctuation of the water level is absorbed by the swinging of the arm member 4 about the horizontal axis Y, the floating body 1 and the longitudinal rotating shaft turbine 2 can continue to exist in the water flow even if the water level fluctuates.
  • the water current generator A since the kinetic energy of the river flow and the tidal current is taken out using the longitudinal rotating shaft water turbine 2, not only the surface layer of the water flow but also the energy of the middle layer and the bottom layer can be taken out. Therefore, the water current generator A has a wide kinetic energy extraction region in the depth direction of the river flow and tidal current. Since the speed increasing gear generator assembly 3 is located above the water surface, there is no possibility that the generator accommodating space is submerged. Further, in the water current generator A, the speed increasing gear generator assembly 3 is engaged with the upper end of the floating body 1 fixed to the upper end of the longitudinal rotating shaft water turbine 2, so that the casing 3a of the speed increasing gear generator assembly 3 is engaged.
  • the distance between the pair of arm members 4 that connect the fixed structure B above the water flow is such that the casing of the speed increasing gear generator assembly that engages both ends of the horizontal rotation shaft turbine is connected to the fixed structure above the water flow. It is narrower than the distance between the arm members. Therefore, the water current generator A can be easily attached to the fixed structure B above the water flow such as a pier.
  • the water current generator A As shown by a two-dot chain line in FIG. 1, it is connected to a long blade 2 b that is a blade of the longitudinal rotating shaft turbine 2 that extends in the radial direction from the longitudinal rotating shaft 2 a of the longitudinal rotating shaft turbine 2.
  • a cover having an airfoil cross section to the arm 2c in order to reduce the fluid resistance of the arm 2c.
  • the longitudinal rotary shaft turbine 2 is inclined to the downstream side. Therefore, as shown in FIG. 2A, the airfoil-shaped cover 6 attached to the arm 2 c has a relative water flow.
  • the cover 6 is rotatable around the longitudinal axis of the arm 2c so that the cover 6 does not have an angle of attack with respect to the relative water flow. It is desirable to suppress the generation of lift by the cover 6, and hence the induction resistance. In addition, it is necessary to provide the counterweight 7 inside the front edge of the cover 6 or outside the front edge.
  • the rear edge 6a of the cover 6 whose center in the chord length direction is fixed to the arm 2c is defined as the longitudinal axis of the arm 2c.
  • the trailing edge 6a does not have an angle of attack with respect to the relative water flow, and the generation of lift at the trailing edge 6a, and hence induction resistance, is suppressed, Inductive resistance generated in the cover 6 may be reduced.
  • the rotational kinetic energy of the floating body 1 is converted into the driving torque of the generator of the speed increasing gear generator assembly 3 and finally extracted as electrical energy.
  • the rotational kinetic energy of the floating body 1 is converted into electrical energy.
  • the vertical rotating shaft turbine used in the present invention is not limited to a specific type. Various types such as Darius type, gyromill type, saponius type, crossflow type, etc. can be used.
  • the present invention can be widely used for a natural energy extraction device such as a small water current power generation device that is used by being attached to a fixed structure above a water flow such as a pier.
  • a Water current generator B Fixed structure X, Y Horizontal axis 1 Floating body 2 Vertical rotating shaft turbine 2a Vertical rotating shaft 2b Wing 2c Arm 3 Speed increase gear generator assembly 3a Casing 4 Arm member 5 Weight 6 Cover 7, 8 Balance weight

Abstract

【課題】　河川流や潮流の深さ方向の運動エネルギー取り出し領域が広く、橋脚等の既存の水流上方の固定構造物に簡便に取り付けられる自然エネルギー取出装置を提供する。 【解決手段】　浮体と、浮体に固定されて下方へ延びる縦回転軸水車と、浮体の上端に係合し浮体の回転運動エネルギーを被駆動機器の駆動トルクに変換する動力伝達装置と、一端が動力伝達装置を水平軸線回りに軸支すると共に、他端が水流上方の固定構造物によって水平軸線回りに軸支された腕部材とを備え、浮体と縦回転軸水車とが河川流や潮流の中に配設される。

Description

自然エネルギー取出装置
本発明は、自然エネルギー取出装置に関するものである。
浮体を形成する横回転軸水車と、横回転軸水車の回転軸の一端に係合する増速ギヤ発電機組立体と、横回転軸水車の回転軸の他端に係合する増速ギヤ発電機組立体と、一端が前記一対の増速ギヤ発電機組立体のケーシングに固定され他端が水流上方の固定構造物によって水平軸線回りに軸支された一対の腕部材とを備え、横回転軸水車が河川水面に浮いていることを特徴とする水流発電装置が特許文献１に開示されている。
特開２００７－０４０２１７
特許文献１の水流発電装置には、河川流の表層の運動エネルギーは取り出せるが、中層や底層の運動エネルギーを取り出せないという問題がある。また、横回転軸水車の両端に係合する一対の増速ギヤ発電機組立体のケーシングと水流上方の固定構造物とを連結する一対の腕部材の間隔が広いので、橋脚等の水流上方の固定構造物に取り付け難いという問題がある。
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、河川流や潮流の深さ方向の運動エネルギー取り出し領域が広く、橋脚等の水流上方の固定構造物に簡便に取り付けられる自然エネルギー取出装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明においては、浮体と、浮体に固定されて下方へ延びる縦回転軸水車と、浮体の上端に係合し浮体の回転運動エネルギーを被駆動機器の駆動トルクに変換する動力伝達装置と、一端が動力伝達装置を水平軸線回りに軸支すると共に、他端が水流上方の固定構造物によって水平軸線回りに軸支された腕部材とを備え、浮体と縦回転軸水車とが河川流や潮流の中に配設されることを特徴とする自然エネルギー取出装置を提供する。
本発明の自然エネルギー取出装置においては、縦回転軸水車を用いて河川流や潮流の運動エネルギーを取り出すので、水流の表層のみならず中層や底層のエネルギーも取り出すことができる。従って、本発明の自然エネルギー取出装置は、河川流や潮流の深さ方向の運動エネルギー取り出し領域が広い。また、縦回転軸水車の上端に動力伝達装置が係合するので、動力伝達装置を水流上方の固定構造物に連結する一対の腕部材の間隔は、横置水車の両端に係合する増速ギヤ発電機組立体のケーシングを水流上方の固定構造物に連結する一対の腕部材の間隔に比べて狭い。従って、本発明の自然エネルギー取出装置は橋脚等の水流上方の固定構造物に簡便に取り付けることができる。
本発明の好ましい態様においては、自然エネルギー取出装置は縦回転軸水車の縦回転軸下端部に固定され或いは縦回転軸下端から吊り下げられた錘を備える。
縦回転軸水車の縦回転軸下端部に錘を固定し或いは縦回転軸下端から錘を吊り下げることにより、水流による縦回転軸水車の過大な傾斜を抑制し、前記過大な傾斜による水流の運動エネルギー取出効率の低下を抑制できる。
本発明の好ましい態様においては、縦回転軸水車は縦回転軸から径方向に延び羽根に連結して羽根を支持するアームを備え、翼型断面のカバーがアームに固定されている。
本発明の好ましい態様においては、縦回転軸水車は縦回転軸から径方向に延び羽根に連結して羽根を支持するアームを備え、翼型断面のカバーがアームに取り付けられており、前記カバーの全体がアームの長手軸線回りに回動可能であるか、又は前記カバーの後縁部がアームの長手軸線に平行な軸線回りに回動可能である。
縦回転軸水車が縦回転軸から径方向に延び羽根に連結して羽根を支持するアームを備える場合、アームの流体抵抗を低減させるために、アームに翼型断面のカバーを取り付けるのが望ましい。
カバーのアスペクト比が大きい場合、誘導抵抗が小さく揚抗比が大きいので、カバーをアームに固定し、カバーに発生する揚力を縦回転軸水車のトルクに寄与させるのが望ましい。カバーのアスペクト比が小さい場合には、誘導抵抗が大きく揚抗比が小さいので、カバーを回動自在とし、或いはカバーの後縁部を回動自在としてカバーによる揚力発生、ひいては誘導抵抗発生を抑制するのが望ましい。
本発明においては、上記自然エネルギー取出装置を備え、被駆動機器は発電機であることを特徴とする水流発電装置を提供する。
本発明に係る水流発電装置は、河川流や潮流の深さ方向の運動エネルギー取り出し領域が広く、橋脚等の水流上方の固定構造物に簡便に取り付けることができる。
水流発電装置として具現化された本発明の実施例に係る自然エネルギー取出装置の斜視図である。 水流発電装置として具現化された本発明の実施例に係る自然エネルギー取出装置が備えるアームとアームに取り付けた翼型断面のカバーの部分構造図である。（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は断面図である。 水流発電装置として具現化された本発明の実施例に係る自然エネルギー取出装置が備えるアームとアームに取り付けた翼型断面のカバーの断面図である。
水流発電装置として具現化された本発明の実施例に係る自然エネルギー取出装置を説明する。
図１に示すように、水流発電装置Ａは、円筒状の浮体１と、浮体１の下端に固定されて下方へ延びる縦回転軸水車２と、浮体１の上端に係合する図示しない増速ギヤと増速ギヤによって回転駆動される発電機とを有する増速ギヤ発電機組立体３と、一端が増速ギヤ発電機組立体３のケーシング３ａを水平軸線Ｘ回りに軸支すると共に、他端が水流上方の固定構造物Ｂによって水平軸線Ｘと平行に延在する水平軸線Ｙ回りに軸支された一対の腕部材４とを備えている。
縦回転軸水車２の縦回転軸２ａ下端から錘５が吊り下げられている。
浮体１と縦回転軸水車２とは、河川流や潮流の中に配設されている。
浮体１の浮力によって水流発電装置Ａは水流中に浮いており、増速ギヤ発電機組立体３は水面より上方に在る。
水流発電装置Ａにおいては、水流中に置かれた縦回転軸水車２が回転し、縦回転軸水車２の上端に固定された浮体１が回転し、腕部材４を介して固定構造物Ｂによって支持されると共に浮体１に係合する増速ギヤ発電機組立体３の発電機が発電する。
図１で実線で示すように、水流によって付勢された縦回転軸水車２が、水平軸線Ｘ回りに揺動して下流側へ傾斜するので、縦回転軸水車２には水流による過大な水平力は印加されない。この結果、腕部材４と増速ギヤ発電機組立体３のケーシング３ａとの係合部や、腕部材４と固定構造物Ｂとの係合部の損傷が防止される。
縦回転軸水車２の縦回転軸２ａ下端から吊り下げられた錘５によって復原モーメントが発生し、水流による縦回転軸水車２の過大な傾斜が抑制され、過大な傾斜による発電効率の低下が抑制される。縦回転軸２ａの下端から錘５を吊り下げるのに代えて、縦回転軸２ａの下端部に錘５を固定しても良い。
水位の変動は、腕部材４が水平軸線Ｙ回りに揺動することによって吸収されるので、水位変動があっても、浮体１と縦回転軸水車２とは水流中に在り続けることができる。
河川の河口付近や海峡等に水流発電装置Ａが設置された場合、潮の干満によって水流方向が逆転するが、図１に一点鎖線で示すように、増速ギヤ発電機組立体３のケーシング３ａが水平軸線Ｘ回りに回動し、前記ケーシング３ａに従動して縦回転軸水車２が水平軸線Ｘ回りに揺動して下流側へ傾斜するので、縦回転軸水車２には水流による過大な水平力は印加されない。この結果、腕部材４と増速ギヤ発電機組立体３のケーシング３ａとの係合部や、腕部材４と固定構造物Ｂとの係合部の損傷が防止される。
水流発電装置Ａにおいては、縦回転軸水車２を用いて河川流や潮流の運動エネルギーを取り出すので、水流の表層のみならず中層や底層のエネルギーも取り出すことができる。従って、水流発電装置Ａは、河川流や潮流の深さ方向の運動エネルギー取り出し領域が広い。増速ギヤ発電機組立体３は水面より上方に在るので、発電機収容空間が浸水するおそれは無い。また、水流発電装置Ａにおいては、縦回転軸水車２の上端に固定された浮体１の上端に増速ギヤ発電機組立体３が係合しているので、増速ギヤ発電機組立体３のケーシング３ａを水流上方の固定構造物Ｂに連結する一対の腕部材４の間隔は、横回転軸水車の両端に係合する増速ギヤ発電機組立体のケーシングを水流上方の固定構造物に連結する一対の腕部材の間隔に比べて狭い。従って、水流発電装置Ａは橋脚等の水流上方の固定構造物Ｂに簡便に取り付けることができる。
水流発電装置Ａにおいて、図１に二点鎖線で示すように、縦回転軸水車２の縦回転軸２ａから径方向に延び縦回転軸水車２の羽根である長尺の翼２ｂに連結して翼２ｂを支持するアーム２ｃが配設されている場合には、アーム２ｃの流体抵抗を低減させるために、アーム２ｃに翼型断面のカバーを取り付けるのが望ましい。
図１から分かるように水流発電装置Ａの稼働時に縦回転軸水車２は下流側に傾斜するので、図２（ａ）に示すように、アーム２ｃに取り付けた翼型断面のカバー６は相対水流に対して迎角を持ち、揚力を発生させると共に翼端部に誘導抵抗も発生させる。従って、揚力と誘導抵抗とが縦回転軸水車２のトルクに与える影響を考慮する必要がある。
図２（ｂ）に示すように、揚力はカバー６の前縁方向へ傾斜するので縦回転軸水車２のトルクに寄与する。カバー６のアスペクト比を大きくすれば誘導抵抗が小さくなり揚抗比が大きくなるので、アーム２ｃに固定されたカバー６は縦回転軸水車２のトルク発生に寄与する。
カバー６のアスペクト比が小さい場合には、誘導抵抗が大きくなり揚抗比が小さくなるので、カバー６は縦回転軸水車２のトルク発生に対する抵抗となる。この場合には、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、カバー６をアーム２ｃの長手軸線回りに回動自在とし、カバー６が相対水流に対して迎角を持たないようにして、カバー６による揚力発生、ひいては誘導抵抗発生を抑制するのが望ましい。尚、カバー６の前縁内部又は前縁外部に、釣合錘７を設ける必要がある。
カバー６のアスペクト比が小さい場合に、図３（ｃ）、（ｄ）に示すように、弦長方向中央部がアーム２ｃに固定されたカバー６の後縁部６ａをアーム２ｃの長手軸線と平行に延在する軸線回りに回動自在とし、後縁部６ａが相対水流に対して迎角を持たず、後縁部６ａでの揚力発生、ひいては誘導抵抗発生が抑制されるようにして、カバー６に発生する誘導抵抗を低減させても良い。尚、カバー後縁部６ａの前縁部に、釣合錘８を設ける必要がある。
上記実施例では、浮体１の回転運動エネルギーを増速ギヤ発電機組立体３の発電機の駆動トルクに変換し、最終的に電気エネルギーとして取り出したが、浮体１の回転運動エネルギーを電気エネルギーに変換することなく、ポンプ、圧縮機等の駆動トルクに直接変換しても良く、或いは別置きのフライホイール等のエネルギー貯蔵装置の駆動トルクに直接変換しても良い。
本発明で使用する縦回転軸水車は、特定型式のものに限定されない。ダリウス型、ジャイロミル型、サポニウス型、クロスフロー型等、種々型式のものを使用可能である。
本発明は、橋脚等の水流上方の固定構造物に取り付けて使用する小型の水流発電装置等の自然エネルギー取出装置に広く利用可能である。
Ａ　水流発電装置
Ｂ　固定構造物
Ｘ、Ｙ　水平軸線
１　浮体
２　縦回転軸水車
２ａ　縦回転軸
２ｂ　翼
２ｃ　アーム
３　増速ギヤ発電機組立体
３ａ　ケーシング
４　腕部材
５　錘
６　カバー
７、８　釣合錘

Claims (5)

  1. 浮体と、浮体に固定されて下方へ延びる縦回転軸水車と、浮体の上端に係合し浮体の回転運動エネルギーを被駆動機器の駆動トルクに変換する動力伝達装置と、一端が動力伝達装置を水平軸線回りに軸支すると共に、他端が水流上方の固定構造物によって水平軸線回りに軸支された腕部材とを備え、浮体と縦回転軸水車とが河川流や潮流の中に配設されることを特徴とする自然エネルギー取出装置。
  2. 縦回転軸水車の縦回転軸下端部に固定され或いは縦回転軸下端から吊り下げられた錘を備えることを特徴とする請求項１に記載の自然エネルギー取出装置。
  3. 縦回転軸水車は縦回転軸から径方向に延び羽根に連結して羽根を支持するアームを備え、翼型断面のカバーがアームに固定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の自然エネルギー取出装置。
  4. 縦回転軸水車は縦回転軸から径方向に延び羽根に連結して羽根を支持するアームを備え、翼型断面のカバーがアームに取り付けられており、前記カバーの全体がアームの長手軸線回りに回動可能であるか、又は前記カバーの後縁部がアームの長手軸線に平行な軸線回りに回動可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載の自然エネルギー取出装置。
  5. 請求項１乃至４の何れか１項に記載の自然エネルギー取出装置を備え、被駆動機器は発電機であることを特徴とする水流発電装置。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160141911A1 (en) * 2014-11-14 2016-05-19 King Fahd University Of Petroleum And Minerals Offshore power generation system
CN105065179A (zh) * 2015-09-09 2015-11-18 蓝深集团股份有限公司 岸式水流发电机
CN105626365A (zh) * 2015-12-28 2016-06-01 上海齐耀动力技术有限公司 一种全封闭式波浪能发电装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60124587U (ja) * 1984-01-31 1985-08-22 株式会社明電舎 貫流水車の支持構造
JPS62284967A (ja) * 1986-06-03 1987-12-10 Takashi Takahashi 発電用連結式プロペラ型水車
JP2003206848A (ja) * 2001-11-09 2003-07-25 Tokai Univ 一体型風水車とその製造方法
JP2004068777A (ja) * 2002-08-09 2004-03-04 Dmw Corp 発電装置
JP2007040217A (ja) 2005-08-04 2007-02-15 Kaiyo Bokujo:Kk 水力式発電装置
JP2008063961A (ja) * 2006-09-05 2008-03-21 Masataka Murahara 風水車同心回転軸直接駆動型電気エネルギー抽出装置

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AR210474A1 (es) 1974-11-04 1977-08-15 Morin B Una turbina de corriente motriz que permite en especial transformar la energia de corrientes acuaticas en energia utilizable directamente
FR2320430A2 (fr) 1974-11-04 1977-03-04 Morin Bernard Tourniquet a eau
JPS5872677A (ja) 1981-10-27 1983-04-30 Nippon Electric Ind Co Ltd フロ−ト方式ダリウス形水車発電装置
JP2835994B2 (ja) 1992-04-14 1998-12-14 二生 永田 海流発電装置
JPH11201018A (ja) 1998-01-14 1999-07-27 Hitachi Zosen Corp 発電設備
JP2001289145A (ja) * 2000-04-06 2001-10-19 Yasuo Ueno 水力発電装置
EP1205661A1 (en) * 2000-11-13 2002-05-15 Isidro U. Ursua Vertical axis wind turbine
JP2002202042A (ja) * 2000-12-28 2002-07-19 Kaoru Nishimura 水力装置
US6749399B2 (en) 2002-03-07 2004-06-15 Ocean Wind Energy Systems Vertical array wind turbine
DE20206234U1 (de) 2002-04-19 2002-08-08 Gelhard Theresia Schwimmfähige Windkraftanlage
US7397144B1 (en) 2005-06-15 2008-07-08 Florida Turbine Technologies, Inc. Bearing-less floating wind turbine
NO325833B1 (no) 2007-01-11 2008-07-28 Lycro Creative Dev As Darrieus turbin
EP2080899A1 (en) 2008-01-17 2009-07-22 Danmarks Tekniske Universitet - DTU An offshore wind turbine with a rotor integrated with a floating and rotating foundation
FR2927958A1 (fr) * 2008-02-22 2009-08-28 Slawomir Klukowski Dispositif pour collecter l'energie de la houle.
US7839009B2 (en) * 2008-02-28 2010-11-23 Philip A Rink Buoyant blade free stream tidal power device
US20090236858A1 (en) * 2008-03-21 2009-09-24 Larry Johnson Vertical turbine for water or wind power generation
JP4586104B2 (ja) * 2008-10-14 2010-11-24 哲郎 志田尾 水力発電システム及び総合水力発電システム
JP2011017264A (ja) * 2009-07-08 2011-01-27 Shinsei Kogyo Kk 回転体及び流体発電装置
US8421263B2 (en) 2010-10-27 2013-04-16 Florida Turbine Technologies, Inc. Floating vertical axis wind turbine
CN103562547B (zh) * 2011-06-01 2016-06-08 合同会社信天翁科技 自然能量取出装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60124587U (ja) * 1984-01-31 1985-08-22 株式会社明電舎 貫流水車の支持構造
JPS62284967A (ja) * 1986-06-03 1987-12-10 Takashi Takahashi 発電用連結式プロペラ型水車
JP2003206848A (ja) * 2001-11-09 2003-07-25 Tokai Univ 一体型風水車とその製造方法
JP2004068777A (ja) * 2002-08-09 2004-03-04 Dmw Corp 発電装置
JP2007040217A (ja) 2005-08-04 2007-02-15 Kaiyo Bokujo:Kk 水力式発電装置
JP2008063961A (ja) * 2006-09-05 2008-03-21 Masataka Murahara 風水車同心回転軸直接駆動型電気エネルギー抽出装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2730778A4 *

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Publication number Publication date
EP2730778A4 (en) 2015-01-21
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