JP2005530952A - 波エネルギ変換器 - Google Patents
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Abstract
海等の水塊中の波エネルギを取得するための装置(10)であり、この装置(10)は、海底上に載置されるとともに、波の作用に応じて偏位するようになっている柔軟なダイヤフラム(19)等の一部を有する本体構造(11)を備えている。圧送室(55)を形成する各ポンプ(51)は、本体構造の前記一部の偏位に応じて伸縮を受けるようになっている。各圧送室(55)は、海水に連通する入口(61)と出口(62)とを有しており、これにより、圧送室の容積が増大する際には圧送室内に海水が引き込まれ、圧送室の容積が減少する際には前記出口を通じて海水が排出される。ダイヤフラム(19)は、一般に、略硬質部(21)と軟質部(23)とを備え、ポンプ(51)は前記硬質部に対して動作可能に接続されている。互いに関節的に結合して関節構造体を形成するようになっている複数の硬質部(21)が設けられており、これらの硬質部は、波の移動方向に延在する鎖状に繋がった関係を成して配置されている。
Description
この発明は、波エネルギを、有用な作業を行なうことができる形態に変換するための装置に関する。
本発明は、必ずしも必要はないが、特に、海洋波エネルギを利用するとともに、利用したエネルギを加圧海水に変換し、これを任意の適当な方法で使用するために創作されたものである。例えば、高圧下の海水は、パイプにより海岸へと送られ、清水を形成するために逆浸透脱塩ユニットへと供給されても良い。塩水が高圧のまま既存の脱塩ユニットから集束され、その後、電気を発生させるために、前記塩水はタービンおよび軸動力に供給されても良い。
海洋波エネルギを利用しようとする装置に関し、多くの提案が存在するが、そのような装置の幾つかだけが実際に商業的に開発され続けている。市販の装置の全ては、海岸に設置されようと、陸に設置されようと、あるいは、沖合に設置されようとも、その場所に配置された必要な装置を用いてそのエネルギが電気に変換されことになる。このことは、タービン、交流電源/発電機および配電構造基盤等の重要な構成部品が、嵐の力、長期にわたる海水への露出、海水中への不測の浸漬のような要因を含む海洋環境に耐えなければならないことを意味している。沖合いの装置の場合には、電気を海岸へ送るための大規模な海中パワーケーブルも必要となる。最終的に、資本コストが増大し、信頼性が低下する結果となる。
このような背景、および、これに関連する問題および不足に鑑みて、本発明が開発された。
本発明の一態様においては、水塊中の波エネルギを取得するための装置であって、その一部が波の作用に応じて偏位するようになっている本体構造と、前記本体構造の一部の偏位に応じて伸縮を受けるようになっている圧送室を形成し、流体源および出口と連通する入口を前記圧送室が有しているポンプとを備え、これにより、前記圧送室の容積が増大する際には、前記流体源からの流体が前記圧送室内に引き込まれ、前記圧送室の容積が減少する際には、前記出口を通じて前記圧送室から流体が排出される装置が提供されている。
一般に、水塊は海洋であり、この場合、水は海水である。
前記流体源は、水塊からの水を含んでいることが好ましい。
波の作用に応じて偏位するようになっている前記本体構造の一部は、波の作用を伴う水塊に晒される柔軟なダイヤフラムを備えていても良い。
前記ダイヤフラムは、略硬質部と軟質部とを備えていても良い。前記軟質部は前記硬質部を取り囲んでいることが好ましい。前記ポンプは前記硬質部に対して動作可能に接続されていても良い。
前記軟質部は、その上に前記硬質部が装着される柔軟な膜を備えていても良い。互いに関節的に結合して関節構造体を形成するようになっている複数の前記硬質部が設けられていても良い。複数の硬質部が設けられる場合、これらの硬質部は、波の移動方向に延びる鎖状に繋がった関係を成して配置されていても良い。前記硬質部は、互いに回動できるように、鎖状に繋がった関係を成して離間されていても良い。前記硬質部が前記軟質部上に装着され、これにより、隣り合う硬質部同士の間の接続部を前記軟質部が形成することが好ましい。
前記各硬質部は、動作可能に接続された対応するポンプを有していることが好ましい。
前記本体構造は、前記ダイヤフラムによって閉じられる上端を有する中空構造体から構成されていても良い。一般に、ダイヤフラムの外周は、中空構造体の外周壁に対してシール状態で接続されている。
本体構造は、前記柔軟なダイヤフラムの下側に配置され且つ、空気等の圧縮性流体を収容するようになっている室を備えていても良い。1つの構成において、前記室は、前記ダイヤフラムの偏位時に容積が増減するようになっており、前記流体室内に収容された圧縮性流体は、波の圧力に応じた前記室の容積減少を伴なう前記ダイヤフラムの内側方向への移動に抗するとともに、波の圧力が減少する際には前記ダイヤフラムを反対方向に付勢すべく、徐々に圧縮されるようになっている。
他の構成においては、前記室の容積が略一定であり、前記室内の圧縮性流体は、前記室の容積および圧力を実質的に変化させることなく、前記ダイヤフラムの偏位に応じて前記室内で再分配されるようになっている。
更なる他の構成において、前記本体構造は、互いに流体連通するように相互に接続され且つ空気等の圧縮性流体を収容する複数の室を有し、これらの室は、波の移動方向と略一直線を成して直列に配置され、各室は、対応する柔軟な前記ダイヤフラムの下側に配置され、波の動きに応じて前記ダイヤフラムが順次に偏位するように配置され、前記流体が前記室内で再分配されることにより、前記ダイヤフラムに復元力が作用しても良い。
前記圧送室または前記各圧送室の入口および出口にバルブシステムが関連付けられても良い。このバルブシステムは、前記圧送室の容積増大時に開き、且つ前記圧送室の容積減少時に閉じるようになっている入口弁を有していることが好ましい。また、前記バルブシステムは、前記出口に関連付けられた出口弁を有していることが好ましく、この出口弁は、前記圧送室の容積増大時に閉じるとともに、前記圧送室の容積減少中であって且つ圧送室内に収容された流体が所定の圧力に達した後にのみ開くようになっている。このようにすれば、吸引圧よりも高い圧力で圧送室から流体が吐き出されることになる。
1または複数の任意の前記圧送室の動作を選択的にブロックするための手段が設けられていても良い。この構成によれば、波の作用に応じて、ダイヤフラムを回動状態で偏位させることが可能となる。この場合、ブロックされた1または複数の圧送室は、ダイヤフラムが回動偏位または旋回できる支点を形成している。このような構成は、特定の状況、特に波の動きが小さい海洋状態(例えば、海が穏やかな状態)において有益となり得る。この構成により、ダイヤフラムは、限られた波の作用に応じて回動偏位または旋回することが可能となる。また、入ってくる波の動きと直交する軸を中心に回動できるようにダイヤフラムが配置されており、これにより、波の動きが限られている状況においてダイヤフラムの応答性を高めることができる。
任意の適当な方法で、例えば、圧送室の出口弁を単に閉じることによって、あるいは、非圧縮性流体を第1の室内に導入することによって、圧送室はブロックされることになる。
前記圧送室は、前記圧送室の容積変化に応じて伸縮するようになっているエラストマー壁を有していても良い。
1つの構成において、前記ポンプは、少なくともその一部がエラストマー材料によって構成されるベローズ構造体を備えていても良い。ベローズ構造体は、前記タイヤフラムを支持するベローズ柱として構成されていても良い。
前記ベローズ構造体のエラストマー材料は、圧送室の前記エラストマー壁を形成している。エラストマー壁は、ベローズが伸縮する際に伸縮するようになっている。エラストマー壁が伸張するに伴って、圧送室の容積が増大し、エラストマー壁が収縮するに伴って、圧送室の容積が減少することになる。
例えば、前記ベローズ構造体は、エラストマー材料によって形成された複数の環状ディスクを備え、前記環状ディスクは、共通の軸上で並行関係を成して同心的に組み立てられ、前記各環状ディスク(最端部にある2つのディスクを除く)は、その一方側で隣り合うディスクと一体に形成され或いは当該ディスクとその径方向内側端部が接続されるとともに、その他方側で隣り合うディスクと一体に形成され或いは当該ディスクとその径方向外側端部が接続されている。
他の構成において、前記エラストマー壁は、ピストンと協働するエラストマーシースを備え、これにより、ピストンが往復動すると、前記エラストマーシースが伸縮し、前記エラストマーシースの伸張に伴って前記圧送室の容積が減少し、前記エラストマーシースの収縮に伴って前記圧送室の容積が増大するようになっている。
前記エラストマーシースは、中空ハウジングから成る壁上に支持され、これにより、前記エラストマーシースが前記中空ハウジングの内部に収容され、前記エラストマーシースと前記中空ハウジングとの間に前記圧送室が形成されることが好ましい。一般に、ピストンが中空ハウジングの前記壁を貫通して延在することにより、エラストマーシースは前記ピストン上で受け取られるようになっている。この構成によれば、ピストンの往復動により、エラストマーシースが伸縮することになる。
圧送室または各圧送室内に流入する水は濾過されることが好ましい。水は、砂濾過システムによって濾過されても良い。砂濾過システムは、本体構造内の第2の室内に収容される砂塊を含んでいても良い。第2の室は、1または複数の流路によって装置が浸漬される水塊と連通していても良い。
本体構造は、第2の室から濾過された水を受け取るためのリザーバを形成する第3の室を更に備えていても良い。濾過された水は、圧送室へ供給するためにリザーバから引き出すことが可能である。
前記一部を選択的に移動させて潮の干満を補償する手段が設けられていることが好ましい。そのような手段は、ベローズ柱のための調整可能な支持装置を備え、これにより、ベローズ柱を選択的に一斉に昇降させてダイヤフラムの垂直位置を調整できるようにしても良い。
前記各ベローズ構造体を側方で安定させるための安定化手段が設けられていても良い。この安定化手段は、ベローズ構造体に接続された複数の釣り合いケーブルから成るシステムを備えていても良い。3つのベローズ構造体が存在する場合、各ベローズ構造体は、1本のケーブルによって他の各ベローズ構造体に対して接続されても良い。また、各ベローズ構造体は、更に2つのケーブルにより、ベローズ構造体を取り囲む壁構造体に対して接続されている。この構成により、3つのベローズ構造体間で延在するケーブルは三角形状を成している。さらに、各ベローズ構造体から周辺の壁へと延在する2本のケーブルはそれぞれ、三角形状の1つの辺と一直線を成している。
海が荒れている状態でダイヤフラムの内側への偏位を徐々に抑制する緩衝手段が設けられていても良い。緩衝手段は、ダイヤフラムがその内側へ撓む時に当接して力を作用させることができる緩衝面を有する緩衝ベローズを備えていても良い。緩衝面は、緩衝面を動かすために伸縮することができる緩衝ベローズの一端に形成されている。緩衝ベローズは、水等の緩衝流体を収容する緩衝室を形成している。緩衝室は、流れ抵抗を組み込む流路によってリザーバに連通している。緩衝室からの流れ抵抗は、ダイヤフラムによる接触によって緩衝面に与えられる力に応じて緩衝室の容積が減少する際に、生じるものである。この構成により、緩衝ベローズはダイヤフラムの内側への偏位度合いを制限するが、許容される偏位量は、波の作用が増大するにつれて大きくなる。海の状態がおさまり、ダイヤフラムがもはや緩衝面に接触しなくなると、緩衝ダイヤフラムは、緩衝室の容積増大時にその通常の状態へ戻ることが可能になる。緩衝ダイヤフラムを通常の状態へ付勢することにより緩衝室の容積を徐々に増大させるため、スプリング手段が設けられていても良い。緩衝室の容積は、緩衝流体が緩衝室内に戻ることができる速度によって決まる制御された速度で増大するようになっている。また、この流体の戻り速度も、前記流れ抵抗を受けることになる。
装置は、前記一部の偏位に応じて容積が増減するようになっている保持室を更に備え、前記保持室は、該保持室の容積増大時に水塊から水を受け取るために水塊と流体的に連通し、前記圧送室の入口は、保持室から水を受け取るために前記保持室と連通し、それにより、保持室からの水は、圧送室の容積増大時に圧送室から引き出されるとともに、圧送室の容積減少時に加圧状態で前記出口から排出され、また、選択的に調整可能な復元力を前記一部に加えることにより、前記保持室をその容積増大状態へ付勢する手段を更に備えている。
この構成では、波の波長の半分よりも物理的に小さい装置により、ある程度の共振エネルギを波の動きから抽出することができる。エネルギは、選択的に調整可能な復元力により、波の動きと共振して抽出することができる。
したがって、この装置は、波の動きからのエネルギ抽出を基本的に容易にし、且つ周知の周波数・位相シフト技術を適用して装置の応答を波の周期範囲に適合させることを容易にする機械的な共振システムを提供するものである。
復元力を加える手段は、保持室の容積減少時に圧縮するようになっている所定量のガス流体を含んでいても良い。したがって、これは、ガススプリングを提供することになる。
保持室内に収容された所定量の水の上側にある保持室内の上側領域を含む区域内には、所定量のガス流体が閉じ込められても良い。前記区域は、容積が略一定で且つ保持室の上側領域に連通する補助室を更に備え、これにより、ガス流体を前記区域と前記補助室との間で流通させても良い。
前記区域に所定量のガス流体を加え、且つガスの充填量を選択的に変化させる手段が設けられていても良い。ガス流体の量を変えることができるため、圧縮時にガス流体によって形成されるバネ力を選択的に調整するための機構が得られることになる。
ガス流体は空気であることが好ましい。空気は、水塊の上側の場所または海岸に設置された設備へ延在する空気供給ラインにより供給される大気であると都合が良い。
この構成において、波の作用に応じて偏位するようになっている本体構造の一部は、水の動きを伴う水塊に晒されるプランジャを備えていることが好ましい。プランジャは、波の作用によって形成される流体力学的な力に晒される略硬質のプレートを備えていても良い。
本体構造は、互いに伸縮可能に配置された上側部分と下側部分とを備えていても良い。この場合、下側部分は水塊の床に対して固定され、上側部分は波の動きに伴って下側部分に対して移動可能となっている。
上側部分と下側部分との間に保持室が形成されていても良く、また、上側部分と下側部分との間に圧送室が配置されていても良い。
上側部分および下側部分との間に隙間が形成されていても良い。この隙間を通じて、前述したように、装置が浸漬される水塊からの水を、保持室内に流入させることができる。
ベローズ構造体によって圧送室が形成される場合には、ベローズ構造体の一端が本体の上側部分に接続され、ベローズ構造体の他端が本体の下側部分に接続されていても良い。
複数の圧送室が存在していることが好ましい。
本発明の第2の態様においては、水塊中の波エネルギを取得するための装置であって、その一部が波の作用に応じて移動するようになっている本体構造と、前記本体構造の前記一部の移動に応じて容積が増減するようになっている圧送室を形成し、流体源および出口と連通する入口を前記圧送室が有しているポンプとを備え、これにより、前記圧送室の容積が増大する際には、前記流体源からの流体が前記入口を通じて前記圧送室内に引き込まれ、前記圧送室の容積が減少する際には、前記出口を通じて前記圧送室から流体が排出され、前記圧送室が前記一部に対して動作可能に接続され、前記圧送室は、前記圧送室の容積変化に応じて伸縮するようになっているエラストマー壁を有している装置が提供されている。
本発明の第3の態様においては、水塊中の波エネルギを取得するための装置であって、その一部が波の作用に応じて偏位するようになっている本体構造と、前記一部の偏位に応じて容積が増減するようになっている保持室とを備え、前記保持室は、該保持室の容積増大時に水塊から水を受け取るために水塊と流体的に連通し、圧送室は前記本体構造の前記一部の移動に応じて容積が増減するように構成され、前記圧送室は、前記保持室から水を受け取るために前記保持室と連通する入口と出口とを有し、これにより、前記圧送室の容積が増大する際には、前記保持室からの水が前記圧送室内に引き込まれ、前記圧送室の容積が減少する際には、前記出口を通じて水が加圧状態で排出され、また、選択的に調整可能な復元力を前記一部に加えることにより、前記保持室をその容積増大状態へ付勢する手段を更に備えている装置が提供されている。
本発明の更なる態様においては、水塊中の波エネルギを取得するための装置であって、波の作用に応じて偏位するようになっている柔軟なダイヤフラムを有する本体構造と、前記本体構造の一部の偏位に応じて伸縮を受けるようになっている圧送室を形成するポンプとを備え、前記柔軟なダイヤフラムが軟質部と硬質部とを備え、前記ポンプが前記硬質部に対して動作可能に接続されている装置が提供されている。
本発明は、添付図面に示される幾つかの特定の実施形態の以下の説明を参照することにより更に良く理解されることになる。
図面に示された実施形態は、それぞれ海洋波エネルギを利用するとともに、利用したエネルギを高圧海水に変換するための装置に関するものである。この装置は、比較的浅い水中の海底に載置されるとともに、環境的な影響を最小限に抑えている。高圧海水は、任意の適当な目的で使用するために、海岸へパイプで送られるようになっている。1つの用途においては、タービンを駆動させるための動力流体として高圧海水が使用され、タービンからの軸動力が電気を発生させるために使用されても良い。他の用途においては、高圧海水が逆浸透脱塩ユニットへ供給され、このユニットから清水を形成できるようになっていても良い。海水が高圧のまま脱塩ユニットから集束され、その後、この海水が機械的なエネルギを引き出すためにタービンに供給されても良い。
図1〜図13を参照すると、第1の実施形態に係る装置10は、円筒側壁15を有する円筒台座13の形態を成す本体構造11を備えている。円筒台座13の下端は、海底に載置されるベース17によって閉じられている。円筒体13の上端は、ダイヤフラム19によって閉じられている。この構成により、ベース17とダイヤフラム19との間の円筒体13内には、内部空間20が形成されることになる。
ダイヤフラム19は、硬質中央部21と、該中央部21を取り囲む軟質外側部23とを備えている。硬質中央部21は補強円形板の形態を成しており、外側部23は天然ゴム等のエラストマーによって形成されている。エラストマーは、強度を高め、抵抗を引き裂く材料を薄板で覆うことで補強されている。ダイヤフラム19の外周は、符号25の部位で、円筒体13の円筒側壁15の上端に対してシール状態で接続されている。
内部空間20は、ダイヤフラム19の真下に配置され、且つ圧縮流体を収容する第1の室31を形成している。圧縮流体は空気であることが望ましい。空気は、ダイヤフラム19の重量およびダイヤフラムの上側の海水と釣り合う揚力を形成するために圧力を受けている。空気圧は、海が穏やかな状態でダイヤフラム19を所定の位置に維持するように調整されるようになっている。この実施形態において、ダイヤフラム19の中央部21は、円筒側壁15の上縁よりも上側の位置に維持されている。ダイヤフラム19は、波動によって生じる流体圧に晒されると、内部空間20に向かって下方に力を受け、これにより、軟質外側部23が弾性的に拡張することになる。
必要に応じて第1の室31に対し補充空気を供給するために、第1の室31から大気に向かって上方に管路(図示せず)が延在している。管路の上端は、海面上に浮いているマーカーブイ内に組み込まれていても良い。あるいは、沿岸設備からパイプラインを介して補充空気が供給されるようにしても良い。
また、内部空間20には、第2の室32と第3の室33とが形成されている。
第2の室32は、環状構造を成しており、ベース17上に支持された内側環状壁35と本体構造11の円筒側壁15との間に形成されている。第2の室32は、本体構造11のためのバラストを形成し、且つ後述する濾過の目的でも使用される砂34で満たされている。好ましくは、砂は装置10の設置中に海底から得ることができる。第2の室32は、湿った砂で満たされた際に水中に沈められた本体構造11の浮力作用を打ち消すようなサイズを有している。
更なる砂バラスト材料を受けるため、円筒側壁15の外周にはベース17と隣接して、外周部37が配置されている。この外周部37は、海底から掘り起こされる砂で満たすことができる開放トラフとして構成されている。
第2の室32内に収容された砂34は、後述するように装置10によって圧送される海水を濾過する目的で、砂濾過システム41内で使用されている。
第3の室33は、濾過システム41から受け取る濾過された海水を収容するためのリザーバを形成している。濾過システム41は、本体構造11が浸される周囲の海水を第2の室32の内部に連通させる複数のポート(図示せず)を有している。これらのポートは、本体構造11の円筒側壁15を貫通して海水に向けて開口している。開口は、所定のサイズを超える物体の浸入を防止するために、スクリーン42で覆われている。
周囲の海水の静水圧は、ポートを通じて流体を第2の室32の内部へ流し、それにより、第2の室内の砂34が海水で飽和状態となる。
リザーバ33は、径方向に延在する複数のパイプ43によって形成される流通路により第2の室32に連通している。各パイプ43は、リザーバ33へ向かう方向の流れだけを許容する逆止弁45を有している。逆止弁45は、海水の静水圧の影響下でリザーバ33内への流れを許容するように配置されている。
リザーバ33は、リザーバ内の海水中に含まれる微砂等の定着を妨げる流れやうねりを回避するためのバッフル等の手段を組み込んでいても良い。
また、砂濾過システム41は、周期的に砂フィルタを逆流させることにより岩屑を除去してフィルタを再生するための手段を組み込んでいても良い。そのような装置は、第2のリザーバ32と本体構造11の外周との間で延在するフラッシングパイプ(図示せず)を有していても良い。この場合、パイプは、逆流の目的で使用しない時には、蓋が被せられ或いは閉塞されている。
ダイヤフラム19には、複数の容量型ポンプ51が動作可能に接続されている。この実施形態においては、そのようなポンプが3つ存在しており、各ポンプは、ベローズ柱として構成されるベローズ構造53を成している。各ベローズ構造53の一端はダイヤフラム19に接続されているとともに、他端は調整可能な支持体54上に装着されている。
各ベローズ構造53はエラストマー材料によって形成されている。具体的には、各ベローズ構造53は、エラストマー材料から成る複数の環状ディスク54を備えている。環状ディスク54は、共通の軸上に同軸的に並行関係を成して組み立てられている。各環状ディスク(最端部にある2つのディスクを除く)の一方側は、その径方向内側端部で、隣接するディスクに接続され、また、各環状ディスクの他方側は、その径方向外側端部で、隣接するディスクに接続されている。
各ベローズ構造53は、ダイヤフラム19の動きに応じて伸縮するようになっている。各ベローズ構造53内には圧送室55が形成されている。この圧送室55は、ベローズ構造の伸張時には容積が増大するとともに、ベローズ構造の収縮時には容積が減少するようになっている。この構成により、圧送室55は、圧送室の容積の増減時に伸縮するエラストマー壁56を有している。
各圧送室55は、リザーバ33と連通することにより圧送室55の容積増大時に濾過された海水をリザーバから受け取る吸入口61を有している。吸入口61は、吸入パイプ65によって形成される吸入路63を介してリザーバ33と連通している。海水がリザーバの上側の高さから引き出されるように、吸入パイプ65はリザーバ33の上部に向けて開口している。これにより、微砂や他の岩屑がリザーバから引き出される可能性が減少することになる。
また、各圧送室55は、出口パイプ71によって形成される出口69を介してリングマニホールド67と連通している。マニホールド67は、各ベローズ構造53に共通のものであり、対応する出口パイプ71を介して各ベローズ構造の圧送室と連通している。
吸入口61および排出口62にはバルブシステムが関連付けられている。このバルブシステムは、吸入口61に関与する入口弁75と、排出口62に関与する出口弁77とを備えている。入口弁75は、圧送室55の容積増大時に開口する(図8参照)とともに、圧送室の容積減少時に閉じる(図9参照)ようになっている。
出口弁77は、圧送室55の容積増大時に閉じるとともに、容積減少中であって且つ圧送室内に収容された海水が所定の圧力に達した後においてのみ開口するようになっている。この構成により、海水は、それが圧送室内に導入される圧力よりも高い圧力で、各圧送室55から排出されることになる。
マニホールド67は、出口パイプ83によって形成される出口路81に連通している。出口パイプ83は、柔軟であり、後述するようにマニホールド67の高さ調整を吸収できるようになっている。出口パイプ83はパイプラインと連通しており、このパイプラインにより高圧海水を海岸へ送出することが可能となる。
各ベローズ構造の上端は、ダイヤフラム19の硬質中央部21に接続されている。図から分かるように、ダイヤフラム19に作用する海水から伝えられる圧力を大きく増幅して各圧送室55内に収容された水の体積に伝えるため、ベローズ構造53とダイヤフラム19との間の接触面積は小さくなっている。
各ベローズ構造53を側方で安定させてベローズ柱の略垂直なアライメントを維持するために、安定化手段91が設けられている。安定化手段91は、ベローズ構造53に接続された複数の支持ケーブル93から成る装置を備えている。特に、各ベローズ構造53は1本の支持ケーブル95により他の各ベローズ構造53に対して接続されている。また、各ベローズ構造53は2本の更なる支持ケーブル95、97により周囲の円形の壁15に接続されている。この構成により、3つのベローズ構造間で延在するケーブル93は、図10に示されるように三角形状を成している。また、図10に示されるように、各ベローズ構造53から周囲の円筒壁15へ延在する2本のケーブル95、97はそれぞれ、デルタ形状の1つの辺と一直線を成している。
図11および図12から分かるように、安定化手段91は、各ベローズ構造53の全長に沿って離間する複数のケーブル装置を有している。これらのケーブルは、ねじれ力を除去するため、垂直面内に配置されている。
各ケーブルは、結合点99で、対応するベローズ柱53に対して取り付けられている。結合点99は、各ベローズの最大直径の部分に対して強固に取り付けられたフックの形態を成している。
前述したように、各ベローズ柱53は、調整可能な支持体54上に装着されている。調整可能な支持体54は、各ベローズ構造53の下端と本体構造11内の内壁35に隣接して配置された負荷支持ビーム103との間に位置された高さ調整ベローズ構造体101を備えている。負荷支持ビーム103は、本体構造11のベース17に負荷を伝達するものである。ベローズを動作させる海水等の共通の作動流体を受けて複数のベローズを同時に伸縮させるため、様々な高さ調整ベローズ101が相互に接続されている。支持ベローズ101の伸縮により、ベローズ柱53を垂直に変位させることができ、これにより、ダイヤフラム19の硬質中央部21を略水平状態に維持しつつ、硬質中央部21の位置を変えることが可能となる。このようにすれば、ダイヤフラム19の位置を選択的に調整して、潮の干満を補償することができる。ダイヤフラム19の上側の主海面の高さを監視するとともに、必要に応じて高さ調整ベローズ101を動作させるため、センサが使用されても良い。このようにして、潮の干満の変化とは無関係に、ダイヤフラム19の位置をずらすことなく、ダイヤフラム19を海面から一定の距離に保持しても良い。波エネルギの取得に影響を与えることなく、比較的ゆっくりとした潮の干満の変化を補償できるように、高さ調整装置の応答時間は、波の動きの最も長い周期よりも十分遅くなるように設定されている。前述したように、パイプライン83は、ベローズ柱53の高さ調整に伴うマニホールド67の動きを吸収するために、柔軟な構造を成している。
海が荒れている状態でのダイヤフラム19の下側への偏位を漸進的に抑制するため、緩衝手段111が設けられている。この緩衝手段111は、緩衝ベローズ113と、スプリング手段114と、ダイヤフラムがその内側へ撓む時に当接して力を作用させることができる硬質プレートによって形成される緩衝面115とを備えている。緩衝面115は、該緩衝面を動かすために伸縮することができる緩衝ベローズ113の一端に位置している。緩衝ベローズ113は、海水等の緩衝流体を収容する緩衝室117を形成している。緩衝室117は、双方向流れ抵抗を組み込むパイプ(図示せず)によって形成される流体通路を介してリザーバ(図示せず)に連通している。前記流れ抵抗は、それぞれの方向で、緩衝流体の流れを最小限に抑えることができるようになっている。この構成により、緩衝ベローズ113はダイヤフラム19の下側への偏位度合いを制限するが、下側へのそれぞれの偏位の制限度合いは、波の作用が増大するにつれて大きくなる。海の状態がおさまり、ダイヤフラム19がもはや緩衝面115に接触しなくなると、緩衝ベローズ113は、スプリング手段114の作用により、その完全に伸張した状態に戻ることができる。ベローズ113がその完全に伸張した状態に戻ると、緩衝室117の容積は、緩衝流体が緩衝室内に戻ることができる速度によって決まる制御された速度で増大することになる。また、この流体の戻り速度も、前記流れ抵抗を受けることになる。一般に、ベローズ113からリザーバへと向かう方向で緩衝流体が流れる速度は、ダイヤフラム19と緩衝面115との間で接触を何回も繰り返した後に緩衝流体が緩衝室117から十分に吐き出されるように、十分小さく設定されている。
ここで、本実施形態に係る装置10の動作について説明する。海の状態が穏やかな場合には、装置10が水中に沈められると、ダイヤフラム19の上側の海水の水位は一定である。第1の室31内の空気圧を適切にして、ダイヤフラム19およびこれに取り付けられる装置の重量を含む様々な要因によってダイヤフラム19に作用する下向きの力と、ダイヤフラム19のエラストマー外側部23の復元力と、ベローズ柱53の復元力と、静水の静水圧と、周囲の大気圧とを釣り合わせることにより、ダイヤフラム19が所定の位置に維持される。ダイヤフラム19の中央部21の表面積が大きいため、空気の絶対圧は、大気圧を僅かに上回っているだけで済む。一般的には、公称大気圧を数psi上回っていれば良い。
この段階で、ベローズ柱53が実質的に伸張状態となり、圧送室55は、リザーバ33から引き出されるフィルタ処理された海水で満たされる。また、緩衝ベローズ113もスプリング手段114の作用下で完全に伸張した状態となって海水で満たされる。
装置10上にわたって小さな波が通過すると、時間的に変化する力がダイヤフラム19上に作用し、これにより、ダイヤフラム19がこの増大する力に応じて下方に移動する。ベローズ柱53に与えられる圧力の大きな増幅により、これらのベローズ柱が収縮して、各ベローズ柱の入口弁75が閉じ、その後直ぐに、高圧出口弁77が開かれる。この段階では、圧送室55から所定の圧力で海水が吐き出されるため、各ベローズ柱53の最大ストロークが生じることになる。
ダイヤフラム19の下側への撓みにより、第1の室31内に収容された空気の体積が減少するとともに、それに応じて、空気の圧力が増大する。空気圧は、ダイヤフラム19が撓むにつれて上昇し続ける。また、このような圧力上昇は、通過する波によってダイヤフラム19上に加えられる力と、空気圧上昇によってダイヤフラム19上に作用する反力とベローズ柱53およびダイヤフラム19のエラストマー外側部23の正味の復元力との合計との間で平衡状態が形成されるまで続く。そして、平衡に達した時点で、ダイヤフラム19は直ぐにその最大撓み状態で静止し、各ベローズ柱53の収縮ストロークが終了する。その後、ダイヤフラム19上に作用する圧力の釣り合いが崩れ、それにより、ダイヤフラムは、空気圧に起因する力が再び回復するにつれて、逆方向に動くようになる。一方、波が装置10の上を通過すると、水位が減少する。各ベローズの収縮が停止することにより出口弁77が閉じ、そのため、排出パイプ71が圧送室55から孤立される。各ベローズ柱53の伸張により入口弁75が開き、それにより、海水がリザーバ33から圧送室55内に流入できるようになる。ダイヤフラム19およびベローズ柱53は、その平衡位置に戻り、次の波を待つことになる。
装置10の動的な応答は、ダイヤフラム19および取り付けられた装置の総質量、第1の室31内の総空気体積および空気圧、ダイヤフラム19と緩衝ベローズ113との間の変位、ダイタフラム19とベローズ柱53との間の圧力増幅因子、ベローズ柱53の1回吐出量、ベローズ柱53の機械的なバネ定数、出口弁77の動作のための圧力設定点を含む重要なパラメータを慎重に操作することにより、幅広い範囲にわたって調整されても良い。
通常の動作中、潮の干満の変化は、前述した高さ調整ベローズおよび関連するシステムによって補償されても良い。
波の高さが増大するにつれて、波の各周期中においてダイヤフラム19が更に下方へと移動し、それにより、ダイヤフラム19の裏面と緩衝ベローズ113上の緩衝面115との間のクリアランスが徐々に小さくなる。最終的に、ダイヤフラム19の裏面は、緩衝面115と接触して、緩衝ベローズ113に力を及ぼすことになる。これにより、緩衝ベローズ113が収縮する。緩衝ベローズ113は、緩衝流体(海水)で満たされているため、スプリング手段114の圧縮と緩衝チャンバ117から吐出可能な速度を制御する流れ抵抗とによって許容される程度まで前記力に抗することになる。流れ抵抗は、波の動きの増大に伴うダイヤフラム19の偏位を緩やかに遅らせることができるように設定されている。ダイヤフラム19と緩衝面115とが接触する度に、緩衝ベローズ113が更に収縮され、緩衝室117から緩衝流体が更に吐き出される。このようにすれば、ダイヤフラム19の偏位を徐々に増大させることになるが、撓みおよび応力を安全な限界値に制御して保持することができる。
海が荒れている状態(波が高い状態)では、必要に応じて、海の状態が悪い期間中に第1の室31内に補助空気を一時的に追加することにより、更なる緩衝が行なわれるようにしても良い。
海の状態がおさまるにつれて、ダイヤフラム19の偏位が小さくなり、ダイヤフラム19がもはや緩衝面115と接触しなくなる。これにより、緩衝ベローズ113は、スプリング手段114の復元力の作用下で伸張することが可能となる。緩衝流体の流れ方向が逆になり、緩衝チャンバ117の容積が増大するにつれて、緩衝流体は、元の緩衝チャンバ117内へ流れ抵抗を経てゆっくりと戻る。このように、緩衝ベローズ113は、該緩衝ベローズがその完全に伸張した状態に戻るまでの間、ダイヤフラム19の偏位に伴って伸張し続ける。
海がおさまっている状態の間、波エネルギが主に特定の方向から来る場合には、装置10の応答をその特定の方向で良くすることにより、波エネルギの抽出を最適化することが有益である。この目的のため、1または複数の高圧排出口62を選択的に絞っても良い。例えば、3つのベローズ柱53が存在する本実施形態の場合、近づいてくる波面が3つのベローズ柱によって形成される三角形の底辺と略平行であれば、三角形のその底辺に関与する2つのベローズ柱53を動かないようにブロックし、残りのベローズだけを動作可能にしても良い。これにより、接近する波の作用方向にダイヤフラム19を傾動させることができ、したがって、海がおさまっている状態において、ダイヤフラム19の応答性を高めることが可能となる。
装置10のメンテナンスを行なうためには、第1の室31に接近する必要があるかもしれない。そのような目的のため、エアロック(図示せず)が使用されても良い。また、メンテナンスを行なうためには、装置10の動作を停止させる必要がある。これは、圧送室55が海水で満たされている時に全てのベローズ柱53を高圧ラインおよび低圧ラインから孤立させて、これら全てのベローズ柱53をブロックすることにより行なうことが可能である。
ダイヤフラム19が破裂しても、装置内の構成部品に損傷を与えることはない。これは、全ての材料が、海水に対して高い耐性を有するように選択されているからである。また、発電装置や配電装置が全く存在せず、そのような装置の全てが海岸に設置されているからでもある。ダイヤフラムが破裂した場合には、一般的な接着剤およびパッチを用いてダイバーがダイヤフラムをその場所で修理しても良い。海水の排水および第1の室31の再膨張を容易にするため、補助的な荷船が必要とされても良い。また、海岸へと向かう高圧ラインが破裂しても、環境に悪影響を与えることはない。ラインをカバーすることにより保護しても良い。事故の場合は、圧力損失が検出されると、装置が自動的に停止される。
次に、図14〜図26を参照すると、第2の実施形態に係る装置200は本体構造211を備えており、本体構造211は、海底215に載置されるようになっているベース213と、該ベース213上に配置される壁構造体217とを備えている。壁構造体217は、外壁部219と、中間壁部221と、内壁部223とを有しており、これらの各壁部は略円筒構造を成している。また、壁構造体217は、外壁部219の上端および中間壁部221の上端の間で延在する上側ウェブ部225と、中間壁部221および内壁部223の間で延在する下側ウェブ部227とを有している。
本体構造体211の外壁部219は、海底215から海の平均高さを若干下回る位置まで上側に向かって延在している。装置200は、かなりの割合の波エネルギが自由水面から下方に延びている比較的浅い水中に配置されている。このように、装置は、波の最高点が装置の上を通過する際に波エネルギの著しいピークを形成し、それにより、水柱のエネルギを装置の上面に集中させている。
また、本体構造211は、壁構造体217と協働して動作するプランジャ231を備えている。本体構造211の上端は、外縁に沿って丸みが付けられるとともに、プランジャ231に隣接する縁部に沿っても丸みが付けられている。
プランジャ231は、円形プレート233と、この円形プレートから延在する外側円筒壁部235および内側円筒壁部237とを備えている。後述するように、プランジャ外壁部235は中間壁部221と協働し、また、プランジャ内壁部237は内壁部223と協働するようになっている。
この構成により、プランジャ231は、本体構造211の上側部分241を形成し、ベース213および壁構造体217は、本体構造211の下側部分243を形成している。これら2つの部分241,243は、下側部分243が海底215に対して固定され、且つ上側部分241が海洋の波の動きに応答して移動できる状態で、互いに対して伸縮可能に配置されている。
これら2つの部分241,243同士の間の伸縮関係により、プランジャ外壁235が中間壁部221に対してスライドするとともに、プランジャ内壁237が内壁部223に対してスライドするようになっている。
プランジャ外壁245と中間壁部221との間には、周方向に離間された複数のガイドランナ245が配置されている。ガイドランナ245は、装置200内におけるプランジャ231の同心的な位置合わせ状態を維持するとともに、プランジャ231が波の作用に応答して垂直に移動する際に比較的低摩擦のスライド接触を可能にするものである。ガイドランナ245は、表面摩擦が低く且つ衝撃吸収特性を有する材料から成っている。適した材料は、市販されているエラストマーの範囲で見つけることができる。また、ガイドランナ245は、割れたり、砕けたり、裂けたり、破れたりすることなく摩耗するように形成されている。中間壁221にカットされた一連のスロット(図示せず)は、ガイドランナ245を受けて保持することにより、これらのガイドランナを所定の位置に位置決めする垂直な凹部状のチャンネルを形成している。ガイドランナをスロットから垂直に取り外すことにより、ガイドランナ245を定期的に交換しても良い。これは、各ガイドランナの上端のフック(図示せず)に引き上げ手段を取り付けて、装置から離れるまでガイドランナを上方に引き上げることにより、装置200の外側から行なっても良い。新しいランナの挿入は全く逆に行われることになる。
ランナ245の存在により、プランジャ231の外周とこれに隣接する内壁部221との間に隙間247が形成されることになる。この隙間247のサイズは、後述するように周囲から装置200内へ海水を自由に流通させることができるように設定されている。隙間の間隔は、ガイドランナ245によって維持され、人間または大きい海の生物が接近することを防止しているが、ザリガニやロブスター等の小さい海の生物が通過できるように設定されている。隙間の間隔は、0.5m未満であっても良く、0.2m未満であることが好ましい。
海水が隙間247を通じて簡単に流通できるため、装置200は海水に対して閉じられていない。このことは、上側部分241と下側部分243との間に水シールを設ける必要がなくなるため、重要である。そのようなシールは、その場での修理が困難な海洋環境においては厄介であるからである。
プランジャ内壁237とこれに隣接する内壁部223との間には、流体シール249が設けられている。
上側部分241および下側部分243は、プランジャ231の往復動作に応じて容積が増減する保持室251を協働して形成している。
本体構造211によって補助室253が形成されている。この補助室253は、保持室251の周囲および下側に配置されているとともに、プランジャ内壁237の開口255によって保持室251と連通している。
保持室251は、装置200を取り囲む海水塊から所定量の海水を前述したように隙間247を通じて受け取るようになっている。保持室251内に収容された所定量の海水が図中に参照符号260で示されている。所定量の海水260は、内壁部223の上端よりも下側で且つ開口255よりも下側の高さにある。海水の高さは、図中に参照符号261で示されている。
本体構造211内の領域273には、所定量の空気が閉じ込められている。この領域273は、補助室253(容積が一定)と、所定量の海水260の上側の保持室251内の上側領域とを含んでいる。この構成によれば、波の作用に応じてプランジャ231が下側に移動する(あるいは、特に、プランジャプレート233に作用する流体力学的な力が増大することにより)と、保持室の容積が減少するにつれて、所定量の空気が圧縮されることになる。このようにして、空気は、プランジャ231の下側への移動を規制し且つ流体力学的な力がその後に減少した際にプランジャに対して上向きの力を及ぼす保持力を与えるスプリングとしての機能を果たすことになる。
図14および図15に示されるように、本体構造211から海洋表面の上側へ延在するエアライン275により、大気から供給される空気が領域273に充填されるようになっている。目印のため、エアライン275の上端にはマーカー277が取り付けられている。エアライン275はエアポンプ281に接続されている。エアポンプ281は、補助室253内に収容されているとともに、任意の特定の時間における装置200の要求に基づいて大気から領域273内へ空気を圧送し或いは領域273から元の大気へと空気を吐き出すように動作することが可能である。エアポンプ281は、後述するように、加圧海水の供給によって動作される液圧モータ283により駆動されるようになっている。あるいは、海岸に設置された設備からパイプラインを介して補充空気が供給されるようにしても良い。
シール249は、保持室251からの海水の跳ね飛びを防止するものである。このような海水の跳ね飛びにより、少量の海水が補助室253内に入り込んで、本体構造211のベース213に溜まってしまうからである。シール249を通過して接近するおそれがある任意の海水を除去するために、送水ポンプ285が設けられている。送水ポンプ285は、後述するように加圧された海水の供給にて動作される液圧モータ291により駆動されるようになっている。
排出部289は、装置200の外側を取り囲む海水と直接に通じている。給水部287は、その開口がベース213の近傍に位置された状態で配置されている。このようにすれば、ポンプ285は、入り込む海水を除去するビルジポンプとしての機能を果たすことができる。送水ポンプ285の排出部289は、逆止弁を介して、装置の外側の海水に通じている。この逆止弁により、流体力学的な圧力差に起因して海水が装置内へ逆流しないようにしている。液圧モータの排出部292には逆止弁が不要である。これは、モータから出る使用済みの水の圧力が、周囲の海水の流体力学的な水頭よりも高いからである。
上側部分241と下側部分243との間には、圧送室301が配置されている。この圧送室301は、波の作用に応じてプランジャ231が往復動作すると、容積が増減するようになっている。圧送室301はベローズポンプ303によって形成されている。ベローズポンプ303の一端はプランジャプレート233に接続されているとともに、ベローズポンプ303の他端はベース213上に強固に装着されたフレーム構造体305に接続されている。
図24、図25および図26に最も良く示されるように、圧送室301は、入口309および出口311を有するマニホールド307と連通している。入口309は、保持室251から海水を受け取るため、供給ライン313によって保持室251と連通している。供給ライン313の吸水端部には、海水を圧送室301へ供給する前に濾過するためのフィルタが取り付けられている。出口311は高圧ライン317と連通しており、この高圧ライン317に沿って、ベローズポンプ303内の加圧された海水は海岸へ運ばれるようになっている。
図25および図26に示されるように、入口309および出口311にはバルブシステム319が関連付けられている。バルブシステム319は、圧送室301の容積が増大する時に開き、且つ圧送室301の容積が減少する時に閉じるようになっている入口弁321を有している。この実施形態において、入口弁321はフラップ弁の形態を成している。また、バルブシステム319は、出口311に関連付けられた出口弁323を有している。出口弁323は、圧送室301の容積が増大する時に閉じるとともに、圧送室の容積が減少している間であって且つ圧送室301内に収容される海水が所定の圧力に達した後においてのみ開くようになっている。このようにすれば、水は、吸込み圧力よりも高い圧力で圧送室301から吐き出されることになる。この実施形態において、出口弁は、バネ調整弁の形態を成している。
装置200の動作は、図14および図15を参照すれば分かる。図中、平均的な波の位置が参照符号350で示されている。この場合、波の山が参照符号351で示され、波の谷が参照符号352で示されている。図15に示されるように、波の山351が通過すると、プランジャ231は、上側の水に応答して、下方に移動する。波の山351が通過した後においては、図14の状態となり、プランジャ231は、完全に上昇された位置に戻る。この位置は、装置200の上面と略同じ高さである。
保持室251は、海水に対して閉じられていない。このことは、上側部分241と下側部分243との間に水シールを設けないで済むため、重要な態様である。
保持室251内の海水260の高さ261は、その上側にある空気の圧力によって部分的に設定されている。通常の動作において、海水の水位は、空気の圧力にしたがって僅かに変化するが、内壁部223の上端よりも常に下側である。保持室251内に収容される海水は、装置200の周囲の海水を領域273内に収容された空気から孤立させるのに役立っている。また、保持室251は、保持室251の底部に配置され、且つマニホールド307の低圧入口309に接続する供給ライン313によってベローズポンプ303へ海水を供給している。海水は、供給ライン313を介してポンプ303内に引き上げられるとともに、隙間247を介して外側から流入する海水に取って代わるようになっている。
供給ライン313の吸水端部にあるフィルタをメンテナンス中に反対側から洗い流すための手段が、付加的なパイプおよびバルブ(図示せず)によって設けられていても良い。また、フィルタは、装置200に対してバラストを与えるのに役立っていても良い。
エアポンプ281および送水ポンプ285を駆動するための液圧モータ283,291はそれぞれ、高圧ライン317から取り出しフィーダ331を介して送られる高圧海水によって駆動されるようになっている。
また、液圧モータおよびポンプは、海水加圧のために使用されるエラストマーベローズと同様のエラストマーベローズを使用する一対の容量型ポンプから構成されていても良い。この場合、一方のエラストマーベローズがモータとして構成され、他方のエラストマーベローズがポンプとして構成されている。
エアポンプ281は、領域273内の空気の圧力を設定圧力に維持するものである。この場合の設定圧力は、プランジャ231および該プランジャ231に取り付けられた付属物の重量を支持するのに十分な圧力であり、これにより、プランジャ231は、図14に示されるように、波の谷352が通過する間、装置の上端と同じ高さを維持することになる。この圧力を超える任意の空気が隙間247を介してプランジャ231の下側から自動的に逃げて表面に湧き出るのであれば、空気流の制御は簡単である。
また、エアポンプ281は、領域273内の圧力を減少させることができるように可逆的に動作されても良い。この特徴は、暴風状態中に又は定期メンテナンスのためにプランジャ231を下げることが望ましい場合に使用されても良い。
領域273内の空気は、プランジャ231およびそれに取り付けられたハードウェアの質量と共に、特徴的な共振周期を有するエアスプリングシステムを構成している。また、エラストマーベローズポンプ303の弾性的な伸展性が、機械的なシステムのバネ定数に寄与し、したがって、共振周期を変更しても良い。装置200は、この自然の共振周期が圧倒的なエネルギを有する海洋波の周期の範囲内に入るように寸法付けられている。一般に、この周期は、4秒〜12秒の範囲である。周期範囲は、6秒から10秒のような狭い範囲であることが好ましい。共振周期を圧倒的な波の周期に合わせることが好ましい。それにもかかわらず、エネルギ抽出によって課される減衰がシステムの応答を広げ、それにより、システムは、波の周期の範囲に効果的に応答することになる。
図14を参照すると、プランジャ231は、波の谷352が通過する間、一瞬だけ静止することになる。プランジャ231はその完全に上昇された位置にあり、ベローズポンプ303は一瞬だけ動かない。最大伸張状態にあるベローズポンプ303は、濾過された所定量の海水を低圧供給ラインから引き上げてしまっている。水の高さを元に戻すため、プランジャ231の周囲の隙間247を介して海水が保持室251内に流入することになる。図17を参照すると、空気流パターンは、補助室253から保持室251の上側領域へ逆流する空気により圧力を等しくするようになっている。
図15を参照すると、プランジャ231は、波の山351が上側を通過する間、一瞬だけその最大に押し下げられた位置で静止することになる。ここで、ベローズポンプ303は、完全に圧縮されるとともに、その加圧された所定量の海水をマニホールド307内の逆止弁323を介して高圧ライン317に供給している。
エラストマーベローズポンプ303内で達することができる加圧度合いは、主に、プランジャとベローズとの接触面積に対するプランジャ231の面積の比率によって決定される。
この実施形態の一態様において、エラストマーから作られ且つベローズとして配置された容量型ポンプは、70気圧を超える圧力を形成することができる。本発明の範囲を変えることなく、この役割を果たすような適切な圧力およびストロークの定格を有する任意の他の容量型ポンプが代わりに使用されても良い。
この実施形態は、プランジャ231の下側へのストローク時にだけ1つのベローズポンプ303内の海水が加圧されるという点で、シングルエンドポンプ装置を使用している。上側へのストロークによって、ベローズが伸張して、マニホールド307内のフラップ弁321が低圧供給ライン313に対して開き、吸引作用下で所定量の新鮮な海水をベローズに満たすことが可能となる。圧縮中、海水が充填されたベローズを高圧ライン317に対して晒す際に、マニホールド307内のフラップ弁321が低圧ライン313を閉じる。この水の圧力が予め設定された閾値に達すると、逆止弁323が開き、高圧水をラインへと流すことが可能となる。
第2の実施形態は、支持フレーム305上に装着された1つのベローズポンプ303を使用している。1つのベローズポンプのストロークは、後述する実施形態における個々のベローズのストロークより大きくても良く、これにより、後述する実施形態の場合のようにプッシュプル(押し引き)装置に対向するシングルエンド圧送手法を使用するという固有の欠点が相殺されることになる。
本発明の第3の実施形態に係る装置が図27〜図32に示されている。この実施形態は、プランジャ231の下側へのストロークおよび上側へのストロークの両方で海水が圧縮されるプッシュプル圧送装置を使用している。これは、対向状態で作動する2つのベローズポンプ303a、303bを用いて達成されている。これらのポンプは軸方向に沿って上下に配置されている。この場合、2つのベローズはデュアルマニホールド361によって互いに接続されている。デュアルマニホールド361は、1つのハウジング内に、逆止弁323とフラップ弁321とから成る組を2つ有している。逆止弁323およびフラップ弁321はそれぞれ、第1の実施形態のマニホールド307内の部材と同一である。デュアルマニホールド361は、装置のベース213に取り付けられた硬質支持フレーム363に対して強固に取り付けられている。硬質な接続ストラット365は、その一端が下側ベローズ303aのベースに取り付けられており、その他端が強固に取り付けてあるプランジャ231に対して力を伝えるようになっている。上側ベローズ303bは、プランジャ231の裏面に対して強固に取り付けられており、一方、その他端は、支持フレーム363に対して強固に取り付けられている。プランジャ231が下側に動くことにより、上側ベローズ303bが圧縮して加圧海水が生成されるとともに、下側ベローズ303aが伸張して海水を吸い込むことになる。上側へのストローク時には、この状況が逆になる。
本発明の第4の実施形態に係る装置が図33〜図35に示されている。この実施形態は、第2の実施形態と同じマニホールドおよび同じタイプのバルブ装置を使用するが、第2の実施形態と同様の2つのベローズ303a,303bを用いるプッシュプル圧送手法を使用している。第3の実施形態と第4の実施形態との間の違いは、ベローズ303a,303bの伸張態様にある。第4の実施形態において、ベローズ303a,303bの外側端部は、固定されるとともに、流体給排のためのマニホールドに対する接続部を備えている。2つのベローズ間の中央接続部は、フレーム371に対して強固に接続されており、フレーム371はプランジャ231に対して強固に接続されている。このようにすると、ベローズの端部を固定したまま、ベローズ303a,303b間の中央接続部がプランジャ231と共に移動することになる。これは、中央部分およびデュアルマニホールドが固定されたままベローズの端部が移動する第2の実施形態と逆である。第3の実施形態は、第2または第4の実施形態よりも複雑なマニホールドを使用している。これに対し、第4の実施形態は、2組のマニホールドに接続される余分なパイプを必要としている。
第3および第4の実施形態によれば、プランジャ231が上方および下方の両方に移動する際に、パワーのあるストロークが得られることは明らかである。しかし、ベローズ1つ当りの変位量は、第2の実施形態のシングルエンドベローズ装置によって得られる変位量よりも少ない。第3および第4の実施形態では、第2の実施形態のシングルエンド装置よりも幾分滑らかな加圧海水の生成が行なわれている。
図36〜図41を参照すると、第5の実施形態に係る装置400が示されている。この装置400は海底413にある本体構造411を備えている。本体構造411の周囲の裏面に取り付けられたスカート415は、海底413中に埋め込まれており、海底に対する取り付けに役立っている。海底に対する取り付け性を更に高めるため、本体構造411にはシーアンカー(図示せず)が取り付けられていても良い。
本体構造411の角部にはマーカーブイ(図示せず)が設けられている。これらのマーカーブイは、装置400の場所を確認するための目に見えて聞き取れる他の手段を設けるために、水面を越えて外気に向かって垂直上方に延在している。
本体構造411は、中空構造を成しており、海底413に載置されているベース415と、該ベース415上に配置された外周壁構造体417とを備えている。
本体構造411の上端は、外周壁417によって境界付けられており、外周壁417は、波の作用に伴って撓むようになっている柔軟なダイヤフラム421によって閉じられる開口を形成している。
ダイヤフラム421は、エラストマー膜によって形成された1つの軟質部423と、プレート427によって形成された複数の硬質部425とを備えている。この実施形態においては、そのようなプレート427が4つ存在するが、実際のプレートの数は、装置に必要な性能特性に応じて変えることができる。プレート427は、ほぼ鎖状に繋がった関係を成して配置されており、波の移動方向に延在しているとともに、互いに関節的な動作を行なうようになっている。プレート427は、鎖状に繋がった関係を成して互いに離間されており、それにより、互いに対して回動できるようになっている。この場合、隣り合うプレート同士の接続は、柔軟な膜423によって行なわれている。この構成により、プレート427は、関節構造体428を形成している。
波の方向に沿う任意の個々のプレート427の長さは、有用なエネルギを取り出すことが望まれる最も短い波の波長の約半分よりも短い。
柔軟な膜423は、本体構造411の開口上端部のための水密な閉塞体を形成している。
本体構造411と柔軟なダイヤフラム421との間には、内部空間431が形成されている。この内部空間431は、柔軟なダイヤフラム421の真下に配置されているとともに、空気であることが好ましい圧縮流体を収容している。空気は、柔軟なダイヤフラム421およびダイヤフラムの上側にある海水の重量と釣り合う上向きの力を形成するため、所定の圧力下にある。先の実施形態の場合と同様に、海が穏やかな状態の時には、空気圧を調整して、ダイヤフラム421を所定の位置に維持することが可能である。
先の実施形態とは異なり、この実施形態において、内部の室431の容積は、後述するように、柔軟なダイヤフラム421の撓みに伴って実質的に変化しない。
各プレート427には容量型ポンプ433が動作可能に接続されている。この実施形態において、各容量型ポンプ433は、先の実施形態の場合と同様にベローズ柱として構成されたベローズ構造体435の形態を成している。各ベローズ柱435の一端は、対応する各プレート427に接続されており、他端は、ベース415上に位置決めされた調整可能な支持体437上に装着されている。
各ベローズ構造体435は、ダイヤフラム421の動きに応じて伸縮するようになっている。特に、各ベローズ構造体435は、ダイヤフラム421内のその対応するプレートの動きに応じて伸縮するようになっている。
先の実施形態の場合と同様に、各ベローズ構造体435は、圧送室と、対応する入口および出口弁システムとを有しており、これにより、海水を圧送室内に引き込み且つ海水を高圧で圧送室から吐き出すことが可能となる。
次に、図36〜図39を参照しながら、装置400の動作について説明する。これらの図から分かるように、波の動きが参照符号440で示された線によって描かれている。この場合、波の山が参照符号441で示され、波の谷が参照符号442で示されている。波の移動方向は、参照符号443が付された矢印によって示されている。
装置400に向かって入ってくる波440は、ダイヤフラム421に作用して、波と衝突する第1のプレート427aを下方に偏位させるとともに、次のプレート427bも下方に偏位させる。しかし、プレート427bの偏位量は、第1のプレート427aの偏位量よりも少ない。図37、図38および図39を参照すれば分かるように、プレート427の偏位は、波の山441が装置400の上を過ぎ去る際のその波の山441と同じ位相のパターンに従っている。このようにして、プレート427は、波440とほぼ逆の位相で移動することになる。この実施形態の特徴は、エラストマー膜423によって互いに接続された複数のプレート427により形成される関節構造体428が、水塊の移動に起因する波の圧力変化に応答することができるという点である。
内部の室431内に収容された流体(一般的に、空気)の圧力および体積はほぼ一定に維持される。この場合、流体(空気)は、柔軟なダイヤフラム421の偏位時に、室431内で再配分されるだけである。特に、水の質量の増大に伴って下方に偏位する1つのプレート427の作用により、流体(空気)が再配分され、それによって、上側にある水の質量が軽いプレートが上方に押し上げられる。このような平衡作用は、上側を通過する波の形を近似的に真似る形状までプレートによって形成される関節構造体428を偏位させる復元力を形成することになる。
関節構造体428におけるプレート427の回動により、各プレートは、波の方向に対して略垂直な水平軸を中心にある程度傾動することになる。そのような傾動は、任意の適切な方法、例えば各プレート427とその対応するポンプ433との間にヒンジ式の結合部を設けることにより吸収されても良い。
メンテナンスや修理を目的とした内部の室431への接近を容易にするため、点検用ハッチ451が本体構造411に設けられていても良い。点検用ハッチ451は、海底に近い高さとなり且つ柔軟なダイヤフラム423の動作経路から離れるように、ベース415に隣接する外周壁417の部位に設けられている。室431の底部領域は、海底の高さにほぼ位置されており、ダイバーが柔軟なダイヤフラムとぶつかることなく直立できるようになっている。
また、本体構造411は、装置の中立またはプラスの浮力を制御できるように、バラストを収容するための設備を有している。
この実施形態において、ポンプ433の周囲にはライナ453が配置されており、これにより、ライナ453の外側に位置する室431内の空間でバラスト材料を受けられるようになっている。したがって、ライナ453は、バラスト材料をポンプ433から離間させるための遮蔽壁を形成することになる。初期浸水中、または、装置が海底413の上に設置される際に、バラスト材料を装置内に圧送することが可能である。
図42および図43を参照すると、第6の実施形態に係る装置500が示されている。この装置500は、ほぼ全ての点で先の実施形態に係る装置400と類似しており、そのため、同様の部品を示すために同一の参照符号が使用されている。しかしながら、この実施形態においては、ベース415に隣接する外周壁417の外周に沿ってトラフ501が延在している。トラフ501は、隣接する海底から掘り起こされた砂等のバラスト材料を受け取るようになっており、これにより、装置のための更に別のバラストタンクを形成している。
図44〜図48には第7の実施形態に係る装置600が示されている。この装置600は、複数の別個のセル613を組み込んだ本体構造611を備えている。各セル613は、本体構造611のベース617から上側に突出する円筒壁615を備えている。各円筒壁615の上端は、柔軟な膜621によって閉じられる開口を形成している。柔軟なダイヤフラム621は、エラストマー膜によって形成される軟質部623と、エラストマー膜623の裏面に対して同心的に配置された円形プレート627によって形成される硬質部625とを備えている。
硬質プレート623には、少なくとも1つの容量型ポンプ631が動作可能に接続されている。より詳細には、この実施形態において、各プレート623に動作可能に接続されているこのようなポンプ631が3つある。この場合、ポンプは、三角形状を成して配置されている。先の実施形態の場合と同様に、各ポンプ631は、ベローズ柱として構成されたベローズ構造体633の形態を成している。各ベローズ柱の一端は、硬質プレート627に接続され、他端は調整可能な支持体635上に装着されている。
ベローズ構造体633は、各セル613内において、対応する柔軟なダイヤフラム621の動きに応じて同時に伸縮するようになっている。各ベローズ構造体633は、フィルタ639によって濾過された海水を受け取るための入口637を有する圧送室(図示せず)を備えている。また、各ベローズ構造体633は、様々なセル613内のベローズ構造体に共通の出口マニホールド643に連通する出口641を有している。
対応する柔軟なダイヤフラム621の下側の各セル613内には、内部空間645が形成されている。この内部空間645は、隣り合うセル613同士の間で延在する管路649によって形成される連通路647により互いに連通している。管路649は、流体(一般的に、空気)を室645同士の間で自由に流通させることができる十分な断面積を有している。
動作原理は、装置内の全ての流体(空気)圧および流体(空気)の体積が平均して一定であり、それにより、図44および図45に示されるようにプレート627が波の動きと逆の位相で動作できるという点では、先の実施形態の動作原理と同様である。
エラストマー膜623が各セル613の外周壁615に取り付けられている様式が図46および図47に示されている。弾性膜623は、その外周部653に固定部651を有している。膜623の外周部653は、セルの外周壁に設けられたシート657内に支持された構造リング655を乗り越えている。固定部651は、ファスナ659によって壁の装着ブラケットに取り付けられている。構造リング655が円形の断面を有しているため、プレート627が移動して膜が伸縮する際に、膜623をリングの表面の周囲に巻き付けることが可能となっている。これは、エラストマー膜の摩耗を最小限に抑える場合に特に有利である。
エラストマー膜623とプレート627との間の取り付け状態が図48に示されている。プレート627は、膜に当接される取り付けフランジ628を備えている。この場合、取り付けを容易にするため、プレートに隣接する膜623の部分624は厚肉になっている。図から分かるように、膜は、肉厚部624に向かって徐々にテーパを成している。
図49を参照すると、第8の実施形態に係る装置700が示されている。この装置700は、バラスト室701がセル613を取り囲むようにベース617上に設けられている点を除き、先の実施形態に係る装置600と略同一である(同様の部品を示すために、同一の参照符号が使用されている)。バラスト室701内の空間は、バラストを受け取ることが可能となっている。この実施形態においては、バラスト室701の上端705に設けられたフィルタ穴703によってバラスト室701内にバラストが導入されるようになっている。
図50を参照すると、波エネルギを得るためのシステム800が示されている。このシステムは、一斉に動作する複数のユニット801から成るアレーを有している。各ユニット801は、先の実施形態に係る波エネルギ装置のうちの何れの形態を成していても良い。システム800内において、ユニット801は、参照符号803で特定される矢印によって示される波の方向と直交する方向で互いに離間している。ユニット801は、一般的には海岸にある離れた場所へと加圧海水を供給するための共通のライン805に連通している。
アレー内のユニット801の離間間隔は、このシステムと衝突する可能性が高い一般的な波の波長によって決定されている。これによって、アレー内のユニット801間の間隔を最適化することが可能となる。ユニット同士をあまり接近させると、ユニット間で波が相互に作用し、十分なエネルギを得ることができない。一方、ユニット同士をあまり離してしまうと、波面に沿う単位長さ当りのエネルギ量が小さくなる。資本コストを最小限に抑えつつアレーから取得するエネルギを最大にするという観点からは、いずれの状況も望ましくない。
前述した各実施形態は、他の実施形態で説明して図示されていない特徴を有していても良い。前述して図示した任意の1つの実施形態の特徴は、適切な場合には、任意の1または複数の他の実施形態に適用することが可能である。
前述した各実施形態では、ベローズ柱として構成されるベローズ構造体の形態を成す容量型ポンプが使用されていた。そのようなベローズ構造体は、腐食環境においてプランジャがシリンダ内で往復動するタイプのポンプに伴う問題を回避するため、特に有利である。これは、ポンプの動作中に伸縮動作を受ける圧送チャンバの作動面がエラストマー構造を成しているからである。また、ベローズ構造体は、波の高さおよび周波数が変化する状態において、シリンダ内で往復動するピストンを有する従来のポンプよりも信頼性が高い。
前述した様々なベローズ構造体に取って代えることができるポンプが図51および図52に示されている。このポンプ900は、圧送室901と、往復動するピストン903とを備えており、ピストン903は、波の作用に応じて偏位するようになっている波エネルギ取得装置の一部に対して動作可能に接続されている。
圧送室901はハウジング905によって形成されており、このハウジング905内へピストン903が延在している。また、ハウジング905内へ延在するピストン903の一部をシース907が取り囲んでいる。シース907は、エラストマー材料から成る膜を備えている。ハウジング905は、円筒側壁911と、円筒側壁911の一端に設けられた端部壁913とを備えている。円筒側壁911の他端は、ベース915によって閉じられている。
端部壁913は、ピストン903が貫通して延在する開口917を有している。
シース907は、端部壁913に装着されているとともに、ハウジング905に対するピストンの動きに伴って伸縮し、これにより、ポンプの作動中に動きを受ける作動面908を形成している。シース907は、圧送室901とピストン903との間に防水性の境界を形成している。
シース907によって形成される境界は、ハウジング905に対するピストン903の移動に伴って伸縮するようになっている。このようにして、圧送室901は、ピストン903の作用によるシース907の伸縮に伴って容積が増減することになる。すなわち、ピストン903がハウジング905内に更に挿入されると、エラストマーシース907が伸張し、その結果、圧送室901の容積が減少することになる。したがって、ピストン903が後退すれば、伸張されたエラストマーシース907を収縮させることが可能となり、それにより、作動室901の容積を増大させることができる。
シース907は一体型グランド919を有しており、このグランド919は、ピストン903が端部壁913の開口917を貫通する場所で、ピストン903の周囲に配置されている。また、グランド919は、ピストン903と端部壁913との間で流体シールを形成するとともに、ハウジング905内の所定の位置にシースを装着するための機構を形成している。
圧送室901は、逆止弁923が設けられた入口921と、逆止弁927が設けられた出口925とを有している。この構成により、入口弁923は、圧送室901の容積が増大する時に開いて流体を吸入することが可能になっているとともに、圧送室の容積が減少する時に閉じるようになっている。出口弁927は、圧送室の容積が増大する時に閉じるとともに、圧送室の容積の減少中であって且つ圧送室内に収容された流体が所定の圧力に達した後にのみ開くようになっている。このようにすれば、流体は、吸入圧よりも高い圧力で圧送室から吐き出されることになる。
ポンプ900の特定の利点は、シース907を構成する膜材料が常にピストン自体によって流体圧に対し支持されるため、動作圧力を大きくできるという点である。この特徴と、シース907を形成する膜が膨張できない点で寸法安定性を有するという事実とにより、膜内を更に補強する必要がないという利点が得られる。
ピストン903の直径は、圧送室901内に所望の供給圧を生成できるように設定されている。また、ピストン903および圧送室901のサイズは、所与のストローク量が得られるように設定されている。
シース907は、極大伸張および膜応力に基づいて変化する断面厚を有していても良い。適したエラストマー材料としては、天然ゴムの混合物や、合成ネオプレン高分子の混合物を挙げることができる。
ピストン903の表面とピストンに接触するシース907の表面との間に潤滑手段を設けることが可能である。この目的のため、ピストン903と接触するシース907の表面は、ピストンのストロークの特定の段階中に潤滑剤を溜めることができる空間を形成するように外形が設定されていても良い。潤滑剤を溜めることにより、十分な潤滑を行ない、シースをピストンに対して容易にスライドさせることが可能となる。
ポンプ900の更なる特徴は、図52に示されるように、ピストン903の軸のある程度の傾きを許容できるという点である。ピストン903の軸の傾きは、グランド919によって吸収され、ポンプ内の流体シールに害を及ぼさない。前述した実施形態に係る波エネルギ取得装置と共に使用する場合には、ポンプに固有のこの傾きの許容により、前述したプレートが波の作用に応じて動く際にプレートの傾きが吸収されるため、軸が傾くという特徴がポンプ900にとって特に有利となる。
移動する作動面がエラストマー構造を成しているため、ポンプ900は、腐食環境においてプランジャがピストン内で往復するタイプのポンプに伴う問題を回避することができる。
以上により、本発明の各実施形態が、海洋波エネルギを利用し且つ利用したエネルギを高圧海水に変換するための簡単で且つ非常に有効な装置を提供することは言うまでもない。装置が海底上に浸漬状態で載置されているため、環境への影響を最小限に抑えることができる。装置内の作動部品は機械的に非常に簡単に動作し、そのため、メンテナンスが少なく、寿命が長い。
したがって、装置は、第1に、複雑なエネルギ変換技術の全てを海岸で行なうことにより、また、第2に、所定の低損失パイプ技術によりエネルギを高圧海水として網目状に送ることにより、従来の多くの装置によって生じる問題を解決することになる。
本発明の範囲から逸脱しない範囲で改良および変更を行なっても良い。
明細書の全体にわたって、文脈において特に記載されていない場合には、用語「備える」、または、「備えている」等のような変形用語は、記載されているそのもの、あるいは、その一群を含んでおり、他のものの存在を排除しないことは言うまでもない。
Claims (34)
- 水塊中の波エネルギを取得するための装置であって、その一部が波の作用に応じて偏位するようになっている本体構造と、前記本体構造の前記一部の偏位に応じて伸縮を受けるようになっている圧送室を形成し、流体源および出口と連通する入口を前記圧送室が有しているポンプとを備え、これにより、前記圧送室の容積が増大する際には、前記流体源からの流体が前記圧送室内に引き込まれ、前記圧送室の容積が減少する際には、前記出口を通じて前記圧送室から流体が排出されるようになっている装置。
- 波の作用に応じて偏位するようになっている前記本体構造の前記一部は、波の作用を伴う水塊に晒される柔軟なダイヤフラムを備えている、請求項1に記載の装置。
- 前記ダイヤフラムは、略硬質部と軟質部とを備えている、請求項2に記載の装置。
- 前記軟質部が前記硬質部を取り囲んでいる、請求項3に記載の装置。
- 前記ポンプが前記硬質部に対して動作可能に接続されている、請求項3または4に記載の装置。
- 前記軟質部は、その上に前記硬質部が装着される柔軟な膜を備えている、請求項3、4または5のいずれか1項に記載の装置。
- 互いに関節的に結合して関節構造体を形成するようになっている複数の前記硬質部が設けられている、請求項3〜6のいずれか1項に記載の装置。
- 前記硬質部は、波の移動方向に延びる鎖状に繋がった関係を成して配置されている、請求項7に記載の装置。
- 前記硬質部は、互いに回動できるように、鎖状に繋がった関係を成して離間されている、請求項8に記載の装置。
- 前記硬質部が前記軟質部上に装着され、これにより、隣り合う硬質部同士の間の接続部を前記軟質部が形成している、請求項9に記載の装置。
- 前記各硬質部は、動作可能に接続された対応するポンプを有している、請求項5〜10のいずれか1項に記載の装置。
- 前記本体構造は、前記ダイヤフラムによって閉じられる上端を有する中空構造体を備えている、請求項2〜11のいずれか1項に記載の装置。
- 前記本体構造は、前記柔軟なダイヤフラムの下側に配置され、且つ空気等の圧縮流体を収容するようになっている室を備えている、請求項12に記載の装置。
- 前記室は、前記ダイヤフラムの偏位時に容積が増減するようになっており、前記流体室内に収容された圧縮性流体は、波の圧力に応じた前記室の容積減少に伴なう前記ダイヤフラムの内側方向への移動に抗するとともに、波の圧力が減少する際には前記ダイヤフラムを反対方向に付勢すべく、徐々に圧縮されるようになっている、請求項13に記載の装置。
- 前記室の容積が略一定であり、前記室内の圧縮性流体は、前記室の容積および圧力を実質的に変化させることなく、前記ダイヤフラムの偏位に応じて前記室内で再分配されるようになっている、請求項13に記載の装置。
- 前記本体構造は、互いに流体連通するように相互に接続され且つ、空気等の圧縮流体を収容する複数の室を有し、これらの室は、波の移動方向と略一直線を成して直列に配置され、各室は、対応する柔軟な前記ダイヤフラムの下側に配置され、波の動きに応じて前記ダイヤフラムが順次に偏位するように配置され、前記流体が前記室内で再分配されることにより、ダイヤフラムに復元力が作用するようになっている、請求項1〜13のいずれか1項に記載の装置。
- 前記圧送室または前記各圧送室の前記入口および前記出口に関連付けられたバルブシステムを更に備え、このバルブシステムは、前記圧送室の容積増大時に開き、且つ前記圧送室の容積減少時に閉じるようになっている入口弁を有し、また、前記バルブシステムは、前記出口に関連付けられた出口弁を有し、該出口弁は、前記圧送室の容積増大時に閉じるとともに、前記圧送室の容積減少中であって且つ圧送室内に収容された流体が所定の圧力に達した後にのみ開くようになっている、請求項1〜16のいずれか1項に記載の装置。
- 1または複数の任意の前記圧送室の動作を選択的にブロックするための手段を更に備えている、請求項1〜17のいずれか1項に記載の装置。
- 前記圧送室は、前記圧送室の容積変化に応じて伸縮するようになっているエラストマー壁を有している、請求項1〜18のいずれか1項に記載の装置。
- 前記ポンプは、少なくともその一部がエラストマー材料によって構成されるベローズ構造体を備えている、請求項19に記載の装置。
- 前記ベローズ構造体は、前記ダイヤフラムを支持するベローズ柱として構成されている、請求項20に記載の装置。
- 前記ベローズ構造体は、エラストマー材料によって形成される複数の環状ディスクを備え、該環状ディスクは、共通の軸上で並行関係を成して同心的に組み立てられ、前記各環状ディスク(最端部にある2つのディスクを除く)は、その一方側で隣り合うディスクと一体に形成され或いは当該ディスクとその径方向内側端部が接続されているとともに、その他方側で隣り合うディスクと一体に形成され或いは当該ディスクとその径方向外側端部が接続されている、請求項20または21に記載の装置。
- 前記各ベローズ構造体を側方で安定させるための安定化手段を更に備えている、請求項20、21または22のいずれか1項に記載の装置。
- 前記エラストマー壁は、ピストンと協働するエラストマーシースを備え、これにより、前記ピストンが往復動すると、前記エラストマーシースが伸縮し、前記エラストマーシースの伸張に伴って前記圧送室の容積が減少し、前記エラストマーシースの収縮に伴って前記圧送室の容積が増大するようになっている、請求項19に記載の装置。
- 前記エラストマーシースは、中空ハウジングから成る壁上に支持され、これにより、前記エラストマーシースが前記中空ハウジングの内部に収容され、前記エラストマーシースと前記中空ハウジングとの間に前記圧送室が形成されている、請求項24に記載の装置。
- 前記ピストンが前記中空ハウジングの前記壁を貫通して延在することにより、前記エラストマーシースが前記ピストン上で受け取られるようになっている、請求項25に記載の装置。
- 前記一部を選択的に移動させて潮の干満を補償する手段を更に備えている、請求項1〜26のいずれか1項に記載の装置。
- 海が荒れている状態で前記一部の内側への偏位を徐々に抑制する緩衝手段を更に備えている、請求項1〜27のいずれか1項に記載の装置。
- 前記一部の偏位に応じて容積が増減するようになっている保持室を更に備え、前記保持室は、該保持室の容積増大時に水塊から水を受け取るために水塊と流体的に連通し、前記圧送室の入口は、前記保持室から水を受け取るために前記保持室と連通し、それにより、前記保持室からの水は、前記圧送室の容積増大時に前記圧送室内に引き込まれるとともに、前記圧送室の容積減少時に加圧状態で前記出口から排出され、また、選択的に調整可能な復元力を前記一部に加えることにより、前記保持室をその容積増大状態へ付勢する手段を更に備えている、請求項1〜28のいずれか1項に記載の装置。
- 水塊中の波エネルギを取得するための装置であって、その一部が波の作用に応じて移動するようになっている本体構造と、前記本体構造の前記一部の移動に応じて容積が増減するようになっている圧送室を形成し、流体源および出口と連通する入口を前記圧送室が有しているポンプとを備え、これにより、前記圧送室の容積が増大する際には、前記流体源からの流体が前記入口を通じて前記圧送室内に引き込まれ、前記圧送室の容積が減少する際には、前記出口を通じて前記圧送室から流体が排出され、前記圧送室が前記一部に対して動作可能に接続され、前記圧送室は、前記圧送室の容積変化に応じて伸縮するようになっているエラストマー壁を有している装置。
- 水塊中の波エネルギを取得するための装置であって、その一部が波の作用に応じて偏位するようになっている本体構造と、前記一部の偏位に応じて容積が増減するようになっている保持室とを備え、前記保持室は、該保持室の容積増大時に水塊から水を受け取るために水塊と流体的に連通し、圧送室は前記本体構造の前記一部の移動に応じて容積が増減するようになっており、前記圧送室は、前記保持室から水を受け取るために前記保持室と連通する入口および出口を有し、これにより、前記圧送室の容積が増大する際には、前記保持室からの水が前記圧送室内に引き込まれ、前記圧送室の容積が減少する際には、前記出口を通じて水が加圧状態で排出され、また、選択的に調整可能な復元力を前記一部に加えることにより、前記保持室をその容積増大状態へ付勢する手段を更に備えている装置。
- 水塊中の波エネルギを取得するための装置であって、波の作用に応じて偏位するようになっている柔軟なダイヤフラムを有する本体構造と、前記本体構造の一部の偏位に応じて伸縮を受けるようになっている圧送室を形成するポンプとを備え、前記柔軟なダイヤフラムが軟質部と硬質部とを備え、前記ポンプが前記硬質部に対して動作可能に接続されている装置。
- 互いに離間した状態で波の方向に対して垂直に延在する複数のユニットから成るアレーを備え、前記各ユニットが請求項1〜32のいずれか1項に記載の装置を備えている波エネルギ取得システム。
- 添付図面を参照してここで説明した装置。
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