JP2007520661A - 改良型の波力エネルギー変換器(wec)装置およびシステム - Google Patents
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Abstract
Description
このシステム構成要素の第1のそれは通過する波に応答して素早く上下する水面上のフロートを有する。そのような上下動は通過する波と同相になる傾向にある、すなわち、通過する波頭に応答してフロートが上昇する。
本発明による一実施形態が図1および2に例示されている。そこでは、2つのフロート100および200が示されており、フロート100は相対的に小さい沈水深さを伴なって相対的に大きい水平面領域を有するという意味では概して「平坦」であり、フロート200は相対的に小さい水平面と相対的に大きい沈水深さを有する。「水平面」によって、フロートの平面が水の平均水準面の平面にあることが意味される。これ以降、そのような水平面は「水線面の面積」と称される。
ωは通過する表面波の角周波数であり、
gは重力に起因する加速度であり、
Zはフロートの「実効深さ」であって
Z=VD/AS (1)
であり、ここで
VDはフロートによって押しのけられる水量であって流体力学的な付加質量効果を含み、
ASはフロートの水線面の面積である。
したがって、通過する波と同相で動くフロート100については
g/Z>ω2 (2)
または
Z<g/ω2>VD/AS (3)
である。
σ=cosh[K(d−D)]/cosh(Kd) (4)
で与えられ、ここで
Kはλが波頭間の距離(すなわち波長)である場合の2π/λとして規定された波数であり、
dは水域の深さであり、
Dは平均の水の準位に相対したスパーの喫水または沈水長さである。
σ=exp(−KD) (5)
と表わされることが可能であり、このσ因子は浅いフロートと細長のフロートの両方に影響を与え、各々のフロートのσは可能な限り大きいことが好ましい。したがって、本発明のいくつかの実施形態では、各々が式3の制約の中で可能な限り短い実効深さを有する。別の実際の制約は、浅いフロートと波との間の流体力学的相互作用を確実化するために浅いフロートが通常の波の振幅以上の実効深さ有さなければならないことである。
図9ではスパー200Bが底の端部222に重い重り220を有し、頂上の端部226に空気を充填した複数の小区画224を有して示されている。例示された配列はスパーを垂直に配向させるために有効である。
Claims (18)
- 水域の表面波からエネルギーを捕捉するための装置であって、前記装置が水域に配備されると各々が水面との切片を有する第1および第2のフロート、前記第1及び第2のフロート間に接続されて前記第1及び第2のフロートの間の相対的移動を実用的なエネルギーへと変換するためのパワー・テイクオフ素子を有し、前記第1のフロートが通過する表面波と同相の関係で上昇および下降するように構成され、前記第2のフロートが前記通過する波と異なる位相の関係で上昇および下降するように構成される装置。
- 前記第1および第2のフロートがω2よりもそれぞれ大きい、および小さい形状値g/Zを有し、
g=重力に起因する加速度であり、
Z=前記フロートの実効深さであり、
ω=通過する波の角周波数であり、
Z(実効深さ)=VD/ASであって、ここで
VDが前記フロートによって押しのけられる水量であって流体力学的付加質量を含み、
ASが前記フロートの水線面の面積である、請求項1に記載の装置。 - 前記第1のフロートに関してg/Zの値が0.63sec−2よりも大きく、かつ前記第2のフロートに関してg/Zの値が0.63sec−2よりも小さいとき、前記第1のフロートに関してZの値が15.9メートルよりも小さく、かつ前記第2のフロートに関してZの値が15.9メートルよりも大きい、請求項2に記載の装置。
- 前記第1のフロートが、中央開口部を取り囲む環状周縁部を有する円形部材として構成され、前記第2のフロートが細長のスパーとして構成される、請求項1に記載の装置。
- 前記スパーが、前記第1のフロートに相対した通過する表面波に応答する垂直方向移動のために前記円形部材の中央に配置される、請求項4に記載の装置。
- 前記スパーが前記環状周縁部の内側表面と滑り接触関係にあることで、前記スパーと前記環状部材との間の前記垂直方向移動の間に前記スパーと前記周縁部の相対角度位置を制御する、請求項5に記載の装置。
- 前記滑り接触関係が、前記スパーと前記円形部材との間でそれらの間のすべての相対的垂直位置に関して一定の角度関係を与えるようにされる、請求項6に記載の装置。
- 前記スパーと前記第1のフロートとの間のすべての相対的移動について、前記スパーが前記フロートから下方向に延びる部分を有し、前記装置が前記フロートよりも下で前記スパーに沿ってスライド可能に配置されたカラーを有し、前記装置を係留するために前記カラーが錨で固定される、請求項5に記載の装置。
- 前記第2のフロートが前記第1のフロートを取り囲み、前記第1と第2のフロートの間の相対的垂直方向移動のための軸受け表面を供給する、請求項1に記載の装置。
- 前記スパーが上端と下端を有し、前記下端が前記スパーを垂直の配向に維持するために重りを付けられる、請求項5に記載の装置。
- 前記スパーの前記上端がくぼみ領域を有し、前記くぼみ領域に沿って配置された導電性素子を含んで前記第1のフロートの前記環状周縁部の内側表面の導電性素子と共同してリニア発電機を形成する、請求項10に記載の装置。
- 前記スパーが、水域に配備されていないときの前記装置の取り扱い中に一方を他方の内側にして配置されるように構成された複数の伸縮自在の部材、および水域に配備されるときに前記部材を互いに伸びた関係に係止して剛体のスパーを形成するための手段を有する、請求項5に記載の装置。
- 前記スパーが中央の支柱、および各々が前記支柱の周りに配置され、かつ全部が前記支柱の長さに沿って積み重ねられる複数の環状部材を有する、請求項5に記載の装置。
- バネ装着された質量を有し、かつ選択的に、前記スパーが垂直方向に移動すると前記質量がその中で振動することを許容するかまたは前記質量を定位置に係止してその振動を阻止するための手段を有する中空の区分を前記スパーが含む、請求項5に記載の装置。
- 前記スパーが、前記スパーの最上部から底部へと端と端を接して配置された2つの円筒区分を有し、前記円筒のうちの上側が前記円筒のうちの下側よりも大きい断面積を有する、請求項5に記載の装置。
- 前記下側円筒が、前記上側円筒から前記水域の海底へと延びて前記海底に固定された長いケーブルを有する、請求項15に記載の装置。
- 前記ケーブルが前記上側円筒から垂れ下がる第1の長さ、および前記水域の海底にある第2の長さを有し、前記上側円筒の垂直方向の移動に応答して前記第1および第2の長さが互いに相対して変化し、前記第1および第2の長さの相対的寸法に変化が生じるときに前記スパーの浮力の変化を最小限にするために前記第2の長さの密度が前記第1の長さの密度よりも小さい、請求項16に記載の装置。
- 水域の波からエネルギーを捕捉するための装置であって、正の浮力を有し、かつ上端と下端を有する細長のスパーを有し、前記スパーが垂直軸から遠ざかって傾斜することを許容するジンバル継手によって前記下端が前記水域の海底に固定され、前記上端が前記水域の水面へと伸びてそれを越え、前記水域の通過する表面波に応答した、前記スパーに相対した垂直方向の移動のために前記スパーの上端の周りに円形のフロートが配置され、前記フロートと前記スパーとの間の相対的移動を実用的なエネルギーへと変換するために前記フロートと前記スパーとの間にパワー・テイクオフ装置が相互接続される装置。
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