JP2013512389A - 浮動式波力発電所のための波を利用した浮力制御システム - Google Patents

Abstract

波力発電所の浮動体の沈水を制御することを目的とするシステムは、圧縮可能流体蓄積装置（７）とバラストチャンバ（６）に接続されたポンプ（１）を備える。ポンプは、波エネルギーによって動力が供給され、波の強度が特定のレベルを超えたとき、バラストチャンバから蓄積装置に圧縮可能流体を汲み上げるように構成されている。バラストチャンバの壁にある開口（８）によって、バラストチャンバの中に海水を入れることができる。波力発電所の浮動体の沈水を制御するための方法は、圧縮可能流体を蓄積装置からバイパス流れ通路（１１）を通ってバラストチャンバに戻すように排出するステップと、ポンプが圧縮可能流体を蓄積装置に汲み上げる速度、および圧縮可能流体が蓄積装置からバイパス流れ通路を通ってバラストチャンバに戻るように排出される速度と一致するように、海水が入り口／出口（８）を通ってバラストチャンバに流れ込み、かつそこから流れ出るステップとを含む。
【選択図】なし

Description

過去数十年および近年の波エネルギーの調査による経験から、もしそれが商業的に利用可能になる機会があるならば、いずれの波エネルギー概念にも、過負荷の防止は不可欠な機能であることを技術者は学んだ。

最大級に激しい波が含有するエネルギー量は、それだけ巨大であるため、波エネルギー変換器は、その莫大なエネルギーの集中と余りにも過度に相互に作用し合うのを避けるために、何らかの方策を備える必要がある。そうでなければ波エネルギー変換器は、当然のことながらいずれにしてもそれが採算が合わなくなるほどがっしりと造られ、特大サイズにされない限り、波によって壊されてしまう。

激しい波の衝撃から浮動式波エネルギー変換器を保護するために提案される１つの方策は、嵐が発生したときにそれらを沈めることである。波の運動は、海の上の方の層に集中することが一般に知られている。水中に深く潜る程、波の運動は小さくなり強さも弱まる。荒天時に設備を沈めることは、波エネルギー変換器および沖合の水産養殖施設のための過負荷の防止策として何度も提案されてきた。

この文献は、波エネルギーによって動力が与えられる海面下の浮力制御技術を利用して、浮動式波エネルギー変換器を沈水させ、海面までそれらを上昇させるためのシステムおよび方法を説明している。この方法には特定の固有の特徴があり、これによりコンピュータ技術や高度の制御システムを使用せずに自動調節式にすることができる。

本発明の目的は、激しい波の衝撃から浮動式波エネルギー変換器を保護する目的で、波力発電所の浮動部分／体の沈水を制御するためのシステムおよび方法を提供することである。

本発明の目的は、特許請求の範囲の特徴によって解決される。

浮動部分／体の沈水を制御するためのシステムは、圧縮可能流体の蓄積装置とバラストチャンバに接続されたポンプを備えており、このポンプは、バラストチャンバから蓄積装置に圧縮可能流体を汲み上げるように構成されている。システムはさらに、バラストチャンバの壁に開口を備えており、これによりバラストチャンバの中に海水を入れることが可能であり、ポンプは波エネルギーによって動力が与えられる。

一実施形態においてポンプは、波エネルギーが特定のエネルギーの閾値を超えた場合に作動されるように構成されている。

一実施形態においてシステムは、圧縮可能流体蓄積装置とバラストチャンバの間に配置され、流れ抵抗を有するバイパス通路を備える。

バラストチャンバを海水の入り口／出口を備えるように設計することによって、一実施形態において圧縮可能流体を、海水の入り口／出口より高い垂直レベルにあるバラストチャンバの一部に閉じ込めることによって、圧縮可能流体が海に漏れ出すのを防ぐ。

圧縮可能流体を中に収容するバラストチャンバの部分と、海水を中に含む部分は、可撓性の膜によって隔てることができる。

一実施形態においてポンプは、瞬間的な波エネルギーが閾値を超えた場合に作動される。もしくは別の実施形態では、ポンプは、蓄積された波エネルギーが閾値を超えた場合に作動される場合もある。

ポンプは一実施形態では、浮動部分／体の運動によって直接動力が与えられる。

一実施形態においてシステムは、波力発電所によって吸収した波エネルギーを蓄積するための水圧式の蓄積装置と、この蓄積装置から水圧式の流体タンクにつながる安全な通路とを備えており、ポンプは、この安全な通路内に流れによって動力が与えられる。

本発明の一実施形態においてポンプは、ピストンクラウンを有し、このピストンクラウンとシリンダーの壁によって形成されるポンプ室を構成するシリンダー内にこのピストンクラウンが収容されるピストンと、ピストンがポンプ室から引き延ばされたとき、流体が入り口を通ってポンプ室に引き込まれ、ピストンが中に押し込まれたとき、出口を通ってポンプ室から流体が押し出されるように構成された流体の入り口および出口と、ポンプに対して張力を及ぼし、ポンプを可能な限り最大容積のポンプ室を有するその静止位置に動かすように働くばねデバイスとを備える。

ポンプは、一実施形態では対向して向き合う２つのブラケットの中に設置される場合もあり、これらのブラケットはポンプに作用する圧力を張力に変換し、その逆も行なう。

ポンプは一実施形態では、ポンプの力と振幅の比を変えるレバーに設置される場合もある。

ポンプは一実施形態では回転ポンプであり、この場合流体は、ポンプの軸が回転する際ポンプの入り口から引き出され、ポンプを通過するように移動し、加圧されてポンプの出口を通過する。

バイパス流れ通路にある流れ抵抗は、流れ抵抗の開口の直径を外部から調整することによってポンプの容量に適合させることができ、これを利用して直径が縮小されたときは、蓄積装置からバイパス流れ通路を通る流速を減速させ、直径が拡大されたときは加速させる。この調整は、流れ抵抗の開口の直径を変える調整手段を利用して行なうことができる。開口の直径の調整／変更は、システムが水中に配置される前に行なうことができる、あるいはこの通路は、システムが水中にあるときに調節することができる弁または他の手段を備えることで、流れ抵抗の開口の直径を調整し、これにより流れ通路の流れを調整することができる。

波力発電所の浮動部分／体の沈水を制御するための方法は一実施形態において、波の強度が特定のレベルを超えたとき、波の力によってポンプ（１）を作動させることでバラストチャンバ（６）から流体蓄積装置（７）に圧縮可能流体を汲み上げるステップと、蓄積装置からバイパス流れ通路（１１）を通ってバラストチャンバに戻るように圧縮可能流体を排出させるステップを含んでおり、この場合海水が、入り口／出口（８）を通ってバラストチャンバに流れ込む、あるいは流れ出し、その速度は、ポンプが圧縮可能流体を蓄積装置に汲み出す速度と、圧縮可能流体が蓄積装置からバイパス流れ通路を通ってバラストチャンバに戻るように排出される速度と一致する。

以下の文面において、実施形態の例を利用し、かつ添付の図面を参照して本発明をより詳細に記載する。これらの図面では同じような要素は、同一の参照番号を有する。

圧縮ポンプ１の変形形態、すなわち圧縮ポンプの圧力作動式ピストンの変形形態の一例としての実施形態を示す図である。 図１と同様であるが、内部を見ることができる図である。 図１および図２に示されるものと同様のポンプが、対向して向き合う２つのＵ字型のブラケットの特定の配置内に設置される、延伸作動式ピストンの一例としての実施形態を示す図である。 一実施形態における自動調整式浮力制御システムを備えたフロートと、その要素の内部を示す図である。 本発明をいかにしてウインチ式の波エネルギー変換器と一体式にすることができるかの一例を示す図であり、この場合フロートは、海底にある波エネルギー吸収ウインチシステムにワイヤによって接続されている。 ギアレバーデバイスと一体式になった圧力作動式ピストンの圧縮ポンプの一例としての実施形態を示す図である。 レバーバー２５の代替の設計を示す図である。 ギアレバーデバイスと一体式になった延伸作動式ピストンの圧縮ポンプの一例を示す図である。 本発明をいかにして、様々な既存の既知の浮動式波エネルギー変換器デバイスに適合させ、既存の技術に過負荷から保護するための手段を設けることによってこれらの技術が生き残れる可能性を高めることができることを示す一例を示す図である。本発明をいかにして、Ａｔｍｏｃｅａｎ社（商標）（http://www.atmocean.com）による波駆動式の海洋上昇システムに組み込むことができるかを示す図である。 本発明をいかにして、ノルウェーのＰｅｌａｇｉｃ Ｐｏｗｅｒ ＡＳ社（http://www.pelagicpower.no）によって開発された「Ｐｅｌａｇｉｃ Ｐｏｗｅｒ １」システムに組み込むことができるかを示す図である。この技術は、２００７年に試験的実験としてトロンヘルム付近の海で開始された。その時、これは波の状態が激しく、過負荷防止機構もなかったため、うまくいかなかった。 本発明をいかにして、その前身がＯｃｅａｎ Ｐｏｗｅｒ ＤｅｌｉｖｅｒｙであるＰｅｌａｍｉｓ Ｗａｖｅ Ｐｏｗｅｒ社 （http://www.pelamiswave.com）によるペラミス波エネルギー変換器に組み込むことができるかを示す図である。 本発明をいかにして、Ｌａｎｇｌｅｅ Ｗａｖｅ Ｐｏｗｅｒ ＡＳ （http://www.langlee.no）による「ＬａｎｇｌｅｅＥ２」波エネルギー変換器に組み込むことができるかを示す図である。 圧縮ポンプ１が、一部の波エネルギー変換器システムに既に見られる種類のシステムの水圧式の動力取り出し装置に組み込まれた、本発明の代替の一実施形態の一部を示す図である。 図面で使用される参考となる用語１． 圧縮ポンプ２． 波力発電所のブイ（フロート）または浮動部分３． ワイヤ４． ポンプの入り口５． ポンプの出口６． バラストチャンバ（バラストタンク）７． 圧縮可能流体蓄積装置８． 海水の入り口／出口９． バラストチャンバからポンプの入り口までの流れ通路１０． ポンプの出口から蓄積装置までの流れ通路１１． バイパス流れ通路１２． 獲得したエネルギーを平滑下するための水圧式蓄積装置１３． 水圧式の動力変換ポンプ１４． 発電機１５． 水圧式モータ（タービン）１６． 安全な流れ通路１７． 水圧式の流体タンク１８． 一方向弁１９． 水圧式モータ（安全な流れ通路に配置される）２０． ピストンポンプの頂部接続箇所２１． ピストンポンプの底部接続箇所２２． 上部のＵ字型ブラケット ２３． 下部のＵ字型ブラケット ２４． ばねデバイス２５． レバーバー２６． レバーおよび圧縮ポンプを設置するための土台２７． レバーの短い方の部分の端部における装着箇所２８． レバーの短い方の部分２９． レバーの長い方の部分３０． レバーの支点軸３１． 設置台の接続面３２． ピストンクラウン３３． バラストチャンバ内で海水から圧縮可能流体を隔てるための膜

圧縮ポンプ１は、波エネルギー変換器のブイまたは浮動部分２に接続される。圧縮ポンプを接続する位置は、それがどの種類の波エネルギー変換器に、その一部として設置されるかによって変えることができる。好適な位置は、その構造体の中でエネルギーの流れが大きな箇所、あるいは極端に激しい天候のときに波からブイまたは浮動部分に作用する機械的な力がとりわけ強い箇所であってよい。図４、図５、図８および図９に示されるもののようにワイヤで固定された箇所を有する吸収体の場合、この位置は、フロート２とワイヤ３の間の固定箇所であってよい。

ポンプ１は、波のエネルギーが過度になった場合に作動される。これはポンプシステムが、機械的に作動されることに対して比較的高い抵抗を有するためである。汲み上げるためには、極めて強力な力でポンプに作用する必要がある。小さな波の場合、したがってポンプは働かない。極めて大きな波のときにはポンプが汲み上げを開始するようにし、小さな波のときは働かないようにシステムを設計するには、以下のパラメータが特に関係している。すなわち蓄積装置７の容積（より多くの圧縮可能流体がその中に汲み上げられるとき、いかに迅速に蓄積装置内の圧力を増大させるかがこれによって決まる）、蓄積装置の初期圧力、ギア比（ポンプが歯車に接続されている場合）、およびポンプの排水量である。蓄積装置の容積は十分に小さくなければならない、あるいは蓄積装置の内部の初期圧力は十分に高く、ポンプの排水量は、十分に大きくなければならない。

この文献全体を通して、用語水圧式ポンプの「排水量」は、ポンプの軸または回転ポンプの場合モータの回転毎の、あるいはピストンポンプの場合ポンプの完全な一往復毎のポンプの容積容量を指す。この用語の同様の理解は、水圧式モータにも適用される。

ポンプの機能は、通常の作動条件において、すなわち小さなほどほどの大きさの波において波エネルギーを吸収かつ変換するものではない。代わりにポンプの機能は、自動作動式かつ自動調整式の沈水システムに動力を供給することによって、極めて強力な波の過負荷の被害から波力発電所を保護することである。この過負荷を防ぐ沈水システムによって、波力発電所のブイまたは浮動部分が、好ましくない大きな波のときに常に適切に十分に沈められることで、海面近くの過度にエネルギーが強力な波の運動により生じる衝撃による損傷を避けることができる。

ブイまたは浮動部分の内部は、バラストチャンバ６である。このバラストチャンバは、例えば空気、Ｎ_２またはＣＯ_２などの圧縮可能流体によって満たされている。バラストチャンバは、図４に示されるように流れ通路９によってポンプの入り口４に接続されている。ポンプの出口５は、流れ通路１０によって圧縮可能流体蓄積装置７に接続されている。著名な流体力学技術者によって、ポンプとその入り口および出口は、流体がポンプ１の中を一方向のみに、すなわちバラストチャンバから蓄積装置に流れることができるように、およびポンプが作動することによって、バラストチャンバから蓄積装置に流体が汲み上げられ、これにより蓄積装置内部の圧力を上げるように構築されている。

バラストチャンバの底部は、海水の入り口／出口８を有しており、これはバラストチャンバから小さな開口につながる比較的狭い通路であり、この開口は、ブイまたは浮動部分の外殻の底面にあってよく、ここで海水がバラストチャンバへと浸出することができる。開始条件として、バラストチャンバは、周辺環境と同一の圧力の圧縮可能流体で完全に満たされる。したがってこの空間は既に圧縮可能流体によって占められており、この圧縮可能流体はどこにも漏出しないため、海水はチャンバ内に全く浸出することができない。しかしながら波からの過度のエネルギーによってポンプ１が作動されると、ポンプがバラストチャンバ６から圧縮可能流体を取り出し、これを蓄積装置７内に蓄積することで、下からの海水が海水入り口８を通ってバラストチャンバに進入し、取り出された圧縮可能流体の体積と置き換わる。次にその結果、ブイまたは浮動構造体の正味の浮力が低下し、ブイまたは浮動構造体が水中により深く沈むようになる。ブイまたは浮動構造体に対する波からのエネルギーの衝撃が十分強大である限り、ポンプはバラストチャンバから蓄積装置へと圧縮可能流体を移動させ続け、これによりさらに浮力を下げる。結果としてブイまたは浮動構造体は完全に沈められ、海洋表面の下のレベルまで下がり、そこでの波は十分静かであるため、ポンプの動作は停止する。

上記に記載したポンプの機能によって、波が十分に荒いときブイまたは浮動部分を水中に沈め下降させる。実際に「十分に荒い」とはどれほどのものかは、特定の波力発電所の技師によって、ポンプのサイズおよび特徴を、バラストチャンバおよび蓄積装置の容積と、ならびに他の関連する部品およびシステムのパラメータと互いに適切に合わせることによって事前に定義することができる。

圧縮ポンプ１に関する可能な設計は、異なってよい。図４によって表される実施形態では恐らく、図１、図２、図３、図４、図６ａおよび図７に示されるようにピストンポンプが適切な選択である。

ポンプ１は、下降させる媒介物として記載することができる。ブイまたは浮動部分の浮力が該ポンプの作用のみによって管理される場合、それは水中を上昇することは不可能であるため、ポンプは最終的にはそれは海底に沈めることになる。したがって本明細書に記載される過負荷を防ぐための沈水システムは、上昇させる媒介物も備えている。これはポンプと反対方向に作用するデバイスであり、ブイまたは浮動デバイスの浮力を増大させる。上昇させる媒介物は、蓄積装置７からバラストチャンバ６に直接戻る別個の狭いバイパス流れ通路１１である。蓄積装置内の圧力がバラストチャンバ内の圧力を超えている限り、少量の圧縮可能流体が、バイパス流れ通路を通って漏れ続けることでバラストチャンバに戻る。バイパス流れ通路の直径が所望の流速を生み出すように調節されることで、上昇させる媒介物の作業ペースをポンプの作業ペースと適切に均衡させ、システムの上昇動作と下降動作を制御し最適にすることができる。直径を小さくすることは、ブイまたは浮動部分を上昇させる過程が遅くなることを意味している。直径を大きくすることは、この過程が速くなることを意味している。

一方で、大きな容積の蓄積装置７を有し、蓄積装置内の初期圧力をより低く設定し、大きなポンプ容量のポンプ１を有することで、ブイまたは浮動部分を下降させる過程がより速くなり、その逆もまた同様である。これらの全てのパラメータを較正することで、ブイまたは浮動部分の水中での上昇および下降をどのくらい速く、またはどのくらいゆっくりにするのかを調節し、それが沈水を開始するのにどのくらい高い波が必要かを調節することができる。

また自動的な流れ制御機構（例えば弁）を有することが恐らく好都合であり、この機構によって蓄積装置内の圧力が特定の最小限の圧力より下降した場合バイパス流れ通路を閉鎖することができ、この最小限の圧力は、バラストチャンバ内の圧力を超える。したがって蓄積装置７が確実に常に十分な高い圧力を保持することで、ポンプ１は常に作動するのに所望される最小限の力しか波から必要としない。バイパス流れ通路の自動の流れ制御機構を開放するのに必要な最小限の圧力を、蓄積装置の初期圧力と呼ぶ。

これらの２つの反対に作用するデバイス、すなわち下降媒介物であるポンプ１と、上昇媒介物であるバイパス流れ通路１１が協働して、波力発電所のブイまたは浮動部分の浮力を管理することで、ブイまたは浮動部分は、その部品およびパラメータが適切に較正された場合、どんな時にも全ての波の条件において、過負荷の防止およびエネルギー獲得効率について最適な沈水レベルにあることに気付くはずである。

これらの反対に作用する２つの媒介物、すなわちポンプ１とバイパス流れ通路１１によって生じるサイバネティック効果を、一つ例によってさらに説明することができる。特定の荒い波が突然起こるような海の状況において、ブイまたは浮動部分は最初海面に浮かぶように配置され、そこでの波のエネルギーによる衝撃は最大となる。この大きな衝撃によって、ポンプ１が高出力で作動される。またこれによって、圧縮可能流体が蓄積装置からバイパス流れ通路１１を通ってバラストチャンバに戻るように流れるときの速度よりずっと速い速度で、圧縮可能流体がバラストチャンバ６から蓄積装置７に汲み上げられる。その結果海水が入り口８から進入し、バラストチャンバを満たし始める。これによりブイまたは浮動部分の浮力が低下し、ブイまたは浮動部分が沈水するようになり、沈下し始める。これは外洋領域のより下の方のレベルまで沈み続けるため、ポンプ１に対する波からのエネルギーの衝撃は次第に小さくなり、よってポンプの作用は次第に弱くなる。ポンプ１およびバイパス流れ通路１１が等しいペースで動作するとき、最終的には均衡状態が実現する。その時点でブイまたは浮動部分は沈下するのを止める。それがさらに下に沈下した場合、低下している波エネルギーの衝撃がさらに下がるため、ポンプの作業ペースが低下し続け均衡点を過ぎてしまうのがその理由である。このとき時間単位当たりのバイパス流れ通路を通ってバラストチャンバに戻るように流れる圧縮可能流体の量は、ポンプによってバラストチャンバから蓄積装置に移動される時間単位当たりの圧縮可能流体の量より大きくなり、これにより浮力が増大し、ブイまたは浮動部分を水中で上昇させ、最終的にはそれは再び均衡点に達する。波が静かになったとき、均衡点は水中を上向きに移動する。したがって適正な量の波エネルギーを利用するという点については、ブイまたは浮動部分自体が常に最も無理のない沈水レベルにあることが条件である。エネルギーがそれほど大きくなければ、波エネルギー変換器の部品はそのように過負荷を受ける。エネルギーがそれほど小さくなければ、エネルギーの獲得量はそのように減少する。これにより最大限に激しい嵐が発生しても、波力発電所の完全な操作性が保証される。

バラストチャンバ６は代替として、蓄積装置７からの圧縮可能流体と海水で満たされる。海水が圧縮可能流体中に溶解するのを阻止するため、および圧縮ポンプ／蓄積装置／バラストチャンバの循環システムに海水が全く進入しないように、バラストチャンバを可撓性の膜３３によって２つの部分に隔てることができ、この場合圧縮可能流体は、海水が膜より下に維持される限り、流れ通路９の入り口および流れ通路１１の出口がある、この膜より上にある上部に閉じ込められる。
代替の実施形態

本発明の代替の一実施形態において、ポンプ１は、上記に記載されるものとは異なる位置に設置される。この位置は、図５、図８、図９、図１０および図１１に示されるものなど、波からの機械的なストレス力が最大になることが予測される構造体における特定の箇所ではなく、図１２に示される位置である。図１２では、バラストチャンバ６、蓄積装置７、流れ通路９、１０、１１および浮力制御システムの残りの部分は、圧縮ポンプ１を除いて示されていない。さらに図１２が表す代替の実施形態は、同様の機能を有する全てのこれらの要素を含んでおり、これらは、図４、図５、図８、図９、図１０および図１１が表す実施形態と同様に配置されている。この代替の実施形態は、波エネルギー変換器が、波から吸収したエネルギーと一時的に蓄積する水圧式蓄積装置１２を含む水圧式の動力取り出しサブシステムを有する場合に適用することができる。図１２は、このようなシステムの全体の概略的な図を示している。図１２の水圧式蓄積装置１２は、蓄積装置７とは異なるものであることに留意されたい。水圧式蓄積装置１２は、多くの様々なタイプの波エネルギー変換器にある動力変換システムに共通な部品である。蓄積装置７はバラストチャンバ６からの圧縮可能流体を蓄積するためのものであり、かつこの文献に記載される本発明の重要な要素である自動調整式の浮力制御システムの一部である。

水圧手段を利用する動力変換は、現代の波エネルギー変換器において最も普及している選択肢である。水圧式の動力変換を利用するシステムでは、機械的なエネルギーから水圧式のエネルギーに変える最初のステップはポンプ１３によって行なわれ、このポンプは典型的には線形ピストンポンプである。他のタイプのポンプ、例えばホースポンプまたは回転ポンプ（図１２に例示されるように）がある種のシステムでは使用される。水圧式の動力変換に頼る技術を持つ企業には、とりわけＰｅｌａｍｉｓ Ｗａｖｅ Ｐｏｗｅｒ社、Ｏｃｅａｎ Ｐｏｗｅｒ ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓおよびＬａｎｇｌｅｅ Ｗａｖｅ Ｐｏｗｅｒ ＡＳが含まれる。発電機１４においてエネルギーが電気に変換される前に、波エネルギー吸収ポンプ１３からの規則的なリズムで変化するエネルギーの入力を平滑化するために、このような多くの波エネルギー技術は水圧式の蓄積装置１２を含んでおり、この蓄積装置によって、波から獲得したエネルギーを一時的に蓄積する。エネルギーはこの蓄積装置から、安定した高い圧力下で滑らかに流れる作動液の形態で水圧式モータ（タービン）１５を介して発電機へ出力される。安全面の理由から、蓄積装置１２は通常、大抵の場合閉鎖されている流れ通路１６に接続されるが、そこで安全弁を開放させ、作動液が、タービン１５を迂回して低圧の作動液タンク１７に戻るように流れることができるようにすることで、蓄積装置の圧力が特定のレベルを超え、万一何か異常が起こった場合に（例えばタービンのくさびが嵌まって動かなくなったり、タービンの経路が一方向にまたは別の方向に阻止されるなど）蓄積装置が破裂しないようにする。

代替の実施形態は、この安全な流れ通路の構成を利用するものである。従来の安全弁の代わりに、水圧式モータ１９が安全弁の場所に配置される。このモータ１９は比較的排気量が小さく、すなわちその排気量は、水圧式モータ（タービン）１５の排気量より有意に小さい。実際にはこのような排気量が小さい手段は、モータ１９が安全弁そっくりの動作をすることを意味している。波が荒いとき水圧式の動力変換ポンプ１３が余りにも勤勉に働き過ぎて、時間単位当たりタービン１５よりも多くの作動液を、およびこれにより、より多くのエネルギーを蓄積装置１２に送り出すことに起因して、蓄積装置１２内の圧力が極端に高くなり、発電機１４が取り出すことができる場合、蓄積装置内にある余分な作動液が安全な流れ通路１６を通って消散され、流体タンク１７へ戻るように導かれ、水圧式モータ１９を一方向に作動させる。次に水圧式モータ１９が圧縮ポンプ１を作動させ、このポンプが、先に記載したように圧縮可能流体をバラストチャンバ６から圧縮可能流体蓄積装置７に移動させ始める。またブイまたは浮動部分を沈水させ、水中で下降および上昇させるサイバネティックな過程が、上記に記載したのと同様に行なわれる。圧縮ポンプ１は、図１２に対応する実施形態では、回転ポンプであることに留意されたい。
圧縮ポンプのさらなる記載

上記で参照されるような圧縮ポンプ１が回転ポンプの場合の実施形態（図１２を参照）では、ポンプは、圧縮可能流体を移動させることができるいかなる機能を持った回転ポンプでもよい。入力として機械的な回転エネルギーによって動力が供給される圧縮可能流体を移動させるいくつかの原理が知られている。回転ポンプには多くの種々の標準的なタイプがある。任意の好適な回転ポンプを使用することができる。

圧縮ポンプ１がピストンポンプである実施形態では、それは、頂部接続箇所２０と底部接続箇所２１の２つの接続地点を有する。圧縮ポンプのピストンの変形形態は、２つの基本的な方法で設計されてよい。

それは、図１および図２に示されるような、接続箇所２０および２１を互いに近づけるように押す力を受けたときに作動するいずれかのピストンポンプであってよい。

さもなければ他の基本的な設計として、ピストンポンプは、接続箇所２０および２１を互いに離すように引っ張る力を受けたときに作動する場合もある。この後者の変形形態は、最初のタイプのピストンポンプ（図１および図２を参照）を使用し、図３に示されるように対向して向き合う２つのＵ字型のブラケット２２および２３のフレーム内にそれを設置することによって実現することができる。これは、機械的な圧力を延伸力に変える、他のデバイスの中でもとりわけ船を係留するばねで使用される機械的な工学技術から知られる一般的な方法である。

どちらのピストンポンプの基本設計を使用すべきか、すなわち圧力を受けたときに作動するポンプか、延伸されたときに作動するポンプを使用すべきかは、どのタイプの波エネルギー変換器にそれを組み込むか、およびそれが波エネルギー変換器のブイまたは浮動部分に接続される場所によって決まる。図５、図８および図９に描写される波エネルギー変換器デバイスでは、使用すべき設計は延伸作動式の設計である。図１０および図１１に描写されるデバイスでは、どちらを使用してもよい。

ピストンは、ばねデバイス２４を使用してその静止位置に戻され、このばねデバイスは、これに限定するものではないが、図１に描写されるような（および図３、図６ａおよび図７にも描写される）機械的な渦巻きばねであってよい。
圧縮ポンプの強さを弱める作用

図６ａおよび図７は、圧力作動式および延伸作動式のピストンポンプのそれぞれの変形形態を示しており、これらはレバーの原理を利用してギアデバイスに組み込まれている。

圧縮ポンプの強さを弱めることは、ポンプのピストンシリンダおよびピストンクラウン３２が、より小さな横方向の直径を有することが可能であることを意味する。それはまた、ピストンポンプに作用する力が小さくなることも意味しており、それ故にポンプをそれほど頑強にする必要がなくなる。これによりコストが削減される。

ギアデバイスと一体式の圧力作動式のピストンポンプの変形形態は、レバーバー２５が設置台２６を通り抜けるようにすることで、レバーの短い方の部分の端部にある装着箇所２７が、設置台に対してレバーの長い方の部分の端部にある装着箇所２０と反対側になる（図６ａを参照）ことによって実現することができる（この場合レバーの長い方の部分の端部にある装着箇所は、ピストンポンプの頂部にある装着箇所２０と一致する）。

ギアデバイスと一体式の延伸作動式のピストンポンプの変形形態は、レバーの両方の部分、すなわち短い方の部分２８と長い方の部分２９が両方とも設置台の同じ側にある（図７を参照）ことによって実現することができる（この場合レバーの長い方の部分の端部にある装着箇所は、ピストンポンプの底部の接続箇所２１と一致する）。

設置台２６の上側に接続面３１があり、この面は、図６ａおよび図７に示される例よりもさらに拡大することもできる。接続面３１および装着箇所２７は、ポンプ−レバーデバイスの外側の２つの接続箇所である。

図６ａおよび図７に示される例では、レバーの短い方の部分と、レバーの長い方の部分は、支点軸３０の対向する両側である。しかしながらポンプ−レバーデバイスの２つの変形形態は、一端に支点軸３０を有し、他端に長い方の部分の端部装着箇所２０を有するレバーバーを使用して構築することもできる。この場合レバーの短い方の部分２８は、レバーの長い方の部分に従属部である。また長い方の部分２９の長さは、レバーバーの全長である。レバーのこの変形形態は、図６ｂに示されている。

１． 圧縮ポンプ
２． 波力発電所のブイ（フロート）または浮動部分
３． ワイヤ
４． ポンプの入り口
５． ポンプの出口
６． バラストチャンバ（バラストタンク）
７． 圧縮可能流体蓄積装置
８． 海水の入り口／出口
９． バラストチャンバからポンプの入り口までの流れ通路
１０． ポンプの出口から蓄積装置までの流れ通路
１１． バイパス流れ通路
１２． 獲得したエネルギーを平滑下するための水圧式蓄積装置
１３． 水圧式の動力変換ポンプ
１４． 発電機
１５． 水圧式モータ（タービン）
１６． 安全な流れ通路
１７． 水圧式の流体タンク
１８． 一方向弁
１９． 水圧式モータ（安全な流れ通路に配置される）
２０． ピストンポンプの頂部接続箇所
２１． ピストンポンプの底部接続箇所
２２． 上部のＵ字型ブラケット
２３． 下部のＵ字型ブラケット
２４． ばねデバイス
２５． レバーバー
２６． レバーおよび圧縮ポンプを設置するための土台
２７． レバーの短い方の部分の端部における装着箇所
２８． レバーの短い方の部分
２９． レバーの長い方の部分
３０． レバーの支点軸
３１． 設置台の接続面
３２． ピストンクラウン
３３． バラストチャンバ内で海水から圧縮可能流体を隔てるための膜

Claims (15)

1. 波力発電所の浮動部分／体（２）の沈水を制御することを目的とするシステムであって、
   −圧縮可能流体蓄積装置（７）およびバラストチャンバ（６）に接続され、該バラストチャンバから該蓄積装置に圧縮可能流体を汲み上げるように構成されたポンプ（１）と、
   −前記バラストチャンバの中に海水を入れることができる、前記バラストチャンバの壁にある開口（８）とを備え、
   −前記ポンプが波エネルギーによって動力が供給されることを特徴とするシステム。
2. 前記ポンプが、波エネルギーがエネルギーの閾値を超えたときに作動されるように構成されることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
3. 前記圧縮可能流体蓄積装置と前記バラストチャンバの間に配置され、流れ抵抗を有するバイパス通路（１１）を備えることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
4. 前記バラストチャンバを海水の入り口／出口を備えるように設計することによって、前記圧縮可能流体を該海水の入り口／出口より高い垂直レベルにある前記バラストチャンバの一部に閉じ込めることによって、圧縮可能流体が海に漏れ出すのを防ぐことを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
5. 前記圧縮可能流体を中に収容する前記バラストチャンバの部分と、海水を中に含む部分が、可撓性の膜（３３）によって隔てられることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
6. 前記ポンプが、瞬間的な波エネルギーが閾値を超えた場合に作動されることを特徴とする、請求項１および２に記載のシステム。
7. 前記ポンプが、蓄積された波エネルギーが閾値を超えた場合に作動されることを特徴とする、請求項１および２に記載のシステム。
8. 前記ポンプが、浮動部分／体の運動によって直接動力が与えられることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
9. 前記システムが、前記波力発電所によって吸収した波エネルギーを蓄積するための水圧式の蓄積装置（１２）と、この蓄積装置から水圧式の流体タンク（１７）につながる安全な通路（１６）とを備え、前記ポンプ（１）が、この安全な通路内に流れによって動力が与えられることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
10. 前記ポンプが、
    −ピストンクラウン（３２）を有し、このピストンクラウンが、該ピストンクラウンとシリンダーの壁によって形成されるポンプ室を構成する該シリンダー内に収容されるピストンと、
    −前記ピストンが前記ポンプ室から引き延ばされたとき、流体が入り口を通って前記ポンプ室に引き込まれ、前記ピストンが中に押し込まれたとき、流体が出口を通って前記ポンプ室から押し出されるように構成された流体の入り口（４）および出口（５）と、
    −前記ポンプに対して張力を及ぼし、前記ポンプを可能な限り最大容積のポンプ室を有するその静止位置に動かすように働くばねデバイス（２４）とを備えることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
11. 前記ポンプが、対向して向き合う２つのブラケット（２２、２３）の中に設置され、これらのブラケットが前記ポンプに作用する圧力を張力に変換し、その逆も行なうことを特徴とする、請求項１または１０に記載のシステム。
12. 前記ポンプが、前記ポンプの力と振幅の比を変えるレバー（２５）に設置されることを特徴とする、請求項１または１０に記載のシステム。
13. 前記ポンプが回転ポンプであり、この場合前記ポンプの軸が回転する際、流体が前記ポンプの入り口から引き込まれ、前記ポンプを通過するように移動し、加圧されて前記ポンプの出口を通過することを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
14. 前記バイパス流れ通路内の前記流れ抵抗が、前記流れ抵抗の前記開口の直径を変えるための調整手段を設けることによって前記ポンプの容量に適合され、これを利用して前記直径が縮小されたときは、前記蓄積装置から前記バイパス流れ通路を通る流速を減速させ、前記直径が拡大されたときは加速させることを特徴とする、請求項１または３に記載のシステム。
15. 波力発電所の浮動部分／体の沈水を制御するための方法であって、
    −波の強度が特定のレベルを超えたとき、波の力によってポンプ（１）を作動させることでバラストチャンバ（６）から流体蓄積装置（７）に圧縮可能流体を汲み上げるステップと、
    −前記蓄積装置からバイパス流れ通路（１１）を通って前記バラストチャンバに戻るように圧縮可能流体を排出させるステップと、
    −海水が、入り口／出口（８）を通って前記バラストチャンバに流れ込む、あるいは流れ出るステップであって、その速度が、前記ポンプが圧縮可能流体を前記蓄積装置に汲み出す速度、および圧縮可能流体が前記蓄積装置から前記バイパス流れ通路を通って前記バラストチャンバに戻るように排出される速度と一致するステップとを含むことを特徴とする方法。

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