JP2015516527A - 波のエネルギーを吸収するための半没水装置 - Google Patents

Abstract

一方向底部バルブ（６）を備えたシリンダー（４）内を移動する、ロッド（２）に取り付けられたブイ（１）によって形成される少なくとも１個の可動アセンブリを備える、波のエネルギー用の半没水装置であって、前記可動アセンブリは少なくとも３本の相互接続された垂直中空管（１４）を含む固定支持構造によって画定される空間に配置され、それらのうちの１本はバルブ（７）を備えており、別のものはバルブ（１６）を備えており、各々は空気室（１５）を備えている。前記管（１４）のうちの１本はバルブ（７）によってシリンダー（４）に接続されている。それはまた水面で管（１４）に配置される頂部プラットホーム（１８）を備える。

Description

（発明の目的）
本発明は、装置自体の支持構造の内部に加圧水を蓄積するロッドを操作するブイの上昇および下降を生じる波の上下運動によって、波のエネルギーを吸収するための半没水装置に関する。それは、海底へのいずれの形式の係留設備を要することなく、その要素のほとんどが固定された構造および小型可動部品を備える。

水中に没水した装置構造の部分は保護空間を創出し、水面上にある部分は他の目的に使用できる。

（発明の背景）
波は、海の表面で起こるあらゆる種類の周期振動である。波は、風、嵐、津波、引力、重力などに起因し、海上で起こる。しかし、それら全部のうちで、風は最も一般的な波を発生し、より高いエネルギー密度をもつものである。

波の高さが大きくなればなるほど、それらから取り出され得るエネルギー量は大きくなる。波の高さは３つの風パラメータに依存する。すなわち、速度、その経時的持続およびその方向の安定度である。

技術的現状において、この大量の波エネルギーを獲得する複数の装置が開発されてきた。波に保存されたエネルギーを利用するための装置は、波の運動エネルギーおよび／または位置エネルギーを獲得し、それを別の形態の有効エネルギーに変換しなければならない。しかし、そうした装置の設計にはいくつかの問題がある。例えば、波の振幅、位相および方向の不規則性は励振周波数の全範囲にわたって装置の最大効率を得ることを難しくする一方、極端な気象条件もまた好ましくはない。

従って、波のエネルギーを取り出すための装置は種々の基準に従って分類される。海岸に対する装置の相対位置に応じて、沿岸、近海および外洋に位置する装置が区別できる。エネルギーを取り出すそれぞれの能力に応じて、それらは小、中または大容量装置とすることができる。それぞれの幾何形状および波に対する姿勢によって分類される場合、主軸が波に平行、すなわち波が移動する方向に対し直角であり、波のエネルギーを一度に取り出す、トータライザまたはターミネータが識別できる。アテニュエータはその主軸が波の運動の方向に平行な装置であり、エネルギーを連続的に取り出す。そしてポイントコレクタは、波の濃淡および収束を利用する縮小寸法の孤立装置である。波に関するそれぞれの相対運動によって、海岸または海底に固定された構造の装置および、浮遊または半没水装置を識別できる。

固定構造装置は主構造が海とともに動かないように海底または海岸に固定されるが、これらの装置は、波が作用した時に固定構造に対して動くことができて、波エネルギーを別の形態の有効エネルギーに転換される機械的エネルギーに変換する要素を有する。これらの装置は浮遊装置よりも製造および維持がより容易であるが、それらは、設置できる沿岸ロケーションの数が少ない、または海岸から離れて設置される浮遊装置よりもエネルギーの獲得が低い、といった別の欠点を有する。

振動水柱に基づく装置は、底部で海に開放している中空の部分的に没水した構造から構成される。この構造は水柱の上部に空気柱を含む。波が装置に作用した時に、それらは水柱を上下に移動させ、それによって空気柱は交番に圧縮および減圧される。言い換えれば、それは共振空洞の原理を利用する。この閉じ込められた空気がタービンのブレードを通じて大気との間で流れることができれば、機械的エネルギーがシステムから取り出され、タービンに機械的に取り付けられた発電機によって発電するために使用できる。一般に使用されるタービンは、その発明者であるアラン・ウェルズ教授の名を受けたいわゆるウェルズタービンである。これらのタービンは、空気がそれぞれの対称プロファイルのブレードを通過する方向に関わらず同じ方向で回転するという特性を有する。

（発明の説明）
提起した発明は単純かつ汎用的な設計による波のエネルギー用の半没水装置を実現し、技術的現状の既存の装置に比べて、その製造を単純化し設置および以降の保守を容易にする。それは、ロッドに取り付けられたブイまたはフロートおよびシリンダーを備える少なくとも１個の構造ユニットによって形成されるモジュール式システムに関連しており、全部、支持構造となる海底上にある複数の垂直中空管、補強材および一連のバルブから構成される固定構造に支持されている。得たいと望む成果のほか、利用可能な空間に応じて、多数または少数の装置のモジュール式ユニットが存在し、複数の配置および機能による構造を形成する他の同一ユニットとともに作業できる。

少数の可動部品は摩耗を最小限にし、ブイおよびロッドが機構の唯一の可動要素であることから機構の寿命を延長する。

本発明の装置は海の表面より上に位置するその頂部にプラットホームを有し、それは、道路、遊歩道、穏やかな湾、マリーナ、動植物の保護のための人工礁などの建設といった複数の用途に使用できる。

そのロッドの広範囲にわたる行程により、本発明の装置は大きい振幅の波からエネルギーを収集できる。設計よりも大きい波は、それに損害を与えることなくその上部を通り過ぎる。加えて、その高い減衰能力により、それは波の振幅の全吸収を達成することができ、エネルギーを支持構造自体の内部に蓄積する。

本発明の装置は、波の種々の周波数および振幅に従ってモジュールのその大きさおよび数を必要性に適応させ得る。

本発明の装置は種々の幾何形状をとることができ、従って種々の機能を実行できる。このように、配置されるユニットの数に従って、それは礁、防護ダム、道路、養魚場などとして使用できる。

加えて、補強要素のおかげで、深海での構造の係留が必要ない。

他方、支持構造を形成する管の組は、最低３本の管であるが、数および大きさに関し異なってもよく、保護棲息環境を備えた自然の礁を創成できる保護空間を創出する。

（図面の説明）
行われる説明を完成し、その実際的な実施形態の好ましい例に従って本発明の特徴のより良好な理解を助けるために、一組の図面が前記説明の一体部分として添付されており、例示的性質を伴い制限を伴わずに以下が提示される。

本発明の装置の正面垂直断面図を示す。 ６本の管（１４）を有する場合の本発明の装置の横断面での平面図を示す。 本発明の一組の装置の可能な配置の正面図を示す。 各個が六角形構造を備えるモジュール式に配置された本発明の一組の装置の横断面平面図を示す。 この場合、無風の内海湾を形成する本発明の１つとしての一組の装置の可能な具体化の概略図を示す。 この場合、人工島および養魚場を形成する本発明の１つとしての一組の装置の可能な具体化の概略図を示す。

（発明の好ましい実施形態）
ここで説明する本発明は、波のエネルギー用の半没水装置に関連している。その少ない数の可動部品がその有効寿命の延長およびその保守の削減を実現するだけでなく、要素の各個の配置は、波のエネルギーを保存し利用するというその目標を達成することに加え、それが他の目的に使用できることを可能にする。

このように、ここで説明する波のエネルギー用の半没水装置は、固定セット内部で垂直に動く可動アセンブリを備える。

可動アセンブリは、スリーブ（３）によってロッド（２）に取り付けられたブイ（１）によって形成される。この可動アセンブリは、ブッシングおよびシールを備えたシリンダー（４）内を移動することができ、シリンダー（４）は単一方向取水口を備えたフィルタの付いたバルブ（６）を備えている。従って、バルブ（６）が開いている時、水はそれに進入し、ブイ（１）およびロッド（２）の可動アセンブリをシリンダー（４）内で上方に移動させる。

可動アセンブリの行程は、いずれかの方法で方向づけられ範囲を定められなければならない。そのために、固定支持構造が設けられ、それは可動アセンブリを包囲し、移動を上下に方向づけ、その行程をリミッタ（１０、１１）によって上下両方で制限する。このように、可動アセンブリは固定支持構造の内部に配置されている。

固定支持構造は、シリンダー（４）内に収容され可動アセンブリの行程を上下に方向づけるために十分な長さで海底上にある少なくとも３本の垂直中空管（１４）を備えており、前記管（１４）はブイ（１）の周りに配置される。前記管（１４）の１本はシリンダー（４）から来る一方向バルブ（７）を備えており、別の管（１４）はその使用のための加圧水放出バルブ（１６）を備えるものとし、そして管（１４）の各個はその上部に空気室（１５）を有する。このように、シリンダー（４）と管（１４）との間の連通はバルブ（７）によって行われる。支持構造を中心におくために、センタリングがシリンダー（４）と管（１４）との間に配置される。

管（１４）が可動アセンブリの行程を上下に方向づけるのと同様にして、前記管の上部および下部の行程リミッタ（１０、１１）は可動装置が前記限界を超えるのを防ぐ。

装置の構造はその内部に保護空間を創出する。可動アセンブリの周りに管（１４）を配置することにより、非制御外部作用から内部を保護する。

加えて、それが半没水装置に関連していることから、管（１４）の頂部は水位より上に位置する。従って、管（１４）の前記頂部には、頂部プラットホーム（１８）が常に水面より上に配置でき、それは、橋、道路などといった複数の用途に使用できる空間を創出する。

本発明に記載された装置の別の重要な特徴は、海底へのその係留設備に関連している。海底への構造の係留設備は、それが隣接する管（１４）の各対の間に補強要素（１７）を備えることから必要ではなく、それらは唯一のブレーシング要素であり、剛性を付与し装置構造の変形および落下を防ぐ。

本発明の実際的な実施形態の例において、記載された装置は、可動アセンブリを画成し方向づける正六角形を形成する６本の管（１４）を備える。本発明の特徴はそれがモジュール式装置に関連しているということである。すなわち、配置されるユニットの数に応じて橋、道路または任意の他の有用な表面が形成されるように、必要とみなされるだけの数の装置ユニットを一緒にすることができる。図５および６を参照することによって、いくつかの結合された装置の配置および具体化の種々の可能性を見ることができる。

好ましくは、全部のユニットまたは装置は、それらの管（１４）の配置に関して同じ幾何形状を有する。従って、それらは同数の管（１４）を有し、それらはプラットホーム（１８）によって結合でき、またはそれらは前記管（１４）およびプラットホームによって結合でき、それにより各装置は隣接する装置と１本以上の管（１４）を共有できる。これは装置が互いに取り付けられて一緒に近づいた時に起こり、より多くの波のエネルギーを利用するために小さな空間に多数の装置を入れることを可能にする。このようにして、図４に示されたような装置が実現される。

他方、述べてきたように、多数のユニットの装置が必要ではない時、または必要性に従って十分な空間がある時、装置は特定の距離をおいて配置でき、この場合、図３に例として示されたように、装置ユニットによってプラットホームの長さを増大させる。

１ ブイ
２ ロッド
３ スリーブ
４ シリンダー
６ バルブ
７ 一方向バルブ、取水バルブ
１０、１１ リミッタ
１４ 垂直中空管
１５ 空気室
１６ 加圧水放出バルブ
１７ 補強要素
１８ 頂部プラットホーム

Claims (4)

1. 波のエネルギーを吸収するための半没水装置であって、
   一方向底部バルブ（６）を備えたシリンダー（４）内を上下に移動するロッド（２）に取り付けられたブイ（１）によって形成される少なくとも１個の可動アセンブリを備えており、
   前記可動アセンブリは相互接続され海底上にある少なくとも３本の垂直中空管（１４）を含む固定支持構造によって画定された区域に配置されており、
   前記管（１４）の１本は取水バルブ（７）を備えており、
   前記管（１４）の別の１本は放出バルブ（１６）を備えており、
   前記管（１４）の各個は空気室（１５）を有しており、前記管（１４）の少なくとも１本は一方向バルブ（７）によってシリンダー（４）に接続されていることを特徴とする、波のエネルギーを吸収するための半没水装置。
2. 固定支持構造の管によって画定された内部空間にブイ（１）およびロッド（２）の可動アセンブリのための頂部／底部行程リミッタ（１０、１１）が配置されることを特徴とする、請求項１に記載の波のエネルギーを吸収するための半没水装置。
3. 管（１４）に配置された頂部プラットホーム（１８）を備えており、前記プラットホーム（１８）は水面に配置されることを特徴とする、請求項１に記載の波のエネルギーを吸収するための半没水装置。
4. 隣接する管（１４）の各対の間に唯一のブレーシング要素として補強要素（１７）を備えることを特徴とする、請求項１〜３の何れか１項に記載の波のエネルギーを吸収するための半没水装置。

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