JP2022525130A - 波力エネルギー変換器セル - Google Patents

Abstract

本開示は、タービンを備えた圧力差変換器システムのための波力エネルギー変換器セルに関する。このセルは、開口部を画定するセル本体と、開口部をシールする膜とを備え、膜は、開口部にわたって延在する伸張性の作用面を有する。膜は、平坦であってもよく、前記開口部にわたって予め歪ませられていてもよい。【選択図】 図１

Description

本開示は、波力エネルギー変換器（ＷＥＣ：Ｗａｖｅ Ｅｎｅｒｇｙ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）セル、および空気などのエネルギー伝達流体を利用する波力エネルギー変換方法に関する。詳細には、本開示は、ＷＥＣセル、およびタービンを備える圧力差波力エネルギー変換器システムのためのエネルギー変換方法に関する。

波力エネルギーから電気エネルギーを発生させる波力エネルギー変換システムは、よく知られている。振動水柱装置および圧力差変換器を含むいくつかの異なるシステムが提案されている。

振動水柱（ＯＷＣ：Ｏｓｃｉｌｌａｔｉｎｇ Ｗａｔｅｒ Ｃｏｌｕｍｎ）装置は、開口端の、典型的には円筒形のチャンバの内部の海水の垂直振動からのエネルギーを利用する。このチャンバは半分浸水されており、チャンバの下端部はチャンバの上端部に空気ポケットが捕らえられた状態で水に対して開いている。波によって、チャンバ内の水の柱がピストンのように働くように強いられ、これは、従来のＯＷＣにおいて、チャンバの内外への空気の動きを引き起こす。これにより、空気が流れることになり、この空気は、パワーテイクオフシステム内の双方向タービンを通って流されるか、または弁システムを介して単方向タービンを通って流される。

これらのＯＷＣ装置は、しばしば、非流線型の縁のまわりで方向を変えて流れる水を必要とする。これは、システム内の摩擦損失およびエネルギー損失を増加させ、波動との良好な結合を妨げ得るラグをもたらし得る。典型的には、ＯＷＣ装置は、システムの電力出力に対してのその構築、設置、および固定にかなり多くの量の材料を必要とする。双方向タービンは、耐食性の費用およびタービンの保守費用を増大させ得る塩分を含む空気にさらされる。

浸水式圧力差変換器（その一部は、膜出力変換装置／変換器、または膜空気出力変換装置／変換器としても知られている）は、（変換器の上方の水の垂直高さに応じて）波の下方の異なる位置における静水圧の差を使用して、閉じられたパワーテイクオフシステムに接続されるセル内の圧力差を作り出す。圧力差により、（任意の塩分を含む空気にさらされない）タービンおよび発電機にエネルギーを伝達する閉じられたパワーテイクオフシステム内の低慣性、低摩擦エネルギー伝達流体（例えば、空気）の流れという結果になる。

典型的には、セルは、海水と閉じられたパワーテイクオフシステムとの間の作用面としての可撓性（通常は繊維強化工業用ゴム）膜をそれぞれ備え、この可撓性膜は、大きいスイープセル容積を与えるために使用できる作用面の幾何学的形状の大きな変化を可能にする。膜の繊維強化は、極限条件における過度の負荷からセルを保護する。

ＢｏｍｂｏｒａのｍＷａｖｅ（商標）システムは、浸水式圧力差変換器の一例であり、海底に取り付けられた一連の空気充填セルを特徴とする。各セルは、凹形のセル壁および入射波の方向に角度付けられる膨張したドーム状の可撓性ゴム膜の作用面を有するセル本体によって定められる。波がセルの上を通るときに、可撓性膜の幾何学的形状は、波の流体力学的圧力に応答し、セルの内部の空気は、（セル壁に設けられた一方向逆止弁を通って）ダクトの中におよびタービンを通って圧搾される。発電機は、タービンの回動を用いて電気を生成する。空気は、次の波に備えて膜を再び膨張させるように再利用される。

Ｂｏｍｂｏｒａによって所有されている国際公開２０１４／０２６２１９は、セル壁（例えば、凹形のセル壁）の断面長さに実質的に適合する断面長さを有し、完全に収縮されたときに（セルの上方で最大静水圧（すなわち、波のピーク）にあるときに）可撓性膜が膜に何ら大きく引き起こされる応力なしでセル壁に適合することができるようになっている可撓性膜を説明する。

しかしながら、すっかり収縮された状態にあるセル壁に膜が適合するときに生じる問題の１つは、再膨張される間に静止摩擦が生じることである。

国際公開２０１４／０２６２１９に記載された膜は、周辺を数珠つなぎしてまたは周辺にスプラインを入れて、次いでこれがセル本体上のチャネルまたは溝に留められたものであり得る。代替として、留め輪は、セル本体に膜の周辺を留めるように設けられる。これらの固定配置は、デブリとして問題となり得るとともに、生物付着（例えば、フジツボ）は留め具の近くで膜の外面に集まり得る。膜の膨張状態と収縮状態の間で膜が反復移動すると、留め具の近くで膜がデブリ／フジツボに擦れるときに、膜に損傷を及ぼす可能性がある。

Ｂｏｍｂｏｒａによってやはり所有される国際公開２０１７／１４３３９９は、膜上の２点間の直線距離よりも大きい膜長さを有する可撓性膜を説明する。
国際公開２０１７／１４３３９９の目的は、波力エネルギー捕捉効率を増大させるために、膜の膨張／収縮中に低い（好ましくはゼロの）膜圧力容積（ＰＶ）剛性を得ることである。ＰＶ剛性は、セル容積に対する膜の圧力差（すなわち、膜にわたっての外圧と内圧の間の定められた基準点における差）の変化の割合と定義される。可撓性の偏向可能な膜が使用される場合、ＰＶ剛性は、膜の弦長および弦角を調整することによって調整できる変化するセル容積の静水学的剛性にのみ依存する。

弦長よりも大きい膜長さを有するとともに、可撓性膜の３Ｄ幾何学的形状の変化を通じてセルの容積を調整する、知られている膜に関する問題の１つは、膨張した構成と収縮した構成の間の偏向中に座屈／折り目が生じる可能性があることであり、したがって、膨張／収縮ストロークの最中に膜の一部に高い曲げ応力を含む。加えて、これらの３Ｄプレ成形された膜は、複数のセクションに製造されなければならず、続いてこれらが高価なカスタマイズされたツーリングを用いて単一のセクションに接合または製造される。接合は、膜が極端な波の条件下で高い動的な負荷を受けるときに特に故障する傾向があり得る膜の弱さを示す。

知られた膜を強めるために（すなわち、引張剛性を増大させるために）、強化繊維および／またはメッシュが、ゴムに組み込まれる。繊維／メッシュによるゴムのフレッチングは、そのような強化されたゴムについての知られている故障モードである。さらに、膨張した構成と収縮した構成の間で膜が実質的に連続および反復した移動をすることにより、膜が層間剥離する結果になり得る。

知られているシステムに関連した問題の少なくとも一部を改良するＷＥＣセルを提供することが望ましい。

第１の態様では、タービンを備えた圧力差変換器システムのための波力エネルギー変換器セルであって、開口部を画定するセル本体と、開口部をシールする膜とを備え、膜は開口部をカバーする作用面を有し、作用面は伸張性である、波力エネルギー変換器セルが提供される。

上述したように、タービンを有する圧力差変換器システムの知られているセルは、（拡張ではなく）膨張した構成と収縮した構成の間で曲げる／偏向させることによって、幾何学的形状（およびしたがって、セル容積）を変更するプレ成形された３Ｄドーム状の膜を使用する。先行技術における繊維／メッシュ状強化の膜は、極限条件下で生じ得る高い動的な負荷を受けていても、引張剛性を増大させ、膜の伸張を防ぐ。

本発明者らは、膨張／収縮ストロークの最中にセル容積を変化させるように伸張性である作用面を有する膜を用いることによって、膜の作用面内の折り目および座屈が実質的になくされ、これによって膜内の曲げ応力を実質的に減少させることを見出している。

用語「伸張性の」は、２％以上だけ、例えば５％以上だけ、例えば１０％以上、例えば２０％以上、３０％以上、４０％以上、５０％以上、６０％以上、または７０％以上、例えば最大１００％または１５０％または２００％まで作用面の表面積を増大させることができる作用面を指すことが意図されている。好ましい実施形態では、膜の作用面は、その表面積が２０と８０％の間、例えば４０％または５０％と７０％の間、例えば約６０％の量だけ増大することができるように伸張性である。

さらに、伸張性の作用面を用いることによって、ＰＶ剛性は、膜の作用面の静水学的剛性にだけでなく、機械的剛性にも依存することになる。膜の上側で水に当接しているとともにその下側で空気などのエネルギー伝達流体に当接する作用面を有する膜の場合、（伸張性の膜の弾性の性質に一部において起因する）機械的剛性は、それらが反対の効果を有する場合、静水学的剛性をオフセットするために使用することができる。静水学的剛性は、膨張がセル上方の水の高さをさらに減少させるとき、静水圧の低下（結果として、膜の膨張）が静水圧をさらに低下させる傾向があるので負である。対照的に、膜が膨張した構成へ拡張させられるとき、膜のゴム状弾性は、さらなる伸張に抵抗し、したがって、静水圧の減少もたらす。

膜の作用面は、セル容積の関数として作用面に対する全静水圧の変化の割合として定義することができる膜の静水学的剛性を有する。これは、例えば、膜（作用面）の弦比／長さおよび／または弦角の適切な選択によって合わせることが可能である。
したがって、いくつかの実施形態では、作用面の膜の静水学的剛性は、（圧力容積剛性に対する影響の観点で）その機械的剛性におおよそ等しくかつ反対である。言い換えれば、膜の静水学的剛性は、例えば（静水学的剛性を決定することに関して）適切な弦長／比／傾きのうちの少なくとも１つを選択することによって、膜の機械的剛性に実質的に等しくかつ反対であるように構成され得る。
例えば膜の作用面を形成する材料の選択および／または膜の作用面の厚さの調整によって、膜の機械的剛性が変更できる場合、例えば膜の静水学的剛性と機械的剛性のバランスをとることによって、波力エネルギー捕捉効率を最適化するようにＰＶ剛性を合わせる範囲の増大になる。

次に、任意選択の特徴について述べる。これらは、単独でまたは任意の態様との組み合わで適用可能である。
セル本体は、膜の伸張性の作用面とともにセル容積を規定する内面を備える。セル容積は、内面から離れるように（膨張ストローク時）および内面の方に（収縮ストローク時）膜の作用面を伸張させることによって変えられる。膜の作用面の拡張／移動は、内面に実質的に直交する方向にあり得る。膜の動作ストローク／サイクルは、膨張および収縮ストロークを含み、例えば、膨張した（例えば、完全に膨張した）構成から収縮した（例えば、完全に収縮した）構成である。完全に収縮した構成にないとき、セル容積は、空気などのエネルギー伝達流体を含む。完全に収縮した構成では、セル容積は、実質的にゼロになり得、すなわち、膜の作用面は、内面の上に重なり得る。

セル本体の内面は、対向している縁間で延在する（凹形面を含み得る）面を備えることができる。面は、前方縁（例えば、下前方縁）から後方（例えば、上後方）縁へ延在することができる。内面の周辺／縁は、膜の作用面が横切って延在する開口部を画定する。セル本体の内面の周辺／縁は、曲がった／ロールされた縁を含み得る。

開口部を取り囲むセル本体の内面の周辺／縁は、開口部の真上から見たときにレーストラックの楕円形を有することができる（すなわち、直線前方縁および直線後方縁が曲がった横断縁によって間隔をおいて配置される）。
いくつかの実施形態では、セル本体の内面の周辺／縁は平坦であり、すなわち、後方縁、前方縁、および横断縁は、単一の平面内にある。

他の実施形態では、横断縁の少なくとも１つ（例えば、両方）は、前方縁／後方縁の平面の上方または下方に偏向させられる。
またさらなる実施形態では、前方縁／後方縁は、平坦から偏向させられてもよく、例えば、前方縁／後方縁の少なくとも１つ（例えば、両方）は、横断縁の偏向として同じ方向にまたは反対の方向に偏向させられ得る。例えば、前方縁および後方縁は、開口部を横切って延在する基準平面から上方に偏向させられてもよく、一方、横断縁は、基準平面から下方に偏向させられる（したがって、二重に曲がった鞍形を形成する）。

セル本体の内面は、タービンを備えたパワーオフテイクシステムへエネルギー伝達流体を流すための導出部を備えることができる。導出部は、一方向弁を備えることができる。セル本体の内面は、タービンからセル容積へ空気を戻すための導入部を備えてもよい。導入部は、一方向弁を備えてもよい。

膜（すなわち、膜の作用面）は、静止した構成から膨張した（例えば、完全に膨張した）構成へ伸張性である（すなわち、膜はセル本体の内面から離れるように移動する）。
静止した構成は、（例えば、設置前、すなわち、海水に沈める前に）静水圧がセルに適用されず、内部の空気圧力が外部の空気圧力に等しいとき、セルに嵌められた膜の構成である。

いくつかの実施形態では、膜（すなわち、膜の作用面）は、伸張性であり、膨張した（例えば、完全に膨張した）構成における膜の表面積（およびセル容積）が静止した構成における表面積（およびセル容積）よりも大きいようになっている。

いくつかの実施形態では、膜（すなわち、膜の作用面）は、静止した構成から膨張した（例えば、完全に膨張した）構成へ伸張性であり、静止した構成と膨張した（例えば、完全に膨張した）構成の間で膜が歪みを受けるようになっており、すなわち、拡張された膜は、膜が静止位置から膨張した（例えば、完全に膨張した）構成へ内面から離れるように移動するときに歪みを受ける。このようにして、膜の折り目／座屈は、実質的に防がれる。

いくつかの実施形態では、膜は、静止した構成と完全に膨張した構成の間に複数の膨張した（すなわち、部分的に膨張した）構成を有する。

いくつかの実施形態では、膜（すなわち、膜の作用面）は、伸張性であり、部分的に膨張した構成ごとの膜の表面積（およびセル容積）が静止した構成における表面積／セル容積よりも大きいようになっている。

いくつかの実施形態では、膜（すなわち、膜の作用面）は、伸張性であり、膨張した構成の全部において膜が（正の／引張の）歪みを受けるようになっており、すなわち、それが静止した構成から膨張した（例えば、完全に膨張した）構成へ移るときにいつでも、拡張された膜は、（正の／引張の）歪みを受けるようになっている（したがって、折り目／座屈を防ぐ）。

いくつかの実施形態では、膜（すなわち、膜の作用面）は、静止した構成から収縮した（例えば、完全に収縮した）構成へ伸張性である。静止した構成は、膨張した（例えば、完全に膨張した）構成と収縮した（例えば、完全に収縮した）構成の間の途中にあってもよい。

いくつかの実施形態では、膜（すなわち、膜の作用面）は、伸張性であり、収縮した（例えば、完全に収縮した）構成における膜の表面積（およびセル容積）が静止した構成における表面積よりも大きいようになっている。

いくつかの実施形態では、膜（すなわち、膜の作用面）は、静止した構成から収縮した（例えば、完全に収縮した）構成へ伸張性であり、膜は、静止した構成と収縮した（例えば、完全に収縮した）構成の間で（正の／引張の）歪みを受けるようになっている、すなわち、それが静止した構成から収縮した（例えば、完全に収縮した）構成へ移るときに、拡張された膜は、（正の／引張の）歪みを受けるようになっている。このようにして、膜の折り目／座屈は防がれる。

いくつかの実施形態では、膜（すなわち、膜の作用面）は、静止した構成と完全に収縮した構成の間で複数の収縮した（すなわち、部分的に収縮した）構成を有する。

いくつかの実施形態では、膜（すなわち、膜の作用面）は、伸張性であり、部分的に収縮した構成ごとの膜の表面積（およびセル容積）が静止した構成における表面積よりも大きいようになっている。

いくつかの実施形態では、膜（すなわち、膜の作用面）は、伸張性であり、収縮した構成の全部において膜が（正の／引張の）歪みを受けているようになっており、すなわち、拡張された膜は、それが静止した構成から収縮した（例えば、完全に収縮した）構成へ移るときにいつでも（正の／引張の）歪みを受けている（したがって、折り目／座屈を防ぐ）。

膜（すなわち、膜の作用面）は、収縮ストローク時に膨張した（例えば、完全に膨張した）構成から収縮した（例えば、完全に収縮した）構成へ移動可能である。いくつかの実施形態では、膜は、収縮ストローク全体を通して（正の／引張の）歪みを受けている。膜（すなわち、膜の作用面）は、膨張ストローク時に収縮した（例えば、完全に収縮した）構成から膨張した（例えば、完全に膨張した）構成へ移動可能である。いくつかの実施形態では、膜は、膨張ストローク全体を通して（正の／引張の）歪みを受けている。膜の運転サイクル／ストロークは、膨張ストロークと収縮ストロークを含み、いくつかの実施形態では、膜（すなわち、膜の作用面）は、運転サイクル／ストローク全体を通して、（正の／引張の）歪みを受けている。

いくつかの実施形態では、弦比は、静止した構成におけるよりも膨張した（例えば、完全に膨張した）構成、および／または収縮した（例えば、完全に収縮した）構成でより大きい。弦比は、静止した構成におけるよりも複数の部分的に膨張したおよび／または部分的に収縮した構成でやはり大きくなり得る。

弦比は、対向した点間の直線距離に対する開口部上の対向した点間の膜の長さ（すなわち、作用面の長さ）の比として定義される。対抗した点は、セル本体の内面の周辺の後方縁および前方縁であり得る。これは、膜の長さは、静止した構成におけるよりも膨張した（例えば、完全に膨張した）構成および／または収縮した（例えば、完全に収縮した）構成で（および適宜、部分的に膨張した／部分的に収縮した構成で）より大きいことを意味する。知られているセルでは、弦比は、膜が幾何学的形状を変化させるが長さを変化させないとき、膨張／収縮ストロークの全ての構成において一定である。

いくつかの実施形態では、弦比は、静止した構成においてほぼ１に（すなわち、１．０１未満）に等しい。これは、膜長さが開口部を横断する直線長さ、すなわち内部セル面の後方縁および前方縁の間の直線長さに実質的に等しいことを意味する。言い換えれば、膜の作用面は、静止した構成におけるこれらの縁間で開口部を横断する、実質的に平坦である。いくつかの実施形態では、膜の重量により、膜は静止した構成においてわずかに凹形形状を形成し得る。

セル本体の内面の前方縁、後方縁、および横断縁が平坦である（すなわち、全て同じ平面内にある）場合、膜は、開口部全体にわたって実質的に平坦である。

開口部にわたって実質的に平坦である膜を有することで、単一の一体平坦面を有する（すなわち、接合がなく、カスタマイズされた曲がったツーリングを使用しない）平坦膜の製造が可能になる。これにより、膜製造の複雑さおよび費用を減少させ、膜内の接合の弱さもなくす。

セル本体の内面の前方縁、後方縁、および横断縁が平坦でない（すなわち、後方縁および／または前方縁の少なくとも１つ（例えば、両方）が横断縁の平面の上方または下方に偏向させられる）場合、膜は、前方縁と後方縁の間で実質的に平坦であるが、横断縁の方へ上方または下方に偏向する。

したがって、いくつかの実施形態では、膜は、（セル本体から離れるように向いている）単一の一体上面を有し、これは、開口部の少なくとも一部にわたって（横断縁間）、例えば、（後方縁および前方縁が横断縁と同じ平面にある場合）開口部全体にわたって平坦であり得る。

他の実施形態では、上述したように、後方／前方縁と横断縁との両方が平坦でない場合、膜は、開口部にわたって平坦とならず、代わりに、前方縁と後方縁の間で延在する第１の曲がった面と、横断縁間で延在する（第１の曲がった面に交わる）第２の曲がった面とを有する。

いくつかの実施形態では、膜の作用面（例えば、平坦膜）は、静止した構成で開口部にわたって予め歪ませられており、すなわち、応力は、開口部にわたって膜を伸長させるように加わり、静止した構成において、少なくとも膜の作用面は、平面内で（正の／引張の）歪みを受けるようになっている。予歪み付与の量、すなわち、膜に与えられる引張応力の量は、静水学的剛性をオフセットする、したがってセルのＰＶ剛性を合わせるために膜の機械的剛性を変更するために使用できるまた別の要因である。

いくつかの実施形態では、膜の作用面は、１０％よりも大きく、例えば１０から５０％の間で、または１００％までで予め歪まされている。

これらの実施形態では、静止した構成において膜が（正の／引張の）歪みを受けている場合、膜の作用面は、静水負荷を受けて動作するとき、いつでも歪みを受けており、すなわち、膜の作用面は、（収縮した（例えば、完全に収縮した）構成から膨張した（例えば、完全に膨張した）構成への）膨張ストロークと、（膨張した（例えば、完全に膨張した）構成から収縮した（例えば、完全に収縮した）構成への）収縮ストロークとを含む膜の運転サイクル／ストローク中、いつでも歪みを受けている。これは、膜が決して圧縮下になく、したがって折り目／座屈がいつでも防がれることを確実にする。

さらに、膜の作用面に予め歪ませることにより、膜内に最小の正の歪みを増加させ、運転サイクル中（すなわち、膨張および収縮ストローク中）に正の歪みと負の歪みとの間（すなわち、張力付与と圧縮との間）で望ましくないサイクリングを防ぐことによって膜の疲労寿命を改善する。

いくつかの実施形態では、膜の作用面（例えば、平坦膜）は、静止した構成において開口部にわたって単一軸に沿って予め歪まされている（および直交軸に制約されている）、すなわち、引張応力は、開口部にわたって膜を伸長させるように軸に沿って加えられ、少なくとも膜の作用面が、静止した構成において平面内で（正の／引張の）歪みを受けるようになっている。

いくつかの実施形態では、膜の作用面（例えば、平坦膜）は、静止した構成において開口部にわたって２つの直交軸に沿って予め歪まされており、すなわち、引張応力は、開口部にわたって膜を伸長させるように２つの直交軸に沿って加えられ、少なくとも膜の作用面が、静止した構成において平面内で（正の／引張の）歪みを受けるようになっている。

いくつかの実施形態では、膜は、少なくとも膜の作用面に、すなわち開口部にわたって延在する部分に、均質の材料を備える。言い換えれば、膜（例えば、膜の作用面）は、均一の材料構造を備え、何ら強化繊維またはメッシュも備えない。これは、膜の引張剛性（およびしたがって機械的剛性）を減少させる。

膜は、天然ゴムで構成することができる。膜は、少なくとも膜の作用面に、すなわち、開口部をシールする膜の部分に、実質的に均一な分布のカーボンブラックなどのフィラーをさらに含んでもよい。

強化繊維またはメッシュが無い場合には、極端な波の条件で高い動的な負荷を受けて生じ得る膜の膨張し過ぎを防ぐ何らかの手段を与えることが好ましい。例えば、いくつかの実施形態では、セルは、膜の膨張限界を画定するかご、例えば、ドーム状のかごをさらに備えてもよい。かごは、開口部から離れるようにセル本体から延在することができる。かごは、メッシュ状のかごであり得る。このようにして、何らかの過度な膨張中、膜の膨張は、かごの内側面（例えば、凹形の内側面）によって制限され、こうしてさらなる伸張を防ぐ。

膜の厚さは、２０～１３０ｍｍ、例えば３０～１００ｍｍ、例えば４０～８０ｍｍ、または４０と７０ｍｍの間、例えば約６０ｍｍもしくは５０ｍｍであり得る。

膜は、一体構造を有することができ（すなわち、膜は単一の層を備えることができる）、または（個々のより薄い膜で形成された複数の積層で形成される）層状／ラミネート構造を有することができる。

（一体またはラミネート状の）膜の厚さは、作用面にわたって変わり得る。例えば、（開口部の中心と位置合わせされる）膜の作用面の中央部は、厚さが増され得る。中央部は、より大きい伸張を受ける可能性があり、したがって中央部を厚くすることにより、作用面の拡張し過ぎを防ぐのを助けることができる。

膜は、ショアＡ硬度３０～８０、例えば、４０から７０の間、例えば、約６０を有し得る。

膜は、セル本体内の開口部をシールし、膜の作用面は、開口部にわたって広がっている。膜は、作用面に外接する周辺部をさらに備える。

上述したように、セル本体の内面の周辺／縁（すなわち、後方縁／前方縁／横断縁）は、膜の作用面がシールされる開口部を画定する。セル本体の内面の周辺／縁（すなわち、後方縁／前方縁／横断縁）は、曲がった／ロールされた支え面を備えてもよい。

いくつかの実施形態では、膜は、内面の周辺／縁の曲がった支え面上で偏向させられ、張力をかけられて、曲がった支え面に対して膜をシールし、それによって開口部をシールする。膜は、内面の曲がった支え面に適合するように張力がかけられる。曲がった支え面のまわりで膜を偏向させることにより、曲がった支え面の湾曲によって制限されるので、膜内の曲げ応力は減少させられる。

さらに、セル本体にまたはセル本体に対して膜を留めるのではなく、曲がった支え面上で膜に張力をかけて摩擦係合を形成することでシールを形成することによって、「片側シール」が実現され（すなわち、シールの領域内の膜の外面がさらされる）、 それによってデブリおよび生物付着（例えば、フジツボ）を集める傾向のある問題のシール装置をなくすことができる。これは、デブリ／フジツボに擦れることによる膜のフレッチング(fretting)を防ぐ。

膜を偏向させたり張力をかけたりすることにより開口部にシールを形成するまたさらなる利点は、過度の膨張中にシールによってエネルギー伝達流体のベントを可能にすることにより（つまりシールを破ることによって）、膨張し過ぎによる膜への損傷を避けることができることである。

いくつかの実施形態では、張力をかけられた膜の周辺部（すなわち、作用面に対するシールの対向側の一部）は、支持構造（例えば、スカート）に固定される；例えば、セル本体から垂れ下がる／延在する、例えば、曲がった支え面から下方に垂れ下がる／延在する支持構造に固定される。セル本体の内面の周辺／縁の曲がった支え面による膜の摩擦係合は、膜の周辺部上の振動負荷を減少させるのにも役立つ。

支持構造（例えば、スカート）は、セル本体に少なくとも部分的に外接するとともに、セル本体を少なくとも部分的に取り囲むことができる。支持構造（例えば、スカート）は、セルの重量を減少させ、セル本体へのアクセスを可能にし、固定位置を与えるために、開かれ得る／穴が開けられ得る。

膜の周辺部は、（例えば、周辺部に設けられた小穴など、周方向に間隔をおいて配置された膜コネクタによって）複数の周方向に間隔をおいて配置されたつなぎ綱(tethers)／拘束手段(restrains)、例えば、ロープ、コード、またはバンジーへ接続され得る。支持構造（例えば、スカート）は、複数の支持コネクタ（例えば、フックまたは留め具）を備えることができ、各支持コネクタは、膜の周辺部内の張力を維持するために、つまり開口部に対するシールを維持するために、複数のつなぎ綱のうちの１つを固定するためのものである。したがって、膜の周辺部は、（つなぎ綱を周方向に間隔をおいて配置された膜コネクタ（例えば、小穴）に接続することによって）いくつかの別々の位置で支持構造に接続される。

膜の接続されなかった周辺部（例えば、周方向に間隔をおいて配置された膜コネクタ（例えば、小穴）の間）は、膜を何らかで予め歪ませている間、および／または辺部に張力をかけて開口部にわたってシールを形成する間、伸長する。それは、歪みを受け、したがって円周方向の延在を受ける。この配置は、膜に対する等しく分散された負荷を別々の点に集中させ、その結果、膜の周辺部の縁が扇型になる。

代替として、接続されていない周辺部は、張力または圧縮状態にあることができ、これらの状態は位置に依存する。接続されていない周辺部は、（例えば、周方向に間隔をおいて配置された膜コネクタ（例えば、小穴）間に）切欠きを備えてもよい。例えば、接続されていない周辺部は、凹凸のある／ギザギザのある外形を有し得る。これらの切欠きは、膜コネクタに対する周辺部における張力または圧縮の影響を減少させる。

支持構造／スカートの角度、およびしたがって膜の周辺部が作用面となす外角は、膜と開口部の間のシールが過度の膨張中に壊されるセル容積を決定するように選択され得る。角度が大きいほど、ベントの前の拡張の広がりが大きくなる。さらに、角度がより大きいと、膜が張力を受けるとともに支持構造／スカートに固定されているとき、膜の周辺部の歪みが減少する。

いくつかの実施形態では、膜の周辺部は、作用面の最小厚さよりも厚く、作用面の最大厚さよりも厚くてもよい。作用面が厚さのばらつきを有する（例えば、上述したように、中央部がより厚い）場合、膜の周辺部は、シールの近位（すなわち、中央部の遠位）で膜の部分よりも厚くなり得る。膜のより厚い周辺部が、つなぎ綱への接続の近くにおいて、膜を強めるために与えられ得る。

他の実施形態では、膜の周辺は、作用面の最大厚さよりも薄くてもよく、作用面の最小厚さよりも薄くてもよい。作用面が厚さのばらつきを有する（例えば、上述したように、中央部がより厚い）場合、膜の周辺部は、シールの近位（すなわち、中央部の遠位）で膜の部分よりも薄くなり得る。膜のより薄い周辺部が、つなぎ綱へのより厚い膜の接続を容易にするために与えられ得る。

膜の周辺部は、さらにまたは代替として、補強要素によって強められてもよい。補強要素は、織られた素材で構成されてもよい。織られた素材には、ポリマー材料、例えば、ポリアミン（例えば、Ｋｅｖｌａｒ（商標））、またはポリエチレン（例えば、高分子量ポリエチレン、例えば、Ｄｙｎｅｅｍａ（登録商標））が含まれ得る。補強要素は、膜の周辺の末端に向かって剛性の徐々の増加をもたらすように投げかけられ得る。
膜の周辺部は、例えば、周方向に間隔をおいて配置された膜コネクタ（例えば、小穴）を取り囲むことができるロープ／ケーブル／ワイヤによって強化された強化型の周辺縁を備えることができる。

他の実施形態では、膜の強化された（例えば、ボルト・ロープなどで強化された）周辺縁は、支持構造／スカート上へまたはその中に留められ得る。留め具装置は、これらの実施形態においてデブリ捕獲／生物付着の傾向があり得るが、作用面だけ（そして膜の周辺ではなく）が反復の膨張／収縮を受ける場合、フレッチング／擦れによる膜への損傷は、さらに避けられるはずである。

第２の態様では、第１の態様による少なくとも１つのセルと、タービンを備えた閉じられたパワーテイクオフシステムとを備える圧力差波力エネルギー変換器システムが提供される。
タービンは、単方向タービンまたは双方向タービンであり得る。

システムは、第１の態様による複数のセルを備えてもよい。
セル、すなわちセルの膜は、通常の使用中に海水中に完全に沈められてもよい。
セル、またはセルの少なくとも１つは、そのそれぞれの膜が入射波方向に対して角度付けられるように配置することができ、すなわち、膜の作用面の弦角は、入射波方向に対して傾けられてもよい。膜は、水平面に対して（例えば、セルが設置されている海底に対してほぼ平行に）角度付け／傾けられてもよい。膜は、垂直面に対して（すなわち、水平面に直交して）角度付け／傾けられてもよい。同様に、膜は、水平面または垂直面と平行であるように配向されてもよい。

第３の態様では、閉じられたパワーテイクオフシステム内のタービンにエネルギー伝達流体、例えば空気の流れを供給するように第１の態様によるセルを用いて波力エネルギーを電気エネルギーに変換する方法が提供される。

第４の態様では、第２の態様によるシステムを用いて波力エネルギーを電気エネルギーに変換する方法を提供する。
この方法は、膨張した（例えば、完全に膨張した）構成における膜の表面積（およびセル容積）が静止した構成における表面積よりも大きいように、膜（すなわち、膜の作用面）を膨張した（すなわち、セル本体の内面から離れるように）（例えば、完全に膨張した）構成へ拡張させることを含む。

いくつかの実施形態では、前記方法は、膨張した（例えば、完全に膨張した）構成へ膜を拡張させることを含み、その２％以上だけ、例えば５％以上だけ、例えば１０％以上、例えば２０％以上、３０％以上、４０％以上、５０％以上、６０％以上、または７０％以上、例えば最大１００％または１５０％または２００％まで表面積を増大させるようになっている。好ましい実施形態では、方法は、膜の表面積が２０と８０％の間、例えば、４０％または５０％と７０％との間、例えば、約６０％の量だけ増加するように膜を拡張させることを含む。

いくつかの実施形態では、前記方法は、膜を膨張した（例えば、完全に膨張した）構成へ拡張させることを含み、膜が（正の／引張の）歪みを受けている。

いくつかの実施形態では、前記方法は、複数の膨張した（すなわち、部分的に膨張した）構成を介して膜（すなわち、膜の作用面）を膨張した（例えば、完全に膨張した）構成へ拡張させることを含み、（部分的に）膨張した構成ごとの膜の表面積（およびセル容積）が静止した構成における表面積（およびセル容積）よりも大きいようになっている。

いくつかの実施形態では、前記方法は、膨張した構成、すなわち部分的におよび完全に膨張した構成の全てにおいて膜が（正の／引張の）歪みを受けるように、膜（すなわち、膜の作用面）を拡張させることを含む。

いくつかの実施形態では、前記方法は、収縮した（例えば、完全に収縮した）構成における膜の表面積（およびセル容積）が静止した構成における表面積よりも大きいように前記膜（すなわち、膜の作用面）を収縮した（例えば、完全に収縮した）構成へ（すなわち、セル本体の内面の方へ）拡張させることを含む。

いくつかの実施形態では、前記方法は、２％以上だけ、例えば５％以上だけ、例えば１０％以上、例えば２０％以上、３０％以上、４０％以上、５０％以上、６０％以上、または７０％以上、例えば最大１００％または１５０％または２００％までその表面積が増大するように膜を収縮した（例えば、完全に収縮した）構成へ拡張させることを含む。好ましい実施形態では、方法は、その表面積が２０と８０％の間、例えば４０％または５０％と７０％の間、例えば約６０％の量だけ増大するように膜を拡張させることを含む。

いくつかの実施形態では、方法は、膜が（正の／引張の）歪みを受けた状態で、膜（すなわち、膜の作用面）を収縮した（例えば、完全に収縮した）構成へ拡張させることを含む。

いくつかの実施形態では、前記方法は、（部分的に）膨張した構成ごとの膜の表面積（およびセル容積）が静止した構成における表面積（およびセル容積）よりも大きいように、膜（すなわち、膜の作用面）を複数の部分的に収縮した構成を介して収縮した（例えば、完全に収縮した）構成へ拡張させることを含む。

いくつかの実施形態では、前記方法は、収縮した（すなわち、完全におよび部分的に収縮した）構成の全部において膜が（正の／引張の）歪みを受けるように膜（すなわち、膜の作用面）を拡張させることを含む。

いくつかの実施形態では、前記方法は、収縮ストローク時に膨張した構成（例えば、完全に膨張した）から収縮した（例えば、完全に収縮した）構成へ膜（すなわち、膜の作用面）を移動することを含み、収縮ストローク全体を通して膜が正の／引張の歪みを受けている。

いくつかの実施形態では、前記方法は、膨張ストローク時に収縮した（例えば、完全に収縮した）構成から膨張した（例えば、完全に膨張した）構成へ膜（すなわち、膜の作用面）を移動させることを含み、膨張ストローク全体を通して膜が正の／引張の歪みを受けている。膜の運転サイクル／ストロークは、膨張ストロークおよび収縮ストロークを含み、いくつかの実施形態では、方法は、運転サイクル／ストローク全体を通して正の／引張の歪みを受けて膜（すなわち、膜の作用面）を移動させることを含む。

これらの前記方法では、膜（すなわち、膜の作用面）が、（例えば、静止した構成から）収縮した（例えば、完全に収縮した）構成へ、または膨張した（例えば、完全に膨張した）構成から収縮した（例えば、完全に収縮した）構成）へ収縮ストローク中に拡張されるとき、セル容積内のエネルギー伝達流体（例えば、空気）がセル容積から追い出されて、電気エネルギーを発生させるために関連したタービン内に流れを生成する。（タービンが双方向タービンである）いくつかの実施形態では、膜が膨張ストローク中に（例えば、静止した構成から膨張した（例えば、完全に膨張した）構成へ、または収縮した（例えば、完全に収縮した）構成から膨張した（例えば、完全に膨張した）構成へ）拡張されるとき、セル容積は、電気エネルギーを発生させるために関連したタービンにおける流れを作り出すようにエネルギー伝達流体の流れによって補充される。

いくつかの実施形態では、前記方法は、膜によって形成されたシールを壊すことによって過度の膨張中に開口部を介してセル本体（セル容積）をベントすることを含む。これは、シールを介してエネルギー伝達流体（空気）をベントすることを可能にする。

第５の態様では、タービンを備えた圧力差変換器システムのための波力エネルギー変換器セルを製造する方法であって、このセルは、開口部を画定するセル本体を備え、開口部をカバーする伸張性の作用面を有する膜を用意し、開口部にわたって膜をシールすることを含む方法が提供される。

いくつかの実施形態では、前記製造方法は、実質的に平坦な伸張性の膜を用意し、開口部にわたって実質的に平坦な膜をシールすることを含む。

いくつかの実施形態では、前記製造方法は、単一の一体面を有する膜を用意し、開口部にわたって（接合のない）膜をシールすることを含む。面の少なくとも一部（例えば、面全体）が平坦であってもよい。

いくつかの実施形態では、前記製造方法は、一体構造を有する（すなわち、単一の層を備える）膜を形成することを含む。

他の実施形態では、前記製造方法は、層状／ラミネート構造（すなわち、個々のより薄い膜で形成された複数の積層で形成される）を有する膜を形成することを含む。

いくつかの実施形態では、前記製造方法は、開口部にわたって（一体のまたはラミネートされた）膜を予め歪ませること、例えば、２つの直交軸に沿って膜を予め歪ませることを含む。前記製造方法は、１０％よりも大きい、例えば、１０と５０％の間、例えば２００％までの予歪み付与を適用することを含み得る。

いくつかの実施形態では、前記製造方法は、均質の材料で形成された膜を用意することを含む（すなわち、開口部をシールする膜の作用面に繊維またはメッシュの強化を何ら用いることなしに）。いくつかの実施形態では、前記製造方法は、天然ゴム、例えば、カーボンブラックなどのフィラーとともに天然ゴムで形成された膜を用意することを含む。

いくつかの実施形態では、前記製造方法は、作用面にわたって膜の厚さを変えることを含む。例えば、（開口部の中心と位置合わせされる）膜の作用面の中央部は、厚さを増すことができる。

いくつかの実施形態では、前記製造方法は、セル本体の内面の曲がった周辺／縁にわたって膜の周辺部を偏向させ張力をかけることを含む。

いくつかの実施形態では、前記製造方法は、張力をかけられた膜の周辺を、曲がった支え面から下方に垂れ下がる／延在する支持構造／スカートに固定することを含む。

いくつかの実施形態では、前記製造方法は、膜の周辺部を、複数の周方向に間隔をおいて配置されたつなぎ綱／拘束手段、例えば、ロープ、コード、またはバンジーへ接続し、つなぎ綱を支持構造／スカートへ固定することを含むことができる。

相互に排他的である場合を除いて、上記態様のいずれか１つに関連して説明された特徴またはパラメータは、任意の他の態様に適用されてもよいことが当業者には理解されよう。さらに、相互に排他的である場合を除いて、本明細書に記載された任意の特徴またはパラメータは、任意の態様に適用されてもよく、および／または本明細書に記載された任意の他の特徴またはパラメータに組み合わされてもよい。

次に、下記の図を参照して、例示するためだけに実施形態を説明する。

図１は、膜が静止した構成にある第１の実施形態を示す図である。 図２は、膜が完全に収縮した構成にある第１の実施形態を示す図である。 図３は、膜が完全に膨張した構成にある第１の実施形態を示す図である。 図４は、膜の周辺部の一部を示す図である。 図５は、膜が完全に膨張した構成にある第２の実施形態を示す図である。

図１から図３は、波力エネルギー変換器セル１の断面を示す。セル１は、タービンを備えたパワーテイクオフシステムを有する圧力差変換器システムに使用するためにある。

セル１は、はち(basin)状またはボウル状のセル本体２を与える内側の凹形面３を有するセル本体２を備える。セル本体２は、ステンレス鋼またはコンクリートで形成することができ、例えば、塩水からの耐食性を改善するために処理され得る。

凹形面３は、下前方直線縁４ａおよび上後方直線縁４ｂを含む周辺／縁４によって取り囲まれている。対向している曲がった横断縁は示されておらず、これは、（開口部の真上から見たときに楕円形レーストラック形状の縁を形成するために）前方縁および後方縁４ａ、４ｂを間隔をおいて配置する。（他の実施形態では、一方または両方は、横断縁の平面の上方または下方で偏向させられ得るが）前方縁４ａおよび後方縁４ｂは、横断縁と同じ平面内にある。内面３の周辺／縁４は、開口部を画定する。開口部は、実質的に円形または楕円形であり得る。開口部を取り囲む周辺／縁４は、曲げ半径を有するロールされたまたは曲がった支え面である。

セル１は、伸張性の膜６をさらに備え、膜６は、周辺／縁４によって画定された開口部にわたって設けられ、開口部をシールする作用面６ａを有する。膜の作用面６ａは、セル本体２の内側の凹形面３とともに、セル容積５を画定する。セル容積５は、エネルギー伝達流体として空気を収容する。

図１は、膜６が静止した構成にあるときのセル１を示す。これは、膜６に静水圧がないときの構成である。それは膜６が少なくとも海中のセルの設置前に採用する構成であり、内部気圧は外部気圧に等しい。

図１に示された静止した構成における膜の弦長は、約１であり、すなわち、下前方縁４ａと上後方縁４ｂの間の膜６の（作用面６ａ）の長さは、下前方縁４ａと後方縁４ｂの間の直線距離と実質的に同じである。実際には、これは、膜６の作用面６ａが開口部にわたって実質的に平坦であることを意味する。

平坦膜が容易に鋳造／モールドできるので、これにより膜６の製造の複雑さおよび膜６の費用をかなり減少させる。

膜６は、カーボンブラックの均一な分布を有する天然ゴムの一体部品で形成される。接合はなく、繊維／メッシュ強化は少なくとも、膜６の作用面６ａにない。膜６はショアＡ硬度約６０を有し得る。

代替実施形態（ここでは図示せず）では、膜６は、一連の積層されたより薄い膜で形成され得る。

膜６は、周辺部６ｂをさらに備え、周辺部６ｂは、膜６の作用面６ａの範囲を定める。

膜６の厚さは変わる。作用面６ａの中央部１４と周辺部６ｂの最外領域との両方でそれはより厚くなる。膜の厚さは、厚くされていない部分では、約５０ｍｍであり得る。

周辺部６ｂは、周辺ロープ８で強化される（図４に示されるように）扇形の縁７を有する。扇型にされた縁７は、周辺部６ｂを形成するゴム内に埋め込まれる補強要素９を備える。小穴１６は、扇型の縁７のピーク７ａに設けられ、ロープつなぎ綱１０は、周辺部６ｂを周辺／縁４に従属するスカート１２に設けられた留め具１１に固定する。（ステンレス鋼でやはり形成されセル本体２の残りと一体に形成される）スカート１２は、セル本体２の重量を減少させるために穴１３を備える。

セル本体２が所定の位置にあると、膜６は、膜６の平面内の引っ張り力を適用することによって予め歪まされている。引っ張り力は、膜６の作用面６ａおよび周辺部６ｂを伸長させるようにロープつなぎ綱１０を用いて適用される。約１０～５０％の予歪みが、適用される。

膜６の周辺部６ｂは、膜６を曲がった支え面４にシールし、それによって開口部をシールするように、内面３の曲がった支え面４にわたって偏向させられるおよび張力がかけられる。膜６は、内面３の曲がった支え面４に適合するように張力がかけられる。曲がった支え面のまわりで膜を偏向させることによって、それが曲がった支え面４の曲線によって限定されるので、膜６中の曲げ応力は減少した。

曲がった支え面４にわたって膜６に張力をかけることでシールを形成することによって、「片側シール」が実現され、すなわち、シールの領域内の膜６の外面６ｃがさらされる。

セル容積５は、（図２に示された）波の谷から生じる静水圧の減少によって引き起こされる完全に膨張した構成へ（膨張ストローク時に）内面３から離れ、また（図３に図示された）波のピークから生じる静水圧の増加によって引き起こされる完全に収縮した構成へ（収縮ストローク時に）内面３の方へ向かう、膜６の作用面６ａの伸張により変えられ得る。収縮ストローク中、セル容積５からの空気は、内側の凹形面３内に一方向弁を備える導出部（図示せず）を介してセル容積から押し出される。空気の流れにより、タービンの回動および電気エネルギーの発生を引き起こす。膨張ストローク中、セル容積５は、内側の凹形面３に一方向弁を備える導入部（図示せず）を介して空気が補充される。タービンが双方向タービンである場合、空気のリターンフローも、タービンの回動および電気エネルギーの発生を引き起こす。

膜６の完全な動作ストローク／サイクルは、例えば、完全に膨張した構成（図３）から完全に収縮した構成（図２）への完全な膨張および収縮ストロークを含む。表面積および弦長比は、静止した構成におけるものよりも、完全に膨張した構成と完全に収縮した構成の両方で共により大きい。それらは、完全に膨張した構成と完全に収縮した構成の間の全ての中間位置でやはりより大きい。

これは、膨張ストロークと収縮ストロークの両方の間に、膜６が絶えず歪みを受けていることを意味する。膜６が静止した構成においてやはり予め歪まされている場合、運転サイクル全体を通して、膜６が絶えず歪みを受けていることが理解できる。これは、膜６内の折り目および座屈がなくされ、したがって膜６の曲げ応力をなくすことを意味する。

さらに、伸張性の膜６を用いることによって、ＰＶ剛性は静水学的剛性にだけでなく、膜６の機械的剛性にも依存することになる。（伸張性のゴム膜の弾性の性質に一部起因する）機械的剛性は、静水学的剛性をオフセットするために使用され得る。機械的剛性は、（本明細書中で先に定められたように）膜の静水学的剛性に等しくかつ反対であり得る。

運転サイクル中（すなわち、膨張ストロークおよび収縮ストローク中）の正の歪みと負の歪みの間で望ましくないサイクリングを防ぐことによって、膜６を予め歪ませることにより、膜６における最小歪みを増加させ、膜の疲労寿命を改善する。

図１から図３に示された実施形態では、過度の波の条件中に、膨張し過ぎによる膜６の損傷は、膜６と曲がった支え面４との間のシールを介してエネルギー伝達流体（空気）のベントを可能にすることによって（したがって、シールを破ることによって）防がれる。

図５の完全に膨張した構成に示された第２の実施形態では、セル１は、膜６の膨張限界を画定するメッシュ状でドーム状のかご１５をさらに備える。かご１５は、開口部から離れるようにセル本体から延在する。このようにして、過度の膨張中、膜６の作用面６ａは、かご１５の内側面（例えば、凹形の内側面）に当接し、したがってさらなる伸張を防ぐ。

本開示は上述した実施形態に限定されず、様々な修正および改善が本明細書に記載された概念から逸脱することなくなされてもよいことが理解されよう。相互に両立しない場合を除いて、特徴のいずれかは、別々に用いられてもよく、または任意の他の特徴と組み合わされて用いられてもよく、本開示は、本明細書に記載した１つまたは複数の特徴の全ての組み合わせおよびサブコンビネーションへ広がり、これらを含む。

Claims (38)

1. タービンを備えた圧力差変換器システムのための波力エネルギー変換器セルであって、開口部を画定するセル本体と、前記開口部をシールする膜とを備え、前記膜は前記開口部をカバーする作用面を有し、前記作用面は伸張性である、波力エネルギー変換器セル。
2. 前記作用面が、その膜の静水学的剛性に実質的に等しくかつ反対である機械的剛性を有する、請求項１に記載の波力エネルギー変換器セル。
3. 前記セル本体が、前記膜の前記伸張性の作用面とともにセル容積を画定する内面を備え、
   前記セル容積が、前記内面から離れるようにおよび前記内面の方に、前記膜の前記作用面を伸張させることによって変えられる、請求項１または２に記載の波力エネルギー変換器セル。
4. 前記膜の前記作用面が、静止した構成から膨張した構成へ伸張性があり、前記膨張した構成における前記膜の表面積が前記静止した構成における表面積よりも大きいようになっている、請求項１または２に記載の波力エネルギー変換器。
5. 前記膜の前記作用面の前記表面積が、前記静止した構成におけるよりも前記膨張した構成で２～２００％大きい、請求項４に記載の波力エネルギー変換器セル。
6. 前記膜が、前記静止した構成と膨張した構成との間で複数の部分的に膨張した構成を有し、前記膜の前記作用面が伸張性であり、前記部分的に膨張した構成ごとの前記膜の前記表面積が前記静止した構成における前記表面積よりも大きいようになっている、請求項４または５に記載の波力エネルギー変換器。
7. 前記膜の前記作用面が、静止した構成から収縮した構成へ伸張性であり、前記収縮した構成における前記膜の表面積が前記静止した構成における表面積よりも大きいようになっている、請求項１～６のいずれか一項に記載の波力エネルギー変換器。
8. 前記膜の前記作用面の前記表面積が、前記静止した構成におけるものよりも前記収縮した構成で２～２００％大きい、請求項７に記載の波力エネルギー変換器セル。
9. 前記膜が、前記静止した構成と収縮した構成の間で複数の部分的に膨張した構成を有し、前記膜の前記作用面が伸張性であり、前記部分的に収縮した構成ごとの前記膜の前記表面積が前記静止した構成における前記表面積よりも大きいようになっている、請求項７または８に記載の波力エネルギー変換器。
10. 前記膜の前記作用面が、前記静止した構成にないときに、前記膜の前記作用面が歪みを受けるように伸張性である、請求項４～９のいずれか一項に記載の波力エネルギー変換器。
11. 前記膜の前記作用面が、前記静止した構成における前記開口部にわたって予め歪まされている、請求項４～１０のいずれか一項に記載の波力エネルギー変換器。
12. 前記膜が前記開口部にわたって実質的に平坦であるように、弦比が約１に等しい、請求項４～１１のいずれか一項に記載の波力エネルギー変換器。
13. 前記膜が、単一の一体平坦面を備える、請求項１～１２のいずれか一項に記載の波力エネルギー変換器。
14. 前記膜が、均質の材料を備える、請求項１～１３のいずれか一項に記載の波力エネルギー変換器。
15. 前記膜の前記作用面の厚さが変わる、請求項１～１４のいずれか一項に記載の波力エネルギー変換器。
16. 前記膜が、複数の積層された、より薄い膜を備える、請求項１～１５のいずれか一項に記載の波力エネルギー変換器。
17. 前記セル本体が、前記膜の前記伸張性の作用面とともにセル容積を画定する内面を備え、前記セル容積が、前記内面から離れるようにおよび前記内面の方に前記膜の前記作用面を伸張させることによって変えられ、前記内面の周辺が曲がった縁を備え、前記膜が、前記膜を前記曲がった縁にシールし、それによって前記開口部をシールするように、前記内面の前記曲がった縁にわたって偏向させられるおよび張力がかけられる、請求項１～１６のいずれか一項に記載の波力エネルギー変換器。
18. 前記内面の前記周辺が、対向している横断直線縁によって間隔をおいて配置された前方の曲がった縁および後方の曲がった縁を備え、前方縁、後方縁、および横断縁は、全て、同じ面内にある、請求項１７に記載の波力エネルギー変換器。
19. 前記内面の前記周辺が、対向している横断縁によって間隔をおいて配置された前方の曲がった縁および後方の曲がった縁を備え、前方縁および／または後方縁のうちの少なくとも１つは、前記対向している横断縁の平面の上方または下方に偏向させられる、請求項１７に記載の波力エネルギー変換器。
20. 前記曲がった縁で前記膜の前記シールする面に対向した前記膜の外面が露出している、請求項１７～１９のいずれか一項に記載の波力エネルギー変換器。
21. 前記膜の周辺部が、支持構造に固定される、請求項１～２０のいずれか一項に記載の波力エネルギー変換器。
22. 前記膜の前記周辺部が、前記膜の前記作用面よりも厚いまたは薄い、請求項２１に記載の波力エネルギー変換器。
23. 前記膜の前記周辺部が、補強要素を備える、請求項２１または２２に記載の波力エネルギー変換器。
24. 前記膜の前記周辺部が、複数の周方向に間隔をおいて配置された膜コネクタを備える、請求項２１～２３のいずれか一項に記載の波力エネルギー変換器。
25. 請求項１～２４のいずれか一項に記載の少なくとも１つのセルと、タービンを備えた閉じられたパワーテイクオフシステムとを備える圧力差波力エネルギー変換器システム。
26. 請求項２５に記載の圧力差変換器システムを用いて波力エネルギーを電気エネルギーに変換する方法であって、エネルギー伝達流体を前記セルから前記タービンへ駆動するように前記膜の前記作用面を収縮した構成に拡張させるステップを含む方法。
27. 前記セルに前記エネルギー伝達流体を補充するために前記膜の前記作用面を膨張した構成に拡張するステップを含む、請求項２６に記載の方法。
28. 前記膜の前記作用面が引っ張り歪みを受けているように前記膜の前記作用面を拡張させるステップを含む、請求項２６または２７に記載の方法。
29. 収縮ストローク時に膨張した構成から前記収縮した構成へ前記膜の前記作用面を移動させるステップを含み、収縮ストローク全体を通して前記膜が引っ張り歪みを受けている、請求項２８に記載の方法。
30. 膨張ストローク時に前記収縮した構成から膨張した構成へ前記膜の前記作用面を移動させるステップを含み、膨張ストローク全体を通して前記膜が引っ張り歪みを受けている、請求項２８または２９に記載の方法。
31. 前記膜の運転サイクル／ストロークは、膨張ストロークおよび収縮ストロークを備え、前記運転サイクル／ストローク全体を通して引っ張り歪みを受けて前記膜の前記作用面を移動させるステップを含む、請求項２８～３０のいずれか一項に記載の方法。
32. タービンを備えた圧力差変換器システムのための波力エネルギー変換器セルを製造する方法であって、前記セルは、開口部を画定するセル本体を備え、伸張性の作用面を有するとともに前記開口部にわたって前記膜をシールする膜を用意するステップを含む、方法。
33. 実質的に平坦な伸張性の膜を用意し、前記開口部にわたって実質的に平坦な前記膜をシールするステップを含む、請求項３２に記載の方法。
34. 単一の一体平坦面を有する膜を用意し、前記開口部にわたって前記膜をシールするステップを含む、請求項３２または３３に記載の方法。
35. より薄い膜の積層で形成される膜を用意するステップを含む、請求項３２～３４のいずれか一項に記載の方法。
36. 前記開口部にわたって前記膜の前記作用面を予め歪ませるステップを含む、請求項３２～３５のいずれか一項に記載の方法。
37. 前記セル本体の内面の曲がった周辺／縁にわたって前記膜の周辺部を偏向させ、張力をかけるステップを含む、請求項３２～３６のいずれか一項に記載の方法。
38. 前記張力をかけられた膜の前記周辺部を支持構造に固定するステップを含む、請求項３７に記載の方法。

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