JP4638412B2 - 波力発電装置 - Google Patents

Description

本発明の詳細な説明

本発明は、水の波、特に海洋の波から電力を抽出するための連結ユニット、装置、及び方法に関する。

海洋の波は、重要なエネルギー資源である。波力エネルギー変換器を用いて、海洋の波から電力を抽出できることが知られている。改良された装置が、本発明者による国際公開第００／１７５１９号パンフレットに示されている。第００／１７５１９号パンフレットにおいて、多数の円筒形浮体部材を備える、海洋の波から電力を抽出する装置が示されている。これらの部材は、それぞれの端部で互いに接続されて、連接された鎖状の構造体を成す。隣接する円筒部材の各対は、少なくとも１つの軸を中心とした円筒部材の相対回転を可能にする連結部材により互いに直接接続されている。隣接する連結部材により、互いに直交する交差軸を中心とした相対回転が可能であることが好ましい。

本発明の目的は、波から電力を抽出するための、さらに改良された装置及び方法を提供することである。

本発明の第１態様によれば、以下を備える波力発電装置が提供される：
複数の細長い浮体部材と、電力抽出手段とを備えるものであり、
浮体部材の少なくとも１つの隣接対が連結ユニットにより相互接続されて、連接された鎖を成しており、前記対の各浮体部材が、浮体部材の相対回転を可能にする連結手段によりそれぞれの連結ユニットに接続されており、
電力抽出手段が、相対回転に抵抗し相対回転から電力を抽出するようになっており、実質的に各連結ユニット内に位置決めされている。

浮体部材を、連接された装置内に連続して配置し、浮体部材の各隣接対が連結ユニットにより相互接続されて、連接された鎖を成すことが好ましい。

１つの又は各連結ユニットの縦長さが浮体部材よりも実質的に短いことが好ましい。

浮体部材が、能動的な構成要素を欠いている中空部材を実質的に備えることが好ましい。

各浮体部材は、連結ユニットの連結手段と結合するための対応する連結手段を備える１つ以上のエンドキャップを有することが好ましい。

連結ユニットは、連結ユニットの第１端部における第１回転軸を中心とした、連結ユニットと第１浮体部材との間の相対回転を可能にし、且つ、連結ユニットの第２端部における第２回転軸を中心とした、連結ユニットと第２浮体部材との間の相対回転を可能にするように構成することが好ましい。

電力抽出手段は、水圧ラム組立品を含むことが好ましい。

水圧ラム組立品は、複数のラムを備えることが好ましい。

電力抽出手段は、各回転軸について水圧ラム組立品を含むことが好ましい。

電力抽出手段は、各回転軸を中心として作動する２つの水圧ラム組立品を含むことが好ましい。

エンドキャップは、電力抽出手段のそれぞれの端部を受け入れるための複数の空洞を有することが好ましい。

電力抽出手段は、連結ユニット及び／又は浮体部材に水が入ることを防止するために、ベローズシールやダイヤフラムシールなど少なくとも１つのシールを有することが好ましい。

連結ユニットは、１つ以上の電力抽出手段に接続された１つ以上の発電又は電力貯蔵手段を含むことが好ましい。

連結ユニットは、一方の回転軸において１つ以上の電力抽出手段に接続された第１発電手段と、他方の回転軸において１つ以上の電力抽出手段に接続された第２発電手段とを含むことが好ましい。

電力抽出手段又は発電手段の１つが故障した場合に連結ユニットの拘束が維持されるように、第１発電手段又は第２発電手段は、各回転軸から少なくとも１つの電力抽出手段に接続可能であることが好ましい。

本装置がフル稼働しないときには、１つ以上の電力抽出手段が第１発電手段又は第２発電手段の一方だけに接続されるように、第１発電手段及び第２発電手段は、１つ又は両方の回転軸から１つ以上の電力抽出手段に接続可能であることが好ましい。

小さな波においては電力捕獲を増やすために共振するように調整することができ、大きな波においては電力吸収を制限し存続性を最大限高めるように設定することができるクロスカップル応答を誘発することを目的として、連結ユニットの各電力抽出手段に制約を適用することが好ましい。

本装置は、１つ以上のバラストシステム、係留システム、及びロール偏向角を回転軸に適用する手段を含むことが好ましい。

連結ユニットは、現場又は現場以外で検査、修理、及び保守ができるように、１つ以上のハッチなどのアクセス手段を含むことが好ましい。

電力抽出手段は、連結手段と一体であってもよいし、連結手段に連結されていてもよいし、連結手段から分離されていてもよい。

本発明の一実施形態においては、各軸を中心とした動きを可能にするために個別の連結手段が設けられている。各連結手段は互いに独立していてもよいし、別の連結手段に連結されていてもよい。

浮体部材の特徴は、参照により本明細書に援用した国際公開第００／１７５１９号パンフレットにおける前記部材の記述に対応する場合がある。すなわち、前記浮体部材は概ね細長く円筒形であり、鎖状の構造体を成すことが好ましい。本装置は、電力が抽出される波の最長の波長と同程度の長さを有していることが好ましく、任意の瞬間的波形に関して釣り合う位置を自由に取ることができる。

連結ユニットは１つ以上の制御器を含むことが好ましく、１つの制御器又は制御手段を内部に含むことがより好ましい。現場で、すなわち海上において２つの浮体部材間に位置決めされた状態で検査、修理、及び保守ができるように、連結ユニットは１つ以上のハッチなど十分なアクセス手段を含むことが好ましい。

本装置は、国際公開第００／１７５１９号パンフレットにおいて記述したようにさらに画定して使用してもよい。このことは、緩い係留システムを含み、また正常動作条件の下で少なくとも２つの波頂に及ぶように装置を配向する手段を有する場合があることを包含している。また係留システムは、電力抽出を最大限にするために浮体部材の連鎖の姿勢方位角を変化させて、平均的な波向にする手段を含んでもよい。また本装置は、水平及び／又は垂直から離れて相対回転軸にロール角を適用する手段をさらに備えてもよい。

また本装置は、前記浮体部材の相対回転運動に抵抗するようになっている１つ以上の要素を含んでもよい。この要素は、バネ要素及び／又は減衰要素であってもよい。クロスカップル応答を誘発するために、大きな制約を複数の前記要素に適用することができる。

また本装置は、注入手段と排出手段を有するバラストタンクを有する場合があるバラストシステムを備えることができる。バラストシステムは、鎖状の構造体のロール偏向角を変える。

本発明の第２態様によれば、
連結ユニットのいずれかの端部における相対回転を可能にする、浮体部材間の相互接続用の連結手段と、
浮体部材の相対回転に抵抗し浮体部材の相対回転から電力を抽出するようになっている電力抽出手段とを備えており、
電力抽出手段が実質的に連結ユニット内に位置決めされる、請求項１に記載の装置で使用するための連結ユニットが提供される。

連結ユニットは、連結ユニットの第１端部における第１回転軸を中心とした、連結ユニットと第１浮体部材との間の相対回転を可能にし、且つ、連結ユニットの第２端部における第２回転軸を中心とした、連結ユニットと第２浮体部材との間の相対回転を可能にするように構成することが好ましい。

電力抽出手段は、水圧ラム組立品を含むことが好ましい。

水圧ラム組立品は、複数のラムを備えることが好ましい。

電力抽出手段は、各回転軸について水圧ラム組立品を含むことが好ましい。

電力抽出手段は、各回転軸を中心として作動する２つの水圧ラム組立品を含むことが好ましい。

電力抽出手段は、連結ユニット及び／又は浮体部材に水が入ることを防止するために、ベローズシールやダイヤフラムシールなど少なくとも１つのシールを有することが好ましい。

連結ユニットは、１つ以上の電力抽出手段に接続された１つ以上の発電・電力貯蔵手段を含むことが好ましい。

連結ユニットは、一方の回転軸において１つ以上の電力抽出手段に接続された第１発電手段と、他方の回転軸において１つ以上の電力抽出手段に接続された第２発電手段とを含むことが好ましい。

電力抽出手段又は発電手段の１つが故障した場合に連結ユニットの拘束が維持されるように、第１発電手段又は第２発電手段は、各回転軸から少なくとも１つの電力抽出手段に接続可能であることが好ましい。

本装置がフル稼働しないときには、１つ以上の電力抽出手段が第１発電手段又は第２発電手段の一方だけに接続されるように、第１発電手段及び第２発電手段は、１つ又は両方の回転軸から１つ以上の電力抽出手段に接続可能であることが好ましい。

小さな波においては電力捕獲を増やすために共振するように調整することができ、大きな波においては電力吸収を制限し存続性を最大限高めるように設定することができるクロスカップル応答を誘発することを目的として、連結ユニットの各電力抽出手段に制約を適用することが好ましい。

連結ユニットは、現場で検査、修理、及び保守ができるように、１つ以上のハッチなどのアクセス手段を含むことが好ましい。

本発明の第３態様によれば、以下のステップを有する、波から電力を抽出する方法が提供される：
本発明の第１態様において記述した装置を配備するステップ、
構造体の前端が到来波の方に向くように構造体を配向するステップ、及び
１つの又は各連結ユニットに吸収された電力を抽出するステップ。

本方法の装置は、相対運動の各軸について互いに独立したシステムと、各装置を互いに独立して作動させるか、あるいは連結して作動させる手段とを含むことが好ましい。これが有利である理由は、一方のシステムが故障した場合でも他方のシステムが独立して作動できるため、連結に対する拘束を維持できるからである。別法としてあるいはさらに、各回転軸を中心として作動する複数の個別の連結手段又は電力抽出手段が存在する場合、本装置は、システムの１つが故障した場合に相対運動の両方又はすべての軸を中心として拘束を維持できるように分割又は別の方法で設計された、互いに独立したシステムをさらに含んでもよい。

本発明の第４態様によれば、以下のステップを有する、本発明の第１態様による装置を製造する方法が提供される：
本装置の隣接する浮体部材の各対を、本発明の第２態様において記述した連結ユニットに相互接続するステップ。

この浮体部材と連結ユニット（１つ又は複数）は、現場又は現場付近で互いに接続することが好ましい。

連結ユニット（１つ又は複数）の完全な組み立てと試験は、現場に運搬する前に行うことが好ましい。

本方法は、現場付近又は現場で実行可能であることが好ましい。その理由は、設置と使用に先立って、連結ユニット（１つ又は複数）の完全な組み立て、解析、及び電力抽出に関する試験装置などでの試験を実施できるからである。

以下、添付図面の参照によってのみ本発明の実施形態を説明する。

図１ａ及び図１ｂは、この例において４つの浮体部材４、６、８、１０を有する、波から電力を抽出するための装置２を示している。装置に含まれる浮体部材の数、大きさ、及び形状は、使用地域における年間の波候と、遭遇する可能性が高い状況とにより概ね決められる。

浮体部材４、６、８、１０は、任意の大きさ又は形状を有してもよい。浮体部材は実質的に中空であり、円筒形であっても非円筒形であってもよい。円筒形の場合、浮体部材の断面は円形であっても非円形であってもよい。一般に、浮体部材４、６、８、１０は円筒形であり、大きな波に完全に沈むことと浮ぶことができるように十分小さな深さと喫水線を有している（国際公開第００／１７５１９号パンフレットで説明したとおり）。すなわち、装置２の鎖状の構造体全体を、過酷な状況の下で静水クリッピングを促進するように構成してもよい。流体力学的な減衰を加えるために、浮体部材４、６、８、１０にフィン、ビルジキール、又はその他の突出部を所望の動作方向に設けてもよい。

前方の浮体部材４は、荒れた海に引きずり込まれないように流線形の（例えば円錐状の）前端を有しており、後方の浮体部材１０は、係留応答に減衰を加えるように、鎖状の構造体の軸に沿って減衰を高めるような平坦な後端を有している。

浮体部材４、６、８、１０は、任意の適切な材料から形成してもよい。適切な材料としてコンクリートが挙げられるが、鋼又はファイバーグラスも使用可能である。

浮体部材４、６、８、１０は、その中心線が水線面上又は水線面付近になって浮くようにバラストを入れることが好ましい（約５０％の排水容量）。浮体部材４、６、８、１０は、個々の浮体部材又は装置全体が浮くレベルを変える能動的又は受動的なバラストシステムを含むことができる。組み込まれたバラストシステムを使用不能にする及び／又は取り外すことが出来てもよい。バラストシステムは、荒れた海での静水クリッピングを促進し、悪天候下で装置２が被りやすい最大負荷及び曲げモーメントを低減するのに役立つ。本発明と共に使用できる様々なバラストシステムを国際公開第００／１７５１９号パンフレットに図示し説明している。

図２から図４は、国際公開第００／１７５１９号パンフレットに示した、電力を抽出する装置の２つの類似浮体部材を接続する一構成を示している。従来技術の装置１１の浮体部材１２間で、浮体部材１２間の２つの直交軸を中心とした直接回転運動を可能にするようになっているジョイントスパイダー１４が示されている。図４にさらにはっきりと示したように、シール１６が、各浮体部材１２の端の密閉された区画２０内のラム１８を作動させるスタブ１７を覆っている。

図２〜図４に示した周知の構成は波力エネルギー装置又は変換器の利点を有するが、一方で、連結機構及び電力抽出手段を製造・使用したり、ラムハウジング区画を作成して浮体部材１２の残りの部分に個別に取り付ける必要がある。浮体部材の代表的な長さは２７メートルであり、適切な場所で作成された完成した浮体部材を運搬するか、あるいは組み立てには適していないかも知れない現場、すなわち通常は海辺又はその付近などで個別区画２０を浮体部材１２の主要長さに組み立てる必要がある。

さらに、各ラムハウジング区画２０には、独自の発電手段又は構成要素と、接続された油圧系統が必要であり、設置と使用に先立って個別に試験しなければならない。この試験は、長さが２７メートルである浮体部材１２の主要部分と連結して行っても、連結しないで行ってもよい。また、連結ユニット又は接合部の油圧系統が故障した場合、接合部に対する拘束が失われることがあり、さらなる破損又は故障につながる可能性がある。所定の回転軸を中心として作動する個別の拘束手段それぞれについて、この構成に独立したシステムを備えることは可能であるが、これは経済的ではない。

図１、図５、図６などに示したように、本発明は、複数の隣接する浮体部材４、６、８、１０間の相互接続用の連結ユニット３０を提供する。浮体部材４、６、８、１０の隣接対それぞれが連結ユニットにより相互接続されて、連続的に配置された連接された鎖を成す。連結ユニット３０は、２つの回転軸を中心とした浮体部材４、６、８、１０の相対運動を可能にするために、ユニット３０を浮体部材４、６、８、１０の隣接対それぞれの端部に結合するための連結手段３１を備えている。

連結ユニット３０は、使用地域の年間の波候と、遭遇する可能性が高い状況とにより決められる任意の形状と大きさを有してもよい。すなわち、この形状と大きさは現場に固有のものとなる。一般に、連結ユニット３０は浮体部材４、６、８、１０と同じ形状、例えば円筒形であり、その縦長さは例えば約５メートルであって浮体部材よりもかなり短いが、浮体部材の長さと同様であってもよい。

図７及び図８ａは、連結手段３１をより詳細に示している。連結ユニット３０の両端にそれぞれ１組の２つの軸受３２が備わっており、軸受３２の各組は他方の組に対してほぼ直角を成している。軸受３２の各組は、各軸に沿ってピン３４（図７には示していない）を保持するようになっている。

また、浮体部材４、６、８、１０の隣接対の該当する端部において軸受３６を各ピン３４に取り付けることができる。例えば鋼製のエンドキャップ３８を用いて、浮体部材軸受３６を浮体部材４、６、８、１０の主要部分と結合することが好ましい。したがって、エンドキャップ３８は、２つの軸受と２つのラムハウジング又は空洞３５を有する鋳造された要素あるいは他の方法で製造された要素だけを備えればよい。可動部品が含まれないため、製造、取り付け、保守、及び修理などの手間が大幅に軽減される。さらに、浮体部材４、６、８、１０内には、電力抽出手段、油圧系統、発電・電力貯蔵手段、アキュムレータ、モーター、低圧タンク、熱交換器、ガス補充タンクなど、複雑な構成要素又は能動的な構成要素は存在しない。連結ユニット及び／又は浮体部材に水が入ることなく現場又は現場付近で検査、保守、又は修理を実施するために軸受とピン３４にアクセスできるように、連結軸受３２、３６に外部シール４１を設けてもよい。

このように、各連結ユニット３０により、１つの浮体部材４、６、８、１０の、１つの軸を中心とした回転運動と、結合された他の浮体部材４、６、８、１０の、直交軸を中心とした回転運動が可能になる。このようにして、連結ユニット３０により、（ピン３４の軸に沿った）２つの軸を中心とした浮体部材４、６、８、１０の相対運動が可能になる。

連結ユニット３０と浮体部材４、６、８、１０との間の相対運動から電力を抽出する電力抽出手段は、この相対運動に抵抗する。電力抽出手段は、この相対運動により作動するように適合された任意の適切な手段であってもよい。このような手段としては、水圧ラム・ピストン組立品という形式の減衰要素が挙げられる。

本発明の本実施形態においては、２つの水圧ラム組立品４０が連結ユニット３０の両端と、連結ユニットと浮体部材を連結する手段の両側に設けられている。当技術分野で周知のように、伸縮というラム組立品４０の軸方向運動に対応できるように、ユニット３０とエンドキャップ３８との間の組立品４０の部品は通常、可撓性シールにより囲まれる。

また図８ｃに示したように、単一シール損傷問題に対処するために内部ダイアフラムシール４３を組み込むこともできる。内部ダイアフラムシール４３は、ラム組立品４０の両端の小さい旋回に対応することができる。

図８ｂに示したように、ラム・ピストン組立品４０のラムの端部は、浮体部材４、６、８、１０のエンドキャップ３８内の適切なラム空洞３５に沿って移動することができる。空洞３５の役割は次の２つである。

１． 外部可撓性シール４１が損傷した場合に水がエンドキャップ３８に入ることを防止するために、密閉された区画を設けること。

２． 油圧系統が故障した場合、ラム４０がそのエンドストップに達したらラム４０が取り付けピン４５において自由になることができるようにすること（船外モータープロペラのせん断ピンと同様）。これにより、設計においてこの構造体が耐えなければならない最大負荷を下げることができるため、コストが低減され、大きな故障又は完全な故障が発生する可能性が低くなる。せん断ピンが破損した場合、ラム４０が突き抜けることができるようなもろい端壁が空洞３５に設けられているため、接合部の動きが大幅に向上し、構造体に極端な負荷がかかることを防止できる。

見やすくするために、図８ｂには内部シール４１と外部シール４３を示していない。

図９及び図１０は、連結ユニット３０の内部を詳細に示している。連結ユニット３０の図示した面を浮体部材４、６、８、１０に接続するための、２つの水圧ラム組立品に対してほぼ直角を成している１組の軸受３２が示されている。

図１０に示したように、ラム組立品４２Ａ、４２Ｂは実質的にスウェイラムである。ただし、小さな波においては電力捕獲を増やすために共振するように調整することができ、大きな波においては電力吸収を制限し存続性を最大限高めるように設定することができるクロスカップル応答を誘発するためにラム４２Ａ、４２Ｂを使用することができるため、これらは単なるスウェイラムではない。

これらのラム４２Ａ、４２Ｂの一方の端が、隣接する浮体部材４、６、８、１０のキャップエンド３８内に位置決めされた空洞３５内のピン４５に回転自在に取り付けられる。

図１０は、直角に位置決めされた水圧ラム組立品４４Ａ、４４Ｂを示している。これらは実質的に、前の段落で説明したクロスカップル応答を誘発するのに使用できるヒーブラムであるが、単なるヒーブラムではない。

これらのヒーブラム４４Ａ、４４Ｂは、対向する隣接する浮体部材４、６、８、１０のキャップエンド３８内に位置決めされた空洞３５内のピン４５に取り付けられる。

ヒーブラム４４Ａとスウェイラム４２Ａは、中央マニホルド４８に向かってフィードできる第１主マニホルド４６に接続されている。同様に、ヒーブラム４４Ｂとスウェイラム４２Ｂは、一方向弁を通って中央マニホルド４８にフィードできる第２主マニホルド５０に接続されている。中央マニホルド４８は、上部モーター５２と下部モーター５４を制御する。

また図９及び図１０は、中央マニホルド４８にフィードするアキュムレータ８４及び８６とタンク８８及び９０、並びにガス補充タンク８０及び８２も示している。補充タンク８０及び８２は、必要な圧力範囲にわたって最適なエネルギー貯蔵を保証する最適なガス対オイル体積比を実現する。

使用時、ラム４２、４４が、マニホルド４６、４８、及び５０を通じて高圧オイルをアキュムレータ８４、８６に供給する。オイルがモーター５２、５４を通じて流れる速度を制御することにより、よくありがちな海面状態に適合するようにアキュムレータ８４、８６内の圧力を調整することができる。

図９及び図１０に示した構成には、２つの主マニホルド４６、５０を通じて、分割された油圧回路を提供する２組の油圧・発電構成要素が存在するという利点がある。これにより、一方の回路が故障した場合のシステムの冗長性が確保され、システムが浮体部材４、６、８、１０間の接合部の拘束を維持できる。この概念は、自動車における二重ブレーキ回路に似ている。これをより詳細に示しているのが図１１ａ及び図１１ｂである。

図１１ａは、連結ユニット３０内の第１の使用可能な分割された油圧回路システムの概略図である。スウェイラム４２Ａ及び４２Ｂが、一方の高圧アキュムレータ８４にフィードすることにより第１回路を作動させ、ヒーブラム４４Ａ及び４４Ｂが、第２の高圧アキュムレータ８６にフィードすることにより第２回路を作動させるように、第１回路システムは回転軸により効果的に分割されている。これらはすべて出口弁７０を通じて行われる。圧力がかけられたオイルにより、それぞれの油圧モーター５２、５４が作動する。油圧モーターは、それぞれの発電機を作動させることができ、余分な圧力はそれぞれの熱交換器６２を通過して低圧タンク８８及び９０に達した後、入り口弁７２を通ってラム４２、４４に戻る。

２つの回路は共通の中央マニホルド４８で合流するため、通常動作の場合、２つの回路を連結して稼動することができ、穏やかな海において特に効率が高まる。油圧回路の各半分は、システムを連結又は分離する必要がある場合に発電が可能になるように取り付けられた別個の油圧モーター５２、５４をフィードできる。

穏やかな海で回路を連結すれば（システムの出力が５０％を下回る場合）、両方の油圧回路で単一の発電機をフィードすることができる。これにより、各発電機の運転時間が最小限に抑えられ、単一の発電機をほぼ全負荷で運転できるため、効率性が格段に高まる。システムの半分に故障又は漏れが発生した場合、他方の半分が独立して機能できるように回路を分離することができるため、接合部に対する拘束が維持される。この分割されたシステムは、中央マニホルド４８内の双方向連結弁５８により制御することができる。

図１１ｂは、第２の使用可能な分割された油圧回路システムの概略図である。このシステムでは、２つの回路が分割されて、各回転軸上のスウェイラム４２とヒーブラム４４を個別に作動させる。この分割は、一方の油圧回路システムが故障した場合に両方の接合部軸に対する拘束が維持されるように各システムが各回転軸から１つのラムを作動させるようになっている。このシステムにおいても、高圧アキュムレータ８４と８６が双方向連結弁５８により連結されているため、海面状態に応じて回路を分離して稼動することも連結して稼動することも可能である。

モーター５２、５４は、１つ以上の部品を有することができる電力変換ユニット（１つ又は複数）６０に接続されている。このユニット６０からの電力は、配電網に直接接続したり、あるいは有用な副生成物を生成するために直接又は間接的に利用することができるであろう。有用な副生成物の例としては、電気分解による水素や、塩分を除いた水が挙げられる。

また連結ユニット３０には、過剰に吸収された電力を海に放出するための、オイル／水熱交換器など１つ以上の熱交換器６２も含まれる。これにより、連結ユニット３０は過酷な状況の下でも全能力で発電を継続することができる。配電網が故障した場合も、これにより必要な熱負荷が提供される。

本装置で用いられる油圧オイルとして、生体分解可能であり水棲生物に対して無毒であるオイルを指定することが好ましい。

連結ユニット３０は、ハッチなど１つ以上のアクセス口を含んでいる。添付図面に示した実施形態においては、連結ユニット３０は、人間が評価可能な第１ハッチ６４と主に評価可能なより大きいハッチ６６を有している。また連結ユニット３０は、別個のハッチ又は機器搭載用ハッチを含んでもよい。

図１２は、浮体部材６に取り付けられた連結ユニット３０の部分断面を概略的に示す斜視図である。据え付け済みの電力変換ユニット９２の各部品の位置がわかりやすいように、連結ユニット３０の各部品は示しておらず、さらなる部品９４が主アクセスハッチ６６を介して据え付けられている。

国際公開第００／１７５１９号パンフレットに示したものを含め従来の周知の波力エネルギー変換器とは異なり、電力を抽出するための重要な構成要素と部品をすべて１つの連結ユニットに収めることにより、マニホルド、配管、接続金具、取り付け金具、電源、バッテリーなどの構成要素を単一のユニット内に共有することができる。したがって、このユニット３０は１つのユニット内での保守又は修理に適しており、個別検査が不要である。

さらに、構成要素を単一のユニットに配置することにより、単一の共通制御器による構成要素の制御が可能になるため、コストをさらに削減することができる。

添付図面に示した連結ユニット３０の構成により、油圧オイル熱交換器６２を連結ユニット３０の端にある「Ｕ字形の」溝に収めることができる。このスペースで「箱型冷却器」ユニットを用いた場合、冷却器が十分に保護されるだけでなく、冷却器を通過する十分な水の流れが生成されるため冷却器を小型に保つことができる。

本発明のさらなる改良点は、検査と交換のためにユニット３０（又は浮体部材エンドキャップ３８）の中からアクセスできるように主軸受（及びラムエンド軸受）を配置したことである。浸水を防止し水圧ラム及びその他の構成要素を腐食から保護するために、ユニット３０は、ユニット３０から延びる各構成要素の周囲に外部シールを有することが好ましい。これは、構成要素の検査及び／又は交換を行う際にも好都合である。なぜならば、ラム、シール、又はその他の構成要素の保守又は修理のためにユニット３０を乾ドックに入れる必要がないからである。損傷した場合に備えて、各ラム出口に２つの可撓性シール、例えば「内部」シールと「外部」シールを備えることがより好ましい。

さらなる利点は、図２から図４に示したジョイントスパイダー１４を用いなくても済むということである。この構成においては、ラムが装置全体にわたる主負荷経路を形成する。その原因は、負荷が、ある浮体部材から主軸受を通って水圧ラムの後部に至り、次にモジュールを通って、次の浮体部材の端にあるロッドエンドマウントに達するからである。本発明においては、ラムの領域に差があるため、連結ユニット３０を通る負荷が、せん断負荷、その他の環境的な負荷、及び小さい不均衡な負荷に軽減される。このことは、構成がもっと効率的になり得ることを意味する。さらに、連結ユニット構造体にかかる負荷が小さいため、アクセス口を大幅に広くすることができ、構成要素の据え付けが格段に容易になる。また、アクセス口周囲の構造負荷が少なければ、より単純なシール方式を用いることができる。

装置２は主に、海岸又は海底ではなく装置自体に対して基準とされる。この自己基準は、装置２が、入射波の波長に相当する長さを有することと、装置２が入射波の少なくとも２つの波頂間隔に及ぶような方向に装置２を入射波に対して配向することとにより達成される。

個別の接合部の構成と配向、及び特定の装置を備える個別の電力抽出手段の種類と定格は、所定の海面状態から抽出される電力を最大限に高められることと過酷な状況の下で存続できることを基準に選択される。特に、波力に応答して装置２のヒーブ運動とスウェイ運動のクロスカップルを生成するために、全体的なロール偏向角（Ψ）を水平及び垂直から離れて接合部軸に適用することが好ましい。この応答が到来波と共振して電力捕獲をさらに高める可能性がある。このロール偏向角は、国際公開第００／１７５１９号パンフレットに記述されている。

これに加えてあるいはこれに代わる方法として、装置はロール偏向角（Ψ）を制御する能動的なシステムを含むことができる。このように、能動的な制御システムは波における装置の応答も制御する。

これと同じ選択基準により、配備時における完全な装置の入射波に対する好ましい配向が決められる。

本装置による最大電力吸収と本装置から出力される最大電力は一般に、様々な方向に配向された接合部を用いて浮体部材を連結することと、ロール偏向角（Ψ）を接合部に適用することと、様々な制約を各方向に適用して、波の状況に合わせて調整できる様々な大きさと形態のクロスカップル応答を誘発することと、係留システムを用いて装置を到来波に対して好ましい配向にすることとにより達成される。

この係留システムは、全体的な応答を変えるために装置に大きな物理的拘束又は刺激を与える可能性がある。

波長が比較的短く波の振幅が小さい、穏やかな天候では、装置による電力吸収を最大限に高める必要がある。

波長が長く波の振幅が大きい、過酷な天候では、電力吸収効率よりも装置の存続の方が重要である。

したがって、組み立てられた装置の全長は、あまり多くの電力を生成できず電力吸収を最大限に高める必要があるような短い波長においては十分な装置自体の自己基準を提供できる十分な長さになるように選択し、大波に関連する長い波長においては存続するために「隠れる」ことができる十分短い長さになるように選択する。波長が装置２の長さを大幅に超える場合、装置は波頂から波頂まで達することができず、装置２の任意の部品の他の部品に対する最大運動が波の振幅よりも少なくなるため、長い波長において装置は「隠れる」。言い換えれば、装置２は波長に対する自己参照能力を失う。この効果は、国際公開第００／１７５１９号パンフレットでさらに詳しく説明している。

極端な接合部の動きに対応できる間隔を設けるために、中間の浮体部材６、８と連結ユニット３０の各端面、及び端の浮体部材４、１０の内側端面を面取りすることができる。向かい合う面が接して緩衝スクイーズ膜を形成するようにするために、面取りされる部分は、接合部軸が交差する平面上にあってもよい。これは、ラム組立品のエンドストップに達した場合に衝撃荷重を低減する効果を有している。

また、装置の全体的な構造完全性又は装置の浮揚が損なわれる前に、非常に大きな接合部角度を確保できるようにする犠牲的な構造の領域を浮体部材に組み込むこともできる。これらの犠牲的な構造の領域は、自動車の衝撃吸収体と同様に機能する。

同様に、装置のその他の構成要素とラム組立品は、必要に応じて、完全なシステムの完全性を損なわない穏やかな仕方で機能が停止するように設計することができる。

穏やかな海では、入射波に対して角度を成して装置２を配向することにより電力捕獲を最大限に高めることができる。荒れた海では、装置２を入射波に対して真向かいに配向することが好ましい。これは、能動的又は受動的な係留システムを用い、必要に応じて、波に対して、電力捕獲を最大限にするために適した角度あるいは存続に適した角度を成して装置２を配向することにより達成してもよい。一部の可能な係留構成が国際公開第００／１７５１９号パンフレットに示されている。

本発明は、内蔵型の製造可能な単一の小型ユニットを提供する。このユニットは、最終組立場所への輸送に備えて製造と試験を効率的に一箇所で行うのに適している。このため、主要な浮体部材を配備現場付近で製造することができ、連結ユニットとの最終組立の前に必要な準備が最小限で済む。さらに、運搬と現場設置に先立って、連結ユニットを十分に試験することができる。これに加え、高度な技術を駆使した高品質な弁構成要素とデータ構成要素がすべて単一ユニット内に搭載されている。

本発明の装置の全体を示す平面図である。 本発明の装置の全体を示す側面図である。 浮体部材を直接連結するための、国際公開第００／１７５１９号パンフレットに示された発明の一実施形態による従来技術の装置の部品の斜視図である。 図２の一部の正面と内部を示す詳細図である。 図２及び図３における連結を示す概略線図である。 本発明の連結ユニットを示す、図１ｂの装置の詳細図である。 図５の連結ユニットの外観図である。 図５の連結ユニットの外観図である。 連結ユニットと浮体部材との連結の詳細図である。 図８ａの円Ａ内の詳細図である。 図８ａの円Ｂ内の二重シール方式の詳細図である。 図５の連結ユニットの内部を詳細に示す正面斜視図である。 図９の連結ユニットの正面内部線図である。 連結ユニット用の油圧系統の一つを示す概略図である。 連結ユニット用の油圧系統の一つを示す概略図である。 図５の連結ユニットの部分内観図である。

Claims (17)

1. 複数の細長い浮体部材と、電力抽出手段とを備える波力発電装置であって、
   前記浮体部材の少なくとも１つの隣接する対が連結ユニットにより相互接続されて、連接された鎖を成しており、前記連結ユニットが、各浮体部材を前記連結ユニットに連結すると共に前記連結ユニットのいずれかの端部で前記浮体部材の相対回転を可能にする連結手段を備えており、
   前記電力抽出手段が、前記浮体部材の前記相対回転に抵抗し、前記浮体部材の前記相対回転から電力を抽出するようになっており、実質的に各連結ユニット内で位置決めされており、前記連結ユニットが、前記連結ユニットの第１端部における第１回転軸のみを中心とした、前記連結ユニットと第１浮体部材との間の相対回転を可能にし、且つ、前記連結ユニットの第２端部における第２回転軸のみを中心とした、前記連結ユニットと第２浮体部材との間の相対回転を可能にするように構成されており、前記第１回転軸及び前記第２回転軸は、互いに直交している、波力発電装置。
2. 前記浮体部材が、連接された装置内に連続して配置され、前記浮体部材の各隣接対が連結ユニットにより相互接続されて、連接された鎖をなす、請求項１に記載の装置。
3. 前記１つの又は各連結ユニットの縦長さが前記浮体部材よりも実質的に短い、請求項１又は２に記載の装置。
4. 前記浮体部材が、能動的な構成要素を欠いている中空部材を実質的に備えている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
5. 各浮体部材が、前記連結ユニットの前記連結手段と結合するための対応する連結手段を備える１つ以上のエンドキャップを有している、請求項１〜４のいずれか１項に記載の装置。
6. 前記電力抽出手段が水圧ラム組立品を含んでいる、請求項１〜５のいずれか１項に記載の装置。
7. 前記水圧ラム組立品が複数のラムを備えている、請求項６に記載の装置。
8. 前記電力抽出手段が、各回転軸について水圧ラム組立品を含んでいる、請求項６又は７に記載の装置。
9. 前記電力抽出手段が、各回転軸を中心として作動する２つの水圧ラム組立品を含んでいる、請求項８に記載の装置。
10. 前記エンドキャップが、前記電力抽出手段のそれぞれの端部を受け入れるための複数の空洞を有している、請求項５に記載の装置。
11. 前記電力抽出手段が、前記連結ユニット及び／又は前記浮体部材に水が入ることを防止するために少なくとも１つのシールを有している、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の装置。
12. 前記連結ユニットが、１つ以上の前記電力抽出手段に接続された１つ以上の発電又は電力貯蔵手段を含んでいる、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の装置。
13. 前記連結ユニットが、一方の回転軸において１つ以上の前記電力抽出手段に接続された第１発電手段と、他方の回転軸において１つ以上の前記電力抽出手段に接続された第２発電手段とを含んでいる、請求項１２に記載の装置。
14. 前記電力抽出手段又は前記発電手段の１つが故障した場合に前記連結ユニットの拘束が維持されるように、前記第１発電手段又は前記第２発電手段は、各前記回転軸から少なくとも１つの前記電力抽出手段に接続可能である、請求項１３に記載の装置。
15. 前記装置がフル稼働しないときには、１つ以上の前記電力抽出手段が前記第１発電手段又は前記第２発電手段の一方だけに接続されるように、前記第１発電手段及び前記第２発電手段は、１つ又は両方の回転軸から１つ以上の前記電力抽出手段に接続可能である、請求項１３に記載の装置。
16. 前記連結ユニットが、現場又は現場以外で検査、修理、及び保守ができるように１つ以上のハッチなどのアクセス手段を含んでいる、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の装置。
17. 請求項１〜１６のいずれか１項に記載の装置を配備するステップと、
    前記構造体の前端が到来波の方に向くように前記構造体を配向するステップと、
    前記１つの又は各連結ユニットに吸収された電力を抽出するステップと
    を含む、波から電力を抽出する方法。

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