JP5539732B2 - 流体の波動からエネルギーを抽出する方法および波力集合体および波力集合体の使用方法 - Google Patents

Description

本発明は、波力集合体により流体の波動からエネルギーを抽出する方法に関する。波力集合体は、少なくとも一部が上記流体内に配置される容器を備え、また流入口および流出口を有する。容器は、上記波動の影響下で、容器の第１の部分が自身を第１の位置に配置し、容器の第２の部分が自身を第２の位置に配置するように構成されている。そのため、第１および第２の位置は異なる位置エネルギー状態に対応する。

本発明は、本発明による方法を実行することができる波力集合体、およびこのような集合体の使用方法に関する。

波動エネルギー、すなわち、再生可能なエネルギーの集中した形は、環境に優しい多くの方法でエネルギーを供給することができる。波動エネルギーの抽出については現在のところほとんど手つかずのままである。その主な原因は、この資源を抽出するのに使用した初期の波力プラントがいくつかの欠点を持っていたからである。これらの波力プラントは、多くの場合、効率が悪く、多くの場合、極端な気象条件のもとで動作に支障をきたしたり破損を起こしたりする。

米国特許ＵＳ６，４７６，５１１ Ｂ１号に、油圧システムにより連続して接続している多数の変位シリンダからなる波力集合体が開示されている。油圧システムは、関連シリンダが波動により相互にそれに応じて移動すると、エネルギーを抽出するように配置されている。上記集合体は、油圧システムのような多数の可動部分を備えているので、そのため、この種のタイプの集合体は、例えば、腐食または悪い気象条件による動作上の支障を起こしやすいことを理解されたい。

さらに、ＧＢ２ ０２４ ９５７ Ａ号に、水面上に浮いていて、水面の波動に合わせるいかだの形に作られている多数のパイプを備える波力集合体が開示されている。パイプの容積は、いかだが波動により移動して、パイプが伸縮した場合に変化するように配置されている。さらに、各パイプは、各パイプを通して水を汲み上げることができるようにする一方向弁を有する。

上記の他に、ウェブサイトｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｏｗｅｌ．ｃｏ．ｕｋ／ｐｒｉｎｔ／ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ．ｈｔｍに、海面および湖面に設置するように配置されている容器を備える波力集合体が開示されている。波動が容器に近づき、容器の開口部を覆っている次の波頭が容器を通過すると、海水の波間の谷からの空気が容器内に捕捉され、加圧される。空気をさらに圧縮するために、容器は、波の伝播方向に細くなっている。圧縮された空気は、後の段階で発電機により、例えば、電気エネルギーに変換することができる。しかし、上記集合体は、とりわけいくつかの限界を有している。この集合体は、集合体の開口部より広い領域上のエネルギーを使用することができない。

上記説明から、波動からエネルギーを抽出するためのより優れた方法および集合体の開発が求められていることを理解することができるだろう。

米国特許ＵＳ６，４７６，５１１ Ｂ１号明細書 英国特許ＧＢ２ ０２４ ９５７ Ａ号明細書

ウェブサイトｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｏｗｅｌ．ｃｏ．ｕｋ／ｐｒｉｎｔ／ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ．ｈｔｍ

本発明の第１の目的は、種々様々な海洋条件で使用することができる波動からエネルギーを抽出するための方法を提供することである。
本発明の第２の目的は、環境に優しい材料を使用して波動からエネルギーを抽出する方法を提供することである。
本発明の第３の目的は、高い効率で波動からエネルギーを抽出する方法を提供することである。

本発明の第４の目的は、環境負荷および腐食のようなできるだけ少ない外部の影響しか受けないできるだけ少ない部材からなる波力集合体上で使用することができる波動からエネルギーを抽出する方法を提供することである。

本発明の第５の目的は、できるだけ少ない相互に移動することができる部材からなる波力集合体上で使用することができる波動からエネルギーを抽出する方法を提供することである。

上記目的のうちの少なくとも１つは、請求項１記載の上記波動からエネルギーを抽出する方法により、液体の波動からエネルギーを抽出する方法により達成することができる。

それ故、本発明は、波力集合体により流体の波動からエネルギーを抽出する方法に関する。波力集合体は、少なくとも一部が流体内に位置し、また流入口および流出口を有する容器を備える。容器は、上記波動の影響下で、容器の第１の部分が自身を第１の位置に配置し、容器の第２の部分が自身を第２の位置に配置するように構成されている。この場合、第１および第２の位置は異なる位置エネルギー状態に対応する。本発明による方法は、下記のステップを含む。すなわち、
・容器に流入口を介して少なくとも第１および第２の流体を交互に供給するステップであって、第１の流体の密度が第２の流体の密度と異なるステップと、
・上記方法の少なくとも初期の段階で、容器を通る第１および第２の流体の少なくとも一方の流速を制御するステップとを含む。

本発明による方法を使用すれば、流体が容器を通して移動した場合に、流体の圧力および／または流速を増大することができ、この圧力および／または流速の増大は、後で、例えば、リザーバ内でより容易に取り扱うことができ、および／または貯蔵することができるエネルギーの形に変換することができる。

一実施形態の場合には、この方法は、さらに、容器内の第１および第２の流体のうちの少なくとも一方に対する流動抵抗を調節するステップを含む。このようにして、蓄積された流体の圧力の増大を容器を通して入手することができ、この圧力の増大は、後でエネルギーを抽出するために使用することができる。

本発明の他の実施形態の場合には、流動抵抗を流出口のところで適用することができる。このようにして、この容器内で流体の圧力の増大を蓄積することができる距離を長くすることができる。

本発明の他の実施形態の場合には、容器は、流入口と流出口との間に延長方向に延長部を有する。この方法は、さらに、延長部上の延長方向の流速を制御するステップを含む。この場合、この流速は、延長方向の波動の伝播速度に実質的に対応する。

本発明の他の実施形態の場合には、この方法は、さらに、上記流体の流出口および／または流入口により、第１および第２の流体のうちの少なくとも一方の圧力および／または流速の増大という形で、波動から容器に移行するエネルギーを利用するステップを含む。

本発明の他の実施形態の場合には、少なくともエネルギーの一部の利用は、第１および第２の流体の少なくとも一方の圧力および／または流速の増大を、好適には、電気エネルギーであることが好ましい使用可能なエネルギーに変換するための変換手段により行われる。その変換手段は、上記流体の流出口および／または流入口に接続している。

本発明の他の実施形態の場合には、第１および第２の流体のうちの少なくとも一方の流速の制御および／または容器内の流動抵抗の調節は、変換手段により行われる。これにより集合体の構成要素の数が低減するが、これは明らかな利点である。

本発明の他の実施形態の場合には、少なくともエネルギーの一部の利用は、流出口よりももっと高い位置エネルギーを有する位置に位置するリザーバに移動中の第１および第２の流体のうちの少なくとも一方により行われる。これにより、必要に応じて、後で使用することができるエネルギーを容易に貯蔵することができる。

本発明の他の実施形態の場合には、この方法は、さらに、流体が流入口から流出口に移動した場合に、第２の流体から第１の流体を分離するためのステップを含む。

本発明の他の実施形態の場合には、この方法は、さらに、第２の流体を流出口から流入口に戻すためのステップを含む。これにより、集合体にさらに第２の流体を連続的に供給する必要はない。

本発明の他の実施形態の場合には、波力集合体は、さらに、流出口を流入口に接続するための第２の流体パイプを備える。この方法は、さらに、第２の流体を第２の流体パイプを通して流出口から流入口に戻すためのステップを含む。

本発明の他の実施形態の場合には、第１の流体の密度は、第２の流体の密度の１０倍以上であり、好適には、１００倍以上であることが好ましく、５００倍以上である場合もある。

本発明の他の実施形態の場合には、第１の流体は液体であり、第２の流体は気体である。

本発明の他の実施形態の場合には、第２の流体は空気である。その利点は、空気は環境にとって有害なものではなく、そのため、万一何らかの理由で集合体が損傷し、空気が集合体から流出しても、環境に対して大きな影響を与えることはないことである。

本発明の他の実施形態の場合には、第１の流体は、そこから波動エネルギーが抽出される液体である。空気の場合のように、このような流体を使用すれば、環境の立場から見て有利である。

本発明の他の実施形態の場合には、流入口は、そこから波動エネルギーが抽出される液体と流体連通していて、第１の流体は流入口を取り巻く液体から取り出される。

本発明の他の実施形態の場合には、流出口は、そこから波動エネルギーが抽出される液体と流体連通していて、第１の流体が容器の流入口から上記流出口に移動した場合、第１の流体は液体に解放される。その利点は、上記実施形態を使用すれば、集合体の容器の外側の第１の流体を輸送する必要がないことである。

本発明の他の実施形態の場合には、延長方向が波動の伝播方向とある角度を形成している。上記方法は、さらに、上記容器から位置エネルギーのポテンシャルの抽出に影響を与えるために上記角度を調整するステップを含む。

本発明の他の実施形態の場合には、容器は可撓性ホースを含む。

本発明の他の実施形態の場合には、容器の少なくとも一部が、そこから波動エネルギーが抽出される液面のところに位置するように配置されている。

本発明の他の実施形態の場合には、波力集合体は、それぞれ全部が、それぞれ流入口および流出口を有する多数の容器を備える。この場合、エネルギーは、全部の各容器から抽出される。

本発明の他の実施形態の場合には、動作状態にある容器が、そこから波動エネルギーが抽出される液面から第１の距離のところに配置されている。この方法は、さらに、波動の波高が所定の値を超えた場合に、容器が安全な位置に移動するステップを含む。この場合、容器は、表面から第１の距離より長い第２の距離のところに位置する。

本発明の第２の態様は、本発明による方法を実行することができる波力集合体に関する。

それ故、本発明の第２の態様は、液体の波動からエネルギーを抽出するために使用する波力集合体に関する。この集合体は、少なくとも一部を液体内に位置させるためのものであって、流入口および流出口を有する容器を備える。容器は、波動の影響を受けるように配置されている第１および第２の部分を備えるので、上記影響を受けている時に少なくとも数回、相互に対して異なる位置エネルギーを有する位置に位置する。本発明によれば、集合体は、容器に第１および第２の流体を交互に供給するように配置されている流体供給手段と、流体供給手段を制御するように配置されている制御ユニットと、上記容器を通して第１および第２の流体のうちの少なくとも一方の流速を少なくとも初期の段階で制御するように配置されている制御ギアを備える。

本発明による集合体の一実施形態の場合には、制御ギアは、さらに、上記容器内の流動抵抗を調節するように配置されている。

本発明による集合体の一実施形態の場合には、波力集合体は、さらに、波力集合体を少なくとも１つの固定点に接続するように調整されている固定手段を備える。

本発明による集合体の他の実施形態の場合には、固定手段は、そこから波動エネルギーが抽出される液体と少なくとも部分的に液体の境界に接している底部に波力集合体を接続するためのものである。

本発明による集合体の他の実施形態の場合には、波力集合体は、さらに、流入口と流出口とを接続する第２の流体パイプを備える。

本発明による集合体の他の実施形態の場合には、第２の流体パイプの少なくとも一部は容器に接続している。

本発明による集合体の他の実施形態の場合には、集合体は、さらに、流出口および／または流入口に接続していて、第１および第２の流体のうちの少なくとも一方の圧力および／または流速の増大を、好適には、電気エネルギーであることが好ましい使用可能なエネルギーに変換するように配置されている変換手段を備える。

本発明による集合体の他の実施形態の場合には、集合体は、さらに、少なくとも第１および第２の流体を分離するように配置されている流体分離装置を備え、上記分離装置は、流出口と流体連通している。

本発明による集合体の他の実施形態の場合には、集合体は、多数の容器を備える。

本発明による集合体の他の実施形態の場合には、容器は、剛性材料からできている。

本発明による集合体の他の実施形態の場合には、流入口および流出口の横断面の中心は、延長ライン上に位置していて、容器は、容器の横断面の中心に沿って流入口から流出口に延びるセンタラインを有する。上記容器は、そこでセンタラインが延長ラインからある距離のところに位置する部分を備える。

本発明による集合体の他の実施形態の場合には、容器は、そこでセンタラインが延長ラインからある距離のところに位置する多数の部材を備える。

本発明による集合体の他の実施形態の場合には、容器は、可撓性ホースを備える。

本発明の第３の態様は、本発明による波力集合体の使用方法に関する。

ここで添付の図面を参照しながら例示としての実施形態により本発明について説明するが、この実施形態は本発明を制限するものではない。

本発明による波力集合体の一例の側面の略図である。 本発明による波力集合体のある実施形態の横断面図であり、本発明の方法の異なるステップについて説明する図である。 本発明による波力集合体のある実施形態の横断面図であり、本発明の方法の異なるステップについて説明する図である。 本発明による波力集合体のある実施形態の横断面図であり、本発明の方法の異なるステップについて説明する図である。 本発明による波力集合体のある実施形態の横断面図であり、本発明の方法の異なるステップについて説明する図である。 本発明による波力集合体のある実施形態の横断面図であり、本発明の方法の異なるステップについて説明する図である。 本発明による波力集合体のある実施形態の横断面図であり、本発明の方法の異なるステップについて説明する図である。 本発明による波力集合体のある実施形態の横断面図であり、本発明の方法の異なるステップについて説明する図である。 本発明による波力集合体のある実施形態の横断面図であり、本発明の方法の異なるステップについて説明する図である。 本発明による波力集合体のある実施形態の横断面図であり、本発明の方法の異なるステップについて説明する図である。 本発明による波力集合体のある実施形態の横断面図であり、本発明の方法の異なるステップについて説明する図である。 図２ｊの状態にある波力集合体の拡大図である。 本発明による波力集合体の一実施形態の側面の略図である。 本発明による波力集合体の他の実施形態の側面の略図である。 本発明による波力集合体の他の実施形態の側面の略図である。 本発明による波力集合体の他の実施形態の側面の略図である。 本発明による波力集合体の他の実施形態の側面の略図である。 本発明による波力集合体のある実施形態の一部の横断面図である。 本発明による波力集合体の一例である。

実施形態のいくつかの例を参照しながら本発明について説明する。しかし、これらの実施形態は、単に本発明を説明するためだけのものであって、本発明の保護の範囲は添付の特許請求の範囲によってのみ制限されることを理解されたい。

図１は、液体１２の波動からエネルギーを抽出するための本発明による波力集合体１０の略図を示す。集合体１０は、少なくともその一部を液体１２内に置くためものであって、流入口１６および流出口１８を有する容器１４を備える。図１の容器１４は、波動により影響を受けるように配置されている第１および第２の部分２０、２２を含んでいるために、これら第１および第２の部分は、影響を受けた場合に少なくとも数回、相互に対して異なる位置エネルギー状態を有する位置に位置することになる。容器１４を、少なくともその一部が、液体１２の表面のところに位置していて、容器１４の好適な設計である（図１に概略示す）表面上の波動パターンと実質的に同じ形を柔軟ホースとして容器１４を設計することにより、図１の実施形態でこのような状態にすることができる。しかし、異なる位置エネルギーを有するいくつかの位置に位置するように配置されている第１および第２の部分を有する特性は、下記の他の実施形態のところで説明する多数の異なる方法により得ることができることを理解されたい。

好適には、波力集合体１０は、海または湖で使用することが好ましいが、もちろん、例えば水以外の液体で満たされている貯留池内で使用することもできる。

波力集合体１０は、容器１４に第１および第２の流体を交互に供給するように配置されている流体供給手段２４と、必要に応じて、流体供給手段２４を制御することができるように配置されている制御ユニット２６とを備える。図１に流体供給手段２４および制御ユニット２６の両方の概略を示すが、これらのものは容器１４の流入口１６のところに位置する。しかし、流体供給手段２４および制御ユニット２６を他の方法で配置することもできる。

容器１４に少なくとも第１および第２の流体を交互に供給するように配置されている限りは、流体供給手段２４をいろいろな方法で設計することができる。流体供給手段２４は、１つまたは複数の流体源（図示せず）、および容器１４への各流体の流入を制御するための１つまたは複数の弁（図示せず）により構成することもできる。

さらに、波力集合体１０は、容器１４を通して流れる第１および第２の流体のうちの少なくとも一方の流速を最初の段階で制御し、好適には、容器１４内の流動抵抗を調節することができるように配置されている制御ギア２８を含む。図１の実施形態の場合には、制御ギア２８は、容器の流出口１８のところに配置されているが、制御ギア２８は、また流入口１６のところまたは容器１４の流入口１６および流出口１８の間に配置することもできる。さらに、制御ギアを、流速を制御する第１の部分（図示せず）と、容器内の流動抵抗を調節する第２の部分（図示せず）に分割することができる。このような２つの部分は相互に別々に配置することができる。

さらに、制御ギア２８は、それにより容器１４を通る流速を制御することができ、容器１４内の流動抵抗を調節することができるタービンを備えることができる。しかし、例えば、流出口１８、流入口１６によりおよび／または容器１４内で、絞り弁（図示せず）により、異なる方法により制御ギア２８を設計することができ、流入口１６および／または流出口１８の位置を変えることにより、容器１４を通る流速および／または流動抵抗を制御することができるので、流入口１６および流出口１８の間の位置エネルギーの違いが変わり、上記解決方法の組合せも、制御ギア２８の一部を形成することができることを銘記されたい。さらに、制御ギア２８は、例えば、海の状態の関数として流速を制御するために、容器１４の流入口１６のところに嵌合することもできる。

ここで、波力集合体１０により液体１２の波動からエネルギーを抽出する本発明による方法について、図２ａ〜図２ｊおよび図３を参照しながら説明する。図２ａは、その容器１４が容器１４の延長方向３０に沿って波動により影響を受ける波力集合体１０の縦断面図を示す。それ故、波動は、図２ａ〜図２ｊを左から右に移動する。図２ａの容器１４は、斜線部分で示す第１の流体３２および第２の流体３４を含む。図２ａ〜図２ｊおよび図３の例の場合には、第１の流体３２は、第２の流体３４より高い密度を有する。すでに説明したように、容器１４は、波動の影響下で、容器の第１の部分２０が自身を第１の位置に配置し、容器２２の第２の部分が自身を第２の位置に配置するように配置される。この場合、第１および第２の位置は異なる位置エネルギー状態に対応する。図２ａ〜図２ｊの例の場合には、第１の位置は第２の位置より高い位置エネルギー状態に対応する。

図２ａの波力集合体１０の容器１４の大部分は、第１の流体３２で満たされている。図２ａ〜図２ｊの例の場合には、容器１４は、流入口１６と流出口１８との間を延長方向３０に延びていて、容器１４を通る流速は、延長方向３０への速度が、延長方向３０の波動の伝播速度に実質的に対応するように制御される。流速をこのように正しく調節するために、好適には、波力集合体は、波動を測定する装置に接続することができることが好ましい。この装置は、例えば、波動の伝播方向および波動の速度に関する情報を受信するための波動レーダおよび／または波動ブイを含むことができる。

代わりに、例えば、波動の複数の伝播速度に対応するように、第１の流体の流速を制御することもできる。さらに、容器１４が第１および第２の流体３２、３４の両方で満たされるまで、流速の制御を行わないようにすることもできる。すでに説明したように、流速の制御は、図２ａに概略示す制御ギア２８により行われる。さらに、図２ａは、図２ａに概略示す流体供給手段２４を通してある量の第２の流体３４が容器１４に供給済みである状態を示す。

図２ｂは、図２ａより１つの時間的段階遅れた場合の波力集合体１０を示す。この時までに、より多くの量の第２の流体３４が供給済みであるが、容器１４を通る流速は実質的に維持されている。

図２ｃは、さらに遅れた時間的段階での波力集合体１０を示す。第１の流体３２は、この時点で容器１４に再度供給される。

図２ｄは、さらに遅れた時間的段階での波力集合体１０を示す。第１の流体３２は、実質的に維持されている流速で容器１４に依然として供給されている。

図２ｅは、図２ａより１つの波動周期遅れている時点に対応するさらに遅れた時間的段階での波力集合体１０を示す。この場合も、第２の流体は、容器３４に供給されている。

図２ａ〜図２ｅに示すプロセスは、図２ｆに示すように、それぞれ第１および第２の流体３２、３４のセクションにより交互に、容器が完全に満たされるまで反復して行われる。

この状態になると、流体３２、３４自身は、容器を通るその流速を維持することができる。それ故、容器１４を通る流体３２、３４の流速を制御するために、制御ギア２８をもはや使用する必要がなくなる。何故なら、流体３２、３４は、できるだけ低い位置エネルギーにより相互に置換しあうからである。このことは、容器１４内の異なる部分内の相互の置換により、流体３２、３４が、それによりより高い密度を有する流体が容易に下の部分を満たし、一方、より軽い流体が脇に押しのけられ、より高い部分を満たす手段を提供することを意味する。それぞれは、容器１４を通る流速の維持に貢献する。それ故、容器１４内の流体３２、３４は、第１および第２の流体３２、３４を含む各部分の２つの隣接する端面が実質的に同じレベルに位置する平衡状態に近くなる。波力集合体１０がこの位置に位置する状態で、集合体は、このように実質的に波の伝播速度の関数である流速の流体３２、３４の流れを生成する。それ故、集合体１０を、それ自身内の２つの流体の相対的位置によりポンプとして使用することができる。

図２ｇは、図２ｆより時間的に一段階遅れている波力集合体１０を示す。容器１４内の流動抵抗は、この時点で調節済みである。すなわち、この場合は増大している。図２ｇの例の場合には、この流動抵抗は、制御ギア２８により容器１４の流出口１８のところですでに適用済みである。２つの流体３２、３４の交互の供給は維持され、好適には、容器１４に沿って相対的な置換平衡が維持されるように、容器１４の流入口１６のところで２つの流体３２、３４の交互の供給が調整することができることが好ましい。この流動抵抗を適用すると、図２ｆに示す平衡状態が失われ、各部分のところで２つの境界を接する端面の間に位置の違いができ、それにより、容器１４内に完全に位置する第１の流体３２が相対的に置換され、その場合、流出口１８に最も近いところに位置する端面３６が、流入口１６に最も近い位置に位置する端面３８より低いレベルになる。図２ｈ〜図２ｊの場合には、流動抵抗はさらに増大する。このことは、２つの端面３６、３８間のレベルの差が増大し、エネルギー状態における位置の違いがさらに大きくなることを意味する。

図３は、容器１４が図２ｊに示す位置に位置する場合の容器１４の一部の拡大図を示す。図３に示すように、流出口１８に最も近い位置に位置する端面３６が、流入口１６に最も近い位置に位置する端面３８より低いレベルに来るように、第１の流体３２で満たされる容器１４の各部分が変位する。これにより、今度は、流出口１８に最も近い位置に位置する第１の端面３６のところの圧力がより高くなり、そのため、それぞれ第２の端面３８、すなわち、流入口１６に最も近い位置に位置する端面に対してよりも高い位置エネルギー（圧力）を有することになる。第１および第２の端面３６、３８間の圧力差は、第１および第２の端面３６、３８間のレベルの差と同じである高さＨの第１の流体３２の流体カラムに対応する。このことは、第１の流体３２を含む各部分上で容器１４内の圧力が増大し、それ故、図３の最も右の位置に位置する第２の流体３４を含む部分内の圧力Ｐ３は、最も左の部分の圧力Ｐ１よりも高い第２の流体３４を含む中央部分の圧力Ｐ２よりも高い圧力を有することになることを意味する。それ故、容器１４のところの流入口１６から流出口１８への蓄積された圧力の増大が入手され、この圧力の増大は、後で、例えば、エネルギーを発生するのに使用することができる。

それ故、この方法の好ましい実施形態は、さらに、流出口１８および／または流入口１６のところの第１および第２の流体３２、３４のうちの少なくとも一方の圧力および／または流量の増大という形で、波動から容器１４に移動したエネルギーを利用するステップを含む。このエネルギーは、以下に説明する多くの方法で利用することができる。

図４は、上記エネルギーを利用する好適な方法、すなわち、第１および第２の流体３２、３４のうちの少なくとも一方の圧力および／または流量の増大を好適には電気エネルギーであることが好ましい、使用可能なエネルギーに変換するために、流出口１８に取り付けられている変換手段４０を配置することにより、上記エネルギーを利用する好適な方法を示す。それ故、第１および第２の流体のうちの少なくとも一方は、容器１４を通過している間に加圧された後で、変換手段４０を通して運ばれる。そうするために、変換手段４０を考慮して、図４に示すように、好適には、タービン４１およびタービン４１により駆動される発電機４３を含むことができることが好ましい。それ故、加圧された第１または第２の流体３２、３４のうちの少なくとも一方が、タービン４１を通して流れることができるようになると、電気エネルギーを発生することができる。

さらに、変換手段４０は、また制御ギア２８としても使用することができることを理解されたい。すなわち、変換手段４０は、第１または第２の流体３２、３４のうちの少なくとも一方の流速を制御するために、および／または容器１４内の流動抵抗を調節するためにも使用することができることを理解されたい。流速を増大するために、発電機４３は、例えば、エンジンとしておよびタービン４１はポンプとして機能することができる。

さらに、図４は、波力集合体１０の好ましい実施形態を示す。すなわち、この実施形態は、波力集合体１０を少なくとも１つの固定点に接続するように調整されている固定手段４２を含む。図４の実施形態の場合には、固定手段４２は、１つが流入口１６と接続していて、２つが流出口１８と接続している３つの固定ラインからなる。好適には、また図４に示すように、固定手段４２は、波力集合体１０を、そこから波動エネルギーが抽出される液体１２と少なくとも一部が境界を接している底部４４に接続するためのものであることが好ましい。

エネルギーは、多くの異なる方法で利用することができる。図５の他の方法の場合には、このようなエネルギーの少なくとも一部の利用は、第１および第２の流体３２、３４の少なくとも一方を、流出口１８よりも高い位置エネルギーを有するある位置に位置するリザーバ４６に送ることにより行われる。従って、流出口１８を、例えば、図５に示すようなパイプ４８を介してリザーバ４６と流体連通することができる。それ故、加圧流体３２、３４のうちの少なくとも一方をリザーバ４６にポンプで注入することができ、これにより入手する位置エネルギーの増大を、例えば、リザーバ４６内に蓄えている１つの流体または複数の流体を、発電機（図示せず）に接続しているタービン５０を通して送ることにより後で使用することができ、タービン５０は、リザーバ４６より低い位置エネルギーを有するレベルのところに配置される。図５の実施形態の場合には、タービン５０は、第２のパイプ５２を通してリザーバ４６と流体連通しているが、もちろん、タービン５０をリザーバ４６の底部に取り付けることもできる。

複数の流体のうちの１つの流体のみをリザーバ４６に送る場合には、好適には、本発明による方法の好ましい実施形態を使用することが好ましい。この方法は、流体３２、３４が流入口１６から流出口１８に送られた場合に、第２の流体３４から第１の流体３２を分離するステップを含む。好適には、この分離は、流出口１８と流体連通している流体分離装置（図示せず）により行うことが好ましい。上記分離装置は、少なくとも第１および第２の流体３２、３４を分離するように配置されている。

流体分離装置は、当業者であれば周知の多くの異なる方法で設計することができる。流体分離装置の簡単な設計としては、流出口１８と接続している容器（図示せず）がある。この容器は、２つの開口部を備えていて、一方の開口部は容器の頂部に、他方の開口部は容器の底部に位置する。２つの流体３２、３４の密度が異なっているので、第１の流体３２は、容器の底部のところの開口部を通して流出することができ、第２の流体３４は、容器の頂部のところに位置する開口部から抽出することができる。

流体の分離は、第１および第２の流体３２、３４のいずれもリザーバ４６に送られなかった場合でも、これら流体の分離は、容器１４を通過した場合に行うことが望ましいが、代わりに、図４の実施形態のところで説明した変換手段４０を通して行うことができることを理解されたい。

図６は、流体３２、３４を分離するのが望ましい状況の一例である。この図は、さらに、容器１４を通過した後で第２の流体３４を流出口１８から流入口１６に戻すステップを含む本発明の好ましい実施形態を示す。多くの方法でこのように流体を戻すことができるが、図６は、開口部１６に第２の流体３４を戻すための好適な方法を示す。この場合、波力集合体１０は、流出口１８および流入口１６に接続している第２の流体パイプ５２を備える。この方法は、さらに、第２の流体パイプ５２を介して、第２の流体３４を流出口１８から流入口１６に戻すためのステップを含む。それ故、第２の流体３４が再使用され、波力集合体１０に、外部源から第２の流体３４を再度供給する必要がなくなる。

図６は、容器１４の他の設計、すなわち、剛性材料からできている容器１４を示す。好適には、流入口１６および流出口１８の横断面の中心は、延長ライン５４上に位置していて、容器１４は、容器１４の横断面の中心に沿って流入口１６から流出口１８に延びるセンタライン５６を有することが好ましい。この場合、容器１４は、センタライン５６が、延長ライン５４からある距離のところに位置する部分を含む。図６の容器１４の設計の場合には、容器１４は、それによりセンタライン５６が延長ライン５４からある距離のところに位置する多数の部分を備える。これは本発明による剛性容器１４の好適な設計である。波動が図６の容器１４に達すると、その設計のために、容器１４は、実質的に延長ライン５４を中心にして回転し、それにより容器１４の各部の位置エネルギーが変化し、それにより容器を通して流体３２、３４を送るために条件が整う。もちろん、可撓性ホースの品質に似たものにするために、ジョイントにより相互にリンクしている多数の剛性セクションを備える容器１４を使用することもできる。

図６は、さらに、波力集合体１０が位置する液体１２の方を向いている第１の開口部５３、および第２の流体パイプ５２と接続している第２の開口部５５を含む流体供給手段２４の好ましい設計を示す。これらの開口部５５および５３のところには、また容器１４への流体３２、３４の供給を調節するように取り付けられている弁５７’、５７”が位置する。それ故、弁５７’、５７”は、容器１４に流体３２、３４を供給するために一定の間隔で開閉することができる。第２の流体３４を供給する弁５７”は、開口部５５のところに必ずしも取り付けなくてもよいし、例えば、容器１４の流出口１８の近くに、第２の流体パイプ５２に沿った適当な位置に取り付けることもできる。

図６の実施形態の第２の流体３４は、容器１４の流出口１８からのものであるので、上記流体は加圧されているので、第２の流体３４は、弁５７”が開くと、第１の流体３２を押しのけて、第２の流体３４のみを含む容器内にある領域部を形成する。それ故、第１の流体３２の供給を調節している弁５７’は、ある実施形態の場合には、よけいなものになり、除去することができる。さらに、好適には、第１の流体３２は、第１の流体３２が容器１４の流入口１６から流出口１８に送られた場合、液体１２に解放することができるものであることが好ましい。ある実施形態の場合には、例えば、空気を第２の流体３４として使用しているこれらの場合には、第２の流体３４が容器１４を通過した場合、第２の流体３４を周囲に解放することができる。それ故、上記の場合には、第１の流体３２および第２の流体３４の両方を、容器１４への液体供給手段２４により、周囲から供給することができる。

図６の第２の流体パイプ５２の一部は、少なくともその一部が液体１２と境界を接している底部４４のところに位置するが、図７の第２の流体パイプ５２の好ましい実施形態の場合には、第２の流体パイプ５２の少なくとも一部は、容器１４と接続している。図７の波力集合体１０の実施形態の場合には、集合体１０は、それぞれが容器１４と接続している２つの連続している戻り流体パイプ５２を備える。

本発明による方法の好ましい実施形態の場合には、第１の流体３２の密度は、第２の流体３４の密度と比較すると、１０倍以上であり、好適には、１００倍以上、５００倍以上であることが好ましい。好適には、第１の流体３２は、水のような液体であり、第２の流体３４は、好適には空気のような気体であることが好ましい。

図８は、波力集合体１０の好ましい実施形態を示す。この場合、集合体１０は、多数の容器１４を備え、図８の例の場合には、集合体１０は、それぞれが流入口１６および相互流出口１８を備える２つの容器１４を備える。この場合、エネルギーは、好適には、流出口１８のところに位置していることが好ましい全部の各容器１４から抽出される。図８の実施形態の場合には、容器１４は、実質的に相互に沿って延びるように配置されているが、もちろん、１つの容器１４の流出口１８が次の容器１４の流入口１６に接続するように、これらの容器を他の容器の後にそれぞれ連続して延びるように、多数の容器１４を配置することもできる。図８に示すように、各容器１４は、流入口１６および相互流出口１８を有しているが、このことは、各容器が別々の流入口１６、流出口１８、流体供給手段２４または変換手段４０を有していなければならないことを意味するものではない。

図８は、また、本発明の他の好ましい実施形態、すなわち、延長方向３０が波動の伝播方向５８に対して角度αを形成している他の好ましい実施形態を示す。一方、本発明による方法は、さらに、波力集合体１０からの位置エネルギーの抽出に影響を与えるように角度αを設定するステップを含む。

例えば、極端な気象条件で波力集合体１０をさらに保護するために、好適には、波力集合体１０は、例えば、波頭または風速が所定の値を超えた場合に、下方に移動することができるように、すなわち、集合体が保護される位置に移動することができるように配置することが好ましい。それ故、水面のところで波動による負荷が最大になった場合に、集合体１０上の負荷をかなり低減することができる。

容器内の圧力が延長方向３０の方向に増大すると、流体３２、３４が圧縮される恐れがある。特に第２の流体３４が気体である本発明の実施形態の場合には、圧力が増大した場合に、第２の流体３４が容器１４内で圧縮される潜在的な危険がある。そのため、第２の流体３４を含むいくつかの部分が短くなり、それにより集合体１０の効果が低減することになる。これを正しく設定するために、集合体１０の一部を図９に示すように設計することができる。この場合、２つの容器１４および２つの連続している戻り流体パイプ５２は相互に接続している。２つの容器１４の間には、追加のパイプ６０が配置されていて、これにより流入口１６と流出口１８との間の領域内の容器１４に第２の流体３４をさらに供給することができる。

上記問題を解決するために他の多くの方法を使用することができる。例えば、少なくとも一部が、流体３２、３４の少なくとも一方の圧縮を補償する延長方向３０に容器１４を狭くする方法を使用することができる。

最後に、図１０は、本発明による波力集合体の一例を示す。この実施形態は単に例示としてのものに過ぎないこと、またこれらの使用した構成要素および寸法は、すべて添付の特許請求の範囲の保護の範囲内に入る多くの可能な組合せの１つにすぎないことに留意されたい。

図１０の波力集合体１０は、海のところに位置していて、流出口１８のところに位置するタービンおよび発電機内の流れおよび／または圧力の増大を変換することにより電気を発生するように配置されている。この場合、第１の流体３２は海水であり、一方、他の流体３４は空気である。波力集合体１０は、それぞれの長さがこの例の場合３００メートルである多数のホースを含む。９つの各ホースは、流入口１６と流出口１８を有する。ホースのうちの８つは、容器１４として機能し、一方、９番目のホースは、この例の場合、中央に位置していて、連続している戻り流体パイプ５２として機能する。ホースは可撓性プラスチックからできていて、雄の半径は２２０ｍｍであり、厚さは１０ｍｍである。固定手段４２として、流入口１６が、波動エネルギーがそこから抽出される水面下に位置する。さらに、流入口１６は、ホースが、波動エネルギーがそこから抽出される水と直接解放状態で流体連通するように構成されている。流入口１６には、容器１４にチャネル（図示せず）を介して空気が供給される。上記供給は、流出口１８の近くに位置する制御ユニットから自身が制御される弁（図示せず）により制御される。

上記流出口１８のところで、水と空気が分離される。流出口のところで上部を満たしている空気は、この時点で圧縮され、流体パイプ５２を通して流入口１６に再循環する。流入口１６のところで吸引され、容器１４を通して移動し、流出口１８のところで空気から分離された水は、引き続き流出口６２を有するタービン３を通して海洋に戻る。タービンは、発電機に固定されていて、制御ユニットは、流出口１８の上部のところに位置する。

本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲内で自由に変えることができることに留意されたい。例えば、波力集合体１０は、例えば、集合体１０の動きの品質に影響を与えるように、フィン、船橋、重りまたは類似の手段を備えることができる。さらに、エネルギーは、上記方法の他に多くの他の方法で利用することができる。例えば、波力集合体１０の実施形態のうちの少なくとも１つにより、加圧流体３２、３４を、水から水素を抽出するために、または、例えば、塩水および／または汚染した水から水を浄化するために使用することができる。

Claims (12)

1. 流体（１２）の波動からエネルギーを抽出する波力集合体（１０）であって、前記集合体（１０）が、
   少なくとも一部が前記流体（１２）内に位置する少なくとも１つの容器（１４）を備え、前記容器が、流入口（１６）および流出口（１８）を備え、前記容器（１４）が、前記流入口（１６）および前記流出口（１８）との間に延長方向（３０）の延長部を有し、前記容器が、第１の部分（２０）および第２の部分（２２）をさらに備え、前記波動の影響下で、前記容器（１４）の前記第１の部分（２０）が、自身を第１の位置に配置し、前記容器（１４）の前記第２の部分（２２）が、自身を第２の位置に配置し、前記第１および第２の位置が、異なる位置エネルギーに対応し、
   前記波力集合体は更に、
   前記容器（１４）に第１および第２の流体（３２，３４）を交互に供給するように配置される流体供給手段（２４）と、
   前記第１および第２の流体（３２，３４）のうちの少なくとも一方の流速を少なくとも初期の段階で制御し、および前記容器（１４）内の流動抵抗を調節するように配置される制御集合体（２８）と、を備え、
   前記集合体（１０）が、更に、前記流入口（１６）に接続し、前記第１および第２の流体のうちの少なくとも一方の圧力および／または流量の増大を使用可能なエネルギーに変換し、および／または前記第１および第２の流体（３２，３４）のうちの少なくとも一方の流速を制御し、および／または前記容器内の流動抵抗を調節するように配置される変換手段（４０）を備え、
   前記容器（１４）は前記流入口（１６）から前記流出口（１８）へ向かって圧力が増大し、この圧力の増大はエネルギーを発生するのに使用される、波力集合体（１０）。
2. 前記流体供給手段を制御するように配置される制御ユニット（２６）をさらに備える、請求項１に記載の波力集合体。
3. 前記波力集合体（１０）を少なくとも１つの固定点に接続することができる固定手段（４２）をさらに備える、請求項１または２に記載の波力集合体（１０）。
4. 前記波力集合体（１０）が、前記第２の流体（５２）用の少なくとも１つのパイプをさらに備え、前記パイプが、前記流入口（１６）と前記流出口（１８）とを接続する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の波力集合体（１０）。
5. 前記集合体（１０）が、少なくとも１つの前記第１および第２の流体（３２，３４）を分離するように配置される流体分離装置をさらに備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載の波力集合体（１０）。
6. 前記容器（１４）が、剛性材料からできている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の波力集合体（１０）。
7. 前記容器（１４）のうちの少なくとも１つが、可撓性ホースの品質を有するように設計されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の波力集合体（１０）。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の波力集合体により流体（１２）の波動からエネルギーを抽出する方法であって、
   ａ．前記容器（１４）に前記流入口（１６）を介して少なくとも第１および第２の流体（３２，３４）をそれぞれ交互に供給するステップであって、前記第１の流体（３２）の密度が、前記第２の流体（３４）の密度と異なるステップと、
   ｂ．前記方法の少なくとも初期の段階において、前記第１および第２の流体（３２，３４）のうちの少なくとも一方の延長方向（３０）の流速を制御するステップと、
   ｃ．前記流入口（１６）から前記流出口（１８）へ向かう圧力の増大を蓄積するステップと、
   ｄ．前記容器（１４）内の前記第１および第２の流体（３２，３４）のうちの少なくとも一方に対する流動抵抗を調節するステップとを含む方法。
9. 前記流体が前記流入口（１６）から前記流出口（１８）に移動した場合に、前記第２の流体（３４）から前記第１の流体（３２）を分離するステップをさらに含み、任意選択として、前記第２の流体（３４）を前記流出口（１８）から前記流入口（１６）に戻すステップをさらに含む、請求項８に記載の方法。
10. 前記第１の流体（３２）が、液体であり、前記第２の流体（３４）が、気体である、請求項８または９に記載の方法。
11. 前記延長方向（３０）が、前記波動の伝播方向（５８）とある角度（α）を形成し、前記方法が、位置エネルギーの抽出に影響を与えるように前記角度（α）を設定するステップをさらに含む、請求項８〜１０のいずれか１項に記載の方法。
12. 動作状態にある前記容器（１４）が、そこからエネルギーが抽出される前記液体の前記表面から第１の距離のところに配置され、前記波動の波高が所定の値を超えた場合に、前記容器（１４）が保護状態に移行し、前記容器（１４）が、前記第１の距離より長い前記表面から第２の距離のところに位置するステップをさらに含む、請求項８〜１１のいずれか１項に記載の方法。

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