JPS631767A - 波からエネルギ−を抽出する装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、波かみエネルギーを抽出するための装置の製
造方法に蘭する。

波からエネルギを抽出するようになった浮装置のいくつ
かの例は、ヨシオマスダにより発明され、英国特許明細
書第１．０１４．１９６号に説明されている装置、およ
び日本出願第９７６９９／７７号に説明されている装置
によって与えられ、これらの装置は、有効な仕事を行な
うように配置された液体の柱の振動によって波からエネ
ルギを抽出するように構成されている。

波からエネルギを抽出するための装置の他の例は、英国
特許明細書第１．４８２．０８５号の要旨３ａｌｔｅｒ
“Ｄｕｃｋ”、および英国特許明細書第１．４４８．２
０４号の要旨である、英国学士院会員Ｃｈｒ　１ｓｔｏ
ｐｈｅｒＣｏｃｋｅｒｌｌにより提案された“いかだ”
装置である。

波からエネルギを抽出するための装置を作る際に出会う
困難の一つは、相当なエネルギ抽出効率を達成すること
である。それ数本発明は、応用のためにかかる装置のエ
ネルギ抽出効率を改良することに関係する。

本発明によれば、使用時に、波の伝播方向に整列した垂
直平面において運動する自由度をもって浮く、波からエ
ネルギーを抽出する装置の製造方法について、 （１）使用時に液面下にあるようになった装置の部分に
前記垂直平面について非対称の形状を選択し、 （ｉｉ）代表的な望ましい運転状況の状態の下で、前記
装置のモデルを試験して、入射波高さに対する夫々伝達
波高さと反射波高さとの比を決定し、（ｉｉｉ）　　前
記モデル装置の重心位置とこの重心まわりの回転半径と
を全体として変化させ、（ｉｖ）　入射波高さと伝達波
高さの比と、入射波高さと反射波高さの比とが最少であ
り、或いは最少に近い重心位置と回転方向の値を捜し出
すまで前記第（ｉｉ　）の工程及び第（ｉｉｉ　）の工
程を繰返し、（ｖ）　　これらの比を最少にさせ或いは
最少に近くさせるらに捜し出した前記モデルから相似的
に拡大させることによって前記装置をつくることを特徴
とする。従って、この方法による波からエネルギを抽出
するための装置では、装置に向かって寄せる彼の伝播方
向に整列した垂直平面において該装置が前記波に応じて
運動することができ、又該装置は前記波に応じた装置の
運動が、装置それ自体による波の伝達および／あるいは
反射を可成りの程度まで抑制するような、液面下の装置
の部分の形状、重心の位置、および前記垂直平面におけ
る重心のまわりの回転半径の値を備えている。

好ましくは本発明により製造される装置は、波の波長の
特別な範囲内で作動するようにエネルギの抽出に関して
最適にされる。

又、本発明により製造された装置では、発電器を駆動す
るようになっている空気タービンを介して、或いはオリ
フィスを通して、空気を駆動する如き有効な仕事を行な
うように配置された装置の中の液体の柱の振動によって
、波からエネルギを抽出することができ、後者の場合に
はオリフィスを通る際にエネルギを消費し、これによっ
て装置は防波堤として（動らくことができる。

さらに本発明により製造された装置を、少なくとも２つ
の要素から構成し、波に応答する前記要素間の相対運動
により、該装置が波からエネルギを抽出するように使用
してもよも・。この場合、要素の一方は、英国特許明細
書第１．４８２．０８５号の要旨５ａｌｔｅｒ　”　Ｄ
ｕｃｋ’　で構成されるのが良い。

変形例として、２つの要素は、いかだの形をした装置か
らなることもできる。

寄せる波の方向に整列した垂直平面において、対称的な
水中形状を有する定置浮動装置では、寄せ波のエネルギ
の約５０％程の理論動力吸収率を有し、残りの波エネル
ギは、装置それ自体によって伝達された波あるいは反射
された波の間に等しく分配消失される。

本発明の波からエネルギーを抽出する製造方法により特
定の水中形状および重量配分を備えた装置では、前述の
垂直平面における並進運動および／あるいは回転運動の
特殊な組合せを行なうことができるように構成され、そ
の結果波からエネルギを抽出する際並進運動、回転運動
によって生じる波即ち装置によって生じる波が、装置そ
れ自体による彼の伝達および反射を抑制するように互い
に相殺される。

かかる浮動装置の製造にあたり、重心の適正な位置およ
び重心のまわりの回転半径の値について使用することの
できる水中形状は多数あり、−旦重心の位置および半径
の値が決まれば、波からエネルギを抽出する際、装置の
性能を最適にするようにこの重心位置及び回転半径の宣
を特定の装置に比例的に適用することができる。このた
め、適当な水中形状、および対応する重心の位置、回転
′　半径の値を、波タンクの中でモデルの使用によって
決定することができる。

以下本発明を、例示として添付の図面を参照して説明す
る。

第１図を参照すると、図示された装置は、平面が長方形
の形のものであって、−部分水で満たされたタンク１０
を有し、該タンクは一端に、（図示されていない装置に
よって）揺動されタンク１０に沿って波を伝えるように
配置されたカム形羽根の形をなす波発生装置１２を備え
ている。波がはね返らないようにするためのエキスバン
ドメタルの液吸収装置１３が、タンク１０の他端に配置
されている。試験すべき浮動装置のモデル１４が、タン
ク１０の中に配置され、モデル１４によって伝達された
波を検出する波高ゲージ１５が、液吸収装置１３の近く
に配置されている。波長の四分の−に等しい距離だけ離
れた２つの波高ゲージ１６および１７は、波発生装置１
２によって作られた波とモデル１４によってはね返され
た波を検出するために、波発生装置１２とモデル１４と
の間に配置されている。

モデル１４は、各々が４つの開口２０を有し且つ互いに
連結され垂直に配置された多数の木製ブロック１９から
、構成されている。モデル１４の上部は、ブロック１９
の最上部に連結され且つ丸い端を備えた下向きに延びる
中空部分２２を有する成形された木製ブロック２１によ
って構成され、このブロック２１は、空気ポケットを水
柱によって捕える室２３の上部を構成する。室２３のベ
ースは水平に延びるブロック１９によって構成され、そ
のブロックのうち最も外側のブロックは丸い端を備えて
いる。

２つの容器２５が互いに連結され、且つ成形されたブロ
ック２１に取りつけられ、この容器２５にアルミニウム
シート２６が連結され、容器２５と垂直に配置されたブ
ロック１９の最上部との間に延びて空胴２７を構成する
。成形されたブロック２１の架ＩＩ分２９のオリフィス
２８は室２３と連通し、このオリフィス２８は、圧力ゲ
ージ３０が室２３と反対の側で連結されている。

金策１１図を参照すると、有機ガラスのパネル３１が、
モデル１４の各側に配置されているが、水が空胴２７に
入ることができるように、密閉係合状態にする必要はな
い。金属棒状おもり３２（一つのみ図示）が、モデルの
まわりに必要な重量配分を提供するように、開口２０の
うちのいくつかに配置されている。再び第１図を参照す
ると、容器２５および成形されたブロック２１の中空部
分２２の中の水は、必要な重量配分を達成する際におも
り３２を補足し、この重量配分から、重心の位置および
重心のまわりの回転半径の値を決定することができる。

モデル１４を試験するために、波発生装置１２を作動し
てモデル１４に向かって寄せこれに入射する波を伝える
。これらの寄せ波の高さは、入射波高さゲージ１６によ
って示される。室２３の中の水は、モデル１４に入射す
るこれら波の影響によって揺動し、入射波から抽出され
るエネルギは、圧力ゲージ３０により示される圧力によ
って決定される。

モデル１４によって伝達されるすべての波の高さは、伝
達波高さゲージ１５によって決定され、同じくモデル１
４によりはね返されるすべての波の高さは、それぞれ波
高ゲージ１６および１７によって示される波高を比較す
ることによって決定される。

次にモデル１４の形状およびその重量の配分は、ブロッ
ク１９、おもり３２および容器２５を取り外したり、付
は加えたりあるいは分配し直すことによって、および容
器２５と中空部分２２の中の水の量を変えることによっ
て、さらに必要ならばアルミニウムシート２６の形状を
変えることによって変えられる。それからこの再成形さ
れたモデル１４は上述の様式で再試験され、連続的に数
個の再成形されたモデル１４が再試験される。最良の結
果をもたらす、即ち伝達波および反射波の高さを最も低
くする再成形モデル１４が、最適の条件に最も近いもの
として選択され、この再成形モデルの大きさ、重量配分
、重心および回転半径が計算されその結果これらを、特
定な適用に適するように比例して適用することができる
。

第１図および第に図に示されたモデルと類似のモデル１
４が上述のように試験されると、水中形状の最適な大き
さく割合）、重心の位置および重心のまわりの回転半径
の値が、第２図および第３図に示されているように決定
される。

第２図において、概略断面で示したモデル１４には、水
中形状の寸法の相互関係、モデル１４０重心の位置、こ
の重心のまわりのモデル１４の回転半径、室の中の水の
平均高さ、水線および入射波の波長について注釈が付け
である。

第２図の寸法／　Ｌ　／は入射波の波長に関係し、／　
Ｌ　／が入射波の波長のほぼ−に等しい応用例Ｏ においては第２図および第３図の大きさを利用すること
が望ましい。第１図のタンク１０の中のモデル１４の入
射波の波長は、実用的な装置を使用できる波長のバンド
に亘ってモデル１４を試験することができるように、波
発生装置１２の揺動数を変えることによって変化させる
ことができる。

第２図のモデル１４は、入射波のエネルギの約７５％を
有効な仕事に変換し、約５％を伝達波として約５％を反
射波として変換し、エネルギの残り１５％は、モデルの
作動の際の損失として消費されることがわかった。水線
より上のフリーボードは、重心の位置および回転半径の
値との関係を除けば重要ではない。実用的な装置におい
て、伝達波右よび反射波の５％程度の値は、かかる装置
と関連した損失が著しく減少することを意味することは
理解されよう。

第３図に示されたモデル１４は、第２図のモデル１４と
類似しており、類似の様式で説明されている。しかしな
がら、第３図のモデル１４の排水量は、第２図のモデル
１４と比べて非常に少ないが、彼からエネルギを抽出す
る際モデルの効率にほとんど影響を及ぼさない。

第２図および第３図に示されたモデルの寸法割合を特定
の用途の装置に採用することができる。

第１図のモデル１４および第２図、第３図に示された形
状は水柱の振動に頼る装置に関係し、水柱より上の空気
の如きガスを加圧し、このガスをオリフィスを通してタ
ービンの如き機械的装置へ放出することによって、或は
エネルギがオリフィスを通る際に失なわれて装置が防波
堤として機能するように、オリフィス２８の大きさを選
択する際にガスをオリフィスを通して放出することによ
って入射波からエネルギを抽出する。

第２図および第３図に示すオリフィスの大きさは、かか
る防波堤装置に使用されるオリフィスに関係する。水柱
の振動を使用して波からエネルギを抽出する装置の例は
、前述の特許明細書第１、１０４．１９６号および日本
国出願第９７６９９／７７号に記載されている。彼から
エネルギを抽出するために振動する水柱の使用で作動す
る装置が第４図に示されている。

第４図に示されている装置は浮力構造のものであって、
装置を浮かばせている液体（例えば海水）の波の伝播方
向に整列した垂直面において、第２図の大きさく割合）
および重量配分を有している。

この装置は、前壁３５、成形された後壁３６、下方端壁
３７、および前壁３５と後壁３６との間の室２３を密閉
する上部３８を有している。前壁３５の底部と下方端壁
３７との間の口３９によって、液体を、液面上の波の運
動で室２３の中へ流入させたり流出させたりする。

整流弁構造は、室２３の中へ戻らないようにする逆止め
弁空気人口４０および室２３から戻らないようにする逆
止め弁空気出口４１によって提供され、空気人口４０お
よび空気出口４１は、大気からの逆止め弁空気人口４３
と大気への逆止め弁空気出口４４を備えた空気ダクト４
２に連結されている。空気タービン４５は空気ダクト４
２に配置され、空気が空気ダクト４２を流れるとき発電
器４６を駆動することができるように、発電器４６に連
結されている。

装置は、第５図に示されているように波と平行な方向に
細長い形状のものであり、且つ側壁４９を有し、各々が
空気タービン４５（図示せず）および発電器４６（図示
せず）に連結される複数の室２３を構成する。

第４図および第５図の装置の作動において、波の運動で
室２３の中の液体の振動は、空気人口４３および空気出
口４１を通して室２３の中へ空気を吸い込み、次に室２
３がら空気人口４０および空気出口４４を通して空気を
追い出す。空気ダクト４２の中の空気流れの方向は、空
気の流れを示す矢印から明らかなように一方向であり、
それ故空気タービン４５は、室２３の中の液体の上向き
運動および下向き運動の両方の開駆動される。

第４図および第５図に示された装置とほとんどの点で類
似するが、第３図の大きさく割合）および重量配分を有
する装置が、第６図に示されている。第６図の装置は、
第４図に示された装置の三角形の形成後壁の代わりに、
平行な側壁を備えた後壁３６ユを備えているけれども、
第４図の装置と関連して説明されたのと同一の様式で作
動し、波からエネルギーを抽出する。

空気人口４３および４０と空気出口４１および４４のた
めの逆止め弁が、単一の密閉物を有するものとして第４
図および第６図に示されているけれども、平行関係をな
す複数の密閉物（図示せず）を、空気入口４０あるいは
４３、あるいは空気出口４１あるいは４４の寸法に依存
して使用しても良い。本発明の方法により製造されるエ
ネルギー抽出装置を、水柱の振動を利用して入射波から
エネルギを抽出する装置に関連して説明したけれども、
本発明は又同じく、入射波からエネルギを抽出するのに
使用される他の装置、例えば、英国特許明細舎弟１．４
８２．０８５号の要旨５ａｌｔｅｒ″Ｄｕｃｋ”装置お
よび英国特許明細舎弟１．４４８．２０４号の要旨Ｃｏ
ｃｋｅｒｅｌｌ　いかだ装置のように、−方の要素を他
方の要素に対して運動させて出力を引出す装置と合体さ
せても良い。

今第７図および第７１図を参照すると、数個の５ａｌｔ
ｅｒ　”Ｄｕｃｋ’　　５　Ｑが、浮動キャリヤ装置５
２で支持された棒５１に設けられている。キャリヤ装置
５２は、棒５１を支持するためにキャリヤ装置５２に沿
って平行に配置された多数の仕切５３を有している。第
１図の設備と関連して説明した本発明による方法で、キ
ャリヤ装置５２と５ａｌｔｅｒ“Ｄｕｃｋ”　５０との
組合せ装置の形状および回転半径を適当に試験すること
によって、形状、重心の位置および重心のまわりの回転
の半径の値が、キャリヤ装置５２と５ａｌｔｅｒ″Ｄｕ
ｃｋ″″　５０との組合せ装置から伝達された波および
はね返された波を最小にし、それ故これらの波に応じて
５ａｌｔｅｒ″Ｄｕｃｋ”５０の揺動によって入射波か
ら抽出することができるエネルギを最大にするように決
定される。比較的短いキャリヤ装置５２を、はんの数個
のあるいはただ一つの５ａｌｔｅｒ“Ｄｕｃｋ”　５０
とともに使用しても良く、又５ａｔｔｅｒ“口ｕｃｋ”
　５０は、入射波に応じてキャリヤ装置５２とともに並
進運動を描くけれども、５ａｌｔｅｒ“Ｄｕｃｋ”　　
５０は、本発明によって、５ａｌｔｅｒ　”Ｄｕｃｋ”
　　５　Ｑとの組合わせられたキャリヤ装置５２の形状
、重心の位置および回転半径の値が選択されるため、比
較的高い波エネルギ抽出効率を依然として有することが
理解されるであろう。５ａｌｔｅｒ″Ｄｕｃｋ”　５０
の詳細については、英国特許明細舎弟１．４８２．０８
５　号が参考になる。

金策８図、第８ユ図および第８±図を参照すると、大体
Ｃｏｃｋｅｒｅｌｌ　のいかだに原理が類似した、入射
波からエネルギを抽出するためのいかだ型式の装置の本
質的な特徴が示されており、この装置は、キャリヤいか
だ５８のかどばった上面のスロット５９を横切ってピボ
ット棒５７にそれぞれ連結されている２つのＡ形フレー
ム５６によって枢着された、フロート５５を備えている
。Ａ形フレーム５６はそれぞれ直立ラグ６０を有しそし
てビボッ）捧６１の固定部をなし、水圧ピストンボンプ
ロ４のピストン棒６３のフォーク端６２はこのピボット
棒６１に枢着されている。ポンプ６４のンリンダ部材６
５は、いかだ５８の上面のスロット６９を横切って延び
るようにキャリヤいかだ５８に配置されたピボット棒６
７に枢着されている。

作動の際、入射波に応じてフロート５５とキャリヤいか
だ５８との間の相対運動を利用し、水圧回路（図示せず
）を通してポンプ６４の中の水圧流体を圧送することに
よって機械仕事を行なう。

５ａｌｔｅｒ　’Ｄｕｃｋ”に関連して説明されている
ように、形状、重心の位置および重心のまわりの回転半
径の値は、第８〜８ｂ図の装置からの伝達波および反射
波を最小にし、入射波から抽出されるエネルギを最大に
するように決定される。ただ一つのキャリヤいかだ５８
と平行関係に連結された多数のフロート５５を有する細
長い装置を、第７ユ図の５ａｔｔｅ’ｒ“Ｄｕｃｋ”に
関連して説明されたのと類似の方法で使用しても良い。

第２図乃至第８図の装置は中実構造で示されているけれ
ども、浮力をもたらし、且つ重心の必要な位置および重
心のまわりの回転半径の値を整える助けとなるように、
適当な空胴を備えるのが良い。

第１図の設備に使用されている波高ゲージ１５．１６お
よび１７は、波の高さを決定するのに慣用的に使用され
ているゲージである。

本発明の詳細な説明において、装置の並進運動は、寄せ
波の方向に整列した垂直平面において垂直運動および／
又は水平運動と関係することが理解される。かかる運動
は又それぞれ隆起およびうねりとして知られ、他方この
垂直平面における回転運動はピッチとして知られている
。この平面と交差する運動も又、前記平面における前述
の運動と同時におこることもある。装置が、垂直平面に
おける前部と後部との間での装置の長さと比べて、この
垂直平面に直角な方向に比較的長い場合、波に応じて装
置の運動は、前記垂直平面において実質的に２次元のも
のとなる。

さらに本発明による波からエネルギーを抽出する装置の
製造方法では、装置を浮かばせるようになっだ液体上の
波からエネルギを抽出するための装置であって、装置そ
れ自体による波の伝達および／あるいは反射を可成りの
程度まで抑制するような隆起、うねりおよびピッチの組
合せをもって、前記波に応じるように配置されている装
置を製造する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、波からエネルギーを抽出する装置の製造方法
で使用する浮動装置の試験モデル用設備の概略的な断面
図、 第１」図は、第１図のＩａ−Ｉａ線に沿った拡大断面図
、 第２図は、最適なパラメーターをもつ浮動装置の輪郭の
概略断面図、 第３図は、最適なパラメーターをもつ他の浮動装置の輪
郭の概略断面図、 第４図は、本発明の波からエネルギーを抽出するための
装置の製造方法による第２図の装置のパラメーターを備
えた装置の概略断面図、第５図は、第４図の■−■線に
沿った断面図、第６図は、本発明の波からエネルギーを
抽出するための装置の製造方法による第３図の装置のパ
ラメーターを備えた装置の概略断面図、第７図は、第２
図乃至第６図に示されたものと異なった本発明の波から
エネルギーを抽出する装置の製造方法で使用する浮動装
置の概略断面図、第７ユ図は、第７図を矢印Ａの方向か
らみた図、第８図は、第２図乃至第６図に示されたもの
とさらに異なった本発明による波からエネルギーを抽出
する装置の製造方法で使用する浮動装置、第８２図は、
第８図の■ａ−■ａ線に沿った断面図、 第８３図は、第８図を矢印Ｘの方向からみた断片図、 １２・・・・・・波発生装置、 １４・・・・・・モデル、 ２３・・・・・・室、 ２７・・・・・・空胴、 ２８・・・・・・オリフィス、 ３０・・・・・・圧力ゲージ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 使用時に、波の伝播方向に整列した垂直平面において運
   動する自由度をもって浮く、波からエネルギーを抽出す
   る装置の製造方法について、 （ｉ）使用時に液面下にあるようになった装置の部分に
   前記垂直平面について非対称の形状を選択し、 （ｉｉ）代表的な望ましい運転状況の状態の下で、前記
   装置のモデルを試験して、入射波高さに対する夫々伝達
   波高さと反射波高さとの比を決定し、 （ｉｉｉ）前記モデル装置の重心位置とこの重心まわり
   の回転半径とを全体として変化させ、 （ｉｖ）入射波高さと伝達波高さの比と、入射波高さと
   反射波高さの比とが最少であり、或いは最少に近い重心
   位置と回転方向の値を捜し出すまで前記第（ｉｉ）の工
   程及び第（ｉｉｉ）の工程を繰返し、 （ｖ）これらの比を最少にさせ或いは最少に近くさせる
   ように捜し出した前記モデルから相似的に拡大させるこ
   とによって前記装置をつくることを特徴とする波からエ
   ネルギーを抽出する装置の製造方法。