(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水中ステーション、少なくとも１つの浮体（１）および可撓性連結手段（３）、を含む構成において、
前記水中ステーションは、直線的に往復移動する並進部材（６）を有するリニア発電機（２）を含み、かつ海底に固定されており、
前記少なくとも１つの浮体（１）は、海面に浮かべられ、
前記可撓性連結手段（３）は、前記少なくとも１つの浮体（１）を前記並進部材（６）に連結し、
前記並進部材（６）の移動方向は、中心軸（Ｃ）を規定しており、
前記水中ステーションは、複数のローラ（１５ａ−１８ｃ）を有する前記可撓性連結手段（３）のためのガイド装置（９）をさらに備え、
前記各ローラ（１５ａ−１８ｃ）は、各々の軸周りに回転可能であるとともに、前記複数のローラ（１５ａ−１８ｃ）は、前記可撓性連結手段（３）のための上端および下端を有する通路を形成するように配置されているとともに、
少なくとも３つのローラのグループが１つのローラの組を形成しており、前記ローラの組は、それらの軸が同一平面内において多角形を形成する少なくとも３つのローラを含む構成、または、前記ローラの組は２対のローラを含み、当該各対のローラは、それらの軸が前記中心軸に対して垂直である共通平面内にあり、かつ一方の当該対のローラは他方の当該対のローラの上方に位置しており、前記４つのローラの軸は前記中心軸に対して垂直な投影において四角形となる多角形を形成する構成において、
前記ガイド装置は、互いに隣接する少なくとも２つのローラの組が異なる大きさの前記多角形を有する、複数のローラの組を含む、波力発電装置。
【請求項２】
前記ガイド装置（９）は、前記通路の前記上端の上方に配置された静止ガイド手段（９１，９２）をさらに含む、請求項１に記載の波力発電装置。
【請求項３】
前記静止ガイド手段（９２）は、前記中心軸（Ｃ）と同軸のリング（９２）の形状を有する、請求項２に記載の波力発電装置。
【請求項４】
前記静止ガイド手段（９１）は、前記中心軸（Ｃ）と同軸の漏斗（９１）の形状を有し、前記漏斗（９１）の狭い方の端は、前記通路の前記上端に面している、請求項２に記載の波力発電装置。
【請求項５】
前記各ローラ（１５ａ−１８ｃ）は、前記通路に面する内面を有し、前記複数のローラ（１５ａ−１８ｃ）の内面は、中心軸（Ｃ）に対して垂直である平面への投影が少なくとも１つの閉輪郭を形成する、請求項１〜４のいずれか１つに記載の波力発電装置。
【請求項６】
１つのローラの組（１５−１８）に含まれる前記複数のローラは、同一サイズである、請求項１〜４のいずれか１つに記載の波力発電装置。
【請求項７】
前記ガイド装置（９）は、軸方向において隣接する対となる少なくとも１つのローラの組（１７，１８）を有し、前記対の一方のローラの組（１７）の前記複数のローラは、他方のローラの組（１８）の前記複数のローラと同一サイズである、請求項６に記載の波力発電装置。
【請求項８】
前記多角形が正多角形である、請求項１〜７のいずれか１つに記載の波力発電装置。
【請求項９】
すべての多角形は、それぞれの幾何的中心が軸方向に沿って互いに整列されており、隣接する２つのローラの組（１５，１６）はそれぞれの平面（Ｐ１５，Ｐ１６）において１８０度のｎ分の１である角度ａだけ互いに相対回転させた関係となっている、請求項８に記載の波力発電装置。ここで、ｎは、多角形の辺の数である。
【請求項１０】
複数のローラの組（１５−１７）のいずれのローラの組であっても、前記多角形の大きさが、このローラの組よりも下方に位置する各ローラの組（１６−１８）の前記多角形の大きさよりも大とされている、請求項１〜９のいずれか１つに記載の波力発電装置。
【請求項１１】
互いに隣接する少なくとも２つのローラの組（１５，１６）は、異なる大きさの前記多角形を有する、請求項１〜１０のいずれか１つに記載の波力発電装置。
【請求項１２】
前記ガイド装置は、最下に位置し、前記多角形の大きさが互いに等しい２つのローラの組（１７，１８）を有する、請求項１〜１１のいずれか１つに記載の波力発電装置。
【請求項１３】
各ローラの組（１５−１８）の各ローラ（１５ａ−１８ｃ）の前記内面は、多角形の開口を形成しており、最上に位置する前記多角形の開口の線寸法は、最下に位置する前記多角形の開口の線寸法の２〜５倍である、請求項１〜１２のいずれか１つに記載の波力発電装置。
【請求項１４】
各ローラ（１５ａ−１８ｃ）は２つの末端縁を有し、あるローラの組（１５−１８）の互いに隣接する前記ローラの前記内面における当該末端縁は、互いに離間して配置されており、これらの末端縁の距離は前記可撓性連結手段（３）の幅よりも小である、請求項１〜１３のいずれか１つに記載の波力発電装置。
【請求項１５】
少なくともいくつかの複数のローラ（１５ａ−１８ｃ）は円筒形である、請求項１〜１４のいずれか１つに記載の波力発電装置。
【請求項１６】
少なくともいくつかのローラ（２１５ａ−２１５ｄ）は、当該ローラの軸を通る平面内において凹面形状である、請求項１〜１４のいずれか１つに記載の波力発電装置。
【請求項１７】
複数のローラの組（１５−１８）を有し、各ローラの組（１５−１８）は、互いの半径が等しくかつ互いの軸が共通平面（Ｐ１５−Ｐ１８）に属する複数のローラを有し、隣接する２つの平面（Ｐ１５，Ｐ１６）の距離は、隣接する前記２つのローラの組のローラ１つずつの半径の和の１〜１．５倍の範囲にある、請求項１〜１６のいずれか１つに記載の波力発電装置。
【請求項１８】
前記ガイド装置（９）は、すべてのローラ（１５ａ−１８ｃ）が取り付けられた枠（１２）を含む、請求項１〜１７のいずれか１つに記載の波力発電装置。
【請求項１９】
前記枠（１３）は、漏斗の一般的な形状を有する、請求項１８に記載の波力発電装置。
【請求項２０】
前記枠（１３）は、前記発電機（２）のハウジング（４，８）に剛的に接続されている、請求項１８または１９に記載の波力発電装置。
【請求項２１】
少なくとも前記可撓性連結手段（３）の一部は、核（３１）と当該核（３１）を取り囲む表層（３３）とを含む、請求項１〜２０のいずれか１つに記載の波力発電装置。
【請求項２２】
前記核（３１）はワイヤであり、前記表層（３３）は織られたネット構造もしくは編まれたネット構造である、請求項２１に記載の波力発電装置。
【請求項２３】
前記可撓性連結手段（３）は、前記核（３１）と前記表層（３３）との間にある中間層（３２）をさらに含む、請求項２１または２２に記載の波力発電装置。
【請求項２４】
前記中間層（３２）は前記核（３１）に付着しており、前記表層（３３）は前記中間層（３２）の周りに緩く装着されている、請求項２３に記載の波力発電装置。
【請求項２５】
請求項１〜２４のいずれか１つに記載の波力発電装置を複数備える、波力発電施設。
【請求項２６】
請求項１〜２４のいずれか１つに記載の波力発電装置に対する接続を含む、電力ネットワーク（４０）。
【請求項２７】
直線的に往復移動する並進部材を有するリニア発電機を含む水中ステーションを用いて電気エネルギーを生成する方法であって、前記水中ステーションを海底に固定し、少なくとも１つの浮体を海面に浮かべ、前記少なくとも１つの浮体を可撓性連結手段によって前記並進部材に連結する、構成において、前記ステーションのガイド装置に前記連結手段を挿通させるとともに、各々がそれぞれの軸周りに回転可能であり、かつ前記連結手段の通路を形成する複数のローラを前記ガイド装置に取り付けるとともに、
少なくとも３つのローラのグループが１つのローラの組を形成しており、前記ローラの組は、それらの軸が同一平面内において多角形を形成する少なくとも３つのローラを含む構成、または、前記ローラの組は２対のローラを含み、当該各対のローラは、それらの軸が前記中心軸に対して垂直である共通平面内にあり、かつ一方の当該対のローラは他方の当該対のローラの上方に位置しており、前記４つのローラの軸は前記中心軸に対して垂直な投影において四角形となる多角形を形成する構成において、
前記ガイド装置は、互いに隣接する少なくとも２つのローラの組が異なる大きさの前記多角形を有する、複数のローラの組を含むことを特徴とする、電気エネルギー生成方法。
【請求項２８】
請求項１〜２４のいずれか１つに記載の波力発電装置を用いて実施される、請求項２７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の第１の側面は、水中ステーション、少なくとも１つの浮体および可撓性連結手段、を含む波力発電装置に関し、前記水中ステーションは、直線的に往復移動する並進部材を有するリニア発電機を含み、かつ海底に固定されており、前記少なくとも１つの浮体は、海面に浮かべられ、前記可撓性連結手段は、前記少なくとも１つの浮体を前記並進部材に連結し、前記並進部材の移動方向は、中心軸を規定している。前記連結手段は、曲げることができるという意味において可撓性であることをいう。これは、必ずしも、その長手方向において弾力的であるということは必要としない。前記連結手段はこのように、ワイヤ、ロープ、チェーン、ケーブルなどを採用しうる。本発明はまた、複数のこのような波力発電装置を含む波力発電施設およびこのような波力発電装置に接続された電力へットワークに関する。
【０００２】
本発明の第２の側面は、このような波力発電装置の使用に関する。
【０００３】
本発明の第３の側面は、浮体を海面に浮かべ、固定子と直線的に往復移動する並進部材とを有するリニア発電機電気を用い、前記固定子を海底に固定し、可撓性連結手段によって前記並進部材を前記浮体に連結する、電気エネルギーの生成方法に関する。
【０００４】
本願において、“径方向”、“軸方向”及び“横方向”などの用語は、並進部材の中心の往復運動によって規定される軸、すなわち、別段の記載がある場合を除き、並進部材の中心軸の方向を基準としている。また、“上”及び“下”という用語は垂直方向を指し、波力発電装置の作動中における部材の位置に関して用いる。
【背景技術】
【０００５】
海や大きな内陸湖での波の動きは、潜在的なエネルギー源であるが、これまでほとんど利用されていない。その一方で、これまでも海水の上下運動を利用して発電機に電力を生成するための様々な提案がなされている。海面上の一点は垂直方向に往復移動するため、電力の生成にはリニア発電機が適している。
【０００６】
国際公開第０３／０５８０５５号明細書は、このような波力発電装置の一例を開示している。この波力発電装置では、発電機の可動部、すなわち、回転発電機における回転子に相当する部分であり、本願においては並進部材と呼ぶ部分が、発電機の固定子に対して往復移動するようになっている。当該明細書に開示された構成では、固定子は海底に固定されている。また、並進部材は、ワイヤ、ケーブル、チェーンなどによって、海面上の浮体に連結されている。
【０００７】
前記明細書の図１に示されるように、理想的には前記浮体は、前記並進部材の軸上において前記発電機の上方に位置している。しかし、前記浮体は、波や風による横方向の力にもさらされている。したがって、前記浮体は、理想的な位置から離れて流されうるものであり、通常はそこからある距離を置いて位置している。その結果、前記並進部材と前記浮体とを繋ぐ前記ワイヤは、前記並進部材の前記軸には沿わない。これによって、中心がずと傾斜のいずれか一方、または両方が生じる結果、前記並進部材に横力が働くこととなり、前記発電機の動作が阻害される。
【０００８】
これは、大抵の場合に前記固定子内において前記並進部材を滑り軸受支持の態様で支持することで回避しうる。しかし、前記ワイヤが傾いていると前記横力は前記軸受支持に高い負荷を生じさせ、動作を阻害する。
【０００９】
この問題を低減するために、前記並進部材に接続された前記ワイヤを軸方向にガイドするガイド装置を用いることが知られている。このような装置は、ＰＣＴ／ＳＥ２００８／０５０９６４号明細書に開示されている。しかしながら、この開示された装置は、前記ワイヤに摩耗が発生するおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】国際公開第０３／０５８０５５号明細書
【特許文献１】ＰＣＴ／ＳＥ２００８／０５０９６４号明細書
【発明の概要】
【００１１】
本発明の目的は、上述した問題を解決するため、前記浮体の相対的な横方向位置によらず前記発電機が適切に動作するとともに、既知の技術に関連する欠点を回避することが可能な波力発電装置を提供することにある。
【００１２】
上述した目的は、前記第１の側面における冒頭に述べたタイプの波力発電装置において、前記水中ステーションは、複数のローラを有する前記可撓性連結手段のためのガイド装置をさらに備え、前記各ローラは、各々の軸周りに回転可能であるとともに、前記複数のローラは、前記可撓性連結手段のための上端および下端を有する通路を形成するように配置されていることにより達成される。
【００１３】
当該ガイド装置によって、前記浮体の相対的な横位置によらず前記発電機における前記並進部材の適切な位置が確保される。前記固定子内において前記並進部材の移動が規定されていると、この規定に影響を与える横力は生じないか小さいものとなる。前記規定の寸法は、他の構成よりもはるかに小さくすることが可能であり、単に前記並進部材の往復移動をガイドするという要求に適合させることができる。前記連結手段が前記ガイド装置に挿通されたワイヤであると、前記浮体が前記並進部材と同じ垂直位置に配置されていない場合に曲がる。これは、前記ワイヤと前記ガイド装置との間に摩擦を引き起こす。この摩擦は、前記波力発電装置の効率を低下させるエネルギーの損失を表す。前記ワイヤに生じる摩耗は、よりひどくなる。前記連結手段のための通路を形成する複数のローラを配置することによって、前記ワイヤは、静止表面に対して擦れることに代えて前記ローラ上を転がることができる。これにより前記効率が向上すると、より重要なことは、前記ワイヤの摩耗が大幅に低減されることである。
【００１４】
本発明の波力発電装置の好ましい実施の形態によれば、前記ガイド装置は、前記通路の前記上端の上方に配置された静止ガイド手段をさらに含む。
【００１５】
このような構成により、前記浮体の前記中心軸に対する横方向オフセット位置が相対的に小さい範囲にある場合に、前記ローラはガイド機能を果たす。前記オフセット位置が大きくなると、前記静止ガイド手段もまたガイド機能を果たす。大体の場合、前記オフセット位置は、動作時間のごく一部の間だけ前記静止ガイド手段が機能する程度に小さい。叙述した摩耗の問題は、このような短時間であれば許容され、前記ローラにより前記連結手段と前記静止ガイド手段との間の圧力が低減され、それにより前記摩耗が緩和されます。前記静止ガイド手段によって前記浮体の大きな横方向のずれをガイドすることが考慮されているため、前記ローラの個数は比較的少なく抑制することが可能である。これは、前記ガイド装置をそれほど複雑でなく、それゆえにより安価に製造することが可能であるとともに、失敗のおそれが少ない。
【００１６】
より好ましい実施の形態によれば、前記静止ガイド手段は、前記中心軸と同軸のリングの形状を有する。
【００１７】
これは、前記静止ガイド手段の製造や保守のコストを低減するための、非常にシンプルでありながら十分な代替手段である。前記リングは、前記摩耗を最小限に抑えるために、好ましくは湾曲した内面を有する。それは、好ましくはトーラス形状である。１つ以上のリングを前記静止ガイド手段に形成することができる。このような場合、複数の前記リングは、軸方向に沿って配置され互いに同軸である。前記複数のリングは、最上のものから最下のものに向かってその直径が小さくなるような異なる直径を有する。
【００１８】
より好ましい実施の形態によれば、前記静止ガイド手段は、前記中心軸と同軸の漏斗の形状を有し、前記漏斗の狭い方の端は、前記通路の前記上端に面している。
【００１９】
このような構成により、前記可撓性連結手段と前記静止ガイド手段との接触面積が比較的大きく、その結果として表面圧力が比較的小さくなり、さらに前記摩耗を提言することができる。
【００２０】
より好ましい実施の形態によれば、前記複数のローラの数が４であり、かつ各々が２つの前記ローラからなる２つのローラの組が構成されており、一方の前記ローラの組は他方の前記ローラの組の上方に配置され、前記各ローラの組の前記ローラは、それらの軸が前記中心軸に対して垂直である共通平面に属し、前記４つのローラの軸は、前記中心軸に対して直角である平面への投影が四角形を形成する。
【００２１】
前記静止ガイド手段にローラの組み合わされたいくつかのローラを備えた前記ガイド装置は、非常にシンプルである。
【００２２】
より好ましい実施の形態によれば、前記四角形が正方形である。
【００２３】
このような構成により、前記ガイド装置は、すべての方向における予測可能でありかつ均一なガイド機能を果たし、可能な限り対照となる。
【００２４】
より好ましい実施の形態によれば、前記複数のローラの数が３であり、前記複数のローラの軸は、前記中心軸に対して垂直である共通平面に属し、かつ三角形を形成する。
【００２５】
これは、上述した４つのローラを備える実施形態の代替であり、また信頼できるガイド機能を持つシンプルな構造を兼ね備えている。
【００２６】
より好ましい実施の形態によれば、少なくとも前記複数のローラのいくつかの軸は、前記中心軸に対して垂直である。
【００２７】
このような構成により、前記複数のローラと前記連結手段との間の相対的な移動が可能な限り低減され、すなわち前記複数のローラ上における前記連結手段の滑りが最小化される。
【００２８】
より好ましい実施の形態によれば、前記各ローラは、前記通路に面する内面を有し、前記複数のローラの内面は、中心軸に対して垂直である平面への投影が少なくとも１つの閉輪郭を形成する。
【００２９】
前記閉輪郭によれば、前記連結手段に対するすべての横方向において前記連結手段が前記複数のローラの一つにふさがれていることが保証される。したがって、いずれの方向においてもスライドすることがない。
【００３０】
より好ましい実施の形態によれば、前記複数のローラの少なくとも１つのグループは、それらの軸が同一平面に位置し、前記平面内において互いに異なる方向に延びており、このような各グループがローラの組を規定する。
【００３１】
このような構成により、前記連結手段は、前記連結手段の異なる側に位置する複数のローラが存在する少なくとも１つの平面を通過し、それゆえ、これらの平面の各々における前記連結手段と前記ガイド装置との間の回転関係が異なる方向に生じる。これにより摩耗と摺動のリスクをさらに低減することができる。
【００３２】
より好ましい実施の形態によれば、前記ガイド装置は、複数のローラの組を含み、各ローラの組の前記複数のローラの軸は、それぞれの平面に属する。
【００３３】
複数のこのようなローラの組により、中心軸に沿って延びる回転接触による前記ガイド動作は、前記ガイド装置において前記連結手段がまったく滑ることなく前記連結手段の方向が徐々に変化する可能性がある。前記ローラの組の個数は、好ましくは１〜１０の範囲にあり、もっとも好ましくは４〜６ローラの組である。
【００３４】
より好ましい実施の形態によれば、前記ローラの組の各平面は、前記中心軸に対して垂直である。
【００３５】
この配置は、前記連結手段と前記ガイド装置との間の摺動接触のリスクをさらに低減する。
【００３６】
より好ましい実施の形態によれば、前記各ローラの組は、２〜４つの前記ローラを含む。
【００３７】
このような構成は、摺動のリスクが小さいまま単純さをローラの組み合わせる有利な形態である。各ローラの組のローラが少ないと、構造が簡略化される。２つのローラによれば、隣接するローラの組の対は、すべての横方向において回転接触を生じさせることができる。
【００３８】
より好ましい実施の形態によれば、１つのローラの組に含まれる前記複数のローラは、同一サイズである。
【００３９】
この結果、前記中心軸に対して前記浮体がいずれの方向にずれたとしても、これに独立して均一な動作を保証する前記中心軸についての対称性が得られる。
【００４０】
より好ましい実施の形態によれば、前記ガイド装置は、軸方向において隣接する少なくとも１つの対となるローラの組を有し、前記対の一方のローラの組の前記複数のローラは、他方のローラの組の前記複数のローラと同一サイズである。
【００４１】
すべての横方向の回転接触が軸方向に隣接する２つのローラの組によって形成された場合、前記同一サイズは、対称性を得ることと、いずれの横方向においても回転条件が等しいことに寄与する。
【００４２】
より好ましい実施の形態によれば、各ローラの組は、それらの軸が多角形を形成する少なくとも３つの前記ローラを含む。
【００４３】
このような構成により、すべての横方向における回転接触を保証する各ローラの組の可能性がシンプルな構造と結合される。好ましくは、すべての多角形は同じ種類であるが、異なる種類であることは排除されず、たとえばいくつかが三角形であり他のいくつかが四角形であってもよい。
【００４４】
より好ましい実施の形態によれば、前記多角形が正多角形である。
【００４５】
これはさらに、すべての横方向において可能な限り等しく機能する前記ガイド装置の対称性に寄与する。
【００４６】
より好ましい実施の形態によれば、すべての多角形は、それぞれの幾何的中心が軸方向に沿って互いに整列されており、隣接する２つのローラの組はそれぞれの平面において１８０度のｎ分の１である角度ａだけ互いに相対回転させた関係となっている、請求項１７に記載の波力発電装置。ここで、ｎは、多角形の辺の数である。
【００４７】
軸方向に沿った整列は、前記連結手段の傾斜方向から軸方向への滑らかで連続的な曲げをもたらす。所定角度だけ前記相対回転させた関係によって、一つの多角形の角が隣接する多角形の辺の中央の領域に位置することとなり、さらに前記連結手段の前記摩耗を低減させ、前記多角形の角において圧迫されるおそれを少なくすることに寄与する。
【００４８】
より好ましい実施の形態によれば、前記多角形は、三角形または四角形である。
【００４９】
このような構成によれば、前記多角形は可能な限り少ないローラによって形成され、シンプルな構造に寄与する。これは、失敗のおそれを低減し、製造を簡素化する。
【００５０】
より好ましい実施の形態によれば、前記ガイド装置は、複数のローラの組のいずれのローラの組であっても、前記多角形の大きさが、このローラの組よりも下方に位置する各ローラの組の前記多角形の大きさよりも大とされている、複数のローラの組を含む。
【００５１】
このような構成により、前記ガイド装置は、前記上端から小さくなるか、均一な大きさであるか、均一な大きさの部分と大きさが小さくなる部分とを有するもととなる。好ましくは、前記ガイド装置は、一般的に大きさが小さくなっており、軸方向の延長部分において追加的に大きさが均一である。前記連結手段を軸方向へと徐々に曲げ、前記連結手段が前記ガイド装置の下端から離れると、下方に向けて大きさが小さくなる構成は有利な条件となる。
【００５２】
より好ましい実施の形態によれば、互いに隣接する少なくとも２つのローラの組は、異なる大きさの前記多角形を有する。
【００５３】
このような実施の形態は、方向を徐々に変化させるために大きさが小さくなる好ましい配置の典型である。
【００５４】
より好ましい実施の形態によれば、前記ガイド装置は、最下に位置し、それぞれのローラの組のローラの軸によって形成された前記多角形の大きさが互いに等しい２つのローラの組を有する。
【００５５】
２つのローラの組のローラの大きさが等しいことは、前記ガイド装置から前記並進部材に向けて前記連結手段の軸方向を安定させることを目的として前記ガイド装置の下端に配置するのに有利である。
【００５６】
より好ましい実施の形態によれば、各ローラの組の各ローラの前記内面は、多角形の開口を形成しており、最上に位置する前記多角形の開口の線寸法は、最下に位置する前記多角形の開口の線寸法の２〜５倍である。
【００５７】
このような数値範囲によれば、前記ガイド装置は、ほとんどの適用例やほとんどの動作条件において予測される前記浮体の前記中心軸からの横方向への逸脱量に関して、円滑な前記曲げの拡張に最適である。
【００５８】
より好ましい実施の形態によれば、各ローラは２つの末端縁を有し、あるローラの組の互いに隣接する前記ローラの前記内面における当該末端縁は、互いに離間して配置されており、これらの末端縁の距離は前記可撓性連結手段の幅よりも小である。
【００５９】
このような構成によれば、前記連結手段は、これらの末端縁の間に必然的に形成され、摺動接触引き起こし、前記連結手段がこの隙間において圧迫されるおそれを引き起こす隙間に入り込むことがない。
【００６０】
より好ましい実施の形態によれば、少なくともいくつかの複数のローラは円筒形である。
【００６１】
原則として、前記ローラは、凹面形状または凸面形状を有しうる。しかし、円筒形のローラのようにまっすぐな形状は、接線方向、すなわち前記ローラの軸方向に沿った方向における摺動のおそれが少ない。
【００６２】
より好ましい実施の形態によれば、少なくともいくつかのローラは、当該ローラの軸を通る平面内において凹面形状である。
【００６３】
凹面形状は、前記連結手段が前記ローラの前記末端縁に向かってスライドし、前記隣接する２津のソーラの間の隙間において圧迫されるおそれが少ない。
【００６４】
より好ましい実施の形態によれば、複数のローラの組を有し、各ローラの組は、互いの半径が等しくかつ互いの軸が共通平面に属する複数のローラを有し、隣接する２つの平面の距離は、隣接する前記２つのローラの組のローラ１つずつの半径の和の１〜１．５倍の範囲にある。
【００６５】
このような数値範囲によれば、一方では、前記連結手段の効果的なガイドを実現するために前記ローラの組を互いに近づけるという要求と、他方では、構造的にシンプルである配置を有すること、とを最適にバランスさせる。所定の範囲よりも前記ローラの組が互いに近づくと、結果としてあるローラの組から隣のローラの組まで前記連結手段が好ましくない曲げ形状となる。
【００６６】
より好ましい実施の形態によれば、前記ガイド装置は、すべてのローラが取り付けられた枠を含む。
【００６７】
このような構成により、互いに前記ローラは、互いに明確な関係で配置され、望ましい相対関係に容易に適合させることができる。前記ローラが取り付けられた前記枠は、その上端がたとえば小さい方の端が前記ローラ枠の上端に取り付けられた円錐形チューブといった補助ガイド手段に接続可能であることを理解されるべきである。
【００６８】
より好ましい実施の形態によれば、前記枠は、漏斗の一般的な形状を有する。
【００６９】
このような形状によれば、ローラの組の配置を各ローラの組によって形成された開口の下端に向けて徐々に小さくなる配置と、また最下の対のローラの組の開口が等しい大きさとなる配置とを、有利に適合できる。漏斗の一般的な形状は、前記中心軸に対して垂直である断面形状が円形であるものだけでなく、多角形であるものも意味する。
【００７０】
より好ましい実施の形態によれば、前記枠は、前記発電機のハウジングに剛的に接続されている。
【００７１】
これにより、各ローラが前記中心軸に対して適切に配置されることを保証することを簡素化される。
【００７２】
より好ましい実施の形態によれば、少なくとも前記可撓性連結手段の一部は、核と当該核を取り囲む表層とを含む。
【００７３】
これにより、異なる機能のために材料特性の最適化を図ることができる。前記核が力を伝達するために良好な強度特性を有し、前記表層が良好な摩擦耐性、低摩擦性を有し、かつ前記ローラ上での転がりに適していることが重要である。
【００７４】
より好ましい実施の形態によれば、前記核はワイヤであり、前記表層は織られたネット構造もしくは編まれたネット構造である。
【００７５】
このような構成により、それぞれの構成要素が有利な方法で上述した要求を満たすことができる。前記ワイヤは、金属またはポリマーからなりうる。
【００７６】
より好ましい実施の形態によれば、前記表層は織られたネット構造もしくは編まれたネット構造である。
【００７７】
このような構成は、回転同様に摺動などの動作をガイドするのに適している。
【００７８】
より好ましい実施の形態によれば、前記可撓性連結手段は、前記核と前記表層との間にある中間層をさらに含む。
【００７９】
前記中間層は、前記核によって前記表層が削られてしまうことから保護する。
【００８０】
より好ましい実施の形態によれば、前記中間層は前記核に付着しており、前記表層は前記中間層の周りに緩く装着されている。
【００８１】
このような構成により、前記核と前記表層との間の小さな軸方向のずれが生じるため、前記ガイド装置からの摩擦力によって前記表層が破壊されるおそれが少ない。
【００８２】
より好ましい実施の形態によれば、前記可撓性連結手段の好ましい形態とともに用いられる前記ガイド装置は、もっぱら静止ガイド手段によって構成される。この実施の形態においては、ローラが全く存在しない。
【００８３】
上述した特定種類の前記可撓性連結手段は、ローラを含むガイド装置とともに特に有利に用いられるが、ローラを備えないガイド装置とともに適切に用いることができる。
【００８４】
本願は、本発明の前記好ましい実施の形態のいずれかの波力発電装置を複数備える波力発電施設に関する。
【００８５】
本願はまた、本発明の前記好ましい実施の形態のいずれかの波力発電装置に対する接続を含む、電力ネットワークに関する。
【００８６】
本発明の第２の側面において、電気エネルギーを生成しかつ電力ネットワークに供給するために、本発明の前記好ましい実施の形態のいずれかの波力発電装置を用いること。
【００８７】
本発明の第３の側面における冒頭に述べたタイプの方法において、前記ステーションのガイド装置に前記連結手段を挿通させるとともに、各々がそれぞれの軸周りに回転可能であり、かつ前記連結手段の通路を形成する複数のローラを前記ガイド装置に取り付ける。
【００８８】
本発明に係る前記方法のより好ましい実施の形態によれば、本発明の前記好ましい実施の形態のいずれかの波力発電装置を用いて実施される。
【００８９】
本発明による波力発電施設、本発明による電力ネットワーク、本発明による使用、及び、本発明による方法は、本発明による波力発電装置及びその実施形態による上述した効果と同じ効果を有する。
【００９０】
上述した本発明の好ましい実施形態は、従属クレームに記載されている。また、上述の好ましい実施形態を様々な方法でローラの組み合わせることによって、又は、これら実施形態と以下に述べる例の特徴とをローラの組み合わせることによって、他の好ましい実施形態を構成することも、もちろん可能である。
【００９１】
以下、添付図面を参照して例を述べることによって、本発明をより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明による波力発電装置の概略側面図である。
【図２】図１に示す波力発電装置の詳細を示す拡大側面図である。
【図３】図２の詳細を示す斜視図である。
【図４】図２の詳細を示す端面図である。
【図５】図１における同様な詳細の他の例の拡大斜視図である。
【図６】図５における詳細を模式的に示す端面図である。
【図７．８】図１の詳細のさらに他の例の構成要素を示す図である。
【図９．１０】図１の詳細のさらに他の例の構成要素を示す図である。
【図１１】図９の変形例を示す図である。
【図１２】図１のＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿う断面図である。
【図１３】本発明による波力発電施設
【発明を実施するための形態】
【００９３】
図１は、本発明に基づく波力発電装置の一例を示す概略側面図である。浮体１は海面に浮いており、連結手段３、たとえばワイヤ、ロープ、チェーン等、によって海底に固定されたリニア発電機２に連結されている。本図においては、リニア発電機２は海底に取り付けられている。これに代えて、リニア発電機２を海底より上方に離間配置した状態で固定するなど、他の方法を用いてもよい。
【００９４】
リニア発電機２は、巻線を備えた固定子５と、磁石を備えた並進部材６とを有する。並進部材６は固定子５内で上下に往復移動可能であり、この往復移動により固定子の巻き線に電流が発生する。この電流は、電気ケーブル１１を介して電力ネットワークに送られる。
【００９５】
並進部材６はロッド７を備えており、このロッドにワイヤ３が取り付けられている。浮体１は、海面の波の動きによって押し上げられると、並進部材６を上方に引き上げる。一方、浮体１が下がると、並進部材６は重力によって下方に移動する。好ましくは、並進部材６に作用するバネ（図示せず）等を任意に設けることにより、下方向への力を増すようにしてもよい。
【００９６】
リニア発電機２は海底に固定されているが、浮体１は海面に自由に浮かんでいる。よって、浮体１は、リニア発電機２に対して横方向に移動自在である。そのような横移動の際には、連結手段３は傾斜した状態となる。
【００９７】
リニア発電機２のハウジング４に対し連結手段３が進入する入口部分には、ガイド装置９が設けられている。ガイド装置９が連結手段３をガイドすることにより、ガイド装置９の下方では連結手段３が垂直方向に動く一方、ガイド装置９の上方では、連結手段３は傾斜姿勢で動く。ガイド装置９は、リニア発電機２のハウジング４の上部に設けられた円錐構造体８に取り付けられている。
【００９８】
ガイド装置９は、連結手段３がガイド装置９を通過する際に当該連結手段の進行方向が徐々に変化するような構成とされている。これによって、連結手段３の摩耗が抑制される。
【００９９】
図２は、図１のガイド装置９の側面図である。ガイド装置９は、一般的な漏斗の形状とされた枠１２によって構成されている。枠１２は、上側の円錐部１３と下側の円筒部１４とを有している。複数のローラ１５ａ〜１８ｄ（図示されたものはすべてではない）は、枠１２に回転可能に取り付けられている。これらのローラは、複数の軸方向に沿って取り付けられており、すなわち複数のローラの組１５−１８が垂直方向に分布している。各ローラの組１５−１８は、３つのローラを有する。
【０１００】
上方のローラの組１５は、３つのローラ１５ａ，１５ｂ，１５ｃを有する（ただし、ローラ１５ｃは図示しない）。ローラの組１５のローラの軸はすべてが、中心軸Ｃに対して垂直である共通平面Ｐ１５内にある。中心軸Ｃは、並進部材６の中心の移動方向によって定義される。このように、ローラの組１５のローラ１５ａ〜１５ｃの軸は、各々が中心軸Ｃに対して垂直である。これらのローラ１５ａ〜１５ｃの軸は、共通平面Ｐ１５内において正三角形を形成する。各ローラ１５ａ〜１５ｃは、円筒形であり、これはまたこれらのローラの内面が正三角形を形成することを意味する。各ローラ１５ａ〜１５ｃは、枠１２の壁に設けられた開口２１に取り付けられている。各ローラは、軸受手段（図示略）によって軸１９に取り付けられ、前記軸受手段としては、滑り軸受または転がり軸受を用いることができる。軸１９の両端は、枠１２の壁に設けられた小さな軸孔２０に延びている。
【０１０１】
最上のローラの組１５の１つ下には、ローラ１６ａ〜１６ｃからなるローラの組１６が、上方のローラの組１５と実質的に同様の方法で配置されている。しかしながら、１つの相違点は、ローラの組１６の各ローラ１６ａ〜１６ｃは、上方のローラの組１５のローラ１５ａ〜１５ｃよりも小さいことである。このことから、ローラ１６ａ〜１６ｃは、ローラ１５ａ〜１５ｃよりも長さが短い。ローラ１６ａ〜１６ｃの直径は、ローラ１５ａ〜１５ｃの直径と同じか短い場合がある。ローラ１６ａ〜１６ｃの内面もまた、上方のローラの組１５のローラ１５ａ〜１５ｃの内面によって形成されたものと同様の三角形を形成する。しかし、ローラ１６ａ〜１６ｃの長さが短いため、これらのローラによって形成される三角形は相対的に小さくなる。
【０１０２】
他の相違点は、このローラの組１６のローラ１６ａ〜１６ｃは、上方のローラの組１５のローラ１５ａ〜１５ｃに対して周方向に６０°オフセットして取り付けられていることである。このローラの組１６のローラ１６ａ〜１６ｃの内面によって形成される三角形は、これに対応するローラの組１５の三角形に対して６０°回転している。
【０１０３】
次に下方にあるローラの組１７のローラ１７ａ〜１７ｃおよび最下のローラの組１８のローラ１８ａ〜１８ｃもまた、同様に配置されている。ローラの組１７のローラは、ローラの組１６のローラよりも長さが短い。ローラの組１７，１８のローラは、互いの長さが等しく、各々が形成する三角形は同じ大きさである。ローラの組１７のローラの内面によって形成される三角形は、ローラの組１６の三角形との関係で周方向に６０°回転している。ローラの組１８の三角形は、さらに６０°回転している。これは、ローラの組１５，１７によって形成される三角形は、それぞれの平面において同じ向きであり、ローラの組１６，１８によって形成される三角形も同様の関係であることを意味する。
【０１０４】
連結手段３、たとえばワイヤは、上方のローラの組１５を通って上方から進入し、下方のローラの組１８を通ってガイド装置９から抜け出ている。このため、ワイヤ３は、ガイド装置９の上方における傾斜方向から並進部材６に向かう実質的な軸方向へと曲がっている。複数のローラによって形成された三角形空間が徐々に小さくなることから、この曲げはこれらのローラによって規定されている。ワイヤ３は、ガイド装置９を通って上下に移動し、これによって前記複数のローラを回転させる。
【０１０５】
枠１２の材料としては、鉄またはポリアミドなどのポリマーが挙げられる。また、前記ローラおよびそれらの軸は、このような鉄やポリマーによって形成することができる。これらのローラが鉄によって形成される場合、その表面にポリアミドのコーティングを施すことができる。
【０１０６】
図３は、図２のガイド装置９を示す斜視図であり、軸１５ａＣ，１５ｂＣ，１５ｃＣによって形成された三角形が示されており、これらのローラ１５ａ，１５ｂ，１５ｃの内面によって形成された三角形が示されている。
【０１０７】
図４は、図２のガイド装置９の端面図であり、複数のローラの組によって形成される三角形の大きさが徐々に小さくなることが示されている。
【０１０８】
図５は、他の例としてのガイド装置１０９を示す斜視図であり、各ローラの組が４つのローラを有している。上述した例と同様に、複数のローラは、枠１１２の開口に取り付けられている。本図においては、いくつかのローラとその軸が対応する開口から突出しているという描写が、部分的に開示されている。上方のローラの組１１５の４つのローラ１１５ａ，１１５ｂ，１１５ｃ，１１５ｄは、それらの軸が前記中心軸に対して直角である共通平面内にあり、ともに正方形を形成している。したがって、これらのローラの内面もまた、正方形を形成している。下方に位置するローラの組１１６，１１７，１１８もまた、４つずつのローラを有する。これらのローラの長さは、下方のローラの組のものほど短くなっており、これに対応してこれらのローラの内面によって形成される四角形の大きさは、徐々に小さくなっている。各ローラの組は、上方に隣接するローラの組に対して周方向に４５°回転している。
【０１０９】
図６は、図５のガイド装置１０９を上方から見た概略端面図である。本図においては、上述した幾何形状がより明確に示されている。上方のローラの組１１５の４つのローラ１１５ａ，１１５ｂ，１１５ｃ，１１５ｄによって、これらの間に比較的大きい正方形が形成されている。次のローラの組のローラ１１６ａ，１１６ｂ，１１６ｃ，１１６ｄは、前記上方の正方形に比べてやや小さく、かつ４５°回転した正方形を形成している。次のローラの組１１７のローラ１１７ａ，１１７ｂ，１１７ｃ，１１７ｄと最下のローラの組１１８のローラ１１８ａ，１１８ｂ，１１８ｃ，１１８ｄとは、徐々に小さくなる対応する正方形を形成しており、それらの向きについても同様の関係となっている。
【０１１０】
図７は、１つのローラの組の４つのローラ２１５ａ〜２１５ｄの一例を示しており、他のローラの組は省略されている。これらのローラは、凹面形状を有している。図示しない他のローラの組も、対応する凹面形状を有している。一方、このような構成に代えて、凹面形状のローラからなるローラの組と直状のローラからなるローラの組とを備える構成であってもよい。
【０１１１】
図８は、各ローラの国が２つずつのローラを有する例を示している。本図においては、２つのローラ３１５ａ，３１５ｂを有する上方のローラの組と、２つのローラ３１５ａ，３１５ｂを有する下方のローラの組とが示されている。本例におけるこれらの２つのローラの組のローラは、互いに等しい大きさであるが、前述のように、下方に位置するローラの組に向かうにつれて長さが徐々に短くなる構成であってもよい。
【０１１２】
図９は、図１のガイド装置の変形例を示している。本例においては、２つのみのローラの組が設けられており、２つのローラ４１７ａ（１つのみが図示されている）からなる上方のローラの組みと２つのローラ４１８ａ，４１８ｂからなる下方のローラの組とがある。２つのローラの組の上方には、漏斗の形状とされたガイド装置９の静止部９１が設けられている。これらのローラは、前記ガイド装置の下方部分に軸支されている。
【０１１３】
図１０は、ガイド装置９のさらなる変形例を示している。本例においても、図９に示す例と同様に、２対のローラが設けられている。ローラ５１７ａ，５１８ａ，５１８ｂは、円筒状の枠部９４に軸支されている。ロッド９３によって、枠部９４は、前記ローラからある距離を置いた位置にあるリング形状の要素９２に接続されている。リング形状の要素９２は、前記ガイド装置の剛体部分を形成している。
【０１１４】
図９に示された２対のローラの例に代えて、図１１に示すように、３つのローラ６１８ａ，６１８ｂ，６１８ｃからなる１つのローラの組に置き換えてもよい。これらは、１つの平面内において三角形に配置されている。このような構成例は、図１０に示す例にも適用できる。
【０１１５】
図１２は、可撓性連結手段３の好ましい例の断面を示している。この可撓性連結手段は、たとえばスチールワイヤなどの内部核３１を有する。外側においては、保護を目的として外部表層３３が設けられ、ガイド装置９に対してスライドしたときの摩耗に耐えうるように適用されている。前記外側表層は、好ましくは織られた構造もしくは編まれた構造である。表層３３を核３１によって削られることから保護するために、中間層３２が設けられている。中間層３２は、核３１に付着しており、表層３３に対しては緩く装着されている。前記中間層の好ましい材料としては、ポリエステルなどのポリマーが挙げられる。
【０１１６】
図１３は、本発明による波力発電装置を複数備えた波力発電施設を上から見た状態の概略図である。これらの波力発電装置の複数の発電機２が水中開閉装置３０に連結されており、この開閉装置が電力ネットワーク４０に接続されている。
【図１】
0005607242.tif 000002
【図２】
0005607242.tif 000003
【図３】
0005607242.tif 000004
【図４】
0005607242.tif 000005
【図５】
0005607242.tif 000006
【図６】
0005607242.tif 000007
【図７】
0005607242.tif 000008
【図８】
0005607242.tif 000009
【図９】
0005607242.tif 000010
【図１０】
0005607242.tif 000011
【図１１】
0005607242.tif 000012
【図１２】
0005607242.tif 000013
【図１３】
0005607242.tif 000014