(57)【要約】波エネルギー変換装置（１００，２００，３００）が一次体（１０２，２０２，３０２）と二次体（１０４，２０４，３０４）を有していて、両体が縦方向に互いに相対的に振動できるように相互接続されている。スラグ質量体（１０６，２０８，３０８）が一次体に粘弾性的に接続されている。このスラグ質量体は有効質量、剛性及び減衰特性を有している。発電機（１０８，２１６，３１６）が一次体と二次体との間に接続されている。発電機は負荷減衰特性を有している。上記の特性の少なくとも１つが動的に制御可能であり、波エネルギー変換装置が配備された波環境の波運動の変化に応答して両体の長手方向の運動を変化させ、両体の位相がずれた振動を維持し、それにより発電機に伝達される駆動力を増大させ、それにより発電機の電力出力を増大させる。
2009535560.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波エネルギー変換装置（１００，２００，３００）であって、前記波エネルギー変換装置が、
一次水面貫通型浮動体（１０２，２０２，３０２）と、
二次水面貫通型浮動体（１０４，２０４，３０４）とを含み、
前記一次体と前記二次体とが互いに相対的に長手方向に振動するように相互接続されており、
更に前記波エネルギー変換装置がスラグ質量体（１０６，２０８，３０８）を含み、前記スラグ質量体が前記一次体に粘弾性的に接続されていて、前記スラグ質量体が有効質量特性、剛性特性及び減衰特性を有しており、
更に前記波エネルギー変換装置が前記一次体と前記二次体との間に接続された発電機（１０８，２１６，３１６）を含み、前記発電機が負荷減衰特性を有しており、
有効質量特性、剛性特性、スラグ質量減衰特性及び発電機負荷減衰特性の少なくとも１つが動的制御可能である波エネルギー変換装置。
【請求項２】
前記一次体（１０２，２０２，３０２）がピラーを含み、
前記スラグ質量体（１０６，２０８，３０８）が前記ピラー内部で支持されている、請求項１記載の波エネルギー変換装置。
【請求項３】
前記二次体（１０４，２０４，３０４）は、互いに隔てられ、かつピラーから外方に隔てられて剛性的に相互接続された少なくとも２つのフロートを含む、請求項２記載の波エネルギー変換装置。
【請求項４】
更に、前記一次体と前記二次体との間に発電機（１０８，２１６，３１６）を駆動的に接続させる電力取出装置(１１２，１１４，１１６；２１２，２２４，２２０；３１８，
３２４，３２０)を含み、前記電力取出装置が発電機（１０８，２１６３１６）に回転接
続された少なくとも１つのプーリを含む、請求項１記載の波エネルギー変換装置。
【請求項５】
前記発電機負荷減衰特性が、前記発電機（１０８，２１６，３１６）の電気抵抗特性及び電力出力特性の少なくとも１つを変化させることによって動的に制御可能である、請求項１記載の波エネルギー変換装置。
【請求項６】
更に、有効質量特性、剛性特性、スラグ質量体減衰特性及び発電機負荷減衰特性の少なくとも１つを動的に制御するために、前記波エネルギー変換装置に電子的に結合されたコントローラ（１２６，２２６，３３２）を含む、請求項１記載の波エネルギー変換装置。
【請求項７】
更に、前記波エネルギー変換装置に結合された少なくとも１つのセンサ（２２２，３２２，２４２，３４２，２５２，３５２）を含み、前記センサが前記二次体（１０４，２０４，３０４）の位置に相対的な前記一次体（１０２，、２０２，３０２）の位置と、前記一次体の位置に相対的なスラグ質量体の位置と、前記一次体の絶対的位置と、前記一次体の加速度と、前記二次体の加速度の少なくとも１つを表す出力信号を生み出す、請求項６記載の波エネルギー変換装置。
【請求項８】
前記コントローラ（１２６，２２６，３３２）が前記センサ（２２２，３２２）に電子的に結合され、前記センサによって生み出された出力信号に応答する、請求項７記載の波エネルギー変換装置。
【請求項９】
前記スラグ質量体（１０６，２０８，３０８）が少なくとも１つの弾性エレメント（１１０，２１０，３１０）によって前記一次体（１０２，２０２，３０２）に粘弾性的に接
続されている、請求項１記載の波エネルギー変換装置。
【請求項１０】
前記弾性エレメント（１１０，２１０，３１０）がばね、油圧シリンダ及び空気圧シリンダの少なくとも１つを含む、請求項９記載の波エネルギー変換装置。
【請求項１１】
前記弾性エレメント（１１０，２１０，３１０）が、前記スラグ質量体（１０６，２０８，３０８）の剛性特性を変化させるために動的制御可能である、請求項１０記載の波エネルギー変換装置。
【請求項１２】
前記スラグ質量体（１０６，２０８，３０８）が機械的線形回転接続によって前記一次体（１０２，２０２，３０２）に粘弾性的に接続されている、請求項１記載の波エネルギー変換装置。
【請求項１３】
前記スラグ質量体（１０６，２０８，３０８）がボールナットスラグ体（２０８，３０８）を含み、機械的線形回転接続が、
前記ボールナットスラグ体に螺合されたボールねじ（２１４，３１４，５１４）と、
前記ボールねじに回転結合された回転質量体（２１２，３１２，５１２）とを含み、
前記ボールナットスラグ体の前記ボールねじに沿った長手方向移動が、前記ボールねじと前記回転質量体を回転させる、請求項１２記載の波エネルギー変換装置。
【請求項１４】
前記回転質量体（２１２，３１２，５１２）が、前記スラグ質量体（１０６，２０８，３０８）の有効質量特性を変化させるために動的制御可能な回転慣性特性を有する、請求項１３記載の波エネルギー変換装置。
【請求項１５】
前記回転質量体（２１２，３１２，５１２）が、前記回転質量体の回転慣性特性を変化させるために操作可能な機械的リンク（５２０）によって、前記ボールねじ（２１４，３１４，５１４）に回転結合されている、請求項１４記載の波エネルギー変換装置。
【請求項１６】
前記機械的リンク（５２０）が、前記ボールねじ（２１４，３１４，５１４）の長手方向軸に相対的な前記回転質量体（２１２，３１２，５１２）の半径方向変位を変化させるための１つ以上の関節アームを含む、請求項１５記載の波エネルギー変換装置。
【請求項１７】
前記一次体（１０２，２０２，３０２）が一次体質量を有し、前記一次体質量に対する前記有効スラグ質量体（１０６，２０８，３０８）の比率が少なくとも約０.７５である
、請求項１記載の波エネルギー変換装置。
【請求項１８】
前記一次体（１０２，２０２，３０２）が一次体質量を有し、前記一次体質量に対する前記スラグ質量体（１０６，２０８，３０８）の比率が約０.７５〜３．５である、請求
項１記載の波エネルギー変換装置。
【請求項１９】
剛性的に相互接続された少なくとも２つの前記フロートが横断部材（２０５，３０５）によって相互接続されている、請求項３記載の波エネルギー変換装置。
【請求項２０】
剛性的に相互接続された少なくとも２つの前記フロートの隣り合うフロートが、ピラーを中心に互いに半径方向に隔てられている、請求項３記載の波エネルギー変換装置。
【請求項２１】
前記一次体（１０２，２０２，３０２）が第１の没水長さを有し、
前記二次体（１０４，２０４，３０４）が第２の没水長さを有し、
前記第２の没水長さに対する第１の没水長さの比率が約０．７５〜１．３５である、請求項２０記載の波エネルギー変換装置。
【請求項２２】
前記波エネルギー変換装置（１００，２００，３００）を制御するための方法であって、前記波エネルギー変換装置が、
一次水面貫通型浮動体（１０２，２０２，３０２）と、二次水面貫通型浮動体（１０４，２０４，３０４）とを含み、前記一次体と前記二次体が互いに相対的に長手方向に振動するように相互接続されており、更に前記波エネルギー変換装置がスラグ質量体（１０６，２０８，３０８）、前記スラグ質量体と前記一次体との間の粘弾性的接続（１１０，２１０，３１０）、前記一次体と前記二次体との間に駆動接続された発電機（１０８，２１６，３１６）、及びセンサ（２２２，３２２，２４２，３４２，２５２，３５２）を含み、
前記スラグ質量体が有効質量特性、剛性特性及び減衰特性を有しており、
前記発電機が負荷減衰特性を有しており、
前記センサが前記スラグ質量体、前記一次体、前記粘弾性接続及び前記発電機に電子的に結合され、
前記センサが前記二次体の位置に相対的な前記一次体の位置を表し、
前記方法が、
センサ出力信号を検出すること、
検出されたセンサ出力信号を処理して、前記スラグ質量体と前記一次体との間の相対運動の表現を導くこと、
前記スラグ質量体と前記一次体との間の相対運動の導かれた表現に対応する第１の制御信号を生み出すこと、及び
前記第１の制御信号を前記スラグ質量体と前記粘弾性接続の少なくとも１つに適用して、前記スラグ質量体の有効質量特性、前記スラグ質量体の剛性特性及び前記スラグ質量体の減衰特性の少なくとも１つを変化させること、を含む方法。
【請求項２３】
検出されたセンサ出力信号を処理して、前記スラグ質量体（１０６，２０８，３０８）と前記一次体（１０２，２０２，３０２）との間の相対運動の優位周波数特性の表現を導くこと、
前記スラグ質量体と前記一次体との間の相対運動の優位周波数特性の導かれた表現に対応する第２の制御信号を生み出すこと、及び
前記第２の制御信号を前記スラグ質量体と前記粘弾性接続（１１０，２１０，３１０）の少なくとも１つに適用して、前記スラグ質量体の有効質量特性、前記スラグ質量体の剛性特性及び前記スラグ質量体の減衰特性の少なくとも１つを変化させること、を含む請求項２２記載の方法。
【請求項２４】
更に、前記第１の制御信号を前記発電機（１０８，２１６，３１６）に適用して、前記発電機の負荷減衰特性を変化させることを含む、請求項２２記載の波エネルギー変換装置。
【請求項２５】
更に、検出されたセンサ出力信号を処理して、前記スラグ質量体（１０６，２０８，３０８）と前記一次体（１０２，２０２，３０２）との間の相対運動の優位周波数特性の表現を導くこと、
前記スラグ質量体と前記一次体との間の相対運動の優位周波数特性の導かれた表現に対応する第２の制御信号を生み出すこと、及び
前記第２の制御信号を前記スラグ質量体、前記粘弾性接続（１１０，２１０，３１０）及び前記発電機（１０８，２１６，３１６）の少なくとも１つに適用して、前記スラグ質量体の有効質量特性、前記スラグ質量体の剛性特性及び前記スラグ質量体の減衰特性、及び前記発電機の負荷減衰特性の少なくとも１つを変化させること、を含む請求項２４記載の方法。
【請求項２６】
前記粘弾性接続（１１０，２１０，３１０）が回転質量体（２１２，３１２，５１２）を含み、前記スラグ質量体（１０６，２０８，３０８）の有効質量特性の少なくとも一部が前記回転質量体の回転慣性を含み、更に前記方法が第１の制御信号を前記回転質量体に適用して、前記回転質量体の回転慣性を変化させる、請求項２２記載の方法。
【請求項２７】
前記粘弾性接続（１１０，２１０，３１０）が少なくとも１つの弾性エレメントを含み、前記方法が更に前記第１の制御信号を少なくとも１つの前記弾性エレメントに適用して、少なくとも１つの前記弾性エレメントの剛性特性を変化させる、請求項２２記載の方法。
【請求項２８】
更に、前記センサ（２２２，３２２）、前記スラグ質量体（１０６，２０８，３０８）、前記一次体（１０２，２０２，３０２）、前記粘弾性接続（１１０，２１０，３１０）及び前記発電機（１０８，２１６，３１６）に電子結合されたコントローラ（１２６，２２６，３３２）を含み、前記方法が更に、
前記コントローラ内で検出されたセンサ出力信号を受け取ること、
前記コントローラ内で検出されたセンサ出力信号を処理して、前記スラグ質量体と前記一次体との間の相対運動の表現を導くこと、及び
前記第１の制御信号を前記コントローラの出力信号として生み出すこと、を含む、請求項２２記載の方法。
【請求項２９】
更に、前記コントローラ内で検出されたセンサ出力信号を処理して、前記スラグ質量体（１０６，２０８，３０８）と前記一次体（１０２，２０２，３０２）との間の相対運動の優位周波数特性の表現を導くこと、
前記第２の制御信号を前記コントローラの出力信号として生み出し、前記第２の制御信号が前記スラグ質量体と前記一次体との間の相対運動の優位周波数特性の導かれた表現に対応すること、及び
前記第２の制御信号を前記スラグ質量体と前記粘弾性接続（１１０，２１０，３１０）の少なくとも１つに適用して、前記スラグ質量体の有効質量特性、前記スラグ質量体の剛性特性及び前記スラグ質量体の減衰特性の少なくとも１つを変化させること、を含む請求項２８記載の方法。
【請求項３０】
前記粘弾性接続（１１０，２１０，３１０）が回転質量体（２１２，３１２，５１２）を含み、前記スラグ質量体（１０６，２０８，３０８）の有効質量特性の少なくとも一部が前記回転質量体の回転慣性を含み、更に前記方法が第１の制御信号を前記回転質量体に適用して、前記回転質量体の回転慣性を変化させる、請求項２９記載の方法。
【請求項３１】
前記粘弾性接続（１１０，２１０，３１０）が少なくとも１つの弾性エレメントを含み、前記方法が更に前記第１の制御信号を少なくとも１つの前記弾性エレメントに適用して、少なくとも１つの前記弾性エレメントの剛性特性を変化させる、請求項３０記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波エネルギーを電気エネルギーまたは他の商業的に有用なエネルギーに変換することに関する。
【背景技術】
【０００２】
波エネルギー（即ち、大洋、海、湖または他の広大な水域上で周期的に振動する波のエネルギー）は、波の浮力を使って浮動体を振動させる（即ち波と一緒に浮き沈みさせる）ことにより電気エネルギーに変換できる。波が浮動体に及ぼす浮力は、浮動体の運動エネルギーを商業的に有用なエネルギーに変換するのを助長するために、対向体に対して反動しなければならない。海底、または海底に埋設され波の荷重に抵抗できる杭が、対向体として働いてもよい。そのような「単体型」システムは、唯一の浮動体と定置対向体とを有する。浮動体が定置対向体に相対的に振動して生み出される運動エネルギーは、浮動体と対向体との間に結合された発電機によって電気エネルギーに変換される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
単体型システムは、典型的には岸近傍の比較的浅い水域で使用され、そこでは浮動体が反動すべき定置対向体として働くように適当な杭構造物又は係留構造物を設けることができる。単体システムは深水域での使用にはあまり適していない。なぜならば、深水波環境で直面するあらゆる種類の流体力に抵抗できる深水用の杭構造物又は係留構造物を設けることは難しいからである。岸近傍では、単体波エネルギー変換装置の杭構造物又は係留構造物は、海底の生態系に干渉する虞があるが、これは望ましくない。
【０００４】
「二体型」波エネルギー変換装置は、典型的には第１の浮動体又は一次浮動体と反対に作用する第２の浮動体（又は没水域又は半没水域）を提供する。二体型波エネルギー変換装置は海底に弛緩係留されてよく、「無反動」と呼ばれることがある。なぜならば弛緩係留は一次体と二次体との互いに相対的な振動によって引き起こされる反動力を海底に伝えないからである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
二体型波エネルギー変換装置は一般に、単体型システムの性能を模倣するように設計され、第２の浮動体が比較的定置され、発電機は一次的に単一の振動運動、即ち第１の浮動体の振動運動によって駆動される。しかしながら、一次体と二次体が長手方向で互いに相対的に振動できるようにして、波エネルギー変換装置が配備されている波環境の変化に応じて振動を動的に制御すると有利である。以下に説明するように、そのような制御は一次体と二次体との間の相対運動を最大化し、発電機に伝達される駆動力を増大させ、それによって発電機の電力出力を増やすのを助長する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下の説明を通して、本発明をより良く理解できるように具体的な詳細が記載されている。しかしながら、本発明はこれらの具体的な詳細なしに実施されてもよい。他の場合には、良く知られた要素は、本発明を不必要にあいまいにするのを避けるために詳細に図示又は記載されなかった。従って、説明及び図面は制限することを意図したものではなく、例示することを意図したものである。
【０００７】
図１は、水域１０内に浮いて、水域１０に沿って伝播する波１２の水面を貫通している二体型波エネルギー変換装置１００を示す。波エネルギー変換装置１００は一次水面貫通
型浮動体、即ち内側のピラー１０２と、二次水面貫通型浮動体、即ちピラー１０２の外側にあるフロート１０４とを有している。ピラー１０２とフロート１０４とは、それぞれ波エネルギー変換装置１００が配備された波環境において実用的に実現可能な深さの喫水を有することが有利である。ベアリング１２０は、ピラー１０２とフロート１０４とが長手方向に滑動して互いに相対的に振動することを可能にする。スラグ体１０６は、ピラー１０２内に含まれ、粘弾性接続１１０によってピラー１０２に結合されている。代案として、スラグ体１０６は、ピラー１０２の外に配置され、粘弾性接続１１０によってピラー１０２に結合されてもよい。
【０００８】
ピラー１０２とフロート１０４とはケーブル１１２によって相互に接続されており、ケーブル１１２は下側プーリ１１４と上側プーリ１１６とで引っ張られている。ケーブル１１２の一方の端部はフロート１０４の下端部に固定されている。ケーブル１１２の反対側の端部はフロート１０４の上端部に固定されている。下側プーリ１１４はピラー１０２の下部に回転可能に組み付けられている。上側プーリ１１６はピラー１０２の上部に回転可能に組み付けられている。発電機１０８は上側プーリ１１６に駆動的に結合されて、波エネルギー変換装置１００から電気エネルギーを取り出すのを助長する。特に、ケーブル１１２とプーリ１１４，１１６とは、ピラー１０２とフロート１０４との互いに相対的な長手方向の振動を上側プーリ１１６の回転振動に変換し、それによって発電機１０８を駆動する。
【０００９】
波エネルギー変換装置１００は、典型的にピラー１０２の底部近傍に配置されたバラスト重量１２２を含んでもよい。係留ケーブル１１８が波エネルギー変換装置１００を水域１０の底部に緩く係留しており、波１２の垂直運動が浮いているピラー１０２及びフロート１０４に周期的な浮力を加え、これらが上述したように互いに相対的に長手方向に振動するようになっている。ピラー１０２及びフロート１０４の振動運動特性、例えば振動振幅及び波１２の振動に対する位相は、ピラー１０２及びフロート１０４の質量、それらの相対的な流体力学的剛性特性及び減衰特性、並びにピラー１０２及びフロート１０４の喫水に依存している。発電機１０８はピラー１０２とフロート１０４との間に結合されているので、発電機１０８の発電機負荷減衰特性もピラー１０２及びフロート１０４の振動運動特性に影響する。
【００１０】
スラグ体１０６は、波１２によってピラー１０２に及ぼされる力に反応してピラー１０２内部で振動する。スラグ体１０６の振動運動はスラグ体１０６の質量、並びに粘弾性接続１１０の剛性特性及び減衰特性に依存している。スラグ体１０６の振動運動は、粘弾性接続１１０を通してピラー１０２に加えられる力を生み出す。このような力は、粘弾性接続１１０の剛性特性及び減衰特性、並びにスラグ体１０６の質量に依存している。これらの力は、ピラー１０２の長手方向振動の大きさを変化させ、更に波１２を基準としたそれらの振動の位相ずれも変化させる。
【００１１】
波エネルギー変換装置１００に作用する波運動から商業的に効率的にエネルギーを把捉し、把捉されたエネルギーを発電機１０８によって電気エネルギーに変換することを助長するために、ピラー１０２とフロート１０４との相対運動を制御することが有利である。特に、発生する波運動に対応してピラー１０２とフロート１０４との運動を制御して、ピラー１０２の運動がフロート１０４の運動に対して十分に位相シフトされるようにすることが望ましい。即ち、流体力学的な減衰係数によりピラー１０２がフロート１０４に対して正確に反対の（即ち１８０度シフトした）運動を達成することを排除されているにも拘わらず、ピラー１０２とフロート１０４とが互いに反対に運動することが有利である。このことはケーブル１１２の相対的変位を増大させて、発電機１０８に伝えられる駆動力を増し、それによって発電機の電力出力を増やす。
【００１２】
自然の波運動（特に海波）の優位周波数及び振幅は、時間の経過に連れて変化する傾向にある。波運動のすべての周波数及び振幅を通して波エネルギーを効率的に把捉し、把捉されたエネルギーを発電機によって電気エネルギーに変換するために、ピラー１０２とフロート１０４との相対運動を動的に制御することが望ましい。このような制御は、波エネルギー変換装置１００が水波環境、例えば海洋環境や湖水環境に配備されると現場で有利に達成される。波エネルギー変換装置１００は、これを（１）スラグ体１０６の質量、（２）粘弾性接続１１０の剛性特性又は減衰特性（又は両方）、（３）発電機１０８の負荷減衰特性の少なくとも１つを制御可能に変化させることによって達成する。
【００１３】
波エネルギー変換装置１００のピラー１０２とフロート１０４との間の相対運動の位相分離は、それらの固有周波数に依存しており、また固有周波数自体はそれらの浮力剛性に依存しており、浮力剛性は直接それぞれの断面積と総質量（即ちそれらの実質量に水によって付加された質量を加えたもの）とに依存する。ここで図９Ａ及び図９Ｂの各々の左側に示されている浮動体について考察するが、ここでは浮力効果が水の自由表面の振動によって駆動される弾性ばねとして模擬されている。図９Ａに示した浮動体は、フロート１０４に対応する。図９Ｂに示した浮動体は、ピラー１０２に対応する。図９Ｃは発電機１０８と相互接続されたピラー１０２及びフロート１０４に対応する。フロートは喫水線における断面積が大きく、大きい浮力剛性と長手方向振動の高い固有周波数を有する。ピラーは喫水線における断面積が比較的小さく、長手方向振動の固有周波数はより低い。フロート及びピラーの振動の固有周波数は、それぞれの質量を適切に選択することにより、更に分離又は収束できる。
【００１４】
波１２の運動の周波数がフロートの固有周波数より低ければ、図９Ａの右側にグラフで示されているように、フロートの運動は波１２の運動に追従する傾向がある。波１２の運動の周波数がピラーの固有周波数を超えると、図９Ｂの右側にグラフで示されているように、ピラーの運動は波１２の運動に遅れる傾向がある。図９Ｃの右側のグラフに示されているように、ピラー１０２とフロート１０４との理想的な（即ち１８０度の）位相分離は、発電機１０８の大きい回転を生み出し、発電機の電力出力を理論的に最大化する。しかしながらフロートが波１２の運動に追従する傾向、及びピラーが波１２の運動に遅れる傾向は、フロートとピラーとが長手方向で互いに相対的に振動するときにフロートとピラーとに及ぼされる流体力学的減衰によって妨げられる。従って、図９Ｃにグラフで示された理論的に理想的な位相分離は、実際には達成不可能である。ピラーの位相のずれは、波の周波数がピラーの固有周波数を超える量に依存し、フロートの波追従挙動はフロートの固有周波数が波の周波数を超える量に依存している。海波環境において波の周波数は徐々に変化するため、フロートとピラーとの固有周波数をそのような変化に応じて調節することが望ましい。
【００１５】
浮動体の断面積も総質量も容易に調節できない。しかしながら浮動体の固有周波数には変化を誘発できる。図１０は、ピラーに粘弾性接続によって結合された小さい反動質量体（「スラグ」）を概略的に示している。当業者は、図１０の構造が、機械の振動を防ぐための古典的な吸振器に類似していることを理解するであろう。スラグが自由に振動できるならば、ピラーとスラグとの組合せは２つの固有周波数ω１，ω２を示す。ω２はピラーの固有周波数ωＰより十分に高く、ω１はピラーの固有周波数ωＰより低い。古典的な吸振器とは異なり、スラグ質量体及び粘弾性接続の剛性は、波エネルギー変換装置が配備される波環境で最も典型的に直面する波の周波数について、大きいピラー振幅とフロートに対する位相分離とが達成されるようにω１が選択される。
【００１６】
自由振動するスラグに、以下に説明するように機械的線形回転接続を組み入れると、スラグの全体有効質量を増加又は減少させることができ、これによりω１を増加又は減少させることができる。粘弾性接続の剛性ｋＳも調節可能であるならば、このようなω１の調
節は精密に行うことができる。図１０は、ω１及びω２の代表的な値を、ピラー質量に対するスラグ質量の比率が０．２，０．８及び３．０である場合についてｋＳの関数として示している。図１０を仔細に見ると、これらの種々の比率から３つの全く異なるω１及びω２曲線の対が生じることが分かる。スラグ質量ｋＳの変化は、ω１及びω２曲線の各対の異なる点に対応している。従って波の周波数が変化するとピラーの固有周波数ω１が調節されて、ピラーの振動の大きさを増し、ピラーと波との間の位相分離を増大させ、それによってピラーとフロートとの間の位相分離を増大させることができる。
【００１７】
スラグの有効質量と粘弾性支持部材の剛性ｋＳとを変えることによってピラーの固有周波数ω１を調節する上記の方法は、ピラーとフロートとの間の位相分離を増加させることに利用して発電機の負荷減衰を増大させることを助長する。通常の二体型システムでは、発電機の負荷減衰が増すと二体が一致して動くので、ピラーとフロートとの位相が一致して、失速する傾向がある。上記の方法は、発電機の負荷減衰が増加する前にピラーとフロートとの間の位相分離の十分な増大を助長し、それによってシステムからエネルギーを引き出す能力を改善する一方、ピラーとフロートとの潜在的失速を回避する。
【００１８】
上記の説明は、ピラーの固有周波数の調節に焦点を当てている。フロートの最初の固有周波数に対して波１２の周波数が高ければ、以下に説明するようにスラグ質量を利用してフロートの固有周波数を調節し、ピラーに対してより振幅の大きい長手方向振動と位相分離とを達成できる。
【００１９】
スラグ体１０６の実際の物理的質量は、質量を加えることによって、またはスラグ体１０６から質量を取り去ることによって変化させることができる。例えば液体をスラグ体１０６に圧入するか、またはスラグ体１０６から吸い出すことによって、その物理的質量を増加又は減少させることができる。代案として、スラグ体１０６の有効質量は、以下に図２から図５について説明するように、スラグ体１０６の向きまたは構成を変えることによって変化させることができる。粘弾性接続１１０の剛性特性又は減衰特性（又は両方）は、同様に以下に図２から図５について説明するように変化させることができる。発電機１０８の負荷減衰特性は、発電機の負荷の電気抵抗を変えることにより、または発電機の電力出力を変えることにより、発電中に発電機で消失される電気的負荷を変化させることができる。
【００２０】
波エネルギー変換装置１００は、望ましくは、暴風雨等、極端な波運動が発生して波変換装置１００を損傷する虞のある時期は、ピラー１０２とフロート１０４との間の相対運動を減少させ、更には阻止して、そのような相対運動を事前に設定された許容可能な動作範囲に制限することができる。これは（１）スラグ体１０６の質量、（２）粘弾性接続１１０の剛性特性又は減衰特性（又は両方）、（３）発電機１０８の負荷減衰特性の少なくとも１つを制御可能に変化させることによって達成できる。ピラー１０２とフロート１０４との間の相対運動を減少させ、又は阻止するために、随意のブレーキ（図示せず）を設けることができる。
【００２１】
スラグ体１０６の質量、粘弾性接続１１０の剛性特性又は減衰特性（又は両方）、及び発電機１０８の負荷減衰特性の動的制御を助長するために、電子制御装置１２６を設けることができる。上記のようにブレーキを設けた場合、制御装置１２６はブレーキの動的制御を助長し、それによってピラー１０２とフロート１０４との間の相対運動の制御可能な制動を助長してもよい。電子制御装置１２６は随意的に稼動データ記録、波エネルギー変換装置１００と陸上施設又はその他の施設との間の遠隔データ測定及び／又はデータ通信、並びに波エネルギー変換装置１００の航行照明等を助長してもよい。
【００２２】
図２は、代案による二体型波エネルギー変換装置２００を示しており、これは一次水面
貫通型浮動体、即ち内側のピラー２０２と、二次水面貫通型浮動体、即ちフロート２０４，２０６とを有している。フロート２０４，２０６は、互いに隔てられ、かつピラーから外方に隔てられ、横断部材２０５によって剛性的に相互接続されている。フロート２０４，２０６の内側には、長手方向に延びるガイドレール２２８が固定されている。ベアリング２３０はピラー２０２の外側に間隔を置いて固定されている。長手方向に整合されたベアリング２３０のグループは、それぞれガイドレール２２８と滑動的に係合して、ピラー２０２がフロート２０４，２０６と相対的に長手方向に滑動しながら振動することを可能にする。ボールナットスラグ体２０８はピラー２０２内に包含されて機械的線形回転接続によってピラー２０２と結合されている。代案として、ボールナットスラグ体２０８は、ピラー２０２の外に配置されて、機械的線形回転接続によってピラー２０２と結合されてもよい。
【００２３】
図２に示す機械的線形回転接続は、ボールナットスラグ体２０８にねじ結合された螺旋状溝ねじ、例えばボールねじ２１４と、ボールナットスラグ体２０８に添設された１つ以上の弾性エレメント２１０を含んでいる。ボールねじ２１４の長手方向で反対の端部は、ピラー２０２に回転結合されている。各々の弾性エレメント２１０一方の端部もピラー２０２に結合されている。各々の弾性エレメント２１０他方の端部は、ボールナットスラグ体２０８に結合されている。回転質量体２１２は、ボールねじ２１４の下端部に回転結合されている。回転質量体２１２はボールねじ２１４の中心線の周りに対称的に配置された１つ以上の点質量体、円板状質量体、ほぼ球体状の質量体または適当に構成された質量体からなってもよい。波の垂直運動はピラー２０２に周期的な浮力を加えて長手方向に振動させ、それがボールナットスラグ２０８をボールねじ２１４に沿って長手方向に移動させ、それがボールねじ２１４と回転質量体２１２を回転させる。
【００２４】
ピラー２０２とフロート２０４，２０６とは駆動ベルト２１８によって相互に接続されており、駆動ベルト２１８は下側プーリ２２４と上側プーリ２２０とで引っ張られている。駆動ベルト２１８の一方の端部はフロート２０４の下端部に固定されている。駆動ベルト２１８の反対側の端部はフロート２０４の上端部に固定されている。下側プーリ２２４はピラー２０２の下部に回転可能に組み付けられている。上側プーリ２２０はピラー２０２の上部に回転可能に組み付けられている。発電機２１６は上側プーリ２２０に駆動的に結合されて、波エネルギー変換装置２００から電気エネルギーを取り出すのを助長する。特に、駆動ベルト２１８とプーリ２２４，２２０とは、フロート２０４，２０６に相対的なピラー２０２の長手方向の振動を上側プーリ２２０の回転振動に変換し、それによって発電機２１６を駆動する。
【００２５】
上述したボールねじ２１４に沿ったボールナットスラグ２０８の長手方向の移動は、ボールナットスラグ２０８の質量、及びボールねじ２１４と回転質量体２１２との回転慣性の組合せに依存する。従って、ボールナットスラグ２０８の長手方向移動は、ボールナットスラグ２０８の物理的質量にボールねじ２１４と回転質量体２１２との回転慣性の組合せを加えたものに対応する有効スラグ質量に依存する。この有効スラグ質量は、ボールナットスラグ２０８の物理的質量を変えるか、またはボールねじ２１４若しくは回転質量体２１２、または両方の回転慣性を変化させることによって制御できる。（１）有効スラグ質量、（２）粘弾性接続２１０の剛性特性又は減衰特性（又は両方）、（３）発電機２１６の負荷減衰特性の少なくとも１つを制御可能に変化させることによって、波運動の周波数及び振幅の全範囲にわたり、ピラー２０２とフロート２０４，２０６との相対運動を動的に制御して、波エネルギーを効率的に把捉し、把捉されたエネルギーを電気エネルギーに変換することができる。
【００２６】
有効スラグ質量、弾性エレメント２１０の剛性特性又は減衰特性（又は両方）、並びに発電機２１６の負荷減衰特性の動的制御を助長するために、センサ２２２に結合された電
子制御装置２２６が設けられてもよい。センサ２２２はボールねじ２１４に結合されて、波運動に起因して生じるピラー２０２に相対的なボールナットスラグ２０８の運動を表す出力信号を生み出す。一例として、センサ２２２は、ピラー２０２に相対的なボールナットスラグ２０８の運動に起因して生じるボールねじ２１４の回転運動に反応する回転符号化センサであってもよい。代案として、センサ２２２は、ピラー２０２に相対的なボールナットスラグ２０８の軸方向位置に対して反応する線形変位センサであってもよい。別の代案として、例えば加速度計、ドップラー速度ログ、又は波運動に起因して生じるピラー２０２の絶対運動を表す出力信号を生み出すことのできるその他センサのようなセンサ２４２が、ピラー２０２の下端部に設けられてもよい。さらに別の代案として、回転符号化センサ等のセンサ２５２が、上側プーリ２２０によって駆動されるシャフトに結合されてもよい。センサ２５２はピラー２０２とフロート２０４との相対的変位及び速度を表す信号を生み出す。
【００２７】
電子制御装置２２６は、有効スラグ質量、弾性エレメント２１０の剛性特性又は減衰特性（又は両方）、並びに発電機２１６の負荷減衰特性を、適当な制御アルゴリズムに従ってプログラムにより動的に制御するように構成されてもよい。例えば、分析的周波数応答関数を用いて、ボールナット２０８とピラー２０２との相対運動、ピラー２０２の絶対運動、及びピラー２０２とフロート２０４との相対運動を導くことができる。これらの周波数応答関数は、ボールナットスラグ３０８の質量、弾性エレメント２１０の剛性特性及び減衰特性、ピラー２０２の浮力剛性、ピラー２０２の質量及び流体力学的減衰、フロート２０４の浮力剛性、フロート２０４の質量及び流体力学的減衰、並びに発電機２１６の負荷減衰特性を含む一連の物理的パラメータに依存している。電子制御装置２２６は、上述したセンサ２２２，２４２，２５２によって生成される信号をスペクトル分解するために、よく知られた高速フーリエ変換技術を用いてプログラムされてもよい。次に、上記の物理的パラメータに設定された値を適用することにより、電子制御装置２２６は対応する波数応答関数を評価して、センサ２２２，２４２，２５２によって記録された振動を発生させる波運動のスペクトル表現を、波の周波数及び高さを含め提供できる。
【００２８】
非線形最適化技術を用いて、（１）有効スラグ質量、（２）弾性エレメント２１０の剛性特性又は減衰特性（又は両方）、及び（３）発電機２１６の負荷減衰特性のいかなる組合せの最適な動的制御値を決定できる。こうして決定された最適な動的制御値を適用して、上記のように動的制御を助長できる。
【００２９】
各々の弾性エレメント２１０は、例えばコイルばね、線形ばね、又はぜんまいばねのように同心円状に巻かれたばねといったばねであってもよい。これらのばねは可変剛性特性を有していて、ボールナットスラグ２０８とピラー２０２との間の粘弾性接続の剛性及び減衰の動的制御を助長することが有利である。ばねの代わりに、例えば機械的又は電子的に作動される、可変剛性特性を有する油圧シリンダ又は空気圧シリンダといった他の粘弾性エレメントを使用できる。
【００３０】
図３は、更に代案による二体型波エネルギー変換装置３００を示しており、この二体型波エネルギー変換装置３００は、一次水面貫通型浮動体、即ち内側のピラー３０２と、互いに隔てられた４つの二次水面貫通型浮動体（図３ではそのうち２つ、即ちフロート３０４，３０６のみ示されている）とを有する。フロート３０４，３０６はピラー３０２の外部に位置し、横断部材３０５によって剛性的に相互接続されている。他の２つのフロート（図３には示されていない）は、フロート３０４，３０６の後方に隔たって配置されている。全４つのフロートは、横断部材３０５に類似した横断部材によって剛性的に相互に接続されている。
【００３１】
４つのフロートの各内側には、長手方向に延びるガイドレール３２８が固定されている
。ピラー３０２の外側にはベアリング３３０が間隔を置いて固定されている。長手方向に整合されたベアリング３３０のグループは、それぞれガイドレール３２８と滑動的に係合して、ピラー２０２が４つのフロートと相対的に長手方向に滑動しながら振動することを可能にする。ボールナットスラグ３０８は、ピラー３０２内に包含されて、機械的線形回転接続によってピラー３０２と結合されている。代案として、ボールナットスラグ体３０８がピラー３０２の外に配置されて、機械的線形回転接続によってピラー３０２と結合されてもよい。
【００３２】
波エネルギー変換装置３００を（上面から見て）相隔てて矩形に構成することは、幾つかの型の波においてピラー３０２の振動効率を高め、波エネルギー変換装置３００の波エネルギーを効率的に把捉し、把捉されたエネルギーを電気エネルギーに変換する能力を増すことができる。互いに隔てられた複数のフロートの別の構成、例えば中央ピラー３０２の周りに３、５、６またはそれ以上の水面貫通型浮動体フロートが互いに隔てられて剛性的に相互接続された構成であってもよい。
【００３３】
波エネルギー変換装置３００は、ボールねじ３１４、ボールナットスラグ体３０８、弾性エレメント３１０、回転質量体３１２、駆動ベルト３１８、下側プーリ３２４と上側プーリ３２０、及び発電機３１６を含んでいる。これらの部材は、上述した波エネルギー変換装置２００のボールねじ２１４、ボールナットスラグ体２０８、弾性エレメント２１０、回転質量体２１２、駆動ベルト２１８、下側プーリ２２４と上側プーリ２２０、及び発電機２１６と構造及び動作が類似しているため、ここでは詳しく説明する必要はない。
【００３４】
波エネルギー変換装置３００は、波エネルギー変換装置１００，２００の制御装置１２６，２２６に類似した電子制御装置３３２を含んでいる。制御装置３３２は、コンピュータ可読の制御命令を記憶するコンピュータ可読記憶媒体３３４に接続され、電子センサ３２２にも電子的に接続されている。制御装置３３２は、中央処理装置（ＣＰＵ）、又は記憶された制御命令を読み取って実行できるその他の電子処理デバイスを有するマイクロコントローラであってもよい。コンピュータ可読記憶媒体３３４は、ランダムアクセスメモリー（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリー（ＲＯＭ）、フラッシュメモリー、磁気／光学メモリー、又は制御装置３３２による読み取及び実行に適した命令を記憶できるその他公知の記憶媒体であってもよい。
【００３５】
制御装置３３２は、上述したように、ボールナットスラグ３０８の質量及び／又は有効質量、弾性エレメント３１０の剛性及び／又は減衰）、並びに発電機３１６の負荷減衰特性の少なくとも１つの動的制御を助長するようにプログラムされている。回転符号化センサであってもよいセンサ３２２は、ボールねじ３１４に結合されて、波運動に起因して生じるピラー３０２に相対的なボールナットスラグ３０８の運動を表す出力信号を生み出す。代案として、センサ３４２（波エネルギー変換装置２００のセンサ２４２に類似）及び／又はセンサ３５２（波エネルギー変換装置２００のセンサ２５２に類似）は、それぞれピラー３０２の絶対運動と、ピラー３０２に相対的なフロート３０４の運動を表す出力信号を生み出すため使用できる。
【００３６】
電子制御装置３３２は、有効スラグ質量、弾性エレメント３１０の剛性特性又は減衰特性（又は両方）、及び発電機３１６の負荷減衰特性を、適当なOLE_LINK1制御アルゴリズ
ムOLE_LINK1に従い、かつセンサ３２２から制御装置３３２によって受け取られた信号に
応答して、有効スラグ質量をプログラムにより動的に制御する。制御アルゴリズムは、記憶媒体３３４に記憶された制御命令からなってもよい。
【００３７】
波エネルギー変換装置３００がブレーキ（図示せず）を含む場合は、既に制御装置１２６に関連して説明したように、制御装置３３２がブレーキの動的制御を助長してもよい。
図４に概念的に示すように、波エネルギー変換装置３００のボールねじ３１４、ボールナットスラグ３０８、弾性エレメント３１０及び回転質量体３１２が集合的に機械的線形回転接続４００を構成している。波エネルギー変換装置２００のボールねじ２１４、ボールナットスラグ２０８、弾性エレメント２１０及び回転質量体２１２も集合的に、機械的線形回転接続４００に類似した機械的線形回転接続を構成している。ボールナットスラグ３０８の運動は、少なくとも１つの弾性エレメント３１０の剛性特性又は減衰特性（又は両方）、ボールナットスラグ３０８の実質量、または回転質量体３２４の回転慣性を動的に変化させることによって動的に制御できる。
【００３８】
弾性エレメント３１０の各々に対して剛性アクチュエータ３３６を設けてもよく、制御装置３３２、センサ３２２及びアクチュエータ３３６を介して、記憶媒体３３４に記憶された制御命令に従い弾性エレメント３１０の各々の剛性の動的制御可能な変化を助長できる。これはまたボールナットスラグ３０８とピラー３０２との間の粘弾性接続の動的制御可能な変化を助長する。剛性アクチュエータ３３６は、線形アクチュエータ、ステッパモータ、又は粘弾性接続３１０を形成するばねの巻き条を収縮及び保持して粘弾性接続３１０を硬くするか、若しくはばねの巻き条を緩めて粘弾性接続３１０を軟らかくすることによってコイル弾性エレメント３１０の剛性を制御できるサーボであってもよい。弾性エレメント３１０の剛性特性又は減衰特性（又は両方）は上述したように、弾性エレメント３１０を形成するために、例えば剛性特性が可変なばねか、又は機械的若しくは電子的に作動される油圧シリンダを使用することによって動的に制御されてもよい。
【００３９】
ピラー３０２に対するボールナットスラグ３０８の有効質量の比率は約０.７５〜３．
５であることが望ましい。一次水面貫通型浮動体及びニ次水面貫通型浮動体の没水長さ比率（即ち外側フロートの没水長さに対する内側ピラーの没水長さの比率）は約０．７５〜１．３５であることが望ましい。
【００４０】
図５は、ボールナットスラグ５０８にねじ結合されたボールねじ５１４と、ボールナットスラグ体５０８をピラー５０２に粘弾性的に結合している、少なくとも１つの弾性エレメント５１０を含む、動的に制御可能な機械的線形回転接続５００を示している。１つ以上の回転質量体５１２が、ボールねじ５１４の長手方向軸からの回転質量体５１２の半径方向変位を変化させるための１つ以上の関節アームを含む機械的リンク５２０によって、ボールねじ５１４に回転結合されている。ボールナットスラグ５０８のボールねじ５１４に沿った長手方向移動（発生する波運動に反応したピラー５０２の長手方向振動に引き起こされる）が、ボールねじ５１４を回転させ、それによって回転質量体５１２を回転させる。電気機械的線形アクチュエータであってもよい線形アクチュエータ５２２が機械的リンク５２０に結合されており、制御可能に作動されて機械的リンク５２０を収縮又は拡大させる。このような収縮又は拡大に対応して、ボールねじ５１４の長手方向軸に相対的な回転質量体５１２の内方運動又は外方運動が引き起こされ、それによってボールねじ５１４の軸の周りの回転質量体５１２の回転慣性を増加又は減少させ、そうしてボールナットスラグ５０８の有効質量を増加又は減少させる。線形アクチュエータ５２２は、ピラー５０２の振動運動を動的に制御するために、ボールナットスラグ５０８の有効質量を動的に制御するように電子的に制御される。上述したように、弾性エレメント５１０の剛性特性又は減衰特性（又は両方）は、弾性エレメント５１０を形成するために、例えば剛性特性が可変なばねか、又は機械的若しくは電子的に作動される油圧シリンダを使用することによって動的に制御されてもよい。
【００４１】
図６は、波エネルギー変換装置１００，２００，３００のいずれかに使用されてもよい行程可変型電力取出装置６００を図式的に示している。行程可変型電力取出装置６００は、上側プーリ６２０と下側プーリ６２４とで引っ張られる駆動エレメント６１８（例：ケーブル、ベルト等）を含んでいる。駆動エレメント６１８は波エネルギー変換装置の一次
水面貫通型浮動体又はニ次水面貫通型浮動体の一方に接続され、上側プーリ６２０は他方の浮動体に接続されて、一次体と二次体との相対運動が上側プーリ６２０を回転させる。発電機６１６は上側プーリ６２０に駆動結合されて、波エネルギー変換装置から電気エネルギーを取り出すのを助長する。特に、駆動エレメント６１８及びプーリ６２０、６２４は、一次体とニ次体との互いに相対的な長手方向振動を、上側プーリ６２０の回転振動に変換し、それによって発電機６１６を駆動する。
【００４２】
発電機６１６と上側プーリ６２０との間に結合された駆動機構は、対向する１対のスプラグ型クラッチ機構６３２，６３４を含んでもよく、プーリ６２０がいずれかの方向に回転すると、発電機６１６は一方向に回転するが、これは発電機６１６が直流発電機である場合は有利である。発電機６１６が交流発電機である場合は、発電機は上側プーリ６２０により一方向変換装置なしに直接（いずれかの方向に）駆動され得る。
【００４３】
所望の特性を有する電力を発生させるために、発電機６１６（交流発電機、直流発電機、単相又は多相発電機であってもよい）と組み合わせて、又はこれに組み入れて、電力変換装置、整流装置、又はその他の電力調整装置が使用されてもよい。代案として発電機６１６は非回転式発電機、例えば線形発電機（linear electrical generator）であっても
よく、この場合波エネルギー変換装置は直接機械的に発電機に結合でき、行程可変型電力取出装置６００のような回転式カップリングは必要ない。更に代案として、電力取出機構は波エネルギー変換装置の一次体と二次体との間に結合された油圧手段、空気圧手段、ラックアンドピニオン、又はその他の適当な手段であってもよい。
【００４４】
図７は、複数の波エネルギー変換装置７０２，７０４，７０６，７０８，７１０を含む波力発電所(wave farm)７００を示すが、いずれも上述した波エネルギー変換装置１００
，２００，３００のいずれか１つと類似してもよい。波力発電所７００の波エネルギー変換装置は弛緩係留ケーブル７１２によって海底に弛緩係留されている。波力発電所７００のエネルギー把捉と発電能力とを改善するために、波エネルギー変換装置が規則的な間隔を置いて配備されていることが有利である。波力発電所７００の波エネルギー変換装置によって生産された電力は、合同送電線７１４によって陸上の電力管理ユニット７１６に送られる。この電力管理ユニット７１６は既存の分電システム７１８のような負荷に接続されてもよい。
【００４５】
ここで波エネルギー変換装置１００、２００，３００の運転を動的に制御する種々の方法例を、図８に関連して説明する。それぞれの方法の目的は、周期的な波運動に反応する波エネルギー変換装置の一次体と二次体との相対的振動運動を制御し、それによって電力の発生を強化することである。これは、スラグ質量体の質量（例：スラグ質量体１０６，２０８，３０８の１つ）、回転質量体の回転慣性（例：回転質量体２１２，３１２，５１２の１つ）、スラグ質量体と一次体（例：ピラー１０２，２０２，３０２の１つ）との間の粘弾性接続（例：弾性エレメント１１０，２１０，３１０）の剛性特性又は減衰特性（又は両方）、並びに発電機（例：発電機１０８，２１６，３１６）の負荷減衰特性の少なくとも１つを動的に制御することによって行われる。
【００４６】
例えば、図８のフローチャートに示すように、波エネルギー変換装置の運動の変化を表す信号を監視して、スラグ質量体の質量、又は粘弾性接続の剛性、又は発電機の負荷減衰特性を動的に制御するために使用することができる。ブロック８００では、制御装置（例：制御装置１２６，２２６，３３２の１つ）がセンサ（例：センサ２２２，３２２，２４２，３４２，２５２，３５２）によって生成された信号を検出する。既に説明したように、センサによって生成された信号は、波運動に起因する、一次体と相対的なスラグ質量体の運動を表している。ブロック８０２では、制御装置はセンサの出力信号を処理して波運動のスペクトル表現を導く。このスペクトル表現は、実質的にある瞬間において、又は何
らかの所望の時間にわたって決定されてもよい。センサの出力信号はアナログ又はデジタル、連続的又は非連続的であってよく、適当な公知の技術を用いて制御装置の制御アルゴリズムがセンサの出力信号を処理してスペクトル表現を決定してもよい。ブロック８０４では、制御装置がブロック８０２で決定された波運動に最適な一次体と二次体との相対運動特性（即ち大きさと位相）を決定する（即ち発電機の電力出力を最大化する相対運動特性）。ブロック８０６では、制御装置がブロック８０４で決定された相対運動特性を、一次体と二次体との実際の相対運動特性（制御装置がセンサの出力信号を処理することによって決定する）と比較して、実際の運動特性と「最適な」運動特性との差が所定の限界内にあるか決定する。比較の結果が肯定的（ブロック８０６の結果「はい」）であるならば、上記の８００から始まる操作を繰り返す。比較の結果が否定的（ブロック８０６の結果「いいえ」）である場合は、ブロク８０８に示されているように、制御装置は一次体及び二次体の実際の、運動特性と「最適」な運動特性との差を縮小するために適用できる適当な修正係数を決定する。ブロック８１０では、制御装置は決定された修正係数を表す１つ以上の制御信号を、スラグ質量体、回転質量体、スラグ質量体と一次体との間の粘弾性接続、又は発電機と結合されたトランスデューサ又はアクチュエータに選択的に適用する。一例として、そのような信号は、粘弾性接続を形成する剛性可変な弾性エレメントの剛性を増すために適用されてもよい。他の例として、そのような信号は液体をスラグ質量体に圧入するか、またはスラグ質量体から吸い出してその質量を変化させるために適用されてもよい。次に制御装置は上記のブロック８００から始まる操作を繰り返す。
【００４７】
他の例として、周波数に基づく方法を、波エネルギー変換装置の運動を動的に制御するために使用できる。これは、制御装置によってセンサ出力を更に処理して、一次体と二次体との相対運動の優位周波数特性の表現を導くことによって達成される。優位周波数は、公知の適当な方法に従い、例えばスラグ質量体と一次体との間の相対運動のスペクトル分析によって導かれてもよい。例えば、そのような相対運動のフーリエ変換が、波エネルギー変換装置が配備された波環境の波運動の選択された時間間隔にわたり算出されてもよい。波エネルギー変換装置内で展開されるすべての運動は、一次体及び二次体に周期的な浮力を及ぼす波運動に依存しているので、波エネルギー変換装置内で展開されるすべての運動の優位周波数は、典型的には波運動の優位周波数に対応し、この周波数自体は波エネルギー変換装置の通常の運転中は一次体の運動の所望の周波数に対応する。例えば、モデル化又は較正された周波数応答関数を有効スラグ質量及び／又は剛性の対応する瞬間値で特徴づける一連の検索値が、記憶媒体３３４に記憶されてもよい。典型的には波運動の優位周波数は、波運動の最も活発な周波数に対応している。代案として、制御装置はセンサ３４２，３５２、例えば加速度計、ドップラー速度ログ、及び／又は深度センサを使用して、波運動の優位周波数を決定する一助としてもよい。こうすると上で図８のブロック８０４に関連して説明したように、制御装置は、優位周波数に関連した１つ以上の制御信号を出力することができ、これらの制御信号はスラグ質量体、スラグ質量体と一次体との間の粘弾性接続、又は発電機と結合された適当なトランスデューサ又はアクチュエータに選択的に適用される。
【００４８】
上述したように、スペクトル分析技術は記憶された検索値、例えば感知された種々の運動の評価された周波数応答関数を使用して、感知されたデバイス運動（周波数応答関数の出力）を波スペクトル（周波数応答関数の入力）に変換してもよい。これは少なくとも１つの変数を徐々に調節して、波エネルギー変換システムの固有周波数、例えばピラーの固有周波数に段階的に変化させることによって助長され得る。調節が行われる度に、ピラーの絶対運動の値を記録できる。ピラーはその固有周波数が優位波周波数と一致すると共鳴するので、記録された値を点検すれば優位波周波数が判明する。これにより、小さいセンサ信号が小さい周波数応答関数によって分割される問題を回避できるが、このような問題は選択された制御変数が実際の優位な波の周波数と良く合致しない場合や、ピラー運動が優位な波の周波数で小さい場合に起り得る。
【００４９】
別の例として、既に図５に関連して説明したように、制御装置によって出力された制御信号が線形アクチュエータ５２２に選択的に適用されてもよく、そうして機械的リンク５２０を収縮又は拡張させ、それによってボールねじ５１４の長手方向軸に相対的な回転質量体５１２の対応する内方運動又は外方運動を誘発し、これによりボールねじ５１４の周りの回転質量体５１２の回転慣性を増加又は減少させ、そしてボールナットスラグ５０８の有効質量を増加又は減少させる。
【００５０】
更に別の例として、制御装置はブロック８０４で決定された「最適な」相対運動を用いて、コンピュータ可読媒体３３４内のテーブルに記憶された発電機の負荷減衰特性値を検索及び読み出すことができる。次いで発電機の負荷減衰特性を変化させるために、読み出された値は制御装置によって適当なトランスデューサ又はアクチュエータに選択的に適用される。
【００５１】
更に別の例として、制御装置はコンピュータ可読媒体３３４に記憶された検索テーブルから、一次体と二次体との相対運動の優位周波数を、スラグ質量体の有効質量又は剛性の対応する所望された値に関係付ける調節値を読み出してもよい。次いで読み出された調節値が、スラグ質量体と結合された適当なトランスデューサ又はアクチュエータに適用される。記憶された検索テーブル値は時間と共に公知の技術、例えばカルマンフィルタ、最小二乗同定及びファジー論理法によって精密化及び更新されて、制御装置がスラグ質量体と一次体との間の相対運動の与えられた値の検出に適用される調節値を精確に評価する能力を改善してもよい。このような技術は、例えば適当な無線又はその他の遠隔接続を介して、制御装置を適当にプログラムするか、又はコンピュータ可読媒体３３４の内容を定期的に更新することによって適用されてもよい。同様に、コンピュータ可読媒体３３４の内容は、外部の分析拠点に伝送されてもよい。
【００５２】
更に別の例として、スラグ剛性、発電機負荷及び回転質量体の固有周波数を調節して、一次体の固有周波数を二次体の固有周波数と等しくしてもよい。これにより波エネルギー変換装置は遮断されるが、これは、波エネルギー変換装置が配備されている波環境において、スペクトル分析により波が極端に高く、波エネルギー変換装置が破壊される虞のあることが示された場合に望ましい。これは、波エネルギー変換装置に質量体２１２，３１２のような回転質量体を含む点が有利である。このような質量体は、一次体の固有周波数を二次体の固有周波数に高めるために使用できる。回転質量体を制御するために、一次体と二次体との相対的変位を最小化するための適当な制御変数値を含んだ検索テーブルの別個のセットを設けてもよい。
【００５３】
上記の開示を踏まえて当業者に明らかなように、本発明の実施においては特許請求の範囲の本質から逸脱することなく、様々な変更および変容が可能である。従って、本発明の範囲は、以下の請求項によって定義される実質に従って理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】二体型波エネルギー変換装置の概略的な正面立面図。
【図２】図１に示す装置の部分の一部断面した拡大図。
【図３】複数の二次フロートを内蔵した二体型波エネルギー変換装置の一部断面した概略的な立面図。
【図４】図３に示す装置のボールナットスラグ及びボールねじのコンポーネントの概略図。
【図５】回転質量体に結合された図３に示す装置のボールナットスラグ及びボールねじのコンポーネントの概略図。
【図６】波エネルギー変換装置の行程可変型電力取出装置の概略的な等角図。
【図７】図１に示すタイプの複数の波エネルギー変換装置を組み入れた波力発電所のための弛緩係留配置構成と陸上分電システムとの電気接続の概略図。
【図８】図１、図２又は図３に示す波エネルギー変換装置の運転を動的に制御する方法を示すフローチャート。
【図９Ａ】図１に示す波エネルギー変換装置のフロートのコンポーネントの相対運動の位相分離特性を示した概略図及びグラフ。
【図９Ａ】図１に示す波エネルギー変換装置のピラーのコンポーネントの相対運動の位相分離特性を示した概略図及びグラフ。
【図９Ｃ】図１に示す波エネルギー変換装置のフロート・発電機・ピラーのコンポーネントの相対運動の位相分離特性を示した概略図及びグラフ。
【図１０】ピラーに粘弾性接続によって結合された反動質量体（スラグ）の固有周波数ω１，ω２の変化を示した概略図及びグラフ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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