(57)【要約】海等の水塊中の波エネルギを取得するための装置（１０）であり、この装置（１０）は、海底上に載置されるとともに、波の作用に応じて偏位するようになっている柔軟なダイヤフラム（１９）等の一部を有する本体構造（１１）を備えている。圧送室（５５）を形成する各ポンプ（５１）は、本体構造の前記一部の偏位に応じて伸縮を受けるようになっている。各圧送室（５５）は、海水に連通する入口（６１）と出口（６２）とを有しており、これにより、圧送室の容積が増大する際には圧送室内に海水が引き込まれ、圧送室の容積が減少する際には前記出口を通じて海水が排出される。ダイヤフラム（１９）は、一般に、略硬質部（２１）と軟質部（２３）とを備え、ポンプ（５１）は前記硬質部に対して動作可能に接続されている。互いに関節的に結合して関節構造体を形成するようになっている複数の硬質部（２１）が設けられており、これらの硬質部は、波の移動方向に延在する鎖状に繋がった関係を成して配置されている。
2005530952.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水塊中の波エネルギを取得するための装置であって、その一部が波の作用に応じて偏位するようになっている本体構造と、前記本体構造の前記一部の偏位に応じて伸縮を受けるようになっている圧送室を形成し、流体源および出口と連通する入口を前記圧送室が有しているポンプとを備え、これにより、前記圧送室の容積が増大する際には、前記流体源からの流体が前記圧送室内に引き込まれ、前記圧送室の容積が減少する際には、前記出口を通じて前記圧送室から流体が排出されるようになっている装置。
【請求項２】
波の作用に応じて偏位するようになっている前記本体構造の前記一部は、波の作用を伴う水塊に晒される柔軟なダイヤフラムを備えている、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記ダイヤフラムは、略硬質部と軟質部とを備えている、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記軟質部が前記硬質部を取り囲んでいる、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記ポンプが前記硬質部に対して動作可能に接続されている、請求項３または４に記載の装置。
【請求項６】
前記軟質部は、その上に前記硬質部が装着される柔軟な膜を備えている、請求項３、４または５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
互いに関節的に結合して関節構造体を形成するようになっている複数の前記硬質部が設けられている、請求項３〜６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項８】
前記硬質部は、波の移動方向に延びる鎖状に繋がった関係を成して配置されている、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記硬質部は、互いに回動できるように、鎖状に繋がった関係を成して離間されている、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記硬質部が前記軟質部上に装着され、これにより、隣り合う硬質部同士の間の接続部を前記軟質部が形成している、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記各硬質部は、動作可能に接続された対応するポンプを有している、請求項５〜１０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１２】
前記本体構造は、前記ダイヤフラムによって閉じられる上端を有する中空構造体を備えている、請求項２〜１１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１３】
前記本体構造は、前記柔軟なダイヤフラムの下側に配置され、且つ空気等の圧縮流体を収容するようになっている室を備えている、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記室は、前記ダイヤフラムの偏位時に容積が増減するようになっており、前記流体室内に収容された圧縮性流体は、波の圧力に応じた前記室の容積減少に伴なう前記ダイヤフラムの内側方向への移動に抗するとともに、波の圧力が減少する際には前記ダイヤフラムを反対方向に付勢すべく、徐々に圧縮されるようになっている、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記室の容積が略一定であり、前記室内の圧縮性流体は、前記室の容積および圧力を実質的に変化させることなく、前記ダイヤフラムの偏位に応じて前記室内で再分配されるようになっている、請求項１３に記載の装置。
【請求項１６】
前記本体構造は、互いに流体連通するように相互に接続され且つ、空気等の圧縮流体を収容する複数の室を有し、これらの室は、波の移動方向と略一直線を成して直列に配置され、各室は、対応する柔軟な前記ダイヤフラムの下側に配置され、波の動きに応じて前記ダイヤフラムが順次に偏位するように配置され、前記流体が前記室内で再分配されることにより、ダイヤフラムに復元力が作用するようになっている、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１７】
前記圧送室または前記各圧送室の前記入口および前記出口に関連付けられたバルブシステムを更に備え、このバルブシステムは、前記圧送室の容積増大時に開き、且つ前記圧送室の容積減少時に閉じるようになっている入口弁を有し、また、前記バルブシステムは、前記出口に関連付けられた出口弁を有し、該出口弁は、前記圧送室の容積増大時に閉じるとともに、前記圧送室の容積減少中であって且つ圧送室内に収容された流体が所定の圧力に達した後にのみ開くようになっている、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１８】
１または複数の任意の前記圧送室の動作を選択的にブロックするための手段を更に備えている、請求項１〜１７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１９】
前記圧送室は、前記圧送室の容積変化に応じて伸縮するようになっているエラストマー壁を有している、請求項１〜１８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２０】
前記ポンプは、少なくともその一部がエラストマー材料によって構成されるベローズ構造体を備えている、請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
前記ベローズ構造体は、前記ダイヤフラムを支持するベローズ柱として構成されている、請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
前記ベローズ構造体は、エラストマー材料によって形成される複数の環状ディスクを備え、該環状ディスクは、共通の軸上で並行関係を成して同心的に組み立てられ、前記各環状ディスク（最端部にある２つのディスクを除く）は、その一方側で隣り合うディスクと一体に形成され或いは当該ディスクとその径方向内側端部が接続されているとともに、その他方側で隣り合うディスクと一体に形成され或いは当該ディスクとその径方向外側端部が接続されている、請求項２０または２１に記載の装置。
【請求項２３】
前記各ベローズ構造体を側方で安定させるための安定化手段を更に備えている、請求項２０、２１または２２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２４】
前記エラストマー壁は、ピストンと協働するエラストマーシースを備え、これにより、前記ピストンが往復動すると、前記エラストマーシースが伸縮し、前記エラストマーシースの伸張に伴って前記圧送室の容積が減少し、前記エラストマーシースの収縮に伴って前記圧送室の容積が増大するようになっている、請求項１９に記載の装置。
【請求項２５】
前記エラストマーシースは、中空ハウジングから成る壁上に支持され、これにより、前記エラストマーシースが前記中空ハウジングの内部に収容され、前記エラストマーシースと前記中空ハウジングとの間に前記圧送室が形成されている、請求項２４に記載の装置。
【請求項２６】
前記ピストンが前記中空ハウジングの前記壁を貫通して延在することにより、前記エラストマーシースが前記ピストン上で受け取られるようになっている、請求項２５に記載の装置。
【請求項２７】
前記一部を選択的に移動させて潮の干満を補償する手段を更に備えている、請求項１〜２６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２８】
海が荒れている状態で前記一部の内側への偏位を徐々に抑制する緩衝手段を更に備えている、請求項１〜２７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２９】
前記一部の偏位に応じて容積が増減するようになっている保持室を更に備え、前記保持室は、該保持室の容積増大時に水塊から水を受け取るために水塊と流体的に連通し、前記圧送室の入口は、前記保持室から水を受け取るために前記保持室と連通し、それにより、前記保持室からの水は、前記圧送室の容積増大時に前記圧送室内に引き込まれるとともに、前記圧送室の容積減少時に加圧状態で前記出口から排出され、また、選択的に調整可能な復元力を前記一部に加えることにより、前記保持室をその容積増大状態へ付勢する手段を更に備えている、請求項１〜２８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３０】
水塊中の波エネルギを取得するための装置であって、その一部が波の作用に応じて移動するようになっている本体構造と、前記本体構造の前記一部の移動に応じて容積が増減するようになっている圧送室を形成し、流体源および出口と連通する入口を前記圧送室が有しているポンプとを備え、これにより、前記圧送室の容積が増大する際には、前記流体源からの流体が前記入口を通じて前記圧送室内に引き込まれ、前記圧送室の容積が減少する際には、前記出口を通じて前記圧送室から流体が排出され、前記圧送室が前記一部に対して動作可能に接続され、前記圧送室は、前記圧送室の容積変化に応じて伸縮するようになっているエラストマー壁を有している装置。
【請求項３１】
水塊中の波エネルギを取得するための装置であって、その一部が波の作用に応じて偏位するようになっている本体構造と、前記一部の偏位に応じて容積が増減するようになっている保持室とを備え、前記保持室は、該保持室の容積増大時に水塊から水を受け取るために水塊と流体的に連通し、圧送室は前記本体構造の前記一部の移動に応じて容積が増減するようになっており、前記圧送室は、前記保持室から水を受け取るために前記保持室と連通する入口および出口を有し、これにより、前記圧送室の容積が増大する際には、前記保持室からの水が前記圧送室内に引き込まれ、前記圧送室の容積が減少する際には、前記出口を通じて水が加圧状態で排出され、また、選択的に調整可能な復元力を前記一部に加えることにより、前記保持室をその容積増大状態へ付勢する手段を更に備えている装置。
【請求項３２】
水塊中の波エネルギを取得するための装置であって、波の作用に応じて偏位するようになっている柔軟なダイヤフラムを有する本体構造と、前記本体構造の一部の偏位に応じて伸縮を受けるようになっている圧送室を形成するポンプとを備え、前記柔軟なダイヤフラムが軟質部と硬質部とを備え、前記ポンプが前記硬質部に対して動作可能に接続されている装置。
【請求項３３】
互いに離間した状態で波の方向に対して垂直に延在する複数のユニットから成るアレーを備え、前記各ユニットが請求項１〜３２のいずれか１項に記載の装置を備えている波エネルギ取得システム。
【請求項３４】
添付図面を参照してここで説明した装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、波エネルギを、有用な作業を行なうことができる形態に変換するための装置に関する。
【０００２】
本発明は、必ずしも必要はないが、特に、海洋波エネルギを利用するとともに、利用したエネルギを加圧海水に変換し、これを任意の適当な方法で使用するために創作されたものである。例えば、高圧下の海水は、パイプにより海岸へと送られ、清水を形成するために逆浸透脱塩ユニットへと供給されても良い。塩水が高圧のまま既存の脱塩ユニットから集束され、その後、電気を発生させるために、前記塩水はタービンおよび軸動力に供給されても良い。
【背景技術】
【０００３】
海洋波エネルギを利用しようとする装置に関し、多くの提案が存在するが、そのような装置の幾つかだけが実際に商業的に開発され続けている。市販の装置の全ては、海岸に設置されようと、陸に設置されようと、あるいは、沖合に設置されようとも、その場所に配置された必要な装置を用いてそのエネルギが電気に変換されことになる。このことは、タービン、交流電源／発電機および配電構造基盤等の重要な構成部品が、嵐の力、長期にわたる海水への露出、海水中への不測の浸漬のような要因を含む海洋環境に耐えなければならないことを意味している。沖合いの装置の場合には、電気を海岸へ送るための大規模な海中パワーケーブルも必要となる。最終的に、資本コストが増大し、信頼性が低下する結果となる。
【０００４】
このような背景、および、これに関連する問題および不足に鑑みて、本発明が開発された。
【発明の開示】
【０００５】
本発明の一態様においては、水塊中の波エネルギを取得するための装置であって、その一部が波の作用に応じて偏位するようになっている本体構造と、前記本体構造の一部の偏位に応じて伸縮を受けるようになっている圧送室を形成し、流体源および出口と連通する入口を前記圧送室が有しているポンプとを備え、これにより、前記圧送室の容積が増大する際には、前記流体源からの流体が前記圧送室内に引き込まれ、前記圧送室の容積が減少する際には、前記出口を通じて前記圧送室から流体が排出される装置が提供されている。
【０００６】
一般に、水塊は海洋であり、この場合、水は海水である。
【０００７】
前記流体源は、水塊からの水を含んでいることが好ましい。
【０００８】
波の作用に応じて偏位するようになっている前記本体構造の一部は、波の作用を伴う水塊に晒される柔軟なダイヤフラムを備えていても良い。
【０００９】
前記ダイヤフラムは、略硬質部と軟質部とを備えていても良い。前記軟質部は前記硬質部を取り囲んでいることが好ましい。前記ポンプは前記硬質部に対して動作可能に接続されていても良い。
【００１０】
前記軟質部は、その上に前記硬質部が装着される柔軟な膜を備えていても良い。互いに関節的に結合して関節構造体を形成するようになっている複数の前記硬質部が設けられていても良い。複数の硬質部が設けられる場合、これらの硬質部は、波の移動方向に延びる鎖状に繋がった関係を成して配置されていても良い。前記硬質部は、互いに回動できるように、鎖状に繋がった関係を成して離間されていても良い。前記硬質部が前記軟質部上に装着され、これにより、隣り合う硬質部同士の間の接続部を前記軟質部が形成することが好ましい。
【００１１】
前記各硬質部は、動作可能に接続された対応するポンプを有していることが好ましい。
【００１２】
前記本体構造は、前記ダイヤフラムによって閉じられる上端を有する中空構造体から構成されていても良い。一般に、ダイヤフラムの外周は、中空構造体の外周壁に対してシール状態で接続されている。
【００１３】
本体構造は、前記柔軟なダイヤフラムの下側に配置され且つ、空気等の圧縮性流体を収容するようになっている室を備えていても良い。１つの構成において、前記室は、前記ダイヤフラムの偏位時に容積が増減するようになっており、前記流体室内に収容された圧縮性流体は、波の圧力に応じた前記室の容積減少を伴なう前記ダイヤフラムの内側方向への移動に抗するとともに、波の圧力が減少する際には前記ダイヤフラムを反対方向に付勢すべく、徐々に圧縮されるようになっている。
【００１４】
他の構成においては、前記室の容積が略一定であり、前記室内の圧縮性流体は、前記室の容積および圧力を実質的に変化させることなく、前記ダイヤフラムの偏位に応じて前記室内で再分配されるようになっている。
【００１５】
更なる他の構成において、前記本体構造は、互いに流体連通するように相互に接続され且つ空気等の圧縮性流体を収容する複数の室を有し、これらの室は、波の移動方向と略一直線を成して直列に配置され、各室は、対応する柔軟な前記ダイヤフラムの下側に配置され、波の動きに応じて前記ダイヤフラムが順次に偏位するように配置され、前記流体が前記室内で再分配されることにより、前記ダイヤフラムに復元力が作用しても良い。
【００１６】
前記圧送室または前記各圧送室の入口および出口にバルブシステムが関連付けられても良い。このバルブシステムは、前記圧送室の容積増大時に開き、且つ前記圧送室の容積減少時に閉じるようになっている入口弁を有していることが好ましい。また、前記バルブシステムは、前記出口に関連付けられた出口弁を有していることが好ましく、この出口弁は、前記圧送室の容積増大時に閉じるとともに、前記圧送室の容積減少中であって且つ圧送室内に収容された流体が所定の圧力に達した後にのみ開くようになっている。このようにすれば、吸引圧よりも高い圧力で圧送室から流体が吐き出されることになる。
【００１７】
１または複数の任意の前記圧送室の動作を選択的にブロックするための手段が設けられていても良い。この構成によれば、波の作用に応じて、ダイヤフラムを回動状態で偏位させることが可能となる。この場合、ブロックされた１または複数の圧送室は、ダイヤフラムが回動偏位または旋回できる支点を形成している。このような構成は、特定の状況、特に波の動きが小さい海洋状態（例えば、海が穏やかな状態）において有益となり得る。この構成により、ダイヤフラムは、限られた波の作用に応じて回動偏位または旋回することが可能となる。また、入ってくる波の動きと直交する軸を中心に回動できるようにダイヤフラムが配置されており、これにより、波の動きが限られている状況においてダイヤフラムの応答性を高めることができる。
【００１８】
任意の適当な方法で、例えば、圧送室の出口弁を単に閉じることによって、あるいは、非圧縮性流体を第１の室内に導入することによって、圧送室はブロックされることになる。
【００１９】
前記圧送室は、前記圧送室の容積変化に応じて伸縮するようになっているエラストマー壁を有していても良い。
【００２０】
１つの構成において、前記ポンプは、少なくともその一部がエラストマー材料によって構成されるベローズ構造体を備えていても良い。ベローズ構造体は、前記タイヤフラムを支持するベローズ柱として構成されていても良い。
【００２１】
前記ベローズ構造体のエラストマー材料は、圧送室の前記エラストマー壁を形成している。エラストマー壁は、ベローズが伸縮する際に伸縮するようになっている。エラストマー壁が伸張するに伴って、圧送室の容積が増大し、エラストマー壁が収縮するに伴って、圧送室の容積が減少することになる。
【００２２】
例えば、前記ベローズ構造体は、エラストマー材料によって形成された複数の環状ディスクを備え、前記環状ディスクは、共通の軸上で並行関係を成して同心的に組み立てられ、前記各環状ディスク（最端部にある２つのディスクを除く）は、その一方側で隣り合うディスクと一体に形成され或いは当該ディスクとその径方向内側端部が接続されるとともに、その他方側で隣り合うディスクと一体に形成され或いは当該ディスクとその径方向外側端部が接続されている。
【００２３】
他の構成において、前記エラストマー壁は、ピストンと協働するエラストマーシースを備え、これにより、ピストンが往復動すると、前記エラストマーシースが伸縮し、前記エラストマーシースの伸張に伴って前記圧送室の容積が減少し、前記エラストマーシースの収縮に伴って前記圧送室の容積が増大するようになっている。
【００２４】
前記エラストマーシースは、中空ハウジングから成る壁上に支持され、これにより、前記エラストマーシースが前記中空ハウジングの内部に収容され、前記エラストマーシースと前記中空ハウジングとの間に前記圧送室が形成されることが好ましい。一般に、ピストンが中空ハウジングの前記壁を貫通して延在することにより、エラストマーシースは前記ピストン上で受け取られるようになっている。この構成によれば、ピストンの往復動により、エラストマーシースが伸縮することになる。
【００２５】
圧送室または各圧送室内に流入する水は濾過されることが好ましい。水は、砂濾過システムによって濾過されても良い。砂濾過システムは、本体構造内の第２の室内に収容される砂塊を含んでいても良い。第２の室は、１または複数の流路によって装置が浸漬される水塊と連通していても良い。
【００２６】
本体構造は、第２の室から濾過された水を受け取るためのリザーバを形成する第３の室を更に備えていても良い。濾過された水は、圧送室へ供給するためにリザーバから引き出すことが可能である。
【００２７】
前記一部を選択的に移動させて潮の干満を補償する手段が設けられていることが好ましい。そのような手段は、ベローズ柱のための調整可能な支持装置を備え、これにより、ベローズ柱を選択的に一斉に昇降させてダイヤフラムの垂直位置を調整できるようにしても良い。
【００２８】
前記各ベローズ構造体を側方で安定させるための安定化手段が設けられていても良い。この安定化手段は、ベローズ構造体に接続された複数の釣り合いケーブルから成るシステムを備えていても良い。３つのベローズ構造体が存在する場合、各ベローズ構造体は、１本のケーブルによって他の各ベローズ構造体に対して接続されても良い。また、各ベローズ構造体は、更に２つのケーブルにより、ベローズ構造体を取り囲む壁構造体に対して接続されている。この構成により、３つのベローズ構造体間で延在するケーブルは三角形状を成している。さらに、各ベローズ構造体から周辺の壁へと延在する２本のケーブルはそれぞれ、三角形状の１つの辺と一直線を成している。
【００２９】
海が荒れている状態でダイヤフラムの内側への偏位を徐々に抑制する緩衝手段が設けられていても良い。緩衝手段は、ダイヤフラムがその内側へ撓む時に当接して力を作用させることができる緩衝面を有する緩衝ベローズを備えていても良い。緩衝面は、緩衝面を動かすために伸縮することができる緩衝ベローズの一端に形成されている。緩衝ベローズは、水等の緩衝流体を収容する緩衝室を形成している。緩衝室は、流れ抵抗を組み込む流路によってリザーバに連通している。緩衝室からの流れ抵抗は、ダイヤフラムによる接触によって緩衝面に与えられる力に応じて緩衝室の容積が減少する際に、生じるものである。この構成により、緩衝ベローズはダイヤフラムの内側への偏位度合いを制限するが、許容される偏位量は、波の作用が増大するにつれて大きくなる。海の状態がおさまり、ダイヤフラムがもはや緩衝面に接触しなくなると、緩衝ダイヤフラムは、緩衝室の容積増大時にその通常の状態へ戻ることが可能になる。緩衝ダイヤフラムを通常の状態へ付勢することにより緩衝室の容積を徐々に増大させるため、スプリング手段が設けられていても良い。緩衝室の容積は、緩衝流体が緩衝室内に戻ることができる速度によって決まる制御された速度で増大するようになっている。また、この流体の戻り速度も、前記流れ抵抗を受けることになる。
【００３０】
装置は、前記一部の偏位に応じて容積が増減するようになっている保持室を更に備え、前記保持室は、該保持室の容積増大時に水塊から水を受け取るために水塊と流体的に連通し、前記圧送室の入口は、保持室から水を受け取るために前記保持室と連通し、それにより、保持室からの水は、圧送室の容積増大時に圧送室から引き出されるとともに、圧送室の容積減少時に加圧状態で前記出口から排出され、また、選択的に調整可能な復元力を前記一部に加えることにより、前記保持室をその容積増大状態へ付勢する手段を更に備えている。
【００３１】
この構成では、波の波長の半分よりも物理的に小さい装置により、ある程度の共振エネルギを波の動きから抽出することができる。エネルギは、選択的に調整可能な復元力により、波の動きと共振して抽出することができる。
【００３２】
したがって、この装置は、波の動きからのエネルギ抽出を基本的に容易にし、且つ周知の周波数・位相シフト技術を適用して装置の応答を波の周期範囲に適合させることを容易にする機械的な共振システムを提供するものである。
【００３３】
復元力を加える手段は、保持室の容積減少時に圧縮するようになっている所定量のガス流体を含んでいても良い。したがって、これは、ガススプリングを提供することになる。
【００３４】
保持室内に収容された所定量の水の上側にある保持室内の上側領域を含む区域内には、所定量のガス流体が閉じ込められても良い。前記区域は、容積が略一定で且つ保持室の上側領域に連通する補助室を更に備え、これにより、ガス流体を前記区域と前記補助室との間で流通させても良い。
【００３５】
前記区域に所定量のガス流体を加え、且つガスの充填量を選択的に変化させる手段が設けられていても良い。ガス流体の量を変えることができるため、圧縮時にガス流体によって形成されるバネ力を選択的に調整するための機構が得られることになる。
【００３６】
ガス流体は空気であることが好ましい。空気は、水塊の上側の場所または海岸に設置された設備へ延在する空気供給ラインにより供給される大気であると都合が良い。
【００３７】
この構成において、波の作用に応じて偏位するようになっている本体構造の一部は、水の動きを伴う水塊に晒されるプランジャを備えていることが好ましい。プランジャは、波の作用によって形成される流体力学的な力に晒される略硬質のプレートを備えていても良い。
【００３８】
本体構造は、互いに伸縮可能に配置された上側部分と下側部分とを備えていても良い。この場合、下側部分は水塊の床に対して固定され、上側部分は波の動きに伴って下側部分に対して移動可能となっている。
【００３９】
上側部分と下側部分との間に保持室が形成されていても良く、また、上側部分と下側部分との間に圧送室が配置されていても良い。
【００４０】
上側部分および下側部分との間に隙間が形成されていても良い。この隙間を通じて、前述したように、装置が浸漬される水塊からの水を、保持室内に流入させることができる。
【００４１】
ベローズ構造体によって圧送室が形成される場合には、ベローズ構造体の一端が本体の上側部分に接続され、ベローズ構造体の他端が本体の下側部分に接続されていても良い。
【００４２】
複数の圧送室が存在していることが好ましい。
【００４３】
本発明の第２の態様においては、水塊中の波エネルギを取得するための装置であって、その一部が波の作用に応じて移動するようになっている本体構造と、前記本体構造の前記一部の移動に応じて容積が増減するようになっている圧送室を形成し、流体源および出口と連通する入口を前記圧送室が有しているポンプとを備え、これにより、前記圧送室の容積が増大する際には、前記流体源からの流体が前記入口を通じて前記圧送室内に引き込まれ、前記圧送室の容積が減少する際には、前記出口を通じて前記圧送室から流体が排出され、前記圧送室が前記一部に対して動作可能に接続され、前記圧送室は、前記圧送室の容積変化に応じて伸縮するようになっているエラストマー壁を有している装置が提供されている。
【００４４】
本発明の第３の態様においては、水塊中の波エネルギを取得するための装置であって、その一部が波の作用に応じて偏位するようになっている本体構造と、前記一部の偏位に応じて容積が増減するようになっている保持室とを備え、前記保持室は、該保持室の容積増大時に水塊から水を受け取るために水塊と流体的に連通し、圧送室は前記本体構造の前記一部の移動に応じて容積が増減するように構成され、前記圧送室は、前記保持室から水を受け取るために前記保持室と連通する入口と出口とを有し、これにより、前記圧送室の容積が増大する際には、前記保持室からの水が前記圧送室内に引き込まれ、前記圧送室の容積が減少する際には、前記出口を通じて水が加圧状態で排出され、また、選択的に調整可能な復元力を前記一部に加えることにより、前記保持室をその容積増大状態へ付勢する手段を更に備えている装置が提供されている。
【００４５】
本発明の更なる態様においては、水塊中の波エネルギを取得するための装置であって、波の作用に応じて偏位するようになっている柔軟なダイヤフラムを有する本体構造と、前記本体構造の一部の偏位に応じて伸縮を受けるようになっている圧送室を形成するポンプとを備え、前記柔軟なダイヤフラムが軟質部と硬質部とを備え、前記ポンプが前記硬質部に対して動作可能に接続されている装置が提供されている。
【００４６】
本発明は、添付図面に示される幾つかの特定の実施形態の以下の説明を参照することにより更に良く理解されることになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
図面に示された実施形態は、それぞれ海洋波エネルギを利用するとともに、利用したエネルギを高圧海水に変換するための装置に関するものである。この装置は、比較的浅い水中の海底に載置されるとともに、環境的な影響を最小限に抑えている。高圧海水は、任意の適当な目的で使用するために、海岸へパイプで送られるようになっている。１つの用途においては、タービンを駆動させるための動力流体として高圧海水が使用され、タービンからの軸動力が電気を発生させるために使用されても良い。他の用途においては、高圧海水が逆浸透脱塩ユニットへ供給され、このユニットから清水を形成できるようになっていても良い。海水が高圧のまま脱塩ユニットから集束され、その後、この海水が機械的なエネルギを引き出すためにタービンに供給されても良い。
【００４８】
図１〜図１３を参照すると、第１の実施形態に係る装置１０は、円筒側壁１５を有する円筒台座１３の形態を成す本体構造１１を備えている。円筒台座１３の下端は、海底に載置されるベース１７によって閉じられている。円筒体１３の上端は、ダイヤフラム１９によって閉じられている。この構成により、ベース１７とダイヤフラム１９との間の円筒体１３内には、内部空間２０が形成されることになる。
【００４９】
ダイヤフラム１９は、硬質中央部２１と、該中央部２１を取り囲む軟質外側部２３とを備えている。硬質中央部２１は補強円形板の形態を成しており、外側部２３は天然ゴム等のエラストマーによって形成されている。エラストマーは、強度を高め、抵抗を引き裂く材料を薄板で覆うことで補強されている。ダイヤフラム１９の外周は、符号２５の部位で、円筒体１３の円筒側壁１５の上端に対してシール状態で接続されている。
【００５０】
内部空間２０は、ダイヤフラム１９の真下に配置され、且つ圧縮流体を収容する第１の室３１を形成している。圧縮流体は空気であることが望ましい。空気は、ダイヤフラム１９の重量およびダイヤフラムの上側の海水と釣り合う揚力を形成するために圧力を受けている。空気圧は、海が穏やかな状態でダイヤフラム１９を所定の位置に維持するように調整されるようになっている。この実施形態において、ダイヤフラム１９の中央部２１は、円筒側壁１５の上縁よりも上側の位置に維持されている。ダイヤフラム１９は、波動によって生じる流体圧に晒されると、内部空間２０に向かって下方に力を受け、これにより、軟質外側部２３が弾性的に拡張することになる。
【００５１】
必要に応じて第１の室３１に対し補充空気を供給するために、第１の室３１から大気に向かって上方に管路（図示せず）が延在している。管路の上端は、海面上に浮いているマーカーブイ内に組み込まれていても良い。あるいは、沿岸設備からパイプラインを介して補充空気が供給されるようにしても良い。
【００５２】
また、内部空間２０には、第２の室３２と第３の室３３とが形成されている。
【００５３】
第２の室３２は、環状構造を成しており、ベース１７上に支持された内側環状壁３５と本体構造１１の円筒側壁１５との間に形成されている。第２の室３２は、本体構造１１のためのバラストを形成し、且つ後述する濾過の目的でも使用される砂３４で満たされている。好ましくは、砂は装置１０の設置中に海底から得ることができる。第２の室３２は、湿った砂で満たされた際に水中に沈められた本体構造１１の浮力作用を打ち消すようなサイズを有している。
【００５４】
更なる砂バラスト材料を受けるため、円筒側壁１５の外周にはベース１７と隣接して、外周部３７が配置されている。この外周部３７は、海底から掘り起こされる砂で満たすことができる開放トラフとして構成されている。
【００５５】
第２の室３２内に収容された砂３４は、後述するように装置１０によって圧送される海水を濾過する目的で、砂濾過システム４１内で使用されている。
【００５６】
第３の室３３は、濾過システム４１から受け取る濾過された海水を収容するためのリザーバを形成している。濾過システム４１は、本体構造１１が浸される周囲の海水を第２の室３２の内部に連通させる複数のポート（図示せず）を有している。これらのポートは、本体構造１１の円筒側壁１５を貫通して海水に向けて開口している。開口は、所定のサイズを超える物体の浸入を防止するために、スクリーン４２で覆われている。
【００５７】
周囲の海水の静水圧は、ポートを通じて流体を第２の室３２の内部へ流し、それにより、第２の室内の砂３４が海水で飽和状態となる。
【００５８】
リザーバ３３は、径方向に延在する複数のパイプ４３によって形成される流通路により第２の室３２に連通している。各パイプ４３は、リザーバ３３へ向かう方向の流れだけを許容する逆止弁４５を有している。逆止弁４５は、海水の静水圧の影響下でリザーバ３３内への流れを許容するように配置されている。
【００５９】
リザーバ３３は、リザーバ内の海水中に含まれる微砂等の定着を妨げる流れやうねりを回避するためのバッフル等の手段を組み込んでいても良い。
【００６０】
また、砂濾過システム４１は、周期的に砂フィルタを逆流させることにより岩屑を除去してフィルタを再生するための手段を組み込んでいても良い。そのような装置は、第２のリザーバ３２と本体構造１１の外周との間で延在するフラッシングパイプ（図示せず）を有していても良い。この場合、パイプは、逆流の目的で使用しない時には、蓋が被せられ或いは閉塞されている。
【００６１】
ダイヤフラム１９には、複数の容量型ポンプ５１が動作可能に接続されている。この実施形態においては、そのようなポンプが３つ存在しており、各ポンプは、ベローズ柱として構成されるベローズ構造５３を成している。各ベローズ構造５３の一端はダイヤフラム１９に接続されているとともに、他端は調整可能な支持体５４上に装着されている。
【００６２】
各ベローズ構造５３はエラストマー材料によって形成されている。具体的には、各ベローズ構造５３は、エラストマー材料から成る複数の環状ディスク５４を備えている。環状ディスク５４は、共通の軸上に同軸的に並行関係を成して組み立てられている。各環状ディスク（最端部にある２つのディスクを除く）の一方側は、その径方向内側端部で、隣接するディスクに接続され、また、各環状ディスクの他方側は、その径方向外側端部で、隣接するディスクに接続されている。
【００６３】
各ベローズ構造５３は、ダイヤフラム１９の動きに応じて伸縮するようになっている。各ベローズ構造５３内には圧送室５５が形成されている。この圧送室５５は、ベローズ構造の伸張時には容積が増大するとともに、ベローズ構造の収縮時には容積が減少するようになっている。この構成により、圧送室５５は、圧送室の容積の増減時に伸縮するエラストマー壁５６を有している。
【００６４】
各圧送室５５は、リザーバ３３と連通することにより圧送室５５の容積増大時に濾過された海水をリザーバから受け取る吸入口６１を有している。吸入口６１は、吸入パイプ６５によって形成される吸入路６３を介してリザーバ３３と連通している。海水がリザーバの上側の高さから引き出されるように、吸入パイプ６５はリザーバ３３の上部に向けて開口している。これにより、微砂や他の岩屑がリザーバから引き出される可能性が減少することになる。
【００６５】
また、各圧送室５５は、出口パイプ７１によって形成される出口６９を介してリングマニホールド６７と連通している。マニホールド６７は、各ベローズ構造５３に共通のものであり、対応する出口パイプ７１を介して各ベローズ構造の圧送室と連通している。
【００６６】
吸入口６１および排出口６２にはバルブシステムが関連付けられている。このバルブシステムは、吸入口６１に関与する入口弁７５と、排出口６２に関与する出口弁７７とを備えている。入口弁７５は、圧送室５５の容積増大時に開口する（図８参照）とともに、圧送室の容積減少時に閉じる（図９参照）ようになっている。
【００６７】
出口弁７７は、圧送室５５の容積増大時に閉じるとともに、容積減少中であって且つ圧送室内に収容された海水が所定の圧力に達した後においてのみ開口するようになっている。この構成により、海水は、それが圧送室内に導入される圧力よりも高い圧力で、各圧送室５５から排出されることになる。
【００６８】
マニホールド６７は、出口パイプ８３によって形成される出口路８１に連通している。出口パイプ８３は、柔軟であり、後述するようにマニホールド６７の高さ調整を吸収できるようになっている。出口パイプ８３はパイプラインと連通しており、このパイプラインにより高圧海水を海岸へ送出することが可能となる。
【００６９】
各ベローズ構造の上端は、ダイヤフラム１９の硬質中央部２１に接続されている。図から分かるように、ダイヤフラム１９に作用する海水から伝えられる圧力を大きく増幅して各圧送室５５内に収容された水の体積に伝えるため、ベローズ構造５３とダイヤフラム１９との間の接触面積は小さくなっている。
【００７０】
各ベローズ構造５３を側方で安定させてベローズ柱の略垂直なアライメントを維持するために、安定化手段９１が設けられている。安定化手段９１は、ベローズ構造５３に接続された複数の支持ケーブル９３から成る装置を備えている。特に、各ベローズ構造５３は１本の支持ケーブル９５により他の各ベローズ構造５３に対して接続されている。また、各ベローズ構造５３は２本の更なる支持ケーブル９５、９７により周囲の円形の壁１５に接続されている。この構成により、３つのベローズ構造間で延在するケーブル９３は、図１０に示されるように三角形状を成している。また、図１０に示されるように、各ベローズ構造５３から周囲の円筒壁１５へ延在する２本のケーブル９５、９７はそれぞれ、デルタ形状の１つの辺と一直線を成している。
【００７１】
図１１および図１２から分かるように、安定化手段９１は、各ベローズ構造５３の全長に沿って離間する複数のケーブル装置を有している。これらのケーブルは、ねじれ力を除去するため、垂直面内に配置されている。
【００７２】
各ケーブルは、結合点９９で、対応するベローズ柱５３に対して取り付けられている。結合点９９は、各ベローズの最大直径の部分に対して強固に取り付けられたフックの形態を成している。
【００７３】
前述したように、各ベローズ柱５３は、調整可能な支持体５４上に装着されている。調整可能な支持体５４は、各ベローズ構造５３の下端と本体構造１１内の内壁３５に隣接して配置された負荷支持ビーム１０３との間に位置された高さ調整ベローズ構造体１０１を備えている。負荷支持ビーム１０３は、本体構造１１のベース１７に負荷を伝達するものである。ベローズを動作させる海水等の共通の作動流体を受けて複数のベローズを同時に伸縮させるため、様々な高さ調整ベローズ１０１が相互に接続されている。支持ベローズ１０１の伸縮により、ベローズ柱５３を垂直に変位させることができ、これにより、ダイヤフラム１９の硬質中央部２１を略水平状態に維持しつつ、硬質中央部２１の位置を変えることが可能となる。このようにすれば、ダイヤフラム１９の位置を選択的に調整して、潮の干満を補償することができる。ダイヤフラム１９の上側の主海面の高さを監視するとともに、必要に応じて高さ調整ベローズ１０１を動作させるため、センサが使用されても良い。このようにして、潮の干満の変化とは無関係に、ダイヤフラム１９の位置をずらすことなく、ダイヤフラム１９を海面から一定の距離に保持しても良い。波エネルギの取得に影響を与えることなく、比較的ゆっくりとした潮の干満の変化を補償できるように、高さ調整装置の応答時間は、波の動きの最も長い周期よりも十分遅くなるように設定されている。前述したように、パイプライン８３は、ベローズ柱５３の高さ調整に伴うマニホールド６７の動きを吸収するために、柔軟な構造を成している。
【００７４】
海が荒れている状態でのダイヤフラム１９の下側への偏位を漸進的に抑制するため、緩衝手段１１１が設けられている。この緩衝手段１１１は、緩衝ベローズ１１３と、スプリング手段１１４と、ダイヤフラムがその内側へ撓む時に当接して力を作用させることができる硬質プレートによって形成される緩衝面１１５とを備えている。緩衝面１１５は、該緩衝面を動かすために伸縮することができる緩衝ベローズ１１３の一端に位置している。緩衝ベローズ１１３は、海水等の緩衝流体を収容する緩衝室１１７を形成している。緩衝室１１７は、双方向流れ抵抗を組み込むパイプ（図示せず）によって形成される流体通路を介してリザーバ（図示せず）に連通している。前記流れ抵抗は、それぞれの方向で、緩衝流体の流れを最小限に抑えることができるようになっている。この構成により、緩衝ベローズ１１３はダイヤフラム１９の下側への偏位度合いを制限するが、下側へのそれぞれの偏位の制限度合いは、波の作用が増大するにつれて大きくなる。海の状態がおさまり、ダイヤフラム１９がもはや緩衝面１１５に接触しなくなると、緩衝ベローズ１１３は、スプリング手段１１４の作用により、その完全に伸張した状態に戻ることができる。ベローズ１１３がその完全に伸張した状態に戻ると、緩衝室１１７の容積は、緩衝流体が緩衝室内に戻ることができる速度によって決まる制御された速度で増大することになる。また、この流体の戻り速度も、前記流れ抵抗を受けることになる。一般に、ベローズ１１３からリザーバへと向かう方向で緩衝流体が流れる速度は、ダイヤフラム１９と緩衝面１１５との間で接触を何回も繰り返した後に緩衝流体が緩衝室１１７から十分に吐き出されるように、十分小さく設定されている。
【００７５】
ここで、本実施形態に係る装置１０の動作について説明する。海の状態が穏やかな場合には、装置１０が水中に沈められると、ダイヤフラム１９の上側の海水の水位は一定である。第１の室３１内の空気圧を適切にして、ダイヤフラム１９およびこれに取り付けられる装置の重量を含む様々な要因によってダイヤフラム１９に作用する下向きの力と、ダイヤフラム１９のエラストマー外側部２３の復元力と、ベローズ柱５３の復元力と、静水の静水圧と、周囲の大気圧とを釣り合わせることにより、ダイヤフラム１９が所定の位置に維持される。ダイヤフラム１９の中央部２１の表面積が大きいため、空気の絶対圧は、大気圧を僅かに上回っているだけで済む。一般的には、公称大気圧を数ｐｓｉ上回っていれば良い。
【００７６】
この段階で、ベローズ柱５３が実質的に伸張状態となり、圧送室５５は、リザーバ３３から引き出されるフィルタ処理された海水で満たされる。また、緩衝ベローズ１１３もスプリング手段１１４の作用下で完全に伸張した状態となって海水で満たされる。
【００７７】
装置１０上にわたって小さな波が通過すると、時間的に変化する力がダイヤフラム１９上に作用し、これにより、ダイヤフラム１９がこの増大する力に応じて下方に移動する。ベローズ柱５３に与えられる圧力の大きな増幅により、これらのベローズ柱が収縮して、各ベローズ柱の入口弁７５が閉じ、その後直ぐに、高圧出口弁７７が開かれる。この段階では、圧送室５５から所定の圧力で海水が吐き出されるため、各ベローズ柱５３の最大ストロークが生じることになる。
【００７８】
ダイヤフラム１９の下側への撓みにより、第１の室３１内に収容された空気の体積が減少するとともに、それに応じて、空気の圧力が増大する。空気圧は、ダイヤフラム１９が撓むにつれて上昇し続ける。また、このような圧力上昇は、通過する波によってダイヤフラム１９上に加えられる力と、空気圧上昇によってダイヤフラム１９上に作用する反力とベローズ柱５３およびダイヤフラム１９のエラストマー外側部２３の正味の復元力との合計との間で平衡状態が形成されるまで続く。そして、平衡に達した時点で、ダイヤフラム１９は直ぐにその最大撓み状態で静止し、各ベローズ柱５３の収縮ストロークが終了する。その後、ダイヤフラム１９上に作用する圧力の釣り合いが崩れ、それにより、ダイヤフラムは、空気圧に起因する力が再び回復するにつれて、逆方向に動くようになる。一方、波が装置１０の上を通過すると、水位が減少する。各ベローズの収縮が停止することにより出口弁７７が閉じ、そのため、排出パイプ７１が圧送室５５から孤立される。各ベローズ柱５３の伸張により入口弁７５が開き、それにより、海水がリザーバ３３から圧送室５５内に流入できるようになる。ダイヤフラム１９およびベローズ柱５３は、その平衡位置に戻り、次の波を待つことになる。
【００７９】
装置１０の動的な応答は、ダイヤフラム１９および取り付けられた装置の総質量、第１の室３１内の総空気体積および空気圧、ダイヤフラム１９と緩衝ベローズ１１３との間の変位、ダイタフラム１９とベローズ柱５３との間の圧力増幅因子、ベローズ柱５３の１回吐出量、ベローズ柱５３の機械的なバネ定数、出口弁７７の動作のための圧力設定点を含む重要なパラメータを慎重に操作することにより、幅広い範囲にわたって調整されても良い。
【００８０】
通常の動作中、潮の干満の変化は、前述した高さ調整ベローズおよび関連するシステムによって補償されても良い。
【００８１】
波の高さが増大するにつれて、波の各周期中においてダイヤフラム１９が更に下方へと移動し、それにより、ダイヤフラム１９の裏面と緩衝ベローズ１１３上の緩衝面１１５との間のクリアランスが徐々に小さくなる。最終的に、ダイヤフラム１９の裏面は、緩衝面１１５と接触して、緩衝ベローズ１１３に力を及ぼすことになる。これにより、緩衝ベローズ１１３が収縮する。緩衝ベローズ１１３は、緩衝流体（海水）で満たされているため、スプリング手段１１４の圧縮と緩衝チャンバ１１７から吐出可能な速度を制御する流れ抵抗とによって許容される程度まで前記力に抗することになる。流れ抵抗は、波の動きの増大に伴うダイヤフラム１９の偏位を緩やかに遅らせることができるように設定されている。ダイヤフラム１９と緩衝面１１５とが接触する度に、緩衝ベローズ１１３が更に収縮され、緩衝室１１７から緩衝流体が更に吐き出される。このようにすれば、ダイヤフラム１９の偏位を徐々に増大させることになるが、撓みおよび応力を安全な限界値に制御して保持することができる。
【００８２】
海が荒れている状態（波が高い状態）では、必要に応じて、海の状態が悪い期間中に第１の室３１内に補助空気を一時的に追加することにより、更なる緩衝が行なわれるようにしても良い。
【００８３】
海の状態がおさまるにつれて、ダイヤフラム１９の偏位が小さくなり、ダイヤフラム１９がもはや緩衝面１１５と接触しなくなる。これにより、緩衝ベローズ１１３は、スプリング手段１１４の復元力の作用下で伸張することが可能となる。緩衝流体の流れ方向が逆になり、緩衝チャンバ１１７の容積が増大するにつれて、緩衝流体は、元の緩衝チャンバ１１７内へ流れ抵抗を経てゆっくりと戻る。このように、緩衝ベローズ１１３は、該緩衝ベローズがその完全に伸張した状態に戻るまでの間、ダイヤフラム１９の偏位に伴って伸張し続ける。
【００８４】
海がおさまっている状態の間、波エネルギが主に特定の方向から来る場合には、装置１０の応答をその特定の方向で良くすることにより、波エネルギの抽出を最適化することが有益である。この目的のため、１または複数の高圧排出口６２を選択的に絞っても良い。例えば、３つのベローズ柱５３が存在する本実施形態の場合、近づいてくる波面が３つのベローズ柱によって形成される三角形の底辺と略平行であれば、三角形のその底辺に関与する２つのベローズ柱５３を動かないようにブロックし、残りのベローズだけを動作可能にしても良い。これにより、接近する波の作用方向にダイヤフラム１９を傾動させることができ、したがって、海がおさまっている状態において、ダイヤフラム１９の応答性を高めることが可能となる。
【００８５】
装置１０のメンテナンスを行なうためには、第１の室３１に接近する必要があるかもしれない。そのような目的のため、エアロック（図示せず）が使用されても良い。また、メンテナンスを行なうためには、装置１０の動作を停止させる必要がある。これは、圧送室５５が海水で満たされている時に全てのベローズ柱５３を高圧ラインおよび低圧ラインから孤立させて、これら全てのベローズ柱５３をブロックすることにより行なうことが可能である。
【００８６】
ダイヤフラム１９が破裂しても、装置内の構成部品に損傷を与えることはない。これは、全ての材料が、海水に対して高い耐性を有するように選択されているからである。また、発電装置や配電装置が全く存在せず、そのような装置の全てが海岸に設置されているからでもある。ダイヤフラムが破裂した場合には、一般的な接着剤およびパッチを用いてダイバーがダイヤフラムをその場所で修理しても良い。海水の排水および第１の室３１の再膨張を容易にするため、補助的な荷船が必要とされても良い。また、海岸へと向かう高圧ラインが破裂しても、環境に悪影響を与えることはない。ラインをカバーすることにより保護しても良い。事故の場合は、圧力損失が検出されると、装置が自動的に停止される。
【００８７】
次に、図１４〜図２６を参照すると、第２の実施形態に係る装置２００は本体構造２１１を備えており、本体構造２１１は、海底２１５に載置されるようになっているベース２１３と、該ベース２１３上に配置される壁構造体２１７とを備えている。壁構造体２１７は、外壁部２１９と、中間壁部２２１と、内壁部２２３とを有しており、これらの各壁部は略円筒構造を成している。また、壁構造体２１７は、外壁部２１９の上端および中間壁部２２１の上端の間で延在する上側ウェブ部２２５と、中間壁部２２１および内壁部２２３の間で延在する下側ウェブ部２２７とを有している。
【００８８】
本体構造体２１１の外壁部２１９は、海底２１５から海の平均高さを若干下回る位置まで上側に向かって延在している。装置２００は、かなりの割合の波エネルギが自由水面から下方に延びている比較的浅い水中に配置されている。このように、装置は、波の最高点が装置の上を通過する際に波エネルギの著しいピークを形成し、それにより、水柱のエネルギを装置の上面に集中させている。
【００８９】
また、本体構造２１１は、壁構造体２１７と協働して動作するプランジャ２３１を備えている。本体構造２１１の上端は、外縁に沿って丸みが付けられるとともに、プランジャ２３１に隣接する縁部に沿っても丸みが付けられている。
【００９０】
プランジャ２３１は、円形プレート２３３と、この円形プレートから延在する外側円筒壁部２３５および内側円筒壁部２３７とを備えている。後述するように、プランジャ外壁部２３５は中間壁部２２１と協働し、また、プランジャ内壁部２３７は内壁部２２３と協働するようになっている。
【００９１】
この構成により、プランジャ２３１は、本体構造２１１の上側部分２４１を形成し、ベース２１３および壁構造体２１７は、本体構造２１１の下側部分２４３を形成している。これら２つの部分２４１，２４３は、下側部分２４３が海底２１５に対して固定され、且つ上側部分２４１が海洋の波の動きに応答して移動できる状態で、互いに対して伸縮可能に配置されている。
【００９２】
これら２つの部分２４１，２４３同士の間の伸縮関係により、プランジャ外壁２３５が中間壁部２２１に対してスライドするとともに、プランジャ内壁２３７が内壁部２２３に対してスライドするようになっている。
【００９３】
プランジャ外壁２４５と中間壁部２２１との間には、周方向に離間された複数のガイドランナ２４５が配置されている。ガイドランナ２４５は、装置２００内におけるプランジャ２３１の同心的な位置合わせ状態を維持するとともに、プランジャ２３１が波の作用に応答して垂直に移動する際に比較的低摩擦のスライド接触を可能にするものである。ガイドランナ２４５は、表面摩擦が低く且つ衝撃吸収特性を有する材料から成っている。適した材料は、市販されているエラストマーの範囲で見つけることができる。また、ガイドランナ２４５は、割れたり、砕けたり、裂けたり、破れたりすることなく摩耗するように形成されている。中間壁２２１にカットされた一連のスロット（図示せず）は、ガイドランナ２４５を受けて保持することにより、これらのガイドランナを所定の位置に位置決めする垂直な凹部状のチャンネルを形成している。ガイドランナをスロットから垂直に取り外すことにより、ガイドランナ２４５を定期的に交換しても良い。これは、各ガイドランナの上端のフック（図示せず）に引き上げ手段を取り付けて、装置から離れるまでガイドランナを上方に引き上げることにより、装置２００の外側から行なっても良い。新しいランナの挿入は全く逆に行われることになる。
【００９４】
ランナ２４５の存在により、プランジャ２３１の外周とこれに隣接する内壁部２２１との間に隙間２４７が形成されることになる。この隙間２４７のサイズは、後述するように周囲から装置２００内へ海水を自由に流通させることができるように設定されている。隙間の間隔は、ガイドランナ２４５によって維持され、人間または大きい海の生物が接近することを防止しているが、ザリガニやロブスター等の小さい海の生物が通過できるように設定されている。隙間の間隔は、０．５ｍ未満であっても良く、０．２ｍ未満であることが好ましい。
【００９５】
海水が隙間２４７を通じて簡単に流通できるため、装置２００は海水に対して閉じられていない。このことは、上側部分２４１と下側部分２４３との間に水シールを設ける必要がなくなるため、重要である。そのようなシールは、その場での修理が困難な海洋環境においては厄介であるからである。
【００９６】
プランジャ内壁２３７とこれに隣接する内壁部２２３との間には、流体シール２４９が設けられている。
【００９７】
上側部分２４１および下側部分２４３は、プランジャ２３１の往復動作に応じて容積が増減する保持室２５１を協働して形成している。
【００９８】
本体構造２１１によって補助室２５３が形成されている。この補助室２５３は、保持室２５１の周囲および下側に配置されているとともに、プランジャ内壁２３７の開口２５５によって保持室２５１と連通している。
【００９９】
保持室２５１は、装置２００を取り囲む海水塊から所定量の海水を前述したように隙間２４７を通じて受け取るようになっている。保持室２５１内に収容された所定量の海水が図中に参照符号２６０で示されている。所定量の海水２６０は、内壁部２２３の上端よりも下側で且つ開口２５５よりも下側の高さにある。海水の高さは、図中に参照符号２６１で示されている。
【０１００】
本体構造２１１内の領域２７３には、所定量の空気が閉じ込められている。この領域２７３は、補助室２５３（容積が一定）と、所定量の海水２６０の上側の保持室２５１内の上側領域とを含んでいる。この構成によれば、波の作用に応じてプランジャ２３１が下側に移動する（あるいは、特に、プランジャプレート２３３に作用する流体力学的な力が増大することにより）と、保持室の容積が減少するにつれて、所定量の空気が圧縮されることになる。このようにして、空気は、プランジャ２３１の下側への移動を規制し且つ流体力学的な力がその後に減少した際にプランジャに対して上向きの力を及ぼす保持力を与えるスプリングとしての機能を果たすことになる。
【０１０１】
図１４および図１５に示されるように、本体構造２１１から海洋表面の上側へ延在するエアライン２７５により、大気から供給される空気が領域２７３に充填されるようになっている。目印のため、エアライン２７５の上端にはマーカー２７７が取り付けられている。エアライン２７５はエアポンプ２８１に接続されている。エアポンプ２８１は、補助室２５３内に収容されているとともに、任意の特定の時間における装置２００の要求に基づいて大気から領域２７３内へ空気を圧送し或いは領域２７３から元の大気へと空気を吐き出すように動作することが可能である。エアポンプ２８１は、後述するように、加圧海水の供給によって動作される液圧モータ２８３により駆動されるようになっている。あるいは、海岸に設置された設備からパイプラインを介して補充空気が供給されるようにしても良い。
【０１０２】
シール２４９は、保持室２５１からの海水の跳ね飛びを防止するものである。このような海水の跳ね飛びにより、少量の海水が補助室２５３内に入り込んで、本体構造２１１のベース２１３に溜まってしまうからである。シール２４９を通過して接近するおそれがある任意の海水を除去するために、送水ポンプ２８５が設けられている。送水ポンプ２８５は、後述するように加圧された海水の供給にて動作される液圧モータ２９１により駆動されるようになっている。
【０１０３】
排出部２８９は、装置２００の外側を取り囲む海水と直接に通じている。給水部２８７は、その開口がベース２１３の近傍に位置された状態で配置されている。このようにすれば、ポンプ２８５は、入り込む海水を除去するビルジポンプとしての機能を果たすことができる。送水ポンプ２８５の排出部２８９は、逆止弁を介して、装置の外側の海水に通じている。この逆止弁により、流体力学的な圧力差に起因して海水が装置内へ逆流しないようにしている。液圧モータの排出部２９２には逆止弁が不要である。これは、モータから出る使用済みの水の圧力が、周囲の海水の流体力学的な水頭よりも高いからである。
【０１０４】
上側部分２４１と下側部分２４３との間には、圧送室３０１が配置されている。この圧送室３０１は、波の作用に応じてプランジャ２３１が往復動作すると、容積が増減するようになっている。圧送室３０１はベローズポンプ３０３によって形成されている。ベローズポンプ３０３の一端はプランジャプレート２３３に接続されているとともに、ベローズポンプ３０３の他端はベース２１３上に強固に装着されたフレーム構造体３０５に接続されている。
【０１０５】
図２４、図２５および図２６に最も良く示されるように、圧送室３０１は、入口３０９および出口３１１を有するマニホールド３０７と連通している。入口３０９は、保持室２５１から海水を受け取るため、供給ライン３１３によって保持室２５１と連通している。供給ライン３１３の吸水端部には、海水を圧送室３０１へ供給する前に濾過するためのフィルタが取り付けられている。出口３１１は高圧ライン３１７と連通しており、この高圧ライン３１７に沿って、ベローズポンプ３０３内の加圧された海水は海岸へ運ばれるようになっている。
【０１０６】
図２５および図２６に示されるように、入口３０９および出口３１１にはバルブシステム３１９が関連付けられている。バルブシステム３１９は、圧送室３０１の容積が増大する時に開き、且つ圧送室３０１の容積が減少する時に閉じるようになっている入口弁３２１を有している。この実施形態において、入口弁３２１はフラップ弁の形態を成している。また、バルブシステム３１９は、出口３１１に関連付けられた出口弁３２３を有している。出口弁３２３は、圧送室３０１の容積が増大する時に閉じるとともに、圧送室の容積が減少している間であって且つ圧送室３０１内に収容される海水が所定の圧力に達した後においてのみ開くようになっている。このようにすれば、水は、吸込み圧力よりも高い圧力で圧送室３０１から吐き出されることになる。この実施形態において、出口弁は、バネ調整弁の形態を成している。
【０１０７】
装置２００の動作は、図１４および図１５を参照すれば分かる。図中、平均的な波の位置が参照符号３５０で示されている。この場合、波の山が参照符号３５１で示され、波の谷が参照符号３５２で示されている。図１５に示されるように、波の山３５１が通過すると、プランジャ２３１は、上側の水に応答して、下方に移動する。波の山３５１が通過した後においては、図１４の状態となり、プランジャ２３１は、完全に上昇された位置に戻る。この位置は、装置２００の上面と略同じ高さである。
【０１０８】
保持室２５１は、海水に対して閉じられていない。このことは、上側部分２４１と下側部分２４３との間に水シールを設けないで済むため、重要な態様である。
【０１０９】
保持室２５１内の海水２６０の高さ２６１は、その上側にある空気の圧力によって部分的に設定されている。通常の動作において、海水の水位は、空気の圧力にしたがって僅かに変化するが、内壁部２２３の上端よりも常に下側である。保持室２５１内に収容される海水は、装置２００の周囲の海水を領域２７３内に収容された空気から孤立させるのに役立っている。また、保持室２５１は、保持室２５１の底部に配置され、且つマニホールド３０７の低圧入口３０９に接続する供給ライン３１３によってベローズポンプ３０３へ海水を供給している。海水は、供給ライン３１３を介してポンプ３０３内に引き上げられるとともに、隙間２４７を介して外側から流入する海水に取って代わるようになっている。
【０１１０】
供給ライン３１３の吸水端部にあるフィルタをメンテナンス中に反対側から洗い流すための手段が、付加的なパイプおよびバルブ（図示せず）によって設けられていても良い。また、フィルタは、装置２００に対してバラストを与えるのに役立っていても良い。
【０１１１】
エアポンプ２８１および送水ポンプ２８５を駆動するための液圧モータ２８３，２９１はそれぞれ、高圧ライン３１７から取り出しフィーダ３３１を介して送られる高圧海水によって駆動されるようになっている。
【０１１２】
また、液圧モータおよびポンプは、海水加圧のために使用されるエラストマーベローズと同様のエラストマーベローズを使用する一対の容量型ポンプから構成されていても良い。この場合、一方のエラストマーベローズがモータとして構成され、他方のエラストマーベローズがポンプとして構成されている。
【０１１３】
エアポンプ２８１は、領域２７３内の空気の圧力を設定圧力に維持するものである。この場合の設定圧力は、プランジャ２３１および該プランジャ２３１に取り付けられた付属物の重量を支持するのに十分な圧力であり、これにより、プランジャ２３１は、図１４に示されるように、波の谷３５２が通過する間、装置の上端と同じ高さを維持することになる。この圧力を超える任意の空気が隙間２４７を介してプランジャ２３１の下側から自動的に逃げて表面に湧き出るのであれば、空気流の制御は簡単である。
【０１１４】
また、エアポンプ２８１は、領域２７３内の圧力を減少させることができるように可逆的に動作されても良い。この特徴は、暴風状態中に又は定期メンテナンスのためにプランジャ２３１を下げることが望ましい場合に使用されても良い。
【０１１５】
領域２７３内の空気は、プランジャ２３１およびそれに取り付けられたハードウェアの質量と共に、特徴的な共振周期を有するエアスプリングシステムを構成している。また、エラストマーベローズポンプ３０３の弾性的な伸展性が、機械的なシステムのバネ定数に寄与し、したがって、共振周期を変更しても良い。装置２００は、この自然の共振周期が圧倒的なエネルギを有する海洋波の周期の範囲内に入るように寸法付けられている。一般に、この周期は、４秒〜１２秒の範囲である。周期範囲は、６秒から１０秒のような狭い範囲であることが好ましい。共振周期を圧倒的な波の周期に合わせることが好ましい。それにもかかわらず、エネルギ抽出によって課される減衰がシステムの応答を広げ、それにより、システムは、波の周期の範囲に効果的に応答することになる。
【０１１６】
図１４を参照すると、プランジャ２３１は、波の谷３５２が通過する間、一瞬だけ静止することになる。プランジャ２３１はその完全に上昇された位置にあり、ベローズポンプ３０３は一瞬だけ動かない。最大伸張状態にあるベローズポンプ３０３は、濾過された所定量の海水を低圧供給ラインから引き上げてしまっている。水の高さを元に戻すため、プランジャ２３１の周囲の隙間２４７を介して海水が保持室２５１内に流入することになる。図１７を参照すると、空気流パターンは、補助室２５３から保持室２５１の上側領域へ逆流する空気により圧力を等しくするようになっている。
【０１１７】
図１５を参照すると、プランジャ２３１は、波の山３５１が上側を通過する間、一瞬だけその最大に押し下げられた位置で静止することになる。ここで、ベローズポンプ３０３は、完全に圧縮されるとともに、その加圧された所定量の海水をマニホールド３０７内の逆止弁３２３を介して高圧ライン３１７に供給している。
【０１１８】
エラストマーベローズポンプ３０３内で達することができる加圧度合いは、主に、プランジャとベローズとの接触面積に対するプランジャ２３１の面積の比率によって決定される。
【０１１９】
この実施形態の一態様において、エラストマーから作られ且つベローズとして配置された容量型ポンプは、７０気圧を超える圧力を形成することができる。本発明の範囲を変えることなく、この役割を果たすような適切な圧力およびストロークの定格を有する任意の他の容量型ポンプが代わりに使用されても良い。
【０１２０】
この実施形態は、プランジャ２３１の下側へのストローク時にだけ１つのベローズポンプ３０３内の海水が加圧されるという点で、シングルエンドポンプ装置を使用している。上側へのストロークによって、ベローズが伸張して、マニホールド３０７内のフラップ弁３２１が低圧供給ライン３１３に対して開き、吸引作用下で所定量の新鮮な海水をベローズに満たすことが可能となる。圧縮中、海水が充填されたベローズを高圧ライン３１７に対して晒す際に、マニホールド３０７内のフラップ弁３２１が低圧ライン３１３を閉じる。この水の圧力が予め設定された閾値に達すると、逆止弁３２３が開き、高圧水をラインへと流すことが可能となる。
【０１２１】
第２の実施形態は、支持フレーム３０５上に装着された１つのベローズポンプ３０３を使用している。１つのベローズポンプのストロークは、後述する実施形態における個々のベローズのストロークより大きくても良く、これにより、後述する実施形態の場合のようにプッシュプル（押し引き）装置に対向するシングルエンド圧送手法を使用するという固有の欠点が相殺されることになる。
【０１２２】
本発明の第３の実施形態に係る装置が図２７〜図３２に示されている。この実施形態は、プランジャ２３１の下側へのストロークおよび上側へのストロークの両方で海水が圧縮されるプッシュプル圧送装置を使用している。これは、対向状態で作動する２つのベローズポンプ３０３ａ、３０３ｂを用いて達成されている。これらのポンプは軸方向に沿って上下に配置されている。この場合、２つのベローズはデュアルマニホールド３６１によって互いに接続されている。デュアルマニホールド３６１は、１つのハウジング内に、逆止弁３２３とフラップ弁３２１とから成る組を２つ有している。逆止弁３２３およびフラップ弁３２１はそれぞれ、第１の実施形態のマニホールド３０７内の部材と同一である。デュアルマニホールド３６１は、装置のベース２１３に取り付けられた硬質支持フレーム３６３に対して強固に取り付けられている。硬質な接続ストラット３６５は、その一端が下側ベローズ３０３ａのベースに取り付けられており、その他端が強固に取り付けてあるプランジャ２３１に対して力を伝えるようになっている。上側ベローズ３０３ｂは、プランジャ２３１の裏面に対して強固に取り付けられており、一方、その他端は、支持フレーム３６３に対して強固に取り付けられている。プランジャ２３１が下側に動くことにより、上側ベローズ３０３ｂが圧縮して加圧海水が生成されるとともに、下側ベローズ３０３ａが伸張して海水を吸い込むことになる。上側へのストローク時には、この状況が逆になる。
【０１２３】
本発明の第４の実施形態に係る装置が図３３〜図３５に示されている。この実施形態は、第２の実施形態と同じマニホールドおよび同じタイプのバルブ装置を使用するが、第２の実施形態と同様の２つのベローズ３０３ａ，３０３ｂを用いるプッシュプル圧送手法を使用している。第３の実施形態と第４の実施形態との間の違いは、ベローズ３０３ａ，３０３ｂの伸張態様にある。第４の実施形態において、ベローズ３０３ａ，３０３ｂの外側端部は、固定されるとともに、流体給排のためのマニホールドに対する接続部を備えている。２つのベローズ間の中央接続部は、フレーム３７１に対して強固に接続されており、フレーム３７１はプランジャ２３１に対して強固に接続されている。このようにすると、ベローズの端部を固定したまま、ベローズ３０３ａ，３０３ｂ間の中央接続部がプランジャ２３１と共に移動することになる。これは、中央部分およびデュアルマニホールドが固定されたままベローズの端部が移動する第２の実施形態と逆である。第３の実施形態は、第２または第４の実施形態よりも複雑なマニホールドを使用している。これに対し、第４の実施形態は、２組のマニホールドに接続される余分なパイプを必要としている。
【０１２４】
第３および第４の実施形態によれば、プランジャ２３１が上方および下方の両方に移動する際に、パワーのあるストロークが得られることは明らかである。しかし、ベローズ１つ当りの変位量は、第２の実施形態のシングルエンドベローズ装置によって得られる変位量よりも少ない。第３および第４の実施形態では、第２の実施形態のシングルエンド装置よりも幾分滑らかな加圧海水の生成が行なわれている。
【０１２５】
図３６〜図４１を参照すると、第５の実施形態に係る装置４００が示されている。この装置４００は海底４１３にある本体構造４１１を備えている。本体構造４１１の周囲の裏面に取り付けられたスカート４１５は、海底４１３中に埋め込まれており、海底に対する取り付けに役立っている。海底に対する取り付け性を更に高めるため、本体構造４１１にはシーアンカー（図示せず）が取り付けられていても良い。
【０１２６】
本体構造４１１の角部にはマーカーブイ（図示せず）が設けられている。これらのマーカーブイは、装置４００の場所を確認するための目に見えて聞き取れる他の手段を設けるために、水面を越えて外気に向かって垂直上方に延在している。
【０１２７】
本体構造４１１は、中空構造を成しており、海底４１３に載置されているベース４１５と、該ベース４１５上に配置された外周壁構造体４１７とを備えている。
【０１２８】
本体構造４１１の上端は、外周壁４１７によって境界付けられており、外周壁４１７は、波の作用に伴って撓むようになっている柔軟なダイヤフラム４２１によって閉じられる開口を形成している。
【０１２９】
ダイヤフラム４２１は、エラストマー膜によって形成された１つの軟質部４２３と、プレート４２７によって形成された複数の硬質部４２５とを備えている。この実施形態においては、そのようなプレート４２７が４つ存在するが、実際のプレートの数は、装置に必要な性能特性に応じて変えることができる。プレート４２７は、ほぼ鎖状に繋がった関係を成して配置されており、波の移動方向に延在しているとともに、互いに関節的な動作を行なうようになっている。プレート４２７は、鎖状に繋がった関係を成して互いに離間されており、それにより、互いに対して回動できるようになっている。この場合、隣り合うプレート同士の接続は、柔軟な膜４２３によって行なわれている。この構成により、プレート４２７は、関節構造体４２８を形成している。
【０１３０】
波の方向に沿う任意の個々のプレート４２７の長さは、有用なエネルギを取り出すことが望まれる最も短い波の波長の約半分よりも短い。
【０１３１】
柔軟な膜４２３は、本体構造４１１の開口上端部のための水密な閉塞体を形成している。
【０１３２】
本体構造４１１と柔軟なダイヤフラム４２１との間には、内部空間４３１が形成されている。この内部空間４３１は、柔軟なダイヤフラム４２１の真下に配置されているとともに、空気であることが好ましい圧縮流体を収容している。空気は、柔軟なダイヤフラム４２１およびダイヤフラムの上側にある海水の重量と釣り合う上向きの力を形成するため、所定の圧力下にある。先の実施形態の場合と同様に、海が穏やかな状態の時には、空気圧を調整して、ダイヤフラム４２１を所定の位置に維持することが可能である。
【０１３３】
先の実施形態とは異なり、この実施形態において、内部の室４３１の容積は、後述するように、柔軟なダイヤフラム４２１の撓みに伴って実質的に変化しない。
【０１３４】
各プレート４２７には容量型ポンプ４３３が動作可能に接続されている。この実施形態において、各容量型ポンプ４３３は、先の実施形態の場合と同様にベローズ柱として構成されたベローズ構造体４３５の形態を成している。各ベローズ柱４３５の一端は、対応する各プレート４２７に接続されており、他端は、ベース４１５上に位置決めされた調整可能な支持体４３７上に装着されている。
【０１３５】
各ベローズ構造体４３５は、ダイヤフラム４２１の動きに応じて伸縮するようになっている。特に、各ベローズ構造体４３５は、ダイヤフラム４２１内のその対応するプレートの動きに応じて伸縮するようになっている。
【０１３６】
先の実施形態の場合と同様に、各ベローズ構造体４３５は、圧送室と、対応する入口および出口弁システムとを有しており、これにより、海水を圧送室内に引き込み且つ海水を高圧で圧送室から吐き出すことが可能となる。
【０１３７】
次に、図３６〜図３９を参照しながら、装置４００の動作について説明する。これらの図から分かるように、波の動きが参照符号４４０で示された線によって描かれている。この場合、波の山が参照符号４４１で示され、波の谷が参照符号４４２で示されている。波の移動方向は、参照符号４４３が付された矢印によって示されている。
【０１３８】
装置４００に向かって入ってくる波４４０は、ダイヤフラム４２１に作用して、波と衝突する第１のプレート４２７ａを下方に偏位させるとともに、次のプレート４２７ｂも下方に偏位させる。しかし、プレート４２７ｂの偏位量は、第１のプレート４２７ａの偏位量よりも少ない。図３７、図３８および図３９を参照すれば分かるように、プレート４２７の偏位は、波の山４４１が装置４００の上を過ぎ去る際のその波の山４４１と同じ位相のパターンに従っている。このようにして、プレート４２７は、波４４０とほぼ逆の位相で移動することになる。この実施形態の特徴は、エラストマー膜４２３によって互いに接続された複数のプレート４２７により形成される関節構造体４２８が、水塊の移動に起因する波の圧力変化に応答することができるという点である。
【０１３９】
内部の室４３１内に収容された流体（一般的に、空気）の圧力および体積はほぼ一定に維持される。この場合、流体（空気）は、柔軟なダイヤフラム４２１の偏位時に、室４３１内で再配分されるだけである。特に、水の質量の増大に伴って下方に偏位する１つのプレート４２７の作用により、流体（空気）が再配分され、それによって、上側にある水の質量が軽いプレートが上方に押し上げられる。このような平衡作用は、上側を通過する波の形を近似的に真似る形状までプレートによって形成される関節構造体４２８を偏位させる復元力を形成することになる。
【０１４０】
関節構造体４２８におけるプレート４２７の回動により、各プレートは、波の方向に対して略垂直な水平軸を中心にある程度傾動することになる。そのような傾動は、任意の適切な方法、例えば各プレート４２７とその対応するポンプ４３３との間にヒンジ式の結合部を設けることにより吸収されても良い。
【０１４１】
メンテナンスや修理を目的とした内部の室４３１への接近を容易にするため、点検用ハッチ４５１が本体構造４１１に設けられていても良い。点検用ハッチ４５１は、海底に近い高さとなり且つ柔軟なダイヤフラム４２３の動作経路から離れるように、ベース４１５に隣接する外周壁４１７の部位に設けられている。室４３１の底部領域は、海底の高さにほぼ位置されており、ダイバーが柔軟なダイヤフラムとぶつかることなく直立できるようになっている。
【０１４２】
また、本体構造４１１は、装置の中立またはプラスの浮力を制御できるように、バラストを収容するための設備を有している。
【０１４３】
この実施形態において、ポンプ４３３の周囲にはライナ４５３が配置されており、これにより、ライナ４５３の外側に位置する室４３１内の空間でバラスト材料を受けられるようになっている。したがって、ライナ４５３は、バラスト材料をポンプ４３３から離間させるための遮蔽壁を形成することになる。初期浸水中、または、装置が海底４１３の上に設置される際に、バラスト材料を装置内に圧送することが可能である。
【０１４４】
図４２および図４３を参照すると、第６の実施形態に係る装置５００が示されている。この装置５００は、ほぼ全ての点で先の実施形態に係る装置４００と類似しており、そのため、同様の部品を示すために同一の参照符号が使用されている。しかしながら、この実施形態においては、ベース４１５に隣接する外周壁４１７の外周に沿ってトラフ５０１が延在している。トラフ５０１は、隣接する海底から掘り起こされた砂等のバラスト材料を受け取るようになっており、これにより、装置のための更に別のバラストタンクを形成している。
【０１４５】
図４４〜図４８には第７の実施形態に係る装置６００が示されている。この装置６００は、複数の別個のセル６１３を組み込んだ本体構造６１１を備えている。各セル６１３は、本体構造６１１のベース６１７から上側に突出する円筒壁６１５を備えている。各円筒壁６１５の上端は、柔軟な膜６２１によって閉じられる開口を形成している。柔軟なダイヤフラム６２１は、エラストマー膜によって形成される軟質部６２３と、エラストマー膜６２３の裏面に対して同心的に配置された円形プレート６２７によって形成される硬質部６２５とを備えている。
【０１４６】
硬質プレート６２３には、少なくとも１つの容量型ポンプ６３１が動作可能に接続されている。より詳細には、この実施形態において、各プレート６２３に動作可能に接続されているこのようなポンプ６３１が３つある。この場合、ポンプは、三角形状を成して配置されている。先の実施形態の場合と同様に、各ポンプ６３１は、ベローズ柱として構成されたベローズ構造体６３３の形態を成している。各ベローズ柱の一端は、硬質プレート６２７に接続され、他端は調整可能な支持体６３５上に装着されている。
【０１４７】
ベローズ構造体６３３は、各セル６１３内において、対応する柔軟なダイヤフラム６２１の動きに応じて同時に伸縮するようになっている。各ベローズ構造体６３３は、フィルタ６３９によって濾過された海水を受け取るための入口６３７を有する圧送室（図示せず）を備えている。また、各ベローズ構造体６３３は、様々なセル６１３内のベローズ構造体に共通の出口マニホールド６４３に連通する出口６４１を有している。
【０１４８】
対応する柔軟なダイヤフラム６２１の下側の各セル６１３内には、内部空間６４５が形成されている。この内部空間６４５は、隣り合うセル６１３同士の間で延在する管路６４９によって形成される連通路６４７により互いに連通している。管路６４９は、流体（一般的に、空気）を室６４５同士の間で自由に流通させることができる十分な断面積を有している。
【０１４９】
動作原理は、装置内の全ての流体（空気）圧および流体（空気）の体積が平均して一定であり、それにより、図４４および図４５に示されるようにプレート６２７が波の動きと逆の位相で動作できるという点では、先の実施形態の動作原理と同様である。
【０１５０】
エラストマー膜６２３が各セル６１３の外周壁６１５に取り付けられている様式が図４６および図４７に示されている。弾性膜６２３は、その外周部６５３に固定部６５１を有している。膜６２３の外周部６５３は、セルの外周壁に設けられたシート６５７内に支持された構造リング６５５を乗り越えている。固定部６５１は、ファスナ６５９によって壁の装着ブラケットに取り付けられている。構造リング６５５が円形の断面を有しているため、プレート６２７が移動して膜が伸縮する際に、膜６２３をリングの表面の周囲に巻き付けることが可能となっている。これは、エラストマー膜の摩耗を最小限に抑える場合に特に有利である。
【０１５１】
エラストマー膜６２３とプレート６２７との間の取り付け状態が図４８に示されている。プレート６２７は、膜に当接される取り付けフランジ６２８を備えている。この場合、取り付けを容易にするため、プレートに隣接する膜６２３の部分６２４は厚肉になっている。図から分かるように、膜は、肉厚部６２４に向かって徐々にテーパを成している。
【０１５２】
図４９を参照すると、第８の実施形態に係る装置７００が示されている。この装置７００は、バラスト室７０１がセル６１３を取り囲むようにベース６１７上に設けられている点を除き、先の実施形態に係る装置６００と略同一である（同様の部品を示すために、同一の参照符号が使用されている）。バラスト室７０１内の空間は、バラストを受け取ることが可能となっている。この実施形態においては、バラスト室７０１の上端７０５に設けられたフィルタ穴７０３によってバラスト室７０１内にバラストが導入されるようになっている。
【０１５３】
図５０を参照すると、波エネルギを得るためのシステム８００が示されている。このシステムは、一斉に動作する複数のユニット８０１から成るアレーを有している。各ユニット８０１は、先の実施形態に係る波エネルギ装置のうちの何れの形態を成していても良い。システム８００内において、ユニット８０１は、参照符号８０３で特定される矢印によって示される波の方向と直交する方向で互いに離間している。ユニット８０１は、一般的には海岸にある離れた場所へと加圧海水を供給するための共通のライン８０５に連通している。
【０１５４】
アレー内のユニット８０１の離間間隔は、このシステムと衝突する可能性が高い一般的な波の波長によって決定されている。これによって、アレー内のユニット８０１間の間隔を最適化することが可能となる。ユニット同士をあまり接近させると、ユニット間で波が相互に作用し、十分なエネルギを得ることができない。一方、ユニット同士をあまり離してしまうと、波面に沿う単位長さ当りのエネルギ量が小さくなる。資本コストを最小限に抑えつつアレーから取得するエネルギを最大にするという観点からは、いずれの状況も望ましくない。
【０１５５】
前述した各実施形態は、他の実施形態で説明して図示されていない特徴を有していても良い。前述して図示した任意の１つの実施形態の特徴は、適切な場合には、任意の１または複数の他の実施形態に適用することが可能である。
【０１５６】
前述した各実施形態では、ベローズ柱として構成されるベローズ構造体の形態を成す容量型ポンプが使用されていた。そのようなベローズ構造体は、腐食環境においてプランジャがシリンダ内で往復動するタイプのポンプに伴う問題を回避するため、特に有利である。これは、ポンプの動作中に伸縮動作を受ける圧送チャンバの作動面がエラストマー構造を成しているからである。また、ベローズ構造体は、波の高さおよび周波数が変化する状態において、シリンダ内で往復動するピストンを有する従来のポンプよりも信頼性が高い。
【０１５７】
前述した様々なベローズ構造体に取って代えることができるポンプが図５１および図５２に示されている。このポンプ９００は、圧送室９０１と、往復動するピストン９０３とを備えており、ピストン９０３は、波の作用に応じて偏位するようになっている波エネルギ取得装置の一部に対して動作可能に接続されている。
【０１５８】
圧送室９０１はハウジング９０５によって形成されており、このハウジング９０５内へピストン９０３が延在している。また、ハウジング９０５内へ延在するピストン９０３の一部をシース９０７が取り囲んでいる。シース９０７は、エラストマー材料から成る膜を備えている。ハウジング９０５は、円筒側壁９１１と、円筒側壁９１１の一端に設けられた端部壁９１３とを備えている。円筒側壁９１１の他端は、ベース９１５によって閉じられている。
【０１５９】
端部壁９１３は、ピストン９０３が貫通して延在する開口９１７を有している。
【０１６０】
シース９０７は、端部壁９１３に装着されているとともに、ハウジング９０５に対するピストンの動きに伴って伸縮し、これにより、ポンプの作動中に動きを受ける作動面９０８を形成している。シース９０７は、圧送室９０１とピストン９０３との間に防水性の境界を形成している。
【０１６１】
シース９０７によって形成される境界は、ハウジング９０５に対するピストン９０３の移動に伴って伸縮するようになっている。このようにして、圧送室９０１は、ピストン９０３の作用によるシース９０７の伸縮に伴って容積が増減することになる。すなわち、ピストン９０３がハウジング９０５内に更に挿入されると、エラストマーシース９０７が伸張し、その結果、圧送室９０１の容積が減少することになる。したがって、ピストン９０３が後退すれば、伸張されたエラストマーシース９０７を収縮させることが可能となり、それにより、作動室９０１の容積を増大させることができる。
【０１６２】
シース９０７は一体型グランド９１９を有しており、このグランド９１９は、ピストン９０３が端部壁９１３の開口９１７を貫通する場所で、ピストン９０３の周囲に配置されている。また、グランド９１９は、ピストン９０３と端部壁９１３との間で流体シールを形成するとともに、ハウジング９０５内の所定の位置にシースを装着するための機構を形成している。
【０１６３】
圧送室９０１は、逆止弁９２３が設けられた入口９２１と、逆止弁９２７が設けられた出口９２５とを有している。この構成により、入口弁９２３は、圧送室９０１の容積が増大する時に開いて流体を吸入することが可能になっているとともに、圧送室の容積が減少する時に閉じるようになっている。出口弁９２７は、圧送室の容積が増大する時に閉じるとともに、圧送室の容積の減少中であって且つ圧送室内に収容された流体が所定の圧力に達した後にのみ開くようになっている。このようにすれば、流体は、吸入圧よりも高い圧力で圧送室から吐き出されることになる。
【０１６４】
ポンプ９００の特定の利点は、シース９０７を構成する膜材料が常にピストン自体によって流体圧に対し支持されるため、動作圧力を大きくできるという点である。この特徴と、シース９０７を形成する膜が膨張できない点で寸法安定性を有するという事実とにより、膜内を更に補強する必要がないという利点が得られる。
【０１６５】
ピストン９０３の直径は、圧送室９０１内に所望の供給圧を生成できるように設定されている。また、ピストン９０３および圧送室９０１のサイズは、所与のストローク量が得られるように設定されている。
【０１６６】
シース９０７は、極大伸張および膜応力に基づいて変化する断面厚を有していても良い。適したエラストマー材料としては、天然ゴムの混合物や、合成ネオプレン高分子の混合物を挙げることができる。
【０１６７】
ピストン９０３の表面とピストンに接触するシース９０７の表面との間に潤滑手段を設けることが可能である。この目的のため、ピストン９０３と接触するシース９０７の表面は、ピストンのストロークの特定の段階中に潤滑剤を溜めることができる空間を形成するように外形が設定されていても良い。潤滑剤を溜めることにより、十分な潤滑を行ない、シースをピストンに対して容易にスライドさせることが可能となる。
【０１６８】
ポンプ９００の更なる特徴は、図５２に示されるように、ピストン９０３の軸のある程度の傾きを許容できるという点である。ピストン９０３の軸の傾きは、グランド９１９によって吸収され、ポンプ内の流体シールに害を及ぼさない。前述した実施形態に係る波エネルギ取得装置と共に使用する場合には、ポンプに固有のこの傾きの許容により、前述したプレートが波の作用に応じて動く際にプレートの傾きが吸収されるため、軸が傾くという特徴がポンプ９００にとって特に有利となる。
【０１６９】
移動する作動面がエラストマー構造を成しているため、ポンプ９００は、腐食環境においてプランジャがピストン内で往復するタイプのポンプに伴う問題を回避することができる。
【０１７０】
以上により、本発明の各実施形態が、海洋波エネルギを利用し且つ利用したエネルギを高圧海水に変換するための簡単で且つ非常に有効な装置を提供することは言うまでもない。装置が海底上に浸漬状態で載置されているため、環境への影響を最小限に抑えることができる。装置内の作動部品は機械的に非常に簡単に動作し、そのため、メンテナンスが少なく、寿命が長い。
【０１７１】
したがって、装置は、第１に、複雑なエネルギ変換技術の全てを海岸で行なうことにより、また、第２に、所定の低損失パイプ技術によりエネルギを高圧海水として網目状に送ることにより、従来の多くの装置によって生じる問題を解決することになる。
【０１７２】
本発明の範囲から逸脱しない範囲で改良および変更を行なっても良い。
【０１７３】
明細書の全体にわたって、文脈において特に記載されていない場合には、用語「備える」、または、「備えている」等のような変形用語は、記載されているそのもの、あるいは、その一群を含んでおり、他のものの存在を排除しないことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【０１７４】
【図１】波エネルギを取得するための第１の実施形態に係る装置の概略斜視図である。
【図２】幾つかの内部の詳細を示す図１の装置の断面図である。
【図３】他の内部の詳細を示す図２に類似する図である。
【図４】図２と図３とを組み合わせた状態における詳細を示す図２に類似する図である。
【図５】装置内に組み込まれる海水圧送回路の一部を示す部分図である。
【図６】海水圧送回路の一部を示す概略正面図である。
【図７】海水圧送回路の一部を示す概略正面図である。
【図８】その入口弁が開口した状態のバルブシステムを示す海水圧送回路の一部の部分図である。
【図９】入口弁が閉じられている点を除き図８と類似する図である。
【図１０】圧送室を形成するベローズ構造体の側方を支持するためのケーブル安定化システムを示す概略平面図である。
【図１１】特にケーブル支持システムを示す部分裏面斜視図である。
【図１２】ケーブル支持システムの一部を示す部分裏面斜視図である。
【図１３】装置内で使用される緩衝手段の概略断正面図である。
【図１４】波エネルギを取得するための第２の実施形態に係る装置であって、その上を波の谷が通り過ぎている状態を示す装置の概略断面図である。
【図１５】装置の上を波の山が通り過ぎている状態を示している点を除き図１４と類似する図である。
【図１６】図１５に示される状態と同じ状態における装置の断面図であり、矢印は、装置内の空気の流れ方向を示している。
【図１７】図１４に示される状態と同じ状態における装置の断面図であり、矢印は、装置内の空気の流れ方向および海水の流れ方向を示している。
【図１８】特に垂直なガイドランナが設けられた状態を示す装置の詳細な断面図であり、矢印は海水の流れ方向を示している。
【図１９】特にガイドランナの角度的な配置を示す装置の平面図である。
【図２０】内部にエアポンプを利用した状態を示す装置の詳細な断面図である。
【図２１】内部に送水ポンプを利用した状態を示す装置の詳細な断面図である。
【図２２】ベローズ圧送室および関連する構成要素を内部に配置した状態を示す装置の詳細な断面図であり、矢印は海水の流れ方向を示している。
【図２３】内部にシール手段を使用した状態を示す装置の詳細な断面図である。
【図２４】マニホールド、低圧供給ライン、高圧ラインが配置された状態を示す装置の詳細な断面図であり、矢印は海水の流れ方向を示している。
【図２５】マニホールドの詳細な断面図である。
【図２６】マニホールドの詳細な断面図である。
【図２７】波エネルギを取得するための第３の実施形態に係る装置であって、その上を波の谷が通り過ぎている状態を示す装置の概略断面図である。
【図２８】装置の上を波の山が通り過ぎている状態を示している点を除き図２７と類似する図である。
【図２９】デュアルマニホールド、ベローズ圧送室、支持フレームおよび接続ストラットが配置された状態を示す第３の実施形態に係る装置の詳細な断面図である。
【図３０】デュアルマニホールド、ベローズ圧送室、支持フレームおよび接続ストラットが配置された状態を示す第３の実施形態に係る装置の詳細な断面図である。
【図３１】第３の実施形態の装置のデュアルマニホールドの内部の仕組みを示す詳細な断面図であり、矢印は高圧および低圧の海水の流れを示している。
【図３２】図３１のデュアルマニホールドの弁部材のうちの１つの拡大図であって、特にフラップ弁の２つの位置を示す拡大図である。
【図３３】波エネルギを取得するための第４の実施形態に係る装置であって、その上を波の谷が通り過ぎている状態を示す装置の概略断面図である。
【図３４】装置の上を波の山が通り過ぎている状態を示している点を除き図３３と類似する図である。
【図３５】ベローズ圧送室およびそのためのマニホールドに対して上側および下側支持フレームを配置した状態を示す第４の実施形態に係る装置の詳細な断面図である。
【図３６】波エネルギを取得するための第５の実施形態に係る装置であって、その上を波の山が通り過ぎている状態を示す装置の概略断面図である。
【図３７】装置の上を波の山が更に通過した点を除き図３６と類似する図である。
【図３８】装置の上を波の山が更に通過した点を除き図３７と類似する図である。
【図３９】装置の上を波の山が通過する最終段階を示す点を除き図３８と類似する図である。
【図４０】装置の断面斜視図である。
【図４１】装置の部分平面図である。
【図４２】波エネルギを取得するための第６の実施形態に係る装置の概略断面図である。
【図４３】図４２の装置の部分平面図である。
【図４４】波エネルギを取得するための第７の実施形態に係る装置であって、動作の１つの状態を示す概略断面図である。
【図４５】動作の更なる状態を示す点を除き図４４と類似する図である。
【図４６】図４４の装置の部分正面図である。
【図４７】特に柔軟なダイヤフラムを所定の位置に装着した状態を示す装置の更なる部分正面図である。
【図４８】特に柔軟なダイヤフラムを協働して形成するプレートと弾性膜との間の取り付け状態を示す装置の更なる部分正面図である。
【図４９】波エネルギを取得するための第８の実施形態に係る装置が概略平面図である。
【図５０】先行する実施形態のうちの任意の１つに係る波エネルギを取得するための装置を備えた複数のユニットから成るアレーを利用する波エネルギ変換システムの概略平面図である。
【図５１】先行する実施形態のうちの任意の１つに係る装置と共に使用できる容量型ポンプの概略断面正面図である。
【図５２】図５１のポンプの部分図である。
【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９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【国際調査報告】
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