(57)【要約】【課題】潮の変化による水面位における変化に対応し適応する波力エネルギー発電システムを提供する。【解決手段】本発明による波力エネルギー発電システムは、浮力体、本体、コンプレッサー、圧力調整器、空気タービン／生成器セット及び油圧式衝撃吸収装置を備える。油圧式衝撃吸収装置は、油圧流体を含むスナバ空洞を画成する少なくとも一組のスナバ・ピストン部材および対向する部材を有する。スナバ・ピストン部材と対向するスナバ空洞の一方は往復する浮力体に取り付けられ、他方のスナバ・ピストン部材または対向するスナバ空洞は関連する垂直方向に静止している本体に取り付けられ、それぞれ前記浮力体と前記関連する垂直方向に静止している本体との間の相対的な動きの範囲の上端部および下端部の少なくとも一方に対応する所定の領域において衝撃吸収係合を行う相対位置にある。【選択図】図１０
2018013129.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波力エネルギー発電システム（１０，６１０）であって、
垂直方向の波動運動に応答する浮力体（１２，６１２）、および、関連する垂直方向に静止している本体（２０，６２０）と、
コンプレッサー・シリンダ（３６，６３６）およびコンプレッサー・ピストン（４０，６４０）を含む作動コンプレッサー（２８，２２８，３２８，６２８）であって、前記コンプレッサー・ピストンは前記コンプレッサー・シリンダに対して往復運動するよう取り付けられ、対向するエア・コンプレッサー・チャンバー（３８Ａ，３８Ｂ）内の空気を交互に圧縮する、作動コンプレッサー（２８，２２８，３２８，６２８）と、
圧力調整器（３０，６３０）であって、
前記対向するエア・コンプレッサー・チャンバー（３８Ａ，３８Ｂ）それぞれから圧縮空気を交互に受容する、前記コンプレッサー・シリンダと連通する調整器チャンバー（５６，６５６）を画成する圧力調整器タンク（６０，６６０）、
前記圧力調整器タンク（６０，６６０）内に配置され、前記調整器チャンバー（５６，６５６）に受容される圧縮空気に圧力を加えるよう取り付けられる浮きピストン（９４，６９４）、および、
前記調整器チャンバー内の圧縮空気に前記浮きピストン（９４，６９４）によって加えられる圧力を制御するよう前記浮きピストン（９４，６９４）に結合される圧力制御部（１００）、および、前記浮きピストンの垂直方向の振動を制限するよう前記浮きピストンに結合され、一定の圧力で圧縮空気の連続的な流れを出力する油圧式減衰システム（１０５，７０５）を含む、圧力調整器（３０，６３０）と、
空気タービン／生成器セット（３４，６３４）であって、一定の圧力で、前記圧力調整器（３０，６３０）および前記コンプレッサー（２８，２２８，３２８，６２８）から圧縮空気の流れの出力を受け、前記空気タービン（６２，６６２）を回転させ前記生成器（１２０，７２０）を駆動して電力を生成する、前記圧力調整器（３０，６３０）と連通して配置される空気タービン／生成器セット（３４，６３４）と、
協働する構成であり、油圧流体を含むスナバ空洞（８７３，８７５）を画成する少なくとも一組のスナバ・ピストン部材（８７６，８７７）および対向する部材を有する油圧式衝撃吸収装置と、
を備え、
前記スナバ・ピストン部材（８７６，８７７）と対向するスナバ空洞（８７３，８７５）の一方は往復する浮力体（１２，６１２）に取り付けられ、他方のスナバ・ピストン部材または対向するスナバ空洞は関連する垂直方向に静止している本体（２０，６２０）に取り付けられ、それぞれ前記浮力体（１２，６１２）と前記関連する垂直方向に静止している本体（２０，６２０）との間の相対的な動きの範囲の上端部および下端部の少なくとも一方に対応する所定の領域において衝撃吸収係合を行う相対位置にある、波力エネルギー発電システム（１０，６１０）。
【請求項２】
波力エネルギー発電システム（１０，６１０）であって、
水面上の垂直方向の波動運動に応答する浮力体（１２，６１２）、および関連する垂直方向に静止している中立浮力ピストン（２０，６２０）と、
作動コンプレッサー（２８，２２８，３２８，６２８）であって、
前記浮力体と垂直運動を行うよう取り付けられるコンプレッサー・シリンダ（３６，６３６）、
前記静止している中立浮力ピストンに取り付けられるコンプレッサー・ピストン（４０，６４０）、および、
前記コンプレッサー・ピストンと前記コンプレッサー・シリンダ（３６，６３６）の対向する壁との間を延び、前記コンプレッサー・シリンダ（３６，６３６）に対する前記コンプレッサー・ピストン（４０，６４０）の効率的且つ無摩擦な往復運動を可能にして、対向するエア・コンプレッサー・チャンバーにおける空気を交互に圧縮する、一対の転動ダイアフラム（６４，６６，１０８，１１０，１６０，２６４，２６６）、を含む作動コンプレッサー（２８，２２８，３２８，６２８）と、
圧力調整器（３０，６３０）であって、
前記対向するエア・コンプレッサー・チャンバー（３８Ａ，３８Ｂ，６３８Ａ，６３８Ｂ）それぞれから圧縮空気を交互に受容する前記コンプレッサー・シリンダと連通して調整器チャンバー（５６，６５６）を画成する圧力調整器タンク（６０，６６０）、
前記圧力調整器タンク内に配置され、前記調整器チャンバーに受容される圧縮空気に圧力を加えるよう取り付けられる浮きピストン（９４，６９４）、および、
前記調整器チャンバー内の圧縮空気に前記浮きピストン（９４，６９４）によって加えられる圧力を制御するよう前記浮きピストンに結合される圧力制御部（１００）、および、前記浮きピストンの垂直方向の振動を制限するよう前記浮きピストンに結合され、一定の圧力で圧縮空気の連続的な流れを出力する、油圧式減衰システム（１０５，７０５）、および、
前記浮きピストン（９４，６９４）と前記圧力調整器タンクの対向する壁（６０，６６０）との間を延び、前記圧力調整器タンク（６０，６６０）に対する前記浮きピストンの効率的且つ無摩擦な往復運動を可能にする一対の転動振動板（６４，６６，１０８，１１０，１６０，２６４，２６６）、を含む、圧力調整器（３０，６３０）と、
前記圧力調整器と連通するよう配置される空気タービン／生成器セット（３４，６３４）であって、前記圧力調整器からの圧縮空気の流れの出力を受け、前記空気タービン（６２，６６２）を回転させて、前記生成器（１２０，７２０）を駆動して電力を生成する、空気タービン／生成器セット（３４，６３４）と、
協働する構成であり、油圧流体を含むスナバ空洞（８７３，８７５）を画成する少なくとも一組のスナバ・ピストン部材（８７６，８７７）および対向する部材を有する油圧式衝撃吸収装置と、
を備え、
前記スナバ・ピストン部材（８７６，８７７）と対向するスナバ空洞（８７３，８７５）の一方は往復する浮力体（１２，６１２）に取り付けられ、他方のスナバ・ピストン部材または対向するスナバ空洞は関連する垂直方向に静止している本体（２０，６２０）に取り付けられ、それぞれ前記浮力体（１２，６１２）と前記関連する垂直方向に静止している本体（２０，６２０）との間の相対的な動きの範囲の上端部および下端部の少なくとも一方に対応する所定の領域において衝撃吸収係合を行う相対位置にある、波力エネルギー発電システム。
【請求項３】
前記油圧式衝撃吸収装置は、
協働する構成であり、油圧流体を含むスナバ空洞（８７３）を画成する第１のスナバ・ピストン部材（８７６）、および、第１の対向する部材であって、前記浮力体（１２，６１２）と前記関連する垂直方向に静止している本体（２０，６２０）との間の動きの範囲の上端部に対応する所定の領域において衝撃吸収係合を行う相対位置に取り付けられる、第１のスナバ・ピストン部材（８７６）および第１の対向する部材と、
協働する構成であり、油圧流体を含むスナバ空洞（８７５）を画成する第２のスナバ・ピストン部材（８７７）、および、第２の対向する部材であって、前記浮力体（１２，６１２）と前記関連する垂直方向に静止している本体（２０，６２０）との間の動きの範囲の下端部に対応する所定の領域において衝撃吸収係合を行う相対位置に取り付けられる、第２のスナバ・ピストン部材（８７７）および第２の対向する部材と、を備える、請求項１または２記載の波力エネルギー発電システム。
【請求項４】
前記第１のスナバ・ピストン部材（８７６）および前記第２のスナバ・ピストン部材（８７７）は、前記関連する垂直方向に静止している本体（２０，６２０）の反対端部に取り付けられ、
第１のスナバ空洞（８７３）を画成する前記対向する部材と、第２のスナバ空洞（８７５）を画成する前記対向する部材とは前記関連する垂直方向に静止している本体（２０，６２０）の上方および下方における前記浮力体（１２，６１２）の表面に取り付けられる、請求項３記載の波力エネルギー発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は波力エネルギー変換装置に係り、特に、波力エネルギーを変換して電力を生成する装置に関わる。
【背景技術】
【０００２】
波力エネルギーを変換することで電力を生成する装置は、例えば、Ｗｅｌｌｓによる特許文献１、Ｈｏｕｓｅｒ外による特許文献２、Ｆｒｅｄｒｉｋｓｓｏｎ外による特許文献３、Ｈｉｒｓｃｈによる特許文献４、および、Ｂｕｆｆａｒｄ外による特許文献５から公知である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第４３８３４１３号明細書
【特許文献２】米国特許第５４１１３７７号明細書
【特許文献３】米国特許第６１４０７１２号明細書
【特許文献４】米国特許第７１９９４８１号明細書
【特許文献５】米国特許第７７８１９０３号明細書
【発明の概要】
【０００４】
本開示の一態様によると、波力エネルギー発電システムは、垂直方向の波動運動に応答する浮力体、および、関連する比較的垂直方向に静止している本体と、コンプレッサー・シリンダおよびコンプレッサー・ピストンを含む作動コンプレッサーであって、コンプレッサー・ピストンはコンプレッサー・シリンダに対して往復運動するよう取り付けられ、対向するエア・コンプレッサーのチャンバー内の空気を交互に圧縮する、作動コンプレッサーと、圧力調整器であって、対向するエア圧縮チャンバーそれぞれから圧縮空気を交互に受容する、コンプレッサー・シリンダと連通する調整器チャンバーを画成する圧力調整器タンク、圧力調整器タンク内に配置され、調整器チャンバーに受容される圧縮空気に圧力を加えるよう取り付けられる浮きピストン、および、調整器チャンバー内の圧縮空気に浮きピストンによって加えられる圧力を制御するよう浮きピストンに結合される圧力制御部、および、浮きピストンの望ましくない垂直方向の振動を制限するよう浮きピストンに結合され、比較的一定の圧力で圧縮空気の連続的な流れを出力する油圧式減衰システムを含む、圧力調整器と、空気タービン／生成器セットであって、比較的一定の圧力で、圧力調整器から圧縮空気の流れの出力を受け、空気タービンを回転させ生成器を駆動して電力を生成する、圧力調整器と連通して配置される空気タービン／生成器セットと、を備える。
【０００５】
本開示の上記一態様の実施は、以下の特徴を一つ以上含み得る。コンプレッサーは、コンプレッサー・ピストンとコンプレッサー・シリンダの対向する壁との間を延び、コンプレッサー・シリンダに対するコンプレッサー・ピストンの効率的且つ略無摩擦な往復運動を可能にして対向するエア圧縮チャンバーにおける空気を交互に圧縮する、一対の転動ダイアフラムを更に含む。圧力調整器は、浮きピストンと圧力調整器タンクの対向する壁との間を延び、圧力調整器タンクに対する浮きピストンの効率的且つ略無摩擦な往復運動を可能にする、一対の転動ダイアフラムを更に含む。関連する比較的垂直方向に静止している本体は、比較的垂直方向に静止している中立浮力ピストンを含み、コンプレッサー・シリンダは浮力体と垂直運動を行うよう取り付けられ、コンプレッサー・ピストンは比較的垂直方向に静止している中立浮力ピストンに取り付けられる。コンプレッサー・シリンダは、水面上での垂直方向の波動運動に応答して垂直運動を行うよう浮力体に取り付けられ、コンプレッサー・ピストンは関連する比較的垂直方向に静止している中立浮力ピストンに取り付けられる。
【０００６】
本開示の該一態様の他の実施は、以下の特徴を一つ以上含み得る。関連する比較的垂直方向に静止している本体は、陸または海岸線での取付け部を含み、コンプレッサー・シリンダは陸または海岸線での取付け部に配置され、コンプレッサー・ピストンは水体の表面の垂直運動に応答する浮力体に取り付けられる。浮力体は、水体の表面の垂直運動に応答する大量の圧搾空気の上に配置される。浮力体は、水面の往復運動に応答する圧搾空気の閉柱上に配置され、システムは更に、圧搾空気の閉柱と連通し、潮の変化と共に浮力体のベースライン位置を調節するよう閉柱内の空気の量を増減するよう構成される、エア・ハンドラを有する。陸または海岸線配置では、圧縮シリンダは上圧縮チャンバーおよび下圧縮チャンバーを画成する上下の対向する円形の開放端円筒形要素を有し、コンプレッサー・ピストンおよび第１の前記円形の開放端円筒要素それぞれはシーラント液を含む円形の液体トラフを画成し、ピストンによって画成される円形の液体トラフは、交互に行われる圧縮行程および吸引行程中にシーラント液と密閉係合するよう上円形開放端円筒要素の縁壁を受承するようサイズが決められ、配置され、下円形開放端円筒要素によって画成される円形の液体トラフは、交互に行われる吸引行程および圧縮行程中にシーラント液と密閉係合するようピストン要素の縁壁を受承するようサイズが決められ、配置される。コンプレッサー・ピストンの圧縮行程は、約＋２０インチ（＋５０．８ｃｍ）Ｗ．Ｃ．の圧縮または圧力を生成する。関連する液体トラフは、約１．０の比重を有するシーラント液を含み、少なくとも約２０インチ（５０．８ｃｍ）の密閉深さを有する。コンプレッサー・ピストンの吸引行程は、約−３インチ（−７．６ｃｍ）Ｗ．Ｃ．の吸引を生成する。関連する液体トラフは、約１．０の比重を有するシーラント液を含み、少なくとも約３インチ（７．６ｃｍ）の密閉深さを有する。
【０００７】
本開示の該一態様による更なる他の実施は以下の特徴を一つ以上含み得る。波力エネルギー発電システムは更に、ピストン・シリンダーにおいて垂直往復運動を行うよう配置されるリフト・ピストンの形態にある浮力体を有し、ピストン・シリンダーは上下のピストン・チャンバーを画成する上下の対向する円形の開放端円筒要素を含み、上下の円形の開放端円筒要素は合わさると、シーラント液を含む円形な液体トラフを画成し、上下の円形の開放端円筒要素によって画成される円形の液体トラフは、リフト・ピストンの往復垂直運動中にシーラント液と密閉係合してリフト・ピストンの縁壁を受承するようサイズが決められ、配置される。上ピストン・チャンバーは外部の周囲の雰囲気と連通している。下ピストン・チャンバーは、垂直方向の波動運動に応答する圧搾空気の閉柱と連通している。浮力体は、水面の往復運動に応答する圧搾空気の閉柱上に配置され、システムは更に、圧搾空気の閉柱と連通し、潮の変化と共に浮力体のベースライン位置を調節するよう閉柱内の空気の量を調節するよう適応される、エア・ハンドラを備える。エア・ハンドラは、空気の閉柱内に含まれる空気の量を増加させる空気ポンプを有する。エア・ハンドラは、前記空気の閉柱内に含まれる空気の量を減少させる空気リリーフ弁を有する。
【０００８】
本開示の別の態様によると、波力エネルギー発電システムは、水面上の垂直方向の波動運動に応答する浮力体、および関連する比較的垂直方向に静止している本体と、作動コンプレッサーであって、浮力体と垂直運動を行うよう取り付けられるコンプレッサー・シリンダ、比較的静止している中立浮力ピストンに取り付けられるコンプレッサー・ピストン、および、コンプレッサー・ピストンとコンプレッサー・シリンダの対向する壁との間を延び、コンプレッサー・シリンダに対するコンプレッサー・ピストンの効率的且つ略無摩擦な往復運動を可能にして、対向するエア圧縮チャンバーにおける空気を交互に圧縮する、一対の転動ダイアフラム、を含む作動コンプレッサーと、圧力調整器であって、対向するエア圧縮チャンバーそれぞれから圧縮空気を交互に受容するコンプレッサー・シリンダと連通して調整器チャンバーを画成する圧力調整器タンク、圧力調整器タンク内に配置され、調整器チャンバーに受容される圧縮空気に圧力を加えるよう取り付けられる浮きピストン、および、調整器チャンバー内の圧縮空気に浮きピストンによって加えられる圧力を制御するよう浮きピストンに結合される圧力制御部、および、浮きピストンの望ましくない垂直方向の振動を制限するよう浮きピストンに結合され、比較的一定の圧力で圧縮空気の連続的な流れを出力する、油圧式減衰システム、および、浮きピストンと圧力調整器タンクの対向する壁との間を延び、圧力調整器タンクに対する浮きピストンの効率的且つ略無摩擦な往復運動を可能にする一対の転動振動板、を含む、圧力調整器と、圧力調整器と連通するよう配置される空気タービン／生成器セットであって、圧力調整器からの圧縮空気の流れの出力を受け、空気タービンを駆動して、生成器を駆動して電力を生成する、空気タービン／生成器セットと、を備える。
【０００９】
本開示の上述の態様のいずれかの実施は、以下の特徴を一つ以上含み得る。コンプレッサー・ピストンとコンプレッサー・シリンダの対向する壁との間を延びる一対の転動ダイアフラムは閉コンプレッサー領域を画成し、システムは更に、閉コンプレッサー領域と連通する真空ポンプを有する。真空ポンプは、閉コンプレッサー領域を所定の圧力まで減圧する。所定の圧力は、−６インチ（−１５．２ｃｍ）Ｗ．Ｃ．のオーダーである。浮きピストンと調整器タンクの対向する壁との間を延びる一対の転動ダイアフラムは閉調整器領域を画成し、システムは更に、閉調整器領域と連通する真空ポンプを有する。真空ポンプは、前記閉調整器領域を所定の圧力まで減圧する。所定の圧力は、−６インチ（−１５．２ｃｍ）Ｗ．Ｃ．のオーダーである。波力エネルギー生成システムは更に、閉システムの空気を受容し、保存し、供給するための溜め部、および、コンプレッサー、圧力調整器、空気タービン、および、溜め部の間で空気を供給する導管のシステム、を含む閉空気システムを備える。溜め部は、閉システムの空気を受容し、保存し、供給する容量を定める柔軟な空気袋、および、該空気袋を含み、空気袋の外部に周囲空気領域を画成するタンクを含む。導管のシステムは、コンプレッサーへの空気、および、コンプレッサーから圧力調整器および／または空気タービンへの空気の流れの方向を制御する逆止め弁を含む。逆止め弁は、二重ばね撓み組立体の制御下で閉−開−閉移動を往復するよう取り付けられる対向板を含み、対向板は対向する密閉表面、および、逆止め弁の開位置において連通するよう配置され、該対向する密閉表面によって画成されるオフセット空気流領域を画成する。対向する密閉表面は、柔軟なシール・リングによって密閉される。圧力調整器と前記コンプレッサーは、圧縮空気導管を通じて連通される。圧縮空気導管は、コンプレッサーへの空気、および、コンプレッサーから圧力調整器および／または空気タービンへの空気の流れの方向を制御する逆止め弁を含む。逆止め弁は、二重ばね撓み組立体の制御下で閉−開−閉移動を往復するよう取り付けられる対向板を含む逆止め弁組立体を有し、対向板は円すい形の山表面および円すい形の谷表面の交互の略同心のリングの対向する表面を定め、円すい形の谷表面は空気流領域を定める。円すい形の山表面は、対向する円すい形の谷表面との最初の係合のために閉動き中に配置される柔軟なシール・リングを更に含む。波力エネルギー生成システムは更に、空気ポンプ（１０７、図９）を備える。油圧式減衰システムは、浮きピストンの望ましくない垂直振動を制限するよう、浮きピストンと結合され、ピストンへの油圧流体の流速を制御する圧力調整器チャンバー内の浮きピストンの垂直速度に応答するピストンを含む。コンプレッサー・ピストンは、二対の対向するローラ、例えば、軸受によって支持されるローラの対向する表面によって形成される対応する正方形のアパーチャと係合する平坦な側部、例えば、正方形の断面部分を、コンプレッサー・ピストンの上方および／または下方に有する中央ロッド上でコンプレッサー・シリンダに取り付けられ、コンプレッサー・ピストンとコンプレッサー・シリンダとの間の相対的な回転に抵抗する。波力エネルギー発電システムは、更に、コンプレッサー・ピストンの中央ロッドに対する案内システムを備え、案内システムは一つ以上の平坦な側部を有する断面部分の反対面と係合するよう配置される一対以上の対向するローラを含む。一つ以上の平坦な側部を有する断面部分および対応する平坦な側部を有するアパーチャは正方形である。浮きピストンは、二対の対向するローラ、例えば、軸受支持ローラの対向する表面によって形成される対応する正方形のアパーチャと係合する平坦な側部、例えば、正方形の断面部分を浮きピストンの少なくとも一つの側、最大で四つの側に含む中央ロッド上で調整器タンクに取り付けられ、浮きピストンと調整器タンクとの間の相対的な回転に抵抗する。波力エネルギー発電システムは、更に、浮きピストンの中央ロッドに対する案内システムを備え、案内システムは、一つ以上の平坦な側部を有する断面部分の反対面と係合するよう配置される一対以上の対向するローラを有する。平坦な側部を有する断面部分および平坦な側部を有するアパーチャは正方形である。滑りシャフト・キーまたは単一のフラット等のシリンダ内でのピストンの回転を防止する他の方法が代替的に使用されてもよい。波力エネルギー発電システムは更に、遠隔場所での消費のために生成された電力を供給する手段を備える。波力エネルギー発電システムは更に、協働する構成であり、油圧流体を含むスナバ空洞を画成する少なくとも一組のスナバ・ピストン部材および対向する部材を有する油圧衝撃吸収装置を備え、スナバ・ピストンと対向するスナバ空洞の一方は往復する浮力体に取り付けられ、他方のスナバ・ピストンまたは対向するスナバ空洞は関連する比較的垂直方向に静止している本体に取り付けられ、それぞれ浮力体と関連する垂直方向に静止している本体との間の相対的な動きの範囲の上端部および下端部の少なくとも一方に対応する所定の領域において衝撃吸収係合を行う相対位置にある。油圧式衝撃吸収装置は、協働する構成であり油圧流体を含むスナバ空洞を画成する第１のスナバ・ピストン部材、および、第１の対向する部材であって、浮力体と関連する垂直方向に静止している本体との間の動きの範囲の上端部に対応する所定の領域において衝撃吸収係合を行う相対位置に取り付けられる、第１のスナバ・ピストン部材、および、第１の対向する部材と、協働する構成であり油圧流体を含むスナバ空洞を画成する第２のスナバ・ピストン部材、および、第２の対向する部材であって、浮力体と関連する垂直方向に静止している本体との間の動きの範囲の上端部に対応する所定の領域において衝撃吸収係合を行う相対位置に取り付けられる、第２のスナバ・ピストン部材、および、第２の対向する部材と、を備える。第１のスナバ・ピストン部材および第２のスナバ・ピストン部材は、関連する垂直方向に静止している本体の反対端部に取り付けられ、第１のスナバ空洞を画成する対向する部材と、第２のスナバ空洞を画成する対向する部材とは関連する垂直方向に静止している本体の上方および下方における浮力体の表面に取り付けられる。
【００１０】
本開示は、浮力体上および海岸上の単一のまたは多数のユニットの動作に適した改善された波力エネルギー発電システムを特徴としている。例えば、密閉領域が真空下にある状態で一対の転動ダイアフラムを用いて、または、円形の液体密閉トラフにおける液体シーラントを用いて、システム・コンプレッサーおよび／またはシステム圧縮調整器の可動要素の間に閉空気システムの効果的且つ効率的な密閉が提供されてもよい。コンプレッサーの反対のチャンバーから交互に送られる圧縮空気は、圧力調整器に送られ、圧力制御部および／または油圧式減衰システムを含み得る圧力調整器は圧縮空気の連続的な流れを比較的一定の圧力で空気タービンに送り、関連する生成器を駆動する。潮の変化による水面位における変化に対応し適応するシステムも提供される。
【００１１】
本開示の一つ以上の実施の詳細は、添付の図面および以下の説明に記載される。本開示の他の特徴、目的、および、利点は、明細書、図面、および、特許請求の範囲から明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本開示の波力エネルギー発電システムの一実施をやや概略的に示す図である。
【図１Ａ】本開示の波力エネルギー発電システムの別の実施をやや概略的に示す図である。
【図２】図１の発電システムのエア・コンプレッサーのやや概略的な側面図であり、ピストンがシリンダに対する垂直運動について中央ロッドに取り付けられ、ピストンとシリンダが減圧転動ダイアフラムによって一緒に密閉されている状態を示す図である。
【図３】図２のエア・コンプレッサーの側断面図を示し、コンプレッサー・シリンダに対するピストンの回転運動に抵抗する、正方形の軸と正方形のオリフィスとの相互係合を示す図である。
【図３Ａ】図２のエア・コンプレッサーの上断面図を示し、図３の線３Ａ−３Ａに沿った図である。
【図４】本開示の逆止め弁組立体の正面図である。
【図４Ａ】図４の線４Ａ−４Ａに沿った逆止め弁組立体の側断面図である。
【図４Ｂ】図４の線４Ｂ−４Ｂに沿った逆止め弁組立体の対向板の領域の拡大側断面図である。
【図４Ｃ】円すい形の密閉表面と逆止め弁組立体の一方の対向板のシールを示す拡大断面図である。
【図５】コンプレッサーの容積内でピストンとシリンダとの間を延びるよう、例えば、上転動ダイアフラムの内側縁をピストンに取り付ける代替的なクランピング配置の側断面図である。
【図５Ａ】コンプレッサーの容積内でピストンとシリンダとの間を延びるよう、例えば、上転動ダイアフラムの内側縁をピストンに取り付ける代替的なクランピング配置の側断面図である。
【図６】コンプレッサーの容積内でピストンとシリンダとの間を延びるよう、上転動ダイアフラムの外側縁をシリンダに取り付けるクランピング配置の同様の側断面図である。
【図７】上および下転動ダイアフラムによって境界が付けられた、ピストンとシリンダとの間の領域を減圧するためのシリンダ壁を通る真空入口の側断面図である。
【図８】転動ダイアフラムの上部／外側縁および底部／内側縁の半径寸法のサンプル計算を示す図である。
【図８Ａ−１】円筒形の転動ダイアフラムのやや概略的な斜視図である。
【図８Ａ−２】円筒形の転動ダイアフラム（図８Ａ−２）を形成する長方形シートの正面図（図８Ａ−２）である。
【図８Ａ−３】長方形シートの上端および底端に沿って溶接される、例えば、ウレタンよりなる押し出しビード要素を含む長方形シートの端面図である。
【図８Ａ−４】下端領域が円周方向に引っ張られ、内面上で転動されて転動ダイアフラムを形成するシリンダの断面図である。
【図９】調整器タンクに対する浮きピストンの回転運動に抵抗する、例えば、図１の発電システムの圧力調整器（およびコンプレッサーに対する）の正方形の軸と正方形のオリフィスの相互係合を示す側断面図である。
【図９Ａ】調整器タンクに対する浮きピストンの回転運動に抵抗する、例えば、図１の発電システムの圧力調整器（およびコンプレッサーに対する）の正方形の軸と正方形のオリフィスの相互係合を示す上断面図である。
【図９Ｂ】タンクの壁を通る真空入口の側断面図である。
【図１０】本開示の波力エネルギー発電システムの更に別の実施を示すやや概略的な図である。
【図１０Ａ】図１０の線１０Ａ−１０Ａに沿った波力エネルギー発電システムのやや概略的な上面図である。
【図１０Ｂ】図１０の線１０Ｂ−１０Ｂに沿った波力エネルギー発電システムのやや概略的な上面図である。
【図１１】図１１は上面図であり、図１１Ａは波力エネルギー発電システムの、例えば、コンプレッサー、圧力調整器、および、中立浮力ピストンのための、側部が平坦な例えば、正方形または長方形の垂直ロッドに対する対向するローラ組立体案内システムの側面図である。
【図１１Ａ】図１１は上面図であり、図１１Ａは波力エネルギー発電システムの、例えば、コンプレッサー、圧力調整器、および、中立浮力ピストンのための、側部が平坦な例えば、正方形または長方形の垂直ロッドに対する対向するローラ組立体案内システムの側面図である。
【図１２】本開示の別の波力エネルギー発電システムの海岸線設備のやや概略的な側断面図である。
【図１３】図１２の波力エネルギー発電システムの海岸線設備の多数の要素に対する拡大可能な配置のやや概略的な上面図である。
【図１４】代替的な液体密閉配置および潮調節機構が設けられた、図１２の波力エネルギー発電システムの海岸線設備の別の実施に対するエア・コンプレッサーのやや概略的な側面図である。
【図１４Ａ】図１４のエア・コンプレッサーの分解図である。
【図１４Ｂ】図１４のエア・コンプレッサーのコンプレッサー上チャンバー要素の上面図である。
【図１４Ｃ】図１４のエア・コンプレッサーのコンプレッサー上チャンバー要素の底面図である。
【図１４Ｄ】図１４のエア・コンプレッサーのコンプレッサー中間ピスン要素の上面図である。
【図１４Ｅ】図１４のエア・コンプレッサーのコンプレッサー中間ピスン要素の底面図である。
【図１４Ｆ】図１４のエア・コンプレッサーのコンプレッサーベースチャンバー要素の上面図である。
【図１４Ｇ】図１４のエア・コンプレッサーのコンプレッサーベースチャンバー要素の底面図である。
【図１５】浮遊タンクの形態にある代替的な潮調節機構を具備する、図１２の波力エネルギー発電システムの海岸線設備の更に別の実施に対するエア・コンプレッサーのやや概略的な側面図である。
【図１６】空気圧によって上昇／低下される中立浮力ピストンの形態にある代替的な潮調節機構を備え、図１４および図１４Ａの代替的な液体密閉配置を用いる、図１２の波力エネルギー発電システムの海岸線設備の別の実施に対するエア・コンプレッサー組立体のやや概略的な側面図である。
【図１６Ａ】別の代替的な液体密閉配置を用いる、図１６の波力エネルギー発電システムの海岸線設備の実施に対するエア・コンプレッサー組立体のやや概略的な側断面図である。
【図１７】図１６の波力エネルギー発電システムの海岸線設備の別の実施のやや概略的な側面図である。
【図１７Ａ】図１７の代表的なエア・コンプレッサー及び潮調節機構組立体に対するサンプル計算を示す図である。
【図１７Ｂ】図１７の代表的なエア・コンプレッサー及び潮調節機構組立体に対するサンプル計算を示す図である。
【図１７Ｃ】図１７の代表的なエア・コンプレッサー及び潮調節機構組立体に対するサンプル計算を示す図である。
【図１７Ｄ】図１７の代表的なエア・コンプレッサー及び潮調節機構組立体に対するサンプル計算を示す図である。
【図１７Ｅ】図１７の代表的なエア・コンプレッサー及び潮調節機構組立体に対するサンプル計算を示す図である。
【図１７Ｆ】図１７の代表的なエア・コンプレッサー及び潮調節機構組立体に対するサンプル計算を示す図である。
【図１７Ｇ】図１７の代表的なエア・コンプレッサー及び潮調節機構組立体に対するサンプル計算を示す図である。
【図１７Ｈ】図１７の代表的なエア・コンプレッサー及び潮調節機構組立体に対するサンプル計算を示す図である。
【図１８】コンプレッサー・シリンダの空気の流入／流出のための導管を有する、図１の発電システムのエア・コンプレッサーの別の実施を示す側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図面中、同様の符号が同様の要素に付与される。
図１以降の図を参照するに、本開示の波力エネルギー発電システム１０は、海底Ｓに固定された、例えば、１５フィート（４．６メートル（ｍ））の直径Ｄを有する大型の浮きブイ１２を含む。円筒壁１４はブイ１２の下方に延び、ぴったりしたチャンバー１６を画成している。チャンバー壁には、中立浮力ピストン２０の上方および下方において複数の開水流オリフィス１８が設けられ、該中立浮力ピストン２０は比較的垂直方向の静止位置において狭いプラグオリフィス２２の領域に位置決めされる。
【００１４】
浮きブイ１２の上本体部分２４はチャンバー２６を画成し、その内部にエア・コンプレッサー２８、圧力調整器３０、閉空気溜め部３２、および、空気タービン／生成器セット３４を含む、波力エネルギーを発電のために変換するシステム１０の構成要素が配置される。
【００１５】
簡単に説明するに、浮きブイ１２は海洋表面波Ｗの動きによって上下し、中立浮力ピストン２０は比較的垂直方向に静止したままである。エア・コンプレッサー２８は、チャンバー２６内で浮きブイ１２に固定して取り付けられた閉タンクまたはシリンダ３６を有し、海洋波の動きに対応して浮きブイの運動と共に上下する。シリンダ３６はコンプレッサー・チャンバー３８を画成し、その内部にコンプレッサー・ピストン４０が配置されている。コンプレッサー・ピストンは、中央ロッド４２に取り付けられ、該中央ロッド４２は比較的垂直方向に静止した状態で（即ち、浮きブイおよびコンプレッサー・シリンダの上下の波動に対して）維持される中立浮力ピストン２０に下端部が接続されている。
【００１６】
図２、図３、および、図３Ａを参照するに、中央ロッド４２はその上端部がシリンダ３６の上部において閉管４４内に受容されることで気密状態を作っている。ロッドの端部４３と管４４は共に正方形の断面を有してもよく、これにより、シリンダ３６に対するピストン４０の回転に抵抗している。中央ロッド４２の下端部４５はシリンダ３６の底部において管４６内を延びる。この下側の管４６は開口されているが、水密且つ気密状態にある（例えば、図１０乃至図１６を参照して以下に説明する代替的な気密手段を参照）。一実施では、コンプレッサー・ピストン４０は、例えば、平穏な状態等、システムが静止している場合にはコンプレッサー・シリンダ３６の上端部および底端部それぞれから例えば、４フィート（１．２２ｍ）の上下クリアランスＨｃを設けて、例えば、４フィード６インチ（１．３７ｍ）の垂直高さＨｐを有するため、コンプレッサー・チャンバーは、例えば、１２フィート６インチ（３．８１ｍ）の高さＨＴを有する。例えば、より荒天の期間中にシリンダ３６の上端部および底端部とのコンプレッサー・ピストン４０の望ましくない衝撃に抵抗するよう、油圧式衝撃吸収装置（以下に説明する、例えば、図１０参照）が設けられてもよい。
【００１７】
コンプレッサーのシリンダ・チャンバー３８に対するコンプレッサー・ピストン４０の運動、即ち、コンプレッサー・チャンバー内のコンプレッサー・ピストンの往復垂直運動は、順にコンプレッサー・シリンダ３６のチャンバー３８の上チャンバー部分３８Ａおよび下チャンバー部分３８Ｂ内に含まれる空気容量を交互に圧縮する。圧縮下にあるチャンバー部分内の空気容量は、逆止め弁５０または５１（例えば、＋３インチ（＋７．６ｃｍ）Ｗ．Ｃ．クラッキング圧）を通り圧縮空気導管４８を介して圧力調整器タンク６０の下チャンバー５６に（または、（図１に破線で示す）導管１４８を介して、空気タービンまたは生成器のセット３４の空気タービン６２に直接的に）送られる。同時に、閉空気溜め部３２の柔軟な空気袋１２４からの空気および空気タービン／生成器セット３４の空気タービン６２から空気ポンプ５８によってポンピングされる使用済空気のうちの少なくともいずれか一方は、逆止め弁５３または５４（例えば、同様にして、＋３インチ（＋７．６ｃｍ）Ｗ．Ｃ．クラッキング圧）を通り吸気導管５２を介してコンプレッサー・シリンダ３６の対向するチャンバー部分に送られてもよい。図１Ａに示す別の実施では、閉空気溜め部３２の柔軟な空気袋１２４からの空気および空気ポンプ５８によってポンピングされる外部の周囲空気のうちの少なくともいずれか一方は、外部気圧と一致するよう空間２６へ送られるか空間２６から取り除かれる。更に、「室内」空気はピストン４０の各吸引行程において逆止め弁５３または５４（例えば、＋３インチ（＋７．６ｃｍ）Ｗ．Ｃ．クラッキング圧）を流れ、周囲空気は空気袋１２４内の空気運動に応じて空気袋タンク３２内の空間１３０へまたは空間１３０から振動しながら出入りする。
【００１８】
図４、図４Ａ、図４Ｂ、および、図４Ｃを参照するに、一実施では、上述の逆止め弁組立体５０、５１、５３、５４それぞれは、波力エネルギー・コンプレッサー３６に対する空気流を制御するために配置される逆止め弁組立体５００の形態にある。逆止め弁組立体５００は、例えば、アルミニウムよりなる対向板５０２、５０４を含む。板５０４は、二重ばね鋼撓み組立体５０６の制御下で板５０２に対して閉−開−閉移動を行ったり来たりするよう取り付けられ、軸５０８（例えば、１．５ポンド（０．９キログラム（ｋｇ））への固定搭載により板５０２にしっかりと固定されている。対向板５０２、５０４それぞれは、交差する円すい面よりなる交互の略円すい形の（例えば、Ｖ字状の断面）の山５１４および谷５１５の対向する組を定め、共に谷が開空気流領域５１６を画成している状態で、対向板の軸の回りで段付き直径を有して交互に同心円に延びる。例えば、板５０２の円すい形の山表面５１４を画成する外リングを図４に示し、直ぐ内側のリングは空気流領域５１２を含む円すい形の谷領域を定めている。図４Ｂを参照するに、板５０２の空気流領域５１６を画成する円すい形の山５１４の交互リングおよび谷５１５のリングと、対向板５１４の空気流領域５１６を画成する円すい形の山５１４の対応する交互リングおよび円すい形の谷５１５のリングとの関係が示される。図４Ｃを参照するに、ポリウレタンシート５１８（例えば、８０デュロメータのシート、鋼ダイカット）の柔軟なダイカットリングは、板５０４と円すい形の山５１４（例えば、板５０４の略平面）のリングとの間に取り付けられ、対向する円すい形の山５１４と円すい形の谷５１６の表面が接触する前に、各ダイカットリングの内側端および外側端の反対先端部は山の隣接する表面を超えて、対向板５０２の反対の谷領域５１５の反対リングの対向する表面と接触する位置まで露出している。この配置は、例えば、図４Ａの断面４Ａ−４Ａに示すように、逆止め弁組立体が閉状態にある場合に良好な密閉に必要となる、対向板５０２、５０４の平行な表面の平坦さを一貫して制御することができる。二重ばね鋼撓み組立体５０６の撓み５２０は、支持される負荷や弁移動クリアランス要件ＶＴ、例えば、０．５６２インチ（１．４３ｃｍ）弁開クリアランスおよび０．０００インチ（０．００ｃｍ）弁閉クリアランスに基づき、少なくとも２０年間継続的に動作することができるよう設計される。瞬時組立体設計における摺動表面の案内がないため、潤滑の必要性が回避される。組立体の設計は、所望の圧力差に弁クラッキング点を調節するよう撓み組立体５０６と可動弁ディスク５０４との間の軸接続５０８上に位置決めされる調節可能な圧縮ばね５２２も含む。クラッキング圧力のばね調節は、重力効果を補償するよう回転される移動板の重量も補償する。例としてのみ、逆止め弁組立体５００は、直径ＤＭ（例えば、１６．０００インチ（４０．６ｃｍ））を有する可動弁ディスク５０４（例えば、１２．６０ポンド（５．７２ｋｇｓ））と直径ＤＦ（例えば、１５．２５０インチ（３８．７ｃｍ））を有する固定弁ディスク５０２で図示される。逆止め弁組立体５００の６９．６４平方インチ（４４９．３０平方ｃｍ）といった合計開域、即ち、板５０２、５０４の連通する開領域を通る空気の流れ（図４Ａに矢印Ｐで示す）のための合計開域は、例えば、９．４１インチ（２３．９ｃｍ）の直径を有するダクト（例えば、合計で、円周領域ＲＡは１８．４１平方インチ（１１８．８平方ｃｍ）の単一開口部を有し、円周領域Ｒ１は２６．０７平方インチ（１６８．１９平方ｃｍ）の八個の開口部を有し、円周領域Ｒ２は１６．９４平方インチ（１０９．２９平方ｃｍ）の八個の開口部を有し、円周領域Ｒ３は８．２２平方インチ（５３．０３平方ｃｍ）の八個の開口部を有する）に等しい。他の直径の逆止め弁組立体、例えば、２４インチ（６１．０ｃｍ）の直径も考えられ、本開示に応じて実施されてもよいことは理解されるであろう。
【００１９】
図２、図５、図５Ａ、および、図６を参照するに、それぞれ例えば、０．０３０インチ（０．７６ｍｍ）の厚さのウレタンよりなる上部および下部の柔軟な転動ダイアフラム６４、６６はコンプレッサー・ピストン４０とコンプレッサー・シリンダ３６の壁３７との間を延びるよう取り付けられる。例えば、図５および図５Ａを参照するに、第１の実施では、柔軟な転動ダイアフラム６４の内側／底部縁７８は、ピストン４０の上壁面に設けられる切り込み８０と係合して、ボルト８４（一つを図示する）によってクランプリング８２と固定される。図５Ａに示すように、別の実施では、柔軟な転動ダイアフラム６４の内側／底部縁７８は、ピストンの表面にボルト９０（ここでも一つ図示する）で固定されるクランプリング８６、８８間に係合される。図６では、柔軟な転動ダイアフラム６４の外側／上部縁７９は、コンプレッサー・シリンダ３６の壁に固定されるアクセス板１４０によって画成される凹部においてボルト１３８（ここでも一つ図示する）で固定されるクランプリング１３４、１３６間に係合される。図２を再び参照するに、これらまたは他のクランプリングまたは好適な設計および動作を有する同様の要素９２が、コンプレサー・ピストン４０およびコンプレッサー・シリンダ３６と密閉係合するようにして、上部および下部の柔軟な転動ダイアフラム６４、６６の内側／底部縁７８および外側／上部縁７９を固定するために使用されてもよい。柔軟な転動ダイアフラムの外側／上部縁は、例えば、図２に示す場所以外の場所で、コンプレッサー・シリンダに固定されてもよい。
【００２０】
柔軟な転動ダイアフラム６４、６６により、圧力を損失することなく、シリンダ３６内のピストンの効率的、且つ、略無摩擦な往復運動が可能となる。シリンダ３６の壁３７とピストン４０の対向する表面との間で柔軟なダイアフラム６４、６６によって画成される密閉領域６８は、導管７２を通じて作用し、その後、コンプレッサー・シリンダ３６の壁３７における真空口７４（図７）および真空分配孔７６（図３）を通じて作用する真空ポンプ７０によって−６インチ（−１５．２ｃｍ）Ｗ．Ｃで維持され、吸引行程中に転動ダイアフラムの密閉が壊れることに抵抗する。更に、例えば、海が平穏なとき等、システムの空気圧が大気条件まで下がった際に、シール形状を維持している。柔軟な転動ダイアフラム６４、６６を使用することにより、厳しい寸法公差で保持される機械加工された表面の必要性が排除される。例えば、コンプレッサー２８（および圧縮調整器３０）の表面および公差は、同様のサイズの地上貯蔵タンクの製造において通常得られるものであればよく、例えば、２インチ（５．１ｃｍ）の真空空間クラアランスＣ（図５）はコンプレッサー・シリンダ３６とピストン４０の対向する表面間で維持される。転動ダイアフラムの内側（または底部）縁７８および外側（または上部）縁７９の半径寸法のサンプル計算を図８に示す。
【００２１】
図８Ａ−１乃至図８Ａ−４を参照するに、別の実施では、円筒形の転動ダイアフラム１６０（図８Ａ−１）は例えば、ウレタンまたは他の好適な材料よりなる長方形のシート１６２より形成され、上端および底端１６８、１７０（図８Ａ−２（正面図）および図８Ａ−３（端面図））沿いに超音波溶接によって、例えば、ウレタンよりなる押出し上部および下部ビード要素１６４、１６６が接合される。反対の側端１７２、１７４は、例えば、超音波溶接によって接合されて、円筒形の形状を有する（例えば、側端１７２、１７４は約４８インチ（１３０ｃｍ）であり、シート１６２の幅、即ち、上端および底端１６８、１７０に沿った幅はコンプレッサー・ピストン４０の直径と等しい直径を有するシリンダを形成するよう選択される（図２））。上端（図８Ａ−４において領域１７６）は続いて円周方向に引っ張られてチャンバー壁に取り付けられ（ピストン・シリンダーの反対側）、下端（図８Ａ−４において領域１７８）は内方に転動されてピストンの壁へ取り付けられ、これにより転動ダイアフラムが形成される（例えば、図２参照）。
【００２２】
図１、図９、および、図９Ａを参照するに、圧力調整器タンク６０の下チャンバー５６において、コンプレッサー２８からの圧縮空気は、垂直ロッド９８上の調整器タンク６０内に搭載される、浮きまたはルーフピストン９４によって圧力下で維持される。ピストン９４は、ロッドに固定して取り付けられ、ピストン９４とロッド９８との間の全てのアパーチャを通って下チャンバーから圧縮空気が漏れることに抵抗している。調整器タンクの垂直ロッドは、上部および下部軸受支持部および球面ころ軸受９６によって支持される。調整器タンクの下チャンバー内の圧力レベルは、導水管１０４およびホース１０６（浮きピストン９４の垂直運動に適応するようらせん状に巻かれて示される）を通って水ポンプ１０２により、ピストン９４に送られるかピストン９４から取り除かれる、容量可変水バラストタンク１００内の水の容量、例えば、重量の調整によって制御され、比較的一定の圧力での圧縮空気の連続的な流れの出力が容易化される。
【００２３】
浮きピストンは、波の作用によって浮きブイ１２が前後に揺れた際に、バラストタンク１００内での水のスロッシングに抵抗するよう内部的に（図示せず）バッフルされている。この配置により、浮きピストン９４に対する球面ころ軸受支持部９６の性能に不均一な下方への力が悪影響を及ぼさないことを確実にすることが支援される。コンプレッサー２８の場合のように、垂直ロッド９８の一端部、例えば、上端部と、調整器タンク（図９Ｂ）の上部に設けられる対応する受容アパーチャ９９を共に正方形の断面とすることで、調整器タンク６０に対する浮きピストン９４の回転に抵抗することができる。
【００２４】
浮きピストン９４の望ましくない垂直方向の振動を制限し、比較的一定の圧力での圧縮空気の連続的な流れの出力を維持する油圧式減衰システム１０５は、複動式ピストン１０７を有する。ピストンは、浮きピストンと結合され、複動式ピストン１０７の各側への油圧流体の流速を制限する浮きピストンの垂直速度に応答する。該配置により、比較的一定の圧力での圧縮空気の連続的な流れの出力が容易化される。
【００２５】
図９、図９Ａ、および、図９Ｂを参照するに、エア・コンプレッサー２８の場合のように、圧力を損失することなく調整器タンク６０内でのピストン９４の効率的且つ略無摩擦の往復運動を可能にする柔軟な転動ダイアフラム１０８、１１０によって、浮きピストン９４と圧力調整器タンク６０の対向する壁との間で効果的且つ効率的な密閉が維持される。シリンダ６０の壁とピストン９４の対向する表面との間で柔軟ダイアフラム１０８、１１０によって画成される密閉領域１１２は、導管７２を通じて作用し、その後、調整器タンク６０の壁における真空口１１４、真空分配器１１６の流路１１５、および、真空分配孔１１７（図９および図９Ｂ）を通じて作用する真空ポンプ７０によって、−６インチ（−１５．２ｃｍ）Ｗ．Ｃ．で維持される。この真空条件、例えば、−６インチ（−１５．２ｃｍ）Ｗ．Ｃ．は転動ダイアフラム間のものである。ピストン９４は、導管および調整器の空間５６と空気タービン／生成器セット３４までの接続部における空気に＋２８インチ（＋７１．１ｃｍ）Ｗ．Ｃ．の圧力を供給する。真空下における動作により、ピストンの運動中に転動ダイアフラムの密閉が壊れることに抵抗し、例えば、海が平穏なとき等システムの空気圧が大気条件に下がった際にシール形状を維持することができる。上述の通り、柔軟な転動ダイアフラム１０８、１１０を使用することにより、厳しい寸法公差で保持される機械加工された表面の必要性を排除することができ、表面および公差は同様のサイズの地上貯蔵タンクの製造において典型的に得られるものであればよい。
【００２６】
圧力調整器タンク６０の上チャンバー１１８は、導管１１９によって閉空気溜め部３２の柔軟な空気袋１２４を含む閉空気システム領域１３２に接続される、あるいは、図１Ａを参照して説明したように、別の実施では、導管１１９は浮きブイ１２の本体内から引き出される室内空気を受けるよう開けられていてもよい。該配置により、タンクの上チャンバーにおいて周囲圧力を維持しながら調整器タンク６０内の浮きピストン９４の垂直運動に適応するようチャンバー１１８への空気流の出入りを可能としている。
【００２７】
波の動きによりコンプレッサー・ピストン４０の方向が逆になる度にコンプレッサー２８からの圧縮空気の出力はゼロになり、圧力調整器３０は圧力調整器タンク６０の下チャンバー５６から一定の圧力で圧縮空気の連続的な流れを送り、空気タービン／生成器セット３４における空気タービン６２の回転を駆動し、生成器１２０を駆動して好適な海底ケーブル（図示せず）によって陸上の電力網に送られるべき電気を生成する。好ましい実施では、空気タービン６２には、速度を制御するための膨張可能な環状スロットルが設けられ、結合された生成器１２０は可変負荷制御または網接続から電気的興奮を得る。
【００２８】
導管１２２と連通する空気ポンプ５８は、柔軟な空気袋１２４からの使用済空気を抽出するか、閉システム空気溜め部３２の空気袋に周囲空気を供給することで、所望のシステム圧力を維持する。閉じられたシステムにおける空気の総容量は比較的一定のままであるが、空気の総量はタービンを駆動するために選択された動作圧力に依存して通常変化する。動作圧力は、＋６インチ（＋１５．２ｃｍ）Ｗ．Ｃ．と＋２８インチ（＋７１．０ｃｍ）Ｗ．Ｃ．との間で変化することが予想される。システムが起動され、＋６インチ（＋１５．２ｃｍ）Ｗ．Ｃ．が選択され圧力調整器３０によって制御されると、＋６インチ（＋１５．２ｃｍ）Ｗ．Ｃ．のレベルまで圧縮された空気の容量を補うように外気がシステムに追加されなくてはならない。タービン６２の排出側での大気圧を維持するために、＋６インチ（＋１５．２ｃｍ）Ｗ．Ｃ．における１００立方フィート（２．８３立方メートル）の空気毎に、空気ポンプ５８は、大気圧において１．５立方フィート（４．２×１０−２立法メートル）の空気を流入させなくてはならない。追加的な＋４インチ（＋１０．２ｃｍ）Ｗ．Ｃ．の増加が選択される度に、１．０立方フィート（２．８×１０−２立法メートル）の空気がシステムにポンピングされる必要がある。反対に、気圧が低下すると、システムは、大気圧に等しい内部圧力を維持するためにシステムから空気を排出させなくてはならない。気圧が上昇すると、大気圧に対する所望のプラスマイナス１インチ（２．５ｃｍ）Ｗ．Ｃ．の差分を維持するために追加的な空気をポンピングする必要があることがシグナリングされる。柔軟な空気袋１２４は、閉空気システムでの使用のために空気の容量を一時的に貯蔵する膨張可能な溜め部を提供する。このようにして、乾燥あるいは潤滑等の処理がなされた空気の容量が保存され、繰り返しサイクルで使用される。反対に、柔軟空気袋１２４の閉空気システム領域１３２の容量における変化に応じて周囲空気オリフィスやフィルタ１２８を通じて流入出する、空気袋１２４の外部にある空気溜め部タンク１２６の周囲空気領域１３０における空気は、大気、例えば、図１Ａを参照して上述したように、浮きブイ１２の本体内の空気から引き出され、事前の処理を行うことなく使用される。
【００２９】
図１以降の図を再び参照するに、上述の本開示の波力エネルギー発電システム１０は、海底に固定された大型の浮きブイ１２に取り付けられてもよい。円筒壁１４はブイの下方に延び、ぴったりしたチャンバー１６を画成する。
【００３０】
浮きブイチャンバー２４は、好ましくは、例えば、約６インチ（１５．２ｃｍ）の変位Ｘでコンプレッサー２８中の空気を＋２８インチ（７１．１ｃｍ）Ｗ．Ｃ．に圧縮する力を加えるよう、海面Ｏ上に置かれる。海洋表面波Ｗの動きにより、浮きブイ１２は上下に動く。チャンバー２６内で浮きブイに取り付けられたエア・コンプレッサー・シリンダ３６も、海洋波の動きに応じて浮きブイの運動と共に上下に動き、コンプレッサー・シリンダ・チャンバー３８内に配置され中立浮力ピストン２０と接続される中央ロッド４２に取り付けられたコンプレッサー・ピストン４０は比較的垂直方向に静止した状態で維持される。
【００３１】
コンプレッサー・ピストン４０に対するコンプレッサー・シリンダ・チャンバー３８の運動、即ち、コンプレッサー・チャンバー内のコンプレッサー・ピストンの往復垂直運動は、順にコンプレッサー・シリンダの上チャンバー３８Ａおよび下チャンバー３８Ｂ内に含まれる空気の容量を交互に圧縮する。圧縮下にあるチャンバー内の空気の容量は、逆止め弁５０または５１を通って圧縮空気導管４８を介し、圧力調整器タンク６０の下チャンバーに送られる。同時に、柔軟な空気袋１２４内の閉空気溜め部１３２からの空気および空気タービン６２から排出される連続的な空気流は、逆止め弁５３または５４を通って導管５２を介しコンプレッサー・シリンダの対向するチャンバーに送られる、または、図１Ａを参照して上述した別の実施では、柔軟な空気袋１２４内の空気溜め部および空気タービン６２から排出される連続的な空気流は浮きブイ１２の開チャンバーが画成された本体に室内空気として直接的に送られてもよい。−６インチ（−１５．２ｃｍ）Ｗ．Ｃ．で維持される閉領域６８を画成するコンプレッサー・ピストン４０とコンプレッサー・シリンダ３６の壁との間に取り付けられる柔軟な転動ダイアフラム６４、６６により、圧力を損失することなくシリンダ内のピストンの効率的且つ略無摩擦の往復運動が可能になる。コンプレッサー・シリンダまたはタンク３６の壁とピストン４０の対向する表面との間の柔軟なダイアフラム６４、６６によって画成される領域を真空下で維持すると、吸引行程中にシールが壊れることに抵抗し、更に、例えば、海が平穏なとき等システムの空気圧が大気条件に下がった際にシール形状を維持する。柔軟な転動ダイアフラムを使用することにより、厳しい寸法公差で保持される機械加工された表面の必要性が排除される。例えば、表面と公差は、同様のサイズの地上貯蔵タンクの製造において典型的には得られるものであればよい。
【００３２】
圧力調整器タンク６０において、コンプレッサー２８からの圧縮空気は、垂直ロッド９８上の球面ころ軸受支持部９６によって調整器タンク６０内に搭載される浮きまたはルーフピストン９４により下チャンバー部分５６において圧力下で維持される。調整器タンク６０の下チャンバー部分５６内の圧力レベルは、導水管１０４および浮きピストン９４の垂直運動に適応するようらせん状に巻かれたホース１０６を通る水ポンプ１０２の動作により、ピストン９４の容量可変水バラストに送られるか取り除かれる水バラストにおける水分の容量、例えば、重量の調整によって制御される。浮きピストン９４は、波の作用により浮きブイが前後に揺れた際に、バラストタンク内での水のスロッシングに抵抗するよう内部的にバッフルされている。この配置により、浮きピストンに対する球面ころ軸受支持部９６に不均一な下方への力が悪影響を及ぼさないことを確実にすることが支援される。コンプレッサーにおいて、柔軟な転動ダイアフラム１０８、１１０によって浮きピストン９４とタンク６０の壁との間で効果的且つ効率的な密閉が維持され、浮きピストン９４と圧力調整器タンク６０の壁との間に取り付けられる柔軟な転動ダイアフラム間の領域１１２は、導管７２、真空口７４、および、真空分配孔７６を通じて作用する真空ポンプ７０によって−６インチ（−１５．２ｃｍ）Ｗ．Ｃ．で維持される。この真空条件により、圧力を損失することなく、または、厳しい寸法公差で保持される機械加工された表面を必要とすることなくタンク内のピストンの効率的且つ略無摩擦の往復運動が可能となる。圧力調整器タンク６０の上チャンバー部分１１８は、導管１１９によって柔軟な空気袋１２４の閉空気システム領域１３２に接続されるため、調整器タンクの上チャンバー１１８における周囲圧力を維持しながら調整器タンク６０内の浮きピストン９４の垂直運動に適応するようチャンバーへの（処理された）空気の流入出が可能になる。
【００３３】
波の動きによりコンプレッサー・ピストン４０の方向が逆になる度にコンプレッサー２８からの圧縮空気の出力はゼロになり、圧力調整器３０は圧力調整器タンク６０の下チャンバー５６から一定の圧力で圧縮空気の連続的な流れを送る。圧縮空気の連続的な流れは、可変負荷制御を有する生成器１２０に結合された、速度を制御するための膨張可能な環状スロットルを有する空気タービン６２を駆動し、好適な海底ケーブル（図示せず）によって陸上の電力網に送られるべき電気を生成する。
【００３４】
本開示の波力エネルギー発電システムの更なる実施を以下に説明する。当業者には、一つ以上の上記実施に対して本開示に記載する改善および変更が記載する他の実施における同様の利点を有して使用されるよう容易に実施される、および／または、適応されることは理解されるであろう。
【００３５】
例えば、図１０以降の図を参照するに、別の実施では、本開示の波力エネルギー発電システム６１０は、海底Ｓに固定された、例えば、約１５フィート（４．５７ｍ）の直径Ｄ２を有する大型の浮きブイ６１２を有する。円筒壁６１４はブイ６１２の下方に延び、ぴったりしたチャンバー６１６を画成している。円筒壁は、例えば、約７２インチ（１．８３ｍ）の直径ＣＤ２と、例えば、約３０フィート（９．１４ｍ）の高さＣＨ２を有する。チャンバー壁は、複数の開水流オリフィス６１８、例えば、八個の等間隔オリフィスを含み、各オリフィスは、内側シリンダ壁６２５に取り付けられる狭オリフィスリング６２３の領域における中立浮力タンク６２２において比較的垂直方向の静止位置で位置決めされる中立浮力ピストン６２０の上方において１５インチ（０．３８ｍ）の直径を有する。
【００３６】
浮きブイ６１２の上本体部分６２４は閉チャンバー６２６を画成し、その内部にエア・コンプレッサー６２８、圧力調整器６３０、および、空気タービン／生成器セット６３４を含む、波力エネルギーを変換して電気を生成するシステム６１０の構成要素が配置される。
【００３７】
簡単に説明するに、海洋表面波Ｗの動きによって浮きブイ６１２は上下するが、中立浮力ピストン６２０は比較的垂直方向に静止したままでいる。エア・コンプレッサー６２８は、チャンバー６２６内で浮きブイ６１２に固定して取り付けられた閉タンクまたはシリンダ６３６を有し、海洋波の動きに応じて浮きブイの運動と共に上下する。シリンダ６３６は、例えば、１４８インチ（３．７６ｍ）の直径と、例えば、０．５００インチ（１２．７ｍｍ）の壁厚さを有する。シリンダ６３６はコンプレッサー・チャンバー６３８を画成し、その内部にコンプレッサー・ピストン６４０が配置されている。コンプレッサー・ピストンは、比較的垂直方向に静止した状態で（即ち、浮きブイおよびコンプレッサー・シリンダの上下の波動に対して）維持される中立浮力ピストン６２０に下端部で接続される中央ロッド６４２に取り付けられる。
【００３８】
図１０Ａおよび図１０Ｂ，更に、図１１および図１１Ａを参照するに、中央正方形ロッド６４２はその上端部６４３が、圧縮チャンバー６３８と連通しその上方で凹んだチャンバー８６０に搭載され、中央の平坦な側部を有する例えば、正方形ロッドの反対の外面と係合するよう配置される二組の対向する上部ローラ８５０、８５０’および８５２、８５２’を通る。中央正方形ロッドの上端部６４３は、動きの範囲の上端部においてロッドの上端部にクリアランスを提供し、更に、気密を提供するよう９３インチ（２．３６メートル）延びる、シリンダ６３６の上部にある閉管またはケース６６４内に受承される。本実施では、第一の対の対向するローラ８５０、８５０’の外径は８インチ（２０．３ｃｍ）であり、幅は８インチ（２０．３ｃｍ）であり、例えば、０．５インチ（１．３ｃｍ）の厚さのウレタンカバー８６２を有する。ローラは、１．５インチ（３．８ｃｍ）の直径の軸８６６上の球面ころ軸受ブロック８６４に搭載される。中央正方形ロッドを案内する役割を主に担う第二の対の対向するローラ８５２、８５２’も８インチ（２０．３ｃｍ）の外径を有し、０．５インチ（３．８ｃｍ）の厚さのウレタンカバー０．５インチ（３．８ｃｍ）を有し、球面ころ軸受ブロックに搭載される。第２の対の対向するローラの幅は、中央正方形ロッド６４２の反対表面との第一の対の対向するローラの係合のためのクリアランスを提供しつつロッドに対する十分な案内を提供するよう選択される。ロッドの端部６４３およびケース６４４も好ましくは正方形の断面を有する。ローラの組は、最小限のメンテナンスでの長時間サービスを可能にするよう設計され構成され、シリンダ６３６に対するピストン６４０の回転に抵抗する。中央正方形ロッド６４２の下端部６４５も、同様に、即ち、圧縮チャンバーの下方で凹んだチャンバー８６１に搭載され、中央正方形ロッド６４２の反対の外面と係合するようそれぞれ配置される、二組の下部の対向するローラ（一般的に８５４、８５４’と示す）を通って延び、中央正方形ロッド６４２はケース６４６を通ってチャンバー６２６の底部にまで延びる。下管またはケース６４６の上端部は、上端部（コンプレッサー・チャンバーの下表面まで）と、下端部（浮きブイの内面まで）における気密／水密接続部間を延びて、浮きブイチャンバー６２６への水の漏れに抵抗し、中央正方形ロッド６４２を囲うケース６４６の端部を押圧するシリンダ６１４における水圧はコンプレッサー６０４のチャンバーに対して気密密閉を提供する。
【００３９】
一実施では、コンプレッサー・ピストン６４０は、例えば、４３．４インチ（１．１０ｍ）の垂直高さＨｐ２を有し、例えば、平穏な状態等システムが静止している場合にはコンプレッサー・シリンダ６３６の上部および底部それぞれから例えば、４０．３インチ（１．０２ｍ）の垂直クリアランスを有し、コンプレッサー・チャンバーは、例えば、１０フィート４インチ（３．１５ｍ）の高さＨＴ２を有する。本開示における全ての寸法は例として挙げられる。
【００４０】
中央正方形ロッドの下端部６４５は、中立浮力ピストン６２０の上方および下方でぴったりしたシリンダ６１４の内面に取り付けられる上部および下部スナバシリンダ８７２、８７４を通って延びる。各スナバシリンダ８７２、８７４は、中立浮力ピストン６２０の対向する端部にそれぞれ面した空洞８７３、８７５を画成し、中立浮力ピストンはその上端面および底端面から延びる上部および下部軸方向スナバ・ピストン８７６、８７７を画成する。各スナバ・ピストン８７６、８７７は、例えば、圧縮チャンバー６３８および下部に垂れ下がるシリンダ・チャンバー６１４を含む大型の浮きブイ６１２が波の作用によって上下した際に、対向するスナバ空洞８７４、８７５との対応するぴったりとした係合を提供するようにサイズおよび形状が決められ、接近するスナバ・ピストン８７６、８７７によってスナバ空洞８７４、８７５内に捕えられた流体（海水）の非圧縮性の油圧作用が油圧衝撃吸収装置として作用して、スナバ・ピストン８７６、８７７（取り付けられた中央正方形ロッド６４２および中立浮力ピストン６２０と共に）対するスナバシリンダ８７２、８７４（取り付けられたブイおよび圧縮チャンバーと共に）の相対運動を和らげて抑制し、それにより、間の動きの範囲の反対端において移動要素の潜在的に損傷する係合を最小限にする。
【００４１】
一実施では、中立浮力ピストン６２０は、６０インチ（１．５２ｍ）の直径と７９インチ（２．０１ｍ）の高さを有する。周囲のシリンダ６１４の全体的な高さは３０フィート（９．１４ｍ）であり、静止時、即ち、無風状態で１３４インチ（３．４０ｍ）のクリアランスをピストンの上方および下方に提供する。システム６１０の変位、即ち、Ｘは３６インチ（０．９１ｍ）である。
【００４２】
上述のとおり、コンプレッサー・シリンダ・チャンバー６３８に対するコンプレッサー・ピストン６４０の運動、即ち、コンプレッサー・チャンバー内のコンプレッサー・ピストンの往復垂直運動は、順にコンプレッサー・シリンダ６３６のチャンバー６３８の上チャンバー部分６３８Ａと下チャンバー部分６３８Ｂ内に含まれる空気の容量を交互に圧縮する。圧縮下にあるチャンバー部分内の空気の容量は、逆止め弁６５０（例えば、上記図４以降の図を参照）を通って圧縮空気導管６４８を介し、圧力調整器タンク６０の下チャンバー６５６に（または、空気タービン／生成器セット６３４に直接的に）送られる。同時に、空気溜め部６３２からの空気および空気タービン／生成器セット６３４の空気タービン６６２から空気ポンプ（例えば、空気ポンプ５８、図３参照）によってポンピングされる使用済空気のうちの少なくともいずれか一方は、逆止め弁６５４を通って吸気導管６５２を介し、コンプレッサー・シリンダ６３６の対向するチャンバー部分に送られる。
【００４３】
図９以降の図を参照するに、０．０３０インチ（０．７６ｍｍ）の厚さのウレタンよりなる上部および下部の柔軟な転動ダイアフラムは、（例えば、図５および図５Ａを参照して説明したように）コンプレッサー・ピストン６４０とコンプレッサー・シリンダ６３６の壁６３７との間を延びるよう取り付けられる。柔軟な転動ダイアフラムにより、圧力を損失することなくシリンダ６３６内のピストン６４０の効率的且つ無摩擦の往復運動が可能になる。導管を通じて作用し、その後、コンプレッサー・シリンダ６３６の壁６３７内の真空口６７４（図７）および流路にわたって延びる真空分配孔（例えば、図３に示すように、流路７７にわたって延びる真空分配孔７６）を通じて作用する真空ポンプによって、例えば、−６インチ（−１５．２ｃｍ）Ｗ．Ｃ．に維持されるシリンダ６３６の壁６３７とピストン６４０の対向する表面との間の柔軟なダイアフラムによって画成される密閉領域は、吸引行程中に転動ダイアフラムが壊れることに抵抗する。更に、例えば、海が平穏な場合等システムの空気圧が大気条件に下がった際にシール形状を維持する。柔軟な転動ダイアフラムを使用することにより、厳しい寸法公差で保持される機械加工された表面の必要性が排除される。例えば、コンプレッサー６２８（および圧力調整器６３０）の表面および公差は、同様のサイズの地上貯蔵タンクの製造において通常得られる表面および公差であればよく、例えば、２インチ（５．１ｃｍ）の真空空間クリアランスＣ（図５参照）は、コンプレッサー・シリンダ６３６とピストン６４０の対向する表面間で維持される。
【００４４】
図１０以降の図を参照するに、圧力調整器タンク６６０の下チャンバー６５６では、コンプレッサー６２８からの圧縮空気は、垂直ロッド６９８上の調整器タンク６６０内に搭載される浮きまたはルーフピストン６９４によって圧力下で維持される。ピストン６９４は、ロッドに固定して取り付けられ、ピストン６９４とロッド６９８との間の全てのアパーチャを通じて圧縮空気が下チャンバーから漏れることに抵抗している。垂直正方形ロッド６９８は、中央正方形ロッド６４２を参照して上述したローラと同様に、互いと連通し、圧力調整器タンク６６０の上方および下方に延びるチャンバーに搭載される上部および下部の組の対向するローラ８８０、８８２によって調整器タンク３６０内で案内される。垂直正方形ロッド６９８の上端部および下端部は、例えば、移動の上限および下限における垂直正方形ロッドの潜在的に損傷する接触を回避するようそれぞれ寸法が決められた上部および下部の閉ケース８８４、８８６に延びる。上部および下部の組の対向するローラ８８０、８８２も、タンク６６０の表面とのシリンダの潜在的に損傷する接触を最小限にして、調整器シリンダの移動を減衰するよう構成される。上部および下部ケース８８４、８８６にも、例えば、荒天中の移動要素の損傷係合を減少するおよび／または最小化する目的で、減衰配置が設けられてもよい。例えば、中立浮力およびコンプレッサー・ピストンについて上述した油圧式スナビング配置が設けられてもよいが、チャンバー空間への油圧流体の貫通に対する密閉が問題となる。別の実施では、ブレーキ板配置においてベルビルばね座金が使用されてもよく、および／または、例えば、電源が投入されると引っ込まれた状態で保持され電源が解放あるいは喪失されると係合されるよう取り付けられる安全保持部として使用されてもよい。
【００４５】
調整器タンクの下チャンバー内の圧力レベルは、導水管およびホース（浮きピストン６６４の垂直運動に適応するようらせん状に巻かれて示される）を通って水ポンプにより、ピストン６９４に送られるかピストン６９４から取り除かれる、容量可変水バラストタンク７００における水の容量、即ち、重量の調整によって制御され、比較的一定の圧力での圧縮空気の連続的な流れの出力が促進される。
【００４６】
浮きピストンは、波の作用によって浮きブイ６１２が前後に揺れた際に、バラストタンク７００および浮きピストン６９４内での水のスロッシングに抵抗するよう内部的に（図示せず）バッフルされている。この配置により、浮きピストン６９４について球面ころ軸受支持部８８０、８８２の性能に不均一な下方への力が悪影響を及ぼさないことを確実にすることを支援する。浮きピストン６９４の望ましくない垂直振動を制限し、比較的一定の圧力で圧縮空気の連続的な流れの出力を維持する油圧式減衰システム７０５は、複動ピストン８８６を含む（図１０）。ピストンは、浮きピストンと結合され、複動式ピストン８８６の各側への油圧流体の流速を制限する浮きピストンの垂直速度に応答する。該配置により、比較的一定の圧力での圧縮空気の連続的な流れの出力が促進される。
【００４７】
一実施では、圧力調整器ピストン６９４は、例えば、平穏な状態等システムが静止している際に調整器６３０の上端部および底端部それぞれが３６．３インチ（０．９２ｍ）の垂直クリアランスを有して４１．４インチ（１．０５ｍ）の高さを有し、調整器チャンバーは１１４インチ（２．９０ｍ）の高さを有する。
【００４８】
図９、図９Ａ、および、図９Ｂを参照するに、エア・コンプレッサー６２８の場合のように、柔軟な転動ダイアフラムによって浮きピストン６９４と圧力調整器タンク６６０の対向する壁との間で効果的且つ効率的な密閉が維持され、ダイアフラムは圧力を損失することなく調整器タンク６６０内でのピストン６９４の効率的且つ略無摩擦の往復運動を可能にする。シリンダの壁とピストンの対向する表面との間で柔軟ダイアフラムによって画成される密閉領域１１２は、導管を通じて作用し、その後、調整器タンクの壁にある真空口、真空流路、および、真空分配孔を通じて作用する真空ポンプによって、例えば、−６インチ（−１５．２ｃｍ）Ｗ．Ｃ．で維持される。この−６インチ（−１５．２ｃｍ）Ｗ．Ｃ．の真空は転動ダイアフラム間のものである。ピストンは、導管内および圧力調整器内と、タービンに対する接続における空気に＋２８インチ（＋７１．１ｃｍ）Ｗ．Ｃ．の圧力を供給する。真空下における動作は、ピストンの運動中に転動ダイアフラムの密閉が壊れることに抵抗し、例えば、海が平穏な場合等システムの空気圧が大気条件に下がった際にシール形状を維持する。上述の通り、柔軟な転動ダイアフラムを使用することにより、厳しい寸法公差で保持される機械加工された表面の必要性を排除することができ、表面および公差は同様のサイズの地上貯蔵タンクの製造において通常得られるものであればよい。
【００４９】
上述の開示の実施とは反対に、圧力調整器タンク６６０の上チャンバー７１８と空気袋タンク６３２の空気袋領域は、フロートチャンバー６１２の内部にある空間６２６に開いている。
【００５０】
波の動きによりコンプレッサー・ピストン６４０の方向が逆になる度にコンプレッサー６２８からの圧縮空気の出力はゼロになり、圧力調整器６３０は圧力調整器タンク６６０の下チャンバー６５６から一定の圧力で圧縮空気の連続的な流れを供給し、空気タービン／生成器セット６３４における空気タービン６６２の回転を駆動し、生成器７２０を駆動して、好適な海底ケーブル（図示せず）によって陸上の電力網に送られるべき電気を生成する。好ましい実施では、空気タービン３６２には、速度を制御するための膨張可能な環状スロットルが設けられ、結合された生成器７２０は可変負荷制御または網接続から電気的興奮を得る。
【００５１】
図１０以降の図を参照するに、上述のとおり、本開示の波力エネルギー発電システム６１０は、海底に固定された大型の浮きブイ６１２に取り付けられてもよい。ブイの下方で円筒壁６１４が延びて、ぴったりしたチャンバー６１６が画成される。
【００５２】
浮きブイのチャンバー６２４は、例えば、約３６インチ（９１．４ｃｍ）の変位Ｘで海面Ｏ上に静止していることが好ましい。海洋表面波Ｗの動きにより、浮遊ブイ６１２は上下する。チャンバー６２６内で浮遊ブイに取り付けられるエア・コンプレッサー・シリンダ６３６も、海洋波の動きに応じて浮きブイの運動と共に上下し、コンプレッサー・シリンダ・チャンバー６３８内にあり、中立浮力ピストン６２０に接続される中央ロッド６４２に取り付けられるコンプレッサー・ピストン６４０は比較的垂直方向に静止状態で維持される。
【００５３】
コンプレッサー・ピストン６４０に対するコンプレッサー・シリンダ・チャンバー６３８の運動、即ち、コンプレッサー・チャンバー内のコンプレッサー・ピストンの往復垂直運動は、順にコンプレッサー・シリンダの上チャンバー６３８Ａおよび下チャンバー６３８Ｂ内に含まれる空気の容量を交互に圧縮する。圧縮下にあるチャンバー内の空気の容量は、逆止め弁６５０を通って、圧縮空気導管６４８を介し、圧力調整器タンク６６０の下チャンバーに送られる。同時に、空気袋タンク６３２からの空気および空気タービン６２から排出される連続的な空気流が、導管６５２を介し、逆止め弁６５４を通ってコンプレッサー・シリンダの対向するチャンバーに送られる。例えば、−６インチ（−１５．２ｃｍ）Ｗ．Ｃ．で維持される閉領域（例えば、図２に示すように、領域６８）を画成する、コンプレッサー・ピストン６４０とコンプレッサー・シリンダの壁６３７との間に搭載される柔軟な転動ダイアフラムにより、圧力を損失することなくシリンダ内のピストンの効率的且つ略無摩擦の往復運動が可能になる。コンプレッサー・シリンダまたはタンク６３６の壁とピストン６４０の対向する壁との間で柔軟なダイアフラムによって画成される領域を真空下で維持することで、吸引行程中にシールが壊れることに抵抗し、例えば、海が平穏な場合等システムの空気圧が大気圧条件に下がった際にシール形状を維持する。柔軟な転動ダイアフラムを使用することにより、厳しい寸法公差で保持される機械加工された表面の必要性が排除される。例えば、表面と公差は、同様のサイズの地上貯蔵タンクの製造において通常得られるものであればよい。
【００５４】
圧力調整器タンク６６０において、コンプレッサー６２８からの圧縮空気は、垂直ロッド６９８上の球面ころ軸受支持部（図示せず）によって調整器タンク６６０内に搭載される浮きまたはルーフピストン６９４により下チャンバー部分６５６において圧力下で維持される。調整器タンク６６０の下チャンバー部分６５６内の圧力レベルは、貯水タンク７００Ａ（図１０Ｂ）から導管およびホース（例えば、図１、図９、および、図９Ａを参照して説明したように）を通じて水ポンプの動作によってピストン６９４における可変量水バラストタンクに送られるか取り除かれる水バラストの容量、例えば、重量の調整によって制御される。浮きピストン６９４は、波の作用により浮きブイが前後に揺れた際に、バラストタンク内での水のスロッシングに抵抗する内部的にバッフルされている。この配置により、浮きピストンに対する球面ころ軸受支持部に不均一な下方へ力が悪影響を及ぼさないことを確実にすることが支援される。コンプレッサーにおいて、柔軟な転動ダイアフラムによって浮きピストン６９４とタンク６６０の壁との間で効果的且つ効率的な密閉が維持され、浮きピストンと圧力調整器タンクの壁との間に搭載される柔軟な転動ダイアフラム間の領域は導管、真空口、流路、および、真空分配孔を通じて作用する真空ポンプによって、例えば−６インチ（−１５．２ｃｍ）Ｗ．Ｃ．で維持される。この真空条件により、圧力を損失することなく、且つ、厳しい寸法公差で保持される機械加工された表面の必要性を排除することなく、タンク内のピストンの効率的且つ略無摩擦の往復運動が可能になる。圧力調整器タンク６６０の上チャンバー部分は浮きブイのチャンバー６２６に開かれている。
【００５５】
波の動きでコンプレッサー・ピストン６４０が方向を逆にする度にコンプレッサー６２８からの圧縮空気の出力がゼロになり、圧力調整器６３０は圧力調整器タンク６６０の下チャンバー６５６から一定の圧力で連続的な圧縮空気の流れを送る。連続的な圧縮空気の流れにより、好適な海底ケーブル（図示せず）によって陸上の電力網に送られるべき電気を生成する、可変負荷制御を有する生成器７２０に結合され、速度を制御するための膨張可能な環状スロットルを有する空気タービン６６２が駆動される。
【００５６】
別の実施では、以下に説明する図１２および図１３に示すように、本開示の波力エネルギー発電システムは、閉鎖海岸線設備の形態にある。
特に、海岸線設備２００のエア・コンプレッサー２２８は、例えば、花崗岩沿岸等の沿岸２０４に切り込んだ垂直シリンダ２０２の上方に位置決めされる（図１５に明示する）。第１のまたは下部の水平接続通路２０６（図１５に明示する）は、干潮ＳＬ時に海面より下のレベルで海岸に切り込み、第２のまたは上部の水平通路２０８は満潮ＳＨ時に海面より上のレベルで海岸に切り込む。下部通路２０６により、海水ＳＷは垂直シリンダ２０２に出入りすることができ、沿岸に対する波Ｗの作用に応じて垂直シリンダＳＩにおける水位が上昇し低下する。内部の海水面が垂直方向に上下に移動すると、上部通路２０８により、空気Ａはシリンダ２０２へ自由に出入りすることが可能となる。
【００５７】
垂直シリンダ２０２の略上方に位置決めされるエア・コンプレッサー２２８は、沿岸に搭載され、圧縮チャンバー２３８を画成する固定のコンプレッサー・タンク構造２３６を含む。コンプレッサー・ピストン２４０は、チャンバー２３８内に配置され、中央ロッド２４２に取り付けられる。中央ロッド２４２は、空気／水シール２４３を貫通して垂直シリンダ２０２における浮体２２９に接続される。浮体２２９は、垂直シリンダ２０２内の上昇する波の海水位と共に変位する水の深さを増加させることでコンプレッサー・ピストン２４０に力を加える。該力は、垂直シリンダ２０２内の下降する波の海水位と共に変位する水の深さを低下させることで逆にされ、コンプレッサー・ピストン２４０を引き下げるよう作用する。
【００５８】
上述の通り（例えば、図２参照）、コンプレッサー２２８は、垂直方向に移動するコンプレッサー・ピストン２４０と固定のコンプレッサー・タンク２２８との間で柔軟な転動ダイアフラムシール２６４、２６６を用いることで、浮体２２９の位置に対する潮汐効果に適応している。上記したとおり、柔軟なダイアフラム２６４、２６６間に画成される密閉領域２６８は、チャンバー２３８内のピストン２４０の上下圧縮行程中に転動ダイアフラムを制御するよう、−６インチ（−１５．２ｃｍ）Ｗ．Ｃ．で維持されることが好ましい。
【００５９】
上述の通り、また、図１および図２を特に参照するに、本開示の波力エネルギー発電システムの閉鎖海岸線設備２０１の動作中、クリーンな乾燥空気（例えば、外部源ＡＣ（図１５および図１６）から）が、吸気行程中に閉導管および逆止め弁システム２５２、２５４（図１３）を介して、チャンバー２３８の上部分および下部分それぞれに順に送られる。クリーンな乾燥空気は、圧縮行程中に圧縮され、閉導管および逆止め弁システム２４８、２５０（図１３）を介して、定圧力調整器タンク２３０（図１３）に送られる。コンプレッサー・ピストン２４０の各行程は、圧縮行程下（例としてのみ、矢印Ｆで示すように、下方圧縮行程中のピストン２４０が示される）では圧縮チャンバー部分において例えば、約＋２４インチ（＋６１．０ｃｍ）Ｗ．Ｃ．の圧縮または圧力ＰＣを生成し、吸引行程下では圧縮チャンバー部分において例えば、約−３インチ（−７．６ｃｍ）Ｗ．Ｃ．の吸引または真空ＶＣを生成する。本願記載のシステムの一実施では、ピストン２４０は、空気柱の高さの約６パーセント（６％）に等しい垂直距離にわたって移動して、＋２８インチ（＋７１．１ｃｍ）Ｗ．Ｃ．の圧力（１気圧は＋４０６．８インチ（＋１０３３．２ｃｍ）Ｗ．Ｃ．に等しい）を生ずる。
【００６０】
図１２を再び参照するに、コンプレッサー２２８のタンク２３６は、ピストンの上方および下方それぞれにおいて十分なクリアランス高さをピストン２４０に与えるようにサイズが決められなくてはならず、それにより、シリンダ２３６に対するピストン２４０の上下垂直運動が可能になる。浮体２２９が固定量の浮力で構成されるシステム２０１の実施について、ピストン２４０は、満潮と干潮の間の差に最大予想波高さを加えた合計に等しい高さＨＰを有する一方で、ピストンの上方および下方それぞれにおける追加的なクリアランス高さＨＣは、満潮と干潮の差の半分に最大波高さの半分を加えた合計に等しい。そのため、圧縮チャンバーの全体的な高さＨＴは、満潮と干潮との間の差の二倍に最大波高さの二倍を加えた合計となる。
【００６１】
図１３を参照するに、多数の波力エネルギー発電システム２０１よりなるシステム２００は、沿岸２０４に沿って設置され得、それぞれ海水の出入り口に対する下部水平管２０６（図１５）と、空気Ａの吸排気に対する上部水平管２０８（図１２）に接続される垂直方向に切断されたシリンダ２０２（図１２）上に設けられる。各システム２０１は、海洋波Ｗの作用によって上昇して低下する浮き駆動コンプレッサー２２８を有し、圧縮空気を供給して、多数の定圧力調整器タンク２３０を介してまたは、好適な単一の非常に大型の圧力調整器／貯蔵タンク（２６１；破線によって示す）を介して大型タービン２６２を駆動し、生成器２２０を駆動する。閉空気システムは、コンプレッサー２２８を圧力調整器２３０に接続する導管２４８（逆止め弁２５０または５００（例えば、図４、図４Ａ、および、図４Ｂ参照）を含む）、調整器を空気タービン／生成器セット２３４に接続する導管システム２２１、および、クリーンな乾燥空気を受ける代わりに空気タービン２６２を浮き駆動コンプレッサー２２８に接続する導管２５２（逆止め弁２５４を含む）を有する。
【００６２】
図１４および図１４Ａを参照するに、本開示の波力エネルギー発電システムの別の閉鎖海岸線設備において、例えば、上述の転動ダイアフラム（図１２）の代わりに使用する液体トラフ密閉配置３０４が示される。本実施では、エア・コンプレッサー３２８は、ベース部分３５０、上部分３６０、および、中間ピストン部分３７０よりなる。ベース部分３５０は、下圧縮チャンバー部分３５６を画成する直立した円筒内壁３５４、および、内側円筒壁３５４と共に円形の液密トラフ３９０を画成する直立した円筒外壁３５８を有する、円形の開放端ベース円筒要素３５２を有する。上部分３６０は、上圧縮チャンバー部分３６６を画成する下方に垂れ下がった円筒壁３６４を有する逆円形の開放端ベース円筒要素３６２よりなる。中間ピストン部分３７０は、ピストン本体３７２を画成する円形の閉中央円筒要素、ピストン本体の対向する壁３７６と共に直立した円筒壁３７４、および、外側の下方に垂れ下がる円筒外壁３７８よりなる。
【００６３】
更に図１４Ｂ乃至図１４Ｆを参照するに、ベース部分３５０および中間ピストン部分３７０は、中に含まれるシーラント液３０６と密閉係合して、ベース部分３５０によって画成される液体トラフ３９０にピストン部分３７０の下方に垂れ下がった円筒壁３７８が受承されるよう、相互にサイズが決められて構成され、ピストン本体３７２は圧縮チャンバー部分３５６内の空気を圧縮するよう下方への圧縮行程を行う。上部分３６０および中間ピストン部分３７０も、中に含むシーラント液３０６と密閉係合するよう、ピストン部分３７４によって画成される液体トラフ３９２に上部分３６０の下方に垂れ下がった円筒壁３６４が受承されるよう、相互にサイズが決められて構成され、ピストン本体３７２は圧縮チャンバー部分３６６内の空気を圧縮するよう上方への圧縮行程を行う。上述の通り、ベース部分３５０、上部分３６０、および／または、ピストン部分３７０のうちの相対的な往復垂直運動（例えば、ベース部分および上部分が相対的に固定され、ピストン部分がそれらに対して移動するか、ピストンが固定され、上部分およびベース部分がそれに対して移動するか、あるいは、相対運動の他の組み合わせが実施されてもよい）。
【００６４】
図１および図２を参照して説明したように、上圧縮チャンバーまたは下圧縮チャンバーにおける圧縮行程中、圧縮空気は介在する導管２４８および逆止め弁２５０を通って圧力調整器タンクに送られる一方、空気は導管２５２および逆止め弁２５４を通って吸引下で対向する下圧縮チャンバーまたは上圧縮チャンバーに取り込まれる。この配置は、一対の円形の液体トラフ３９０、３９２のシーラント液３０６によるシール３０４を利用し、一対の円形の液体トラフ３９０、３９２には円形の開放端円筒壁３６４、３７８が中心的に位置決めされることで、コンプレッサー・ピストン要素３７２の相対的な垂直運動によって生成される正または負の圧力から周囲圧力を分離するダムを提供する。
【００６５】
液体密閉コンプレッサー３２８と駆動浮体３２９との間の垂直距離は、例えば、潮汐補償調節機構３１０を用いて調節可能なため、潮汐海水位の変化はコンプレッサー・ピストン３７２の完全な垂直行程を超えて円形の液体トラフ３９０、３９２に要求される深さに根本的に悪影響を及ぼさない。例えば、圧縮ピストン３７２の各行程について、圧縮行程下では圧縮チャンバー部分において、例えば、約＋２８インチ（＋７１．０ｃｍ）Ｗ．Ｃ．の圧縮または圧力ＰＣが生成され（例として、矢印Ｇによって示すようにピストン３７２は下方への圧縮行程を行うとして示される）、吸引行程下では圧縮チャンバー部分において、例えば、約−３インチ（−７．６ｃｍ）Ｗ．Ｃ．の吸引または真空ＶＣが生成される。結果として、吸引行程について例えば、３インチ（７．６ｃｍ）の最小液密閉高さＬＳが要求され、圧縮行程について例えば、２８インチ（７０．１ｃｍ）の最小液密閉高さＬＣが要求される。（これらの最小液密閉高さは、約１．０の比重を有する水ベースのあるいは他のシーラント液に適用され、他の比重のシーラント液についても調節され得る。例えば、水銀（以下に、代替物の可能性としてのシーラント液として説明する）は１３．６の比重を有し、吸引行程について約０．２インチ（５．１ｍｍ）の調節された最小液密閉高さＬＳを必要とし、圧縮行程について約１．５インチ（３．８ｃｍ）の調節された最小液密閉高さＬＣを必要とする。
【００６６】
シーラント液３０６は、密閉を実現するために必要な差分液体高さを減少するよう、比較的低い蒸気圧と高い比密度を有し、加えて、例えば、新鮮なまたは海の水と比較して凍結防止特徴を有するよう選択される。好適な代替のシーラント液の例として水銀があげられるが、他の好適なシーラント液が使用されてもよい。
【００６７】
本開示の幾つかの実施を上述したが、様々な変更が本開示の精神および範囲から逸脱することなく行われ得ることは理解されるであろう。
例えば、図１２の実施において示される閉浮体システムにおいて、コンプレッサー・タンク２３６は潮汐の高さ（例えば、満潮と干潮の間）、および、波の高さ（例えば、波高点と波の谷の間）それぞれの相当な変化に適応するために大きい垂直方向の寸法を有さなくてはらない。これは、例えば、図１４に示す、または、図１６を参照して以下に説明する、潮汐調節機構３１０によって取り組まれる。
【００６８】
図１５を参照するに、代替の実施では、浮体について中立浮遊レベルＮ（または、浮遊範囲ＮＲ、例えば、プラス／マイナス１２インチ（３０．５ｃｍ））を確立するために浮体２２９’に（例えば、水ポンプ１５０によって）水バラストが追加されるか除去されることで、ベースまたは平均水位での潮汐のシフトを調節する。このようにして、コンプレッサー（図１２を参照して上述）に要求される垂直方向の寸法の潮汐成分の半分がピストンの高さおよびクリアランスの高さにおいて除外される。これにより、本開示の波力エネルギー発電システムの閉鎖海岸線設備２０１は、図１以降の図を参照して説明した浮きブイシステム１０を非常によく模倣している。
【００６９】
図１２および図１５において、下部接続通路２０６を通る海水の潮汐流によって生成される、上部接続通路２０８を通る空気Ａの流れ（吸気、排気）が更なるエネルギー源として（例えば、図１５に示すように空気タービン１５２によって）選ばれてもよい。
【００７０】
図１５を参照するに、コンプレッサー２２８は、例えば、図１２で使用されたようにピストン２４０とコンプレッサー・タンク２３６との間の柔軟な転動ダイアフラムシールを有するが、例えば、図１４および図１４Ａ乃至図１４Ｇを参照して上述した液体密閉システムが閉鎖海岸線設備として使用されてもよい。
【００７１】
例えば、図１６を次に参照するに、本開示の波力エネルギー発電システムの閉鎖海岸線設備４０１の別の代替的な実施では、図１４以降の図を参照して上述したコンプレッサー３０４は、より大型の往復式またはリフト・ピストン４０２によって駆動され、ピストン４０２は圧縮空気によって駆動される。ピストン４０２は、沿岸４０８に切り込まれた垂直シリンダ４０６の上方に位置決めされるクローズド・ピストン・シリンダ４０４内に配置される。リフト・ピストン・シリンダの下チャンバー４１８と連通した、海岸線波サージ・チャンバー４１２の上方にある閉空気柱４１０内の空気は、波が水平接続通路４１４を通じて岸へ来ると上昇する液面によって圧縮される。上述したように、接続通路４１４により、垂直シリンダ４０６に海水ＳＷが出入りすることができ、それにより、海岸に対する波Ｗの作用に応じて垂直シリンダＳＩにおける水位が上昇したり低下したりする。図１２を参照して説明した転動ダイアフラムの代わりに、コンプレッサー３０４は、例えば、図１４以降の図を参照して説明したように、液体密閉配置を有する。図示する実施では、ピストン４０２も、以下に説明するように、液体密閉配置を有する。
【００７２】
図１６を参照するに、第１のシリンダ４１６は空気柱４１０と連通する下チャンバー４１８を画成する。第２の逆シリンダ４２０は、第１のシリンダ４１６の上方に延び、周囲のリリーフポート４２４を通じて周囲の雰囲気と連通する上チャンバー４２２を画成する。逆ピストン・シリンダー４２６は、第１のシリンダ４１６に亘って第２の逆シリンダ４２０内を延び、ピストン・シリンダー４０４の下チャンバー４１８と上チャンバー４２２との間の漏れに抵抗するよう、第１のシリンダ４１６と第２のシリンダ４２０との間に画成される液体トラフシール４３０における液体４２８によって密閉が提供される。逆ピストン・シリンダー４２６は、コンプレッサー３０４のピストン３１２に取り付けられた中央ロッド３４２を受承するアパーチャ４３２（例えば、円筒形または正方形）を含み、コンプレッサー・ピストン３１２に取り付けられた中央ロッド３４２の周りのスリーブ４３４は中央アパーチャの密閉液４３６中に延びて、ピストンの上チャンバー４２２とコンプレッサー３０４の下圧縮チャンバー部分３５６との間の空気の漏れに抵抗している。波および潮の運動により、通路４１４を通る水流の上昇および低下に応じて、閉空気柱４１０は、空気圧力によってリフト・ピストン４０２を上昇／低下させ、中央ピストン・ロッド３４２によって往復するリフト・ピストン４０２に固く結合されたコンプレッサー・ピストン３１２を上昇／低下させる。
【００７３】
エアブロワー４３８およびリリーフ弁４４０を含むエア・ハンドラ４３９は、ピストン４０２のベースラインまたは平均位置を調節するために潮の高さの変化と連携して閉空気柱４１０および往復するピストンの下チャンバー４１８内の空気の量を要求に応じて増加／減少させる導管システム４４２を介して閉空気柱４１０と連通している。例えば、図１７も参照するに、流入潮（波動の他に）では、垂直シリンダ４０６において平均水位または水の高さＷＭが上昇すると、空気がリリーフ弁４４０を通ってチャンバー４１０から放出され、空気の量が減少される。往復する中立浮力ピストン４０２と、固く結合されたコンプレッサー・ピストン３７２と軸３４２との組み合わされた重量が比較的一定のままであると仮定して、中立浮力ピストン４０２の平均位置は比較的一定のままであり、中立浮力ピストン４０２は、主として波サージ・チャンバー４１２における波の作用による水位の急上昇および低下に応答してのみ反応する（即ち、コンプレッサーの上チャンバー続いて下チャンバーにおける空気を交互に圧縮するよう上昇／低下する）。同様にして、流出潮では、エアブロワー４３８が閉空気柱４１０に空気を導入して、空気の量を増加させ、コンプレッサー３０４の高さに対して比較的一定の高さで維持される垂直柱４０６における平均水位または水の高さＷＭに対して中立浮力ピストン４０２を上昇させる。ここでも、中立浮力ピストン４０２は、主として波サージ・チャンバー４１２における波の作用による水位の急上昇および低下に応答してのみ反応する（即ち、コンプレッサーの上チャンバー、続いて、下チャンバーの空気を交互に圧縮するよう上昇／低下する）。
【００７４】
往復式の圧縮空気駆動ピストン配置は、サージ・チャンバー４１２における水面位ＷＭの中点または平均高さより上でコンプレッサー３０４に対して平均静止時中点を確立するよう、閉空気柱４１０における空気の容量（量）を調節することで、図１５を参照して上述した浮体配置を置換する。
【００７５】
図１６Ａを参照するに、例えば、上述の転動ダイアフラム（図１２）の代わりに使用するよう、本開示の波力エネルギー発電システムの閉鎖海岸線設備（例えば、図１６に示す閉鎖海岸線設備４０１）におけるエア・コンプレッサー３２８’に対する液体トラフ密閉配置３０４’の別の実施が示される。本実施では、エア・コンプレッサー３２８’（断面図を示す）は、内側ベース部分３５０’および外側上部分３６０’を有する固定の円筒形のコンプレッサー本体３４９’内での往復垂直運動のために配置される中間ピストン部分３７０’よりなる。内側ベース部分３５０’は、下方に垂れ下がった円筒形の内壁３５２’を有する逆円形の開放端ベース円筒要素である。上部分３６０’は、下方に垂れ下がった円筒壁３７８’を有する逆円形の開放端ベース円筒形要素である。本体３４９’の対向する下方に垂れ下がった円筒壁３５２’、３６２’は水平壁３６７’によって基部で接合され、下方に垂れ下がった円筒壁３５２’、３６２’は水平壁３６７’と共に円形の液体密閉トラフ３９０’を画成する。中間ピストン部分３７０’は、下方に垂れ下がった円筒形の外壁３７８’を含むピストン本体３７２’を画成する逆円形の開放端中央円筒要素よりなる。内側ベース部分３５０’および中間ピストン部分３７０’は、合わさって下圧縮チャンバー部分３５６’を画成する。外側上部分３４９’および中間ピストン部分３７０’は、合わさって上圧縮チャンバー部分３６６’を画成する。
【００７６】
コンプレッサー本体の内側ベース部分３５０’および外側上部分３４９’は、往復する中間ピストン本体３７２’に対して相互にサイズが決められ構成され、中間ピストン３６０’の下方に垂れ下がった円筒壁３７８’は、中に含まれるシーラント液３０６’と密閉係合するようコンプレッサー本体３４９’によって画成される液体トラフ３９０に受容される。中間ピストン本体３７２’および中心軸３４２’は、下圧縮チャンバー部分３５６’における空気を圧縮するための下方圧縮行程（矢印ＤＳ）と圧縮チャンバー部分３６６’における空気を圧縮するための上方圧縮行程（矢印ＵＳ）との間で固定の円筒形のコンプレッサー本体３４９’内で往復する。例えば、図１および図２を参照して上述したように、上または下圧縮チャンバー３６６’、３５６’における圧縮行程中、圧縮空気は介在する導管２４８’および逆止め弁２５０’を通っては圧力調整器タンク（図示せず）に送られる一方で、空気は導管２５２’および逆止め弁２５４’を通って吸引下で対向する下または上圧縮チャンバーに取り込まれる。該配置は、ピストンの円形の開放端円筒壁３７８’が中心的に位置決めされる円形の液体トラフ３９０’におけるシーラント液３０６’によるシールを利用して、コンプレッサーのピストン要素３７２’の相対的な垂直運動によって生成される正または負の圧力から周囲圧力を分離するダムを提供する。
【００７７】
コンプレッサー６２８’の一実施において、コンプレッサー・シリンダに対するコンプレッサー・ピストン３７２’の上下垂直運動に対して例えば、約４０インチ（１．０２ｍ）のクリアランス高さＨＣを設けて、例えば、約１９４インチ（１６フィート、２インチ；４．９３ｍ）の有効高さＨＴを有する。ピストンは、例えば、約８０インチ（２．０３ｍ）の完全移動高さＨＦを有する。（全ての寸法は、例として挙げられる）。コンプレッサー・ピストン３７２’の各行程について、圧縮行程下では圧縮チャンバー部分において例えば、約＋２８インチ（＋７１．０ｃｍ）Ｗ．Ｃ．の圧縮または圧力ＰＣが生成され、吸引行程下では圧縮チャンバーにおいて例えば、約−３インチ（−７．６ｃｍ）Ｗ．Ｃ．の吸引または真空ＶＣが生成される。結果として、吸引行程について例えば、３インチ（７．６ｃｍ）の最小液密閉高さＬＳが要求され、圧縮行程について例えば、２８インチ（７０．１ｃｍ）の最小液密閉高さＬＣが要求される。（上述したように、これらの最小液密閉高さは、約１．０の比重を有する水ベースのあるいは他のシーラント液に適用され、他の比重のシーラント液についても調節され得る）。
【００７８】
図１７、および、図１７Ａ乃至図１７Ｈを参照するに、図１７は図１６の波力エネルギー発電システムの海岸線設備の代表的な実施のやや概略的な側面図であり、図１７Ａ乃至図１７Ｈは該代表的なエア・コンプレッサーおよび潮調節機構組立体の要素のサイズを決めるためのサンプル計算を示す。
【００７９】
図１７の代表的なシステムにおいて、コンプレッサー３０４は８７８ポンド（３９８ｋｇ）（以下に計算する、図１７Ａ）の重量と、例えば、２０インチ（５０．８ｃｍ）Ｗ．Ｃ．の出力圧力を有する。コンプレッサーは、２．００ｍの直径と約３．１４ｍ２の面積を有し、コンプレッサー・ピストンは２．０ｍのストロークと１２．２８ｍ３の１波当たりの最大容積を有する。４０２は、２，４３２ポンド（１，１０３ｋｇ）（以下に計算する、図１７Ｃ）の重量を有する。リフト・ピストンは、２．８３ｍの直径と約６．２８ｍ２の面積を有し、コンプレッサー・ピストンは２．０ｍのストロークを有する。垂直シリンダ４０６のサージ・チャンバー４１２は、２．８３ｍの直径と約６．２８ｍ２の面積を有し、その中立圧力は６．６インチ（１６．８ｍ）Ｗ．Ｃ．、上方圧力は２１．０インチ（５３．３ｃｍ）Ｗ．Ｃ．、下方圧力は４．５インチ（１１．４ｃｍ）Ｗ．Ｃ．である。
【００８０】
図１７Ａは、例えば、液密トラフにおいてまたは転動ダイアフラムを用いて密閉する１メートルの深さのサイドのシリンダを含み、０．２００インチ（５．１ｍｍ）の壁厚さを仮定する、コンプレッサー・ピストンの重量のサンプル計算を示す。図示するサンプル計算では、コンプレッサー・ピストンの総重量は８７８ポンド（３９８ｋｇ）である。
【００８１】
図１７Ｂは、ピストンの重量（ＷＴ）と圧縮空気を＋２０インチ（＋５０．８ｃｍ）Ｗ．Ｃ．まで上昇させ、吸引側において−３インチ（−７．６ｃｍ）Ｗ．Ｃ．で空気を取り込むのに必要な力のサンプル計算を示す。図示するサンプル計算では、ピストンの重量と圧縮空気を＋２０インチ（＋５０．８ｃｍ）Ｗ．Ｃ．まで上昇させ、吸引側において−３インチ（−７．６ｃｍ）Ｗ．Ｃ．で空気を取り込むのに必要な力は４，８８３ポンド（２，２１５ｋｇ）である。
【００８２】
図１７Ｃは、２．８３Ｍ．Ｏ．Ｄ（１１１．５インチ（２．８３ｍ））でのリフト・ピストンの重量のサンプル計算を示し、このとき、壁厚さは０．２００インチ（５．１ｍｍ）、約１８フィート（５．４９ｍ）の長さの中心軸の重量は６インチ（１５．２ｃｍ）Ｏ．Ｄ．×４インチ（１０．２ｃｍ）Ｉ．Ｄ．であると仮定する。図示するサンプル計算では、中立浮力リフト・ピストンと中心軸の総重量は２，４３２ポンド（１，１０３ｋｇ）である。
【００８３】
図１７Ｄは、上方圧縮行程に対して必要な力のサンプル計算を示す。図示するサンプル計算では、上方圧縮行程に対して必要な力は７，３１５ポンド（３，３１８ｋｇ）である。
【００８４】
図１７Ｅは、上方圧縮行程に対して必要な圧力（Ｗ．Ｃ．）のサンプル計算を示す。図示するサンプル計算では、上方圧縮行程に対して必要な圧力は２１．０インチ（５３．３ｃｍ）Ｗ．Ｃ．である。
【００８５】
図１７Ｆは、下方圧縮行程に対して必要な力のサンプル計算を示す。図示するサンプル計算では、下方圧縮行程に対して必要な力は１，５７３ポンド（７１４ｋｇ）である。
図１７Ｇは、下方圧縮行程に対して必要な圧力（Ｗ．Ｃ．）のサンプル計算を示す。図示するサンプル計算では、下方圧縮行程に対して必要な圧力は４．５１インチ（１１．５ｃｍ）Ｗ．Ｃ．である。
【００８６】
図１７Ｈは、閉空気柱における中立圧力（Ｗ．Ｃ．）のサンプル計算を示す。図示するサンプル計算では、閉空気柱における中立圧力は１０．１インチ（２５．７ｃｍ）Ｗ．Ｃ．である。
【００８７】
最後に、図１８を参照するに、コンプレッサー２８’の別の実施において、コンプレッサー・ピストン４０’が、例えば、２．４ｍ（７．８８フィート）の直径または幅ＷＰを有し、コンプレッサー・シリンダ３６’が例えば、２．５ｍ（８．２２フィート）の内径または幅ＷＣを有してもよい。ピストンが、例えば、１．２０ｍ（３．９４フィート）の垂直高さを有し、コンプレッサー・シリンダが例えば、３．２０ｍ（１０．５０フィート）の有効高さを有してもよく、それにより、コンプレッサー・シリンダに対するコンプレッサー・ピストンの上下垂直運動に対して例えば、１．００ｍ（３．２８フィート）のクリアランス高さＨＣが設けられる。上述の通り、シリンダの壁とピストンの対向する面との間の柔軟なダイアフラムによって画成される密閉領域は、真空口７４を通じて作用し、その後、調整器タンクの壁に設けられる流路および真空分配孔を通じて作用する真空ポンプによって例えば、−６インチ（−１５．２ｃｍ）Ｗ．Ｃ．で維持される（例えば、図９および図９Ｂ参照）。真空下の動作は、ピストンの運動中に転動ダイアフラムのシールが壊れることに抵抗し、例えば、海が平穏な場合等システムの空気圧が大気条件に下がった際にシール形状を維持する。
【００８８】
本開示の理解を容易にするために、上述の波力エネルギー発電システム１０は単一のコンプレッサー、調整器、空気溜め部、および、空気タービン／生成器セットを有するものとして説明されたが、本開示により一組以上の浮きブイまたは一つ以上の海岸線設備の場合も含み、他の数のシステムおよび／またはシステム構成要素が組み合わされてもよいことは理解されるであろう。同様にして、例えば、協働スナバシリンダおよびスナバ空洞等の幾らかの要素および配置が、一つまたは幾つかのシステムと組み合わせて説明されたが、当業者にはこのような要素およびシステムが他のシステムにおいて同様の利点および効果を得るものとして使用されてもよいことが理解されるであろう。
【００８９】
従って、他の実施は以下の特許請求の範囲内に含まれる。
【図１】
2018013129.tif 000003
【図１Ａ】
2018013129.tif 000004
【図２】
2018013129.tif 000005
【図３】
2018013129.tif 000006
【図３Ａ】
2018013129.tif 000007
【図４】
2018013129.tif 000008
【図４Ａ】
2018013129.tif 000009
【図４Ｂ】
2018013129.tif 000010
【図４Ｃ】
2018013129.tif 000011
【図５】
2018013129.tif 000012
【図５Ａ】
2018013129.tif 000013
【図６】
2018013129.tif 000014
【図７】
2018013129.tif 000015
【図８】
2018013129.tif 000016
【図８Ａ−１】
2018013129.tif 000017
【図８Ａ−２】
2018013129.tif 000018
【図８Ａ−３】
2018013129.tif 000019
【図８Ａ−４】
2018013129.tif 000020
【図９】
2018013129.tif 000021
【図９Ａ】
2018013129.tif 000022
【図９Ｂ】
2018013129.tif 000023
【図１０】
2018013129.tif 000024
【図１０Ａ】
2018013129.tif 000025
【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１１Ａ】
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【図１２】
2018013129.tif 000029
【図１３】
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【図１４】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
2018013129.tif 000033
【図１４Ｃ】
2018013129.tif 000034
【図１４Ｄ】
2018013129.tif 000035
【図１４Ｅ】
2018013129.tif 000036
【図１４Ｆ】
2018013129.tif 000037
【図１４Ｇ】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１６Ａ】
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【図１７】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１７Ｃ】
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【図１７Ｄ】
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【図１７Ｅ】
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【図１７Ｆ】
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【図１７Ｇ】
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【図１７Ｈ】
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【図１８】
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