(57)【要約】  【課題】  【解決手段】  エネルギィを産生するために海又は湖に配置された波力プラントであって、固定構造体又は浮遊構造体と、当該浮遊構造体に対して縦方向に動き、エネルギィ転送デバイス（１１）を介して前記構造体に連結されている少なくとも一の浮遊ボディ（１）を具える。前記浮遊ボディ（１）が波の一部が前記ボディ（１）の動きを誘発する間、保持するように設計されており、これによって波からのエネルギィの再生を増加させる。方法も開示されており、ここでは、波の山あるいは谷がボディ（１）を通過する時間の一部に固定位置にボディ（１）が保持される。【選択図】図４
2007521436.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エネルギィを産生するために海又は湖に配置された波力プラントにおいて、浮遊構造体と、当該浮遊構造体に対して縦方向に動き、エネルギィ伝送デバイスを介して前記構造体に連結されている少なくとも一の浮遊ボディを具え、波の一部が前記ボディの動きを誘発する間に前記浮遊ボディが保持されているように設計されており、これによって波からのエネルギィの再生を増加させることを特徴とする波力プラント。
【請求項２】
請求項１に記載の波力プラントにおいて、前記浮遊ボディが上側位置および下側位置の双方で保持されてるように設計されており、下側位置は波の山が前記浮遊ボディの重量より大きい上側方向の力を前記浮遊ボディに働かせ、上側位置は前記浮遊ボディの重量が波の谷によって有効になる力よりも大きい下側方向の力とともに働くことを特徴とする波力プラント。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の波力プラントにおいて、前記浮遊ボディが部分的に水で満たされていることを特徴とする波力プラント。
【請求項４】
請求項３に記載の波力プラントにおいて、前記浮遊ボディが前記浮遊ボディ内の水の量を増やしたり減らしたりする手段を具えることを特徴とする波力プラント。
【請求項５】
請求項４に記載の波力プラントにおいて、前記手段が、前記浮遊ボディの下側端部に開口を具えることを特徴とする波力プラント。
【請求項６】
請求項５に記載の波力プラントにおいて、前記手段が前記浮遊ボディの上側端部に閉塞可能な開口を具えることを特徴とする波力プラント。
【請求項７】
請求項５に記載の波力プラントにおいて、前記手段が、前記浮遊ボディの調整可能なエクステンションを具え、当該エクステンションが水を受けるように構成されていることを特徴とする波力プラント。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載の波力プラントにおいて、前記浮遊構造が、トラスワークを具え、このトラスワーク内に各浮遊ボディを保持するように構成されたチャンバが規定されていることを特徴とする波力プラント。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかに記載の波力プラントにおいて、前記浮遊ボディが前記構造体に固定されているガイドレールの上に支持されていることを特徴とする波力プラント。
【請求項１０】
請求項８又は９に記載の波力プラントにおいて、前記トラスワークが軽量材料、好ましくはプラスチックでできたパイプを具えることを特徴とする波力プラント。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれかに記載の波力プラントにおいて、前記浮遊ボディが、端部が丸いシリンダ形状をしていることを特徴とする波力プラント。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれかに記載の波力プラントにおいて、前記浮遊構造体が、通り過ぎる波の高さを重ねるための調整可能な部分で構成されたベースを具え、表面波にエネルギィを伝送して、前記浮遊ボディにより多くのエネルギィを与えるようにしたことを特徴とする波力プラント。
【請求項１３】
波力プラントのエネルギィ産生を増加する方法であって、エネルギィ伝送デバイスを介して前記浮遊構造体に連結された少なくとも一の固定あるいは浮遊ボディを具える方法において、波の山が前記浮遊ボディを通過している期間の一部に、前記浮遊ボディが前記構造体に対して固定した位置に保持されており、前記波から上方向の力が前記ボディに与えられる間に前記浮遊ボディが開放され、当該力が前記ボディの重量より大きいことを特徴とする方法。
【請求項１４】
波力プラントのエネルギィ産生を増加する方法であって、エネルギィ伝送デバイスを介して前記浮遊構造体に連結された少なくとも一の固定あるいは浮遊ボディを具える方法において、波の谷が前記浮遊ボディを通過している期間の一部に、前記浮遊ボディが前記構造体に対して固定した位置に保持されており、前記ボディの重量が前記ボディに働く波からの上側の力より大きい間に、前記浮遊ボディが開放されることを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１３又は１４に記載の方法において、前記浮遊ボディの最大変位（固有周波数）が前記波の周期に近くなるように、前記波の周期が上がると前記浮遊ボディの水没深さが上がり、波の周期が短いほど前記水没深さが減ることを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の方法において、前記水没深さの増加又は減少が、前記浮遊ボディを所定の水没深さまで下げるあるいは上げること、および、前記浮遊ボディ内部の水位が前記浮遊ボディの外の水位とほぼ同一になるまで、前記浮遊ボディ内に水が入りこみ、あるいはボディから出て行くようにすることによって実行されることを特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項１０に記載の方法において、前記構造体を通る又は前記構造体周囲の波の動きを最適化するために、前記構造体をバラストすることによって前記浮遊ボディの喫水を上げたり下げたりすることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、添付の請求項１のプレアンブルに記載の波力プラント、および請求項１３又は１４に記載の方法に関する。
【０００２】
波動プラントはＷＯ０１／９６７３８号から公知であり、これは逆の位相で振動するように設定された二つのボディに基礎をおくものである。このボディは、一方のボディが他方のボディの周囲にリングを形成するように配置されている。両本体は浮遊コンポネントと質量コンポネントでできている。浮遊コンポネントは水面すれすれに浮いており、質量コンポネントは浮遊コンポネントにしっかり連結されており、水面下のある距離に配置されている。質量コンポネントは、周辺の水を集めるように設計されている。質量コンポネントのポートを開閉することによって、このコンポネントの慣性が変化する。この開閉によって、ボディの自然周波数を波の周波数に合わせることができる。更に、二つのボディは異なる自然周波数を有しており、調和することなく振動する。二つのコンポネント間の水力連結（hydraulic connection）でエネルギィを抽出する。
【０００３】
質量コンポネントのポートの開閉は、全時間多少とも水没している移動部分があることを意味する。これらの部分の圧力は相当なものであり、メンテナンスのためにアクセスすることが比較的難しい。質量コンポネントと浮遊コンポネント間の連結は、やはり相当な圧力下にある。その他の有意な不利益は、二つのボディがかなり移動することである。したがって、作動中にパワープラントを保持するというタスクは、事実上不可能である。
【０００４】
波力プラントは、米国特許第５，３５９，２２９号からも公知であり、この特許では部分的に水が入った浮遊ボディが波によって励磁される。
【０００５】
更に、波力プラントは米国特許第４，９３１，６６２号から知られており、この特許では、浮遊ボディの自然周波数を、バラストシステムによって波の周期に調整することができる。
【０００６】
英国特許第２０４３７９０号、米国特許第４，７４２，２４１号、米国特許第４，４５３，８９４号も波動プラントを開示している。
【０００７】
本発明の主な目的は、波力プラントからのエネルギィ出力を増やすことである。これは、波の一部がボディの動きを誘発している間、浮遊ボディを正しい位置に係止することで実行され、これによって波からのエネルギィの回収が増える。
【０００８】
本発明の更なる目的は、より大きなエネルギィ出力を得る方法を提供することである。第１の特徴によれば、この目的は、波の山が浮遊ボディを通り過ぎる一部の期間に、浮遊ボディを構造体に対して固定位置に保持し、ボディの重量より大きな上向の力が波からボディに及んでいる間はボディを開放することによって達成される。第２の特徴によれば、この目的は、波の谷が浮遊ボディを通り過ぎる一部の期間に浮遊ボディを構造体に対して固定位置に保持し、ボディの重量がボディに及ぼす波の上向の力より大きい間、ボディを開放することによって達成される。
【０００９】
本発明の二次的な目的は、単純なデザインで、水没した状態で移動する部品が最小であるパワープラントを提供することである。更に、動作中にパワープラントの周囲を移動させることができるようにすることが本発明の目的である。本発明の更なる目的は、この形式のパワープラントの効率を改善することである。
【００１０】
より効率の高いパワープラントは、浮遊ボディを下側及び上側の両固定位置に保持するように配置することによって達成される。下側位置は、波の山が浮遊ボディに当該ボディの重量より大きい上向の力を及ぼす位置であり、上側位置は、谷が及ぼすパワーより大きい下向の力でボディの重量が作用する位置である。
【００１１】
改良パワープラントは、浮遊ボディを海面すれすれに浮遊させ、部分的に水を満たして、これらのボディをエネルギィ伝達デバイスを介して浮遊構造体に連結することによって達成される。
【００１２】
浮遊ボディは、浮遊ボディ内の水の量を増やしたり減らしたりする手段を具え、浮遊ボディの自然な周波数を波の周期に合わせるようにする。
【００１３】
この手段は、浮遊ボディの下端部に開口を具えており、浮遊ボディに周囲の水を容易に満たすようにしている。
【００１４】
この手段は、また、浮遊ボディの上端部に閉じることができる開口を具えており、浮遊ボディを空気で満たすために開口を容易に開くことができるようにしている。
【００１５】
代替的に、この手段はまた、浮遊ボディの調整エクステンションを具えており、このエクステンションは水を受けて、多かれ少なかれこのエクステンションを出入りする水で前記ボディを満たすことができるようにする。
【００１６】
浮遊構造体はトラスワークを具え、このワーク内に各浮遊ボディを受けるチャンバを規定して、比較的波の動きの影響を受けない単純な浮遊構造体を提供している。
【００１７】
トラスワークは軽量の材質、好ましくはＰＶＣなどのプラスチックでできたパイピングを具え、安価で軽く、自身が高い浮力を持った構造体を提供する。
【００１８】
浮遊ボディは、丸型端部を有するシリンダ形状をしており、品質が良く、製造が容易な浮遊ボディを提供している。
【００１９】
浮遊ボディの水没部分の深さが波の周期の増加を伴って深くなり、波の周期がより短い場合に水没した部分の深さが低くなり、浮遊ボディの最大変位を波の周期（固有周波数）近くに維持するという方法で効率が改良される。これは、波の周波数が可変である場合にエネルギィ産生を最適化することができる。
【００２０】
浮遊ボディを上下させることによって水中に沈んだ深さが増加したり減少したりして所望の深さになり、浮遊ボディ内部の水位が浮遊ボディの外の水位とほぼ同じになるまで、浮遊ボディの中へ水が流れ込んだり、あるいは浮遊ボディの外へ流れ出したりし、水中に沈んだ深さを制御する単純な手段を提供する。
【００２１】
本発明の詳細を好適な実施例と、添付の図面を参照して以下に説明する。
【００２２】
図１ａおよび図１ｂは、関連するサスペンションを有する浮遊ボディ１を示す。好ましい実施例では、浮遊ボディ１は円筒状の中央部２と、二つの半球形の端部３及び４を有する。この形状は、いわゆるキンダーエッグに似ている。ボディはシェル構造をしており、好適な金属あるいはＰＶＣなどのプラスチック材料で作ることができる。
【００２３】
図２ａは、浮遊ボディ１の断面を示す図である。ボディは、浮遊ボディの内部を上側キャビティ６と下側キャビティ７の二つのキャビティに分ける内部パーティション５を有する。パイプ８がパーティション５を通って下側キャビティから延在しており、浮遊ボディ１の上側半球形部３を通って外に出ている。パイプ８の上側端部には、閉塞デバイス（図示せず）が取り付けられている。
【００２４】
下側半球形部４では、好ましくは最も下側のポイントにおいて、浮遊ボディに開口（図示せず）が設けられている。下側キャビティの空気がパイプ８を通って逃げることができる場合、この開口を通って水が下側キャビティ７に入り込む。図２ａでは、水位を符号１０で示している。
【００２５】
多少の水がキャビティ７に入り込むことによって、ボディ１の重量と、これによる喫水を調整することができる。このことは、後述するように、浮遊ボディが振動する固有周波数に影響する。
【００２６】
浮遊ボディ１はロッド１１から吊り下げられており、ロッド１１は、液圧式あるいは気圧式のシリンダ１２内のピストンロッド１１ａに連結されている。シリンダ１２の上端部はフレーム１３に取り付けられている。ピストンロッドとシリンダは、シリンダが浮遊ボディに固定され、ロッドがフレームに固定されるように相互に交換しても良いことは明らかである。代替として、液圧式シリンダをガイドレールの隣に配置しても良い。シリンダは二つあっても良く、一方が上方向の移動を担当し、他方が下方向の移動を担当するようにしても良い。フレーム１３は水平ビームのフレーム１４と、水平ビームから下方へ伸びている垂直ビーム１６、１７、１８および１９を具えている。ビーム１６、１７、１８、１９は、ビームでできている下側フレーム２０に対向している。このビームは、金属あるいはＰＶＣなどのプラスチックでできているＩ型ビームであっても良い。また、ほぼフレーム２０のような形をした中間フレーム１５もある。フレーム１５と２０の中央には、ロッド１１が延在するガイド１５ａ、２０ａが設けられている。
【００２７】
図２ｂは、浮遊ボディ１の別の実施例の断面を示す図である。この実施例では、小さな開口付半球形ベースに代えて、浮遊ボディが全体的に開口したベースを具えている。この浮遊ボディも、ボディの内部を、上側キャビティ６と下側キャビティ７と、二つのキャビティに分ける内部パーティション５を具えている。パーティション５を通って、下側キャビティからパイプが延在しており、浮遊ボディ１の上側半球部３を通り抜けて外に出ている。上側端部において、パイプ８には閉塞デバイス（図示せず）が設けられている。
【００２８】
全面的に開口しているベース部分によって、本体により迅速に水が満たされ、空になる。このことは、波の周期が変化した結果、迅速な調整が必要な場合に非常に重要である。
【００２９】
図３は、浮遊ボディの代替のサスペンションを示す図である。浮遊ボディ６０も代替の形状（楕円形）を有しており、図１及び図２に示すような中央シリンダ１２からの懸吊に加えて、三本の斜材シリンダ６１から懸吊されている。３つのシリンダ６１は、一方の端部が、ユニバーサルジョイントを介して下側フレーム２０に取り付けられている。浮遊ボディ６０の下側位置において、シリンダ６１は垂直方向に対して約４５度の角度にあり、浮遊ボディの上側位置では、シリンダ６１は多少水平である。これは、これらのシリンダが浮遊ボディ６０から水平方向の力を吸収することを意味する。垂直方向の力は垂直シリンダ１２に伝送される。したがって、浮遊構造体内の縦型案内を防止することができる。斜材シリンダ６１で吸収された力は電力の産生に利用することができる。シリンダ６１は、縦型シリンダ１２から水平方向に距離をおいて装着し、ボディがピッチアンドロールすることによって生じする力をシリンダ６１で吸収させる。
【００３０】
本発明を使用することにより、浮遊ボディ１を波よりも多く移動することによって、波の動きからのエネルギィ再生を最適化することができる。これを行う方法を図４を参照にして説明する。
【００３１】
図４は、浮遊ボディの９つの位置を示す図である。これらの位置は、浮遊ボディが静止しているときに第１の波が浮遊ボディ１に届いてから、次の波が浮遊ボディを動かすときの状態を示す。位置１では、波が浮遊ボディ１に近づいて、波が谷にあり完全に静止した状態である。図では、波が左から近づいてくる。位置２では、波が浮遊ボディの周囲で上がり始めている。ボディとプラットフォームを連結するロッド１１を維持することによって、浮遊ボディは、固定位置内で同じ場所に保持される。波の山が浮遊ボディに届くと、ロッド１１の係止が開放されて、位置３に示すようにボディが開放される。次いで浮遊ボディは、大きな力で高速でポップアップする。ボディが最も高い位置に届くと、ロッド１１が再び固定位置に保持され、位置４に示すように、波が通りすぎるときに懸吊された浮遊ボディ１を残す。谷が、浮遊ボディのほぼ真下にあるとき、ボディが開放され位置５に示すように、谷に落ちる。次いで、浮遊ボディは、位置１より深いところへ落ちる。この結果、位置６に示すように、次の波の山が来るときに水が浮遊ボディ１に対してより高くなる。今回は、ボディ１が開放されると、位置７に示すように、位置４の高さよりも高く跳ね上がる。次いで、ボディが谷の中で再び開放されるときに、前の固定位置よりもより深く落ちる。この振幅の増加は、最大振幅になるまで続く。最大振幅の大きさは、共振周波数にどれだけ近くできるか、といったその他の事柄に依存する。したがって、浮遊ボディの自然周波数が、波の自然周波数に確実に近づくのに十分な程度に浮遊ボディに水が満たされているということが本発明の特徴である。
【００３２】
好ましくは、ロッド１１は、例えばバルブの開閉など、液圧ロッキング手段で正しい位置に固定されている。ロッド１１が正しい位置に保持するには、バルブが閉じており、浮遊ボディを開放するには開いている。
【００３３】
位置２又は位置８からの浮遊ボディの開放のタイミングは、浮遊ボディに働く波の縦方向の力によって決定することができる。理想的な時間は、波からの縦方向の力が最大になるときである。この力は、液圧システム内のセンサ手段によって測定することができる。しかしながら、浮遊ボディが水面をブレークするのに所定の力を必要とするので、波が浮遊ボディの頂点を通り過ぎてはならない。
【００３４】
開放後、波が浮遊ボディの直径をほぼ通り過ぎる時間、液圧をロックするバルブを開いた状態にしておくことができる。理想的には、その後浮遊ボディが最高位置に上がる。選択的に、ロッド１１の位置を測定するセンサを設け、ロッドが再び下側に動き出すそのときにバルブを閉じるようにしても良い。
【００３５】
浮遊ボディは、理想的には、波の谷の中で着水させるように開放するべきである。従って、センサは浮遊ボディにおける波の高さを測定するように設けられており、谷が浮遊ボディの直下にきたときにこれを開放することができる。
【００３６】
このように、周期は同じであるが、ロッド１１のストローク長さは波の高さより大きくなる。この結果、波力プラントの効率が著しく上がる。
【００３７】
浮遊ボディが上述のように維持されず、波の動きを追随する場合、各浮遊ボディから抽出されるエネルギィは、以下の式（１）であらわされる。
（１） Ｅ＝４．５Ｄ２．４・ＨＳ１．７・ＴＰ−０．９
ここで、Ｅはキロワット単位の出力であり、Ｄは浮遊ボディのメートル単位の直径であり、ＨＳはメートル単位の実質的な波高さであり、ＴＰは、秒単位の波の周期である。
【００３８】
この式は、図１に主に示す、丸型端部付の長円形の形状を有する浮遊ボディに基づくものである。
【００３９】
浮遊ボディが保持され、図４を参照して上述したように開放される場合は、式（２）が適用される。
（２） Ｅ＝Ｋ１（ＨＳ/ＴＰ）・（Ｋ２ＤＰ＋Ｋ３Ｐ）
ここで、Ｅは、キロワット単位の出力であり、ＨＳはメートル単位の実質的な波高であり、ＴＰは秒単位の波の周期であり、ＤＰは、トン単位の浮遊ボディの排水量であり、Ｐは，トン単位のボディの開放時に保持する力であり、Ｋ１はほぼ０の定数であり、Ｋ２は、ＲＡＯ（応答増幅比）とほぼ同じパラメータであり、ボディの動きが波の動きを追従する場合に１になる、Ｋ３は、定数であり、理想的には２．５であるが、１と３の間であってもよい。
【００４０】
式（２）のＫ３Ｐの用語は、ボディを開放する前に、波がボディに上方向の最大の力を与えるまで浮遊ボディを後ろに保持することによる力である。この用語は、ボディの追加排水量を表すということができる。ボディのネット重量による排水量と、ボディが保持されていることで生じる追加排水量との和は、Ｖ・ρを超えてはならない。ここで、Ｖは浮遊ボディの全体積、ρは水の比重である。この値を超えるとエネルギィ出力が減少してしまう。もう一つの条件は、水がボディの頂点より上に上がってはならないことである。
【００４１】
例：
波は、有効波高が４ｍ、周期が８秒である。直径３．５ｍの浮遊ボディが使用される。式（１）に代入すると、これらのデータは波の動きに追随するボディに１３５ｋＷの出力を与える。
【００４２】
排水量が１０００ｋｇにセットされており（ボディを水で満たすことでセットされる）、波からの上方向の力が２４，９００ｋｇで、Ｋ３が２．５になると仮定され、一方でＫ２（すなわち、ＲＡＯ）が１、出力３１７ｋＷまで、ボディが後ろへ保持されている。このことは、控えめに予測して、かつＲＡＯが１であったとしても、出力がかなり増加する。しかしながら、以下より明らかなとおり、本発明の方法を使用すると、より高いＲＡＯの値を期待することができる。
【００４３】
上述の式は、摩擦抵抗と、同様の損失ファクタを考慮していない。
【００４４】
図５は、浮遊構造体の実施例の一例を示す図である。この例は、トラスワーク２１を具える縦型の頑強な中央フレーム２６と、フレーム２６の一端に設けた舵２７でできている。フレーム２６は、好ましくはＰＶＣパイプ、コンポジット、その他の軽量で、安価、かつ強靭な材料でできており、浮遊ボディ１用のチャンバ２２を規定しているフレーム２６の両側にトラスワーク２１が延びている。浮遊構造物をパイプで組み立てることによって、単純にパイプ中の空気が十分な浮力を示す。したがって、更なる浮力エレメントは不要である。
【００４５】
構造的保全性を犠牲にすることなく大きさを小さくするために、浮遊構造体にマスト４０が取り付けられており、このマストから構造体のジャンクションにケーブル４１が延在している。これによって、構造体はケーブルで支えられた橋と同様に安定して、構造体の耐航性に必従することなく構造体全体をより軽量に、よりほっそりとさせることができる。図４に示すような斜材パイプ２５に代えて、ワイヤロープを用いることができる。マストの頂点に信号光を配置するようにしても良い。
【００４６】
浮遊構造体が、舵２７の反対側端部がより狭くなったボートの一般的形状を有することは図５から明らかである。この端部は、動作中に波の方向に対向する。その結果、構造体に当たる波は、まず、構造体の前側にあるいくつかの浮遊ボディに当たる。その後、波が後方に伝播して行き、より多くの浮遊ボディにあたる。このことは、最初の浮遊ボディが波を減衰させることを防ぎ、最後部のボディをより小さい角度に付勢する。
【００４７】
浮遊ボディは、すべてのチャンバ２２に設ける必要はない。波が次の浮遊ボディに当たる前に、波を減衰を最小にして構造体の間を伝播させるためには、いくつかのチャンバを空にして置くことが望ましい。
【００４８】
好ましくは、浮遊ボディを保持しているこれらのチャンバが、チャンバの底にクロスメンバ２８を具えており、修理中に、あるいは事故で、浮遊ボディが落下するのを防止している。
【００４９】
浮遊構造体は、前側（船首）が有効な波の方向に面するようにアンカによって固定させることが好ましい。船上にウインチを設けて、構造体を波の方向に向けるためにアンカーラインを緩めたり巻き上げたりできるようにしても良い。この目的のために舵２７にセンサを設けて波の方向を登録し、信号をウインチに送り、構造体を波の方向に向けるためにアンカーラインを緩めたり巻き上げたりできるようにしても良い。
【００５０】
波の方向に対して固定されているこのタイプの構造体は、例えば港の設備において、波を砕く完全な防波堤としての働きもする。この場合、本構造体は、矩形であり港の設備に対して固定されていることが好ましい。
【００５１】
液圧シリンダ１２内で発生した液圧エネルギィを更に利用するために転送することは、当業者には明らかである。これは、液圧ラインを介して液圧モータで液圧を転送することなどによって実行され、発電機を駆動する。ついで、電機エネルギィが従来のやり方で海岸へ送られる。
【００５２】
構造体は、構造体の動きに誘発された波を減衰させるダンピングデバイスを設けて、構造体を縦方向にできるだけ動かさないようにすることができる。この波ダンパは、例えば、ノルウエー特許番号３００８８３号、あるいはノルウエー特許第３００８８４号に記載されているタイプのものであっても良い。静止可能な最大角度にある構造体では、維持又は調整を行うために構造体の上に人が行くことができる。
【００５３】
浮遊ボディは、パイプ８の上端にある閉塞デバイスを開くことによって水を満たすことができる（図２参照）。この部分は、アクセスを容易にするために、水の上にでている。この動作の間、ピストンロッドを液圧でロックして、浮遊ボディが動かないようにすることができる。閉塞デバイスを開くと、水が浮遊ボディの底部にある開口９から流れ込む。浮遊ボディを所定の喫水深さに保つことによって、ボディ内部の水位が外側と同じになるまで浮遊ボディ内を水で満たすことができる。その後、閉塞デバイスを閉じて、液圧ロックを開放することができる。水を満たしているときの喫水深さは、一般的な波の周波数によって決まる。この周波数が例えば季節の変化などで変化すると、上記手順が繰り返される。浮遊ボディが液圧で、所望の喫水深さになるまで稼動したり停止したりし、閉塞デバイスが水を入れるあるいは水を逃がすために開く。浮遊ボディを液圧で稼動させるあるいは停止させる代替として、浮遊構造体に永久的に取り付けたクレーンを用いることができる。その他の浮遊ボディは、この動作が行われている間、通常の態様で電力を産生することができる。パーティション５の目的は、浮遊ボディに水が入り過ぎないようにすることである。パーティション５は浮遊ボディ内の水の最高水位をあらわす。このため、浮遊ボディは、浮遊ボディがサスペンションから離れるといった障害があっても沈むことはない。
【００５４】
図６を参照して代替のパワープラントについて説明する。ここでは、好ましくは環状中央浮遊構造体３０が用いられている。好ましくは、この構造体は、構造体をできる限り静止させておくために、ノルウエー特許第３００８８３号、あるいはノルウエー特許第３００８８４号記載されているような波ダンパを具えている。浮遊構造体の周囲に浮遊ボディ３１があり、これらのボディはガイド３２内で上下方向に移動することができる。
【００５５】
ここでは、浮遊ボディ３１は、環状に配置したシリンダである。これらのシリンダは、上側パイプ３３と下側パイプ３４を具える。下側パイプ３４は上側パイプ３３に対して、液圧式あるいは空気圧式アクチュエータ３５によって移動可能である。下側パイプ３４は底部が開口しており、水を満たすことができる。上側パイプは、パイプ内を水がより高く通ることを防ぐパーティション３６を有する。下側パイプ３４を上下に稼動させることによって、上側パイプ３３の端部からより大きな角度で、あるいはより小さな角度で水が飛び出す。このことは、ボディの水が満たされている部分が長くなったり短くなったりすることを意味する。この部分がより長くなればなるほど、波の影響で上下に動くときに浮遊ボディがより多くの水を「持ってくる」ことになる。
【００５６】
図８は、更なる実施例を示す図であり、浮遊ボディ内のチャネルを通って延在しているロッド５１の上に浮遊ボディ５０が支持されている。この構成では、浮遊ボディを保持するためのチャンバを規定する包括的なトラス構造が不要になる。従って、浮遊構造体をいっそう単純に作ることができる。図に示すように、ベース５２とベースから延材する複数の支持材５３でなり、デッキ５４を載置している。好ましくは、デッキ５４はトラスワークでできている。好ましくは、ベース５２にガイドレールが取り付けられているが、デッキ５４にも取り付けるようにしても良い。ベース５２と支持材５３もトラス構造であっても良い。
【００５７】
ベース５２は入ってくる波の端部から出て行く波の端部へ向けて上がった形状であっても良く、あるいは凹状であっても良い。
【００５８】
その他の点については、図１乃至図５の実施例と同様に本実施例を組み立てることができる。液圧シリンダは、ガイドレール５１の横にとりつけることができる。
【００５９】
スポイラの付いたベースを図５及び図８に示す浮遊構造体の実施例に設けることができる。選択的に、表面波のエネルギィを転送するために通り過ぎる波の高さを積み上げてゆくように、これらのスポイラを移動するように構成しても良い。これによってより多くの運動エネルギィが浮遊ボディに与えられる。
【００６０】
図９は、浮遊構造体の実施例を示す。この構造体は、トラスワークの水平ビームでできたプラットフォームデッキ６０でできており、このトラスワークが浮遊ボディ１用のチャンバ６１を規定している。プラットフォームデッキの各コーナにプラットフォーム脚６２がある。波減衰手段６３が各脚部６２の周囲に設けられている。好ましくは、浮遊構造体は、構造体のビームとパイプが中空構造であることから自身の浮力を有する軽量構造である。プラットフォームは、単にプラットフォームの脚部６２内部の空気によって十分な浮力を示すことが可能である。したがって、更なる浮力エレメントは必要ないと考えられるが、必要があればこのエレメントを設けるようにしても良い。
【００６１】
波減衰手段６３は脚部６２のベース部分の開口６６を介して水をトラップするように構成されている。水は主に水平方向に向けなおされ、波ダンパの側部の狭い開口６７を通って流れ出す。ダンパ６３の上には湾曲部６５があり、プラットフォームがその路にあるときに水に対して作用する、水の方向を変更する。このように、プラットフォームの動きを鈍らせる。また、同様の湾曲部がダンパの下側にもあり、プラットフォームの下方向への動きを抑制している。
【００６２】
図１０は、本発明に係る浮遊構造体の更なる代替の実施例を示す図である。この実施例は、図９に示す実施例と同様の特性を有する。最も有意な差異は、図１０の実施例では、プラットフォームの脚部６２の下側端部の間にポンツーン６４が延在していることと、ガイドロッド６５が浮遊ボディ１からポンツーン６４内のホールを通って延在していることである。ガイドロッド６５があるため、プラットフォームデッキ６０上のフレーム１３より低くすることができる。これは、一の位置にあるロッド１１の制御が必要なだけであるためである。
【００６３】
図１０は、波減衰手段を示していないが、この実施例でも波減衰手段を用いても良いことは明らかである。
【００６４】
すべての実施例において、喫水を変えるために浮遊構造体に錘をつけることが可能であり、これによって、構造体を通過するあるいはその周囲の波の動きを最適化することができる。
【００６５】
浮遊ボディ内の水効果あるいは、水没した深さについて、図７の表を参照して説明する。三つの図表は、横軸に波の周期を秒で示し、縦軸には、波の高さの応答増幅比（ＲＡＯ）に比例した浮遊ボディの縦方向の変位を示す。ＲＡＯが１であることは、浮遊ボディが位相において波と共に動いていることを意味する。全図表から、ボディが縦方向に動き出す前に所定の波の周期が必要であることが明らかである。このことは、波の周期が短いと波が短くなるためである。したがって、ボディは、波の谷と山の両方に同時にあり、互いにキャンセルしあう。波の周期が大きくなると、波が長くなり、ボディの角度が増加して、同じ方向に引っ張る力がかかる。
【００６６】
図７ａでは、図１に示すタイプで、直径３．５ｍの浮遊ボディに水を満たしており、水没深さを０．５ｍとし、図４に関連して述べてた方法を実装してテストを行った。この場合、ボディは波の周期が4秒以上の波の動きに追随する。
【００６７】
図７ｂでは、同じボディに深さ１．７５ｍに水没するまで水を満たした。ここでは、波の周期４秒の波の高さより、浮遊ボディの変位が若干大きい。しかし、実質的にはそれほど大きくない。
【００６８】
図７ｃでは、同じ浮遊ボディに、深さ２．５ｍに水没するまで水を満たした。ここでは、浮遊ボディの変位は、波の周期４秒の波の高さより顕著に高い。これは、ＲＡＯが１より大きい場合に見られる。
【００６９】
図7ｄでは、図1に示すボディに、深さ３．５ｍに水没するまで水を満たした。浮遊ボディのゆれは、波の周期４．５秒での波の高さより高い。
【００７０】
図7ｅでは、ボディが、深さ４．５ｍに水没するまで水を満たした。浮遊ボディの変位は、波の周期６秒での波の高さより顕著に高い。
【００７１】
図7ｆでは、ボディに、深さ５ｍに水没するまで水を満たした。ここで、最大ＲＡＯは１０である。すなわち、変位は波高の１０倍になりうる。最大変位は、7秒のあたりで生じる。
【００７２】
このことから、浮遊ボディの変位が、水没深さが増えることによって増え、したがって、産生されるエネルギィ量が増加する：浮遊ボディの自然周波数も、水没深さに依存する。波の周期が短い場合、変位が波高より小さくなるので、浮遊ボディの水没深さを小さくしなくてはならない。波の周期が長い場合、より大きい水没深さを用いて、エネルギィの産生を増加することができる。
【００７３】
また、本発明では、波の周期を測定するセンサ付の波力プラントを提供して、波の周期の関数として水没深さを自動的に増やしたり減らしたりすることも考えられる。図４に関連して記載した技術を用いることで、共振が行われるまで水をボディに満たすことによって、出力を最適化する、すなわち、浮遊ボディの自然周波数を可能な限り波の周期に近づけることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】図１ａと図１ｂは、上側及び下側位置におけるサスペンションを伴う浮遊ボディを示す図である。
【図２】図２ａは、図１に示すボディの断面を示す図である。図２ｂは、浮遊ボディの別の実施例の断面を示す図である。
【図３】図３は、代替のサスペンションと、代替の浮遊ボディを示す図である。
【図４】図４は、本発明の方法にかかる浮遊ボディの一連の動きを示す図である。
【図５】図５は、浮遊構造体として作用するトラス構造を示す図である。
【図６】図６は、本発明に係るパワープラントの代替の実施例を示す図である。
【図７】図７ａ乃至図７ｆは、波の周期に応じて、水没部分のいろいろな深さで浮遊ボディがどのように動くかを示す図である。
【図８】図８は、波力プラントの更なる実施例を示す図である。
【図９】図９は、波力プラントの別の実施例を示す図である。
【図１０】図１０は、波力プラントの更なる実施例を示す図である。
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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８】
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【図９】
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【図１０】
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【手続補正書】
【提出日】平成17年4月20日(2005.4.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エネルギィを産生するために海又は湖に配置された波力プラントにおいて、浮遊構造体と、当該浮遊構造体に対して縦方向に動き、エネルギィ伝送デバイスを介して前記構造体に連結されている少なくとも一の浮遊ボディを具え、前記浮遊構造体がほぼ垂直な柱で支持されているデッキを具え、当該柱が水位のほぼ下に位置するように構成されたポントーンあるいは減衰機を具え、前記デッキ、柱およびポントーン又は減衰機が前記浮遊ボディを配置するスペースを規定していることを特徴とする波力プラント。
【請求項２】
請求項１に記載の波力プラントにおいて、前記柱の直径が前記浮遊ボディの直径とほぼ同じであることを特徴とする波力プラント。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の波力プラントにおいて、前記ポントーンが、幅が高さより大きいほぼ矩形の断面を有することを特徴とする波力プラント。
【請求項４】
請求項３に記載の波力プラントにおいて、前記ポントーンが実質的に鋭い角部を具えることを特徴とする波力プラント。
【請求項５】
請求項１に記載の波力プラントにおいて、前記減衰機が波の誘導によって前記構造体が移動しているときに水をトラップし、ほぼ縦方向に流れる水をほぼ水平方向の流れに向けなおすように構成されていることを特徴とする波力プラント。
【請求項６】
請求項５に記載の波力プラントにおいて、前記柱の加担が開口しており、前記構造体が水に対して下側に移動するときに水が柱の中に入り前記減衰機から出ることを特徴とする波力プラント。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の波力プラントにおいて、前記波減衰機が上端及び／又は下端に水を向けなおす曲面を具えることを特徴とする波力プラント。
【請求項８】
エネルギィを産生するために海又は湖に配置された波力プラントにおいて、浮遊構造体と、当該浮遊構造体に対して縦方向に動き、エネルギィ伝送デバイスを介して前記構造体に連結されている少なくとも一の浮遊ボディを具え、波の一部が前記ボディの動きを誘発する間に前記浮遊ボディが保持されているように設計されており、これによって波からのエネルギィの再生を増加させ、前記浮遊ボディが部分的に水で満たされていることを特徴とする波力プラント。
【請求項９】
請求項８に記載の波力プラントにおいて、前記浮遊ボディが上側位置および下側位置の双方で保持されてるように設計されており、下側位置は波の山が前記浮遊ボディの重量より大きい上側方向の力を前記浮遊ボディに働かせ、上側位置は前記浮遊ボディの重量が波の谷によって有効になる力よりも大きい下側方向の力とともに働くことを特徴とする波力プラント。
【請求項１０】
請求項８又は９に記載の波力プラントにおいて、前記浮遊ボディが前記浮遊ボディ内の水の量を増やしたり減らしたりする手段を具えることを特徴とする波力プラント。
【請求項１１】
請求項１０に記載の波力プラントにおいて、前記手段が、前記浮遊ボディの下側端部に開口を具えることを特徴とする波力プラント。
【請求項１２】
請求項１１に記載の波力プラントにおいて、前記手段が前記浮遊ボディの上側端部に閉塞可能な開口を具えることを特徴とする波力プラント。
【請求項１３】
請求項１１に記載の波力プラントにおいて、前記手段が、前記浮遊ボディの調整可能なエクステンションを具え、当該エクステンションが水を受けるように構成されていることを特徴とする波力プラント。
【請求項１４】
請求項８乃至１３のいずれかに記載の波力プラントにおいて、前記浮遊構造が、トラスワークを具え、このトラスワーク内に各浮遊ボディを保持するように構成されたチャンバが規定されていることを特徴とする波力プラント。
【請求項１５】
請求項１乃至１４のいずれかに記載の波力プラントにおいて、前記浮遊ボディが前記構造体に固定されているガイドレールの上に支持されていることを特徴とする波力プラント。
【請求項１６】
請求項１４又は１５に記載の波力プラントにおいて、前記トラスワークが軽量材料、好ましくはプラスチックでできたパイプを具えることを特徴とする波力プラント。
【請求項１７】
請求項１乃至１６のいずれかに記載の波力プラントにおいて、前記浮遊ボディが、端部が丸いシリンダ形状を有することを特徴とする波力プラント。
【請求項１８】
請求項１乃至１７のいずれかに記載の波力プラントにおいて、前記浮遊構造体が、通り過ぎる波の高さを重ねるための調整可能な部分で構成されたベースを具え、表面波にエネルギィを伝送して、前記浮遊ボディにより多くのエネルギィを与えるようにしたことを特徴とする波力プラント。
【請求項１９】
波力プラントのエネルギィ産生を増加する方法であって、エネルギィ伝送デバイスを介して前記浮遊構造体に連結された少なくとも一の固定あるいは浮遊ボディを具える方法において、波の山が前記浮遊ボディを通過している期間の一部に、前記浮遊ボディが前記構造体に対して固定した位置に保持されており、前記波から上方向の力が前記ボディに与えられる間に前記浮遊ボディが開放され、当該力が前記ボディの重量より大きく、前記浮遊ボディの最大変位（固有周波数）が前記波の周期に近くなるように、前記波の周期が上がると前記浮遊ボディの水没深さが上がり、波の周期が短いほど前記水没深さが減ることを特徴とする方法。
【請求項２０】
波力プラントのエネルギィ産生を増加する方法であって、エネルギィ伝送デバイスを介して前記浮遊構造体に連結された少なくとも一の固定あるいは浮遊ボディを具える方法において、波の谷が前記浮遊ボディを通過している期間の一部に、前記浮遊ボディが前記構造体に対して固定した位置に保持されており、前記ボディの重量が前記ボディに働く波からの上側の力より大きい間に、前記浮遊ボディが開放され、前記浮遊ボディの最大変位（固有周波数）が前記波の周期に近くなるように、前記波の周期が上がると前記浮遊ボディの水没深さが上がり、波の周期が短いほど前記水没深さが減ることを特徴とする方法。
【請求項２１】
請求項１９又は２０に記載の方法において、前記水没深さの増加又は減少が、前記浮遊ボディを所定の水没深さまで下げるあるいは上げること、および、前記浮遊ボディ内部の水位が前記浮遊ボディの外の水位とほぼ同一になるまで、前記浮遊ボディ内に水が入りこみ、あるいはボディから出て行くようにすることによって実行されることを特徴とする方法。
【請求項２２】
請求項１乃至２１のいずれかに記載の方法において、前記構造体を通る又は前記構造体周囲の波の動きを最適化するために、前記構造体をバラストすることによって前記浮遊ボディの喫水を上げたり下げたりすることを特徴とする方法。
【請求項２３】
エネルギィを産生するために海又は湖に配置された波力プラントにおいて、浮遊構造体と、当該浮遊構造体に対して縦方向に動き、エネルギィ伝送デバイスを介して前記構造体に連結されている少なくとも一の浮遊ボディを具え、前記浮遊ボディが水面に浮遊しており、部分的に水が満たされるように構成されており、前記浮遊ボディが当該ボディの下端に開口を、上端に閉塞可能な開口を具え、前記上端の開口が、前記下端の開口を介して水を中に入れるあるいは出すために開き、前記浮遊ボディ内の水量を増やしたり、減らしたりすることを特徴とする波力プラント。
【請求項２４】
エネルギィを産生するために海又は湖に配置された波力プラントにおいて、浮遊構造体と、当該浮遊構造体に対して縦方向に動き、エネルギィ伝送デバイスを介して前記構造体に連結されている少なくとも一の浮遊ボディを具え、前記浮遊ボディが、前記浮遊ボディの縦の動きからエネルギィを取り出すように構成されたエネルギィ伝送デバイスと、前記ボディに採用する横方向の力によるエネルギィを取り出すように構成された少なくとも一つのエネルギィ伝送デバイスとを具えることを特徴とする波力プラント。
【請求項２５】
請求項２４に記載の波力プラントにおいて、前記エネルギィ伝送デバイスが液圧シリンダであることを特徴とする波力プラント。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
浮遊ボディが保持され、図４を参照して上述したように開放される場合は、式（２）が適用される。
（２） Ｅ＝Ｋ１（ＨＳ/ＴＰ）・（Ｋ２ＤＰ＋Ｋ３Ｐ）
ここで、Ｅは、キロワット単位の出力であり、ＨＳはメートル単位の実質的な波高であり、ＴＰは秒単位の波の周期であり、ＤＰは、トン単位の浮遊ボディの排水量であり、Ｐは，トン単位のボディの開放時に保持する力であり、Ｋ１はほぼ１０の定数であり、Ｋ２は、ＲＡＯ（応答増幅比）とほぼ同じパラメータであり、ボディの動きが波の動きを追従する場合に１になる、Ｋ３は、定数であり、理想的には２．５であるが、１と３の間であってもよい。
【国際調査報告】
2007521436.tif 000015
2007521436.tif 000016