(57)【要約】波力装置の少なくとも一部は、海底あるいは地面に永久的に固定されており、例えば防波堤、突堤、埠頭、桟橋、断崖、あるいは石油掘削装置に固定されている。波力装置は（３０２）は回転支持された複数のアーム（３２２）を有し、アームの各々はその自由端にフロート（３２４）を保持し、波により引き起こされるフロートの平行移動によりアームが回転する。この装置は、波からアームに伝わる力を電力に変換する力変換手段、例えば、液圧システムを備え、液圧流はアーム（３２２）の動きにより移動して１以上の液圧モータを駆動する。複数のアームは、アームの列を通過した波により、アームが共通の位相シフトで連続して回転するように一列に配置される。したがって、均一な出力が実現でき、周波数変換器の必要性は減るか排除できる。好ましくは、各アームは液圧システムの液圧シリンダ（３２８）に連結され、それにより複数のアームが液圧媒体を液圧モータまたはモータに共通圧液導管経由で供給する。
2008536045.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波力装置を有する設備であって、複数のアームを備え、該アームの各々がその一端でシャフトにより回転自在に支持され、各アームはその他端でフロートを保持し、その保持端は支持端の反対にあり、波により引き起こされる上記フロートの平行移動により上記アームが上記シャフトのまわりを回転するように構成され、上記波力装置は波からアームに伝えられる力を電力に変換する力変換手段を備え、上記複数のアームは互いに距離を置いて一列に配置されて、上記アームの列を通過する波により、上記アームが上記シャフトのまわりを連続して回転し、波が通過すると上記アームは互いに位相シフトした状態で回転し、上記アームと上記力変換手段は、海底あるいは地面に永久的に固定されたサポート構造により支持されていることを特徴とする設備。
【請求項２】
上記サポート構造は、防波堤、突堤、埠頭、桟橋、断崖、あるいは石油掘削装置であることを特徴とする請求項１に記載の設備。
【請求項３】
上記各アームは長手方向に延びる一方、上記サポート構造は上記長手方向を横切る方向に延び、上記各アームは上記サポート構造によりそれぞれ支持され、上記アームは上記サポート構造に沿って距離を置いて配置されていることを特徴とする請求項１あるいは２に記載の設備。
【請求項４】
上記サポート構造はその一部が海面上にあり、上記各アームは、海面上にある上記サポート構造の一部により支持されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の設備。
【請求項５】
上記シャフトは軸受けの一部を構成し、上記各アームは、上記サポート構造に固定された少なくとも一つの軸受けにより支持されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の設備。
【請求項６】
上記各アームは、上記サポート構造に固定されたトラス構造により支持されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の設備。
【請求項７】
上記各アームは、上記サポート構造から長手方向に延び、水平位置に対し少なくとも回転自在であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の設備。
【請求項８】
上記各アームの回転支持により上記アームは水平に対し少なくとも−３０度の角度まで回転できることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の設備。
【請求項９】
上記各アームの回転支持により上記アームは水平に対し少なくとも−４５度の角度まで回転できることを特徴とする請求項８に記載の設備。
【請求項１０】
上記各アームの回転支持により上記アームは水平に対し少なくとも＋１０度の角度まで回転できることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の設備。
【請求項１１】
上記各アームの回転支持により上記アームは水平に対し少なくとも＋２０度の角度まで回転できることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の設備。
【請求項１２】
上記１列のアームは、波の進行方向に対し±６０度以下の角度をなすように配列されていることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の設備。
【請求項１３】
波が上記アームの上記フロートを通過するときに、上記アームの各々が断続的に力を上記力変換手段に伝え、上記アームおよび上記フロートは、常に少なくとも２つのアームおよびフロートが上記力変換手段に力を同時に伝達するように距離を置いて配置されていることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の設備。
【請求項１４】
上記力変換手段が、液圧で駆動されるモータを有する液圧駆動システムを備えたことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の設備。
【請求項１５】
上記各アームが少なくとも１つのアクチュエータにより上記液圧駆動システムに連結され、上記アクチュエータは、上記液圧駆動システムの液圧媒体を上記モータに移動させるとともに、上記液圧媒体を共通圧液導管経由で上記モータに移動させるように配置されていることを特徴とする請求項１４に記載の設備。
【請求項１６】
上記各アームの上記少なくとも１つのアクチュエータが複動式シリンダを備えることを特徴とする請求項１５に記載の設備。
【請求項１７】
上記液圧駆動システムが、断続的に上記液圧駆動システムの中にエネルギーを保存する少なくとも１つの圧液溜を備え、波の谷が上記フロートを通過したとき、上記液圧駆動システムが、上記圧液溜の中に保存されたエネルギーを解放するように制御して、上記アームが保持する上記フロートを波の中に押しつけるようにしたことを特徴とする請求項１６に記載の設備。
【請求項１８】
上記液圧媒体が、上記共通圧液導管を通って上記圧液溜に供給されることを特徴とする請求項１５あるいは１７に記載の設備。
【請求項１９】
各シリンダが、シリンダのピストンの位置あるいは動作速度を決定するセンサを備え、上記センサが、上記シリンダおよび関連するバルブの制御ユニットに信号を送信するように配置され、個々のシリンダから上記液圧駆動システムの残りの部分へのエネルギーの伝達が、個々のシリンダのピストンの位置あるいは動作速度を表す信号に応答して個々に制御できることを特徴とする請求項１６乃至１８のいずれか１項に記載の設備。
【請求項２０】
上記フロートを海から持ち上げ、海面上の位置に上記フロートを固定する液圧持ち上げシステムをさらに備えたことを特徴とする請求項１乃至１９のいずれか１項に記載の設備。
【請求項２１】
上記複動式シリンダが、上記液圧持ち上げシステムの一部を形成し、上記シリンダが海から上記フロートを持ち上げるように制御できることを特徴とする請求項１６あるいは２０に記載の設備。
【請求項２２】
複数のアームを有する波力装置のサポートとして海底あるいは地面に永久的に固定される構造体の使用であって、上記アームの各々がその一端でシャフトにより回転自在に支持され、各アームはその他端でフロートを保持し、その保持端は支持端の反対にあり、波により引き起こされる上記フロートの平行移動により上記アームが上記シャフトのまわりを回転するように構成され、上記波力装置は波からアームに伝えられる力を電力に変換する力変換手段を備え、上記複数のアームは互いに距離を置いて一列に配置されて、上記アームの列を通過する波により、上記アームが上記シャフトのまわりを連続して回転し、波が通過すると上記アームは互いに位相シフトした状態で回転することを特徴とする構造体の使用。
【請求項２３】
上記構造体は、防波堤、突堤、埠頭、桟橋、断崖、あるいは石油掘削装置であることを特徴とする請求項２２に記載の構造体の使用。
【請求項２４】
上記各アームは長手方向に延びる一方、上記サポート構造は上記長手方向を横切る方向に延び、上記各アームは上記サポート構造によりそれぞれ支持され、上記アームは上記サポート構造に沿って距離を置いて配置されていることを特徴とする請求項２２あるいは２３に記載の構造体の使用。
【請求項２５】
上記サポート構造はその一部が海面上にあり、上記各アームは、海面上にある上記サポート構造の一部により支持されていることを特徴とする請求項２２乃至２４のいずれか１項に記載の構造体の使用。
【請求項２６】
上記シャフトは軸受けの一部を構成し、上記各アームは、上記サポート構造に固定された少なくとも一つの軸受けにより支持されていることを特徴とする請求項２２乃至２５のいずれか１項に記載の構造体の使用。
【請求項２７】
上記各アームは、上記サポート構造に固定されたトラス構造により支持されていることを特徴とする請求項２２乃至２６のいずれか１項に記載の構造体の使用。
【請求項２８】
上記各アームは、上記サポート構造から長手方向に延び、水平位置に対し少なくとも回転自在であることを特徴とする請求項２２乃至２７のいずれか１項に記載の構造体の使用。
【請求項２９】
波力装置を海上で構築する方法であって、上記波力装置は複数のアームを備え、該アームの各々がその一端でシャフトにより回転自在に支持され、各アームはその他端でフロートを保持し、その保持端は支持端の反対にあり、波により引き起こされる上記フロートの平行移動により上記アームが上記シャフトのまわりを回転するように構成され、上記波力装置は波からアームに伝えられる力を電力に変換する力変換手段を備え、上記複数のアームは互いに距離を置いて一列に配置されて、上記アームの列を通過する波により、上記アームが上記シャフトのまわりを連続して回転し、波が通過すると上記アームは互いに位相シフトした状態で回転し、上記波力装置を海底あるいは地面に永久的に固定されたサポート構造に取り付けることを特徴とする方法。
【請求項３０】
上記サポート構造は、防波堤、突堤、埠頭、桟橋、断崖、あるいは石油掘削装置であることを特徴とする請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
上記各アームは長手方向に延びる一方、上記サポート構造は上記長手方向を横切る方向に延び、上記各アームは上記サポート構造によりそれぞれ支持され、上記アームは上記サポート構造に沿って距離を置いて配置されていることを特徴とする請求項２９あるいは３０に記載の方法。
【請求項３２】
上記サポート構造はその一部が海面上にあり、上記各アームは、海面上にある上記サポート構造の一部により支持されていることを特徴とする請求項２９乃至３１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３３】
上記シャフトは軸受けの一部を構成し、上記各アームは、上記サポート構造に固定された少なくとも一つの軸受けにより支持されていることを特徴とする請求項２９乃至３２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３４】
上記各アームは、上記サポート構造に固定されたトラス構造により支持されていることを特徴とする請求項２９乃至３３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３５】
上記各アームは、上記サポート構造から長手方向に延び、水平位置に対し少なくとも回転自在であることを特徴とする請求項２９乃至３４のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海または大洋の波の力を電気などの有用なエネルギーに変換する波力装置を備えた設備に関する。本発明にかかる設備は、簡便に構築でき均一な出力が実現できるシステムの提供を特に目指している。
【背景技術】
【０００２】
海の波は、ほとんど無限のエネルギー源を構成するようにみられていて、効率的に資源開発すると、世界のエネルギー問題の大部分を解決できることが知られている。しかし、海の波のエネルギーの資源開発の多くの試みにもかかわらず、海の波のエネルギーを電力に変換するどの商業的に成功したシステムもまだ発明されていない。
【０００３】
一般的に３つの異なるタイプの波力装置が従来提案されている。そのような装置の一つは特許文献１に開示され、この装置は、関節でつながった鎖状の構造を形成する端部で共に接続された複数の浮力のある円筒状の構成体を備える。隣接する円筒状の構成体の各組が、対の構成体により互いに接続され、横軸の周りを円筒状の構成体が相対回転運動できる。隣接する対の構成体は、相互に直交する横軸の周りを相対的に回転できる。対の構成体の各々は、一組の液圧ラムなどの部材と共に設けられ、構成体の相対回転運動からの力に抵抗し、その力を抽出する。この装置は、海面で自由に浮き、海底に係留されている。
【０００４】
第２のタイプの波力装置は、例えば特許文献２のように、波の動きにより海面に沿って動くことのできる１以上の表面フロートを備え、海中のある深さに完全に沈められ、波により実質的に影響を受けない基準部材を備える。海面でのフロートの動きは、表面フロートおよび基準部材を相互接続する液圧装置を備える液圧システム内の流体の移動を生じ、それにより、有用なエネルギーが液圧システムから抽出できる。この装置は海底に係留されていてもよいことは当然である。
【０００５】
最後に、第３のタイプの波力装置は、波により動かされる１以上のフロートを保持する支持構造により支持された１以上のアームを持つ装置である。アームに伝わる波の動きのエネルギーは、特許文献３のシステムのように液圧システムに伝わってもよいし、特許文献４のシステムのように、または機械的伝達システム経由で、電気を生成する１以上の発電機を駆動してもよい。
【特許文献１】米国特許第６，４７６，５１１号
【特許文献２】米国特許第４，４５３，８９４号
【特許文献３】米国特許第４，０１３，３８２号
【特許文献４】国際公開第ＷＯ０１／９２６４４号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、一般的に、上述した第３のタイプの波力装置に関する。本発明の好ましい実施の形態の目的は、簡便で安価に構築できる設備を提供することである。好ましい実施の形態の別の目的は、装置の出力変換手段の均一な出力、すなわち、経時的に実質的に一定の出力を可能にする波力装置を備えた設備を提供することである。好ましい実施の形態のさらに別の目的は周波数変換器の必要性を減少したり、排除するシステムを提供することである。好ましい実施の形態の別の目的は、簡便に動作を停止でき、例えば、動作中に装置の種々の部分に氷が形成されることを防ぐ波力装置を提供することである。本発明の好ましい実施の形態のさらに別の目的は、メンテナンス時に簡便にアームおよびフロートにアクセスでき、最も好ましいのは、各々フロートの設けられた複数のアームを備えるシステム内の個々のアームおよびフロートへ、メンテナンス時にアクセスできる装置を提供することである。好ましい実施の形態のさらに別の目的は、陸上の発電施設から海上の動作施設まで簡便に運搬できる装置を提供することである。本発明のさらに別の目的は、陸上あるいは沖合にある構造体に取り付けることができる波力装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、複数のアームを有する波力装置を備えた設備を提供するものであり、アームの各々がその一端でシャフトにより回転自在に支持され、各アームはその他端でフロートを保持し、その保持端は支持端の反対にあり、波により引き起こされる上記フロートの平行移動により上記アームが上記シャフトのまわりを回転するように構成され、上記波力装置は波からアームに伝えられる力を電力に変換する力変換手段を備え、上記複数のアームは互いに距離を置いて一列に配置されて、上記アームの列を通過する波により、上記アームが上記シャフトのまわりを連続して回転し、波が通過すると上記アームは互いに位相シフトした状態で回転し、上記アームと上記力変換手段は、海底あるいは地面に永久的に固定されたサポート構造により支持されている。
【０００８】
上記サポート構造は、地面や断崖のように自然界に形成されたものや、突堤、防波堤、埠頭、桟橋のような現存する構造体あるいは予め建設された構造体であってもよく、石油掘削装置等の石油やガスの探索設備のように元々異なる目的で製作された沖合の構造体であってもよい。
【０００９】
このように予め構築されたサポート構造により、波力装置は安価に据付できる。突堤や防波堤等の陸上のサポート構造は、メンテナンス用の人材や装置を地上の運搬手段を使用して装置に容易に運搬できるので、波力装置のメンテナンスが安価である点でさらに有利である。また、人材を沖合の設備まで移動させる必要がないので、管理や操作の最適化が容易である。
【００１０】
各アームは長手方向に延び、サポート構造はこの長手方向を横切る方向に延びており、これにより、アームはサポート構造から離れるように延びることになり、例えば、異常気象や波の状態が異常な場合にアームを海面上に持ち上げることができる。アームへのアクセスを容易にするために、各アームはサポート構造にそれぞれ支持され、サポート構造に沿って距離を置いて配置されている。
【００１１】
サポート構造はその一部が海面上にあってもよく、この場合、各アームを海面上にあるサポート構造の一部により支持するのが好ましい。
【００１２】
各アームを支えるシャフトは軸受けの一部を構成し、各アームをサポート構造に固定された少なくとも一つの軸受けで支持するのが好ましい。各アームをサポート構造に固定されたトラス構造で支持するようにしてもよい。
【００１３】
上述したように、各アームはサポート構造から離れるように長手方向に延び、水平位置に対し少なくとも回転自在であるのが好ましい。こうすることで、異常気象や波の状態が異常な場合に各アームを海面上に持ち上げることができる。好ましい実施の形態では、アームは水平より高い位置、すなわち、各アームの先端がアームの回転軸よりも高いレベルになる位置に持ち上げることができる。
【００１４】
様々な潮の状態でも確実に作動できるようにするために、各アームの回転支持によりアームは水平に対し少なくとも−３０度の角度まで回転できるのが好ましい。こうすることで、装置は、少なくともアームの長さにｓｉｎ３０°を乗じた水位の変化、すなわちアームの長さの半分の水位の変化にも対応することができる。例えば、アームの長さが１０メートルの場合、アームの回転支持により５メートルの水位の変化を引き起こす潮にも対応することができる。これよりも大きい水位の変化に対応するために、各アームの回転支持によりアームを少なくとも−４５°の角度まで回転できるように構成することもできる。
【００１５】
後述するように、例えば嵐や氷結する状態での損傷から波力装置を効率的に保護するために、各アームの回転支持によりアームを水平に対し少なくとも＋１０度の角度まで回転できるように構成することで、海面上の位置に固定する必要がある場合に海水よりフロートを持ち上げることができる。各アームを水平に対し少なくとも＋１５度あるいは＋２０度の角度まで回転できるようにしてもよい。
【００１６】
アームは好ましくは、互いに距離を置いて配置され、常に少なくとも２つのアームが、同時に力を力変換手段に伝達する。力変換手段は好ましくは、各アームと関連する液圧アクチュエータを備え、液圧アクチュエータは、共有圧液導管経由で液圧媒体を少なくとも１つの液圧モータの中に供給する。したがって、力変換手段の均一な出力が実現できる。これは特に、装置が、多数例えば６０のアーム、フロート、およびアクチュエータを備えている場合であり、個々のアクチュエータの力の寄与度の合計が常に基本的に一定となるからである。液圧モータの圧力側で起こりうる圧力の脈動は、本来知られているスパイク（ｓｐｉｋｅ）抑制装置により本質的に排除でき、スパイク抑制装置は、共通圧液導管に流動体が流れるように配置されている。好ましくは全ての力の寄与度の合計は、ある波の状態、すなわちある波の高さと周期では本質的に一定である。液圧モータは、好ましくは、回転数あたりの可変変位量をもつ液圧モータである。波の状態が変化すると、制御回路により補正でき、制御回路は、モータの回転数を本質的に一定に保つために、モータの回転数あたりの変位量を制御する。周波数変換器を利用せずにある周波数で交流を生成するために、モータの回転数は、＋／−０．１％から０．２％内で制御可能であるべきである。異なるタイプの液圧モータが使用された場合、または回転数が正確に制御されない場合、発電された交流の周波数の微調整に、周波数コントローラが使用できる。
【００１７】
好ましい実施の形態では、本発明の装置は、少なくとも５つのアーム、例えば少なくとも２０個のアーム、好ましくは少なくとも４０個のアーム、好ましくは５０個から８０個のアーム、例えば５５個から６５個のアーム、例えば６０個のアームを備える。装置のアームは、好ましくは分散していて、海の波の波長あたり、少なくとも５つのアーム、好ましくは少なくとも１０個のアームが設けられる。外洋では、海の波の波長は通常は５０から３００ｍ、例えば５０から２００メートルである。保護水域では、波の波長は、通常は５から５０ｍである。
【００１８】
好ましい実施の形態では、装置は、少なくとも２波長にわたる。これは、フロートの列の方向に進む波長は、少なくとも２×ｃｏｓ（６０°）波長、すなわち少なくとも１波長にわたるので、波の進む方向に対して比較的大きい角度で、例えば＋／−６０°で、アームとフロートとの列を配置することが可能となり、それにより、力の寄与度が常にもたらされることが保証される。
【００１９】
複数のアームは、好ましくは１以上の列、例えば国際公開第ＷＯ０１／９２６４４号に開示されているように、星形、Ｖ字型、または六角形に配置される。効率的に波のエネルギーを利用するために、アームの列は、好ましくは、列が波の進行方向に対して＋／−６０°以内の角度をなすように配列される。
【００２０】
本発明にかかる装置は、フロートの乾燥重量に対してフロートの浮力が増すと、効率性が増す。したがって、本発明の好ましい実施の形態では、フロートの浮力は、その乾燥重量の少なくとも１０倍であり、例えば少なくとも２０、３０、または５０倍、好ましくは２０から４０倍である。例えば、フロートの乾燥重量は１立方メートルの浮力に対し１００ｋｇ以下で、海水の浮力は通常約１０５０ｋｇ／ｍ3である。フロートは、通常硬くて低重量の発泡材料またはバルサ木材からできていて、複合材料、例えば強化ガラス繊維複合材料または炭素繊維複合材料の合成物で覆われている。代わりに、フロートは、強化繊維材料のサンドイッチ層から作られ、そのサンドイッチの中央とフロートの頂部と底部とに硬い発泡材料を備え、発泡層は、強化繊維材料のハニカム構造により分けられている。
【００２１】
フロートの高さに対してフロートの直径が増えると効率性も増す。好ましくは、フロートの直径はフロートの高さの少なくとも５倍、例えば少なくとも７倍、少なくとも１０倍、または５から２０倍である。好ましい実施の形態では、フロートは本質的に円形の断面を持ち、流動体に対するフロートの動的性質を改善するために、流線的に作用する丸い端部を持っていてもよい。
【００２２】
各フロートは、例えば半球状で凸状の底面を持っていてもよく、二つの横断面で凸状の二重凸状面が好ましい。重さが小さいフロートが重要ではなく比較的重いフロートが望ましい場合、フロートは、強化コンクリートや予め応力が加えられたコンクリート等のように少なくとも１０００ｋｇ／ｍ3の密度を有する材料から製作することができる。コンクリートは世界のあらゆる地域で低価格で入手できる広く用いられた材料であり、波力装置のフロートはコンクリートから安価に成形できる。
【００２３】
力変換手段は、好ましくは、液圧で駆動されるモータを備えた液圧駆動システムを備える。例えば、各アームは、少なくとも１つのアクチュエータにより液圧駆動システムに接続されていてもよくて、液圧駆動システムの液圧媒体を液圧モータの中に移動させ、アクチュエータは、圧液導管経由で液圧媒体をモータに移動させるように配置される。複数のアームまたは複数のアクチュエータの場合は、好ましくは、液圧媒体は、共有圧液導管経由で、モータに移動させられる。すなわち、複数の液圧アクチュエータは、圧液導管の共有システム経由で、液圧媒体を１つの液圧モータに供給してもよい。最も好ましくは、液圧媒体は、加圧された液圧媒体をためるための液圧貯蔵タンクにたまらず、そこから圧力がモータに逃げる。したがって、アクチュエータは、液圧モータに液圧媒体を直接供給する。しかし、後述するように、圧液溜のバッテリーは、全く異なる目的、すなわち波の谷の近くの波へフロートを押しつけるために有利に使用できる。好ましい実施の形態のように、複数のアクチュエータが、同時に、力をモータに伝え、モータが、一度に、複数のアクチュエータから共有液圧システムの中に力を運ぶことができるために、実質的に一定の速度で動作でき、実質的に一定の入力で動作できるので、液圧貯蔵タンクは必要ない。
【００２４】
１より多い液圧モータがあることも予測できる。好ましくは、２以上のモータが共有圧液導管の端部に平行に配置されてもよい。したがって、共有圧液導管を通って運ばれる力は複数のモータを駆動できる。例えば液圧駆動システムが４ＭＷを発電すると、各々５００ｋＷを発電する８つのモータが共有圧液導管に平行に組み合わされる。モータは、同じ公称出力を発電できてもよいし、異なる公称出力を発電できてもよい。例えば、１つのモータは４００ｋＷを発電でき、１つのモータは５００ｋＷを発電できてもよい。
【００２５】
全ての液圧モータは、同じ貫通シャフト経由で連結されていてもよく、そのシャフトは少なくとも１つの共通発電機を駆動するか、または全ての液圧モータが１つの歯車を駆動して、歯車は少なくとも１つの共通発電機を駆動する。
【００２６】
液圧システムがアームおよびフロートを任意の所望の方向に向けることができるように、各アクチュエータは、アームから液圧システムの中へエネルギーを抽出するために、および液圧システムからアームへエネルギーを供給するために、例えば圧液溜に関連づけて以下で詳細に説明するように波の谷の近くの波の中へフロートを駆動するために使用できる複動式シリンダを備えてもよい。
【００２７】
好ましい実施の形態では、フロートが移動する垂直距離を増やして波のサイクルの中の出力を増やすために、本装置は波の谷の波の中へフロートを押しつける手段を備える。そのような手段は、例えば、液圧駆動システムの中に断続的にエネルギーを貯蔵する１以上の圧液溜を備える。圧液溜の中に貯蔵されたエネルギーは、波高点でフロートが水から出るので、位置エネルギーの解放から有利に得られる。すなわち、フロートは、波高点の近くの波の中に沈められた位置から水の上の位置に移るので、位置エネルギーが解放される。このエネルギーは、畜圧タンクの中または畜圧タンクのバッテリーの中にたまり、異なる畜圧タンクが異なる圧力で、例えば、畜圧タンクの数に応じた圧力差で、充填される。そのような圧液溜を組み入れている実施の形態では、アームにより波の中に運ばれたフロートを駆動するために、フロートが波の谷を過ぎると、畜圧タンクの中に貯蔵されたエネルギーを解放するために、液圧駆動システムが制御できる。畜圧システムの効率性を改善するために、例えば少なくとも２つ、例えば３つから２０個、通常は６個から１２個の複数の畜圧タンクが使用でき、畜圧タンクは、好ましくは異なる圧力差で圧力媒体を貯蔵できる。好ましい実施の形態では、フロートは、波の谷の近くの波の中へ特定の距離だけ駆動され、それに続いてフロートは波の中で上方向に移動できるけれども、まだ波の中に沈められていて、波高点でフロートは解放され、水の外へ移動できる。上述したように、フロートは波高点で解放されるので、解放されたエネルギーは１以上の圧液溜に充填するために使用され、そのエネルギーはフロートを波の中に駆動するために貯蔵される。したがって、フロートが波高点の近くの波から移動することにより解放される位置エネルギーは失われない。対照的に、そのエネルギーは、波の谷で波の中にフロートを押しつけるために利用され、フロートが移動する全垂直距離が増える。結果として波のサイクルの出力が増える。波高１．５ｍの地点で、フロートの垂直移動距離は約０．７５ｍから約１．５ｍに増え、出力が２倍になることが予測される。波高点でのフロートの解放によりエネルギーが供給されるので、波の谷で波の中にフロートを押しつけるために利用されるエネルギーにより、駆動システムの中で本質的にエネルギー損失が無くなる。
【００２８】
システムの正確な制御を可能にするために、各シリンダまたは選択された少なくとも１つのシリンダは、シリンダのピストンの位置および／または移動速度を決定するセンサと共に設けられてもよく、センサは、シリンダと、関連するバルブとの制御ユニットへ信号を送信するように配置され、個々のシリンダから、液圧駆動システムの残りの部分へのエネルギーの伝達は、個々のシリンダのピストンの位置および／または移動速度を表す信号に応答して、個々に制御できる。したがって、シリンダは個々に制御でき、シリンダは、例えばメンテナンスのために、動作しないようにできるが、残りのシリンダは動作し続け、全システムが、１つのシリンダを作動しないようにしたことで本質的には影響を受けないようになっている。センサは好ましくはフロートを水の中に押しつける制御をするために、すなわち、上に説明したように畜圧タンクのバッテリーの圧力の解放を制御するためにも利用できる。さらに、センサは、波高点でフロートを解放する制御をするために有用であり、すなわち、フロートのカタパルトのような射出を防ぐのに有用である。センサは、液圧駆動システム内の各アクチュエータの出力を監視するためにも使用でき、個々のアクチュエータと全装置の出力がそのようなものとして最適化できる。
【００２９】
いくつかの従来技術システムは、海の波力を有用な力に変換するそれらの手段を支えるために水中に沈んだ基準部材か陸上のサポートを使用し、波のエネルギーが、外洋で最も効率的に利用されることが知られている。したがって、本発明の装置は、好ましくは、海底に固定された支持構造を備える。現在の好ましい実施の形態では、支持構造はサクションアンカーを用いて海底に固定されているか、または、代わりに、重力基礎により海底に固定されているか、止め金具で岩の海底に固定されている。支持構造は、トラス構造を備えていると有利であり、サクションアンカーがこの構造の第１の節点に配置される。この装置の少なくとも１つのアームおよび好ましくは全てのアームは、トラス構造の第２の節点で支持され、最も好ましくは、トラス構造の三角のサブ構造の頂点で支持される。三角の構造は、海底に２つの頂点を持ち、コーナーの各々で海底にこの構造を取り付ける手段を備える。好ましくは、取り付ける手段は、例えば重力基礎またはサクションアンカーにより、少なくとも部分的に海底に組み込まれている。取り付ける手段がトラス構造の節点に配置されるので、フロートの浮力により生じるトラス構造の中の垂直の力は、効率的に打ち消せる。上述したトラス構造により、システムの安定性をできる限り保証できるとともに、軽量な全体の支持構造を可能にする。
【００３０】
従来技術のシステムの１つの一般的問題は、嵐またはハリケーンの間に発生する極端な衝撃が、波力装置のフロート、アーム、および他の部分の損傷を与えることを防止することであることが分かっている。したがって、本発明の実施の形態は、波力装置が極端な海の波の状態に耐えることができる特性を提供する。そのような実施の形態は、海からフロートを持ち上げ、海面より上の位置でフロートを固定する液圧持ち上げシステムを備える。
【００３１】
液圧持ち上げシステムは、好ましくは、液圧媒体をシリンダの中に押し込み、フロートを海の外に持ち上げる１以上のポンプを備える。
【００３２】
液圧持ち上げシステムのおかげで、フロートが海から回収でき、例えば嵐の発生または着氷の発生の前に、海面上の固定位置にフロートを保持する。したがって、フロートが海から回収されたとき、フロートへの衝撃は風の衝撃のみであって、その力は波の力よりも著しく小さい。１つの実施の形態では、液圧持ち上げシステムの中で液圧を生成することにより、アームを水から持ち上げることができ、それにより、適切にバルブを閉じることにより、好ましくは円錐状の固定ピンを用いることにより、アームが海から移動して、持ち上げ圧力を維持する。液圧持ち上げシステムは、離れた陸上の場所から、または波力機械の一部を形成する制御システムにより、制御でき、その制御システムは、嵐の状態を示す信号、例えば風速を連続的に決定する電子装置からの信号に応答して動作する。制御システムは、所定の波高で、水からフロートおよびアームを回収するようにプログラムできる。例えば、この波高は、装置の動作している場所で、いわゆる１００年に１度の波と呼ばれる予測される最も大きな波の特定の割合、例えば３０％であってもよい。２０ｍの深さの海では、この高さは約１８ｍであり、したがって制御システムは、約６ｍの波の高さで海からフロートおよびアームを取り出す。波の高さは、例えば、海底に配置された圧力トランスデューサを備えた圧力トランスデューサシステム、フロートに配置された音響測深器、装置の固定支持構造に配置されて波の表面に向かって上方に突き出したまたは空中で水面に向かって下方に突き出した測深システム、または、例えば光がレーザー光である、フロートおよび／または固定支持構造に配置された光発信または光受信手段を備えたセンサシステム等の機械、光、電磁気、または音響システムにより決定できる。代わりに、構造にレーダーシステムを設けてもよい。持ち上げシステムの中の液圧媒体の圧力は、液圧持ち上げシステムの一部を形成するポンプにより生成されてもよい。代わりに、この圧力は適切な圧液溜から加圧された液圧媒体を解放することにより生成されてもよい。畜圧タンクは、例えば液圧駆動システムにより充填されてもよく、本発明の１つの実施の形態では、力変換手段の中に含まれる。例えば、液圧持ち上げ圧力を供給する畜圧タンクは、以下に説明するように、波の谷で波の中にフロートを押しつける畜圧タンクまたはいわゆる蓄圧タンクのバッテリーの中の複数の畜圧タンクであってもよい。
【００３３】
液圧持ち上げシステムは、好ましくは、海から各フロートを個々に持ち上げるようにしている。例えば、持ち上げシステムは、複数の液圧回路を備えてもよく、液圧回路の各々はアームの１つと関連付けられていて、液圧回路の各々は、海からアームおよびフロートを持ち上げるために、液圧回路を加圧するバルブおよび／またはポンプ手段を備える。１つの実施の形態では、液圧持ち上げシステムは、回路より少ないポンプを備え、ポンプが複数の回路に連結され、関連するバルブを備える各回路は１つのアームに指定される。本発明の好ましい実施の形態では、力変換手段およびアームは、海の中に保持されたそれらのアームが力を力変換手段に運べるように配置されるけれども、１以上の他のアームは海の外に持ち上げられている。国際公開第ＷＯ０１／９２６４４号の力変換手段を組み入れている実施の形態は、ここでは参照のために組み入れられていて、海から持ち上げられたアームの力変換手段の駆動シャフトの周りを惰性で回ることができる。アームの動きが液圧駆動システムの中の圧力を生成し、液圧力変換手段に依存する実施の形態は、アームに関連付けられ、海から持ち上げられた液圧アクチュエータなどの力変換手段を動作から外す手段を備えてもよい。現在の好ましい実施の形態では、アームを持ち上げて固定するために使用できる複動式シリンダなどのアームのアクチュエータにより、アームが海から持ち上げられ、持ち上げられた位置に固定されてもよい。
【００３４】
本発明の好ましい実施の形態は、水平方向の力成分に対して損傷しやすいアームの安定した回転支持を行う問題の解決法も提供する。米国特許４，０１３，３８２の構造は、波により生成される水平方向の力成分のために不安定になりやすいことが分かっている。さらに具体的には、連結ロッドの軸受けは、シンプルなピンにより構成され、そのような軸受けの中にわずかでもたるみがあると、連結ロッドおよびその支持部に修理不可能な損傷を引き起こしうる。したがって、米国特許４，０１３，３８２の装置は、外洋で、すなわち比較的波の力が大きいところに設置するのには適していない。国際公開第ＷＯ０１／０２６４４号で開示された構造も、コントロール・アームを支え、コントロール・アームパイプおよびフォース（ｆｏｒｃｅ）シャフトに連結された単方向軸受けのわずかなたるみさえ軸受けを損傷させうる欠点がある。さらに、合計で４０程のコントロール・アームが一本のフォースシャフトにより支えられた国際公開第ＷＯ０１／０２６４４号の装置は、シャフトが所要の力を伝えるために必要な寸法のために、その大きな寸法により加わるシャフトの重量に起因して実現不可能な著しく強いフォースシャフトを必要とするが、そのような大きな寸法は、アームからフォースシャフトへ伝わるモーメントのために必須である。本発明にかかる装置の好ましい実施の形態は、アームの改善された支持部を提供し、水平方向の力に対して強い装置となる。したがって、好ましい実施の形態では、本発明の装置は、あらかじめ圧力が加えられ、本質的に撓みのない１組の軸受けを備える。したがって、この軸受けは、半径方向および軸方向の力に効率的に抗することができ、結果として波により加えられる水平方向の力成分に耐えることができる。用語「撓みのない軸受け」は、水平方向および軸方向に撓みのない任意の軸受けを含むと解すべきである。例えば、一組の軸受けは、円錐面が互いに反対を向いた２つの円錐ころ軸受けを備えてもよい。１つの実施の形態では、軸受けは圧力で注油を受ける。
【００３５】
もう１つの実施の形態では、軸受けは内側および外側のリングまたはシリンダを備え、内側のリングはアームの回転シャフトに固定され、外側のリングは支持部に固定され、軸受けはさらに内部のリングと外部のリングとの間に可撓材料を備える。動作中、内側のリングは外側のリングに対して回転し、それにより可撓材料をひねる。可撓材料の剛性を調整するために、材料の中の少なくとも１つの空洞または打ち抜き穴を設けてもよい。可撓材料は、例えば板バネなどのバネ部材を備えてもよい。抜き打ち穴の適切な位置決めにより、またはバネ部材の適切な設計により、軸受け支持部が、他の方向よりも１つの方向へより強い力に耐える性能を持つように設計できる。
【００３６】
アームは、好ましくはアームの中央軸からオフセットされた２つの取り付け地点で軸受けに支えられ、軸受けの中央軸はアームの回転軸と一致する。各アームが個々の軸受けに連結され、支えられていることで、アームの安定した回転支持部が実現する。特に、２つの軸受けが、アームの回転軸に沿ってそれぞれの距離に好ましく配置され、フロート上の水平方向の力の成分から生じる軸の衝撃が弱められる。
【００３７】
したがって、本装置の構造が従来技術の装置の構造よりも安定しているのは当然である。本装置が主に沖合での建設を意図しているので、沖合の場所での維持費用のために安定性が重要な関心事である。沖合の場所での維持費用は、通常陸上の場所での維持費用の平均１０倍以上である。
【００３８】
本発明の第２の形態は、複数のアームを有する波力装置のサポートとして海底あるいは地面に永久的に固定された構造体を使用することにあり、アームの各々はその一端でシャフトにより回転自在に支持され、各アームはその他端でフロートを保持し、その保持端は支持端の反対にあり、波により引き起こされるフロートの平行移動によりアームがシャフトのまわりを回転するように構成され、波力装置は波からアームに伝えられる力を電力に変換する力変換手段を備え、複数のアームは互いに距離を置いて一列に配置されて、アームの列を通過する波により、アームがシャフトのまわりを連続して回転し、波が通過するとアームは互いに位相シフトした状態で回転する。
【００３９】
波力装置は、サポート構造に永久的にあるいは着脱自在に取り付けるようにしてもよい。ある実施の形態では、サポート構造は、例えば石油探索用の石油掘削装置のように既に建設されたものを使用することもできる。別の実施の形態では、サポート構造は、その本来の目的から外れたものでもよく、その構造体を除去することなく波力装置のサポートとして使用することができる。
【００４０】
そのような構造体には、防波堤、突堤、埠頭、桟橋、断崖、あるいは石油掘削装置が含まれる。
【００４１】
本発明の第１の形態に関連して説明した利点は、第２の形態にも当てはまる。
【００４２】
本発明の第３の形態は、複数のアームを有する波力装置を海上に構築する方法に関し、アームの各々がその一端でシャフトにより回転自在に支持され、各アームはその他端でフロートを保持し、その保持端は支持端の反対にあり、波により引き起こされるフロートの平行移動によりアームがシャフトのまわりを回転するように構成され、波力装置は波からアームに伝えられる力を電力に変換する力変換手段を備え、複数のアームは互いに距離を置いて一列に配置されて、アームの列を通過する波により、アームがシャフトのまわりを連続して回転し、波が通過するとアームは互いに位相シフトした状態で回転するように構成されており、波力装置は海底あるいは地面に永久的に固定されたサポート構造に取り付けられる。
【００４３】
波力装置は、サポート構造に永久的にあるいは着脱自在に取り付けるようにしてもよい。ある実施の形態では、サポート構造は、例えば石油探索用の石油掘削装置のように既に建設されたものを使用することもできる。別の実施の形態では、サポート構造は、その本来の目的から外れたものでもよく、その構造体を除去することなく波力装置のサポートとして使用することができる。
【００４４】
そのような構造体には、防波堤、突堤、埠頭、桟橋、断崖、あるいは石油掘削装置が含まれる。本発明の第１の形態に関連して説明した利点は、第３の形態にも当てはまる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
以下、添付の図を参照して発明の実施の形態を説明する。
【００４６】
図に関する以下の説明では、本発明にかかる波力装置の種々の実施の形態に含まれる種々の特性および選択肢を開示する。本発明の最も広い形態の動作原理は、図１および図１４から図２０の実施の形態の説明により最もよく表される。
【００４７】
図１および図２は、例えば、いわゆるスペーストラス構造からなるトラス構造１０４を備える波力装置１０２の断面を示す。図３から図５にも示されているトラス構造は、第１、第２、および第３の強度部材１０６、１０８、１１０により本質的に三角形の下部と、本質的に長方形の上部１１１を備える。長方形の上部は、液圧駆動システムおよび持ち上げシステムを含む液圧および電気装置を収納するために使用できて、メンテナンス担当者用の狭い通路または歩道橋としてさらに使用できる。図３から図５に示されているように、長方形の上部は、図１および図２の平面に対して垂直な方向に所定の距離延在するが、複数の別々の三角形の下部が設けられている。トラス構造は、第１、第２、第３、第４、第５、および、第６の節点１１２、１１４、１１６、１１７、１１８、１２０を区画する。好ましくは、強度部材は本質的に硬く、張力と圧縮に耐えられるようになっている。第１および第２の節点１１２、１１４は、海底に設けられ、例えば図３から図５に示されたサクションアンカー１２１を用いて海底に保持される。代わりに、第１および第２の節点１１２、１１４が海底のコンクリートの基礎により支えられてもよい。フロート１２４を支えるアーム１２２は、第３および第４の節点１１６、１１７の近くで回転自在に支えられる。図３から図５は、構造の両側の複数のアームを支えるトラス構造の斜視図を示す。図３から図５のトラス構造は図３から図５に実際に示された範囲より広い範囲を持つことができると解すべきであり、例えば２０ないしは３０の三角形の部分を備えるようになっていて、それにより、節点１１６、１１７の各々で、アームがトラス構造から離れる方向に延在できる。３つ、６つ、またはそれ以上のトラス構造などの図３から図５のトラス構造のような複数のトラス構造は、本発明の装置および本発明にかかる複数の装置を備えた設備に含まれるアームおよびフロートの数を増やすために、星形、Ｖ字型、および５角形に配置されてもよい。
【００４８】
第３、第４、第５、および第６の節点１１６、１１７、１１８、１２０は海面より上の、嵐で波が高いときに海面より上になることが確かな十分な高さに設けられる。例えば、節点１１６、１１７、１１８、および１２０は、海が穏やかなときは、海面よりも２０メートル上に設けられてもよい。波のエネルギーを液圧エネルギーに変換するために、波力装置１０２は複数のアーム１２２を備え、アームの各々は、一端でフロート１２４を備え、もう一端はシャフト１２６に連結されている。アームはシャフト１２６の周りを回転するようになっている。各アーム１２２は、ピストン１３０を有する液圧シリンダ１２８のような液圧アクチュエータに取り付けられている。液圧シリンダ１２８は、第１の取り付け地点１３２のアームと、第２の取り付け地点１３４のトラス構造１０４とに回転できるように連結される。第２の取り付け地点は、好ましくは、節点に位置し、すなわち、トラス構造の三角形の主構造の頂部に配置される本質的に三角形の端部に沿って位置する。フロート１２４は、波の動きにより影響を受けて、アームを上下に動かす。アームが上下に動くと、ピストン１３０が動き、それ故、波のエネルギーは液圧エネルギーに変換され、液圧エネルギーは、図１４から図１８および図２２に関連して以下で説明するように、有用な電気エネルギーに変換できる。
【００４９】
図２に示されているように、液圧シリンダ１２８は、波がアーム１２２およびフロート１２４に届かない持ち上げられた位置にアーム１２２を固定するようにし、アームは、シリンダ１２８により持ち上げられた位置まで引っ張られる。したがって、嵐の間、またはフロートの上に氷が形成されるリスクのある海水の凝固点の近くか凝固点より下の気温のとき、アーム１２２およびフロート１２４を保護することができる。液圧シリンダ１２８は、液圧シリンダを持ち上げられた位置に固定する液圧持ち上げシステムに連結され、液圧持ち上げシステムは、以下で図１８に関連してさらに詳しく説明する。フロート１２４は、アーム１２２に回転できるように連結されていてもよい。したがって、嵐の間にアームが持ち上げられた位置にあるとき、フロートは、風の方向に対して本質的に平行になる位置に回転されていてもよい。したがって、風が作用する表面は限られ、フロート１２４に作用する力は減少し、アーム１２２経由でトラス構造１０４に伝わるトルクは減少する。さらに、フロートは、装置に加わる風力を減らすため、丸いエッジ（図示されていない）による空力学的形状で設計されている。
【００５０】
図３から図５に示されているように、トラス構造１０４は、節点１１６、１１７でさらに支持を強化するために対角線の強度部材１１３、１１５を含んでもよい。
【００５１】
図４および図５では、トラス構造は、アンカー１２１で上向きの力を減らすために下向きに作用するおもりを装着する。おもりは、長さ方向に延在するおもり、例えば水タンク１２３（図４）、または、複数のおもり、例えば水タンク１２５（図５）によりもたらされる。
【００５２】
図６は、フロートの外壁を支えるハニカム構造１２７を備えた本質的に中空のフロート１２４の構造を示す。
【００５３】
図７は、フロート１２４に回転自在に取り付けられ、シャフト１２６の周りを回転するように構成されたアーム１２２の一つを示している。アームは、第１および第２の取り付け地点１３６、１３８に取り付けられ、各取り付け地点は、アームの中央軸１４０からオフセットされている。シャフト１２６は、固定された支持構造１４２により回転自在に支えられ、固定された支持構造１４２は、半径方向および軸方向の力に抗するように配置された２つの軸受け１４４を備える。
【００５４】
アーム１２２の回転を支える本質的にメンテナンスの必要のない軸受けを提供するために、本発明者は、図８から図１３に示されているような軸受けとして提案した。図８から図１３の軸受けは、図７に示されている軸受け構造の中の軸受け１４４として組み入れられてもよく、シャフトを支えるのに特によく適していて、その回転の大きさは、通常運転中は３０度以下、すなわち±１５度以下、例えば２０度以下、すなわち±１０度以下である。アームが図２の固定位置まで回転すると、外側のリング１４７の固定がゆるめられ、例えば±４０度等に回転角度が大きくなる。従来のローラーまたはボールベアリングは、注油媒体が通常はアーム１２２により加えられる回転速度より高速の回転速度で連続回転するとその目的を満たすので、そのような小さな回転角度では寿命が短い。図８の軸受けは、内側のリングまたはシリンダ１４５、および外側のリングまたはシリンダ１４７を含み、それらの間に、可撓性物質１４９、例えばゴム材料が設けられている。内側のリング１４５は回転シャフトに固定され、外側のリング１４７はシャフトの静止支持部に固定されている。可撓性物質の弾性のおかげで、シャフトの支持部に対して支えられたシャフトが回転できるため、内側のリングは外側のリングに対して回転できる。外側のリング１４７が固定構造により支えられ、固定構造の中に収まるため、例えばリングの外側の周囲に沿って嵌合するため、シャフトの軸方向および半径方向の支持が提供される。可撓性物質１４９の剛性は、その材料の中に穿設口または抜き打ち穴等の空洞１５１を設けることにより調節できる。軸受けにより支えることのできる最大負荷は、軸受けを長くする（すなわち図８の平面に対して横に）ことにより増やすことができる。空洞１５１の数および寸法は、特定の目的、例えば切欠き感度を最少にするための目的、軸方向の力を最大にして軸受けに抗する目的に合わすために選択できる。同様な軸受け３４４が図９に示されていて、１つの方向に軸受けの力軸受け能力を増やすために空洞１５１が少ない。
【００５５】
同様なくねった軸受け３４６、３４８、および３５４が、各々図１０、図１１、および図１２に示されている。これらの軸受けは、内側と外側のリング１４５、１４７を備え、１以上の板バネがそれらのリングの間に入れられている。図１０では、２つの板バネ１４７が設けられていて、それらの各々は、数字３の形を形成する。矢印３４５、３４７は、力軸受け能力が水平方向（矢印３４７）よりも垂直方向（矢印３４５）の方が高いことを示す。図１１の軸受け３４８では、１枚の板バネ部材３５２が設けられていて、その板バネ部材は複数の空洞３５３を区画する。矢印３４９および３５０は、軸受けの力軸受け能力が、非水平方向および非垂直方向（矢印３５０）よりも垂直方向および水平方向の方が高いことを示す。図１２の軸受け３５４は、２つのＨ型板バネ部材３６２を備え、各々が、相互接続部３６８だけでなく外側の部分３６４および内側の部分３６６を区画する。軸受けの剛性は、バネ部材３６２の寸法の適切な選択により選択できる。例えば相互接続部３６８は、Ｓ字型に形成されてもよい。矢印３５５、３５７は、力軸受け能力が水平方向よりも垂直方向の方が高いことを示す。
【００５６】
図８から図１２の内側および外側のリングは、鉄鋼または炭素繊維材料から出来ていてもよい。板バネ３４２、３５２、および３６２は、同様に鉄鋼または炭素繊維材料から出来ていてもよい。
【００５７】
図８から図１２の軸受けの原理は、液圧シリンダ１２８の支持部を提供するために使用されてもよい。
【００５８】
図１３は、アーム１２２の軸受け支持部を示し、この支持部は２枚の板バネ３７２、３７４を備える。第１の板バネ３７２は、軸受けの横方向の剛性だけでなくねじれ剛性も増やす。板バネは炭素繊維材料から出来ていてもよい。
【００５９】
図１４の液圧線図では、それぞれピストン１３０を備えた複数のシリンダ１２８が示されていて、アーム１２２とフロート１２４とが波の中で動くと、ピストン１３０は上下に移動でき、この点については図１の上記説明を参照すればよい。３つのシリンダが図１４には示されているけれども、本発明にかかる装置は、より多くのシリンダ、例えば６０本のシリンダを通常備えていると解すべきである。シリンダ１２８は、上端において、システムの液圧媒体の供給導管１７６に連結された複動式シリンダとして示されている。各供給導管１７６では、圧力バルブ１７８が設けられている。供給導管１７６は、共通主導管１８０に統合されて、共通主導管１８０は液圧モータ１８２に１回転あたりの可変体積移動量を供給する。供給導管１７６および共通主導管１８０の中に、作動圧ｐ0が維持される。圧力ｐ0は、バルブ１７８の閾値圧力に有利に維持され、バルブが開閉状態の間をスイッチする。液圧モータは発電機１８４を駆動し、液圧モータの排出口で、液圧媒体が貯蔵容器１８６に導かれる。貯蔵容器１８６から、液圧媒体が、共通の戻り導管１８８および支線戻り導管１９０経由でシリンダ１２８に還流する。
【００６０】
シリンダ１２８の各々において、ピストン１３０はシリンダを上部チャンバと下部チャンバとに分割し、それらのチャンバは導管１９６および１９８により相互連結されている。導管１９６の各々で、双方向バルブ２００が設けられ、双方向バルブ２００に対して平行に、導管１９８の中に圧力バルブ２０２および直列流量制御バルブ２０４が設けられる。最後に、各シリンダは、シリンダ１２８のピストン１３０の位置および／または動作速度を決定する制御素子２０６と共に設けられる。
【００６１】
双方向バルブ２００が開くと、アーム１２２（図１参照）が波の中で動くときに、ピストン１３０が自由に動く。制御素子２０６がピストン１３０の特定の位置および／または動作速度を決定すると、バルブ２００を閉じさせる制御信号がバルブ２００に届く。圧力バルブ１７８が閉じられると、圧力バルブ１７８を開けるために、フロートの浮力が、供給導管１７６および主導管１８０の中の動作圧力ｐ0を超えるのに十分大きくなるまで、波が上がり続ける間、ピストン１３０が固定される。したがって、バルブ１７８が開くと、フロート１２４（図１参照）が少なくとも部分的に波の中に沈められると解すべきである（以下の図２１の説明も参照）。一旦、圧力バルブ１７８が開くと、液圧媒体がモータ１８２に供給される。フロートが波高点を通過するときはフロートはまだ沈められているけれども、シリンダ１２８の上部１９２の圧力は降下し、圧力バルブ１７８は閉じる。それに続いて、双方向バルブ２００が開き、フロートが波高点から波の谷へ波の上を下がるにつれて、液圧媒体がシリンダ下部１９４からシリンダ上部１９２へ移動する。
【００６２】
シリンダ１２８の数の多さのために、少なくとも１つのシリンダ、好ましくは５、６のシリンダが、液圧媒体の流れをモータ１８２に供給する。したがって、好ましくは周波数変換器の必要なく、発電機１８４からの均一な出力が保証できる。
【００６３】
図１４の上記の説明は図１５にも使えるけれども、図１５の実施の形態では、複数の液圧モータ１８２、２０８、２１０が設けられている。液圧モータ１８２、２０８、２１０の各々はそれぞれの発電機１８４、２１２、２１４に連結されている。図１５の実施の形態では、３つのみの液圧モータおよび発電機が設けられているけれども、他の実施の形態では、波力装置はより多くの数のモータと発電機とを備える。例えば５、１０、または２０のモータおよび発電機が設けられてもよい。液圧モータおよびそれらに対応する発電機の能力は、異なるレベルのエネルギーを生成できるように選択できる。１つの例では、３つの発電機は、各々、０．５ＭＷ、０．５ＭＷ、および２ＭＷを発電できてもよい。したがって１ＭＷを発電するために、２つの０．５ＭＷの発電機の液圧モータが共通の主導管１８０に連結されていてもよいけれども、第３の発電機は、主導管１８０から切り離されている。波のエネルギーが実質的に一定である場所において、液圧モータおよび発電機の総数を減らすために、発電機およびそれらに対応する液圧モータの能力が可能な最高レベルになるように各々選択されてもよい。波高および波の周期の変動が激しい場所では、発電機の能力は２進原理、例えば１ＭＷ、２ＭＷ、および４ＭＷから選択されてもよい。２進原理で発電機を選択することにより、波のエネルギーの利用を最適化するために、以下のパターンを使用して上記発電機を組み入れたり、組み入れなかったりすることができる。
【表１】
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【００６４】
図１６のシステムは図１５のシステムと似ているけれども、図１６のシステムでは、１つの発電機１８４のみが設けられていて、その発電機は、ギアボックス１８５経由で液圧モータ１８２、２０８、および２１０により駆動される。液圧モータは、例えば遊星歯車の歯付きリムを駆動してもよい。代わりに、図１７に示されているように、液圧モータ１８２、２０８、および２１０は、共通貫通シャフト１８７経由で１つの共通発電機１８４を駆動してもよい。
【００６５】
図１８は海からフロート１２４を持ち上げ、波がフロートに届かない持ち上げられた位置に維持する液圧持ち上げシステムを示す。図１８も、図１４から図１７に関連して上で説明した駆動システムと似た液圧駆動システムを含む。同じまたは似た部材が、図１４から図１７に示されている駆動システムのように図１８に示された駆動システムに組み入れられる限りでは、図６の参照番号が図８に使用され、そのような部材およびそれらの機能性のために、図１４から図１７の上記説明を参照する。図１８の液圧持ち上げシステムは、１以上のフロートを、水から個々に持ち上げるようにして、液圧駆動システムから持ち上げられたフロートのシリンダを切り離すようにしている。図１８のシステムは、共通戻り導管１８８に加えて、モータ２７０により駆動されるポンプ２６８に貯蔵容器１８６を連結する導管２６６を含む。導管２７２は、ポンプ２６８の下流側を多くの単方向バルブ２７４に連結し、単方向バルブの数はフロートおよびシリンダ１２８の数に等しい。導管２７６は、バルブ２７４の各下流側を各々の双方向バルブ２７８および単方向バルブ２８０に連結し、その下流で、導管２７６が１本の共通導管２８２に統合されている。導管２７６は、導管２８４経由で下部のシリンダチャンバ１９４および導管１９８とつながっている。さらに導管２７６は、導管１９６経由で上部のシリンダチャンバ１９２および供給導管１７６とつながっている。最後に、双方向バルブ２８６が、支線戻り管１９０の中に設けられ、双方向バルブ２８８が導管１９８の中に設けられる。
【００６６】
アームが水から持ち上げられると、バルブ２７８、バルブ２８６、およびバルブ２８８が閉じる。バルブ２７４およびバルブ２８０は開かれ、ポンプ２６８は、液圧媒体を下部のシリンダチャンバ１９４に送り込み、問題になっているシリンダに連結されたアームが持ち上げられる。上部のシリンダチャンバ１９２の中の液圧媒体は、バルブ２８０経由で貯蔵容器１８６に導かれる。制御素子２０６は、アームによりピストン１３０が所望の位置、例えば最も高い位置に達し、信号がバルブ２７４および２８０に達して、バルブを閉じることを検出する。結果としてピストン１３０は固定され、アームは、フロートが水から持ち上げられた位置に固定される。アーム１２２は、アームに係合する爪（図示されていない）によりさらに支えられてもよい。
【００６７】
図１９は、複数のフロート１２４、１６４を示す図であって、それらのフロートは、図１４から図１８に関連して上で説明したように、シリンダ経由で液圧駆動システムに組み合わせられている。図１９では、波高点１４６、１４８に位置するこれらのフロートは、参照番号１６４により参照されているけれども、全ての他のフロートは参照番号１２４で参照されている。しかし、フロート１２４とフロート１６４の間に差異はない。第１、第２、および第３の波高点１４６、１４８、１５０は、図１９の中では二重線で示され、第１および第２の波の谷１５２、１５４は図の中では一本線で示されている。波面の移動方向は第１の矢印１５６により示され、波長は第２の矢印１５８により示され、波の上昇部分および下降部分は、各々第３および第４の矢印１６０、１６２により示される。図１９に示されているように、波高点１４６および１４８にあるこれらのフロート１６４は、波により引き起こされる上方向の移動を完了したばかりである。第１の波高点１４６および第１の波の谷１５２の間にあるこれらのフロート１２４は波の中で上昇中であるけれども、第２の波高点１４８および第１の波の谷１５２の間にあるこれらのフロートは波の下流側に沿って下がる。フロート１２４、１６４の配列が全波長にわたると、複数のフロートは、波の中で全ての時間上方向に移動し、それにより、全ての時間、複数のフロートが、液圧駆動システムに貢献する力をもたらすことが保証される。図１４から図１７を参照して上で説明したように、フロートの各々は液圧シリンダを作動させ、主導管１８０の中で液圧がつくられる（図１４から図１７参照）。複数のフロートが同時に上方向に移動するので、複数の液圧シリンダが液圧を同時に提供する。したがって、それぞれフロートを備えた複数のシリンダに連結された共通主導管１８０を設けたおかげで、少なくとも全波長にわたるフロートの配列のおかげで、共通主導管１８０の中の圧力の変動、および液圧モータ１８２またはモータ１８２、２０８、２１０への入力地点での圧力の変動は低く保たれている。液圧モータ１８２、２０８、および２１０は回転あたりの移動が変動するモータであるため、モータのｒｐｍは本質的に一定に保つことができる。これは、発電機１８４または発電機１８４、２１２、および２１４により発電される交流電流の周波数が本質的に一定であるという効果を与え、それにより、本発明の好ましい実施の形態では、周波数変換器の必要なく交流電流を発生できる。
【００６８】
図１９では、波の方向がフロートの列に対し角度θである。波の方向はθ＝０°のときのフロートの列に対して平行である。任意の瞬間に少なくとも１つのフロートが波により上昇して、液圧駆動システムの共通主導管１８０（図１４から図１７参照）の中に圧力を導くことを保証するために、角度θが０°に対し大きくなるにつれて、フロートの列を大きくする必要がある。
【００６９】
システムの設計において、通常の波長および位置の方向は、システム内の実質的に一定の液圧を保証するために考慮されるべきである。本発明の好ましい実施の形態では、波の方向（角度θ）および波力装置の長さ、すなわちフロート１２４、１６４によりカバーする長さの間の関係は以下の式により決定できる。
【数１】
2008536045.tif 000004
【００７０】
図２０は時間の関数２４０として、共通主導管１８０（図１４から図１７参照）の中の液圧２４２を示す。第１の曲線２４４は、液圧シリンダが液圧モータにより畜圧タンクに供給する典型的な従来技術の波力装置の供給ラインの中の液圧を示す。図２０に示されているように、液圧は波の１周期と共に変動する。複数のアーム、フロート、およびシリンダを備え、畜圧タンクを備えない本発明の波力装置の実施の形態における液圧は、小さい大きさで変動する。
【００７１】
図２１は、矢印１７１の方向に動く波を横切るフロートの２つの異なる経路を示す。図２１の上部は、波がフロートを通過するとき、フロート１２４の垂直移動距離を増加させる手段がない場合の流路を示している。図２１の下部は、フロートの垂直移動距離が波の谷１５２で水の中にフロート１２４を押しつけることにより増加する場合の流路を示している。
【００７２】
図２１の上部は、フロートが位置１７２ｂにおいて波の谷１５２に達するまで、位置１７２ａにおいてフロート１２４が波と共に下降する。この地点で、圧力バルブ１７８が閉じると（図１４から図１７参照）液圧シリンダが固定され、双方向バルブ２００も閉じられ、それ故、フロートは、位置１７２ｃ経由で位置１７２ｄまで波の中へ水平に移動する。波がせり上がると、シリンダ１２８の上部のチャンバ１９２の中および圧力バルブ１７８（図１４から図１７参照）の上流の導管の中で圧力が増加する。位置１７２ｄにおいて、圧力は、圧力バルブ１７８の閾値圧力を超えるのに十分であり、その後圧力バルブ１７８が開き、それにより、フロート１２４が位置１７２ｅを通って位置１７２ｆまで波の中を上昇できる。この動きの間、フロート１２４の液圧シリンダ１２８は、共通圧液導管１８０の中へ液圧媒体を供給し、それにより、力が液圧モータ１８２またはモータ１８２、２０８、２１０に伝えられる。位置１７２ｆにおいて、通過している波が下降しそうになると、供給導管１７６の中の圧力が、圧力バルブ１７８が閉じる閾値以下に下降し、圧力バルブ１７８は閉じる。圧力バルブ１７８が閉じ、双方向バルブ２００が開くとすぐに、フロート１２４は共通圧液導管１８０から切り離され、フロート１２４の浮力により、フロートが水から本質的に垂直に出て位置１７２ｇに移動する。波が下降するにつれて、フロート１２４は波により下降して位置１７２ｈに移動し、フロートは、次の波で新しいサイクルを開始する。フロート１２４は垂直距離１６８を移動する。図２１の上記説明から、個々のフロート１２４および連結されたシリンダ１２８の液圧駆動システムへの力は、フロートの垂直移動の間に加えられることは当然である。
【００７３】
それ故、波力装置の出力を増加させるために、フロート１２４の垂直移動距離を増やすことが望ましい。図２１の下部は、波を越えるフロート１２４の代わりの経路を示し、フロート１２４により移動する垂直距離を増加させる手段が講じられている。位置１７４ａにおいて、フロート１２４は波の谷１５２に達している。この地点で、フロートは位置１７４ｃまで水の中へ下方に押しつけられ、圧力バルブ１７８および双方向バルブ２００が閉じる（図１４から図１７参照）。圧力バルブ１７８の上流の圧力が、圧力バルブ１７８が閉じる閾値圧力を超えると、バルブ１７８は開き、フロート１２４は、位置１７４ｄ、１７４ｅ、および１７４ｆを通って位置１７４ｇに移動する。位置１７４ｆにおいて、圧力バルブ１７８が閉じ、双方向バルブ２０２が開き、フロート１２４の浮力により、フロートが水から本質的に垂直に出て位置１７４ｈに移動し、そこからフロートが波の下流側を下降して位置１７４ｉまで移動し、上記のサイクルが繰り返される。波高点１５２でフロートが水の中に押しつけられるおかげで、すなわち位置１７４ｂから位置１７４ｃまで押しつけられるおかげで、フロートの移動する垂直距離１７０は、図２１の上部を参照して、波の谷またはその近くで波の中にフロートを押しつけない実施の形態で移動する垂直距離１６８よりも著しく長い。したがって、フロート１２４のシリンダ１２８の力も、図２１の下部の経路に関しての方が、図２１の上部の経路に関するよりも著しく大きい。
【００７４】
明らかに、波力装置の全出力の観点で、波の谷１５２において、波の中へフロート１２４を押しつけるために利用される力が装置の出力から差し引かれないときのみ、純エネルギーが発生する。図２２は、図１４の液圧駆動システムの変更された実施の形態を示し、この実施の形態は、フロート１２４が波高点またはその近くの波から垂直に移動する、すなわち、位置１７４ｇから図２１の下部の位置１７４ｈに移動するときに開放される位置エネルギーをためることが出来る。図１４から図１７の実施の形態では失っていたこのエネルギーは、フロート１２４を波の中に押しつけるために使用される。
【００７５】
より具体的には、図２２は、波の谷で波の下にフロートを押し下げる第１、第２、第３、および第４の畜圧タンク２１６、２１８、２２０、２２２を含む液圧図を示す。図１４のシステムに加えて、図２２の液圧システムは圧液溜２１６、２１８、２２０、２２２を備え、圧液溜は圧液溜導管２２４、２２６、２２８、２３０の一端に配置され、圧液溜導管は、第１、第２、第３、および第４の双方向バルブ２３２、２３４、２３６、２３８を通って供給導管１７６に連結される。一旦フロートが波高点を通過すると、圧力バルブ１７８が、図４に関連して上で説明したように閉じ、フロート１２４は波の中の沈められた位置から波の外に出る。したがって、シリンダの上部１９２から移動した液圧媒体は、バルブ２３２、２３４、２３６、２３８および畜圧タンク導管２２４、２２６、２２８、２３０を通って畜圧タンク２１６、２１８、２２０、２２２に導かれる。１つの実施の形態では、バルブ２３２、２３４、２３６、２３８は、第１のバルブ２３２が、主導管１８０の中の動作圧力ｐ０よりも低い第１の圧力ｐ１で閉じるように、配置され、制御される。第２のバルブ２３４は、第１の圧力ｐ１で開き、それより低い第２の圧力ｐ２で再び閉じる。第３のバルブ２３６は第２の圧力ｐ２で開き、それより低い第３の圧力ｐ３で再び閉じる。第４のバルブ２３８は第３の圧力ｐ３で開き、それより低い第４の圧力ｐ４で再び閉じる。さらに低い圧力ｐ５では双方向バルブ２００が開く。
【００７６】
波の谷では、バルブ２００は閉じ、第４の双方向バルブ２３８は開き、第４の畜圧タンク２２２の中の圧力はフロートを水の下に押し下げるために利用される。第４の双方向バルブ２３８が閉じると、第３の双方向バルブ２３６が開き、第３の畜圧タンク２２０の中の圧力は、フロートを水の下にさらに押し下げるために利用される。その後、第３の双方向バルブ２３６が閉じると、第２の双方向バルブ２３４が開き、第２の畜圧タンク２１８の中の圧力はフロートを水の下にさらに押し下げるために利用される。それに続いて、第２の双方向バルブ２３４が閉じ、第１の畜圧タンク２１６の中の圧力がフロートを水面の下にさらに押し下げるために使用されるように、第１の双方向バルブ２３２が開く。最後に、第１の双方向バルブ２３２が閉じ、圧力バルブ１７８が開く。
【００７７】
波力装置の出力を増やすために、フロート１２４が位置１７４ｇから波の外に垂直に出て位置１７４ｈに移動するときに開放される位置エネルギーの少なくとも一部が、波の谷１５２で水の中にフロートを押しつけるために利用できることは当然である。したがって、上に説明した方法によるフロートの押し下げは、波高点で開放される位置エネルギーを利用する方法としてみなすことができ、さもないとそのエネルギーは失われる。
【００７８】
４つより多い畜圧タンク２１６、２１８、２２０、２２２が設けられてもよい。例えば６個、８個、１０個、１２個、２０個、またはそれより多くの畜圧タンクが設けられてもよい。
【００７９】
図２３は、Ｎステップ、すなわち図２２の畜圧タンク２１６、２１８、２２０、２２２に対応するＮ個の畜圧タンクに蓄積されたエネルギーのグラフを示す。第１の軸は、水の中のフロートの垂直移動ｄ0２５０を示し、第２の軸は、力Ｆ0２５２を示す。図２３の図の半分をカバーする斜線の三角形の領域は、利用できる理想的な最大エネルギーを示している。しかし、このエネルギーを利用するためには、システムは無限の数のステップ、すなわち無限の数の畜圧タンクを備える必要がある。すなわち、２つのステップの間の圧力の差異が大きくなればなるほど、各ステップのエネルギーの損失が大きくなる。図２３では、エネルギー損失は斜線の三角形２５４で示される。各三角形は、フロートが垂直距離Δｄだけ移動することを示す。小さな三角形の各々の面積は高さの半分×長さである。したがって各ステップの損失は以下の数式で決定できる。
【数２】
2008536045.tif 000005
Ｆ0：フロートが水の下に距離ｄ0だけ押し下げられたときの力
Δｄ＝ｄ0／Ｎ
Ｎ：ステップの数
【００８０】
エネルギーの全損失すなわち小さな三角形の合計は以下の数式で定められる。
【数３】
2008536045.tif 000006
【００８１】
したがって、ステップＮの数が増えると、エネルギーの全損失が少なくなる。
【００８２】
図２２および図２３に関連して上で説明した畜圧タンクの効果は図２４に示されていて、曲線２５６は、時間の関数として波の中のフロートの動きを示し、曲線２５８は、時間の関数として波の形を示す。曲線２５６および曲線２５８の部分的重なりが、波の下流、すなわち波の下降側に存在する。２６０において、双方向バルブ２００が閉じる間（図２２参照）、圧力バルブ１７８も閉じ、フロートは固定される。２６２において、フロートは波から出て、エネルギーを畜圧タンク２１６、２１８、２２０、２２２にもたらす。図２５では、曲線２６４が、波の中のフロートの実際の下降を示す。
【００８３】
図２６および図２７は、防波堤の形の実際の構造体３０３により支持された波力装置３０２を示している。波力装置３０２は、頂部３０８で連結された強度部材３０６を有するトラス構造３０４を備えている。図２６および図２７において、トラス構造は四つの強度部材を備えているが、別の実施形態では、三つの強度部材のみ備えていてもよい。波力装置は、Ａの字状の構造の複数のアーム３２２を備えている。あるいは、アームはＶの字状を呈していてもよい。アームは、軸受け３４４の形態の回転サポートによりトラス構造に回転自在に連結されている。軸受け３４４により、アームは、水平に対し−４５度の角度、すなわち水平より下方と、水平に対し＋２０度の角度、すなわち水平より上方との間で矢印３０５に示したように上下に回転できる。このように大きい角度にわたってアームが回転することで、装置は、アームの長さに応じて６メートル以上までの水位の変化でも作動できる。
【００８４】
図２６および図２７において、アームは凸状の下面３２５を有するフロート３２４に対し回転できないように連結されている。凸状の下面の利点は、アームのどのような回転位置に対してもフロートの水線は同じであることである。ピストン３３０を有する液圧シリンダ３２８は、アーム３２２とトラス構造の頂部３０８を連結している。上述したように、液圧シリンダは液圧エネルギーを発生するために使用されている。
【００８５】
嵐のときにアームを保護するために、アームは最高位置、すなわち水平から＋２０度回転して波がアームに届かないようにしている。
【００８６】
波力装置間の距離３０７は数メートルから２０００メートルまででもよい。アームは少なくとも波長に相当する長さにわたって配置するのが好ましく、図１９および図２０に関連して上述したように、発生したエネルギーの変化をできるだけ小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明にかかる波力装置の実施の形態を示す断面図
【図２】本発明にかかる波力装置の実施の形態を示す断面図
【図３】本発明にかかる波力装置の実施の形態のトラス構造の実施の形態を示す図
【図４】本発明にかかる波力装置の実施の形態のトラス構造の実施の形態を示す図
【図５】本発明にかかる波力装置の実施の形態のトラス構造の実施の形態を示す図
【図６】フロートのハニカム構造を示す図
【図７】図１および図２の装置のアーム用の支持構造を示す図
【図８】装置アーム用の種々の軸受けアセンブリを示す図
【図９】装置アーム用の種々の軸受けアセンブリを示す図
【図１０】装置アーム用の種々の軸受けアセンブリを示す図
【図１１】装置アーム用の種々の軸受けアセンブリを示す図
【図１２】装置アーム用の種々の軸受けアセンブリを示す図
【図１３】装置アーム用の種々の軸受けアセンブリを示す図
【図１４】本発明にかかる装置の実施の形態の液圧駆動システムを示す図
【図１５】本発明にかかる装置の実施の形態の液圧駆動システムを示す図
【図１６】本発明にかかる装置の実施の形態の液圧駆動システムを示す図
【図１７】本発明にかかる装置の実施の形態の液圧駆動システムを示す図
【図１８】海からフロートを持ち上げる液圧持ち上げシステムを示す図
【図１９】２つの波高点にわたって延在するフロートの配列を備えた波力装置を示す図
【図２０】各々従来技術の波力装置および本発明にかかる装置の実施の形態の液圧駆動システムの供給ラインの中の時間の関数として液圧を示す図
【図２１】波を越えるフロートの２つの経路を示す図
【図２２】フロートを波の谷の波に押しつける畜圧タンクを備えた液圧駆動システムを示す図
【図２３】液圧貯蔵システムの中にエネルギーが徐々に溜まる様子を示す図
【図２４】波およびフロートの動きを示す図
【図２５】波およびフロートの動きを示す図
【図２６】防波堤に設けられた波力装置を示す図
【図２７】防波堤に設けられた波力装置を示す図
【符号の説明】
【００８８】
１０２  波力装置
１０４  トラス構造
１０６  第１の部材
１０８  第２の部材
１１０  第３の部材
１１１  長方形の上部
１１２  第１の節点
１１３  力部材
１１４  第２の節点
１１５  力部材
１１６  第３の節点
１１７  第４の節点
１１８  第５の節点
１２０  第６の節点
１２１  アンカー
１２２  アーム
１２３  水タンク
１２４  フロート
１２５  水タンク
１２６  シャフト
１２７  ハニカム構造
１２８  シリンダ
１３０  ピストン
１３２  第１の取り付け地点
１３４  第２の取り付け地点
１３６  第１の取り付け地点
１３８  第２の取り付け地点
１４０  アームの中央軸
１４２  固定された支持構造
１４４  軸受け
１４５  内側のリング
１４６  波高点
１４７  外側のリング
１４８  波高点
１４９  可撓性物質
１５０  波高点
１５１  空洞
１５２  波の谷
１５４  波の谷
１５６  第１の矢印
１５８  第２の矢印
１６０  第３の矢印
１６２  第４の矢印
１６４  フロート
１６８  垂直距離
１７０  垂直距離
１７６  供給導管
１７８  圧力バルブ
１８０  主導管
１８２  モータ
１８４  発電機
１８６  貯蔵容器
１８８  共通戻り導管
１９０  支線戻り導管
１９２  シリンダ上部
１９４  シリンダ下部
１９６  導管
１９８  導管
２００  双方向バルブ
２０２  バルブ
２０４  流量制御バルブ
２０６  制御素子
２０８  モータ
２１０  モータ
２１２  発電機
２１４  発電機
２１６  畜圧タンク
２１８  畜圧タンク
２２０  畜圧タンク
２２２  畜圧タンク
２２４  畜圧タンク導管
２２６  畜圧タンク導管
２２８  畜圧タンク導管
２３０  畜圧タンク導管
２３２  第１の双方向バルブ
２３４  第２の双方向バルブ
２３６  第３の双方向バルブ
２３８  第４の双方向バルブ
２４０  時間の関数
２４２  共通主導管１８０の中の液圧２４２
２４４  第１の曲線
２５０  水の中のフロートの垂直移動ｄ0
２５２  力Ｆ0
２５４  エネルギー損失
２５６  曲線
２５８  曲線
２６４  曲線
２６６  導管
２６８  ポンプ
２７０  モータ
２７２  導管
２７４  単方向バルブ
２７６  導管
２７８  双方向バルブ
２８０  単方向バルブ
２８４  導管
２８６  双方向バルブ
２８８  双方向バルブ
３０２  波力装置
３０３  構造体
３０４  トラス構造
３０６  強度部材
３０８  頂部
３２２  アーム
３２４  フロート
３２５  凸状の下面
３２８  液圧シリンダ
３３０  ピストン
３４２  板バネ
３４４  軸受け
３４５  矢印
３４６  くねった軸受け
３４７  矢印
３４８  くねった軸受け
３４９  矢印
３５０  矢印
３５１  矢印
３５２  板バネ
３５３  空洞
３５４  くねった軸受け
３５５  矢印
３５７  矢印
３６２  Ｈ型板バネ
３６４  外側の部分
３６６  内側の部分
３６８  相互接続部
３７２  板バネ
３７４  板バネ
【図１】
2008536045.tif 000007
【図２】
2008536045.tif 000008
【図３】
2008536045.tif 000009
【図４】
2008536045.tif 000010
【図５】
2008536045.tif 000011
【図６】
2008536045.tif 000012
【図７】
2008536045.tif 000013
【図８】
2008536045.tif 000014
【図９】
2008536045.tif 000015
【図１０】
2008536045.tif 000016
【図１１】
2008536045.tif 000017
【図１２】
2008536045.tif 000018
【図１３】
2008536045.tif 000019
【図１４】
2008536045.tif 000020
【図１５】
2008536045.tif 000021
【図１６】
2008536045.tif 000022
【図１７】
2008536045.tif 000023
【図１８】
2008536045.tif 000024
【図１９】
2008536045.tif 000025
【図２０】
2008536045.tif 000026
【図２１】
2008536045.tif 000027
【図２２】
2008536045.tif 000028
【図２３】
2008536045.tif 000029
【図２４】
2008536045.tif 000030
【図２５】
2008536045.tif 000031
【図２６】
2008536045.tif 000032
【図２７】
2008536045.tif 000033
【手続補正書】
【提出日】平成19年2月14日(2007.2.14)
【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】
波力装置を有する設備であって、複数のアームを備え、該アームの各々がその一端でシャフトにより回転自在に支持され、各アームはその他端でフロートを保持し、その保持端は支持端の反対にあり、波により引き起こされる上記フロートの平行移動により上記アームが上記シャフトのまわりを回転するように構成され、上記波力装置は波からアームに伝えられる力を電力に変換する力変換手段を備え、上記複数のアームは互いに距離を置いて一列に配置されて、上記アームの列を通過する波により、上記アームが上記シャフトのまわりを連続して回転し、波が通過すると上記アームは互いに位相シフトした状態で回転し、上記アームと上記力変換手段は、海底あるいは地面に永久的に固定されたサポート構造により支持され、上記各アームは長手方向に延びる一方、上記サポート構造は上記長手方向を横切る方向に延びるように構成された設備において、
上記サポート構造は、防波堤、突堤、埠頭、桟橋、断崖、あるいは石油掘削装置であり、上記各アームは防波堤、突堤、埠頭、桟橋、断崖、あるいは石油掘削装置にそれぞれ支持されており、上記アームは防波堤、突堤、埠頭、桟橋、断崖、あるいは石油掘削装置に沿って距離を置いて配置されていることを特徴とする設備。
【請求項２】
上記サポート構造はその一部が海面上にあり、上記各アームは、海面上にある上記サポート構造の一部により支持されていることを特徴とする請求項１に記載の設備。
【請求項３】
上記シャフトは軸受けの一部を構成し、上記各アームは、上記サポート構造に固定された少なくとも一つの軸受けにより支持されていることを特徴とする請求項１あるいは２に記載の設備。
【請求項４】
上記各アームは、上記サポート構造に固定されたトラス構造により支持されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の設備。
【請求項５】
上記各アームは、上記サポート構造から長手方向に延び、水平位置に対し少なくとも回転自在であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の設備。
【請求項６】
上記各アームの回転支持により上記アームは水平に対し少なくとも−３０度の角度まで回転できることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の設備。
【請求項７】
上記各アームの回転支持により上記アームは水平に対し少なくとも−４５度の角度まで回転できることを特徴とする請求項６に記載の設備。
【請求項８】
上記各アームの回転支持により上記アームは水平に対し少なくとも＋１０度の角度まで回転できることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の設備。
【請求項９】
上記各アームの回転支持により上記アームは水平に対し少なくとも＋２０度の角度まで回転できることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の設備。
【請求項１０】
上記１列のアームは、波の進行方向に対し±６０度以下の角度をなすように配列されていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の設備。
【請求項１１】
波が上記アームの上記フロートを通過するときに、上記アームの各々が断続的に力を上記力変換手段に伝え、上記アームおよび上記フロートは、常に少なくとも２つのアームおよびフロートが上記力変換手段に力を同時に伝達するように距離を置いて配置されていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の設備。
【請求項１２】
上記力変換手段が、液圧で駆動されるモータを有する液圧駆動システムを備えたことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の設備。
【請求項１３】
上記各アームが少なくとも１つのアクチュエータにより上記液圧駆動システムに連結され、上記アクチュエータは、上記液圧駆動システムの液圧媒体を上記モータに移動させるとともに、上記液圧媒体を共通圧液導管経由で上記モータに移動させるように配置されていることを特徴とする請求項１２に記載の設備。
【請求項１４】
上記各アームの上記少なくとも１つのアクチュエータが複動式シリンダを備えることを特徴とする請求項１３に記載の設備。
【請求項１５】
上記液圧駆動システムが、断続的に上記液圧駆動システムの中にエネルギーを保存する少なくとも１つの圧液溜を備え、波の谷が上記フロートを通過したとき、上記液圧駆動システムが、上記圧液溜の中に保存されたエネルギーを解放するように制御して、上記アームが保持する上記フロートを波の中に押しつけるようにしたことを特徴とする請求項１４に記載の設備。
【請求項１６】
上記液圧媒体が、上記共通圧液導管を通って上記圧液溜に供給されることを特徴とする請求項１３あるいは１５に記載の設備。
【請求項１７】
各シリンダが、シリンダのピストンの位置あるいは動作速度を決定するセンサを備え、上記センサが、上記シリンダおよび関連するバルブの制御ユニットに信号を送信するように配置され、個々のシリンダから上記液圧駆動システムの残りの部分へのエネルギーの伝達が、個々のシリンダのピストンの位置あるいは動作速度を表す信号に応答して個々に制御できることを特徴とする請求項１４乃至１６のいずれか１項に記載の設備。
【請求項１８】
上記フロートを海から持ち上げ、海面上の位置に上記フロートを固定する液圧持ち上げシステムをさらに備えたことを特徴とする請求項１乃至１７のいずれか１項に記載の設備。
【請求項１９】
上記複動式シリンダが、上記液圧持ち上げシステムの一部を形成し、上記シリンダが海から上記フロートを持ち上げるように制御できることを特徴とする請求項１４あるいは１８に記載の設備。
【請求項２０】
複数のアームを有する波力装置のサポートとして海底あるいは地面に永久的に固定される構造体の使用であって、上記アームの各々がその一端でシャフトにより回転自在に支持され、各アームはその他端でフロートを保持し、その保持端は支持端の反対にあり、波により引き起こされる上記フロートの平行移動により上記アームが上記シャフトのまわりを回転するように構成され、上記波力装置は波からアームに伝えられる力を電力に変換する力変換手段を備え、上記複数のアームは互いに距離を置いて一列に配置されて、上記アームの列を通過する波により、上記アームが上記シャフトのまわりを連続して回転し、波が通過すると上記アームは互いに位相シフトした状態で回転するように構成されるとともに、上記サポート構造は、防波堤、突堤、埠頭、桟橋、断崖、あるいは石油掘削装置であり、上記各アームは長手方向に延びる一方、上記サポート構造は上記長手方向を横切る方向に延び、上記各アームは防波堤、突堤、埠頭、桟橋、断崖、あるいは石油掘削装置にそれぞれ支持され、上記アームは防波堤、突堤、埠頭、桟橋、断崖、あるいは石油掘削装置に沿って距離を置いて配置されていることを特徴とする構造体の使用。
【請求項２１】
上記サポート構造はその一部が海面上にあり、上記各アームは、海面上にある上記サポート構造の一部により支持されていることを特徴とする請求項２０に記載の構造体の使用。
【請求項２２】
上記シャフトは軸受けの一部を構成し、上記各アームは、上記サポート構造に固定された少なくとも一つの軸受けにより支持されていることを特徴とする請求項２０あるいは２１に記載の構造体の使用。
【請求項２３】
上記各アームは、上記サポート構造に固定されたトラス構造により支持されていることを特徴とする請求項２０乃至２２のいずれか１項に記載の構造体の使用。
【請求項２４】
上記各アームは、上記サポート構造から長手方向に延び、水平位置に対し少なくとも回転自在であることを特徴とする請求項２０乃至２３のいずれか１項に記載の構造体の使用。
【請求項２５】
波力装置を海上に構築する方法であって、上記波力装置は複数のアームを備え、該アームの各々がその一端でシャフトにより回転自在に支持され、各アームはその他端でフロートを保持し、その保持端は支持端の反対にあり、波により引き起こされる上記フロートの平行移動により上記アームが上記シャフトのまわりを回転するように構成され、上記波力装置は波からアームに伝えられる力を電力に変換する力変換手段を備え、上記複数のアームは互いに距離を置いて一列に配置されて、上記アームの列を通過する波により、上記アームが上記シャフトのまわりを連続して回転し、波が通過すると上記アームは互いに位相シフトした状態で回転するように構成され、
上記波力装置を海底あるいは地面に永久的に固定されたサポート構造に取り付けるとともに、該サポート構造を、防波堤、突堤、埠頭、桟橋、断崖、あるいは石油掘削装置で構成し、上記各アームは長手方向に延びる一方、上記サポート構造は上記長手方向を横切る方向に延び、上記サポート構造を取り付けるステップは、上記各アームを防波堤、突堤、埠頭、桟橋、断崖、あるいは石油掘削装置にそれぞれ支持されるように配置し、上記アームを防波堤、突堤、埠頭、桟橋、断崖、あるいは石油掘削装置に沿って距離を置いて配置することを特徴とする方法。
【請求項２６】
上記サポート構造はその一部が海面上にあり、上記各アームは、海面上にある上記サポート構造の一部により支持されていることを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
上記シャフトは軸受けの一部を構成し、上記各アームは、上記サポート構造に固定された少なくとも一つの軸受けにより支持されていることを特徴とする請求項２５あるいは２６に記載の方法。
【請求項２８】
上記各アームは、上記サポート構造に固定されたトラス構造により支持されていることを特徴とする請求項２５乃至２７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２９】
上記各アームは、上記サポート構造から長手方向に延び、水平位置に対し少なくとも回転自在であることを特徴とする請求項２５乃至２８のいずれか１項に記載の方法。
【国際調査報告】
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