(57)【要約】  エネルギー生成手段と固定具（３０−１）および（３０−２）に連結された連結手段とを含むシリンダ（１０）により実現される、表面Ｓ、水Ｅおよび水底Ｆを含む水生環境内に設置するための浮動式波力発電装置において、連結手段（２０）が交差していることを特徴とする浮動式波力発電装置。【選択図】図１
2021500505.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エネルギー生成手段（１８）と固定具（３０−１）および（３０−２）に連結された連結手段（２０）とを含むシリンダ（１０）により実現される、表面Ｓ、水Ｅおよび水底Ｆを含む水生環境内に設置するための浮動式波力発電装置において、連結手段（２０）が、前記シリンダ（１０）の下の最下点にまたは前記シリンダ（１０）の上の最上点に位置する点Ｃにおいて交差していることを特徴とする、浮動式波力発電装置。
【請求項２】
連結手段（２０）が、シリンダ（１０）に一体化された留め具（２２−１）および（２２−２）と、ならびに係留ケーブル（２８−１）および（２８−２）により固定具（３０−１）および（３０−２）に係留された浮動要素（２６−１）および（２６−２）に連結された支持ケーブル（２４−１）および（２４−２）と、によって実現されることを特徴とする、請求項１に記載の波力発電装置。
【請求項３】
シリンダ（１０）が、液体流体（３４）および気体流体（３５）を格納する環状内部体積（３２）、エネルギー生成手段（１８）、連結手段（２０）を含み、エネルギー生成手段（１８）が環状内部体積（３２）内に設置され、連結手段（２０）が固定具（３０−１）および（３０−２）に連結されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の波力発電装置。
【請求項４】
エネルギー生成手段（１８）が気体流体（３５）中および／または液体流体（３４）中に設置されることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一つに記載の波力発電装置。
【請求項５】
エネルギー生成手段（１８）が少なくとも１つの電流発生器（１９）を含むことを特徴とする、請求項１から４のいずれか一つに記載の波力発電装置。
【請求項６】
電流発生器（１９）が支持隔壁（１６）内に設置されていることを特徴とする、請求項５に記載の波力発電装置。
【請求項７】
連結手段（２０）が、それぞれ連結ケーブル（２４−１２）および（２４−２２）から出る２対の支持ケーブル（２４１−１）、（２４１−２）および（２４２−１）、（２４２−２）によって実現されることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一つに記載の波力発電装置。
【請求項８】
シリンダ（１０）がバラストＬを含むことを特徴とする、請求項１から７のいずれか一つに記載の波力発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
地球温暖化を考慮すると、再生可能エネルギーの開発利用は必須であり、再生可能な海洋エネルギー、特に波のエネルギーは、多大な潜在的エネルギーを提供する。
【背景技術】
【０００２】
すでに振動水柱型装置および振り子式装置が存在するが、これらの装置全体に複数の欠点がある。実際、連接された装置の場合には、機械的連接および連結に関する寸法決定および経時劣化の問題が発生する。その上、これらの装置は非常に嵩高く、安全性のため寸法を大きく決定する必要がある。
【０００３】
また、波浪エネルギーを再利用するための装置も存在し、そのいくつかは浮動式で、波浪によって引き起こされた浮動式発電機の移動をエネルギーに変換する。実際、波浪は、この浮動式発電機の垂直運動を生み出し、これらの運動は浮動式装置の内部または外部のエネルギー生成手段を介してか、または電流の生成を可能にする回転駆動手段を介して、電気エネルギーへと転換され得る。
【０００４】
ところが、既知の浮動式電気エネルギー発生装置の大部分は、直接的連結を介して水底に位置付けされた固定具に連結されている。気候条件、潮汐に応じて、浮動式装置に加わる可能性のある浮力、波浪および波に関係する応力は非常に大きくなる場合があり、ここでもまた安全性のため寸法を大きく決定することが必要になる。
【発明の概要】
【０００５】
本発明は、固定具への取付けが直接的でなくてもよく、かつエネルギー生成が水上の前記装置の前後揺れ運動によって行なわれる浮動式エネルギー発生装置を提案する。より厳密には、本発明は、エネルギー生成手段と固定具に連結されている連結手段とを含むシリンダ１０により実現される、表面Ｓ、水Ｅおよび水底Ｆを含む水生環境内に設置されるための浮動式波力発電装置において、連結手段が、特定の方法で交差していることを特徴とする浮動式波力発電装置を提案する。
【０００６】
ここで、添付図面を参照しながら、非限定的なものとして主要な一実施形態にしたがって本発明について説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】設置環境内における波力発電装置の斜視図である。
【図２】波力発電装置の断面斜視図である。
【図３ａ】連結手段の一変形形態の下面図である。
【図３ｂ】連結手段の別の変形形態の下面図である。
【図４】波浪伝播方向に前後揺れを受ける装置の立面図、および波浪上の前記装置の位置付け図である。
【図５】波浪伝播方向の逆方向に前後揺れを受ける装置の立面図、および波浪上の前記装置の位置付け図である。
【図６】羽根を備えた波力発電装置の立面斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１〜６は、Ｘ、Ｙ、Ｚの正規直交系において波力発電装置を例示する。図２は、表面Ｓと海底Ｆを有する、水Ｅで構成される海洋空間内に設置された波力発電装置の断面斜視図であり、図１はその斜視図である。
【０００９】
本発明に係る装置は、この空間内に作動するように設置される。波力発電装置は、軸Ｘに従って延在させられ、水Ｅの表面Ｓに設置され、その体積のおよそ半分だけ水没されたシリンダ１０を含む。
【００１０】
図１および２を見れば分かるように、シリンダ１０は、円筒形外部壁１２、２つの側壁１３および少なくとも１つの支持隔壁１６によって前記外部壁１２に固定された円筒形内部壁１４を含む。半径方向の平面Ｘ、Ｚ内に延在する少なくとも１つの支持隔壁１６は、この場合、電流発生器１９であるエネルギー生成手段１８を含む。
【００１１】
波力発電装置にはまた、少なくとも２つの留め具２２−１および２２−２、ならびに、２つの支持ケーブル２４−１および２４−２によって実現された連結手段２０が備わっている。留め具２２−１および２２−２は、シリンダ１０の外部壁１２と一体化され、前記支持ケーブル２４−１および２４−２を介して、浮動要素２６−１および２６−２に連結されている。
【００１２】
前記浮動要素２６−１および２６−２は、それぞれ浮動要素２６−１および２６−２を水底Ｆに設置された固定具３０−１および３０−２に連結する少なくとも１つの係留ケーブル２８−１および２８−２によって各々、水底Ｆに係留される。
【００１３】
シリンダ１０の外部壁１２の留め具２２−１および２２−２は、水平平面との関係において対称な形で設置され、これらの留め具２２−１および２２−２は、支持ケーブル２４−１および２４−２との関係において、シリンダの反対側に設置される。こうして支持ケーブル２４−１および２４−２は、軸Ｚに従ってシリンダ１０の最下点に位置し図４、５および６に見える点Ｃのレベルで交差する。前記ケーブル２４−１および２４−２はまた、部分的にシリンダ１０の周りに巻付けられている。前記点Ｃは、シリンダ上の基準点である。
【００１４】
シリンダ１０の外部および内部の２つの壁１２、１４は、例えば水である液体流体３４、および、この場合空気である気体流体３５を収容する環状内部体積３２を形成する。下部部分において、シリンダ１０はまた、その内部、つまり環状体積３２内に、あるいはシリンダ１０の外周、つまり壁１２の外部上に設置され得るバラストＬも含んでいる。環状内部体積３２の内部には、液体流体３４の自由表面と少なくとも１つの支持隔壁１６との間に、２つのチャンバ３２−１および３２−２が形成される。したがって、前記２つのチャンバ３２−１および３２−２は、一方では支持隔壁１６によって、また他方では液体流体３４によって分離されている。
【００１５】
シリンダ１０は、シリンダ１０の中心を通る平面Ｘ、Ｚに従って延在する中央の面との関係において対称的に設置された２つの単一の留め具２２−１および２２−２と共に表現されているものの、波力発電装置は実際には、支持ケーブル２４−１２および２４−２２からそれぞれ出ており、かつシリンダ１０の両側で軸Ｚに従って同じ高さに設置された２つの留め具対（図示せず）に連結された、２対の支持ケーブル２４１−１、２４１−２および２４２−１、２４２−２によって連結されている。２本の支持ケーブル２４−１２および２４−２２は、図３ａに表わされているように、簡単に分かれていてよいが、また、図３ｂに表わされているように、スペーサ２５を含むこともできる。
【００１６】
図３ａおよび３ｂは、このタイプの２重支持連結を例示する。
【００１７】
図６は、図１および２の波力発電装置に類似する波力発電装置の斜視図であるが、ここでは、少なくとも１つの支持隔壁１６によって担持されるエネルギー生成手段１８は、シリンダ１０の下部部分に配置されている。この配設において、支持ケーブル２４−１および２４−２は、シリンダ１０の上部部分で交差する。この位置で、支持ケーブル２４−１および２４−２は部分的にシリンダ１０の周りに巻付けられ、シリンダ１０上、好ましくは、壁上の最上点に位置する点Ｃのレベルで交差する。その上、外部壁１２はまた、外側に向かって放射状に延在し、シリンダ１０の幅に従って展開する羽根４０をも支持する。シリンダ１０の幅は、軸Ｘに従って延在するシリンダ１０の最も長い寸法であるものとみなされる。
【００１８】
本発明の作動についてここで説明する。シリンダ１０は、浮動式の防水シリンダである。前記シリンダ１０は、液体流体３４を格納することができ、この液体流体は環状内部体積３２を部分的にしか満たさない。このとき、液体流体３４は、環状内部体積３２内を自由に移動できる。シリンダ１０が設置される、すなわちシリンダ１０が水Ｅの表面Ｓを浮動している場合、前記シリンダ１０はバラストＬによって垂直方向にバランスが保たれ、液体流体３４は、重力により前記シリンダ１０の下部部分に位置付けられる。これと並行して、支持ケーブル２４−１および２４−２は、シリンダ１０を、浮標であってよい浮動要素２６−１および２６−２に連結する。前記浮動要素２６−１および２６−２は、固定具３０−１および３０−２に取付けられる。前記固定具３０−１および３０−２は、海底Ｆ上に固定して位置付けされ、係留ケーブル２８−１および２８−２によって浮動要素２６−１および２６−２に連結される。本明細書では、浮動要素２６−１および２６−２の位置の維持のために一つの係留ケーブル２８−１および２８−２が規定されている場合、前記浮動要素２６−１および２６−２は、浮動要素２６−１および２６−２、ひいてはシリンダ１０のより精確な位置付けを得るために、複数の係留ケーブルによって複数の固定具に固定され得る。
【００１９】
また、シリンダ１０を固定具３０−１および３０−２に直接取付けることができるが、前記シリンダ１０と固定具３０−１および３０−２は、引張応力を直接受けることになる。シリンダ１０が受ける応力は、大きいものであり得、それにより固定具３０−１、３０−２ならびに支持ケーブル２４−１および２４−２の寸法を大きくすることが必要になる。したがって、直接的な引張り力を回避するために浮動要素２６−１および２６−２を使用することが優先される。
【００２０】
実際、浮動要素２６−１および２６−２は、支持ケーブル２４−１および２４−２を水平に位置付けることを可能にする。浮動要素２６−１および２６−２はこうして、構想上の寸法決定の最適化を可能にし、年間何百万回もの繰返しを受けるように構想された波力発電装置のさらに優れた耐久性を可能にする。
【００２１】
受けた波浪運動は、正規直交系の軸Ｙに従って伝播するものと考えられる。これらの波浪運動ならびに引き起こされたシリンダ１０の位置付けは、図４および５に表わされている。図４および５は、シリンダ１０および支持ケーブル２４−１および２４−２を形成する要素のみを表わしている。これらの図４および５には、浮動要素２６−１および２６−２ならびに、固定具３０−１および３０−２は表わされていない。シリンダ１０は、軸Ｘに従って、したがって波浪の伝播方向に直交して延在する。波力発電装置が波浪運動を受けた時、この波力発電装置は、多くの場合同時に発生する２つの明確に異なる運動を受ける。第１に受ける運動は、受けた高さ変動に類似する軸Ｚに沿った上下揺れ運動である。第２の運動は、前進運動に類似する軸Ｙに沿った前後揺れ運動である。
【００２２】
図４および５の説明にあたっては、波浪がシリンダ１０の幅に直交して軸Ｙに従って左から右へ伝播し、波浪の余剰厚み部分が水の表面Ｓにおけるシリンダ１０の位置付けを示すものと考える。前記シリンダ１０が波浪の伝播に起因する前後揺れ運動を受けた場合、このシリンダは水平軸に従って移動する。実際、図４に表わされているように、前後揺れ運動Ｃａｖは、前記シリンダ１０が波浪の上位を通って余剰厚みで定義される波浪の上部の２分の１の高さ上を浮動する場合にこのシリンダ１０が受けるものである。ところが、シリンダ１０の移動は、シリンダ１０の外部壁上に設置された留め具２２−１に連結されるケーブル２４−１によって制限される。このとき、支持ケーブル２４−１は、前記留め具２２−１の点を介してシリンダ１０を保持する。ところが、シリンダ１０の留め具２２−１の点が保持され、しかもシリンダ１０が波浪に起因する前後揺れ運動Ｃａｖを受け続ける場合には、前記シリンダ１０は、軸Ｘを中心として回転させられる。こうして、前記ケーブル２４−１は、ぴんと張られ、展開し、それと同時にケーブル２４−２はシリンダ１０の周りに巻き付く。したがって、シリンダ１０が受ける波浪の運動は、軸Ｘに従って前記シリンダ１０の前方方向Ａｖでの回転を生み出す。
【００２３】
図５は、シリンダ１０が波浪の下位を通過して、波浪の下部の２分の１高さ上を浮動している場合にこのシリンダ１０が受ける前後揺れ運動Ｃａｒを表わす。
【００２４】
ところが、この方向では、シリンダ１０の移動は、シリンダ１０の外部壁上に設置された留め具２２−２に連結されているケーブル２４−２によって制限される。このとき、支持ケーブル２４−１は、前記留め具２２−２の点を介してシリンダ１０を保持する。ところが、シリンダ１０の留め具２２−２の点が保持され、しかもシリンダ１０が波浪に起因する前後揺れ運動Ｃａｒを受け続ける場合には、前記シリンダ１０は軸Ｘを中心として回転させられる。こうして、前記ケーブル２４−２はぴんと張って、展開し、それと同時にケーブル２４−１はシリンダ１０の周りに巻付く。したがって、シリンダ１０が受ける波浪の運動は、軸Ｘに従って前記シリンダ１０の後方方向Ａｒでの回転を生み出す。
【００２５】
シリンダ１０が前述のように回転させられた場合、液体流体３４は、シリンダ１０の下部部分に留まるが、シリンダ１０を形成する内部壁１０および外部壁１２と一体化した支持隔壁１６は、図１に見られる垂直位置から図４および５に見られる傾斜位置まで移行する。こうして電流発生器１９を支持する支持隔壁１６は、一方の側で液体流体３４に接近し、他方の側で流体から遠ざかる。電流発生器１９を含む支持隔壁１６が液体流体３４に向かって接近することによって、気体流体３５の圧縮が発生し、支持隔壁１６が液体流体３４に向かって遠ざかることによって、気体流体３５の負圧が発生する。より厳密には、図４にあるように、回転が方向Ａｖで行なわれる場合、チャンバ３２−２は圧縮され、チャンバ３２−１は減圧され、回転が方向Ａｒで行なわれる場合、チャンバ３２−２は減圧され、チャンバ３２−１。シリンダ１０の前後揺れ、ひいては回転によって生み出される圧縮および減圧は、このとき、前記気体流体３５にとって可能な唯一の通路を通る気体流体３５の循環を引き起こす。唯一の通路は、電流発生器１９を担持する開口部によって形成されることから、このとき電流発生器１９は気体流体３５の循環によって駆動され、電気を生成する。
【００２６】
したがって、エネルギー生成は、前後揺れの２つの方向ＣａｖおよびＣａｒ、ひいては２つの回転方向ＡｖおよびＡｒにおいて行なわれる。
【００２７】
図６により表わされている事例においては、シリンダの外部に羽根４０が追加され、シリンダ１０の外部壁１２に対し放射状に固定されている。ブレードの役目は、滑動を制限することにより受ける前後揺れの効果を増大させることにあり、これは前述のバラストＬの役目もまた果たすことが可能である。支持ケーブル２４−１および２４−２がシリンダ１０の上部部分に位置付けされている一方で、前記ブレード４０はシリンダ１０の下部部分に設置されており、当然のことながら上部部分への支持ケーブル２４−１および２４−２の位置付けとブレード４０とを独立して使用することが可能である。図６はまた、採用できる別の解決法、すなわち下部部分に設置された電流発生器１９を支持する支持隔壁１６の位置付けも規定している。
【００２８】
このとき、波力発電装置はもはや気体流体３５の圧縮によって機能せず、内部潮流タービンなどのように液体流体３４の移動によって機能する。実際、電流発生器１９は、環状内部体積３２の下部部分で液体流体３４内に直接設置されており、これにより液体流体３４との関係における前記発生器の相対的運動が発生する。したがって発生器１９は、液体流体３４内の壁１６の運動によって直接駆動される。
【００２９】
図１に表わされている波力発電装置においては、複数の支持隔壁１６を結合させること、例えば図１に表わされているように発生器１９の支持隔壁１６に、図６に表わされているような液体流体３４中に水没された補足的支持隔壁１９を追加することもまた可能である。このような装置は、このとき、図６中に描かれた装置の水没の効果と過圧の効果とを組合わせることを可能にする。チャンバ３２内に複数の支持隔壁１６を設置し、液体流体３４中に水没させて、電気エネルギーの生成を増大させることもできる。浮動要素２６−１および２６−２、ならびに、固定具３０−１および３０−２に伝達される引張り運動を減衰させるために、支持ケーブル２４−１および２４−２には、平面Ｘ、Ｚ内に位置付けされ、支持ケーブル２４−１および２４−２に直交して固定された、特に浮動固定具のような制動要素が具備され得る。
【符号の説明】
【００３０】
１０      シリンダ
１８      エネルギー生成手段
２０      連結手段
３０−１  固定具
３０−２  固定具
【図１】
2021500505.tif 000003
【図２】
2021500505.tif 000004
【図３ａ】
2021500505.tif 000005
【図３ｂ】
2021500505.tif 000006
【図４】
2021500505.tif 000007
【図５】
2021500505.tif 000008
【図６】
2021500505.tif 000009
【国際調査報告】
2021500505.tif 000010
2021500505.tif 000011
2021500505.tif 000012
2021500505.tif 000013