(57)【要約】改善された波エネルギー収集装置であって、当該装置は、フレーム（１）を有し、該フレームは、ヒンジ（２）で連結され垂直方向に傾斜または回転する面（３）を少なくとも１つ含んでおり、該面は、パネルまたは帆の形態になっている障壁であって、フレーム（１）内での傾斜運動または回転運動を介して、通過する波の圧力面からエネルギーを収集するためのものであり、ヒンジ（２）は、通過する波の谷における流体の表面より下に位置し、前記障壁（３）は、傾斜運動または回転運動を異なるタイプのエネルギーに変換できる機器に接続され、傾斜または回転する障壁（３）が、通過する波の表面をその波の山頂において壊すような深さに、当該装置は配置される。このような装置はまた、通過する波の圧力面を、傾斜する障壁（３）の方へと向かわせるための鉛直に配置される側壁（４）を含んでいてもよい。【選択図】図４
2010521613.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体塊の波エネルギーの収集および変換のための装置であって、当該装置は、フレーム（１）を有し、該フレームは、ヒンジ（２）で連結され垂直方向に傾斜または回転する面（３）を少なくとも１つ含んでおり、該面は、パネルまたは帆の形態になっている障壁であって、フレーム（１）内での傾斜運動または回転運動を介して、通過する波の圧力面からエネルギーを収集するためのものであり、
ヒンジ（２）は、通過する波の谷における流体の表面より下に位置し、前記障壁（３）は、傾斜運動または回転運動を異なるタイプのエネルギーに変換できる機器に接続され、
傾斜または回転する障壁（３）が、通過する波の表面をその波の山頂において壊すような深さに、当該装置は配置され、かつ、
前記障壁（３）は、海底に向いた下方を指す方向から、上方を指す鉛直に直立したポジションまで、ヒンジ（２）の周りを回転するように該障壁（３）を持ち上げるのに過不足ない大きさの浮力を提供するように構成されている、
前記装置。
【請求項２】
フレームおよび／または障壁が、通過する波の圧力面を傾斜する障壁（３）の方へと向かわせるための、鉛直に配置される側壁（４）を有する、請求項１記載の装置。
【請求項３】
障壁（３）が、パネルまたは帆の形態で存在する、請求項１または２記載の装置。
【請求項４】
障壁の面積が調節可能である、請求項１〜３記載の装置。
【請求項５】
障壁（３）の個数が、１つより多いか、または、２つに等しい、上記請求項のいずれか１項記載の装置。
【請求項６】
流体塊から波エネルギーを収集するためのシステムであって、請求項１〜４のいずれか１項記載の装置を有する、前記システム。
【請求項７】
熱を生成するための、請求項１〜５記載の装置の、または、請求項６記載のシステムの、使用。
【請求項８】
流体塊の水平に移動する圧力波からの波エネルギーの収集および変換のための装置であって、当該装置は、フレーム（１）を有し、該フレームは、ヒンジ（２）で連結され垂直方向に傾斜または回転する面（３）を少なくとも１つ含んでおり、該面は、パネルまたは帆の形態になっている障壁であって、フレーム（１）内での傾斜運動または回転運動を介して、通過する波の圧力面からエネルギーを収集するためのものであり、
ヒンジ（２）は、通過する波の谷における流体の表面より下に位置し、前記障壁（３）は、傾斜運動または回転運動を異なるタイプのエネルギーに変換できる機器に接続され、かつ、
フレームおよび／または障壁が、通過する波の圧力面を傾斜する障壁（３）の方へと向かわせるための、鉛直に配置される側壁（４）を有し、かつ、
前記障壁（３）は、海底に向いた下方を指す方向から、上方を指す鉛直に直立したポジションまで、ヒンジ（２）の周りを回転するように該障壁（３）を持ち上げるのに過不足ない大きさの浮力を提供するように構成されている、
前記装置。
【請求項９】
障壁（３）が、パネルまたは帆の形態で存在する、請求項８記載の装置。
【請求項１０】
障壁の面積が調節可能である、請求項８〜９記載の装置。
【請求項１１】
障壁（３）の個数が、１つより多いか、または、２つに等しい、請求項８〜１０のいずれか１項記載の装置。
【請求項１２】
流体塊から波エネルギーを収集するためのシステムであって、請求項８〜１１のいずれか１項記載の装置を有する、前記システム。
【請求項１３】
熱を生成するための、請求項８〜１１記載の装置の、または、請求項１２記載のシステムの、使用。
【請求項１４】
障壁（３）のヒンジ（２）が、流体中で鉛直に配置される、請求項１〜５または８〜１１のいずれか１項記載の装置。
【請求項１５】
ヒンジ（２）が傾斜解放機構に取り付けられ、該傾斜解放機構は、障壁（３）がヒンジ（２）の周りを自由に回転することができるようにヒンジ（２）を解放するものであり、該傾斜解放機構は、当該装置を通過する波からの力が予め定められた限度を越えたときに解放されるものである、
請求項１〜５または８〜１１記載の装置。
【請求項１６】
障壁（３）が、該障壁（３）に必要な浮力を提供する少なくとも１つの浮き部材に取り付けられている、請求項１〜５または８〜１１記載の装置。
【請求項１７】
障壁（３）が、該障壁（３）に必要な浮力を提供する中空体として備えられている、請求項１〜５または８〜１１記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
技術分野
本願は、流体塊中の波のエネルギーの収集と変換のための装置に関し、当該装置は、フレームを有し、該フレームは、ヒンジ連結され垂直方向に傾斜する面を含んでおり、該傾斜する面は、パネルまたは帆の形態になっている障壁(barrier)といったものであって、該傾斜する面は、フレーム内での傾斜運動または回転運動を介して、通過する波の圧力面(pressure front、圧力フロント、圧力前面)から、および、液体粒子の運動から、エネルギーを収集するためのものであり、該ヒンジは、各波の谷(trough)における流体の表面より下に位置し、パネルまたは帆の形態となっている前記障壁は、傾斜運動または回転運動を種々のタイプのエネルギーに変換し得る機器に接続されている。
実施形態の一例によれば、当該装置は、波の進行方向に対して可能な限り直角に配置され、かつ、傾斜または回転する障壁（パネルまたは帆の形態になっている）が、流体の表面を各波の山頂(crest)においてわずかに(barely)壊すような深さに、当該装置は置かれる。本発明の他の態様によれば、本発明による装置は、他の深さにおいても同様に配置され得る。
フレームは、および／または、パネルおよび／または帆の形態となっている障壁は、直立的に配置された側壁を含むことが好ましく、該側壁は、通過する波の圧力面を、傾斜する障壁（パネルまたは帆の形態になっている）に向けて導くためのものである。
「各波の表面を壊す(breaks the surface of the respective waves)」という表現は、障壁の頂部(top)が、各波の山頂からのいくつかの境界線（該境界線は、当該装置の実際の適用のための実用的な考慮に従って定義される）内に、好ましく位置することを意味する。
実施形態の一例によれば、水よりも上にある障壁の高さは、エネルギーを収集すべき現実の波の高さに適合するように調節される（即ち、例えば、当該装置が設置される地理的位置における天候条件、関連する地理的領域における現在および最低となる条件などに対して）。しかしながら、海に配置される発電プラント(power plant、原動プラント)の設計は、波のパワーを、例えば電力に、可能な限り効率的に変換すること以外の複数の更なる設計上の制約を考慮に入れなければならない。
外海における環境は非常に厳しいものであり得、例えば、発電プラントの機械的な構造は、外海にあるほぼ全ての設備を破壊し得る１００年波(100 year wave、１００年確率波)として知られるものに耐えなければならない。これらの設計基準および当局の規制で与えられる他の環境的な考慮は、波力発電プラント(wave power plant、波力原動プラント)の経済性を利益の無いものにし得る。
それゆえ、製造および維持が安価であり、それと同時に、厳しい環境条件に耐えるのに十分強固である波力発電プラントを提供することも本発明の目的である。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
汚染がない再生可能なエネルギー資源に対する大きな必要性が世界にはあり、そのため、海および空気からのエネルギーは、優れた選択肢であると思われる。空気からのエネルギーは、現在、風車を介して利用されている。しかし、海における波から、および、湖からのエネルギーを収集および変換するための数多くの設備および装置が知られているが、そのような、波エネルギーを収集しかつ変換する設備および装置の正味の出力は、経済的に保証できるものになるには、未だに小さすぎる。
【０００３】
先行技術
エネルギー設備(energy installations)と呼ばれる、海からエネルギーを収集することを試みる装置が以前から知られており、それらは、波のエネルギーを、そしてまた、潮汐エネルギーを、例えば電力に変換しており、それは、水塊中でそのような波によって運ばれる水平方向の圧の差および海表面における潮汐差を利用している。
【０００４】
例えば、米国特許出願第２００４／０００７８８１ Ａ１号によって、エネルギー収集装置が公知であり、該装置は、新鮮な水を生成するように逆浸透のための装置を作動させるために、海において鉛直方向に移動する圧力波または前面（フロント）からエネルギーを生成する。この出願では、表面よりもＬ／２だけ下にある深さ（ここで、Ｌは、エネルギーを収集すべき適切(relevant)な波の波長を表す。）に装置を置くことが提案されている。波エネルギーを収集するための鉛直に配置される面が、長方形のパネルとして開示されており、該パネルが、水体中で鉛直に立ち、かつ、レバーアームを介して、水平に配置された水圧ポンプを駆動する。
【０００５】
米国特許第４，３７１，７８８号によって、水塊中で、鉛直方向、水平方向に移動する圧力波を収集するための装置が公知であり、この装置では、水塊の表面領域に位置する鉛直の帆またはパネルを用いてエネルギーが収集される。このような装置はエネルギーを収集するために機械的な手段に連結される、ということが説明されている。
【０００６】
先行技術は、水塊中で水平方向に移動する圧力波からエネルギーを生成することが可能であるとはいえ、それらのいずれにも、収集面（障壁）の最適な構成または設計についての何らの示唆も含まれていない。さらには、先行技術による全てのそのような装置は、水上でヒンジ連結されて、該ヒンジから下に突き出たパネルの形態になった障壁の傾斜する作用を介して波エネルギーを収集する（水塊中を移動する圧力波は、完全には利用していない）か、あるいは、水面下でヒンジ連結されているが、その装置が海または湖の底に置かれるため、液塊中を移動する圧力面のエネルギーポテンシャルを完全に利用するようには整えられていないか、のいずれかである（以下の説明参照）。
【０００７】
従って、小規模または中規模の波（０．５〜２ｍの振幅）および大規模の波（２ｍを上回る振幅）の両方から、流体媒体（海（sea）、海洋（ocean）、または、湖）からの波エネルギーを最適に収集するための装置に対する必要性が存在している。
【発明の概要】
【０００８】
本発明の概要
水は、風および流れ（熱的、塩分など）による影響を受ける流体媒体であり、従って水塊中で波を形成する。波は、鉛直方向の圧力面(vertical pressure front)を形成し、該圧力面は、水塊を通じて水平方向に運ばれ、エネルギーを運ぶ該圧力面は、関連する波の振幅に相当する。理想上は、固定された障害物と波が接触した場合、波は（逆位相に）反射され、一方、固定されていない障害物は（同相で）波を屈折させ得る。障害物が流体中に十分沈められた位置にあれば、波が、影響を及ぼすことなく障害物の上を多かれ少なかれ流れることになる。これが、傾斜作用を介して機能しかつ装置の上に多量の水を伴うように海底に置かれる波収集器によって達成される効率が非常に低くなる理由である。なぜならば、波のエネルギーは、パネルの形態になってる障壁の上および横を多かれ少なかれ妨げられることなく流れるため、そのエネルギーを、パネルの形態になっている障壁に伝える代わりに保持することになるためである。
【０００９】
しかしながら、動く物体（例えば、パネルの形態になっている傾斜する障壁）のポジショニング（位置取り）が液体表面近くであれば、塊が、通過する波によって動かされることになり、（波がパネルを越えて移動し得るか否かに応じて）、該波がパネルの形態になっている障壁によって反射されるか、または、パネルの形態になっている障壁によって屈折されるかの、いずれかの可能性のみを有する。それぞれの場合において、波の塊（および対応する圧力面）は、海または湖の底に置かれた場合よりもはるかに大きな程度で、パネルまたは帆の形態になっている障壁を作動(activate)させることになる。
【００１０】
水の流動性、および、エネルギー収集装置内のパネルまたは帆の形態になっている障壁を打つ圧力面もまた、ある程度は、損失／回避を通じて、該障壁の側面にそらされることになる。これは以前には考慮に入れられていなかったが、水平に移動する圧力面の収集を介して駆動される波力収集装置の効率を向上する助けとなる。
【００１１】
この問題を解決して本発明に従う装置の効率を向上させるために、傾斜する障壁の作用領域の一部または全体にわたって伸びる、実質的に鉛直の側壁を有する装置を備えることが好ましい。これは、本発明の具体的な実施形態に関して以下により詳細に説明される。このような側壁はまた、完全に水表面の下に位置する波エネルギー収集器の効率の向上を助けることにもなる。
【００１２】
一つの実施形態では、本発明は、波エネルギープラントにおいて使用されるエネルギー収集装置に関し、当該装置は、水平に移動する圧力面を介して波エネルギーを収集するための鉛直に伸びた障壁を有し、該障壁は、フレームに可動であるように取り付けられかつ該フレームに接続され、かつ、当該装置は、パネルを有し、該パネルは、オプション的におよび好ましくは、該フレームの側部(sides)に存在し、また、オプション的に、該フレームの側部(side)に対して存在し、該鉛直の側面パネルは、波および／または波の圧力面を障壁に導くように備えられる。
【００１３】
上記のとおり、パネルまたは帆の形態になっている障壁は、フレーム内で傾斜する動作にて動くとともに、水面の下にあるヒンジまたは回転軸の周りを回転する。該回転軸は、水平方向または鉛直方向であってよいが、好ましくは水平方向である。傾斜運動を行うパネルまたは帆の形態になっている障壁を有する代わりに、パネルまたは帆の形態になっている障壁がフレーム中で３６０°回転することを許容することも可能であり得る。全３６０゜の回転は、障壁が、波中の水粒子の運動に駆動されかつ従うようにして実行されることになる。しかしながら、いかなる場所の条件にもよらずに、完全な３６０°の回転が可能となることを確実にするために、本発明の実施形態の一例によれば、浮き手段(floating means)が障壁に取り付けられて、障壁の鉛直上方に突起する最初のポジションに該障壁を持ち上げることを提供する。本発明の実施形態の別の例によれば、障壁自体が、中空の浮体として製造される。しかしながら、そのような浮き作用を提供するいかなる実施形態にもよらず、障壁の浮力は、障壁の傾斜および／または回転の運動に抵抗しないように制限されなければならない。浮力は、当業者に公知なようにして持ち上げを提供しかつ障壁の傾斜および／または回転運動に対する実質的な抵抗を提供しないために過不足のない大きさとなるように制限されなければならない。
【００１４】
本発明のまた別の態様によれば、与えられた点を波が通過するとき、（理想的な条件下で、すなわち、水が十分深い場合、）この位置において水粒子（水）は円運動を行う。水中において水平にジャーナルが案内された回転する障壁が、波の波長の半分以下の深さに位置していれば（この深さが、関連する波が水粒子に対していくらかの作用を有する深さであるとき、Ｚ＝Ｌ／２である。Ｚは装置が置かれ得る最大の深さ、Ｌは関連する波の波長である。図１参照）、障壁は水の運動によって作動させられて、水粒子の回転と一致して回転することになる。しかしながら、水がより浅くなるにつれて、水粒子の回転は、より楕円形になる（図１参照）。
【００１５】
これもまた上記したとおり、本発明の装置の、パネルまたは帆の形態になっている傾斜（または回転）する障壁は、その直立した（鉛直の）ポジションにおいて、関係する波の山頂における水の表面をわずかに壊すように配置されることが好ましい。これは、フレーム（その中で、パネルまたは帆の形態になっている障壁が動く）が、海底に置かれ得ないことを意味するものではない。実際、当該装置は、海底に係留(anchored)することができる（水が十分浅い場合、例えば、６〜１０ｍの深さ）。代替的には、当該装置は、水塊中で好適な高さにぶら下げられるように、浮き箱（ポンツーン）またはブイなどの浮き手段を備えてもよく、また、錨および／またはロッドおよび／または柱などの固定手段を用いて海底に係留され得る。本発明の実施形態の一例では、「水表面をわずかに壊す(barely breaks the water surface)」という表現によって定められる境界は、障壁の頂上部が、各波の山頂から、好ましくは±１ｃｍ以内にあるが、各波の山頂から±０．５ｍ程度にあってもよいことを意味する。
【００１６】
代替的には、複数の本発明に従う波エネルギー収集装置が互いに連結されてもよく、また、固定化されたロッドまたは柱に固定された（これらは海底に係留／固定されている）、ブイ、浮き手段および／または浮き箱によって、（部分的に）沈んだ位置に支持されてもよい。
【００１７】
本発明に従う波エネルギー収集器は、また、エネルギー収集システムを形成するように互いに連結されてもよく、また、風車または太陽エネルギー収集器など、他の形態になっているエネルギー収集システムに連結されてもよく、それによって、そのようなエネルギープラントまたはアセンブリのトータルのエネルギー出力に寄与するようになる。
【００１８】
加えて、本出願は、そのような波エネルギーシステムからのエネルギー出力を生成するための方法に関するものであり、通過する波によって障壁を最適に作動させるために、水塊の表面に、パネルまたは帆の形態になっているエネルギー収集障壁を置くことによって行われる。
【００１９】
前記エネルギーシステムからのエネルギー出力は、種々の方法で得ることができる。一つの方法は、パネルまたは帆の形態になっている傾斜する障壁が、あらゆる適切な機械装置に（例えば、電力を生成するためのダイナモに）直接作用することによって、例えば、機構的な、液圧的な、または、空圧的なシステムを直接作動させることを可能にすることによって、利用可能なエネルギーを生成するというものであってよい。
【００２０】
代替的には、パネルまたは帆の形態になっている傾斜する障壁が、ポンプを作動させ、該ポンプが高架水槽まで水をくみ上げ、その水槽から水を放出することによって、タービンおよび／またはダイナモを通じて、電流を生成してもよい。このような実施形態は、パネルまたは帆の形態になっている傾斜する障壁から直接エネルギーを収集するよりも、より一定の電流を提供するであろう。
【００２１】
図面
本発明は、添付の図面を参照して、以下に、より詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、通過する波を介して行われる水粒子の運動を示している。
【図２】図２は、本発明による、波エネルギー収集装置を示しており、該装置は、帆／膜を有しており、該帆／膜は、フレーム内に位置し傾斜する方形部(square)の状態で配置されている。この実施形態では、帆／膜は、当該装置が過負荷になる／損傷する危険性を示す大きな波の場合に、帆／膜の面積を減小させるように、円柱状に巻くことができる。
【図３】図３は、代替的な実施形態を示しており、当該実施形態では、傾斜する方形部は、より小さい方形部(squares)から成り、それら方形部が、オプションとして、当該装置への負荷を減小させるために、回転され得る。
【図４】図４は、本発明による、波エネルギー収集装置の位置および動作様式の概要を示している。
【図５】図５は、図３に示したものと同様の装置を示しているが、これは、当該波エネルギー収集装置に連結された第２のエネルギー収集システムを有している。
【図６】図６は、図３に示したものと同様のシステムを示しており、パネルおよび／または帆の形態になっている装置の障壁は、回転させることができる。
【図７】図７は、本発明による連結された波エネルギー収集装置に基づく電気生成システムを示している。
【図８】図８は、本発明による波エネルギー収集装置を示しており、パネルまたは帆の形態になっている波収集障壁が、代替的な形態を与えられている。
【図９】図９は、本発明による波エネルギー収集装置を示しており、収集されたエネルギーが、熱移送媒体としての水を有する第２のサブシステムを加熱するために使用されている。
【図１０】図１０は、本発明による波エネルギー収集装置の、パネル／帆の形態になっているダブル障壁の実施態様を示しており、これは、側壁(side walls)を有し、その側壁が、パネル／帆の形態になっている傾斜／回転する障壁の方へと波を向かわせる。
【図１１】図１１は、波収集システムの一つの実施形態を示しており、当該システムは、本発明による波エネルギー収集装置を用いており、該装置は、互いに連結されかつ海底に係留された浮き箱またはブイによって好適な深さに保持されている。当該波エネルギー収集システムの深さは、この実施形態では、係留ロープまたはワイヤの長さを調節することによって調節され得るか、または、自己調節器具（例えば、各々の係留ロープまたはワイヤに重りを配置することによって、例えば潮汐の作用によってシステムが上昇させられるときに、使用し得るロープまたはワイヤに緩みを形成するもの）を備え得る。
【図１２】図１２は、波エネルギー収集システムの代替的な実施形態を示しており、この実施形態では、本発明による収集器（コレクター）は、海底に配置された台（プラットフォーム）に取り付けられ、かつ、波収集器の高さは、それらが直立したロッドに配置されて調節され得る。
【図１３】図１３は、通過する風および波から最適な量のエネルギーを収集するように風車と組み合わせられた本発明に従う波収集システムを示している。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図に示すように、本発明による波エネルギー変換装置は、フレーム１を有し、ヒンジ２で連結されパネルまたは帆の形態になっている傾斜または回転する障壁３を、該フレームは支持し、波および付随する波の圧力面がパネル／帆３の形態になっている障壁を通過するときに、該障壁３は、傾斜し、即ち、ヒンジ２の周りを回転する。パネル／帆３の形態になっている障壁、および、それを支持するフレームの軸は、該軸２が、通過する波の圧力面に対して実質的に垂直となるように配置されることが好ましく、それによって、パネル／帆３の形態になっている障壁の、最大のエネルギー収集効果が得られる。
【００２４】
パネル／帆３の形態になっている障壁は、種々の方法で構成され得る。最も単純な形態では、障壁３は、ヒンジ２の周りで傾斜するパネルの形態である。代替的には、図１に示すように、障壁３は、実質的に不透過性素材からなる柔軟性の布の帆を含む四角いフレームを有し得る。そのような布は、例えば、素材の織物、ネットで強化されたプラスチックの布、防水布などで作られたものであり得る。障壁３が布素材から作られていることは、通過する波の圧力面を収集する障壁の部分の面積を減小させるために、障壁を円柱状に巻き上げ、それによって当該四角部およびフレーム１への負荷を低減できることを意味する。これは、障壁３の面積が減っていなければエネルギー負荷がフレーム１に損傷を与え得る非常に高い海において有利である。障壁３の面積を調節することにより、フレーム１が耐えるべく備えられた負荷に関して、フレーム１の最適な使用がもたらされる。一つの実施形態では、負荷モニタリング機器が、障壁に接続されることができ、フレーム１内での布３の自動的な減小または拡大のためにコンピューターと通信し得る。
【００２５】
障壁３への負荷を最適化するための別の代替案が図３に示されており、この代替案では、通過する圧力波からの負荷を調節するために、障壁３の下の方形部の角度を変化させることができる。
【００２６】
障壁３の面積の効果は、海底に対する角度の正弦(sine)に応じて、海底に対する角度と共に変化する。従って、９０±２０°、好ましくは９０±１５°、より好ましくは９０±１０°の角度範囲内にあるフレーム１における障壁３の傾斜作用が良好であり、その傾斜作用は、通常、±６０°の角度範囲内にあるであろう。障壁３がこれらの限度を越えないことを確実にするために、ピンまたはロッドをフレーム１に配置してもよい。しかしながら、そのような設計が１００年波に耐え得るようにすべきであれば、この設計の機械的な強度は十分なものでなければならず、これは、波力発電プラントを建設するための極度のコストを暗示し得る。本発明の実施形態の一例によれば、傾斜解放機構を、障壁のヒンジまたは回転する回転軸(axle)に取り付けてもよい。障壁に対する力が所定の限度（当業者に公知なようにして、現実の力を与える条件の選択によって規定される）を越えたときに、傾斜解放機構が解放されて、障壁は自由に回転することが可能となる。これは、強い波の力が当該構造物に損傷を与えず、障壁を通り過ぎるのみとなることを暗示する。この構成により、本発明に従う波力発電プラントの単純でコスト効率のよい設計を維持することが可能である。
【００２７】
このような考慮は当然ながら、完全に回転する障壁には関係がない。この完全に回転する障壁（または、上述の解放機構によって自由に回転する障壁）の例は、障壁に少なくとも１つの浮き部材が取り付けられているか、または、障壁自体が浮き（中空の）部材として提供されているときに、達成することが可能である。波によって、障壁の完全に３６０°の回転運動が与えられ得る。しかしながら、パネルの完全な回転を妨げる条件が存在し得る（例えば、上述の極端な条件）。障壁に付随する少なくとも１つの浮き部材は、最初の開始ポジション（例えば、障壁３が鉛直上方に突き出たポジション）への障壁３の持ち上げを与えることになる。理解されるように、障壁の浮力は、障壁の動作に適合されなければならず、すなわち、障壁は浮力によって妨害されることなく動く（傾斜または回転する）ことが許容されなければならない。本発明の一つの態様によれば、当業者に公知なように、浮力が障壁を浮かせるためにおおむね過不足ない大きさであるときに、このような浮きの制限が提供される。少なくとも１つの浮き部材は、障壁３が自由に回転する能力と一緒になって、先行技術の解決法と比較して、大幅に低コストで波力発電プラントを製造することを可能にする。例えば、１００年波の問題は、障壁３が自由に回転するという特徴によって簡単に解決される。障壁に取り付けられた少なくとも１つの浮き部材（または障壁がそれ自体浮き部材である）は、本発明に従う波力発電プラントを１００年波が通過した後に、該発電プラントが動作可能であることを保証する。
【００２８】
本発明の実施形態の別の例によれば、液圧(hydraulic)システムがヒンジ２に接続される。これは、例えば、シャフト２に取り付けられた液圧ポンプによって、障壁３の傾斜運動を液圧の変化に変換するための手段を提供する。障壁の傾斜によって液圧が液圧ループ（hydraulic loop）内で上昇するとき、圧力上昇はやがて、障壁の傾斜運動を停止させるのに十分に大きくなる。圧力上昇は、例えば、発電機を回転させるクランクを動かすために使用され得る。圧力上昇が停止したとき、障壁は反対方向に動き始め、それが再びクランクなどを動かす。これらの水圧ポンプは、当業者に公知なようにして作動され得る。しかしながら、その傾斜運動は、障壁の完全な回転の運動が制限されることを意味し、例えば、上述したように、波力発電プラントに１００年波が到達する場合に、それをできるようにするのに有利であろう。本発明の実施形態の一例によれば、水圧ループにおける安全弁は、水圧ループの内部の圧力が、予め定めた限度を越えた場合に開放されることになる。その予め定めた限度は、例えば、特定の規模の波に打たれたときに水圧ループにおいて生じることが予期される圧力上昇に関係し得る。その限度を越えたときに安全弁が開放され、それが、上述したような障壁の自由な回転運動を可能にする、ループの内側の水圧の開放をもたらす。障壁に取り付けられた少なくとも１つの浮き部材は、最初の開始位置へ障壁を持ち上げることをもたらす。この位置では、水圧ループの内側の圧力は低く、例えば第２の所定のレベルより低い。圧力が水圧ループの内側で第２の所定の圧力レベルより低いとき、安全弁は閉じられ、上述したような障壁３の新たな傾斜運動を許容する。このような構成により、材料のためのいかなる更なるコストもなく、または波力発電プラントの設計などにおけるいかなる更なる複雑さもなく、本発明に従う波力発電プラントの動作上の安全性が達成される。
【００２９】
波エネルギーを収集してそれを使用可能なエネルギーに変換するために、障壁は、伸縮作用を有する複数のピストン１５を作動させ得る。この作用は、収集されたエネルギーを産生または貯蔵するためにポンプまたは発電機を駆動するために使用され得る。この実施形態の一例が図７に示されており、図７には、電気エネルギーを生成および貯蔵するためのシステムが示されている。
【００３０】
本発明による、完全に回転する波エネルギー収集装置を作るためのシステムを図６に示している。この図では、障壁３は下を向いたポジションで示されている。しかしながら、水の回転運動のために、障壁３は、波が当該装置を通過した後に障壁３を上に戻す円運動にて動くことになる。
【００３１】
本発明による装置のための過負荷防止システムが図５に示されており、また、電気生成システムに関連して示されているのが図７に見られる。このシステムの機能は、以下のとおりである：波からの圧力がパネル３を軸／ヒンジ２に関して回転させる。これが、水圧ポンプ５内に圧力を生じさせる。この圧力は、パイプ６を通じて、電力を産生する発電機８に接続された液圧モーター７に伝達される。高い波に関連して、波の圧力が、システムが耐えるべく備えられたもの（フレーム、パイプ、モーターなど）の限度を越え、油圧が自動的に圧力制御バルブ９によって減小され、熱の形態になった余分なエネルギーが海水によって冷却される。波エネルギー収集器は、波の方向に向くように、および、その高さ１２については潮汐および波の高さに調節されるように、ロッド１１に関して回転され得る。
【００３２】
代替的には、図９に示すように、モーターを駆動するための油圧は、減圧弁１３をわたって直接的に減小され得、それにより熱が形成されて、加熱の目的（例えば遠距離加熱プラント）のために使用される。必要とされるよりも多くの熱をシステムが産生しないように、超過圧力(over-pressure)システム９が、熱産生を減小させるために、やはり必要である。このようなシステムの一つの実施形態では、液圧を産生する波エネルギー収集システムおよびおよび液圧ブレーキを用いる。一つのタイプの有用な液圧ブレーキは、それが必要なわけではないが、負荷を低減する速度を制御するために、昇降クレーンで使用されるシステムであってよい。ブレーキにおいて産生されるエネルギーは、冷却システムによってブレーキから取り除かれる熱に変換される。波を熱にするシステムにより、ブレーキにおいて生成されるエネルギーが、（例えばビル内における）加熱目的のために使用される。必要なわけではないが、これは、遠距離加熱プランに連結されてもよい。
【００３３】
熱を産生する代替的な方法は、本発明による波エネルギー収集装置を、熱ポンプ(heat pump)に直接連結することである。そのような熱ポンプは、公知の技術であり、そのような熱ポンプでは、気体の圧縮がシステムの温度を上昇させる。
【００３４】
波からの熱生成の利点は、波の性質に起因して、生成されるエネルギーがしばしば振動エネルギー産生になるということである。加熱システム内にエネルギーが貯蔵されるために、当該システムは、定常的なエネルギー供給への依存がより小さい。当該システムは、非常に低いエネルギー形態である熱にエネルギーを直接変換するため、高い出力効率を有する。
【００３５】
北の地域では通常、一年のうちの寒い季節（冬）の間により多くの波がある。これは加熱のための要求に一致している。
【００３６】
本発明に従う波エネルギー収集システムの代替的な実施形態を図１０に示している。この実施形態では、波圧エネルギーを収集する障壁３は、２区画(two-compartment)のフレーム１内に置かれている。２区画のフレーム１は、障壁３の側面にエネルギーをそらすことなく、障壁（パネル／帆）３に波エネルギーを導くための側壁４を有する。エネルギー収集／変換システム５の概略を側壁の一つにおいて示している。このようなシステムは、
例えば、上述したようなものであり得る。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年11月17日(2008.11.17)
【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】
流体塊の波エネルギーの収集および変換のための装置であって、当該装置は、フレーム（１）を有し、該フレームは、ヒンジ（２）で連結され垂直方向に傾斜または回転する面（３）を少なくとも１つ含んでおり、該面は、パネルまたは帆の形態になっている障壁であって、フレーム（１）内での傾斜運動または回転運動を介して、通過する波の圧力面からエネルギーを収集するためのものであり、
ヒンジ（２）は、通過する波の谷における流体の表面より下に位置し、前記障壁（３）は、傾斜運動または回転運動を異なるタイプのエネルギーに変換できる機器に接続され、
傾斜または回転する障壁（３）が、通過する波の表面をその波の山頂において壊すような深さに、当該装置は配置され、かつ、
前記障壁（３）は、海底に向いた下方を指す方向から、上方を指す鉛直に直立したポジションまで、ヒンジ（２）の周りを回転するように該障壁（３）を持ち上げるのに過不足ない大きさの浮力を提供するように構成されており、
ヒンジ（２）は傾斜解放機構に取り付けられ、該傾斜解放機構は、障壁（３）がヒンジ（２）の周りを自由に回転することができるようにヒンジ（２）を解放するものであり、該傾斜解放機構は、当該装置を通過する波からの力が予め定められた限度を越えたときに解放されるものである、
前記装置。
【請求項２】
フレームおよび／または障壁が、通過する波の圧力面を傾斜する障壁（３）の方へと向かわせるための、鉛直に配置される側壁（４）を有する、請求項１記載の装置。
【請求項３】
障壁（３）が、パネルまたは帆の形態で存在する、請求項１または２記載の装置。
【請求項４】
障壁の面積が調節可能である、請求項１〜３記載の装置。
【請求項５】
障壁（３）の個数が、１つより多いか、または、２つに等しい、上記請求項のいずれか１項記載の装置。
【請求項６】
流体塊から波エネルギーを収集するためのシステムであって、請求項１〜４のいずれか１項記載の装置を有する、前記システム。
【請求項７】
熱を生成するための、請求項１〜５記載の装置の、または、請求項６記載のシステムの、使用。
【請求項８】
流体塊の水平に移動する圧力波からの波エネルギーの収集および変換のための装置であって、当該装置は、フレーム（１）を有し、該フレームは、ヒンジ（２）で連結され垂直方向に傾斜または回転する面（３）を少なくとも１つ含んでおり、該面は、パネルまたは帆の形態になっている障壁であって、フレーム（１）内での傾斜運動または回転運動を介して、通過する波の圧力面からエネルギーを収集するためのものであり、
ヒンジ（２）は、通過する波の谷における流体の表面より下に位置し、前記障壁（３）は、傾斜運動または回転運動を異なるタイプのエネルギーに変換できる機器に接続され、かつ、
フレームおよび／または障壁が、通過する波の圧力面を傾斜する障壁（３）の方へと向かわせるための、鉛直に配置される側壁（４）を有し、かつ、
前記障壁（３）は、海底に向いた下方を指す方向から、上方を指す鉛直に直立したポジションまで、ヒンジ（２）の周りを回転するように該障壁（３）を持ち上げるのに過不足ない大きさの浮力を提供するように構成されており、
ヒンジ（２）は傾斜解放機構に取り付けられ、該傾斜解放機構は、障壁（３）がヒンジ（２）の周りを自由に回転することができるようにヒンジ（２）を解放するものであり、該傾斜解放機構は、当該装置を通過する波からの力が予め定められた限度を越えたときに解放されるものである、
前記装置。
【請求項９】
障壁（３）が、パネルまたは帆の形態で存在する、請求項８記載の装置。
【請求項１０】
障壁の面積が調節可能である、請求項８〜９記載の装置。
【請求項１１】
障壁（３）の個数が、１つより多いか、または、２つに等しい、請求項８〜１０のいずれか１項記載の装置。
【請求項１２】
流体塊から波エネルギーを収集するためのシステムであって、請求項８〜１１のいずれか１項記載の装置を有する、前記システム。
【請求項１３】
熱を生成するための、請求項８〜１１記載の装置の、または、請求項１２記載のシステムの、使用。
【請求項１４】
障壁（３）のヒンジ（２）が、流体中で鉛直に配置される、請求項１〜５または８〜１１のいずれか１項記載の装置。
【請求項１５】
障壁（３）が、該障壁（３）に必要な浮力を提供する少なくとも１つの浮き部材に取り付けられている、請求項１〜５または８〜１１記載の装置。
【請求項１６】
障壁（３）が、該障壁（３）に必要な浮力を提供する中空体として備えられている、請求項１〜５または８〜１１記載の装置。
【手続補正書】
【提出日】平成21年4月30日(2009.4.30)
【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】
流体塊の波エネルギーの収集および変換のための装置であって、当該装置は、フレーム（１）を有し、該フレームは、ヒンジ（２）で連結され傾斜または回転する面（３）を少なくとも１つ含んでおり、該面は、パネルまたは帆の形態になっている障壁であって、フレーム（１）内での傾斜運動または回転運動を介して、通過する波の圧力面からエネルギーを収集するためのものであり、
ヒンジ（２）は、通過する波の谷における流体の表面より下に位置し、前記障壁（３）は、傾斜運動または回転運動を異なるタイプのエネルギーに変換できる機器に接続され、
前記障壁（３）は、海底に向いた下方を指す方向から、上方を指す鉛直に直立したポジションまで、ヒンジ（２）の周りを回転するように該障壁（３）を持ち上げるのに過不足ない大きさの浮力を提供するように構成されており、
該障壁が、フレーム中で３６０°にわたって回転することが可能である、
前記装置。
【請求項２】
フレームおよび／または障壁が、通過する波の圧力面を傾斜する障壁（３）の方へと向わせるための、鉛直に配置される側壁（４）を有する、請求項１記載の装置。
【請求項３】
傾斜または回転する障壁（３）が、通過する波の表面をその波の山頂において壊すような深さに、当該装置が配置される、請求項１または２記載の装置。
【請求項４】
障壁の面積が調節可能である、請求項１〜３記載の装置。
【請求項５】
流体塊から波エネルギーを収集するためのシステムであって、請求項１〜４のいずれか１項記載の装置を有する、前記システム。
【請求項６】
熱を生成するための、請求項１〜４記載の装置の、または、請求項５記載のシステムの、使用。
【請求項７】
流体塊の水平に移動する圧力波からの波エネルギーの収集および変換のための装置であって、当該装置は、フレーム（１）を有し、該フレームは、ヒンジ（２）で連結され傾斜または回転する面（３）を少なくとも１つ含んでおり、該面は、パネルまたは帆の形態になっている障壁であって、フレーム（１）内での傾斜運動または回転運動を介して、通過する波の圧力面からエネルギーを収集するためのものであり、
ヒンジ（２）は、通過する波の谷における流体の表面より下に位置し、前記障壁（３）は、傾斜運動または回転運動を異なるタイプのエネルギーに変換できる機器に接続され、かつ、
フレームおよび／または障壁が、通過する波の圧力面を、傾斜する障壁（３）の方へと向かわせるための鉛直に配置される側壁（４）を有し、
前記障壁（３）は、海底に向いた下方を指す方向から、上方を指す鉛直に直立したポジションまで、ヒンジ（２）の周りを回転するように該障壁（３）を持ち上げるのに過不足ない大きさの浮力を提供するように構成されており、かつ、
該障壁が、フレーム中で３６０°にわたって回転することが可能である、
前記装置。
【請求項８】
障壁の面積が調節可能である、請求項７記載の装置。
【請求項９】
流体塊から波エネルギーを収集するためのシステムであって、請求項７〜８のいずれか１項記載の装置を有する、前記システム。
【請求項１０】
熱を生成するための、請求項７〜８記載の装置の、または、請求項９記載のシステムの、使用。
【請求項１１】
障壁（３）のヒンジ（２）が、流体中で鉛直に配置される、請求項１〜４または７〜８のいずれか１項記載の装置。
【請求項１２】
障壁が上に向いて鉛直に直立したポジションにあるときに、ヒンジ（２）が、該障壁の下端にあるように構成されている、請求項１１記載の装置。
【請求項１３】
ヒンジ（２）が傾斜解放機構に取り付けられ、該傾斜解放機構は、障壁（３）がヒンジ（２）の周りを自由に回転することができるようにヒンジ（２）を解放するものであり、該傾斜解放機構は、当該装置を通過する波からの力が予め定められた限度を越えたときに解放されるものである、請求項１〜４または７〜８記載の装置。
【請求項１４】
障壁（３）が、該障壁（３）に必要な浮力を提供する少なくとも１つの浮き部材に取り付けられている、請求項１〜４または７〜８記載の装置。
【請求項１５】
障壁（３）が、該障壁（３）に必要な浮力を提供する中空体として備えられている、請求項１〜４または７〜８記載の装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
パネル／帆３の形態になっている障壁は、種々の方法で構成され得る。最も単純な形態では、障壁３は、ヒンジ２の周りで傾斜するパネルの形態である。代替的には、図２に示すように、障壁３は、実質的に不透過性素材からなる柔軟性の布の帆を含む四角いフレームを有し得る。そのような布は、例えば、素材の織物、ネットで強化されたプラスチックの布、防水布などで作られたものであり得る。障壁３が布素材から作られていることは、通過する波の圧力面を収集する障壁の部分の面積を減小させるために、障壁を円柱状に巻き上げ、それによって当該四角部およびフレーム１への負荷を低減できることを意味する。これは、障壁３の面積が減っていなければエネルギー負荷がフレーム１に損傷を与え得る非常に高い海において有利である。障壁３の面積を調節することにより、フレーム１が耐えるべく備えられた負荷に関して、フレーム１の最適な使用がもたらされる。一つの実施形態では、負荷モニタリング機器が、障壁に接続されることができ、フレーム１内での布３の自動的な減小または拡大のためにコンピューターと通信し得る。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
波エネルギーを収集してそれを使用可能なエネルギーに変換するために、障壁は、伸縮作用を有する複数のピストンを作動させ得る。この作用は、収集されたエネルギーを産生または貯蔵するためにポンプまたは発電機を駆動するために使用され得る。この実施形態の一例が図７に示されており、図７には、電気エネルギーを生成および貯蔵するためのシステムが示されている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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【図２】
2010521613.tif 000018
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2010521613.tif 000023
【図８】
2010521613.tif 000024
【図９】
2010521613.tif 000025
【図１０】
2010521613.tif 000026
【図１１】
2010521613.tif 000027
【図１２】
2010521613.tif 000028
【図１３】
2010521613.tif 000029
【国際調査報告】
2010521613.tif 000030
2010521613.tif 000031
2010521613.tif 000032
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