(57)【要約】  波エネルギー変換器（１）は、前端（３）と後端（４）との間に延在するハウジング（２）を備える。３つの直立した空気室（１５）が、ハウジング（２）中に配置され、３つの対応する水収容ダクト（１６）が、空気室（１５）から後方に延在し、ハウジング（２）が通過する波に応答してピッチングすることによって揺動するときに、空気室（１５）の内外に水を通す、後方の水収容開口部（１７）で終端する。空気収容ダクト（２１）は、ハウジング（２）が揺動するときに空気室（１５）内の水位（１９ａ）が上下すると、空気室（１５）の内外に空気を通すように、マニホルド（２０）中を通して空気室（１５）と連通する。空気収容ダクト（２１）中に配置された自己整流タービン（２２）は、電気を生成するための発電機（２４）に動力を提供する。浮力タンク（３１）は、ハウジング（２）が水に浮いた状態を維持するように、ハウジング（２）上で、水収容ダクト（１６）の上方で、空気室（１５）の後方に配置される。概して前方下方向に延在する第１の安定化プレート（２８）は、波動に対するハウジング（２）のピッチング揺動運動を制御し、ひいては変換器（１）によって生成された電力出力を増大するために、ハウジング（２）の前端（３）において下側傾斜部分（２７）から延在する。前方バラストタンク（３１）と、ハウジング（２）から上方向に延在する一対の第２の安定化プレート（３０）とが、変換器（１）の安定性を強化する。
2010507041.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波エネルギーを電気に変換する浮体式波エネルギー変換器であって、
波動に応答して揺動するように構成され、前端と後端との間に延在するハウジングであって、使用時にハウジングの前端が波に向かい合うように構成されたハウジングと、
前記ハウジング中に形成された空気室と、
前記ハウジング中に形成された水収容ダクトであって、前記空気室中の水位を変化させるように前記ハウジングが波動に応答して揺動するときに、前記空気室の内外に水を通し、前記空気室の後方の水収容開口部で終端する水収容ダクトと、
前記空気室中の変化する水位に応じて前記空気室の内外に空気を通す空気収容ダクトと、
前記空気室中の前記変化する水位に応じて空気が前記空気収容ダクト中を通して押しやられる際のエネルギーを機械的回転エネルギーに変換する変換手段と、
前記ハウジングのヒービングおよびピッチング運動を制御して水中での前記ハウジングの動きの利用可能なエネルギーへの変換効率を最大にするために、前記ハウジングの水線より下で前記ハウジングの前端から概して前方下方向に延在する第１の安定化プレートと、
を備える、波エネルギー変換器。
【請求項２】
前記第１の安定化プレートは、前記ハウジングから前記水線より下の高さで延在する、請求項１に記載の浮体式波エネルギー変換器。
【請求項３】
前記第１の安定化プレートは、前記ハウジングの前／後方向の概して横断方向に延在する、請求項１または２に記載の浮体式波エネルギー変換器。
【請求項４】
前記第１の安定化プレートは、前記水収容ダクトが実質的に水平に配置された状態で前記ハウジングが浮かんでいるときに、垂直に対して３０度から６０度の範囲のある角度で前記ハウジングの前端から延在する、請求項１から３のいずれかに記載の浮体式波エネルギー変換器。
【請求項５】
前記第１の安定化プレートは、前記水収容ダクトが実質的に水平に配置された状態で前記ハウジングが浮かんでいるときに、垂直に対して４０度から５０度の範囲のある角度で前記ハウジングの前端から延在する、請求項１から４のいずれかに記載の浮体式波エネルギー変換器。
【請求項６】
前記第１の安定化プレートは、前記水収容ダクトが実質的に水平に配置された状態で前記ハウジングが浮かんでいるときに、垂直に対して約４５度の角度で前記ハウジングの前端から延在する、請求項１から５のいずれかに記載の浮体式波エネルギー変換器。
【請求項７】
前記第１の安定化プレートは、前記ハウジングの前端に隣接した位置で、実質的に前記ハウジングの横幅全体に延在する、請求項１から６のいずれかに記載の浮体式波エネルギー変換器。
【請求項８】
前記ハウジングの前端に隣接する前記ハウジングの前方を向く部分は、概して後方下方向に傾斜する、請求項１から７のいずれかに記載の浮体式波エネルギー変換器。
【請求項９】
前記ハウジングの前方を向く傾斜部分は、前記ハウジングの下側部分によって形成される、請求項８に記載の浮体式波エネルギー変換器。
【請求項１０】
前記ハウジングの前方を向く傾斜部分は、前記水線より下に配置される、請求項８または９に記載の浮体式波エネルギー変換器。
【請求項１１】
前記ハウジングの前方を向く傾斜部分は、前記水収容ダクトが実質的に水平に配置された状態で前記ハウジングが浮かんでいるときに、垂直に対して３０度から６０度の範囲のある角度で勾配が付けられている、請求項８から１０のいずれかに記載の浮体式波エネルギー変換器。
【請求項１２】
前記ハウジングの前方を向く傾斜部分は、前記水収容ダクトが実質的に水平に配置された状態で前記ハウジングが浮かんでいるときに、垂直に対して４０度から５０度の範囲のある角度で勾配が付けられている、請求項８から１１のいずれかに記載の浮体式波エネルギー変換器。
【請求項１３】
前記ハウジングの前方を向く傾斜部分は、前記水収容ダクトが実質的に水平に配置された状態で前記ハウジングが浮かんでいるときに、垂直に対して約４５度の角度で勾配が付けられている、請求項８から１２のいずれかに記載の浮体式波エネルギー変換器。
【請求項１４】
前記第１の安定化プレートは、前記ハウジングの前方を向く傾斜部分から延在する、請求項８から１３のいずれかに記載の浮体式波エネルギー変換器。
【請求項１５】
前記第１の安定化プレートは、前記ハウジングの前方を向く傾斜部分から前記傾斜部分に対してある角度で延在する、請求項８から１４のいずれかに記載の浮体式波エネルギー変換器。
【請求項１６】
前記第１の安定化プレートは、前記ハウジングの前方を向く傾斜部分から前記傾斜部分に対して約９０度の角度で延在する請求項８から１５のいずれかに記載の浮体式波エネルギー変換器。
【請求項１７】
前記第１の安定化プレートは、前記第１の安定化プレートと前記ハウジングとの間に延在する、少なくとも１つのガセットプレートによって補強される、請求項１から１６のいずれかに記載の浮体式波エネルギー変換器。
【請求項１８】
前記第１の安定化プレートは、前記第１の安定化プレートと前記ハウジングとの間に延在する、間隔をあけて配置された複数のガセットプレートによって補強される、請求項１７に記載の浮体式波エネルギー変換器。
【請求項１９】
前方バラスト手段は、前記ハウジングを安定化させるために、前記ハウジングの前端に隣接して設けられる、請求項１から１８のいずれかに記載の浮体式波エネルギー変換器。
【請求項２０】
前記前方バラスト手段は、前記空気室の前方に配置される、請求項１９に記載の浮体式波エネルギー変換器。
【請求項２１】
前記前方バラスト手段は、前記第１の安定化プレートの高さより上に配置される、請求項１９または２０に記載の浮体式波エネルギー変換器。
【請求項２２】
前記前方バラスト手段は、前記第１の安定化プレートが前記ハウジングの前端から延在する高さから上方向に延在する、請求項１９から２１に記載の浮体式波エネルギー変換器。
【請求項２３】
前記前方バラスト手段は、その重さを選択的に調整するように調節可能である、請求項１９から２２のいずれかに記載の浮体式波エネルギー変換器。
【請求項２４】
前記前方バラスト手段は、バラストを内部に収容するバラストタンクを備える、請求項１９から２３のいずれかに記載の浮体式波エネルギー変換器。
【請求項２５】
前記バラストタンクは、水バラストを収容するように構成される、請求項２４に記載の浮体式波エネルギー変換器。
【請求項２６】
少なくとも１つの第２の安定化プレートは、前記ハウジングから延在し、前記ハウジングの前端が波に向かい合う状態に前記ハウジングの方向を維持するように前記ハウジングを通過する波動に応答する、請求項１から２５のいずれかに記載の浮体式波エネルギー変換器。
【請求項２７】
前記少なくとも１つの第２の安定化プレートは、前記ハウジングの概して前／後方向に延在する、請求項２６に記載の浮体式波エネルギー変換器。
【請求項２８】
前記少なくとも１つの第２の安定化プレートは、前記ハウジングから上方向に延在する、請求項２６または２７に記載の浮体式波エネルギー変換器。
【請求項２９】
前記少なくとも１つの第２の安定化プレートは、前記ハウジングの後端に向かって配置される、請求項２６から２８のいずれかに記載の浮体式波エネルギー変換器。
【請求項３０】
間隔をあけて配置された一対の第２の安定化プレートは、前記ハウジングから延在する、請求項２６から２９のいずれかに記載の浮体式波エネルギー変換器。
【請求項３１】
前記空気室は、前記ハウジング中で前記ハウジングの前端に隣接する部分に形成される、請求項１から３０のいずれかに記載の浮体式波エネルギー変換器。
【請求項３２】
前記水収容ダクトは、前記空気室から後方に延在する、請求項１から３１のいずれかに記載の浮体式波エネルギー変換器。
【請求項３３】
前記水収容ダクトからの前記水収容開口部は、前記ハウジングの後端に配置される、請求項１から３２のいずれかに記載の浮体式波エネルギー変換器。
【請求項３４】
前記空気室は、前記水収容ダクトから上方向に前端に隣接して延在する、請求項１から３３のいずれかに記載の浮体式波エネルギー変換器。
【請求項３５】
浮力手段は、前記ハウジングを水上に浮かんでいる状態に維持するために設けられる、請求項１から３４のいずれかに記載の浮体式波エネルギー変換器。
【請求項３６】
前記浮力手段は、前記空気室の後方に配置される、請求項３５に記載の浮体式波エネルギー変換器。
【請求項３７】
前記浮力手段は、前記水収容ダクトの上方に配置される、請求項３５または３６に記載の浮体式波エネルギー変換器。
【請求項３８】
前記浮力手段は、前記空気室の後方の位置から延在し、前記空気室と前記ハウジングの後端の中間の後端で終端する、請求項３５から３７のいずれかに記載の浮体式波エネルギー変換器。
【請求項３９】
前記浮力手段は、前記ハウジングの側縁部の中間の位置より前記ハウジングのそれぞれ対向する側縁部上で前記空気室により近い、前記浮力手段の後端で終端する、請求項３８に記載の浮体式波エネルギー変換器。
【請求項４０】
前記浮力手段は、前記ハウジングのそれぞれ対向する側縁部の間の中間の位置で、前記ハウジングの後端に最も近い、前記浮力手段の後端で終端する、請求項３９に記載の浮体式波エネルギー変換器。
【請求項４１】
前記浮力手段の後端は、平面図で見たときに実質的に弓状である、請求項３８から４０のいずれかに記載の浮体式波エネルギー変換器。
【請求項４２】
前記浮力手段の後端は、平面図で見たときに実質的に半円形である、請求項３８から４１のいずれかに記載の浮体式波エネルギー変換器。
【請求項４３】
前記浮力手段は、前記空気室に隣接して配置される、請求項３５から４２のいずれかに記載の浮体式波エネルギー変換器。
【請求項４４】
前記浮力手段は、浮力タンクを備える、請求項３５から４３のいずれかに記載の浮体式波エネルギー変換器。
【請求項４５】
前記浮力タンクは、空気で充填されるように構成される、請求項４４に記載の浮体式波エネルギー変換器。
【請求項４６】
前記浮力タンクは、発泡プラスチックの浮力材で充填されるように構成される、請求項４４または４５に記載の浮体式波エネルギー変換器。
【請求項４７】
空気が前記空気収容ダクト中を通って押しやられるのを回転運動に変換する変換手段は、タービンを備える、請求項１から４６のいずれかに記載の浮体式波エネルギー変換器。
【請求項４８】
前記タービンが自己整流タービンであり、前記タービンは、前記タービンを通過する空気流の方向に関係なく一方向にのみ回転する、請求項４７に記載の浮体式波エネルギー変換器。
【請求項４９】
前記変換手段は、前記ダクト中に配置される、請求項１から４８に記載の浮体式波エネルギー変換器。
【請求項５０】
前記変換手段は、発電機に接続される、請求項１から４９のいずれかに記載の浮体式波エネルギー変換器。
【請求項５１】
前記変換手段は、前記発電機に直列に接続される、請求項５０に記載の浮体式波エネルギー変換器。
【請求項５２】
前記発電機は、前記空気収容ダクト中に配置される、請求項５０または５１に記載の浮体式波エネルギー変換器。
【請求項５３】
少なくとも２つの空気収容ダクトが設けられる、請求項１から５２のいずれかに記載の浮体式波エネルギー変換器。
【請求項５４】
各空気収容ダクトにそれぞれ１つの変換手段が配置される、請求項５２に記載の浮体式波エネルギー変換器。
【請求項５５】
複数の平行の水収容ダクトが前記ハウジング中に形成される、請求項１から５４のいずれかに記載の浮体式波エネルギー変換器。
【請求項５６】
複数の空気室が前記ハウジング中に形成される、請求項５５に記載の浮体式波エネルギー変換器。
【請求項５７】
各水収容ダクトに対応してそれぞれ１つの空気室が設けられる、請求項５６に記載の浮体式波エネルギー変換器。
【請求項５８】
マニホルドは、前記空気室を前記１つまたは複数の空気収容ダクトと連通するように設けられる、請求項５６または５７に記載の浮体式波エネルギー変換器。
【請求項５９】
連結手段は、前記ハウジング上に設けられ、前記ハウジングの前端が波に向かい合う状態で前記ハウジングを係留システムに連結する、請求項１から５８のいずれかに記載の浮体式波エネルギー変換器。
【請求項６０】
前記ハウジングを前記係留システムに連結する前記連結手段は、前記ハウジングの前端に配置された前方連結手段を備える、請求項５９に記載の浮体式波エネルギー変換器。
【請求項６１】
一対の前方連結手段が、それぞれ前記ハウジングの前端の反対側に設けられ、前記ハウジングを前記係留システムに連結する、請求項６０に記載の浮体式波エネルギー変換器。
【請求項６２】
前記ハウジングを前記係留システムに連結する前記連結手段は、前記ハウジングの後端に配置された後方連結手段を備える、請求項５９から６１のいずれかに記載の浮体式波エネルギー変換器。
【請求項６３】
間隔をあけて配置された一対の後方連結手段が設けられる、請求項６２に記載の浮体式波エネルギー変換器。
【請求項６４】
波エネルギーを電気に変換する浮体式波エネルギー変換器であって、
波動に応答して揺動するように構成され、前端と後端との間に延在するハウジングであり、使用時にハウジングの前端が波に向かい合うように構成されたハウジングと、
前記ハウジング中に形成された空気室と、
前記ハウジング中に形成された水収容ダクトであって前記空気室中の水位を変化させるように、前記ハウジングが波動に応答して揺動するときに前記空気室の内外に水を通し、前記空気室の後方の水収容開口部で終端する水収容ダクトと、
前記空気室中の変化する水位に応じて前記空気室の内外に空気を通す、空気収容ダクトと、
前記空気室中の前記変化する水位に応答して空気が前記空気収容ダクト中を通して押しやられる際のエネルギーを機械的回転エネルギーに変換する変換手段と、
前記ハウジングを安定化させるために前記ハウジングの前端に隣接して設けられた前方バラスト手段と、
を備える波エネルギー変換器。
【請求項６５】
前記前方バラスト手段は、前記空気室の前方に配置される、請求項６４に記載の浮体式波エネルギー変換器。
【請求項６６】
前記前方バラスト手段は、その重さを選択的に調整するように調節可能である、請求項６４または６５に記載の浮体式波エネルギー変換器。
【請求項６７】
前記前方バラスト手段は、バラストを内部に収容するバラストタンクを備える、請求項６４から６６のいずれかに記載の浮体式波エネルギー変換器。
【請求項６８】
前記バラストタンクは、水バラストを収容するように構成される、請求項６７に記載の浮体式波エネルギー変換器。
【請求項６９】
前記ハウジングの前端に隣接する前記ハウジングの前方を向く部分は、概して後方下方向に傾斜する、請求項６４から６８のいずれかに記載の浮体式波エネルギー変換器。
【請求項７０】
前記ハウジングの前方を向く傾斜部分は、前記ハウジングの下側部分によって形成される、請求項６９に記載の浮体式波エネルギー変換器。
【請求項７１】
前記ハウジングの前方を向く傾斜部分は、前記水線より下に配置される、請求項６９または７０に記載の浮体式波エネルギー変換器。
【請求項７２】
前記ハウジングの前方を向く傾斜部分は、前記水収容ダクトが実質的に水平に配置された状態で前記ハウジングが浮かんでいるときに、垂直に対して３０度から６０度の範囲のある角度で勾配が付けられている、請求項６９から７１のいずれかに記載の浮体式波エネルギー変換器。
【請求項７３】
前記ハウジングの前方を向く傾斜部分は、前記水収容ダクトが実質的に水平に配置された状態で前記ハウジングが浮かんでいるときに、垂直に対して４０度から５０度の範囲のある角度で勾配が付けられている、請求項６９から７２のいずれかに記載の浮体式波エネルギー変換器。
【請求項７４】
前記ハウジングの前方を向く傾斜部分は、前記水収容ダクトが実質的に水平に配置された状態で前記ハウジングが浮かんでいるときに、垂直に対して約４５度の角度で勾配が付けられている、請求項６９から７３のいずれかに記載の浮体式波エネルギー変換器。
【請求項７５】
前記前方バラスト手段は、前記ハウジングの前方を向く傾斜部分の一部分によって部分的に形成される、請求項６９から７４のいずれかに記載の浮体式エネルギー変換器。
【請求項７６】
少なくとも１つの第２の安定化プレートは、前記ハウジングから延在し、前記ハウジングを通過する波動に応じて前記ハウジングの前端が波に向かい合う状態に前記ハウジングの方向を維持する、請求項６４から７５のいずれかに記載の浮体式波エネルギー変換器。
【請求項７７】
前記空気室は、前記ハウジング中で前記ハウジングの前端に隣接する部分に形成される、請求項６４から７６のいずれかに記載の浮体式波エネルギー変換器。
【請求項７８】
前記水収容ダクトは、前記空気室から後方に延在する、請求項６４から７７のいずれかに記載の浮体式波エネルギー変換器。
【請求項７９】
前記水収容ダクトからの前記水収容開口部は、前記ハウジングの後端に配置される、請求項６４から７８のいずれかに記載の浮体式波エネルギー変換器。
【請求項８０】
前記空気室は、前記水収容ダクトから上方向に前端に隣接して延在する、請求項６４から７９のいずれかに記載の浮体式波エネルギー変換器。
【請求項８１】
浮力手段は、前記ハウジングを水上に浮かんでいる状態に維持するために設けられる、請求項６４から８０のいずれかに記載の浮体式波エネルギー変換器。
【請求項８２】
前記浮力手段は、前記空気室の後方に配置される、請求項８１に記載の浮体式波エネルギー変換器。
【請求項８３】
前記浮力手段は、前記水収容ダクトの上方に配置される、請求項８１または８２に記載の浮体式波エネルギー変換器。
【請求項８４】
波エネルギーを電気に変換する浮体式波エネルギー変換器であって、
波動に応答して揺動するように構成され、前端と後端との間に延在するハウジングであって、使用時にハウジングの前端が波に向かい合うように構成された、ハウジングと、
前記ハウジング中に形成された空気室と、
前記ハウジング中に形成された水収容ダクトであって、前記空気室中の水位を変化させるように、前記ハウジングが波動に応答して揺動するときに前記空気室の内外に水を通し、前記空気室の後方の水収容開口部で終端する水収容ダクトと、
前記空気室中の変化する水位に応じて前記空気室の内外に空気を通す空気収容ダクトと、
前記空気室中の前記変化する水位に応じて空気が前記空気収容ダクト中を通して押しやられる際のエネルギーを機械的回転エネルギーに変換する変換手段と、
概して後方下方向に傾斜する前記ハウジングの前端に隣接する前記ハウジングの前方を向く部分と、
を備える波エネルギー変換器。
【請求項８５】
前記ハウジングの前方を向く傾斜部分は、前記ハウジングの下側部分によって形成される、請求項８３に記載の浮体式波エネルギー変換器。
【請求項８６】
前記ハウジングの前方を向く傾斜部分は、前記水線より下に配置される、請求項８４または８５に記載の浮体式波エネルギー変換器。
【請求項８７】
前記ハウジングの前方を向く傾斜部分は、前記水収容ダクトが実質的に水平に配置された状態で前記ハウジングが浮かんでいるときに、垂直に対して３０度から６０度の範囲のある角度で勾配が付けられている、請求項８３から８５のいずれかに記載の浮体式波エネルギー変換器。
【請求項８８】
前記ハウジングの前方を向く傾斜部分は、前記水収容ダクトが実質的に水平に配置された状態で前記ハウジングが浮かんでいるときに、垂直に対して４０度から５０度の範囲のある角度で勾配が付けられている、請求項８３から８６のいずれかに記載の浮体式波エネルギー変換器。
【請求項８９】
前記ハウジングの前方を向く傾斜部分は、前記水収容ダクトが実質的に水平に配置された状態で前記ハウジングが浮かんでいるときに、垂直に対して約４５度の角度で勾配が付けられている、請求項８３から８７のいずれかに記載の浮体式波エネルギー変換器。
【請求項９０】
波エネルギーを機械的回転エネルギーに変換する浮体式波エネルギー変換器の効率を改善する方法であって、
前記波エネルギー変換器は、
波動に応答して揺動するように構成され、前端と後端との間に延在するハウジングであって、使用時にハウジングの前端が波に向かい合うように構成されたハウジングと、
前記ハウジング中に形成された空気室と、
前記ハウジング中に形成された水収容ダクトであって、前記空気室中の水位を変化させるように、前記ハウジングが波動に応答して揺動するときに前記空気室の内外に水を通し、前記空気室の後方の水収容開口部で終端する、水収容ダクトと、
前記空気室中の変化する水位に応答して前記空気室の内外に空気を通す空気収容ダクトと、
前記空気室中の前記変化する水位に応答して空気が前記空気収容ダクト中を通して押しやられる際のエネルギーを機械的回転エネルギーに変換する変換手段と、
を備えるタイプのものであり、
当該方法は、
前記ハウジングのヒービングおよびピッチング運動を制御して水中での前記ハウジングの動きの利用可能なエネルギーへの変換効率を最大にするように、前記ハウジングの水線より下で前記ハウジングの前端から概して前方下方向に延在する第１の安定化プレートを設けるステップを備える、方法。
【請求項９１】
前記第１の安定化プレートは、前記水線より下の高さで前記ハウジングから延在する、請求項９０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、浮体式波エネルギー変換器および浮体式波エネルギー変換器の効率を改善する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
波エネルギー、例えば、海、湖、またはそのような他の水域の波エネルギーを機械的回転エネルギーに変換する波エネルギー変換器が知られている。一般に、機械的回転エネルギーは、電力を生成する発電機を駆動するために用いられる。こうした波エネルギー変換器は、Masudaらの特許文献１、Nishikawaの特許文献２およびNishikawaに譲渡されたMasudaの特許文献３に開示されている。これらの３つの従来技術の明細書に開示された、こうした波エネルギー変換器は全て、前端と後端との間に延在するハウジングを備え、前端が接近する波に向かい合うように係留される。ハウジングの係留は、ハウジングが通過する波に応答して前／後方向にピッチング(pitching)することによって揺動するように配置される。上方向に延在する空気室が、ハウジング中でその前端に隣接する部分に形成され、水収容ダクトが、空気室から後方に延在し、ハウジングが揺動するときに空気室の内外に水を通す後方水収容開口部で終端する。ハウジングの揺動の動きの結果として、空気室内の水位が変化するときに、空気室から延在する空気収容ダクトが、空気室の内外に空気を通す。空気収容ダクト中に配置されたタービンが、発電機を駆動するために、空気室中の水位が上下するのに応答して空気収容ダクト中を通る空気によって駆動される。その発電機は、ハウジングの揺動運動から電気を生成する。３つの従来技術の特許明細書の波エネルギー変換器では、浮力剤が、水収容ダクトの上方で空気室の後方に配置される。しかし、２つの従来技術の米国特許明細書では、浮力剤が波エネルギー変換器のハウジングの前端の前方に延在する状態でも配置される。
【０００３】
したがって、ハウジングの前端が接近する波に向かい合うように、波エネルギー変換器のいずれか１つは、適切な係留システムによって係留された状態で、通過する波により、前／後方向のピッチングの動きでハウジングが揺動し、その前／後方向のピッチングの動きにより、ハウジングの各揺動サイクルで、水は、水収容ダクト中を通って空気室の内外に流れる。水が空気室の内外に流れると、空気室中の水位が上下する。その結果、空気が空気収容ダクト中を通って連続的に外側および内側に押しやられる。使用するタービンのタイプに応じて、タービンは、空気収容ダクト中を通る空気流の方向に関係なく、同一の方向に回転するか、あるいは、空気が空気収容ダクト中を通って外側または内側に押しやられるのに応答して一方向にしか回転することができない。こうした場合には、一般に、空気収容ダクト中を通る２方向の流れを、タービン中を通る単一方向の流れに変換するために、バルブおよび対応するダクトのシステムが設けられる。
【０００４】
場合によっては、３つの従来技術の明細書に記載された波エネルギー変換器は、１つまたは複数の空気室および１つまたは複数の水収容ダクト備えてもよく、典型的には、２つ以上の空気室が提供される場合は、それぞれの対応する空気室中に水を通す、対応する数の水収容ダクトが提供される。
【０００５】
一般には、こうした波エネルギー変換器は、波エネルギーを機械的回転エネルギーに変換する働きをし、その機械的回転エネルギーを利用して発電機を駆動し、その結果として発電するが、こうした波エネルギー変換器には、２つの重大な欠点あり、第１に、それらは、波エネルギーを電力に変換するとき、具体的には、波エネルギーを機械的回転エネルギーに変換する際に比較的効率が悪い傾向があり、第２に、具体的には、水が比較的荒く波高が比較的高いときに、比較的不安定な傾向がある。波エネルギーの機械的回転エネルギーへの変換効率を高めるために、特許文献１に記載されている波エネルギー変換器にいくらかの試みが行われてきたが、３つの従来技術の明細書に記載されている波エネルギー変換器は、なお比較的効率が悪い傾向がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】欧州特許第０，９５０，８１２号明細書
【特許文献２】米国特許第４，７４１，１５７号明細書
【特許文献３】米国特許第４，８５８，４３４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、従来技術の波エネルギー変換器の少なくともいくつかの問題に対処する波エネルギー変換器が必要であり、波エネルギーを機械的回転エネルギーに変換するこうした波エネルギー変換器の効率を改善する方法を提供することも必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、こうした波エネルギー変換器を提供することを対象とし、浮体式波エネルギー変換器の効率を改善する方法も対象とする。
【０００９】
本発明によれば、波エネルギーを電気に変換する浮体式波エネルギー変換器であって、波動に応答して揺動するように構成され、前端と後端との間に延在するハウジングであり、使用時にハウジングの前端が波に向かい合うように構成された、ハウジングと、ハウジング中に形成された空気室と、空気室中の水位を変化させるように、ハウジングが波動に応答して揺動するときに、空気室の内外に水を通す、ハウジング中に形成された水収容ダクトであり、空気室の後方の水収容開口部で終端する、水収容ダクトと、空気室中の変化する水位に応答して空気室の内外に空気を通す、空気収容ダクトと、空気室中の変化する水位に応答して空気が空気収容ダクト中を通して押しやられる際のエネルギーを機械的回転エネルギーに変換する、変換手段と、水中でのハウジングの動きの利用可能なエネルギーへの変換効率を最大にするように、ハウジングのヒービング(heaving)およびピッチング運動を制御するために、ハウジングの水線より下でハウジングの前端から概して前方下方向に延在する、第１の安定化プレートと、を備える波エネルギー変換器が提供される。
【００１０】
好ましくは、第１の安定化プレートは、ハウジングから水線より下の高さで延在する。有利には、第１の安定化プレートは、ハウジングの前／後方向の概して横断方向に延在する。
【００１１】
本発明の一実施形態では、水収容ダクトが実質的に水平に配置された状態でハウジングが浮かんでいるときに、第１の安定化プレートは、垂直に対して３０度から６０度の範囲のある角度でハウジングの前端から延在する。好ましくは、水収容ダクトが実質的に水平に配置された状態でハウジングが浮かんでいるときに、第１の安定化プレートは、垂直に対して４０度から５０度の範囲のある角度でハウジングの前端から延在する。有利には、水収容ダクトが実質的に水平に配置された状態でハウジングが浮かんでいるときに、第１の安定化プレートは、垂直に対して約４５度の角度でハウジングの前端から延在する。
【００１２】
理想的には、第１の安定化プレートは、ハウジングの前端に隣接した位置で、実質的にハウジングの横幅全体に延在する。
【００１３】
本発明の他の実施形態では、ハウジングの前端に隣接するハウジングの前方を向く部分は、概して後方下方向に傾斜する。好ましくは、ハウジングの前方を向く傾斜部分は、ハウジングの下側部分によって形成される。有利には、ハウジングの前方を向く傾斜部分は、水線より下に配置される。
【００１４】
本発明の一実施形態では、水収容ダクトが実質的に水平に配置された状態でハウジングが浮かんでいるときに、ハウジングの前方を向く傾斜部分は、垂直に対して３０度から６０度の範囲のある角度で勾配が付けられている。好ましくは、水収容ダクトが実質的に水平に配置された状態でハウジングが浮かんでいるときに、ハウジングの前方を向く傾斜部分は、垂直に対して４０度から５０度の範囲のある角度で勾配が付けられている。有利には、水収容ダクトが実質的に水平に配置された状態でハウジングが浮かんでいるときに、ハウジングの前方を向く傾斜部分は、垂直に対して約４５度の角度で勾配が付けられている。
【００１５】
本発明の他の実施形態では、第１の安定化プレートは、ハウジングの前方を向く傾斜部分から延在する。好ましくは、第１の安定化プレートは、ハウジングの前方を向く傾斜部分からその傾斜部分に対してある角度で延在する。有利には、第１の安定化プレートは、ハウジングの前方を向く傾斜部分からその傾斜部分に対して約９０度の角度で延在する。
【００１６】
本発明の他の実施形態では、第１の安定化プレートは、第１の安定化プレートとハウジングとの間に延在する少なくとも１つのガセットプレートによって補強される。好ましくは、第１の安定化プレートは、第１の安定化プレートとハウジングとの間に延在する、間隔をあけて配置された複数のガセットプレートによって補強される。
【００１７】
本発明のさらなる実施形態では、前方バラスト手段は、ハウジングを安定化させるために、ハウジングの前端に隣接して設けられる。好ましくは、前方バラスト手段は、空気室の前方に配置される。有利には、前方バラスト手段は、第１の安定化プレートの高さより上に配置される。
【００１８】
本発明の一実施形態では、前方バラスト手段は、第１の安定化プレートがハウジングの前端から延在する高さから、上方向に延在する。
【００１９】
好ましくは、前方バラスト手段は、その重さを選択的に調整するように調節可能である。
【００２０】
本発明の一実施形態では、前方バラスト手段は、バラストを内部に収容するバラストタンクを備え、有利には、バラストタンクは、水バラストを収容するように構成される。
【００２１】
本発明の他の実施形態では、少なくとも１つの第２の安定化プレートは、ハウジングから延在し、ハウジングの前端が波に向かい合う状態にハウジングの方向を維持するように、ハウジングを通過する波動に応答する。好ましくは、少なくとも１つの第２の安定化プレートは、ハウジングの概して前／後方向に延在する。有利には、少なくとも１つの第２の安定化プレートは、ハウジングから上方向に延在する。理想的には、少なくとも１つの第２の安定化プレートは、ハウジングの後端に向かって配置される。
【００２２】
本発明の一実施形態では、間隔をあけて配置された一対の第２の安定化プレートは、ハウジングから延在する。
【００２３】
好ましくは、空気室は、ハウジング中でハウジングの前端に隣接する部分に形成される。有利には、水収容ダクトは、空気室から後方に延在する。理想的には、水収容ダクトからの水収容開口部は、ハウジングの後端に配置される。
【００２４】
好ましくは、空気室は、水収容ダクトから上方向に前端に隣接して延在する。
【００２５】
本発明の他の実施形態では、浮力手段が、ハウジングを水上に浮かんでいる状態に維持するために設けられる。好ましくは、浮力手段は、空気室の後方に配置される。有利には、浮力手段は、水収容ダクトの上方に配置される。理想的には、浮力手段は、空気室の上方の位置から延在し、空気室とハウジングの後端の中間の後端で終端する。
【００２６】
本発明の一実施形態では、浮力手段は、ハウジングの側縁部の中間の位置よりハウジングのそれぞれ対向する側縁部上で空気室により近い、浮力手段の後端で終端する。好ましくは、浮力手段は、ハウジングのそれぞれ対向する側縁部の間の中間の位置で、ハウジングの後端に最も近い、浮力手段の後端で終端する。
【００２７】
本発明の一実施形態では、浮力手段の後端は、平面図で見たときに実質的に弓状である。有利には、浮力手段の後端は、平面図で見たときに実質的に半円形である。
【００２８】
好ましくは、浮力手段は、空気室に隣接して配置される。
【００２９】
本発明の一実施形態では、浮力手段は浮力タンクを備える。
【００３０】
本発明の他の実施形態では、浮力タンクは空気で充填されるように構成される。あるいは、浮力タンクは、発泡プラスチックの浮力材で充填されるように構成される。
【００３１】
本発明の一実施形態では、空気が空気収容ダクト中を通って押しやられるのを回転運動に変換する変換手段は、タービンを備える。好ましくは、タービンは、自己整流タービンであり、タービンは、タービンを通過する空気流の方向に関係なく、一方向にのみ回転する。有利には、変換手段は、ダクト中に配置される。理想的には、変換手段は、発電機に接続される。
【００３２】
本発明の一実施形態では、変換手段は、発電機に直列に接続される。
【００３３】
好ましくは、発電機は、空気収容ダクト中に配置される。
【００３４】
本発明の一実施形態では、少なくとも２つの空気収容ダクトが設けられる。好ましくは、それぞれ１つの変換手段は、各空気収容ダクトに配置される。
【００３５】
本発明の他の実施形態では、複数の平行の水収容ダクトがハウジング中に形成される。好ましくは、複数の空気室がハウジング中に形成される。有利には、各水収容ダクトに対応してそれぞれ１つの空気室が設けられる。
【００３６】
本発明の他の実施形態では、マニホルドが、空気室を１つまたは複数の空気収容ダクトと連通するように設けられる。
【００３７】
本発明のさらなる実施形態では、連結手段は、ハウジングの前端が波に向かい合う状態でハウジングを係留システムに連結するように、ハウジング上に設けられる。好ましくは、ハウジングを係留システムに連結する連結手段は、ハウジングの前端に配置された前方連結手段を備える。有利には、一対の前方連結手段連結手段は、ハウジングを係留システムに連結するように、それぞれハウジングの前端の反対側に設けられる。有利には、ハウジングを係留システムに連結する連結手段は、ハウジングの後端に配置された後方連結手段を備える。理想的には、間隔をあけて配置された一対の後方連結手段が設けられる。
【００３８】
本発明は、波エネルギーを電気に変換する浮体式波エネルギー変換器であって、波動に応答して揺動するように構成され、前端と後端との間に延在するハウジングであり、使用時にハウジングの前端が波に向かい合うように構成された、ハウジングと、ハウジング中に形成された空気室と、空気室中の水位を変化させるように、ハウジングが波動に応答して揺動するときに、空気室の内外に水を通す、ハウジング中に形成された水収容ダクトであり、空気室の後方の水収容開口部で終端する、水収容ダクトと、空気室中の変化する水位に応答して空気室の内外に空気を通す、空気収容ダクトと、空気室中の変化する水位に応答して空気が空気収容ダクト中を通して押しやられる際のエネルギーを機械的回転エネルギーに変換する、変換手段と、ハウジングを安定化させるためにハウジングの前端に隣接して設けられた、前方バラスト手段とを備える波エネルギー変換器も提供する。
【００３９】
好ましくは、前方バラスト手段は、空気室の前方に配置される。
【００４０】
本発明の一実施形態では、前方バラスト手段は、ハウジングの前方を向く傾斜部分の一部分によって部分的に形成される。
【００４１】
本発明は、波エネルギーを電気に変換する浮体式波エネルギー変換器であって、波動に応答して揺動するように構成され、前端と後端との間に延在するハウジングであり、使用時にハウジングの前端が波に向かい合うように構成された、ハウジングと、ハウジング中に形成された空気室と、空気室中の水位を変化させるように、ハウジングが波動に応答して揺動するときに、空気室の内外に水を通す、ハウジング中に形成された水収容ダクトであり、空気室の後方の水収容開口部で終端する、水収容ダクトと、空気室中の変化する水位に応答して空気室の内外に空気を通す、空気収容ダクトと、空気室中の変化する水位に応答して空気が空気収容ダクト中を通して押しやられる際のエネルギーを機械的回転エネルギーに変換する、変換手段と、概して後方下方向に傾斜する、ハウジングの前端に隣接するハウジングの前方を向く部分とを備える波エネルギー変換器も提供する。
【００４２】
好ましくは、ハウジングの前方を向く傾斜部分は、ハウジングの下側部分によって形成される。
【００４３】
さらに、本発明は、波エネルギーを機械的回転エネルギーに変換する浮体式波エネルギー変換器の効率を改善する方法であって、波エネルギー変換器が、波動に応答して揺動するように構成され、前端と後端との間に延在するハウジングであり、使用時にハウジングの前端が波に向かい合うように構成された、ハウジングと、ハウジング中に形成された空気室と、空気室中の水位を変化させるように、ハウジングが波動に応答して揺動するときに、空気室の内外に水を通す、ハウジング中に形成された水収容ダクトであり、空気室の後方の水収容開口部で終端する、水収容ダクトと、空気室中の変化する水位に応答して空気室の内外に空気を通す、空気収容ダクトと、空気室中の変化する水位に応答して空気が空気収容ダクト中を通して押しやられる際のエネルギーを機械的回転エネルギーに変換する、変換手段とを備えるタイプのものであり、水中でのハウジングの動きの利用可能なエネルギーへの変換効率を最大にするように、ハウジングのヒービングおよびピッチング運動を制御するために、ハウジングの水線より下でハウジングの前端から概して前方下方向に延在する第１の安定化プレートを設けるステップを含む、方法を提供する。
【００４４】
本発明の利点は多い。本発明による浮体式波エネルギー変換器は、特に効率がよく、比較テストで実質的に同様のタイプの従来技術の浮体式波エネルギー変換器よりずっと効率がよいことが分かっており、したがって、本発明による波エネルギー変換器は、従来技術の変換器が達成できるよりずっと電力出力を増大する。
【００４５】
第１の安定化プレートを設けることが、本発明による波エネルギー変換器の効率を高めるのに大いに貢献していると考えられる。第１の安定化プレートは、波エネルギー変換器と波動との間の相対運動、具体的には、波エネルギー変換器のヒービングおよびピッチング運動を、制御した形で増大し、空気室内の水位の上下を最大にし、それが、波動の機械的回転エネルギーへの変換効率を最大にし、波エネルギー変換器からの電力出力を最大にすると考えられる。本発明による波エネルギー変換器の効率および電力出力の向上は、やはり、第１の安定化プレートおよび浮力手段の設置の組合せ、具体的には、第１の安定化プレートが空気室の前方に配置され浮力手段が空気室の後方に配置される、浮力手段の位置に対する第１の安定化プレートの位置によって実現されると考えられている。さらに、空気室の前方にバラスト手段を設けることも、本発明による波エネルギー変換器の効率、ひいては電力出力を高めるのに貢献していると考えられる。本発明による波エネルギー変換器からの効率および電力出力を高めるために、第１の安定化プレート、浮力手段およびバラスト手段の複合的な効果により、波エネルギー変換器と波動との間の相対運動、具体的には、波エネルギー変換器のヒービングおよびピッチング運動をさらに制御するように協働する。
【００４６】
さらに、本発明による波エネルギー変換器は、水中で特に安定し、波高が比較的高く海の状況が比較的荒いと特に安定し、本発明による波エネルギー変換器が少なくとも高さ１６メートルまでのかなり高い波で安定することが分かっている。本発明による波エネルギー変換器の安定は、バラスト手段を設けることによって実現され、本発明による波エネルギー変換器の安定は、第１の安定化プレートおよびバラスト手段の組合せによってももたらされると考えられる。実際は、第２の安定化プレートも、波エネルギー変換器を安定化させる役割を果たす。
【００４７】
添付の図面を参照して、単なる例示として与えられた、本発明の好ましい実施形態の以下の説明から本発明をより明確に理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】波エネルギーを電気に変換する、本発明による浮体式波エネルギー変換器の概略斜視図である。
【図２】図１の波エネルギー変換器の他の概略斜視図である。
【図３】図１の波エネルギー変換器の概略側面図である。
【図４】図１の波エネルギー変換器の概略後方端部立面図である。
【図５】図１の波エネルギー変換器の概略上面図である。
【図６】図４の線VI−VI上の図１の波エネルギー変換器の概略横断側面図である。
【図７】図３の線VIII−VIII上の図１の波エネルギー変換器の概略横断端面図である。
【図８】図３の線VIII−VIII上の図１の波エネルギー変換器の概略横断上面図である。
【図９】使用状態を示した図１の波エネルギー変換器の概略斜視図である。
【図１０】使用時の図１の波エネルギー変換器の概略側面図である。
【図１１】使用時の図１の波エネルギー変換器の、図１０と同様の概略側面図である。
【図１２】本発明による波エネルギー変換器と従来技術の波エネルギー変換器との比較テスト中に得られた、波の周期に対する平均電力出力をプロットしたグラフ表示である。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
図面を参照すると、全体を参照符号１で示した、本発明による浮体式波エネルギー変換器が示されており、この浮体式波エネルギー変換器は、波エネルギーを機械的回転エネルギーに、ひいては電気に変換する。波エネルギー変換器１は、ハウジング２を備え、そのハウジング２は、パネル用材によって被覆された、構造用鋼骨組（図示せず）で構築されている。パネル用材は、適切な材料、例えば、シートメタルもしくはメタルプレート、コンクリートまたはファイバーグラスなどのプラスチック材料などから作られてもよい。実際は、ハウジング全体を鉄筋コンクリートから構築されてもよい。構造用鋼骨組およびパネルクラッディングまたは他のこのような材料からこうしたハウジングを構築することは、当業者にはよく知られている。ハウジング２は、海上で浮遊可能であり、前端３と後端４との間に延在し、使用時には前端３が波に向かい合うように係留されて、波がハウジング２に沿って前端３から後端４まで通過するときに、波動に応答して前後にピッチング動作する状態で揺動する。
【００５０】
ハウジング２のパネル被覆した構造用鋼骨組は、一対の側壁５を備え、それらの側壁５は、ベース６から上方向に延在し、正面壁７によって前端３で結合される。上方向に延在する中間壁８は、前端３と後端４との中間の側壁９を接合する。正面壁７と中間壁８との間に延在する上側上部壁１０は、側壁５をハウジング２の前端３に向かって結合し、中間壁８からハウジング２の後端４まで延在する下側上部壁１１は、側壁５を結合する。側壁５、ベース６、正面壁７、中間壁８ならびに上側上部壁１０および下側上部壁１１は、ハウジング２内に中空の主内部領域１２を形成する。
【００５１】
間隔をあけて配置された２つの隔壁１３は、側壁５から間隔をあけて配置され、正面壁７からハウジング２の後端４まで側壁５に平行に延在する。それらの隔壁１３は、側壁５、正面壁７および中間壁８と共に、ハウジング２の中空の主内部領域１２内の前端３に隣接した部分に３つの直立した空気室１５を形成する。また、それらの隔壁１３は、側壁５、ベース６および下側上部壁１１と共に、３つの対応する水収容ダクト１６を中空の主内部領域１２中に形成し、それらの水収容ダクト１６は、ハウジング２が波動に応答して揺動するときに、空気室１５の内外に水を通す。水収容ダクト１６は、対応する空気室１５と連通し、そこからハウジング２の後端４まで後方に延在し、空気室１５の内外に水を通す、それぞれの水収容開口部１７で終端する。空気室１５は、対応する水収容ダクト１６からそれに対して約９０度の角度で上方向に延在する。隔壁１３は、空気室１５を形成する中空の内部領域１２の前端３において、上側縁部１８で終端する。その上側縁部１８は、通常の水線１９より上にあり、その水線１９のところでハウジング２が静水中で通常浮かぶことになる。
【００５２】
上側上部壁１０、正面壁７、中間壁８および側壁５の隔壁１３の上側縁部１８より上の部分は、マニホルド２０を形成し、そのマニホルド２０は、空気室１５と互いに連通する。空気収容ダクト２１が、中間壁８から後方に延在し、マニホルド２０と連通し、通過する波に応答したハウジング２の揺動中に、その中の水位１９ａが上下するときに、空気室１５の内外に空気を通す。
【００５３】
自己整流タービン２２を備える変換手段は、空気室１５内の変化する水位１９ａに応じて、空気が空気室１５の内外に押しやられると、空気収容ダクト２１中を通る空気中のエネルギーを機械的回転エネルギーに変換するように、空気収容ダクト２１中に配置される。タービン２２に直列に接続された、区画のみの表現で示した発電機２４は、電気を生成するためにタービン２２によって駆動され、そのタービン２２は、電気ケーブル２５（図９参照）を通して地上のステーション（図示せず）にワイヤ接続される。タービン２２が自己整流タービンであるので、タービン２２は、空気収容ダクト２１中を通る空気流の方向と関係なく、発電機２４のロータシャフト２６を一方向にのみ駆動する。
【００５４】
ハウジング２の正面壁７の前方を向く下側部分２７は、ハウジング２の下側の前端に隣接した位置で、乱流を最小限に抑えるように概して後方下方向に傾斜する。第１の安定化プレート２８は、通過する波に応じたハウジング２の動きの利用可能なエネルギーへの変換効率を最大にするように、ハウジング２のヒービングおよびピッチング運動を制御するように、下側傾斜部分２７から概して前方下方向に延在する。水収容ダクト１６が水平に前／後方向に延在し、空気室１５が水収容ダクト１６から垂直に上方向に延在した状態で、ハウジング２が静水で浮かんでいるときに、ハウジング２の正面壁７の下側傾斜部分２７は、垂直に対して約４５度の角度で勾配が付けられている。第１の安定化プレート２８は、下側傾斜部分２７から実質的に垂直に延在し、したがって、水収容ダクト１６が実質的に水平の状態でハウジング２が静水で浮かんでいるときに、垂直に対して約４５度の角度で勾配が付けられている。下側傾斜部分２７は、水収容ダクト１６が水平に延在した状態でハウジング２が静水で浮かんでいるときにハウジング２の水線１９より下に配置される。第１の安定化プレート２８は、互いに対向する側壁５の間のハウジング２の横幅だけ実質的に延在し、下側傾斜部分２７のそれぞれ上側縁部２３と下側縁部３６との間の約半分だけ下側傾斜部分２７から延在し、したがって、第１の安定化プレート２８は、水線１９より下の高さでハウジング２から延在する。第１の安定化プレート２８とハウジング２の下側傾斜部分２７との間に延在する４つのガセットプレート２９が、第１の安定化プレート２８をハウジング２に対して補強する。
【００５５】
間隔をあけて配置された一対の平行な第２の安定化プレート３０が、ハウジング２を波の中で安定化するように、その後端４に向かってハウジング２の下側上部壁１１から上方向に延在する。第２の安定化プレートは、ハウジング２の方向をその前端３が接近する波に向かい合う状態に維持するように、概して前／後方向に延在する。
【００５６】
ハウジング２を浮かんだ状態に維持する浮力手段が、浮力タンク３１を備え、その浮力タンク３１は、ハウジング２の下側上部壁１１上で、水収容ダクト１６の上方で、中間壁８に隣接し、空気室１５の後方に配置される。その浮力タンク３１は、シールされ、空気用の中空の第２内部領域３２を形成し、中間壁８から概して後方向に延在し、後端壁３３で終端し、平面図で見たときに実質的に半円形である。したがって、ハウジング２の長手方向に延在する中心線３４に沿って、浮力タンク３１が中間壁８から後方向に延在する距離は、浮力タンク３１がそれぞれの側壁５に沿ってそれに隣接して後方向に延在する距離より長い。ハウジング２を浮かんだ状態に維持するのと同様に、浮力タンク３１は、浮力の中心の位置によって、ハウジング２のピッチング揺動を制御する。したがって、空気室１５中の水位１９ａの揺動動作の機械的回転エネルギーへの変換効率を最大にするために、浮力タンク３１は、波動に対するハウジング２の相対的なヒービングおよびピッチング運動、したがって空気室１５中の水位１９ａの上下を効果的に制御し、第１の安定化プレート２８は、制御した形で、ハウジング２のヒービングおよびピッチング運動を修正するように働く。本発明のこの実施形態では、浮力タンク３１は防水の空気タンクであるが、所望の場合は、中空の第２内部領域３２を発泡軽量プラスチック材料で充填することができる。
【００５７】
前方バラストタンク３５を備える前方バラスト手段は、空気室１５の前方にハウジング２の前端３に配置される。バラストタンク３５は、海からポンプで汲み上げたバラスト水を収容するように構成され、バラストタンク３５中のバラストは、その中の水量を変更することによって調節可能である。バラストタンク３５中のバラストは、使用時は、水収容ダクト１６が前／後方向に実質的に水平に延在して完全に沈んだ状態で波エネルギー変換器１が静水で浮かぶように、浮力タンク３１の浮力効果を調整するために調節され、空気室１５中の水位１９ａは、実質的に、隔壁１３の上側縁部１８と空気室１５に隣接する下側上部壁１１の高さとの間の中間である。さらに、バラストタンク３５中のバラストは、水収容ダクト１６の後方水収容開口部１７がハウジング２のピッチング揺動中にハウジング２の全ての方向で沈んだままになるように、浮力タンク３１の浮力効果を調整するために調節される。
【００５８】
間隔をあけて配置された一対の前方係留連結器３８と、間隔をあけて配置された一対の後方係留連結器３９とを備える連結手段は、ハウジング２が水中で浮かんで揺動することを容易にするように、ハウジング２を係留システム４０に連結するために設けられる。前方係留連結器３８は、正面壁７上に、局部の状況に適した水線１９より上の高さでそれぞれの側壁５に隣接して配置され、後方係留連結器３９は、第２の安定化プレート３０上に、局部の状況に適した水線１９より上の高さに配置される。係留連結器３８および３９、ならびに係留ブイ４２に固定された係留ロープ４１は、波エネルギー変換器１を水中で係留する。海底のアンカレッジ４４に固定されたアンカーロープ４３が、係留ブイ４２をアンカー留めする。したがって、係留システム４０は、ハウジング２が潮の高さと共に上下することを可能にするようになっており、同時に、通過する波に応じて前／後方向にピッチングおよびヒービングすることによってハウジング２の揺動を可能にする。
【００５９】
使用の際には、波エネルギー変換器１が係留システム４０によって係留され、海に浮かび、ハウジング２の前端３が接近する波に面し、電気ケーブル２５が発電機２４を地上のステーション（図示せず）に電気的に接続する状態で、波エネルギー変換器１は使用の準備ができる。波がハウジング２を通過するときに、最初にハウジング２の前端３に衝突し、ハウジング２に沿ってその後端４まで通過し、ハウジング２が揺動する。波が最初にハウジング２の前端３に衝突すると、前端３が図１０に示すように後端４と比べて上昇し、それにより、空気室１５中の水が水収容ダクト１６中を通って排出されて、空気室１５中の水位１９ａが下がり、空気が空気室１５中に空気収容ダクト２１中を通って引き込まれ、空気が空気収容ダクト２１中を通して内部に引き込まれると、発電機２４を駆動するためのタービン２２が回転する。波がハウジング２の後端４に達すると、後端４は前端３と比べて上昇し（図１１参照）、それにより、水が水収容ダクト１６中を通って空気室５中に流入して、空気室１５中の水位１９ａが上昇し、その結果空気収容ダクト２１中を通って空気が排出されて、同様にタービン２２が回転して、発電機２４が駆動される。次に続く波が、やはり後端４と比べてハウジング２の前端３を上昇させ、そのため、ハウジング２が、波動に応答して前／後方向にピッチングおよびヒービング動作の状態で揺動する。
【００６０】
第１の安定化プレート２８を設けることにより、波エネルギーを機械的回転エネルギーに効率的に変換するように、ハウジング２の運動、ひいては空気室１５中の水位１９ａの上下を最大にすることが分かっている。
【００６１】
本発明による波エネルギー変換器１のスケールモデルと、従来技術の波エネルギー変換器のスケールモデルとの比較テストを行った。従来技術の波エネルギー変換器は、第１の安定化プレートもバラストタンクまたは他の形態のバラストもなしで作製したことを除いて、構成および寸法が本発明による波エネルギー変換器と同一である。２つのスケールモデルのテストは、各波の周期の時間周期が５．５秒から１３秒の範囲で時間間隔が約５秒の波を生成した、波生成タンク中で行った。それらの波は、テストした全ての周期で波の高さが一定であった。スケールモデルは両方とも波生成タンク中で係留し、それぞれのスケールモデルからの電力の出力は、キロワット単位で測定し、それぞれの波の周期で５分のドエル時間にわたって平均した。
【００６２】
本発明による実物大の波エネルギー変換器が、３つの空気室１５および対応する数の水収容ダクト１６、すなわち３つの水収容ダクト１６を備えた、前端３から後端４までの長さが約２５メートル、一方の側壁５からもう一方の側壁５までの横幅が約１２．５メートルのものであることが想定される。本発明による波エネルギー変換器の実物大モデルが、長さが最大４２メートル、幅が最大２１メートルのものでよいことが想定されるが、こうした波エネルギー変換器は、最大６つの空気室および６つの水収容ダクトを備えることができる。等間隔をあけて配置された１つから３つの空気収容ダクト２１が、実物大モデルのマニホルド２０と連通する中間壁８から延在することが想定される。本発明による波エネルギー変換器のスケールモデルおよび従来技術の波エネルギー変換器は、長さ約２．５メートル、幅約１．０５メートルであり、それぞれ３つの空気室１５および３つの水収容ダクト１６を備えた。マニホルド２０からの単一の空気収容ダクト２１は、各スケールモデルから設けられる。それらのモデルは、時間スケールが長さスケールの平方根と等価であることが必要とされる、自由表面流体力学モデルのフルードスケーリング則に基づいて倍率変更した。
【００６３】
次に図１２を参照すると、Ｘ軸にプロットした波の時間周期を秒で表すのに対し、Ｙ軸にプロットした平均電力出力をキロワットで表すグラフを示す。図１２のグラフＡは、波エネルギー変換器がそれぞれ異なる時間周期の波にさらされている間の時間周期の間に本発明による波エネルギー変換器によって生成された、測定した平均電力出力を表す。グラフＢは、従来技術の波エネルギー変換器がそれぞれ異なる時間周期の波にさらされている間の時間周期の間に、従来技術の波エネルギー変換器によって生成された、測定した平均電力出力を表す。グラフから分かるように、全ての時間周期で、本発明による波エネルギー変換器からの平均電力出力が、従来技術の波エネルギー変換器によって生成された平均電力出力を超えた。従来技術の波エネルギー変換器によって生成された平均電力出力に対する、本発明による波エネルギー変換器によって生成された平均電力出力の差は、波の周期が８．５秒のときに最大になり、これは両方のスケールモデルの共振周期であり、本発明による波エネルギー変換器によって生成された平均電力出力が、従来技術の波エネルギー変換器によって生成された平均電力出力よりほぼ６０％高かった。波の周期が８．５秒のときに、本発明による波エネルギー変換器は、平均電力出力約４７５ｋＷを生成し、従来技術の波エネルギー変換器は、平均電力出力約３００ｋＷを生成した。波の周期が１３秒のときに生じた最も小さい差のときでさえ、本発明による波エネルギー変換器は、平均電力出力約２１０ｋＷを生成し、これは、従来技術の波エネルギー変換器によって生成された１５０ｋＷの対応する平均電力出力より約４０％高かった。
【００６４】
したがって、５．５秒と１３秒との間の全ての波の周期では、本発明による波エネルギー変換器は、従来技術の波エネルギー変換器よりずっと大きい平均電力出力を生成した。共振周期がモデル作製に用いた長さスケールの平方根として倍率変更されていることに留意されたい。
【００６５】
本発明による波エネルギー変換器の４分の１スケールモデルを、Galway Bayで２００６年１２月から２００７年８月までの８か月にわたってテストし、それにより、本発明による波エネルギー変換器を波生成タンクで実行したスケールモデルテストによって得られた結果が確認された。Galway Bayでテストしたスケールモデルは、長さ１２．５メートル、幅６．２５メートルであり、３つのチャンバ１５および３つの水収容ダクト１６を備えていた。中間壁８に単一の空気収容ダクト２１がマニホルド２０から設けられた。Galway Bayでのテスト中に測定された平均電力出力を、フルードスケーリング則に従ってスケールアップした波高および波の周期の対応する組合せで、テスト中に波生成タンクで本発明による波エネルギー変換器のスケールモデルから測定された平均電力出力と比較した。Galway Bayでテストした４分の１スケールモデルの平均電力出力を、波生成タンクでテストした本発明による波エネルギー変換器のスケールモデルから測定されたものと詳細に比較し、それにより波生成タンクでテストした本発明による波エネルギー変換器から得られた結果が確認された。
【００６６】
波エネルギー変換器を３つの空気室および対応する３つの水収容ダクトを備えるものとして説明してきたが、１つ以上の任意の数の空気室および任意の数の水収容ダクトを備えた変換器を設けることができる。さらに、各空気室に対応する１つの水収容ダクトを備えるものとして変換器を説明してきたが、場合によっては、複数の水収容ダクトが、単一の空気室と連通することができることが想定され、複数の空気室と連通する単一の水収容ダクトを設けることができることも想定される。言うまでもなく、空気収容ダクトは、各空気室またはいくつかの群の空気室に設けることもでき、その場合は、タービンおよび発電機を各空気収容ダクトに設けることになる。さらに、任意の数の空気収容ダクトを、マニホルドから設けることができることが想定される。場合によっては、いくつかの空気収容ダクトを単一のダクトに収束することができ、そのダクトが、タービンまたは他の適切な変換手段を収容することになることが想定される。
【００６７】
空気収容ダクト中を通る空気中のエネルギーを機械的回転エネルギーに変換するエネルギー変換手段を、特定のタイプのタービンを有するものとして説明してきたが、任意の他の適切なタービンまたは他の変換手段を設けることができる。例えば、ウェルズタービンまたは衝撃タービンを使用することができることが想定され、そのタービンが自己整流タービンであることが望ましいが、これは必須ではない。例えば、タービンが自己整流タービンではない場合は、タービンを通して空気を一方向のみに向けるためのダクト構造およびバルブの適切なシステムを設けることになる。
【００６８】
言うまでもなく、ハウジングの前端が前方を向く下側傾斜部分を備えるものとして説明し、第１の安定化プレートが下側傾斜部分から延在するものとして説明してきたが、第１の安定化プレートは、ハウジングの前端のどの部分からも延在することができるが、好ましくは、ハウジングの前端の水線より下の部分から延在するべきである。言うまでもなく、場合によっては、ハウジングの前端の下側傾斜部分を省くことができることが想定される。実際は、ハウジングの正面壁が下側傾斜部分を有するものとして説明してきたが、場合によっては、下側傾斜部分を省くことができ、場合によっては、下側部分を下側の丸みを与えた部分によって設けることができ、その部分は、ハウジングの下側の前端に隣接して、やはり乱流を最小限に抑えることになる。
【００６９】
単一の空気収容ダクトを、マニホルドから延在するものとして説明してきたが、マニホルドから延在する複数の空気収容ダクトを設けることができることが想定され、言うまでもないが、タービンおよび発電機を各空気収容ダクトに設けることになることが理解されよう。
【００７０】
バラスト手段を、水バラストを受けるバラストタンクを備えるものとして説明してきたが、他の任意の適切なバラスト手段を設けることができることが想定され、例えば、場合によっては、１つまたは複数のバラストの重量を受けることができることが想定され、バラストの調節ができるようにすることが望ましいが、これは必須ではない。場合によっては、調節不能なバラスト手段を設けることができることが想定される。
【００７１】
浮力手段を特定の形状および構造のものであるように説明してきたが、他の任意の適切な形状および構造の浮力手段を設けることができることも理解されよう。
【符号の説明】
【００７２】
１  波エネルギー変換器、２  ハウジング、３  前端、４  後端、５  側壁、６  ベース、７  正面壁、８  中間壁、９  側壁、１０  上側上部壁、１１  下側上部壁、１２  中空の主内部領域、１３  隔壁、１５  空気室、１６  水収容ダクト、１７  水収容開口部、１８  上側縁部、１９  水線、１９ａ  水位、２０  マニホルド、２１  空気収容ダクト、２２  自己整流タービン、２３  上側縁部、２４  発電機、２５  電気ケーブル、２６  ロータシャフト、２７  下側傾斜部分、２８  第１の安定化プレート、２９  ガセットプレート、３０  第２の安定化プレート、３１  浮力タンク、３２  中空の第２内部領域、３３  後端壁、３４  中心線、３５  前方バラストタンク、３６  下側縁部、３８  前方係留連結器、３９  後方係留連結器、４０  係留システム、４１  係留ロープ、４２  係留ブイ、４３  アンカーロープ、４４  アンカレッジ
【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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【国際調査報告】
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