(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水中の波動からエネルギー変換する装置（１，１３，２６，３１）であって、
海底（８）に繋ぎ止めることができるフレーム（２）と、
ガスを収める容器であって、少なくとも二つの部分（２，５）で形成され、第一の部分（２）は該フレーム（２）に繋がれており、第二の部分（５）は該第一の部分（２）に対して鉛直方向に移動して作動容量を変化させることが可能である容器と、
該容器の第二の部分（５）の変位からエネルギー変換を行わせるためのエネルギー変換手段（９，１０）と、
を備え、
前記装置（１，１３，２６，３１）が、前記容器内の作動容量範囲を変更する手段（１９，２０，２１，２２，２７，２８，２９，３０）をさらに備え、該容器の振動周波数を変更可能であることを特徴とする水中の波動からエネルギー変換する装置。
【請求項２】
前記容器内の作動容量範囲を変更する手段（１９，２０，２１，２２，２７，２８，２９，３０）が、前記容器に液体を送り込みそして前記容器から液体を吸い出すことができるポンプ（１９）付きの流路システム（２０，２１，２２）により形成される、請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記容器内の作動容量範囲を変更する手段（１９，２０，２１，２２，２７，２８，２９，３０）が、位置を移せる壁部（２７）によって形成される、請求項１記載の装置。
【請求項４】
前記位置を移せる壁部（２７）が、該位置を移せる壁部（２７）を必要な位置に置くためのシリンダー（３０）に連結されている、請求項３記載の装置。
【請求項５】
前記位置を移せる壁部（２７）がプランジャー（２７）により形成される、請求項４記載の装置。
【請求項６】
前記フレーム（２）を海底（８）に固定的に繋ぐことができる、請求項１〜５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
前記フレーム（２）を海底（８）に柔軟性をもたせて繋ぐことができる、請求項１〜５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項８】
下側が開放された垂直に位置を移せるフード（５）及び該フード（５）の開放側に繋がる固定的な下側部分（２）によって前記容器が形成される、請求項１〜７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項９】
水に対する防壁が前記フード（５）と前記容器の下側部分（２）との間に設けられる、請求項８記載の装置。
【請求項１０】
前記水に対する防壁がローリング膜（６）により形成される、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記エネルギー変換手段（９，１０）が、排出する液体により発電機（１０）を駆動する少なくとも一つの水圧シリンダー（９）から成る、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１２】
前記フレーム（２）と前記容器の第一部分（２）が一体である、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１３】
相対的に変位可能な前記容器の部分（２，５）間に機械ばねが配置される、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、海底に繋ぎ止めることができるフレームと、少なくとも二つの部分で形成され、第一の部分は該フレームに繋がれており、第二の部分は該第一の部分に対して鉛直方向に移動して作動容量を変化させること可能であるガスを収める容器と、該容器の第二部分の変位からエネルギー変換を行なわせるためのエネルギー変換手段とを備え、水中の波動からエネルギー変換する装置に関する。
【０００２】
【発明の背景】
水面下に配置された、ガスで満たされた容器を備えた波動エネルギー変換装置が存在している。水面上の波動により、水面下で圧力差が周期的に生じる。圧力差によって、ガスで満たされた容器の部分間の相対的な鉛直方向の運動が起き、そしてこの鉛直方向の運動を、例えば発電機を駆動するために、変換できる。
【０００３】
英国特許第１５８９２８６号は、上述のタイプの装置に基づいて、水の鉛直方向の動きを用いた圧縮装置を開示している。この装置は、可動フロートを用いたフロート室を有しており、このフロートが水面の昇降移動によって作動されたときに室内容積が変化する。別の波動エネルギー変換装置の形態が、英国特許第１６０４３７２号に開示されており、この装置は浮揚性のある第２タンク部材に対して相対移動する第１タンク部材を有して構成される。これらタンク部材は互いに気密状態で共動作動し内部ガスを圧縮もしくは真空にして動力源としている。既存の波動エネルギー変換装置は、概して局所的であるところの、決められた、頻発する一波長に対して、最適化されている。波長が異なると、変換器が最適化されている波長の場合に比べて、エネルギー変換効率がかなり低くなる。
【０００４】
【本発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、変動する波長に対して最適に調整できる波動エネルギー変換装置を提供することである。更に、同装置は単純な構造を有していなければならない。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、この目的のために、上述したタイプの装置に基づき、水中の波動からエネルギー変換するための装置であって、容器内の作動容量範囲を変更する手段を備えることに特徴を有する装置を提供する。容器の、ガスで満たされた部分の作動容量は、ガスで満たされた容器の二つの部分の相互運動によって変化する。かくして、ガスで満たされたスペースすなわち作動容量範囲が装置のばね曲線を少なくとも部分的には決定する。このばね曲線は、容器の、ガスで満たされた部分の作動容量範囲の変更によって影響され得る。望ましい振動周波数がそれによって変更可能であり、様々な波長に応じて、装置の最適な調整が可能となる。この装置の効率は、既存の波動エネルギー変換装置に比べて、特に様々な波長の波が生じる場合、かなり高い。本装置のもう一つの利点は、単独配置が可能なことである。即ち、本装置は、少量のエネルギーしか必要とされないような用途に有用である。更なる利点は、構造的に本装置が非常に簡単に具現化できることである。
【０００６】
容器内の作動容量範囲を変更する手段は、好ましい一実施例においては、容器に液体を送り込みそして容器から液体を吸い出すことができるポンプ付きの流路システムによって、形成することができる。容器の作動容量範囲は、容器に液体を供給しそして容器から液体を排出することによって、変更することができる。かくて、簡単な方法で装置の振動周波数に影響を及ぼすことができる。
【０００７】
もう一つの好ましい実施例においては、容器内の作動容量範囲を変更する手段が位置を移せる壁部によって形成されている。この位置を移せる壁部が同壁部を必要な位置に置くためのシリンダーに連結されていることが好ましい。この位置を移せる壁部は、例えばプランジャーによって形成できる。容器内の作動容量範囲は、そのような位置を移せる壁部によって、変更可能である。位置を移せる壁部が気密に又は少なくとも密着するように、容器の内側に接していなければならない、ということに留意すべきである。そのように接していなければ、位置を移せる壁部の変位によって、容器の作動容量範囲を変更することができない。これに対する簡単な解決方法は、プランジャー構造である。この構造においては、容器の一部がシリンダー壁を形成し、そしてこのシリンダー壁にプランジャーが気密に接していなければならない。望ましい設定において、容器の、ガスを収める部分の固定を可能にするために、位置を移せる壁部が異なる様々な位置で固定可能でなければならない。位置を移せる壁部の変位と同壁部の固定の両方をシリンダーを用いて行なうことができる。
【０００８】
装置のフレームを水底に、例えば固定的に繋ぐことができる。しかしながら、フレームを水底に柔軟性をもたせて繋ぐことも可能である。水底への固定的繋ぎは、水底上での装置の正確な位置を知ることができるという利点を有している。これは、例えば、フレームに重いコンクリートの台を備えることによって可能である。フレームが水底に柔軟性をもって繋がれる場合は、より軽い構造で十分である。ここで考察されるべき事柄は、可撓性要素でフレームに繋がる、水底の繋ぎ止め物である。そのような構造の利点は、それがより軽い形態を取り得るということである。
【０００９】
下側が開放された、垂直に位置を移せるフード及びフードの開放側に繋がる固定的な下側部分によって容器が形成される時、装置の簡単な構造が得られる。水に対する防壁がフードと下側部分の間に設けられることが好ましい。この水に対する防壁は、例えばローリング膜によって形成できる。水に対する防壁が設けられている場合、容器内におけるガスの作動容量範囲が無制御に変更されてしまうことを防止するために、この比較的簡単な構造を用いることができる。容器に流入する液体と容器から流出する液体のみならず、起きるであろう蒸発もまた考慮されなければならない。
【００１０】
エネルギー変換手段は、好ましい一実施形態においては、排出する液体により発電機を駆動する少なくとも一つの水圧シリンダーから成っている。この水圧シリンダーは、相対的に移動できる、容器の二つの部分の間に置くことができる。そうすることによって、容器の二つの部分の相対的変位の度に、水圧システムが駆動される。これによって、比較的簡単な方法で、例えば電気を発生させることができる。この水圧シリンダーが決められた振幅の達成における重要な要素でもあることに留意すべきである。相対的に変位可能な、容器の二つの部分の間に、例えば機械ばね又はその他のばねを配置することにより、振動周波数を調整するための更なる選択肢が得られる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１には装置１とフレーム２が示されており、フレーム２はガス充填スペース３の下部をも形成している。フレーム２はこの目的のために、立っている上端４を備えており、上端４の外側がフード５の内側に接している。フード５はフレーム２に対して鉛直方向に移動することが可能である。ガス充填スペース３の中に制御されていない量の水が浸入するのを防止するために、ローリング膜がフレーム２の上端４の外側とフード５の内側の間に置かれている。
【００１２】
フレーム２の足部７が例えば海底８の上に置かれている。装置１が置かれている水中の波動により、フード５がフレーム２に対して鉛直方向に運動する。フード５は、水圧シリンダー９を経てフレーム２に繋がれている。水圧シリンダー９は、流路及び少なくとも１台の水圧モータを経て、発電機１０に繋がれている。装置１によって発電された電気は、電力ケーブル１１を経由して配電器１２へ送られる。配電器１２には、図示されているように、装置１に相当する複数の装置３が接続されている。装置１の単独配置も可能である。
【００１３】
フード５を強化するために、フード５の内側に梁１４とロッド１５が備えられている。フード５の壁厚は、これによって抑えることができる。
【００１４】
フレーム２の内部には、水１７で満たされた内部スペース１６が設けられている。スペース１６はガス充填スペース３と通じており、その中で境界表面が水面１８によって形成されている。かくて、フレーム２内の水量１７を変更することによって、ガス充填スペース３の作動容量範囲を変更することができる。さらに水が供給されると、水位１８が上昇し、ガス充填スペース３の作動容量範囲が減少する。水がフレーム２から除かれると反対の現象が生じる。フレーム２への水１７の供給とフレーム２からの水の排出は、流路２０に繋がれたポンプ１９を用いて行われる。そして、流路２０は、注入・排出口２２を有する流路２１に通じる。
【００１５】
ガス充填スペース３は、外部に対して開放されていても、閉ざされていてもよい。本実施例において、送風管２３がガス充填スペース３に接続されている。この送風管２３には、ブイ２４の使用により、ガス充填スペース３に空気を送り込みそしてガス充填スペース３から空気を排出するためのスノーケル２５が設けられている。ガス充填スペース３は、こうして、水面上の空気と通じることになる。しかしながら、送風管２３が省かれ、装置１が密封システムを含むように本装置を構成することも可能である。
【００１６】
水位１８は、ポンプ１９の使用により変化させることができ、それにより振動周波数の変化を生じさせる。ポンプ１９は、例えば、フード５の動きにより発生する電気的あるいは機械的エネルギーを用いて駆動される。
【００１７】
図２は図１に示された装置１と非常によく似た装置２６を示している。対応する部分には同一の参照番号が付されている。図中のフレーム２は、また、水圧シリンダー９により位置を移せるフード５に接続されている。これらの後者は、フード５の移動により発電機１０を駆動し、またすべての手順は図１の説明に沿って行われる。
【００１８】
しかしながら、装置２６内のガス充填スペース３における作動容量範囲の変更は、フレーム２のシリンダーハウジング様部分２８内における移動のために気密に収容されているプランジャー２７により行われる。プランジャー２７は、ピストンロッド２９によって水圧シリンダー３０に接続されている。プランジャー２７の位置はこのように水圧シリンダー３０によって変更され、ガス充填スペース３の作動容量範囲を変更させることができる。ガス充填スペース３に流入するであろう水の排出、あるいはガス充填スペース３から水中に溶け込むガスの補給のために、本装置はさらに注入・排出口２２とスノーケル２５を備えている。しかしながら装置２６がこれらの属性を有することなく構成されることも十分に考え得る。
【００１９】
これらの図中に示される他の装置３１は、必要に応じて、図１の参照により明らかになるタイプおよび／または図２の参照により明らかとなるタイプであり得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による装置の第一実施例の切開斜視図である。
【図２】  本発明による装置のもう一つの実施例の切開斜視図である。
【図１】
0004364427.tif 000002
【図２】
0004364427.tif 000003