(57)【要約】  水波エネルギー変換システムは、水体の表面上または表面下に浮遊可能である少なくとも１つの浮体と、固定位置に配置された少なくとも１つの方向転換器と、エネルギー変換器と、前記少なくとも１つの浮体を、前記少なくとも１つの方向転換器を介して前記エネルギー変換器に作動的に接続する少なくとも１つの細長い接続材と、を備えている。使用に際して、前記細長い接続材は、前記水体における波からもたらされる前記少なくとも１つの浮体の動きを、有用なエネルギー形態または生産物に変換するために前記エネルギー変換器に送る。
2012527554.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水体の表面上または表面下に浮遊可能である少なくとも１つの浮体と、
固定位置に配置された少なくとも１つの方向転換器と、
エネルギー変換器と、
前記少なくとも１つの浮体を、前記少なくとも１つの方向転換器を介して前記エネルギー変換器に作動的に接続する少なくとも１つの細長い接続材と
を備え、
使用に際して、前記細長い接続材は、前記水体における波からもたらされる前記少なくとも１つの浮体の動きを、有用なエネルギー形態または生産物に変換するために前記エネルギー変換器に送る、水波エネルギー変換システム。
【請求項２】
前記少なくとも１つの方向転換器が水中の位置に配置されている、請求項１に記載の水波エネルギー変換システム。
【請求項３】
前記方向転換器の各々が軸を有しており、この軸の周りに、前記細長い接続材の移動の長手方向が変化し、該細長い接続材が動くことが可能である、請求項１または２に記載の水波エネルギー変換システム。
【請求項４】
前記方向転換器が、周りを前記細長い接続材が動くことが可能である回転部材を備えている、請求項３に記載の水波エネルギー変換システム。
【請求項５】
前記方向転換器が、該方向転換器周りの前記細長い接続材の長手方向の運動を容易とする滑車を備えている、請求項３または４に記載の水波エネルギー変換システム。
【請求項６】
それぞれの前記浮体と前記エネルギー変換器との間の１つまたはそれ以上の前記細長い接続材に張力を与える張力調整手段をさらに備えている、請求項１から５のいずれかに記載の水波エネルギー変換システム。
【請求項７】
前記張力調整手段が、前記エネルギー変換器に作動的に関連している、請求項６に記載の水波エネルギー変換システム。
【請求項８】
前記張力調整手段が前記エネルギー変換器に近い前記細長い接続材の一部分に対抗する力を提供し、対抗する力が、前記浮体が波間に向かって下降している間に前記細長い接続材における張力を維持するのに充分な大きさである、請求項６または７に記載の水波エネルギー変換システム。
【請求項９】
波が前記浮体を通過する場合に閾値点に達するまで前記水体における前記浮体の運動を制限し、次いで、一旦前記閾値点を越えたら前記水体における前記浮体の運動を許容する運動リミッタをさらに備える、請求項１から８のいずれかに記載の水波エネルギー変換システム。
【請求項１０】
前記運動リミッタが前記エネルギー変換器と作動的に関連している、請求項９に記載の水波エネルギー変換システム。
【請求項１１】
前記細長い接続材が、水中における該細長い接続材の正味重量を低減するための少なくとも１つの浮力部品を備えている、請求項１から１０のいずれかに記載の水波エネルギー変換システム。
【請求項１２】
前記細長い接続材がケーブルを備えている、請求項１から１１のいずれかに記載の水波エネルギー変換システム。
【請求項１３】
水面に対する前記水体中における前記浮体の深度を変更すべく前記細長い接続材の有効長を変更可能である、請求項１から１２のいずれかに記載の水波エネルギー変換システム。
【請求項１４】
前記エネルギー変換器が、前記細長い接続材の運動を利用して、電気エネルギーの生成、水の脱塩、水素ガスの産出または加圧流体の産出の少なくとも１つを達成する、請求項１から１３のいずれかに記載の水波エネルギー変換システム。
【請求項１５】
前記エネルギー変換器が、
前記細長い接続材の運動を用いて作動流体を加圧する少なくとも１つの圧力モジュールと、
前記圧力モジュールからの加圧作動流体を有用な形態のエネルギーまたは生産物に変換する少なくとも１つの出力モジュールと
を備えている、請求項１から１４のいずれかに記載の水波エネルギー変換システム。
【請求項１６】
前記エネルギー変換器が、水上の構造物または部分的にもしくは完全に没水している構造物に固定されている、請求項１から１５のいずれかに記載の水波エネルギー変換システム。
【請求項１７】
前記浮体の少なくとも１つが水上移動用船舶を含む、請求項１から１６のいずれかに記載の水波エネルギー変換システム。
【請求項１８】
複数の浮体を備える請求項１から１７のいずれかに記載の水波エネルギー変換システム。
【請求項１９】
複数のエネルギー変換器を備える請求項１から１８のいずれかに記載の水波エネルギー変換システム。
【請求項２０】
浮体の各々が、各浮体のそれぞれを前記エネルギー変換器の少なくとも１個に作動的に接続させる個別の細長い接続材を備える、請求項１８または１９に記載の水波エネルギー変換システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水波エネルギーを有用なエネルギー形態または生産物に変換する水波エネルギー変換システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明の背景技術の以下の考察は本発明の理解を深めることを意図している。しかしながら、本考察は、言及されている題材のいずれもが、本出願の優先日の時点で公開されており、公知であり、または、ありふれた一般知識の一部であったことを認容または承認するものではないことが認められるべきである。
【０００３】
水波エネルギー変換システムは、水体の波動から有用なエネルギーを取り出すものである。既存の装置は、典型的には、水体の表面上またはその直下に浮遊している浮体、および、搭載されたエネルギー変換器を備える。エネルギー変換器は、パドル、ブレードあるいはホイールなどの水中の部品を直接的に動作させる波により動かされる機械的部品、または、外部固定点に取り付けられたテザーを介して搭載機器を動かす浮体の運動を介して間接的に動作される機械的部品を備えている。次いで、この機械的部品の運動が、電力出力システムを用いて有用なエネルギーに変換される。
【０００４】
しかしながら、既存の水波エネルギー変換システムにおいては、複雑な器具が水中または水面下に配置されていることが分かった。これは、エネルギー変換器の資本経費および維持管理経費を増加させ、それ故、エネルギー変換コストを増大させてしまう。この装置ではまた、これらのエネルギー変換器は、嵐の最中に器具がさらされる破壊力により、このような嵐の間に壊滅的に破壊されやすくなっている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、代替的なまたは向上した水波エネルギー変換システムを提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、水体の表面上または表面下に浮遊可能である少なくとも１つの浮体と、固定位置に配置された少なくとも１つの方向転換器と、エネルギー変換器と、前記少なくとも１つの浮体を、前記少なくとも１つの方向転換器を介して前記エネルギー変換器に作動的に接続する少なくとも１つの細長い接続材とを備え、使用に際して、前記細長い接続材は、前記水体における波からもたらされる前記少なくとも１つの浮体の動きを、有用なエネルギー形態または生産物に変換するために前記エネルギー変換器に送る、水波エネルギー変換システムが提供されている。
【０００７】
本発明の水波エネルギー変換システムは、水体内に配置されている浮体と、浮体と地理的に分離されているエネルギー変換器とを採用する。浮体は、細長い接続材によって、１つまたは多数の方向転換器を介してエネルギー変換器に接続されている。エネルギー変換器が離れて配置されていることにより、この部品を対候性の頑強な筐体に入れて、水体の外に位置させることが可能である。この分離はまた、システムの水中部品を単純で頑強な構造として、維持管理および保守を容易とすることが可能である。
【０００８】
浮体およびエネルギー変換器は、細長い接続材によって離れた位置で作動的に接続されている。細長い接続材は、ケーブル、ロープ、鎖、テザー、コード、ワイヤまたは他の可撓性の線であることが可能であり、真水または塩水のいずれかに沈められることによる腐食または他の劣化に対して耐性を持ち、かつ、システムの作動時に印加される張力に耐える充分な強度を有することが好ましい。いくつかの実施形態において、細長い接続材は、可撓性の接続部によって相互接続された高強度材料部分を備えていてもよい。高強度材料は、大径材料、固体材料、管材等を含み得る。いくつかの形態において、高強度材料は、固体金属部を含む。細長い接続材は、印加される引張力に伴う細長い接続材の長手方向の長さの変化が最小化された材料から構成されていることが好ましい。好ましい形態においては、細長い接続材はケーブルを含む。水中でのコネクタの正味重量を低減させるため、細長い接続材には、少なくとも１つの浮力部品が備え付けられていてもよい。浮力部品を使用することで、浮体とエネルギー変換器との間で全体的に一定の張力が維持されるよう、細長い接続材のたわみがその全長に沿って低減される。
【０００９】
細長い接続材の有効長は、いくつかの実施形態において変更されて、水面に対する水体内における浮体の深度を変化させてもよい。これにより、特定の水位、潮汐または天気事象に適応するように細長い接続材の有効長を調整することが可能となる。さらに、これにより、水体の表面に対して浮体を昇降させて嵐の最中に水波エネルギー変換システムを損傷から保護することが可能となる。
【００１０】
細長い接続材における運動および張力は、１つ以上の方向転換器を用いて一の方向から他の方向に変更可能である。方向転換器はまた、浮体を水体中の略一定の位置に繋ぐために用いてもよい。方向転換器は、プラットホーム、船舶、係留具またはこれらと同様のものなどの固定された物体上に配置されていてもよい。しかしながら、好ましい実施形態において、方向転換器は、水面下の位置に配置されている。方向転換器は、任意の好適な寸法または構成を有することが可能であり、任意の好適な材料で構成することが可能である。従って、方向転換器は軸を有しており、この軸の周りに、細長い接続材の移動の長手方向が変化することが可能である。方向転換器は、回転部材を備え、この回転部材の周りに細長い接続材が移動可能とされていてもよい。回転部材は、方向転換器周りの細長い接続材の長手方向の運動を容易とする任意の好適に回転可能に設けられたものであることが可能であるが、これは滑車であることが好ましい。方向転換器は、方向転換器を回転以外の他の方向に動かす追加的な自由度を有していてもよい。いくつかの実施形態において、方向転換器は、細長い接続材がその周りを動くことが可能である軸の周りに回転する回転部材を備えていてもよい。回転部材はまた、その軸に沿って軸方向に移動するよう構成されていてもよく、いくつかの場合においてはまた、この軸に対して側方に旋回運動するよう構成されていてもよい。径方向、交差方向および他の側方への運動などの他の運動の自由度を持たせることもまた可能である。
【００１１】
本発明のシステムは、複数の方向転換器を備えていてもよい。例えば、さらなる方向転換器は、水面下の位置からエネルギー変換器までの延伸ケーブルの方向転換に用いられてもよい。同様に、さらなる方向転換器を用いて、延伸ケーブルを、浮体と方向転換器との間、および／または、方向転換器とエネルギー変換器との間において、水体の表面の上または下にある障害物を回避させることが可能である。
【００１２】
張力調整手段を用いて細長い接続材において一定の張力を維持して、浮体からエネルギー変換器への波動の効率的な伝達を保障してもよい。張力調整手段は、それぞれの浮体とエネルギー変換器との間の１つまたはそれ以上の細長い接続材に張力を印加する。対抗する力を細長い接続材の一部分に印加することにより張力が延伸接続に与えられ得る。例えば、張力調整メカニズムは、細長い接続材の端部に取り付けられた１つまたはそれ以上の重りを備えていてもよい。他の形態においては、滑車、バネなどの弾性部材または任意の他の好適な手段を用いて、延伸部材に張力が与えられてもよい。対抗する力は、浮体が波間に向かって下降している間に細長い接続材における張力を維持するのに充分な大きさであることが好ましい。張力調整手段は、システムにおける任意の点に配置されていることが可能である。張力調整手段がエネルギー変換器に作動的に関連していることが好ましい。いくつかの実施形態において、エネルギー変換器は張力調整手段を備えていてもよい。
【００１３】
エネルギー変換器は、運動リミッタの使用を介して、浮体を動かす波から更なるエネルギーを取り出すよう構成されていてもよい。運動リミッタは、波が浮体を通過する場合に閾値点に達するまで水体における浮体の運動を制限する。一旦閾値点を通過すると、浮体は水体中における動きが許容される。これはパチンコタイプメカニズム（slingshot type mechanism）を用いて達成され得る。運動リミッタはシステムにおける任意の点に配置されることが可能であるが、運動リミッタはエネルギー変換器と作動的に関連していることが好ましい。
【００１４】
エネルギー変換器は、延伸部材の運動（浮体の運動により駆動される）を有用なエネルギー形態または生産物に変換する。いくつかの実施形態において、エネルギー変換器は、細長い接続材の運動を利用して、電気エネルギーの生成、水の脱塩、水素ガスの産出または加圧流体の産出の少なくとも１つを達成する。多数の好適なエネルギー変換器が技術分野において公知であり、本発明のシステムがエネルギー変換器においてこれらの１つ以上を利用し得ることが理解されるべきである。好ましい一実施形態において、エネルギー変換器は、細長い接続材の運動を用いて作動流体を加圧する少なくとも１つの圧力モジュールと、圧力モジュールからの加圧作動流体を有用な形態のエネルギーまたは生産物に変換する少なくとも１つの出力モジュールとを備えている。
【００１５】
エネルギー変換器は、部分的にもしくは完全に没水している構造物または水面の上もしくは沿岸に配置された構造物に固定されていてもよい。例としては（これらに限定されないが）、海洋構造物、桟橋構造物、海岸上の構造物、浮揚性の浮標、または、水中構造物が挙げられる。一実施形態においては、エネルギー変換器は海岸上の構造物に固定されていると共に、少なくとも１つの方向転換器および少なくとも１つの浮体が沖合の位置の海底上に配置されている。この実施形態において、細長い接続材は、海底上または海底下の少なくとも一方に延びる位置において、少なくとも１つの方向転換器とエネルギー変換器との間に接続されている。
【００１６】
浮体は、水体の表面またはその表面下に浮遊しているために充分な浮力を有する任意の物体または船舶であることが可能である。いくつかの実施形態において、浮体は、浮標、フロート、または、他の好適な自立型浮遊装置を含む。他の実施形態においては、浮体の少なくとも１つは、船、ボート、ヨット等などの水上移動用船舶を含む。
【００１７】
複数の浮体が、本発明の有用なエネルギー出力または生産物の産出を増大させるために用いられ得る。複数のエネルギー変換器もまた用いられ得る。浮体は、少なくとも１つの細長い接続材を介して少なくとも１つのエネルギー変換器に作動的に接続されていればよい。浮体の各々は、各浮体の各々をエネルギー変換器の少なくとも１つに作動的に接続する個別の細長い接続材を有していてもよい。好ましくは、浮体の各々は、単一のエネルギー変換器に接続されている。これにより、浮体の各々は、エネルギー変換器に対する細長い接続材の各々の波動作の同期をほとんど考慮することなく、波によって個別に動作されることが可能である。
【００１８】
いくつかの実施形態において、エネルギー変換器の各々は、圧力モジュールおよび出力モジュールを備えている。圧力モジュールは細長い接続材の運動を圧力エネルギーに変換し、出力モジュールは、この圧力エネルギーを有用な形態のエネルギーまたは生産物に変換する。浮体の各々は、それら自身の圧力モジュールに細長い接続材を介して接続されていることが好ましい。次いで、圧力モジュールの各々は、１つ以上の出力モジュールに接続されていることが可能である。好ましい形態において、圧力モジュールの各々は、多数の圧力モジュール間で共有される共通出力モジュールに接続されている。
【００１９】
本発明の特定の好ましい実施形態を例示する添付の図面の図を参照して、本発明をここに説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態に記載の波エネルギー変換システムの概略的なレイアウトである。
【図２】図２は、エネルギー変換器が海洋構造物上に配置されており、出力エネルギーまたは生産物が局地的に用いられる、本発明の第２の実施形態に記載の波エネルギー変換システムの側面図である。
【図３】図３は、エネルギー変換器が海洋構造物上に配置されており、出力エネルギーまたは生産物が遠隔地で用いられる、本発明の第３の実施形態に記載の波エネルギー変換システムの側面図である。
【図４】図４は、エネルギー変換器が沿岸の桟橋上に配置されている、本発明の第４の実施形態に記載の波エネルギー変換システムの側面図である。
【図５】図５は、エネルギー変換器が沿岸に配置されている、本発明の第５の実施形態に記載の波エネルギー変換システムの側面図である。
【図６】図６は、浮体水上移動用船舶を備えており、エネルギー変換器が固定構造物上に配置されている、本発明の第６の実施形態に記載の波エネルギー変換システムの側面図である。
【図７】図７は、本発明に記載の波エネルギー変換システムに用いられるエネルギー変換器の圧力モジュール部の一形態である。
【図８】図８は、本発明に記載のウェーブファーム波エネルギー変換システムの概略図である。
【図９】図９は、本発明に記載の波エネルギー変換システムにおいて用いられるエネルギー変換器の可能性のある実施形態の概略図である。
【図１０】図１０は、本発明に記載の波エネルギー変換システムにおいて用いられるエネルギー変換器の可能性のある実施形態の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明は、波浪などの水波の自然の動きから有用な仕事を取り出すための水波エネルギー変換システムに関する。このシステムは任意の水体において用いられ得、図面に図示されている海洋、海岸、ならびに、海洋および沿岸構造物は例示目的のためにのみ示されていると理解されるべきである。
【００２２】
図１は、本発明の波エネルギー変換システムの好ましい形態の一般的な概略を提供しており、これは、本システムによって提供される一般的なコンセプトを示している。図示のシステム１０は、水体Ｗの水面Ｓの上またはその下に浮遊している少なくとも１つの浮体１２と、海底Ｆなどの水面下の支持面に留められている滑車１４，１５、浮体１２とは別の位置に配置されているエネルギー変換器１６、ならびに、この場合は浮体１２およびエネルギー変換器１６を滑車１４，１５を介して作動的に接続するケーブル１８である細長い接続材を備えている水中方向転換器１３とを備えている。
【００２３】
浮体１２は、図１中の初期の浮遊位置Ａに示されている。波が浮体１２を通過するに伴って、浮体１２はこれに応じて動くこととなる。この運動が、ケーブル１８を介してエネルギー変換器１６に伝えられる。通過していく波は、典型的には、滑車１４に対して浮体１２を上昇させてケーブル１８を第１の方向に引っ張る。波が通過するに伴って、浮体１２は図１中に示されているその元の位置Ａに戻り、ケーブル１８が第２の（逆の）方向に動くこととなる。第１の方向において、ケーブルの運動は、エネルギー変換器１６によって用いられて有用なエネルギー形態または生産物が産出される。張力調整メカニズム（以下により詳細に記載されている）が用いられて、第２の方向への運動の最中に波と共に下降する浮体１２に合わせてケーブル１８の張力が維持されている。
【００２４】
浮体１２は、水体Ｗの表面またはその下に浮遊しているために充分な浮力を有する任意の好適な構成およびサイズであることが可能である。また、浮体１２は、最低限のエネルギー損失でケーブル１８の動作を最大とするよう通過する波に伴って滑らかな運動で動くよう構成されていることが好ましい。図１に図示されている浮体１２は球状の形状を有している。しかしながら、浮体１２は、楕円形、円筒形、立方体、または、これらに類似する形状などの多様な他の好適な形状を有していることが可能であることが理解されるべきである。浮体１２は、フォーム材などの任意の好適な浮揚性の材料から形成されていればよい。単一の浮体１２を有しているよう図１には図示されているが、システム１０は、本明細書においてより詳細に後述するように複数の浮体を有していてもよい。
【００２５】
図１に図示されている細長い接続材は、淡水または塩水に沈められることによる腐食または他の劣化に対する耐性を有すると共に、システム１０の作動中に印加される張力に耐える充分な強度を有する一連のケーブル１８を備えている。これらのケーブル１８には、ケーブルの長さに沿って取り付けられた複数の浮力部品２０が一体化されている。浮力部品２０はケーブル１８の全長に沿って分布されて水体Ｗ中におけるケーブル１８の正味重量を低減し、これにより、ケーブル１８のたわみを最小化とする。これは、浮体１２とエネルギー変換器１６との間のケーブル１８においてより一定の張力を維持することを目的としている。
【００２６】
ケーブル１８は、滑車１４，１５を備える水中方向転換器１３を介して方向が定められている。滑車１４，１５はケーブル１８の移動方向を変化させ、これにより、浮体１２とエネルギー変換器１６との間のケーブル１８における運動および張力を方向転換させる。方向転換器１３は、滑車１４，１５を海底Ｆの選択された位置に留めるために充分な質量を有する任意の好適な質量を持ち得る。図１には図示されていないが、方向転換器１３の滑車１４，１５は、サクションアンカー装置を備えていてもよい。しかしながら、滑車１４，１５は、滑車１４，１５を海底に対しておおむね固定位置に固定させる任意のタイプの装置またはシステムを備えていればよいことが理解されるべきである。
【００２７】
滑車１４，１５は、方向転換器の回転方向以外の他の方向への運動を許容する追加的な自由度を有していてもよいこともまた理解されるべきである。例えば、滑車１４，１５の回転部材（中央軸を中心として回転する（図示せず）を、その軸に沿った軸方向に移動可能とすること、および、いくつかの場合においては、軸に対して側方にピボット可能ともすることが有利であり得る。これは、潮汐運動および波動に伴ういくらかの運動を滑車１４，１５に許容させる。径方向、交差方向、および、他の横方向への運動などの他の運動の程度もまた可能である。
【００２８】
エネルギー変換器１６は浮体１２とは離れた位置に配置されている。いくつかの実施形態において、エネルギー変換器１６は、海洋構造物（図２および３）、桟橋、マリーナあるいは突堤（図４および６）、陸上構造物（図５）、または、船舶（図示せず）に配置されていることが可能である。エネルギー変換器１６は、浮体１２の運動を、有用な仕事、他の形態のエネルギー、貯蔵されたエネルギー、または、これらに類似するものに変換する。非限定的な例としては、ケーブル１８の往復運動によって駆動される発電用の発電機、水ポンプ、および／または、脱塩システムが挙げられる。エネルギー変換器１６の好ましい一形態が図６〜８に示されており、これらは、本明細書においてより詳細に考察されている。
【００２９】
エネルギー変換器１６はまた、エネルギー変換器１６と浮体１２との間のケーブル１８の張力を維持する張力調整メカニズム（図１に図示せず）を備えている。張力調整メカニズムは、波の各々が浮体１２を通過した後にシステム１０をその平衡位置に戻すために充分な大きさを有する、浮体１２からの力に対抗する一定の力をもたらす。張力調整メカニズムは、ケーブル１８に張力を形成する任意の装置であり得る。一形態においては、張力調整メカニズムは、ケーブル１８の端部に取り付けられた１つ以上の重りを備えている。
【００３０】
エネルギー変換器１６はまた、「パチンコ」のように機能する運動制限システム（図１においては図示せず）を備えている。１つ以上の波が浮体１２を通過して、張力がケーブル１８に蓄積するに伴って、浮体１２は、ケーブル１８における予め選択された張力に対応する一定の閾値点までのその運動が制動される。一旦ケーブル張力閾値を通過すると、浮体１２は、水体Ｗにおける波に対する自由な運動が開放される（まだケーブル１８によって保持はされたままであるが）。このメカニズムは、浮体１２に作用する浮力を増加させ、従って、ケーブル１８に作用する張力を増加させる。エネルギー変換器１６は、これにより、波からさらなるエネルギーを取り出すことが可能である。
【００３１】
例示のシステム１０はまた、水面Ｓに対する水体Ｗにおける浮体１２の深度を変化させることが可能である深度可変システムを備えている。図示のシステム１０において、水体における浮体１２の深度の変更は、エネルギー変換器１６と方向転換器１４との間のケーブル１８の有効長を長く、または、短くすることにより達成される。これは、水体Ｗの表面Ｓの下に浮体１２を引き下げるか、または、水体Ｗの表面Ｓに向かう浮体１２の上昇を許容する。深度可変システムは、浮体１２を水面Ｓの下に引き下げて、海況が荒れている際、および／または、波作用が強い際のシステム１０の損傷を防ぐために用いられ得る。これは、図１において、没水位置Ｂにある浮体１２’（破線）で示されている。深度可変システムはまた、高潮または潮汐変化の際など水深が変化した場合に、システム１０のエネルギー出力または生産物の産出を連続的に最適化するために、浮体１２の高さを調節するために用いられ得る。
【００３２】
図２には、本発明に記載の水波エネルギー変換システム３０の海洋プラットホーム実施形態が例示されている。例示のシステム３０においては、システム３０のエネルギー出力または生産物の産出は海洋プラットホーム３２上でもたらされ、プラットホーム３２の上で局地的に用いられる。海洋プラットホーム３２は、水波エネルギー変換システム３０がディーゼル発電機により供給される電気の補助または代替として用いられることが可能である、例えば既存の海洋オイルおよびガス設備であることが可能である。図２に図示されている水波エネルギー変換システム３０は、水面Ｓ上に浮遊している４個の浮体３４、海洋プラットホーム３２上に収容されているエネルギー変換器３６を備えている。浮体３４は、ケーブル３８によりエネルギー変換器３６に接続されている。この特定の実施形態において、浮体３４の各々は、海底滑車４０，４２のそれぞれを介して１つ以上のエネルギー変換器３６に延伸している個別のケーブル３８を備えている。浮体３４の各々は、波によって動作される際に浮体３４の各々が他のものと同期をせずに動くこととなるため、専用の独立した組の滑車を有している。海底滑車４０，４２は、例えば、一連のサクションアンカーによって海底Ｆと相対的に固定されている。エネルギー変換器３６は、浮体３４からケーブル３８を介して伝達された浮力を、例えば電気または脱塩水といった有用なエネルギー形態または生産物に変換する。
【００３３】
図３には、本発明に記載の水波エネルギー変換システム５０の他の海洋プラットホーム実施形態が例示されており、ここでは、システム５０のエネルギー出力または生産物の産出が海洋プラットホーム３２上でもたらされ、これが、次いで、ダクト５２を介して海岸（図３において図示せず）に送られる。このシステム５０は、図２に例示されているシステム３０に関して上記されているものと同様に作動し、従って、図３中の同様の部品は図２において用いられているものと同一の符号が付されていることが理解されるべきである。エネルギー生産物をエネルギー変換器３６から沿岸に送るダクト５２の形態は、プラットホーム３２において得られるエネルギーまたは生産物のタイプに応じることとなる。例えば、電気エネルギーが生産される場合、海底電線５２が、エネルギーを沿岸設備に送るために用いられる。あるいは、脱塩水が産出される場合、海底パイプライン５２を用いて水を海岸に送ることが可能である。あるいは、ダクト５２を水を船舶（図３には図示せず）に移するために用い、次いで、水を他の場所に輸送してもよい。
【００３４】
図４には、本発明に記載の水波エネルギー変換システム６０の桟橋実施形態が示されている。このシステム６０において、エネルギー変換器３６は桟橋６２上に配置されている。このシステム６０は、図２に例示されているシステム３０に関して上記されているものと同様に作動し、従って、図４中の同様の部品は図２において用いられているものと同一の符号が付されていることが理解されるべきである。図４に図示されている水波エネルギー変換システム６０は、水面Ｓ上に浮遊している４個の浮体３４と、桟橋構造物６２に収容されているエネルギー変換器３６とを備えている。浮体３４は、海底滑車４０，４２を介して延伸するケーブル３８によってエネルギー変換器３６に接続されている。桟橋構造物６２は、その一端が海岸Ｇに固定されていると共に、水体Ｗ中に浮体３４に向かって沖合に延びている。
【００３５】
図５には、本発明に記載の水波エネルギー変換システム７０の沿岸設備実施形態が図示されている。この実施形態は、エネルギー変換器３６が沿岸設備７２に収容されていることを除き、図４に例示されているシステム６０に関して記載されているものと同様に作動する。滑車４０と海岸Ｇとの間のケーブル３８は、図５に示されているとおり海底／地面の上に延伸されていること、または、海底／地面下の地下に延伸されていることが可能であることが理解されるべきである。
【００３６】
図２〜５に示されているシステム３０，５０，６０，７０は４個の浮体３４を有しているが、任意の所望される数の浮体３４が用いられればよく、図２〜５において、４個の浮体３４は例示的な目的だけのために示されていることが理解されるべきである。さらに大規模なエネルギーまたは生産物の生成のために、複数の浮体３４、細長い接続材３８、および、エネルギー変換器３６を「ウェーブファーム」的なコンセプトで採用して、本発明による水波エネルギー変換システムの有用なエネルギー出力または生産物の産出を増大させることが可能である。このようなシステムの一例が図８に示されている。
【００３７】
図６は、本発明に記載の水波エネルギー変換システム７５の他の実施形態を示し、ここで、浮体は船などの水上移動用船舶７６を備えており、エネルギー変換器３６は突堤またはマリーナなどの固定構造物７４上に配置されている。このシステム７５は、図２に例示されているシステム３０に関して上記されているものと同様に作動し、従って、図４中の同様の部品は図２において用いられているものと同一の符号が付されていることが理解されるべきである。
【００３８】
図６に示されている水波エネルギー変換システム７５は、水上移動用船舶７６を水面Ｓ上に浮遊している浮体として利用し、固定構造物７４内に収容されたエネルギー変換器３６を利用する。水上移動用船舶７６は固定構造物７４に係留されていると共に、海底滑車４０，４２を介して延伸するケーブル３８によってエネルギー変換器３６に接続されている。海底滑車４０，４２はトラス構造物７８に設けられており、これは、固定構造物７４に対して滑車４０，４２を実質的に固定位置に固定させる。従って、水上移動用船舶７６の運動をエネルギーまたはエネルギー依存生産物の生成に用いることが可能であり、これが、次いで、水上移動用船舶７６において用いられてもよい。ケーブルの水上移動用船舶７６への接続端付近には位置浮標７７が設けられており、ケーブル３８のこの一端が水面Ｓに維持されて、水上移動用船舶７６の固定構造物への到着を可能とし、ならびに、ケーブル１８の水上移動用船舶７６への脱着が容易とされている。
【００３９】
ここで図７〜１０を参照すると、図１〜６に示されているシステム１０，３０，５０，６０，７０，７５において用いられるエネルギー変換器１６，３６の好ましい一形態が示されている。エネルギー変換器１６，３６は、浮体１２，３４の運動による機械エネルギー（ケーブル１８，３８を介してエネルギー変換器１６，３６に伝達された）を使用可能なエネルギー形態または生産物に変換する。
【００４０】
図７〜１０に図示されているエネルギー変換器１６，３６は、圧力モジュール８０（図７）、および、出力モジュール８２（図８），１２０（図９），１３０（図１０）を備えている。エネルギー変換器１６，３６は、１つ以上の圧力モジュール８０、および、１つ以上の接続された出力モジュール８２を備えていることが可能であることが認識されるべきである。他の形態のエネルギー変換器が用いられることが可能であることもまた認識されるべきである。例えば、エネルギー変換器の可能な一実施形態（図示せず）は、ケーブル張力によるエネルギーを直接的に電気エネルギーに変換するリニア発電機／カウンタウェイト式システムを備えている。
【００４１】
図８を参照すると、圧力モジュール８０は、ケーブル１８，３８の運動により入力された力の機械エネルギーを利用して作動流体を加圧することを見ることが可能である。作動流体の可能性のある例としては、これらに限定されないが、油圧油および海水が挙げられる。出力モジュール８２は、圧力モジュール８０からの加圧流体を有用なエネルギー形態または生産物に変換する。図８に示されているシステムにおいては、複数の浮体１２が、別々のケーブル１８を介して多数の圧力モジュール８０の１つに個々に接続されている。浮体１２の各々に対する波の動作の差異を考慮するために、浮体１２の各々は個別の圧力モジュール８０に接続されていることが重要である。ほとんどの場合において、浮体１２の各々は、他の浮体１２の少なくとも１つ、および、ほとんどの場合その大多数と同期することなく動作することとなる。これらの圧力モジュール８０の各々からの加圧流体の出力は共通出力モジュール８２に供給される。
【００４２】
エネルギー変換器１６，３６の圧力モジュール８０部分の好ましい一実施形態が図７に示されている。図７を参照すると、圧力モジュール８０は、ピストン８４の動きを駆動する滑車装置を備えていることを見ることが可能である。圧力モジュール８０は、ピストンアームボックス８５とピストンシリンダーボックス８６とを備え、この各々は、ピストンアーム８９と、ピストン８４のピストンシリンダー９０とに接続された支持構造を備えている。ピストンアームボックス８５はピストンアーム８９（ピストンアーム８９はピストンアームボックスの最上部に固定されている）に接続されていると共に、ケーブル１８，３８の一端部に接続されている。ピストンシリンダー９０はピストンシリンダーボックス８６の最上部に固定されている。ピストンシリンダーボックス８６は、圧力モジュール８０内の、エレベーションアクチュエータ９４（以下により詳細に説明する）を備える支持材９２上の箇所に固定されている。ピストンアームボックス８５は圧力モジュール８０中を移動可能であって、ケーブル１８，３８の運動を介してピストンアーム８９の反復運動を駆動させることが可能である。ピストンアームボックス８５の運動がピストンシリンダー９０中の流体媒体を加圧する。この加圧流体が圧力モジュール８０の有用な産出物であり、これが、出力モジュール８２においてさらに利用される。
【００４３】
ピストンアームボックス８５はまた、ピストンシリンダーボックス８６の端部に接続してピストンアームボックス８５の運動を駆動する滑車システム８８を備えている。滑車システム８８は、一定の比に噛合されて、ケーブル１８，３８の移動量に対してピストンアームボックス８５の移動量を低減させる。従って、ピストンアームボックス８５は、入力されるケーブル１８，３８の変位に比して、少ない線形変位で動く。
【００４４】
エレベーションアクチュエータ９４は、ピストンシリンダーボックス８６の一端と、圧力モジュール８０のベースフレーム１１０との間に設けられている。エレベーションアクチュエータ９４の全長は、ベースフレーム１１０に対してピストンシリンダーボックス８６を昇降させるために変化可能である。この全長の調節は、入力ケーブル１８，３８の平均張力を変えるために用いられることが可能である。
【００４５】
ピストンアームボックス８５はまた張力調整メカニズム１００にも連結されている。例示の張力調整メカニズム１００は、ケーブル１０２、２つの滑車１０４、および、カウンタウェイト１０６を備えている。カウンタウェイトは、浮体１２，３４による力とは反対の一定の力を提供する。カウンタウェイト１０６によって提供される力は、本発明の波エネルギー変換システムをその平衡位置（例えば、図１に示されている浮体の位置Ａ）に戻すよう作用する。他の実施形態において、張力調整メカニズムは戻しバネシステムを備えていてもよい。
【００４６】
図９および１０は、図７に示されている圧力モジュール８０と接続して、圧力モジュール８０からの加圧流体を有用なエネルギー形態または生産物に変換するために用いられることが可能である出力モジュール１２０，１３０の２つの可能な実施形態を示す。可能な実施形態としては、これらに限定されないが、油圧、電気、および、機械システム、または、これらのシステムの組み合わせが挙げられる。図９には、電気油圧式出力モジュール１２０が図示されている。図１０には、逆浸透式出力モジュール１３０が図示されている。
【００４７】
図９の電気油圧式出力モジュール１２０を先ず参照すると、圧力モジュール８０からの加圧油圧油出力が油圧制御およびフローシステムに供給され、次いで、油圧モータに供給されることを見ることが可能である。油圧モータは、油圧油の圧力をモータシャフトの機械的な回転エネルギーに変換する。この機械的な回転エネルギーは、次いで、任意により、機械変速機を介して供給されて、シャフト（図示せず）の回転速度を増減させることが可能である。油圧モータ（または変速機）の出力シャフトは、油圧モータ（または変速機）の回転エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機に連結されている。必要とされる電気出力に応じて、発電機からの電気出力は、電気信号を要求された形態に変換する電気信号調整器に供給されてもよい。システムの電気出力は、多様な考えられ得るエネルギー貯蔵生産物の生成に用いられることが可能である。一実施形態においては、燃料電池を用いて水素ガスを生成することが可能である。
【００４８】
ここで図１０の逆浸透式出力モジュール１３０を参照すると、圧力モジュール８０からの加圧海水出力は出力モジュール１３０の入り口に供給されることを見ることが可能である。出力モジュール１３０は、加圧された海水を脱塩された真水および塩水に転換する逆浸透プロセスを採用する。モジュール１３０はまた、入力された流体およびモジュール１３０から出力された流体の前処理および後処理ステージを含んでいてもよい。
【００４９】
当業者は、本明細書に記載の本発明は、特定的に記載されたもの以外の変形および変更が容易であることを認識するであろう。本発明は、本発明の趣旨および範囲内に属するすべてのこのような変形および変更を含むことが理解される。
【００５０】
「を含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」、「を含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「を含んでいた（ｃｏｍｐｒｉｓｅｄ）」、または、「を含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語がこの明細書（特許請求の範囲を含む）において用いられている場合、これらは、記載された機構、整数、ステップまたは部品の存在を特定していると解釈されるべきであり、他の機構、整数、ステップ、部品、または、これらの群の１つ以上の存在を除外すると解釈されるべきではない。
【符号の説明】
【００５１】
１０  ねじアンカー
１２  円筒状部分
１４  円錐状部分
１６  ねじ山
１７  雄ねじ
１８  雌ねじ
２０  リブ
２２  アンカーの上端面
２４  フランジ領域
２６  入口開口部
２８  側面
３０  締結要素
３２  第１の領域
３４  ねじ込みねじ
３６  第２の領域
３８  外側円錐状部
４０  締結領域
４２  雄ねじ
４４  ねじアンカーの下方突出部
４６  追加のリブ
【図１】
2012527554.tif 000003
【図２】
2012527554.tif 000004
【図３】
2012527554.tif 000005
【図４】
2012527554.tif 000006
【図５】
2012527554.tif 000007
【図６】
2012527554.tif 000008
【図７Ａ】
2012527554.tif 000009
【図７Ｂ】
2012527554.tif 000010
【図７Ｃ】
2012527554.tif 000011
【図７Ｄ】
2012527554.tif 000012
【図８】
2012527554.tif 000013
【図９】
2012527554.tif 000014
【図１０】
2012527554.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成24年1月19日(2012.1.19)
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明によれば、水体の表面上または表面下に浮遊可能である少なくとも１つの浮体と、エネルギー変換器と、前記少なくとも１つの浮体を、前記エネルギー変換器に作動的に接続する少なくとも１つの細長い接続材と、固定位置に配置され、前記細長い接続材における運動および張力を一の方向から他の方向に方向転換させる少なくとも１つの方向転換器とを備え、使用に際して、前記細長い接続材は、前記水体における波からもたらされる前記少なくとも１つの浮体の動きを、有用なエネルギー形態または生産物に変換するために前記少なくとも１つの方向転換器を介して前記エネルギー変換器に送るとともに、使用に際して、前記細長い接続材の有効長は、特定の水位、潮汐または天気事象に適合するよう変更可能である、水波エネルギー変換システムが提供されている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明の水波エネルギー変換システムは、水体内に配置されている浮体と、浮体と地理的に分離されているエネルギー変換器とを採用する。浮体は、細長い接続材によって、１つまたは多数の方向転換器を介してエネルギー変換器に接続されている。エネルギー変換器が離れて配置されていることにより、この部品を対候性の頑強な筐体に入れて、水体の外に位置させることが可能である。この分離はまた、システムの水中部品を単純で頑強な構造として、維持管理および保守を容易とすることが可能である。
細長い接続材の有効長は、特定の水位、潮汐または天気事象に適するよう変更／改変されることが可能である。細長い接続材の有効長は、いくつかの実施形態において変更されて、水面に対して水体における浮体の深度を変化させることが可能である。さらに、これは、水体の表面に対して浮体を昇降させて嵐の最中に水波エネルギー変換システムを損傷から保護することが可能である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
水体の表面上または表面下に浮遊していることが可能である少なくとも１つの浮体と、
エネルギー変換器と、
前記少なくとも１つの浮体を、前記エネルギー変換器に作動的に接続する少なくとも１つの細長い接続材と、
固定位置に配置され、前記細長い接続材における運動および張力を一の方向から他の方向に方向転換させる少なくとも１つの方向転換器と
を備え、
使用に際して、前記細長い接続材は、前記水体における波からもたらされる前記少なくとも１つの浮体の動きを、有用なエネルギー形態または生産物に変換するために前記少なくとも１つの方向転換器を介して前記エネルギー変換器に送るとともに、
使用に際して、前記細長い接続材の有効長は、特定の水位、潮汐または天気事象に適合するよう変更可能である、水波エネルギー変換システム。
【手続補正６】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項９】
波が前記浮体を通過する場合に閾値点に達するまで前記水体における前記浮体の運動を制限し、次いで、一旦前記閾値点を越えたら前記水体における前記浮体の運動を許容することによって前記エネルギー変換器が波からより多くのエネルギーを取り出すことを可能とする運動リミッタをさらに備える、請求項１から８のいずれかに記載の水波エネルギー変換システム。
【手続補正７】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１３】
前記細長い接続材の有効長を変更することによって、前記浮体を前記水体の表面に対して下降あるいは上昇させ、水波エネルギー変換システムを天気事象中の損傷から防護することが可能とされている、請求項１から１２のいずれかに記載の水波エネルギー変換システム。
【国際調査報告】
2012527554.tif 000016
2012527554.tif 000017
2012527554.tif 000018