JP2011521154A - 波エネルギー回収システム - Google Patents

Abstract

本発明は、水波からエネルギーを回収するための新規装置及び方法を含む。本発明の一実施形態は、ブイと、シャフトと、発電デバイスとを含んでもよい。シャフトは、波の通過に反応してブイが垂直に動くとシャフトが回転するようにブイへ連結されてもよい。シャフトは、シャフトが回転すると発電デバイスが電力を生成するように発電デバイスへ連結されてもよい。発電されると、電力は沿岸へ送られてもよく、ここで貯蔵され、デバイスへの電力供給に使用され、または配電網へ送られる。

Description

発明の分野

本発明は、概して波からエネルギーを回収するためのシステムに関し、より具体的には、本発明は、波によって引き起こされるブイの垂直変位を電力等のエネルギーに変換される回転運動に変えるための装置及び方法に関する。

［関連出願の相互参照］
本出願は、２００８年５月１５日に出願された「波エネルギー回収システム」と題する米国仮特許出願第６１／１２７，６９９号の利益を主張するものであり、前記出願は参照によりその全体が本明細書に含まれる。

現在、毎日約３億５０００万メガワット時のエネルギーが世界規模で消費されている（これは、約２億５００万バレルの石油が持つエネルギーに等しい）。先進国及び発展途上国で産業の拡大及び人口増加が継続する中、世界のエネルギー消費量は今後２５年間で約６０パーセント増加し、世界的なエネルギー消費量は１日当たり５億メガワット時を超えるまでに押し上げられることが予想されている。

現在消費されているエネルギーの約７５パーセントは、石油、石炭、天然ガス及びこのような他の化石燃料等の再生不可能な資源から生成されている。現状レベルでの化石燃料の使用は、毎日約６００万トンの二酸化炭素が大気中に排出される主な原因となっている。入手可能な化石燃料の供給には限りがあり、かつ二酸化炭素の影響に対する懸念が高まっていることから、主要エネルギー源を引き続き化石燃料に依存することには限界がある。

現在の世界のエネルギー消費量率を維持しかつ消費量の将来的増加を考慮するための１つのアプローチは、再生可能な資源からエネルギーを発生させるための新規かつ改良された方法を研究開発することである。再生可能なエネルギー源には、水力エネルギー、風力エネルギー、太陽エネルギー及び地熱エネルギーが含まれる。現在実用されている再生可能なエネルギー源の中では、水力エネルギー及び具体的には波力エネルギーが、増大する世界的エネルギー需要を満たす十分な再生可能エネルギー源を開発できるものとして最も有望である可能性がある。

海洋波が膨大な量のエネルギーを含んでいることは、長年の間理解されてきた。波に含まれる高レベルのエネルギー濃度及びこのようなエネルギーを得るために利用可能な領域が広大であることに鑑みれば、波力エネルギー技術は重大な再生可能エネルギー源となる。波のエネルギーを効率的に得るための試みでは多くのシステムが開発されてきたが、これまでに考えられたシステムまたは方法で波力エネルギーを実行可能な代替エネルギー源にするために必要な効率及び費用効果を達成したものはない。

波エネルギー回収システムは、極めて過酷な海洋または淡水環境でもうまく機能しなければならない。このような環境は激しい嵐に襲われやすく、かつ塩水及び動植物から有害な影響を受けやすい。さらに、このようなシステムは海上に設置されるため、システムがうまく機能するためには、出力されるエネルギーを海岸へ送るための効率的な手段が含まれていなければならない。これらの技術的課題または他の技術的課題は、本明細書に記述する本発明によって対処され、かつ克服されている。

本発明は、水波からエネルギーを回収するための新規装置及び方法を含む。本発明の一実施形態は、ブイと、シャフトと、発電デバイスとを含む。シャフトは、波の通過に反応してブイが垂直に動くとシャフトが回転するようにブイへ連結されてもよい。シャフトは、シャフトが回転すると発電デバイスが電力を生成するように発電デバイスへ連結されてもよい。発電されると、電力は沿岸へ送られてもよく、ここで貯蔵され、デバイスへの電力供給に使用され、または配電網へ送られる。

本発明の目的及び優位点並びにその動作は、添付の図に関連して行う以下の詳細な説明を参照することによってより良く理解することができる。
波エネルギー回収システムの一実施形態を示す図である。 波エネルギー回収システムの一実施形態を示す略図である。 波エネルギー回収システムの別の実施形態を示す略図である。 図１の波エネルギー回収システムのプラットフォーム、発電機及びドラム機構を示す側面断面図である。 図４のドラム機構及び発電機を示す側面断面図である。 図１の波エネルギー回収システムのドラム機構を示す側面図である。 図４のドラム機構を示す拡大図である。 図７のドラム機構のクラッチを示す拡大図である。 ドラム機構及びガイドプレートを示す平面図である。 図９のガイドプレートを示す平面図である。 発電機を示す側面図である。 図４の波エネルギー回収システムの発電機及びプラットフォームを示す背面図である。 図４の波エネルギー回収システムのオイルポンプを示す正面図である。 ブイを示す斜視図である。 本発明によるブイを示す側面図である。 ブイを示す平面図である。 図１６のブイを示す別の側面図である。 図１４のブイを示す側面図である。 図１８のブイをパドルなしで示す近接側面図である。 引き戻しブイを示す図である。 引き戻しブイを示す図である。 図１４のパドル機構を示す近接斜視図である。 代替パドル機構を示す近接側面図である。 バルブ及びシリンダシステムを示す略図である。 バルブを示す側面断面図である。 図２３のバルブのための回収タンクを示す側面断面図である。 図２３のバルブを示す斜視図である。 図２４の回収タンクを示す斜視図である。 波エネルギー回収システムの代替実施形態を示す略図である。 図２７の波エネルギー回収システムを示す詳細図である。 図２７の波エネルギー回収システムを示す詳細図である。 波エネルギー回収システムの代替実施形態を示す図である。 波エネルギー回収システムのブイと共に使用するためのマニホルドを示す。 波エネルギー回収システムのブイと共に使用するためのペダル圧縮機構のチェックバルブを示す。 波エネルギー回収システムの空気圧系統の代替実施形態を示す図である。

発明の詳細な説明

以下、本明細書において説明する実施形態を参照して本発明を開示するが、本発明がこれらの実施形態に限定されるべきでないことは明らかである。従って、本明細書において行う実施形態の説明は単に例示的なものであって、特許請求の範囲に記載されている発明の範囲を限定するものではない。

本明細書において説明している、かつ図１から図３３までに示されている波エネルギー回収システムは、海洋波または他のこのような水波のエネルギーを利用可能な機械電気エネルギーに変換する。装置及び方法は、任意の大きさ及び周波数の波の垂直パルス運動が、例えば直線または回転運動等の他のタイプの運動に変換され得るように構成されてもよい。結果的に得られるこの運動の機械エネルギーは、ギアボックス、モータ、ポンプ、様々なタイプの発電機またはこれらに類似するものを駆動して電力等のエネルギーを発生するように構成されてもよい。

ある実施形態において、波の垂直パルス運動は、水面または水面近くに浮遊しているブイ２０へ伝達され、ブイ２０を垂直に変位させてもよい。ブイ２０の垂直変位は、ブイ２０へ連結されるケーブルの直線運動に変換されてもよい。ケーブルはプーリまたはドラム５０の周りに巻き付けられてもよく、かつケーブルの直線運動はプーリまたはドラム５０の回転運動に変換されて発電機１４を駆動しても良く、これにより発電することができる。発電機１４は、交流電流（ＡＣ）永久磁石発電機等の任意の適切なタイプであってもよい。さらに、運動変換アッセンブリ１２は、複数が直列または並列に配置されてもよい。システム１０は、ドラム５０、５２の使用によってギアの切換がなくかつギアボックスの使用は発電機１４の効率を下げる場合があることから、ギアボックスなしで動作することができる。

ＡＣ永久磁石発電機１４は、発電機１４により生成される交流電流（ＡＣ）を直流電流（ＤＣ）に変換するための整流器へ連結されてもよい。整流器は安定したＤＣ電流を発生するための電圧変換器へ連結されてもよく、発生されるこのＤＣ電流は最終的な電源として使用されても、ＡＣ電流に変換し直されて発電網へ送られてもよい。本明細書で使用しているように、「連結される」という用語は、機械的方法、電気的方法または他のこのような方法で直接または間接的に接続されることを意味する。

図１は、波エネルギー回収システム１０を示している。システム１０は、運動変換アッセンブリ１２と、発電機１４と、シャフト１６と、プラットフォーム４０とを備えてもよい。システム１０は、海底または他の水域の底の任意の適切な位置に位置合わせされてもよく、かつ比較的海岸の近くに位置合わせされてもよい。システム１０は、電力を発生しかつこの電力を海岸へ送るように構成されてもよい。後に詳述するように、運動変換アッセンブリ１２は波の垂直パルス運動をシャフト１６の回転運動に変換してもよく、かつシャフト１６のこのような回転運動は発電機１４を駆動してもよい。

図１に示す例示的な実施形態において、各運動変換アッセンブリ１２は、このアッセンブリ１２へ独立して接続されかつアッセンブリ１２専用である発電機１４へ付着されるシャフト１６を駆動するように構成されてもよい。メインブイ２０の垂直運動は回転運動に変換され、電力を生成するように発電機１４へ連結されかつこれを駆動するシャフト１６を回転させてもよい。

代替例としては、図３０に示すように、複数の運動変換アッセンブリ１２が発電機を駆動する１つのシャフトへ連結されてもよく、前記発電機は海岸へ最も近い運動変換アッセンブリ１２に隣接して位置決めされてもよい。このような構成では、シャフト１６は一方向へのみ回転することが好ましいと思われる。複数の運動変換アッセンブリ１２がシャフト１６の回転を補助することから、シャフト１６の回転を一方向のみに限定することにより、複数のアッセンブリ１２は共同して発電機１４を駆動することができる。多くの運動変換アッセンブリ１２を１つの発電機へ連結することは、シャフト１６の連続回転及び発電機１４の効率的な駆動方法をもたらす可能性がある。

発生された電力は海岸へ送られ、即時使用されても、配電網へ供給されてもよい。代替例として、システム１０は、電力を発生し、この電力をシステム１０上で局部的に利用しかつ貯蔵してシステム１０上またはシステム１０に近いデバイスを駆動するように構成されてもよい。

さらに図１を参照すると、運動変換アッセンブリ１２は、メインブイまたはフロート２０と、引き戻しブイまたはフロート１８と、メインケーブル３６とを含んでもよい。メインケーブル３６は、一方の端でメインブイ２０へ、他方の端で引き戻しブイ１８へ連結されかつドラム５２の周りに巻き付けられてもよい。代替例として、各ドラム５０、５２はその個々の専用ケーブル３６、３８を有してもよい。さらに、各専用ケーブル３６、３８はその個々の専用ブイ１８、２０へ連結されてもよい。例えば、メインケーブル３６はメインブイ２０及びドラム５０へ連結されてもよく、かつもう一方のケーブル３８は引き戻しブイ１８及びドラム５２へ連結されてもよく、よって、一方のドラム５０が例えば時計回りの方向等の第１の方向へ回ると、もう一方のドラム５２は同じ方向または例えば反時計回りの方向等の反対方向へ回ってもよい。

運動変換アッセンブリ１２及びその回転する能力をドラム５０、５２の利用に関連して論じるが、回転機構または装置は例えばプーリ（不図示）等の任意の適切なタイプが利用されてもよいことは理解されるべきである。プーリが利用される場合、これらはプーリハウジング（不図示）内に位置決めされてもよい。ある代替実施形態として、メインケーブル３６は一方の端でメインブイ２０へ連結され、もう一方の端で引き戻しブイ１８へ連結され、かつプーリハウジング内に位置決めされてもよい振動プーリ（不図示）の周りに巻き付けられてもよい。

ブイ１８及びブイ２０は、波がメインブイ２０に接触するにつれてメインブイ２０が垂直上方へ変位（即ち、海底に対して上昇）してもよくかつケーブル３６がドラム５０を時計回りに回転させるように構成されてもよい。波がメインブイ２０を通過するにつれて、メインブイ２０は垂直下方に変位（即ち、海底に対して下降）してもよく、引き戻しブイ１８は上昇してケーブル３８の緩みを取り除き、ドラム５２は反時計回りの方向へ回転する。従って、波がメインブイ２０を通過するにつれて、通過する波に起因するメインブイ２０の垂直変位はメインケーブル３６の直線運動及びドラム５０、５２の回転運動に変換される。

ケーブル３６、３８、ブイ２０、１８及びドラム５０、５２については、これらが様々な方法で連結されるものとして説明しているが、当業者には、メインブイ２０の垂直運動を回転運動へ変換するために任意の数の追加的構成が利用されてもよく、よって本明細書に記述される構成に限定されるべきではないことが容易に理解されるであろう。

ドラム５０、５２は、ドラム５０、５２の回転運動がシャフト１６の回転運動に変わるようにシャフト１６へ連結されてもよい。シャフト１６は、シャフト１６の回転運動が発電機１４の回転運動に変わるように発電機１４へ連結されてもよい。発電機１４は、このような回転運動を利用して電力等のエネルギーを発生してもよい。発電機１４が電力を発生するにつれて、この電力は、発電機１４へ付着される電力ケーブル１１０を介して海岸へ送られてもよい。

ドラム５０、５２は、電力を生成するために発電機１４を駆動するシャフト１６を駆動してもよい。内側のドラム５０は、メインブイ２０を動作させてもよい。外側のドラム５２は、カウンタブイ１８を動作させてもよい。ドラム５０、５２は、略円錐形状、略円筒形状またはこれらに類似するもの等の任意の適切な形状またはサイズであってもよい。円錐形状であれば、ドラム５０、５２は、その円錐形状の傾斜面全体にケーブルまたはワイヤ３６、３８を巻き付けられてもよい。円錐形状は、ドラム５０、５２が直線目盛りを介して回転することを可能にし、これにより、直線的な電力目盛りが提供される。従って、ドラム５０、５２は低いｒｐｍで回転してもよく、よって例えば６０回転を超える回転が防止されてもよい。直線目盛りは、ワイヤ３６またはワイヤ３８が置かれる、または巻き付けられるドラム５０またはドラム５２上の各段または位置間を等距離にすることによって実現されてもよい。しかしながら、代替例として、システム１０は非直線目盛りを利用してもよい。

システム１０は、標準的な液圧クラッチ１０６を利用してもよい。例えば、ドラム５０、５２が６０ＲＰＭで、または約６０ＲＰＭで回転されると、クラッチ１０６はドラム５０、５２の運動を遅くするように起動されてもよい。技術上周知であるように、クラッチ１０６は、クラッチプレートとフライホイールとの摩擦係合に起因して動作してもよい。フライホイールは大型の鋼製またはアルミニウム製「ディスク」であってもよく、これは駆動シャフト１６へボルト締めされてもよい。フライホイールは、発電機１４のためのバランサとして作用し、振動を鈍らせかつクラッチ１０６が接触できる滑らかに機械加工された「摩擦」面を提供してもよい。フライホイールの主たる機能は、エンジンからのエンジントルクを変速装置へ伝達することにある。

クラッチディスクは鋼プレートに類似するものであってもよく、フライホイールと圧力プレートとの間に位置決めされる摩擦材で覆われてもよい。ディスクの中心には、シャフト１６上に嵌合するように設計されるハブが存在する。クラッチ１０６が係合されると、ディスクはフライホイールと圧力プレートとの間に「圧搾」されてもよく、ドラム５２からの力はディスクのハブによって変速装置の入力シャフトへ伝達されてもよい。

圧力プレートはばね荷重式の「クランプ」であってもよく、これはフライホイールへボルト締めされてもよい。これは、シート・メタル・カバーと、レリーズばねと、クラッチディスクのための摩擦面を提供する金属製圧力リングと、レリーズベアリングのためのスラストリングまたはフィンガと、レリーズレバーとを含んでもよい。レリーズレバーは、クラッチが切られているときのばねの保持力を軽減する。ばねは、ダイアフラム型、マルチコイル型または一般的な当業者には認識されるような他のタイプであってもよい。高性能の圧力プレートの中には「半遠心式」であるものがあるが、これは、これらの圧力プレートは、エンジンの回転数が増加するにつれてダイアフラム型ばねの先端における小型の錘を使用して型締力を増大させてもよいことを意味する。

クラッチ動作の心臓部は、「スローアウトベアリング」である。クラッチペダルが押し下げられると、スローアウトベアリングはフライホイールの方向へ移動し、圧力プレートのレリーズフィンガへ押し入って圧力プレートのフィンガまたはレバーを圧力プレートのばね力に逆らって移動させる。この行動によって圧力プレートはクラッチディスクから遠ざかり、よって動力の流れが中断される。

ハブと呼ばれる鋳鉄物上に取り付けられているスローアウトベアリングは、変速装置ハウジングの前部における中空シャフト上を滑動する。クラッチフォーク及び継手リンクは、クラッチペダルの動作をクラッチのスローアウトベアリングの前後運動に変換する。

クラッチ１０６を切るためには、レリーズベアリングがクラッチフォークによってフライホイールの方向へ動かされる。ベアリングは、圧力プレートのレリーズフィンガに接触するにつれて圧力プレートアッセンブリと共に回転し始める。レリーズベアリングは前方へ移動し続け、レリーズレバーまたはフィンガにかかる圧力によって圧力プレートのばねの力はクラッチディスクから離される。

クラッチ１０６を入れるためには、クラッチペダルが解放されてレリーズベアリングが圧力プレートから離れる。この行動は、圧力プレートのばねがクラッチディスクに力を加えることを可能にし、クラッチがフライホイールに係合される。クラッチ１０６が完全に入ると、レリーズベアリングは定置状態になってもよく、よって圧力プレートに対する回転が防止されてもよい。

クラッチ１０６は、機械的または液圧リンクによって動作されてもよい。液圧クラッチリンクは、小型の液圧制動系に類似するものであってもよい。液圧機構の場合、クラッチペダルのアームはクラッチ・マスタ・シリンダ内のピストンを動作させる。これにより、液圧流体はパイプを通って、別のピストンがクラッチ切断機構を作動させてもよいクラッチ・スレーブ・シリンダへ押しやられる。マスタシリンダは、アクチュエータロッドによってクラッチペダルへ付着されてもよく、かつスレーブシリンダは高圧管によってマスタシリンダへ接続される。スレーブシリンダは通常、ベルハウジングの隣のブラケットへ付着され、よってこれはクラッチ・レリーズ・フォークを直に動かしてもよい。

車のブレーキペダルを踏み込むことと同様に、クラッチペダルを押し下げるとプランジャがマスタ・シリンダ・ボアに押し込まれてもよい。マスタ・シリンダ・ボアの端におけるバルブは、流体リザーバへのポートを閉じ、よってプランジャの動きにより、流体はマスタシリンダから管を介してスレーブシリンダへ押しやられる。流体は、加圧されていることから、スレーブシリンダのピストンのそのプッシュロッドをレリーズフォーク及びベアリングへと移動させることができ、よってクラッチが切れる。

クラッチペダルが離たれると、圧力プレートのばねはスレーブシリンダのプッシュロッドを押し戻し、これにより、液圧流体がマスタシリンダへ押し戻される。液圧リンクの優位点の１つはその物理学的特性にある。すなわち、シャフト及びレバーのリンクでは通常重いクラッチになるものを、少量のペダル力を使用して操作することができる。

代替例として、液圧クラッチ１０６を使用する代わりに、システム１０はスプラグクラッチ（不図示）及びフライホイールを利用してもよい。スプラグクラッチは、一方向式のフリーホイール・メタル・ローラ・クラッチである。これは、数字の８のように成形されてばねで持ち上げられる複数のローラを有するローラベアリングに似ている。ユニットが一方向へ回転すると、これらのローラは直立して摩擦により連結し、かつユニットが反対方向へ回転されると、これらのローラはスリップするか、惰走する。ギアをチェンジアップするプロセスは、クラッチを離して変速装置がその時点でのギア位置より高速で回転することを防止することによりチェンジの準備をすることと、惰走するようにスプラグを繋ぐことを含む。ギアチェンジは、スプラグを介してより高速のギアに繋ぎ、惰走から駆動へ変更することによって発生する。

スプラグがより高速のギアでのドライブに繋がると、クラッチはスプラグを必要とすることなく変速装置をそのギアに配置するように繋がり、次に切られる。変速装置内の様々なクラッチパックを繋ぎかつ切ることにより、１つのスプラグを全てのギアチェンジに使用することができる。内リングと外リングとの間の相対的な回転方向に依存して、クラッチは摩擦駆動モーメントを伝達し、もしくは駆動エンド及び出力エンドを引き離す。全てのローラベアリングが、合成複合物等の任意の適切なタイプの材料から製造されてもよいことは理解されるべきである。

図４、図５、図９及び図１０に示すように、システム１０はガイドプレート５４も含んでもよい。ガイドプレート５４は任意の適切な数で存在してもよいが、ドラムのような数のガイドプレート５４が存在することが好適である。さらに、ガイドプレート５４は任意の適切な形状及びサイズであってもよいが、長方形であって円錐ドラム５０、５２の傾斜部分のサイズに等しいサイズであることが好適である。図１０に示すように、ガイドプレート５４は端部分５３とガイドレール５５とを含んでもよい。好適には、２つの端部分５３及び２つのガイドレール５５が存在するが、任意の適切な数の端部分５３及びガイドレール５５が存在してもよいことは理解されるべきである。これらの端部分５３は、これらのガイドレール５５を互いに離隔された適切な関係性で保持するように個々のガイドレール５５の両側に位置決めされてもよい。

長方形のガイドプレート５４は、ワイヤ３６、３８を円錐ドラム５０、５２上へ案内してもよい。ガイドプレート５４はドラムハウジング５６へボルト締めされてもよく、ドラムハウジング５６にはドラム５０、５２毎に１つのガイドプレート５４が存在してもよい。ガイドプレート５４は、ワイヤ３６、３８を個々のドラム５０、５２の適切な段または位置上へ案内する。ガイドプレート５４はドラムハウジング５６へ任意の適切な位置または角度で付着されてもよいが、好適には、ドラム５０、５２より上でハウジング５６の頂部近くへプラットフォーム４０に並行して位置決めされる。またガイドプレート５４は、好適には、図９に示すようにドラム５０、５２の外側の円錐形状に類似する角度で位置決めされる。

図４、図７及び図１３を参照すると、波エネルギー回収システム１０はオイルポンプ１１２も含んでもよい。オイルポンプ１１２は、駆動シャフト１６から動作されかつ駆動シャフト１６から外されてもよい。オイルポンプ１１２は、図１３において最もよく分かるように、ピストン１１４とピストンボール１１６と複数のペタル１１８とを含んでもよい。シャフト１６が回転するにつれて、ペタル１１８は例えばファンに似た方法で回転してピストンボール１１６を上下に押し、これによりピストン１１４が上下に動かされる。このように、ピストン１１４のこの作用によってオイルは加圧され、かつシステム１０を介して送られてもよい。

図４に示すように、発電機１４はプラットフォーム４０の頂部に位置決めされてもよい。好適には、発電機１４はプラットフォーム４０の一方の端へ向かって位置決めされ、ドラム５０、５２はプラットフォーム４０のもう一方の端へ向かって位置決めされる。発電機１４を海底に位置合わせすることにより、発電機１４は海水で包囲され、発電機１４は発電するにつれて海水で冷却される。典型的には、発電機１４は熱を放出することから、容易に利用可能な発電機１４の冷却方法の提供は発電機１４の効率を高める可能性がある。

さらに、図１１及び図１２に示すように、波エネルギー回収システム１０はラジエータまたは冷却系１０８も含んでもよい。ラジエータ１０８は、任意の適切なタイプであってもよい。ドラム５０、５２の回転速度が上がるにつれて、発電機１４内のオイルはかなりの高温になる可能性がある。発電機１４内をオイルが通過するにつれて、ラジエータ１０８はオイルを冷却し、次いでオイルはシステム１０内を進んでオイルポンプ１６へ戻り、その循環を再開してもよい。

先に論じたように、各運動変換アッセンブリ１２は、海底に対する静的位置を保持するために支持プラットフォーム４０へ固定されてもよい。図４及び図１２を参照すると、ある例示的な実施形態において、プラットフォームまたはベース４０はコンクリートで構築されてもよく、プラットフォーム４０を介してコンクリートプラットフォーム４０の補強を助けるための複数の鋼製補強棒または鉄筋４２が位置決めされている。好適には、プラットフォーム４０は、プラットフォーム４０を移動させることが望まれるときは１つの位置から別の位置へ移動可能であるが、一旦海底に配置されると移動しない程度にその他の時点では安定的かつ定置的であってもよい。

従ってプラットフォーム４０は、好適には、海底におけるその位置を保持しかつ潮流、メインブイ２０からの推力、嵐または他の悪天候に起因する動きに対抗するに足る質量を有する。プラットフォームは任意の適切な形状及びサイズであってもよいが、支持プラットフォーム４０は、好適には幅１０フィート、深さ８フィート及び高さ４フィートの長方形コンクリートスラブである。このようなコンクリートスラブの重量は約２５トンであってもよく、かなりの力に不動で耐えることができる。

またプラットフォーム４０は、プラットフォーム４０の下側にダイヤモンド形のポケット４４も含んでもよく、さらにはプラットフォーム４０を通じて通気道４６、４８も含んでもよい。ほぼピラミッド形であるダイヤモンド形のポケット４４も、セメントから製造されてもよい。ダイヤモンド４４が海底の砂、泥、他に接触しているとき、ダイヤモンド４４は、ベース４０を海底から引き離せないように防止できる吸着カップを生成してもよい。ベース４０を動かすために、ベース４０内には複数の垂直な通気道４８が存在してもよい。プラットフォーム４０を移動させたい場合は、水平側面の通気管４６に圧縮空気が押し込まれ、次いで空気は通気道４８へと押し込まれかつベース４０のダイヤモンド形エッジ４４の共通部分を介して押し出され、これにより、内部通気道４６、４８を介して吸着が破られる。

複数の運動変換アッセンブリ１２は、図１から図３までに示すように、海岸線から離れた任意の適切な位置に、または任意の適切な方法で配置されてもよい。ある実施形態では、複数の運動変換アッセンブリ１２は海岸線から斜めに角度約４５度等の任意の適切な角度で広がってもよい。さらに、システム１０は、約３０基の運動変換アッセンブリ１２等の任意の適切な数のアッセンブリ１２を含んでもよい。アッセンブリ１２は、約３０フィートの離隔等の任意の適切な距離で互いから離隔されてもよい。このような配置により、概して各到来波は各メインブイ２０を異なる時点で昇降させることになる。

波は、海岸線へ向かって進むにつれて、まず海岸から最も遠く離れて位置決めされた運動変換アッセンブリ１２に遭遇し、この変換アッセンブリ１２のメインブイ２０を持ち揚げ、次に下降させる。やがて、この波は複数のアッセンブリ１２を通って前進し、最後に岸に最も近いアッセンブリ１２に達する。このような配置は、単一の波が複数のメインブイ２０を同時に昇降させるのではなく、複数のメインブイ２０を一定の時間期間に渡って上昇させることにおいて有益である可能性がある。海岸線へ向かう波の前進に伴う複数のメインブイ２０の経時的上昇は、異なる運動変換アッセンブリ１２にシャフト１６を異なる時点で回転させ、結果的にシャフト１６は絶えず概して定速で回転し、よって電力網へ持続的なエネルギー供給が行われる。

図１４から図２０までは、波エネルギー回収システム１０と共に使用するためのメインブイ２０の一実施形態を示している。ブイ２０は、システム１０の耐久性または耐用寿命を向上させる多くの特徴及びサブシステムを含んでもよい。さらに、ブイ２０は、システム１０の全体的効率及び機能性を高める多くの特徴及びサブシステムを含んでもよい。

例えば、ブイ２０は、水面に対するブイ２０の動的位置合わせに備える多くの特徴を含んでもよい。波の高さ及び頻度の変化に伴うブイ２０の位置の僅かな調整は、システム１０の効率を上げる可能性がある。大嵐または他のこうした災害に遭うと、ブイ２０は、ブイ２０または他のシステムコンポーネントに対する被害を減少または排除するように選択的に水面下に沈められてもよい。嵐が過ぎると、または他のこうした災害が鎮まると、ブイ２０は水面または水面に近い稼働位置へ戻されてもよい。

ブイ２０は任意の適切な形状及びサイズであってもよく、かつ任意の適切な材料から製造されてもよい。ブイ２０は金属フレーム及びアルミニウム膜から構築されてもよいが、ブイ２０は、ブイ２０を浮かせかつ波の通過に伴ってこれを昇降させる任意の適切な材料から構築されてもよい。メインブイ２０は、例えば自動車のおおよその大きさ等の任意の適切なサイズであってもよい。ブイ２０は、その形状及びサイズに起因して水中に落ち得ない、または水中で転倒し得ないものであってもよい。メインブイ２０の形状は、略方形物体、円筒体またはこれらに類似するもの等の浮くことができる任意の適切な形状または構造であってもよい。これらの図では、略長方形として示されているが、これは如何なる場合も限定を意味するものではなく、単に例示を目的とするものであることは理解されるべきである。

図１、図１５及び図１７に示すように、ブイ２０は、一方の端でブイ２０へ連結されかつもう一方の端でメインケーブル３６へ連結される複数の連結ケーブル６２を装備していてもよい。連結ケーブル６２は、任意の適切な手段によってブイ２０へ連結されてもよい。例えば、連結ケーブル６２は、コネクタリング（不図示）、ピストン（不図示）、ピボット接続部またはこれらに類似するものを介して連結されてもよい。連結ケーブル６２がピストンによってブイ２０へ連結されれば、これらのピストンは、空圧ピストン等の任意の適切なタイプであってもよい。

ピストンは、水面に対してブイ２０をより良く位置合わせするために加圧または減圧されてもよい。ある実施形態では、ピストンは、水面に対してブイ２０が位置合わせされる角度に影響するように加圧されてもよい。ブイ２０をある角度で配置すれば、波によるブイ２０上への衝撃がより大きくなってブイ２０の垂直変位を増大させる可能性があり、よってブイ２０により回収されるエネルギーが増大される。

例えば、連結ケーブル６２は、ブイ２０をメインケーブル３６へ接続するピボット接続部６０によってブイ２０へ連結されてもよい。３本の連結ケーブル６２は、一方の端で前記ピボット接続部６０へ付着されかつもう一方の端でピボット接続部６０へ付着されてもよい。硬質部材６６の底部には、共通リング６４が位置決めされて存在してもよい。メインケーブル３６は、一方の端で共通リング６４へ付着されてもよく、かつ先に述べたようにドラム５０、５２の周りに巻き付けられてもよい。ある好適な実施形態では、メインケーブル３６及び連結ケーブル６２は直径約３／８インチであり、連結ケーブル６２は長さ約１０フィートから１５フィート、かつメインケーブル３６は長さ約１００フィートから２００フィートである。

再度図１、図１５及び図１７を参照すると、パイプ等の硬質部材６６はブイ２０の底部７６から下へ延びてもよく、かつパイプ６６へは少なくとも１つのキール部材６８が付着される。任意選択として、パイプ６６へは複数のキール部材６８が付着されてもよいが、好適には、パイプ６６へ各々１２０度で離隔されて付着された３つのキール部材６８が存在する。パイプ６６は、好適には長さ１０フィートであり、かつキール部材６８は三角形状であって高さ３フィート、幅３フィートである。波がブイ２０を通過するにつれて、水面近くには水の乱流が存在する。キール部材６８は、任意の適切な位置に位置決めされてもよい。

キール部材６８を、例えば水面下１０フィート等の水面より略下に位置合わせすれば、波の乱流を回避することになる。このような配置はブイ２０へ安定性を与え、かつブイ２０の側方運動、ぶれまたは揺動を排除または低減する。このような動作の排除はブイ２０の垂直変位を増大させ、波エネルギー回収率の増大を可能にする。

メインブイ２０の例えば長方形または円筒形等の具体的な形状は、運動変換アッセンブリ１２内に生成される推力を高め、かつシャフト１６による回転運動をより大きくする可能性がある。荒海に置かれた長方形のコンポーネントは、その長い方の垂直面が到来波に面するように回る傾向がある。ブイ２０は、より大きい表面積を到来波に向き合わせることによってより多くの波を捕らえる可能性があり、これにより、通過する波によってブイ２０が上方に移動される際にメインケーブル３６へ与えられる推力が大きくなる。長方形のブイ２０は、例えば幅３０フィート、深さ１０フィート及び高さ５フィート等の任意の適切なサイズであってもよい。

図１、図２０Ａ及び図２０Ｂにおいて最もよく分かるように、引き戻しブイ１８は任意の適切なサイズ及び形状であってもよく、かつアルミニウムで構築されて円筒形状に成形される等任意の材料から製造されてもよい。引き戻しブイ１８は、ガイドスリーブ５８も含んでもよい。メインブイ２０と同様に、引き戻しブイ１８は、空気を取り込んで水バラストを排出する空気入口バルブ及び水を取り込んで水バラストを増加させる水入口バルブ等の１対のバルブ９０、９２を備えていてもよい。また引き戻しブイ１８は、任意の修理を行わなければならない可能性がある場合に引き戻しブイ１８の内側へ接近できるようにするマンホールまたはハッチ１２０も含んでもよい。引き戻しブイ１８の底部は、リングまたは締結具等の任意の適切な手段によってケーブル３８へ付着されてもよい。

ガイドスリーブ５８は、引き戻しブイ１８の側面に付着されてもよい。ガイドスリーブ５８は、ケーブル３６に沿って滑動して、波がメインブイ２０を通過して進む際に制御された往復運動を維持するように構成されてもよい。ある実施形態では、引き戻しブイ１８は直径約１６インチ、高さ約２４インチであってもよい。

従来の発電所を建設する費用に対して、波エネルギー回収システム１０は建設及び設置が極めて安価である。システム１０の設置に際しては、システム１０のコンポーネントがポンツーンまたは他のこのような浮遊台上へ搭載されてもよい。ポンツーンは、水面に沿って等間隔に置かれてもよい。ポンツーンの間隔は、海底に沿って設置される支持プラットフォーム４０間の所望される稼働距離にほぼ等しくてもよい。組み立てられたこれらの支持プラットフォーム４０は、チェーンまたはケーブル等の任意の従来手段を使用してポンツーンから海底上の所定位置へと降ろされてもよい。

ドラム５０、５２がシャフト１６へ連結されると、ケーブル３６及びケーブル３８が各々、各ドラム５０及びドラム５２上へ巻き付けられてもよく、かつ引き戻しブイ１８がケーブルの一方の端に付着されかつガイドスリーブ５８がケーブルに沿って設置されてもよい。メインケーブル３６の自由端は共通リング６４へ付着されてもよく、かつメインケーブル３６の長さは適切に調節されてもよい。

運動変換アッセンブリ１２は各々、そのアッセンブリ１２専用の発電機１４へ付着されるシャフト１６を駆動するように構成されてもよい。運動変換アッセンブリ１２は、各支持プラットフォーム４０へ連結される専用発電機１４を駆動するように構成される。しかしながら、各支持プラットフォーム４０には永久磁石発電機１４が付着される。メインブイ２０の垂直運動は、回転運動に変換されて駆動シャフト１６を回転させる。駆動シャフト１６は発電機１４へ連結されてこれを駆動し、これにより電力が生成される。発生された電力は海岸へ送られることが可能であり、即時使用されるか、配電網へ供給される。任意選択として、電力は支持プラットフォーム４０に貯蔵され、後に海岸へ送られることも可能である。

ある代替実施形態では、電力は、発電機１４を超コンデンサ（不図示）へ連結することによって支持プラットフォーム４０に貯蔵されてもよい。超コンデンサは、機能しなくなるまでに何百万回も循環する能力を有する比較的高サイクルの寿命、低インピーダンス及び急速充電を提供し、かつ過充電でも能力は失われない。電力ケーブル１１０は、貯蔵された電力を海岸へ送るために各超コンデンサへ付着されてもよい。波が運動変換アッセンブリ１２を通過するにつれて、幾つかのアッセンブリは電力を生成するが、他のアッセンブリは一時的に待機状態になる。任意選択として、システムへは、発電機１４及び他のシステムコンポーネントを制御して海岸へ安定した電流を送るためのプログラム可能論理制御デバイスが組み込まれてもよい。

駆動シャフト１６は、一方向へのみ回転するように構成されても、任意選択として時計回り方向及び反時計回り方向の双方に回転するように構成されてもよい。ＡＣ永久磁石発電機は、駆動シャフト１６の回転方向に関わりなく発電するように構成されてもよい。また発電機１４は、発電時にギアボックスの必要性をなくするように構成されてもよい。システム１０は、各専用発電機１４が電力を海岸へ送る専用の電力ケーブル１１０を有するように構成されてもよい。複数の発電機１４によって発生される電力は、海岸に蓄積されて配電網へ供給されてもよい。

各支持プラットフォーム４０へ固定される専用発電機１４の使用は、波エネルギー回収システムの容易な設置を可能にする。波エネルギー回収システム１０は、支持プラットフォーム４０によって海底へ固定されてもよい。先に論じたように、支持プラットフォーム４０は、海底におけるその位置を保持しかつ潮流、メインブイ２０からの推力、嵐または他の悪天候に起因する動きに対抗するに足る質量を有するコンクリートスラブであってもよい。

図２に示すように、支持プラットフォーム４０は、隣接するプラットフォーム４０の位置合わせに配慮することなくランダムに置かれてもよい。各運動変換アッセンブリ１２及び専用発電機１４は自給自足式であり、隣接するアッセンブリ１２に依存しない。柔軟な電力ケーブル１１０は、直列であれ、並列であれ、発電機１４または超コンデンサが海底のほぼどの位置からでも海岸へ電力を送ることを可能にする。

図１４から図２０までに示すように、ブイ２０は略中空のハルまたは本体２２を含む。本体２２は、任意選択として、梁（不図示）または他のこのような構造部材によって内側を支持されてもよい。本体２２は、例えば１対の頂面２４、１対の側面２６、１対の前面２８、１対の背面３０及び１対の底面３２等である幾つかの略平坦な表面を含むように構成されてもよい。

１対の頂面２４は、これらの頂面２４のペア間にピークが形成されるように互いに対してある角度で配置されてもよい。このようなピークは、雨または他のこのような降水が頂面２４から流れ落ちることを促し、よって頂面２４に水が溜まることを防ぐ。ブイ２０の側面２６、前面２８及び背面３０は各々、垂直面に対してある角度で配置されてもよい。

このような配置は、ブイ２０の側方運動を制限し、かつ波がブイ２０の前面、背面及び側面に当たる際のブイ２０による垂直運動を強める場合がある。例えば、波がブイ２０の前面、背面または側面に当たるにつれて、ブイ２０の傾斜した表面により、波のエネルギーの一部はブイ２０を垂直に変位させるように促進される。

別の例では、波がブイ２０に打ち寄せるにつれて、ブイ２０に打ち寄せる波の一部は一般にブイ２０の反対側面にも当たる可能性がある。この側面が垂直面に対して傾斜して位置合わせされれば、ブイ２０に打ち寄せる波のこの一部はブイ２０を下方へと促進する可能性がある。さらに、ブイ２０に打ち寄せる波は、ブイ２０が波の起点へと戻る方向へ側方に移動するように促し、よって、波の初期衝撃に起因するブイ２０の側方運動が相殺される。本明細書における説明及び諸図面を検討すれば、当業者には、側面、前面及び背面を垂直面に対して傾斜して配置することにより、ブイ２０の垂直運動が促進される可能性があり、かつブイ２０の側方運動は減ることが容易に理解されるであろう。

１対の底面３２は、略凹形状の底を形成するように互いに対して傾斜して配置されてもよい。このような配置は、波がブイ２０に当たる際のブイ２０のぶれまたはこのような他の振動を減少または排除することによってブイ２０の安定性を高める可能性がある。またブイ２０は、ブイ２０の底面３２から延びるスカート３４も含んでもよい。スカート３４は、任意の適切な形状、サイズ及び材料であってもよい。スカート３４の位置合わせ及び形状は、ブイ２０の望ましくない側方運動、ぶれ及び揺動をさらに減少または排除する可能性がある。スカート３４の形状は、メインケーブル３６により生成される下向きの力と共同して、波が通過する際にブイ２０を水面上で水平に保つ可能性がある。波がブイ２０を上へ変位させても、ブイ２０は水平を保ち、よって任意の望ましくない側方運動、ぶれまたは揺動が減少または排除される。また、ブイ２０の垂直運動を最大にすることも、波から回収されるエネルギーを最大にする。

メインブイ２０はさらに、空気入口バルブ９０及び水入口バルブ９２等のバルブを備えていてもよい。またブイ２０は、ブイ２０の頂側面及び底側面２４、３２に位置決めされるバルブ９０、９２も含んでもよい。バルブ９０、９２は任意の適切な数で存在してもよいが、好適には、ブイ２０の頂面２４に位置決めされる６つのバルブ９０及びブイ２０の底面３２に位置決めされる６つのバルブ９２が存在する。頂面のバルブ９０は空気を取り入れてブイ２０を上昇させ、かつ底面のバルブ９２は水を取り入れてブイ２０を沈ませ、これにより、ブイ２０がバラストによって安定される。ブイ２０は、波の効果を受け入れるために水面の近くで浮くように意図される。ブイ２０内の水は任意の適切な水位に保たれてもよいが、好適にはブイ２０の底面から約１／８インチに維持される。ブイ２０内のバルブからの空気及び水のレベルは、電子的に調整されてもよい。

バルブ９０、９２は任意の適切な手段によって動作されてもよいが、好適には遠隔操作される。バルブ９０、９２は遠隔制御され、水入口バルブ９２から水を取り込んでバラストを追加し、ブイ２０の浮遊位置を安定させるか、空気入口バルブ９０から圧搾空気を取り込んでブイ２０内の水を排出し、水バラストを減らしてもよい。バルブ９０、９２は、ブイ２０がブイ２０を完全に沈めるに足る水バラストを積載できるように構成されてもよい。

またブイ２０は、流体がブイ２０のハル２２へ出入りできるように設けられる一連のバルブ９０、９２も含んでもよい。ある実施形態では、ブイ２０の頂面２４に沿って６つのバルブ９０が位置決めされ、かつブイ２０の底面３２に沿って６つのバルブ９２が位置決めされる。このような配置は、ブイ２０のハル２２への流体の取込み及び排除に備えるものであってもよい。

ある実施形態では、頂側面のバルブ９０は、大気をブイ２０のハル２２内へ取り込めるように配置されてもよく、かつ大気をブイ２０のハル２２から排除できるように配置されてもよい。別の例では、底側面のバルブ９２は、周囲の水域からの水をブイ２０のハル２２内へ取り込めるように配置されてもよく、かつ水をハル２２から周囲の水域へ排除できるように配置されてもよい。

このような配置によって、ハル２２内の水量は制御されてもよく、かつ延ては、ハル２２内のバラストの量が制御されてもよい。ハル２２内のバラスト量は、水面に対するブイ２０の位置を制御するために使用されてもよい。水面に対するブイ２０の位置を制御することは、ブイ２０を沈めてブイ２０を悪天候から保護できるようにする可能性がある。またこのような制御は、ブイ２０の水面に対する位置を正確に決めて、通過する波からのエネルギー回収効率を高めることができるようにする可能性もある。

本明細書に記述しているもの等のバルブ９０、９２は、バルブ９０、９２へ機械力を加えることによって開閉するように構成されてもよい。ある実施形態では、バルブ９０、９２は、これらのバルブを開位置または閉位置の何れかへと促すためにばね１５０またはこのような他のバイアス部材へ連結されてもよい。別の例では、バルブ９０、９２は、バルブを開位置または閉位置の何れかへと選択的に促すために、空気圧シリンダ等の空気圧部材へ連結されてもよい。この説明及び添付の図面から、バルブは、バルブを選択的に開閉するためにバイアス部材及び空気圧部材の双方へ連結されてもよいことが容易に理解されるであろう。さらに、バルブは、重力、周囲環境圧力、液圧及びこれに類似するもの等の他の力を利用して所望される位置へと促されてもよいことも理解されるであろう。

周囲環境を利用してバルブ９０、９２の開閉が補助されることに関連して、ある例では、ブイ２０は、開閉位置へバルブを促すために周囲の水域からの流体圧力を利用できるように設計されてもよい。同様に、ブイ２０は、開閉位置へバルブを促すために周囲大気からの圧力を利用できるように設計されてもよい。バルブ、ばね、空気圧部材及びこれに類似するもの設計に際しては、有効なバルブの形成を確実にするために、このような環境による力が考慮されてもよい。

ある実施形態では、バルブ９０、９２を選択的に開閉するためにブイ２０へ空気圧系７０が組み込まれてもよい。バルブ９０、９２は、ブイ２０の本体またはハル２２の外縁へ連結されてもよい。空気圧系は、吸気口バルブ及び排気口バルブ９０、９２と、プランジャバルブ１４８と、回収タンク１４４とを含んでもよい。プランジャバルブ１４８は、プランジャ１４６と、ばね１５０と、空気穴１５２ａと、ピストン１５４ａと、入口／出口１５６とを含んでもよい。回収タンク１４４は、空気穴１５２ｂと、ピストン１５４ｂとを含んでもよい。回収タンク１４４の空気穴１５２ｂは、バルブ９０、９２と連通していてもよい。

例えば、図２３及び図２４に示すように、バルブ９２がばね１５０を押し下げてプランジャ１４６を開けると、空気が押し下げられて回収タンク１４４へ送られる。回収タンク１４４へ送られる空気はピストン１５４ｂを押し下げ、これによりタンクの加圧が生じる。この加圧は、図２４に示すように、回収タンク１４４内の押しのけられた空気がピストン１５４ｂをその原位置へ押し戻すにつれてプランジャ１４６を閉じる手助けをしてもよい。

プランジャバルブ１４８は、プランジャバルブ１４８を選択的に加圧できる加圧ガスのソースへ連結されてもよい。バルブ９０、９２を加圧する選択は、例えばブイ２０上、ブイ２０の近くまたはブイ２０から遠隔の何れか等の任意の適切な場所に位置決めされるコンピュータ論理及び制御によって駆動されてもよい。ばね１５０は、プランジャバルブ１４８の略中心内に位置決めされてもよい。ばね１５０は任意の適切なタイプであってもよいが、好適には、約７０ポンドのばねである。プランジャ１４６は任意の適切な方向に面してもよいが、好適には外向きの方向に面する。

ある実施形態では、空気圧系は、図２３に示すように、プランジャバルブ１４８が加圧されると、底側面のバルブ９２が開位置へと促されるように構成されてもよい。このような構成は、ハル２２を周囲水域からの水で満たすことを促進する可能性がある。プランジャ１４６が閉位置になると、ブイ２０への水の流入は防止される可能性がある。

代替例として、図３３に示すように、バルブ９０、９２を選択的に開閉する目的で空気圧系７０がブイ２０へ組み込まれてもよい。空気圧系７０は、ばね７２と、空気圧シリンダ７４とを含んでもよく、各空気圧シリンダ７４は、一方の端でバルブ９０、９２のドアへ連結されてもよく、かつもう一方の端でブイ２０の本体またはハル２２へ連結されてもよい。空気圧シリンダ７４は、シリンダ７４を選択的に加圧できる加圧ガスのソースへ連結されてもよい。シリンダ７４を加圧する選択は、ブイ２０上、ブイ２０の近くまたはブイ２０から遠隔の何れかに位置決めされるコンピュータ論理及び制御によって駆動されてもよい。

空気圧シリンダ７４は、シリンダ７４が加圧されると底側面のバルブ９２が開位置へと促されるように構成されてもよい。ばね７２は、シリンダが選択的に減圧されると、または空気圧シリンダ７４またはシリンダ７４を駆動する論理が機能しなくなった場合に、ばね７２が底側面のバルブ９２を閉位置へと促してバルブ９２を閉じる手助けをさせるように構成されてもよい。このような構成は、ハル２２を周囲水域からの水で満たすことを促進する可能性がある。

システムオペレータまたはコンピュータ論理が、悪天候または他のこのような災害に起因してブイ２０を沈めることが望ましいと決定する場合、ブイ２０を沈める１つの方法は、ハル２２をブイ２０の浮力を克服するに足る水で満たし、これによりブイ２０を沈めることである。底側面のバルブ９２は一般に水域に接触していることから、バルブ９２は環境圧によって閉位置に保持される傾向がある。このような環境圧は、ばね７２の配置と共に、底側面のバルブ９２を密封する働きをし、よってバルブ９２はハル２２に進入する水を順当にくい止める。しかしながら、バルブ９２を開いてハル２２内へ水を進入させることが望ましい場合、空気圧シリンダ７４は加圧されて環境圧及びばねの力に打ち勝ち、バルブ９２が開放される。ハル５６へ十分な水が進入してブイ２０がその所望される深度まで沈められると、空気圧シリンダ７４は減圧されてもよく、かつばね７２によってバルブ９２はその閉位置へ戻されてもよい。ブイ２０は、ブイ２０が所望される深度に達する時点を決定する手助けをするための深さ計（不図示）を含んでもよい。

図３３をさらに参照すると、空気圧シリンダ７４は、シリンダ７４が加圧されると、頂側面のバルブ９０が閉位置へと促されるように構成されてもよい。ばね７２は、シリンダ７４が選択的に減圧されてもバルブは閉じたままであるように、ばね７２も頂側面のバルブ９０を閉位置へ促すように構成されてもよい。雨または他の水分がハル２２内へ進入できないように、ハル２２は、バルブ９０を閉位置に維持することによって密封されてもよい。

シリンダ７４を加圧して頂側面のバルブ９０を閉じることは、ハル２２から底側面のバルブ６４を介する水の排除を促進する手助けをする可能性がある。システムオペレータまたはコンピュータ論理が、ブイ２０を沈められた位置から水面における稼働位置へ戻すことが望ましいと決定すると、ブイ２０は、ハル２２から周囲水域へ水を放出し戻してブイ２０の浮力を高めることにより上昇されてもよい。

ブイ２０から水を放出する１つの方法は、ハル２２内の水が底側面のバルブ９２から流出して周囲水域へ戻るように、頂側面のバルブ９０を閉じて密封し、底側面のバルブ９２を開きかつハル２２を加圧することである。シリンダ７４は、頂側面のバルブ９０のドアへ十分な力を加えるために加圧されてもよく、これによりバルブ９０は密封され、即ち、バルブ９０は、ハル２２内に蓄積している、水の放出に使用される内圧に対抗して閉止状態に保持される。

ハル２２から水が放出されると、頂側面のバルブ９０へ連結されるシリンダ７４は減圧される可能性があり、よって頂側面のバルブ９０へ連結されるばね７２がバルブ９０を閉位置に維持するに足る力を頂側面のバルブ９０のドアへ加えて、望ましくない水分をハル２２から閉め出してもよい。別の実施形態では、頂側面のバルブ９０へ連結されるばね７２は、バルブ９０を閉位置に維持するに足る力を加えるが、バルブ９０が波エネルギー回収システム１０の稼働中にハル２２内に発生する可能性のある圧力を抜くレリーズバルブとして機能することも可能にする。

ブイ２０の完全な沈下は、大嵐または他のこのような災害が存在する場合に、ブイ２０または他のシステムコンポーネントへの被害を減少または排除するために望ましい可能性がある。嵐が過ぎると、ブイ２０は吸気口９０から圧搾空気を取り込んで水バラストを放出し、ブイ２０をその稼働位置へ戻してもよい。さらに、メインブイ２０は水バラストの取込み及び排除によって調節可能式に昇降されてもよく、ブイ２０の位置は変化する波の状態に応じて動的に調整されてブイ２０の稼働上の最適な位置合わせが維持される。

バラストは、ブイ２０上の横力に対抗するモーメントを与えるために使用される。ブイ２０へのバラストの搭載が不十分であれば、ブイ２０は強風で倒れる、または過度に傾斜する傾向がある。傾斜は、片側に当たる風または水圧が大き過ぎて、これにより、ブイ２０が片側に片寄ると発生する可能性がある。さらに、過度の傾斜によって、ブイ２０は結果的にひっくり返る、または波に対するその好適な位置から外れる場合がある。垂直重心より下への水バラストの追加は、安定性を高める。ブイ２０は、傾斜した時には必ず水なしのバラストを持ち揚げていて、この時点で、ブイ２０が復原モーメントを与えることは明白である。水バラストの１つの優位点は、バラストチャンバの底にバルブを有することにより放出が可能であってブイ２０の重量が低減され、次いでバルブを開放しかつブイ２０がその理想の位置に戻った後に水を流入させることにより追加して戻せることにある。

システムオペレータまたはコンピュータ論理が、悪天候または他のこのような災害に起因してブイ２０を沈めることが望ましいと決定する場合、ブイ２０を沈める１つの方法は、ハル２２をブイ２０の浮力を克服するに足る水で満たし、これによりブイ２０を沈めることである。底側面のバルブ９２は一般に水域に接触していることから、バルブ９２は環境圧によって閉位置に保持される傾向がある可能性がある。このような環境圧は、ばね１５０の配置と共に、底側面のバルブ９２を密封する働きをし、よってバルブ９２はハル２２に進入する水を順当にくい止める。

しかしながら、バルブ９２を開いてハル２２内へ水を進入させることが望ましい場合、プランジャバルブ１４８は加圧されて環境圧及びばねの力に打ち勝ち、バルブ９２が開放される。ハル２２へ十分な水が進入してブイ２０がその所望される深度まで沈められると、プランジャバルブ１４８は減圧されてもよく、かつばね１５０によってバルブ９２はその閉位置へ戻されてもよい。またブイ２０は、ブイ２０が所望される深度に達する時点を決定する手助けをするための深さ計（不図示）も含んでもよい。

ある実施形態では、プランジャバルブ１４８は、プランジャバルブ１４８が加圧されると、頂側面のバルブ９０が閉位置へと促されるように構成されてもよい。ばね１５０は、シリンダ７４が選択的に減圧されてもバルブは閉じたままであるように、ばね１５０も頂側面のバルブ９０を閉位置へ促すように構成されてもよい。雨または他の水分がハル２２内へ進入できないように、ハル２２は、バルブ９０を閉位置に維持することによって密封されてもよい。

プランジャバルブ１４８を加圧して頂側面のバルブ９０を閉じることは、ハル２２から底側面のバルブ９２を介する水の排除を促進する手助けをする可能性がある。システムオペレータまたはコンピュータ論理が、ブイ２０を沈められた位置から水面における稼働位置へ戻すことが望ましいと決定すると、ブイ２０は、ハル２２から周囲水域へ水を放出し戻してブイ２０の浮力を高めることにより上昇されてもよい。

ブイ２０から水を放出する１つの方法は、ハル２２内の水が底側面のバルブ９２から流出して周囲水域へ戻るように、頂側面のバルブ９０を閉じて密封し、底側面のバルブ９２を開きかつハル２２を加圧することである。プランジャバルブ１４８は、頂側面のバルブ９０のドアへ十分な力を加えるために加圧されてもよく、これによりバルブ９０は密封され、即ち、バルブ９０は、ハル２２内に蓄積している、水の放出に使用される内圧に対抗して閉止状態に保持される。

ハル２２から水が放出されると、頂側面のバルブ９０へ連結されるプランジャバルブ１４８は減圧される可能性があり、よって頂側面のバルブ９０へ連結されるばね１５０がバルブ９０を閉位置に維持するに足る力を頂側面のバルブ９０のドアへ加えて、望ましくない水分をハル２２から閉め出してもよい。別の実施形態では、頂側面のバルブ９０へ連結されるばね１５０は、バルブ９０を閉位置に維持するに足る力を加えるが、バルブ９０が波エネルギー回収システム１０の稼働中にハル２２内に発生する可能性のある圧力を抜くレリーズバルブとして機能することも可能にする。

先に述べた、ハル２２からの水の取込み及び排除によって浮力に作用する方法は、ブイ２０を沈めるか上昇させること、またはブイ２０を水面で正確に位置合わせすることの何れかのために使用されてもよい。水面におけるブイ２０の正確な位置合わせは、エネルギーの回収、安全性、他に関するシステムの効率を向上させる可能性がある。ブイ２０を正確に位置合わせする他の方法には、ブイ２０上に位置決めされる圧力チャンバ７６の使用が含まれてもよい。さらに、ブイ２０の内側が所定量の圧搾空気を保持することも好適である。ブイ２０内に３ｐｓｉの圧力を保持すること等、任意の適量の圧搾空気が使用されてもよい。ブイ２０を圧搾空気で満たされた状態に保持することは、ブイ２０の浮力を保つことに役立つ可能性がある。

ブイ２０は少なくとも１つのシリンダまたはタンク７６も含んでもよいが、好適にはブイ２０上の任意の適切な位置に位置決めされる、但し好適にはブイ２０の外縁に沿って位置決めされる６つのタンクを含む。タンク７６のうちの５つは、パドル機構８０からのバラスト空気を含んでもよい。パドル８２、８４が移動してブイ２０を安定させるとき、パドル８２、８４は空気をバラスト空気タンク７６へ押し入れてもよい。６番目で最後のタンク７６は、制御バルブ９０、９２の開閉に使用できる空気を供給する制御タンクであってもよい。

図１９に示すように、複数の圧力チャンバまたはタンク７６は、ブイ２０の底側面に沿って分散されてもよい。ある例では、圧力チャンバ７６は、ハル２２内に位置合わせされかつハル２２の底側面の内面に沿って延びる細長い管として構成されてもよい。圧力チャンバ７６はハル２２の底側面に沿って延びるものとして説明されかつ示されているが、当業者には、圧力チャンバはブイ２０を通じた任意の場所に分散され得ることが容易に認識されるであろう。例えば、圧力チャンバは、図３３に示すように頂側面の内面に沿って位置決めされてもよく、ハルの側面の内面に沿って、またはハルを支持する構造部材内に位置決めされてもよい。

圧力チャンバ７６を異なる圧力にまで加圧すれば、ブイ２０の浮力が制御される可能性がある。浮力の増加は、概して水面に対するブイ２０の位置を上昇させる。浮力の低減は、概して水面に対するブイ２０の位置を下降させる。本明細書において次に論じるように、ブイ２０へ付着される機械系は圧力チャンバ７６を加圧するために利用されてもよい。コンピュータ論理またはシステムオペレータは、水面に対するブイ２０の位置の変化がシステム１０の効率を向上させると決定する場合がある。この場合、コンピュータ論理またはシステムオペレータは、チャンバ７６内の圧力を増大するか、チャンバ７６内の圧力を低減して浮力に作用し、ブイ２０をより最適に位置合わせしてもよい。

圧力チャンバ７６はさらに、ブイ２０の他のシステムまたは機能を制御するために加圧ガスのソースとして利用されてもよい。ある例では、圧力チャンバ７６は、本明細書で記述しているように、バルブ９０、９２を開閉位置へ移動させるように空気圧系７０を加圧するための加圧ガスのソースとして使用されてもよい。別の例では、圧力チャンバ７６内の加圧ガスは、沈められたブイ２０を水面へ戻すことが望ましいときはハル２２から水が放出されるようにハル２２を加圧するために使用されてもよい。

ブイ２０はさらに、少なくとも１つのパドル機構８０を含んでもよい。パドル機構８０はブイ２０上の任意の適切な位置に位置決めされてもよいが、好適にはその側面２６に位置決めされる。パドル機構８０は、ブイ２０が水平に昇降するようにブイ２０の最大の面を波の上にして保つことによって、ブイ２０の安定化を補助してもよい。

パドル機構８０は、内側のパドル８２と、外側のパドル８４と、メインピストン８６と、調整ピストン８８とを含んでもよい。パドル部材８２、８４のペアは、パドル８２、８４が互いに変化する相対角度の位置へと調整され得るように、ヒンジピン９４によって連結されてもよい。またパドル機構８０は、ブイ２０を静止状態に保つべくブイが圧搾空気で満たされるように、ブイ２０内の空気をポンピングしてもよい。好適には、システム１０の稼働中、ブイ２０は波により１８フィートを超えて移動すべきではない。ブイ２０は、常時、波と共に約３フィートから４フィート上下する。

パドル機構８０の位置合わせ及び形状も、ブイ２０の側方運動、ぶれ及び揺動を排除または減少する傾向がある。パドル８２、８４の形状は、メインケーブル３６及びコネクタケーブル６２により生成される下向きの力と共同して、波が通過する際にブイ２０を水面上で水平に保つ。波がブイ２０を上へ変位させても、ブイ２０は水平を保ち、よって側方運動、ぶれ及び揺動が減少または排除される。先に論じたように、垂直運動を最大にすることも、波から回収されるエネルギーを最大にする。

ブイ２０へ付着される機械系は、圧力チャンバ７６を加圧するために利用されてもよい。このような機械系の例示的な一実施形態を図２１Ａに示す。図２１Ａは、ブイ２０の圧力チャンバ７６を加圧するためのパドル圧縮機構８０を示している。各パドル機構８０は、内側のパドルフラップ８２と、外側のパドルフラップ８４とを含んでもよい。パドルフラップまたは部材８２、８４の各々は、各波から最大の電力を実現するために調整可能であってもよい。パドル圧縮機構８０は、パドル機構８０と波との相互作用によって生じる機械的運動を利用して圧力を発生し、かつこの圧力を圧力チャンバ７６へ送る。

先に論じたように、内側パドル８２は、内側のパドル８２がブイ２０の側面２６に対して変化する相対角度の位置へと調整され得るように、ヒンジピン９４によってブイ２０へ接続されてもよい。調整ピストン８８は、調整ピストン８８の拡張または収縮がパドル部材８２、８４の互いに対する位置合わせを制御するように、パドル８２、８４の双方へ連結される。調整ピストン８８の長さは、パドル８２、８４の相対位置が固定的或いは不変であるように厳密に設定されてもよい。

ある実施形態では、パドル８２、８４は、内側のパドル８２が概して水面に、かつ水面に平行して位置合わせされるように位置合わせされてもよい。外側のパドル８４は、水面上に、かつ水面に対して鋭角に位置合わせされる。このような配置は、通過する波がパドル機構８０に与える衝撃力を最大にする可能性がある。

水面に平行な位置におけるパドル８２は、通過する波の垂直または上方運動のエネルギーを回収するように位置合わせされてもよい。水面に対して鋭角に位置決めされるパドル８４は、通過する波の側方運動のエネルギーを回収するように位置合わせされてもよい。またパドル機構８０は、例えば海が荒れている場合、またはオペレータが外側のパドル８４を内側のパドル８２まで完全に折り畳むことを希望する場合に、外側のパドル８４が内側のパドル８２に強く当たることを防止するゴム製ストップ７８も含んでもよい。

メインピストン８６は、第１の端でパドル部材８２へ連結されてもよく、かつ第２の端でブイ２０の本体へ連結される。容易に認識されるであろうが、パドル部材８２、８４の上方運動は、ピストンシャフト９６を移動させてピストンシリンダ９８を加圧させる可能性がある。代替例として、かつ図２１Ｂに示すように、流体管路９３はピストンシリンダ９８から吸込みマニホルド９５まで連結されてもよく、吸込みマニホルド９５は、ブイ２０内に位置合わせされる圧力チャンバ７６へ連結されてもよい。

流体管路９３は、パドル８２、８４の運動によりピストンシリンダ９８内に発生される圧力が圧力チャンバ７６へ中継または伝達されるように、ピストンシリンダ９８を圧力チャンバ７６と流体連通式に連結してもよい。波がパドル８２、８４に当たって繰り返しパドル８２、８４を動かすにつれて、圧力チャンバ７６がブイ２０の正常稼働の間に絶えず加圧され得ることは容易に認識されるであろう。

ある実施形態では、ブイ２０は複数のパドル圧縮機構８０を有するように構成されてもよく、各機構８０はブイ２０のハル２２内に位置決めされる１つまたは複数の圧力チャンバ７６を加圧する。ある実施形態では、ブイ２０上に８つのパドル圧縮機構８０が配置され、ブイ２０の各側面２６上に１つの機構８０が存在する。さらに、各機構８０は、ブイ２０の表面に沿って略垂直に滑動するように構成されてもよい。このような構成は、水面に対するパドル８２、８４の望ましい位置合わせを促進する。

図３１に示すように、吸込みマニホルド９５は、圧力チャンバ７６内の圧力を調整しかつ圧力チャンバ７６への水の進入を阻止するように構成されてもよい。マニホルド９５は、図２２に示すように、チャンバ７６内の圧力が既定のレベルより上に上昇すれば圧力チャンバ７６から空気を放つためのリリーフバルブ１０４を伴って構成されてもよい。例えば、圧力チャンバ７６内の所望される最大圧力は１２５ｐｓｉであることが決められてもよい。リリーフバルブ１０４は、チャンバ７６内の圧力が１２５ｐｓｉより上に上昇したときはいつでも圧力チャンバ７６から空気を放つように構成されてもよい。

マニホルド９５は、オイルまたは別の類似する液体物質で満たされる油受け（不図示）を含んでもよい。オイル及び油受けは、圧力チャンバ７６から放出される空気が油受け内のオイルを通過して周囲環境へ放出され得るように配置されてもよい。またオイル及び油受けは、周囲環境からの水がマニホルド９５を通過して圧力チャンバ７６に進入することを阻止または防止するように配置されてもよい。油受けにおいて使用されるオイルは、植物油、魚油またはブイ２０を取り巻く環境にオイルが流出した場合でも環境問題を引き起こさない他の適切な有機物質であってもよい。

図３２に示すように、パドル圧縮機構８０はさらにチェックバルブ１００を含んでもよい。チェックバルブ１００は、メインピストン８６と圧力チャンバ７６との間の流体経路に沿った任意の場所に位置決めされてもよい。ある実施形態では、チェックバルブ１００は、流体管路とメインピストン８６とのカップリングに位置決めされてもよい。チェックバルブ１００は、バルブを偏向させてメインピストン８６と流体管路９３との間の流体経路を閉じるばね１０２を含んでもよい。さらに、チェックバルブ１００は、重力もまたメインピストン８６と流体管路９３との間の流体経路の閉止を補助するように構成されてもよい。

チェックバルブ１００は、一方行の流れシステムとして機能してもよい。チェックバルブのばね１０２は、圧力チャンバ７６へ圧力を伝達できるように、ピストンシリンダ９８内に十分な圧力が蓄積されるとメインピストン８６と流体管路９３との間の流体経路を開くように構成されてもよい。このような構成は、流体管路９３からピストンシリンダ９８へ空気が逆流しないようにして、空気がピストンシリンダ９８から流体管路９３へかつ圧力チャンバ７６上へ流れることを可能にする。パドル圧縮機構８０は、波がパドル８２、８４に当たるときにのみピストンシリンダ９８を加圧することから、このような一方向の流れシステムはパドル圧縮機構８０による圧力チャンバ７６の加圧を促進し得ることが容易に理解されるであろう。

図１４、図１６及び図２０を参照すると、ブイ２０の頂面２４には幾つかのコンポーネントまたはデバイスが位置合わせされてもよい。例えば、頂面２４には、ブイ２０のハル２２へ到達できるようにマンホール１２０が位置決めされてもよい。マンホール１２０は、ブイ２０の設置中に作業員によってブイ２０の稼働を準備するために利用されてもよい。またマンホール１２０は、ブイ２０の稼働中に作業員によってブイ２０の一般保守、故障探求または修理のために利用されてもよい。マンホール１２０は、水または他の物質がブイ２０のハル２２へ偶発的に進入することを防止するカバー（不図示）を装備してもよい。ブイ２０内には任意の適切な数のマンホール１２０が位置決めされて存在してもよいが、好適には２つのマンホールが存在する。

図１６及び図２０を参照すると、ブイ２０の頂面２４には太陽電池パネル１２２も位置合わせされてもよい。太陽電池パネル１２２は、海岸へ送られるべき電気、またはブイ２０上のシステムに電力を供給するためにブイ２０上で局所的に使用するための電気を発生してもよい。また、太陽電池パネル１２２により発生されるエネルギーを貯蔵するために、超コンデンサまたは大容量コンデンサ（不図示）も含まれてもよい。

太陽電池パネル１２２により発生されるエネルギーは、ブイ２０上のシステムを稼働させるために局所的に利用されてもよい。例えば、このエネルギーは、ブイ２０及びパドル圧縮機構８０の位置合わせを制御する論理回路を作動するために使用されてもよい。また、このエネルギーは、先に述べた空気圧系を稼働させるために使用されるソレノイドバルブに電力を供給するためにも使用されてもよい。また、このエネルギーは、例えば船舶にブイ２０の位置を警告する警報灯、信号を送って船舶にブイ２０の位置を警告するアンテナ、全地球測位機器、海岸またはインターナショナルアラートからの指令を受信するための受信機、海岸へ情報を送信するための送信機及びこれらに類似するもの等の他のシステムを運転するためにも使用されてもよい。また太陽電池パネル１２２は、充電式バッテリによっても充電されてもよい。

代替実施形態として、ブイ２０の頂面２４には、プラットフォーム１２４が位置合わせされて固定されてもよい。プラットフォーム１２４は任意の適切な形状またはサイズであってもよく、よって図１５及び図１６に示すものに限定されるべきではない。プラットフォーム１２４上へは、幾つかのコンポーネント、デバイス及びシステムが取り付けられてもよい。好適には、図１５から図１７までに示すように、プラットフォーム１２４内には、様々なアイテムを収容するための容器を提供できる管１２６が取り付けられてもよい。例えば、管１２６内には、ビーコン、灯、通信アンテナ、携帯電話アンテナ、無線アンテナ、信号中継アンテナ、全地球測位機器及びこれらに類似するものを包含し得るアンテナアレイ１２８が位置合わせされてもよい。

このような通信アンテナ１２８は、通信方法の到達範囲を海洋上で何百または何千マイルも広げる可能性がある。管１２６は、ブイ２０が使用するための空気を管１２６から除去できるように水面より上に保持されてもよい。また管１２６は、アンテナアレイ１２８を介してバルブ９０、９２を遠隔操作できるように、アンテナアレイ１２８を水面より上に位置決めされた状態に保持しかつ維持する。

波エネルギー回収システム１０の他の実施形態は、２００６年１１月２０日に提出された、Ｇｒｅｅｎｓｐａｎらの「波エネルギー回収システム」と題する米国特許出願第１１／６０２，１４５号に記載されている。前記出願は、参照によりその全体が本明細書に含まれる。

図２７から図２９までを参照すると、本発明の別の実施形態が示されている。代替例として、波のエネルギーは、発電機を駆動するために液圧流体を移動させるポンプの駆動に利用されてもよい。運動変換アッセンブリ１２は、各アッセンブリ１２が各支持プラットフォーム４０へ固定される個々のポンプ１３２を駆動するように構成されてもよい。アッセンブリ１２は、各ポンプ１３２へ連結される駆動シャフト１３４を回転するように構成されてもよい。

圧力管路１３６は、各ポンプ１３２を、例えば海岸に位置決めされ得る複合液圧ポンプ駆動システム１３８へ連結してもよい。各圧力管路１３６は、各ポンプ１３２により発生される圧力を中央の圧力貯蔵所または蓄圧器１４０へ伝送してもよい。この圧力貯蔵所１４０は、発電するために、圧力を定速度等で放出して複合液圧ポンプ駆動システム１３８のフライホイールを駆動してもよい。このような構成により、自給自足式のアッセンブリ１２及びポンプ１３２が生じる可能性がある。

先に記述したように、柔軟な圧力管路１３６の包含がどれだけ簡単な設置を可能にするかは容易に理解されるであろう。先の説明と同様に、複合液圧ポンプ駆動システム１２０はＡＣ電流を発生してもよく、これは整流器によってＤＣ電流に変換される。電圧変換器は安定したＤＣ電流を発生し、発生されたＤＣ電流は最終電源として使用されるか、ＡＣ電流に再度変換される。

本明細書に記述されている実施形態は、波エネルギー回収システムの簡単かつ安価な移設を可能にする。容易に理解されるであろうが、システムは、比較的容易かつ迅速に解体されてより望ましい位置へ移動されてもよい。これらの実施形態のモジュール的性質は、稼働している既存のシステムの迅速な拡張を可能にする。さらに、システムの位置が海底であることにより自己冷却システムがもたらされ、これにより、稼働状態が向上すると同時に保全費用は低減する。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本明細書を読みかつ理解すれば、明らかに、他者の心には改良及び変更が浮かぶであろう。添付の請求の範囲は、請求の範囲またはその同等物によって保護される範囲内で、全ての改良及び変更を包含するように意図されている。

Claims (3)

1. 波エネルギー回収システムであって、
   運動変換アッセンブリであって、
   メインブイと、
   前記メインブイへ連結されるシャフトとを備え、前記メインブイの垂直運動は前記シャフトの回転運動に変換される運動変換アッセンブリと、
   前記シャフトへ連結される発電デバイスであって、前記シャフトの回転運動によって結果的に電力を発生する発電デバイスとを備える波エネルギー回収システム。
2. 波エネルギー回収システムであって、
   運動変換アッセンブリであって、
   メインブイと、
   引き戻しブイと、
   一方の端で前記メインブイへ連結されかつもう一方の端で前記引き戻しブイへ連結されるメインケーブルと、を備える運動変換アッセンブリと、
   シャフトと、
   前記シャフトへ連結されるドラムであって、前記メインケーブルは前記ドラムの周りに巻き付けられ、よって前記ドラムの回転運動は前記シャフトの回転運動に変わることが可能であるドラムと、
   前記シャフトの回転運動が発電機の回転運動に変わることが可能であるように前記シャフトへ連結される発電機と、を備える波エネルギー回収システム。
3. 波からエネルギーを回収するための方法であって、
   複数の運動変換アッセンブリを水域内に位置合わせすることと、
   シャフトを前記水域内に位置合わせすることと、
   発電デバイスを前記水域内または前記水域に近接して位置合わせすることと、
   前記複数の運動変換アッセンブリの各々を前記シャフトへ連結することと、
   前記シャフトを前記発電デバイスへ連結することと、
   前記運動変換アッセンブリの垂直運動を前記シャフトの回転運動に変換することと、
   前記シャフトの回転運動を前記発電デバイスへ繋いで電力を発生させることを含む方法。

Images