JP2000509129A - 波エネルギ変換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 波エネルギ変換器は、浮揚性本体（１１）と、浮揚性本体（１１）からぶら下がりかつこれに取付けられ、浮揚性本体の近くの上端と浮揚性本体から遠くの下端とを有する加速チューブ（１４）とを含む。加速チューブの上端と下端との中間の加速チューブの区域は、作動シリンダ（１６）を規定し、かつ、作動シリンダ（１６）の上および下の加速チューブ（１４）内の開口部が作動シリンダと加速チューブが浸される水の本体との間の実質的に妨害されない水の流れを可能にする。作動ピストン（１７）は作動シリンダ内を往復運動できる。エネルギ吸収装置（１８、１９、Ｓ）は、作動ピストン（１７）により動作させられる１対の弾性的に伸長可能なホースポンプ（１８、１９）を含む。対の各ホースポンプの一端は作動ピストン（１７）の両側部において作動ピストン（１７）に取付けられ、他端は浮揚性本体（１１）および加速チューブ（１４）からなるユニットに固定される。

Description

【発明の詳細な説明】波エネルギ変換器 この発明は、請求項１の前提となる特徴部分で定義している種類の波エネルギ 変換器に関する。 ときにポイント吸収装置または波で上下するブイ状波エネルギ変換器と呼ばれ る、この種類の波エネルギ変換器は、たとえばＵＳ−Ａ−４ ２７７ ６９０か ら既知である。この特定の変換器の動作は、一方では浮揚性本体および浮揚性本 体に取付けられかつ浮揚性本体から垂れ下がるいわゆる加速チューブと、他方で は加速チューブ内の往復運動可能な作動ピストンとの間の相対運動に基づく。こ の相対運動は、変換器が動作する場所の海の波により引き起こされる。 この種類の波エネルギ変換器においては、作動ピストンおよびそれに結合され る他の質量が、垂直方向、すなわち加速チューブの軸方向に、浮揚性本体および 加速チューブと明確に結合しない慣性システムを形成する。 当然、作動ピストンそれ自体および関連するピストンロッドは一定の質量を有 するが、ピストンとともに運動する質量は、主として、ピストンとともに運動す るようピストンに結合される水柱の質量により決定される。 ＵＳ−Ａ−４ ２７７ ６９０から公知の波エネルギ変換器においては、波エ ネルギを回復するためのエネルギ吸収装置は、浮揚性本体内に位置付けられかつ ピストンロッドを介して加速チューブ内の作動ピストンに接続される複動式油圧 （または流体圧）ピストンポンプを含む。ピストンロッドはいくつかの点で重要 な構成要素である。 この発明の第１の目的は、ポンプユニットを駆動するため必要とされる力を伝 達するためにピストンロッドを必要としない波エネルギ変換器を提供することで ある。 この目的は、独立請求項に記載するように波エネルギ変換器を構築することに より達成される。好ましい実施例の特徴は従属請求項に規定される。 以下にさらに詳細に説明するように、この目的は、異なった型のポンプユニッ ト、すなわち、弾性的に伸長可能でありかつ一方で作動ピストンの両側部と他方 で浮揚性本体および／または加速チューブとの間に接続される１対のいわゆるホ ースポンプを使用することにより達成される。 この発明を添付の図面を参照し以下にさらに詳細に説明する。 図１は、この発明に係る種類の波エネルギ変換器の概略斜視図である。 図２は、図１に示す波エネルギ変換器の縦断面図である。 図３は、図２に示す波エネルギ変換器の一変形例の縦断面図である。 図１に示す波エネルギ変換器１０Ａは、ＵＳ−Ａ−４ ２７７ ６９０および ＵＳ−Ａ−４ ７７３ ２２１に記載の構造および動作の原理を具体化する。し たがって、これは、係留ライン１３用の取付用ラグ１２を備える浮揚性ユニット または本体１１と、浮揚性本体１１からぶら下がり、かつ円周方向に間隔をおい て位置付けられ長手方向に延び間に大きな開口部を残す放射状ウェブ１５により 浮揚性本体に取付けられるいわゆる加速チューブ１４とを含む。 前述の特許の波エネルギ変換器におけるように、加速チューブ１４は両端で開 放されているため、水が自由にその中へおよびその中から流れ得る。 図２にさらに詳細に図示しかつ以下に説明するように、浮揚性本体１１と加速 チューブ１４とは、浮揚性本体１１および加速チューブ１４の波により発生され る垂直振動を電気エネルギに変換するための装置を収容する。 波エネルギ変換器１０Ａの動作中は、加速チューブ１４全体および浮揚性本体 １１の下部分が水中に浸される。係留ライン１３は、波エネルギ変換器１０Ａを 水平方向においては選択される沖合いの位置に維持するが、垂直方向においては 水の波の影響下で振動させる。 図２を参照し、加速チューブの上端と下端との間の加速チューブ１４の区域が 、複動式作動ピストン１７が加速チューブの長手方向に中で往復運動可能である 作動シリンダ１６を規定する。 作動ピストン１７の両側部は、１対の単動式のいわゆるホースポンプ、すなわ ち上部ホースポンプ１８と下部ホースポンプ１９とに取付けられ、ホースポンプ は実質的に加速チューブ１４の軸に沿って延びる。上部ホースポンプ１８の下端 は作動ピストン１７の上側部に取付けられ、一方、上端は浮揚性本体１１に固定 され流体圧式流体ライン１８Ａを通じて浮揚性本体１１内の（詳細には図示しな いがＵＳ−Ａ−４ ２７７ ６９０に図示されかつ記載されているようなもので あってよい）油圧（または流体圧）システムＳに接続される。下部ホースポンプ １９の上端は、作動ピストンの下側部に取付けられ、かつ下端は加速チューブ１ ４の下部分に取付けられかつ流体圧式流体ライン１９Ａを通じて油圧（または流 体圧）システムＳに接続される。 作動シリンダ１６の長さまたは高さＨは、作動ピストン１７が通常作動シリン ダ内で往復運動を行ない、その中で作動シリンダを通じての水の流れに対しバリ アを形成するように、選択される。しかし、作動ピストン１７が、作動シリンダ １６の端を超えていずれかの方向に運動する可能性がある。 作動ピストン１７が作動シリンダ１６の端を超えて駆動された場合の、ホース ポンプ１８および１９の過負荷を防止するため、作動シリンダの各端に軽減シス テムが設けられる。この軽減システムは、作動ピストン１７が作動シリンダ１６ の外に運動したとき作動ピストン１７への流体の力を実質的に軽減し、それによ って同一方向への作動ピストンのさらなる運動を制限するよう、ＵＳ−Ａ−４７ ７３ ２２１に記載されるように動作する。 このような軽減を行なうため、加速チューブ１４の上区域および下区域に向け て完全に開放されている作動シリンダ１６は、加速チューブの隣接する部分より も幅が狭くなっている。したがって、作動ピストン１７が作動シリンダ１６の一 端を超えて運動するとすぐに、作動ピストンの周囲と加速チューブのより幅の広 い部分の加速チューブ１４の内壁との間に形成される通路を通じ水が多かれ少な かれ自由に流れ得る。言換えれば、実質的に制限されない流れ経路が、加速チュ ーブ１４の開放上端部と下端との間に確立される。 ホースポンプ１８および１９は、それ自体既知の種類のものであり、ＳＥ−Ｂ −４０９ ４９３に開示されている型のものであってもよい。したがって、各ホ ースポンプは、長手方向に延ばされるとき径方向に収縮してその容積が減じ、か つ、弛緩されるとき径方向に伸長して、その容積が増加する、弾性チューブを含 む。ＳＥ−Ｂ−４０９ ４９３にさらに詳細に記載されているように、ホースポ ンプの伸び対容量特性は、ホースのエラストマ材料内に組入れられた螺旋状に巻 かれた補強糸のピッチを変化させることによって調節できる。 ポンプ運動のため必要とされるバルブの作用は、油圧（または流体圧）システ ムＳ内の逆止弁により提供される。 容易に理解されるであろうように、流体圧式流体のポンプ運動に関する限り、 ホースポンプ１８および１９は、ＵＳ−Ａ−４ ２７７ ６９０に示す複動式油 圧（または流体圧）ピストンポンプと実質的に同様の態様で動作するであろう。 しかし、加えて、ホースポンプ１８および１９は作動ピストンのための復帰手段 として機能するであろう。 作動ピストン１７が作動シリンダ１６内で静止しているとき、すなわち、浮揚 性本体１１および加速チューブ１４の加速から生じる流体の力を受けないときは 、ホースポンプ１８および１９は両方とも等しく伸長され張力をかけられるため 、作動ピストンを作動範囲内の中心に維持する。波エネルギ変換器１０Ａの動作 中は、作動ピストン１７が作動シリンダ１６内で往復運動するとき、ホースポン プ３９および４０が交互にさらに張力をかけられかつ弛緩されることになり、そ れによって、押したり引いたりするような態様でその容積を交互に減少および増 加させる。もし作動ピストン１７がその通常の作動範囲から外に駆動されかつし たがってそこに作用する流体の力のすべてまたはほとんどが軽減されたならば、 付加的な張力をかけられたホースポンプによりそこに加えられる力が、弛緩され たポンプによりそこに加えられる力に勝ることなり、したがって、作動ピストン を作動シリンダ内に復帰させる傾向があろう。 図３に示す波エネルギ変換器１０Ｂは、２つのホースポンプ１８および１９が 作動ピストン１７の上で隣り合わせに位置付けられているという点においてのみ 、図２に示すものと異なっている。ホースポンプ１８は、図２のように浮揚性本 体１１と作動ピストン１７の上側部との間に取付けられているが、一方、ホース ポンプ１９も浮揚性本体１１に固定されかつここではケーブル１９Ｂおよびプー リ１９Ｃで例示される運動伝達装置の媒介を通じ作動ピストンの下側部に接続さ れる。図３に示すホースポンプの配置例は特に、水深の浅いところでの動作用に 設計される波エネルギ変換器に適している。 この発明による応用において極めて好ましいホースポンプの特性は、それらの 非線形で漸進的なばね率である。したがって初めの伸びは比較的小さな引張り力 を必要とし、一方付加的な伸びは伸びの単位長さ当りより大きな引張り力を必要 とする。ホースポンプを適切に設計および寸法付けすることで、作動ピストンが 作動シリンダ内を往復運動する間はばね率は比較的低くなるであろうし、一方作 動ピストンが作動シリンダの端に近づきかつそれを超えて運動するときは急激に ばね率が増加するようになるであろうし、それによって、作動ピストンが作動シ リンダの外に運動するとき適切な復帰力が作動ピストンに加えられる。 もちろん、図２におけるように作動ピストン１７の両側部に、または図３にお けるように隣り合せに、加速チューブ１４内に３つ以上のホースポンプを位置付 けてもよい。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フォルスベルイ，ヤン スウェーデン、エス―424 66 アンイエ ーレッド、グナレッドステラッセン、60 (72)発明者 フレドリクソン，グナー スウェーデン、エス―640 33 ベットナ、 グリペンスネス・ゴード（番地なし)

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．波エネルギ変換器（１０Ａ、１０Ｂ）であって、 浮揚性本体（１１）と、 浮揚性本体（１１）からぶら下がりかつそこに取付けられ、浮揚性本体の近く に上端と浮揚性本体から遠くに下端とを有する加速チューブ（１４）とを含み、 加速チューブ（１４）の上端と下端との中間の加速チューブ（１４）の区域が作 動シリンダ（１６）を規定し、前記波エネルギ変換器はさらに、 波エネルギ変換器の動作中に、作動シリンダ（１６）と加速チューブ（１４） が浸されている水の本体との間で実質的に妨害されずに水が流れることができる 、作動シリンダ（１６）の上と下とに加速チューブ（１４）内の開口部と、 作動シリンダ（１６）内で往復運動可能である作動ピストン（１７）と、 作動ピストンにより駆動されるポンプユニットを含むエネルギ吸収装置（１８ 、１９、Ｓ）とを含み、 前記波エネルギ変換器は、 ポンプユニットが加速チューブ（１４）の内側に位置付けられ、かつ１対の弾 性的に伸長可能なホースポンプ（１８、１９）を含み、対の各ホースポンプの一 端が作動ピストン（１７）に取付けられかつ対の各ホースポンプの他端が加速チ ューブ（１４）または浮揚性本体（１１）に取付けられることを特徴とする、波 エネルギ変換器。 ２．対のホースポンプ（１８、１９）は、作動ピストン（１７）の両端に位置付 けられ、ホースポンプの前記一端は直接ピストンに取付けられることを特徴とす る、請求項１に記載の波エネルギ変換器。 ３．対の両方のホースポンプ（１８、１９）は、作動ピストン（１７）と浮揚性 本体（１１）との間に位置付けられ、１ホースポンプ（１８）の前記一端は作動 ピストン（１７）に直接取付けられかつ他ホースポンプ（１９）の前記一端は運 動伝達装置（１９Ａ、１９Ｂ）の媒介を通じて作動ピストンに取付けられること を特徴とする、請求項１に記載の波エネルギ変換器。 ４．作動シリンダ（１６）の両端における予め定められた位置を超えての作動ピ ストンの運動に応答して、作動ピストンを通じての実質的に制限されない水の流 れを可能にするため、作動ピストン（１７）により制御される、作動シリンダ（ １６）の両端における軽減通路手段を特徴とする、請求項１から３のいずれか１ 項に記載の波エネルギ変換器。