JP2019127912A - 波受板及び波力発電システム - Google Patents

Abstract

【課題】低コストで性能の低下を抑制することができる波受板を提供する。【解決手段】波受板は、波力発電システムにおいて支持装置に揺動可能に支持され、少なくとも一部に可撓板を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、波受板及び波力発電システムに関する。

自然エネルギーを利用する発電方法の一つとして波力発電が知られている。波力発電とは、波エネルギーを利用して発電する発電方法をいう。特許文献１には、振子式の波力発電に係る技術が開示されている。振子式の波力発電は、波エネルギーにより揺動する波受板を有する。波力発電システムは、波エネルギーにより揺動する波受板の運動エネルギーを機械エネルギーに変換し、機械エネルギーを電気エネルギーに変換することによって発電する。

特開昭５８−１７８８７９号公報

波高は、自然条件により様々な値に変化する。例えば１［ｍ］の波高の波が発生する場合があるし、１０［ｍ］以上の波高の波が発生する場合がある。波エネルギーは、波高の自乗に比例する。そのため、波エネルギーは、自然条件により１００倍以上に変化する可能性がある。想定値よりも高い波高が発生し、想定値よりも高い波エネルギーが波受板に作用すると、波受板又は発電装置が故障したり破損したりする可能性がある。一方、波高の想定値が高い値に設定されると、発電効率が低下したり発電装置が大型化したりする可能性がある。

波エネルギーの変化に基づいて、機械装置で波受板の面積を変化させて、過度な波エネルギーが波受板に作用することを抑制するアイデアが存在する。しかし、波受板は海中に配置されるため、機械装置で波受板の面積を変化させる方法では、塩害により波受板の性能が低下する可能性がある。

本発明の態様は、低コストで性能の低下を抑制することができる波受板及び波力発電システムを提供することを目的とする。

本発明の第１の態様に従えば、波力発電システムにおいて支持装置に揺動可能に支持され、少なくとも一部に可撓板を備える波受板が提供される。

本発明の第１の態様によれば、波受板の少なくとも一部が可撓板なので、過度な波エネルギーが波受板に作用したとき、可撓板が撓む。可撓板が撓むことにより、波面に対する波受板の面積（投影面積）が小さくなるため、過度な波エネルギーが波受板に作用することを抑制することができる。したがって、波受板又は発電装置が故障したり破損したりすることが抑制される。機械装置を一切使用せず、波受板の面積を受動的に変化させることができるため、波受板の耐久性を低コストで向上することができ、波受板の性能の低下を抑制することができる。

本発明の第１の態様において、前記可撓板の下端部は、自由端であることが好ましい。

これにより、洪水又は台風により海底の地形が変化して、波受板の下端部と海底とが接触しても、可撓板が撓むことにより、波受板に過度な応力が作用することが抑制される。したがって、波受板又は発電装置が故障したり破損したりすることが抑制される。

本発明の第１の態様において、前記可撓板は、第１可撓板と、前記第１可撓板に隣接する第２可撓板とを含むことが好ましい。

これにより、波エネルギーが波受板に作用したとき、第１可撓板と第２可撓板との組み合わせによって、波受板を規定の方向に規定の撓み量で撓ませることができる。例えば第１可撓板と第２可撓板との組み合わせにより、波受板に第１方向から第１波エネルギーが作用したとき、波受板を第１方向とは反対の第２方向に第１撓み量で撓ませ、波受板に第２方向から第２波エネルギーが作用したとき、波受板を第１方向に第２撓み量で撓ませることができる。

本発明の第１の態様において、前記第２可撓板の下端部は、前記第１可撓板の下端部よりも上方に配置されることが好ましい。

これにより、可撓板は非対称構造となり、第１方向から第１波エネルギーが作用したときと第２方向から第２波エネルギーが作用したときとで、第２方向及び第１方向のそれぞれに非対称な撓み量で撓ませることができる。

本発明の第１の態様において、前記第２可撓板の剛性は、前記第１可撓板の剛性よりも高いことが好ましい。

これにより、上下方向の寸法が大きく剛性が低い第１可撓板は、波エネルギーの作用により大きく撓むことができる。上下方向の寸法が小さく剛性が高い第２可撓板は、第１可撓板を支持することができる。

本発明の第１の態様において、前記第２可撓板は、前記第１可撓板よりも入射波側に配置されることが好ましい。

これにより、沖側から波エネルギーが高い入射波が波受板に作用したとき、第１可撓板は、岸側に大きく撓むことができる。そのため、過度な波エネルギーが波受板に作用することが抑制される。岸側から波エネルギーが小さい反射波が波受板に作用したとき、第１可撓板は第２可撓板に支持されているため、第１可撓板は、沖側に撓むことを抑制される。可撓板の撓みが抑制されることにより、波受板は、あたかも剛性板として振る舞うことができる。そのため、波受板に作用する波エネルギーが小さくても、波受板は十分に揺動することができる。このように、波エネルギーが高い入射波が波受板に作用するとき、可撓板が大きく撓むため、過度な波エネルギーが波受板に作用することが抑制される。波エネルギーが小さい反射波が波受板に作用するとき、可撓板の撓みが抑制されるため、波受板は十分に揺動することができる。

本発明の第１の態様において、前記支持装置に接続される剛性板を備え、前記可撓板は、前記剛性板の下部に支持されることが好ましい。

これにより、過度な波エネルギーが波受板に作用したとき、剛性板に支持されている可撓板が撓んで、波面に対する波受板の面積が小さくなる。したがって、過度な波エネルギーが波受板又は発電装置に作用することを効果的に抑制することができる。また、波受板に作用する波エネルギーが小さくても、剛性板に波エネルギーが作用することにより、波受板は、十分に揺動することができる。剛性板とは、可撓板よりも剛性が高い板であって、波エネルギーが作用しても実質的に撓まない板をいう。剛性板として、例えば鉄板又はアルミニウム板のような金属板が例示される。

本発明の第１の態様において、前記可撓板は、ゴム板を含むことが好ましい。

これにより、波受板の耐久性を向上することができる。ゴム板は塩分に対する耐腐食性が高い。そのため、波受板を海中に浸けても、波受板が短期で劣化することが抑制される。また、ゴムの比重は約１．０程度であるため、可撓板がゴム板を含むことにより、波受板の軽量化を図ることができる。また、波受板の製作費及び維持管理費を軽減することができ、波受板の低コスト化を図ることができる。また、ゴムの性状（構造、寸法、材料、弾性率、強度、重量、厚さ、及び積層数の少なくとも一つ）を調整して、波受板の性能を向上させることができる。

本発明の第１の態様において、前記可撓板は、粘弾製板を含むことが好ましい。

これにより、ゴム板と同様、波受板の耐久性を向上し、軽量化を図ることができる。

本発明の第１の態様において、前記可撓板は、ゴム板と補強材との複合材であることが好ましい。

これにより、補強材の性状（構造、寸法、材料、弾性率、強度、重量、厚さ、及び積層数の少なくとも一つ）を調整することによって、波受板の性能を向上させることができる。

本発明の第１の態様において、前記可撓板は、粘弾性板と補強材との複合材であることが好ましい。

これにより、ゴム板と補強材との複合材と同様、波受板の性能を向上させることができる。

本発明の第１の態様において、前記補強材は、合成繊維、半合成繊維、再生繊維、植物繊維、炭素繊維、動物繊維、金属繊維、金属ワイヤ、及び金属板の少なくとも一つを含んでもよい。

これにより、波受板の耐久性を向上し、軽量化を図ることができる。

なお、粘弾性板として、ウレタン板、樹脂板、シリコーン板、及びプラスチック板の少なくも一つが例示される。合成繊維として、ナイロン、ポリエステル、アクリル、ポリ塩化ビニル、ポリウレタン、ビニロン、及びアラミドの少なくとも一つが例示される。半合成繊維として、アセテート、トリアテート、及びプロミックスの少なくとも一つが例示される。再生繊維として、レーヨン、キュブラ、及びポリノジックの少なくとも一つが例示される。植物繊維として、綿、及び麻の少なくとも一つが例示される。炭素繊維として、アクリル、及びピッチの少なくとも一つが例示される。動物繊維として、毛、アンゴラ、蜘蛛の糸、及びモヘアの少なくとも一つが例示される。金属繊維として、銀糸、及びスチール糸の少なくとも一つが例示される。

本発明の第２の態様に従えば、第１の態様の波受板と、前記波受板を揺動可能に支持する支持装置と、波エネルギーにより揺動する前記波受板の運動エネルギーに基づいて発電する発電装置と、を備える波力発電システムが提供される。

本発明の第２の態様によれば、低コストで性能の低下を抑制することができる。

本発明の態様によれば、低コストで性能の低下を抑制することができる波受板及び波力発電システムが提供される。

図１は、本実施形態に係る波力発電システムの一例を示す正面図である。 図２は、本実施形態に係る波受板の一例を示す側面図である。 図３は、本実施形態に係る可撓板を模式的に示す側断面図である。 図４は、本実施形態に係る可撓板の一部を破断した斜視図である。 図５は、本実施形態に係る可撓板の一部を破断した斜視図である。 図６は、本実施形態に係る可撓板の一部を破断した斜視図である。 図７は、本実施形態に係る可撓板の動作を模式的に示す図である。 図８は、本実施形態に係る可撓板の動作を模式的に示す図である。

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下で説明する実施形態の構成要素は適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。

以下の説明においては、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、及び「右」の用語を用いて各部の位置関係について説明する。これらの用語は、波受板を基準とした相対位置又は方向を示す。

［波力発電システム］
図１は、本実施形態に係る波力発電システム１の一例を示す正面図である。波力発電システム１は、岸の近傍に設置され、波エネルギーを電気エネルギーに変換することによって発電する。波力発電システム１は、岸に設けられた波消ブロックの近傍に設置される。波力発電システム１は、建屋２と、波受装置３と、発電装置４とを備える。

建屋２は、波消ブロックの近傍の海底Ｆに支持される。建屋２は、海底Ｆに固定される複数の支柱２Ｓと、複数の支柱２Ｓに支持される床板２Ｐとを有する。床板２Ｐは、海面よりも上に配置される。

波力発電システム１は、振子方式（可動物体方式）である。波受装置３は、波受板１００と、波受板１００を揺動可能に支持する支持装置１０とを有する。支持装置１０は、床板２Ｐに支持される。波受板１００の少なくとも一部は、海中に配置される。波力発電システム１において、波受板１００は、支持装置１０に揺動可能に支持される。波受板１００は、波エネルギーにより揺動する。

支持装置１０は、軸部材１１と、アーム部材１２と、ベアリング装置１３とを有する。ベアリング装置１３は、床板２Ｐに支持される。軸部材１１は、ベアリング装置１３に回転可能に支持される。アーム部材１２は、軸部材１１に固定される。アーム部材１２は、軸部材１１から下方に突出する。アーム部材１２が配置される開口２Ｋが床板２Ｐに形成されている。アーム部材１２の上端部は、軸部材１１に固定され、アーム部材１２の下端部は、床板２Ｐよりも下方に配置される。アーム部材１２の下端部は、海面よりも上方に位置する。波受板１００は、アーム部材１２の下端部に固定される。軸部材１１と波受板１００とは、アーム部材１２を介して連結される。波受板１００が揺動すると、アーム部材１２を介して波受板１００に固定されている軸部材１１が回転する。

発電装置４は、波エネルギーにより揺動する波受板１００の運動エネルギーに基づいて発電する。発電装置４は、床板２Ｐに支持される。発電装置４は、軸部材１１と連結される。波受板１００が揺動し、アーム部材１２を介して波受板１００に固定されている軸部材１１が回転することによって、発電装置４は発電する。

［波受板］
図２は、本実施形態に係る波受板１００の一例を示す側面図である。図１及び図２に示すように、波受板１００は、波力発電システム１において支持装置１０に揺動可能に支持される。波受板１００は、少なくとも一部に可撓板１２０を備える。

また、波受板１００は、支持装置１０に接続される剛性板１１０を備える。剛性板１１０は、アーム部材１２の下端部に固定される。可撓板１２０は、剛性板１１０の下部に支持される。剛性板１１０と可撓板１２０とは異なる材料で形成される。剛性板１１０の剛性は、可撓板１２０の剛性よりも高い。

可撓板１２０とは、波エネルギーの作用により撓むことができる板をいう。可撓板１２０は、弾性部材を含む。本実施形態において、可撓板１２０は、ゴム板を含む。なお、可撓板１２０は、粘弾性板を含んでもよい。粘弾性板として、ウレタン板、樹脂板、シリコーン板、及びプラスチック板の少なくとも一つが例示される。

剛性板１１０とは、波エネルギーが作用しても実質的に撓まない板をいう。本実施形態において、剛性板１１０は、金属板を含む。金属板として、例えば鉄板又はアルミニウム板が例示される。

剛性板１１０は、アーム部材１２の下端部に固定される。剛性板１１０の上部は、海面よりも上方に配置される。剛性板１１０の下部は、海中に配置される。

可撓板１２０は、剛性板１１０の下端部に固定される。可撓板１２０は、海中に配置される。

波受板１００の外形は、ほぼ矩形状である。波受板１００には、沖側からの波である入射波と、岸Ｃ（波消ブロックＢ）で反射した岸側からの波である反射波とのそれぞれが作用する。波受板１００は、波受板１００の表面と入射波の波面とが平行となるように海中に配置される。以下の説明においては、岸側を向く波受板１００の表面を適宜、波受板１００の前面、と称し、沖側を向く波受板１００の表面を適宜、波受板１００の後面、と称する。

波受板１００は、入射波の波エネルギーを後面で受け、反射波の波エネルギーを前面で受ける。波エネルギーを受けることにより、波受板１００は、軸部材１１の中心軸を中心に揺動する。

可撓板１２０の下端部は、自由端である。自由端とは、部材で固定されていない端部をいう。可撓板１２０の上端部は、剛性板１１０に固定された固定端である。

可撓板１２０は、第１可撓板１２１と、第１可撓板１２１に隣接する第２可撓板１２２とを含む。

第１可撓板１２１の上端部１２１Ｔ及び第２可撓板１２２の上端部１２２Ｔのそれぞれは、固定部材１３０により剛性板１１０の下端部に固定される。固定部材１３０は、第１可撓板１２１を支持する第１固定部材１３１と、第２可撓板１２２を支持する第２固定部材１３２とを含む。第１固定部材１３１及び第２固定部材１３２のそれぞれは、プレート部材である。第１固定部材１３１の上端部は、剛性板１１０の下端部に固定される。第１固定部材１３１は、第１可撓板１２１の前面１２１Ａの上部を支持する。第１固定部材１３１の下端部は、第１可撓板１２１の下端部１２１Ｕ及び第２可撓板１２２の下端部１２２Ｕよりも上方に配置される。第２固定部材１３２の上端部は、剛性板１１０の下端部に固定される。第２固定部材１３２は、第２可撓板１２２の後面１２２Ｂの上部を支持する。第２固定部材１３２の下端部は、第１可撓板１２１の下端部１２１Ｕ及び第２可撓板１２２の下端部１２２Ｕよりも上方に配置される。

上下方向において、第１可撓板１２１の寸法は、第２可撓板１２２の寸法よりも大きい。第１可撓板１２１の上端部１２１Ｔと第２可撓板１２２の上端部１２２Ｔとは実質的に同じ高さに配置される。第２可撓板１２２の下端部１２２Ｕは、第１可撓板１２１の下端部１２１Ｕよりも上方に配置される。

左右方向において、第１可撓板１２１の寸法と、第２可撓板１２２の寸法とは実質的に等しい。第１可撓板１２１の左端部と第２可撓板１２２の左端部とは、同じ位置に配置される。第１可撓板１２１の右端部と第２可撓板１２２の右端部とは、同じ位置に配置される。

第１可撓板１２１の下端部１２１Ｕ、左端部、及び右端部のそれぞれは、自由端である。第２可撓板１２２の下端部１２２Ｕ、左端部、及び右端部のそれぞれは、自由端である。第１可撓板１２１の上端部１２１Ｔは、固定端である。第２可撓板１２２の上端部１２２Ｔは、固定端である。

第２可撓板１２２の剛性は、第１可撓板１２１の剛性よりも高い。図２に示すように、第２可撓板１２２は、第１可撓板１２１よりも入射波側に配置される。第１可撓板１２１は、第２可撓板１２２よりも反射波側に配置される。

［可撓板］
図３は、本実施形態に係る可撓板１２０を模式的に示す側断面図である。図３に示すように、第１可撓板１２１は、岸側（反射波側）を向く前面１２１Ａと、沖側（入射波側）を向く後面１２１Ｂとを有する。第２可撓板１２２は、岸側（反射波側）を向く前面１２２Ａと、沖側（入射波側）を向く後面１２２Ｂとを有する。第１可撓板１２１の後面１２１Ｂの少なくとも一部と第２可撓板１２２の前面１２２Ａとは対向する。第１可撓板１２１と第２可撓板１２２とは接続されてなく、別々に撓むことができる。

本実施形態において、第１可撓板１２１は、ゴム板４０と補強材５０との複合材である。ゴム板４０は、前面ゴム板４１と、後面ゴム板４２とを含む。補強材５０は、前面ゴム板４１と後面ゴム板４２との間に配置される。第１可撓板１２１の前面１２１Ａは、前面ゴム板４１に配置される。第１可撓板１２１の後面１２１Ｂは、後面ゴム板４２に配置される。

補強材５０は、合成繊維、半合成繊維、再生繊維、植物繊維、炭素繊維、動物繊維、金属繊維、金属ワイヤ、及び金属板の少なくとも一つを含む。合成繊維として、ナイロン、ポリエステル、アクリル、ポリ塩化ビニル、ポリウレタン、ビニロン、及びアラミドの少なくとも一つが例示される。半合成繊維として、アセテート、トリアテート、及びプロミックスの少なくとも一つが例示される。再生繊維として、レーヨン、キュブラ、及びポリノジックの少なくとも一つが例示される。植物繊維として、綿、及び麻の少なくとも一つが例示される。炭素繊維として、アクリル、及びピッチの少なくとも一つが例示される。動物繊維として、毛、アンゴラ、蜘蛛の糸、及びモヘアの少なくとも一つが例示される。金属繊維として、銀糸、及びスチール糸の少なくとも一つが例示される。

なお、補強材５０は、帆布でもよい。帆布として、ナイロン製帆布、ポリエステル製帆布、アラミド製帆布、及び綿製帆布の少なくとも一つが例示される。

前面ゴム板４１、後面ゴム板４２、及び補強材５０の少なくとも一つの性状が調整されることにより、第１可撓板１２１の剛性が調整される。なお、ゴム板４０の性状とは、ゴム板４０の構造、寸法、材料、弾性率、強度、重量、厚さ、及び積層数の少なくとも一つをいう。補強材５０の性状とは、補強材５０の構造、寸法、材料、弾性率、強度、重量、厚さ、及び積層数の少なくとも一つをいう。

図４、図５、及び図６のそれぞれは、本実施形態に係る第１可撓板１２１の一例を示す図である。図４、図５、及び図６のそれぞれは、第１可撓板１２１の一部を破断した斜視図を示す。

図４は、補強材５０が帆布５１である例を示す。帆布５１として、ナイロン製帆布、ポリエステル製帆布、ビニロン製帆布、レーヨン製帆布、アクリル製帆布、ポリウレタン製帆布、アラミド製帆布、及び綿製帆布の少なくとも一つが例示される。本実施形態において、補強材５０は、帆布５１と芯ゴム板５２との積層体である。

図５は、補強材５０が金属ワイヤ５３及び芯ゴム板５４を含む例を示す。金属ワイヤ５３として、鉄ワイヤが例示される。金属ワイヤ５３は、上下方向に延在する。金属ワイヤ５３は、左右方向に間隔をあけて複数配置される。

図６は、補強材５０が、金属板５５を含む例を示す。金属板５５として、鉄板が例示される。

図４から図６を参照して第１可撓板１２１の一例について説明した。第１可撓板１２１と同様、第２可撓板１２２が、図４から図６を参照して説明した構造を有してもよい。また、第１可撓板１２１と第２可撓板１２２とは同じ構造でもよいし異なる構造でもよい。例えば、第１可撓板１２１が図４に示したように帆布５１を含み、第２可撓板１２２が図５に示したように金属ワイヤ５３を含んでもよいし、第１可撓板１２１及び第２可撓板１２２のそれぞれが図６に示したような金属板５５を含んでもよい。

なお、可撓板１２０は、ゴム板４０に代えて又はゴム板４０に付加して、粘弾性板を含んでもよい。粘弾性板として、ウレタン板、樹脂板、シリコーン板、プラスチック板の少なくとも一つが例示される。例えば、可撓板１２０が、ウレタン板と補強材５０との複合材でもよい。

［動作］
図７及び図８は、本実施形態に係る可撓板１２０の動作を模式的に示す図である。図７（Ａ）は、第１の波高の入射波が波受板１００に作用したときの可撓板１２０の動作を模式的に示す図であり、図７（Ｂ）は、第１の波高の入射波に基づく反射波が波受板１００に作用したときの可撓板１２０の動作を模式的に示す図である。図８（Ａ）は、第１の波高よりも高い第２の波高の入射波が波受板１００に作用したときの可撓板１２０の動作を模式的に示す図であり、図８（Ｂ）は、第２の波高の入射波に基づく反射波が波受板１００に作用したときの可撓板１２０の動作を模式的に示す図である。

以下の説明においては、波受板１００の下端部が岸側に移動するように波受板１００が変位することを適宜、岸側に揺動する、と称し、波受板１００の下端部が沖側に移動するように波受板１００が変位することを適宜、沖側に揺動する、と称する。また、可撓板１２０の下端部が岸側に移動するように可撓板１２０が撓むことを適宜、岸側に撓む、と称し、可撓板１２０の下端部が沖側に移動するように可撓板１２０が撓むことを適宜、沖側に撓む、と称する。

また、波エネルギーが可撓板１２０に作用していない基準状態における可撓板１２０の下端部の位置を基準点としたとき、波エネルギーの作用により可撓板１２０の下端部が基準点から移動したときの移動量を適宜、可撓板１２０の撓み量、と称する。

第１の波高の入射波が波受板１００に入射した場合、剛性板１１０の後面及び可撓板１２０の後面のそれぞれに入射波の波エネルギーが作用する。これにより、波受板１００は岸側に揺動する。可撓板１２０において、入射波は、第１可撓板１２１の後面１２１Ｂの下部領域、及び第２可撓板１２２の後面１２２Ｂの全部領域のそれぞれに入射する。第１可撓板１２１及び第２可撓板１２２のそれぞれは、岸側に撓む。第１の波高は低く、波エネルギーは小さいため、第１可撓板１２１の撓み量及び第２可撓板１２２の撓み量は小さい。

なお、上下方向における第１可撓板１２１の寸法は第２可撓板１２２よりも長く、第１可撓板１２１の剛性は第２可撓板１２２の剛性よりも低いので、入射波が波受板１００に作用したとき、図７（Ａ）に示すように、第１可撓板１２１の撓み量は、第２可撓板１２２の撓み量よりも大きい。第２可撓板１２２は僅かに岸側に撓むものの、第２可撓板１２２の撓み量は、第１可撓板１２１の撓み量よりも十分に小さい。また、第１可撓板１２１と第２可撓板１２２とは僅かに離れる。

第１の波高の入射波が岸Ｃに到達し、岸Ｃで反射した反射波が波受板１００に入射した場合、剛性板１１０の前面及び可撓板１２０の前面のそれぞれに反射波の波エネルギーが作用する。これにより、波受板１００は、沖側に揺動する。可撓板１２０において、反射波は、第１可撓板１２１の前面１２１Ａの全部領域に入射し、第２可撓板１２２に直接的には入射しない。第１可撓板１２１及び第２可撓板１２２のそれぞれが沖側に撓むものの、第１の波高は低いため、第１可撓板１２１の撓み量及び第２可撓板１２２の撓み量は小さい。また、第１可撓板１２１と第２可撓板１２２とは離れずに、接触した状態で撓む。

第２の波高の入射波が波受板１００に入射した場合においても、第１可撓板１２１及び第２可撓板１２２のそれぞれが岸側に撓む。第２の波高は高く、波エネルギーは大きいため、第１の波高の入射波が作用した場合に比べて、第１可撓板１２１の撓み量及び第２可撓板１２２の撓み量は大きい。特に、図８（Ａ）に示すように、第１可撓板１２１は、大きく撓む。第２可撓板１２２の剛性が高いので、第２可撓板１２２の撓み量は、第１可撓板１２１の撓み量よりも十分に小さい。また、第１可撓板１２１と第２可撓板１２２とは大きく離れる。

第２の波高の入射波が岸に到達し、岸で反射した反射波が波受板１００に入射した場合、剛性板１１０及び可撓板１２０のそれぞれが沖側に撓む。第２の波高は高く、波エネルギーが高いため、第１の波高の入射波に基づく反射波が作用した場合に比べて、第１可撓板１２１の撓み量及び第２可撓板１２２の撓み量は大きい。また、第１可撓板１２１と第２可撓板１２２とは離れずに、接触した状態で撓む。

このように、本実施形態においては、波高が小さい場合（第１の波高の場合）、可撓板１２０の撓み量は小さく、あたかも剛性板のように振る舞う。そのため、作用する波エネルギーが小さくても、波受板１００は大きく揺動する。これにより、波エネルギーは、効率的に機械エネルギーに変換される。

一方、波高が大きい場合（第２の波高の場合）、機械装置を一切使用することなく、受動的に可撓板１２０が撓み、波面に対する波受板１００の面積（投影面積）が自動的に減少する。これにより、波受板１００に作用する波エネルギーの一部が逃げ、過度な波エネルギーが波受板１００に作用することが抑制される。

［効果］
以上説明したように、本実施形態によれば、波受板１００の少なくとも一部が可撓板１２０なので、過度な波エネルギーが波受板１００に作用したとき、可撓板１２０が撓む。可撓板１２０が撓むことにより、波面に対する波受板１００の面積（投影面積）が小さくなるため、過度な波エネルギーが波受板１００に作用することを抑制することができる。したがって、波受板１００又は発電装置４が故障したり破損したりすることが抑制される。機械装置を一切使用せず、波受板１００の面積を受動的に変化させることができるため、波受板１００の耐久性を低コストで向上することができ、波受板１００及び波力発電システム１の性能の低下を抑制することができる。

また、本実施形態においては、可撓板１２０は、第１可撓板１２１と、第１可撓板１２１に隣接する第２可撓板１２２とを含む。入射波の波エネルギーと反射波の波エネルギーとは異なるため、第１可撓板１２１の寸法及び剛性と第２可撓板１２２の寸法及び剛性とに差異を設けて、第１可撓板１２１の撓み量と第２可撓板１２２の撓み量とを非対称にすることにより、可撓板１２０は、作用する波エネルギーに応じて適切な撓み量で撓むことができる。

また、本実施形態においては、海底Ｆに対向する波受板１００の下端部が可撓板１２０によって構成される。洪水又は台風により海底Ｆの地形が変化する場合がある。海底Ｆの地形が変化すると、波受板１００の下端部と海底Ｆとが接触する可能性がある。波受板１００と海底Ｆとの接触により波受板１００又は発電装置４が故障したり破損したりする可能性がある。本実施形態によれば、可撓板１２０と海底Ｆとが接触してしまっても、可撓板１２０が撓むことにより、波受板１００又は発電装置４が故障したり破損したりすることが抑制される。

また、可撓板１２０にゴム板４０を使用することにより、波受板１００の耐久性を向上することができる。ゴム板４０は塩分に対する耐腐食性が高く、しかも軽量であるため、波受板１００の製作費及び維持管理費を軽減することができる。

可撓板１２０をゴム板４０と補強材５０との複合材とすることにより、補強材５０の材質として最適な材質を選択したり、芯ゴム板５２の枚数を増減したりすることで、波エネルギーにより揺動する可撓板１２０の撓み量を任意に調整することができる。これにより、過度な波エネルギーが波受板１００に作用することが抑制される。

従来技術では、自然条件により波エネルギーが大幅に変化するため、波の小さい静穏時に合わせて波受板の面積を大型化する(方法１）、又は波の大きい高波浪時に合わせて波受板を小型化する（方法２）のどちらかの方法で波受板を設計せざるを得なかった。しかし、（方法１）では、台風時のように高波が発生するとき、波エネルギーが過剰になり、発電装置が故障・破壊する原因となる。（方法２）では、静穏時に波受板がほとんど揺動しないため、発電量が少なく、エネルギー変換効率や設備利用率が極端に悪化するという問題があった。

本発明により、面積の大きな波受板１００を採用でき、高波浪時に、機械装置を一切使用せずに、波受板の面積が自動的（受動的）に減少することで、従来技術の問題点を解決できる。すなわち、エネルギー変換効率や設備利用率が高く、高波浪でも故障・破壊しない波力発電装置、つまり生存性（Survaivability）が高い発電装置の設計や製作が可能になる。特に、日本では、台風が来襲し、非常に大きな高波がときどき発生するので、本発明により効率的かつ生存性の高い波力発電の実用化に貢献できる。

［その他の実施形態］
なお、上述の実施形態においては、可撓板１２０（第１可撓板１２１、第２可撓板１２２）が、前面ゴム板４１及び後面ゴム板４２を有することとした。前面ゴム板４１及び後面ゴム板４２の少なくとも一方が省略されてもよい。また、補強材５０が省略されてもよい。すなわち、可撓板１２０は、単層構造でもよい。

なお、上述の実施形態においては、可撓板１２０は、第１可撓板１２１と、第１可撓板１２１に隣接する第２可撓板１２２とを含むこととした。支持装置１０に支持される可撓板１２０は、１枚でもよいし、３枚以上の任意の複数枚でもよい。

なお、上述の実施形態においては、波受板１００の下端部を含む一部が可撓板１２０であることとした。波受板１００の左端部を含む一部が可撓板でもよいし、波受板１００の右端部を含む一部が可撓板でもよいし、波受板１００の上端部を含む一部が可撓板でもよい。波受板１００の端部を含む一部が可撓板であり、その可撓板の端部が自由端であることにより、波受板１００が海中に配置されたとき、波エネルギーの作用により波受板１００の少なくとも一部が撓むことができる。これにより、波面に対する波受板１００の面積（投影面積）が小さくなるため、過度な波エネルギーが波受板１００及び発電装置に作用することが抑制される。

なお、上述の実施形態においては、波受板１００は、支持装置１０に接続される剛性板１１０と、剛性板１１０に支持される可撓板１２０とを有することとした。波受板１００の全部が可撓板１２０によって構成されてもよい。

１…波力発電システム、２…建屋、２Ｋ…開口、２Ｐ…床板、２Ｓ…支柱、３…波受装置、４…発電装置、１０…支持装置、１１…軸部材、１２…アーム部材、１３…ベアリング装置、４０…ゴム板、４１…前面ゴム板、４２…後面ゴム板、５０…補強材、５１…帆布、５２…芯ゴム板、５３…金属ワイヤ、５４…芯ゴム板、５５…金属板、１００…波受板、１１０…剛性板、１２０…可撓板、１２１…第１可撓板、１２１Ａ…前面、１２１Ｂ…後面、１２１Ｔ…上端部、１２１Ｕ…下端部、１２２…第２可撓板、１２２Ａ…前面、１２２Ｂ…後面、１２２Ｔ…上端部、１２２Ｕ…下端部、１３０…固定部材、１３１…第１固定部材、１３２…第２固定部材、Ｆ…海底。

Claims (15)

1. 波力発電システムにおいて支持装置に揺動可能に支持され、少なくとも一部に可撓板を備える波受板。
2. 前記可撓板の下端部は、自由端である、
   請求項１に記載の波受板。
3. 前記可撓板は、第１可撓板と、前記第１可撓板に隣接する第２可撓板とを含む、
   請求項１又は請求項２に記載の波受板。
4. 前記第２可撓板の下端部は、前記第１可撓板の下端部よりも上方に配置される、
   請求項３に記載の波受板。
5. 前記第２可撓板の剛性は、前記第１可撓板の剛性よりも高い、
   請求項４に記載の波受板。
6. 前記第２可撓板は、前記第１可撓板よりも入射波側に配置される、
   請求項５に記載の波受板。
7. 前記支持装置に接続される剛性板を備え、
   前記可撓板は、前記剛性板の下部に支持される、
   請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の波受板。
8. 前記可撓板は、ゴム板を含む、
   請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の波受板。
9. 前記可撓板は、粘弾性板を含む、
   請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の波受板。
10. 前記可撓板は、ゴム板と補強材との複合材である、
    請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の波受板。
11. 前記可撓板は、粘弾性板と補強材との複合材である、
    請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の波受板。
12. 前記粘弾性板は、ウレタン板、樹脂板、シリコーン板、及びプラスチック板の少なくも一つを含む、
    請求項９又は請求項１１に記載の波受板。
13. 前記補強材は、合成繊維、半合成繊維、再生繊維、植物繊維、炭素繊維、動物繊維、金属繊維、金属ワイヤ、及び金属板の少なくとも一つを含む、
    請求項１０又は請求項１１に記載の波受板。
14. 前記合成繊維は、ナイロン、ポリエステル、アクリル、ポリ塩化ビニル、ポリウレタン、ビニロン、及びアラミドの少なくとも一つを含み、
    前記半合成繊維は、アセテート、トリアテート、及びプロミックスの少なくとも一つを含み、
    前記再生繊維は、レーヨン、キュブラ、及びポリノジックの少なくとも一つを含み、
    前記植物繊維は、綿、及び麻の少なくとも一つを含み、
    前記炭素繊維は、アクリル、及びピッチの少なくとも一つを含み、
    前記動物繊維は、毛、アンゴラ、蜘蛛の糸、及びモヘアの少なくとも一つを含み、
    前記金属繊維は、銀糸、及びスチール糸の少なくとも一つを含む、
    請求項１３に記載の波受板。
15. 請求項１から請求項１４のいずれか一項に記載の波受板と、
    前記波受板を揺動可能に支持する支持装置と、
    波エネルギーにより揺動する前記波受板の運動エネルギーに基づいて発電する発電装置と、を備える波力発電システム。

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