WO2012124747A1 - 波力発電装置の固有振動調整機構 - Google Patents

波力発電装置の固有振動調整機構 Download PDF

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WO2012124747A1
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wave power
floating body
power generation
generation device
additional mass
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林　健太郎
健 安永
池末　俊一
太田　真
三浦　正美
靖欣 鷹本
小林　由則
橋本　秀昭
祥三 金子
橋本　彰
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三菱重工業株式会社
国立大学法人東京大学
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    • Y02E10/30—Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient

Definitions

  • the present invention relates to a wave power generation device.
  • the wave period in the actual sea area varies widely from about 3 to 10 seconds, so in some cases the wave period in the actual sea area is significantly larger than the natural period of the floating body, so that the floating body does not shake effectively.
  • the equipment utilization rate of the power generation device is reduced.
  • the wave period is usually long, it is necessary to use a long spring so that the spring constant is low. Therefore, there has been a problem that the apparatus becomes large.
  • the wave power generator which can adjust a natural period (natural frequency) corresponding to the wave period which changes is provided.
  • the present invention also provides a wave power generator that can use a spring having a high spring constant and a short length, and can be downsized.
  • the wave power generation apparatus of the present invention employs the following means.
  • the wave power generation device according to the first aspect of the present invention is based on a vibrating body that is attached to the inside of a floating body via a spring and reciprocates linearly according to fluctuations in the water surface, and the reciprocating linear motion of the vibrating body. And a generator for generating electric power that is driven in this manner, an additional mass body that adds mass to the mass of the vibrating body is provided.
  • the vibrating body attached to the inside of the floating body via a spring performs a reciprocating linear motion according to the fluctuation of the water surface.
  • the generator is driven based on this reciprocating linear motion to generate electricity.
  • the frequency fn is obtained from the following equation (1). . That is, when the frequency fn is set to the same value as the conventional wave power generator, the spring constant k can be increased. Thereby, a spring can be shortened and a wave power generator can be reduced in size.
  • the generator of the present invention may be any one that generates power by being driven based on the reciprocating linear motion of the vibrator, and the driving force transmitted to the generator may be obtained directly from the vibrator (for example, linear power generation). Or indirectly via another mechanism, and further, a driving force may be obtained via an additional mass body.
  • the additional mass of the additional mass body may be adjustable.
  • the frequency fn can be changed by changing the mass ⁇ m of the additional mass body.
  • the mass of the vibrating body can be reduced by appropriately adjusting the mass ⁇ m of the additional mass body, and the wave power generator can be further downsized.
  • the reciprocating linear motion of the vibrating body is converted into a rotational motion, the rotational force is rotated by the rotational force extracted through the conversion mechanism, and the A rotating body that drives a generator, and the additional mass body may be attached to the rotating body.
  • the reciprocating linear motion of the vibrating body is converted into a rotational motion by the conversion mechanism, and the rotating body is rotated by the rotational force after the conversion, thereby driving the generator.
  • the additional mass body is attached to the rotating body, and the additional mass effect is improved by using the moment of inertia during rotation of the additional mass body as the additional mass. Since the additional mass body is attached to the rotating body and the moment of inertia during rotation of the additional mass body is used as the additional mass, the weight of the additional mass acts directly on the spring attached to the vibrating body. Can be configured without. Thereby, the free length and bending of a spring can be made small, and a wave power generator can be reduced more.
  • the additional mass body is attached so as to rotate together with the rotating body and is movable in the radial direction from the center of rotation,
  • a moving means for moving the moving weight in the radial direction may be provided.
  • the additional mass body is attached so as to rotate together with the rotating body, and the inertia moment during rotation of the additional mass body is used as the additional mass.
  • the additional mass body according to the first aspect of the present invention includes a moving weight that is movable in the radial direction from the center of rotation, and the moving weight is moved in the radial direction by the moving means so as to obtain a desired additional mass. It was decided to be located at. Specifically, if the moving weight is positioned radially outward, the center of gravity moves radially outward to increase the moment of inertia and increase the added mass. Conversely, the moving weight is positioned radially inward. If this is done, the moment of inertia is reduced by moving the center of gravity inward in the radial direction, and the added mass can be reduced.
  • the wave power generation device includes a conversion mechanism that converts a reciprocating linear motion of the vibrating body into a rotational motion, and a rotational force extracted through the conversion mechanism,
  • a rotating body that drives the generator, and the additional mass body may be attached to rotate together with the rotating body and may advance and retreat relative to the water.
  • the reciprocating linear motion of the vibrating body is converted into a rotational motion by the conversion mechanism, and the rotating body is rotated by the converted rotational force, thereby driving the generator.
  • the additional mass body is attached so as to rotate together with the rotating body, and is allowed to advance and retreat relative to the water.
  • the additional mass by the additional mass body is a resistance force that stirs the moment of inertia of the additional mass body and the surrounding fluid (typically air) before it is submerged.
  • the resistance is further increased due to the viscosity and specific gravity of the water, and the additional mass is increased. In this manner, the additional mass can be adjusted by moving the additional mass body back and forth with respect to the water.
  • the additional mass body may include a blade extending in a radial direction with a base end attached to the rotating body.
  • the additional mass body As the additional mass body, a base end portion is attached to the rotating body and a blade extending in the radial direction is provided. By using a blade extending in the radial direction, the resistance in water can be further increased, and the adjustment range of the additional mass can be increased.
  • the additional mass body may be configured by only a blade, or may be a combination of a blade and a rotating plate-like body having, for example, a disk shape for obtaining a moment of inertia.
  • the pitch angle of the blade may be changeable.
  • the additional mass body is a rotating plate-like body fixed to the rotating body, and the rotating plate-like body is provided with fins. Also good.
  • the resistance in water can be increased by attaching fins to the plate-like body. Thereby, the adjustment width
  • variety of additional mass can be enlarged.
  • the fin may be capable of advancing and retreating with respect to the rotating plate-like body.
  • the adjustment range of additional mass can be enlarged further.
  • the adjustment range of the additional mass may be finely set by dividing the fins so as to be able to advance and retreat individually.
  • a ball screw or a rack and pinion is preferably used as the conversion mechanism.
  • a guide rail is provided along the reciprocating linear motion direction inside the floating body, and between the guide rail and the vibrating body. More preferably, a ball is provided, and a linear motion guide is constituted by the guide rail, the vibrating body, and the ball.
  • the vibrator and the generator, the power take-out mechanism having an axis in the reciprocating linear motion direction of the vibrator,
  • the power take-out mechanism may be arranged so that its axis coincides with a vertical axis passing through the center of gravity of the floating body.
  • the axis of the power extraction mechanism is arranged so as to coincide with the vertical axis passing through the center of gravity of the floating body, the movement in the heave direction of the floating body can be efficiently converted into electric power.
  • the vibrator and the generator, the power take-out mechanism having an axis in the reciprocating linear motion direction of the vibrator,
  • the power take-out mechanism may be arranged in parallel to a position whose axis is displaced from a vertical axis passing through the center of gravity of the floating body.
  • the motion component in the roll and pitch directions of the floating body is converted into efficient direct power can do.
  • the vibrator and the generator, the power take-out mechanism having an axis in the reciprocating linear motion direction of the vibrator,
  • the power extraction mechanism may be arranged so that its axis is horizontal.
  • the axis of the power extraction mechanism is arranged in the horizontal direction, the horizontal motion components (yaw, surge, sway) of the floating body can be converted into efficient direct power.
  • the vibrator and the generator, the power take-out mechanism having an axis in the reciprocating linear motion direction of the vibrator,
  • the power take-out mechanism may be arranged such that its axis is inclined with respect to the vertical direction.
  • the axis of the power take-off mechanism is arranged to be inclined with respect to the vertical axis, the movement components (heave, sway, surge, roll, pitch, yaw) in all directions of the floating body are converted into efficient direct power Can do.
  • a wave power generator includes a floating body floating on a water surface, a vibrating body attached to the inside of the floating body via a spring, and reciprocating linearly according to fluctuations in the water surface, and the vibration And a generator that generates electric power by being driven based on a reciprocating linear motion of the body, wherein at least one of the floating body mass of the floating body, the additional water mass of the floating body, and the buoyancy spring coefficient of the floating body is It is characterized by being adjustable.
  • the floating body shakes according to the fluctuation of the water surface, that is, the wave period, and the internal vibrating body performs a reciprocating linear motion based on the shaking of the floating body, and the generator is driven based on the reciprocating linear motion to generate electricity.
  • Floating the natural frequency fn ' is a floating mass m b, if additional water mass of the floating body and m ba, a buoyancy spring coefficient of the floating body and k b, will be determined by the following formula (2). That is, the natural frequency fn ′ of the floating body can be changed by changing any one of the mass m b of the floating body, the additional water mass m ba of the floating body, and the buoyancy spring coefficient k b of the floating body.
  • the floating body mass m b but at least one of the floating body of additional water mass m ba and floating buoyancy spring constant k b are adjustable Therefore, the natural frequency of the floating body can be adjusted so that the floating body is shaken according to the wave period of the changing actual sea area. Thereby, the equipment utilization factor of a wave power generator can be improved.
  • the generator of the present invention may be any one that generates power by being driven based on the reciprocating linear motion of the vibrating body, and the driving force transmitted to the generator may be obtained directly from the vibrating body (for example, linear power generation). Or indirectly via another mechanism, and further, a driving force may be obtained via an additional mass body.
  • the floating body includes a projecting body projecting outward from the side surface thereof, and the floating body cross-sectional area on the water surface is changed by changing the posture of the projecting body. It may be adjustable.
  • Buoyancy spring coefficient k b floating body can be represented by the following formula (3).
  • k b ⁇ gA b (3)
  • g is the gravitational acceleration
  • the A b is a floating cross-sectional area of the water surface.
  • a projecting body projecting outward from the side surface of the floating body is provided, and the floating body cross-sectional area is adjusted by changing the posture of the projecting body.
  • the buoyancy spring coefficient k b of the floating body it is possible to adjust the natural frequency of the floating body as a result.
  • Various methods can be applied to change the posture of the projecting body.
  • the shape of the projecting body viewed from the side of the floating body is set to a non-circular shape (for example, oval or oval), and this projecting body is It is good also as rotating around the axis line of a protrusion direction, and setting it as a desired angle position, or you may advance and retract a protrusion body in a protrusion direction.
  • a plurality of the protrusions may be provided in the vertical direction.
  • the floating body cross-sectional area can be easily adjusted even if the relative position of the water surface with respect to the floating body changes.
  • the submerged projecting body can also be utilized so as to adjust the additional water mass of the floating body.
  • the floating body is provided with a water storage portion for storing water, and the amount of water held in the water storage portion is adjustable. Also good.
  • a water storage unit was provided in the floating body, and the amount of water retained in the water storage unit could be adjusted. Thereby, the mass of the floating body can be changed, and as a result, the natural frequency of the floating body can be adjusted.
  • the water storage portion the bottom space of the floating body may be used, or a water tank may be provided on the side of the floating body.
  • a pump that takes in water from the outside of the floating body into the water storage unit and / or discharges water in the water storage unit to the outside of the floating body.
  • a water hammer pump may be used.
  • a water hammer pump was used as a pump for sending water between the outside of the floating body and the water container. Since the water hammer pump is driven by the water hammer action and does not require electric power, the electric power generated by the wave power is not consumed unnecessarily, and the power generation efficiency of the wave power generator is not reduced.
  • an additional mass body that adds mass to the mass of the vibrating body is provided, and the additional mass of the additional mass body is adjustable. It may be.
  • the additional mass of the additional mass body can be adjusted, the natural period of the vibrating body can be adjusted with respect to the wave period. Therefore, the equipment utilization factor of the wave power generator can be improved.
  • the buoyancy power generator of the present invention at least one of the floating body mass m b , the floating body additional water mass m ba and the floating body buoyancy spring coefficient k b can be adjusted.
  • the natural frequency of the floating body can be adjusted so that the floating body is shaken according to the wave period. Thereby, the equipment utilization factor of a wave power generator can be improved.
  • a spring having a high spring constant and a short length can be used, and the device can be miniaturized.
  • FIG. 7 is a perspective view showing advance and retreat of a blade of the additional mass body of FIG. 6. It is the perspective view which showed the 1st modification of the additional mass body of FIG. It is the perspective view which showed the 2nd modification of the additional mass body of FIG.
  • FIG. 1 It is the longitudinal cross-sectional view which showed the modification of the wave power generator of FIG. It is the figure which showed schematic structure of the wave power generator which concerns on 5th Embodiment of this invention. It is the figure which showed the whole vibration system model including the floating body of FIG. It is sectional drawing which looked at the wave power generator concerning 6th Embodiment of this invention from the side. It is the figure which showed schematic structure of the wave power generator of FIG. It is the figure which showed the whole vibration system model including the floating body of FIG. It is the cross-sectional perspective view which showed the structure which provided the generator in the upper and lower sides of the ball screw shaft. It is the longitudinal cross-sectional view which showed schematic structure of the conversion mechanism of the wave power generator concerning 7th Embodiment of this invention. FIG.
  • FIG. 25 is a longitudinal sectional view showing the vibrating body unit of FIG. 24.
  • FIG. 25 is a side sectional view showing the conversion mechanism of FIG. 24.
  • It is the longitudinal cross-sectional view which showed the modification of 7th Embodiment of this invention.
  • It is the longitudinal cross-sectional view which showed schematic structure of the conversion mechanism of the wave power generator which concerns on 8th Embodiment of this invention.
  • It is the longitudinal cross-sectional view which showed the electric power extraction mechanism of FIG.
  • It is the cross-sectional view which showed the wave power generator of FIG.
  • It is the figure which showed the motion of the yaw direction.
  • It is the longitudinal cross-sectional view which showed the 1st modification of the wave power generator of FIG.
  • It is the longitudinal cross-sectional view which showed the 2nd modification of the wave power generator of FIG.
  • FIG. 1 shows a schematic configuration of the wave power generation device according to the first embodiment.
  • the wave power generation device 1 includes a box-shaped floating body 2 that floats with its upper part exposed on the water surface 7 of the ocean.
  • a weight (vibrating body) 3 attached in the floating body 2 via a spring 4
  • a ball screw shaft (rotating body) 5 rotating with respect to the weight 3
  • an addition fixed to the ball screw shaft 5 A mass body 6 and a generator 8 that is driven by the ball screw shaft 5 to generate electric power are provided.
  • the weight 3 obtains vertical vibration of the floating body 2 caused by vertical movement of the water surface 7 by wave force, and reciprocates linearly in a vertical direction at a predetermined natural frequency.
  • the weight 3 is moved up and down by a guide (not shown) without rotating.
  • the weight 3 is supported by a spring 4 so as to be movable relative to the floating body 2.
  • the ball screw shaft 5 is rotated around its axis by the reciprocating linear motion of the weight 3.
  • An additional mass 6 is fixed to the lower end of the ball screw shaft 5 so as to rotate together with the ball screw shaft 5.
  • the generator 8 is provided at the upper end of the ball screw shaft 5 and generates electric power by being rotated in one direction or the opposite direction by the rotation of the ball screw shaft 5.
  • the additional mass body 6 is provided in the air chamber below the base plate 9. As shown in FIG. 2, the additional mass body 6 includes a ring body 10 having the same rotation center as that of the ball screw shaft 5 and four moving weights extending in the vertical and horizontal directions when viewed in plan as shown in FIG. A ball screw shaft 12, a moving weight 14 provided on each moving weight ball screw shaft 12, and a moving motor (moving means) 16 that rotationally drives the moving weight ball screw shaft 12 about its axis.
  • One end of the moving ball screw shaft 12 is fixed to the ball screw shaft 5, extends in the radial direction, passes through the ring body 10, and the other end is connected to the moving motor 16.
  • the moving weight 14 is displaced in the radial direction in accordance with the rotation of the moving weight ball screw shaft 12.
  • the moving motor 16 is driven based on a command from a control unit (not shown), and is fixed to the ring body 10.
  • the additional mass body 6 has the ring body 10, the moving weight ball screw shaft 12, the moving weight 14, and the moving motor 16 together with the ball screw shaft 5 in a state where the radial position of the moving weight 14 is determined by the moving motor 16. It is designed to rotate. Therefore, the additional mass due to the moment of inertia at the time of rotation of the additional mass body 6 can be changed according to the radial position of the moving weight 14. Specifically, the moving weight 14 is moved radially outward. If it is positioned on the ring body 10 side, the center of gravity moves radially outward to increase the moment of inertia and increase the added mass. Conversely, the moving weight 14 is radially inward (ball screw shaft 5 side). If the center of gravity is located, the moment of inertia is reduced by moving the center of gravity inward in the radial direction, and the added mass can be reduced.
  • the wave power generation device 1 uses the additional mass of the additional mass body 6 in which the radial position of the moving weight 14 is adjusted so as to correspond to the wave period.
  • the weight 3 vibrates in the vertical direction at a predetermined natural frequency. Electric power is taken out by driving the generator 8 based on the reciprocating linear motion caused by the vibration to generate electric power.
  • FIG. 3 shows a vibration system model of the wave power generation device 1 shown in FIG.
  • each symbol is as follows.
  • m mass of weight 3 m
  • b mass of floating body
  • k spring constant between floating body 2 and weight 3 k
  • buoyancy spring constant c floating body 2-weight Attenuation constant between 3 (eg generator 8)
  • c b Wave-making damping constant
  • c f Damping constant of the additional mass body I: Moment of inertia of the additional mass body m ba : Added water mass
  • F f Wave external force
  • the following operational effects are obtained.
  • the radial position of the moving mass 14 of the additional mass body 6 the inertia moment I of the additional mass body 6 is changed, so that the additional mass ⁇ m can be adjusted.
  • the natural frequency of the weight 3 can be adjusted, so that the weight 3 can resonate in accordance with the changing wave period.
  • the equipment utilization factor of the wave power generation device 1 can be improved.
  • FIG. 5 adjusts the radial position of the movable weight 14 by the link mechanism.
  • a fixed portion 20 that rotates together with the ball screw shaft 5 and a slider 21 that reciprocates in the axial direction of the ball screw shaft 5 with respect to the fixed portion 20 are provided.
  • a first arm 22 that can swing is attached to the fixed portion 20 symmetrically, and one end of a second arm 23 is attached to the other end of each first arm 22 so as to be rotatable.
  • the two second arms 23 are pin-supported in a state of intersecting with the slider 21, and the movable weight 14 is attached to each tip.
  • the radial position of the movable weight 14 can be adjusted by moving the slider 21 forward and backward with respect to the fixed portion 20 by an actuator (not shown).
  • the wave power generation device 30 of the present embodiment is different from the first embodiment in the configuration of the additional mass body, so this point will be described.
  • the additional mass body 32 includes a disk-like inertia disk 33 that rotates together with the ball screw shaft 5 and a blade 34.
  • the inertia disk 33 is fixed to the ball screw shaft 5 and rotates together with the ball screw shaft 5.
  • the blade 34 has a base end fixed to the lower end of the ball screw shaft 5 and is configured to extend in the radial direction. Although the number of blades 34 is two in FIG. 6, the number may be three or more.
  • the lower end 2a of the cylindrical casing of the floating body 2 is an open end. Therefore, the space to which the additional mass body 32 is attached, that is, the space below the base plate 9 of the floating body 2 is an air chamber, and the water surface is located at the lower end 2 a of the cylindrical casing of the floating body 2.
  • the blade 34 advances and retreats with respect to the water below the lower end 2 a of the floating body 2.
  • the additional mass obtained by the additional mass body 32 is a moment of inertia of the inertia disk 33 and the blade 34 and a resistance force by which the blade 34 agitates the air before being submerged.
  • the resistance force applied to the blade 34 is further increased due to the viscosity and specific gravity of the water, and the additional mass is increased.
  • the additional mass can be adjusted by moving the blade 34 of the additional mass body 32 forward and backward with respect to the water.
  • the pitch angle of the blade 34 immersed in water may be changed. Specifically, if the pitch angle is changed so that the angle of attack is larger than that in the left diagram in FIG. 8 and the right diagram in FIG. 8 is used, the resistance of water increases and the additional mass further increases. Become. In this way, by changing the angle of attack of the blade 34 with respect to the water in water, the adjustment range of the additional mass can be further increased.
  • fins 35 that serve as additional resistors may be added to the inertia disk 33.
  • the fins 35 are attached so as to protrude downward from the lower surface of the inertia disk 33.
  • the fins 35 are attached so as to be substantially cross-shaped when the inertia disk 33 is viewed from below.
  • the attachment form of the fin 35 is not limited to this substantially ten characters.
  • the fin 35 dusted on the lower surface of the inertia disk 33 may be divided and advanced and retracted individually.
  • the fin 35 is divided into a plurality of portions in the radial direction so that the fins 35 can be advanced and retracted for each radial position.
  • FIG. 11 and 12 show a schematic configuration of the wave power generation device according to the third embodiment.
  • FIG. 11 shows an external perspective view
  • FIG. 12 shows a cross-sectional perspective view showing the inside thereof. Has been.
  • the configuration in which the weight performs a reciprocating linear motion and the generator generates electric power is the same as that in the first embodiment, and thus the description thereof is omitted.
  • the weight 103 is supported by a spring 104 having a lower end fixed to the base plate 109 so as to be able to move relative to the floating body 102.
  • a projecting body 110 that projects outward from the side surface of the floating body 102 is provided.
  • the height position of the protrusion 110 is determined so that the water surface 7 is positioned within the height range of the protrusion 110.
  • the protrusions 110 are provided on the outer periphery of the floating body 102 at a pitch of about 90 °.
  • the number and interval (pitch) of the protrusions 110 are arbitrary and are determined according to the required floating body cross-sectional area.
  • the shape of the protrusion 110 is elliptical or oval when viewed from the side of the floating body 102. However, as long as the shape is not a perfect circle, various shapes can be applied.
  • the protrusion 110 is rotated around a rotation axis L1 extending in the horizontal direction by a rotation motor 112 installed in the floating body 102.
  • a rotation motor 112 installed in the floating body 102.
  • the long axis direction of the protruding body 110 can be positioned so as to face the vertical direction.
  • the major axis direction can be positioned so as to face the horizontal direction. In this way, the buoyancy spring coefficient of the floating body 102 is adjusted.
  • Buoyancy spring coefficient k b of the floating body 102 can be represented by the following formula (3).
  • k b ⁇ gA b (3)
  • g is the gravitational acceleration
  • the A b is a floating cross-sectional area of the water surface.
  • the rotation angle of the projecting body 110 is determined by a control unit (not shown). Specifically, the control unit calculates the rotation angle of the protrusion 110 based on the map or function obtained in advance based on the wave period of the actual sea area obtained by the wave period measuring means such as a wave height meter, and rotates The motor 112 is controlled so that the protruding body 110 has a predetermined rotation angle.
  • the floating body 102 when wave vibration is input to the floating body 102, the floating body 102 whose natural period is adjusted according to the wave period according to the rotation angle of the projecting body 110 oscillates, Further, the weight 103 vibrates in the vertical direction at a predetermined natural frequency by the additional mass of the additional mass body 106 adjusted to correspond to the wave period together with the floating body 102. Then, the generator 108 is driven to generate electric power based on the reciprocating linear motion caused by this vibration, and electric power is taken out.
  • FIG. 14 shows the vibration system model of the present embodiment, following FIG. 3 of the first embodiment.
  • each symbol is as follows.
  • z m Displacement of weight 103
  • z b Displacement of floating body 102
  • m Mass of weight 103
  • b Mass of floating body
  • k Spring constant between floating body 102 and weight 103 k
  • Buoyancy spring constant c Floating body 102-weight Damping constant between 103 (eg generator 108)
  • c b Wave attenuation constant
  • c f attenuation constant of the additional mass body 106
  • I inertia of the additional mass body 106 moments
  • m ba added water mass
  • F f Namigairyoku
  • This equation of motion is the same as the equations (13) and (14) of the first embodiment.
  • the additional mass ( ⁇ m) is the mass added to the weight 103 which is a vibrating body.
  • the spring constant can be increased by adding an additional mass ( ⁇ m) when obtaining the same natural frequency. That is, a hard and short spring 104 can be used.
  • the wave power generator 101 can be reduced in size.
  • the mass of the additional mass body 106 the mass of the weight 103 can be reduced, and the wave power generator 101 can be further downsized.
  • the protrusion 110 may be provided in a plurality of stages (two stages in the figure) in the vertical direction.
  • the floating body cross-sectional area A b be the relative position of the water surface 7 is changed with respect to the floating body 102.
  • the arrangement in the circumferential direction of each protrusion 110 at one stage may be shifted from the circumferential arrangement of the protrusion 110 at another stage.
  • the submerged projecting body 110 can also be used so as to adjust the additional water mass m ba (see Expression (2)) of the floating body 102.
  • the projecting body 110 of the present embodiment is rotated around the horizontal axis L1 to change the floating body cross-sectional area, but instead of or in addition to this, the projecting direction of the projecting body 110 (of the floating body 102) As a configuration that advances and retreats in the radial direction, a configuration in which the floating body sectional area is changed may be used.
  • the configuration in which the weight 103 is reciprocated and the weight 103 is reciprocated linearly and the electric power is extracted by the generator 108 is the same. Therefore, the same components are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted.
  • the present invention is characterized in that the natural frequency (or natural period) of the floating body is adjusted by adjusting the mass m b (see Expression (2)) of the floating body 102.
  • a cylindrical body 114 is erected at the center position of the floating body 102, and a reciprocating linear motion of the weight 103, the spring 104, the ball screw shaft 105, the additional mass body 106 and the generator 108 is performed in the cylindrical body 114 to generate power.
  • the mechanism which performs is accommodated.
  • the cylinder 114 is provided watertight so that water does not enter the inside from the outside.
  • a water intake 116 and a water intake valve 117 are provided below the floating body 102. Seawater is guided into the floating body 102 through the water intake 116 and the water intake valve 117.
  • the bottom of the floating body 102 is a water storage portion 115 for storing seawater, and the seawater taken into the water storage portion 115 is stored.
  • a pump 119 for pumping up stored seawater is provided at the bottom of the floating body 102. Seawater stored in the water storage unit 115 is pumped up by the pump 119 and is discharged from the drainage port 121 to the outside of the floating body 102 via the drainage pipe 120.
  • a water hammer pump is preferably used as the pump 119. Since the water hammer pump is driven by the water hammer action and does not require power, the power generated by the wave power is not consumed wastefully and the power generation efficiency of the wave power generator 101 is not reduced. Have.
  • control of the intake valve 117 and the pump 119 is performed by a control unit (not shown). Specifically, the control unit calculates a desired amount of retained water based on a map or function obtained in advance based on the wave period of the actual sea area obtained by wave period measuring means such as a wave height meter, and the intake valve 117. Then, the pump 119 is controlled to obtain a desired retained water amount.
  • the natural frequency of the floating body 102 (or natural period) can be adjusted. Therefore, the natural frequency of the floating body can be adjusted so that the floating body oscillates according to the changing wave period of the actual sea area, and the weight 103 can be effectively reciprocated linearly. Can be improved.
  • the cylindrical body 114 may be inserted in the center of the floating body 102 in a watertight manner so that the upper portion of the cylindrical body 114 protrudes above the floating body and the lower portion of the cylindrical body 114 protrudes from below the floating body 102. Thereby, since it can access from the upper part or the lower part of the cylinder 114 in the cylinder 114 from the exterior, replacement
  • FIG. 18 shows a schematic configuration of a wave power generation device according to the fifth embodiment.
  • the wave power generation apparatus 201 includes a floating body 202 that floats with its upper portion exposed on the water surface 7, a vibrating body 203 that is attached to the floating body 202 via a spring 204, and an additional mass that is directly attached to the vibrating body 203. And a body 206.
  • the wave power generator includes a generator that generates power by being driven based on the reciprocating linear motion of the vibrating body 203.
  • Vibrator 203 is a mass m m, to obtain a vertical vibration of the floating body 202 caused by the vertical movement of the water surface 7 by wave power, so as to reciprocate in a vertical direction at a predetermined natural frequency.
  • the vibrating body 203 is supported by a spring 204 so as to be movable relative to the floating body 202.
  • a predetermined damping element 205 is provided between the floating body 202 and the vibrating body 203.
  • the damping element 205 is expressed as a vibration model, and includes, for example, the resistance of a generator.
  • the additional mass body 206 has a mass ⁇ m, and is directly attached to the vibrating body 203. For example, it can be attached and detached. Moreover, it is preferable that the additional mass body 206 having a different mass can be exchanged according to the state of wave power.
  • the wave power generator 201 vibrates in the vertical direction at the natural frequency appropriately tuned. Then, electric power is taken out by driving the generator based on the reciprocating linear motion caused by the vibration to generate electric power.
  • FIG. 19 shows a vibration system model of the wave power generation device 201 shown in FIG.
  • each symbol is as follows.
  • z m displacement of the vibrating body 203 b b : displacement m m of the floating body 202: mass m of the vibrating body 203 b : mass of the floating body 202
  • k spring constant between the floating body 202 and the vibrating body 203 k
  • buoyancy spring constant c floating body 202 - damping constant c b between the vibration member 203: wave attenuation constant Delta]
  • m additional mass m ba: added water mass
  • F f Namigairyoku
  • Expressions (16) to (15) are expressed as the following expressions.
  • formula (16) and formula (17) are arranged, the following formula is obtained.
  • the above equation is displayed in matrix, the following equation is obtained. here, Then, the following formula is obtained.
  • the additional mass ( ⁇ m) of the additional mass body 206 is the mass added to the vibrating body 203.
  • the spring constant can be increased by adding an additional mass ( ⁇ m) when obtaining the same natural frequency. That is, a hard and short spring can be used. Thereby, a spring can be shortened and a wave power generator can be reduced in size. Further, the mass ⁇ m of the additional mass body by appropriately adjusting it is possible to reduce the mass m m of the vibration body, it is possible to further reduce the size of the wave power generator.
  • the wave power generation device 210 includes a floating body 211, a casing (floating body) 212, and a power extraction mechanism 213.
  • the floating body 211 is, for example, 5 m long (length along the direction perpendicular to the paper surface in FIG. 20), 5 m wide (length along the left-right direction in FIG. 20), and height (length along the vertical direction in FIG. 20). It is a hollow or solid member having an appearance of approximately rectangular at 20 m.
  • a through hole 223 that communicates the upper surface 221 and the lower surface 222 of the floating body 211 with the center in the vertical and horizontal directions of the floating body 211 and accommodates the upper end (upper half) of the casing 212 inside (inside) the floating body 211. Is provided.
  • the through hole 223 is formed so as to coincide with the upper end portion of the casing 212 accommodated in the through hole 223.
  • the casing 212 is a hollow columnar (cylindrical) or hollow prism-shaped member, the upper end portion of which is accommodated in the through hole 223, and the power extraction mechanism 213 is accommodated therein. Further, the opening formed at the upper end of the casing 212 is closed by the (first) lid 231, and the opening formed at the lower end of the casing 212 is closed by the (second) lid 232, A sealed space S is formed inside the casing 212.
  • the power extraction mechanism 213 includes a generator 241, a ball screw shaft (rotating body: conversion mechanism) 242, a weight (vibrating body) 243, a spring 244, and an inertia disk (additional mass body) 245.
  • the generator 241 generates electric power (electric energy) when the rotating shaft 251 is rotated in one direction or in the opposite direction, and the generator 241 has an inside of the casing 212 via a (first) support plate (frame) 252. Is attached.
  • the support plate 252 is a plate-like member formed so that the outer peripheral surface thereof coincides with the inner peripheral surface of the casing 212, and the central portion of the support plate 252 penetrates in the plate thickness direction to rotate the rotating shaft 251 of the generator 241.
  • a through hole 253 is formed through which is inserted rotatably. Further, the support plate 252 is fixed to the inner peripheral surface of the casing 212 via the bracket 254, whereby the generator 241 is mounted in the sealed space S located at the upper end portion of the casing 212.
  • the ball screw shaft 242 is a rod-like member having a male screw portion 261 formed on the outer peripheral surface, and the casing 212 is interposed via a (second) support plate (frame) 262 and a (third) support plate (frame) 263. Installed inside.
  • the upper end of the ball screw shaft 242 is coupled to the lower end of the rotating shaft 251 of the generator 241 via the coupling 264, and the upper end portion of the ball screw shaft 242 is connected to the support plate 262 via the (first) bearing 265.
  • the ball screw shaft 242 is rotatably supported by a bearing, and the lower end portion of the ball screw shaft 242 is rotatably supported by the support plate 263 via a (second) bearing 266.
  • An inertia disk 245 is attached (fixed) to the lower end of the ball screw shaft 242.
  • the upper support plate 262 is a plate-like member formed so that the outer peripheral surface thereof coincides with the inner peripheral surface of the casing 212, and a through hole 267 that accommodates the bearing 265 is provided at the center thereof. Yes.
  • the support plate 262 is fixed to the upper end portion of the casing 212 via the bracket 268 and at a position below the support plate 252.
  • the lower support plate 263 is a plate-like member formed so that the outer peripheral surface thereof coincides with the inner peripheral surface of the casing 212, and a through hole 269 that accommodates the bearing 266 is provided at the center thereof. Yes.
  • the support plate 263 is fixed to the lower end portion of the casing 212 via the bracket 270.
  • the weight 243 extends along the longitudinal direction (vertical direction) of the casing 212 and extends along the guide rail (conversion mechanism) 281 provided in the longitudinal direction on the inner peripheral surface of the casing 212.
  • the vibrating body vibrates in the up and down direction (reciprocates linearly) in the sealed space S without rotating around, and has a mass m.
  • a ball (not shown) is provided between the weight 243 and the ball screw shaft 242 (that is, the inner peripheral edge of the weight 243), and a ball screw (conversion mechanism) is configured by the weight 243, the ball screw shaft 242 and the ball. ing.
  • a ball (not shown) different from the ball constituting the ball screw is provided between the weight 243 and the guide rail 281 (that is, the outer peripheral edge of the weight 243).
  • a linear motion guide (conversion mechanism) is configured by the rail 281 and the ball.
  • the spring 244 has an upper end attached (fixed) to the lower surface of the weight 243 and a lower end attached to the upper surface of the support plate 263 (fixed).
  • the inertia disk 245 is a plate-like member having a mass ⁇ m that is attached to the lower end of the ball screw shaft 242 and rotates together with the ball screw shaft 242.
  • the top view (bottom view) has a circular or polygonal shape. Yes.
  • the frequency fn is 0.1 Hz to 0.5 Hz. Is set (determined).
  • the equation of motion is the same as the equations (13) and (14) of the first embodiment.
  • the additional mass ( ⁇ m) is the mass added to the vibrating body.
  • the spring constant can be increased by adding an additional mass ( ⁇ m) when obtaining the same natural frequency. That is, a hard and short spring 244 can be used.
  • the wave power generator 210 can be reduced in size.
  • the mass of the vibrating body can be reduced by appropriately adjusting the mass of the additional mass body, and the wave power generator can be further downsized.
  • an inertial force is applied to the ball screw shaft 242 by the inertia disk 245 attached to the ball screw shaft 242. Therefore, the moment of inertia of the ball screw shaft 242 is increased. And the additive mass effect can be improved.
  • the ball is provided between the weight 243 and the ball screw shaft 242, and the resistance (mechanical loss) when the weight 243 reciprocates linearly moves. Therefore, the power generation efficiency can be further improved.
  • the weight of the inertia disk 245 with respect to the spring 244 attached to the weight 243 is used. Can be configured without directly acting. Thereby, the free length and bending of the spring 244 can be reduced, and the wave power generator 210 can be further downsized.
  • a ball is provided between the guide rail 281 and the weight 243, and resistance (mechanical loss) when the weight 243 reciprocates linearly is reduced. As a result, the power generation efficiency can be further improved.
  • the generator 241 is provided only at one end (upper end) of the ball screw shaft 242, but the generators 241a and 241b are connected to the ball screw shaft 242 as shown in FIG. It may be provided at both upper and lower ends. Thereby, even if the rotation direction of the ball screw shaft 241 changes, the generators 241a and 241b can be driven without requiring a complicated mechanism. For example, it is assumed that the ball screw shaft 242 rotates clockwise when the weight 243 moves upward, and the ball screw shaft 242 rotates counterclockwise when the weight 243 moves downward.
  • the upper generator 241a is configured to generate power by rotating only clockwise through a one-way clutch
  • the lower generator 241b is configured to generate power by rotating only counterclockwise through a one-way clutch.
  • the upper generator 241a generates power when the weight 243 moves upward
  • the lower generator 241b generates power when the weight 243 moves downward.
  • power can be generated by any of the generators 241a and 241b.
  • the conversion mechanism in which the weight 243 reciprocates linearly in the vertical direction and the ball screw shaft 242 rotates is described as a specific example.
  • the present embodiment employs another conversion mechanism. It uses a rack and pinion.
  • the configuration in which the weight (vibrating body) reciprocates linearly in response to the vibration of the floating body to generate electric power is the same as that in the above-described embodiment, and thus the description thereof is omitted.
  • a rack 272 extending in the vertical direction is provided in the casing 212.
  • the rack 272 is fixed with respect to the casing 212.
  • guide rails 276 for guiding the vibrating body unit 274 serving as a vibrating body in the vertical direction are provided on both sides of the rack 272.
  • Each guide rail 276 is fixed to the casing 212.
  • a ball (not shown) is provided between the guide rail 276 and the vibrating body unit 274 so as to reduce resistance (mechanical loss) when the vibrating body unit 274 reciprocates linearly. .
  • the vibrating body unit 274 is supported from below by a spring 244.
  • the upper end of the spring 244 is fixed to the lower surface of the vibrating body unit 274, and the lower end of the spring 244 is fixed to the lower end of the casing 212.
  • the vibrating body unit 274 includes a generator 241, a weight 243, and an inertia disk (additional mass body) 245 in the housing 275, as in the sixth embodiment.
  • the weight 243 is fixed to the bottom of the housing 275.
  • the mass of the weight 243 is appropriately adjusted according to the wave period in the actual sea area.
  • the installation position of the weight 243 should just be attached with respect to the housing
  • the generator 241 and the inertia disk 245 are fixed to a rotating shaft (rotating body) 277 extending in the horizontal direction.
  • One end (left end in the figure) of the rotating shaft 277 is fixed to the housing 275 via a radial bearing 279.
  • the generator 241 is fixed to the housing 275 side at the other end of the rotating shaft 277 (the right end in the figure).
  • a pinion 278 is fixed to the rotation shaft 277, and the rotation shaft 277 is rotated by the pinion 278.
  • the pinion 278 meshes with the rack 272 and rotates according to the relative displacement in the vertical direction with respect to the rack 272.
  • electric power can be taken out from the reciprocating linear motion of the vibrating body by the configuration using the rack and pinion.
  • this embodiment can be changed. As shown in the figure, two racks 272a and 272b are provided on the left and right, and the pinions 278a and 278b are engaged with the racks 272a and 272b, respectively. The pinions 278a and 278b are attached to a single rotating shaft 277, and the central generator 241 generates power by the rotating shaft 277.
  • the wave power generator according to the present invention is not limited to the one that generates electric power by converting a reciprocating linear motion into a rotational motion by a ball screw or a rack and pinion as in the sixth embodiment or the seventh embodiment.
  • the driving force transmitted to the generator may be obtained directly from the vibrating body (for example, a linear generator) or indirectly through another mechanism, and further via an additional mass body. A driving force may be obtained.
  • a plurality of power extraction mechanisms 213 are fixedly installed in the floating body 211 ′.
  • the power take-out mechanism 213 has the same configuration as that of the power take-out mechanism 213 of the fifth embodiment described with reference to FIG.
  • the casing 212 of the power extraction mechanism 213 is not a floating body as in the fifth embodiment, but is a container housed in the floating body 211 ′.
  • the power take-out mechanism 213 includes main components such as a generator 241, a ball screw shaft 242, a weight 243, and an inertia disk 245.
  • the floating body 211 ′ is a container having a cylindrical cross section. Electric power extraction mechanisms 213 are installed at substantially equal intervals along the outer periphery of the floating body 211 ′.
  • the power extraction mechanism 213 is installed in the vertical direction, and electric power is extracted by the reciprocating linear motion of the weight 243 in the vertical direction.
  • the power extraction mechanism 213 is disposed at a position offset from the vertical axis L1 passing through the center of gravity of the floating body 211 '. Therefore, not only the heave (in the direction of the vertical axis L1) when the floating body 211 ′ is shaken, but also the weight 243 in the power extraction mechanism 213 vibrates not only by the roll or pitch that is a motion component around the axis orthogonal to the vertical axis L1. Can be made. As a result, power can be generated by efficiently converting wave energy into kinetic energy.
  • the power take-out mechanism 213 ′ may be arranged in a state where the axis is horizontal and laid down.
  • the axis of the power extraction mechanism 213 ′′ is arranged in an inclined state to extract the motion components in all directions (heave, sway, surge, roll, pitch, yaw). You may be able to do it.
  • the center of gravity of the floating body 211 ′ is not limited to the case where the weights (vibrating bodies) 203 and 243 reciprocate linearly in the vertical direction as in the fifth to seventh embodiments.
  • the power conversion mechanism 213 is arranged at a position offset from the vertical axis L1 passing through, so that motion components such as rolls and pitches can be used, power can be generated by efficiently converting wave energy into kinetic energy. it can.
  • the power conversion mechanism 213 ′ is installed in the horizontal direction and the weight 243 is reciprocated linearly in the horizontal direction, or the power conversion mechanism 213 ′′ is tilted with respect to the vertical direction, and the weight 243 is reciprocated linearly in the tilt direction. Since the structure to be adopted is also adopted, it is possible to generate power by converting wave energy into kinetic energy more efficiently.

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Abstract

　変化する波周期に対応して固有周期（固有振動数）を調整することができる波力発電装置を提供する。バネ（４）を介して浮体（２）の内部に取り付けられて、水面（７）の変動に応じて往復直線運動するウェイト（３）と、ウェイト（３）の往復直線運動に基づいて駆動されて発電する発電機（８）とを備えた波力発電装置（１）である。ウェイト（３）の質量に対して、質量を付加する付加質量体（６）を備えている。

Description

波力発電装置の固有振動調整機構
　本発明は、波力発電装置に関する。
　波力発電装置としては、二つの物体を上下方向に互いに相対運動させて発電機を駆動するものが知られている（例えば、特許文献１，２参照）。
特表２００９－５３５５６０号公報 特表２００９－５１８５６８号公報
　上記特許文献１，２に開示されたものは、波周期に合わせて質量およびバネを選定する必要がある。
　しかし、実海域の波周期は主として３～１０秒程度まで幅広く変化するので、所定の質量およびバネを選定しても、共振して発電可能となる周期帯は限定されてしまい、変化する波周期に対応できず、設備利用率が低下してしまうという問題がある。
　また、浮体についても、その固有周期が波周期よりも大きい場合には浮体が動揺しないことが想定されるので、浮体の固有周期を設計波周期よりも小さくするように設計される。しかし、実海域の波周期は主として３～１０秒程度まで幅広く変化するので、場合によっては浮体の固有周期よりも実海域の波周期が大幅に大きくなり、浮体が効果的に動揺せずに波力発電装置の設備利用率が低下してしまうという問題がある。
　さらに、通常、波の周期は長周期であるため、バネ定数が低くなるように長さの長いバネを使用する必要がある。そのため、装置が大型化してしまうといった問題点があった。
　本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、変化する波周期に対応して固有周期（固有振動数）を調整することができる波力発電装置を提供する。
　また、本発明は、バネ定数が高く、長さの短いバネを使用することができ、小型化を図ることができる波力発電装置を提供する。
　上記課題を解決するために、本発明の波力発電装置は以下の手段を採用する。
　本発明の第一の態様に係る波力発電装置は、バネを介して浮体の内部に取り付けられて、水面の変動に応じて往復直線運動する振動体と、該振動体の往復直線運動に基づいて駆動されて発電する発電機とを備えた波力発電装置において、前記振動体の質量に対して、質量を付加する付加質量体を備えたことを特徴とする。
　浮体の内部にバネを介して取り付けられた振動体は、水面の変動に応じて往復直線運動を行う。この往復直線運動に基づいて発電機を駆動し、発電を行う。上記本発明の第一の態様に係る波力発電装置によれば、振動体の質量をｍ、付加質量体の質量をΔｍとした場合、周波数ｆｎは下式（１）から求められることになる。
　すなわち、周波数ｆｎを従来の波力発電装置と同じ値に設定した場合、バネ定数ｋを高くすることができる。これにより、バネを短くすることができ、波力発電装置を小型化することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　なお、本発明の発電機は、振動体の往復直線運動に基づいて駆動されて発電するものであればよく、発電機に伝達される駆動力は振動体から直接得てもよく（例えばリニア発電機）、あるいは間接的に他の機構を介して得ても良く、さらには、付加質量体を介して駆動力を得ても良い。
　本発明の第一の態様にかかる上記波力発電装置において、前記付加質量体の付加質量が調整可能な構成であってもよい。
　すなわち、付加質量体の質量Δｍを変化させることにより、周波数ｆｎを変化させることができる。
　また、付加質量体の質量Δｍを適宜調整することにより振動体の質量を小さくすることができ、さらに波力発電装置を小型化することができる。
　本発明の第一の態様に係る上記波力発電装置では、前記振動体の往復直線運動を回転運動に変換する変換機構と、前記変換機構を介して取り出された回転力により回転するとともに、前記発電機を駆動する回転体とを備え、前記付加質量体は、前記回転体に取り付けられていてもよい。
　変換機構によって振動体の往復直線運動を回転運動に変換し、この変換後の回転力によって回転体を回転させ、これにより発電機を駆動することとした。そして、回転体に対して付加質量体を取り付け、付加質量体の回転時の慣性モーメントを付加質量として利用することにより、付加質量効果を向上させることとした。
　また、回転体に対して付加質量体を取り付け、付加質量体の回転時の慣性モーメントを付加質量として利用することとしたので、振動体に取り付けられたバネに対して付加質量の重量を直接作用させずに構成することができる。これにより、バネの自由長および撓みを小さくすることができ、より波力発電装置を小型化することができる。
　本発明の第一の態様に係る上記波力発電装置において、前記付加質量体は、前記回転体とともに回転するように取り付けられるとともに、回転中心から半径方向に移動可能とされた移動錘と、該移動錘を半径方向に移動させる移動手段とを備えていてもよい。
　回転体とともに回転するように付加質量体を取り付け、付加質量体の回転時の慣性モーメントを付加質量として利用することとした。
　本発明の第一の態様に係る付加質量体は、回転中心から半径方向に移動可能とされた移動錘を備え、この移動錘を移動手段によって半径方向に移動させて所望の付加質量となるように位置させることとした。具体的には、移動錘を半径方向外側に位置させれば重心が半径方向外側に移ることによって慣性モーメントが大きくなり付加質量を増大させることができ、反対に、移動錘を半径方向内側に位置させれば重心が半径方向内側に移ることによって慣性モーメントが小さくなり付加質量を減少させることができる。
　本発明の第一の態様に係る上記波力発電装置は、前記振動体の往復直線運動を回転運動に変換する変換機構と、前記変換機構を介して取り出された回転力により回転するとともに、前記発電機を駆動する回転体とを備え、前記付加質量体は、前記回転体とともに回転するように取り付けられるとともに、水中に対して進退する構成であってもよい。
　変換機構によって振動体の往復直線運動を回転運動に変換し、この変換後の回転力によって回転体を回転させ、これにより発電機を駆動することとした。そして、付加質量体は、回転体とともに回転するように取り付けられるとともに、水中に対して進退させられるようにした。付加質量体による付加質量は、浸水する前は、付加質量体の慣性モーメントと周囲流体（典型的には空気）を攪拌する抵抗力とされる。そして、付加質量体が水中に浸水すると、水の粘性および比重によって抵抗力が更に大きくなり、付加質量が増大する。このように、付加質量体を水中に対して進退させることによって付加質量を調整することができる。
　本発明の第一の態様に係る上記波力発電装置では、前記付加質量体は、前記回転体に基端部が取り付けられ半径方向に延在するブレードを備えていていてもよい。
　付加質量体として、回転体に基端部が取り付けられ半径方向に延在するブレードを備えることとした。半径方向に延在するブレードとすることにより、より水中での抵抗を大きくすることができ、付加質量の調整幅を大きくすることができる。
　なお、付加質量体としては、ブレードのみで構成しても良く、或いは、ブレードと、慣性モーメントを得るための例えば円板状とされた回転板状体との組合せとしてもよい。
　本発明の第一の態様に係る上記波力発電装置では、前記ブレードのピッチ角が変更可能とされていてもよい。
　ブレードのピッチ角を変更することによって、水中にて水に対する迎角を変化させることができる。これにより、さらに付加質量の調整幅を大きくすることができる。
　本発明の第一の態様に係る上記波力発電装置では、前記付加質量体は、前記回転体に固定された回転板状体とされ、該回転板状体には、フィンが設けられていてもよい。
　板状体にフィンを取り付けることによって、水中における抵抗を増大させることができる。これにより、付加質量の調整幅を大きくすることができる。
　本発明の第一の態様に係る上記波力発電装置では、前記フィンは、前記回転板状体に対して進退可能とされていてもよい。
　フィンを回転板状体に対して進退可能とすることにより、水中における抵抗を調整可能とした。これにより、さらに付加質量の調整幅を大きくすることができる。
　また、フィンを分割して、個別に進退可能とすることにより、付加質量の調整幅を細かく設定できるようにしても良い。
　本発明の第一の態様に係る上記いずれかの波力発電装置において、変換機構としては、ボールネジ、又は、ラック・ピニオンが好適に用いられる。
　本発明の第一の態様に係る上記いずれかの波力発電装置では、前記浮体の内部に、往復直線運動方向に沿ってガイドレールが設けられるとともに、このガイドレールと前記振動体との間にボールが設けられ、これらガイドレール、振動体およびボールにより直動ガイドが構成されているとさらに好適である。
　この構成によれば、振動体が往復直線運動する際の抵抗（機械的損失）が低減されることになるので、発電効率をさらに向上させることができる。
　本発明の第一の態様に係る上記いずれかの波力発電装置では、前記振動体と、前記発電機とを備え、該振動体の往復直線運動方向に軸線を有する電力取出機構を備え、該電力取出機構は、その軸線が前記浮体の重心を通る鉛直軸線上に一致するように配置されていてもよい。
　電力取出機構の軸線を浮体の重心を通る鉛直軸線上に一致して配置することとしたので、浮体のヒーブ方向の運動を効率良く電力に変換することができる。
　本発明の第一の態様に係る上記いずれかの波力発電装置では、前記振動体と、前記発電機とを備え、該振動体の往復直線運動方向に軸線を有する電力取出機構を備え、該電力取出機構は、その軸線が前記浮体の重心を通る鉛直軸線から変位させた位置に平行に配置されていてもよい。
　電力取出機構の軸線を、浮体の重心を通る鉛直軸線から変位させた（オフセットさせた）位置に平行に配置することとしたので、浮体のロール方向やピッチ方向の運動成分を効率直電力に変換することができる。
　なお、電力取出機構は、複数とされ、略等間隔にて配置されていることが好ましい。
　本発明の第一の態様に係る上記いずれかの波力発電装置では、前記振動体と、前記発電機とを備え、該振動体の往復直線運動方向に軸線を有する電力取出機構を備え、該電力取出機構は、その軸線が水平となるように配置されていてもよい。
　電力取出機構の軸線を、水平方向に配置することとしたので、浮体の水平方向の運動成分（ヨー、サージ、スウェイ）を効率直電力に変換することができる。
　なお、電力取出機構は、複数とされ、略等間隔にて配置されていることが好ましい。
　本発明の第一の態様に係る上記いずれかの波力発電装置では、前記振動体と、前記発電機とを備え、該振動体の往復直線運動方向に軸線を有する電力取出機構を備え、該電力取出機構は、その軸線が鉛直方向に対して傾斜して配置されていてもよい。
　電力取出機構の軸線を、鉛直軸線に対して傾斜して配置することとしたので、浮体のあらゆる方向の運動成分（ヒーブ、スウェイ、サージ、ロール、ピッチ、ヨー）を効率直電力に変換することができる。
　なお、電力取出機構は、複数とされていることが好ましい。
　本発明の第二の態様にかかる波力発電装置は、水面上に浮かぶ浮体と、該浮体の内部にバネを介して取り付けられ、水面の変動に応じて往復直線運動する振動体と、該振動体の往復直線運動に基づいて駆動されて発電する発電機と、を備えた波力発電装置において、前記浮体の浮体の質量、浮体の付加水質量および浮体の浮力バネ係数の少なくともいずれか１つが調整可能とされていることを特徴とする。
　水面の変動すなわち波周期に応じて浮体が揺れ、この浮体の揺れに基づいて内部の振動体が往復直線運動を行い、この往復直線運動に基づいて発電機を駆動し、発電を行う。浮体の固有周波数ｆｎ’は、浮体の質量をｍｂ、浮体の付加水質量をｍｂａ、浮体の浮力バネ係数をｋｂとした場合、下式（２）から求められることになる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 　すなわち、浮体の質量ｍｂ、浮体の付加水質量ｍｂａおよび浮体の浮力バネ係数ｋｂのいずれか１つを変化させることにより、浮体の固有周波数ｆｎ’を変化させることができる。
　本発明の第二の態様に係る波力発電装置によれば、浮体の質量ｍｂ、浮体の付加水質量ｍｂａおよび浮体の浮力バネ係数ｋｂの少なくともいずれか１つが調整可能とされているので、変化する実海域の波周期に応じて浮体が動揺するように浮体の固有周波数を調整することができる。これにより、波力発電装置の設備利用率を向上させることができる。
　なお、本発明の発電機は、振動体の往復直線運動に基づいて駆動されて発電するものであればよく、発電機に伝達される駆動力は振動体から直接得てもよく（例えばリニア発電機）、あるいは間接的に他の機構を介して得ても良く、さらには、付加質量体を介して駆動力を得ても良い。
　本発明の第二の態様に係る上記波力発電装置において、前記浮体は、その側面から外方に突出する突出体を備え、該突出体の姿勢を変化させることによって、水面における浮体断面積が調整可能とされていてもよい。
　浮体の浮力バネ係数ｋｂは、下式（３）にて表すことができる。
　　ｋｂ＝ρｇＡｂ　　　・・・（３）
　ここで、ρは水（例えば海水）の密度、ｇは重力加速度、Ａｂは水面における浮体断面積である。
　式（３）から分かるように、浮体断面積Ａｂを変化させることによって浮力バネ係数ｋｂを変化させることができる。本発明では、浮体の側面から外方に突出する突出体を設け、この突出体の姿勢を変化させることによって浮体断面積を調整することとした。これにより、浮体の浮力バネ係数ｋｂを調整することができ、結果として浮体の固有周波数を調整することができる。
　突出体の姿勢の変化のさせ方としては、種々の方法が適用できるが、例えば、浮体の側面から見た突出体の形状を非円形（例えば楕円形または長円形）としておき、この突出体を突出方向の軸線回りに回転させて所望の角度位置に設定することとしても良いし、或いは、突出方向に突出体を進退させてもよい。
　本発明の第二の態様に係る上記波力発電装置において、前記突出体は、上下方向に複数設けられていてもよい。
　突出体を上下方向に複数設けることにより、浮体に対する水面の相対位置が変化しても浮体断面積を容易に調整することができる。また、水没している突出体は、浮体の付加水質量を調整するように利用することもできる。
　本発明の第二の態様に係る上記いずれかの波力発電装置において、前記浮体内には、水を収容する水収容部が設けられ、該水収容部の保有水量が調整可能とされていてもよい。
　浮体内に水収容部を設け、水収容部内の保有水量を調整可能とした。これにより、浮体の質量を変化させることができ、結果として浮体の固有振動数を調整することができる。
　水収容部としては、浮体本体の底部空間を利用しても良いし、或いは、浮体の側部に水タンクを設けても良い。
　本発明の第二の態様に係る上記波力発電装置において、前記浮体の外部から水を前記水収容部内に取り込み、かつ／または、前記水収容部内の水を前記浮体の外部へと排出するポンプとして、水撃ポンプが用いられていてもよい。
　浮体の外部と水収容部との間で水を送るためのポンプとして、水撃ポンプを用いることとした。水撃ポンプは、水撃作用によって駆動され電力を必要としないので、波力によって発電した電力を無駄に消費することがなく、波力発電装置の発電効率を低下させることがない。
　本発明の第二の態様に係る上記いずれかの波力発電装置において、前記振動体の質量に対して、質量を付加する付加質量体を備え、該付加質量体の付加質量が調整可能とされていてもよい。
　本発明によれば、付加質量体の付加質量が調整可能としたので、波周期に対して振動体の固有周期を調整することができる。したがって、波力発電装置の設備利用率を向上させることができる。
　また、本発明の浮力発電装置は、浮体の質量ｍｂ、浮体の付加水質量ｍｂａおよび浮体の浮力バネ係数ｋｂの少なくともいずれか１つが調整可能とされているので、変化する実海域の波周期に応じて浮体が動揺するように浮体の固有周波数を調整することができる。これにより、波力発電装置の設備利用率を向上させることができる。
　さらに、本発明に係る波力発電装置によれば、バネ定数が高く、長さの短いバネを使用することができ、装置の小型化を図ることができるという効果を奏する。
本発明の第１実施形態にかかる波力発電装置の概略構成を示した斜視図である。 図１の付加質量体を示した平面図である。 図１の波力発電装置の振動モデルを示した図である。 付加質量体の第１変形例を示した平面図である。 付加質量体の第２変形例を示した側面図である。 本発明の第２実施形態にかかる波力発電装置の概略構成を示した斜視図である。 図６の付加質量体のブレードの進退を示した斜視図である。 図７の付加質量体の第１変形例を示した斜視図である。 図７の付加質量体の付加質量体の第２変形例を示した斜視図である。 図７の付加質量体の付加質量体の第３変形例を示した斜視図である。 本発明の第３実施形態にかかる波力発電装置を示した斜視図である。 図１１の波力発電装置の内部を示した部分断面斜視図である。 図１１の波力発電装置の突出体の姿勢変化を示した側面図である。 図１１の波力発電装置の突出体の姿勢変化を示した側面図である。 図１１の波力発電装置の振動モデルを示した図である。 図１１の波力発電装置の変形例を示した斜視図である。 本発明の第４実施形態にかかる波力発電装置を示した縦断面図である。 図１６の波力発電装置の変形例を示した縦断面図である。 本発明の第５実施形態に係る波力発電装置の概略構成を示した図である。 図１８の浮体を含めた全体の振動系モデルを示した図である。 本発明の第６実施形態に係る波力発電装置を側方から見た断面図である。 図２０の波力発電装置の概略構成を示した図である。 図２０の浮体を含めた全体の振動系モデルを示した図である。 発電機をボールネジ軸の上下に設けた構成を示した断面斜視図である。 本発明の第７実施形態に係る波力発電装置の変換機構の概略構成を示した縦断面図である。 図２４の振動体ユニットを示した縦断面図である。 図２４の変換機構を示した側断面図である。 本発明の第７実施形態の変形例を示した縦断面図である。 本発明の第８実施形態に係る波力発電装置の変換機構の概略構成を示した縦断面図である。 図２８の電力取出機構を示した縦断面図である。 図２８の波力発電装置を示した横断面図である。 ヨー方向の運動を示した図である。 図２８の波力発電装置の第１変形例を示した縦断面図である。 図２８の波力発電装置の第２変形例を示した縦断面図である。
　以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
［第１実施形態］
　以下、本発明の第１実施形態について説明する。
　図１には、第１実施形態にかかる波力発電装置の概略構成が示されている。
　波力発電装置１は、海洋の水面７上に上部が露出して浮かぶ箱形の浮体２を備えている。浮体２内には、バネ４を介して浮体２内に取り付けられたウェイト（振動体）３と、ウェイト３に対して回転するボールネジ軸（回転体）５と、ボールネジ軸５に固定された付加質量体６と、ボールネジ軸５によって駆動されて発電する発電機８とを備えている。
　ウェイト３は、波力による水面７の上下動によって生じる浮体２の上下振動を得て、所定の固有周波数にて上下方向に往復直線運動するようになっている。往復直線運動する際に、ウェイト３は、ガイド（図示せず）によって、回転せずに上下動するようになっている。ウェイト３は、バネ４によって、浮体２に対して相対運動可能なように支持されている。
　ボールネジ軸５は、ウェイト３の往復直線運動によって、その軸線回りに回転するようになっている。ボールネジ軸５の下端には、付加質量体６がボールネジ軸５とともに回転するように固定されている。
　発電機８は、ボールネジ軸５の上端に設けられ、ボールネジ軸５の回転によって一方向またはその反対方向に回転させられることにより電力を発生するものである。
　付加質量体６は、ベースプレート９の下方の空気室内に設けられている。付加質量体６は、図２に示すように、ボールネジ軸５と同一回転中心を有するリング体１０と、図２のように平面視した場合に上下左右方向に延在する４本の移動錘用ボールネジ軸１２と、各移動錘用ボールネジ軸１２に設けられた移動錘１４と、移動錘用ボールネジ軸１２をその軸線回りに回転駆動する移動用モータ（移動手段）１６とを備えている。
　移動用ボールネジ軸１２は、その一端がボールネジ軸５に対して固定されるとともに、半径方向に延在してリング体１０を挿通して他端が移動用モータ１６に接続されている。
　移動錘１４は、移動錘用ボールネジ軸１２の回転に応じて半径方向に変位させられるようになっている。
　移動用モータ１６は、図示しない制御部からの指令に基づいて駆動されるようになっており、リング体１０に対して固定されている。
　付加質量体６は、移動用モータ１６によって移動錘１４の半径位置が決定された状態で、リング体１０，移動錘用ボールネジ軸１２、移動錘１４および移動用モータ１６が一体でボールネジ軸５とともに回転するようになっている。したがって、付加質量体６の回転時の慣性モーメントによる付加質量は、移動錘１４の半径方向位置に応じて変化させることができるようになっており、具体的には、移動錘１４を半径方向外側（リング体１０側）に位置させれば重心が半径方向外側に移ることによって慣性モーメントが大きくなり付加質量を増大させることができ、反対に、移動錘１４を半径方向内側（ボールネジ軸５側）に位置させれば重心が半径方向内側に移ることによって慣性モーメントが小さくなり付加質量を減少させることができる。
　上述の構成とされた波力発電装置１は、波の振動が浮体２に入力されると、波周期に対応するように移動錘１４の半径位置が調整された付加質量体６の付加質量によって、ウェイト３が所定の固有振動数で上下方向に振動する。そして、この振動による往復直線運動に基づいて発電機８を駆動し発電させることによって電力を取り出すようになっている。
　次に、図３を用いて、本実施形態の波力発電装置１の動作原理について説明する。
　図３には、図１に示した波力発電装置１の振動系モデルが示されている。
　同図において各記号は以下の通りである。
ｚｍ　：　ウェイト３の変位
ｚｂ　：　浮体２の変位
ｍｍ　：　ウェイト３の質量
ｍｂ　：　浮体２の質量
ｋ　：　浮体２－ウェイト３間バネ定数
ｋｂ　：　浮力バネ定数
ｃ　：　浮体２－ウェイト３間の減衰定数（例えば発電機８）
ｃｂ　：　造波減衰定数
ｃｆ　：　付加質量体６の減衰定数
Ｉ　：　付加質量体６の慣性モーメント
ｍｂａ　：　付加水質量
Ｆｆ　：　波外力
　運動方程式は、下式のように表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　ここで付加質量体６の回転角θは下式（７）のように表されるので、式（６）は下式（８）のように変形できる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　そして、式（８）を式（５）に代入すると、下式となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
 　ここで、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
 と置くと、下式となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
 　式（９）を式（４）に代入すると、下式となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
 　式（１０）を整理すると、下式となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
 　式（９）の左辺および中辺を用いて整理すると、下式となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
 　式（１１）及び式（１２）を用いてマトリクス表示すると、下式のようになる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
 　ここで、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
 　と置くと、下式となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000013
　以上の通り、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
　付加質量体６の移動錘１４の半径方向位置を変化させることによって、付加質量体６の慣性モーメントＩを変化させ、付加質量Δｍを調整できるようにした。これにより、式（１）及び式（１４）から分かるように、ウェイト３の固有振動数を調整することができるので、変化する波周期に対応させてウェイト３を共振させることができ、結果として波力発電装置１の設備利用率を向上させることができる。
　なお、移動錘１４の半径位置を変化させることによって付加質量体６の付加質量Δｍを調整する態様として、図４及び図５のように変形することができる。
　図４は、移動錘１４をリング体１０の外周側で、図２と同様に移動錘用ボールネジ軸１２及び移動用モータ１６によって、移動錘１４の半径位置を調整するものである。図４のように、移動錘１４をリング体１０の外周側に位置させることにより、図２の場合よりも慣性モーメントを増大させることができる。
　図５は、リンク機構によって移動錘１４の半径位置を調整するものである。具体的には、ボールネジ軸５とともに回転する固定部２０と、固定部２０に対してボールネジ軸５の軸線方向に往復動するスライダ２１とを設ける。固定部２０には、揺動可能とした第１アーム２２を左右対称に取り付け、各第１アーム２２の他端には第２アーム２３の一端を回動可能に取り付ける。２つの第２アーム２３はスライダ２１にて交差した状態でピン支持され、それぞれの先端に移動錘１４を取り付ける。このような構成により、固定部２０に対してスライダ２１を図示しないアクチュエータによって進退させれば、移動錘１４の半径位置を調整することができる。
［第２実施形態］
　次に、本発明の第２実施形態について、図６及び図７を用いて説明する。
　本実施形態は、ウェイト３が往復直線運動を行い発電機８にて発電する構成は第１実施形態と同様なので、同一符号を付しその説明を省略する。本実施形態の波力発電装置３０は、付加質量体の構成が第１実施形態と異なるので、この点について説明する。
　付加質量体３２は、ボールネジ軸５とともに回転する円板状のイナーシャディスク３３と、ブレード３４とを備えている。
　イナーシャディスク３３は、ボールネジ軸５に固定され、ボールネジ軸５とともに回転するようになっている。したがって、イナーシャディスク３３による付加質量は、円板の慣性モーメントとなり、固定値である。
　ブレード３４は、その基端部がボールネジ軸５の下端部に固定されており、半径方向に延在するように構成されている。ブレード３４の枚数は、図６では２枚とされているが、その数は３枚以上であってもよい。
　浮体２の円筒ケーシングの下端２ａは開放端となっている。したがって、付加質量体３２が取り付けられた空間、すなわち浮体２のベースプレート９から下方の空間は空気室となっており、浮体２の円筒ケーシングの下端２ａの位置に水面が位置している。
　本実施形態では、ブレード３４が浮体２の下端２ａの下方の水中に対して進退するようになっている。付加質量体３２によって得られる付加質量は、浸水する前は、イナーシャディスク３３及びブレード３４の慣性モーメントと、ブレード３４が空気を攪拌する抵抗力とされる。そして、図７の右図に示すようにブレード３４が水中に浸水すると、水の粘性および比重によってブレード３４に加わる抵抗力が更に大きくなり、付加質量が増大する。このように、付加質量体３２のブレード３４を水中に対して進退させることによって付加質量を調整することができる。
　さらに、図８に示すように、水中に浸水させたブレード３４のピッチ角を変更させるようにしても良い。具体的には、図８の左図よりも迎角が大きくなるようにピッチ角を変更して図８の右図のようにすると、水の抵抗が増大し、付加質量が更に増大するにようなる。このように、水中にてブレード３４の水に対する迎角を変化させることにより、さらに付加質量の調整幅を大きくすることができる。
　また、図９のように、イナーシャディスク３３に対して、付加抵抗物となるフィン３５を追加するようにしてもよい。具体的には、イナーシャディスク３３の下面から下方に突出するようにフィン３５を取り付ける。フィン３５は、イナーシャディスク３３を下方から見て、略十文字となるように取り付けられている。なお、フィン３５の取り付け形態はこの略十文字に限定されるものではない。
　イナーシャディスク３３の下面に設けたフィン３５によって、水中での抵抗力を増大させて付加質量の調整を図る。また、フィン３５が付加重量体３２と一体に構成されているので、装置構成が簡便化される。
　さらに、図９の構成に加えて、図１０に示すように、イナーシャディスク３３の下面に塵付けたフィン３５を分割して、個別に進退させるようにしても良い。同図では、フィン３５を半径方向に複数分割して、半径位置ごとに進退させることができるようになっている。これにより、大きな付加質量を得たい場合には半径方向外側に位置するフィン３５を進出させ、小さな付加質量を得たい場合には半径方向内側に位置するフィン３５を進出させる。これにより、付加質量の調整幅を細かく設定できる。
［第３実施形態］
　以下、本発明の第３実施形態について説明する。
　図１１及び図１２には、第３実施形態にかかる波力発電装置の概略構成が示されており、図１１には外観斜視図が、図１２にはその内部を示した断面斜視図が示されている。
　本実施形態は、ウェイトが往復直線運動を行い発電機にて発電する構成は第１実施形態と同様なので、その説明を省略する。なお、本実施形態において、ウェイト１０３は、下端がベースプレート１０９に固定されたバネ１０４によって、浮体１０２に対して相対運動可能なように支持されている。
　浮体１０２の上部には、その側面から外方に突出する突出体１１０が設けられている。突出体１１０の高さ範囲内に水面７が位置するように、突出体１１０の高さ位置が決定されている。突出体１１０は、浮体１０２の外周に約９０°ピッチで設けられている。ただし、突出体１１０の数や間隔（ピッチ）は任意であり、必要とする浮体断面積に応じて決定される。
　突出体１１０の形状は、浮体１０２の側面から見た場合、楕円形状または長円形状とされている。ただし、この形状は、真円でない限り、種々の形状を適用することができる。
　突出体１１０は、浮体１０２内に設置された回転モータ１１２によって、水平方向に延在する回転軸線Ｌ１周りに回転させられるようになっている。この回転モータ１１２を駆動することによって、図１３Ａに示すように、突出体１１０の長軸方向が鉛直方向を向くように位置させることができ、或いは、図１３Ｂに示すように、突出体１１０の長軸方向が水平方向を向くように位置させることができる。このようにして、浮体１０２の浮力バネ係数を調整する。
　浮体１０２の浮力バネ係数ｋｂは、下式（３）にて表すことができる。
　　ｋｂ＝ρｇＡｂ　　　・・・（３）
　ここで、ρは水（例えば海水）の密度、ｇは重力加速度、Ａｂは水面における浮体断面積である。
　式（３）から分かるように、浮体断面積Ａｂを変化させることによって浮力バネ係数ｋｂを変化させることができる。
　したがって、図１３Ａのように位置させると、水面７における浮体断面積Ａｂが小さくなり、浮力バネ係数が小さくなる。一方、図１３Ｂのように位置させると、水面７における浮体断面積Ａｂが大きくなり、浮力バネ係数が大きくなる。このように、突出体１１０を軸線Ｌ１回りに回転させて所定の角度位置で固定することによって浮体断面積Ａｂを変更し、浮力バネ係数ｋｂひいては下式（２）にて表される浮体２の固有振動数ｆｎ’（または固有周期）を調整できるようになっている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000014
　突出体１１０の回転角度は、図示しない制御部によって決定されるようになっている。具体的には、制御部は、波高計等の波周期計測手段によって得られた実海域の波周期に基づいて突出体１１０の回転角度を予め得られたマップまたは関数に基づいて演算し、回転モータ１１２を制御して突出体１１０を所定の回転角度とする。
　上述の構成とされた波力発電装置１０１は、波の振動が浮体１０２に入力されると、突出体１１０の回転角度によって波周期に対応して固有周期が調整された浮体１０２が動揺し、さらにこの浮体１０２とともに波周期に対応させて調整された付加質量体１０６の付加質量によって、ウェイト１０３が所定の固有振動数で上下方向に振動する。そして、この振動による往復直線運動に基づいて発電機１０８を駆動し発電させることによって電力を取り出すようになっている。
　本実施形態の波力発電装置１０１の動作原理について説明する。
　第１実施形態の図３に倣って、本実施形態の振動系モデルを図１４に示す。
　同図において各記号は以下の通りである。
ｚｍ　：　ウェイト１０３の変位
ｚｂ　：　浮体１０２の変位
ｍｍ　：　ウェイト１０３の質量
ｍｂ　：　浮体１０２の質量
ｋ　：　浮体１０２－ウェイト１０３間バネ定数
ｋｂ　：　浮力バネ定数
ｃ　：　浮体１０２－ウェイト１０３間の減衰定数（例えば発電機１０８）
ｃｂ　：　造波減衰定数
ｃｆ　：　付加質量体１０６の減衰定数
Ｉ　：　付加質量体１０６の慣性モーメント
ｍｂａ　：　付加水質量
Ｆｆ　：　波外力
　この運動方程式は、実施形態１の式（１３）及び式（１４）と同様のものとなる。
　本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
　浮体１０２の側面から外方に突出する突出体１１０を複数設け、これら突出体１１０の回転させることによって浮体断面積Ａｂを調整することとした。これにより、浮体の浮力バネ係数ｋｂを調整することができ、結果として浮体の固有周波数ｆｎを調整することができる。したがって、変化する実海域の波周期に応じて浮体が動揺するように浮体の固有周波数を調整し、ウェイト１０３を効果的に往復直線運動させることができるので、波力発電装置の設備利用率を向上させることができる。
　また、式（１３）及び式（１４）からわかるように、付加質量（Δｍ）は振動体であるウェイト１０３に付加される質量となる。これより、先に示した式（１）から分かるように、同じ固有振動数を得るとき、付加質量（Δｍ）を付加すれば、バネ定数を増加できる。すなわち、硬く短いバネ１０４を使うことができる。これにより、波力発電装置１０１を小型化することができる。
　また、付加質量体１０６の質量を適宜調整することによりウェイト１０３の質量を小さくすることができ、さらに波力発電装置１０１を小型化することができる。
　なお、本実施形態は以下のように変形することができる。
　図１５に示すように、突出体１１０を上下方向に複数段（同図では２段）設けることとしても良い。これにより、浮体１０２に対する水面７の相対位置が変化しても浮体断面積Ａｂを容易に調整することができる。また、同図に示すように、平面視した場合に、一の段における各突出体１１０の周方向における配置を、他の段における突出体１１０の周方向配置に対してずらしても良い。
　さらに、水没している突出体１１０は、浮体１０２の付加水質量ｍｂａ（式（２）参照）を調整するように利用することもできる。
　また、本実施形態の突出体１１０は、水平軸線Ｌ１回りに回転させて浮体断面積を変化させることとしたが、これに代えて或いはこれに加えて、突出体１１０の突出方向（浮体１０２の半径方向）に進退する構成として、浮体断面積を変化させる構成としても良い。
［第４実施形態］
　次に、本発明の第４実施形態について、図１６を用いて説明する。
　本実施形態は、浮体１０２の動揺を得てウェイト１０３に往復直線運動を行わせ発電機１０８によって電力を取り出す構成は同様であるので、同一構成については同一符号を付しその説明を省略する。本発明は、浮体１０２の質量ｍｂ（式（２）参照）を調整することによって浮体の固有周波数（または固有周期）を調整することに特徴がある。
　浮体１０２の中央位置には、筒体１１４が立設されており、この筒体１１４内に、ウェイト１０３、バネ１０４、ボールネジ軸１０５、付加質量体１０６及び発電機１０８といった往復直線運動を行い発電を行う機構が収納されている。筒体１１４は、その外部から内部に水が侵入しないように水密に設けられている。
　浮体１０２の下部には、取水口１１６及び取水弁１１７が設けられている。これら取水口１１６及び取水弁１１７を介して海水が浮体１０２内に導かれるようになっている。浮体１０２の底部は海水を収容するための水収容部１１５となっており、この水収容部１１５に取り込まれた海水が貯留されるようになっている。
　浮体１０２の底部には、貯留された海水を汲み上げるためのポンプ１１９が設けられている。ポンプ１１９によって水収容部１１５に貯留された海水が汲み上げられ、排水管１２０を介して排水口１２１から浮体１０２の外部へと排出されるようになっている。ポンプ１１９としては、水撃ポンプが好適に用いられる。水撃ポンプは、水撃作用によって駆動され電力を必要としないので、波力によって発電した電力を無駄に消費することがなく、波力発電装置１０１の発電効率を低下させることがないという利点を有する。
　取水弁１１７の開閉およびポンプ１１９の動作を組み合わせることによって、水収容部１１５内に貯留される保有水量を調整することができる。この保有水量によって浮体１０２の質量ｍｂが変化するので、浮体１０２の固有振動数ｆｎ’を調整することができる（式（２）参照）。
　取水弁１１７及びポンプ１１９の制御は、図示しない制御部によって行われる。具体的には、制御部は、波高計等の波周期計測手段によって得られた実海域の波周期に基づいて所望の保有水量を予め得られたマップまたは関数に基づいて演算し、取水弁１１７及びポンプ１１９を制御して所望の保有水量とする。
　このように、本実施形態によれば、浮体１０２内に貯留される保有水量を変化させることによって浮体１０２の質量ｍｂを調整することとしたので、浮体１０２の固有振動数（または固有周期）を調整することができる。したがって、変化する実海域の波周期に応じて浮体が動揺するように浮体の固有周波数を調整し、ウェイト１０３を効果的に往復直線運動させることができるので、波力発電装置の設備利用率を向上させることができる。
　なお、本実施形態は、図１７に示すように変形させることもできる。すなわち、浮体１０２の中央に筒体１１４を水密状態で挿通させて、筒体１１４の上部を浮体の上方に突出させ、また筒体１１４の下部を浮体１０２の下方から突出させる構成としても良い。これにより、筒体１１４の上部または下部から筒体１１４内に外部からアクセスすることができるので、発電機１０８や付加質量体１０６等の取替えやメンテナンスが容易となる。
［第５実施形態］
　図１８には、第５実施形態にかかる波力発電装置の概略構成が示されている。
　波力発電装置２０１は、水面７上に上部が露出して浮かぶ浮体２０２と、バネ２０４を介して浮体２０２内に取り付けられた振動体２０３と、振動体２０３に対して直接取り付けられた付加質量体２０６とを備えている。波力発電装置は、図示しないが、振動体２０３の往復直線運動に基づいて駆動されて発電する発電機を備えている。
　振動体２０３は、質量ｍｍとされ、波力による水面７の上下動によって生じる浮体２０２の上下振動を得て、所定の固有周波数にて上下方向に往復直線運動するようになっている。振動体２０３は、バネ２０４によって、浮体２０２に対して相対運動可能なように支持されている。また、浮体２０２と振動体２０３との間には、所定の減衰要素２０５が設けられている。減衰要素２０５は、振動モデルとして表現したものであり、例えば発電機の抵抗力が含まれる。
　付加質量体２０６は、質量Δｍとされ、振動体２０３に対して直接取り付けられ、例えば取付け取り外しが可能となっている。また、波力の状況に応じて、異なる質量を有する付加質量体２０６に交換できるようになっていると好ましい。
　このように、波力発電装置２０１は、波の振動が浮体２０２に入力されると、振動体２０３が適宜チューニングされた固有振動数で上下方向に振動する。そして、この振動による往復直線運動に基づいて発電機を駆動し発電させることによって電力を取り出すようになっている。
　図１９には、図１８に示した波力発電装置２０１の振動系モデルが示されている。
　同図において各記号は以下の通りである。
ｚｍ　：　振動体２０３の変位
ｚｂ　：　浮体２０２の変位
ｍｍ　：　振動体２０３の質量
ｍｂ　：　浮体２０２の質量
ｋ　：　浮体２０２－振動体２０３間バネ定数
ｋｂ　：　浮力バネ定数
ｃ　：　浮体２０２－振動体２０３間の減衰定数
ｃｂ　：　造波減衰定数
Δｍ　：　付加質量
ｍｂａ　：　付加水質量
Ｆｆ　：　波外力
　図１９に示した振動系全体の運動方程式は下式のように表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000015
　式（１６）から式（１５）は下式のように表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000016
 　式（１６）及び式（１７）を整理すると、下式のようになる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000017
 　上式をマトリクス表示すると、下式のようになる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000018
 　ここで、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000019
 　と置くと、下式となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000020
　このように、上式（１９）及び式（２０）からわかるように、付加質量体２０６の付加質量（Δｍ）は振動体２０３に付加される質量となる。これより、先に示した式（１）からわかるように、同じ固有振動数を得るとき、付加質量（Δｍ）を付加すれば、バネ定数を増加できる。すなわち、硬く短いばねを使うことができる。これにより、バネを短くすることができ、波力発電装置を小型化することができる。
　また、付加質量体の質量Δｍを適宜調整することにより振動体の質量ｍｍを小さくすることができ、さらに波力発電装置を小型化することができる。
［第６実施形態］
　次に、本発明の第６実施形態について説明する。本実施形態は、付加質量Δｍを用いる点は第５実施形態と同様であるが、第５実施形態のように振動体２０３に対して付加質量体２０６を直接取り付けるのではなく、振動体によって回転する回転体に対して付加質量体を取り付ける点で相違する。
　図２０または図２１の少なくともいずれかに示すように、本実施形態に係る波力発電装置２１０は、浮体２１１と、ケーシング（浮体）２１２と、電力取出機構２１３と、を備えている。
　浮体２１１は、例えば、縦（図２０において紙面に垂直な方向に沿う長さ）５ｍ、横（図２０において左右方向に沿う長さ）５ｍ、高さ（図２０において上下方向に沿う長さ）２０ｍで、外観がおおよそ長方形状を呈する中空または中実の部材である。浮体２１１の縦方向および横方向における中央部には、浮体２１１の上面２２１と下面２２２とを連通して、その内部（内側）にケーシング２１２の上端部（上半部）を収容する貫通穴２２３が設けられている。貫通穴２２３は、貫通穴２２３の内部に収容されるケーシング２１２の上端部と合致するようにして形成されている。
　ケーシング２１２は、中空円柱状（円筒状）または中空角柱状の部材であり、その上端部は貫通穴２２３内に収容され、その内部には、電力取出機構２１３が収容されている。また、ケーシング２１２の上端に形成された開口は、（第１の）蓋体２３１により閉塞され、ケーシング２１２の下端に形成された開口は、（第２の）蓋体２３２により閉塞されており、ケーシング２１２の内部に、密閉空間Ｓが形成されている。
　電力取出機構２１３は、発電機２４１と、ボールネジ軸（回転体：変換機構）２４２と、ウェイト（振動体）２４３と、バネ２４４と、イナーシャディスク（付加質量体）２４５と、を備えている。
　発電機２４１は、回転軸２５１が一方向またはその反対方向に回転させられることにより電力（電気エネルギー）を発生するものであり、（第１の）支持プレート（フレーム）２５２を介してケーシング２１２内に取り付けられている。
　支持プレート２５２は、外周面がケーシング２１２の内周面と合致するようにして形成された板状の部材であり、その中央部には、板厚方向に貫通して発電機２４１の回転軸２５１が回転自在に挿通される貫通穴２５３が形成されている。また、支持プレート２５２は、ブラケット２５４を介してケーシング２１２の内周面に固定され、これにより、発電機２４１はケーシング２１２の上端部に位置する密閉空間Ｓ内に取り付けられている。
　ボールネジ軸２４２は、外周面に雄ネジ部２６１が形成された棒状の部材であり、（第２の）支持プレート（フレーム）２６２および（第３の）支持プレート（フレーム）２６３を介してケーシング２１２内に取り付けられている。ボールネジ軸２４２の上端は、カップリング２６４を介して発電機２４１の回転軸２５１の下端に結合され、ボールネジ軸２４２の上端部は、（第１の）ベアリング２６５を介して支持プレート２６２に対して回転自在に軸受け支持され、ボールネジ軸２４２の下端部は、（第２の）ベアリング２６６を介して支持プレート２６３に対して回転自在に軸受け支持されている。
　また、ボールネジ軸２４２の下端には、イナーシャディスク２４５が取り付けられている（固定されている）。
　上方の支持プレート２６２は、外周面がケーシング２１２の内周面と合致するようにして形成された板状の部材であり、その中央部には、ベアリング２６５を収容する貫通穴２６７が設けられている。また、支持プレート２６２は、ブラケット２６８を介してケーシング２１２の上端部で、かつ、支持プレート２５２の下方の位置に固定されている。
　下方の支持プレート２６３は、外周面がケーシング２１２の内周面と合致するようにして形成された板状の部材であり、その中央部には、ベアリング２６６を収容する貫通穴２６９が設けられている。また、支持プレート２６３は、ブラケット２７０を介してケーシング２１２の下端部に固定されている。
　ウェイト２４３は、ケーシング２１２の長手方向（上下方向）に沿って、ケーシング２１２の内周面に長手方向に延在して設けられたガイドレール（変換機構）２８１に沿って、ボールネジ軸２４２の軸周りに回転することなく、密閉空間Ｓ内を上下方向に振動する（往復直線運動する）とともに、質量ｍを有する振動体である。ウェイト２４３とボールネジ軸２４２との間（すなわち、ウェイト２４３の内周縁部）には、図示しないボールが設けられており、これらウェイト２４３、ボールネジ軸２４２、およびボールによりボールネジ（変換機構）が構成されている。また、ウェイト２４３とガイドレール２８１との間（すなわち、ウェイト２４３の外周縁部）には、ボールネジを構成するボールとは別のボール（図示せず）が設けられており、これらウェイト２４３、ガイドレール２８１、およびボールにより直動ガイド（変換機構）が構成されている。
　バネ２４４は、上端がウェイト２４３の下面に取り付けられ（固定され）、下端が支持プレート２６３の上面に取り付けられている（固定されている）。
　イナーシャディスク２４５は、ボールネジ軸２４２の下端に取り付けられて、ボールネジ軸２４２とともに回転する、質量Δｍを有する板状の部材であり、上面視（下面視）形状は、円形状または多角形状とされている。
　ここで、バネ２４４のバネ定数ｋ、ウェイト２４３の質量ｍ、イナーシャディスク２４５の質量Δｍは、先に示した式（１）に代入されたときに、周波数ｆｎが０．１Ｈｚ～０．５Ｈｚとなるように設定（決定）される。
　なお、図２０中の符号２８２は、ウェイト２４３の上方への移動を制限するストッパーを示している。
次に、本実施形態の振動系モデルを図２２に示す。
　同図において各記号は以下の通りである。
ｚｍ　：　ウェイト２４３の変位
ｚｂ　：　浮体２１１の変位
ｍｍ　：　ウェイト２４３の質量
ｍｂ　：　浮体２１１の質量
ｋ　：　浮体２１１－ウェイト２４３間バネ定数
ｋｂ　：　浮力バネ定数
ｃ　：　浮体２１１－ウェイト２４３間の減衰定数
ｃｂ　：　造波減衰定数
ｃｆ　：　回転体部減衰定数
Ｉ　：　回転体の慣性モーメント
ｍｂａ　：　付加水質量
Ｆｆ　：　波外力
　運動方程式は、実施形態１の式（１３）及び式（１４）と同じである。
　以上の通り、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
　本実施形態の波力発電装置２１０によれば、式（１３）及び式（１４）からわかるように、付加質量（Δｍ）は振動体に付加される質量となる。これより、先に示した式（１）から分かるように、同じ固有振動数を得るとき、付加質量（Δｍ）を付加すれば、バネ定数を増加できる。すなわち、硬く短いバネ２４４を使うことができる。これにより、波力発電装置２１０を小型化することができる。
　また、付加質量体の質量を適宜調整することにより振動体の質量を小さくすることができ、さらに波力発電装置を小型化することができる。
　また、本実施形態に係る波力発電装置２１０によれば、ボールネジ軸２４２に取り付けられたイナーシャディスク２４５によりボールネジ軸２４２に慣性力が付与されることになるので、ボールネジ軸２４２の慣性モーメントを大きくすることができ、付加質量効果を向上させることができる。
　さらにまた、本実施形態に係る波力発電装置２１０によれば、ウェイト２４３とボールネジ軸２４２との間にボールが設けられており、ウェイト２４３が往復直線運動する際の抵抗（機械的損失）が低減されることになるので、発電効率をさらに向上させることができる。
　さらにまた、ボールネジ軸２４２に対してイナーシャディスク２４５を取り付け、イナーシャディスクの回転時の慣性モーメントを付加質量として利用することとしたので、ウェイト２４３に取り付けられたバネ２４４に対してイナーシャディスク２４５の重量を直接作用させずに構成することができる。これにより、バネ２４４の自由長および撓みを小さくすることができ、より波力発電装置２１０を小型化することができる。
　さらにまた、本実施形態に係る波力発電装置２１０によれば、ガイドレール２８１とウェイト２４３との間にボールが設けられおり、ウェイト２４３が往復直線運動する際の抵抗（機械的損失）が低減されることになるので、発電効率をさらに向上させることができる。
　なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜必要に応じて変形・変更実施可能である。
　例えば、図２０に示した第６実施形態では、発電機２４１がボールネジ軸２４２の一端（上端）にのみ設けた構成としたが、図２３に示すように発電機２４１ａ，２４１ｂをボールネジ軸２４２の上下の両端に設けても良い。これにより、ボールネジ軸２４１の回転方向が変わっても複雑な機構を要することなく発電機２４１ａ，２４１ｂを駆動することができる。
　例えば、ウェイト２４３が上方向に移動したときにボールネジ軸２４２が時計回りに回転し、ウェイト２４３が下方向に移動したときにボールネジ軸２４２が反時計回りに回転する場合を想定する。この場合、上方の発電機２４１ａはワンウェイクラッチを介して時計回りにのみ回転駆動され発電する構成とし、下方の発電機２４１ｂはワンウェイクラッチを介して反時計回りにのみ回転駆動され発電する構成とする。この様な構成を採用することにより、ウェイト２４３が上方向に移動する際は上方の発電機２４１ａが発電し、ウェイト２４３が下方向に移動する際は下方の発電機２４１ｂが発電することになり、往復直線運動を行うウェイト２４３が移動しているときは常にいずれかの発電機２４１ａ，２４１ｂで発電することができる。
［第７実施形態］
　次に、本発明の第７実施形態について、図２４～図２６を用いて説明する。
　上述した第６実施形態では、ウェイト２４３が上下方向に往復直線運動し、ボールネジ軸２４２が回転する変換機構を一具体例として挙げて説明したが、本実施形態は、他の変換機構を採用したものであり、ラックとピニオンを用いたものである。なお、浮体の振動に応じてウェイト（振動体）が往復直線運動を行い発電するという構成は上述した実施形態と同様であるので、その説明は省略する。
　図２４に示すように、ケーシング２１２内には、上下方向に延在するラック２７２が設けられている。ラック２７２は、ケーシング２１２に対して固定されている。
　ラック２７２の両側には、振動体となる振動体ユニット２７４を上下方向にガイドするガイドレール２７６が設けられている。各ガイドレール２７６は、ケーシング２１２に対して固定されている。ガイドレール２７６と振動体ユニット２７４との間にはボール（図示せず）が設けられており、振動体ユニット２７４が往復直線運動する際の抵抗（機械的損失）を低減するようになっている。
　振動体ユニット２７４は、バネ２４４によって下方から支持されている。バネ２４４の上端は振動体ユニット２７４の下面に固定され、バネ２４４の下端はケーシング２１２の下端に固定されている。振動体ユニット２７４は、図２５に示されているように、筐体２７５内に、第６実施形態と同様に、発電機２４１、ウェイト２４３及びイナーシャディスク（付加質量体）２４５を備えている。
　ウェイト２４３は、筐体２７５の底部に固定されている。ウェイト２４３の質量は、実海域の波周期に応じて適宜調整されている。なお、ウェイト２４３の設置位置は筐体２７５に対して取り付けられていれば良く、その設置位置は問わない。また、筐体２７５の質量を調整することによってウェイト２４３を省略しても良い。
　発電機２４１及びイナーシャディスク２４５は、水平方向に延在する回転軸（回転体）２７７に固定されている。回転軸２７７は、一端（同図において左端）がラジアル軸受２７９を介して筐体２７５に固定されている。発電機２４１は、回転軸２７７の他端（同図において右端）にて筐体２７５側に固定されている。回転軸２７７には、ピニオン２７８が固定されており、ピニオン２７８によって回転軸２７７が回転するようになっている。ピニオン２７８は、図２６に示されているように、ラック２７２に対して噛合しており、ラック２７２との上下方向の相対変位に応じて回転するようになっている。
　このように、本実施形態によれば、ラック・ピニオンによる構成によって振動体の往復直線運動から電力を取り出すことができる。
　なお、図２７に示すように、本実施形態を変更することができる。同図に示すように、ラック２７２ａ，２７２ｂを左右に２本設け、それぞれのラック２７２ａ，２７２ｂに対してピニオン２７８ａ，２７８ｂを噛合させる。ピニオン２７８ａ，２７８ｂは、１本の回転軸２７７に取り付けられており、回転軸２７７によって中央の発電機２４１が発電するようになっている。
　なお、本発明に係る波動発電装置は、第６実施形態や第７実施形態のように、ボールネジやラック・ピニオンによって往復直線運動を回転運動に変換して発電を行うものに限定されるものではなく、振動体（ウェイト）の往復直線運動に基づいて駆動されて発電するものであればよい。例えば、発電機に伝達される駆動力は振動体から直接得てもよく（例えばリニア発電機）、あるいは間接的に他の機構を介して得ても良く、さらには、付加質量体を介して駆動力を得ても良い。
［第８実施形態］
　次に、本発明の第８実施形態について、図２８～図３１を用いて説明する。
　本実施形態は、上述した各実施形態のように鉛直方向のヒーブ運動だけでなく、他の方向（ロール、ピッチ、サージ、スウェイ）の運動をも利用することができるものである。なお、浮体の振動に応じてウェイト（振動体）が往復直線運動を行い発電するという構成は上述した実施形態と同様であるので、その説明は省略する。
　図２８に示されているように、浮体２１１’内に、複数の電力取出機構２１３が固定設置されている。電力取出機構２１３は、その拡大図が図２９に示されているように、図２０を用いて説明した第５実施形態の電力取出機構２１３と同様の構成となっている。ただし、本実施形態では、電力取出機構２１３のケーシング２１２は第５実施形態のように浮体となっているのではなく、浮体２１１’内に収納された容器となっている。
　電力取出機構２１３は、第５実施形態と同様に、発電機２４１、ボールネジ軸２４２、ウェイト２４３及びイナーシャディスク２４５といった主たる構成を備えている。
　浮体２１１’は、図３０に示されているように、円筒形の横断面を有する容器となっている。浮体２１１’内の外周に沿って略等間隔にて電力取出機構２１３が設置されている。電力取出機構２１３は鉛直方向に向けて設置されており、ウェイト２４３の上下方向の往復直線運動によって電力が取り出される。
　このように、本実施形態では、電力取出機構２１３を浮体２１１’の重心を通る鉛直軸線Ｌ１からオフセットさせた位置に配置するようになっている。したがって、浮体２１１’が動揺した際におけるヒーブ（鉛直軸線Ｌ１方向）だけでなく、鉛直軸線Ｌ１に直交する軸線回りの運動成分であるロールやピッチによっても、電力取出機構２１３内のウェイト２４３を振動させることができる。これにより、波のエネルギーを効率良く運動エネルギーに変換して発電を行うことができる。
　また、図３１に示したような鉛直軸線Ｌ１回りのヨーを利用するために、図３２に示したように、軸線方向を水平にして寝かせた状態で電力取出機構２１３’を配置しても良い。さらには、図３３に示したように、電力取出機構２１３”の軸線を傾斜させた状態で配置して、あらゆる方向（ヒーブ、スウェイ、サージ、ロール、ピッチ、ヨー）の運動成分を取り出すことができるようにしても良い。
　上述のように、本実施形態によれば、第５実施形態～第７実施形態のようにウェイト（振動体）２０３，２４３が上下方向に往復直線運動する場合に限らず、浮体２１１’の重心を通る鉛直軸線Ｌ１からオフセットさせた位置に電力変換機構２１３を配置してロールやピッチといった運動成分を利用できるようにしたので、波のエネルギーを効率良く運動エネルギーに変換して発電を行うことができる。また、電力変換機構２１３’を水平方向に設置してウェイト２４３を水平方向に往復直線運動させる構成や、電力変換機構２１３”を鉛直方向に対して傾斜させ、ウェイト２４３を傾斜方向に往復直線運動させる構成をも採用することとしたので、波のエネルギーを更に効率良く運動エネルギーに変換して発電を行うことができる。
１，３０，１０１，２０１，２１０　波力発電装置
２，１０２，２０２，２１１，２１１’　浮体
３，１０３，２０３　ウェイト（振動体）
４，１０４，２０４，２４４　バネ
５，１０５　ボールネジ軸（回転体）
６，３２，１０６，２０６　付加質量体
７　水面
８，１０８，２４１　発電機
１４　移動錘
１６　移動用モータ（移動手段）
３３　イナーシャディスク
３４　ブレード
３５　フィン
１１０　突出体
１１５　水収容部
１１９　ポンプ
２１２　ケーシング（浮体）
２１３，２１３’，２１３”　電力取出機構
２４２　ボールネジ軸（回転体：変換機構）
２４３　ウェイト（振動体：変換機構）
２４５　イナーシャディスク（付加質量体）
２７２　ラック
２７４　振動体ユニット（振動体）
２７６，２８１　ガイドレール（変換機構）
２７７　回転軸（回転体）
２７８　ピニオン

Claims (21)

  1. 　バネを介して浮体の内部に取り付けられて、水面の変動に応じて往復直線運動する振動体と、
    　該振動体の往復直線運動に基づいて駆動されて発電する発電機と、
    を備えた波力発電装置において、
    　前記振動体の質量に対して、質量を付加する付加質量体を備えていることを特徴とする波力発電装置。
  2. 　前記付加質量体の付加質量が調整可能とされていることを特徴とする請求項１に記載の波力発電装置。
  3. 　前記振動体の往復直線運動を回転運動に変換する変換機構と、
    　前記変換機構を介して取り出された回転力により回転するとともに、前記発電機を駆動する回転体と、
    を備え、
    　前記付加質量体は、前記回転体に取り付けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の波力発電装置。
  4. 　前記付加質量体は、前記回転体とともに回転するように取り付けられるとともに、回転中心から半径方向に移動可能とされた移動錘と、該移動錘を半径方向に移動させる移動手段とを備えていることを特徴とする請求項３に記載の波力発電装置。
  5. 　前記付加質量体は、前記回転体とともに回転するように取り付けられるとともに、水中に対して進退することを特徴とする請求項３に記載の波力発電装置。
  6. 　前記付加質量体は、前記回転体に基端部が取り付けられ半径方向に延在するブレードを備えていることを特徴とする請求項５に記載の波力発電装置。
  7. 　前記ブレードのピッチ角が変更可能とされていることを特徴とする請求項６に記載の波力発電装置。
  8. 　前記付加質量体は、前記回転体に固定された回転板状体とされ、
    　該回転板状体には、フィンが設けられていることを特徴とする請求項５に記載の波力発電装置。
  9. 　前記フィンは、前記回転板状体に対して進退可能とされていることを特徴とする請求項８に記載の波力発電装置。
  10. 　前記変換機構は、ボールネジ、又は、ラック・ピニオンとされていることを特徴とする請求項３から９のいずれか一項に記載の波力発電装置。
  11. 　前記浮体の内部に、往復直線運動方向に沿ってガイドレールが設けられるとともに、このガイドレールと前記振動体との間にボールが設けられ、これらガイドレール、振動体およびボールにより直動ガイドが構成されていることを特徴とする請求項３から１０のいずれか一項に記載の波力発電装置。
  12. 　前記振動体と、前記発電機とを備え、該振動体の往復直線運動方向に軸線を有する電力取出機構を備え、
    　該電力取出機構は、その軸線が前記浮体の重心を通る鉛直軸線上に一致するように配置されていることを特徴とする請求項３から１１のいずれか一項に記載の波力発電装置。
  13. 　前記振動体と、前記発電機とを備え、該振動体の往復直線運動方向に軸線を有する電力取出機構を備え、
    　該電力取出機構は、その軸線が前記浮体の重心を通る鉛直軸線から変位させた位置に平行に配置されていることを特徴とする請求項３から１１のいずれか一項に記載の波力発電装置。
  14. 　前記振動体と、前記発電機とを備え、該振動体の往復直線運動方向に軸線を有する電力取出機構を備え、
    　該電力取出機構は、その軸線が水平となるように配置されていることを特徴とする請求項３から１３のいずれか一項に記載の波力発電装置。
  15. 　前記振動体と、前記発電機とを備え、該振動体の往復直線運動方向に軸線を有する電力取出機構を備え、
    　該電力取出機構は、その軸線が鉛直方向に対して傾斜して配置されていることを特徴とする請求項３から１４のいずれか一項に記載の波力発電装置。
  16. 　水面上に浮かぶ浮体と、
    　該浮体の内部にバネを介して取り付けられ、水面の変動に応じて往復直線運動する振動体と、
    　該振動体の往復直線運動に基づいて駆動されて発電する発電機と、
    を備えた波力発電装置において、
    　前記浮体の浮体の質量、浮体の付加水質量および浮体の浮力バネ係数の少なくともいずれか１つが調整可能とされていることを特徴とする波力発電装置。
  17. 　前記浮体は、その側面から外方に突出する突出体を備え、
    　該突出体の姿勢を変化させることによって、水面における浮体断面積が調整可能とされていることを特徴とする請求項１６に記載の波力発電装置。
  18. 　前記突出体は、上下方向に複数設けられていることを特徴とする請求項１７に記載の波力発電装置。
  19. 　前記浮体内には、水を収容する水収容部が設けられ、
    　該水収容部の保有水量が調整可能とされていることを特徴とする請求項１６から１８のいずれか一項に記載の波力発電装置。
  20. 　前記浮体の外部から水を前記水収容部内に取り込み、かつ／または、前記水収容部内の水を前記浮体の外部へと排出するポンプとして、水撃ポンプが用いられていることを特徴とする請求項１９に記載の波力発電装置。
  21. 　前記振動体の質量に対して、質量を付加する付加質量体を備え、
    　該付加質量体の付加質量が調整可能とされていることを特徴とする請求項１６から２０のいずれか一項に記載の波力発電装置。
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