JP2022035953A - 制振発電装置、制振発電システムおよび風力発電システム - Google Patents

Abstract

【課題】振動を抑制することができるとともに振動エネルギを電気エネルギに変換することができる制振発電装置を提供する。【解決手段】実施の形態による制振発電装置は、第１構造体と、第２構造体と、変換機構と、装置発電機と、を備えている。第２構造体は、第１構造体に弾性的に接続され、第１構造体に対して相対変位可能になっている。変換機構は、変換回転子を含み、第１構造体と第２構造体との間の相対変位を変換回転子の回転変位に変換する。装置発電機は、変換回転子の回転変位で発電を行う。変換回転子は、第１構造体と第２構造体との間の相対変位による振動を低減する慣性質量要素として機能する。【選択図】図１

Description

本発明の実施の形態は、制振発電装置、制振発電システムおよび風力発電システムに関する。

構造物の振動を抑制する制振技術は、構造物の信頼性を確保するという点で重要な技術である。動吸振器またはＡＭＤ（アクティブ・マス・ダンパー）のような能動型制振装置等は、制振技術の代表的な例である。また、２つの構造物の間に、構造物とは別個に設けた駆動重錘体を慣性接続要素として介在させて、両者の相対運動を吸収する技術も開発されている。この場合、一方の構造物から他方の構造物への振動伝達を抑制することができる。

一方、振動エネルギで発電を行うことによって、振動エネルギを電気エネルギに変換する技術も開発されている。この技術を具現化した装置は、振動発電装置と呼ばれる。振動発電装置では、振動エネルギを吸収して発電することにより、制振と発電を同時に実現することが可能となる。しかしながら、振動エネルギが電気エネルギに変換されて振動が抑制されると、発電に割り当てられるエネルギが減少する。その結果、発電出力となる電力が減少し得る。すなわち、振動エネルギと電気エネルギが平衡点で収束し、十分な電力を得ることが困難になっている。

また、船舶の揺動を利用した波力発電装置が開発されている。波力発電装置はＡＭＤ方式の能動制振装置に発電機を併用した技術の例である。より具体的には、ＡＭＤの駆動重錘体の揺動運動を発電エネルギに変換する発電機を設け、駆動重錘体を駆動する制御エネルギよりも発電エネルギが大きくなるように発電機の減衰係数を設定している。このため、駆動重錘体を駆動することによって吸収した波力エネルギを用いて発電を効率良く行うことができる。この波力発電装置では、ＡＭＤの駆動重錘体の駆動に要する制御エネルギが、発電エネルギの１／３以下となるように制御されている。言い換えると、発電エネルギを得るために制御エネルギが抑制され、発電と制振がトレードオフの関係にある。

このように、従来技術による制振装置および振動発電装置はいずれも、振動を受ける構造物とは別個に駆動重錘体を設けて、駆動重錘体の運動エネルギを制振あるいは電気エネルギに変換することを基本原理としていた。このため、制振と振動発電の両立が困難になっていた。

特許第４００２８９９号公報 特許第５６９５９９１号公報

本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、振動を抑制することができるとともに振動エネルギを電気エネルギに変換することができる制振発電装置、制振発電システムおよび風力発電システムを提供することを目的とする。

実施の形態による制振発電装置は、第１構造体と、第２構造体と、変換機構と、装置発電機と、を備えている。第２構造体は、第１構造体に弾性的に支持され、第１構造体に対して相対変位可能になっている。変換機構は、変換回転子を含み、第１構造体と第２構造体との間の相対変位を変換回転子の回転変位に変換する。装置発電機は、変換回転子の回転変位で発電を行う。変換回転子は、第１構造体と第２構造体との間の相対変位による振動を低減する慣性質量要素として機能する。

実施形態による制振発電システムは、上述の制振発電装置と、制振発電装置の装置発電機の発電電力を直流電力に変換して出力する直流変換装置と、直流変換装置から出力された直流電力を蓄電する蓄電装置と、を備えている。

実施形態による風力発電システムは、風力発電設備を制御する補機に電力を供給するシステムである。風力発電システムは、上述の制振発電装置と、補機に電力を供給する補機電力系統と、制振発電装置の装置発電機の装置発電電力を前記補機電力系統に供給する装置発電系統と、を備えている。装置発電系統は、装置発電電力を直流電力に変換して出力する直流変換装置と、直流変換装置から出力された直流電力を交流電力に変換して出力する交流変換装置と、を含んでいる。

本発明によれば、振動を抑制するとともに振動エネルギを電気エネルギに変換することができる。

図１は、本発明の第１の実施の形態における制振発電装置を示す概略断面図である。 図２は、一般的なスパー型洋上風力発電設備を示す概略断面図である。 図３は、図１の制振発電装置の力学モデルを示す図である。 図４は、図１の制振発電装置において慣性質量の効果を比較する振動伝達率を示す線図である。 図５は、図１の制振発電装置において減衰比の効果を比較する振動伝達率を示す線図である。 図６は、本発明の第２の実施の形態における制振発電装置を示す概略断面図である。 図７は、本発明の第３の実施の形態における制振発電装置を示す概略断面図である。 図８は、本発明の第４の実施の形態における制振発電装置を示す概略断面図である。 図９は、本発明の第５の実施の形態における制振発電装置を示す概略断面図である。 図１０は、図９の制振発電装置の力学モデルを示す図である。 図１１は、図９の制振発電装置において振動伝達率を示す線図である。 図１２は、本発明の第６の実施の形態における制振発電装置を示す概略断面図である。 図１３は、本発明の第７の実施の形態における制振発電装置を示す概略断面図である。 図１４は、本発明の第８の実施の形態における制振発電装置を示す概略断面図である。 図１５は、本発明の第９の実施の形態における制振発電装置を示す概略断面図である。 図１６は、図１５に示す変換機構の変形例を示す模式斜視図である。 図１７は、本発明の第１０の実施の形態における制振発電装置を示す概略断面図である。 図１８は、図１７の制振発電装置の変形例を示す概略斜視図である。 図１９は、本発明の第１１の実施の形態における制振発電装置を示す概略断面図である。 図２０は、本発明の第１２の実施の形態における制振発電装置を示す概略断面図である。 図２１は、本発明の第１３の実施の形態における制振発電装置を示す概略断面図である。 図２２は、本発明の第１４の実施の形態における制振発電装置を示す概略断面図である。 図２３は、本発明の第１５の実施の形態における制振発電装置を示す概略断面図である。 図２４は、本発明の第１６の実施の形態における制振発電装置を示す概略断面図である。 図２５は、本発明の第１７の実施の形態における制振発電システムを示す図である。 図２６は、本発明の第１８の実施の形態における風力発電システムを示す図である。 図２７は、本発明の第１９の実施の形態における風力発電システムを示す図である。 図２８は、本発明の第２０の実施の形態における風力発電システムを示す図である。 図２９は、本発明の第２１の実施の形態における風力発電システムを示す図である。 図３０は、図２９の変形例を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態による制振発電装置、制振発電システムおよび風力発電システムについて説明する。

（第１の実施の形態）
まず、図１～図５を用いて、本実施の形態による制振発電装置について説明する。ここでは、洋上風力発電設備に適用された制振発電装置の例について説明する。しかしながら、制振発電装置の適用例はこれに限られることはない。

本実施の形態による制振発電装置２０を説明する前に、一般的な洋上風力発電設備１について、図２を用いて説明する。図２は、スパー型洋上風力発電設備の一例を示している。

図２に示す洋上風力発電設備１は、洋上に浮かぶ浮体２と、塔構造体３と、風力発電機本体４と、を備えている。

浮体２は、垂直方向に細長に延びている。浮体２の一部は、水面下に位置して、浸漬している。水面は、図２等において符号Ｗで示す。浮体２は、円筒状に形成されており、水圧に耐えるように構成されている。浮体２の下部には、コンクリート等の重量物またはバラスト水等が充填された重錘部２ａが設けられている。このことにより、浮体２の重心を低くして、洋上に浮かぶ浮体２の安定性を高めている。そして、浮体２の浮力と洋上風力発電設備１全体の重力が平衡しており、洋上風力発電設備１全体としての安定性向上を図っている。

浮体２の上端には、支持架台２ｂが設けられている。支持架台２ｂは、水平方向に延びており、水面の上方に位置している。

塔構造体３は、浮体２の上方に位置しており、支持架台２ｂから上方に延びている。塔構造体３は、垂直方向に細長に延びるように柱状に形成されている。

風力発電機本体４は、塔構造体３の上端に設けられている。風力発電機本体４は、風向等に応じて塔構造体３に対して水平面内で回転可能になっている。風力発電機本体４は、塔構造体３に支持されたナセル４ａと、ナセル４ａに回転可能に設けられた発電用回転翼４ｂと、を含んでいる。ナセル４ａ内に、発電用回転翼４ｂの回転によって発電を行う風力発電機４ｃが内蔵されている。発電用回転翼４ｂは、複数のブレード４ｄを含んでいる。

このように洋上風力発電設備１の浮体２および塔構造体３は、波の加振力を受けて、垂直方向に振動する。この振動は、ヒーブとも称する。

浮体２は、上述したように洋上に浮かんでいるため、静止系に対して弾性的に支持されているとみなすことができる。このことを模式化するために、図２では、ばね定数ｋ_０を有する仮想弾性体５によって、浮体２が静止系に対して弾性的に支持されている。仮想弾性体５は、ばね部材が存在していることを示しているのではなく、周囲の水から受ける浮力によって浮体２が垂直方向に運動することを模式的に示すために用いている。

水面における浮体２の断面積は、洋上風力発電設備１全体の質量に対して小さい。このため、浮体２の固有振動数は、１０^－３Ｈｚオーダーであり、極めて低い。洋上における波の周期は、一般に、２ｓ～２０ｓ程度であり、波の振動数は、０．０５Ｈｚ～０．５Ｈｚ程度である。このため、洋上風力発電設備１の固有振動数は、波の振動数に対して十分に離調されており、洋上風力発電設備１が、波と共振することが回避されている。このように、洋上風力発電設備１は、波で大きな振幅が発生しないように設計されている。このため、波の振動数の離調率から決定される応答倍率に比例して、洋上風力発電設備１の振幅は抑制される。しかしながら、浮力による仮想弾性体５のばね定数ｋ_０は極めて小さいことから、好天時においても浮体２には数十センチメートルを超える振幅の発生が予想される。このため、洋上風力発電設備１の振幅は、上述したように離調により抑制されたとしても、大きくなり得る。この振幅は、電動機等の回転電機の不釣合い振動の振幅がミクロンメートル単位であることと比較しても大きい。そして、悪天候時等のように波の高さが増大すると、波の高さに比例して浮体２１の振幅は増大し得る。

洋上風力発電設備１は、風力発電機本体４を制御する補機６（図２６参照）を含んでいる。補機６は、風向、風速等の風況に応じて、風力発電機本体４の方向、ブレード４ｄのピッチ（偏角）および浮体を、外部電力を用いて制御する。このため、風力発電機本体４の振動は極力低減されていることが好ましい。例えば、悪天候時に振動が増大すると、その振動がブレード４ｄ等への機械的な荷重として作用する。このため、風力発電機本体４に伝達する振動は低減されていることが好ましい。

洋上風力発電設備１では、上述したように風力発電機本体４の方向等を制御するために、外部電源から補機６に外部電力が供給される。しかしながら、洋上風力発電設備１は孤立しているため、悪天候時等に電力供給系統が喪失されると制御を行うことが困難になる。場合によっては、風の力によってブレード４ｄが破損する場合も考えられる。このため、洋上風力発電設備１では、蓄電池または非常用ディーゼル発電機等の非常用電源が搭載されている。このことにより、外部電源が喪失された場合であっても、制御不能となる事態を回避している。しかしながら、外部電源喪失が長期間継続する場合には、非常用電源による電源供給が限界に達する可能性も考えられる。

このような状況を考慮すると、波による振動を抑制するとともに電力を得ることができる制振発電装置２０は、洋上風力発電設備１の安定的な運転と非常時の電源維持の観点から有益である。

次に、図１を用いて、本実施の形態による制振発電装置２０について説明する。本実施の形態では、制振発電装置２０が、図１に示す洋上風力発電設備１０に適用されている例について説明する。ここでは、洋上風力発電設備１０として、スパー型洋上風力発電設備を例にとって説明するが、スパー型洋上風力発電設備に限られることはなく、任意の型の洋上風力発電設備であってもよい。

図１に示す制振発電装置２０は、支持構造体３０と、塔構造体４０と、第１弾性体５０と、変換機構７０と、装置発電機８０と、を備えている。洋上風力発電設備１０は、この制振発電装置２０と、上述した風力発電機本体４と、で構成されている。

支持構造体３０は、第１構造体の一例である。支持構造体３０は、浮体３１を含んでいる。浮体３１は、中心軸線Ｌ１に沿って延びるように形成されている。すなわち、浮体３１は、中心軸線Ｌ１に沿って細長に延びており、円筒状に形成されている。浮体３１が横揺れしていない状態では、中心軸線Ｌ１は、垂直方向に沿っている。浮体３１の一部は、水面下に位置して、周囲の海水に浸漬している。浮体３１は、水圧に耐えるように構成されている。

浮体３１の下部には、コンクリート等の重量物またはバラスト水等が充填された重錘部３２が設けられている。このことにより、浮体３１の重心を低くして、洋上に浮かぶ浮体３１の安定性を高めている。そして、浮体３１の浮力と洋上風力発電設備１０全体の重力が平衡しており、洋上風力発電設備１０全体としての安定性向上を図っている。

浮体３１は、塔構造体４０の下側部分４０ａ（一部分の一例）を収容する第１空洞部３３を含んでいる。第１空洞部３３は、中心軸線Ｌ１に沿う軸方向ｄに延びている。第１空洞部３３の直径は、塔構造体４０の外径よりも大きくなっている。

浮体３１の内周面に、軸方向ｄに延びるガイドレール（図示せず）が設けられていてもよい。この場合、浮体３１に対する塔構造体４０の相対変位を軸方向ｄに案内することができる。また、浮体３１の内周面には、複数のローラ３４が設けられていてもよい。ローラ３４は、塔構造体４０の外周面に対して転動可能になっている。このことにより、浮体３１に対する塔構造体４０の相対変位を円滑に行うことができる。

浮体３１は、図２に示す浮体２の仮想弾性体５と同様に、ばね定数ｋ_０を有する仮想弾性体６０によって静止系に対して弾性的に支持されている。

浮体３１の上端に、発電機支持架台３５が設けられている。発電機支持架台３５は、水平方向に延びており、水面の上方に位置している。発電機支持架台３５は、浮体３１に固定されており、装置発電機８０を支持している。発電機支持架台３５は、塔構造体４０が通過する貫通孔３６を含んでいる。

塔構造体４０は、第２構造体の一例である。塔構造体４０は、軸方向ｄに延びている。すなわち、塔構造体４０は、軸方向ｄに細長に延びており、円筒状に形成されている。塔構造体４０の下側部分４０ａは、浮体３１の第１空洞部３３に収容されており、第１空洞部３３から発電機支持架台３５を越えて上方に延びている。塔構造体４０は、浮体３１と同芯に位置づけられていてもよい。

塔構造体４０は、支持構造体３０に弾性的に接続されている。本実施の形態においては、塔構造体４０は、浮体３１に弾性的に支持されている。そして、塔構造体４０は、浮体３１に対して相対変位可能に構成されている。本実施の形態においては、浮体３１と塔構造体４０は、軸方向ｄに並進変位可能になっている。塔構造体４０の上端には、上述した風力発電機本体４が設けられている。

本実施の形態による第１弾性体５０は、塔構造体４０を浮体３１に弾性的に連結している。第１弾性体５０は、ばね定数ｋ_１を有している。第１弾性体５０は、例えば、コイルばねなどのばね部材によって構成されていてもよい。

変換機構７０は、変換回転子７１を含んでおり、浮体３１と塔構造体４０との間の相対変位を、変換回転子７１の回転変位に変換する機構である。変換機構７０は、ラックレール７２と、ピニオン歯車７３と、を含んでいる。

ラックレール７２は、ラックの一例であって、塔構造体４０の外周面に設けられている。ラックレール７２は、軸方向ｄに延びている。ラックレール７２は、浮体３１の第１空洞部３３内に挿入可能になっている。

ピニオン歯車７３は、発電機支持架台３５に回転可能に支持されている。ピニオン歯車７３は、上述した変換回転子７１を構成している。ピニオン歯車７３は、ラックレール７２の歯に噛み合っており、塔構造体４０と浮体３１との間の軸方向ｄの並進相対変位を、回転変位に変換する。本実施の形態においては、ピニオン歯車７３は、発電機回転子８１に同軸で連結されている。図１においては、ピニオン歯車７３のピッチ円半径がｒで示されている。

装置発電機８０は、発電機支持架台３５に固定的に支持されている。装置発電機８０は、変換回転子７１の双方向の回転変位で発電を行うように構成されている。装置発電機８０は、発電機回転子８１を含んでおり、回転電機として構成されている。本実施の形態においては、発電機回転子８１は、水平方向に沿う回転軸線を有している。図１においては、発電機回転子８１の回転軸線は、紙面に直交する方向に沿っている。また、図１においては、発電機支持架台３５に１台の装置発電機８０が設置されている。１台の変換機構７０によって塔構造体４０の相対変位から変換された回転変位が、この装置発電機８０の発電機回転子８１に伝達される。

このように構成された本実施の形態による制振発電装置２０は、図３に示す力学モデルに模式化される。図３に示すＭは浮体３１の質量であり、ｍは塔構造体４０の質量であり、ｋ_０は仮想弾性体６０のばね定数であり、ｋ_１は第１弾性体５０のばね定数である。ｍ_Ｓは慣性質量であり、ｃ_Ｓは減衰係数である。浮体３１の変位をＸ、塔構造体４０の変位をｘで表している。

より具体的には、浮体３１の質量Ｍは、浮体３１の質量に、発電機支持架台３５の質量と、装置発電機８０の固定子の質量と、波による付随質量とが加えられた質量である。塔構造体４０の質量ｍは、塔構造体４０の質量に、風力発電機本体４の質量が加えられた質量である。減衰係数ｃ_Ｓは、装置発電機８０の仕様によって決定される。

慣性質量ｍ_Ｓは、変換回転子７１の慣性モーメントをＩ_１、発電機回転子８１の慣性モーメントをＩ_２とすると、上述したピニオン歯車７３のピッチ円半径ｒを用いると、以下の式（１）により求められる。

なお、慣性モーメントＩ_１、Ｉ_２は、ピニオン歯車７３または発電機回転子８１にフライホイールを取り付けて調整することができる。このように、変換回転子７１および発電機回転子８１は、浮体３１と塔構造体４０との間の相対変位による振動を低減する慣性質量要素として機能している。

質量Ｍは、浮体３１の運動によって慣性力

を作用させる。慣性質量ｍ_Ｓは、浮体３１と塔構造体４０との相対運動によって慣性力

を浮体３１および塔構造体４０に作用させる。図３においては、慣性質量ｍ_Ｓによる慣性力の作用を、２つの“／”で“○”を挟んだ記号で表しており、一般の質量と区別した記号を用いている。

図３に示す力学モデルの運動方程式は、２自由度系の運動方程式となり、以下の式（２）に示すようになる。

ここで、Ｆは波の加振力である。一般的な構造物では、左辺の質量行列は、対角行列となる。本実施の形態においては、非対角項に、“－ｍ_Ｓ”が入っている。

式（２）から、浮体３１の変位Ｘに対する塔構造体４０の変位ｘの振動伝達率関数を求めると、図４および図５が得られる。ここで、振動伝達率関数Ｔ（ν）は、

で表される。図４および図５に示すνは加振角振動数比であり、

で表される。このうちωは加振角振動数である。ωｎは角固有振動数であり、

で表される。ξは質量比であり、

で表される。ζは減衰比であり、

で表される。なお、式（２）において、質量Ｍが十分に大きく、かつばね定数ｋ_０が十分に小さいため、浮体３１の固有振動数が、加振振動数である波の振動数よりも十分に低くなる。このため、簡易的に式（２）を１自由度系として取り扱い、図４および図５に示す振動伝達率関数Ｔ（ν）を得た。

図４は、減衰比ζを０．０１として、質量比ξを変化させた場合の振動伝達率Ｔを示している。破線は、ξ＝０である場合の振動伝達率Ｔを示しているが、この場合、慣性質量ｍ_Ｓ＝０となる。すなわち、破線は、装置発電機８０および変換機構７０が存在していない場合の振動伝達率Ｔを示している。ν＝０ではＴ＝１であり、振動数比νが増加するにつれて振動伝達率Ｔも増加し、ν＝１において振動伝達率Ｔが最大になる。すなわち、ν＝１は、加振角振動数ωと角固有振動数ω_ｎとが等しくなっており、このときに共振点が現れている。共振点から振動数比νが増加するにつれて振動伝達率Ｔは減少し、

のときに、Ｔ＝１に達する。更に振動数比νが増加すると、振動伝達率Ｔは更に減少するが、減少は緩やかで、広い範囲でＴ＝１よりも低い状態が維持される。

これに対して、図３に示すように、質量Ｍと質量ｍとの間に慣性質量ｍ_Ｓを付加すると、共振点における振動数比νが小さくなるとともに、共振点よりも大きい振動数比νにおける振動伝達率Ｔが低下する傾向にある。

例えば、ξ＝０．５である場合に、共振点における振動数比νは、

程度に低下する。そして、振動数比νが、

において、実質的にＴ＝０となる。ここから振動数比νが増加すると、振動伝達率Ｔは緩やかに増加するが、増加は緩やかで、広い範囲でＴ＝１よりも低い状態が維持される。

また、ξ＝１．０である場合には、共振点における振動数比νは、

となる。そして、ν＝１で、実質的にＴ＝０となる。ここから振動数比νが増加すると、振動伝達率Ｔは増加するが、振動伝達率Ｔの増加は緩やかで、広い範囲でＴ＝１よりも低い状態が維持される。

このように慣性質量ｍ_Ｓを付加すると、振動伝達率Ｔが１よりも低い範囲を拡げることができる。この場合、塔構造体４０の変位を小さくできる振動数比νの範囲を拡げることができ、より広い振動数比νの範囲において、塔構造体４０の変位を小さくすることができる。

ここで、Ｔ＝０となる振動数比は遮断振動数比ν_Ｓと呼ばれ、

で表される。例えば、遮断振動数は、

で表されるが、この遮断振動数を、加振振動数である波の振動数ｆｗに一致させるまたは近づける場合には、振動伝達率Ｔは小さくなり、０（ゼロ）または０に近い値になる。このことにより、塔構造体４０の振動を抑制し、塔構造体４０を実質的に静止させることができる。

図５は、質量比をξ＝１．０として、減衰比ζを変化させた場合の振動伝達率Ｔを示している。発電機回転子８１に発生する電流は、発電機回転子８１の回転速度に比例する。すなわち、装置発電機８０の発電量が増加するにつれて減衰係数ｃ_Ｓは増加し、減衰比ζも大きくなる。図５に示すように、減衰比ζを０．０１から０．１に増加させると、共振点の最大振幅が小さくなっている。一方、遮断振動数比ν_Ｓにおいては、減衰比ζを増加させるにつれて振動伝達率Ｔが増加する傾向が見られるが、その増加量はわずかである。すなわち、発電量を増加させることによって減衰比ζが１０倍に増えたとしても、振動伝達率Ｔは１より十分に小さい。このため、塔構造体４０の振動の抑制と、電気エネルギへの変換とを両立させることができることがわかる。

上述のようにして装置発電機８０における発電により得られた電力は、風力発電機本体４の方向等を制御する補機６に用いられてもよい。この場合、外部電源が喪失された場合であっても、非常時の補機６用の電源を維持することができ、風力発電機本体４が制御不能となる事態を回避できる。

このように本実施の形態によれば、浮体３１と塔構造体４０との間の相対変位が、変換回転子７１の回転変位に変換され、変換回転子７１の回転変位で装置発電機８０が発電を行う。変換回転子７１は、浮体３１と塔構造体４０との間の相対変位による振動を低減する慣性質量要素として機能している。このことにより、浮体３１と塔構造体４０との間の相対変位は、変換回転子７１および発電機回転子８１によって機能する慣性質量要素を介して伝達される。このため、波を受けることにより浮体３１に与えられる振動が、塔構造体４０に伝達されることを抑制することができる。また、変換回転子７１の回転変位で装置発電機８０が発電を行うことができる。この結果、塔構造体４０の振動を抑制することができるとともに、振動エネルギを電気エネルギに変換することができる。すなわち、塔構造体４０の振動の抑制と、電気エネルギへの変換とを両立させることができる。

また、本実施の形態によれば、装置発電機８０は発電機回転子８１を含み、発電機回転子８１が、変換回転子７１とともに慣性質量要素として機能している。このことにより、慣性質量を増大させることができ、浮体３１の振動がから塔構造体４０に伝達されることをより一層抑制することができる。このため、塔構造体４０の振動をより一層抑制することができる。

また、本実施の形態によれば、浮体３１は、塔構造体４０の下側部分４０ａを収容する第１空洞部３３を含んでいる。このことにより、塔構造体４０の下側部分４０ａの外側に浮体３１を配置することができる。このため、塔構造体４０のせん断荷重（水平方向に作用する荷重）に対する制振発電装置２０の強度を向上させることができる。

また、本実施の形態によれば、浮体３１と塔構造体４０は、中心軸線Ｌ１に沿う軸方向ｄに相対変位可能になっており、変換機構７０は、塔構造体４０に設けられた、軸方向ｄに延びるラックレール７２と、ラックレール７２の歯に噛み合うピニオン歯車７３と、を含んでいる。そして、ピニオン歯車７３および装置発電機８０は、浮体３１に設けられた発電機支持架台３５に支持されている。このことにより、浮体３１と塔構造体４０との間の軸方向ｄの相対変位を回転変位に変換して、装置発電機８０で発電を行うことができる。このため、塔構造体４０の振動を抑制することができるとともに振動エネルギを電気エネルギに変換することができる。

なお、上述した本実施の形態においては、装置発電機８０が発電機回転子８１を含んでおり、回転電機として構成されている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、装置発電機８０はリニア発電機であってもよい。この場合、ピニオン歯車７３の回転変位を並進変位に変換して、この並進変位で装置発電機８０が発電を行うようにしてもよい。

また、上述した本実施の形態においては、装置発電機８０の発電機回転子８１が、水平方向に沿う回転軸線を有している例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、ピニオン歯車７３の回転変位で発電を行うことができれば、発電機回転子８１の回転軸線は、水平方向以外の方向（例えば、浮体３１の軸方向ｄ等）に沿っていてもよい。

（第２の実施の形態）
次に、図６を用いて、第２の実施の形態による制振発電装置について説明する。

図６に示す第２の実施の形態においては、塔構造体が、浮体の空洞部に貯蔵された液体に浮かんでいる点が主に異なり、他の構成は、図１～図５に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図６において、図１～図５に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

図６に示すように、本実施の形態においては、浮体３１の第１空洞部３３に液体３７が貯蔵されて、この液体３７に、塔構造体４０の下部を浸漬させてもよい。この場合、塔構造体４０は、液体３７から浮力を受けることができ、浮体３１に弾性的に支持される。このため、本実施の形態による塔構造体４０は、図１に示す仮想弾性体６０と同様に、ばね定数ｋ_１を有する仮想弾性体６５によって浮体３１に弾性的に支持されているとみなすことができる。この仮想弾性体６５のばね定数ｋ_１は、浮体３１の仮想弾性体６０のばね定数ｋ_０と同程度に設定することができる。このため、仮想弾性体６５のばね定数ｋ_１を小さくすることができる。

ここで、図４および図５に示す振動伝達率Ｔが最も抑制できる振動数比の範囲は、遮断振動数比ν_Ｓの近傍である。上述のように、波の振動数ｆｗは、０．０５Ｈｚ～０．５Ｈｚであり、比較的低い。この波の振動数ｆｗに、上述した遮断振動数を近づけようとすると、角固有振動数ω_ｎが低くなる。この場合、塔構造体４０の質量の大きさによっては、ばね定数ｋ_１を小さくすることが要求される。

これに対して、図６に示す例では、上述したように、液体３７の浮力により塔構造体４０を浮体３１に弾性的に支持している。このため、液体３７の浮力による仮想弾性体６５のばね定数ｋ_１を小さくすることができる。

なお、図６においては、ばね定数ｋ_１を有する仮想弾性体６５によって、塔構造体４０が浮体３１に弾性的に支持されている。仮想弾性体６５は、ばね部材が存在していることを示しているのではなく、第１空洞部３３に貯蔵された液体３７から塔構造体４０が受ける浮力によって塔構造体４０が軸方向ｄに運動することを模式的に示すために用いている。しかしながら、ばね定数ｋ_１を調整するために、塔構造体４０は、第１空洞部３３に貯蔵された液体３７だけではなく、塔構造体４０を浮体３１に弾性的に連結したばね部材等の弾性体を追加的に用いてもよい。

このように本実施の形態によれば、塔構造体４０が、浮体３１の第１空洞部３３に貯蔵された液体３７に、浮かんでいる。このことにより、浮体３１に塔構造体４０を弾性的に支持する仮想弾性体６５のばね定数ｋ_１を小さくすることができる。このため、塔構造体４０の質量が小さい場合であっても、角固有振動数ω_ｎを低くすることができ、遮断振動数を波の振動数に容易に近づけることができる。

（第３の実施の形態）
次に、図７を用いて、第３の実施の形態による制振発電装置について説明する。

図７に示す第３の実施の形態においては、複数の変換機構と複数の装置発電機とを備えている点が主に異なり、他の構成は、図１～図５に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図７において、図１～図５に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

図７に示すように、本実施の形態における制振発電装置２０は、複数の変換機構７０と、複数の装置発電機８０と、を備えている。図７に示す制振発電装置２０は、２台の変換機構７０と、２台の装置発電機８０と、を備えている。装置発電機８０の各々は、変換機構７０の各々に対応して設けられており、対応する変換機構７０の回転変位で発電を行う。

図７に示すように、水平方向で見たときに（または上から見たときに）、塔構造体４０に対して一方の側（例えば、図７の左側）に、一の変換機構７０と当該変換機構７０に対応する一の装置発電機８０とが位置している。そして、塔構造体４０に対して他方の側（例えば、図７の右側）に、他の一の変換機構７０と当該変換機構７０に対応する他の一の装置発電機８０とが位置している。例えば、上から見たときに、浮体３１の中心軸線Ｌ１を中心にして点対称となる位置に、変換機構７０および装置発電機８０がそれぞれ位置していてもよい。

両方の装置発電機８０の発電機回転子８１で発生する偶力は、大きさは同一で作用方向が反対になる。このことにより、浮体３１に発生するローリング（発電機回転子８１の回転軸線を中心とする回転振動）を抑制することができる。すなわち、各発電機回転子８１で発生する偶力によって生じる回転力の回転方向は、互いに反対方向になる。このため、各発電機回転子８１で発生する偶力によって生じる回転力を相殺することができ、ローリングが励起されることを抑制できる。

このように本実施の形態によれば、塔構造体４０に対して両側に、変換機構７０と当該変換機構７０に対応する装置発電機８０とがそれぞれ位置している。各装置発電機８０の発電機回転子８１で発生する偶力によって生じる回転力を、互いに相殺することができる。このことにより、支持構造体３０にローリングが励起されることを抑制できる。このため、浮体３１にローリングが発生することを抑制でき、風力発電機本体４の制御に悪影響が及ぼされることを抑制できる。

また、本実施の形態によれば、２台の変換機構７０と２台の装置発電機８０とが搭載されるため、塔構造体４０の振動をより一層抑制することができるとともに、発電量を増大させることができる。

なお、上述した本実施の形態においては、制振発電装置２０が、２台の変換機構７０と２台の装置発電機８０とを備えている例について説明した。この例では、１台の変換機構７０と１台の装置発電機８０との組み合わせを１組としたときに、制振発電装置２０が、２組の変換機構７０および装置発電機８０を備えている。しかしながら、このことに限られることはなく、変換機構７０と装置発電機８０との組み合わせの組数は、各発電機回転子８１で発生する偶力によって生じる回転力を相殺することができれば、任意の偶数であってもよい。

（第４の実施の形態）
次に、図８を用いて、第４の実施の形態による制振発電装置について説明する。

図８に示す第４の実施の形態においては、変換機構が、ピニオン歯車の回転を変速可能な変速部を含む点が主に異なり、他の構成は、図７に示す第３の実施の形態と略同一である。なお、図８において、図７に示す第３の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

図８に示すように、本実施の形態においては、変換機構７０が、ピニオン歯車７３の回転を変速可能な変速部７４を含んでいる。本実施の形態においても、上述した第３の実施の形態と同様にして、２台の装置発電機８０が発電機支持架台３５に支持されている例について説明する。各装置発電機８０に対応して変換機構７０が設けられているが、２台の変換機構７０は同様に構成されている。

変速部７４は、塔構造体４０の軸方向ｄの相対変位を回転変位に変換して、この回転変位をピニオン歯車７３に伝達可能な複数の変速歯車７５を含んでいる。複数の変速歯車７５の歯数は、互いに異なっている。複数の変速歯車７５のうちの一の変速歯車７５が選択されて、ラックレール７２の歯およびピニオン歯車７３の歯にそれぞれ噛み合う。この変速歯車７５によって、塔構造体４０の軸方向ｄの相対変位が、回転変位に変換されてピニオン歯車７３に伝達される。このような変速歯車７５は、ピニオン歯車７３とともに変換回転子７１を構成している。このことにより、変換回転子７１の慣性モーメントＩ_１は、ピニオン歯車７３の慣性モーメントと変速歯車７５の慣性モーメントとの合計値となる。

各変速歯車７５の歯数は、ピニオン歯車７３の歯数と異なっている。このことにより、各変速歯車７５の回転速度とピニオン歯車７３の回転速度が異なる。本実施の形態においては、各変速歯車７５の歯数が、ピニオン歯車７３の歯数よりも大きくなっており、各変速歯車７５は、ピニオン歯車７３の回転を増速する。

変速部７４は、変速歯車７５を切り替える切替部（図示せず）を含んでいる。この切替部によって、ラックレール７２の歯およびピニオン歯車７３の歯のそれぞれに噛み合う変速歯車７５が切り替わるように構成されている。複数の変速歯車７５は、発電機回転子８１の回転軸線に沿う方向（図８の紙面に直交する方向）に並列配置されていてもよい。変速部７４は、変速歯車７５を覆うカバー７６を含んでいてもよい。

ここでは、図８に示すように、一例として、複数の変速歯車７５のうち一の変速歯車７５が選択されている例について説明する。この変速歯車７５のピッチ円半径ｒ１が、ピニオン歯車７３のピッチ円半径ｒよりも大きくなっている。図８に示すピニオン歯車７３のピッチ円半径ｒは、図７に示すピニオン歯車７３のピッチ円半径ｒよりも小さくなっている。

ピニオン歯車７３の歯数に対する変速歯車７５の歯数の比である増速率をεとすると、装置発電機８０の１台当たりの慣性質量ｍ_Ｓは、

で表される。Ｉ_１は、２つの変換回転子７１の慣性モーメントの合計値であり、Ｉ_２は、２つの発電機回転子８１の慣性モーメントの合計値である。εは１よりも大きくなるため、変速歯車７５が設けられていない場合の式（１）と比較すると、慣性質量ｍ_Ｓは、増速率の二乗倍になり、大幅に増大する。

他の変速歯車７５の歯数も同様に、ピニオン歯車７３の歯数よりも大きくなっているとともに、各変速歯車７５の歯数が互いに異なっている。このことにより、変速歯車７５を切替部で切り替えることにより、変速部７４の増速率を変えることができる。

このようにして、変速部７４の増速率を調整することによって、慣性質量ｍ_Ｓを調整することができる。すなわち、遮断振動数比ν_Ｓは、

で表されるため、慣性質量ｍ_Ｓを調整することにより、遮断振動数比ν_Ｓを調整することができる。このため、遮断振動数比ν_Ｓを所望の値に調整することができる。例えば、上述の遮断振動数を波の振動数ｆｗに一致させるまたは近づけるように、遮断振動数比ν_Ｓを調整することができる。この場合、振動伝達率Ｔを低減させることができる。

なお、浮体３１に加速度センサ（図示せず）を設けて波の振動数ｆｗを測定し、振動数ｆｗの測定値に基づいて、変速部７４の増速率を調整するようにしてもよい。例えば、遮断振動数を、波の振動数ｆｗの測定値に近づけることができる変速歯車７５を選定して、切替部が、当該変速歯車７５に切り替えるようにしてもよい。

このように本実施の形態によれば、変換機構７０が、ピニオン歯車７３の回転を変速可能な変速部７４を含んでいる。このことにより、変速部７４の増速率を調整することができ、遮断振動数比ν_Ｓを、波の振動数ｆ_ｗに一致させるまたは近づけるように調整することができる。このため、波の振動数ｆ_ｗに応じて、振動伝達率Ｔを効果的に低減させることができ、塔構造体４０の振動を効果的に抑制することができる。

なお、上述した本実施の形態においては、変速部７４がピニオン歯車７３の回転を増速させる例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、変速部７４は、ピニオン歯車７３の回転を減速させるようにしてもよい。この場合、各変速歯車７５の歯数は、ピニオン歯車７３の歯数よりも小さくしてもよい。また、変速部７４は、ピニオン歯車７３の回転を増速および減速の両方を可能に構成されていてもよい。この場合、一部の変速歯車７５の歯数は、ピニオン歯車７３の歯数よりも大きく、他の変速歯車７５の歯数は、ピニオン歯車７３の歯数よりも小さくてもよい。

また、上述した本実施の形態においては、２台の装置発電機８０が発電機支持架台３５に支持され、各装置発電機８０に対応して変速部７４を含む変換機構７０が設けられている例について説明した。この場合には、上述したように、各発電機回転子８１で発生する偶力によって生じる回転力を相殺することができ、ローリングが励起されることを抑制できる。しかしながら、このことに限られることはなく、発電機支持架台３５に支持される装置発電機８０の台数は任意であり、例えば、図１等に示すように、装置発電機８０の台数が１台であってもよい。この場合、変速部７４を含む変換機構７０は１台になる。

（第５の実施の形態）
次に、図９～図１１を用いて、第５の実施の形態による制振発電装置について説明する。

図９～図１１に示す第５の実施の形態においては、支持構造体が、浮体と、浮体に弾性的に支持されるとともに塔構造体を弾性的に支持する連結構造体と、を含む点が主に異なり、他の構成は、図８に示す第４の実施の形態と略同一である。なお、図９～図１１において、図８に示す第４の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

図９に示すように、本実施の形態においては、支持構造体３０は、洋上に浮かぶ浮体３１と、連結構造体１００と、を含んでいる。浮体３１は、第１支持構造体の一例であり、連結構造体１００は、第２支持構造体の一例である。連結構造体１００は、浮体３１に下方から弾性的に支持されるとともに、塔構造体４０を下方から弾性的に支持している。このようにして、塔構造体４０は、連結構造体１００を介して浮体３１に弾性的に支持されている。

連結構造体１００は、軸方向ｄに延びており、円筒状に形成されている。連結構造体１００は、第２空洞部１０１を含んでいる。第２空洞部１０１は、軸方向ｄに延びる円筒内周面によって画定されている。第２空洞部１０１には、浮体３１の上側部分３１ａ（一部分の一例）が通過可能になっている。第２空洞部１０１の直径は、浮体３１の外径よりも大きくなっている。

連結構造体１００の内周面に、軸方向ｄに延びるガイドレール（図示せず）が設けられていてもよい。この場合、浮体３１に対する連結構造体１００の相対変位を軸方向ｄに案内することができる。また、連結構造体１００の内周面には、複数のローラ１０２が設けられていてもよい。ローラ１０２は、浮体３１の外周面に対して転動可能になっている。このことにより、浮体３１に対する連結構造体１００の相対変位を円滑に行うことができる。連結構造体１００は、浮体３１および塔構造体４０と同芯に位置づけられていてもよい。

本実施の形態による第１弾性体１１０は、連結構造体１００を浮体３１に弾性的に連結している。より具体的には、第１弾性体１１０は、浮体３１に設けられた支持架台３８と、連結構造体１００の下端に設けられた支持架台１０３と、を連結している。第１弾性体１１０は、例えば、コイルばね等のばね部材によって構成されていてもよい。浮体３１と連結構造体１００とは、複数の第１弾性体１１０によって連結されていてもよい。この場合、上から見たときに、浮体３１の中心軸線Ｌ１を中心にして周方向に均等に第１弾性体１１０が配置されていてもよい。図９においては、２つの第１弾性体１１０によって、浮体３１と連結構造体１００とが連結されている例を示している。２つの第１弾性体１１０のばね定数の合成値をｋ_１としている。なお、支持架台３８は、水平方向に延びており、水面の上方に位置している。また、支持架台１０３も、水平方向に延びている。

連結構造体１００と塔構造体４０は、第２弾性体１２０によって弾性的に連結されている。より具体的には、第２弾性体１２０は、連結構造体１００の上端に設けられた発電機支持架台１０４と、塔構造体４０に設けられた支持架台４１と、を連結している。第２弾性体１２０は、例えば、コイルばね等のばね部材によって構成されていてもよい。第２弾性体１２０のばね定数をｋ２としている。なお、連結構造体１００と塔構造体４０とは、複数の第２弾性体１２０によって連結されていてもよい。この場合、上から見たときに、浮体３１の中心軸線Ｌ１を中心にして周方向に均等に第２弾性体１２０が配置されていてもよい。なお、発電機支持架台１０４および支持架台４１は、水平方向に延びている。

このようにして、浮体３１と連結構造体１００は、軸方向ｄに並進変位可能になっているとともに、連結構造体１００と塔構造体４０は、軸方向ｄに並進可能になっている。

本実施の形態では、上述した第４の実施の形態と同様な２台の装置発電機８０が、発電機支持架台１０４に固定的に支持されている。各装置発電機８０に対応して２台の変換機構７０が設けられている。変換機構７０および装置発電機８０は、上から見たときに、浮体３１の中心軸線Ｌ１を中心にして対称となる位置に、位置づけられていてもよい。図９では、便宜上、塔構造体４０に右側に変換機構７０および装置発電機８０を示し、左側には、第２弾性体１２０を示している。

本実施の形態による変換機構７０は、連結構造体１００と塔構造体４０との間の相対変位を、変換回転子７１の回転変位に変換する。ラックレール７２は、塔構造体４０の外周面に設けられている。変速部７４およびピニオン歯車７３は、連結構造体１００に設けられた発電機支持架台１０４に支持されている。装置発電機８０も、発電機支持架台１０４に支持されている。本実施の形態による変換回転子７１および発電機回転子８１は、連結構造体１００と塔構造体４０との間の相対変位による振動を低減する慣性質量要素として機能している

このように構成された本実施の形態による制振発電装置２０は、図１０に示す力学モデルのように模式化される。図１０に示すＭは浮体３１の質量であり、ｍ’は連結構造体１００の質量であり、ｍは塔構造体４０の質量である。ｋ_０は仮想弾性体６０のばね定数であり、ｋ_１は第１弾性体１１０のばね定数であり、ｋ２は第２弾性体１２０のばね定数である。ｍ_Ｓは慣性質量であり、ｃ_Ｓは減衰係数である。浮体３１の変位をＸ、連結構造体１００の変位をｙ、塔構造体４０の変位をｘで表している。なお、図１０に示す力学モデルは、図３に示す力学モデルに対して、連結構造体１００が存在する点と、装置発電機８０による発電が、連結構造体１００と塔構造体４０との間の相対変位によって行われる点で相違している。

より具体的には、支持構造体３０の質量Ｍは、浮体３１の質量に、支持架台３８の質量と、波による付随質量とが加えられた質量である。連結構造体１００の質量ｍ’は、連結構造体１００の質量に、２台の装置発電機８０の固定子の質量が加えられた質量である。塔構造体４０の質量ｍは、塔構造体４０の質量に、風力発電機本体４の質量が加えられた質量である。減衰係数ｃ_Ｓは、装置発電機８０の仕様によって決定される。慣性質量ｍ_Ｓは、上述した式（３）で求められる。

図１０に示す力学モデルの運動方程式は、３自由度系の運動方程式となり、以下の式（４）に示すようになる。

式（４）から、浮体３１の変位Ｘに対する塔構造体４０の変位ｘの振動伝達率関数Ｔ（ν）と、浮体３１の変位Ｘに対する連結構造体１００の変位ｙの振動伝達率関数Ｔ’（ν）を求めると、図１１が得られる。ここで、振動伝達率関数Ｔ（ν）は、

で表される。振動伝達率Ｔ’（ν）は、

で表される。図１１では、Ｔ（ν）を実線で示し、Ｔ’（ν）を破線で示している。図１１では、質量比ξを０．１とし、減衰比ζを０．０１としている。

図１１に示すように、連結構造体１００が存在することにより、固有振動数が２つの振動数比νで存在している。一方の固有振動数は、振動伝達率Ｔ（ν）に関連した固有振動数として、ν＝０．１の近傍に存在している。他方の固有振動数は、振動伝達率Ｔ’（ν）に関連した固有振動数として、ν＝１．０の近傍に存在している。ν＝１．０の近傍では、振動伝達率Ｔ（ν）は小さくなっている。このことにより、塔構造体４０の振動が減衰しており、塔構造体４０の振幅がほとんど生じていないことがわかる。これに対して、ν＝１．０の近傍では、振動伝達率Ｔ’（ν）は大きくなっており、連結構造体１００の振幅が大きくなっていることがわかる。すなわち、ν＝１．０の近傍では、塔構造体４０の変位ｘは抑制されるのに対して、連結構造体１００の変位ｙは大きくなっている。このため、連結構造体１００と塔構造体４０との間の相対変位が大きくなっている。

このような振動特性が示されることから、振動数比νが、上述した遮断振動数比ν_Ｓである場合、すなわち、

である場合、またはこの近傍である場合、装置発電機８０の発電には有利である。遮断振動数を波の振動数ｆｗに一致させるまたは近づけるように高次固有振動数

を設定してもよい。この場合、装置発電機８０の発電量を増加させることができるとともに、塔構造体４０の振動を抑制できる。

このように本実施の形態によれば、連結構造体１００が浮体３１に下方から弾性的に支持され、塔構造体４０が連結構造体１００に下方から弾性的に支持されている。そして、連結構造体１００と塔構造体４０との間の相対変位が、変換回転子７１の回転変位に変換され、変換回転子７１の回転変位で装置発電機８０が発電を行う。変換回転子７１は、連結構造体１００と塔構造体４０との間の相対変位による振動を低減する慣性質量要素として機能している。このことにより、連結構造体１００と塔構造体４０との間の相対変位は、変換回転子７１および発電機回転子８１によって機能する慣性質量要素を介して伝達される。このため、波を受けることにより浮体３１に与えられる振動が、塔構造体４０に伝達されることを抑制することができる。また、変換回転子７１の回転変位で装置発電機８０が発電を行うことができる。この結果、塔構造体４０の振動を抑制することができるとともに、振動エネルギを電気エネルギに変換することができる。すなわち、塔構造体４０の振動の抑制と、電気エネルギへの変換とを両立させることができる。

また、本実施の形態によれば、支持構造体３０の連結構造体１００は、浮体３１の上側部分３１ａが通過可能な第２空洞部１０１を含んでいる。このことにより、浮体３１の上側部分３１ａの外側に、連結構造体１００を配置することができる。このため、塔構造体４０のせん断荷重（水平方向に作用する荷重）に対する制振発電装置２０の強度を向上させることができる。

また、本実施の形態によれば、連結構造体１００と塔構造体４０は、中心軸線Ｌ１に沿う軸方向ｄに相対変位可能になっており、変換機構７０のラックレール７２は、塔構造体４０に設けられ、ピニオン歯車７３および装置発電機８０は、連結構造体１００に設けられた発電機支持架台１０４に支持されている。このことにより、連結構造体１００と塔構造体４０との間の軸方向ｄの相対変位を回転変位に変換して、装置発電機８０で発電を行うことができる。このため、塔構造体４０の振動を抑制することができるとともに振動エネルギを電気エネルギに変換することができる。

なお、上述した本実施の形態においては、２台の装置発電機８０が発電機支持架台３５に支持され、各装置発電機８０に対応して変速部７４を含む変換機構７０が設けられている例について説明した。この場合には、上述したように、各発電機回転子８１で発生する偶力によって生じる回転力を相殺することができ、ローリングが励起されることを抑制できる。しかしながら、このことに限られることはなく、発電機支持架台３５に支持される装置発電機８０の台数は任意であり、例えば、図１等に示すように、装置発電機８０の台数が１台であってもよい。この場合、変速部７４を含む変換機構７０は１台になる。また、変換機構７０は変速部７４を含んでいてもよく、または含んでいなくてもよい。

（第６の実施の形態）
次に、図１２を用いて、第６の実施の形態による制振発電装置について説明する。

図１２に示す第６の実施の形態においては、連結構造体が、塔構造体の下側部分が通過可能な空洞部を含み、浮体と連結構造体との間の相対変位の方向において、連結構造体は、浮体と異なる位置に位置している点が主に異なり、他の構成は、図９～図１１に示す第５の実施の形態と略同一である。なお、図１２において、図９～図１１に示す第５の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

図１２に示すように、本実施の形態においては、連結構造体１００が、塔構造体４０が通過可能な第２空洞部１０１を含んでいる。第２空洞部１０１の直径は、塔構造体４０の直径よりも大きくなっている。また、第２空洞部１０１の直径は、浮体３１の第１空洞部３３の直径と等しくてもよい。第２空洞部１０１には、ラックレール７２が挿入可能になっている。

浮体３１と連結構造体１００との間の相対変位の方向において、連結構造体１００は、浮体３１と異なる位置に位置している。本実施の形態においては、浮体３１と連結構造体１００とは、軸方向ｄに並進可能になっている。このことにより、連結構造体１００は、軸方向ｄにおいて浮体３１と異なる位置に位置している。図１２においては、連結構造体１００の下端は、浮体３１の上端よりも上方に位置している。浮体３１の上端と連結構造体１００の下端は、上下方向に離間している。第１弾性体１１０が連結されている支持架台３８は、浮体３１の上端に設けられている。

連結構造体１００の内周面に、軸方向ｄに延びるガイドレール（図示せず）が設けられていてもよい。この場合、連結構造体１００に対する塔構造体４０の相対変位を軸方向ｄに案内することができる。また、連結構造体１００の内周面に、複数のローラ１０２が設けられていてもよい。ローラ１０２は、塔構造体４０の外周面に対して転動可能になっている。このことにより、連結構造体１００に対する塔構造体４０の相対変位を円滑に行うことができる。連結構造体１００は、浮体３１および塔構造体４０と同芯に位置づけられていてもよい。

このように本実施の形態によれば、連結構造体１００が、塔構造体４０が通過可能な第２空洞部１０１を含み、浮体３１と連結構造体１００との間の相対変位の方向において、連結構造体１００は、浮体３１と異なる位置に位置している。このことにより、連結構造体１００が、浮体３１の外側に配置されることを回避することができる。この場合、制振発電装置２０の構造を簡素化することができるとともに、組み立て性を向上させることができる。

なお、上述した本実施の形態においては、２台の装置発電機８０が発電機支持架台３５に支持され、各装置発電機８０に対応して変速部７４を含む変換機構７０が設けられている例について説明した。この場合には、上述したように、各発電機回転子８１で発生する偶力によって生じる回転力を相殺することができ、ローリングが励起されることを抑制できる。しかしながら、このことに限られることはなく、発電機支持架台３５に支持される装置発電機８０の台数は任意であり、例えば、図１等に示すように、装置発電機８０の台数が１台であってもよい。この場合、変速部７４を含む変換機構７０は１台になる。また、変換機構７０は変速部７４を含んでいなくてもよい。

（第７の実施の形態）
次に、図１３を用いて、第７の実施の形態による制振発電装置について説明する。

図１３に示す第７の実施の形態においては、変換機構のラックレールが、連結構造体に設けられ、ピニオン歯車および装置発電機が、塔構造体に支持されている点が主に異なり、他の構成は、図１２に示す第６の実施の形態と略同一である。なお、図１３において、図１２に示す第６の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

図１３に示すように、本実施の形態においては、変換機構７０のラックレール７２が、連結構造体１００に設けられている。より具体的には、連結構造体１００の上端から上方に延長部１０５が延びている。この延長部１０５に、ラックレール７２が設けられている。連結構造体１００の上端から、変換機構７０および装置発電機８０に対応して複数の延長部１０５が延びていてもよい。図１３では、便宜上、塔構造体４０の右側に示された変換機構７０および装置発電機８０に対応する延長部１０５を示している。

本実施の形態においては、第１弾性体１１０は、浮体３１の上端に設けられた支持架台３８と、連結構造体１００の下端に設けられた支持架台１０３と、を連結している。第２弾性体１２０は、連結構造体１００に設けられた支持架台１０６と、塔構造体４０に設けられた発電機支持架台４２と、を連結している。なお、支持架台１０６および発電機支持架台４２は、水平方向に延びている。また、発電機支持架台４２は、延長部１０５およびラックレール７２が通過する貫通孔４３を含んでいる。

本実施の形態では、上述した第６の実施の形態と同様な２台の装置発電機８０が、発電機支持架台４２に支持されている。

本実施の形態による変換機構７０は、支持構造体３０の連結構造体１００と塔構造体４０との間の相対変位を、変換回転子７１の回転変位に変換する。ラックレール７２は、連結構造体１００および延長部１０５に設けられている。すなわち、ラックレール７２は、連結構造体１００から延長部１０５に延びている。変速部７４およびピニオン歯車７３は、塔構造体４０に設けられた発電機支持架台４２に支持されている。装置発電機８０も、発電機支持架台４２に支持されている。本実施の形態による変換回転子７１および発電機回転子８１は、連結構造体１００と塔構造体４０との間の相対変位による振動を低減する慣性質量要素として機能している。

このように本実施の形態によれば、変換機構７０のラックレール７２が、連結構造体１００および延長部１０５に設けられ、ピニオン歯車７３および装置発電機８０は、塔構造体４０の発電機支持架台４２に支持されている。このことにより、装置発電機８０を、振動が抑制された塔構造体４０で支持することができる。このため、装置発電機８０の信頼性を向上させることができる。

なお、上述した本実施の形態においては、２台の装置発電機８０が発電機支持架台４２に支持され、各装置発電機８０に対応して変速部７４を含む変換機構７０が設けられている例について説明した。この場合には、上述したように、各発電機回転子８１で発生する偶力によって生じる回転力を相殺することができ、ローリングが励起されることを抑制できる。しかしながら、このことに限られることはなく、発電機支持架台４２に支持される装置発電機８０の台数は任意であり、例えば、図１等に示すように、装置発電機８０の台数が１台であってもよい。この場合、変速部７４を含む変換機構７０は１台になる。また、変換機構７０は変速部７４を含んでいなくてもよい。

（第８の実施の形態）
次に、図１４を用いて、第８の実施の形態による制振発電装置について説明する。

図１４に示す第８の実施の形態においては、支持構造体と変位構造体が相対回動変位可能である点が主に異なり、他の構成は、図１～図５に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図１４において、図１～図５に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

本実施の形態においては、船舶２００に適用された制振発電装置２０の例について説明する。

図１４に示すように、本実施の形態による制振発電装置２０は、船体構造体２１０と、客室構造体２２０と、第１弾性体２３０と、変換機構７０と、装置発電機８０と、を備えている。船体構造体２１０は、支持構造体の一例であり、客室構造体２２０は、変位構造体の一例である。船体構造体２１０と客室構造体２２０は、回動中心軸線Ｌ２を中心にして相対回動変位可能になっている。回動中心軸線Ｌ２は、船体２１１の船首から船尾に向かって（図１４の紙面に直交する方向に向かって）水平方向に延びる回動中心軸線Ｌ２を有している。図１４では、回動中心軸線Ｌ２は紙面に垂直に延びているため、点で表している。

船体構造体２１０は、洋上に浮かぶ船体２１１を含んでいる。船体２１１の一部は、水面下に位置して、浸漬している。船体２１１の下部には、コンクリート等の重量物またはバラスト水等が充填された重錘部２１３が設けられている。このことにより、船体２１１の重心を低くして、洋上に浮かぶ船体２１１の安定性を高めている。そして、船体２１１の浮力と船舶２００全体の重力が平衡しており、船舶２００全体としての安定性向上を図っている。

船体２１１は、客室構造体２２０の下側部分（一部分の一例）を収容する船体空洞部２１４を含んでいる。船体空洞部２１４には、回動中心軸線Ｌ２を中心にした船体構造体２１０の相対回動変位を案内するガイドレール（図示せず）が設けられていてもよい。また、船体空洞部２１４には、複数のローラ２１５が設けられていてもよい。ローラ２１５は、船体構造体２１０の回動支持台２２２の外周面２２３に転動可能になっている。このことにより、船体２１１に対する客室構造体２２０の相対回動変位を円滑に行うことができる。船体２１１は、図１等に示す浮体３１と同様に、ばね定数ｋ_０を有する仮想弾性体６０によって静止系に弾性的に支持されている。ここで、上述した第１の実施の形態～第７の実施の形態では、浮体３１と塔構造体４０が軸方向ｄに相対並進変位する例について説明したが、本実施の形態においては、船体２１１と客室構造体２２０とが相対回動変位する。このため、図１４においては、２つの仮想弾性体６０によって、船体２１１が静止系に支持されている例を示している。この２つの仮想弾性体６０によって、船体２１１と客室構造体２２０とが相対回動変位可能になっている。２つの仮想弾性体６０のばね定数の合成値をｋ_０としている。発電機支持架台２１２は、船体２１１に固定されており、装置発電機８０を支持している。

船体２１１の内部に、発電機支持架台２１２が設けられている。発電機支持架台２１２は、装置発電機８０を支持している。

客室構造体２２０は、変位構造体の一例である。客室構造体２２０は、船体２１１に弾性的に支持されている。そして、客室構造体２２０は、船体２１１に対して相対回動変位可能に構成されている。上述した回動中心軸線Ｌ２を中心にして、客室構造体２２０は、船体２１１に対して相対回動可能になっている。

客室構造体２２０は、客室本体２２１と、客室本体２２１の下部に設けられた回動支持台２２２と、を含んでいる。回動支持台２２２は、回動中心軸線Ｌ２を中心として円弧状にそれぞれ形成された外周面２２３および内周面２２４を含んでいる。外周面２２３および内周面２２４はそれぞれ、円弧面の一例である。この外周面２２３に、上述したローラ２１５が転動する。

本実施の形態による第１弾性体２３０は、客室構造体２２０を船体２１１に弾性的に連結している。第１弾性体２３０は、例えば、コイルばねなどのばね部材によって構成されていてもよい。図１４においては、回動中心軸線Ｌ２に沿って見たときに回動支持台２２２の左右両側に第１弾性体２３０が配置されている。すなわち、一の第１弾性体２３０は、回動中心軸線Ｌ２に沿って見たときに回動支持台２２２の一方の端部を、当該端部に対向する船体２１１の壁面に連結している。他の一の支持ばねは、回動支持台２２２の他方の端部を、当該端部に対向する船体２１１の壁面に連結している。図９においては、２つの第１弾性体２３０によって、船体２１１と客室構造体２２０とが連結されている例を示している。２つの第１弾性体２３０のばね定数の合成値をｋ_１としている。

このようにして、船体２１１と客室構造体２２０は、相対回動変位可能になっている。

本実施の形態における変換機構７０は、船体２１１と客室構造体２２０との間の相対回動変位を、変換回転子７１の回転変位に変換する。より具体的には、本実施の形態における変換機構７０は、ラックレール７２と、変換回転子７１を構成するピニオン歯車７３と、を含んでいる。ラックレール７２は、ラックの一例であって、回動支持台２２２の内周面２２４に設けられている。この場合、ラックレール７２の歯は、内側に向けられる。ラックレール７２は、この内周面２２４に沿って円弧状に延びるように形成されており、回動中心軸線Ｌ２を中心としたときの周方向に延びている。

ピニオン歯車７３は、船体２１１の発電機支持架台２１２に支持されており、上述した変換回転子７１を構成している。ピニオン歯車７３は、ラックレール７２の歯に噛み合っており、船体構造体２１０の回動変位を、変換回転子７１の回転変位に変換する。

本実施の形態においては、変換機構７０は、変速部７４を含んでいてもよい。変速部７４は、上述した第４の実施の形態と同様に構成することができる。

装置発電機８０は、船体２１１の発電機支持架台２１２に固定的に支持されている。なお、図１４においては、発電機支持架台２１２に１台の装置発電機８０が設置されている例を示している。しかしながら、発電機支持架台２１２には、複数の装置発電機８０が設置されていてもよい。

本実施の形態による変換回転子７１および発電機回転子８１は、船体２１１と客室構造体２２０との間の相対回動変位による横揺れ（ローリングとも称する）による振動を低減する慣性質量要素として機能している。すなわち、本実施の形態による制振発電装置２０は、船舶２００の横揺れに対する振動抑制を図るとともに発電を行うことができる。

このように本実施の形態によれば、船体２１１と客室構造体２２０との間の相対回動変位が、変換回転子７１の回転変位に変換され、変換回転子７１の回転変位で装置発電機８０が発電を行う。変換回転子７１は、船体２１１と客室構造体２２０との間の相対回動変位による振動を低減する慣性質量要素として機能している。このことにより、船体２１１と客室構造体２２０との間の相対回動変位は、変換回転子７１および発電機回転子８１によって機能する慣性質量要素を介して伝達される。このため、横波を受けることにより船体２１１に与えられる振動が、客室構造体２２０に伝達されることを抑制することができる。また、変換回転子７１の回転変位で装置発電機８０が発電を行うことができる。この結果、客室構造体２２０の振動を抑制することができるとともに振動エネルギを電気エネルギに変換することができる。すなわち、客室構造体２２０の振動の抑制と、電気エネルギへの変換とを両立させることができる。

なお、上述した本実施の形態においては、回動支持台２２２の内周面２２４にラックレール７２が設けられている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、ラックレール７２は、回動支持台２２２の外周面２２３に設けられて、ラックレール７２の歯が外側に向けられてもよい。この場合、変換機構７０および装置発電機８０は、外周面２２３に設けられたラックレール７２に対応する位置に配置される。

また、上述した本実施の形態においては、移動体の一例としての船舶２００に、制振発電装置２０が適用される例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、船舶２００以外の移動体に適用されていてもよい。例えば、移動体の他の例としての鉄道車両に、上述した制振発電装置２０が適用されてもよい。この場合、鉄道車両のシャーシを支持構造体として、鉄道車両のボディを変位構造体としてしてもよい。このことにより、鉄道車両に作用する横揺れ（またはローリング）対する振動抑制を図るとともに発電を行うことができる。また、移動体の他の例としての自動車両に、上述した制振発電装置２０が適用されてもよい。この場合、自動車両のシャーシを支持構造体として、自動車両のボディを変位構造体としてもよい。このことにより、自動車に作用する横揺れ（またはローリング）に対する振動抑制を図るとともに発電を行うことができる。

（第９の実施の形態）
次に、図１５および図１６を用いて、第９の実施の形態による制振発電装置について説明する。

図１５および図１６に示す第９の実施の形態においては、第１構造体が、洋上に浮かぶ第１浮体を含み、第２構造体が、第１浮体とは異なる位置で洋上に浮かぶ第２浮体を含む点が主に異なり、他の構成は、図１～図５に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図１５および図１６において、図１～図５に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

図１５に示すように、本実施の形態においては、制振発電装置３２０は、第１構造体３３０と、第２構造体３４０と、変換機構７０と、装置発電機８０と、を備えている。図１５に示す洋上風力発電設備１０は、制振発電装置３２０と、上述した風力発電機本体４と、で構成されている。

第１構造体３３０は、主浮体３３１と、第１発電機支持架台３３２と、塔構造体３３３と、を含んでいる。第１構造体３３０は、概略的には、中心軸線Ｌ３に沿って延びるように形成されている。

主浮体３３１は、洋上に浮かぶように構成されている。主浮体３３１は、第１浮体の一例である。主浮体３３１は、中心軸線Ｌ３に沿って延びるように形成されている。主浮体３３１は、中心軸線Ｌ３を中心として円筒状に形成されている。主浮体３３１が横揺れしていない状態では、中心軸線Ｌ３は、垂直方向に沿っている。主浮体３３１の一部は、水面下に位置して、周囲の海水に浸漬している。主浮体３３１は、水圧に耐えるように構成されている。

主浮体３３１の下部には、コンクリート等の重量物またはバラスト水等が充填された重錘部３２（図１等参照）が設けられている。このことにより、主浮体３３１の重心を低くして、洋上に浮かぶ主浮体３３１の安定性を高めている。

主浮体３３１は、図２に示す浮体２の仮想弾性体５と同様に、ばね定数ｋ１を有する仮想弾性体３６１によって静止系に対して弾性的に支持されている。また、主浮体３３１の固有振動数は、波の振動数に対して十分に離調するように設計されていてもよい。

第１発電機支持架台３３２は、主浮体３３１の上端に設けられている。第１発電機支持架台３３２は、水平方向（中心軸線Ｌ３に沿う軸方向ｄに垂直な方向）に延びており、後述する発電用浮体３４１よりも上方に位置している。第１発電機支持架台３３２は、主浮体３３１に固定されている。第１発電機支持架台３３２は、中心軸線Ｌ３を中心とした円板状に形成されていてもよい。第１発電機支持架台３３２は、貫通孔３３２ａを含んでいる。貫通孔３３２ａは、軸方向ｄに延びており、第１発電機支持架台３３２を貫通している。貫通孔３３２ａは、第２構造体３４０の中心軸線Ｌ４を中心とした円筒状の壁面を含んでいる。

塔構造体３３３は、主浮体３３１の上方に位置しており、第１発電機支持架台３３２から上方に延びている。塔構造体３３３は、垂直方向に細長に延びるように柱状に形成されている。塔構造体３３３の上端には、上述した風力発電機本体４が設けられている。

第２構造体３４０は、発電用浮体３４１と、第２ロッド３４２と、を含んでいる。第２構造体３４０は、概略的には、中心軸線Ｌ４に沿って延びるように形成されている。中心軸線Ｌ４は、軸方向ｄに沿っており、上述した中心軸線Ｌ３に平行であってもよい。

発電用浮体３４１は、上述した主浮体３３１とは異なる位置で洋上に浮かぶように構成されている。発電用浮体３４１は、第２浮体の一例である。発電用浮体３４１は、中心軸線Ｌ４に沿って延びるように形成されている。発電用浮体３４１は、中心軸線Ｌ４を中心として円筒状に形成されている。発電用浮体３４１が横揺れしていない状態では、中心軸線Ｌ４は、垂直方向に沿っている。発電用浮体３４１の一部は、水面下に位置して、周囲の海水に浸漬している。発電用浮体３４１は、水圧に耐えるように構成されている。

発電用浮体３４１の下部には、コンクリート等の重量物またはバラスト水等が充填された重錘部（図示せず）が設けられていてもよい。このことにより、発電用浮体３４１の重心を低くして、洋上に浮かぶ発電用浮体３４１の安定性を高めている。発電用浮体３４１の浮力と、上述した主浮体３３１の浮力と、洋上風力発電設備１０全体の重力が平衡しており、洋上風力発電設備１０全体としての安定性向上を図っている。

発電用浮体３４１は、図２に示す浮体２の仮想弾性体５と同様に、ばね定数ｋ２を有する仮想弾性体３６２によって静止系に対して弾性的に支持されている。

第２ロッド３４２は、発電用浮体３４１から中心軸線Ｌ４に沿って上方に延びている。第２ロッド３４２は、第１発電機支持架台３３２の貫通孔３３２ａを貫通して、第１発電機支持架台３３２を越えるように軸方向ｄに延びている。第２ロッド３４２は、中心軸線Ｌ４を中心として円筒状に形成されている。発電用浮体３４１および第２ロッド３４２は、貫通孔３３２ａと同芯に位置づけられていてもよい。

第２ロッド３４２の外周面には、複数のローラ３４３が設けられていてもよい。ローラ３４３は、上述した貫通孔３３２ａの壁面に対して転動可能になっている。このことにより、第１構造体３３０と第２構造体３４０の相対変位を円滑に行うことができる。貫通孔３３２ａの壁面には、軸方向ｄに延びるガイドレール（図示せず）が設けられていてもよい。この場合、第１構造体３３０に対する第２構造体３４０の相対変位を軸方向ｄに案内することができる。

第２構造体３４０は、第１構造体３３０に弾性的に接続されている。第２構造体３４０は、第１構造体３３０に対して相対変位可能に構成されている。本実施の形態においては、第１構造体３３０と第２構造体３４０は、軸方向ｄに並進変位可能になっている。

本実施の形態による第１弾性体３５０は、第２構造体３４０を第１構造体３３０に弾性的に連結している。より具体的には、第１弾性体３５０は、第１発電機支持架台３３２と発電用浮体３４１に連結されている。図１５においては、２つの第１弾性体３５０が、第１発電機支持架台３３２と発電用浮体３４１に連結されている例が示されているが、第１弾性体３５０の個数は任意である。第１弾性体３５０は、ばね定数ｋ_１２を有している。第１弾性体３５０は、例えば、コイルばねなどのばね部材によって構成されていてもよい。

変換機構７０は、変換回転子７１を含んでおり、第１構造体３３０と第２構造体３４０との間の相対変位を、変換回転子７１の回転変位に変換する機構である。変換機構７０は、ラックレール７２と、ピニオン歯車７３と、を含んでいる。

ラックレール７２は、第２ロッド３４２の外周面に設けられている。ラックレール７２は、軸方向ｄに延びている。このことにより、第２構造体３４０が第１構造体３３０に対して回転運動を行うことを抑制している。ラックレール７２は、第１発電機支持架台３３２の貫通孔３３２ａ内に挿入可能になっている。

ピニオン歯車７３は、第１発電機支持架台３３２に回転可能に支持されている。ピニオン歯車は、上述した、変換回転子７１を構成している。ピニオン歯車７３は、ラックレール７２の歯に噛み合っており、第１構造体３３０と第２構造体３４０との間の軸方向ｄの並進相対変位を、回転変位に変換する。本実施の形態においては、ピニオン歯車７３は、発電機回転子８１に同軸で連結されている。

装置発電機８０は、第１発電機支持架台３３２に支持されている。本実施の形態においては、発電機回転子８１は、水平方向に沿う回転軸線を有している。また、図１５においては、第１発電機支持架台３３２に１台の装置発電機８０が設置されている。１台の変換機構７０によって第１構造体３３０と第２構造体３４０との相対変位から変換された回転変位が、この装置発電機８０の発電機回転子８１に伝達される。

このように構成された本実施の形態による制振発電装置３２０の力学モデルは、以下の式（５）に示す２自由度系の運動方程式で表すことができる。

ここで、ｍ_１は、主浮体３３１の質量であって、第１発電機支持架台３３２の質量と、装置発電機８０の固定子の質量と、風力発電機本体４の質量と、波による付随質量と、を含む質量である。ｍ_２は、発電用浮体３４１の質量であって、第２ロッド３４２の質量と、波による付随質量と、を含む質量である。ｍ_ｓは、慣性質量である。ｘ_１は、第１構造体３３０の変位であり、ｘ_２は、第２構造体３４０の変位である。ｃ_１は、波に対する主浮体３３１の減衰係数であり、ｃ_２は、波に対する発電用浮体３４１の減衰係数である。ｃ_１２は、主浮体３３１と発電用浮体３４１との間の相対変位に対する減衰係数である。ｋ_１は、第１仮想弾性体３６１のばね定数であり、ｋ_２は、第２仮想弾性体３６２のばね定数である。ｋ_１２は、第１弾性体３５０のばね定数である。ｆ_１は、主浮体３３１への波の加振力であり、ｆ_２は、発電用浮体３４１への波の加振力である。一般的な構造物では、左辺の質量行列は、対角行列となる。本実施の形態においては、装置発電機８０の発電機回転子８１が、慣性質量要素として機能することにより、非対角項に、“－ｍ_Ｓ”が入っている。

ここで、図１５に示すような洋上風力発電設備１０は、洋上の安定した風を用いて発電できる利点を有している。また、陸地から沖合に向かって水深が急に深くなる場合には、海底に基礎を設けて風力発電設備を設置することは困難である。この場合には、浮体式の洋上風力発電設備１０が有効な設備となり得る。波から加えられる振動によって、洋上風力発電設備１０の各機器は損傷を受け得る。このような損傷を受けることを防止するために、波の固有周期から離調するように洋上風力発電設備１０の設計が行われる。台風が接近する場合、または波が高い場合であっても、振動を十分に抑制することが望ましい。

また、風力発電機４ｃ（図２参照）は、風によってブレード４ｄが回転することにより発電を行うことができる。一方、洋上風力発電設備１０は、風力発電機本体４を制御する補機６（図２６参照）を含んでいる。補機６は、風向、風速等の風況に応じて、風力発電機本体４の方向、ブレード４ｄのピッチ（偏角）および浮体を、外部電力を用いて制御する。この外部電力を洋上風力発電設備１に供給するための系統は、台風などの災害時には遮断される恐れがある。遮断された場合には、例えば、浮体の制御が不能となり、場合によっては、浮体の倒壊を招く恐れもある。

これに対して、本実施の形態においては、第１構造体３３０が、洋上に浮かぶ主浮体３３１を含み、第２構造体３４０が、洋上に浮かぶ発電用浮体３４１を含んでいる。このことにより、第１構造体３３０と第２構造体３４０とが軸方向ｄに相対変位することができる。そして、この相対変位が、回転変位に変換され、装置発電機８０において発電を行うことができる。このようにして、波の振動エネルギを、電気エネルギに変換して電力を得ることができる。装置発電機８０の発電電力は、後述する図２５等で示すように、洋上風力発電設備１の制御に用いることもできる。このため、非常時の電源を維持することができ、風力発電機本体４が制御不能となる事態を回避できる。

このように本実施の形態によれば、第１構造体３３０は、洋上に浮かぶ主浮体３３１を含み、第２構造体３４０は、主浮体３３１とは異なる位置で洋上に浮かぶ発電用浮体３４１を含んでいる。このことにより、波から受ける力によって、第１構造体３３０と第２構造体３４０を相対変位させることができる。このため、第１構造体３３０と第２構造体３４０との間の相対変位が、変換回転子７１の回転変位に変換され、変換回転子７１の回転変位で装置発電機８０が発電を行うことができる。変換回転子７１は、第１構造体３３０と第２構造体３４０との間の相対変位による振動を低減する慣性質量要素として機能している。このことにより、波を受けることにより第１構造体３３０に与えられる振動を、低減することができる。また、変換回転子７１の回転変位で装置発電機８０が発電を行うことができる。この結果、第１構造体３３０の振動を抑制することができるとともに、振動エネルギを電気エネルギに変換することができる。すなわち、第１構造体３３０の振動の抑制と、電気エネルギへの変換とを両立させることができる。

また、本実施の形態によれば、装置発電機８０は発電機回転子８１を含み、発電機回転子８１が、変換回転子７１とともに慣性質量要素として機能している。このことにより、慣性質量を増大させることができ、第１構造体３３０の振動をより一層低減することができる。このため、第１構造体３３０の振動をより一層抑制することができる。

また、本実施の形態によれば、第１構造体３３０と第２構造体３４０は、中心軸線Ｌ３に沿う軸方向ｄに相対変位可能になっており、変換機構７０は、第２構造体３４０に設けられた、軸方向ｄに延びるラックレール７２と、ラックレール７２の歯に噛み合うピニオン歯車７３と、を含んでいる。そして、ピニオン歯車７３および装置発電機８０は、第１構造体３３０の第１発電機支持架台３３２に支持されている。このことにより、第１構造体３３０と第２構造体３４０との間の軸方向ｄの相対変位を回転変位に変換して、装置発電機８０で発電を行うことができる。このため、第１構造体３３０の振動を抑制することができるとともに振動エネルギを電気エネルギに変換することができる。

また、本実施の形態によれば、第１構造体３３０が、発電用浮体３４１よりも上方に位置した第１発電機支持架台３３２を含み、第２構造体３４０が、発電用浮体３４１から第１発電機支持架台３３２を越えるように延びる第２ロッド３４２を含んでいる。この第２ロッド３４２に、ラックレール７２が設けられている。このことにより、第１構造体３３０と第２構造体３４０との間の軸方向ｄの並進相対変位を回転変位に容易に変換することができる。

なお、上述した本実施の形態においては、変換機構７０が、第２構造体３４０の第２ロッド３４２の外周面に設けられたラックレール７２を含んでいる例について説明した。しかしながら、このことに限られることはない。例えば、図１６に示すように、変換機構７０は、第２ロッド３４２の外周面に設けられたギア溝７７を含んでいてもよい。ギア溝７７は、第２ロッド３４２の外周面において、全周にわたって形成されていてもよい。ギア溝７７は、軸方向ｄにおいて異なる位置に複数形成されている。この場合においても、ピニオン歯車７３が、ギア溝７７と噛み合うことができ、第１構造体３３０と第２構造体３４０との間の軸方向ｄの並進相対変位を、回転変位に変換することができる。なお、図１６は、図面を簡略化するために、貫通孔３３２ａの壁面を平面状に図示している。

（第１０の実施の形態）
次に、図１７および図１８を用いて、第１０の実施の形態による制振発電装置について説明する。

図１７および図１８に示す第１０の実施の形態においては、複数の第２構造体と、複数の変換機構と複数の装置発電機とを備えている点が主に異なり、他の構成は、図１５および図１６に示す第９の実施の形態と略同一である。なお、図１７および図１８において、図１５および図１６に示す第９の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

図１７に示すように、本実施の形態における制振発電装置３２０は、複数の第２構造体３４０と、複数の変換機構７０と、複数の装置発電機８０と、を備えている。図１７に示す制振発電装置３２０は、２台の第２構造体３４０を備えている。変換機構７０の各々は、第２構造体３４０の各々に対応して設けられており、対応する第２構造体３４０の軸方向ｄの相対変位を回転変位に変換する。装置発電機８０の各々は、変換機構７０の各々に対応して設けられており、対応する変換機構７０の回転変位で発電を行う。各第２構造体３４０は、一体化されていない。このため、各第２構造体３４０は、互いに独立して振動し、第１構造体３３０に対して、互いに独立して相対変位するように構成されている。

図１７に示すように、水平方向で見たときに（または上から見たときに）、第１構造体３３０に対して一方の側（例えば、図１７の左側）に、一の第２構造体３４０と当該第２構造体３４０に対応する変換機構７０および装置発電機８０とが位置している。そして、第１構造体３３０の他方の側（例えば、図１７の右側）に、他の一の第２構造体３４０と当該第２構造体３４０に対応する変換機構７０および装置発電機８０とが位置している。例えば、上から見たときに、第１構造体３３０の中心軸線Ｌ３を中心にして点対称となる位置に、第２構造体３４０が位置していてもよい。

両方の第２構造体３４０に対応して装置発電機８０が設けられ、各々の装置発電機８０の発電機回転子８１で発生する偶力は、大きさは同一で作用方向が反対になる。このことにより、第２構造体３４０に発生するローリング（発電機回転子８１の回転軸線を中心とする回転振動）を抑制することができる。すなわち、各発電機回転子８１で発生する偶力によって生じる回転力の回転方向は、互いに反対方向になる。このため、各発電機回転子８１で発生する偶力によって生じる回転力を相殺することができ、ローリングが励起されることを抑制できる。

また、本実施の形態においては、１台の第２構造体３４０に対して、２台の変換機構７０および２台の装置発電機８０が設けられている。装置発電機８０の各々は、変換機構７０の各々に対応して設けられており、対応する変換機構７０の回転変位で発電を行う。

図１７における左側に示した第２構造体３４０について説明する。

図１７に示すように、水平方向で見たときに（または上から見たときに）、第２構造体３４０の第２ロッド３４２に対して一方の側（例えば、図１７の左側）に、一の変換機構７０と当該変換機構７０に対応する一の装置発電機８０とが位置している。そして、第２ロッド３４２に対して他方の側（例えば、図１７の右側）に、他の一の変換機構７０と当該変換機構７０に対応する他の一の装置発電機８０とが位置している。例えば、上から見たときに、第２ロッド３４２の中心軸線Ｌ１を中心にして点対称となる位置に、変換機構７０および装置発電機８０がそれぞれ位置していてもよい。

両方の装置発電機８０の発電機回転子８１で発生する偶力は、大きさは同一で作用方向が反対になる。このことにより、第２構造体３４０に発生するローリングを抑制することができる。すなわち、各発電機回転子８１で発生する偶力によって生じる回転力の回転方向は、互いに反対方向になる。このため、各発電機回転子８１で発生する偶力によって生じる回転力を相殺することができ、ローリングが励起されることを抑制できる。

図１７における右側に示した第２構造体３４０についても同様に構成することができ、当該第２構造体３４０にローリングが発生することを抑制できる。

このように本実施の形態によれば、第１構造体３３０に対して両側に、第２構造体３４０が設けられ、各々の第２構造体３４０に対応して変換機構７０および装置発電機８０が位置している。各装置発電機８０の発電機回転子８１で発生する偶力によって生じる回転力を、互いに相殺することができる。このことにより、第２構造体３４０にローリングが励起されることを抑制できる。このため、第２構造体３４０にローリングが発生することを抑制でき、風力発電機本体４の制御に悪影響が及ぼされることを抑制できる。

また、本実施の形態によれば、２台の第２構造体３４０に対応させて、変換機構７０および装置発電機８０が搭載されるため、変換機構７０の台数および装置発電機８０の台数を増やすことができる。このため、第１構造体３３０の振動をより一層抑制することができるとともに、発電量を増大させることができる。

また、本実施の形態によれば、第２構造体３４０に対して両側に、変換機構７０と当該変換機構７０に対応する装置発電機８０とがそれぞれ位置している。各装置発電機８０の発電機回転子８１で発生する偶力によって生じる回転力を、互いに相殺することができる。このことにより、第２構造体３４０にローリングが励起されることを抑制できる。このため、第２構造体３４０にローリングが発生することを抑制でき、風力発電機本体４の制御に悪影響が及ぼされることを抑制できる。

また、本実施の形態によれば、１台の第２構造体３４０に対して２台の変換機構７０と２台の装置発電機８０とが搭載されるため、第１構造体３３０の振動をより一層抑制することができるとともに、発電量を増大させることができる。

なお、上述した本実施の形態においては、第２構造体３４０が一体化されていない例について説明した。しかしながら、このことに限られることはない。例えば、図１８に示すように、複数の第２構造体３４０は、互いに連結されていてもよい。この場合、各第２構造体３４０は、一体的に振動し、第１構造体３３０に対して、一体的に相対変位する。このため、第２構造体３４０が波から受ける振動を増大させることができ、第１構造体３３０と第２構造体３４０との間の相対変位を増大させることができる。例えば、図１８に示すように、各第２構造体３４０が、第１構造体３３０を囲むようにリング状に形成された連結体３３４によって、直接的に連結されていてもよい。なお、図１８にいては、図面を明瞭にするために、第１発電機支持架台３３２の図示は省略するとともに、変換機構７０および装置発電機８０は模式化している。

また、上述した本実施の形態においては、制振発電装置３２０が、２台の第２構造体３４０を備えている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、第２構造体３４０の台数は、各発電機回転子８１で発生する偶力によって生じる回転力を相殺することができれば、任意の偶数であってもよい。

また、上述した本実施の形態においては、制振発電装置３２０が、４台の変換機構７０と４台の装置発電機８０とを備えている例について説明した。この例では、１台の変換機構７０と１台の装置発電機８０との組み合わせを１組としたときに、制振発電装置３２０が、１台の第２構造体３４０に対して２組の変換機構７０および装置発電機８０を備えている。しかしながら、このことに限られることはなく、１台の第２構造体３４０に対する変換機構７０と装置発電機８０との組み合わせの組数は、各発電機回転子８１で発生する偶力によって生じる回転力を相殺することができれば、任意の偶数であってもよい。

（第１１の実施の形態）
次に、図１９を用いて、第１１の実施の形態による制振発電装置について説明する。

図１９に示す第１１の実施の形態においては、変換機構が、ピニオン歯車の回転を変速可能な変速部を含んでいる点が主に異なり、他の構成は、図１５および図１６に示す第９の実施の形態と略同一である。なお、図１９において、図１５および図１６に示す第９の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

図１９に示すように、本実施の形態においては、変換機構７０が、ピニオン歯車７３の回転を変速可能な変速部７４を含んでいる。

変速部７４は、第１構造体３３０の軸方向ｄの相対変位を回転変位に変換して、この回転変位をピニオン歯車７３に伝達可能な複数の変速歯車７５を含んでいる。複数の変速歯車７５の歯数は、互いに異なっている。複数の変速歯車７５のうちの一の変速歯車７５が選択されて、ラックレール７２の歯およびピニオン歯車７３の歯にそれぞれ噛み合う。この変速歯車７５によって、第１構造体３３０の軸方向ｄの相対変位が、回転変位に変換されてピニオン歯車７３に伝達される。このような変速歯車７５は、ピニオン歯車７３とともに変換回転子７１を構成している。このことにより、変換回転子７１の慣性モーメントＩ_１は、ピニオン歯車７３の慣性モーメントと変速歯車７５の慣性モーメントとの合計値となる。

各変速歯車７５の歯数は、ピニオン歯車７３の歯数と異なっている。このことにより、各変速歯車７５の回転速度とピニオン歯車７３の回転速度が異なる。本実施の形態においては、各変速歯車７５の歯数が、ピニオン歯車７３の歯数よりも大きくなっており、各変速歯車７５は、ピニオン歯車７３の回転を増速する。

変速部７４は、変速歯車７５を切り替える切替部（図示せず）を含んでいる。この切替部によって、ラックレール７２の歯およびピニオン歯車７３の歯のそれぞれに噛み合う変速歯車７５が切り替わるように構成されている。複数の変速歯車７５は、発電機回転子８１の回転軸線に沿う方向（図１９の紙面に直交する方向）に並列配置されていてもよい。変速部７４は、変速歯車７５を覆うカバー７６を含んでいてもよい。

このように本実施の形態によれば、変換機構７０が、ピニオン歯車７３の回転を変速可能な変速部７４を含んでいる。このことにより、変速部７４の増速率を調整することができる。このため、波の振動数に応じて、変速部７４の増速率を調整することができ、第１構造体３３０の振動を効果的に抑制することができる。

なお、上述した本実施の形態による変速部７４は、例えば、図１７に示すように、制振発電装置３２０が、複数の第２構造体３４０と、複数の変換機構７０と、複数の装置発電機８０と、を備える形態にも適用することができる。

（第１２の実施の形態）
次に、図２０を用いて、第１２の実施の形態による制振発電装置について説明する。

図２０に示す第１２の実施の形態においては、第２浮体が、第１浮体よりも上方に延び、ピニオン歯車および装置発電機が、第１浮体に支持されている点が主に異なり、他の構成は、図１５および図１６に示す第９の実施の形態と略同一である。なお、図２０において、図１５および図１６に示す第９の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

図２０に示すように、本実施の形態においては、第１構造体３３０は、図１５等に示すような第１発電機支持架台３３２を含んでいない。塔構造体３３３は、主浮体３３１から上方に延びている。

第２構造体３４０は、図１５等に示すような第２ロッド３４２を含んでいない。発電用浮体３４１は、軸方向ｄに沿って、主浮体３３１よりも上方に延びている。

発電用浮体３４１のうち主浮体３３１よりも上方の位置に、ラックレール７２が設けられていてもよい。ラックレール７２の下部は、主浮体３３１の上面３３１ａよりも下方に位置していてもよい。

本実施の形態においては、ピニオン歯車７３および装置発電機８０は、主浮体３３１に支持されている。ピニオン歯車７３および装置発電機８０は、主浮体３３１の上面３３１ａに設置されている。

発電用浮体３４１に、軸方向ｄに延びるガイドレール３４５が設けられている。ガイドレール３４５は、上述したラックレール７２よりも下方に位置している。主浮体３３１に、ガイドレールに摺動可能なガイド部３３５ａが設けられている。このことにより、第１構造体３３０に対する第２構造体３４０の相対変位を軸方向ｄに案内することができる。

本実施の形態による第１弾性体３５０は、ガイド部３３５の上方に設けられた第１弾性体３５０ａと、ガイド部３３５の下方に設けられた第１弾性体３５０ｂと、を含んでいる。第１弾性体３５０ａは、取付部３３５ｂを介して、発電用浮体３４１に取り付けられている。第１弾性体３５０ｂは、取付部３３５ｃを介して、発電用浮体３４１に取り付けられている。第１弾性体３５０ａおよび第１弾性体３５０ｂによって、第１構造体３３０と第２構造体３４０とが弾性的に連結されている。

このように本実施の形態によれば、発電用浮体３４１が、軸方向ｄに主浮体３３１よりも上方に延び、ピニオン歯車７３および装置発電機８０は、主浮体３３１に支持されている。このことにより、図１５等に示す第１発電機支持架台３３２を不要にすることができ、発電用浮体３４１の上方に、第１構造体３３０を構成する部材が配置されることを回避することができる。このため、第１構造体３３０に対する第２構造体３４０の変位が大きくなった場合であっても、第１構造体３３０と第２構造体３４０とが干渉したり衝突したりすることを防止できる。

なお、上述した本実施の形態は、例えば、図１７に示すように、制振発電装置３２０が、複数の第２構造体３４０と、複数の変換機構７０と、複数の装置発電機８０と、を備える形態にも適用することができる。

（第１３の実施の形態）
次に、図２１を用いて、第１３の実施の形態による制振発電装置について説明する。

図２１に示す第１３の実施の形態においては、変換機構のラックレールが、第１構造体に設けられ、ピニオン歯車および装置発電機が、第２構造体に支持されている点が主に異なり、他の構成は、図１５および図１６に示す第９の実施の形態と略同一である。なお、図２１において、図１５および図１６に示す第９の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

図２１に示すように、本実施の形態においては、第１構造体３３０は、主浮体３３１と、第１ロッド３３６と、第１ロッド３３６を主浮体３３１に連結する連結体３３７と、を含んでいる。塔構造体３３３は、主浮体３３１から上方に延びている。

第１ロッド３３６は、第２構造体３４０の中心軸線Ｌ４に沿って延びるように形成されている。すなわち、第１ロッド３３６は、軸方向ｄに細長に延びており、円筒状に形成されている。第１ロッド３３６の下側部分３３６ａは、発電用浮体３４１の後述する第２空洞部３４４に収容されており、第２空洞部３４４から第２発電機支持架台３４６を越えて上方に延びている。第１ロッド３３６は、発電用浮体３４１と同芯に位置づけられていてもよい。

本実施の形態による発電用浮体３４１は、中心軸線Ｌ４に沿って細長に延びており、円筒状に形成されている。発電用浮体３４１は、第１構造体３３０の第１ロッド３３６の下側部分３３６ａを収容する第２空洞部３４４を含んでいる。第２空洞部３４４は、軸方向ｄに延びている。第２空洞部３４４の直径は、第１ロッド３３６の外径よりも大きくなっている。

発電用浮体３４１の内周面に、軸方向ｄに延びるガイドレール（図示せず）が設けられていてもよい。この場合、発電用浮体３４１に対する第１ロッド３３６の相対変位を軸方向ｄに案内することができる。また、発電用浮体３４１の内周面には、複数のローラ３４３が設けられていてもよい。ローラ３４３は、第１ロッド３３６の外周面に対して転動可能になっている。このことにより、発電用浮体３４１に対する第１ロッド３３６の相対変位を円滑に行うことができる。

発電用浮体３４１の上端に、第２発電機支持架台３４６が設けられている。第２発電機支持架台３４６は、水平方向に延びており、水面の上方に位置している。第２発電機支持架台３４６は、発電用浮体３４１に固定されている。第２発電機支持架台３４６は、第１ロッド３３６が通過する貫通孔３４７を含んでいる。

本実施の形態においては、変換機構７０のラックレール７２が、第１ロッド３３６に設けられている。ピニオン歯車７３および装置発電機８０は、第２発電機支持架台３４６に支持されている。第１弾性体３５０は、第１構造体３３０の第１ロッド３３６と、第２構造体３４０の発電用浮体３４１を連結している。

このように本実施の形態によれば、変換機構７０のラックレール７２が、第１ロッド３３６に設けられ、ピニオン歯車７３および装置発電機８０が、第２発電機支持架台３４６に支持されている。このことにより、第１構造体３３０と第２構造体３４０との間の軸方向ｄの並進相対変位を回転変位に容易に変換することができる。

なお、上述した本実施の形態は、例えば、図１７に示すように、制振発電装置３２０が、複数の第２構造体３４０と、複数の変換機構７０と、複数の装置発電機８０と、を備える形態にも適用することができる。

（第１４の実施の形態）
次に、図２２を用いて、第１４の実施の形態による制振発電装置について説明する。

図２２に示す第１４の実施の形態においては、変換回転子が、発電機回転軸に設けられたスクリューベアリングを含み、第２浮体に、スクリューベアリングを保持する第２ホルダが設けられている点が主に異なり、他の構成は、図１５および図１６に示す第９の実施の形態と略同一である。なお、図２２において、図１５および図１６に示す第９の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

図２２に示すように、本実施の形態においては、装置発電機８０が、第１発電機支持架台３３２を越えるように軸方向ｄに延びる発電機回転軸８２を含んでいる発電機回転軸８２は、後述する第２ホルダ３４８の中心軸線Ｌ４に沿って延びるように形成されていてもよい。発電機回転軸８２は、回転子８３を貫通しており、回転子８３の周囲には、固定子８４が設けられている。発電機回転軸８２および回転子８３は、上述した発電機回転子８１を構成しており、慣性質量要素として機能している。発電機回転軸８２は、発電機ケーシング８５に設けられた軸受８６で回転可能に支持されている。発電機ケーシング８５は、第１発電機支持架台３３２に固定されている。

第１発電機支持架台３３２は、発電機回転軸８２が貫通する貫通孔３３２ａを含んでいる。発電機回転軸８２は、第１発電機支持架台３３２を越えて、第２構造体３４０の後述する第２ホルダ３４８内に延びている。貫通孔３３２ａには、ボールベアリング３３８が設けられており、発電機回転軸８２は、第１発電機支持架台３３２に対して回転可能に支持されている。

本実施の形態においては、発電用浮体３４１は、主浮体３３１を囲むようにリング状に形成されている。発電用浮体３４１上に第２ホルダ３４８が設けられている。第２ホルダ３４８は、装置発電機８０の下方に位置づけられている。第２ホルダ３４８は、中心軸線Ｌ４に沿って円筒状に形成されていてもよい。

変換回転子７１は、発電機回転軸８２の下端部に設けられたスクリューベアリング７８を含んでいる。変換回転子７１の慣性モーメントＩ_１は、スクリューベアリング７８の慣性モーメントとなる。スクリューベアリング７８は、スクリューボールベアリングであってもよい。例えば、発電機回転軸８２の下側部分に、スクリュー状の溝が設けられ、第２ホルダ３４８の内周面に、スクリュー状の溝が設けられていてもよい。発電機回転軸８２の溝と第２ホルダ３４８の溝に、複数のボールが挿入される。このようにしてスクリューベアリング７８を構成することができる。

本実施の形態においては、第１弾性体３５０は、発電機回転軸８２と第２ホルダ３４８とを連結している。このことにより、第１構造体３３０と第２構造体３４０は、装置発電機８０を介して弾性的に連結されている。

このように本実施の形態によれば、装置発電機８０は、第１発電機支持架台３３２上に支持されており、軸方向ｄに延びる発電機回転軸８２を含んでいる。変換回転子７１は、発電機回転軸８２に設けられたスクリューベアリング７８を含み、発電用浮体３４１に、スクリューベアリング７８を保持する第２ホルダ３４８が設けられている。このことにより、変換回転子７１のスクリューベアリング７８が、第１構造体３３０と第２構造体３４０との間の相対変位による振動を低減する慣性質量要素として機能することができる。このため、第１構造体３３０と第２構造体３４０との間の相対変位による振動を低減することができる。また、発電用浮体３４１の軸方向ｄに沿う振動が、スクリューベアリング７８によって、発電機回転軸８２の回転変位に変換される。このため、第１構造体３３０と第２構造体３４０との間の軸方向ｄの相対変位を回転変位に変換することができ、装置発電機８０で発電を行うことができる。この結果、第１構造体３３０の振動を抑制することができるとともに振動エネルギを電気エネルギに変換することができる。

また、本実施の形態によれば、スクリューベアリング７８によって、第１構造体３３０と第２構造体３４０との間の軸方向ｄに沿う相対変位が、回転変位に変換される。このことにより、変換回転子７１の機械的抵抗を低減することができ、軸方向ｄに沿う相対変位を、回転変位に効率良く変換することができる。このため、発電用浮体３４１が波から受ける力が小さい場合であっても、装置発電機８０が発電を行うことができる。

なお、上述した本実施の形態における制振発電装置３２０は、複数の変換機構７０と、複数の装置発電機８０と、を備えていてもよい。この場合、各装置発電機８０の下方位置に、第２ホルダ３４８が設けられていてもよい。

（第１５の実施の形態）
次に、図２３を用いて、第１５の実施の形態による制振発電装置について説明する。

図２３に示す第１５の実施の形態においては、変換機構が、発電機回転軸の回転を変速可能な変速部を含む点が主に異なり、他の構成は、図２２に示す第１４の実施の形態と略同一である。なお、図２３において、図２２に示す第１４の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

図２３に示すように、本実施の形態においては、変換機構７０が、発電機回転軸８２の回転を変速可能な変速部３７０を含んでいる。変速部３７０は、第１発電機支持架台３３２を越えるように軸方向ｄに延びる変速軸３７１と、発電機回転軸８２に設けられた第１変速歯車３７２と、変速軸３７１の上端部に設けられた第２変速歯車３７３と、を含んでいる。変速軸３７１は、第２ホルダ３４８の中心軸線Ｌ４に沿って延びるように形成されていてもよい。変速軸３７１は、発電機回転軸８２に平行であってもよい。第１変速歯車３７２と第２変速歯車３７３は、互いに噛み合っている。

第１発電機支持架台３３２の貫通孔３３２ａには、変速軸３７１が貫通している。変速軸３７１は第１発電機支持架台３３２を越えて、第２構造体３４０の第２ホルダ３４８内に延びている。変速軸３７１は、貫通孔３３２ａに設けられたボールベアリング３３８によって、第１発電機支持架台３３２に対して回転可能に支持されている。スクリューベアリング７８は、変速部３７０の変速軸３７１の下端部に設けられている。変速軸３７１は、第１発電機支持架台３３２に設けられた軸受３７４に回転可能に支持されている。

スクリューベアリング７８の回転は、第２変速歯車３７３および第１変速歯車３７２により変速されて、発電機回転軸８２に伝達される。このような変速軸３７１、第１変速歯車３７２および第２変速歯車３７３は、スクリューベアリング７８とともに変換回転子７１を構成している。このことにより、変換回転子７１の慣性モーメントＩ_１は、スクリューベアリング７８の慣性モーメントと、第１変速歯車３７２の慣性モーメントと、第２変速歯車３７３の慣性モーメントとの合計値となる。

なお、第１変速歯車３７２と第２変速歯車３７３との間に、変速装置（図示せず）が介在されていてもよい。変速装置は、互いに歯数の異なる複数の歯車と、歯車を切り替える切替部と、を含み、第１変速歯車３７２と第２変速歯車３７３は、選択された一の歯車を介して噛み合うように構成されていてもよい。複数の歯車は、この切替部によって、第１変速歯車３７２および第２変速歯車３７３に噛み合う歯車が切り替わるように構成されていてもよい。この場合、発電機回転軸８２の回転の変速率（増速率または減速率）を変更することができる。

本実施の形態においては、第１弾性体３５０は、変速軸３７１と第２ホルダ３４８とを連結している。このことにより、第１構造体３３０と第２構造体３４０は、装置発電機８０を介して弾性的に連結されている。

このように本実施の形態によれば、変換機構７０が、発電機回転軸８２の回転を変速可能な変速部３７０を含んでいる。このことにより、発電機回転軸８２の回転を変速することができる。この場合、遮断振動数比ν_Ｓを、波の振動数ｆ_ｗに一致させるまたは近づけるように調整することができる。このため、波の振動数ｆ_ｗに応じて、振動伝達率Ｔを効果的に低減させることができ、第１構造体３３０の振動を効果的に抑制することができる。

なお、上述した本実施の形態における制振発電装置３２０は、複数の変換機構７０と、複数の装置発電機８０と、を備えていてもよい。この場合、各装置発電機８０の下方位置に、第２ホルダ３４８が設けられていてもよい。

（第１６の実施の形態）
次に、図２４を用いて、第１６の実施の形態による制振発電装置について説明する。

図２４に示す第１６の実施の形態においては、装置発電機が、発電用浮体に支持され、第１発電機支持架台に、スクリューベアリングを保持する第１ホルダが設けられている点が主に異なり、他の構成は、図２２に示す第１４の実施の形態と略同一である。なお、図２４において、図２２に示す第１４の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

図２４に示すように、本実施の形態においては、装置発電機８０は、発電用浮体３４１に支持されている。発電用浮体３４１は、主浮体３３１を囲むようにリング状に形成されている。本実施の形態による発電用浮体３４１は、凹状に形成された発電機収容部３４１ａを含んでいる。発電機収容部３４１ａの上端は開口していてもよい。装置発電機８０は、発電機収容部３４１ａに収容されている。発電機回転軸８２は、回転子８３から上方に軸方向ｄに延びている。発電機ケーシング８５は、発電用浮体３４１に固定されている。

発電用浮体３４１の内周面には、複数のローラ３４３が設けられていてもよい。ローラ３４３は、アダプタ３４９を介して発電用浮体３４１の内周面に取り付けられていてもよい。ローラ３４３は、後述する第１ホルダ３３９の外周面に対して転動可能になっている。このことにより、第１構造体３３０と第２構造体３４０の相対変位を円滑に行うことができる。発電用浮体３４１の内周面には、軸方向ｄに延びるガイドレール（図示せず）が設けられていてもよい。この場合、第１構造体３３０に対する第２構造体３４０の相対変位を軸方向ｄに案内することができる。

スクリューベアリング７８は、発電機回転軸８２の上端部に設けられている。第１発電機支持架台３３２の下面に、第１ホルダ３３９が設けられている。第１ホルダ３３９の下側部分は、発電機収容部３４１ａに入り込んでいる。スクリューベアリング７８は、第１ホルダ３３９に保持されている。第１ホルダ３３９は、中心軸線Ｌ４に沿って円筒状に形成されていてもよい。

本実施の形態においては、第１弾性体３５０は、発電機回転軸８２と第１ホルダ３３９とを連結している。このことにより、第１構造体３３０と第２構造体３４０は、装置発電機８０を介して弾性的に連結されている。

このように本実施の形態によれば、装置発電機８０は、第１発電機支持架台３３２上に支持されており、軸方向ｄに延びる発電機回転軸８２を含んでいる。変換回転子７１は、発電機回転軸８２に設けられたスクリューベアリング７８を含み、第１発電機支持架台３３２に、スクリューベアリング７８を保持する第１ホルダ３３９が設けられている。このことにより、変換回転子７１のスクリューベアリング７８が、第１構造体３３０と第２構造体３４０との間の相対変位による振動を低減する慣性質量要素として機能することができる。このため、第１構造体３３０と第２構造体３４０との間の相対変位による振動を低減することができる。また、発電用浮体３４１の軸方向ｄに沿う振動が、スクリューベアリング７８によって、発電機回転軸８２の回転変位に変換される。このため、第１構造体３３０と第２構造体３４０との間の軸方向ｄの相対変位を回転変位に変換することができ、装置発電機８０で発電を行うことができる。この結果、第１構造体３３０の振動を抑制することができるとともに振動エネルギを電気エネルギに変換することができる。

また、本実施の形態によれば、スクリューベアリング７８によって、第１構造体３３０と第２構造体３４０との間の軸方向ｄに沿う相対変位が、回転変位に変換される。このことにより、変換回転子７１の機械的抵抗を低減することができ、軸方向ｄに沿う相対変位を、回転変位に効率良く変換することができる。このため、発電用浮体３４１が波から受ける力が小さい場合であっても、装置発電機８０が発電を行うことができる。

なお、上述した本実施の形態における制振発電装置３２０は、複数の変換機構７０と、複数の装置発電機８０と、を備えていてもよい。この場合、各装置発電機８０の上方位置に、第１ホルダ３３９が設けられていてもよい。

また、上述した本実施の形態においては、変換機構７０が、図２３に示す変速部３７０を含んでいてもよい。

（第１７の実施の形態）
次に、図２５を用いて、第１７の実施の形態による制振発電システムについて説明する。

図２５に示すように、本実施の形態における制振発電システム４００は、上述した制振発電装置２０、３２０と、直流変換装置４０１と、蓄電装置４０２と、を備えている。図２５に示す制振発電装置２０、３２０には、上述した第１の実施の形態～第１６の実施の形態における制振発電装置２０、３２０が適用されてもよい。

直流変換装置４０１は、制振発電装置２０、３２０の装置発電機８０の発電電力を直流電力に変換して出力するように構成されている。制振発電装置２０、３２０の発電電力は交流電力であり、直流変換装置４０１は、装置発電機８０から供給される交流電力を直流電力に変換する。直流変換装置４０１の例としては、ダイオード整流装置等が挙げられる。

蓄電装置４０２は、直流変換装置４０１から出力された直流電力を蓄電するように構成されている。蓄電装置４０２の例としては、蓄電池または大容量キャパシタ等が挙げられる。直流変換装置４０１および蓄電装置４０２は、発電機支持架台３５、第１発電機支持架台３３２または第２発電機支持架台３４６に設置されていてもよい。しかしながら、直流変換装置４０１および蓄電装置４０２は、地上に設置されていてもよい。

制振発電装置２０、３２０の装置発電機８０に、第１ライン４０３の一端が接続されている。この第１ライン４０３に直流変換装置４０１が設けられている。第１ライン４０３の他端は、交流変換装置４０４に接続されていてもよい。交流変換装置４０４の例としては、インバータが挙げられる。第１ライン４０３の他端には、交流変換装置の代わりに負荷が接続されていてもよい。第１ライン４０３から第２ライン４０５が分岐しており、第２ライン４０５に蓄電装置４０２が接続されている。

このように本実施の形態によれば、制振発電装置２０、３２０の装置発電機８０の発電により得られた発電電力が、直流変換装置４０１によって整流されて直流電力に変換される。このことにより、不規則な交流波形を有する発電電力を、一般の電気製品に利用可能な直流電力に変換することができる。また、発電電力から変換された直流電力は、蓄電装置４０２に蓄電することができる。このことにより、発電電力を、一般の電気製品に利用可能な直流電力として蓄電することができる。また、直流電力は、交流変換装置４０４によって交流電力に変換することができる。このことにより、発電電力を、一般の電気製品に利用可能な交流電力に変換することができる。このため、発電電力の利用可能性を向上させることができる。

なお、上述した本実施の形態においては、制振発電装置２０、３２０が、図２に示す洋上風力発電設備１０に適用される装置である例について説明した。しかしながら、このことに限られることはない。制振発電装置２０、３２０は、洋上風力発電設備１０以外の設備に適用されていてもよい。例えば、第９の実施の形態～第１６の実施の形態による制振発電装置２０、３２０が、洋上ブイ（図示せず）に適用されてもよい。

（第１８の実施の形態）
次に、図２６を用いて、第１８の実施の形態による風力発電システムについて説明する。

図２６に示すように、本実施の形態における風力発電システム５００は、上述した洋上風力発電設備１０を制御する補機６に電力を供給するシステムである。風力発電システム５００は、上述した制振発電装置２０、３２０と、風力発電系統５１０と、補機電力系統５２０と、装置発電系統５３０と、を備えている。制振発電装置２０、３２０は、風力発電機本体４に設置されている。図２６に示す制振発電装置２０、３２０には、上述した第１の実施の形態～第１６の実施の形態における制振発電装置２０、３２０が適用されてもよい。

風力発電系統５１０は、風力発電機本体４の風力発電機４ｃにより発電された風力発電電力を、外部電力系統５４０に供給する。風力発電系統５１０は、制御器５１１と、主変圧器５１２と、を含んでいる。制御器５１１は、風力発電機４ｃの風力発電電力を、直流電力に変換し、変換された直流電流を交流電力に変換して出力する。出力された交流電力が、主変圧器５１２を介して、外部電力系統５４０に供給される。風力発電機４ｃに、風力発電ライン５１３の一端が接続されている。風力発電ライン５１３の他端は、外部電力系統５４０に接続されている。風力発電ライン５１３に、制御器５１１および主変圧器５１２が設けられている。

補機電力系統５２０は、補機６に電力を供給する。補機電力系統５２０は、補助変圧器５２１を含んでいる。補機６には、補機ライン５２２の一端が接続されている。この補機ライン５２２に、補助変圧器５２１が設けられている。補機ライン５２２の他端は、風力発電系統５１０の風力発電ライン５１３に接続されている。補機ライン５２２は、風力発電ライン５１３のうち制御器５１１と主変圧器５１２との間の位置に接続されている。

装置発電系統５３０は、制振発電装置２０、３２０の装置発電機８０の装置発電電力を補機電力系統５２０に供給する。装置発電系統５３０は、直流変換装置５３１と、交流変換装置５３２と、を含んでいる。

直流変換装置５３１は、装置発電電力を直流電力に変換して出力するように構成されている。直流変換装置５３１は、装置発電機８０から供給される交流電力を直流電力に変換する。直流変換装置５３１の例としては、ダイオード整流装置等が挙げられる。

交流変換装置５３２は、直流変換装置５３１から出力された直流電力を交流電力に変換して出力するように構成されている。交流変換装置５３２の例としては、インバータが挙げられる。制振発電装置２０、３２０の装置発電機８０には、装置発電ライン５３３の一端が接続されている。この装置発電ライン５３３に、直流変換装置５３１および交流変換装置５３２が設けられている。装置発電ライン５３３の他端は、補機ライン５２２に接続されている。装置発電ライン５３３は、補機ライン５２２のうち補助変圧器５２１と補機６との間の位置に接続されている。

このように本実施の形態によれば、制振発電装置２０、３２０の装置発電機８０の発電により得られた発電電力が、直流変換装置５３１によって直流電力に変換され、直流電力が、交流変換装置５３２によって交流電力に変換される。このことにより、発電電力を、補機電力系統５２０を介して、補機６に供給することができる。このため、外部電力系統５４０から補機６への電力供給が遮断された場合であっても、振動エネルギから得られた発電電力を補機６に供給することができ、風力発電機本体４を制御して運転継続することができる。なお、外部電力系統５４０から補機６に交流電力を供給可能な場合には、主変圧器５１２および補助変圧器５２１を介して、補機６に交流電力が供給されるようにしてもよい。

（第１９の実施の形態）
次に、図２７を用いて、第１９の実施の形態による風力発電システムについて説明する。

図２７に示す第１９の実施の形態においては、装置発電系統は、補機のうち直流電力で駆動される直流補機に、直流変換装置から出力された直流電力を供給するラインを含む点が主に異なり、他の構成は、図２６に示す第１８の実施の形態と略同一である。なお、図２７において、図２６に示す第１８の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

図２７に示すように、本実施の形態においては、補機６は、交流電力で駆動される交流補機６ａと、直流電力で駆動される直流補機６ｂと、を含んでいる。装置発電系統５３０は、直流変換装置５３１から出力された直流電力を、直流補機６ｂに供給する直流ライン５３４を含んでいる。直流ライン５３４の一端は、装置発電ライン５３３のうち直流変換装置５３１と交流変換装置５３２との間の位置に接続され、直流ライン５３４の他端は、直流補機６ｂに接続されている。

このように本実施の形態によれば、直流変換装置５３１から出力された直流電力を、直流電力で駆動される直流補機６ｂに直接的に供給することができる。このことにより、装置発電機８０の発電電力を有効利用することができる。

（第２０の実施の形態）
次に、図２８を用いて、第２０の実施の形態による風力発電システムについて説明する。

図２８に示す第２０の実施の形態においては、装置発電系統は、直流変換装置から出力された直流電力を蓄電する蓄電装置を含む点が主に異なり、他の構成は、図２６に示す第１８の実施の形態と略同一である。なお、図２８において、図２６に示す第１８の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

図２８に示すように、本実施の形態においては、装置発電系統５３０は、直流変換装置５３１から出力された直流電力を蓄電する蓄電装置５３５を含んでいる。蓄電装置５３５の例としては、蓄電池または大容量キャパシタ等が挙げられる。蓄電ライン５３６の一端は、装置発電ライン５３３のうち直流変換装置５３１と交流変換装置５３２との間の位置に接続され、蓄電ライン５３６の他端は、蓄電装置５３５に接続されている。

このように本実施の形態によれば、装置発電系統５３０は、直流変換装置５３１から出力された直流電力を、蓄電装置５３５に供給することができる。このことにより、蓄電装置５３５は、装置発電機８０の発電電力で蓄電することができる。例えば、装置発電機８０の発電電力が、補機６で必要な交流電力に対して余剰である場合には、その余剰分は、蓄電装置５３５で蓄電されるようにしてもよい。一方、装置発電機８０の発電電力が、補機６で必要な交流電力に対して不足している場合には、蓄電装置５３５で蓄電された電力が、交流変換装置５３２を介して補機６に供給されるようにしてもよい。

（第２１の実施の形態）
次に、図２９および図３０を用いて、第２１の実施の形態による風力発電システムについて説明する。

図２９および図３０に示す第２１の実施の形態においては、装置発電系統は、交流変換装置から出力された交流電力を風力発電系統に供給するように接続されている点が主に異なり、他の構成は、図２８に示す第２０の実施の形態と略同一である。なお、図２９および図３０において、図２８に示す第２０の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

図２９示すように、本実施の形態においては、装置発電系統５３０は、交流変換装置５３２から出力された交流電力を風力発電系統５１０に供給するように接続されている。図２９においては、装置発電ライン５３３が、補機ライン５２２のうち風力発電ライン５１３と補助変圧器５２１との間の位置に接続されている。電気的には、風力発電ライン５１３と補機ライン５２２との接続点は、風力発電ライン５１３と装置発電ライン５３３との接続点と同一になっており、補機電力系統５２０の交流連系箇所と、装置発電系統５３０の交流連系箇所が同一になっている。

このように本実施の形態によれば、装置発電系統５３０は、交流変換装置５３２から出力された交流電力を風力発電系統５１０に供給することができる。このことにより、装置発電機８０の発電電力を、外部電力系統５４０に供給することができる。また、交流変換装置５３２から出力された交流電力は、補機６に供給することもできる。

なお、上述した本実施の形態においては、装置発電系統５３０は、直流変換装置５３１と交流変換装置５３２とを含んでいる例について説明した。しかしながら、このことに限られることはない。例えば、図２９に示すように、装置発電系統５３０は、電力変換制御装置５３７を含んでいてもよい。電力変換制御装置５３７は、図２８に示す直流変換装置５３１と交流変換装置５３２を構成している。電力変換制御装置５３７は、スイッチング素子を含んでいてもよい。この場合、装置発電機８０は、電動機としての機能を有していてもよい。スイッチング素子は、半導体素子で構成され、装置発電機８０の発電電力を整流するだけでなく、外部電力系統５４０から供給される電力を装置発電機８０に供給するように構成されていてもよい。外部電力系統５４０からスイッチング素子を介して供給される電力によって、装置発電機８０が電動機として機能することができる。この場合、第１構造体３３０に対して第２構造体３４０を能動的に変位させることができ、第１構造体３３０と第２構造体３４０との間の相対変位を効果的に低減させることができる。なお、電力変換制御装置５３７には、蓄電ライン５３６が接続されており、直流電力が出力可能になっていてもよい。

以上述べた実施の形態によれば、振動を抑制するとともに振動エネルギを電気エネルギに変換することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、当然のことながら、本発明の要旨の範囲内で、これらの実施の形態を、適宜組み合わせることも可能である。

６：補機、６ｂ：直流補機、１０：洋上風力発電設備、２０：制振発電装置、３０：支持構造体、３１ａ：上側部分、３３：第１空洞部、４０：塔構造体、４０ａ：下側部分、７０：変換機構、７１：変換回転子、７２：ラックレール、７３：ピニオン歯車、７８：スクリューベアリング、８０：装置発電機、８１：発電機回転子、８２：発電機回転軸、１００：連結構造体、１０１：第２空洞部、２１０：船体構造体、２２０：客室構造体、３２０：制振発電装置、３３０：第１構造体、３３１：主浮体、３３２：第１発電機支持架台、３３９：第１ホルダ、３４０：第２構造体、３４１：発電用浮体、３４２：第２ロッド、３４８：第２ホルダ、３７０：変速部、４００：制振発電システム、４０１：直流変換装置、４０２：蓄電装置、５００：風力発電システム、５１０：風力発電系統、５２０：補機電力系統、５３０：装置発電系統、５３１：直流変換装置、５３２：交流変換装置、５３５：蓄電装置、５３７：電力変換制御装置、ｄ：軸方向、Ｌ１：中心軸線、Ｌ２：回動中心軸線、Ｌ４：中心軸線

Claims (33)

1. 第１構造体と、
   前記第１構造体に弾性的に接続され、前記第１構造体に対して相対変位可能な第２構造体と、
   変換回転子を含み、前記第１構造体と前記第２構造体との間の相対変位を前記変換回転子の回転変位に変換する変換機構と、
   前記変換回転子の回転変位で発電を行う装置発電機と、を備え、
   前記変換回転子は、前記第１構造体と前記第２構造体との間の相対変位による振動を低減する慣性質量要素として機能する、制振発電装置。
2. 前記第１構造体は、支持構造体を含み、
   前記第２構造体は、前記支持構造体に弾性的に支持された変位構造体を含む、請求項１に記載の制振発電装置。
3. 前記装置発電機は、発電機回転子を含み、
   前記発電機回転子は、前記慣性質量要素として機能する、請求項２に記載の制振発電装置。
4. 前記支持構造体は、前記変位構造体の一部分を収容する第１空洞部を含む、請求項２または３に記載の制振発電装置。
5. 前記支持構造体は、中心軸線に沿って延びるように形成されており、
   前記支持構造体と前記変位構造体は、前記中心軸線に沿う軸方向に相対変位可能であり、
   前記変換機構は、前記変位構造体に設けられた、前記軸方向に延びるラックと、前記ラックに噛み合う、前記変換回転子を構成するピニオン歯車と、を含み、
   前記ピニオン歯車および前記装置発電機は、前記支持構造体に支持されている、請求項２～４のいずれか一項に記載の制振発電装置。
6. 複数の前記変換機構と、
   前記変換機構の各々に対応して設けられた複数の前記装置発電機と、を備え、
   前記変位構造体に対して一方の側に、一の前記変換機構と当該変換機構に対応する一の前記装置発電機とが位置し、他方の側に、他の一の前記変換機構と当該変換機構に対応する他の一の前記装置発電機とが位置している、請求項５に記載の制振発電装置。
7. 前記変換機構は、前記ピニオン歯車の回転を変速可能な変速部を含む、請求項５または６に記載の制振発電装置。
8. 前記支持構造体は、第１支持構造体と、前記第１支持構造体に弾性的に支持されるとともに前記変位構造体を弾性的に支持する第２支持構造体と、を含み、
   前記変換機構は、前記第２支持構造体と前記変位構造体との間の相対変位を前記変換回転子の回転変位に変換し、
   前記変換回転子は、前記第２支持構造体と前記変位構造体との間の相対変位による振動を低減する慣性質量要素として機能する、請求項２～４のいずれか一項に記載の制振発電装置。
9. 前記第２支持構造体は、前記第１支持構造体の一部分が通過可能な第２空洞部を含む、請求項８に記載の制振発電装置。
10. 前記第２支持構造体は、前記変位構造体が通過可能な第２空洞部を含み、
    前記第１支持構造体と前記第２支持構造体との間の相対変位の方向において、前記第２支持構造体は、前記第１支持構造体と異なる位置に位置している、請求項８に記載の制振発電装置。
11. 前記第１支持構造体は、中心軸線に沿って延びるように形成されており、
    前記第２支持構造体と前記変位構造体は、前記中心軸線に沿う軸方向に相対変位可能であり、
    前記変換機構は、前記変位構造体に設けられた、前記軸方向に延びるラックと、前記ラックに噛み合う、前記変換回転子を構成するピニオン歯車と、を含み、
    前記ピニオン歯車および前記装置発電機は、前記第２支持構造体に支持されている、請求項８～１０のいずれか一項に記載の制振発電装置。
12. 前記第１支持構造体は、中心軸線に沿って延びるように形成されており、
    前記第２支持構造体と前記変位構造体は、前記中心軸線に沿う軸方向に相対変位可能であり、
    前記変換機構は、前記第２支持構造体に設けられた、前記軸方向に延びるラックと、前記ラックに噛み合う、前記変換回転子を構成するピニオン歯車と、を含み、
    前記ピニオン歯車および前記装置発電機は、前記変位構造体に支持されている、請求項８～１０のいずれか一項に記載の制振発電装置。
13. 前記変換機構は、前記ピニオン歯車の回転を変速可能な変速部を含む、請求項１１または１２に記載の制振発電装置。
14. 前記支持構造体と前記変位構造体は、回動中心軸線を中心にして相対回動変位可能であり、
    前記変位構造体は、前記回動中心軸線を中心として円弧状に形成された円弧面を含み、 前記変換機構は、前記円弧面に設けられた、前記回動中心軸線を中心としたときの周方向に延びるラックと、前記ラックに噛み合う、前記変換回転子を構成するピニオン歯車と、を含み、
    前記ピニオン歯車および前記装置発電機は、前記支持構造体に支持されている、請求項２～４のいずれか一項に記載の制振発電装置。
15. 前記第１構造体は、洋上に浮かぶ第１浮体を含み、
    前記第２構造体は、前記第１浮体とは異なる位置で洋上に浮かぶ第２浮体を含む、請求項１に記載の制振発電装置。
16. 前記装置発電機は、発電機回転子を含み、
    前記発電機回転子は、前記慣性質量要素として機能する、請求項１５に記載の制振発電装置。
17. 前記第１構造体は、中心軸線に沿って延びるように形成されており、
    前記第１構造体と前記第２構造体は、前記中心軸線に沿う軸方向に相対変位可能であり、
    前記変換機構は、前記第２構造体に設けられた、前記軸方向に延びるラックと、前記ラックに噛み合う、前記変換回転子を構成するピニオン歯車と、を含み、
    前記ピニオン歯車および前記装置発電機は、前記第１構造体に支持されている、請求項１５または１６に記載の制振発電装置。
18. 前記第１構造体は、前記第２浮体よりも上方に位置した架台を含み、
    前記第２構造体は、前記第２浮体から前記架台を越えるように前記軸方向に延びるロッドを含み、
    前記ラックは、前記ロッドに設けられている、請求項１７に記載の制振発電装置。
19. 複数の変換機構と、
    前記変換機構の各々に対応して設けられた複数の前記装置発電機と、を備え、
    前記第２構造体に対して一方の側に、一の前記変換機構と当該変換機構に対応する一の前記装置発電機とが位置し、他方の側に、他の一の前記変換機構と当該変換機構に対応する他の一の前記装置発電機とが位置している、請求項１７または１８に記載の制振発電装置。
20. 複数の前記第２構造体と、
    前記第２構造体の各々に対応して設けられた複数の変換機構と、
    前記変換機構の各々に対応して設けられた複数の前記装置発電機と、を備え、
    前記第１構造体に対して一方の側に、一の前記第２構造体と当該第２構造体に対応する一の前記変換機構および一の前記装置発電機が位置し、他方の側に、他の一の前記第２構造体と当該第２構造体に対応する一の前記変換機構および一の前記装置発電機が位置している、請求項１５または１６に記載の制振発電装置。
21. 複数の前記第２構造体は、互いに連結されている、請求項２０に記載の制振発電装置。
22. 前記第１構造体は、中心軸線に沿って延びるように形成されており、
    前記第１構造体と前記第２構造体は、前記中心軸線に沿う軸方向に相対変位可能であり、
    前記変換機構は、前記第１構造体に設けられた、前記軸方向に延びるラックと、前記ラックに噛み合う、前記変換回転子を構成するピニオン歯車と、を含み、
    前記ピニオン歯車および前記装置発電機は、前記第２構造体に支持されている、請求項１５または１６に記載の制振発電装置。
23. 前記変換機構は、前記ピニオン歯車の回転を変速可能な変速部を含む、請求項１７～１９および２２のいずれか一項に記載の制振発電装置。
24. 前記第１浮体は、前記軸方向に延び、
    前記第２浮体は、前記軸方向に前記第１浮体よりも上方に延び、
    前記ピニオン歯車および前記装置発電機は、前記第１浮体に支持されている、
    請求項１７に記載の制振発電装置。
25. 前記第１構造体は、中心軸線に沿って延びるように形成されており、
    前記第１構造体と前記第２構造体は、前記中心軸線に沿う軸方向に相対変位可能であり、
    前記第１構造体は、前記第２浮体よりも上方に位置した架台を含み、
    前記装置発電機は、前記架台上に支持され、
    前記装置発電機は、前記架台を越えるように前記軸方向に延びる発電機回転軸を含み、
    前記変換回転子は、前記発電機回転軸に設けられたスクリューベアリングを含み、
    前記第２浮体に、前記スクリューベアリングを保持する第２ホルダが設けられている、請求項１５または１６に記載の制振発電装置。
26. 前記第１構造体は、中心軸線に沿って延びるように形成されており、
    前記第１構造体と前記第２構造体は、前記中心軸線に沿う軸方向に相対変位可能であり、
    前記第１構造体は、前記第２浮体よりも上方に位置した架台を含み、
    前記装置発電機は、前記架台上に支持され、
    前記装置発電機は、前記架台を越えるように前記軸方向に延びる発電機回転軸を含み、
    前記変換機構は、前記発電機回転軸の回転を変速可能な変速部を含み、
    前記変換回転子は、前記変速部に設けられたスクリューベアリングを含み、
    前記第２浮体に、前記スクリューベアリングを保持する第２ホルダが設けられている、請求項１５または１６に記載の制振発電装置。
27. 前記第１構造体は、中心軸線に沿って延びるように形成されており、
    前記第１構造体と前記第２構造体は、前記中心軸線に沿う軸方向に相対変位可能であり、
    前記第１構造体は、前記第２浮体よりも上方に位置した架台を含み、
    前記装置発電機は、前記第２浮体に支持され、
    前記装置発電機は、前記軸方向に延びる発電機回転軸を含み、
    前記変換回転子は、前記発電機回転軸に設けられたスクリューベアリングを含み、
    前記架台に、前記スクリューベアリングを保持する第１ホルダが設けられている、請求項１５または１６に記載の制振発電装置。
28. 請求項１～２７のいずれか一項に記載の制振発電装置と、
    前記制振発電装置の前記装置発電機の発電電力を直流電力に変換して出力する直流変換装置と、
    前記直流変換装置から出力された直流電力を蓄電する蓄電装置と、を備えた、制振発電システム。
29. 風力発電設備を制御する補機に電力を供給する風力発電システムであって、
    請求項１～２７のいずれか一項に記載の制振発電装置と、
    前記補機に電力を供給する補機電力系統と、
    前記制振発電装置の前記装置発電機の装置発電電力を前記補機電力系統に供給する装置発電系統と、を備え、
    前記装置発電系統は、前記装置発電電力を直流電力に変換して出力する直流変換装置と、
    前記直流変換装置から出力された直流電力を交流電力に変換して出力する交流変換装置と、を含む、風力発電システム。
30. 前記装置発電系統は、前記補機のうち直流電力で駆動される直流補機に、前記直流変換装置から出力された直流電力を供給するラインを含む、請求項２９に記載の風力発電システム。
31. 前記装置発電系統は、前記直流変換装置から出力された直流電力を蓄電する蓄電装置を含む、請求項２９または３０に記載の風力発電システム。
32. 前記風力発電設備により発電された風力発電電力を外部電力系統に供給する風力発電系統を更に備え、
    前記装置発電系統は、前記交流変換装置から出力された交流電力を前記風力発電系統に供給するように接続されている、請求項２９～３１のいずれか一項に記載の風力発電システム。
33. 前記直流変換装置と前記交流変換装置とが、電力変換制御装置によって構成され、
    前記制振発電装置の前記装置発電機は、前記電力変換制御装置から供給される電力によって駆動される電動機としての機能を有している、請求項３２に記載の風力発電システム。

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