(57)【要約】【課題】波浪などの揺動エネルギーを利用して電力を得ることができるジャイロ式発電装置に用いることができる、より高性能なジャイロシステム１が必要とされている。【解決手段】本発明に係るジャイロシステム１の一態様は、ジンバル軸３０ａ、３０ｂまわりに回転可能なジンバル６と、ジンバル６に支持されたフライホイール７と、ジンバル６を支持する浮体２と、浮体２に設けられた第１室と、浮体２に設けられた第２室と、第１室に貯えられる液体の量を制御可能な第１のポンプおよびバルブと、第２室に貯えられる液体の量を制御可能な第１のポンプおよびバルブと、を備え、第１室は、ジンバル軸３０ａ、３０ｂの伸びる方向にあり、第２室は、ジンバル軸３０ａ、３０ｂと交差する方向にある。【選択図】図１
2014156826.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ジンバル軸まわりに回動可能なジンバルと、
前記ジンバルに支持されたフライホイールと、
前記ジンバルを支持する浮体と、
揺動量を取得することが可能な揺動取得手段と、
前記ジンバルを前記揺動量に基づき制御することが可能なジンバル制御手段と、
制御手段と、
前記ジンバルの運動により発電することが可能な発電装置と、
第１ユニットと、
第２ユニットと、
第３ユニットと、
第４ユニットと、
第５ユニットと、
第６ユニットと、
第７ユニットと、
第８ユニットと、
第９ユニットと、
第１０ユニットと、
を備え、
第１ユニットは、
前記浮体に設けられた第１室と、
前記浮体に設けられた第２室と、
第１室に貯えられる液体の量を制御可能な第１液量制御手段と、
第２室に貯えられる液体の量を制御可能な第２液量制御手段と、
を含み、
第１室は、前記ジンバル軸の伸びる方向にあり、
第２室は、前記ジンバル軸と交差する方向にあり、
第１室は、第１室内に貯えられた液体が前記ジンバル軸と交差する方向へ移動することを妨げる第１液体移動阻害手段が設けられ、
第１室は、第１室内に貯えられた液体が前記ジンバル軸の伸びる方向へ移動することを妨げる第２液体移動阻害手段が設けられ、
第２室は、第２室内に貯えられた液体が前記ジンバル軸と交差する方向へ移動することを妨げる第３液体移動阻害手段が設けられ、
第２室は、第２室内に貯えられた液体が前記ジンバル軸の伸びる方向へ移動することを妨げる第４液体移動阻害手段が設けられ、
第２ユニットは、
付着した付着物の付着量を取得することが可能な付着量取得手段、
を含み、
前記ジンバル制御手段は、
前記付着量が所定量よりも小さい場合には、第１速度で前記ジンバルを回転させ、
前記付着量が前記所定量よりも大きい場合には、前記ジンバルの回転を停止、または第１速度よりも遅い第２速度で前記ジンバルを回転させ、
第１速度は、第２速度よりも速く、
第３ユニットは、
固有周期を変化させることが可能な周期制御手段、
を含み、
前記周期制御手段は、前記付着量及び前記揺動量の変化周期に基づき、慣性モーメントおよび復元力係数の両方または何れか一方を変更することにより、固有周期を変化させることが可能であり、
第４ユニットは、
前記ジンバルの回転の位相を第１位相とした場合の、前記ジンバル軸の第１回転出力を取得する手段と、
前記ジンバルの回転の位相を第２位相とした場合の、前記ジンバル軸の第２回転出力を取得する手段と、
を有し、
前記制御手段は、第１位相、第２位相、第１回転出力、第２回転出力に基づき第３位相を算出し、
前記ジンバル制御手段は、前記ジンバルを第３位相で回転させ、
第１位相は、第２位相とは異なり、
第５ユニットは、
前記ジンバル制御手段に、
前記フライホイール回転面の水平からの角度が第１角度の場合には、第３速度、
前記フライホイール回転面の水平からの角度が第２角度の場合には、第４速度、
で前記ジンバルを回転させることが可能であり、
第１角度は、第２角度よりも小さく、
第３速度は、第４速度よりも遅く、
第６ユニットは、
前記フライホイールの回転速度および前記ジンバルの回転速度の両方または何れか一方を、減速または停止させる第１潜水ステップ、
液面下に潜水する第２潜水ステップ、
の潜水ステップを前記制御手段に順番に実行させることが可能であり、
第７ユニットは、
液面上に浮上する第１浮上ステップ、
前記フライホイールの回転速度を増速させる第２浮上ステップ、
前記ジンバルの回転速度を増速させる第３浮上ステップ、
の浮上ステップを前記制御手段に順番に実行させることが可能であり、
第８ユニットは、
浮上中は、第５速度、
潜水中は、第６速度、
で前記フライホイールを回転させ、
第５速度は、第６速度よりも速く、
第９ユニットは、
前記ジンバル制御手段に、
浮上中は、第７速度、
潜水中は、第８速度、
で前記ジンバルを回転させることが可能であり、
第７速度は、第８速度よりも速く、
第１０ユニットは、
第１軸まわりの第１角速度を取得可能な第１角速度取得手段と、
第２軸まわりの第２角速度を取得可能な第２角速度取得手段と、
を含み、
第１軸の伸びる方向は、前記ジンバル軸と直交する方向とは異なる方向であり、
第２軸の伸びる方向は、前記ジンバル軸と直交する方向であり、
前記制御手段は、第１角速度が第２角速度よりも大きい場合に、前記ジンバル軸を第１軸と直交する方向へ変化させることが可能であり、
ジャイロ式発電装置。
【請求項２】
ジンバル軸まわりに回動可能なジンバルと、
前記ジンバルに支持されたフライホイールと、
前記ジンバルを支持する浮体と、
揺動量を取得することが可能な揺動取得手段と、
前記ジンバルを前記揺動量に基づき制御することが可能なジンバル制御手段と、
前記浮体に設けられた第１室と、
前記浮体に設けられた第２室と、
第１室に貯えられる液体の量を制御可能な第１液量制御手段と、
第２室に貯えられる液体の量を制御可能な第２液量制御手段と、
を備え、
第１室は、前記ジンバル軸の伸びる方向にあり、
第２室は、前記ジンバル軸と交差する方向にあり、
前記ジンバルから動力を得ることが可能なジャイロシステム。
【請求項３】
ジンバル軸まわりに回動可能なジンバルと、
前記ジンバルに支持されたフライホイールと、
前記ジンバルを支持する浮体と、
揺動量を取得することが可能な揺動取得手段と、
前記ジンバルを前記揺動量に基づき制御することが可能なジンバル制御手段と、
前記浮体に設けられた第１室と、
を備え、
第１室は、前記ジンバル軸の伸びる方向にあり、
第１室は、第１液体移動阻害手段および第２液体移動阻害手段の両方または何れか一方が設けられ、
第１液体移動阻害手段は、第１室内に貯えられた液体が前記ジンバル軸と交差する方向へ移動することを妨げる手段であり、
第２液体移動阻害手段は、第１室内に貯えられた液体が前記ジンバル軸の伸びる方向へ移動することを妨げる手段であり、
前記ジンバルから動力を得ることが可能なジャイロシステム。
【請求項４】
ジンバル軸まわりに回動可能なジンバルと、
前記ジンバルに支持されたフライホイールと、
前記ジンバルを支持する浮体と、
揺動量を取得することが可能な揺動取得手段と、
前記ジンバルを前記揺動量に基づき制御することが可能なジンバル制御手段と、
前記浮体に設けられた第２室と、
を備え、
第２室は、前記ジンバル軸と交差する方向にあり、
第２室は、第３液体移動阻害手段および第４液体移動阻害手段の両方または何れか一方が設けられ、
第３液体移動阻害手段は、第２室内に貯えられた液体が前記ジンバル軸と交差する方向へ移動することを妨げる手段であり、
第４液体移動阻害手段は、第２室内に貯えられた液体が前記ジンバル軸の伸びる方向へ移動することを妨げる手段であり、
前記ジンバルから動力を得ることが可能なジャイロシステム。
【請求項５】
ジンバル軸まわりに回動可能なジンバルと、
前記ジンバルに支持されたフライホイールと、
前記ジンバルを支持する浮体と、
揺動量を取得することが可能な揺動取得手段と、
前記ジンバルを前記揺動量に基づき制御することが可能なジンバル制御手段と、
付着した付着物の付着量を取得することが可能な付着量取得手段と、
を備え、
前記ジンバル制御手段は、
前記付着量が所定量よりも小さい場合には、第１速度で前記ジンバルを回転させ、
前記付着量が前記所定量よりも大きい場合には、前記ジンバルの回転を停止、または第１速度よりも遅い第２速度で前記ジンバルを回転させ、
前記ジンバルから動力を得ることが可能なジャイロシステム。
【請求項６】
ジンバル軸まわりに回動可能なジンバルと、
前記ジンバルに支持されたフライホイールと、
前記ジンバルを支持する浮体と、
揺動量を取得することが可能な揺動取得手段と、
前記ジンバルを前記揺動量に基づき制御することが可能なジンバル制御手段と、
付着した付着物の付着量を取得することが可能な付着量取得手段と、
固有周期を変化させることが可能な周期制御手段と、
を備え、
前記周期制御手段は、前記付着量及び前記揺動量の変化周期に基づき固有周期を変化させることが可能な、
前記ジンバルから動力を得ることが可能なジャイロシステム。
【請求項７】
前記周期制御手段は、前記付着量及び前記揺動量の変化周期に基づき、前記ジャイロシステムの慣性モーメントおよび復元力係数の両方または何れか一方を変更させることにより、前記ジャイロシステムの固有周期を変化させることが可能な、
請求項６記載のジャイロシステム。
【請求項８】
ジンバル軸まわりに回動可能なジンバルと、
前記ジンバルに支持されたフライホイールと、
揺動量を取得することが可能な揺動取得手段と、
前記ジンバルを前記揺動量に基づき制御することが可能なジンバル制御手段と、
前記ジンバルの回転の位相を第１位相とした場合の、前記ジンバル軸の第１回転出力を取得する手段と、
前記ジンバルの回転の位相を第２位相とした場合の、前記ジンバル軸の第２回転出力を取得する手段と、
制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、第１位相、第２位相、第１回転出力、第２回転出力に基づき第３位相を算出し、
前記ジンバル制御手段は、前記ジンバルを第３位相で回転させ、
第１位相は、第２位相とは異なり、
前記ジンバルから動力を得ることが可能なジャイロシステム。
【請求項９】
ジンバル軸まわりに回動可能なジンバルと、
前記ジンバルに支持されたフライホイールと、
前記ジンバルを支持する浮体と、
揺動量を取得することが可能な揺動取得手段と、
前記ジンバルを前記揺動量に基づき制御することが可能なジンバル制御手段と、
を備え、
前記ジンバル制御手段は、
前記フライホイール回転面の水平からの角度が第１角度の場合には、第３速度、
前記フライホイール回転面の水平からの角度が第２角度の場合には、第４速度、
の速度で前記ジンバルを回転させることが可能であり、
第１角度は、第２角度よりも小さく、
第３速度は、第４速度よりも遅く、
前記ジンバルから動力を得ることが可能なジャイロシステム。
【請求項１０】
ジンバル軸まわりに回動可能なジンバルと、
前記ジンバルに支持されたフライホイールと、
前記ジンバルを支持する浮体と、
揺動量を取得することが可能な揺動取得手段と、
前記ジンバルを前記揺動量に基づき制御することが可能なジンバル制御手段と、
制御手段と、
を備え、
制御手段は、
前記フライホイールの回転速度および前記ジンバルの回転速度の両方または何れか一方を、減速または停止させる第１潜水ステップ、
液面下に潜水する第２潜水ステップ、
の潜水ステップを順番に実行することが可能であり、
前記ジンバルから動力を得ることが可能なジャイロシステム。
【請求項１１】
ジンバル軸まわりに回動可能なジンバルと、
前記ジンバルに支持されたフライホイールと、
前記ジンバルを支持する浮体と、
揺動量を取得することが可能な揺動取得手段と、
前記ジンバルを前記揺動量に基づき制御することが可能なジンバル制御手段と、
制御手段と、
を備え、
制御手段は、
液面上に浮上する第１浮上ステップ、
前記フライホイールの回転速度を増速する第２浮上ステップ、
前記ジンバルの回転速度を増速する第３浮上ステップ、
の浮上ステップを順番に実行することが可能な、
前記ジンバルから動力を得ることが可能なジャイロシステム。
【請求項１２】
ジンバル軸まわりに回動可能なジンバルと、
前記ジンバルに支持されたフライホイールと、
前記ジンバルを支持する浮体と、
揺動量を取得することが可能な揺動取得手段と、
前記ジンバルを前記揺動量に基づき制御することが可能なジンバル制御手段と、
を備え、
前記フライホイールは、
浮上中は、第５速度、
潜水中は、第６速度、
で回転し、
第５速度は、第６速度よりも速く、
前記ジンバルから動力を得ることが可能なジャイロシステム。
【請求項１３】
ジンバル軸まわりに回動可能なジンバルと、
前記ジンバルに支持されたフライホイールと、
前記ジンバルを支持する浮体と、
揺動量を取得することが可能な揺動取得手段と、
前記ジンバルを前記揺動量に基づき制御することが可能なジンバル制御手段と、
を備え、
前記ジンバル制御手段は、
浮上中は、第７速度、
潜水中は、第８速度、
で前記ジンバルを回転させることが可能であり、
第７速度は、第８速度よりも速く、
前記ジンバルから動力を得ることが可能なジャイロシステム。
【請求項１４】
ジンバル軸まわりに回動可能なジンバルと、
前記ジンバルに支持されたフライホイールと、
前記ジンバルを支持する浮体と、
揺動量を取得することが可能な揺動取得手段と、
前記ジンバルを前記揺動量に基づき制御することが可能なジンバル制御手段と、
第１軸まわりの第１角速度を取得可能な第１角速度取得手段と、
第２軸まわりの第２角速度を取得可能な第２角速度取得手段と、
制御手段と、
を備え、
第１軸の伸びる方向は、前記ジンバル軸と直交する方向とは異なる方向であり、
第２軸の伸びる方向は、前記ジンバル軸と直交する方向であり、
制御手段は、第１角速度が第２角速度よりも大きい場合に、前記ジンバル軸を第１軸と直交する方向へ変化させることが可能であり、
前記ジンバルから動力を得ることが可能なジャイロシステム。
【請求項１５】
請求項２乃至１４のいずれか記載のジンバル及びフライホイールから構成される第１ジャイロユニットと、
請求項２乃至１４のいずれか記載のジンバル及びフライホイールから構成される第２ジャイロユニットと、
を備え、
第１ジャイロユニットは、
第１ジンバルと、
第１ジンバルに支持された第１フライホイールと、
を含み、
第２ジャイロユニットは、
第２ジンバルと、
第２ジンバルに支持された第２フライホイールと、
を含み、
第１ジャイロユニットの重心から第２ジャイロユニットの重心までの距離が第１距離の場合に、固有周期が第１固有周期であり、
第１ジャイロユニットの重心から第２ジャイロユニットの重心までの距離が第２距離の場合に、固有周期が第２固有周期であり、
第１距離は、第２距離と異なり、
第１固有周期は、第２固有周期と異なり、
第１ジンバルおよび第２ジンバルから動力を得ることが可能なジャイロシステム。
【請求項１６】
請求項２乃至１４のいずれか記載のジャイロシステムと、
前記ジンバルの運動により発電することが可能な発電装置と、
を備える、
ジャイロ式発電装置。
【請求項１７】
請求項１６記載のジャイロ式発電装置を用いた電気の発電方法。
【請求項１８】
請求項１６記載のジャイロ式発電装置から電力が供給される電力網。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波浪などの揺動エネルギーを利用して電力を得ることができるジャイロ式発電装置に主に用いられる、ジンバル軸の回転から動力を得ることが可能なジャイロシステム、ジャイロ式発電装置、発電方法、電力網に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
波力発電の一方式として、海上の浮体の揺れをジャイロシステムで受け止め、そのエネルギーを利用して発電するジャイロ式発電装置がある（特許文献１、特許文献２および特許文献３）。
このジャイロ式発電装置は、ジャイロシステムと、発電機と、制御部とを備え、ジャイロシステムに、密閉されたジンバルと、その中にジンバル軸とスピン軸が直交方向をなすように配置され且つスピン軸を中心としてスピン可能に収めたフライホイールと、フライホイールを高速で回転するスピンモータと、を備えて、波浪の運動による浮体の揺れによりジンバルを回転し、ジンバル軸に増速機を介して接続された発電機により発電する構成である。また、装置には、浮体の傾きや角速度を検出する揺れセンサと、ジンバルの回転角や角速度を検出するジンバル軸方向センサ（エンコーダ）が設けられ、これらセンサの検出値を用いて浮体の揺れとジンバルの回転を同期させることにより、発電効率を高めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開番号  ＷＯ０２／０７７３６９  Ａ１
【特許文献２】特開２００５−２０７３３２号公報
【特許文献３】特開２０１２−０１３００１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献記載のジャイロ式発電装置は次のような課題がある。
１．ジャイロシステムの固有周期をより少ないバラスト量で、より広い範囲へ変化させることができない。
２．ジャイロシステムを海上において長期間運用すると、ジャイロシステムへ海生生物が付着してしまう。そのような場合に適切にジャイロシステムを運用することができない。
３．揺動からより大きな電力を得るための、ジンバル回転を制御する技術がない。
４．ジャイロシステムを海上において長期間運用すると、台風、嵐などの安定稼動に望ましくない自然現象が発生することがある。そのような場合にジャイロシステムを安全に運用することができない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、本発明は以下の手段を採用する。
【０００６】
本発明に係るジャイロシステムは、ジンバルと、ジンバルに支持されたフライホイールと、ジンバルを支持する浮体と、揺動量を取得することが可能な揺動取得手段と、ジンバルを揺動量に基づき制御することが可能なジンバル制御手段と、制御手段と、ジンバル軸の回転による動力が伝達される発電装置と、を備える。
本発明によれば、ジャイロシステムに作用する揺動からジンバル軸の回転動力を得ることができ、回転動力を発電装置へ伝達することにより発電することができる。
【０００７】
第１ユニットを有する本発明のジャイロシステムによれば、第１室及び第２室へ貯えられる液体量を、第１液量制御手段および第２液量制御手段を用いて独立して制御することにより、ジャイロシステムの慣性モーメントおよび復元力係数を独立して制御することができる。固有周期に対して慣性モーメントと復元力係数は逆に寄与するため、同量の液体量を用いてより広い範囲の固有周期を実現することができる。つまり、より広い範囲の波の揺動周期に対してジャイロシステムを同期させることができる。
【０００８】
第１ユニットを有する本発明のジャイロシステムによれば、第１移動阻害手段および第２移動阻害手段の両方または何れか一方を有することにより、波浪の揺動に対して浮体に貯えられた液体が可動質量として振る舞うことを抑制することができる。これにより、ジンバル軸まわりのジャイロシステムの揺動を抑え、ジンバル軸と直交する方向まわりのジャイロシステムの減揺を低減させることができ、その結果、ジンバルからより大きな動力を得ることができる。
【０００９】
第１ユニットを有する本発明のジャイロシステムによれば、第３移動阻害手段および第４移動阻害手段の両方または何れか一方を有することにより、波浪の揺動に対して浮体に貯えられた液体が可動質量として振る舞うことを抑制することができる。これにより、ジンバル軸まわりのジャイロシステムの揺動を抑え、ジンバル軸と直交する方向まわりのジャイロシステムの減揺を低減させることができ、その結果、ジンバルからより大きな動力を得ることができる。
【００１０】
ジャイロシステムを長期間海上で運用したときなどに海生生物が付着する。第２ユニットを有する本発明のジャイロシステムによれば、ジャイロシステムが発電を行うには不適な状態になった場合に、ジンバルの回転速度を減速または停止する。ジャイロシステムが適切に揺動しない状態においてジンバルの回転を行うと、電力消費が発生するため、ジンバルの回転速度はできるだけ遅くすることが望ましい。
【００１１】
ジャイロシステムを長期間海上で運用したときなどに海生生物が付着する。第３ユニットを有する本発明のジャイロシステムによれば、ジャイロシステムに付着物が付着した状態においても、ジャイロシステムの固有周期を目標固有周期に近づけることができる。目標固有周期を波浪の周期とすることにより、ジンバルからより大きな動力を得ることができる。一方、メンテナンス時には、目標固有周期を波浪の周期から遠ざけることによりジャイロシステムの揺れを抑えることができる。
【００１２】
ジャイロシステムを長期間海上で運用したときなどに海生生物が付着する。第４ユニットを有する本発明のジャイロシステムによれば、ジャイロシステムに付着物が付着した状態においても、ジャイロシステムの揺れに対する適切な位相角でジンバルを回転させることができる。これにより、ジンバルからより大きな動力を得ることができる。
【００１３】
第５ユニットを有する本発明のジャイロシステムによれば、ジンバルの１周期回転期間においてフライホイール回転面の水平からの角度が小さい領域の滞在期間の割合を長くすることができる。フライホイール回転面の水平からの角度が小さい状態を長く維持することにより、ジンバルからより大きな動力を得ることができる。
【００１４】
第６ユニットを有する本発明のジャイロシステムによれば、ジャイロシステムを水面下へ潜水させることにより、荒天の影響を避けることができる。また、フライホイールおよびジンバル回転の影響によるジャイロシステムの水中での姿勢乱れを抑えることができる。その結果、ジャイロシステムを海上に再度浮上させた場合も、問題なく運用を再開させることができる。
【００１５】
第７ユニットを有する本発明のジャイロシステムによれば、フライホイールおよびジンバルの回転速度を増速させる前に浮上を開始する。つまり、ジャイロシステムの水中での姿勢乱れを抑えることができ、水面下へ潜水したジャイロシステムを適切に浮上させることができ、問題なく運用を再開させることができる。
【００１６】
第８ユニットを有する本発明のジャイロシステムによれば、ジャイロシステムを水面下へ潜水させることにより、荒天の影響を避けることができる。また、フライホイールおよびジンバル回転の影響によるジャイロシステムの水中での姿勢乱れを抑えることができる。その結果、ジャイロシステムを海上に再度浮上させた場合も、問題なく運用を再開させることができる。
【００１７】
第９ユニットを有する本発明のジャイロシステムによれば、ジャイロシステムを水面下へ潜水させることにより、荒天の影響を避けることができる。また、フライホイールおよびジンバル回転の影響によるジャイロシステムの水中での姿勢乱れを抑えることができる。その結果、ジャイロシステムを海上に再度浮上させた場合も、問題なく運用を再開させることができる。
【００１８】
第１０ユニットを有する本発明のジャイロシステムによれば、ジャイロシステムはより大きな揺動へ向けてジンバル軸の方向を変化させることにより、ジンバルからより大きな動力を得ることができる。
【００１９】
また、本発明のジャイロシステムは、第１ジンバル及び第１フライホイールから構成される第１ジャイロユニットと、第２ジンバル及び第２フライホイールから構成される第２ジャイロユニットと、を備え、第１ジャイロユニットの重心から第２ジャイロユニットの重心までの距離が第１距離の場合に、固有周期が第１固有周期であり、第１ジャイロユニットの重心から第２ジャイロユニットの重心までの距離が第２距離の場合に、固有周期が第２固有周期であり、第１距離は、第２距離と異なり、第１固有周期は、第２固有周期と異なる。
本発明によれば、バラスト水などを利用せずにジャイロシステムにとって必要な機構を制御することにより固有周期を変化させることができる。
【発明の効果】
【００２０】
より高性能なジャイロシステムを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態に係るジャイロシステムの制御構成を示す構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係るジャイロシステムの基本構成を示す構成図である。
【図３】本発明の実施形態に係るジャイロ式波力発電装置の全体断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係るジャイロ式波力発電装置の上面図である。
【図５】本発明の第４実施形態に係るジャイロシステムの潜水、浮上制御構成を示す構成図である。
【図６】本発明の第６実施形態に係るジャイロシステムの側面図である。
【図７】シミュレーション結果（位相ずれと平均電力の関係）を例示する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明のジャイロシステム１およびその制御方法の実施形態について図３を参照して詳細に説明する。まず、各実施形態が適用されるジャイロシステム１の基本的構成について説明しておく。ジャイロシステム１はジャイロユニット３、浮体２および制御部１３を備える。制御部１３はＭＰＵやＤＳＰ等のプロセッサで実現され、これら各構成要素は該プロセッサ上で実行されるプログラムの機能的まとまりとして具現されるものである。また、制御部１３は、各種制御処理において必要となる各種テーブルや各種パラメータ等を格納する記憶装置（不図示）も備えている。
本実施例では、ジャイロシステム１に発電機１０を内蔵することによりジャイロ式発電装置を構成している。なお、発電機１０は必ずしもジャイロシステム１に内蔵する必要はない。ジャイロシステム１は、ジャイロユニット３により生成された回転運動を外部の発電機１０に力学的に伝達する機構（例えば、自在継手、磁気継手等）を備えるように構成することができる。この場合、ジャイロシステム１およびジャイロシステム１の外部に設けられた発電機１０がジャイロ式発電装置となる。
【００２３】
＜ジャイロシステム１の基本構成＞
図２では制御部１３に関わる構成要素と電気的接続関係のみを示すこととして、ジャイロユニット３の構成を簡略化してジンバル６、フライホイール７およびスピンモータ８のみを示している。
【００２４】
ジャイロシステム１を海上に浮かべ、フライホイール７をスピンモータ８によって高速で回転させた状態としておく。この時、制御部１３は、スピンモータ８を駆動制御するインバータ（図示せず）に対して周波数（回転数）指令を出力し、インバータによる速度制御が行われる。なお、インバータ出力はスリップリング１２を介してスピンモータ８に供給され、スピンモータ８の駆動に用いる電力は電力系統または蓄電器（不図示）から供給される。
【００２５】
波浪の運動によりジャイロシステム１が揺動する（傾く）と、この動きがフライホイール７で受け止められ、ジンバル６が回転し、その回転により増速機９を介して発電機１０を駆動し、発電が行われる。発電された電力は電力系統または蓄電器に送られる。この発電の際に、制御部１３は、ジャイロシステム１の傾き（ジャイロシステム角度）およびジャイロシステム１の角速度の両方または何れか一方（揺動量）を検出する角検出センサ１４と、ジンバル角度およびジンバル角速度の両方または何れか一方を検出するジンバル角センサ１５の検出値を用いて、ジンバル回転の速度を制御するジンバル速度指令を生成する。ジンバル速度指令は、駆動制御部１１に対して出力される。駆動制御部１１は、ジャイロシステム１の揺れとジンバル６の回転を同期させるジンバル同期制御を行う。
【００２６】
＜浮体の基本構成＞
図３に図示される、浮体２の構造を説明する。
浮体２は、ジャイロシステム１が中心に配置された略四角形をしており、ジャイロシステム１を海上に浮かべるためのものである。また、浮体２は、アンカー２０により海底に固定されている。なお、浮体２は四角形である必要はなく、転覆するおそれのない形状、例えば、船体体、円形、多角形とすることができる。
【００２７】
また、ジャイロシステム１には浮体２のバラスト水の水量を調整するためのポンプ及びバルブ（図示せず）が設けられている。制御部１３がポンプ及びバルブを制御して、浮体２のバラスト水の水量を調整することで、ジャイロシステム１の揺れの固有周期と波浪の周期とを近づける（同期、共振させる）ことができ、その結果、発電効率を上げることができる。またさらに、浮体２には、ジャイロユニット３や発電機１０等を含む各種機器全体を覆う密閉容器１６が設けられており、これら各種機器に海水等がかからないようにされている。なお、波浪の周期は、角検出センサ１４の計測値の変化周期に基づき算出することができる。
【００２８】
浮体２の底面の中央部には、上部にジンバル軸受３５を有するジンバル軸受台３６が対向して立設されている。ジンバル６のジンバル軸３０ａ、３０ｂは、ジンバル軸受３５に回転自在に軸支されている。また、ジンバル軸受台３６は、台座５１を介して浮体２から支持されている。
【００２９】
制御装置１３は、下記の方法により固有周期を目標固有周期に向けて変化させることができる。
なお、目標固有周期を波浪の周期にすることにより、ジャイロシステム１の発電効率を上げることができる。一方、メンテナンス時には、目標固有周期を波浪の周期から遠ざけることによりジャイロシステム１の揺れを抑えることができる。
制御部１３は、ジャイロシステム１の目標固有周期を含む周期指令を生成し、周期制御部４２へ出力する。
（Ｕ１）周期制御部４２は、目標固有周期に対応する量のバラスト水を浮体２に注入することにより、ジャイロシステム１の慣性モーメント及び復元力を変化させる。
（Ｕ２）周期制御部４２は、目標固有周期に対応する位置にジャイロシステム１に設けられた静止質量体（不図示）の配置を変更することにより、慣性モーメント及び復元力を変化させる。
（Ｕ３）周期制御部４２は、目標固有周期に対応する速度・加速度でジャイロシステム１に設けられた可動質量体（不図示）を運動させることにより、慣性モーメント及び復元力を変化させる。
【００３０】
具体的には、それぞれ（Ｕ１）ジャイロシステム１の固有周期に対応するバラスト水の量、（Ｕ２）ジャイロシステム１の固有周期に対応する静止質量体の位置、（Ｕ３）ジャイロシステム１の固有周期に対応する可動質量体速度・加速度値を格納した「固有周期テーブル」を予め記憶装置に記憶しておく。周期制御部４２は、記憶装置に記憶された固有周期テーブルを参照して、目標固有周期から（Ｕ１）注入するバラスト水の量、（Ｕ２）静止質量体の移動位置、（Ｕ３）可動質量体の目標速度・目標加速度をそれぞれ取得し、制御を行うことによりジャイロシステム１の固有周期を目標固有周期に近づけることができる。
【００３１】
なお、固有周期の制御方法は固有周期テーブルを用いる方法に限定されず、代わりにジャイロシステム１の固有周期モデルを構築してもよい。
また、固有周期テーブルは、それぞれ（Ｕ１）注入するバラスト水の量、（Ｕ２）静止質量体の移動位置、（Ｕ３）可動質量体の運動態様に対する、ジャイロシステム１の固有周期を測定機器を用いて測定した測定値または、計算機シミュレーションによる計算値に基づき構築する。
【００３２】
＜ジンバルの制御の基本構成＞
図１に図示される、ジャイロシステム１の基本的構成におけるジンバル６の制御を詳細に説明する。
図１において、制御部１３は、波浪によるジャイロシステム角速度演算手段２１、主指令生成手段２２を備えている。
【００３３】
次に、波浪によるジャイロシステム角速度演算手段２１は、ジャイロシステム角度またはジャイロシステム角速度、並びにジンバル角度およびまたはジンバル角速度に基づき、ジャイロシステム角速度からジンバル回転によるジャイロシステム角速度成分を除去した波浪によるジャイロシステム角速度成分を求める。
【００３４】
ここで、ジャイロシステム１をモデル化し、運動方程式をたてると以下のようになる。すなわち、ジャイロシステム角度をｑ１［ｒａｄ］、ジャイロシステム角速度を(ｄ/ｄｔ)ｑ１［ｒａｄ／ｓｅｃ］、ジンバル角度をｑ２［ｒａｄ］、ジンバル角速度を(ｄ/ｄｔ)ｑ２［ｒａｄ／ｓｅｃ］、波浪によるジャイロシステム１へのトルクをτ［Ｎｍ］、発電機（誘導機）１０のトルクをτ２［Ｎｍ］と、それぞれするとき、ジャイロシステム角加速度(ｄ/ｄｔ)２ｑ１は次式で与えられる。
［数１］
(ｄ/ｄｔ)２ｑ１＝（−Ｃ’・(ｄ/ｄｔ)ｑ１・ｃｏｓｑ１−Ｋ’・ｓｉｎｑ１＋τ
−２・(ｄ/ｄｔ)ｑ２・Ω・Ｉｐ・ｃｏｓｑ２）／Ｍ’  （１）
また、ジンバル角加速度(ｄ/ｄｔ)２ｑ２は次式で与えられる。
［数２］
(ｄ/ｄｔ)２ｑ２＝（τ２＋２・(ｄ/ｄｔ)ｑ１・Ω・Ｉｐ・ｃｏｓｑ２）／Ｉｄ  （２）
ここに、各パラメータを次の通りとしている。すなわち、フライホイール７の回転角速度：Ω［ｒａｄ／ｓｅｃ］、フライホイール７の極慣性モーメント：Ｉｐ［ｋｇ・ｍ２］、フライホイール７の極直角慣性モーメント：Ｉｄ［ｋｇ・ｍ２］、ジャイロシステム１の慣性モーメントおよび付加慣性モーメント：Ｍ’［ｋｇ・ｍ２］、ジャイロシステム１の復元力係数；Ｋ’、ジャイロシステム１の粘性減衰係数：Ｃ’である。
【００３５】
式（１）における「２・(ｄ/ｄｔ)ｑ２・Ω・Ｉｐ・ｃｏｓｑ２」項および式（２）における「２・(ｄ/ｄｔ)ｑ１・Ω・Ｉｐ・ｃｏｓｑ２」項は、それぞれジンバル回転の影響項である。ここで係数「２」はフライホイール７の個数を表しており、ジャイロユニット３を複数個備えるジャイロシステム１を前提とした。なお、複数のジャイロユニット３を対称型構成とし、各ジャイロシステム１を互いに反対方向に回転させる構成により、各フライホイール７の回転に伴う反力を全てバランスさせることができ、これによる影響を相殺することができる。
【００３６】
式（１）に示されるように、ジャイロシステム角加速度(ｄ/ｄｔ)２ｑ１には波動の影響項とジンバル回転の影響項を持つことから、角検出センサ１４によって検出されるジャイロシステム角速度(ｄ/ｄｔ)ｑ１には、波浪によるジャイロシステム角速度成分(ｄ/ｄｔ)ｑ１”とジンバル回転によるジャイロシステム角速度成分(ｄ/ｄｔ)ｑ１’とが含まれていると考えられる。そこで本発明では、ジャイロシステム角速度(ｄ/ｄｔ)ｑ１からジンバル回転によるジャイロシステム角速度成分(ｄ/ｄｔ)ｑ１’を除去した波浪によるジャイロシステム角速度成分(ｄ/ｄｔ)ｑ１”を求め、波浪によるジャイロシステム角速度成分(ｄ/ｄｔ)ｑ１”に対してジンバル軸回りの回転を同期させるジンバル同期制御を行う。
【００３７】
また、主指令生成手段２２は、波浪によるジャイロシステム角速度成分(ｄ/ｄｔ)ｑ１”の周期に基づき発電機１０の回転数を制御する主指令を生成する。すなわち、波浪によるジャイロシステム角速度成分(ｄ/ｄｔ)ｑ１”の周期Ｔを求めて２π（１／Ｔ）を演算し、これに基づき発電機１０の回転数（周波数）、即ちジンバル６の回転速度を制御する主指令を出力する。具体的には、波浪によるジャイロシステム角速度成分(ｄ/ｄｔ)ｑ１”のゼロクロス点からその直後のゼロクロス点までの半周期を求め、該半周期のｎ倍（ｎは１以上の正整数）期間毎に主指令が更新される。
【００３８】
また、重畳手段２４は、主指令生成手段２２による主指令に副指令生成手段２３による副指令を重畳して、これをジンバル６の回転数（周波数）、即ちジンバル６の回転速度を制御するジンバル速度指令として駆動制御部１１に対して出力する。重畳手段２４は加算器または乗算器で実現される。副指令生成手段２３により生成される副指令については後述する。重畳手段２４は、副指令がない場合には、主指令に基づいてジンバル速度指令を駆動制御部１１に対して出力する。このようにして、駆動制御部１１は、ジャイロシステム１の揺れとジンバル６の回転を同期させるジンバル同期制御を行うことができる。
【００３９】
以下、それぞれの実施形態の説明を行う。全ての実施形態はそれぞれ独立に既に説明したジャイロシステム１に適用可能である。また、複数または全ての実施形態を既に説明した１つのジャイロシステム１へ適用することも可能である。
【００４０】
＜第１実施形態＞
以下、本発明の第１実施形態に係るジャイロシステム１の概略構成を示す。図４は本形態のジャイロシステム１の鉛直方向上側から見た上面図である。
本形態の浮体２は、ジンバル軸３０ａ、３０ｂの伸びる方向に設けられた第１室２ａ、及びジンバル軸と交差する方向に設けられた第２室２ｂを備える。なお、本実施の形態では、第１室２ａおよび第２室２ｂはそれぞれジャイロユニット３を間に挟んで、第３室２ｃおよび第４室２ｄとそれぞれ対称に配置されている。なお、ジャイロシステム１が稼働する限りにおいて第３室２ｃおよび第４室２ｄは必ずしも備える必要はない。
制御部１３は、ポンプ及びバルブを制御することにより、第１室２ａ、第２室２ｂ、第３室２ｃ及び第４室２ｄのバラスト水の水量をそれぞれ独立に調整することができる。第１室２ａおよび第３室２ｃは、ジンバル軸の伸びる方向に位置しているため、ジャイロシステム１のジャイロユニット３まわりの慣性モーメントの増減に主に貢献する。第２室２ｂおよび第４室２ｄは、ジンバル軸と交差する方向に位置しているため、ジャイロシステム１のジャイロユニット３まわりの復元力係数の増減に主に貢献する。このように、第１室２ａおよび第２室２ｂに貯えられる液体量を制御することにより、ジャイロシステム１の慣性モーメント及び復元力係数を独立して制御することができる。ジャイロシステム１の固有周期は、一般にＴ（Ｍ，Ｋ）＝２π（Ｍ／２Ｋ）（１／２）（Ｍは慣性モーメント、Ｋは復元力係数）として与えられるため、２つの役割の異なる室を組み合わせることにより、所定量の液体を注入した場合において、ジャイロシステム１はより広い範囲の固有周期を実現することができる。つまり、本形態のジャイロシステム１は、より広い範囲の波浪の周期に同期させることができる。
例えば、第１室２ａおよび第３室２ｃの水量を増大させ、第２室２ｂおよび第４室２ｄの水量を減少させることにより、ジャイロシステム１の重心位置を大きく変化させずに慣性モーメントを変化させることができる。一方、第１室２ａおよび第３室２ｃしかない場合に慣性モーメントを増大させようとすると、第１室２ａおよび第３室２ｃへの注水によりジャイロシステム１が海に沈み込んでしまい重心位置も大きく変化してしまう。
また、本形態においては１つの浮体に複数の室を設けるように構成したが、室数に応じた数の独立した浮体を用いても同様の効果を奏する。
【００４１】
＜第１−１実施形態（ａ）＞
第１室２ａへ注入された液体は、ジャイロシステム１が揺動した場合に可動質量として振る舞う場合がある。特にジンバル軸と交差する方向からジャイロシステム１へ揺動が作用する場合に、第１室２ａに貯えられた液体が移動することにより、ジャイロシステム１のジンバル軸まわりの揺動運動が大きくなる場合がある。ジャイロシステム１はジンバル軸と直交する方向まわりの回転運動をジンバル６の回転運動に変換するものであるから、ジンバル軸まわりの揺動運動は好ましくない。
本形態に係る第１室２ａは、例えば下記に記載される液体移動阻害手段を備える。
（１−１ーａ１）第１室２ａの内部には、ジンバル軸の伸びる方向に隔壁２０２が設けられている。貯えられた液体は、隔壁２０２によりジンバル軸と交差する方向に移動できないように構成されている。
（１−１ーａ２）第１室２ａの内部には、水平方向の隔壁または貯えられた液体を覆う蓋が設けられている。貯えられた液体は、鉛直方向の揺動が規制される。液体は圧縮率が小さいため、鉛直方向の揺動が規制されることによりジンバル軸と交差する方向に移動できないように構成されている。
（１−１ーａ３）第１室２ａの内部には、ジンバル軸の伸びる方向に段差が設けられている。貯えられた液体は、段差による抵抗を受けるためジンバル軸と交差する方向への移動が抑制される。
【００４２】
＜第１−１実施形態（ｂ）＞
一方、ジンバル軸の伸びる方向からの揺動に対して、第１室２ａに貯えられた液体がジンバル軸の伸びる方向へ移動し可動質量として振る舞うことにより、ジャイロシステム１の揺動運動が抑えられる場合がある（アンチローリング）。ジャイロシステム１はジンバル軸と直交する方向まわりの揺動運動をジンバル６の回転運動に変換するものであるから、揺動運動が抑えられることは好ましくない。
本形態に係る第１室２ａは、例えば下記に記載される液体移動阻害手段を備える。
（１−１ーｂ１）第１室２ａの内部には、ジンバル軸と交差する方向の隔壁２０１が設けられている。貯えられた液体は、隔壁２０１によりジンバル軸の伸びる方向に移動できないように構成されている。
（１−１ーｂ２）第１室２ａの内部には、水平方向の隔壁または貯えられた液体を覆う蓋が設けられている。貯えられた液体は、鉛直方向の揺動が規制される。液体は圧縮率が小さいため、鉛直方向の揺動が規制されることによりジンバル軸と伸びる方向に移動できないように構成されている。
（１−１ーｂ３）第１室２ａの内部には、ジンバル軸と交差する方向に段差が設けられている。貯えられた液体は、段差による抵抗を受けるためジンバル軸の伸びる方向への移動が抑制される。
【００４３】
＜第１−２実施形態（ａ）＞
第２室２ｂへ注入された液体は、ジャイロシステム１が揺動した場合に可動質量として振る舞う場合がある。特にジンバル軸と交差する方向からジャイロシステム１へ揺動が作用する場合に、第２室２ｂに貯えられた液体が移動することにより、ジャイロシステム１のジンバル軸まわりの揺動運動が大きくなる場合がある。ジャイロシステム１はジンバル軸と直交する方向まわりの回転運動をジンバル６の回転運動に変換するものであるから、ジンバル軸まわりの揺動運動は好ましくない。
本形態に係る第２室２ｂは、例えば下記に記載される液体移動阻害手段を備える。
（１−２−ａ１）第２室２ｂの内部には、ジンバル軸の伸びる方向に隔壁２０４が設けられている。貯えられた液体は、隔壁２０４によりジンバル軸と交差する方向に移動できないように構成されている。
（１−２−ａ２）第２室２ｂの内部には、水平方向の隔壁または貯えられた液体を覆う蓋が設けられている。貯えられた液体は、鉛直方向の揺動が規制される。液体は圧縮率が小さいため、鉛直方向の揺動が規制されることによりジンバル軸と交差する方向に移動できないように構成されている。
（１−２−ａ３）第２室２ｂの内部には、ジンバル軸の伸びる方向に段差が設けられている。貯えられた液体は、段差による抵抗を受けるためジンバル軸と交差する方向への移動が抑制される。
【００４４】
＜第１−２実施形態（ｂ）＞
一方、ジンバル軸の伸びる方向からの揺動に対して、第２室２ｂに貯えられた液体がジンバル軸の伸びる方向へ移動し可動質量として振る舞うことにより、ジャイロシステム１の揺動運動が抑えられる場合がある（アンチローリング）。ジャイロシステム１はジンバル軸と直交する方向まわりの揺動運動をジンバル６の回転運動に変換するものであるから、揺動運動が抑えられることは好ましくない。
本形態に係る第２室２ｂは、例えば下記に記載される液体移動阻害手段を備える。
（１−２−ｂ１）第２室２ｂの内部には、ジンバル軸と交差する方向の隔壁２０３が設けられている。貯えられた液体は、隔壁２０３によりジンバル軸の伸びる方向に移動できないように構成されている。
（１−２−ｂ２）第２室２ｂの内部には、水平方向の隔壁または貯えられた液体を覆う蓋が設けられている。貯えられた液体は、鉛直方向の揺動が規制される。液体は圧縮率が小さいため、鉛直方向の揺動が規制されることによりジンバル軸と伸びる方向に移動できないように構成されている。
（１−２−ｂ３）第２室２ｂの内部には、ジンバル軸と交差する方向に段差が設けられている。貯えられた液体は、段差による抵抗を受けるためジンバル軸の伸びる方向への移動が抑制される。
なお、第１−１実施形態（ａ）、（ｂ）、第１−２実施形態（ａ）、（ｂ）における隔壁または蓋は、液体の移動を完全に規制するものでなくても構わない。例えば、小さな穴を隔壁に設けると、第１室２ａに注入された液体は穴を通じて緩やかに第１室２ａ内部に均等に拡散する。一方、ジャイロシステム１に作用する波浪の揺動のような急激な変動に対しては液体の移動を規制する壁として機能する。隔壁をこのように構成することにより、第１室２ａの内部に均等に液体を充填することができ、波浪の揺動に対して貯えられた液体が可動質量として振る舞うことを抑制することができる。
また、第１−１実施形態（ａ）、（ｂ）は第１室２ａに替えて第３室２ｃへ適用することができる。
また、第１−２実施形態（ａ）、（ｂ）は第２室２ｂに替えて第４室２ｄへ適用することができる。
第１−１実施形態（ａ）、（ｂ）及び第１−２実施形態（ａ）、（ｂ）はそれぞれ個別に１つのジャイロシステム１へ適用しても良いし、全ての実施形態を１つのジャイロシステム１へ適用しても構わない。
【００４５】
＜第２実施形態＞
ジャイロシステム１を海などに長期間浮上させた状態で運用させていると、フジツボなどの海生生物がジャイロシステム１へ付着することによりジャイロシステム１の重量が重くなる場合がある。通常、海生生物はジャイロシステム１のうち特に水中に沈んでいる箇所（重力方向下側）に重点的に付着する。そのため、運用に伴う海生生物付着によりジャイロシステム１の慣性モーメント及び復元力係数が変化してしまう場合がある。
そして、『浮体の基本構成』において述べた、ジャイロシステム１の記憶装置に格納された固有周期テーブルは、付着物のない状態（製造時点のジャイロシステム１の状態）を前提として作成されているため、付着物の付着によりジャイロシステム１自体の重量、慣性モーメントおよび復元力が製造時から変化してしまうと、目標固有周期に向けてジャイロシステム１の固有周期を変化させた場合に、実際のジャイロシステム１の固有周期が目標固有周期と乖離してしまう場合がある。
そして、『ジンバルの制御の基本構成』において述べた、ジンバル同期制御では、式１および式２に含まれるジャイロシステム１の慣性モーメントおよび付加慣性モーメント、復元力係数および粘性減衰係数などのパラメータが付着物の付加による影響を受ける。つまり、付着物の付着によりジンバル６の回転周期が、波浪によるジャイロシステム角速度成分の周期と一致しなくなる。これは、ジンバル６の回転位相が、浮体角速度成分の位相に対して進んだ場合、または遅くなってしまった場合に相当し、実効発電量が減少してしまう。なお、図７は位相ずれと平均電力の関係を例示するシミュレーション結果である。
これらの問題は、特に海での運用期間が長い程海生生成物の付着量が増加するため、顕著となる。
【００４６】
＜第２−１実施形態＞
以下、図２に図示される、本発明の第２−１実施形態に係るジャイロシステム１の概略構成を示す。
本形態のジャイロシステム１の制御部１３は、付着量検出センサ４１から取得した付着量が所定閾値よりも大きい場合には、ジャイロシステム１が発電を行うには不適な状態であると判断し、ジンバル６の回転速度をジャイロシステム１の揺動周期よりも長い周期で回転制御を行う。なお、このとき、ジンバル６の回転を停止させても良い。ジャイロシステム１が適切に揺動しない状態においてジンバル６の回転制御を行うと、電力消費が発生するため、ジンバル６の回転速度をできるだけ遅くすることにより電力消費を抑えるためである。
制御部１３は、ジャイロシステム１に付着した付着物の量（付着量）を付着量検出センサ４１を用いて下記のように検出する。
（２−１−ａ１）付着物によるジャイロシステム１の重量変化として付着量を検出する。
（２−１−ａ２）付着物によるジャイロシステム１の慣性モーメント（及び、付加慣性モーメント）の変化として付着量を検出する。
（２−１−ａ３）付着物によるジャイロシステム１の復元力係数変化として付着量を検出する。
（２−１−ａ４）付着物によるジャイロシステム１の粘性抵抗変化として付着量を検出する。
（２−１−ａ５）付着物によるジャイロシステム表面の電気抵抗の変化として付着量を検出する。
（２−１−ａ６）付着物によるジャイロシステム表面の静電容量の変化として付着量を検出する。
（２−１−ａ７）付着物が付着していない状態（無付着状態、例えば製造時の状態）からの海上運用期間Ｔ［時間］として付着量を算出する。
付着量検出センサ４１の具体的な構成は下記の通りである。
（２−１−ｂ１）制御手段１３は、ジャイロシステム１の喫水を喫水センサ（不図示）により検出する。検出した喫水からジャイロシステム１の総重量値を算出することができる。総重量値から無付着状態のジャイロシステム１の重量値を引くことにより、付着物の重量値を求めることができる。制御手段１３は、付着物の重量値を付着量とすることができる。なお、ジャイロシステム１の総重量値自体を付着量として扱っても良い。
（２−１−ｂ２）制御手段１３は、角検出センサ１４によりジャイロシステム１の揺れの変化を検出する。次に、ジャイロシステム１の重量値、慣性モーメント、復元力係数及び粘性抵抗などに対しモデル値や実験値などを適用し、式１の運動方程式を解くことにより、付着物が付着した状態（付着状態）のジャイロシステム１の総重量値、慣性モーメント、復元力係数または粘性抵抗を算出することができる。次に、無付着状態のジャイロシステム１の実測値をそれらから差し引くことにより、重量値、慣性モーメント、復元力係数及び粘性抵抗に対する付着物の寄与を算出することができる。制御手段１３は、それらの寄与を付着量とすることができる。
（２−１−ｂ３）計測船（不図示）等を用いて、付着状態のジャイロシステム１の総重量値、慣性モーメント、復元力係数、粘性抵抗、表面電気抵抗及び表面の静電容量を直接検出する。無付着状態のジャイロシステム１の実測値を引くことにより、重量値、慣性モーメント、復元力係数、粘性抵抗、表面電気抵抗及び表面の静電容量に対する付着物の寄与を算出することができる。制御手段１３は、それらの寄与を付着量とすることができる。
（２−１−ｂ４）無付着状態からの海上運用期間Ｔ［時間］をジャイロシステム１のタイマー（不図示）で計測する。なお、タイマーはジャイロシステム１に設けても良いし、外部のシステムによりジャイロシステム１の海上運用期間を計測、管理しても構わない。海生生物の付着量は通常、海上運用期間に比例する。制御手段１３は、海上運用期間Ｔを付着量とすることができる。
なお、これらの検出方法は実施形態の一例にすぎず、付着物の付着量に関連した量を直接または間接的に検出可能な手段は、すべて付着量検出センサ４１として本形態に適用可能である。
なお、発電を行うには不適である付着量（所定閾値）としては、下記のような付着量が該当する。
（２−１−ｃ１）周期制御部４２を用いてジャイロシステム１の固有周期を、波浪の主要な揺動周期（４〜２０ｓｅｃ）に一致させることができなくなる付着量の下限値。
（２−１−ｃ２）角検出センサ１４により検出された波浪の揺動運動の大きさに対し、それに対する実効発電量が無付着状態に比べて所定割合以下となる付着量。
また、付着量が所定閾値よりも大きい場合に、制御部１３はメンテナンスが必要であることを示す信号を外部のメンテナンスセンターへ報知する。また、制御部１３は、ジャイロシステム１の外部に設けられた照明手段（不図示）の色を非稼働であることを示す色（例えば、赤）にする。そのように構成することにより、ジャイロシステム１の付着物を取り除くためのメンテナンス作業を、ジャイロシステム１の運用者に迅速に報知することができる。
【００４７】
＜第２−２実施形態＞
以下、図２に図示される、本発明の第２−２実施形態に係るジャイロシステム１の概略構成を示す。
制御部１３は、下記のステップを順番に実行することにより付着状態のジャイロシステム１の固有周期を目標固有周期に向けて変化させる。
（２−２−１）ステップ１．制御部１３は、付着量検出センサ４１からジャイロシステム１に付着した付着量を取得する。
（２−２−２）ステップ２．制御部１３は、角検出センサ１４の検出値を用いて、ジャイロシステム１の目標固有周期Ｔｔａｒｇｅｔを生成する。
（２−２−３）ステップ３．制御部１３は、記憶装置に記憶された付着量テーブルを参照し、検出した付着量からジャイロシステム１の慣性モーメントの変化量ΔＭ、復元力係数の変化量ΔＫを取得する。なお、付着量テーブルには、付着量と、それに対応するジャイロシステム１の慣性モーメントの変化量ΔＭ、復元力係数の変化量ΔＫとの関係が予め規定されている。付着量テーブルは、測定機器を用いた測定値または、計算機シミュレーションによる計算値に基づき構築することができる。
（２−２−４）ステップ４．制御部１３は、ジャイロシステム１の固有周期Ｔ（Ｍ，Ｋ）＝２π（（Ｍ＋ΔＭ）／２・（Ｋ＋ΔＫ））（１／２）に対し、評価関数φ（Ｍ，Ｋ）＝｜Ｔｔａｒｇｅｔ−Ｔ（Ｍ，Ｋ）｜を最小とする無付着状態のジャイロシステム１の慣性モーメントＭおよび復元力係数Ｍの組合せを算出する。なお、記憶装置に記憶された固有周期制御テーブルに格納されている無付着状態のジャイロシステム１の慣性モーメントＭおよび復元力係数Ｋの組合せの中から、評価関数を最小とする組合せを算出してもよい。なお、固有周期制御テーブルには、無付着状態のジャイロシステム１の固有周期と、それに対応するジャイロシステム１の慣性モーメントＭおよび復元力係数Ｋとの関係が予め規定されている。固有周期制御テーブルは、測定機器を用いた測定値または、計算機シミュレーションによる計算値に基づき構築することができる。
（２−２−５）ステップ５．制御部１３は、固有周期制御テーブルを参照し、評価関数に基づき算出したＭおよびＫの組合せの少なくとも１つから目標固有周期Ｔｒｅｖを取得する。なお、評価関数に基づき算出したＭおよびＫの組合せが複数ある場合は、Ｍを最も小さくする組合せが望ましい。。
（２−２−６）ステップ６．制御部１３は、ジャイロシステム１の固有周期をＴｒｅｖとする周期指令を生成し、周期制御部４２へ出力する。周期制御部４２は、ジャイロシステム１の固有周期を周期指令に基づき変化させる。具体的には、既に説明した固有周期テーブルを参照して、（Ｕ１）の場合であればＴｒｅｖを与える量のバラスト水を浮体２へ注入させる、（Ｕ２）の場合であればＴｒｅｖを与える位置へ静止質量体を移動させる、（Ｕ３）の場合であればＴｒｅｖを与える速度・加速度で可動質量体を運動させる。
このような制御を行うことにより、付着物が付着した状態においてもジャイロシステム１の固有周期を目標固有周期Ｔｔａｒｇｅｔに近づけることができる。
なお、これら一連の処理を、目標固有周期Ｔｔａｒｇｅｔおよび付着量を入力とし、周期指令を出力としたルックアップテーブル（ＬＵＴ）を構築することにより一連のステップを簡略化することができる。
【００４８】
＜第２−３実施形態＞
以下、図２に図示される、本発明の第２−３実施形態に係るジャイロシステム１の概略構成を示す。
制御部１３は、下記のステップを順番に実行することにより付着状態のジャイロシステム１のジンバル同期制御を行う。
（２−３−１）ステップ１．制御部１３は、角検出センサ１４から検出値を取得する。
（２−３−２）ステップ２．制御部１３は、角検出センサ１４の検出値を用いて、無付着状態のジャイロシステム１におけるジンバル６の理想回転位相角（最大のトルク平均値（発電機１０と接続した場合の実効発電量）を与える位相角）を算出する（『ジンバルの制御の基本構成』参照）。
（２−３−３）ステップ３．制御部１３は、理想回転位相角に対して所定位相角進んだ、先行位相を算出する。
（２−３−４）ステップ４．制御部１３は、理想回転位相角に対して所定位相角遅れた、遅行位相を算出する。
（２−３−５）ステップ５．制御部１３は、ジンバル６を先行位相で回転制御する指令を生成し、駆動制御部１１へ出力する。駆動制御部は先行位相でジンバル６の回転制御を行う。トルク検出センサ（不図示）は、第１の回転トルク平均を検出する。
（２−３−６）ステップ６．制御部１３は、ジンバル６を遅行位相で回転制御する指令を生成し、駆動制御部１１へ出力する。駆動制御部は遅行位相でジンバル６の回転制御を行う。トルク検出センサ（不図示）は、第２の回転トルク平均を検出する。
（２−３−７）ステップ７．制御部１３は、ジンバル６の回転位相と、無付着状態のジャイロシステム１の回転トルク平均との関係が予め規定された位相−二次関数モデルを記憶装置に読み込む。二次関数モデルはＦ＝−β（ΔＴ−ａ）２＋ｂ  （Ｆは回転トルク平均［Ｎｍ］又は平均電力［ｋＷ］、βは既知の係数、ΔＴは理想回転位相角からの位相差、ａ、ｂは未定定数）のように定義される。なお、βは無付着状態のジャイロシステム１における、ジンバル６の回転位相の位相ずれに対する、回転トルク平均（平均電力［ｋＷ］）のシミュレーションから求めた値（図７）、二次関数モデルを近似的にフィッティングすることにより算出する。なお、図７から明らかなようにβは負の値である。近似方法は最小二乗法をはじめ、任意の方法を利用して構わない。なお、二次関数モデルは、シミュレーションに代えて、ジンバル６の回転位相の変位に対する回転トルク平均（平均電力［ｋＷ］）の値を測定機器により測定したデータに基づき作成しても良い。
なお、シミュレーションにおいては式１および式２の運動方程式を用いた。各パラメータは次のものを利用した。フライホイールの回転角速度：Ω＝１８８．５［ｒａｄ／ｓｅｃ］、フライホイールの極慣性モーメント：Ｉｐ＝２３０［ｋｇ・ｍ２］、フライホイールの極直角慣性モーメント：Ｉｄ＝１５０［ｋｇ・ｍ２］、浮体の慣性モーメントおよび付加慣性モーメント：Ｍ’＝１．５８×１０５［ｋｇ・ｍ２］、浮体の復元力係数；Ｋ’＝４．７５×１０４、浮体の粘性減衰係数：Ｃ’＝９×１０５である。
（２−３−８）ステップ８．制御部１３は、二次関数モデルにＦ＝第１の回転トルク平均、ΔＴ＝先行位相の位相角、およびＦ＝第２の回転トルク平均、ΔＴ＝遅行位相の位相角を代入した２つの式を作成し、それらを連立させることにより解く。ａ及びｂが求まり、二次関数モデルが特定される。
（２−３−９）ステップ９．制御部１３は、理想回転位相角から位相角ｂだけずれた主指令を生成し、駆動制御部１１へ出力する。駆動制御部１１は、主指令に基づきジンバル同期制御を行う。
ジンバル回転制御を上記のように行うことにより、より大きな発電量［ｋＷ］を得ることができる。
なお、回転トルク平均に替えて、発電機１０の平均電力［ｋＷ］などジンバル軸の出力（回転出力）であればどれを用いても構わない。また、トルク平均値に替えて、トルク中央値またはトルク最頻値などを用いても構わない。
なお、本形態では二次関数モデルを用いたが、より高次のモデルを用いても構わない。高次モデルを用いる場合には、次数に応じた数の回転位相と回転トルク平均とを検出する必要がある。
また、本形態では、無付着状態のジャイロシステム１における理想回転位相角を中心とした先行位相および遅行位相において回転トルク平均を検出した。なぜなら付着状態において最大トルク平均値を与える位相角は、理想回転位相角の近傍に存在する可能性が高いためである。
ただし、本形態は二次関数モデルを解くことにより最大回転トルク平均を与えるジンバル回転位相を求めるものであるから、理想回転位相角近傍にある先行位相、遅行位相に限られず、少なくとも２つの異なる位相における回転トルク平均を計測すれば足りる。
【００４９】
＜第３実施形態＞
以下、図１に図示される、本発明の第３実施形態に係るジャイロシステム１の概略構成を示す。
制御部１３は、下記のステップを順番に実行することによりジンバル同期制御を行う。
（３−１）ステップ１．制御部１３は、ジンバル角検出センサ１５を用いてフライホイール回転面の水平からの角度を取得する。なお、角検出センサ１４またはジャイロシステム１の水平からの角度を検出する水平角検出センサ（不図示）をさらに用いてもよい。
（３−２）ステップ２．副司令生成手段２３は、フライホイール回転面の水平からの角度が所定角度よりも小さい場合には、ジンバル６の目標回転速度を第３回転速度とするための副司令を生成する。一方、フライホイール回転面の水平からの角度が所定角度よりも大きい場合には、ジンバル６の目標回転速度を第４回転速度とするための副司令を生成する。なお、第４回転速度は第３回転速度よりも速い。
（３−３）ステップ３．副司令生成手段２３は、生成した副司令を重畳手段へ出力する。
（３−４）ステップ４．制御部１３は、主指令および副司令を駆動制御部１１へ出力する。
（３−５）ステップ５．駆動制御部１１は、主指令および副司令にもとづきジンバル同期制御を行う。具体的には、フライホイール回転面の水平からの角度が所定角度よりも小さい場合には第３回転速度へ向けて減速され、フライホイール回転面の水平からの角度が所定角度よりも大きい場合には第４回転速度へ向けて増速される。なお、その場合もジンバル回転の周期はジャイロシステム１の揺れの周期と同期するように制御される。
つまり、ジャイロシステム１の角速度が正方向に最大の時に、フライホイール回転面は上方向を向いており、ジャイロシステム１の角速度が負方向に最大の時にフライホイール回転面は下方向を向くようにジンバル同期制御は行われており、ジャイロシステム１の揺れに伴いジンバル６は連続的に回転するように構成されている。
本形態のジンバル同期制御においては、フライホイール回転面の水平からの角度が小さい場合に、ジンバル６の回転速度が減速される。このように制御することにより、ジンバル６の１回転期間においてフライホイール回転面の水平からの角度が小さい領域の滞在期間の割合を長くすることができる。
ジンバル軸の回転トルクは、式２により与えられるが、その第２項はｃｏｓｑ２に比例しており、ｑ２が２πＮ（Ｎは整数）の場合に正方向に最大のトルクをとり、π＋２πＮ（Ｎは整数）の場合に負方向に最大のトルクをとる。つまり、フライホイール回転面の水平からの角度が小さい状態を長く維持することにより、大きな発電量を得ることができる。一方、フライホイール回転面の水平からの角度が大きい場合は、回転トルクを取り出すことができないため、ジンバル回転速度を増速させる。このとき増速のための電力が必要となるが、その電力は減速時に回収することができる。減速時は、ジャイロシステム１の揺れに伴う電力が付加されて出力されるため、最終的な出力電力の実効値は主指令のみの定速回転に比べて大きくすることができる。
【００５０】
＜第４実施形態＞
以下、図５に図示される、本発明の第４実施形態に係るジャイロシステム１の概略構成を示す。
ジャイロシステム１を海上発電装置として海上で運用する場合に、台風や嵐などの強風の影響により装置自体が破損してしまう場合がある。
本形態のジャイロシステム１は水面下へ潜水することができる。水面下へ潜水することにより、海面における荒天の影響を避けることができる。
また、ジャイロシステム１を潜水させることにより、波力発電システムが敷設された海上領域を船舶が航行することもできるようになる。
潜水制御部４４は、下記の指令を出力することにより、ジャイロシステム１を水面下へ潜水させることができる。
（４−ａ）潜水制御４４は、バラスト水を浮体２内部に注入させ、ジャイロシステム１の重量を浮力よりも大きくする指令を出力する。
（４−ｂ）潜水制御部４４は、浮体２内部の気体を排気させ、ジャイロシステム１の浮力を重量よりも小さくする指令を出力する。例えば、浮体２が伸縮可能な部材である場合には、しぼませることによりジャイロシステム１の浮力を重量よりも小さくすることができる。
（４−ｃ）潜水制御部４４は、ジャイロシステム１の浮力よりも大きな外力を海底方向へ作用させる指令を出力する。例えば、海底に配置されたアンカ−２０から伸びるワイヤーを、ジャイロシステム１またはアンカー２０の巻取機構（不図示）に巻き取らせることにより、ジャイロシステム１を潜水させることができる。
なお、ジャイロシステム１を用いた波力発電システムは可動構造であるフライホイール７、ジンバル６及び発電装置１０を密閉容器１６に密閉することができるため、軸と軸受といった可動部と固定部の隙間から浸水する危険性が低いため本形態を適用する上で特に好適である。なお、密閉容器１６から外部電力網への電力供給は有線、無線にて行うことが可能である。また、同様にして密閉容器１６内部の装置は通信Ｉ／Ｆ４３を介して、外部装置（不図示）と有線または無線方式にて通信を行うことができる。
また、上記いずれの場合において、浮力、重量、外力を調整することにより任意の深さにジャイロシステム１を潜水させることができる。なお、荒天時に潜水させることを目的とすると、水深５メートル〜２０メートル程度潜水させれば海面の影響を大幅に低減させることができる。
なお、浮上制御部４５は、下記の指令を出力することにより、潜水したジャイロシステム１を水面上へ浮上させることができる。
（４−ｄ）浮上制御部４５は、浮体２に充填されたバラスト水を圧縮気体により排出させ、ジャイロシステム１の浮力を重量よりも大きくする指令を出力する。
（４−ｅ）浮上制御部４５は、浮体２に圧縮気体を充填することにより、ジャイロシステム１の浮力を重量よりも大きくする指令を出力する。例えば、浮体２が伸縮可能な部材で潜水中にしぼんでいる場合には、圧縮空気により膨らませる。
（４−ｆ）浮上制御部４５は、ジャイロシステム１に作用する海底方向の外力を浮力よりも小さくする指令を出力する。例えば、海底に配置されたアンカー２０から伸びるワイヤーを、ジャイロシステムまたはアンカー２０の巻取機構に伸ばさせることにより、ジャイロシステム１を浮上させることができる。
なお、本実施の形態は海水を対象として説明しているが、海水以外の任意の液体に対しても適用可能である。
【００５１】
＜第４−１実施形態＞
一方、ジャイロシステム１が潜水すると、ジャイロシステム１に作用する復元力が小さくなってしまう。そのため、下記のような問題が生じる。
（４−１−ａ１）ジャイロシステム内部で回転するフライホイール７が有する角運動量の影響により、水中におけるジャイロシステム１の姿勢が乱れる。
（４−１−ａ２）ジャイロシステム内部で回転するジンバル６が有する角運動量の影響により、水中におけるジャイロシステム１の姿勢が乱れる。
フライホイール７及びジンバル６はジャイロシステム内部で回転しており角運動量を有する。一方、水中においてもジャイロシステム１に影響する外力は存在しているものの、ジャイロシステム１の復元力は小さいため、フライホイール７及びジンバル６の回転に伴う角運動量の影響によりジャイロシステム１の水中での姿勢が乱れてしまう場合がある。水中での姿勢が乱れている状態において、ジャイロシステム１を海面へ浮上させるとジャイロシステム１が海面に対してひっくり返ったり、横倒しになった状態で浮上してしまうおそれがある。
本形態の潜水制御部４４は、下記のステップを順番に実行することによりジャイロシステム１を水面下へ潜水させる。
（４−１−ｂ１）ステップ１．制御部１３は、通信Ｉ／Ｆ４３から潜水開始指令を受ける。潜水開始指令は、ジャイロシステム１に直接設けられたスイッチを押すことにより制御部１３へ出力することができる。また、潜水開始指令は、遠隔地に設けられたコンピュータから任意の通信方式を経由して制御部１３へ出力してもよい。
（４−１−ｂ２）ステップ２．制御部１３は、潜水開始指令を潜水制御部４４へ出力する。
（４−１−ｂ３）ステップ３．潜水制御部４４は、フライホイール７及びジンバル６の回転速度の減速を開始させる。また、フライホイール７及びジンバル６の回転を停止させてもよい。
（４−１−ｂ４）ステップ４．潜水制御部４４は、（４−ａ）〜（４−ｃ）の指令を出力し、ジャイロシステム１は潜水を開始する。
（４−１−ｂ５）ステップ５．潜水制御部４４は、目標水深にジャイロシステム１が到達したら、潜水を停止する指令を出力する。
本形態では、フライホイール７及びジンバル６の回転速度を減速または停止させた後に、潜水を開始するため、ジャイロシステム１の姿勢が水中で不安定になることを抑制することができる。
【００５２】
＜第４−２実施形態＞
本形態の潜水制御部４４は、下記のステップを順番に実行することによりジャイロシステム１を水面上へ浮上させる。
（４−２−ａ１）ステップ１．制御部１３は、通信Ｉ／Ｆ４３から浮上開始指令を受ける。また、浮上開始指令は、遠隔地に設けられたコンピュータから任意の通信方式を経由して制御部１３へ出力してもよい。
（４−２−ａ２）ステップ２．制御部１３は、浮上開始指令を浮上制御部４４へ出力する。
（４−２−ａ３）ステップ３．浮上制御部４４は、（４−ｄ）〜（４−ｆ）の指令を出力し、ジャイロシステム１は浮上を開始する。
（４−２−ａ４）ステップ４．浮上制御部４４は、フライホイール７及びジンバル６の回転速度の増速を開始させる。
（４−２−ａ５）ステップ５．制御部１３は、駆動制御部１１に指令し、ジンバル同期制御を開始させる。
（４−２−ａ６）ステップ６．制御部１３は、周期制御部４２に指令し、ジャイロシステム１の固有周期を波浪の揺れの周期へ同期させる。
本形態では、フライホイール７及びジンバル６の回転速度を増速させる前に浮上を開始する。このように構成することにより、ジャイロシステム１の姿勢が水中で不安定になることを抑制することができる。なお、本形態においてはフライホイール７またはジンバル６の回転速度を増速させたが、フライホイール７およびジンバル６の一方の回転速度を増速させるだけでもよい。
【００５３】
＜第５実施形態＞
以下、図３に図示される、本発明の第５実施形態に係るジャイロシステム１の概略構成を示す。
本形態のジャイロシステム１はジャイロシステム１の第１軸まわりのジャイロシステム１の傾き（ジャイロシステム角度）およびジャイロシステム１の角速度の両方または何れか一方を検出する第１角検出センサ１４、および第２軸まわりのジャイロシステム１の傾き（ジャイロシステム角度）およびジャイロシステム１の角速度の両方または何れか一方を検出する第２角検出センサ５２を備える。
第２角検出センサ５２はジンバル軸と直交する方向まわりの揺れを検出することができるように構成されている。一方、第１角検出センサ１４はジンバル軸と直交する方向と異なる方向（第１軸）まわりの揺れを検出することができれば十分であるが、本形態においては簡単のため、第１角検出センサ１４はジンバル軸の伸びる方向まわりの揺れを検出するように構成されている。
制御部１３は、下記のステップを順番に実行する。
（５−ａ）ステップ１．制御部１３は、第１角検出センサ１４の検出値を用いて、第１角速度を算出する。なお、第１角速度としては、１つまたは複数の揺動周期期間における検出値の平均値、中央値もしくは最頻値等、または所定期間内の検出値の平均値、中央値もしくは最頻値などを利用することができる。
（５−ｂ）ステップ２．制御部１３は、第２角検出センサ５２の検出値を用いて、第２角速度を算出する。なお、第２角速度としては、１つまたは複数の揺動周期期間における検出値の平均値、中央値もしくは最頻値等、または所定期間内の計測値の平均値、中央値もしくは最頻値などを利用することができる。
（５−ｃ）ステップ３．制御部１３は、第１角速度が第２角速度より大きい場合に、ジンバル軸３０ａ、３０ｂが第１軸と直交する方向となるようにジンバル６の方向を変化させる。
（５−ｄ）ステップ４．所定期間経過後、（５−ａ）ステップ１に戻る。
このような制御を行うことにより、ジャイロシステム１はより大きな揺動をジンバル回転へ変換させることができる。つまり、より大きな動力をジンバルから得ることができる。
なお、（５−ｃ）ステップ３においてジンバル６の方向を変化させる具体的な手段としては、下記の方法を適用することができる。
（５−ｅ）ジンバル６を支持する台座５１は、水平回転可能である。ジャイロシステム１に対してジンバル６を水平回転させることによりジンバル６の方向を変化させる。
（５−ｆ）ジャイロシステム１は姿勢制御用のコントロールモーメントジャイロ（不図示）をさらに備えており、コントロールモーメントジャイロを制御することによりジャイロシステム１を水平回転させ、ジンバル６の方向を変化させる。
（５−ｇ）ジャイロシステム１は発電用のジャイロユニット３を、姿勢制御を目的としたコントロールモーメントジャイロとして制御することによりジャイロシステム１を水平回転させ、ジンバル６の方向を変化させる。
（５−ｈ）ジャイロシステム１はスクリュー（不図示）を備えており、スクリューの動力を利用してジャイロシステム１を水平回転させることによりジンバル６の方向を変化させる。
（５−ｉ）ジャイロシステム１はフィン・スタビライザ（不図示）のような可動式のフィンを備えており。フィンに作用する波浪の揚力を利用してジャイロシステム１を水平回転させることによりジンバル６の方向を変化させる。
（５−ｊ）ジャイロシステム１は浮体に作用する揺動の力を利用してジャイロシステム１を水平回転させることによりジンバル６の方向を変化させる。
【００５４】
＜第６実施形態＞
以下、図６に図示される、本発明の第６実施形態に係るジャイロシステム１の概略構成を示す。
本形態のジャイロシステム１は、第１のジャイロユニット３ａおよび第２のジャイロユニット３ｂの２つのジャイロユニットを少なくとも含む。それぞれのジャイロユニットは、それぞれ昇降機５３および昇降機５４を介して浮体２から昇降可能に支持されている。
また、昇降機５３および５４は浮体２に設けられたレール（不図示）により浮体２上を移動することができるように構成されている。例えば、第１のジャイロユニット３ａを、第２のジャイロユニット３ｂに対して水平方向に遠ざけるように移動させることができる。このようにすることにより、ジャイロシステム１の重心まわりの慣性モーメントを大きくすることができる。
制御部１３は、ジャイロシステム１の目標固有周期を含む周期指令を生成し、周期制御部４２へ出力する。
周期制御部４２は、目標固有周期に対応する高さ、位置にジャイロユニット３ａおよびジャイロユニット３ｂを昇降または移動させる制御を行う。なお、ジャイロシステム１の固有周期と、それに対応するジャイロユニット３ａおよびジャイロユニット３ｂの位置の関係は固有周期テーブルに格納されている。固有周期テーブルテーブルは、測定機器を用いた測定値または、計算機シミュレーションによる計算値に基づき構築することができる。
本形態によれば、第１ジャイロユニット３ａと第２ジャイロユニット３ｂとの間の距離を変化させることにより、バラスと水等を利用せずジャイロシステム１の構成要素にのみ基づいてジャイロシステム１の固有周期を変化させられる利点がある。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
なお、本発明のジャイロシステム１は、波浪の揺動をジンバル６の運動として取り出す波力発電システムに用いることを前提に説明したが、波の揺動以外にも、人間や動物の歩行運動による揺動、自動車や鉄道などの揺動、そのほか各種機械の揺動運動により生じる揺動及びその他ジャイロシステム１へ作用するあらゆる種類の揺動からエネルギーを取り出すことが可能である。
また、本発明のジャイロシステム１は、ジンバル６の運動を発電機１０に伝達させることにより、発電用途に用いることを前提に説明したが、発電機１０以外にも、直接物を動かすための動力として用いたり、遠心分離のための動力として用いたり、摩擦熱を発生させるための発熱源として用いる等、任意の動力源として本発明のジャイロシステム１活用することができる。
【符号の説明】
【００５６】
１    ジャイロシステム
２    浮体
３    ジャイロユニット
６    ジンバル
７    フライホイール
８    スピンモータ
９    増速装置
１０  発電機
１１  駆動制御部
１２  スリップリング
１３  制御部
１４  角検出センサ
１５  ジンバル角センサ
【図１】
2014156826.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2014156826.tif 000008
【図７】
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