JP2006160025A - 水中移動体および空気中移動体 - Google Patents

Abstract

【課題】 長時間にわたって正確な位置に移動可能な流体中移動体を提供する。
【解決手段】 本体（１１）と、本体を流体中に浮遊させる浮体（１８）と、流体の流れを利用して発電する発電手段（３９）と、係留部（３４）を備えたワイヤ（３３）の巻取りおよび繰出しを行うと共に本体に取り付けられた少なくとも一つのワイヤ巻取手段（３０）とを具備し、該ワイヤ巻取手段は発電手段により発電された電力を利用できるようになっており、ワイヤの係留部によって本体を流体中に係留した後で、ワイヤ巻取手段を用いてワイヤを巻取りおよび繰出すことによって、本体を流体中において移動させるようにした流体中移動体（１０、１００）が提供される。流体中移動体の本体に設けられた方向舵（２９）を水の流れに応じて変更するようにしてもよく、係留部は、水底または地面に予め配置された係合部（７０）に係合して本体を係留するようにしてもよい。
【選択図】 図１

Description

本発明は、流体中を移動する流体中移動体に関し、さらに特別には海水などの水中を移動する水中移動体および空気中を移動する空気中移動体に関する。

従来より、海の浅瀬においては生け簀などが設置されており、特定の魚介類の養殖が行われている。このような生け簀内においては無人の潜水艇が魚介類の監視および給餌のためにしばしば利用されている。

また、近年では、地球温暖化の原因となる二酸化炭素を比較的深い海中に沈めることが実施されつつある。比較的高圧でかつ低温の海中に二酸化炭素を供給すると、二酸化炭素の少なくとも一部は二酸化炭素ハイドレート（ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｄｉｏｘｉｄｅ ｈｙｄｒａｔｅ）になる。二酸化炭素よりも低密度、つまり軽量である二酸化炭素ハイドレート層の下方に二酸化炭素をさらに供給すれば、多量の二酸化炭素を海中に貯蔵することが可能となる。そして、このような場合にも、二酸化炭素ハイドレートの形成状態、二酸化炭素の漏洩状態などを監視するために、無人の潜水艇の使用が検討されている。

このような潜水艇は通常は潜水艇に予め組み込まれたバッテリにより駆動されているがバッテリの電力には限界があるので長時間の駆動は難しい。

ところで、特許文献１および特許文献２においては、このような潮流を利用して発電する発電潜水船が開示されている。これら特許文献１および特許文献２においては、潮流により発電可能な発電機が内蔵された潜水船が係留鎖などにより海中に係留されている。そして、発電機により発電された電力は、潜水船から延びる送電線を通じて陸上まで送電されている。
特開２００２−１２７９８８号公報 特開平７−２５９０６４号公報

しかしながら、これら特許文献１および特許文献２に開示される発電潜水船は海中に単に係留されていて、潮流の変化に応じて発電潜水船全体が向きを変える構成となっているだけであるので、これら発電潜水船は海中を移動することはできない。これら発電潜水船は、生け簀の監視および給餌ならびに／もしくは二酸化炭素ハイドレートを監視するような比較的長距離の移動を伴う場合には適さない。

また、生け簀などで使用される無人の潜水艇は生け簀内を単に移動するだけであっても比較的多量の電力を消費しており、また潮流が比較的大きい海域においては潜水艇を現状の位置に維持するだけでも多量の電力が消費される。さらに、これら潜水艇は生け簀の監視などを行うときにも当然に電力を別途消費するので、このような潜水艇は可能な限り低電力であるのが好ましい。

さらに、無人の監視装置は水中だけでなく、空気中、特にかなり上空において温度、圧力などを長期間にわたって監視するために必要とされている。現在、使用されている気球状の浮遊型の監視装置はロープなどで地上に係留されている。ところが、強風時にはロープが大幅に湾曲して監視装置の高度が下がるので、同一高度における温度などの監視を長期間にわたって行うことは難しい。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、比較的低電力であって長時間にわたって正確な位置に移動可能な流体中移動体、例えば水中を移動する水中移動体および空気中を移動する空気中移動体を提供することを目的とする。

前述した目的を達成するために１番目に記載の発明によれば、本体と、該本体を水中に浮遊させる浮体と、係留部を備えたワイヤの巻取りおよび繰出しを行うと共に前記本体または係合部に取り付けられた少なくとも一つのワイヤ巻取手段とを具備し、前記ワイヤの前記係留部によって前記本体を水中に係留した後で、前記ワイヤ巻取手段を用いて前記ワイヤを巻取りおよび繰出すことによって、前記本体を水中において移動させるようにした水中移動体が提供される。

すなわち１番目の発明においては、水中移動体の本体を係留するワイヤを巻取りおよび繰出しすることにより、水中移動体を移動させている。このような場合には、ワイヤの張力のぶんだけ、低電力でもって水中移動体を移動させることができ、従って、水中移動体を比較的低電力であって長時間にわたって利用することができる。また、水中移動体の移動距離はワイヤの巻取および繰出長さに応じて定まるので、水中移動体を所望の位置に正確に移動させられることも可能となる。

２番目の発明によれば、本体と、該本体を水中に浮遊させる浮体と、前記水中における水の流れを利用して発電する発電手段と、係留部を備えたワイヤの巻取りおよび繰出しを行うと共に前記本体または係合部に取り付けられた少なくとも一つのワイヤ巻取手段とを具備し、該ワイヤ巻取手段は前記発電手段により発電された電力を利用できるようになっており、前記ワイヤの前記係留部によって前記本体を水中に係留した後で、前記ワイヤ巻取手段を用いて前記ワイヤを巻取りおよび繰出すことによって、前記本体を水中において移動させるようにした水中移動体が提供される。

すなわち２番目の発明においては、水中移動体の本体を係留するワイヤを巻取りおよび繰出しすることにより、水中移動体を移動させている。このような場合には、エネルギを消費しないで生成できるワイヤの張力の効果だけ、低電力でもって水中移動体を移動させることができ、従って、水中移動体を比較的低電力であって長時間にわたって利用することができる。また、水中移動体の移動距離はワイヤの巻取および繰出長さに応じて定まるので、水中移動体を所望の位置に正確に移動させられることも可能となる。さらに、２番目の発明においては、水の流れを利用して発電した電力によってワイヤ巻取手段を駆動しているので、発電手段を備えていない場合と比較して、さらに長時間にわたって水中移動体を利用することが可能となる。

３番目の発明によれば、２番目の発明において、前記水中移動体の前記発電手段には方向舵が設けられており、前記水の流れに応じて前記発電手段の向きを変更できる。
すなわち３番目の発明においては、電力を得るための最適な向きに水中移動体を位置決めできるので、より効率的に電力を得ることが可能となる。

４番目の発明によれば、１番目から３番目のいずれかの発明において、前記係留部は、水底に予め配置されるかまたは水中を自己移動した後で水底に固定された係合部に係合して前記本体を係留できるようになっている。
すなわち４番目の発明においては、自然の岩石などにワイヤの係留部を直接的に係合させる場合よりも係合部を移動させていくことができるため、広範囲の移動が可能となる。

５番目の発明によれば、本体と、該本体を空気中に浮遊させる浮体と、前記空気中における空気の流れを利用して発電する発電手段と、係留部を備えたワイヤの巻取りおよび繰出しを行うと共に前記本体または係合部に取り付けられた少なくとも一つのワイヤ巻取手段とを具備し、該ワイヤ巻取手段は前記発電手段により発電された電力を利用できるようになっており、前記ワイヤの前記係留部によって前記本体を空気中に係留した後で、前記ワイヤ巻取手段を用いて前記ワイヤを巻取りおよび繰出すことによって、前記本体を空気中において移動させるようにした空気中移動体が提供される。

すなわち５番目の発明においては、空気中移動体の本体を係留するワイヤを巻取りおよび繰出しすることにより、空気中移動体を移動させている。このような場合には、ワイヤの張力のぶんだけ、低電力でもって空気中移動体を移動させることができ、従って、空気中移動体を比較的低電力であって長時間にわたって利用することができる。また、空気中移動体の移動距離はワイヤの巻取および繰出長さに応じて定まるので、空気中移動体を所望の位置に正確に移動させられることが可能となる。さらに、５番目の発明においては、空気の流れを利用して発電した電力によってワイヤ巻取手段を駆動しているので、発電手段を備えていない場合と比較して、さらに長時間にわたって空気中移動体を利用することが可能となる。

６番目の発明によれば、５番目の発明において、前記係留部は、地面に予め配置されるかまたは地上を移動できる係合部に係合して前記本体を係留できるようになっている。
すなわち６番目の発明においては、空気中移動体を広範囲に移動させることが可能である。

各発明によれば、比較的低電力であって長時間にわたって流体中移動体、つまり水中移動体および空気中移動体を正確な位置に移動させられるという共通の効果を奏しうる。
さらに、２番目の発明によれば、発電手段を備えていない場合と比較して、さらに長時間にわたって水中移動体を利用することが可能となるという効果を奏しうる。
さらに、３番目の発明によれば、より効率的に電力を得ることが可能となるという効果を奏しうる。
さらに、４番目の発明によれば、広範囲の移動が可能となるという効果を奏しうる。
さらに、５番目の発明によれば、発電手段を備えていない場合と比較して、さらに長時間にわたって空気中移動体を利用することが可能となるという効果を奏しうる。
さらに、６番目の発明によれば、空気中移動体を広範囲に移動させられることが可能であるという効果を奏しうる。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の図面において同様の部材には同様の参照符号が付けられている。理解を容易にするために、これら図面は縮尺を適宜変更している。
図１は、本発明に基づく流体中移動体を水中に適用した場合を説明するための第一の略図である。図１においては、流体中移動体は水面Ｗと水底Ｌ１との間の水中、例えば海中、湖中などにおいて使用される水中移動体１０として示されている。すなわち、図１に示される水中移動体１０は、生け簀における監視および給餌ならびに／もしくは二酸化炭素ハイドレートの形成状態などを監視する潜水艇としての役目を果たしうるものとする。

図１に示されるように、水中移動体１０の本体１１は、浮体１８（フロート）を含んでいる。浮体１８内には、水よりも軽量の流体、例えば空気が充填されており、水中移動体１０を水中において所望の深度で浮遊させられる。なお、本体１１自体が浮体１８の役目を果たすような構成であってもよい。

この水中移動体１０は本体１１の両側に設けられた発電部２０を備えている。これら発電部２０のケーシング２２のそれぞれはアーム１５によって、水中移動体１０の本体１１に連結されている。また、図示されるように、ケーシング２２の先端にはプロペラ２１が設けられている。このプロペラ２１はケーシング２２内に配置された発電機３９に接続されている。さらに、図１に示されるように、ケーシング２２の基端には、向きを変えることのできる方向舵２９が設けられている。発電部２０はアーム１５の軸線回りに回転でき、それにより方向舵２９を含む発電部２０の向きを自由に定めることができる。なお、サボニウス風車などを使用すれば、流体の流れの方向にかかわらず発電が可能であることは言うまでもない。

また、水中移動体１０の本体１１の先端には、流線形に形成されたヘッド１が設けられている。ヘッド１内には、監視部８０が配置されている。監視部８０の具体的な構成は水中移動体１０の使用用途に応じて異なる。監視部８０は、水中の二酸化炭素量を検出するためのセンサ、水中を撮影するためのカメラ、および照明装置などを含んでいる。また、水中移動体１０を生け簀の監視などに用いる場合には、監視部８０が、生け簀の魚介類に給餌する給餌装置をさらに含んでいても良い。また、図１には示さないものの、本体１１には、本体１１周りの温度を計測する温度センサ８３、および本体１１周りの圧力を検出する圧力センサ８４が設けられている。さらに、水中移動体１０の本体１１は、水中における水の流れＸ１、例えば潮流の速さおよびその方向を検出するための流速センサ８２、水中における水中移動体１０の深さを測定する深度計８１を含んでいるものとする。

さらに、図１に示される実施形態においては、四つのワイヤ取出口１２ａ、１２ｂ、１２ｃおよび１２ｄが水中移動体１０の本体１１に形成されている。図示されるように、ワイヤ取出口１２ａ、１２ｂは本体１１の先端側に形成されていて、ワイヤ取出口１２ｃ、１２ｄは本体１１の基端側に形成されている。本体１１に配置されたワイヤ調節部３０（図１には示さない）のワイヤ３３は、これらワイヤ取出口１２ａ〜１２ｄを通って本体１１の外部まで延びるようになっている。本体１１に配置されるワイヤ調節部３０の数はワイヤ取出口１２ａ〜１２ｄの数に応じて定まり、また不作動である場合にはワイヤ取出口１２ａ〜１２ｄは閉鎖されているものとする。

図２は、本体に配置されたワイヤ調節部の略斜視図である。図２に示されるワイヤ調節部３０はモータ３８（図２には示さない）に連結された軸部３１と、該軸部３１と共に回転可能なドラム３２とを含んでいる。図示されるように、ドラム３２の周面にはワイヤ３３が巻き付けられている。従って、モータ３８を順方向／逆方向に回転することによって、ワイヤ３３は繰出し／巻取りされる。

図２から分かるように、ワイヤ３３の先端には略Ｃ字形状のフック３４が取り付けられている。Ｃ字形状フックの開口には、軸部３６回りに回動可能な回動部３５が取り付けられている。通常は、回動部３５は図示しないバネによってフック３４の開口を閉鎖するように付勢されている。

図３は、流体中移動体、例えば水中移動体１０に設けられていて流体中移動体を制御する制御部を示す図である。水中移動体１０の本体１１に配置される制御部５０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス５１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）５２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）５３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）５４、入力ポート５５および出力ポート５６を具備する。温度センサ８３および圧力センサ８４の出力信号は夫々対応するＡＤ変換器５７を介して入力ポート５５に入力される。さらに、図示されるように、深度計８１および流速センサ８２からの出力信号も夫々対応するＡＤ変換器５７を介して入力ポート５５に入力される。

一方、出力ポート５６は対応する駆動回路５８を介して方向舵２９、ワイヤ調節部３０に接続されたモータ３８および発電機３９に接続された発電機制御回路４０に接続されている。

発電機３９は外周面に複数個の永久磁石を取付けたロータ（図示しない）と、回転磁界を形成する励磁コイルを巻設したステータ（図示しない）とを具備している。発電機３９のステータの励磁コイルは発電機制御回路４０に接続され、この発電機制御回路４０は直流高電圧を発生するバッテリ４１に接続される。

一方、発電機３９のロータは発電部２０のプロペラ２１に連結されており、プロペラ２１が水の流れＸ１により回転すると、電力が発電機３９に発生して、バッテリ４１に充電される。バッテリ４１に充電するか否かはＣＰＵ５４において判断され、バッテリ４１が満充電になると、発電機制御回路４０によってバッテリ４１に追加充電がされないように制御される。また、発電機制御回路４０によって発電機３９がバッテリ４１により駆動される状態にされると、発電機３９は電気モータとして機能する。これにより、プロペラ２１を回転させて、水中移動体１０を推進させることができる。

ここで図１を再び参照すると、図１の左下方には係合部７０が示されている。図１に示される実施形態においては係合部７０の本体７１が、水底Ｌ１から突出する岩礁Ｒ１に埋設されている。係合部７０の本体７１は、図示しない公知の手法によって、岩礁Ｒ１に堅固に固定されているものとする。図示されるように、係合部７０の先端には、係合部７０の本体７１と同程度の断面寸法を有するディスク７２が設けられており、本体７１とディスク７２とは連結部７３により互いに連結されている。この連結部７３の断面寸法は、本体７１およびディスク７２の断面寸法よりも小さい。

水中移動体１０を水中に最初に係留するときには、発電機制御回路４０によって発電機３９を電気モータとして使用するようにする。バッテリ４１は予め或る程度まで充電されているので、このバッテリ４１の電力によりプロペラ２１を回転させる。これにより、水中移動体１０が潜行し、水中移動体１０を岩礁Ｒ１に予め埋設された係合部７０に接近させられる。次いで、ワイヤ取出口１２ａから延びるワイヤ３３のフック３４を自動的にまたは手動により係合部７０の連結部７３に係合させる。フック３４の回動部３５は、フック３４が連結部７３に係合するときに連結部７３に押し当たって開放し、フック３４が完全に係合すると回動部３５がバネの付勢作用により閉鎖する。これにより、水中移動体１０を係合部７０に堅固に係留することができる。係合部７０を用いる場合には、自然の岩石などにワイヤ３３のフック３４を直接的に係合させる場合よりも水中移動体１０を確実に係留できる。

その後、発電機制御回路４０によって発電機３９が発電機能を再び有するように設定する。なお、フック３４の形状は係合部７０の連結部７３に堅固に係合できる形状であれば、どのような形状であってもよい。

図１に示される実施形態においては、他のワイヤ取出口１２ｂ〜１２ｄは閉鎖されていて、これらワイヤ取出口１２ｂ〜１２ｄからワイヤは延びていない。つまり、図１においては、水中移動体１０は単一のワイヤ３３によって係留されている。水中には潮流などの水の流れＸ１が存在しうるのでワイヤ３３は図示されるように湾曲するものの、水の流れＸ１に大幅な変動は無いので、水中移動体１０は水中において概ね定位置に保持されることとなる。

そして、ワイヤ取出口１２ａから延びるワイヤ３３をワイヤ調節部３０によって繰出し／巻取りすることによって、水中移動体１０を所望の位置まで移動させられる。予め分かっている係合部７０の場所、流速センサ８２から得られた水の流れＸ１の速さ、および深度計８１から得られた水中移動体１０の深度より、ワイヤ３３の湾曲状態を算出することができる。従って、算出されたワイヤ３３の湾曲状態に基づいてワイヤ調節部３０を調節することにより、水中移動体１０を所望の位置までさらに正確に移動させられる。

また、ワイヤ３３が図示されるような湾曲状態に在るときに水中移動体１０を水の流れＸ１に逆らう方向に移動させることを想定すると、本発明の水中移動体１０はワイヤ３３により係合部７０に係留されているので、水中移動体１０を移動させるのに必要な電力は、ワイヤ３３の張力のぶんだけ、小さくて足りる。つまり、本発明においては、水中移動体１０の移動に必要とされる電力を低く抑えることができ、それにより、監視部８０による監視、例えば生け簀での監視および給餌、ならびに／もしくは二酸化炭素ハイドレートの監視の時間をそのぶんだけ長くすることができる。

さらに、本発明においては水中移動体１０の係留時に、プロペラ２１が水の流れＸ１によって回転し、それにより、電力が発電機３９に発生するようになる。監視部８０およびモータ３８は、この電力に基づいて駆動されるので、本発明においては、外部電力を必要としない場合であっても、さらに長時間にわたって水中移動体を利用することが可能となる。

なお、水の流れＸ１の速さおよび方向に応じて、発電部２０のケーシング２２に設けられた方向舵２９および発電部２０自体の向きをするのが好ましい。このような制御を行う場合には、より効率的に電力を得ることが可能となり、さらに長時間にわたる水中移動体１０の利用が可能となる。

さらに、図１に示される実施形態においては、係合部７０が岩礁Ｒ１に埋設されているが、水中移動体１０を係留するのに十分に堅固に固定できるのであれば、係合部７０は砂地などの水底Ｌ１に埋設されていてもよい。また、必ずしも係合部７０を使用する必要はなく、例えばワイヤ３３の先端に錨を取付け、この錨を岩礁Ｒ１に係合させてもよい。また、ワイヤ３３の先端に水中移動体１０を係留するのに十分な重さの錘を取付けるようにしてもよい。このような場合であっても、前述したのと同様な効果が得られるのは明らかである。

ところで、図１においては単一のワイヤ３３によって水中移動体１０を係留しているが、複数のワイヤでもって水中移動体１０を係留するようにしてもよい。図４は、本発明に基づく流体中移動体を水中に適用した場合を説明するための第二の略図である。図４に示される流体中移動体、この場合には水中移動体１０は三つのワイヤ３３ａ、３３ｃ、３３ｄによって係留されている。図示されるように、ワイヤ取出口１２ａから延びるワイヤ３３ａは水底Ｌ１に設けられた係合部７０ａに連結され、ワイヤ取出口１２ｃから延びるワイヤ３３ｃは岩礁Ｒ１よりも大型の岩礁Ｒ２の頂部付近に設けられた係合部７０ｃに連結され、さらにワイヤ取出口１２ｄから延びるワイヤ３３ｄは岩礁Ｒ２の下方部分に設けられた係合部７０ｄに連結されている。

これらワイヤ３３ａ、３３ｃ、３３ｄは互いに平行にはならない向きに配置されており、また、ワイヤ３３ａは水の流れＸ１に逆らう方向成分を有するように延びていて、他のワイヤ３３ｃ、３３ｄは水の流れＸ１に対して平行に延びる成分を有している。さらに、図示されるように、ワイヤ３３ｃは、他のワイヤ３３ａおよびワイヤ３３ｄおよび水中移動体１０よりも高い位置に在る係合部７０ｃに連結されている。このようなことから、これらワイヤ３３ａ、３３ｃ、３３ｄはほとんど湾曲していない。このような実施形態において例えば水中移動体１０を水の流れＸ１に逆らって移動させるときには、ワイヤ３３ａを巻取りつつ、ワイヤ３３ｃを繰出すと共に、ワイヤ３３ｄをわずかながら繰出すようにする。このような場合には、ワイヤ３３ａ、３３ｃ、３３ｄの湾曲度合いをほとんど考慮する必要がないので、各ワイヤ３３ａ、３３ｃ、３３ｄの繰出し量／巻取り量が水中移動体１０の移動距離に直接的に反映される。従って、水中移動体１０を所望の位置まで極めて正確に移動させられる。

詳細には説明はしないものの、発電部２０を用いることによって水中移動体１０を長時間にわたって利用できるといった効果は本実施形態においても得られるのは明らかである。なお、図４に示される実施形態においては、ワイヤ取出口１２ｂから延びるワイヤ３３ｂ（図示しない）を使用し、さらに堅固に水中移動体１０を係留するようにしてもよい。

図５（ａ）は本発明に基づく流体中移動体を水中に適用した他の実施形態を説明するための略図である。この実施形態においては水中移動体１０は水中を自己移動可能な係合部９０を備えている。水中移動体１０は係合部９０ａ〜９０ｄを備えており、図５（ａ）においては三つの係合部９０ａ、９０ｃ、９０ｄが示されている。これら係合部９０ａ〜９０ｄはそれぞれ各ワイヤ３３ａ〜３３ｄに連結されている。図示されるように、係合部９０ａの本体９１ａの下面には水底Ｌ１’に係合するための複数のアンカー９３ａが設けられている。これらアンカー９３ａは水中移動体１０の制御部５０からの指令に応じて、水底Ｌ１’に係合および係合解除する。さらに、係合部９０ａの側面にはスクリュ９２ａが取付けられている。このスクリュ９２ａも制御部５０からの指令に応じて回転し、それにより、係合部９０ａ自体が水中を移動できるようになっている。スクリュ９２ａは水中移動体１０から電力供給されていてもよく、また係合部９０ａに予め備えられたバッテリ（図示しない）から電力供給されていてもよい。係合部９０ｃ、９０ｄも係合部９０ａと同様の構成であって、添字「ａ」を「ｃ」または「ｄ」に読み替えれば同じであるので説明を省略する。

図５（ａ）に示されるように係合部９０ａ、９０ｄがそれぞれのアンカー９３ａ、９３ｄによって水底Ｌ１’の異なる位置に係合している。一方、図５（ａ）における係合部９０ｃはアンカー９３ｃによる係合が解除された状態になっている。また、図５に示される実施形態においては水中移動体１０に予め貯えられた空気を各ワイヤ３３ａ〜３３ｄに通して各係合部まで供給することができる。図示される係合部９０ｃはワイヤ３３ｃを通じて供給された空気を含んでおり、浮力によって水中に浮遊した状態にある。この状態でスクリュ９２ｃを回転させると、係合部９０ｃは所望の方向、例えば図５（ａ）における右方向に移動する。

係合部９０ｃが所望の位置まで移動すると、係合部９０ｃ内の空気を放出して係合部９０ｃを水底Ｌ１’まで下降させ、次いでアンカー９３ｃによって係合部９０ｃを水底Ｌ１’上に固定する。その後、前述したのと同様な操作によって係合部９０ｄを右方向に移動させ、さらに係合部９０ａを同様に移動させる。このように係合部を移動させるときには、各ワイヤ３３ａ〜３３ｄを適宜巻取り／繰出しするようにしてもよい。このような操作を繰り返し行うことにより、水中移動体１０を広範な範囲に移動させることが可能となる。当然のことながら、水中移動体１０を移動させる際には水中の流れＸ１およびプロペラ２１を適宜利用するようにしてもよい。

さらに、図５（ｂ）は本発明に基づく流体中移動体を水中に適用したさらに他の実施形態を説明するための略図である。図５（ｂ）に示される係合部９０ａ’〜９０ｄ’はスクリュ９２ａ〜９２ｄを備えていない点においてのみ、係合部９０ａ〜９０ｄと異なる。従って、本実施形態における係合部９０ａ’〜９０ｄ’は水中を自己移動することはできない。

図５（ｂ）に示される実施形態において水中移動体１０を移動させることを望む場合には、例えば係合部９０ｃ’、９０ｄ’のアンカー９３ｃ’、９３ｄ’を解除して、単一の係合部９０ａ’のアンカー９３ａ’によってのみ水中移動体１０を係合する状態を形成する。このとき、各ワイヤ３３ｃ、３３ｄを適宜巻取るようにしてもよい。次いで、係合部９０ａに関連づけられたワイヤ３３ａを繰出し、流れＸ１単独または流れＸ１とプロペラ２１との両方を用いることによって水中移動体１０を移動させる。水中移動体１０を所望の位置まで移動させると、ワイヤ３３ｃ、３３ｄを繰り出して、係合部９０ｃ、９０ｄを水底Ｌ１’まで移動させる。次いで、アンカー９３ｃ’、９３ｄ’によって係合部９０ｃ’、９０ｄ’をそれぞれ水底Ｌ１’上に固定する。その後、係合部９０ａ’のアンカー９３ａを解除してワイヤ３３ａを巻取り、所望の位置で係合部９０ａ’を水底Ｌ１’に係合させるようにする。このような方式によっても水中移動体１０を広範囲に移動させることが可能となる。

図６は、本発明に基づく流体中移動体を空気中に適用した場合を説明するための第一の略図である。図６および後述する図８においては、流体中移動体は地面Ｌ２の上方、つまり空気中において使用される空気中移動体１００として示されている。これら図面に示される空気中移動体１００の本体１０１は、空気よりも軽い流体、例えばヘリウムガスなどが空気中移動体１００を浮遊させるのに十分に充填された浮体１８０を備えている。なお、本体１０１自体が浮体１８０の役目を果たすような構成であってもよい。このような浮体１８０によって空気中移動体１００は空気中に浮遊する。

さらに、図示されるように、空気中移動体１００は本体１０１の両側から延びる主翼１５０を含んでいる。主翼１５０は、空気中移動体１００の揚力を増加させる役目を果たす。なお、空気中移動体１００はプロペラ１２１を備えた単一の発電部１２０を有しているものとする。

また、ワイヤ調節部１３０ａ、１３０ｂがそれぞれ本体１０１の先端および基端に設けられてる。これらワイヤ調節部１３０ａ、１３０ｂは前述したワイヤ調節部３０と同様の構成である。さらに、前述した制御部５０ならびに制御部５０に関連する部材が空気中移動体１００にも設けられているものとする。なお、この場合には、深度計の代わりに高度計を備えているものとする。

空気中移動体１００の先端および基端に設けられたワイヤ調節部１３０ａ、１３０ｂからそれぞれ延びるワイヤ１３３ａ、１３３ｂが図示しないフックなどにより係合部７０に連結され、それにより、空気中移動体１００が係留されるようになる。図示されるように、空気の流れＸ２によって、これらワイヤ１３３ａ、１３３ｂは湾曲している。係合部７０は自己移動可能な構成としてもよい。

前述した実施形態と同様に、これらワイヤ１３３ａ、１３３ｂの湾曲度合いを考慮した上で、ワイヤ１３３ａ、１３３ｂの巻取り／繰出しを行い、それにより、空気中移動体１００を所望の位置まで正確に移動させられる。なお、主翼１５０の向きを一定に維持することを望む場合には、ワイヤ１３３ａ、１３３ｂの巻取り／繰出し量を同一にするのが好ましい。空気中移動体１００の制御部５０に関連する監視部８０は温度センサ、圧力センサ、カメラなどを含みうるので、このような空気中移動体１００を使用することによって、上空の温度、圧力あるいは景観などを取得することができる。

さらに、空気中移動体１００に設けられた発電部１２０のプロペラ１２１は空気の流れＸ２によって回転し、それにより、発電機３９（図３を参照されたい）による発電が行われるようになる。得られた電力は、前述した実施形態と同様に、ワイヤ調節部１３０ａ、１３０ｂおよび監視部８０の駆動に使用され、それにより、長時間にわたる空気中移動体１００の利用が可能となる。

なお、図６に示される実施形態においては二つのワイヤ１３３ａ、１３３ｂが空気中移動体１００の先端および基端から延びるようになっているが、ワイヤ調節部１３０ａ、１３０ｂを主翼１５０の両端部に設けることにより、ワイヤ１３３ａ、１３３ｂが主翼１５０の両端部から延びる構成としてもよい。このような場合には左右のワイヤ１３３ａ、１３３ｂの長さを調節することにより、空気中移動体１００を凧のように操作でき、それにより、空気中移動体１００の操作性が高められる。

図７は、空気中移動体の高さがワイヤの湾曲度合いに応じて異なる状態を示す図である。図７に示される空気中移動体１００ｙは空気の流れＸ２が比較的小さい場合を示している。一方、空気中移動体１００ｚは空気の流れＸ２が比較的大きい場合（図６に対応する）を示している。これら空気中移動体１００ｙ、１００ｚはそれぞれワイヤ１３３ｙ、１３３ｚにより係合部７０に係留されているものとする。なお、理解を容易にするために空気中移動体１００ｙ、１００ｚ先端の各ワイヤ１３３ｙ、１３３ｚのみを図示している。

図７から分かるように、空気の流れＸ２が比較的大きい場合の空気中移動体１００ｚの高度ｈ２は、空気の流れＸ２が比較的小さい場合の高度ｈ１よりも小さくなる。これら空気中移動体１００ｙ、１００ｚの監視部は同一高さにおける圧力、温度などを監視しうるので、高度が変化しないことが好ましい。本発明においては、高度が所定の高度ｈ１から高度ｈ２まで低下したことは高度計８１によって読取られる。次いで、高度差（ｈ２−ｈ１）に応じて定まる量だけワイヤ１３３ｚを繰出す（図７において一点鎖線により示される）ようにし、それにより、空気中移動体１００ｚを高度ｈ１まで上昇させている。あるいは制御ケーブル３９ｂを制御ケーブル３９ａよりも短かくして空気中移動体１００を傾けさせ、空気の流れによる揚力によって高度を上げるようにしてもよい。従って、本発明においては、天候、特に空気の流れＸ２が頻繁に変化するような長期間にわたって監視を行う場合であっても、空気中移動体１００を同一高さに維持し、同一高さにおける監視を行うことが可能となる。なお、このように空気中移動体１００の傾斜度を変化させて高度を変える制御法は水中移動体１０においても同様に実現可能である。

図８は、本発明に基づく流体中移動体を空気中に適用した場合を説明するための第二の略図である。図８においては、空気中移動体１００の先端および基端からそれぞれ所定の長さの制御ケーブル３９ａ、３９ｂが延びている。図示されるように、これら制御ケーブル３９ａ、３９ｂの合流点にはワイヤ調節部１３０が設けられている。そして、ワイヤ調節部１３０から延びるワイヤ１３３が地面Ｌ２に設けられた係合部７０に係合している。つまり、図８に示される実施形態においては、空気中移動体１００は単一のワイヤ１３３によって係留されている。制御ケーブル３９ａ、３９ｂはワイヤ調節部１３０のモータ３８に連結されているおり、モータ３８を適宜駆動できる。従って、ワイヤ１３３を巻取り／繰出しすることにより空気中移動体１００を所望の位置まで同様に移動させられるので、図６を参照して説明したのと同様な効果を得ることができる。

さらに、図４を参照して説明したように、空気中移動体１００よりも高い場所に設けられた係合部（図示しない）も用いることにより、空気中移動体１００を複数のワイヤで係留することは本発明の範囲に含まれる。このような場合には、ワイヤの湾曲度合いが低下するので、ワイヤ１３３等の巻取り／繰出しによって、空気中移動体１００を所望の位置までさらに正確に移動させられる。また、前述した水中移動体１０および空気中移動体１００を所望の位置までさらに正確に移動させるために、発電機３９を電気モータとして適宜使用するようにしてもよい。また、水中移動体１０および空気中移動体１００のワイヤ調節部が、係合部７０または係合部９０に含まれる構成としてもよい。なお、前述した実施形態のいくつかを適宜組み合わせることは本発明の範囲に含まれるものとする。

本発明に基づく流体中移動体を水中に適用した場合を説明するための第一の略図である。 本体に配置されたワイヤ調節部の略斜視図である。 流体中移動体を制御する制御部を示す図である。 本発明に基づく流体中移動体を水中に適用した場合を説明するための第二の略図である。 （ａ）本発明に基づく流体中移動体を水中に適用した他の実施形態を説明するための略図である。 （ｂ）本発明に基づく流体中移動体を水中に適用したさらに他の実施形態を説明するための略図である。 本発明に基づく流体中移動体を空気中に適用した場合を説明するための第一の略図である。 流体中移動体の高さがワイヤの湾曲度合いに応じて異なる状態を示す図である。 本発明に基づく流体中移動体を空気中に適用した場合を説明するための第二の略図である。

符号の説明

１０ 水中移動体
１１ 本体
１２ａ〜１２ｄ ワイヤ取出口
１８ 浮体
２０ 発電部
２１ プロペラ
２９ 方向舵
３０ ワイヤ調節部
３３ ワイヤ
３４ フック
３８ モータ
３９ 発電機
４１ バッテリ
５０ 制御部
７０ 係合部
８０ 監視部
１００ 空気中移動体
１００ｙ、１００ｚ 空気中移動体
１０１ 本体
１２０ 発電部
１２１ プロペラ
１３０ａ、１３０ｂ ワイヤ調節部
１３３ａ、１３３ｂ、１３３ｙ、１３３ｚ ワイヤ
１５０ 主翼
１８０ 浮体

Claims (6)

1. 本体と、
   該本体を水中に浮遊させる浮体と、
   係留部を備えたワイヤの巻取りおよび繰出しを行うと共に前記本体または係合部に取り付けられた少なくとも一つのワイヤ巻取手段とを具備し、
   前記ワイヤの前記係留部によって前記本体を水中に係留した後で、前記ワイヤ巻取手段を用いて前記ワイヤを巻取りおよび繰出すことによって、前記本体を水中において移動させるようにした水中移動体。
2. 本体と、
   該本体を水中に浮遊させる浮体と、
   前記水中における水の流れを利用して発電する発電手段と、
   係留部を備えたワイヤの巻取りおよび繰出しを行うと共に前記本体または係合部に取り付けられた少なくとも一つのワイヤ巻取手段とを具備し、該ワイヤ巻取手段は前記発電手段により発電された電力を利用できるようになっており、
   前記ワイヤの前記係留部によって前記本体を水中に係留した後で、前記ワイヤ巻取手段を用いて前記ワイヤを巻取りおよび繰出すことによって、前記本体を水中において移動させるようにした水中移動体。
3. 前記水中移動体の前記発電手段には方向舵が設けられており、前記水の流れに応じて前記発電手段の向きを変更できる請求項２に記載の水中移動体。
4. 前記係留部は、水底に予め配置されるかまたは水中を自己移動した後で水底に固定された係合部に係合して前記本体を係留できるようになっている請求項１から３のいずれか一項に記載の水中移動体。
5. 本体と、
   該本体を空気中に浮遊させる浮体と、
   前記空気中における空気の流れを利用して発電する発電手段と、
   係留部を備えたワイヤの巻取りおよび繰出しを行うと共に前記本体または係合部に取り付けられた少なくとも一つのワイヤ巻取手段とを具備し、該ワイヤ巻取手段は前記発電手段により発電された電力を利用できるようになっており、
   前記ワイヤの前記係留部によって前記本体を空気中に係留した後で、前記ワイヤ巻取手段を用いて前記ワイヤを巻取りおよび繰出すことによって、前記本体を空気中において移動させるようにした空気中移動体。
6. 前記係留部は、地面に予め配置されるかまたは地上を移動できる係合部に係合して前記本体を係留できるようになっている請求項５に記載の空気中移動体。

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