JP2008095517A

JP2008095517A - 発電装置

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Publication number: JP2008095517A
Application number: JP2006274963A
Authority: JP
Inventors: Yasunobu Toneaki; 保信刀祢明
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Priority date: 2006-10-06
Filing date: 2006-10-06
Publication date: 2008-04-24
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Also published as: JP4208153B2; CN101158333A; CN101158333B

Abstract

【課題】遊泳体（凧など）と発電機が離れて位置する発電装置において、簡単な施設で電力を得ることができるものを提供する。
【解決手段】この発電装置１は、風を受ける遊泳体２と、遊泳体２を支持して制御する基地体３と、遊泳体２と基地体３を連結する制御紐４と、を備え、基地体３は、制御紐４が挿通する制御紐出入管３１と、制御紐４が巻かれる巻上機３５と、巻上機３５の軸の回転に応じて発電する発電機３６ｂと、巻上機３５を回転させる電動機３６ｃと、を有し、遊泳体２は、第１の傾きθ_１と第２の傾きθ_２が制御可能であり、第１の傾きθ_１の遊泳体２が基地体３から離反することによって巻上機３５の軸が第１の方向に回転して発電機３６ｂが発電する発電期間と、巻上機３５の軸が電動機３６ｃにより第２の方向に回転することによって第２の傾きθ_２の遊泳体２が基地体３に接近する電動期間と、が交互に繰り返される。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気の流れを受けて遊泳する遊泳体を利用した発電装置に関する。

空気の流れを受けて発電する風力発電装置は、風力によって回転するブレード（羽根）に連動する発電機の軸（ロータ）を回転させることにより、電力を生成するものが普及している。この風力発電装置は、一般に、地面から離れたところの風を受けるために背が高く、また、大きなブレードを支えるために巨大な施設となっている。

このような施設の巨大化を抑制すべく、種々の提案がなされている。例えば、特許文献１に記載の風力発電装置は、ロータとステータを相対的に逆回転させるようにすることで、ブレードと発電機を小型化している。

また、特許文献２に記載の風力発電装置は、空中に２個の浮遊装置（遊泳体）を遊泳させ、地上側の発電機に連係された索条（制御紐）によりこれら浮遊装置（遊泳体）を相補的に牽引したり繰り出したりして発電機のロータを双方向に交互に回転させて電力を生成している。このような発電装置は、遊泳体が空中にあり発電機が地上側にあるため、特許文献１に記載のものに比して施設が小型化され、かつ、施工場所の自由度が増えるという利点がある。

特開２００３−６５２０４号公報特開２００４−２３２４６１号公報

しかしながら、特許文献２に記載の風力発電装置は、２個の遊泳体の関係を適切に調整しつつ稼動させるための特別なシステム或いは機構が必要である。例えば、２個の遊泳体が絡み合わないようにそれらを離間して遊泳させるための遠隔操作が必要となっている。また、遊泳体のライズアップ（発出）及び収束（収納）の際には、２個の遊泳体に発電時とは別の動作をさせるための歯車等の機構が必要となっている。

本発明は、係る事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、遊泳体が空中、発電機が地上にあるような、遊泳体と発電機が離れて位置する発電装置において、より簡単な施設で電力を得ることができる発電装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発電装置は、遊泳体本体が空気の流れを受けて遊泳する遊泳体と、遊泳体を支持して制御するとともに、遊泳体の遊泳に応じて発電する機能を有した基地体と、基端が基地体に先端が遊泳体にそれぞれ連結される制御紐と、を備え、前記基地体は、制御紐が挿通する制御紐出入管と、制御紐が巻かれる巻上機と、巻上機の軸の回転に応じて発電する発電機と、巻上機を回転させる電動機と、を有し、前記遊泳体が基地体から離反することによって巻上機の軸が第１の方向に回転して発電機が発電する発電期間と、巻上機の軸が電動機により第２の方向に回転することによって遊泳体が基地体に接近する電動期間と、が交互に繰り返されることを特徴とする。

請求項２に記載の発電装置は、請求項１に記載された発電装置において、前記遊泳体本体は、制御紐の軸線に対する前後の傾きが可変で少なくとも第１の傾きと第２の傾きが制御可能であり、前記遊泳体は、基地体から離反するときには第１の傾き状態にあり、基地体に接近するときには第２の傾き状態にあることを特徴とする。

請求項３に記載の発電装置は、請求項１又は２に記載された発電装置において、前記基地体は、送風機を更に有し、遊泳体の発出時及び／又は収納時に遊泳体に送風することを特徴とする。

請求項４に記載の発電装置は、請求項１乃至３のいずれかに記載された発電装置において、前記遊泳体は、遊泳体本体の姿勢を制御する姿勢制御機を有し、この姿勢制御機に制御紐の先端が連結されるとともに、この姿勢制御機と遊泳体本体とを複数の姿勢制御紐にて連結したことを特徴とする。

請求項５に記載の発電装置は、請求項４に記載された発電装置において、前記姿勢制御機は、風力によって回転する小さなブレードを有する小型の発電機によって電力が供給されることを特徴とする。

請求項６に記載の発電装置は、請求項４に記載された発電装置において、前記姿勢制御機を前記基地体内に配設し、前記姿勢制御紐に前記制御紐の機能を兼ねさせたことを特徴とする。

請求項７に記載の発電装置は、請求項６に記載された発電装置において、前記姿勢制御紐は、複数本からなり、前記姿勢制御機は、前記基地体により各々の姿勢制御紐の実効長を変えることにより遊泳体の傾きを制御することを特徴とする。

請求項８に記載の発電装置は、請求項７に記載された発電装置において、前記基地体は、制御紐が挿通する制御紐取込孔と送風機の送風口を設けた制御紐取込部を更に有することを特徴とする。

請求項９に記載の発電装置は、請求項１乃至８のいずれかに記載された発電装置において、前記制御紐出入管は、喇叭状で回動可能であることを特徴とする。

本発明の発電装置によれば、空気の流れを受ける１個の遊泳体を用いて発電できるので、より簡単な施設で電力を得ることが可能になる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を参照しながら説明する。図１は本発明の第１の実施形態に係る発電装置１の全体構成を示す概略図である。発電装置１は、図１に示すように、上空で遊泳体本体が空気の流れ、すなわち風を受けて遊泳（自由に移動）する遊泳体２と、遊泳体２を支持して制御するとともに、遊泳体２の遊泳に応じて発電する機能を有した基地体３と、基端が基地体３に先端が遊泳体２にそれぞれ連結される制御紐４と、を備える。なお、遊泳体２は、いわゆる凧、カイト、パラグライダー、気球などを例示することができる。また、基地体３は、陸上や海洋上、湖沼上、河川上にあって発電のために稼働するものであり、遊泳体２との相対的な位置が制御できればよく、海洋上、湖沼上、河川上の場合は、碇によって基地体３を搭載した船等の水底に対する位置を保持しても或いはその船等を移動させながら発電してもよい。また、制御紐４は、軽量で強靭な素材のもの、例えば繊維素材や鋼線を用いる。

図２は発電装置１を構成する遊泳体２を示す斜視図である。遊泳体２は、軽く柔軟性のある材料、例えば、ナイロンにより形成された遊泳体本体２０、小さなボード状の姿勢制御機２１、それらの間を連結する複数の姿勢制御紐４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ、４Ｅ、４Ｆを有する。

遊泳体本体２０は、平面視略平板状が望ましく、本実施形態では略四角形平板状である。遊泳体本体２０の下面の四隅には、姿勢制御紐４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄの一端が遊泳体本体２０の両端から連設される薄片２０ａを介して連結されている。この姿勢制御紐４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄは、遊泳体本体２０の姿勢、すなわち前後の傾きθ（遊泳体本体２０の下面の前後の端を結ぶ線が引張された制御紐４の軸線に対する角度）や左右の姿勢を制御するためのものである。前側の隅の姿勢制御紐４Ａ、４Ｂを後側の隅の姿勢制御紐４Ｃ、４Ｄよりも多く牽引すると、遊泳体本体２０の前後の傾きθは大きくなる。前後の傾きθを変化させることで、風による揚力及び抗力を変えることができる。また、左側の隅の姿勢制御紐４Ａ、４Ｃを右側の隅の姿勢制御紐４Ｂ、４Ｄよりも多く牽引したり多く繰り出したりすることで左右の姿勢を制御し、落下などを減少させることができる。

遊泳体本体２０の下面の中央前側と中央後側には、姿勢制御紐４Ｅ、４Ｆが分岐してそれぞれ２箇所で連結されている。姿勢制御紐４Ｅ、４Ｆは、上空の風速の程度によって遊泳体本体２０の風受面積（下面の面積）を変えるためのものである。通常の風速の場合は、遊泳体本体２０の風受面積が大きくなるようにし、強風の場合は、制御紐４Ｅ、４Ｆを牽引することにより風受面積を小さくする。

図３は遊泳体本体２０の側面視断面図である。遊泳体本体２０は、全体的には薄幅の空気溜め部２０ｂを有しており、その前面は空気が流入するよう開口した開口部２０ｃが設けている。この開口部２０ｃは、流入した空気により空気溜め部２０ｂ、すなわち遊泳体本体２０が効率的に膨らむように仕切りを設けて複数に分けてある。遊泳体本体２０が膨らむと、風による揚力及び抗力を安定して受け易くなる。なお、後面の開口部の有無或いは開口の程度は適宜決めるものとする。

遊泳体本体２０の前面の開口部２０ｃの上側には、気体が密閉された細長い袋部２０ｄが設けられている。密閉する気体は、ヘリウム等の空気より軽いものが望ましいが、コスト及び漏れの難易の点から通常の空気でも構わない。袋部２０ｄに気体が密閉されることにより、遊泳体本体２０を形作る枠を構成することができる。また、遊泳体２が基地体３から発出し易くなる。また、海洋上、湖沼上、河川上で使用する場合は、事故により水面に落下しても撤収し易くなる。なお、図示はしないが、遊泳体２を基地体３から更に発出し易くするために、遊泳体２に小さな浮遊体を紐を介してつなぐことも可能である。この浮遊体にはヘリウム等の空気より軽い気体を密閉し、その形状は球状或いは遊泳体本体２０を縮小したようなものである。

姿勢制御機２１には、姿勢制御紐４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ、４Ｅ、４Ｆの他端が所定箇所に連結される。また、姿勢制御機２１には、基端が基地体３に連結された１本の制御紐４の先端が連結されている。姿勢制御機２１には、コンピュータやジャイロ等が搭載されており、姿勢制御紐４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄを調整することにより遊泳体２の姿勢（前後の傾きθや左右の姿勢）を制御する。また、基地体３と通信を行い、姿勢制御紐４Ｅ、４Ｆを調整することにより風受面積の制御も可能である。

また、姿勢制御機２１のコンピュータやジャイロ等への電力は、例えば、通常のバッテリ、太陽電池、風力によって振動又は回転する小さなブレード（羽根）を有する小型の発電機によって供給できる。特に、小さなブレードを有する小型の発電機は、例えば背景技術の説明欄で述べた従来の発電機と同様の機構で発電し、日々取り替えたり充電したりする必要がなく、また、日射の状態に依存しない。また、ブレードの振動又は回転を直接、姿勢制御紐４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ、４Ｅ、４Ｆの制御の動力とすることも可能である。

なお、姿勢制御紐４Ａ、４Ｂ、４Ｅを結んで１本の姿勢制御紐から分岐させることも可能である。この場合、左右の姿勢は姿勢制御紐４Ｃ、４Ｄで行うことになる。こうすると、姿勢制御機２１における姿勢制御紐を駆動する機構が簡素化される。また、遊泳体２が遊泳できる風速の範囲を限定し、風の強弱には遊泳体本体２０の前後の傾きθで調整するなどして姿勢制御紐４Ｅ、４Ｆを省略することも可能である。

基地体３は、筐体３ａの上部に、制御紐４が挿通して繰り出されたり引き込まれたりする制御紐出入管３１を有し、筐体３ａの内部に、制御紐４の基端が軸に巻かれる巻上機３５、巻上機３５の回転を制御する回転制御機３６、基地体３全体の動作を制御する基地体制御部３７、遊泳体２の発出時と収納時に遊泳体２に送風するための送風機３８、を有している。また、筐体３ａの外部には、地面付近の風速や風向を監視する監視機３９を有している。

制御紐出入管３１は、上端に行くに従って開いた形状（喇叭状）になっている。上端付近の一部は、図４の上面図に示すように、制御紐４が誘導され易くするために壁部の一部を外方に膨出させて制御紐出入管３１の内孔に凹部３１ａを形成している。凹部３１ａには、繰り出されたり引き込まれたりする制御紐４との摩擦を減じるためにいくつかのローラ３１ｂが縦に並んで配設されている。制御紐出入管３１は、回動可能（例えば３６０度或いは１８０度）であり、遊泳体２の動きに合わせて制御紐４が接する凹部３１ａが水平に回動する。

回転制御機３６は、巻上機３５の回転速度を変える変速機クラッチ機構３６ａ、巻上機３５の軸の回転に応じて発電する発電機３６ｂ、巻上機３５を回転させる電動機３６ｃを有する。発電装置１が稼動しているときには、遊泳体２による張力によって巻上機３５が回転して発電機３６ｂが発電する発電期間Ｔ_Ｇと、遊泳体２を接近させるために巻上機３５を電動機３６ｃにより逆に回転させる電動期間Ｔ_Ｍと、が交互に繰り返される。電動機３６ｃは発電機３６ｂと別体に設けても一体に設けても構わない。すなわち、電動機３６ｃを発電機３６ｂと別体としても発電機３６ｂを電動機３６ｃとしてトルクを発生するようにしても構わない。

変速機クラッチ機構３６ａでは、発電期間Ｔ_Ｇでは発電される電力がほぼ最大になるように、また、電動期間Ｔ_Ｍでは遊泳体２の接近のために消費される電力がほぼ最小になるように、巻上機３５と発電機３６ｂ又は電動機３６ｃとの変速割合が決められる。

基地体制御部３７は、コンピュータや発電した電力を一時蓄えるバッテリ等を含み、制御紐４の張力の監視、姿勢制御機２１への指令、最大の電力を得るように変速機クラッチ機構３６ａの変速割合の制御、発電期間Ｔ_Ｇと電動期間Ｔ_Ｍの制御、送風機３８の制御、監視機３９との通信、生じた電力の外部への送出制御などを行っている。

送風機３８は、制御紐出入管３１の下方に設けられ、遊泳体２を発出し易いように又は収納し易いように、発出時と収納時に制御紐出入管３１の内孔を通して遊泳体２に送風する。なお、他の手段を設けて、発出時か収納時の送風を省略することも可能である。また、筐体３ａの上部に送風機３８とは別の送風機を設け、斜めから遊泳体２に向かって送風することも可能である。

監視機３９は、風速や風向などを計測し、有線又は無線で基地体制御部３７に送信する。基地体制御部３７は、この計測値を基に、遊泳体２の飛行可否を判断したり遊泳体２の風受面積を調整したりすることができる。

なお、その他の構成として、的確な位置決めを行って遊泳体２を収納するために、遊泳体２（或いは上記の浮遊体）に磁石、基地体３の筐体３ａに極性が切り換えられる磁性体部品を取付け、磁石と磁性体部品を選択的に結合または反発させることもできる。また、的確な位置決めを行って遊泳体２を収納するために、遊泳体２にマークを付けてそのマークを撮影機により認識し、巻上機３５などを制御することも可能である。この場合、夜間でも可能にするため、可視光以外の撮影機又はセンサを設けてもよいし、マークを蛍光体としてもよい。また、伸縮自在なポールを設け、遊泳体２の磁石又はマークを用いて位置決めをし、遊泳体２をつかみ持ち上げて発出し易くすることも可能である。

次に、発電装置１の全体の動作の概略を説明する。

制御紐出入管３１の内孔を覆うように置かれた収納状態の遊泳体２は、送風機３８からの風を受けて発出し、上昇する。地面から離れて上空の風にのったら、適当なところで送風機３８からの風を止める。

遊泳体２は風による抗力及び揚力が生じ、それらが制御紐４の張力となる。発電期間Ｔ_Ｇでは、遊泳体２が基地体３から離反して行き、制御紐４を介して巻上機３５が第１の方向（例えば右回り）に回転する。この巻上機３５の回転が、変速機クラッチ機構３６ａを介して発電機３６ｂに伝達され、発電する。生成された電力は基地体制御部３７のバッテリに一旦蓄えられ、外部（例えば、遠隔の送電所や工場）に送出されると共に、一部は電動機３６ｃ等の電力に用いられる。

発電期間Ｔ_Ｇが経過して遊泳体２がある距離Ｌ_Ｗまで離反すると、電動期間Ｔ_Ｍが開始する。電動機３６ｃにより変速機クラッチ機構３６ａを介して巻上機３５が第２の方向（例えば左回り）に回転し、制御紐４が巻き取られて遊泳体２が引き戻され接近する。そして、電動期間Ｔ_Ｍが経過し、遊泳体２が距離Ｌ_Ｗまで接近すると、再度、発電期間Ｔ_Ｇとなる。こうして、発電期間Ｔ_Ｇと電動期間Ｔ_Ｍが交互に繰り返される。

遊泳体２を降下させて収納するときは、制御紐４が巻き取られ、遊泳体２が基地体３付近まで引き戻される。適当な高さで送風機３８が動作して風が送られ、遊泳体２は空気の流れにより収納に適した形状に保持されて降下し、制御紐出入管３１の内孔を覆う位置に収納される。

次に、発電期間Ｔ_Ｇと電動期間Ｔ_Ｍについて詳細に説明する。

発電期間Ｔ_Ｇでは、遊泳体２の前後の傾きθは、遊泳体２が上空の風により十分な抗力及び揚力が生じる仰角となるような第１の傾きθ_１（例えば約９０度）となる。発電期間Ｔ_Ｇの始めでは、遊泳体２は比較的低空に位置し、大きな抗力及び揚力が生じる。揚力によって遊泳体２は離反しながら徐々に上昇し、制御紐４は垂直方向に段々と近づく。発電期間Ｔ_Ｇの終わりでは制御紐４が垂直方向にかなり近づき、遊泳体２に生じる抗力及び揚力は小さく、ほぼ重力とつり合う状態に近くなって制御紐４を遊泳体２側に引く張力は小さい。

電動期間Ｔ_Ｍの始めでは、制御紐４を遊泳体２側に引く張力は小さいので、巻上機３５の制御紐４を巻き取って遊泳体２を引き戻す力は小さくて済む。また、遊泳体２が基地体３に接近する際に、遊泳体２を風によって抗力及び揚力が大きくならないよう前後の傾きθを第２の傾きθ_２とする。この第２の傾きθ_２は、例えば、後端に連結された制御紐４Ｃ、４Ｄを長く繰り出すと約１８０度前後が可能である。更に繰り出して後端が自由な状態とすることも可能である。

このようにして、ほぼ同じ所定距離Ｌ_Ｗ分を、発電期間Ｔ_Ｇには遊泳体２による張力で巻上機３を回転させて発電機３６ｂで発電し、電動期間Ｔ_Ｍには電動機３６ｃによって巻上機３を回転させて遊泳体２を引き戻す。例えば、風受面積が２５ｍ^２程度の遊泳体２を用い、上空の風速が３．９ｍ／ｓであるとする。１００ｋｇ重の張力が発生し、かつ、２ｍ／ｓの速度で５秒間離反したとすると、１０００ｋｇ重・ｍの仕事量が発生する。そして、同じ距離だけ１０ｍ／ｓの速度で巻き上げるのに、１０ｋｇ重の張力がかかったとすると、消費した仕事量は１００ｋｇ重・ｍとなる。これを差し引きすると、９００ｋｇ重・ｍの仕事量が発生することになる。巻上機３５、回転制御機３６、基地体制御部３７等における機械的又は電気的な損失が２３％あるとすると、９００×９．８×０．７７＝６．８ｋＷ・ｓの電力量が出力されることになる。

このように、発電装置１では、風を受ける１個の遊泳体２を１本の制御紐４で制御することによって発電ができ、非常に簡単な施設で電力を得ることが可能になる。

次に、本発明の実施形態に係る第２の発電装置１Ａについて説明する。図５は、発電装置１Ａを構成する遊泳体２Ａの斜視図、図６は同基地体３Ａの主要部の斜視図である。

遊泳体２Ａの遊泳体本体２０は、上記遊泳体２の遊泳体本体２０と同様である。遊泳体本体２０と基地体３Ａとの間は、姿勢制御紐４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ、４Ｅ、４Ｆで直接連結され、基地体３Ａ内の後述の姿勢制御機３４が遊泳体本体２０の姿勢や風受面積を制御する。つまり、このものは、発電装置１の姿勢制御機２１のかわりに、姿勢制御機３４を基地体３Ａ内に配設し、姿勢制御紐４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ、４Ｅ、４Ｆは先の実施形態における制御紐４を兼ねさせたものである。

基地体３Ａは、上記基地体３と同様の構成要素を有するが、更に、姿勢制御紐４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ、４Ｅ、４Ｆの相対的な位置関係を維持するための制御紐取込部３２、姿勢制御紐４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ、４Ｅ、４Ｆを一旦纏める制御紐収束管３３、姿勢制御紐４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ、４Ｅ、４Ｆを介して遊泳体２Ａの姿勢を制御する姿勢制御機３４を有する。

制御紐取込部３２は、円板状が望ましく、姿勢制御紐４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ、４Ｅ、４Ｆの直径より大きい直径で、それと同数の制御紐取込孔３２ａ、３２ａ、・・・が周辺部分に設けられ、各々の制御紐取込孔３２ａには姿勢制御紐４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ、４Ｅ、４Ｆの各々が挿通している。制御紐取込孔３２ａは、姿勢制御紐４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ、４Ｅ、４Ｆに剪断力等がかからないように喇叭状の丸みを有するのが望ましい。また、各々の制御紐取込孔３２ａを回転自在な管にし、摩擦を減じるためにローラを縦に配設してもよい。制御紐取込部３２は、回動可能であり、遊泳体２の動きに合わせて回動する。また、風向がほぼ一定である期間、回転を止める（ロックする）こともでき、また、姿勢制御紐４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ、４Ｅ、４Ｆの絡みを防止するために逆方向に回動させて戻すなどの駆動が可能である。

制御紐取込部３２には送風機３８が取り付けられ、制御紐取込部３２の中央部分に送風口３２ｂを有する。このように制御紐取込部３２の周辺部分に姿勢制御紐４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ、４Ｅ、４Ｆが挿通する制御紐取込孔３２ａ、中央部分に送風口３２ｂを設けると、姿勢制御紐４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ、４Ｅ、４Ｆの相対的な位置関係の維持と遊泳体２Ａへの送風とを互いに機能を制限することなく行うことができる。

制御紐取込部３２は、図７に示すように、遊泳体２Ａの前側に結ばれる姿勢制御紐４Ａ、４Ｂ、４Ｅが挿通する制御紐取込孔３２ａ、３２ａ、３２ａを遊泳体２Ａの後側に結ばれる姿勢制御紐４Ｃ、４Ｄ、４Ｆが挿通する制御紐取込孔３２ａ、３２ａ、３２ａよりも中央側に位置させることも可能である。こうすると、遊泳体２Ａの姿勢が安定し易い。更に、姿勢制御紐４Ａ、４Ｂ、４Ｅが挿通する部分３２ｃが姿勢制御紐４Ｃ、４Ｄ、４Ｆが挿通する部分３２ａと逆に回動できるようにすると、安定して遊泳体２Ａの左右の姿勢を制御することができる。

制御紐取込部３２は、図８に示すように、２個の屈曲した制動棒３２ｄ、３２ｄを取り付けることも可能である。この制動棒３２ｄ、３２ｄは、遊泳体２Ａの後側の隅に結ばれる姿勢制御紐４Ｃ、４Ｄの左右の動きを制動する。制御紐取込部３２の回転がロックされたとき、遊泳体２Ａが左右に大きく移動すると、制動棒３２ｄ、３２ｄのいずれかに引っかかって遊泳体２Ａを逆方向に引く力が生じる。こうして、自動的に左右の姿勢の制御をすることができる。

制御紐取込部３２の下方には制御紐収束管３３を介して姿勢制御機３４が設けられている。姿勢制御機３４は、本実施形態では箱状であり、上面と下面に姿勢制御紐４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ、４Ｅ、４Ｆが挿通する複数の孔を有する。姿勢制御機３４は、上記の姿勢制御機２１のかわりに、姿勢制御紐４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ、４Ｅ、４Ｆの実効長（遊泳体２Ａから姿勢制御機３４までの長さ）を変えることにより、前後の傾きθを含む遊泳体２Ａの姿勢を制御する。なお、姿勢制御機３４において、圧力センサ等を用いて姿勢制御紐４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ、４Ｅ、４Ｆの張力を検出し、もって遊泳体２Ａの確実な制御を行うことも可能である。

図９は、姿勢制御機３４の具体的な構造の例を示す図である。姿勢制御紐４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ、４Ｅ、４Ｆの各々は、上面の孔を挿通し、第１のガイドピン３４ａ、ローラ３４ｂ、第２のガイドピン３４ｃを通って下面の孔から導出される。ローラ３４ｂの軸がガイドレール３４ｄに沿って水平方向に移動することにより、迂回する部分の長さが変わり姿勢制御紐４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ、４Ｅ、４Ｆの各々の実効長が変わる。

姿勢制御機３４の下方には巻上機３５が設けられる。この巻上機３５の軸には、姿勢制御紐４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ、４Ｅ、４Ｆが共通に巻かれる。

この発電機１Ａは、遊泳体２Ａと基地体３Ａとの間が発電機１の遊泳体２と基地体３との間ように１本の制御紐４ではなく、複数の姿勢制御紐４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ、４Ｅ、４Ｆが存在することとなるが、コンピュータ、ジャイロ、通信機等が搭載された姿勢制御機２１を用いずに遊泳体２Ａの姿勢や風受面積を制御することができるので、比較的低コストで発電機のシステムを構成し、管理し、維持することができる。

遊泳体２Ａと基地体３Ａとの間の姿勢制御紐４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ、４Ｅ、４Ｆが互いに絡み合うのを防止するために、互いの相対的な位置、距離を保つように直線状又は曲線状の紐分離体を設けることもできる。紐分離体は、姿勢制御紐４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ、４Ｅ、４Ｆが挿通する孔を有し、いずれかの姿勢制御紐が孔に固定される。紐分離体は所定距離（例えば２５ｍ）毎に複数（例えば３個）有り、遊泳体２Ａの発出時に自動的に取り付けられるのが望ましい。

なお、遊泳体２Ａは、図１０、図１１に示すように変形することも可能である。図１０に示す遊泳体２Ａ’は、遊泳体本体２０の前側の姿勢制御紐４Ａ、４Ｂ、４Ｅを共通の姿勢制御紐４Ｇにまとめ、姿勢制御紐４Ｆを省略したものである。この場合、姿勢制御紐４Ｃ、４Ｄ、４Ｇを基地体３Ａと連結し、左右の姿勢の制御は姿勢制御紐４Ｃ、４Ｄで行うことになる。こうすると、基地体３Ａと遊泳体２Ａ’の間における姿勢制御紐の本数は３本となり、基地体３Ａ内部の機構はある程度簡素化、小型化される。

図１１に示す遊泳体２Ａ’’は、遊泳体本体２０の左側の姿勢制御紐４Ａ、４Ｃを共通の姿勢制御紐４Ｈに、右側の姿勢制御紐４Ｂ、４Ｄを共通の姿勢制御紐４Ｉに、それぞれまとめ、姿勢制御紐４Ｅ、４Ｆを省略したものである。この場合、姿勢制御紐４Ｈ、４Ｉを基地体３Ａと連結し、遊泳体本体２０は、前後の傾きθが固定され、左右の姿勢の制御が姿勢制御紐４Ｈ、４Ｉで行われることになる。例えば、姿勢制御紐４Ｈを牽引し姿勢制御紐４Ｉを繰り出すと右回りに旋回し、姿勢制御紐４Ｉを牽引し姿勢制御紐４Ｈを繰り出すと左回りに旋回する。真上部や真横部に近いところでは、遊泳体本体２０の風向に対する角度が小さく、揚力及び抗力が小さくなる。従って、電動期間Ｔ_Ｍに遊泳体２を基地体３に接近させる際には、前後の傾きθを制御するかわりに、真上部や真横部に近いところで行うようにする。こうすると、基地体３Ａと遊泳体２Ａ’’の間における姿勢制御紐の本数は２本となり、基地体３Ａ内部の機構は更に簡素化、小型化される。

以上、本発明の実施形態に係る発電装置について説明したが、本発明は、実施形態に記載したものに限られることなく、特許請求の範囲に記載した事項の範囲内でのさまざまな設計変更が可能である。例えば、実施形態に記載した遊泳体や基地体の形状や構造は適宜変形できることは勿論である。また、本発明の実施形態を、遊泳体を海流などの水の流れを受けて遊泳するものにして発電を行う装置に応用することも可能である。

本発明の第１の実施形態に係る発電装置の全体構成を示す概略図である。同上の遊泳体の斜視図である。同上の遊泳体本体の側面断面図である。同上の制御紐出入管の上面図である。本発明の第２の実施形態に係る発電装置の遊泳体の斜視図である。同上の基地体の主要部の斜視図である。同上の制御紐取込部の変形例である。同上の制御紐取込部の別の変形例である。同上の姿勢制御部の具体的な構造の例を示す図である。同上の遊泳体の変形例である。同上の遊泳体の別の変形例である。

符号の説明

１、１Ａ発電装置
２、２Ａ、２Ａ’、２Ａ’’ 遊泳体
３、３Ａ基地体
４制御紐
４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ、４Ｅ、４Ｆ、４Ｇ、４Ｈ、４Ｉ姿勢制御紐
２０遊泳体の遊泳体本体
２１、２２、３４姿勢制御機
３１制御紐出入管
３２制御紐取込部
３２ａ制御紐取込部の制御紐取込孔
３２ｂ制御紐取込部の送風口
３５巻上機
３６回転制御機
３６ｂ発電機
３６ｃ電動機
３８送風機

Claims

遊泳体本体が空気の流れを受けて遊泳する遊泳体と、
遊泳体を支持して制御するとともに、遊泳体の遊泳に応じて発電する機能を有した基地体と、
基端が基地体に先端が遊泳体にそれぞれ連結される制御紐と、を備え、
前記基地体は、制御紐が挿通する制御紐出入管と、制御紐が巻かれる巻上機と、巻上機の軸の回転に応じて発電する発電機と、巻上機を回転させる電動機と、を有し、
前記遊泳体が基地体から離反することによって巻上機の軸が第１の方向に回転して発電機が発電する発電期間と、巻上機の軸が電動機により第２の方向に回転することによって遊泳体が基地体に接近する電動期間と、が交互に繰り返されることを特徴とする発電装置。
請求項１に記載された発電装置において、
前記遊泳体本体は、制御紐の軸線に対する前後の傾きが可変で少なくとも第１の傾きと第２の傾きが制御可能であり、
前記遊泳体は、基地体から離反するときには第１の傾き状態にあり、基地体に接近するときには第２の傾き状態にあることを特徴とする発電装置。
請求項１又は２に記載された発電装置において、
前記基地体は、送風機を更に有し、遊泳体の発出時及び／又は収納時に遊泳体に送風することを特徴とする発電装置。
請求項１乃至３のいずれかに記載された発電装置において、
前記遊泳体は、遊泳体本体の姿勢を制御する姿勢制御機を有し、この姿勢制御機に制御紐の先端が連結されるとともに、この姿勢制御機と遊泳体本体とを複数の姿勢制御紐にて連結したことを特徴とする発電装置。
請求項４に記載された発電装置において、
前記姿勢制御機は、風力によって回転する小さなブレードを有する小型の発電機によって電力が供給されることを特徴とする発電装置。
請求項４に記載された発電装置において、
前記姿勢制御機を前記基地体内に配設し、前記姿勢制御紐に前記制御紐の機能を兼ねさせたことを特徴とする発電装置。
請求項６に記載された発電装置において、
前記姿勢制御紐は、複数本からなり、前記姿勢制御機は、前記基地体により各々の姿勢制御紐の実効長を変えることにより遊泳体の傾きを制御することを特徴とする発電装置。
請求項７に記載された発電装置において、
前記基地体は、制御紐が挿通する制御紐取込孔と送風機の送風口を設けた制御紐取込部を更に有することを特徴とする発電装置。
請求項１乃至８のいずれかに記載された発電装置において、
前記制御紐出入管は、喇叭状で回動可能であることを特徴とする発電装置。