JP5669847B2 - ケーブル用もつれ防止機能付動力伝達ガイドシステム - Google Patents

Description

本発明は、可動ケーブル用もつれ防止機能付動力伝達ガイドシステムに関するものであり、特に、凧により駆動される垂直軸タービンを用いてエネルギーを変換する風力システムのための、可動ケーブル用もつれ防止機能付動力伝達ガイドシステムに関するものである。

軸線方向に動く少なくとも２本のケーブルを用いることについては様々な応用が知られており、例えば、特許文献１及び特許文献２に開示されるエネルギー変換用風力システムにおける凧の方向制御にそのようなケーブルが用いられている。このようなシステムでは、凧の飛行がモータ駆動式巻上機により制御され、各巻上機が、それぞれのケーブルを巻き取ったり繰り出したりする。しかし、上述の凧の特殊で複雑な飛行軌道を考慮すると、ケーブルがもつれたり、互いにこすれたり、損傷したりすることを防止する必要がある。このような不便な点を解決するため、特許文献２は、ほぼ垂直な回転軸を中心に回転する可動式ベースであって、その上に巻上機が固定された可動式ベースを使用することについて開示している。

イタリア国特許出願公開番号ＴＯ−Ａ−２００６Ａ０００４９１ 欧州特許第１６７２２１４号

本発明の目的は、ケーブルのもつれの危険性を低減する代替的な可動ケーブル用もつれ防止機能付動力伝達ガイドシステム、特に、凧により駆動される垂直軸タービンを用いてエネルギーを変換する風力システム用の、代替的な可動ケーブル用もつれ防止機能付動力伝達ガイドシステムを提供することにより、上記従来技術の問題を解決することにある。

本発明の上記及びその他の目的、及び、本発明の利点は、以下に示されるとおり、請求項１に記載される可動ケーブル用もつれ防止機能付動力伝達ガイドシステムにより得られる。本発明の好適な実施例や自明ではない変形例は、従属項の主題となっている。

数々の変形例や変更例（例えば、形状、大きさ、配置、同等の機能を有する部品に関するもの）は、本願の特許請求の範囲に記載される発明の範囲から逸脱することなく、記載されている内容に対して実施可能であることは、明らかである。

本発明は、本願の以下の図面を参照することで、限定されない例として提示されるいくつかの好適な実施例により、よりわかりやすく説明される。

図１は、本発明に係るもつれ防止機能付動力伝達ガイドシステムの実施例の上方斜視図を示す。 図２は、図１のもつれ防止機能付動力伝達ガイドシステムの側面図を示す。 図３は、図１のもつれ防止機能付動力伝達ガイドシステムの上面図を示す。 図４は、図１のもつれ防止機能付動力伝達ガイドシステムの別の側面図を示す。 図５は、支持構造を除く図１のもつれ防止機能付動力伝達ガイドシステムの上方斜視図を示す。 図６は、本発明に係るもつれ防止機能付動力伝達ガイドシステムの別の好適な実施例の側面図を示す。 図７は、本発明に係るもつれ防止機能付動力伝達ガイドシステムのさらに別の好適な実施例の側面図を示す。 図８ａ、図８ｂ及び図８ｃは、図１のもつれ防止機能付動力伝達ガイドシステムのいくつかの作動工程における上方斜視図を示す。

図を参照して、以下のようにしてもよい。もつれ防止機能付動力伝達ガイドシステム１は、軸Ｘ−Ｘに沿って互いに平行に動く少なくとも１つの第１ケーブル及び少なくとも１つの第２ケーブル（それぞれ３ａ及び３ｂに対応）を有しており、ケーブルは、それぞれのケーブルに対応した巻取り繰り出しシステム５ａ、５ｂとケーブル３ａ、３ｂ用の少なくとも１つの出力ガイド伝達装置７との間に張られている。巻取り繰り出しシステム５ａ、５ｂと出力ガイド伝達装置７との間には、ケーブル３ａ、３ｂ用の少なくとも１つのもつれ防止機能付ガイド伝達装置９が配置されている。ケーブル３ａ、３ｂ用のもつれ防止機能付ガイド伝達装置９及び出力ガイド伝達装置７は、回転軸Ｘ−Ｘを中心に回転し、ほぼ垂直位置に配置されることが好ましい。ケーブル３ａ、３ｂ間に接触点又は摩擦点を生じることなく、ケーブル３ａ、３ｂを回転軸（Ｘ−Ｘ）に沿ったらせん状円筒形状の巻き線とするために、もつれ防止機能付ガイド伝達装置９の回転軸Ｘ−Ｘを中心とした回転は、出力ガイド伝達装置７の回転軸Ｘ−Ｘを中心とした回転に依存することが好ましい。

図示された本発明に係るシステム１の好適な実施例において、利点として、そのようなシステム１は、ケーブル３ａ、３ｂに沿って連続して配置された上記もつれ防止機能付ガイド伝達装置９を２つ有してもよい。システム１に配置できる装置９の数が、巻取り繰り出しシステム５ａ、５ｂと出力ガイド伝達装置７との間に配置されたケーブル３ａ、３ｂの長さによって実質上決定されることは、自明である。

本発明に係るシステム１が、システム１の上記構成要素を支持するための少なくとも１つの支持構造１１（好ましくは格子を有する塔として作られたもの）をさらに有することは、自明である。

それぞれの巻取り繰り出しシステム５ａ、５ｂは、支持構造１１のベースに配置されることが好ましい。それぞれの巻取り繰り出しシステム５ａ、５ｂは、各モータ８ａ、８ｂにより駆動されて回転する少なくとも１つの巻上機（６ａ、６ｂに対応）を有し、さらに、巻上機６ａ、６ｂからもつれ防止機能付ガイド伝達装置９までの各ケーブル３ａ、３ｂ用の少なくとも１つの動力伝達プーリ１０ａ、１０ｂをそれぞれ有するものとすることができる。動力伝達プーリ１０ａ、１０ｂは、各巻上機６ａ、６ｂによるケーブル３ａ、３ｂの巻取り及び繰り出しをガイドする。

それぞれのもつれ防止機能付ガイド伝達装置９は、好ましくは、少なくとも２つのプーリ１３ａ、１３ｂを有しており、各プーリ１３ａ、１３ｂが各ケーブル３ａ、３ｂにそれぞれ対応しており、それぞれのプーリ１３ａ、１３ｂは、回転軸Ｘ−Ｘを中心として回転するベース１５に連結されている。このベース１５が支持構造１１の適切な棚部１７に連結されていることは自明であり、ケーブル３ａ、３ｂがベース１５を通り抜けられるように回転軸Ｘ−Ｘに沿った少なくとも１つの軸方向の穴（棚部１７における各穴と一致することは自明）を有することが好ましい。このプーリ１３ａ、１３ｂの回転軸は、好ましくは４５度から９０度の角度にて回転軸Ｘ−Ｘに対して傾斜している。利点として、ガイド及び伝達の動作中におけるケーブル３ａ、３ｂの過度なたわみや、それによりもたらされるケーブル自体への構造的応力（早期の損耗にもなりうる）を回避するために、各プーリ１３ａ、１３ｂは、各ケーブル３ａ、３ｂの直径に対して大きな直径を有する。

出力ガイド伝達装置７は、代わりに、少なくとも２つの並列動力伝達溝２０、２２を有する少なくとも１つのプーリ１９を有することが好ましい。各並列動力伝達溝が各出力ケーブル３ａ、３ｂにそれぞれ対応しており、このプーリ１９は、回転軸Ｘ−Ｘを中心に回転するベース２１に連結されており、このベース２１が支持構造１１の適切な上側棚部２３に連結されることは自明である。ベース２１は、ケーブル３ａ、３ｂがベース２１を通り抜けられるように、回転軸Ｘ−Ｘに沿った少なくとも１つの軸方向の穴（上側棚部２３における各穴と一致することは自明）を有することが好ましい。このプーリ１９の回転軸は回転軸Ｘ−Ｘと直交する。

ケーブル３ａ、３ｂ同士をらせん状円筒形状の巻き線とするために、各もつれ防止機能付ガイド伝達装置９は、システム１に設置され得る別の装置９と調和して軸Ｘ−Ｘを中心として回転し、好ましくは出力ガイド伝達装置７の軸Ｘ−Ｘを中心とした回転に依存して回転する。出力ガイド伝達装置７の軸Ｘ−Ｘを中心とした回転は、出力ガイド伝達装置７につながれた凧の飛行軌道により強制的に決定されるケーブル３ａ、３ｂの出力方向によって決まる。出力ガイド伝達装置７の回転に追従すると同時に、ケーブル３ａ、３ｂ同士をらせん状円筒形状の巻き線とするために、特に図８ａ、８ｂ、及び８ｃに示されるように、各もつれ防止機能付ガイド伝達装置９が、同一方向で一定の比ω_１／ω_２・・・／ω_ｎとなる、異なる角速度ω_１、ω_２、・・・、ω_ｎで回転軸Ｘ−Ｘを中心として回転しなければならないことは自明である。それぞれの角速度は概ね、ケーブル３ａ、３ｂの長さ及び直径、それぞれの装置９と出力装置７との間の距離、及び出力装置７の角回転速度ω_ｕの関数となる。ケーブル３ａ、３ｂの長さが同一であり、かつ、それぞれの装置９と出力装置７との間の距離が同一である場合、らせん状円筒形状の巻き線の中でケーブル３ａ、３ｂを互いに離れた状態に維持しつつ各装置９が行い得る回転軸Ｘ−Ｘ周りの一方向及びその逆方向の回転数が規定される。このようにして、本発明に係るシステム１は、凧の操作上の余裕を保証することができ、この余裕内では、可動ケーブル３ａ、３ｂが、らせん状に巻かれているにもかかわらず、互いに接触点又は摩擦領域を生じない。

個々の装置９の回転速度ω_１、ω_２、・・・、ω_ｎを調和させるために、これらの装置９は、操作可能にかつ／又は互いに運動学的に連結されてもよく、更に場合によっては出力装置７に連結されても良い。例えば、特に図５を参照して、もつれ防止機能付ガイド伝達装置９は、少なくとも１つのモータ２５によって駆動されて回転する１つの伝達シャフト２３により、互いに運動学的に連結される。上記伝達シャフト２３は、一定の比ω_１／ω_２・・・／ω_ｎを規定するために、異なる伝達比率を有する適切な運動伝達手段（例えば、少なくとも１つの伝達ベルト２７）を介して、全ての装置９の各回転ベース１５に連結されている。この場合、出力装置７の回転ω_ｕは自由回転とされるのが好ましい。

別の形態として、特に図６を参照して、各もつれ防止機能付ガイド伝達装置９および出力装置７は、この場合も、一定の比ω_１／ω_２・・・／ω_ｎ／ω_ｕを規定するために、異なる伝達比率を有する適切な運動伝達手段（例えば、少なくとも１つの伝達ベルト３１）を介して各回転ベース１５、２１に連結された個々のモータ２９にて回転される。

さらに別の形態として、特に図７を参照して、もつれ防止機能付ガイド伝達装置９及び出力装置７は、回転軸Ｘ−Ｘの周りの出力装置７の回転ω_ｕにより駆動されて回転する１つの伝達シャフト３３にて互いに運動学的に連結されていてもよい。そのような伝達シャフト３３は、一定の比ω_１／ω_２・・・／ω_ｎ／ω_ｕを規定するために、異なる伝達比率を有する運動伝達手段（例えば、少なくとも１つの伝達ベルト３５）を介してすべての装置９と出力装置７のそれぞれの回転ベース１５、２１に連結されている。

本発明に係るシステム１の運転を管理するため、特に、一定の比ω_１／ω_２・・・／ω_ｎ／ω_ｕを維持するためにモータ２５、２９、３３を運転するとともに、装置７、９の角度位置を検出するために、本技術分野にて実際に知られている適切な電子制御手段及びセンサが必要となり得ることは自明である。

Claims (8)

1. 軸（Ｘ−Ｘ）に沿って互いに平行に動く少なくとも１つの第１ケーブル及び少なくとも１つの第２ケーブル（３ａ、３ｂ）であって、それぞれのケーブル（３ａ、３ｂ）に対応する巻取り繰り出しシステム（５ａ、５ｂ）と前記ケーブル（３ａ、３ｂ）用の少なくとも１つの出力ガイド伝達装置（７）との間に張られたケーブル（３ａ、３ｂ）を有するもつれ防止機能付動力伝達ガイドシステム（１）において、
   前記ケーブル（３ａ、３ｂ）の２つのもつれ防止機能付ガイド伝達装置（９）が、前記巻取り繰り出しシステム（５ａ、５ｂ）と前記出力ガイド伝達装置（７）との間に設けられており、
   前記ケーブル（３ａ、３ｂ）の前記もつれ防止機能付ガイド伝達装置（９）及び前記出力ガイド伝達装置（７）は前記軸（Ｘ−Ｘ）を中心に回転するように配置され、前記もつれ防止機能付ガイド伝達装置（９）が前記軸（Ｘ−Ｘ）を中心に回転することにより、前記ケーブル（３ａ、３ｂ）間で接触点又は摩擦点を生じることなく、前記ケーブル（３ａ、３ｂ）同士をらせん状円筒形状の巻き線とし、
   それぞれのもつれ防止機能付ガイド伝達装置（９）及び前記出力ガイド伝達装置（７）は、前記一定の比ω _１ ／ω _２ ・・・／ω _ｎ ／ω _ｕ を規定するために、異なる伝達比率を有する運動伝達手段を介してそれぞれの回転ベース（１５、２１）に連結されたそれぞれのモータ（２９）により回転される、ことを特徴とする、もつれ防止機能付動力伝達ガイドシステム（１）。
2. それぞれの前記巻取り繰り出しシステム（５ａ、５ｂ）は、対応するモータ（８ａ、８ｂ）により駆動されて回転する少なくとも１つの巻上機（６ａ、６ｂ）、及び、前記巻上機（６ａ、６ｂ）から前記もつれ防止機能付ガイド伝達装置（９）までの各ケーブル（３ａ、３ｂ）用の少なくとも１つの動力伝達プーリ（１０ａ、１０ｂ）を有しており、前記動力伝達プーリ（１０ａ、１０ｂ）は、前記巻上機（６ａ、６ｂ）による前記ケーブル（３ａ、３ｂ）の巻取り及び繰り出しをガイドする、ことを特徴とする、請求項１に記載のもつれ防止機能付動力伝達ガイドシステム（１）。
3. 前記もつれ防止機能付ガイド伝達装置（９）の各々は、少なくとも２つのプーリ（１３ａ、１３ｂ）を有しており、１つのプーリ（１３ａ、１３ｂ）は、１つのケーブル（３ａ、３ｂ）にそれぞれ対応しており、それぞれの前記プーリ（１３ａ、１３ｂ）は、前記軸（Ｘ−Ｘ）を中心に回転するベース（１５）に連結されており、前記ベース（１５）は、前記ケーブル（３ａ、３ｂ）が前記ベース（１５）を通り抜けられるように前記軸（Ｘ−Ｘ）に沿った少なくとも１つの軸方向の穴を有しており、前記プーリ（１３ａ、１３ｂ）の回転軸は、前記軸（Ｘ−Ｘ）に直交する、ことを特徴とする、請求項１に記載のもつれ防止機能付動力伝達ガイドシステム（１）。
4. 前記出力ガイド伝達装置（７）は、少なくとも２つの並列動力伝達溝（２０、２２）を有する少なくとも１つのプーリ（１９）を有しており、１つの並列動力伝達溝が１つの出力ケーブル（３ａ、３ｂ）にそれぞれ対応しており、前記プーリ（１９）は前記軸（Ｘ−Ｘ）を中心に回転するベース（２１）に連結されており、前記ベース（２１）は、前記ケーブル（３ａ、３ｂ）が前記ベース（２１）を通り抜けられるように前記軸（Ｘ−Ｘ）に沿った少なくとも１つの軸方向の穴を有しており、前記プーリ（１９）の回転軸は、前記軸（Ｘ−Ｘ）に直交する、ことを特徴とする、請求項１に記載のもつれ防止機能付動力伝達ガイドシステム（１）。
5. 前記ケーブル（３ａ、３ｂ）同士を前記らせん状円筒形状の巻き線とするために、それぞれのもつれ防止機能付ガイド伝達装置（９）は、他のもつれ防止機能付ガイド伝達装置（９）と調和して前記軸（Ｘ−Ｘ）を中心として回転し、さらに前記出力ガイド伝達装置（７）の前記軸（Ｘ−Ｘ）を中心とした回転に依存して回転する、ことを特徴とする、請求項１に記載のもつれ防止機能付動力伝達ガイドシステム（１）。
6. 前記もつれ防止機能付ガイド伝達装置（９）は、同一方向で一定の比ω_１／ω_２・・・／ω_ｎとなる異なる角速度（ω_１、ω_２、・・・、ω_ｎ）にて前記軸（Ｘ−Ｘ）を中心として回転する、ことを特徴とする、請求項１に記載のもつれ防止機能付動力伝達ガイドシステム（１）。
7. 前記もつれ防止機能付ガイド伝達装置（９）は、少なくとも１つのモータ（２５）にて駆動されて回転する伝達シャフト（２３）を介して互いに運動学的に連結されており、前記伝達シャフト（２３）は、前記一定の比ω_１／ω_２・・・／ω_ｎを規定するために、異なる伝達比率を有する運動伝達手段を介してそれぞれの回転ベース（１５）に連結される、ことを特徴とする、請求項１に記載のもつれ防止機能付動力伝達ガイドシステム（１）。
8. 前記もつれ防止機能付ガイド伝達装置（９）及び前記出力ガイド伝達装置（７）は、前記出力ガイド伝達装置（７）の前記軸（Ｘ−Ｘ）を中心とした回転（ω_ｕ）により駆動されて回転する伝達シャフト（３３）を介して互いに運動学的に連結されており、前記伝達シャフト（３３）は、前記一定の比ω_１／ω_２・・・／ω_ｎ／ω_ｕを規定するために、異なる伝達比率を有する運動伝達手段を介して各回転ベース（１５、２１）に連結されている、ことを特徴とする、請求項１に記載のもつれ防止機能付動力伝達ガイドシステム（１）。

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