JP6020995B2 - 格子構造を有する帆 - Google Patents

Description

本発明は、使用目的の変化に応じて帆の構成をフレキシブルに変更することができる格子構造を有する帆に関する。

従来、風力は船舶における推進力を得る手段として、過去数千年にわたって利用され続けている。このような船舶では、同船舶上に立設した帆によって洋上の気流（風）を受け、風力を船舶の推進力に変換している。

帆で風を受けて得られる推進力、すなわち、帆走力の利用は、遡ること１９世紀の半ば頃の産業革命時代に、蒸気機関や内燃機関の出現によって一度は急激に減少した。

ところが、近年の環境志向の高まりや燃料費の高騰を受けて、船舶の製造を行う造船会社や船舶による運送を行う海運会社等は、燃料の燃焼により生ずる排ガスの排出規制への適合方法や燃料費の抑制方法を模索しており、商業用船舶への帆の使用に対する関心を再び高めている。

例えば、特許文献１は、風力を利用した電動帆船を紹介しており、同電動帆船は、風向きや船舶の進路のデータに基づくコンピュータ制御によって、電動帆の向きを最適位置に設定することにより、航行時の燃費を低減させている。また、電動帆の表面全域には太陽電池が貼付されており、この太陽電池によって得られる電力を適宜船舶の補助動力源として利用することについても提案している。

特許文献２は、特許文献１と同様に、風力を利用した帆船を紹介しており、硬帆の全面にすきまなく、太陽エネルギを電気エネルギに変換することができる集熱板を貼付し、太陽電池によって得られる電力を適宜船舶の補助動力源として利用している。

特許文献３もまた特許文献１と同様に風力を利用した帆船を紹介しており、同帆船は、複数の開閉自在な通風ノズルを帆に設けることによって、帆に対する風の衝撃強さを低減させている。

特許文献４もまた特許文献１と同様に風力を利用した帆船を紹介しており、同帆船は、複数の開閉自在な通風孔を帆に設けることによって、帆が受ける風の強さを調整している。

特許文献５もまた特許文献１と同様に風力を利用した帆船を紹介しており、同帆船は、風力発電を利用して航行可能としたものである。

このように、船舶への帆の適用は、現在も種々提案され続けている。

特開平４−３３１６９４号公報 特開昭５９−１９５００号公報 特開昭５６−４７３９７号公報 特開昭６３−２７９２号公報 実開昭５８−１００８８９号公報

しかしながら、上記した各従来技術文献に記載されている帆船のいずれの帆構造においても、太陽電池や集熱板などの機能部は、その帆面に恒久的に設置されることを前提として設けられている。

従って、帆に適用可能な技術が新たに開発された場合であっても、このような新規技術を帆に適用するためには、帆自体を新たに建造して立設しなければならず、新規技術の採用は実質的に困難であった。

また、例えば商船は様々な国や地域に貨物を運搬するが、航海毎に通過する海域が異なる場合、その海域の気象状況もまた異なることが多い。

一例を挙げるならば、曇り空が続き比較的強い風が吹く海域を多く航行する航海もあれば、晴天が続き風があまり吹かない海域を多く航行する航海もある。

そのような航海を行う船舶では、帆の表面に太陽電池や集熱板、風力発電機などの機能部が種々設けられていたとしても、恒久的な設置を前提としているため、気象状況を生かし切れない場合や、むしろ航行に不利となる場合がある。

具体的に説明すると、太陽光による発電と風力による発電とを可能とすべく、太陽電池と風力発電機とを配置して多機能化した帆を建造したとしても、曇り空が続き比較的強い風が吹く海域を多く通過する航海では太陽電池による発電はあまり期待できず、晴天が続き風があまり吹かない海域を多く通過する航海では風力発電による発電はあまり期待できないこととなり、前者の場合は太陽電池を配設した面積が、後者の場合は風力発電機を配設した面積が非効率的となってしまうという問題があった。

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、種々の機能が付与された帆を形成することができ、多機能化を実現しながらも、その船舶の航行海域や気象、使用目的等に応じて帆の構成をフレキシブルに変更することができる格子構造を有する帆を提供することを目的とする。

上記従来の課題を解決するために、請求項１に係る発明では、格子構造を有する帆において、外枠内を区画して、それぞれ内部空間を有する複数のパネル取付枠を形成し、同パネル取付枠に、機能パネルを、それぞれ、取り付け可能に構成した。

また、機能パネルを、それぞれ機能が異なる複数種類の機能パネルから構成したことにも特徴を有する。

また請求項２に係る発明では、請求項１に記載の格子構造を有する帆において、複数種類の機能パネルの1つがブローアウトパネルであることにも特徴を有する。

また請求項３に係る発明では、請求項１又は請求項２に記載の格子構造を有する帆において、複数種類の機能パネルの1つが太陽電池パネルであることにも特徴を有する。

また請求項４に係る発明では、請求項１〜３いずれか１項に記載の格子構造を有する帆において、複数種類の機能パネルの1つが風力発電パネルであることにも特徴を有する。

また請求項５に係る発明では、請求項２に記載の格子構造を有する帆において、前記各ブローアウトパネルを、通風口を開閉可能なフラップから構成し、風力が所定の閾値を越えた場合に、前記通風口を開き、風力が前記所定の閾値より低くなると自動的に閉位置に戻るように構成したことにも特徴を有する。

また請求項６に係る発明では、請求項１〜５いずれか１項に記載の格子構造を有する帆において、帆が垂直状態に配置される帆であることにも特徴を有する。

また請求項７に係る発明では、請求項１〜５いずれか１項に記載の格子構造を有する帆において、帆が水平状態に配置される帆であることにも特徴を有する。

本発明に係る格子構造を有する帆によれば、外枠内を区画して、それぞれ内部空間を有する複数のパネル取付枠を形成し、同パネル取付枠に機能パネルをそれぞれ取り付け可能に構成したため、種々の機能が付与された帆を形成することができ、多機能化を実現しながらも、その船舶の航行海域や気象、使用目的等に応じて帆の構成をフレキシブルに変更することができる格子構造を有する帆を提供することができる。

また、本発明に係る格子構造を有する帆を、全ての公知の硬質と半硬質帆デザインに適用することによって、本発明は以下の効果を奏することもできる。

（１）帆に適用可能な新規技術が開発された場合に、容易かつ迅速にこのような新規技術を帆に適用することができる等、帆船の使用目的の変化に応じて帆の構成をフレキシブルに変更することができる。また、新しいまたはアップグレードした帆を取り付けるため、または、欠陥のある又は損傷した機能パネルをメンテナンスのために帆を取り除く必要があるときに、マストから機能パネルを容易に取り外すことができる。これによって、一つの航路から別の航路へ移動する船舶の帆を、新しい航路に適した帆に構成しなおすことができる。

（２）帆の各部が受ける風力を微細に調整することによって、最適風力で帆船を推進することができる。

（３）フレキシブルなデザイン性により、格子構造を有する帆を、多様な方法で構成することができる。例えば、必要ならば、機能パネルを帆から取り外し、布等の柔軟な素材で帆全体を覆うことで非常に軽量化できる。

（４）特に帆を垂直帆として使用する際、ブローアウトパネルまたは穴あきパネルを装備した場合、何らかの理由で嵐の最中に帆を下げることができないとき、最も過酷な天候状態でさえ、格子構造を有する帆は耐えることができる。即ち、ブローアウトパネルまたは穴あきパネルが風を通過させ、帆にかかる風圧の負荷を減少できる。従って、帆を軽量化することができると共に、安定性と安全性とを高めることができる。

（５）緊急事態において、各ブローアウトパネルを開くことができ、これによって、帆に当たる風力による船舶の前進の動きは速やかに低減される。船舶が湾や港にあったり、錨を降ろしている（つまり、止まっている状態）とき、ブローアウトパネルを開くことにより、帆に、帆としての機能よりも、ソーラーエネルギーコレクターとしての役割を果たさせる、または風力タービンや風力シリンダによって電力を生成することが可能である。

（６）ブローアウトパネルをフラップで構成した場合は、比較的簡単な構造によって、風の突発や、突然の突風に対処することができる。

（７）格子構造を有する帆は、伝統的な硬質帆または半硬質帆の役割を果たすために、いかなる型の船舶のマストにも取り付けることができる。

（８）格子構造を有する帆は構造が簡単であるため、殆どメンテナンスを必要としない。

（９）格子構造を有する帆は、建物上または陸地上の用途にも利用できる。例えば、船舶の屋根やデッキに取り付けることができる。

本発明の実施形態１に係る格子構造を有する帆を複数搭載した帆船の斜視図である。 本発明の実施形態１に係る格子構造を有する帆の正面図である。 本発明の実施形態１に係る格子構造を有する帆の骨格構造を示す斜視図である。 本発明の実施形態１に係る格子構造を有する帆の骨格構造を示す斜視図である。 機能パネルの基本構成を示した説明図である。 格子状構造体に対する機能パネルの取付状態を示した説明図である。 格子状構造体に取り付けられた第１太陽光発電パネルを示した説明図である。 第２ブローアウトパネルの構成を示した説明図である。 第２ブローアウトパネルの風力調整動作を示す説明図である。 格子状構造体に取り付けられた第２ブローアウトパネルを示した説明図である。 本発明の実施形態１の変形例に係る格子構造を有する帆の概念図である。 本発明の実施形態１の他の変形例に係る格子構造を有する帆の概念図である。 本発明の実施形態１の他の変形例に係る格子構造を有する帆の概念図である。 本発明の実施形態２に係る格子構造を有する帆の正面図である。 本発明の実施形態２に係る格子構造を有する帆を搭載した帆船の斜視図である。 本発明の実施形態２に係る格子構造を有する帆における機能パネルの動作を説明する動作説明図である。 本発明の実施形態２に係る格子構造を有する帆における機能パネルの動作を説明する動作説明図である。 本発明の実施形態３に係る格子構造を有する帆の構成を示した説明図である。

本発明は、外枠内を区画して、それぞれ内部空間を有する複数のパネル取付枠を形成し、同パネル取付枠に機能パネルをそれぞれ取り付け可能に構成したことを特徴とする格子構造を有する帆を提供するものである。

前述したように、太陽電池や風力発電機などの機能部が配置された従来より提案されている帆（多くの場合は硬質帆）は、これら機能部の設置が恒久的な設置を前提としているため、航行海域や気象、使用目的等に応じた機能的柔軟性に欠けるという問題がある。

一方、本実施形態に係る格子構造を備えた帆は、外枠内を区画して形成した格子状の構造体と、この格子状構造体の一区画又は複数区画の格子空間部に対して着脱自在に構成した複数種類の機能パネルとで構成している。

したがって、格子空間部に装着する機能パネルの種類や配置を適宜変更することにより、航行海域や気象、使用目的等に応じた帆を容易に構成することが可能となる。

すなわち、本実施形態に係る格子構造を備えた帆は、所定形状に規格化された着脱自在で複数種の機能パネルを、同じく規格化された複数の装着部位に所望する配置で設置することにより、航行海域や気象、使用目的等に応じた多機能アレイとして使用可能な帆であると捉えることもできる。

また、より具体的に言及するならば、風を受けることにより船舶の推進力を生成する帆において、外枠内にリブを架け渡して区画し、複数で同形状の開口を形成した格子状構造体と、前記開口に対して着脱自在に構成され、前記船舶に対して有用な機能を提供する複数の機能ユニットと、を備え、同複数の機能ユニットは、前記有用な機能が異なる少なくとも２以上の種類より構成し、前記格子状構造体の複数の開口が形成された領域にて、位置及び／又は数を変更しつつ前記開口に対して前記機能ユニットを換装することにより、前記領域における前記有用な機能の効率又は面積比率を変更可能に構成したことを特徴とする帆と捉えることもできる。なお、このとき前述の機能パネルは、上記機能ユニットの一形態と解することができる。

本実施形態に係る格子構造を有する帆において、外枠の大きさは、船舶の大きさまたは、それを適用するアプリケーションの大きさによってさまざまに変化可能である。加えて、外枠と共に各パネル取付枠、すなわち、格子空間部の開口の大きさもさまざまな寸法及び形状にすることができる。例えば、風力タービンや他の装置を装備するのにより適しているならば、円形のパネル取付枠を使用することができる。機能パネルは、パネル取付枠に直接取り付けることもできるし、ラックを介して取り付けることもできる。

機能パネルのパネル取付枠への取り付けは、ボルト、ナットや、公知又は周知の締結手段を用いて行うことができる。

また機能パネルは、種々の機能を備えたパネルである。この機能パネルは、例えば太陽電池を配設して太陽光により発電する機能を備えた太陽電池パネルや、風力発電機を配設して風力により発電する機能を備えた風力発電パネル、風を受ける機能を有する受風パネル、所定の風量を通気させたり所定の風圧に達すると風を受け流すブローアウトパネルを挙げることができる。

なお、本明細書においてブローアウトパネルとは、例えば、風速が過大になったときに風を通過させる好ましくは複数の通風孔を設けたパネルや、風速が過大になったときに通風口を開けるフラップの他、風速が過大になったときに、裂ける、分離する、破れる等のパネルも含む。ブローアウトパネルは、帆が受ける風力の負荷を減少させ、嵐のただ中や、帆に突然の強い突風が当たった際、帆を下降できないまたは格納できない場合の安全手段として働く。

また機能パネルにて実現する機能はこれらに限定されるものではなく、通信アンテナ、航海補助器具または監視装置等の機能を実現すべく構成しても良い。

また、これら種々の機能パネル、すなわち、機能が異なる複数の機能ユニットは、前記格子状構造体の複数の開口が形成された領域における所定の開口に対していずれも着脱可能に構成するのが好ましい。

このように、本実施形態に係る格子構造を備える帆によれば、種々の機能が付与された帆を形成することができ、多機能化を実現しながらも、その船舶の航行海域や気象、使用目的等に応じて帆の構成をフレキシブルに変更することができる。

ところで、ここまで格子構造を備える帆について概略を説明してきたが、本発明は、必ずしも推進力を得るための「帆」に限定されるものではなく、地上に固定して設けられる自然エネルギーを利用するための構造物として利用しても良い。

すなわち、本発明は、「帆」としての側面を有する一方、地上に立設される自然エネルギーを利用するための構造物としての側面も有する。

このような構造物の一例として、例えば、地面やビルディングの屋上に、前述の格子構造を備える帆と同様の構造物を配置する態様を挙げることができる。

具体的には、自然エネルギーを受けることにより利用可能エネルギーを生成する構造物において、外枠内にリブを架け渡して区画し、複数で同形状の開口を形成した格子状構造体と、前記開口に対して着脱自在に構成され、前記利用可能エネルギーを生成する複数の機能ユニットと、を備え、同複数の機能ユニットは、前記自然エネルギーから前記利用可能エネルギーを生成する生成機序が異なる少なくとも２以上の種類より構成し、前記格子状構造体の複数の開口が形成された領域にて、位置及び／又は数を変更しつつ前記開口に対して前記機能ユニットを換装することにより、前記領域における前記利用可能エネルギーの生成効率又は前記生成機序ごとの面積比率を変更可能に構成したことを特徴とする多機能アレイを備えた構造物と捉えることもできる。

このような構造物によれば、例えばビルディングの屋上に配置した態様を仮定した場合、ビルディングにて消費されるエネルギーの一部又は全部を自然エネルギーにてまかなうに際し、自然エネルギーから極めて効率良く利用可能エネルギーの生成を行うことができる。

付言すれば、地上やビルディングに固定して配置された自然エネルギーを利用する一般的な構造物は、天気が崩れることにより太陽光が弱まって風が強まる状況や、その逆に天気が快方に向かい太陽光が強まって風が弱まる状況など、自然エネルギーの変動が生じた際に、場所を移動してエネルギー生成効率の向上を図ることはできないが、上述の多機能アレイを備えた構造物によれば、場所の移動を行わずとも、格子状構造体の開口に対して機能ユニットを適宜交換して取り付ける（換装を行う）ことにより、利用可能エネルギーの生成効率又は前記生成機序ごとの面積比率を変更することができ、効率良く利用可能エネルギーの生成を行うことができる。

また、前述の格子構造を有する帆は、この多機能アレイを備えた構造物を船舶上に配置したものと解釈することもできる。

以下、本発明の幾つかの実施例を、図面に基づいて、より具体的に説明する。なお、以下の説明では、本発明の「帆」としての実施態様について説明するが、これは本発明の一態様を説明するために記載したものであり、多機能アレイを備えた構造物の船舶上での使用を限定する意図で記載されたものではない。ただし、本発明を、多機能アレイを備えた構造物の船舶上での使用に限定することについても妨げない。

（実施例１）
まず、図１〜図４を参照して、本実施例１係る格子構造を有する帆（以下、単に帆１０という。）の基本構成について説明する。

図１は、本実施例１に係る帆１０を備えた風力推進船５２を示す説明図である。図１に示すように、風力推進船５２は、海洋Ｓ上を吹く風を受けて推進力を得る船舶であり、その甲板Ｄ上には複数の帆１０が配設されている。なお、風力推進船５２において帆１０により得られる推進力は主推進力として利用されるものであっても良く、また、補助的な推進力として利用されるものであっても良い。風力推進船５２には、別途図示しない船体推進用の動力機関等が備えられているものと解することもできる。

また、図１において帆１０の設置数は、略同形の帆１０を風力推進船５２の長手方向軸線に対して左右対称に複数配置しているが、船舶の種類や大きさによって変更可能である。

例えば図１に示すように帆１０を配置すると、仮に単一の巨大な帆１０を用いた場合に比して、風力推進船５２の不安定化を回避することができる。また、複数の小型の格子構造を有する帆１０を、バルク船である風力推進船５２の長手方向軸線に対して左右対称に略均等に配置することによって、さらに、風力推進船５２の安定性を高めることができる。また、それぞれの帆の構成を、それらの帆が風力推進船５２に取付得られる位置に適するように異ならせることもできる。

さらに、格子構造を有する帆１０は、組み込まれる風力推進船５２の種類に応じて、船の側面、またはセンターラインに沿って、または両方のコンビネーションで配置することもできる。

図２は、帆１０の外観を示した説明図であり、図３は帆１０の骨格構造を示す説明図、図４は図３の正面を示した説明図である。図２に示すように、帆１０はいわゆる硬帆であり、甲板Ｄ上において、垂直状態で使用される。また、帆１０には、船舶用再生可能エネルギーを利用すべく、機能ユニットとしての機能パネル２１が複数配設されている。

また、図２及び図３に示すように、帆１０は、風力推進船５２の甲板Ｄ上に立設されるマスト１２と、同マスト１２の上部に所定の着脱機構１３を介して固着した格子状構造体１５（図３参照）とを備えており、後に詳述するが図５に示す機能パネル２１を格子状構造体１５に配置することにより構成される。

格子状構造体１５は、正面部及び背面部に配置される一対の格子体１５ａ,１５ａと、同格子体１５ａ間に架け渡された複数の奥行リブ１９とで三次元的に格子状に区画形成されており、個々の区画内方を格子空間部１７としている（図３及び図４参照）。

また、図３に示すように、それぞれの格子体１５ａは、正面視矩形状の外枠１４と、同外枠１４の内部に架け渡された複数の横リブ１６及び複数の縦リブ１８とで構成しており、外枠１４の内方を横リブ１６及び縦リブ１８で区画して格子空間部１７の開口近傍を形成している。

また、各格子空間部１７の開口縁部、すなわち、外枠１４や横リブ１６及び縦リブ１８によって形成される図４にて網掛けで示したそれぞれの開口縁部は、さまざまな種類の機能パネル２１が取り付けられるパネル取付枠２０としての役割を有する。図４中符号Ｔで示す一点鎖線で囲まれた領域は、格子状構造体１５の複数の開口が形成された領域に相当する機能パネル装着領域である。なお、本実施例１では、格子空間部１７の開口形状は矩形状としたがこれに限定されるものではなく、円形、楕円形、三角形、ハニカム形状などその他の幾何学形状としても良い。ただし、複数種類の機能パネルが何れの開口にも配置可能となるように、各パネル取付枠２０の形状は統一するのが望ましい。また、帆１０は、図示しない昇降機構や回転機構によって、マスト１２と共に、又は、マスト１２に対して昇降又は回転できる構成とすることもできる。

また、図４に示すようにパネル取付枠２０には、機能パネル２１の取付を行うためのボルト孔２３が複数穿設されている。

なお、図３に示した格子状構造体１５は、個々の部材を組み合わせることで構成しても良く、アルミニウムやステンレス鋼等の他の材料からなる一体成形品によって構成することもできる。また、複数の横リブ１６と複数の縦リブ１８の一部は、強度が確保できれば、機能パネル２１の形状や大きさによっては省略することができる。

格子状構造体１５に取り付けられる機能パネル２１は、風力推進船５２に対して有用な機能を提供する機能ユニットとしての役割を担うものである。機能パネル２１は複数種用意されており、それぞれ生起可能な有用な機能が異なっている。なお、以下の説明において、これら種々の機能パネル２１の集合を「機能パネル群」と称する。すなわち、格子状構造体１５に配置されるそれぞれの機能パネル２１は、母集団である機能パネル群（機能が異なる複数の機能ユニット）の中から適宜選択して取付けられるものである。機能パネル群を構成する所定の種類の機能パネルは、例えば単数であっても良い。しかしながら、機能パネル群を構成するパネルの合計数は、格子状構造体１５に形成された全てのパネル取付枠２０の数と少なくとも同数かそれ以上の数を用意しておくことが望ましく、この観点から各種類それぞれ複数枚の同じ機能パネルを備えると良い。

本実施例１において機能パネル群は、図２に示すように、第１太陽光発電パネル２２、第２太陽光発電パネル２４、風力タービンパネル２６、第１ブローアウトパネル２８、第２ブローアウトパネル３０、受風パネル３２の６種より構成している。

これら機能パネル群を構成する各機能パネル２１は、格子状構造体１５に形成されたパネル取付枠２０にいずれも取付可能に構成しており、同パネル取付枠２０の内方、すなわち、格子空間部１７の開口に対して着脱自在としている。

図２にて示した第２太陽光発電パネル２４を除く各機能パネル２１は、図５（ａ）に示すように、パネル取付枠２０と略同一の正方形形状及び寸法とした前部構成体２１ａと、同前部構成体２１ａの後方に備えられ格子空間部１７の開口と略同一の正方形形状及び寸法とした後部構成体２１ｂとを備えている。

前部構成体２１ａの周縁部には、格子状構造体１５への取付固定の際に使用するボルト２５を挿通させるためのボルト挿通孔２１ｄが穿設されている。

また、周縁部よりも内方の図５（ａ）にて点線で示す領域は、各機能パネル２１の種類によってそれぞれ異なる機能を生起させるための装置や機構等が配置される機能部２１ｃとしている。図５（ａ）に示す機能パネル２１はその形状の理解を容易とするために示したものであり機能部２１ｃは中実状でなにもない状態としているが、後に説明するように、実際の各種類の機能パネル２１では、この機能部２１ｃに太陽電池が配設されたり、前部構成体２１ａから後部構成体２１ｂに掛けて貫通する孔を設けて通気可能に構成されるなど、種々の有用な機能が実現されるスペースとして使用される。

また、図示は省略するが、前部構成体２１ａ及び後部構成体２１ｂには、電気回路など各種有用な機能を実現するために必要な機器類が収容されている。

また、機能パネル２１の後部からはケーブル２１ｅを伸延させており、その先端部にはコネクタ２１ｆが配設されている。このコネクタ２１ｆは、機能パネル２１を格子状構造体１５に装着した際に、格子状構造体１５に備えられたコネクタ接続口２１ｇに接続するためのものである。

ここで、コネクタ２１ｆの接続に触れつつ、機能パネル２１の格子状構造体１５への装着について図６を参照しながら説明する。

図６に示すように、まず、機能パネル２１のコネクタ２１ｆを、格子状構造体１５のリブ（ここでは横リブ１６）に配設されたコネクタ接続口２１ｇに接続する。このコネクタ接続口２１ｇは、格子状構造体１５内に敷設されている配線ケーブル２１ｈと電気的に接続されており、同配線ケーブル２１ｈを介して船体内に設けられている制御装置や蓄電装置（図示せず）と機能パネル２１とが接続される。

次に、機能パネル２１の後部構成体２１ｂを格子空間部１７の開口に臨ませつつその内部に挿入すると共に、ボルト挿通孔２１ｄが穿設されている前部構成体２１ａの周縁部をパネル取付枠２０に当接させる。

次いで、パネル取付枠２０に穿設されているボルト孔２３に、機能パネル２１のボルト挿通孔２１ｄを一致させ、ボルト２５をボルト挿通孔２１ｄ及びボルト孔２３に螺入することで固定する。

このように、本実施例１に係る帆１０では、格子状構造体１５に対する機能パネル２１の換装が極めて容易である。

なお、図３にて示したように、本実施例１の格子状構造体１５は、二つの（一対の）格子体１５ａ,１５ａを備えているため、格子状構造体１５の表裏それぞれの格子体１５ａに対して機能パネル２１を装着できるようにしているが、格子体１５ａをそのまま格子状構造体１５として使用することも可能であり、その場合、格子状構造体１５（格子体１５ａ）に十分な厚みがあれば表裏両方に機能パネル２１を装着しても良く、また、十分な厚みがない場合には一方の面のみに機能パネル２１を装着しても良い。

図２に示した第２太陽光発電パネル２４は、横長の矩形形状に構成されており、複数のパネル取付枠２０に対応して着脱自在に取り付けられる。具体的には、図５（ｂ）に示すように、複数のパネル取付枠２０に亘って装着される面積を備えた正面視長方形状の前部構成体２１ａと、同前部構成体２１ａの後方に備えられ格子空間部１７の開口と略同一の正方形形状及び寸法とした複数の後部構成体２１ｂとを備えており、この複数の後部構成体２１ｂがそれぞれ対応する複数の開口に装着されるよう構成している。なお、その他の構成や取付方法は、前述と同様であるため説明を省略する。

次に、各種の機能パネル２１の構成について具体的に説明する。

図２に示すように、第１太陽光発電パネル２２及び第２太陽光発電パネル２４は、上述した機能パネル２１の基本構成における機能部２１ｃに太陽電池２４ａが配設された機能パネルである。

これら第１太陽光発電パネル２２及び第２太陽光発電パネル２４は、太陽光を受けて発電した電力を、格子状構造体１５内に敷設した配線ケーブル２１ｈを介して風力推進船５２の所定部位（例えば、船内に設置されている蓄電池等）に供給する機能を有している。例えば第１太陽光発電パネル２２は、図７に示すように、格子状構造体１５に対して装着される。

風力タービンパネル２６は、図２に示すように、機能パネル２１の基本構成における機能部２１ｃに、風を受けて回転するタービン２６ａと、同タービン２６ａの回転力によって発電する発電機（図示せず）とを備えたパネルであり、前述の第１太陽光発電パネル２２と同様、発電した電力を、格子状構造体１５内に敷設した配線ケーブル２１ｈを介して風力推進船５２の所定部位に供給する機能を有している。

第１ブローアウトパネル２８は、機能パネル２１の基本構成における機能部２１ｃに、表面に複数の通風孔３４を設けた穴あき板を備えており、帆面全体のうち第１ブローアウトパネル２８が装着されている部位の風圧を低下させる機能を有している。すなわち、第１ブローアウトパネル２８に衝突した風の一部は通風孔３４を通過して流れることになり、帆１０が受ける風力を局所的に低減できると共に、通風孔３４の直径と数を調整することによって帆１０が受ける風力を微調整することもできる。

第２ブローアウトパネル３０は、機能パネル２１の基本構成における機能部２１ｃに、同第２ブローアウトパネル３０の表裏を貫通する通風開口部３０ａと、同通風開口部３０ａにて格子状構造体１５の左右方向に伸延させて設けられた軸体３０ｂと、同軸体３０ｂに垂設された受風板３０ｃとにより構成されるフラップ装置３６を備えている。

この第２ブローアウトパネル３０に備えられたフラップ装置３６の構成について、図８を参照しながら説明する。図８は、フラップ装置３６の構成及びその周辺の電気的接続を示した説明図である。

図８に示すように、フラップ装置３６において受風板３０ｃの基端は軸体３０ｂによって回転自在に枢支される一方、受風板３０ｃの他端は通風開口部３０ａの下方に設けた電磁石４０によって吸着されている。この電磁石４０は、制御装置４２により供給される電力によって駆動する。また、制御装置４２から供給する電力量に応じてその吸着力（磁力）が調節される。

従って、図示しない風速センサによって検出した風速（風力）が、図９に示すしきい値Ｔｈを越えた場合、開動作指令信号が制御装置４２に供給され、同開動作指令信号に基づいて、制御装置４２が電磁石４０に供給する電力量を調整すると共に、軸体３０ｂに設けられたモータＭに供給する電力を制御し、受風板３０ｃを所定の角度だけ揺動して第２ブローアウトパネル３０を開口し、通風開口部３０ａを通して帆１０が受ける風力を低減させる。

また、風速センサによって検出した風速（風力）が、図９に示すしきい値Ｔｈより低くなった場合は、閉動作指令信号が制御装置４２に供給され、同閉動作指令信号に基づいて、制御装置４２が軸体３０ｂに設けたモータＭに供給する電力を制御し、受風板３０ｃを閉位置（垂下状態）に戻して通風開口部３０ａを閉じ、風圧を受け流すことなく風による力を受けることとなる。

また、フラップ装置３６における受風板３０ｃの所定の角度を調整して固定することにより、第２ブローアウトパネル３０が受ける風力、ひいては帆１０が受ける風力を微調整することができる。また、制御装置４２によって、フラップ装置３６が開くことになる風力レベルの設定を変化させることもできる。

このように、第２ブローアウトパネル３０を電磁的に制御することによって、帆に当たる風の負荷を軽減できるため、大きな風速の風が帆に当たっている期間、帆を直立に維持できる。即ち、これらの期間中に、何枚かあるいは全てのフラップ装置３６を開き、実質的に帆に当たる風の負荷を低減できるので、帆を降下させる必要がない。従って、帆を、ほとんどの天候で使用しつづけることができ、強風により帆を降下させなければならない回数を低減することができるので省力化につながる。

また、フラップ装置３６という比較的簡単な手段で、帆を破損させたり、マストを破壊したり、船舶を転覆させる理由にさえなる風の突発や、突然の突風に対処することができる。

さらに、第２ブローアウトパネル３０毎に、又は、フラップ装置３６毎に、異なる風速及び／あるいは力に対して、風を通したり、開いたりするように設定することで、帆にかかる負荷を徐々に取り除くことができる。なお、手動操作によって制御装置４２を介して受風板３０ｃの角度調整を実施可能に構成しても良い。

また、図２に示した第２ブローアウトパネル３０は、通風開口部３０ａに一つの受風板３０ｃを設けたものであったが、例えば、図１０に示すように、通風開口部３０ａに２つ以上の受風板３０ｃを設けても良い。このような構成とすることにより、受風時に受風板３０ｃを所定の角度に変更したり維持する際のモータＭの負荷を低減することができる。

受風パネル３２は、図２に示すように、機能パネル２１の基本構成における機能部２１ｃに風を受けるための無孔板を備えたものであり、風を効率良く受けて、風力推進船５２の推進力を生起させる機能を有している。

格子状構造体１５に対して、この受風パネル３２の取付数や位置を調整することによっても、帆１０の全体が受ける風力を微調整することができる。

このように、本実施例１に係る帆１０によれば、種々の機能が付与された帆を形成することができ、多機能化を実現しながらも、その船舶の航行海域や気象、使用目的等に応じて帆の構成をフレキシブルに変更することが可能となる。

次に、実施例１の変形例について説明する。図１１は、変形例に係る帆の断面を示した模式説明図である。図示するように、本変形例では、第１太陽光発電パネル２２を、格子状構造体１５の格子空間部１７内において角度をつけて取り付けることによって、格子構造を有する帆１０中に設けた反射エリアによって、受光した光を第１太陽光発電パネル２２の背面に向けることができ、太陽光発電効率を高めることができる。なお、図１１に示す帆１０において、下から１段目、３段目、４段目の第２ブローアウトパネル３０は、格子状構造体１５の表裏両面にそれぞれ設けており、下から２段目の第２ブローアウトパネル３０は格子状構造体１５の内部、すなわち、格子空間部１７の中央部に１つ設けている。なお、配列された鏡や、太陽光を集中させることのできる他の方法もパネル取付枠２０や格子空間部１７に取り付けることができる。

図１２に、本実施例１の他の変形例を示す。図示するように、本変形例では、格子状構造体１５下から４段目（最上段）にフラップからなるブローアウトパネル５０を備えると共に、下から２段目の格子空間部１７には、その中央部に中実板からなり、過大風速の風が衝突した場合にのみ破裂するブローアウトパネル５２を取り付けている。

図１３に、本実施例１の他の変形例を示す。図示するように、本変形例では、機能ユニットの一例である第１太陽光発電パネル２２を着脱自在に格子空間部１７内に嵌入して取り付けることができると共に、先に図６を用いて説明したコネクタ２１ｆ及びコネクタ接続口２１ｇの代替機構として、第１太陽光発電パネル２２の嵌入動作と同時に電気的に接続可能とした機構を示している。

具体的には、太陽光発電セル６１内の給電配線６２に接続されかつ第１太陽光発電パネル２２の一側側面から突出する雌型プラグ６４が備えられており、嵌入動作を行うだけで、同雌型プラグ６４が外枠１４の内部又は縦リブ１８の内部に設けられている雄型プラグ６３に装着されるよう構成している。

また、第１太陽光発電パネル２２の取り外し時にも、第１太陽光発電パネル２２を格子空間部１７より抜去するだけで、雌型プラグ６４より雄型プラグ６３が離脱するように構成している。

このような構成とすることにより、機能パネル２１の格子状構造体１５に対する換装が極めて容易となり、航行海域や気象、使用目的等に応じて帆の構成をフレキシブルに変更することが助長される。

（実施例２）
次に、図１４及び図１５を参照して、本発明の実施例２に係る格子構造を有する帆１１０について説明する。

図１４に示す船舶用再生可能エネルギーを利用する本発明に係る格子構造を有する帆１１０は、図１５（ａ）に示す船１５２の屋根部１５４（図１５（ｂ）参照）上に水平に載置された状態で使用する帆である。

図１５（ｂ）に示すように、２つの帆１１０が、船１５２の屋根部１５４上に、枢軸１５６を介して、左右対称に起倒自在に設置されている。帆１１０の起倒動作は、風力、電動モータ、油圧システム等を用いて行うことができる。

帆１１０は、図１４に示すように、外枠１１４の内部を複数の横リブ１１６と複数の縦リブ１１８とによって区画して形成された格子体１１５ａからなる格子状構造体１１５を骨格として、前述の帆１０と同様、複数種類の機能パネル１２１をその格子空間部１１７に配置して構成している。また、格子状構造体１１５には、パネル取付枠２０と同様のパネル取付枠１２０が備えられている。

また、本実施例２における機能パネル群は、４種の機能パネル（１２２、１２４、１２６）としている。機能パネル群を構成する各機能パネル１２１について説明すると、第３太陽光発電パネル１２２は、前述の第１太陽光発電パネル２２と同様の構成を備えており、格子状構造体１１５のパネル取付枠１２０に着脱自在に取り付けられている。なお、第３太陽光発電パネル１２２は、いわゆる透明太陽光発電パネルを使用しても良い。例えば屋根部１５４を透明とし透明太陽光発電パネルを使用することによって、船１５２の船内の採光性を向上させることができる。

第４太陽光発電パネル１２４は、前述の第２太陽光発電パネル２４と同様の構成を備えており、格子状構造体１１５のパネル取付枠１２０に着脱自在に取り付けられている。なお、第４太陽光発電パネル１２４は、屈曲自在なパネルとにて構成しても良い。いわゆるフレキシブルソーラーパネルを使用することによって、取付を容易に行うことができる。

風力タービンパネル１２６は、前述の風力タービンパネル２６と同様の構成を備えるものであり、格子状構造体１１５のパネル取付枠１２０に着脱自在に取り付けられている。

このような構成を備える帆１１０によれば、種々の機能が付与された帆を形成することができ、多機能化を実現しながらも、その船舶の航行海域や気象、使用目的等に応じて帆の構成をフレキシブルに変更することができる。なお、屋根部１５４は、船１５２に対して水平方向に回転可能とすることにより、風を受ける帆１１０の角度を変更可能とすることができる。

次に、実施例２の変形例について説明する。図１６及び図１７は、実施例２の変形例に係る説明図である。図１６に示すように、通常時は、太陽光発電パネルを装着したフラップ２００は水平状態に保持されている。フラップ２００の基端側部分２０１は枢軸２０２によって起倒自在に枢支されており、その先端２０３は、電磁ロック装置２０４によって吸着されており、その基端２０５にはカウンタウエイト２０６が取り付けられている。

従って、船の推進を助長するために十分な風があるときに、図１７に示すようにフラップ２００は枢軸２０２を回転中心として起立し、風力を効果的に受けることができる。太陽光発電パネルは、フラップ２００の一面又は両側面に取り付けることができる。フラップ２００は、電気機械制御システムを介してロックダウンできる。

（実施例３）
次に、図１８を参照して、本発明の実施例３に係る格子構造を有する帆２１０について説明する。

本実施例３における帆２１０は、実施例１にて説明した格子状構造体１５の全体を、多数の通風孔２２０を表裏全面に設けた柔軟な素材からなる袋体２２２で被覆して構成される。

このような構成によって、風速が大きいとき、または突然の大きな突風が帆に当たったときに、これらの通風孔２２０を通して風が流れることになる。また、この場合も、通風孔２２０の直径と数とを袋体２２２の各部位ごとに調整することによって、帆２１０に衝突する風の風量を微調整することができる。

さらに、帆２１０を２つの領域に分け、1つの領域では格子構造を有する帆のある部分を柔軟な材料で覆い、格子構造を有しない他の部分を硬質板であるアルミニウム板で覆うこともできる。また、帆２１０の所定部分に、太陽光発電パネルソーラーパネルや、風力タービンパネルや、ブロウアウトパネルを装備することもできる。

最後に、上述した各実施の形態の説明は本発明の一例であり、本発明は上述の実施の形態に限定されることはない。このため、上述した各実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。

１０ 帆
１２ マスト
１４ 外枠
２０ パネル取付枠
２２ 第１太陽光発電パネル
２４ 第２太陽光発電パネル
２６ 風力タービンパネル
２８ 第１ブローアウトパネル
３０ 第２ブローアウトパネル
３４ 通風孔
３６ フラップ装置

Claims (7)

1. 外枠内を区画して、それぞれ内部空間を有する複数のパネル取付枠を形成し、同パネル取付枠に機能パネルをそれぞれ取り付け可能に構成した格子構造を有する帆において、
   前記機能パネルを、それぞれ機能が異なる複数種類の機能パネルから構成したことを特徴とする格子構造を有する帆。
2. 前記複数種類の機能パネルの1つがブローアウトパネルであることを特徴とする請求項１記載の格子構造を有する帆。
3. 前記複数種類の機能パネルの1つが太陽電池パネルであることを特徴とする請求項1又は２記載の格子構造を有する帆
4. 前記複数種類の機能パネルの1つが風力発電パネルであることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項に記載の格子構造を有する帆。
5. 前記各ブローアウトパネルを、通風口を開閉可能なフラップから構成し、風力が所定の閾値を越えた場合に、前記通風口を開き、風力が前記所定の閾値より低くなると自動的に閉位置に戻るように構成したことを特徴とする請求項２記載の格子構造を有する帆。
6. 前記帆が垂直状態に配置される帆であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の格子構造を有する帆。
7. 前記帆が水平状態に配置される帆であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の格子構造を有する帆。

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