JP6231943B2 - 展開構造体、反射鏡、及び宇宙太陽光発電システム - Google Patents

Description

本発明は、宇宙空間で展開される展開構造体に関する。また、この展開構造体を用いて構築された反射鏡及び宇宙太陽光発電システムに関する。

宇宙空間で大型の構造物を構築する方法として、その構造物の構成品を折り畳んだ状態で宇宙へ搬送し、搬送した構成品を宇宙空間で展開し、展開した構成品を宇宙空間でつなぎ合わせるという方法が検討されている。上記のような構成品、すなわち宇宙空間で展開される展開構造体は、下記の特許文献１乃至４で開示されている。

特開昭６０−１２１２００号公報 特開昭６１−３６４４３号公報 特開昭６２−２５６３４号公報 特開昭６２−２８８２７２号公報

特許文献１乃至４に記載されている展開構造体は、いずれも平面状に折り畳めるように構成されている。ただし、多くの展開構造体を一度に搬送できるように、展開構造体はより小さく折り畳めることが望ましい。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、従来のものに比べてより小さく折り畳むことができる展開構造体を提供することを目的とする。

本発明のある形態に係る展開構造体は、左右方向に並んで対を成し当該対が前後方向に複数列配置された縦部材と、前後方向に並んだ前記縦部材の上端部分同士、及び前後方向に並んだ前記縦部材の下端部分同士をそれぞれ渡すようにして当該各部分に回動可能に取り付けられた前後連結部材と、左右方向に並んだ前記縦部材の上端部分同士、及び左右方向に並んだ前記縦部材の下端部分同士をそれぞれ渡すようにして当該各部分に回動可能に取り付けられ、中央部分で屈曲可能な左右連結部材と、を備えている。

かかる構成によれば、展開構造体を折り畳む際、左右方向に並んだ縦部材を近接させ、前後方向に並んだ縦部材を近接させることができる。そのため、上記の構成によれば、左右方向及び前後方向に並んだ縦部材が棒状となるように折り畳むことができる。よって、上記の展開構造体は、従来のものに比べても小さく折り畳むことができる。

上記の展開構造体は、前後方向に並んだ前記縦部材のうち一方の縦部材の上端部分と他方の縦部材の下端部分を渡すようにして当該両部分に回動可能に取り付けられたテレスコピック部材をさらに備えていてもよい。展開構造体は、テレスコピック部材を備えることで、展開後の形状を維持することができる。

本発明のある形態に係る反射鏡は、鏡フィルムと、該鏡フィルムを保持する柱と、を有し、前記柱の少なくとも一部は上記の展開構造体によって形成されている。上述のように展開構造体は小さく折り畳むことができるため、宇宙において反射鏡を構築する際、反射鏡を構築する部品を一度に多く搬送することができる。よって、反射鏡を効率よく構築することができる。

本発明のある形態に係る宇宙太陽光発電システムは、発送電パネルと、太陽光を前記発送電パネルに向けて反射する反射鏡と、前記反射鏡を支持する支持部と、を備え、前記反射鏡は上記の反射鏡である。上述のように展開構造体は小さく折り畳むことができるため、宇宙太陽光発電システムを構築する部品を一度に多く搬送することができる。よって、宇宙太陽光発電システムを効率よく構築することができる。

上記の宇宙太陽光発電システムにおいて、前記支持部と前記反射鏡の複数箇所とをつなぐ複数の調整部材と、前記各調整部材の長さを調整する長さ調整装置と、をさらに備え、前記反射鏡は、前記支持部に回動自在に支持されており、前記長さ調整装置により前記調整部材の長さを調整することにより、前記発送電パネルに対する角度を調整できるように構成されていてもよい。かかる構成によれば、調整部材の長さを調整することにより、巨大な反射鏡の角度を調整することができ、ひいては宇宙太陽光発電システムの発電効率を向上させることができる。

上記の宇宙太陽光発電システムにおいて、前記柱を形成する展開構造体の前後連結部材のうち少なくとも一部の前後連結部材は伸縮可能に構成されており、前記反射鏡は、前記前後連結部材を伸縮させることにより前記発送電パネルに対する角度を調整できるように構成されていてもよい。かかる構成によれば、反射鏡の角度を微調整することができるため、宇宙太陽光発電システムの発電効率をさらに向上させることができる。

上記の宇宙太陽光発電システムにおいて、伸縮可能に構成された前記前後連結部材は、固定軸と、前記固定軸に対して摺動可能な可動軸と、前記固定軸に設けられたボールねじと、前記可動軸に設けられ、前記ボールねじが挿入されるナットと、前記ボールねじを回転させることにより、前記固定軸に対して前記可動軸を前記ナットの移動方向に移動させる電動モータと、を有していてもよい。

上述した展開構造体によれば、従来のものに比べてより小さく折り畳むことができる。

図１は、宇宙太陽光発電システムの斜視図である。 図２は、単体パネルの斜視図である。 図３は、単位パネルの側面図であって、展開の様子を示している。 図４は、パネルコンテナの斜視図である。 図５は、サービスユニットの平面図である。 図６は、サービスユニットの側面図である。 図７は、支持部の先端部分の拡大図である。 図８は、鏡ユニットの背面側から見た斜視図であって、鏡ユニットの構築方法を示している。 図９は、鏡ユニットの背面側から見た斜視図であって、鏡ユニットの構築方法を示している。 図１０は、鏡ユニットの背面側から見た斜視図である。 図１１は、鏡ユニットの反射面側から見た斜視図である。 図１２は、鏡フィルムの展開方法を示した図である。 図１３は、反射鏡の反射面側から見た斜視図である。 図１４は、展開構造体の斜視図である。 図１５は、展開構造体を前方から見た図であり、展開構造体が左右方向に折り畳まれる様子を示している。 図１６は、展開構造体を左方から見た図であり、展開構造体が後側の部分から順に折り畳まれる様子を示している。 図１７は、伸縮連結部材の断面図である。 図１８は、展開構造体の側面図であって、伸縮連結部材を伸縮させた状態を示している。

以下、宇宙大型構造物である宇宙太陽光発電システム１００（以下、単に「発電システム」と称す）の実施形態について図を参照しながら説明する。以下では、全ての図面を通じて同一又は相当する要素には同じ符号を付して、重複する説明は省略する。

図１は、発電システム１００の斜視図である。発電システム１００は、図１の紙面下方側に常に地球が位置するようにして、地球の自転にあわせて地球を周回する。図１に示すように、発電システム１００は、発送電パネル１０と、カウンターウエイト３０と、連結部４０と、反射鏡５０と、を備えている。以下、これらの各構成要素について順に説明する。

＜発送電パネル＞
発送電パネル１０は、太陽光によって発電を行うとともに、発電した電気のエネルギを電波又はレーザーを利用して地球へ送る装置である。発送電パネル１０は発電システム１００の本体にあたる。本実施形態の発送電パネル１０は、全体として円板状の形状を有している。ただし、発送電パネル１０は、矩形板状など他の形状であってもよい。発送電パネル１０のうちカウンターウエイト３０に対向する面は太陽光によって発電を行う発電面であり、発電面の反対側に位置する面は地球に電気のエネルギを供給する送電面である。

発送電パネル１０は、独立して発電及び送電を行う複数の単体パネル１１によって構成されている。図２は、単体パネル１１の斜視図である。図２に示すように、単体パネル１１は長手方向に隣接する他の単体パネル１１と連結して２枚一組となるように構成されている。各単体パネル１１は、矩形状の上枠１３と下枠１４を有している。下枠１４には発送電を行うパネル本体１５が固定されている。上枠１３と下枠１４の間には、両枠１３、１４に対して垂直方向に延びる複数の連結部材１６と、両枠１３、１４に対して斜めに延びる複数のテレスコピック部材１７、１８が、両枠１３、１４との接続箇所において回動可能となるように取り付けられている。「テレスコピック部材」とは、所定長さまで伸長又は収縮すると、その長さを保持する部材である。

単体パネル１１は折り畳まれた状態で地球から宇宙空間へと搬送される。図３は、単体パネル１１の側面図であり、折り畳まれた単体パネル１１が展開される様子を示している。図３（Ａ）は、単体パネル１１が完全に折り畳まれた状態を示している。この状態から一方の単体パネル１１の下端を引っ張ると、収縮型のテレスコピック部材１７が縮み、伸長型のテレスコピック部材１８が伸張して、図３（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）で示すように順に展開される。

図２へ戻って、単体パネル１１は、幅方向両端部分に幅方向連結部１９、２０を有しており、これらによって幅方向に隣接する他の単体パネル１１と結合する。また、単体パネル１１は、長手方向両端部分に長手方向連結部２１、２２を有しており、これらによって長手方向に隣接する他の単体パネル１１と結合する。また、単体パネル１１の複数箇所にはカムフオロワ２３が設けられている。カムフォロワ２３は、単体パネル１１を展開する際に使用されるとともに、後述するサービスユニット９０が単体パネル１１上を移動する際にも使用される。

＜カウンターウエイト＞
カウンターウエイト３０は、図１に示すように、発送電パネル１０よりも地球から遠い位置に配置されている。カウンターウエイト３０は発電システム１００が地球を周回することにより生じる遠心力により地球から離れる方向に引っ張られる。一方、発送電パネル１０は地球の引力により地球に近づく方向に引っ張られる。そのため、カウンターウエイト３０と発送電パネル１０は、連結部４０を介して互いに引っ張り合うこととなり、発電システム１００全体の姿勢を安定させることができる。なお、カウンターウエイト３０は、連結される宇宙大型構造物の機能等に応じて、本体よりも地球から近い位置に配置してもよい。

本実施形態のカウンターウエイト３０は、複数のパネルコンテナ３１によって形成されている。図４は、パネルコンテナ３１の斜視図である。パネルコンテナ３１は、折り畳まれた状態の単体パネル１１を収容して地球から宇宙空間へと搬送するものである。本実施形態では、単体パネル１１をパネルコンテナ３１から展開した後に、空になったパネルコンテナ３１でカウンターウエイト３０を形成する。そのため、カウンターウエイト３０を構成する構成品を別途地球から宇宙空間へ搬送する必要がない。

図４に示すように、パネルコンテナ３１は、直方体の形状を有している。パネルコンテナ３１の各面には公知の連結装置３２が複数設けられている。この連結装置３２によってパネルコンテナ３１は隣接する他のパネルコンテナ３１と結合する。また、パネルコンテナ３１には、複数の把持部３３と複数のカムフォロワ３４が設けられている。把持部３３は後述するサービスユニット９０のマニピュレータ９６に電源及び信号を供給するグラプルフィクスチャ（PDGF；Power and Data Grapple Fixture）であってもよい。この場合、パネルコンテナ３１には、電力を供給するための太陽電池パネル及びバッテリ、並びにデータを送信するための制御装置や通信機器が設けられていてもよい。なお、パネルコンテナ３１の外郭部分は、フレームとパネルで形成してもよく、フレームのみで形成してもよい。

パネルコンテナ３１の結合作業は、複数のサービスユニット９０によって行われる。図５はサービスユニット９０の平面図であり、図６はサービスユニット９０の側面図である。サービスユニット９０は、単体パネル１１とほぼ同じ大きさの矩形枠状の土台部９１を備えている。土台部９１は、発送電パネル１０及びパネルコンテナ３１に沿って移動できるように、これらに設けられたカムフォロワ２３、３４と噛合うレール９２が土台部９１の外周縁に沿って設けられている。また、土台部９１は、ターンテーブル９３を有している。ターンテーブル９３は、四隅に設けられた保持部９４によって、パネルコンテナ３１を立てた状態又は横にした状態で保持し、そのまま回転できるように構成されている。なお、土台部９１には、太陽電池パネル９５の他、バッテリ、制御装置、及びアンテナや通信機器が設けられている。

また、土台部９１にはマニピュレータ９６が取り付けられている。マニピュレータ９６のハンド部９７が土台部９１の四隅に設けられた把持部９８（グラプルフィクスチャ）の１つを把持しており、この把持部９８を介してマニピュレータ９６は電源を得るとともに、制御信号を受信する。マニピュレータ９６の他のハンド部９７が、例えば単体パネル１１の一部やパネルコンテナ３１の把持部３３を把持し、把持した部分に土台部９１を引き寄せることで土台部９１を単体パネル１１上やパネルコンテナ３１上で移動させることができる。ただし、土台部９１に対して相対的に移動可能な挟持部を設け、この挟持部によって単体パネル１１やパネルコンテナ３１の一部を把持して土台部９１を移動させるようにしてもよい。なお、サービスユニット９０は、長手方向又は幅方向に２台連結した状態で移動してもよい。２台連結して移動することにより、少なくとも一方のサービスユニット９０のレール９２を確実に単体パネル１１等に噛合わせることができ、サービスユニット９０が脱線するのを防ぐことができる。また、サービスユニット９０を２台連結して移動する場合、カムフォロワ２３、３４の数を少なくすることができる。

＜連結部＞
連結部４０は、発送電パネル１０とカウンターウエイト３０を連結する部分である。本実施形態の連結部４０は、パネルコンテナ３１を長手方向につなげたものであって、柱状の構造体である。このように本実施形態では、連結部４０が柱状の構造体であるため、連結部４０の長さを調整することでカウンターウエイト３０を適切な位置に容易に配置させるとともに、その位置を維持することができる。また、テザーワイヤを用いないため、テザーワイヤの張力の調整及び維持を行う必要もない。よって、本実施形態に係る発電システム１００によれば、カウンターウエイト３０を備えているにもかかわらず、構築及び維持を容易に行うことができる。

また、図１に示すように、連結部４０には、連結部４０に対して垂直の方向に延びる４本の支持部４１が固定されている。支持部４１は、連結部４０のうち発電システム１００の重心位置に相当する部分に固定されている。この支持部４１も柱状の構造体でありパネルコンテナ３１によって形成されている。図７は、図１において連結部４０から紙面手前側に向かって延びる支持部４１の先端部分の拡大図である。図７に示すように、支持部４１の連結部４０とは反対側の先端にはドッキングポート４２が設けられている。ドッキングポート４２は、宇宙機がドッキングできるように構成されている。なお、図１において紙面奥側に向かって延びる支持部４１の連結部４０とは反対側の先端にもドッキングポート４２が設けられている。

図７では、宇宙機の一例として、コンテナセット４３を示している。コンテナセット４３は、構築中の発電システム１００に単体パネル１１を搬送する宇宙機であって、複数のパネルコンテナ３１とロケットエンジン４４によって構成されている。なお、構築中の発電システム１００は完成後の発電システム１００と相似関係となるように作業が進められる。つまり、構築中においても、支持部４１は未完成状態にある発電システム１００の重心位置に配置されている。ドッキングポート４２の近傍、すなわち支持部４１の先端には前述のサービスユニット９０が配置されている。サービスユニット９０は、マニピュレータ９６でパネルコンテナ３１の把持部３３を把持するマニピュレータバーシングを行う。そして、マニピュレータ９６によってパネルコンテナ３１の把持部３３を把持したままコンテナセット４３をドッキングポート４２に引き寄せて結合する。なお、宇宙機は直接ドッキングポートにドッキングしても良い。

ここで、地球を周回する物体の速度は、地球からその物体の重心位置までの距離によって決まる。発送電パネル１０の速度についても、発送電パネル１０の重心位置ではなく、発電システム１００の重心位置によって決まる。つまり、発送電パネル１０は、発送電パネル１０の重心と同じ軌道上にある物体とは異なる速度で地球を周回することになる。そのため、仮に、発送電パネル１０にドッキングポートを設けたとすると、そのドッキングポートに近づく宇宙機はドッキングポートと異なる速度で移動するため、宇宙機の速度を逐一制御する必要がありドッキングが難しくなる。これに対し、本実施形態では、ドッキングポート４２が発電システム１００の重心と同じ軌道上に位置することになるため、ドッキングしようとする宇宙機とドッキングポート４２は同じ速度で移動する。よって、ドッキングを容易に行うことができる。

さらに、図１に示すように、支持部４１には、発送電パネル１０の複数箇所と連結する複数の支持ワイヤ４５が設けられている。発送電パネル１０は巨視的には非常に薄いため変形しやすいが、本実施形態では、発送電パネル１０全体を支持ワイヤ４５によって支持することができるため、発送電パネル１０の変形を抑えることができる。また、支持ワイヤ４５の張力や長さを調整することにより、さらに発送電パネル１０の変形を抑えたり制振したりすることも可能である。なお、連結部４０と支持部４１との間には補強ワイヤ４６が複数設けられており、支持部４１及び連結部４０全体の剛性を向上させている。また、補強ワイヤ４６を設ける位置は図１で示す位置に限られない。例えば、連結部４０が傾かないように、連結部４０のさらに多くの個所と支持部４１との間に補強ワイヤ４６を設けてもよい。

なお、連結部４０及び支持部４１は、カウンターウエイト３０と同様に複数の空のパネルコンテナ３１を連結することにより形成されている。パネルコンテナ３１を他のパネルコンテナ３１に連結（結合）する作業は、前述のサービスユニット９０によって行われる。前述のとおり、サービスユニット９０の土台部９１はパネルコンテナ３１の表面を移動できるように構成されており、マニピュレータ９６はパネルコンテナ３１を把持できるように構成されている。サービスユニット９０のマニピュレータ９６が、空のパネルコンテナ３１の把持部３３を把持し、ターンテーブル９３の四隅に設けられた保持部９４とパネルコンテナ３１の連結装置３２を連結させた後、既に連結されているパネルコンテナ３１上の所定位置まで移動し、当該所定位置において、既に連結されているパネルコンテナ３１に、把持しているパネルコンテナ３１を連結する。この作業を繰り返すことで、連結部４０及び支持部４１が形成される。

＜反射鏡＞
反射鏡５０は、発送電パネル１０に向けて太陽光を反射させる装置である。発電システム１００は、地球と太陽の間に位置して発電面に太陽光が直接当たるときは問題なく発電を行うことができる。ところが、発電システム１００が地球からみて太陽と反対側に位置しているときは発電面に太陽光が直接当たらない。このとき、反射鏡５０によって発送電パネル１０の発電面に向けて太陽光を反射させれば、発送電パネル１０によって発電を行うことができる。

図１に示すように、本実施形態に係る発電システム１００は、２つの反射鏡５０を有しており、それぞれ紙面左右方向に延びる支持部４１の先端に設けられている。各反射鏡５０は、７つの鏡ユニット５１によって構成されているが、７つ以上で構成されていても７つ以下で構成されていても良い。以下、鏡ユニット５１の構築方法について説明する。図８乃至図１０は、鏡ユニット５１の背面側から見た斜視図であって、鏡ユニット５１の構築方法を示している。なお、ここでいう「背面」とは、鏡ユニット５１の発送電パネル１０に対向する反射面とは逆の面である。

鏡ユニット５１を構築するにあたり、まず、図８に示すように、基礎柱５２、裏柱５３、表柱５４を形成する。基礎柱５２は、鏡ユニット５１の中心から六方向に放射状に延びる柱である。裏柱５３は、背面側に位置し鏡ユニット５１の中心から各基礎柱５２に対して垂直に延びる柱である。表柱５４は、反射面側に位置し鏡ユニット５１の中心から各基礎柱５２に対して垂直に延びる柱である。なお、表柱５４は、裏柱５３よりも長い。

続いて、図８に示すように、各基礎柱５２の先端を順につなぐようにして補強ワイヤ５５を張るとともに、各基礎柱５２の中央部分を順につなぐようにして補強ワイヤ５６を張る。さらに、各基礎柱５２の中央部分から、裏柱５３の先端、表柱５４の先端、及び表柱５４の中央部分に向かって補強ワイヤ５７を張る。なお、補強ワイヤ５６は、各基礎柱５２の中央部分以外の部分に取り付けても良く、補強ワイヤ５７は表柱５４の中央部分以外の部分に取り付けても良い。

続いて、鏡ユニット５１の中央と６本の基礎柱５２の先端、合せて７カ所を中心として７枚の鏡フィルム５８を取り付ける。はじめに、図９に示すように、鏡フィルム５８の中心となる位置から放射線状に延びる６本の骨柱５９を形成する。そして、図１２に示すように、６本の骨柱５９が交わる位置に予め鏡フィルム５８を巻いておいたフィルムドラム６０を設置し、フィルムドラム６０から鏡フィルム５８を展開する。鏡フィルム５８の頂点にあたる部分にワイヤ６１を取り付け、例えば各骨柱５９の先端に設けたワイヤ６１の巻取装置によって、各骨柱５９に沿ってそのワイヤ６１を引っ張れば、鏡フィルム５８を展開することができる。鏡フィルム５８を展開した後は、その鏡フィルム５８を骨柱５９に固定する。

以上のようにして、全ての鏡フィルム５８を所定の位置に取り付ければ、鏡ユニット５１が完成する。図１０は、完成した鏡ユニット５１を背面側から見た斜視図である。また、図１１は、完成した鏡ユニット５１を反射面側から見た斜視図である。図１１に示すように、鏡フィルム５８の反射面側には、表柱５４以外の柱は現れていない。そのため、反射面側には太陽光を遮断するような部材はほとんどないことから、反射面では効率よく太陽光を反射することができる。

図１３は、反射鏡５０の反射面側から見た斜視図である。図１３に示すように、反射鏡５０は、中央に配置された１つの鏡ユニット５１と、これを取り囲むようにして配置された６つの鏡ユニット５１を備えている。また、反射鏡５０は、中央に位置する鏡ユニット５１の表柱５４の先端及び中央部分から、それぞれ各鏡ユニット５１の表柱５４の先端及び中央部分に向かって反射面と平行に延びる補強柱６２を備えている。また、各補強柱６２の先端を順につなぐようにして補強ワイヤ６３が設けられている。

さらに、中央に位置する鏡ユニット５１の表柱５４の先端と、支持部４１（図１の紙面左右に延びる支持部）の先端とが、回転連結部６４を介して三次元的に回動自在に連結されている。つまり、反射鏡５０は、支持部４１に回動自在に支持されている。また、支持部４１の先端よりも基端寄り（連結部４０寄り）の部分には、ワイヤ調整装置（長さ調整装置）６５が設けられている。中央に位置する鏡ユニット５１を取り囲む６つの鏡ユニット５１の表柱５４の先端と、ワイヤ調整装置６５との間には調整ワイヤ（調整部材）６６が設けられている。ワイヤ調整装置６５は、各調整ワイヤ６６の長さを調整することができる。本実施形態に係る発電システム１００は上記のように構成されているため、ワイヤ調整装置６５によって各調整ワイヤ６６の長さを調整することで、回転連結部６４を支点として発送電パネル１０に対する反射鏡５０の角度を調整することができる。

＜展開構造体＞
上述した鏡ユニット５１を構成する各柱５２、５３、５４、５９、６２は、宇宙空間で展開される展開構造体７０によって形成されている。以下、この展開構造体７０について説明する。図１４は展開構造体７０の斜視図である。以下では、便宜上、図１４の紙面上下方向を展開構造体７０の上下方向とし、展開構造体７０の長手方向を前後方向とし、上下方向及び前後方向に直交する方向を展開構造体７０の左右方向として説明する。

図１４に示すように、展開構造体７０は、縦部材７１と、前後連結部材７２と、左右連結部材７３と、テレスコピック部材７４とを備えている。左右方向に間隔をおいて平行に並んだ２本の縦部材７１は対を成しており、この対が前後方向に複数列配置されている。前後連結部材７２は、前後方向に並んだ縦部材７１の上端部分同士、及び前後方向に並んだ縦部材７１の下端部分同士をそれぞれ渡すようにして各部分に左右方向の軸回りに回動可能に取り付けられている。左右連結部材７３は、左右方向に並んだ縦部材７１の上端部分同士、及び左右方向に並んだ縦部材７１の下端部分同士をそれぞれ渡すようにして各部分に前後方向の軸回りに回動可能に取り付けられている。なお、左右連結部材７３は、縦部材７１の下端部分に取り付けられたものは上方に向かって、縦部材７１の上端部分に取り付けられたものは下方に向かって、中央部分が屈曲するように構成されている。テレスコピック部材７４は、前後方向に並んだ縦部材７１のうち一方の縦部材７１の上端部分と他方の縦部材７１の下端部分を渡すようにして両部分に左右方向の軸回りに回動可能に取り付けられている。なお、左右方向に並んだ縦部材７１のうち一方の縦部材７１の上端部分と他方の縦部材７１の下端部分、及び一方の縦部材７１下端部分と他方の縦部材７１の上端部分を渡すようにして各部分に補強ワイヤ７５が取り付けられている。

また、前述したように、テレスコピック部材７４は、所定長さまで伸長又は収縮すると、その長さを保持する部材である。展開構造体７０で使用されているテレスコピック部材７４は、展開構造体７０が折り畳まれた状態から展開されると収縮する収縮型のものである。また、前後に隣接するテレスコピック部材７４は、互いに異なる方向に傾斜している。例えば、前から１番目のテレスコピック部材７４は後端部分が前端部分よりも上方に位置するように傾斜しており、前から２番目のテレスコピック部材７４は後端部分が前端部分よりも下方に位置するように傾斜している。

図１５は、展開構造体７０を前方から見た図であり、展開構造体７０が左右方向に折り畳たまれる様子を示している。図１５（Ａ）に示すように展開構造体７０が展開された状態から、図１５（Ｂ）に示すように左右連結部材７３をその中央部分を支点として折り曲げると、左右方向に並んだ縦部材７１が互いに接近する。そして、図１５（Ｃ）に示すように左右方向に並んだ縦部材７１を接触又は近接させることにより、展開構造体７０は左右方向に完全に折り畳まれた状態となる。このとき、展開構造体７０は、左右方向に対して垂直な平面状の形状を有している。

図１６は、展開構造体７０を左方から見た図であり、展開構造体７０が後側の部分から順に前後方向に折り畳まれる様子を示している。図１６に示すように、前後方向に並んだ縦部材７１の距離を縮めると、テレスコピック部材７４が伸びて、前後方向に並んだ縦部材７１が相対的に上下方向に移動する。これにより、展開構造体７０は、図１６で示す後側部分のように、各部材７１〜７４の間に大きな隙間が生じることなく前後方向に折り畳たまれる。

以上のとおり、本実施形態によれば、展開構造体７０のうちの各ブロック（４つの縦部材７１によって形成される直方体の部分）に着目すると、各ブロックは左右方向に折り畳まれて平面状に変形し、その上でさらに前後方向に折り畳まれることになるため、最終的には平面状ではなく上下方向に延びる棒状に変形する。よって、本実施形態によれば、展開構造体７０を非常に小さく折り畳むことができる。

また、折り畳まれた展開構造体７０は、折り畳む手順とは逆の手順で展開される。展開構造体７０を展開する際、まず、展開構造体７０を前後方向に伸ばしてゆく。このとき、テレスコピック部材７４が収縮してゆき、所定の長さにまで達するとその長さを維持する。これにより、展開構造体７０の前後方向の寸法は、展開状態の寸法に維持される。続いて、折り曲げられている左右連結部材７３をまっすぐにしてゆくと、左右に隣接する縦部材７１は互いに離間してゆく。そして、左右連結部材７３が完全にまっすぐになったところで、その状態が維持される。これにより、展開構造体７０の左右方向の寸法は、展開状態の寸法に維持される。以上により、展開構造体７０は展開された状態となる。

さらに、本実施形態では、展開構造体７０を形成する複数の前後連結部材７２のうち一部の前後連結部材７２が伸縮可能に構成されている。図１７は、伸縮可能に構成された前後連結部材７２（以下、「伸縮連結部材７２Ａ」と称す）の断面図である。図１７に示すように、伸縮連結部材７２Ａは、筒状の固定軸７６と、一部が固定軸７６の内部に挿入され固定軸７６に対して摺動可能な可動軸７７とを備えている。固定軸７６の内部にはボールねじ７８と、ボールねじ７８を回転させる電動モータ７９とが設けられている。また、可動軸７７の内部にはボールねじ７８が挿入されるナット８０が設けられている。伸縮連結部材７２Ａは、以上のように構成されているため、電動モータ７９でボールねじ７８を回転させることにより、固定軸７６に対して可動軸７７を軸方向に移動させることができ、ひいては伸縮連結部材７２Ａの長さを変更することができる。

図１８は、展開構造体７０の側面図であって、伸縮連結部材７２Ａを伸縮させた状態を示している。図中の破線で示した部分が、伸縮連結部材７２Ａである。図１８（Ａ）に示すように、展開構造体７０に設けられた伸縮連結部材７２Ａを他の前後連結部材７２と同じ長さにした場合、展開構造体７０は全体として直線状の形状を有している。一方、図１８（Ｂ）に示すように、展開構造体７０に設けられた伸縮連結部材７２Ａを他の前後連結部材７２よりも短くした場合、展開構造体７０は全体として折れ曲がった形状となる。

本実施形態では、このような伸縮連結部材７２Ａを有する展開構造体７０を用いて鏡ユニットの各柱５２、５３、５４、５９、６２を形成している。そのため、伸縮連結部材７２Ａを伸縮させることで、例えば鏡ユニット５１の骨柱５９（図１０参照）を折れ曲がった状態にすることにより、鏡フィルム５８の発送電パネル１０に対する角度を調整することができる。そのため、前述したように、調整ワイヤ６６によって反射鏡５０全体の角度を調整することに加え、各鏡ユニット５１の角度を微調整することにより、反射鏡５０によって太陽光を発送電パネル１０に向けて効率よく反射させることができる。

本発明に係る展開構造体によれば、従来のものに比べてより小さく折り畳むことができる展開構造体を提供することができる。よって、宇宙空間で展開される展開構造体の技術分野において有益である。

１０ 発送電パネル
４１ 支持部
５０ 反射鏡
５８ 鏡フィルム
５２ 基礎柱
５３ 裏柱
５４ 表柱
５９ 骨柱
６５ ワイヤ調整装置（長さ調整装置）
６６ 調整ワイヤ（調整部材）
７０ 展開構造体
７１ 縦部材
７２ 前後連結部材
７２A 伸縮連結部材
７３ 左右連結部材
７４ テレスコピック部材
７６ 固定軸
７７ 可動軸
７８ ボールねじ
７９ 電動モータ
１００ 宇宙太陽光発電システム

Claims (7)

1. 左右方向に並んで対を成し当該対が前後方向に複数列配置された縦部材と、
   前後方向に並んだ前記縦部材の両上端部分を渡すようにして当該両上端部分に回転可能に取り付けられるとともに、前後方向に並んだ前記縦部材の両下端部分を渡すようにして当該両下端部分に回動可能に取り付けられた前後連結部材と、
   左右方向に並んだ前記縦部材の両上端部分を渡すようにして当該両上端部分に回転可能に取り付けられるとともに、左右方向に並んだ前記縦部材の両下端部分を渡すようにして当該両下端部分に回動可能に取り付けられ、中央部分で屈曲可能な左右連結部材と、を備えた展開構造体。
2. 前後方向に並んだ前記縦部材のうち一方の縦部材の上端部分と他方の縦部材の下端部分を渡すようにして当該両部分に回動可能に取り付けられたテレスコピック部材をさらに備える、請求項１に記載の展開構造体。
3. 鏡フィルムと、該鏡フィルムを保持する柱と、を有し、
   前記柱の少なくとも一部は請求項１又は２に記載の展開構造体によって形成されている、反射鏡。
4. 発送電パネルと、
   太陽光を前記発送電パネルに向けて反射する反射鏡と、
   前記反射鏡を支持する支持部と、を備え、
   前記反射鏡は請求項３に記載の反射鏡である、宇宙太陽光発電システム。
5. 前記支持部と前記反射鏡の複数箇所とをつなぐ複数の調整部材と、
   前記各調整部材の長さを調整する長さ調整装置と、をさらに備え、
   前記反射鏡は、前記支持部に回動自在に支持されており、前記長さ調整装置により前記調整部材の長さを調整することにより、前記発送電パネルに対する角度を調整できるように構成されている、請求項４に記載の宇宙太陽光発電システム。
6. 前記柱を形成する展開構造体の前後連結部材のうち少なくとも一部の前後連結部材は伸縮可能に構成されており、
   前記反射鏡は、前記前後連結部材を伸縮させることにより前記発送電パネルに対する角度を調整できるように構成されている、請求項４又は５に記載の宇宙太陽光発電システム。
7. 伸縮可能に構成された前記前後連結部材は、
   固定軸と、
   前記固定軸に対して摺動可能な可動軸と、
   前記固定軸に設けられたボールねじと、
   前記可動軸に設けられ、前記ボールねじが挿入されるナットと、
   前記ボールねじを回転させることにより、前記固定軸に対して前記可動軸を前記ナットの移動方向に移動させる電動モータと、を有する、請求項６に記載の宇宙太陽光発電システム。

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