JP2004232461A - 発電装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】極めて簡単な設備及び装置で低コストであり、基本的には立地条件に左右されず、環境負荷を与えることなく簡易に電力を得ることのできる発電装置を提供する。
【解決手段】翼を有して風の力を利用して上昇できる複数の浮遊装置を用い、それらの上下動に伴いそれらと地上側に設置した発電機とを連係させた索条を介して発電機回転軸を強制的に回転させながら発電させる。極めて簡単な設備及び装置で低コストであり、基本的には立地条件に左右されず、環境負荷を与えることなく簡易に電力を得る。
【選択図】 図1
【解決手段】翼を有して風の力を利用して上昇できる複数の浮遊装置を用い、それらの上下動に伴いそれらと地上側に設置した発電機とを連係させた索条を介して発電機回転軸を強制的に回転させながら発電させる。極めて簡単な設備及び装置で低コストであり、基本的には立地条件に左右されず、環境負荷を与えることなく簡易に電力を得る。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、風力を利用して間接的に発電させる発電装置に関し、特に、岬、離島、断崖、その他の高所において特に効果的に発電電力を有効利用可能な発電装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
立地や地形条件の制約を受けず、さらに化石燃料の燃焼によるCO2 (二酸化炭素)やN2 O(亜酸化窒素)等の排出による環境汚染を伴わず、また、原子炉等の厳重な安全管理を必要としないクリーンな電気エネルギーを得る発電システムとして、太陽光による発電や、風力による発電が知られている。中でも、風力による発電は、電力事情が悪い地域の小出力発電所用として採用されつつある。特に、離島、岬、山間狭隘地、断崖地などにも住環境やレジャー環境、あるいは生産工場、加工工場等が広がり、種々の用途で遠隔地に立地されるようになったことから、電気エネルギー需要は、これらの厳しい自然環境の地においても増大している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
従来、風力発電としては、例えば大型のものでは地上30m高のタワーの上端部に風を受けて回転するブレードとこれに連結する発電機を設置したものや、特開平9−222071号に示すような発電システムが知られている。タワー型の風力発電システムでは、風車としてのブレードの全長を例えばタワーの高さと同程度の大型の羽根を用いて風力を取り込む必要があるから支持すべきタワー部分も極めて大型化し、よって、発電電力のわりにはコストも高く、特に、離島、岬、断崖地等の起伏が激しく厳しい自然環境条件下では、施工あるいは設備コストが高いものとなっていた。また、特開平9−222071号の発電システムでは、空気圧縮機を取り付けた風車をマトリクス状に複数個、配列するとともに、該空気圧縮機に導管を介して空気タービンを接続し、空気圧縮機により得られた圧縮空気により空気タービンを回転させて発電機を運転させるものが開示されているが、結局、この発電システムにおいてもマトリクス状に風車を設置支持するためのワイヤやこれらを支持するための鉄塔構築が必要であり、離島、断崖地その他の傾斜地や狭隘地では設備、施工コストが高額となるとともに、施工自体が困難で電力供給源をそれらの立地近傍に構築すること自体が困難であるという問題があった。
【特許文献1】特開平9−222071号公報(明細書、図1)
【0004】
本発明は、上記従来の課題に鑑みてなされたものであり、その1つの目的は、極めて簡単な設備及び装置で低コストであり、基本的には立地条件に左右されず、環境負荷を与えることなく簡易に電力を得ることのできる発電装置を提供することである。また、本発明の他の目的は、離島、断崖、海浜地区、山間狭隘地区、その他の起伏地、急傾斜地等であっても簡単に短時間で施工でき、また、設備を短時間で移動可能な簡易設置、運転タイプの発電装置を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、地上側に設置した発電機10と、発電機の回転軸11に連係され自由端側を空中に延長する少なくとも2本の索条12と、それぞれの索条の空中自由端側に接続され風力を主な駆動エネルギーとして空中での上昇下降を同期して交互に行ないつつ索条を牽引、繰り出しさせる複数の翼42付き浮遊装置14を含む空中上下動手段16と、を備え、空中上下動手段による索条の牽引、繰り出し動作により発電機10の回転軸11を強制回動させつつ発電させる発電装置から構成される。本発明の発電装置は、風のエネルギーを利用して上昇し得る浮遊のための駆動機関部分を有していない浮遊装置を用いるものであり、基本的には風が常時吹いているような地理条件下で設置するのが良いが、必ずしもこれに限るものではない。浮遊装置としては軽量で、操作性がよく、低コストのものが適する。パラグライダがより好適であるが、凧、その他の浮遊装置を用いてもよい。2本の索条を必要とするのは、同期して上昇と下降を行なう2個の浮遊装置を係留するための索条として最低2本が必要という意味であり、それらの機能を果たせるかぎりは、3本、4本、5本、あるいはそれ以上の本数を用いてもよい。また、これに対応して、浮遊装置も2個のみでなく、対をなす関係で浮遊バランスが確保し得るものであれば、3個、4個、5個...それ以上の個数を用いてもよい。索条12と発電機10の回転軸との連係が必要であるが、実施形態のように、発電機と別体に索条との巻き掛け連係用のウインチドラムを用意してもよいし、また、可能であれば、発電機の回転軸に直接に巻き掛け連係させるようにしてもよく、連係構成は実施形態の構成に限られない。
【0006】
その際、空中上下動手段16は、浮遊装置14の空中での風力状態に対応して最適の浮遊姿勢に保持させる姿勢制御手段(56)を備えるとよい。
【0007】
より詳細には、姿勢制御手段56は、発電機10側と浮遊装置14とを接続させる索条12の張力を検出する張力検出装置58と、張力検出装置の検出結果により最適浮遊姿勢に翼42を操作する操作機構60と、張力検出装置の検出結果に基づいて操作機構60に対し最適浮遊姿勢に向けた翼の操作を指示する制御装置62と、を含むようにするとよい。なお、浮遊装置に衛星測位受信システムを搭載して空中位置を取得させ、あらかじめ設定された空中位置以外を検知したときに、対となる浮遊装置どうしが互いに離反するように制御してもよい。また、地上側から無線により緊急避難用に衝突を回避し得るような空中位置を設定しておいて、地上側からの無線指示により互いの安全空域に退避し得るように制御してもよい。
【0008】
さらに、その際、張力検出装置58は、風力成分とともに空中での浮遊装置の横方向移動の成分も検知するようにしてもよく、索条の張力を利用して、風力成分を把握し、さらに、姿勢制御に利用させることができる。
【0009】
2本の索条12a、12bは、相補的な牽引、繰り出し状態と、両方の索条を地上側に同時に巻き取る状態と、に切り替え可能に発電機10に連係接続させるとよい。ドラムが1本のドラムのように同時に、同方向に回転する状態と、互いに異なる方向に回転する状態となるように切り替えるためのギヤ機構などを用いると良い。その際、発電機からモータとしての使用に切り替えるための切替スイッチ及び機構を設けると良い。
【0010】
浮遊装置14が、翼42を有するパラグライダ又は凧であるようにすると良い。
【0011】
また、浮遊装置14には太陽光発電装置82が搭載され、浮遊装置の上昇、下降制御及び上昇、下降操作用の電源がすべてこの太陽光発電装置から供給されるようにすると良い。なお、制御電源用電力供給は、他の電池、バッテリー等を用いても良い。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて本発明に係る発電装置の実施の形態について説明する。本発明は、翼を有して風の力を利用して上昇できる複数の浮遊装置を用い、それらの上下動に伴いそれらと地上側に設置した発電機とを連係させた索条を介して発電機回転軸を強制的に回転させながら発電させる発電装置であり、浮遊装置としては例えばパラグライダ、ハンググライダや、凧等が考えられる。本実施形態では、パラグライダを浮遊装置として適用した例について、以下、説明する。
【0013】
図1において、本実施形態の発電装置は、地上側に設置した発電機10と、発電機に連係され自由端側を空中に延長する複数の索条12と、風の力を利用して上昇又は下降し、索条12を交互に牽引、繰り出しさせる浮遊装置14を含む空中上下動手段16と、を有し、空中上下動手段16による索条12の牽引、繰り出し動作を介して発電機10の回転軸11を強制回動させつつ発電させるようになっている。
【0014】
発電機10は、ベース18に縦軸回りに回転自在に設けられた回転テーブル20上に設置されており、ステータ22、ロータ24を内蔵したカバー26により保護されている。ロータ24には回転軸11が連結されてステータ22内を回転自在に回転し、常時は回転に比例した電圧を発生させて電気エネルギーを外部に取り出せるとともに、切替スイッチ28を介して回転軸の回転力を機械動力として外部に出力させるモータとしても機能し得るようになっている。
【0015】
実施形態において、発電機10には連係装置30が接続され、これを介して空中自由端側にそれぞれ浮遊装置14を連結した2本の索条12a、12bと発電機10とが連動する。詳しくは、連係装置30は機枠32の両側であって、発電機10の回転軸と直交方向をドラム軸とするように突設された左右の巻き掛けドラム34a、34bと、機枠に内蔵された切替ギヤ機構36と、を備えている。左右の巻き掛けドラム34a、34bは、切替レバー38の切替操作により複数の歯車列からなる切替ギヤ機構36を介して同時に同一方向に回転する状態と、互いに逆回転する状態とに切替られる。特に、互いに逆回転状態に設定される場合には切替ギヤ機構とのギヤ咬合が解除され、フリー回転可能に設けられている。この切替ギヤ機構36には増速機40が歯車連結され、該増速機40に連結したロータの回転軸11が回転することにより電圧を生じ、電力を外部に対して供給する。なお、発電機には、そのロータ回転軸がいずれの方向に回転した場合でもこれを電力エネルギーとして取り出せるように、定出力取り出し回路が接続されている。
【0016】
左右の巻き掛けドラム34a、34bには、それぞれ索条12a、12bが一端をそれぞれのドラムに固定状態として互いに逆回りに巻き掛けられている。したがって、図3のように、両ドラム34a、34bがk方向(図上反時計方向)に回転するときには、左側の索条12aが上昇方向に移動するとともに、右側の索条12bは、下降方向に移動する。すなわち、発電運転時に両ドラムがフリー回転状態に設定されているときは、左索条34aに連結した第1浮遊装置14aが上昇し、同時に第2浮遊装置14bが下降して右索条34bが下降方向に移動することによりこれらに巻き掛けられたドラム34a、34bが強制的に回動させられ、切替ギヤ機構36、増速機40を介して発電機10の回転軸11を回転させて発電させる。実施形態では、索条12a、12bの全長は同じ長さに設定されている。このように、2本の索条12は、当該の索条が繰り出すときには他の索条が牽引し、逆に当該索条が牽引方向に移動するときには他の索条が繰り出すように、相補的に牽引、繰り出し状態を行なうようにドラムに巻き掛けられている。また、両方の索条12を地上側に同時に巻き取る状態にも切替設定し得るように発電機に連係接続されている。
【0017】
図2は、索条に接続させた1つの浮遊装置14を示している。浮遊装置14は、風の力を利用して上昇又は下降し、索条12を交互に牽引、繰り出しさせる空中上下動手段16であり、基本的には自力浮遊のための駆動装置を搭載しない軽量装置であって、実施形態では、パラグライダの構成からなる浮遊装置を適用している。浮遊装置14は、翼(canopy)42と、装置全体の空中での浮遊姿勢を適正に保持させる姿勢制御装置54と、を含む。翼42は、軽量、柔軟かつ強度に優れた大型の布からなり、浮遊装置の本体部分を構成する要素である。実施形態において、翼42は、ラム圧を受けて空中で膨らんだときには立体円弧長板形状からなり、前縁部分44が膨らんで後縁部分46が横長方向にしだいに細くなる側面形状を呈する。そして、翼42は、上布部48及び下布部50を含み、それらの前縁には空気取り込み口(air−intake)52が設けられ、この空気取り込み口52から空気を内部に取り入れて膨らみ、翼の形を形成し浮遊する。装置が浮遊するのは、翼42が風をはらむことで飛行機の翼と同じ形状になり、そのため翼の前方側からの向かい風を受けると上方に膨らんだ翼の上布部48の方が下布部50よりも風流れ行程が長くなるぶんの気圧差による揚力で滑空するベルヌーイの定理による。なお、実施形態において、上布部48の裏面側には立ち上がり浮上用のガス貯留袋54が設けられて内部にヘリウムガス等の不活性ガスが封入され、浮上補助、すなわちライズアップ動作を行なわせる。
【0018】
姿勢制御装置56は、浮遊装置14の空中での風力状態に対応して浮遊装置を最適の浮遊姿勢に保持させる姿勢制御手段であり、実施形態では、張力検出装置58と、操作機構60と、制御装置62と、を含む。図2において、例えば翼42の円弧を上に凸のように静止させた状態で該翼の下方であって横方向に長く支持バー64が配置され、接続コード群を介してこの支持バー64と翼42とが接続されるとともに、索条としてのワイヤ12にも接続されている。接続コード群は、翼の前央部に2個設けられた前央コード66aと、翼の両前側端に設けられた前側端コード66bと、側央部に設けられた側央部コード66cと、を含み、支持バー64と翼42の主要部を連結している。
【0019】
操作機構60は、左右の伸縮装置70と、それぞれの伸縮装置に一端を接続されるとともに他端を翼の下布部50の後縁部に連結されたコントロールコード群と、を含む。伸縮装置70は、例えばサーボモータとリニアガイドを組み合わせたサーボ機構を内蔵するシリンダ機構を含み、張力検出装置58からの検出信号に基づいて制御装置62の指示によりシリンダ内を摺動するロッドの伸縮によりコントロールコードを引張、繰り出し方向に移動操作して翼形状を変化させ、それによって、機体の上下、左右方向への操縦を行なわせるようになっている。コントロールコード群からなるコントロール部は、ブレイクコードあるいはリアライザーとも言われる操作紐からなり、翼の下布部50の後縁であってその中央側にそれぞれ連結された後央コード68aと、後側端に設けられた後側端コード68bと、を含み、それぞれの伸縮装置70がそれぞれ後央コード68aと、後側端コード68bを1個づつ連結して接続されている。これによって、操作機構を介して装置の上下、左右への空中移動を行ない、かつその適正な姿勢を保持させる。
【0020】
張力検出装置58は、発電機10側と浮遊装置14とを連結接続させるワイヤ12の張力を検出し、検出した信号を制御装置62に供給する。図2において、支持バー64には、該支持バー64を一辺とする三角形を形成するように、図上、逆三角形枠形状をなすような左右の筒形テンション計測器72a、72bが連結されている。すなわち、ワイヤ12の一端がテンション計測器72a、72bの連結頂部に設けたアダプタ等を介して三角形頂点位置で連結されている。それぞれのテンション計測器72a、72bは、それぞれの側の張力を計測し、その計測信号を制御装置62に供給する。いずれかの計測器が他の計測器の計測信号に比して大きな張力を示すときには、その大きな張力を示す側に回るように旋回していることになり、これを矯正させるように制御装置62が伸縮装置70に指示する。また、あらかじめ設定された張力に比較して両計測器72a、72bの合算、あるいは平均演算値が小さい場合は、伸縮装置70を介してコントロールコードを操作し、常に風を捕捉して上昇モード側の浮遊装置14を上昇浮遊させるようにする。このように、張力検出装置58は、浮遊装置の空中存在域での風力成分とともに空中での浮遊装置の横方向(旋回方向)移動の成分も検知する。
【0021】
さらに、図2において、姿勢制御装置56は、張力検出装置58の検出結果に基づいて操作機構60に対し最適浮遊姿勢に向けた翼42の操作を指示する制御装置62を備えている。実施形態において、制御装置62は、支持バー64とテンション計測器72の三角形内部に収容するように配置されて支持板に支持されたコントロールユニット74を含む。図4において、コントロールユニット74は、支持バー64に連結された支持板に固定され、CPUを含むコントローラ76、プログラム記憶部77を有し、それぞれのテンション計測器72からの計測結果に基づく演算結果により伸縮装置70に指示信号を与えてコントロールコードを操作させる。また、コントロールユニット74には、高度計(アルティメータ)75が接続されており、あらかじめ記憶設定された所定の上限高度に1つの浮遊装置14が達したことが検知された場合に、その後は浮遊装置を下降させるようにコントロールコード(翼アクチュエータ部)を牽引動作させるとともに、他の浮遊装置側の高度計があらかじめ記憶設定された所定の下限高度を検知してその後は浮遊装置は上昇するようにコントロールコードを操作させる。そして、このような処理手順がプログラム化されて記憶部に記憶保持されている。
【0022】
なお、実施形態において、コントロールユニット74には、さらに、無線装置78と、衛星測位システム (global positioning system)80と、が収容されており、1個の発電機に対して対で用いられる浮遊装置14どうしが空中で接近し過ぎて位置する場合等に必要に応じて地上から無線により指示を与え、互いに離れるようにコントロ−ルコードを遠隔操作可能としている。
【0023】
さらに、図2に戻って、翼体42の上面側には太陽電池パネルを含む太陽光発電装置82が搭載され、コントロールユニット74に電源を供給している。この太陽光発電装置82は、浮遊装置の上昇、下降制御及び上昇、下降操作用の電源をすべて供給している。太陽電池パネルは、光起電力効果を利用して太陽光エネルギーを直接に電気エネルギーに変換する半導体素子を用いて面状にパネル化したものであり、全体を軽量化し得るとともに、扁平な板状に形成することで光が当る面を広く確保し得る。
【0024】
次に、本実施形態の作用について説明すると、例えば、離島の岬部分等の常時ある程度の風が吹いている箇所に本発明の装置を設置させる。その際、連係装置30のドラムにそれぞれ浮遊装置を連結した2本の索条12の一端を連結固定し、互いに逆回り方向に巻き掛けて、浮遊装置をライズアップ、すなわち空中浮遊に向けて立ち上げさせる。この際、ガス貯留袋54に充填されたヘリウムガスにより、簡単に空中に向けて浮遊し、ある程度の高度ではエアーインテークから十分に空気をはらんで膨張し、翼体を膨張形成して上昇する。浮遊装置の一方は、所定の上限高度に達したときに反転して下降動作するとともに、他方の浮遊装置は所定の下限高度で反転して上昇動作するようにコントローラの記憶部にそれぞれ記憶設定されている。なお、通常のパラグライダでは2人乗りのタンデムタイプ等もあり、200Kg程度の負荷を与えても浮遊し得る。むしろ、支持バー64部分に姿勢安定用の重錘を搭載させてもよい。
【0025】
一方の浮遊装置は、空中で良い風を捕捉して常に上昇し続けるとともに、他方の浮遊装置は、常に下降し続けることにより、連係装置30、増速機40を介して発電機のロータ回転軸を一つの回転方向に回転させ、発電させる。一方、それらの浮遊装置が反対に移動するときには発電機のロータ回転軸は逆方向に回転しながら電力エネルギーを出力させる。すなわち、実施形態では発電時には、連係装置の両巻き掛けドラム34は、1個(本)の剛体のようにフリーで回転する。
【0026】
浮遊装置を上昇させるときには、図6のように、伸縮装置70を縮める方向に駆動させ後縁側を下げることによりより大きな揚力を得て上昇させる。下降させるときには、図5のように、伸縮装置70を伸長方向に駆動させ後縁側を上げることにより揚力、抗力を低下させて下降させる。いま、図2中、張力検出装置58のテンション計測器72の張力が左>右のとき、その差異が所定閾値を越え、かつ所定の時間以上継続した状態があったときに、右旋回状態として、制御装置62では信号を出して左伸縮装置70aを伸長駆動させ、あるいは、右伸縮装置70bを縮長駆動させる。逆に、左<右の場合には、その逆の動作を行なう信号が制御装置から伸縮装置に対して供給される。また、張力が設定値よりも小さ過ぎる場合には、両方の伸縮装置を同時に縮長駆動させて揚力を得るとともに、大き過ぎる場合には、伸縮装置を同時に伸長駆動させて上昇速度を減速させる。
【0027】
そして、高度計75のそれぞれの上下限高度を検出した場合に、モードを反転させて浮遊装置の上昇、下降が交替し、ドラム34を強制的に反転回動させて、発電を維持させる。
【0028】
台風や、嵐、非常時等でワイヤを巻き取って装置を地上に収束させる場合には切替レバー38により両ドラム34とも索条を巻き取るようにギヤ咬合を変更させ、さらに切替スイッチ28を切り替えて発電機をモータとし、両ドラムを互いに逆回転させるようにするとよい。なお、その際、増速機を切り離して十分な機械動力を得るようにギヤ比を調整してドラムに対して回転出力させるようにするとよい。
【0029】
以上説明した本発明の発電装置は、上記の実施の形態にのみ限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の本質を逸脱しない範囲における変更も本発明に含まれる。例えば、浮遊装置を凧、その他の風力エネルギーで上昇し得るものであれば良い。また、一般の平地や、海上の艀(barge) 、船舶等に発電機を設置して本装置を適用してもよいし、具体的なサイズも大型化してある程度の大きな電力を得るようにしてもよいし、あるいはコンパクトに構成してもよい。
【0030】
【発明の効果】
以上、説明した様に、本発明に係る発電装置によれば、地上側に設置した発電機と、発電機の回転軸に連係され自由端側を空中に延長する少なくとも2本の索条と、それぞれの索条の空中自由端側に接続され風力を主な駆動エネルギーとして空中での上昇下降を同期して交互に行ないつつ索条を牽引、繰り出しさせる複数の翼付き浮遊装置を含む空中上下動手段と、を備え、空中上下動手段による索条の牽引、繰り出し動作により発電機の回転軸を強制回動させつつ発電させる構成であるから、浮遊装置として例えばパラグライダや凧等を用いれば、ワイヤと通常の発電機のみによる極めて簡単な設備及び装置で低コストであり、基本的には立地条件に左右されず、また、排出ガス等による環境への悪影響も全くなくして簡易に電力を得ることが可能である。特に、離島、断崖、海浜地区、山間狭隘地区、その他の起伏地、急傾斜地等であっても簡単に短時間で施工でき、また、運転、保守も極めて簡単であり、しかも設備を短時間で移動可能で移設も極めて容易である。
【0031】
また、空中上下動手段は、浮遊装置の空中での風力状態に対応して最適の浮遊姿勢に保持させる姿勢制御手段を備えた構成であるから、浮遊装置の周縁空中に風がなく、上昇しにくい状況では上昇しやすいように姿勢を修正するとともに、風が強すぎる場合には、減速するように修正したり、あるいは対をなす他の浮遊装置と空中で接近し過ぎる場合に互いに離れるように姿勢を修正させることができる。
【0032】
また、姿勢制御手段は、発電機側と浮遊装置とを接続させる索条の張力を検出する張力検出装置と、張力検出装置の検出結果により最適浮遊姿勢に翼を操作する操作機構と、張力検出装置の検出結果に基づいて操作機構に対し最適浮遊姿勢に向けた翼の操作を指示する制御装置と、を含む構成とすることにより、空中の風力の有無、方向等に対しての最適姿勢保持を具体的に実現させ得る。
【0033】
また、張力検出装置は、風力成分とともに空中での浮遊装置の横方向移動の成分も検知する構成とすることにより、風の強さ等に対応して最適な浮遊装置の空中姿勢を保持し得るとともに、空中で浮遊装置どうしが接近し過ぎる状態としないようにして衝突等のトラブル等を未然に防止し得る。
【0034】
また、2本の索条は、相補的な牽引、繰り出し状態と、両方の索条を地上側に同時に巻き取る状態と、に切り替え可能に発電機に連係接続された構成とすることにより、台風、嵐、その他浮遊装置やワイヤ等のメインテナンス時に地上側に降ろして避難や、整備等を確実に行なえる。
【0035】
また、浮遊装置が、翼を有するパラグライダ又は凧から構成することにより、特に、浮遊装置の構成を軽量で操作性がよく、しかも、極めて低コストで構成し得るとともに、施工の際の立地条件をほとんど無条件とし、離島、岬、強風域その他の厳しい自然環境下でも設置できる。また、交換、保守が容易である。
【0036】
さらに、浮遊装置には太陽光発電装置が搭載され、浮遊装置の上昇、下降制御及び上昇、下降操作用の電源がすべてこの太陽光発電装置から供給されるようにすることにより、風力のみを上昇エネルギーとするような浮遊装置の姿勢制御用の微小電力を適切な軽量な供給電源により装置に確実に設置して供給し得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)、(b)は、本発明の実施形態の発電装置の使用状態を示す説明図である。
【図2】図1の装置における浮遊装置の斜視説明図である。
【図3】主に発電機部分の構成を示す斜視説明図である。
【図4】装置の制御部、操作機構の概略構成兼連係説明図である。
【図5】図1の浮遊装置の空中での作用説明図である。
【図6】図1の浮遊装置の空中での作用説明図である。
【符号の説明】
10 発電機、11 回転軸、12 索条、14 浮遊装置、16 空中上下動手段、30 連係装置、34 巻き掛けドラム、36 切替ギヤ機構、42 翼、44 前縁部分、56 姿勢制御装置、58 張力検出装置、60 操作機構、62 制御装置、70 伸縮装置、76 コントローラ、82 太陽光発電装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、風力を利用して間接的に発電させる発電装置に関し、特に、岬、離島、断崖、その他の高所において特に効果的に発電電力を有効利用可能な発電装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
立地や地形条件の制約を受けず、さらに化石燃料の燃焼によるCO2 (二酸化炭素)やN2 O(亜酸化窒素)等の排出による環境汚染を伴わず、また、原子炉等の厳重な安全管理を必要としないクリーンな電気エネルギーを得る発電システムとして、太陽光による発電や、風力による発電が知られている。中でも、風力による発電は、電力事情が悪い地域の小出力発電所用として採用されつつある。特に、離島、岬、山間狭隘地、断崖地などにも住環境やレジャー環境、あるいは生産工場、加工工場等が広がり、種々の用途で遠隔地に立地されるようになったことから、電気エネルギー需要は、これらの厳しい自然環境の地においても増大している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
従来、風力発電としては、例えば大型のものでは地上30m高のタワーの上端部に風を受けて回転するブレードとこれに連結する発電機を設置したものや、特開平9−222071号に示すような発電システムが知られている。タワー型の風力発電システムでは、風車としてのブレードの全長を例えばタワーの高さと同程度の大型の羽根を用いて風力を取り込む必要があるから支持すべきタワー部分も極めて大型化し、よって、発電電力のわりにはコストも高く、特に、離島、岬、断崖地等の起伏が激しく厳しい自然環境条件下では、施工あるいは設備コストが高いものとなっていた。また、特開平9−222071号の発電システムでは、空気圧縮機を取り付けた風車をマトリクス状に複数個、配列するとともに、該空気圧縮機に導管を介して空気タービンを接続し、空気圧縮機により得られた圧縮空気により空気タービンを回転させて発電機を運転させるものが開示されているが、結局、この発電システムにおいてもマトリクス状に風車を設置支持するためのワイヤやこれらを支持するための鉄塔構築が必要であり、離島、断崖地その他の傾斜地や狭隘地では設備、施工コストが高額となるとともに、施工自体が困難で電力供給源をそれらの立地近傍に構築すること自体が困難であるという問題があった。
【特許文献1】特開平9−222071号公報(明細書、図1)
【0004】
本発明は、上記従来の課題に鑑みてなされたものであり、その1つの目的は、極めて簡単な設備及び装置で低コストであり、基本的には立地条件に左右されず、環境負荷を与えることなく簡易に電力を得ることのできる発電装置を提供することである。また、本発明の他の目的は、離島、断崖、海浜地区、山間狭隘地区、その他の起伏地、急傾斜地等であっても簡単に短時間で施工でき、また、設備を短時間で移動可能な簡易設置、運転タイプの発電装置を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、地上側に設置した発電機10と、発電機の回転軸11に連係され自由端側を空中に延長する少なくとも2本の索条12と、それぞれの索条の空中自由端側に接続され風力を主な駆動エネルギーとして空中での上昇下降を同期して交互に行ないつつ索条を牽引、繰り出しさせる複数の翼42付き浮遊装置14を含む空中上下動手段16と、を備え、空中上下動手段による索条の牽引、繰り出し動作により発電機10の回転軸11を強制回動させつつ発電させる発電装置から構成される。本発明の発電装置は、風のエネルギーを利用して上昇し得る浮遊のための駆動機関部分を有していない浮遊装置を用いるものであり、基本的には風が常時吹いているような地理条件下で設置するのが良いが、必ずしもこれに限るものではない。浮遊装置としては軽量で、操作性がよく、低コストのものが適する。パラグライダがより好適であるが、凧、その他の浮遊装置を用いてもよい。2本の索条を必要とするのは、同期して上昇と下降を行なう2個の浮遊装置を係留するための索条として最低2本が必要という意味であり、それらの機能を果たせるかぎりは、3本、4本、5本、あるいはそれ以上の本数を用いてもよい。また、これに対応して、浮遊装置も2個のみでなく、対をなす関係で浮遊バランスが確保し得るものであれば、3個、4個、5個...それ以上の個数を用いてもよい。索条12と発電機10の回転軸との連係が必要であるが、実施形態のように、発電機と別体に索条との巻き掛け連係用のウインチドラムを用意してもよいし、また、可能であれば、発電機の回転軸に直接に巻き掛け連係させるようにしてもよく、連係構成は実施形態の構成に限られない。
【0006】
その際、空中上下動手段16は、浮遊装置14の空中での風力状態に対応して最適の浮遊姿勢に保持させる姿勢制御手段(56)を備えるとよい。
【0007】
より詳細には、姿勢制御手段56は、発電機10側と浮遊装置14とを接続させる索条12の張力を検出する張力検出装置58と、張力検出装置の検出結果により最適浮遊姿勢に翼42を操作する操作機構60と、張力検出装置の検出結果に基づいて操作機構60に対し最適浮遊姿勢に向けた翼の操作を指示する制御装置62と、を含むようにするとよい。なお、浮遊装置に衛星測位受信システムを搭載して空中位置を取得させ、あらかじめ設定された空中位置以外を検知したときに、対となる浮遊装置どうしが互いに離反するように制御してもよい。また、地上側から無線により緊急避難用に衝突を回避し得るような空中位置を設定しておいて、地上側からの無線指示により互いの安全空域に退避し得るように制御してもよい。
【0008】
さらに、その際、張力検出装置58は、風力成分とともに空中での浮遊装置の横方向移動の成分も検知するようにしてもよく、索条の張力を利用して、風力成分を把握し、さらに、姿勢制御に利用させることができる。
【0009】
2本の索条12a、12bは、相補的な牽引、繰り出し状態と、両方の索条を地上側に同時に巻き取る状態と、に切り替え可能に発電機10に連係接続させるとよい。ドラムが1本のドラムのように同時に、同方向に回転する状態と、互いに異なる方向に回転する状態となるように切り替えるためのギヤ機構などを用いると良い。その際、発電機からモータとしての使用に切り替えるための切替スイッチ及び機構を設けると良い。
【0010】
浮遊装置14が、翼42を有するパラグライダ又は凧であるようにすると良い。
【0011】
また、浮遊装置14には太陽光発電装置82が搭載され、浮遊装置の上昇、下降制御及び上昇、下降操作用の電源がすべてこの太陽光発電装置から供給されるようにすると良い。なお、制御電源用電力供給は、他の電池、バッテリー等を用いても良い。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて本発明に係る発電装置の実施の形態について説明する。本発明は、翼を有して風の力を利用して上昇できる複数の浮遊装置を用い、それらの上下動に伴いそれらと地上側に設置した発電機とを連係させた索条を介して発電機回転軸を強制的に回転させながら発電させる発電装置であり、浮遊装置としては例えばパラグライダ、ハンググライダや、凧等が考えられる。本実施形態では、パラグライダを浮遊装置として適用した例について、以下、説明する。
【0013】
図1において、本実施形態の発電装置は、地上側に設置した発電機10と、発電機に連係され自由端側を空中に延長する複数の索条12と、風の力を利用して上昇又は下降し、索条12を交互に牽引、繰り出しさせる浮遊装置14を含む空中上下動手段16と、を有し、空中上下動手段16による索条12の牽引、繰り出し動作を介して発電機10の回転軸11を強制回動させつつ発電させるようになっている。
【0014】
発電機10は、ベース18に縦軸回りに回転自在に設けられた回転テーブル20上に設置されており、ステータ22、ロータ24を内蔵したカバー26により保護されている。ロータ24には回転軸11が連結されてステータ22内を回転自在に回転し、常時は回転に比例した電圧を発生させて電気エネルギーを外部に取り出せるとともに、切替スイッチ28を介して回転軸の回転力を機械動力として外部に出力させるモータとしても機能し得るようになっている。
【0015】
実施形態において、発電機10には連係装置30が接続され、これを介して空中自由端側にそれぞれ浮遊装置14を連結した2本の索条12a、12bと発電機10とが連動する。詳しくは、連係装置30は機枠32の両側であって、発電機10の回転軸と直交方向をドラム軸とするように突設された左右の巻き掛けドラム34a、34bと、機枠に内蔵された切替ギヤ機構36と、を備えている。左右の巻き掛けドラム34a、34bは、切替レバー38の切替操作により複数の歯車列からなる切替ギヤ機構36を介して同時に同一方向に回転する状態と、互いに逆回転する状態とに切替られる。特に、互いに逆回転状態に設定される場合には切替ギヤ機構とのギヤ咬合が解除され、フリー回転可能に設けられている。この切替ギヤ機構36には増速機40が歯車連結され、該増速機40に連結したロータの回転軸11が回転することにより電圧を生じ、電力を外部に対して供給する。なお、発電機には、そのロータ回転軸がいずれの方向に回転した場合でもこれを電力エネルギーとして取り出せるように、定出力取り出し回路が接続されている。
【0016】
左右の巻き掛けドラム34a、34bには、それぞれ索条12a、12bが一端をそれぞれのドラムに固定状態として互いに逆回りに巻き掛けられている。したがって、図3のように、両ドラム34a、34bがk方向(図上反時計方向)に回転するときには、左側の索条12aが上昇方向に移動するとともに、右側の索条12bは、下降方向に移動する。すなわち、発電運転時に両ドラムがフリー回転状態に設定されているときは、左索条34aに連結した第1浮遊装置14aが上昇し、同時に第2浮遊装置14bが下降して右索条34bが下降方向に移動することによりこれらに巻き掛けられたドラム34a、34bが強制的に回動させられ、切替ギヤ機構36、増速機40を介して発電機10の回転軸11を回転させて発電させる。実施形態では、索条12a、12bの全長は同じ長さに設定されている。このように、2本の索条12は、当該の索条が繰り出すときには他の索条が牽引し、逆に当該索条が牽引方向に移動するときには他の索条が繰り出すように、相補的に牽引、繰り出し状態を行なうようにドラムに巻き掛けられている。また、両方の索条12を地上側に同時に巻き取る状態にも切替設定し得るように発電機に連係接続されている。
【0017】
図2は、索条に接続させた1つの浮遊装置14を示している。浮遊装置14は、風の力を利用して上昇又は下降し、索条12を交互に牽引、繰り出しさせる空中上下動手段16であり、基本的には自力浮遊のための駆動装置を搭載しない軽量装置であって、実施形態では、パラグライダの構成からなる浮遊装置を適用している。浮遊装置14は、翼(canopy)42と、装置全体の空中での浮遊姿勢を適正に保持させる姿勢制御装置54と、を含む。翼42は、軽量、柔軟かつ強度に優れた大型の布からなり、浮遊装置の本体部分を構成する要素である。実施形態において、翼42は、ラム圧を受けて空中で膨らんだときには立体円弧長板形状からなり、前縁部分44が膨らんで後縁部分46が横長方向にしだいに細くなる側面形状を呈する。そして、翼42は、上布部48及び下布部50を含み、それらの前縁には空気取り込み口(air−intake)52が設けられ、この空気取り込み口52から空気を内部に取り入れて膨らみ、翼の形を形成し浮遊する。装置が浮遊するのは、翼42が風をはらむことで飛行機の翼と同じ形状になり、そのため翼の前方側からの向かい風を受けると上方に膨らんだ翼の上布部48の方が下布部50よりも風流れ行程が長くなるぶんの気圧差による揚力で滑空するベルヌーイの定理による。なお、実施形態において、上布部48の裏面側には立ち上がり浮上用のガス貯留袋54が設けられて内部にヘリウムガス等の不活性ガスが封入され、浮上補助、すなわちライズアップ動作を行なわせる。
【0018】
姿勢制御装置56は、浮遊装置14の空中での風力状態に対応して浮遊装置を最適の浮遊姿勢に保持させる姿勢制御手段であり、実施形態では、張力検出装置58と、操作機構60と、制御装置62と、を含む。図2において、例えば翼42の円弧を上に凸のように静止させた状態で該翼の下方であって横方向に長く支持バー64が配置され、接続コード群を介してこの支持バー64と翼42とが接続されるとともに、索条としてのワイヤ12にも接続されている。接続コード群は、翼の前央部に2個設けられた前央コード66aと、翼の両前側端に設けられた前側端コード66bと、側央部に設けられた側央部コード66cと、を含み、支持バー64と翼42の主要部を連結している。
【0019】
操作機構60は、左右の伸縮装置70と、それぞれの伸縮装置に一端を接続されるとともに他端を翼の下布部50の後縁部に連結されたコントロールコード群と、を含む。伸縮装置70は、例えばサーボモータとリニアガイドを組み合わせたサーボ機構を内蔵するシリンダ機構を含み、張力検出装置58からの検出信号に基づいて制御装置62の指示によりシリンダ内を摺動するロッドの伸縮によりコントロールコードを引張、繰り出し方向に移動操作して翼形状を変化させ、それによって、機体の上下、左右方向への操縦を行なわせるようになっている。コントロールコード群からなるコントロール部は、ブレイクコードあるいはリアライザーとも言われる操作紐からなり、翼の下布部50の後縁であってその中央側にそれぞれ連結された後央コード68aと、後側端に設けられた後側端コード68bと、を含み、それぞれの伸縮装置70がそれぞれ後央コード68aと、後側端コード68bを1個づつ連結して接続されている。これによって、操作機構を介して装置の上下、左右への空中移動を行ない、かつその適正な姿勢を保持させる。
【0020】
張力検出装置58は、発電機10側と浮遊装置14とを連結接続させるワイヤ12の張力を検出し、検出した信号を制御装置62に供給する。図2において、支持バー64には、該支持バー64を一辺とする三角形を形成するように、図上、逆三角形枠形状をなすような左右の筒形テンション計測器72a、72bが連結されている。すなわち、ワイヤ12の一端がテンション計測器72a、72bの連結頂部に設けたアダプタ等を介して三角形頂点位置で連結されている。それぞれのテンション計測器72a、72bは、それぞれの側の張力を計測し、その計測信号を制御装置62に供給する。いずれかの計測器が他の計測器の計測信号に比して大きな張力を示すときには、その大きな張力を示す側に回るように旋回していることになり、これを矯正させるように制御装置62が伸縮装置70に指示する。また、あらかじめ設定された張力に比較して両計測器72a、72bの合算、あるいは平均演算値が小さい場合は、伸縮装置70を介してコントロールコードを操作し、常に風を捕捉して上昇モード側の浮遊装置14を上昇浮遊させるようにする。このように、張力検出装置58は、浮遊装置の空中存在域での風力成分とともに空中での浮遊装置の横方向(旋回方向)移動の成分も検知する。
【0021】
さらに、図2において、姿勢制御装置56は、張力検出装置58の検出結果に基づいて操作機構60に対し最適浮遊姿勢に向けた翼42の操作を指示する制御装置62を備えている。実施形態において、制御装置62は、支持バー64とテンション計測器72の三角形内部に収容するように配置されて支持板に支持されたコントロールユニット74を含む。図4において、コントロールユニット74は、支持バー64に連結された支持板に固定され、CPUを含むコントローラ76、プログラム記憶部77を有し、それぞれのテンション計測器72からの計測結果に基づく演算結果により伸縮装置70に指示信号を与えてコントロールコードを操作させる。また、コントロールユニット74には、高度計(アルティメータ)75が接続されており、あらかじめ記憶設定された所定の上限高度に1つの浮遊装置14が達したことが検知された場合に、その後は浮遊装置を下降させるようにコントロールコード(翼アクチュエータ部)を牽引動作させるとともに、他の浮遊装置側の高度計があらかじめ記憶設定された所定の下限高度を検知してその後は浮遊装置は上昇するようにコントロールコードを操作させる。そして、このような処理手順がプログラム化されて記憶部に記憶保持されている。
【0022】
なお、実施形態において、コントロールユニット74には、さらに、無線装置78と、衛星測位システム (global positioning system)80と、が収容されており、1個の発電機に対して対で用いられる浮遊装置14どうしが空中で接近し過ぎて位置する場合等に必要に応じて地上から無線により指示を与え、互いに離れるようにコントロ−ルコードを遠隔操作可能としている。
【0023】
さらに、図2に戻って、翼体42の上面側には太陽電池パネルを含む太陽光発電装置82が搭載され、コントロールユニット74に電源を供給している。この太陽光発電装置82は、浮遊装置の上昇、下降制御及び上昇、下降操作用の電源をすべて供給している。太陽電池パネルは、光起電力効果を利用して太陽光エネルギーを直接に電気エネルギーに変換する半導体素子を用いて面状にパネル化したものであり、全体を軽量化し得るとともに、扁平な板状に形成することで光が当る面を広く確保し得る。
【0024】
次に、本実施形態の作用について説明すると、例えば、離島の岬部分等の常時ある程度の風が吹いている箇所に本発明の装置を設置させる。その際、連係装置30のドラムにそれぞれ浮遊装置を連結した2本の索条12の一端を連結固定し、互いに逆回り方向に巻き掛けて、浮遊装置をライズアップ、すなわち空中浮遊に向けて立ち上げさせる。この際、ガス貯留袋54に充填されたヘリウムガスにより、簡単に空中に向けて浮遊し、ある程度の高度ではエアーインテークから十分に空気をはらんで膨張し、翼体を膨張形成して上昇する。浮遊装置の一方は、所定の上限高度に達したときに反転して下降動作するとともに、他方の浮遊装置は所定の下限高度で反転して上昇動作するようにコントローラの記憶部にそれぞれ記憶設定されている。なお、通常のパラグライダでは2人乗りのタンデムタイプ等もあり、200Kg程度の負荷を与えても浮遊し得る。むしろ、支持バー64部分に姿勢安定用の重錘を搭載させてもよい。
【0025】
一方の浮遊装置は、空中で良い風を捕捉して常に上昇し続けるとともに、他方の浮遊装置は、常に下降し続けることにより、連係装置30、増速機40を介して発電機のロータ回転軸を一つの回転方向に回転させ、発電させる。一方、それらの浮遊装置が反対に移動するときには発電機のロータ回転軸は逆方向に回転しながら電力エネルギーを出力させる。すなわち、実施形態では発電時には、連係装置の両巻き掛けドラム34は、1個(本)の剛体のようにフリーで回転する。
【0026】
浮遊装置を上昇させるときには、図6のように、伸縮装置70を縮める方向に駆動させ後縁側を下げることによりより大きな揚力を得て上昇させる。下降させるときには、図5のように、伸縮装置70を伸長方向に駆動させ後縁側を上げることにより揚力、抗力を低下させて下降させる。いま、図2中、張力検出装置58のテンション計測器72の張力が左>右のとき、その差異が所定閾値を越え、かつ所定の時間以上継続した状態があったときに、右旋回状態として、制御装置62では信号を出して左伸縮装置70aを伸長駆動させ、あるいは、右伸縮装置70bを縮長駆動させる。逆に、左<右の場合には、その逆の動作を行なう信号が制御装置から伸縮装置に対して供給される。また、張力が設定値よりも小さ過ぎる場合には、両方の伸縮装置を同時に縮長駆動させて揚力を得るとともに、大き過ぎる場合には、伸縮装置を同時に伸長駆動させて上昇速度を減速させる。
【0027】
そして、高度計75のそれぞれの上下限高度を検出した場合に、モードを反転させて浮遊装置の上昇、下降が交替し、ドラム34を強制的に反転回動させて、発電を維持させる。
【0028】
台風や、嵐、非常時等でワイヤを巻き取って装置を地上に収束させる場合には切替レバー38により両ドラム34とも索条を巻き取るようにギヤ咬合を変更させ、さらに切替スイッチ28を切り替えて発電機をモータとし、両ドラムを互いに逆回転させるようにするとよい。なお、その際、増速機を切り離して十分な機械動力を得るようにギヤ比を調整してドラムに対して回転出力させるようにするとよい。
【0029】
以上説明した本発明の発電装置は、上記の実施の形態にのみ限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の本質を逸脱しない範囲における変更も本発明に含まれる。例えば、浮遊装置を凧、その他の風力エネルギーで上昇し得るものであれば良い。また、一般の平地や、海上の艀(barge) 、船舶等に発電機を設置して本装置を適用してもよいし、具体的なサイズも大型化してある程度の大きな電力を得るようにしてもよいし、あるいはコンパクトに構成してもよい。
【0030】
【発明の効果】
以上、説明した様に、本発明に係る発電装置によれば、地上側に設置した発電機と、発電機の回転軸に連係され自由端側を空中に延長する少なくとも2本の索条と、それぞれの索条の空中自由端側に接続され風力を主な駆動エネルギーとして空中での上昇下降を同期して交互に行ないつつ索条を牽引、繰り出しさせる複数の翼付き浮遊装置を含む空中上下動手段と、を備え、空中上下動手段による索条の牽引、繰り出し動作により発電機の回転軸を強制回動させつつ発電させる構成であるから、浮遊装置として例えばパラグライダや凧等を用いれば、ワイヤと通常の発電機のみによる極めて簡単な設備及び装置で低コストであり、基本的には立地条件に左右されず、また、排出ガス等による環境への悪影響も全くなくして簡易に電力を得ることが可能である。特に、離島、断崖、海浜地区、山間狭隘地区、その他の起伏地、急傾斜地等であっても簡単に短時間で施工でき、また、運転、保守も極めて簡単であり、しかも設備を短時間で移動可能で移設も極めて容易である。
【0031】
また、空中上下動手段は、浮遊装置の空中での風力状態に対応して最適の浮遊姿勢に保持させる姿勢制御手段を備えた構成であるから、浮遊装置の周縁空中に風がなく、上昇しにくい状況では上昇しやすいように姿勢を修正するとともに、風が強すぎる場合には、減速するように修正したり、あるいは対をなす他の浮遊装置と空中で接近し過ぎる場合に互いに離れるように姿勢を修正させることができる。
【0032】
また、姿勢制御手段は、発電機側と浮遊装置とを接続させる索条の張力を検出する張力検出装置と、張力検出装置の検出結果により最適浮遊姿勢に翼を操作する操作機構と、張力検出装置の検出結果に基づいて操作機構に対し最適浮遊姿勢に向けた翼の操作を指示する制御装置と、を含む構成とすることにより、空中の風力の有無、方向等に対しての最適姿勢保持を具体的に実現させ得る。
【0033】
また、張力検出装置は、風力成分とともに空中での浮遊装置の横方向移動の成分も検知する構成とすることにより、風の強さ等に対応して最適な浮遊装置の空中姿勢を保持し得るとともに、空中で浮遊装置どうしが接近し過ぎる状態としないようにして衝突等のトラブル等を未然に防止し得る。
【0034】
また、2本の索条は、相補的な牽引、繰り出し状態と、両方の索条を地上側に同時に巻き取る状態と、に切り替え可能に発電機に連係接続された構成とすることにより、台風、嵐、その他浮遊装置やワイヤ等のメインテナンス時に地上側に降ろして避難や、整備等を確実に行なえる。
【0035】
また、浮遊装置が、翼を有するパラグライダ又は凧から構成することにより、特に、浮遊装置の構成を軽量で操作性がよく、しかも、極めて低コストで構成し得るとともに、施工の際の立地条件をほとんど無条件とし、離島、岬、強風域その他の厳しい自然環境下でも設置できる。また、交換、保守が容易である。
【0036】
さらに、浮遊装置には太陽光発電装置が搭載され、浮遊装置の上昇、下降制御及び上昇、下降操作用の電源がすべてこの太陽光発電装置から供給されるようにすることにより、風力のみを上昇エネルギーとするような浮遊装置の姿勢制御用の微小電力を適切な軽量な供給電源により装置に確実に設置して供給し得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)、(b)は、本発明の実施形態の発電装置の使用状態を示す説明図である。
【図2】図1の装置における浮遊装置の斜視説明図である。
【図3】主に発電機部分の構成を示す斜視説明図である。
【図4】装置の制御部、操作機構の概略構成兼連係説明図である。
【図5】図1の浮遊装置の空中での作用説明図である。
【図6】図1の浮遊装置の空中での作用説明図である。
【符号の説明】
10 発電機、11 回転軸、12 索条、14 浮遊装置、16 空中上下動手段、30 連係装置、34 巻き掛けドラム、36 切替ギヤ機構、42 翼、44 前縁部分、56 姿勢制御装置、58 張力検出装置、60 操作機構、62 制御装置、70 伸縮装置、76 コントローラ、82 太陽光発電装置
Claims (7)
- 地上側に設置した発電機と、
発電機の回転軸に連係され自由端側を空中に延長する少なくとも2本の索条と、
それぞれの索条の空中自由端側に接続され風力を主な駆動エネルギーとして空中での上昇下降を同期して交互に行ないつつ索条を牽引、繰り出しさせる複数の翼付き浮遊装置を含む空中上下動手段と、を備え、
空中上下動手段による索条の牽引、繰り出し動作により発電機の回転軸を強制回動させつつ発電させることを特徴とする発電装置。 - 空中上下動手段は、浮遊装置の空中での風力状態に対応して最適の浮遊姿勢に保持させる姿勢制御手段を備えた請求項1記載の発電装置。
- 姿勢制御手段は、発電機側と浮遊装置とを接続させる索条の張力を検出する張力検出装置と、張力検出装置の検出結果により最適浮遊姿勢に翼を操作する操作機構と、張力検出装置の検出結果に基づいて操作機構に対し最適浮遊姿勢に向けた翼の操作を指示する制御装置と、を含む請求項2記載の発電装置。
- 張力検出装置は、風力成分とともに空中での浮遊装置の横方向移動の成分も検知することを特徴とする請求項3記載の発電装置。
- 2本の索条は、相補的な牽引、繰り出し状態と、両方の索条を地上側に同時に巻き取る状態と、に切り替え可能に発電機に連係接続されていることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の発電装置。
- 浮遊装置が、翼を有するパラグライダ又は凧である請求項1ないし5のいずれかに記載の発電装置。
- 浮遊装置には太陽光発電装置が搭載され、浮遊装置の上昇、下降制御及び上昇、下降操作用の電源がすべてこの太陽光発電装置から供給される請求項1ないし6のいずれかに記載の発電装置。
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