(57)【要約】カイトの牽引力から連続的に回転力を抽出することができ、カイトの牽引力を効率的に回転力に変換することができる、風力エネルギー回収装置及び風力発電装置を提供する。風力を受けて上空に浮揚するカイト２と、カイト２を牽引する主索３と、カイト２の運動を制御する操縦索４と、操縦索４の張力を制御する操縦ユニット５と、操縦ユニット５に接続され往復回動可能なパワーレバー６と、パワーレバー６に連結され往復回動を回転運動に変換して出力する動力出力手段７と、を有し、操縦ユニット５により操縦索４の張力を制御することによりカイト２の運動を制御し、カイト２を略円弧状の軌跡を描くように左右に往復動させることにより、パワーレバー６を駆動させて動力を出力するようにした。
2013094623.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
風力を受けて上空に浮揚するカイトと、該カイトを牽引する主索と、前記カイトの運動を制御する操縦索と、該操縦索の張力を制御する操縦ユニットと、該操縦ユニットに接続され往復回動可能なパワーレバーと、該パワーレバーに連結され往復回動を回転運動に変換して出力する動力出力手段と、を有し、
前記操縦ユニットにより前記操縦索の張力を制御することによって前記カイトの運動を制御し、前記カイトを略円弧状の軌跡を描くように左右に往復動させることにより、前記パワーレバーを駆動させて動力を出力する、ことを特徴とする風力エネルギー回収装置。
【請求項２】
前記操縦索は、前記カイトの左側に接続された左側操縦索と、前記カイトの右側に接続された右側操縦索と、を有し、前記操縦ユニットは、前記左側操縦索及び前記右側操縦索を交互に引き込み又は繰り出しを行うことにより前記カイトの左右の移動方向を制御し、前記左側操縦索及び前記右側操縦索を同時に引き込み又は繰り出しを行うことにより前記カイト全体の迎角を調整して上下の移動方向を制御するように構成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の風力エネルギー回収装置。
【請求項３】
前記主索上に配置された発信器と、前記パワーレバーに配置された受信器と、を備えたカイト位置計測手段を有し、前記発信器からの信号を前記受信器により受信して前記カイトの位置を計測し、この計測結果を前記操縦ユニットに送信することによって前記操縦索を制御する、ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の風力エネルギー回収装置。
【請求項４】
前記パワーレバー及び前記動力出力手段を支持する架台を有し、該架台は風向に応じて回転可能に配置され、前記パワーレバー及び前記動力出力手段を風速に応じて傾斜角度変更可能に支持する、ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の風力エネルギー回収装置。
【請求項５】
前記動力出力手段は、前記パワーレバーにより回転される第一歯車と、該第一歯車に噛合された第二歯車及び第三歯車と、該第二歯車及び第三歯車に連結された出力軸と、を有し、前記第二歯車及び前記第三歯車はクラッチ機構を内蔵し、前記第二歯車は前記第一歯車の正転時に回転可能かつ逆転時にスリップ可能に構成され、前記第三歯車は前記第一歯車の逆転時に回転可能かつ正転時にスリップ可能に構成された動力変換手段を有する、ことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の風力エネルギー回収装置。
【請求項６】
前記パワーレバーは、内蔵された油圧ポンプと、該油圧ポンプに接続された油圧モータと、前記油圧ポンプのピストンを内方に付勢する弾性体と、を有し、前記油圧ポンプのピストンの先端に前記主索が接続されており、前記カイトの揚力と前記弾性体の付勢力とのバランスによって前記ピストンを移動させることにより、前記油圧モータを駆動させて動力を出力するようにした、ことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の風力エネルギー回収装置。
【請求項７】
前記操縦ユニットよりも上方の前記主索及び前記操縦索を把持可能かつ引き込み可能に構成されたカイト回収手段を有する、ことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の風力エネルギー回収装置。
【請求項８】
前記カイトの一部を把持した状態で上方に持ち上げ可能に構成されたカイト浮上補助手段を有する、ことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれかに記載の風力エネルギー回収装置。
【請求項９】
前記カイト、前記主索、前記操縦索、前記操縦ユニット及び前記パワーレバーにより構成される複数のカイトユニットを有し、該カイトユニットはそれぞれ前記動力出力手段に接続されている、ことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の風力エネルギー回収装置。
【請求項１０】
請求項１〜請求項９のいずれかに記載の風力エネルギー回収装置を備え、前記動力出力手段に接続された発電機を有する、ことを特徴とする風力発電装置。
【請求項１１】
前記発電機に接続された蓄電池を有する、ことを特徴とする請求項１０に記載の風力発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力エネルギー回収装置及び風力発電装置に関し、特に、翼型カイトの運動特性を利用した風力エネルギー回収装置及び風力発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
風力エネルギーによる発電装置としては、プロペラ翼の回転を利用したプロペラ式のものが一般的に実用化されている。一方、空中を浮揚する翼型カイトによる牽引力を利用する発電装置も考案されているが（例えば、特許文献1及び特許文献２参照）、カイトの牽引力を連続的な回転力に効率的に変換することが不十分であり、実用化には至っていない。【０００３】
例えば、特許文献１に記載された発電装置では、遊泳体（カイト）が基地体から離反するときに巻上機が回転して発電し、巻上機を電動機で回転することによって遊泳体（カイト）を基地体に接近させるようにしている。また、特許文献２に記載された発電装置は、翼様部材（カイト）が上昇するときにウインチが回転して発電し、ウインチをモータで回転することによって翼様部材（カイト）を下降させるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許４２０８１５３号公報
【特許文献２】特表２００９−５３４２５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように、再生自然エネルギーである風力の利用は、プロペラ式風力発電装置として既に実用化されているが、装置の製造コストを発電量単価により比較すると、一般的に他の発電装置（例えば、火力発電装置、原子力発電装置等）よりも相対的に高いのが現状である。また、装置を大型化することによりスケールメリットが出るものの、付帯設備の建設コストも大きくなり、やはり火力発電等の化石燃料発電には経済性で敵わない。【０００６】
一方、上述したように、空中を浮揚する翼型カイトが受ける風力エネルギーを利用した発電装置も既に提案されているが、カイトに繋がれた索体（ロープ、制御紐、係留索等）の一方向の牽引力を如何に効率的に回転力に変換するかが課題となる。特に、特許文献１や特許文献２に記載された発電装置のように、カイトの牽引力の仕事時に引き出された索体を再び電動機等で巻き戻す方法は、回収したエネルギーの一部を放出することになるとともに、連続した回転力の抽出を阻害し、エネルギーの回収効率を低下させる要因となっていた。【０００７】
また、翼型カイトを布製とすれば製造コストも安く、カイトの翼面積を大きくすれば空中を浮揚するカイトの受ける風力エネルギーは相当大きくなり、カイトの牽引力を効率的に回転力に変換することができれば、経済性の高い風力発電装置を得ることができる。【０００８】
本発明はかかる問題点に鑑み創案されたものであり、カイトの牽引力から連続的に回転力を抽出することができ、カイトの牽引力を効率的に回転力に変換することができる、風力エネルギー回収装置及び風力発電装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、風力を受けて上空に浮揚するカイトと、該カイトを牽引する主索と、前記カイトの運動を制御する操縦索と、該操縦索の張力を制御する操縦ユニットと、該操縦ユニットに接続され往復回動可能なパワーレバーと、該パワーレバーに連結され往復回動を回転運動に変換して出力する動力出力手段と、を有し、前記操縦ユニットにより前記操縦索の張力を制御することによって前記カイトの運動を制御し、前記カイトを略円弧状の軌跡を描くように左右に往復動させることにより、前記パワーレバーを駆動させて動力を出力する、ことを特徴とする風力エネルギー回収装置が提供される。【００１０】
前記操縦索は、前記カイトの左側に接続された左側操縦索と、前記カイトの右側に接続された右側操縦索と、を有し、前記操縦ユニットは、前記左側操縦索及び前記右側操縦索を交互に引き込み又は繰り出しを行うことにより前記カイトの左右の移動方向を制御し、前記左側操縦索及び前記右側操縦索を同時に引き込み又は繰り出しを行うことにより前記カイト全体の迎角を調整して上下の移動方向を制御するように構成されていてもよい。【００１１】
また、前記風力エネルギー回収装置は、前記主索上に配置された発信器と、前記パワーレバーに配置された受信器と、を備えたカイト位置計測手段を有し、前記発信器からの信号を前記受信器により受信して前記カイトの位置を計測し、この計測結果を前記操縦ユニットに送信することによって前記操縦索を制御するようにしてもよい。【００１２】
また、前記風力エネルギー回収装置は、前記パワーレバー及び前記動力出力手段を支持する架台を有し、該架台は風向に応じて回転可能に配置され、前記パワーレバー及び前記動力出力手段を風速に応じて傾斜角度変更可能に支持するようにしてもよい。【００１３】
また、前記動力出力手段は、前記パワーレバーにより回転される第一歯車と、該第一歯車に噛合された第二歯車及び第三歯車と、該第二歯車及び第三歯車に連結された出力軸と、を有し、前記第二歯車及び前記第三歯車はクラッチ機構を内蔵し、前記第二歯車は前記第一歯車の正転時に回転可能かつ逆転時にスリップ可能に構成され、前記第三歯車は前記第一歯車の逆転時に回転可能かつ正転時にスリップ可能に構成された動力変換手段を有していてもよい。【００１４】
また、前記パワーレバーは、内蔵された油圧ポンプと、該油圧ポンプに接続された油圧モータと、前記油圧ポンプのピストンを内方に付勢する弾性体と、を有し、前記油圧ポンプのピストンの先端に前記主索が接続されており、前記カイトの揚力と前記弾性体の付勢力とのバランスによって前記ピストンを移動させることにより、前記油圧モータを駆動させて動力を出力するようにしてもよい。【００１５】
また、前記風力エネルギー回収装置は、前記操縦ユニットよりも上方の前記主索及び前記操縦索を把持可能かつ引き込み可能に構成されたカイト回収手段を有していてもよいし、前記カイトの一部を把持した状態で上方に持ち上げ可能に構成されたカイト浮上補助手段を有していてもよい。【００１６】
また、前記カイト、前記主索、前記操縦索、前記操縦ユニット及び前記パワーレバーにより構成される複数のカイトユニットを有し、該カイトユニットはそれぞれ前記動力出力手段に接続されていてもよい。【００１７】
また、本発明によれば、上述した前記風力エネルギー回収装置を備え、前記動力出力手段に接続された発電機を有する、ことを特徴とする風力発電装置が提供される。該風力発電装置は、前記発電機に接続された蓄電池を有していてもよい。
【発明の効果】
【００１８】
上述した本発明に係る風力エネルギー回収装置及び風力発電装置によれば、カイトを積極的に左右に往復運動させることにより、パワーレバーを左右に往復回動させることができ、かかる往復回動を回転運動に変換することにより、風力から動力を抽出することができる。したがって、カイトの牽引力から連続的に回転力を抽出することができ、カイトの牽引力を効率的に回転力に変換することができる。【００１９】
また、布製の翼型カイトは、翼面積の拡大に伴う構造強度上の制約がほとんどなく、大型化のコストも安く抑えることができる。そして、カイト翼面積を大型化することにより、より大きな牽引力を得ることができ、それに比例して発電機の駆動力も大きくなり、発電コストを大幅に低減することができる。また、一般に、風速は地上高度に比例して速くなることから、カイトの主索を延長してカイトの浮揚高度を高くすることにより、大きな風力エネルギーを容易に回収することができる。【００２０】
さらに、プロペラ式風力発電装置では、プロペラの風切り音等による騒音や低周波振動が問題となっているが、一般に、カイトからの騒音は、プロペラの風切り音と比較すれば格段に小さく、近隣住民や周辺環境に与える影響を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第一実施形態に係る風力エネルギー回収装置を示す概略構成図であり、（ａ）は風上方向を背にした正面図、（ｂ）は側面図、を示している。
【図２】カイトを示す斜視図である。
【図３】操縦ユニットを示す概略構成図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、を示している。
【図４】動力出力手段を示す概略構成図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、を示している。
【図５】動力変換手段を示す歯車機構の概略構成図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は第一歯車の左回転時における側面図、（ｃ）は図５（ｂ）におけるＣ−Ｃ断面のクラッチ機構図、（ｄ）は第一歯車の右回転時における側面図、（ｅ）は図５（ｄ）におけるＥ−Ｅ断面のクラッチ機構図、を示している。
【図６】架台を示す概略構成図である。
【図７】カイトの運動状態を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は平面図、（ｄ）はカイトに生じる力の配置図、を示している。
【図８】カイトの牽引力とパワーレバーの位置関係を示す図であり、（ａ）は右旋回時における正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は左旋回時における正面図、（ｄ）はパワーレバーの回転モーメントと発電機の回転速度との関係を示す図、である。
【図９】本発明の第二実施形態に係る風力エネルギー回収装置を示す図であり、（ａ）は動力出力手段の正面図、（ｂ）は動力出力手段の側面図、（ｃ）は油圧ポンプのピストン詳細図、を示している。
【図１０】第二実施形態におけるカイトの牽引力とパワーレバーの位置関係を示す図であり、（ａ）は右旋回時における軸方向成分の変化、（ｂ）は左旋回時における軸方向成分の変化、（ｃ）は右旋回時における回転方向成分の変化、（ｄ）は左旋回時における回転方向成分の変化、を示している。
【図１１】本発明の第一実施形態に係る風力発電装置の信号及び電力系統を示す全体構成図である。
【図１２】カイト回収手段を示す図であり、（ａ）は回収開始時の状態、（ｂ）は回収完了時の状態、を示している。
【図１３】図１２に示したカイト回収手段のヘッド部を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図、を示している。
【図１４】カイト浮上補助手段を示す図である。
【図１５】図１４に示したカイト浮上補助手段のヘッド部を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図、を示している。
【図１６】本発明の第三実施形態に係る風力エネルギー回収装置を示す図であり、（ａ）は概略構成図、（ｂ）はカイトの操作方法を示す概念図、（ｃ）はカイトの操作方法の変形例を示す概念図、である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明に係る風力エネルギー回収装置及び風力発電装置の実施形態について、図１〜図１５を用いて説明する。ここで、図１は、本発明の第一実施形態に係る風力エネルギー回収装置を示す概略構成図であり、（ａ）は風上方向を背にした正面図、（ｂ）は側面図、を示している。なお、図１（ｂ）では、説明の便宜上、操縦索及び操縦ユニットの図を省略してある。
【００２３】
本発明の第一実施形態に係る風力エネルギー回収装置１は、風力を受けて上空に浮揚するカイト２と、カイト２を牽引する主索３と、カイト２の運動を制御する操縦索４と、操縦索４の張力を制御する操縦ユニット５と、操縦ユニット５に接続され往復回動可能なパワーレバー６と、パワーレバー６に連結され往復回動を回転運動に変換して出力する動力出力手段７と、を有し、操縦ユニット５により操縦索４の張力を制御することによりカイト２の運動を制御し、カイト２を略円弧状の軌跡を描くように左右に往復動させることにより、パワーレバー６を駆動させて動力を出力するようにしたものである。
【００２４】
本実施形態に係る風力エネルギー回収装置１は、風力によりカイト２に生ずる揚力と抗力との合成力によって主索３の牽引力が形成されるところ、天空方向（上方）に作用する主索３の牽引力を連続的に利用するために、図1（ａ）に示すように、カイト２の運動特性を活かし、上空のカイト２を左右に大きく振ることにより、主索３の牽引力の方向を大きく変化させ、扇形状の軌跡を描き往復回動するパワーレバー６で牽引力を受け、動力に変換して出力することに特徴がある。また、動力出力手段７に発電機を接続することにより、容易に風力発電装置を構成することができる。
【００２５】
ここで、図２は、カイトを示す斜視図である。カイト２は、図２に示したように、例えば、左右対称の翼型形状を有し、化学繊維等の丈夫な布で製作する。カイト２には、例えば、マリンスポーツであるカイトサーフィン等で使われている翼型布製のカイトを利用することができる。かかるカイト２は、エアチューブにより構成される前縁部２１と、前縁部２１に略直角に配置されるエアチューブにより構成される縦骨２２と、前縁部２１及び縦骨２２に展張されたシート２３と、により構成される。前縁部２１及び縦骨２２はカイト２の骨格を形成し、シート２３は風を受ける受圧面を形成する。かかる構成により、軽量かつ耐久性の高い柔軟構造のカイト２を作製することができる。なお、カイト２の前縁部２１には、湾曲した形状を維持するための形状維持索２４が接続されていてもよい。
【００２６】
また、カイト２には、主索３及び操縦索４が接続されている。主索３は、例えば、一端が形状維持索２４の左右両端部にそれぞれ接続され、他端が操縦ユニット５に接続される。なお、図１では、説明の便宜上、主索３を一本の線で概念的に図示している。操縦索４は、例えば、一端が、カイト２の後端部に接続された固定端４１と、カイト２の左右両側部に配置された滑車２５を介して主索３に接続された可動端４２と、を有し、他端が操縦ユニット５に接続される。また、操縦索４は、カイト２の左側に接続された左側操縦索４Ｌと、カイト２の右側に接続された右側操縦索４Ｒと、を有する。
【００２７】
かかる構成により、カイト２は、形状維持索２４、主索３及び操縦索４の張力によって気流内で適正な翼型形状を維持することができる。また、操縦索４（左側操縦索４Ｌ及び右側操縦索４Ｒ）を繰り出し又は引き込むことにより、操縦索４の張力を任意に調整することができ、カイト２の形状を変化させることによって風の受け方を変更することができ、カイト２を左右上下に移動させることができる。なお、主索３及び操縦索４は、鋼製ワイヤーやナイロン製線材等により構成され、カイト２の面積に応じて発生する牽引力に耐え得る充分な強度を持たせるようにする。
【００２８】
例えば、片方の操縦索４を引くことによりカイト２の風を受ける迎角に左右で違いが生じ、操縦索４の引かれた方向にカイト２が大きく移動する。操縦索４を引き込む長さと速度の違いによりカイト２の動く速さと方向に違いが生じ、風速に応じた最大限のカイト牽引力が得られるように操縦ユニット５で自動操縦する。また、例えば、両方の操縦索４を同時に引き込むことによりカイト２の迎角を大きくすることができ、両方の操縦索４を同時に繰り出すことによりカイト２の迎角を小さくすることができる。そこで、風速に応じて、風を受ける迎角を調整し、最大限のカイト牽引力が得られるように、操縦ユニット５で自動操縦する。
【００２９】
ここで、図３は、操縦ユニットを示す概略構成図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、を示している。操縦ユニット５は、図３に示したように、両端に操縦索４（左側操縦索４Ｌ及び右側操縦索４Ｒ）が接続された略半円形状の操縦板５１と、操縦板５１を回動させる回動モータ５２と、操縦板５１及び回動モータ５２を支持する昇降台５３と、昇降台５３を昇降させる昇降モータ５４と、これらを収容するケーシング５５と、を有する。ケーシング５５の頂部には、主索３が接続される結合金具５６が配置されている。
【００３０】
操縦板５１は、昇降台５３に回動可能に接続されており、回動モータ５２とウォーム歯車機構を介して接続されている。したがって、回動モータ５２を駆動させることにより、操縦板５１を振り子状に左右に移動させることができ、片側の操縦索４（例えば、左側操縦索４Ｌ）を引き込み、片側の操縦索４（例えば、右側操縦索４Ｒ）を繰り出すことができる。また、昇降台５３は、昇降モータ５４とボールねじ機構を介して接続されており、昇降モータ５４を駆動させることにより、ケーシング５５の内側で昇降台５３をスライド移動させることができる。したがって、操縦索４（左側操縦索４Ｌ及び右側操縦索４Ｒ）を同時に引き込んだり繰り出したりすることができ、カイト２全体の迎角を調整することができる。
【００３１】
すなわち、操縦索４は、カイト２の左側に接続された左側操縦索４Ｌと、カイト２の右側に接続された右側操縦索４Ｒと、を有し、操縦ユニット５は、左側操縦索４Ｌ及び右側操縦索４Ｒを交互に引き込み又は繰り出しを行うことによりカイト２の左右の移動方向を制御し、左側操縦索４Ｌ及び右側操縦索４Ｒを同時に引き込み又は繰り出しを行うことによりカイト２全体の迎角を調整して上下の移動方向を制御するように構成されている。
【００３２】
例えば、カイト２が中央に位置する状態、すなわち、左側操縦索４Ｌ及び右側操縦索４Ｒがニュートラルにある状態から、カイト２を右旋回させる場合には、右側操縦索４Ｒを引き込んだ状態を一定時間保持し、パワーレバー６が右端に移動する前に右側操縦索４Ｒをニュートラルの状態に戻す。そして、パワーレバー６が右端に到達したとき又は到達する直前に左側操縦索４Ｌを瞬間的に引き込んでカイト２を方向転換させ、ニュートラルの状態に戻す。カイト２は風を受けて自然に中央の位置へと移動する。
【００３３】
次に、カイト２を左旋回させる場合には、左側操縦索４Ｌを引き込んだ状態を一定時間保持し、パワーレバー６が左端に移動する前に左側操縦索４Ｌをニュートラルの状態に戻す。そして、パワーレバー６が左端に到達したとき又は到達する直前に右側操縦索４Ｒを瞬間的に引き込んでカイト２を方向転換させ、ニュートラルの状態に戻す。カイト２は風を受けて自然に中央の位置へと移動する。
【００３４】
上述した右旋回及び左旋回の操作を繰り返すことにより、カイト２は左右に往復運動することになる。上述した操縦索４（左側操縦索４Ｌ及び右側操縦索４Ｒ）の操作は、設置環境に応じたシミュレーションによりプログラミングに従って自動操縦するようにしてもよいし、風速を計測してフィードバック制御により操縦するようにしてもよい。
【００３５】
なお、操縦板５１及び昇降台５３の駆動機構は、図示したものに限定されず、例えば、歯車機構を使用しない電動アクチュエータにより操縦板５１又は昇降台５３を操作するようにしてもよいし、左右独立して引き込み又は繰り出し可能なアクチュエータに接続して個別に操縦及び迎角調整の操作をするようにしてもよい。
【００３６】
また、操縦ユニット５は、連結ロッド５７を介してパワーレバー６に接続されている。連結ロッド５７は、操縦ユニット５の下端から中心線延長上に配置されており、例えば、ユニバーサルジョイント５８を介してパワーレバー６に接続される。ユニバーサルジョイント５８は、各ジョイント部で１８０°の自由度を確保し、カイト２の運動時に支障のないように作用するように構成されるとともに、摩耗損傷の少ない材質により構成される。なお、連結ロッド５７は、主索３や操縦索４と同じ素材により構成するようにしてもよく、この場合にはユニバーサルジョイント５８を省略するようにしてもよい。
【００３７】
また、カイト２の操縦に際しては、パワーレバー６の位置とカイト２の位置を正確に把握する必要がある。そこで、主索３上に配置された発信器５９ｓと、パワーレバー６に配置された受信器５９ｒと、を備えたカイト位置計測手段５９を設置し、発信器５９ｓからの信号を受信器５９ｒにより受信してカイト２の相対的な位置を計測し、この計測結果を操縦ユニット５に送信することによって操縦索４を制御するようにしてもよい。例えば、発信器５９ｓは操縦ユニット５のケーシング５５の背面に配置され、受信器５９ｒはパワーレバー６の先端部に配置される。なお、図示しないが、操縦ユニット５には操縦板５１及び昇降台５３の駆動を制御する制御基盤が配置されている。
【００３８】
ここで、図４は、動力出力手段を示す概略構成図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、を示している。動力出力手段７は、例えば、パワーレバー６を回動可能に支持するハウジング７１と、パワーレバー６に接続された扇形歯車７２と、扇形歯車７２に連結された歯車列により構成される動力変換手段７３と、動力変換手段７３に接続された発電機７４と、を有する。このように、動力出力手段７が発電機７４を有する場合、風力エネルギー回収装置１は、いわゆる風力発電装置として機能する。
【００３９】
ハウジング７１は、パワーレバー６及び動力出力手段７を支持する部材であり、ハウジング７１は、床面に配置される架台８上に一端側が回動可能に接続されるとともに、他端側がアクチュエータ８１により上下移動可能に支持されている。したがって、ハウジング７１は、傾斜角度を変更できるように構成されており、例えば、主索３の延伸方向とパワーレバー６の回動面の方向とが一致するように傾斜角度が調整される。
【００４０】
扇形歯車７２は、回動中心をパワーレバー６の回動中心と一致するように固着され、その中心線はパワーレバー６の軸線と一致するように配置されている。扇形歯車７２は、円弧状の外周面に歯が切られており、図４（ａ）に示した破線と実線との間で往復運動する歯車を構成している。なお、パワーレバー６の回動角度は、扇形歯車７２がハウジング７１内で可動できる範囲、例えば、９０°〜１００°程度の範囲内に設定される。
【００４１】
ここで、図５は、動力変換手段を示す歯車機構の概略構成図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は第一歯車の左回転時における側面図、（ｃ）は図５（ｂ）におけるＣ−Ｃ断面のクラッチ機構図、（ｄ）は第一歯車の右回転時における側面図、（ｅ）は図５（ｄ）におけるＥ−Ｅ断面のクラッチ機構図、を示している。動力出力手段７は、例えば、パワーレバー６により回転される第一歯車７３１と、第一歯車７３１に噛合された第二歯車７３２及び第三歯車７３３と、第二歯車７３２及び第三歯車７３３に連結された出力軸７３６と、を有し、第二歯車７３２及び第三歯車７３３はクラッチ機構７３７を内蔵し、第二歯車７３２は第一歯車７３１の正転時に回転可能かつ逆転時にスリップ可能に構成され、第三歯車７３３は第一歯車７３１の逆転時に回転可能かつ正転時にスリップ可能に構成された動力変換手段７３を有している。かかるクラッチ機構７３７は、いわゆるワンウェイクラッチであるが、クラッチ機構７３７は、歯車の回転を一方向に制限可能な構成であれば、これに限定されるものではない。
【００４２】
第一歯車７３１は、扇形歯車７２と噛み合う第一小歯車７３１ｓと、第一小歯車７３１ｓと一体に構成され同一方向に回転する第一大歯車７３１ｂと、を有する。また、第二歯車７３２は、第一大歯車７３１ｂと噛み合う第二小歯車７３２ｓと、第二小歯車７３２ｓとクラッチ機構７３７を介して連結された第二大歯車７３２ｂと、を有する。また、第三歯車７３３は、第一大歯車７３１ｂと噛み合う第三小歯車７３３ｓと、第三小歯車７３３ｓとクラッチ機構７３７を介して連結された第三大歯車７３３ｂと、を有する。
【００４３】
いま、図５（ｂ）に示したように、第一歯車７３１が一定の方向に回転（例えば、左回転）しているものとする。このとき、第一大歯車７３１ｂと噛み合う第二小歯車７３２ｓ及び第三小歯車７３３ｓは、第一歯車７３１と反対方向に回転（右回転）することとなる。そして、図５（ｃ）に示したように、第三歯車７３３のクラッチ機構７３７は、スリップするように構成されていることから、第三大歯車７３３ｂには力を伝達しない。一方、第二歯車７３２のクラッチ機構７３７は、ロックするように構成されていることから、第二大歯車７３２ｂは第二小歯車７３２ｓと同一方向に回転（右回転）する。さらに、第二大歯車７３２ｂは、第四歯車７３４と噛み合っており、第四歯車７３４は第五歯車７３５と噛み合うように構成されている。したがって、第二歯車７３２の回転に伴って、第四歯車７３４は反対方向に回転（左回転）し、第五歯車７３５は同一方向に回転（右回転）し、出力軸７３６を右回りに回転させることとなる。このとき、第三大歯車７３３ｂは、第五歯車７３５と噛み合っているが、クラッチ機構７３７はスリップする状態になっていることから、第三歯車７３３が出力軸７３６の回転を阻害することがない。
【００４４】
次に、図５（ｄ）に示したように、第一歯車７３１が反対の方向に回転（例えば、右回転）しているものとする。このとき、第一大歯車７３１ｂと噛み合う第二小歯車７３２ｓ及び第三小歯車７３３ｓは、第一歯車７３１と反対方向に回転（左回転）することとなる。そして、図５（ｅ）に示したように、第三歯車７３３のクラッチ機構７３７は、ロックするように構成されていることから、第三大歯車７３３ｂは第三小歯車７３３ｓと同一方向に回転（左回転）する。さらに、第三大歯車７３３ｂは、第五歯車７３５と噛み合うように構成されており、第三歯車７３３の回転に伴って、第五歯車７３５は反対方向に回転（右回転）し、出力軸７３６を右回りに回転させることとなる。一方、第二歯車７３２のクラッチ機構７３７は、スリップするように構成されていることから、第二大歯車７３２ｂには力を伝達しない。このとき、第五歯車７３５は、第四歯車７３４を介して第二大歯車７３２ｂと連結されているが、クラッチ機構７３７はスリップする状態になっていることから、第二歯車７３２が出力軸７３６の回転を阻害することがない。
【００４５】
上述した歯車列を有する動力変換手段７３によれば、扇形歯車７２がパワーレバー６と連動して往復運動した場合であっても、出力軸７３６を常に一定の方向に回転させることができ、往復回動運動から連続した一方向の回転運動を抽出することができる。また、複数の歯車を介することによって、回転数を増幅することができ、発電機７４の発電に適した回転数を容易に得ることができる。
【００４６】
ところで、パワーレバー６の回動方向反転直前時には、回動速度が低下し反転時は一時的に停止することから、出力軸７３６から出力される回転運動は脈動したものとなる。ただし、クラッチ機構により空転する歯車及び発電機７４の回転子の慣性力が作用することから、出力軸７３６の回転速度は滑らかに変化することになる。また、図４（ｂ）に示したように、発電機７４に電気的に接続された蓄電池７５を架台８に配置しておくことにより、一時的に電気を貯蔵して安定した電力供給を行うようにすることもできる。
【００４７】
ここで、図６は、架台８を示す概略構成図である。架台８は、床面に対して回転可能となるように中心軸８２が設定され、床面に敷設されたレール８３上を回転できるように構成されている。具体的には、架台８は、底面部に配置されレール８３上を転動可能な車輪８４と、車輪８４を駆動させる回転モータ８５と、を有している。また、図４（ｂ）に示したように、架台８上には、パワーレバー６及び動力出力手段７が配置されており、動力出力手段７（ハウジング７１）はアクチュエータ８１により傾斜角度が調整できるように構成されている。なお、図６において、動力出力手段７及びアクチュエータ８１の図を省略してある。
【００４８】
また、架台８の周辺には、図４（ｂ）に示したように、風向・風速計９が配置されており、風向及び風速を定期的に観測している。計測された風向や風速は、一定時間（例えば、１０〜１５分ごと）の平均値に換算され、かかる風向及び風速の平均値に基づいて、架台８を回転させたり、動力出力手段７（ハウジング７１）を傾斜させたりすることにより、カイト２を風に対して正対させたり、パワーレバー６と主索３との水平角度を略一致させたりすることができる。すなわち、本実施形態に係る風力エネルギー回収装置１は、パワーレバー６及び動力出力手段７を支持する架台８を有し、架台８は風向に応じて回転可能に配置され、パワーレバー６は往復回動可能かつ風速に応じて傾斜角度変更可能に架台８に支持されている。なお、上述した風向及び風速の平均値の算出時間は、上述した時間に限定されるものではなく、設置環境等により適宜設定することができる。
【００４９】
次に、上述した風力エネルギー回収装置１の作用について説明する。ここで、図７は、カイトの運動状態を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は平面図、（ｄ）はカイトに生じる力の配置図、を示している。また、図８は、カイトの牽引力とパワーレバーの位置関係を示す図であり、（ａ）は右旋回時における正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は左旋回時における正面図、（ｄ）はパワーレバーの回転モーメントと発電機の回転速度との関係を示す図、である。
【００５０】
図７（ａ）〜（ｃ）に示したように、カイト２は、操縦索４の操縦により、主索３の下端部を中心とする風下側の仮想球面Ｖ上を移動することとなる。図７（ｄ）に示したように、上空に浮揚するカイト２は迎角θを有し、カイト２及び索体（主索３及び操縦索４）には、カイト自重Ｇｋ、索体自重Ｇｒ、揚力Ｌ、抗力Ｄ、合成力Ｒ及び牽引力Ｆの力が作用している。いま、カイト２が、仮想球面Ｖ上の上方の位置Ｐ１から位置Ｐ２、位置Ｐ３と順に下方に向って下降する場合を想定する。このとき、カイト２が位置Ｐ１から位置Ｐ２、位置Ｐ３と移動するにつれて、迎角θが大きくなり、牽引力Ｆも増大する。したがって、カイト２が下方に下降した場合の牽引力Ｆをパワーレバー６に効率よく伝達するために、アクチュエータ８１を作動させてパワーレバー６の往復回動面を風下方向に、例えば、鉛直線からの角度φが４５°〜６０°の範囲内となるように傾斜させる。この傾斜角度の最適値は、風速により変化するものであり、風向・風速計９の計測結果に基づいて適宜設定される。
【００５１】
図８（ａ）及び（ｂ）に示したように、パワーレバー６の右旋回時には、パワーレバー６が左端に倒れた状態から右端に移動するまでの間に、パワーレバー６に作用する回転モーメントを生じさせる主索３の牽引力Ｆの回転方向成分Ｆｍは、Ｆｍ１→Ｆｍ２→Ｆｍ３→Ｆｍ４→Ｆｍ５のように大きさ及び方向が変化する。そして、右端に移動したパワーレバー６は、図８（ｃ）に示したように、右端に倒れた状態から左端に移動するまでの間（左旋回する間）に、パワーレバー６に作用する牽引力Ｆの回転方向成分Ｆｍは、Ｆｍ６→Ｆｍ７→Ｆｍ８→Ｆｍ９→Ｆｍ１０のように大きさ及び方向が変化する。すなわち、パワーレバー６が左右に倒れた状態（Ｆｍ１，Ｆｍ６が作用している状態）から垂直に立ち上がる状態（Ｆｍ３，Ｆｍ８が作用している状態）に至る間に最も大きな回転モーメントが作用し、その後、回転モーメントは徐々に減少し、折り返す瞬間にゼロとなる。
【００５２】
したがって、回転モーメントの大きさは、図８（ｄ）に示したような波形を描くこととなる。ここで、図８（ｄ）に示したグラフは、横軸が時間を示し、実線が回転モーメントを示し、破線が発電機７４の回転速度を示している。時間ｔ１〜ｔ１０は、それぞれ牽引力Ｆの回転方向成分Ｆｍ１〜Ｆｍ１０に対応している。また、上述したように、発電機７４は、動力変換手段７３により一方向に回転され、その慣性力等により回転速度は回転モーメントよりも滑らかな波形を描くこととなる。
【００５３】
続いて、本発明の第二実施形態に係る風力エネルギー回収装置について、図９及び図１０を参照しつつ説明する。ここで、図９は、本発明の第二実施形態に係る風力エネルギー回収装置を示す図であり、（ａ）は動力出力手段の正面図、（ｂ）は動力出力手段の側面図、（ｃ）は油圧ポンプのピストン詳細図、を示している。また、図１０は、第二実施形態におけるカイトの牽引力とパワーレバーの位置関係を示す図であり、（ａ）は右旋回時における軸方向成分の変化、（ｂ）は左旋回時における軸方向成分の変化、（ｃ）は右旋回時における回転方向成分の変化、（ｄ）は左旋回時における回転方向成分の変化、を示している。なお、上述した第一実施形態と同じ構成部品については、同じ符号を付して重複した説明を省略する。
【００５４】
図９及び図１０に示した第二実施形態は、パワーレバー６を伸縮可能に構成し、カイト２による主索３の牽引力Ｆをさらに回収して、エネルギー回収率を向上させたものである。具体的には、パワーレバー６は、内蔵された油圧ポンプ６１と、油圧ポンプ６１に接続された油圧モータ６２と、油圧ポンプ６１のピストン６１ｐを内方に付勢する弾性体６３と、を有し、油圧ポンプ６１のピストン６１ｐの先端に主索３が接続されており、カイト２の牽引力Ｆの軸方向成分Ｆｓと弾性体６３の付勢力とのバランスによってピストン６１ｐを移動させることにより、油圧モータ６２を駆動させて動力を出力するようにしたものである。
【００５５】
図９（ａ）に示したように、パワーレバー６に作用する主索３の牽引力Ｆは、パワーレバー６に回転モーメントを与える回転方向成分Ｆｍと、パワーレバー６の軸線上に作用する軸方向成分Ｆｓと、にベクトル分解することができる。回転方向成分Ｆｍは、上述した第一実施形態に係る風力エネルギー回収装置１によりエネルギー回収することができる。第二実施形態に係る風力エネルギー回収装置１では、上述した油圧ポンプ６１等を利用して、さらに軸方向成分Ｆｓによってもエネルギー回収しようとするものである。
【００５６】
例えば、図９（ａ）及び（ｂ）に示したように、パワーレバー６に内蔵されたピストン６１ｐの先端は、パワーレバー６の先端から突出するように構成されており、ピストン６１ｐの先端に主索３が接続されている。したがって、主索３がカイト２により引っ張られると、ピストン６１ｐは、弾性体６３の付勢力に打ち勝って弾性体６３を圧縮させながら、パワーレバー６の軸方向に引き上げられる。このとき、ピストン６１ｐは、油圧ポンプ６１内で油圧を発生させ、油圧モータ６２を回転させる。油圧モータ６２は、例えば、増幅器を介して第二発電機６４に接続されており、油圧モータ６２の回転により第二発電機６４を駆動させて発電することができる。
【００５７】
ピストン６１ｐは、例えば、図９（ｃ）に示したように、油圧ポンプ６１内で摺動するヘッド部に逆止弁６１ｖが配置されており、ピストン６１ｐがパワーレバー６の軸方向上方に移動する際には逆止弁６１ｖが閉鎖されて昇圧可能となり、ピストン６１ｐがパワーレバー６の軸方向下方に移動する際には逆止弁６１ｖが開放されて無負荷となるように構成される。なお、油圧ポンプ６１は、パワーレバー６を外筒としてもよいし、パワーレバー６の内部に作動油を封入する筒部材を配置するようにしてもよい。
【００５８】
図１０（ａ）及び（ｂ）に示したように、パワーレバー６の右旋回時及び左旋回時において、牽引力Ｆの軸方向成分Ｆｓは、パワーレバー６が折り返し点に向かうにつれて増大するが、パワーレバー６が折り返し点に到達してカイト２が方向転換を終了した時点では略ゼロの大きさとなる。したがって、ピストン６１ｐは、パワーレバー６の折り返し点において、弾性体６３（例えば、コイルスプリング）の復元力により軸方向下方に押し戻されることとなる。すなわち、ピストン６１ｐは、パワーレバー６の往復回動ごとに伸縮を繰り返すこととなる。なお、図１０（ｃ）及び（ｄ）に示したように、パワーレバー６の右旋回時及び左旋回時において、牽引力Ｆの回転方向成分Ｆｍは、パワーレバー６が折り返し点に向かう中間点で増大し、折り返し点に到達した時点では略ゼロの大きさとなる。
【００５９】
かかる構成により、パワーレバー６の右旋回運動又は左旋回運動ごとに油圧ポンプ６１で油圧を発生させ、第二発電機６４で発電することができる。したがって、本実施形態では、牽引力Ｆの回転方向成分Ｆｍによる発電（エネルギー回収）に加え、牽引力Ｆの軸方向成分Ｆｓによっても発電（エネルギー回収）することができ、風力エネルギーの回収効率を向上させることができる。なお、第二発電機６４による発電も脈動するものとなることから、第一実施形態と同様に、蓄電池７５に貯蔵するようにしてもよい。
【００６０】
次に、上述した本発明の第一実施形態に係る風力発電装置の信号及び電力系統について、図１１を参照しつつ説明する。ここで、図１１は、本発明の第一実施形態に係る風力発電装置の信号及び電力系統を示す全体構成図である。
【００６１】
図示した風力発電装置は、発電機７４及び第二発電機６４を備えた風力エネルギー回収装置１である。図１１では、説明の便宜上、操縦ユニット５、パワーレバー６、動力出力手段７（ハウジング７１）、架台８、発電機７４、第二発電機６４の構成要素ごとに分離した状態を図示している。図示したように、風力エネルギー回収装置１は、制御部１０を有し、制御部１０から各構成要素に制御信号を送信している。かかる制御部１０は、例えば、架台８に搭載されていてもよいし、風力エネルギー回収装置１から離隔した場所に配置されて有線又は無線で接続されていてもよい。
【００６２】
そして、カイト２の位置信号ｓ２は、カイト位置計測手段５９により計測され制御部１０に送信される。また、パワーレバー６の位置信号ｓ６は、ロータリエンコーダ等の位相計測手段（図示せず）により計測され制御部１０に送信される。また、風向・風速計９により計測された風向信号ｓ９１及び風速信号ｓ９２は制御部１０に送信される。
【００６３】
制御部１０は、送信された信号ｓ２，ｓ６，ｓ９１，ｓ９２に基づいて、予め設定されたプログラムにより又は過去のデータを学習可能なプログラムにより、制御対象の各機器に対して制御信号を発信する。例えば、制御部１０は、操縦ユニット５に搭載された回動モータ５２及び昇降モータ５４に制御信号ｓ５２，ｓ５４を発信する。また、制御部１０は、動力出力手段７（ハウジング７１）の傾斜角度を調整するアクチュエータ８１に制御信号ｓ８１を発信するとともに、架台８の向きを調整する回転モータ８５に制御信号ｓ８５を発信する。
【００６４】
また、発電機７４及び第二発電機６４により発電された電力は蓄電池７５に貯蔵される。蓄電池７５に貯蔵された電力は、大部分が所望の施設等に外部供給されるとともに、一部は上述した制御機器（回動モータ５２、昇降モータ５４、アクチュエータ８１、回転モータ８５）等の駆動電力として利用される。
【００６５】
次に、カイト回収手段について、図１２及び図１３を参照しつつ説明する。ここで、図１２は、カイト回収手段を示す図であり、（ａ）は回収開始時の状態、（ｂ）は回収完了時の状態、を示している。また、図１３は、図１２に示したカイト回収手段のヘッド部を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図、を示している。なお、風力エネルギー回収装置１は、上述した第一実施形態と同じ構成であるため、その詳細な説明は省略する。
【００６６】
図１２に示したように、風力エネルギー回収装置１は、操縦ユニット５よりも上方の主索３及び操縦索４を把持可能かつ引き込み可能に構成されたカイト回収手段１１を有していてもよい。カイト回収手段１１は、例えば、自走式アーム車１１１により構成され、自走式アーム車１１１は、昇降可能なアーム１１２と、主索３及び操縦索４を把持可能なヘッド部１１３と、を有する。
【００６７】
図１２（ａ）に示したように、カイト２の回収開始時には、自走式アーム車１１１を所定の位置に移動させた後、自走式アーム車１１１をアンカー１１４に固定し、アーム１１２を上昇させる。このとき、操縦索４を操作してカイト２の迎角を小さくし、揚力を小さくしておくことにより、カイト２の回収時における抵抗力を低減することができる。そして、ヘッド部１１３で主索３及び操縦索４を把持した後、これらの索体を摩擦力等により下方に引き込み、架台８に配置されたバケット１１５等の容器に回収した索体を収容する。そして、カイト２を地上に降ろしても大丈夫な程度まで索体（主索３及び操縦索４）を回収した後、アーム１１２を折り畳んで下降させ、カイト２を回収する。なお、カイト回収手段１１は、図示した構成に限定されるものではなく、自走式アーム車１１１は一般的に入手可能な高所作業車であってもよいし、手動で移動可能なアーム車であってもよい。
【００６８】
ヘッド部１１３は、図１３（ａ）及び（ｂ）に示したように、例えば、ヘッド部１１３の筐体に回転可能に支持された二本の下部ローラ１３１と、ヘッド部１１３の筐体に回動可能に配置された一本の上部ローラ１３２と、を有している。下部ローラ１３１及び上部ローラ１３２のローラ表面は、ゴム等の軟らかい材質で摩擦抵抗の大きなものを使用することが好ましい。また、一方の下部ローラ１３１は、駆動モータ１３３に接続されて回転駆動可能に構成されており、他方の下部ローラ１３１は、ベルト・プーリ等の動力伝達機構１３４により追従して回転駆動可能に構成されている。
【００６９】
上部ローラ１３２は、ヘッド部１１３の筐体に回動可能に支持された回動アーム１３６に回転可能に配置されており、回動アーム１３６は、ヘッド部１１３に内蔵されたアクチュエータ１３５により回動される。したがって、アクチュエータ１３５を作動させることによって、上部ローラ１３２を下部ローラ１３１に対して接近又は離隔することができる。上部ローラ１３２は、下部ローラ１３１に圧接することにより摩擦抵抗で回転される。ヘッド部１１３が索体（主索３及び操縦索４）を把持する際には、上部ローラ１３２は下部ローラ１３１から離隔した位置に回動し、上部ローラ１３２と下部ローラ１３１との間に主索３を挟み込むことができる隙間が形成される。そして、上部ローラ１３２と下部ローラ１３１との間に索体が挿入された後、上部ローラ１３２を回動させて下部ローラ１３１に接近させ、圧接する。
【００７０】
また、ヘッド部１１３は、索体の横方向の移動を規制する固定ガイドロール１３７及び可動ガイドロール１３８を有している。固定ガイドロール１３７は、下部ローラ１３１から上部ローラ１３２に渡る長さを有し、これらの間に挟み込まれた索体（主索３及び操縦索４）が側面から抜けないように規制する。可動ガイドロール１３８は、電動モータ等より傾倒可能に構成されており、索体を挟み込むときには寝た状態になっており、索体を挟み込んだ後に起立して、固定ガイドロール１３７と同様に、挟み込まれた索体が側面から抜けないように規制する。
【００７１】
続いて、カイト浮上補助手段について、図１４及び図１５を参照しつつ説明する。ここで、図１４は、カイト浮上補助手段を示す図である。また、図１５は、図１４に示したカイト浮上補助手段のヘッド部を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図、を示している。なお、風力エネルギー回収装置１は、上述した第一実施形態と同じ構成であるため、その詳細な説明は省略する。
【００７２】
図１４に示したように、風力エネルギー回収装置１は、カイト２の一部を把持した状態で上方に持ち上げ可能に構成されたカイト浮上補助手段１２を有していてもよい。カイト浮上補助手段１２は、カイト回収手段１１と類似する構成を有し、例えば、自走式アーム車１２１により構成され、自走式アーム車１２１は、昇降可能なアーム１２２と、カイト２を係止可能なヘッド部１２３と、を有する。
【００７３】
ヘッド部１２３は、図１５に示したように、例えば、図１３（ｃ）に示したヘッド部１１３の外周部にカイト係止部１２４を配置したものである。カイト係止部１２４は、カイト２の前縁部２１に配置された環状部２１ａに係止可能なフック部１２４ｆと、係止したカイト２の前縁部２１を保持するガイド部材１２４ｇと、を有する。フック部１２４ｆは、電動モータ等により回動可能に構成されており、環状部２１ａに係止又は離脱可能に構成されている。ガイド部材１２４ｇは、空気を封入した状態の前縁部２１を挿入可能な凹部を有している。なお、図１５において、カイト２の一部（前縁部２１）のみを図示し、他の部分の図を省略している。
【００７４】
カイト２をカイト浮上補助手段１２に把持させるには、まず、アーム１２２を地上付近に下ろした状態で、ヘッド部１２３のガイド部材１２４ｇにカイト２の前縁部２１を環状部２１ａが内側となるように宛がい、フック部１２４ｆを回動させて環状部２１ａにフック部１２４ｆを係止させる。このとき、フック部１２４ｆを引き込み可能に構成して、前縁部２１をガイド部材１２４ｇに押し付けるようにしてもよい。この状態で、自走式アーム車１２１を所定の位置に移動させ、カイト２が風を孕んで揚力を発生するまでアーム１２２を上昇させる。カイト２が浮上可能なことを確認した後、フック部１２４ｆを環状部２１ａから離脱させて、カイト２の係止状態を解除する。
【００７５】
上述したように、カイト回収手段１１のヘッド部１１３にカイト係止部１２４を配置することにより、カイト回収手段１１とカイト浮上補助手段１２とを兼用することができる。また、カイト浮上補助手段１２のヘッド部１２３からカイト回収手段１１のヘッド部１１３を除外して、専用のカイト浮上補助手段１２としてもよいことは勿論である。
【００７６】
既存のプロペラ翼を用いた水平軸型風力発電装置や垂直翼を利用した垂直軸型風力発電装置は、いずれも大型化に伴って高層のタワーや支柱の建設が必要となり、基部の土木工事を含めた建設コスト、組立てコストが多大となる。また、プロペラブレードやタワー等は長尺の部品となり設置場所への運搬についても多大なコストを要する。
【００７７】
一方、上述した本発明は、大型化しても、カイト２は構造強度的制約が少なく、容易に安価で大型のものが製作可能であるとともに、折り畳み可能なため運搬に要するコストも低減することができる。また、発電装置本体（パワーレバー６、動力出力手段７等）も高層にはならず、建設コストや組立てコストも安価に抑えることができる。さらに、カイト２の主索３及び操縦索４を長くすることで高空の強い風力エネルギーを容易に回収することができ、高いコストパーフォマンスを期待することができる。
【００７８】
また、プロペラ式風力発電装置と異なり、カイト２からは騒音や低周波振動はほとんど生じず、周辺地域への騒音等の問題が発生し難く、野鳥の衝突等の発生も起こり難くいことから、環境アセスメント面での課題も少ない。また、カイト２が地上に落下したとしても自重は軽く地上物への被害も軽微である。さらに、カイト２の索体のいずれかが破断した場合、カイト２は翼形状を保つことができずに浮遊しながら落下することになるが、少なくとも一本の索体が繋がれている限り、遠方に飛び去ってしまうという事態は生じない。したがって、設置場所の制約が相対的に低く、その地理的利用範囲を拡大することができる。
【００７９】
また、本発明に係る風力エネルギー回収装置及び風力発電装置は、カイト２が移動し得る仮想球面上の範囲内に障害物が存在しない環境であれば、海岸、高原、山地等の地上への設置に限定されるものではなく、大洋航海中の船舶、海洋上の浮体構造物、ビル等の建造物の屋上にも設置することができる。例えば、船尾上甲板上に発電装置本体（パワーレバー６、動力出力手段７等）を据え付け、正面又は斜め正面の向かい風を航行中の船舶において利用すれば、本発電装置の特性からカイト２の主索３の牽引力が船尾方向に働く力は弱く、船舶の推進に与えるマイナス影響を大きく補う発電量を確保することができる。
【００８０】
最後に、本発明の第三実施形態に係る風力エネルギー回収装置について、図１６を参照しつつ説明する。ここで、図１６は、本発明の第三実施形態に係るエネルギー回収装置を示す図であり、（ａ）は概略構成図、（ｂ）はカイトの操作方法を示す概念図、（ｃ）はカイトの操作方法の変形例を示す概念図、である。なお、上述した第一実施形態と同じ構成部品については、同じ符号を付して重複した説明を省略する。
【００８１】
本発明の第三実施形態に係る風力エネルギー回収装置１は、図１６（ａ）に示したように、カイト２ａ，２ｂ、主索３ａ，３ｂ、操縦索４ａ，４ｂ、操縦ユニット５ａ，５ｂ及びパワーレバー６ａ，６ｂにより構成される二つのカイトユニット２０ａ，２０ｂを有し、カイトユニット２０ａ，２０ｂをそれぞれ動力出力手段７に接続したものである。かかる構成によれば、複数のカイト２を一つの風力エネルギー回収装置１に配置することができ、エネルギーの回収効率を向上させることができる。
【００８２】
図示した実施形態では、一つの動力出力手段７から動力伝達機構（歯車機構）を介して動力を分配し、二つのパワーレバー６ａ，６ｂを回動させるようにしているが、カイトユニット２０ａ，２０ｂのそれぞれに動力出力手段７を配置するようにしてもよい。なお、カイトユニット２０ａ，２０ｂは二つに限定されるものではなく、カイト２ａ，２ｂの衝突や主索３ａ，３ｂの絡まりを生じない限りにおいて三つ以上であってもよい。
【００８３】
カイト２ａ，２ｂは、図１６（ａ）に示したように、空中浮揚時の高さが異なるとともに、主索３ａ，３ｂの対地角度が異なっている場合には、パワーレバー６ａ，６ｂをそれぞれ任意の位相で回動させてカイト２ａ，２ｂを旋回させた場合であっても、カイト２ａ，２ｂの衝突や主索３ａ，３ｂの絡まりが生じる可能性は十分に低い。また、カイト２ａ，２ｂの高さは、カイト２ｂの主索３ｂの長さを短くする（又はカイト２ａの主索３ａの長さを長くする）ことにより調節することができることから、設置環境に応じて主索３ａ，３ｂの長さを調節するようにしてもよい。カイト２ａ，２ｂに高低差を付与することによって、カイト２ａ，２ｂをさらに効果的に離隔することができる。
【００８４】
ここで、カイト２ａ，２ｂが右旋回及び左旋回を一回ずつ行う軌道（八の字を描く軌道）を一周期とした場合、カイト２ａ，２ｂは、例えば、図１６（ｂ）に示したように、１／４周期だけずらして旋回される。このように周期をずらすことによって、カイト２ａ，２ｂは、天頂と右端又は左端との間の軌道で、図１６（ａ）に示した位置関係となり、互いに距離を保ってすれ違うことができ、カイト２ａ，２ｂの衝突や主索３ａ，３ｂの絡まりを効果的に抑制することができる。
【００８５】
カイト２ａ，２ｂの周期のずれは、１／４周期に限定されるものではなく、例えば、主索３ａ，３ｂの長さ調整により、上側のカイト２ａの高さを下側のカイト２ｂの高さよりも高く調整するとともに、操縦索４ａ，４ｂによる操縦により、上側の主索３ａの対地角度を下側の主索３ｂの対地角度よりも大きくなるように調整しておけば、図１６（ｃ）に示したように、１／２周期であってもよい。なお、図１６（ｂ）及び（ｃ）では、説明の便宜上、カイト２ａ，２ｂの位置を同一軌道上で表現している。
【００８６】
本発明は上述した実施例及び実施形態に限定されず、例えば、動力出力手段７の出力軸７３６は必ずしも連続して一方向に回転させなくてもよい等、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能であることは勿論である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【国際調査報告】
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