(57)【要約】【課題】装置の構造や制御の簡素化が可能であり、浮遊体の操縦や姿勢制御も容易で効率よく動力を生成することができる動力生成装置を提供する。【解決手段】動力生成装置は、風力によって空中を浮遊する浮遊体１１と、浮遊体１１に一端側が接続される少なくとも２本の索条１７，１８と、索条１７，１８の他端側に接続され、かつ回転することによって動力を生成する回転体２３，２４と、２本の索条１７，１８を長さ方向に相対移動させて浮遊体１１が風から受ける力を制御し、索条１７，１８の張力を調整する張力調整手段１２と、を備える。張力調整手段１２は、回転体２３，２４の一部の回転範囲Ｒ１においては索条１７，１８の張力によって回転体２３，２４を回転させるべく索条１７，１８の張力を増大させ、回転体２３，２４の他の回転範囲Ｒ２においては回転体２３，２４を慣性力によって回転させるべく索条１７，１８の張力を減少させる。【選択図】      図１
2013002385.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
風力によって空中を浮遊する浮遊体と、
この浮遊体に一端側が接続される少なくとも２本の索条と、
前記索条の他端側に接続され、かつ回転することによって動力を生成する回転体と、
前記２本の索条を長さ方向に相対移動させて前記浮遊体が風から受ける力を制御し、前記索条の張力を調整する張力調整手段と、を備え、
前記張力調整手段は、前記回転体の所定の回転範囲においては前記索条の張力によって前記回転体を回転させるべく当該索条の張力を増大させ、前記回転体の他の回転範囲においては前記回転体を慣性力によって回転させるべく前記索条の張力を減少させるように構成されている動力生成装置。
【請求項２】
前記張力調整手段は、前記回転体の回転中心から偏心した位置に対して前記各索条の他端部をそれぞれ接続する少なくとも２つの接続部を備えており、前記回転体の回転に伴う前記２つの接続部の相対位置変化によって前記２本の索条を長さ方向に相対移動させる請求項１に記載の動力生成装置。
【請求項３】
前記回転体が、第１の回転体と、この第１の回転体とは異なる回転中心で当該第１の回転体と同期して回転する第２の回転体とを含み、前記２つの接続部は、前記２本の索条をそれぞれ前記第１の回転体と前記第２の回転体とに接続する請求項２に記載の動力生成装置。
【請求項４】
前記第１の回転体と前記第２の回転体の相対的な回転方向の位相を調整する位相調整機構を備えている請求項３に記載の動力生成装置。
【請求項５】
前記張力調整手段は、前記回転体の回転に連動して揺動するリンク機構と、このリンク機構に前記２本の索条をそれぞれ接続する２つの接続部とを有しており、前記リンク機構の揺動に伴う２つの接続部の相対位置変化によって前記２本の索条を長さ方向に相対移動させる請求項１に記載の動力生成装置。
【請求項６】
前記張力調整手段は、一方の前記索条が巻回されるとともに当該索条を巻き取るための第１の回転方向への付勢力が付与された巻取体と、
前記巻取体を、前記回転体に対して前記第１の回転方向に相対回転可能に、かつ前記第１の回転方向とは反対の第２の回転方向に一体回転可能に連動させる連動具と、
前記一方の索条が前記付勢力によって前記巻取体に所定量巻き取られると前記索条の張力を増大させ、この増大された張力によって前記一方の索条が前記巻取体から所定量繰り出されると前記索条の張力を減少させるように、前記一方の索条と他方の索条とを長さ方向に相対移動可能に連結する連結具と、を備えている請求項１に記載の動力生成装置。
【請求項７】
前記張力調整手段は、前記２本の索条の少なくとも一方に設けられた伸縮装置と、前記回転体の回転角度を検出する検出器と、前記検出器の検出結果に応じて前記伸縮装置を制御し、前記２本の索条を長さ方向に相対移動させる制御装置と、を備えている請求項１に記載の動力生成装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の動力生成装置と、この動力生成装置の回転体によって生成された動力で作動する発電機と、を備えている発電装置。
【請求項９】
風力によって空中に浮遊する浮遊体に少なくとも２本の索条の一端側を接続するとともに、当該索条の他端側に、回転することによって動力を生成する回転体を接続し、
張力調整手段により前記２本の索条を長さ方向に相対移動させて浮遊体が風から受ける力を制御することによって、前記回転体の所定の回転範囲においては、前記索条の張力を増大させて当該張力によって前記回転体を回転させ、前記回転体の他の回転範囲においては前記索条の張力を低減させて前記回転体を慣性力によって回転させる、動力生成方法。
【請求項１０】
請求項９に記載された動力生成方法により生成された動力で発電機の入力軸を回転させる発電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力によって空中を浮遊する浮遊体を利用した動力生成装置及び方法、並びに発電装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境に対する配慮から温室効果ガスの一つである二酸化炭素の排出量の抑制が推進されており、そのため、発電の分野においては化石燃料を使用せずに自然エネルギーを利用した発電装置が注目されている。このような発電装置の１つとして風力発電装置が知られている。
【０００３】
一般的な風力発電装置は、地上や近海上の風を風車に当てて回転動力を生成し、この回転動力を電気エネルギーに変換している。しかし、地上や近海上は風速が不安定であるため出力の変動が大きくなるという欠点がある。また、この種の風力発電装置は、３０ｍ〜８０ｍ程のタワーの上端に風車を設けた大型の設備が主流であるため、設置場所の確保の問題や周辺環境へ与える音（騒音、低周波音）や振動の問題等を抱えている。
【０００４】
そこで、上述のような問題を解決するものとして、装置の小型化が可能でありながら、高々度の安定した風力を利用することが可能な発電装置が種々提案されている。
例えば、特許文献１，２には、凧やパラグライダー等の浮遊体を空中に浮遊させるとともに、浮遊体に接続された索条の張力を利用して発電装置の入力軸を回転させ、電気エネルギーに変換する技術が開示されている。
【０００５】
特許文献１に記載の発電装置は、２つの浮遊体を利用して発電機の入力軸を回転させている。具体的には、２つの浮遊体の索条をそれぞれ巻掛けドラムに対して互いに逆向きに巻回し、この巻掛けドラムを発電機の入力軸に連係させる。そして、一方の浮遊体が上昇したときに他方の浮遊体が下降するように双方の浮遊体を交互に上下動させることによって、巻掛けドラムを回転させ、この回転を発電機の入力軸に伝達する。すなわち、浮遊体を利用して巻掛けドラムにより回転動力を生成し、その回転動力によって発電機を作動させている。浮遊体の上昇と下降との切り換えは、一方の浮遊体が所定の上昇限界に達し、他方の浮遊体が所定の下降限界に達したときに行われる。また、特許文献１に記載の発電装置は、浮遊体を上昇させる際には浮遊体に大きな揚力が付与されるように姿勢制御装置によって浮遊体の姿勢を制御し、逆に、浮遊体を下降させる際には浮遊体に付与される揚力を低下させるように浮遊体の姿勢を制御している。
【０００６】
特許文献２に記載の発電装置は、浮遊体の索条を巻回する巻上機と、巻上機の軸の回転によって発電する発電機と、巻上機を駆動する電動機と、浮遊体の姿勢を制御する姿勢制御器とを備えている。そして、特許文献２に記載の発電装置は、姿勢制御器によって大きな揚力及び抗力が付与されるように浮遊体の姿勢を制御し、浮遊体を上昇させて巻上機の軸を回転させる発電期間と、姿勢制御器によって揚力及び抗力を低下させるように浮遊体の姿勢を制御し、電動機を駆動して巻上機により索条を巻き取って浮遊体を下降させる電動期間とを交互に繰り返し行っている。したがって、特許文献２においては、浮遊体を使用して巻上機により回転動力を生成し、その回転動力によって発電機を作動させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−２３２４６１号公報
【特許文献２】特開２００８−９５５１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載の発電装置は、２つの浮遊体やそれらの索条を巻掛けるための２つの巻掛けドラム等が必要であるため、装置の構造や制御が複雑になるという欠点がある。また、２つの浮遊体を用いているため、それぞれの索条が互い絡み合わないように浮遊体の操縦を高精度で行う必要がある。さらに、特許文献１に記載の発電装置は、２つの浮遊体の高度を高度計により常時計測し、その計測結果に応じて２つの浮遊体の姿勢制御を連係して行わなければならないため、浮遊体の姿勢制御が複雑になる。さらに、姿勢制御を行うアクチュエータを作動させるために電力も必要である。
【０００９】
特許文献２に記載の発電装置は、発電機によって発電した電力を使用して電動機を作動させているので発電効率が悪く、姿勢制御器に与える電力も必要となるため発電効率がさらに悪化する。また、電動機が必要であることから、装置の構造や制御も複雑となる。
【００１０】
本発明は、以上のような実情に鑑みてなされたものであり、構造や制御の簡素化が可能であり、浮遊体の操縦や姿勢制御も容易で発電機等の機器に供給する動力を効率よく生成することができる動力生成装置及び方法を提供し、さらに、この動力生成装置及び方法を用いて発電を行う発電装置及び方法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】
【００１１】
（１）本発明の動力生成装置は、風力によって空中を浮遊する浮遊体と、この浮遊体に一端側が接続される少なくとも２本の索条と、前記索条の他端側に接続され、かつ回転することによって動力を生成する回転体と、前記２本の索条を長さ方向に相対移動させて前記浮遊体が風から受ける力を制御し、前記索条の張力を調整する張力調整手段と、を備え、前記張力調整手段は、前記回転体の所定の回転範囲においては前記索条の張力によって前記回転体を回転させるべく当該張力を増大させ、前記回転体の他の回転範囲においては前記回転体を慣性力によって回転させるべく前記索条の張力を減少させるように構成されている。
【００１２】
本発明の動力生成装置は、浮遊体が空中を浮遊する際に生じる索条の張力を利用して回転体を回転させて動力を生成する。そして、回転体は、所定の回転範囲では索条の張力が増大されることによって回転動力が付与されるが、他の回転範囲では索条の張力が減少されることによって自身の慣性力によって回転する。そのため、当該他の回転範囲において回転体を強制的に回転させるために電動機等を用いたり、他の浮遊体を用いたりすることなく回転体を回転させることが可能となり、装置の構造や制御を簡素化することができるとともに、効率よく動力を生成することができ、浮遊体の操縦や姿勢制御も容易に行うことができる。
【００１３】
（２）前記張力調整手段は、前記回転体の回転中心から偏心した位置に対して前記各索条の他端部をそれぞれ接続する少なくとも２つの接続部を備えており、前記回転体の回転に伴う前記２つの接続部の相対位置変化によって前記２本の索条を長さ方向に相対移動させる構成とすることができる。
この構成によれば、回転体の回転に伴って２本の索条を長さ方向相対移動させ、浮遊体が風から受ける力を制御して索条の張力を調整することが可能となる。したがって、浮遊体が風から受ける力を制御するための電力が不要となり、より効率よく動力を生成することができる。
【００１４】
（３）前記回転体は、第１の回転体と、この第１の回転体とは異なる回転中心で当該第１の回転体と同期して回転する第２の回転体とを含み、前記２つの接続部は、前記２本の索条をそれぞれ第１の回転体と第２の回転体とに接続するものであってもよい。
この構成によれば、２つの回転体に対してそれぞれ接続部を介して索条を接続することによって、２つの接続部の相対位置変化の態様を様々に設定することができ、浮遊体の制御の自由度を高めることが可能となる。したがって、回転体に動力を付与するのに最も適した浮遊体の制御や、回転体を慣性力によって回転させるのに最も適した浮遊体の制御を実現し易くすることができる。
【００１５】
（４）上記動力生成装置は、前記第１の回転体と、前記第２の回転体との相対的な回転方向の位相を調整する位相調整機構を備えていてもよい。
この構成によれば、第１，第２の回転体の回転に伴う浮遊体の姿勢制御を調整することができる。したがって、動力生成装置を設置した場所の風力や風向等に応じて浮遊体が風から受ける力を適切に制御することができる。
【００１６】
（５）前記張力調整手段は、前記回転体の回転に連動して揺動するリンク機構と、このリンク機構に前記２本の索条をそれぞれ接続する２つの接続部とを有しており、前記リンク機構の揺動に伴う２つの接続部の相対位置変化によって前記２本の索条を長さ方向に相対移動させるものであってもよい。
この構成によれば、リンク機構を用いることによって２つの接続部の移動軌跡が回転体の回転軌跡に拘束されなくなり、浮遊体の姿勢制御の自由度を高めることができる。したがって、回転体に動力を付与するのに最も適した浮遊体の制御や、回転体を慣性力によって回転させるのに最も適した浮遊体の制御を実現し易くすることができる。
【００１７】
（６）前記張力調整手段は、一方の前記索条が巻回されるとともに当該索条を巻き取るための第１の回転方向への付勢力が付与された巻取体と、前記巻取体を、前記回転体に対して前記第１の回転方向に相対回転可能に、かつ前記第１の回転方向とは反対の第２の回転方向に一体回転可能に連動させる連動具と、前記一方の索条が前記付勢力によって前記巻取体に所定量巻き取られると前記索条の張力を増大させ、この増大された張力によって前記一方の索条が前記巻取体から所定量繰り出されると前記索条の張力を減少させるように、前記一方の索条と他方の索条とを長さ方向に相対移動可能に連結する連結具と、を備えていてもよい。
【００１８】
この構成によれば、付勢力によって第１の回転方向に回転する巻取体に一方の索条が所定量巻き取られると、連結具によって連結された一方の索条と他方の索条とが長さ方向に相対移動し、当該索条の張力が増大する。そのため、この索条の増大された張力によって巻取体を第２の回転方向に反転させ、当該巻取体から一方の索条を繰り出すことができる。巻取体が第２の回転方向に回転すると、これに連動して回転体も第２の回転方向に回転し、回転動力を生成することができる。また、一方の索条が巻取体から所定量繰り出されると、連結具によって連結された一方の索条と他方の索条とが長さ方向に相対移動し、索条の張力が減少する。そのため、巻取体を再び付勢力によって第１の回転方向に反転させて一方の索条を巻き取ることができる。回転体は、第１の回転方向に回転する巻取体には連動しないので、慣性力によって第２の回転方向に回転を継続し、安定した回転動力を生成することができる。
【００１９】
（７）前記張力調整手段は、前記２本の索条の少なくとも一方に設けられた伸縮装置と、前記回転体の回転角度を検出する検出器と、前記検出器の検出結果に応じて前記伸縮装置を制御し、前記２本の索条を長さ方向に相対移動させる制御装置と、を備えていてもよい。
この構成によれば、検出器によって回転体の回転角度を検出し、回転体が所定の回転範囲を回転しているときは索条の張力を増大させるように伸縮装置を制御して２本の索条を長さ方向に相対移動させ、回転体が他の回転範囲を回転しているときは索条の張力を減少させるように伸縮装置を制御して２本の索条を長さ方向に相対移動させることができる。
【００２０】
（８）本発明の発電装置は、上記（１）〜（７）のいずれかに記載の動力生成装置と、この動力生成装置の回転体によって生成された動力で作動する発電機と、を備えていることを特徴とするものである。
このような構成によって、発電装置の構造及び制御を簡素化することができるとともに、高い発電効率で安定した発電能力を発揮することができる。
【００２１】
（９）本発明の動力生成方法は、風力によって空中に浮遊する浮遊体に少なくとも２本の索条の一端側を接続するとともに、当該索条の他端側に、回転することによって動力を生成する回転体を接続し、張力調整手段により前記２本の索条を長さ方向に相対移動させて浮遊体が風から受ける力を制御することによって、前記回転体の所定の回転範囲においては、前記索条の張力を増大させて当該張力によって前記回転体を回転させ、前記回転体の他の回転範囲においては前記索条の張力を低減させて前記回転体を慣性力によって回転させるものである。
【００２２】
（１０）また、本発明の発電方法は、上記（９）に記載された動力生成方法により生成された動力で発電機を作動させるものである。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の動力生成装置及び方法によれば、装置の構造や制御の簡素化が可能であり、浮遊体の操縦や姿勢制御も容易で効率よく動力を生成することができる。
また、本発明の発電装置及び方法によれば、装置の構造や制御の簡素化が可能であり、浮遊体の操縦や姿勢制御も容易で効率よく発電を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る発電装置の概略的な側面説明図である。
【図２】発電装置の概略的な平面説明図である。
【図３】発電装置の回転体及び浮遊体を示す概略的な正面説明図である。
【図４】浮遊体を示す斜視図である。
【図５】回転体の回転角度と浮遊体の姿勢とを対応付けて示す説明図である。
【図６】位相調整機構の正面図である。
【図７】位相調整機構の側面断面図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係る発電装置の回転体及び張力調整手段の構成及び動作を示す概略的な側面説明図である。
【図９】同発電装置の回転体及び張力調整手段の構成及び動作を示す概略的な側面説明図である。
【図１０】本発明の第３の実施の形態に係る発電装置の回転体及び張力調整手段の構成及び動作を示す側面説明図である。
【図１１】同回転体及び張力調整手段の構成及び動作を示す側面説明図である。
【図１２】本発明の第４の実施の形態に係る発電装置の回転体及び張力調整手段の構成及び動作を示す側面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る発電装置の概略的な側面説明図、図２は、同発電装置の概略的な平面説明図、図３は、同発電装置の回転体及び浮遊体を示す概略的な正面説明図である。この発電装置１０は、風力を利用して発電を行う風力発電装置に分類されるものであり、浮遊体１１と、この浮遊体１１に一端側が接続された索条（凧糸、ロープ等）１７，１８と、索条１７，１８の張力を調整する張力調整手段１２と、索条１７，１８の他端側に接続される回転体２３，２４と、回転体２３，２４の回転によって作動する発電機１３と、を備えて構成されている。なお、本発明の動力生成装置は、上記発電装置１０における発電機１３を除く構成、つまり、発電機１３に供給するための回転動力を生成する構成によって成り立っている。
【００２６】
浮遊体１１は、風を受けることによって上昇し、空中を浮遊するものであり、従来から公知の種々の和凧や洋凧、パラグライダー式の凧等から構成されている。本実施の形態の浮遊体１１は、図４に示されるようにパラグライダー式の凧であり、左右方向に細長く形成されている。浮遊体１１の前面には空気を取り入れる開口１５が形成されており、この開口１５から空気が取り入れられることによって前部側が上下方向に分厚く、後縁が先細りの翼形状に形成される。
【００２７】
図１に示されるように、浮遊体１１は、略水平（矢印Ｘ）に吹く風を受けることによって鉛直上方への揚力Ｌと、風下へ押す抗力Ｄとが作用する。そして、この揚力Ｌと抗力Ｄとの合力Ｒに略比例した（或いは合力Ｒに釣り合う）張力Ｆが索条１７，１８に生じると考えることができる。したがって、浮遊体１１は索条１７，１８から張力Ｆを受け、空中でバランスを保って浮遊した状態を維持する。また、図１において、θは浮遊体１１の迎角であり、この迎角θが大きくなると索条１７，１８の張力Ｆも大きくなるように構成されている。また、本実施の形態の発電装置１０は、２種類の索条（第１の索条１７、第２の索条１８）を有しており、前記張力Ｆは、各索条１７，１８のそれぞれに分散した力ｆ１，ｆ２として付与される。
【００２８】
図４に示されるように、浮遊体１１の前部側の左右両端部には、第１の索条１７が接続され、後部側の左右両端部には第２の索条１８が接続されている。第１の索条１７は、上部側で二股状に分岐し、それぞれの上端部が浮遊体１１の前部側の左右両端部に接続されている。第２の索条１８は２本有り、その上端部が浮遊体１１の後部側の左右端部にそれぞれ接続されている。
【００２９】
回転体は、第１の回転体２３と、第２の回転体２４とからなり、地上に設置されたベース２５上に回転自在に支持されている。図２及び図３に示されるように、第１の回転体２３はベース２５の左右方向の中央部に設けられ、第２の回転体２４は、第１の回転体２３の左右両側にそれぞれ設けられている。第１の回転体２３は、左右一対のロータ円板２６を備えており、この一対のロータ円板２６の中心軸２７がベース２５上に立設された支持台２９に軸受３０を介して回転自在に支持されている。一対のロータ円板２６の間であって中心軸２７から偏心した外周部には支持ピン３１が架設されており、この支持ピン３１に嵌合された軸受３２に第１の索条１７の下端部が連結されている。ここに支持ピン３１及び軸受３２は、第１の索条１７を第１の回転体２３に接続する第１の接続部３３を構成している。
【００３０】
同じく第２の回転体２４は、第１の回転体２３と同一形状の左右一対のロータ円板３５を備えており、この一対のロータ円板３５の中心軸３６がベース２５上に立設された支持台３４に軸受３７を介して回転自在に支持されている。そして、一対のロータ円板３５の間であって中心軸３６から偏心した外周部には支持ピン３８が架設されており、この支持ピン３８に嵌合された軸受３９に第２の索条１８の下端部が連結されている。ここに支持ピン３８及び軸受３９は、第２の索条１８を第２の回転体２４に接続する第２の接続部４０を構成している。
【００３１】
図１に示されるように、第１の回転体２３の中心軸２７と第２の回転体２４の中心軸３６とは互いに偏心した位置において平行に配置されている。具体的に、第１の回転体２３の中心軸２７は、第２の回転体２４の中心軸３６よりも風下側（図１における右側）でやや高位置に配置されている。
【００３２】
第１の回転体２３及び第２の回転体２４は、図１の反時計回り（矢印Ａ方向）に回転する。また、第１の回転体２３及び第２の回転体２４は、第１の索条１７及び第２の索条１８を介して浮遊体１１に接続されているので、第１の索条１７及び第２の索条１８から張力ｆ１，ｆ２を受ける。
【００３３】
発電機１３は、ベース２５上に配置され、入力軸４４の回転によって発電を行うように構成されている。この入力軸４４は、第１の巻掛け伝動機構４５及び第２の巻掛け伝動機構４６を介して第１の回転体２３及び第２の回転体２４に連動連結され、第１の回転体２３及び第２の回転体２４の回転に伴って回転する。また、第１の回転体２３と第２の回転体２４とは、いずれも入力軸４４に連動連結されているので、互いに同期して回転する。
【００３４】
図２に示されるように、第１の巻掛け伝動機構４５は、第１の回転体２３における一方のロータ円板２６により構成された、スプロケットやプーリ等からなる駆動輪体４８と、入力軸４４上に設けられたスプロケットやプーリ等からなる従動輪体４９と、駆動輪体４８と従動輪体４９とに巻掛けられたチェーンやベルト等からなる伝動索体５０とを備えている。
【００３５】
同様に、第２の巻掛け伝動機構４６は、第２の回転体２４における一方のロータ円板３５により構成された、スプロケットやプーリ等からなる駆動輪体５２と、入力軸４４上に設けられたスプロケットやプーリ等からなる従動輪体５３と、駆動輪体５２と従動輪体５３とに巻掛けられたチェーンやベルト等からなる伝動索体５４とを備えている。
なお、駆動輪体４８，５２は、ロータ円板２６，３５によって構成されていなくてもよく、これらとは別体であっていてもよい。
【００３６】
次に、浮遊体１１を利用して回転体２３，２４を回転させる構成についてより詳細に説明する。
前述したように、第１の回転体２３は、第１の索条１７を介して浮遊体１１に接続され、第２の回転体２４は、第２の索条１８を介して浮遊体１１に接続されている。そして、第１の回転体２３に対する第１の索条１７の第１の接続部３３と、第２の回転体２４に対する第２の索条１８の第２の接続部４０とは、第１の回転体２３と第２の回転体２４との回転に伴って相対的な位置が変動する。この第１の接続部３３と第２の接続部４０との相対的な位置変動によって第１の索条１７と第２の索条１８とが押し引き操作され、浮遊体１１の迎角θが調整されるとともに、第１の索条１７及び第２の索条１８の張力ｆ１，ｆ２（第１の索条１７及び第２の索条１８が浮遊体１１及び回転体２３，２４を引っ張る力）が調整される。したがって、第１の接続部３３と第２の接続部４０とは、第１の索条１７及び第２の索条１８の張力ｆ１，ｆ２を調整する張力調整手段１２を構成する。また、第１，第２の回転体２３，２４も第１，第２の接続部３３，４０を相対移動させる点で張力調整手段１２の一部を構成するものとなる。
【００３７】
図５は、第１の回転体及び第２の回転体の回転角度と浮遊体の姿勢とを対応付けて示す説明図である。この図５においては、第１，第２の回転体２３，２４の一回転を概ね１２等分し、それぞれの角度区分に（１）〜（１２）の番号を付してある。
図１及び図５に示されるように、本実施の形態の第１の回転体２３及び第２の回転体２４は、その一回転が第１の回転範囲Ｒ１と第２の回転範囲Ｒ２とに概ね二分される。具体的に、第１の回転範囲Ｒ１は、ほぼ中心軸２７（又は中心軸３６）の位置から浮遊体１１へ向けて延びる方向（仮想線Ｈ）を境として風下側の略１８０度の範囲（（１）〜（７）間の範囲）に設定され、第２の回転範囲Ｒ２は、仮想線Ｈを境として風上側の略１８０度の範囲（（７）〜（１）間の範囲）に設定されている。そして、第１の接続部３３及び第２の接続部４０が第１の回転範囲Ｒ１を移動する間は、浮遊体１１が第１の回転体２３及び第２の回転体２４から離反していき、第１の接続部３３及び第２の接続部４０が第２の回転範囲Ｒ２を移動する間は、浮遊体１１が第１の回転体２３及び第２の回転体２４に引き寄せられていく。
【００３８】
また、浮遊体１１の姿勢は、第１，第２の回転体２３，２４の回転に伴って次のように設定されている。すなわち、図５に示されるように、第１の接続部３３及び第２の接続部４０が第１の回転範囲Ｒ１を移動する間は、迎角θが比較的大きくなるように浮遊体１１の姿勢が制御され、逆に、第１の接続部３３及び第２の接続部４０が第２の回転範囲Ｒ２を移動する間は、迎角θが比較的小さくなるように浮遊体１１の姿勢が制御される。そのため、第１の回転範囲Ｒ１では、浮遊体１１に作用する揚力Ｌ及び抗力Ｄの合力Ｒが増大し、第１の索条１７及び第２の索条１８の張力ｆ１，ｆ２も大きくなる。逆に、第２の回転範囲Ｒ２では、浮遊体１１に作用する揚力Ｌ及び抗力Ｄの合力Ｒが減少し、第１の索条１７及び第２の索条１８の張力ｆ１，ｆ２も小さくなる。
【００３９】
そして、第１の回転体２３及び第２の回転体２４は、第１の接続部３３及び第２の接続部４０が第１の回転範囲Ｒ１を移動する間は、第１の索条１７及び第２の索条１８の張力ｆ１，ｆ２によって回転方向Ａへの回転動力が付与されて回転し、第１の接続部３３及び第２の接続部４０が第２の回転範囲Ｒ２を移動する間は、第１の回転体２３及び第２の回転体２４は第１の索条１７及び第２の索条１８からほとんど張力ｆ１，ｆ２を受けず、自身の慣性力によって回転するように構成されている。
そして、以上の動作を繰り返すことによって第１の回転体２３及び第２の回転体２４が継続して回転し、入力軸４４を介して発電機１３が作動する。
【００４０】
以上のように、本実施の形態の発電装置１０は、第１の回転範囲Ｒ１においては第１の索条１７及び第２の索条１８の張力ｆ１，ｆ２を増大させることによって第１の回転体２３及び第２の回転体２４に確実に回転動力を付与することができ、第２の回転範囲Ｒ２においては第１の索条１７及び第２の張力ｆ１，ｆ２を減少させることによって第１の回転体２３及び第２の回転体２４を慣性力で確実に回転させることができる。したがって、特に第２の回転範囲Ｒ２においては、第１の回転体２３及び第２の回転体２４を強制的に回転させるために電動機等を用いたり、他の浮遊体１１を用いたりする必要が無いので、装置の構造や制御を簡素化することができるとともに、効率よく動力を生成して発電効率を高めることができ、浮遊体１１の操縦や姿勢制御も容易に行うことができる。
【００４１】
また、第１の回転体２３及び第２の回転体２４の回転に伴って第１の索条１７と第２の索条１８とを長さ方向に相対移動させ、浮遊体１１の姿勢を制御して索条１７，１８の張力ｆ１，ｆ２を調整しているので、浮遊体１１の姿勢制御及び索条１７，１８の張力調整のために電力は不要である。よって、発電機１３によって発電した電力を浮遊体１１の姿勢制御及び索条１７，１８の張力調整のために消費することもなく、発電効率をより高めることができる。
【００４２】
また、第１の索条１７及び第２の索条１８を別々の回転体２３，２４に接続することによって、浮遊体１１の姿勢制御の自由度を高めることができ、索条の張力を適切に調整することが可能となる。すなわち、第１の索条１７及び第２の索条１８を別々の回転体２３，２４に接続することによって、第１の回転範囲Ｒ１においては索条１７，１８の張力を増大させて回転体２３，２４に効果的に伝達することができるように、なおかつ、第２の回転範囲Ｒ２においては索条１７，１８の張力を減少させて確実に回転体２３，２４を慣性力で回転させることができるように、第１の索条１７と第２の索条１８との相対位置変化の態様を設定することが可能となる。なお、第１の回転体２３と第２の回転体２４の回転軸２７，３６の配置や、各回転体２３，２４に対する接続部３３，４０の配置は、図１の図示例に限定されるものではなく、以上の点を鑑みたうえで適宜な位置に設定される。
【００４３】
発電機１３や回転体２３，２４を搭載したベース２５は、縦軸Ｏを中心として旋回可能に構成されている。これにより、浮遊体１１の左右の振れに応じて回転体２３，２４の左右方向の向きを調整することができ、索条１７，１８の張力を効率よく回転体２３，２４に作用させることができる。
【００４４】
図２に示されるように、第１の回転体２３と入力軸４４とを連動連結する第１の巻掛け伝動機構４５の従動輪体４９は、位相調整機構５８を介して入力軸４４に取り付けられている。
図６は、位相調整機構５８の正面図、図７は、位相調整機構５８の側面断面図である。この位相調整機構５８は調整スリーブ５９を備えている。この調整スリーブ５９は、入力軸４４に対して一体回転可能でかつ軸方向に摺動可能に嵌合されている。調整スリーブ５９の外周面には、周方向に複数の調整溝６１が形成されている。調整溝６１は、周方向の位相が異なる第１溝部６２、第２溝部６３、及び第３溝部６４を軸方向に間隔をあけて有しており、第１溝部６２と第２溝部６３との間、及び第２溝部６３と第３溝部６４との間には傾斜した連結溝部６５が形成されている。
【００４５】
従動輪体４９は、調整スリーブ５９の外周面に対して軸方向及び周方向に摺動可能に嵌合されている。そして、従動輪体４９の内周面には、径方向内方へ突出し調整溝６１に係合する係合ピン（係合部材）６７が調整溝６１と同数設けられている。
【００４６】
入力軸４４と従動輪体４９とを軸方向に関して固定の状態とし、調整スリーブ５９を軸方向に移動させると、係合ピン６７が第１〜第３溝部６２〜６４内を移動し、従動輪体４９の回転方向の位置が調整される。これにより、伝動索体５０を介して第１の回転体２３に設けられた第１の接続部３３の回転方向の位置も調整され、第２の回転体２４の第２の接続部４０との位相差が調整される。このように第１の接続部３３と第２の接続部４０との位相差を調整することによって、発電装置１０を設置した場所の風力や風向等に応じて浮遊体１１の姿勢を適切に調整することが可能となる。
【００４７】
［第２の実施の形態］
図８及び図９は、本発明の第２の実施の形態に係る発電装置の回転体及び張力調整手段の構成及び動作を示す側面説明図である。なお、図８及び図９は、回転体及び張力調整手段の連続する動作を複数の図に分けて示したものであり、（Ｉ）〜（VI）の順に従って動作が移行する。
【００４８】
本実施の形態の張力調整手段１２は、リンク機構６９を有している。また、回転体は、リンク機構６９の一要素７１ａによって構成されている。具体的に、リンク機構６９は、第１〜第４支点軸７０ａ〜７０ｄを介して連結された第１〜第４リンク要素７１ａ〜７１ｄを備えている。第１リンク要素７１ａは、回転体を構成するものであり、一端が第１支点軸７０ａによって回転自在に支持され、矢印Ａ方向に回転可能である。第１支点軸７０ａと第２支点軸７０ｂとは、ベース２５上に支持されている。第２リンク要素７１ｂは、ベース２５に対して固定の関係にあるため、ベース２５と一体に構成されていてもよい。第３リンク要素７１ｃと第４リンク要素７１ｄは、第１リンク要素７１ａの回転に伴って揺動運動する。
【００４９】
また、張力調整手段１２は、三角形のフレーム構造７３を有している。このフレーム構造７３は、第４リンク要素７１ｄと、第１フレーム要素７４ａと、第２フレーム要素７４ｂとを有している。第１フレーム要素７４ａは、第４リンク要素７１ｄの一端部に位置する第３支点軸７０ｃに一端が連結されている。第２フレーム要素７４ｂは、第４リンク要素７１ｄの他端部に位置する第４支点軸７０ｄに一端が連結されている。そして、第１フレーム要素７４ａの他端と第２フレーム要素７４ｂの他端とは、連結軸７５を介して連結されている。
【００５０】
第１の索条１７の端部は、連結軸７５に対して軸受等を介して接続されており、第２の索条１８の端部は、第３支点軸７０ｃに軸受等を介して接続されている。したがって、連結軸７５及び第３支点軸７０ｃが第１の接続部３３及び第２の接続部４０を構成している。そして、図８及び図９の（Ｉ）〜（VI）に示されるように、回転体を構成する第１リンク要素７１ａが矢印Ａ方向に回転すると、第１の接続部３３と第２の接続部４０との相対位置が変化し、第１の索条１７と第２の索条１８とが長さ方向に相対移動する。これによって浮遊体１１の姿勢が制御され、第１の索条１７と第２の索条１８の張力が調整される。そして、前述の第１の実施の形態と同様に、第１の回転範囲Ｒ１においては、第１の索条１７及び第２の索条１８の張力が増大して第１リンク要素７１ａに回転動力が付与され、第２の回転範囲Ｒ２においては、第１の索条１７及び第２の索条１８の張力が減少し、第１リンク要素７１ａが慣性力によって回転する。
【００５１】
したがって、本実施の形態においても上記実施の形態と同様の作用効果を奏する。
また、本実施の形態では、リンク機構６９を備えることによって、第１，第２の接続部３３，４０の移動軌跡が回転体７１ａの回転軌跡に拘束されなくなる。つまり、上述の第１，第２の実施の形態では、第１，第２の接続部３３，４０の移動軌跡が、回転体２３，２４の回転中心回りの移動軌跡に限定されてしまうが、本実施の形態では、第１，第２の接続部３３，４０の移動軌跡をリンク機構６９の揺動軌跡に変換することができるので、浮遊体１１の姿勢制御の自由度を高めることができる。
なお、本実施の形態において、回転体を構成する第１リンク要素７０ａは、上記第１，第２の実施の形態と同様に円板状に形成されていてもよい。
【００５２】
［第３の実施の形態］
図１０及び図１１は、本発明の第３の実施の形態に係る発電装置の回転体及び張力調整手段の構成及び動作を示す側面説明図である。
本実施の形態では、張力調整手段１２が、第２の索条１８が巻き付けられる巻取体７７と、この巻取体７７と回転体２３とを連動連結するワンウェイクラッチ（連動具）７９と、第１の索条１７と第２の索条１８とを長さ方向に相対移動可能に連結する連結具８０とを備えている。
【００５３】
巻取体７７は、回転体２３と同一の軸心上に設けられている。また、巻取体７７は、ねじりコイルバネやゼンマイ等によって第２の索条１８を巻き取る方向（第１の回転方向：図１１の矢印ｂ参照）に回転付勢されている。また、ワンウェイクラッチ７９は、巻取体７７が第１の回転方向に回転したときに回転体２３を連動させず、その反対方向（第２の回転方向：図１０の矢印ａ参照）に回転したときに回転体２３を連動して一体回転させるように構成されている。
【００５４】
連結具８０は、第１摺動体８３、第２摺動体８４、及びガイド体８５を備えている。第１摺動体８３は、第１の索条１７の端部に接続されている。また、第２摺動体８４は第２の索条１８の途中に接続されている。第２摺動体８４の上面にはガイド溝８６が形成され、第１摺動体８３は、第１の索条１７の長さ方向に沿って摺動可能にガイド溝８６に係合されている。
【００５５】
ガイド体８５は、第２摺動体８４を第２の索条１８の長さ方向に沿って摺動可能に支持している。また、ガイド体８５には、第１摺動体８３の下方への移動限界を設定する下側規制部８８と、第１摺動体８３の上方への移動限界を設定する上側規制部８９とが設けられている。
図１０に示す状態では、第２摺動体８４は、ガイド体８５の下部側に位置している。第１摺動体８３は下側規制部８８によって位置規制されることによってガイド溝８６の上部側に位置している。この場合、第２の索条１８に相対して第１の索条１７が上方へ移動しているので、迎角θが大きくなるように浮遊体１１の姿勢が制御され、第１の索条１７及び第２の索条１８の張力が増大する。この張力によって第２の索条１８が巻取体７７から繰り出され、巻取体７７は矢印ａで示す第２の回転方向に回転する。そして、この巻取体７７の回転に連動して回転体２３も矢印Ａ方向に回転し、発電機１３を作動させる。また、この矢印ａ方向への回転によって巻取体７７には矢印ａとは反対方向（図１１の矢印ｂ方向）の付勢力が蓄積される。
【００５６】
巻取体７７から第２の索条１８が所定量だけ繰り出されると、図１１に示されるように、第２摺動体８４はガイド体８５の上部側へ移動する。これに対して第１摺動体８３は、上側規制部８９によって上方への移動が規制されるので、ガイド溝８６の下部側へ移動する。そのため、第２の索条１８に対して第１の索条１７が下方に移動し、迎角が小さくなるように浮遊体１１の姿勢が制御され、第１の索条１７と第２の索条１８の張力が減少する。そのため、巻取体７７は付勢力によって矢印ｂ方向に反転し、第２の索条１８を巻き取る。このとき、回転体２３は巻取体７７には連動せず、慣性力によって第１の回転方向Ａへの回転を維持する。
【００５７】
第２の索条１８が所定量だけ巻き取られると、再び図１０に示されるように、第２摺動体８４がガイド体８５の下部側へ移動するとともに、第１摺動体８３がガイド溝８６の上部側へ移動する。そのため、浮遊体１１の姿勢が再び制御され、第１の索条１７及び第２の索条１８の張力が増大し、第２の索条１８が巻取体７７から繰り出される。
【００５８】
すなわち、本実施の形態では、巻取体７７から第２の索条１８が所定量繰り出される間の回転体２３の回転範囲（回転期間）では索条１７，１８の張力が増大されて回転体２３に回転動力が付与され、巻取体７７に第２の索条が所定量巻き取られる間の回転体２３の回転範囲（回転期間）では、回転体２３が慣性力によって回転する。したがって、本実施の形態においても、回転体２３を継続して回転させることができ、発電機１３を効率よく作動させることができる。
【００５９】
下側規制部８８及び上側規制部８９は、それぞれ圧縮コイルバネからなる付勢部材８８ａ，８９ａによって弾性的にガイド体８５に支持されている。この付勢部材８８ａ，８９ａによって第１摺動体８３が下側規制部８８及び上側規制部８９に当接したときの衝撃を緩和することができる。
【００６０】
［第４の実施の形態］
図１２は、本発明の第４の実施の形態に係る発電装置の回転体及び張力調整手段の構成及び動作を示す側面説明図である。
本実施の形態では、第１の索条１７及び第２の索条１８が、回転体２３における同一位置に接続部３３を介して接続されている。張力調整手段１２は、一方の索条、例えば第１の索条１７の途中に設けられた伸縮装置９０と、回転体２３の回転角度を検出する検出器９１と、伸縮装置９０を制御する制御装置９２とを備えている。
【００６１】
伸縮装置９０は、電磁ソレノイドやエアシリンダ等から構成することができ、伸縮することによって第１の索条１７の長さを調整し、浮遊体１１の姿勢を制御する。検出器９１は、エンコーダーやレゾルバ等を利用したものとされ、回転体２３の回転角度を検出する。回転体２３の回転角度を検出することによって、接続部３３が第１の回転範囲Ｒ１と第２の回転範囲Ｒ２のいずれの範囲を移動しているかを判別することができる。
【００６２】
検出器９１の検出結果は制御装置９２に入力される。制御装置９２は、検出器９１の検出結果に応じて伸縮装置９０を伸張又は収縮させ、第１の索条１７の長さを調整する。そして、接続部３３が第１の回転範囲Ｒ１にあるときは、浮遊体１１の迎角θが大きくなるように第１の索条１７の長さを調整し、第１の索条１７及び第２の索条１８の張力を増大させ、当該張力によって回転体２３に回転動力を付与する。逆に、接続部３３が第２の回転範囲Ｒ２にあるときには浮遊体１１の迎角θが小さくなるように第１の索条１７の長さを調整し、第１の索条１７及び第２の索条１８に生じる張力を低下させ、回転体２３を慣性力によって回転させる。
【００６３】
したがって、本実施の形態においても第１の実施の形態と略同様の作用効果を奏する。
なお、本実施の形態では、検出器９１、制御装置９２、伸縮装置９０などの電力を使用する機器を備えているので、発電機１３によって発電した電力をこれらの装置に供給する必要がある。そのため、発電効率の観点では、先に説明した各実施の形態の方がより有利である。
【００６４】
本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内において適宜変更できるものである。
例えば、上記第１、第２、及び第４の実施の形態では、回転体の第１の回転範囲Ｒ１と第２の回転範囲Ｒ２との双方が約１８０度の範囲とされているが、これに限定されるものではない。また、上記各実施の形態では、発電機１３の入力軸４４を回転させるために１つ浮遊体１１を使用していたが、複数の浮遊体１１を使用してもよい。
また、上記実施の形態では、第１の索条１７と第２の索条１８とを長さ方向に相対移動させることによって浮遊体１１の姿勢を調整して浮遊体１１が風から受ける力を制御していたが、これに限定されるものではない。例えば、第１の索条１７と第２の索条１８との長さ方向の相対移動によって、浮遊体１１が風を受ける面積を調整して浮遊体１１が風から受ける力を制御してもよい。この場合、例えば、浮遊体１１の一部に風を透過するメッシュ部を形成するとともに、そのメッシュ部を開閉自在に覆うことができる被覆部を設け、索条１７，１８の相対移動によってメッシュ部を被覆部によって覆ったり、被覆部を開いてメッシュ部を露出させたりすることによって、浮遊体１１が風から受ける力を制御してもよい。
また、本発明は、動力生成装置として、発電機以外の機器、例えばポンプ等に回転動力を供給するために使用することができる。特に、本発明の動力生成装置は、電力を使用できない環境等において、機器に直接的に回転動力を供給できる点で非常に有用である。
【符号の説明】
【００６５】
１０：  発電装置
１１：  浮遊体
１２：  張力調整手段
１３：  発電機
１７：  第１の索条
１８：  第２の索条
２３：  第１の回転体
２４：  第２の回転体
２７：  中心軸
３３：  第１の接続部
３６：  中心軸
４０：  第２の接続部
４４：  入力軸
５８：  位相調整機構
６９：  リンク機構
７７：  巻取体
７９：  ワンウェイクラッチ（連動具）
８０：  連結具
９０：  伸縮装置
９１：  検出器
９２：  制御装置
【図１】
2013002385.tif 000003
【図２】
2013002385.tif 000004
【図３】
2013002385.tif 000005
【図４】
2013002385.tif 000006
【図５】
2013002385.tif 000007
【図６】
2013002385.tif 000008
【図７】
2013002385.tif 000009
【図８】
2013002385.tif 000010
【図９】
2013002385.tif 000011
【図１０】
2013002385.tif 000012
【図１１】
2013002385.tif 000013
【図１２】
2013002385.tif 000014