特許 6137675 サービスユニット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6137675

(24)【登録日】2017年5月12日

(45)【発行日】2017年5月31日

(54)【発明の名称】サービスユニット

(51)【国際特許分類】

   B64G 1/44 20060101AFI20170522BHJP

【ＦＩ】

   B64G1/44 B

【請求項の数】4

【全頁数】30

(21)【出願番号】特願2013-60426(P2013-60426)

(22)【出願日】2013年3月22日

(65)【公開番号】特開2014-184813(P2014-184813A)

(43)【公開日】2014年10月2日

【審査請求日】2016年3月17日

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 集会名 第１５回宇宙太陽発電システムシンポジウム 開催日 平成２４年９月２６日 展示会名 ＪＡ２０１２国際航空宇宙展 開催日 平成２４年１０月 ９日 集会名 第５６回宇宙科学技術連合講演会 開催日 平成２４年１１月２０日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000974

【氏名又は名称】川崎重工業株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】503361400

【氏名又は名称】国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構

(74)【代理人】

【識別番号】110000556

【氏名又は名称】特許業務法人 有古特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】黒瀬 豊敏

(72)【発明者】

【氏名】藤田 辰人

(72)【発明者】

【氏名】上土井 大助

【審査官】 前原 義明

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−１９３７２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−０９５１９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１７３０９８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６４Ｇ １／４４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の発送電パネルを含む宇宙太陽光発電システムを構築又は維持するためのサービスユニットであって、
前記発送電パネルの少なくとも一部を把持できる土台部と、
前記土台部に取り付けられたマニピュレータと、を備え、
前記マニピュレータは、前記サービスユニット以外の前記宇宙太陽光発電システムを構築又は維持するための装置を把持できるハンド部を有し、
前記発送電パネルは交換可能なパネル本体を有しており、
前記土台部は、前記パネル本体を前記発送電パネルから取り外すことができ、かつ、前記パネル本体を前記発送電パネルへ取り付けることができるパネル着脱部を有する、サービスユニット。

【請求項2】

前記宇宙太陽光発電システムを構築又は維持するための装置には、前記発送電パネルを展開するための展開装置、及び、前記発送電パネルを収容するパネルコンテナ、のうち少なくとも１つが含まれる、請求項１に記載のサービスユニット。

【請求項3】

複数の発送電パネルを含む宇宙太陽光発電システムを構築又は維持するためのサービスユニットであって、
前記発送電パネルの少なくとも一部を把持できる２台の土台部と、
前記２台の土台部を渡すように取り付けられたマニピュレータと、を備え、
前記発送電パネルは交換可能なパネル本体を有しており、
前記土台部は、前記パネル本体を前記発送電パネルから取り外すことができ、かつ、前記パネル本体を前記発送電パネルへ取り付けることができるパネル着脱部を有する、サービスユニット。

【請求項4】

前記土台部は、取り外したパネル本体をそのまま保持できるように構成されている、請求項１乃至３のうちいずれか一の項に記載のサービスユニット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は宇宙太陽光発電システムを構築又は維持するためのサービスユニットに関する。

【背景技術】

【0002】

太陽光による発電を宇宙空間で行い、発電によって得られたエネルギを地球へ送る宇宙太陽光発電システムの構想がある。この宇宙太陽光発電システムは巨大な建造物となるため、その構築又は維持の方法が問題となる。特許文献１では、宇宙太陽光発電システムの構築方法の一部が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１２−１３１４５８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところが、特許文献１では、宇宙太陽光発電システムを構築し又は維持するための方法について開示されていない部分も多い。一方で、発電システムを構築又は維持するためには多くの作業が必要であり、これらの作業を一手に行える装置が望まれる。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、宇宙太陽光発電システムを構築又は維持するために必要な作業又は作業の補助を行うことができるサービスユニット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】

【0005】

本発明のある形態に係るサービスユニットは、複数の発送電パネルを含む宇宙太陽光発電システムを構築又は維持するためのサービスユニットであって、前記発送電パネルの少なくとも一部を把持できる土台部と、前記土台部に取り付けられたマニピュレータと、を備え、前記マニピュレータは、前記サービスユニット以外の前記宇宙太陽光発電システムを構築又は維持するための装置を把持できるハンド部を有する。

【0006】

かかる構成によれば、サービスユニットが宇宙太陽光発電システムを構築又は維持するための装置を把持できるため、それらの装置によって行う作業の補助等を状況に応じて行うことができる。

【0007】

また、上記のサービスユニットにおいて、前記宇宙太陽光発電システムを構築又は維持するための装置には、前記発送電パネルを展開するための展開装置、及び、前記発送電パネルを収容するパネルコンテナ、のうち少なくとも１つが含まれていてもよい。

【0008】

かかる構成によれば、サービスユニットは、少なくとも発送電パネルを展開する作業の補助を行うことができる。

【0009】

また、本発明の他の形態に係るサービスユニットは、複数の発送電パネルを含む宇宙太陽光発電システムを構築又は維持するためのサービスユニットであって、前記発送電パネルの少なくとも一部を把持できる２台の土台部と、前記２台の土台部を渡すように取り付けられたマニピュレータと、を備えている。

【0010】

かかる構成によれば、サービスユニットが２台の土台部を有しているため、部材の運搬や種々の作業をより効率よく行うことができる。

【0011】

また、上記のサービスユニットにおいて、前記発送電パネルは交換可能なパネル本体を有しており、前記土台部は、前記パネル本体を前記発送電パネルから取り外すことができ、かつ、前記パネル本体を前記発送電パネルへ取り付けることができるパネル着脱部を有していてもよい。

【0012】

かかる構成によれば、サービスユニットは、少なくとも発送電パネルのパネル本体を交換する作業を行うことができる。

【0013】

また、上記のサービスユニットにおいて、前記土台部は、取り外したパネル本体をそのまま保持できるように構成してもよい。

【0014】

かかる構成によれば、サービスユニットは取り外したパネル本体を保持できるため、そのまま移動して、取り外したパネル本体を所定の装置で回収させる等を行うことができる。そのため、より効率のよいパネル本体の交換作業が可能である。

【発明の効果】

【0015】

上述したサービスユニットによれば、宇宙太陽光発電システムを構築又は維持するために必要な作業又は作業の補助を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】図１は、第１実施形態に係る発電システムの斜視図である。

【図2】図２は、図１に示す一組のワイヤ制御装置を示した斜視図である。

【図3】図３は、図１に示す発送電パネルを構成する単体パネルの斜視図である。

【図4】図４は、図３に示す単体パネルを構成するフレーム部が折り畳まれた状態から展開されるまでを示した側面図である。

【図5】図５は、図３に示す単体パネルの取付部の概略図である。

【図6】図６は、図１に示す発送電パネルを収容するパネルコンテナの斜視図である。

【図7】図７は、図３に示す単体パネルを展開するための展開装置の斜視図である。

【図8】図８は、図７のVIII面の断面図である。

【図9】図９は、図１に示す発電システムを構築するためのサービスユニットの平面図である。

【図10】図１０は、図９に示すサービスユニットの側面図である。

【図11】図１１は、図１０に示す把持部の断面図である。

【図12】図１２は、図１０に示す把持部の縦断面図である。

【図13】図１３は、図７に示す展開装置を用いた単体パネルの展開方法を示した平面図である。

【図14】図１４は、図１３の続きを示した平面図である。

【図15】図１５は、図１４の続きを示した平面図である。

【図16】図１６は、図１５の続きを示した平面図である。

【図17】図１７は、図１６の続きを示した平面図である。

【図18】図１８は、図１７の続きを示した平面図である。

【図19】図１９は、図１に示すテザーワイヤの張り方を示した平面図である。

【図20】図２０は、図１９の続きを示した平面図である。

【図21】図２１は、図２０の続きを示した平面図である。

【図22】図２２は、図２１の続きを示した平面図である。

【図23】図２３は、図２２の続きを示した斜視図である。

【図24】図２４は、第２実施形態に係る発電システムの斜視図である。

【図25】図２５は、図２４に示す発電システムに含まれるストレージユニットの概略図である。

【図26】図２６は、図２４に示す発電システムに含まれるコマンダユニットの斜視図である。

【図27】図２７は、図２４に示す発電システムを維持するためのサービスユニットの平面図である。

【図28】図２８は、図２４に示す発送電パネルを構成する単体パネルを収容するコンテナセットの斜視図である。

【図29】図２９は、図２４に示す発送電パネルを構成する単体パネルの展開方法を示した平面図である。

【図30】図３０は、図２９の続きを示した平面図である。

【図31】図３１は、図２４に示すテザーワイヤの張り方を示した斜視図である。

【図32】図３２は、図３１の続きを示した斜視図である。

【図33】図３３は、図３２の続きを示した斜視図である。

【図34】図３４は、図２４に示す発送電パネルを構成する単体パネルの取得及び回収方法を示した側面図である。

【図35】図３５は、図２４に示す発送電パネルを構成する単体パネルの交換方法を示した平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、宇宙太陽光発電システム（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。

【0018】

（第１実施形態）
はじめに、第１実施形態について説明する。後述する第２実施形態の発電システム２００は実際の運用を想定した実用機であるが、第１実施形態の発電システム１００は実用機の検証を行うための実証機にあたる。

【0019】

＜全体構成＞
まず、発電システム１００の全体構成について説明する。発電システム１００は、太陽光によって発電し、発電によって得たエネルギを地球に送るシステムである。図１は、発電システム１００の斜視図である。なお、以下では、便宜上、図１の紙面右奥を「前」、紙面左手前を「後」、紙面右手前を「右」、紙面左奥を「左」、紙面上方を「上」、紙面下方を「下」と称して説明を行う。

【0020】

本実施形態の発電システム１００は、いわゆる４０ｍ級であって、一辺の長さはおよそ４０ｍである。本実施形態の発電システム１００は、地上５００ｋｍの静止軌道上を回転し、地球の自転にあわせて宇宙空間を移動する。なお、発電システム１００の下方側に地球が位置しており、発電システム１００は後方に向かって移動する。

【0021】

図１に示すように、発電システム１００は、発送電パネル１０と、バス１１と、テザーワイヤ１２と、ワイヤ制御装置１３と、を備えている。

【0022】

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サーを利用して地球へ送る装置である。本実施形態の発送電パネル１０は、全体として平板状の形状を有しており、７２枚の単体パネル１４によって構成されている。各単体パネル１４は、独立して発電及び送電を行うことができる。単体パネル１４の詳細については後述する。

【0023】

バス１１は、発送電パネル１０のカウンターウエイトとして機能する部分である。本実施形態のバス１１は、後述する１台のパネルコンテナ６５によって構成される。バス１１と発送電パネル１０はテザーワイヤ１２によって連結されているため、発電システム１００の重心は発送電パネル１０とバス１１の間に位置することになる。これにより、地球の周りを回転し続ける発電システム１００を宇宙空間で安定させることができる。

【0024】

テザーワイヤ１２は、発送電パネル１０とバス１１を連結するワイヤである。図１では、発送電パネル１０の四隅からそれぞれ１本のテザーワイヤ１２が延びているように図示しているが、実際には、四隅からそれぞれ２本のテザーワイヤ１２が延びている。テザーワイヤ１２は、複数の細いワイヤによって形成されたステンレスワイヤを用いてもよいが、本実施形態ではバネ材で形成された厚さ０.０５mm程度の薄いテープ状のワイヤを使用しても良い。テザーワイヤ１２をテープ状にすれば、宇宙塵による損傷が発生しても幅が広いことから、切断までは至りにくい。

【0025】

ワイヤ制御装置１３は、テザーワイヤ１２の長さ調整及び交換を行う装置である。発送電パネル１０には、その四隅に１台ずつワイヤ制御装置１３が配置されており、これに対応して４台のワイヤ制御装置１３がバス１１にも配置されている。発送電パネル１０側のワイヤ制御装置１３とバス１１側のワイヤ制御装置１３は、２台一組となって制御を行う。ワイヤ制御装置１３の詳細については次に説明する。

【0026】

＜ワイヤ制御装置＞
続いて、ワイヤ制御装置１３の詳細について説明する。図２は、対応する２台のワイヤ制御装置１３を示した図である。ワイヤ制御装置１３は、冗長化のため２つの系統を有しており、系統毎に１本のテザーワイヤ１２、合計２本のテザーワイヤ１２を制御する。

【0027】

図２に示すように、各ワイヤ制御装置１３は、系統毎に、ワイヤドラム１６と、損傷検知部１７と、駆動プーリー１８と、テンションプーリー１９と、弛み検知部２０と、を有している。

【0028】

ワイヤドラム１６は、テザーワイヤ１２を巻き取って収容する部分である。ワイヤドラム１６は、巻取モータ２１によって回転駆動される。巻取モータ２１として、トルクが低下すると回転速度が上がるトルクモータが採用されている。そのため、ワイヤドラム１６はテザーワイヤ１２に一定の張力を付与しつつ巻き取ることができる。

【0029】

損傷検知部１７は、テザーワイヤ１２の損傷の有無を検知するする部分である。本実施形態の損傷検出部１７は、テザーワイヤ１２を挟んで一方側に配置された発光部２２と、他方側に配置された受光部２３とを有している。テザーワイヤ１２が損傷している場合、発光部２２から照射された光は損傷箇所を通過して受光部２３で受光される。そのため、損傷検知部１７は、受光部２３が受光したとき、テザーワイヤ１２に損傷があると判断することができる。なお、損傷検知部１７は、画像によってテザーワイヤ１２の損傷の有無を検知するなど他の方法を採用してもよい。

【0030】

駆動プーリー１８は、テザーワイヤ１２の巻取り量又は繰出し量を調整する部分である。駆動プーリー１８は、２つのローラ２４、２５で構成されており、そのうちの１つのローラ２４にテザーワイヤ１２が滑らないように１周巻き付けられている。これにより、テザーワイヤ１２は、テザーワイヤ１２が巻き付けられたローラ２４の回転速度に比例した速度で巻取り又は繰出しが行われる。

【0031】

テンションプーリー１９は、テザーワイヤ１２に張力を付与する部分である。テンションプーリー１９も２つのローラ２６、２７で構成されているが、各ローラ２６、２７の回転速度はテザーワイヤ１２の速度に対してやや遅く、テザーワイヤ１２はローラ２６、２７の間を滑るようにして通り抜ける。そのときのローラ２６、２７とテザーワイヤ１２の間の摩擦力によってテザーワイヤ１２に張力が発生する。

【0032】

弛み検知部２０は、テザーワイヤ１２の弛みを検知する部分である。発電システム１００の運用時には、テザーワイヤ１２は弛まないように制御される一方、発電システム１００の構築作業時にはテザーワイヤ１２を弛ませる場合も生じる。テザーワイヤ１２の弛みは、テザーワイヤ１２に光を照射し、その反射光の角度に基づいて検知してもよく、画像によって検知してもよく、さらに別の方法で検知してもよい。

【0033】

以上のように構成されたワイヤ制御装置１３は、発電システム１００の構築時にテザーワイヤ１２の長さを調整するが、これに限られない。つまり、テザーワイヤ１２は、宇宙塵等によって摩耗することが予想されるため、発電システム１００の運用時においてテザーワイヤ１２の交換も行う。本実施形態の場合、バス１１と発送電パネル１０との距離は約１ｋｍであるが、ワイヤドラム１６は約１０ｋｍのテザーワイヤ１２を収容できるように構成されている。そして、テザーワイヤ１２を一定期間毎に、又は、常時定速で巻取り及び繰出しを行うことで、テザーワイヤ１２の交換を行う。

【0034】

＜単体パネル＞
続いて、単体パネル１４の詳細について説明する。図３は、隣接する２枚の単体パネル１４の斜視図である。図３に示すように、前後に隣接する２枚の単体パネル１４は互いに連結されている（以下、この前後に連結された２枚一組の単体パネルを「単体パネルユニット」３０と称する）。この単体パネル１４（単体パネルユニット３０）は、二つ折りの状態で地球から宇宙空間へと搬送される。

【0035】

図３に示すように、各単体パネル１４は、いずれもフレーム部３１と、パネル本体３２と、ガイドローラ３３と、左右連結部３４と、被左右連結部３５と、を有している。

【0036】

フレーム部３１は、単体パネル１４の骨組み部分であって、折り畳み可能に構成されている。フレーム部３１は、矩形状の上枠３６と下枠３７を有しており、これらは上下方向に延びる連結部材３８によって平行移動可能に連結されている。なお、単体パネルユニット３０のうち、前後に隣接する上枠３６は境界部分の部材を共有しており、前後に隣接する下枠３７は境界部分の部材を共有している（後述するガイドローラ３３、左右連結部３４、及び被左右連結部３５を含む）。また、上枠３６と下枠３７の間には、斜めに延びる複数のテレスコピック部材３９、４０が配置されている。

【0037】

ここで、「テレスコピック部材」とは、所定長さまで伸長又は収縮して固定される部材であり、例えば、外筒とその内部を摺動する内筒によって構成されている。前後のフレーム部３１の境界付近に位置するテレスコピック部材３９は、所定長さまで収縮して固定される収縮型のものである（図３では収縮した状態）。一方、前後のフレーム部３１の境界から遠いテレスコピック部材４０は、所定長さまで伸長して固定される伸長型のものである（図３では伸長した状態）。

【0038】

図４は、前後に隣接するフレーム部３１（単体パネルユニット３０）が折り畳まれた状態から展開するまでを示した側面図である。図４（Ａ）は、隣接するフレーム部３１が完全に折り畳まれた状態を示している。上述したように、単体パネル１４（単体パネルユニット３０）は、フレーム部３１が図４（Ａ）のように平面状に折り畳まれた状態で地球から宇宙空間へと搬送される。

【0039】

フレーム部３１が図４（Ａ）の状態にあるとき、後側のフレーム部３１の下端を固定したままで、前側のフレーム部３１の下端を前方に引っ張ると、伸縮型のテレスコピック部材３９が縮み、伸長型のテレスコピック部材４０が延びて、フレーム部３１は図４（Ｂ）の状態へ移行する。さらに、前側のフレーム部３１の下端を前方に引っ張ると、フレーム部３１は図４（Ｂ）の状態から図４（Ｃ）の状態へ、そして、図４（Ｄ）の状態へと移行する。フレーム部３１が図４（Ｄ）の状態に達すると各テレスコピック部材３９、４０の長さが固定されて、フレーム部３１は図３に示すような形状となる。

【0040】

パネル本体３２は、実際に発送電を行う部分である。パネル本体３２は、長方形の板状の形状を有しており、フレーム部３１の下面側に着脱可能に固定されている。パネル本体３２は、３箇所に埋め込まれた取付部４１を有しており、この取付部４１を介してフレーム部３１に固定されている。

【0041】

図５は取付部４１の概略図である。このうち、図５（Ａ）はパネル本体３２が取り外されているときの取付部４１の一部断面図であり、図５（Ｂ）はパネル本体３２が取りつけられているときの取付部４１の部分断面図であり、図５（Ｃ）は取付部４１を下方から見た図である。

【0042】

図５（Ａ）に示すように、単体パネル１４のフレーム部３１は、下方に突出する結合ピン４２を有しており、パネル本体３２の取付部４１はこの結合ピン４２と結合する。結合ピン４２は、外周に係止溝４３が形成されており、また、先端部４４には、前側と後側に切欠部４５が形成されている。

【0043】

一方、取付部４１は、下面に長孔４６が形成された円筒状の外殻部４７と、上面が外殻部４７に接するロック部材４８とを有している。ロック部材４８は、図５（Ｂ）に示すように、爪部４９を有している。爪部４９は、先端が結合ピン４２の係止溝４３に挿入できるように構成されている。図５（Ｂ）において爪部４９は左右両側に位置しているが、前後（紙面手前及び紙面奥）には位置していない。この爪部４９が係止溝４３に挿入されているとき、ロック部材４８はフレーム部３１の結合ピン４２に対して上下方向の移動が制限され、その結果、ロック部材４８に接する取付部４１も上下方向の移動が制限される（つまり、パネル本体３２はフレーム部３１に固定される）。

【0044】

また、図５（Ｂ）に示す状態から、上下方向を回転軸としてロック部材４８を９０度回転させると、爪部４９が結合ピン４２の先端部４４の切欠部４５に対応する位置にまで移動する。そのため、この位置では、ロック部材４８は結合ピン４２に対して上下方向に移動することができる。なお、ロック部材４８は、後述する簡易サービスユニット１１０の着脱シャフト１２５（図１２参照）の形状に対応する摘み部５０を有している。

【0045】

ガイドローラ３３（図３の下側の拡大図参照）は、単体パネル１４の展開時に使用される部材であり、後述する展開装置７５の各レール７８、７９、８０内を転がるように構成されている。ガイドローラ３３には、上下方向を回転軸とする水平ローラ５５と、左右方向を回転軸とする垂直ローラ５６とが含まれる。ガイドローラ３３は、いずれも上枠３６及び下枠３７の四隅付近に設けられている。

【0046】

左右連結部３４（図３の上側の拡大図参照）は、被左右連結部３５に連結する部分であって、単体パネル１４を左右方向に連結する際に使用する。左右連結部３４は、上下方向に延びる縦挿入片５７と、左右方向に変位する横挿入片５８を有している。左右連結部３４は、上枠３６及び下枠３７の左側前後両端部分に設けられている。

【0047】

被左右連結部３５（図３の右側の拡大図参照）は、左右連結部３４に連結される部分である。被左右連結部３５は、上下方向に延びる縦挿入孔５９と、左右方向に延びる横挿入孔６０を有している。被左右連結部３５は、上枠３６及び下枠３７の右側前後両端部分に設けられている。

【0048】

左右連結部３４及び被左右連結部３５は、上記のように構成されているため、左側に位置する単体パネル１４の被左右連結部３５に、右側に位置する単体パネル１４の左右連結部３４が上方から覆うように接触することで、両者を連結することができる。つまり、被左右連結部３５の縦挿入孔５９と横挿入孔６０に、左右連結部３４の縦挿入片５７と横挿入片５８が挿入されて、被左右連結部３５と左右連結部３４は連結され、ひいては左右方向に隣接する単体パネル１４が連結される。

【0049】

ここで、前後に連結された２枚の単体パネル１４からなる単体パネルユニット３０を単位とすると、単体パネルユニット３０は、前端部分に設けられた前後連結部６１と、後端部分に設けられた被前後連結部６２とを有している。

【0050】

前後連結部６１及び被前後連結部６２は、互いに連結できるように構成されており、単体パネルユニット３０を前後方向に連結する際に使用する。つまり、前方に位置する単体パネルユニット３０の被前後連結部６２と、その後方に位置する単体パネルユニット３０の前後連結部６１を連結させることで、前後に隣接する単体パネルユニット３０同士を連結させることができる。

【0051】

なお、本実施形態では、単体パネルユニット３０が前後連結部６１及び被前後連結部６２を有するが、前後に配置されている全ての単体パネル１４が予め連結されていてもよい。つまり、本実施形態では、後述するように前後方向に６枚の単体パネル１４が連結されるが、これらが全てが予め連結されていてもよい。この場合は、各単体パネルユニット３０が前後連結部６１及び被前後連結部６２を有する必要はない。

【0052】

＜パネルコンテナ＞
続いて、パネルコンテナ６５について説明する。前述したように、パネルコンテナ６５は、バス１１を構成するが、本来的には単体パネル１４を収容する装置である。図６は、パネルコンテナ６５の斜視図である。

【0053】

図６に示すように、パネルコンテナ６５は、外枠部６６と、送出部６７と、スラスタ６８と、位置決めガイド６９と、を有している。

【0054】

外枠部６６は、パネルコンテナ６５の外郭を形成する部分であり、直方体の形状を有している。本実施形態の外枠部６６は、折り畳んだ状態の単体パネル１４を８０枚収容することができる。ただし、本実施形態では、パネルコンテナ６５は７２枚の単体パネル１４を搭載して宇宙空間へ搬送される。また、外枠部６６は、後述する簡易サービスユニット１１０が搭載可能であり、簡易サービスユニット１１０を搭載した状態で、地球から宇宙空間へと搬送される。なお、外枠部６６には、簡易サービスユニット１１０を取り付けるための凸状の把持突起が複数箇所に設けられている。

【0055】

送出部６７は、パネルコンテナ６５に収容されている単体パネル１４を後述する展開装置７５へ送り出す部分である。送出部６７は、上面側の２箇所と、下面側の２箇所に配置された送出コンベヤ７０を有している。送出コンベヤ７０は折り畳まれた状態の単体パネル１４の端部に接しており、送出コンベヤ７０が駆動することで、単体パネル１４を前方へと送り出すことができる。なお、送出コンベヤ７０の表面には、単体パネル１４を把持する把持部を設けてもよい。

【0056】

スラスタ６８は、パネルコンテナ６５を宇宙空間で移動させるための装置である。スラスタ６８は、燃料タンク７１と噴射ノズル７２を有している。燃料タンク７１にはキセノンガスが収容されており、このキセノンガスを噴射ノズル７２から噴射することで、推進力を得ることができる。なお、噴射ノズル７２は、噴射角度が任意に変更できるように構成されている。

【0057】

位置決めガイド６９は、後述する展開装置７５とパネルコンテナ６５の位置合わせを行うための部材である。位置決めガイド６９は、パネルコンテナ６５の左側面に設けられており、上下方向に対して傾斜する台形状の板材である。展開装置７５にも位置決めガイド７４が設けられており（図７参照）、パネルコンテナ６５の位置決めガイド６９と展開装置７５の位置決めガイド７４が接することで、パネルコンテナ６５と展開装置７５の位置合わせが行われる。

【0058】

＜展開装置＞
続いて、展開装置７５について説明する。展開装置７５は、単体パネル１４を展開する装置である。図７は、展開装置７５の斜視図である。また、図８は、図７のVIII面における断面図である。この展開装置７５は、折畳み構造（トラス構造）として宇宙空間で展開してもよく、組立構造として宇宙空間で組み立ててもよい。

【0059】

図７に示すように、展開装置７５は、アーム部７６と、駆動部７７と、既設パネルレール７８と、展開パネルレール７９と、補助パネルレール８０と、展開部８１と、スライド部８２と、を有している。

【0060】

アーム部７６は、前後方向（展開方向）に延び、上下方向から見てＬ字状の形状を有している。アーム部７６は、上方側に位置する上アーム８３と、下方側に位置する下アーム８４とを有しており、上アーム８３と下アーム８４はそれらの端部において互いに連結されている。上アーム８３には、展開部８１のピニオンギア８５に噛み合うラック８６が前後方向に形成されているとともに、上面の後端部分と前後方向中央部分には把持突起８７が形成されている。また、上アーム８３には、パネルコンテナ６５の位置決めガイドに対応する位置決めガイド７４が設けられている。さらに、上アーム８３及び下アーム８４には、それぞれ展開部８１をガイドするガイド溝８８（図８）が前後方向に形成されている。

【0061】

駆動部７７は、展開装置７５を前後方向に駆動する部分である。駆動部７７は、単体パネル１４のフレーム部３１（図３参照）を掴む複数の把持部材８９と、これらの把持部材８９を前後方向に移動させる移動手段９０とを有している。移動手段９０はいわゆる無端ベルトであり、その表面に把持部材８９が固定されている。把持部材８９が単体パネル１４のフレーム部３１を掴んだ状態で移動することで、展開装置７５を前後方向に駆動することができる。

【0062】

既設パネルレール７８は、既に展開されている（左側に位置する）単体パネル１４（既設パネル）のガイドローラ３３が挿入されるレールである（図８の二点鎖線参照）。既設パネルレール７８は、上アーム８３と下アーム８４のそれぞれに互いに対向するように設けられている。展開装置７５は、この既設パネルレール７８を用いることで、既に展開されている単体パネル１４に沿って移動することができる。

【0063】

展開パネルレール７９は、これから展開する（右側に位置する）単体パネル１４のガイドローラ３３が挿入されるレールである（図８の二点鎖線参照）。展開パネルレール７９は、下アーム８４にのみ設けられている。図８では、展開パネルレール７９は、下アーム８４に設けられた既設パネルレール７８よりも上方に位置しており、両レールに段差が生じている。ただし、展開パネルレール７９は前方側が低くなるように傾斜しており、前端部分においては下側の既設パネルレール７８との段差は無くなる。

【0064】

補助パネルレール８０は、これから展開する（右側に位置する）単体パネル１４の右下、右上、左上に配置されたガイドローラ３３が挿入されるレールである。補助パネルレール８０は、アーム部７６の先端部分の３箇所に設けられている。

【0065】

展開部８１は、無重力の環境下で単体パネル１４を展開するための部分である。展開部８１は、上面部９１、下面部９２、及び側面部９３から主に構成される移動枠部９４を有している。移動枠部９４の上面部９１及び下面部９２にはガイド挿入部９５が形成されており（図８）、このガイド挿入部９５はアーム部７６のガイド溝８８に挿入されている。また、移動枠部９４の上面部９１及び下面部９２にはアーム部７６のラック８６に噛み合うピニオンギア８５が設けられている。このピニオンギア８５が回転することによって、展開部８１はアーム部７６に対して前後方向に移動することができる。

【0066】

また、展開部８１は、上面部９１の内側に設けられた保持部９６を有している。本実施形態の保持部９６は、板状に形成されており、展開する単体パネル１４のフレーム部３１に接する。なお、保持部９６はフレーム部３１を把持できるように構成されていてもよい。また、保持部９６は、上下方向に伸長し、フレーム部３１に接触する位置と接触しない位置の間で移動できるように構成されている。

【0067】

さらに、展開部８１は、上面部９１の内側に設けられた押込みローラ９７を有している。押込みローラ９７は、展開する前後の単体パネル１４を互いに平行にするための部材である。押込みローラ９７は、左右方向を回転軸として回転する。仮に、展開した単体パネル１４が前後で平行にない場合には、それらの単体パネル１４の境界部分（単体パネルユニットの中央部分）は盛り上がる。この場合、展開部８１が前後方向に移動する際に、押込みローラ９７がその境界部分に接触する。これにより、前後に隣接する単体パネル１４が互いに平行にすることができる。

【0068】

スライド部８２は、後述する簡易サービスユニット１１０と連結して、展開装置７５を左右方向にスライドさせる部分である。スライド部８２は、アーム部７６の前端に設けられており、固定部材９８と可動部材９９とを有している。固定部材９８は左右方向に延びるレール状の部材であり、可動部材９９はこの固定部材９８に沿って左右方向に移動することができる。また、可動部材９９の左右両端には、連結孔１０１が形成されている。

【0069】

＜簡易サービスユニット＞
続いて、簡易サービスユニット１１０について説明する。簡易サービスユニット１１０は、発電システム１００の組立作業等を行う装置である。図９は、簡易サービスユニット１１０の平面図である。また、図１０は、簡易サービスユニット１１０の側面図である。

【0070】

図９及び図１０に示すように、簡易サービスユニット１１０は、土台部１１１と、マニピュレータ１１２とを有している。

【0071】

土台部１１１は、マニピュレータ１１２を支持する部分であって、単体パネル１４やパネルコンテナ６５に取り付けできるように構成されている。土台部１１１は、枠体１１３と、把持レール１１４と、移動防止部材１１５と、連結部１１６と、太陽電池パネル１１７と、パネル着脱部１１８と、を有している。

【0072】

枠体１１３は、土台部１１１のベースとなる部分である。枠体１１３は、矩形枠状の形状を有しており、その大きさは単体パネル１４にほぼ等しい。枠体１１３の四隅には、凸状のマニピュレータコネクタ１１９が設けられており、マニピュレータ１１２のハンド部１２９によって把持できるように構成されている。土台部１１１は、このマニピュレータコネクタ１１９を介して、マニピュレータ１１２へ電源及び制御信号を供給することができる。

【0073】

把持レール１１４は、枠体１１３の下面側に配置され、前後方向に延びるレール状の部材である。把持レール１１４は、単体パネル１４のガイドローラ３３を把持できるとともに、把持されたガイドローラ３３はこの把持レール１１４内をスライドできるように構成されている。図１１は、把持レール１１４の断面図である。把持レール１１４には、水平ローラ５５を把持する水平把持レール１２０と、垂直ローラ５６を把持する垂直把持レール１２１が含まれる。このうち垂直把持レール１２１は、垂直ローラ５６の上下方向外側を覆う外側部材１２２と、垂直ローラ５６の上下方向内側を覆うとともに水平方向に移動可能な内側部材１２３とによって主に構成されている。

【0074】

このように構成された把持レール１１４は、特に垂直ローラ５６を次のようにして把持することができる。まず、図１１（Ａ）に示すように、垂直ローラ５６の上下方向外側から把持レール１１４を接近させる。そして、図１１（Ｂ）に示すように、垂直ローラ５６に外側部材１２２を接触させる。この状態で、図１１（Ｃ）に示すように、内側部材１２３を左右方向に移動させ、垂直ローラ５６の上下方向内側に配置する。これにより、把持レール１１４は垂直ローラ５６を把持することができる。

【0075】

移動防止部材１１５は、単体パネル１４上で土台部１１１が前後左右に移動するのを防止する部材である。本実施形態の移動防止部材１１５は板状に形成されており、枠体１１３の前後左右の外面に設けられている。また、移動防止部材１１５は、図１０に示すように、上下方向に回動可能に構成されている。ある単体パネル１４上で移動防止部材１１５を下方に位置させると、その単体パネル１４のフレーム部３１を囲むように各移動防止部材１１５を配置することができる。これにより、その単体パネル１４に対して土台部１１１が前後左右に移動するのを防止することができる。

【0076】

連結部１１６は、展開装置７５などに連結するための部分である。連結部１１６は、枠体１１３の後端部の左右両側に位置する一組の狭持部材１２４を有している。各狭持部材１２４は、左右方向に移動することができるように構成されており、両狭持部材１２４の間隔を変更することで、狭持対象となる部材を狭持することができる。また、両狭持部材１２４の内側には連結ピン１３０が設けられている。連結ピン１３０は、展開装置７５の可動部材９９に形成された連結孔１０１（図７参照）に挿入することができる。

【0077】

太陽電池パネル１１７は、簡易サービスユニット１１０の電源を確保する部分である。太陽電池パネル１１７は、枠体１１３の内側中央部分に位置している。太陽電池パネル１１７は、太陽光によって発電を行い、発電によって得たエネルギを簡易サービスユニット１１０の動力として使用している。なお、太陽電池パネル１１７は、必ずしも枠体１１３の内側中央部分に配置しなくてもよく、例えば枠体１１３に沿って（矩形枠状に）配置してもよい。

【0078】

パネル着脱部１１８は、単体パネル１４のパネル本体３２を着脱する部分である。図１２は、パネル着脱部１１８を用いてパネル本体３２を着脱する方法を示した側面図である。なお、パネル本体３２の交換は下方から行うため、図１２の上下と図１０の上下は逆になっている。図１２に示すように、パネル着脱部１１８は、着脱シャフト１２５と、着脱シャフト１２５を回転させるアクチュエータ１２６を有している。着脱シャフト１２５は水平方向に延びる羽根部１２７を有している。この羽根部１２７は、上下方向から見た場合、パネル本体３２の取付部４１に形成された長孔４６に対応する形状となっている。

【0079】

パネル着脱部１１８は以上のように構成されているため、次のようにして、パネル本体３２を取り外すことができる。図１２（Ａ）に示すように、着脱シャフト１２５を外殻部４７の内側に挿入し、図１２（Ｂ）に示すように着脱シャフト１２５を摘み部５０に結合させる。そして、図１２（Ｃ）に示すように、着脱シャフト１２５を９０度回転させる。これにより、ロック部材４８によるロックが解除される。その後、図１２（Ｄ）に示すように、パネル着脱部１１８を下方に引き下ろせば、着脱シャフト１２５の羽根部１２７が外殻部４７の内面に引っ掛かり、パネル本体３２全体をフレーム部３１から取り外すことができる。

【0080】

マニピュレータ１１２は、土台部１１１から延びて、種々の凸状部材を把持する装置である。マニピュレータ１１２は、複数の関節を有するアーム部１２８と、アーム部１２８の両端に設けられたハンド部１２９を有している。ハンド部１２９は、凸状部材を把持できるように構成されている。ここでいう凸状部材には、土台部１１１に設けられたマニピュレータコネクタ１１９、単体パネル１４に設けられたガイドローラ３３、パネルコンテナ６５に設けられた把持突起、及び、展開装置７５に設けられた把持突起８７などが含まれる。

【0081】

＜単体パネルの展開方法＞
続いて、図１３から図１８を参照して、単体パネル１４の展開方法について説明する。図１３から図１８は、単体パネル１４の展開方法を示した概略平面図である。本実施形態では、展開装置７５及び簡易サービスユニット１１０を用いて、パネルコンテナ６５に搭載された単体パネル１４の展開を行う。なお、パネルコンテナ６５には、予め簡易サービスユニット１１０が取り付けられている。本実施形態では、前後方向に６枚の単体パネル１４（３組の単体パネルユニット３０）を連結し、左右方向に１２枚の単体パネル１４（１２組の単体パネルユニット３０）を連結する。

【0082】

まず、図１３（Ａ）に示すように、いわゆるマニピュレータバーシングを行い、パネルコンテナ６５と展開装置７５をドッキングさせる。具体的には、パネルコンテナ６５に取り付けられた簡易サービスユニット１１０が展開装置７５の把持突起８７を把持し、展開装置７５をパネルコンテナ６５に接近させる。展開装置７５とパネルコンテナ６５は、互いに対応する位置決めガイド６９、７４を有しているため、展開装置７５とパネルコンテナ６５は所定の位置関係でドッキングすることができる。なお、パネルコンテナ６５は、展開装置７５の後方部分に位置する。

【0083】

次に、図１３（Ｂ）に示すように、展開装置７５は展開部８１をパネルコンテナ６５側に移動させる。このとき、パネルコンテナ６５は単体パネル１４を少し前に送り出し、その単体パネル１４の前端を展開部８１の保持部９６（図７等参照）で保持する。

【0084】

次に、図１３（Ｃ）に示すように、展開部８１が単体パネル１４の前端を保持した状態で、展開部８１を前方に移動させる。これにより、単体パネル１４の先端は、展開装置７５の展開パネルレール７９（図７等参照）に沿って前方に引っ張られる。その結果、この前端が引っ張られた単体パネル１４（１組目の単体パネルユニット３０）が次第に展開される。

【0085】

次に、図１３（Ｄ）に示すように、展開部８１がアーム部７６の前端にまで達すると、展開部８１は保持部９６を引き上げて、単体パネル１４の保持を解除する。図１３（Ｄ）に示す状態では、単体パネル１４はおおよそ展開された状態となるが、宇宙空間は無重力であるため、単体パネルユニット３０の中央部分が盛り上がったままで、前後に隣接する単体パネル１４が互いに平行でない（同一平面状にない）場合もある。

【0086】

そこで、次に、図１４（Ａ）に示すように、展開部８１を再びパネルコンテナ６５に向かって移動させる。これにより、前後の単体パネル１４が平行でない場合には、展開部８１の押込みローラ９７（図８参照）が単体パネル１４の上面側に接触し、単体パネル１４が下方に押し込まれる。その結果、前後の単体パネル１４は平行な状態となる。これにより、１組目の単体パネルユニット３０の展開が終了する。

【0087】

次に、図１４（Ｂ）に示すように、展開部８１がパネルコンテナ６５にまで達すると、２組目の単体パネルユニット３０を構成する単体パネル１４の前端を保持部９６で保持する。このようにして、２組目の単体パネルユニット３０の展開が開始される。

【0088】

次に、図１４（Ｃ）に示すように、展開部８１が単体パネル１４の前端を保持し、その状態で展開部８１を前方に移動させる。これにより、２組目の単体パネルユニット３０が次第に展開される。さらに、２組目の単体パネルユニット３０の前後連結部６１（図３参照）が、１組目の単体パネルユニット３０の被前後連結部６２（図３参照）に連結され、１組目の単体パネルユニット３０は前方に押し出される。

【0089】

次に、図１４（Ｄ）に示すように、展開部８１がアーム部７６の前端にまで達すると、展開部８１が単体パネル１４の保持を解除した後、パネルコンテナ６５に向かって展開部８１を再び移動させる。これにより、２組目の単体パネルユニット３０の前後の単体パネル１４は互いに平行な状態となる。これで、２組目の単体パネルユニット３０の展開が終了する。その後、２組目と同様の手順を経て、３組目の単体パネルユニット３０の展開を行う。

【0090】

以上で、１列目にあたる１組目から３組目までの単体パネルユニット３０の展開が完了する。なお、詳しくは後述するが、１列目の単体パネル１４の左側には、予めテザーワイヤ１２が取り外し可能に固定されている（図１９等参照）。また、１列目の最も前に位置する単体パネル１４には１台のワイヤ制御装置１３が取り付けられており、１列目の最も後の単体パネル１４には３台のワイヤ制御装置１３が取り付けられている（図１９等参照）。

【0091】

次に、図１５（Ａ）に示すように、パネルコンテナ６５に取り付けられた簡易サービスユニット１１０からマニピュレータ１１２を伸ばし、そのマニピュレータ１１２のハンド部１２９で展開装置７５の把持突起８７を把持する。

【0092】

次に、図１５（Ｂ）に示すように、パネルコンテナ６５に取り付けられていた簡易サービスユニット１１０の土台部１１１を取り外し、マニピュレータ１１２を利用して土台部１１１を前方に移動させる。

【0093】

次に、図１５（Ｃ）に示すように、土台部１１１を展開済みの単体パネル１４に乗せ、土台部１１１の把持レール１１４でその単体パネル１４のガイドローラ３３を把持する。なお、ガイドローラ３３を把持する方法は、図１１で説明した通りである。これにより、土台部１１１は、単体パネル１４に対して前後方向にスライド可能となる。

【0094】

次に、図１５（Ｄ）に示すように、土台部１１１を展開装置７５に接触するまで移動させる。そして、土台部１１１の後端に位置する狭持部材１２４（図９参照）によって展開装置７５の先端に位置する可動部材９９（図７参照）を狭持し、土台部１１１と展開装置７５を連結する。

【0095】

次に、図１６（Ａ）に示すように、土台部１１１を後方に移動させる。これにより、展開装置７５（及びパネルコンテナ６５）も後方に移動する。マニピュレータ１１２のハンド部１２９で展開済みの単体パネル１４のガイドローラ３３を掴み、アーム部１２８を伸縮させれば、土台部１１１を前後方向にスライドさせることができる。

【0096】

次に、図１６（Ｂ）に示すように、展開装置７５が展開済みの単体パネル１４よりも後方に位置させる。これにより、当該単体パネル１４のガイドローラ３３は、展開装置７５の展開パネルレール７９から外れる。この状態で、展開装置７５の可動部材９９を固定部材９８に対して左側に移動させると、展開装置７５は土台部１１１に対して右側に移動する。なお、このとき、土台部１１１は、移動防止部材１１５（図１０参照）を下方に回動することで、前後左右に移動するのを防止する。

【0097】

次に、図１６（Ｃ）に示すように、簡易サービスユニット１１０を前方へ移動させる。これにより、展開済みの単体パネル１４のガイドローラ３３が、展開装置７５の既設パネルレール７８に嵌め込まれる。そして、展開装置７５は、駆動部７７（図７参照）の把持部材８９で単体パネル１４を把持し、その把持部材８９を移動させることで、自力で前後方向に駆動することができる。

【0098】

次に、図１７（Ａ）に示すように、１列目の前端の単体パネル１４にまで展開装置７５が達し、土台部１１１がその単体パネル１４の前端よりも前方に位置すると、展開装置７５は可動部材９９を駆動し、簡易サービスユニット１１０を右側に移動させる。

【0099】

次に、図１７（Ｂ）に示すように、展開装置７５は、展開部８１の保持部９６で単体パネル１４の前端を保持し、その状態で展開部８１を前方に移動させ、単体パネル１４の前端を前方へ引っ張る。これにより、２列目にあたる単体パネル１４の展開が開始される。

【0100】

次に、図１７（Ｃ）に示すように、展開部８１がアーム部７６の前端にまで達すると、展開部８１は保持部９６を引き上げて、単体パネル１４の保持を解除する。

【0101】

次に、図１８（Ａ）に示すように、展開部８１をパネルコンテナ６５に向かって移動させる。これにより、展開部８１の押込みローラ９７が単体パネル１４の上面側に接触し、前後に隣接する単体パネル１４は互いに平行な状態となる。その後、展開装置７５は、展開部８１の保持部９６によって、次に展開する単体パネル１４の前端を保持する。

【0102】

次に、図１８（Ｂ）に示すように、展開装置７５は展開済みの（１列目の）単体パネル１４に沿って後方へ移動する。前述したように、展開パネルレール７９は前方側が低くなるように傾斜しており、前端部分においては下側の既設パネルレール７８との段差は無くなる。そのため、展開装置７５が後方に移動すると、展開装置７５の先端部分の通過に伴って、左右連結部３４と被左右連結部３５（図３参照）が結合し、左右方向に隣接する単体パネル１４同士が連結されてゆく。

【0103】

上記のように展開装置７５は後方に移動するが、この移動速度と同じ速度で展開部８１は展開装置７５に対して前方に移動する。つまり、展開済みの（１列目の）単体パネル１４を基準とすると、展開部８１は移動していない。そのため、次に展開する単体パネルユニット３０は、展開部８１が単体パネル１４の前端を保持し、パネルコンテナ６５が単体パネル１４の後端を後方に引っ張っていると考えることができる。

【0104】

次に、図１８（Ｃ）に示すように、展開部８１がアーム部７６の前端に達すると展開中の単体パネルユニット３０はおおよそ展開される。そして、展開部８１をパネルコンテナ６５側にまで移動することで、前後に隣接する単体パネル１４は互いに平行な状態となる。さらに、２列目における３組目の単体パネル１４も２組目の場合と同様の手順を経ることで、展開することができる。これにより、２列目の展開が完了する。

【0105】

そして、以上で説明した２列目の展開方法を１２列目まで続ければ、発送電パネル１０全体の展開が完了する。なお、発送電パネル１０の最も右側に位置する１２列目の単体パネル１４の右側には、予めテザーワイヤ１２が取り外し可能に固定されている（図１９等参照）。また、１２列目の最も前に位置する単体パネル１４には１台のワイヤ制御装置１３が取り付けられており、１２列目の最も後の単体パネル１４にも１台のワイヤ制御装置１３が取り付けられている。

【0106】

＜テザーワイヤの張り方＞
次に、図１９から図２３を参照して、テザーワイヤ１２の張り方について説明する。図１９から図２２は、テザーワイヤ１２の張り方を示した概略平面図であり、図２３は、テザーワイヤ１２の張り方を示した概略斜視図である。

【0107】

本実施形態においては、発送電パネル１０を展開した後にテザーワイヤ１２が張られる。まずは、発送電パネル１０を展開した直後の状態について説明する。図１９は、発送電パネル１０を展開した後の発送電パネル１０の状態を示している。

【0108】

図１９に示すように、発送電パネル１０の左前の角には１台のワイヤ制御装置１３が取り付けられており、そのワイヤ制御装置１３から延びるテザーワイヤ１２が発送電パネル１０の左側の辺に取り外し可能に取り付けられている。なお、このテザーワイヤ１２に対応するもう１台のワイヤ制御装置１３は、発送電パネル１０の左後の角に取り付けられている。このワイヤ制御装置１３は、後でバス１１（パネルコンテナ６５）に取り付けられる。

【0109】

また、発送電パネル１０の左後の角には、上述したワイヤ制御装置１３とは別のワイヤ制御装置１３が２台取り付けられている。この２台のワイヤ制御装置１３は協働してテザーワイヤ１２の制御を行うものであり、このうちの１台が、後でバス１１（パネルコンテナ６５）に取り付けられる。

【0110】

また、発送電パネル１０の右前の角には１台のワイヤ制御装置１３が取り付けられており、そのワイヤ制御装置１３から延びるテザーワイヤ１２が発送電パネル１０の右側の辺に取り外し可能に取り付けられている。このテザーワイヤ１２に対応するもう１台のワイヤ制御装置１３は、パネルコンテナ６５に予め取り付けられており、両ワイヤ制御装置１３の間にはテザーワイヤ１２が予め渡されている。

【0111】

また、発送電パネル１０の右後の角には１台のワイヤ制御装置１３が取り付けられており、これに対応するもう１台のワイヤ制御装置１３はパネルコンテナ６５に予め取り付けられている。この両ワイヤ制御装置１３の間にはテザーワイヤ１２が予め渡されている。展開した後の発送電パネル１０は以上のような状態であり、この状態から以下で説明するようにしてテザーワイヤ１２が張られる。

【0112】

まず、図１９に示すように、簡易サービスユニット１１０、展開装置７５、及びパネルコンテナ６５が一体となって後方に移動し、展開装置７５を発送電パネル１０よりも後方側に位置させる。

【0113】

次に、同じく図１９に示すように、簡易サービスユニット１１０は、マニピュレータ１１２を左側に伸ばして、土台部１１１よりも左側に位置する単体パネル１４のガイドローラ３３を把持する。そして、土台部１１１の把持レール１１４が把持するガイドローラ３３の把持を解除し、マニピュレータ１１２によって土台部１１１を持上げて、土台部１１１を単体パネル１４から離間させる。

【0114】

次に、図２０に示すように、マニピュレータ１１２を用いて、土台部１１１を離間させた単体パネル１４よりも左側の単体パネル１４上に土台部１１１を乗せる。そして、土台部１１１の把持レール１１４を移動先の単体パネル１４のガイドローラ３３に把持させる。さらに、マニピュレータ１１２を左側に伸ばして、同じ動作を繰り返す。これにより、土台部１１１、並びに、土台部１１１に連結された展開装置７５及びパネルコンテナ６５が左側へと移動する。

【0115】

次に、図２１に示すように、土台部１１１が発送電パネル１０の左後の角付近にまで移動すると、簡易サービスユニット１１０は、発送電パネル１０の左後の角に取り付けられたワイヤ制御装置１３のうち、バス１１（パネルコンテナ６５）に取り付けるワイヤ制御装置１３をマニピュレータ１１２で取り外す。なお、ワイヤ制御装置１３の表面には、マニピュレータ１１２のハンド部１２９が把持可能な凸状の把持突起が設けられている。

【0116】

次に、図２２に示すように、マニピュレータ１１２を用いて、発送電パネル１０の左後の角に取り付けられたワイヤ制御装置１３のうちの２台をパネルコンテナ６５に取り付ける。

【0117】

次に、図２３に示すように、４台のワイヤ制御装置１３を搭載したパネルコンテナ６５を上昇させる。パネルコンテナ６５に設けられたスラスタ６８により、進行方向（後方）と反対側の方向（前方）に噴射を行うことにより、パネルコンテナ６５は次第に上昇してゆく。そして、パネルコンテナ６５が所定の位置にまで達すると、テザーワイヤ１２を張る作業は完了する。

【0118】

なお、パネルコンテナ６５を上昇させる際には、発送電パネル１０に固定されたテザーワイヤ１２を取り外すために、パネルコンテナ６５を左右に移動させる。つまり、左側にパネルコンテナ６５を移動させて発送電パネル１０の左側に取り付けられたテザーワイヤ１２を引っ張って外した後、右側にパネルコンテナ６５を移動させて発送電パネル１０の右側に取り付けられたテザーワイヤ１２を引っ張って外す。また、このときテザーワイヤ１２が発送電パネル１０の角に引っ掛からないように、ワイヤ制御装置１３によってテザーワイヤ１２の長さを調整する。

【0119】

（第２実施形態）
続いて、第２実施形態について説明する。上述したように、第２実施形態の発電システム２００は、実際の運用を想定した実用機にあたる。

【0120】

＜全体構成＞
まず、発電システム２００の全体構成について説明する。図２４は、本実施形態に係る発電システム２００の概略図斜視図である。本実施形態に係る発電システム２００は、いわゆる２５００ｍ級であって、一辺の長さは約２５００ｍである。本実施形態の発電システム２００は、地上３６０００ｋｍという非常に高い静止軌道上を回転する。

【0121】

図２４に示すように、発電システム２００は、第１実施形態と同様に、発送電パネル１０と、バス１１と、テザーワイヤ１２と、ワイヤ制御装置１３と、を備えるとともに、ストレージユニット１３１（図２５）と、コマンダユニット１３２（図２６）と、をさらに備えている。

【0122】

発送電パネル１０は、一辺の長さがおよそ２５００ｍであり、一辺の長さが約５００ｍである２５個のブロックに分けられる。そして、各ブロックは、約１１０００枚の単体パネル１４によって構成されている。そのため、発送電パネル１０全体としては、約３０万枚の単体パネル１４によって構成されている。

【0123】

テザーワイヤ１２は、発送電パネル１０の各ブロックの四隅からバス１１へ延びている。テザーワイヤ１２は、左右方向中央において最も長く、左右方向外側では短くなるように構成されている。ただし、前後方向（すなわち発電システム２００の移動方向）においては、同じ長さである。テザーワイヤ１２の長さをこのように設定することで、発電システム２００の慣性モーメントを大きくし、発電システム２００の姿勢が崩れるのを抑えることができる。

【0124】

バス１１は、本実施形態においては、ブロック毎に設けられている。また、本実施形態のバス１１は、１台のパネルコンテナ６５によって構成されるのではなく、６４機のパネルコンテナ６５（コンテナセット１４２）によって構成されている。

【0125】

ワイヤ制御装置１３は、各ブロックの四隅に１台ずつと、各ブロックに対応するバスに４台ずつ配置されている。本実施形態のワイヤ制御装置１３の構成は、第１実施形態で説明した構成と基本的に同じである。

【0126】

ストレージユニット１３１は、交換用のパネル本体３２を収容する装置である。本実施形態の発電システム２００は、永続的な運用を予定しているため、パネル本体３２が破損した場合にはそのパネル本体３２を交換する。図２５は、ストレージユニット１３１の概略図である。ただし、図２５（Ａ）はストレージユニット１３１の側面図であり、図２５（Ｂ）はストレージユニット１３１の平面図である。なお、ストレージユニット１３１は、発送電パネル１０の端部の複数箇所に配置されている。

【0127】

また、ストレージユニット１３１は、交換用のパネル本体３２を収容する収容部１３３と、収容されたパネル本体３２を下方側に送り出す送出部１３４とを有している。本実施形態では、交換用である未使用のパネル本体３２は収容部１３３の下方側から取り出され、使用済みのパネル本体３２は収容部１３３の上方側から回収されるが、これが逆であってもよい。さらに、ストレージユニット１３１は、発電システム２００の軌道を維持するためのスラスタ１３５を有している。

【0128】

コマンダユニット１３２は、各機器を制御する装置である。図２６は、コマンダユニット１３２の概略斜視図である。コマンダユニット１３２は、冗長化のために、発送電パネル１０の端部の２箇所に配置されている。コマンダユニット１３２は、制御装置を内蔵する本体１３６と、各機器と通信を行うためのアンテナ１３７と、地上オペレータとの通信を行うためのパラボラアンテナ１３８と、電源を確保するための太陽電池パネル１３９とを有している。コマンダユニット１３２は、地上オペレータからの指令に基づいて、バス１１、各サービスユニット１１０、１４１、ワイヤ制御装置１３、ストレージユニット１３１等に無線により制御信号を送信する。

【0129】

＜サービスユニット＞
続いて、サービスユニット１４１について説明する。サービスユニット１４１は、発電システム２００の構築及び維持を行うための装置であり、発電システム２００の各箇所に複数台常駐させている。図２７は、サービスユニット１４１の平面図である。図２７に示すように、サービスユニット１４１は、土台部１１１を２台有している点で簡易サービスユニット１１０と異なるが、それ以外は土台部１１１及びマニピュレータ１１２の構造を含め両者は基本的に同じ構成を有している。サービスユニット１４１は、２つの土台部１１１を有しているため、パネル本体３２の交換作業等を効率よく行うことができる。

【0130】

＜コンテナセット＞
続いて、コンテナセット１４２について説明する。図２８は、コンテナセット１４２の概略斜視図である。本実施形態の発送電パネル１０は、非常に多くの単体パネル１４によって構成されている。そのため、単体パネル１４は１台のパネルコンテナ６５ではなく、図２８に示すような複数のパネルコンテナ６５が連なったコンテナセット１４２によって地球から宇宙空間へ搬送される。なお、コンテナセット１４２は、パネルコンテナ６５の他、ストレージユニット１３１を含んでいてもよい。

【0131】

コンテナセット１４２を構成するパネルコンテナ６５は、図６に示すものと基本的には同じであるが、スラスタ６８は各パネルコンテナ６５が備えるのではなく、コンテナセット１４２全体としてスラスタ６８を有している。また、各パネルコンテナ６５には、８０枚の単体パネル１４が収容されている。なお、この８０枚の単体パネル１４を連結したときの長さは、発送電パネル１０の各ブロックの一辺の長さに一致する。

【0132】

さらに、コンテナセット１４２には、簡易サービスユニット１１０又はサービスユニット１４１が複数取り付けられている。これら簡易サービスユニット１１０等は、コンテナセット１４２上を自由に移動することができる。なお、このコンテナセット１４２の全部又は一部が、バス１１の一部を構成することとなる。

【0133】

＜単体パネルの展開方法＞
続いて、図２９及び図３０を参照して、単体パネル１４の展開方法について説明する。図２９及び図３０は、単体パネル１４の展開方法を示した概略平面図である。本実施形態では、第１実施形態の場合と同様に、展開装置７５及び簡易サービスユニット１１０（又はサービスユニット１４１）を使用して単体パネル１４の展開を行う。

【0134】

まず、図２９（Ａ）に示すように、簡易サービスユニット１１０を用いて、コンテナセット１４２から１台のパネルコンテナ６５を切離す。そして、切り離したパネルコンテナ６５と展開装置７５をドッキングさせる。ドッキングの方法は、第１実施形態で説明した通りである。

【0135】

次に、図２９（Ｂ）に示すように、展開装置７５を用いてパネルコンテナ６５に収容されていた単体パネル１４（単体パネルユニット３０）を順に前方へ送り出して展開する。この１列目における単体パネル１４の展開方法は、第１実施形態で説明した通りである。ただし、本実施形態では、１台のパネルコンテナ６５に収容された全て（８０枚）の単体パネル１４を連続して展開し、これを１列目とする。なお、空になったパネルコンテナ６５は、簡易サービスユニット１１０によって、コンテナセット１４２のもとの位置に戻される。そして、単体パネル１４を収容した別のパネルコンテナ６５をコンテナセット１４２から切り離し、そのパネルコンテナ６５を展開装置７５にドッキングさせる。

【0136】

次に、図２９（Ｃ）に示すように、簡易サービスユニット１１０を使用して、展開装置７５を展開した単体パネル１４の後端まで移動させ、その後、展開装置７５を右側にスライドさせる。具体的な方法は、第１実施形態で説明した通りである。

【0137】

次に、図２９（Ｄ）に示すように、展開装置７５を１列目の最も前方の単体パネル１４まで移動し、２列目の単体パネル１４の展開を開始する。なお、コンテナセット１４２は、簡易サービスユニット１１０を用いて（又は専用の装置を用いて）、展開済みの単体パネル１４に連結しておく。２列目についても、展開装置７５はパネルコンテナ６５に収容された全ての単体パネル１４を、後方に移動しながら展開する。同様にして、３列目、４列目と順に単体パネル１４の展開を行い、１５０列目まで展開すると、１つのブロックが完成する。なお、コンテナセット１４２の全てのパネルコンテナ６５が空になった場合は、別のコンテナセット１４２が搬送される。

【0138】

次に、図３０に示すように、別のブロックに相当する単体パネル１４の展開を開始する。具体的には、１５０列目に引き続き、１５１列目、１５２列目と展開を進めることで、完成したブロックの右側に別のブロックを形成する。また、完成したブロックの１列目の後端から単体パネル１４の展開を開始することで、完成したブロックの後側に別のブロックを形成する。このように展開を進めることで、発送電パネル１０を構成する全てのブロックが完成する。

【0139】

＜ワイヤの張り方＞
続いて、図３１から図３３を参照して、テザーワイヤ１２の張り方について説明する。図３１から図３３は、テザーワイヤ１２の張り方を説明した斜視図である。上述したように、発送電パネル１０のブロックごとにテザーワイヤ１２が張られるが、本実施形態では、一部のブロックが完成した後に、テザーワイヤ１２を順次張ってゆく。

【0140】

まず、図３１に示すように、サービスユニット１４１を用いて、テザーワイヤ１２を張るブロックの角の近傍にまでコンテナセット１４２（又はコンテナセット１４２の一部）を搬送する。サービスユニット１４１は、２台の土台部１１１を有するため、２台の土台部１１１を交互に進め、二足歩行するようにして移動することができる。本実施形態では、２台ある土台部１１１のうちの１台にコンテナセット１４２を乗せ、その状態で移動する。なお、コンテナセット１４２と土台部１１１の連結は、専用のアダプタを用いて行ってもよい。

【0141】

次に、図３２に示すように、コンテナセット１４２を持上げて、その下面部分にワイヤ制御装置１３を取り付ける。コンテナセット１４２の持ち上げは、コンテナセット１４２を搬送したサービスユニット１４１のマニピュレータ１１２で行うことができる。具体的には、マニピュレータ１１２のうちコンテナセット１４２を乗せていた方の土台部１１１に連結されていたハンド部１２９を切り離し、切り離したハンド部１２９でコンテナセット１４２を把持して持上げる。また、ワイヤ制御装置１３の取付けは、別の簡易サービスユニット１１０又はサービスユニット１４１で行うことができる。なお、コンテナセット１４２に取り付けられたワイヤ制御装置１３に対応するもう一方のワイヤ制御装置１３は、テザーワイヤ１２を張るブロックの角に予め取り付けておく。以上と同じ作業を、テザーワイヤ１２を張るブロックの四隅の他の３箇所でも行う。

【0142】

次に、図３３に示すように、スラスタ１３５を用いてワイヤ制御装置１３を取り付けたコンテナセット１４２をブロックの四隅からそれぞれ上昇させる。各コンテナセット１４２は、バス１１が配置される所定の高さにまで上昇させる。そして、所定の高さにまで上昇させたコンテナセット１４２は、搭載されている簡易サービスユニット１１０を用いて互いに連結する。以上の作業を行うことで、各コンテナセット１４２が互いに結合してバス１１が形成され、テザーワイヤ１２を張る作業が完了する。

【0143】

＜パネル本体の交換方法＞
続いて、図３４及び図３５を参照して、パネル本体３２の交換方法について説明する。図３４は、ストレージユニット１３１からのパネル本体３２の取得方法及びストレージユニット１３１におけるパネル本体３２の回収方法を示した側面図である。また、図３５は、パネル本体３２の交換方法を説明する図であり、発送電パネル１０を下方から見た図である。なお、図３５において、黒く塗られているものが交換対象のパネル本体３２であり、斜線が施されているものが交換用のパネル本体３２である。パネル本体３２の交換は、サービスユニット１４１を用いて行う。パネル本体３２の交換が必要になった場合は、次のようにして交換を行う。

【0144】

まず、図３４（Ａ）に示すように、サービスユニット１４１をストレージユニット１３１の近傍、かつ、発送電パネル１０の下面側に移動させる。そして、サービスユニット１４１は、ストレージユニット１３１の下方から送り出される交換用のパネル本体３２を一方の土台部１１１で保持する。なお、ガイドローラ３３は単体パネル１４の上面側だけでなく下面側にも形成されているため、このガイドローラ３３を把持してサービスユニット１４１は発送電パネル１０の上面側と下面側を行き来することができる。なお、上記のように、サービスユニット１４１を発送電パネル１０の下面側に移動させるのは、パネル本体３２は単体パネル１４の下方から取り外しを行うからである。

【0145】

次に、図３５（Ａ）に示すように、一方の土台部１１１にパネル本体３２を保持したままで、交換対象となるパネル本体３２の近傍まで移動する。

【0146】

次に、図３５（Ｂ）に示すように、２台ある土台部１１１のうち、交換用のパネル本体３２を保持していない方の土台部１１１を交換対象となるパネル本体３２の下面側に配置する。そして、交換対象のパネル本体３２の下面側に配置した土台部１１１のパネル着脱部１１８を用いて、交換対象のパネル本体３２を単体パネル１４から取り外す。パネル本体３２を取り外す方法は、図１２で説明したとおりである。

【0147】

次に、図３５（Ｃ）に示すように、取り外したパネル本体３２を土台部１１１で保持したまま、サービスユニット１４１を隣接する別の場所に移動させる。

【0148】

次に、図３５（Ｄ）に示すように、交換用のパネル本体３２を保持する土台部１１１を、パネル本体３２を取り外した単体パネル１４の下面に配置し、保持する交換用のパネル本体３２を単体パネル１４に取り付ける。パネル本体３２の取付け方法は、パネル本体３２の取り外しと逆の手順を経ることで行うことができる。これにより、パネル本体３２の交換が完了する。

【0149】

なお、図３４（Ｂ）に示すように、パネル本体３２を交換した後は、交換したパネル本体３２をストレージユニット１３１まで搬送し、上面側からストレージユニット１３１において回収する。

【0150】

以上、本発明の実施形態について図を参照して説明したが、具体的な構成はこれらの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。

【産業上の利用可能性】

【0151】

本発明に係る展開装置によれば、宇宙太陽光発電システムを構築又は維持するために必要な作業又は作業の補助を行うことができる。よって、宇宙太陽光発電システムの技術分野において有益である。

【符号の説明】

【0152】

１０ 発送電パネル
１４ 単体パネル
１５ パネルコンテナ
７５ 展開装置
１００ 発電システム
１１０ 簡易サービスユニット
１１１ 土台部
１１２ マニピュレータ
１２９ ハンド部
１４１ サービスユニット
２００ 発電システム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】

【図31】

【図32】

【図33】

【図34】

【図35】