JP2000064940A - 塔状構造物用の風力発電装置 - Google Patents

塔状構造物用の風力発電装置

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JP2000064940A
JP2000064940A JP10232177A JP23217798A JP2000064940A JP 2000064940 A JP2000064940 A JP 2000064940A JP 10232177 A JP10232177 A JP 10232177A JP 23217798 A JP23217798 A JP 23217798A JP 2000064940 A JP2000064940 A JP 2000064940A
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JP
Japan
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wind
ring body
rotating ring
propeller
generator
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JP10232177A
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English (en)
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Mitsunori Murakami
光功 村上
Tetsuo Furukawa
哲郎 古川
Michio Ota
三千雄 太田
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Hitachi Zosen Corp
Original Assignee
Hitachi Zosen Corp
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    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/72Wind turbines with rotation axis in wind direction

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  • Wind Motors (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 既設の高層煙突や高層ビルなどの塔状構造物
を利用して、その塔状構造物の頂部に短期間で安価に設
置すること。 【解決手段】 高層煙突1の頂部に同心状に配置される
環状ガイド体2と、該環状ガイド体2上に回転可能に搭
載された回転リング体3と、プロペラ型風車4とを有
し、該プロペラ型風車4が回転リング体3上の発電機5
の回転軸に固着され、回転リング体3からプロペラ型風
車4とは逆方向に延びる方向制御翼板6aと、該方向制
御翼板6aにこの方向制御翼板6aを間において左右対
称に取り付けた一対のサボニウス型受風翼6bとを備え
た方向制御手段6が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば高層煙突や
高層ビルなどの頂部に設置される塔状構造物用の風力発
電装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、風力発電装置を建設する場合に
は、一般的に、山上や海岸などの強い風が常時吹いてい
る場所に支柱を立設し、その支柱の頂部に受風翼を回転
可能に設置し、該受風翼の回転により生じた動力を発電
機に伝達して発電するようにしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の構成では、
支柱を建設するための基礎工事及びその支柱の立設に長
期間を要し、工事費が高くつく。
【0004】本発明は、上記問題点に鑑み、既設の高層
煙突や高層ビルなどの塔状構造物を利用して、その塔状
構造物の頂部に短期間で安価に設置することができるよ
うにした塔状構造物用の風力発電装置を提供することを
目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1記載の発明は、塔状構造物の頂部に配置さ
れる環状ガイド体と、該環状ガイド体上に回転可能に搭
載された回転リング体と、プロペラ型風車とを有し、該
プロペラ型風車が回転リング体上の発電機の回転軸に固
着され、風向きに合わせて前記回転リング体を回転させ
ることにより前記プロペラ型風車を風に対向させる方向
制御手段が設けられていることを特徴としている。
【0006】上記構成によれば、環状ガイド体、回転リ
ング体、プロペラ型風車及び発電機などを有する風力発
電装置を予め地上で組み立て、クレーンなどで吊り上げ
て塔状構造物の頂部に設置することにより、その風力発
電装置の設置を短期間で安価に行うことができる。
【0007】また、どの方角から風が吹いても、その風
向きに合わせて方角制御手段により回転リング体を回転
させてプロペラ型風車を風に常に対向させ、効率良く風
力発電することができる。
【0008】請求項2記載の発明は、請求項1記載の発
明において、前記方向制御手段が、前記回転リング体か
ら前記プロペラ型風車とは逆方向に延びる方向制御翼板
と、該方向制御翼板にこの方向制御翼板を間において左
右対称に取り付けた一対のサボニウス型受風翼とを有す
ることを特徴としている。
【0009】上記構成によれば、方向制御翼板に風が当
たることにより、回転リング体が回転されて、その方向
制御翼板が風下側に移動されるため、プロペラ型風車を
自動的に風に対向させることができ、特に、方向制御翼
板に左右対称に取り付けた一対のサボニウス型受風翼に
風が当たることにより、その風の流れを安定化させて風
の剥離現象を解消し、方向制御翼板による方向制御の性
能を向上させることができる。
【0010】請求項3記載の発明は、請求項1記載の発
明において、前記方向制御手段が、前記回転リング体を
回転させるための回転リング体駆動装置と、風向きを検
知する風向きセンサーと、該センサーからの検知信号に
基づいて前記回転リング体駆動装置を駆動して前記プロ
ペラ型風車を風に対向させるマイクロコンピュータから
なる制御装置とを有することを特徴としている。
【0011】上記構成によれば、風向きを検知する風向
きセンサーからの検知信号に基づいてマイクロコンピュ
ータからなる制御装置により回転リング体駆動装置を駆
動して回転リング体の回転を制御することにより、プロ
ペラ型風車を常に風に対向させることができる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図1及び図2は本発明の実施の一
形態である風力発電装置Aを高層煙突(塔状構造物)1
の頂部に設置した状態を示すものであって、その各風力
発電装置Aは、環状ガイド体2と、該環状ガイド体2上
に回転可能に搭載された回転リング体3と、プロペラ型
風車4とを有し、該プロペラ型風車4が回転リング体3
上に設けた発電機5の回転軸に固着され、風向きaに合
わせて回転リング体3を回転させることによりプロペラ
型風車4を風に対向させる方向制御手段6が設けられて
いる。
【0013】前記環状ガイド体2は、横断面略T字状の
レールからなり、そのウェブ2aに周方向所定間隔をお
いて固着されて該環状ガイド体2の中心に向けて延びる
複数(この実施の形態では4本)の支持杆7の先端当接
部7aを高層煙突1の側面に当接させることにより、高
層煙突1の頂部に同心状に固定されている。
【0014】前記回転リング体3は、環状ガイド体2に
外嵌する横断面略コ字状の環状枠体からなり、その天板
部3aの下面に周方向所定間隔をおいて設けた上方ガイ
ドローラ8を環状ガイド体2のフランジ2bに当接させ
ると共に、その外側板部3bの内面に周方向所定間隔を
おいて設けた側方ガイドローラ9をウェブ2aに当接さ
せることにより、環状ガイド体2に沿って回転可能に構
成されている。
【0015】前記方向制御手段6は、回転リング体3の
プロペラ型風車4から180°離れた位置より該プロペ
ラ型風車4とは逆方向に延びる縦杆10の下面に固着し
た略三角形の方向制御翼板6aと、縦杆10の後端から
左右両側に延びる横杆11の両端に左右対称に取り付け
た一対のサボニウス型受風翼6bと、これらサボニウス
型受風翼6bによりそれぞれ駆動される小型発電機21
とを有している。なお、12は横杆11の両端と縦杆の
前端とを連結する連結杆である。
【0016】上記構成において、高層煙突1に風力発電
装置Aを設置する場合には、環状ガイド体2、回転リン
グ体3、プロペラ型風車4及び発電機5、方向制御手段
6などを有する各風力発電装置Aを予め地上で組み立て
た後、その各風力発電装置Aをクレーンなどで吊り上げ
て高層煙突の頂部に外嵌させ、各支持杆7の先端当接部
7aを高層煙突1の側面に溶接すればよい。
【0017】風力発電装置Aを高層煙突1の頂部に設置
した状態で、どの方角から風が吹いても、その風が方向
制御翼板6aに当たることにより、回転リング体3が回
転されて、方向制御翼板6aが風下側に移動され、これ
によって、プロペラ型風車4を自動的に風に対向させ、
そのプロペラ型風車4を回転させて発電機5により効率
良く発電することができ、特に、方向制御翼板6aにこ
の方向制御翼板6aを間において左右対称に取り付けた
一対のサボニウス型受風翼6bに風が当たることによ
り、その風の流れを安定化させて風の剥離現象を解消
し、方向制御翼板6aによる方向制御の性能を向上させ
ることができる。また、プロペラ型風車4が回転されな
い低い風速でも回転されるサボニウス型受風翼6bによ
り、小型発電機21が駆動されることから、この電力に
より発電を補助できるとともに、プロペラ型風車4が回
転しない時にも使用する記録装置やセンサー類のなどの
電源として使用される。
【0018】上記構成によれば、風力発電装置Aを例え
ば地上から50m以上高い高層煙突1の頂部に設置する
ことにより、発電に必要な風速を確実に得ることができ
ると共に、騒音による環境悪化も生じない。また、予め
地上で組み立てた風力発電装置Aを吊り上げて既設の高
層煙突1に設置することにより、その設置作業を短期間
で終了させることができると共に、工費を安くすること
ができる。
【0019】図3は本発明の実施の他の形態である風力
発電装置Aを高層煙突1の頂部に設置した状態を示すも
のであって、方向制御手段6が、回転リング体3の内側
板部3cの内面に固着した歯車14a及び該歯車14a
に噛合するピニオン14bを正逆回転させるための駆動
モータ14cを備えた回転リング体駆動装置14と、高
層煙突1の頂部にブラケット15を介して取り付けた回
転角度検知器16a及び該回転角度検知器16aの回転
軸に固着した風向板16bを備えた風向きセンサー16
と、マイクロコンピュータからなる制御装置17と、サ
ボニウス型受風翼31により駆動される小型発電装置3
2とを有している。なお、駆動モータ14c及び制御装
置17は支持杆7に取り付けられている。
【0020】前記制御装置17は、図4に示すように、
風向きセンサー16からの入力信号に基づいて回転リン
グ体駆動装置14を駆動すると共に、発電機5などを制
御するものである。小型発電装置32は、電源30にお
ける充電電力が少ない低風速時に、回転リング体駆動装
置14の起動を補助するためのもので、回転リング体3
の上面でプロペラ型風車4から120°〜135°離れ
た位置に一対のサボニウス型受風翼31とこれにより駆
動される小型発電装置32とが配設されている。このサ
ボニウス型受風翼31は、プロペラ型風車4が回転され
ない低い風速でも回転されるもので、小型発電装置32
から出力される補助電力により、風向きセンサー16や
回転リング体駆動装置14の駆動電源30の補助用とし
て使用される。
【0021】なお、上記以外の構成で図1及び図2に示
す実施の一形態と同一部分に同一符号を付してその説明
を省略する。上記構成において、風向きaに合わせて風
向板16bが回転されることにより、その回転角度から
風向きaが回転角度検知器16aにより検知され、その
検知信号に基づいて制御装置17により回転リング体駆
動装置14の駆動モータ14cを駆動して回転リング体
3の回転を制御することによりプロペラ型風車4を常に
風に対向させることができる。この時、サボニウス型受
風翼31により駆動される小型発電装置32の補助電力
が使用され、方向調整起動時の起電力を補充することが
できる。
【0022】上記の実施の形態では、風力発電装置Aを
高層煙突1の頂部に1つだけ設置した場合を例にあげて
説明したが、これに限定されるわけではなく、その風力
発電装置Aを高層煙突1の頂部に上下方向に所定間隔を
おいて複数設置してもよい。また、風力発電装置Aを高
層煙突1の頂部に設置する場合を例にあげて説明した
が、これに限定されるわけではなく、例えば高層ビルの
頂部に設置するようにしてもよい。
【0023】
【発明の効果】請求項1記載の発明によれば、環状ガイ
ド体、回転リング体、プロペラ型風車及び発電機などを
有する風力発電装置を予め地上で組み立て、クレーンな
どで吊り上げて塔状構造物の頂部に設置することによ
り、その風力発電装置の設置を短期間で安価に行うこと
ができる。
【0024】また、どの方角から風が吹いても、その風
向きに合わせて方角制御手段により回転リング体を回転
させてプロペラ型風車を風に常に対向させ、効率良く風
力発電することができる。
【0025】請求項2記載の発明によれば、方向制御翼
板に風が当たることにより、回転リング体が回転され
て、その方向制御翼板が風下側に移動されるため、プロ
ペラ型風車を自動的に風に対向させることができ、特
に、方向制御翼板に左右対称に取り付けた一対のサボニ
ウス型受風翼に風が当たることにより、その風の流れを
安定化させて風の剥離現象を解消し、方向制御翼板によ
る方向制御の性能を向上させることができる。
【0026】請求項3記載の発明によれば、風向きを検
知する風向きセンサーからの検知信号に基づいてマイク
ロコンピュータからなる制御装置により回転リング体駆
動装置を駆動して回転リング体の回転を制御することに
より、プロペラ型風車を常に風に対向させることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の一形態である風力発電装置を
高層煙突の頂部に設置した状態を示す縦断面図である。
【図2】 同一部切欠き平面図である。
【図3】 本発明の実施の他の形態である風力発電装置
を高層煙突の頂部に設置した状態を示す縦断面図であ
る。
【図4】 同制御装置の制御作用を説明するブロック図
である。
【符号の説明】
A 風力発電装置 1 高層煙突(塔状構造物) 2 環状ガイド体 3 回転リング体 4 プロペラ型風車 5 発電機 6 方向制御手段 6a 方向制御翼板 6b サボニウス型受風翼 14 回転リング体駆動装置 16 風向きセンサー 17 制御装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 太田 三千雄 大阪府大阪市住之江区南港北1丁目7番89 号 日立造船株式会社内 Fターム(参考) 3H078 AA02 AA07 AA11 AA26 AA32 BB11 BB20 CC22 CC53 CC76

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 塔状構造物の頂部に配置される環状ガイ
    ド体と、該環状ガイド体上に回転可能に搭載された回転
    リング体と、プロペラ型風車とを有し、該プロペラ型風
    車が回転リング体上の発電機の回転軸に固着され、風向
    きに合わせて前記回転リング体を回転させることにより
    前記プロペラ型風車を風に対向させる方向制御手段が設
    けられていることを特徴とする塔状構造物用の風力発電
    装置。
  2. 【請求項2】 前記方向制御手段が、前記回転リング体
    から前記プロペラ型風車とは逆方向に延びる方向制御翼
    板と、該方向制御翼板にこの方向制御翼板を間において
    左右対称に取り付けた一対のサボニウス型受風翼とを有
    することを特徴とする請求項1記載の塔状構造物用の風
    力発電装置。
  3. 【請求項3】 前記方向制御手段が、前記回転リング体
    を回転させるための回転リング体駆動装置と、風向きを
    検知する風向きセンサーと、該センサーからの検知信号
    に基づいて前記回転リング体駆動装置を駆動して前記プ
    ロペラ型風車を風に対向させるマイクロコンピュータか
    らなる制御装置とを有することを特徴とする請求項1記
    載の塔状構造物用の風力発電装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009036210A (ja) * 2003-05-05 2009-02-19 Aloys Wobben 風力パークの運転方法
DE102012014627A1 (de) 2012-07-17 2014-02-06 Christiane Bareiß Segovia Konischer Rotor zur Aufladung von Akkumulatoren bei Verkehrsmitteln mit Elektro- und Hybridantrieb
JP2014214604A (ja) * 2013-04-22 2014-11-17 株式会社Ihi 海流発電装置

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