JP2002242818A - 風力発電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷却装置の冷却塔等に設けられた排風機に、
動圧損回復装置と共に発電用ロータを配置して、排風機
の排気性能を低下させることなく風力発電を行なう。 【解決手段】 排風機２の吐出側開口部にディフューザ
８を連結すると共に、このディフューザの出口付近に発
電用ロータ４を取り付ける構造により動圧損失をほぼ半
減させる。さらに、ディフューザの中心部にコアを併置
して、さらに動圧損失を低減する。この低減分でにより
発電用ロータ４を回転させることにより、排風機２の排
気性能を低下させることなく風力発電を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、排風機の排気の風力
エネルギーを排風機の排気効率を損なうことなく取り出
すことができる風力発電装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、自然風を利用した風力発電装置が
普及しつつある。しかし、自然風は、気象条件によって
大きく変動するので、安定した電力供給が困難な問題が
ある。

【０００３】安定した風力が得られるものとして、ビル
の屋上等に設置される冷却塔の排風機や、工場の排気装
置の排風機の排気がある。これらは、その運転時間内に
おいて一定風力の排気を発生している

【０００４】これを、冷却装置において外部に熱を放出
するために用いられる冷却塔について説明する。冷却塔
１の構造を図３に示す。これは上部にファンを持つ排風
機２を取り付け、外気３を下部側面の取り入れ口から吸
い込み、内部の熱交換器を通して上方に排出する。この
排風機２の運転時間は、冷却装置の年間の運転計画に従
うので、この排気を利用すれば安定した風力発電が可能
となる。

【０００５】しかし、この排風機２の排気の風力エネル
ギーは、現在、利用することなく捨てられている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】排風機２の風力を利用
して風力発電を行なう場合、一般には排風機の出口付近
に、ロータ（回転翼）を備えた発電機を設置することが
考えられる。しかしこの場合は排気抵抗が大きくなっ
て、排風機の排気性能が低下する問題が生じる。

【０００７】排風機２の排気性能を低下させないで、風
力発電を行なおうとすると、図４に示すように、排風機
２の吐出口から離れた位置に発電用ロータ４を備えた発
電機５を設置することになる。この場合は、排風機２か
ら出る排気の大部分がそのまま大気中に逃げ、排気の一
部が発電用ロータ４に作用するだけとなり、かなり低い
発電効率しか得られない。

【０００８】図３に示す従来の構造を見ると、排風機２
から出た吐出気流６が、開口部の周辺に渦流７を発生さ
せながら急拡大・急膨張するので動圧損失が大きく、排
風機２の原動機は、この損失分を負担しながら動作して
いる。

【０００９】そこで、本発明は、動圧損回復装置により
上記動圧損失の減少を図り、これによって得られた動圧
エネルギーで風力発電を行うことにより、排風機の排気
性能を低下させることなく風力発電を行なえる装置を提
供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１にかか
る風力発電装置は、排風機の吐出側開口部にディフュー
ザを連結すると共に、このディフューザの出口付近に発
電用ロータを取り付ける構造により動圧損失をほぼ半減
させ、これによって排風機の排気性能を低下させること
なく風力発電を行なう。

【００１１】上記風力発電装置は、ディフューザの中心
部に動圧損失を減じるコアを併置することにより、さら
に動圧損失を低減し、発電能力を高めることができる。

【００１２】上記風力発電装置の設置対象となる排風機
は、冷却装置の冷却塔、空冷コンデンサ、空冷式熱交換
器、又は化学プラント・製鉄所・発電所の排気装置に設
置されたものがある。

【００１３】

【実施形態】本発明の一実施形態について説明する。図
１は冷却装置の冷却塔１に本発明を実施したもので、冷
却塔１の排風機２の吐出側開口部にディフューザ８を連
結し、このディフューザ８の出口部分に発電用ロータ４
を持つ発電機５を取り付けている。

【００１４】ディフューザ８の入口側の径は、排風機２
の吐出側開口部に一致し、出口側に向けて径が徐々に拡
大している。この構造は、排風機の排気を断面の小さい
流路から断面積の大きい流路に導いて、排気の速度を減
速して整流しながら圧力を上昇させることにより、排気
の運動エネルギーを圧力エネルギーとして回収しようと
するものである。この広がり角は、大き過ぎると壁面で
の気流の剥離により損失が増大し、小さ過ぎると圧力上
昇の効果が小さくなるので、適切な値に定める。

【００１５】この構造であると、排風機２のファンによ
って、冷却塔１の下部側面から引き込まれ内部の熱交換
器を通過してディフューザ８に流入した気流は、整流さ
れ減速により圧力を上昇させながらディフューザの出口
に達し、発電用ロータ４を回転させながら排出される。
この排気は乱れることがなく、圧力を上昇させた排気９
は発電用ロータ４に有効に作用して、効率の高い発電を
行うことができる。

【００１６】この場合の動圧損は、ディフューザ８がな
い図３の場合に比べると、ほぼ半減されている。したが
って、排風機２の原動機の負担する負荷は、発電用ロー
タ４を回転させるための負荷が発生しているにもかかわ
らず、発電用ロータ４を取り付けていない図３の構成と
ほぼ同等になり、排風機２の排気効率を低下させること
がない。

【００１７】上記ディフューザ８の動圧損失の低減効果
は、図２に示すようにディフューザ８の中心にコア１０
を取り付けることにより、さらに数％低減することがで
きて、発電効率を高くすることができる。特に、このコ
アは、発電用ロータ４の回転に余り寄与しないディフュ
ーザの中心部を流れる気流をなくし、それを周辺部に向
ける効果によっても発電効率を高くしている。

【００１８】上記各実施例において、発電用ロータは発
電機に対して、ディフューザ側に取り付けているが、こ
の向きは逆でもよい。なお、逆にすると発電機が前記コ
アの作用を持つ。

【００１９】また、本発明は、前記冷却装置の冷却塔１
の排風機２の他に、風力発電が可能な排気容量を持つ全
ての装置の排風機に対して実施可能である。これは、例
えば、空冷コンデンサ、空冷式熱交換器、又は化学プラ
ント・製鉄所・発電所の排気装置に設置された排風機等
がある。

【００２０】

【発明の効果】本発明の請求項１にかかる風力発電装置
は、排風機に連結したディフューザによって動圧損失を
ほぼ半減させ、この減少分を利用することにより、排風
機の排気性能を低下させることなく、風力発電を行なう
ことができる。特に、この風力発電装置は、排風機の運
転時間内において発電量が一定しているので、発電計画
が立て易く、運用を容易に行うことができる。

【００２１】本発明の請求項２にかかる風力発電装置
は、ディフューザの中心部に動圧損失を減じるコアを併
置して発電能力をさらに高めることができる。

【００２２】本発明の請求項３にかかる風力発電装置
は、本発明の効果を挙げることができる具体的な実施対
象を示したものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の風力発電装置の第１の実施形態を示
す図。

【図２】 本発明の風力発電装置の第２の実施形態を示
す図。

【図３】 排風機を備えた冷却装置の冷却塔を示す図。

【図４】 図３の冷却塔の排風機に、排気効率を低下さ
せないで発電用ロータを持つ発電機を取り付けた構造を
示す図。

【符号の説明】

１ 冷却塔 ２ 排風機 ３ 外気 ４ 発電用ロータ ５ 発電機 ６ 吐出気流 ８ ディフューザ ９ 圧力を上昇させた排気 １０ コア

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 排風機の吐出側開口部にディフューザを
   連結すると共に、このディフューザの出口側に風力発電
   用ロータを配設したことを特徴とする風力発電装置。
2. 【請求項２】 ディフューザの中心部に動圧損失を減じ
   るコアを併置したことを特徴とする請求項１記載の風力
   発電装置。
3. 【請求項３】 排風機が、冷却装置の冷却塔、空冷コン
   デンサ、空冷式熱交換器、又は化学プラント・製鉄所・
   発電所の排気装置に設置されたものであることを特徴と
   する請求項１又は２に記載した風力発電装置。