JP2004172037A

JP2004172037A - 航空障害灯

Info

Publication number: JP2004172037A
Application number: JP2002338998A
Authority: JP
Inventors: Osamu Matsuda; 治松田; Nobuhiro Tazoe; 信広田添
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2002-11-22
Filing date: 2002-11-22
Publication date: 2004-06-17

Abstract

【課題】必要な発電量を確保しつつ蓄電池の過充電などによる寿命低下の問題がなく長寿命で、しかも風車の強風時の損傷や寿命低下の問題のない優れた航空障害灯を提供すること。
【解決手段】太陽光エネルギを電力に変換する太陽電池パネル２２を備えた太陽光発電装置２１と、風力により発電する風車３２を備えた風力発電装置３１と、これら２つの発電装置２１，３１で発電された電力を蓄える蓄電池１３と、この蓄電池１３からの電力で少なくとも１個の照明灯１２を点灯させる航空障害灯１０で、太陽光発電装置２１と蓄電池１３との間および風力発電装置３１と蓄電池１３との間に充電コントローラ４１を設け、風車３２近傍の風力を測定する風速計６３、風力発電装置３１の状態を検出する回転系６４及びパスルジェネレータ６５からの検出信号により風車３２のブレーキ装置５１を風車コントローラ６１で制御する。
充電コントローラ４１で充電を制御することで、過充電を防止して蓄電池１３の寿命増大を図り、風車コントローラ６１で風車３２のブレーキ制御を行って強風時には、停止させて損傷を防止して長寿命化を図るようにしている。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は航空障害灯に関し、送電線の鉄塔などに設置した場合の蓄電池や風力発電装置などの寿命向上や設置コストの低減などをはかるようにしたものである。
【０００２】
【従来の技術】
送電線の鉄塔など地上からある高さ以上に設置され、夜間運航する航空機の行動の障害となる構造物や設備には、夜間その存在を明らかにすることが航空法で義務付けられており、その一つの方法として航空障害灯を設置することが行われている。
【０００３】
例えば送電線の鉄塔では、民家から離れた山岳地に構築される場合も多く、送電に用いられる高電圧に比べて低電圧の照明用の電源が必要とされ、遠く離れた民家近くから配電線を布設して供給するのに替え、風力発電装置と太陽光発電装置と蓄電池とを組み合わせた電源装置を鉄塔に設置することが提案されている。
例えば特許文献１の航空障害灯では、送電線からの誘導電力を取り出す第１の電源手段と、太陽光エネルギを電力に変換する第２の電源手段と、風力により発電する第３の電源手段とを設け、これらに整流用ダイオードを挿入して直流化または逆流防止されて蓄電池と並列接続して電源回路が構成され、この電源回路から光源に電力を供給するようにしている。
【０００４】
また、鉄塔に発電用の風車を取り付ける方式として特許文献２の提案もなされており、鉄塔の異なる高さの風通しの良い空間に設置すべきことが開示されている。
【０００５】
さらに、風力発電用の垂直軸型風力タービンの制御について特許文献３の提案がなされており、タービンの回転軸の回転によって生じる遠心力で半径方向位置が変動する風盃を備えた制御用低速風車を設けて構成され、起動力を得るとともに、過回転時の制動力を得るようにしている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平９−３１９９７５号公報
【特許文献２】
特開昭５３−４８１４４号公報
【特許文献３】
特公昭５６−４２７５２号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、特許文献１の航空障害灯では、風力発電と太陽光発電とを組み合わせて発電し、蓄電池に充電して用いるようにしているが、このような複数の発電装置を組み合わせる場合には、通常、単独の発電装置だけでも光源に必要な発電量を確保するようにしていることから、風のある日中などには、蓄電池への充電が過充電になり易く、蓄電池の寿命が短くなるという問題がある。
【０００８】
また、鉄塔に風力発電装置を取り付ける場合には、特許文献２のように風通しの良い所に取り付けることになるが、強風時、特に台風時には、風車に大きな力が加わり損傷する恐れがあるという問題がある。
【０００９】
そこで、風車の強風対策として特許文献３のように制御用低速風車を設けることで制動力を得るようにすると、制動力を逆方向に回転させる風車で得るようにしていることから、台風などの場合には、制動力（逆方向の回転力）が打ち勝って逆方向に過回転して損傷する恐れがあるなど強風対策として不十分であったり、寿命が短くなるという問題がある。
【００１０】
この発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたもので、必要な発電量を確保しつつ蓄電池の過充電などによる寿命低下の問題がなく長寿命で、しかも風車の強風時の損傷や寿命低下の問題のない優れた航空障害灯を提供しようとするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記従来技術が有する課題を解決するため、この発明の請求項１記載の航空障害灯は、太陽光エネルギを電力に変換する太陽電池パネルを備えた太陽光発電手段と、風力により発電する風車を備えた風力発電手段と、これら２つの発電手段で発電された電力を蓄える蓄電池と、この蓄電池からの電力で少なくとも１個の照明灯を点灯させる航空障害灯において、前記太陽光発電手段と前記蓄電池との間および前記風力発電手段と前記蓄電池との間に充電コントローラを設けるとともに、前記風車近傍の風力を測定するセンサおよび前記風力発電手段の状態を検出するセンサからの検出信号により当該風車のブレーキ制御を行う風車コントローラを設けたことを特徴とするものである。
【００１２】
この航空障害灯によれば、太陽光エネルギを電力に変換する太陽電池パネルを備えた太陽光発電手段と、風力により発電する風車を備えた風力発電手段と、これら２つの発電手段で発電された電力を蓄える蓄電池と、この蓄電池からの電力で少なくとも１個の照明灯を点灯させる航空障害灯で、前記太陽光発電手段と前記蓄電池との間および前記風力発電手段と前記蓄電池との間に充電コントローラを設けるとともに、前記風車近傍の風力を測定するセンサおよび前記風力発電手段の状態を検出するセンサからの検出信号により当該風車のブレーキ制御を行う風車コントローラを設けるようにしており、充電コントローラで太陽光発電手段および風力発電手段からの蓄電池への充電を制御することで、過充電を防止して蓄電池の寿命増大を図り、風力のセンサおよび風力発電手段の状態を検出するセンサの情報に基づいて風車コントローラで風車のブレーキ制御を行って強風時には、停止状態とすることで風車などの損傷を防止して長寿命化を図るようにしている。
【００１３】
また、この発明の請求項２記載の航空障害灯は、請求項１記載の構成に加え、前記風力発電手段は、垂直翼式風車と、この垂直翼式風車の回転軸に連結された発電機と、これら風車と発電機との間に設けたブレーキ装置とで構成してなることを特徴とするものである。
【００１４】
この航空障害灯によれば、前記風力発電手段は、垂直翼式風車と、この垂直翼式風車の回転軸に連結された発電機と、これら風車と発電機との間に設けたブレーキ装置とで構成するようにしており、垂直翼式風車で効率良く風力発電ができ、しかも強風時の損傷もブレーキ装置による制動停止で防止できるようになる。
【００１５】
さらに、この発明の請求項３記載の航空障害灯は、請求項１または２記載の構成に加え、前記風力発電手段の風車は鉄塔上部または空間部に設置され、前記太陽光発電手段の太陽電池パネルは鉄塔上部または地上部に設置され、前記充電コントローラおよび前記風車コントローラは地上部に設置され、これを接続する配線を鉄塔に沿って設置したことを特徴とするものである。
【００１６】
この航空障害灯によれば、前記風力発電手段の風車は鉄塔上部または空間部に設置され、前記太陽光発電手段の太陽電池パネルは鉄塔上部または地上部に設置され、前記充電コントローラおよび前記風車コントローラは地上部に設置され、これを接続する配線を鉄塔に沿って設置するようにしており、風車や太陽電池パネルの設置場所と充電コントローラや風車コントローラの設置場所とを分割して設置することで設置が容易となるとともに、設置コストを最少限に抑えることができるようになる。
【００１７】
また、この発明の請求項４記載の航空障害灯は、請求項１〜３のいずれかに記載の構成に加え、前記照明灯を、直流点灯式の中光度白色照明灯で構成したことを特徴とするものである。
【００１８】
この航空障害灯によれば、前記照明灯を、直流点灯式の中光度白色照明灯で構成するようにしており、交流式とする場合に比べ、ＤＣ−ＡＣインバータが不要になるとともに、変換ロスもなく、設備全体を簡素化することもできる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施の形態について図面に基づき詳細に説明する。
図１〜図３はこの発明の航空障害灯の一実施の形態にかかり、図１は全体の概略構成図および主要部の拡大図、図２は風車発電手段を構成する発電機部分の横断面図および縦断面図、図３は制御系の概略構成図である。
【００２０】
この航空障害灯１０は、例えば送電線の鉄塔１１に設置されて使用されるもので、鉄塔１１の頂部１１ａに照明灯１２が少なくとも１個、例えば４個取付けられる。
【００２１】
この照明灯１２は、蓄電池１３から直接供給される直流で直接点灯する直流点灯式のものが用いられるほか、ＤＣ−ＡＣインバータを介して交流に変換して点灯する交流点灯式のものが用いられるが、直流点灯式とすれば、インバータが不要となり、設備の簡素化を図ることができ、インバータによる変換ロスもなくすことができる。特に、必要光度（ワット）が約４００Ｗからは、中光度白色照明灯（中光度白色航空障害灯）が良い。
【００２２】
このような航空障害灯１０の蓄電池１３への充電のため、太陽光発電手段としての太陽光発電装置２１と、風力発電手段としての風力発電装置３１が設けられ、太陽光発電装置２１には、太陽光エネルギを電力に変換する太陽電池パネル２２が備えられ、風力発電装置３１には、風車３２とこれにより駆動される発電機３３が備えられる。
【００２３】
そして、太陽光発電装置２１の太陽電池パネル２２は、太陽光が当たる高さの鉄塔１１の中間下部１１ｂないしは地上部１１ｃに太陽の方向に向けて設置してある。
【００２４】
また、風力発電装置３１の風車３２は鉄塔１１の中間上部１１ｄの鉄塔１１の空間部に設置され、例えば垂直翼式風車で構成され、断面形状が一様な直線状の翼を５枚円周方向等間隔に垂直に配置したものが用いられる。
【００２５】
この風車３２では、図２に示すように、架台３４に固定された支持軸３５の外周に中空回転軸３６が軸受を介して回転自在に設けられ、この中空回転軸３６に風車３２の各翼の上下がアームを介して取付けてある。
【００２６】
そして、この中空回転軸３６の下部には、歯車３７が取付けられ、これと噛み合う歯車３８を介して発電機３３を駆動するようになっている。
【００２７】
これら太陽光発電装置２１の太陽電池パネル２２と風力発電装置３１の発電機３３は充電コントローラ４１を介して蓄電池１３と接続してある。
【００２８】
この充電コントローラ４１には、ダミー負荷４２が接続されており、蓄電池１３への充電電圧及び充電電流を検出するとともに、出力電圧及び出力電流を検出し、これらに基づいて過充電状態になると、蓄電池１３への充電を停止してダミー負荷４２と接続して過充電を防止するようコントロールする。また、この充電コントローラ４１では、太陽電池パネル２２による発電は夜間行われないことから、太陽電池パネル２２と蓄電池１３との回路を夜間は遮断するようコントロールしている。
【００２９】
この充電コントローラ４１及びダミー負荷４２や蓄電池１３は鉄塔１１の地上部１１ｃの空間に設置してある。
【００３０】
さらに、この航空障害灯１０では、台風などの強風から風力発電装置３１の風車３２を保護するため、ブレーキ制御を行うようになっており、ブレーキ装置５１と風車コントローラ６１が設けてある。
【００３１】
ブレーキ装置５１は、風車３２の中空回転軸３６に一体に回転するブレーキディスク５２が取付けられ、このブレーキディスク５２の外周３か所に電磁ブレーキ５３が配置してあり（図２（ａ）中の電磁ブレーキ５３は平面的な配置のみを示している。）、これら３個の電磁ブレーキ５３によって強風時に風車３２を停止できるようになっている。
【００３２】
そして、このブレーキ装置５１を制御する風車コントローラ６１には、シーケンサ（ＣＰＵ）６２が備えられる。このシーケンサ６２には、風車３２の近くの鉄塔１１に設置した風速計６３（図１（ｂ）参照）の検出信号が入力され、さらに風車３２の中空回転軸３６の回転を非接触状態で検出する複数（図示例では、１個のみ示す）の回転計６４及び歯車３７と噛み合う歯車で駆動される複数（図示例では、１個のみ示す）のパルスジェネレータ６５からの回転速度の検出信号が入力されるようになっている。
【００３３】
また、このシーケンサ６２には、ブレーキ装置５１を手動で停止させる手動停止スイッチが設けてある。
【００３４】
このような風車コントローラ６１による風車３２のブレーキ制御は、次のようにして行われる。
予め、風車コントローラ６１に風車３２の危険回転数及び危険風速を設定しておき、回転計６４及びパルスジェネレータ６５のいずれかで検出される風車３２の回転速度が設定した危険回転数を越えたり、あるいは風速計６３により検出された風速が危険風速を越え、しかも外部タイマーに設定した設定時間、その危険回転数や危険風速を越える状態が連続した場合に、３台の電磁ブレーキ５３に作動信号を送り、風車３２を停止させる。
【００３５】
これにより、台風などの強風によって風車３２が損傷したり、破損することを防止することができ、長寿命化を図ることができる。
【００３６】
一方、風速が弱まった場合には、ブレーキ装置５１を解除するため、風速計６３により検出される風速がある設定値より小さくなり、しかも外部タイマーに設定した設定時間、その低風速状態が連続した場合に、３台の電磁ブレーキ５３に解除信号を送り、風車３２を回転させ、風力発電を再開する。
【００３７】
なお、このような風車コントローラ６１は鉄塔１１の地上部１１ｃの空間部などに設置され、風力発電装置３１とは、図示しない配線で接続されるようになっており、配線を鉄塔１１に沿って設置してある。
【００３８】
このように構成した航空障害灯１０によれば、照明灯１２に必要な電力が太陽光発電装置２１の太陽電池パネル２２で太陽光エネルギが電力に変換されて蓄電池１３に充電されて蓄えられるとともに、風力発電装置３１の風車３２及び発電機３３で発電されて蓄電池１３に蓄えられるので、山岳地など低電圧の電力を確保し難い場所であっても簡単に蓄電池１３からの電力で直流点灯式の中光度白色照明灯などの照明灯１３を点灯することができる。
【００３９】
また、この航空障害灯１０によれば、蓄電池１３への充電を太陽光発電装置２１と風力発電装置３１とから行うようにしているので、風がない場合や夜間などで一方の発電装置から充電できない場合でも必要な電力を十分確保することができるとともに、充電コントローラ４１でダミー負荷４２に接続するよう切り替えて過充電を防止したり、過放電を防止することができ、蓄電池１３の寿命を大幅に向上することができる。
【００４０】
さらに、この航空障害灯１０によれば、風力発電装置３１の風車３２への風速を風速計６３で検出するとともに、風車３２の回転数を回転計６４及びパルスジェネレータ６５で検出し、危険風速や危険回転数になった場合には、風車コントローラ６１でブレーキ装置５１を制御して風車３２を停止するブレーキ制御を行うようにしているので、風車３２の強風による損傷や破損を防止して安定した風力発電を行うことができるとともに、風力発電装置３１の長寿命化を図ることもできる。
【００４１】
なお、風車コントローラ６１でブレーキ装置５１のブレーキの作動状態をコントロールし、風車３２をブレーキを掛けた状態で運転するようにすれば、風車３２の強度上の問題のない範囲で強風時にも所定回転数で発電するようにすることもできる。
【００４２】
また、この航空障害灯１０によれば、風力発電装置３１を鉄塔１１の中間上部１１ｄの鉄塔の空間に設置し、充電コントローラ４１や風車コントローラ６１を地上部１１ｃに設置するようにしており、機械部分と制御部分とを分離して設置することで、風車３２を支える専用の塔を用意したり、全体を鉄塔１１の中間上部１１ｄに設置する場合に比べ、設置費用を低減することができるとともに、保守点検も簡単に行うことができる。
【００４３】
なお、上記実施の形態では、説明を省略したが、この航空障害灯の各部の状態を監視する監視装置を設け、これに必要な電力も蓄電池から供給するようにし、携帯電話回線やＰＨＳ回線等を利用してこれらの情報を用いて遠隔監視できるようにすることもできる。
【００４４】
また、この航空障害灯は、山岳地等の送電用の鉄塔に限らず、航空障害灯を必要とする建築構造物に広く適用することができる。
【００４５】
さらに、風車を停止させるブレーキ装置も電磁式のディスクブレーキ装置に限らず、他の形式や電磁式以外の他の駆動式のものであっても良い。
【００４６】
【発明の効果】
以上、一実施の形態とともに具体的に説明したようにこの発明の請求項１記載の航空障害灯によれば、太陽光エネルギを電力に変換する太陽電池パネルを備えた太陽光発電手段と、風力により発電する風車を備えた風力発電手段と、これら２つの発電手段で発電された電力を蓄える蓄電池と、この蓄電池からの電力で少なくとも１個の照明灯を点灯させる航空障害灯で、前記太陽光発電手段と前記蓄電池との間および前記風力発電手段と前記蓄電池との間に充電コントローラを設けるとともに、前記風車近傍の風力を測定するセンサおよび前記風力発電手段の状態を検出するセンサからの検出信号により当該風車のブレーキ制御を行う風車コントローラを設けるようにしたので、充電コントローラで太陽光発電手段および風力発電手段からの蓄電池への充電を制御することで、過充電を防止して蓄電池の寿命増大を図ることができ、風力のセンサおよび風力発電手段の状態を検出するセンサの情報に基づいて風車コントローラで風車のブレーキ制御を行って強風時には、停止状態とすることで風車などの損傷を防止して長寿命化を図ることができる。
【００４７】
また、この発明の請求項２記載の航空障害灯によれば、前記風力発電手段を、垂直翼式風車と、この垂直翼式風車の回転軸に連結された発電機と、これら風車と発電機との間に設けたブレーキ装置とで構成するようにしたので、垂直翼式風車で効率良く風力発電ができ、しかも強風時の損傷もブレーキ装置による制動停止で防止することができ、風力発電手段の長寿命化を図ることができる。
【００４８】
さらに、この発明の請求項３記載の航空障害灯によれば、前記風力発電手段の風車は鉄塔上部または空間部に設置され、前記太陽光発電手段の太陽電池パネルは鉄塔上部または地上部に設置され、前記充電コントローラおよび前記風車コントローラは地上部に設置され、これを接続する配線を鉄塔に沿って設置するようにしたので、風車や太陽電池パネルの設置場所と充電コントローラや風車コントローラの設置場所とを分割して設置することで設置が容易となるとともに、設置コストを最少限に抑えることができる。
【００４９】
また、この発明の請求項４記載の航空障害灯によれば、前記照明灯を、直流点灯式の中光度白色照明灯で構成するようにしたので、交流式とする場合に比べ、ＤＣ−ＡＣインバータが不要になるとともに、変換ロスもなく、設備全体を簡素化することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の航空障害灯の一実施の形態にかかる全体の概略構成図および主要部の拡大図である。
【図２】この発明の航空障害灯の一実施の形態にかかる風車発電手段を構成する発電機部分の横断面図および縦断面図である。
【図３】この発明の航空障害灯の一実施の形態にかかる制御系の概略構成図である。
【符号の説明】
１０航空障害灯
１１鉄塔
１２照明灯
１３蓄電池
２１太陽光発電装置（太陽光発電手段）
２２太陽電池パネル
３１風力発電装置（風力発電手段）
３２風車（垂直翼式風車）
３３発電機
３６中空回転軸
４１充電コントローラ
４２ダミー負荷
５１ブレーキ装置
６１風車コントローラ
６２シーケンサ
６３風速計
６４回転計
６５パルスジェネレータ

Claims

太陽光エネルギを電力に変換する太陽電池パネルを備えた太陽光発電手段と、風力により発電する風車を備えた風力発電手段と、これら２つの発電手段で発電された電力を蓄える蓄電池と、この蓄電池からの電力で少なくとも１個の照明灯を点灯させる航空障害灯において、
前記太陽光発電手段と前記蓄電池との間および前記風力発電手段と前記蓄電池との間に充電コントローラを設けるとともに、前記風車近傍の風力を測定するセンサおよび前記風力発電手段の状態を検出するセンサからの検出信号により当該風車のブレーキ制御を行う風車コントローラを設けたことを特徴とする航空障害灯。
前記風力発電手段は、垂直翼式風車と、この垂直翼式風車の回転軸に連結された発電機と、これら風車と発電機との間に設けたブレーキ装置とで構成してなることを特徴とする請求項１記載の航空障害灯。
前記風力発電手段の風車は鉄塔上部または空間部に設置され、前記太陽光発電手段の太陽電池パネルは鉄塔上部または地上部に設置され、前記充電コントローラおよび前記風車コントローラは地上部に設置され、これを接続する配線を鉄塔に沿って設置したことを特徴とする請求項１または２記載の航空障害灯。
前記照明灯を、直流点灯式の中光度白色照明灯で構成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の航空障害灯。