JP2005133670A

JP2005133670A - 液体振動を利用した風力発電装置

Info

Publication number: JP2005133670A
Application number: JP2003372005A
Authority: JP
Inventors: Naotake Otsuka; 大塚尚武
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-10-31
Filing date: 2003-10-31
Publication date: 2005-05-26

Abstract

【課題】従来の風力発電装置は、風力が弱いときには風車が回転しないため発電できなくなるので発電効率が悪くなり、強風時に風車が破損する危険性を防ぐため風車の構造が複雑になるなどの問題があった。また、従来の波力発電装置は、自然に発生する波の上下運動が小さいときには発電効率が悪くなることや、広い水面を有する海上や湖上などの限られた場所でしか利用できないなどの問題があった。
【解決手段】管内に液体を入れてある液体の表面に風を送ることにより液体に振動を誘起させ、この液体の運動エネルギーを電気エネルギーに変換させることにより発電することができる。また、管内にある液体の固有振動周期に合わせて風力のタイミングを調整することにより液体の自励振動を生じさせ、振動振幅を増大させて発電効率を高めることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、風力により液体に往復振動を生じさせ、この液体の運動エネルギーを電気エネルギーに変換することにより発電するための風力発電装置に関するものである。

従来の風力発電装置は、風車に風をあてて風車を回転させ、この回転運動により発電機を駆動することにより電気エネルギーを得るものである。また従来の波力発電装置は、風により自然に発生する波の表面の上下運動を電気エネルギーに変換するものである。
特開２００３−２７８６４０特開平１０−２４６１７１号

しかしながら、以上の技術によれば、従来の風力発電装置は、風力が弱いときには風車が回転しないため発電できなくなるので発電効率が悪くなり、風力発電装置が利用できる地域が限られることや、風車の回転により騒音が発生すること、強風時に風車が破損する危険性を防ぐため風車の構造が複雑になるなどの問題があった。また、従来の波力発電装置は、自然に発生する波の上下運動が小さいときには発電効率が悪くなることや、広い水面を有する海上や湖上などの限られた場所でしか利用できず陸上では利用できないなどの問題があった。
そこで、この発明は、風力が弱い地域や広い水面を必要としない陸上などでも風力による発電を可能とし、比較的簡単な構造を有し、騒音を軽減することのできる発電装置を提供することを課題とする。

以上の課題を解決するために、第一発明は、管内に入れてある液体の表面に風を送ることにより液体に往復振動を誘起させ、この液体の運動エネルギーを電気エネルギーに変換させることにより発電することを特徴とする風力発電装置である。
また、第二発明は、請求項１記載の風力発電装置管内にある液体の固有振動周期に合わせて液体表面に送る風力を調整することにより液体の振動振幅を増大することのできる調整弁または開閉扉を有することを特徴とする風力発電装置である。
また、第三発明は、請求項１記載の風力発電装置の複数の管内の液体の固有振動周期に合わせて液体表面に吹き付ける風力を互いにタイミングをずらして調整することにより液体の往復振動を間断なく、または間断を少なく風を送ることのできるタイミング調整弁または開閉扉を有することを特徴とする風力発電装置である。
また、第四発明は、請求項１記載の風力発電装置管の受風端部の前に、集風フードを取り付けることにより風力を増大させることを特徴とする請求項１記載の風力発電装置
また、第五発明は、請求項１記載の風力発電装置管内の液体表面に浮かせるかまたは液体の内部に設置した磁石またはコイルを液体の往復運動によって運動させて磁石の周囲に設置したコイルに電磁誘導電流を発生することを特徴とする風力発電装置
また、第六発明は、請求項１記載の風力発電装置管内の液体表面付近または液体内部に設置して液体の往復運動によって弁を運動させることにより発電させることを特徴とする風力発電装置
また、第七発明は、請求項１記載の風力発電装置管内液体表面の上下運動により生じる管内気体の往復運動により既存の波力発電装置を駆動して発電することを特徴とする風力発電装置

第一発明、または第二発明ないし第七発明によれば、管内の液体に風を送ることにより発電するので、海上や湖上に限らず陸上でも風力発電することができ、比較的簡単な構造を有るとともに、騒音を軽減することができる。
また第二発明、または第三発明、または第四発明によれば、管内の液体の固有振動周期に合わせた自励振動により液体の振動振幅を増大させるので、風力が比較的弱いときや場所でも風力発電することができる。
また第五発明、または第六発明によれば、管内の液体の往復運動を直接電気エネルギーに変換して発電するので、効率よく風力発電することができる。
また第七発明によれば、既存の波力発電装置を一部分有効利用して風力発電することができる。

この発明の実施形態の説明を図１に示し、他の実施形態の説明を図２及び図３及び図４に示す。

図１は、本発明の一実施形態であって、管１は受風端部２及び開放端部３を有するＵ字型をした管であり、受風端部２には集風フード４が取り付けられ、管１の内部には予め液体５が入っている。この液表面には磁石６が浮き７の浮力を利用して管壁と分離して設置されており、管の外周または内周にはコイル８が固定されて設置されている。

図２は本発明による発電方法の他の実施形態であって、管１内には一端を管壁に支持された弁９が設置されており、この支持部には圧電素子１０が取り付けられている。

図３は本発明の他の実施形態であって、管１の受風端部２の入り口にはタイミング調整弁１１が取り付けられており、さらにこの下部には弁１２および弁１３が管壁に設置され、開放端部３には弁１４および弁１５が管壁に設置されている。受風端部２および開放端部３の間には弁１６が設置されており、開放端部３にはファン１７が設置され、このファン１７には発電機１８が取り付けられている。

図４は本発明の受風端部２の一実施形態であって、この受風端部２には弁１９が管壁に設置され、受風端部２および開放端部３の間には弁２０が設置されている。

実施形態の効果

図１の実施形態によれば、管１の内部にある液体５の表面に集風フード３によって強められた風力を受風端部２を通して送ることにより液体に往復運動を誘起させる。開放端部３の液表面には浮き７により浮かせた磁石６を液体の往復運動によって上下運動させ、磁石６の周囲に設置したコイル８に電磁誘導電流を発生させることにより発電する。

他の実施形態

図１の実施形態では、液表面に浮かせた磁石６と周囲に固定設置したコイル８との相対変位の変動により電磁誘導電流を発生させて発電させる方式であったが、他の実施形態では、図２の弁９を管壁に支持させ、液の往復運動に伴う流体抵抗により往復運動することにより支持部に取り付けた圧電素子により発電してもよい。また図３のタイミング調整弁１１が開かれて受風端部２に風が送られ、風圧が増したときときには、弁１２及び弁１４が開かれるとともに、弁１３及び弁１５、及び弁１６が閉じられることにより受風端部の液面が下がって開放端部の液面が上昇するため、開放端部３の上方にある空気が上方に移動することによりファン１７を回転させてこの回転運動により発電機１８を駆動させることによって発電する。逆にタイミング調整弁１１が閉じられた場合には、液の運動が逆転して弁１２ないし弁１６の開閉が逆となることによって受風端部の上方にある空気が弁１６を通ってファン１７を回転させることによって連続的に発電機を駆動させて発電してもよい。この場合のタイミング調整弁の開閉のタイミングは弁９の往復運動により液の往復運動を検出してこれに合わせて自動的に開閉させることができる。また図４のタイミング調整弁１１が開かれたときには、弁１９が開かれて弁２０が閉じられることによって受風端部２の液面が下降して開放端部３の液面が上昇し、この液面の上昇による空気の流れによって開放端部３に設置されたファン１７および発電機１８を回転させて発電し、逆にタイミング調整弁１１が閉じられた場合には液の上下運動及び弁１９および弁２０の開閉が逆となって受風端部２の上方にある空気が弁２０を通ってファン１７及び発電機１８を回転させて発電してもよい。

この発明の一実施形態を示す説明断面図

この発明の他の実施形態を示す図１の水平部分図

この発明の他の実施形態を示す図１の管部分図

この発明の他の実施形態を示す図１の管の受風端部の部分図

符号の説明

１管
２受風端部
３開放端部
４集風フード
５液
６磁石
７浮き
８コイル
９弁
１０圧電素子
１１タイミング調整弁
１２弁
１３弁
１４弁
１５弁
１６弁
１７ファン
１８発電機
１９弁
２０弁

Claims

管内に入れてある液体の表面に風を送ることにより液体に往復運動を誘起させ、この液体の運動エネルギーを電気エネルギーに変換するための発電装置を取り付けることにより発電することを特徴とする風力発電装置
管内にある液体の往復運動の固有振動周期に合わせて液体表面に送る風の風力の強弱を調整して、液体の振動振幅を増大するためのタイミング調整弁または開閉扉を有することを特徴とする請求項１記載の風力発電装置
管内にある液体の往復運動の固有振動周期に合わせて風力を調整する際に、タイミングをずらしながら複数の管に風を送ることにより、間断なくまたは間断を少なくして風力を発電に利用するためのタイミング調整弁または開閉扉を有することを特徴とする請求項１記載の風力発電装置
前記管の受風端部の前に、広い面積に作用する風を集めてより狭い面積の管内に送って風力を強くするための集風フードを取り付けることを特徴とする請求項１記載の風力発電装置
前記の液体の運動エネルギーから電気エネルギーへの変換は、液体の表面に浮かせるかまたは液体の内部に設置した磁石を液体の往復運動によって運動させることにより磁石の周囲に設置したコイルに電磁誘導電流を発生するか、逆に液体表面または液体の内部に設置したコイルを液体の往復運動によって運動させることによりコイルの周囲に設置した磁石との相対変位の変動により電磁誘導電流を発生することを特徴とする請求項１記載の風力発電装置
前記の液体の運動エネルギーから電気エネルギーへの変換は、一端が管壁に支持された弁を液体の表面付近または液体の内部に設置し、液体の往復運動によって弁を運動させ、弁または弁の支持部に取り付けた磁石と管の周辺に設置したコイルとの相対変位の変動による電磁誘導、または弁に支持部または弁に取り付けた圧電素子により、電流を発生することを特徴とする請求項１記載の風力発電装置
前記の液体の運動エネルギーから電気エネルギーへの変換は、管内液体表面の上下運動により生じる管内気体の往復運動を利用して、既存の波力発電装置を用いて発電することを特徴とする請求項１記載の風力発電装置