JP2005163675A - 小型風力発電機設置用架台 - Google Patents

Abstract

【課題】学校のグラウンド等における既設のコンクリート支柱に容易にかつ安定した状態で構成することができると共に、コンクリート支柱に安定状態で小型風力発電機を設置することができる小型風力発電機設置用架台を提供することである。
【解決手段】小型風力発電機設置用架台１０は、学校のグラウンド等の地面に直立状態で設置されたコンクリート支柱８と架台部材１とからなるものであって、架台部材１が鋼管２とこの鋼管２の上端に板面が直交するように固設されたフランジ板３と、鋼管２の内側中間部に設けられた頂部部分８ａの外径と合致した内径を有する鋼製リング５とにより形成され、鋼管２の下端開放部からコンクリート支柱８に嵌入され、鋼製リング５を頂部部分８ａへ嵌入により、架台部材１がコンクリート支柱８に連設されてなり、この架台部材１のフランジ板３上に小型風力発電機が支持されることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、コンクリート支柱の頂部部分に連設されてなる小型風力発電機の設置用架台に関するものである。

風力発電機は、複数の翼部を有するブレード部と、このブレード部のローターに連結された発電機部とが、支柱部（タワー）で支持されてなるのが一般的である。この構成形態は、小型風力発電機についても同様である。すなわち、風力発電機が強い風力を受けると、そのブレード部が回転する。このブレード部の回転により、ローターを介して発電機部を駆動させて発電するものである。

したがって、風力発電機により常に一定の電力を安定して生じさせるには、ブレード部に常時強い風力を集中して受けることが条件となる。この条件を満たすためには、風力発電機が丘陵地や建物などの高所に設置されていることが望ましいとされている（非特許文献１）。特に丘陵地や建物などの高所では、より速い風力を集中して、しかも安定した状態で受けることが可能だからである。
「風・風車のＱ＆Ａ１２０」第８６〜８７頁 松本文雄著、株式会社パワー社 ２００３年、１月１０日１版２刷発行

しかしながら、風力発電機が丘陵地や建物などの高所に設置されていても、風力発電機が受ける風は、その設置場所の周囲の丘陵地や建物などによって大きく影響を受けることがある。すなわち、丘陵地や建物などの周囲に山や建物等が存在する場合には、その山や建物等の後方には風の乱れが生じる。このため、その風の乱れが風力発電機にもたらす影響についても配慮することが必要となる。すなわち、建物等の風上側や風下側に設置される場合には、少なくとも建物等の高さに対応して一定の間隔を取る必要がある（非特許文献１）。

ところで、学校のグラウンド等では、その地面の周囲には山や建物等が少なく、しかも周囲が開放されていることが多いので、風力を安定かつ集中して受けることが可能である。また、学校のグラウンド等においては、その周囲にコンクリート支柱により支持されている防球フェンス等が設置されていることが多い。この防球フェンスにおける既設のコンクリート支柱を利用すれば、費用や建柱費等を必要としないから、風力発電機の設置費用を低減することが可能である。

そこで、本発明は、学校のグラウンド等における既設のコンクリート支柱に容易にかつ安定した状態で構成することができると共に、コンクリート支柱に安定状態で小型風力発電機を設置することができる小型風力発電機設置用架台を提供することを目的とした。

上記した目的を達成するため、本発明の小型風力発電機設置用架台は、学校のグラウンド等の地面に直立状態で設置されたコンクリート支柱と架台部材とからなるものであって、前記架台部材が鋼管とこの鋼管の上端に板面が直交するように固設されたフランジ板と、前記鋼管の内側の中間部に設けられた前記コンクリート支柱の頂部部分の対応する位置の外径と合致した内径を有する鋼製リングとにより形成され、前記鋼管の下端開放部からコンクリート支柱に嵌入され、前記鋼製リングを前記コンクリート支柱の頂部部分に嵌入することにより、前記架台部材が前記コンクリート支柱に連設されてなり、この連設された架台部材の前記フランジ板上に小型風力発電機が支持されることを特徴とする。

本発明の小型風力発電機設置用架台には、前記コンクリート支柱の頂部部分の対応する位置の外径と合致した内径を有する前記鋼製リングが、前記架台部材における鋼管の内側であって、その下端部位置にも設けられている構成、さらに前記架台部材におけるフランジ板面中央に貫通穴が設けられてなり、前記貫通穴からセメント材等の固着材が前記コンクリート支柱の頂部部分と前記架台部材との間に投入され、この固着材を硬化させることにより前記架台部材とコンクリート支柱とを一体化した構成が含まれる。

本発明の小型風力発電機設置用架台は、学校のグラウンド等の地面に直立状態で設置されているコンクリート支柱と架台部材とからなるものであって、コンクリート支柱の頂部部分に架台部材が連設されてなるので、この架台部材のフランジ板に小型風力発電機を設置すれば、小型風力発電機をコンクリート支柱の高さに対応した高所に設置することができる。しかも、架台部材はコンクリート支柱の外周部に当接する下端部と、中間部が鋼製リングとによりコンクリート支柱上に支持される状態で連設されるから、コンクリート支柱上への架台部材の連設状態は、安定したものとなる。これにより、この架台部材に設置された小型風力発電機に強い風力を受けても、架台部材がコンクリート支柱上で振動等によりガタツいたりするのを防止できる。

また学校のグランド等の地面では周囲に建物等が少なく開けていることが多いので、架台部材上に設置した小型風力発電機には、より速い流速の風力を集中して安定した状態で受けることができる。

学校のグラウンド等には、予め防球ネット等が設けられていることが多いので、この既設のコンクリート支柱をそのまま利用することが可能である。このような既設のコンクリート支柱を利用する場合、建柱費等を必要とせずに、小型風力発電機設置用架台を構成することができる。

本発明の小型風力発電機設置用架台における架台部材は、鋼管とこの鋼管の上端に板面が直交するように固設されたフランジ板と、前記鋼管の内側の中間部に設けられた鋼製リングとによって形成される。したがって、架台部材は、その構成が極めて簡単であり、しかも溶接等により頑強な形態で架台部材を構成することができる。

コンクリート支柱は、その全体強度を高めるために、頂部から下方に向け外径が次第に大きくなる形態のテーパー形状であるのが一般的である。このため、架台部材における鋼管がコンクリート支柱の頂部部分より大きな径を有するものである場合、コンクリート支柱への架設部材の連設作業は、鋼管の下端開放部をコンクリート支柱に嵌入する操作だけで済むから、架台部材の連設作業が極めて簡単である。しかも、架台部材の鋼管およびその鋼製リングはコンクリート支柱のテーパー状の外周面形状に従い、架台部材をコンクリート支柱の頂部部分に安定した状態で連設させることができる。

さらに前記鋼管について、鋼製リングが鋼管の下端部にも設けられていると、架台部材がその鋼管の中間部及び下端部で支持されることになるから、前記鋼管はその断面形状が円形状であるほか、矩形状等の多様なものを用いることができる。

本発明の小型風力発電機設置用架台において、前記架台部材のフランジ板面中央に貫通穴が設けられている場合、前記コンクリート支柱へ連設した状態で、前記貫通穴を介してセメント材等の固着材を投入することが可能となる。この投入した固着材が前記架台部材とコンクリート支柱との間に充填、硬化することにより、架台部材とコンクリート支柱とが一体化される。この架台部材とコンクリート支柱との一体化により、コンクリート支柱への架台部材の連設状態をより安定化させることが可能となるから、架台部材のフランジ板上に支持された小型風力発電機が風を受けたとき、コンクリート支柱上の架台部材に振れ等により小型風力発電機にガタツき障害が発生するのを解消できる。

本発明の小型風力発電機設置用架台を実施するための最良の形態を図に基づいて説明する。

図１に示すように、小型風力発電機設置用架台１０は、地面９に直立状態で設置されているコンクリート支柱８に架台部材１を連設してなるものである。８ｃは、コンクリート支柱８の下部である。下部８ｃが地面９中に埋設されることによって、コンクリート支柱８は地面９での直立状態が確保される。

コンクリート支柱８の設置地面９が、学校のグラウンド等である場合には、防球ネット等で使用されている既設のコンクリート支柱８をそのまま使用することが可能である。

図２および図３に示すように、架台部材１は、鋼管２とこの鋼管２の上端部に板面が直交する形態で固設されたフランジ板３とにより構成されている。５は、鋼管２の内側であって、その中間部に溶接して固設されている鋼製リングである。

架台部材１は、鋼管２の下端部２ａが開放形態となっている。この開放形態の下端部２ａから鋼管２をコンクリート支柱の頂部部分に嵌入できるようにするためである。この開放形態は、上下端が開放部を有し内径が一定の一般的な管材の上端部２ｂをフランジ板３を溶接する方法により得ることができる。４はこの溶接部である。

フランジ板３は、対象とする小型風力発電機を支持するための矩形状平面の鋼板材である。フランジ板３として鋼板材が使用されているのは、フランジ板３と鋼管２とを溶接することにより相互に強固に固定するためである。

コンクリート支柱８への架台部材１の連設は、鋼管２の下端部２ａの開放部および鋼製リング５をコンクリート支柱８の頂部２ｂ側から嵌入する操作により行うことができる。このように架台部材１の連設操作は、鋼管２の下端開放部２ａおよび鋼製リング５を嵌入する操作だけでよく、鋼管２の嵌入後は架台部材１自体の重みにより、連設操作を完了させることができる。したがって、コンクリート支柱８への架台部材１の連設は極めて容易であり、しかもその作業を迅速に行うことができる。

鋼管２は、コンクリート支柱８の外径より大きい内径を有する円形断面の管材であるため、連設後において、鋼管２の下端部２ａの内周面２ｃがコンクリート支柱８における頂部部分８ａの外周面に沿った状態となる。また、鋼製リング５と鋼管２の下端部２ｂとが離間した位置でコンクリート支柱８の頂部部分８ａの外周面とそれぞれ当接する状態となって架台部材１が安定的に連設されることになる。このため、架台部材１におけるフランジ板３面は、ほぼ水平な状態に安定した状態に保持される。

図４及び図５には、本発明の他の実施の形態として、小型風力発電機設置用架台１００を示した。

小型風力発電機設置用架台１００は、前記架台部材１に代えて、図６及び図７に示す架台部材１１を使用したものである。架台部材１１では、フランジ板１３の中央にさらに貫通穴１５が設けられている。１３ａはボルト孔である。

図５に示すように、小型風力発電機設置用架台１００では、フランジ部１３の貫通穴１５がコンクリート支柱８の頂部８ｂと直面する形態となっている。したがって、貫通穴１５を介して投入したセメント材１８は、コンクリート支柱８の頂部部分８ａと架台部材１１の内面１２ｃとの間に充填される。この充填されたセメント材１８が硬化すると、架台部材１１とコンクリート支柱８とが一体化された状態となる。

架台部材１１では、フランジ板１３に矩形状断面の鋼管１２が溶接部１４により固定されている。また鋼管１２の内側には、鋼管１２について、その中間部の鋼製リング１６と下端部の鋼製リング１７とが離間して設けられている。鋼製リング１６および鋼製リング１７は、コンクリート支柱８の頂部部分８ａにおける対応する外周径よりやや大きい径でそれぞれ形成されている。したがって、コンクリート支柱８に嵌入されたとき、鋼製リング１６および鋼製リング１７はそれぞれの対応する位置で、それらの内周面が頂部部分８ａの外周面と密接した状態で嵌入されることなる。この密接状態を高めるためには、鋼製リング１６および鋼製リング１７の内面は、それぞれコンクリート支柱８の頂部部分８ａの外周面の角度に沿うように傾斜して形成されていることが好ましい。鋼製リング１６と鋼製リング１７とを離間させているのは、架台部材１１の連設時の固定状態を安定させるためのものである。具体的には、コンクリート支柱８の頂部８ｂから下向きにそれぞれ０．５ｍおよび１．３ｍの距離で鋼製リング１６と鋼製リング１７とを離間させることが好ましい。

小型風力発電機設置用架台１００では、鋼管１２の下端部１２ａがコンクリート支柱８に嵌入されたときに、鋼製リング１６および鋼製リング１７の各内面がコンクリート支柱８の頂部部分８ａの外周部に密接する状態で連設される。すなわち、鋼製リング１６および鋼製リング１７は、コンクリート支柱の対応する当接位置のコンクリート支柱８の外径よりやや大きくなっているため、鋼製リング１６および鋼製リング１７がコンクリート支柱８の外周に密接する状態で、架台部材１１の全体がコンクリート支柱８に支持される。

このように、鋼製リング１６および鋼製リング１７が離間して鋼管１２の内側に設けられていると、鋼管１２は、円形断面のものほか、四角形状、六角形状等の多様な断面形状のものを使用することが可能となるから、架台部材の構成範囲を広くなる。

図８には、小型風力発電機設置用架台１００におけるコンクリート支柱８に連設された架台部材１１のフランジ板１３上に小型風力発電機２０が配設された状態を示した。小型風力発電機２０を配設する形態は、架台部材１が連設された小型風力発電機設置用架台１０についても同様である。

小型風力発電機設置用架台１００では、硬化したコンクリート材１８により、架台部材１１がコンクリート支柱８に一体化した状態で連設されているから、フランジ板１３上に設置された小型風力発電機２０に強い風力を受けても、コンクリート支柱８上での架台部材１１に振れ等が生じて、小型風力発電機２０がガタツいたりすることはない。

小型風力発電機２０は、ブレード２２と、ブレード２２のローター２３と、ローター２３の端部に連結された発電機２４とからなり、これらの機能部２１が支柱部２５により支持されている。支柱部２５の下部には支持フランジ２６が設けられており、この支持フランジ２６を固定ボルト２７で固定することにより、小型風力発電機２０をフランジ板３上に設置することができる。２２ａはブレード部２２の翼部である。

このように設置された小型風力発電機２０は、コンクリート支柱８の周囲から受ける風力に基づいてブレード２２が回転する。この回転力がローター２３を介して発電機２４に加わり、発電機２４を駆動して発電がなされる。したがって、コンクリート支柱８が設けられている地面が、学校のグラウンド等であると、周囲に障害となるような建物が少ないことから、コンクリート支柱８には強い風力を集中して受けることができる。またコンクリート支柱８として、防球ネットに使用されているような既存のものをそのまま利用することができる。この場合、コンクリート支柱８の建柱費等を必要としないから、工事費用の低減を図ることができる。

本発明に係る実施の形態の小型風力発電機設置用架台の部分断面正面図である。 本発明に係る実施の形態の小型風力発電機設置用架台における架台部材の正面図である。 本発明に係る実施の形態の小型風力発電機設置用架台における架台部材の底面図である。 本発明に係る他の実施の形態の小型風力発電機設置用架台の断面正面図である。 本発明に係る他の実施の形態の小型風力発電機設置用架台の平面図である。 本発明に係る他の実施の形態の小型風力発電機設置用架台における架台部材の正面図である。 本発明に係る他の実施の形態の小型風力発電機設置用架台における架台部材の底面図である。 本発明に係る実施の形態の小型風力発電機設置用架台上に小型風力発電機を配設した状態を説明する部分正面図である。

符号の説明

１ 架台部材
２ 鋼管
２ａ 下端部
３ フランジ板
３ａ ボルト孔
４ 溶接部
８ コンクリート支柱
８ａ 頂部部分
８ｂ 頂部
８ｃ 下端部
１０ 小型風力発電機設置用架台
１１ 架台部材
１２ 鋼管
１３ フランジ板
１４ 溶接部
１５ 貫通穴
１６ 鋼製リング
１７ 鋼製リング
１８ セメント材
２０ 小型風力発電機
２１ 機能部
２２ ブレード
２２ａ 翼部
２３ ローター
２４ 発電機
２５ 支柱部
２６ 支持フランジ
２７ 固定ボルト

Claims (3)

1. 学校のグラウンド等の地面に直立状態で設置されたコンクリート支柱と架台部材とからなるものであって、前記架台部材が鋼管とこの鋼管の上端に板面が直交するように固設されたフランジ板と、前記鋼管の内側の中間部に設けられた前記コンクリート支柱の頂部部分の対応する位置の外径と合致した内径を有する鋼製リングとにより形成され、前記鋼管の下端開放部からコンクリート支柱に嵌入され、前記鋼製リングを前記コンクリート支柱の頂部部分に嵌入することにより、前記架台部材が前記コンクリート支柱に連設されてなり、この連設された架台部材の前記フランジ板上に小型風力発電機が支持されることを特徴とする小型風力発電機設置用架台。
2. 前記コンクリート支柱の頂部部分の対応する位置の外径と合致した内径を有する前記鋼製リングが、前記架台部材における鋼管の内側であって、その下端部位置にも設けられている請求項１に記載された小型風力発電機設置用架台。
3. 前記架台部材におけるフランジ板面中央に貫通穴が設けられてなり、前記貫通穴からセメント材等の固着材が前記コンクリート支柱の頂部部分と前記架台部材との間に投入され、この固着材を硬化させることにより前記架台部材とコンクリート支柱とを一体化した請求項１又は２に記載された小型風力発電機設置用架台。

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