JP2011239634A - Power generator - Google Patents

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Kenji Sawada
研自 沢田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power generator with a flyweight, capable of maintaining inertia energy over a long time without loss and reducing construction cost and material cost.SOLUTION: A power generator 1 includes: energy generation means 2 that creates wind power energy from wind power means, power storage electric energy from solar battery means, wave power energy from wind power means, heat energy from nuclear means or other energy; a generator 3 that generates electric power by rotation based on the energy from the energy generation means 2; and energy storage means 5 that has a flyweight 4 rotating based on the energy from the energy generation means 2 and transmits the rotation by an inertial force of the flyweight 4 to the generator 3 for power generation. The flyweight 4 is composed of disc-shaped concrete having a rotating shaft 13.

Description

本発明は、フライウェイトを用いて慣性エネルギーを蓄積する機能を有した発電装置に関する。   The present invention relates to a power generation apparatus having a function of storing inertia energy using a flyweight.

従来、電力貯蔵装置用のフライウェイトをＦＲＰ（繊維強化プラスチック）や金属の材料で形成することが知られている（例えば、特許文献１参照）。   Conventionally, it is known that a flyweight for a power storage device is formed of FRP (fiber reinforced plastic) or a metal material (see, for example, Patent Document 1).

特開平０９−３０３４８５号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 09-303485

しかしながら、特許文献１によれば、金属を材料として大型のフライウェイト（例えば、直径が１００ｍ〜２００ｍ程度）を製造する場合、大型のフライウェイトに対応する大型の専用鋳造設備の構築費用や、材料費用が大幅に増加してしまうという問題が生じていた。また、ＦＲＰを材料として大型のフライウェイトを製造する場合、ＦＲＰを材料として形成されたフライウェイトは、金属の材料で形成されたフライウェイトより軽くなるため同質のエネルギーを蓄積するには高速で回転する必要があり、空気摩擦が大きく慣性エネルギーの損失を生じさせていた。本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので慣性エネルギーの損失を生じさせることがなく長時間にわたり保持できるとともに、建築費用，材料費用を低減させることが可能なフライウェイトを用いた発電装置を提供する。   However, according to Patent Document 1, when a large flyweight (for example, a diameter of about 100 m to 200 m) is manufactured using a metal as a material, the construction cost of the large dedicated casting equipment corresponding to the large flyweight, the material There was a problem that the cost would increase significantly. Also, when manufacturing large flyweights using FRP as a material, flyweights made from FRP are lighter than flyweights made from metal materials, so they rotate at a high speed to store the same quality of energy. The air friction was large and caused the loss of inertia energy. The present invention has been made in view of the above problems, and a power generator using a flyweight that can be held for a long time without causing loss of inertial energy, and that can reduce construction costs and material costs. provide.

本発明に係る発電装置は、風力手段の風力エネルギー又は太陽電池手段の蓄電電気エネルギー又は波力手段の波力エネルギー又は原子力手段の熱エネルギー等のエネルギー発生手段と、当該エネルギー発生手段からのエネルギーに基づき回転して発電する発電機と、上記エネルギー発生手段からのエネルギーに基づき回転するフライウェイトを有し、当該フライウェイトの慣性力による回転を上記発電機に伝達して発電させるエネルギー蓄積手段とを備えた発電装置において、上記フライウェイトは回転軸を有する円盤状のコンクリートより成るので、金属材料の大型なフライウェイトを形成するための専用鋳造設備を製造する必要がないので、製造コストを抑えることができる。また、フライウェイトはＦＲＰにより形成されたフライウェイトよりも重くなるので、低速の回転でもフライウェイトが蓄積するエネルギーを増加できる。
フライウェイトは、内部にコンクリート補強材を一体化して成るコンクリートを収容して形成されるので、強度が向上し、フライウェイトのゆがみや、ひび割れや、フライウェイトの縁部にフライウェイト自体の自重により生じる撓みを抑制させることができる。
フライウェイトは少なくとも外周に溝を有し、当該溝に充填材を充填して成るので、充填材をコンクリートよりもコストの低い材料を用いればフライウェイト全体をコンクリートで製造するよりもフライウェイトを廉価に製造することができる。
フライウェイトは中心部から外周の溝方向に延長する複数の補強片を有するので、フライウェイトの外周の重量をフライウェイトの内周よりも重くすることができる。このため、フライウェイトを安定して回転させることができるとともに、フライウェイトが蓄積する回転力を増加させることができる。
フライウェイトに、風受け翼を設けたので、フライウェイトが回転力を蓄積するとともにフライウェイトを回転させる風車として作用させることができるので発電装置の構成部品を削減できる。このため、発電装置を容易に製造することができるとともに発電装置を廉価に製造できる。また、風車を設置するための鉄塔などの高さのある建物を構築する必要がないので、発電装置の周囲の景観を損なうことがない。 The power generation apparatus according to the present invention includes energy generation means such as wind energy of wind power means, stored electrical energy of solar cell means, wave energy of wave power means, or thermal energy of nuclear power means, and energy from the energy generation means. A generator that generates electric power by rotating based on the energy, and an energy storage unit that has a flyweight that rotates based on the energy from the energy generating unit, and that transmits the rotation of the flyweight by the inertial force to the generator to generate electric power. In the power generator provided, the flyweight is made of disc-shaped concrete having a rotating shaft, so there is no need to manufacture a dedicated casting facility for forming a large flyweight of a metal material, thereby reducing the manufacturing cost. Can do. Further, since the flyweight is heavier than the flyweight formed by FRP, the energy stored in the flyweight can be increased even at low speed rotation.
The flyweight is formed by containing concrete that is made by integrating concrete reinforcement inside, so the strength is improved, and the flyweight is distorted and cracked, and the flyweight itself has its own weight at the edge of the flyweight. The bending which arises can be suppressed.
A flyweight has a groove at least on the outer periphery and is filled with a filler. Therefore, if the filler is made of a material that is less expensive than concrete, the flyweight is less expensive than making the entire flyweight from concrete. Can be manufactured.
Since the flyweight has a plurality of reinforcing pieces extending from the center in the direction of the outer peripheral groove, the weight of the outer periphery of the flyweight can be made heavier than the inner periphery of the flyweight. For this reason, while being able to rotate a flyweight stably, the rotational force which a flyweight accumulates can be increased.
Since the flyweight is provided with wind-receiving blades, the flyweight accumulates rotational force and can act as a windmill that rotates the flyweight, thereby reducing the components of the power generator. For this reason, while being able to manufacture a power generator easily, a power generator can be manufactured cheaply. Moreover, since it is not necessary to construct a tall building such as a steel tower for installing a windmill, the scenery around the power generation device is not impaired.

フライウェイトを用いた発電装置の模式図（実施形態１）。Schematic diagram of a power generator using a flyweight (Embodiment 1). フライウェイトと軸受と伝達歯車との分解斜視図（実施形態１）。The exploded perspective view of a flyweight, a bearing, and a transmission gear (Embodiment 1). 伝達歯車の接続を示す斜視図（実施形態１）。The perspective view which shows the connection of a transmission gearwheel (Embodiment 1). フライウェイトの斜視図（実施形態１）。A perspective view of a flyweight (embodiment 1). フライウェイトの斜視図（実施形態２）。A perspective view of a flyweight (embodiment 2). （ａ）は溝を備えたフライウェイトの斜視図、（ｂ）は図６（ａ）のＡ−Ａ断面図（実施形態３）。(A) is a perspective view of the flyweight provided with the groove | channel, (b) is AA sectional drawing of Embodiment 6 (a) (Embodiment 3). 溝内に充填材を充填する状態を示すフライウェイトの斜視図（実施形態３）。The perspective view of the flyweight which shows the state filled with a filler in a groove | channel (Embodiment 3). （ａ）は外周部が内周部よりも重いフライウェイトを示す斜視図、（ｂ）は図８（ａ）のＡ−Ａ断面図（実施形態４）。(A) is a perspective view which shows the flyweight whose outer peripheral part is heavier than an inner peripheral part, (b) is AA sectional drawing of Embodiment 8 (a) (Embodiment 4). （ａ）は外周部が内周部よりも重いフライウェイトを示す斜視図、（ｂ）は図９（ａ）のＡ−Ａ断面図（実施形態４）。(A) is a perspective view which shows the flyweight whose outer peripheral part is heavier than an inner peripheral part, (b) is AA sectional drawing of Embodiment 9 (a) (Embodiment 4). （ａ）は外周部が内周部よりも重いフライウェイトを示す斜視図、（ｂ）は図１０（ａ）のＡ−Ａ断面図（実施形態４）。(A) is a perspective view which shows the flyweight whose outer peripheral part is heavier than an inner peripheral part, (b) is AA sectional drawing (embodiment 4) of Fig.10 (a). フライウェイトを用いた発電装置の模式図（実施形態６）。A schematic diagram of a power generator using a flyweight (sixth embodiment). フライウェイトを用いた発電装置の模式図（実施形態７）。Schematic diagram of a power generator using a flyweight (Embodiment 7).

実施形態１
図１に示すように、発電装置１は、エネルギー発生手段２と、当該エネルギー発生手段２からの風力エネルギーに基づき回転力を得て発電する発電機３と、上記エネルギー発生手段２からのエネルギーに基づき回転するフライウェイト４を有し、当該フライウェイト４の慣性力による回転を上記発電機３に伝達して発電させるエネルギー蓄積手段５とを備える。
風力手段としてのエネルギー発生手段２は、本実施形態では、風車１０により得る回転力を、風車軸体９ａから増速機１１，風車軸体９ｂ，伝達歯車３１，回転縦軸２７，伝達歯車３１，第１の回転横軸２８，第１クラッチ２３ａ，ギアボックス２４に伝達する構成と成っている。ギアボックス２４からの回転力は、矢印Ａに示すように後述の回転軸１３の係合部１４を介してエネルギー蓄積手段５に伝達される。また、矢印Ｂに示すように、エネルギー蓄積手段５の回転力は第２の回転横軸２９を介して発電機３に伝達される。従って、風力が強いときは、第１クラッチ２３ａを繋いだ状態とし、かつ第２クラッチ２３ｂを繋いだ状態とすることでエネルギー発生手段２からの回転力は、矢印Ａに示す伝達経路でエネルギー蓄積手段５と発電機３の両方に伝達される。これにより、エネルギー蓄積手段５が回転されてエネルギーが蓄積されるとともに、発電機３が発電をして電力が得られ、送電線１２に送電される。
風力が弱いとき、又は、無風となると、第１クラッチ２３ａを切断した状態とし、第２クラッチ２３ｂを繋いだ状態とする。これにより、エネルギー発生手段２の回転力は遮断され、エネルギー蓄積手段５のみが第２クラッチ２３ｂを介して慣性力によるエネルギーで回転され、矢印Ｂに示す伝達経路で発電機３が駆動される。これにより、エネルギー蓄積手段５の回転力により発電機３が発電されて、送電線１２に送電される。 Embodiment 1
As shown in FIG. 1, the power generation device 1 includes an energy generation unit 2, a generator 3 that generates a rotational force based on wind energy from the energy generation unit 2, and the energy from the energy generation unit 2. It has a flyweight 4 that rotates on the basis thereof, and energy storage means 5 that transmits the rotation by the inertial force of the flyweight 4 to the generator 3 to generate power.
In this embodiment, the energy generating means 2 as the wind power means obtains the rotational force obtained by the windmill 10 from the windmill shaft body 9a to the speed increaser 11, the windmill shaft body 9b, the transmission gear 31, the rotation vertical axis 27, and the transmission gear 31. , The first rotating horizontal shaft 28, the first clutch 23a, and the gear box 24. The rotational force from the gear box 24 is transmitted to the energy accumulating means 5 via an engaging portion 14 of the rotating shaft 13 described later as indicated by an arrow A. Further, as indicated by the arrow B, the rotational force of the energy storage means 5 is transmitted to the generator 3 via the second rotational horizontal axis 29. Therefore, when the wind force is strong, the rotational force from the energy generating means 2 is stored in the transmission path indicated by the arrow A by setting the first clutch 23a and the second clutch 23b. It is transmitted to both the means 5 and the generator 3. As a result, the energy storage means 5 is rotated to store energy, and the generator 3 generates power to obtain electric power, which is transmitted to the transmission line 12.
When the wind force is weak, or when there is no wind, the first clutch 23a is disconnected and the second clutch 23b is connected. As a result, the rotational force of the energy generating means 2 is cut off, and only the energy storage means 5 is rotated by the energy generated by the inertial force via the second clutch 23b, and the generator 3 is driven along the transmission path indicated by the arrow B. Thereby, the generator 3 is generated by the rotational force of the energy storage means 5 and transmitted to the transmission line 12.

８はナセルであり、先端に風車１０を有し、内部に風車軸体９ａ，増速機１１，風車軸体９ｂ，伝達歯車３１等を収容する。風車軸体９ｂはナセル８内部に設置された遊星歯車等を用いた増速機１１により回転が増速される。   Reference numeral 8 denotes a nacelle having a windmill 10 at the tip, and houses a windmill shaft body 9a, a speed increasing device 11, a windmill shaft body 9b, a transmission gear 31 and the like. The rotation of the windmill shaft body 9b is increased by a speed increaser 11 using a planetary gear or the like installed in the nacelle 8.

次に、エネルギー蓄積手段５は、図１，図２，図３に示すように、地面１８に設置された円盤状の基礎部１７と、基礎部１７の中心より突出する回転軸１３と、上記回転軸１３が嵌合する係合部１４と、この係合部１４を中心部に有するフライウェイト４とから成る。
基礎部１７は、上面でフライウェイト４を回転自在に支持するもので、金属，コンクリート構造物等の剛性の高い材料により形成され、下方に筒体１７ｍを有し、筒体１７ｍにはギアボックス２４、回転軸１３、回転横軸２８，２９を収容するための内部空間１７ｎを有する。上記基礎部１７の上面とフライウェイト４の下面との間の中央側に玉軸受３６を有し、上記両者の外周にころ軸受３７を有する。玉軸受３６は上側枠３６ａと下側枠３６ｂとの間に複数介在されるベアリング３６ｃを有する。玉軸受３６の中央の回転軸孔３６ｄから後述の回転軸１３が上方に突出する。上記ころ軸受３７は、周方向に複数等配置されているころ支持台３９ａところ支持台３９ａに回転可能に支持されるころ本体３９ｂとフライウェイト４の外周下面に設置された環状板部３７ａとを有する。玉軸受３６，ころ軸受３７の上にフライウェイト４が載置されるので、フライウェイト４は周方向に回転可能となる。
なお、環状板部３７ａ、玉軸受３６及びころ軸受３７は、摩擦の少ないテフロン（登録商標）等の材料で形成されることが望ましい。フライウェイト４は本例ではコンリートを円盤状に成形して形成させる。基礎部１７も同様である。 Next, as shown in FIGS. 1, 2, and 3, the energy storage unit 5 includes a disk-shaped base portion 17 installed on the ground 18, a rotating shaft 13 protruding from the center of the base portion 17, and the above It comprises an engaging portion 14 to which the rotating shaft 13 is fitted, and a flyweight 4 having the engaging portion 14 at the center.
The base portion 17 rotatably supports the flyweight 4 on the upper surface, is formed of a highly rigid material such as a metal or a concrete structure, has a cylindrical body 17m below, and the cylindrical body 17m includes a gear box. 24, an internal space 17n for accommodating the rotary shaft 13 and the rotary horizontal shafts 28 and 29. A ball bearing 36 is provided on the center side between the upper surface of the base portion 17 and the lower surface of the flyweight 4, and a roller bearing 37 is provided on the outer periphery of the both. The ball bearing 36 includes a plurality of bearings 36c interposed between the upper frame 36a and the lower frame 36b. A rotating shaft 13 described later projects upward from a rotating shaft hole 36d at the center of the ball bearing 36. The roller bearing 37 includes a plurality of roller support bases 39a arranged in the circumferential direction, a roller main body 39b rotatably supported by the support base 39a, and an annular plate portion 37a installed on the outer peripheral lower surface of the flyweight 4. Have. Since the flyweight 4 is placed on the ball bearing 36 and the roller bearing 37, the flyweight 4 can rotate in the circumferential direction.
The annular plate portion 37a, the ball bearing 36, and the roller bearing 37 are preferably formed of a material such as Teflon (registered trademark) with little friction. In this example, the flyweight 4 is formed by forming a concrete into a disk shape. The same applies to the base portion 17.

上記フライウェイト４の構造について、図４を用いて説明すると、フライウェイト４は円盤状、又は、円柱形状のコンクリート製のコンクリート構造物により形成される。図２に示すようにフライウェイト４の中心軸ａに沿って回転軸１３を有する。
フライウェイト４の中央には、下向き開口の係合部１４を有し、この係合部１４に回転軸１３が嵌合される。なお、フライウェイト４は砂利（細骨材，粗骨材），セメントペースト等のコンクリート材料を混練，混合することで構築される。例えば、径が１００ｍ〜２００ｍ程度、高さが２〜５ｍ程度、重さが数十万トン程度となるように構築される。 The structure of the flyweight 4 will be described with reference to FIG. 4. The flyweight 4 is formed of a concrete structure made of concrete having a disk shape or a columnar shape. As shown in FIG. 2, the rotating shaft 13 is provided along the center axis a of the flyweight 4.
At the center of the flyweight 4, there is an engaging portion 14 having a downward opening, and the rotating shaft 13 is fitted into the engaging portion 14. The flyweight 4 is constructed by kneading and mixing concrete materials such as gravel (fine aggregate, coarse aggregate) and cement paste. For example, it is constructed such that the diameter is about 100 m to 200 m, the height is about 2 to 5 m, and the weight is about several hundred thousand tons.

係合部１４は、フライウェイト４の中心軸ａに沿ってフライウェイト４の下面より上面に向けて形成された有底の穴部１４ａと、穴部１４ａの延長方向に沿って形成される凹溝１４ｂとにより形成される。
回転軸１３の凸部１３ｂがフライウェイト４の凹溝１４ｂに嵌り合うことで回転軸１３の軸側係合部１３ａがフライウェイト４の係合部１４に嵌り合い、回転軸１３と係合部１４とは回転方向に一体化する。これにより、フライウェイト４からギアボックス２４に回転力（エネルギー発生手段２からのエネルギー、又は、フライウェイト４の慣性力による回転力）を伝達させたり、若しくは、ギアボックス２４からフライウェイト４に回転力を伝達させることができる。
図２，３に示すとおり、ギアボックス２４は第１の回転横軸２８の伝達歯車３１ａと、回転軸１３の下部側に位置する伝達歯車３１ｂと、第２の回転横軸２９の伝達歯車３１ｃと噛み合わせて構成されている。また、風車軸体９ｂと回転縦軸２７との接続、及び、回転縦軸２７と第１の回転横軸２８との接続にも同様に伝達歯車３１ａ，３１ｂが用いられる。 The engaging portion 14 includes a bottomed hole portion 14a formed from the lower surface of the flyweight 4 toward the upper surface along the central axis a of the flyweight 4, and a recess formed along the extending direction of the hole portion 14a. The groove 14b is formed.
The projection 13b of the rotating shaft 13 fits into the concave groove 14b of the flyweight 4 so that the shaft-side engaging portion 13a of the rotating shaft 13 fits into the engaging portion 14 of the flyweight 4, and the rotating shaft 13 and the engaging portion 14 is integrated in the rotational direction. As a result, rotational force (energy from the energy generating means 2 or rotational force due to the inertial force of the flyweight 4) is transmitted from the flyweight 4 to the gear box 24, or the flyweight 4 rotates from the gear box 24 to the flyweight 4. Power can be transmitted.
As shown in FIGS. 2 and 3, the gear box 24 includes a transmission gear 31 a of the first rotating horizontal shaft 28, a transmission gear 31 b positioned on the lower side of the rotating shaft 13, and a transmission gear 31 c of the second rotating horizontal shaft 29. It is configured to mesh with. Similarly, the transmission gears 31a and 31b are used for the connection between the windmill shaft body 9b and the rotary vertical axis 27 and the connection between the rotary vertical axis 27 and the first rotary horizontal axis 28.

次に発電装置１の動作を説明する。
まず、第１クラッチ２３ａと第２クラッチ２３ｂとを繋いだ状態の発電装置１を説明する。図１に示すように、風車１０で風力を受けることにより、ナセル８内の風車軸体９ａに生じた回転力が、風車軸体９ａと連結された増速機１１により増速されて風車軸体９ｂに伝達される。風車軸体９ｂに伝達された回転力は風車軸体９ｂと伝達歯車３１ａ，３１ｂを介して接続された第１の回転横軸２８に伝達される。第１の回転横軸２８に伝達された回転力は伝達歯車３１ａと伝達歯車３１ｂとを介して接続された回転軸１３に伝達されるとともに、回転軸１３の伝達歯車３１ｂと第２の回転横軸２９の伝達歯車３１ｃを介して接続された第２の回転横軸２９に伝達される。回転軸１３に伝達された回転力はギアボックス２４内の図外の変速部を介して適度な回転力に調整されてフライウェイト４に伝達される。これにより、フライウェイト４は風力を回転力に変換して慣性エネルギーとして蓄積することができる。そして、第２の回転軸２９に伝達された回転力は、発電機３内の図外の接続手段に伝達されることにより発電機３が回転力を電力に変換して発電を行う。発電機３により発電された電力は、送電線１２を介して図外の電力系統に送電される。従って、第１クラッチ２３ａと第２クラッチ２３ｂとを繋いだ場合、エネルギー発生手段２のエネルギーは発電機３により発電を行うとともにフライウェイト４を回転させて慣性エネルギーを蓄積することができる。
次に、風が弱くなったとき、又は無風時に第１クラッチ２３ａを切断して、第２クラッチ２３ｂを繋いだ状態の発電装置１を説明する。
フライウェイト４に蓄積された慣性エネルギーの回転力は回転軸１３の伝達歯車３１ｂと伝達歯車３１ｃを介して接続された第２の回転軸２９に伝達され、発電機３に伝達されることにより発電機３が回転力を電力に変換して発電を行う。発電機３により発電された電力は、送電線１２を介して図外の電力系統に送電される。第１クラッチ２３ａを切断した状態とすることにより、風車１０の回転不足を補償できる。 Next, operation | movement of the electric power generating apparatus 1 is demonstrated.
First, the power generation apparatus 1 in a state where the first clutch 23a and the second clutch 23b are connected will be described. As shown in FIG. 1, the rotational force generated in the wind turbine shaft body 9 a in the nacelle 8 by receiving wind power at the wind turbine 10 is increased by the speed increaser 11 connected to the wind turbine shaft body 9 a, and the wind turbine shaft is It is transmitted to the body 9b. The rotational force transmitted to the windmill shaft body 9b is transmitted to the first rotating horizontal shaft 28 connected to the windmill shaft body 9b via the transmission gears 31a and 31b. The rotational force transmitted to the first rotational horizontal shaft 28 is transmitted to the rotational shaft 13 connected via the transmission gear 31a and the transmission gear 31b, and the transmission gear 31b of the rotational shaft 13 and the second rotational lateral shaft. It is transmitted to the second rotating horizontal shaft 29 connected via the transmission gear 31c of the shaft 29. The rotational force transmitted to the rotary shaft 13 is adjusted to an appropriate rotational force via a transmission unit (not shown) in the gear box 24 and transmitted to the flyweight 4. Thereby, the flyweight 4 can convert wind force into rotational force and accumulate | store it as inertial energy. Then, the rotational force transmitted to the second rotating shaft 29 is transmitted to connection means (not shown) in the generator 3, whereby the generator 3 converts the rotational force into electric power to generate electric power. The electric power generated by the generator 3 is transmitted to a power system (not shown) via the transmission line 12. Therefore, when the first clutch 23a and the second clutch 23b are connected, the energy of the energy generating means 2 can be generated by the generator 3 and the flyweight 4 can be rotated to accumulate inertia energy.
Next, the power generation apparatus 1 in a state where the first clutch 23a is disconnected and the second clutch 23b is connected when the wind becomes weak or no wind exists will be described.
The rotational force of the inertia energy accumulated in the flyweight 4 is transmitted to the second rotating shaft 29 connected via the transmission gear 31b and the transmission gear 31c of the rotating shaft 13, and is transmitted to the generator 3 to generate power. The machine 3 generates electric power by converting the rotational force into electric power. The electric power generated by the generator 3 is transmitted to a power system (not shown) via the transmission line 12. By setting the first clutch 23a in a disconnected state, insufficient rotation of the wind turbine 10 can be compensated.

なお、本実施形態ではフライウェイト４を発電装置１に用いたが、無停電電源装置や、プレス機械や、蓄電装置等に用いたり、回転により電気を発電する発電機の構成部品としてフライウェイト４を用いてもよい。
また、フライウェイト４はナセル８の外部に設けたが、ナセル８内部の風車軸体９ａ，９ｂに回転可能に設置してもよい。
また、クラッチ２３ａ，２３ｂは回転軸１３の中間部に設けてもよい。これによれば、風力により得られた回転力をフライウェイト４に伝えずに直接発電機３に伝達させるということと、風力により得られた回転力をフライウェイト４に蓄積させるとともに発電機３に伝達させることを任意に選択することができる。
また、玉軸受３６はボールベアリング，ボール軸受等を用いればよい。ころ軸受３７は、円筒ころ，円錐ころ，自動調心ころ，ローラーベアリング等を用いればよい。また、軸受として油軸受と空気軸受等のすべり軸受や、回転部分を磁気で支える磁気軸受や、オイルのような流体を使った軸受である流体軸受等を用いてもよい。 In the present embodiment, the flyweight 4 is used for the power generation apparatus 1. However, the flyweight 4 is used as a component of a generator that generates electricity by rotation or used in an uninterruptible power supply, a press machine, a power storage apparatus, or the like. May be used.
Although the flyweight 4 is provided outside the nacelle 8, it may be rotatably installed on the wind turbine shaft bodies 9a and 9b inside the nacelle 8.
Further, the clutches 23 a and 23 b may be provided at the intermediate portion of the rotating shaft 13. According to this, the rotational force obtained by the wind force is transmitted directly to the generator 3 without being transmitted to the flyweight 4, and the rotational force obtained by the wind force is accumulated in the flyweight 4 and the generator 3 is caused to accumulate. The transmission can be arbitrarily selected.
The ball bearing 36 may be a ball bearing, a ball bearing, or the like. The roller bearing 37 may be a cylindrical roller, a tapered roller, a self-aligning roller, a roller bearing or the like. In addition, a sliding bearing such as an oil bearing and an air bearing, a magnetic bearing that supports a rotating portion with magnetism, a fluid bearing that uses a fluid such as oil, or the like may be used.

本実施形態では、フライウェイト４の慣性力による回転を上記発電機３に伝達して発電させるエネルギー蓄積手段５を備えた発電装置１において、上記フライウェイト４は回転軸１３を有する円盤状のコンクリート製フライウェイト４により成るので、フライウェイト４は金属を材料として形成されたフライウェイト４よりも廉価に製造することができる。また、金属材料の大型なフライウェイト４を形成するための専用鋳造設備を製造する必要がないので、製造コストを抑えることができる。また、本発明のフライウェイト４はＦＲＰにより形成されたフライウェイト４よりも重くなるので、ＦＲＰにより形成されたフライウェイト４よりも回転速度を低下させることができる。これにより、フライウェイト４が受ける空気抵抗が低減するので回転力の損失を抑えることができ、フライウェイト４が蓄積するエネルギーを増加できる。このため、発電装置１は慣性エネルギーの損失を生じさせることがなく、長時間にわたり保持できるとともに建築費用，材料費用を低減させることが可能となる。
また、フライウェイト４は玉軸受３６及びころ軸受３７を介して基礎部１７に支持されたことにより、フライウェイト４をナセル８内部に設置する必要が無いので、ナセル８よりも大きなフライウェイト４を製造することができる。これにより、フライウェイト４を重くさせることができるので、フライウェイト４の回転速度を更に低下させることができ、フライウェイト４が蓄積するエネルギーを増加できる。 In the present embodiment, in the power generator 1 provided with the energy storage means 5 that transmits the rotation of the flyweight 4 due to the inertial force to the generator 3 to generate power, the flyweight 4 is a disc-shaped concrete having a rotating shaft 13. Since the flyweight 4 is formed, the flyweight 4 can be manufactured at a lower cost than the flyweight 4 made of metal. Moreover, since it is not necessary to manufacture a dedicated casting facility for forming a large flyweight 4 made of a metal material, the manufacturing cost can be reduced. Moreover, since the flyweight 4 of the present invention is heavier than the flyweight 4 formed by FRP, the rotational speed can be reduced as compared with the flyweight 4 formed by FRP. Thereby, since air resistance which flyweight 4 receives decreases, loss of torque can be controlled and energy which flyweight 4 accumulates can be increased. For this reason, the power generation device 1 does not cause a loss of inertial energy, can be held for a long time, and can reduce construction costs and material costs.
Further, since the flyweight 4 is supported by the base portion 17 via the ball bearing 36 and the roller bearing 37, it is not necessary to install the flyweight 4 inside the nacelle 8. Can be manufactured. Thereby, since the fly weight 4 can be made heavy, the rotational speed of the fly weight 4 can be further reduced, and the energy accumulated in the fly weight 4 can be increased.

実施形態２
本実施形態２では、図５に示すように、エネルギー蓄積手段５のコンクリート製フライウェイト４は、内部にコンクリート補強材４０を備えた。つまり、コンクリート補強材４０とフライウェイト４とを一体化した補強構造物を構築した。コンクリート補強材４０は、棒状や、篭状や、フライウェイト４の曲率に沿った円環状、又は、フライウェイト４の曲率に沿った弧状に加工された鉄筋４０ａなどが用いられる。これにより、鉄筋４０ａの外側に、コンクリート製のフライウェイト４が一体化された鉄筋コンクリート構造物２０Ａが構築される。鉄筋コンクリート構造物２０Ａは、鉄筋４０ａを配置した後、鉄筋を覆うように型枠内にコンクリートを打設することで構築される。 Embodiment 2
In the second embodiment, as shown in FIG. 5, the concrete flyweight 4 of the energy storage means 5 includes a concrete reinforcing material 40 inside. That is, the reinforcement structure which integrated the concrete reinforcement 40 and the flyweight 4 was constructed. The concrete reinforcing member 40 may be a bar, a bowl, an annular shape along the curvature of the flyweight 4, or a rebar 40 a processed into an arc shape along the curvature of the flyweight 4. Thereby, the reinforced concrete structure 20A in which the concrete flyweight 4 is integrated outside the reinforcing bar 40a is constructed. The reinforced concrete structure 20A is constructed by placing concrete in the mold so as to cover the reinforcing bars after the reinforcing bars 40a are arranged.

実施形態２によれば、コンクリート製のフライウェイト４は、鉄筋コンクリート構造物２０Ａにより構築されるので、強度が向上する。これにより、フライウェイト４はゆがみや、ひび割れや、フライウェイト４の自重により生じる撓みを抑制させることができる。   According to the second embodiment, the concrete flyweight 4 is constructed of the reinforced concrete structure 20A, so that the strength is improved. Thereby, the flyweight 4 can suppress distortion, a crack, and the bending which arises by the deadweight of the flyweight 4. FIG.

実施形態３
図６、図７に示すように、フライウェイト４は円板の底板４０ｂの外周から立ち上がるリング状の外周立上り枠４０ｃと、この外周立上り枠４０ｃより中央寄りに位置するリング状の内周立上り枠４０ｄと、係合部１４を有する中央枠４０ｅから半径方向に突出する６枚の翼板４４，４４を有する。外周立上り枠４０ｃと内周立上り枠４０ｄとの間に溝４１が形成され、翼板４４と翼板４４との間に扇形の凹部４１ａ，４１ａ・・・が形成される。これ等溝４１及び凹部４１ａ，４１ａ・・・には充填材４５が充填される。
充填材４５は、コンクリートの材料、砂，水，砂利，土内のいずれかの材料、又は、これ等の材料を組み合わせた混合材料を用いればよい。例えば、砂，水，砂利，土内のいずれかのコンクリートよりもコストの低い材料を充填材４５として用いれば、フライウェイト４全体をコンクリートで製造するよりも廉価とすることができる。また、充填材４５はコンクリート材料よりも比重の重い材料を用いてもよい。 Embodiment 3
As shown in FIGS. 6 and 7, the flyweight 4 includes a ring-shaped outer peripheral rising frame 40c rising from the outer periphery of the disc bottom plate 40b, and a ring-shaped inner peripheral rising frame positioned closer to the center than the outer peripheral rising frame 40c. 40d and six blades 44, 44 projecting radially from a central frame 40e having the engaging portion 14. A groove 41 is formed between the outer peripheral rising frame 40 c and the inner peripheral rising frame 40 d, and fan-shaped concave portions 41 a, 41 a... Are formed between the blade plate 44 and the blade plate 44. These grooves 41 and recesses 41a, 41a, ... are filled with a filler 45.
The filler 45 may be a concrete material, sand, water, gravel, any material in the soil, or a mixed material obtained by combining these materials. For example, if a material having a lower cost than sand, water, gravel, or soil concrete is used as the filler 45, the entire flyweight 4 can be made cheaper than the concrete made of concrete. Further, the filler 45 may be made of a material having a higher specific gravity than the concrete material.

実施形態３によれば、フライウェイト４の少なくとも外周部４３に溝４１を有し、当該溝４１及び凹部４１ａ，４１ａ・・内に上記フライウェイト４としての充填材４５を充填して成るので、コンクリートよりもコストの低い材料の充填材４５を用いればフライウェイト４全体をコンクリートで製造するよりも廉価に製造することができる。   According to the third embodiment, the flyweight 4 has the groove 41 in at least the outer peripheral portion 43, and is filled with the filler 45 as the flyweight 4 in the groove 41 and the recesses 41a, 41a,. If the filler 45 made of a material having a cost lower than that of concrete is used, the entire flyweight 4 can be manufactured at a lower cost than that of concrete.

実施形態４
実施形態４は、図８に示すように、フライウェイト４の上端に一体化したリング蓋５０ａを有したものである。なお、フライウェイト４の中央に係合部１４が形成される。以上の構成によれば、フライウェイト４は回転により大きな遠心力が得られる。 Embodiment 4
In the fourth embodiment, as shown in FIG. 8, a ring lid 50 a integrated with the upper end of the flyweight 4 is provided. An engaging portion 14 is formed at the center of the flyweight 4. According to the above configuration, the flyweight 4 can obtain a large centrifugal force by rotation.

実施形態５
図９（ａ），（ｂ）の実施形態は、図６〜図７の構成において、外周の溝４１に充填材４５を充填したものである。この構成によれば、フライウェイト４は回転により大きな遠心力が得られる。 Embodiment 5
The embodiment of FIGS. 9A and 9B is obtained by filling the outer peripheral groove 41 with a filler 45 in the configuration of FIGS. According to this configuration, the flyweight 4 can obtain a large centrifugal force by rotation.

実施形態６
図１０（ａ），（ｂ）に示す実施形態は、図６，図７において翼板４４を円形の係合部１４の接線方向に突出させて、半径方向に対し傾斜させたものである。この構成においても、フライウェイト４は回転により大きな遠心力が得られる。 Embodiment 6
In the embodiment shown in FIGS. 10A and 10B, the blade 44 is protruded in the tangential direction of the circular engagement portion 14 in FIGS. 6 and 7 and is inclined with respect to the radial direction. Even in this configuration, the flyweight 4 can obtain a large centrifugal force by rotation.

実施形態７
実施形態７では、図１１に示すように、発電装置１は、風力置換装置５０と、発電機３とを備えた。風力置換装置５０はエネルギー発生手段２とエネルギー蓄積手段５とが一体化して形成される。すなわち、風力置換装置５０はフライウェイト４と、風力をフライウェイト４の回転力に供給する風受け翼５５とを備えた。
風受け翼５５はフライウェイト４の外面より突出してフライウェイト４に設けられる。風受け翼５５は、板材や、カップ上に湾曲した板など風を受けることができる形状であればよい。これにより、フライウェイト４は、矢印ｃ方向の風を開口内の収容部５５ｂで風を受けることで、矢印ｄに示すように一方方向に回転して回転力としてエネルギーを蓄積することができる。
なお、本形態において、回転軸１３の伝達歯車３１ｂは第２の回転横軸２９の伝達歯車３１ｃとのみ噛み合っている。すなわち、実施形態１の第１の回転横軸２８から風車１０側を取り除いて形成される。 Embodiment 7
In the seventh embodiment, as illustrated in FIG. 11, the power generation device 1 includes a wind displacement device 50 and a generator 3. The wind displacement device 50 is formed by integrating the energy generation means 2 and the energy storage means 5. That is, the wind turbine replacement device 50 includes the fly weight 4 and the wind receiving blade 55 that supplies the wind force to the rotational force of the fly weight 4.
The wind vane 55 protrudes from the outer surface of the flyweight 4 and is provided on the flyweight 4. The wind receiving blade 55 may have any shape that can receive wind such as a plate material or a curved plate on the cup. As a result, the flyweight 4 can accumulate energy as a rotational force by rotating in one direction as indicated by the arrow d by receiving the wind in the direction of the arrow c in the accommodating portion 55b in the opening.
In this embodiment, the transmission gear 31b of the rotary shaft 13 is meshed only with the transmission gear 31c of the second rotary horizontal shaft 29. That is, it is formed by removing the windmill 10 side from the first rotating horizontal shaft 28 of the first embodiment.

実施形態７によれば、フライウェイト４に、風受け翼５５を設けたので、フライウェイト４が回転力を蓄積するとともにフライウェイト４を回転させる風車として作用させることができるので発電装置１の構成部品を削減できる。このため、発電装置１を容易に製造することができるとともに発電装置１を廉価に製造できる。また、風車１０を設置するための鉄塔７などの高さのある建物を構築する必要がないので、発電装置１の周囲の景観を損なうことがない。   According to the seventh embodiment, since the flyweight 4 is provided with the wind receiving blades 55, the flyweight 4 can act as a windmill that accumulates rotational force and rotates the flyweight 4. Parts can be reduced. For this reason, while being able to manufacture the electric power generating apparatus 1 easily, the electric power generating apparatus 1 can be manufactured cheaply. Further, since it is not necessary to construct a tall building such as a steel tower 7 for installing the windmill 10, the scenery around the power generator 1 is not impaired.

実施形態８
実施形態１のエネルギー発生手段２を太陽電池手段６０により形成した。図１２に示すように、太陽電池手段６０は、太陽電池パネル６１と、モータ６２とを備える。
太陽電池パネル６１は、太陽光や光を利用して発電を行う複数の太陽電池６１ａと、モータ６２と電気的に接続する配線６３と配線６３に接続された図外の蓄電回路とを備える。太陽電池６１ａを構成する太陽電池素子は、例えば、結晶シリコン太陽電池素子，多結晶シリコン太陽電池素子，アモルファスシリコン太陽電池素子，銅インジウムセレナイド太陽電池素子等の化合物半導体太陽電池素子等の材料を用いればよく、互いに直列及び／又は並列に電気的に接続された構成である。
モータ６２は太陽電池パネル６１により得られた電流により第２の回転横軸２９を回転駆動させる。これにより、太陽光や光によりモータ６２が回転することにより、フライウェイト４が回転可能となる。 Embodiment 8
The energy generating means 2 of Embodiment 1 was formed by the solar cell means 60. As shown in FIG. 12, the solar cell means 60 includes a solar cell panel 61 and a motor 62.
The solar cell panel 61 includes a plurality of solar cells 61 a that generate power using sunlight or light, a wiring 63 that is electrically connected to the motor 62, and an unillustrated power storage circuit that is connected to the wiring 63. The solar cell element constituting the solar cell 61a is made of a material such as a compound semiconductor solar cell element such as a crystalline silicon solar cell element, a polycrystalline silicon solar cell element, an amorphous silicon solar cell element, or a copper indium selenide solar cell element. What is necessary is just to use, It is the structure electrically connected mutually in series and / or in parallel.
The motor 62 rotationally drives the second rotary horizontal shaft 29 with the current obtained by the solar cell panel 61. Thereby, when the motor 62 rotates by sunlight or light, the flyweight 4 can be rotated.

実施形態８によれば、太陽光や光より得られたエネルギーによりフライウェイト４を回転させることができる。   According to the eighth embodiment, the flyweight 4 can be rotated by energy obtained from sunlight or light.

尚、本発明の発電装置１は、実施形態１の構成、即ち、フライウェイト４の構成は、実施形態２乃至実施形態６のいずれか１つ以上の実施形態の構成を加味したフライウェイト４、又は、実施形態７乃至実施形態８のいずれか１つ以上の実施形態の構成を加味した発電装置の形態であればよい。   The power generation device 1 of the present invention is a flyweight 4 in which the configuration of the first embodiment, that is, the configuration of the flyweight 4 is added to the configuration of any one or more of the second to sixth embodiments. Or what is necessary is just the form of the electric power generating apparatus which considered the structure of any one or more embodiment of Embodiment 7 thru | or Embodiment 8.

エネルギー発生手段２は、実施形態１のように、エネルギーにより得られた回転力をエネルギー蓄積手段５に供給する手段としてそのエネルギーが風力（風力エネルギー）である風力手段の他に、蓄電電気エネルギー（太陽光）である太陽電池手段、又は、波の力（波力エネルギー）である波力手段、又は、原子力（熱エネルギー）である原子力手段により構成してもよい。   As in the first embodiment, the energy generating means 2 is a means for supplying the rotational force obtained from the energy to the energy accumulating means 5 in addition to the wind means whose energy is wind power (wind energy). It may be constituted by solar cell means that is sunlight), wave power means that is wave force (wave energy), or nuclear means that is nuclear power (thermal energy).

１ 発電装置、２ エネルギー発生手段、３ 発電機、４ フライウェイト、
５ エネルギー蓄積手段、１３ 回転軸、４０ コンクリート補強材、４１ 溝、
４５ 充填材、５５ 風受け翼、６０ 太陽電池手段。 1 power generator, 2 energy generating means, 3 generator, 4 flyweight,
5 energy storage means, 13 rotating shaft, 40 concrete reinforcement, 41 groove,
45 Filler, 55 Wind receiving blade, 60 Solar cell means.

Claims (5)

風力手段の風力エネルギー又は太陽電池手段の蓄電電気エネルギー又は波力手段の波力エネルギー又は原子力手段の熱エネルギー等のエネルギー発生手段と、当該エネルギー発生手段からのエネルギーに基づき回転して発電する発電機と、
前記エネルギー発生手段からのエネルギーに基づき回転するフライウェイトを有し、当該フライウェイトの慣性力による回転を前記発電機に伝達して発電させるエネルギー蓄積手段とを備えた発電装置において、
前記フライウェイトは回転軸を有する円盤状のコンクリートより成ることを特徴とする発電装置。 Wind power energy of wind power means or electricity storage electrical energy of solar battery means, wave power energy of wave power means or heat energy of nuclear power means, etc., and a generator that rotates and generates power based on the energy from the energy generating means When,
In a power generator having a flyweight that rotates based on energy from the energy generating means, and energy storage means that transmits rotation by inertia force of the flyweight to the generator to generate power,
The power generator according to claim 1, wherein the flyweight is made of disc-shaped concrete having a rotation shaft. 前記フライウェイトは、内部にコンクリート補強材を一体化して成るコンクリートを収容して形成されることを特徴とする請求項１に記載の発電装置。   The power generator according to claim 1, wherein the flyweight is formed by accommodating concrete formed by integrating a concrete reinforcing material therein. 前記フライウェイトは少なくとも外周に溝を有し、当該溝に充填材を充填して成ることを特徴とする請求項１に記載の発電装置。   The power generator according to claim 1, wherein the flyweight has a groove at least on an outer periphery, and the groove is filled with a filler. 前記フライウェイトは中心部から外周の溝方向に延長する複数の補強片を有することを特徴とする請求項３に記載の発電装置。   The power generator according to claim 3, wherein the flyweight has a plurality of reinforcing pieces extending from a center portion toward an outer circumferential groove. 前記フライウェイトに、風受け翼を設けたことを特徴とする請求項１に記載の発電装置。   The power generator according to claim 1, wherein a wind receiving blade is provided on the flyweight.
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