JP2013185590A

JP2013185590A - 風力タービンシステム

Info

Publication number: JP2013185590A
Application number: JP2013042784A
Authority: JP
Inventors: Akitoshi Murata; ムラタアキトシ
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-03-06
Filing date: 2013-03-05
Publication date: 2013-09-19
Also published as: RU2013109018A; CN103306905A; BR102012005018A2; CA2807911A1; MX2013002605A; EP2636891A2; EP2636891A3; AU2013201223A1

Abstract

【課題】回転力を損なわず、ノイズを発生させない風力タービンシステムの構造を提供すること。
【解決手段】風力タービン（１）と、風方向に対向する側に設置された固定プロテクタ（２）と、風力タービン（１）を外部から保護し、風力タービン（１）の反対回転方向に風を分岐させ、風力タービン（１）と固定プロテクタ（２）との間に設置された移動プロテクタと、同じ風方向側での排出角度と風力タービン（１）の回転に応じて、排出角度を制御する回転サーボコントローラ（４）とを備えたこと。
【選択図】図１

Description

本発明は、風力タービンシステムの構造に関する。

従来の風力タービンシステムは、航空機用のプロペラと同じ形態のものを使用する。この従来の風力タービンシステム（発電システム）は、回転力を得るために圧力差を発生させる必要がある。風がプロペラを動かすとき、プロペラの上流側は高圧になり、プロペラの下流側は低圧になる。この圧力差を利用するため、風力を最大限に利用することはなく、逆に、プロペラに対する風の摩擦によってノイズを発生させる。

本発明に係る新規な風力タービンシステムは、従来の風力タービンシステムよりも効率が高い。

特開２０１３−１３３０３号公報、要約

以上のような問題を解消する発明技術が所望されている。

すなわち、本発明の目的とするところは、従来の風力タービンシステムよりも効率が高い新規な風力タービンシステムを提供することにある。

問題の解消策は、２体のプロテクタ（風防体）を備えた風力タービンシステムの提供である。

すなわち、本発明に係る風力タービンシステムは、固定プロテクタである第１プロテクタ（２）が風方向に対して反対側に位置し、風力タービン（１）の外部で風防し、風力タービン（１）の反対回転方向の風を分岐して回転力を損なわないようにし、ノイズの発生を防止するものである。

移動プロテクタである第２プロテクタ（３）は、固定プロテクタ（２）と風力タービン（１）との間に置かれる。同じ風方向側で風力タービン（１）回転側の排出角度は回転サーボコントローラ（４）で制御され、風力タービン（１）に回転速度を提供し、強風から保護する。この風力タービンシステムは、直接的に風力を動力化し、摩擦を発生させず、風力をさらに効率よく、さらに静かに利用する。

このシステムは直立型であっても、２体式でも１体式であってもよく、水平型であっても、マルチタイプであってもよい。

この風力タービンシステムは、直接的に風力を動力化することができて、摩擦を発生させないのであり、風力をさらに効率よくさらに静かに利用することができるものである。

本発明に係るダブル型垂直風力タービンシステムを示すもので、（ａ）は部分破断側面図、（ｂ）は部分破断正面図、（ｃ）は風力タービンシステムの上部を示す部分縮小正面図である。本発明に係るマルチ型水平風力タービンシステムを示すもので、（ａ）は部分破断側面図、（ｂ）は部分破断平面図、（ｃ）は風力タービンシステムの上部を示す部分破断縮小正面図である。

本発明の好適実施例を添付の図面を活用して説明する。ここで、図１は、ダブル型垂直システムを図示し、図２は、マルチ型水平システムを図示するが、これらの図１または図２には、風力タービンシステムの構造が開示されている。この風力タービンシステムは、風力タービン（１）と、２体のプロテクタとを含んでおり、固定プロテクタ（２）である第１プロテクタは風方向に対抗する側に設置されており、風力タービン（１）を外部から保護し、風力タービン（１）の反対回転方向に風を分岐させ、回転力を損なわず、ノイズを発生させず、移動プロテクタである第２プロテクタは風力タービン（１）と固定プロテクタ（２）との間に設置され、同じ風方向側での排出角度と風力タービン（１）の回転に応じて、排出角度は回転サーボコントローラ（４）によって制御され、風力タービン（１）の回転を決定し、風力タービンシステムは直立型でも水平型でもよく、ダブル型でもシングル型でも、マルチ型でもよい。

添付図面で示すように、風力タービンシステム（１）は、図１で示すような垂直ダブルシステムであっても、図２で示すような水平マルチシステムであってもよい。これらは同様な摩擦特性と効率特性を有する。これらのシステムには、高い塔と長いプロペラの使用は不要であって、高パワー風力発電機の活用が可能であり、低い塔が使用できる。したがって、異なるサイズの風力発電機が地面の近くに設置できるため、保管及び／又は維持管理のためのアクセスが容易である。垂直ダブルシステムは、均衡した二重風力パワーを発生させる。水平マルチシステムは、多重化された風力パワーを発生させる。別な利点は、塔の端部に固定ケーブルを取り付けることができ、強風でも安定して堅牢であり、安全性が向上していることである。

固定型と移動型の２つのプロテクタの位置は図示されている。図１の（ａ）、及び図２の（ｂ）には、風方向“Ａ”と風力タービン（１）の回転方向“Ｂ”が示してある。固定プロテクタ（２）は、領域（Ｆ１-“Ｏ”-Ｆ２）の下方で風力タービン（１）を保護する必要がある。移動プロテクタ（３）は、領域（Ｍ１-“Ｏ”-Ｍ２）の下方で固定プロテクタ（２）と風力タービン（１）との間に存在する。

風力タービン（１）の速度制御は、風速計（５）と風力タービン回転計（６）とを備えたサーボ速度コントローラ（４）を介して行なわれる。必要に応じて、サーボ速度コントローラ（４）は油圧トランスフォーマ（７）を備えたサーボモータを起動する。

風の流れは、回転油圧コネクタ（８）を介して通過し、起動レバー（１０）を使用して油圧アクチュエータ（９）を起動する。このアクチュエータは、（Ｘｍ１-“Ｏ”-Ｘｍ２）の下方に置かれた移動プロテクタ（３）を制御する。強風が存在するとき、このシステムは自動的に位置（ｍ１-“Ｏ”-ｍ２）の上方に移動し、全利用領域をさらに安全に保護する。

これらの図１及び図２は、油圧トランスフォーマ（７）と油圧アクチュエータ（９）とを備えたサーボモータを示すが、この機構には起動機構を備えたサーボモータを提供してもよい。この場合、回転電気接続のために回転油圧コネクタ（８）を交換することが必要であるが、機能性は同じである。

風方向での制御も必要である。固定プロテクタ（２）は常に風方向ガイド（１１）を介して逆風方向側に存在しなければならない。弱風の場合には、風方向ガイド（１１）のガイドは非常に困難であり、風方向計（１３）と風力タービン方向計（１４）とを備えた風方向サーボコントローラ（１２）からのサポートが必要である。風方向サーボコントローラ（１２）に関わる必要条件に応じ、電気機械カップリング（１６）、小型歯車（１７）および大型歯車（１８）を備えたサーボモータ機構（１５）によって自動調節が達成される。

大型歯車は油圧回転コネクタ（８）の外側に固定され、また塔のスイベルスペース（１９）のベースの中央に取り付けられる。このベースは風方向ガイド（１１）に固定され、これも塔のスイベルスペース（１９）に固定される。このシステムは別な利点を有する。サーボモータ（１５）が停止すると、電気機械カップリング（１６）はサーボモータ（１５）を小型歯車（１７）から分離する。よって、風方向ガイド（１１）は機能を向上させ、大きな負荷を分離する。このシステムは必要である。なぜなら、強風の前には弱風が存在するからである。この瞬間、この風方向サーボコントローラ（１２）は風方向を正しく導き、安定性を増す。

サーボコントローラを設置する最良の位置は、塔のベース（２０）のスペースであり、ここには風力発電機（２１）も設置されている。この発電機のシャフト（回転軸）はギヤボックス（２２）の出力部に接続されており、風力タービン（１）の回転を増加する。このシャフトは軸ベアリング（２４）を備えたローラベアリングを保持し、塔のベース（２０）のスペース内で主シャフト（２３）の重量を支持し、サーボモータ（１５）のワイヤ、電気機械カップリング（１６）のワイヤ、風力タービン方向計（１４）のワイヤおよび油圧トランスフォーマ（７）のモータサーボアウトレットパイプを備えたタレット（２５）を駆動し、油圧コネクタ（８）を回転させて、油圧アクチュエータ（９）を接続し、アクチュエータレバー（１０）を介して移動プロテクタ（３）を方向付ける。これらワイヤとパイプは、主シャフト（２３）の動きを妨害しないように塔の側部（２５）に固定される。

塔の端部にて塔（２６）内部の固定スペースを開くと、サーボモータ（１５）が存在し、塔（２６）のこの固定スペースの天井の中央には電気機械カップリング（１６）が存在し、油圧回転コネクタ（８）の固定部は、油圧アクチュエータ（９）内に油圧流体を注入する。この回転油圧コネクタ（８）の中央には主シャフト（２３）と、外側の油圧回転コネクタ（８）の他の部分とが存在し、塔のスイベルスペース（１９）のベースの中央には大型歯車（１８）が存在する。大型歯車を固定した後に他の安定回転コネクタ（２７）を設置することが必要となる。この安定回転コネクタはベアリングを使用して中央に留まり、軸ベアリングで回転部分の重量を支える。この安定回転コネクタの他の部分は塔（２６）の固定スペースの天井の角に設置される。スイベルスペース（１９）内の固定ベースの角で、それは固定アーム（２８）の部分と固定される。固定アームの他方側は固定プロテクタ（２）の側に設置される。塔（２６）の固定スペースベースには、固定ケーブル（２９）が固定され、塔を安定させる。強風の場合にも大きな安定性が得られる。

主シャフト（２３）は塔のスイベルスペース（１９）の上部領域に、ローラベアリング（３０）と強化プレート（３１）を固定し、主シャフト（２３）を安定させる。続いて、ベベルギヤ（３２）は垂直から水平に主シャフト（２３）の回転方向を変更するために接続される。ベベルギヤを介して水平シャフト（３３）が挿入される。この水平シャフトはベアリング（３４）を備えた回転ブッシングを通過する。このベアリングを備えた回転ブッシングは一方側にアクチュエータレバー（１０）を有して油圧アクチュエータ（９）を接続し、アクチュエータレバー（１０）の他方側を固定するが、ベアリングを備えた回転ブッシングは移動プロテクタ（３）に固定され、ベアリングを備えた回転ブッシングの上方にはベアリング（３５）を備えた別な回転ブッシングが存在する。このブッシングは固定プロテクタ（２）に固定され、塔のスイベルスペース（１９）の上部は２つの等しい側部を有している。

水平シャフト（３３）はブッシング（３６）を通過し、このブッシングは水平軸と風力ターンビン（１）に安全に固定される。水平シャフトはベアリング（３７）を備えた回転ブッシングを通過し、移動プロテクタ（３）の他の側部を固定する。水平シャフトはベアリング（３８）を備えた回転ブッシングを通過し、固定プロテクタ（２）の他方側を固定する。

図２の作用は図１の場合と同じであり、両図面には同じ部材が使用されている。しかし、図２では、固定アーム（２８）、ローラベアリング（３０）、強化プレート（３１）、ベベルギヤ（３２）および水平シャフト（３３）は不要であり、端部に主シャフト（２３）が使用されている。

図１にも図示した風力タービン（１）と油圧アクチュエータ（９）の姿勢は垂直であり、風力タービンの数は２体であるが、１体でもよい。この場合には、もう２つベベルギヤを増加する必要がある。図２では水平であり、風力タービンはマルチタイプであり、風力発電機の能力、環境および機能スペースのみが定義されている。

Claims

風力タービンシステムの構造であって、風力タービン（１）と、２体のプロテクタとを含んでおり、固定プロテクタ（２）である第１プロテクタは風方向に対抗する側に設置されており、風力タービン（１）を外部から保護し、風力タービン（１）の反対回転方向に風を分岐させ、回転力を損なわず、ノイズを発生させず、移動プロテクタである第２プロテクタは風力タービン（１）と固定プロテクタ（２）との間に設置され、同じ風方向側での排出角度と風力タービン（１）の回転に応じて、排出角度は回転サーボコントローラ（４）によって制御され、風力タービン（１）の回転を決定することを特徴とする風力タービンシステムの構造。