JP2014080983A - Wind turbine generator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、風車を用いて発電機を駆動する風力発電装置に関する。 The present invention relates to a wind turbine generator that drives a generator using a windmill.
従来から、冷却塔の冷却ファンから吐出される風、すなわち、排気風は散布される水滴の滴下速度を遅らせ、熱を発散させるためのみに用いられ、他の目的には用いられていない。これは排気風を無駄に捨てていることになる。 Conventionally, the air discharged from the cooling fan of the cooling tower, that is, the exhaust air, has been used only for delaying the dropping speed of the sprayed water droplets to dissipate heat, and not for other purposes. This is a waste of exhaust air.
そこで、冷却塔の冷却ファンの排気風を利用して水平軸風車の1つであるプロペラ型の発電ロータを駆動し、又は上向きの排気風を横向きに偏向する偏向フードにより偏向された排気風を受けるように垂直方向に配置した垂直軸風車を駆動して発電する風力発電装置が提案されている(特許文献1〜6参照)。 Therefore, the propeller-type generator rotor, which is one of the horizontal axis wind turbines, is driven using the exhaust air of the cooling fan of the cooling tower, or the exhaust air deflected by the deflection hood that deflects the upward exhaust air sideways is used. There has been proposed a wind turbine generator that generates power by driving a vertical axis wind turbine arranged in a vertical direction so as to be received (see Patent Documents 1 to 6).
これらの風力発電装置は、冷却塔の運転時又は動力等の運転時及び冷却塔の停止時には自然風を受けて風車を回転させてそれぞれ発電機を駆動する。 These wind power generators receive natural wind during operation of the cooling tower or during operation of power, etc., and when the cooling tower is stopped, and rotate the windmill to drive the generator.
しかしながら、この場合、発電は、冷却塔の運転時又は動力等の運転時及び冷却塔の停止時には自然風を受けて風車を回転させて発電機を駆動することのみに依存するため、発電効率が劣るという難点がある。 However, in this case, the power generation efficiency depends only on driving the generator by rotating the wind turbine in response to the natural wind when the cooling tower is operated or when the power is operated and when the cooling tower is stopped. There is a disadvantage that it is inferior.
本発明者は、このような難点を解消するため、全四季に亘って常時フルに発電が可能であって、かつ発電効率が向上される風力発電装置を提供することを目的として、次のような風力発電装置を案出した。(a)ビルの屋上に設置された水冷式の冷却塔の冷却ファンの上方に設置された風力発電装置において、(b)風力発電装置を、垂直回転軸に複数の垂直翼と複数の水平翼を備えた風車、すなわち、垂直軸風車と水平軸風車を合体してなる複式風車と前記垂直回転軸により回転される発電機とで構成し、(c)前記冷却塔をビルの屋上に設置するための基礎を利用して設置された風車取付フレームに、前記風力発電装置を前記冷却ファンの上方に位置するように取付け、(d)前記垂直回転軸を前記複式風車の中心に設けて、前記冷却ファンの回転軸と同心とし、かつ冷却ファンの排気風の風向と同じ向きに設置して、(e)前記冷却塔の運転時には前記冷却ファンからの排気風を受けて前記水平軸風車を回転させ、前記冷却塔の停止時には自然風を受けて前記垂直軸風車を回転させるようにしたことを特徴とする風力発電装置。 In order to solve such difficulties, the present inventor aims to provide a wind power generator capable of always generating power fully over all four seasons and improving power generation efficiency as follows. Devised a simple wind power generator. (A) In a wind power generator installed above a cooling fan of a water-cooled cooling tower installed on the roof of a building, (b) the wind power generator includes a plurality of vertical blades and a plurality of horizontal blades on a vertical rotation axis. A wind turbine having a vertical axis and a horizontal axis wind turbine, and a generator rotated by the vertical rotation shaft, and (c) the cooling tower is installed on the roof of a building A wind turbine mounting frame installed using a foundation for mounting the wind power generator so as to be positioned above the cooling fan; (d) providing the vertical rotating shaft at the center of the compound wind turbine; Installed concentrically with the cooling fan's rotation axis and in the same direction as the cooling fan's exhaust air. (E) During operation of the cooling tower, the horizontal axis wind turbine is rotated by receiving the exhaust air from the cooling fan. Natural air when the cooling tower is stopped Only by wind turbine generator being characterized in that so as to rotate the vertical axis wind turbine.
上記風力発電装置は、冷却塔をビルの屋上に設置するための基礎を利用して設置された風車取付フレームに、冷却ファンの上方に位置するように取付けられる。したがって、風車には冷却ファンからの排気風および/または自然風が吹きかかるので、風車と発電機を風車取付フレームに取り付ける場合、当然ながら、これらの風力に耐え得るように取り付けることが必要である。こうして、風車と発電機を風車取付フレームにどのように取り付ければ簡単に取り付けることができ、かつ、風力に耐え得るかが課題になる。 The wind power generator is attached to a windmill mounting frame installed using a foundation for installing a cooling tower on the roof of a building so as to be positioned above the cooling fan. Therefore, since the wind turbine is exhausted with exhaust air and / or natural wind from the cooling fan, when mounting the wind turbine and the generator to the wind turbine mounting frame, it is necessary to install the wind turbine so as to withstand these wind powers. . Thus, the problem is how to attach the windmill and the generator to the windmill mounting frame so that they can be easily attached and can withstand wind power.
上記課題を解決するため、本発明は、風車取付フレームに垂直回転軸に複数の翼を備えた風車と垂直回転軸により回転される発電機とを取り付けた風力発電装置において、前記風車取付フレームを、縦フレームと、その縦フレームの高さの中間位置に結合されている中間横フレームと、前記縦フレームの頂部に結合された頂上横フレームとで構成し、前記中間横フレームと前記頂上横フレームに前記垂直回転軸を取り付けたことを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention provides a wind turbine generator in which a wind turbine having a plurality of blades on a vertical rotating shaft and a generator rotated by the vertical rotating shaft are attached to the wind turbine mounting frame. A vertical frame, an intermediate horizontal frame coupled to an intermediate position of the height of the vertical frame, and a top horizontal frame coupled to the top of the vertical frame, the intermediate horizontal frame and the top horizontal frame The vertical rotation shaft is attached to the main body.
好ましい実施の形態は、風車取付フレームの縦フレームは、平面四角形または三角形の隅において立設された複数の縦材を有し、中間横フレームは、縦フレームの内側に設けられ、外端が各縦材の中間点に結合されているとともに、内端が1点において結合されている複数本の横材を有し、頂上横フレームは、外端が縦フレームの各縦材の頂部に結合され、内端が1点において結合されて、中間横フレームの上側に配置されている複数本の横材を有し、中間横フレームの各横材の結合部と頂上横フレームの各横材の結合部とに垂直回転軸が取り付けられていることを特徴とする。 In a preferred embodiment, the vertical frame of the wind turbine mounting frame has a plurality of vertical members erected at the corners of a plane quadrangle or a triangle, the intermediate horizontal frame is provided inside the vertical frame, and the outer ends are each It has a plurality of cross members that are connected to the midpoint of the vertical members and whose inner end is connected at one point, and the top horizontal frame is connected to the top of each vertical member of the vertical frame. The inner end is joined at one point, and has a plurality of cross members disposed on the upper side of the intermediate horizontal frame, and the connecting portion of each cross member of the intermediate horizontal frame and each cross member of the top horizontal frame A vertical rotation shaft is attached to the part.
前記風車は、垂直回転軸に複数の垂直翼と複数の水平翼を備えた風車、すなわち、垂直軸風車と水平軸風車を合体してなる複式風車であることが望ましい。 The windmill is preferably a windmill having a plurality of vertical blades and a plurality of horizontal blades on a vertical rotating shaft, that is, a compound windmill formed by combining a vertical axis windmill and a horizontal axis windmill.
風車取付フレームは、冷却塔をビルの屋上に設置するための基礎を利用して設置されるものであり、複式風車は冷却ファンの上方に位置するように風車取付フレームに取り付けられ、垂直回転軸は複式風車の中心に設けられ、冷却ファンの回転軸と同心であることが好ましい。 The wind turbine mounting frame is installed using the foundation for installing the cooling tower on the roof of the building. The double wind turbine is mounted on the wind turbine mounting frame so as to be positioned above the cooling fan, and has a vertical rotating shaft. Is preferably provided at the center of the double wind turbine and is concentric with the rotating shaft of the cooling fan.
水平軸風車は、垂直軸風車の垂直翼を垂直回転軸に連結する腕を水平翼に形成することにより構成されていることが好ましい。 The horizontal axis wind turbine is preferably configured by forming, on the horizontal blades, arms that connect the vertical blades of the vertical axis wind turbine to the vertical rotation shaft.
風車取付フレームには、周囲に防護ネットが設けられていることが好ましい。 The windmill mounting frame is preferably provided with a protective net around it.
本発明によれば、風車と発電機を風車取付フレームに簡単に取り付けることができ、かつ、風力に耐え得る風力発電装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, a windmill and a generator can be simply attached to a windmill mounting frame, and the wind power generator which can endure wind force can be provided.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
〈実施例1〉
図1、図4、図6、図7に示すように、この実施の形態に係る風力発電装置は、ハイブリッド風力発電装置の例の場合である。ハイブリッド風力発電装置は、風車取付フレーム4に取付けられている。この風車取付フレーム4は、散布される水滴の滴下速度を遅らせ、熱を発散させる冷却ファン1を有する冷却塔2をビルの屋上に設置するための基礎3を利用して設置されている。風車取付フレーム4は、縦フレーム4a、中間横フレーム4b、頂上横フレーム4cを含む。
<Example 1>
As shown in FIGS. 1, 4, 6, and 7, the wind turbine generator according to this embodiment is an example of a hybrid wind turbine generator. The hybrid wind power generator is attached to the
縦フレーム4aは、平面四角形または三角形の隅において立設された縦材を有する。中間横フレーム4bは、縦フレーム4aの内側に設けられ、複数本の横材を有して、各横材の外端は各縦材の中間点に結合されているとともに、内端が互いに結合され、または近接されている。頂上横フレーム4cは、中間横フレームの上側に配置された複数本の横材からなり、横材の外端は縦フレームの縦材の頂部に結合され、内端は互いに結合されている。
The
ハイブリッド風力発電装置は、垂直軸風車5と水平軸風車6からなる複式風車を有する。複式風車は、風車取付フレーム4に、冷却ファン1の上方において取付けられている。垂直軸風車5と水平軸風車6は共通の垂直回転軸11を有する。また、ハイブリッド風力発電装置は、冷却塔2の運転時には水平軸風車6が冷却ファン1からの上方向きの排気風7を受け、冷却塔2の停止時には垂直軸風車5が自然風8を受けて複式風車、すなわち垂直軸風車5と水平軸風車6の協働により駆動される発電機9を備えている(図1〜図3)。
The hybrid wind power generator has a double wind turbine including a vertical
垂直軸風車5は、垂直回転軸11の周囲に複数個の垂直翼10を同心円上に配設して構成されている。垂直回転軸11は排気風の風向と同じ向きに設置されている。したがって、垂直軸風車5は、自然風の風向きに左右されず、何れの方向の自然風によっても回転される(図2〜図3)。
The vertical
垂直軸風車5は水平軸風車6の外側に設けられている。
The
複式風車の垂直回転軸11と冷却ファン1の回転軸12は、共通の垂直線上に位置されている。
The vertical rotating
垂直軸風車5は、羽根の中心回転軸が風方向と直交するものであって、クロスフロー型、ダリウス型、ジャイロミル型、サボニウス型、S型ローター型、パドル型等のいずれを用いても良い(「トコトンやさしい風力発電の本」、第4章「風車の種類と使われ方」、2010年1月20日初版1刷発行、日刊工業新聞社)。
The vertical
垂直軸風車5は、水平軸風車6に対比して、風向きに左右されず何れの方向の風も利用でき、したがって風向制御装置が不要であり、風切り音が少なく騒音の問題が低減されるので、都心のビル街、マンション、アパート住宅区域においても設置可能であるという利点がある。
Compared with the horizontal axis wind turbine 6, the vertical
垂直軸風車5としては、ジャイロミル型を採用することが好ましい。
As the vertical
水平軸風車6は、羽根(ブレード)の中心回転軸が風方向と平行するもので、プロペラ型、多翼型、セイルウイング型、かざぐるま型、リボン型、オランダ型等で構成される(「トコトンやさしい風力発電の本」、第4章「風車の種類と使われ方」、2010年1月20日初版1刷発行、日刊工業新聞社)。
The horizontal axis wind turbine 6 has blades with a central rotational axis parallel to the wind direction, and is composed of a propeller type, a multi-blade type, a sail wing type, a pinwheel type, a ribbon type, a Dutch type, etc. Easy Wind Power Book ”,
水平軸風車6は、風の抗力を利用するので比較的大きなトルクが得られるという利点がある一方、風向きに左右され、したがって風向制御装置が必要であるが、本発明のハイブリッド風力発電装置においては冷却塔2からの上方向きの排気風を受けるので、風向が一定であり、風向制御装置は不要である。 The horizontal axis wind turbine 6 has an advantage that a relatively large torque can be obtained because of the use of wind drag, but depends on the wind direction, and therefore requires a wind direction control device. In the hybrid wind turbine generator of the present invention, however, Since the upward exhaust air from the cooling tower 2 is received, the air direction is constant, and a wind direction control device is unnecessary.
水平軸風車6としては、プロペラ型を採用することが好ましい。 The horizontal axis wind turbine 6 is preferably a propeller type.
以上の実施の形態において、垂直回転軸11はその一端が発電機9の駆動軸に直結されている。発電機9は、頂上横フレーム4cの横材の結合部に取り付けられている。そして、垂直回転軸11の他端は、中間横フレーム4bの横材の結合部に設けられた軸受により回転自在に支持されている。しかし、垂直回転軸11はベルト、ギアリングなどの伝達機構を介して発電機9の駆動軸に連結でき、かつ伝達機構の伝達比を変えることにより発電機9の駆動軸の回転速度を変速することも可能である。
In the above embodiment, one end of the
また、ハイブリッド風力発電装置は、ビル等の最上部に設置されるので、鳥を守るためと飛来物から保護するため、防護ネットを設置することが好ましい。 Moreover, since the hybrid wind power generator is installed at the top of a building or the like, it is preferable to install a protective net in order to protect birds and protect from flying objects.
また、メンテナンス、危険防止用に垂直軸風車5の回転を止めるストッパー(ブレーキ)を設置することが好ましい。すなわち、冷却塔2及び風力発電用羽根の修理・メンテナンスの際は、ブレーキを設置して回転物(羽根)を止める安全面での構造が必要である。風車自体が強風による破損を防止するためにブレーキをかける構造としても、その時には羽根が停止しているだけであるので、冷却塔2の運転状態に影響を与える事は無い。
Moreover, it is preferable to install a stopper (brake) for stopping the rotation of the vertical
〈実施例2〉
図4〜図7に示すように、本実施の形態に係るハイブリッド風力発電装置は、散布される水滴の滴下速度を遅らせ、熱を発散させる冷却ファン1を有する冷却塔2をビルの屋上に設置するための基礎3を利用して風車取付フレーム4が装架されている。
<Example 2>
As shown in FIGS. 4 to 7, the hybrid wind power generator according to the present embodiment has a cooling tower 2 having a cooling fan 1 that delays the dropping speed of sprayed water droplets and dissipates heat on the roof of the building. A
この実施の形態においては、風車取付フレーム4に、冷却ファン1の上方で垂直軸風車5を垂直回転軸11が垂直方向となるように配置し、垂直軸風車5を垂直回転軸11に連結する腕12により垂直回転軸11が垂直方向に配置される水平軸風車6aが形成されている。そして、冷却塔2の運転時には水平軸風車6aが冷却ファン1からの上方向きの排気風7を受け、冷却塔2の停止時には垂直軸風車5が自然風8を受けて垂直軸風車5と水平軸風車6aの協働により駆動される発電機9を備えている。
In this embodiment, the
この実施の形態において、垂直軸風車5は、垂直回転軸11の周囲に同心円で設けられた複数個の垂直翼10で構成され、垂直回転軸11は排気風の風向と同じ向きに設置され、自然風の風向きに左右されず何れの方向の自然風に対しても回転できるように垂直回転軸11を垂直方向に配置されている。
In this embodiment, the vertical
垂直軸風車5を垂直回転軸11に連結する腕12により垂直回転軸11が垂直方向に配置される水平軸風車6aが形成される実施の形態によれば、垂直軸風車と水平軸風車の構築が簡便になり、冷却塔への設置も容易になる。
According to the embodiment in which the horizontal
なお、以上の風力発電装置において、冷却塔2としては、角型冷却塔(図1、図4、図6)のみならず丸型冷却塔(図7)にも設置対応が可能である。 In the wind power generator described above, the cooling tower 2 can be installed not only in the square cooling tower (FIGS. 1, 4 and 6) but also in the round cooling tower (FIG. 7).
また、以上の風力発電装置において、冷却塔としては、単体の冷却塔を示しているが、冷却塔の冷却ファン1が並んで設置されているものは、その冷却ファンの数だけ発電機を設置できるので、相当量の発電電力量が得られる。 In the above wind turbine generator, a single cooling tower is shown as the cooling tower. However, if the cooling fans 1 of the cooling tower are installed side by side, generators are installed as many as the number of cooling fans. As a result, a considerable amount of generated power can be obtained.
以上の風力発電装置において、風車取付フレーム4の縦フレーム4aは冷却塔2の4隅(基礎3の位置の4方向)としたが、丸型冷却塔では3方向の設置でも可能であり、各方向からの柱とし分散することにより、冷却塔自身の基礎をそのまま利用できるため新たに強固な基礎を作る必要がない。
In the wind turbine generator described above, the
本実施の形態に係る風力発電装置において、基礎3の基礎工事においても、建築物の躯体に影響をすることもなく設置が可能である。 In the wind power generator according to the present embodiment, even in the foundation work of the foundation 3, it can be installed without affecting the frame of the building.
本実施の形態に係る風力発電装置において、新規設置の場合、冷却塔2自身の脚部を風車の荷重に耐えるものを設置するだけで、現状と同じ配置で設置が可能である。 In the wind turbine generator according to the present embodiment, in the case of a new installation, the installation can be performed in the same arrangement as the current situation only by installing a leg that can withstand the load of the windmill on the cooling tower 2 itself.
本実施の形態に係る風力発電装置において、通常風力発電の修理及びメンテナンスはその都度高所作業のため足場を設置して相当高さ上で作業をするが、本機は冷却塔2の上部にあるため、冷却塔2を利用することができるので、足場を設置しないで修理及びメンテナンスが可能である。したがって、足場設置の経費及び時間等が節約できる。 In the wind power generator according to the present embodiment, the repair and maintenance of normal wind power generation is carried out at a considerable height by installing a scaffold for high-altitude work each time. Therefore, since the cooling tower 2 can be used, repair and maintenance are possible without installing a scaffold. Therefore, it is possible to save the cost and time for installing the scaffold.
本実施の形態に係る風力発電装置においては、上記のような構造のため改めて高所作業とする必要が無いため、日常の点検の一つとして気軽に点検をすることができる。 In the wind power generator according to the present embodiment, since it is not necessary to perform the work at a high place again because of the structure as described above, it can be easily inspected as one of daily inspections.
本実施の形態に係る風力発電装置は都心の屋上に設置することで風力発電装置を最大限利用することができる。 The wind turbine generator according to the present embodiment can be used to the maximum extent by installing it on the rooftop of the city center.
風力発電は通常風が強く吹く場所を選んで設置しなければならないが、本実施の形態は、都心のビルの屋上は常に高所にあり、自然風の強い場所と言うメリットを活用できる利点を有する。 Wind power generation must be installed in a place where normal wind blows strongly, but this embodiment has the advantage that the rooftop of a building in the city is always at a high place and the advantage of a place with a strong natural wind can be utilized. Have.
冷却塔は規模の大きなものになると、数台から十数台での並列設置であるが、この風力発電装置もその台数及び排風口の数の分を設置することができる。 When the cooling tower is large, several to a dozen or more units are installed in parallel, but this wind power generator can also be installed in the number of units and the number of exhaust ports.
続いて、本実施の形態に係る風力発電装置の動作について説明する。 Then, operation | movement of the wind power generator which concerns on this Embodiment is demonstrated.
冷却塔2の運転時は、冷却ファン1の排気風7を水平軸風車6、6aが受けて回転し発電する。
During operation of the cooling tower 2, the horizontal
冷却塔2がサーモ停止のときでも、自然風8があれば、垂直軸風車5が全方位からの横風を受けて回転し発電する。
Even when the cooling tower 2 is stopped, if the natural wind 8 is present, the vertical
冷房時以外の冷却塔2の停止時も、全方位からの自然風8を垂直軸風車5が受けて回転し発電する。
Even when the cooling tower 2 is stopped other than during cooling, the natural wind 8 from all directions is received by the vertical
暖房時で冷却塔2が全く停止している状態でも、自然風8により発電が可能である。 Even when the cooling tower 2 is completely stopped during heating, power can be generated by the natural wind 8.
夏の気温が上昇して冷房最盛期の無風時には、冷却ファン1の運転が連続されるため、排気風7も連続して発生するので、水平軸風車6、6aの回転時間が長くなり、発電容量と発電時間が最大となる。冷房時の無風時の発電も可能なうえ、暖房時の冷却塔2が停止時も自然風8により発電が見込めるため、年間で最大量の発電が見込める。
When the summer temperature rises and there is no wind during the cooling season, the operation of the cooling fan 1 is continued. Therefore, the
本実施の形態に係る風力発電装置は、無風時には発電しない従来の風力発電の欠点を、無風時に捨てていた冷却塔2の風を受けて発電ができるようにすることにより、解消した。 The wind power generator according to the present embodiment has solved the disadvantages of the conventional wind power generation that does not generate power when no wind is generated by receiving the wind of the cooling tower 2 that has been thrown away when there is no wind.
都心のど真ん中での風力発電設備の設置は、スペースの関係上非常に無理な面が多いが、都心ならではのビルの屋上に風力発電設備を設置するとなると、設置可能な場所は非常に多くなる。 Installation of wind power generation facilities in the middle of the city center is very difficult due to space limitations, but if wind power generation facilities are installed on the rooftop of a building unique to the city center, there are many places where it can be installed.
風力発電は、平地では風が少ないため極力柱を立てて羽根(垂直翼)10を上方に設置する必要があるが、ビルの屋上のため、羽根(垂直翼)10が受ける風は高い柱を立てる以上に効果がある。 Wind power generation has little wind on flat ground, so it is necessary to set up the pillars (vertical wings) 10 upwards as much as possible, but because the roof of the building, the wind received by the blades (vertical wings) 10 is high. More effective than standing.
水平軸風車6、6aが回転することで、水平軸風車6、6a上方方向の気流が発生し、冷却ファン1上の風の方向に遮蔽物となり、垂直軸風車5の羽根(垂直翼)10が水平軸風車6、6a上方の上昇気流により遮蔽物ではなく排気筒としての役目を担い、排気風のショートサーキットを防ぐ事により、効率が上がり更に相乗効果が得られる。
By rotating the horizontal
この効果と垂直軸風車5の羽根(垂直翼)10がさらに冷却ファン1上の気流分散を抑えて気流をまとめる役目をするため、風車の回転を促進することができる。
Since this effect and the blades (vertical blades) 10 of the
何らかの理由(故障等)で風車が回らないときに冷却塔2の排気風7が垂直軸風車5の羽根(垂直翼)10に当たっても抵抗になる程度ではないため、冷却塔2の能力等に与える影響は無い。
When the wind turbine does not rotate for some reason (failure, etc.), the
また、自然風8が発電するのに必要な風量のときは、その効果は更に高められる。これは、夏場の自然風が大きなときは垂直軸風車5による風力発電がその効果を発揮するが、その時、水平軸風車6、6aによる風力発電が起こす上昇気流が冷却塔2の排気風を助ける役目を果たし、冷却塔2の効率を上げることができる。これによって冷却塔2自体の電力消費が抑えられるメリットがある。
In addition, when the natural wind 8 has an air volume necessary for generating electricity, the effect is further enhanced. This is because the wind power generation by the vertical
なお、自然風の強いときは、発電機と風車の接続部を切り離し、冷却塔のファンシャフトに直接接続して冷却塔側のファンを直接回転させることにより、発電ロスを無くすことができる。発電する回転数200rpmと冷却塔の能力を100%発揮するときの回転数400rpmは異なるため、風力で回転させるときの負荷は低負荷時に限る。 When the natural wind is strong, the connecting portion between the generator and the wind turbine is disconnected, and the fan on the cooling tower side is directly rotated by directly connecting to the fan shaft of the cooling tower, so that the power generation loss can be eliminated. Since the rotational speed of 200 rpm is different from the rotational speed of 400 rpm when the capacity of the cooling tower is 100%, the load when rotating with wind power is limited to a low load.
以下、本実施の形態の風力発電装置における垂直軸風車5と水平軸風車6、6aの動作を夏季と冬季について説明する。
Hereinafter, the operations of the vertical
夏季=冷却塔が稼動の場合:
自然風が無いときは、水平軸風車6、6aが回転され発電される。この場合、垂直軸風車5は負荷として従動回転されるが、冷却塔からの排気風7は真直ぐ上方に通り抜けるので、反トルクは生じることはなく、排気筒としての役目を担うことになる。
Summer = When the cooling tower is in operation:
When there is no natural wind, the horizontal
自然風があるときは、垂直軸風車5と水平軸風車6、6aが回転され発電される。
When there is a natural wind, the vertical
冬季=冷却塔が停止の場合:
自然風が無いときは、垂直軸風車5と水平軸風車6、6aは回転されず発電されない。
Winter = When the cooling tower is stopped:
When there is no natural wind, the vertical
自然風があるときは、垂直軸風車5が回転され発電される。この場合、水平軸風車6、6aは負荷として従動回転されるが、水平軸風車6、6aの回転モーメントは小さいので、垂直軸風車5の回転が阻害されることはない。
When there is a natural wind, the vertical
以上の説明からも明らかなように、本実施の形態によれば、冷却塔の運転時には冷却塔からの排気風を受けて水平軸風車を回転させ、冷却塔の停止時には自然風を受けて垂直軸風車を回転させて発電機を駆動することにより、フルに発電が可能であり、常時発電が達成できる。すなわち、本実施の形態のハイブリッド風力発電装置の最大のメリットは、都心や繁華街等のビルの屋上に設置されている冷却塔を利用する自然エネルギ一風力発電システムであり、真夏は冷却塔2の運転で、ほぼフルに発電が可能であり、常時発電が望めるし、冷却塔2の停止時でも自然風を受けて発電が可能であることである。 As is clear from the above description, according to the present embodiment, the horizontal axis wind turbine is rotated by receiving the exhaust air from the cooling tower when the cooling tower is in operation, and the natural wind is received vertically when the cooling tower is stopped. By rotating the axial windmill and driving the generator, full power generation is possible, and constant power generation can be achieved. That is, the greatest advantage of the hybrid wind turbine generator of the present embodiment is a natural energy one wind power generation system that uses a cooling tower installed on the roof of a building such as a city center or a downtown area. With this operation, almost full power generation is possible, and power generation can be expected at all times. Even when the cooling tower 2 is stopped, it is possible to generate power by receiving natural wind.
さらに、本実施の形態によれば、垂直軸風車、発電機は屋上に設置されるので、一般の人が近寄ることも少なく安全である。 Furthermore, according to the present embodiment, the vertical axis wind turbine and the generator are installed on the roof, so that it is safe for ordinary people to approach.
また、本実施の形態によれば、垂直軸風車、発電機は基礎も要らず、冷却塔等に抱き合わせて設置が可能であるので、工事費が安価である。 In addition, according to the present embodiment, the vertical axis wind turbine and the generator do not need a foundation, and can be installed in the cooling tower or the like, so that the construction cost is low.
また、本実施の形態によれば、垂直軸風車、発電機は屋上設置により自然風を受けやすいため発電効率が良い。 Moreover, according to this Embodiment, since a vertical axis windmill and a generator are easy to receive a natural wind by rooftop installation, power generation efficiency is good.
さらに、本実施の形態によれば、垂直軸風車、発電機は都心のビルの屋上等に設置が可能であり、設置領域が格段に広がる。 Furthermore, according to the present embodiment, the vertical axis wind turbine and the generator can be installed on the rooftop of a building in the city center, and the installation area is greatly expanded.
また、本実施の形態によれば、垂直軸風車は既設の冷却塔に設置が可能であり、改めて冷却塔の構造を変える必要がない。 In addition, according to the present embodiment, the vertical axis wind turbine can be installed in the existing cooling tower, and it is not necessary to change the structure of the cooling tower again.
また、本実施の形態によれば、垂直軸風車は大きな羽根を使用することもなく、システム自体も安価になる。 Further, according to the present embodiment, the vertical axis wind turbine does not use large blades, and the system itself is inexpensive.
また、本実施の形態によれば、冷却塔運転時の風を利用した上、冷却塔の停止時(冬季)でも自然の風を利用可能で風力発電としては1年中効率が高い発電が望める。 In addition, according to the present embodiment, the wind at the time of cooling tower operation can be used, and natural wind can be used even when the cooling tower is stopped (in winter). .
さらに、本実施の形態によれば、災害時に、ビルの屋上に避難ということもありうるが、ハイブリッド風力発電装置は、そのようなときにも有効に発電されるので、電力源として利用され実力を発揮する。 Furthermore, according to the present embodiment, it is possible to evacuate to the rooftop of a building at the time of a disaster. However, since the hybrid wind power generator is effectively generated even in such a case, it can be used as a power source. Demonstrate.
なお、通常ビルの受電設備及び緊急時の自家発電設備は、かなりの割合で地下に設けられている。都心のビルに襲いかかる災害の大きなものとしては、地震による津波災害と台風等による水害があげられる。大きな津波及び水害が発生したときには、電気関係に大きな影響が出て、復旧に手間取ることになる。地下に浸水して電気が使用不能になった場合、地震水害等の規模によっては復旧に相当の日数(数か月単位)が必要となる可能性がある。電力会社からの送電復旧と受電設備の復旧を考えると、どちらが欠けていても電気は使えない。 In addition, the power receiving equipment for ordinary buildings and private power generation equipment for emergencies are installed in a considerable amount underground. Major disasters that hit buildings in the city center include tsunami disasters caused by earthquakes and flood damage caused by typhoons. When a large tsunami and flooding occur, the electrical relationship will be greatly affected, and it will take time to recover. If electricity becomes unusable after being submerged in the basement, it may take a considerable number of days (units of several months) for restoration depending on the scale of the earthquake and flooding. Considering the restoration of power transmission from power companies and the restoration of power receiving equipment, electricity cannot be used regardless of which one is missing.
このような時に必要となる最低の電気を本実施の形態の風力発電装置で給電できることは非常に大きなメリットとなる。常時使用については電気自動車の充電、建物内の照明等に使うことができるが、いざという時には、自然風で発電した電気によりパソコン・携帯電話の充電、非常時の照明設備の電源供給を行なうこと等があげられる。 Being able to supply the minimum electricity required in such a case with the wind turbine generator of the present embodiment is a great advantage. For regular use, it can be used for charging electric vehicles, lighting in buildings, etc. In the event of an emergency, it is necessary to charge personal computers and mobile phones with electricity generated by natural wind, and to supply power to lighting equipment in an emergency. Etc.
1・・・冷却ファン
2・・・冷却塔(水冷冷却塔)
3・・・基礎
4・・・風車取付フレーム
5・・・垂直軸風車
6、6a・・・水平軸風車
7・・・排気風
8・・・自然風
9・・・発電機
10・・・垂直翼(羽根)
11・・・回転軸
12・・・水平翼(腕)
1 ... cooling fan 2 ... cooling tower (water-cooled cooling tower)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 ...
11 ... Rotating
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