JP2014219012A - Buoyancy structure system and floating type ocean wind generator system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は風力発電に係り、特に自己安定型垂直軸風車を設置した、水深のある洋上で使用される浮体式洋上風力発電に関する。 The present invention relates to wind power generation, and more particularly to floating offshore wind power generation used on a deep sea where a self-stabilizing vertical axis wind turbine is installed.
近年、石油資源の枯渇及び地球温暖化対策の一環として石油や石炭を使用しない発電が注目を集めている。
特に、昨年の東日本大震災に伴う福島原子力発電所の大事故以来、原子力や石油、石炭以外の再生可能エネルギーへの注目が非常に高まっている。
その中でも、太陽光発電や風力発電が重要な役目を担おうとしている。
In recent years, power generation that does not use oil or coal has been attracting attention as part of measures to deplete petroleum resources and global warming.
In particular, since the Fukushima nuclear power plant accident caused by the Great East Japan Earthquake last year, attention has been focused on renewable energy other than nuclear power, oil, and coal.
Among them, solar power generation and wind power generation are playing an important role.
太陽光発電に関しては、各家庭の屋根等に設置する小規模発電の場合は屋根のスペースを有効に活用出来るのでメリットが有る。しかし、大規模太陽光発電の場合は、大きな面積の太陽光パネルを設置する必要があるが、この場合はその代わりに森林や畑等の緑地を潰す事になり、地球温暖化対策の観点からは逆行する事になり、好ましくない。つまり、太陽光発電の場合には、例えば100のエネルギーを得ようとすれば100に相当する緑地が無くなる事になる。例え、その土地が現在遊休状態であっても、近い将来くるであろう全地球上の人口爆発に伴う食糧危機の場合には、それらの土地は直ぐ食糧生産の為に利用する必要があり、その場合は太陽光パネルを撤去する事になり、恒久的なエネルギー対策には不向きである。 With regard to solar power generation, small-scale power generation installed on the roof of each household has an advantage because the roof space can be used effectively. However, in the case of large-scale solar power generation, it is necessary to install solar panels with a large area. In this case, however, green areas such as forests and fields will be crushed instead, from the viewpoint of measures against global warming. Would go backwards, which is undesirable. That is, in the case of photovoltaic power generation, for example, if 100 energy is obtained, the green space corresponding to 100 is lost. For example, even if the land is currently idle, in the event of a food crisis due to a global population explosion that will come in the near future, the land needs to be used for immediate food production, In that case, the solar panel will be removed, which is not suitable for permanent energy measures.
それに比べ、風力発電の場合は、例えば太陽のエネルギーを広い太洋で吸収した結果、強い風が発生し日本に来る事になり、エネルギーの集合、蓄積、積分と言う観点から太陽光発電に比べ、遥かに大きなメリットが有る。つまり、日本の面積よりもはるかに広い太洋で蓄積された熱エネルギーを利用する事になるので、風力発電の為に利用される緑地面積は皆無に近い。
勿論、洋上発電施設から海底ケーブル等で送られて来る電力の処理をする為の施設が陸上に必要ではあるが、大きな面積は必要ない。
On the other hand, in the case of wind power generation, for example, as a result of absorbing solar energy in the wide ocean, strong winds are generated and come to Japan, compared to solar power generation from the viewpoint of energy collection, accumulation and integration There are far greater benefits. In other words, since the heat energy accumulated in the ocean is much larger than the area of Japan, there is almost no green space used for wind power generation.
Of course, a facility for processing the electric power sent from the offshore power generation facility by the submarine cable is necessary on land, but a large area is not necessary.
風力発電に関しては、現在は水平軸風車が主流を占めているが、陸地に設置される場合が殆んどで、近くに民家等があり、騒音等の問題の為に、設置が進んでいない地域も有る。例えば日本等は正にその例である。
水平軸風車の場合は風車軸周りの加重が偏加重となっており、垂直性の維持が非常に困難であり、更に、常に風に正対する必要が有る為に、目まぐるしく変化する風向への対応は非常に困難である。
特に、洋上発電の場合はその事が顕著で、特に全地球の60%以上を占有する100m以上の深海域の場合は浮体方式にするしか方法が無く、水平軸風車の適用は非常に厳しく、高いハードルが有あり、実現は困難である。
As for wind power generation, horizontal axis wind turbines currently occupy the mainstream, but most of them are installed on land, and there are private houses nearby, so installation is not progressing due to problems such as noise. There are also regions. Japan, for example, is just an example.
In the case of a horizontal axis wind turbine, the load around the wind turbine axis is uneven, and it is very difficult to maintain verticality.Furthermore, it is necessary to always face the wind, so it can respond to rapidly changing wind directions. Is very difficult.
This is especially true for offshore power generation, especially in the case of deep seas of 100m or more, which occupies 60% or more of the entire earth. There are high hurdles and it is difficult to realize.
垂直軸風車の場合は風車の回転軸中心と風車取り付けタワーの中心とは完全に一致するので、例え浮体方式の場合も技術的には特に問題は無い。 In the case of a vertical axis windmill, the center of rotation of the windmill and the center of the windmill mounting tower completely coincide with each other.
この様に、洋上風力発電は周りを海で囲まれた国にとっては非常に重要であり、これからは主流となる事は疑いの余地は無い。水深が有る場合は浮体式風力発電の設置が必須条件であるが、現在、世界中の何処を探しても、その様な水平軸風車は実用化されていない。特に、水深が有り、風向が目まぐるしく変わる地域では、風向を気にしない垂直軸風車が有効であるとして、最近、注目を集めて世界中で色々とトライされているが、今のところ実用化の目途が立っている方式は報告されて居ない。 In this way, offshore wind power generation is very important for the country surrounded by the sea, and there is no doubt that it will become mainstream from now on. Installation of floating wind power generation is a necessary condition when there is water depth, but such horizontal axis wind turbines are not practically used anywhere in the world. In particular, in areas where there is water depth and the wind direction changes rapidly, vertical axis wind turbines that do not care about the wind direction are effective, and recently, a lot of attention has been tried around the world. No promising method has been reported.
色んな風況下での垂直軸風車の効率の良い使用形態及び効果的な保護対策について考える。 Consider efficient use of vertical axis wind turbines under various wind conditions and effective protection measures.
課題1はどんな強風下に於いても風車の回転を止めず、破壊されない事。
一般的には、台風等の強風が吹く場合は、ブレーキ等により風車を強制的に止めて風車の破損を防止する処置が取られる。此の場合は、強力な台風のエネルギーの為に強力なブレーキシステムが必要になり、風車の強度向上の必要性やコストアップ等問題になってくる。更に、台風等の強烈な乱気流が渦巻いている場合は止まっている特定の風車翼が大きな力を集中的に受ける場合があり、破壊が集中する危険性がある。回転していれば、その様な力は分散、平均化されるので問題が発生しずらい。
更に、もし、強風下において風車を停止すれば、折角の強力な台風のエネルギーを無駄にする事になる。
Generally, when a strong wind such as a typhoon blows, a measure is taken to forcibly stop the windmill by a brake or the like to prevent the windmill from being damaged. In this case, a powerful braking system is required for the energy of a powerful typhoon, which causes problems such as the necessity of improving the strength of the windmill and cost increase. Furthermore, when a strong turbulence such as a typhoon is swirling, a specific windmill blade that is stopped may receive a large force in a concentrated manner, and there is a risk that destruction is concentrated. If it is rotating, such a force is dispersed and averaged, so it is difficult to cause a problem.
Furthermore, if the windmill is stopped under a strong wind, the energy of a powerful typhoon will be wasted.
課題2はどんな風況下に於いても浮体構造体の垂直性の維持をする事。
水平軸風車にせよ、垂直軸風車にせよ、台風やハリケーン等による強力な風や波浪等により風車軸が影響を受けて傾いたり、激しい上下動を繰り返す様では、安定な発電をする事は不可能であり、トラブル発生の要因ともなる。どんな風況下に於いても風車軸の垂直性確保や上下動の沈静化は必須条件である。
Whether it is a horizontal axis wind turbine or a vertical axis wind turbine, if the wind turbine axis is tilted by repeated strong winds and waves from typhoons, hurricanes, etc. It is possible and causes troubles. Under any wind conditions, it is essential to ensure the verticality of the windmill axis and calm down the vertical movement.
課題3は洋上風車が設置される周辺海域における海洋生物に悪影響を与えない事。
洋上に於ける大規模発電を行う為には、多数の風車を設置する必要があるが、この場合は、設置される海域に於いて海洋植物、魚介類等の海洋生物に悪影響を与えない事が必要であり、その為には太陽光や潮流等を遮断しない事が必須条件になる。その事により、漁業との協業が可能となり、短期間に広い水域への洋上風力発電の展開が可能となる。
In order to perform large-scale power generation on the ocean, it is necessary to install a large number of windmills. In this case, the marine organisms such as marine plants and fishery products should not be adversely affected in the sea area where they are installed. Therefore, it is essential to not cut off sunlight or tidal currents. This makes it possible to collaborate with fisheries and to deploy offshore wind power generation in a wide area in a short time.
課題4は出来るだけトラブルを少なくし、メンテナンスフリーである事。
洋上風力発電は陸地から離れた、水深のある海域での長時間の無人運転が必須になるが、その為にはメンテナンスフリーが重要な条件となる。然るに、現在良く使用されている風車の大部分が、水平軸風車、垂直軸風車共に増速ギア付発電機を使用している。この方式の発電機はギアの磨耗の為に定期的に交換等のメンテナンスが欠かせない。これは定期的な発電の中断やメンテナンスコスト等の問題を抱えている。
洋上風力発電によって相当な割合の発電量を賄う為には、上記、課題1〜課題4までの問題が完全に解決される必要がある。
Issue 4 is to be as maintenance-free as possible with as few troubles as possible.
Offshore wind power generation requires long-time unmanned operation in deep waters away from land, but maintenance-free is an important condition for that. However, most of the wind turbines currently in use use a generator with a speed increasing gear for both the horizontal axis wind turbine and the vertical axis wind turbine. This type of generator is indispensable for regular maintenance due to gear wear. This has problems such as periodic interruption of power generation and maintenance costs.
In order to cover a considerable amount of power generation by offshore wind power generation, the
本発明は水面に接する近傍にあるメインフロートと、フロートの下部に設置された結合部と、結合部の下部に設置された姿勢安定用の重し部分と、メインフロート上部に設置された支柱と、支柱の上端部に設置された風車と、風車に接続された発電ユニットからなる浮体式洋上風力発電システムを提供する事により、課題2を解決したものである。
The present invention is a main float in contact with the water surface, a coupling portion installed at the lower portion of the float, a weight stabilizing portion installed at the lower portion of the coupling portion, and a support column installed at the upper portion of the main float. The
本発明は外部からの信号により浮力構造体の水位を調整する事を特徴とする請求項1に記載の浮体式洋上風力発電システムを提供する事により、課題2を解決したものである。
The present invention solves the
本発明は自己安定型垂直軸風力発電ユニットが組み込まれた事を特徴とする請求項1から請求項2に記載の浮体式洋上風力発電システムを提供する事により、課題2を解決したものである。
The present invention solves
本発明は潮流発電用ユニットが設置された事を特徴とする請求項1から請求項3に記載の浮体式洋上風力発電システムを提供する事により、課題2を解決したものである。
The present invention solves the
本発明は波力発電用ユニットが設置された事を特徴とする請求項1から請求項4に記載の浮体式洋上風力発電システムを提供する事により、課題2を解決したものである。
The present invention solves the
本発明は2個の浮力構造体と、2個の浮力構造体に対して並行四辺形を形成する為の2本の水平支柱と浮力構造体と水平支柱を回転自在に結合する為の継ぎ手とからなる請求項1から請求項5の何れかに記載の2連浮力構造システムを提供する事により、課題2を解決したものである。
The present invention includes two buoyancy structures, two horizontal struts for forming parallelograms for the two buoyancy structures, a joint for rotatably coupling the buoyancy structures and the horizontal struts, The
本発明は2連浮力構造体システムとその中の2個の浮力構造体と二等辺三角形を形成する位置に設置される追加の浮力構造体と、追加される浮力構造体と他の2個の浮力構造体を並行四辺形を形成する様に結合する為の各2本の水平支柱と浮力構造体と水平支柱を回転自在に結合する為の継ぎ手からなる事を特徴とする請求項6に記載の浮力構造システムを提供する事により、課題2と課題3を解決したものである。
The present invention relates to a dual buoyancy structure system, two buoyancy structures therein, an additional buoyancy structure installed at a position forming an isosceles triangle, an additional buoyancy structure, and two other buoyancy structures. 7. The buoyancy structure is composed of two horizontal struts for coupling the buoyancy structure so as to form a parallelogram, and a joint for rotatably coupling the buoyancy structure and the horizontal strut. The
本発明はN連浮力構造システムにおいて、その内の2個の浮力構造体と二等辺三角形を形成する位置に設置される追加の浮力構造体と、追加される浮力構造体と他の2個の浮力構造体を並行四辺形を形成する様に結合する為の各2本の水平支柱と浮力構造体と水平支柱を回転自在に結合する為の継ぎ手からなる請求項7に記載の浮体構造システムを提供する事により、課題2と課題3を解決したものである。
The present invention relates to an N-unit buoyancy structure system, an additional buoyancy structure installed at a position forming an isosceles triangle with two of the buoyancy structures, an additional buoyancy structure and the other two buoyancy structures. The floating body structure system according to claim 7, comprising two horizontal struts for coupling the buoyancy structure so as to form a parallelogram, and a joint for rotatably coupling the buoyancy structure and the horizontal strut. By providing this,
本発明は水平支柱と回転継ぎ手を結合するピン1と、回転結合継手からなる回転結合部と、回転結合部同志を結合する為のピン2と、締め付け金具1と、締め付け金具2と、回転結合部と締め付け金具を結合するピン2と、締め付け金具1と締め付け金具2を固定し、締め付ける役目を持つボルトからなる請求項6から請求項8の何れかに記載の浮力構造システムを提供する事により、課題2と課題3と課題4を解決したものである。
The present invention relates to a
本発明は回転結合部が2個により構成される事を特徴とする請求項9に記載の浮力構造システムを提供する事により、課題2と課題3と課題4を解決したものである。
The present invention solves
本発明は回転結合部が3個により構成される事を特徴とする請求項9に記載の浮力構造システムを提供する事により、課題2と課題3と課題4を解決したものである。
The present invention solves
本発明は回転結合部が4個により構成される事を特徴とする請求項9に記載の浮力構造システムを提供する事により、課題2と課題3と課題4を解決したものである。
The present invention solves
本発明は回転結合部が6個により構成される事を特徴とする請求項9に記載の浮力構造システムを提供する事により、課題2と課題3と課題4を解決したものである。
The present invention solves
本発明は3角形を形成する浮力構造体の中間位置又はその近傍に養魚用生簀が設置されている事を特徴とする請求項7から請求項8に記載の浮力構造システムを提供する事により、課題2と課題3を解決したものである。
The present invention provides a buoyancy structure system according to any one of claims 7 to 8, characterized in that a fish cage for fish farming is installed at or near an intermediate position of a buoyancy structure forming a triangle. It solves the
本発明は生け簀は上下する為の機構を有し、餌の供給装置を備えている事を特徴とする請求項14に記載の浮力構造システムを提供する事により、課題2と課題3を解決したものである。
The present invention has solved a
本発明は一辺の浮力構造体の数が3個以上ある場合に、両端の2個を除いた中間の浮力構造体を間引いた事を特徴とする請求項6から請求項13の何れかに記載の浮力構造システムを提供する事により、課題2と課題3を解決したものである。
The present invention is characterized in that when the number of buoyancy structures on one side is three or more, an intermediate buoyancy structure excluding two at both ends is thinned out. The
本発明は通常は最小の長さを維持しているが、浮力構造体が上下動する時には必要に応じて伸び縮みをする水平支柱から構成される事を特徴とする請求項6から請求項8の何れかに記載の浮力構造システムを提供する事により、課題2と課題3を解決したものである。
The present invention normally has a minimum length, but is composed of horizontal struts that expand and contract as necessary when the buoyancy structure moves up and down. The
浮力構造体のフロート部と最下部のウエイト部の略中間位置から略水平方向に伸びるワイヤと伸びた先端部から上方向に伸びるワイヤと下方に延びるワイヤと、上方向に伸びるワイヤの先端に結合される外部フロート部と下方に伸びるワイヤの先端に結合されるアンカー部とからなるアンカーシステムを提供する事により、課題2と課題3を解決したものである。
Coupling to the tip of the wire extending in the horizontal direction, the wire extending in the upward direction from the extended tip, the wire extending in the downward direction, and the wire extending in the upward direction from a substantially middle position between the float portion and the lowermost weight portion of the buoyancy structure The
本発明は最低2個以上のアンカーシステムから構成される事を特徴とする請求項6から請求項14の何れかに記載の浮力構造システムを提供する事により、課題2と課題3を解決したものである。
The present invention is composed of at least two anchor systems, and solves
本発明は浮力構造体のフロート部下部を出てプーリーを経由して浮力構造体の最下部にあるウエイト部上部に至るワイヤと回転自在のプーリー保持部とプーリー保持部から略水平方向に伸びて外部フロート部からのワイヤとアンカー部からのワイヤの結合点に至るワイヤとから構成される事を特徴とする請求項16と請求項17の何れかに記載のアンカーシステムを提供する事により、課題2と課題3を解決したものである。
The present invention extends from the lower part of the float part of the buoyancy structure to the upper part of the weight part at the bottom of the buoyancy structure via the pulley, the rotatable pulley holding part and the pulley holding part extending in a substantially horizontal direction. 18. An anchor system according to claim 16 or 17, comprising a wire from an external float part and a wire reaching a connection point of a wire from an anchor part. 2 and
本発明はモーターによって駆動されるプーリー保持部とプーリー保持部から出る水平ワイヤと浮力構造体のフロート部下部を出てプーリーを経由して浮力構造体の最下部にあるウエイト部上部に至るチェインとから構成される事を特徴とする請求項18に記載のアンカーシステムを提供する事により、課題2と課題3を解決したものである。
The present invention includes a pulley holding unit driven by a motor, a horizontal wire coming out of the pulley holding unit, a chain extending from the lower part of the float part of the buoyancy structure to the upper part of the weight part at the bottom of the buoyancy structure via the pulley, The
本発明は浮力構造体のフロート部下部近くに設置されるモーター駆動付のプーリー保持部と浮力構造体の最下部にあるウエイト部上部近くに設置される回転自在のプーリー保持部とモーター駆動付のプーリー保持部と回転自在のプーリー保持部を経由して外部フロート部からのワイヤとアンカー部からのワイヤの結合点から伸びる略水平方向のワイヤと結合するチェインとから構成される事を特徴とする請求項15から請求項18の何れかに記載のアンカーシステムを提供する事により、課題2と課題3を解決したものである。
The present invention relates to a motor-driven pulley holding part installed near the bottom of the float part of the buoyancy structure, a rotatable pulley holding part installed near the upper part of the weight part at the bottom of the buoyancy structure, and a motor-driven type. It is characterized by comprising a chain coupled to a wire in a substantially horizontal direction extending from a coupling point of a wire from an external float part and a wire from an anchor part via a pulley holding part and a rotatable pulley holding part. The
本発明によれば、自己安定型垂直軸風車の採用により、どの様な強風下においても決して停止する事無く、所定以下の回転数を維持し、遠心力等による破壊を防ぎ、強風の強力な風エネルギーを有効に発電に利用し、常に安定した発電が保障される。
更にダイレクトドライブ方式の発電方式を採用する事によりギア等の摩擦を完全に無くし、メンテナンスフリーを実現し、陸地から離れた海域などに安心して設置する事が可能となる。
本発明によれば、多数の浮力構造体が2本の水平バーにより並行四辺形として安定的に結合される事により、どの様な気象条件においても使用が保障される。又、3角形に配置される風車の中間領域は素通しである為、太陽光、潮が自由に通過出来、魚、貝等の養殖をする事が出来る。この事により、養漁業等とのコラボレーションが可能となり、海域または水域を共有出来るので、養魚業者のコンセンサスを得る事が可能となり、洋上風力発電の早期の導入が可能となる。
この事により全地球の6割以上を占める広大な深海域に於ける発電が可能となり、太陽光発電の様に緑地を発電の為に利用する必要が無い為に、少ない緑地を減らす必要が無く、将来の食料危機対策としても有効である。
According to the present invention, by adopting a self-stabilizing vertical axis wind turbine, it never stops under any strong wind, maintains a rotation speed below a predetermined value, prevents breakage due to centrifugal force, etc. Wind energy is effectively used for power generation, ensuring stable power generation at all times.
Furthermore, by adopting a direct drive type power generation method, the friction of gears and the like is completely eliminated, and maintenance-free is realized, and it is possible to install it in a sea area away from land.
According to the present invention, a large number of buoyancy structures are stably coupled as parallelograms by two horizontal bars, so that the use is guaranteed under any weather conditions. Moreover, since the intermediate area of the windmill arranged in a triangle is transparent, sunlight and tide can pass freely, and fish, shellfish, etc. can be cultivated. This makes it possible to collaborate with fisheries, etc., and share the sea area or water area, so it is possible to obtain consensus of fish farmers, and early introduction of offshore wind power generation becomes possible.
This makes it possible to generate power in a vast deep sea area that accounts for more than 60% of the entire earth, and there is no need to reduce the number of green spaces because there is no need to use green spaces for power generation unlike solar power generation. It is also effective as a countermeasure against the future food crisis.
以下、本発明を図面に示した実施の形態をもって説明するが、本発明は、図面に示した実施の形態に限定されるものではない。
本発明は名前の示すとおり、先ず、垂直軸風車の自己安定を図る為の方策について述べる。
Hereinafter, the present invention will be described with reference to embodiments shown in the drawings, but the present invention is not limited to the embodiments shown in the drawings.
As the name suggests, the present invention will first describe measures for achieving self-stabilization of a vertical axis wind turbine.
図1(A)は自己安定型垂直軸風力発電ユニットが組み込まれた浮力構造体を示した斜視図である。メインフロート21の下部に結合用構造体22を介して姿勢安定用のバラスト23が設置され、メインフロート21の上部に風車軸4が設置され、その上端に風車が設置されている。
図2は浮力構造体の水位調整について表している図である。外部信号によって比重の小さな物質をフロート下部の結合用構造体に注入する事により水が軽い物質に置換される事により浮力構造体が軽くなり浮力構造体が上に持ち上がる。
図2(A)は通常の状態で、一番浮き上がっている。
図2(B)は少し沈んでいる状態で、波が高い場合に利用する。
図2(C)はメインフロート部も水没している状態で、強烈な波浪や高い津波等の時に利用するが、メインフロートも水没しているので、波の影響を受けにくく、風車軸の激しい上下動を抑える事が可能である。
外部信号とは水位、波の振幅、浮力構造体の上下動幅等のセンサー信号や外部の制御センターからの台風や津波等に基づく危険信号等である。
FIG. 1A is a perspective view showing a buoyancy structure in which a self-stabilizing vertical axis wind power generation unit is incorporated. A
FIG. 2 is a diagram illustrating the water level adjustment of the buoyancy structure. By injecting a low specific gravity material into the coupling structure under the float by an external signal, the water is replaced with a light material, so that the buoyancy structure is lightened and the buoyancy structure is lifted up.
FIG. 2A shows the most floating state in a normal state.
FIG. 2B is used when the waves are high in a state where they are slightly sinking.
Fig. 2 (C) is used when the main float part is also submerged, in case of strong waves or high tsunamis, but the main float is also submerged, so it is not easily affected by waves and the windmill axis is intense. It is possible to suppress vertical movement.
The external signal is a sensor signal such as a water level, a wave amplitude, a vertical movement width of a buoyancy structure, a danger signal based on a typhoon or a tsunami from an external control center, and the like.
この浮力構造体は高い波に対しても安定した姿勢を維持する事が出来るので、潮流発電用ユニットや波力発電ユニットを併設する事が可能である。
図3は2個のプロペラ付潮流発電ユニットが浮力構造体に設置されている状態を示している。
図4は2個の波力発電ユニットが浮力構造体に設置されている状態を示している。
フロート55の上下によりマグネット56が回転し、コイル57との間で発電を行う1事が出来る。
Since this buoyancy structure can maintain a stable posture against high waves, a tidal power generation unit and a wave power generation unit can be provided side by side.
FIG. 3 shows a state where two propeller-equipped tidal power generation units are installed in the buoyancy structure.
FIG. 4 shows a state where two wave power generation units are installed in the buoyancy structure.
The magnet 56 is rotated by the upper and lower portions of the
図5は2個の浮力構造体22が2本の水平支柱24により、平行四辺形を形成する様に回転自在に結合された浮力構造システムの斜視図で、図6は側面図である。このシステムは2本の水平支柱24により並行四辺形を形成する様に回転自在に結合されているので、片方の浮力構造体22が強い波等により傾斜しようとしても、他方の浮力構造体22により保持されているので、問題無い。
FIG. 5 is a perspective view of a buoyancy structure system in which two
図7は上記2個の浮力構造体22が2個の浮力構造体22と二等辺三角形を形成する位置に配置される追加の浮力構造体22により、各2本の水平支柱24により、回転自在に結合され、三角形を形成しようとしている状態の斜視図である。3個の浮力構造体22は各2本の水平支柱24により結合される。
図8は上記図64の状態から、三角形結合が完了した状態の斜視図である。
FIG. 7 shows that the above two
FIG. 8 is a perspective view showing a state in which the triangular combination is completed from the state of FIG. 64 described above.
図9は波の上下動に対して、浮力構造体の垂直性維持特性を実験で出した結果である。
浮力構造体の浮力大きさを3段階で変えたデータを取った。
▲1▼ Weight−3の浮力=2×(Weight−2の浮力)=2×〔1.5×(
Weight−1の浮力)〕
▲2▼ 水平支柱の傾き角度に対して浮体構造体の傾き角度(パラメータ=浮力)
▲3▼ 結果 → 例えば、水平支柱の最大傾き角度11.2° に対して
* Weight−1の傾き角度=5°
* Weight−2の傾き角度=4.3°
* Weight−3の傾き角度=1.7°
計算すると、Weight−3の減衰効果=1.7°/11.2°=0.15=15%
つまり、Weight−3は浮体構造体の傾きを15%に抑える事が出来た事になる。
もし、浮体構造体の浮力をもっと大きくすれば、更に減衰効果は大きくなる可能性がある。
図10のグラフは減衰効果を表している。
これで本発明の効果が実際に証明された事になる。
FIG. 9 shows the results of experiments showing the perpendicularity maintaining characteristics of the buoyancy structure against the vertical movement of the wave.
Data was obtained by changing the buoyancy size of the buoyancy structure in three stages.
(1) Weight-3 buoyancy = 2 × (Weight-2 buoyancy) = 2 × [1.5 × (
Weight-1 buoyancy)]
(2) Tilt angle of the floating structure relative to the tilt angle of the horizontal support (parameter = buoyancy)
(3) Result → For example, for the maximum tilt angle of 11.2 ° of horizontal struts * Weight-1 tilt angle = 5 °
* Weight-2 tilt angle = 4.3 °
* Weight-3 tilt angle = 1.7 °
When calculated, the attenuation effect of Weight-3 = 1.7 ° / 11.2 ° = 0.15 = 15%
That is, Weight-3 was able to suppress the inclination of the floating structure to 15%.
If the buoyancy of the floating structure is further increased, the damping effect may be further increased.
The graph of FIG. 10 represents the attenuation effect.
This actually proves the effect of the present invention.
この三角形の中心付近に後述の養魚用生け簀25を配置する事が可能である。
図11は3角形結合浮力構造体の中心に生け簀25が配置されている状態である。
図12は生け簀25が数十メーター下に沈んでいる状態を表している。
これは波浪が高い場合や赤潮等が発生している時に魚を守るために沈める事がある。
図13は生け簀25の上下を行う為の機構である。これは更に底に沈んでいる生け簀の魚に餌を自動的に与える機能もあわせ持っている。
図14は生簀が底に沈んでいる状態を表している。
It is possible to arrange a
FIG. 11 shows a state in which the
FIG. 12 shows a state in which the
This can sink to protect the fish when the waves are high or the red tide is occurring.
FIG. 13 shows a mechanism for moving the
FIG. 14 shows a state where the ginger is sinking to the bottom.
図15は回転結合部59を具体的に表した3角形浮力構造体を表している。
図16及び図17は回転結合部59の理解を深める為に拡大している図である。
図18は回転結合部だけを拡大表示している。
図28は3水平支柱の回転結合部を拡大した状態である。
図29は4水平支柱の回転結合部を拡大した状態である。
図20は6水平支柱の回転結合部を拡大した状態である。
FIG. 15 shows a triangular buoyancy structure that specifically represents the
16 and 17 are enlarged views for deepening the understanding of the
FIG. 18 shows an enlarged view of only the rotational coupling portion.
FIG. 28 is an enlarged view of the rotational coupling portion of the three horizontal struts.
FIG. 29 shows an enlarged state of the rotational coupling portion of the four horizontal struts.
FIG. 20 is an enlarged view of the rotational coupling portion of the six horizontal struts.
図19は上記三角形浮力構造システムに上記図7及び図8のやり方と同じ手法により、3連、4連、5連、6連、7連と風車の数を増やしていけるマルチ化システムの可能性を示している。
図20はその様な手法によって増やした7連洋上風力発電システムを表している斜視図である。
図21は上記図20において、三角形の空間の中に養魚用生け簀25が5個配置された状態を表している斜視図である。
FIG. 19 shows the possibility of a multi-purpose system in which the number of wind turbines can be increased to the above-described triangular buoyancy structure system by using the same method as in FIGS. Is shown.
FIG. 20 is a perspective view showing a seven-span offshore wind power generation system increased by such a method.
FIG. 21 is a perspective view showing a state in which five
図23は図22の6連3角形結合浮力構造体の中間で浮力構造体を間引いた状態を示している。
図25は図24の12連直列のシステムの中間で浮力構造体を間引いた状態を示している。
図27は図26の19連6角形結合システムの中間で浮力構造体を間引いた状態を示している。
FIG. 23 shows a state in which the buoyancy structure is thinned out in the middle of the six-triangular combined buoyancy structure of FIG.
FIG. 25 shows a state in which the buoyancy structure is thinned out in the middle of the 12-series system in FIG.
FIG. 27 shows a state where the buoyancy structure is thinned out in the middle of the 19-hexagonal coupling system of FIG.
図31は3角形浮力構造体の位置保持の為のアンカーシステムを表している。
このシステムの特徴は外部フロート73を水面上に浮かす事により、水位がどの様な水深になっても浮力構造体に繋がっている水平ワイヤ69の高さ位置が変わらない為に、いつも同じ様な位置で引っ張り、浮力構造体の垂直性に悪影響を与える事が無い事である。
図32は図31の変形版である。
図33はY字の結合点を回転自在のプーリーに置き換えたシステムである。
図34は図33のプーリーをモーター駆動のプーリーで置き換えたシステムである。
図35は図34のシステムにおいて、モーター駆動のプーリーを浮力構造体上部に移動した状態である。
図36は7連5角形結合浮力構造体用のアンカーシステムを表している。
図37は3角形結合浮力構造体に水平軸風車が載っているシステムにアンカーシステムが結合した状態である。
図38は7連直列結合浮力構造体に水平軸風車が載っているシステムにアンカーシステムが結合した状態である。
FIG. 31 shows an anchor system for maintaining the position of the triangular buoyancy structure.
The feature of this system is that the height of the
FIG. 32 is a modified version of FIG.
FIG. 33 shows a system in which the Y-shaped coupling point is replaced with a rotatable pulley.
FIG. 34 shows a system in which the pulley of FIG. 33 is replaced with a motor-driven pulley.
FIG. 35 shows a state where the motor-driven pulley is moved to the upper part of the buoyancy structure in the system of FIG.
FIG. 36 shows an anchor system for a heptagon pentagonal coupled buoyancy structure.
FIG. 37 shows a state where an anchor system is coupled to a system in which a horizontal axis wind turbine is mounted on a triangular coupled buoyancy structure.
FIG. 38 shows a state in which an anchor system is coupled to a system in which a horizontal axis wind turbine is mounted on a seven-series coupled buoyancy structure.
深い水域での浮体式風力発電は本発明の最もターゲットとする分野であり、漁業とのコラボレーション等により早期の立ち上げ、運用が期待出来、将来の必要電力の相当な割合は供給出来るものと期待される。
更に、本発明によれば、風向を気にしない垂直軸風車であり、且つ、垂直翼が回転によるは刃ね出来るので、突風や高速回転等の過大な力による破損を避ける事が可能である。 この事により、無人での長期間の安定的な運用が可能となる。
Floating wind power generation in deep water is the most targeted field of the present invention, and is expected to be able to start up and operate at an early stage through collaboration with fisheries, etc., and to supply a considerable proportion of future power requirements. Is done.
Furthermore, according to the present invention, the wind turbine is a vertical axis wind turbine that does not care about the wind direction, and since the vertical blades can be bent by rotation, it is possible to avoid damage due to excessive force such as gusts and high speed rotation. . This makes it possible to operate stably for a long time without a person.
例えば、高速道路や新幹線等の広大、長大な空間に一定間隔で設置すれば莫大な数の風車を設置出来、必要な電力の或る割合を賄う事が可能となる。この場合、両方とも騒音問題はあまり問題にならないので、設置に関する地域住民その他、関係者の理解を得る事はそんなに困難では無い。 For example, a large number of windmills can be installed if they are installed at regular intervals in a vast and long space such as an expressway or a bullet train, and it is possible to cover a certain proportion of the required power. In this case, the noise problem is not a problem in both cases, so it is not so difficult to obtain the understanding of the local residents and others concerned about the installation.
更に、海外に目を向けると、温暖化現象により、各地で砂漠化が進行しているが、この地域に膨大な数の風車を設置し、垂直軸風車の特徴を生かして直接地下水を汲み上げる事が出来る。或いは垂直軸風車で発電した電力により地下水を汲み上げるか、又は、水を生成し、緑地化を進める事が出来れば、砂漠を緑地に変える事も夢では無い筈であり、発明者はその事を強く望み、夢で終わらせない様に、努力を惜しまない所存である。 Furthermore, when looking overseas, desertification is progressing in various places due to global warming phenomenon, but a huge number of windmills are installed in this area, and the groundwater is directly pumped by taking advantage of the characteristics of the vertical axis windmill. I can do it. Alternatively, if the groundwater can be pumped up by the electric power generated by the vertical axis wind turbine, or if water can be generated and greening can be promoted, changing the desert to green space should not be a dream, and the inventor will I am willing to work hard so that I won't end it with a dream.
21 メインフロート
22 結合用円柱
23 姿勢安定用バラスト
24 浮力構造体結合用水平支柱
25 養魚用生け簀
51 プロペラ
52 発電機
53 回転保持機構
54 回転アーム
55 フロート
56 マグネット
57 コイル
58 ハウジング
59 可動継ぎ手
60 水平支柱結合ピン
61 水平支柱結合体
62 締め付け金具−1
63 締め付け金具−2
64 可動継ぎ手用ピン
65 ボルト
66 垂直翼回転保持部−2
67 垂直翼角度保持部−1
68 垂直翼角度保持部−2
69 水平ワイヤ
70 フロート結合ワイヤ
71 アンカー結合ワイヤ
72 アンカー
73 外部フロート
74 Y字結合ワイヤ
75 回転自在プーリーAssy
76 モーター駆動プーリーAssy(Y字の頂点部に配置)
77 モーター駆動プーリーAssy(フロート部下部に配置)
78 回転自在プーリーAssy(ウエイト部上部に配置)
21
63 Fastening bracket-2
64 Movable
67 Vertical blade angle holding part-1
68 Vertical blade angle holder-2
69
76 Motor drive pulley Assy (located at the top of the Y-shape)
77 Motor drive pulley Assy (located at the bottom of the float)
78 Rotating pulley Assy (located above the weight)
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