JP2015017622A - 発電システム - Google Patents

Abstract

【課題】自然エネルギーを電力に変換する発電システムにおいて、使用する発電機の大きさの制約を受けず、加えて汎用タイプの発電機を利用可能な自然エネルギーを電力に変換する発電システムを提供する。
また船舶のベースロードを補い、航行費の圧縮に貢献して漁業の収益性を高める船舶用の水力発電システムを提供する
【解決手段】本発明は、自然エネルギーを電力に変換する発電システムにおいて、該発電システムは、回転運動エネルギーを往復運動エネルギーに変換する動力変換部と往復運動エネルギーを回転運動エネルギーに変換する動力変換部とを具備することを、上記課題を解決する手段としている。

【選択図】図１

Description

本発明は自然エネルギーを電力に変換する発電システムに係るものである。

自然エネルギーを用いた発電システムのうち、風力や水力を利用するものは、プロペラやスクリューを用いて自然エネルギーを回転エネルギーに変換して発電機の動力源としている。

風力を利用する風力発電は、風力を受け回転エネルギーを生み出すブレード（翼）、ローター軸、ハブなどで構成されるローター部が発電機に連結され発電がおこなわれるのが一般的である。このため、風力発電においては、発電機はローター部と同じ機械室の中にあり、高所に設置される。経済性向上のための定格出力の増大にはブレードを大きくすることが求められるが、その反面、支柱の強度やコスト面の制約から、ローター部や発電機には小型軽量のものが求められる。

しかしながら、発電機の小型化は出力の低下や変換効率を低下させるとともに形状が特殊なものになり安価な汎用の発電機等は使用できないという問題を生んでいる。

経済性向上のために発電機の大型化や汎用タイプの使用を可能にする発電システムのブレークスルーが求められていた。

船舶のベースロード（船舶で必要な電力）は、石油などの燃料によって発電する発電機によって提供されるのが普通である。しかしながら、そこで発生する燃料費は船舶の航行費の中で決して安価なものではなく、たとえば小型船舶などで行う漁業においては、その収益を容易に圧迫する原因の一つとなる。

ベースロードを再生可能エネルギーである自然エネルギーで補えれば船舶の航行費用を圧縮できる。実用化されている自然エネルギー利用には太陽光発電や風力発電があるが、船舶で使用するには、いずれの方法も十分な発電量を得るために必要なスペースが、船舶上に確保できないという問題がある。

水流や波力を利用した発電は、海や川を航行する船舶にとって好適な選択であるはずだが、水中や水上に発電機を配置することで、効率の高い大型の発電機が使えず、効率が悪く高価な小型発電機を防水して使用するということになり、費用的にも設計上も難しいため、実用化されたものはいまだ現れていない。

このため、船舶のベースロードを補うための、自然エネルギーを利用した発電システムの開発が待たれていた。

特開平６−２８０８４０号 特開平５−１６４０３６号 特開２００５−２０７３３２

自然エネルギーを電力に変換する発電システムにおいて、使用する発電機の大きさの制約を受けず、加えて汎用的な発電機を利用可能な自然エネルギーの発電システムを提供する。
船舶のベースロードを補い、航行費の圧縮に貢献して漁業の収益性を高める船舶用の水力発電システムを提供する。

本発明は、自然エネルギーを電力に変換する発電システムにおいて、該発電システムは、回転運動を往復運動に変換する動力変換部と往復運動を回転運動に変換する動力変換部とを具備することを、上記課題を解決する手段としている。
いる。

本発明を利用した風力発電システム（図２）においては、ブレードに連結し高所にある機械室には、ローター部のほかクランク機構あるいはギアー変換機構などで構成された簡単で軽量な構造の運動変換部が、発電機の代わりに設置されることになる。これによってブレードの大型化による支柱の強度やコスト面からの制約がなくなり、ブレードを大型化して定格出力を増大できるようになる。 また、発電機は地上の任意の位置に設置可能になるので、大型のものや汎用タイプの発電機の使用が可能になる。このことが、風力発電の経済性向上に効果があることは論を待たない。

本発明を利用した船舶用水力発電システム（図３および図４）では、水中に水力を受けるスクリューとローター部と、クランク機構あるいはギアー変換機構などで構成された簡単な構造の運動変換部が発電機の代わりに設置され、防水などの対策が簡便になるとともに小型化も図ることができる。また、本発明によれば、発電機は船舶の甲板上などに設置が可能となるので大型のものや汎用タイプの発電機の使用が可能になる。このことが船舶用水力発電の実用性を高め、ベースロードの費用を圧縮し、船舶航行の経済性を向上させるのは論を待たない。

図１は本発明の発電システムのフローチャートである。（実施例１） 図２は本発明による風力発電システムの構成図である。（実施例２） 図３は本発明による船舶用の水力発電システムの構成図（船舶側面）である。（実施例３） 図４は本発明による船舶用の水力発電システムの構成図（船舶正面）である。（実施例３）

以下本発明の一実施形態に係る発電システムについて説明する。なお、これは実施の一例であり、本発明はこれに限定されるものではない。

図１は本発明の発電システムのフローチャートの一例である。風力や水力、潮力といった自然エネルギーを受け回転エネルギーに変換するローター部と、回転エネルギーを電力に変換する発電部の間に、運動変換部A（回転運動エネルギーを往復運動エネルギーにする）とケーブル等による往復運動エネルギー伝達と運動変換部B（往復運動エネルギーを回転運動エネルギーにする）が配置されているのが特徴である。工程の追加はエネルギーのロスを生むが、往復運動エネルギー伝達の長さによって任意の位置まで発電部を移動できる本発明では、効率の良い大型で安価な汎用タイプの発電機を使用することができ、工程間のエネルギーロスを補ってあまりある経済性の向上を得ることができる。

図２は本発明による風力発電システムの構成の一例を図にしたものである。高所のローター軸に連結するのはクランク機構あるいはギアー変換機構などで回転エネルギーを往復運動エネルギーに変換する単純で軽量の運動変換部Aである。該運動変換部によって回転エネルギーから往復運動エネルギーに変換されたエネルギーは、伝達ケーブルで地上の任意の場所にある、発電機と連結した運動変換部まで伝達される。（該伝達ケーブルはケーブル端部に加えられた位置変動をもう一方の端部に伝えるものでインナーケーブルとアウターケーブルの組み合わせによるものや油圧を使った油圧ケーブルなどの使用が望ましい。）伝達された往復運動エネルギーは該運動変換部Bで回転運動エネルギーに変換されて発電機を駆動する。

図３と図４は本発明による船舶用の水力発電システムの一例を図にしたものである。図３は船舶側面からの構成図であり、図４は船舶正面からの構成図である。
ここでは図３をもって説明する。船舶にジョイントなどで固定されたスクリュー１は船舶の運航によって生じる水流や海川自体の水流などによって回転する。その際のスクリューは単純なプロペラ状のものでもよいが、アルキメデスのスクリューなどを使用して効率を高めるのが望ましい。本実施例の図３はアルキメデスのスクリューを図示している。該回転に連結するのは防水された機械室２でその内部にはローター部と,クランク機構やギアー変換機構などで回転運動エネルギーを往復運動エネルギーに変換する単純で軽量の運動変換部が具備されている。この機械室で往復運動エネルギーに変換されたエネルギーは往復運動エネルギー伝達ケーブルで船舶甲板の任意の場所にある運動変換部６まで伝達される。（該往復運動伝達ケーブルはケーブル端部に加えられた位置変動をもう一方の端部に伝えるものでインナーケーブルとアウターケーブルの組み合わせによるもの３、４や、図示しないが油圧を使った油圧ケーブルなどの使用が望ましい。）伝達された往復運動エネルギーは該運動変換部６で回転運動エネルギーに変換されて発電機７を駆動する。

１ スクリュー（水流を受け回転する）
２ 機械室（ローター部と回転運動エネルギーを往復運動エネルギーにする運動変換部）
３ 往復運動エネルギー伝達ケーブルのインナーケーブル
４ 往復運動エネルギー伝達ケーブルのアウターケーブル
５ 往復運動エネルギー伝達ケーブルを船体に固定するジョイント
６ 往復運動エネルギーを回転運動エネルギーにする運動変換部
７ 発電機
８ 往復運動トルク調整スプリング
９ 水面
１０ スクリューを船体に固定するジョイント

Claims (3)

1. 自然エネルギーを電力に変換する発電システムにおいて、該発電システムは、回転運動エネルギーを往復運動エネルギーに変換する動力変換部と往復運動エネルギーを回転運動エネルギーに変換する動力変換部を具備することを特徴とする自然エネルギーを電力に変換する発電システム
2. 請求項１に記載の発電システムの回転運動エネルギーを往復運動エネルギーに変換する動力変換部は、プロペラやスクリュー等を含むローター部が自然エネルギーを変換して生成する回転運動エネルギーを往復運動エネルギーに変換するものであり、請求項１に記載の発電システムの往復運動エネルギーを回転運動エネルギーに変換する動力変換部は、往復運動エネルギー伝達ケーブルが伝達する往復運動エネルギーを回転運動エネルギーに変換するものであることを特徴とする請求項１に記載の発電システム
3. 自然エネルギー源が船舶の周囲に発生する水流であることを特徴とする請求項１に記載の発電システム