JP2016098789A

JP2016098789A - 自家発電装置

Info

Publication number: JP2016098789A
Application number: JP2014238711A
Authority: JP
Inventors: 惠昜伊藤; Keiyo Ito
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-11-26
Filing date: 2014-11-26
Publication date: 2016-05-30

Abstract

【課題】構成簡易で比較的低コストにて供給できて手軽に利用でき、しかも、発電効率のよい自家発電装置を提供することを課題とする。
【解決手段】パイプ状の発電ユニット１を複数並設して構成される自家発電装置であって、発電ユニット１は、１本の風洞２内に、送風機３と送風機３から送られる風を受けて発電する風力発電機５群とを配備して成り、風洞２は、送風機３を配備する大径部６と、風力発電機５群を配備する小径部７と、大径部６と小径部７との間に介在するテーパー部８とから成ることを特徴とする自家発電装置である。
【選択図】図１

Description

本発明は自家発電装置に関するものであり、より詳細には、１本の風洞内に組み込んだ風力発電機群から供給される電流を集積し、その一部を自家消費用蓄電池を充電するために用い、残りを外部出力用蓄電池を充電するために使用することができる自家発電装置に関するものである。

自家発電装置としては種々のタイプのものが知られており、風力を利用するものも少なくない。しかるに、従来提案されている自家発電装置は、一般家庭用のものは比較的簡易な構成であるものの、より広範囲な需要（例えば、中小の工場用とか商店の照明用、農業ハウス内の暖房用等）に応えるための自家発電装置となると、複雑且つ大規模でハイコストなものとなり、設置スペース上の問題も起こってくる。

特開２０１０−１７２１７３号公報特開平１１−３３２１２５号公報

上述したように、例えば、中小の工場用とか商店の照明用、農業ハウス内の暖房用等に応えるための自家発電装置は、複雑且つ大規模でハイコストなものとなり、設置スペース上も問題が起こり、設置に制約が伴っていた。

そこで本発明は、構成簡易で比較的低コストにて供給でき、さほどスペースをとらずに手軽に利用でき、しかも、発電効率のよい自家発電装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するための請求項１に係る発明は、パイプ状の発電ユニットを複数並設して構成される自家発電装置であって、前記発電ユニットは、１本の風洞内に、送風機と前記送風機から送られる風を受けて発電する風力発電機群とを配備して成り、前記風洞は、前記送風機を配備する大径部と、前記風力発電機群を配備する小径部と、前記大径部と前記小径部との間に介在するテーパー部とから成ることを特徴とする自家発電装置である。

一実施形態においては、前記風力発電機群から送電される電流は振り分けられて、自家消費用蓄電池と外部出力用蓄電池のいずれかを充電するために使用される。また、前記自家消費用蓄電池及び外部出力用蓄電池はリチウムイオン蓄電池とされる。

一実施形態においては、前記送風機は、前記風洞内に向く吐出ファンと、前記風洞外に向いていて前記吐出ファンと同一方向に回転する吸入ファンとを同軸線上に備えたものとされる。そして、その場合、前記吐出ファンと前記吸入ファンの軸はそれぞれ、前記電動機の前後に配置される流体クラッチのケースにおいて軸支され、前記流体クラッチを介して前記電動機の出力軸に連結される。

本発明は上記のとおりであって、本発明に係る自家発電装置は、１本の風洞内に、送風機と送風機から送られる風を受けて発電する風力発電機群とを配した発電ユニットを複数本配備して構成されるものであるので、構成簡易で比較的低コストにて供給でき、手軽に利用しうる効果がある。

また、各発電ユニットの風洞は、送風機を配備する大径部と、風力発電機群を配備する小径部と、大径部と小径部との間に介在するテーパー部とから構成され、テーパー部の作用で高められた風圧が各風力発電機に供給されるため、発電効率がよいという効果がある。

本発明に係る自家発電装置の構成例を示す簡略平面図である。本発明に係る自家発電装置の発電ユニットの組み立て例を示す斜視図である。本発明に係る自家発電装置における送風機部分の構成例を示す簡略図である。

本発明を実施するための好ましい形態について、添付図面に依拠して説明する。本発明に係る自家発電装置は、パイプ状の発電ユニット１を複数並設して構成されるものである。発電ユニット１は、単に、横並びにすることとしてもよいし（図１参照）、図２に示すように、縦横に配置して立体的に構成することとしてもよい。

発電ユニット１は、１本の風洞２内に、送風機３、並びに、送風機３からの風を受けて発電する複数の風力発電機５を配備して成るもので、送風機３は風洞２の入口部分に配置され、風力発電機５は、送風機３から距離を置いてその奥に直列状態に配置される。

風洞２はその全長に亘って円筒形状とされるが、その内径は、複数の風力発電機５を配備する後半部分（小径部７）が送風機３を配備する入り口部分（大径部６）よりも小径にされる。そして、大径部６に位置する送風機３と小径部７の先頭に位置する風力発電機５との間の部分がテーパー部８とされ、テーパー部８において風圧が高まるよう企図される。

風洞２をこのように形成するためには、それぞれ別個に製造した大径部６と小径部７とテーパー部８とを連結して製造する方法が簡便である。小径部７はその長さにもよるが、風力発電機５を内装する関係上、通例、短尺のものを複数連結して構成することとされる。また、小径部７部分は直管とされることが多いが、設置スペース等との関係で、Ｕ字型等の曲管とされることもある。なお、本装置は、小型のものから大型のものまで種々の規模のものとすることができ、大型の場合は、例えば、風洞の内径が２ｍ程度にされることもある。

風洞２の入口側である大径部６に配置される送風機３は軸流ファンであり、通例、図１に示されるように、ファン駆動用の電動機１０も風洞２内に収める構成とされるが、電動機１０を風洞２外に配置する構成も可能である。後者の場合における電動機１０の出力の伝達は、例えば、ギア組みを介して行われる。なお、図示してないが、電動機１０も風洞２内に収める構成の場合は、電動機１０は、その周囲に取り付けた複数の支持アームを介して風洞２の内壁に固定される。各風力発電機５についても同様である。

好ましい実施形態においては、送風機３は、風洞２内に向く吐出ファン１１と、風洞２外に向いていて吐出ファン１１と同一方向に回転する吸入ファン１２とを同軸線上に備えたものとされる。その場合、吐出ファン１１と吸入ファン１２の軸は、電動機１０の前後に配置される流体クラッチ１３、１４のケースにおいて軸支され、流体クラッチ１３、１４を介して電動機１０の出力軸に連結される。

このタイプの送風機３の場合、電動機１０が作動して吐出ファン１１が回転すると、吐出ファン１１の背面側が負圧状態となって外気が風洞２内に吸い込まれることにより、吸入ファン１２が回転する。そして、吸入ファン１２の回転速度がある速度以上になると、その回転は、流体クラッチ１４を介して電動機１０の出力軸に伝達されることになる。かくして、吸入ファン１２の回転駆動力が電動機１０の出力に加わることで、電動機１０の出力が増強される。

また、本発明において用いる風力発電機５としては、発電機本体１５の前面側と後面側の両面に、同一方向に回転するファン１６、１７を配置したものが好ましい。

各風力発電機５から出る電線は、風洞２ごとに、換言すれば、発電ユニット１ごとに配線される一次送電線２１に集結され、各一次送電線２１は二次送電線２２に集結されて自家消費用蓄電池２３又は出力用蓄電池２４に接続される。例えば、図示した例のように８基の発電ユニット１で構成される場合は、そのうちの４基は自家消費用蓄電池２３側に接続され、他の４基は外部出力用蓄電池２４側に接続される。自家消費用蓄電池２３及び外部出力用蓄電池２４としては、リチウムイオン蓄電池（例えば、東芝製ＳＣｉＢ）を用いることが推奨される。

上記構成の自家発電装置の作用について説明すると、先ず、自家消費用蓄電池１４を電源として各発電ユニット１の送風機３を高速回転させると、送風機３からの風が風力発電機５群に向け、テーパー部８を介して風圧が高められつつ送られる。その場合先ず、先頭の風力発電機５の風上側（手前側）のファン１６がこの風圧を受けて回転駆動され、このファン１６の回転が発電機本体１５の主軸に伝達されることで、発電が行われる。

そして、その発電機本体１５の主軸の回転が風下側（奥側）のファン１７に伝達され、風下側のファン１７の回転に伴って発生する風圧が次段の風力発電機５の駆動源となって、次段の風力発電機５のファン１６が回転して発電が行われる。以下同様にして、末端の風力発電機５に至るまでのすべての風力発電機５において発電が行われ、各風力発電機５から送出される電流は、一次送電線２１から二次送電線２２を経て自家消費用蓄電池２４又は出力用蓄電池２５に送られ、それらを充電する。

上記過程において、送風機３から風力発電機５群に向けて強風が送られるが、その際、送風機３と先頭の風力発電機５との間に、先頭の風力発電機５に向かって窄まるテーパー部８が存在するため、送風機３から先頭の風力発電機５に向かう風の風圧が高まる。そのため、各風力発電機５において効率のよい発電がなされ、送風機３を駆動するための自家消費用エネルギー以上の余剰エネルギーが得られ、これを外部出力用に回すことが可能となるのである。この発電効率は、自家消費用蓄電池２３及び外部出力用蓄電池２４としてリチウムイオン蓄電池を用いることにより、一層増長される。

この発明をある程度詳細にその最も好ましい実施形態について説明してきたが、この発明の精神と範囲に反することなしに広範に異なる実施形態を構成することができることは明白である。従って、この発明は、添付請求の範囲において限定した以外はその特定の実施形態に制約されるものではない。

１発電ユニット
２風洞
３送風機
５風力発電機
６大径部
７小径部
８テーパー部
１０電動機
１１吐出ファン
１２吸入ファン
１３、１４流体クラッチ
１５発電機本体
１６、１７ファン
２１一次送電線
２２二次送電線
２３自家消費用蓄電池
２４出力用蓄電池

Claims

パイプ状の発電ユニットを複数並設して構成される自家発電装置であって、前記発電ユニットは、１本の風洞内に、送風機と前記送風機から送られる風を受けて発電する風力発電機群とを配備して成り、前記風洞は、前記送風機を配備する大径部と、前記風力発電機群を配備する小径部と、前記大径部と前記小径部との間に介在するテーパー部とから成ることを特徴とする自家発電装置。
前記風力発電機群から送電される電流は振り分けられて、自家消費用蓄電池と外部出力用蓄電池のいずれかを充電するために使用される、請求項１に記載の自家発電装置。
前記自家消費用蓄電池及び外部出力用蓄電池はリチウムイオン蓄電池である、請求項１又は２に記載の自家発電装置。
前記送風機は、前記風洞内に向く吐出ファンと、前記風洞外に向いていて前記吐出ファンと同一方向に回転する吸入ファンとを同軸線上に備えたものである、請求項１乃至３のいずれかに記載の自家発電装置。
前記吐出ファンと前記吸入ファンの軸はそれぞれ、前記電動機の前後に配置される流体クラッチのケースにおいて軸支され、前記流体クラッチを介して前記電動機の出力軸に連結される、請求項４に記載の自家発電装置。