JP2022018150A

JP2022018150A - 防霜ファン発電システム

Info

Publication number: JP2022018150A
Application number: JP2020121049A
Authority: JP
Inventors: 坂邦雄塩; Kunio Shiosaka
Original assignee: Earth Repair Corp
Current assignee: Earth Repair Corp
Priority date: 2020-07-15
Filing date: 2020-07-15
Publication date: 2022-01-27

Abstract

【課題】防霜運転時以外における防霜ファンの有効活用を図るとともに、防霜ファンの駆動に要する電力を低減する。【解決手段】発電制御部３２２は風向風速計３１４を参照し、発電に適した条件に該当したときは、ファン１２が発電に適した方向となるように方向調整器１６によって調整する。次に、切換スイッチ１１０の切換端子ＳＡを充電電力入力端子ＳＤに接続するとともに、バッテリー２４０を交流直流変換器２１０側に切換スイッチ２３０で切り換える。すると、電動機１４で発電された交流電力が、交流直流変換器２１０で直流に変換されてバッテリー２４０に供給され、バッテリー２４０が充電される。バッテリー２４０内の直流電力は、防霜運転時に直流交流変換器２２０で交流に変換されて電動機１４に供給され、バッテリー２４０の電力でファン１２が回転駆動される。【選択図】図１

Description

本発明は、茶畑などに設置されて霜被害を防止するための防霜ファンを使用する発電システムに関する。

防霜ファンは、例えば、下記特許文献１に記載されているように、茶畑に立設した支柱の先端にモータ駆動されるファンを取付けた構成となっている。ファンにより、上空数メートルの比較的温かい空気を冷え込む地表付近に対して送り込むことで地表面の温度を上げ、植物などの温度の上昇を図ることで、霜の被害を防いでいる。

特開2012-50401号公報

ところで、防霜ファンは、新芽が芽吹く春先は霜の害を受けやすいため、特に春先において使用されるが、それ以外の時期では使用されることはない。また、霜被害が予想される時期であっても、一日中使用するわけではない。しかし、それらの時期で防霜ファンを有効活用できれば、好都合である。

本発明は、かかる点に着目したもので、その目的は、防霜運転時以外における防霜ファンの有効活用を図ることである。他の目的は、防霜ファンの駆動に要する電力の低減を図ることである。

本発明は、ファンを電動機で駆動して送風することで霜被害を防止する防霜ファンを使用する防霜ファン発電システムであって、前記電動機は、前記ファンによって駆動されることで発電可能であり、前記電動機によって発電された電力を蓄える蓄電手段を備えており、前記防霜ファンによる防霜運転を行わないときであって、予め設定した発電条件となったときに、前記電動機で発電された電力を前記蓄電手段に蓄える発電運転の制御を行う制御手段を備えたことを特徴とする。

主要な形態の一つによれば、前記制御手段は、前記防霜ファンを防霜運転するときに、前記蓄電手段に蓄えられている電力を、前記電動機に供給する制御を行うことを特徴とする。他の形態によれば、前記制御手段は、前記発電運転時において、前記蓄電手段が満充電となったときは、前記電動機で発電された電力を外部に出力する制御を行うことを特徴とする。更に他の形態によれば、前記防霜ファンは、そのファンの方向を調整する方向調整手段を備えており、前記制御手段は、防霜運転時は前記ファンを防霜効果のある方向に調整し、前記発電運転時は前記ファンを発電効果のある方向に調整する制御を行うことを特徴とする。本発明の前記及び他の目的，特徴，利点は、以下の詳細な説明及び添付図面から明瞭になろう。

本発明によれば、防霜ファンが防霜運転を行わないときに、発電運転を行うこととしたので、防霜運転時以外における防霜ファンの有効活用を図ることができ、発電した電力を防霜ファンの駆動に使用することで、防霜運転に要する電力の低減を図ることができる。

本発明の一実施例の全体構成を示すブロック図である。前記実施例における防霜ファンの設置例を示す図である。前記実施例における防霜運転の手順を示す図である。前記実施例における発電運転の手順を示す図である。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、実施例に基づいて詳細に説明する。

図１には、本発明の一実施例の全体構成が示されている。同図において、防霜ファン１０には、電力制御装置１００が設けられている。防霜ファン１０は、ファン１２と、電動機（モーター）１４と、ファン１２の方向を調整する方向調整器１６を備えている。ファン１２は、電動機１４によって回転駆動されるようになっている。電動機１４としては、本実施例では、発電機としても機能するものを使用する。方向調整器１６は、ファン１２が風を受ける方向（角度も含む。）を調整するためのもので、調整する方向は電力制御装置１００によって決定されるようになっている。

次に、電力制御装置１００は、切換スイッチ１１０を備えており、この切換スイッチ１１０は、切換端子ＳＡ，駆動電力入力端子ＳＢ，余剰電力出力端子ＳＣ，充電電力入力端子ＳＤ，充電電力出力端子ＳＥが設けられている。なお、必要に応じて、ＯＦＦ端子も設けられる。切換端子ＳＡは、前記電動機１４に接続されている。駆動電力入力端子ＳＢは、防霜運転を行うときの駆動電力（例えば三相２００Ｖ）が供給される端子である。余剰電力出力端子ＳＣは、電動機１４が発電機として機能しており、発電した電力に余剰が生じたときに、それを出力する端子である。充電電力入力端子ＳＤ，充電電力出力端子ＳＥは、蓄電部２００に接続されている。

上述した充電電力入力端子ＳＤは、蓄電部２００の交流直流変換器２１０に接続されており、充電電力出力端子ＳＥは直流交流変換器２２０に接続されている。交流直流変換器２１０，直流交流変換器２２０は、切換スイッチ２３０を介してバッテリー（蓄電池）２４０に接続されている。

次に、上述した防霜ファン１０，切換スイッチ１１０，蓄電部２００は、制御部３００に接続されている。制御部３００は、温度計３１０，タイマー３１２，風向風速計３１４，防霜制御部３２０，発電制御部３２２を備えている。これらのうち、温度計３１０は、気温を検知するためのもので、公知の設置位置や設置個数としてよい。タイマー３１２は、カレンダー機能も備えており、防霜を行う時期や時間が設定されているときは、このタイマー３１２を参照する。風向風速計３１４は、防霜ファン１０が受ける風の向きや速度を計測するためのものである。

防霜制御部３２０は、予め設定された防霜動作を行う温度条件や時期・時間条件を満たしたときに、ファン１０の方向を防霜に適した方向に調整するとともに、蓄電部２００もしくは外部からの電力を、バッテリー優先で電動機１４に供給する制御を行う機能を備えている。温度条件や時期・時間条件は、利用者が予め設定する。発電制御部３２２は、予め設定された発電操作を行う風速条件を満たしたときに、ファン１０の方向を防霜に適した方向に調整するとともに、電動機１４で発電した電力を、蓄電部２００もしくは外部に、バッテリー優先で供給する制御を行う機能を備えている。これら防霜制御部３２０及び発電制御部３２２は、シーケンサやコンピュータによって構成してよい。また、本実施例では、２つの制御部３２０，３２２に分けたが、全体として一つの制御部としてよい。

図２には、茶畑における防霜ファン１０の設置の様子が示されており、防霜ファン１０は、茶畑２０の適宜位置に支柱２２が立設されており、その先端側に防霜ファン１０が設けられている。

次に、図３，図４も参照しながら、本実施例の動作を説明する。

＜防霜運転時の動作＞最初に、防霜ファン１０を、防霜のために駆動する場合の動作を説明する。この場合、防霜制御部３２０による制御が、図３に示すように行われる。
ａ，温度計３１０やタイマー３１２を参照し、防霜を行う温度条件や時期・時間条件に該当したと判断されたときは（ステップＳ１０のYes）、ファン１２が防霜に適した方向となるように方向調整器１６によって調整する（ステップＳ１２）。
ｂ，次に、バッテリー２４０が充電されているかどうかを判定する（ステップＳ１４）。
ｃ，そして、充電されているときは（ステップＳ１４のYes）、切換スイッチ１１０の切換端子ＳＡを充電電力出力端子ＳＥに接続するとともに、バッテリー２４０を直流交流変換器２２０側に切換スイッチ２３０で切り換える。すると、バッテリー２４０内の直流電力が直流交流変換器２２０で交流に変換されて電動機１４に供給されるようになり（ステップＳ１６）、バッテリー２４０の電力でファン１２が回転駆動されるようになる。
ｄ，一方、バッテリー２４０が充電されていないときは（ステップＳ１４のNo）、切換スイッチ１１０の切換端子ＳＡを駆動電力入力端子ＳＢに接続し、外部から電動機１４に電力が供給され（ステップＳ１８）、外部電力でファン１２が回転駆動されるようになる。

また、バッテリー２４０が放電して電圧が低下した場合も、バッテリー２４０が充電されていないと判断され（ステップＳ２０のNoからステップＳ１４のNo）、同様に、外部から給電が行われる。以上の動作が、防霜運転の終了まで繰り返し行われる（ステップＳ２０のYes）。

＜発電運転時の動作＞次に、電動機１４を発電機として使用する発電運転の場合の動作を説明する。この場合、発電制御部３２２による制御が、図４に示すように行われる。
ａ，風向風速計３１４を参照し、発電に適した風速や風向の条件に該当したと判断されたときは（ステップＳ３０のYes）、ファン１２が発電に適した方向となるように方向調整器１６によって調整する（ステップＳ３２）。例えば、風の向きにファン１２が向くように、方向調整が行われる。この動作は、必要に応じて適宜行われる（場合により、手動でファン１２の方向調整を行っても良いし、また、防霜運転のまま、つまり、ファン１２の方向調整をしないまま、ファン１２により発電するようにしても良い。）。
ｂ，次に、切換スイッチ１１０の切換端子ＳＡを充電電力入力端子ＳＤに接続するとともに、バッテリー２４０を交流直流変換器２１０側に切換スイッチ２３０で切り換える。すると、電動機１４で発電された交流電力が、交流直流変換器２１０で直流に変換されてバッテリー２４０に供給され、バッテリー２４０が充電される（ステップＳ３４）。
ｃ，その結果、バッテリー２４０が十分に充電されて満充電の状態となったときは（ステップＳ３６のYes）、切換スイッチ１１０の切換端子ＳＡを余剰電力出力端子ＳＣに接続し、外部に出力する（ステップＳ３８）。出力した交流電力は、売電してもよいし、他の各種の装置の駆動に利用してもよい。以上の動作が、発電条件を満たさなくなるまで繰り返し行われる（ステップＳ３０のNo）。なお、図４の発電運転は、図３の防霜運転が行われていないときに付随的に行われるもので、図３の防霜運転が優先する。

以上のように、本実施例によれば、防霜運転を行わないときに、ファン及び電動機による風力発電を行うこととし、発電した電力をバッテリーに充電して防霜運転時に利用し、更には、外部に出力することとしたので、
ａ，防霜運転時以外における防霜ファンの有効活用を図ることができる（例えば、図示しないが、図２記載の茶葉の畝と畝との間にわらを敷いて、該わらの下にヒータを設け、該ヒータの電源に蓄電したバッテリーを用いて、地面付近の温度を上げて未然に防霜効果を図るようにしても良い。）。
ｂ，防霜運転に必要な電力を低減することができ、経済的である。

＜他の実施例＞なお、本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加えることができる。例えば、以下のものも含まれる。
(1)前記実施例は、防霜ファン１０の電動機１４が交流電力によって駆動される場合を示したが、直流電力で駆動されてもよい。その場合、蓄電部２００の交流直流変換器２１０や直流交流変換器２２０は不要となる。また、必要に応じて、電圧を調整する降圧器や昇圧器を設けるようにする。
(2)バッテリー２４０に対する充放電においては、公知の技術をそのまま適用することができ、例えば、過充電などの各種の保護回路を設けるようにしてよい。発電電力の外部出力についても、同様に公知の技術を適用してよい。
(3)前記方向調整器１６を設けないときは、ファン１２の送風方向は、防霜運転が良好に行われる方向とすればよい。
(4)上述した発電条件としては、例えば風速が設定値以上となった場合としたが、風力発電の公知技術を適用してよい。
(5)本発明は、茶畑のみならず、各種の畑ないし圃場の防霜ファンに適用してよい。

本発明によれば、防霜ファンが防霜運転を行わないときに、発電運転を行うこととしたので、防霜運転時以外における防霜ファンの有効活用を図ることができ、発電した電力を防霜ファンの駆動に使用することで、防霜運転に要する電力の低減を図ることができ、茶畑などに設置する防霜ファンに好適である。

１０：防霜ファン
１２：ファン
１４：電動機
１６：方向調整器
２０：茶畑
２２：支柱
１００：電力制御装置
１１０：切換スイッチ
２００：蓄電部
２１０：交流直流変換器
２２０：直流交流変換器
２３０：切換スイッチ
２４０：バッテリー
３００：制御部
３１０：温度計
３１２：タイマー
３１４：風向風速計
３２０：防霜制御部
３２２：発電制御部
３２４：温度計
ＳＡ：切換端子
ＳＢ：駆動電力入力端子
ＳＣ：余剰電力出力端子
ＳＤ：充電電力入力端子
ＳＥ：充電電力出力端子

Claims

ファンを電動機で駆動して送風することで霜被害を防止する防霜ファンを使用する防霜ファン発電システムであって、
前記電動機は、前記ファンによって駆動されることで発電可能であり、
前記電動機によって発電された電力を蓄える蓄電手段を備えており、
前記防霜ファンによる防霜運転を行わないときであって、予め設定した発電条件となったときに、前記電動機で発電された電力を前記蓄電手段に蓄える発電運転の制御を行う制御手段を備えたことを特徴とする防霜ファン発電システム。
前記制御手段は、前記防霜ファンを防霜運転するときに、前記蓄電手段に蓄えられている電力を、前記電動機に供給する制御を行うことを特徴とする請求項１記載の防霜ファン発電システム。
前記制御手段は、前記発電運転時において、前記蓄電手段が満充電となったときは、前記電動機で発電された電力を外部に出力する制御を行うことを特徴とする請求項１又は２記載の防霜ファン発電システム。
前記防霜ファンは、そのファンの方向を調整する方向調整手段を備えており、
前記制御手段は、防霜運転時は前記ファンを防霜効果のある方向に調整し、前記発電運転時は前記ファンを発電効果のある方向に調整する制御を行うことを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の防霜ファン発電システム。