JP2022128531A - 洋上風力発電機 - Google Patents
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Abstract
Description
注*1)風力発電機の風車自体の回転数は1分間で10~20回転程度と遅いので、発電に必要な回転数を得るため回転数を数10倍~100倍に加速する装置。(非特許文研1、68頁参照)
従って、以上述べた水平軸プロペラ型風車に要求される機能を他の装置で代替えすることにより、風力発電機の構成を簡素化を図り、コスト低減を実現する必要があると考えられる。
台座上に取り付けたサポートにより前記台座の上方に水平方向の軸受けを設置し、この軸受けに対して水平方向の回転軸を取り付け、回転軸の周りに風を受けて揚力を生じるブレードを、回転軸に対し直角方向に放射状に複数枚設置する。さらに回転軸と中心が同じで、かつ中心から前記ブレードの途中、或いは先端までの半径を有する円筒形フレームにより、ブレードの途中同士、或いは先端同士を繋いで風車体を形成する。この風車体は、受風面が垂直な水平軸風車である。さらに前記台座は水面上に前記風車体中心の下方を中心として、水面上に同心円状に浮かべて配置したフロート、およびフロート上に設置した支柱を使って水面の上方に保持される。以上の構成により、風車体は水面上に浮いた状態となる。
図3は図2の(A)方向からの矢視図であり、各フロート8に対して前進、および後進の各方向に向けたスクリュー14を取り付けた状態を示す。図3の(A)矢視図(時計方向に回転)では、スクリューの一部を使い矢印18aの方向に推進する際に、フロート8は時計方向(矢印19aの方向)に回転する状態を示す。同様に、図3の(A)矢視図(反時計方向に回転)では、スクリューの一部を使い矢印18bの方向に推進する際に、フロート8は反時計方向(矢印19bの方向)に回転する状態を示す。以上のようにスクリュー14の一部を使うことにより、フロート8を時計回り、或いは反時計回りに回転させることが出来ので、風向に合わせて風車体7を風向きに合わせて回頭させることが可能である。
前記と同様に、計測用タワー50の上端部に設置した風速計55で風速を計測し、その情報を風速の信号56として無線信号で発信し、アンテナ53を設置した制御装置54が受信する。
2 サポート
3 軸受け
4 回転軸
5 ブレード(実施例1)
6 フレーム
7 風車体(実施例1)
8 フロート
9 支柱
10 タワー
11 スライドバー
12 係留装置
13 係留ロープ
14 スクリュー(推進装置)
15 増速機
16 発電機
17 発電機ユニット(ナセル)
18a スクリューによる水の推進方向を示す矢印(時計方向)
18b スクリューによる水の推進方向を示す矢印(反時計方向)
19a フロートの回転方向を示す矢印(時計方向)
19b フロートの回転方向を示す矢印(反時計方向)
20 スライドヘッド
21 ターニングリング
22 ピン
23 ブレーキシュー
24 ブレーキシリンダー
25 ブレーキアーム
26 スポーク
27 内フレーム
28 ブレード(実施例3)
29 外フレーム
30 風車体(実施例3)
31a 風の流れを示す矢印(実施例1)
31b 風の流れを示す矢印(実施例3)
32 発電機駆動軸
33 車輪
34 発電機
35 スライドテーブル
36 ブラケット
37 スプリング
38 係留浮体
39 釣り棒
40 ウエイト
41 係留ポスト
42 係留リング
43 フック
44 バックルa
45 バー
46 ステーa
47 ステーb
48 バックルb
49 アンカー
50 計測用タワー
51 風向計
52 風向きの信号
53 受信アンテナ
54 制御盤
55 風速計
56 風速の信号
57 係留装置角度計
58 係留装置角度の信号
59 風車体の回転数計
60 風車体回転数の信号
61 電力系統
62 電力系統停電の信号
63 フローチャート上のフローの起点又は終点を表す図形
64 フローチャート上の信号情報のインプット
65 フローチャート上の信号データを用いた判断を表す図形
66 フローチャート上のスクリューの動作または停止を表す図形
台座上に取り付けたサポートにより前記台座の上方に水平方向の軸受けを設置し、この軸受けに対して水平方向の回転軸を取り付け、回転軸の周りに風を受けて力を生じるブレードを、回転軸に対し直角方向に放射状に複数枚設置する。さらに回転軸と中心が同じで、かつ中心から前記ブレードの途中、或いは先端までの半径であり外表面を有する円筒形のフレームにより、ブレードの途中同士、或いは先端同士を繋いで風車体を形成する。この風車体は、受風面が垂直な水平軸風車である。さらに前記台座は水面上に前記風車体中心の下方を中心として、水面上に同心円状に浮かべて配置したフロート、およびフロート上に設置した支柱を使って水面の上方に保持される。以上の構成により、風車体は水面上に浮いた状態となる。
また、スクリューのフロートに対する取付け角度は固定されており、フロートを前方、或いは後方推進させるいずれかのスクリューを運転又は停止させるだけで回頭制御が可能となることから、回頭制御ロジックが簡単になる効果も期待できる。
図3は図2の(A)方向からの矢視図であり、各フロート8に対して前進、および後進の各方向に向けたスクリュー14をフロート8に対する取付け角度を固定し取り付けた状態を示す。図3の(A)矢視図(時計方向に回転)では、スクリューの一部を使い矢印18aの方向に推進する際に、フロート8は時計方向(矢印19aの方向)に回転する状態を示す。同様に、図3の(A)矢視図(反時計方向に回転)では、スクリューの一部を使い矢印18bの方向に推進する際に、フロート8は反時計方向(矢印19bの方向)に回転する状態を示す。以上のようにスクリュー14の一部を使うことにより、フロート8を時計回り、或いは反時計回りに回転させることが出来るので、風向に合わせて風車体7を風向きに合わせて回頭させることが可能である。
また、フロート8に対するスクリュー14の取付け角度は固定されており、スクリュー14によりフロート8を前方、或いは後方のいずれかに推進することにより、受風面を風向きに合わせて任意の方向に向かせる回頭制御が可能となる。
64 フローチャート上のフローの起点又は終点を表す図形
65 フローチャート上の信号情報のインプットを表す図形
66 フローチャート上の信号データを用いた判断を表す図形
67 フローチャート上のスクリューの動作または信号を表す図形
Claims (7)
- 洋上に設置し、中心軸が水平の回転軸に対し直角方向に放射状に取り付けた複数のブレードにより風車体を形成し、前記風車体に風が当たってブレードに揚力が生じることで発生する回転軸の回転力を、発電機の駆動軸に伝えることにより発電する洋上風力発電機において、水平の回転軸は海水面の上方に海水面から離れた位置にある台座上に設置した複数のサポートに取り付けた軸受により保持されており、前記水平の回転軸に対して直角方向に放射状に、複数枚のブレードを取り付け、前記回転軸と中心が同じで、かつ前記回転軸の中心から前記ブレードの途中、あるいは先端までの長さと同じ長さの半径を有する円筒形のフレームにより、前記ブレードの途中、或いは先端部同士を繋いで形成した風車体であって、かつ前記台座は、前記風車体の中央部から下方へ向かって海水面上に投影した点を中心とし、同心円状に海水面に浮いた状態で配置したフロート、および前記フロート上に設置した複数の支柱によって、海水面の上方に保持された形態とし、かつ前記台座の下方に、基部を海底に固定し、先端部が前記風車体の中央部の下方の位置でかつ先端部を海水面上に突き出したタワーを設置し、前記タワーは当該タワーの先端部に取り付けた、断面が矩形のスライドバーを上向きに設置し、さらに前記スライドバーの断面形状に合致した摺動面を有し、前記スライドバーに勘合して上下方向に移動可能で、かつ外周部が水平方向に回転可能な繋留装置を取り付け、前記繋留装置の外面と前記支柱を複数のロープで繋いだ形態であり、かつ前記フロートの下側水中に、前記フロートが海水面に浮いた状態で前方に或いは後方に推進力を有する複数の推進装置を取り付けたことにより、前記風車体を風に向かう方向、或いは風に沿う方向に回転させることが出来ること特徴とする、洋上風力発電機。
- 請求項1に記載の繋留装置は、請求項1に記載のスライドバーの断面形状に合致した摺動面を有するスライドヘッドを有し、前記スライドヘッドは前記スライドバーに勘合して上下方向に移動可能とし、かつ前記スライドヘッドは外周部に水平方向に回転可能なターニングリングを取り付けており、かつ前記ターニングリングの外面と請求項1に記載の支柱を、請求項1に記載の複数のロープで繋ぎ、合わせて、前記ターニングリングに対し、前記スライドヘッドの外面に押しつけることにより前記ターニングリングの回転方向の動きを停止させるブレーキ装置を取り付けたことにより、請求項1に記載の風車体の回転を停止させることが出来ることを特徴とする、請求項1に記載の洋上風力発電機。
- 請求項1または請求項2に記載の風車体の水平の回転軸に対して垂直方向に放射状に、複数のスポークを取り付け、前記回転軸と中心が同じで、かつ前記回転軸の中心から前記スポークの先端までの長さと同じ半径を有する円筒形の内フレームにより、前記スポークの先端部同士を繋ぎ、合わせて、前記内フレームの外面に対して垂直方向に放射状に、複数枚のブレードを取り付け、前記回転軸と中心軸が同じで、かつ前記回転軸の中心から前記ブレードの途中、或いは先端までの長さと同じ半径を有する円筒形の外フレームにより、前記ブレードの途中、或いは先端同士を繋いで風車体を形成することを特徴とする、請求項1または請求項2に記載の洋上風力発電機。
- 請求項1~3の何れかに記載の発電機の駆動軸対し、発電機の外部に突き出した前記発電機の駆動軸の端部に車輪を取り付け、前記車輪の走行面が、請求項1~3の何れかに記載の風車体のフレームの外表面に接触することを特徴とする、請求項1~3の何れかに記載の洋上風力発電機。
- 請求項1~3の何れかに記載の発電機、および発電機の駆動軸、および請求項4に記載の車輪を同一のテーブル上に設置し、前記テーブルは請求項1~4の何れかに記載の台座上にて請求項1~4の何れかに記載の風車体のフレーム向かって移動可能に取り付けられ、かつ前記テーブルに対して前記フレームと相対する側の前記台座上にブラケットを固定し、前記テーブルと前記ブラケットの間にスプリングを取り付けたをにより、前記車輪は前期フレームに対して前記スプリングの反発力によって押し付けられることを特徴とする、請求項1~4の何れかに記載の洋上風力発電機。
- 請求項1~5の何れかに記載の風車体の中央部の下方に、下部にウエイトを有する係留浮体を海面上に浮かせた状態で配置し、前記係留浮体の上側に断面が円形の係留ポストを設置し、さらに前記係留ポストの断面形状に合致した摺動面を有する係留リングを、前記係留ポストに対して水平方向に回転可能な状態で取り付け、前記係留リングの外面と請求項1~5の何れかに記載の支柱を請求項1~5の何れかに記載の複数のロープで繋ぎ、合わせて海底面上に複数のアンカーを設置し、前記係留浮体と前記アンカーを、海水面に対して傾斜した状態の複数のバーによって繋いだことを特徴とする、請求項1~5の何れかに記載の洋上風力発電機。
- 請求項1~6の何れかに記載の洋上風力発電機において、前記洋上風力発電機は請求項1~6の何れかに記載のスクリューの動作・停止を制御する制御盤を備えているものとし、前記制御盤は前記洋上風力発電機の近傍に設置した風向計によって測定した風向きの信号と、前記洋上風力発電機の近傍に設置した風速計によって測定した風速の信号と、請求項1~6の何れかに記載の係留装置に対して取り付けた係留装置角度計の信号と、請求項1~6の何れかに記載の風車体に対して取り付けた風車体の回転数の信号と、地上の電力系統の運用状態の信号を受信し、それらの信号を用いて前記スクリューの動作・停止を制御することにより、風車体が適切な運転状態に維持できることを特徴とする、請求項1~6の何れかに記載の洋上風力発電機。
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