JP2023007532A

JP2023007532A - Flexible structure wind power generator

Info

Publication number: JP2023007532A
Application number: JP2021110415A
Authority: JP
Inventors: 白川利久; Toshihisa Shirakawa
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2021-07-01
Filing date: 2021-07-01
Publication date: 2023-01-19

Abstract

To provide a flexible wind power generator that is fragile, but simple, inexpensive and easy to replace, in order to obtain power from wind energy.SOLUTION: A flexible structure wind turbine generator comprises propeller equipment and two ground generators 60. The propeller equipment is composed of several propellers 11 connected to a propeller joint protrusion 31 of a propeller rotational shaft 30 on the top of a support column 20, and a circular structural wheel 13. The ground generators 60 are laid on the surface concrete pavement. When a generator roller 40 of the ground generator 60 are in contact with the rotating structural wheel 13, a generator shaft 61 is rotated to generate power.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は風力発電装置に関する。 The present invention relates to wind turbine generators.

近年、環境意識の高まりを受け、環境に優しい表面由来エネルギーの需要が高まっている。中でも、昼夜・雨天に関係なく高稼働率が期待できる風力発電の活用が望まれている。
風のエネルギーをプロペラで受けて、プロペラの回転力を熱や電気に変換する風力発電装置が主流になっている（例えば、特許文献1）。
発電効率向上のために、プロペラの長さが長くなっている。その結果、プロペラ支持柱の高さが非常に高くなっている。
発電装置は、プロペラ支持柱の頂部に敷設され、プロペラの回転軸と直結している。
特開平10-252639 In recent years, the demand for environment-friendly surface-derived energy has been increasing in response to growing environmental awareness. Above all, the use of wind power generation, which can be expected to have a high operating rate regardless of whether it is day or night or rain, is desired.
Wind power generators that receive wind energy with a propeller and convert the rotational force of the propeller into heat or electricity have become mainstream (for example, Patent Document 1).
The length of the propeller has been increased to improve power generation efficiency. As a result, the height of the propeller support column is very high.
The power generator is installed on the top of the propeller support column and directly connected to the propeller shaft.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-252639

風力発電装置が多数基になると、設置・維持管理・修理が困難になり、運用費が嵩んでしまう。
支柱が高いと、高い足場での作業を嫌がる人がいる。作業員人数が不足する。 When a large number of wind power generators are installed, installation, maintenance, and repair become difficult, resulting in an increase in operating costs.
Some people don't like working on high scaffolding if the stanchions are high. Insufficient number of workers.

手段１は柔構造風力発電装置である。
柔構造風力発電装置は、プロペラ設備と２基の地上発電機（６０）とからなる。
プロペラ設備は、支持柱（２０）頂部のプロペラ回転軸（３０）のプロペラ接合突起（３１）に結合された数枚のプロペラ（１１）と、円形の構造輪（１３）からなる。
各プロペラ（１１）先端は結合棒（１２）により上記構造輪（１３）に固着されている。
地上発電機（６０）は地上に敷設され、回転する上記構造輪（１３）に発電機ローラ（４０）が接触することにより発電機軸（６１）を回転させ発電する。
プロペラ回転軸（３０）と２基の発電機ローラ（４０）で３点支持されたプロペラ設備であることを特徴とする柔構造風力発電装置。
プロペラ設備を平面とすると、３点で支持すると安定する。
発電機は、例えば自転車に搭載されているリブダイナモまたはハブダイナモがある。 Means 1 is a flexible structure wind turbine generator.
The flexible structure wind power generator consists of a propeller installation and two ground generators (60).
The propeller equipment consists of several propellers (11) coupled to the propeller joint projections (31) of the propeller rotation shaft (30) on the top of the support column (20) and a circular structural wheel (13).
Each propeller (11) tip is fixed to the structure wheel (13) by a connecting rod (12).
The ground generator (60) is laid on the ground, and when the generator roller (40) comes into contact with the rotating structural wheel (13), it rotates the generator shaft (61) to generate electricity.
A flexible structure wind turbine generator characterized by a propeller facility supported at three points by a propeller rotating shaft (30) and two generator rollers (40).
If the propeller equipment is flat, it will be stable if it is supported at three points.
The generator is, for example, a rib dynamo or hub dynamo mounted on a bicycle.

手段２は浮体式柔構造風力発電装置である。
手段１の柔構造風力発電装置において、回転台（７０）を中空にして浮体（１７０）とし、軟弱地盤でも設置できるたことを特徴とする浮体式柔構造風力発電装置である。 Means 2 is a floating flexible structure wind turbine generator.
In the flexible structure wind power generator of means 1, the floating flexible structure wind power generator is characterized in that the turntable (70) is hollowed to form a floating body (170) and can be installed even on soft ground.

手段３は風向き変更板柔構造風力発電装置である。
手段１の柔構造風力発電装置において、回転台（７０）を固定する。
構造輪（１３）の左右に風向き変更板（２００）を敷設して、横風でも発電できること特徴とする風向き変更板柔構造風力発電装置である。 Means 3 is a wind direction changing plate flexible structure wind turbine generator.
In the flexible structure wind turbine generator of means 1, the turntable (70) is fixed.
The wind direction changing plate flexible structure wind turbine generator is characterized in that wind direction changing plates (200) are laid on the left and right of the structural wheel (13) so that power can be generated even in crosswinds.

2050年までに、エネルイギーのうち再生可能エネルイギー使用割合を５０％程度にすると宣言している。３０年も先の話である。途中、何が起こるかわからない。
2045年頃迄は化石燃料発電を主体にし、それから先は急激に再生可能エネルイギー使用割合を高めてもいい筈である。
本発明なら、技術革新・開発なしに急激な大量生産が可能である。
本発明なら、湿地帯やマイナスメートル地帯でも設置できる。運搬費が嵩む山間部に設置する必要がない。
老朽化したら、プロペラ設備は倒してそのまま放置してもよい。スクラップ材に値が付けば回収業者に売る。塩害でボロボロになるのが望ましい。 It has declared that by 2050, the proportion of renewable energy used will be around 50%. 30 years ago. You never know what will happen along the way.
Fossil fuel power generation should be the main source of power generation until around 2045, and after that it should be possible to rapidly increase the use of renewable energy.
With the present invention, rapid mass production is possible without technological innovation and development.
With the present invention, it can be installed even in marshy areas and minus meter areas. There is no need to install in mountainous areas where transportation costs are high.
When worn out, the propeller equipment may be laid down and left as is. If the scrap material has a value, it is sold to a recycler. It is desirable to be tattered by salt damage.

無料で・エネルギー密度が低く・広く存在する風エネルギーから電力を得るために、壊れやすくとも簡便・安物・交換し易い風力発電装置が提供できた。 In order to obtain electric power from wind energy, which is free of charge, has low energy density, and is widely available, we were able to provide a wind power generator that is fragile, simple, inexpensive, and easy to replace.

実施例１は手段１の柔構造風力発電装置である。
図１は手段１の柔構造風力発電装置の概観図である。
プロペラ設備は、支持柱（２０）頂部のプロペラ回転軸（３０）のプロペラ接合突起（３１）に結合された数枚のプロペラ（１１）と、円形の構造輪（１３）からなる。
各プロペラ（１１）は、プロペラ接合突起（３１）の風上側にネジ止めする。プロペラ（１１）は常に、風によってプロペラ接合突起（３１）に押し付けられている。
各プロペラ（１１）は上記構造輪（１３）に固着されている結合棒（１２）の風上側にネジ止めする。プロペラ（１１）は常に、風によって結合棒（１２）に押し付けられている。
地上発電機（６０）は地表コンクリート舗装の上に敷設される。
回転する上記構造輪（１３）に、地上発電機（６０）の発電機ローラ（４０）が接触することにより発電機軸（６１）を回転させ発電する。構造輪（１３）の表面には表面分割輪（１４）を貼って、構造輪（１３）の摩耗を防ぐ。表面分割輪（１４）材料候補には、薄いアルミニウム帯やプラスチックやゴムがある。交換し易いように、分割して分割継ぎ目で円形に繋いでいる。構造輪（１３）材料候補には、ステンレス製やジュラルミン製がある。発電機ローラ（４０）材料候補にはステンレス製がある。
プロペラ（１１）材料候補には、防水処理を施した木製やプラスチックやプラスチック中綿のステンレス製がある。
その他、プロペラ飛行機のプロペラを使える。長さを確保するにはプロペラ接合突起（３１）の長さを長くすればよい。
発電機軸（６１）は発電機軸支持棒（６２）で支えられている。
支持柱（２０）の底部は回転台（７０）に固定されている。
回転台（７０）底部はベアリング（７２）で支持され、滑らかに回転できる。
回転台（７０）は回転機械（７５）と数本の回転台拘束棒（７１）で、水平方向の移動を拘束している。
回転台（７０）は、回転機械（７５）側の歯車を回転させることにより、回転台（７０）に刻まれたミゾを介して回転できる。
回転台（７０）の停止は、回転機械（７５）側の歯車を回転台（７０）に刻まれたミゾに圧着して停止すればよい。或いは、回転台拘束棒（７１）にブレーキシューを敷設しておけばよい。
プロペラ（１１）の停止は、スポーク（７５）を支持柱（２０）に固定すればよい。スポーク（７５）は構造輪（１３）とプロペラ接合突起（３１）に固着されている。構造輪（１３）を補強する。
スポーク（７５）をプロペラ（１１）にしてもよい。
プロペラ設備は、プロペラ回転軸（３０）と２基の発電機ローラ（４０）で３点支持されている。
構造輪（１３）と表面分割輪（１４）なしでも、プロペラ（１１）先端に円弧部品を敷設すれば、当該円弧が発電機ローラ（４０）を回転させるから発電できる。
プロペラ（１１）に磁石を敷設し、発電機ローラ（４０）をコイルにすればリニアモータとなって発電する。 Example 1 is the flexible structure wind power generator of means 1.
FIG. 1 is a general view of the flexible structure wind turbine generator of means 1. FIG.
The propeller equipment consists of several propellers (11) coupled to the propeller joint projections (31) of the propeller rotation shaft (30) on the top of the support column (20) and a circular structural wheel (13).
Each propeller (11) is screwed to the windward side of the propeller joint projection (31). The propeller (11) is always pressed against the propeller joint projection (31) by the wind.
Each propeller (11) is screwed to the windward side of a connecting rod (12) fixed to the structural wheel (13). The propeller (11) is constantly pressed against the connecting rod (12) by the wind.
A ground generator (60) is laid on the surface concrete pavement.
When the generator rollers (40) of the ground generator (60) come into contact with the rotating structural wheel (13), the generator shaft (61) is rotated to generate electricity. A surface dividing ring (14) is attached to the surface of the structural ring (13) to prevent abrasion of the structural ring (13). Candidate materials for the surface dividing ring (14) include thin aluminum strips, plastics and rubbers. For easy replacement, it is split and connected in a circle with a split seam. Candidate materials for the structural ring (13) include stainless steel and duralumin. Candidate materials for the generator roller (40) include stainless steel.
Candidate materials for the propeller (11) include waterproof wood, plastic, and plastic-filled stainless steel.
In addition, the propeller of a propeller plane can be used. In order to secure the length, the length of the propeller connection protrusion (31) should be lengthened.
The generator shaft (61) is supported by a generator shaft support rod (62).
The bottom of the support column (20) is fixed to the turntable (70).
The bottom of the turntable (70) is supported by bearings (72) and can rotate smoothly.
The turntable (70) is constrained from horizontal movement by a rotating machine (75) and several turntable restraint rods (71).
The turntable (70) can be rotated through grooves cut into the turntable (70) by rotating the gear on the rotary machine (75) side.
The turntable (70) can be stopped by crimping the gears of the rotating machine (75) to grooves cut in the turntable (70). Alternatively, a brake shoe may be laid on the turntable restraining rod (71).
The propeller (11) can be stopped by fixing the spokes (75) to the support column (20). The spokes (75) are attached to the structural wheel (13) and the propeller connection lugs (31). Reinforcing the structural ring (13).
The spokes (75) may be propellers (11).
The propeller equipment is supported at three points by a propeller rotating shaft (30) and two generator rollers (40).
Even without the structural wheel (13) and the surface dividing wheel (14), if a circular arc part is installed at the tip of the propeller (11), the circular arc rotates the generator roller (40) to generate electricity.
If a magnet is laid on the propeller (11) and the generator roller (40) is made into a coil, it becomes a linear motor and generates electricity.

実施例２は手段２の浮体式柔構造風力発電装置である。
図２は手段２の浮体式柔構造風力発電装置の概観図である。
実施例１の柔構造風力発電装置において、回転台（７０）を中空にして浮体（１７０）とした。
浮体（１７０）は湿地の上に浮いている。
浮体（１７０）底部に敷設した浮体支持棒（１７１）で、浮体（１７０）の移動を拘束する。浮体支持棒（１７１）４本を浮体（１７０）重心周りに敷設すれば液状化が生じても復興し易い。
浮体支持棒（１７１）は、浮体（１７０）を安定させるためであるから、固い地盤に固着する必要がなく錘でもよい。
浮体（１７０）の回転は浮体回転機械（１８０）で回転させる。浮体回転機械（１８０）側の歯車と浮体（１７０）側面に刻まれているミゾとが嚙み合って回転する。 Example 2 is the floating flexible structure wind turbine generator of means 2.
FIG. 2 is a general view of the floating flexible structure wind turbine generator of means 2. FIG.
In the flexible structure wind turbine generator of Example 1, the turntable (70) was made hollow to form a floating body (170).
A floating body (170) floats above the wetland.
Floating body support rods (171) laid on the bottom of the floating body (170) restrain the movement of the floating body (170). Laying four floating body support rods (171) around the center of gravity of the floating body (170) facilitates restoration even if liquefaction occurs.
Since the floating body support rods (171) are for stabilizing the floating body (170), they do not need to be fixed to the hard ground and may be weights.
The floating body (170) is rotated by a floating body rotating machine (180). The gears on the floating body rotating machine (180) side and the grooves engraved on the side of the floating body (170) mesh and rotate.

実施例３は手段３の風向き変更板柔構造風力発電装置である。
図３は手段３の風向き変更板柔構造風力発電装置の概観図である。
実施例１の柔構造風力発電装置において、回転台（７０）を地表コンクリートに固定する。
構造輪（１３）の左右に風向き変更板（２００）を敷設する。
図左から風が吹いている場合である。右側の風向き変更板（２００）は、プロペラの前側に配置させて風を反射しプロペラ側に向ける。左側の風向き変更板（２００）は、プロペラの後ろ側に配置させてプロペラの後ろ側に吹く風を遮断し、プロペラを通過した風を妨げないようにする。
風向き変更板（２００）の配置変えはモータ歯車（２１５）で回転させる。モータ歯車（２１５）の歯車と変更板支持棒（２１０）側面に刻まれているミゾとが嚙み合って回転する。
風向き変更板（２００）の端に帆綱を結べば補強できる。
風車を設置するにあたり、現地の風況を精査し、風向きが最も多い方向にプロペラの正面を向ける。
風向きが変わったら風向き変更板（２００）で補正する。風向きが大きく変わった停止する。 Example 3 is the wind direction changing plate flexible structure wind turbine generator of means 3.
FIG. 3 is a general view of the wind direction changing plate flexible structure wind turbine generator of means 3. FIG.
In the flexible structure wind turbine generator of Example 1, the turntable (70) is fixed to the ground concrete.
A wind direction changing plate (200) is laid on the left and right of the structural wheel (13).
This is the case when the wind is blowing from the left side of the figure. The right wind direction changing plate (200) is placed in front of the propeller to reflect the wind and direct it toward the propeller. The left wind direction changing plate (200) is arranged behind the propeller to cut off the wind blowing behind the propeller and not to block the wind passing through the propeller.
The repositioning of the wind deflector (200) is rotated by the motor gear (215). The gear of the motor gear (215) and the groove engraved on the side of the change plate support rod (210) mesh with each other to rotate.
It can be reinforced by tying a sail rope to the end of the wind direction changing plate (200).
When installing a wind turbine, the local wind conditions are carefully examined, and the front of the propeller is directed in the direction of the strongest wind.
When the wind direction changes, it is corrected by the wind direction changing plate (200). Stop when the wind direction changes significantly.

再生可能エネルギー利用は、本質的に低出力密度の表面由来エネルギーの利用である。広い面積を必要とする。風力発電では多数基の風車を使う。
初号機には優秀な人材を投与できるが、後に多数基を投入するに連れて人材の質的低下は必然である。１００号機にもなると優秀な人材を初号機から引き抜いて、初号機に投与できるのは平凡な人材にならざるを得ない。
古い風力発電所で事故が生じると、担当技術者は平凡であり、かつ、昔の技術理念が忘れられている。担当技術者は理念すらも意識にないだろう。そうすると、往々にして事故の初期対応がうまくいかず大事故になりやすい。
本発明は難しい技術をできるだけ排除し、定年退職事務員でも管理できる。事故を放置しておいても大過なく事故は収束する。設置場所は人が住んではいけない洪水・高潮・大地震地帯であるから、人的災害はほとんどない。このような理念に基づいた具体例である。
将来に亘って低出生率が続くから、高齢者の利用は必須である。本発明なら高齢者でも運用管理できる。高い鉄塔作業やクレーンを使わずとも高所作業車程度で対応できる。
小売りや配電は大規模なほうが低コストである。発電所は小規模が良い。例えば、10基/１社で、10社/１研究所。1基に重大トラブルが生じても当該会社を倒産させればよい。倒産は資本主義社会の根幹をなす。そうは言っても、原子力空母用の原爆級濃縮ウランを安くするには微濃縮ウランの利用が不可欠である。太陽光発電端８円/kwh目標に対して、７円/kwhらしいスエーデン開発の自称固有安全性小型軽水炉Secure（多数基をプールに敷設）が完成するなら候補になりうる。こんなに安くなりそうなら再稼働に金はつぎ込まない。それら小型軽水炉を建設するメーカー発電会社に、大手小売電力会社は30年分の電力料金の2割程度を前払いすれば、当該大手小売電力会社は事故処理の心配がない（使用済み核燃料処分費や地元対策や役所対応も心配しないで済む）。送発電分離という総意に、原子力発電だけでも応えることになる。
メーカー発電会社が外国資本なら、事故の放り出しや逃散や倒産がありうるから、国内小売電力会社は無傷ではありえない。日本のメーカーなら政府・役所が税金で面倒見てくれるかもしれない。
余談であるが、地球が人類にとって適温であるのは地下の放射性物質の崩壊熱に大きく依存している。地下のウランやプルトニウムの核分裂による熱も地球の適温に寄与している。原子力発電の対抗馬として再生可能エネルギーを見るのはよろしくない。 Renewable energy utilization is essentially the utilization of low power density surface-derived energy. Requires a large area. A large number of wind turbines are used for wind power generation.
Excellent personnel can be administered to the first unit, but the quality of personnel will inevitably decline as more units are introduced later. When it comes to the 100th machine, it is inevitable that the talented people who can be recruited from the first machine and injected into the first machine will be mediocre.
When an accident occurs at an old wind farm, the engineers in charge are mediocre and the old technical ideas are forgotten. The engineer in charge is probably not even aware of the concept. As a result, the initial response to an accident often fails and a serious accident is likely to occur.
The present invention eliminates difficult techniques as much as possible and can be managed even by retired clerks. Even if the accident is left unattended, the accident will be settled without any major fault. Since the installation site is a flood, high tide, and large earthquake zone where people should not live, there are almost no human disasters. This is a specific example based on such an idea.
Since the low birth rate will continue into the future, the use of elderly people is essential. With the present invention, even elderly people can operate and manage. It can be handled with a height work vehicle without using a high steel tower work or a crane.
Retail and distribution costs are lower at scale. Power plants should be small. For example, 10 units/1 company, 10 companies/1 laboratory. Even if a serious trouble occurs in one reactor, the company can go bankrupt. Bankruptcy forms the basis of capitalist society. Having said that, the use of slightly enriched uranium is essential to cheapen atomic-bomb-grade enriched uranium for nuclear-powered aircraft carriers. If the Swedish-developed self-proclaimed inherently safe small light water reactor Secure (multiple reactors are installed in a pool), which seems to be 7 yen/kwh, can be a candidate for the target of 8 yen/kwh at the end of solar power generation. If it looks like it's going to be this cheap, I won't put money into restarting. If a major retail electric power company pays about 20% of the electricity bill for 30 years in advance to the power generation company that builds these small light water reactors, the major retail electric power company will not have to worry about accident processing (spent nuclear fuel disposal costs, etc.). You don't have to worry about local measures or dealing with government offices.) Nuclear power generation alone will respond to the consensus on the separation of transmission and power generation.
If the manufacturer power generation company is foreign capital, it is possible that the accident will be thrown out, run away, or go bankrupt, so domestic retail power companies cannot be unscathed. If it is a Japanese manufacturer, the government and government offices may take care of it with taxes.
As an aside, the optimum temperature of the earth for human beings is largely dependent on the decay heat of underground radioactive materials. Heat generated by nuclear fission of uranium and plutonium underground also contributes to the optimal temperature of the earth. It is not good to see renewable energy as a rival to nuclear power.

手段１の柔構造風力発電装置の概観図。1 is a general view of a flexible structure wind turbine generator of means 1. FIG. 手段２の浮体式柔構造風力発電装置の概観図。FIG. 2 is a schematic view of the floating flexible structure wind turbine generator of means 2; 手段３の風向き変更板柔構造風力発電装置の概観図。3 is a general view of the wind direction changing plate flexible structure wind turbine generator of means 3. FIG.

１１はプロペラ。
１２は結合棒。
１３は構造輪。
１４は表面分割輪。
１５はスポーク。
２０は支持柱。
３０はプロペラ回転軸。
３２はプロペラ接合突起。
４０は発電機ローラ。
６０は地上発電機。
６１は発電機軸。
６２は発電機軸支持棒。
７０は回転台。
７１は回転台拘束棒。
７２はベアリング。
７５は回転機械。
１７０は浮体。
１７１は浮体支持棒。
１８０は浮体回転機械。
１９０は固定台。
２００は風向き変更板。
２１０は変更板支持棒。
２１５はモータ歯車。 11 is a propeller.
12 is a connecting rod.
13 is the structural ring.
14 is a surface dividing ring.
15 is a spoke.
20 is a support column.
30 is the propeller rotating shaft.
32 is a propeller connection protrusion.
40 is a generator roller.
60 is a ground generator.
61 is the generator shaft.
62 is a generator shaft support rod.
70 is a turntable.
71 is a turntable restraint bar.
72 is a bearing.
75 is a rotating machine.
170 is a floating body.
171 is a floating body support rod.
180 is a floating rotating machine.
190 is a fixed base.
200 is a wind direction change board.
210 is a change plate support bar.
215 is a motor gear.

Claims

The flexible structure wind power generator consists of propeller equipment and two ground generators (60),
The propeller equipment consists of several propellers (11) coupled to the propeller joint projections (31) of the propeller rotation shaft (30) on the top of the support column (20) and a circular structural wheel (13),
Each propeller (11) tip is fixed to the structure wheel (13) by a connecting rod (12),
The ground generator (60) is laid on the ground, and when the generator roller (40) comes into contact with the rotating structural wheel (13), the generator shaft (61) is rotated to generate electricity,
A flexible structure wind turbine generator characterized by a propeller facility supported at three points by a propeller rotating shaft (30) and two generator rollers (40).

In the flexible structure wind turbine generator of claim 1,
The rotating table (70) is hollowed to form a floating body (170),
A floating flexible structure wind power generator characterized in that it can be installed even on soft ground.

In the flexible structure wind turbine generator of claim 1,
fixing the turntable (70);
A wind direction changing plate (200) is laid on the left and right of the structural wheel (13),
A wind power generator with flexible plate structure for changing the direction of wind, which is characterized in that it can generate power even in crosswinds.