JP3055523U - 太陽電池・風力複合発電機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 太陽光を受けて光起電力を得る太陽電池と風
車による風力発電機とを複合し、風車により太陽電池を
回転して同電池に付着する異物を遠心力により飛散除去
し、且つ、同電池周りの気流により、同電池を冷却して
光起電力低下を防ぐとともに、同電池の受光による負荷
と温度分布を均一にして光起電力変換効率を高水準に維
持し、太陽電池と風力発電機との発生電力量の変動を相
互に補完して安定した電力量を得る。 【構成】 風車１のブレード２に風力を受けて回転力を
得る風車軸３にダイナモ４を連設して風力発電可能とな
し、同風車軸に設けた轂５の表層部に太陽電池アレイ６
を貼設し、同アレイ及びダイナモに、支持機枠側に設け
た充電制御器７と蓄電池８とを、それぞれ回路配線によ
り接続し、回転するアレイの回路と回転しない支持機枠
側の蓄電池回路の中途には、スリップリング１０を挿設
している。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、自然エネルギーの太陽光を受けて光起電力を得る太陽電池と、風力 を利用する風力発電機とを併用する電源に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来、太陽光を受けて光起電力を得る太陽電池と、風力による発電機とを併用 する電源システムとしては、新エネルギー・産業技術総合開発機構（ＮＥＤＯと 略称する）により、かんがい用システムのかんがい用揚水ポンプの電源として３ ０ｋＷの太陽電池と５ｋＷの風力発電とを併用した施設を、鹿児島県知名町に建 設し、試験を進めている。

【０００３】 また、九州電力総合研究所による出力２ｋＷの太陽光発電と出力１ｋＷの風力 発電との組み合わせの実験では、太陽光と風力との季節変動に応じて、それぞれ 太陽電池発生電力量と風力発電の電力量との変動があって、両者の発生電力量は 、何れかの電力量が減少傾向にあるとき、他の電力量が増加傾向を示し、相互に 補完して、通年平均出力２．７ｋＷ付近のほぼ安定した出力を得た運転実績があ る。（例えば図６に示す九州電力総合研究所による福岡市における太陽光風力補 完発電量の月別推定図参照）。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

従来の技術で述べたものは、何れも自然エネルギーによる発電装置として、公 知の太陽電池と公知の風力発電機とを併設し、両者をそれぞれ電気的に電源シス テムとして接続したものであって、機構的には一体的に複合された装置ではなか った。

【０００５】 また、ＮＥＤＯによるかんがい用システムの電源は、立地条件として、降雪の 影響のない西南暖地が設定され、特に降雪時の施策はなく、九州電力総合研究所 による上記の実験でも、寒冷地の立地についての施策は特に設定されていなかっ た。

【０００６】 本考案は、従来の技術におけるこのような問題点に鑑みてなされものであり、 その目的とすするところは、太陽光を受けて光起電力を得る太陽電池と風力を利 用する風力発電機とを一体的に複合して両者の発生する電力量の変動を相互に補 完し、通年ほぼ安定した電力量を発生し、また、太陽電池を風車軸周りに回転し て付着する落ち葉・塵埃・水滴及び雪などの異物を飛散し、清浄にして太陽電池 表面の汚損による光起電力の低下を防ぐとともに、太陽電池周りに生じる気流に より同電池を冷却して温度上昇による光起電力の低下を防止し、且つ、太陽電池 の局部的受光による過負荷ならびに昇温を避け、同電池の受光による負荷の分布 と温度の分布を均一にして光起電力変換効率を高水準に維持し、寒冷地を含み立 地適応範囲を広げ得る太陽電池・風力複合発電機を提供しようとするものである 。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために、本考案における太陽電池・風力複合発電機は、支 持機枠に枢支した風車軸の周辺にブレードを設けて風力を受け、同風車軸に回転 力を得る風車の、同支持機枠にダイナモを支設し、風車軸とダイナモとの間に伝 動具を架装し、風車軸に設けた轂の表層部に太陽電池アレイを貼設し、同アレイ 及びダイナモに、支持機枠側に設けた充電制御器と蓄電池とを回路配線により接 続し、風車軸周りに回転する同アレイ回路と支持機枠側に固定した蓄電池回路の 中途には、スリップリングを挿設している。

【０００８】

【作用】

風車のブレードに風力を受けて回転する風車軸に、伝動具を介して連結された ダイナモを駆動して風力発電し、風力と太陽光があれば、太陽電池アレイは風車 軸周りに回転しながら受光して光起電力を生じる。

【０００９】 また、風力発電による発生電力と太陽電池アレイの光起電力とは、それぞれ回 路配線を通じ、蓄電池へ充電され、回路配線中充電制御器により過充電を防ぎ、 風車軸周りに回転する太陽電池アレイ回路と支持機枠側に固定した蓄電池回路と の中途には、スリップリングを挿設しているので、同アレイ側の回転中において も通電が可能であって、充電された蓄電池側からの逆流電流を生じたとき逆流防 止ダイオードにより逆流を阻止し、蓄電池の出力端子に外部の機器を接続して随 時給電することとなる。

【００１０】 また、太陽電池アレイは、風力発電機の風車軸周りに回転しながら、全面にわ たり均等に太陽光を受けるので同アレイ全面が均等に稼動し、また、同アレイ周 りの気流により全面均等に冷却されて温度分布が均一になる。

【００１１】 また、太陽電池アレイは、上記のように風車とともに回転するので、同アレイ 表面に付着する落ち葉・塵埃・水滴及び雪などの異物を遠心力により飛散する。

【００１２】

【実施例】

実施例について図面を参照して説明すと、図１ないし図４において、支持機枠 ９に枢支した風車軸３の周辺にブレード２を設けて風力を受け、同風車軸に回転 力を得る風車１の、同支持機枠にダイナモ４を支設し、風車軸とダイナモとの間 に伝動具１１を架装し、風車軸に設けた毅５の表層部に太陽電池アレイ６を貼設 し、同アレイ及びダイナモに、支持機枠側に設けた充電制御器７と蓄電池８とを 回路配線により接続し、風車軸周りに回転する同アレイ回路と支持機枠側に固定 した蓄電池回路の中途には、スリップリング１０を挿設している。

【００１３】 また、図１及び２に示す実施例においては、垂直軸のいわゆるサボニウス形の 風車を採用したが、垂直軸の他の風車として知られるダリウス形及びジャイロミ ル形など各種のものが適用される。

【００１４】 また、他の実施例として、図３及び４に示す水平軸のいわゆるプロペラ形風車 は、サボニウス形風車より風車効率が高く、比較的高速回転が得られて風力発電 に適していて、風車軸周りに筒状の轂５の表層部に太陽電池アレイ６を貼設して いる。

【００１５】 さらに、図５においては、太陽電池アレイ６と風力で駆動するダイナモ４によ る風力発電とを併用する複合発電機の基本回路図であって、同アレイの光起電力 と風力発電の発生電力とは、回路配線を通じて蓄電池８へ充電し、回路中の充電 制御器７により過充電を防止し、充電された電力は出力端子１３，１３から外部 電気機器の負荷へ給電して稼動し、ダイオード１２，１２はそれぞれ充電された 蓄電池よりの電流の逆流を防止し、回転する太陽電池アレイ回路と固定側の蓄電 池回路との中途には、スリップリング１０，１０を挿設している。

【００１６】

【考案の効果】

本考案は、上述のように構成されているので、次に記載する効果を奏する。

【００１７】 請求項１の太陽電池・風力複合発電機においては、風車によりダイナモを駆動 して風力発電の電力を発生するので、曇天や夜間において太陽電池の出力のない ときも電力を補完し、風力と太陽光があれば、太陽電池アレイは轂とともに回転 中に受光して光起電力が得られ、風力発電と太陽電池とによる発生電力量は、昼 夜の短期的な変動に対して互いに補完し、長期的には、図６に示す九州電力総合 研究所による福岡市における太陽光風力補完発電量の月別推定図に視るように、 横軸の各月に対し、縦軸の発生電力量ｋＷｈの推移として、出力１ｋＷ風力発電 発生電力量折れ線Ｗ、出力２ｋＷ太陽電池発生電力量折れ線Ｓ及び出力１ｋＷ風 力発電・出力２ｋＷ太陽電池複合発生電力量折れ線Ｗ＋Ｓとなり、風力発電発生 電力量Ｗの夏季低下に反し太陽電池発生電力量Ｓは増加し、また、風力発電発生 電力量Ｗの冬季増加に反し太陽電池発生電力量Ｓは低下し、通年ほぼ安定して両 者を複合した発生電力量Ｗ＋Ｓが得られると同様に、季節変動による発生電力量 変動に対するそれぞれの補完効果があり、通年ほぼ安定した発生電力量を得て稼 動する実績があって、他の地域においてもこれに準じる補完効果が得られる。

【００１８】 そして、太陽電池アレイは風車軸周りに回転しながら太陽光を受け、同アレイ 全面にわたり均等に光起電力を発生して局部的受光による過負荷と局部的昇温と を防ぎ、温度分布を均一にし、一般に太陽電池が高温になると光起電力が低下す る温度特性があるが、アレイ周りの気流によりアレイ全面にわたり均等に冷却し て光起電力低下を防止して光起電力変換効率を高水準に維持するとともにアレイ の局部的損耗を防止することができる。

【００１９】 また、太陽電池アレイは、風車軸とともに回転するので、アレイ表面に付着す る落ち葉・塵埃・水滴及び雪などの異物を遠心力により飛散して清浄にすること により、アレイの汚損による光起電力低下を防止するとともに、アレイの表面付 着する雪を除去することにより、寒冷地を含み、風力・太陽電池複合発電機の適 用立地範囲を拡張することができる。

【００２０】 また、風車は垂直軸及び水平軸のものが適用され、何れも太陽電池アレイの貼 設面積にほぼ等しい轂の表面積を確保して発生電力容量を設定することができる 。

【００２１】 さらに、蓄電池に充電した電力を電源として出力端子に各種の電気機器・警報 表示器・情報用機器及び環境維持用機器などの外部電気機器を接続して稼動する ことができるので、特に商用電源が得難い環境において需要がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】垂直軸の風車を具備する太陽電池・風力複合発
電機の立面図である。

【図２】垂直軸の風車を具備する太陽電池・風力複合発
電機の平面図である。

【図３】水平軸の風車を具備する太陽電池・風力複合発
電機の立面図である。

【図４】図３のＡからみた太陽電池・風力複合発電機の
立面図である。

【図５】太陽電池・風力複合発電機の基本回路図であ
る。

【図６】九州電力総合研究所による福岡市における太陽
光風力補完発電量の月別推定図である。

【符号の説明】

１ 風車 ２ ブレード ３ 風車軸 ４ ダイナモ ５ 毅 ６ 太陽電池アレイ ７ 充電制御器 ８ 蓄電池 ９ 支持機枠 １０ スリップリング １１ 伝動具 １２ ダイオード １３ 出力端子 ｋＷｈ 発生電力量 Ｗ 出力１ｋＷ風力発電発生電力量折れ線図 Ｓ 出力２ｋＷ太陽電池発生電力量折れ線図 Ｗ＋Ｓ 出力１ｋＷ風力発電と出力２ｋＷ太陽電池との
複合発生電力量折れ線図

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 支持機枠（９）に枢支した風車軸（３）
   の周辺にブレード（２）を設けて風力を受け、同風車軸
   に回転力を得る風車（１）の、同支持機枠にダイナモ
   （４）を支設し、風車軸とダイナモとの間に伝動具（１
   １）を架装し、風車軸に設けた轂（５）の表層部に太陽
   電池アレイ（６）を貼設し、同アレイ及びダイナモに、
   支持機枠側に設けた充電制御器（７）と蓄電池（８）と
   を回路配線により接続し、風車軸周りに回転する同アレ
   イ回路と支持機枠側に固定した蓄電池への回路の中途に
   は、スリップリング（１０）を挿設して成り、太陽光を
   受ける太陽電池アレイ及び風車による風力発電それぞれ
   の発生電力を蓄電池に充電するとともに充電制御器によ
   り過充電を防止し、蓄電池より外部の電気機器へ給電可
   能となすことを特徴とする太陽電池・風力複合発電機。