JP3140360U - 風力風車と太陽電池パネルによる一体式円筒型発電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】円筒形太陽電池パネルと連結し、パネルを一体的、あるいは間歇的に回転させることで、砂塵、水滴、雪氷を飛散除去し、太陽電池パネルにおいては、維持管理を極めて簡略化でき、オールシーズンで太陽光の受光面を保全し維持することを可能とする。
【解決手段】ロスフロー型風力風車発電Ｘと、薄膜フィルム処理による円筒型太陽電池Ｚが一体であり、風力発電及び太陽光発電を併せ持つことを特徴とする一体型発電装置で、二つの発電機能の連続性と安定性を確保しつつ、風力発電及び太陽光発電機能の一体的連動により、両者が常に一体となって回転する他に、太陽光発電のみが間歇的に回転することができる機能を有することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本考案は、風力風車発電と太陽電池パネルを一体的連動型とするハイブリッド発電装置であり、風力風車は強風対策と整流効果が極めて高い、ガイドベーン付きクロスフロー型であり、複数枚の主羽根を中心に、風力風車の回転軸に発電機を装着する構成であり、太陽電池パネルは薄板フィルム上に発電用受光皮膜を施し、円筒形あるいは円錐形の形状で風力風車と一体的に構成され、３６０度の曲面にて太陽光発電を可能とし、天然資源としての風力と太陽光により、電力供給の不可能な地点において、環境負荷が極めて少ない、独立型発電装置に関するものである。

従来、風力発電と太陽光発電を組合せる発明及び考案があるが、二つの発電装置の単純な並列化にとどまり、双方の発電を積極的に引き出すなどの組合せ装置を実現できず、発電装置の構造が複雑化し、風力風車及び太陽電池パネルの重量や構造が、発電装置支持体に負担を強いる一方、発電量の不均一に加え、発電装置の維持管理にも出費がないとは言えず、対費用効果という面では悪影響が出てきており改善の余地がある。

風力発電と太陽光発電を組合せる発電装置において、前述の課題を解決するため、種々の提案がなされているが、例えば、プロペラ型風車と太陽発電パネルの組合せ（実用新案登録第３１２１９１５号）、クロスフロー型風車と太陽電池パネルの組合せがある（特開２００５−１９０９７６号）、しかし、最大の欠点は太陽光発電の組合せにも関わらず、太陽電池パネルの取付け面が固定的で、発電装置として有効に太陽光受光が朝夕に機能し難いなど、二種類の自然エネルギーを活用する発電装置、とりわけ太陽光の取込みに欠点がある。

一方、風力風車はプロペラ型風車のように微弱な風力では、十分な回転力を獲得できず、風車の回転に伴う風切り音が大きな問題点となり、しかも、強風対策及び安全対策により、発電装置全体の構造を複雑にし、構造重量を増やし、設備投資は嵩んでいる。

また、従来型太陽電池パネルは、例えば結晶系シリコンが用いられ、曲げることが出来ないため、その加工方法が平面のみであったり、限られることから、風力風車発電との組合せでは、太陽電池パネル受光面にかかる、砂塵、雨滴、雪氷により太陽光の受光障害を起こし、特に、太陽光を有効に受光するため、太陽電池パネルを一定の傾斜角で取付ける従来方式の設置方法では、朝夕で受光効率が激減するし、冬季の北方圏においては、着雪及び結氷による発電不全に陥るなどの問題がある。

前記課題を解決するため、本考案に係る風力風車と太陽電池パネルによる一体式円筒型発電装置において、風力風車はガイドベーン付きクロスフロー型を採用し、耐強風及び整流化対策を容易に図れ、風切り音も極めて低く、微風にても発電効果が期待でき、風力風車発電構造自体の簡素化と重量を軽減することができ、太陽電池パネルにおいては、太陽光の受光効率を向上できる円筒形あるいは円錐形の構造を取り入れ、これらが回転することで、砂塵、雨滴、雪氷を払い落とすことができ、オールシーズンで太陽光の受光面を保全し維持することが可能となった。

本考案によると、風力風車と太陽電池パネルによる一体的円筒型発電装置は、とりわけ太陽電池パネルの太陽光の受光効率向上と維持管理が容易となり、太陽電池パネルは円筒形、あるいは円錐形という形状により、３６０度の受光面が獲得でき、しかも、風力風車と一体的に回転運動をおこなうことが出来るから、受光面に付着し易い、砂塵、雨滴、雪氷等を飛散除去することができ、太陽電池発電の高効率化を獲得でき、二種類の自然エネルギーを組合せ利用する発電装置として、確実で安定的な発電が実現できた。

以下、本考案の実施形態につき図を参照して説明する。図１には、本考案に係る発電装置のクロスフロー型風力風車Ｘと円筒形太陽電池パネルＺが一体化された状態であり、風力風車を囲むガイドベーン筐体４１と円筒形太陽電池パネルＺの外周に立つガイドベーン筐体支柱４０により構成され設置された状態を示す例である。

本考案、クロスフロー型風力風車Ｘの形状を図２で説明すると、図２のａ）で示すように、発電機５０に通ずる軸芯部１を中心線に配列する主羽根１０が複数枚設置され、軸芯部１を中心点として、円形にガイドベーン１１が複数配列設置される。

図２のｂ）では、本考案、クロスフロー型風力風車Ｘを真上から見た平面図であるが、発電機５０に通ずる軸芯部１を中心に配列された、主羽根１０とガイドベーン１１の設置を示すものであり、風の流れ９０と風の向きを矢印にて表し、あらゆる方向からの風エネルギーを受けとめる風車構造であることを示すものである。

風力風車発電と太陽電池パネルを一体的とする発電装置を、側面図により内部構造を説明すると、図３のａ）で示すように、上部にクロスフロー型風力風車Ｘ、そして下方にＸと一体的となる円筒型太陽電池パネルＺが配置され、風力風車軸芯部１は発電機５０と連動し、回転運動として発電機５０を回転させ、発電された電気は導線６０により、充放電制御器を付設した、蓄電用バッテリー５１へ供給され、一方、円筒型太陽電池パネルＺから発電された電気は、固定軸回転するスリップリング５２を経て導線６１により、充放電制御器を経て、蓄電用バッテリー５１へ供給され、蓄電用バッテリー５１から外部への電源供給は、送電ケーブル保護管３１内に通線された送電ケーブル３０を介して、供給される構造となっている。

本考案における、風力風車発電と太陽電池パネルを一体的とする発電装置は、電源供給を必要とする街路灯、監視カメラ、誘導灯、施設案内灯等において、電源インフラの供給を受け難い環境下に設置する場合においても運用可能とする等、幅広い応用、活用事例が検討される。

本考案、風力風車発電と太陽電池パネルを一体的とする発電装置の側面図 本考案、ａ）風力風車発電と太陽電池パネルを一体的とする発電装置上部に設置された風車部の斜視図、ｂ）風車上部より見た平面図 風力風車発電と太陽電池パネルを一体的とする発電装置の側方図で、ａ）は内部構造を示す側面断面図、ｂ）は風力風車と円筒型太陽電池を示す側面図 図３の説明の中で、円筒形太陽電池パネルを、より効率的な受光のために円錐形に加工したものの側面図

符号の説明

Ｘ クロスフロー型風力風車
Ｙ 風力風車発電と太陽電池パネルを一体型とする発電装置の支持支柱用中空パイプ
Ｚ 円筒型太陽電池パネル
１ 風力風車軸芯部
１０ 風力風車主羽根
１１ 風力風車ガイドベーン
２０ 基礎コンクリート部
２１ 基礎ベースプレート
３０ 送電用ケーブル
３１ 送電ケーブル保護管
４０ ガイドベーン筐体支柱
４１ 風力風車ガイドベーン筐体
５０ 発電機
５１ 充放電制御器併設の蓄電池装置
５２ 電導性回転スリップリング
６０ 風力風車発電機側導線
６１ 太陽電池発電側導線
９０ 風の流れ及び風の方向を示す矢印

Claims (4)

1. クロスフロー型風力風車発電と、薄膜フィルム処理による円筒型太陽電池が、一体であり、風力発電及び太陽光発電を併せ持つことを特徴とする一体型発電装置で、二つの発電機能の連続性と安定性を確保しつつ、風力発電及び太陽光発電機能の一体的連動により、両者が常に一体となって回転する他に、太陽光発電のみが間歇的に回転することができる機能を有することを特徴とする。
2. 請求項１の発電装置は一体的に回転することを特徴としているが、発電装置の回転運動により、砂塵や水滴、とりわけ冬季の北方圏において、着雪及び結氷を払い落とし、太陽光の受光障害を取り除き、太陽光発電装置の安定で効率的な発電を獲得できることを特徴とする。
3. 太陽電池が円筒型をなすため、平面的に３６０度方向からの受光面を獲得でき、発電効果を高めることを特徴とする。
4. 請求項３の円筒型太陽電池は円筒形及び円錐形等を包含するが、円錐形太陽電池は、傘が開いた形状となり、傾斜角を有することから、より太陽光の受光面を獲得でき、発電効果を高めることを特徴とする。

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