JP3270906B2 - 風力発電装置 - Google Patents
風力発電装置Info
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- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/74—Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、風の運動エネルギーを
電気エネルギーに変換する風力発電装置に関する。
電気エネルギーに変換する風力発電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のプロペラ式風力発電装置は、プロ
ペラを備えた風車を、風車の回転面を風と対面するよう
に鉛直の向きに立てた状態で、発電機の回転軸と接続す
る水平に保持した回転軸に取り付けて、地面に固定した
支柱に保持した構造であった。
ペラを備えた風車を、風車の回転面を風と対面するよう
に鉛直の向きに立てた状態で、発電機の回転軸と接続す
る水平に保持した回転軸に取り付けて、地面に固定した
支柱に保持した構造であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】風速は地表からの高さ
によって異なり、地表近傍で最も遅くなる。このため風
車の回転面を鉛直の向きに立てて配置した風力発電装置
の場合、大電力を得るために大形にした風車では、風車
の地表側と上空側では風速が異なってしまうため、１回
転の中でプロペラが地表側にくるたびに、上空側より遅
い風速によって風車の回転速度が抑えられてしまい、発
電量が少なくなるといった問題があった。また上空側の
風速が速くなるに従って、地表側と上空側のプロペラに
作用する風の力の不均衡が、風車を破壊する有害な力と
なって増大するために、風車が破壊するのを防ぐ上で、
プロペラの回転速度の限界を低く抑えなければならず、
その分発電量が減少してしまう問題があった。
によって異なり、地表近傍で最も遅くなる。このため風
車の回転面を鉛直の向きに立てて配置した風力発電装置
の場合、大電力を得るために大形にした風車では、風車
の地表側と上空側では風速が異なってしまうため、１回
転の中でプロペラが地表側にくるたびに、上空側より遅
い風速によって風車の回転速度が抑えられてしまい、発
電量が少なくなるといった問題があった。また上空側の
風速が速くなるに従って、地表側と上空側のプロペラに
作用する風の力の不均衡が、風車を破壊する有害な力と
なって増大するために、風車が破壊するのを防ぐ上で、
プロペラの回転速度の限界を低く抑えなければならず、
その分発電量が減少してしまう問題があった。
【０００４】本発明は、大気の高低差による風速の違に
よって、発電量が低下することのない風力発電装置を提
供する。
よって、発電量が低下することのない風力発電装置を提
供する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の風力発電装置
は、風を受ける複数の翼を同一の高さで外周に固定した
回転体を有す風力発電装置を、上下の方向に２台以上配
置したものである。
は、風を受ける複数の翼を同一の高さで外周に固定した
回転体を有す風力発電装置を、上下の方向に２台以上配
置したものである。
【０００６】
【作用】複数の風力発電装置を上下の方向に層状に配置
しているので、同一の高さにある複数の翼を備えたそれ
ぞれの回転体は、対応する高さの風によってのみ独立し
て回転することができる。即ち低い位置の回転体は弱い
風に応じた回転数で回転する一方、高い位置の回転体
は、低い位置の弱い風に影響されることなく、強い風に
よって高速度で回転することができる。
しているので、同一の高さにある複数の翼を備えたそれ
ぞれの回転体は、対応する高さの風によってのみ独立し
て回転することができる。即ち低い位置の回転体は弱い
風に応じた回転数で回転する一方、高い位置の回転体
は、低い位置の弱い風に影響されることなく、強い風に
よって高速度で回転することができる。
【０００７】
【実施例】実施例について図面を参照して説明する。図
１、図２に示した風力発電装置１は、鉄筋コンクリート
で建築した地下１階、地上１０階から成る横断面が矩形
の塔２の内、外壁を設けない３階から１０階の各階に１
台づつ合計８台の風力発電装置３を設置したもので、風
力発電装置３を設置したそれぞれの階には、各階におい
て上方に配置した、風を受ける１６枚の平板状の翼４を
垂直の向きで、翼４の前後の方向を外側に向けて等しい
間隔で同心円状に、同一の高さに固定した回転体５の周
囲に、平板状の１６枚の内部導入翼６が、前後の方向を
翼４を横切る向きにして、等しい間隔と角度で垂直に配
置され、内部導入翼６の上端をそれぞれの階の天井に、
そして下端を底板７に固定されている。内部導入翼６の
周囲には、塔２を支える柱８と共に、塔２を支える壁を
兼ねた平板状の８枚の外部導入翼９が、前後の方向を回
転体５の回転の中心に向けて、等しい間隔で垂直に配置
されている。隣接するそれぞれの外部導入翼９の間に
は、外部導入翼９の外周側の下方から翼４に向けて、上
向きに傾斜する傾斜板１０が取り付けられている。中央
部に回転体５の外径よりも大きい開口を有す底板７の外
周部は、傾斜板１０の端部と接した状態で外部導入翼９
の突出部１１に支えられて固定されており、底板７の開
口部には、開口部の開口より大きい外径を有す、中心部
に軸受け１２を固定した回転体５の取付板１３が、底板
７の下方から互いの周辺を重ね合わせてネジで固定され
ている。取付板１３の軸受け１２には、一端に回転体５
の回転の中心部を固定した回転軸１４を垂直に挿通し
て、回転体５の回転面を水平にして回転体５が保持さ
れ、回転軸１４の他端に、床１５に固定された発電機１
６の回転軸が接続されている。塔２の地階１７には発電
した電力を蓄える蓄電池１８、商用の電力に変換するコ
ンバータやインバータなどが設置されており、２階には
発電装置３を設置した各階における風速や風向、回転体
５の回転数、発電機１６の発電量や運転状況、蓄電の状
況、変電や送電の状況などを監視したり制御する機器１
９が設けられそれぞれ配線で接続されている。１階は予
備部品の倉庫や修理などの作業場、事務所として使用さ
れる。また塔２には、発電装置３などを点検したり修理
するために昇降する階段２０が、そして階段２０や塔２
の床１５の周囲には、風が吹き抜けることのできる簀の
子状の落下防止の柵２１が設けられている。また各階の
少なくとも一箇所の傾斜板１０は、回転体５や発電機１
６を搬入搬出できる程度の大きさに開閉できるようにな
っている。また床１５の四辺のそれぞれの中央に位置す
る外部導入翼９の外側の端には、作業員などが通り抜け
る通用口２２を設けてある。
１、図２に示した風力発電装置１は、鉄筋コンクリート
で建築した地下１階、地上１０階から成る横断面が矩形
の塔２の内、外壁を設けない３階から１０階の各階に１
台づつ合計８台の風力発電装置３を設置したもので、風
力発電装置３を設置したそれぞれの階には、各階におい
て上方に配置した、風を受ける１６枚の平板状の翼４を
垂直の向きで、翼４の前後の方向を外側に向けて等しい
間隔で同心円状に、同一の高さに固定した回転体５の周
囲に、平板状の１６枚の内部導入翼６が、前後の方向を
翼４を横切る向きにして、等しい間隔と角度で垂直に配
置され、内部導入翼６の上端をそれぞれの階の天井に、
そして下端を底板７に固定されている。内部導入翼６の
周囲には、塔２を支える柱８と共に、塔２を支える壁を
兼ねた平板状の８枚の外部導入翼９が、前後の方向を回
転体５の回転の中心に向けて、等しい間隔で垂直に配置
されている。隣接するそれぞれの外部導入翼９の間に
は、外部導入翼９の外周側の下方から翼４に向けて、上
向きに傾斜する傾斜板１０が取り付けられている。中央
部に回転体５の外径よりも大きい開口を有す底板７の外
周部は、傾斜板１０の端部と接した状態で外部導入翼９
の突出部１１に支えられて固定されており、底板７の開
口部には、開口部の開口より大きい外径を有す、中心部
に軸受け１２を固定した回転体５の取付板１３が、底板
７の下方から互いの周辺を重ね合わせてネジで固定され
ている。取付板１３の軸受け１２には、一端に回転体５
の回転の中心部を固定した回転軸１４を垂直に挿通し
て、回転体５の回転面を水平にして回転体５が保持さ
れ、回転軸１４の他端に、床１５に固定された発電機１
６の回転軸が接続されている。塔２の地階１７には発電
した電力を蓄える蓄電池１８、商用の電力に変換するコ
ンバータやインバータなどが設置されており、２階には
発電装置３を設置した各階における風速や風向、回転体
５の回転数、発電機１６の発電量や運転状況、蓄電の状
況、変電や送電の状況などを監視したり制御する機器１
９が設けられそれぞれ配線で接続されている。１階は予
備部品の倉庫や修理などの作業場、事務所として使用さ
れる。また塔２には、発電装置３などを点検したり修理
するために昇降する階段２０が、そして階段２０や塔２
の床１５の周囲には、風が吹き抜けることのできる簀の
子状の落下防止の柵２１が設けられている。また各階の
少なくとも一箇所の傾斜板１０は、回転体５や発電機１
６を搬入搬出できる程度の大きさに開閉できるようにな
っている。また床１５の四辺のそれぞれの中央に位置す
る外部導入翼９の外側の端には、作業員などが通り抜け
る通用口２２を設けてある。
【０００８】このような構成において、上下の方向に配
置したそれぞれの風力発電装置３に吹き付ける風は、風
と対面する側の外部導入翼９によって内部に取り込ま
れ、内部導入翼６によって回転体５を一方向に回転させ
る向きに整流された後、回転体５の翼４に吹き付けて回
転体５と共に、回転体５に接続した発電機１６の軸を回
転させて電力を発生させる。得られた電力は蓄電池１８
に蓄えたり、商用の電力に電圧や周波数を変換して送電
するなどして使用される。回転体５を回転させた後の風
は、風下側の内部導入翼６を経て外部導入翼９の間から
排出される。
置したそれぞれの風力発電装置３に吹き付ける風は、風
と対面する側の外部導入翼９によって内部に取り込ま
れ、内部導入翼６によって回転体５を一方向に回転させ
る向きに整流された後、回転体５の翼４に吹き付けて回
転体５と共に、回転体５に接続した発電機１６の軸を回
転させて電力を発生させる。得られた電力は蓄電池１８
に蓄えたり、商用の電力に電圧や周波数を変換して送電
するなどして使用される。回転体５を回転させた後の風
は、風下側の内部導入翼６を経て外部導入翼９の間から
排出される。
【０００９】回転軸１４には、回転体５の回転を減速し
たり停止するブレーキや、回転体５の回転が発電機１６
に伝達するのを遮断または接続するクラッチ、そして回
転体５の回転数を測定する回転計を取り付け、そしてそ
れらの機器と風速計を連動させることによって、発電量
などを制御するようにしてもよい。
たり停止するブレーキや、回転体５の回転が発電機１６
に伝達するのを遮断または接続するクラッチ、そして回
転体５の回転数を測定する回転計を取り付け、そしてそ
れらの機器と風速計を連動させることによって、発電量
などを制御するようにしてもよい。
【００１０】また内部導入翼６の取り付け角度を左右に
調節できるようにして、回転体５に吹き付ける風の角度
や風量を加減したり、隣接する内部導入翼６を互いに接
するまで閉じて風が回転体５に吹き込まないようにして
もよい。また暴風時において発電装置３が飛来物で損傷
するのを防いだり、塔２への風の流入を遮断するなどの
目的で、外部導入翼９の開口部を覆う鎧戸を設けてもよ
い。
調節できるようにして、回転体５に吹き付ける風の角度
や風量を加減したり、隣接する内部導入翼６を互いに接
するまで閉じて風が回転体５に吹き込まないようにして
もよい。また暴風時において発電装置３が飛来物で損傷
するのを防いだり、塔２への風の流入を遮断するなどの
目的で、外部導入翼９の開口部を覆う鎧戸を設けてもよ
い。
【００１１】また外部導入翼９で取り込んだ風を均一な
流れとするなどの目的で、隣接する外部導入翼９で形成
される開口部に、複数の板状の整流板を、整流板の長手
方向を水平にして、両端を隣接する外部導入翼９または
外部導入翼９に固定した枠に、適度の間隔で上から下に
取り付け、整流板の仰角を適度に設定することによっ
て、回転体５に向かう風を整流するようにしてもよい。
この整流板は内部導入翼６の開口部に取り付けてもよ
い。また整流板の長手方向を垂直の向きにして取り付け
てもよい。
流れとするなどの目的で、隣接する外部導入翼９で形成
される開口部に、複数の板状の整流板を、整流板の長手
方向を水平にして、両端を隣接する外部導入翼９または
外部導入翼９に固定した枠に、適度の間隔で上から下に
取り付け、整流板の仰角を適度に設定することによっ
て、回転体５に向かう風を整流するようにしてもよい。
この整流板は内部導入翼６の開口部に取り付けてもよ
い。また整流板の長手方向を垂直の向きにして取り付け
てもよい。
【００１２】また隣接する外部導入翼９や内部導入翼６
が形成する開口部に、網を取り付けることによって鳥や
虫、風によって飛来する物などが内部に侵入するのを防
止するようにしてもよい。
が形成する開口部に、網を取り付けることによって鳥や
虫、風によって飛来する物などが内部に侵入するのを防
止するようにしてもよい。
【００１３】傾斜板１０には、換気や採光を目的とした
ガラス窓や、傾斜板１０を登る足場として、例えばコの
字形の取っ手を適度の間隔で取り付けてもよい。また塔
２に人や機材を運ぶエレベーターを設けたり、塔２の強
度を得るために、柱を増やしたり梁を設けるようにして
もよい。
ガラス窓や、傾斜板１０を登る足場として、例えばコの
字形の取っ手を適度の間隔で取り付けてもよい。また塔
２に人や機材を運ぶエレベーターを設けたり、塔２の強
度を得るために、柱を増やしたり梁を設けるようにして
もよい。
【００１４】また風力発電装置３の種類は図１、２に示
した例に限定するものではなく、例えば、回転体５に風
を導く導入翼は、外部導入翼９または内部導入翼６の一
方を省略してもよい。
した例に限定するものではなく、例えば、回転体５に風
を導く導入翼は、外部導入翼９または内部導入翼６の一
方を省略してもよい。
【００１５】また塔２の柱８や床１５などを鋼材で製作
したり、ホテルや事務所などの高層ビルの上層に、外壁
を設けない層を所要の階数設けて風力発電装置３を設置
するようにしてもよい。
したり、ホテルや事務所などの高層ビルの上層に、外壁
を設けない層を所要の階数設けて風力発電装置３を設置
するようにしてもよい。
【００１６】
【発明の効果】本発明は以上説明したように、高さ方向
に異なる風速に対応させて、隣合う翼を同一の高さに保
持した回転体をそれぞれ有す、複数の風力発電装置を上
下の方向に配置しているので、個々の発電装置が異なる
風速の風に影響されることなく、それぞれの高度におけ
る風の運動エネルギーを効率良く発電に利用することが
できる。
に異なる風速に対応させて、隣合う翼を同一の高さに保
持した回転体をそれぞれ有す、複数の風力発電装置を上
下の方向に配置しているので、個々の発電装置が異なる
風速の風に影響されることなく、それぞれの高度におけ
る風の運動エネルギーを効率良く発電に利用することが
できる。
【００１７】また風力発電装置を塔やビルに積み重ねる
構造であるため、個々の発電装置を大きくすることな
く、積み重ねる高さを高くするだけで、高い高度の強い
風速の風を利用して大電力を発電することができる。し
かも１台の発電装置が故障して運転を停止しても、残り
の発電装置で発電し続けることができる。
構造であるため、個々の発電装置を大きくすることな
く、積み重ねる高さを高くするだけで、高い高度の強い
風速の風を利用して大電力を発電することができる。し
かも１台の発電装置が故障して運転を停止しても、残り
の発電装置で発電し続けることができる。
【００１８】また発電装置は塔やビルの中に収める構造
であり、しかも地上より高い位置に設置できるので、回
転体に体が直接触れることがなく安全性が高いことか
ら、人の往来が激しい町中であっても、無駄に広い土地
を占有することなく風力発電装置を設置することが可能
となる。従って大量の電力を必要とする都市などに、遠
方の発電所から長距離を送電する場合に比べて、送電線
の電気抵抗によって発熱し逸失する電力の無駄な減衰を
少なくすることができる。
であり、しかも地上より高い位置に設置できるので、回
転体に体が直接触れることがなく安全性が高いことか
ら、人の往来が激しい町中であっても、無駄に広い土地
を占有することなく風力発電装置を設置することが可能
となる。従って大量の電力を必要とする都市などに、遠
方の発電所から長距離を送電する場合に比べて、送電線
の電気抵抗によって発熱し逸失する電力の無駄な減衰を
少なくすることができる。
【図１】風力発電装置の実施例を示す一部を切り欠いた
側面図である。
側面図である。
【図２】図１の塔の屋根を除去して示した上面図であ
る。
る。
１、３ 風力発電装置 ２ 塔 ４ 翼 ５ 回転体 ６ 内部導入翼 ９ 外部導入翼 １０ 傾斜板 １６ 発電機 １８ 蓄電池
Claims (2)
- 【請求項１】複数の翼を同一の高さで、翼の前後の方向
を外側に向けて固定した回転体を、発電機の回転軸と接
続する垂直に保持した回転軸に固定し、前後の方向を回
転体の翼を横切る向きで回転体の周囲に配置した、風を
回転体に導く内部導入翼と、前後の方向を回転体の回転
の中心に向けて、内部導入翼の周囲に配置した外部導入
翼を備えた風力発電装置を、２階以上の床を有す塔また
はビルの異なる階に２台以上設置した風力発電装置。 - 【請求項２】 前後の方向を回転体の翼を横切る向き
で、回転体の周囲に配置した内部導入翼と、前後の方向
を回転体の回転の中心に向けて、内部導入翼の周囲に配
置した外部導入翼から成る導入翼を有す請求項１記載の
風力発電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08375793A JP3270906B2 (ja) | 1993-03-04 | 1993-03-04 | 風力発電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08375793A JP3270906B2 (ja) | 1993-03-04 | 1993-03-04 | 風力発電装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06257554A JPH06257554A (ja) | 1994-09-13 |
| JP3270906B2 true JP3270906B2 (ja) | 2002-04-02 |
Family
ID=13811435
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08375793A Expired - Fee Related JP3270906B2 (ja) | 1993-03-04 | 1993-03-04 | 風力発電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3270906B2 (ja) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10336954A (ja) * | 1997-05-26 | 1998-12-18 | Mitsuhiro Fukada | 永久磁石型発電機 |
| GB2378225B (en) * | 2001-05-24 | 2005-10-26 | Peter Rolin Heal | Wind driven live-in machine |
| KR100763752B1 (ko) * | 2006-12-20 | 2007-10-04 | 김상훈 | 대형풍력발전시스템 |
| RU2369772C2 (ru) * | 2007-07-12 | 2009-10-10 | Владимир Владимирович Тебуев | Выработка электроэнергии с размещением ветрогенератора в вертикальном вытяжном воздушном канале в конструкции жилого здания |
| BRPI0803335A2 (pt) * | 2008-07-16 | 2010-06-08 | Flavio Francisco Dulcetti Jr | torre de conversão eólica |
| CN102644552A (zh) * | 2011-02-19 | 2012-08-22 | 北海银通商务有限公司 | 集束风洞发电塔 |
| CN102979675B (zh) * | 2011-09-05 | 2015-03-18 | 方祖彭 | 集风式房屋建筑群及旷野结构群风力枢纽发电站、动力站 |
| WO2013073799A1 (en) * | 2011-11-17 | 2013-05-23 | Doosan Heavy Industries & Construction Co., Ltd. | Multi-type wind turbine |
| CN107448361B (zh) * | 2017-09-27 | 2023-11-10 | 山东英利潜能源开发有限公司 | 一种多层垂直轴式磁悬浮风力发电塔 |
| CA2997766C (en) * | 2018-03-08 | 2019-10-08 | Branko Mizerit | Vortex acceleration wind energy tower |
| KR102415571B1 (ko) * | 2021-02-03 | 2022-07-01 | 김정식 | 폐풍 순환기류를 이용한 고출력 풍력 발전장치 |
| CN114439678A (zh) * | 2021-12-29 | 2022-05-06 | 潍坊新力蒙水产技术有限公司 | 一种分层聚风发电装置 |
-
1993
- 1993-03-04 JP JP08375793A patent/JP3270906B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06257554A (ja) | 1994-09-13 |
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|---|---|---|---|
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