JP6781525B2 - 風力発電機搭載型船舶 - Google Patents
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Description
水上輸送や漁業関連など船舶の利用が不可欠な業界は、原油価格の高騰の影響を受け易く、さらに、二酸化炭素排出量の削減や抑制の要請など、様々な要因によって低燃費航行などの努力が不可欠となっており、従来型の化石燃料のみに頼った水上航行および水上輸送が次第に困難なものになりつつある。
こうした状況を反映し、その打開策となるような提案もこれまでに散見されない訳ではない。
例えば、下記の特許文献1(1)ないし1(4)に提案されているものに代表されるように、船舶の船体上に、垂直軸心回りに回転する翼を有する風力発電機が立設され、該風力発電機が発電した電力を駆動エネルギー源として航行可能とされた船舶や、同特許文献1(5)に見られるような、波力発電装置、風力発電装置または太陽電池などからなる海上発電プラント、および、蓄電池を搭載し、航行中に発電および充電可能としたものや、同特許文献1(6)ないし1(8)のように、風力発電などによって航行中に得た電力を利用して水素を生成する技術、同特許文献1(9)に示されているもののように、船舶型の本体に波力発電装置、太陽電池パネル、風力発電機、光ファイバー式太陽光受光器、および野菜育成用プランターが搭載され、海上などで野菜を生産可能とした海上係留型野菜育成装置などが散見される。
上述したとおり、従前までに提案のある各種風力発電機搭載型船舶などは、何れも風力発電の効率が低く、微風では羽根の回転が停止してしまったり、強風では羽根に無理な負荷がかかって破損してしまったりする虞があり、安定した発電が困難なため、化石燃料を完全に不要とするのが難しく、発電用エンジンや推進器駆動用のエンジンなどの搭載が不可欠となって船体重量が増加し、低燃費航行の妨げとなってしまうという欠点が残り、あらゆる自然環境下でも高効率な発電を可能とし、より安全且つ高効率な航行を実現化できる新しい船舶技術の開発の必要性を痛感するに至ったものである。
そこで、この発明は、微風から暴風のあらゆる環境下にあっても、安全かつ高効率に安定発電可能な発電能力を有する風力発電を可能とする上、その発電電力を利用して航行するだけでなく、自然エネルギーを利用した農産物や海産物の安定生産および供給を実現化できる新たな船舶技術の開発はできないものかとの判断から、逸速くその開発、研究に着手し、長期に渡る試行錯誤と幾多の試作、実験とを繰り返してきた結果、今回、遂に新規な構造の風力発電機搭載型船舶を実現化することに成功したものであり、以下では、図面に示すこの発明を代表する実施例と共に、その構成を詳述することとする。
図面に示すこの発明を代表する実施例からも明確に理解されるように、この発明の風力発電機搭載型船舶は、基本的に次のような構成から成り立っている。
即ち、電力の供給を受けて駆動する電動駆動源を有する推進器が設けられた船体の船底板以上の高さに蓄電池が搭載され、当該船体の満載喫水線よりも上方であって風力を受けるよう外がわに露出され、同船体の右・左舷間幅の中央、および、船首・船尾間であって船体の重心位置を挟む前後の位置夫々に対し、鉛直方向の回転中心の周りに配置されて風力を受ける風車用の羽根であって、鉛直方向からみて、回転方向の進行方向前側に向かって凸状に湾曲された前側面と、前側面の背面側に配置され、進行方向の後側に向かって凹状に湾曲された後側面とを有し、前側面は、進行方向の前方に配置される前縁面と、回転中心に近い側に配置され前縁面から進行方向の後方に向かって連続形成された気流低速通過面と、回転中心から遠い側に配置され前縁面から進行方向の後方に向かって気流低速通過面よりも大きく膨らむ曲面で連続形成され鉛直方向からみた長さが気流低速通過面よりも長い気流高速通過面とを含んで構成された風車用の羽根が、回転中心の周りに等間隔の中心角度で奇数枚設けられた第1風車、および、該第1風車と同じ形状の第2風車が、回転中心を共通とし、互いに逆方向に回転するように上下配置され、第1風車の回転に連動して第1風車と同方向に回転する界磁用磁石と、第2風車の回転に連動して第2風車と同方向に回転する電機子コイルとを有し、第1風車と第2風車との間に配置された発電装置を備えたものとされ、第1風車および第2風車の回転中心が、第1風車の上、第1風車および第2風車の間(発電装置)、第2風車の下に夫々配された平面正三角形状の上位、中位および下位の水平枠の重心間に一致するよう縦配置とされ、上位、中位および下位の水平枠の第1風車および第2風車の外径より外がわに配された各頂点の上下間が、三本の鉛直枠で一体化され、三角柱状の外郭形状となるよう枠組された骨格枠内に軸支されたトルネード型の風力発電機の合計三基が、相互間に平面正三角形の空隙を隔てるよう対峙し、平面正三角形の一辺を挟む一対の頂点同士が隣接一体化されたものか、または、共通の鉛直枠で一体化されたものかの何れか一方とされ、平面三角形の一辺が二倍の三角柱状の外郭形状に三基が一体化された風力発電機群の少なくとも一基が、鉛直姿勢に立設され、該風力発電機群の各風力発電機と蓄電池とが、各風力発電機が発生した電力を、蓄電池に蓄電されるよう電気的に接続され、当該船体の推進器の電動駆動源に対して、該蓄電池が電力供給可能となるよう電気的に接続され、当該船体の推進器の電動駆動源を制御可能な制御部が設けられてなるものとした構成を要旨とする風力発電機搭載型船舶である。
船体は、人や物などをのせて水上を渡航する乗り物としての機能を担い、海、湖、川などの水上を移動する機能を有するものとしなければならず、電力の供給を受けて駆動する電動駆動源を有する推進器が設けられ、船底板以上に蓄電池が搭載されたものとしなければならず、より具体的には、単胴船、双胴船、三胴船、水中翼船、ホバークラフトまたはウェーブ・ピアーサーなどの何れか一つとすることが可能である。
以下では、図面に示すこの発明を代表する実施例と共に、その構造について詳述することとする。
トルネード型の風力発電機5は、特許文献1(11)に記載された、風車用の羽根、風車および風力発電機の基本構造を利用したものであるから、その細部についての説明を省略し、要点のみを以下に示すこととする。
図6中の二点鎖線矢印に示すように、平面六芒星形柱状の外郭形状に六基が一体化された風力発電機群4は、周回りに隣接する第1風車50,50(または第2風車51,51)同士が、互いに逆方向に回転するよう配されたものとすることができる。
以上のとおりの構成からなるこの発明の風力発電機5が搭載された風力発電機搭載型船舶1は、図1ないし図4に示すように、二基のトルネード型の風力発電機5,5が、船体10の右・左舷間幅の中央、および、船首・船尾間の中央寄りであって、船体10の重心位置を挟む前後の位置夫々に立設されたものとすることにより、水上における船体10のバランスが良く、より安全な航行を実現化するものとなる。
図7に示されるように、化石燃料タンク21および化石燃料型発電機20が、追加して設けられた、風力発電機5が搭載されたこの発明の風力発電機搭載型船舶1は、万が一無風状態が長期化してしまったり、風力発電機5,5が二基とも故障してしまったりした場合にも、発電および充電を可能とし、より安全且つ確実な航行を実現化できるものとなる。
叙述の如く、この発明の風力発電機搭載型船舶は、その新規な構成によって所期の目的を遍く達成可能とするものであり、しかも製造も容易で、従前からの風力発電機搭載の船舶技術に比較して、大幅に発電効率を高めたものとし、風力発電機の耐久強度を高め、維持経費を低廉化して遥かに経済的なものとすることができる上、船舶の規模に応じて風力発電機の搭載数を加減し、必要な発電量に設定することが容易であるから、船舶の種類や大きさなどに影響を受けずに、如何なる大型の船舶であっても二酸化炭素を排出せずに航行可能とすることができ、原油価格の高騰や、二酸化炭素排出量の制限などに苦慮する輸送業界や、水上を低燃費で航行したい漁業業界などはもとより、農地や養殖場の確保が困難な農業業界や栽培・養殖漁業業界などにおいても高く評価され、広範に渡って利用、普及していくものになると予想される。
10 同 船体(単胴船、双胴船、三胴船)
11 同 船底板
12 同 満載喫水線
13 同 甲板
14 同 船橋
2 蓄電池
20 同 化石燃料型発電機
21 同 化石燃料タンク
22 同 燃料電池
23 同 水素を酸化燃焼するエネルギー装置
24 同 海水ポンプ
25 同 水素発生器
26 同 水素タンク
3 推進器(スクリュー)
30 同 電動駆動源(電動モーター)
4 風力発電機群
5 トルネード型の風力発電機
50 同 第1風車
51 同 第2風車
F 骨格枠
F0 同 水平枠
F1 同 鉛直枠
C 回転中心
6 風車用の羽根
60 同 前側面
61 同 前縁面
62 同 気流高速通過面
63 同 気流低速通過面
64 同 後側面
7 発電装置
70 同 界磁用磁石
71 同 電機子コイル
8 制御部
9 食糧生産施設(農産物用の生産施設、海産物の養殖施設)
Claims (6)
- 電力の供給を受けて駆動する電動駆動源を有する推進器が設けられた船体の船底板以上の高さに蓄電池が搭載され、当該船体の満載喫水線よりも上方であって風力を受けるよう外がわに露出され、同船体の右・左舷間幅の中央、および、船首・船尾間であって船体の重心位置を挟む前後の位置夫々に対し、鉛直方向の回転中心の周りに配置されて風力を受ける風車用の羽根であって、鉛直方向からみて、回転方向の進行方向前側に向かって凸状に湾曲された前側面と、前側面の背面側に配置され、進行方向の後側に向かって凹状に湾曲された後側面とを有し、前側面は、進行方向の前方に配置される前縁面と、回転中心に近い側に配置され前縁面から進行方向の後方に向かって連続形成された気流低速通過面と、回転中心から遠い側に配置され前縁面から進行方向の後方に向かって気流低速通過面よりも大きく膨らむ曲面で連続形成され鉛直方向からみた長さが気流低速通過面よりも長い気流高速通過面とを含んで構成された風車用の羽根が、回転中心の周りに等間隔の中心角度で奇数枚設けられた第1風車、および、該第1風車と同じ形状の第2風車が、回転中心を共通とし、互いに逆方向に回転するように上下配置され、第1風車の回転に連動して第1風車と同方向に回転する界磁用磁石と、第2風車の回転に連動して第2風車と同方向に回転する電機子コイルとを有し、第1風車と第2風車との間に配置された発電装置を備えたものとされ、第1風車および第2風車の回転中心が、第1風車の上、第1風車および第2風車の間(発電装置)、第2風車の下に夫々配された平面正三角形状の上位、中位および下位の水平枠の重心間に一致するよう縦配置とされ、上位、中位および下位の水平枠の第1風車および第2風車の外径より外がわに配された各頂点の上下間が、三本の鉛直枠で一体化され、三角柱状の外郭形状となるよう枠組された骨格枠内に軸支されたトルネード型の風力発電機の合計三基が、相互間に平面正三角形の空隙を隔てるよう対峙し、平面正三角形の一辺を挟む一対の頂点同士が隣接一体化されたものか、または、共通の鉛直枠で一体化されたものかの何れか一方とされ、平面三角形の一辺が二倍の三角柱状の外郭形状に三基が一体化された風力発電機群の少なくとも一基が、鉛直姿勢に立設され、該風力発電機群の各風力発電機と蓄電池とが、各風力発電機が発生した電力を、蓄電池に蓄電されるよう電気的に接続され、当該船体の推進器の電動駆動源に対して、該蓄電池が電力供給可能となるよう電気的に接続され、当該船体の推進器の電動駆動源を制御可能な制御部が設けられてなるものとしたことを特徴とする風力発電機搭載型船舶。
- 電力の供給を受けて駆動する電動駆動源を有する推進器が設けられた船体の船底板以上の高さに蓄電池が搭載され、当該船体の満載喫水線よりも上方であって風力を受けるよう外がわに露出され、同船体の右・左舷間幅の中央、および、船首・船尾間であって船体の重心位置を挟む前後の位置夫々に対し、鉛直方向の回転中心の周りに配置されて風力を受ける風車用の羽根であって、鉛直方向からみて、回転方向の進行方向前側に向かって凸状に湾曲された前側面と、前側面の背面側に配置され、進行方向の後側に向かって凹状に湾曲された後側面とを有し、前側面は、進行方向の前方に配置される前縁面と、回転中心に近い側に配置され前縁面から進行方向の後方に向かって連続形成された気流低速通過面と、回転中心から遠い側に配置され前縁面から進行方向の後方に向かって気流低速通過面よりも大きく膨らむ曲面で連続形成され鉛直方向からみた長さが気流低速通過面よりも長い気流高速通過面とを含んで構成された風車用の羽根が、回転中心の周りに等間隔の中心角度で奇数枚設けられた第1風車、および、該第1風車と同じ形状の第2風車が、回転中心を共通とし、互いに逆方向に回転するように上下配置され、第1風車の回転に連動して第1風車と同方向に回転する界磁用磁石と、第2風車の回転に連動して第2風車と同方向に回転する電機子コイルとを有し、第1風車と第2風車との間に配置された発電装置を備えたものとされ、第1風車および第2風車の回転中心が、第1風車の上、第1風車および第2風車の間(発電装置)、第2風車の下に夫々配された平面正三角形状の上位、中位および下位の水平枠の重心間に一致するよう縦配置とされ、上位、中位および下位の水平枠の第1風車および第2風車の外径より外がわに配された各頂点の上下間が、三本の鉛直枠で一体化され、三角柱状の外郭形状となるよう枠組された骨格枠内に軸支されたトルネード型の風力発電機の合計六基が、相互間に平面正六角形の空隙を隔てるよう対峙し、平面正三角形の一辺を挟む一対の頂点同士が隣接一体化されたものか、または、共通の鉛直枠で一体化されたものかの何れか一方とされ、平面六芒星形柱状の外郭形状に六基が一体化されると共に、該平面六芒星形状の周回り方向に隣接する第1風車同士が互いに逆方向に回転するよう配され、また、該平面六芒星形状の周回り方向に隣接する第2風車同士が互いに逆方向に回転するよう配された風力発電機群の少なくとも一基が、鉛直姿勢に立設され、該風力発電機群の各風力発電機と蓄電池とが、各風力発電機が発生した電力を、蓄電池に蓄電されるよう電気的に接続され、当該船体の推進器の電動駆動源に対して、該蓄電池が電力供給可能となるよう電気的に接続され、当該船体の推進器の電動駆動源を制御可能な制御部が設けられ、自然の風力を受けた該風力発電機群の各風力発電機が発電した電力を蓄電池に蓄電し、該蓄電池から供給された電力が、推進器の電動駆動源を駆動し、当該船体の航行を可能とするものとされたことを特徴とする風力発電機搭載型船舶。
- 蓄電池が、化石燃料タンク、および該化石燃料タンクから化石燃料の供給を受けて駆動する化石燃料型発電機を備え、該化石燃料型発電機の発電電力が、該蓄電池に蓄電されるよう接続されてなる、請求項1または請求項2何れか一方記載の風力発電機搭載型船舶。
- 船体が、双胴型または三胴型の何れか一方からなり、船体間に跨がる甲板上に、トルネード型の風力発電機が鉛直姿勢に立設されてなる、請求項1ないし請求項3何れか一記載の風力発電機搭載型船舶。
- 船体が、船体内に、蓄電池からの電力供給を受けて機能する農産物用の生産施設、または蓄電池からの電力供給を受けて機能する海産物の養殖施設の少なくとも何れか一方の食糧生産施設が、蓄電池からの電力供給を受けるよう電気的に接続された状態に搭載されてなるものとした、請求項1ないし請求項4何れか一記載の風力発電機搭載型船舶。
- 船体に、燃料電池、または、水素を酸化燃焼するエネルギー装置の少なくとも何れか一方が搭載され、蓄電池からの電力を受けて海水を汲み上げる海水ポンプ、蓄電池からの電力を受けて海水から水素を発生する水素発生器、および、水素を貯留する水素タンクが搭載された、請求項1ないし請求項5何れか一記載の風力発電機搭載型船舶。
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