JP7329117B1 - 動力供給システム及び発電システム - Google Patents
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Abstract
【課題】日照時間や気象等の影響を受けることなく、安定した動力を供給できる動力供給システム及び廉価で安定した電力を発生できる発電システムを提供する。【解決手段】動力供給システム１０は、回転軸となるシャフト２０２を有する抗力型風車２０と、抗力型風車２０から出た空気の流れを再び抗力型風車２０の動力源とする流路を形成する流路形成部３０と、抗力型風車２０の回転を減速又は増速して外部に出力する変速部４０と、静止した抗力型風車２０を回転させるための駆動装置５０と、流路を流れる空気の一部を外部に放出する空気放出装置６０と、発生する騒音を低減する騒音低減装置６３ａ、６３ｂを備える。【選択図】図１
Description
本発明は、動力供給システム及び発電システムに関する。
特許文献１には、連結した管路で空気を循環させ低圧タービンを駆動し発電する方法が開示されている。この発電方法は、循環する風のエネルギーを補填した低圧タービンのプロペラからの風で、低圧タービンのプロペラ型風車を回転させ発電エネルギーへ転換する工程と、発電エネルギーへの転換と風の循環で圧力と温度が変化する風を一定の圧力と温度の風にする工程と、一定の圧力と温度の風を管路で二つに分け、一方の風で管路に配備したプロペラを回転させながら回転用の動力を与え、動力量で回転数を設定し風のエネルギーの一部を補填、同じ管路に配備したプロペラ型風車で風の回転方向を低圧タービンのプロペラの回転方向に合わせ吹込み、低圧タービンのプロペラを回転させながら回転用の動力を与え回転させ、これによりもう一方の管路からの風を吸引し集約、集約した風が常時同じエネルギー量で低圧タービンのプロペラ型風車を回転させるように、低圧タービンのプロペラに与える回転用の動力量で回転数を設定し、風のエネルギー量を補填する工程よりなることを特徴としている。
本発明は、日照時間や気象等の影響を受けることなく、安定した動力を供給できる動力供給システム及び廉価で安定した電力を発生できる発電システムを提供することを目的とする。
請求項１に記載の発明は、回転軸となるシャフトを有する抗力型風車と、前記抗力型風車を収めるとともに該抗力型風車から出た空気を受けるケーシング及び前記ケーシングから前記抗力型風車の入口側へと延びる戻り流路形成部材を有し、前記抗力型風車から出た空気の流れを再び該抗力型風車の動力源とする流路を形成する流路形成部と、前記抗力型風車の回転を減速又は増速して外部に出力する変速部と、静止した前記抗力型風車を回転させるための駆動装置と、前記流路形成部から外部へ放出する空気の風量を調整するダンパーを備え、前記戻り流路形成部材が、前記ケーシングの側よりも前記抗力型風車の入口側の方が、断面積が小さくなるように形成され、前記抗力型風車が複数の羽根部材を有し、隣接する前記羽根部材によって前記抗力型風車の外側から中心部へと向かって断面積が徐々に小さくなる流路が形成され、前記抗力型風車の入口側よりも出口側の空気の流速の方が小さく、該出口側にて静圧回復を生じさせる動力供給システムである。
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の動力供給システムにおいて、前記ケーシングに、流況の安定化を図るための整流板が設けられている。
請求項３に記載の発明は、請求項２記載の動力供給システムにおいて、前記駆動装置が、遠心ファンと、前記遠心ファンから出た空気を前記抗力型風車に対して放出する遠心ファン用放出管を有する。
請求項４に記載の発明は、請求項３記載の動力供給システムにおいて、前記流路に空気を補給する空気補給装置を更に備える。
請求項５に記載の発明は、請求項２記載の動力供給システムにおいて、前記駆動装置が、前記シャフトを駆動する油圧モータと、前記油圧モータの回転を減速して風車に伝達する変速部を有する。
請求項６に記載の発明は、請求項１～５のいずれか１項に記載の動力供給システムにおいて、前記ケーシングを覆い、内部が軽水で満たされ、前記抗力型風車の回転によって発生する騒音を低減する吸音槽装置を更に備える。
請求項７に記載の発明は、請求項１～５のいずれか１項に記載の動力供給システムにおいて、前記ケーシングを覆い、内部が低真空又は中真空に維持され、前記抗力型風車の回転によって発生する騒音を低減する吸音槽装置を更に備える。
請求項８に記載の発明は、請求項６記載の動力供給システムにおいて、前記抗力型風車が、前記シャフトを支持する自動調心ころ軸受を更に有する。
請求項９に記載の発明は、抗力型風車と、前記抗力型風車を収めるとともに該抗力型風車から出た空気を受けるケーシング及び前記ケーシングから前記抗力型風車の入口側へと延びる戻り流路形成部材を有し、前記抗力型風車から出た空気の流れを再び該抗力型風車の動力源とする流路を形成する流路形成部と、前記抗力型風車の回転を減速又は増速して外部に出力する変速部と、前記変速部によって駆動される発電機と、静止した前記抗力型風車を回転させるための駆動装置と、前記流路形成部から外部へ放出する空気の風量を調整するダンパーを備え、前記戻り流路形成部材が、前記ケーシングの側よりも前記抗力型風車の入口側の方が、断面積が小さくなるように形成され、前記抗力型風車が複数の羽根部材を有し、隣接する前記羽根部材によって前記抗力型風車の外側から中心部へと向かって断面積が徐々に小さくなる流路が形成され、前記抗力型風車の入口側よりも出口側の空気の流速の方が小さく、該出口側にて静圧回復を生じさせる発電システムである。
請求項１０に記載の発明は、請求項９記載の発電システムにおいて、前記流路に空気を補給する空気補給装置を更に備え、前記ケーシングに、流況の安定化を図るための整流板が設けられている。
本発明によれば、日照時間や気象等の影響を受けることなく、安定した動力を供給できる動力供給システム及び廉価で安定した電力を発生できる発電システムを提供できる。
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。なお、図において、説明に関連しない部分は図示を省略する場合がある。
〔第１の実施の形態〕
本発明の第１の実施の形態に係る動力供給システム１０は、図１に示すように、例えば、発電機１２を駆動するための動力を供給できる。
動力供給システム１０は、図１及び図２に示すように、風車２０、流路形成部３０、変速部４０、駆動装置５０及び空気放出装置６０を備えている。
本発明の第１の実施の形態に係る動力供給システム１０は、図１に示すように、例えば、発電機１２を駆動するための動力を供給できる。
動力供給システム１０は、図１及び図２に示すように、風車２０、流路形成部３０、変速部４０、駆動装置５０及び空気放出装置６０を備えている。
風車２０は、空気の流れを受けることにより、実質的に水平方向に延びる回転軸回りに回転する抗力型風車である。風車２０は、風の入口側よりも出口側の空気の流速の方が小さく、出口側にて静圧回復を生じさせるように構成され、発電機１２を駆動するために必要なトルク及び回転数を発生できる。
風車２０は、側面視して円形状であり、シャフト２０２、羽根部材２０４及び固定部材２０６を有している。
シャフト２０２は、風車２０の回転軸であり、風車２０の中央部に設けられている。シャフト２０２は、両端部分にて、それぞれ、カップリング２２２を介してシャフト２２４に連結され、各シャフト２２４は、所定のラジアル荷重及びアキシャル荷重を受けることができる軸受２２６により支持されている。軸受２２６は、転がり軸受である。ただし、シャフト２２４の撓み及び撓み角に対する許容値を大きく設定できることから、自動調心ころ軸受であることが好ましい。
羽根部材２０４は、風車２０の回転方向に間隔を空けて複数設けられており、羽根部材２０４の枚数は、例えば図２に示すように、８枚である。
各羽根部材２０４は、一方向に湾曲しており、風車２０の回転中心側の位置から外周位置まで延びている。なお、この回転中心側の位置は、シャフト２０２から半径方向に予め決められた寸法だけ離れた位置である。
互いに隣接する羽根部材２０４は、空気が流れる羽根間流路を形成している。図２においては、時計回りに８つの羽根間流路ＦＰ１ａ～ＦＰ１ｈ（羽根間流路ＦＰ１ａ、ＦＰ１ｆ以外は不図示）が順に形成されており、このうち羽根間流路ＦＰ１ａ及び羽根間流路ＦＰ１ｆは、それぞれ、入口側及び出口側に位置する羽根間流路である。各羽根間流路ＦＰ１ａ～ＦＰ１ｈは、風車２０の外側の入口から中心部へと向かうに従って断面積が徐々に小さくなっている。
固定部材２０６は、各羽根部材２０４が固定される円板状の部材である。
シャフト２０２は、風車２０の回転軸であり、風車２０の中央部に設けられている。シャフト２０２は、両端部分にて、それぞれ、カップリング２２２を介してシャフト２２４に連結され、各シャフト２２４は、所定のラジアル荷重及びアキシャル荷重を受けることができる軸受２２６により支持されている。軸受２２６は、転がり軸受である。ただし、シャフト２２４の撓み及び撓み角に対する許容値を大きく設定できることから、自動調心ころ軸受であることが好ましい。
羽根部材２０４は、風車２０の回転方向に間隔を空けて複数設けられており、羽根部材２０４の枚数は、例えば図２に示すように、８枚である。
各羽根部材２０４は、一方向に湾曲しており、風車２０の回転中心側の位置から外周位置まで延びている。なお、この回転中心側の位置は、シャフト２０２から半径方向に予め決められた寸法だけ離れた位置である。
互いに隣接する羽根部材２０４は、空気が流れる羽根間流路を形成している。図２においては、時計回りに８つの羽根間流路ＦＰ１ａ～ＦＰ１ｈ（羽根間流路ＦＰ１ａ、ＦＰ１ｆ以外は不図示）が順に形成されており、このうち羽根間流路ＦＰ１ａ及び羽根間流路ＦＰ１ｆは、それぞれ、入口側及び出口側に位置する羽根間流路である。各羽根間流路ＦＰ１ａ～ＦＰ１ｈは、風車２０の外側の入口から中心部へと向かうに従って断面積が徐々に小さくなっている。
固定部材２０６は、各羽根部材２０４が固定される円板状の部材である。
流路形成部３０は、内部の気密性の程度が予め決められた大きさとなるように構成され、風車２０から出た空気の流れを再び風車２０の動力源とする循環流路ＦＰ２を形成する。流路形成部３０から羽根間流路へは、流量Ｑの空気が進入する。
流路形成部３０は、風車２０を収めるとともに風車２０から出た空気を受けるケーシング３０ａと、ケーシング３０ａから風車２０の入口側へと延びる戻り流路形成部材３０ｂと、により構成されている。
ケーシング３０ａには、内部に整流板３０２が設けられている。整流板３０２により、流況の安定化とともに構造の強化が図られる。
戻り流路形成部材３０ｂは、風車２０に入る空気の流速が増大するように、ケーシング３０ａの側よりも風車２０の入口側の方が、断面積が小さくなるように形成されている。詳細には、戻り流路形成部材３０ｂは、ケーシング３０ａの側から風車２０の入口側へと向かうに従って、断面積が小さくなっている。
流路形成部３０は、風車２０を収めるとともに風車２０から出た空気を受けるケーシング３０ａと、ケーシング３０ａから風車２０の入口側へと延びる戻り流路形成部材３０ｂと、により構成されている。
ケーシング３０ａには、内部に整流板３０２が設けられている。整流板３０２により、流況の安定化とともに構造の強化が図られる。
戻り流路形成部材３０ｂは、風車２０に入る空気の流速が増大するように、ケーシング３０ａの側よりも風車２０の入口側の方が、断面積が小さくなるように形成されている。詳細には、戻り流路形成部材３０ｂは、ケーシング３０ａの側から風車２０の入口側へと向かうに従って、断面積が小さくなっている。
変速部４０は、歯車によって構成された歯車機構を有し、風車２０の回転を減速又は増速して外部に出力できる。歯車機構は、歯車列により構成された機構であってもよいし、遊星歯車機構であってもよい。
変速部４０の入力側シャフト４０２には、シャフト２２４が連結され、出力側シャフト４０４が反対側から延びている。出力側シャフト４０４は、軸受４０６によって支持され、カップリング４０８を介して発電機１２のシャフト１２２に連結されている。
なお、変速部４０には、内部に潤滑油を送出するための潤滑装置４１０が設けられている。
変速部４０の入力側シャフト４０２には、シャフト２２４が連結され、出力側シャフト４０４が反対側から延びている。出力側シャフト４０４は、軸受４０６によって支持され、カップリング４０８を介して発電機１２のシャフト１２２に連結されている。
なお、変速部４０には、内部に潤滑油を送出するための潤滑装置４１０が設けられている。
駆動装置５０は、静止した状態にある風車２０を回転させることができる。なお、静止した状態にある風車２０を回転させるために必要な入力トルク及び初動回転数等の動作力は、風車２０の重量、慣性モーメント、軸受の動摩擦係数及び軸受の内径によって決まり、それぞれ、発電機１２の定格トルク及び定格回転数に比べて小さな値となる。
駆動装置５０は、遠心ファン５０２及び遠心ファン用放出管５０４を有している。
遠心ファン５０２は、モータ５１０によって駆動され、空気吸込口５１２から吸い込んだ空気を吐出できる。モータ５１０には、制御用の制御盤５１４及び電源５１６が接続されている。
遠心ファン用放出管５０４は、風車２０の羽根部材２０４に対して、遠心ファン５０２から吐出された空気を放出するための管である。
空気の放出方向は、羽根部材２０４の形状が側面視して曲線形状であるため、羽根間流路に放出された空気が円滑に流入するように、風車２０の外周の接線方向となるように設定されている。
空気の放出位置は、風車２０のシャフト２０２の高さ位置よりも低い位置（図３に示す下段位置Ａ）に限定されるものではなく、シャフト２０２のよりも高い位置（それぞれ同図３の破線にて示す中段位置Ｂ及び上段位置Ｃ）であってもよい。
駆動装置５０は、遠心ファン５０２及び遠心ファン用放出管５０４を有している。
遠心ファン５０２は、モータ５１０によって駆動され、空気吸込口５１２から吸い込んだ空気を吐出できる。モータ５１０には、制御用の制御盤５１４及び電源５１６が接続されている。
遠心ファン用放出管５０４は、風車２０の羽根部材２０４に対して、遠心ファン５０２から吐出された空気を放出するための管である。
空気の放出方向は、羽根部材２０４の形状が側面視して曲線形状であるため、羽根間流路に放出された空気が円滑に流入するように、風車２０の外周の接線方向となるように設定されている。
空気の放出位置は、風車２０のシャフト２０２の高さ位置よりも低い位置（図３に示す下段位置Ａ）に限定されるものではなく、シャフト２０２のよりも高い位置（それぞれ同図３の破線にて示す中段位置Ｂ及び上段位置Ｃ）であってもよい。
空気放出装置６０は、例えば空気の風量を調整するダンパーであり、流路形成部３０の内部から外部へ空気量Ｑ１の空気を放出できる。空気放出装置６０が、循環流路ＦＰ２を流れる空気の一部を放出することで、流路形成部３０の内部を流れる空気の流量や内圧が調整される。
次に、動力供給システム１０の動作について説明する。
風車２０が静止した状態において、駆動装置５０の遠心ファン５０２が回転し、遠心ファン用放出管５０４から空気が放出される。放出された空気は、風車２０を回転させるためのトルクを発生する一方、羽根間流路（例えば羽根間流路ＦＰ１ａから羽根間流路ＦＰ１ｆへ至る流路）を流れ、ケーシング３０ａの内部へと放出される。
すなわち、遠心ファン用放出管５０４から放出された空気は、所定の流路面積を有する羽根間流路を流下し、羽根間流路よりも広い流路面積を有するケーシング３０ａの内部にて放出される。
風車２０が静止した状態において、駆動装置５０の遠心ファン５０２が回転し、遠心ファン用放出管５０４から空気が放出される。放出された空気は、風車２０を回転させるためのトルクを発生する一方、羽根間流路（例えば羽根間流路ＦＰ１ａから羽根間流路ＦＰ１ｆへ至る流路）を流れ、ケーシング３０ａの内部へと放出される。
すなわち、遠心ファン用放出管５０４から放出された空気は、所定の流路面積を有する羽根間流路を流下し、羽根間流路よりも広い流路面積を有するケーシング３０ａの内部にて放出される。
その際、流体の力学的特性により、流路断面の拡大に伴い動圧（速度圧）が減少することにより、次式（１）にて表されるエネルギー保存則に基づいて、流路出口に回復静圧（静圧上昇）Ｐ１が発生する。
全圧 ＝ 静圧 ＋ 速度圧 ＝ 一定 式（１）
静圧が回復することにより、図４に示すように、遠心ファン用放出管５０４から放出される初期空気量Ｆａに対し、羽根間流路ＦＰ１ｆの出口における回復静圧により、空気量Ｆａに対し上下流の圧力差で空気量Ｆｂの空気が下流へ圧送される。圧送された空気量Ｆｂの空気は、風車２０へと戻り、初期空気量Ｆａと合流して羽根間流路を流下することで回復静圧Ｐ２が発生し、空気量Ｆｃの空気を圧送する。
圧送された空気量Ｆｃの空気は、風車２０へと戻り、初期空気量Ｆａと合流して羽根間流路を流下することで回復静圧Ｐ３が発生し、空気量Ｆｄの空気を圧送する。
圧送された空気量Ｆｄの空気は、風車２０へと戻り、初期空気量Ｆａと合流して羽根間流路を流下することで回復静圧Ｐ４が発生し、空気量Ｆｅの空気を圧送する。
圧送された空気量Ｆｃの空気は、風車２０へと戻り、初期空気量Ｆａと合流して羽根間流路を流下することで回復静圧Ｐ３が発生し、空気量Ｆｄの空気を圧送する。
圧送された空気量Ｆｄの空気は、風車２０へと戻り、初期空気量Ｆａと合流して羽根間流路を流下することで回復静圧Ｐ４が発生し、空気量Ｆｅの空気を圧送する。
以降、流路形成部３０の内部を空気が循環しながら、回復静圧とこれに伴う空気の圧送とが繰り返され、安定した動力により発電機１２が駆動される。
動力供給システム１０は、空気放出装置６０が外部へと空気を放出するとともに、オペレータが制御盤５１４を操作してモータ５１０の回転を停止することによって、運転が停止される。運転の停止は、自動制御によりなされてもよい。
動力供給システム１０は、空気放出装置６０が外部へと空気を放出するとともに、オペレータが制御盤５１４を操作してモータ５１０の回転を停止することによって、運転が停止される。運転の停止は、自動制御によりなされてもよい。
動力供給システム１０は、設置場所の地形、地質及び環境に応じて、図２に示すように、流路形成部３０の下部が地下に設置されてもよいし、図５に示すように、地上に設置されてもよい。
〔第２の実施の形態〕
続いて、本発明の第２の実施の形態に係る動力供給システム１０ａについて説明する。第１の実施の形態に係る動力供給システム１０と同一の構成要素については、同じ符号を付して詳しい説明を省略する。
動力供給システム１０ａは、第１の実施の形態に係る動力供給システム１０とは、駆動装置の構成が相違し、図８に示すように、空気補給装置６２を更に備えている。
続いて、本発明の第２の実施の形態に係る動力供給システム１０ａについて説明する。第１の実施の形態に係る動力供給システム１０と同一の構成要素については、同じ符号を付して詳しい説明を省略する。
動力供給システム１０ａは、第１の実施の形態に係る動力供給システム１０とは、駆動装置の構成が相違し、図８に示すように、空気補給装置６２を更に備えている。
駆動装置５０ａは、静止した状態にある風車２０を回転させることができる。
駆動装置５０ａは、図６及び図７に示すように、風車２０を挟んで発電機１２とは反対の側に設けられており、風車２０のシャフト２０２を駆動する油圧モータ５５１及び変速部５５２を有している。
駆動装置５０ａは、図６及び図７に示すように、風車２０を挟んで発電機１２とは反対の側に設けられており、風車２０のシャフト２０２を駆動する油圧モータ５５１及び変速部５５２を有している。
油圧モータ５５１は、油圧ポンプ等から構成され油圧を発生する油圧システムユニット５５０に隣接し、この油圧システムユニット５５０に接続されることによって、風車２０の動作力を発生できる。ただし、油圧モータ５５１は、図８に示すように、離れた位置に設置された油圧システムユニット５５０に油圧回路配管５５７を介して接続されてもよい。
変速部５５２は、図６及び図７に示すように、歯車５５５によって構成された歯車機構を有し、油圧モータ５５１の回転を減速し、油圧モータ５５１の出力トルクＴｍを増加して風車２０に伝達できる。歯車５５５は、潤滑油ピット５５３に溜められた潤滑油によって潤滑される。歯車機構は、歯車列により構成された機構であってもよいし、遊星歯車機構であってもよい。
変速部５５２は、変速部４０が連結された風車２０のシャフト２０２の端部とは反対側の端部に連結されている。変速部５５２を構成する歯車５５５は、軸受５５４によって支持されたシャフト５５６を介して油圧モータ５５１のシャフト及び風車２０のシャフト２０２に連結されている。
変速部５５２は、図６及び図７に示すように、歯車５５５によって構成された歯車機構を有し、油圧モータ５５１の回転を減速し、油圧モータ５５１の出力トルクＴｍを増加して風車２０に伝達できる。歯車５５５は、潤滑油ピット５５３に溜められた潤滑油によって潤滑される。歯車機構は、歯車列により構成された機構であってもよいし、遊星歯車機構であってもよい。
変速部５５２は、変速部４０が連結された風車２０のシャフト２０２の端部とは反対側の端部に連結されている。変速部５５２を構成する歯車５５５は、軸受５５４によって支持されたシャフト５５６を介して油圧モータ５５１のシャフト及び風車２０のシャフト２０２に連結されている。
なお、静止した状態にある風車２０を回転させるために必要なトルクは、風車２０の重量、慣性モーメント、軸受の動摩擦係数及び軸受の内径によって決まり、定格値に比べて小さな値となる。
従って、変速部５５２を介して、入力側回転数と出力側回転数の変速比を大きく設定し、油圧モータ５５１の回転数を大きくすることにより、油圧モータ５５１の押しのけ容積と入力圧力の組み合わせによって、油圧モータ５５１の出力トルクＴｍを小さくでき、併せて油圧システムユニット５５０の小型化が図られる。
従って、変速部５５２を介して、入力側回転数と出力側回転数の変速比を大きく設定し、油圧モータ５５１の回転数を大きくすることにより、油圧モータ５５１の押しのけ容積と入力圧力の組み合わせによって、油圧モータ５５１の出力トルクＴｍを小さくでき、併せて油圧システムユニット５５０の小型化が図られる。
駆動装置５０ａは、前述の通り、第１の実施の形態に係る駆動装置５０と異なり、遠心ファン５０２ではなく油圧モータ５５１を有している。従って、静止した状態にある風車２０を回転させる際に、駆動装置５０ａに起因する空気流は発生しない。しかしながら、油圧モータ５５１からの入力トルクによって風車２０が回転することに伴って生じる空気の押し出による波動効果により、空気の移動が存在する。
空気補給装置６２は、図８に示すように、流路形成部３０が形成する循環流路ＦＰ２に対し、空気量Ｑ２の空気を供給できる。
従って、空気補給装置６２によって、空気放出装置６０が空気を過放出することに伴って変動した流路形成部３０を流れる空気の流量や内圧が調整される。
従って、空気補給装置６２によって、空気放出装置６０が空気を過放出することに伴って変動した流路形成部３０を流れる空気の流量や内圧が調整される。
次に、動力供給システム１０ａの動作について説明する。
風車２０が静止した状態において、駆動装置５０ａの油圧モータ５５１が回転することにより、風車２０が回転する。風車２０の回転に伴い、循環経路ＦＰ２から流れ込んだ空気は、羽根間流路（例えば羽根間流路ＦＰ１ａから羽根間流路ＦＰ１ｆへ至る流路）を流れ、ケーシング３０ａの内部へと放出される。
すなわち、所定の流路面積を有する羽根間流路を流下した空気（例えば羽根間流路ＦＰ１ａから羽根間流路ＦＰ１ｆへ向かって流下した空気）は、下流側となる羽根間流路（例えば羽根間流路ＦＰ１ｆ）の流路面積に対しより広い流路面積を有するケーシング３０ａの内部にて放出される。
風車２０が静止した状態において、駆動装置５０ａの油圧モータ５５１が回転することにより、風車２０が回転する。風車２０の回転に伴い、循環経路ＦＰ２から流れ込んだ空気は、羽根間流路（例えば羽根間流路ＦＰ１ａから羽根間流路ＦＰ１ｆへ至る流路）を流れ、ケーシング３０ａの内部へと放出される。
すなわち、所定の流路面積を有する羽根間流路を流下した空気（例えば羽根間流路ＦＰ１ａから羽根間流路ＦＰ１ｆへ向かって流下した空気）は、下流側となる羽根間流路（例えば羽根間流路ＦＰ１ｆ）の流路面積に対しより広い流路面積を有するケーシング３０ａの内部にて放出される。
その際、流体の力学的特性により、流路断面の拡大に伴い動圧（速度圧）が減少することにより、前述の式（１）で表されるエネルギー保存則に基づいて、羽根間流路ＦＰ１ｆの出口に回復静圧（静圧上昇）Ｐ１が発生する。
一方、空気補給装置６２が、循環流路ＦＰ２に空気を供給する。供給された空気は、循環流路ＦＰ２の内部にあった空気とともに羽根間流路へ流入する。羽根間流路へ流入した空気は、ケーシング３０ａの内部にて放出され、図９に示すように、順次、回復静圧Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４・・・が発生する。
以降、流路形成部３０の内部を空気が循環しながら、回復静圧とこれに伴う空気の圧送とが繰り返される。
その結果、風車２０の回転が維持され、動力が供給される。
なお、動力供給システム１０ａは、エネルギー保存則に基づき、外部からのエネルギー供給源である油圧モータ５５１の動作が停止することによって流路形成部３０の内圧が低下し、運転が停止される。
その結果、風車２０の回転が維持され、動力が供給される。
なお、動力供給システム１０ａは、エネルギー保存則に基づき、外部からのエネルギー供給源である油圧モータ５５１の動作が停止することによって流路形成部３０の内圧が低下し、運転が停止される。
動力供給システム１０ａは、設置場所の地形、地質及び環境に応じて、図８に示すように、流路形成部３０の下部が地下（地表面ＧＬの下）となるように設置されてもよいし、図１０に示すように、地上（地表面ＧＬの上）に設置されてもよい。
〔第３の実施の形態〕
続いて、本発明の第３の実施の形態に係る動力供給システム１０ｂについて説明する。第１の実施の形態に係る動力供給システム１０と同一の構成要素については、同じ符号を付して詳しい説明を省略する。
第３の実施の形態に係る動力供給システム１０ｂは、図１１に示すように、ケーシング３０ａの上部及び流路側面部を含む全体に、風車２０の回転によって発生する騒音を低減し、静音化するための第１の吸音槽装置６３ａ及び第２の吸音槽装置６３ｂを備えている。
続いて、本発明の第３の実施の形態に係る動力供給システム１０ｂについて説明する。第１の実施の形態に係る動力供給システム１０と同一の構成要素については、同じ符号を付して詳しい説明を省略する。
第３の実施の形態に係る動力供給システム１０ｂは、図１１に示すように、ケーシング３０ａの上部及び流路側面部を含む全体に、風車２０の回転によって発生する騒音を低減し、静音化するための第１の吸音槽装置６３ａ及び第２の吸音槽装置６３ｂを備えている。
第１の吸音槽装置（騒音低減装置の一例）６３ａは、ケーシング３０ａの風車２０が収まっている側を覆うように設けられ、第２の吸音槽装置（騒音低減装置の一例）６３ｂは、ケーシング３０ａのうち、第１の吸音槽装置６３ａで覆われていない風車の下流側の部分を覆うように設けられている。第１の吸音槽装置６３ａ及び第２の吸音槽装置６３ｂは繋がっており、その境界部分には、上側が開口した筒状の観測接合槽６３ｃが設けられている。観測接合槽６３ｃの開口部には蓋が設けられている。
第１の吸音槽装置６３ａ及び第２の吸音槽装置６３ｂは、内部が液体（軽水）等の媒体で満たされ、その自由水面が、観測接合槽６３ｃの内部に位置しており、空気中における風車２０の騒音源と分断されている。
すなわち、第１の吸音槽装置６３ａ及び第２の吸音槽装置６３ｂの騒音低減効果は、空気と液体との固有音響抵抗（密度及び音速等）の差が大きいため、音はその接触面においてほとんど反射されてしまい、空気中に出てこない性質を利用している。
ただし、第１の吸音槽装置６３ａ及び第２の吸音槽装置６３ｂは、それぞれこのような吸音槽装置に限定されるものではない。吸音槽装置は、騒音を伝達する媒体が取り除かれ、観測接合槽６３ｃが密閉されるように設置された状態で、内部が低真空又は中真空に維持されていてもよい。
すなわち、第１の吸音槽装置６３ａ及び第２の吸音槽装置６３ｂの騒音低減効果は、空気と液体との固有音響抵抗（密度及び音速等）の差が大きいため、音はその接触面においてほとんど反射されてしまい、空気中に出てこない性質を利用している。
ただし、第１の吸音槽装置６３ａ及び第２の吸音槽装置６３ｂは、それぞれこのような吸音槽装置に限定されるものではない。吸音槽装置は、騒音を伝達する媒体が取り除かれ、観測接合槽６３ｃが密閉されるように設置された状態で、内部が低真空又は中真空に維持されていてもよい。
以上説明したように、前述の実施の形態に係る動力供給システム１０、１０ａ、１０ｂによれば、安定した動力を供給できる。
また、これらの動力供給システム１０、１０ａ、１０ｂを備えた発電システムによれば、廉価で安定した電力を発生できる。
また、これらの動力供給システム１０、１０ａ、１０ｂを備えた発電システムによれば、廉価で安定した電力を発生できる。
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記した形態に限定されるものでなく、要旨を逸脱しない条件の変更等は全て本発明の適用範囲である。
カップリング２２２及びカップリング４０８は、これらに限定されるものではなく、それぞれ例えば、フランジ継手であってもよい。
カップリング２２２及びカップリング４０８は、これらに限定されるものではなく、それぞれ例えば、フランジ継手であってもよい。
１０、１０ａ、１０ｂ 動力供給システム
１２ 発電機
２０ 風車
３０ 流路形成部
３０ａ ケーシング
３０ｂ 戻り流路形成部材
４０ 変速部
５０、５０ａ 駆動装置
６０ 空気放出装置
６２ 空気補給装置
６３ａ 第１の吸音槽装置
６３ｂ 第２の吸音槽装置
６３ｃ 観測接合槽
１２２ シャフト
２０２ シャフト
２０４ 羽根部材
２０６ 固定部材
２２２ カップリング
２２４ シャフト
２２６ 軸受
３０２ 整流板
４０２ 入力側シャフト
４０４ 出力側シャフト
４０６ 軸受
４０８ カップリング
４１０ 潤滑装置
５０２ 遠心ファン
５０４ 遠心ファン用放出管
５１０ モータ
５１２ 空気吸込口
５１４ 制御盤
５１６ 電源
５５０ 油圧システムユニット
５５１ 油圧モータ
５５２ 変速部
５５３ 潤滑油ピット
５５４ 軸受
５５５ 歯車
５５６ シャフト
５５７ 油圧回路配管
ＦＰ１ａ～ＦＰ１ｈ 羽根間流路
ＦＰ２ 循環流路
ＧＬ 地表面
１２ 発電機
２０ 風車
３０ 流路形成部
３０ａ ケーシング
３０ｂ 戻り流路形成部材
４０ 変速部
５０、５０ａ 駆動装置
６０ 空気放出装置
６２ 空気補給装置
６３ａ 第１の吸音槽装置
６３ｂ 第２の吸音槽装置
６３ｃ 観測接合槽
１２２ シャフト
２０２ シャフト
２０４ 羽根部材
２０６ 固定部材
２２２ カップリング
２２４ シャフト
２２６ 軸受
３０２ 整流板
４０２ 入力側シャフト
４０４ 出力側シャフト
４０６ 軸受
４０８ カップリング
４１０ 潤滑装置
５０２ 遠心ファン
５０４ 遠心ファン用放出管
５１０ モータ
５１２ 空気吸込口
５１４ 制御盤
５１６ 電源
５５０ 油圧システムユニット
５５１ 油圧モータ
５５２ 変速部
５５３ 潤滑油ピット
５５４ 軸受
５５５ 歯車
５５６ シャフト
５５７ 油圧回路配管
ＦＰ１ａ～ＦＰ１ｈ 羽根間流路
ＦＰ２ 循環流路
ＧＬ 地表面
Claims (10)
- 回転軸となるシャフトを有する抗力型風車と、
前記抗力型風車を収めるとともに該抗力型風車から出た空気を受けるケーシング及び前記ケーシングから前記抗力型風車の入口側へと延びる戻り流路形成部材を有し、前記抗力型風車から出た空気の流れを再び該抗力型風車の動力源とする流路を形成する流路形成部と、
前記抗力型風車の回転を減速又は増速して外部に出力する変速部と、
静止した前記抗力型風車を回転させるための駆動装置と、
前記流路形成部から外部へ放出する空気の風量を調整するダンパーを備え、
前記戻り流路形成部材が、前記ケーシングの側よりも前記抗力型風車の入口側の方が、断面積が小さくなるように形成され、
前記抗力型風車が複数の羽根部材を有し、隣接する前記羽根部材によって前記抗力型風車の外側から中心部へと向かって断面積が徐々に小さくなる流路が形成され、
前記抗力型風車の入口側よりも出口側の空気の流速の方が小さく、該出口側にて静圧回復を生じさせる動力供給システム。 - 請求項１記載の動力供給システムにおいて、
前記ケーシングに、流況の安定化を図るための整流板が設けられている動力供給システム。 - 請求項２記載の動力供給システムにおいて、
前記駆動装置が、遠心ファンと、
前記遠心ファンから出た空気を前記抗力型風車に対して放出する遠心ファン用放出管を有する動力供給システム。 - 請求項３記載の動力供給システムにおいて、
前記流路に空気を補給する空気補給装置を更に備えた動力供給システム。 - 請求項２記載の動力供給システムにおいて、
前記駆動装置が、前記シャフトを駆動する油圧モータと、
前記油圧モータの回転を減速して前記抗力型風車に伝達する変速部を有する動力供給システム。 - 請求項１～５のいずれか１項に記載の動力供給システムにおいて、
前記ケーシングを覆い、内部が軽水で満たされ、前記抗力型風車の回転によって発生する騒音を低減する吸音槽装置を更に備えた動力供給システム。 - 請求項１～５のいずれか１項に記載の動力供給システムにおいて、
前記ケーシングを覆い、内部が低真空又は中真空に維持され、前記抗力型風車の回転によって発生する騒音を低減する吸音槽装置を更に備えた動力供給システム。 - 請求項６記載の動力供給システムにおいて、
前記抗力型風車が、前記シャフトを支持する自動調心ころ軸受を更に有する動力供給システム。 - 抗力型風車と、
前記抗力型風車を収めるとともに該抗力型風車から出た空気を受けるケーシング及び前記ケーシングから前記抗力型風車の入口側へと延びる戻り流路形成部材を有し、前記抗力型風車から出た空気の流れを再び該抗力型風車の動力源とする流路を形成する流路形成部と、
前記抗力型風車の回転を減速又は増速して外部に出力する変速部と、
前記変速部によって駆動される発電機と、
静止した前記抗力型風車を回転させるための駆動装置と、
前記流路形成部から外部へ放出する空気の風量を調整するダンパーを備え、
前記戻り流路形成部材が、前記ケーシングの側よりも前記抗力型風車の入口側の方が、断面積が小さくなるように形成され、
前記抗力型風車が複数の羽根部材を有し、隣接する前記羽根部材によって前記抗力型風車の外側から中心部へと向かって断面積が徐々に小さくなる流路が形成され、
前記抗力型風車の入口側よりも出口側の空気の流速の方が小さく、該出口側にて静圧回復を生じさせる発電システム。 - 請求項９記載の発電システムにおいて、
前記流路に空気を補給する空気補給装置を更に備え、
前記ケーシングに、流況の安定化を図るための整流板が設けられている発電システム。
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|---|---|---|---|
| JP2022169516A JP7329117B1 (ja) | 2022-10-21 | 2022-10-21 | 動力供給システム及び発電システム |
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|---|---|---|---|
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| KR102415571B1 (ko) * | 2021-02-03 | 2022-07-01 | 김정식 | 폐풍 순환기류를 이용한 고출력 풍력 발전장치 |
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- 2022-10-21 JP JP2022169516A patent/JP7329117B1/ja active Active
-
2023
- 2023-10-20 WO PCT/JP2023/038061 patent/WO2024085253A1/ja unknown
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022034338A1 (en) | 2020-08-12 | 2022-02-17 | Mehmet Kurt | Closed-loop apparatus for electrical energy generation |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TW202419741A (zh) | 2024-05-16 |
| JP2024061522A (ja) | 2024-05-07 |
| WO2024085253A1 (ja) | 2024-04-25 |
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