JP7403267B2 - wind power generator - Google Patents
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Description
本発明は、例えば既設の廃トンネル内に設置されていて風力発電を行う風力発電装置に関する。 The present invention relates to a wind power generation device that is installed, for example, in an existing abandoned tunnel and generates wind power.
従来、既設のトンネルとして道路トンネルや鉄道トンネル等が設置されており、その中にはトンネル内に風力発電装置の風車を設置したものがある。また、国内には廃線した鉄道トンネルやバイパストンネルの構築により使わなくなった道路トンネルがある。これらのトンネルは密封させると施工コストがかかるため密封されずに放置されていることが多い。
例えば峠を貫通するような道路トンネルは、一方側に設けた日当たりのよい開口と他方側に設けた日陰の開口との間で温度差が10度を超えるものがある(例えば宮古市と岩泉町を結ぶ雄鹿戸トンネル)。この温度差によりトンネル両端の開口が自然に通気されているものや、海岸からの潮風が吹き込むもの等がある。このような風の通り道となるトンネル内に風車と発電機を設置することでトンネル内の照明等を賄うことができ、トンネルをワインセラー等の貯蔵庫や資材置き場等に利用することができる。
BACKGROUND ART Conventionally, road tunnels, railway tunnels, and the like have been installed as existing tunnels, and some of these tunnels have a wind turbine of a wind power generation device installed inside the tunnel. In addition, there are railway tunnels in Japan that have been abandoned and road tunnels that are no longer in use due to the construction of bypass tunnels. These tunnels are often left unsealed because it would be costly to construct them.
For example, some road tunnels that pass through mountain passes have a temperature difference of more than 10 degrees between the sunny opening on one side and the shaded opening on the other side (for example, Miyako City and Iwaizumi Town). Oshikado Tunnel). Due to this temperature difference, some tunnels have openings at both ends that are naturally ventilated, while others allow sea breeze from the coast to blow in. By installing a windmill and a generator inside the tunnel, which serves as a passage for the wind, it is possible to provide lighting inside the tunnel, and the tunnel can be used for storage such as a wine cellar, storage for materials, etc.
例えば、特許文献1に記載されたトンネル設置型風力発電装置は、道路トンネルの車道空間を車両が走行し、その上部空間に風車発電装置が設置されている。そして、車両の走行によって生じる風圧を受けて風力発電装置の風車を回転させることで風力発電を行い、電力をトンネル内の照明装置等に提供している。 For example, in the tunnel installation type wind power generation device described in Patent Document 1, a vehicle runs in a roadway space of a road tunnel, and a wind turbine power generation device is installed in the space above the vehicle. The wind turbine of the wind power generation device is rotated in response to the wind pressure generated by the running of the vehicle, thereby generating wind power and providing electric power to lighting devices and the like in the tunnel.
しかし、引用文献1に記載のトンネル設置型風力発電装置は道路トンネルであるため、通行車両に支障がないようにトンネル内の天井近くの余裕空間に小型の発電装置を使用している。そのため、風力発電装置の発電容量が小さかった。また、地震等でトンネルの壁面の一部が崩落すると風力発電装置を損傷する恐れがあった。 However, since the tunnel-installed wind power generation device described in Cited Document 1 is a road tunnel, a small power generation device is used in an extra space near the ceiling of the tunnel so as not to interfere with passing vehicles. Therefore, the power generation capacity of the wind power generator was small. Furthermore, if part of the tunnel wall were to collapse due to an earthquake or the like, there was a risk of damaging the wind power generator.
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであって、廃線となった鉄道トンネルや廃止された道路トンネル等の各種トンネルを利用して安全に且つ効率的に発電できる風力発電装置を提供することを目的とする。 The present invention was made in view of these problems, and provides a wind power generation device that can safely and efficiently generate power using various tunnels such as abandoned railway tunnels and abandoned road tunnels. The purpose is to provide
本発明による風力発電装置は、トンネル内に設置されたセグメントリングと、セグメントリング内で支持部材を介して支持された風車と、風車の回転に基づいて発電する発電機と、を備えたことを特徴とする。
本発明による風力発電装置は、トンネル内を通り抜ける風によって風車を回転させて発電機で発電することができ、しかもトンネルの壁面や岩盤等が崩落したとしてもセグメントリングによって風力発電装置を保護できる。
The wind power generation device according to the present invention includes a segment ring installed in a tunnel, a wind turbine supported within the segment ring via a support member, and a generator that generates electricity based on the rotation of the wind turbine. Features.
The wind power generation device according to the present invention can rotate the wind turbine by the wind passing through the tunnel and generate electricity with the generator, and even if the tunnel wall, rock, etc. collapse, the wind power generation device can be protected by the segment ring.
また、風車はブレードを回転可能に支持するナセルを備え、ナセルは支持部材によってセグメントリングに連結されていることが好ましい。
風力発電装置はナセルを支持部材によってセグメントリングに取り付けたため強固に固定できる。
Preferably, the wind turbine includes a nacelle that rotatably supports the blades, and the nacelle is connected to the segment ring by a support member.
The wind power generator can be firmly fixed because the nacelle is attached to the segment ring by the support member.
また、支持部材はセグメントリングのセグメントに形成された注入孔に取り付けられていてもよい。
セグメントリングがRCセグメント等で形成されている場合、セグメントリングとトンネルの隙間を埋める詰め物を充填するためのセグメントの注入孔に支持部材を取り付けることで風車を簡単且つ堅固に固定できる。
Further, the support member may be attached to an injection hole formed in a segment of the segment ring.
When the segment ring is formed of an RC segment or the like, the wind turbine can be easily and firmly fixed by attaching a support member to the injection hole of the segment for filling the gap between the segment ring and the tunnel.
本発明による風力発電装置は、トンネル内を通り抜ける風によって風車を回転させて発電機で発電することができる。また、トンネルの内部にセグメントリングを配設することで円形を保持して風車を防護できるため、廃トンネルの一部が崩落したとしても風車を損傷したり回転の邪魔になったりすることはない。
しかも、風車は支持部材を介してセグメントリングに固定しているため強固に固定できる。また、廃トンネルであるため風車によってトンネル内部を塞いでも支障はない。
The wind power generation device according to the present invention can generate electricity using a generator by rotating a windmill using wind passing through a tunnel. In addition, by arranging segment rings inside the tunnel, it is possible to maintain the circular shape and protect the windmill, so even if a part of the abandoned tunnel collapses, the windmill will not be damaged or get in the way of rotation. .
Moreover, since the wind turbine is fixed to the segment ring via the support member, it can be firmly fixed. Additionally, since it is an abandoned tunnel, there will be no problem even if the inside of the tunnel is blocked by windmills.
以下、本発明の実施形態による風力発電装置1について添付図面により説明する。
図1は本発明の実施形態による風力発電装置1を設置するためのトンネル2の断面図である。このトンネル2は使用されていない廃トンネルである。通常、トンネル2の内面は真円に形成されておらず、上部及び両側部の壁面3が略円形に形成され、底壁4は壁面3よりも半径が大きい弧状に形成された略おにぎり型である。
そのため、図1及び図2に示すトンネル2内における風力発電装置1の設置領域では、底壁4とその下側の岩盤を削岩機等で斫って掘削する。そして、掘削した底部5に注入剤6を充填して、底部5が壁面3を延長させた円形になるよう形成する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A wind power generator 1 according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a sectional view of a
Therefore, in the installation area of the wind power generation device 1 in the
次に、トンネル2の壁面3及び底部5の内側にセグメント8を施工してセグメントリング9を形成する。セグメントリング9は例えば4枚のセグメント8を連結してリング状に形成され、しかもトンネル2の軸線方向に2列に亘って形成する。この部分が風力発電装置1の設置領域となる。2列のセグメントリング9は千鳥組に形成することが好ましいが、いも継ぎでもよい。セグメント8は例えばRCセグメントであるが、鋼製セグメント等でもよい。
図5(a)に示すように、セグメント8の中央には内外を貫通する注入孔8aが形成されている。セグメントリング9とトンネル2の壁面3及び底部5との隙間に各注入孔8aを通してコンクリートやモルタル等の詰め物を充填している。
Next,
As shown in FIG. 5(a), an
次にセグメントリング9内に設置される風力発電装置1について説明する。
風力発電装置1の風車10はセグメントリング9内に設置されていて、例えば3枚のブレード11と、ブレード11を回転可能に支持するナセル12とが設けられている。ナセル12の内部には、ブレード11の回転によって発電する発電機13が設置されている。図3及び図4に示すように、ナセル12はセグメントリング9の中心軸付近に設置されているものとし、ナセル12は複数、例えば4本の支持鋼材14によってセグメントリング9の各セグメント8に支持されている。図3及び図4において、ナセル12は4本の支持鋼材14のうち下側の2本の支持鋼材14で受け止め、上側の2本の支持鋼材14で吊り下げ固定している。しかも、各支持鋼材14はナセル12の前方側と後方側とにそれぞれ4本連結されている。
Next, the wind power generation device 1 installed in the
The
次に支持鋼材14の連結構造の一例を図5により説明する。
図5(a)、(b)において、セグメント8の中央に設けた注入孔8aに雌ねじ部8bが形成され、これにピン軸16の雄ねじ部16aが螺合されている。支持鋼材14の一端には凹溝14aが形成され、この凹溝14a内にピン軸16の頭部を嵌合させた状態で、ボルト17を支持鋼材14の凹溝14aを有する一端及びピン軸16の頭部にそれぞれ形成されたねじ孔に貫通させてナット18で締め込み固定する。
支持鋼材14の他端はナセル12に溶接等で固定されているが、一端と同様にナセル12に螺合させたピン軸16を凹溝14aに嵌合させてボルト17とナット18で固定してもよい。
Next, an example of the connection structure of the supporting
In FIGS. 5A and 5B, a female threaded
The other end of the supporting
この構造によって、風車10のナセル12を取り付ける際、ピン軸16に対する支持鋼材14の角度を調整可能としている(図5(c)参照)。これにより、ナセル12のブレード11側(前部側という)で4本の支持鋼材14を略90度間隔でセグメントリング9に固定し、ナセル12の後部側でも4本の支持鋼材14を略90度間隔でセグメントリング9に固定することができる(図3、図4参照)。なお、ナセル12の保持強度を確保するために後部側の支持鋼材14を傾斜させて配設してもよい。
なお、セグメント8として、RCセグメントに代えて鋼製セグメントを採用した場合には支持鋼材14の一端側をセグメント8の内周面に溶接等で固定してもよい。
This structure makes it possible to adjust the angle of the
In addition, when a steel segment is adopted as the
本実施形態によるトンネル2内の風力発電装置1は上述した構成を有しており、次にその使用方法を説明する。
トンネル2内には両端の開口の温度差により、或いは海岸からの潮風や自然の風等により、トンネル2内を風が吹き抜ける。トンネル2内を通る風により風力発電装置1の風車10のブレード11が回転し、この回転を受けてナセル12内の発電機13で発電する。発電機13で発電された電力は例えばトンネル2内の照明や装置用電源等に用いられる。トンネル2内は比較的低温で温度管理が容易であるため、トンネル2内をワインの貯蔵庫やチーズやハム等の食品やその他の貯蔵物等の熟成庫や貯蔵庫、資材置き場等として使用する場合に外部電源を引き込む必要等がなく、トンネル2内を通る風を有効利用できる。
The wind power generation device 1 in the
Wind blows through the
なお、セグメントリング9の構築や風車10の設置に際し、現地のトンネル2の内面の寸法に合わせてその都度設計するのでなく、標準品として例えば内径3m、3.5m、4m、4.5mといったセグメントリング9を構築するRCセグメント等のセグメント8、風車10等をそろえておくとよい。これらの場合、トンネル2とセグメントリング9との間に隙間が生じても、注入孔8aを通して詰め物等で埋めることで風力発電装置1を保護できる。或いは、隙間を詰め物で埋めることなく、空間として残しておいてもよい。
In addition, when constructing the
上述のように、本実施形態によるトンネル2内の風力発電装置1によれば、トンネル2内に風力発電装置1を設置することで吹き抜ける風を利用してトンネル2内の照明やその他の電源等に利用できる。そのため、外部電源を引き込む必要がなく廃トンネル内を各種の貯蔵庫や資材置き場等として有効利用できる。しかも、従来の風力発電装置よりも大きな電力を得ることができる。
As described above, according to the wind power generation device 1 in the
また、トンネル2の内部にセグメントリング9を配設することで円形を保持して風車10を防護できるため、廃トンネルの一部が崩落したとしても風車10の回転の邪魔になることはない。しかも、廃トンネルであるため風車によってトンネル2内部を塞いでも支障はない。
セグメントリング9がRCセグメント等で形成されている場合、セグメントリング9とトンネル2の隙間を埋める詰め物を充填するためのセグメント8の注入孔8aにピン軸16を介して支持鋼材14を取り付けることで風車10を簡単且つ堅固に固定できる。
また、風力発電装置1はナセル12を支持鋼材14によってセグメントリング9に連結したため強固に固定できる。
Moreover, by arranging the
When the
In addition, the wind power generator 1 can be firmly fixed because the
以上、本発明の実施形態による風力発電装置1について詳細に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されることはなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜の変更や置換等が可能であり、これらはいずれも本発明に含まれる。以下に、本発明の変形例等について説明するが、上述の実施形態と同一または同様な部分、部材には同一の符号を用いて説明を省略する。 Although the wind power generation device 1 according to the embodiment of the present invention has been described in detail above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and appropriate changes and substitutions can be made without departing from the spirit of the present invention. Both are possible and are included in the present invention. Modifications of the present invention will be described below, but the same or similar parts and members as in the above-described embodiment will be designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
例えば、上述した実施形態による風力発電装置1では、風車10のナセル12を各4本2組の支持鋼材14で2列のセグメントリング9内に固定するようにしたが、ナセル12を支持する支持鋼材14の本数や組数は適宜選定できる。本発明において、支持鋼材14は支持部材に含まれる。また、発電機13はナセル12内に設置したが、その外部のセグメントリング9内やトンネル2の外部等、適宜の位置に設置できる。
また、上述の実施形態では風車10をセグメントリング9の中心軸付近に設置したが、ナセル12を支持する支持鋼材14の長さを調節することで風車10の設置位置や高さを風力の最も強い位置に適宜調整できる。
また、風力発電装置1を設置するセグメントリング9は2列に限らず適宜列数に設定できる。
For example, in the wind power generation device 1 according to the embodiment described above, the
Furthermore, in the above-described embodiment, the
Further, the number of segment rings 9 on which the wind power generation device 1 is installed is not limited to two rows, but can be set to any number of rows.
1 風力発電装置
2 トンネル
3 壁面
4 底壁
5 底部
8 セグメント
8a 注入孔
9 セグメントリング
10 風車
11 ブレード
12 ナセル
13 発電機
14 支持鋼材
1
Claims (3)
前記セグメントリング内で支持部材を介して支持された風車と、
前記風車の回転に基づいて発電する発電機と、
を備え、
前記風車は、ブレードを回転可能に支持するナセルを備え、
前記ナセルは、前記支持部材によって前記セグメントリングに連結されており、
前記支持部材は、前記セグメントリングに連結される端部において、前記セグメントリングのセグメントに対する角度が調整可能である、
ことを特徴とする風力発電装置。 A segment ring installed inside the tunnel,
a wind turbine supported within the segment ring via a support member;
a generator that generates electricity based on the rotation of the windmill;
Equipped with
The wind turbine includes a nacelle that rotatably supports blades,
the nacelle is connected to the segment ring by the support member;
The angle of the support member with respect to the segment of the segment ring is adjustable at an end portion connected to the segment ring.
A wind power generation device characterized by :
前記ピン軸に対する角度が調整可能な支持鋼材と、
を備える請求項2記載の風力発電装置。 The support member includes a pin shaft attached to the injection hole;
a supporting steel whose angle relative to the pin axis is adjustable;
The wind power generation device according to claim 2, comprising:.
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