TWI714798B - 自我發電式電信塔 - Google Patents

Abstract

具備通訊功能之電信塔之通訊機器的電源，是以可再生自然能源來自我發電。塔架的穩定性良好，而且牢固。

使1或複數根支柱豎立來構成塔架，以在其任意的高度所設置之於水平方向呈倒V狀之下安裝臂的前端與上安裝臂的前端所具備的軸承來支撐風車的中心軸，並從前述中心軸往放射方向所設置的下部放射臂與上部放射臂的外端間設置鉛直方向的葉片來成為風車。而且，前述塔架的平面形狀為多角形的情況，是從各自的邊的兩側使前述上下安裝臂突出或是使安裝臂的延長部穿越各邊之上來固定在其他的邊或安裝臂來形成等腰三角形，故可在塔架的靠中心處設置發電機或風車，成為穩定性佳且牢固的構造。

Description

自我發電式電信塔

本發明，是關於不需要商用電源，且不需要定期補給燃料，便能夠僅以可再生自然能源來自我發電的電信塔系統。

在無電化地區、山岳地區、紛爭危險地區、災害頻繁地區、偏遠地區、離島地區等之沒有整備電力基礎設施或是無法整備的地區，以及隨時禁止人進入的危險地區，或是通訊網難以整備之電波訊號比較差的地區等，設置以可再生自然能源來自我發電從而可整備電力基礎設施的電信塔。

關於成為電信塔之基本的通訊系統等之電源的確保，有著接受巴黎協議所追求的可再生自然能源之代表亦即全方位的風來在24小時無論何處只要有風便可發電的垂直軸型風力發電機、以及搭載在有太陽光出來的期間不背對太陽光地追隨太陽光來不漏接地完全吸收利用太陽熱的自動追隨系統從而可安定地發電。

〔先前技術文獻〕 〔專利文獻〕

[專利文獻1]日本特開平8-151805號公報

另一方面，專利文獻1，作為可在災害時的避難場所等供給電力或飲料水等之進行生活上所不可欠缺的服務之發明，是將發電手段與災害緊急用的預備手段設在災害時的避難場所，發電手段是具備將風車發電機或太陽能發電機等之利用自然能源的自我發電裝置及電池的發電手段，災害緊急用的預備手段是具有將來自水源的飲料水予以儲藏的蓄水槽，且將該蓄水槽所蓄藏的水利用臭氧或離子交換樹脂等來清水.淨化並將該淨化後的飲料水供給至既定的飲料水飲用場的飲料水供給裝置以及具有儲存緊急糧食的儲藏室並具備將該儲藏室內的溫度或濕度予以調整的空調裝置，利用發電手段所產生的電力來使前述預備手段適當運作，構成為在颱風或地震等之災害時提供水、電力、通訊、食物等的各種服務。

專利文獻1的構造，是適合災害時的避難場所等，但在電力基礎設施沒有整備的地區便無法通訊，如本發明般，通訊用的電源為不可欠缺，故設置在既有的塔架來利用可再生自然能源來自我發電的構造為理想。

本發明的技術性課題，是著眼於上述問題，而在具備通訊功能的電信塔中，自我發電出成為通訊機器之電源的 電力，且用可再生自然能源來發電。

本發明的技術性課題是藉由以下手段來解決。請求項1，是一種風力發電式電信塔，在塔架之任意的高度所設置之於水平方向呈倒V狀之下安裝臂的前端與上安裝臂的前端所具備的軸承來支撐風車的中心軸，且具有具備風車的風力發電機，該風車在從前述中心軸往放射方向所設置的下部放射臂與上部放射臂的各外端間具備鉛直方向的葉片， 其特徵為，在前述塔架所期望的高度之平面形狀為多角形的各自的邊承載有前述下安裝臂的構造中， 往與前述下安裝臂的前端的相反側延長的部分是與其他的下安裝臂或其他的邊重疊來連結。

請求項2，是如請求項1所述之風力發電式電信塔，其中，將可自動追隨之太陽能發電機的面板，另外具備在前述風車。

請求項3，是如請求項1或請求項2所述之風力發電式電信塔，其中，在已設置的塔架安裝風車，並進一步安裝太陽能發電面板，為了取得通訊用的電源，具有安裝在已設置的塔架的風力發電機及太陽能發電面板。

如請求項1所述，風力發電式電信塔，具備具 有風車的風力發電機，該風車是在塔架之任意的高度所設置之於水平方向呈倒V狀之下安裝臂的前端與上安裝臂的前端所具備的軸承來支撐風車的中心軸，並從前述中心軸往放射方向所設置的下部放射臂與上部放射臂的各外端間設置鉛直方向的葉片。

於是，在前述塔架所期望的高度之段的平面形狀為多角形的各自的邊承載有前述下安裝臂的構造中，往與前述下安裝臂的前端的相反側延長的部分是與其他的下安裝臂或其他的邊重疊來連結，故全風車的重心是以塔架的中心來承受而成為穩定，使連結部增加，強度亦提高。

如請求項2所述，將可自動追隨的太陽能發電機面板，另外具備在前述風車，故太陽能發電面板會藉由自動追隨來以最佳的條件有效率地進行太陽能發電。雖然有著太陽能發電面板所致之反射光進入住宅之中的意外，但是若為自動追隨構造的話，就不會導致此種意外。

如請求項3所述，在已設置的塔架安裝風車，並進一步安裝太陽能發電面板，為了取得通訊用的電源，具有安裝在已設置的塔架的風力發電機及太陽能發電面板，故可藉由天然能源來自我發電。

T:塔架

P:太陽能發電面板

a:中心軸

1:放射臂

2:葉片

E:發電機

W:風車

3:本體地下基礎

4:支柱

5:東西控制機構

6:南北控制機構

7:架台固定台

8:固定架台

9:太陽光熱感知追隨感測器

9:追隨感測器

10:圓筒狀的支柱

15、16、17:邊

11、12:下安裝臂

13、14:上安裝臂

18、19、20、21:邊

11、12:下安裝臂

13、14:上安裝臂

22:螺栓螺帽

圖1為本發明之自我發電式電信塔的立體圖。

圖2為安裝於塔架之風車的平面圖。

圖3為風力發電機的前視圖。

圖4為太陽能面板之自動追隨裝置的立體圖。

圖5為追加搭載風力發電機之筒式塔架的水平剖面圖。

圖6為前述筒式塔架的前視圖。

圖7為三角塔架的水平剖面圖。

圖8為前述三角塔架的前視圖。

圖9為四角塔架的水平剖面圖。

圖10為前述四角塔架的前視圖。

圖11為前述三角塔架之其他實施例的水平剖面圖。

圖12為前述四角塔架之其他實施例的水平剖面圖。

圖13為固定式的太陽能發電與本發明的追隨式太陽能發電之表示比較效率的圖表。

接著說明本發明之自我發電式電信塔系統實際上是如何具體化的實施形態。圖1為本發明之自我發電式電信塔的立體圖。T為已設置的塔架，在因應設置地區之狀況的高度來安裝風車W，且在下部安裝太陽能發電面板P...，通訊用的電源是藉由安裝在塔架T的風力發電機或太陽能發電面板P來自我發電。

圖2為安裝在塔架T之風車的平面圖，藉由從中心軸a往放射方向來設置之放射臂1...的外端所安裝的葉片2...的旋轉力來使中心軸a旋轉，而驅動發電機。箭頭為旋轉方 向，是往逆時針方向旋轉。

圖3為風力發電機的前視圖，以葉片2...的旋轉力使中心軸a旋轉來使發電機旋轉驅動，並將該發電機E設在中心軸a的下端，來進行自我發電。該發電機E或風車W是搭載於前述塔架T。又，葉片2...的外面面積較寬廣，可利用於廣告等。

垂直軸型的風力發電機E，與水平軸型的風力發電機不同，可由微風來使風車旋轉且不會反抗360°全方位的風，可確實地得到發電輸出。且，該風車是適合所搭載之塔架T之設置狀況的搭載風力的選擇、以及風車本體的形狀、以及可變更輸出之具有高度優點的機種，只要維持垂直的話，噪音以及振動的發生便為輕微。因此，追加搭載有風力發電機的電信塔為牢固的構造很重要。

圖4為使圖1的太陽能面板P...自動追隨太陽光用之自動追隨裝置的立體圖，在本體地下基礎3之上所設置之成為地上基礎的支柱4的上端搭載有東西控制機構5。而且，在該東西控制機構5之上，使南北控制機構6往南北方向動作。在藉由該南北控制機構6往南北方向動作的架台固定台7上搭載有太陽能發電面板P的固定架台8。又，9是太陽光熱感知追隨感測器。

雖然有著太陽能發電面板P所致之反射光進入住宅之中的意外，但是若為自動追隨方式的話，就不會導致此種意外。

太陽光自動追隨發電機，是由：搭載有在從太陽光上 升的朝日到日落的黃昏為止的時間，將太陽光所發出的太陽熱予以隨時感測的追隨感測器9之功能的太陽光追隨系統功能、以及搭載在追隨系統功能之上的太陽能面板P等所構成，故在比較通常之固定式的太陽能發電，與太陽光自動追隨太陽能發電系統的發電效率時，得到10%~20%的高發電效率。

換言之，搭載於塔架T之太陽光自動追隨太陽能發電機的技術性特徵，是以熱感測太陽能來感測太陽光所放出的熱光線，並對所搭載之二機的電動機送出訊號藉此保持配合太陽熱的位置，無遺漏地吸收太陽光，並努力維持面板P的姿勢維持，在強風或颱風時，分析所搭載之風向風速計的訊號而事先進行動作將面板P的姿勢保持成水平姿勢。

又，本發明的自我發電式電信塔T所搭載的太陽光自動追隨太陽能系統，在與固定式太陽能發電系統比較時，相對於固定式太陽光系統為10%，本太陽光自動追隨系統有33%之將近三倍的差異。於圖13表示將固定式與本發明之追隨式發電效率予以比較的圖表。

圖5~圖12如前述般，使追加搭載有風力發電機的電信塔成為牢固的構造，圖5、圖6是筒式塔架的水平剖面圖與部分前視圖，圖7、圖8為三角塔架的水平剖面圖與部分前視圖，圖9、圖10為四角塔架的水平剖面圖與部分前視圖。

圖5、圖6的圓筒式塔架，在圓筒狀之支柱10的側部將 2根倒V狀的下安裝臂11、12與2根倒V狀的上安裝臂13、14予以水平地安裝，在倒V狀的交點彼此連結，且在該連結部設置上部軸承與下部軸承，來支撐風車W的旋轉軸a。雖然於該旋轉軸a的下端設置有發電機E，但省略圖示。於圓筒狀的支柱10，如圖所示，在180度的相反側亦安裝有倒V狀的安裝臂，來安裝支撐風車W。又，於支柱10的正面側與背面側亦安裝有風車W或發電機，可設置共4組。圓筒狀的支柱10，亦可為移動基地站用的支柱。

圖7、圖8是在三角塔架T中，在3個各自的邊15、16、17，將2根倒V狀的下安裝臂11、12與2根倒V狀的上安裝臂13、14予以水平地安裝，在倒V狀的交點彼此連結，且在該連結部設置上部軸承與下部軸承，來支撐風車W的旋轉軸a。雖然於該旋轉軸a的下端設置有發電機E，但省略圖示。在三角塔架T，如上述般，以120度的間隔安裝有3組倒V狀的安裝臂，來安裝支撐風車W。

圖9、圖10是在四角塔架T中，在4個各自的邊18、19、20、21，將2根倒V狀的下安裝臂11、12與2根倒V狀的上安裝臂13、14予以水平地安裝，在倒V狀的交點彼此連結，且在該連結部設置上部軸承與下部軸承，來支撐風車W的旋轉軸a。雖然於該旋轉軸a的下端設置有發電機E，但省略圖示。在四角塔架T，如圖示般，以90度的間隔安裝有4組倒V狀的安裝臂，來安裝支撐風車W。

圖11、圖12，是前述三角塔架與四角塔架的其他實施例，為了成為牢固的構造，將倒V狀之上下的安 裝臂11、12與13、14固定於相反側，亦即穿越塔架T的中心來固定。圖11中，在各邊15、16、17將2根倒V狀的下安裝臂11、12與2根倒V狀的上安裝臂13、14予以水平地安裝，在倒V狀的交點彼此連結，且在該連結部設置上部軸承與下部軸承，來支撐風車W的旋轉軸a。但是，該實施例中，與倒V狀的交點的相反側是以螺栓螺帽22等固定在各邊15、16、17之上，此外，通過各邊15、16、17之上，來以螺栓螺帽22連結固定在鄰接之相反側的延長部，且亦以螺栓螺帽22連結固定在鄰接的邊15、16、17。

在其他的各邊16、17或圖12的各邊18、19、20、21亦同樣地將倒V狀之上下的安裝臂11、12與13、14的延長部予以連結固定使塔架牢固。

如上述般，通過各邊15、16、17之上來與其他的延長部連結固定的話，加上所有風車或發電機的重心會與塔架T的中心位置一致，故成為最穩定牢固。

利用前述塔架T之一部分的支柱來安裝風向計，或是安裝聖誕樹或七夕祭典等之活動用具、揚聲器或紅色旋轉燈，或是對前述塔架裝飾電燈來將前述塔架以照明來裝飾而可充分地對地區服務，而可充分地對地區服務。

且，以地球溫暖化對策為目標的巴黎協議在美國或中國生效，且在日本亦被批准，但本發明之風力發電或太陽能發電裝置之自我發電的電信塔系統，是最適合巴黎協議所追求之地球溫暖化對策的裝置，讓多數的人知道這個的話可防止異常氣象，或是就勸進採用本發明之塔架T方面 亦有效。因此，於前述塔架、前述風車或前述風力發電機之任意的部位，設有巴黎協議或Paris Agreement、遵守巴黎協議、巴黎協議志向或巴黎協定急務的標示來構成為有效。

前述風車的葉片2...的外面因為較寬廣故構成為標示廣告或本發明的優點，且在風車低速旋轉的情況時容易判讀。因此，成為會動的廣告塔來推銷本發明之利用可再生自然能源的技術，或是可推銷採用本發明之系統的企業。

於表1表示搭載於塔架T之發電機的基本規格與其他的發電數值。

於表2表示每個不同形狀之塔架的發電數值。

於表3表示搭載於塔架之發電機種的發電效率比較。

〔產業上的可利用性〕

搭載於前述塔架T之垂直軸型風力發電機的技術性特徵如下所述。

1)作為前述的自我發電式電信塔T所搭載之垂直軸型風力發電機的技術性特徵，就對應所搭載之電信塔的形狀、以及不同構造強度的必要性來看，所搭載之垂直軸型風力發電機的輸出及形狀，可謀求比通常的同型輸出機種還要小型化輕量化。

2)且，前述自我發電式電信塔T所搭載之垂直軸型風力發電機的大小，就一般的電信塔構造上的問題來看是在(Φ1.6m×高度1m)以內，但作為垂直軸型風力發電機之特徵的發電效率會被限制在20~25%(水平軸18~20%)，故選擇1kw(平均發電量200w~250w)的風力發電機作為最適合機種，並且關於形狀亦比通常還要小型化成40%左右，且就所搭載之電信塔T的構造平衡上，是均等配置。

當然，於各個機種是使發電機與風車一體化，故可平衡良好地發電。

於表4表示搭載於前述塔架T之小型化後的機 種與通常機種的發電效率比較。

T:塔架

W:風車

P:太陽能發電面板

Claims (3)

1. 一種風力發電式電信塔，在塔架之任意的高度所設置之於水平方向呈倒V狀之下安裝臂的前端與上安裝臂的前端所具備的軸承來支撐風車的中心軸，且具有具備風車的風力發電機，該風車在從前述中心軸往放射方向所設置的下部放射臂與上部放射臂的各外端間具備鉛直方向的葉片，其特徵為，在前述塔架所期望的高度之平面形狀為多角形的各自的邊承載有前述下安裝臂的構造中，往與前述下安裝臂的前端的相反側延長的部分是與其他的下安裝臂或其他的邊重疊來連結。
2. 如請求項1所述之風力發電式電信塔，其中，除了前述風車外，具備可自動追隨之太陽能發電機的面板。
3. 如請求項1或請求項2所述之風力發電式電信塔，其中，在已設置的塔架安裝風車，並進一步安裝太陽能發電面板，為了取得通訊用的電源，具有安裝在已設置的塔架的風力發電機及太陽能發電面板。

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