WO2012023202A1

WO2012023202A1 - 自然エネルギー利用電源装置を含む電波塔

Info

Publication number: WO2012023202A1
Application number: PCT/JP2010/064057
Authority: WO
Inventors: 明緒原
Original assignee: 株式会社Ｗｉｎｐｒｏ
Priority date: 2010-08-20
Filing date: 2010-08-20
Publication date: 2012-02-23
Also published as: JPWO2012023202A1

Abstract

【課題】本発明は、停電時や災害時等の場合や、商用電源の送電が困難な場所に設置されている場合においても、風力、太陽光からなる自然エネルギーを利用して発電し、携帯電話用の基地局や防災無線用の基地局等のアンテナによる電波の送受信を安定して確保する電波塔を提供する。【解決手段】本発明の電波塔１２０は、三本の垂直支柱部１２２と、下部枠部１３１、上部枠部１３２からなる連結枠部との組み付け構造で平面視三角形状を呈する立体形状の枠体を垂直に５段に積み上げ、その枠体のうちの一部を電波送受信用のアンテナ２０１が配置されるアンテナ取り付け部とした垂直配置の支持塔と、支持塔を構成する各枠体に個別に組み込んだ風力により回転する垂直軸垂直翼型の風車部１１２と、この風車部１１２の回転力で発電する発電機Ｇ１とを具備する風力発電装置１１１と、前記枠体に個別に組み込んだ太陽光により発電する太陽光発電装置１２０とを有する自然エネルギー利用電源装置と、風力発電装置１１１、太陽光発電装置１２０の動作制御を行うとともに、発電機Ｇ１、太陽光発電装置１２０の発電出力を利用してアンテナ２０１における電波送受信制御を行うコントロール装置２２０とを有するものである。

Description

自然エネルギー利用電源装置を含む電波塔

　本発明は、自然エネルギー利用電源装置を含む電波塔に関し、詳しくは、風エネルギー等を利用した自然エネルギー電源装置を含み、その発電出力を利用してアンテナにより電波の送受信を行うようにした自然エネルギー利用電源装置を含む電波塔に関するものである。

　近年、携帯電話の普及に伴い、市街地、郊外、さらには山間地等多くの場所に携帯電話用の基地局として機能する電波塔が多く設置されている。

　このような電波塔を動作させる電源は、通常電力会社が施設した送配電設備から引き込んだ電力ケーブルと電源装置を用いることが多いが、停電時や災害時など電力供給が止まってしまう非常時には電波塔への電力供給が途絶え、携帯電話用の基地局として機能することが不能となってしまう。

　また、電波塔の近辺に予備電源としてバッテリーやエンジン発電機を配備することも行われているが、この場合でも停電復旧や災害復旧までの時間が長くなると、バッテリーやエンジン発電機による電力供給能力に時間的限界があることから、電波塔への電力供給が途絶え、やはり携帯電話用の基地局として機能することが不能となってしまう。

　このような事情は、携帯電話用の基地局に限らず、防災無線用の基地局や、海岸近辺、岬等に設置される船舶無線用の基地局等についても同様である。

　特許文献１には、風力によって発電する風力発電装置２と、太陽光によって発電する太陽光発電装置３と、通信衛星に映像データの伝送を行うアンテナ５と、風力発電装置２及び太陽光発電装置３で発電した電力の蓄電、及び周囲状況を監視する監視カメラ４の駆動制御、及びアンテナ５から通信衛星に映像データを発信する発信制御を行うボックス６とを監視塔に設置した無人監視装置が提案されている。

　しかし、複数の枠体を多段積み上げ、アンテナを取り付けて電波塔とし、この電波塔自体に風力発電装置等を取り付けて携帯電話用の基地局や防災無線用の基地局等として機能させるような自然エネルギー利用電源装置を含む電波塔は見当たらないのが現状である。

実用新案登録第３０８８７２０号公報

　本発明が解決しようとする問題点は、停電時や災害時等の場合において電力会社による電源供給が途絶えた場合や、商用電源の送電が困難な場所に設置されている場合においても、風力や太陽光のような自然エネルギーを利用して発電し、携帯電話用の基地局や防災無線用の基地局等のアンテナによる電波の送受信を安定して確保することができるような自然エネルギー利用電源装置を含む電波塔が存在しない点である。

　本発明に係る自然エネルギー利用電源装置を含む電波塔は、複数の垂直支柱部と、連結枠部との組み付け構造で平面視多角形状を呈する複数の立体形状の枠体を垂直に多段に積み上げ、その枠体のうちの一部を電波送受信用のアンテナが配置されるアンテナ取り付け部とした垂直配置の支持塔と、前記支持塔を構成する枠体に組み込んだ風力により回転する垂直軸垂直翼型の風車部と、この風車部の回転力で発電する発電機とを具備する風力発電装置からなる自然エネルギー利用電源装置と、前記風力発電装置の動作制御を行うとともに、前記発電機の発電出力を利用して前記アンテナ取り付け部に取り付けられた電波送受信用のアンテナにおける電波送受信制御を行うコントロール装置と、を有することを最も主要な特徴とする。

　請求項１記載の発明によれば、化石燃料を使用せず、自然エネルギーである風力を利用して発電し電源を確保して、停電時や災害時等の場合において電力会社による電源供給が途絶えた場合や、商用電源の送電が困難な場所に設置されている場合においても、携帯電話用の基地局や防災無線用の基地局等のアンテナによる電波の送受信を安定して確保することができる自然エネルギー利用電源装置を含む電波塔を提供することができる。

　請求項２記載の発明によれば、化石燃料を使用せず、自然エネルギーである風力、太陽光を利用して発電し電源を確保して、停電時や災害時等の場合において電力会社による電源供給が途絶えた場合や、商用電源の送電が困難な場所に設置されている場合においても、携帯電話用の基地局や防災無線用の基地局等のアンテナによる電波の送受信を安定して確保することができる自然エネルギー利用電源装置を含む複合型の電波塔を提供することができる。

　請求項３記載の発明によれば、平面視三角形状又は平面視四角形状を呈する複数の立体形状の枠体を垂直に多段に積み上げた構成の基に、請求項１記載の発明と同様な効果を発揮する自然エネルギー利用電源装置を含む電波塔を提供することができる。

　請求項４記載の発明によれば、平面視三角形状又は平面視四角形状を呈する複数の立体形状の枠体を垂直に多段に積み上げた構成の基に、請求項２記載の発明と同様な効果を発揮する自然エネルギー利用電源装置を含む複合型の電波塔を提供することができる。

　請求項５記載の発明によれば、請求項１乃至４のいずれかに記載の発明において、発電機にアウターロータ・コアレス同軸反転式の発電機を採用しているので、請求項１乃至４のいずれかに記載の発明において各風力発電装置の発電効率をも高めることができ、また、発電機の出力ケーブルが電波塔の外部に露出しない体裁の良い自然エネルギー利用電源装置を含む複合型の電波塔を提供することができる。

　請求項６記載の発明によれば、請求項２又は４に記載の発明において、太陽光発電装置の出力ケーブルが電波塔の外部に露出しない体裁の良い自然エネルギー利用電源装置を含む複合型の電波塔を提供することができる。

　請求項７記載の発明によれば、請求項１乃至４のいずれかに記載の発明において、アンテナとコントロール装置とを接続するアンテナケーブルが電波塔の外部に露出しない体裁の良い自然エネルギー利用電源装置を含む複合型の電波塔を提供することができる。

（実施例）
図１は本発明の実施例１に係る自然エネルギー利用電源装置を含む電波塔の概略正面図である。図２は本実施例１に係る自然エネルギー利用電源装置を含む電波塔の概略平面図である。図３は本実施例１に係る平面視三角形状を呈する一台の枠体に組み込んだ自然エネルギー利用電源装置を構成する風力発電装置を示す概略拡大斜視図である。図４は本実施例１に係る風力発電装置における発電機の構成を示す概略断面図である。図５は本実施例１に係る自然エネルギー利用電源装置を含む電波塔の制御系を示す概略ブロック図である。図６は本実施例１に係る枠体の他例である平面視四角形を呈する枠体を一部切欠状態で示す斜視図である。図７は本発明の実施例２に係る自然エネルギー利用電源装置を含む電波塔の概略正面図である。図８は本実施例２に係る自然エネルギー利用電源装置を含む電波塔の制御系を示す概略ブロック図である。

　本発明は、停電時や災害時等の場合において電力会社による電源供給が途絶えた場合や、商用電源の送電が困難な場所に設置されている場合においても、風力や太陽光のような自然エネルギーを利用して発電し、携帯電話用の基地局や防災無線用の基地局等のアンテナによる電波の送受信を安定して確保することができる自然エネルギー利用電源装置を含む電波塔を提供するという目的を、三本又は四本の垂直支柱部と、連結枠部との組み付け構造で平面視三角形状又は平面視四角形状を呈する複数の立体形状の枠体を垂直に多段に積み上げ、その枠体のうちの最上段を電波送受信用のアンテナが配置されるアンテナ取り付け部とした垂直配置の支持塔と、前記支持塔を構成する各枠体に個別に組み込んだ風力により回転する垂直軸垂直翼型の風車部と、この風車部の回転力で発電する発電機とを具備する一台の又は複数台の風力発電装置と、前記枠体に個別に組み込んだ太陽光により発電する太陽光発電装置とを具備する自然エネルギー利用電源装置と、前記一台の又は複数台の風力発電装置、太陽光発電装置の動作制御を行うとともに、前記発電機、太陽光発電装置の発電出力に基づき電波送受信用のアンテナの電源用電力を出力する第１のコントロール部と、第１のコントロール部からの電源用電力を基に前記アンテナ取り付け部に取り付けられた電波送受信用のアンテナにおける電波送受信制御を行う第２のコントロール部と、を具備するコントロール装置と、を有する構成により実現した。

　以下に本発明の実施例１に係る自然エネルギー利用電源装置を含む電波塔１２０について詳細に説明する。

　本実施例１に係る自然エネルギー利用電源装置を含む電波塔１２０は、図１、図２に示すように、風力発電装置１１１用に構成した平面視三角形状を呈する立体形状の２個の枠体１２１と、電波送受信用のアンテナ２０１が配置されるアンテナ取り付け部用とした１個の枠体１２１Ａと、この枠体１２１Ａと略同様に構成した１個の枠体１２１Ｂと、前記枠体１２１Ａと略同様に構成するとともに、斜め配置の補強片１２３を付加し耐荷重性を増大した１個の枠体１２１Ｃと、からなる合計５個の枠体群を具備している。

　そして、地面等の上に設置する例えば円形の基台２１０上に、下から垂直上方に前記枠体１２１Ｃ、枠体１２１Ｂ、２段の枠体１２１、枠体１２１Ａの順に積み上げ連結して５段構成の支持塔とするとともに、前記２個の枠体１２１に各々風力発電装置１１１を一台ずつ組み込み、さらに詳細は詳述するコントロール装置２２０を例えば最下段の前記前記枠体１２１Ｃ内に組み込んで、全体として垂直な電波塔１２０を構成している。

　前記アンテナ２０１を構成するアンテナ素子２０１ａとしては、携帯電話用のアンテナ素子、ＰＨＳ（パーソナル　ハンディフォン　システム）用のアンテナ素子、移動無線機器用のアンテナ素子、防災無線用のアンテナ素子、ＶＨＦ又はＵＨＦ帯のＴＶ放送用のアンテナ素子、地上デジタル放送用のアンテナ素子、衛星放送用のアンテナ素子、ＡＭ又はＦＭラジオ放送用のアンテナ素子等の例を挙げることができる。

　前記風力発電装置１１１用の枠体１２１は、図３に示すように、異物衝突防護用の三本の中空の垂直支柱部１２２と、前記三本の垂直支柱部１２２の下端側、上端側を各々連結する下部枠部１３１、上部枠部１３２とを用いて、内部に自然風が流通する収容空間１３０を形成している。

　前記枠体１２１の収容空間１３０内には、前記枠体１２１の上部枠部１３２、下部枠部１３１による軸心上下固定支持構造で垂直配置した垂直軸・垂直翼型の風車部１１２と、この風車部１１２の回転力により発電するアウターロータ・コアレス同軸反転式の発電機（例えば三相交流発電機）Ｇ１からなる発電部１とを有する風車部１１２、発電部１直結構造の自然エネルギー利用電源装置を構成する風力発電装置１１１を配置している。

　前記下部枠部１３１は、図３に示すように、前記各垂直支柱部１２２の下端近くの側壁から枠体１２１の中心に向けて突設した３本の中空の支持アーム１３３と、この支持アーム１３３が交差する枠体１２１の中心の位置に垂直に立設した円筒状の垂直支持体１３４とを一体的に構成し、垂直支持体１３４により発電機Ｇ１の固定部分を一体的に支持している。

　前記上部枠部１３２は、図３に示すように、前記下部枠部１３１の場合と同様、前記各垂直支柱部１２２の上端近くの側壁から枠体１２１の中心に向けて突設した３本の中空の支持アーム１３３と、この支持アーム１３３が交差する枠体１２１の中心の位置に垂直に垂設した円筒状の垂直支持体１３４とを一体的に構成し、垂直支持体１３４により風車部１１２の風車軸１１５の上端部を回転可能に支持している。

　前記枠体１２１を構成する三本の垂直支柱部１２２の下端部、上端部には、各々他部材との固定連結用の連結機構部１４１を設けている。

　この枠体１２１以外の前記枠体１２１Ｂ、枠体１２１Ｃも、各々三本の垂直支柱部１２２の下端部、上端部に、他部材との固定連結用の連結機構部１４１を設けている。
尚、前記枠体１２１Ａにおいては、三本の垂直支柱部１２２の下端部のみに連結機構部１４１を設け、上端部は雨水等の侵入を考慮して閉塞した形状としている。

　前記連結機構部１４１は、例えば、垂直支柱部１２２の上端、下端に、各々ネジ穴付きのフランジ部を設け、積み重ねる垂直支柱部１２２の端部同士をボルト、ナットによる締結により連結する構成としている。

　前記風車部１１２は、例えばジャイロミル形（垂直軸垂直翼タイプ）で、長さ方向と直交する方向の断面（又は端面）が流線形のアルミニウム合金材を用いた例えば３枚のブレード１１３と、前記各ブレード１１３に各々突出端側を連結した上下３個ずつ、合計６個のアーム１１６とを有している。

　前記各ブレード１１３の裏面には風力エネルギーを裏面側から捉える開口部１１４を設けている。

　次に、図４を参照して前記発電部１を構成する発電機Ｇ１について説明する。

　前記発電機Ｇ１は、発電機本体１０と、この発電機本体１０を回転可能に支持する軸支体１１とを有し、この軸支体１１を前記下部枠部１３１側の垂直支持体１３４に嵌装するとともに、ボルト６５を用いて一体的に固定するようになっている。

　前記発電機本体１０は、図４に示すように、前記風車部１１２の回転力を受けて回転するアウターロータ１２と、このアウターロータ１２の中央部を軸支し、該アウターロータ１２を回転可能とする発電機軸１３と、前記発電機軸１３により中央部が支持される状態でアウターロータ１２内に内蔵した円盤状のコアレス型コイル体（円盤状に圧縮されたコイルの束）１４と、を有している。

　前記発電機軸１３は、下端外周にネジ１３ａを有し、このネジ１３ａの上方に大径部１３ｂを、この大径部１３ｂの下側に突出円板部１３ｃを設けている。

　前記アウターロータ１２は、下側が開口した皿円盤状の上部ロータ２１と、上側が開口した皿円盤状の下部ロータ３１とを上下配置に突き合わせて接合し、両者の外周近傍位置において、円形に配列する多数の固定ボルト２２を用いて一体的に固定されるようになっている。

　前記アウターロータ１２のうちの上部ロータ２１は、その中央部に上側に突出する取り付け部２１ａを設け、この取り付け部２１ａに風車部１１２を構成する円筒状の風車軸１１５の下端１１５ａを取り付けている。

　前記風車取り付け部２１ａには、円形配置に多数のネジ孔２１ｂが設けられ、前記風車軸１１５の下端１１５ａに接合して取り付けボルト８０により上部ロータ２１と前記風車軸１１５とを一体的に結合し、風車部１１２の回転力を風車軸１１５を介して前記発電機Ｇ１に伝達するように構成している。

　また、前記発電機軸１３における大径部１３ｂの上面側と、その近傍の上部ロータ２１の内底部との間に主軸受２３を配置し、上部ロータ２１、したがってアウターロータ１２を回転可能に軸支している。

　前記上部ロータ２１の内底部における前記主軸受２３の外側位置には、大径部１３ｂよりも若干大きい内径を有する円形突部２５が設けられ、この円形突部２５の下端面に全周にわたって円形ギア２６を設けている。

　前記上部ロータ２１の内底部における外周近傍位置には、端面を内底面に臨ませる状態で所要数のマグネット２４を円形配置に埋設している。

　前記下部ロータ３１は、前記上部ロータ２１と上下略対称形状に形成されている。すなわち、その中央部上面には前記突出円板部１３ｃが入り込む円形凹段部３２が設けられるとともに、この円形凹段部３２の中心位置を前記発電機軸１３が貫通するように構成している。

　また、下部ロータ３１の内底部における外周近傍位置には、端面を内底面に臨ませる状態で、かつ、前記上部ロータ２１側のマグネット２４と対向する配置で所要数のマグネット２４を円形配置に埋設している。

　このような上部ロータ２１、下部ロータ３１の構成により、両者の内部にコアレス型コイル体１４を収容する収容室３３を形成している。

　前記下部ロータ３１の下面側には、その中央部に下側に突出する円柱状の取り付け部３４を設け、この取り付け部３４に円形配置にネジ孔３５を設けている。

　前記コアレス型コイル体１４は、前記収容室３３内において前記アウターロータ１２と同軸配置されるとともに、その中央部には、前記上部ロータ２１の円形突部２５が入り込む内径を有する上孔と、前記発電機軸１３の大径部１３ｂより若干大径の下孔とが設けられ、大径部１３ｂが貫通するように構成している。

　そして、大径部１３ｂの下端外周と、前記コアレス型コイル体１４の下孔との間に配置した軸受４６を介してコアレス型コイル体１４を前記発電機軸１３により回転可能に支持している。

　また、前記コアレス型コイル体１４の上面には、前記上部ロータ２１側のマグネット２４と対応配置で、かつ、近接する状態にコイル部４１を配置し、同様にその下面には、前記下部ロータ３１側のマグネット２４と対応配置で、かつ、近接する状態にコイル部４１を配置している。

　さらに、前記コアレス型コイル体１４における上下の各コイル部４１における各コイル部出力端４２は、このコアレス型コイル体１４の下面に臨む位置に配置され、前記円形凹段部３２内に位置する発電機軸１３における突出円板部１３ｃに対向させるように構成している。

　そして、前記突出円板部１３ｃの上面に設けた前記各コイル部出力端４２に対応する配置の各ブラシ（集電子）４３、この各ブラシ４３に接続した出力ケーブル４４を介して発電機本体１０による発電出力を取り出すように構成している。

　前記各コイル部出力端４２、ブラシ４３の構成に替えて、例えば一次トランス、二次トランスの電磁誘導結合を利用する構成や、コアレス型コイル体１４に磁石を、突出円板部１３ｃ側にコイル及び転流用の電子回路を設けた構成等からなるブラシレス型の集電子とすることもできる。

　前記前記コアレス型コイル体１４における下孔を形成する円形突出部１４ａの上面側（上孔側）には、前記円形突部２５の円形ギア２６と同様な円形ギア４５を全周にわたって設けている。

　また、前記発電機軸１３の大径部１３ｂ外周には、前記上孔内に位置して回転軸を水平方向とした複数の逆転用ギア５１が取り付けられ、この逆転用ギア５１を前記円形ギア２６、円形ギア４５に各々ギア結合している。

　このような構成により、前記アウターロータ１２が図４に示す矢印ａ方向（反時計方向）に回転するとき、コアレス型コイル体１４は逆転用ギア５１により図４に示す矢印ｂ方向（時計方向）に逆回転（同軸反転）するように構成している。

　すなわち、前記アウターロータ１２と、コアレス型コイル体１４とを逆転用ギア５１を用いて同軸反転するように構成している。

　前記軸支体１１は、前記発電機軸１３を中央孔６１ａ内に嵌装して下方に突出させ、発電機軸１３のネジ１３ａに下側からナット６２をねじ込んで固定支持する固定支持体６１と、この固定支持体６１上に密接状態で配置され中央部に設けた前記中央孔６１ａと同径の貫通孔７１ａを前記発電機軸１３が貫通する回転支持体７１との重合構造としている。

　前記回転支持体７１は固定支持体６１に対してこれら両者間に設けた軸受６３を介して回転可能に支持されるとともに、固定支持体６１の上面外周部に設けた円形溝６１ｂに回転支持体７１の下面外周部に設けた円形突条７１ｂを嵌め込み、これにより、回転支持体７１は固定支持体６１上で密接しつつ円滑に回転し得るように構成している。

　前記固定支持体６１の側面には、中央孔６１ａの軸線方向と直交する配置にネジ孔６４が設けられ、固定支持体６１の下側を前記垂直支持体１３４の上端から内方に向けて嵌装するとともに、ボルト６５をネジ孔６４にねじ込み締め付けることで前記発電機Ｇ１を前記垂直支持体１３４上において水平配置に取り付けるようになっている。

　前記回転支持体７１には、前記下部ロータ３１における取り付け部３４のネジ孔３５に対応する配置に取り付けボルト７２が配置され、回転支持体７１と固定支持体６１とを組み付ける前段階において、この回転支持体７１を前記下部ロータ３１に取り付け、その後固定支持体６１を回転支持体７１に組み付けるように構成している。

　前記回転支持体７１における貫通孔７１ａの上端部には、発電機軸１３用の支持軸受７３を配置している。

　尚、図４において、５２は上部ロータ２１とコアレス型コイル体１４間、及び、下部ロータ３１とコアレス型コイル体１４間に各々配置したコロ軸受である。

　前記発電機Ｇ１によれば、前記風車部１１２が風エネルギーにより例えば図３に示す矢印ａ方向に回転するとき、前記アウターロータ１２も矢印ａ方向に回転し、このアウターロータ１２の回転力は、逆転用ギア５１に伝達され、この結果逆転用ギア５１を介してコアレス型コイル体１４は図３に示す矢印ｂ方向に回転する（同軸反転）。

　この結果、前記各マグネット２４とコイル部４１との相対速度の上昇に応じた大きい発電出力を、前記コアレス型コイル体１４のコイル部出力端４２から前記ブラシ４３、出力ケーブル４４を介して枠体１２１の外部に導出することができる。

　すなわち、本実施例１の電波塔１２０においては、前記出力ケーブル４４を前記下部枠部１３１の垂直支持体１３４、垂直支柱部１２２に内装し、枠体１２１の外部に導出するように構成している。

　そして、前記出力ケーブル４４を、枠体１２１Ｂの垂直支柱部１２２、枠体１２１Ｃの垂直支柱部１２２に内装し、この出力端を前記コントロール装置２２０における第１のコントロール部２２１に接続している。

　前記発電機Ｇ１によれば、前記アウターロータ１２とコアレス型コイル体１４とを前記風車部１１２の回転に応じて逆転用ギア５１という簡略な要素のみで同軸反転させるように構成しているので、通常のロータ、ステータを使用する発電機に比べてアウターロータ１２、コアレス型コイル体１４間に例えば２倍の相対速度を得ることができ、同一の風エネルギーという条件下において通常の風力発電用の発電機よりも大きい発電出力を得ることが可能となる。

　具体的には、通常の発電機において１００の回転速度で発電出力が１００であると仮定した場合、本実施例１に係る発電部１によれば、５０の回転速度で１００の発電出力を得ることができる。又は、１００の回転速度であれば２００の発電出力を得ることができる。

　次に、図５を参照して前記コントロール装置２２０について説明する。

　前記コントロール装置２２０は、前記風力発電装置１１１の動作制御を行うとともに、前記発電機Ｇ１の発電出力に基づき電波送受信用のアンテナ２０１の電源用電力を出力する第１のコントロール部２２１と、第１のコントロール部２２１からの電源用電力を基に前記アンテナ取り付け部に取り付けられた電波送受信用のアンテナ２０１における電波送受信制御を行う第２のコントロール部２２２と、を具備している。

　前記第１のコントロール部２２１は、図５に示すように、２個の発電機Ｇ１から出力ケーブル４４を経て送電される交流（三相交流）の発電出力を直流出力に変換（ＡＣ／ＤＣ変換）する２個の電力変換部２３１と、この各電力変換部２３１からの直流出力を取り込み、バッテリーＢの蓄電、放電コントロールを行うとともに、外部負荷側への給電を行う出力コントロール部２３２と、この出力コントロール部２３２から給電される直流出力を所定の電圧（例えばＤＣ１２Ｖ、ＤＣ２４Ｖ等）に変換して、第２のコントロール部２２２に前記アンテナ２０１用の電源用電力として給電するＤＣ／ＤＣ変換部２３３と、を具備している。

　前記第２のコントロール部２２２は、前記アンテナ２０１用の電源回路２３４と、前記アンテナ２０１における電波送受信用の増幅回路、周波数同調回路等を搭載した駆動回路２３５とを具備している。

　前記アンテナ２０１には、アンテナ用ケーブル２３６の一端側が接続され、また、アンテナ用ケーブル２３６は、前記枠体１２１Ａ、枠体１２１、枠体１２１Ｂ、枠体１２１Ｃの各垂直支柱部１２２に内装されてその他端側を前記第２のコントロール部２２２における駆動回路２３５に接続している。

　前記電源回路２３４は、前記ＤＣ／ＤＣ変換部２３３からの電源用電力を基に駆動回路２３５に所定の駆動電力を送り、これにより、前記風力発電装置１１１による発電電力に基づいて前記駆動回路２３５による前記アンテナ２０１の電波の送信、受信動作を確保するように構成している。

　尚、前記コントロール装置２２０としては、上述した構成の他、図示しない電力会社の商用電力系統と連繋した構成とし、電力会社の商用電力系統から供給される電力を基に前記アンテナ２０１の電波の送信、受信動作を実行させる構成を併有したものとすることももちろん可能である。

　上述した本実施例１に係る電波塔１２０は、地面等の上に設置する例えば円形の基台２１０上に、前記枠体１２１Ｃ、枠体１２１Ｂ、２段の枠体１２１、枠体１２１Ａからなる合計５段構成の枠体群を積み上げ連結し、２段の枠体１２１に組み込んだ２台の風力発電装置１１１による風力を利用した発電出力を基に、前記アンテナ２０１の電波の送信、受信動作を確保するようにしたものである。

　従って、化石燃料を使用せず、自然エネルギーのみの独立型電源として運用が可能であり、特に、山岳地域や離島など商用電源の送電が困難な場所に設置される独立型電源を含む電波塔１２０として有効利用可能である。

　また、市街地等に設置し、商用電力併用型とした場合でも、仮に停電や災害等の非常事態が生じても、その非常事態にかかわりなく、前記電波塔１２０における電波の送信、受信動作に必要な電力を確保することができ、電波塔１２０の安定した運用を維持することができる。

　さらに、電波塔１２０の近辺に予備電源としてのバッテリーやエンジン発電機を配備する必要も無く、簡略構成でかつ独立電源型の電波塔１２０として機能させることができる。

　さらに、本実施例１の電波塔１２０上述した各枠体の積み上げ連結構造としているので、電力需要場所での実際の設置や組み立てが容易で施工の容易化、低価格化を図ることができる。

　加えて、本実施例１の電波塔１２０においては、２個の発電機Ｇ１の発電出力を送電する出力ケーブル４４を、各々前記枠体１２１の下部枠部１３１の垂直支持体１３４、垂直支柱部１２２に内装し、かつ、枠体１２１Ｂの垂直支柱部１２２、枠体１２１Ｃの垂直支柱部１２２に内装して、その出力端を前記コントロール装置２２０における第１のコントロール部２２１に接続するとともに、前記アンテナ用ケーブル２３６を、前記枠体１２１Ａ、２個の枠体１２１、枠体１２１Ｂ、枠体１２１Ｃの各垂直支柱部１２２に内装しその他端側を前記第２のコントロール部２２２に接続しているので、前記出力ケーブル４４、アンテナ用ケーブル２３６が電波塔１２０自体の外部に露出することが無く、外観体裁の良い電波塔１２０を構築することができる利点もある。

　図６は、本実施例１に係る電波塔１２０における前記枠体１２１の変形例である枠体１２１Ｄを示すものであり、基本的には前記枠体１２１と同様な構成であるが、異物衝突防護用の四本の中空の垂直支柱部１２２と、前記四本の垂直支柱部１２２の下端側、上端側を各々連結する下部枠部１３１、上部枠部１３２とを用いて、内部に自然風が流通する収容空間１３０を有する平面視四角形状を呈する立体形状に構成し、前記収容空間１３０に風力発電装置１１１を組み込んだものである。

　このような枠体１２１Ｄを２個用い、さらに前記枠体１２１Ａ、枠体１２１Ｂ、枠体１２１Ｃと各々同様な構成で、かつ、平面視四角形状を呈する立体形状に構成した図示しない３個の枠体を用いて、既述した場合と同様に垂直に積み上げ連結することで、平面視四角形状を呈する電波塔を構成することによっても、上述した実施例１に係る電波塔１２０の場合と同様な作用、効果を発揮させることができる。

　次に、図７、図８を参照して本発明の実施例２に係る電波塔１２０Ａについて説明する。

　尚、この電波塔１２０Ａにおいて、図１に示す電波塔１２０の場合と同一の要素には同一の符号を付して示す。

　本実施例２に係る電波塔１２０Ａは、上述した実施例１に係る電波塔１２０と略同様な構成であるが、図７に示すように、前記枠体１２１Ｂの垂直な外面に太陽光により発電する複数の太陽光パネル群を垂直に配置して構成した太陽光発電装置２４０を付加し、自然エネルギーである風力、太陽光の双方を利用する複合型の電波塔１２０Ａとしたことが特徴である。

　前記太陽光発電装置２４０としては、図７に示すように、例えば前記枠体１２１Ｂの垂直な三つの外面のうちの一面、二面又は三面のいずれかへの配置態様とし、また、例えば一つの外面には上下２段にわたって５枚ずつの太陽光パネル２４１を列設した態様とする例を挙げることができる。

　尚、前記太陽光パネル２４１の配置態様、列設数は上述した態様に限定されるものではない。

　前記太陽光発電装置２４０には、出力ケーブル４４の一端側が接続され、また、出力ケーブル４４は前記枠体１２１Ｂ、１２１Ｃの各垂直支柱部１２２に内装されてその他端側を前記第１のコントロール部２２１に接続している。

　図８は、本実施例２に係る電波塔１２０Ａにおけるコントロール装置２２０Ａを示すものであり、基本的には図５に示すコントロール装置２２０と同様であるが、コントロール装置２２０の構成に、前記太陽光発電装置２４０の発電出力（直流出力）を電力変換部２３１Ａにより変換（ＤＣ／ＤＣ変換）して前記出力コントロール部２３２に送るように構成している。

　上述した本実施例２に係る電波塔１２０Ａは、地面等の上に設置する例えば円形の基台２１０上に、前記枠体１２１Ｃ、枠体１２１Ｂ、２段の枠体１２１、枠体１２１Ａからなる合計５段構成の枠体群を積み上げ連結し、２段の枠体１２１に組み込んだ２台の風力発電装置１１１による風力を利用した発電出力、及び、枠体１２１Ｂに組み込んだ太陽光発電装置２４０の太陽光を利用した発電出力の双方を基に、前記アンテナ２０１の電波の送信、受信動作を確保する複合型としたものである。

　上述したように本実施例２に係る電波塔１２０Ａは、地面等の上に設置する例えば円形の基台２１０上に、前記枠体１２１Ｃ、枠体１２１Ｂ、２段の枠体１２１、枠体１２１Ａからなる合計５段構成の枠体群を積み上げ連結し、２段の枠体１２１に組み込んだ２台の風力発電装置１１１による風力を利用した発電出力と、前記枠体１２１Ｂに取り付けた太陽光発電装置２４０の発電出力とを利用する複合型の構成の基に、前記アンテナ２０１の電波の送信、受信動作を確保するようにしたものである。

　従って、化石燃料を使用せず、自然エネルギーのみの独立型電源として運用が可能であり、特に、山岳地域や離島など商用電源の送電が困難な場所に設置される独立型電源を含む電波塔１２０Ａとして有効利用可能である。

　また、市街地等に設置し、商用電力併用型とした場合でも、仮に停電や災害等の非常事態が生じても、その非常事態にかかわりなく、かつ、風力、太陽光の双方を利用してより発電安定性が良好な状態で前記電波塔１２０Ａにおける電波の送信、受信動作に必要な電力を確保することができ、電波塔１２０の安定した運用を維持することができる。

　さらに、電波塔１２０Ａの近辺に予備電源としてのバッテリーやエンジン発電機を配備する必要も無く、簡略構成でかつ独立電源型の電波塔１２０として機能させることができる。

　さらに、本実施例２の電波塔１２０Ａは、上述した各枠体の積み上げ連結構造としているので、電力需要場所での実際の設置や組み立てが容易で施工の容易化、低価格化を図ることができる。

　加えて、本実施例２の電波塔１２０Ａにおいては、２個の発電機Ｇ１の発電出力を送電する出力ケーブル４４を、前記枠体１２１の下部枠部１３１の垂直支持体１３４、垂直支柱部１２２に内装し、かつ、枠体１２１Ｂの垂直支柱部１２２、枠体１２１Ｃの垂直支柱部１２２に内装して、その出力端を前記コントロール装置２２０における第１のコントロール部２２１に接続し、前記太陽光発電装置２４０の発電出力を送電する出力ケーブル４４を前記枠体１２１Ｂ、１２１Ｃの各垂直支柱部１２２に内装してその他端側を前記第１のコントロール部２２１に接続し、さらに、前記アンテナ用ケーブル２３６を、前記枠体１２１Ａ、２個の枠体１２１、枠体１２１Ｂ、枠体１２１Ｃの各垂直支柱部１２２に内装しその他端側を前記第２のコントロール部２２２に接続しているので、前記各出力ケーブル４４、アンテナ用ケーブル２３６が電波塔１２０自体の外部に露出することが無く、実施例１の場合と同様、外観体裁の良い電波塔１２０を構築することができる利点もある。

　本実施例２に係る電波塔１２０Ａにおいても、実施例１の場合と同様、図６に示す枠体１２１Ｄを２個用い、さらに前記枠体１２１Ａ、枠体１２１Ｂ、枠体１２１Ｃと各々同様な構成で、かつ、平面視四角形状を呈する立体形状に構成した図示しない３個の枠体を用いて、既述した場合と同様に垂直に積み上げ連結することで、全体として平面視四角形状を呈する電波塔を構成することによっても、上述した実施例２に係る電波塔１２０Ａの場合と同様な作用、効果を発揮させることができる。

　尚、上述した実施例１、２の電波塔１２０又は１２０Ａにおいて、前記枠体１２１に対して、風車軸１１５の下側、上側に各々発電機を配置した、すなわち、１個の枠体１２１に発電機を２台備えた構成とし、このような枠体１２１を２個と、前記枠体１２１Ａ、枠体１２１Ｂ、枠体１２１Ｃとにより電波塔１２０又は１２０Ａを構成することも可能である。図６に示す枠体１２１Ｄに関しても同様である。

　このような１個の枠体１２１に発電機を２台備えた構成を有する電波塔１２０又は１２０Ａの場合には、風力エネルギーに基づく発電出力のより有効な利用（発電出力の調整範囲の拡大等）を実現することも可能となる。

　また、上述した実施例１、２の電波塔１２０又は１２０Ａにおいて、各枠体の積み上げ段数、風力発電装置１１１や太陽光発電装置２４０を設置する枠体の個数、さらにはその上下配置等は特に限定されるものではなく、種々の変形実施が可能であることはもちろんである。

本発明に係る電波塔は、携帯電話基地局、ＰＨＳ基地局、防災無線基地局、船舶無線基地局等を構成する各種の電波塔として利用可能であり、さらには、ＴＶ放送用電波塔やラジオ放送用電波塔としても応用可能である。

　　１　　発電部
　１０　　発電機本体
　１１　　軸支体
　１２　　アウターロータ
　１３　　発電機軸
　１３ａ　ネジ
　１３ｂ　大径部
　１３ｃ　突出円板部
　１４　　コアレス型コイル体
　１４ａ　円形突出部
　２１　　上部ロータ
　２１ａ　取り付け部
　２１ｂ　ネジ孔
　２２　　固定ボルト
　２３　　主軸受
　２４　　マグネット
　２５　　円形突部
　２６　　円形ギア
　３１　　下部ロータ
　３２　　円形凹段部
　３３　　収容室
　３４　　取り付け部
　３５　　ネジ孔
　４１　　コイル部
　４２　　コイル部出力端
　４３　　ブラシ
　４４　　出力ケーブル
　４５　　円形ギア
　４６　　軸受
　５１　　逆転用ギア
　６１　　固定支持体
　６１ａ　中央孔
　６１ｂ　円形溝
　６２　　ナット
　６３　　軸受
　６４　　ネジ孔
　６５　　ボルト
　７１　　回転支持体
　７１ａ　貫通孔
　７１ｂ　円形突条
　７２　　ボルト
　７３　　支持軸受
　８０　　ボルト
１１１　　風力発電装置
１１２　　風車部
１１３　　ブレード
１１４　　開口部
１１５　　風車軸
１１５ａ　下端
１１６　　アーム
１２０　　電波塔
１２０Ａ　電波塔
１２１　　枠体
１２１Ａ　枠体
１２１Ｂ　枠体
１２１Ｃ　枠体
１２１Ｄ　枠体
１２２　　垂直支柱部
１２３　　補強片
１３０　　収容空間
１３１　　下部枠部
１３２　　上部枠部
１３３　　支持アーム
１３４　　垂直支持体
１４１　　連結機構部
２０１　　アンテナ
２０１ａ　アンテナ素子
２１０　　基台
２２０　　コントロール装置
２２０Ａ　コントロール装置
２２１　　第１のコントロール部
２２２　　第２のコントロール部
２３１　　電力変換部
２３１Ａ　電力変換部
２３２　　出力コントロール部
２３３　　ＤＣ／ＤＣ変換部
２３４　　電源回路
２３５　　駆動回路
２３６　　アンテナ用ケーブル
２４０　　太陽光発電装置
２４１　　太陽光パネル
　Ｂ　　　バッテリー
　Ｇ１　　発電機

Claims

　複数の垂直支柱部と、連結枠部との組み付け構造で平面視多角形状を呈する複数の立体形状の枠体を垂直に多段に積み上げ、その枠体のうちの一部を電波送受信用のアンテナが配置されるアンテナ取り付け部とした垂直配置の支持塔と、
　前記支持塔を構成する枠体に組み込んだ風力により回転する垂直軸垂直翼型の風車部と、この風車部の回転力で発電する発電機とを具備する風力発電装置からなる自然エネルギー利用電源装置と、
　前記風力発電装置の動作制御を行うとともに、前記発電機の発電出力を利用して前記アンテナ取り付け部に取り付けられた電波送受信用のアンテナにおける電波送受信制御を行うコントロール装置と、
　を有することを特徴とする自然エネルギー利用電源装置を含む電波塔。
　複数の垂直支柱部と、連結枠部との組み付け構造で平面視多角形状を呈する複数の立体形状の枠体を垂直に多段に積み上げ、その枠体のうちの一部を電波送受信用のアンテナが配置されるアンテナ取り付け部とした垂直配置の支持塔と、
　前記支持塔を構成する各枠体に個別に組み込んだ風力により回転する垂直軸垂直翼型の風車部と、この風車部の回転力で発電する発電機とを具備する風力発電装置と、前記枠体に個別に組み込んだ太陽光により発電する太陽光発電装置とを有する自然エネルギー利用電源装置と、
　前記風力発電装置、太陽光発電装置の動作制御を行うとともに、前記発電機、太陽光発電装置の発電出力を利用して前記アンテナ取り付け部に取り付けられた電波送受信用のアンテナにおける電波送受信制御を行うコントロール装置と、
　を有することを特徴とする自然エネルギー利用電源装置を含む電波塔。
　三本又は四本の垂直支柱部と、連結枠部との組み付け構造で平面視三角形状又は平面視四角形状を呈する複数の立体形状の枠体を垂直に多段に積み上げ、その枠体のうちの最上段を電波送受信用のアンテナが配置されるアンテナ取り付け部とした垂直配置の支持塔と、
　前記支持塔を構成する各枠体に個別に組み込んだ風力により回転する垂直軸垂直翼型の風車部と、この風車部の回転力で発電する発電機とを具備する一台の又は複数台の風力発電装置からなる自然エネルギー利用電源装置と、
　前記一台の又は複数台の風力発電装置の動作制御を行うとともに、前記発電機の発電出力に基づき電波送受信用のアンテナの電源用電力を出力する第１のコントロール部と、第１のコントロール部からの電源用電力を基に前記アンテナ取り付け部に取り付けられた電波送受信用のアンテナにおける電波送受信制御を行う第２のコントロール部と、を具備するコントロール装置と、
　を有することを特徴とする自然エネルギー利用電源装置を含む電波塔。
　三本又は四本の垂直支柱部と、連結枠部との組み付け構造で平面視三角形状又は平面視四角形状を呈する複数の立体形状の枠体を垂直に多段に積み上げ、その枠体のうちの最上段を電波送受信用のアンテナが配置されるアンテナ取り付け部とした垂直配置の支持塔と、
　前記支持塔を構成する各枠体に個別に組み込んだ風力により回転する垂直軸垂直翼型の風車部と、この風車部の回転力で発電する発電機とを具備する一台の又は複数台の風力発電装置と、前記枠体に個別に組み込んだ太陽光により発電する太陽光発電装置とを具備する自然エネルギー利用電源装置と、
　前記一台の又は複数台の風力発電装置、太陽光発電装置の動作制御を行うとともに、前記発電機、太陽光発電装置の発電出力に基づき電波送受信用のアンテナの電源用電力を出力する第１のコントロール部と、第１のコントロール部からの電源用電力を基に前記アンテナ取り付け部に取り付けられた電波送受信用のアンテナにおける電波送受信制御を行う第２のコントロール部と、を具備するコントロール装置と、
　を有することを特徴とする自然エネルギー利用電源装置を含む電波塔。
　前記発電機は、前記連結枠部を構成する下部枠部の中心支持体により垂直配置に固定支持された発電機軸と、該発電機軸により回転可能に支持され、前記風車部により回転駆動されるマグネット付きのアウターロータと、前記アウターロータ内に同軸配置にかつ発電機軸により支持されて回転可能に内蔵され、前記マグネットと対応配置にコイル部を配置したコアレス型コイル体と、前記発電機軸により軸支され、前記アウターロータ、コアレス型コイル体双方に円形配置に設けた円形ギアとギア結合してアウターロータの回転に応じてコアレス型コイル体を逆方向に回転させる逆転用ギアと、を有するアウターロータ・コアレス同軸反転式に構成され、
　前記アウターロータ・コアレス型コイル体の逆方向の回転による前記マグネットとコイル部との相対速度の上昇に応じた発電出力を前記コアレス型コイル体のコイル部出力端から前記発電機軸の周りに固定配置した集電子を介して取り出し、前記枠体の下部枠部、垂直支柱部に内装した出力ケーブルを経て発電出力をコントロール装置に送電するように構成したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の自然エネルギー利用電源装置を含む電波塔。
　前記太陽光発電装置は、前記枠体の垂直支柱部に内装した出力ケーブルを経て発電出力をコントロール装置に送電するように構成したことを特徴とする請求項２又は４のいずれかに記載の自然エネルギー利用電源装置を含む電波塔。
　前記電波送受信用のアンテナは、前記枠体の垂直支柱部に内装したアンテナ用ケーブルを経てコントロール装置に接続され、コントロール装置による制御の基に電波の送受信を行うように構成したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の自然エネルギー利用電源装置を含む電波塔。