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特開2022-66969函型風力発電装置および全方位函型風力発電装置
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  • 特開-函型風力発電装置および全方位函型風力発電装置 図1
  • 特開-函型風力発電装置および全方位函型風力発電装置 図2
  • 特開-函型風力発電装置および全方位函型風力発電装置 図3
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022066969
(43)【公開日】2022-05-02
(54)【発明の名称】函型風力発電装置および全方位函型風力発電装置
(51)【国際特許分類】
   F03D 1/04 20060101AFI20220422BHJP
   F03D 1/06 20060101ALI20220422BHJP
【FI】
F03D1/04 A
F03D1/06 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】2
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2020175601
(22)【出願日】2020-10-19
(71)【出願人】
【識別番号】303002055
【氏名又は名称】白川 利久
(72)【発明者】
【氏名】白川利久
【テーマコード(参考)】
3H178
【Fターム(参考)】
3H178AA03
3H178AA22
3H178AA43
3H178BB31
3H178BB73
3H178BB77
3H178DD02Z
3H178DD12Z
3H178DD28X
3H178DD67X
(57)【要約】      (修正有)
【課題】地表近くに設置された風力発電装置は地表との摩擦により風速が低下し、発電能力が低いため、安価で発電能力の高い風力発電装置を提供する。
【解決手段】風捕獲函(10)と、前記風捕獲函の下部に接続せる導風管(20)と、前記導風管の下部に敷設されたるタービン(30)と、前記タービンに接続されたる発電機(40)とからなる函型風力発電装置である。風を風捕集函で捕らえて、地表近傍に設置されたタービンに導き、地表近傍に設置された発電機で発電する。
【選択図】図2
【特許請求の範囲】
【請求項1】
風捕獲函(10)と、前記風捕獲函の下部に接続せる導風管(20)と、前記導風管の下部に敷設されたるタービン(30)と、前記タービンに接続されたる発電機(40)とからなることを特徴とする函型風力発電装置。
【請求項2】
請求項1の風捕獲函(10)と導風管(20)を1セットとして前後左右に4セット隣接させ、前記4セットに対してタービン(30)は1基として風を集め、発電機(40)1基で発電することを特徴とする全方位函型風力発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、風力発電装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、環境意識の高まりを受け、環境に優しい表面由来エネルギーの需要が高まっている。中でも、昼夜・雨天に関係なく高稼働率が期待できる風力発電の活用が望まれている。
風のエネルギーをプロペラで受けて、プロペラの回転力を熱や電気に変換する風力発電装置が主流になっている(例えば、特許文献1)。
【特許文献1】特開平10-252639
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
図1は、地上高さ対風速の模式図である。地上高さ10メートルでの風速を1.0とした時の例である。地表近くでは、地表との摩擦により風速は極端に小さくなる。地上高さ50メートルでの風速は、地上高さ10メートルでの風速の1.5倍程度である。それ以上の高さでは風速はそれ程大きくはならない。
風速を稼ぐために、プロペラ回転軸の高さを50メートルにしても飛躍的には増大しない。鉄塔を高くすれば建設費が高くなる。プロペラの長さを50メートルにしても、プロペラの上部は地表から100メートルになるが風速は飛躍的には増大しないし、下部は地表スレスレになるから風速はかなり小さくなる。
【課題を解決するための手段】
【0004】
手段1は函型風力発電装置である。
風捕獲函(10)と、前記風捕獲函の下部に接続せる導風管(20)と、前記導風管の下部に敷設されたるタービン(30)と、前記タービンに接続されたる発電機(40)とからなる。
タービン(30)は、動翼(31)と静翼(32)をタービン胴(33)に内包してなる。
静翼(32)は、タービン胴(33)の壁面方向に流れようとする風を中央部に戻す。
なお、風捕獲函(10)は前傾姿勢で敷設することが望ましい。
【0005】
手段2は全方位函型風力発電装置である。
手段1の風捕獲函(10)と導風管(20)を1セットとして前後左右に4セット隣接させ、前記4セットに対してタービン(30)は1基として風を集め、発電機(40)1基で発電する。
風向きに従って風車の向きを変える動的装置が不要になる。一般に、動的機器が多い程メンテナンスが大変になる。
【発明の効果】
【0006】
風捕獲函は、傘の様に、頑丈な骨組みに安価な帆布や合成繊維や鋳物やプラスチックを張り付けてもよい。安価な帆布や合成繊維や鋳物やプラスチックは、風に耐えられなくなれば吹き飛ばされるが、骨組みは残る。そうすると、残った金の掛かる骨組みに帆布などを張り替えればよい。
或は、安価な鋳物小片やプラスチック小片を多数貼り合わせる。風に耐えられなくなれば、前記小片が撓み落下する。骨組みは残る。
プロペラの様な可動部分が少なくなるから故障が少ないし。修理も容易である。
前後左右計4セットにすると、原則として、風は1方向からくるから、風さえ吹けば発電する。なお、タービン(30)や発電機(40)は各々1基でよい。1方向からの許容風速を前提として容量を決めればよい。
許容風速以上の風に対しては、函底部の1時的取り外しで対処する。究極的には、4セット全て吹き飛ぶことは覚悟して、後で新品の4セットを再建する。この場合、タービン(30)や発電機(40)は覆いを掛けて保護しておけばよい。
風エネルギーは無料だから、装置は効率が悪くても安物でよい。壊れたら新品に取り換えればよい。熟練工でなくとも交換又は近辺に新設できるような簡便な装置である。地方創生に役立つ。
【発明を実施するための最良の形態】
【0007】
無料で・エネルギー密度が低く・広く存在する風エネルギーから電力を得るために、壊れやすくとも簡便な安物の風力発電装置が提供できた。
【実施例0008】
実施例1は手段1の函型風力発電装置である。
図2は手段1の函型風力発電装置の概観図である。
風捕獲函(10)は、函上部覆いと、函横部覆いと、函底部とにより形成されている。風捕獲函(10)に入ってきた風は函底部に衝突し、函上部覆いと、函横部覆いにより妨害されて下方の風収集筒(21)に向かわざるを得なくなる。風収集筒(21)に集まった風は、導風管(20)を通りタービン(30)に向かう。
なお、風捕獲函(10)は風上に向かって前傾姿勢で敷設することが望ましい。風は風捕獲函(10)に入り、前傾姿勢の函底部に沿って下方に流れ、風収集筒(21)に滑らかに流れていく。
風捕獲函(10)の函上部覆いや函横部覆いや函底部は帆布でもよい。麻や綿やナイロンやポリエステルの様な合成繊維がある。帆桁やマストで形状を整える。
タービン(30)は、動翼(31)と静翼(32)をタービン胴(33)に内包してなる。導風管(20)からの風が動翼(31)を回転させる。静翼(32)はタービン胴(33)に固定されていて、タービン胴(33)壁面方向に流れようとする向きの風を中央部に戻す。
タービン胴(33)の形状は末広がりである。動翼(31)を回転させると圧力が低下するから次第に風圧が低下する。圧力の低下を補うために下流側の動翼(31)の長さを長くする。その結果、タービン胴(33)の形状は末広がりが適切である。
タービン(30)の製造を簡素化するために、動翼(31)と静翼(32)とタービン胴(33)を1段として分割して多段に接続してもよい。
タービン(30)で仕事を終えた風は、吐出空気として大気中に放出される。タービン(30)後端周辺に風除け囲い壁を設置すれば外気風の影響が少なくなり、吐出空気が大気中に放出される。風上側だけでもよい。
発電機(40)の回転軸は、タービン(30)の動翼(31)が固定されている回転軸に接続されている。動翼(31)の回転力が発電機(40)に伝わり、電気が発生する。発電機(40)は地表に固定する。
タービン(30)や発電機(40)に水没の恐れが出たら移設する。或は、発電機(40)を地表から1メートル位の高さの架台(または地盤改良を高くして)に搭載する。
風捕獲函(10)は、地表に固定された支持柱によって支持されている。
図2左側に、風捕獲函(10)は函型とした。図2の右側に樋を立てた形状の樋型風捕獲函を図示した。しなやかな材質(例えばピアノ線、カーボンファイバ、グラスファイバ)で創られた多数の弓状節を高さ方向に敷設し、この弓状節にナイロンの様な撥水性帆を張る。各弓状節の端は、硬い材質(ステンレス製中空棒)の垂直支持棒に固定する。函底部と函横部覆いを一体化することになる。
【実施例0009】
実施例2は手段2の全方位函型風力発電装置である。
図3は手段2の全方位函型風力発電装置の概観図である。
手段1の風捕獲函(10)と導風管(20)を1セットとして左右に2セット隣接させた。前後2セットとの位置関係は右下に示した。
風捕獲函(10)の下部に接続した風収集筒(21)と導風管(20)との間に、風漏洩防止器(50)を介在させた。
風漏洩防止器(50)は、末広がり筒(51)の下端に球落下防止格子(53)を固着させ、末広がり筒の上端と前記球落下防止格子の間に中空球栓(52)を搭載してなる。前記中空球の直径は、上記末広がり筒の上端内直径よりも小さく、上記末広がり筒の下端内直径よりも大きくした。
図で、風が右から左に吹く場合、右側の風漏洩防止器(50)の中の中空球栓(52)は球落下防止格子(53)に留まる。風は、末広がり筒(51)と中空球栓(52)の間をすり抜けて導風管(20)に向かう。導風管(20)に入った風は、左側の風漏洩防止器(50)の末広がり筒(51)の中空球栓(52)を上に噴き上げるが末広がり筒(51)上端よりも大きいから上端を塞ぐ。風は漏洩できない。導風管(20)に入った風はタービン(30)に向かうしかない。
図では風が右から左に吹く場合を示したが、左から右に吹く場合は上記説明と逆になる。いずれにしろ、導風管(20)に入った風はタービン(30)に向かうしかない。
風が手前から吹く場合、後ろから吹く場合でも前後2セットにより導風管(20)に入った風はタービン(30)に向かうしかない。
図3では、函底部をセット毎に別々にして左右の風捕獲函(10)と導風管(20)を独立させたが、函底部を共用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【0010】
GDPを増加させるには、不要不急のモノをどしどし造ればよい。そうは言っても今迄あるモノは飽和しているから増加は望めない。外食で無理して食べなければ食料自給率は上がる。輸入額は下がる一方になるから貿易収支は心配ない。新たなモノを創らなければGDPは増加しない。
安全とか安心への要望は切りがない。“もっと、もっと”となる。したがって、安全とか安心に関するモノを創っていけばGDPは無限に増加できる。
地球環境に着目した再生可能エネルギーに関するシナリオなら、まだまだ伸び代がある。
本発明の風力発電なら建設費が安い。稼働率は低いから電力供給は不安定であり、電池使用発電単価は高くなる。この欠点を補うために、風力発電容量分の化石燃料発電が必要である。化石燃料発電の建設も促進することになる。電池は高価格であるから使用しない。
化石燃料発電原価は安いから、輸出製造業に優先的に回せば輸出競争力が付く(輸出産業のみに化石燃料発電と表面由来発電の自家発電を許す。電力社は表面由来発電を集めて要望する社に販売する)。
再生可能エネ発電は発電原価が高くとも地球環境に優しく安全とか安心があると信奉しているリベラルな方々を通じてマスコミ受けがよい(新聞雑誌が大量に売れると思い込んでいる。庶民受けもよいと思い込んでいる。)から、かなり高い電力でも購入する人が少しはいる。一般家庭向やサービス業界は風力発電を高いのを承知で買ってくれる所があるかもしれないと思い込んでいる。所管省庁は庶民が買ってくれる振りをして促進事業を展開してきた。
本発明を洋上に設置してはいけない。漁業者とのトラブル(設置したから魚が獲れなくなった)とか、破損した時の補償や心的補償が大変である。社長の辞任に至ることが心配である。国などの自治体から補助金とかが出ていると、漁業者は反政府組織や自治体天下り人とタッグを組んで色々な理由を考え出して金をむしり取る。地方創生には役立つかもしれない。
干潟なら適地ではあるが、自然環境の観点からオランダの尻馬に乗って、格好良さそうなことを言いたがるマスコミや日本人環境団体や環境省当たりからクレームが来る。オランダは天然ガス産地であるがこれを輸出して外貨を稼ぎ、発電は火力や原子力が主である。オランダの風力発電は堤防で囲った干拓地に設置するも10%に満たない。干拓を行うと水位低下により地盤沈下が起き、周辺の地盤も下がり周辺の海抜が低くなる。
日本で風力発電を実施するには、江戸川区、墨田区、葛飾区のマイナスメートル地帯だろう。区庁舎は、水害から保護するために区境や隣接区の高地に移設するかもしれない。そうすると区民も水害を実感し他の区に移住する。コロナ禍で他の区の地価が下がっているから好機である。高層マンションに移住できる。周辺地価を押し上げることが出来る。持参金付きで福島復興地に移住してもよい。江東5区の外国人対策をしておかないと日本は痛い目に遭う。どこの国でも低地人工密集地居住民に問題を抱えている。
財源としては、投資不適格でもよいから自治体発行債券や本発明の風力発電設置権利売却が考えられる。やがては、使用済み核燃料最終処分地(東京に1体でも埋めれば他県住民も考慮する。国政としても地方権益者の言いなりにはならずに済み、助成金の値下げが出来る。)にして莫大な補助金を獲得できる。
所管官庁は太陽光発電原価目標を8円/kwhとしたが、これを実現するために所管官庁が特別会計と太陽光発電債(投資不適格でもよい)で補助金を出せば済む話である。地方創生に役立つ。
PL法や地球環境のことを考えると、原子力発電や重油発電(燃料の重油を輸入する時の事故時における海洋汚染)は難しくなる。軍隊がない国にとってPL法は、本発明の風力発電でさえ、その対策を必要とする。例えば、運転開始キーの鍵穴に“本装置の使用にあたって、人的・物的被害が出ても当該製造者は一切の責任を負いません”の張り紙で封印する。それでよかったら使用してください。本装置を設置したら、当該土地の所有権者が一切の責任を持つ。製造業者は本装置が正常に動くかどうかの責任しか持たない。マイクロソフトのウインドウズはこうなっている。先生・庶民・財界・官界・行政に周知させることが重要である。
本装置の使用で莫大な損失が出たら株式会社のルールに従って倒産することも周知させることが重要である。製造業はリスクが高すぎる。GEが投資不適格な社債を発行する位に衰退し、一方マイクロソフトが躍進している。
製造業者といっても内製は30%程度であり、あとは外部から購入している。風力発電装置発注者と製造者が一体であれば、免責事項は少なくなるだろうし、製造者は本装置の運転管理修理を担当すればよい。電力会社の理想形は、各種発電会社から電力を購入して配電会社に給電メンテナンスを委託し、電力会社は各家庭との電気供給契約のみを実施する事だろう。
外国から、高価で、メンテナンス保証が曖昧な風車発電装置を、夕張のような自分勝手な(賄賂を取る)自治体・日本設置受託会社に売り付けられるのを阻止できる。大掛かりになると、国政・中央省庁・巨大会社が地方自治体をそそのかす。
日本の商船会社が絡んだモーリシャスの海洋汚染は、結局、(マスコミや各所に金をばら撒いて)国が金を出す羽目になりそうだ。多くの企業や国民に周知させるために倒産もあり得るだろう。今後、悪意を以ってわざと座礁させる者が出てこないとも限らない(私だったら、人を雇って金儲けを企む。二国間の合弁事業で海底石油の掘削では、軍事力を持っている国が居直り、結局軍事力の無い周辺金持ち国や国連環境団体が後始末する)。重油・軽油燃料使用の船・自動車・飛行機・発電は廃止になるかもしかない。LNGやガソリンや固形タールや石炭にするしかない。ジェット燃料は普通の軽油ではないから、ガソリンやタールからの合成を考えねばならない。最終的には、本発明の風車発電装置による電力を使って、電池や水素による電動機輸送にせざるを得ないだろう。
原子力発電は、福島魚の宅配需要者(原子力関連社社員食堂)と東北関東沿岸漁師とを結びつける仲買人(スーパーマーケットのバイヤー経験者が最適)が出なければどうにもならない。風評被害を心配する人対策は、福島沿岸漁関連者の過去の所得実績に合わせた所得補償で済む。累進所得税・健康保険料・納付額は一般人並みに請求する。ただし、推進する素振りを見せると足元を見られる。足元を見易くするために諸先生方は国政に関与させようとする。国が福島炉収拾に乗り出したから金をいくらでも絞り出せる。原子力独立・発送電分社化切り売り・再生・居直りの噂が立っただけでも青天井に制限を加えられる。
過疎化・少子高齢化が進んでいるのだから10年も経てば所得補償はゼロに近づく。そのためには、道路・鉄道・バスに投資してはいけない。諸種先生方の意見が全て正しい訳ではない。福島県でも浜側とその他地域とは交流が少ないのではないか。
【図面の簡単な説明】
【0011】
図1】地上高さ対風速の模式図。
図2】手段1の函型風力発電装置の概観図。
図3】手段2の全方位函型風力発電装置の概観図。
【符号の説明】
【0012】
10は風捕集函。
20は導風管。
21は風収集筒。
22は接続管。
30はタービン。
31は動翼。
32は静翼。
33はタービン胴。
40は発電機。
50は風漏洩防止器。
51は末広がり筒。
52は中空球栓。
53は球落下防止格子。
図1
図2
図3