IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」

▶ ザンフリッチュ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツングの特許一覧

<>
  • 特許-地面に繋がれる空中風力発電機 図1
  • 特許-地面に繋がれる空中風力発電機 図2
  • 特許-地面に繋がれる空中風力発電機 図3
< >
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-10-03
(45)【発行日】2022-10-12
(54)【発明の名称】地面に繋がれる空中風力発電機
(51)【国際特許分類】
   F03D 13/20 20160101AFI20221004BHJP
   F03D 1/04 20060101ALI20221004BHJP
   F03D 1/06 20060101ALI20221004BHJP
   F03D 9/28 20160101ALI20221004BHJP
   F03D 80/80 20160101ALI20221004BHJP
   B64B 1/50 20060101ALI20221004BHJP
   B64C 31/06 20200101ALI20221004BHJP
【FI】
F03D13/20
F03D1/04
F03D1/06 A
F03D9/28
F03D80/80
B64B1/50
B64C31/06
【請求項の数】 12
(21)【出願番号】P 2019555787
(86)(22)【出願日】2018-04-13
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2020-06-11
(86)【国際出願番号】 EP2018059545
(87)【国際公開番号】W WO2018189378
(87)【国際公開日】2018-10-18
【審査請求日】2021-02-26
(31)【優先権主張番号】102017206419.6
(32)【優先日】2017-04-13
(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE
(73)【特許権者】
【識別番号】519361405
【氏名又は名称】ザンフリッチュ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング
(74)【代理人】
【識別番号】100069556
【弁理士】
【氏名又は名称】江崎 光史
(74)【代理人】
【識別番号】100111486
【弁理士】
【氏名又は名称】鍛冶澤 實
(74)【代理人】
【識別番号】100191835
【弁理士】
【氏名又は名称】中村 真介
(72)【発明者】
【氏名】ヴェル・オーリヴァー
【審査官】落合 弘之
(56)【参考文献】
【文献】特表2020-517851(JP,A)
【文献】国際公開第2014/022770(WO,A1)
【文献】特開2000-289695(JP,A)
【文献】米国特許出願公開第2007/0176432(US,A1)
【文献】韓国公開特許第10-2010-0033086(KR,A)
【文献】特開2012-167662(JP,A)
【文献】特開2004-124992(JP,A)
【文献】特表2011-530664(JP,A)
【文献】米国特許出願公開第2008/0290665(US,A1)
【文献】独国特許出願公開第102011100039(DE,A1)
【文献】韓国公開特許第10-2011-0108633(KR,A)
【文献】中国特許出願公開第101117941(CN,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
F03D 1/00- 1/06, 9/28,13/20,80/80,
B64B 1/50,
B64C 31/06
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
異なる高さ位置における電気的なエネルギーの生成のための空中風力発電機であって、この空中風力発電機が、地面への可撓的な結合体(18)と、キャリアーガスを囲繞する被覆体(14)とを有し、
前記被覆体(14)が、1つの翼体(10)を形成し、且つ、
エネルギー生成機のための複数のローター(12)がこの翼体(10)内に設けられており、且つ、
これらローター(12)が、この翼体(10)の内側において装着されている様式の上記空中風力発電機において、
機械ハウジング(32)が、前記翼体(10)内において設けられており、上昇された圧力をこの機械ハウジング(32)内において生成するために、この機械ハウジングが与圧室として形成されている、
ことを特徴とする空中風力発電機。
【請求項2】
前記被覆体(14)及び/または前記可撓的な結合体(18)は、ポリアラミドから製造されていることを特徴とする請求項1に記載の空中風力発電機。
【請求項3】
前記翼体(10)を整向するために、昇降および方向舵(38)が、前記翼体(10)内においてまたはこの翼体の表面において組み込まれていることを特徴とする請求項1または2に記載の空中風力発電機。
【請求項4】
前記被覆体(14)が、少なくとも部分的に1つの翼体(10)を形成することを特徴とする請求項1から3のいずれか一つに記載の空中風力発電機。
【請求項5】
機械ハウジング(32)が、前記翼体(10)内において設けられており、且つ、熱的な絶縁層(40)及び/または加熱装置(36)が、この機械ハウジング(32)の周囲においてまたはこの機械ハウジング内において装着されていることを特徴とする請求項1から4のいずれか一つに記載の空中風力発電機。
【請求項6】
前記翼体(10)は、キャリアーガスを収容する、スタビライザー(16)、及び/または、前記被覆体(14)の上側及び/または下側でのパイプ(17)、を有していることを特徴とする請求項1から5のいずれか一つに記載の空中風力発電機。
【請求項7】
電流変換器は、1つの機械ハウジング(32)内において設けられていることを特徴とする請求項1から6のいずれか一つに記載の空中風力発電機。
【請求項8】
前記翼体(10)内において、電流変換器のためのファラデーケージが設けられていることを特徴とする請求項7に記載の空中風力発電機。
【請求項9】
前記翼体(10)は前記可撓的な結合体(18)に固定されており、
前記翼体(10)の固定位置における前記可撓的な結合体(18)の引張力の一部分の受け止めのために、この可撓的な結合体(18)内に、少なくとも1つの圧力式または液圧式ダンパー(20)が挿入されていることを特徴とする請求項1から8のいずれか一つに記載の空中風力発電機。
【請求項10】
前記翼体(10)の固定位置における前記可撓的な結合体(18)の引張力の一部分の受け止めのために、電磁石(26)が、前記可撓的な結合体(18)内に挿入されていることを特徴とする請求項1から9のいずれか一つに記載の空中風力発電機。
【請求項11】
前記エネルギー生成機は、空気の圧縮のためのコンプレッサーであること、
前記コンプレッサーと前記ロータ(12)との間に、1つまたは複数の伝動機構が接続されており、従って、前記ローター(12)がこのコンプレッサーを駆動可能であること、
圧縮空気の輸送のために、1つまたは複数のエアーチューブが設けられており、これらエアーチューブが、前記コンプレッサーを、地面にある圧縮空気貯蔵器と結合し、このエアーチューブが断熱されていること、および、
電流の生成のために、前記圧縮空気貯蔵器の中身が排出され、且つ、このことによって発電機が駆動されること、
を特徴とする請求項1から10のいずれか一つに記載の空中風力発電機。
【請求項12】
前記エアーチューブの前記断熱は、クリプトンガス、エアロゲル、または、真空遮断を用いて行われることを特徴とする請求項11に記載の空中風力発電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、異なる高さ位置におけるエネルギーの生成のための空中風力発電機に関し、この空中風力発電機が、地面への可撓的な結合体と、キャリアーガスを囲繞する被覆体とを有する。
【背景技術】
【0002】
空中風力発電機は公知であり、これら空中風力発電機が、風力動力機、または、ローターを備えている。これら空中風力発電機は、同様に部分的に、ヘリウム、または、空気よりも軽い他のガスによって充填されており、従って、これら空中風力発電機が揚力作用を得る。空中風力発電機は、通常、地面に固着されたザイルによって保持される(特許文献1)。
【0003】
これら空中風力発電機は、同様に種々の形状、大抵の場合円形の形状においても存在する。これら空中風力発電機は、バルーンまたは凧においてのような、1つの物質、または、類似の材料から形成されている(特許文献2)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】米国特許出願公開第2008/0290665 A1号明細書
【文献】ドイツ連邦共和国特許第656194 C号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
これら公知の空中風力発電機は、しかしながら、これら空中風力発電機が、より長い時間間隔にわたって高高度において残留可能であるように、および、全ての風および気象状況を耐え得るようには構成されていない。
【0006】
地面との固定した結合に基づいて、および、全ての風および気象状況がより長い時間間隔にわたって、構造によって支持されるべきであることの事実に基づいて、この目的のために、風および気象に耐性の翼体が設けられているべきであり、この翼体が同様に自体でも風向きに整向可能である。
【0007】
更に高高度において、気圧は、地面よりも著しくより低く、且つ、平均的な温度が著しくより低い。このことは、風力発生ための、従来使用される電気的な制御ユニットが、もはや機能を果たす能力がないことを誘起する。
【0008】
例えばヘリウムのようなキャリアーガスの収容のための容積は、翼体の大きさによって制限される。
【0009】
空中風力発電機内において電流が生成される場合、この電流は、輸送のために適当ではない1つの電流タイプで存在可能である。それに加えて、存在する公共配電電圧は、電流輸送のために適当ではない可能性がある。空中風力発電機内において、圧縮空気が生成された場合、これら圧縮空気は、適当な方法で、地面へと輸送されねばならない。
【0010】
更に別の問題領域は、翼体におけるザイルの固定にある。大きな引張力に基づいて、このザイルは、この力の受け止めのために適しているべきである。
【課題を解決するための手段】
【0011】
従来、1つのローターを備えている空中風力発電機だけが公知である。このことは、このローターの大きさに対する性能制限を誘起する。
【0012】
この問題の少なくとも一部分は、本発明に従い、
異なる高さ位置における電気的なエネルギーの生成のための空中風力発電機であって、この空中風力発電機が、地面への可撓的な結合体と、キャリアーガスを囲繞する被覆体とを有し、
前記被覆体が、1つの翼体を形成し、且つ、
エネルギー生成機のための複数のローターがこの翼体内に設けられており、且つ、
これらローターが、この翼体の内側において装着されている様式の上記空中風力発電機において、
機械ハウジングが、前記翼体内において設けられており、上昇された圧力をこの機械ハウジング内において生成するために、この機械ハウジングが与圧室として形成されていることによって解決される。
このまたはこれらローターと、このまたはこれらエネルギー生成機との間に、有利には、1つまたは複数の伝動機構が位置している。
【発明の効果】
【0013】
本発明は、空中風力発電機に関し、この空中風力発電機が、地面において固定されており、且つ、2,000mと15,000mとの間、特に8,000mと12,000m(ジェット気流)との間の高い高さ位置に位置する。
この空中風力発電機は、200から500km/hに至るまでの空気速度を利用すること、および、長い時間、そのような高さ位置において残留することのために構成されている。これに対して、被覆体は、全ての気象条件を耐え得るために、耐裂性の表面から成っている。被覆体は、方向および昇降舵を備えている。更に、空中風力発電機の被覆体内において、キャリアーガスが存在する。同様に、電気的な構成要素のための圧力チャンバーが、この空中風力発電機内において位置している。
【0014】
生成された電気的なエネルギーを変圧または変換するために、変圧器が空中風力発電機内において位置している。圧縮空気の生成のために、コンプレッサーが設けられており、これらコンプレッサーに、1つまたは複数の伝動機構が前接続されている。
コンプレッサーを用いて圧縮された空気は、断熱されたエアーチューブによって、地面へと輸送される。地面において、直接的に、圧縮空気貯蔵器または位置エネルギー貯蔵器が使用される。電流の生成のために、圧縮空気貯蔵器の中身が排出され、且つ、このことによって発電機が駆動される。効率は、貯蔵を含めて約65%における状態にある。
【0015】
一定のエネルギー生成を保証するべき空中風力発電機は、全ての風および気象状況に耐え得るべきである。それに応じて、被覆体と固着ザイルは、可撓的な且つ引張りに強い材料、特に炭素繊維またはポリアラミド(ケプラー(登録商標))から形成されている。
【0016】
これに対して、例えば雹損傷に持ちこたえるために、ローターは、翼体の内側において装着されている。
【0017】
これに対して、翼体は、風および気象に対して安定的な材料から製造されているべきであり、且つ、同時に、更に風状況に適合可能である能力を備えているべきである。このことは、例えば、翼体を整向する垂直尾翼および水平尾翼の取り付けによって行われる。
【0018】
翼体の少なくとも一部分内における、与圧室と熱的な絶縁部の装着によって、機能する制御電子機器を保障することの条件は達成され得る。付加的に、更に、必要のある場合に、加熱装置が装着されることは可能である。
【0019】
キャリアーガスの容積を増大するために、翼体、または、この翼体の内におけるまたはこの翼体の表面における特別のガスタンクは、キャリアーガスによって充填される。翼体またはタンク内における圧力は上昇され、このことによって、キャリアーガスの容積、および、被覆体の強度が増大される。
【0020】
電流タイプは、変換器によって、他の電流タイプに変換され、且つ、必要のある場合に、電圧または電流強度を変化する。安全上の理由から、このことは、翼体内におけるファラデーケージ内において行われ得る。
【0021】
変圧器は、同様にエネルギー貯蔵器を充電し、従って、電流を変換するために、フラッシュ(Blitz)が生成され得る。
【0022】
被覆体の固定位置におけるザイルの引張力を低減するために、特に、予負荷された液圧式シリンダーが装着され得、この液圧式シリンダーは、この力の一部分を受け止める。
【0023】
選択的にまたは同様に付加的にも、電磁石が装着され得、これら電磁石は、エネルギーの他の部分を収容可能である。
【0024】
効率を増大するために、複数のローターが翼体内において装着されている。
【0025】
本発明の、更なる利点、特徴、および、詳細は、従属請求項および以下の説明から与えられ、この説明内において、図の参照のもとで、本発明の特に有利な実施形態が記載されている。
【図面の簡単な説明】
【0026】
図1】空中風力発電機の前面図である。
図2図1に従う空中風力発電機の長手方向断面II-IIの図である。
図3図1に従う空中風力発電機のIIIからの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0027】
図1内において、全翼機の様式の翼体10が、前面図において見て取れる。
この全翼機内において、複数のローター12が位置している。その際、翼体10は、被覆体14から形成されており、この被覆体内において、これらローター12と並んで、キャリアーガスによって充填されたスタビライザー16が設けられている。キャリアーガスのための付加的なスペースは、同様に被覆体14の上側及び/または下側での(空気)パイプ17の様式においても配置されている。
スタビライザー16及び/または空気パイプ17は、気象バルーンの様式の引張りに強い材料から成り、この気象バルーンが、同様に、膨張するガスの圧力を収容可能である。これらスタビライザー16は、固有剛性を備えており、且つ、圧力密閉的であり、且つ、被覆体14およびローター12のための担持スタンドとして利用される。被覆体14自体内において、同様に、骨組み構造の様式で、補強材は配置されている。
翼体10は、保持ザイル18に固定されており、その際、この保持ザイル18内において、液圧式シリンダー20が挿入されている。保持ザイル18は、液圧式シリンダー20の後で分岐しており、且つ、翼体10の被覆体14の複数の点において作用している。翼体10の側方の端部は、安定化のためのウィングレット22を有している。
エネルギー輸送は、電気ケーブル24を用いて行われ、この電気ケーブル24が、液圧式シリンダー20の後ろで、保持ザイル18に固定される。最後に述べれば、更に、電磁石26が認識可能であり、これら電磁石が、同様に、翼体10の緩衝に利用される。
【0028】
図2は、長手方向断面II-IIにおける、図1に従う翼体10を示している。
1つのローター12が認識可能であり、このローターは、空気パイプ28内において位置している。翼体10の端部において、2つのウィングレット22が図示されている。空気パイプ28内において、固定部30が位置しており、この固定部によって、機械ハウジング32が保持される。
翼体10の下側および前面端部において、予負荷された圧力式または液圧式シリンダー20と電磁石26とを有する保持ザイル18、並びに、電気ケーブル24が取り付けられている。機械ハウジング32内において、変圧器34と加熱装置36とが位置している。参照符号42によって、風向き42が図示されている。
【0029】
図3は、翼体10を平面図において示している。
側方で、ウィングレット22が図示されており、これらウィングレットは、この翼体10を安定化する。翼体10の後方の端部に、昇降および方向舵38が位置している。モータハウジング32は、熱的な絶縁材40によって囲繞され、且つ、ローター12のための軸を支持している。
【0030】
翼体10は、ヘリウムの噴霧ガスによって充填されており、従って、この翼体10の全重量が、このヘリウムによって支持される。この目的のために、ヘリウムは、翼体10のスタビライザー16内に注入される。翼体10は、保持ザイル18を介して、地面と結合されている。
【0031】
風は、方向42にローター12を通って流動し、その際、これらローター12が、モータハウジング32内において位置する発電機を駆動し、このことによって、風力エネルギーが電気的なエネルギーに変換される。この電気的なエネルギーは、保持ザイル18に固定されている電気ケーブル24を介して、地面へと輸送される。
適合する電流タイプと電圧とを得るために、生成された電気的なエネルギーは、変圧器34内において変化される。選択的に、同様に圧縮空気の生成のためのコンプレッサーが設けられていることも可能であり、これらコンプレッサーが、ローターによって駆動される。
【0032】
昇降および方向舵38を用いて、翼体10は、最適に風内に配置される。ウィングレット22は、翼体10の安定性を増大する。
【0033】
空気パイプ28の内側で、後ろで、内側敷設されたローター12は、例えば雹による損傷を防止する。それに加えて、空気は、最適にローター12に供給される。その際、空気パイプ28が、空気案内薄板を装備されていることは可能であり、且つ、隣接するローター12が、同様に逆方向であることも可能である。
【0034】
与圧室として形成された機械ハウジング32、並びに、加熱装置36は、それら周囲環境条件を地面の上で見出すことができるような、該周囲環境条件を形成可能である。付加的にこの目的のために、更に、熱的な絶縁材40が、機械ハウジング32の周囲または内において利用される。
【0035】
風による引張力の受け止めのために、予負荷された圧力式または液圧式シリンダー20が、機械的なエネルギーの一部分を収容する。更に別のエネルギーの一部分は、接続された電磁石26によって収容され得る。電気的なエネルギーを、電磁石26は、発電機から取得する。この電磁石26は、ただ必要のある場合にだけ作動される。
【0036】
生成された圧縮空気は、1つまたは複数のエアーチューブを用いて地面に導かれ、且つ、そこで貯蔵され、または、他のエネルギー、例えば電気的なエネルギーに変換される。このエアーチューブは、保持ザイル18に固定される。
前記被覆体14は、少なくとも部分的に1つの翼体10を形成する。
前記エアーチューブの前記断熱は、クリプトンガス、エアロゲル、または、真空遮断を用いて行われる。
なお、本願は、特許請求の範囲に記載の発明に関するものであるが、他の態様として以下も包含し得る。
1. 異なる高さ位置における電気的なエネルギーの生成のための空中風力発電機であって、この空中風力発電機が、
地面への可撓的な結合体(18)と、キャリアーガスを囲繞する被覆体(14)とを有する様式の上記空中風力発電機において、
前記被覆体(14)が、少なくとも部分的に、有利には強固な1つの翼体(10)を形成し、且つ、
エネルギー生成機のための複数のローター(12)がこの翼体(10)内に設けられており、且つ、
これらローター(12)が、この翼体(10)の内側において装着されている、
ことを特徴とする空中風力発電機。
2. 前記被覆体(14)及び/または前記可撓的な結合体(18)は、
使用位置においてで生じ得る全ての風および気象状況に耐える材料、特にポリアラミドから製造されていることを特徴とする上記1に記載の空中風力発電機。
3. 前記翼体(10)を整向するために、昇降および方向舵(38)が、前記翼体(10)内においてまたはこの翼体の表面において組み込まれていることを特徴とする上記1または2に記載の空中風力発電機。
4. 機械ハウジング(32)が、前記翼体(10)内において設けられており、上昇された圧力をこの機械ハウジング(32)内において生成するために、この機械ハウジングが与圧室を有していることを特徴とする上記1から3のいずれか一つに記載の空中風力発電機。
5. 機械ハウジング(32)が、前記翼体(10)内において設けられており、且つ、上昇された温度をこの機械ハウジング(32)内において生成するために、熱的な絶縁層(40)及び/または加熱装置(36)が、この機械ハウジング(32)の周囲においてまたはこの機械ハウジング内において装着されていることを特徴とする上記1から4のいずれか一つに記載の空中風力発電機。
6. 前記翼体(10)は、特別のスタビライザー(16)、及び/または、前記被覆体(14)の上側及び/または下側での空気パイプ(17)を、キャリアーガスの収容のために有していることを特徴とする上記1から5のいずれか一つに記載の空中風力発電機。
7. 前記スタビライザー(16)及び/または前記空気パイプ(17)は、引張りに強い材料から成っていることを特徴とする上記6に記載の空中風力発電機。
8. 生成された電流を、他の電流タイプまたはフラッシュに変換及び/または変圧するために、
電流変換器が、特に1つの機械ハウジング(32)内において設けられていることを特徴とする上記1から7のいずれか一つに記載の空中風力発電機。
9. 前記翼体(10)内において、電流変換器のためのファラデーケージが設けられていることを特徴とする上記8に記載の空中風力発電機。
10. 引張力の一部分の受け止めのために、前記翼体(10)と前記可撓的な結合体との間に、少なくとも1つの圧力式または液圧式ダンパー(20)が設けられていることを特徴とする上記1から9のいずれか一つに記載の空中風力発電機。
11. 前記圧力式または液圧式ダンパー(20)は、前記翼体(10)に作用することを特徴とする上記10に記載の空中風力発電機。
12. 引張力の一部分の受け止めのために、電磁石(26)が前記翼体(10)に固定されていることを特徴とする上記1から11のいずれか一つに記載の空中風力発電機。
13. 前記エネルギー生成機は、空気の圧縮のためのコンプレッサーであることを特徴とする上記1から12のいずれか一つに記載の空中風力発電機。
14. 前記コンプレッサーに、1つまたは複数の伝動機構が前接続されており、従って、前記ローター(12)がこのコンプレッサーを駆動可能であることを特徴とする上記13に記載の空中風力発電機。
15. 圧縮空気の輸送のために、1つまたは複数のエアーチューブが設けられており、これらエアーチューブが、前記コンプレッサーを、地面にある圧縮空気貯蔵器と結合し、このエアーチューブが特に絶縁されていることを特徴とする上記1から14のいずれか一つに記載の空中風力発電機。
16. 前記エアーチューブの絶縁は、クリプトンガス、エアロゲル、または、真空遮断を用いて行われることを特徴とする上記15に記載の空中風力発電機。
【符号の説明】
【0037】
10 翼体
12 ローター
14 被覆体
16 スタビライザー
17 空気パイプ
18 可撓的な結合体、保持ザイル
20 液圧式シリンダー、圧力式または液圧式シリンダー、圧力式または液圧式ダンパー
22 ウィングレット
24 電気ケーブル
26 電磁石
28 空気パイプ
30 固定部
32 機械ハウジング、モータハウジング
34 変圧器
36 加熱装置
38 昇降および方向舵
40 熱的な絶縁材、熱的な絶縁層
42 方向、風向き
図1
図2
図3