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(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】2024-09-20
(45)【発行日】2024-10-01
(54)【発明の名称】自然エネルギー発電装置
(51)【国際特許分類】
   H02S 20/10 20140101AFI20240924BHJP
   E04H 1/12 20060101ALI20240924BHJP
   F03D 3/06 20060101ALI20240924BHJP
   F03D 9/34 20160101ALI20240924BHJP
【FI】
H02S20/10 C
E04H1/12 307
F03D3/06 G
F03D9/34
【請求項の数】 2
(21)【出願番号】P 2020024206
(22)【出願日】2020-02-17
(65)【公開番号】P2021127653
(43)【公開日】2021-09-02
【審査請求日】2022-09-20
(73)【特許権者】
【識別番号】000102692
【氏名又は名称】NTN株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100087941
【弁理士】
【氏名又は名称】杉本 修司
(74)【代理人】
【識別番号】100112829
【弁理士】
【氏名又は名称】堤 健郎
(74)【代理人】
【識別番号】100155963
【弁理士】
【氏名又は名称】金子 大輔
(74)【代理人】
【識別番号】100150566
【弁理士】
【氏名又は名称】谷口 洋樹
(74)【代理人】
【識別番号】100154771
【弁理士】
【氏名又は名称】中田 健一
(74)【代理人】
【識別番号】100142608
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 由佳
(74)【代理人】
【識別番号】100213470
【弁理士】
【氏名又は名称】中尾 真二
(72)【発明者】
【氏名】赤川 充
【審査官】兼丸 弘道
(56)【参考文献】
【文献】特開2005-036779(JP,A)
【文献】特開2004-352477(JP,A)
【文献】実開平04-039250(JP,U)
【文献】特開2003-102104(JP,A)
【文献】特開2017-031554(JP,A)
【文献】特開2016-044515(JP,A)
【文献】登録実用新案第3176818(JP,U)
【文献】特開2019-087332(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H02S 20/10-20/20
E04H 1/12
E04H 6/02,6/42
B65G 1/02
F03D 3/06
F03D 9/34
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
太陽光発電パネルと風力発電用の風車とを備えた自然エネルギー発電装置の設置構造であって、
防災倉庫の上方空間に位置する架台上部および前記防災倉庫と非接合の脚部を有する架台を備え、この架台の前記架台上部に前記太陽光発電パネルが設置され、
前記自然エネルギー発電装置は、前記太陽光発電パネルおよび前記風車に接続される発電機で発電された電力を蓄電する蓄電装置と、前記発電される電力の前記蓄電装置への蓄電の制御を行う制御装置とを備え、
前記脚部に、前記風車、前記制御装置および前記蓄電装置が設置され、前記制御装置は筐体に収納されてこの筐体が前記脚部に固定され、前記脚部における、前記筐体の下方に、前記蓄電装置が設置された自然エネルギー発電装置の設置構造。
【請求項2】
請求項1に記載の自然エネルギー発電装置の設置構造において、前記風車の回転により発電する前記発電機が、前記架台に設置されている自然エネルギー発電装置の設置構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、防災倉庫に容易に設置することができる自然エネルギー発電装置に関する。
【背景技術】
【0002】
以下の自然エネルギー発電装置が提案されている。
1.既設のカーポートの屋根に太陽光発電装置を設置する技術(特許文献1)。
2.太陽光発電装置と防災倉庫を備えたカーポート(特許文献2)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開2014-120538号公報
【文献】特開2016-44515号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献1は、風力発電装置を備えていないため、夜間、雨天、または太陽光発電装置に積雪した場合には、発電することができない。
特許文献2では、太陽光発電装置と防災倉庫の支柱を共用しているため、既設の倉庫への適用が困難である。
【0005】
防災倉庫は、プレハブまたは物置を改造したものが多いが、耐久性および防犯の観点から窓等の明り取りの無い構造が一般的である。防災倉庫は、食糧品、飲料水、生活雑貨品等の備蓄が主目的のため、倉庫内に照明設備が備わっていないものが多い。しかし、防災倉庫内の点検または備品の入れ替え作業の際、倉庫内に照明設備が無いと作業性が低下する。
【0006】
防災倉庫に、屋外から系統電源を引き入れる場合、大掛かりな工事が必要となるほか、電気代を支払う必要がある。
防災倉庫の屋根に風車または太陽光発電装置の架台を設置する場合、屋根への穴開け工事を伴うため、最悪の場合、穴加工部から倉庫内に浸水する。
防災倉庫の屋根に発電装置および架台を設置する場合、屋根の耐荷重性能を検証する必要があり、耐荷重性能が不足する場合、屋根および建物自体の補強工事が必要となる。
防災倉庫への工事を避けるため、防災倉庫の周囲に、風力、太陽光発電装置を設置する場合、倉庫の周辺に設置場所の確保が必要となる。
【0007】
この発明の目的は、新たな設置場所を確保することが不要で、防災倉庫に対し、大掛かりな工事なしで容易に設置することができる自然エネルギー発電装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
この発明の自然エネルギー発電装置は、防災倉庫の上方空間に位置する架台上部および前記防災倉庫と非接合の脚部を有する架台と、この架台の前記架台上部に設置された太陽光発電パネルと、前記架台に設置された風力発電用の風車とを備える。
【0009】
この構成によると、防災倉庫の上方空間に位置する架台上部と、防災倉庫と非接合の脚部とを有する架台に、太陽光発電パネルと風力発電用の風車とが設置されている。このように防災倉庫の上方空間を利用することで、太陽光発電パネル、風車等の設置場所を新たに確保する必要がない。架台の脚部は、防災倉庫と非接合、つまり防災倉庫と分離された別構造となるため、防災倉庫に大掛かりな工事を行うことなく太陽光発電パネルおよび風車を容易に設置することができ、既設の防災倉庫にも適用することができる。太陽光発電パネルまたは風車の回転によって発電された電力は、防災倉庫において例えば照明等の電源として利用することが可能となる。太陽光発電パネルおよび風車の両方が設置されるため、夜間、雨天時等において太陽光発電装置による発電が行えない場合でも風車の回転により発電し得る。昼間の好天時等に無風状態のとき風車による発電が行えない場合でも太陽光発電パネルにより発電し得る。このように、大掛かりな工事を行うことなく太陽光発電パネルおよび風車を容易に設置できるため、コスト低減を図れると共にこの自然エネルギー発電装置の汎用性を高めることができる。
【0010】
前記太陽光発電パネルおよび前記風車に接続される発電機で発電された電力を蓄電する蓄電装置と、前記発電される電力の前記蓄電装置への蓄電の制御を行う制御装置とを備えてもよい。この場合、制御装置は、太陽光発電パネルおよび発電機で発電された電力を蓄電装置に蓄電する制御を行う。平常時、発電した電力は、例えば、防災倉庫内外の照明、または防犯カメラ等の動作用電源として活用することが可能である。蓄電装置に蓄電された電力は、例えば、防災倉庫の設置エリアでの停電時、災害時の非常用電源として活用することが可能である。
【0011】
前記制御装置および前記蓄電装置が、前記架台または前記防災倉庫内に設置されていてもよい。防災倉庫とは分離された別構造となる架台に、制御装置および蓄電装置が設置される場合、防災倉庫に対する追加工事を低減し得る。制御装置および蓄電装置が防災倉庫内に設置される場合、防災倉庫に配線を通す程度の追加工事を行うことで、自然エネルギー発電装置を設置することができる。
【0012】
前記風車の回転により発電する前記発電機が、前記架台に設置されていてもよい。このように、防災倉庫とは分離された別構造となる架台に発電機が設置される場合、防災倉庫に対する追加工事を低減できる。
【発明の効果】
【0013】
この発明の自然エネルギー発電装置は、防災倉庫の上方空間に位置する架台上部および前記防災倉庫と非接合の脚部を有する架台と、この架台の前記架台上部に設置された太陽光発電パネルと、前記架台に設置された風力発電用の風車とを備えるため、新たな設置場所を確保することが不要で、防災倉庫に対し、大掛かりな工事なしで容易に設置することができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
図1】この発明の実施形態に係る自然エネルギー発電装置の斜視図である。
図2】同自然エネルギー発電装置の正面図である。
図3】同自然エネルギー発電装置における架台と、防災倉庫との位置関係を概略表す平面図である。
図4】同自然エネルギー発電装置の風車を部分的に示す斜視図である。
図5】この発明の他の実施形態に係る自然エネルギー発電装置の正面図である。
図6】この発明のさらに他の実施形態に係る自然エネルギー発電装置の正面図である。
図7】この発明のさらに他の実施形態に係る自然エネルギー発電装置の斜視図である。
図8】この発明のさらに他の実施形態に係る自然エネルギー発電装置における架台と、防災倉庫との位置関係を概略表す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
[第1の実施形態]
この発明の実施形態に係る自然エネルギー発電装置を図1ないし図4と共に説明する。
図1および図2に示すように、この自然エネルギー発電装置は、架台1と、太陽光発電装置2と、風力発電装置3とを備える。架台1に、太陽光発電装置2および風力発電装置3が設置されている。この例では、既設の矩形体状の防災倉庫6の上部空間に、後述する架台上部8が位置するように架台1が設置され、前記架台上部8に、太陽光発電装置2の太陽光発電パネル2aが設置されている。風力発電装置3の風車7は、架台1の脚部9に設置され、且つ、太陽光発電パネル2aよりも上方に配置される。防災倉庫6には、太陽光発電装置2および風力発電装置3のいずれか一方または両方により発電可能な照明等が設けられている。また防災倉庫6内には、食糧品、飲料水、生活雑貨品等が備蓄されている。なお防災倉庫6は既設のものに限定されるものではなく、太陽光発電装置2および風力発電装置3と共に設置されてもよい。
【0016】
<架台1について>
図1ないし図3に示すように、架台1は、防災倉庫6の上方空間に位置する架台上部8と、防災倉庫6と非接合、つまり防災倉庫6と分離された別構造の脚部9を有する。脚部9は、防災倉庫6の周囲に複数(この例では四本)立設され、これら脚部9の上端部に架台上部8が接合されている。図3に示すように、この架台上部8は、同図3に示す平面視で矩形枠状の外周フレーム材8aと、複数の内部フレーム材8bとを有する。この例では、架台1の平面視において、防災倉庫6が外周フレーム材8aの矩形枠内に収まるように架台1が設置されている。
【0017】
外周フレーム材8aは、第1,第2の外周フレーム部8a1,8a2と、第3,第4の外周フレーム部8a3,8a4とを有する。第1,第2の外周フレーム部8a1,8a2は、それぞれ防災倉庫6の長手方向と平行に延び、且つ、防災倉庫6の横幅よりも長尺に形成されている。第3,第4の外周フレーム部8a3,8a4は、それぞれ防災倉庫6の奥行方向と平行に延び、且つ、防災倉庫6の奥行よりも長尺に形成されている。
【0018】
第1,第2の外周フレーム部8a1,8a2の長手方向一端部が、第3,第4の外周フレーム部8a3,8a4の長手方向一端部に接合され、第1,第2の外周フレーム部8a1,8a2の長手方向他端部が第3,第4の外周フレーム部8a3,8a4の長手方向他端部に接合されている。これら第1~第4の外周フレーム部8a1,8a2,8a3,8a4により平面視で矩形枠状の外周フレーム材8aが構成されている。
各内部フレーム材8bは、例えば、それぞれ防災倉庫6の奥行方向と平行に延び、第1の外周フレーム部8a1から第2の外周フレーム部8a2に渡って架設されている。これら複数の内部フレーム材8bは、例えば一定間隔おきに設けられている。
【0019】
<太陽光発電装置2>
図1および図2に示すように、太陽光発電装置2は、架台上部8に設置された太陽光発電パネル2aと、制御装置4Aとを有する。太陽光発電パネル2aは、複数の太陽電池セルを並べてパネル状にしたものである。制御装置4Aは、この例では、架台1の脚部9に設置されている。制御装置4Aは、各太陽光発電パネル2aで発電される電力を蓄電装置5に蓄電するチャージコントローラーから成る。このチャージコントローラーとしては、最大電力点追従制御方式(Maximum Power Point Tracking 略称:MPPT)またはパルス制御方式(PWM制御方式)のものが適用される。蓄電装置5としては、例えば、鉛電池、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池等が適用される。
【0020】
<風力発電装置3>
図2および図4に示すように、風力発電装置3は、風車7と、この風車7の回転により発電する発電機10と、蓄電装置5と、制御装置4Bとを備える。この制御装置4Bは、太陽光発電装置2の制御装置4Aとは別々に設けられ、制御装置4Aと同一の筐体に収納されている。この筐体が脚部9に固定されている。但し、前記筐体に制御装置4A,4Bの共通部分があってもよい。
【0021】
風車7は、支柱11の上部に回転自在で且つこの支柱11と同軸に支持された図示外の主軸に、アーム12を介して複数(この例では二枚)の翼13が連結された垂直軸型の風車である。この例では、一本の脚部9の上部に支持部材14が連結され、この支持部材14の上端部から支柱11が上方に延びるように設置されている。支柱11は丸型鋼管等からなる。支柱11の上端部内に設けられた複列の転がり軸受(図示せず)により、前記主軸がこの主軸の下端で支柱11に回転自在に支持されている。複数の翼13は、主軸11の周囲で垂直方向に延びるようにアーム12に連結されている。複数の翼13とアーム12とで回転翼が構成される。
【0022】
支柱11の上端部内には、前記発電機10が設けられ、その入力軸が前記主軸と連結されている。前記脚部9における、制御装置4A,4Bにおける前記筐体の下方には、蓄電装置5が設置されている。制御装置4Bは、発電機10で発電された交流電力を蓄電装置5で蓄電可能な電圧に変換するAC/DCコンバータと、風車7の回転による発電を制御する発電コントローラと、蓄電装置5で蓄電した電力を交流商用電力と同様の正弦波の交流に、または矩形波の交流に変換するインバータ等とを備えている。発電された電力は、防災倉庫6に設けられたコンセントまたは端子に送電されて防災倉庫6の内外において消費し得る。
【0023】
<作用効果>
以上説明した自然エネルギー発電装置によれば、防災倉庫6の上方空間に位置する架台上部8と、防災倉庫6と非接合の脚部9とを有する架台に、太陽光発電パネル2aと風車7とが設置されている。このように防災倉庫6の上方空間を利用することで、太陽光発電パネル2a、風車7等の設置場所を新たに確保する必要がない。架台1の脚部9は、防災倉庫6と非接合、つまり防災倉庫6と分離された別構造となるため、防災倉庫6に大掛かりな工事を行うことなく太陽光発電パネル2aおよび風車7を容易に設置することができる。架台1の脚部9に、風車7、制御装置4A,4Bおよび蓄電装置5が設置されるため、これら風車7、制御装置4A,4Bおよび蓄電装置5を強固に安定して設置することができる。
【0024】
太陽光発電パネル2aまたは風車7の回転によって発電された電力は、防災倉庫6において例えば照明等の電源として利用することが可能となる。太陽光発電パネル2aおよび風車7の両方が設置されるため、夜間、雨天時等において太陽光発電装置2による発電が行えない場合でも風車7の回転により発電し得る。昼間の好天時等に無風状態のとき風車7による発電が行えない場合でも太陽光発電パネル2aにより発電し得る。既設の防災倉庫6に対し、大掛かりな工事を行うことなく太陽光発電パネル2aおよび風車7を容易に設置できるため、コスト低減を図れると共にこの自然エネルギー発電装置の汎用性を高めることができる。
【0025】
制御装置4Aは太陽光発電パネル2aで発電される電力を蓄電装置5に蓄電し、制御装置4Bは発電機10で発電される電力を蓄電装置5に蓄電する。蓄電装置5に蓄電された電力は、例えば、防災倉庫6の設置エリアでの停電時、災害時の非常用電源として活用することが可能である。制御装置4A,4Bおよび蓄電装置5は、防災倉庫6とは分離された別構造となる架台1に設置されているため、防災倉庫6に対する追加工事を低減し得る。
【0026】
<他の実施形態について>
以下の説明においては、各実施の形態で先行して説明している事項に対応している部分には同一の参照符号を付し、重複する説明を略する。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、特に記載のない限り先行して説明している形態と同様とする。同一の構成から同一の作用効果を奏する。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。
【0027】
図5に示すように、制御装置4A,4Bおよび蓄電装置5は防災倉庫6内に設置してもよい。この場合、防災倉庫6に配線を通す程度の追加工事を行うことで、自然エネルギー発電装置を設置することができる。
【0028】
図6に示すように、複数の脚部9に風車7をそれぞれ設置してもよい。これらの風車7に電気的に接続される制御装置4A,4B、蓄電装置5は、この例では脚部9に設置されているが、図5と同様に防災倉庫6内に設置してもよい。以下、図示しないが、制御装置および蓄電装置のいずれか一方を架台に設置し、他方を防災倉庫内に設置してもよい。太陽光発電パネルを、架台上部だけでなく脚部に設置してもよい。
【0029】
前述の各実施形態では、太陽光発電パネル2aが架台上部8に沿って平面状に設置されているが、図7に示すように、太陽光発電パネル2aは、日照を受け易いように架台上部8の水平面に対し傾斜して設置してもよい。
【0030】
架台1の平面視において、架台上部8の外周フレーム材8aの矩形枠から防災倉庫6の一部がはみ出るように架台1を設置してもよい。
例えば、図8(a)に示すように、架台1の平面視において、架台上部8の外周フレーム材8aの矩形枠よりも防災倉庫6の前後方向の両端部がそれぞれはみ出るように架台1を設置してもよい。
図8(b)に示すように、架台1の平面視において、架台上部8の外周フレーム材8aの矩形枠よりも防災倉庫6の左右方向の両端部がそれぞれはみ出るように架台1を設置してもよい。
【0031】
風車を架台上部に設置することも可能である。風車は垂直軸型に限定されるものではなくプロペラ式であってもよい。
架台上部の平面視における形状は、矩形状に限定されるものではなく、例えば、防災倉庫の形状等に応じて、多角形状、円形状、楕円形状等に形成することも可能である。
参考提案例として、防災倉庫6に代えて、例えば、コンテナ、プレハブ小屋等の倉庫を適用することも可能である。
【0032】
以上、実施形態に基づいてこの発明を実施するための形態を説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【0033】
1…架台、2a…太陽光発電パネル、4A,4B…制御装置、5…蓄電装置、6…防災倉庫、7…風車、8…架台上部、9…脚部、10…発電機
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8