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公開番号2024133795
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-03
出願番号2023043760
出願日2023-03-20
発明の名称集風装置及び風力発電装置
出願人ふくろうシステム株式会社
代理人個人
主分類F03D 3/04 20060101AFI20240926BHJP(液体用機械または機関;風力原動機,ばね原動機,重力原動機;他類に属さない機械動力または反動推進力を発生するもの)
要約【課題】猛烈な風のエネルギーの電気エネルギーへの変換を可能にする。
【解決手段】集風装置は、放射状に分割、又は纏められた吸気口を持つ導風管と、前記導風管を中心に空間が形成されるように、前記吸気口の上部に配置される上部材と、前記上部材に対して離間して配置される下部材と、前記上部材と前記下部材の間に前記導風管から放射状に延在するように配置された仕切り板と、を備える。
【選択図】図3

特許請求の範囲【請求項１】
放射状に分割、又は纏められた吸気口を持つ導風管と、
前記導風管を中心に空間が形成されるように、前記吸気口の上部に配置される上部材と、
前記上部材に対して離間して配置される下部材と、
前記上部材と前記下部材の間に前記導風管から放射状に延在するように配置された仕切り板と、
を備える集風装置。
続きを表示（約 540 文字）【請求項２】
前記仕切り板で区切られた空間の外周面に配置された格子をさらに備える請求項１に記載の集風装置。
【請求項３】
前記仕切り板で区切られた空間の外周面から前記導風管の前記吸気口へかけて傾斜する傾斜板をさらに備え、
前記導風管の前記吸気口の開口面積は、前記仕切り板で区切られた空間の外周面の開口面積よりも小さい
請求項１に記載の集風装置。
【請求項４】
請求項１～３のいずれか１項に記載の集風装置と、
前記集風装置で集風された風が渦を形成し、遠心力により異物を除去する分離装置と、
前記分離装置により異物が除去された風を受けて回転するタービンと、
前記タービンの回転力により発電する発電モータ又は発電機と、
を備える風力発電装置。
【請求項５】
一方の端が放射状に分割又は纏められた前記導風管に接続され、他方の端が前記分離装置に接続され、前記導風管よりも小さい口径を持つ導風管をさらに備える請求項４に記載の風力発電装置。
【請求項６】
風速に応じて前記タービンで発生した回転数を増減させる減速機又は変速機をさらに備える請求項４に記載の風力発電装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、集風装置及び風力発電装置に関する。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
風力を利用した発電装置の風車の形状として、水平軸型ではプロペラ式、セイルウィング式、オランダ式、多翼式、垂直軸型の揚力形ではダリウス式、直線翼式、垂直軸型の効力形では、サポニウス式、パドル式、クロスフロー式、Ｓ型ローター式、さらには台風に強いマグナス式などが広く知られているが、これらは何れも、回転羽根（ブレード）または回転羽根（ブレード）に類する構造を持ち、風を直接受けて回転する仕組みである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特表２０１３－５１７４２２号公報
特開２００９－１２１４５１号公報
特開２００５－０９８２５６号公報
特開２０１９－１３８２９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来技術に係る風を直接受けて回転する仕組みの風力発電装置が持つ最大の課題は、発電を開始する風速と、発電を停止する風速とが、トレードオフの関係にあることである。すなわち、発電を開始する風速を下げるために軽量の素材を使用すると十分な強度を確保することが困難となり、強風時に発電を停止する風速を下げる必要が生じる。一方、強風でも耐えられる強度の素材を使用した場合、発電を停止する風速を上げることは可能となるが、素材の重量から発電を開始する風速が上がるという課題が生じる。このように、従来技術に係る風を受けて回転する仕組みの風力発電装置は、弱風時や強風時に安定して電力を供給することが困難であるという問題が存在する。
【０００５】
そこで、本開示は、風力発電の開始風速の低減と、停止風速（カットアウト風速）の増高を可能にし、猛烈な風のエネルギーの電気エネルギーへの変換を可能にする集風装置及び風力発電装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一実施形態に係る集風装置は、放射状に分割、又は纏められた吸気口を持つ導風管と、前記導風管を中心に空間が形成されるように、前記吸気口の上部に配置される上部材と、前記上部材に対して離間して配置される下部材と、前記上部材と前記下部材の間に前記導風管から放射状に延在するように配置された仕切り板と、を備える。
【０００７】
本開示の一実施形態に係る風力発電装置は、上記の集風装置と、前記集風装置で集風された風が渦を形成し、遠心力により異物を除去する分離装置と、前記分離装置により異物が除去された風を受けて回転するタービンと、前記タービンの回転力により発電する発電モータ又は発電機と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本開示の一実施形態に係る風力発電装置の概略構成例を示す側視図である。
本開示の一実施形態に係る風力発電装置の概略構成例を示す上視図である。
図１及び図２におけるＡ－Ａ断面図である。
図１及び図２におけるＢ－Ｂ断面図である。
本開示の一実施形態に係る風力発電装置に流れ込んだ風の流れを説明するための図である（その１）。
本開示の一実施形態に係る風力発電装置に流れ込んだ風の流れを説明するための図である（その２）。
本開示の一実施形態に係る風力発電装置に流れ込んだ風の流れを説明するための図である（その３）。
本開示の一実施形態に係る風力発電装置に流れ込んだ風の流れを説明するための図である（その４）。
本開示の一実施形態に係る導風管をその延在方向に沿って切断した際の断面図である。
図９におけるＣ－Ｃ断面図である。
図９におけるＤ－Ｄ断面図である。
本開示の一実施形態に係る分離装置の概略構成例を示す側視図である。
本開示の一実施形態に係る分離装置の上視図である。
本開示の一実施形態に係る分離装置の多段構成例を示す模式図である。
本開示の一実施形態に係る分離装置の他の多段構成例を示す模式図である。
本開示の一実施形態に係る分離装置及び発電装置の変形例を示す模式図である。
本開示の一実施形態に係る分離装置及び発電装置の概略構成例を示す模式図である。
本開示の一実施形態に係る発電装置の具体例を示す模式図である。
本開示の一実施形態において稼働中の風力発電装置で集められた余剰風力を停止中の風力発電装置の発電装置へ供給する場合を説明するための図である。
本開示の一実施形態に係る風力発電装置を利用した発電システムの概略例を示す図である。
本開示の一実施形態に係る風力発電装置を利用した他の発電システムの概略例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
上述のように、回転羽根（ブレード）又は回転羽根（ブレード）に類する構造で受けた風エネルギーを電気エネルギーに変換する風力発電装置では、発電を開始する風速（以下、発電開始風速ともいう）と発電を停止する風速（以下、発電停止風速ともいう）とがトレードオフの関係にあるという課題がある。
【００１０】
このような課題を解決するための手法としては、軽量で強度のある素材の使用や、風車の形状を組み合わせた方式などを採用することが考えられる。しかしながら、これらの手法は何れも、回転羽根（ブレード）又は回転羽根（ブレード）に類する構造を持つため、２ｍ／ｓ（メートル／秒）未満の風速では発電することが困難で、凡そ２５ｍ／ｓの風速で発電を停止し、強風に強いマグナス式でも凡そ４０ｍ／ｓの風速で発電を停止する必要があり、それ以上の風速で発電を続けると、装置自体が破損する恐れを生じるという課題がある。
（【００１１】以降は省略されています）

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