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公開番号2024151574
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-25
出願番号2023065032
出願日2023-04-12
発明の名称風力発電装置、及び風力発電方法
出願人株式会社アツミテック
代理人弁理士法人相原国際知財事務所
主分類F03D 7/06 20060101AFI20241018BHJP(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】低風速下における発電効率が改善され、且つ突風に伴う破損を防止することができる風力発電装置を提供する。
【解決手段】回転翼11に風を受けて回転するロータ12と、ロータ12の回転力で発電する発電機30と、ロータ12の周速が所定の安定周速よりも低い場合に、回転翼11に送風してロータ12の回転を加速させる送風機40と、を備える風力発電装置1。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
回転翼に風を受けて回転するロータと、
前記ロータの回転力で発電する発電機と、
前記ロータの周速が所定の安定周速以下の場合に、前記回転翼に送風して前記ロータの回転を加速させる送風機と、を備える風力発電装置。
続きを表示（約 830 文字）【請求項２】
前記ロータから前記発電機へ伝達される前記回転力の断接を制御するギアボックスを備え、
前記ギアボックスは、前記ロータの周速が前記安定周速以下、且つ自然風の風速が所定の発電可能風速以下の期間において、前記ロータから前記発電機への前記回転力の伝達を遮断する、請求項１に記載の風力発電装置。
【請求項３】
前記送風機は、自然風の風速が前記発電可能風速よりも高い期間において送風を保留する、請求項２に記載の風力発電装置。
【請求項４】
晴天時に前記送風機に電力を供給可能な太陽光発電機と、
雨天時に集めた雨水を落下させて前記送風機を回転駆動可能な雨水駆動装置と、を備える請求項１に記載の風力発電装置。
【請求項５】
温風の上昇気流で前記送風機を回転駆動可能な温風駆動装置、を備える請求項１に記載の風力発電装置。
【請求項６】
回転翼に風を受けて回転するロータの回転力で発電機を駆動する風力発電方法であって、
前記ロータの周速が所定の安定周速以下の場合に、送風機で前記回転翼に送風して前記ロータの回転を加速させる、風力発電方法。
【請求項７】
前記ロータの周速が前記安定周速以下、且つ自然風の風速が所定の発電可能風速以下の期間において、前記ロータから前記発電機への前記回転力の伝達を遮断する、請求項６に記載の風力発電方法。
【請求項８】
自然風の風速が前記発電可能風速よりも高い期間において、前記送風機による送風を保留する、請求項７に記載の風力発電方法。
【請求項９】
晴天時に太陽光発電機から前記送風機に電力を供給し、
雨天時に集めた雨水を落下させて前記送風機を回転駆動する、請求項６に記載の風力発電方法。
【請求項１０】
温風の上昇気流で前記送風機を回転駆動する、請求項６に記載の風力発電方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力発電装置、及び風力発電方法に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
風力発電装置は、回転翼に風を受けて回転するロータの回転エネルギーを電力に変換するものであり、再生可能エネルギーを利用した発電装置の一つとして知られている。このような風力発電装置は、風速及び風向が安定しない自然風に対し高効率な発電を行うことができるよう様々な技術開発が成されている。例えば、特許文献１には、回転翼と発電機との間に変速機を介在させ、伝達される回転力を風速に応じて変速することにより当該発電機に適した負荷トルクに調整している。
【０００３】
また、特許文献２には、全方向の風向に対応した縦軸風力発電装置であって、縦長揚力型ブレードの上下両端部において回転軸を向く内向き傾斜部が形成された回転翼を採用することにより、低風速下においてもロータが回転する従来技術が開示されている。当該縦長揚力型ブレードの場合、平均風速が２ｍ／ｓに達した場合に発電可能になるものの、このような低風速条件では必ずしも発電効率が高いとは言えない。そこで、当該従来技術では、ロータに設けられた歯車にクラッチを介してモータの動力を伝達できるように構成し、安定した周速に達するまでロータを回転駆動させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２００４－１６２６５２号公報
特開２０１７－０２０３７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、自然風は風速が時々刻々変化するため、モータの動力をロータに伝達しているタイミングで突風が生じる可能性がある。このような場合、ロータには、歯車を介してモータから入力される駆動力よりも大きな回転力が突風を受けた回転翼から入力されることになるため、突風の強さによっては接続部が破損してしまう虞が生じる。
【０００６】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、低風速下における発電効率が改善され、且つ突風に伴う破損を防止することができる風力発電装置、及び風力発電方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
＜本発明の第１の態様＞
本発明の第１の態様は、回転翼に風を受けて回転するロータと、前記ロータの回転力で発電する発電機と、前記ロータの周速が所定の安定周速以下の場合に、前記回転翼に送風して前記ロータの回転を加速させる送風機と、を備える風力発電装置である。
【０００８】
本発明の第１の態様に係る風力発電装置によれば、ロータの加速中に突風が生じた場合であっても、送風による加速が突風に伴う回転入力に抗うことにはならず、ロータには無理な応力が印加されない。従って、本発明に係る風力発電装置によれば、低風速下における発電効率が改善され、且つ突風に伴う破損を防止することができる。
【０００９】
また、本発明の第１の態様に係る風力発電装置によれば、風速に拘らずロータの周速に基づいて送風機によるロータの加速を制御しているため、メンテナンス等の例外を除き、回転翼を常時回転状態に維持し、エネルギー効率を向上させることができる。
【００１０】
＜本発明の第２の態様＞
本発明の第２の態様は、上記した本発明の第１の態様において、前記ロータから前記発電機へ伝達される前記回転力の断接を制御するギアボックスを備え、前記ギアボックスは、前記ロータの周速が前記安定周速以下、且つ自然風の風速が所定の発電可能風速以下の期間において、前記ロータから前記発電機への前記回転力の伝達を遮断する、風力発電装置である。
（【００１１】以降は省略されています）

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