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公開番号2025001701
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-09
出願番号2023101319
出願日2023-06-21
発明の名称砂蓄熱式風力発電装置
出願人個人
代理人
主分類F03D 9/18 20160101AFI20241226BHJP(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】砂容器内に珪砂、又は砂利類を含む砂ベース材と風洞を有し、風車と、風力発電機とを、備え、前記風洞内の上昇気流によって風力発電を行う砂蓄熱式風力発電装置を提供することにある。
【解決手段】砂蓄熱式風力発電装置は、風洞内又は前記風洞前室内に設置された風車を備え、熱交換器による加熱、温熱加熱、ヒータ電力加熱等により前記砂容器内の前記砂ベース材において蓄熱を可能とし、前記風洞内の空気の内外温度差と、前記風洞の開口部の位置の高低差と、前記風洞の開口部の実効面積とに関係する空気量の上昇気流が流れ、風車の駆動に作用し、前記風車により駆動される前記風力発電機により発電を行うことと、外部からの余剰電力、又は前記風力発電機からの余剰電力を前記砂ベース材内の熱交換器による加熱、ヒータ電力などにて加熱し、熱エネルギーを蓄え、外部に電力を必要とする場合においては前記砂容器内の前記熱交換器、又は前記熱伝導線から熱エネルギーを出力する、ことを特徴とする。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
珪砂、又は砂利類を含む砂ベース材と、
上部開口部と下部開口部を有する風洞と、
前記風洞の側壁の周囲に配置され、前記砂ベース材を収納した砂容器と、
風流入口を有すると共に、前記風洞に接続された風洞前室と、
前記風洞内及び／又は前記風洞前室内に設置された風車と、
前記風車に接続されて駆動される風力発電機と、を備え、
前記砂ベース材は、熱交換器による加熱、蒸気配管による温熱加熱、ヒータによる電力加熱、又は太陽光照射加熱のうち少なくともいずれかの加熱により得られた第一熱エネルギーを蓄熱し、
前記砂ベース材に蓄熱された第一熱エネルギーによって前記風洞内の空気の温度が上昇することにより生じる前記風洞内の空気の内外温度差と、前記風洞の開口部の位置の高低差と、前記風洞の開口部の実効面積と、に関係する空気量の上昇気流によって、前記風車が駆動され、前記風車に連動して駆動される前記風力発電機により発電するように構成されており、
前記砂ベース材は、外部からの余剰電力、又は前記風力発電機からの余剰電力を熱エネルギーに変換する前記熱交換器による加熱、又は前記ヒータにより加熱により得られた第二熱エネルギーを蓄積し、
前記砂ベース材に蓄熱された前記第一熱エネルギーの一部、又は第二熱エネルギーを前記熱交換器、又は熱伝導線により外部に出力可能に構成されていることを特徴とする砂蓄熱式風力発電装置。
続きを表示（約 650 文字）【請求項２】
珪砂、又は砂利類を含む砂ベース材と、
上部開口部と下部開口部を有する風洞と、
前記風洞の側壁の周囲に配置され、前記砂ベース材を収納した砂容器と、
風流入口を有すると共に、
前記風洞に接続され、前記風洞が延伸する上部方向と、交差する方向に延伸する風洞前室と、
前記風洞内及び／又は前記風洞前室内に設置された風車と、
前記風車に接続されて駆動される風力発電機と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の砂蓄熱式風力発電装置。
【請求項３】
前記風洞前室には蓋部を有し、前記蓋部は、前記風洞前室の一部を覆い開閉可能に設けられ、前記風洞前室は、前記風車又は前記風力発電機を設置又は保守点検するとき以外は、前記蓋部により閉められた状態とすることが可能であり、
前記風洞前室は、上側面に風流入口、風流入室、風流入口蓋を有し、
前記風流入口の高さは、外部からの水、砂塵の流入を防止可能に設定されていると共に、外部からの空気が流入可能に設定されており、前記風流入口の前記風流入口蓋は、風流入量の調節のための開閉を可能とし、
前記風洞前室は、側面に風流入口、及び下側面に排水・除塵部を有し、
側面の前記風流入口は、必要に応じて外部からの空気が流入可能に設定されており、
前記排水・除塵部は、排水、除塵を可能に構成されていることを特徴とする請求項２、及び請求項３に記載の砂蓄熱式風力発電装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、珪砂、又は砂利類を含む砂ベース材と、風洞と、前記砂ベース材を収納した砂容器と、前記風洞内及び／又は前記風洞前室内に設置された風車と、
前記風車に接続されて駆動される風力発電機と、を備え、
前記砂ベース材に外部より加熱されて熱エネルギーとして前記砂容器内に蓄熱され、前記風洞内の上昇気流によって、前期風車を駆動し、前記風車と連動し駆動される前記風力発電機により発電し出力することと、外部からの余剰電力、又は前記風力発電機からの余剰電力を前記砂ベース材に熱交換器、又はヒータ等にて加熱し、熱エネルギーを前記砂容器内に蓄え、外部に電力を必要とする場合においては前記砂容器内の前記熱交換器から熱エネルギーを出力することに関する。
続きを表示（約 3,100 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載には、砂利、砂類を含む砂ベース材と、上部開口部と下部開口部を有する風洞と、前記風洞の側壁の周囲に配置され、前記砂ベース材を収納した砂容器と、
風流入口を有すると共に、前記風洞に接続された風洞前室と、前記風洞内又は前記風洞前室内に設置された風車と、前記風車に接続されて駆動される風力発電機と、を備え、
前記砂ベース材は、太陽光照射加熱、電力加熱、又は温水加熱のうち少なくともいずれかにより加熱されて熱エネルギーとして蓄熱され、前記風洞内の空気の温度上昇による、前記風洞内の空気の内外温度差と、前記風洞の開口部の位置の高低差と、前記風洞の開口部の実効面積と、に関係する空気量の上昇気流によって、前記風車を駆動し、前記風車と連動し駆動される前記風力発電機により発電を行うことを特徴とする砂蓄熱式風力発電装置。と記載されている。
【０００３】
特許文献２の記載には、延直方向に設置した風洞と、前記筒状部材の周壁に設けられて前記集風板によって集約された風を前記風洞内に導く複数の風取込口と、隣接する集風板間に設けられて集風板によって集約された風によって駆動されるタービンにより駆動される風力発電装置。と記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特許７２３２５５９公報
再表２００８／０７５６７６6公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１は、砂ベース材としては、熱エネルギーを蓄熱する為に「珪砂」による特段効果的な砂類は特に明確にされていないこと。
熱交換器にて加熱し、蒸気配管による温熱加熱等により加熱されて熱エネルギーとして前記砂容器内に蓄熱される手段が記載されていないことと、
外部からの余剰電力、又は前記風力発電機からの余剰電力を前記砂ベース材に、熱交換器、又はヒータ等にて加熱し、熱エネルギーを前記砂容器内に蓄える手段が記載されていないことと、外部に電力を必要とする場合においては前記砂ベース材の、前記熱交換器等から熱エネルギーを出力することを特徴とする砂蓄熱式風力発電装置の記述はありません。
【０００６】
特許文献２は、延直方向に設置した風洞と、前記筒状部材の周壁に設けられて前記集風板によって集約された風を前記風洞内に導く複数の風取込口と、隣接する集風板間に設けられて集風板によって集約された風によって駆動されるタービンにより駆動される風力発電装置であって、複数の風取込口をもつ風洞の構成は複雑であり、外部の風の影響（風塵等）を直接受け、建設費・維持費は高く、メンテナンス作業も困難と想定される。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、熱エネルギーを蓄熱する砂容器内に砂ベース材と風洞を有し、前記砂ベース材は珪砂を用いて、外部より前記砂ベース材に熱エネルギーに変換する前記熱交換器による加熱、又は前記ヒータにより加熱をされて第一熱エネルギーの蓄熱を可能とし、前記風洞内の空気の温度上昇による上昇気流によって、風車の駆動に作用し、前記風車により駆動される風力発電機にて、発電を行うことと、
外部からの余剰電力、又は前記風力発電機からの余剰電力を熱エネルギーに変換する前記熱交換器による加熱、又は前記ヒータにより加熱をされて第二熱エネルギーとして蓄積され、前記砂ベース材に蓄熱された前記第一熱エネルギーの一部、又は第二熱エネルギーを前記熱交換器、又は前記熱伝導線等により外部に出力可能に構成されていることを特徴とする砂蓄熱式風力発電装置とし、
前記風車は前記風洞内及び／又は前記風洞前室内に設置された風車と前記風車に接続されて駆動される風力発電機とにあるため、前記風洞内の流速は弱風から発電が可能であり損傷が少なく、交換頻度が少なく、落雷等の被害に遭いにくく、蓄熱材料費は安価であり、建設費・維持費が安く、設置場所は需要地に隣接して設置可能であり、送電コストの低減に役立つことが可能である。発電量に対して投資金額が少ない。これらを効果的に提供することを目的としている。
特に珪砂への電力加熱は太陽光照射加熱と比較して、より高温度に蓄熱することが可能とする。
【０００８】
本発明に係る砂蓄熱式風力発電装置において、
珪砂、又は砂利類を含む砂ベース材と、上部開口部と下部開口部を有する風洞と、
前記風洞の側壁の周囲に配置され、前記砂ベース材を収納した砂容器と、
風流入口を有すると共に、前記風洞に接続された風洞前室と、
前記風洞内及び／又は前記風洞前室内に設置された風車と、
前記風車に接続されて駆動される風力発電機と、を備え、
前記砂ベース材は、熱交換器による加熱、蒸気配管による温熱加熱、ヒータによる電力加熱、又は太陽光照射加熱のうち少なくともいずれかの加熱により得られた第一熱エネルギーを蓄熱し、前記砂ベース材に蓄熱された第一熱エネルギーによって前記風洞内の空気の温度が上昇することにより生じる前記風洞内の空気の内外温度差と、前記風洞の開口部の位置の高低差と、前記風洞の開口部の実効面積と、に関係する空気量の上昇気流によって、前記風車が駆動され、前記風車に連動して駆動される前記風力発電機により発電するように構成されており、
前記砂ベース材は、外部からの余剰電力、又は前記風力発電機からの余剰電力を熱エネルギーに変換する前記熱交換器による加熱、又は前記ヒータにより加熱により得られた第二熱エネルギーを蓄積し、
前記砂ベース材に蓄熱された前記第一熱エネルギーの一部、又は第二熱エネルギーを前記熱交換器（液体）、又は熱伝導線（金属、炭素等）により外部に出力可能に構成されていることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る砂蓄熱式風力発電装置において、
珪砂、又は砂利類を含む砂ベース材と、上部開口部と下部開口部を有する風洞と、
前記風洞の側壁の周囲に配置され、前記砂ベース材を収納した砂容器と、
風流入口を有すると共に、
前記風洞に接続され、前記風洞が延伸する上部方向と、交差する方向に延伸する風洞前室と、前記風洞内及び／又は前記風洞前室内に設置された風車と、
前記風車に接続されて駆動される風力発電機と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る砂蓄熱式風力発電装置において、
前記風洞前室には蓋部を有し、前記蓋部は、前記風洞前室の一部を覆い開閉可能に設けられ、前記風洞前室は、前記風車又は前記風力発電機を設置又は保守点検するとき以外は、前記蓋部により閉められた状態とすることが可能であり、
前記風洞前室は、上側面に風流入口、風流入室、風流入口蓋を有し、
前記風流入口の高さは、外部からの水、砂塵の流入を防止可能に設定されていると共に、外部からの空気が流入可能に設定されており、前記風流入口の前記風流入口蓋は、風流入量の調節のための開閉を可能とし、
前記風洞前室は、側面に風流入口、及び下側面に排水・除塵部を有し、
側面の前記風流入口は、必要に応じて外部からの空気が流入可能に設定されており、
前記排水・除塵部は、排水、除塵を可能に構成されていることを特徴とする。
（【００１１】以降は省略されています）

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