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公開番号2025042824
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-28
出願番号2023149975
出願日2023-09-15
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 9/37 20160101AFI20250321BHJP(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、珪砂類、又は砂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、前記砂ベース材において、余剰電力など外部電力からのヒータによる加熱、熱交換器による加熱、熱伝導体による加熱、温熱加熱、ドライスチーム加熱、太陽光加熱等により熱エネルギーとして蓄熱されていて、外部に電力を必要とする場合の電力需要時に、前記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にある。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
珪砂、珪砂類、又は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、余剰電力など外部電力からのヒータによる加熱、熱伝導体による加熱、熱交換器による加熱、蒸気配管による温熱加熱、ドライスチーム加熱、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熱エネルギーとして蓄熱されており、
外部に電力を必要とする場合に、前記砂ベース材に蓄熱された熱エネルギーによって、前記風洞内の空気の温度上昇によ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。
続きを表示（約 900 文字）【請求項２】
前記砂ベース材は、前記風力発電機により発生する電力のヒータによる加熱、
余剰電力など外部電力からのヒータによる加熱、熱伝導体による加熱、熱交換器による加熱、蒸気配管による温熱加熱、ドライスチーム加熱、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熱エネルギーとして蓄熱されており、
外部に電力を必要とする場合に、前記砂ベース材に蓄熱された熱エネルギーを、前記熱交換器、又は熱伝導体により外部に出力可能に構成されていることを、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】
前記風車は、水平軸風車、垂直軸風車であり、リミットロードファン、タービン式風車、ベルヌーイ定理式風車、プロペラ式風車、セルウイング式風車、多翼型風車、マグナス式風車、ダリウス式風車、サボニウス式風車、ジヤロミル風車、クロスフロー風車、シロッコファン、ターボファン、ラインファン、又はＳ型風車の少なくともいずれかを有してい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４】
前記風洞前室の風洞前室開口部は蓋部を有し、
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、
前記風洞前室開口部は、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、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、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空気の流入を可能とする設定がされており、
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１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、砂容器に熱エネルギーを蓄熱する砂ベース材と風洞を有し、
外部より前記砂容器内の砂ベース材に蓄熱を可能とし、風洞内の空気の温上昇気流によって、風車が駆動され、前記風車に連動して駆動される風力発電機により発電するように構成されており、電力需要時に外部に電力を出力し、又は熱交換器により外部に出力可能に構成されていることを、備えることを特徴とする、砂蓄熱式風力発電装置に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１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式により駆動される風力発電装置。と記載されている。
【０００３】
特許文献２に記載には、円形平板状の車板から複数の羽根平が延出した形状をなした回転羽根であり、回転羽根の厚さは全体が均一で、各羽根平の回転方向の前縁には、風下方向が開口し、断面が弧状に形成された曲板部材が取り付けられていることを特徴とする軸流タービン風車の回転羽根。と記載されている。
【０００４】
また、特許文献３に記載には、翼への気流Ｗ2と翼の第９線分に対応する面との間に負角βをもたせるように翼を取付けることにより、ベルヌーイの定理により説明される揚力に、さらに負角βによる負の圧力を加えることができる。従って、大きなトルクを得ることができ、風車効率を増大できる。と記載されている。
【０００５】
また、特許文献４に記載には、同心円軸上に回転軸を有する揚力型風車と抗力型風車を備えた垂直軸型風車に関する。さらに言えば、揚力型風車と抗力型風車を備えており、マグナス効果に加え、表面効果も利用することで高トルクを生み出すことができるため、小型であるにも拘わらず高い回転効率を実現することができる垂直軸型風車に関する。と記載されている。
【０００６】
また、特許文献５に記載には、回転始動時又は微風時にはサボニウス翼の特性を利用し、且つ、風速の大小に拘わらずダリウス翼及びサボニウス翼の回転エネルギーを効率的に電気エネルギーに変換させ得る風力発電装置。と記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
再表２００８／０７５６７６6公報
特開２０１２-２４１７０５号公報
特開平０６－１５９２２２号公報
特許第６１６５３０３号公報
特開２００７-１０７４９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１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式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。
【０００９】
特許文献2、特許文献3、特許文献４は風力発電方法の記述はありません。
特許文献５は、回転するローター軸にサボニウス翼を取付けたサボニウス式風力発電装置において、上記ローター軸には中心軸に沿って軸穴を下端から所定の長さ設けると共に、該ローター軸の下端には中空軸アウターローター形発電機を取付け、垂直に起立する電柱又は支柱を上記中空軸アウターローター形発電機の固定フレームの電柱穴から軸穴に嵌めて上端を軸受けにて支持した風力発電装置であり、発電機の取り付けに関する記述である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、珪砂、珪砂類、又は砂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、熱エネルギーとして蓄熱されていて、外部に電力を必要とする場合に、前記熱エネルギーによって、前記風洞内の空気の温度上昇によることにより生じる上昇気流によって、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、発電するように構成されていることを特徴とする本発明に係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。
（【００１１】以降は省略されています）

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