(57)【要約】【課題】風力発電または水力発電を選択的に行うことが可能であり、水路等に全く水が流れない期間があっても発電を継続することが可能な風水力発電装置およびこれを備えた発電設備の提供。【解決手段】風の流れまたは水の流れにより回転する回転翼２であり、風の流れまたは水の流れの向きに対して回転翼軸２０が垂直に配置される回転翼２と、回転翼２を回転翼軸２０周りに回転可能に支持するとともに、回転翼軸２０の回転により発電する発電機５が設けられるフレーム３と、フレーム３を水平方向の旋回軸３０周りに旋回可能に支持し、当該フレーム３の旋回により回転翼２を風の流れの中に位置させる風力発電ポジションと水の流れの中に位置させる水力発電ポジションとの間で切り替え可能な設置架台４とを含む。【選択図】図１
2019039366.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
風の流れまたは水の流れにより回転する回転翼であり、前記風の流れまたは水の流れの向きに対して回転翼軸が垂直に配置される回転翼と、
前記回転翼を前記回転翼軸周りに回転可能に支持するとともに、前記回転翼軸の回転により発電する発電機が設けられるフレームと、
前記フレームを水平方向の旋回軸周りに旋回可能に支持し、当該フレームの旋回により前記回転翼を前記風の流れの中に位置させる風力発電ポジションと前記水の流れの中に位置させる水力発電ポジションとの間で切り替え可能な台座部と
を含む風水力発電装置。
【請求項２】
前記フレームは前記旋回軸を中心とする円形状の旋回部を有するものであり、
前記台座部は前記旋回部をガイドローラによって旋回可能に支持するものである
請求項１記載の風水力発電装置。
【請求項３】
前記フレームの端部に当該フレームを旋回させるために把持する把持部を有する請求項１または２に記載の風水力発電装置。
【請求項４】
前記フレームの端部に設けられ、当該フレームの旋回速度を減速する減速機構と、
前記減速機構の入力側を回転させるハンドルと
を有する請求項１または２に記載の風水力発電装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の風水力発電装置を船上に備えた発電設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力発電または水力発電を選択的に行うことが可能な風水力発電装置およびこれを備えた発電設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
用水路や排水路等の水路に設置される小水力発電装置が知られている。小水力発電では、水量変動が少ないため、昼夜、年間を通じて安定した発電が可能である等の特徴がある（例えば非特許文献１参照。）。しかしながら、用水路や排水路等の水路では、全く水路が使用されない期間もあり、その間は発電を行うことができないという問題がある。
【０００３】
ところで、例えば特許文献１には潮流発電装置を兼ねた風力発電装置が開示されている。この装置は、風力により発電を行う風力発電装置の下方に、潮位に合わせて上下に移動する回転羽根を備えて潮流によっても発電を行おうとするものである。また、例えば特許文献２には、浮体の上下にそれぞれ風水車を備えて、風力発電および水力発電を行う発電設備が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４７０２６５２号公報
【特許文献２】特開２００８−６３９６０号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】“小水力発電とは”，［online］，全国小水力利用推進協議会，［平成２９年８月１０日検索］，インターネット＜ＵＲＬ：http://j-water.org/about/＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述のように、用水路や排水路等の水路では、全く水路が使用されない期間もあり、その間は発電を行うことができず、発電設備が無駄となるという問題がある。また、特許文献１，２のように水上と水中の両方に風水車を備えたものであれば、水路が使用されない期間であっても風力により発電を行うことは可能であるが、設備が大掛かりとなるうえ、水路が使用されない間は水力用の回転羽根が無駄となることに変わりない。
【０００７】
そこで、本発明においては、風力発電または水力発電を選択的に行うことが可能であり、水路等に全く水が流れない期間があっても発電を継続することが可能な風水力発電装置およびこれを備えた発電設備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】
【０００８】
本発明の風水力発電装置は、風の流れまたは水の流れにより回転する回転翼であり、風の流れまたは水の流れの向きに対して回転翼軸が垂直に配置される回転翼と、回転翼を回転翼軸周りに回転可能に支持するとともに、回転翼軸の回転により発電する発電機が設けられるフレームと、フレームを水平方向の旋回軸周りに旋回可能に支持し、当該フレームの旋回により回転翼を風の流れの中に位置させる風力発電ポジションと水の流れの中に位置させる水力発電ポジションとの間で切り替え可能な台座部とを含むものである。
【０００９】
本発明の風水力発電装置によれば、台座部により支持するフレームを水平方向の旋回軸周りに旋回し、回転翼を風の流れの中に位置させる風力発電ポジションに切り替えることで、風の流れを使用して発電を行うことが可能となる一方、台座部により支持するフレームを水平方向の旋回軸周りに旋回し、回転翼を水の流れの中に位置させる水力発電ポジションに切り替えることで、水の流れを使用して発電を行うことが可能となる。
【００１０】
ここで、フレームは旋回軸を中心とする円形状の旋回部を有するものであり、台座部は旋回部をガイドローラによって旋回可能に支持するものであることが望ましい。これにより、台座部のガイドローラによって円形状の旋回部を旋回させることで、回転翼をフレームごと旋回させ、風力発電ポジションと水力発電ポジションとを切り替えて発電することが可能となる。
【００１１】
また、フレームの端部には、当該フレームを旋回させるために把持する把持部を有することが望ましい。これにより、フレームの端部の把持部を把持して手動によりフレームを旋回させ、風力発電ポジションと水力発電ポジションとを切り替えて発電することが可能となる。
【００１２】
また、本発明の風水力発電装置は、フレームの端部に設けられ、当該フレームの旋回速度を減速する減速機構と、減速機構の入力側を回転させるハンドルとを有することが望ましい。これにより、軽い力でハンドルを回転させることで、フレームを旋回させ、風力発電ポジションと水力発電ポジションとを切り替えて発電することが可能となる。
【発明の効果】
【００１３】
（１）風の流れまたは水の流れにより回転する回転翼であり、風の流れまたは水の流れの向きに対して回転翼軸が垂直に配置される回転翼と、回転翼を回転翼軸周りに回転可能に支持するとともに、回転翼軸の回転により発電する発電機が設けられるフレームと、フレームを水平方向の旋回軸周りに旋回可能に支持し、当該フレームの旋回により回転翼を風の流れの中に位置させる風力発電ポジションと水の流れの中に位置させる水力発電ポジションとの間で切り替え可能な台座部とを含む構成により、台座部により支持するフレームを水平方向の旋回軸周りに旋回して、風力発電または水力発電を選択的に行うことが可能であり、水路等に全く水が流れない期間があっても発電を継続することが可能となる。
【００１４】
（２）フレームが旋回軸を中心とする円形状の旋回部を有するものであり、台座部が旋回部をガイドローラによって旋回可能に支持するものであることにより、台座部のガイドローラによって円形状の旋回部を旋回させることで、回転翼をフレームごと旋回させ、風力発電または水力発電を選択的に行うことが可能となる。
【００１５】
（３）フレームの端部に当該フレームを旋回させるために把持する把持部を有することにより、フレームの端部の把持部を把持して手動によりフレームを旋回させ、風力発電または水力発電を選択的に行うことが可能となる。
【００１６】
（４）フレームの端部に設けられ、当該フレームの旋回速度を減速する減速機構と、減速機構の入力側を回転させるハンドルとを有することにより、軽い力でハンドルを回転させることで、フレームを旋回させ、風力発電または水力発電を選択的に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態における風水力発電装置の水力発電ポジションにおける斜視図である。
【図２】図１の風水力発電装置の風力発電ポジションにおける斜視図である。
【図３】図１の風水力発電装置の分解斜視図である。
【図４】水力発電ポジションと風力発電ポジションとを示す側面図である。
【図５】減速機構を備えた風水力発電装置の平面図である。
【図６】図５の風水力発電装置の正面図である。
【図７】図５の風水力発電装置の右側面図である。
【図８】風水力発電装置を船上に備えた発電設備の平面図である。
【図９】図８の発電設備の正面図である。
【図１０】図８の発電設備の側面図である。
【図１１】図８の回転翼を取り替えた発電設備の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１は本発明の実施の形態における風水力発電装置の水力発電ポジションにおける斜視図、図２は図１の風水力発電装置の風力発電ポジションにおける斜視図、図３は図１の風水力発電装置の分解斜視図、図４は水力発電ポジションと風力発電ポジションとを示す側面図である。
【００１９】
図１〜図４に示すように、本実施形態における風水力発電装置１は、風の流れまたは水の流れにより回転する回転翼２と、回転翼２を回転翼軸２０周りに回転可能に支持するフレーム３と、フレーム３を水平方向の旋回軸３０周りに旋回可能に支持する台座部としての設置架台４と、回転翼軸２０の回転により発電する発電機５とを有する。発電機５は、フレーム３に固定されており、フレーム３とともに旋回する。
【００２０】
回転翼２は、風の流れまたは水の流れの向きに対して回転翼軸２０が垂直に配置される、いわゆる垂直軸式回転翼である。回転翼軸２０はフランジ２１を介してセンターシャフト２２に連結されている。センターシャフト２２はフレーム３の旋回軸３０方向の中央部に回転自在に支持されている。センターシャフト２２にはプーリ２３が設けられている。一方、発電機５にはプーリ５０が設けられており、回転翼軸２０の回転は、センターシャフト２２、プーリ２３、ベルト２４およびプーリ５０を介して発電機５に伝達される。
【００２１】
フレーム３は山形鋼や鋼管等の鋼材を用いてボックス状に形成されている。フレーム３の旋回軸３０の両端部には、旋回軸３０を中心とする円形状の旋回部としての旋回ハンドル３１が設けられている。また、フレーム３の端部には、当該フレーム３を旋回させるために把持する把持部３２を有する。
【００２２】
一方、設置架台４には、旋回ハンドル３１を旋回可能に支持するガイドローラ４０を備えている。フレーム３は、ガイドローラ４０上で旋回ハンドル３１を回転させることで、図４に示すように旋回軸３０を中心に１８０°旋回し、図１の水力発電ポジションＰ１と図２の風力発電ポジションＰ２との間で切り替え可能となっている。水力発電ポジションＰ１では回転翼２が水の流れの中に位置し、風力発電ポジションＰ２では回転翼２が風の流れの中に位置する。
【００２３】
また、本実施形態における風水力発電装置１は、フレーム３と設置架台４とを固定するための固定金具６を備えている。フレーム３および設置架台４には、水力発電ポジションＰ１および風力発電ポジションＰ２のそれぞれの位置で固定金具６をボルト・ナット７により固定できるように固定穴８が設けられている。
【００２４】
上記構成の風水力発電装置１は用水路や排水路等の水路に設置し、設置架台４により支持するフレーム３を水平方向の旋回軸３０周りに旋回し、図１の水力発電ポジションＰ１とすることで、水路の水の流れの中に回転翼２を位置させ、水力により回転翼２を回転させて、水力発電を行うことが可能となる。一方、この風水力発電装置１を設置した水路に水が流れない場合には、設置架台４により支持するフレーム３を水平方向の旋回軸３０周りに旋回し、図２の風力発電ポジションＰ２とすることで、風の流れの中に回転翼２を位置させ、風力により回転翼２を回転させて風力発電を行うことが可能となる。
【００２５】
なお、本実施形態における風水力発電装置１は、旋回ハンドル３１をガイドローラ４０上で回転させることで、回転翼２および発電機５をフレーム３ごと旋回させ、水力発電ポジションＰ１と風力発電ポジションＰ２とを容易に切り替えて発電することが可能となっている。また、この回転時にはフレーム３の端部の把持部３２を把持して手動により回転させることが可能であり、操作性が良い。
【００２６】
なお、図５〜図７に示すように、風水力発電装置１は、フレーム３の端部にフレーム３の旋回速度を減速する減速機構９と、減速機構９の入力側を回転させるハンドル１０とを備えた構成とすることができる。これにより、軽い力でハンドル１０を回転させてフレーム３を旋回させることが可能となり、水力発電ポジションＰ１と風力発電ポジションＰ２との切り替えが容易となる。また、図示しないが、ハンドル１０に電動モータを取り付けて電動で回転させることも可能である。
【００２７】
次に、上記風水力発電装置１を船上に備えた例について説明する。図８は風水力発電装置１を船上に備えた発電設備の平面図、図９は図８の発電設備の正面図、図１０は図８の発電設備の側面図である。
【００２８】
図８〜図１１に示す発電設備１１は、２隻の船１２の間に前述の風水力発電装置１を備えたものである。また、この発電設備１１では、２隻の船１２上にそれぞれ太陽電池パネル１３を備えている。この発電設備１１によれば、水力発電ポジションにおいては潮流発電および太陽光発電を行うことが可能であり、風力発電ポジションにおいては洋上風力発電および太陽光発電を行うことが可能である。
【００２９】
また、風水力発電装置１は、フランジ２１から回転翼軸２０ごと回転翼２を取り替えることが可能であるため、図１１に示すように、風力発電ポジションにおいて、回転翼２Ａを風力発電に適したものへ取り替えて効率良く風力発電を行うことも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明は、風力発電または水力発電を選択的に行うことが可能な風水力発電装置およびこれを備えた発電設備として有用であり、特に、用水路や排水路等の水路に設置される小水力発電装置およびこれを備えた発電設備として好適である。
【符号の説明】
【００３１】
１  風水力発電装置
２，２Ａ  回転翼
３  フレーム
４  設置架台
５  発電機
６  固定金具
７  ボルト・ナット
８  固定穴
９  減速機構
１０  ハンドル
１１  発電設備
１２  船
１３  太陽電池パネル
２０  回転翼軸
２１  フランジ
２２  センターシャフト
２３  プーリ
２４  ベルト
３０  旋回軸
３１  旋回ハンドル
３２  把持部
４０  ガイドローラ
５０  プーリ
【図１】
2019039366.tif 000003
【図２】
2019039366.tif 000004
【図３】
2019039366.tif 000005
【図４】
2019039366.tif 000006
【図５】
2019039366.tif 000007
【図６】
2019039366.tif 000008
【図７】
2019039366.tif 000009
【図８】
2019039366.tif 000010
【図９】
2019039366.tif 000011
【図１０】
2019039366.tif 000012
【図１１】
2019039366.tif 000013