(57)【要約】【課題】簡易な構造であり、かつ、安価である２種類の動力源を用いる発電装置を提供することを目的としている。【解決手段】動力伝達制御手段は、動力計測手段３により計測された風動力発生手段１が発生する回動動力を用いて、前記回動動力が所定の基準値以上の場合は、風動力発生手段１の回動動力を用いて発電手段６により発電し、前記回動動力が所定の基準回動動力より小さい場合は、風動力発生手段１の回動動力と燃料動力発生手段２の回動動力とを用いて発電手段６により発電することができるように構成されている。【選択図】　　　図１
2004027864.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
風力から回動動力を得る風動力発生手段と、
燃料から回動動力を得る燃料動力発生手段と、
前記風動力発生手段の回動動力を計測する動力計測手段と、
前記風動力発生手段が第１動力伝達手段を介して接続され、かつ、前記燃料動力発生手段が第２動力伝達手段を介して接続されている一の発電手段と、
前記動力計測手段により計測された前記風動力発生手段の回動動力に応じて、前記第１動力伝達手段と前記第２動力伝達手段とを選択的又は同時に作動させるための動力伝達制御手段とを備えており、
前記動力伝達制御手段は、前記動力計測手段により計測された回動動力が予め定められている所定の基準回動動力以上の場合には、前記第１動力伝達手段のみを作動させて前記発電手段に動力を伝達させ、
前記回動動力が予め定められている所定の基準回動動力より小さい場合には、前記第１動力伝達手段と前記第２動力伝達手段とを作動させて、前記発電手段に回動動力を伝達させることができるように構成されていることを特徴とする発電装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、風力と燃料との２種類の動力源（以下、「２種類の動力源」という。）を用いて発電をする発電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から離島等での電力需要をまかなうために風力発電装置が用いられていた。ところが、風力発電装置により得られる電力は、天候の影響を受けやすく、連続的に電力を供給することが困難であったため、蓄電池を備え、かつ、風力発電装置とディーゼル発電装置とを組み合わせた発電装置が開発されるに至った。この装置は、風力発電装置により発電される電力を常に優先的に使用し、ディーゼル発電装置により発電される電力と蓄電池に蓄えられている電力を補完的に用いることにより連続して発電ができるように構成されており、風力発電装置より発電される電力を最大限活用し、ディーゼル発電装置の燃料節約を図っていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の２種類の動力源を用いる発電装置では、風力発電装置とディーゼル発電装置の両方に発電手段を有しているために、初期投資額を大きくするという問題があった。また、蓄電池を用いることによりさらに初期投資額を大きくさせ、かつ、発電設備が大型化してしまうという新たな問題が生じた。
【０００４】
そこで本発明は、簡易な構造であり、かつ、安価である２種類の動力源を用いる発電装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記問題を解決するために、本発明の発電装置は、風力から回動動力を得る風動力発生手段と、燃料から回動動力を得る燃料動力発生手段と、前記風動力発生手段の回動動力を計測する動力計測手段と、前記風動力発生手段が第１動力伝達手段を介して接続され、かつ、前記燃料動力発生手段が第２動力伝達手段を介して接続されている一の発電手段と、前記動力計測手段により計測された前記風動力発生手段の回動動力に応じて、前記第１動力伝達手段と前記第２動力伝達手段とを選択的又は同時に作動させるための動力伝達制御手段とを備えており、前記動力伝達制御手段は、前記動力計測手段により計測された回動動力が予め定められている所定の基準回動動力以上の場合には、前記第１動力伝達手段のみを作動させて前記発電手段に回動動力を伝達させ、前記回動動力が予め定められている所定の基準回動動力より小さい場合には、前記第１動力伝達手段と前記第２動力伝達手段とを作動させて、前記発電手段に回動動力を伝達させることができるように構成されていることを特徴とする。
【０００６】
ここで、燃料動力発生手段とは、ディーゼルエンジン、ガソリンエンジン、を含む内燃機関や、ガスタービン、蒸気タービンを含む外燃機関などの燃料により回動動力を発生する総ての機関をいう。
【０００７】
また、前記第１動力伝達手段及び前記第２動力伝達手段は、クラッチやチェーン、ベルト、プロペラシャフト等及びこれらの組み合わせを用いて発電機に動力を伝達する手段である。
【０００８】
このように構成することにより、２種類の回転動力を一基の発電手段に伝達して発電することができため、発電設備を小型化することができ、安価な発電装置とすることができる。
【０００９】
また、このようにすることにより、天候の影響を受ける前記風動力発生手段により得られる回転動力を燃料動力発生手段により得られる回転動力により補助することができるため、連続して発電することができる。また、このようにすることにより、燃料の消費を少なくすることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図１から図３を用いて、本発明の発電装置について詳細に説明する。
【００１１】
［第１の実施形態］
まず、本発明の第１実施形態を示す各構成要素を説明する。なお、各実施形態の説明において、同一の構成要素に関しては同一の符号を付し、重複した説明を省略するものとする。
【００１２】
図１に示すように、本発明の第１の実施形態にかかる発電装置１０は、風車（風動力発生手段）１と、ディーゼルエンジン（燃料動力発生手段）２と、動力計測器（動力計測手段）３と、第１動力伝達手段４と、第２動力伝達手段５と、発電機（発電手段）６と、図示しない動力伝達制御手段とを主要部として構成されている。
【００１３】
風車１は、その翼部に風力を受けることにより回動動力を発生させる役割を果たす。この風車１により発生する回動動力は、常に一定の回動動力ではないが、単独で発電ができる回動動力を発生している場合は、後述する動力伝達制御手段が行う制御により、この回動動力を優先して用いられるようになっている。
【００１４】
動力計測器３は、風車１の回動軸の回動数と回動軸のトルクにより回動動力を計測する役割を果たす。この回動動力の計測結果は、後述する動力伝達制御手段に入力されるようになっている。
【００１５】
ディーゼルエンジン２は、燃料を燃焼することにより回動動力を発生させる役割を果たす。ディーゼルエンジン２は、後述する動力伝達制御手段が行う制御により、風車１により発生される常に一定ではない回動動力を補うために用いられるようになっている。すなわち、ディーゼルエンジン２は、風車１により発生した回動動力が、単独で発電できない回動動力であった場合、または、回動動力を発生させていない場合に補助的に用いられる。
【００１６】
第１動力伝達手段４は、風車１の回動軸と発電機６の回動軸の間に介設されている。そして、この第１動力伝達手段４は、後述する動力伝達制御手段により制御される図示しないクラッチと風車１の回動軸に備えられた図示しないクラッチとを接続して、風車１の回動動力を発電機６の回動動力に使用するために、発電機６に風車１により発生する回動動力を伝達する役割を果たす。
【００１７】
第２動力伝達手段５は、ディーゼルエンジン２の回動軸と発電機６の回動軸の間に介設されている。そして、この第２動力伝達手段５は、後述する動力伝達制御手段により制御される図示しないクラッチとディーゼルエンジン２の回動軸に備えられた図示しないクラッチとを接続して、ディーゼルエンジン２の回動動力を発電機６の回動動力に使用するために、発電機６にディーゼルエンジン２により発生する回動動力を伝達する役割を果たす。
【００１８】
動力伝達制御手段は、図示しないが、動力計測器３の風車１により発生する回動動力の計測結果を受けて、発電に用いる回動動力に、風車１により発生させた回動動力とディーゼルエンジン２により発生させた回動動力とを選択的又は同時に用いることができるように制御する役割を果たす。
【００１９】
ここで、動力伝達制御手段は、２種類の動力伝達の制御を行う。まず、動力計測器３の風車１により発生する回動動力の計測結果が、発電機６の定格電力により予め定められている所定の基準回動動力以上の回動動力を有する場合は、後述する第２動力伝達手段５と発電機６との接続を切り離し、後述する第１動力伝達手段４を介して風車１により発生する回動動力のみを発電機６に接続して回動動力を伝達するという制御を行うようになっている。
【００２０】
次に、動力伝達制御手段は、動力計測器３の風車１により発生する回動動力の計測結果が、予め定められている所定の基準回動動力よりも小さい場合は、風車１が発生させている回動動力と、ディーゼルエンジン２が発生させている回動動力とを併せて所定の基準回動動力以上の回動動力となるように、ディーゼルエンジン２の発生する回動動力を調節し、その併せられた所定の基準回動動力の回動動力を発電機６に伝達するという制御を行うようになっている。
【００２１】
次に、図１に示すように、発電装置１０を構成する各構成要素の配置について説明する。
【００２２】
風車１は、鉛直に立設した支柱８の上端部に設けられている受台７上の風力を受ける方向の端部に、動力計測器３と第１動力伝達手段４を介して発電機６に接続された状態で配置されている。また、受台７上の他端部に、ディーゼルエンジン２が第２動力伝達手段５を介して発電機６に接続された状態で配置されている。発電機６は、支柱８の上端部に設けられた受台７上の中央部に配置されている。なお、発電機６は、発電した電力を図示しない送電手段により送電している。
【００２３】
次に、図２を用いて、本発明の発電装置１０の使用方法について詳細に説明する。
【００２４】
まず、動力伝達制御手段は、動力計測器３で計測された風車１による回動動力を検出し、計測した回動動力が所定の基準回動動力を有しているか否かを比較する（Ｓ１）。
【００２５】
風車１による回動動力が、基準回動動以上の場合は（Ｓ１）、動力伝達制御手段は、ディーゼルエンジン２が停止しているか否かを確認し（Ｓ４）、停止していなければディーゼルエンジン２を停止させる（Ｓ４）。そして、動力伝達制御手段は、風車１で発生した回動動力を、第１動力伝達手段４を介して発電機６に動力を伝達するように制御を行い（Ｓ５）、発電機６は、伝達された回動動力を用いて発電を行い出力する（Ｓ６）。
【００２６】
風車１による回動動力が、予め定められている所定の基準回動動より小さい場合（Ｓ１）であって、風車１が回動動力を発生している場合は、動力伝達制御手段が、ディーゼルエンジン２を作動させて、風車１が発生している回動動力とあわせて、所定の基準回動動となるように回動動力を発生させる（Ｓ２）。動力伝達制御手段は、風車１が発生した回動動力を第１動力伝達手段４を介して発電機６に回動動力を伝達し、併せて、ディーゼルエンジン２で発生した回動動力を第２動力伝達手段５を介して発電機６に伝達するように制御を行う（Ｓ３）。発電機６は、動力伝達制御手段により伝達された動力を用いて発電を行い出力することができる（Ｓ６）。
【００２７】
なお、風車１による回動動力が、予め定められている所定の基準回動動力より小さい場合（Ｓ１）であって、風車１が回動動力を発生していない場合は、動力伝達制御手段は、ディーゼルエンジン２のみを作動させることになる。
【００２８】
さらに、発電装置１０を停止させることなく発電装置１０を連続運転する場合（Ｓ７）は、動力伝達制御手段が、動力計測器３の風車１による回動動力の計測の結果を用いて、回動動力が所定の基準回動動力以上の回動動力を有しているか否かの判断（Ｓ１）を行うことで、繰り返して適切な発電を行い出力することができる。
【００２９】
また、メンテナンス等により発電装置１０を停止させる場合（Ｓ７）は、動力伝達制御手段を停止させる。
【００３０】
［第２の実施形態から第４の実施形態］
図３（ａ）から（ｃ）に示すように、本発明の第２の実施形態から第４の実施形態にかかる発電装置２０、３０、４０は、主要部の各構成を本発明の第１の実施形態の発電装置１０と同様であり、その各構成要素の配置の態様を異にしていることから、各構成要素の配置について説明する。
【００３１】
［第２の実施形態］
図３（ａ）に示すように、本発明の第２の実施形態の発電装置２０を構成する各構成要素の配置について説明する。
【００３２】
発電装置２０は、鉛直に立設した支柱８の上端部に設けられている受台７上に配置されている風車１と、地上に配置されている動力計測器３と第１動力伝達手段４とディーゼルエンジン２と第２動力伝達手段５と発電機６と、図示しない動力伝達制御手段とから構成されている。
【００３３】
風車１は、鉛直に立設した支柱８の上端部に設けられている受台７上の風力を受ける方向の端部に、風車１の回動動力を伝達する支柱８の内部に備えられたベルト等により構成される第１中継動力伝達手段４´と、地上の動力計測器３と第１動力伝達手段４を介して発電機６に接続された状態で配置されている。また、ディーゼルエンジン２は、第２動力伝達手段５を介して発電機６に接続された状態で地上に配置されている。発電機６は、地上のディーゼルエンジン２の周辺に配置されている。
【００３４】
［第３の実施形態］
図３（ｂ）に示すように、本発明の第３の実施形態の発電装置３０各構成要素の配置について説明する。
【００３５】
発電装置３０は、鉛直に立設した支柱８の上端部に設けられている受台７上に配置されている風車１と動力計測器３と第１動力伝達手段４とディーゼルエンジン２と第２動力伝達手段５と、地上に配置されている発電機６と、図示しない動力伝達制御手段とから構成されている。
【００３６】
風車１は、鉛直に立設した支柱８の上端部に設けられている受台７上の風力を受ける方向の端部に配置され、動力計測器３と第１動力伝達手段４と、支柱８の内部に備えられたベルト等により構成される第２中継動力伝達手段６´とを介して地上に配置されている発電機６に接続されている。また、ディーゼルエンジン２は、受台７上の他端部に配置され、第２動力伝達手段５と第２中継動力伝達手段６´とを介して発電機６に接続されている。
【００３７】
［第４の実施形態］
図３（ｃ）に示すように、本発明の第４の実施形態の発電装置４０各構成要素の配置について説明する。
【００３８】
発電装置４０は、鉛直に立設した支柱８の上端部に設けられている受台７上に配置されている風車１と動力計測器３と第１動力伝達手段４と発電機６と、地上に配置されているディーゼルエンジン２と第２動力伝達手段５と、図示しない動力伝達制御手段とから構成されている。
【００３９】
風車１は、鉛直に立設した支柱８の上端部に設けられている受台７上の風力を受ける方向の端部に動力計測器３と第１動力伝達手段４を介して発電機６に接続されている。また、ディーゼルエンジン２は、支柱８の内部に備えられたベルト等により構成される第３中継動力伝達手段５´と、第２動力伝達手段５を介して発電機６に接続された状態で地上に配置されている。また、発電機６は、受台７上の他端部に配置されている。
【００４０】
前記第２の実施形態から第４の実施形態の発電装置２０、３０、４０は、第１の実施形態の発電装置１０と同様の効果を奏するものであり、設置場所の状態に応じて、その配置態様を任意に変更させることができる。
【００４１】
【発明の効果】
したがって、本発明の発電装置によれば、動力伝達制御手段の制御により、２種類の回転動力を一基の発電装置に伝達して発電することができる。また、発電設備を小型化することができる。これにより、初期投資額を小さくすることができる。
【００４２】
また、本発明の発電装置は、天候に左右される前記風動力発生手段により得られる回転動力を燃料動力発生手段により得られる回転動力により補助することができるため、連続して発電することができる。また、このようにすることにより、燃料の消費を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の発電装置の第１の実施形態を示す模式図である。
【図２】本発明の発明装置の使用方法を示すフローチャートである。
【図３】（ａ）は本発明の発電装置の第２の実施形態を示す模式図であり、（ｂ）は本発明の発電装置の第３の実施形態を示す模式図であり、（ｃ）は、本発明の発電装置の第４の実施形態を示す模式図である。
【符号の説明】
１　風車
２　ディーゼルエンジン
３　動力計測器
４　第１動力伝達手段
５　第２動力伝達手段
６　発電機
７　受台
８　支柱
１０、２０、３０、４０　発電装置
【図１】
2004027864.tif 000003
【図２】
2004027864.tif 000004
【図３】
2004027864.tif 000005