(57)【要約】【課題】煙突型太陽熱風力発電装置の煙突を上空の高層まで容易につくれる構造体であり、かつ、設置位置を地上に限らず、洋上・海上・湖上にも作れ、さらに、設置作業も撤去作業も容易に行える構造体とし、また、集光装置が簡便になる受光面積の大きな煙突状にする装置及び方法の提案にある。【解決手段】煙突構造をバルーン・熱気球型の中心を天地上下に貫く中空体を有するように幕を用いて煙突状に作り、バルーンと一体とした装置とする。その煙突状幕の煙突素材には、既存製品の中から気密性・柔軟性・軽量性・耐熱性・耐久性に、かつ、熱伝導率に優れた素材を選び用いる。このバルーン型煙突を風力発電機設置と空気取り入れ口の構造体と連結した構造とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
煙突型太陽熱風力発電装置の煙突をバルーン・熱気球型の中心を天地上下に貫く中空体を有するように幕を用いて煙突状に作り、バルーンと一体とした装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は、建築、土木、機械など、各種産業分野で構築される気体輸送の煙突構造装置及び設置方法に属する。
【背景技術】
【０００２】スペインで１９８６年７月から１９８９年２月まで出力５０ｋＷの稼動をした煙突型太陽熱風力発電所がある。この煙突の高さは１９５ｍ、直径１０ｍ、地表面に置いた太陽光反射鏡の集光直径２４０ｍ、集光面積４６，０００ｍ２であり、煙突周辺の太陽光反射鏡から煙突に照射される熱量は、煙突内の空気温度を上昇させ、煙突内の気流の浮上力を増し、気流速を速め、上空に噴出させる。この煙突内の気流速を利用して風車を回し発電する。この煙突は、地上に鋼構造体で作られている。【０００３】例えば、その煙突型太陽熱風力発電の概念は、鋼構造体の煙突（図１０，符号９）、煙突流入口（図１０，符号１５）、煙突天端噴出口（図１０，符号３）、風車および風力発電機（図１０，符号５）、地表面に置く太陽光反射鏡と集光域（図１０，符号８）から成っている。【０００４】これまで、煙突流入口の地上の温度と気圧に比べ、煙突噴出口の上空の温度と気圧の差が大であるほど、地上の空気量を多く吸入することが知られている。さらに、煙突内の空気温度を上昇させことで密度低下を招き浮力を増し、気体の上昇速度を加速する。温度差と気圧差は煙突先端の高度に支配される項である。このため、排出効果を高めるためには、出来るだけ上空までの高い長大煙突を作ることも条件の一つになっている。【０００５】しかし、煙突構造自体で風雨地震に耐える構造体とするため、鋼構造体に強度を持たせる必要があり、建設の限度、設置場所の制限もあった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】本発明は、上空の高層までの長大煙突状を容易につくれる構造体を目指し、かつ、設置位置を地上に限らず、洋上・海上・湖上にも作れるものとする。さらに、設置作業も撤去作業も容易に行える構造体とし、また、集光装置が簡便になる受光面積の大きな煙突状にする。これによって、発電コストの低減に結びつける。
【課題を解決するための手段】
【０００７】本発明は、煙突型太陽熱風力発電装置の煙突をバルーン・熱気球型の中心を天地上下に貫く中空体を有するように幕を用いて煙突状にするもので、その幕の煙突素材に既存製品の中から気密性・柔軟性・軽量性・耐熱性・耐久性に、かつ、熱伝導率に優れた素材を選び、バルーンと一体とした装置とする。このバルーン型煙突を風力発電機設置と空気取り入れ口の構造体と連結した構造とする。
【発明の効果】
【０００８】軽量の幕を用いた煙突構造のため、従来の煙突重量に比べ極端に軽い。さらに、バルーン基部に配した太陽光反射鏡からの太陽光がバルーンに照射されるためバルーン内の空気温度を上昇させ、浮力を増し自立する。また、バルーンの形状は、上部が大きく膨らみ下部が細いため、バルーン基部に設けた太陽光集光域からの反射光を受ける面積も従来の煙突に比べ大きい。このような装置を用いることで
１．煙突先端を上空の高層まで伸ばすことが出来る。
２．激減した重量によって、地上設置のための基礎工事が容易になり、設置地点の選択範囲が拡大する。
３．煙突の軽量・自立化は、地上に限らず洋上・海上・湖上の船体・ブイ構造にも設置できため、集光域の拡大・確保を容易にし、地点選定範囲が広がる。
４．受光面積の拡大は、集光域の反射装置を太陽光の入射角変動に合わせて精度良く操作する必要も無くなり、集光装置を簡単化することが出来る。
５．洋上・海上・湖上の集光域は、波動のため、太陽光反射器は揺れ、従来の細長型の煙突構造への照射率は低下するが、バルーン型の場合、受光面積が大であるため、照射方向が変動しても従来の煙突構造に比べ受光率は高い。このため、洋上・海上・湖上の太陽光反射器装置を精工な固体物から、水面に浮く幕状の反射シートの採用を可能にし、波動に柔軟に対応する簡便な装置とすることが出来る。
６．煙突の軽量・自立化は、撤去作業も設置作業も容易であり、台風等の気象変化にも容易に対応できるため煙突型太陽熱風力発電の建設費と維持費を飛躍的に低減させ発電コストの低減に繋がる。
７．太陽熱の強い海域は、海水の蒸発量も多く、台風発生の海域である。この海域にバルーン型煙突付き海上太陽熱風力発電基群を配置することで、海面に降り注ぐ太陽熱を電気変換取得することで、海水の蒸発量を少し減じ、台風発生と台風力を抑制する可能性に繋がる。
【発明の実施するための最良の形態】
【０００９】本発明を図面及び理論的考察を含め、より詳細に説明する。
【実施例】
【００１０】本発明のバルーン型煙突付き太陽熱風力発電装置は、図１に示すように、バルーン・熱気球型の中心を天地上下に貫く中空体を有するように幕を用いて煙突状に作り、バルーンと一体とした装置である。このバルーン型煙突を膜状煙突の風力発電機設置と空気取り入れ口の構造体と連結した構造とする。【００１１】バルーンは外皮（１）に包まれるが、バルーンの中心を天地上下に貫く中空体を有するように幕（４）を用いて煙突状にし、その下端を鋼構造の煙突（９）にする連結する。【００１２】この鋼構造の煙突（９）は、バルーン型煙突を風力発電機（５）設置と空気取り入れ口（２）の構造体（１４）と連結した構造にするために、用いられ、短い鋼構造の煙突区間であり、かつ、煙突開口部にシャター（６）を備え、バルーンへの空気の出入り口となる鋼製煙突の横孔（７）がある。バルーンの外皮をこの鋼製煙突の横孔の下部に包むように連結する。【００１３】バルーン内の膜状煙突の中空筒はバルーン内の膨張によって著しく狭められる恐れがある。このため形状維持のためのリング（１０）を取り付け、さらに、バルーン外皮と煙突状の幕を繋ぐバルーン内垂直仕切り幕（１１）を取り付ける。このリングや垂直仕切り幕の数は必要に応じて増やす。【００１４】バルーン内の温度が上昇し、想定以上の浮力増大と圧力上昇を生じる場合や、バルーンの降下を必要とする場合、膜状煙突の上部の横に取り付けたバルブ（１２）を開閉して操作する。また、このバルブ操作で、流入空気量を一時的に増し、風力発電出力の増大に寄与することも出来る。【００１５】バルーンが強風で傾き、横倒れを防止するためのロープ（１３）を備える。また、このロープの長さはバルーンの降下時にも操作される。【００１６】太陽熱量の変化に応じて煙突部を上昇する空気量は変化する。このため、風車を複数台有し、最大発電出力を得られるように、稼動風車台数を選択し、空気流入口のシャッター（２）を開閉する。この複数台の風力発電機を設置する構造物が（１４）である。図２は単一基の設置概念図である。単一の風力発電機であるため、流入口（１５）にはシャッターを備えていない。【００１７】バルーンを立ち上げる時には、煙突に設けたシャター（６）を閉鎖し、バルーンに送風し、膨らませる。この場合、補助バルーンを使用して、釣るあげる方法を取ることも出来る。また、初期段階のみ温風を送風し浮上を早めることも、既存のバルーン・熱気球の技術を使用すれば簡便である。【００１８】バルーンに太陽光が大量に照射されるとバルーン内の温度上昇を起こし、浮力を増し上空に強く引っ張ると同時に、煙突状を形成する。バルーン内の温度は、煙突状の幕に伝達し、煙突状の筒内空気の温度を上昇させ、筒内空気の密度を低下させ浮上を加速させる。筒内空気の浮上を加速させる要因は、この筒内空気の温度が高いこと、かつ、煙突流入口の地上の温度と気圧に比べ、煙突噴出口の上空の温度と気圧の差が大であることである。温度差と気圧差は煙突先端の高度に支配される項である。このため、風速を増し、風車の回転数を高め、大きな発電出力が得られる。【００１９】この浮力・自立作用により従来の煙突重量は、激減し地上設置のための基礎工事が容易になり、設置地点の選択範囲が拡大する。また、煙突の軽量・自立化は、地上に限らず図３の洋上・海上・湖上の船体・ブイ構造（１６）にも設置できため、集光域の拡大・確保を容易にし、地点選定範囲が広がる。【００２０】バルーンの形状は、上部が大きく膨らみ下部が細いため、集光域（８）からの反射光を受ける面積も従来の煙突に比べ大きい。このため、集光域の反射装置を太陽光の入射角変動に合わせて精度良く操作する必要も無く、集光装置を単純化することが出来る。また、洋上・海上・湖上の集光域は、波動のため、太陽光反射器は揺れ、従来の細長型の煙突構造への照射率は低下するが、バルーン型の場合、反射光を受ける面積が大であるため、照射方向が変動しても従来型煙突に比べ受光率は高い。このため、洋上・海上・湖上の太陽光反射器装置を精工な固体物から、水面に浮く幕状の反射シート（２０）の採用を可能にし、波動に柔軟に対応する簡便な装置とすることが出来る。これによって洋上・海上・湖上の大空間を利用した新しい太陽熱風力発電が可能になる。【００２１】洋上・海上・湖上の水面に浮く幕状の太陽光反射シート（２０）の流失防止と重なり・偏り防止のために、リング状中空圧縮空気入り浮体物（１８）と棒状中空圧縮空気入り浮体物（１９）を組み合わせた構造体に太陽光反射シートを取り付ける。【００２２】船体・ブイ構造（１６）には、係船のためのアンカー鎖（１７）を取り付ける。【００２３】上述したバルーン型煙突付き太陽熱風力発電装置に付帯する設備は、一例であって、ここに説明したものに限られず、既存の技術が用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明のバルーン型煙突付き太陽熱風力発電装置の概念図の第１例である。
【図２】本発明のバルーン型煙突付き太陽熱風力発電装置の概念図の第２例である。
【図３】本発明のバルーン型煙突付き太陽熱風力発電装置の概念図の第３例である。
【図４】従来の煙突型太陽熱風力発電装置の概念図。
【符号の説明】
【００２５】１バルーンの外皮
２シャター付き空気取り入れ口
３煙突状天端の空気噴出口
４煙突状（中空円筒体）を形成する気密性の幕
５風車及び風力発電機
６煙突に設けたシャター
７バルーンへの空気の出入り口となる鋼製煙突の横孔
８太陽光反射鏡と集光域
９鋼構造体の煙突
１０煙突状の中空筒体を保つためのリング
１１バルーン外皮と煙突状の幕を繋ぐバルーン内垂直仕切り幕
１２バルーン内から煙突状の中空体に通じるバルブ
１３バルーンの傾き、横倒れ防止ロープ
１４風力発電機を複数台取り付け、煙突構造と結びつける構造体
１５煙突への空気流入口
１６船体または大型ブイ
１７アンカーおよび係船鎖
１８リング状中空圧縮空気入り浮体物
１９棒状中空圧縮空気入り浮体物
２０軽量浮き体幕の太陽光反射シート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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