(57)【要約】【課題】  発電容量の幅を数ｋＷの小型から大型のＭＷクラスまでを一つのブレード毎に１対１で構成するか、または、複数のブレードを連結して得られる発電容量に合った容量の大きい発電機を組み合わせてなる複数の風力発電装置を備えた風力発電設備を提供する。【解決手段】  平面輪郭が多角形を呈するベース５の上に１台以上の風力発電装置３が実装されてなる複数の発電ユニットを、一つの発電ユニットのベース５の一つの辺を、隣接する他の発電ユニットのベース５の一つの辺と結合するように組み合わせて風力発電設備を構成する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面輪郭が多角形を呈するベースの上に１台以上の風力発電装置が実装されてなる複数の発電ユニットを、一つの前記発電ユニットの前記ベースの一つの辺を、隣接する他の前記発電ユニットの前記ベースの一つの辺と結合するように組み合わせてなる風力発電設備。
【請求項２】
前記多角形が正三角形であり、前記複数の発電ユニットが同心的に配置された複数の六角形の環状モジュールを構成するように組み合わされてなる請求項１に記載の風力発電設備。
【請求項３】
前記ベースの３辺に沿ってそれぞれ１台ずつ前記風力発電装置が実装されている請求項１または２に記載の風力発電設備。
【請求項４】
同心的に配置された前記複数の環状モジュールは、中心に近いものほど前記ベースからの前記風力発電装置の高さが高くなるように構成されている請求項２または３に記載の風力発電設備。
【請求項５】
前記風力発電装置のインペラは、水平に配置された回転軸の周囲に軸線方向に沿って螺旋状に設けられた風力発電装置を有する請求項１乃至４のいずれか１項に記載の風力発電設備。
【請求項６】
前記ベースは、前記風力発電装置が実装さた状態で水面上に浮く浮力を発生する浮体台の上に配置されている請求項１乃至５のいずれか１項に記載の風力発電設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の風力発電装置を備えた風力発電設備に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
風力発電機は、１ブレード（翼）に対して１発電機の組み合わせが一般的である。小容量で小型ブレードから大容量で大型ブレードまで、様々なブレードと発電機が開発され利用されている。風力発電機は発電容量ごとにブレードが選択されている。従来の風力発電機では、ブレード毎に発電容量が決まるため、１対１の組み合わせとなり、サイズ毎に多種のブレードが必要となる。大型の風力発電機は、３枚翼がよく知られている。これらの風力発電機は、設置場所によっては、設置が困難である。また、設置面積も効率良い設置が困難である。
【０００３】
韓国特許第９３６５０３号公報には、回転軸の周囲に螺旋状に複数枚のブレードが配置されてなるインペラを備えた風力発電装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】韓国特許第９３６５０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
風力発電は、一般的に小容量から大容量まで個々のブレードで構成されている。任意の容量やＭＷクラスの大容量等を一種類のブレードからは製作できない。数ｋＷからＭＷクラスの大容量までをシリーズ化するには、サイズごとのブレードが必要で専用の型、専用の製造工程等から製造され、投資の締める割合の高いのが欠点である。また設置設備は、容量毎に異なるため、その都度必要とする発電容量毎に選定が必要である。更に設置場所に対する制約から、対応可能なモデルが限定的であるため、幅の広い利用に到っていないのが欠点である。
【０００６】
本発明の目的は、発電容量の幅を数ｋＷの小型から大型のＭＷクラスまでを一つのブレード毎に１対１で構成するか、または、複数のブレードを連結して得られる発電容量に合った容量の大きい発電機を組み合わせてなる複数の風力発電装置を備えた風力発電設備を提供することにある。
【０００７】
上記目的に加えて、本発明の他の目的は、設置場所の様々な環境に容易に対応できるように、ブレードを複数組み合わせた複数の風力発電装置を備えた風力発電設備を提供することにある。
【０００８】
更に本発明の他の目的は、設置面積効率の良い複数の風力発電装置を備えた風力発電設備を提供することにある。
【０００９】
更に本発明の他の目的は、連携運転・制御等のシステム構成がシンプルに出来、設備・設置・管理メンテナンスコストが削減できる複数の風力発電装置を備えた風力発電設備を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１の発明は、平面輪郭が多角形を呈するベースの上に１台以上の風力発電装置が実装されてなる複数の発電ユニットを、一つの前記発電ユニットの前記ベースの一つの辺を、隣接する他の前記発電ユニットの前記ベースの一つの辺と結合するように組み合わせてなる風力発電設備である。
【００１１】
請求項２の発明は、前記多角形が正三角形であり、前記複数の発電ユニットが同心的に配置された複数の六角形の環状モジュールを構成するように組み合わされてなる風力発電設備である。
【００１２】
請求項３の発明は、ベースの３辺に沿ってそれぞれ１台ずつ風力発電装置が実装されている風力発電設備である。
【００１３】
請求項４の発明は、同心的に配置された複数の環状モジュールが、中心に近いものほどベースからの風力発電装置のブレードの高さが高くなるように構成されている風力発電設備である。
【００１４】
請求項５の発明は、風力発電装置のインペラが、水平に配置された回転軸の周囲に軸線方向に沿って螺旋状に設けられたブレードを有する風力発電設備である。
【００１５】
請求項６の発明は、ベースが、風力発電装置が実装さた状態で水面上に浮く浮力を発生する構造を有する浮体台の上に配置された風力発電設備である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に使用するブレードの発電機の構成を示す単体を示す図である。
【図２】図１のブレードと発電機の構成の組み合わせを海岸・海洋に使用する場合の図である。
【図３】図１のブレードと発電機の構成の組み合わせを陸上に使用する場合の図である。
【図４】（Ａ）及び（Ｂ）は、六角形の環状モジュールの一辺に発電ユニットをそれぞれ配置する場合の平面図及び側面図である。
【図５】図４の六角形の環状モジュールを海洋の浮体台に乗せた１例のイメージ図である。
【図６】三角形のベースの配置の一例を表す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下図面を参照して本発明の風力発電設備の実施の形態を詳細に説明する。図１は、ブレード１と発電機２を単体で使用する一例で、本発明を実現することができる風力発電装置３の例である。図２は、図１の実施の形態の海洋の浮体台４（例えばいかだ）の上に設置される三角形のベース５に取り付けるブレード１とギヤボックス６と発電機２の組み合わせを示す図である。図３は、図１の実施の形態を陸上に設置する場合のブレード１とギヤボックス６と発電機２の組み合わせを示す図である。図４（Ａ）及び（Ｂ）は、六角形の環状モジュール７の一辺に複数の発電ユニットを配置する場合の平面図及び側面図で、配置のイメージを示す図である。図５は、図４の六角形の環状モジュール７を海洋の浮体台４に乗せた１例のイメージ図である。浮体台４は、六角形の環状モジュール７が乗せられるような浮き構造で、波による揺れからの台の歪を受けづらいため、メガワットクラスの大型風力発電に向いている。図６は、三角形のベース５の配置の他の例を表す平面図である。それぞれの辺に風力発電装置３を配置したイメージ図である。
【００１８】
本実施の形態は、様々な用途に要求される基本構造が三角形のベースを組み合わせたブロックで安定しているため応用範囲が広く生産性に優れ環境にも優しい。
【００１９】
発電ユニットは、三角形のベース５の上に１以上の風力発電装置３を備えた構造を基本とする。任意の容量は、三角形のベース５を組み合わせて、六角形の環状モジュール７を複数同心的に配置することで変更する。
【００２０】
六角形のモジュール全体の風力発電装置の数Ｂｎは、
Ｂｎ＝６［（ａｎ−１）＋｛ａ（ｎ−１）−１｝＋｛ａ（ｎ−２）−１｝＋・・・＋｛ａ｛ｎ−（ｎ−１）｝−１｝］
ｎ：六角形の環状モジュールの一辺当りのユニット数・・・（ｎ＝１，２，３・・・ｎ）
ａ：ユニットの風力発電装置の数・・・（３角形の基本ユニット風力発電装置数ａ＝３）
実施例として、六角形の環状モジュールの一辺当りのユニット数ｎ＝６の場合の六角形のモジュール全体の風力発電装置の数Ｂ６は、
Ｂ６＝６［（３×６−１）＋｛３（６−１）−１｝＋｛３（６−２）−１｝＋｛３（６−３）−１｝＋｛３（６−４）−１｝＋｛３（６−５）−１｝］
＝６×［１７＋１４＋１１＋８＋５＋２］＝６×５７＝３４２
故に、ｎ＝６の場合の六角形の環状モジュール全体の風力発電装置の数Ｂ６は、３２４体となる。また、風力発電装置１体の発電容量が１ｋＷとすると、前記六角形の環状モジュール全体の発電容量は、３２４ｋＷとなる。
【００２１】
同様にｎ＝８、ｎ＝５、ｎ＝４、ｎ＝３、ｎ＝２、ｎ＝１の場合の六角形の環状モジュール全体の風力発電装置の数Ｂｎは、次のとおりである。
【００２２】
六角形の環状モジュールの一辺当りのユニット数ｎ＝８の場合の六角形の環状モジュール全体の風力発電装置の数Ｂ８は、
ｎ＝８、
Ｂ８＝６［（３×８−１）＋｛３（８−１）−１｝＋｛３（８−２）−１｝＋｛３（８−３）−１｝＋｛３（８−４）−１｝＋｛３（８−５）−１｝＋｛３（８−６）−１｝＋｛３×（８−７）−１｝］＝６×［２３＋２０＋１７＋１４＋１１＋８＋５＋２］＝６×１００＝６００
故に、ｎ＝８の場合の六角形の環状モジュール全体の風力発電装置の数Ｂ８は、６００体となる。また、風力発電装置１体の発電容量が１ｋＷとすると、前記六角形の環状モジュール全体の発電容量は、６００ｋＷとなる。
【００２３】
同様に六角形の環状モジュールの一辺当りのユニット数ｎ＝５の場合の六角形のモジュール全体の風力発電装置の数Ｂ５は、
ｎ＝５、
Ｂ５＝６［（３×５−１）＋｛３（５−１）−１｝＋｛３（５−２）−１｝＋｛３（５−３）−１｝＋｛３（５−４）−１｝］＝６×［１４＋１１＋８＋５＋２］＝６×４０＝２４０
故に、ｎ＝５の場合の六角形の環状モジュール全体の風力発電装置の数Ｂ５は、２４０体となる。また、風力発電装置１体の発電容量が１ｋＷとすると、前記六角形の環状モジュール全体の発電容量は、２４０ｋＷとなる。
【００２４】
同様に六角形の環状モジュールの一辺当りのユニット数ｎ＝４の場合の六角形のモジュール全体の風力発電装置の数Ｂ４は、
ｎ＝４、
Ｂ４＝６［（３×４−１）＋｛３（４−１）−１｝＋｛３（４−２）−１｝＋｛３（４−３）−１｝］＝６×［１１＋８＋５＋２］＝６×２６＝１５６
故に、ｎ＝４の場合の六角形の環状モジュール全体の風力発電装置の数Ｂ４は、１５６体となる。また、風力発電装置１体の発電容量が１ｋＷとすると、前記六角形の環状モジュール全体の発電容量は、１５６ｋＷとなる。
【００２５】
同様に六角形の環状モジュールの一辺当りのユニット数ｎ＝３の場合の六角形のモジュール全体の風力発電装置の数Ｂ３は、
ｎ＝３、
Ｂ３＝６［（３×３−１）＋｛３（３−１）−１｝＋｛３（３−２）−１｝］＝６×［８＋５＋２］＝６×１５＝９０
故に、ｎ＝３の場合の六角形の環状モジュール全体の風力発電装置の数Ｂ３は、９０体となる。また、風力発電装置１体の発電容量が１ｋＷとすると、前記六角形の環状モジュール全体の発電容量は、９０ｋＷとなる。
【００２６】
同様に六角形のモジュールの一辺当りのユニット数ｎ＝２の場合の六角形の環状モジュール全体の風力発電装置の数Ｂ２は、
ｎ＝２、
Ｂ２＝６［（３×２−１）＋｛３（２−１）−１｝］＝６×［５＋２］＝６×７＝４２
故に、ｎ＝２の場合の六角形のモジュール全体の風力発電装置の数Ｂ２は、４２体となる。また、風力発電装置１体の発電容量が１ｋＷとすると、前記六角形の環状モジュール全体の発電容量は、４２ｋＷとなる。
【００２７】
同様に六角形のモジュールの一辺当りのユニット数ｎ＝１の場合の六角形のモジュール全体の風力発電装置の数Ｂ１は、
ｎ＝１、
Ｂ１＝６（３×１−１）＝６×２＝１２
故に、ｎ＝１の場合の六角形のモジュール全体の風力発電装置の数Ｂ１は、１２体となる。また、風力発電装置１体の発電容量が１ｋＷとすると、前記六角形の環状モジュール全体の発電容量は、１２ｋＷとなる。
【００２８】
六角形のモジュールの一辺当りのユニット数ｎとモジュール全体の風力発電装置の数Ｂｎは表１のようになる。
【表１】
2013194714.tif 000003
【００２９】
表１から、１風力発電装置の発電容量が風速７ｍ／ｓｅｃの時１ｋＷから、環状モジュールに組み合わせると１ＭＷを超える発電容量が得られる。また、複数の風力発電装置を連結し得られるトルクに見合った発電容量の発電機を組み合わせることにより、環状モジュール全体の発電機の数を減らすことが出来る。
【００３０】
そこで発電容量を、小型の小容量から大型の大容量まで、任意の容量を一つの風力発電装置を組み合わせたユニットで複数の構成が出来るようにすることによって、投資・製造コストの低減を図る。また、設置利用先対象の幅が広がるようにユニットの組み合わせを設置効率の良い構造を提供する。風力発電装置単体の発電容量が１ｋＷからＭＷクラスの大容量までを１種類の風力発電装置を組み合わせたモジュールで構成することによって、発電設備の大幅なコストダウンを可能にすることができる。また、六角形の環状モジュールの１辺のユニット数が複数の場合、内側の風力発電装置の高さを変えることによって効率良く風を当てることができる。
【００３１】
より具体的には、六角形の環状モジュールの１辺のユニット数が６の場合、図５の側面図のように内側のユニットの風力発電装置の高さを風力発電装置の半径以上高くすることによって、効率良く風を受けることができる。
【００３２】
風力発電装置のユニットの最小組み合わせは、正３角形にすることによって、六角形の構造の環状モジュールが簡単に構成でき頑強なメガワットクラスの風力発電が簡単に実現することができる。
【００３３】
また、本発明の最大の特徴は、構造が三角形で安定していて、六角形のユニットの組み合わせでメガワットクラスの発電機を陸上だけでなく、海上や海洋の浮体構造に安定して設置できる特徴がある。更に、三角形の同一規模を複数並べる六角形のユニット構造をとることによって、設置面積の効率を上げられるため、設置する台を標準化でき、多様な設置環境に対応できる。
【００３４】
また本発明によれば、発電容量の幅を数ｋＷの小型から大型のＭＷクラスまでを一つの風力発電装置の構成で出来る。設置場所の様々な環境に容易に対応できるように、風力発電装置を複数組み合わせたユニットを構成できる。更に、設置面積効率が良く効率よい風力が得られるユニット構成を提供できる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明によれば、一種類の風力発電装置から数ｋＷの小型の容量から、ＭＷクラスの大容量まで組み合わせで発電できることが可能になった。また本発明によれば、三角形のユニットを六角形に組み合わせる構造のため、強度が強くできる。更に本発明によれば、海洋に設置する浮体台に容易に取り付けられ、安定した構造が確保できる。更に、基本風力発電装置を組み合わせることによって、様々な容量の発電が得られるため、コストが低く抑えられる。
【符号の説明】
【００３６】
１  ブレード
２  発電機
３  風力発電装置
４  浮体台
５  ベース
６  ギヤボックス
７  環状モジュール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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