(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基礎上に立設したタワーの上部に風力発電機を設け、このタワーの外周部に外側に向かって下り勾配の傾斜角で傾斜する平面視で扇形の単位パネルを円周方向に複数個配列して傘状の太陽電池パネルとし、かつ、この傘状の太陽電池パネルを上下方向に複数段で配設すると共に、この複数段の傘状の太陽電池パネルを前記傾斜角を変更できる可変式取付装置によりタワーの外周部に取付けて構成され、前記可変式取付装置は、タワー外周部を抱持するようにタワー外周部に固定されるベルト状またはバンド状の抱持金具からなる固定部材を複数段の傘状の太陽電池パネルに対応させて上下方向に間隔をおいて複数配置し、この固定部材に傘状の太陽電池パネルの各単位パネルの上辺をそれぞれピン等を介して上下方向に傾動自在に取付け、この各単位パネルをそれぞれ１段下の固定部材に基部を取付けた伸縮部材で支持し、この伸縮部材を収縮させて各単位パネルをタワー外周面に沿わせることにより、傘状の太陽電池パネルをタワー外側面に閉じ込み、伸縮部材を伸縮調整することにより、傘状の太陽電池パネルの傾斜角を任意の角度に設定できるように構成されていることを特徴とする風力発電装置と太陽光発電装置を一体化した自然エネルギー発電構造物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、風力発電装置と太陽光発電装置を一体化して発電を行う自然エネルギー発電構造物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、無公害で環境にやさしいクリーンな自然エネルギーである風力、あるいは太陽光を利用して発電を行う自然エネルギー発電システムが種々提案されている。風力発電構造物は、タワーを一本単位で多数本を隣接地に設置しているのが通常であり、太陽光発電構造物は、建築物の屋上を利用するか、あるいは広大な敷地に多数敷き並べて多面積に設置している。さらに、風力発電と太陽光発電を別々の発電構造物として隣接場所に設置し、これらを併用して相互に補完することにより安定した電力を得る方式もある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、風力発電構造物と太陽光発電構造物を別々に設置する場合、設置面積が大きくなり、また、組み立て施工に時間がかかるなどの課題があった。
【０００４】
本発明は、前述のような課題に鑑み新たな観点から開発されたものであり、その目的は、小さな設置面積で短時間に組み立て施工できると共に、高効率で安定した高出力の発電が可能となる風力発電装置と太陽光発電装置を一体化した自然エネルギー発電構造物を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、基礎上に立設したタワーの上部に風力発電機を設け、このタワーの外周部に外側に向かって下り勾配の傾斜角で傾斜する平面視で扇形の単位パネルを円周方向に複数個配列して傘状の太陽電池パネルとし、かつ、この傘状の太陽電池パネルを上下方向に複数段で配設すると共に、この複数段の傘状の太陽電池パネルを前記傾斜角を変更できる可変式取付装置によりタワーの外周部に取付けて構成され、前記可変式取付装置は、タワー外周部を抱持するようにタワー外周部に固定されるベルト状またはバンド状の抱持金具からなる固定部材を複数段の傘状の太陽電池パネルに対応させて上下方向に間隔をおいて複数配置し、この固定部材に傘状の太陽電池パネルの各単位パネルの上辺をそれぞれピン等を介して上下方向に傾動自在に取付け、この各単位パネルをそれぞれ１段下の固定部材に基部を取付けた伸縮部材で支持し、この伸縮部材を収縮させて各単位パネルをタワー外周面に沿わせることにより、傘状の太陽電池パネルをタワー外側面に閉じ込み、伸縮部材を伸縮調整することにより、傘状の太陽電池パネルの傾斜角を任意の角度に設定できるように構成されていることを特徴とする風力発電装置と太陽光発電装置を一体化した自然エネルギー発電構造物である。
【０００６】
タワーは、例えば１本の鋼管等から構成する。各段の太陽電池パネルの傾斜角は、水平に対して３０°程度とするのが好ましい。また、各段の太陽電池パネルは円周方向に連続して配設し傘状とする。
【０００７】
本発明においては、風力発電機のタワーの中間部に可変式取付装置を用いて太陽電池パネルを多段に取付けるようにしたため、設置面積を最小限にすることができると共に、風力発電機と太陽電池パネルを個別に設置する場合に比べて、組み立て施工が簡略化され、施工時間の短縮および省力化が図られる。また、風力発電機と多段の太陽電池パネルにより、高効率で安定した高出力の発電が可能となる。
【０００９】
本発明では、太陽電池パネルの上辺を固定部材に取付け、その直ぐ下の固定部材から突出させた支持部材で前記太陽電池パネルの下面を支持するため、簡単で、かつ少ない数の部材で、多数の太陽電池パネルを高密度に配設することができ、発電効率を向上させることができる。さらに、設置目的の消費対象必要電力に応じて、太陽電池パネルの増設および位置の変更を容易に行うことができる。また、太陽電池パネルを新設のタワーに簡単に取付けることができると共に、既設の風力発電用のタワーにも簡単に取付けることができる。また、ベルト状の固定部材と支持部材を用いることで多数の太陽電池パネルをタワーに強固に取付けることができる共に、タワーには加工を施す必要がないため、タワーの強度が低下することがなく、強度的に優れた風力発電と太陽光発電による自然エネルギー発電構造物が得られる。
【００１０】
可変式取付装置は、タワー外周部を抱持するようにタワー外周部に固定され、各段の太陽電池パネルの上辺が取付けられる上下方向に間隔をおいて複数の固定部材と、この固定部材から上方に向かって伸縮可能に突出し、１段上の固定部材に取付けられた太陽電池パネルを角度調整自在に支持する伸縮部材（油圧シリンダなど）からなることを特徴とする。
【００１１】
この可変式取付装置の場合、支持部材に伸縮部材を用いることにより、強風時等には太陽電池パネルをタワーの外周面に閉じ込んで太陽電池パネルの破損等を防止することができ、また太陽電池パネルの傾斜角を任意に調整することができ、太陽高度の高い夏や太陽高度の低い冬にも対応することができ、一年を通じて効率の良い発電を行うことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示する実施形態に基づいて説明する。図１，図２は、本発明の風力発電装置と太陽光発電装置を一体化した自然エネルギー発電構造物の太陽電池パネルが固定式の例を示したのものである。図３，図４は太陽電池パネルが可変式の例を示したものである。
【００１３】
図１，図２において、本発明の自然エネルギー発電構造物は、基礎４上に立設された１本のタワー１と、このタワー１の上端部に設置された風力発電機２と、タワーの中間部に配設された多数段の太陽電池パネル３と、タワー１の下部における内部等に設置される電力制御用機器や蓄電池などの最終発電用装置（図示省略）から構成されている。
【００１４】
タワー１は、上に向かって縮径するテーパー鋼管などからなる単ポール式であり、この鋼管の上端面に風力発電機２が載置される。風力発電機２は、プロペラ（ブレード）２ａと、発電機等を備えた本体２ｂから構成されている。なお、タワー１は、図示例に限らず、その他の構造のものでもよい。
【００１５】
太陽電池パネル３は、タワー１の中間部における外周面に傘状に取付けられ、上下方向には連続して多段（図示例では７段）で配設されている。最上段の太陽電池パネル３は風力発電機２のブレード２ａと干渉しないような位置に設置される。最下段の太陽電池パネル３は地表面から所定の距離だけ離れた位置に設置され、効率の良い発電ができるようにしている。
【００１６】
太陽電池パネル３の取付角は、日本の緯度の関係から、外側に向かって下り勾配で水平面に対して３０°程度（取付精度などから±数°の範囲を持つ）の傾斜角とされ、太陽高度の高い夏と太陽高度の低い冬に対応することができ、また一日のうち太陽高度の高い昼間と太陽高度の低い朝方や夕方に対応することができ、春夏秋冬一年を通じて効率良く光を捕らえることができ、一年を通じて効率的な発電が可能となるようにされている。
【００１７】
タワー１と太陽電池パネル３は図２に示す固定式取付装置１０で固定し、太陽パネル３が常に傾斜角３０°を保持できるようにタワー１に固定する。この固定式取付装置１０は、タワー１の外周面を抱持するバンド状の抱持金具（固定部材）１１と、太陽電池パネル３を下から支持する斜めの支持部材１２から構成し、抱持金具１１を上下方向に等間隔をおいて配設し、この抱持金具１１に各段の太陽電池パネル３の上辺を固定し、直ぐ下の抱持金具１１に支持部材１２の下端を取付け、支持部材１２の上端を前記太陽電池パネル３の下面に接続する。このような固定式取付装置１０であれば、簡単で、かつ少ない数の部材で、多数の太陽電池パネル３を高密度に配設することができ、発電効率を向上させることができる。さらに、設置目的の消費対象必要電力に応じて、太陽電池パネルの増設および位置の変更を容易に行うことができる。
【００１８】
抱持金具１１は、例えば、タワー１の外周を取り囲むリング状のバンド金具を２〜８分割し、分割した金具をボルト等で締結することでタワー１に固定する構造とし、タワー１に簡単に固定できるようにする。このような抱持金具１１の場合、新設のみでなく、既設の風力発電用のタワー１にも、太陽電池パネル３を簡単に取付けることができる。また、抱持金具１１と支持部材１２を用いることで多数の太陽電池パネル３をタワー１に強固に取付けることができる共に、タワー１には取付けのための加工を施す必要がないため、タワー１の強度が低下することがなく、強度的に優れた風力発電と太陽光発電による自然エネルギー発電構造物が得られる。
【００１９】
各段の傘状の太陽電池パネル３は、平面視で円周方向に複数に分割し（図示例では８個）、扇形の単位パネルから構成し、その扇形の支持板１３をピン等を介して抱持金具１１に接続する。支持部材１２は、各単位パネルの下に配設し、その下端部をピン等を介して抱持金具１１に接続し、その上端部を支持板１３の下面にピン等を介して接続する。
【００２０】
なお、各段の傘状の太陽電池パネル３は、平面視で円周方向の全面にわたって配置するのが好ましい。このような全面配置であれば、太陽光の発電効率を最大限に活用することができる。
【００２１】
最終発電用装置は、電力制御用機器・蓄電池・周波数変換装置（インバーター）・ＡＣ出力器などから構成され、風力発電機２および太陽電池パネル３の出力が入力され、直流および交流が出力される。
【００２２】
次に、図３，図４においては、前述の固定式取付装置１０に代えて可変式取付装置２０により太陽電池パネル３を支持している。その他の構成は図１，図２の場合と同様である。図３は、傘状の太陽電池パネル３を閉じた状態を示している。
【００２３】
可変式取付装置２０は、固定式取付装置１０の支持部材１２に代えて油圧シリンダ２２等の伸縮装置を使用する。抱持金具２１や支持板２３等は図１，図２の場合と同じものを使用することができる。
【００２４】
油圧シリンダ２２は小型のシリンダ本体で大きなストロークが得られる多段式シリンダなどを使用し、伸出ストロークエンドで太陽電池パネル３が傾斜角３０°でセットされ、収縮ストロークエンドで太陽電池の傾斜角が９０°近くとなってタワー１の外周面に折り畳み収納されるようにする。隣接する単位パネルは端部同士を重ねて収納することになる。
【００２５】
このような可変式取付装置２０の場合、前述した固定式取付装置と同様の効果が得られる他、油圧シリンダ２２等を用いることにより、強風時等にはタワー１の外周面に閉じ込んで太陽電池パネル３の破損等を防止することができ、また太陽電池パネル３の傾斜角を、例えば太陽高度の高い夏には３０°程度に、太陽高度の低い冬には６０°程度とすることにより、一年を通じて効率の良い発電を行うことができる。
【００２６】
なお、可変式取付装置２０の伸縮部材は油圧シリンダ等のアクチュエータに限らず、スクリューロッドとナット部材等の機械式の伸縮装置を用いることもできる。
【００２７】
【発明の効果】
本発明は以上のような構成からなるので、次のような効果を奏する。
【００２８】
(1) 風力発電機のタワーの中間部に固定式取付装置または可変式取付装置を用いて太陽電池パネルを多段に取付けるようにしたため、設置面積を最小限にすることができると共に、風力発電機と太陽電池パネルを個別に設置する場合に比べて、組み立て施工が簡略化され、施工時間の短縮および省力化を図ることができ、コストを低減することができる。
【００２９】
(2) 風力発電機と多段の太陽電池パネルにより、高効率で安定した高出力の発電が可能となる。
【００３０】
(3) 太陽電池パネルの上辺を固定部材に取付け、その直ぐ下の固定部材から突出させた支持部材あるいは伸縮部材で前記太陽電池パネルの下面を支持するため、簡単で、かつ少ない数の部材で、多数の太陽電池パネルを高密度に配設することができ、発電効率を向上させることができる。
【００３１】
(4) 固定式取付装置あるいは可変式取付装置を用いることにより、設置目的の消費対象必要電力に応じて、太陽電池パネルの増設および位置の変更を容易に行うことができる。
【００３２】
(5) 固定式取付装置あるいは可変式取付装置を用いることにより、太陽電池パネルを新設のタワーに簡単に取付けることができると共に、既設の風力発電用のタワーにも簡単に取付けることができる。
【００３３】
(6) ベルト状の固定部材と支持部材や伸縮部材を用いることで多数の太陽電池パネルをタワーに強固に取付けることができる共に、タワーには加工を施す必要がないため、タワーの強度が低下することがなく、強度的に優れた風力発電と太陽光発電による自然エネルギー発電構造物が得られる。
【００３４】
(7) 可変式取付装置を用いることにより、強風時等には太陽電池パネルをタワーの外周面に閉じ込んで太陽電池パネルの破損等を防止することができ、また太陽電池パネルの傾斜角を任意に調整することができ、太陽高度の高い夏や太陽高度の低い冬にも対応することができ、一年を通じて効率の良い発電を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の風力発電装置と太陽光発電装置を一体化した自然エネルギー発電構造物の太陽電池パネルが固定式の１例の概要を示す側面図である。
【図２】図１の自然エネルギー発電構造物の部分を示したものであり、(a) は太陽電池パネルの上面図、(b) は太陽電池パネルを断面にして示した側面図、(c) は太陽電池パネルの下面図である。
【図３】本発明の風力発電装置と太陽光発電装置を一体化した自然エネルギー発電構造物の太陽電池パネルが可変式の１例の概要を示す側面図（太陽電池パネルが閉じた状態）である。
【図４】図３の自然エネルギー発電構造物の部分を示したものであり、(a) は太陽電池パネルの上面図、(b) は太陽電池パネルを断面にして示した側面図、(c) は太陽電池パネルの下面図である。
【符号の説明】
１…タワー
２…風力発電機
２ａ…プロペラ（ブレード）
２ｂ…本体
３…太陽電池パネル
４…基礎
１０…固定式取付装置
１１…抱持金具（固定部材）
１２…支持部材
１３…扇形の支持板
２０…可変式取付装置
２１…抱持金具（固定部材）
２２…油圧シリンダ
２３…扇形の支持板
【図１】
0003790409.tif 000002
【図２】
0003790409.tif 000003
【図３】
0003790409.tif 000004
【図４】
0003790409.tif 000005