JP2011089492A - Wind turbine generator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、風力を受けて回転する風車を利用して発電を行う風力発電装置に関する。 The present invention relates to a wind turbine generator that generates power using a windmill that rotates by receiving wind power.
従来から、風力を受けて回転する風車を備え、この風車の回転軸を発電機の入力軸に連結し、風力で発電を行うようにした風力発電装置が利用されている。
このような風力発電装置によれば、自然界に存在する無尽蔵ともいえる風力を動力源として採用するので、化石燃料のように枯渇するおそれがまったくない。そのうえ、発電の際に燃料を燃焼させる必要がないので、二酸化炭素がまったく発生しない。
このため、風力発電装置の台数を増やして、その発電量を増大していければ、火力発電で化石燃料が燃焼される量が低減され、二酸化炭素の発生量を低減でき、地球温暖化の抑制に貢献することができる。
2. Description of the Related Art Conventionally, there has been used a wind turbine generator that includes a wind turbine that rotates by receiving wind force, and that generates power by using wind power by connecting the rotation shaft of the wind turbine to an input shaft of a generator.
According to such a wind power generator, wind power that can be said to be inexhaustible in nature is adopted as a power source, so there is no possibility of exhaustion like fossil fuels. In addition, there is no need to burn fuel during power generation, so no carbon dioxide is generated.
For this reason, if the number of wind power generators is increased and the power generation amount is increased, the amount of fossil fuel burned by thermal power generation can be reduced, the amount of carbon dioxide generated can be reduced, and global warming can be suppressed. Can contribute.
ここで、自然界における風は、一定の風速で連続して吹くことはなく、風速が常に変動している。このため、従来の風力発電装置は、風速の変動にかかわらず、所定の電力量が確保できるように、風車及び発電機を選択する、換言すると、風速が速くなっても、風速の遅いときと同じ一定の電力が発電されるように設計することにより、一定以上の稼働率を確保している。
具体的には、従来の風力発電装置の風車は、風速の応じてピッチが変化するブレードを有し、所定の風速よりも早い風を受けると、ピッチを変化させて、その風力を逃がすようになっており、これにより、風速が変化しても、風車が一定の回転速度で回転し、発電機で所定の電力が安定して発電されるようになっており、また、発電機の過回転や、この過回転による発電機の過熱が未然に防止されるようになっている。
Here, the wind in nature does not blow continuously at a constant wind speed, and the wind speed constantly fluctuates. For this reason, the conventional wind turbine generator selects a wind turbine and a generator so that a predetermined amount of power can be secured regardless of fluctuations in the wind speed. In other words, even when the wind speed is high, the wind speed is low. By designing so that the same constant power can be generated, an operation rate above a certain level is secured.
Specifically, a wind turbine of a conventional wind power generator has a blade whose pitch changes according to the wind speed, and when receiving wind that is faster than a predetermined wind speed, the pitch is changed so that the wind force is released. As a result, even if the wind speed changes, the windmill rotates at a constant rotational speed, and a predetermined power is stably generated by the generator. In addition, overheating of the generator due to this over rotation is prevented in advance.
このような従来の風力発電装置では、発電可能な電力を制限することで、稼働率を確保しているので、風力に応じて発電電力を増そうとすると、いきなり稼働率が低下して、実用に耐えなくなる、換言すると、稼働率を低下させることなく、風力に応じた電力を獲得することができない、という問題がある。
また、従来の風力発電装置では、発電機として交流誘導機を採用すると、風速の変動により、出力電圧や出力周波数も変動してしまい、出力電圧及び出力周波数が変動しない品質のよい電力を供給することはできない、という問題もある。
ところで、風力に応じたエネルギーを取り出すために、風力で摩擦熱を発生させるとともに、発生した熱を蓄熱するようにした風力熱発生装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
In such conventional wind turbine generators, the operating rate is secured by limiting the power that can be generated, so if you try to increase the generated power according to the wind power, the operating rate suddenly decreases, and practical use In other words, there is a problem that power corresponding to wind power cannot be obtained without lowering the operating rate.
In addition, in the conventional wind power generator, when an AC induction machine is used as a generator, the output voltage and the output frequency also fluctuate due to fluctuations in the wind speed, and high-quality power that does not fluctuate the output voltage and output frequency is supplied There is also the problem that you can't.
By the way, in order to take out the energy according to a wind force, the wind-heat generation apparatus which generate | occur | produces frictional heat with a wind force and stored the generated heat | fever is known (for example, refer patent document 1).
更に詳しく説明すると、前述の風力熱発生装置は、水を張った蓄熱装置の内部に回転可能に設けられた回転羽根を回転させ、これにより、回転羽根と水との間で摩擦熱を発生させて蓄熱するものである。ここで、回転羽根の中央部分を構成するハブには、複数の固定羽根が固定されるとともに、これらの固定羽根の間から径方向に突没可能に複数の揺動羽根が設けられている。
このような風力熱発生装置によれば、風力を受けて回転羽根が回転すると、摩擦で熱エネルギーを発生することができ、そのうえ、回転羽根が回転する際に、遠心力が揺動羽根を作動させ、揺動羽根の突出量が回転速度に応じて変化するので、これにより、風力の強弱に対応して熱エネルギーの発生率を増減することができる。
More specifically, the wind power generator described above rotates a rotating blade provided rotatably in a heat storage device filled with water, thereby generating frictional heat between the rotating blade and water. Heat storage. Here, a plurality of fixed blades are fixed to the hub constituting the central portion of the rotating blades, and a plurality of swinging blades are provided so as to be able to project and retract in the radial direction from between these fixed blades.
According to such a wind heat generator, when the rotating blades are rotated by receiving wind force, heat energy can be generated by friction, and in addition, when the rotating blades rotate, centrifugal force activates the swinging blades. Since the amount of protrusion of the swing blade changes according to the rotational speed, the generation rate of thermal energy can be increased or decreased according to the strength of the wind force.
このため、風力が弱いときは、揺動羽根が突出しないので、弱い風力でも風車が回転し、少ないながらも熱エネルギーを発生させることができ、発生した熱エネルギーを蓄熱装置に蓄積すれば、ある程度の量が蓄熱装置に蓄積されたところで、この熱エネルギーを、給湯用熱源、冷暖房用熱源、及び、温室栽培用熱源として有効利用することができる。
一方、風力が強いときは、揺動羽根が突出して、瞬時に多くの熱エネルギーを連続的に発生させるので、発生した熱エネルギーを、そのまま、給湯用熱源、冷暖房用熱源、及び、温室栽培用熱源として有効利用することができる。
従って、稼働率を確保するために、獲得可能な熱エネルギーの量を制限する必要がなく、その時の風力に応じた量の熱エネルギーを獲得することができる。
For this reason, since the swing blades do not protrude when the wind power is weak, the windmill can rotate even with weak wind power, and heat energy can be generated even though there is little, and if the generated heat energy is accumulated in the heat storage device, to some extent When this amount is accumulated in the heat storage device, this heat energy can be effectively utilized as a heat source for hot water supply, a heat source for air conditioning and heating, and a heat source for greenhouse cultivation.
On the other hand, when the wind power is strong, the swinging blades protrude and instantly generate a lot of heat energy, so the generated heat energy is used as it is for the hot water supply heat source, the air conditioner heat source, and the greenhouse cultivation. It can be effectively used as a heat source.
Therefore, it is not necessary to limit the amount of heat energy that can be acquired in order to ensure the operating rate, and an amount of heat energy corresponding to the wind power at that time can be acquired.
前述のような風力熱発生装置では、熱媒体として液相の水を採用しており、液相の状態の水は、加熱しても、発電機を効率よく駆動可能な温度に到達させることができないので、風力から電気エネルギーを取り出して利用することができず、前述した問題、すなわち、稼働率を低下させずに、風力に応じた電力を獲得することができない、という問題を解決することはできない。
なお、回転速度に応じて突出量が変化する揺動羽根を発電機の回転軸に設け、この揺動羽根の抵抗変化で発電機の回転速度を調節し、発電機の回転速度を所定の範囲内に制御することが考えられるが、揺動羽根は、遠心力で突出動作するので、発電機の回転速度が変化しないと、揺動羽根の突出量が変化せず、発電機を所定の回転速度で運転させることができず、このため、その出力電圧や出力周波数が変動してしまい、従って、出力電圧及び出力周波数が変動しない品質のよい電力を供給することはできない、という問題は解決できない。
In the wind heat generator as described above, liquid-phase water is used as a heat medium, and the liquid-phase water can reach a temperature at which the generator can be driven efficiently even when heated. It is not possible to take out electrical energy from wind power and use it, and solving the above-mentioned problem, that is, it is not possible to acquire electric power according to wind power without reducing the operation rate Can not.
A swing blade whose projection amount changes according to the rotational speed is provided on the rotating shaft of the generator, and the rotational speed of the generator is adjusted by changing the resistance of the swing blade so that the rotational speed of the generator is within a predetermined range. However, if the rotating speed of the generator does not change, the amount of protrusion of the swinging blade will not change and the generator will rotate at a predetermined speed. It cannot be operated at a speed, and therefore the output voltage and output frequency fluctuate. Therefore, the problem that it is not possible to supply high-quality power that does not fluctuate the output voltage and output frequency cannot be solved. .
そこで、各請求項にそれぞれ記載された各発明は、稼働率を低下させずに、風力に応じた品質のよい電力が得られる風力発電装置を提供することを目的とするものである。 Then, each invention described in each claim aims at providing a wind power generator capable of obtaining high-quality electric power according to wind power without reducing the operating rate.
各請求項にそれぞれ記載された各発明は、前述の目的を達成するためになされたものである。以下に、各発明の特徴点を、図面に示した発明の実施の形態を用いて説明する。
なお、符号は、発明の実施の形態において用いた符号を示し、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
(請求項1)
(特徴点)
請求項1記載の発明は、次の点を特徴とする。
すなわち、請求項1に記載の発明は、風力を受けて回転する風車(2)を利用して発電を行う風力発電装置(1,1A,1B)であって、前記風車(2)が発生する駆動力を熱に変換することで、当該風車(2)の回転速度を減速するとともに、変換した熱で熱媒体を加熱可能に形成されているリターダ装置(30, 90)と、このリターダ装置(30, 90)で加熱された熱媒体を溜めることで熱を蓄積する蓄熱装置(40)と、この蓄熱装置(40)に蓄積された熱を原動力として駆動する原動機(17)と、この原動機(17)の駆動力で駆動されて発電を行うエンジン発電機(18)とを備えていることを特徴とする。
Each invention described in each claim is made to achieve the above-mentioned object. The features of each invention will be described below with reference to the embodiments of the invention shown in the drawings.
In addition, a code | symbol shows the code | symbol used in embodiment of this invention, and does not limit the technical scope of this invention.
(Claim 1)
(Feature point)
The invention described in claim 1 is characterized by the following points.
That is, the invention described in claim 1 is a wind power generator (1, 1A, 1B) that generates power using a windmill (2) that rotates by receiving wind power, and the windmill (2) is generated. By converting the driving force into heat, the rotational speed of the wind turbine (2) is reduced, and the retarder device (30, 90) formed so that the heat medium can be heated by the converted heat, and the retarder device ( (30, 90), a heat storage device (40) that accumulates heat by accumulating the heat medium heated by the heat medium, a motor (17) that drives the heat stored in the heat storage device (40) as a motive power, and this motor ( And an engine generator (18) that generates power by being driven by the driving force of (17).
ここで、風車としては、プロペラ型等の回転軸が水平配置されるもの、並びに、ダリウス型及びジャイロミル型等の回転軸が垂直配置されるもののいずれもが採用できる。
また、リターダ装置としては、ステータに対して回転するロータが当該ステータに近接して設けられるとともに、ステータとの間にオイルが充填され、ロータの回転によってオイルが攪拌されると、その摩擦抵抗でロータの減速を行う流体式リターダ装置、あるいは、回転するロータに対して静止するように固定されたステータに永久磁石が埋め込まれ、ロータの回転によってロータ表面に渦電流が発生するようにし、この渦電流の発生による誘導起電力の反力を利用してロータの減速を行う永久磁石式リターダ装置を採用することができる。
Here, as the windmill, either a propeller type or the like in which the rotation axis is horizontally arranged, or a Darrie type or gyromill type or the like in which the rotation axis is arranged vertically can be adopted.
In addition, as a retarder device, a rotor that rotates with respect to the stator is provided close to the stator, and oil is filled between the stator and the oil is stirred by the rotation of the rotor. A permanent magnet is embedded in a fluid retarder device that decelerates the rotor, or a stator fixed so as to be stationary with respect to the rotating rotor, and an eddy current is generated on the rotor surface by the rotation of the rotor. A permanent magnet type retarder device that decelerates the rotor by utilizing the reaction force of the induced electromotive force due to the generation of current can be employed.
(請求項2)
(特徴点)
請求項2記載の発明は、前述した請求項1に記載の発明において、次の特徴点を備えているものである。
すなわち、請求項2記載の発明は、前記風車(2)と前記リターダ装置(30, 90)との間に、前記風車(2)が発生する駆動力を受けて作動油を圧送する油圧ポンプ(11)と、この油圧ポンプ(11)から圧送されてきた作動油を受けて回転し、前記リターダ装置(30, 90)を回転駆動する油圧モータ(12)とが設けられ、前記風車(2)が発生する駆動力が作動油を介して前記リターダ装置(30, 90)に伝達されるようになっていることを特徴とする。
(Claim 2)
(Feature point)
The invention described in
That is, the invention according to
(請求項3)
(特徴点)
請求項3記載の発明は、前述した請求項1又は2に記載の発明において、次の特徴点を備えているものである。
すなわち、請求項3記載の発明は、前記風車(2)の回転軸に入力軸が係合されて風力で発電を行う風車発電機(16)と、前記風車(2)の回転速度を検知し、前記風車(2)の回転速度が所定速度となるように、前記リターダ装置(30, 90)の減速力を調節する制御装置(50)とを備えていることを特徴とする。
(Claim 3)
(Feature point)
The invention described in
In other words, the invention according to claim 3 detects the rotational speed of the windmill (2) by detecting the rotational speed of the windmill (16) and the windmill generator (16) that generates power by wind power with the input shaft engaged with the rotational axis of the windmill (2). And a control device (50) for adjusting the deceleration force of the retarder device (30, 90) so that the rotational speed of the windmill (2) becomes a predetermined speed.
(請求項4)
(特徴点)
請求項4記載の発明は、前述した請求項3に記載の発明において、次の特徴点を備えているものである。
すなわち、請求項4記載の発明は、前記制御装置(50)として、電力需要に対して前記風車発電機(16)の発電量が不足する場合は、前記風車発電機(16)の発電量を補うために、前記蓄熱装置(40)に蓄積された熱で前記原動機(17)を駆動し、前記原動機(17)の駆動力で前記エンジン発電機(18)に発電を行わせるものが採用されていることを特徴とする。
(Claim 4)
(Feature point)
The invention described in
That is, in the invention according to
ここで、原動機、及び、この原動機に駆動されるエンジン発電機を複数組設け、電力需要に対応した台数を作動させる台数制御を行うようにすれば、電力需要に幅広く対応することができる。
(請求項5)
(特徴点)
請求項5記載の発明は、前述した請求項1から請求項4までのいずれかに記載の発明において、次の特徴点を備えているものである。
すなわち、請求項5記載の発明は、前記蓄熱装置(40)に溜められる熱媒体を加熱するための補助熱源(20)が前記リターダ装置(30, 90)とは別に設けられ、前記蓄熱装置(40)に蓄積されている熱媒体の温度が所定値より低下した場合には、前記補助熱源(20)の熱で熱媒体を加熱することが可能となっていることを特徴とする。
Here, if a plurality of prime movers and a plurality of engine generators driven by the prime movers are provided and the number control for operating the number corresponding to the power demand is performed, the power demand can be widely met.
(Claim 5)
(Feature point)
The invention described in
That is, in the invention according to
(請求項6)
(特徴点)
請求項6記載の発明は、前述した請求項5に記載の発明において、次の特徴点を備えているものである。
すなわち、請求項6記載の発明は、太陽の放射熱を利用して熱媒体を加熱する太陽熱採取装置、地熱を利用して熱媒体を加熱する地熱採取装置、及び、燃焼炉で燃料を燃焼する際に発生する熱で熱媒体を加熱する燃焼炉装置のうち、少なくとも一つが補助熱源(20)として採用されていることを特徴とするものである。
(Claim 6)
(Feature point)
The invention described in claim 6 is the invention described in
That is, the invention according to claim 6 is a solar heat collector that heats a heat medium using solar radiation heat, a geothermal sampler that heats a heat medium using geothermal heat, and burns fuel in a combustion furnace. At least one of the combustion furnace apparatuses that heat the heat medium with the heat generated at the time is employed as the auxiliary heat source (20).
(請求項7)
(特徴点)
請求項7記載の発明は、次の点を特徴とするものである。
すなわち、請求項7記載の発明は、風力を受けて回転する風車(2)を利用して発電を行う風力発電装置(1,1A,1B)であって、前記風車(2)が発生する駆動力を熱に変換することで、当該風車(2)の回転速度を減速するとともに、変換した熱で熱媒体を加熱可能に形成されているリターダ装置(30, 90)と、このリターダ装置(30, 90)で加熱された熱媒体を溜めることで熱を蓄積する蓄熱装置(40)と、この蓄熱装置(40)に蓄積された熱を熱電素子で電力に変換する熱電変換装置(19)とを備えていることを特徴とする。
(Claim 7)
(Feature point)
The invention described in claim 7 is characterized by the following points.
In other words, the invention described in claim 7 is a wind power generator (1, 1A, 1B) that generates power using a windmill (2) that rotates by receiving wind power, and is driven by the windmill (2). By converting the force into heat, the rotational speed of the wind turbine (2) is reduced, and the retarder device (30, 90) formed so that the heat medium can be heated by the converted heat, and the retarder device (30 , 90), a heat storage device (40) that accumulates heat by storing the heat medium heated, and a thermoelectric conversion device (19) that converts heat accumulated in the heat storage device (40) into electric power by a thermoelectric element, It is characterized by having.
(請求項1の効果)
以上のように構成されている本発明は、以下に記載されるような効果を奏する。
すなわち、請求項1記載の発明によれば、風車が発生する駆動力を熱に変換して熱媒体を加熱するリターダ装置と、リターダ装置が加熱した熱媒体を蓄積することで蓄熱する蓄熱装置と、蓄熱装置に溜めた熱媒体の熱で作動する原動機と、この原動機によって駆動されるエンジン発電機とを設けたので、リターダ装置で風車を減速する際に熱媒体を加熱することができ、しかも、熱媒体に加えられた熱を蓄熱装置に蓄熱し、蓄積した熱を原動力として原動機が動作してエンジン発電機を駆動し、これにより、発電を行うことができる。そして、熱媒体として、自動車のエンジンオイル等として利用されている鉱油を採用すれば、発電機を充分駆動できる温度まで、熱媒体を加熱することができ、これにより、風力から電気エネルギーを取り出して有効に利用することができる。
(Effect of Claim 1)
The present invention configured as described above has the following effects.
That is, according to the first aspect of the invention, the retarder device that converts the driving force generated by the windmill into heat to heat the heat medium, and the heat storage device that stores heat by accumulating the heat medium heated by the retarder device, In addition, since a prime mover that operates with the heat of the heat medium stored in the heat storage device and an engine generator that is driven by the prime mover are provided, the heat medium can be heated when the retarder device decelerates the wind turbine, The heat applied to the heat medium is stored in the heat storage device, and the engine is operated by using the accumulated heat as a driving force to drive the engine generator, thereby generating power. If the mineral oil used as the engine oil for automobiles is adopted as the heat medium, the heat medium can be heated to a temperature at which the generator can be driven sufficiently, thereby extracting electric energy from the wind power. It can be used effectively.
また、リターダ装置は、その機構上、風車の減速力を連続的に調節できるので、風力に応じた電力を得ることができるようになる。
そして、風力が弱いときは、リターダ装置の減速力を弱めれば、弱い風力でも風車を回転させて熱エネルギーを得ることができ、しかも、得られた熱エネルギーは、蓄熱装置に蓄積することができる。
一方、風力が強いときは、リターダ装置の減速力を増強し、単位時間当たりに風力から得られる熱エネルギーの量を増大させ、瞬時に多くの熱エネルギーを連続的に発生させることができ、こうして発生させた熱エネルギーも蓄熱装置に蓄積される。
Moreover, since the retarder device can continuously adjust the deceleration force of the windmill due to its mechanism, it can obtain electric power according to the wind force.
When the wind power is weak, if the retarding power of the retarder device is weakened, the wind turbine can be rotated to obtain thermal energy even with weak wind power, and the obtained thermal energy can be stored in the heat storage device. it can.
On the other hand, when the wind power is strong, the retarding power of the retarder can be increased and the amount of heat energy obtained from the wind power per unit time can be increased. The generated thermal energy is also stored in the heat storage device.
このようにして蓄熱装置に充分な熱エネルギーが蓄積されたら、この熱エネルギーで原動機を作動させて、エンジン発電機を駆動すれば、常に需要に対応した電力供給が行え、風力発電装置の稼働率を優れたものにすることができる。
この際、原動機として、回転数が一定となるように出力調整が行えるものを採用すれば、発電機の出力電圧や出力周波数が一定となるように、当該原動機の動作を制御することができ、これにより、発電機から出力される電力は、出力電圧や出力周波数が一定となった品質のよいものとなる。
従って、稼働率を低下させずに、風力を利用して品質のよい電力が得られ、これにより、前記目的が達成される。
When sufficient heat energy is accumulated in the heat storage device in this way, the engine can be driven by operating the prime mover with this heat energy, so that power can always be supplied in response to demand and the operating rate of the wind power generation device Can be made excellent.
At this time, if a motor whose output can be adjusted so that the rotation speed is constant is adopted as the prime mover, the operation of the prime mover can be controlled so that the output voltage and output frequency of the generator are constant. As a result, the power output from the generator is of good quality with a constant output voltage and output frequency.
Therefore, high-quality electric power can be obtained by using wind power without lowering the operation rate, thereby achieving the object.
(請求項2の効果)
請求項2記載の発明によれば、上記した請求項1記載の発明の効果に加え、次のような効果を奏する。
すなわち、請求項2記載の発明によれば、風車とリターダ装置との間に、油圧ポンプと油圧モータとを設け、風車が発生する駆動力を、作動油を介してリターダ装置に伝達させるようにしたので、風車とリターダ装置とを離隔して配置し、リターダ装置と蓄熱装置とを近接して配置することができ、これにより、熱エネルギーの伝達を熱媒体の搬送で行う際に、熱媒体の搬送距離が短くなり、熱媒体の搬送に伴うエネルギー損失を著しく低減することができ、風力発電装置の発電効率を向上することができる。
(Effect of claim 2)
According to the invention described in
That is, according to the second aspect of the present invention, the hydraulic pump and the hydraulic motor are provided between the windmill and the retarder device so that the driving force generated by the windmill is transmitted to the retarder device via the hydraulic oil. Therefore, the windmill and the retarder device can be arranged apart from each other, and the retarder device and the heat storage device can be arranged close to each other, so that when the heat energy is transferred by the transfer of the heat medium, the heat medium , The energy loss accompanying the conveyance of the heat medium can be remarkably reduced, and the power generation efficiency of the wind turbine generator can be improved.
(請求項3の効果)
請求項3記載の発明によれば、上記した請求項1又は2に記載の発明の効果に加え、次のような効果を奏する。
すなわち、請求項3記載の発明によれば、風車で駆動される風車発電機と、風車の回転速度を検知してリターダ装置の減速力を調節する制御装置とを設け、風車発電機の回転速度を制御装置で制御するようにしたので、風速が変化しても、風車発電機が一定の回転速度で回転し、風車発電機で所定の電力を安定して発電することができる。
このため、風力で直接風車発電機を駆動しても、品質のよい電力が得られ、しかも、風力で、直接、風車発電機を駆動して電力を得ることで、熱エネルギーとの間でエネルギー変換する必要がなくなるので、エネルギー変換の際に生じるエネルギー損失もなくなり、この点からも、風力発電装置の発電効率を向上することができる。
(Effect of claim 3)
According to invention of
That is, according to the third aspect of the present invention, the wind turbine generator driven by the wind turbine and the control device that detects the rotational speed of the wind turbine and adjusts the deceleration force of the retarder device are provided, and the rotational speed of the wind turbine generator is provided. Since the wind turbine generator rotates at a constant rotational speed even when the wind speed changes, the wind turbine generator can stably generate predetermined power.
For this reason, even if the wind turbine generator is directly driven by wind power, high-quality electric power can be obtained, and furthermore, the wind turbine generator is directly driven by wind power to obtain electric power. Since there is no need for conversion, there is no energy loss that occurs during energy conversion. From this point as well, the power generation efficiency of the wind turbine generator can be improved.
そのうえ、リターダ装置で減速を行った際に発生した熱は、捨てられることなく、熱媒体を通じて蓄熱装置に回収されて蓄積され、原動機の駆動に利用されるので、風車の制動によって、風力エネルギーの一部分が風車発電機で電力に変換できなくなっても、その分は、エンジン発電機で電力に変換されるので、風力エネルギーを無駄なく利用することができる。
(請求項4の効果)
請求項4記載の発明によれば、上記した請求項3に記載の発明の効果に加え、次のような効果を奏する。
In addition, the heat generated when the retarder device decelerates is not discarded, but is collected and stored in the heat storage device through the heat medium and used to drive the prime mover. Even if a part of the wind turbine generator cannot be converted into electric power, the portion is converted into electric power by the engine generator, so that wind energy can be used without waste.
(Effect of claim 4)
According to the invention described in
すなわち、請求項4記載の発明によれば、電力需要に対して前記風車発電機の発電量が不足する場合は、風車発電機の発電量を補うために、蓄熱装置に蓄積された熱で原動機を駆動し、原動機の駆動力でエンジン発電機に発電を行わせる制御装置を設けたので、風速の変化によって得られる風力エネルギーが変動し、風力エネルギーの変動が電力需要に一致していなくとも、風力エネルギーが余ったときに、余った風力エネルギーを熱エネルギーに変化して蓄熱装置に蓄積していき、風力エネルギーが足りないときに、蓄熱装置に蓄積された熱エネルギーで原動機を駆動して、エネルギーの不足分を補填することができ、これにより、電力需要に対応した電力供給を行うことができる。 That is, according to the fourth aspect of the present invention, when the power generation amount of the wind turbine generator is insufficient with respect to the power demand, in order to supplement the power generation amount of the wind turbine generator, the prime mover is driven by the heat accumulated in the heat storage device. , And the control device that causes the engine generator to generate power with the driving force of the prime mover, the wind energy obtained by the change in wind speed fluctuates, even if the fluctuation in wind energy does not match the power demand, When wind energy is surplus, the surplus wind energy is converted into heat energy and accumulated in the heat storage device.When the wind energy is insufficient, the prime mover is driven by the heat energy accumulated in the heat storage device, It is possible to compensate for the shortage of energy, and thereby it is possible to supply power corresponding to the power demand.
(請求項5の効果)
請求項5記載の発明によれば、上記した請求項1から請求項4までのいずれかに記載の発明の効果に加え、次のような効果を奏する。
すなわち、請求項5記載の発明によれば、蓄熱装置に溜められる熱媒体を加熱するための補助熱源をリターダ装置とは別に設け、蓄熱装置に蓄積されている熱媒体の温度が所定値より低下した場合には、補助熱源の熱で熱媒体を加熱することを可能としたので、風のない気候が長期間続いたとしても、常に所定量の熱エネルギーを蓄熱装置に蓄積することが可能となり、需要に対して電力供給を途絶えさせることなく、安定した電力供給を行うことができる。
(Effect of Claim 5)
According to the invention described in
That is, according to the fifth aspect of the invention, the auxiliary heat source for heating the heat medium stored in the heat storage device is provided separately from the retarder device, and the temperature of the heat medium stored in the heat storage device falls below a predetermined value. In this case, since the heat medium can be heated by the heat of the auxiliary heat source, even if the windless climate lasts for a long time, it becomes possible to always store a predetermined amount of heat energy in the heat storage device. Thus, stable power supply can be performed without interrupting power supply with respect to demand.
(請求項6の効果)
請求項6記載の発明によれば、上記した請求項5に記載の発明の効果に加え、次のような効果を奏する。
すなわち、請求項6記載の発明によれば、太陽の放射熱を利用して熱媒体を加熱する太陽熱採取装置、及び、地熱を利用して熱媒体を加熱する地熱採取装置のいずれかを補助熱源として採用した場合には、加熱の際に燃料を燃焼させる必要がないので、二酸化炭素がまったく発生せず、これにより、地球温暖化の抑制に貢献することができる。
一方、燃焼炉で燃料を燃焼する際に発生する熱で熱媒体を加熱する燃焼炉装置として採用した場合、光合成を行って成長する植物から作られるバイオディーゼル燃料、或いは、原料からバイオディーゼル燃料を作った後に発生する残渣を燃料として燃やせば、これらの燃料が大気中から吸収した二酸化炭素に由来するものなので、燃焼させても全体として見れば、大気中の二酸化炭素量を増加させていないと考えられ、従って、この場合にも、地球温暖化の抑制に貢献することができる。
(Effect of claim 6)
According to invention of Claim 6, in addition to the effect of invention of
That is, according to the invention described in claim 6, any one of the solar heat collecting device that heats the heat medium using solar radiation and the geothermal heat collecting device that heats the heat medium using geothermal heat is used as the auxiliary heat source. In the case of adopting as, since it is not necessary to burn the fuel at the time of heating, no carbon dioxide is generated, thereby contributing to the suppression of global warming.
On the other hand, when it is adopted as a combustion furnace device that heats the heat medium with the heat generated when burning the fuel in the combustion furnace, biodiesel fuel made from plants that grow by photosynthesis or biodiesel fuel from raw materials If the residue generated after burning is burned as fuel, these fuels are derived from carbon dioxide absorbed from the atmosphere, so even if burned as a whole, the amount of carbon dioxide in the atmosphere is not increased Therefore, it is possible to contribute to the suppression of global warming.
(請求項7の効果)
請求項7記載の発明によれば、以下に記載されるような効果を奏する。
すなわち、請求項7記載の発明によれば、風車が発生する駆動力を熱に変換して熱媒体を加熱するリターダ装置と、リターダ装置が加熱した熱媒体を蓄積することで蓄熱する蓄熱装置と、この蓄熱装置に蓄積された熱を熱電素子で電力に変換する熱電変換装置とを設けたので、リターダ装置で風車を減速する際に熱媒体を加熱することができ、しかも、熱媒体に加えられた熱を蓄熱装置に蓄熱し、蓄積した熱を熱電変換装置が電力に変換するので、リターダ装置で風車を減速することで電力を得ることができる。そして、熱媒体として、自動車のエンジンオイル等として利用されている鉱油を採用すれば、熱電変換装置を充分作動させることができる温度まで、熱媒体を加熱することができ、これにより、風力から電気エネルギーを取り出して有効に利用することができる。
(Effect of Claim 7)
According to invention of Claim 7, there exists an effect as described below.
That is, according to the seventh aspect of the invention, the retarder device that converts the driving force generated by the windmill into heat and heats the heat medium, and the heat storage device that stores heat by accumulating the heat medium heated by the retarder device, Since the thermoelectric conversion device that converts the heat accumulated in the heat storage device into electric power with a thermoelectric element is provided, the heat medium can be heated when the retarder device decelerates the windmill, and in addition to the heat medium Since the generated heat is stored in the heat storage device and the accumulated heat is converted into electric power by the thermoelectric conversion device, electric power can be obtained by decelerating the windmill with the retarder device. If the mineral oil used as the engine oil for automobiles is adopted as the heat medium, the heat medium can be heated to a temperature at which the thermoelectric conversion device can be sufficiently operated. Energy can be extracted and used effectively.
また、リターダ装置は、その機構上、風車の減速力を連続的に調節できるので、風力に応じた電力を得ることができるようになる。
そして、風力が弱いときは、リターダ装置の減速力を弱めれば、弱い風力でも風車を回転させて熱エネルギーを得ることができ、しかも、得られた熱エネルギーは、蓄熱装置に蓄積することができる。
一方、風力が強いときは、リターダ装置の減速力を増強し、単位時間当たりに風力から得られる熱エネルギーの量を増大させ、瞬時に多くの熱エネルギーを連続的に発生させることができ、こうして発生させた熱エネルギーも蓄熱装置に蓄積される。
Moreover, since the retarder device can continuously adjust the deceleration force of the windmill due to its mechanism, it can obtain electric power according to the wind force.
When the wind power is weak, if the retarding power of the retarder device is weakened, the wind turbine can be rotated to obtain thermal energy even with weak wind power, and the obtained thermal energy can be stored in the heat storage device. it can.
On the other hand, when the wind power is strong, the retarding power of the retarder can be increased and the amount of heat energy obtained from the wind power per unit time can be increased. The generated thermal energy is also stored in the heat storage device.
このようにして蓄熱装置に充分な熱エネルギーが蓄積されたら、この熱エネルギーで原動機を作動させて、エンジン発電機を駆動すれば、常に需要に対応した電力供給が行え、風力発電装置の稼働率を優れたものにすることができる。
この際、熱電変換装置が出力する直流電力をインバータ装置で直流電力に変換すれば、出力電圧や出力周波数が一定の電力が得られるようになり、当該風力発電装置から出力される電力は、出力電圧や出力周波数が一定となった品質のよいものとなる。
従って、稼働率を低下させずに、風力を利用して品質のよい電力が得られ、これにより、前記目的が達成される。
When sufficient heat energy is accumulated in the heat storage device in this way, the engine can be driven by operating the prime mover with this heat energy, so that power can always be supplied in response to demand and the operating rate of the wind power generation device Can be made excellent.
At this time, if the DC power output from the thermoelectric converter is converted into DC power by the inverter device, power with a constant output voltage and output frequency can be obtained, and the power output from the wind turbine generator is The voltage and output frequency are constant and the quality is good.
Therefore, high-quality electric power can be obtained by using wind power without lowering the operation rate, thereby achieving the object.
以下に、本発明を実施するための形態である実施形態について、図面を参照しながら説明する。
[第1実施形態]
図1には、本第1実施形態に係る風力発電装置1が示されている。
図1において、風力発電装置1は、風車2で受けとめた風力を利用して発電を行うものである。この風力発電装置1には、図1の如く、地面から上方へ向かって延びるタワー部3と、このタワー部3の頂部において風車2を回転自在に支持するナセル部4と、発電に必要な装置類を収納した機械小屋5とが設けられている。
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Embodiments that are embodiments for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
[First Embodiment]
FIG. 1 shows a wind turbine generator 1 according to the first embodiment.
In FIG. 1, a wind power generator 1 generates power using wind power received by a
風車2は、中心から放射状に延びる複数枚のブレード2Aを有し、これらのブレード5Aで風力を受けとめて回転するものとなっている。
タワー部3は、地面近傍よりも強い風力が得られる高い位置に風車2を配置するために、背の高い塔状に形成された建築物である。
このタワー部3には、鉄骨軸組材等を塔状に組み合わせた塔状フレーム(図示略)と、この塔状フレームを内部に収納した筒状のカバー3Aとが設けられている。
このうち、塔状フレームの頂部には、ナセル部4を回動自在に軸支するとともに、略水平に延びる回動支持軸(図示略)が設けられている。
The
The
The
Among these, the top of the tower-like frame is provided with a pivot support shaft (not shown) that supports the
ナセル部4は、鉄骨軸組材等を籠状に組み合わせた籠状フレーム(図示略)と、この籠状フレームを覆う容器状に形成されるとともに、所定の耐候性及び剛性を備えた材質、例えば、繊維強化プラスチック製の保護カバー4Aとを備えたものである。
このうち、籠状フレームは、タワー部3の塔状フレームの頂部に設けられた前述の回動支持軸に回動自在に支持されたものであり、且つ、風車2を回転自在に軸支するとともに略水平に延びる回転支持軸4Bを備えている。
この回転支持軸4Bは、一端が風車2の中心に結合され、風力を受けた風車2が発生する駆動力であるトルクを他端側に伝達する、風車2の回転軸となっている。
The
Among these, the bowl-shaped frame is rotatably supported by the above-described rotation support shaft provided at the top of the tower-shaped frame of the
One end of the
このようなナセル部4には、風力で駆動される油圧ポンプ11と、風向を測定する風向計(図示略)と、この風向計によって検知された風向に基づいて、風車2を風上に向けるためのヨー調節機構(図示略)が設けられている。
ここで、油圧ポンプ11は、その入力軸が回転支持軸4Bの他端に結合され、この回転支持軸4Bを介して風車2の発生するトルクが伝達され、これにより、風力で駆動されるようになっている。
また、油圧ポンプ11は、機械小屋5の内部に設けられた油圧モータ12を駆動するものである。すなわち、油圧ポンプ11と油圧モータ12とは、タワー部3の頂部に設けられたタワー部3から機械小屋5の内部まで延びる油圧往管13及び油圧還管14によって相互に接続されている。
In such a
Here, the input shaft of the
The
なお、油圧往管13及び油圧還管14の各々は、タワー部3側及びナセル部4側のそれぞれに分割されている。そして、油圧往管13及び油圧還管14の各々は、ナセル部4側の部分がタワー部3側の部分に対して回動可能となるように、分割されたもの同士が図示しないスイベル継手を介して相互に連結されている。
このようなナセル部4に支持されている風車2は、風向計及びヨー調節機構によって向きが調節され、常に風上を向いて風力を確実に受けられるように形成されている。
そして、風車2によって受けとめられた風力エネルギーは、油圧ポンプ11で油圧エネルギーに変換され、油圧往管13を通じて機械小屋5内の油圧モータ12へ伝達されるようになっている。また、油圧ポンプ11から油圧モータ12へ圧送された作動油は、油圧モータ12を回転駆動させた後、油圧還管14を通って油圧ポンプ11に戻るようになっている。
Each of the
The
The wind energy received by the
機械小屋5は、現場で容易に構築可能なプレハブ式の小さな建物、或いは、予め工場で箱状に形成された後、現場まで搬送されてきたコンテナハウスであり、内部に油圧モータ12等の機械を設置するための機械室が設けられている。
このような機械小屋5には、油圧ポンプ11の圧送する作動油で駆動される前述の油圧モータ12と、油圧往管13内の油圧の変動を吸収するアキュムレータ15と、油圧モータ12に駆動される風車発電機16と、油圧モータ12及び風車発電機16との間に介装されたリターダ装置30と、風力エネルギーから変換された熱エネルギーを蓄積する蓄熱装置40と、蓄熱装置40に蓄熱された熱エネルギーで駆動する原動機であるスターリングエンジン17と、このスターリングエンジン17に駆動されるエンジン発電機18と、リターダ装置30の動作等を制御するために、後述する制御装置50が設けられている。
The machine shed 5 is a prefabricated small building that can be easily constructed on site, or a container house that has been previously formed in a box shape at a factory and then transported to the site. A machine room is provided for installing the machine.
In such a machine shed 5, the
アキュムレータ15は、ガスの圧縮/膨張を利用して、配管内部で生じる圧力の脈動を吸収するものである。すなわち、アキュムレータ15は、内部がフレキシブルなダイアフラムで二つの部屋に仕切られ、一方の部屋がガスの充填されたガス室とされ、他方の部屋が油圧往管13に接続された受圧室となっている。
そして、アキュムレータ15は、風速の変動による油圧ポンプ11の吐出圧の脈動や、油圧モータ12の負荷変動による作動油圧の脈動が受圧室に導入されると、ガス室のガスが圧縮/膨張し、これにより、前述の脈動を吸収するようになっている。
このようなアキュムレータ15によって、油圧往管13、ひいては、油圧還管14の内部の油圧の脈動が抑制され、当該油圧が安定するようになっている。
The
The
Such an
風車発電機16は、油圧ポンプ11等を介して、風車2の回転軸が入力軸に連結されて風力で発電を行う発電機となっている。
すなわち、風車2は、風力を受けると回転し、そのトルクで油圧ポンプ11を駆動するようになっている。
油圧モータ12は、油圧ポンプ11から圧送されてくる作動油によって作動するものとなっている。風車発電機16は、油圧モータ12の出力軸12A の先端に結合され、油圧モータ12によって駆動されるようになっている。
これにより、風車2のトルク、換言すると、風力エネルギーが風車発電機16まで伝達され、この風力エネルギーによって風車発電機16が発電を行うようになっている。
The
That is, the
The
Thereby, the torque of the
また、風車2が発生する駆動力であるトルクは、作動油を介してリターダ装置30にも伝達されるようになっている。
リターダ装置30は、油圧モータ12の出力軸12A に係合し、出力軸12A の回転速度を減速することで、風車2の回転速度を減速する制動装置である。
このリターダ装置30は、風力を受けた風車2が発生するトルク(駆動力)を熱に変換することで、当該風車2の回転速度を減速するものであり、変換した熱で熱媒体である鉱油を加熱するように形成されている。
このようなリターダ装置30によって、風車発電機16は、予め設定された回転速度で回転するように、回転速度が制御されている。リターダ装置30の回転速度制御については、後で詳述する。
Moreover, the torque which is the driving force which the
The
This
With such a
蓄熱装置40は、リターダ装置30で加熱された鉱油を溜める所定容量のタンクであり、加熱された鉱油を溜めることで熱を蓄積するものとなっている。
ここで、蓄熱装置40は、外殻がステンレス鋼等から形成された中空構造を有し、中空部分が真空にされて断熱性能に優れた容器となっている。
また、蓄熱装置40は、鉱油往管31及び鉱油還管32によってリターダ装置30と接続され、さらに、鉱油還管32の途中には、後述するオイルポンプ33が設けられている。
これにより、リターダ装置30及び蓄熱装置40の間を鉱油が循環するようになっている。更に詳しく説明すれば、リターダ装置30で加熱された鉱油は、鉱油往管31を通って蓄熱装置40へ送られる一方、蓄熱装置40で放熱した鉱油は、鉱油還管32を通ってリターダ装置30へ送り返されるようになっている。
The
Here, the
The
Thereby, the mineral oil circulates between the
ここで、蓄熱装置40に溜められている鉱油は、200〜350℃の範囲から逸脱しないように温度が制御されている。蓄熱装置40に溜められている鉱油の温度制御については、後で詳述する。
スターリングエンジン17は、蓄熱装置40内の鉱油を熱源とする外燃機関であり、換言すると、蓄熱装置40に蓄熱された熱を原動力として動作するものとなっている。
ここで、スターリングエンジン17は、加熱器17A が蓄熱装置40の内部に挿入され、蓄熱装置40の内部に蓄熱された熱で加熱器が加熱されるようになっている。
また、スターリングエンジン17は、図示しない冷却器が機械小屋5内の空気に接する位置に配置され、機械小屋5内の空気で冷却器が冷却されるようになっている。
Here, the temperature of the mineral oil stored in the
The
Here, in the
The
エンジン発電機18は、スターリングエンジン17の出力軸17B の先端に結合され、スターリングエンジン17によって駆動されるようになっている。
ここで、エンジン発電機18は、スターリングエンジン17によって駆動されることから、換言すると、蓄熱装置40に蓄熱された熱エネルギー、ひいては、風車2によって取り込まれた風力エネルギーを原動力として動作するものである。
また、エンジン発電機18は、励磁電流を調節することによって、予め設定された回転速度で回転するように回転速度が制御されたものとなっている。エンジン発電機18の回転速度制御については、後で詳述する。
The
Here, since the
Further, the rotation speed of the
制御装置50は、リターダ装置30の回転速度制御、蓄熱装置40へ送る鉱油の温度制御、及び、エンジン発電機18の回転速度制御を行うために設けられたものである。
すなわち、制御装置50は、図2に示すように、リターダ装置30の回転速度を制御するリターダ制御部60と、蓄熱装置40へ送る鉱油の温度を制御する温度制御部70、及び、エンジン発電機18の回転速度を制御する発電機制御部80とを備えたものとなっている。
ここで、リターダ装置30は、内部で攪拌されるオイルの摩擦抵抗で減速を行う流体式リターダ装置である。
すなわち、リターダ装置30には、図2の如く、箱状に形成されたケース34と、このケース34の内部に移動不可能に形成されるとともに、鉱油を流通させる流路を有するステータ35と、ケース34に対して回転自在に形成されるとともに、ステータ35に近接して配置されたロータ36とが設けられている。
The
That is, as shown in FIG. 2, the
Here, the
That is, the
このようなリターダ装置30は、ステータ35とロータ36との間に形成された隙間34A に鉱油が入れられるとともに、ロータ36が油圧モータ12の出力軸12A に結合され、出力軸12A の回転に伴ってロータ36が回転すると、鉱油がステータ35の流路内を流通し、この鉱油の流通によって生じる抵抗でロータ36の減速を行うものである。
ここで、リターダ装置30は、隙間34A に入っている鉱油の嵩が増えると、鉱油の流通抵抗が増大してロータ36の減速力が強くなり、鉱油の嵩が減ると、鉱油の流通抵抗が減少してロータ36の減速力が弱くなるように形成されている。
リターダ制御部60は、リターダ装置30の隙間34A に入っている鉱油の嵩を調節することで、ロータ36の減速力を操作し、これにより、リターダ装置30の回転速度を一定に制御し、ひいては、風車発電機16の出力電圧の周波数及び位相を適正なものに整えるものとなっている。
In such a
Here, when the bulk of the mineral oil entering the
The
すなわち、リターダ装置30には、図2の如く、隙間34A に入れる鉱油を溜めておく鉱油タンク37、及び、隙間34A と鉱油タンク37との間で常に鉱油を循環させる循環ポンプ38とが設けられている。
このうち、鉱油タンク37は、内部に鉱油と空気とが収納された密閉構造のものである。そして、鉱油タンク37は、内部空気の圧力を高めると、内部の鉱油が隙間34A へ送られ、隙間34A 内の鉱油の嵩を増やす一方、内部空気の圧力を低くすると、隙間34A から鉱油が戻り、隙間34A 内の鉱油の嵩が減るようになっている。
そして、リターダ制御部60には、風車発電機16の入力軸の回転速度、換言すると、リターダ装置30の回転速度を調節する回転速度調節器61と、風車発電機16によって電力が供給される需要側電線の線間電圧波形を検出する電圧検出コイル62と、鉱油タンク37の内部に注入するための圧搾空気を供給する空気源装置63と、鉱油タンク37に対して空気の注入及び排出を行うための三方電磁弁64とが設けられている。
That is, as shown in FIG. 2, the
Among these, the
Then, the
ここで、空気源装置63は、周囲の空気を取り込んで圧縮するコンプレッサ64A 、このコンプレッサ64A が圧縮した圧搾空気を蓄えるエアタンク64B 、並びに、図示しない空気冷却機及びエアフィルタ等を含んで構成されたものである。
三方電磁弁64は、図示しないソレノイドを備え、このソレノイドが通電されない非通電状態、いわゆる、ノーマル状態になると、鉱油タンク37の内部を大気に開放し、鉱油タンク37の内部空気を外部に排出するようになっている。これにより、リターダ装置30に形成されている隙間34A 内の鉱油は、嵩が減るようになっている。
逆に、三方電磁弁64は、図示しないソレノイドが通電された通電状態、いわゆる、作動状態になると、空気源装置63のエアタンク64B を鉱油タンク37に接続し、エアタンク64B の内部に圧搾空気を注入するようになっている。これにより、リターダ装置30に形成されている隙間34A 内の鉱油は、嵩が増えるようになっている。
Here, the
The three-
In contrast, when the three-
回転速度調節器61は、風車発電機16の入力軸に設けられている図示しないロータリーエンコーダの出力信号を受信し、この出力信号に基づいて、風車発電機16の入力軸の回転数及び位相を検知可能となっている。
また、回転速度調節器61は、電圧検出コイル62の出力信号に基づいて、需要側電線に印加されている電圧の周波数及び位相を検知するものとなっている。
そして、回転速度調節器61は、風車発電機16の入力軸の回転数及び位相が、需要側電線に印加されている電圧の周波数及び位相に対応するように、三方電磁弁64の図示しないソレノイドを作動させるようになっている。
The
The
The
具体的には、回転速度調節器61は、風車発電機16の入力軸の回転数が、需要側電線の線間電圧周波数に比べて多い場合、或いは、風車発電機16の入力軸の位相が需要側電線の線間電圧位相よりも進んでいる場合、三方電磁弁64の図示しないソレノイドを通電させ、リターダ装置30に形成されている隙間34A 内の鉱油の嵩を増やすようになっている。これにより、リターダ装置30のロータ36は、減速力が増し、その回転速度、すなわち、風車発電機16の入力軸の回転速度が低減されるようになっている。
逆に、回転速度調節器61は、風車発電機16の入力軸の回転数が、需要側電線の線間電圧周波数に比べて少ない場合、或いは、風車発電機16の入力軸の位相が需要側電線の線間電圧位相よりも遅れている場合、三方電磁弁64の図示しないソレノイドへの通電を止め、リターダ装置30に形成されている隙間34A 内の鉱油の嵩を減らすようになっている。これにより、リターダ装置30のロータ36は、減速力が減り、その回転速度、すなわち、風車発電機16の入力軸の回転速度が増大されるようになっている。
Specifically, the
On the contrary, the
以上において、リターダ制御部60は、風車発電機16の図示しないロータリーエンコーダによって、風車2の回転速度を検知し、風車2の回転速度が所定速度となるように、リターダ装置30の減速力を調節するものとなっている。
すなわち、リターダ制御部60は、風車発電機16の入力軸の回転状態に応じて、リターダ装置30の隙間34A 内に入っている鉱油の嵩を調節し、これにより、風車発電機16の回転速度を制御し、ひいては、風車発電機16の出力電圧の周波数及び位相を、需要側電線の線間電圧に対応した所定の状態に調整するものとなっている。
温度制御部70は、鉱油往管31から蓄熱装置40の内部へ向かって流出する鉱油の温度を所定の値となるように温度制御するものとなっている。
In the above, the
That is, the
The
すなわち、温度制御部70には、図2の如く、鉱油往管31から流出する鉱油の温度を検出する温度検出器71と、鉱油往管31及び鉱油還管32の途中部分同士を相互に連通するバイパス管72への鉱油の流量を調節する電動混合三方弁73と、この電動混合三方弁73を操作して鉱油往管31から流出する鉱油の温度を調節する温度調節器74とが設けられている。
ここで、リターダ装置30は、ロータ36の回転によって隙間34A 内の鉱油が加熱され、加熱されて高温になった鉱油が鉱油タンク37に溜まるようになっている。
オイルポンプ33は、蓄熱装置40の低温側の鉱油を吸い込んで鉱油還管32を通じてリターダ装置30の鉱油タンク37へ戻すとともに、鉱油タンク37に溜まっている高温の鉱油を鉱油往管31を通じて蓄熱装置40の高温側へ送るものとなっている。
That is, as shown in FIG. 2, the
Here, in the
The
そして、バイパス管72は、蓄熱装置40をバイパスする流路であって、鉱油往管31の途中部分と、鉱油還管32の途中に設けられたオイルポンプ33の吸込口側の部分とを接続し、鉱油往管31を通ってきた鉱油を途中で鉱油還管32へ戻してしまう流路である。
電動混合三方弁73は、鉱油還管32を通ってきた蓄熱装置40からの鉱油が流入する第1の入口、バイパス管72を通ってきた鉱油が流入する第2の入口、及び、オイルポンプ33の吸込口へ鉱油を排出する出口の三つの口が形成された三方弁73A と、三方弁73A 内部の図示しない弁プラグを駆動するモータ73B とを備え、モータ73B で弁プラグの位置を移動させると、弁プラグの位置に応じて、蓄熱装置40からの鉱油の流量と、バイパス管72を通ってきた鉱油の流量との比率が調節されるように形成されたものである。
The
The electric mixing three-
温度調節器74は、温度検出器71が検出した鉱油の温度に応じて、電動混合三方弁73のモータ73B を操作して弁プラグの位置を移動させ、蓄熱装置40からの鉱油の流量と、バイパス管72を通ってきた鉱油の流量との比率を調節するものである。
このような温度制御部70は、温度検出器71が検出した鉱油の温度が低い状態では、バイパス管72を通ってきた鉱油の流量、すなわち、蓄熱装置40へ送らずにリターダ装置30へ戻す鉱油の流量を増やし、リターダ装置30における鉱油の加熱時間を実質的に延長し、蓄熱装置40に供給される鉱油の温度を上昇させるように形成されている。
一方、温度制御部70は、温度検出器71が検出した鉱油の温度が高くなると、バイパス管72を通ってきた鉱油の流量、すなわち、蓄熱装置40へ送る鉱油の流量を減らし、リターダ装置30における鉱油の加熱時間を実質的に短縮し、蓄熱装置40に供給される鉱油の温度を抑制、更には、下降させるように形成されている。
The
Such a
On the other hand, when the temperature of the mineral oil detected by the
要するに、温度制御部70は、電動混合三方弁73を操作し、これにより、バイパス管72を流通する鉱油の流量であるバイパス流量を調節することで、蓄熱装置40に供給される鉱油の温度が所定の温度となるように温度制御を行うものとなっている。
発電機制御部80は、エンジン発電機18の励磁電流を調節することで、エンジン発電機18の回転速度を一定に制御し、ひいては、エンジン発電機18の出力電圧の周波数及び位相を適正なものに整えるものとなっている。
すなわち、発電機制御部80には、エンジン発電機18の入力軸の回転速度を調節する回転速度調節器81と、エンジン発電機18及び前述の風車発電機16によって電力が供給される需要側電線の線間電圧波形を検出する電圧検出コイル82とが設けられている。
In short, the
The
That is, the
回転速度調節器81は、エンジン発電機18の入力軸に設けられている図示しないロータリーエンコーダの出力信号を受信し、この出力信号に基づいて、エンジン発電機18の入力軸の回転数及び位相を検知するものとなっている。
また、回転速度調節器81は、電圧検出コイル82の出力信号に基づいて、需要側電線に印加されている電圧の周波数及び位相を検知可能となっている。
そして、回転速度調節器81は、エンジン発電機18の入力軸の回転数及び位相が、需要側電線に印加されている電圧の周波数及び位相に対応するように、エンジン発電機18の励磁電流を調節するようになっている。
The
Further, the
Then, the
具体的には、回転速度調節器81は、エンジン発電機18の入力軸の回転数が、需要側電線の線間電圧周波数に比べて多い場合、或いは、エンジン発電機18の入力軸の位相が需要側電線の線間電圧位相よりも進んでいる場合、エンジン発電機18への励磁電流を増して、これにより、エンジン発電機18の回転速度を低減させるようになっている。
逆に、回転速度調節器81は、エンジン発電機18の入力軸の回転数が、需要側電線の線間電圧周波数に比べて少ない場合、或いは、エンジン発電機18の入力軸の位相が需要側電線の線間電圧位相よりも遅れている場合、エンジン発電機18への励磁電流を減じて、これにより、エンジン発電機18の回転速度を増大させるようになっている。
Specifically, the
On the contrary, the
以上において、発電機制御部80は、エンジン発電機18の図示しないロータリーエンコーダによって、エンジン発電機18の回転速度を検知し、エンジン発電機18の回転速度が所定速度となるように、エンジン発電機18の回転速度を制御し、ひいては、エンジン発電機18の出力電圧の周波数及び位相を、需要側電線の線間電圧に対応した所定の状態に調整するものとなっている。
ここで、制御装置50の回転速度調節器81は、電力需要に対して風車発電機16の発電量が不足する場合、換言すると、風車発電機16の発電量を補うために、蓄熱装置40に蓄積された熱でスターリングエンジン17を駆動し、スターリングエンジン17の駆動力でエンジン発電機18に発電を行わせるものとなっている。
In the above, the
Here, when the power generation amount of the
すなわち、リターダ制御部60の回転速度調節器61は、電圧検出コイル62の出力信号に基づいて、需要側電線に印加されている線間電圧の値を検知するようになっている。
そして、リターダ制御部60の回転速度調節器61は、風車発電機16の出力端子の電圧値が需要側電線の線間電圧として設定されている定格電圧となるように、リターダ装置30の回転速度を制御するようになっている。
一方、発電機制御部80の回転速度調節器81は、電圧検出コイル82の出力信号に基づいて、需要側電線に印加されている線間電圧の値を検知するようになっている。
そして、発電機制御部80の回転速度調節器81には、エンジン発電機18に発電を開始させる所定の電圧値として発電開始電圧値が予め設定されている。
That is, the
Then, the
On the other hand, the
A power generation start voltage value is set in advance in the
この発電開始電圧値は、需要側電線の線間電圧として設定されている定格電圧の値よりも低く設定されている。
回転速度調節器81は、需要側電線に印加されている線間電圧、換言すると、風車発電機16の出力端子の電圧が発電開始電圧値よりも低下すると、スターリングエンジン17を起動して、スターリングエンジン17の駆動力でエンジン発電機18に発電を開始させるようになっている。
換言すると、回転速度調節器81は、需要側の負荷が増え、需要側電線に流れる電流が増え、風車発電機16の出力端子の電圧が発電開始電圧値よりも低下することで、電力需要に対して風車発電機16の発電量が不足することを検知し、発電量の不足を検知したことを契機に、スターリングエンジン17の駆動力でエンジン発電機18に発電を開始させるようになっている。
This power generation start voltage value is set lower than the value of the rated voltage set as the line voltage of the demand side electric wire.
The
In other words, the
なお、スターリングエンジン17の停止制御については、様々な手法があるが、例えば、蓄熱装置40の高温側部分にサーモスタットを取り付けておき、蓄熱装置40の高温側部分に溜まった鉱油の温度が所定値よりも低下したら、サーモスタットによって、スターリングエンジン17を停止させる手法を採用してもよい。
前述のような本第1実施形態によれば、次のような効果が得られる。
すなわち、風車2が発生する駆動力を熱に変換して鉱油を加熱するリターダ装置30と、リターダ装置30が加熱した鉱油を蓄積することで蓄熱する蓄熱装置40と、蓄熱装置40に溜めた鉱油の熱で作動するスターリングエンジン17と、このスターリングエンジン17によって駆動されるエンジン発電機18とを設け、風車2を減速するリターダ装置30で鉱油を加熱し、加熱された鉱油を蓄熱装置40に溜めることで、熱を蓄積し、蓄積した熱で作動するスターリングエンジン17で、エンジン発電機18を駆動するようにしたので、風速が変動してもスターリングエンジン17でエンジン発電機18を安定した状態で駆動することができ、これにより、安定した電力が得られるようになり、従って、風力から電気エネルギーを取り出して有効に利用することができる。
There are various methods for stopping control of the
According to the first embodiment as described above, the following effects can be obtained.
That is, the
また、リターダ装置30は、その機構上、風車2の減速力を連続的に調節できるので、風力に応じた電力を得ることができるようになる。
すなわち、風力が弱いときは、リターダ装置30の減速力を弱めれば、弱い風力でも風車2を回転させて熱エネルギーを得ることができ、しかも、得られた熱エネルギーは、蓄熱装置40に蓄積することができる。
一方、風力が強いときは、リターダ装置30の減速力を増強し、単位時間当たりに風力から得られる熱エネルギーの量を増大させ、瞬時に多くの熱エネルギーを連続的に発生させることができ、こうして発生させた熱エネルギーも蓄熱装置40に蓄積できる。
In addition, the
That is, when the wind power is weak, if the deceleration force of the
On the other hand, when the wind power is strong, the retarding power of the
そして、蓄熱装置40に充分な熱エネルギーを蓄積すれば、蓄熱装置40の熱エネルギーを利用してスターリングエンジン17を安定して動作させることができ、安定して動作するスターリングエンジン17でエンジン発電機18を駆動すれば、常に需要に対応した電力の安定供給が行え、風力発電装置1の稼働率を優れたものにすることができる。
この際、スターリングエンジン17の回転数が一定となるように制御し、エンジン発電機18の出力電圧、出力周波数、及び、位相が一定となるようにしたので、エンジン発電機18から出力される電力を、出力電圧や出力周波数等が一定の品質のよいものとなり、これにより、稼働率を低下させずに、風力を利用して品質のよい電力を得ることができる。
If sufficient heat energy is accumulated in the
At this time, since the rotation speed of the
さらに、風車2とリターダ装置30との間に、油圧ポンプ11と油圧モータ12とを設け、風車2が発生する駆動力を、作動油を介してリターダ装置30に伝達させるようにしたので、風車2とリターダ装置30とが離隔して配置されていても、リターダ装置30は、蓄熱装置40に近接して配置することができ、これにより、熱エネルギーの伝達を熱媒体である鉱油の搬送で行う際に、鉱油の搬送距離が短くなり、鉱油の搬送に伴うエネルギー損失を著しく低減することができ、従って、風力発電装置1の発電効率を向上することができる。
また、風車2で駆動される風車発電機16と、風車2の回転速度を検知してリターダ装置30の減速力を調節する制御装置50とを設け、制御装置50で制御することで、風車発電機16の回転速度を一定にするようにしたので、風速が変化しても、風車発電機16が一定の回転速度で回転し、風車発電機16で所定の電力を安定して発電することができる。
Further, since the
In addition, a
このため、風力で、直接、風車発電機16を駆動しても、品質のよい電力を得ることができ、しかも、風力で、直接、風車発電機16を駆動して電力を得ることで、熱エネルギーとの間でエネルギー変換する必要がなくなり、これにより、エネルギー変換の際に生じるエネルギー損失もなくなるので、この点からも、風力発電装置1の発電効率を向上することができる。
そのうえ、リターダ装置30で減速を行った際に発生した熱は、捨てられることなく、鉱油に吸収させて蓄熱装置40に蓄積し、スターリングエンジン17の駆動に利用するようにしたので、風車2の制動によって、風力エネルギーの一部分が風車発電機16で電力に変換できなくなっても、その分は、エンジン発電機18で電力に変換されるので、風力エネルギーを無駄なく利用することができる。
For this reason, even if the
In addition, the heat generated when the
さらに、電力需要に対して風車発電機16の発電量が不足する場合は、風車発電機16の発電量を補うために、蓄熱装置40に蓄積された熱でスターリングエンジン17を駆動し、スターリングエンジン17の駆動力でエンジン発電機18に発電を行わせる制御装置50を設けたので、風速の変化によって得られる風力エネルギーが変動し、風力エネルギーの変動が電力需要に一致していなくとも、風力エネルギーが余ったときに、余った風力エネルギーを熱エネルギーに変化して蓄熱装置40に蓄積していき、風力エネルギーが足りないときに、蓄熱装置40に蓄積された熱エネルギーでスターリングエンジン17を駆動して、エネルギーの不足分を補填することができ、これにより、電力需要に対応した電力供給を行うことができる。
Furthermore, when the power generation amount of the
[第2実施形態]
図3には、本発明の第2実施形態が示されている。本第2実施形態は、前記第1実施形態における風力の一部を直接電気エネルギーに変換する風力発電装置1を、風力エネルギーを一旦すべて熱エネルギーに変換した後、熱エネルギーを電気エネルギーに変換する風力発電装置1Aとしたものである。
すなわち、風力発電装置1Aには、図3に示すように、前記第1実施形態における風車発電機16がなく、蓄熱装置40に溜められる鉱油を加熱するための補助熱源としての燃焼炉装置20が設けられている。
[Second Embodiment]
FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention. In the second embodiment, the wind power generation apparatus 1 that directly converts a part of wind power into the electric energy in the first embodiment, after converting all the wind energy into heat energy, then converts the heat energy into electric energy. The wind power generator 1A is used.
That is, as shown in FIG. 3, the wind turbine generator 1A does not have the
燃焼炉装置20は、植物を原料とするバイオディーゼル燃料等の燃料を燃焼させることにより熱を発生させる装置であり、原料からバイオディーゼル燃料を作った後に発生する残渣も燃料として利用可能なものである。
燃焼炉装置20は、燃料の燃焼で熱媒体としての溶融塩を加熱するものとなっている。
一方、蓄熱装置40の内部には、熱交換器23が設けられている。この熱交換器23の内部には、加熱された熱媒体としての溶融塩が流通するようになっている。
蓄熱装置40の内部に設けられた熱交換器23は、溶融塩往管21及び溶融塩還管22によって燃焼炉装置20と接続されている。
The
On the other hand, a
A
また、燃焼炉装置20の内部には、熱交換器23との間で溶融塩を循環させるために、図示しない溶融塩循環ポンプが設けられている。この溶融塩循環ポンプの動作によって、燃焼炉装置20で加熱された溶融塩が熱交換器23へ送られ、蓄熱装置40内の鉱油を加熱するようになっている。
この際、蓄熱装置40には、高温側の温度を検出する図示しないサーモスタットが設けられている。
このサーモスタットは、蓄熱装置40の高温側に蓄積されている鉱油の温度が所定値より低下すると、燃焼炉装置20に燃焼を開始させ、その燃焼熱で蓄熱装置40に蓄積されている鉱油を加熱するようになっている。
In addition, a molten salt circulation pump (not shown) is provided inside the
At this time, the
When the temperature of the mineral oil accumulated on the high temperature side of the
換言すると、燃焼炉装置20は、蓄熱装置40に蓄積されている鉱油が所定の設定温度よりも低温とならないように、その動作が制御されるようになっている。
ここで、前述の設定温度は、熱交換器23を流通する溶融塩の凝固温度よりも高く設定されるとともに、燃焼炉装置20の図示しない溶融塩循環ポンプは、常に運転を継続するように設定されている。これにより、溶融塩は、常に液相を維持可能となっている。
このような本第2実施形態によっても、前記第1実施形態と同様の作用、効果を達成できるほか、次のような作用効果を付加することができる。
すなわち、蓄熱装置40に溜められる鉱油を加熱するための燃焼炉装置20をリターダ装置30とは別に設け、蓄熱装置40に蓄積されている鉱油の温度が設定温度の値より低下した場合に、燃焼炉装置20に燃焼を開始させ、その熱で鉱油を加熱するようにしたので、風のない気候が長期間続いたとしても、常に所定量の熱エネルギーを蓄熱装置40に蓄積することが可能となり、需要に対して電力供給を途絶えさせることなく、安定した電力供給を行うことができる。
In other words, the operation of the
Here, the set temperature described above is set higher than the solidification temperature of the molten salt flowing through the
According to the second embodiment, the same operation and effect as those of the first embodiment can be achieved, and the following operation and effect can be added.
That is, the
また、補助熱源として、光合成を行って成長する植物から作られるバイオディーゼル燃料、或いは、原料からバイオディーゼル燃料を作った後に発生する残渣を燃料とする燃焼炉装置20を採用したので、その燃料が大気中から吸収した二酸化炭素に由来するものとなり、燃焼によって二酸化炭素を発生させても、全体として見れば、大気中の二酸化炭素量を増加させていないと考えられ、従って、地球温暖化の抑制に貢献することができる。
[第3実施形態]
図4には、本発明の第3実施形態が示されている。
本第3実施形態は、前記第1実施形態における流体式のリターダ装置30を、永久磁石式のリターダ装置90に置き換えたものである。
In addition, as an auxiliary heat source, a biodiesel fuel made from a plant that grows by photosynthesis or a
[Third Embodiment]
FIG. 4 shows a third embodiment of the present invention.
In the third embodiment, the fluid
また、本第3実施形態に係る風力発電装置1Bは、図4に示すように、前記第1実施形態における風力発電装置1に前記第2実施形態における燃焼炉装置20が付加されたものとなっている。
風力発電装置1Bに設けられているリターダ装置90は、永久磁石から回転するロータ36へ向かって放出された磁界によって、ロータ36の表面に渦電流が流れる際に発生する制動力でロータ36の減速を行うものである。
リターダ装置90には、図5に示すように、図示しないケース34の内部に回転自在に設けられるとともに、透磁率の高い材料から形成された円筒状のロータ36と、このロータ36の内側における同心位置に配置された円筒状のステータ35とが設けられている。
Further, as shown in FIG. 4, the wind turbine generator 1B according to the third embodiment is obtained by adding the
The
As shown in FIG. 5, the
このうち、ステータ35は、ロータ36の内側に密着するように配置された円筒状のポールピース部35B と、このポールピース部35B の内側に密着するように配置された円筒状の磁石部35A と、この磁石部35A の内側に密着するように配置された円筒状のヨーク部35C とを備えたものとなっている。
磁石部35A は、複数の永久磁石91が所定のピッチで周方向に配列された磁石列が形成されたものである。磁石部35A における永久磁石91以外の部分は、透磁率が著しく低い部材から形成されている。
この磁石部35A は、ポールピース部35B に対して周方向に沿って移動可能に設けられている。そして、磁石部35A は、図示しないアクチュエータにより、少なくとも後述する位置α及び位置βの二位置間を往復駆動されるようになっている。
Among these, the
The
The
ポールピース部35B は、透磁率の高い材料から形成された複数のポールピース92が永久磁石91に対応したピッチで周方向に配列されたポールピース列が形成されたものとなっている。ポールピース部35B におけるポールピース92以外の部分は、透磁率が著しく低い部材から形成されている。
ポールピース92は、周方向に沿った長さ寸法が磁石部35A 側の永久磁石91に対応したものとなっている。
この際、リターダ装置90における磁石部35A の位置αは、図5(A)の如く、ポールピース部35B 側のポールピース92が二つの永久磁石91に跨った状態となる、更に詳しく説明すると、一方の永久磁石91のN極と他方の永久磁石91のS極とに跨る位置である。
The
The
At this time, the position α of the
そして、磁石部35A が位置αに配置された状態において、永久磁石91のN極から出てポールピース92に入った磁界は、ロータ36を経由せずにポールピース92の内部のみを通る経路、換言すると、図5(A)に示す磁路aを通って、他方の永久磁石91のS極に達するようになっている。
リターダ装置90は、磁石部35A が位置αに配置された状態では、永久磁石91の磁界がロータ36に達しないので、渦電流が発生せず、従って、制動力も熱も発生しないようになっている。
また、リターダ装置90における磁石部35A の位置βは、図5(B)の如く、ポールピース部35B 側のポールピース92と永久磁石91とが互いに重なった状態となる位置である。
In a state where the
In the
Further, the position β of the
そして、磁石部35A が位置αに配置された状態において、永久磁石91のN極から出てポールピース92に入った磁界は、ポールピース92を一旦出て、ロータ36を経由し、再度、ポールピース92に戻ってきてから他方の永久磁石91のS極に達する経路、換言すると、図5(B)に示す磁路bを通って、他方の永久磁石91のS極に達するようになっている。
リターダ装置90は、磁石部35A が位置βに配置された状態では、永久磁石91の磁界がロータ36に達し、渦電流が発生するので、ロータ36を減速する制動力及び熱を発生するようになっている。
図6(A)〜(C)のそれぞれは、リターダ装置90における磁石部35A の磁石列及びポールピース部35B のポールピース列を周方向に展開した展開図である。
Then, in a state where the
In the state where the
6A to 6C are development views in which the magnet row of the
図6において、永久磁石91の平面形状は、図6の如く、磁石部35Aの移動方向に対して直交する方向に延びる縦端縁部93を有する長方形状となっている。
ポールピース92は、図6に示すように、永久磁石91の縦端縁部93に対して傾斜した方向に延びる傾斜端縁部94を有する平行四辺形状となっている。
なお、ポールピース92の傾斜端縁部94は、永久磁石91の縦端縁部93に対して傾斜していればよく、直線状に延びる辺を有するものに限定されず、曲線状に延びる辺を有するものでもよい。
以下に、永久磁石91をポールピース92に対して、図6中、左方へ移動していった場合において、一の永久磁石91のN極から出て、他の永久磁石91のS極に達する磁界、ひいては、この場合におけるリターダ装置90の発熱量について説明する。
6, the planar shape of the
As shown in FIG. 6, the
Note that the inclined
In the following, when the
位置αに配置されていた磁石部35A が駆動されて位置αから離れても、ポールピース92の図6中右方に配置された傾斜端縁部94の全体が、図6(A)に示すように、永久磁石91の縦端縁部93に重なっている状態では、一の永久磁石91のN極から出てポールピース92の内部に入った磁界は、ロータ36を経由せずにポールピース92の内部のみを通って他の永久磁石91のS極に達するようになっている。
すなわち、一の永久磁石91のN極から出た磁界は、幅方向におけるすべてが磁路aのみを通って、他方の永久磁石91のS極に達するようになっている。
磁石部35A がさらに移動し、ポールピース92の図6中右方に配置された傾斜端縁部94の一部が、図6(B)に示すように、永久磁石91の縦端縁部93と重ならない位置に逸脱した状態では、一の永久磁石91のN極から出てポールピース92の内部に入った磁界は、一部がロータ36を経由して他の永久磁石91のS極に達するようになっている。
Even when the
That is, the magnetic field emitted from the N pole of one
The
すなわち、一の永久磁石91のN極から出た磁界は、幅方向における一部が磁路aを通って他方の永久磁石91のS極に達し、残りが磁路bを通って他方の永久磁石91のS極に達するようになっている。
ここにおいて、ポールピース92に設けられている傾斜端縁部94の端縁が永久磁石91に設けられた縦端縁部93の端縁に対して傾斜しているので、磁石部35A が位置βに近づくにつれて、磁路aを通る磁束数が次第に減っていく一方で、磁路bを通る磁束数が次第に増えていくようになっている。
これにより、リターダ装置90は、磁石部35A を位置αから位置βへ移動させることにより、ロータ36の表面で発生する渦電流を連続的に増やして、リターダ装置90で発生する発熱量を連続的に増大させていくことが可能となっている。
That is, a part of the magnetic field emitted from the N pole of one
Here, since the edge of the
As a result, the
磁石部35A がさらに右方へ移動し、図6(C)に示すように、一の永久磁石91と重なったポールピース92の傾斜端縁部94が他の永久磁石91と重なり合わない位置、換言すると、磁石部35A が位置βに達すると、永久磁石91のN極から出てポールピース92に入った磁界は、ロータ36を経由してから他の永久磁石91のS極に達するようになっている。
すなわち、一の永久磁石91のN極から出た磁界は、幅方向におけるすべてが磁路bのみを通って、他方の永久磁石91のS極に達するようになっている。
このようなリターダ装置90は、蓄熱装置40に蓄積されている鉱油が潤滑油として内部を循環するようになっており、また、この鉱油で冷却を行うようになっており、換言すると、渦電流による発熱で鉱油を加熱するものとなっている。
The
In other words, the magnetic field emitted from the N pole of one
In such a
以上のような本第3実施形態によっても、前記第1及び第2実施形態と同様の作用、効果を達成できる。
[第4実施形態]
図7には、本発明の第4実施形態が示されている。本第4実施形態は、前記第1実施形態におけるスターリングエンジン17及びエンジン発電機18を、熱を電力に変換する熱電変換装置19としたものである。
すなわち、本第4実施形態に係る風力発電装置1Cは、図7に示すように、熱を電力に変換するために、ビスマス・テルル系等の熱電変換素子を複数備えた熱電変換装置19が側面に張り付けられた蓄熱装置40を備えている。
Also according to the third embodiment as described above, the same operations and effects as those of the first and second embodiments can be achieved.
[Fourth Embodiment]
FIG. 7 shows a fourth embodiment of the present invention. In the fourth embodiment, the
That is, in the wind turbine generator 1C according to the fourth embodiment, as shown in FIG. 7, a
ここで、蓄熱装置40は、少なくとも熱電変換装置19が張り付けられる部分が銅やアルミニウム等の熱伝導率に優れた材質で形成された側壁を備えたものである。そして、蓄熱装置40の外側の面は、熱電変換装置19の貼り付けられた部分以外が、断熱被覆材で覆われている。
また、本第4実施形態に係る機械小屋5Cの内部には、熱電変換装置19が出力する直流電力を交流電力に変換するインバータ装置19A が設けられている。
以上のような本第4実施形態によっても、前記第1〜第3実施形態と同様の作用、効果を達成できる。
Here, the
In addition, an
Also according to the fourth embodiment as described above, the same operations and effects as those of the first to third embodiments can be achieved.
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲における変形及び改良などをも含むものである。
すなわち、風車としては、プロペラ型等の回転軸が水平配置されるものに限らず、例えば、ダリウス型の風車、及び、ジャイロミル型の風車等、回転軸が垂直配置されるものを採用してもよい。
回転軸が垂直配置される風車を採用した場合、風車の回転軸をリターダ装置に直接連結しても、リターダ装置を地面近傍に配置でき、従って、リターダ装置と蓄熱装置とを近接して配置できるようになるので、油圧ポンプ及び油圧モータを省略することができ、風力発電装置の全体構成を簡略化することができる。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, The deformation | transformation in the range which can achieve the objective of this invention, improvement, etc. are included.
In other words, the wind turbine is not limited to a propeller type rotating shaft that is horizontally arranged, for example, a Darrieus type wind turbine, a gyromill type wind turbine, or the like in which the rotating shaft is vertically arranged is adopted. Also good.
When a wind turbine with a vertical rotation shaft is adopted, the retarder device can be arranged near the ground even if the rotation shaft of the wind turbine is directly connected to the retarder device, so that the retarder device and the heat storage device can be arranged close to each other. As a result, the hydraulic pump and the hydraulic motor can be omitted, and the overall configuration of the wind turbine generator can be simplified.
また、前記実施形態では、スターリングエンジン等の原動機及びエンジン発電機を一つずつ設けたが、原動機及びエンジン発電機を複数組設けてもよい。ここで、原動機及びエンジン発電機を複数組設けた場合、電力需要に対応した台数を作動させる台数制御を行うようにすれば、電力需要に幅広く対応することができる。
さらに、前記実施形態では、一つの蓄熱装置に対して風車及びリターダ装置を一つずつ設けたが、一つの蓄熱装置に対して風車及びリターダ装置を複数組設けてもよい。ここで、一つの蓄熱装置に対して複数組の風車及びリターダ装置を設ければ、蓄熱装置の容積を大きくして、蓄積可能な熱容量を増大することができ、これにより、電力需要が大きく変動しても、電力需要に対応した電力供給を行うことができる。
In the above embodiment, one prime mover such as a Stirling engine and one engine generator are provided, but a plurality of prime movers and engine generators may be provided. Here, in the case where a plurality of sets of prime movers and engine generators are provided, it is possible to deal with a wide range of power demands by performing unit control for operating the number corresponding to the power demand.
Furthermore, in the said embodiment, although the windmill and the retarder apparatus were provided 1 each with respect to one heat storage apparatus, you may provide several sets of a windmill and retarder apparatus with respect to one heat storage apparatus. Here, if a plurality of sets of wind turbines and retarders are provided for one heat storage device, the heat storage device can be increased in volume to increase the heat capacity that can be stored. Even so, the power supply corresponding to the power demand can be performed.
また、補助熱源としては、燃焼炉で燃料を燃焼する際に発生する熱で熱媒体を加熱する燃焼炉装置に限らず、太陽の放射熱を利用して熱媒体を加熱する太陽熱採取装置、或いは、地熱を利用して熱媒体を加熱する地熱採取装置を採用してもよく、さらに、燃焼炉装置、太陽熱採取装置及び地熱採取装置の少なくとも2つ以上を適宜組み合わせたものを採用してもよい。
さらに、熱エネルギーを原動力として駆動する原動機としては、スターリングエンジンに限らず、他の種類の外燃機関でもよく、さらに、アンモニア、ブタン、ペンタン及びフロン等の沸点温度が低い低沸点液体を鉱油等の熱媒体で沸騰させ、得られた蒸気で駆動されるタービンを備えた低温駆動式タービン原動機や、ペリトロコイド曲線に沿って湾曲した側壁を有する繭型のロータ・ハウジングと、このロータ・ハウジングの内部に回転自在に設けられた三角おむすび型のロータとを有し、鉱油等の熱媒体で沸騰させることで得られた比較的低圧の水蒸気で駆動可能なロータリー式原動機や、比較的低圧の水蒸気で駆動可能な低圧水蒸気用タービン又は低圧水蒸気用スクリューを有する水蒸気利用の原動機や、圧搾空気で駆動可能なエアモータ、空気用タービン又は空気用スクリューを有する圧搾空気利用の原動機等も採用できる。
Further, the auxiliary heat source is not limited to the combustion furnace apparatus that heats the heat medium with the heat generated when the fuel is burned in the combustion furnace, or a solar heat collecting apparatus that heats the heat medium using solar radiant heat, or In addition, a geothermal sampling device that heats the heat medium using geothermal heat may be employed, and further, a combination of at least two or more of a combustion furnace device, a solar heat sampling device, and a geothermal sampling device may be employed. .
Furthermore, the prime mover driven by heat energy as a driving force is not limited to a Stirling engine, but may be other types of external combustion engines. Further, low boiling point liquids such as ammonia, butane, pentane, and chlorofluorocarbon are used as mineral oil or the like. A low-temperature-driven turbine prime mover having a turbine driven by the resulting steam and a steam-driven turbine, a saddle type rotor housing having a side wall curved along a peritrochoid curve, and the rotor housing A rotary prime mover that can be driven by relatively low-pressure steam obtained by boiling in a heat medium such as mineral oil, and a relatively low-pressure steam Low-pressure steam turbine or low-pressure steam-powered prime mover, and air motors that can be driven by compressed air Data, even prime mover such as a compressed air utilization with air turbine or air screw can be employed.
1, 1A〜1C 風力発電装置
2 風車
11 油圧ポンプ
12 油圧モータ
16 風車発電機
17 原動機としてのスターリングエンジン
18 エンジン発電機
19 熱電変換装置
20 補助熱源としての燃焼炉装置
30 流体式リターダ装置
40 蓄熱装置
50 制御装置
90 永久磁石式リターダ装置
1, 1A ~ 1C
11 Hydraulic pump
12 Hydraulic motor
16 windmill generator
17 Stirling engine as a prime mover
18 Engine generator
19 Thermoelectric converter
20 Combustion furnace as an auxiliary heat source
30 Fluidic retarder device
40 Heat storage device
50 Control unit
90 Permanent magnet type retarder device
Claims (7)
前記風車が発生する駆動力を熱に変換することで、当該風車の回転速度を減速するとともに、変換した熱で熱媒体を加熱可能に形成されているリターダ装置と、
このリターダ装置で加熱された熱媒体を溜めることで熱を蓄積する蓄熱装置と、
この蓄熱装置に蓄積された熱を原動力として駆動する原動機と、
この原動機の駆動力で駆動されて発電を行うエンジン発電機と、
を備えていることを特徴とする風力発電装置。 A wind turbine generator that generates power using a windmill that rotates by receiving wind power,
A retarder device formed by converting the driving force generated by the windmill into heat, reducing the rotational speed of the windmill, and capable of heating the heat medium with the converted heat,
A heat storage device that accumulates heat by accumulating the heat medium heated by the retarder device; and
A prime mover that drives the heat stored in the heat storage device as a driving force;
An engine generator driven by the driving force of the prime mover to generate electricity;
A wind turbine generator comprising:
この油圧ポンプから圧送されてきた作動油を受けて回転し、前記リターダ装置を回転駆動する油圧モータとが設けられ、
前記風車が発生する駆動力が作動油を介して前記リターダ装置に伝達されるようになっていることを特徴とする請求項1記載の風力発電装置。 Between the windmill and the retarder device, a hydraulic pump that receives a driving force generated by the windmill and pumps hydraulic oil;
A hydraulic motor that rotates by receiving hydraulic oil pumped from the hydraulic pump and that rotates the retarder device;
The wind power generator according to claim 1, wherein a driving force generated by the windmill is transmitted to the retarder device via hydraulic oil.
前記風車の回転速度を検知し、前記風車の回転速度が所定速度となるように、前記リターダ装置の減速力を調節する制御装置とを備えていることを特徴とする請求項1又は2記載の風力発電装置。 A wind turbine generator that generates power with wind power by engaging an input shaft with a rotating shaft of the wind turbine;
The control apparatus which detects the rotational speed of the said windmill, and adjusts the deceleration force of the said retarder apparatus so that the rotational speed of the said windmill may become predetermined speed is provided. Wind power generator.
前記風車が発生する駆動力を熱に変換することで、当該風車の回転速度を減速するとともに、変換した熱で熱媒体を加熱可能に形成されているリターダ装置と、
このリターダ装置で加熱された熱媒体を溜めることで熱を蓄積する蓄熱装置と、
この蓄熱装置に蓄積された熱を熱電素子で電力に変換する熱電変換装置と、
を備えていることを特徴とする風力発電装置。 A wind turbine generator that generates power using a windmill that rotates by receiving wind power,
A retarder device formed by converting the driving force generated by the windmill into heat, reducing the rotational speed of the windmill, and capable of heating the heat medium with the converted heat,
A heat storage device that accumulates heat by accumulating the heat medium heated by the retarder device; and
A thermoelectric conversion device that converts heat stored in the heat storage device into electric power by a thermoelectric element;
A wind turbine generator comprising:
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