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浮体式垂直軸型風車システム

国内特許コード P200017135
整理番号 (S2017-0460-N0)
掲載日 2020年8月7日
出願番号 特願2019-507639
出願日 平成30年3月16日(2018.3.16)
国際出願番号 JP2018010563
国際公開番号 WO2018173967
国際出願日 平成30年3月16日(2018.3.16)
国際公開日 平成30年9月27日(2018.9.27)
優先権データ
  • 特願2017-055677 (2017.3.22) JP
発明者
  • 二瓶 泰範
  • 北村 眞一
出願人
  • 公立大学法人大阪
発明の名称 浮体式垂直軸型風車システム
発明の概要 風向の大きな変化に対応して複数基の垂直軸型風車の列を風向に対して直交させ、複数の垂直軸型風車同士の干渉を抑制することができる浮体式垂直軸型風車システムを提供する。
上下方向に延びる回転軸を有する複数の垂直軸型風車20と、複数の垂直軸型風車20を浮力によって水面上に支持する浮体30と、を有し、水平方向に延びる仮想の直線Lに対して、複数の垂直軸型風車20が実質的に直線L上に配列された、風車列10と、風車列10の一方の端部である第1端部101と他方の端部である第2端部102の間であって、かつ、仮想の直線L上またはその近傍に設定された回転中心位置CPにおいて、風車列10を水面に対して回転可能に係留する係留装置50と、を備え、回転中心位置CPは、風車列10に作用する風に対して直交する状態で、回転中心位置CPまわりの回転モーメントが相殺されるように設定される。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要

従来、海洋などの水面に浮体を係留し、この浮体に風車を搭載した浮体式風車システムが知られている。浮体式風車システムはおもに風力発電を目的として設置されている。風力発電を目的とした浮体式風車システムでは、発電コストを抑制するため、浮体式風車システムの設置やメンテナンスに掛かるコストを抑制しつつ、発電効率を向上させることが求められている。

浮体式風車システムは、おもに風車、浮体、および係留装置から構成されている。浮体式風車システムに用いられる風車は、回転軸が水平方向に設置される水平軸型風車と、回転軸が上下方向に設置される垂直軸型風車がある。浮体は浮力によって風車を水面上に支持する。一基の浮体には、通常一基の風車が搭載される。浮体によって支持された風車は、係留装置によって水底に繋ぎ止められて水面に係留される。

しかしながら、この構成では、一基の風車ごとに浮体と係留装置が必要になり、浮体と係留装置のコストが嵩む。その結果、発電量に対して浮体式風車システムの設置コストが嵩むことになり、発電コストを抑制することが難しくなる。

浮体式風車システムの設置コストを抑制するため、一基の浮体に複数基の風車を搭載した浮体式風車システムも提案されている。

しかしながら、一基の浮体に複数基の風車を搭載すると、風向によっては風車同士の干渉が発生し、発電効率が低下する場合がある。例えば、複数基の風車の列が風向に対して直交するように配置され、複数基の風車が均等に風を受けている状態では、風車同士の干渉は発生しにくい。ところが、風向が変化して、複数基の風車のうち、ある風車の風下側に別の風車が位置する状態になると、風下側の風車は風上側の風車によって乱された風を受けることとなり、風下側の風車の発電効率が低下する。

このような風向変化による発電効率の低下に対応するため、風向の変化に応じて浮体を回転させ、複数基の垂直軸型風車の列を風向に対して直交させる浮体式風車システムが提案されている(たとえば、特表2013-508609号公報参照)。

特表2013-508609号公報に開示された浮体式風車システムでは、一基の浮体に複数基の風車が搭載されているとともに、浮体の2個所以上に係留装置の係留索が連結される多点係留システムを採用している。また、浮体の回転を許容するよう、係留装置の係留索を長くしたり、係留索の長さを調節可能としている。

産業上の利用分野

本発明は、複数の垂直軸型風車を備えた浮体式垂直軸型風車システムに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
上下方向に延びる回転軸を有する複数の垂直軸型風車と、前記複数の垂直軸型風車を浮力によって水面上に支持する浮体と、を有し、水平方向に延びる仮想の直線に対して、前記複数の垂直軸型風車が実質的に前記直線上に配列された、風車列と、
前記風車列の一方の端部である第1端部と他方の端部である第2端部の間であって、かつ、前記仮想の直線上またはその近傍に設定された回転中心位置において、前記風車列を水面に対して回転可能に係留する係留装置と、
を備え、
前記回転中心位置は、前記風車列に作用する風に対して直交する状態で、前記回転中心位置まわりの回転モーメントが相殺されるように設定されている、
浮体式垂直軸型風車システム。

【請求項2】
前記回転中心位置に対して前記風車列の前記第1端部側を第1風車列とし、前記回転中心位置に対して前記風車列の前記第2端部側を第2風車列として、
前記第1風車列の側面積と、前記第2風車列の側面積とを同等とした、
請求項1に記載の浮体式垂直軸型風車システム。

【請求項3】
前記第1風車列および前記第2風車列を構成する前記垂直軸型風車は、同形状かつ同数であるとともに、前記回転中心位置に対して対称に配置されており、
前記第1風車列を構成する前記垂直軸型風車の翼の回転方向と、前記第2風車列を構成する前記垂直軸型風車の翼の回転方向が互いに反対方向であり、
前記回転中心位置は、前記風車列の重心位置に設定される、
請求項2に記載の浮体式垂直軸型風車システム。

【請求項4】
前記浮体は、前記垂直軸型風車ごとに設けられている、
請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の浮体式垂直軸型風車システム。

【請求項5】
前記風車列は、複数の垂直軸型風車を支持する支持部材を備え、
前記支持部材は前記浮体に支持されている、
請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の浮体式垂直軸型風車システム。

【請求項6】
前記係留装置は、
係留索と、
前記係留索に連結される係留浮体と、
を備え、
前記風車列は、前記回転中心位置において、前記係留浮体に対して回転可能に係留される、
請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の浮体式垂直軸型風車システム。
国際特許分類(IPC)
Fターム
  • 3H178AA14
  • 3H178AA15
  • 3H178AA16
  • 3H178AA26
  • 3H178AA43
  • 3H178AA53
  • 3H178BB31
  • 3H178BB71
  • 3H178BB77
  • 3H178CC22
  • 3H178DD04
  • 3H178DD08
  • 3H178DD12
  • 3H178DD61
  • 3H178DD67
画像

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JP2019507639thum.jpg
出願権利状態 公開
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