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    • 专利摘要:

    公开号:WO1982001399A1
    申请号:PCT/JP1981/000085
    申请日:1981-04-10
    公开日:1982-04-29
    发明作者:Makoto Sugiura
    申请人:Makoto Sugiura；
    IPC主号:F03D13-00
    专利说明:
    [0001] 空中風力発電装置
    [0002] この発明は空 中 に浮遊 して風 力 に よ 癸 ¾ し 、 発電 した電力 を地上 に送電す る装 置 に関する も ので あ る 。 従来地上に設痛さ れる 風車発電 ^は常時 . カ ェ ネ ノレ ギが得 られそ う ¾ 場所 を選んで設置 さ れて る が常蒔 安定 した風力 エ ネ ノレ ギ を得 る こ と は困難で あ ] 、 虱 力 エ ネ ノレ ギカ 全 く 得 られ ¾ いか 、 得 られて も 黨か ¾場合 が相当 あ る 。
    [0003] この発明は上記 に鑀み な さ れた も ので 、 地上 に比 し 恒常的に強い風力 エ ネ レ ギが存在する高空 おけ る 発 電装置の提供 を 目 的 と す る 。
    [0004] 以下実施 ^ を示す図 面 に基づ き この発明 を説 明す る c 図 に お い て 1 は水素 、 ヘ リ ウ ム 等の空気 よ I？ 軽 い気体
    [0005] ( 後 ガ ス と い う ） を収納 し 、 空 中 に浮； a可胃 ¾船 体でその左右には空気流の泎用で揚力を ^生する主翼
    [0006] 2 を備えて いる 。 ¾ ίΦ 1 の構造様式 と して； i高 空 に いて強い ジ ッ ト 気流 （ 1 3 0〜 5 2 0秆 時 ） の 風圧 に 耐え る ため硬式飛行船 の癀造檨式が望ま し く 外形はほ ぼ紡錘形で断面形は円 で あ る 。 船体 1 の ！ ¾部近 く と 後端部近 く と には リ ン グ伏の取付け枠 5 ， 4 が铅体 1 と の間 に ^間 を設け て取 ] つけ られ てお 、 取 付け抨 3 , 4 と 船体 1 と の間 には多致の風車発 ¾ ¾ 5 が収容 されてい る 。 ό は ^安定用の 水平尾翼 で る リ 、 7 は風 - 見安定用の垂直尾翼 であ る 。 又主翼 2 は主翼 2 、 取付 枠 5 ， 4 、 虱車発電襻 5 、 尾翼 0 ， 7 を含む ¾ ί本 1 の ほぽ重 ' 位置に配置 されて る 。
    [0007] 第 2 図 に示す よ う に船侔 1 と して 5 涸の铅钵 1. 〜 1- 5 が異 る高度 Η 1 〜 Η 5 にお て浮遊 し、 最 低高度
    [0008] Η 5 の船体 1. 5 は ケ ー ブ 8. 5 に よ 地上の受電設備
    [0009] 9 に係留さ れてい る 。 ケ ー プノレ 8. 5 の上端は ¾体 1. 5 の 重心を通 る鉛直線上に いて船体、 1. 5 の強度部材に 自 在回転接手を介 して取 ] つけ られてい る 。 ¾ 、 船 体 1- 5 の軽ガ ス の浮力中心及 び翼 2 に発生す る 風圧中 心 （ 揚力中心 ） も 上述の鉛 E镍上に位置する よ う 設定 さ れて る 。 船体 1. 5 の上部は ケ ー ブ ル 8. 4 に よ ] 船 体 1· 4 の強度部材に 自 在回転接手を介 して取 ] つけ ら れ ている 。 同 様 に各船体 1. 3 , 1. 2 ， 1. 1 はそれぞれ ケ ー プノレ 8. 3 , 8. 2 , 8. 1 に よ す ぐ下側 に位置する ¾ 体 1. 4 , 1. 5 , 1. 2 に違結されてい る 。 風車発電機
    [0010] 5 で筅電さ れた電気は ¾体 1 内の共同 母鎳で ま と め ら れ て各 ケ ー ブ 8 の接続部分 と 、 ^えば円形 ブ ラ シ等 で 十分な揍蝕面積 ¾ も っ て g ¾ してい 。 この よ う に して ¾体 1. 1 〜 "I. 5 に発生 した電気は電気的に結ばれ て地上に送電 される 。
    [0011] 次 に発電 シ ス テ ム について説明する と 、 本 ^では虱 車発電機 5 は ^えば交流発電遶 と し、 その各々 に整流
    [0012] し' 素子 を設け て整流 を行 、 こ の整流さ れた α流 を通常 の 送電線 、 又はそれを本発明用 に改良 した送電鎳 （ 冽 えば引張強度を増 した も の ） す ¾ わ ち ケ ー ブ 8 を 用 い て地上に送電す る も ので あ る 。 お、 上記 した風享 発電機 5 は交流発電 ¾の み に限定する も の では な く 、 例 えば直流発電機等が使用 で き る こ と は も ち ろんで あ る 。 ま た 、 送電方法 について も 冽えば各交流発電機の 位 相 と 同期さ せた状態 に い て 本 1 内 に変圧襆 を設 置 し、 かつ所望する 鼋圧 ま で昇圧 して送鼋す る等 、 い か な る公知の送電手段 を も 使用で き る こ と は も ち ろん で あ る 。 ^ 虱の状態 に いては 、 、体 1. 1 〜 1. 5 の崐 に高 く 浮遊す る よ う に莛 ガ ス の量及 び船体重量 （ 主翼 2 、 尾 ¾ ό , 7 、 取付挣 3 , 4 、 度.旱 電 ¾ 5 等を 含 んだ船体 1 の重量 ） が設定されてい る 。 お、 簾 風伏 ¾1 では主 Μ 2 に揚力は ^生 しな いので各船体 1. 1 〜 1· 5 'は降下 し ケ ー ブ ル 8. 5 は大 き く たる むが 、 こ の場合 ケ ー プ ノレ 8. 5 は地上の巻取 窆 g で巻 き 取 ら れ る 。
    [0013] ¾状態で &体 1. 1 〜 1. 5 が浮； 2 してい る 時 に 風 力 次 き 出す と各 ¾体 1. 1 〜 1. 5 の主冀 2 に揚力 L が発生 す る 。 揚力 L は C L pV2 S で与え られる。 {1 し C L は主 Λ 2 の揚力係 、 P は空気 ¾度 （ Α· scソ m - ) V は 風速 （ W ¾c ) % S は主 ¾面漬（？ ）で あ る 。 揚力 L の ¾生 に 各 ¾ 体 1. 1 〜 1. 5 は上昇 する 各 口 {^ ：' 揚 力 L ) + ( ^ガ ス の浮 ^ 7 ) = ( ¾ ^重量 ） + ( ケ ー プ ノレ 8 の 目 方 ） と な る高度ま で上昇 して濘止する 。 そ して 各踏体 1. 1 〜 1. 5 の風力癸電饞 5 は各船 ^ の上昇停止 高 で虱力 エ ネ /レ ギ を吸収 して発電する 。 、 力エ ネ ノレ ギは CP pV3A で表示される 。 ί旦 し C P は -車発電機 5 の出力係数 、 A は風車の掃引面積で あ る 。 発電され た電気は ケ ー プ /レ 8 を通 っ て地上の受電設磨 9 に送 ら れる 。 な お、 垂直尾翼 7 は各船体 1- 1 〜 1. 5 を ¾の方 向 に向け る ので虱は風車発電機 5 に常 に真正面 か ら流 入する 。
    [0014] 前述の風力.ェ ネ ノレギ C p p V3 A の鼋気 エ ネ ノレ ギへの 変換効率は約 5 0 ¾ 〜 4 5 % であ ]) 、 計箕によ れば 、 '虱速 7 0 m/K の ジヱ ッ ト 気流の有する エ ネ ノレギ 密度は 6 8. 6 kw/^2であ ！） 、 従 っ て電気工 ネ ギは 2 0. 6 〜 5 0. 8 kw fffと ¾ る 。 、 上記実 ^ に い て船体 1 は 5 個使用 した力 S 1 'ίι!のみ、 す わ ち一香下の 船体 1.5 のみを使用 して も よ い 。
    [0015] 次に一 ^ と して 15、体 と して飛行紐 ヒ ン デ ン プ ノレグ裎 度 の も の を考え、 高度 1 0,. 0 0 0 で 7 0 m/^zの風速が 存在する場合 どの裎度の面 ¾の主 M 2 が必要と な る か を算出する 。 ヒ ンデンプルグ号ではガス容 ¾は 21 5, 000 rri . 接体重量は 1 1 1， 0 0 0ん で あ る 。 ヘ リ ゥ ム ガ ス の 密度は 0· 1 ό 9 kq/niで あ る が钝度 1 0 0 。/。 の も ： を得る のは困齄 な ので大体 0. 2 5 5 kq/ni 位 に る る。高度 10. 000 の空気密度は 0. 4 1 2 kq/nt で あ る か ら 同 高度 でのヘリ ゥ ム ガ ス の浮力は 2 1 5， 0 0 0 ( 0. 4 1 2 - 0. 2 5 5 ) =
    [0016] 3 8, 0 5 5 と ¾ る 。 従 っ て 1 1 0. 000-38，（355=71, 945 ん の揚力 を主翼 2 は高度 1 0, 0 0 0 ^ 层、速 7 0 m/S で 発生する必要が あ る 。 主簧 2 の 面積 を S と す る と
    [0017] 1, 945 _ 7 1' 945
    [0018] S = = 7 1.
    [0019] C V X
    [0020] 0 0. 4 12 70 但 し揚力係数 とする 。 この値は主翼 2 の失 遠に対 し十分 余裕 を持 っ ている 。 S - 7 1. は飛行 璣では中型機程度の ¾ a 漬で あ る 。 若 し ' 速を 5 0 m / s ( この程度の風速は夏期以外はほぽ 1 年 中存在す る ） 、 高揚力装 置 を使用 して （ し = 2. G と す る と S =
    [0021] 1 9 4 ^ と る 。 これは大型接 の冀 a漬以下で あ る 。 —方無 '虱状 , IIでの船 ^の浮遊高度を求め る と 該高度 での空気密度 を X と する と
    [0022] 2 1 5, 0 0 0 ( X - 0. 2 5 5 ) = 1 1 1, Q 0 0 が成立 し、 X = 0. 7 5 1 /ntと ¾ J9 靈谆忒態 で この空 気 虔は 2, 9 0 0 の高 . に相当する。 すなわち 2， 9 0 0 W程度の高 さ ま で しか浮揚 しる い ヒ ン デ ン ブ ノレグ号程 庋の ^ ^に 1 9 4 W2の主翼 をつけ る と 3 0 m/Sの風速で 高度 i o o o w ま で上昇す る こ と る る 。
    [0023] この発 は軽 ガ ス を収容 し空 中 で浮 - S可能〇 体に
    [0024] ΟΜΡΙ
    [0025] .WIFO 揚 力発生用 の主翼 を取 ！） つけ 、 船 ^外部には ' 車発電 璣 を褡載 し、 ¾体を送電 ケ ー プ ノレ に よ ]) 地上に繋留 し た ので次の よ う ¾優れた効果 を有する 。 如何 な る種類の エ ネ ノレ ギー も 消費する こ と く 船 体を空中 に浮遊させる こ と がで き る 。
    [0026] (p) 地上の 風力エ ネ /レ ギ 一 の数百倍の風力エ ネ ノレギ- が得 られ地上に送る こ と がで き る 。 冽えば ί 上の風速 を 6 m/s、 高度 1 0, 0 0 0 ¾ の風速を 7 0 /S とする と エ ネ ル ギ ー の比は
    [0027] 0. 4 1 2 X 70"
    [0028] 550
    [0029] 1. 225
    [0030] と る n ） 軽ガ ス の浮力 と 主翼の揚力 と で船体重量を支え て い るので風速の増滅に よ ] 、 船体が上昇 、 下降はす る が常 に発電す る 。 船体の 前部では負圧 と な ]3 風速はべ ル ヌ ー ィ の 法 則で一般流 よ D 増加する ので；¾車発電 ¾の 生エ ネ ノレ ギ 一は地上に設置 した場合 よ 大 き く ¾ る 2 図 面は この発明の 一実施冽 を示 し、 苐 1 ^ 一実^ 例の斜視図 、 第 2 図は全体説明図で る る 。 1 …船 体 2 …主 翼
    [0031] 5 …虱草癸 ¾據 8 … ケ ー プ ノレ
    [0032] OV-H
    权利要求:
    Claims
    請 求 の ¾ .¾
    空気 よ ] 軽い気体 を収容 して空中 に浮遊可能 で、 か つ空気流 に よ ]) 揚力を発生する 主 ¾ を 備 えた船 体 と 、 こ の船体の外面に配設 した風草 ·発電璣 と 、 SL草発電機 に よ ] 発電 した電 力を地上 に送電 し、 かつ ¾ 体 を地上 に繋留す る ための ケ ー ブ ノレ と か ら る る空 中発電装 置 。
    一 0:'.-ΤΙ .
    类似技术:
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    JPS5770964A|1982-05-01|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1982-04-29| AK| Designated states|Designated state(s): AU DE US |
    1982-04-29| AL| Designated countries for regional patents|Designated state(s): FR GB SE |
    1986-03-13| REG| Reference to national code|Ref country code: DE Ref legal event code: 8642 |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    JP80/145985801018||1980-10-18||
    JP55145985A|JPS5770964A|1980-10-18|1980-10-18|Atmostheric power generator|AU70342/81A| AU7034281A|1980-10-18|1981-04-10||
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