JP3237074U - Wind collecting tower that captures the wind energy (wind pressure) generated by a typhoon - Google Patents

Abstract

【課題】台風が発する風力エネルギーを電気エネルギーに変換する台風発電機用の集風タワーを提供する。【解決手段】集風チャンバー２及びじょうご型集風器３を主要として構成する集風タワー１であって、台風が発する強風を上空で捕獲する為に集風チャンバー２及びじょうご型集風器３なる器を灯台形状の円形型建造物の上部位に縦列に設置し風圧を吸入捕獲して、通風管１３を以って、地上レベルに誘導して、発電機２４に直結した回転体（フライホイール）を回転せしめて（移動）電気エネルギーを創生する新規の発電システムを構築して台風が発する風力エネルギー（風圧）を有効利用して電気エネルギーを創生する。【選択図】図５PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wind collecting tower for a typhoon generator which converts wind energy generated by a typhoon into electric energy. SOLUTION: This is a wind collecting tower 1 mainly composed of a wind collecting chamber 2 and a jaw-shaped wind collector 3, and a wind collecting chamber 2 and a jaw-shaped wind collector 3 for capturing a strong wind generated by a typhoon in the sky. A rotating body (fly) directly connected to the generator 24 by installing a vessel in a column on the upper part of a lighthouse-shaped circular building, sucking and capturing wind pressure, guiding it to the ground level with a ventilation pipe 13, and so on. A new power generation system that creates (moving) electric energy by rotating the wheel) is constructed, and the wind energy (wind pressure) generated by the typhoon is effectively used to create electric energy. [Selection diagram] FIG. 5

Description

本考案は、風力エネルギーを電気エネルギーに変換する発電システムのニューテクノロジ―に関する。
現在、風力エネルギーを電気エネルギーに変換する装置はプロペラ型風車発電機が主流を為している。しかし、当プロペラ型機は、台風による高風速（高風圧）に耐える機構を備えて居らず運転を停止するカットアウト風速（概ね２５Ｍ／秒）を定めている。従って、風速が２５Ｍ／秒を超えた時に発する膨大な台風による風力エネルギーを無益に見逃していることになる。因って、風力発電機として、既存のカットアウト風速を切り上げた新たな風力発電システムの開発が待ち望まれている。再生可能エネルギーの開発利用の機運が高まっている今日、この膨大な台風エネルギーを少しでも人類に供することが待ち望まれている。The present invention relates to a new technology of a power generation system that converts wind energy into electric energy.
Currently, propeller-type wind turbine generators are the mainstream of devices that convert wind energy into electrical energy. However, this propeller type aircraft does not have a mechanism to withstand high wind speed (high wind pressure) due to a typhoon, and has a cutout wind speed (approximately 25 M / sec) that stops operation. Therefore, the wind energy generated by the enormous typhoon generated when the wind speed exceeds 25 M / sec is uselessly overlooked. Therefore, as a wind power generator, the development of a new wind power generation system that rounds up the existing cutout wind speed is awaited. Today, the momentum for the development and utilization of renewable energy is increasing, and it is hoped that this enormous amount of typhoon energy will be provided to humankind as much as possible.

台風による風力エネルギー（風圧）のグレードを下記する。
風速（Ｍ／秒） 風圧（パスカル）／Ｋｇｆ／ｍ ^∧ ２ 現象
２０ ２４５／２５ 身体を６０度くらいに傾けないと立ってい られない。子供は飛ばされるそうになる。
２５ ３８３／３９ 屋根瓦が飛ばされる。樹木が折れる。
煙突が倒れる。
３０ ５５１／５６ 雨戸または屋根が飛ばされることがある。 電柱が倒れることがある。
３５ ７５０／７６ 自動車や列車の客車が倒れることがある。
４０ ９８０／１００ 身体を４５度に傾けないと倒れる。小石が 飛ぶ。
５０ １５３１／１５６ 大抵の木造家屋が倒れる。樹木が根こそぎ になる。
６０ ２２０５／２２５ 鉄塔が倒れることがある。
（注）当デ―タ―はネット掲載の東京大学廣井研究室発表のものを引用The grades of wind energy (wind pressure) due to typhoons are as follows.
Wind speed (M / sec ) Wind pressure (Pascal) / Kgf / m ^∧ 2 Phenomenon
20 245/25 You can't stand unless you tilt your body to about 60 degrees. The child will be skipped.
25 383/39 Roof tiles are blown off. The tree breaks.
The chimney collapses.
30 551/56 The shutters or roof may be blown. Utility poles may fall over.
35 750/76 Passenger cars and trains may fall over.
40 980/100 If you do not tilt your body to 45 degrees, you will fall down. Pebbles fly.
50 1531/156 Most wooden houses collapse. Trees are uprooted.
60 2205/225 The tower may collapse.
(Note) This data is quoted from the one published by Hiroi Laboratory of the University of Tokyo posted on the Internet.

現在のプロペラ型風力発電機は運転停止のカットアウト風速が略２５Ｍ／秒である。
従って、この風速を超えた場合、膨大な風力エネルギーを利用出来ない機構になっている。この運転停止のカットアウト風速のレベルを可能な限り引き上げてより多くの風力エネルギーを捕獲することを課題とする。The current propeller-type wind power generator has a cutout wind speed of about 25 M / sec when the operation is stopped.
Therefore, when this wind speed is exceeded, the mechanism is such that a huge amount of wind energy cannot be used. The challenge is to raise the level of this outage cutout wind speed as much as possible to capture more wind energy.

プロペラ型風力発電機では、その構造、機構上、カットアウト風速２５Ｍ／秒を超えた運転は物理上不可能と考えられる。即ち、直径が概ね５０Ｍを超える巨大なプロペラを２５Ｍ／秒を超える強風の中で回転させるにはその構造の強度上、難題である。更に、プロペラ型機はナセルなる容器に発電機、増速機、等の重量物を収納している。従って、このナセルは重量が数十トンを超えるもので、これを地上レベルより略８０Ｍを超える上空に支柱（タワー）に乗せて懸架する構造である。因って、構造物としての重心が可なりの上空にある。斯様に構造物として重心が上空にある時に台風の巨大な風圧に遭遇すると同タワーは前後左右の揺れを生じ、結果、応力歪を生じタワーの倒壊事故に繋がる。この様な現況下で既存のカットアウト風速を超えて運転することは不可能である。
そこで、台風のような強風下でも発電行為を行うには、回転機器並びに発電機器の重量物を地上レベルに設置することが物理上、合理的である。そして、上空の風力エネルギー（風圧）を上空で捕獲して通風管によって地上に誘導して、火力発電、或いは、水力発電のように地上レベルで発電行為を行うことが物理上好ましい。
そこで考案されたのが、上空で台風の風力エネルギー（風圧）を直接に捕獲して、地上レベルに同風圧を直送する為の“集風タワー”である。本集風タワーを手段として台風による高レベルの風圧を利用して発電行為を行うことを目的とする。Due to the structure and mechanism of the propeller type wind power generator, it is considered physically impossible to operate the wind turbine at a cutout wind speed exceeding 25 M / sec. That is, it is a difficult problem in terms of the strength of the structure to rotate a huge propeller having a diameter of more than about 50 M in a strong wind exceeding 25 M / sec. Further, the propeller type machine stores heavy objects such as a generator and a speed increaser in a container called a nacelle. Therefore, this nacelle weighs more than several tens of tons, and has a structure in which it is suspended by placing it on a support (tower) in the sky above about 80 M above the ground level. Therefore, the center of gravity of the structure is in the sky. When the tower encounters a huge wind pressure of a typhoon when the center of gravity is in the sky as a structure, the tower sways back and forth and left and right, resulting in stress strain and leading to a collapse accident of the tower. Under such circumstances, it is impossible to drive beyond the existing cutout wind speed.
Therefore, in order to generate electricity even in a strong wind such as a typhoon, it is physically rational to install heavy objects such as rotating equipment and power generation equipment at the ground level. Then, it is physically preferable to capture the wind energy (wind pressure) in the sky and guide it to the ground by a ventilation pipe to generate power at the ground level such as thermal power generation or hydroelectric power generation.
Therefore, a "wind collecting tower" was devised to directly capture the wind energy (wind pressure) of a typhoon in the sky and send it directly to the ground level. The purpose is to use the main wind tower as a means to generate electricity using the high level of wind pressure caused by the typhoon.

当集風タワーの構造と機能
構造
（図１）（Ａ）に表示されている通り、沿岸に設置されている灯台形状の円筒建造物の内部に複数の集風チャンバー２と漏斗（じょうご）型集風器３を縦型に直列に連結する。灯台の様な円筒建造物を採用するのは、円筒建造物は耐強風建造物であることを根拠とする。当タワーの最上部位（一段目、１ＳＴステージ）には、風力エネルギー（風圧）を捕獲するための正方形乃至長方形状の受風開口部を設け、捕獲した風圧を集風チャンバー２に誘導する。同風圧は、同チャンバーの下部位に位置する同正方形乃至長方形の面積と略同一面積の円形通風口２ａを備えたじょうご型集風器３の同通風口２ａに誘導され、更に、風圧によって同器３の下部位の異径管に誘導される。誘導された風圧は同異径管によって増圧された動圧に変換され２段目（２ＮＤステージ）のじょうご型集風器３の開口部の中に誘導される。（図２）（Ａ）及び（Ｂ）参照。２段目以降の各ステージは、１段目と２段目の連結形態と同じ形態で連結される。同ステージの員数は、計画される発電出力に応じて設定される。即ち、発電出力は捕獲される風力エネルギー（風力とは、受風面積に空気密度と風速を乗じたもの）の容量の大小によって計画設定される。
本集風タワー１の主な構成部品を次に記す。
・天井ドーム及びアンテナ１ａ
・集風チャンバー２
・集風口２ａ
・じょうご型集風器３
・集風器通気口３ａ
・点検デッキ４
・点検用電動昇降式梯子５
・支柱６、集風タワー
・回転ドアー７
・油圧機器７ａ
・防鳥金網８
・風速・風向計２７
機能
一般的に地上レベルより３０Ｍ上空の風速は、地上レベルの風速の約２倍とされている。即ち、地上レベルで、３０Ｍ／秒の場合、３０Ｍ上空の風速は、約６０Ｍ／秒となる。因って、より一層の風力エネルギー（風圧）を捕獲する為には出来るだけ上空に当エネルギーを捕獲する集風チャンバー２を設置することが必要条件となる。
本新案に於いて、本集風タワー１には、じょうご型集風器３を備えた複数の集風チャンバー２を装備する。（図２）（Ａ）及び（Ｂ）に表示されている通り、同器で捕獲された風力エネルギー（風圧）は管路面積が縮小された同器３の異径管路を通過する。同異径管の機能によって流速は早くなるが、その流速の二乗に比例して圧力（動圧）は上昇する。更に、複数の当器（第１段、第２段、第３段、～）を通風通過するごとに動圧は加圧され増大する。この複数のじょうご型集風器３から構成された集風タワー１の手段を以って高風速が高動圧に変換され、同動圧を以って、フライホイール１９を回転せしめて直結された発電機によって電気エネルギーを創生する。As shown in the structure and functional structure of this wind collecting tower (Fig. 1) (A), there are multiple wind collecting chambers 2 and a funnel type inside a lighthouse-shaped cylindrical building installed on the coast. The wind collectors 3 are connected in series in a vertical manner. The reason for adopting a cylindrical structure such as a lighthouse is that the cylindrical structure is a strong wind resistant building. A square or rectangular wind receiving opening for capturing wind energy (wind pressure) is provided at the uppermost portion (first stage, 1st stage) of the tower, and the captured wind pressure is guided to the wind collecting chamber 2. The same wind pressure is induced in the same ventilation port 2a of the cage type wind collector 3 provided with the circular ventilation port 2a having substantially the same area as the square or rectangular area located in the lower part of the chamber, and further, the same wind pressure is applied. It is guided to a different diameter tube in the lower part of the vessel 3. The induced wind pressure is converted into a dynamic pressure increased by the same different diameter pipe, and is guided into the opening of the funnel-shaped wind collector 3 in the second stage (2ND stage). (Fig. 2) See (A) and (B). Each stage after the second stage is connected in the same form as the connection form of the first stage and the second stage. The number of members in the stage is set according to the planned power generation output. That is, the power generation output is planned and set according to the magnitude of the capacity of the captured wind energy (wind is the wind receiving area multiplied by the air density and the wind speed).
The main components of the main wind tower 1 are described below.
・ Ceiling dome and antenna 1a
・ Wind collection chamber 2
・ Collection port 2a
・ Funnel type wind collector 3
・ Blower vent 3a
・ Inspection deck 4
・ Electric elevating ladder for inspection 5
・ Prop 6, wind collecting tower ・ Rotating door 7
・ Hydraulic equipment 7a
・ Bird-proof wire mesh 8
・ Wind speed / direction total 27
Function Generally, the wind speed 30M above the ground level is about twice the wind speed at the ground level. That is, at the ground level, at 30 M / sec, the wind speed over 30 M is about 60 M / sec. Therefore, in order to capture even more wind energy (wind pressure), it is a necessary condition to install a wind collecting chamber 2 that captures this energy in the sky as much as possible.
In the present proposal, the main wind collecting tower 1 is equipped with a plurality of wind collecting chambers 2 equipped with a funnel-shaped wind collector 3. (FIG. 2) As shown in (A) and (B), the wind energy (wind pressure) captured by the device passes through the different diameter pipeline of the device 3 whose pipeline area has been reduced. The flow velocity increases due to the function of the same different diameter tube, but the pressure (dynamic pressure) increases in proportion to the square of the flow velocity. Further, the dynamic pressure is pressurized and increased each time a plurality of instruments (first stage, second stage, third stage, ...) Pass through the ventilation. The high wind speed is converted into a high dynamic pressure by the means of the wind collecting tower 1 composed of the plurality of cage-type wind collectors 3, and the flywheel 19 is rotated and directly connected by the same dynamic pressure. Create electric energy with a generator.

同漏斗型集風器３はその通風路が異径管の形状を為している。従って、通風時にベルヌーイの定理により管路面積を半減した場合、動圧は略４倍に増大する。
水道水をホースで放水する場合、ホースの先端を指でちぢめるとより遠くに放水が出来る現象で同定理（エネルギー保存の法則、面積を縮小すると動圧は増大するが入力エネルギーは一定に保存される）は検証される。
同定理に基づいて本新案の風力エネルギー（風圧）による動圧の増大について下記の通り計算する。
ベルヌーイの定理によるエネルギー保存の法則により異径管における流体の流速の変動を計算する。法則 Ｑ ＝ Ｃ ＋ Ａ ＋ Ｖ において、Ｑは、エネルギー総量（全圧）、Ａは、流路面積、Ｖは、流速、Ｃは、流量係数（ここでＣは、ゼロとする。空気の場合は、密度と大気圧で一定とする）
管路を流れる流体のエネルギーの総量は、不変であるというベルヌーイの定理より、管径を１／２にすると面積Ａは１／４になり、流量は４倍になる。即ち、流体が空気の場合、同定理より風速Ｖは、４倍に増速する。即ち、管路内の風圧（動圧）Ｐｖは、１／２ｐＶ^∧２であるので、管路面積を半減すると風速Ｖは４倍になるので、Ｐｖ値は、１６倍に増大する。
ここで、一例として、集風チャンバー２の入口面積を２０Ｍ^∧２（タテ４ｍ ｘ ヨコ５ｍ）とし、同器３の受風の円面積（Ａ）を同じく２０Ｍ^∧２（半径約２．５ｍ）とする。風速２０ｍ／ｓの場合、同部位の動圧（Ｐｖ）は、Ｐｖ＝１／２ｐＶ^∧２より、２４５パスカル（約０．００２４９Ｋｇｆ／ｃｍ^∧２→約２５Ｋｇｆ／ｍ^∧２）である。（ｐは空気密度で。１．２２５とする）
ここで、同器３の縮小された異径入口面積（Ｂ）の半径（ｒ）をＡの半径の１／２（１．２５ｍ）にした場合、Ｂの面積は、Ａの１／４になる。（円の面積、π ｘ ｒ^∧２より）
因って、同定理より、異径管部位（Ｂ）の流速は、４倍の８０ｍ／ｓとなる。
従って、動圧（Ｐｖ）は、３９２０パスカル（約４００Ｋｇｆ／ｍ^∧２）となる。即ち、２５Ｋｇｆ／ｍ^∧２ ｘ １６倍≒４００Ｋｇｆ／ｍ^∧２である。
更に、同異径管路の半径を１／２（０．６２５ｍ）にすると、４００Ｋｇｆ／ｍ^∧２ ｘ １６倍≒６４００Ｋｇｆ／ｍ^∧２となる。即ち、１ｍ＾２当たり、約６トンの重力が作用していることになる。後は、管路面積を可能な限り半分に縮小すれば上記の通り吐出圧は１６倍にネズミ算式に増大することになる。
因みに、火力発電３０万ＫＷ出力の蒸気タービンの圧力は２５Ｍｐａ（約２５０Ｋｇｆ／ｃｍ＾２）である。ｍ^∧２に合わせて換算すると、２５００，０００Ｋｇｆ／ｍ^∧２である。即ち、１ｍ＾２当たり、２，５００トンの重力が作用していることである。
以上の計算は管路の抵抗ロスが無い場合の値である。又、通風チャンバーの設置レベル、或いは、空気の温度差によって若干の値の変動はある。The funnel-type ventilator 3 has a ventilation passage having a different diameter tube shape. Therefore, if the pipeline area is halved according to Bernoulli's theorem during ventilation, the dynamic pressure increases approximately four times.
When tap water is discharged with a hose, it is identified by the phenomenon that water can be discharged farther by squeezing the tip of the hose with a finger. Will be) will be verified.
Based on the identification theory, the increase in dynamic pressure due to the wind energy (wind pressure) of this new plan is calculated as follows.
The fluctuation of the flow velocity of the fluid in the different diameter tube is calculated by the law of conservation of energy according to Bernoulli's theorem. Rule In Q = C + A + V, Q is the total amount of energy (total pressure), A is the flow path area, V is the flow velocity, and C is the flow coefficient (where C is zero. In the case of air). Is constant at density and atmospheric pressure)
According to Bernoulli's theorem that the total amount of energy of the fluid flowing through the pipeline is invariant, if the pipe diameter is halved, the area A becomes 1/4 and the flow rate quadruples. That is, when the fluid is air, the wind speed V increases four times according to the identification theory. That is, since the wind pressure (dynamic pressure) Pv in the pipeline is 1 / 2pV ^∧ 2, the wind speed V is quadrupled when the pipeline area is halved, so that the Pv value increases 16 times.
Here, as an example, the inlet area of the wind collecting chamber 2 is 20M ^∧ 2 (vertical 4m x horizontal 5m), and the circular area (A) of the wind receiving the instrument 3 is also 20M ^∧ 2 (radius about 2.5m). And. When the wind speed is 20 m / s, the dynamic pressure (Pv) at the same site is 245 pascals (about 0.00249 Kgf / cm ^∧ 2 → about 25 Kgf / m ^∧ 2) from Pv = 1/2 pV ^∧ 2. (P is the air density. 1.225)
Here, when the radius (r) of the reduced different diameter inlet area (B) of the device 3 is set to 1/2 (1.25 m) of the radius of A, the area of B becomes 1/4 of A. Become. (Area of a circle, from π x r ^∧ 2)
Therefore, according to the identification theory, the flow velocity of the different diameter tube portion (B) is quadrupled to 80 m / s.
Therefore, the dynamic pressure (Pv) is 3920 pascals (about 400 kgf / m ^∧ 2). That is, 25 Kgf / m ^∧ 2 x 16 times ≈ 400 Kgf / m ^∧ 2.
Further, when the radius of the pipe having the same different diameter is halved (0.625 m), it becomes 400 Kgf / m ^∧ 2 x 16 times ≈ 6400 Kgf / m ^∧ 2. That is, about 6 tons of gravity is acting per 1 m ^ 2. After that, if the pipeline area is reduced to half as much as possible, the discharge pressure will increase 16 times as described above in a rat-like manner.
Incidentally, the pressure of the steam turbine having an output of 300,000 KW of thermal power generation is 25 Mpa (about 250 Kgf / cm ^ 2). When converted according to m ^∧ 2, it is 2.5 million Kgf / m ^∧ 2. That is, 2,500 tons of gravity is acting per 1 m ^ 2.
The above calculation is a value when there is no resistance loss in the pipeline. In addition, the value may fluctuate slightly depending on the installation level of the ventilation chamber or the temperature difference of the air.

当通風タワー１の回転機構
台風は南は沖縄周辺より北海道に向かって左回転しながら北上する。従って、風力エネルギーを効率的に吸収するためには当通風チャンバーの正面開口面を風向に向かって正対させる必要がある。この機構としてず（図３）（Ａ）、（Ｂ）に表示されている油圧機器７ａによって当通風チャンバーの正面開口面を風向に向かって正対させる機構を装備する。同機構は、台風の北上に従って同開口面を回転させるもので同回転は略一回転以内であるが、台風が迷走すればニ回転以上も有り得る。同回転は、正転逆転の何れでも可能である。Rotation mechanism of this ventilation tower 1 The typhoon moves northward while rotating counterclockwise from around Okinawa toward Hokkaido. Therefore, in order to efficiently absorb wind energy, it is necessary to face the front opening surface of the ventilation chamber toward the wind direction. As this mechanism, the hydraulic equipment 7a shown in FIGS. 3A and 3B is equipped with a mechanism for facing the front opening surface of the ventilation chamber toward the wind direction. The mechanism rotates the opening surface according to the northward movement of the typhoon, and the rotation is within about one rotation, but if the typhoon strays, it may be more than two rotations. The same rotation can be performed by either forward or reverse rotation.

当集風タワーの付属機器の機能
・回転ドアー７
当通風チャンバー２の開口部に装備されている回転ドアー７の開閉動作は当通風タワーの頂部位に取付られているセンサー付き風速・風向計２７のセンサーの検知により中央制御盤の指令によって電動操作で行われる。一例として、開動作は、風速１７ｍ／秒（カットイン風速）を設定し、閉動作は、風速４０ｍ／秒（カットアウト風速）を設定する。閉動作の風速は当集風タワーの建造物としての耐風設計値の基準値により設定される。同じく、開動作は、設定された風速を同風速計でセンサー検知して中央制御盤の指令によって電動操作で行われる。当集風タワーは台風による高風圧を受けるので沿岸部に設置されている灯台のように堅牢な耐風建造物とする。即ち、耐風設計の基準は、７０ｍ／秒を基準とする。
・センサー付き風速・風向計３１
当風速計は、本集風タワーに於ける風力エネルギー（圧力）の吸入・吸入停止令を発する重要な計測機器である。一方、風向計は、集風タワー１の集風チャンバー２の風圧吸入開口面を風向に向かって正対させることを目的として風向をセンサー検知して中央制御盤に信号を送る機能を持つ。同センサーの信号によって中央制御盤からの指令により集風タワー１が自動回転して同風力吸入開口面を風向に向かって正対させる。即ち、本集風タワー１の機能を正常に稼働させる重要な機能を持つ。（図４）（Ａ）参照
・防鳥金網８
本集風タワー１が稼働中は、回転ドアー７は全開状態にある。従って、鳥類が侵入して来る可能性がある。同鳥類がじょうご型集風器３の中に侵入するのを防ぐために全ての集風チャンバー２の通風器通気口３ａの開口部位に当防鳥金網８を装備する。（図４）（Ｂ）参照
・メインテナンスデッキ４
当集風チャンバーの内部点検及び補修を目的に各集風チャンバー２のステージごとに本メインテナンスデッキ４を装備する。（図４）（Ａ）参照
当内部点検及び補修を容易に行えるように本電動式昇降点検梯子５を装備する。（図１）（Ａ）参照Functions of accessories of this wind tower ・ Rotating door 7
The opening and closing operation of the rotary door 7 installed in the opening of the ventilation chamber 2 is electrically operated by the command of the central control panel by the detection of the sensor of the wind speed / direction meter 27 with a sensor attached to the top of the ventilation tower. It is done in. As an example, the open operation sets the wind speed at 17 m / sec (cut-in wind speed), and the closed operation sets the wind speed at 40 m / sec (cut-out wind speed). The wind speed of the closing operation is set by the reference value of the wind resistance design value for the building of this wind collecting tower. Similarly, the opening operation is performed by electric operation according to the command of the central control panel by detecting the set wind speed with a sensor by the same anemometer. Since this wind collecting tower is subject to high wind pressure due to typhoons, it will be a robust wind-resistant building like a lighthouse installed in the coastal area. That is, the standard of wind resistance design is 70 m / sec.
・ Wind speed / direction meter 31 with sensor
This anemometer is an important measuring device that issues an order to stop the suction and suction of wind energy (pressure) in this wind collecting tower. On the other hand, the wind direction meter has a function of detecting the wind direction with a sensor and sending a signal to the central control panel for the purpose of facing the wind pressure suction opening surface of the wind collecting chamber 2 of the wind collecting tower 1 toward the wind direction. According to the signal from the sensor, the wind collecting tower 1 automatically rotates according to the command from the central control panel to face the wind suction opening surface toward the wind direction. That is, it has an important function of operating the function of the main wind collecting tower 1 normally. (Fig. 4) See (A) ・ Bird-proof wire mesh 8
While the main wind collecting tower 1 is in operation, the rotating door 7 is in a fully open state. Therefore, birds may invade. In order to prevent the birds from invading the funnel-shaped ventilator 3, the bird wire mesh 8 is installed at the opening of the ventilator vent 3a of all the ventilation chambers 2. (Fig. 4) See (B) -Maintenance deck 4
This maintenance deck 4 is installed for each stage of the air collecting chamber 2 for the purpose of internal inspection and repair of the air collecting chamber. (Fig. 4) (A) This electric lift inspection ladder 5 is installed so that the internal inspection and repair can be easily performed. (Fig. 1) See (A)

当集風タワー１を装備した発電システムを以下、台風発電機と称する。
当台風発電機のフローチャートを（図５）に表示する。
当フローチャートに記載されている本集風タワー１以降の主な装備は次の通りである。
☆電動フラップバルブ９
集風タワー１より圧送されて来る風圧（風力エネルギー）を本電動フラップバルブ９の開閉動作により制御する。通常は、当バルブはカットイン風速を検知して「開」状態にあるが、カットアウト風速で中央制御盤の指令により「閉」動作を行う。又、集風タワー１で何らかの事故が発生した折は、人為的に「閉」動作が行われる。
当バルブのシャットオフ時に風圧又は、雨水をリリースする自動排気弁３０を装備する。構造は耐風圧の高圧仕様とする。以下の全ての設備の仕様は耐風圧の構造仕様とする。耐風圧のグレードは当バルブを通過する設計風速（風圧）に準じて設定される。
☆Ｙ型ストレーナー１２
台風による強風時には鳥類等の粗大物以外に、昆虫類、或いは、雑草等のゴミも当集風タワーに吸い込まれることになる。従って、これ等は台風発電機に支障を来すことになるので当発電機の通風経路に於いて除去する必要がある。当設備として、Ｙ型ストレーナ１２を通風の配管経路に装備する。当発電機の運転休止中には当ストレーナーの内部点検清掃をル―ティ―ン業務とする。当ストレーナーの詰まりは発電出力に悪影響を及ぼす。
☆雨水分離器１４
台風時には強風に伴って雨水が当通風口２ａから侵入するのは避けられない。従って、当台風発電機に於いて当雨水を通気管１３に於いて分離する機構は必要条件である。当台風発電機に於いて風と雨水を分離する風＆雨水分離器１４を設ける。（図５）”台風発電による発電フローチャート”及び（図６）（Ａ）参照
前記分離器には水平横置きの通風管と同通風管の内部底部にすの子１４ａ状の床を装備する。前記装備を以って通風時に風と雨水が分離される。分離された雨水は雨水溜め槽１５に貯水される。前記雨水溜め槽には満水検知器１５ｃが装備され満水時に自動で排水用電磁弁１５ａが開作動して排水が行われる。尚、前記雨水溜め槽には排気弁１５ｂが装備され同槽内に雨水が侵入時に槽内の空気を排気する。
☆風圧脈動緩和チャンバー１６
水力発電のシステムにおいて河川水は貯水池に一時貯水されて定格水圧を以って水車タービンに誘導放水される。上流の脈動のある河川水は一時貯水されることによって脈動のある動水圧より静水圧に変換される。同様に、当台風発電機において流用される風圧は強弱して一律ではない。因って、相当な容量を備えた空気溜めの風圧脈動緩和チャンバー１６（一例として、縦５ｍ、横５ｍ、高さ５ｍの容積１２５ｍ^∧３の立方体容器）を当通気管１３に接続装備して風圧の脈動を緩和せしめる。前記チャンバーに取り付けられている圧力スイッチ１６ｄが計画圧力を検知して圧縮された空気圧を電磁弁１６ｂの開動作により定格の動圧を当チャンバーよりボールバルブ２０を通じて負荷側（フライホイール１９）へ放出する。又、前記圧力スイッチ１６ｄは当容器の計画最高圧を検知して電磁弁１６ａを開動作させて同チャンバー内の圧力を下げる安全機能を持つ。当該プロセスはコンプレッサーに於いて圧搾空気を一度、空気槽に溜めて規定圧に達したところで当圧搾空気を負荷側に定格化した空気圧を放出するプロセスと同じである。尚、当チャンバー１６の員数、容量は計画発電量の要求風圧、風量に準じて適宜、増減される。
以って、通風される動圧の定格化によりフライホイール１９へ放出される動圧が平準化され発電の効率化に結び付く。又、当チャンバー１６には当脈動を緩和する複数の整圧板１６ｃを内装する。当整圧板を以って同チャンバー内の動圧の脈動を緩和する効果がある。
☆風量制御用ボールアバルブ２０
脈動緩和チャンバー１６より放出された風圧は、本風量制御用ボールアバルブ２０へリリースされる。本ボールバルブ２０は電動駆動で中央制御盤１７の指令により開閉動作を行う。主な機能はフライホイール１９を定格回転させる為に放出する風量を制御する機能である。前記フライホイールの回転数をセンサーで検知して中央制御盤１７の指令により同バルブの開閉動作により自動で風量制御を行い規定回転数を保つ機能を持つ。
加えて、緊急時には前記制御盤１７の指令により風圧の完全シャットオフ動作を行う機能を備える。
☆フライホイール１９
当フライホイールは１９は、風力エネルギーを運動エネルギーに変換して負荷側の発電機にトルクをリリースする当台風発電機に於いて重要な機能を有する。
フライホイル１９は密度が均一な剛体である。従って、回転することによって運動エネルギーを自体に貯蔵して、その貯蔵エネルギーを負荷側（発電機）に定格化したトルクを放出する特殊機能を保有する。そのトルクは、フライホイールの接戦力、即ち、フライホイールの質量（ＫＧ）に重力加速度（９．８Ｎ）に同ホイールの半径（Ｒ）を乗じた値、Ｆ（Ｎ）である。一方、エネルギーとは仕事をする能力と定義されている。その仕事は、
仕事Ｌ（Ｎ・ｍ）＝力Ｆ（Ｎ） ｘ 移動距離Ｓ（ｍ）と定義されている。ここで、移動距離は、円周２πＲに回転数（ｎ）を乗じた、２πＲｎ（ｍ）である。従って、仕事の式は、；－ 仕事Ｌ（Ｎ・ｍ）＝力Ｆ（Ｎ） ｘ ｎ（ｍ）
＝２πＲＦｎ（Ｎ・ｍ）
＝２πＴｎ（Ｎ・ｍ）
上記は、１分間の仕事量である。秒単位（仕事率＝動力）に換算すると、：－
動力 Ｐ＝２πＴｎ（Ｎ・ｍ）／６０（ｓｅｃ）＝Ｔｎ／９５４９（ｋＷ）
ここで、Ｐ＝動力（ｋＷ），Ｔ＝トルク（Ｎ・ｍ），ｎ＝回転数（ｒｐｍ）
である。
一例として、フライホイールの質量２０００（ＫＧ）、半径（Ｒ）３（ｍ），回転数（ｒｐｍ）１００（ｒｐｍ）の場合の動力は下記となる。
動力Ｐ＝５８８００（Ｎ） ｘ １００（ｒｐｍ）／９５４９≒６１５ｋＷ
フライホイール３段＝６１５ｋＷ ｘ ３＝１，８４５ｋＷ
☆コンプレッサー２６
本コンプレッサー２０の用途の一つ目は、フィホイール１９を圧搾空気によって起動始動させることで、二つ目は、緊急時に，圧搾空気によって作動するディスクブレーキ２１に圧搾空気を送って前記フライホイールを緊急停止させることである。
一つ目の用途の前記起動始動については、同フライホイールは質量が１トン以上に及ぶ重量級の回転体である、従って、同ホイールの回転始動トルクが極めて大であるので、その起動補機としてコンプレッサーの圧搾空気によって同ホイールを強制回転させる機能である。この圧搾空気の特性機能については、潜水艦の魚雷発射装置（圧搾空気圧は、略７０Ｋｇｆ／ｃｍ＾２～１４０Ｋｇｆ／ｃｍ^∧２）に流用される等、その噴射空気圧による作動機能の威力は周知である。
当フライホイールの起動始動のシステムは、圧搾空気を同フライホイールの円周部に取り付けられた空気噴射ノズルより圧搾空気を噴射させて同フライホイールを強制回転させるものである。機構として、フライホイールの主軸１９に中空シャフト（ホローシャフト）を採用する。同中空シャフトの下部先端部と最上部位の初段のフライホイールの表部位に主軸１９ａより同フライホイールの円周部位に向かって配管を施し同先端部と同配管を接続する。同配管の円周上の先端部位に前記圧搾空気を噴射する噴射ノズル２０ｃを設ける。尚、主軸１９ａより同フライホイールの円周上に施す配管は４本とし、同円周上に均等間隔に配管する。同ノズルより圧搾空気を噴射させて同フライホイールを強制回転させるのが前記コンプレッサーの主目的用途である。機構図（図７）Ｂ－２を参照
同圧搾空気の空気圧並びに噴射容量は、同フライホイールのスケール規模（サイズ及び質量）により設定される。尚、前記コンプレッサー２０の付属の空気槽は常時規定の空気圧力を保つように設定され、中央制御盤の指令で何時でも即刻、圧搾空気を送り出す体制を備えている。
尚、同圧搾空気による作動については、先ず、中央制御盤の指令により同システムの配管に設置された電磁弁２０ａが「閉」同動作し、同時に、電磁弁２０ｂが「開」動作する。以って、同圧搾空気が同フライホイールに転送されて前記噴射ノズル２０より噴射して同フライホイールは強制回転する。そして、同フライホイールの起動始動後は、タイマーの設定（起動後、約５秒）により中央制御盤の指令で電磁弁２０ｂが「閉」作動し、同時に、電磁弁２０ａが「開」動作して集風タワー１によって捕獲された風力エネルギー（風圧）が同フライホイール１９に転送されて回転は持続する。そして、同フライホイールは、定格トルクを発電機に放出して電気を創生する。
二つ目のディスクブレーキ２１の用途については、何らかの事故により同フラウホイールを緊急停止する事態が発生した時、中央制御盤の指令で電磁弁２２が「開」動作して同圧搾空気が前記ブレーキ２２に放出されてブレーキ機能によりフライホイール１９は停止する。尚、当ブレーキが作動時には、中央制御盤２５の指令によりボールバルブ２０もシャットダウンするようにインターロックされている。The power generation system equipped with the wind collecting tower 1 is hereinafter referred to as a typhoon generator.
The flowchart of the typhoon generator is displayed in (Fig. 5).
The main equipment after the main wind tower 1 described in this flowchart is as follows.
☆ Electric flap valve 9
The wind pressure (wind energy) pumped from the wind collecting tower 1 is controlled by the opening / closing operation of the electric flap valve 9. Normally, this valve is in the "open" state by detecting the cut-in wind speed, but it operates "closed" at the cutout wind speed according to the command of the central control panel. Further, when some kind of accident occurs in the wind collecting tower 1, the "closing" operation is artificially performed.
Equipped with an automatic exhaust valve 30 that releases wind pressure or rainwater when the valve shuts off. The structure will be wind-resistant and high-pressure specifications. The specifications of all the following equipment shall be wind pressure resistant structural specifications. The wind pressure resistance grade is set according to the design wind speed (wind pressure) that passes through this valve.
☆ Y type strainer 12
During strong winds caused by typhoons, in addition to oversized objects such as birds, insects or garbage such as weeds will be sucked into the wind tower. Therefore, these will interfere with the typhoon generator and must be removed in the ventilation path of the generator. As this equipment, the Y-type strainer 12 is installed in the ventilation piping path. During the suspension of operation of this generator, the routine work is to inspect and clean the inside of this strainer. The clogging of this strainer adversely affects the power generation output.
☆ Stormwater separator 14
During a typhoon, it is inevitable that rainwater will invade through the ventilation port 2a due to strong winds. Therefore, in this typhoon generator, a mechanism for separating the rainwater in the ventilation pipe 13 is a necessary condition. A wind & stormwater separator 14 for separating wind and stormwater is provided in this typhoon generator. (Fig. 5) Refer to "Flow chart of power generation by typhoon power generation" and (Fig. 6) (A) The separator is equipped with a horizontal horizontal ventilation pipe and a floor in the shape of a sunoko 14a at the inner bottom of the ventilation pipe. With the above equipment, wind and rainwater are separated during ventilation. The separated rainwater is stored in the rainwater reservoir 15. The rainwater reservoir is equipped with a full water detector 15c, and when the water is full, the drainage solenoid valve 15a is automatically opened to drain water. The rainwater storage tank is equipped with an exhaust valve 15b to exhaust the air in the tank when rainwater invades the tank.
☆ Wind pressure pulsation relaxation chamber 16
In a hydroelectric power generation system, river water is temporarily stored in a reservoir and induced to be discharged to a turbine turbine at a rated water pressure. The upstream pulsating river water is temporarily stored and converted from the pulsating dynamic water pressure to the hydrostatic pressure. Similarly, the wind pressure diverted in this typhoon generator is not uniform due to its strength. Therefore, a wind pressure pulsation relaxation chamber 16 (for example, a cubic container having a volume of 125 m ^∧ 3 with a length of 5 m, a width of 5 m, and a height of 5 m) having a considerable capacity is connected to and equipped with the ventilation pipe 13. Relieves the pulsation of wind pressure. The pressure switch 16d attached to the chamber detects the planned pressure and releases the compressed air pressure from this chamber to the load side (flywheel 19) through the ball valve 20 by opening the solenoid valve 16b. do. Further, the pressure switch 16d has a safety function of detecting the planned maximum pressure of the container and opening the solenoid valve 16a to lower the pressure in the chamber. The process is the same as the process in which the compressed air is once stored in the air tank in the compressor, and when the specified pressure is reached, the compressed air is discharged to the load side at the rated air pressure. The number and capacity of the chamber 16 are appropriately increased or decreased according to the required wind pressure and air volume of the planned power generation amount.
Therefore, the dynamic pressure discharged to the flywheel 19 is leveled by the rating of the dynamic pressure to be ventilated, which leads to the efficiency of power generation. Further, the chamber 16 is equipped with a plurality of pressure regulating plates 16c for alleviating the pulsation. The pressure regulating plate has the effect of alleviating the pulsation of the dynamic pressure in the chamber.
☆ Ball valve for air volume control 20
The wind pressure released from the pulsation relaxation chamber 16 is released to the ball valve 20 for controlling the main air volume. The ball valve 20 is electrically driven and opens and closes according to a command from the central control panel 17. The main function is to control the amount of air released to rotate the flywheel 19 at the rated speed. It has a function of detecting the rotation speed of the flywheel with a sensor and automatically controlling the air volume by opening and closing the valve according to the command of the central control panel 17 to maintain the specified rotation speed.
In addition, in an emergency, it has a function to completely shut off the wind pressure according to the command of the control panel 17.
☆ Flywheel 19
The flywheel 19 has an important function in the typhoon generator that converts wind energy into kinetic energy and releases torque to the load side generator.
The fly wheel 19 is a rigid body having a uniform density. Therefore, it has a special function of storing kinetic energy in itself by rotating and releasing the torque rated for the stored energy on the load side (generator). The torque is the close force of the flywheel, that is, the value obtained by multiplying the mass (KG) of the flywheel by the gravitational acceleration (9.8N) and the radius (R) of the flywheel, F (N). On the other hand, energy is defined as the ability to work. The job is
It is defined as work L (Nm) = force F (N) x travel distance S (m). Here, the moving distance is 2πRn (m) obtained by multiplying the circumference 2πR by the rotation speed (n). Therefore, the formula of work is; -work L (Nm) = force F (N) x n (m)
= 2πRFn (Nm)
= 2πTn (Nm)
The above is the amount of work per minute. When converted to seconds (power = power):-
Power P = 2πTn (Nm) / 60 (sec) = Tn / 9549 (kW)
Here, P = power (kW), T = torque (Nm), n = rotation speed (rpm).
Is.
As an example, the power when the mass of the flywheel is 2000 (KG), the radius (R) is 3 (m), and the rotation speed (rpm) is 100 (rpm) is as follows.
Power P = 58800 (N) x 100 (rpm) / 9549 ≒ 615kW
Flywheel 3 steps = 615kW x 3 = 1,845kW
☆ Compressor 26
The first use of the compressor 20 is to start and start the file wheel 19 by compressed air, and the second is to send compressed air to the disc brake 21 operated by the compressed air in an emergency to push the flywheel. It is an emergency stop.
For the start-up start of the first application, the flywheel is a heavy-duty rotating body with a mass of 1 ton or more. Therefore, since the rotation start torque of the wheel is extremely large, the start-up auxiliary machine thereof. It is a function to forcibly rotate the wheel by the compressed air of the compressor. Regarding the characteristic function of this compressed air, the power of the operation function by the jet air pressure is well known, such as being diverted to the torpedo launcher of a submarine (compressed air pressure is approximately 70 Kgf / cm ^ 2 to 140 Kgf / cm ^∧ 2). ..
The start-up start system of the flywheel is to inject compressed air from an air injection nozzle attached to the circumference of the flywheel to forcibly rotate the flywheel. As a mechanism, a hollow shaft (hollow shaft) is adopted for the main shaft 19 of the flywheel. Piping is provided from the main shaft 19a toward the circumferential portion of the flywheel at the lower tip of the hollow shaft and the front portion of the first stage flywheel at the uppermost portion, and the tip and the pipe are connected. An injection nozzle 20c for injecting the compressed air is provided at the tip portion on the circumference of the pipe. It should be noted that the number of pipes provided on the circumference of the flywheel from the spindle 19a is four, and the pipes are piped at equal intervals on the circumference. The main purpose of the compressor is to inject compressed air from the nozzle to force the flywheel to rotate. See mechanism diagram (FIG. 7) B-2 The air pressure and injection capacity of the compressed air are set according to the scale scale (size and mass) of the flywheel. The air tank attached to the compressor 20 is set to maintain a specified air pressure at all times, and has a system for immediately sending compressed air at any time according to a command from the central control panel.
Regarding the operation by the compressed air, first, the solenoid valve 20a installed in the piping of the system operates in the same "closed" manner by the command of the central control panel, and at the same time, the solenoid valve 20b operates in the "open" manner. Therefore, the compressed air is transferred to the flywheel and injected from the injection nozzle 20 to force the flywheel to rotate. Then, after the flywheel is started and started, the solenoid valve 20b is "closed" and at the same time, the solenoid valve 20a is "opened" by the command of the central control panel by setting the timer (about 5 seconds after the start). The wind energy (wind pressure) captured by the wind collecting tower 1 is transferred to the flywheel 19 and the rotation is continued. The flywheel then releases the rated torque to the generator to generate electricity.
Regarding the second use of the disc brake 21, when an emergency stop of the flywheel occurs due to some accident, the solenoid valve 22 is "opened" by the command of the central control panel and the compressed air is the brake. It is released to 22 and the flywheel 19 is stopped by the braking function. When this brake is activated, the ball valve 20 is also interlocked so as to shut down by a command from the central control panel 25.

フライホイールの設定
フライホイールの容量（サイズ及び質量）の設定は発電出力の計画規模に応じて決定する。即ち、フライホイールが回転した時に発する動力は、段落（０００８）に述べられている通り、動力 Ｐ＝２πＴｎ（Ｎ・ｍ）／６０（ｓｅｃ）＝Ｔｎ／９５４９（ｋＷ）と定義されている。ここで、“Ｔ”は、フライホイールが回転した時に発するトルク（Ｎ・ｍ）であり、“ｎ”は、回転数（ｒｐｍ）である。又、トルクは、フライホイールの接戦力Ｆ（Ｎ）（同フライホイールの質量（ＫＧ）に重力加速度、９．８Ｎを乗じた値）に同フライホイールの半径（Ｒ）を乗じた値である。従って、同動力は、フライホイールの質量と半径に比例して増大する。ここで、回転数を一定と据え置いた場合、円周は、２πＲであるから半径（Ｒ）を２倍にした場合、トルクは２倍に増大する。従って、同質量も２倍に増大すると動力は、４倍に増大する。当然のことながら、入力される風力エネルギーも増大させることは必然である。当増大させる方法として、集風チャンバーの集風口２の開口面積を拡大して捕獲する風力エネルギーの絶対量を増大させる、或いは、集風タワーのじょうご型集風器３の員数を増やして捕獲する風力ネルギーを増大させる、又は、集風タワーの高さ（Ｈ寸法）を上げてより高風圧を捕獲させる、等の方法がある。
ここで、フライホイールを３段とし発電出力を３０００ｋＷを計画した場合、１段当たりの動力は、１０００ｋＷとする。段落（０００８）に表示されている通り、フライホイールの質量が１段２０００ｋＧで、半径が、３ｍ．で回転数が、１００ｒｏｍの場合、１段当たりの動力は、約６１５ｋＷである。従って、半径（Ｒ）を２倍、６ｍ．にすると動力は、約１２３０ｋＷに増大する。因って、フライホイールが３段の場合、１２３０ｋＷ ｘ ３段＝３６９０ｋＷの動力を生み出す。従って、負荷側の発電機は、３０００ｋＷ出力に該当する定格トルクを吸収するので差額の６９０ｋＷ分の仕事量（エネルギー）は残留エネルギーとしてフライホイールに貯蔵される。
従って、この残留エネギーを更に増大させた場合、例えば、上述の条件でフライホイールの質量を２倍に増大した場合、同フライホイール３段で動力は、約７４００ｋＷに増大する。
従って、この場合、残留エネルギーは、７４００ｋＷ－３０００ｋＷで約４４００ｋＷの仕事量（エネルギー）となる。 即ち、フライホイールへの入力エネルギー（風力エネルギー）が一時途絶えた時でもこの残留エネルギーを使って発電を継続し、そして使い切った時に発電が停止することになる。しかし、台風の通過時は、風力（風圧）は断続しても途絶えることが無いので、略１００％発電は継続する。Flywheel settings Flywheel capacity (size and mass) settings are determined according to the planned scale of power generation output. That is, the power generated when the flywheel rotates is defined as the power P = 2πTn (Nm) / 60 (sec) = Tn / 9549 (kW) as described in paragraph (0008). Here, "T" is the torque (Nm) generated when the flywheel rotates, and "n" is the rotation speed (rpm). The torque is a value obtained by multiplying the close force F (N) of the flywheel (the value obtained by multiplying the mass (KG) of the flywheel by the gravitational acceleration and 9.8N) by the radius (R) of the flywheel. .. Therefore, the power increases in proportion to the mass and radius of the flywheel. Here, when the rotation speed is kept constant, the circumference is 2πR, so when the radius (R) is doubled, the torque is doubled. Therefore, when the same mass is doubled, the power is quadrupled. Naturally, it is inevitable to increase the input wind energy as well. As a method of increasing the amount, the opening area of the air collecting port 2 of the wind collecting chamber is expanded to increase the absolute amount of wind energy to be captured, or the number of members of the cage type wind collector 3 of the wind collecting tower is increased to capture. There are methods such as increasing the wind energy or increasing the height (H dimension) of the wind collecting tower to capture higher wind pressure.
Here, when the flywheel is set to 3 stages and the power generation output is planned to be 3000 kW, the power per stage is 1000 kW. As shown in paragraph (0008), the mass of the flywheel is 2000 kG per step and the radius is 3 m. When the rotation speed is 100 rom, the power per stage is about 615 kW. Therefore, the radius (R) is doubled to 6 m. Then, the power increases to about 1230 kW. Therefore, when the flywheel has 3 stages, it produces a power of 1230 kW x 3 stages = 3690 kW. Therefore, since the generator on the load side absorbs the rated torque corresponding to the output of 3000 kW, the work amount (energy) of the difference of 690 kW is stored in the flywheel as residual energy.
Therefore, when this residual energy is further increased, for example, when the mass of the flywheel is doubled under the above-mentioned conditions, the power is increased to about 7400 kW in the three stages of the flywheel.
Therefore, in this case, the residual energy is 7400 kW-3000 kW, which is about 4400 kW of work (energy). That is, even when the input energy (wind energy) to the flywheel is temporarily cut off, the residual energy is used to continue power generation, and when it is used up, the power generation is stopped. However, when a typhoon passes through, the wind power (wind pressure) does not stop even if it is interrupted, so about 100% power generation continues.

気象庁は、台風の風速について、１８ｍ／秒以上の風速を台風と規定している。従って、本台風発電機のカットイン風速を同じく１８ｍ／秒とする。カットアウト風速については本台風発電機の建造物としての設計風速の基準を何処に置くかによって決まる。即ち、耐風設計風速の基準を、７０ｍ／秒に置くと風圧は約３０００パスカル（約３００Ｋｇｆ／ｃｍ＾２）で１ｍ＾２当たり約３００Ｋｇの重力が掛かるので堅牢な建造物にする必要がある。従って、物理的にはカットアウト風速を７０ｍ／秒に設定することは可能であるが、段落（０００２）に有る通り、風速５０ｍ／秒で樹木が根こそぎ倒れる風速である、依って、これを勘案の上、カットアウト風速を、４０ｍ／秒と設定する。因みに、大型のプロペラ型機の場合、建造物のタワーは設計風速を７０ｍ／秒を基準とし、プロペラの強度、機構、等を考慮してカットアウト風速は、概ね、２５ｍ／秒を設定している。
加えるに、本通風タワーに於いて、カットイン風速の設定値を引き下げることは可能である。一例として、１８ｍ／秒を１０ｍ／秒に変更して低風速でも発電運転は可能である。但し、段落（０００５）に述べられている通り、風力による動圧は、風速の二乗に比例する。 従って、風速が１／２になると、動力は、１／４ に低下することになるので発電計画時には注意をする必要がある。The Japan Meteorological Agency stipulates that a typhoon has a wind speed of 18 m / sec or more. Therefore, the cut-in wind speed of this typhoon generator is also set to 18 m / sec. The cutout wind speed is determined by where the standard of the design wind speed of this typhoon generator as a building is set. That is, if the standard of wind resistance design wind speed is set to 70 m / sec, the wind pressure is about 3000 pascals (about 300 kgf / cm ^ 2) and gravity of about 300 kg is applied per 1 m ^ 2, so it is necessary to make the building robust. Therefore, it is physically possible to set the cutout wind speed to 70 m / sec, but as described in paragraph (0002), the wind speed is such that the trees are uprooted at a wind speed of 50 m / sec. Above, the cutout wind speed is set to 40 m / sec. By the way, in the case of a large propeller type aircraft, the design wind speed of the tower of the building is set to 70 m / sec as the standard, and the cutout wind speed is set to about 25 m / sec in consideration of the strength, mechanism, etc. of the propeller. There is.
In addition, it is possible to reduce the cut-in wind speed setting in this ventilation tower. As an example, power generation operation is possible even at a low wind speed by changing 18 m / sec to 10 m / sec. However, as described in paragraph (0005), the dynamic pressure due to wind power is proportional to the square of the wind speed. Therefore, when the wind speed is halved, the power will be reduced to 1/4, so care must be taken when planning power generation.

中央制御室に於ける操作電源他、諸々の機器の操作電源は、（図８）（Ｂ）のイラスト図に表示されている通り、別棟に装備された太陽光パネルによる電源が流用される。As shown in the illustrations of (Fig. 8) and (B), the power supply from the solar panel installed in the annex is used as the operation power supply for various devices such as the operation power supply in the main control room.

第一は、本通風タワー１に依って、在来のプロペラ型機よりも高風速（高風圧）の風力エネルギーを捕獲して発電に供することが出来ることである。プロペラ型機では運転を停止するカットアウト風速は、略２５ｍ／秒であるが、本通風タワーを使用することによって、実用としてカットアウト風速は、４０ｍ／秒まで引き上げることが可能である。より多くの風力エネルギーを獲得することを可能とした。
第二は、発電システムがプロペラ型機と比べてシンプルであるので、風力発電機としての全体建造費が安く、又、据付け工事費が安上がりである。例として、７０００ｋＷ級のプロペラ型発電機で、ローターの直径は、１６０ｍを超える、又、ナセルを支えるタワーの高さも１００ｍをこえる。即ち、巨大な重量建造物であるので、据付けに要するクレーンも大型クレーンを必要とし、工事費が全体建設費の割合に於いて高い。
第三は、風力エネルギーの対電気エネルギーの変換効率が、プロペラ型機の変換効率に比べて極端に高い。プロペラ型機の同変換効率は、通常、４０％以下とされている。しかし、本台風発電機の変換率は、水力発電の発電システムと殆ど同じなので、８０～９０％が期待できる。水力発電は、位置エネルギーである水圧を殆んど漏出無く１００％近くをエネルギー変換に使用している。本台風発電機に於いて、捕獲した風力エネルギー（風圧）を通風管を通してフライホイールに誘導して、捕獲エネルギーの漏出なく、略１００％近くの同エネルギーを同フライホイールで運動エネルギーに変換している。水力発電と違って、フライホイールを当台風発電機に導入するのは、使用する流体の密度が１／１０００であり運動エネルギーが小さいため、フライホイールの一つの特性である回転エネルギーの蓄積機能を応用してエネルギーの蓄積増大化を図り、以って、発電機に定格トルクをリリースするためである。
第四は、発電機器のメインテナンス費用が安上がりであることが挙げられる。プロペラ型機は重量物のプロペラ、増速機、発電機が略１００ｍ上空に懸架されているためにメインテナンスの難易度が高いため費用が割高である。 本台風発電機は回転機器のフライホイール並びに発電機は、地上レベルに在るのでメインテナンスの難易度は低い。従って、同メインテナンスの費用が安がりで済む。
第五は、環境にやさしい。沿岸部の灯台と同様に景観を損う建造物ではない、又、プロペラ型機が発する低周波音を発しない、渡り鳥を殺傷するバードストライクが無い等、環境にやさしい。The first is that the main ventilation tower 1 can capture wind energy having a higher wind speed (higher wind pressure) than a conventional propeller type machine and use it for power generation. In the propeller type aircraft, the cutout wind speed at which the operation is stopped is approximately 25 m / sec, but by using this ventilation tower, the cutout wind speed can be increased to 40 m / sec for practical use. It has made it possible to obtain more wind energy.
Second, since the power generation system is simpler than the propeller type machine, the overall construction cost as a wind power generator is low, and the installation work cost is low. As an example, in a 7000kW class propeller type generator, the diameter of the rotor exceeds 160m, and the height of the tower supporting the nacelle also exceeds 100m. That is, since it is a huge heavy building, the crane required for installation also requires a large crane, and the construction cost is high in the ratio of the total construction cost.
Third, the conversion efficiency of wind energy to electrical energy is extremely high compared to the conversion efficiency of propeller-type aircraft. The conversion efficiency of the propeller type machine is usually 40% or less. However, since the conversion rate of this typhoon generator is almost the same as that of the hydroelectric power generation system, 80 to 90% can be expected. Hydroelectric power generation uses nearly 100% of water pressure, which is potential energy, for energy conversion with almost no leakage. In this typhoon generator, the captured wind energy (wind pressure) is guided to the flywheel through a ventilation pipe, and almost 100% of the same energy is converted into kinetic energy by the flywheel without leakage of the captured energy. There is. Unlike hydroelectric power generation, the flywheel is introduced into this typhoon generator because the density of the fluid used is 1/1000 and the kinetic energy is small, so it has the function of storing rotational energy, which is one of the characteristics of the flywheel. This is to apply it to increase the storage of energy and thus release the rated torque to the generator.
Fourth, the maintenance cost of power generation equipment is low. Propeller type aircraft are expensive because maintenance is difficult because heavy propellers, speed increasers, and generators are suspended in the sky of about 100 m. Since the flywheel of the rotating equipment and the generator of this typhoon generator are at the ground level, the difficulty of maintenance is low. Therefore, the cost of the maintenance can be reduced.
Fifth is environmentally friendly. It is not a building that spoils the landscape like a lighthouse in the coastal area, does not emit the low frequency sound emitted by a propeller type aircraft, and has no bird strike that kills migratory birds, so it is environmentally friendly.

（Ａ）集風タワー１の内部構造透視図 （Ｂ）上記（Ａ）に於ける”Ｆ－Ｆ断面図”及び”Ｇ－Ｇ断面図”(A) Perspective view of the internal structure of the wind collecting tower 1 (B) "FF cross-sectional view" and "GG cross-sectional view" in (A) above. （Ａ）じょうご型集風器３の集風機能図 （Ｂ）集風チャンバー２の通風経路図(A) Wind collecting function diagram of funnel type wind collector 3 (B) Ventilation route diagram of air collecting chamber 2 （Ａ）集風タワー１の全体外観図及び油圧機器７ａの位置透視図 （Ｂ）油圧発生装置による集風タワー１の回転機構概念図(A) Overall external view of the wind collecting tower 1 and position perspective view of the hydraulic device 7a (B) Conceptual diagram of the rotation mechanism of the wind collecting tower 1 by the hydraulic pressure generator （Ａ）（図１）（Ａ）に於けるＤ矢視図（集風タワーの正面図） （Ｂ）じょうご型集風器３の開口部の防鳥ネット（金網）概念図(A) (Fig. 1) D arrow view in (A) (front view of wind collector tower) (B) Conceptual diagram of bird net (wire mesh) at the opening of funnel-shaped wind collector 3 台風風力発電機による発電フローチャートPower generation flow chart by typhoon wind power generator （Ａ）雨水分離器１４の機能図及び同図のＡ部平面拡大詳細図並びに”ＧーＧ断面図” （Ｂ）電動フラップバルブ９の外観図(A) Functional view of the rainwater separator 14, enlarged detailed view of the A part of the figure, and "GG cross-sectional view" (B) External view of the electric flap valve 9. （Ａ）中央制御室＆地下フライホイール収納室の内部装備配置概念図 （Ｂ）－１ ラビリンス１９ａの垂直割詳細図 （Ｂ）－２ 図７（Ａ）に於ける”Ｅ”矢視図及び”Ｙ－Ｙ断面図”(A) Conceptual diagram of internal equipment layout of central control room & underground flywheel storage room (B) -1 Vertical split detailed view of labyrinth 19a (B) -2 "E" arrow view in Fig. 7 (A) and "YY cross section" （Ａ）集風タワー１の全体概略寸法図 （Ｂ）台風発電機場の全体イメージ図(A) Overall schematic dimensional drawing of the wind collecting tower 1 (B) Overall image of the typhoon generator plant

１ 集風タワー
１ａ アンテナ
２ 集風チャンバー
２ａ 通風口
３ じょうご型集風器
３ａ 同通風器通気管
４ 点検デッキ
５ 点検用電動昇降式梯子
６ 支柱、集風タワー
７ 回転ドアー、集風口入口
７ａ 油圧機器、集風タワー回転用
８ 防鳥金網
９ 電動フラップバルブ、風量制御及びシャットオフ
１０ 電磁弁、開閉用
１１ エアーリリース兼雨水排水電磁バルブ
１２ Ｙ型ストレーナー
１３ 通風管
１４ 雨水分離器
１４ａ すの子、雨水分離用
１５ 雨水溜め槽
１５ａ 電磁弁、排水用
１５ｂ 排気弁
１５ｃ 満水検知器
１６ 風圧脈動緩和チャンバー
１６ａ 排気弁
１６ｂ 電磁弁、開閉用
１６ｃ 整圧板
１７ 中央制御室
１８ 地下室、フライホイール収納用
１９ フライホイール
１９ａ 回転主軸、ホローシャフト
１９ｂ ラビリンス
１９ｃ ラデイアル＆スラストベアリング
１９ｄ ラディアルベアリング
２０ ボールバルブ、風量制御＆シャットオフ用
２０ａ 電磁弁、ボールバルブ側開閉用
２０ｂ 電磁弁、コンプレッサー側開閉用
２０ｃ 空気噴射ノズル
２１ ディスクブレーキ、空圧作動
２２ 電磁弁、ディスクブレーキ用
２３ 流体継ぎ手
２４ 縦軸発電機
２５ 中央操作盤
２６ コンプレッサー
２７ 風速・風向計
２８ マフラ―1 Ventilation tower 1a Antenna 2 Ventilation chamber 2a Ventilation port 3 Jyogo type ventilator 3a Ventilation pipe 4 Inspection deck 5 Electric elevating ladder for inspection 6 Pillars, Ventilation tower 7 Rotating door, Ventilation port entrance 7a Hydraulic Equipment, for ventilation tower rotation 8 bird-proof wire net 9 electric flap valve, air volume control and shut-off 10 solenoid valve, for opening and closing 11 air release and rainwater drainage solenoid valve 12 Y-type strainer 13 ventilation pipe 14 rainwater separator 14a , Rainwater separation 15 Rainwater reservoir 15a Solenoid valve, drainage 15b Exhaust valve 15c Full water detector 16 Wind pressure pulsation relaxation chamber 16a Solenoid valve, 16b solenoid valve, opening and closing 16c Pressure regulating plate 17 Central control room 18 Base room, flywheel storage 19 Fly wheel 19a Rotating spindle, hollow shaft 19b Labyrinth 19c Radial & thrust bearing 19d Radial bearing 20 Ball valve, 20a solenoid valve for air volume control & shutoff, 20b solenoid valve for opening and closing the ball valve side, 20c air injection nozzle 21 for opening and closing the compressor side Disc brake, pneumatic operation 22 For solenoid valve, disc brake 23 Fluid joint 24 Vertical axis generator 25 Central operation panel 26 Compressor 27 Wind speed / direction meter 28 Muffler

Claims (1)

台風が発する風力エネルギー（風圧）から電気エネルギーを創生するために前記風圧を受け入れる漏斗（じょうご）型集風器３によって構成される複数の集風チャンバー２を灯台型形状の円形建造物の上部位に縦列に収納設置して、前記風圧を受け入れて前記じょうご型集風器３の機能により前記風圧を加圧された動圧に変換して地上に通風管１３により誘導して前記動圧により発電機２４に直結された回転体（フライホイール）１９を回転させて電気エネルギーを創生することを目的とした複数の前記集風チャンバー２と前記漏斗（じょうご）型集風器３から構成されることを特徴とした灯台型形状の台風発電機用の集風タワー１。 A plurality of wind collecting chambers 2 composed of a funnel-shaped wind collector 3 that receives the wind pressure in order to generate electric energy from the wind energy (wind pressure) generated by the typhoon are placed on a lighthouse-shaped circular structure. It is stored and installed in a column at the site, receives the wind pressure, converts the wind pressure into pressurized dynamic pressure by the function of the cage type wind collector 3, and guides it to the ground by the ventilation pipe 13 by the dynamic pressure. It is composed of a plurality of the wind collecting chambers 2 and a funnel type wind collector 3 for the purpose of creating electric energy by rotating a rotating body (fly wheel) 19 directly connected to a generator 24. A wind collecting tower 1 for a lighthouse-shaped typhoon generator, which is characterized by its characteristics.

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