(57)【要約】【課題】風力発電設備の設置当事者が、発電した電力を、自分の所で使用出来る様、安定した電力供給の可能な風を利用する風力発電設備を開発し、電力会社からの購入（買電）価格より安価な電力発電設備を開発する事を目的とする。【解決手段】１個の水平軸上に複数の回転翼を備えたローターを配設した水平軸多翼体を、垂直方向に少なくとも２段以上配列し、各水平軸の一端に各水平軸の回転動力を出力軸に伝達する伝達機構を備えた出力風車ユニットと、１個の水平軸上に複数の回転翼を備えたローターを配設した水平軸多翼体を、垂直方向に少なくとも２段以上配列し、各水平軸の一端に連結用のカップリング部を設けた増設用風車ユニットとを構成する。そして、カップリング部により、増設用風車ユニットを、該出力風車ユニット又は他の増設用風車ユニットと、同じ段の水平軸同士で連結できるようにした水平軸多翼多列ローター型風車システムと、それを用いた風力発電システムを提供する。【選択図】図２
2010164016.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１個の水平軸上に複数の回転翼を備えたローターを配設した水平軸多翼体を、垂直方向に少なくとも２段以上配列し、
各水平軸の一端に各水平軸の回転動力を出力軸に伝達する伝達機構を備えた出力風車ユニットと、
１個の水平軸上に複数の回転翼を備えたローターを配設した水平軸多翼体を、垂直方向に少なくとも２段以上配列し、
各水平軸の一端に連結用のカップリング部を設けた増設用風車ユニットと
から構成され、
該カップリング部により、増設用風車ユニットを、該出力風車ユニット又は他の増設用風車ユニットと、同じ段の水平軸同士で連結できるようにした
ことを特徴とする水平軸多翼多列ローター型風車システム。
【請求項２】
前記伝達機構において、
水平軸毎に出力軸への伝達・非伝達を切り替えるクラッチを設けた
請求項１に記載の水平軸多翼多列ローター型風車システム。
【請求項３】
前記回転翼の周囲に、所定の向きからの風以外を防風するガイド部を設けた
請求項１又は２に記載の水平軸多翼多列ローター型風車システム。
【請求項４】
前記請求項１ないし３のいずれかに記載の水平軸多翼多列ローター型風車システムを用い、
前記出力軸を発電機への入力軸に接続して構成する
ことを特徴とする風力発電システム。
【請求項５】
前記風力発電システムを、鉄道又は自動車、航空機の通行路側部に水平軸を通行路方向に向けて設置する
ことを特徴とする風力発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水平軸多翼多列ローター型風車ユニットに関し、特に風力発電に用いる風車ユニットの構造に係る。
【背景技術】
【０００２】
発電用風車には、水平軸型、垂直軸型各々、幾つもの形式の風車が在るが全て自然風を利用して発電する事を目的としている為、風向き、風速等により常に風車が受ける風力に変動が有り発電量を一定に保つ事が出来ず、電力の安定供給が出来ない。
【０００３】
その為、地域に、風力発電で発電した電力をそのまま供給電力として使用する事は出来ないので、発電した電力は実際には地域電力会社に売電し、火力や原子力で発電した電気を買電する形態をとっている。その際、風力発電で得た電力を、１１円／Ｋｗｈ程度で売電し、事業用、一般家庭用と価格の違いは有るが１８〜２４円／Ｋｗｈで買入れている。
【０００４】
現在の風力発電システムの耐用年数を２０年として、発電量に換算すると１Ｋｗｈ当り２６円程の経費が掛かっており、設備設置当事者は１Ｋｗｈのクリーンエネルギー（但し、発電のみで、設備製作、メンテナンスではＣＯ2 を排出する）を発生させる為には、売電で得る１１円程の金額の他に、１５円程の経費を負担して電力会社に売電している実状にある。
【０００５】
このような状況の原因は、現在の風力発電システムでは、風が定期的には吹かないことや、風の方向が様々であるため、弱い風でも発電ができるような機構に重点が置かれ、風の吹き方によって最適なシステムが提案されていないことが挙げられる。
【０００６】
本発明に関連する特許文献としては、特許文献１に記載の多段式風力発電装置や、特許文献２に記載の多段風力発電装置などが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−３２３８６８号公報
【特許文献２】特開２００５−６１３１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、風力発電設備の設置当事者が、発電した電力を、自分の所で使用出来る様、安定した電力供給の可能な風を利用する風力発電設備を開発し、上記の課題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記の課題を解決するために、次のような手段を用いる。
すなわち、１個の水平軸上に複数の回転翼を備えたローターを配設した水平軸多翼体を、垂直方向に少なくとも２段以上配列する。そして各水平軸の一端に各水平軸の回転動力を出力軸に伝達する伝達機構を備えた出力風車ユニットを構成する。
さらに、１個の水平軸上に複数の回転翼を備えたローターを配設した水平軸多翼体を、垂直方向に少なくとも２段以上配列し、各水平軸の一端に連結用のカップリング部を設けた増設用風車ユニットを構成する。
【００１０】
そして、１個の出力風車ユニットと、１個以上の増設用風車ユニットを用い、カップリング部により、増設用風車ユニットを、出力風車ユニット又は他の増設用風車ユニットと、同じ段の水平軸同士で連結できるようにする。
【００１１】
上記の伝達機構において、水平軸毎に出力軸への伝達・非伝達を切り替えるクラッチを設けてもよい。
【００１２】
上記の回転翼の周囲に、所定の向きからの風以外を防風するガイド部を設けてもよい。
【００１３】
上記のいずれかの水平軸多翼多列ローター型風車システムを用い、その出力軸を発電機への入力軸に接続して構成する風力発電システムとして提供してもよい。
【００１４】
風力発電システムを、鉄道又は自動車、航空機の通行路側部に水平軸を通行路方向に向けて設置してもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の構成によれば、交通等によって強い風が定期的に生じる場所に設置するのに好適な風車システムを提供することができる。すなわち、風が一方向に強く吹く場所においては、水平に複数の回転翼を備えた水平軸多翼体でも回転させることができる。また、カップリング部で自由に組み合わせることができるので、設置場所の風力や長さに合わせて自由にシステムを構成することができる。
【００１６】
さらに、多段に構成して多数の回転翼を省スペースで配置することができるので、鉄道の軌道の側部や、道路の路側帯、航空機の滑走路脇など、限られた空間にも設置することができる。
【００１７】
定期的に発生することが予測出来る風を利用する事で、電力の安定供給が可能に成る為、発生した電力を、電力会社に売電する事無く、設備設置当事者が利用出来るので、使用電力費と売電による売上費の差分を負担する事無く、従来の風力発電と比べ負担が少なく済み、更に電力会社からの買電価格に比べ安価に利用出来る事が見込める。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】ユニット設置側面図
【図２】ユニットの正面図
【図３】ユニットの平面図
【図４】ユニットの側面図
【図５】ユニット設置平面図
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明は、定期的に発生する風力を受け、安定（継続）した電力を発生させる為の機構で有るが、以下では好適実施例として、電車通過時に発生する風を受け発電する、発電ユニットを１例挙げて説述する。なお、本発明の構成は、その趣旨から逸脱しない限り適宜設計変更可能なものである。
【００２０】
本発明の水平軸多翼多列ローター型風車システムは、水平軸に多翼ローターを多列に、又、多段階に設置する事から成る出力風車ユニットと、同構成の増設用風車ユニットからなる。
図１は風力発電システム（Ａ）の設置側面図である。図２ないし４は、それぞれ風力発電システムの正面図、平面図、側面図である。図５は安定（継続）発電する為の風力発電システム（Ａ）の設置平面図である。
【００２１】
各ユニットの骨格をなすフレーム（１０）には、増設用風車ユニット側に水平軸Ａ（１１）を、出力風車ユニット側に水平軸Ｂ（１２）をいずれも多段、本実施例では３段に設置する。この段数は、設置する場所に合わせて適宜変更することができる。
【００２２】
水平軸Ａ（１１）、Ｂ（１２）は、いずれもブレード（１１ａ）を取付けたローター（１１ｂ）を多列に設置し、（１１）と（１２）は、カップリング（１３）で連結されている。このように増設用風車ユニットと、出力風車ユニットをカップリング（１３）で連結していることが本発明の特徴の１つである。
【００２３】
水平軸Ｂ（１２）には、回転伝達プーリＡ（１４）が取付けられており、多段に設置された回転伝回転伝達プーリＡ（１４）と、回転伝達プーリＢ（１５）とは、各々パラレルに連結されている。
このような動力の伝達機構は任意に設計可能であり、ギアを用いた伝達機構や、チェーンを用いた機構などいかなる方法でもよい。
【００２４】
回転伝達プーリＢ（１５）には、クラッチ機構が内蔵されていて、一部の水平軸が故障して、回転不能の状態に成っても他の水平軸に影響を与えず、ユニット全体での回転（発電）を継続出来る構造になっている。クラッチ機構の構成も公知の電磁クラッチを用いて自動的にクラッチの入り切りを切り替えることもできる。
故障時の他、風力の強さに合わせて動力を伝達する水平軸を変化させてもよい。
【００２５】
本発明では、回転伝達プーリＢ（１５）を連ねたシャフト（１６）を出力軸として水平軸多翼多列ローター型風車システムを提供する。このように得られる回転出力は任意に利用することができる。
【００２６】
一例として、水平軸多翼多列ローター型風車システムのシャフト（１６）の回転を、増速機（１７）で回転数を増速、一定にし、発電機（１８）で発電し、風力発電システムとして提供することもできる。
この風力発電システムは、鉄道や自動車、航空機などが通過する通行路側部用として提供するのに最適である。このような場所では、車輌等が通行する向きが決まっており、通行時に非常に強い風が発生する。また、交通の頻繁な場所では連続的、定期的に風が発生する特徴がある。
【００２７】
本発明の風力発電システムは、風が強く、しかも風向が一定の場所に向いている。また、通行路の方向に合わせて増設用風車ユニットを連結することで長さを適宜設定することができる。そのため、上記したような場所に用いる風力発電システムとして特に好適である。
【００２８】
時速２００Ｋｍで車両が通過する時、１６．５Ｋｍの間に４０基の発電ユニットを設置する事で５分間、連続発電されるので、車両通過間隔が３〜７分間隔で運転される時、３分間隔で通過する時には２分間分の、余分な電力をバッテリー（１９）に蓄電し、５分以上の車両通過間隔の時に発電量を賄い、安定（連続）電力供給を行う。
【００２９】
なお、フレーム（１０）には、ガイドパネル（２０）を取付け、逆方向からの風力を受ける事を避け、又、効率的にブレード（１１ａ）を回転させることもできる。
【００３０】
従来の風力発電は、自然風の利用を目的としている為、風速３ｍｖ／ｓｅｃ程度でも発電できるように、ブレード（翼）の形状が細く、３枚構成が標準に成っている。
これに対して本発明は、電車の通過時発生風力（風速１５〜２５ｍｖ／ｓｅｃ）を利用する事で、充分な風速、風量を受ける事が可能に成る為、水平軸に多翼、多列のローターを設け、その軸を多段に構成した発電設備を開発する事で、エネルギー変換効率の高い電力を発生させる。
【００３１】
又、東海道新幹線の東京〜名古屋間の運転状況を例に見ると、午前６時半〜午後９時半の１５時間を３分〜７分間隔で運転されているので、１列車に付き、１０分間分の電力量を、充電出来る設備を設ければ、後続の列車の発生させる風力で継続して発電されるため、安定した電力が、供給可能になる。
【００３２】
時速２００Ｋｍで走る列車で１０分の間、発電し続けるためには、１６．５Ｋｍの間に４０基の発電ユニットが必要と成るが、従来の大型風車設備の設置と比較すると、列車使用敷地内に設備する為、新な送電線の鉄塔新設工事、風車設置の為の用地の確保が不要と成り、又、設備が小型化される事で、製作費やメンテナンス費も安く抑える事が出来るので、発電コストを１６円／Ｋｗｈ程度に抑える事が可能である。
【符号の説明】
【００３３】
Ａ    風力発電システム
１０      フレーム
１１          水平軸Ａ
１１ａ      ブレード
１１ｂ          ローター
１２      水平軸Ｂ
１３      カップリング
１４      回転伝達プーリＡ
１５      回転伝達プーリＢ
１５ａ          クラッチ機構
１６      シャフト
１７      増速機
１８      発電機
１９      バッテリー
２０      ガイドパネル
【図１】
2010164016.tif 000003
【図２】
2010164016.tif 000004
【図３】
2010164016.tif 000005
【図４】
2010164016.tif 000006
【図５】
2010164016.tif 000007