(57)【要約】【課題】  風力発電には、少なくとも５ｍ／秒以上の風速が必要とされているが、国内ではそれ以下の弱い風の時が多く、風力発電における一番の難点となっている。本発明者は、比較的強い風が期待できるビルの屋上に着目し、その風を集めることによって風速を速め、風力発電機の発電効率を大きく飛躍させることを課題とする。【解決手段】  本発明は、風力発電機を設ける設置空間部を中心として、その下方周囲を円錐状斜面の集風底面、上方周囲を逆円錐状斜面の集風天井面とし、集風底面と天井面の空間を、放射線状に配置した集風壁によって区分して構成した、多数の風誘導路を設けたことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
本発明は、風力発電機を設ける設置空間部を中心として、その下方周囲を円錐状斜面の集風底面、上方周囲を逆円錐状斜面の集風天井面とし、集風底面と集風天井面の空間を、放射線状に配置した集風壁によって区分して構成した、多数の風誘導路を設けたことを特徴とする集風によるレンズ効果を利用した風力発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力発電機の周囲に、集風のための放射線状の集風壁を多数設けることによって、風の流れを集約して風速を速め、集風によるレンズ効果を利用した風力発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自然の風の流れに対して、風車の前に集風の壁を設けて風を集め、風速を速めることによって、弱い風でも発電できる研究は行なわれている。（例えば、特許文献１参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１３３５４５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
現在、原発に頼らない自然エネルギー利用の発電が注目され、中でも、昼夜にわたって発電可能な風力の利用が注目されている。しかし、風力発電には、少なくとも５ｍ／秒以上の風速が必要とされているが、国内ではそれ以下の弱い風の時が多く、風力発電における一番の難点となっている。
【０００５】
この問題点を解決するために、弱い風の流れを集風壁によって集め、風速を速くする試みも色々なされている。特許文献１はその好例であるが、本発明者は、比較的強い風が期待できるビルの屋上に着目し、その風を集めることによって風速を更に数倍化して、風力発電機の発電効率を大きく飛躍させることを課題とした。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、風力発電機を設ける設置空間部を中心として、その下方周囲を円錐状斜面の集風底面、上方周囲を逆円錐状斜面の集風天井面とし、集風底面と天井面の空間を、放射線状に配置した集風壁によって区分して構成した多数の風誘導路を設ける。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、主としてビルの屋上に設置して、全方向からの風を受け入れ、その中央に設けた風力発電機に向けて集風することができる。集風可能な風は、ビルの屋上面を流れる空気の流れのうち、円盤状の天井面の径×その高さに相当する部分である。集風口に吹き込んだ風は、その上下は円錐状の集風底面と集風天井面により、左右は放射線状に設けたした集風壁によって、風の進路は、上下と左右から順次狭められるため、その速度は加速されていく。各種の抵抗やロスを無視すると、「円盤状の天井面の径×その高さ」÷「設置空間部の径×風誘導路末の高さ」の数値に近い大きな風の流れが期待できる。
【０００８】
また、本発明の全体的な形状は円筒形となっており、円筒の前面からの風の流れは、風誘導路によって順次狭められるため、そのままでは十分な加速を発揮できない。ところが、その後方には、風の流れによって大きな渦流が発生して気圧の低下が起こるため、全体としては、前方からの風の流れは後方に向けて吸引されることになり、結果的に、集風と吸引の相乗効果で、風の加速が合理的に行なわれている。
【０００９】
集風天井面を水平とした模型による実験によると、約１．９５倍の風速が測定され、また、天井面を逆円錐形状の斜面とした集風天井の模型については、まだ予備実験中ではあるが、２．５倍程度の風速が期待できそうである。従って、今まで風力発電では利用できなかった１〜２ｍ／秒程度の微風でも、ほぼ実用的な風速となる。そして、風力発電の発電量は、「風速の３乗に比例する」ことから、例えば、風速が２倍化されれば発電量は約８倍化され、仮に、風速が２．５倍化されれば、その発電量は約１５倍以上へと飛躍することが期待できる。
【００１０】
また、風力発電の弱点と言われていた強風による風車の破損も、本発明の場合は、風誘導路の末端部に設けた遮断壁によって、所定の強さ以上の風については自動的に抑制し、所望の風速域内の発電を続けることができる。従って、微風から強風域までの風の流れの利用が可能となる。
【００１１】
風力発電機は、その周辺３６０°にわたって、多数の集風壁によって区分された風誘導路によって囲まれているので、風車騒音の発生は最低限に抑えられる。従って、ビルの屋上で発電しても、家庭の庭園や公園などで利用しても、快適な生活環境を阻害することはない。
【００１２】
また、集風天井面の上部を水平面としているので、その上面に太陽光発電パネルを設置することもできるし、花時計として利用することもできる。また、その構造的な強度さえ考慮して構成すれば、公園の広場とか、家庭の庭などにおいて、その天井面を利用した滑り台などを併置して利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施例を示す一部切り欠きの説明図。
【図２】本発明の実施例を示す断面図を用いた説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明を実施する、最良の形態について図に基づいて説明する。
【実施例】
【００１５】
図１ならびに図２は、本発明の実施例を示す説明図であって、まず、ビルの屋上面１に風力発電機設置空間部Ａ、即ち、発電機２と風車３が自由に回動可能な円筒形の空間を確保する。発電機２は、屋上面１に回動自在に直立させた回動軸４によって支えられ、常に風方向に対面可能とする。そして、その外周下方に円錐状の集風底面５を設け、上方に逆円錐状の集風天井面６を設ける。尚、この円錐状および逆円錐状とは、正常な円錐形状のほか、それに類似する傾斜面も含めて示すものである。この集風底面５と集風天井面６の空間、即ち、風力発電機設置空間部Ａの周辺３６０°の空間は、好ましくは１６枚以上の集風壁７を放射線状に設け、集風底面５と集風天井面６を連結固定する。そして、集風天井面６の上部は、水平な円盤状の天井面８にて覆い、雨水の流入を防ぐとともに、その中央に、点検修理時のための点検口９および蓋１０を設ける。
【００１６】
従って、中央部の風力発電機設置空間部Ａの外周は、集風底面５と集風天井面６および集風壁７によって構成された、多数の風誘導路の末端が取り囲み、その中央位置に風車３と発電機２が配置される構成となる。従って、風方向は外周のどこから吹いてきても、前方１８０°からの風は、中央部の風力発電機設置空間部Ａを通って風力発電機を駆動させた後、後方へと送り出されて行く。
【００１７】
尚、上記の風力発電機は水平軸風力発電機を例として述べているが、当然ながら、垂直軸風力発電機であっても同様に利用ができる。
【００１８】
この実施例において、底面を円錐状の集風底面５としているのは、集風の口を広くすることでより多くの風を呼び込むためと、降雨の際に雨水の吹き込み流入を防ぐためで、一応、水平面に対して１０〜２０°程度の傾斜が適当である。また、集風天井面６の上部は、水平な円盤状の天井面８にて覆っているので、この天井面８への降雨はそのまま流れ落ち、上面にたまることはない。尚、集風底面５ならびに集風天井面６の傾斜角度は、上記の１０〜２０°程度以上であっても良いし、あるいは、発電効率は落ちるがそれ以下とすることもできる。特に、集風天井面５については、限りなく０°に近づけ水平として構成することも出来、その場合は、集風天井面５を覆う円盤状の天井面１０は必要ない。
【００１９】
尚、風力発電機設置空間部Ａの外周３６０°を取り囲む各風誘導路Ｂは、必要に応じて、その一部を遮断可能にする。そのやり方は、特に限定する必要は無いが、その一例を説明する。遮断壁１１はリング状として、風力発電機設置空間部Ａの上部と下部、即ち、集風底面５の中央部に設けた凹部の内周面１２、集風天井面６の中央部に設けた凹部の内周面１２をスライスしながら、リング状の遮断壁１１を上下させる。通常は、その上部を僅かに現していて雨水の流れ込みの防止に役立たせ、風速が一定の限度を超えた強風となると、遮断壁１１を自動的に繰り出して上昇させ、風力発電機設置空間部Ａを取囲む風誘導路の末端を、５０〜８０％程度遮断し、風車に送り込む風量を減らし、強風による風車４の損傷を防止する。
【００２０】
本本発明による風力発電装置の一番効率の良いのは、強いビル風を受けるマンションなどの屋上であるが、併せて、この天井面８の上面を利用して太陽光発電パネルを設け、風力発電と太陽光発電を行なうこともできる。また、家庭の花壇や公園などに設置して、花時計として利用することもできる。即ち、円盤状の天井面８の中心に時計装置を設置して時針・分針・秒針に時を刻ませるようにしておけば、あとは、そのぐるりに季節に合わせた花の植木鉢を１２箇所に配置するだけで、楽しい花時計となる。また、設計面で強度への配慮がなされておれば、天井面８に階段と滑り台を架けるだけで、遊具化することも可能である。
【符号の説明】
【００２１】
Ａ  風力発電機設置空間部
Ｂ  風誘導路  
１  屋上面
２  発電機
３  風車
４  回動軸
５  集風底面
６  集風天井面
７  集風壁
８  天井面
９  点検口
１０  蓋
１１  遮断壁
１２  内周面
【図１】
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【図２】
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