(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線を一致させて対向配置されて固定された一対の円板状の隔壁間に、当該隔壁間を仕切る複数の流体案内板が配設された流体の受入部材と、この受入部材の中心部に回転軸の軸線を上記隔壁の軸線と一致させて回転自在に配置された回転車と、この回転車の上記回転軸の回転によって発電する発電機とを備え、上記複数の流体案内板は、それぞれの板面を上記隔壁の径方向に対して互いに等しい角度傾斜させ、かつ上記隔壁の円周方向に等間隔をおいて配設されることにより、上記円周方向に隣接する上記流体案内板間に、上記隔壁の外周側が上記流体の受入口となり、上記隔壁の内周側が上記回転車に向けて上記流体を噴出させて当該回転車を回転させる上記流体の排出口となる流路が形成されてなり、
かつ少なくとも一方の上記隔壁に、上記流路の上記排出口側の端部に連通する開口部が上記円周方向に沿って形成され、当該隔壁の外面に上記開口部を間に挟んで一対の円筒状の壁部が形成されることにより、上記壁部間に上記開口部から排出された上記流体を上記壁部間から上記軸線方向に噴出させる排出流路が形成されていることを特徴とする流体発電装置。
【請求項２】
上記回転車は、円筒体の両端部に、当該円筒体よりも外径寸法が大きい円板状の天板および底板が接合一体化され、上記天板および底板の中心に上記回転軸が固定されるとともに、上記円筒体から延出する上記天板および底板間に複数枚の受圧板が円周方向に等間隔をおいて配置されてなり、かつ上記開口部は、上記回転車の上記天板および／または上記底板と対向する部分まで形成されるとともに、当該開口部と対向する上記回転車の上記天板および／または上記底板の上記受圧板間には、上記開口部と連通する切り欠き部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の流体発電装置。
【請求項３】
上記壁部間には、当該壁部間を仕切るとともに、上記開口部から排出された上記流体を上記軸線方向に向けて旋回させるように上記軸線に対して同方向に傾斜した複数枚の仕切板が上記円周方向に間隔を置いて配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の流体発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風、潮流あるいは水流によって発電を行うための流体発電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、世界規模での地球温暖化の主因であるＣＯ２の排出削減要請から、これまで多く依存していた石油やＬＮＧ等の化石燃料の代替エネルギーあるいは新たなエネルギー源として、枯渇や公害の虞のない自然エネルギーを利用しようとする様々な研究開発が積極的に進められている。
【０００３】
このような自然エネルギーとしては、太陽光、潮流、風力等が利用可能であるが、いずれも時間や季節によって変動するという欠点を有している。特に、風の利用に関しては、日本は米国等と比較して面積が小さく、かつ地形が平坦でないために、風力が弱く、かつ風向も頻繁に変化することから、安定的かつ効率的にこれを利用することが難しいという問題点がある。
【０００４】
このよう問題点を解決しようとする従来の技術としては、例えば下記特許文献１において開示されたものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−１０１７５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、経時的に流れ方向や流速が複雑に変化する流体に対しても、これを利用して安定的かつ効率的に発電を行うことが可能になる流体発電装置を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、軸線を一致させて対向配置されて固定された一対の円板状の隔壁間に、当該隔壁間を仕切る複数の流体案内板が配設された流体の受入部材と、この受入部材の中心部に回転軸の軸線を上記隔壁の軸線と一致させて回転自在に配置された回転車と、この回転車の上記回転軸の回転によって発電する発電機とを備え、上記複数の流体案内板は、それぞれの板面を上記隔壁の径方向に対して互いに等しい角度傾斜させ、かつ上記隔壁の円周方向に等間隔をおいて配設されることにより、上記円周方向に隣接する上記流体案内板間に、上記隔壁の外周側が上記流体の受入口となり、上記隔壁の内周側が上記回転車に向けて上記流体を噴出させて当該回転車を回転させる上記流体の排出口となる流路が形成されてなり、かつ少なくとも一方の上記隔壁に、上記流路の上記排出口側の端部に連通する開口部が上記円周方向に沿って形成され、当該隔壁の外面に上記開口部を間に挟んで一対の円筒状の壁部が形成されることにより、上記壁部間に上記開口部から排出された上記流体を上記壁部間から上記軸線方向に噴出させる排出流路が形成されていることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記回転車は、円筒体の両端部に、当該円筒体よりも外径寸法が大きい円板状の天板および底板が接合一体化され、上記天板および底板の中心に上記回転軸が固定されるとともに、上記円筒体から延出する上記天板および底板間に複数枚の受圧板が円周方向に等間隔をおいて配置されてなり、かつ上記開口部は、上記回転車の上記天板および／または上記底板と対向する部分まで形成されるとともに、当該開口部と対向する上記回転車の上記天板および／または上記底板の上記受圧板間には、上記開口部と連通する切り欠き部が形成されていることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、上記壁部間には、当該壁部間を仕切るとともに、上記開口部から排出された上記流体を上記軸線方向に向けて旋回させるように上記軸線に対して同方向に傾斜した複数枚の仕切板が上記円周方向に間隔を置いて配置されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１〜３のいずれかに記載の発明においては、風や潮流等の流体によって回転することにより発電機を駆動する回転車の外周に、当該回転車を全周にわたって囲繞するようにして受入部材を固定するとともに、この受入部材に外周側の受入口から内周側の排出口に向けて、漸次断面積が小さくなる流路を形成している。
【００１４】
このため、流体の流れ方向が、回転車の周囲の如何なる方向からであっても、当該流体を受入部材から回転車へと流入させることができるために、上記流体の流れ方向が経時的に変化しても、常時安定的な発電を行うことができる。加えて、上記流路は、受入口から排出口に向けて次第に断面積が小さくなるように形成されているために、上記流路内において流入した流体の流速を高めたうえで、回転車に向けて噴出させることができ、よって効率的な発電を行うことができる。
【００１７】
また、少なくとも一方の隔壁に、流路の排出口側の端部に連通する開口部を形成しているために、流体の流れが上記回転車によって阻害されて流路に排出口側から背圧が作用することを防止することができるとともに、さらに上記隔壁の外面に、上記開口部を間に挟んで一対の円筒状の壁部を形成して上記開口部から排出された上記流体を壁部間の排出流路から上記軸線方向に噴出させることができるために、ディフューザ効果によって周囲の流体を受入口側に吸引させることができる。
【００１８】
そして、請求項２に記載の発明によれば、上記回転車が円筒体の両端部に天板および底板を接合一体化して当該円筒体から延出する天板および底板間に複数枚の受圧板を円周方向に等間隔をおいて配置した構成である場合に、上記開口部を回転車の天板および／または底板と対向する部分まで形成するとともに、当該開口部と対向する回転車の天板および／または底板に、上記開口部から受圧板間に連通する切り欠き部を形成することにより、流路に流入した流体を受圧板に衝突させて回転車を回転させた後に、当該流体を開口部から排出流路へと噴出させることができる。
【００１９】
さらに、請求項３に記載の発明によれば、上記壁部間に開口部から排出された流体を上記軸線方向に向けて旋回させる仕切板を配置しているために、上記ディフューザ効果を一層高めて発電効率を向上させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す隔壁の一部を省略した平面図である。
【図２】図１の正面図である。
【図３】図１の分解斜視図である。
【図４】図１のＡ−Ａ線視断面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態を示す隔壁の一部を省略した平面図である。
【図６】図５の正面図である。
【図７】図５の分解斜視図である。
【図８】図５のＢ−Ｂ線視断面図である。
【図９】本発明の第３の実施形態を示す分解斜視図である。
【図１０】図９の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
（第１の実施形態）
図１〜図４は、本発明に係る流体発電装置を、風力発電装置に適用した第１の実施形態を示すものである。
この風力発電装置は、風の受入部材１と、この受入部材１内に回転自在に設けられた回転風車（回転車）２と、この回転風車２の回転によって発電を行う発電機３とから概略構成されたものである。
【００２２】
この受入部材１は、互いの軸線を一致させて所定の間隔をおいて対向配置された一対の上下部隔壁４、５と、これら上下部隔壁４、５間に配置されて風の流路を形成する複数枚（図では１２枚）の風集壁（流体案内板）６によって構成されている。これら上下部隔壁４、５は、各々内径および外径が同寸法の円板状の部材で、下部隔壁５が図示されない基台上に固定されている。
【００２３】
また、風集壁６は、幅寸法が上下部隔壁４、５の間隔に形成された板状部材で、上下部隔壁４、５の円周方向に等間隔をおいて配置されている。これら風集壁６は、各々の板面を上下部隔壁４、５の径方向に対して同じ角度だけ傾斜させて配置されており、上下縁部が各々上下部隔壁４、５の対向面に接合されている。ここで、風集壁６は、内周側の端部６ａと回転風車２の外周との間に、間隙部Ｓが形成される長さ寸法に設定されている。
【００２４】
これら１２枚の風集壁６によって、上下部隔壁４、５間の空間は、隣接する風集壁６によって１２の風の流路Ｐに仕切られている。そして、上下部隔壁４、５の外周側が風の受入口７となり、上下部隔壁４、５の内周側が回転風車２に向けて風を噴出させることにより回転風車２を回転させる風の排出口８になっている。
【００２５】
以上の構成からなる受入部材１の中心部に、上記回転風車２が配置されている。この回転風車２は、円筒体９の上下端部に、当該円筒体９よりも外径寸法が大きい円板状の天板１０および底板１１が接合一体化されるとともに、円筒体９から延出する天板１０および底板１１間に複数枚の受圧板１２が円周方向に等間隔をおいて配置され、その上下端縁および側縁が天板１０、底板１１および円筒体９に接合されたものである。
【００２６】
そして、この回転風車２は、受入部材１の風集壁６の内周側端部６ａと所定の隙間Ｓを形成する外径寸法に形成されている。
【００２７】
また、この回転風車２の中心部には、回転軸１３が一体的に設けられるとともに、当該回転軸１３の上部は、上部隔壁４を貫通して当該上部隔壁４上に配置された発電機３内に配置されている。そして、この回転軸１３の上端部に、この発電機３におけるコイルを内方した回転子１４が設けられ、固定鉄芯１５内に挿入されている。
【００２８】
以上の構成からなる風力発電装置においては、受入部材１の受入口７から風集壁６間の流路Ｐに流入した風が、断面積が次第に小さくなる排出口８側に向けて流れる過程で速度を増して排出口８から噴出し、回転風車２の受圧板１２を押圧して回転風車２を回転させることにより発電機３によって発電が行われる。
【００２９】
この際に、上記風力発電装置によれば、発電機３を駆動する回転風車２の全周に受入部材１を配置しているために、風向きが回転風車２の周囲の如何なる方向であっても、風を受入部材１から回転風車２へと噴出させることができる。このため、風向きが経時的に変化しても、常時安定的な発電を行うことができる。
【００３０】
しかも、受入部材１の上下部隔壁４、５および風集壁６によって画成される流路Ｐは、外周側の受入口７から内周側の排出口８に向けて、漸次断面積が小さくなるように形成されているために、流路Ｐ内において流入した風の流速を高めたうえで、回転風車２に向けて噴出させることができ、よって効率的な発電を行うことができる。
【００３１】
さらに、風集壁６の内周側の端部６ａと上下部隔壁４、５の内周縁との間に間隙部Ｓを形成して、隣接する流路Ｐを排出口８の近傍において連通させているために、風の流れが回転風車２によって阻害されて流路Ｐに排出口８側から背圧が作用することを防止することができる。
【００３２】
（第２の実施形態）
図５〜図８は、本発明の第２の実施形態を示すもので、図１〜図４に示したものと同一構成部分については、同一符号を付してその説明を簡略化する。
本実施形態の風力発電装置が第１の実施形態に示したものと相違する点は、受入部材２０の形状にある。
【００３３】
すなわち、この風力発電装置における受入部材２０においては、上下部隔壁２１、２２が、それぞれ内周側から外周側に向けて、漸次上下部隔壁２１、２２間の軸線方向の間隔が拡がる傾斜面によって形成されている。
【００３４】
この結果、風集壁２３も、受入口７側から排出口８側に向けて高さ寸法が漸次小さくなる台形状に形成されている。また、この風力受入装置においても、風集壁２３の内周側の端部２３ａと回転風車２の外周との間には、間隙部Ｓが形成されている。
【００３５】
以上の構成からなる風力発電装置においても、第１の実施形態に示したものと同様の作用効果を得ることができる。加えて、この風力発電装置によれば、上下部隔壁２１、２２が、内周側から外周側に向けて、漸次軸線方向の間隔が拡がる傾斜面によって形成しているために、第１の実施形態に示したものよりも受入口７の面積を大きくなり、この結果風の流入量を増加させることができるとともに、受入口７から排出口８に向けて断面積が減少する割合をより高くすることができるために、排出口８における流速を一層高めて発電効率を向上させることができる。
【００３６】
（第３の実施形態）
図９および図１０は、本発明の第３の実施形態を示すもので、同様に図１〜図４に示したものと同一構成部分については、同一符号を付してある。
この風力発電装置においては、回転風車２の天板１０の外周であって、かつ受圧板１２間に、切り欠き部３０が形成されている。
【００３７】
そして、風の受入部材１の上部隔壁４には、風集板６間に形成された流路Ｐの排出口８側の端部から上記切り欠き部３０に至る部分に連通する幅寸法の開口部３１が、円周方向に沿って穿設されている。
【００３８】
また、上部隔壁４の上面には、開口部３１を間に挟んで発電機３との間および外周側に、それぞれ対をなす円筒状の壁部３２、３３が形成されている。これにより壁部３２、３３間には、開口部３１から排出された風の一部を壁部３２、３３間から上記軸線方向に噴出させる排出流路Ｐ´が形成されている。
【００３９】
そしてさらに、壁部間３２、３３には、これら壁部３２、３３間を仕切る複数枚の仕切板３４が円周方向に間隔を置いて配置されている。ここで、複数枚の仕切板３４は、それぞれ開口部３１から排出された上記風の一部を上記軸線方向に向けて旋回させるように上記軸線に対して同方向に傾斜して配置されている。
【００４０】
上記構成からなる第３の実施形態の風力発電装置においては、第１および第２の実施形態に示したものと同様に、受入部材１の受入口７から風集壁６間の流路Ｐに流入した風が、断面積が次第に小さくなる排出口８側に向けて流れる過程で速度を増して排出口８から噴出し、回転風車２の受圧板１２を押圧して回転風車２を回転させることにより発電機３によって発電が行われる。
【００４１】
この際に、上記風力発電装置においては、流路Ｐに流入して速度が増した風の一部が、開口部３１から壁部３２、３３間の排出流路Ｐ´へと流れ、旋回流となって壁部３２、３３間から軸線方向へ向けて噴出する。この結果、ディフューザ効果によって、周囲の風を受入口７側から流路Ｐ内へと吸引させることができ、よって発電効率を一層高めることができる。
【００４２】
なお、上記第１〜第３の実施形態においては、いずれも本発明を風力発電装置に適用した場合に付いてのみ説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば潮流等の液体の流れを用いて発電する装置にも同様に適用することが可能である。
【符号の説明】
【００４３】
１、２０  受入部材
２  回転風車（回転車）
３  発電機
４、２１  上部隔壁
５、２２  下部隔壁
６、２３  風集壁（流体案内板）
６ａ  内周側の端部
７  受入口
８  排出口
９  円筒体
１０  天板
１１  底板
１２  受圧板
１３  回転軸
３０  切り欠き部
３１  開口部
３２、３３  壁部
３４  仕切板
Ｐ  流路
Ｐ´  排出流路
Ｓ  間隙部
【要約】
【課題】経時的に流れ方向や流速が複雑に変化する流体に対しても、これを利用して安定的かつ効率的に発電を行うことが可能になる流体発電装置を提供する。
【解決手段】一対の円板状の隔壁４、５間に、隔壁間を仕切る複数の流体案内板６が配設された流体の受入部材１と、受入部材１の中心部に回転自在に配置された回転車２と、回転車２の回転によって発電する発電機３とを備え、複数の流体案内板６は、板面を隔壁４、５の径方向に対して互いに等しい角度傾斜させ、かつ隔壁４、５の円周方向に等間隔をおいて配設されることにより、円周方向に隣接する流体案内板６間に、隔壁の外周側が流体の受入口７となり、隔壁の内周側が回転車２に向けて上記流体を噴出させる流体の排出口８となる流路Ｐが形成されている。
【選択図】図３【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0006037059.tif 000009
【図９】
0006037059.tif 000010
【図１０】
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