(57)【要約】【課題】  風洞を通って来た風を風力の減衰なく風車に効率良く当てることができるとともに、風車の羽根と風上側の風洞出口との間で風力の反動を有効利用することができ、全体として、風力利用効率の高い構造にすることができる風力原動機を提供する。【解決手段】  風車２は、水平方向には風の通り抜けを許容できるように開放され、上下方向には風の通り抜けを阻止するように上板と下板で閉じられている。複数枚の羽根９のそれぞれは、風車２上の縦軸１０を支点に所定偏向角度範囲内で内外方向へ反転揺動自在となっている【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数枚の羽根を円周方向に間隔をおいて設けた風車が、縦軸である車軸を中心に回転自在に中央に設置され、その中央に向かって先細になる多数の風洞が、天板と底板と仕切板とで同心円状に区画形成され、風洞を通って中央に集まる風力によって風車を回転させる風力原動機において、
前記風車は、水平方向には風の通り抜けを許容できるように開放され、上下方向には風の通り抜けを阻止するように閉じられており、前記複数枚の羽根のそれぞれは、前記風車上の縦軸を支点に所定偏向角度範囲内で内外方向へ反転揺動自在となっていることを特徴とする風力原動機。
【請求項２】
風車の周囲に形成される各風洞出口に整流板を設けたことを特徴とする請求項１に記載の風力原動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力発電等を行うために、全方向について風を中央に集めて風車を回転させる型の風力原動機に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１（特許第３２２５３２６号公報）には、この種の風力発電装置として次のような構造が開示されている。なお、括弧内は同公報での部品名である。
多数の羽根（回転翼）を遠心状に設けた風車（回転体）を回転自在に中央に設置するとともに、その中央に向かって先細になる多数の風洞（風の導入路）を、天板（上側の固定板）と底板（下側の固定板）と仕切板（外部導入翼）とで同心円状に区画形成し、風洞（風の導入路）を通って中央に集まる風力によって風車（回転体）を回転させる。風車（回転体）の周囲全周であってこれと風洞（風の導入路）出口との間に、多数の傾斜板（内部導入翼）を、それらの間隔が風車（回転体）に近づくに従い狭くなるように同じ方向へ傾斜させて固定配置し、風洞（風の導入路）を通り抜けてきた風をこれら傾斜偏向板（内部導入翼）によって一方向へ偏向させることにより、風車（回転体）を一方向へ回転させる。
【０００３】
しかし、これによると、風車の多数の羽根が、風車の車軸に対して全て同じ向きに固定されているため、風車の一方向への回転に対して風力を反対向きに受ける羽根も多く生じ、風力の利用効率が低くなる。
【０００４】
また、同心円状配置になっている全ての風洞の出口が、その全面積を常に開放しているため、風上側になる風洞を通り抜けてきた風の一部が、風下側になる風洞をそのまま通って逃げてしまい、風車の回転に寄与しないので、ここでも風力の利用効率が低くなる問題がある。
【０００５】
さらに、風洞出口と風車の周囲全周との間において、多数の傾斜偏向板が、上記のように間隔を狭めながら一方向に傾斜して固定配置されているため、風洞出口から風車へ向かうまでにこれらが風力に対して大きな抵抗となって風力が減衰し、却って風力利用効率低下の大きな要因となる。
【特許文献１】特許第３２２５３２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、このような従来における問題点を解決し、風洞を通って来た風を風力の減衰なく風車に効率良く当てることができるとともに、風車の羽根と風上側の風洞出口との間で風力の反動を有効利用することができ、全体として、風力利用効率の高い構造にすることができる風力原動機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような課題を達成するため、本発明は、複数枚の羽根を円周方向に間隔をおいて設けた風車が、縦軸である車軸を中心に回転自在に中央に設置され、その中央に向かって先細になる多数の風洞が、天板と底板と仕切板とで同心円状に区画形成され、風洞を通って中央に集まる風力によって風車を回転させる風力原動機であって、風車は、水平方向には風の通り抜けを許容できるように開放され、上下方向には風の通り抜けを阻止するように閉じられており、複数枚の羽根のそれぞれは、風車上の縦軸を支点に所定偏向角度範囲内で内外方向へ反転揺動自在となっていることを特徴とする。
【０００８】
また、風車の周囲に形成される各風洞出口に整流板を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の風力原動機によれば、風車の風上側の羽根は、風力の進入方向に対し所要の傾斜角度で風力を受けて風車に回転力を与えながら、風力により内側に反転して整流板としても作用する。一方、風車の風下側の羽根は、風力により外側へ反転するので、風上側で集中された風力をほぼ正面から受けて風洞側へ噴出する。その噴出風力に対して、風洞の仕切板と整流板は反動板としても働き、風車に回転力を付与する。このようにして風車が一方向へ回転すると、風上側の羽根は風下側へ移行するのに伴い外側へ反転し、風下側の羽根は風上側へ移行するのに伴い内側へ反転して、上記のような機能が交代し、これが繰り返される。
従って、全体として風力利用効率の高い構造となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
次に、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例】
【００１１】
図１〜図３に示すように、この風力原動機は、縦軸である車軸１を中心として回転する風車２を中央に設置し、その周りを間隔をおいて取り囲むように、多数の風洞３を、天板４と底板５と多数の仕切板６とで同心円状に区画形成し、本風力原動機の周辺から風洞３を通って中央に集まる風力によって風車２を回転させる構造で、全体が基礎枠７上に支持されている。
【００１２】
風洞３を形成する天板４は、外周縁から内周縁に向かって下向きに傾斜しているのに対し、底板５は、外周縁から内周縁に向かって上向きに傾斜し、また多数の仕切板６は、互いの間隔を外端から内端に向かって徐々に狭めているため、各風洞３は、外端の入口３ａから内端の出口３ｂに向かって、断面矩形を徐々に小さくする先細状となっている。各風洞３の出口３ｂの内部には、整流板８が所定複数枚ずつ固定設置されている。
【００１３】
なお、風洞３内には、必要に応じ補強のための梁材等を架設する。また、天板４は水平としてもよい。
【００１４】
風車２は、水平方向には、風の通り抜けを許容できるように全周が開放されているが、上下方向には、風の通り抜けを阻止するように上板１３と下板１４とで閉じられている。
【００１５】
この風車２には、板状の複数枚の羽根９が、上板１３と下板１４との間で、しかも車軸１の回りにおいて等間隔に反転揺動自在に装着されている。各羽根９は、上板１３と下板１４間に架設された縦軸１０を支点に、所定偏向角度範囲内で風車２の内外両方向へ個別に反転可能となっている。各羽根９をこのように反転揺動させるため、羽根９の反転揺動角度を決定する図示しないストッパが羽根９毎に設けられている。また、風車２には、各羽根９毎の整流板１１が、縦軸１０より内側で、しかも各縦軸１０と車軸１とを結ぶ線上に固定設置されている。
【００１６】
風車２の車軸１は、その上下両側が軸受けされ、その下側には、車軸１を共通の軸とした発電機１２が接続され、風車２の回転にて発電されるようになっている。
【００１７】
本風力原動機は上記のような構造であるので、風上側の風洞３では、その入口３ａから入った風が、出口３ｂに向かって先細になっている風洞３にて絞られ、出口３ｂを整流板８で整流されながら通り抜け、風車２の風上側の羽根９に当たる。その風上側の複数の羽根９のうち、風車２の回転方向（矢印方向）に向かって後方の羽根９は、波線で示すように内側に反転するのに対し、回転方向（矢印方向）に向かって前方の羽根９は、波線で示すように内側から外側へと反転して行く。
【００１８】
従って、風上側の羽根９は、風力の進入方向に対し所要の傾斜角度で風力を受けて風車２に回転力を与えながら、風力により内側に反転して整流板としても作用する。
【００１９】
一方、風下側の羽根９は、風力により外側へ反転するので、風上側で集中された風力をほぼ正面から受けて風洞３側へ噴出する。その噴出風力に対して、風洞の仕切板６と整流板８は反動板としても働き、風車２に回転力を付与する。このようにして風車２が一方向へ回転すると、風上側の羽根９は風下側へ移行するのに伴い外側へ反転し、風下側の羽根９は風上側へ移行するのに伴い内側へ反転して、上記のような機能が交代し、これが繰り返されるので、風力利用効率の高い。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施例の正面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線の断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ線の断面図である。
【図４】風車の部分斜視図である。
【符号の説明】
【００２１】
１  車軸
２  風車
３  風洞
３ａ  入口
３ｂ  出口
４  天板
５  底板
６  仕切板
７  基礎枠
８  整流板
９  羽根
１０  縦軸
１１  整流板
１２  発電機
１３  上板
１４  下板
【図１】
2006291791.tif 000003
【図２】
2006291791.tif 000004
【図３】
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【図４】
2006291791.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成17年4月13日(2005.4.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
図１〜図３に示すように、この風力原動機は、縦軸である車軸１を中心として回転する風車２を中央に設置し、その周りを間隔をおいて取り囲むように、多数の風洞３を、天板４と底板５と多数の仕切板６とで同心円状に区画形成し、本風力原動機の周辺から風洞３を通って中央に集まる風力によって風車２を回転させる構造で、全体が基礎枠７上に支持されている。なお、符号１５は中板である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2006291791.tif 000007
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2006291791.tif 000008