(57)【要約】【課題】  風車を回転させられない風速の場合にも、発電が可能な風力発電装置を提供する。【解決手段】  本発明の風力発電装置は、風車と、風車とともに回転するロータと、ロータと対向して配置されたステータと、雨水を貯蔵するタンクと、タンクから供給される水の水圧により回転する水車とを有し、前記水車の回転により、前記ステータを回転させることを特徴とする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
風車と、
風車とともに回転するロータと、
ロータと対向して配置されたステータと、
雨水を貯蔵するタンクと、
タンクから供給される水の水圧により回転する水車と
を有し、
前記水車の回転により、前記ステータを回転させることを特徴とする風力発電装置。
【請求項２】
前記水車の回転を増速させる増速器が水車とステータとの間に介挿されていることを特徴とする請求項１記載の風力発電装置。
【請求項３】
前記水車の回転が前記風車の回転方向と逆になるよう構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の風力発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力で風車を回転させ、これにより発電機を回転させて発電を行う風力発電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、クリーンエネルギー源として風の力で発電機を回転させて発電する風力発電装置が注目されている（例えば、特許文献１を参照）。
風力発電装置は、例えば、図５に示す構成をしており、風車１００の風力による回転に対し、増速装置１０１によりロータ軸１０４を高速に回転させ、３相かご型誘導発電機からなる発電機１０３に接続されている。
【０００３】
そして、発電機１０３は、ロータ１０５と１次側巻線１０６を有し、ロータ１０５のロータ軸１０４に増速装置１０１を介して風車１００が接続され、１次側巻線１０６に電力系統１０７が直接接続されている。
このため、風車１００に与えられる機械的入力によって、ロータ１０５が回転することにより、この回転エネルギが発電機により電力エネルギに変換され、１次側巻線１０６を介して電力系統１０７に、整流器１０８により整流された直流電流が出力されることになる。
【特許文献１】特開２００４−６４９２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に示す従来の風力発電装置にあっては、ある程度の風速、すなわち風車を回転させる風力がないと発電できないという問題がある。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、風車を回転させられない風速の場合にも、発電が可能な風力発電装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の風力発電装置は、風車と、風車とともに回転するロータと、ロータと対向して配置されたステータと、雨水を貯蔵するタンクと、タンクから供給される水の水圧により回転する水車とを有し、前記水車の回転により、前記ステータを回転させることを特徴とする。
【０００６】
本発明の風力発電装置は、前記水車の回転を増速させる増速器が水車とステータとの間に介挿されていることを特徴とする。
【０００７】
本発明の風力発電装置は、前記水車の回転が前記風車の回転方向と逆になるよう構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
以上説明したように、本発明の風力発電装置によれば、風速（風力）が風車を回転させるのに不十分な場合、タンクに貯蔵した雨水により、水車を回転させ、停止したロータに対して、ステータを回転させて、発電機を動作させて発電を行うため、風速が不十分な場合にも発電を行わせることが可能となる効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施形態による風力発電装置を図面を参照して説明する。図１は同実施形態の構成例を示す概念図である。
この図において、風車１はロータ軸２に配設され、風の風力によりロータ軸２をＸ方向（例えば、時計回り）に回転させ、円盤状のロータ３を回転させる。ロータ軸２はロータ３の面の中心に、この面に対して垂直に配設されている。
すなわち、風車１とロータ３とはロータ軸２によって同軸構造となっている。
ロータ３は、例えば、図２に示すように永久磁石が極性を回転方向に対して互い違いに異なるように配置された一般的な形状をしている。
また、風車１とロータ３との間には、水車の回転を増速させる増速器を設けてもよい。
【００１０】
ステータ４は、図３に示すように回転方向に所定の複数の巻線によるコイルが交互に配置され（図では３相）、ロータ３に対して、対向する面が所定の距離を有するように設けられている。
また、ステータ４には、面の中心にステータ軸５がこの面に対して垂直に固定されて、配設されている。
【００１１】
ここで、ステータ４の上記コイルには、ステータ４またはロータ５とが相対的に逆方向に回転することにより、誘導電流が誘起される。
ステータ軸５は、内部が空洞の円筒形状となっており、上記電流を整流する整流器１３が設けられている。
整流器１３は、ステータ軸５内に、ステータ軸５と接触しない位置に配置され（ステータ軸５外部で回転しないように固定されている）た円筒である取出管内に設けられており、上記巻線と電気的に接続されたブラシと、入力端子とが接続するように固定されている。
そして、整流器１３により整流された電流は、整流器１３の、上記取出管内に配設された取出し用の配線により、外部機器に供給される。
【００１２】
また、ステータ軸５には、所定の歯数の歯車６が固定して設けられている。
この歯車６は歯車７と噛合するよう配設され、歯車７は歯車軸８に固定され、歯車軸８の回転と共に同一回転数により回転する。
水車９は面の中心に歯車軸８がこの面に垂直に固定されて配設されており、この水車９と歯車７とは歯車軸８により同軸構造となっている。
また、上記ロータ軸２，ステータ軸５及び歯車軸８は、各々ベアリング等によりで回転可能に、図示しない固定部に固定されている。
【００１３】
タンク１０は雨水を貯蔵するものであり、内部に雨水が流れ込む形状及び位置に雨どい１１が設けられ、少ない雨量であっても、雨どい１１上に落下した雨水を効率的に雨水が内部に貯められるように構成されている。
サイフォン１２はタンク１０に設けられ、図４に示すように、タンク１０内に貯蔵された雨水の水圧により、タンク１０内の雨水を、排水口１２ａから水車９の中心軸に対して放射状に設けらた羽根９ａに対して給水（放水）する。
【００１４】
ここで、給水される雨水に対し、十分な落下のエネルギ（ポテンシャルエネルギ）を与えるため、排水口１２ａと、雨水が落下する羽根９ａとの距離を十分に設けることが必要である。
また、上記排水口は、落下する雨水の広がりの断面積が必要以上に広がり、羽根９ａに落下する雨水が少なくならないように、雨水が渦を巻きながら落下する形状としても良い。
さらに、上記排水口１２ａと、雨水が落下する羽根９ａとの間を、風により雨水の羽根９ａへの落下が妨げられないように、風よけのためのカバーを設けても良い。
【００１５】
次に、図１を参照して、本発明の一実施形態による風力発電装置における発電の動作を説明する。
＜風車１を回転させる風速の風が吹いている場合＞
このとき、ステータ４は停止状態にあり、サイフォン１２の排出口１２ａは雨水が排出されないように閉じられた状態にある。
そして、風車１が風により回転することにより、この回転がロータ軸２により伝達され、ロータ３がステータ４に対して時計回りに相対的に回転する。ここで、ステータ４は留め具により、回転しないように固定していても良い。
これにより、ステータ４の巻線に、ロータ３の電磁石の回転により誘導電流が誘起される。
そして、整流器１３は、各巻線から入力される誘導電流を整流して、所定の電圧として外部の機器（例えば、バッテリ充電器）に出力する。
【００１６】
＜風車１を回転させる風速の風が吹いていない場合＞
このとき、風車１が回転せず、したがってロータ３も固定された状態となっている。
そして、雨水を使用して発電するため、サイフォン１２の排出口１２ａを開放して、タンク１０に蓄積された雨水を排出口１２ａから所定量排水し、水車９の羽根９ａに落下させる。タンク１０には、降雨により所定量の雨水が貯蔵されている。
この雨水の所定量は、水車９の回転を維持させる量であり、水車９の回転における摩擦及び排水口１２ａと羽根９ａとの距離により設定される。
【００１７】
また、水車９の始動時には上記所定量では回転できないため、外部から回転を開始させる駆動エネルギを与える必要がある。
例えば、排水口１２ａを開放する時点の水量が、回転を維持する水量に比較して多く供給されるよう、排水口１２ａを構成しておく。
これにより、水車９は回転を開始し、歯車軸８により同軸に固定されている歯車７を回転させる。
【００１８】
そして、歯車６は、歯車７と噛合しているため、歯車軸８の回転数を、歯車７との歯数の比に対応した回転数に変換して、ステータ軸５を反時計方向（すなわち、風車１によりロータ３が回転する方向と逆の方向）に回転させる。
このとき、歯車６及び歯車７により、歯車軸８の回転数を増速させるように歯数の比を設定し、ステータ４の回転数を増加させるようにすると、発電効率が増加する。
すなわち、歯車６及び歯車７が水車９とステータ４との間に介挿することにより、伝達器であるとともに増速器を兼用するように構成しても良い。
ここで、ロータ３に対して相対的にステータ４が回転するため、仮想的に、ステータ４を停止状態としてみると、ロータ３が時計回りにステータ４に対して回転していることとなる。
【００１９】
これにより、ステータ４が相対的にロータ３に対して回転することにより、ロータの電磁石によってステータ４の巻線に誘導電流が誘起される。
そして、整流器１３は、各巻線から入力される誘導電流を整流して、所定の電圧として外部の機器（例えば、バッテリ充電器）に出力する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態による風力発電機の構成例を示す概念図である。
【図２】図１のロータ３の構成例の平面視を示す概念図である。
【図３】図１のステータ４の構成例の平面視を示す概念図である。
【図４】図１の風車９の羽根９ａと、サイフォン１２の排出口との関係を示す概念図である。
【図５】従来例による風力発電機の構成を示す概念図である。
【符号の説明】
【００２１】
１…風車
２…ロータ軸
３…ロータ
４…ステータ
５…ステータ軸
６，７…歯車
８…歯車軸
９…水車
９ａ…羽根
１０…タンク
１１…雨どい
１２…サイフォン
１３…整流器
【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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