(57)【要約】【課題】  設置面積を狭くすることができ、また設置場所の制限も少なく、しかも、従来にない自然との調和感を醸し出す発光装置であって、構造が単純で、イルミネーションとしての効果が大きく、高い効率で発電が可能な発光ダイオードを用いた風力発電発光装置を提供することを目的とする。【解決手段】長尺状でその幅方向に所定角度で二つ折りされた形状を有し、その長手方向の一端が固定された状態で風力を受けた際に所定のねじれ振動を生ずるように、その幅が長手方向において変化している受風翼と、前記受風翼の振動によって発電する発電部と、このエネルギーを取り出す電気回路と、このエネルギーによって発光する発光ダイオードと、を具備することを特徴とする風力発電発光装置、を提供する。【選択図】  図1
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長尺状でその幅方向に所定角度で二つ折りされた形状を有し、その長手方向の一端が固定された状態で風力を受けた際に所定のねじれ振動を生ずるように、その幅が長手方向において変化している受風翼と、
前記受風翼の振動によって発電する発電部と、
前記発電部からの電気を取り出す電気回路と、
前記電気回路に接続された発光ダイオードと、
を具備することを特徴とする風力発電発光装置。
【請求項２】
前記受風翼は、対向する短辺の長さが互いに異なる略短冊状の2枚の板部材が、所定の角度をなし、かつ、長手方向の一端が他端よりも幅広となるように、その長辺で接合された構造を有することを特徴とする請求項1に記載の風力発電発光装置。
【請求項３】
前記2枚の板部材は一体であることを特徴とする請求項2に記載の風力発電発光装置。
【請求項４】
長尺状で、その長さ方向に垂直な断面の形状が略弧状であり、その長手方向の一端が固定された状態で風力を受けた際に所定のねじれ振動を生ずるように、その幅が長手方向において変化している受風翼と、
前記受風翼の振動によって発電する発電部と、
前記発電部からの電気を取り出す電気回路と、
前記電気回路に接続された発光ダイオードと、
を具備することを特徴とする風力発電発光装置。
【請求項５】
前記発電部は屈曲することによって発電する圧電素子を有し、
前記圧電素子は、前記受風翼に取り付けられていることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の風力発電発光装置。
【請求項６】
前記受風翼と前記発電部とを連結する連結部材をさらに具備し、かつ、前記発電部は屈曲することによって発電する圧電素子を有し、
前記受風翼のねじれ振動を、前記連結部材を介して前記圧電素子に伝えることによって、前記圧電素子を撓ませて発電させることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の風力発電発光装置。
【請求項７】
前記電気回路が整流回路を有さず、前記圧電素子の各々の両電極に、該複数の発光ダイオードのアノードとカソードが逆向きに接続されている2種類の接続を含むことを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか１項に記載の風力発電発光装置。
【請求項８】
請求項1から請求項7のいずれかに記載の風力発電発光装置を複数用いて構成される風力発電発光システムであって、
複数の前記受風翼が所定間隔で並べられ、前記発光ダイオードが、前記受風翼に取り付けられていることを特徴とする風力発電発光システム。
【請求項９】
所定数の前記受風翼が、風を受ける面が同じ方向を向くように、縦列もしくは並列または縦並列または放射状に並べられた構成を有する受風ユニットを複数具備し、
前記複数の受風ユニットは、互いに風を受ける面が異方向を向いていることを特徴とする請求項8に記載の風力発電発光システム。
【請求項１０】
所定数の前記受風翼が、風を受ける面が同じ方向を向くように、縦列もしくは並列または縦並列または放射状に並べられた構成を有する受風ユニットと、
尾翼と、
前記受風ユニットと前記尾翼とを連結する連結部材と、
前記連結部材を回転自在に支持する支持機構と、
を具備し、
前記尾翼が風力を受けることによって前記受風ユニットの風を受ける面が風向きの変化に応じて風上を向くことを特徴とする請求項8に記載の風力発電発光システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は風力を利用して電気工ネルギーを取り出し、そのエネルギーで発光する風力発電発光装置及びそのシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、アミューズメントのため、または、美観を醸し出すため、公園、公共建造物、街路等を電飾するイルミネーションが盛んにおこなわれている。また、個人の家屋、庭園においてもその傾向がみとめられる。このイルミネーションは、発電施設からの電気を直接使用するのが通例であり、直接的使用ができないときは、バッテリー電源を用いたものが主である。また、イルミネーションの効果を高めるため発光ダイオードの色相調整、点滅等を制御する電子的手段を付加してイルミネーションの効果を向上させることもおこなわれている。
【０００３】
しかし、バッテリー電源を用いたものは、電池切れの対応のためには、定期的な保守が必要となる。バッテリー電源を用いなくて済むように、太陽電池を用いた方法が採用されている。また、発光ダイオードの点滅のためには、特別の制御手段を用いる発明が開示されている。例えば、表示部に色光によって表示される文字又は画像等の表示事項を複数のドット単位の画素に分解して表示するものにおいて、光の３原色を夫々発光する個別のＬＥＤと、各ＬＥＤからの発光を表示板の表示部に搬送する各別の光ファイバとを備え、文字又は画像等を所望の色彩で表示板に表示するように構成する発明が開示されている。（特許文献１）
【０００４】
一方、電源から隔離された状態で、クリーンなエネルギーを用いた発電方法として風力発電が注目され、発明者らの未公開従前技術に、次技術がある。即ち、図１に示す風力発電発光装置1は、対向する短辺の長さが互いに異なり、その長さが短辺の長さよりも極端に長い略台形状の板部材が、所定の角度θでその幅方向に二つ折りにされた構造を有する受風翼10と、受風翼10の振動によって発電する発電部たる圧電板11a・11bを具備する。受風翼10が風力を受けることによってねじり振動し、圧電板11a・11bが撓んで発電する。このクリーンエネルギーは、様々な分野での用途開発が望まれる。
【０００５】
そこで、上記問題を解決するために、公園等電源と隔離された状態等で、バッテリー電源を用いず、メンテナンスに必要な太陽電池等を使用することなく、様々な分野での風力発電発光装置が望まれる。また、地球温暖化防止、省エネルギーの観点から電源が取れる場所でもクリーンエネルギーを使う局面もあり、相互に補助する形で電気の使用量を少なくすることも望まれる。
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−３２６８公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、設置面積を狭くすることができ、また設置場所の制限も少なく、しかも、従来にない自然との調和感を醸し出す発光装置であって、構造が単純で、イルミネーションとしての効果が大きく高い効率で発電が可能な発光ダイオードを用いた風力発電発光装置（イルミネーション装置）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】
【０００８】
本発明は第1発明として、長尺状でその幅方向に所定角度で二つ折りされた形状を有し、その長手方向の一端が固定された状態で風力を受けた際に所定のねじれ振動を生ずるように、その幅が長手方向において変化している受風翼と、前記受風翼の振動によって発電する発電部と、このエネルギーを取り出す電気回路と、このエネルギーによって発光する発光ダイオードと、を具備することを特徴とする風力発電発光装置、を提供する。
【０００９】
この風力発電発光装置においては、受風翼として、対向する短辺の長さが互いに異なる略短冊状の2枚の板部材が、所定の角度をなし、かつ、長手方向の一端が他端よりも幅広となるように、その長辺で接合された構造を有するものが好適に用いられる。この場合、2枚の板部材は一体であることが好ましい。発光ダイオードの位置は、イルミネーション効果が得られる任意の位置でよいが、受風翼にとりつけるのが好ましい。
【００１０】
また本発明は第2発明として、長尺状で、その長さ方向に垂直な断面の形状が略弧状であり、その長手方向の一端が固定された状態で風力を受けた際に所定のねじれ振動を生ずるように、その幅が長手方向において変化している受風翼と、前記受風翼の振動によって発電する発電部と、このエネルギーを取り出す電気回路と、このエネルギーによって発光する発光ダイオードと、を具備することを特徴とする風力発電発光装置、を提供する。
【００１１】
上記本発明に係る風力発電発光装置においては、発電部として屈曲することによって発電する圧電素子を有するものが好適に用いられる。この場合、圧電素子を受風翼に取り付けてもよい。また、受風翼とこの圧電素子とを連結する連結部材をさらに設けて、受風翼のねじれ振動がこの連結部材を介して圧電素子に伝えられるようにして圧電素子を屈曲させ又は撓ませて、発電させてもよい。なお、本発明において、受風翼にはバネ性を有する金属材料や樹脂材料が好適に用いられる。
【００１２】
また、上記２発明において、その実施態様として前記電気回路が整流回路を有さず、前記各圧電素子の両電極に、該複数の発光ダイオードのアノードとカソードが逆向きに接続されている2種類の接続を含むことを特徴とする風力発電発光装置が提供される。
【００１３】
本発明は別発明として、上記風力発電発光装置を複数用いて構成される風力発電発光システムであって、複数の前記受風翼が所定間隔で並べられ、個々の風力発電発光装置に、電気回路及び発光ダイオードを具備することを特徴とする風力発電発光システム、を提供する。上記風力発電発光装置が複数用いられることによって、単独では、得られなかった更に高度のイルミネーション効果が得られる。
【００１４】
このような風力発電発光システムにおいては、所定数の受風翼が、風を受ける面が同じ方向を向くように、縦列もしくは並列または縦並列または放射状に並べられた構成を有する受風ユニットを複数具備し、これら複数の受風ユニットが、互いに風を受ける面が異方向を向いている構成とすることが好ましい。
【００１５】
また、所定数の受風翼が、風を受ける面が同じ方向を向くように、縦列もしくは並列または縦並列または放射状に並べられた構成を有する受風ユニットと、尾翼と、受風ユニットと尾翼とを連結する連結部材と、この連結部材を回転自在に支持する支持機構とを具備し、尾翼が風力を受けることによって受風ユニットの風を受ける面が風向きの変化に応じて風上を向く構成とすることも好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の風力発電発光装置は、構造が簡単であり、1個あたりの設置面積が狭い。また、発電部に圧電素子を用いるので、受風翼の振動がダイレクトに伝えられることにより、高い発電効率を実現することができる。また、このような風力発電発光装置を複数用いれば、発光させる発光ダイオードの発光態様に応じて低出力から大出力の様々の発電を行うことができる風力発電発光システムを容易に構築することができる。取り出した電気エネルギーで電気回路を通して発光ダイオードを発光させると、その個数、配置、色彩に応じて様々な形態の電飾（イルミネーション）が実現する。更に、風力は、自然な揺らぎを有するものであり、この揺らぎに応じた発光は、これを見る者に従来にない自然との調和感を与えるものである。また、地球温暖化防止、省エネルギーの観点から電源が取れる場所でもクリーンエネルギーを使う局面もあり、相互に補助する形で電気の使用量を少なくすることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。図1は、風力発電発光装置1の概略構造を示す正面図であり、図2は風力発電発光装置1を構成する受風翼10の斜視図である。風力発電発光装置1は、風力を受けることによって所定の振動を生ずる受風翼10と、受風翼10に取り付けられ、受風翼10の振動によって電気エネルギーを発生する発電部たる圧電板11a・11bと、受風翼10を保持する保持部材12と、有している。受風翼10には、黒丸に示す位置に発光ダイオードが取り付けられている。発光ダイオードは、例えば、所定の電圧が印加されると所定波長の可視光線を発生するもので、例えば、約360〜830nmの波長域の可視光線を放射するものを用いることができる。
【００１８】
図2に示すように、受風翼10の幅は長手方向において変化している。すなわち、受風翼10は、対向する短辺の長さがそれぞれ2L1、2L2で互いに異なり（L1＞L2とする）、受風翼10の長さL3が短辺の長さよりも極端に長い（L3＞＞L1）略台形状の板部材が、所定の角度θ（以下、「内角θ」という）で幅方向に二つ折りにされた構造を有している。保持部材12は受風翼10の短辺のうちの短い方の端部側を保持している。
【００１９】
受風翼10としては、バネ性を有する金属材料または樹脂材料が好適に用いられる。ここでは、受風翼10は金属材料で構成されているとする。受風翼10の長さL3に制限はなく、例えば、数センチメートル、数十センチメートル、数メートル、数十メートルと、設置場所および設置目的によって任意に設定することができる。受風翼10の形状（つまり、各辺の長さL1、L2、L3）と厚み、内角θは、使用される材料特性を考慮して、後述する受風翼10の振動が効率的に発生するように、適宜、設定される。
【００２０】
なお、図2では、受風翼10として1枚の板部材を二つ折りにした形態を示したが、例えば、短辺の長さがL1、L2で、長さがL3の2枚の板部材をその長辺で接合することにより、受風翼10を形成してもよい。受風翼10はその厚みが薄い場合には、折り曲げ板金加工により二つ折りにすることができるが、厚みが厚いものの場合には、鋳造等により製造することができる。また、受風翼として樹脂製のものを用いる場合には、その厚みが薄い場合には、弾性フィルムを折り曲げ加工することにより、一方、その厚みが厚い場合には射出成形や押し出し成形等により、所望の受風翼を製造することができる。
【００２１】
発電部たる圧電板11a・11bはそれぞれ、主面に図示しない電極膜を備えており、厚み方向に分極されている。圧電板11a・11bはそれぞれ直接に受風翼10の内角θ側の表面に、一方の電極膜が受風翼10と導通するように、接着されている。これにより、風力発電発光装置1では、電力を取り出すための出力電極として受風翼10を用いることができるようになっている。
【００２２】
風力発電発光装置1では、圧電板11a・11bを受風翼10の内角θ側に設けているが、圧電板11a・11bは受風翼10の外角側に設けてもよく、さらに受風翼10の各面に任意に設けてもよい。また、受風翼10が大型の場合には、受風翼10の各表面に、複数の圧電板を配置することができる。なお、受風翼10は、2枚のユニモルフ素子をその長辺で内角θが形成されるように接合した構造であると、換言することができる。
【００２３】
保持部材12は、受風翼10を保持することができる所定の硬さを有していればよく、例えば、金属材料、樹脂材料、セラミックス材料、これらの材料からなる複合材料等を用いることができる。図2には、受風翼の受風側の黒丸位置に発光ダイオードが取り付けられている。
【００２４】
図3に受風翼10の振動形態を模式的に示す説明図を示す。ここで、受風翼10が静止しているときの受風翼10の長手方向、つまり受風翼10における折り曲げ部の長さ方向軸をZ軸とし、受風翼10の内角θを2等分する方向軸をX軸とし、X軸およびZ軸と直交する方向軸をY軸と定めることとする。また、受風翼10の開放端側における受風翼10の折り曲げ部をP点とする。
【００２５】
受風翼10は、風がX方向から受風翼10の内角θ側の面に向けてあたるときに、最も効率よく振動する。すなわち、受風翼10が静止している状態ではP点は、X軸とY軸の交点（Z軸上）に位置している。そして、受風翼10にX方向から風力を受けると、受風翼10は受けた風を逃がそうとするために、受風翼10には、受風翼10の固定端側がバネとして機能して受風翼10の開放端側のP点がX−Y平面上のP1点とP2点との間を往復しながらZ軸回りに回動するような「ねじれ振動」、が生ずる。このとき、圧電板11a・11bが撓んで圧電効果によって電気を発生する。なお、P1点とP2点の位置は、風があたる向きや風速（風力）によって異なる。
【００２６】
このようなねじれ振動を効率的に受風翼10に生じさせるためには、受風翼10はX軸について対称な構造を有していることが好ましく、また、受風翼10の内角θは、45度〜135度の問に設定することが好ましく、90度近傍とすることがより好ましい。
【００２７】
図4は圧電板11a・11bからの集電を行う集電回路90の一例を示す説明図である。集電回路90は、圧電板111a・11bが発生した電気（交流）を整流する整流回路91と、整流回路91によって整流された電力の一部を貯蔵するとともに、貯蔵した電力を負荷92へ供給する充放電回路93と、を有している。整流回路91は、ダイオード94がホイートストンブリッジ型に接続された構成を有する。この場合、負荷92は、発光ダイオードを含めものとなる。また、充放電回路93は、電力を貯蔵／放出するコンデンサや二次電池等の電力貯蔵体95を備えている。
【００２８】
このような集電回路90によれば、整流回路91により整流された電力のうち負荷92へ必要な電力をリアルタイムに送ることができる。一方、負荷92で必要とされない余剰電力を電力貯蔵体95に貯蔵することができるために、例えば、受風翼10が動作しない無風時等には、この電力貯蔵体95に貯蔵された電力を用いて発光ダイオードを含む負荷92を動作させることができる。なお、発電電力が大きい場合には、例えば、電力会社へ給電することができる。
【００２９】
風力発電発光装置1の構成は種々に変形することができる。例えば、受風翼10の全面に圧電板11a・11bを設けてもよい。また、受風翼自体を圧電機能を有する樹脂材等で形成してもよい。さらに、圧電素子として単板の圧電板11a・11bを示したが、後述する風力発電発光装置2に用いられているバイモルフ素子21や、公知のユニモルフ素子や積層型バイモルフ素子（マルチモルフ素子）を用いてもよい。
【００３０】
図5に圧電素子からの集電を行わず、発光ダイオードを2個、１個のバイモルフ型圧電素子、を配した本発明の構成の一部を例示する。発光ダイオード100は、例えば、所定の電圧が印加されると所定波長の可視光線を発生するもので、例えば、約360〜830nmの波長域の可視光線を放射するものを用いることができる。図5において、発光ダイオード100ａはカソードが24bに接続され、アノードが24aに接続されている。一方、発光ダイオード100bはカソードが24aに接続され、アノードが24bに接続されている。上述の通り、両種の発光ダイオードは、圧電素子に、並列に追加して増設可能である。また、直列付加も可能である。なお、バイモルフ圧電素子21の発電特性に応じて、別の回路を設けてもよいが、図5においては、整流回路（整流ブリッジ回路）は、設けない例である。
【００３１】
整流回路をもちいないときは、従来、整流回路を用いて２個以上のダイオ−ドを、印加電圧の正負に関わらず同時点灯する回路も考えられるが、部品点数が多くなる。また、基板上にチップを用いて形成する整流器または、ユニットタイプの整流器は、コンパクトなものが得にくいうえ、外力をうけると破損しやすく、圧電素子、回路、その他の構成物との配置が限定される等の困難があった。しかし、このような不利があるにも拘わらず、場合によっては、整流回路を用いる電気回路を排除するものではない。図4は、整流回路を用いた例である。整流回路を用いた場合は、同数のダイオードを用いた場合、より大きな輝度を得ることが可能だからである。例えば、整流回路及びキャパシターを用いて、整流、蓄電を行える方法をもちいてもよい。
【００３２】
振動運動によって、圧電素子に加えられる力による無振動時を基準とした変位とその圧電素子の起電力変化について説明すると、風力という外力により振動子が揺れ始め、変位の速度が最大の瞬間をスタートにとり、風による振動運動させると、変位は、強い風を受けたときに極大変位速度となり、不定期の周期で間歇的または連続的ではあるが、強弱のある外力を受けながら減衰を繰り返すサインカーブを描いて変化する。或いはこれらサインカーブの合成波が生ずる。
【００３３】
例えば、図5で、風を受風翼が受けたとき、バイモルフ圧電素子における圧電セラミックスの分極方向がパラレルで上向きの場合は、24a面が正極である。起電力が正のとき、100aが点灯し、100bは、点灯しない。また、起電力が負のときは、100bは、点灯し、100aが点灯しないことになる。2種類の接続様式からなる発光ダイオード100aと100bは、それぞれ、振動運動に応じたひずみを反映する起電力の大きさに比例した輝度の可視光を発することとなる。この結果、風による振動にともなって両発光ダイオードが点滅を繰り返し、振動周期が短いと、どちらかの発光ダイオードが点灯しているため、全体としてみるとその残存輝度によって常に点灯状態となり、振動の周期が長いと点滅効果が実現する。自然風の力に応じた点灯、点滅を取り出すことができる。
【００３４】
発光ダイオード100a, 100bは、支持部12,23,32に取り付けても良いし、受風翼に取り付けても良い。特に受風翼に取り付けたときは、風の動きに応じて発光ダイオードの位置自体が変化し、更に、発光ダイオードが受風翼全体を照射する形とし、受風翼部には、光反射シート、フォログラムシート、他の手段で反射特性を持たせる構造ともできる。そして、イルミネーションとしての効果をさらに発揮することができる。
【００３５】
次に、本発明の風力発電発光装置の別の実施形態について説明する。図6（a）に風力発電発光装置2の概略構造を示す正面図を示し、図6（b）にその側面図を示す。この風力発電発光装置2は、受風翼10と、発電部たるバイモルフ素子21と、受風翼10とバイモルフ素子21とを連結する連結部材22と、バイモルフ素子21を保持する保持部材23と、を備えている。また、図6（a）の黒丸部分に発光ダイオードを備えている。
【００３６】
受風翼10は図2に示したものと同じである。バイモルフ素子21は、周知の通り、金属板等の補強板21aに圧電板21b・21cが貼り付けられた構造を有している。連結部材22は、受風翼10の振動をバイモルフ素子21に伝達する部材であり、できるだけ振動を減衰させないように、例えば、金属やセラミックスで構成される。受風翼10と連結部材22との接合、連結部材22とバイモルフ素子21との接合には、これらを構成する材料を考慮して、溶接や樹脂接着剤による方法が採られる。樹脂接着剤を用いる場合には、エポキシ樹脂等の硬質樹脂を用いることが好ましい。
【００３７】
このような構造を有する風力発電発光装置2でも、受風翼10が風力を受けて図3に示した振動を起こすことにより、バイモルフ素子21が屈曲して発電し、これにより、電気エネルギーを得ることができる。
【００３８】
風力発電発光装置2は、図7の側面図に示す風力発電発光装置2aの形態に変形することができる。すなわち、受風翼10の長手方向とバイモルフ素子21の主面との角度は、風力発電発光装置2では0度（平行）であったが、風力発電発光装置2aでは90度（垂直）となっている。風力発電発光装置2でも、受風翼10が風力を受けて図3に示した振動を起こすことにより、バイモルフ素子21に屈曲変異が生じて発電し、これにより電気エネルギーを得ることができる。
【００３９】
風力発電発光装置2のように、受風翼10が連結部材22で支持された構造の場合には、発電部としてバイモルフ素子21に代えて、電磁誘導により発電する発電コイルを用いることもできる。図8に発電コイル40を備えた風力発電発光装置5の模式図を示す。この場合、受風翼10の振動により連結部材22に生ずる往復回動運動を利用して、発電コイル40を駆動する。特に、受風翼10の長さが数メートルから数十メートルに達するような大型発電発光装置の場合には、受風翼10を保持するために発電部にも高い機械的強度が必要とされる。このような発電部として、発電コイル40は好適に用いられる。図8の柔風翼10の黒丸は、発光ダイオードを示している。
【００４０】
図9に本発明のさらに別の実施形態である風力発電発光装置3の概略構造を示す斜視図を示す。この風力発電発光装置3が具備する受風翼30は、長尺状で、その長さ方向に垂直な断面の形状が略弧状であり、かつ、その一端の弧の長さと他端の弧の長さが異なる形状を有している。受風翼30の弧の長さが短い方の端部は、保持部材32に保持されている。受風翼30は、受風翼10と同様に、バネ性を有する金属材料または樹脂材料で構成される。
【００４１】
圧電板31a・31bは受風翼30の表面に取り付けられている。圧電板31a・31bが薄く、受風翼30の曲率が大きい場合には、圧電板31a・31bを受風翼30の曲面にそって曲げた状態で、貼り付けることができる。また、受風翼30の曲率が小さい場合には、圧電板として短冊状のものを複数貼り付けることで、これらの圧電板を受風翼30に密着させて取り付けることができる。
【００４２】
受風翼30の内側曲面が風力を受けることによって、受風翼30には受風翼10と同様の振動が発生し、これにより圧電板31a・31bが撓み、発電する。受風翼30の長さ、厚さ、端部の曲率および弧の長さは、このような振動が効率よく生ずるように、設定される。なお、先に説明した風力発電発光装置2・2aは風力発電発光装置1に用いられている受風翼10を備えていたが、この受風翼10に替えて受風翼30を用いてもよい。図9の黒丸は、発光ダイオードを示している。
【００４３】
ところで、本発明の風力発電発光装置を構成する受風翼は、上記受風翼10・30に限定されるものではなく、長手方向の一端が固定された状態で風力を受けた際に所定のねじれ振動を生ずるように、その幅が長手方向において変化していればよい。具体的には、図10（a）に斜視図で示す受風翼10aのように、端部が中心部よりも細く、幅方向で二つ折りにされた構造であってもよい。受風翼10aでは、さらにその解放端の端面が直線的でなく曲線的であってもよい。また、図10（b）に斜視図で示す受風翼30aのように、固定端から解放端に向かってその幅が徐々に広くなった後に、先細りとなるような形状を有するものであってもよい。図10の黒丸は、発光ダイオードを示している。
【００４４】
図11に本発明のさらに別の実施形態である風力発電発光装置4の概略構造を示す説明図を示す。図11（a）は風力発電発光装置4の上面図であり、図11（b）は上面図中に示す矢視AA断面図である。この風力発電発光装置4では、バイモルフ素子21の補強板21aが受風翼10にブリッジするように配置されている。この構造では、バイモルフ素子21は、受風翼10の開放端側の内角側面が風力を受けることができるように、受風翼10の固定端側に配置する。風力発電発光装置4でも、受風翼10が風力を受けて図3に示す振動が生じることにより、バイモルフ素子21が撓んで発電する。図11の黒丸は、発光ダイオードを示している。
【００４５】
本発明に係る風力発電発光装置は、勿論、単体で設置することが可能であるが、複数の受風翼を所定間隔で並べて配置し、各風力発電発光装置の受風翼に装着した個々の発光ダイオードを発光ささせると配置した場所毎の風力を反映した発光をさせることができ、その風力の相違による、発光パターンのバリエーションや経時変化のバリエーションのルミネ-ション効果を発揮することができる。また、各受風翼に生ずる振動エネルギーを基にして各発電部で発生させた電気エネルギーを直列および／または並列で集電するユニットを構成し、このようなユニットを単独でまたは複数組み合わせて、風力発電発光システムを構成することも好ましい。
【００４６】
以下に、風力発電ユニットを用いた風力発電発光装置の実施形態について説明する。  図12に複数の受風翼10aを用いて構成された受風ユニットの種々の例を示す説明図を示す。図12（a）に示す受風ユニット61は、複数の受風翼10aが棒状の保持部材71に一列で一定の間隔で取り付けられた構造を有する。図12（b）に示す受風ユニット62は、複数の受風翼10aが全体的な形状が略扇型となるように円板状の保持部材72に放射状に取り付けられた構造を有する。図12（c）に示す受風ユニット63は、複数の受風翼10aが全体的な形状が円形となるように放射状に保持部材72に取り付けられた構造を有する。図12（d）に示す受風ユニット64は、複数の受風翼10aがフレーム73にその面内に収まるように配置された構造を有する。図12（e）に示す受風ユニット65は、複数の受風翼10aがパネル74に縦横に並べて取り付けられた構造を有する。本図には、発光ダイオードは、図示されていないが、図10に示した受風翼10aで良いし、その各支持部分に備えても良い。前者では、位置のパターニングが得られるの対し、後者では、位置は一定であるが、受風翼の動きを反映したイルミネーション効果が得られる。
【００４７】
これら受風ユニット61〜64では、各受風翼10aはその内角側の面が同じ方向を向いていることが好ましい。また、受風ユニット65では、各受風翼10aの内角側の面が一方向を向いた構造としたが、各受風翼10aの内角側の面の向きはランダムであってもよい。なお、このような各種の発電ユニットには、その長さが数メートル〜1mまたはこれ以下の受風翼が好適に用いられる。
【００４８】
このような受風ユニット61〜64では、各受風翼が同時に同一振幅で振動することは稀であると考えられるために、ユニット集電装置を設ける場合は、受風翼ごとに整流回路91が設けられ、各整流回路91から出力された電気エネルギーを直列および／または並列に接続して集電する構造のものが好適に用いられる。
【００４９】
次に、このような受風ユニットを用いた発電発光システムの実施形態について説明する。図13に複数の受風ユニット61からなる風力発電発光システム80の概略構成を示す説明図を示す。図13（a）はその上面図であり、図13（b）はその鉛直断面図である。なお、図13（a）では、受風翼10aを簡略的に黒点で示しており、図13（b）では紙面後方に位置する受風ユニット61の図示を省略している。また、各受風翼または、支持部等に備えられた発光ダイオードは、省略している。
【００５０】
風力発電発光システム80は樹木の形態を擬したものであり、複数の受風ユニット61が支柱76の周囲に放射状に配置された構造を有している。この風力発電発光システム80は、図13（b）と同様にして図14に示す風力発電発光システム80’のように、その下部から上部に向けて、大きさの異なる受風翼（図14において、符号「10b」、  「10cj、  「10d」、  「10ejで示し、この順番で受風翼は小さくなる）が配置された構造へ変形することも好ましい。
【００５１】
図15に複数の受風ユニット62からなる風力発電発光システム81の概略構成を示す正面図を示す。風力発電発光システム81は、複数の受風ユニット62を、隣接する受風ユニットどうしが左右交互に位置するように、支柱77に一定の間隔で取り付けられた構造を有する。なお、風力発電発光システム81を、隣接する受風ユニットどうしが支柱77の長手方向から見たときに90度ずれるように支柱77に一定の間隔で取り付けられた構造へと変形することも、好ましい。
【００５２】
図16に受風ユニット63からなる風力発電発光システム82の概略構成を示す説明図を示す。図16（a）はその上面図であり、図16（b）はその正面図である。風力発電発光システム82では、十字型で棒部の長さが異なる保持部材78b・78cが、交互に、かつ、棒部が主支柱78aの長手方向から見て45度ずれるようにして、主支柱78aの長手方向に一定の間隔で取り付けられ、これら保持部材78b・78cの棒部の各先端に受風ユニット63が取り付けられた構造を有している。
【００５３】
図17に受風ユニット63を用いた別の風力発電発光システム83の概略構成を示す説明図を示す。この風力発電発光システム83は、尾翼79aと、受風ユニット63と尾翼79aとを連結する連結部材79bと、連結部材79bを回転自在に支持する支持機構79cと、を具備している。この風力発電発光システム83では、尾翼79aが風力を受けると、尾翼79aは風下に、受風ユニット63は風上に配置される。つまり、風見鶏のような動きをする。したがって、風力発電発光システム83では、風向きが変わっても、受風ユニット63が常に風上側に配置され、受風翼10aが振動するために、稼働効率が高くなる。
【００５４】
図18に上述した発電発光装置、受風ユニット、風力発電発光システムの配置形態を示す説明図を示す。受風翼の長さが数メートル〜数十メートルに及ぶ大型のものの設置場所としては、既存のプロペラ式発電発光装置等が設置されている場所、例えば、海岸線近くの自然の風が吹く場所、山間地の谷間等が挙げられる。この場合には、受風翼を気象経験上の最大風速における振動振幅を考慮して、その振動時に接触しない間隔で配置すればよい。
【００５５】
樹木型の風力発電発光システム80’等は、例えば、海岸線や家屋の周囲に配置することができ、この場合には、防風林としての役割を担わせることができる。風力発電発光システム8・'等を砂浜近くに配置した場合には、防砂林としても機能させることができる。また、パネル型の受風ユニット64は、道路脇や線路脇、家屋回りに配置することができ、この場合には、受風ユニット64に、ガードレールや横風防止柵、進入防止柵、防音壁等としての役割を持たせることができる。さらに受風ユニット64は、各種工場やビル、家屋等で用いられる排気設備から排出される風、例えば、ボイラーやエアコンの排気口に取り付けることができ、この場合には、自然環境に左右されない定期的かつ効率的な発電が可能となる。受風ユニット65は、例えば、家屋の屋根等に設けることができる。
【００５６】
こうして所定の場所に設けられた風力発電発光装置等によって作り出された電気エネルギーは、発光装置として機能するのみでなく、好ましくはその風力発電発光装置等が配置されている場所の近傍における家庭用電力や道路・街頭照明用電力として、直接にまたは所定の充電装置に充電されて、用いられる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明の風力発電発光装置および風力発電発光システムは、大型のものは大電力発電発光装置として好適であり、中・小型のものは小型発電発光装置として好適である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】風力発電発光装置の概略構造を示す正面図。
【図２】図1に示す風力発電発光装置を構成する受風翼の斜視図。
【図３】図1に示す受風翼の振動形態を模式的に示す説明図。
【図４】圧電板からの集電を行う集電回路の一例を示す説明図。
【図５】圧電素子と発光ダイオードの電気回路例
【図６】別の風力発電発光装置の概略構造を示す正面図および側面図。
【図７】さらに別の風力発電発光装置の概略構造を示す側面図。
【図８】さらに別の風力発電発光装置の概略構造を示す正面図。
【図９】さらに別の風力発電発光装置の概略構造を示す斜視図。
【図１０】別の受風翼の概略構造を示す斜視図。
【図１１】さらに別の風力発電発光装置の概略構成を示す説明図。
【図１２】複数の受風翼を用いて構成された受風ユニットの種々の例を示す説明図。
【図１３】風力発電発光システムの概略構成を示す説明図。
【図１４】別の風力発電発光システムの概略構成を示す説明図。
【図１５】さらに別の風力発電発光システムの概略構成を示す説明図。
【図１６】さらに別の風力発電発光システムの概略構成を示す説明図。
【図１７】さらに別の風力発電発光システムの概略構成を示す説明図。
【図１８】発電発光装置、受風ユニット、風力発電発光システムの配置形態を模式的に示す説明図。
【符号の説明】
【００５９】
1・2・2a・3・4・5；風力発電発光装置
10・10a〜10e・30・30a；受風翼
11a・11b・21b・21c・31a・31b；圧電板
12・23・32；保持部材
21；圧電バイモルフ素子
21a；補強板
22；連結部材
24a；圧電バイモルフ素子の電極
24b；圧電バイモルフ素子の電極
40；発電コイル
61・62・63・64・65；受風ユニット
71・72・78b・78c；保持部材
73；フレーム
74；パネル
76・77；支柱
78a；主支柱
79a；尾翼
79b；連結部材
79c；支持機構
80・80’・81・82・83；風力発電発光システム
90；集電回路
91；整流回路
92；負荷
93；充放電回路
94；ダイオード
95；電力貯蔵体
100a・100b;発光ダイオード
【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】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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