(57)【要約】【目的】  日本の風は、極めて変動しやすい不安定なエネルギー源であることから、この不安定なエネルギー源を如何に効率良く、すべて、有効利用するかの技術が必要となっている。日本の気候、風の特性に合った、すなわち、風向き、風の強さが頻繁に変わっても、高効率な、しかも安定した風力発電システムが必要である。【構成】  本提案の風車は、従来機種に付加して、風力エネルギーを蓄積する装置を有している、軸垂直型の小型風車である。サボニウス並みの低速時の低起動性、高速時では直線翼並みの高効率性、さらにエネルギー蓄積装置を加えた小型マイクロ風車である。低速時には、抗力、高速時には、揚力と切り替えて、安定した高出力が得られる発電システムである。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数枚の直線翼を持ち、ゼンマイばね等のエネルギー蓄積装置を持つ垂直軸型小型風車。
【請求項２】
風の強弱により、ブレードの長さが可変する、ゼンマイばね等のエネルギー蓄積装置を持つ垂直軸型小型風車。
【請求項３】
風の強弱により、ブレードのピッチが可変する、ゼンマイばね等のエネルギー蓄積装置を持つ垂直軸型小型風車。
【請求項４】
センター軸にベベルギアを持ちその周辺に多数枚のブレードを配置したエネルギー蓄積装置付きの垂直軸型小型風車。
【請求項５】
センター軸にベベルギア、ブレード部にウオームギア等を用いて、機械的手段により多数枚のブレードの向きをコントロール可能としたエネルギー蓄積装置付きの垂直軸型小型風車。
【請求項６】
風見鶏を利用して、風の向きを感知し、多数枚のブレードの向きをコントロール可能としたエネルギー蓄積装置付きの垂直軸型小型風車。
【請求項７】
風見鶏を利用して、風の向きを感知し、突風などの異常時には、ブレードの向きを回転させ、抗力を受けない位置にコントロール可能としたエネルギー蓄積装置付きの垂直軸型小型風車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、今後、大いに期待されるエネルギー蓄積装置を持つ風車において、自然界の風が、強弱、風向きの変化により、変動しても、安定した出力で効率良く、電力が供給出来るような、日本の市街地の風の特性に合った、エネルギー蓄積装置を有した小型風車に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】  風力発電は、太陽光発電と共に、自然エネルギーとして１９９７年新エネルギー法の施行以来、導入が進められている。風力発電は、夜間や天気が悪くても風さえ吹いていれば、発電が可能であり、日照時間に左右される太陽発電より環境負荷も小さく、優れた性質をもっている。今後の風力発電は、日本の自然条件に合わせた風力発電システムを開発し、普及率も含めて開発することが、急務とされている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】  自然界では、風向きが変わったり、風力が弱くなったり、強くなったりする事は頻繁に有り、風向き、風力の変化を生じても、安定した回転数を保ち、出力効率を維持することが要求されている。また、自然の風は、予想も出来ないような強風も想定され、効率と共に、強度への配慮が必要である。日本の風は、風の強弱、風向きなど、自然条件に大きく左右され不安定である。実際の市街地では、風速１〜６［ｍ／ｓ］、弱風、順風くらいまでをエネルギー源としており、従来機種では、低速時には、低起動性のサボニウス型、高速時には、高効率のダリウス型の採用など、さまざまな技術的な工夫が施されてきた。  これらの技術開発により、発電コストは、確かに低減してきたが、いまだ、高効率化という技術的課題は残されている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】  日本の風は、極めて変動しやすい不安定なエネルギー源であることから、この不安定なエネルギー源を如何に効率良く、すべて、有効利用するかの技術が必要となっている。日本の気候、風の特性に合った、すなわち、風向き、風の強さが頻繁に変わっても、高効率な、しかも安定した風力発電システムを目指すことが必要である。本提案の風車は、従来機種に付加して、風力エネルギーを蓄積する装置を有しており、ロータ直径１〜３［ｍ］、出力１〜３［ｋｗ］規模の小型風車を構成する。サボニウス並みの低速時の低起動性、高速時では直線翼並みの高効率性、さらにエネルギー蓄積装置を加えた小型風車を実現する。低速時には、抗力、高速時には、揚力と切り替えて、安定した高出力が得られる発電システムとなる。最終的には、小型化、軽量化を図り構造がシンプルで、静かで、安全な、一般家庭用でも使える実用的な低価格な発電システムを実現する。
【発明の効果】
【０００５】  本提案の、風力発電システムに用いるエネルギー蓄積装置により、従来機種では、捨てていたカットイン付近の微風エネルギー、さらに風が強い時に捨てていたカットアウト付近の余剰エネルギーを全て有効利用し、入力側での最大効率を目指し、出力側の発電時には、フライホイール効果、多極発電機の高効率化運用も含め、安定した出力を得る事が可能となる。サボニウス並みの低速時の低起動性、直線翼並みの高速時の高効率性のエネルギー蓄積装置付きの小型風車が実現可能となる。低速時には、抗力、高速時には、揚力と切り替えて利用する事により、安定した高効率を実現する事が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
【実施例】
【０００７】  日本の市街地の風の特性に合った、微風から強風までをカバー出来る
静かで、安全な、一般家庭用でも使える軸垂直型小型風車の実用機を実現する。下記前提条件を満足する実用機の実現である。
＜日本の市街地の風の特性＞とは？
風向          目まぐるしく変わる。
風速          順風が少なく、微風から弱風程度１〜６［ｍ／ｓ］が多い。
瞬間最大風速  低気圧の通過による異常な、突風、強風、台風が発生する。
【図１】
上面図は、ブレードの位置を示す。
【図２】
正面図は、装置全体の大きさを示している。
風車として回転する中心軸には、１個のベベルギアが取り付けてある。
その周囲には、ブレードの回転軸に連結してあるハス歯歯車が、中心軸のベベルギアと連動している。本実施例では、ブレードが４枚、各ブレード毎にウオームギアと傘歯車１個の構成となる。例えば、ベベルギアとハス歯歯車のギア比［１：５］、ウオームギア部の減速比［１０：１］とすると、中心軸１回転で、ブレードは半回転する。一方、頻繁に変わる風向きは、風見鶏により、検知し、上記機構を介して、ブレードの位置制御を行う事が出来る。翼の位置と風の向きの位置関係は、
【図１】
上面図の場合、右の翼から反時計回りに
右の翼：水平
上の翼：右上がり
左の翼：垂直
下の翼；右下がりの状態で、下から上方向に風がた時には、風車は反時計方向に回転する。
中心軸の回転トルクは、増速機構３、ぜんまいバネ等のエネルギー蓄積機構４、フライホイール５を介して、発電機６を回転し、発電することになる。
このように、風見鶏を使い、各ブレードのきめ細やかな位置制御を行い、従来機種では、捨てていたカットイン付近の微風エネルギー、さらに風が強い時のカットアウト付近の余剰エネルギーを全て本提案のエネルギー蓄積機構に蓄積し、入力側での最大効率を目指し、出力側の発電時には、フライホイール効果、多極発電機の高効率化運用も含め、高効率で安定した出力を得る事が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【０００８】  今後、ますます、省エネルギー対策は、地球環境対策で必要である。日本の市街地の風の特性を生かした実用的な高効率な発電システムが実現すれば、風力発電は、無尽蔵で、クリーンな自然エネルギー源となり、二酸化炭素ガス抑制にも大きく寄与する事が出来る。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】は、風車本体の正面図である。
【図２】は、風車本体の側面図である。
【図３】は、風車本体の見取図である。
【符号の説明】
【００１０】１風見鶏
２ブレード
３増速機構
４エネルギー蓄積機構
５フライホイール
６発電機、
【図１】
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【図２】
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【図３】
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