(57)【要約】【課題】風向きに対する全方位性を得ることができるとともに、弱い風でも回転が得られ、且つ、回転力が大きく、製造コストも低い風力発電装置、該風力発電装置を有する照明装置を提供する。【解決手段】照明装置には、風力発電装置５と太陽電池パネル６とこれらの電気エネルギーによって点灯する図示しないライトを有している。風力発電装置５は、支柱４の上端から突出した回転部９と、支柱４内に設けられ、風力を電気エネルギーに変換する部分と、図示しないバッテリーとから主に構成されている。回転部９は、支柱４内に挿入された回転軸１０と、その上端部１０ａの周面に放射状に配置・固定され、周方向の同一方向に湾曲した複数の羽根１１と、各羽根１１の上下端部に配置され、各羽根１１と一体に固定された円板１２、１３と、各羽根１１を取り巻くように固定されたリング状部材１５等を有している。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
風力で回転する回転部を備えた風力発電機で発電し、その出力をバッテリーに充電するようにした風力発電装置において、
前記回転部が、略垂直に延びる回転軸と、該回転軸の径方向及び軸方向に広がる面を有し且つ前記回転軸の周面に放射状に配置された複数の羽根を有していることを特徴とする風力発電装置。
【請求項２】
請求項１記載の風力発電装置において、
前記複数の羽根の上下端部が円板で覆われていることを特徴とする風力発電装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の風力発電装置において、
前記複数の羽根が、水平面形状において同一方向に湾曲した形状を有していることを特徴とする風力発電装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のうちの何れかに記載の風力発電装置において、
前記複数の羽根の、前記回転軸の径方向端部がリング状部材で一体に固定されていることを特徴とする風力発電装置。
【請求項５】
風力発電装置と、太陽電池パネルと、これらの出力を充電するバッテリーと、該バッテリーからの電力供給により点灯する光源を有する照明装置において、
前記風力発電装置が、請求項１乃至４のうちの何れかに記載の風力発電装置であることを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力を電気エネルギーに変換する風力発電装置、該風力発電装置を用いた街路灯等の照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、公害の無いクリーンなエネルギーとしての風力を利用した風力発電が重要視されており、種々の風力発電装置が開発・実用化されている。
構成としては、例えば支柱の上部に風力により回転する回転部を備えた風力発電機を設置し、該風力発電機の出力（電気エネルギー）を支柱の任意箇所に設けられたバッテリーに充電する方式のものが知られている。
回転部（風車）の構成としては、水平軸方式と垂直軸方式とに大別される。水平軸方式としては例えばプロペラ型が、垂直軸方式としては例えば半円筒状の翼を互い違いに組み合わせたサポニウス型が知られている。
【０００３】
プロペラ型では、例えば特開２００３−３４６５２１号公報に記載されているように、飛行機の後部及び尾翼形状を一体に有したものが多く、尾翼の方向舵作用により特別な駆動力を用いることなく風の向きにプロペラを対向させる機能を有している。
しかしながら、水平軸方式では風向きの変化に対する追従性があまり良くなく、弱い風で向きが合っていない場合には発電がほとんどなされず、強い風の場合でも向きが合っていない場合には対向するまでに時間が掛かり、その間は発電ロスを生じるという問題があった。
これに対して垂直軸方式では、異なる風向きに対応できるようになっている。サポニウス型は弱い風でも回転が得られ、且つ、回転力が大きいという特徴がある。
サポニウス型における風向きに対する全方位性を高めるべく、翼形をスパイラル状にしたサポニウス型風車も提案されている。このスパイラル型では、それぞれの翼の風受面が上下方向に１８０°変化し、全体として３６０°対応可能となっている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３４６５２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記スパイラル状のサポニウス型風車では、風向きに対する全方位性が得られるものの、各風向きに対して１つの翼面積の全体が有効に使われる訳ではないので、弱い風の場合にはエネルギー変換効率が低いという懸念があった。
また、翼形状が特殊であるため、製造コストが高いという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記従来の問題点に着目してなされたものであり、風向きに対する全方位性を得ることができるとともに、弱い風でも回転が得られ、且つ、回転力が大きく、製造コストも低い風力発電装置、該風力発電装置を有する照明装置の提供を、その主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１記載の発明は、風力で回転する回転部を備えた風力発電機で発電し、その出力をバッテリーに充電するようにした風力発電装置において、前記回転部が、略垂直に延びる回転軸と、該回転軸の径方向及び軸方向に広がる面を有し且つ前記回転軸の周面に放射状に配置された複数の羽根を有していることを特徴とする風力発電装置である。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の風力発電装置において、前記複数の羽根の上下端部が円板で覆われていることを特徴とする風力発電装置である。
【０００９】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の風力発電装置において、前記複数の羽根が、水平面形状において同一方向に湾曲した形状を有していることを特徴とする風力発電装置である。
【００１０】
請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のうちの何れかに記載の風力発電装置において、前記複数の羽根の、前記回転軸の径方向端部がリング状部材で一体に固定されていることを特徴とする風力発電装置である。
【００１１】
請求項５記載の発明は、風力発電装置と、太陽電池パネルと、これらの出力を充電するバッテリーと、該バッテリーからの電力供給により点灯する光源を有する照明装置において、前記風力発電装置が、請求項１乃至４のうちの何れかに記載の風力発電装置であることを特徴とする照明装置である。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１記載の発明によれば、弱い風でもロスの少ない風力発電を行うことができるとともに、製造コストの低減を図ることができる。
請求項２記載の発明によれば、風漏れを防止でき、大きな回転力を得ることができる。
請求項３記載の発明によれば、風の受け止め力を大きくでき、大きな回転力を得ることができる。
請求項４記載の発明によれば、回転部の軽量化による回転容易性の向上を図ることができるとともに、これに伴う機械的強度の低下を防止でき、強風に対する強度も維持できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態を図１乃至図４に基づいて説明する。
図１は、本実施形態に係る照明装置１を示している。照明装置１は、街路や公園等の路面や地面等に固定されるベース２と、ベース２に下端側をボルト３により一体に固定され、垂直に延びる支柱４と、支柱４の上端部に設けられた風力発電装置５と、風力発電装置５の下方において支柱４に略水平方向に突出する状態に設けられた太陽電池パネル（太陽光発電モジュール）６と、支柱４の内部又は外部の適正箇所に設けられ、風力発電装置５と太陽電池パネル６からの出力（電気エネルギー）を充電するためのバッテリー７（図３参照）と、太陽電池パネル６の下方において支柱４に略水平方向に突出する状態に設けられた光源としてのライト８等を有している。すなわち、風力と太陽光の２種の自然エネルギーを利用したハイブリッド型の照明装置である。
【００１４】
風力発電装置５は、図２に示すように、支柱４の上端から軸方向上方に突出した回転部９と、支柱４内に設けられ、風力を電気エネルギーに変換する部分（図示せず）と、上記バッテリー７とから主に構成されている。回転部９と電気エネルギーに変換する部分とで風力発電機が構成される。
いわゆる風車としての機能を有する回転部９は、支柱４内に挿入された垂直に延びる回転軸１０と、回転軸１０の細径に形成された上端部１０ａの周面に放射状に配置・固定された複数（ここでは６枚）の羽根１１と、各羽根１１の上下端部に配置され、各羽根１１と一体に固定された円板１２、１３と、下側の円板１３を回転軸１０に一体に固定するための複数の補強ブラケット１４と、羽根１１の高さ方向の中央部位において、各羽根１１における回転軸１０の径方向端部（ここでは端縁）を取り巻くように固定されたリング状部材１５等を有している。
【００１５】
各羽根１１は、弱い風でも回転するための軽量化を図るべく、薄肉の板材（例えばステンレス板や強化プラスチック板等）で形成されており、水平面形状（水平断面形状）において、回転軸１０の周方向の同一方向に湾曲した形状を有している。
リング状部材１５は、羽根１１の軽量化による機械的強度の低下の補完及び強風に対する強度の向上を図るために設けられており、回転時の空気抵抗を低減するために断面円形の細い線材で形成されている。本実施形態におけるリング状部材１５は、各羽根１１の端縁に対して溶接や接着等の手段により固定されている。
【００１６】
図３に示すように、支柱４の内部又は外部の適正箇所にはバッテリーボックス１６が設けられており、バッテリーボックス１６内には、バッテリー７が設けられている。バッテリー７には風力発電装置５と太陽電池パネル６から変換された電気エネルギーが充電コントローラ１７を介して充電される。
バッテリー７から供給される電力でライト８が点灯するようになっている。
【００１７】
図４に基づいて、羽根１１の風受け動作を説明する。羽根１１は回転軸１０の上端部１０ａの周面に放射状に６枚固定されているので、あらゆる向きの風Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４、Ｗ５、Ｗ６に対して何れかの羽根１１が対向し、実質的に全方位（３６０°）に対向可能となっている。
ある風向きに対して１つの羽根１１がその全面積で対向するため、弱い風でも強い回転力が得られる。
本実施形態では羽根１１が対向する風向きに対してこれを受け入れるように湾曲しているので、単なる平板形状に比べて風の受け止め力が大きく、結果として大きな回転力が生じる。
【００１８】
羽根１１の上下端部は円板１２、１３により覆われているので、各羽根１１間には外周面側のみ開口した立体的な空間が存在し、ここに進入した風は上下方向の逃げ場がないので、そのほとんどが回転力に変換される。
ある風向きに対して必ず少なくとも１つの羽根１１が対向するので、風がふいた場合すぐに回転が始まり、連続回転に移行する。これにより、弱い風でも極めてロスの少ない風力発電が得られる。
羽根１１の湾曲形状は板金加工やモールド成形等により容易に形成することができるので、複雑な３次元形状をなすスパイラル形状に比べて製作コストを低減できる。
【００１９】
上記実施形態では、太陽電池パネル６を併有するハイブリッド型の照明装置１を例示したが、風力発電装置５のみを有する照明装置、あるいは風力発電装置５自体においても同様に実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係る照明装置の全体斜視図である。
【図２】風力発電装置の要部の拡大斜視図である。
【図３】照明装置の電気系統を示すブロック図である。
【図４】回転部の回転動作を示す概要平面図である。
【符号の説明】
【００２１】
１    照明装置
５  風力発電装置
６    太陽電池パネル
７    バッテリー
８    光源としてのライト
９    回転部
１０    回転軸
１１    羽根
１２、１３    円板
１５  リング状部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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