(57)【要約】【課題】流体の運動エネルギーを効率的に利用して発電効率が高い発電装置を提供すること。【解決手段】ブレードの回転経路に近接する後側端部と、前後方向における後側端部とは反対側の前側端部とが形成された下保持部と、ブレードの回転経路と略一致するように湾曲する１／４円弧状を呈し、且つ、高さ方向においてシャフトと同じ高さに形成された上流側端部と、下保持部の前側端部に接続された底板側端部とが形成されたバッフルと、を備え、上流側端部から前記シャフトまでの長さは、ブレードの径方向の長さの１．４倍から３倍である。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が流れる前後方向と直交する左右方向に延伸しているシャフトと、一端が前記シャフトに接続されると共に前記流体の流れにより押し動かされて前記シャフトを中心とする回転経路に沿って前記シャフトと共に回転する複数のブレードとを備えた発電装置において、
前記前後方向及び前記左右方向のいずれにも直交する高さ方向において前記複数のブレードを介して前記シャフトと相対するように設けられる共に、前記ブレードの前記回転経路に近接する後側端部と、前記前後方向における前記後側端部とは反対側の前側端部とが形成された下保持部と、
前記ブレードの前記回転経路と略一致するように湾曲する１／４円弧状を呈し、且つ、前記高さ方向において前記シャフトと同じ高さに形成された上流側端部と、前記下保持部の前記前側端部に接続された底板側端部とが形成されたバッフルと、を備え、
前記上流側端部から前記シャフトまでの長さは、前記ブレードの径方向の長さの１．４倍から３倍である
ことを特徴とする発電装置。
【請求項２】
前記下保持部は、前記ブレードの長さと同じであり、且つ、前記後側端部から前記前側端部まで延伸する板状に形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の発電装置。
【請求項３】
前記発電装置は、
前記高さ方向において前記シャフトを介して前記下保持部とは反対側に設けられ、前記前後方向における前側に流体が流れ込むパイプ入口開口が形成されると共に、前記前後方向における前記シャフトよりも後側には、前記複数のブレードに対して流体を吹き付ける向きに開口するパイプ出口開口が形成されたパイプを備える
ことを特徴とする請求項１に記載の発電装置。
【請求項４】
前記パイプの前記パイプ出口開口の前記前後方向における長さは、前記ブレードの前記長さと等しい
ことを特徴とする請求項３に記載の発電装置。
【請求項５】
前記下保持部には、
前記後側端部から、底板側端部まで前記高さ方向において前記シャフトから離れた方向へ延伸する直立板と、
前記直立板の前記底板側端部から前記前後方向における前側に延伸する底板と、
前記前後方向において前記直立板と間隔をあけて設けられ、前記前側端部から前記底板に向かって延伸する延長板と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の発電装置。
【請求項６】
前記延長板と前記直立板の間の長さは前記ブレードの長さと等しい
ことを特徴とする請求項５に記載の発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は発電装置に関し、特に流体の運動エネルギーを効率的に利用して発電効率が高い発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１と図２を参照して従来の発電装置を説明する。図１は従来の風力を利用した発電装置の斜視図であり、図２は断面図である。
【０００３】
図１、図２に示す様に、従来の発電装置は、空気の流れの上流側から下流側へ流れる方向と略直交する方向に延伸している回転軸１２１と、一端が前記回転軸１２１に接続されると共に前記空気の流れ１３、１５によって前記回転軸１２１を回転させる複数のフィン１２２とからなる回転ユニット１２を備えた発電装置において、前記空気の流れ１３、１５によって前記複数のフィン１２２が一つの所定の回転方向１４に回るように前記空気の流れ１３の上流側から下流側にかけて、前記複数のフィン１２２の回転経路に沿って略半円弧状に形成された内側案内壁１１２と、前記内側案内壁１１２よりも前記複数のフィン１２２の前記回転経路の更に外側に形成される外側案内壁１１３と、前記内側案内壁１１２と前記外側案内壁１１３とを有し、前記内側案内壁１１２と前記外側案内壁１１３とにより前記空気を上流側から下流側へ案内するように延伸する空気案内路１１４を画成し、前記空気案内路１１４は、上流側に開口する空気受け入れ口と、下流側に形成されると共に前記複数のフィン１２２が回転する方向に開口する空気排出口とを備える。また、内側案内壁１１２と外側案内壁１１３には、空気案内路１１４の空気が外に漏れないように一対の側板１１１が貼り付けられてベースユニット１１を構成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】台湾登録実用新案第Ｍ４３６０９２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図１、図２の風力を利用した発電装置は、回転軸１２１よりも下側の空気の流れ１５を活用して、回転ユニット１２の回転を補うことができる。しかし、下側の空気の流れ１５が、複数のフィン１２２の回転経路を抜け出して、上側の空気の流れ１３と合流する際に、上側の空気の流れ１３を下側の空気の流れ１５が押し上げるように働く。そのため、回転ユニット１２に伝えられるパワーには若干のロスがあり、改善の余地があると言える。
【０００６】
このような問題に鑑みて、本発明は、流体の運動エネルギーを更に効率的に利用して発電効率が高い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】
【０００７】
このような事情に鑑みて本発明は以下の構成を備える。流体が流れる前後方向と直交する左右方向に延伸しているシャフトと、一端が前記シャフトに接続されると共に前記流体の流れにより押し動かされて前記シャフトを中心とする回転経路に沿って前記シャフトと共に回転する複数のブレードとを備えた発電装置において、前記前後方向及び前記左右方向のいずれにも直交する高さ方向において前記複数のブレードを介して前記シャフトと相対するように設けられる共に、前記ブレードの前記回転経路に近接する後側端部と、前記前後方向における前記後側端部とは反対側の前側端部とが形成された下保持部と、前記ブレードの前記回転経路と略一致するように湾曲する１／４円弧状を呈し、且つ、前記高さ方向において前記シャフトと同じ高さに形成された上流側端部と、前記下保持部の前記前側端部に接続された底板側端部とが形成されたバッフルと、を備え、前記上流側端部から前記シャフトまでの長さは、前記ブレードの径方向の長さの１．４倍から３倍である。
【発明の効果】
【０００８】
ブレードの回転経路に近接する後側端部と、前後方向における後側端部とは反対側の前側端部とが形成された下保持部と、ブレードの回転経路と略一致する形状に湾曲する１／４円弧状を呈し、且つ、高さ方向においてシャフトと同じ高さに形成された上流側端部と、下保持部の前側端部に接続された底板側端部とが形成されたバッフルとを備え、上流側端部から前記シャフトまでの長さは、ブレードの長さの１．４倍から３倍としたので、発電効率が良い。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】従来の発電装置の斜視図である。
【図２】従来の発電装置の断面図である。
【図３】本発明の発電装置の第１の実施形態を説明する斜視図である。
【図４】本発明の第１の実施形態の断面図である。
【図５】本発明の発電装置の第２の実施形態を説明する斜視図である。
【図６】本発明の第２の実施形態の断面図である。
【図７】本発明の発電装置の第３の実施形態を説明する斜視図である。
【図８】本発明の第３の実施形態の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図３および図４を参照すると、本発明による発電装置の第１の実施形態は、上流側から下流側に流れる空気又は水からなる流体の力を利用して発電するのに適している。なお、本実施形態では主に空気からなる流体を利用する場合について説明する。第1の実施形態では、発電装置は、回転ユニット２と、回転ユニット２に取り付けられたベースユニット３を備えている。
【００１１】
回転ユニット２は、シャフト２１と、第１のサポート部２２と、４枚のブレード２３と、を備える。シャフト２１は、軸線２１１に沿って左右方向に延伸し、図示しない発電機に接続される。第１のサポート部２２は、図３に示す様に一対の側面板２２１を備える。また、側面板２２１には、シャフト２１を軸支する半円弧状の切り欠きが形成されており、後述する底部空間５４から流体が漏れないように側面から閉じるために利用される。
【００１２】
４枚のブレード２３は、それぞれ一端がシャフト２１に接続されており、図４に示す様にシャフト２１を中心とした一定の径方向の長さ（ブレード２３の長さ２３１）を有し、シャフト２１に沿って左右方向に延伸し、全体としてそれぞれ長尺状に形成される。
【００１３】
また、図４に示す様に、各ブレード２３は順方向流体Ｆ１によって押し動かされて、シャフト２１と共に順方向２３２に回転する。
【００１４】
ベースユニット３は、図４に示す様に、下保持部４とバッフル５を備える。下保持部４は、後側端部４８と、この後側端部４８よりも前後方向の前側に形成される前側端部４９とを有する板であり、シャフト２１とほぼ同じ長さに左右方向に延伸する。また、図４に示す様に、下保持部４の後側端部４８は、ブレード２３を介してシャフト２１と相対するように、且つブレード２３の回転経路に近接するように設けられる。
【００１５】
ここで、図４に示す様に、下保持部４の幅４１（前後方向における長さ）はブレード２３の長さと同じ長さであることが好ましい。更に、後側端部４８の位置は、前後方向においてシャフト２１と同じ位置でも良いが、図４に示す様に若干下流側に突出していても差し支えない。
【００１６】
バッフル５は、下保持部４の前側端部４９と接続された底板側端部５１と、シャフト２１と同じ高さに形成された上流側端部５２と、を備える。また、バッフル５は、底板側端部５１から上流側端部５２にかけて、ブレード２３の回転経路と略一致する１／４円弧状に形成される。なお、上流側端部５２の高さはシャフト２１とほぼ同じであれば良く、高さ方向に若干ずれていても差し支えない。また、バッフル５と下保持部４と一対の側面板２２１とにより囲まれて底部空間５４が画成される。
【００１７】
ここで、上流側端部５２からシャフト２１までの長さ（ベースユニット３の長さ５２１）は、ブレードの長さ２３１の１．４倍から３倍が好ましい。そのため、例えば１．５倍、１．６倍、２倍、２．５倍でも良いが、この実施形態では丁度２倍である。また、この実施形態では、ベースユニット３を、シャフト２１よりも下側に設けた例を説明したが、ベースユニット３を設ける位置は高さ方向においてシャフト２１よりも上側でも良く、この場合にはシャフト２１が回転する順方向２３２が図４と逆向きとなる。
【００１８】
次に、図４を参照して動作を説明する。順方向流体Ｆ１はブレード２３を押し動かして、ブレード２３を順方向２３２に回転させる。なお、図示していないが、シャフト２１よりも下側の順方向流体Ｆ１はバッフル５によって底部空間５４への進入がブロックされる。
【００１９】
そして、大部分の順方向流体Ｆ１はそのまま下流側に流れるが、ブレード２３がシャフト２１と同じ高さ（すなわち、上流側端部５２と同じ高さ）から下保持部４の後側端部４８に近接する位置にかけて回転するとき、ブレード２３により進行方向が逆向きになった流体に加えて、ブレード２３により新たに取り込まれた空気が一体となり、この空気は、順方向流体Ｆ１とは前後方向において反対向きの逆方向流体Ｆ２として底部空間５４を介して、ブレード２３と上流側端部５２との間に形成される出口５３から噴出される。
【００２０】
この際、出口５３の出口仮想面５３１（シャフト２１と上流側端部５２と両方の側面板２２１との間に延伸すると仮想される面）は、従来の図２におけるものよりも、ベースユニット３の長さ５２１から下保持部４の幅４１を引いた分だけ広いので、出口５３から噴出す際に順方向流体Ｆ１を下から押し上げる空気が分散される。
【００２１】
そのため、図２における発電装置よりも、順方向流体Ｆ１は、底部空間５４を介して流入する逆方向流体Ｆ２の影響を受けにくく、発電効率が良い。
【００２２】
なお、数値限定した１．４倍を下回る（例えば１．１倍）場合には、図２の従来技術と同様に逆方向流体Ｆ２の勢いが強く発電効率が落ち、逆に３倍を超えると、バッフル５で上流側端部５２より下側の順方向流体Ｆ１はブロックできるものの、上流側端部５２より上側の順方向流体Ｆ１がバッフル５を超えてから底部空間５４に流れ込むことがあり、逆方向流体Ｆ２との衝突を起こし、やはり発電効率が下がる。
【００２３】
図５、図６を参照して本発明の第２の実施形態について説明する。ここで、図５は本発明の第２の実施形態の斜視図であり、図６は断面図である。第２の実施形態では、第１の実施形態と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
【００２４】
シャフト２１を介して下保持部４の上側には、パイプ６１が設けられる。パイプ６１は、図５、図６に示す様に、高さ方向に延伸した一対のポール状の第２のサポート部６２によって支えられる。また、パイプ６１は全体として「く」の字型に形成され、内部に上側流体通路６１１を形成する。上側流体通路６１１の両端として、上流側にはパイプ入口開口６１２が画成され、下流側にはパイプ６１が下向きに折り曲げられた先にパイプ出口開口６１３が形成される。
【００２５】
パイプ出口開口６１３は、前後方向においてシャフト２１よりも下流側に位置し、この例ではパイプ出口開口６１３の幅６１４（前後方向における長さ）はブレード２３の長さ２３１と同じ長さに形成されることが望ましい。なお、パイプ入口開口６１２は前後方向において下保持部４とバッフル５の接続位置付近に位置しているが、多少前後していても良く、更に図６の実施形態よりも大口径とし、より多くの空気を取り込めるようにしても良い。
【００２６】
次に、図６を参照して動作を説明する。パイプ入口開口６１２から取り込まれた空気は、上側流体通路６１１を介してパイプ出口開口６１３から噴出する。その際、ブレード２３を上から下へ押し動かすように空気が移動し、その結果、ブレード２３の回転方向２３２への移動が更に加速される。
【００２７】
次に、図７、図８を参照して本発明の第３の実施形態を説明する。ここで、図７は本発明の第３の実施形態の斜視図であり、図８は断面図である。第１の実施形態と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
【００２８】
回転ユニット２は高さ方向に延伸する第１のサポート部２２によって支えられているが、この第３の実施形態では第１の実施形態と異なり側面板２２１に相当する構成がない。
【００２９】
図８に示す様に、バッフル５は高さ方向に延伸する第３のサポート部７によって支えられる。なお、図７では３本の第３のサポート部７で支えているが、２本や４本でも良い。
【００３０】
第３の実施形態において、下保持部４は、前側端部４９を含む延長板４２と、延長板４２と物理的に繋がっておらず、バッフル５よりも高さ方向において下側に設けられている基板４３と、からなる。前側端部４９が、バッフル５の底板側端部５１と接続されている点は第１の実施形態と同様である。ただし、前側端部４９は高さ方向において延伸する延長板４２の一端となっている。また、延長板４２の他端には何処にも接続されていない開放端部４２４が形成されている。なお、延長板４２の長さ４２１（開放端部４２４と前側端部４９の間の長さ）はブレード２３の長さ２３１の半分が好ましい。
【００３１】
下保持部４の基板４３は前後方向に延伸する底板４５と、高さ方向に延伸する直立板４４と、からなる。
【００３２】
また、直立板４４の底板側端部４４２は底板４５と接続されており、この底板側端部４４２とは高さ方向において反対側の端部（後側端部４８）に形成された延伸部４６はブレード２３の回転経路に近接し、且つ先端が前後方向の後側に突出するよう折り曲げられている。なお、直立板４４と延長板４２の間の長さ（底側流路の幅４７２）はブレード２３の長さと等しい。
【００３３】
次に動作を説明する。底板４５と延長板４２の間の開口から流入した順方向流体Ｆ１は、底側流路４７内で直立板４４に衝突して上側へ向きを変え、上側開口４７１を介して底部空間５４に流入してブレード２３を加速させる。
【００３４】
第３の実施形態では、バッフル５の更に下側の順方向流体Ｆ１をも有効に利用できるので、発電効率が良い。
【００３５】
以上の様に本発明は次の効果を有する。前後方向における上流側端部５２とシャフト２１との間の長さ、即ちベースユニット３の長さ５２１を長くしたので、出口仮想面５３１の面積が広く、底部空間５４を介して噴出した逆方向流体Ｆ２が、シャフト２１より上側を流れる順方向流体Ｆ１の流れを妨げにくく、発電効率が良い。
【００３６】
以上の説明は、本発明の実施形態に過ぎず、これを以って特許請求の範囲を限定するものではない。また、本発明の特許請求の範囲及び明細書の内容に簡単な付加や変化を加えたに過ぎないものについても、特許請求の範囲に記載された発明の技術的範囲に属するものとする。
【符号の説明】
【００３７】
２      回転ユニット
２１    シャフト
２１１  軸線
２２    第１のサポート部
２２１  側面板
２３    ブレード
２３１  ブレードの長さ
２３２  順回転方向
３      ベースユニット
４      下保持部
４１    下保持部の幅
４３    基板
４４    直立板
４４２  底板側端部
４５    底板
４６    延伸部
４７    底側流路
４７１  上側開口
４７２  底側流路の幅
４８    後側端部
４９    前側端部
５      バッフル
５１    底板側端部
５２    上流側端部
５２１  ベースユニットの長さ
５３    出口
５３１  出口仮想面
５４    底部空間
６１    パイプ
６１１  上側流体通路
６１２  パイプ入口開口
６１３  パイプ出口開口
６１４  パイプ出口開口の幅
６２    第２のサポート部
Ｆ１    順方向流体
Ｆ２    逆方向流体
【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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