(57)【要約】【課題】複数の風車で効率的に発電機を駆動させる。【解決手段】二枚の羽を持つ垂直型抗力風車を、歯車で複数個結合して一つの発電機を駆動させる。この時、風車の軸を通り羽の風受面と平行な面（基準面）を、隣接する風車で一定角の差異を生じるように配置する。特に、90度の差異を与える場合、楕円歯車を適用することで、同じ設置スペースで“より多くの”風車を配置できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
風に対して回転軸が垂直となる風車（以下、垂直軸風車）によって発電を行う風力発電機において、
複数の垂直軸風車で一つの発電機を駆動させるために、前記複数の垂直軸風車を同期させて回転させることを特徴とした風力発電システム。
【請求項２】
各垂直軸風車に備えた歯車を噛み合わせて風車を同期させることを特徴とする請求項１に記載の風力発電システム。
【請求項３】
サボニウス型、Ｓ字型、風車のように、風車の翼が風の抗力を受けて回転する風車（以下、抗力型風車）であって、
二枚の翼を有し、お互い翼の風受面が180°となる風車を直列に複数個並べ、歯車によって連結することで、隣接する風車が逆回転することを特徴とする請求項２に記載の風力発電システム。
【請求項４】
風車の中心軸を通り、二枚の翼の風受面と平行な面（以下、基準面）が、隣接する風車の基準面と90°となるように構成したことを特徴とする、請求項３に記載の風力発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風を利用して発電を行う風力発電装置であって、風に対して回転軸が垂直となる風車（以下、垂直軸風車）を複数用いて一つの発電機を駆動させる装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、クリーンエネルギーへの要請への高まりから、風力発電システムが注目されている。一般に、風力発電システムは、大きなプロペラを回す水平軸風車が一般的である。ここで「水平軸風車」とは、風向きに対して回転軸が平行となるタイプの風車である。しかし、この水平軸風車は、変化する風向きに対して平行であり続ける必要がある。
【０００３】
これに対して、風向きに対して回転軸が垂直となる「垂直軸風車」は、風向きの変化に対して方向を制御する必要がなく小型化が可能である。この垂直軸風車には、揚力型（揚力で回転力を得る風車）と抗力型（抗力で回転力を得る風車）がある。また、両者を兼ね備えたタイプのものもある。
【０００４】
上記の垂直軸風車は比較的狭いスペースに設置できるため、フェンスタイプのものも提案されている。
【特許文献１】特開２００３−２１０４５
【０００５】
この場合、上記特許文献１のように、多くの場合、一つの垂直軸風車に対して一つの発電機が備えられる。
【０００６】
しかし、上記のようにフェンスに組み込む垂直軸風車による発電システムは、寸法の制約から、各々の風車が必ずしも大きな回転力は得られないが、多数の風車が設置可能である。このため、各風車に発電機を備えることは効率的でなく、複数の風車に対して一つの発電機を効率的に対応させることが望まれる。
【０００７】
複数の垂直軸風車を一列に並べて、複数の発電機を駆動させる方法は、例えば特許文献２に記載されている。
【特許文献２】特開昭５５−６６６６９  なお、一つの発電機を駆動させるものではなくとも、各々の風車を歯車で同期させる構成は、例えば特許文献３に記載されている。
【特許文献３】特開昭５６−５６５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述のように、複数の垂直軸風車で一つの発電機を駆動させる方法、あるいは、歯車によって垂直軸風車を同期させる方法等は、良く知られた方法でもあるが、何れも“風車の位相”という概念はなく、風車の翼の風受面の向きは揃えるのが一般的であった。
【０００９】
なぜならば、例えばサボニウス型のように、垂直軸風車では、風車と風の相対角度によって、大きなトルクが得られる角度（以下、位相）と、逆に得られない位相がある。
【００１０】
従来は（例えば、海岸線のように）一定方向に風が吹く場所に設置することが一般的であり、この場合、全ての風車を同じ向きに“最も風を効率的に受ける”方向に向けて設置すれば良かった。
【００１１】
しかし、近年では、クリーンエネルギーの必要性から、風力発電システムへの需要が高まっており、設置場所に関しても、様々な設置場所が想定されている。
このような場所では、一定方向から風が吹くとは限らず、様々な方向から吹く風を有効に利用する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記技術的課題を解決する本発明の第一の構成は、風に対して回転軸が垂直となる風車（以下、垂直軸風車）によって発電を行う風力発電機において、複数の垂直軸風車で一つの発電機を駆動させるために、前記複数の垂直軸風車を同期させて回転させることを特徴としたというものである。
【００１３】
本発明の第二の構成は、上記に第一の構成に加えて、各垂直軸風車に備えた歯車を噛み合わせて風車を同期させることを特徴としたというものである。
【００１４】
本発明の第三の構成は、上記に第二の構成に加えて、サボニウス型、Ｓ字型、風車のように、風車の翼が風の抗力を受けて回転する風車（以下、抗力型風車）であって、二枚の翼を有し、お互い翼の風受面が180°となる風車を直列に複数個並べ、歯車によって連結することで、隣接する風車が逆回転することを特徴としたというものである。
【００１５】
本発明の第四の構成は、上記に第三の構成に加えて、風車の中心軸を通り、二枚の翼の風受面と平行な面（以下、基準面）が、隣接する風車の基準面と90°となるように構成したことを特徴としたというものである。
【発明の効果】
【００１６】
本願発明の第一の構成により、複数の垂直軸風車によって一つの発電装置を駆動させることが可能であり、発電装置の数を減らせると同時に、一つの発電装置で十分な発電量が確保できる。
【００１７】
本願発明の第二の構成により、前記第一の構成による垂直軸風車をスムーズに駆動させることができる。
【００１８】
本願発明の第三の構成により、風の方向が多様に変化する場所においても、十分な駆動性能を得ることができる。
【００１９】
本願発明の第四の構成により、本願発明の第三の構成よりも多くの垂直軸風車を実装できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。
【実施例１】
【００２１】
図１には、実施例１の風力発電システムの全体図である。
【００２２】
図１では、支柱１０１の間に、円形歯車を有する垂直軸風車１０３が、上桟１０２と下桟１０５に支えられて装着されている。図１の例では、この風車が支柱の間に５本備えられている。
【００２３】
各垂直軸風車の上端には、歯車が具備されており、隣接する風車の歯車と噛み合わさっている。
【００２４】
この例では、５本の風車で一つの発電機１０４を駆動させる。
【００２５】
図２では、本実施例での挙動を説明する。図２では、隣接する風車の基準面が９０°となる例を示している。図２の円形歯車を有する各垂直軸風車１０３は、二枚の羽１０６によって構成されている。この羽は湾曲部と平坦部によって構成された形の羽になっている。二枚の羽は平坦面が中心軸を挟んで平行に装着されている。そこで、各羽の平坦面と平行で中心軸を通る面を、各垂直軸風車の基準面と定義する。
【００２６】
図２の矢印のように横から風が吹いた場合、基準面が縦方向になっている風車の起動性能は高いが、横方向になっている風車の起動性能は低い。従って、全ての風車の位相（隣接する基準面の角度）が揃っている、すなわち、位相が０°の場合、横方向からの風には“起動性能”が高く、大きな回転力を得られる反面、縦、あるいは斜めからの風には“起動性能”が低く、力が平均化される。
【００２７】
従って、従来の風車のように「海岸線」など“一定方向”に風が吹く場合は、従来の風車のように“位相を揃える”方法が適しているが、設置場所で“風が巻く”ように目まぐるしく風向きが変わる場合には、本願発明が適している。
【実施例２】
【００２８】
図３には、実施例２の風力発電システムの概念図である。
【００２９】
図１で示したように、垂直型であって抗力型の風車であり、さらに羽が二枚で両者の風受面が180°なるように配置し、風車の軸を通り風受面と平行である面（基準面）を隣接する風車で90°となるように配置した場合に限って、この基準面を楕円歯車の長軸上に配置することで、楕円歯車を適用できる。
【００３０】
図３には、円形歯車を有する垂直軸風車１０３を、楕円歯車を有する垂直軸風車３０３に置き換えた場合の概念図である。図３にように、同じ形状の楕円歯車を「隣接する楕円歯車の長軸と90°となるように」配置すれば、上記の「隣接する風車の基準面が９０°となる」円形歯車を有する垂直軸風車１０３と同様の構成が可能になる。
【００３１】
楕円歯車の挙動は、図４にようになる。具体的には、全体として図４(a)から(b)を経て(c)に至るように動く。
【００３２】
この楕円歯車を用いた場合、単に長さ当たりのフェンスに“より多くの”風車を組み込むことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施例１の全体図
【図２】実施例１の円形歯車と羽の説明図
【図３】実施例２の概念図（楕円歯車の説明）
【図４】実施例２の楕円歯車の動き
【符号の説明】
【００３４】
１０１    ；支柱
１０２    ；上桟
１０３    ；垂直軸風車（円形歯車を有するもの）
１０４    ；発電機
１０５    ；下桟
１０６    ；羽
３０３    ；垂直軸風車（楕円歯車を有するもの）
【図１】
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【図２】
2011094583.tif 000004
【図３】
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【図４】
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