(57)【要約】 【課題】風速２メートル／秒の微風で回転可能な風車の提供。【解決手段】垂直回転軸１０の周りに４つの羽根ユニット２０がある。各羽根ユニット２０は、垂直回転軸１０を中心とした円あるいは円周に沿って配置されている。各羽根ユニット２０は、それぞれが同様の構成であり、断面形状が魚のような形をしている。羽根ユニット２０は、内部空間２２を含む筒体であり、頭部２０ｈは先端２０ａに行くにつれて細く、胴部の側２０ｂが太く、その太い部分から尾部２０ｃに向かって細くなっている。【選択図】図１
0003154860.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
垂直回転軸と、その垂直回転軸を取り囲むように配置される複数の羽根ユニットとを備え、各羽根ユニットが風を受けることにより、前記垂直回転軸を回転する風車であって、前記複数の羽根ユニットがそれぞれ次のような各条件を満足することを特徴とする風車。
ａ  各羽根ユニットは、内部空間を含む筒体であり、その筒体の断面形状が魚のような形、つまり、頭部は先端側が細く胴部の側が太く、その太い部分から尾部に向かって細くなる形である  
ｂ  各羽根ユニットは、先行する羽根ユニットの尾部の後に次の羽根ユニットの頭部が続くように順次前記垂直回転軸を取り囲む円周に沿って互いに離して配置される
ｃ  各羽根ユニットには、前記垂直回転軸から離れた径方向外側であって、尾部寄りに、前記内部空間に風を導き入れる入口開口がある
【請求項２】
請求項１に記載する風車と、その風車の垂直回転軸の回転力を重りの位置エネルギーに変換する変換手段と、その変換手段によって得る位置エネルギーで発電する発電手段とを備える発電装置。
【請求項３】
前記発電手段が発電した電力を貯える蓄電池をさらに備える請求項２の発電装置。
【請求項４】
前記入口開口の通風面積は、前記内部空間の最も大きな通風面積よりも小さく設定されている、請求項１の風車。
【請求項５】
風速２メートル／秒の微風で回転可能である、請求項１の風車。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この考案は、垂直回転軸の周りに複数の羽根ユニットがあり、たとえば風速２メートル／秒の微風で回転可能な風車技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
穏やかな日和、風の弱い日、風の強い日、また時々刻々変化する風力を考えると、風車には、基本的に、微風にも対応できることが望まれる。このような風車は、軸の方向により、水平軸風車と、垂直軸風車とに大別される。水平軸風車は大型化に適しているのに対し、垂直軸風車は、一本の垂直回転軸に複数の風車を直列に並べるように配置することができるなど、対応力にすぐれている。また、風車の回転エネルギーを位置エネルギーとして蓄え、それを放出し発電するシステム自体は、次の各特許文献が示すように、すでに知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２３９８４２号公報
【特許文献２】特開２００６−１３２３２３号公報
【特許文献３】特開平１１−２６６５５３号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００４】
今までの風車や風力発電装置には、電力の増大を図るため風車を大型化したものもある。しかし、大型の風車は、吹き込みの弱い風には自力起動が困難であるし、風力の変動に起因して発電レベルの安定性に欠く上、風車の設置場所が制限されるなどの問題がある。    
【０００５】
そこで、この考案は、小型で狭い場所にも設置することができ、たとえば風速２メートル／秒の微風をも有効に捕らえて回転可能にすることを課題とする。また、風力の変動に対しても、それを位置エネルギーに変換して変動の少ない一定レベルのエネルギーにするようにすることを別の課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この考案の風車は、垂直回転軸を取り囲むように、複数の羽根ユニットを備え、それらの各羽根ユニットに工夫をした。その工夫は、次のａｂｃの三点に集約される。
ａ  各羽根ユニットは、内部空間を含む筒体であり、その筒体の断面形状が魚のような形、つまり、頭部は先端側が細く胴部の側が太く、その太い部分から尾部に向かって細くなる形である  
ｂ  各羽根ユニットは、先行する羽根ユニットの尾部の後に次の羽根ユニットの頭部が続くように順次前記垂直回転軸を取り囲む円周に沿って互いに離して配置される
ｃ  各羽根ユニットには、前記垂直回転軸から離れた径方向外側であって、尾部寄りに、前記内部空間に風を導き入れる入口開口がある
【０００７】
この考案の着眼点は、「鯉の滝登り」である。「鯉」が急流に向かって登ることに注目し、断面形状を魚の形に似せた羽根ユニットを見出したのである。
【０００８】
また、この考案は、そのような風車を活用した発電装置をも提供する。発電装置は、断面形状が魚の形に模した特定の風車のほか、その風車の回転力を重りの位置エネルギーに変換する変換手段と、その変換手段によって得る位置エネルギーで発電する発電手段とを備える。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この考案の風車の一実施例であり、羽根ユニットの部分を断面構造で示した図である。
【図２】図１の風車を活用した発電装置の一例を示す図である。
【考案を実施するための形態】
【００１０】
図１は、垂直回転軸１０の周りに４つの羽根ユニット２０を互いに等間隔で配置した風車１００を示す。風車１００自体は、直径６００ｍｍ、高さ６００ｍｍの小型なものである。風車の要素は、金属製の垂直回転軸１０と、その回転軸１０周りの羽根ユニット２０と、羽根ユニット２０の上下を挟み込むように支持するふた部材３０である。羽根ユニット２０とふた部材３０とはプラスチック製であり、風車１００は全体として軽量である。ふた部材３０は羽根ユニット２０と一体であり、また、垂直回転軸１０はふた部材３０と一体になっている。
【００１１】
４つの羽根ユニット２０は、垂直回転軸１０を中心とした円あるいは円周に沿って配置されている。各羽根ユニット２０は、それぞれが同様の構成であり、断面形状が魚のような形をしている。すなわち、羽根ユニット２０は、内部空間２２を含む筒体であり、頭部２０ｈは先端２０ａに行くにつれて細く（幅が狭く）、胴部の側２０ｂが太く（幅が広く）、その太い部分から尾部２０ｃに向かって細く（幅が狭く）なっている。
【００１２】
また、各羽根ユニット２０は、垂直回転軸１０から離れた径方向外側であって、尾部２０ｃ寄りに、入口開口２４を備える。入口開口２４は上下のふた部材３０に達する高さであるが、周方向に沿う幅は比較的に狭い。それにより、各入口開口２４の通風面積は、羽根ユニット２０の太い部分２０ｂの通風面積（つまり、内部空間２２の最も大きな通風面積）よりも小さく設定されている。各入口開口２４は、尾部２０ｃと胴部との壁形状の各風受けとの間に位置し、風を内部空間２２に導き入れる。そのため、風車１００は、風速２メートル／秒といった全くの微風でも自ら矢印方向ｆに回り始める。
【００１３】
図２の発電装置では、そのような風車１００を垂直回転軸１０に直列に二つ連結している。風車１００の回転は、垂直回転軸プーリ４２、ベルト４４、空転プーリ４６を通して受け継ぎプーリ５０に回転伝達される。受け継ぎプーリ５０は、輪軸５２と、輪軸５２の両端に位置する二つのプーリ５４，５６とから構成される。一方のプーリ５４が風車の回転を受け継ぐプーリであり、他方のプーリ５６は爪引っ掛けプーリである。爪引っ掛けプーリ５６は、爪部材５６ｃを支持し、その爪部材５６ｃが持ち上げプーリ６０を回転させる。
【００１４】
持ち上げプーリ６０は、輪軸６２と、輪軸６２の一端に位置する連動プーリ６４と、輪軸６２の中央部分に位置する重り支持プーリ６６とを含む。連動プーリ６４には、その外周部に１６個のノッチ（凹部）６４ｎがある。各ノッチ６４ｎは一方向性がある。爪部材５６ｃが一方の方向に回転する際には爪部材５６ｃがノッチ６４ｎに引っ掛かり連動プーリ６４を同じ方向に回転することができる。それに対し、反対方向の回転に際しては、ノッチ６４ｃは爪部材５６ｃを邪魔することがなく、連動プーリ６４は自由に回転する。  
【００１５】
風車１００の回転に応じて、爪部材５６ｃがノッチ６４ｎを通して連動プーリ６４を回すとき、同時に重り支持プーリ６６が重り６６ｗ（たとえば、６５０グラム）を持ち上げる。持ち上げられた重り６６ｗが最高点を通過すると、降下運動が始まる。この重り６６ｗの降下運動は、持ち上げ速度よりも速く高速回転になる。
【００１６】
重り６６ｗの降下運動に伴う輪軸６２の回転は、ベルト伝動機構７０を通して発電機８０を駆動し、発電機８０が１６ボルト／１６ワットの発電を行う。そして、発電した電力は、接続箱９０を経て蓄電池（たとえば、１２ボルト）９５に蓄えることができる。
【００１７】
重り６６ｗを持ち上げる作業は風車１００が回り続ける限り行われ、重り６６ｗの持ち上げと降下の運動が繰り返し行われる。風車１００の回転が速くなれば、重り６６ｗを速く持ち上げるから、繰り返しの降下運動も増える。重り６６ｗの降下の運動量は重りの重さで決まる。そのため、重り６６ｗを変えない限り運動量も一定量となり、発電量も定まったレベルになる。この重り６６ｗの降下運動による発電は、風力の変動に左右されることなく、降下ごとに同じ電力を蓄電池９５に供給することになる。
【００１８】
以上のように、風車１００は、微風に対する反応を良くするために小型であり、それを利用した発電装置も非常にコンパクトにまとめてある。したがって、設置のための占有空間も小さく、その割に高い発電能力がある。風通しが良いなどの設置環境をそれほど考慮することなく、屋外のどこにでも据え付けることができる。広い設置場所であれば、風車１００をさらに多く連結することもできるし、発電装置自体を複数積み重ねて発電力のさらなる増大を図ることもできる。
【符号の説明】
【００１９】
１０  垂直回転軸
２０  羽根ユニット
２２  内部空間
２４  入口空間
３０  ふた部材
５０  受け継ぎプーリ
６０  持ち上げプーリ
６６ｗ  重り
７０  ベルト伝動機構
８０  発電機
９５  蓄電池
【図１】
0003154860.tif 000003
【図２】
0003154860.tif 000004