(57)【要約】　　　（修正有）【課題】上下斜めからの取風も可能にし、微風時での発電効率を高めるとともに強風時には風車内圧力と乱気流発生率を高めることにより風車の空回り現象を助長し電気的・物理的毀損率を低下せしめ、内圧による飛散物の撥ね返しによる毀損事故を削減すること。【解決手段】低速回転にて敬遠されていたガイドベーン付きクロスフロー型風車の持つ静音性・風車内部格納・首振り駆動しないという特徴に着目し、上底板と下底板と長方形ガイドベーンで構成される従来の機構を台形円柱５と台形円柱８と台形ガイドベーン７で構成される立体化構造にすることにより垂直方向の取風口面積を拡大した。【選択図】図２
0003099488.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
ガイドベーン付きクロスフロー型風力発電装置における垂直方向の取風口面積の拡張による微風時における初動回転トルク及び起電効率向上を可能とする垂直方向取風開口部の拡張装置。
【請求項２】
ガイドベーン付きクロスフロー型風力発電装置における垂直方向の取風口角度の拡張により上下斜めからの取風方位の増加を可能とする垂直方向取風開口部の拡張装置。
【考案の詳細な説明】
【０００１】
【考案の属する技術分野】
ガイドベーン付きクロスフロー型風力発電装置
【０００２】
【従来の技術】
従来のガイドベーン付きクロスフロー型風力発電装置は、特開平０５−２４０１４１にて基本的機構における内容は、図１の上底板１と下底板４を有す複数枚のガイドベーン３とクロスフロー型風車２で構成される公知の原理図
に代表され、その基本構造はなんら昔と変わっていない。
上記のガイドベーンの基本機構の特徴は、水平方向から風向きを変える事に
よりクロスフロー風車の回転力をアップせしめる考案にとどまっていた。
これら、風洞実験装置など整流風を対象とする試作風車装置の構造は学問的研究の域を脱しておらず、その実用化には自然界の実態に即した対候性・防
塵性・防水性・安全性などの機構設計上、十分加味されねばならない。
まず、風洞実験に行われる水平的整風環境とは相違するところの下降気流・上昇気流・水平乱気流・突風が交錯する複雑な環境下で作用するものであり、それらあらゆる乱気流環境下を想定して、受風口の面積を上下方向に拡張しつつ、斜め上かつ斜め下からの受風を可能にし、クロスフロー型風車の回転能力を向上させる安定的且つ安全性を有す機構の追求が求められていた。
【０００３】
【考案が解決しようとする課題】
従来のクロスフロー型風車は、翼に加わる気圧変動差による回転作動に特色を置く機能を有すことから、強風時での内圧の高まりなど欠点も多く、強風域での稼働率の低下が問題視され、高速回転を志望する研究者間にあってはプロペラ型や他の垂直軸風車を研究する傾向にあり、クロスフロー型風車の
実用化は遅々として進んでいない。
しかしながら、近年、高輝度ＬＥＤの出現に代表されるごとく極小消費電力製品分野の技術の向上に伴い、微風による微弱電流発生装置の創出という見地に立ち、分散型独立電源に安全に安定的に駆動する小型風力発電装置の開
発の必要性が希求されるところとなっている。
これにともない、従来の高効率追求によるプロペラ型や垂直軸風車への小型化がそのまま受け入れられない事情が露呈しつつあり、最大の問題は強風時における毀損事故や人身事故への配慮と商品寿命の確保であり、関係者とすれば広域に散在する多数のメンテナンスは大きな費用がかかり問題であった。ガイドベーン付きクロスフロー型風力発電装置の特徴は、回転性の低さと首振り駆動しない機構から回転軸消耗度の低さを有す事。強風時での乱気流の発生や内圧のアンバランス化による空回り現象により過電流対策やブレーキ対策が不要となる事。回転部が内部に装填されている事から安全性の確保や品質保証の向上を有す事。太陽光発電装置との組み合わせなど簡便に出来る事などが上げられるが、それら多くの特徴を害す事無く、且つそれら特徴
をより助長する機構改善が求められていたが、解決されていない。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の如き課題を解決するため、ガイドベーン付きクロスフロー型風車の多くの有利性を損なう事無く、図１の原理図である上底板１を図２における上底が下底より広い台形円柱５に立体化し、図１の下底板４を図２における下底が上底より広い台形円柱８に立体化し、図１の長方形ガイドベーンを図２の外縁部の広い台形ガイドベーン７にすることにより、特に微風域での初動トルクの向上に寄与する取風口面積の拡張を果たし、同時に斜め上または斜
め下からの風の取り入れも可能とした。
垂直方向に取風口面積を拡張したことにより、ガイドベーン効果に相俟ってより微風時からの起電が可能となり、逆に強風時における乱気流の発生や内
圧を高め回転力を減殺する効果も期待される。
また、上下のスペースを立体化することにより、防水対策がし易い上部台形円柱５への発電装置・電気回路・蓄電装置などの装填が可能となり、下部の
台形円柱８のテーパ形状は雨水対策・除塵対策の向上につながっている。
【０００５】
【考案の実施の形態】
図１は、ガイドベーン付きクロスフロー型風力発電装置の垂直方向への取風開口部の面積を拡張したことにより、特に微風域の発電効率を高め、プロペラ型風車の持つ首振り動作をすることも無く全方位の風を受けクロスフロー風車６が回転する。上下の台形円柱１・４により斜め上または斜め下からの従来では上底板１と下底板４により遮断されていた風向も取り入れ可能とな
り、３６０度方位に加え、上下斜め方向からの取風を可能とした。
極めてシンプルな構造であることから壊れにくい特徴を有しているが、上底部５と下底部８を立体化させたことにより剛性は高まり、上底部５の立体化により、クロスフロー型風車６の上側への発電装置・電気回路・蓄電装置な
どの装填が可能となり、特に防水面での改善が期待される。
風車が中央内部にありガイドベーンに囲まれていることから風車が毀損しての飛散・落下事故を未然に防止することから安全性についても他の風車の追随を許しておらず、今後、道路標識・防災標識・海上標識など分散型独立電
源用小型風力発電装置として幅広く安定的な活用が期待される。
【０００６】
【実施例】
なお、本考案の実施に当って次の如きことができる。
１．　図２において風車上方に台形円柱５の立体構造ができることから、その有効利用として発電装置・電気回路・蓄電装置などの内部装填が可能となり、同上底板の上に太陽光発電パネルなどの設置ができ、配線も近くなることから製造コストが安価になる。
２．　上下の台形円柱５・６の形状は、その製作実施にあたり台形円柱に限定されるものではなく、加工上の都合やデザイン性の要請などにより、自由な角度や形状に構築しても本考案の効果は可能である。
３．　上下どちらかの垂直方向の取風口面積を拡張するだけでも相応の効果が期待できる。
４．　台形ガイドベーン７や上下の台形円柱５・６の形状や素材は原則自由であり、表面や素材として反射板取り付けや発光体の取り付けをもって製作実施されても本考案の効果に反しない。
５．　台形ガイドベーン７は風速の変化により制御駆動させても、費用の問題だけのことで実施可能である。また、ガイドベーン端面にディフューザーなどの乱気流活用部品の取り付けも可能である。
６．　台形ガイドベーン７の図２の枚数に限定されず複数枚にて効果を発揮する。また水平断面形状は、長方形に限定されるものではない。例えば飛行機の翼断面に代表される片側が丸みを帯びさせる形状ととしても本考案の効果に反しない。
７．　クロスフロー型風車回転外周部と台形ガイドベーン７の近接部分を一定巾ゴム製など柔軟な素材で構成しても効果は阻害されない。
【０００７】
【考案の効果】
近年、高輝度ＬＥＤの実用化により太陽光発電装置と小型風力発電装置の組み合わせにより、道路標識や海上標識などへの商品化が模索され始めており、それにともない従来のプロペラ型風車やその他垂直軸風車の持つ高効率性ばかりでは使い物にならず、小型風車としては多くの問題を抱えていることが判明しつつあり、特に騒音問題・強風時での毀損事故などの構造的問題に加え、商品寿命・メンテナンス問題など大量販売後の諸問題が山積しており、関係者の間で問題解決が待ち望まれていた。
当案件は、様々な欠点を有するとされるガイドベーン付きクロスフロー型発電装置の欠点を逆に長所としてとらえ、起電効率性よりも安全且つ品質保全性を重視し、微風域での微弱電流発生装置としての小型風車の開発に徹し、従来の３６０度全方位の取風面積に加え、上底板１を上部台形円柱５に立体化し下底板２を下部台形円柱８に立体化した。長方形ガイドベーン３に換わるものとして上下の台形円柱５・８の側面角度に合わせた台形ガイドベーン７をクロスフロー型風車６の周囲に固定設置することにより垂直方面への取風開口部の面積を増加せしめるとともに上下斜めからの取風も可能とした。これにより微風時の起電力を高めるとともに強風時での弱点とされていた回転の空回り現象を逆利用とすることに着目し、強風時での乱気流発生と内部圧力を助長する事を可能とし高速回転にともなう電気的・物理的故障の軽減化など諸問題を解決した。
尚、上底・下底部５・８にフラットなスペースを有す事から、風力発電装置同士の垂直積層化や太陽光発電装置との垂直一体型自然エネルギー発電ユニットの構築も容易にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】は、クロスフロー型風車２を取り巻くガイドベーン３と上底板１と下底板４で構成されるガイドベーン付きクロスフロー型風力発電装置の原理図であり、その正面図・平面図と上底板１を取り払い上部から見た断面図である。
【図２】は、図１のガイドベーン付きクロスフロー型風力発電装置における上底板１を図２台形円柱５に立体化し、図１の下底板４を図２の台形円柱８に立体化し、図１のクロスフロー型風車２を囲む長方形ガイドベーン２を図２の台形円柱５の側面角度と台形円柱８の側面角度に合致させた台形ガイドベーン７をクロスフロー風車６の周囲に固定設置することで垂直方向への取風開口部の面積を拡張するとともに上下斜めからの取風も可能とした場合の正面図・平面図と上部の台形円柱５を取り払い上部から見た断面図である。
【符号の説明】
１．　　上底板
２．　　クロスフロー型風車
３．　　長方形ガイドベーン
４．　　下底板
５．　　上部台形円柱
６．　　クロスフロー型風車
７．　　台形ガイドベーン
８．　　下部台形円柱
【図１】
0003099488.tif 000003
【図２】
0003099488.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成15年8月16日(2003.8.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】ガイドベーン付きクロスフロー型風車の平面的上底板を上底が下底より広い逆円錐台に立体化し、また平面的下底板も同様に下底が上底より広い円錐台に立体化し、クロスフロー型風車周囲に設けられた長方形ガイドベーンを外縁部の広い台形ガイドベーンに変更することにより構成された取風口拡張装置。
【考案の詳細な説明】
【０００１】
【考案の属する技術分野】
ガイドベーン付きクロスフロー型風力発電装置
【０００２】
【従来の技術】
従来のガイドベーン付きクロスフロー型風力発電装置は、特開平０５−２４０１４１にて基本的機構における内容は、図１の上底板１と下底板４を有す複数枚のガイドベーン３とクロスフロー型風車２で構成される公知の原理図に代表され、その基本構造はなんら昔と変わっていない。
上記のガイドベーンの基本機構の特徴は、水平方向から風向きを変える事によりクロスフロー風車の回転力をアップせしめる考案にとどまっていた。
これら、風洞実験装置など整流風を対象とする試作風車装置の構造は学問的研究の域を脱しておらず、その実用化には自然界の実態に即した対候性・防塵性・防水性・安全性などの機構設計上、十分加味されねばならない。
まず、風洞実験に行われる水平的整風環境とは相違するところの下降気流・上昇気流・水平乱気流・突風が交錯する複雑な環境下で作用するものであり、それらあらゆる乱気流環境下を想定して、取風口の面積を上下方向に拡張しつつ、斜め上かつ斜め下からの取風を可能にし、クロスフロー型風車の回転能力を向上させる安定的且つ安全性を有す機構の追求が求められていた。
【０００３】
【考案が解決しようとする課題】
従来のクロスフロー型風車は、翼に加わる気圧変動差による回転作動に特色を置く機能を有すことから、強風時での内圧の高まりなど欠点も多く、強風域での稼働率の低下が問題視され、高速回転を志望する研究者間にあってはプロペラ型や他の垂直軸風車を研究する傾向にあり、クロスフロー型風車の実用化は遅々として進んでいない。
しかしながら、近年、高輝度ＬＥＤの出現に代表されるごとく極小消費電力製品分野の技術の向上に伴い、微風による微弱電流発生装置の創出という見地に立ち、分散型独立電源に安全に安定的に駆動する小型風力発電装置の開発の必要性が希求されるところとなっている。
これにともない、従来の高効率追求によるプロペラ型や垂直軸風車への小型化がそのまま受け入れられない事情が露呈しつつあり、最大の問題は強風時における毀損事故や人身事故への配慮と商品寿命の確保であり、関係者とすれば広域に散在する多数のメンテナンスは大きな費用がかかり問題であった。
ガイドベーン付きクロスフロー型風力発電装置の特徴は、回転性の低さと首振り駆動しない機構から回転軸消耗度の低さを有す事。強風時での乱気流の発生や内圧のアンバランス化による空回り現象により過電流対策やブレーキ対策が不要となる事。回転部が内部に装填されている事から安全性の確保や品質保証の向上を有す事。太陽光発電装買との組み合わせなど簡便に出来る事などが上げられるが、それら多くの特徴を害す事無く、且つそれら特徴をより助長する機構改善が求められていたが、解決されていない。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の如き課題を解決するため、ガイドベーン付きクロスフロー型風車の多くの有利性を損なう事無く、図１の原理図である上底板１を図２における上底が下底より広い円錐台５に立体化し、図１の下底板４を図２における下底が上底より広い円錐台８に立体化し、図１の長方形ガイドベーンを図２の外縁部の広い台形ガイドベーン７にすることにより、特に微風域での初動トルクの向上に寄与する取風口面積の拡張を果たし、同時に斜め上または斜め下からの風の取り入れも可能とした。
垂直方向に取風口面積を拡張したことにより、ガイドベーン効果に相俟ってより微風時からの起電が可能となり、逆に強風時における乱気流の発生や内圧を高め回転力を減殺する効果も期待される。
また、上下のスペースを立体化することにより、防水対策がし易い上部台形円柱５への発電装置・電気回路・蓄電装置などの装填が可能となり、下部の台形円柱８のテーパ形状は雨水対策・除塵対策の向上につながっている。
【０００５】
【考案の実施の形態】
図１は、ガイドベーン付きクロスフロー型風力発電装置の垂直方向への取風開口部の面積を拡張したことにより、待に微風域の発電効率を高め、プロペラ型風車の持つ首振り動作をすることも無く全方位の風を受けクロスフロー風車６が回転する。上下の台形円柱１・４により斜め上または斜め下からの従来では上底板１と下底板４により遮断されていた風向も取り入れ可能となり、３６０度方位に加え、上下斜め方向からの取風を可能とした。
極めてシンプルな構造であることがら壊れにくい特徴を有しているが、上底部５と下底部８を立体化させたことにより剛性は高まり、上底部５の立体化により、クロスフロー型風車６の上側への発電装置・電気回路・蓄電装置などの装填が可能となり、特に防水面での改善が期待される。
風車が中央内部にありガイドベーンに囲まれていることから風車が毀損しての飛散・落下事故を末然に防止することから安全性についても他の風車の追随を許しておらず、今後、道路標識・防災標識・海上標識など分散型独立電源用小型風力発電装置として幅広く安定的な活用が期待される。
【０００６】
【実施例】
なお、本考案の実施に当って次の如きことができる。
１．　図２において風車上方に台形円柱５の立体構造ができることから、その有効利用として発電装置・電気回路・蓄電装置などの内部装填が可能となり、同上底板の上に太陽光発電パネルなどの設置ができ、配線も近くなることから製造コストが安価になる。
２．　上下の台形円往５・６の形状は、その製作実施にあたり台形円柱に限定されるものではなく、加工上の都合やデザイン性の要請などにより、自由な角度や形状に構築しても本考案の効果は可能である。
３．　上下どちらかの垂直方向の取風口面積を拡張するだけでも相応の効果が期待できる。
４．　台形ガイドベーン７や上下の台形円往５・６の形状や素材は原則自由であり、表面や素材として反射板取り付けや発光体の取り付けをもつて製作実施されても本考案の効果に反しない。
５．　台形ガイドベーン７は風速の変化により制御駆動させても、費用の問題だけのことで実施可能である。また、ガイドベーン端面にディフューザーなどの乱気流活用部品の取り付けも可能である。
６．　台形ガイドベーン７の図２の枚数に限定されず複数枚にて効果を発揮する。また水平断面形状は、長方形に限定されるものではない。例えば飛行機の翼断面に代表される片側が丸みを帯びさせる形状ととしても本考案の効果に反しない。
７．　クロスフロー型風車回転外周部と台形ガイドベーン７の近接部分を一定巾ゴム製など柔軟な素材で構成しても効果は阻害されない。
【０００７】
【考案の効果】
近年、高輝度ＬＥＤの実用化により太陽光発電装置と小型風力発電装置の組み合わせにより、道略標識や海上標識などへの商品化が模索され始めており、それにともない従来のプロペラ型風車やその他垂直軸風車の持つ高効率性ばかりでは使い物にならず、小型風車としては多くの問題を抱えていることが判明しつつあり、特に騒音問題・強風時での毀損事故などの構造的問題に加え、商品寿命・メンテナンス問題など大量販売後の諸問題が山積しており、関係者の間で問題解決が待ち望まれていた。
当案件は、様々な欠点を有するとされるガイドベーン付きクロスフロー型発電装置の欠点を逆に長所としてとらえ、起電効率性よりも安全且つ品質保全性を重視し、微風域での微弱電流発生装置としての小型風車の開発に徹し、従来の３６０度全方位の取風面積に加え、上底板１を上部台形円柱５に立体化し下底板２を下部台形円柱８に立体化した。長方形ガイドベーン３に換わるものとして上下の台形円柱５・８の側面角度に合わせた台形ガイドベーン７をクロスフロー型風車６の周囲に固定設置することにより垂直方面への取風開口部の面積を増加せしめるとともに上下斜めからの取風も可能とした。
これにより微風時の起電力を高めるとともに強風時での弱点とされていた回転の空回り現象を逆利用とすることに着目し、強風時での乱気流発生と内部圧力を助長する事を可能とし高速回転にともなう電気的・物理的故障の軽減化など諸問題を解決した。
尚、上底・下底部５・８にフラットなスペースを有す事から、風力発電装置同士の垂直積層化や太陽光発電装置との垂直一体型自然エネルギー発電ユニットの構築も容易にできる。
【０００８】
【図面の簡単な説明】
【図１】は、クロスフロー型風車２を取り巻くガイドベーン３と上底板１と下底板４で構成されるガイドベーン付きクロスフロー型風力発電装置の原理図であり、その正面図・平面図と上底板１を取り払い上部から見た断面図である。
【図２】は、図１のガイドベーン付きクロスフロー型風力発電装置における上底板１を図２台形円柱５に立体化し、図１の下底板４を図２の台形円柱８に立体化し、図１のクロスフロー型風車２を囲む長方形ガイドベーン２を図２の台形円柱５の側面角度と台形円柱８の側面角度に合致させた台形ガイドベーン７をクロスフロー風車６の周囲に固定設置することで垂直方向への取風開口部の面積を拡張するとともに上下斜めからの取風も可能とした場合の正面図・平面図と上部の台形円柱５を取り払い上部から見た断面図である。
【符号の説明】
１．　　上底板
２．　　クロスフロー型風車
３．　　長方形ガイドベーン
４．　　下底板
５．　　上部円錐台
６．　　クロスフロー型風車
７．　　台形ガイドベーン
８．　　下部円錐台