(57)【要約】【課題】風力発電で大規模なプロペラ方式の様な大出力発電ではないがサボニウス型風車等の方式よりも効率的で大きな出力の発電と余り高さを要しない位置での発電が容易であり設置場所の限定が少なく建築物の屋上等の広範な場所で風力を有効に利用して発電出来る風力発電装置を提供する。【解決手段】風力発電装置１は、板状の回転翼を３枚以上有し回転軸が水平方向にある羽根車２を用い羽根車２の両端部を支承する四角枠形状の支承架構３が支持基礎部４上にあり支承架構３が水平方向に回動可能とする回動連結部５が設けられていて、支承架構３の特定面が変化する風向に対向して適切に受風出来る様に風下側に支承架構３に連結された垂直翼９等の風向対向手段が付設され、羽根車２の風上側に上下方向で回転径の約半分の寸法の範囲を防風出来るとともに回転径の範囲内を位置移動が可能な防風板６が配設され、羽根車２に連係して作動する発電機８が具備されている。【選択図】    図１
2004308504.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状面で受風する回転翼を３枚以上有し回転軸が水平方向にある羽根車が用いられているとともに該羽根車の回転軸を支承する支承架構と該支承架構を支持する支持基礎部を有し、前記支承架構が前記支持基礎部上で水平方向に回動可能で前記羽根車と支承架構で構成される部分の特定面が変化する風向に対向して適切に受風出来る様にするための風向対向手段が施されていて、前記羽根車の風上側に該羽根車の回転径の約半分の寸法の上下方向範囲を防風することが出来るとともに概ね回転径の上下方向範囲内を位置移動が可能な防風板が配設され、前記羽根車に連係して該羽根車の回転力により作動する発電機が具備されていることを特徴とする風力発電装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、風力発電装置に関し、詳しくは、板状面で受風する回転翼を有し回転軸が水平方向にある羽根車を用いて風向の変化に対応して適切に受風出来る受風方式が用いられ、設置基盤面から余り高さを要しない位置での発電が容易に可能であり設置場所の限定が比較的少なくて広範な場所で風力を有効に利用して比較的大きな発電出力が期待出来る風力発電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
風力発電の場合には、一般的に、風力を羽根車の回転翼で受風し回転エネルギーに変換する受風方式が用いられるが、風向は一定ではなく変化するので前記受風方式としては風向の変化に対応して効果的な受風が出来ることが肝要な条件となって来る。また、回転翼の受風面がより大きく該受風面の回転軸からの突出寸法がより大きく羽根車の回転速度がより大きいほど回転モーメントが大きくなり回転エネルギーへの変換には効果的であるが、羽根車の回転速度は羽根車の形態と受風風速から決まって来ることが多い。このため、従来から受風方式としては回転軸が水平方向にある所謂プロペラ方式や鉛直方向にあるサボニウス型風車やダリウス型風車等に類する方式のものが知られていて多く用いられて来ている。
【０００３】
しかし、プロペラ方式では回転翼の受風面は比較的小さいが回転半径を大きくすることにより比較的大きな発電出力を得ることが期待出来るがそれに伴い高い支柱を設け基礎も大きくする必要があるとともに回転翼の破損飛散による周辺への被害等を考慮しなくてはならないために例えば建築物の屋上や周辺部への設置は困難であり設置可能場所が限定され更には建設費が高額になるとともに設備の保守管理も高所に及ぶため容易ではないという課題点がある。
【０００４】
また、サボニウス型風車に類する方式では回転翼の受風面が比較的大きく回転軸が鉛直方向にあるため設置基盤面から余り高さを要しない位置での発電が容易に可能であり設置可能場所の限定は比較的少ないが、回転翼が回転位置によっては抵抗力として作用するとともに風は同地点でも高さ方向で風速が違うために回転翼の上端部と下端部では受風風力に差が生じるため回転エネルギーとして余り有効に変換出来ず大型化も有効とはならなくて大きな発電出力は期待し難いという課題点がある。
【０００５】
そして、ダリウス型風車に類する方式では前記サボニウス型風車に類する方式と同様に回転軸が鉛直方向にあるため設置基盤面から余り高さを要しない位置での発電が容易に可能であるが前記サボニウス型風車に類する方式とは異なり回転翼が回転位置による抵抗力としての作用は小さいが受風面も比較的小さいため大きな発電出力は期待し難いという課題点がある。
【０００６】
一方、前記サボニウス型風車等に類する方式のものを回転軸を水平方向にして用いることも考えられるが風向の変化への対応が容易でないと判断される為かこの様な提案は現状においては少なく、少ない例として、特許請求の範囲には記載されていないが発明の実施の形態の図に前記方式を推察される風力発電装置（特開２００３−４９７６０号）が公知にあるが、前記風力発電装置は箱体形状通風体の風上側に通風量の増大減少の制御をするための開口角度変更可能な集風部材を設け通風体の中に配設した羽根車を特に弱風下でも回転力を高めて発電を安定的に維持しようとするもので、前記通風体の構造では羽根車は回転径が相対的に小さくなり強風時には風力を効果的に活用することにはならず、また、通風体を積層することは困難であるので発電出力の拡大は容易でないという課題点がある。この様に現状の風力発電方法に関しては種種の課題点があるのが実状である。
【０００７】
このため、地球温暖化等の地球環境悪化の要因となる火力発電や安全性が課題として残っている原子力発電に代わる風力や太陽光等の自然エネルギーを利用した地球環境に優しい発電方法はその重要性と期待とが益々高まって来ているが、風力発電が今後その期待に応えられるためには、大きな発電出力が期待出来るが設置可能場所が限定されるプロペラ方式の大型化の訴求に注力するだけでなく、設置場所の限定が比較的少なくて広範な場所で風力を有効に利用して比較的大きな発電出力が期待出来る風力発電に関する提案が望まれている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前述の従来技術に鑑みてなされたもので、板状面で受風する回転翼を有し回転軸が水平方向にある羽根車を用いて風向の変化に対応して効果的な受風が出来る様にし更には回転翼の抵抗力としての作用を低減するようにした受風方式を用いることにより、プロペラ方式の大型化で訴求する様な大出力発電ではないが従来のサボニウス型風車等の方式よりも効率的で大きな出力の発電が期待出来るとともに設置基盤面から余り高さを要しない位置での発電が容易に可能であり回転翼の破損等の故障の恐れも少なく設置場所の限定も比較的少なくて広範な場所で風力を有効に利用して発電出来る風力発電装置の提供を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するため、本発明の風力発電装置は、板状面で受風する回転翼を３枚以上有し回転軸が水平方向にある羽根車が用いられているとともに該羽根車の回転軸を支承する支承架構と該支承架構を支持する支持基礎部を有し、前記支承架構が前記支持基礎部上で水平方向に回動可能で前記羽根車と支承架構で構成される部分の特定面が変化する風向に対向して適切に受風出来る様にするための風向対向手段が施されていて、前記羽根車の風上側に該羽根車の回転径の約半分の寸法の上下方向範囲を防風することが出来るとともに概ね回転径の上下方向範囲内を位置移動が可能な防風板が配設され、前記羽根車に連係して該羽根車の回転力により作動する発電機が具備されていることを特徴とする。
【００１０】
これにより、変化する風向に係わらず回転翼の回転に好ましい受風が出来る様になり回転翼の抵抗力としての作用も低減されるのでサボニウス型風車等の受風方式よりも効率的で大きな出力の発電が期待出来て、例えば台風等の異常強風時には防風板を羽根車の回転軸近傍に位置移動させることにより羽根車の異常回転負荷が軽減出来るので本発電装置の故障や回転翼の破損飛散等の損傷の恐れが少なくなり運転調整も容易に出来る様になる。そして、設置基盤面から余り高さを要しない位置での発電が容易に可能となるので設置場所の限定も比較的少なく広範な場所で風力を有効に利用して比較的大きな出力の発電が出来る様になる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の風力発電装置の実施の形態を以下に図面を参照して説明する。図１は本発明の風力発電装置の一例を示す縦断面図、図２は図１の例の正面図、図３は図１の例の平断面図、図４は図１の例で強風時に防風板を上方に位置移動した状態を示す縦断面図、図５は本風力発電装置の羽根車を二段にした場合の例の縦断面図、図６は図５の例の正面図を示す。
【００１２】
本発明の風力発電装置１は、図１〜３に示す様に、板状面で受風する回転翼を３枚以上有し回転軸が水平方向にある羽根車２が用いられ、羽根車２の回転軸を支承する支承架構３と該支承架構３を支持する支持基礎部４を有し、支承架構３が支持基礎部４上で水平方向に回動可能となるための回動連結部位５を有し羽根車２と支承架構３で構成される部分の特定面を変化する風向に対向して適切に受風するための風向対向手段が施されている。前記風向対向手段としては、例えば、羽根車２の風下側に支承架構３に連結された垂直翼９が設けられるか、図には示されていないが、風向検知装置を付設しこれと連係して支承架構３の回動の駆動と制御を行うことの出来る駆動装置が設けられる。そして、羽根車２の風上側に羽根車２の回転径の約半分の寸法の上下方向範囲を防風することが出来るとともに概ね回転径の上下方向範囲内を位置移動が可能な防風板６が配設されている。防風板６は通常においては図１に示す様に羽根車２の回転軸から約下方半分を防風する様な位置に着設されていて予め規定された以上の風速の場合には図４に示す様に上方に位置移動させて羽根車２の回転力を低減させ発電出力を調整するとともに羽根車２の異常回転による破損や故障等の恐れを回避する。付加して、支承架構３の上端部の風上側に羽根車２の受風量を増すための風誘導部材７を配設することが好ましい。そして、羽根車２に連係して羽根車２の回転力により作動する発電機８が具備されている。
【００１３】
また、本風力発電装置１は、図５〜６に示す様に、羽根車２を二つ以上を設けた多段式とすることも出来て、その場合には、羽根車２の数に応じた数だけの防風板６が設けられ発電機８もそれに準じて設けられることが好ましい。そして、本装置１の具体的規模および詳細の仕様については求められる発電能力および設置場所等の条件を勘案して適宜設定される。以下に、本風力発電装置１に連関する主な部位、機器等に関し付記して特記すべき詳細について説明する。
【００１４】
羽根車２は、３枚以上の板状の回転翼が相互間に均等な角度または間隔を保って回転軸から概ね放射状に突出していて、回転翼と回転軸との連結方法としては一体化出来て本発明の目的を達成出来れば限定されない。材質としては、例えば、鉄、ステンレス、チタン合金、ジュラルミン等の金属または合金もしくはポリカーボネート、エポキシ、ポリアミド等の高強度プラスチックならびに炭素繊維等の繊維補強プラスチック等の高強度高耐久材料が考えられるが、本発明の目的を達成出来うるものなら限定されない。回転翼は、通常においては４〜６枚程度が好ましく、平板状でも良いが受風効果を高める観点からは外周側近傍にくの字形状もしくは彎曲状に類した形状部を設けることが好ましく、例えば、くの字形状では内角を概ね９０〜１２０度を目処とするのが好ましい。回転軸は回転翼の両端から突出した突出部を有し該突出部は支承架構３により支承出来る様になっていて支承を維持するための耐久性を有している。
【００１５】
支承架構３は、材質としては羽根車２に準じた材質のものが用いられ、羽根車２の支承方法としては既存の回転機械の回転軸支承に通常用いられているものに準じた支承方法で、例えば、ボールベアリングに類する機構等を組み込んだ支承方法が考えられるが羽根車２の回転を阻害しない方法で本発明の目的を達成出来うるならば限定されない。また、支承架構３の形態としては羽根車２が支承出来て該架構３が支持基礎部４上で回動可能であり本発明の目的を達成出来うる形態であれば限定はされない。
【００１６】
支持基礎部４は、地盤または建築物等の躯体に固定され、支承架構３との間に回動連結部位５を介して支承架構３を回動可能な状態に支持している。支持基礎部４本体は主に鉄骨もしくは鉄筋コンクリートからなっている。回動連結部位５は下方からの支承のみならず水平方向および浮き上がり防止対応を考慮した支承方法が組み込まれた形態をなしていて、円滑な回動を可能とするための構造としては、例えば、ボールベアリングに類する機構またはポリテトラルフルオロエチレン、フッ素樹脂、グラファイト等を他のプラスチック材料に混合して摩擦抵抗を低減させた部材を摺動部材として組み込んだ機構もしくはオイル等の潤滑剤を利用した機構等を組み込んだ構造のものが考えられるが、摩擦抵抗を低減し円滑な回動と上部の支持強度が確保され本発明の目的を達成出来れば限定されない。また、地盤への固定は杭打ちや土台となるコンクリート基礎等を必要に応じて敷設し固定し、建築物等の躯体への固定はアンカーボルト等を用いて固定される。
【００１７】
防風板６は、材質としては羽根車２に準じた材質のものが用いられる。形状としては、断面が中央部が風上側に突出した山形もしくは円弧に類した形状をなし風圧を軽減させる様にしていることが好ましく、山形形状では中央部の内角が概ね６０〜９０度の範囲に設定され、円弧に類した形状では前記山形形状の三角点を結ぶ形状が好ましい。そして、支承架構３への着設方法は受風圧に耐えられる位置固定ができるとともに位置移動を必要とする場合に位置移動を可能に出来る着設方法であれば限定されない。そして、風誘導部材７は、板状の形態で支承架構３の上端部に留め付けられていて、該留め付け方法には通常の受風時においては鉛直方向と概ね１２０〜１３５度の角度をなしているが台風等の異常強風時には支承架構３の上端側に折り畳める様な工夫がなされていることが好ましい。
【００１８】
発電機８は、本装置１の前提条件を勘案し既存の発電機から機種、発電能力等の仕様設定により適宜選択し用いることが出来る。また、発電機８と羽根車２との間には回転を伝達するための回転伝達機構１０と発電に好ましい回転数を得るための増速機構１１を介在させて用いられる。回転伝達機構１０は既存の回転機械に用いられる回転伝達機構に準じたもので例えば歯車またはプーリー等とシャフトを用いた機構に類するのものを用いることが出来て、増速機構１１は現状の風力発電装置や自動車等に用いられるものに準じたものを用いることが出来る。
【００１９】
風向対向手段としては、垂直翼９の場合には、材質としては羽根車２に準じた材質のものが用いられ、配設位置および形状・寸法は羽根車２の回転に支障を来さない範囲に装置１の規模等を勘案して目的とする機能を発揮出来る様に適宜設定されて支承架構３へ連結固定される。また、風向検知装置と駆動装置を用いる場合には、例えば、風向検知装置を支承架構３の最上部に設置し駆動装置を回動連結部位５に駆動出来る様に付設して風向検知装置が風向を検知し電気信号等の手段により駆動装置に伝達し回動連結部位５を駆動し制御出来る様にすることが考えられるが、本発明の目的を達成出来る手段であれば前述の例に限定されない。
【００２０】
【発明の効果】
本発明によれば、風力発電において、プロペラ方式の大型化で訴求する様な大出力発電ではないが従来のサボニウス型風車やダリウス型風車等の方式よりも効率的で大きな出力の発電が期待出来て、例えば台風等の異常強風時には羽根車の異常回転負荷が軽減出来て本発電装置の故障や回転翼の破損飛散等の損傷の恐れが少なく運転調整も容易に出来て設置基盤面から余り高さを要しない位置での発電が容易に可能であるので設置場所の限定も比較的少なく建築物の屋上や山上、山腹、岬、突堤等の広範な場所で風力を有効に利用して発電が出来るとともに設備の保守管理も容易である風力発電装置が提供出来る様になるので、地球温暖化等の地球環境悪化の要因となる火力発電や安全性が課題として残っている原子力発電に代わる地球環境に優しい発電方法として貢献出来るとともに埋蔵エネルギー資源の浪費抑制対策としても貢献出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の風力発電装置の一例を示す縦断面図
【図２】本発明の風力発電装置の図１の例の正面図
【図３】本発明の風力発電装置の図１の例の平断面図
【図４】本発明の風力発電装置の図１の例で強風時に防風板を上方に位置移動した状態を示す縦断面図
【図５】本発明の風力発電装置の羽根車を二段にした場合の例の縦断面図
【図６】本発明の風力発電装置の図５の例の正面図
【符号の説明】
１  ；本発明の風力発電装置
２  ；羽根車
３  ；羽根車の支承架構
４  ；支承架構の支持基礎部
５  ；支承架構と支持基礎部との回動連結部位
６  ；防風板
７  ；風誘導部材
８  ；発電機
９  ；風向対向手段の垂直翼
１０；発電機への回転伝達機構
１１；発電機への増速機構
１２；地盤面または建築物の躯体等
【図１】
2004308504.tif 000003
【図２】
2004308504.tif 000004
【図３】
2004308504.tif 000005
【図４】
2004308504.tif 000006
【図５】
2004308504.tif 000007
【図６】
2004308504.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成15年6月25日(2003.6.25)
【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】
【特許請求の範囲】
【請求項１】回転軸から放射状に突出する板状の回転翼を３枚以上有し回転軸が水平方向にある羽根車を用い該羽根車の回転軸の両端部を支承する主要部が四角枠形状をなした支承架構と該支承架構を支持する支持基礎部を有し、前記支承架構が前記支持基礎部上で水平方向に回動可能であり前記支承架構の特定面が変化する風向に常に対向出来る様にするための風向対向手段が付設され、更には、前記羽根車の風上側に該羽根車の上下方向で回転径の約半分の寸法の範囲を防風することが出来るとともに回転径の範囲内を位置移動が可能な防風板が配設されていて、前記羽根車に連係して該羽根車の回転力により作動する発電機が具備されていることを特徴とする風力発電装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、風力発電装置に関し、詳しくは、板状面で受風する回転翼を有し回転軸が水平方向にあり回転軸の両端部が支承される羽根車を用いて風向の変化に適切に受風出来る様にした受風方式の風力発電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
風力発電の場合には、一般的に風力を羽根車の回転翼で受風し回転エネルギーに変換する受風方式が用いられるが、風向は変化するので前記受風方式としては風向の変化に対応して効果的な受風が出来ることが肝要な条件となって来る。このため、従来から受風方式としては回転軸が水平方向にある所謂プロペラ方式や鉛直方向にあるサボニウス型風車やダリウス型風車等に類する方式のものが知られ多く用いられて来ている。
【０００３】
しかし、プロペラ方式では回転翼の受風面は比較的小さく回転半径を大きくすることにより比較的大きな発電出力を得ることが期待出来るがそれに伴い高い支柱を設け基礎も大きくする必要があるとともに回転翼の破損飛散による周辺への被害等を考慮しなくてはならないために例えば建築物の屋上や周辺部への設置は困難であり設置場所が限定され更には建設費が高額になるとともに設備の保守管理も高所に及ぶため容易ではないという課題点がある。
【０００４】
また、サボニウス型風車に類する方式では回転翼の受風面は比較的大きく回転軸が鉛直方向にあるため設置基盤面から余り高さを要しない位置での発電が容易であり設置場所の限定は比較的少ないが、回転翼が回転位置によっては回転への抵抗力として作用するとともに風は同地点でも高さ方向で風速が異なり回転翼の上部と下部では受風風力に差が生じるため回転エネルギーとしての変換は効率的とは言い難く大型化による大きな発電出力も期待し難いという課題点がある。
【０００５】
そして、ダリウス型風車に類する方式では前記サボニウス型風車に類する方式と同様に回転軸が鉛直方向にあり設置基盤面から余り高さを要しない位置での発電が容易であるが前記サボニウス型風車に類する方式とは異なり回転翼が回転位置による抵抗力としての作用は小さいが受風面も比較的小さいため大きな発電出力は期待し難いという課題点がある。
【０００６】
一方、前記サボニウス型風車等に類する方式のものを回転軸を水平方向にして用いることも考えられるが風向の変化への対応が容易でないと判断される為かこの様な提案は現状においては少なく、少ない例として、特許請求の範囲には記載されていないが発明の実施の形態の図に前記方式を推察される風力発電装置（特開２００３−４９７６０号）が公知にあるが、前記風力発電装置は箱体形状通風体の風上側に通風量の増大減少の制御をするための開口角度変更可能な集風部材を設け通風体の中に配設した羽根車を特に弱風下でも回転力を高めて発電を安定的に維持しようとするもので、前記通風体の構造では羽根車は回転径が相対的に小さくなり強風時には風力を効果的に活用することにはならず、また、通風体を積層することは困難であるので発電出力の拡大は容易でないという課題点がある。この様に現状の風力発電方法に関しては種種の課題点があるのが実状である。
【０００７】
このため、地球温暖化等の地球環境悪化の要因となる火力発電や安全性が課題として残っている原子力発電に代わる風力や太陽光等の自然エネルギーを利用した地球環境に優しい発電方法はその重要性と期待とが益々高まって来ているが、風力発電が今後その期待に応えられるためには、大きな発電出力が期待出来るが設置場所が限定されるプロペラ方式の大型化の訴求に注力するだけでなく、設置場所の限定が少なく広範な場所で風力を有効に利用して比較的大きな発電出力が期待出来る風力発電に関する提案が望まれている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前述の従来技術に鑑みてなされたもので、板状面で受風する回転翼を有し回転軸が水平方向にある羽根車を用いて風向の変化に対応して効果的な受風が出来る様にし更には回転翼の抵抗力としての作用を低減するようにした受風方式を用いることにより、風向の変化にも適切に対応出来て効率的な発電が出来るとともに設置基盤面から余り高さを要しない位置での発電が容易であり回転翼の破損等の故障の恐れや設置場所の限定も比較的少なくて広範な場所で風力を有効に利用して発電出来てプロペラ方式の大型化で訴求する様な大出力発電ではないが従来のサボニウス型風車等の方式よりも効率的で大きな出力の発電が期待出来る風力発電装置の提供を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するため、本発明の風力発電装置は、回転軸から放射状に突出する板状の回転翼を３枚以上有し回転軸が水平方向にある羽根車を用い該羽根車の回転軸の両端部を支承する主要部が四角枠形状をなした支承架構と該支承架構を支持する支持基礎部を有し、前記支承架構が前記支持基礎部上で水平方向に回動可能であり前記支承架構の特定面が変化する風向に常に対向出来る様にするための風向対向手段が付設され、更には、前記羽根車の風上側に該羽根車の上下方向で回転径の約半分の寸法の範囲を防風することが出来るとともに回転径の範囲内を位置移動が可能な防風板が配設されていて、前記羽根車に連係して該羽根車の回転力により作動する発電機が具備されていることを特徴とする。
【００１０】
これにより、変化する風向に係わらず回転翼の回転に好ましい受風が出来る様になり回転翼の抵抗力としての作用も低減されるのでサボニウス型風車等の受風方式よりも効率的で大きな出力の発電が期待出来て、例えば台風等の異常強風時には防風板を羽根車の回転軸近傍に位置移動させることにより羽根車の異常回転負荷が軽減出来るので本発電装置の故障や回転翼の破損飛散等の損傷の恐れが少なくなり運転調整も容易に出来る様になる。そして、設置基盤面から余り高さを要しない位置での発電が容易に可能となるので設置場所の限定も比較的少なく広範な場所で風力を有効に利用して比較的大きな出力の発電が出来る様になる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の風力発電装置の実施の形態を以下に図面を参照して説明する。図１は本発明の風力発電装置の一例を示す縦断面図、図２は図１の例の正面図、図３は図１の例の平断面図、図４は図１の例で強風時に防風板を上方に位置移動した状態を示す縦断面図、図５は本風力発電装置の羽根車を２段にした場合の例の縦断面図、図６は図５の例の正面図を示す。
【００１２】
本発明の風力発電装置１は、図１〜３に示す様に、回転軸から放射状に突出する板状の回転翼を３枚以上有し回転軸が水平方向にある羽根車２が用いられ、羽根車２の回転軸の両端部を支承する主要部が四角枠形状をなした支承架構３と該支承架構３を支持する支持基礎部４を有し、支承架構３が支持基礎部４上で水平方向に回動可能となるための回動連結部位５を有し支承架構３の特定面を変化する風向に常に対向出来る様にするための風向対向手段が付設されている。前記風向対向手段としては、例えば、羽根車２の風下側に支承架構３に連結された垂直翼９が設けられるか、図には示されていないが、風向検知装置を付設しこれと連係して支承架構３の回動の駆動と制御を行うことの出来る駆動装置が設けられる。そして、羽根車２の風上側に羽根車２の上下方向で回転径の約半分の寸法の範囲を防風することが出来るとともに回転径の範囲内を位置移動が可能な防風板６が配設されている。防風板６は通常においては図１に示す様に羽根車２の回転軸から約下方半分を防風する様な位置に配設されていて予め規定された以上の風速の場合には図４に示す様に上方に位置移動させて羽根車２の回転力を低減させ発電出力を調整するとともに羽根車２の異常回転による破損や故障等の恐れを回避する。付加して、支承架構３の上枠部の風上側に羽根車２の受風量を増すための風誘導部材７を配設することが好ましい。そして、羽根車２に連係して羽根車２の回転力により作動する発電機８が具備されている。
【００１３】
また、本風力発電装置１は、図５〜６に示す様に、羽根車２を二つ以上を設けた多段式とすることも出来て、その場合には、羽根車２の数に応じた数だけの防風板６が設けられ発電機８もそれに準じて設けられることが好ましい。そして、本装置１の具体的規模および詳細の仕様については求められる発電能力および設置場所等の条件を勘案して適宜設定される。以下に、本風力発電装置１に連関する主な部位、機器等に関し付記して特記すべき詳細について説明する。
【００１４】
羽根車２は、３枚以上の板状の回転翼が相互間に均等な角度または間隔を保って回転軸から概ね放射状に突出していて、回転翼と回転軸との連結方法としては一体化出来て本発明の目的を達成出来れば限定されない。材質としては、例えば、鉄、ステンレス、チタン合金、ジュラルミン等の金属または合金もしくはポリカーボネート、エポキシ、ポリアミド等の高強度プラスチックならびに炭素繊維等の繊維補強プラスチック等の高強度高耐久材料が考えられるが、本発明の目的を達成出来うるものなら限定されない。回転翼は、数量は４〜６枚の範囲として平板状でも良いが受風効果を高める観点からは外周側近傍にくの字形状もしくは彎曲状に類した形状部を設けることが好ましく、例えば、くの字形状では内角を概ね９０〜１３５度を目処とするのが好ましい。回転軸は回転翼の両端から突出した突出部を有し該突出部は支承架構３により支承出来る様になっていて支承を維持するための耐久性を有している。
【００１５】
支承架構３は、材質としては羽根車２に準じた材質のものが用いられ、羽根車２の支承方法としては既存の回転機械の回転軸支承に通常用いられているものに準じた支承方法で、例えば、ボールベアリングに類する機構等を組み込んだ支承方法が考えられるが羽根車２の回転を阻害しない方法で本発明の目的を達成出来うるならば限定されない。また、支承架構３の形態としては羽根車２が支承出来て該架構３が支持基礎部４上で回動可能であり本発明の目的を達成出来うる形態であれば限定はされない。
【００１６】
支持基礎部４は、地盤または建築物等の躯体に固定され、支承架構３との間に回動連結部位５を介して支承架構３を回動可能な状態に支持している。支持基礎部４の本体は主に鉄骨もしくは鉄筋コンクリートからなっている。回動連結部位５は下方からの支承のみならず水平方向および浮き上がり防止対応を考慮した支承方法が組み込まれた形態をなしていて、円滑な回動を可能とするための構造としては、例えば、ボールベアリングに類する機構またはポリテトラルフルオロエチレン、フッ素樹脂、グラファイト等を他のプラスチック材料に混合して摩擦抵抗を低減させた部材を摺動部材として組み込んだ機構もしくはオイル等の潤滑剤を利用した機構等を組み込んだ構造のものが考えられるが、摩擦抵抗を低減し円滑な回動と上部の支持強度が確保され本発明の目的を達成出来れば限定されない。また、地盤への固定は杭打ちや土台となるコンクリート基礎等を必要に応じて設置して固定し、建築物等の躯体への固定はアンカーボルト等を用いて固定する。
【００１７】
防風板６は、材質としては羽根車２に準じた材質のものが用いられる。形状としては、断面が中央部が風上側に突出した山形もしくは円弧に類した形状をなし風圧を軽減させる様にしていることが好ましく、山形形状では中央部の内角が概ね６０〜９０度の範囲に設定され、円弧に類した形状では前記山形形状の三角点を結ぶ形状が好ましい。そして、支承架構３への着設方法は受風圧に耐えられる位置固定が出来るとともに位置移動を必要とする場合に位置移動を可能に出来る着設方法であれば限定されない。そして、風誘導部材７は、板状の形態で支承架構３の上枠部に留め付けられていて、該留め付け方法は通常の受風時においては鉛直方向と概ね４５〜６０度の角度をなしているが台風等の異常強風時には支承架構３の上枠の上方風下側に折り畳める様な工夫がなされていることが好ましい。
【００１８】
発電機８は、本装置１の前提条件を勘案し既存の発電機から機種、発電能力等の仕様設定により適宜選択し用いることが出来る。また、発電機８と羽根車２との間には回転を伝達するための回転伝達機構１０と発電に好ましい回転数を得るための増速機構１１を介在させて用いられる。回転伝達機構１０は既存の回転機械に用いられる回転伝達機構に準じたもので例えば歯車またはプーリー等とシャフトを用いた機構に類するのものを用いることが出来て、増速機構１１は現状の風力発電装置や自動車等に用いられるものに準じたものを用いることが出来る。
【００１９】
風向対向手段としては、垂直翼９の場合には、材質としては羽根車２に準じた材質のものが用いられ、配設位置および形状・寸法は羽根車２の回転に支障を来さない範囲に装置１の規模等を勘案して目的とする機能を発揮出来る様に適宜設定されて支承架構３へ連結固定される。また、風向検知装置と駆動装置を用いる場合には、例えば、風向検知装置を支承架構３の最上部に設置し駆動装置を回動連結部位５に駆動出来る様に付設して風向検知装置が風向を検知し電気信号等の手段により駆動装置に伝達し回動連結部位５を駆動し制御出来る様にすることが考えられるが、本発明の目的を達成出来る手段であれば前述の例に限定されない。
【００２０】
【発明の効果】
本発明によれば、風力発電において、風向の変化にも適切に対応出来て効率的な発電が出来るとともに設置基盤面から余り高さを要しない位置での発電が容易であり台風等の異常強風時には防風板を羽根車の回転軸近傍に位置移動させることにより羽根車の異常回転負荷が容易に軽減出来て更には羽根車の両端部を支承しているので、回転翼の破損飛散等の損傷の恐れが少なく運転調整や設備の保守管理も容易に出来て設置場所の限定も比較的少なく例えば建築物の屋上や山上、山腹、岬、突堤等の広範な場所で風力を有効に利用して発電出来るとともにプロペラ方式の大型化で訴求する様な大出力発電ではないが従来のサボニウス型風車やダリウス型風車等の方式よりも効率的で大きな出力の発電が期待出来る風力発電装置が提供出来る様になるので、地球温暖化等の地球環境悪化の要因となる火力発電や安全性が課題として残っている原子力発電に代わる地球環境に優しい発電装置として利用出来るとともに今後期待される燃料電池のための水素ガスを水の電気分解により製造することにも利用出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の風力発電装置の一例を示す縦断面図
【図２】本発明の風力発電装置の図１の例の正面図
【図３】本発明の風力発電装置の図１の例の平断面図
【図４】本発明の風力発電装置の図１の例で強風時に防風板を上方に位置移動した状態を示す縦断面図
【図５】本発明の風力発電装置の羽根車を２段にした場合の例の縦断面図
【図６】本発明の風力発電装置の図５の例の正面図
【符号の説明】
１  ；本発明の風力発電装置
２  ；羽根車
３  ；羽根車の支承架構
４  ；支承架構の支持基礎部
５  ；支承架構と支持基礎部との回動連結部位
６  ；防風板
７  ；風誘導部材
８  ；発電機
９  ；風向対向手段の垂直翼
１０；発電機への回転伝達機構
１１；発電機への増速機構
１２；地盤面または建築物の躯体等