(57)【要約】【課題】      回転部分に重量物を設けることなく、風向きの変動に追随して、風を取り込むことを可能すること。【解決手段】  風力発電設備は、筒状体１０と、給気部１２と、排気部１４と、風車１６とを備えている。筒状体１０は、上下端が開口した円形断面の円筒体であって、固定された状態で設けられている。給気部１２は、筒状体１０の下端側に回転自在に配置されており、排気部１４は、筒状体１０の上端側に回転自在に配置されている。給気部１２は、本体１２ａの外面に風向案内板２２が設けられていて、この風向案内板２２の機能により、給気口１２ｂが、常時、風上側に臨むように、本体１２ａが風向きに合わせて回転させられる。排気部１４は、本体１４ａの外面に、風向案内板２２が設けられていて、この風向案内板２２の機能により、排気口１４ｃが常時、風下側に臨むように、風向きに合わせて本体１４ａが回転させられる。風車１６は、風車本体１６ａと発電機１６ｂとを備えている。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空な内部に発電機付き風車が回転自在に支持され、固定状態に設置される筒状体と、
前記筒状体の上下方向の両端側に回転自在に支持される給気部と排気部とを備え、
前記給気部を介して、前記筒状体内に取り入れた空気流を、前記排気部に向かうように流通させて、前記風車を回転させる風力発電設備であって、
前記給気部に設けられた風の取入れ用給気口が風上側に臨み、前記排気部に設けられた空気流の排出口が、風下側に臨むように回転させる風向案内板を設けたことを特徴とする風力発電設備。
【請求項２】
前記給気部は、前記筒状体の下端側に配置し、かつ、前記排気部を前記筒状体の上端側に配置することを特徴とする請求項１記載の風力発電設備。
【請求項３】
前記給気部と前記排気部は、前記筒状体にそれぞれ回転自在に支持され、前記風向案内板を前記給気部と排気部のそれぞれに設けることを特徴とする請求項１または２記載の風力発電設備。
【請求項４】
前記給気部と前記排気部は、一体に設けられて、前記筒状体に回転自在に支持されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の風力発電設備。
【請求項５】
前記筒状体および前記給気部と排気部とは、円形断面に形成することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の風力発電設備。
【請求項６】
前記給気部と排気部の内面に吸音材を貼着することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の風力発電設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、風力発電設備に関し、特に、発電機のロータ径が比較的小さく、建物屋上などに設置される風力発電設備に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
風力発電設備では、発電機のロータ直径が数メートル以下のマイクロ風車を用いるものがあり、この種の発電設備は、居住地域などで利用されていて、風車は、地上数メートル以下の低い場所や、建物屋上に設置されることが多い。
【０００３】
このような発電設備では、風速が小さいだけでなく、周囲の地形や建物などに影響されて、風向や風速の変動が大きくなる。そのため、このような風力発電設備では、（１）低風速でも発電できること、（２）風向，風速の変動が顕著な場合でも、追随しつつ安定した運転ができること、（３）強風などによる風車の翼や支柱などが破損した際の飛散対策が容易であること、（４）発生騒音対策が容易であること、などの要請があった。
【０００４】
そこで、例えば、特許文献１，２には、低風速化に対する対策が提案されており、特許文献１では、風向き方向に開いた専用の集風口を設ける構造が提案され、特許文献３には、屋根の傾斜を利用して風車に風を取り込む構造が提案されている。
【０００５】
また、特許文献１，２では、風向変動に対する追随対策として、尾翼案内風向板を設けている。しかしながら、このような従来の風力発電設備には、以下に説明する課題があった。
【特許文献１】特開昭６０−３６７８５号公報
【特許文献２】特開２００３−４９７６０号公報
【特許文献３】特開平１０−１２２１２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
すなわち、特許文献１，２に開示されている風力発電設備では、集風口，風車，発電機などの重量物全体を、風向きに合わせて回転させる構造なので、鉛直荷重を支える部分に、風圧による偏心した不均衡な力がかかり、回転機構に故障が発生し易いという問題があった。
【０００７】
また、特許文献３に開示されている風力発電設備では、建物などの傾斜屋根を集風面の一部として利用するものであるが、騒音に対する対策が講じられておらず、大きな騒音が発生して、周辺に迷惑を及ぼすという問題があった。
【０００８】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、風向きに合わせて重量物を回転させることなく、風向きの変動に追随して、風を取り込むことが可能で、しかも、騒音の発生が少なくなる風力発電設備を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、中空な内部に発電機付き風車が回転自在に支持され、固定状態に設置される筒状体と、前記筒状体の上下方向の両端側に回転自在に支持される給気部と排気部とを備え、前記給気部を介して、前記筒状体内に取り入れた空気流を、前記排気部に向かうように流通させて、前記風車を回転させる風力発電設備であって、前記給気部に設けられた風の取入れ用と給気口が風上側に臨み、前記排気部に設けられた空気流の排出口が、風下側に臨むように回転させる風向案内板を設けた。
【００１０】
このように構成した風力発電設備によれば、給気部に設けられた風の取入れ用と給気口が風上側に臨み、排気部に設けられた空気流の排出口が、風下側に臨むように回転させる風向案内板を設けているので、風向きが変わっても、風向案内板の作用により常時、給気口が風上側に臨み、かつ、排気口が風下側の臨んで、給気口から取り込まれた風が、排気口に向かって流れる空気流となって、発電機付き風車を回転駆動させて、発電させることができる。
【００１１】
この場合、風向案内板により回転させられるのは、給気部と排気部であって、これらの部分には、風車や発電機などの重量物を設けていないので、従来のこの種の設備のように、風圧の偏心作用による、故障の恐れがなくなる。
【００１２】
また、空気流により回転駆動される風車は、固定設置される筒状体内に設置されているので、外部に漏れる騒音量を大幅に低減することができるとともに、風車や発電機が破損した場合にも、これらが筒状体内に設置されているので、破損部が外部に飛散することも防止される。
【００１３】
前記給気部は、前記筒状体の下端側に配置し、かつ、前記排気部を前記筒状体の上端側に配置することができる。    
【００１４】
前記給気部と前記排気部は、前記筒状体にそれぞれ回転自在に支持され、前記風向案内板を前記給気部と排気部のそれぞれに設けることができる。
【００１５】
前記給気部と前記排気部は、一体に設けられて、前記筒状体に回転自在に支持することができる。
【００１６】
前記筒状体および前記給気部と排気部とは、円形断面に形成することができる。
前記給気部と排気部の内面に吸音材を貼着することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明にかかる風力発電設備によれば、風向きに合わせて回転させる部分に風車や発電機などの重量物を設置することなく、風向きの変動に追随して、風を取り込むことが可能で、しかも、騒音の発生が少なくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の好適な実施の形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１９】
図１および図２は、本発明にかかる風力発電設備の実施例１を示している。これらの図に示した風力発電設備は、筒状体１０と、給気部１２と、排気部１４と、発電機付き風車１６とを備えている。
【００２０】
筒状体１０は、上下端が開口した円形断面の円筒体であって、基礎１８上に立設された支持材１７により、両端開口が上下に位置するようにして、固定された状態で設けられている。
【００２１】
給気部１２は、筒状体１０の下端側に回転自在に配置されており、排気部１４は、筒状体１０の上端側に回転自在に配置されている。なお、この給気部１２と排気部１４の位置関係は、例えば、風が筒状体１０の上端側に多く吹き付ける場合には、相互の位置関係を逆にしても良い。
【００２２】
給気部１２は、両端が開口した円筒状の本体１２ａと、本体１２ａの側面に開口した給気口１２ｂとを備え、給気口１２ｂの周縁には、外方に向けて拡径する集風筒１２ｃが設けられており、本体１２ａの上端開口が筒状体１０と連通する連通口１２ｄとなっている。
【００２３】
このような構造の本体１２ａは、両端が、基礎１８に設けられた支持部２０と筒状体１０との間に配置され、両端側が支持部２０と筒状体１０に回転自在に支持されている。
【００２４】
また、本体１２ａの内面には、給気口１２ｂの部分を除いて吸音材２１が貼着されている。さらに、本体１２ａの外面には、外部からの風を受けて、風の抵抗が最も少ない位置をむく平板状の風向案内板２２が設けられていて、この風向案内板２２の機能により、給気口１２ｂが、常時、風上側に臨むように、本体１２ａが風向きに合わせて回転させられる。
【００２５】
なお、図１に符号２３で示した部材は、給気部１２の本体１２ａ内に設けられた偏向板であって、この偏向板２３は、給気口１２ｂから取り込まれた風を、風車１６側に導入するように、上方側に向けて偏向させるものであって、複数が傾斜した状態に取付けられている。
【００２６】
排気部１４は、下端と側端が開口したＬ字型の中空筒体からなる本体１４ａを備え、本体１４ａは、筒状体１０の上端に、下端側が回転自在に支持されている。本体１４ａの下端開口は、筒状体１０の内部と連通する連通口１４ｂとなっているとともに、側方の開口が筒状体１０内の空気流を外部に排出する排出口１４ｃとなっている。また、本体１４ａの内面には、吸音材２１が貼着されている。
【００２７】
本体１４ａの外面には、給気部１２と同様に、外部からの風を受けて、風の抵抗が最も少ない位置をむく平板状の風向案内板２２が設けられていて、この風向案内板２２の機能により、排気口１４ｃが常時、風下側に臨むように、風向きに合わせて本体１４ａが回転させられる。
【００２８】
発電機付き風車１６は、本実施例の場合、複数の翼を有し、筒状体１０内において、回転自在に支持された風車本体１６ａと、風車本体１６ａの回転軸に連結された発電機１６ｂとを備えていて、筒状体１０内において生起される給気部１２から排気部１４に向かう空気流により、風車本体１６ａが回転駆動されて、発電機１６ｂにより所定の電力が得られるようになっている。このように構成された発電機付き風車１６は、風車本体１６ａの側部に延設された支持ステー１６ｃにより、筒状体１０の内面に支持されている。
【００２９】
なお、本実施例の場合には、筒状体１０の軸心位置に、発電機１６ｂが連結された１個の風車本体１６ａを配置しているが、風車本体１６ａの配置形態は、この状態に限る必要はなく、例えば、小径の風車本体１６ａを同一平面上に多数隣接配置することも可能であるし、また、小径の風車本体１６ａを、軸方向に沿って所定の間隔を隔てて段状に配置することもできる。多段状に配置する場合には、各段で風車本体１６ａが同じ軸線上に位置しないようにシフトさせることもできるし、同軸上に設けることもできる。
【００３０】
さて、以上のように構成した風力発電設備によれば、給気部１２に設けられた風の取入れ用給気口１２ａが風上側に臨み、排気部１４に設けられた空気流の排出口１４ａが、風下側に臨むように回転させる風向案内板２２を設けているので、風向きが変わっても、風向案内板２２の作用により常時、給気口１２ａが風上側に臨み、かつ、排気口１４ａが風下側に臨んで、給気口１２ａから取り込まれた風が、排気口１４ａに向かって流れる空気流となって、発電機付き風車１６を回転駆動させて、発電させることができる。
【００３１】
この場合、風向案内板２２により回転させられるのは、給気部１２と排気部１４であって、これらの部分には、風車や発電機などの重量物を設けていないので、従来のこの種の設備のように、風圧の偏心作用による、故障の恐れがなくなる。
【００３２】
また、空気流により回転駆動される風車１６は、固定設置される筒状体１０内に設置されているので、外部に漏れる騒音量を大幅に低減することができるとともに、風車１６ａや発電機１６ｂが破損した場合にも、これらが筒状体１０内に設置されているので、破損部が外部に飛散することも防止される。さらに、本実施例の場合、給気部１２と排気部１４の内面には、吸音材２４が貼着されているので、外部にもれる騒音量がより一層低減する。
【実施例２】
【００３３】
図３および図４は、本発明にかかる風力発電設備の実施例２を示している。これらの図に示した風力発電設備は、筒状体５０と、給気部５２と、排気部５４と、発電機付き風車５６と、風向案内板５７とを備えている。
【００３４】
筒状体５０は、上下端が閉塞した円形断面の円筒体であって、基礎５８上に設けられた支持台５９上に固定状態で立設設置されている。この筒状体５０は、例えば、側面にスリット開口が設けられた籠状のものから構成され、軸方向の中間位置に、風車固定枠５１が設けられている。
【００３５】
なお、筒状体５０の形態は、籠状に限ることはなく、例えば、上下端が閉塞された円筒の側面に、給気部５２と排気部５４とに位置対応させてスリット状の開口を複数設けた形態であっても良い。また、筒状体５０は、例えば、図４に断面で示すように、４点支持の柱状のものであっても良い。
【００３６】
給気部５２と排気部５４とは、本実施例の場合、円筒５５に一体に設けられている。給気部５２は、円筒５５の下端側に配置され、排気部５４は、円筒５５上端側に配置されているが、この配置関係は、逆にしても良い。
【００３７】
円筒５５は、上端が閉塞され、下端が開口した円筒体であって、筒状体５０の外周を取り囲むように設置され、筒状体５０の上端に設けられた垂直荷重ベアリング６０を介して、筒状体５０に回転自在に支持されている。
【００３８】
給気部５２は、円筒５５の側面に開口形成された給気口５２ａを備え、この給気口５２ａの周縁には、外方に向けて拡開する両端が開口した集風筒５２ｂが設けられている。排気部５４は、円筒５５の側面に開口形成された排気口５４ａを備え、この排気口５４ａの周縁には、外方に向けて拡開する両端が拡開した排風筒５４ｂが設けられている。
【００３９】
本実施例の場合、給気口５２ａと排気口５４ａとは、図４に示すように、円筒５５ないしは筒状体５０の中心に対して、対抗する位置、すなわち、１８０°離れた位置に設けられている。
【００４０】
円筒５５の下端は、筒状体５０の下部に設けられた液体シール部６２に挿入されている。液体シール部６２は、筒状体５０の下部に、筒状体５０を閉塞するように取付けられた底板６２ａと、底板６２ａの上面に突設された一対のリング板６２ｂ，６２ｃとを備え、リング板６２ｂ，６２ｃ間に、シール液６２ｄが収容されている。
【００４１】
一対のリング板６２ｂ，６２ｃは、筒状体５０よりも大きな内径を備えた短い円筒であって、下端が底板６２ａの上面に固設され、リング板６２ｂ，６２ｃ間には、所定の間隔が設けられていて、この間隔内に、オイルや水などのシール液６２ｄが収容されている。このようなシール液６２ｄ内に下端側が挿入された筒体５５は、筒体５５の下部側に設けられた給気部５２の下端が、この部分で、外部からシールされている。
【００４２】
また、筒体５５の軸方向の中間位置には、逆Ｌ字型断面の中空形状の筒部６４が内面側に固設されている。この筒部６４の下端側は、筒状体５０の長手方向の中間位置に設けられた液体シール部６６に挿入されていて、この液体シール部６６により、筒体５５に設けられた給気部５２と排気部５４とが区画されている。
【００４３】
液体シール部６６は、前述した液体シール部６２と実質的に同一構成のものであって、筒状体５０の中間位置に設けられた固定枠５１と、一対のリング板中６６ｂ，６６ｃと、シール液６６ｄとを備えている。
【００４４】
一対のリング板６６ｂ，６６ｃは、筒状体５０よりも大きな内径を備えた短い円筒であって、下端が固定枠５１の上面に固設され、リング板６６ｂ，６６ｃ間には、所定の間隔が設けられていて、この間隔内に、オイルや水などのシール液６６ｄが収容されている。このようなシール液６６ｄ内に下端側が挿入された筒部６４は、この部分で、筒体５５の上下を区画している。
【００４５】
また、筒体５５と筒状体５０との間には、一対の偏心防止用ベアリング６８が、上部側と下部側に設けられている。一方、発電機付き風車５６は、実施例１と同様に、風車本体５６ａと、風車本体５６ａに連結された発電機５６ｂとを備えていて、風車本体５６ａは、本実施例の場合、液体シール部６６の一部を構成する固定枠５１に回転自在に支持されいる。
【００４６】
風向案内板５７は、実施例１と同様に、外部からの風を受けて、風の抵抗が最も少ない位置をむく機能を有するものであって、本実施例の場合、筒体５５の上端に設置されている。
【００４７】
なお、図３に符号７０で示した部材は、実施例１で示した吸音材と同じものであって、この吸音材７０は、給気部５２の側面と底面、および、排気部５４の側面にそれぞれ貼着されている。
【００４８】
以上のように構成された風力発電設備によれば、実施例１と同様に、給気部５２に設けられた風の取入れ用給気口５２ａが風上側に臨み、排気部５４に設けられた空気流の排出口５４ａが、風下側に臨むように回転させる風向案内板５７を設けているので、風向きが変わっても、風向案内板５７の作用により常時、給気口５２ａが風上側に臨み、かつ、排気口５４ａが風下側に臨んで、給気口５２ａから取り込まれた風が、排気口５４ａに向かって流れる空気流となって、発電機付き風車５６を回転駆動させて、発電させることができる。
【００４９】
この場合、風向案内板５７により回転させられるのは、給気部５２と排気部５４が設けられた筒体５５であって、これらの部分には、風車や発電機などの重量物を設けていないので、従来のこの種の設備のように、風圧の偏心作用による、故障の恐れがなくなる。
【００５０】
また、空気流により回転駆動される風車５６は、固定設置される筒状体５０内に設置されているので、外部に漏れる騒音量を大幅に低減することができ、特に、本実施例の場合には、筒状体５０の外周に筒体５５が設けられていて、二重構造になっているので、外部にもれる騒音量がより一層低減する。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明にかかる風力発電設備は、風力により電気を得ることができるので、例えば、住宅などの発電設備として有効利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明にかかる風力発電設備の実施例１を示す縦断面説明図である。
【図２】図１の要部水平断面図である。
【図３】本発明にかかる風力発電設備の実施例２を示す縦断面説明図である。
【図４】図１の要部水平断面図である。
【符号の説明】
【００５３】
１０        筒状体
１２        給気部
１４        排気部
１６        風車付き発電機
１８        基礎
２０        給気口
２２        排気口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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