(57)【要約】【課題】  本発明は効率の高い風力発電を行ないうる風力発電装置に関し、省スペースで効率の高い風力発電を行なうことを課題とする。【解決手段】  風により発電を行なう発電機１３と、一端部に風を取り込むための取り込み口１５Ａ〜１５Ｃが形成された複数の導風配管１１Ａ〜１１Ｃと、この導風配管１１Ａ〜１１Ｃの他端部が接続されて導風配管１１Ａ〜１１Ｃからの風を発電機１３に案内する案内配管１２とを有する。そして、複数の導風配管１１Ａ〜１１Ｃの他端部が案内配管１２に接続される接続位置において、一の導風配管と他の導風配管（図２に示す例では、導風配管１１Ａと導風配管１１Ｂ）とが略直角をなすよう案内配管１２に接続する構成とする。【選択図】  図２
2005083287.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
風により発電を行なう発電機と、
一端部に風を取り込むための取り込み口が形成された複数の導風配管と、
該導風配管の他端部が接続されており、複数の導風配管からの風を前記発電機に案内する案内配管とを有し、
かつ、前記複数の導風配管の他端部が前記案内配管に接続される接続位置において、一の導風配管と、他の導風配管とが略直角をなすよう前記案内配管に接続されてなることを特徴とする風力発電装置。
【請求項２】
請求項１記載の風力発電装置おいて、
前記一の導風配管と他の導風配管とがなす角度は、８０°以上９０°以下であることを特徴とする風力発電装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の風力発電装置において、
前記案内配管内に整流板を設けたことを特徴とする風力発電装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の風力発電装置において、
前記案内配管の断面積が、前記導風配管の断面積に比べて小さいことを特徴とする風力発電装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の風力発電装置において、
前記取り込み口の形状をハニカム形状としたことを特徴とする風力発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は風力発電装置に係り、特に効率の高い風力発電を行ないうる風力発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境破壊から少しでも地球を守るためのクリーンな電気エネルギーの生産方法として、太陽光発電装置や風力発電装置が注目視されてきている（例えば、特許文献１参照）。しかし、現在では太陽光発電装置の生産コストは依然高く、また、風力発電は発電装置が大き過ぎて一般への普及は未だ遅れているのが現状である。
【０００３】
ここで、このような従来の風力発電装置１００を図７に示す。同図に示す風力発電装置１００は、土台に設置された支柱１０１の上部に発電機１０２を設けた構成とされている。この発電機１０２は、回転軸に複数のプロペラ羽根１０３が設けられており、自然の風力でこのプロペラ羽根１０３が回転するよう構成させている。そして、プロペラ羽根１０３の回転力で発電機１０２の回転軸を回転させ、これにより発電を行なう構成とされている。また、尚、発電機１０２のプロペラ羽根１０３の配設位置と半体側には方向翼１０４が設けられている。
【特許文献１】特開２００３−４９７６０公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述のような風力発電装置１００は発電出力が小さいため、どうしても用途が限定されてしまう。また、風力発電装置を工場や一般住宅に普及させるためには、どうしても工場や一般住宅の敷地など、人や動物が自由に近づける場所に設置しなければならなくなる。
【０００５】
しかしながら、従来の風力発電装置１００では、発電効率を高める方法としてプロペラ羽根１０３を大型化することが行なわれていたため、風力発電装置の設置には比較的大きなスペース（設置面積）が必要となるという問題点があった。また、このように比較的大きな設置面積を設けても、風力を全て発電に寄与させることができず、発電効率を十分に高めることができないという問題点があった。
【０００６】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、省スペースで効率の高い風力発電を行ないうる風力発電装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために本発明では、次に述べる各手段を講じたことを特徴とするものである。
【０００８】
請求項１記載の発明に係る風力発電装置は、
風により発電を行なう発電機と、
一端部に風を取り込むための取り込み口が形成された複数の導風配管と、
該導風配管の他端部が接続されており、複数の導風配管からの風を前記発電機に案内する案内配管とを有し、
かつ、前記複数の導風配管の他端部が前記案内配管に接続される接続位置において、一の導風配管と、他の導風配管とが略直角をなすよう前記案内配管に接続されてなることを特徴とするものである。
【０００９】
上記発明によれば、複数の導風配管が案内配管に接続される接続位置において、各導風配管は略直角をなすよう接続されるため、各導風配管からの風は最も効率よく合流する。このため、案内配管における風の流速を高めることができ、よって効率の高い風力発電を行なうことが可能となる。
【００１０】
また、請求項２記載の発明は、
請求項１記載の風力発電装置において、
前記一の導風配管と他の導風配管とがなす角度は、８０°以上９０°以下であることを特徴とするものである。
【００１１】
上記発明のように、接続位置における各導風配管のなす角度は、８０°以上９０°以下であることが望ましく、この範囲において高効率の風力発電を行なうことができる。
【００１２】
また、請求項３記載の発明は、
請求項１または２記載の風力発電装置において、
前記案内配管内に整流板を設けたことを特徴とするものである。
【００１３】
上記発明によれば、案内配管内に整流板を設けたことにより、発電機に流入する風が安定化し、発電効率を高めると共に騒音の発生を防止することができる。
【００１４】
また、請求項４記載の発明は、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の風力発電装置において、
前記導風配管の断面積が、前記案内配管の断面積に比べて大きいことを特徴とするものである。
【００１５】
上記発明によれば、導風配管の断面積を案内配管の断面積に比べて大きくしたことにより、大きな断面積を有する導風配管で取り込まれた風は、導風配管より断面積が小さい案内配管に導入された時点で風速が急激に速くなるため、発電機において高電力を発電することができる。
【００１６】
また、請求項５記載の発明は、
請求項１乃至４のいずれかに記載の風力発電装置において、
前記取り込み口の形状をハニカム形状としたことを特徴とするものである。
【００１７】
上記発明によれば、取り込み口の形状をハニカム形状としたことにより、複数の取り込み口を高密度に配設できるため、無駄なく風を取り込むことが可能となる。また、ハニカム形状は高剛性であるため、風の導入時に騒音が発生することを防止できる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、複数の導風配管からの風を最も効率よく合流させて案内配管に導入することができるため、合流時の損失を軽減でき案内配管における風の流速を高めることができるため、効率の高い風力発電を行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
次に、本発明を実施するための最良の形態について図面と共に説明する。図１及び図２は、本発明の第１実施例である風力発電装置１０を示している。図１は風力発電装置１０の正面図であり、図２は風力発電装置１０の要部構成を示す側断面図である。
【００２０】
風力発電装置１０は、大略すると複数（本実施例では３本）の導風配管１１Ａ〜１１Ｃ、案内配管１２、及び発電機１３等により構成されている。導風配管１１Ａ〜１１Ｃは、一端（図２における左端）に風を取り込む取り込み口１５Ａ〜１５Ｃが形成されると共に、他端は案内配管１２に接続されている。
【００２１】
即ち、３本の導風配管１１Ａ〜１１Ｃは、全て１本の案内配管１２に接続されている。これにより、取り込み口１５Ａ〜１５Ｃから取り込まれた全ての風は、各導風配管１１Ａ〜１１Ｃを介して案内配管１２に供給される構成となっている。また、本実施例では、取り込み口１５Ａ〜１５Ｃの形状は、図１に示すようにそれぞれ六角形状とされている。
【００２２】
図２に拡大して示すように、各導風配管１１Ａ〜１１Ｃは、いずれもラッパ状の形状を有している（尚、図２では導風配管１１Ａ，１１Ｂのみ示しているが、導風配管１１Ｃも導風配管１１Ａ，１１Ｂと同様の形状を有している）。即ち、各導風配管１１Ａ〜１１Ｃの一端部である取り込み口１５Ａ〜１５Ｃの面積Ｓ１は、各導風配管１１Ａ〜１１Ｃの案内配管１２と接続される他端部の面積Ｓ２に対して大きく設定されている（Ｓ１＞Ｓ２）。
【００２３】
案内配管１２は、１本の直線状の配管である。この案内配管１２の断面積Ｓ３は、各導風配管１１Ａ〜１１Ｃの案内配管１２と接続される他端部側の面積Ｓ２に比べて小さく設定されている（Ｓ２＞Ｓ３）。これにより、導風配管１１Ａ〜１１Ｃで取り込まれた風は、この導風配管１１Ａ〜１１Ｃより小さい断面積の案内配管１２に導入された時点で風速が急激に速くなる。このため、発電機１３に対して高風速の風を供給することが可能となり、よって発電機１３において高電力の発電を行なうことが可能となる。
【００２４】
一方、案内配管１２内の略中間部には、複数の整流板１６が配設されている。このように、案内配管１２内に整流板１６を設けることにより、発電機１３に流入する風が安定化し発電効率を高めることができる。また、上記のように本実施例に係る風力発電装置１０では、案内配管１２内を高速の風が流れるが、案内配管１２内での風の流れが安定化することにより、案内配管１２内で発生する騒音を低減することができる。
【００２５】
ここで、各導風配管１１Ａ〜１１Ｃと案内配管１２とが接続される位置（以下、この位置を接続位置という）における、各導風配管１１Ａ〜１１Ｃの接続角度に注目する。図２には、導風配管１１Ａと導風配管１１Ｂの接続位置における接続角度を矢印θで示している。
【００２６】
本実施例では、この接続位置において、一の導風配管１１Ａと、他の導風配管１１Ｂとが略直角をなすよう案内配管１２に接続するよう構成したことを特徴としている。また図示されてないが、導風配管１１Ｂと導風配管１１Ｃも略直角をなすよう案内配管１２に接続さており、導風配管１１Ａと導風配管１１Ｃも略直角をなすよう案内配管１２に接続さている。この際、上記の略直角とは８０°以上θ=９０°以下（８０°≦θ≦９０°）の範囲をいうものである。
【００２７】
本実施例のように、接続位置において各導風配管１１Ａ〜１１Ｃの隣接する一対間の案内配管１２に対する接続角度θを略直角（８０°≦θ≦９０°）とすることにより、各導風配管１１Ａ〜１１Ｃからの風を最も効率よく合流させることができる。即ち、各導風配管１１Ａ〜１１Ｃから案内配管１２に風が導入される際、導入に際する合流による損失を最小限に抑えることができる。このため、案内配管１２における風の流速を高めることができ、よって発電機１３により高効率の風力発電を行なうことが可能となる。
【００２８】
次に、本発明の第２実施例について説明する。図３及び図４は、第２実施例である風力発電装置２０を示している。図３は風力発電装置２０の正面図であり、図４は風力発電装置２０の要部構成を示す側断面図である。尚、図３及び図４において、図１及び図２に示した構成と同一構成については同一符号を付してその説明を省略する。
【００２９】
前記した第１実施例に係る風力発電装置１０では、図１に示されるように各取り込み口１５Ａ〜１５Ｃが離間配置されており、よって風力発電装置１０の全正面面積に対する取り込み口１５Ａ〜１５Ｃの面積が小さく、風の取り込み効率が十分ではなかった。これに対し、本実施例に係る風力発電装置２０は、各取り込み口２５Ａを隙間無く整列させることにより、図３に示すように取り込み口全体の形状をハニカム形状としたことを特徴とするものである。
【００３０】
また、本実施例においても、３本の導風配管２１Ａ〜２１Ｃに対して、１本の案内配管１２と１台の発電機１３を配設した構成とされている。各導風配管２１Ａ〜２１Ｃは、一端（図４における左端）に風を取り込む取り込み口２５Ａ〜２５Ｃが形成されると共に、他端は案内配管１２に接続されている。よって、取り込み口２５Ａ〜２５Ｃから取り込まれた全ての風は、各導風配管２１Ａ〜２１Ｃを介して案内配管１２に供給される構成となっている。
【００３１】
図４に拡大して示すように、各導風配管２１Ａ〜２１Ｃはいずれもラッパ状の形状を有しており、よって各導風配管２１Ａ〜２１Ｃの一端部である取り込み口２５Ａ〜２５Ｃの面積Ｓ４は案内配管１２と接続される他端部の面積Ｓ５に対して大きく設定されている（Ｓ４＞Ｓ５）。尚、図２では導風配管２１Ａ，２１Ｂのみ示しているが、導風配管２１Ｃも同様の形状を有している）。また、案内配管１２の断面積Ｓ６は、各導風配管２１Ａ〜２１Ｃの案内配管１２と接続される他端部側の面積Ｓ５に比べて小さく設定されている（Ｓ５＞Ｓ６）。
【００３２】
これにより、導風配管２１Ａ〜２１Ｃで取り込まれた風は、この導風配管２１Ａ〜２１Ｃより小さい断面積の案内配管１２に導入された時点で風速が急激に速くなる。このため、発電機１３に対して高風速の風を供給することが可能となり、よって発電機１３において高電力の発電を行なうことが可能となる。
【００３３】
また、本実施例に係る風力発電装置２０は、前記したように取り込み口２５Ａがハニカム形状とされており、隣接する取り込み口２５Ａ〜２５Ｃが隙間無く配置された構成とされている。このため、風の取り込み効率が高く、よって高効率の風力発電を行なうことが可能となる。また、取り込み口２５Ａ〜２５Ｃの形状をハニカム形状としたことにより、ハニカム形状は高剛性であるため、上記のように高効率で風を取り込んでも風の導入時に騒音が発生することを防止できる。
【００３４】
更に、本実施例においても、接続位置において各導風配管２１Ａ〜２１Ｃの隣接する一対間の案内配管１２に対する接続角度θを略直角（８０°≦θ≦９０°）とした構成としている。この構成することにより、第１実施例と同様に各導風配管２１Ａ〜２１Ｃから案内配管１２に風が導入される際、導入に際する合流による損失を最小限に抑えることができ、案内配管１２における風の流速を高めることができるため、発電機１３により高効率の風力発電を行なうことができる。
【００３５】
図５及び図６は、本発明の第３及び第４実施例である風力発電装置３０，４０を示している。前記した第１及び第２実施例では、取り込み口１５Ａ〜１５Ｃ、２５Ａ〜２５Ｃのそれぞれの形状を六角形としたが、取り込み口の形状はこれに限定されるものではない。
【００３６】
具体的には、図５に示す第３実施例に係る風力発電装置３０のように、導風配管３１Ａ〜３１Ｃの端部に形成される取り込み口３５Ａ〜３５Ｃの形状を矩形形状としてもよい。
【００３７】
また、図６に示す第４実施例に係る風力発電装置４０のように、導風配管４１Ａ〜４１Ｃの端部に形成される取り込み口４５Ａ〜４５Ｃの形状を円形状としてもよい。このように、取り込み口の形状は、特に限定されるものではなく、種々の形状を選定することが可能なものである。
【００３８】
また、上記した各実施例では、３本の導風配管１１Ａ〜１１Ｃ，２１Ａ〜２１Ｃ，３１Ａ〜３１Ｃ，４１Ａ〜４１Ｃを一組とし、これに対して１本の案内配管１２と１台の発電機１３を配設した風力発電装置１０，２０，３０，４０を示したが、１台の発電機１３に対する導風配管数は３本に限定されるものではなく、１本でも２本でも、また４本以上を配設する構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】図１は、本発明の第１実施例である風力発電装置の正面図である。
【図２】図２は、本発明の第１実施例である風力発電装置の構成を説明するための要部側断面図である。
【図３】図３は、本発明の第２実施例である風力発電装置の正面図である。
【図４】図４は、本発明の第２実施例である風力発電装置の構成を説明するための要部側断面図である。
【図５】図５は、本発明の第３実施例である風力発電装置の正面図である。
【図６】図６は、本発明の第４実施例である風力発電装置の正面図である。
【図７】図７は、従来の一例である風力発電装置を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００４０】
１０，２０，３０，４０  風力発電装置
１１Ａ〜１１Ｃ，２１，２１Ａ，２１Ｂ，３１Ａ〜３１Ｃ，４１Ａ〜４１Ｃ  導風配管
１２  案内配管
１３  発電機
１４  プロペラ
１５Ａ〜１５Ｃ，２５，２５Ａ，２５Ｂ，３５Ａ〜３５Ｃ，４５Ａ〜４５Ｃ  取り込み口
１６整流板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2005083287.tif 000007
【図６】
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【図７】
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