(57)【要約】【課題】      微風で回転を開始し、低速回転から高速回転まで効率よく回転し、高速回転時においてもモータの損傷がなく、構造が極めて簡単な複合風車を提供する【解決手段】  ダリウス形風車１０が下段に設けられ、低速用風車２０が上段に設けられ、低速用風車の回転を前記ダリウス形風車の垂直軸へ伝達するがダリウス形風車の垂直軸の回転を低速用風車へは伝達しないワンウェイクラッチ３０によりダリウス形風車の垂直軸と低速用風車の垂直軸とを連結し、ダリウス形風車の垂直軸の下部に下部発電機が連結されるとともに低速用風車の垂直軸の上部に上部発電機が連結されている。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
飛行機の羽根と同じ断面を有する翼形を弓形に曲げて回転可能な垂直軸に取付けたダリウス形風車および前記垂直軸と同軸状に配置した第２の垂直軸を有する低速用風車からなり、前記低速用風車の回転を前記ダリウス形風車の垂直軸へ伝達するとともに該ダリウス形風車の垂直軸の回転を該低速用風車へは伝達しないワンウェイクラッチにより前記ダリウス形風車の垂直軸と前記低速用風車の垂直軸とを連結したことを特徴とする複合風車。
【請求項２】
前記ダリウス形風車が下段に設けられ、前記低速用風車が上段に設けられており、該ダリウス形風車の垂直軸の下部に下部発電機が連結されるとともに該低速用風車の垂直軸の上部に上部発電機が連結されていることを特徴とする請求項１に記載の複合風車。
【請求項３】
前記低速用風車が、Ｓ形風車、サボニウス形風車またはパドル形風車の何れかであることを特徴とする請求項１または２に記載の複合風車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は風車に関し、特に２種類の風車を連結した複合風車に関する。
【背景技術】
【０００２】
風車の種類として従来から種々のものが知られている。
例えば、比較的低速で回る風車としては、帆布を張った木製の羽根を水平軸に取付け、製粉等に利用されるオランダ形風車、板をＳ字状に折曲げて回転軸に取付けたＳ字ローター、円筒を縦半分に切って円周方向にずらして垂直軸の回りに回転可能としたサボニウス形風車、三角帆を張ったセイルウィング形風車、などが知られている。
【０００３】
また、中速で回転するものとして、羽根の枚数が多い多翼形風車や、風速計によく使われている半球形の受風面を持つ風車によりパドル形風車などがある。
【０００４】
更に、高速回転する風車としては、飛行機の羽根と同じ断面を持つ翼形を弓形に曲げて垂直軸に取付けた風車であるダリウス形風車や、飛行機のプロペラと同じ翼形を持ち高速で回転する風車であるプロペラ形風車などが知られている。
【０００５】
特に、ダリウス形風車は飛行機の翼断面を有するブレードが揚力を受けることにより、ブレードの周速が風速よりも高い回転数で回転させることができ、高い発電効率を達成することができる。
【０００６】
また、ダリウス形風車は回転軸が垂直であるために、風向きに影響されないという利点がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ダリウス形風車はその構造上、自ら回転を始めることができない。このために微風で回転を始める他の風車やモータと組合わせる必要がある。
【０００８】
このようなダリウス形風車を用いた例として、ダリウス形風車とともにサボニウス形風車をその回転軸に一体的に取付けることによって、弱い風で低速でサボニウス形風車により回転を始めた後、ダリウス形風車により高速回転するようにした風車がハイブリット風車として知られている。
【０００９】
しかしながら、このような従来のハイブリット風車においては、低速回転時においてダリウス形風車に連結されている発電機の発電効率が低いために、低速回転時においての発電効率が低いという問題があり、また、ダリウス形風車により高速回転する場合には、サボニウスローターが一緒に高速回転するために、サボニウスローターの強度を充分強くしなければいけないという問題がある。これらを防ぐために回転速度を制限するような装置を取付けたりする必要があり、このような回転速度制限装置を具備することによりハイブリッド風車が複雑化し、設備費も高価となる。
【００１０】
本発明は、このような従来のハイブリット形風車に付随する問題点を解消し、微風で回転を開始し、低速回転から高速回転まで効率よく回転し、高速回転時においても損傷することがなく、構造が極めて簡単な複合風車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】
【００１１】
本発明においては飛行機の羽根と同じ断面を有する翼形を弓形に曲げて回転可能な垂直軸に取付けたダリウス形風車および前記垂直軸と同軸状に配置した第２の垂直軸を有する低速用風車からなり、前記低速用風車の回転を前記ダリウス形風車の垂直軸へ伝達するとともに該ダリウス形風車の垂直軸の回転を該低速用風車へは伝達しないワンウェイクラッチにより前記ダリウス形風車の垂直軸と前記低速用風車の垂直軸とを連結したことを特徴とする複合風車により上記の目的を達成する。
【００１２】
また、この場合にダリウス形風車が下段に設けられ、低速用風車が上段に設けられており、ダリウス形風車の垂直軸の下部に下部発電機が連結されるとともに低速用風車の垂直軸の上部に上部発電機が連結されていることが好ましい。
【００１３】
なお本発明においては低速用風車が、Ｓ形風車、サボニウス形風車またはパドル形風車の何れかであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明においては、高速回転時に発電効率が極めて高いダリウス形風車と低速回転に適する低速用風車をワンウェイクラッチを用いて連結しており、回転開始時または低速回転時においては低速用風車の回転により回転を始め、この回転がワンウェイクラッチを介してダリウス形風車に伝達されるようにしており、それによりダリウス形風車も回転を開始するようになっている。
【００１５】
ダリウス形風車は飛行機の翼断面を有するブレードが揚力を受けることにより、ブレードの周速が風速よりも高い回転数まで高められるが、ダリウス形風車の回転はワンウェイクラッチにより低速用風車に伝達されることがなく、このため低速用風車はその低速用風車として比較的低速で回転し続ければよく、高速回転時においても低速用風車が損傷するようなことがない。
【００１６】
また、本発明においては、ダリウス形風車および低速用風車にそれぞれ低速用発電機および高速用発電機を取付けることによって、それぞれの回転に最も適した発電効率で発電することができる。これにより低速回転時においては主として低速用風車により最適な発電効率で発電をし、高速回転時は高速用発電機によりダリウス形風車により高速発電され、何れの回転速度においても発電効率が極めて高められる。
【００１７】
なお、本発明に用いる低速用風車は、起動時に小さい力で起動するものであることが好ましく、具体的にはＳ形風車、サボニウス形風車またはパドル形風車などを用いることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施例を図示した添付図面を参照して、本発明を詳細に説明する。図１は本発明に係る複合風車の斜視図であり、図２はその正面図を示している。
【００１９】
本発明において、垂直に設けられたダリウス形風車１０の回転軸１１には飛行機の翼の断面形状をした細幅のブレード１２が複数本弓形に取着されている。ダリウス形モータの垂直な回転軸１１の下端部には増速ベルト１３を介して下部発電機１４が連結されている。この実施例では下部発電機１４は３．７キロワットの発電機を用いている。これによりダリウス形風車が回転すると、その回転により垂直な回転軸１１が回転し、その回転は増速ベルト１３により増速されて、下部発電機１４を高速で回転するようになっている。
【００２０】
また、ダリウス形風車１０の垂直な回転軸１１と同軸状に低速用風車２０の回転軸２１を垂直に設けている。この実施例においては、低速用風車２０として４枚翼のバケット形風車を用いている。この低速用風車２０（バケット形風車）の垂直な回転軸２１の上部には増速機２３を介して上部発電機２４を連結している。この実施例においては上部発電機２４は５００ワット発電機としている。
【００２１】
そしてダリウス形風車１０の垂直な回転軸１１と低速用風車２０（バケット形風車）の垂直な回転軸２１とはワンウェイクラッチ３０により連結されている。このワンウェイクラッチ３０は低速用風車２０（本実施例ではバケット形風車）の回転軸２１の回転をダリウス形風車１０の垂直な回転軸１１へは伝達するが、ダリウス形風車１０の垂直な回転軸１１の回転を低速用風車２０（バケット形風車）ヘは伝達しない構造となっている。本発明のワンウェイクラッチ３０としては、市販のワンウェイクラッチ３０を用いることができる。
【００２２】
更に本実施例においては、図２に示すように、ダリウス形風車１０の回転軸１１の上端部および下端部の近傍には台形断面をした風帽４１ａ、４１ｂを設けており、上下の風をダリウス形風車１０の上下方向中央部に集めるようにしている。
【００２３】
上記の構造からなる本実施例においては、起動時においては低速用風車２０が回転し、風速の増加とともに図３の細い実線に沿って低速用風車２０の回転速度が増加し、これに伴い低速用風車２０により上部発電機２４が発電する。それとともに、その低速用風車２０の回転はワンウェイクラッチ３０を通じてダリウス形風車１０に伝達され、ダリウス形風車１０も一緒に回転を始める。これにより本来自ら回転することができないダリウス形風車１０が回転を始め、風速の増加と共に図３の太い破線および太い実線に沿ってダリウス形風車１０の回転速度が増加し、これに伴いダリウス形風車１０により下部発電機１４が発電する。
【００２４】
この際に、ダリウス形風車１０のブレード１２が風を受けると、そのブレード１２が揚力を生じ、それによりダリウス形風車１０の周速は風の風速よりも高速となり、図３において低速用風車２０の速度特性を示す細い実線とダリウス形風車１０の速度特性を示す破線および太い実線との交点以上の風速では、ダリウス形風車１０の回転速度は低速用風車２０の回転速度を越える。
【００２５】
このように回転したことによってダリウス形風車１０は下部発電機１４を高効率で発電することができる。またダリウス形風車１０が高速で回転しても、その回転は、ワンウェイクラッチ３０によって、低速用風車２０に伝達されないようになっているため、低速用風車２０がダリウス形風車１０につられて過大な回転速度で回転し破損するようなことが防止される。また、本発明においては、ダリウス形風車１０と低速用風車２０とをワンウェイクラッチ３０によって連結するだけでよく、特別なワンウェイクラッチ３０の制御機構を設ける必要がなく、装置が簡単であって、設備費も充分に安価にできる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施例の斜視図である。
【図２】本発明の正面図である。
【図３】本発明に係る複合風車についての風速−発電量、回転速度線図である。
【符号の説明】
【００２７】
１０  ダリウス形風車
１１  回転軸
１２  ブレード
１３  増速ベルト
１４  下部発電機
２０  低速用風車
２１  回転軸
２３  増速機
２４  上部発電機
３０  ワンウェイクラッチ
４１ａ、４１ｂ  風帽
【図１】
2005171868.tif 000003
【図２】
2005171868.tif 000004
【図３】
2005171868.tif 000005