(57)【要約】【課題】風力を利用して、空気を圧縮し、これを動力源として、例えば、発電のための有用なエネルギーとして利用するための空気圧力蓄積構造体を提供する。【解決手段】本発明によれば、鉛直方向に延びる回転軸３０を基台１上に回転自在に据え付け、この回転軸から腕３８を延ばして羽根３１を取付け、回転軸の下端部においても、回転軸から腕３６を延ばし、これにローラ３２を取付けた風車装置３を形成し、この風車装置の上記羽根が風を受けて上記回転軸が回転するとき、同時に、上記ローラを上記回転軸を中心として回転させ、これによって、空気室１０をシリンダーとするピストン１２上の突出体１３を弾性体１４に抗して空気室内に押し下げると共に、上記ピストンを空気室内を下降させ、かくして、空気室内の空気を圧縮し、これを空気貯蔵槽２０に送るようにした空気圧蓄積構造体が提供される。【選択図】図２
2005226652.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛直方向に延びる回転軸３０を基台１上に回転自在に据え付け、この回転軸から放射状に複数の腕３８を延ばして、それらの先端にそれぞれ羽根３１を取付け、上記回転軸の下端部においてこの回転軸から放射状に複数の腕３６を延ばして、それらの先端にそれぞれローラ３２を取付けてなる風車装置３を形成し、この風車装置の上記羽根が風を受けて上記回転軸が回転し、同時に、上記ローラが上記回転軸を中心として回転するとき、このローラの軌跡とその中心軸が交わるように少なくとも１つの有底の円筒中空体からなる空気室１０を基台に取付け、この空気室の上壁部に開口１１を設け、上記空気室の底部には弾性体１４を支持して、この弾性体によって上方に付勢しつつ、空気室をシリンダーとするピストン１２を可動的に設け、このピストンの上にほぼ半円球状の突出体１３を設けて、常態においては上記開口から上方に突出させ、上記ローラがそれ自体、回転しながら、回転軸を中心として回転して、その上に通過するとき、上記弾性体に抗して空気室内に押し下げられるようにして、上記ピストンが上記弾性体に抗して空気室内を押し下げられるとき、空気室内の空気を圧縮しながら、その排気口１６から排気用逆止弁１８を有する導管１９を経て空気貯蔵槽２０に送り、この空気貯蔵槽には内部の空気圧が所定値に達したときに、これを検知して、空気貯蔵層からの排気用逆止弁２６を開放させる手段を備えてなる空気圧蓄積構造体であって、風力によって前記風車装置の回転軸が回転し、これによって、前記ローラが回転軸を中心として回転するとき、このローラがそれ自体、回転しながら、空気室から突出した突出体を空気室内に押し下げ、かくして、空気室内の空気を圧縮しながら、前記空気貯蔵槽に送るようにしたことを特徴とする空気圧蓄積構造体。
【請求項２】
空気貯蔵槽２０内にほぼその断面形状に一致するピストン状の栓体２１が弾性体２２にて付勢されつつ、この空気貯蔵槽内の空気圧に応じて、この空気貯蔵槽の軸方向に可動的に支持されており、この空気貯蔵槽に空気が送られてきたとき、上記弾性体に抗して、上記栓体２２をこの空気貯蔵槽の軸方向に移動させ、上記栓体がこの空気貯蔵室内の所定位置に達して、この空気貯蔵室内の空気圧力が所定値に達したとき、この空気貯蔵室の排気用逆止弁２６を開放させるようにしてなる請求項１に記載の空気圧蓄積構造体。
【請求項３】
圧縮空気容器２内にほぼその断面形状に一致するピストン状の栓体が弾性体にて付勢されつつ、この圧縮空気容器内の空気圧に応じて、この圧縮空気容器の軸方向に可動的に支持されており、この圧縮空気容器に空気が送られてきたとき、上記弾性体に抗して、上記栓体をこの圧縮空気容器の軸方向に移動させ、上記栓体がこの圧縮空気容器の所定位置に達して、この圧縮空気容器内の空気圧力が所定値に達したとき、この圧縮空気容器の排気用逆止弁を開放させるようにしてなる請求項１に記載の空気圧蓄積構造体。
【請求項４】
複数の風車装置３を備え、それぞれの風車装置が複数の空気貯蔵槽１０を備え、これらの複数の空気貯蔵槽を直列又は並列に圧縮空気容器２に接続してなる請求項１に記載の空気圧蓄積構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力を利用して、空気の圧力を圧縮空気として蓄積するための構造体に関し、詳しくは、風力を利用して、圧縮空気を得、これを貯蔵し、必要に応じて、これを開放して、エネルギー源として利用するための圧力蓄積構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、水力、火力、原子力等を利用する種々の発電方法が知られているが、これらの方法による発電所を建設するには広大な土地と莫大な経費が必要である。即ち、水力発電ならば、適切な場所にダムを建設することが必要であり、火力発電ならば、発電所への燃料の輸送や燃料の燃焼に関連する環境対策が必要である。原子力発電においては、放射能事故のおそれが皆無とはいえず、そのうえ、燃料廃棄物の問題も生じる。これに対して、風力発電は、広大な土地も莫大な経費も必要としない点において、上記発電方法に比べて有利であるが、他方において、自然条件の影響が大きく、風力の利用は、この点に問題がある。即ち、風力はいつも一定とは限らず、強弱の差が大きく、場合によっては、無風の場合もある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、風力の利用における上述した問題を解決して、いつも一定とは限らず、また、強弱の差が大きくても、風力を有効に利用し、空気を圧縮して貯蔵し、これを必要に応じてエネルギー源として用いることができるようにした圧力蓄積構造体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】
【０００４】
本発明によれば、鉛直方向に延びる回転軸を基台上に回転自在に据え付け、この回転軸から放射状に複数の腕を延ばして、それらの先端にそれぞれ羽根を取付け、上記回転軸の下端部においてこの回転軸から放射状に複数の腕を延ばして、それらの先端にそれぞれローラ（回転体）を取付けてなる風車装置を形成し、この風車装置の上記羽根が風を受けて上記回転軸が回転し、同時に、上記ローラが上記回転軸を中心として回転するとき、このローラの軌跡とその中心軸が交わるように少なくとも１つの有底の円筒中空体からなる空気室を基台に取付け、この空気室の上壁部に開口を設け、上記空気室の底部には弾性体を支持して、この弾性体によって上方に付勢しつつ、空気室をシリンダーとするピストンを可動的に設け、このピストンの上にほぼ半円球状の突出体を設けて、常態においては上記開口から上方に突出させ、上記ローラがそれ自体、回転しながら、回転軸を中心として回転して、その上に通過するとき、上記弾性体に抗して空気室内に押し下げられるようにして、上記ピストンが上記弾性体に抗して空気室内を押し下げられるとき、空気室内の空気を圧縮しながら、その排気口から排気用逆止弁を有する導管を経て空気貯蔵槽に送り、この空気貯蔵槽には内部の空気圧が所定値に達したときに、これを検知して、空気貯蔵層からの排気用逆止弁を開放させる手段を備えてなる空気圧蓄積構造体であって、風力によって前記風車装置の回転軸が回転し、これによって、前記ローラが回転軸を中心として回転するとき、このローラがそれ自体、回転しながら、空気室から突出した突出体を空気室内に押し下げ、かくして、空気室内の空気を圧縮しながら、前記空気貯蔵槽に送るようにしたことを特徴とする空気圧蓄積構造体が提供される。
【０００５】
本発明の好ましい態様の空気圧蓄積構造体においては、空気貯蔵槽内にほぼその断面形状に一致するピストン状の栓体が弾性体にて付勢されつつ、この空気貯蔵槽内の空気圧に応じて、この空気貯蔵槽の軸方向に可動的に支持されており、この空気貯蔵槽に空気が送られてきたとき、上記弾性体に抗して、上記栓体をこの空気貯蔵槽の軸方向に移動させ、上記栓体がこの空気貯蔵室内の所定位置に達して、この空気貯蔵室内の空気圧力が所定値に達したとき、この空気貯蔵室の排気用逆止弁を開放させるようにされている。
【０００６】
また、本発明の好ましい態様の空気圧蓄積構造体においては、圧縮空気容器内にほぼその断面形状に一致するピストン状の栓体が弾性体にて付勢されつつ、この圧縮空気容器内の空気圧に応じて、この圧縮空気容器の軸方向に可動的に支持されており、この圧縮空気容器に空気が送られてきたとき、上記弾性体に抗して、上記栓体をこの圧縮空気容器の軸方向に移動させ、上記栓体がこの圧縮空気容器の所定位置に達して、この圧縮空気容器内の空気圧力が所定値に達したとき、この圧縮空気容器の排気用逆止弁を開放させるようにされている。
【０００７】
更に、本発明の空気圧蓄積構造体によれば、複数の風車装置を備え、それぞれの風車装置が複数の空気貯蔵槽を備え、これらの複数の空気貯蔵槽が直列又は並列に圧縮空気容器に接続されている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の空気圧蓄積構造体によれば、風力を利用して、空気を圧縮し、これを空気貯蔵槽に送り、必要に応じて、空気貯蔵槽における空気圧が所定値に至れば、更に、これを圧縮空気容器に送って、貯蔵し、また、必要に応じて、複数の空気貯蔵槽を直列に接続して、空気圧を高めながら、最終的に圧縮空気容器に送り、このようにして、好ましい態様によれば、空気貯蔵槽又は圧縮空気容器において、圧力を高めつつ、空気を貯蔵し、空気圧が所定値に至れば、これを開放して、例えば、空気タービンを駆動して、発電する等、風力エネルギーを利用して、電力エネルギーを得ることができる。但し、圧縮空気が比較的低い圧力を有する場合であっても、発電に用いることはできる。
【０００９】
本発明による空気圧蓄積構造体は、構造が簡単であり、場所を選ばずに、設置することができ、風力を利用して、圧力を高めつつ、空気を貯蔵し、必要に応じて、これより得られる風力エネルギーにて空気タービンを駆動すれば、発電することができる。このような発電の方法によれば、巨大なダムの建設も必要なく、多量の燃料を消費することもなく、有害な燃料廃棄物が生じることもない。また、本発明による空気圧蓄積構造体を用いて発電し、これを通常の電力供給に対して補助的に用いることもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図４及び図５に示すように、本発明による圧力蓄積構造体は、風力を利用するものであって、基台１は、例えば、通常、地面や建築物の屋上等であるが、場合によっては、水面上に浮く浮体でもよく、このような基台に幾つかの中空の空気室１０を有する風車装置３が設けられている。このような風車装置から得られる圧縮空気は空気貯蔵層２０に貯蔵され、更に、必要に応じて、圧縮空気容器２に貯蔵され、風力エネルギーとして、例えば、発電に用いられる。
【００１１】
図２及び図３に示すように、上記空気室１０は、好ましくは、有底の円筒中空体であって、これにはその一つの壁部、通常、上壁部に開口１１が設けられていると共に、上記空気室内にはその底部にスプリングにて例示される弾性体１４が支持されており、このスプリングによって上方に付勢されつつ、空気室をシリンダーとするピストン１２が空気室の軸方向、通常は、鉛直方向に可動的に設けられている。上記スプリングは、好ましくは、円錐状のものであって、圧縮されたとき、渦巻き状になるが、しかし、そのようなものに限定されるものではない。更に、上記ピストンはその上にほぼ半円球状の突出体１３を有し、この突出体は、常態においては、前記開口から上方に突出しているが、後述するように、その上を通過するローラ（回転体）３２によって空気室内を押し下げられ、上記ローラが通過した後は、再び、上記開口から突出して、常態に復帰する。即ち、上記突出体は、後述するように、風車装置の回転軸３０の回転と共にいわば振動する。
【００１２】
図１に示すように、前記基台１の軸孔３９にに鉛直に延びる回転軸３０が回転可能に軸受け３３に据え付けられており、この回転軸の上端部には一組の腕３８がこの回転軸から放射状に適宜数、例えば、それぞれが直角をなして、設けられており、その先端にはそれぞれ椀状の羽根３１が取付けられていて、風車装置３が形成されている。この風車装置の上記回転軸の下端部にも、この回転軸から放射状に適宜数、例えば、それぞれが直角をなして、一組の腕３６が設けられていて、その先端にはそれぞれ円筒状のローラ（回転体）３２が回転自在に支持されている。このローラは、通常、上記腕３６を回転軸として回転し得るように設けられている。このような風車装置によれば、前記風車の羽根が風を受けて、前記回転軸３０を回転させれば、上記ローラも上記回転軸と同じ方向に回転し、この際に、このローラは、後述するように、空気室内の前記ピストンの突出体を空気室内に押し下げながら、突出体上を通過する。
【００１３】
図３に示すように、上記回転軸３０の下端部に設けられる腕３６は一組に限らず、複数の組が設けられていてもよく、また、一本の腕にも、複数のローラが設けられていてもよい。また、腕の先端にフレーム３４を取付け、このフレームに軸体３５を鉛直に支持し、この軸体にローラ３７が回転自在に取付けられていてもよい。このようなローラに対しては、前述した円筒中空の空気室は、その軸が水平となるように設けられる。
【００１４】
本発明によれば、このローラが回転軸を中心中心として前記腕３６と共に回転するときの円状の軌跡に前記空気室の中心軸線が交わると共に、常態においては、ローラの周面の下端が空気室の上壁部に近接して位置するように空気室が設けられ、更に、この空気室内に前記突出体を備えたピストンが設けられる。従って、風車装置の回転軸が回転し、従って、この回転軸から放射状に延びる腕３６とこの腕の先端のローラがこの回転軸を中心として回転するとき、ローラは、空気室の上壁の開口から突出しているピストン上の突出体と接触し、前記スプリングに抗して、ピストンを押し下げ、かくして、空気室内で圧縮された空気は、排気用逆止弁１８を有する導管１９によって、排気口１６と吸気用逆弁２５と空気入り口２３を経て空気貯蔵槽２０に送られる。
【００１５】
図２に示すように、空気貯蔵槽２０内には、ほぼその断面形状に一致するピストン状の栓体２１がスプリングのような弾性体２２にて付勢されつつ、空気貯蔵槽内の空気圧に応じて、空気貯蔵槽の軸方向に可動的に支持されている。そこで、前述したように、空気貯蔵槽は、これに絶えず空気が送られてくるので、この空気は、スプリングに抗して、栓体２２を空気貯蔵槽の軸方向に移動させ、この栓体が所定の位置に達して、空気貯蔵室内の圧力が所定値に達すれば、これを検知して、排気用逆止弁２６を開放させる手段を備えている。同様に、圧縮空気容器内にも、ほぼその断面形状に一致するピストン状の栓体がスプリングのような弾性体にて付勢されつつ、圧縮空気容器内の空気圧に応じて、圧縮空気容器の軸方向に可動的に支持されている。そこで、前述したように、圧縮空気容器に送られてくる空気は、スプリングに抗して、栓体を圧縮空気容器の軸方向に移動させるので、前記栓体が所定の位置に達して、圧縮空気容器内の圧力が所定値に達すれば、これを検知して、排気用逆止弁を開放させる手段を備えている。
【００１６】
そこで、空気貯蔵層又は圧縮空気容器内の空気圧力がこのように所定値に達したとき、これを検知して、排気用逆止弁を開放させ、例えば、空気タービン（図示せず）を駆動すれば、風力エネルギーを利用して、電気エネルギーを得ることができる。
【００１７】
前述したように、腕と共にローラが回転軸を中心として回転し、空気貯蔵室の開口から突出しているピストン上の突出体１３を空気室内に押し下げながら通過し、かくして、ピストンが空気室内を下死点まで押し下げられた後、突出体がローラによる押圧から解放されれば、突出体は前記スプリングの作用によって空気室の開口から突出している常態に復帰し、ピストンもまた、常態に復帰すると共に、前記吸気用逆止弁１７を経て吸気口１５から空気室１０内に空気が供給され、次のサイクルを待つこととなる。
【００１８】
本発明による空気圧蓄積構造体は、図４及び図５に示すように、好ましくは、複数の風車装置３を備え、それぞれの風車装置が複数の空気貯蔵槽１０を備え、これらの複数の空気貯蔵槽が直列又は並列に圧縮空気容器２に接続されている。かくして、本発明によれば、仮に僅かであっても、風力を利用して、空気圧を高めながら、得られる圧縮空気を貯蔵し、必要に応じて、エネルギーとして取り出すことができる。
【００１９】
以上のように、本発明の空気圧蓄積構造体によれば、風力を利用して、空気を圧縮し、これを空気貯蔵槽に送り、必要に応じて、空気貯蔵槽における空気圧が所定値に至れば、更に、これを圧縮空気容器に送って、貯蔵し、また、必要に応じて、複数の空気貯蔵槽を直列に接続して、空気圧を高めながら、最終的に圧縮空気容器に送り、このようにして、好ましい態様によれば、空気貯蔵槽又は圧縮空気容器において、空気圧が所定値に至れば、これを開放して、例えば、空気タービンを駆動して、発電する等、風力エネルギーを利用して、電力エネルギーを得ることができる。但し、圧縮空気が比較的低い圧力を有する場合であっても、発電に用いることはできる。
【００２０】
また、本発明の空気圧蓄積構造体から得られる圧縮空気は、発電への利用に限られるものではなく、別のエネルギーに直接転換することができる。例えば、水の流れを促進するために用いることができる。
【００２１】
本発明による空気圧蓄積構造体は、構造が簡単であり、巨大なダムの建設も必要なく、多量の燃料を消費することもなく、有害な燃料廃棄物が生じることもなく、場所を選ばずに、設置することができる。例えば、本発明による空気圧蓄積構造体を用いて発電し、これを通常の電力供給に対して補助的に用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明による空気圧蓄積構造体の要部を示す部分斜視図である。
【図２】本発明による空気圧蓄積構造体の要部、特に、空気室とローラ（回転体）とを示す部分断面図である。
【図３】本発明による空気圧蓄積構造体の要部、特に、空気室とローラ（回転体）とを示す別の部分断面図である。
【図４】複数の風車装置と各風車装置に係合する複数の空気室に空気貯蔵槽を接続してなる本発明による空気圧蓄積構造体の一例を示す要部断面図である。
【図５】図４の空気圧蓄積構造体において、基台を除いた斜視図である。
【符号の説明】
【００２３】
１…基台
２…圧縮空気容器
３…風車装置
１０…空気室
１１…開口
１２…ピストン
１３…突出体
１４…弾性体（スプリング）
１８…排気用逆止弁
１９…導管
２０…空気貯蔵槽
２１…栓体
２２…栓体
２３…空気入り口
２４…排気口
２５…吸気用逆止弁
２６…逆止弁
２７…導管
３０…回転軸
３２…ローラ（回転体）
３３…軸受け
３６…腕
３７…ローラ（回転体）
３８…腕
３９…軸孔
【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】
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