(57)【要約】【課題】回転中の振れ（変形）の問題を防止できて、利便性に優れた垂直軸型風力発電装置を提供すること。【解決手段】支持枠２１と、羽根車２２及び発電機２３とを備える。支持枠２１は、一枚の第１板部材２１１及び二枚の第２板部材２１２を有して断面が下向きのコ字形を呈し、かつ前記第１板部材２１１と前記第２板部材２１２との連結箇所に少なくとも１つの補強片２１３が設けられる。羽根車２２は、二枚の第２板部材２１２の間に軸設し、かつ軸ロッド２２１及ぶ複数の羽根２２２を有し、その軸ロッド２２１及びそれらの羽根２２２が第１板部材２１１と平行するようにそれぞれ設置する。発電機２３は、第２板部材２１２の外側に設け、かつその羽根車２２が風を受けて回転させて電気エネルギーを発生するように、羽根車２２の軸ロッド２２１に連結する。【選択図】図３
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
垂直軸型風力発電装置であって、
一枚の第１板部材及び二枚の第２板部材を有して断面が下向きのコ字形を呈し、かつ前記第１板部材と前記第２板部材との連結箇所に少なくとも１つの補強片が設けられる支持枠と、
前記二枚の第２板部材の間に軸設し、かつ軸ロッド及ぶ複数の羽根を有し、前記軸ロッド及び前記複数の羽根が前記第１板部材と平行するようにそれぞれ設置される羽根車と、
前記二枚の第２板部材の外側に設け、かつ前記羽根車が風を受けて回転させて発電するように、前記羽根車の前記軸ロッドに連結する発電機と、
を備えることを特徴とする、垂直軸型風力発電装置。
【請求項２】
前記少なくとも１つの補強片は三角形を呈し、前記第１板部材の両側縁及び前記二枚の第２板部材のそれぞれの両側縁のうちのいずれかの同側のそれぞれ２つの前記した側縁に連結することを特徴とする、請求項１に記載の垂直軸型風力発電装置。
【請求項３】
前記第１板部材上には複数の固定孔をさらに有することを特徴とする、請求項１に記載の垂直軸型風力発電装置。
【請求項４】
前記二枚の第２板部材の幅は、前記羽根の２分の１幅より広い幅を有することを特徴とする、請求項１に記載の垂直軸型風力発電装置。
【請求項５】
前記支持枠の片側に設け、かつ内部に電流変換モジュール及び蓄電池が設けられ収容箱をさらに有し、前記電流変換モジュールがそれぞれに前記発電機及び前記蓄電池と電気的に接続することを特徴とする、請求項１に記載の垂直軸型風力発電装置。
【請求項６】
前記二枚の第２板部材には、前記羽根車の前記軸ロッド箇所に軸設するに供する貫通孔がそれぞれに設け、かつ前記貫通孔内には、それぞれ軸受を有することを特徴とする、請求項１に記載の垂直軸型風力発電装置。
【請求項７】
前記羽根車の前記複数の羽根は、複数の支持アームを介して前記軸ロッドに連接して設けられることを特徴とする、請求項１に記載の垂直軸型風力発電装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、風力発電機設備に関し、特に運転中に振れを生じず、かつ取り付けやすい垂直軸型風力発電装置に属するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、国際原油価格の高騰によりエネルギー危機の再来が取り沙汰されており、各国の科学家は、例えば、太陽エネルギー、風力エネルギー、潮汐エネルギーまたはバイオマスエネルギーなどのような新しい代替エネルギー（クリーンエネルギー）を積極的に探している。
人類が最も古くから利用してきた、数千年の歴史を持つ風力エネルギーは、農業灌漑及び穀物研磨に広く活用され、そして風力エネルギーは、非枯渇性エネルギーであり、無汚染の再生可能エネルギーである。
現在では、風力発電機の日進月歩の研究技術も加って発電の発電量が継続的に向上して風力発電のコストも普及域まで大幅に下がっているほか、比較的小型の発電設備の構築が可能であることから、地域別の電力供給要求に応じるように各地に分散的に設置できて、電力輸送の損失を低減することにより、電力供給コストも低減する。
【０００３】
風力発電機の原理としては、風の運動エネルギーを機械的エネルギーに変換し、その機械的エネルギーを発電機の回転運動にかえて発電を行うことである。
よって、風力発電の効能に影響を与える因子としては、風速の高低、風力発電機の羽根設計や羽根の受風面積などが挙げられる。
また、風力発電機は、回転主軸が水平面（地面）に対しての相対位置関係によって水平軸型（Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ  Ａｘｉｓ  Ｗｉｎｄ  Ｔｕｒｂｉｎｅ）と垂直軸型（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｘｉｓ  Ｗｉｎｄ  Ｔｕｒｂｉｎｅ）に大別される。
垂直軸型風力発電機は方向調整装置などが必要ないため、気流の進行方向の物体に当たる抗力の利用、または飛行機の翼のような形状が上下の圧力差により受ける揚力の利用で働かせる役割を果たすので、どの方向の風にも利用可能で風向きに対する依存性がないが、有効な発電効率を得にくい課題がある。
【０００４】
図１と図２を参照しながら、従来の垂直軸型風力発電機について説明する。
これらの図に示されているように、垂直軸型風力発電機１０は、支持ロッド１１とを備える。支持ロッド１１の頂部には、羽根車１２が軸接され、かつ羽根車１２は、複数の異なる翼形ような羽根１２１を有する。
羽根車１２が風を受ける時、羽根１２１に当たる抗力や羽根１２１に受ける揚力で生成したパワーにより、羽根車１２が回転運動して機械的エネルギーで支持ロッド１１の底部の発電機１３を連動させて回転運動して電気エネルギーを生成する。
実際に、羽根車１２は片方が支持ロッド１１上に軸設されることによって、羽根１２１が風を受けて生成した抗力が、羽根車１２の回転を連動させるのみならず、支持ロッド１１も揺動させ、かつ支持ロッド１１の高さが高いほど、揺動の幅が大きくなって危険を起こしやすくなる。
さらに、羽根車１２上の各羽根１２１は、受けた揚力によって変形が発生し、発電効率が低くなる課題がある。
【０００５】
本考案は上記した垂直軸型風力発電機１０の欠点に鑑みてなされたもので、取り付けの利便性に優れて、空間を節約でき、かつその支持枠の設計も羽根車が回転中に生じる揺動や変形などの問題を防止できて、実用性を大幅に向上できる垂直軸型風力発電装置を提供するものである。
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００６】
本考案の目的は、取り付けの利便性があって、空間を節約できる垂直軸型風力発電装置を提供することにある。
【０００７】
本考案の別の目的は、羽根車の両端を制限して回転中の揺動や変形などの問題を防止する垂直軸型風力発電装置の支持枠構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本考案に係る垂直軸型風力発電装置は、一枚の第１板部材及び二枚の第２板部材を有して断面が下向きのコ字形を呈し、かつ第１板部材と第２板部材との連結箇所に少なくとも１つの補強片が設けられる支持枠と、二枚の第２板部材の間に軸設し、かつ軸ロッド及ぶ複数の羽根を有し、その軸ロッド及びこれらの羽根が第１板部材と平行するようにそれぞれ設置される羽根車と、二枚の第２板部材の外側に設け、かつ羽根車が風を受けて回転させて発電するように、羽根車の軸ロッドに連結する発電機と、を備える構成となっている。また、本考案を実施する場合、具体的に請求項７に記載のように、羽根車の複数の羽根は、複数の支持アームを介して軸ロッドに連接して設けられる。このような構成によれば、支持枠を利用して羽根車の軸ロッドの両端の回転時それぞれの軸接箇所に制限を与えることによって、羽根車の回転の安定性を高めるほか、羽根車の羽根の変形状態を抑制することもできる。
【０００９】
尚、上記の本考案を実施する場合、具体的に請求項２に記載のように、それらの補強片は三角形を呈し、第１板部材の両側縁及び二枚の第２板部材のそれぞれの両側縁のうちのいずれかの同側のそれぞれ２つの前記した側縁に連結することができる。この場合、第１板部材及び第２板部材の連結に補強片を用いる構成によれば、支持枠の強度を増加させ、羽根車が風を受けて回転中に起った変形などの問題を抑制る効果が奏される。
【００１０】
又、上記の本考案を実施する場合、具体的に請求項３に記載のように、第１板部材上には複数の固定孔をさらに有することができる。この場合、複数の固定孔で壁面またはロッド部材上にロック固定に用いる構成によれば、他の治具または固定器具と接続しやすくなり、取り付ける時の利便性を向上させ、より幅広く活用することができる。
【００１１】
さらに、上記の本考案を実施する場合、具体的に請求項４に記載のように、二枚の第２板部材の幅は、羽根の２分の１幅より広い幅を有することができる。この場合、第２板部材の幅が羽根の２分の１幅より広い幅を設定する構成の設計によれば、支持枠の強度を十分に高めことができ、特にそれらの羽根が風を受ける時の強い抗力を対抗できなくて、それらの第２板部材が羽根車を有効に支持できないことを防止することができる。
【００１２】
又、上記の本考案の垂直軸型風力発電装置を実施する場合、具体的に請求項５に記載のように、支持枠の片側に設け、かつ内部に電流変換モジュール及び蓄電池が設けられ収容箱をさらに有することができ、電流変換モジュールがそれぞれに発電機及び蓄電池と電気的に接続する構成となっている。この場合、単に外観上の美観性を向上するのみでなく、支持枠と連結し合った後、本考案が電流変換モジュール及び蓄電池と分離可能にモジュール化された設計で、活用上の利便性をより向上させる。
【００１３】
又、上記の本考案を実施する場合、具体的に請求項６に記載のように、二枚の第２板部材には、羽根車の軸ロッド箇所に軸設するに供する貫通孔がそれぞれに設け、かつそれらの貫通孔内には、それぞれ軸受を有することができる。このような構成によれば、羽根車が回転時の潤滑効果が奏される。
【考案の効果】
【００１４】
本考案の請求項１〜７に記載の垂直軸型風力発電装置の構成によれば、支持枠の強度を十分に高めて、羽根車が有効に支持されて回転の安定性が高められ、風を受けて回転中に起った揺動や変形などの問題を抑制することもでき、または第１板部材上に複数の固定孔により他の固定器具と接続しやすくなり、取り付ける時の利便性を向上させ、より幅広く活用することができ、その上、電流変換モジュール及び蓄電池と分離可能にモジュール化された設計で、活用上の利便性も向上させた、垂直軸型風力発電装置を提供できる、という優れた効果作用が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】従来の垂直軸型風力発電機の使用状態を示す概略図１である。
【図２】従来の垂直軸型風力発電機の使用状態を示す概略図２である。
【図３】本考案に係る好ましい実施例を示す構造概略図である。
【図４】本考案に係る好ましい実施例を街灯に応用した場合を示す使用説明図である。
【図５】本考案に係る好ましい実施例をビル外壁に応用した場合を示す使用説明図１である。
【図６】本考案に係る好ましい実施例をビル外壁に応用した場合を示す使用説明図２である。
【図７】本考案に係る好ましい実施例を道路標示板に応用した場合を示す使用説明図である。
【考案を実施するための形態】
【００１６】
本考案をより完全に理解するために、以下、本考案の実施形態を添付図面を参照して説明する。
【００１７】
図３に示すような本考案に係る好ましい実施例を示す構造概略図を参照して説明すると、本考案に係る垂直軸型風力発電装置２０は、支持枠２１と、羽根車２２と、発電機２３とを備える。
【００１８】
支持枠２１は、一枚の第１板部材２１１及び二枚の第２板部材２１２を有し、図３に示すように、第１板部材２１１がそれらの第２板部材２１２と連結した断面が下向きのコ字形を呈するように、それらの第２板部材２１２は、第１板部材２１１の両端部にそれぞれ連結している。第１板部材２１１の端部は、それらの第２板部材２１２との連結箇所より凸出している。そして第１板部材２１１と第２板部材２１２との連結箇所に少なくとも１つの補強片２１３が設けられる。
さらに、それらの補強片２１３は三角形を呈し、第１板部材２１１の両側縁及び二枚の第２板部材２１２のそれぞれの両側縁のうちのいずれかの同側のそれぞれ２つの前記した側縁に連結するように第１板部材２１１及び第２板部材２１２との連結の補強材として採用し、羽根車２２が風を受けて回転中に起った第２板部材２１２に当たる振動を第１板部材２１１上に有効的に分散させ、支持枠２１が発生可能な変形などの問題を抑制できる。
そのほかに、第１板部材２１１上には複数の固定孔２１１１をさらに有し、それによって壁面またはロッド部材上にロック固定に用いる構成として採用し、取り付ける時の利便性を向上させる。
【００１９】
羽根車２２は、軸ロッド２２１及ぶ複数の羽根２２２を有し、かつ羽根車２２の複数の羽根２２２は、複数の支持アーム２２３を介して軸ロッド２２１上に連接して設けられる。そしてその軸ロッド２２１及びこれらの羽根２２２が第１板部材２１１と平行設置されるように、軸ロッド２２１の両端部をそれぞれ二枚の第２板部材２１２の間に軸設する。
ここで注意すべき点として、二枚の第２板部材２１２の幅は、羽根２２２の２分の１幅より広い幅を有する。
第２板部材２１２の幅が羽根２２２の２分の１幅より広い幅を設定する設計によれば、第２板部材２１２の強度を十分に高めることから、それらの羽根２２２が風を受ける時の強い抗力で生じるフラッタ（揺れ）現象により、引き起こした第２板部材２１２が羽根車２２を有効に支持できない問題を防止することができる。
そのほかに、二枚の第２板部材２１２には、羽根車２２の軸ロッド２２１箇所に軸設するに供する貫通孔２１２１がそれぞれに設け、かつそれらの貫通孔２１２１内には、それぞれ軸受２１２２を有し、このような構成によれば、羽根車２２が回転中の潤滑効果を大幅に向上させる。
【００２０】
発電機２３は、二枚の第２板部材２１２の外側に設け、図３に示すように、本実施例の発電機２３は、下方の第２板部材２１２の下側に設け、羽根車２２が風を受けて回転させて電気エネルギーを発生するように、発電機２３は羽根車２２の軸ロッド２２１に連結する。
それによって支持枠２１の両側の第２板部材２１２を利用して羽根車２２の軸ロッド２２１の両端にそれぞれ制限を与えることによって、羽根車２２の回転は左右揺動がなく運転の安定性を高めるほか、羽根車２２の羽根２２２が回転過程における上下の引張で生じる変形状態を抑制することもできる。
【００２１】
そのほかに、垂直軸型風力発電装置２０は収容箱２４をさらに有し、その収容箱２４は、支持枠２１の片側に設ける。図３に示すように、本実施例の収容箱２４は支持枠２１の下側に設置する。
収容箱２４の内部には、電流変換モジュール２４１及び蓄電池２４２が設けられる。電流変換モジュール２４１がそれぞれに発電機２３及び蓄電池２４２と電気的に接続するように構成され、それによって発電機２３が生成した電気エネルギーを電流変換モジュール２４１を介して変換させた後に、電力必要な製品に直接に供給したり、変換させた電気エネルギーを蓄電池２４２内に蓄える。
【００２２】
図４、５、６，７に示す本考案に係る好ましい実施例を街灯、ビル外壁や道路標示板などに応用した場合を示す使用説明図を参照して説明する。
図４に示すように、本考案に係る垂直軸型風力発電装置２０は複数形態で１つの街灯３０上に接続され、それらの支持枠２１を利用し、環状治具を介して街灯３０のロッド部材３１上にクランプ固定される。
直並列接続などの電気的に接続する方式により、収容箱２４は街灯３０の光源３２と電気的に接続される。羽根車２２が風力を受けて回転させて電気エネルギーを発生し、街灯３０に直接に供給したり、または昼間の非使用場合では、蓄電池２４２（図示しない）の充電を行い、風力発電手段を普通の街灯３０に接続使用することにより、環境の保全に関する政令を十分に満たしており、その上、電気消費量を節約する目的も達する。
さらに、図５、６に示すように、本考案に係る垂直軸型風力発電装置２０は、それぞれ単独状態であるいは複数状態でビルの壁面４０に固設される。図５に示すように、壁面４０の片隅に固定枠４１を設置し、その固定枠４１によりビルの隣接する両壁面４０を連接し、かつ垂直軸型風力発電装置２０を固定枠４１上に固定できるように、固定枠４１は外向きに所与距離に延伸され、ピルの壁面４０に対して４５度の角度をなした形態で設置される共に、ビルの両面の風力を受けて電気エネルギーを発生する。
図６は、垂直軸型風力発電装置２０を壁面４０に直接に固設される実施例であり、ビル内部の消費電力要求に応じる供給ができるように、収容箱２４（図示しない）はビル内部の公共電力設備と電気的に接続し、かつ電気代も大幅に節約できる。
そのほかに、図７に示すように、本考案に係る垂直軸型風力発電装置２０は横向きの方式で一般道路や高速道路などの標示板５０の上方に設置することができ、夜間使用の視認性を確保するために、現在の標示板５０にはほぼ全て標識ごとに照明装置５１を設置しており、収容箱２４（図示しない）はこれらの照明装置５１と電気的に接続した後、風力で生成した電気エネルギーを利用して、照明装置５１を起動し標示板５０上の文字を照らせるように構成されることによって、環境保全の要望に応じて、かつ電気代も有効に節約できる。
【００２３】
以上は、単に考案を実施するための最良の形態の項においてなした具体的な実施態様または実施例であり、あくまでも、本考案の技術内容を明らかにするものであって、そのような具体例にのみ限定して狭義に解釈されるべきものではなく、当業者は、本考案の精神及び添付の特許請求の範囲内でいろいろと変更して実施することができるものである。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
以上説明したように本考案に係る垂直軸型風力発電装置は、羽根車の軸ロッドの両端部がそれぞれの支持枠に制限を与えることによって、回転中の振れ（変形）の問題を抑制でき、かつ支持枠の設計によって各種類のロッド部材または壁面に取り付けれることができる。
【符号の説明】
【００２５】
１０：垂直軸型風力発電機
１１：支持ロッド
１２：羽根車
１２１：羽根
１３: 発電機
２０：垂直軸型風力発電装置
２１：支持枠
２１１：第１板部材
２１１１：固定孔
２１２：第２板部材
２１２１：貫通孔
２１２２：軸受
２１３：補強片
２２：羽根車
２２１：軸ロッド
２２２：羽根
２２３：支持アーム
２３：発電機
２４：収容箱
２４１：電流変換モジュール
２４２：蓄電池
３０：街灯
３１：ロッド部材
３２：光源
４０：壁面
４１：固定枠
５０：標示板
５１：照明装置
【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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【図６】
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【図７】
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