(57)【要約】【課題】強風時の制動のための装置をコンパクトに組み込めるようにして、支柱に対する固定部分の構成を薄くする。【解決手段】支柱１２に固定されるステータ２１と、ステータ２１に対して支柱１２を中心に回転可能に保持され風力で回転するロテータ２４を備える。ステータ２１は支柱１２の径方向外方に張り出す張り出し部２３を有する。ロテータ―２４は、ステータ２１の張り出し部２３と支柱１２の長手方向で対向する対向部２４を有する。張り出し部２３と対向部２４の相対向する面に、複数の発電用コイル５１と複数の制動用コイル５２をそれぞれ同心円周上に配設する。一方、ロテータ２２の対向部２４には、発電用コイル５１と対応させて複数の永久磁石５３を、制動用コイル５２と対応させて複数の導電体５４を配設する。そして、ロテータ２２の回転数が設定値を超えたときに制動用コイル５２に電流を印加して制動を行う制御部を備える。【選択図】図１
2016075241.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支柱に固定され、該支柱の径方向外方に張り出す張り出し部を有したステータと、
該ステータに対して前記支柱を中心に回転可能に保持されて、前記ステータの前記張り出し部と前記支柱の長手方向で対向する対向部を有し、風力で回転するロテータを備え、
前記ステータの前記張り出し部における前記対向部に対向する部位に、前記支柱の軸心を中心とする円周上に複数の発電用コイルが配設され、該発電用コイルが並ぶ円周とは異なる径の同心円周上に複数の制動用コイルが配設され、
前記ロテータの対向部における前記発電用コイルと対向する円周上に複数の永久磁石が配設され、前記制動用コイルと対向する円周上に複数の導電体が配設され、
前記ロテータの回転数が設定値を超えたときに前記制動用コイルに電流を印加して制動を行う制御部を備えた
風力発電装置。
【請求項２】
前記ロテータの外周に、前記支柱の長手方向に延びる形状の羽根を備えた
請求項１に記載の風力発電装置。
【請求項３】
前記ステータが前記張り出し部を前記支柱の長手方向に隙間をあけて２枚有し、
これらの張り出し部の間に前記ロテータが保持された
請求項１または請求項２に記載の風力発電装置。
【請求項４】
前記ステータに、前記ステータを前記支柱上の任意位置で固定する固定手段を備えた
請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の風力発電装置。
【請求項５】
前記ロテータの外周縁部に、前記羽根を支持する支持腕が着脱可能に取り付けられた
請求項２から請求項４のうちいずれか一項に記載の風力発電装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のうちいずれか一項に記載の風力発電装置における前記支柱の長手方向の一端に、支持板を備え、
該支持板の表面に、二次電池を固定する二次電池固定部と、該二次電池固定部に固定される前記二次電池よりも表面側に太陽電池パネルを固定する受け部を備えて、前記太陽電池パネルで発電した電力を前記二次電池に充電可能にするとともに、
前記風力発電装置が前記支柱における前記支持板より他端側に固定され、
前記風力発電装置で発電した電力を前記二次電池に充電可能にした
電源装置。
【請求項７】
請求項６に記載の電源装置における前記支柱に、前記二次電池に充電された電力で点灯する照明器具を備えた
照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、風力を利用して発電する風力発電装置と、これを用いた電源装置に関し、より詳しくは風車を支える回転中心部分の薄型化を図れるような風力発電装置とこれを用いた電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
風車には大きく分けて水平軸型のものと垂直軸型のものがあるが、垂直軸型の風車は風向に関わらず回転するので方向制御機構が不要になる利点と、重量が大きな発電機を地面の近くに置けるという利点がる。
【０００３】
この垂直軸型の風車を備えた風力発電装置として、下記特許文献１に開示された装置がある。この装置の風車は、鉛直方向に延びる複数のブレードと、ブレードを支持すべく放射状に延びる複数のアームと、これらアームを支持する回転軸で構成されている。この回転軸の下部は軸受を用いて回転可能に支持され、回転軸の下端部に、つまり風車の下方に発電機が備えられている。
【０００４】
風車が回転すると発電機で発電がなされるわけであるが、風車の回転速度が一定の速度を超えると、風車が損傷するおそれがあることから、一定以上に風速が速まったときに自動的にブレーキがかかるように構成されている。
【０００５】
このためのブレーキ装置（制動装置）は、たとえば下記特許文献２の垂直軸風力発電機用ブレーキに開示されているような、ブレーキ盤（ブレーキディスク）を用いたディスクブレーキなどで構成されていた。ディスクブレーキは、発電機を構成する回転軸上に、発電機と並べて設けられている。
【０００６】
しかし、ディスクブレーキは、ブレーキディスクにブレーキパッドを押し付けて摩擦抵抗により制動する構成である。ブレーキディスクとブレーキパッドが擦れ合う構成であるので摩耗が生じる。このため定期的なメンテナンスが必要であった。
【０００７】
このような機械的なブレーキではなく、下記特許文献３のように電磁石と導電体を用いたブレーキ装置も提案されている。このブレーキ装置を有する風力発電装置は、支柱と、支柱を中心に回転する円筒型回転体を備え、円筒型回転体における長手方向の中間位置の内面に有する環状の永久磁石と、支柱における永久磁石と対向する部位に有する発電コイルとで発電機を構成している。円筒型回転体は外周面の長手方向の中間部に羽根を有している。そして、ブレーキ装置は、円筒型回転体の下端の内面に有した導電体と、支柱における導電体に対向する部位に有した電磁石と、電磁石に通電することによって発生する過電流により円筒型回転体の回転数を低減させる制御手段で構成されている。
【０００８】
このように特許文献２、３のいずれのブレーキ装置も、発電機とは別に軸（回転軸または支柱）上に設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第５５０９１８３号公報
【特許文献２】特表２０１３−５１９０２３号公報
【特許文献３】特開２０１１−１１２０１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ブレーキ装置と発電機が軸上で離れて設けられた構成であると、それらを備える部分の長さが必要である。このため、たとえば支柱の長手方向の途中位置に取り付けて小型風力発電機とするような構成は採用しにくかった。
【００１１】
そこで、この発明は、制動のための装置をコンパクトに組み込めるようにして、軸に対する固定部分の構成を薄くできるようにすることを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
そのための手段は、支柱に固定され、該支柱の径方向外方に張り出す張り出し部を有したステータと、該ステータに対して前記支柱を中心に回転可能に保持されて、前記ステータの前記張り出し部と前記支柱の長手方向で対向する対向部を有し、風力で回転するロテータを備え、前記ステータの前記張り出し部における前記対向部に対向する部位に、前記支柱の軸心を中心とする円周上に複数の発電用コイルが配設され、該発電用コイルが並ぶ円周とは異なる径の同心円周上に複数の制動用コイルが配設され、前記ロテータの対向部における前記発電用コイルと対向する円周上に複数の永久磁石が配設され、前記制動用コイルと対向する円周上に複数の導電体が配設され、前記ロテータの回転数が設定値を超えたときに前記制動用コイルに電流を印加して制動を行う制御部を備えた風力発電装置である。
【００１３】
前記発電用コイルと前記制動用コイルは、同一平面上に並べられたものであるとよい。前記制動用コイルに印加する電流は、前記発電用コイルと前記永久磁石で発電した電力を用いるとよい。
【００１４】
この風力発電装置では、風力でロテータが回転することによって、ロテータの対向部の永久磁石とステータの張り出し部の発電用コイルとにより発電がなされる。風速が速くロテータの回転数が設定値を超えたときには、制御部によりステータの制動用コイルに電流が印加され、ロテータの導電体に吸引力が作用して回転を抑える制動を行う。
【００１５】
前述の風力発電装置は、前記支柱の長手方向の一端に、支持板を備え、該支持板の表面に、二次電池を固定する二次電池固定部と、該二次電池固定部に固定される前記二次電池よりも表面側に太陽電池パネルを固定する受け部を備えて、前記太陽電池パネルで発電した電力を前記二次電池に充電可能にするとともに、前記風力発電装置が前記支柱における前記支持板より他端側に固定され、前記風力発電装置で発電した電力を前記二次電池に充電可能にした、電源装置とすることができる。
【００１６】
前記支柱に、前記二次電池に充電された電力で点灯する照明器具を備えれば照明装置とすることもできる。
【発明の効果】
【００１７】
この発明によれば、支柱の径方向外方に張り出す張り出し部を有するステータと、支柱の長手方向で張り出し部と対向する対向部を有するロテータを備え、中心を同一とする異なる径の円周上に発電用の部材と制動用の部材を備えたので、制動のための装置をコンパクトに組み込むことができる。このため、軸に対して固定する部分の厚さを薄く構成でき、小型風力発電装置として好適に使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】風力発電装置の要部の断面図。
【図２】風力発電装置、電源装置および照明装置の側面図。
【図３】照明装置の制御体系を示す説明図。
【図４】風力発電装置と電源装置の側面図。
【図５】他の例に係る風力発電装置の要部の断面図。
【図６】風力発電装置のロテータの平面図。
【図７】風力発電装置のロテータの平面図。
【図８】太陽電池パネルと二次電池部分の分解斜視図。
【図９】支持板の斜視図。
【図１０】二次電池の分解図。
【図１１】縁部材の側面図。
【図１２】収納ケースの他の例を示す分解斜視図。
【図１３】支持板の背面図。
【図１４】他の例に係る風力発電装置、電源装置および照明装置の一部断面側面図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
この発明を実施するための一形態を、以下図面を用いて説明する。  
図１は、風力発電装置１１の要部を示す断面図であり、この風力発電装置１１は、図２に示したように、地面や路面に立てるなどして設けられる支柱１２に固定して電源装置１３を構成するのに好適な装置である。電源装置１３は、発電した電力を二次電池１４に蓄電して利用可能とする装置である。図２に示した電源装置１３は、風力発電装置１１のほかに太陽電池パネル１５を備えており、風力発電装置１１と太陽電池パネル１５で発電した電力を蓄電できるようにして、蓄電した電力で付属の照明器具１６を点灯させ、夜間の街路灯や誘導灯などとして使用できる照明装置１７を構成している。
【００２０】
照明器具１６は、図２に示したように固定金具１６ａを用いて支柱１２に固定されるが、他の適宜の場所に固定してもよい。照明器具１６には適宜の装置を用いるとよいが、消費電力を抑え十分な明るさを得る観点から、ＬＥＤ（発光ダイオード）を用いた器具が好ましい。
【００２１】
照明装置１７の制御体系の概略を図３に示している。図３、図４に示したように、風力発電装置１１と、太陽電池パネル１５と、二次電池１４と、制御ボックス１８を支柱１２の上端部に備えて電源装置１３が構成され、支柱１２に固定した照明器具１６を制御ボックス１８に接続して照明装置１７が構成されている。風力発電装置１１は支柱１２周りの部位で発電をし、その電力は、太陽電池パネル１５で発電した電力と共に太陽電池パネル１５の裏面側に備えられた二次電池１４に蓄電される。制御ボックス１８は二次電池１４と同様に太陽電池パネル１５の裏面側に備えられている。このように、電源装置１３は必要なすべての部材を支柱１２の上部に備える構成である。
【００２２】
これら各部について順に説明する。
【００２３】
まず、風力発電装置１１について説明する。
【００２４】
風力発電装置１１は、図１、図４に示したように支柱１２に固定され、支柱１２に対して固定状態で固定されるステータ２１と、このステータ２１に対して支柱１２を中心に回転可能に保持され、風力で回転するロテータ２２を備えている。ステータ２１は、支柱１２の径方向外方に張り出す円板状の張り出し部２３を有し、ロテータ２２は、ステータ２１の張り出し部２３と支柱１２の長手方向で対向する対向部２４を有する。
【００２５】
ステータ２１は張り出し部２３を支柱１２の長手方向に隙間をあけて２枚有し、これらの張り出し部２３の間にロテータ２２が保持されている。ステータ２１は、支柱１２に嵌る中央の穴２５と張り出し部２３を有する２枚の円板状部材２１ａと、これらの間で両者の間隔を保持し支柱１２の外周面に接して固定される保持部材２１ｂを有するとともに、ステータ２１を支柱１２上の任意位置で固定する固定手段としての固定具２１ｃを備えている。
【００２６】
２枚の円板状部材２１ａの穴２５に近い部分は、相対向する方向に向けて外周側の部分よりも僅かに厚みを持たせている。つまり、穴２５に近い部分とそれより外周側の部分の間に僅かな段差部２６が形成されている。段差部２６より外周側の部分における相対向する内側面は平面、換言すれば面一である。段差部２６の高さは発電等に適するように適宜設定される。
【００２７】
これら２枚の円板状部材２１ａの厚みの厚い部分同士の間に保持される保持部材２１ｂの外周縁における厚み方向の両端に、軸受２７を固定するための凹溝２８が全周にわたって形成されている。
【００２８】
また、２枚の円板状部材２１ａのうちの一方（図面下側）における穴２５を構成し支柱１２と接する部分に、固定具２１ｃを備えている。固定具２１ｃは、支柱１２の長手方向に延びる複数本のロックボルト３１を有する内輪３２と、内輪３２におけるロックボルト３１の先端側が螺合するねじ穴３３を有する外輪３４で構成され、内輪３２と外輪３４におけるロックボルト３１の先端側に対応する部分は保持部２１ｂに入り込んでいる。内輪３２には、外輪３４をロックボルト３１で引き付けることで、支柱１２の外周面に圧接されるテーパスリーブ３５が形成されている。つまり、外輪３４が引き付けられると、外輪３４は保持部２１ｂに圧接するとともにテーパスリーブ３５に圧接して、一方の円板状部材２１ａと保持部材２１ｂと支柱１２の位置関係を固定する。他方の円板状部材２１ａはボルト等により保持部材２１ｂに対して固定される。
【００２９】
固定具２１ｃは、図５に示したように、２枚の円板状部材に備えることもできる。
【００３０】
ロテータ２２は、保持部材２１ｂの外周に軸受２７を介して固定される、中央に穴４１を有した円板状で、ステータ２１よりも大径に形成されている。ロテータ２２のうち張り出し部２３に対向する範囲に形成される対向部２４は、保持部材２１ｂと同じ厚さに形成され、対向部２４よりも外周側の部分がそれよりも薄く形成されている。対向部２４の内周縁における厚み方向の両端に、軸受２７を固定するための凹溝４２が全周にわたって形成されている。
【００３１】
ロテータ２２の外周縁には、等間隔に複数個、この例では６個の取り付け凹部４３が形成されている。図４に示したようにロテータ２２の外周には、支柱１２の長手方向に延びる形状の羽根４４を有する。この羽根４４を支持する１本の支持腕４５を着脱可能に取り付ける部分が取り付け凹部４３である。取り付け凹部４３は、図１、図６に示したように、支持腕４５の基部４５ａを嵌合し、表面を面一にする深さと形状で、固定のための複数のねじ穴４３ａを有する。取り付け凹部４３の形状は支持腕４５の基部４５ａと嵌合対応する形状であるのが望ましい。強固な取り付け状態が得られるからである。
【００３２】
図６はすべての取り付け凹部４３に支持腕４５を固定した状態の平面図である。羽根４４の枚数、つまり支持腕４５の取り付け本数は、所望する発電量や設置地域の風の状況などの様々な条件に基づいて適宜設定される。図７のように羽根４４を２枚とするも、図示は省略するが３枚とするのも、必要に応じて適宜決められる。
【００３３】
このようなステータ２１とロテータ２２には、発電と制動のための構成が備えられる。すなわち、図１、図４、図６に示したように、ステータ２１の２個の張り出し部２３における対向部２４に対向する部位に、支柱１２の軸心を中心とする円周上に複数の発電用コイル５１が配設され、発電用コイル５１が並ぶ円周とは異なる径の同心円周上に複数の制動用コイル５２が配設される。発電用コイル５１と制動用コイル５２は電磁石で構成する。発電用コイル５１も制動用コイル５２もそれぞれ等間隔で配設され、発電用コイル５１も制動用コイル５２も同一平面上に並ぶ。図示例では、制動用コイル５２のほうを発電用コイル５１よりも大きい径の円周上に配設している。つまり制動用コイル５２の方が発電用コイル５１よりも外周側にある。
【００３４】
一方、ロテータ２２の対向部における発電用コイル５１と対向する円周上に複数の永久磁石５３が発電用コイル５１と対応させて配設され、制動用コイル５２と対向する円周上に複数の導電体５４が制動用コイル５２と対応させて配設されている（図６、図７参照）。導電体５４は鉄板で構成するとよい。永久磁石５３は対向部２４を貫通する穴に保持される円柱形状で、長手方向の両端面が対向部２４の表面に露出し、その表面と面一である。永久磁石５３は、円周方向に沿ってＮ極とＳ極が交互に並ぶように配設される。導電体５４は、永久磁石５３とは異なり、対向部２４の表面部に保持される大きさの円板形状である。導電体５４の表面も対向部２４の表面と面一である。
【００３５】
ステータ２１の表面には、ロテータ２１の対向部２４よりも外周側の部分を出す部分を残してカバー５８が装着され、防水、防塵等が図られている。カバー５８は耐候性のある合成樹脂等の適宜材料で形成される。
【００３６】
つぎに、太陽電池パネル１５、二次電池１４、制御ボックス１８について説明する。
【００３７】
支柱１２の上端部に、図４に示したように、発電のための太陽電池パネル１５と、充電のための二次電池１４と、これらを固定する支持板６１と、制御部１８ａを内蔵した制御ボックス１８を有する。
【００３８】
太陽電池パネル１５は、図８に示したように公知の構造であり、表面から強化ガラス（図示せず）、太陽電池セル（図示せず）、バックシート（図示せず）などを備えた方形板状の太陽電池モジュール１５ａを方形枠状のアルミフレーム１５ｂで保持して構成されている。アルミフレーム１５ｂの背面側には、太陽電池モジュール１５ａを浮かせる脚片１５ｃと、脚片１５ｃの下端から内周側に張り出す張り出し片１５ｄを有している。脚片１５ｃはアルミフレーム１５ｂの全周にわたって同一幅に形成されている。同様に張り出し片１５ｄも全周にわたって同一幅に形成されている。
【００３９】
支持板６１は薄い金属板で形成されており、支柱１２に対して傾斜し姿勢で支えられる。傾斜姿勢とは、水平方向に対しても垂直方向に対しても傾斜して姿勢であり、換言すれば、水平にした板の一方側を下げた、または上げた姿勢である。図示例の支持板６１は、前述のような方形板状の太陽電池パネル１５を支持するものであるため、図９に示したように平面視方形状に形成されている。
【００４０】
傾斜姿勢での支持を可能にするため、支持板６１の裏面には、支柱１２の上端部に連結するための金属製の連結管６２を、支持板６１の裏面に対して斜めに備えている。連結管６２の固定角度、つまり支持板１２の傾斜角度は適宜設定される。
【００４１】
連結管６２の形成位置は、図８に示したように、支持板６１の裏面における左右方向の中間位置である。連結管６２は円筒状であり、連結管６２の下端には、連結管６２の長手方向を鉛直方向に向けたときに水平になる開口６２ａを備えている。連結管６２の下部の外周目面には周方向に沿って複数の貫通穴（図示せず）が形成され、この貫通穴にナット６２ｂが固定されている。
【００４２】
支持板６１は方形状の底板６３を有し、この底板６３における太陽電池パネル１５や二次電池１４を固定する側である表面に、図８、図９に示したように、二次電池１４を固定する二次電池固定部６４と、二次電池固定部６４に固定される二次電池１４よりも表面側に太陽電池パネル１５を固定する受け部６５を備えている。
【００４３】
底板６３は、表面側で垂直に突出する起立壁６６を周縁部、つまり上下両縁（下辺および上辺）と左右両側縁の全周に有する皿状である。起立壁６６のうち左右両側縁の左右起立壁（左側起立壁６６ａと右側起立壁６６ｂ）よりも突出長さが長く、先端に受け部６５を有している。
【００４４】
受け部６５は、支持板６１における傾斜して上下方向で高低差を有する左右両側に形成し、支持板６１の上下両側に、太陽電池パネル１５の裏側への通気を可能とする通気空間を備えている。
【００４５】
受け部６５は、左側起立壁６６ａと右側起立壁６６ｂの先端を左右方向外側に向けて屈曲して形成した形状で、左側起立壁６６ａや右側起立壁６６ｂと同じ長さの細幅板状である。受け部６５の幅は、太陽電池パネル１５を固定するのに必要な適宜の幅であり、太陽電池パネル１５を固定したときに図４に示したように受け部６５が太陽電池パネル１５のアルミフレーム１５ｂの張り出し片１５ｄに重なり、左右方向外側から突き出さない位置に受け部６５が形成されている。太陽電池パネル１５を固定するため、受け部６５は、適宜位置に複数個の貫通穴６８を有する。
【００４６】
左側起立壁６６ａと右側起立壁６６ｂの突出長さ（高さ）は、図８に示したように、二次電池固定部６４に固定される二次電池１４の厚さよりも長く設定される。これにより、二次電池１４と太陽電池パネル１５との間に隙間が形成される。つまり、受け部６５の高さは、二次電池固定部６４に固定された二次電池１４と太陽電池パネル１５との間に隙間をつくる高さである。
【００４７】
一方、上側起立壁６６ａと下側起立壁６６ｂの突出長さ（高さ）は、左側起立壁６６ａと右側起立壁６６ｂの高さよりも短く、支持板６１の強度を得るのに必要な適宜の長さに設定されている。これにより、強度を得ながらも、上側起立壁６６ａと下側起立壁６６ｂの上に、二次電池１４と太陽電池パネル１５との間の隙間を外部と連通するための、前述の通気空間が広く形成される。
【００４８】
また、支持板６１の上下方向の長さ（上側起立壁６６ｃと下側起立壁６６ｄをつなぐ長さ）は、これに対応する太陽電池パネル６５の上下方向の長さよりも短い。逆に言えば、支持板６１に固定する太陽電池パネル１５の上下方向の長さが支持板６１の上下方向の長さよりも長く形成されている。
【００４９】
支持板６１の底板６３の表面における左右方向中間位置、すなわち底板６３裏面の連結管６２に対応する位置に、図８、図９に示したように、上下起立壁の間（上側起立壁６６ｃと下側起立壁６６ｄとの間）を接続して上下方向に延びる補強部７０が形成されている。補強部７０は、金属製のアングル材を溶接等により固定して形成される。アングル材の固定では、直角をなす両片の先端を底板６３の表面に接合する。
【００５０】
底板６３の表面における補強部７０によって区分される左右の２箇所の部分が二次電池固定部６４である。二次電池固定部６４の四隅部分には、二次電池を固定するための貫通穴７１が形成されている。
【００５１】
底板６３における二次電池固定部６４を含む部分には、厚さ方向に貫通する切欠き７２が複数形成されている。切欠き７２は適宜大の円形の貫通穴である。これら切欠き６７は、通気のほか、軽量化に資する。切欠き７２の形状は円形以外の適宜の形状であってもよい。
【００５２】
二次電池１４は、図１０に示したような方形板状のリチウムイオン電池１４ａで構成され、リチウムイオン電池１４ａは複数枚重ねられて収納ケース１４ｂに収納され、収納ケース１４ｂが支持板６１の二次電池固定部６４に固定される。収納するリチウムイオン電池１４ａの枚数は必要とする能力に応じて決定する。そしてリチウムイオン電池１４ａの必要枚数に応じて、支持板６１の起立壁６６の高さが設定される。
【００５３】
方形板状のリチウムイオン電池１４ａは、公知の構造で、板状の正極（図示せず）および負極（図示せず）と、これらの間のセパレータ（図示せず）と、各電極の一端部に接続されたタブ７５，７６と、電解液（図示せず）と、タブ７５，７６の一部を露出した状態で被覆するラミネートフィルム７７で構成されている。
【００５４】
このリチウムイオン電池１４ａには、薄くて軽量で、エネルギー密度が高く、耐久性のよい、アロイ工業株式会社製の「リチウムイオン二次蓄電池」が好適に使用できる。
【００５５】
リチウムイオン電池１４ａには、ラミネートフィルム７７の形態を保持するため、樹脂製の縁部材７８を取り付けるのが好ましい。縁部材７８はリチウムイオン電池１４ａのタブ７５，７６を除く外周縁に取り付けられるもので、リチウムイオン電池１４ａの長辺を被覆する長辺部７８ａと、この長辺部７８ａの両端から直角にのびてリチウムイオン電池１４ａの短辺の一部を被覆する短辺部７８ｂを有する正面視コ字状に形成されている。縁部材７８は内側縁から内部に入る差し込み溝７８ｃを全体にわたって有している。図１１は縁部材７８の差し込み溝７８ｃ側から見た状態を示しており、差し込み溝７８ｃは、内側縁において閉じ、内奥に行くほど肉厚方向に広い形状である。
【００５６】
縁部材７８は、柔軟で軽く、耐久性のよい材料を用いるよく、例えば耐熱ウレタンで形成することができる。
【００５７】
このようなリチウムイオン電池１４ａを収納する収納ケース１４ｂは、図１０に示したように本体８２と蓋体８３を有する。これら本体８２と蓋体８３は軽く耐候性、耐熱性の良い合成樹脂で形成される。
【００５８】
本体８２は、重ね合わせる複数枚のリチウムイオン電池１４ａを収納可能な厚さの有底箱状で、上端に開口部８４を有し、この開口部８４に蓋体８３が嵌合される。本体８２の底部８２ａは、リチウムイオン電池１４ａのタブ７５，７６を避ける左右両側に適宜間隔をあけて、タブ７５，７６を受け入れ可能とする高さ（少なくともタブ７５，７６の突出長さよりも高い）のリブ８５が形成されている。リブ８５は本体８２の内周面を厚さ方向でつなぐ。
【００５９】
リブ８５のうち左右方向の端のリブ８５よりも左右方向外側であって、リブ８５の高さの範囲内に収まる部位には、本体８２の厚さ方向に貫通する固定穴８６を有している。
【００６０】
蓋体８３は、本体８２の開口部８４に入り込んで嵌合する嵌合部８７を有した有底箱状で、嵌合部８７と反対側の底部８３ａには、本体８２に形成したのと同じリブ８５と固定穴８６を有している。
【００６１】
本体８２と蓋体８３の固定穴８６の形成位置は、前述のリブ８５との関係を満たすほか、本体８２に蓋体８３を嵌合したときに、それぞれの固定穴８６が支持板６１の二次電池固定部６４に形成した貫通穴７１に対応するように設定されている。
【００６２】
前述の収納ケース８１は、縦長の有底箱状の本体８２と、この本体８２に嵌合する蓋体８３を有する、深型形状の収納ケース８１であるが、図１２に示したように、横長皿状の有底箱状の本体８２と、この本体８２の開口部８４に嵌合する嵌合部８７を有した蓋体８３で構成してもよい。このように構成すると、方形板状のリチウムイオン電池１４ａを収納しやすい。なお、前述の構成と同等の部位については同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。
【００６３】
制御ボックス１８は、図１３に示したように、太陽電池パネル１５の裏面における傾斜方向の下端部に近い位置に固定されている。固定位置は、太陽電池パネル１５の下端よりも上側にして、アルミフレーム１５ｂとの間に隙間ができるようにする。固定は、太陽電池パネル１５のアルミフレーム１５ｂにおける左右の張り出し片１５ｄ間に掛け渡すようにボルト止めする。制御ボックス１８は箱状で、内部に制御部１８ａを内蔵しており、裏面側に着脱可能な蓋体１８ｂを有している。
【００６４】
制御部１８ａは、公知の充放電制御装置を有し、風力発電装置１１と太陽電池パネル１５で発電された電力を適切に充電し、放電するように構成されている。制御部１８ａは図３に示したように、主に風力発電に関しての制御行う風力用コントローラ９１と、主に太陽光発電に関しての制御を行うソーラー用コントローラ９２を備える。
【００６５】
風力用コントローラ９１は、ソーラー用コントローラ９２を介しての風力発電電力の充電Ｌ１、風力発電量の監視および強風停止制御Ｌ２のほか、上位制御Ｌ３をする上位コントローラとしてソーラー用コントローラ９２を含む統合制御を行う。風力発電量の監視は、風力発電の電圧によって判定するように設定される。強風時停止制御は、風力発電装置１１の羽根４４の回転数があらかじめ設定した設定値を超えたときに制動用コイル５２に電流を印加して制動する制御である。羽根４４の回転数は、センサを用いて判定することもできるが風力発電された電圧で判定する。風力用コントローラ９２は、設定値を記憶する記憶部や設定値を変更する調節器を有し、検出した電圧が設定値を超えた時に強風であると判断し、電流の印加を行う。
【００６６】
ソーラー用コントローラ９２は、太陽光発電電力の充電Ｌ４、明暗の検知、照明器具１６の点灯消灯制御Ｌ５、二次電池１４の電圧監視を行う。明暗の検知は、太陽電池パネル１５の電圧によって行う。このため、明るい日中に太陽電池パネル１５の電圧が上昇すると充電を行い、夜間などに太陽電池パネル１５の電圧が降下すると放電をして照明器具１６を点灯する。
【００６７】
以上のような部材からなる照明装置１７は、まず、風力発電装置１１を支柱１２に固定する。風力発電装置１１を支柱１２の上端から挿嵌合し、固定具２１ｃのロックボルト３１を回転して、固定を行う。この風力発電装置１１の固定位置は、照明装置１７の場所等の条件に応じて適宜設定される。この例では、上端に固定する太陽電池パネル１５のすぐ下の位置に固定した例を示している。
【００６８】
つぎに、支柱１２の上端に太陽電池パネル１５を固定する。このためには、図１０に示したように所定枚数のリチウムイオン電池１４ａを互いに接続して重ねた状態で収納ケース１４ｂに収納し、収納ケース１４ｂの蓋体８３を閉じたあと、その収納ケース１４ｂを支持板６１の二次電池固定部６４に固定する。固定は図８に示したようにボルト７３とナット７４を用いて行うとよい。
【００６９】
続いて、支持板６１の受け部６５に太陽電池パネル１５を固定する。太陽電池パネル１５の上下方向の長さは支持板６１の上下方向の長さよりも長いので、支持板６１は太陽電池パネル１５の上下方向のいずれにも固定できるが、制御ボックス１８に接して、上下方向の中間位置に固定する。
【００７０】
このようにして支持板６１に太陽電池パネル１５と二次電池１４を一体化した後、支持板６１を支柱１２の上端に固定する。固定は、支持板６１の裏面の連結管６２を支柱１２の上端に嵌めて行う。
【００７１】
照明器具１６は、支柱１２の適宜位置に固定する。図示例では風力発電装置１１のすぐ下の位置に固定した例を示している。
【００７２】
また、必要な配線（図示せず）は、支柱１２の中に通すのではなく外側に沿わせる。
【００７３】
以上のように構成された照明装置１７は、風力発電装置１１が風を利用して発電を行い、太陽電池パネル１５が太陽光を利用して発電を行い、それらの電力を制御部１８ａの風力用コントローラ９１およびソーラー用コントローラ９２の制御に基づいて二次電池３１に適切に充電する。そして太陽電池パネル１５での電圧量に基づいて暗い状態であることを検知すると、ソーラー用コントローラ９２が二次電池１４の電力を放電して照明器具１６に供給し、照明器具１６を点灯させる。
【００７４】
太陽電池パネル１５は太陽光が差す時間のみ発電し、夜間など暗い間は発電しない。これに対して、一体に備える風力発電装置１１は、風を受けて発電するので、昼夜を問わず発電が可能である。しかもその発電能力は、羽根１４の形態や枚数などの条件によって左右されるが、微風でも十分な回転が行えるような羽根を備えることによって、継続した発電を可能とすることができる。
【００７５】
このため、照明装置１１全体として発電を終日行えるようにすることが可能となる。いわば、風力発電装置１１は照明装置１１において太陽電池パネル１５による発電能力を補完する。
【００７６】
風力発電装置１１の発電中に、風力発電装置１１が損傷するような強い風が吹いた場合には、風力用コントローラ９１が、強風時停止制御を行う。
【００７７】
この強風時停止制御は、風力発電量を監視し、あらかじめ設定した風力発電量を超える強風時に、羽根４４の回転を抑制または停止する制御である。具体的には、風力用コントローラ９１が、発電用コイル５１と永久磁石５３でなされた発電量を電圧で検知し、その発電量があらかじめ定めた設定値を超えた場合に羽根４４の回転数が設定値を超えたと判断し、風力発電装置１１のステータ２１における制動用コイル５２に対して電流を印加する。制動用コイル５２では、電流が流れることによって、対向するロテータ２２の導電体５４に対して吸引力を発揮し、羽根の回転を抑制または停止する。これによって、羽根の損傷を抑制し、耐久性を高めることができる。
【００７８】
その風力発電装置１１は、固定対象である支柱１２の径方向外方に張り出す形状で支柱１２の長手方向で相対向するステータ２１とロテータ２２を有し、ステータ２１に設けられた発電用コイル５１とロテータ２２に設けられた永久磁石５３によって発電がなされる構造であり、制動のための構成（制動用コイル５２および永久磁石５４）も同一平面上に設けられている。
【００７９】
このような構成であるため、制動のための構成をコンパクトに組み込むことができ、風力発電装置１１の回転中心部分、つまり支柱１２に対する固定部分の形態を薄くできる。このため、コンパクトにまとまったシンプルな外観が得られるとともに、前述のように支柱１２の長手方向の途中に固定する構成を採用しやすい構造にできる。これは小型風力発電装置として有利な効果である。
【００８０】
しかも、発電用コイル５１と制動用コイル５２の配置について、制動用コイル５２の方を外周側に備えているので、制動力をより強力に発揮させることができる。
【００８１】
また、ステータ２１の張り出し部２３を支柱１２の長手方向に隙間をあけて２枚備え、これらの張り出し部２３の間にロテータ２２が保持された、張り出し部２３と対向部２４の２箇所の対向面部分に発電と制動のための構成（発電用コイル５１、永久磁石５３、制動用コイル５２、導電体５４）を備えているので、十分な発電量を得られるようにすることができるとともに、制動力もバランスよく十分に発揮させることができる。
【００８２】
風力発電装置１１のコンパクト化を図れることの効果は、ロテータ２２の外周に、支柱１２の長手方向に延びる形状の羽根４４を備えたことによっても高められる。このような羽根４４は、いわゆる垂直軸型であって、方向制御機構が不要になるからである。また、この種の羽根４４は、微風でも回転するような形態とすることができるので、前述のように太陽電池パネル１５による発電を補完するという点で有効である。
【００８３】
この風力発電装置１１は、ステータ２２を支柱１２上の任意位置で固定する固定具２１ｃで固定したので、設置場所の風の状態などに応じて最適な設置状態を得ることができる。しかも、固定具２１ｃによる固定は簡単で、強固な固定が可能である。
【００８４】
充電がなされる二次電池１４は、支柱１２の上端に支持する太陽電池パネル１５の裏面に保持され、制御ボックス１８も太陽電池パネル１５の裏面に固定され、全体が支柱１２の上端部のみに収まる構成であるので、非常に簡素な構成とすることができ、設置も容易である。特に、風力発電装置１１は支柱１２に挿嵌して固定具２１ｃのロックボルト３１を操作するだけで固定でき、太陽電池パネル１５と二次電池１４は、支持板６１に組み付けて支柱１２の上端に嵌めるだけで良いので、設置は容易である。
【００８５】
また、二次電池１４である方形板状のリチウムイオン電池１４ａは薄く軽量であり、支持板６１の裏面から太陽電池パネル１５の表面までの厚さを薄く抑えることができる。このため厚さの薄いコンパクトな形状であって、軽量である。リチウムイオン電池１４ａを収納する収納ケース１４ｂが樹脂製であることも軽量化に貢献する。この結果、風雨にさらされても耐久性の高いものとすることができる。
【００８６】
そのうえ、二次電池１４は収納ケース１４ｂに収納して支持板６１の表面の二次電池固定部６４に固定する構造であるので、収納ケース１４ｂが支持板６１を補強する機能も果たし、支持板６１の強度を高めることができる。しかもその支持板６１は、周縁部に起立壁６６を有する皿状であるので、この点からも高い強度が得られる。支持板６１の表面における左右方向の中間位置に上側起立壁６６６ｃと下側起立壁６６ｄをつないだ状態で補強部７０を備えているので、支持板６１の強度はさらに高まり、補強部の７０の裏側に支持板６１を支持するための連結管６２を備えているので、支持状態も強固である。
【００８７】
その一方で、支持板６１には切欠き７２を形成して軽量化を図っているので、重量の増大を抑制できる。またその切欠き７２は円形であるので、強度を不当に損なう事態を回避できる。
【００８８】
つぎに他の例を説明する。この説明において、前述の構成と同一又は類似の部位には同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。
【００８９】
図１４は他の例に係る風力発電装置１１、電源装置１３および照明装置１７を示す。この風力発電装置１１は、前述の構成と同一であるが、ステータ２１を固定する支柱１２ａを細いものとしている。つまり、支柱１２ａは地面や路面に立設される支柱１２のように太さのある中空パイプではなく、細い中実の棒で構成されている。
【００９０】
具体的には、地面や路面に立設される太さの支柱１２の照明器具１６よりも上の上端に、前述の細い支柱１２ａを有する風車取り付け部材１９を備えている。風車取り付け部材１９は、支柱１２の上端に連結される支柱連結部１９ａと、太陽電池パネル１５の裏面の連結管６２に連結されるパネル連結部１９ｂと、これらの対向部近傍を支柱１２の径方向外側に張り出して連結する支持枠１９ｃと、支柱連結部１９ａ、パネル連結部１９ｂ間に設けられる前述の細い支柱１２ａを有する。
【００９１】
支柱連結部１９ａは、支柱１２に挿入可能な太さで、支柱１２に対してボルトなどの適宜手段で相対回転不可に固定される。図１４中、１９ｄは支柱１２の上端に当接する鍔部である。
【００９２】
パネル連結部１９ｂは、連結管６２に挿入可能な太さで、連結管６２に対してボルトなどの適宜手段で相対回転不可に固定される。
【００９３】
支持枠１９ｃは、側面視コ字状で、支柱１２の中心から放射状に、４本、３本など、複数本設けられている。支持枠１９ｃの外側への張り出し長さは、内部に風力発電装置１１を納めることができる長さに設定されている。支持枠１９ｃは中空パイプで構成され、支持枠１９ｃの一端が支柱連結部１９ａの上端部の側面に、他端がパネル連結部１９ｂの下端部の側面に溶接などによって固定されている。
【００９４】
細い支柱１２ａは、支柱１２よりも細い適宜の太さに形成され、下端には支柱連結部１９ａ内に相対回転不可に保持される中子１９ｅを有し、上端にはパネル支持部１９ｂ内に相対回転不可に保持される中子１９ｆを有する。細い支柱１２ａの軸心と支柱１２の軸心は一致している。
【００９５】
このように備えられる細い支柱１２ａに対して、前述と同様に構成した風力発電装置１１が固定される。支柱１２ａに対する固定は、支柱１２ａ上の一定の部位に行うので、前述のような固定具２１ｃを用いなくても、適宜の手段で行える。
【００９６】
風力発電装置１１を固定する支柱１２ａが細いので、使用される部材は小型化が可能である。特に、軸受２７に小さいものを用いることができるので、コストの低減を図ることができる。また、小型化できるゆえに、小型風力発電装置とするのに好適である。
【００９７】
この発明の構成と、前述の構成との対応において、  
この発明の固定手段は、前述の固定具２１ｃに対応するも、  
この発明は前述の構成のみに限定されるものではなく、その他の構成を採用することができる。
【００９８】
たとえば、風力発電装置１１を固定する固定手段としては、たとえば支柱１２に穴をあけてボルト等により固定することもできる。
【００９９】
支柱は、地面や路面などに立設するのではなく、例えば壁面に壁面と平行に固定するものであってもよい。
【０１００】
電源装置、照明装置は風力発電装置のみで構成することもできる。
【０１０１】
また、電源装置は、家庭等への電力供給などにも使用できる。
【０１０２】
制御部１８ａは、前述のような太陽電池パネル１５の裏のほか、例えば支柱１２など、その他の部位に備えてもよい。
【符号の説明】
【０１０３】
１１…風力発電装置
１２，１２ａ…支柱
１３…電源装置
１４…二次電池
１５…太陽電池パネル
１６…照明器具
１７…照明装置
１８ａ…制御部
２１…ステータ
２１ｃ…固定具
２２…ロテータ
２３…張り出し部
２４…対向部
４４…羽根
４５…支持腕
５１…発電用コイル
５２…制動用コイル
５３…永久磁石
５４…導電体
６１支持板
６４…二次電池固定部
６５…受け部
【図１】
2016075241.tif 000003
【図２】
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【図３】
2016075241.tif 000005
【図４】
2016075241.tif 000006
【図５】
2016075241.tif 000007
【図６】
2016075241.tif 000008
【図７】
2016075241.tif 000009
【図８】
2016075241.tif 000010
【図９】
2016075241.tif 000011
【図１０】
2016075241.tif 000012
【図１１】
2016075241.tif 000013
【図１２】
2016075241.tif 000014
【図１３】
2016075241.tif 000015
【図１４】
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