(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の支柱の上部位置に、複数の軸支持体を多段状に枠組みして形成した支持枠体の平面視における中央部に、上下の軸支持体の間に垂直揚力型ブレードを備える縦軸風車を配設して風力発電機構とし、かつ支持枠体の外側部に、縦軸風車の軸心を通る放射方向の複数部分に、照明付表示体を放射方向に突設し、縦軸風車で発電した電力で照明付表示体を点灯させるようにしたことを特徴とする照明表示塔。       
【請求項２】
前記風力発電機構は、支持枠体において多段状に配設したブレード配設区毎に、１本の縦主軸を共通として設け、支持枠体の頂上に照明付表示体を配設し、縦軸風車で発電した電力で照明付表示体を点灯させるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の照明表示塔。
【請求項３】
前記支持枠体は、通路の両側に左右１対として立設され、左右の支持枠体を結合した横桁枠に照明付表示体を固定し、縦軸風車で発電した電力で照明付表示体を点灯させるようにしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の照明表示塔。
【請求項４】
前記、縦軸風車は、主軸に固定したブレード支持体の環縁部の外周面に、垂直揚力型ブレードの内側面に適合した羽根鞍を形成し、上下端部を縦主軸方向に傾斜する傾斜部とした垂直揚力型ブレードを羽根鞍に固定してなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の照明表示塔。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明表示塔に係り、特に支持枠体に照明付表示体と縦軸風車とを支持し、縦軸風車で発電した電力で、照明付表示体を点灯させるようにした照明表示塔に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、表示塔は、塔上に表示板を配設し、表示板に外部電力による照明光をあてている。また、回転広告体にブレードを付けて風車とした提案も、特許文献１にみられる。
特許文献１に記載の広告塔は、支軸を中心に設けた回転体の縦方向の中間外周に、抗力型ブレードを配設し、ブレードに発光体を装着して、支軸と回転体の間に発電機とバッテリを、回転体と共回転をするようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−１３７４２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記特許文献１の広告塔は、回転体の重量が著しく重く、抗力型風車の支軸の片側のブレードは、ブレーキとして作用するため、台風のような高速風が吹かなければ回転せず、仮に回転体が回転しても、回転体と共回転する発電機で発電することは出来ない。
風力発電は、風速４ｍ／ｓ 以上の風が、年間2000時間（１日約5.5時間）以上吹かなければ、実用にならないとされている。風速４ｍ／ｓは、木の枝が絶え間なく揺れる状態であるが、そのような風速の風は、年間を通して吹くことは少なく、通常の風車による継続的風力発電は不可能であり、従って風力発電で広告の照明を連続することも実質的に不可能である。
また広告塔は、一定の設置面積を要し、照明にも外部から電線を引いており、消費電力も多い。この電力だけでも、自家発電ができれば、維持コストも低減化することができる。  
本発明は、照明表示塔に、低風速でも発電する高性能の風力発電機構を組み込み、高い位置で風車を回転させて効率良く発電させ、この電力で、照明付表示体の照明を連続して行うことが出来る照明表示塔を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明の具体的な内容は次の通りである。
【０００６】
（１）  複数の支柱の上部位置に、複数の軸支持体を多段状に枠組みして形成した支持枠体の平面視における中央部に、上下の軸支持体の間に垂直揚力型ブレードを備える縦軸風車を配設して風力発電機構とし、かつ支持枠体の外側部に、縦軸風車の軸心を通る放射方向の複数部分に、照明付表示体を放射方向に突設し、縦軸風車で発電した電力で照明付表示体を点灯させるようにした照明表示塔。 
【０００７】
（２）  前記風力発電機構は、支持枠体において多段状に配設したブレード配設区毎に、１本の縦主軸を共通として設け、支持枠体の頂上に照明付表示体を配設し、縦軸風車で発電した電力で照明付表示体を点灯させるようにした前記（1）に記載の照明表示塔。
【０００８】
（３）  前記支持枠体は、通路の両側に左右１対として立設され、左右の支持枠体を結合した横桁枠に照明付表示体を固定し、縦軸風車で発電した電力で照明付表示体を点灯させるようにした前記（1）又は（2）に記載の照明表示塔。
【０００９】
（４）  前記、縦軸風車は、主軸に固定したブレード支持体の環縁部の外周面に、垂直揚力型ブレードの内側面に適合した羽根鞍を形成し、上下端部を縦主軸方向に傾斜する傾斜部とした垂直揚力型ブレードを羽根鞍に固定してなる前記（1）〜（3）のいずれかに記載の照明表示塔。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によると、次のような効果が奏せられる。
【００１１】
前記(1)に記載の照明表示塔は、支持枠体の平面視中央部に、縦軸風車を配設して風力発電機構を構成しているので、風により縦軸風車が回転し、発電機により発電する。それで得られる電力で照明付表示体を点灯させることができる。
支持枠体の外側部に、縦軸風車の軸心を通る放射方向の複数部に位置して、照明付表示体が放射方向の外方へ突設しているので、遠方からでも照明付表示体を望観することができる。    
また放射方向に突出した照明付表示体に当る風は、風車のブレード方向へ導かれるので、ブレードに当る風量が増加して、風車の回転効率を高めて発電量を増加させる。  
【００１２】
前記(2)に記載の照明表示塔は、支持枠体の１本の縦主軸に、風力発電機構が多段状に配設されているので、低風速時においても軸トルクが大きく、発電効率が優れ、大きな照明付表示体を点灯する電源を十分得ることができる。
照明付表示体を支持枠体の頂上に配設したので、遠方からでもよく望観することができ、照明が大でも１本の縦主軸に風車が多段状に配設してあるので、十分な電力を得ることができる。
【００１３】
前記(3)に記載の照明表示塔は、支持枠体を、通路を挟んで２基１対として立設し、横桁枠を架設し、その上に照明付表示体を固定したので、通路を跨いで横架される照明付表示体が大なものであっても、これを頑丈に固定し、照明付表示体に道路交通情報などを電光表示させることができる。
【００１４】
前記(4)に記載の照明表示塔における縦軸風車は、ブレード支持体の環縁部に羽根鞍を形成したので、弦長の長い垂直揚力型ブレードを、羽根鞍に配設することにより、垂直揚力型ブレードの取付が容易で、堅固に安定した固定をすることができる。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施例を、図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１は、本発明の照明表示塔の実施例１の要部平面図、図２はその要部正面図、図３は全体を示す正面図である。
照明表示塔(1)は、支持枠体(2)の上部外側に照明付表示体（3）を配設している。支持枠体(2)は、複数の支柱(4)と、これに多段状に配した複数の水平の軸支持体(5)とを枠組みして形成している。
【００１７】
支持枠体(2)は、遠くから見える上部における上下２個所において、支持枠体(2)の外側部に、中央軸心を通る放射方向の複数部分に沿って位置し、水平外方向へ突出する支持アーム(6)が複数（図では４）突設している。
支持アーム(6)は、図１に示すように、基部の幅は広く設定して、強風にも屈折しないように形成している。
【００１８】
上下の支持アーム(6)、（6）の間に、縦長の照明付表示体(3)を配設している。照明付表示体(3)は、縦長方形の中空体で、両広面に透明板を平行に張設し、中に照明灯(3a)を配設している。透明板には表示する文画(3b)を表示する。表示体(3)は支持枠体(2)の放射方向に向けて設けているので、多方向からでも望観することができる。
【００１９】
照明表示塔(1)は、支持枠体(2)の上部内側において、軸支持体(5)を複数、所定間隔置きに多段状に支柱(4)と枠組みして設けている。各軸支持体(4)は、例えば４角形に枠組みし、内部に縦横の桟が組まれて、その中央部には、それぞれ軸受(7)を配設している。上下の各軸受(7)を貫通して、１本の縦主軸(8)を回転可能に支持し、縦主軸(8)の下部は発電機(9)に連結してある。符号(10)は蓄電池である。
【００２０】
上下１対の軸受(7)、(7)の間を、ブレード配設区(11)としてある。各ブレード配設区(11)には、垂直揚力型ブレード(12)を、ブレード支持体(13)を介して配設してある。垂直揚力型ブレード(12)は、平面視では、回転方向を向く前部の板厚が厚く、後部は薄く、略魚形の断面を呈している。
【００２１】
この垂直揚力型ブレード(12)が風力で回転すると、垂直揚力型ブレード(12)の回転方向の前部の空気が圧縮され、空気密度が高まり、気圧が高くなるので、その高い気圧の気流は、比較の上で気圧の低い後方へ高速で流れ、その反作用として垂直揚力型ブレード(12)は前方向に押出される。
【００２２】
垂直揚力型ブレード(12)の上下端部は、縦主軸(8)の方向へ約４５度の角度で傾斜する傾斜部(12a)としてある。垂直揚力型ブレード(12)が配設されるブレード配設区(11)の数は、垂直揚力型ブレード(12)の大きさと、発電機(9)の発電容量によって適宜設定される。
【００２３】
すなわち、照明付表示体(3)の照明に必要な電力量に合わせて、発電機(9)の発電容量が決められる。発電機(9)の回転に必要な軸トルクに合わせて、垂直揚力型ブレード(12)の受風面積が計算され、受風面積に適合する垂直揚力型ブレード(12)の枚数が選定され、枚数に合わせてブレード配設区(11)の段数が選定される。
【００２４】
垂直揚力型ブレード(12)の上下端に、傾斜部(12a)を形成してあるため、回転時に上下方向に散逸する気流は抑止されて、回転力は高められる。また、傾斜部(12a)に当る気流は、傾斜面を高速で滑るために、負圧を生じさせ、他域から気流を集合させて回転力とすることとなり、傾斜部(12a)のない垂直ブレードと比較すると、回転効率の大きな向上が実験で確認されている。
【００２５】
垂直揚力型ブレード(12)は、各ブレード配設区(11)において２枚とし、上下において各垂直揚力型ブレード(12)の位相は、360度をブレード配設区(11)の数で割った角度ずつ変位させられている。
これによって、平面視で各垂直揚力型ブレード(12)の位相は定間隔となり、上下で位相は重なっていない。
【００２６】
各ブレード配設区(11)において、垂直揚力型ブレードを２枚とするのは、垂直揚力型ブレード(12)の枚数が多い場合、高速回転に至る過程で、先行の垂直揚力型ブレード(12)の乱気流が、後続の垂直揚力型ブレード(12)を失速させ、全体として高速回転をさせることが出来なくなるためである。
【００２７】
ブレード配設区(11)における支持枠体(2)の外部において、支持枠体(2)の中心を通る放射方向の複数位置に、照明付表示体(3)がそれぞれ配設されているため、図１において、側方から来るＡ矢示の気流は、照明付表示体(3)に当って、垂直揚力型ブレード(12)の方向へ流れ、垂直揚力型ブレード(12)に対しては、回転直径の1.5倍以上の方向からの風量が当って、縦軸風車(14)の回転効率を高め、低風速時においても、発電効率を高めることができる。
【００２８】
この照明表示塔(1)においては、縦主軸(8)、ブレード支持体(13)、垂直揚力型ブレード(12)によって縦軸風車(14)が構成され、これに発電機(9)を加えて、風力発電機構が構成されている。
【００２９】
図１において、斜方向のＢ矢示の風が吹くとき、照明付表示体(3)に当る気流は、遮られて、密度が高まり気圧が高くなる。その結果、垂直揚力型ブレード(12)は、その回転によって、風下へ流れる気流の方向へ高速で移動することとなり、垂直揚力型ブレード(12)の回転効率は高められる。
【００３０】
上記のように構成された本発明の照明表示塔(1)は、風速４ｍ／ｓ以下の風でも縦軸風車(14)が回転し、かつ１本の縦主軸(8)に、垂直揚力型ブレード(12)を多段に配設してあるので、軸トルクが大きく、発電機(9)の大きなコギングトルクを容易に克服して発電することができる。
【００３１】
発電機(9)で発電された電気は、蓄電池(10)に蓄電しておき、夜間に照明付表示体(3)の照明灯(3a)の電源として使用することができる。余分の電力は、他の電源に使用するが、或いは売電することができる。 図２における符号(15)は屋根であり、上面に太陽光発電パネルを張設することができる。
【実施例２】
【００３２】
図４は、照明表示塔の実施例２の正面図である。前例と同じ部位には同じ符号を付して説明を省略する。
この実施例２は、支持枠体(2)の頂上にも、照明付表示体(3)を配設したものである。この照明付表示体(3)は、平面視で環状とされ、支持枠体(2)から照明灯の光が照射される。
【００３３】
また支持枠体(2)の高さの中程に、垂直揚力型ブレード(12)の位置する側面以外の部位に、環状に照明付表示体(3)を配設している。この照明付表示体(3)は、発光ダイオードを使用して、表示する文画(3b)を表示させる電光掲示板にすることもできる。高速道路などで、事故情報、渋滞情報、天候情報などの表示をすることができ、発光ダイオードでは消費電力も小さいので、利用性は高い。図中符号(16)は街灯である。
【実施例３】
【００３４】
図５は、照明表示塔の実施例３の正面図である。前例と同じ部位には同じ符号を付して説明を省略する。
この実施例３は、支持枠体(2)を２基１対として、双方間に横桁枠(2a)を架設して、その上面に横長の照明付表示体(3)を固定したものである。
【００３５】
支持枠体(2)は、例えば高速道路の両側部に左右１対として立設している。適度の高さで縦軸風車(14)の、垂直揚力型ブレード(12)の位置から離れた位置で、左右の支持枠体(2)の間に、横桁枠(2a)を架設し、該横桁枠(2a)に照明付表示体(3)を固定する。
【００３６】
縦軸風車(14)のある部位の、支持枠体(2)の周囲には、ネットを張設する。また垂直揚力型ブレード(12)は合成樹脂製で軽量であるので、仮に破損しても、他物に対する衝撃力にならず、またネットからはみ出して、外方へ飛散することはないので、道路に対する障害物とならない。
【００３７】
左右に長い照明付表示体(3)を挟んで左右に支持枠体(2)があり、それぞれに縦軸風車(14)が配設されていて発電をするので、余分の電力は、近くの街灯(16)や照明表示体の電源に利用することができる。
【００３８】
図６は、縦軸風車(14)のブレード支持体の平面図、図７はその正面図である。この縦軸風車(14)では、ブレード支持体(13)の外周部に、環縁部(13a)を形成し、環縁部(13a)の外周部に、羽根鞍(13b)を凹設してある。羽根鞍(13b)の外部に垂直揚力型ブレード(12)を嵌装し、任意の取付手段で固定してある。
【００３９】
縦主軸(8)の周りに垂直揚力型ブレード(12)を配設する場合、取付位置が数ミリ単位で移動していても、回転バランスが微妙に異なる。例えば垂直揚力型ブレード２枚で、どちらかが前方向に移動していると、定間隔の配置が、前方は長く、後方は短かいということになり、１ミリの差でも２ミリの差として回転に影響する。風は一方向から当るので、回転のバランスが崩れると、円滑な回転の障害となる。
【００４０】
本縦軸風車(14)では、ブレード支持体(13)の周部にある環縁部(13a)の外周面に、羽根鞍(13b)を形成してあるため、正確な位置に垂直揚力型ブレード(12)を、弦長全域にわたって固定することができ、風圧による垂直揚力型ブレード(12)の捩れも抑止され、回転効率を向上させることができる。
【００４１】
図８は、縦軸風車(14)のブレード支持体の平面図である。この縦軸風車(14)では、ブレード支持体(13)の環縁部(13a)の内側面に、羽根鞍(13b)を凹設している。羽根鞍(13b)の内側面にブレード(12)を嵌装し、任意の取付手段により固定してある。
【００４２】
これによって、垂直揚力型ブレード(12)の弦長が長くても、垂直揚力型ブレード(12)の弦長に沿う側面の全長が羽根鞍(13b)に当接して、堅固に固定されるので、垂直揚力型ブレード(12)に遠心力がかかっても安定している。
また、位置決めが容易で、取付作業性に優れ、環縁部(13a)は、回転慣性により、安定した回転を維持させる。
【００４３】
なお、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、目的に沿って適宜設計変更をすることができる。各実施例における各要素は、それぞれ組合わせることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
照明表示塔であるが、風力で自己発電をすることができるので、照明塔としても使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の照明表示塔の要部平面図である。
【図２】本発明の照明表示塔の要部正面図である。
【図３】本発明の照明表示塔の正面図である。
【図４】本発明の照明表示塔の実施例２の正面図である。
【図５】本発明の照明表示塔の実施例３の正面図である。
【図６】縦軸風車のブレード支持体の平面図である。
【図７】図６における正面図である。
【図８】縦軸風車のブレード支持体の平面図である。
【符号の説明】
【００４６】
(1)照明表示塔
(2)支持枠体
(2a)横桁枠
(3)照明付表示体
(3a)照明灯
(3b)文画
(4)支柱
(5)軸支持体
(6)支持アーム
(7)軸受
(8)縦主軸
(9)発電機
(10)蓄電池
(11)ブレード配設区
(12)垂直揚力型ブレード
(12a)傾斜部
(12b)取付体
(13)ブレード支持体
(13a)環縁部
(13b)羽根鞍
(14)縦軸風車
(15)屋根  
(16)街灯
【図１】
0004989137.tif 000002
【図２】
0004989137.tif 000003
【図３】
0004989137.tif 000004
【図４】
0004989137.tif 000005
【図５】
0004989137.tif 000006
【図６】
0004989137.tif 000007
【図７】
0004989137.tif 000008
【図８】
0004989137.tif 000009