(57)【要約】【課題】単純な工夫の追加により、基本的な寸法を変更せず、コスト上昇を抑えながら、風のエネルギーを効率よく電気エネルギーに変換する。【解決手段】風力発電モジュール１０は、基端が固定端とされ、先端が自由端とされ、風を受けた際に固定端を支点にして曲げ振動する短冊状の受風板１１と、受風板１１の板面に固定され、受風板１１の曲げ振動に伴って変形することで圧電効果により発電する圧電素子１２と、受風板１１の先端に取り付けられ、風を受けて吹き流れることにより、受風板１１の曲げ振動を助勢する働きをなす吹き流し部材１３と、を具備し、この風力発電モジュール１０を共通の基台１００の上に並べて固定することで、風力発電ユニットを構成した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基端が固定端とされ、先端が自由端とされ、風を受けた際に前記固定端を支点にして曲げ振動する短冊状の受風板と、
該受風板の板面に固定され、受風板の曲げ振動に伴って変形することで圧電効果により発電する圧電素子と、
前記受風板の先端に取り付けられ、風を受けて吹き流れることにより、受風板の曲げ振動を助勢する働きをなす吹き流し部材と、を具備することを特徴とする風力発電モジュール。
【請求項２】
請求項１に記載の風力発電モジュールであって、
前記吹き流し部材が、前記受風板よりも柔軟なリボン形の布材やフィルム材からなることを特徴とする風力発電モジュール。
【請求項３】
請求項１または２に記載の風力発電モジュールであって、
前記圧電素子で発電した電力を外部に取り出す回路が一体に設けられていることを特徴とする風力発電モジュール。
【請求項４】
請求項１または２に記載の風力発電モジュールであって、
前記受風板に、発光素子と、前記圧電素子で発電した電力により前記発電素子を発光させる発光回路とが設けられていることを特徴とする風力発電モジュール。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の風力発電モジュールを、各固定端を共通の基台に固定した状態で、前記受風板の向きを揃えて複数配列したことを特徴とする風力発電ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力から電気エネルギーを取り出すことを可能とする風力発電装置に係り、特に圧電素子を用いて風力から電力を取り出すことを可能とする圧電素子を用いた風力発電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、風を受けて振動する受風板（振動板）の板面に、圧電素子を設けて発電する風力発電装置が知られている。また、その圧電素子に発光素子を接続し、発電したエネルギーで発光素子を発光させることで、例えば交通標識に対する注意を喚起するようにした発光標識装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、発電に寄与する振動を効率よく起こさせることを狙って、前記の受風板に、風を受けた際に受風板を振動させるような空気の渦流を発生させる渦流発生部材（折り曲げ片）を設けることも提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
これらの風力発電装置では、自然風や自動車の往来等に伴って起こる風によって、受風板と圧電素子が振動することにより、発電がなされる。
【特許文献１】特開２００５−３５２２９８号公報
【特許文献２】特開平１１−３０３７２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、この種の風力発電装置では、受風板が風の影響で大きな振動を起こすことが最重要課題であり、その実現のためには、受風板の面積を大きくして、風を受けやすくすることが有効である。
【０００６】
しかし、受風板の面積を単に大きくすると、寸法が大型化する上、コスト高になってしまう。また、特許文献２に記載のように、渦流発生部材のようなものを設けることも有効であるが、余計な加工物を付加することにより、コスト高になるおそれが大きい。
【０００７】
本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、より単純な工夫を追加するだけで、基本的な寸法を変更せずに、しかも、コスト上昇を抑えながら、風のエネルギーを効率よく電気エネルギーに変換できるようにした風力発電モジュール、及び、そのモジュールを使用した風力発電ユニット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】
【０００８】
請求項１の発明の風力発電モジュールは、基端が固定端とされ、先端が自由端とされ、風を受けた際に前記固定端を支点にして曲げ振動する短冊状の受風板と、該受風板の板面に固定され、受風板の曲げ振動に伴って変形することで圧電効果により発電する圧電素子と、前記受風板の先端に取り付けられ、風を受けて吹き流れることにより、受風板の曲げ振動を助勢する働きをなす吹き流し部材と、を具備することを特徴としている。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１に記載の風力発電モジュールであって、前記吹き流し部材が、前記受風板よりも柔軟なリボン形の布材やフィルム材からなることを特徴としている。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１または２に記載の風力発電モジュールであって、前記圧電素子で発電した電力を外部に取り出す回路が一体に設けられていることを特徴としている。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項１または２に記載の風力発電モジュールであって、前記受風板に、発光素子と、前記圧電素子で発電した電力により前記発電素子を発光させる発光回路とが設けられていることを特徴としている。
【００１２】
請求項５の発明の風力発電ユニットは、請求項１〜４のいずれか１項に記載の風力発電モジュールを、各固定端を共通の基台に固定した状態で、前記受風板の向きを揃えて複数配列したことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の発明によれば、受風板の面積を特に大きくしないでも、安価な素材で構成できる吹き流し部材を受風板の先端に取り付けるという単純な工夫を追加するだけで、受風板を風の影響で振動しやすくすることができる。つまり、吹き流し部材が自由端にあることにより、小さな風でも受風板が曲げ振動を起こしやすくなり、発電能力のアップを図ることができる。特に吹き流し部材は、色々な風を受けることで自由にバタつくので、それが受風板に伝わることで、圧電素子の発電効率がアップする。また、追加するのは、非常に単純な構成の吹き流し部材だけであるから、コスト上昇も抑制することができる。
【００１４】
また、吹き流し部材は、長さを自由に変えることにより、風によるバタつき具合を調整できるから、取り付け環境との兼ね合いで長さを決めることができるし、予め長めに作っておいて現地に設置した段階で適当な長さにカットすることも自由にできる。
【００１５】
請求項２の発明によれば、リボン形の布材やフィルム材により吹き流し部材を構成したので、端部を貼り付けたりクリップのようなもので止めたりすることにより、簡単に受風板の先端に取り付けることができるし、低コストに抑えることができる。
【００１６】
請求項３の発明によれば、モジュール自体に、電力を外に取り出す回路を設けたので、単体で任意の場所に取り付けて、ランプ等の負荷に接続することで使用することができるし、複数を組み合わせて回路を順次繋ぐことことにより、より大きな負荷に接続することもできるし、外部の蓄電手段に電力を蓄えておくこともできる。
【００１７】
請求項４の発明によれば、モジュール自体に、発光素子と発光回路とを設けたので、単体であるいは複数で、風力発光装置として使用することができる。
【００１８】
請求項５の発明によれば、複数の風力発電モジュールを共通の基台の上に固定したので、ユニットとしての発電能力を発揮することができる。また、使用の際に個別にモジュールを取り付ける必要がないので、取り扱いやすい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１は実施形態の風力発電モジュールを多数取り付けて構成した風力発電ユニットの正面図、図２はその風力発電ユニットの側面図である。
【００２０】
この風力発電ユニットは、硬質材料よりなる共通の基台１００の上に、基端を固定した状態で、多数の風力発電モジュール１０を配置したものである。
【００２１】
各風力発電モジュール１０は、基端が固定端とされ、先端が自由端とされ、風を受けた際に固定端を支点にして曲げ振動する短冊状の受風板１１と、受風板１１の両板面に固定され、受風板１１の曲げ振動に伴って変形することで圧電効果により発電する圧電素子１２と、受風板１１の先端に取り付けられ、風を受けて吹き流れることにより、受風板１１の曲げ振動を助勢する働きをなす吹き流し部材１３と、を具備した構成をなす。風力発電ユニットにおいて、各風力発電モジュール１０は、受風板１１の向きを揃えて複数配列されている。
【００２２】
受風板１１は、硬質で弾性に富んだプラスチック（ポリエチレン、ポリプロピレン、ＡＢＳ等）板や金属薄板からなる。また、吹き流し部材１３は、受風板１１よりも柔軟なリボン形の布材やフィルム材からなる。また、受風板１１や基台１００には、圧電素子１２で発電した電力を外部に取り出すための回路が一体に設けられている。
【００２３】
このように、受風板１１の先端に吹き流し部材１３を取り付けた場合は、様々な風の影響を受けて吹き流し部材１３がバタつくことにより、小さな風でも受風板１１を振動させることができ、それにより、効率よく圧電素子１２に発電させることができる。即ち、受風板１１だけだと、受風板１１の板面に垂直に当たる方向Ａ１の風に対してだけ反応して、受風板１１が矢印Ｂ方向に曲げ変形するのであるが、吹き流し部材１３が自由端に取り付けられていると、受風板１１に関係のない方向Ａ２の風によっても吹き流し部材１３がバタつくので、そのバタつきにより受風板１１が振動することで発電が行われることになる。
【００２４】
このように、受風板１１の面積を特に大きくしないでも、安価な素材で構成できる吹き流し部材１３を受風板１１の先端に取り付けるという単純な工夫を追加するだけで、受風板１１を風の影響で振動しやすくすることができる。つまり、吹き流し部材１３が自由端にあることにより、小さな風でも受風板１１が曲げ振動を起こしやすくなり、発電能力のアップを図ることができる。特に吹き流し部材１３は、色々な風を受けることで自由にバタつくので、それが受風板１１に伝わることにより、圧電素子１２の発電効率がアップする。また、追加するのは、非常に単純な構成の吹き流し部材１３だけであるから、コスト上昇も抑制することができる。
【００２５】
また、吹き流し部材１３は、長さを自由に変えることにより、風によるバタつき具合を調整できるから、取り付け環境との兼ね合いで長さを決めることができるし、予め長めに作っておいて現地に設置した段階で適当な長さにカットすることも自由にできる。
【００２６】
また、リボン形の布材やフィルム材により吹き流し部材１３を構成しているので、端部を貼り付けたりクリップのようなもので止めたりすることにより、簡単に受風板１３の先端に吹き流し部材１３を取り付けることができるし、低コストに抑えることができる。
【００２７】
また、図１の風力発電ユニットは、複数の風力発電モジュール１０を共通の基台１００の上に固定して構成したので、ユニットとして大きな発電能力を発揮することができる。
【００２８】
次に上述した風力発電モジュール１０の実際の設置例について、図３〜図５を参照して説明する。
図３に示す第１の設置例では、風力発電モジュール１０を工事現場の仮設壁２０１の上端に多数取り付けている。工事現場には、工事内容や施工業者等を表示する表示板２０２などが備わっているので、その表示板２０２の表示ランプ２１１、２１２の電力源として、本発明の実施形態の風力発電モジュール１０を使用している。また、工事現場の道路脇の誘導ランプ２１３にも、風力発電モジュール１０から給電するようにしている。
【００２９】
図４に示す第２の設置例では、風力発電モジュール１０を、高速道路２２１の遮音壁２２２の上端に多数取り付けている。そして、カーブの直前に設けた注意ランプ２３１に、風力発電モジュール１０から給電するようにしている。
【００３０】
図５に示す第３の設置例では、風力発電モジュール１０を、トンネル２５５の手前の道路２５１のガードレール２５２の上端に多数取り付けており、これらの風力発電モジュール１０の発生する電力で、トンネル２５５の前壁に設けた注意ランプ２６１や、道路脇の標識２６２のランプ２６３や、車線表示ランプ２６４などを発光させるようにしている。
【００３１】
このように、本発明の風力発電モジュールは、幅広い分野で使用することができる。しかも、風力発電であるから、風のあるところなら、どこでも設置することができ、昼夜を問わず、必要な電力を供給し続けることができる。
【００３２】
なお、風力発電モジュール１０自体に電力を外に取り出す回路を設けた場合は、単体で任意の場所に取り付けて、ランプ等の負荷に接続することで使用することができるし、複数を組み合わせて回路を順次繋ぐことことにより、より大きな負荷に接続することもできるし、外部の蓄電手段に電力を蓄えておくこともできる。
【００３３】
また、風力発電モジュール自体に、発光素子と発光回路とを設けた場合は、単体であるいは複数で、風力発光装置として使用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施形態の風力発電モジュールを多数取り付けて構成した風力発電ユニットの正面図である。
【図２】同風力発電ユニットの側面図である。
【図３】本発明の実施形態の風力発電モジュールの実際の第１設置例を示す図である。
【図４】本発明の実施形態の風力発電モジュールの実際の第２設置例を示す図である。
【図５】本発明の実施形態の風力発電モジュールの実際の第３設置例を示す図である。
【符号の説明】
【００３５】
１０  風力発電モジュール
１１  受風板
１２  圧電素子
１３  吹き流し部材
【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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