(57)【要約】【課題】風速を加速させて風力を向上させる風力発電装置を提供する。【解決手段】スパイラルファン５を有し上下方向に延びてなる煙突部４と、煙突部４の下端位置の発電室１０にスパイラルファン５の回転運動を電力に変換する発電機１０Ａと、熱源部１を風上側として外気に比べて温度の高い流動空気を風下側にあるスパイラルファン５に供給する風洞２と、スパイラルファン５の先端にあって煙突部４に設けた排気部７とからなる風力発電装置において、風上側から風下側に向かって膨らんだ円錐体で風下側に湾曲部Ｂを有するウイング３を風洞２内に設けて、スパイラルファン５とウイング３との間の低圧域Ｃに向かって温度差による流動空気の流動を促進させた風力発電装置である。【選択図】図１
2009121451.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スパイラルファンを有し上下方向に延びてなる煙突部と、前記煙突部の下端位置の発電室
に前記スパイラルファンの回転運動を電力に変換する発電機と、熱源部を風上側として外
気に比べて温度の高い流動空気を風下側にある前記スパイラルファンに供給する風洞と、
前記スパイラルファンの先端にあって煙突部に設けた排気部とからなる風力発電装置にお
いて、風上側から風下側に向かって膨らんだ円錐体で風下側に湾曲部を有するウイングを
前記風洞内に設けて、前記スパイラルファンとウイングとの間に低圧域をつくり温度差に
よる流動空気の流動を促進させたことを特徴とする風力発電装置。
【請求項２】
前記熱源部の熱源を温室などに用いる太陽熱やボイラーや溶鉱炉や溶解炉などの排熱から利用することを特徴とする請求項１記載の風力発電装置。
【請求項３】
前記風洞は熱伝導性の高い材質の管でできており、熱源から風洞の管に熱を伝えて風洞内
の風上位置とし、前記発電室を前記風上位置と連通させて前記発電機の回転軸に設けたフ
ァンにより風洞に送風することを特徴とする請求項１または請求項２記載の風力発電装置
。
【請求項４】
前記煙突部は上側が下側よりも断面積を小さくした円錐状としたことを特徴とする請求項
１乃至請求項３記載の何れか一つの風力発電装置。
【請求項５】
前記スパイラルファンの下方で前記ウイングと対面した位置にタービンファンを前記スパ
イラルファンと同軸上に設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項４記載の何れか一つ
の風力発電装置。
【請求項６】
前記スパイラルファンの先端にあって煙突部に設けた排気部の位置にタービンファンを前記スパイラルファンと同軸上に設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項５記載の何れか一つの風力発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱の流体移動と気圧差による風力の発生を利用した風力発電装置に関するもの
である。
【背景技術】
【０００２】
現在の発電方法は通常原子力発電が挙げられるが、建設用地の選定、建設費用の高騰、何
よりも放射能被害の心配が根底にあり、これを払拭するのは容易ではないのが現状である
。従って、従来から化石燃料によるタービンを回転させて発電させる発電装置が大半であ
って、環境保全の見地から、排気ガスのもたらす環境阻害が早くから問題視されている。
この種の条件を考慮した電力発生方法として、水力、地熱、波力或いは風力等を応用し、
中でも最も多いのは自然風力を利用したプロペラ発電が主流である。しかし、風力を利用
したプロペラ発電によると風力の強弱または停止により発電能力の低下または停止という
事態になり、本来の電力供給が不安定になることがしばしば発生するので、大気の無風状
態時にあっても、風力発生機能が停止することなく発電能力を失わずに稼動させることが
望まれる。
【０００３】
そこで、特許文献１のように風力または、無風時の地上、上空間の温度差による自然対流
を利用した風力発電装置が提案されている。すなわち、自由回転型円筒管の上部に、流線
型空気吸入排出部とこの流線型空気吸入排出部の上下空間に上部前方・後方フラツプ、副
上部前方・後方フラツプと下部前方・後方フラツプと副下部前方・後方フラツプとを備え
、自由回転型円筒管に傾斜型上部円筒管・下部円筒管とを設け、傾斜型下部円筒管の内部
に空気圧縮用タービン並びに風速増加加速器を設け、傾斜型上部円筒管の外面に燃焼炉か
らの排気管に接続された排気吸入管等を設け、さらに、自然空気流入管等を設けた風力発
電装置が提案されている。
【０００４】
また、特許文献２のように外気誘導内室の一端に外気開閉弁を介して外気に連通され、他
端に吸引開閉弁を介して吸引装置に連結した外気誘導内室内に回転フィンを配設して、回
転フィンを収納した内室を減圧し、この負圧状態の内室に大気等の外気を内圧差を利用し
て供給し、その空気の流れにてフィンを回転させた回転力にて発電する外気との吸引内圧
差による発電装置で、特に、外気誘導内室に供給する空気量を多くしたり、空気の流れを
速くするために外気誘導内室と吸引装置の間に外気誘導内室より容量の大きい吸引内室が
提案されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−３７８４４号公報
【特許文献２】特開２００３−１８４７２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１は本発明と同様に空気の流れは高気圧から低気圧に向けて、あるいは暖められ
た空気が低温空域に向けて流れることに注目した風力発電装置ではあるが、特許文献１の
風力発電装置においては、上部前方・後方フラツプで空気の流入・排出が行われ、自由回
転型円筒管の上部が負圧となると排気吸入管や自然空気流入管から自由回転型円筒管の上
部へ円滑に空気排出が行われ難くなるなどの問題がある。
【０００７】
特許文献２は本発明と異なり吸引開閉弁を介した吸引装置にて外気との吸引内圧差による
発電装置であり、外気誘導内室に供給する空気量を多くしたり、空気の流れを速くするた
めに外気誘導内室と吸引装置の間に外気誘導内室より容量の大きい吸引内室を設けている
ので、装置が大掛かりとなる問題がある。
【０００８】
本発明は、上記問題点を解消し、大掛かりな装置とせず、熱の流体移動と気圧差を利用し
た相乗効果により流動空気を排出する風力を増大させて効率のよい風力発電装置を提供す
ることを目的とする。  
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の風力発電装置は、スパイラルファンを有し上下方向に延びてなる煙突部と、前記
煙突部の下端位置の発電室に前記スパイラルファンの回転運動を電力に変換する発電機と
、熱源部を風上側として外気に比べて温度の高い流動空気を風下側にある前記スパイラル
ファンに供給する風洞と、前記スパイラルファンの先端にあって煙突部に設けた排気部と
からなる風力発電装置において、風上側から風下側に向かって膨らんだ円錐体で風下側に
湾曲部を有するウイングを前記風洞内に設けて、前記スパイラルファンとウイングとの間
に低圧域をつくり温度差による流動空気の流動を促進させたことを特徴とする。
【００１０】
さらに、本発明の風力発電装置は、熱源部の熱源を太陽熱やボイラーなどの排熱から利用
することを特徴とする。
【００１１】
さらに、本発明の風力発電装置は、前記風洞が熱伝導性の高い材質の管でできており、熱
源から風洞の管に熱を伝えて風洞内の風上位置とし、前記発電室を前記風上位置と連通さ
せて前記発電機の回転軸に設けたファンにより風洞に送風することを特徴とする。
【００１２】
さらに、本発明の風力発電装置は、前記煙突部は上側が下側よりも断面積を小さくした円
錐状としたことを特徴とする。
【００１３】
さらに、本発明の風力発電装置は、前記スパイラルファンの下方で前記ウイングと対面し
た位置にタービンファンを前記スパイラルファンと同軸上に設けたことを特徴とする。
【００１４】
本発明の風力発電装置は、前記スパイラルファンの先端にあって煙突部に設けた排気部の位置にタービンファンを前記スパイラルファンと同軸上に設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の風力発電装置は、スパイラルファンを有し上下方向に延びてなる煙突部と、前記
煙突部の下端位置の発電室に前記スパイラルファンの回転運動を電力に変換する発電機と
、熱源部を風上側として外気に比べて温度の高い流動空気を風下側にある前記スパイラル
ファンに供給する風洞と、前記スパイラルファンの先端にあって煙突部に設けた排気部と
からなる風力発電装置において、風上側から風下側に向かって膨らんだ円錐体で風下側に
湾曲部を有するウイングを前記風洞内に設けて、前記スパイラルファンとウイングとの間
に低圧域をつくり温度差による流動空気の流動を促進させているので、化石燃料等の熱エ
ネルギーの使用を避け、熱の流体移動と気圧差を利用した相乗効果により流動空気を排出
する風力を増大させるととともにスパイラルファンによるトルネード効果により流動空気
を低圧域から前記煙突部内の排気部へ加速・加圧させるので、大気の無風状態時にあって
も、風力発生機能の停止をすることなく流動空気の流れは発生し続け、移動状態も続行可
能であるなどの利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて以下、説明する。
【００１７】
（実施の形態１）
図1および図２において、煙突部４は、上端が開口し、下端が閉じて上下方向に延びてお
り、流動空気の上昇する速さを増すように上側が下側よりも断面積を小さくした円錐状で
、内部には回転軸８で回転自在に収容されている。軸受６２は煙突部４の下端にあり、軸受６、６１は流動空気が通過できるように煙突部４の上端位置にあり、回転軸８は軸受６、６１、６２で軸支されている。煙突部４の下端位置は発電室１０となっており、発電機１０Ａが設けられている。発電機１０Ａはスパイラルファン５の回転軸８の回転運動を発電機１０Ａの回転軸１１Ａの回転運動として伝達する駆動子９で連結されている。
【００１８】
煙突部４の上方位置には流動空気を排出する排気部７が設けられている。排気部７の上面
すなわち煙突部４の頂上にはネット１２および軸受６が設けられており、流動空気はこの
排気部７のネット１２から排出される。排気部７の下方に窓１５が形成されており、この
窓１５にはスパイラルファン５の先端が配置している。またこの窓１５の下方には軸受６
１およびネット１２Ａが設けられている。この場合、煙突部４内の流動空気はスパイラル
ファン５によるトルネード旋風を起こして上昇するが、窓１５を横切る外風が通過しても
このスパイラルファン５の回転を助長して速めさせて流動空気を加速させることになる
。
【００１９】
風洞２は、銅材のような熱伝導性の高い材質でできた中空の管２Ａを有し、その風上位置
にある熱源部１と連通している。熱源１から管２Ａに熱を伝えて外気に比べて温度の高い
流動空気をウイング３の風下側のスパイラルファン５に供給する。風洞２内には風上側か
ら風下側に向かって膨らんだ円錐体で風下側に湾曲部Ｂを有するウイング３が設けられて
おり負圧化した低圧域Ｃをつくり、温度差による流動空気の流動を促進させている。風洞
２の管２Aはウイング３の周辺位置ではその内壁とウイング３との間の距離を他の部分よ
りも狭くして流動空気の流れを早くするようにしている。
【００２０】
発電室１０は、煙突部４の下端位置に配置し、吸込口１３および発電機１０Ａが設けられ
ている。発電機１０Ａはスパイラルファン５の回転軸８と駆動子９で連結されてその回転
運動を電力に変換する。また、回転軸８は一対の磁気ベアリング６で軸支されている。ま
た、発電機１０Ａの回転軸１１Ａにファン１１を設けており、風洞２の管２Ａは熱伝導性
の高い材質でできているので、熱源１から風洞２の管２Ａの熱を風洞２内の風上側とし、
発電機１０Ａの回転軸にファン１１を設けるとともに発電室１０の吸込口１３および発電
機１０Ａを風洞２内の風上側と連通させて前記ファン１１により風洞２に送風する。
【００２１】
熱源１はその熱源を温室などに用いる太陽熱やボイラーや溶鉱炉や溶解炉などの排熱から利用できるようにした温室である。本実施例においては、熱源１は風洞２と同一空間部に設けられているが、熱源１と風洞２とは分離させて熱パイプなどで熱源１からの温度の高い流動空気を風洞２内のウイング３に供給させるようにしてもよい。
【００２２】
（動作状態）
熱源１から温度の高い流動空気が風洞２の管２Ａを加熱させて、これを風上側として大気
よりも温度の高い流動空気がウイング３を通過し風下側のスパイラルファン５に移動して
前記スパイラルファン５とウイング３との間に負圧化した低圧域Ｃをつくり、更に流動空
気を加速させてスパイラルファン５の回転軸８に回転エネルギーを与えて回転軸８が回転
する。この回転軸８の回転を駆動子９により発電機１０Ａの回転軸１１Ａを回転させて電
力を発生する。この発生した電力は直接照明機器などの電気機器の電源とするか蓄電池へ
充電させてもよい。更に、発電機１０Ａの回転軸１１Ａにはファン１１が設けられている
ので、回転軸１１Ａの回転は風洞２の流動空気を加速する作用となる。
【００２３】
（発明の原理）
本発明は、空気の流れは高気圧から低気圧に向けて、あるいは暖められた空気が低温空域
に向けて流れることが絶対条件となっており、この原則に注目した発電である。その第１
の条件として熱源部内の温度と風洞内の温度との温度差に起因した流動空気が移動する原
理を活用することである。さらに第２条件として煙突効果に見られる負圧を利用した上昇
気流の利用である。第３の条件は、飛行機の補助翼や昇降蛇等の彎曲部に見られるベルヌ
ーイの定理に基づいた気圧移動が発生し、流動空気を加速することになる。この３つの条
件を組み合わせた相乗効果を、最終的には発電装置に繋ぎ、発電機能を起こすものである
。そこで、本発明の風力発電装置の個々の設計に際して、以下の発明の原理を説明する。
【００２４】
先ず、熱対流について説明する。
【００２５】
熱源部１で育てられた流動空気は風洞２内を通過して風下位置の低温域に向けて移動する
が、この流動空気は風洞内２の低温部に吹き込む際、いわゆる季節風または海陸風に似た
水平対流が起きる。この原理によって起きた現象を応用してできた気流は、ウイング３に
おいて速度を速め、同時に低圧域Ｃを誘発させる。
【００２６】
煙突部４に通ずる風洞２は、通常使われている煙突の焚き口と同位置に設け、空気の流れ
の始点である外気導入口直前には熱源部１を設け、この場所は他のどの位置より常に高い
室内温度を保ち水平対流現象の起こり易い位置関係を設計し、空気の流れを一層強い働き
にする。
【００２７】
また、この風洞２の内部の構造は、図１に示す熱源部１と煙突部４との中間には飛行機翼
の形状の逆形をしたウイング３を固定してセットしている。このウイング３の役目は熱源
部１からウイング３を通って煙突部４に通ずる通路が狭くなって空気の移動スピードを早
める、続いてウイング３の後部の湾曲部Ｂでは負圧化した低圧域Ｃが作られ、熱源部１か
ら出る流動空気に吸引力を付ける装置として設計されております。尚この形状は温度差に
よる空気の移動を促進させるため、空気移動中にウイング３後部にできた彎曲部Ｂで負圧
化した低圧域Ｃで、煙突部４に通ずる空気の流れを整える役目も果たせるよう湾曲状にし
ている。
【００２８】
次に、風洞について説明する。
【００２９】
風洞２は下方には、風上側から風下側に向かって膨らんだ円錐体で風下側に湾曲部Ｂを有
するウイング３を前記風洞２内に設けて、前記スパイラルファン５とウイング３との間に
低圧域Ｃをつくり温度差による流動空気の流動を促進させているので、この低圧域Ｃに向
けて風洞２内を空気が通過し流入が発生する。
【００３０】
次に、煙突部について説明する。
【００３１】
本来、煙突構築の目的は燃焼効果を高めるためのもので、高さ及び断面積は燃焼状態を最
も好条件の酸素供給ができるための機能が付けられており、本発明の風力発電装置におい
ても高さは勿論、断面積は広い程その風速効果を高めることができ、かつ上下に延びる直
立型煙突の形が更に理想的な風速を高めることもできる。さらに従来の燃焼用煙突のよう
に煙突部４内に発生するドレインの発生や除去作業は不要である。そのために風力の発生
のみの必要とする条件だけに絞った煙突を、合理的に自由な高さに決めることのできるこ
とも有利である。また、上側が下側よりも断面積を小さくした円錐状としているので、流
動空気の上昇する速さを増す。
【００３２】
更に、煙突部４内の中心には回転軸８を設け、この回転軸８に、風力により回転を速める
ためスパイラルファン５を取り付け回転速度の向上をさせるよう配慮し、回転軸８に付属
して取り付ける。この回転軸８を軸支するため、上下二箇所には磁気ベアリング軸受６を
設け、且つ回転ぶれを防ぐ対策を講じている。また最下部には発電室１０を配置させてそ
の発電室１０に設けた発電機１０Ａに連結するために必要な駆動子９を設置する。
【００３３】
煙突部４の役目である上昇気流の発生は、大気は上に上るに従って気圧も低下し、下部の
常圧域から上部の低圧域に向けて噴出する吸気の働きすなわち煙突効果を起こす気流であ
る。また煙突部４の上部は上昇気流の出口であると同時に、地上より気圧も低く通過する
大気の流れも速くなるため、この気流がスパイラルファン５に当たり回転速度を上げる。
その結果、スパイラルファン５によるトルネード効果により流動空気を負圧化した低圧域
Ｃから前記煙突部４内の排気部７へ加速・加圧させることになり、排気部７はスパイラル
ファン５の上方位置にあるので、煙突部４の上方位置にて負圧とならず、流動空気が円滑
に排気部７のネット１２から煙突部４の外へ排出される。
【００３４】
（実施の形態２）
図３は、実施の形態２を示し、実施の形態１と同様に構成した風力発電装置であり、図１および図２との差異は、煙突部４内のスパイラルファン５の下方でウイング３と対面した位置すなわち、ウイング３の後部の湾曲部Ｂの低圧域Ｃに、タービンファン５Ａを配置させている。このタービンファン５Ａはスパイラルファン５の回転軸８と共通させてスパイラルファン５と同軸上に設けており、流動空気の流動をさらに一層促進することができる。
【００３５】
（実施の形態３）
図４および図５は、実施の形態３を示し、実施の形態１と同様に構成した風力発電装置であり、図１および図２との差異は、スパイラルファン５の先端にあって煙突部４に設けた排気部７の位置にタービンファン５Ｂをスパイラルファン５と同軸上に設けており、煙突部４の上方の風（矢印Ｄ方向）を有効に利用して流動空気の流動をさらに一層促進することができる。
【００３６】
（実施の形態４）
図６は、実施の形態４を示し、実施の形態１と同様に構成した風力発電装置であり、図１および図２との差異は、煙突部４内のスパイラルファン５の下方でウイング３と対面した位置すなわち、ウイング３の後部の湾曲部Ｂの低圧域Ｃに、タービンファン５Ａを配置させている。このタービンファン５Ａはスパイラルファン５の回転軸８と共通させてスパイラルファン５と同軸上に設けている。さらに、スパイラルファン５の先端にあって煙突部４に設けた排気部７の位置にタービンファン５Ｂをスパイラルファン５と同軸上に設けており、煙突部４の上方の風を有効に利用して流動空気の流動をさらに一層促進することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明の風力発電装置は、プロペラ風力塔の発電に比べ主たる有利な点は、自然風力を特
に必要とせず設置工期が短く簡単で手間がかからない点、さらに稼動時に起こる空気を切
る騒音もない点などの利点があり、製作に際して、単位当りの出力に応じた機器セットを
つくり需要増に従って並列に繋ぐことができるので、高層マンション、ビル、学校、病院
、製鉄所などでの自家発電あるいは生活環境、特に地震等の災害時にはその利用価値は十分役目を果たせることができる。
【００３８】
この本発明の風力発電装置を導入することによりさらに設備費の低減が計られると同時に
災害停電時の対策には、かなりの貢献がなされることになる。勿論既設の建物にも、螺旋
状の避難階段の中央位置や、吹き抜け、ダッシュボード、エレベータに設けたり、排水管
等に併設した煙突部を利用することも建物自体に付設する為建設工法がシンプルになる。
従って設備費の軽減に貢献することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施の形態１を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１を示す部分断面図である。
【図３】本発明の実施の形態２を示す断面図である。
【図４】本発明の実施の形態３を示す断面図である。
【図５】本発明の実施の形態３を示す部分断面図である。
【図６】本発明の実施の形態４を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  熱源部  
２  風洞
２Ａ  管  
３  ウイング
４  煙突部
５  スパイラルファン
７  排気部
１０  発電室
１０Ａ  発電機
５Ａ  タービンファン
５Ｂ  タービンファン
【図１】
2009121451.tif 000003
【図２】
2009121451.tif 000004
【図３】
2009121451.tif 000005
【図４】
2009121451.tif 000006
【図５】
2009121451.tif 000007
【図６】
2009121451.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成20年5月19日(2008.5.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スパイラルファンを有し上下方向に延びてなる煙突部と、前記煙突部の下端位置の発電室に前記スパイラルファンの回転運動を電力に変換する発電機と、熱源部を風上側として外気に比べて温度の高い流動空気を風下側にある前記スパイラルファンに供給する風洞と、前記スパイラルファンの先端にあって煙突部に設けた排気部とからなる風力発電装置において、風上側から風下側に向かって膨らんだ円錐体で風下側に湾曲部を有するウイングを前記風洞内に設けて、前記スパイラルファンとウイングとの間の低圧域に向かって温度差による流動空気の流動を促進させたことを特徴とする風力発電装置。
【請求項２】
前記熱源部の熱源を温室などに用いる太陽熱やボイラーや溶鉱炉や溶解炉などの排熱から利用することを特徴とする請求項１記載の風力発電装置。
【請求項３】
前記風洞は熱伝導性の高い材質の管でできており、熱源から風洞の管に熱を伝えて風洞内の風上位置とし、前記発電室を前記風上位置と連通させて前記発電機の回転軸に設けたファンにより風洞に送風することを特徴とする請求項１または請求項２記載の風力発電装置。
【請求項４】
前記煙突部は上側が下側よりも断面積を小さくした円錐状としたことを特徴とする請求項１乃至請求項３記載の何れか一つの風力発電装置。
【請求項５】
前記スパイラルファンの下方で前記ウイングと対面した位置にタービンファンを前記スパイラルファンと同軸上に設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項４記載の何れか一つの風力発電装置。
【請求項６】
前記スパイラルファンの先端にあって煙突部に設けた排気部の位置にタービンファンを前記スパイラルファンと同軸上に設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項５記載の何れか一つの風力発電装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱の流体移動と気圧差による風力の発生を利用した風力発電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在の発電方法は通常原子力発電が挙げられるが、建設用地の選定、建設費用の高騰、何よりも放射能被害の心配が根底にあり、これを払拭するのは容易ではないのが現状である。従って、従来から化石燃料によるタービンを回転させて発電させる発電装置が大半であって、環境保全の見地から、排気ガスのもたらす環境阻害が早くから問題視されている。この種の条件を考慮した電力発生方法として、水力、地熱、波力或いは風力等を応用し、中でも最も多いのは自然風力を利用したプロペラ発電が主流である。しかし、風力を利用したプロペラ発電によると風力の強弱または停止により発電能力の低下または停止という事態になり、本来の電力供給が不安定になることがしばしば発生するので、大気の無風状態時にあっても、風力発生機能が停止することなく発電能力を失わずに稼動させることが望まれる。
【０００３】
そこで、特許文献１のように風力または、無風時の地上、上空間の温度差による自然対流を利用した風力発電装置が提案されている。すなわち、自由回転型円筒管の上部に、流線型空気吸入排出部とこの流線型空気吸入排出部の上下空間に上部前方・後方フラツプ、副上部前方・後方フラツプと下部前方・後方フラツプと副下部前方・後方フラツプとを備え、自由回転型円筒管に傾斜型上部円筒管・下部円筒管とを設け、傾斜型下部円筒管の内部に空気圧縮用タービン並びに風速増加加速器を設け、傾斜型上部円筒管の外面に燃焼炉からの排気管に接続された排気吸入管等を設け、さらに、自然空気流入管等を設けた風力発電装置が提案されている。
【０００４】
また、特許文献２のように外気誘導内室の一端に外気開閉弁を介して外気に連通され、他端に吸引開閉弁を介して吸引装置に連結した外気誘導内室内に回転フィンを配設して、回転フィンを収納した内室を減圧し、この負圧状態の内室に大気等の外気を内圧差を利用して供給し、その空気の流れにてフィンを回転させた回転力にて発電する外気との吸引内圧差による発電装置で、特に、外気誘導内室に供給する空気量を多くしたり、空気の流れを速くするために外気誘導内室と吸引装置の間に外気誘導内室より容量の大きい吸引内室が提案されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−３７８４４号公報
【特許文献２】特開２００３−１８４７２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１は本発明と同様に空気の流れは高気圧から低気圧に向けて、あるいは暖められた空気が低温空域に向けて流れることに注目した風力発電装置ではあるが、特許文献１の風力発電装置においては、上部前方・後方フラツプで空気の流入・排出が行われ、自由回転型円筒管の上部が負圧となると排気吸入管や自然空気流入管から自由回転型円筒管の上部へ円滑に空気排出が行われ難くなるなどの問題がある。
【０００７】
特許文献２は本発明と異なり吸引開閉弁を介した吸引装置にて外気との吸引内圧差による発電装置であり、外気誘導内室に供給する空気量を多くしたり、空気の流れを速くするために外気誘導内室と吸引装置の間に外気誘導内室より容量の大きい吸引内室を設けているので、装置が大掛かりとなる問題がある。
【０００８】
本発明は、上記問題点を解消し、大掛かりな装置とせず、熱の流体移動と気圧差を利用した相乗効果により流動空気を排出する風力を増大させて効率のよい風力発電装置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】
【０００９】
本発明の風力発電装置は、スパイラルファンを有し上下方向に延びてなる煙突部と、前記煙突部の下端位置の発電室に前記スパイラルファンの回転運動を電力に変換する発電機と、熱源部を風上側として外気に比べて温度の高い流動空気を風下側にある前記スパイラルファンに供給する風洞と、前記スパイラルファンの先端にあって煙突部に設けた排気部とからなる風力発電装置において、風上側から風下側に向かって膨らんだ円錐体で風下側に湾曲部を有するウイングを前記風洞内に設けて、前記スパイラルファンとウイングとの間の低圧域に向かって温度差による流動空気の流動を促進させたことを特徴とする。
【００１０】
さらに、本発明の風力発電装置は、熱源部の熱源を太陽熱やボイラーなどの排熱から利用することを特徴とする。
【００１１】
さらに、本発明の風力発電装置は、前記風洞が熱伝導性の高い材質の管でできており、熱源から風洞の管に熱を伝えて風洞内の風上位置とし、前記発電室を前記風上位置と連通させて前記発電機の回転軸に設けたファンにより風洞に送風することを特徴とする。
【００１２】
さらに、本発明の風力発電装置は、前記煙突部は上側が下側よりも断面積を小さくした円錐状としたことを特徴とする。
【００１３】
さらに、本発明の風力発電装置は、前記スパイラルファンの下方で前記ウイングと対面した位置にタービンファンを前記スパイラルファンと同軸上に設けたことを特徴とする。
【００１４】
本発明の風力発電装置は、前記スパイラルファンの先端にあって煙突部に設けた排気部の位置にタービンファンを前記スパイラルファンと同軸上に設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の風力発電装置は、スパイラルファンを有し上下方向に延びてなる煙突部と、前記煙突部の下端位置の発電室に前記スパイラルファンの回転運動を電力に変換する発電機と、熱源部を風上側として外気に比べて温度の高い流動空気を風下側にある前記スパイラルファンに供給する風洞と、前記スパイラルファンの先端にあって煙突部に設けた排気部とからなる風力発電装置において、風上側から風下側に向かって膨らんだ円錐体で風下側に湾曲部を有するウイングを前記風洞内に設けて、前記スパイラルファンとウイングとの間の低圧域に向かって温度差による流動空気の流動を促進させているので、化石燃料等の熱エネルギーの使用を避け、熱の流体移動と気圧差を利用した相乗効果により流動空気を排出する風力を増大させるととともにスパイラルファンによるトルネード効果により流動空気を低圧域から前記煙突部内の排気部へ加速・加圧させるので、大気の無風状態時にあっても、風力発生機能の停止をすることなく流動空気の流れは発生し続け、移動状態も続行可能であるなどの利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて以下、説明する。
【００１７】
（実施の形態１）
図1および図２において、煙突部４は、上端が開口し、下端が閉じて上下方向に延びており、流動空気の上昇する速さを増すように上側が下側よりも断面積を小さくした円錐状で、内部には回転軸８で回転自在に収容されている。軸受６２は煙突部４の下端にあり、軸受６、６１は流動空気が通過できるように煙突部４の上端位置にあり、回転軸８は軸受６、６１、６２で軸支されている。煙突部４の下端位置は発電室１０となっており、発電機１０Ａが設けられている。発電機１０Ａはスパイラルファン５の回転軸８の回転運動を発電機１０Ａの回転軸１１Ａの回転運動として伝達する駆動子９で連結されている。
【００１８】
煙突部４の上方位置には流動空気を排出する排気部７が設けられている。排気部７の上面すなわち煙突部４の頂上にはネット１２および軸受６が設けられており、流動空気はこの排気部７のネット１２から排出される。排気部７の下方に窓１５が形成されており、この窓１５にはスパイラルファン５の先端が配置している。またこの窓１５の下方には軸受６１およびネット１２Ａが設けられている。この場合、煙突部４内の流動空気はスパイラルファン５によるトルネード旋風を起こして上昇するが、窓１５を横切る外風が通過してもこのスパイラルファン５の回転を助長して速めさせて流動空気を加速させることになる。
【００１９】
風洞２は、銅材のような熱伝導性の高い材質でできた中空の管２Ａを有し、その風上位置にある熱源部１と連通している。熱源１から管２Ａに熱を伝えて外気に比べて温度の高い流動空気をウイング３の風下側のスパイラルファン５に供給する。風洞２内には風上側から風下側に向かって膨らんだ円錐体で風下側に湾曲部Ｂを有するウイング３が設けられておりスパイラルファン５とウイング３との間の低圧域Ｃに向かって温度差による流動空気の流動を促進させている。風洞２の管２Ａはウイング３の周辺位置ではその内壁とウイング３との間の距離を他の部分よりも狭くして流動空気の流れを早くするようにしている。
【００２０】
発電室１０は、煙突部４の下端位置に配置し、吸込口１３および発電機１０Ａが設けられている。発電機１０Ａはスパイラルファン５の回転軸８と駆動子９で連結されてその回転運動を電力に変換する。また、回転軸８は一対の磁気ベアリング６で軸支されている。また、発電機１０Ａの回転軸１１Ａにファン１１を設けており、風洞２の管２Ａは熱伝導性の高い材質でできているので、熱源１から風洞２の管２Ａの熱を風洞２内の風上側とし、発電機１０Ａの回転軸にファン１１を設けるとともに発電室１０の吸込口１３および発電機１０Ａを風洞２内の風上側と連通させて前記ファン１１により風洞２に送風する。
【００２１】
熱源１はその熱源を温室などに用いる太陽熱やボイラーや溶鉱炉や溶解炉などの排熱から利用できるようにした温室である。本実施例においては、熱源１は風洞２と同一空間部に設けられているが、熱源１と風洞２とは分離させて熱パイプなどで熱源１からの温度の高い流動空気を風洞２内のウイング３に供給させるようにしてもよい。
【００２２】
（動作状態）
熱源１から温度の高い流動空気が風洞２の管２Ａを加熱させて、これを風上側として大気よりも温度の高い流動空気がスパイラルファン５とウイング３との間の低圧域Ｃに向かってウイング３を通過し風下側のスパイラルファン５に移動して流動空気を加速させてスパイラルファン５の回転軸８に回転エネルギーを与えて回転軸８が回転する。この回転軸８の回転を駆動子９により発電機１０Ａの回転軸１１Ａを回転させて電力を発生する。この発生した電力は直接照明機器などの電気機器の電源とするか蓄電池へ充電させてもよい。更に、発電機１０Ａの回転軸１１Ａにはファン１１が設けられているので、回転軸１１Ａの回転は風洞２の流動空気を加速する作用となる。
【００２３】
（発明の原理）
本発明は、空気の流れは高気圧から低気圧に向けて、あるいは暖められた空気が低温空域に向けて流れることが絶対条件となっており、この原則に注目した発電である。その第１の条件として熱源部内の温度と風洞内の温度との温度差に起因した流動空気が移動する原理を活用することである。さらに第２条件として煙突効果に見られる負圧を利用した上昇気流の利用である。第３の条件は、飛行機の補助翼や昇降蛇等の彎曲部に見られるベルヌーイの定理に基づいた気圧移動が発生し、流動空気を加速することになる。この３つの条件を組み合わせた相乗効果を、最終的には発電装置に繋ぎ、発電機能を起こすものである。そこで、本発明の風力発電装置の個々の設計に際して、以下の発明の原理を説明する。
【００２４】
先ず、熱対流について説明する。
【００２５】
熱源部１で育てられた流動空気は風洞２内を通過して風下位置の低温域に向けて移動するが、この流動空気は風洞内２の低温部に吹き込む際、いわゆる季節風または海陸風に似た水平対流が起きる。この原理によって起きた現象を応用してできた気流は、ウイング３において速度を速め、同時に低圧域Ｃを誘発させる。
【００２６】
煙突部４に通ずる風洞２は、通常使われている煙突の焚き口と同位置に設け、空気の流れの始点である外気導入口直前には熱源部１を設け、この場所は他のどの位置より常に高い室内温度を保ち水平対流現象の起こり易い位置関係を設計し、空気の流れを一層強い働きにする。
【００２７】
また、この風洞２の内部の構造は、図１に示す熱源部１と煙突部４との中間には飛行機翼の形状の逆形をしたウイング３を固定してセットしている。このウイング３の役目は熱源部１からウイング３を通って煙突部４に通ずる通路が狭くなって空気の移動スピードを早める、続いてウイング３の後部の湾曲部Ｂではスパイラルファン５とウイング３との間の低圧域Ｃに向かって熱源部１から出る流動空気に吸引力を付ける装置として設計されております。尚この形状は温度差による空気の移動を促進させるため、空気移動中にウイング３後部にできた彎曲部Ｂでスパイラルファン５とウイング３との間の低圧域Ｃに向かって煙突部４に通ずる空気の流れを整える役目も果たせるよう湾曲状にしている。
【００２８】
次に、風洞について説明する。
【００２９】
風洞２は下方には、風上側から風下側に向かって膨らんだ円錐体で風下側に湾曲部Ｂを有するウイング３を前記風洞２内に設けて、前記スパイラルファン５とウイング３との間の低圧域Ｃに向かって温度差による流動空気の流動を促進させているので、この低圧域Ｃに向けて風洞２内を空気が通過し流入が発生する。
【００３０】
次に、煙突部について説明する。
【００３１】
本来、煙突構築の目的は燃焼効果を高めるためのもので、高さ及び断面積は燃焼状態を最も好条件の酸素供給ができるための機能が付けられており、本発明の風力発電装置においても高さは勿論、断面積は広い程その風速効果を高めることができ、かつ上下に延びる直立型煙突の形が更に理想的な風速を高めることもできる。さらに従来の燃焼用煙突のように煙突部４内に発生するドレインの発生や除去作業は不要である。そのために風力の発生のみの必要とする条件だけに絞った煙突を、合理的に自由な高さに決めることのできることも有利である。また、上側が下側よりも断面積を小さくした円錐状としているので、流動空気の上昇する速さを増す。
【００３２】
更に、煙突部４内の中心には回転軸８を設け、この回転軸８に、風力により回転を速めるためスパイラルファン５を取り付け回転速度の向上をさせるよう配慮し、回転軸８に付属して取り付ける。この回転軸８を軸支するため、上下二箇所には磁気ベアリング軸受６を設け、且つ回転ぶれを防ぐ対策を講じている。また最下部には発電室１０を配置させてその発電室１０に設けた発電機１０Ａに連結するために必要な駆動子９を設置する。
【００３３】
煙突部４の役目である上昇気流の発生は、大気は上に上るに従って気圧も低下し、下部の常圧域から上部の低圧域に向けて噴出する吸気の働きすなわち煙突効果を起こす気流である。また煙突部４の上部は上昇気流の出口であると同時に、地上より気圧も低く通過する大気の流れも速くなるため、この気流がスパイラルファン５に当たり回転速度を上げる。その結果、スパイラルファン５によるトルネード効果により流動空気をスパイラルファン５とウイング３との間の低圧域Ｃから煙突部４内の排気部７へ加速・加圧させることになり、排気部７はスパイラルファン５の上方位置にあるので、煙突部４の上方位置にて負圧とならず、流動空気が円滑に排気部７のネット１２から煙突部４の外へ排出される。
【００３４】
（実施の形態２）
図３は、実施の形態２を示し、実施の形態１と同様に構成した風力発電装置であり、図１および図２との差異は、煙突部４内のスパイラルファン５の下方でウイング３と対面した位置すなわち、ウイング３の後部の湾曲部Ｂのスパイラルファン５とウイング３との間の低圧域Ｃに、タービンファン５Ａを配置させている。このタービンファン５Ａはスパイラルファン５の回転軸８と共通させてスパイラルファン５と同軸上に設けており、流動空気の流動をさらに一層促進することができる。
【００３５】
（実施の形態３）
図４および図５は、実施の形態３を示し、実施の形態１と同様に構成した風力発電装置であり、図１および図２との差異は、スパイラルファン５の先端にあって煙突部４に設けた排気部７の位置にタービンファン５Ｂをスパイラルファン５と同軸上に設けており、煙突部４の上方の風（矢印Ｄ方向）を有効に利用して流動空気の流動をさらに一層促進することができる。
【００３６】
（実施の形態４）
図６は、実施の形態４を示し、実施の形態１と同様に構成した風力発電装置であり、図１および図２との差異は、煙突部４内のスパイラルファン５の下方でウイング３と対面した位置すなわち、ウイング３の後部の湾曲部Ｂのスパイラルファン５とウイング３との間の低圧域Ｃに、タービンファン５Ａを配置させている。このタービンファン５Ａはスパイラルファン５の回転軸８と共通させてスパイラルファン５と同軸上に設けている。さらに、スパイラルファン５の先端にあって煙突部４に設けた排気部７の位置にタービンファン５Ｂをスパイラルファン５と同軸上に設けており、煙突部４の上方の風を有効に利用して流動空気の流動をさらに一層促進することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明の風力発電装置は、プロペラ風力塔の発電に比べ主たる有利な点は、自然風力を特に必要とせず設置工期が短く簡単で手間がかからない点、さらに稼動時に起こる空気を切る騒音もない点などの利点があり、製作に際して、単位当りの出力に応じた機器セットをつくり需要増に従って並列に繋ぐことができるので、高層マンション、ビル、学校、病院、製鉄所などでの自家発電あるいは生活環境、特に地震等の災害時にはその利用価値は十分役目を果たせることができる。
【００３８】
この本発明の風力発電装置を導入することによりさらに設備費の低減が計られると同時に災害停電時の対策には、かなりの貢献がなされることになる。勿論既設の建物にも、螺旋状の避難階段の中央位置や、吹き抜け、ダッシュボード、エレベータに設けたり、排水管等に併設した煙突部を利用することも建物自体に付設する為建設工法がシンプルになる。従って設備費の軽減に貢献することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施の形態１を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１を示す部分断面図である。
【図３】本発明の実施の形態２を示す断面図である。
【図４】本発明の実施の形態３を示す断面図である。
【図５】本発明の実施の形態３を示す部分断面図である。
【図６】本発明の実施の形態４を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  熱源部  
２  風洞
２Ａ  管  
３  ウイング
４  煙突部
５  スパイラルファン
７  排気部
１０  発電室
１０Ａ  発電機
５Ａ  タービンファン
５Ｂ  タービンファン
【手続補正書】
【提出日】平成21年4月15日(2009.4.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スパイラルファンを有し上側が下側よりも断面積を小さくして上下方向に延びてなる煙突部と、前記煙突部の下端位置にあって吸込口を有する発電室と、前記発電室にあって前記スパイラルファンの回転運動を電力に変換する発電機と、前記発電機の回転軸に設けたファンと、熱源部からの熱を伝える熱伝導性の高い材質でできており外気に比べて温度の高い流動空気を前記煙突部に供給する風洞と、煙突部の上端位置に設けた排気部とからなる風力発電装置において、前記風洞を風上とし前記煙突部を風下とし風洞の内壁との間の距離を他の部分よりも狭くして流動空気の流れを早くするように膨らんだ円錐体からなるウイングを前記風洞内に設け、前記ウイングと風下側で対面した位置に前記スパイラルファンと同軸上にタービンファンを設けて、前記発電室の吸込口からの流動空気を前記発電機のファンにより風洞を経て煙突部に送風させたことを特徴とする風力発電装置。
【請求項２】
前記熱源部の熱源を温室などに用いる太陽熱やボイラーや溶鉱炉や溶解炉などの排熱から利用することを特徴とする請求項１記載の風力発電装置。
【請求項３】
前記スパイラルファンの先端にあって煙突部に設けた排気部の位置にタービンファンを前記スパイラルファンと同軸上に設けたことを特徴とする請求項１または２記載の風力発電装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱の流体移動による風力の発生を利用した風力発電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在の発電方法は通常原子力発電が挙げられるが、建設用地の選定、建設費用の高騰、何よりも放射能被害の心配が根底にあり、これを払拭するのは容易ではないのが現状である。従って、従来から化石燃料によるタービンを回転させて発電させる発電装置が大半であって、環境保全の見地から、排気ガスのもたらす環境阻害が早くから問題視されている。この種の条件を考慮した電力発生方法として、水力、地熱、波力或いは風力等を応用し、中でも最も多いのは自然風力を利用したプロペラ発電が主流である。しかし、風力を利用したプロペラ発電によると風力の強弱または停止により発電能力の低下または停止という事態になり、本来の電力供給が不安定になることがしばしば発生するので、大気の無風状態時にあっても、風力発生機能が停止することなく発電能力を失わずに稼動させることが望まれる。
【０００３】
そこで、特許文献１のように風力または、無風時の地上、上空間の温度差による自然対流を利用した風力発電装置が提案されている。すなわち、自由回転型円筒管の上部に、流線型空気吸入排出部とこの流線型空気吸入排出部の上下空間に上部前方・後方フラツプ、副上部前方・後方フラツプと下部前方・後方フラツプと副下部前方・後方フラツプとを備え、自由回転型円筒管に傾斜型上部円筒管・下部円筒管とを設け、傾斜型下部円筒管の内部に空気圧縮用タービン並びに風速増加加速器を設け、傾斜型上部円筒管の外面に燃焼炉からの排気管に接続された排気吸入管等を設け、さらに、自然空気流入管等を設けた風力発電装置が提案されている。
【０００４】
また、特許文献２のように外気誘導内室の一端に外気開閉弁を介して外気に連通され、他端に吸引開閉弁を介して吸引装置に連結した外気誘導内室内に回転フィンを配設して、回転フィンを収納した内室を減圧し、この負圧状態の内室に大気等の外気を内圧差を利用して供給し、その空気の流れにてフィンを回転させた回転力にて発電する外気との吸引内圧差による発電装置で、特に、外気誘導内室に供給する空気量を多くしたり、空気の流れを速くするために外気誘導内室と吸引装置の間に外気誘導内室より容量の大きい吸引内室が提案されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−３７８４４号公報
【特許文献２】特開２００３−１８４７２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１は本発明と同様に空気の流れは高気圧から低気圧に向けて、あるいは暖められた空気が低温空域に向けて流れることに注目した風力発電装置ではあるが、特許文献１の風力発電装置においては、上部前方・後方フラツプで空気の流入・排出が行われ、自由回転型円筒管の上部が負圧となると排気吸入管や自然空気流入管から自由回転型円筒管の上部へ円滑に空気排出が行われ難くなるなどの問題がある。
【０００７】
特許文献２は本発明と異なり吸引開閉弁を介した吸引装置にて外気との吸引内圧差による発電装置であり、外気誘導内室に供給する空気量を多くしたり、空気の流れを速くするために外気誘導内室と吸引装置の間に外気誘導内室より容量の大きい吸引内室を設けているので、装置が大掛かりとなる問題がある。
【０００８】
本発明は、上記問題点を解消し、大掛かりな装置とせず、熱の流体移動を利用することにより流動空気を排出する風力を増大させて効率のよい風力発電装置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】
【０００９】
本発明の風力発電装置は、スパイラルファンを有し上側が下側よりも断面積を小さくして上下方向に延びてなる煙突部と、前記煙突部の下端位置にあって吸込口を有する発電室と、前記発電室にあって前記スパイラルファンの回転運動を電力に変換する発電機と、前記発電機の回転軸に設けたファンと、熱源部からの熱を伝える熱伝導性の高い材質でできており外気に比べて温度の高い流動空気を前記煙突部に供給する風洞と、煙突部の上端位置に設けた排気部とからなる風力発電装置において、前記風洞を風上とし前記煙突部を風下とし風洞の内壁との間の距離を他の部分よりも狭くして流動空気の流れを早くするように膨らんだ円錐体からなるウイングを前記風洞内に設け、前記ウイングと風下側で対面した位置に前記スパイラルファンと同軸上にタービンファンを設けて、前記発電室の吸込口からの流動空気を前記発電機のファンにより風洞を経て煙突部に送風させたことを特徴とする。
【００１０】
さらに、本発明の風力発電装置は、前記熱源部の熱源を温室などに用いる太陽熱やボイラーや溶鉱炉や溶解炉などの排熱から利用することを特徴とする。
【００１１】
本発明の風力発電装置は、前記スパイラルファンの先端にあって煙突部に設けた排気部の位置にタービンファンを前記スパイラルファンと同軸上に設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の風力発電装置は、スパイラルファンを有し上側が下側よりも断面積を小さくして上下方向に延びてなる煙突部と、前記煙突部の下端位置にあって吸込口を有する発電室と、前記発電室にあって前記スパイラルファンの回転運動を電力に変換する発電機と、前記発電機の回転軸に設けたファンと、熱源部からの熱を伝える熱伝導性の高い材質でできており外気に比べて温度の高い流動空気を前記煙突部に供給する風洞と、煙突部の上端位置に設けた排気部とからなる風力発電装置において、前記風洞を風上とし前記煙突部を風下とし風洞の内壁との間の距離を他の部分よりも狭くして流動空気の流れを早くするように膨らんだ円錐体からなるウイングを前記風洞内に設け、前記ウイングと風下側で対面した位置に前記スパイラルファンと同軸上にタービンファンを設けて、前記発電室の吸込口からの流動空気を前記発電機のファンにより風洞を経て煙突部に送風させているので、化石燃料等の熱エネルギーの使用を避け、熱の流体移動ウイングにより流動空気を前記煙突部内の排気部へ送るので、大気の無風状態時にあっても、風力発生機能の停止をすることなく流動空気の流れは発生し続けるなどの利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて以下、説明する。
【００１４】
（実施の形態１）
図1および図２において、煙突部４は、上端が開口し、下端が閉じて上下方向に延びており、流動空気の上昇する速さを増すように上側が下側よりも断面積を小さくした円錐状で、内部にはスパイラルファン５が回転軸８で回転自在に収容されている。軸受６２は煙突部４の下端にあり、軸受６、６１は流動空気が通過できるように煙突部４の上端位置にあり、回転軸８は磁気ベアリングの軸受６、６１、６２で軸支されている。煙突部４の下端位置は発電室１０となっており、発電機１０Ａが設けられている。発電機１０Ａはスパイラルファン５の回転軸８の回転運動を発電機１０Ａの回転軸１１Ａの回転運動として伝達する駆動子９で連結されている。
【００１５】
煙突部４の上方位置には流動空気を排出する排気部７が設けられている。排気部７の上面すなわち煙突部４の頂上にはネット１２および軸受６が設けられており、流動空気はこの排気部７のネット１２から排出される。排気部７の下方に窓１５が形成されており、この窓１５にはスパイラルファン５の先端が配置している。またこの窓１５の下方には軸受６１およびネット１２Ａが設けられている。この場合、煙突部４内の流動空気はスパイラルファン５により、流動空気を加速させることになる。
【００１６】
風洞２は、銅材のような熱伝導性の高い材質でできた中空の管２Ａを有し、熱源１から管２Ａに熱を伝えて外気に比べて温度の高い流動空気を風洞２内でウイング３の風下側のスパイラルファン５に供給する。風洞２内には風上側から風下側に向かって膨らんだ円錐体で風下側に湾曲部Ｂを有するウイング３が設けられており煙突部４の空間部Ｃに向かって温度差による流動空気の流動を促進させている。風洞２の管２Ａはウイング３の周辺位置ではその内壁とウイング３との間の距離を他の部分よりも狭くして流動空気の流れを早くするようにしている。
【００１７】
発電室１０は、煙突部４の下端位置に配置し、吸込口１３および発電機１０Ａが設けられている。発電機１０Ａはスパイラルファン５の回転軸８と駆動子９で連結されてその回転運動を電力に変換する。また、発電機１０Ａの回転軸１１Ａにファン１１を設けており、風洞２の管２Ａは熱伝導性の高い材質でできているので、熱源１から風洞２の管２Ａに伝えた熱を風洞２内の温められた流動空気を前記ファン１１により煙突部４に送風する。
【００１８】
熱源１はその熱源を温室などに用いる太陽熱やボイラーや溶鉱炉や溶解炉などの排熱から利用できるようにした温室である。本実施例においては、熱源１は風洞２と同一空間部に設けられているが、熱源１と風洞２とは分離させて熱パイプなどで熱源１からの温度の高い流動空気を風洞２内のウイング３に供給させるようにしてもよい。
【００１９】
（動作状態）
熱源１から温度の高い流動空気が風洞２の管２Ａを加熱させて、これを風上側として大気よりも温度の高い流動空気が煙突部の空間部Ｃに向かってウイング３を通過しのスパイラルファン５に移動して流動空気を加速させてスパイラルファン５の回転軸８に回転エネルギーを与えて回転軸８が回転する。この回転軸８の回転を駆動子９により発電機１０Ａの回転軸１１Ａを回転させて電力を発生する。この発生した電力は直接照明機器などの電気機器の電源とするか蓄電池へ充電させてもよい。更に、発電機１０Ａの回転軸１１Ａにはファン１１が設けられているので、回転軸１１Ａの回転は風洞２の流動空気を加速する作用となる。
【００２０】
（実施の形態２）
図３は、実施の形態２を示し、実施の形態１と同様に構成した風力発電装置であり、図１および図２との差異は、煙突部４内のスパイラルファン５の下方でウイング３と対面した位置すなわち、煙突部４の空間部Ｃに、タービンファン５Ａを配置させている。このタービンファン５Ａはスパイラルファン５の回転軸８と共通させてスパイラルファン５と同軸上に設けており、流動空気の流動をさらに一層促進することができる。
【００２１】
（実施の形態３）
図４および図５は、実施の形態３を示し、実施の形態１と同様に構成した風力発電装置であり、図１および図２との差異は、スパイラルファン５の先端にあって煙突部４に設けた排気部７の位置にタービンファン５Ｂをスパイラルファン５と同軸上に設けており、煙突部４の上方の風（矢印Ｄ方向）を有効に利用して流動空気の流動をさらに一層促進することができる。
【００２２】
（実施の形態４）
図６は、実施の形態４を示し、実施の形態１と同様に構成した風力発電装置であり、図１および図２との差異は、煙突部４内のスパイラルファン５の下方でウイング３と対面した位置すなわち、煙突部４の空間部Ｃに、タービンファン５Ａを配置させている。このタービンファン５Ａはスパイラルファン５の回転軸８と共通させてスパイラルファン５と同軸上に設けている。さらに、スパイラルファン５の先端にあって煙突部４に設けた排気部７の位置にタービンファン５Ｂをスパイラルファン５と同軸上に設けており、煙突部４の上方の風を有効に利用して流動空気の流動をさらに一層促進することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明の風力発電装置は、プロペラ風力塔の発電に比べ主たる有利な点は、自然風力を特に必要とせず設置工期が短く簡単で手間がかからない点、さらに稼動時に起こる空気を切る騒音もない点などの利点があり、製作に際して、単位当りの出力に応じた機器セットをつくり需要増に従って並列に繋ぐことができるので、高層マンション、ビル、学校、病院、製鉄所などでの自家発電あるいは生活環境、特に地震等の災害時にはその利用価値は十分役目を果たせることができる。
【００２４】
この本発明の風力発電装置を導入することによりさらに設備費の低減が計られると同時に災害停電時の対策には、かなりの貢献がなされることになる。勿論既設の建物にも、螺旋状の避難階段の中央位置や、吹き抜け、ダッシュボード、エレベータに設けたり、排水管等に併設した煙突部を利用することも建物自体に付設する為建設工法がシンプルになる。従って設備費の軽減に貢献することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施の形態１を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１を示す部分断面図である。
【図３】本発明の実施の形態２を示す断面図である。
【図４】本発明の実施の形態３を示す断面図である。
【図５】本発明の実施の形態３を示す部分断面図である。
【図６】本発明の実施の形態４を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  熱源部  
２  風洞
２Ａ  管  
３  ウイング
４  煙突部
５  スパイラルファン
７  排気部
１０  発電室
１０Ａ  発電機
５Ａ  タービンファン
５Ｂ  タービンファン
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2009121451.tif 000009