(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電機に接続され且つ下段と斜め上段に間隔を置いて設けられた回転体と、下段と上段の回転体に無端に掛渡す紐状部材と、風により周回して回転体を回転させるよう前記紐状部材に取付けられるバケットと、該バケットに所定の風を与えるよう上側の傾斜面に開口部を形成した外板とからなる駆動部を支持部に設けると共に、外板の開口部の面積を調節するよう牽引ロープにより外板の両側板の縁部に沿って移動するシャッターを備え、
前記回転体間の傾斜角度は、バケットが適切に風を受けるよう、下方から上方に向かって３０゜から４５゜に傾斜し、
前記シャッターは、風の強さにより傾斜面の開口部を開閉して風力を調節し、バケットを所定の速度範囲内で進行させ、
前記バケットの進行により回転体及び発電機を介して発電し、プロペラを不要にして風切り音を防止すると共に、バケットにより飛んでいる鳥が衝突した場合であっても、叩き落すことがなくバケット内で保護し、バケットが開口部に位置する際には開口部が逃げ口となるよう構成したことを特徴とする風力発電装置。
【請求項２】
風の方向を検出する風向計と、該風向計で測定された風向の信号によりモータを介して駆動部を風向に対し適切な方向に回転させる支持部とを備えた請求項１記載の風力発電装置。
【請求項３】
駆動部に設けられた風力舵と、該風力舵により駆動部を風向に対して適切な方向に回転させる支持部とを備えた請求項１又は２記載の風力発電装置。
【請求項４】
駆動部を並列に複数並べた請求項１、２又は３記載の風力発電装置。
【請求項５】
駆動部を移動体の上部に配置した請求項１、２、３又は４記載の風力発電装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、風力発電装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に風力により発電する際には、図１６、図１７に示すごとく、風力発電装置１を用いている。
【０００３】
風力発電装置１は、支柱２に複数のプロペラ３（図では３本）を回転可能に備えたものであり、プロペラ３は風が吹いた際に風向に対して垂直に回転し、増速機等（図示せず）を介して発電機（図示せず）により発電させる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、風力発電装置１はプロペラ３を風を切るよう回転させるものであるため所定の風速により風切音を生じ、設置場所が制限されるという問題があった。又、回転するプロペラ３により飛んでいる鳥に害を及ぼすおそれがあった。
【０００５】
本発明は、上述した実情に鑑みてなしたもので、風切音を防止すると共に、飛んでいる鳥に害を及ぼすことを防止し、ビル屋上等に設置可能な都市型の風力発電装置を提供することを目的としたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の風力発電装置は、発電機に接続され且つ下段と斜め上段に間隔を置いて設けられた回転体と、下段と上段の回転体に無端に掛渡す紐状部材と、風により周回して回転体を回転させるよう前記紐状部材に取付けられるバケットと、該バケットに所定の風を与えるよう上側の傾斜面に開口部を形成した外板とからなる駆動部を支持部に設けると共に、外板の開口部の面積を調節するよう牽引ロープにより外板の両側板の縁部に沿って移動するシャッターを備え、
前記回転体間の傾斜角度は、バケットが適切に風を受けるよう、下方から上方に向かって３０゜から４５゜に傾斜し、
前記シャッターは、風の強さにより傾斜面の開口部を開閉して風力を調節し、バケットを所定の速度範囲内で進行させ、
前記バケットの進行により回転体及び発電機を介して発電し、プロペラを不要にして風切り音を防止すると共に、バケットにより飛んでいる鳥が衝突した場合であっても、叩き落すことがなくバケット内で保護し、バケットが開口部に位置する際には開口部が逃げ口となるよう構成したものである。
【０００７】
駆動部に風が吹くと、バケットは風を受けることにより進行して回転体を回転させ、同時に発電機を駆動して発電させる。ここで、駆動部の外板は風が所定のバケットを押圧するよう開口部を開放しているので、他の位置のバケットに風が当たってバケットの進行を妨げることがない。
【０００８】
このように、バケットの進行により回転体及び発電機を介して発電するのでプロペラを不要にして風切り音を防止し、結果として設置場所を制限することなく自由に設置することができる。又、バケットを用いることにより飛んでいる鳥が衝突した場合であっても、叩き落すことがなくバケット内で保護し、バケットが開口部に位置する際には開口部が逃げ口となって容易に離脱させることができる。
【０００９】
バケットが適切に風を受けるよう回転体間の傾斜角度を下方から上方に向かって３０゜から４５゜に傾斜させると、バケットに十分に風が当たるのでバケットの進行を効率的に行い、風に対する発電効力を高めることができる。
【００１０】
外板の開口部の面積を調節するシャッターを備えると、風の強さにより開口部の大きさを調節するようシャッターを開閉し、従来の風力発電装置では発電を中止せざるをえなかった強風の場合であっても駆動部の駆動を停止することなく、常に発電することができる。
【００１１】
風の方向を検出する風向計と、該風向計で測定された風向の信号によりモータを介して駆動部を風向に対し適切な方向に回転させる支持部とを備えると、風向計で測定した風向に対応してモータを駆動させることにより、支持部を介して駆動部を適切な風の方向に向けるので一層効率良く発電することができる。又、風向計とモータを用いることにより全体が大型化したものであっても駆動部を適切な風の方向に確実に向けることができる。
【００１２】
駆動部に設けられた風力舵と、該風力舵により駆動部を風向に対して適切な方向に回転させる支持部とを備えると、風力舵が風を受けた際には、風力舵が風を受け流すことにより支持部を回転して駆動部を適切な風の方向に向けるので一層効率良く発電することができる。又、簡単な構成であるのでコストを下げることができる。
【００１３】
駆動部を並列に複数並べると、大容量の電力を発電することができ、又、１つの駆動部が故障した場合であっても他の駆動部を止めることなく連続発電が可能となる。
【００１４】
駆動部を移動体の上部に配置すると、移動体の移動し得る範囲内ならば必要な場所に適宜移動し得るので使用における自由度が増し、しかも災害の場合には災害場所に配置して迅速に発電基地とすることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。
【００１６】
図１〜図９は本発明の実施の形態の第一の例を示すものである。
【００１７】
風力発電装置４は、底面に立設した支持部の支柱５に一体の駆動部６を両側から挟み込むよう備えたものであり、駆動部６は、外枠である外板７を、下方から上方に向かって３０゜〜４５゜に傾斜した箱状に形成しており、外板７の上方側の傾斜面には所定の大きさの開口部８を形成している。
【００１８】
箱状の外板７の内部で上段位置及び下段位置には、図２に示すごとく、周方向に一定間隔で凹部９を形成した回転体のスプロケット１０を夫々備えており、一方のスプロケット１０には発電機１１を接続している。
【００１９】
又、外板７の両側板１２の内面には、図２〜図４に示すごとく、スプロケット１０の間で、スプロケット１０の直径と略等しい間隔で且つ外板７の傾斜角度に平行な二列の車輪用の溝１３を形成しており、車輪用の溝１３にはレール１４を敷設している。更に外側の両側板１２の内面で縁部近傍には環状のシャッター２４用の溝１５を形成している。
【００２０】
両側のレール１４にはバケット１６を走行可能に備えており、バケット１６は、両側の車輪１７によりレール１４を走行するシャフト１８に、スプロケット１０の凹部９と係合する一定幅のシャフト係合部１９を残して、水平方向の導入口となる四角枠のフレーム２０を形成しており、フレーム２０には、導入口の両側に逃がし口２１を備えるよう、湾曲したプラスチックもしくは布製のカゴ部２２を取り付けている。ここで、逃がし口２１はバケット１６に側方への応力が働かないよう側方へ作用する風を逃がすものである。
【００２１】
又、バケット１６は、複数個が連なってカゴ部２２が一定方向に向くよう、紐状部材のチェーン２３により隣接のバケット１６と夫々接続されて、スプロケット１０に無端に掛渡されており、紐状部材のチェーン２３は、シャフト１８とフレーム２０の接合位置からカゴ部２２を両側から挟むよう延在し、隣接する他のバケット１６の手前で湾曲して他のバケット１６のシャフト１８とフレーム２０の接合位置の近傍内側に回転可能に接続されている。
【００２２】
外板７の両側板１２に形成された環状のシャッター用の溝１５には、図３、図５〜図７に示すごとく、湾曲自在な蛇腹構造のシャッター２４を備えており、シャッター２４は進行方向の前部端部２５及び後方端部２６に夫々、牽引ロープ２７、２８を備え、牽引ロープ２７、２８は開口部８の近傍に設けられた回転モータ２９に巻き取り可能に接続されている。なお、牽引ロープ２７、２８を巻き取る回転モータ２９の代わりに手動の巻き取り部材を備えてもよい。
【００２３】
一方、支持部の支柱５は、図８に示すごとく、中途位置で回転台の上方支柱３０と固定台の下方支柱３１に分割されており、上方支柱３０と下方支柱３１の間には回転自在のボール３２を備え、下方支柱３１の上端周囲壁内面にはラック３３を形成し、上方支柱３０の下面には、ラック３３に螺合するピニオン３４を備えた支柱回転用のモータ３５を設けている。又、支柱回転用のモータ３５の近傍には上方支柱３０が下方支柱３１に対してどの程度回転しているかを検出する支柱回転位置検出器３６を備えている。
【００２４】
支柱回転用のモータ３５及び支柱回転位置検出器３６は、図９に示すごとく、夫々制御器３７に接続されており、制御器３７は、更に外板７の頂部に設けられた小型の風向計３８と接続している。
【００２５】
以下、本発明の実施の形態の第一の例の作用を説明する。
【００２６】
発電する際には、駆動部６のシャッター２４を予め開放しておき、駆動部６の開口部８を風向方向に向けてバケット１６に風が適切に当たる状態にする。
【００２７】
駆動部６の開口部８に風が吹くと、バケット１６は水平方向の導入口からカゴ部２２に風を受けて押出され、後方のバケット１６を牽引させつつ上側のレール１４を走行し、レール１４の端部に到達すると、シャフト１８の車輪１７がレール１４より外れてシャフト係合部１９を上段のスプロケット１０の凹部９に合致させることにより、上側のレール１４から上段のスプロケット１０に移動する。
【００２８】
バケット１６がレール１４から上段のスプロケット１０に移動すると、バケット１６は、上段のスプロケット１０を回転させつつ周方向に移動して、風を受けて進行した方向と逆方向に方向を変更し、続いてシャフト係合部１９が上段のスプロケット１０の凹部９より外れてシャフト１８の車輪１７を下側のレール１４に載置させることにより、上段のスプロケット１０から下側のレール１４に移動する。
【００２９】
更にバケット１６が下側のレール１４を走行してレール１４の端部に到達すると、同様にシャフト１８の車輪１７がレール１４より外れてシャフト係合部１９を下段のスプロケット１０の凹部９に合致させることにより、下側のレール１４から下段のスプロケット１０に移動し、次いで下段のスプロケット１０を回転させつつ下段の周方向に移動して、風を受けて進行した方向へ方向を変更し、シャフト係合部１９が下段のスプロケット１０の凹部９より外れてシャフト１８の車輪１７を上側のレール１４に載置させることにより、下段のスプロケット１０から上側のレール１４に移動する。
【００３０】
このように、バケット１６は、上側のレール１４から上段のスプロケット１０を介して下側のレール１４へ、更に下側のレール１４から下段のスプロケット１０を介して上側のレール１４へ循環し、連続的にスプロケット１０を回転させることにより発電機１１を駆動して発電させる。
【００３１】
ここで、駆動部６の外板７は風が上側のバケット１６を押圧するよう開口部８のみを開放しているので、他の位置のバケット１６に風が当たってバケット１６の進行を妨げることがない。
【００３２】
従って、バケット１６の進行により回転体のスプロケット１０及び発電機を介して発電するのでプロペラを不要にして風切り音を防止し、結果として設置場所を制限することなく自由に設置することができる。又、バケット１６を用いることにより、飛んでいる鳥が衝突した場合であっても、叩き落すことがなくバケット１６内で保護し、バケット１６が開口部８に位置する際には開口部８が逃げ口となって容易に離脱させることができる。
【００３３】
バケット１６が適切に風を受けるよう下段と上段のスプロケット１０間の傾斜角度を下方から上方に向かって３０゜から４５゜に傾斜させると、バケット１６に十分に風が当たるのでバケット１６の進行を効率的に行い、風に対する発電効力を高めることができる。
【００３４】
ここで、下段と上段のスプロケット１０間の傾斜角度を３０゜未満にすると、水平方向に吹く風をバケット１６が十分に受けることができず、下段と上段のスプロケット１０間の傾斜角度を４５゜より大きくすると、バケット１６が走行する方向と風向の角度差が大きくなり、バケット１６を適切に走行させることができなくなる。
【００３５】
外板の開口部８の面積を調節するシャッター２４を備えると、風が強い場合には閉鎖側の牽引ロープ２７を回転モータ２９により巻き取って開口部８の大部分を閉じ、残った隙間の開口部８から一定量の風を取り込むようにし、風が弱い場合には、開放側の牽引ロープ２８を回転モータ２９により巻き取って開口部８を完全に開放し、全開の開口部８から風を全て取り込むようにし、種々の風力を調節してバケット１６を所定の速度範囲内で進行させる。
【００３６】
このため、従来の風力発電装置では発電を中止せざるをえなかった強風の場合であっても、駆動部６の駆動を停止することなく、常に発電することができる。
【００３７】
風の方向を検出する風向計３８と、風向計３８で測定された風向の信号により支柱回転用のモータ３５を介して駆動部６を風向に対し適切な方向に回転させる支持部の支柱５と、上方支柱３０の回転量を測定する支柱回転位置検出器３６とを備えると、風向が変った際には、風向計３８が一定時間の平均の風向を検出して制御器３７に送り、同時に支柱回転位置検出器３６により下方支柱３１に対する上方支柱３０の回転量を検出して制御器３７に送り、制御器３７では、両者の方向差を算出して方向差が所定範囲内になるよう支柱回転用のモータ３５を駆動する。
【００３８】
従って、風向計３８で測定した風向と、支柱５の回転方向とを所定範囲内に合せるよう支柱回転用のモータ３５を駆動させることにより、支持部の支柱５を介して駆動部６を適切な風の方向に向けるので一層効率良く発電することができる。又、風向計３８と支柱回転用のモータ３５を用いることにより全体が大型化したものであっても駆動部６を適切な風の方向に確実に向けることができる。
【００３９】
図１０〜図１２は本発明の実施の形態の第二の例を示すものであって支持部の支柱の回転手段を変更したものであり、図中、図１〜図９と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。
【００４０】
ここで、第二の例の風力発電装置４０は、支持部の支柱４１の回転手段以外はすべて第一の例の風力発電装置と略同じである。
【００４１】
支持部の支柱４１は、中途位置で回転台の上方支柱４２と固定台の下方支柱４３に分割されており、上方支柱４２と下方支柱４３の間にはボール４４を備えて、上方支柱４２が下方支柱４３に対して回転可能に構成されている。
【００４２】
又、駆動部６の外板７の上方には、外板７の側面から開口部８と反対側の外方に延在する二枚の板状の風力舵４５を備えており、風力舵４５は、風を受け流すことによって駆動部６を備えた上方支柱４２を所定の方向に回転させる形状になっている。
【００４３】
以下、本発明の実施の形態の第二の例の作用を説明する。
【００４４】
駆動部６に風が吹くと、駆動部６は、第一の例の風力発電装置と同様に駆動して発電し、又、風力舵４５が風を受けた際には、風力舵４５が風を受け流すことにより駆動部６を備えた上方支柱３０を回転して開口部８を適切な風の方向に向ける。
【００４５】
このため、駆動部６の開口部８を常に風の方向に向け得るので一層効率良く発電することができる。又、簡単な構成であるのでコストを下げることができる。
【００４６】
更に、本発明の実施の形態の第二の例の作用は、第一の例と同様な作用効果を得ることができる。
【００４７】
図１３、図１４は本発明の実施の形態の第三の例を示すものであって、駆動体を複数に変更したものであり、図中、図１〜図９と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。
【００４８】
ここで、第三の例の風力発電装置５０は、駆動部５１の構造及び支持部の支柱５２の回転手段はすべて第一の例の風力発電装置と略同じである。
【００４９】
第三の風力発電装置５０は、底面に立設した支持部の支柱５２に、並列に並べた二体の駆動部５１を備えたものであり、駆動部５１は、夫々第一の風力発電装置と同様に構成されている。
【００５０】
以下、本発明の実施の形態の第三の例の作用を説明する。
【００５１】
二体の駆動部５１に風が吹くと、駆動部５１は、夫々第一の例の風力発電装置と同様に駆動して発電する。
【００５２】
このため、大容量の電力を発電することができ、又、１つの駆動部５１が故障した場合であっても他の駆動部５１を止めることなく連続発電が可能となる。
【００５３】
又、本発明の実施の形態の第三の例の作用は、第一の例と同様な作用効果を得ることができる。
【００５４】
図１５は本発明の実施の形態の第四の例を示すものであって、駆動体の支持部を変更したものであり、図中、図１〜図１４と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。
【００５５】
第四の例の風力発電機６０は、支持部を移動体のトラック６１で構成しており、駆動部６２はトラック６１の荷台６３に固設されている。ここで、トラック６１の荷台６３と駆動部６２の間に第一の例より第三の例までの風力発電装置のごとき支柱を設けて回転可能にしてもよい。
【００５６】
以下、本発明の実施の形態の第四の例の作用を説明する。
【００５７】
駆動部６２を移動体のトラック６１の荷台６３に配置すると、移動体のトラック６１の移動し得る範囲内ならば必要な場所に適宜移動し得るので使用における自由度が増し、しかも災害の場合には災害場所に配置して迅速に発電基地とすることができる。
【００５８】
又、本発明の実施の形態の第四の例の作用は、第一の例より第三の例までと同様な作用効果を得ることができる。
【００５９】
なお、本発明の風力発電装置は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、発電機を駆動部に設ける代わりに支持部に設けてもよいし、風速計を備えることによってシャッターの開閉調節を自動的に行うようにしてもよいこと、第四の例の風力発電装置の移動体は、トラックのみならず、船舶等でもよく、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である
【００６０】
【発明の効果】
本発明の風力発電装置によれば、下記のごとき種々の優れた効果を奏し得る。
【００６１】
Ｉ）バケットの進行により回転体及び発電機を介して発電するのでプロペラを不要にして風切り音を防止し、結果として設置場所を制限することなく自由に設置することができる。又、バケットを用いることにより飛んでいる鳥が衝突した場合であっても、叩き落すことがなくバケット内で保護し、バケットが開口部に位置する際には開口部が逃げ口となって容易に離脱させることができる。
【００６２】
ＩＩ）バケットが適切に風を受けるよう回転体間の傾斜角度を下方から上方に向かって３０゜から４５゜に傾斜させると、バケットに十分に風が当たるのでバケットの進行を効率的に行い、風に対する発電効力を高めることができる。
【００６３】
ＩＩＩ）外板の開口部の面積を調節するシャッターを備えると、風の強さにより開口部の大きさを調節するようシャッターを開閉し、従来の風力発電装置では発電を中止せざるをえなかった強風の場合であっても駆動部の駆動を停止することなく、常に発電することができる。
【００６４】
ＩＶ）風の方向を検出する風向計と、該風向計で測定された風向の信号によりモータを介して駆動部を風向に対し適切な方向に回転させる支持部とを備えると、風向計で測定した風向に対応してモータを駆動させることにより、支持部を介して駆動部を適切な風の方向に向けるので一層効率良く発電することができる。又、風向計とモータを用いることにより全体が大型化したものであっても駆動部を適切な風の方向に確実に向けることができる。
【００６５】
Ｖ）駆動部に設けられた風力舵と、該風力舵により駆動部を風向に対して適切な方向に回転させる支持部とを備えると、風力舵が風を受けた際には、風力舵が風を受け流すことにより支持部を回転して駆動部の開口部を適切な風の方向に向けるので一層効率良く発電することができる。又、簡単な構成であるのでコストを下げることができる。
【００６６】
ＶＩ）駆動部を並列に複数並べると、大容量の電力を発電することができ、又、１つの駆動部が故障した場合であっても他の駆動部を止めることなく連続発電が可能となる。
【００６７】
ＶＩＩ）駆動部を移動体の上部に配置すると、移動体の移動し得る範囲内ならば必要な場所に適宜移動し得るので使用における自由度が増し、しかも災害の場合には災害場所に配置して迅速に発電基地とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の風力発電装置の実施の形態の第一の例を示す斜視図である。
【図２】本発明の風力発電装置の実施の形態の第一の例を示す概略側面図である。
【図３】本発明の風力発電装置の実施の形態の第一の例を示す概略縦断面図である。
【図４】紐状部材が回転体からレールに移る状態を示す斜視図である。
【図５】開口部においてシャッターが開閉する状態を示す斜視図である。
【図６】シャッターが閉鎖する際のシャッターと牽引ロープの関係を示す概略側面図である。
【図７】シャッターが開放する際のシャッターと牽引ロープの関係を示す概略側面図である。
【図８】本発明の風力発電装置の実施の形態の第一の例における上方支柱と下方支柱の接続状態を示す概略縦断面図である。
【図９】風向計及び支柱回転位置検出器並びに回転用のモータと制御器の関係を示す状態図である。
【図１０】本発明の風力発電装置の実施の形態の第二の例における駆動部に風力舵を備えた状態を示す概略側面図である。
【図１１】図１０のＸＩ−ＸＩ方向の矢視図である。
【図１２】本発明の風力発電装置の実施の形態の第二の例における上方支柱と下方支柱の接続状態を示す概略縦断面図である。
【図１３】本発明の風力発電装置の実施の形態の第三の例を示す斜視図である。
【図１４】本発明の風力発電装置の実施の形態の第三の例を示す部分平面図である。
【図１５】本発明の風力発電装置の実施の形態の第四の例を示す斜視図である。
【図１６】従来の風力発電装置の正面図である。
【図１７】従来の風力発電装置の側面図である。
【符号の説明】
５  支柱（支持部）
６  駆動部
７  外板
８  開口部
１０  スプロケット（回転体）
１１  発電機
１６  バケット
２３  チェーン（紐状部材）
２４  シャッター
２７ 牽引ロープ
２８ 牽引ロープ
３５  モータ
３８  風向計
４１  支柱（支持部）
４５  風力舵
５１  駆動部
５２  支柱（支持部）
６１  トラック（移動体）
６２  駆動部
【図１】
0003792086.tif 000002
【図２】
0003792086.tif 000003
【図３】
0003792086.tif 000004
【図４】
0003792086.tif 000005
【図５】
0003792086.tif 000006
【図６】
0003792086.tif 000007
【図７】
0003792086.tif 000008
【図８】
0003792086.tif 000009
【図９】
0003792086.tif 000010
【図１０】
0003792086.tif 000011
【図１１】
0003792086.tif 000012
【図１２】
0003792086.tif 000013
【図１３】
0003792086.tif 000014
【図１４】
0003792086.tif 000015
【図１５】
0003792086.tif 000016
【図１６】
0003792086.tif 000017
【図１７】
0003792086.tif 000018