【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、風を発電装置の内部に導入する導入翼と、導入翼で導かれた風を受けて回転する回転翼を備えた風力発電装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】回転翼の周囲を取り囲む導入翼を備えた従来の風力発電装置においては、回転翼に風を導く複数の導入翼が、隣接する導入翼の一方の終端部と他方の先端部を適度の間隔を明けて重ね、同じ向きと間隔で回転翼の方向に向けて回転翼の周囲に固定されていた（例えば、特公昭５４−１３２０３４号公報参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の風力発電装置は、平板状の複数の導入翼が回転翼の周囲を、隣接する導入翼の一方の終端部と他方の先端部を適度の間隔を明けて重ね、同じ向きと間隔で前後の方向を回転翼に向けて固定されていたため、風上に対面している導入翼の内、左右いずれか一方の側の導入翼は風の向きに対して、図７のＷ２で示した箇所のように、風を導入翼の外側に排除する角度となる。 このため排除される角度の導入翼に向かう風を、発電に利用できないといった問題があった。

【０００４】本発明は、風上側の風で従来排除されていた風を、外側に配置した導入翼で装置内に取り入れ、内側に配置した導入翼で回転体の回転に有効な向きの風に整流することによって、より多くの風を発電に利用できる風力発電装置を提供する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために、本発明の風力発電装置においては、回転体の回転翼の周囲を同じ向きと間隔で取り囲む複数の導入翼を、風を導入する側の前後の方向を回転体の中心に向け、回転翼の側の前後の方向を、風を導入する側の向きと異なる角度で、回転翼の先端が描く円の内側に向けたものである。

【０００６】すなわち本発明の導入翼は、例えば、導入翼を前後に二分割して、その内の回転体の側に配置する複数の導入翼（以下内部導入翼という）を、回転体の回転翼の周囲に、前後の方向を回転体の中心を横切る線と成す角度が０度より大きい角度で、回転翼の方向に向けて等しい間隔と角度で配置し、他方の複数の導入翼（以下外部導入翼という）を内部導入翼の周囲に、それぞれの外部導入翼の前後の方向を、回転体の中心に向けて等しい間隔で配置したものである。

【０００７】内部導入翼と外部導入翼は二分割することなく、一体の導入翼を任意の箇所でくの字型に折り曲げることによって、回転翼の側と風を導入する側を所要の角度となるようにしても良い。

【０００８】また一体の導入翼の先端から後端に至る範囲を、両端部における接線がそれぞれ所要の角度となるように、なだらかに湾曲させるようにしても良い。

【０００９】また回転体や内部導入翼の下方や上方の固定板に、装置内の風を排出させる開口を設けても良い。

【００１０】

【作用】風上側の導入翼は、回転体の側に向かって風ト側に傾いているので、風力発電装置の左右の広い範囲から導入翼の内側に流れ込む風は、回転翼の方向に向けた回転翼側の導入翼によって、回転体の回転に有効な向きの風に整流されるので、風上側の風の大半を発電に利用することができる。

【００１１】また回転体を回転させた後の風は、回転体や内部導入翼の下方や上方に開口を設けることによって開口からも排出されるため、その分新たな風が流入するので発電の量が増大する。

【００１２】

【実施例】実施例について図面を参照して説明する。 図１、図２に示した風力発電装置１において、筒状のリング２の内壁の中央部に、回転軸３を取り付ける穴を中心部に有す円盤４を固定し、リング２の外壁に円弧状に湾曲させた回転翼５を、回転翼５の円弧の稜線の前後の方向を回転軸３の中心に向け、更に円弧状に湾曲させた凸部を回転の方向に向けて等間隔で固定した回転体６を、
回転体６の取付板７の中心部に固定された軸受け８に挿通した回転軸３に嵌め込み、固定リング９で押さえ込んで固定して装置１の上方に配置される。 回転翼５の外周には、２０枚の平板状の内部導入翼１０が、前後の方向を回転体６の中心を横切る線と成す角度が０度より大きい角度で、回転体６の回転時に回転翼５の先端が描く円の内側に向け、内部導入翼１０の一端が回転体６の中心を原点とする、回転翼５の外側を囲む円周に接するように上下の固定板１１、１２に、上下を挟まれて等しい間隔と角度で垂直に固定されている。 平板状の１０枚の外部導入翼１３は、それぞれの外部導入翼１３が等しい間隔で、外部導入翼１３の前後の方向が回転体６の中心に向いて内部導入翼１０の周囲に、上下の固定板１１、１
２に上下を挟まれて垂直に固定されている。 下部の固定板１２は、外部導入翼１３を取り付ける箇所において、
回転翼５に向かって上向きに傾斜しており、内部導入翼１０および回転体６の箇所では水平になっている。 下部の固定板１２の中心部には発電機１４よりも大きく、回転体６の取付板７より小さい穴が明けられている。 発電機１４を固定したフランジ部１５を有す枠１６は、発電機１４の回転軸１７と回転体６の回転軸３を自在接手１
８などで接続して、フランジ部１５を回転体６の取付板７にそれぞれのネジ穴を一致させて重ね合わせ、ネジ１
９で固定される。 そして回転体６の取付板７は、下部の固定板１２の中心部に設けた穴をふさぐ状態で、取付板７と下部の固定板１２に設けた穴の周辺を、それぞれのネジ穴を一致させて重ね合わせ、ネジ２０で固定される。 上部の固定板１１は回転体６と対面する箇所において、回転体６の最大径より大きい直径の保守点検用の開口２１があいており、その開口２１には、開口２１よりも大きい円盤状の蓋２２が、蓋２２と開口２１の周辺をそれぞれのネジ穴を一致させて重ね合わせ、ネジ２３で固定することによって取り付けられる。 外部導入翼１３
の下部には、風力発電装置１を設置する場所に固定するためのフランジ２４が取り付けられている。 このフランジ２４は、装置内に導入した風や内部に侵入した雨水を排出させたり、発電機１４から電気を取り出す電線を引き出すために、設置場所と風力発電装置１の底面の間に隙間を作るスペーサーも兼ねている。

【００１３】回転体６、導入翼１０、１３、上下の固定板１１、１２、取付板７、蓋２２、フランジ２４などの材質は、鋼やアルミニウムなどの金属、塩化ビニールやＦＲＰなどのプラスチック、合板などを使用することができる。 またそれらの組立は、使用する材料に応じて、
溶接、接着、ネジ止め、アングルなどの接続具を介してネジとナットなどで接続することができる他、補強などで使用する補強材や、棒材やパイプなどで組立たフレームに組み付けることができる。

【００１４】また対面する外部導入翼１３とその部位における上下の固定板１１、１２を一単位とする風の導入路を形成し、この導入路の上下における左右の縁に重ねる取付代を有す、単位導入路の上下の固定板とほぼ同じ大きさの一対の上下の固定板と一単位の導入路を、それぞれの縁を重ねてネジとナットで交互に接続して、外部導入翼１３の部位における風の導入路を全周にわたって形成しても良い。 また内部導入翼１０や外部導入翼１３
は上下の固定板１１、１２に個々にネジで着脱できるようにしておくと、破損した箇所のみ新品と交換したり補修するうえで都合が良い。 また装置内に鳥などの動物や強風時の飛来物が侵入するのを防ぐために、外部導入翼１３の外周側または内側の開口部にネットを取り付けても良い。

【００１５】図１、図２に示した風力発電装置１では、
１０枚の外部導入翼１３、そして２０枚の内部導入翼１
０の例を示したが、翼の数は風力発電装置１の規模や装置に取り込む風の量に応して適宜に決めることができる。

【００１６】また回転体６および内部導入翼１０の部位における上下の固定板１１、１２に、装置内の風を排出させる排気口を設けたり、全体の上部固定板１１を無くして装置１の上方から風を排出するようにしても良い。

【００１７】また内部導入翼１０を固定した軸を上下の固定板１１、１２に取り付け、軸の回転角度を風向きや風速に応じてモーターで調節することによって、内部導入翼１０の個々の開閉角度を調整して、回転体６の回転数や回転の停止を制御するように回転翼５に送る風の量を加減しても良い。

【００１８】図３、図４に示した実施例は、風力発電装置１の軽量化を実現させるもので、図１、図２に示した風力発電装置１の外部導入翼１３、及び外部導入翼１３
の上下における固定板１１、１２に代えて、図３に示したようにパイプ２５を溶接やネジ止めなどによって、内部導入翼１０を囲むように円形に形成した骨組み２６
に、対面する左右の外部導入翼１３と、外部導入翼１３
の上下における固定板１１、１２に相当する形状と大きさの布を、図４に示したように筒状に縫い合わせることによって風の導入路２７を形成し、導入路２７の両端の開口部２８、２９の周囲に明けた穴３０にロープを通して、一方の開口部２８を骨組み２６の外周側３１のパイプに、そして他方の開口部２９を内周側３２のパイプに巻き付けながら縛ることによって、骨組み２６の全周にわたって風の導入路２７を取り付ける。 この場合、隣り合う導入路２７の外部導入翼１３に相当する箇所は、二枚の布が重複するので、これを避けたい場合、導入路２
７の上下の面に相当する布と導入路２７を交互に組み合わせて、住いに接続する側辺に取り付けたジッパーファスナーで側辺を接続し、それぞれの両端の開口部を開口部に明けた穴にロープを通して、外周側３１と内周側３
２のパイプに縛り付けて骨組み２６に取り付けるようにしても良い。 また導入路２７の胴部が風によって過度に煽られるのを防ぐために、導入路２７の胴部の側辺に縫い付けた紐を、骨組み２６のパイプに縛り付けて、導入路２７の胴部を骨組み２６に固定するようにしても良い。

【００１９】また導入路２７の開口端２８、２９を折り返して、それぞれの内側に縫い込んだ骨組み２６の外周側３１と内周側３２の開口と同じ形状の枠を、骨組み２
６にネジ止めすることによって導入路２７を取り付けても良い。 また骨組み２６に取り付ける箇所に明けた導入路２７の穴、または縫い付けたループ状の紐掛けを、骨組み２６の要所に固定した、一部が内側にのみ開く構造のリング状の取り付け具に嵌め込むことによって、導入路２７を骨組み２６に取り付けるようにしても良い。 また平板の側面を段差なく溶接して製作した枠の表面に、
布を接着剤で張り付けて作成した外部導入翼１３や上下の固定板１１、１２を、枠に明けた、骨組み２６に明けたのと同一の間隔と大きさの貫通孔を、互いの穴の位置を一致させて、ネジ止め、または穴にロープを通して縛り付けて骨組み２６に取り付けるようにしても良い。

【００２０】図５に示した実施例は、外部導入翼１３と内部導入翼１０、上下の固定板１１、１２などを、コンクリートまたは鉄筋コンクリートで一体に作ったものである。 例えば、円錐台形、または円錐台形の水平断面が多角形となるように、土などを盛り上げた（以下土盛りという）頂上の中央部に、発電機１４を内蔵させるくぼみ３４を設け、土盛り３３の表面に沿って全面をコンクリート３５で覆った面の頂上部に、一端が頂上の外周に接し、前後の方向を、頂上の中央に配置した回転体６の中心を横切る線と成す角度が０度より大きい角度で、回転体６の回転時に回転翼５の先端が描く円の内側に向けて、等しい間隔と角度で配置した１０個の内部導入翼１
０と、土盛り３３の斜面に、一端が外周側の内部導入翼１０の端面とつながって、前後の方向を土盛り３３の中心に向けて等しい間隔で配置した１０個の外部導入翼１
３と、外部導入翼１３と内部導入翼１０の上部をふさぐ、中央部に装置内の風を排出させる円形の開口２１を有す上部固定板１１と、上部固定板１１の開口２１の周囲を囲む、防風のための円筒３６を一体にコンクリート３５で構築することによって風の導入路３７を形成し、
円筒３６の上部を円筒３６に固定した支柱３８により保持されて、円筒３６の外周より広い範囲を適度の間隔を明けて覆う、防風や防雨などを目的とした保護板３９を設け、回転体６を一端に取り付けた回転軸３を、回転体６の回転翼５の先端が内部導入翼１０の端面から離れた状態で、頂上中央部の開口に取り付けた取付板７の中心部に固定した軸受８に挿入し、回転軸３の他端にくぼみ３４の底に固定した発電機１４の回転軸１７を接続した、大電力を発電するのに好適な大規模の風力発電装置１である。 土盛り３３は土による外、砂、砂利、軽石、
破砕したコンクリート、プラスチックや無機質の産業廃棄物を単独で、または二種類以上を組み合わせて使うことができる。 また土盛り３３に代えて、岡や山など自然の地形を利用しても良い。 また発電機１４を設置したくぼみ３４に侵入した雨水は、くぼみ３４の底から土盛り３３の外に通じる排水管を埋設することによって排出することができる。 また保守点検のために内部に入るトンネルを土盛り３３の中に設けても良い。

【００２１】図６に示した例は、図５に示した風力発電装置１の外周の側における外部導入翼１３の上辺の一部を、土盛り３３の斜面と同じ方向に傾斜させ、傾斜させた箇所の上部固定板１１を省略したものである。 この場合、外部導入翼１３を平地などの平坦な面に土盛りした斜面から、更に平坦な平地にまで延長することによって、より広範囲の風を平地に延長した外部導入翼１３によって内部導入翼１０に取り込むことができる。 しかも外部導入翼１３および上部固定板１１の一部を省略することによって製作費用も少なくなる。 また上部固定板１
１の総てと円筒３６を省略しても良い。

【００２２】また土盛り３３に変え、風力発電装置１を柱や梁で支える構造とし、更に内部に床や風力発電に関連する諸設備、工場や事務所としての設備、居住設備などを設置しても良い。 また回転翼５を内部導入翼１０と対面する位置から上下に昇降させる機構を組み込んで、
例えば、強風時に飛来物などによって回転体６が破損するのを防止するためにくぼみ３４の中に降下させたり、
所要の発電量を得るために回転体６の回転数を制御する目的で、回転翼５が風向きや風速に応じた位置となるように、回転体６の上下の位置を調整できるようにしても良い。

【００２３】また回転翼５の上下の方向を斜め下を向く角度として、回転翼５を内部導入翼１０の上方、例えば円筒３６の内部に位置するようにしても良い。 この場合、内部導入翼１０と土盛り３３の斜面を回転翼５の真下まで延長すると、装置内に導入した風が直接風下側の内部導入翼１０の側に流出するのを防ぐことができるので、効率の良い発電をおこなう上で効果的である。

【００２４】

【発明の効果】本発明は以上説明したように、導入翼の取り付け角度を風上側と回転翼側で異なるようにしているので、より多くの風を発電に利用することができる。
すなわち、外部導入翼を、外部導入翼の前後の方向が回転体の中心に向くように取り付けているので、風上側の外部導入翼は、装置の左右いずれの側からも風を導入翼に沿わせて装置内に取り込むことができる。 しかも取り込んだ風は、内部導入翼により回転体を一方向に回転させる向きの風になるので、風上側の風の大半を発電に利用することができる。 従って風力発電装置の発電の能力を向上させることができる。

【００２５】また回転体や内部導入翼の下方や上方に開口を設けることによって、開口からも回転体を回転させた後の風を排出できるので、その分新たな風を取り入れることができ、発電の能力を向上させることができる。

【００２６】また導入翼や上下の固定板を布で作ることによって装置の軽量化ができる。

【００２７】また導入翼や上下の固定板をコンクリートで作ることによって、風力により大電力を発電する耐久性の高い、巨大な風力発電装置を容易に作ることができる。

【００２８】また回転体や内部導入翼の大きさを変えることなく、例えば、外部導入翼の前後方向の寸法を大きくすることによって、より多くの風を装置内に導入することができるので、より発電量の大きい風力発電装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】風力発電装置の実施例を示す一部を切り欠いた上面図である。

【図２】図１に示した風力発電装置の一部を切り欠いた側面図である。

【図３】風力発電装置の骨組みの実施例を示す側面図である。

【図４】風の導入路の実施例を示す斜視図である。

【図５】風力発電装置の他の実施例を示す一部を切り欠いた側面図である。

【図６】風力発電装置の他の実施例を示す側面図である。

【図７】従来の風力発電装置を示す上面図である。

【符号の説明】

１ 風力発電装置 ５ 回転翼 ６ 回転体 ７ 取付板 １０、１３ 導入翼 １１、１２ 固定板 １４ 発電機 ２２ 蓋 ２６ 骨組み ２７ 導入路 ３３ 土盛り ３６ 円筒 ３９ 保護板