JP2001263219A - 強制風力発電機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】汎用の風力発電機で、未利用の排気風又は風圧
流又は合成風力のごとく人工的に発生する風エネルギー
を、強制的に捕らえて発電を成し、これを通電し、当該
強制風力発電機の単独、又は系統連係システムによっ
て、自動融雪装置に供電し、又は余剰電力を売電可能と
し、風力減殺板で風車羽根の過回転を制御、回転数を調
整可能で、自然界で完全無風時においても発電を可能と
した画期的な強制風力発電機を提供する。 【解決手段】汎用風力発電機を構成している風車羽根９
の後方に、複数個の空気流通穴８を有する風力減殺板６
を任意に設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自然風ではなく、人工
的に発生する排気風、及び風圧流、合成風力を捕らえ
て、風力発電機の主要である回転体の風車羽根を、強制
的にかつ自然風と同様に回転させて発電をするもので、
自然界において無風時でも、安定継続的に発電を成し得
るもので、未利用のクリーン風力エネルギーを電気エネ
ルギーに変換し、汎用家電に通電可能なことは勿論、電
動機器材と水タンクとの構成により、全自動融雪解凍装
置も可能となり、余剰電力を売電可能となる画期的なも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来から現今までの風力発電機は、自然
界の風を利用するもので、本発明のように人工的に発生
する未利用の風力エネルギーで、安定継続的に発電可能
な風力発電機は存在しない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】現今全世界に存在す
る、大小種々様々な風力発電機は、すべて自然界の風を
利用するものである。従って、自然界の無風時には発電
開始は絶対に不可能であった。このために、無償、無尽
蔵に存在するクリーン風エネルギー源の風力発電機の発
展及び活用が著しく阻害され不安定であった。本発明は
これらの欠点を除くためになされたものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】現今の風力発電機の性能
は非常に向上しており、特に小型風力発電機の性能は長
足の進歩があって、風秒速２〜３ｍの風力で発電が開始
され、最大出力は２ｋｗの機材も存在し、風速（秒速）
が２５ｍになると風車羽根（ブレード）の回転が停止す
る機材もあり、風速６０ｍにも堪える機材も存在する。
ところが、いかに優秀な機材でも、無風時には絶対に発
電を開始しないことが欠点であった。本発明は自然風が
皆無であっても、発電を可能としたもので、これを〔図
１〕で説明すると以下のとおりである。道路（４）上の
センターラインを中心にして、自動車（１）が対向して
走行する図であるが、自動車の走行時後には、側面及び
後方に必ず風圧流（２）が発生する。この風圧流は走行
する自動車が大で長い程発生が著しく、また通行量が多
い程安定継続的に発生する。この風圧流（２）は自動車
の進行方向、つまり前方に流動するものである。時速１
００ｋｍで走行する小型自動車が発生する風圧流は、秒
速１２ｍ〜１４ｍ前後であり、時速８０ｋｍで走行す
る、大型自動車が発生する風圧流は１５ｍ〜２０ｍ前後
である。この数値は自動車（１）と強制風力発電機
（３）の距離間隔が３ｍで平坦地の場合である。従っ
て、道路の両端に高性能の小型風力発電機（図１にあっ
ては、左・右５基づつ計１０基）を等間隔に斜め並列に
設けて、風圧流（２）を強制的に捕らえさせれば、風車
羽根（９）は自然風と同様に回転し発電を開始する。例
えば、終日通行量の多い高速道路での設置は最適であ
る。更に、強制風力発電機を（図１）のごとく斜め並列
にして、連結通電すれば連結プラス分だけ発電出力はア
ップする。例えば、発電機１基の最大出力が２ｋｗであ
れば、５基で１０ｋｗである。この通電の技術は広く開
示され実用化されているので詳細な説明は省略する。こ
の事例は道路のみではなく、鉄道にも応用できるもの
で、本発明の強制風力発電機の設置場所は無限に等し
い。従って、無償かつ無尽蔵の完全クリーンエネルギー
で、終日発電が安定的に可能となるから、電熱器及び電
動器材と水タンクでの構成によって熱湯水をつくり、こ
れを散水ポンプで

【終日道路】に散水すれば、いかなる積雪地帯でも完全
に融雪する。この散水した熱湯水を回収、循環すれば、
新たな水の導入及び補給は少なくてすむ。この事例は鉄
道にも応用できるもので、積雪地帯の新幹線列車等の定
時運行に寄与すること絶大である。更に、大中工場では
大型ファンにより、換気その他のため、管筒内での流動
及び屋外に未利用の排気風を排出しているが、この排気
風力に風力発電機を指向し、強制的に発電を実施すれ
ば、照明等、売電も可能となるもので、この設置場所は
無限に等しい。勿論、管筒内に設けることも可能であ
る。更に、船舶等は前進すると、必然的に合成風力が発
生するから、この風力に風力発電機を指向すれば、強制
発電が可能となり、当該船舶の発電の軽減化を計ること
が可能である。

【０００５】

【作 用】本発明は、汎用の風力発電機を、風圧流
（２）又は合成風力又は排気風に、指向して強制的にか
つ自然風と同様に発電するものであるが、新幹線等の高
速列車は当然に風圧流も強大である。しかし、この風圧
流は自然風と全く異なり、突然に発生する非常に厄介な
ものであるが、未利用の風力エネルギーとしては、最高
にして強力なエネルギー源である。なぜなら、定期的に
かつ頻繁に年中発生する、無償で無尽蔵の完全クリーン
エネルギーだからである。汎用高性能の小型風力発電機
は、種々存在するが、発電効力が最適の風力は、秒速１
５ｍ〜２０ｍ前後の安定風力が最も望ましい。時速２５
０ｋｍで、地上最速の新幹線列車の発生する風圧流は、
秒速６０ｍ〜８０ｍ前後の強大であると推測される。推
測とは、この風圧流は何人も測定したことはない。なぜ
なら、現今までその必要性は全くなかったからである。
この強大風圧流のために、風車羽根（９）（ブレード）
が過回転となり破壊する恐れが大である。なぜなら、当
該現場の状況においては、当該風力発電機の風車羽根の
回転が停止又は停止寸前の自然界の無風時に、この超強
大風圧流が突然に発生するからである。停止寸前、若し
くは完全に停止している風車羽根（９）に、秒速８０ｍ
前後の強風圧流が突然に直撃すれば、風車羽根は回転不
能、若しくは飛散、若しくは主要部である発電本体機構
部に、甚大な損害を与える。無風状態の現況に、予告も
なく一挙瞬時に風速が秒速８０ｍ前後に達する現象は、
自然風界では存在しない。この特異な事象は地上界にお
いては、新幹線列車の発生する風圧流のみである。従っ
て、当該風車羽根にとっては、この苛酷な条件をクリア
しなければ、安定回転は困難となり実用化は不可能とな
る。風車羽根の過回転を防止するためには、従来からの
方法として、可変ピッチ式にして制御すればよい。この
方法では、カウンタウェイト式が広く応用されている。
この方式でも過回転防止は可能であっても、肝心の発電
機構部に駆動伝達が不能であるから発電は不能である。
この方法以外に、過回転を防止する方法としては以下の
方法がある。風車羽根の回転運動を発電機（１０）に駆
動伝達する際、増速駆動方式がある。これには、歯車
式、チェーン式、歯付ベルト式、Ｖベルト式とあるが、
これらは歯車又はプーリを使用応用するものである。こ
の増速装置を、全く逆にすれば即、減速装置となる。つ
まり、回転を駆動伝達（風車羽根）する歯車又はプーリ
は、回転を伝達される（発電機）歯車又はプーリより

【直径は必ず大である】。これを、逆に駆動伝達（風車
羽根）する歯車又はプーリの直径を、回転を伝達される
（発電機）歯車又はプーリの直径より小さくすれば、回
転対比により、即、減速装置となる。この減速機構は、
全く新しい開発である。なぜなら、過去より現今までの
風力発電機は、微風をも捕らえて、発電能力向上のた
め、いかにして駆動伝達の能力を増強、増速を計ること
に苦心し、かつこれが最大の課題であって、駆動伝達を
人工的にまた故意に減速する発想は絶無であった。なぜ
なら、現今までその必要性は全くなかったからである。
ところが、上述の方法を併用しても、新幹線列車の風圧
流は強大であるから、過回転を防止し適正回転とするこ
とは困難である。これらを適正とするためには以下の方
法がある。（図２）及び（図３）で説明すると、風車羽
根（９）の直径より大の円形板を風力減殺板（６）と
し、これに複数個の空気流通穴（８）（図面にあっては
４個）を設ける。当該風力減殺板を風車羽根の後方に、
風車羽根シャフト穴（７）にシャフト（１１）を挿入
し、風車羽根をシャフトの先端に固定し、固定支柱（１
２）で発電機（１０）に固定する。当該風力減殺板の効
果を詳細に説明する。風車羽根が回転する現象は、風力
を羽根のピッチが捕らえて回転し、回転しながら、捕ら
えた空気を後方に流通することによって回転するもので
ある。従って、この空気の流通を遮断すれば風車羽根は
回転しない。風力減殺板に空気流通穴（８）を全く設け
なければ、秒速２０ｍ程度の風力ならば、風車羽根の回
転数は大幅に減少し、やがては回転を停止する。空気流
通穴の直径が大になる程、つまり、穴の総面積が大にな
る程、風車羽根の回転数は早くなる。風力減殺板の強度
の関係から、穴を複数個設ける方がよい。従って、前述
の可変ピッチ式過回転制御方式と、歯車とプーリ方式に
よる減速装置とを併用すれば、発電に最適の秒速風力２
０ｍ前後の風力と同等に調整可能であるから、新幹線列
車の強大な風圧流に充分対応可能で、安定継続的に風車
羽根は回転し発電が可能となる。更に、現存するすべて
の小型風力発電機の発電機部本体は、単体であるから、
〔図４〕のごとく、シャフト（１１）により複数基発電
機部本体を連結すれば、シャフトの回転抵抗により減速
効果となり、強風圧流を緩和することになって、ひいて
は発電出力のアップを計ることができる。

【０００６】

【実施例】本発明の強制風力発電機は、単独でも発電し
これを通電することが可能であるが、連係システムとす
る事も可能である。連係システムとは、系統連係システ
ムのことで、商業電力に当該強制風力発電機を連係し、
インバータ（充電器）等の器機材で、余剰電力は電力会
社に売電し、不足電力時には電力会社より買電するもの
で、すべて、自動的に運用されるものである。更に、こ
のシステムに太陽発電も連係システムに加える技術も開
発され、広く実用化されている。これらの技術は広く公
開、開示されているので詳細な説明は省略する。前述し
た道路、鉄道等の解凍及び融雪実施の場合、融雪装置の
規模及び設置数によって異なるが、積雪地帯の完全融雪
を想定した場合、１００米間隔で設置すれば充分であ
る。従って、仮に冬季間に不足電力を電力会社からフル
に導入しても買電に至ることはない。なぜなら、〔冬季
期間以外はすべて売電〕ができるからである。ただし、
本発明のごとく、未利用の排気風、風圧流をエネルギー
源とした強制風力発電機を、系統連係システムとした技
術は存在しない。更に、本発明の電力により、道路、滑
走路面下に、電気の通電によって発熱する発熱体を埋設
して、凍結及び積雪を防止することは、電力費が無償の
ため充分可能である。また、既存の電気自動車に、本発
明の高性能強制風力発電機を複数基搭載し、前進によっ
て必然的に得る合成風力で発電を成し、当該電気自動車
が走行しながら、自動的に搭載しているバッテリーへの
充電、又は商業電力での汎用充電時間が著しく短縮でき
ることも可能である。

【０００７】

【発明の効果】全詳記のとおり、本発明は簡単な構造と
発案により、無尽蔵で無償のクリーンエネルギーを利用
するもので、省資源になることは勿論、ＣＯ_２の削減の
ため環境を良好に保ち、地球温暖化防止に役立つばかり
ではなく、積雪地帯の道路、鉄道のスムーズな運行を安
全に確保でき、更には家屋の屋根の積雪も防止できる画
期的な発明である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の使用態様を示す図である。

【図２及び図３】本発明の正面平面図である。

【図４】本発明の側面図である。

【符号の説明】

１は 自動車 ２は 風圧流 ３は 風力発電機 ４は 道路 ５は センターライン ６は 風力減殺板 ７は 風車羽根シャフト穴 ８は 空気流通穴 ９は 風車羽根 １０は 発電機 １１は シャフト １２は 固定支柱

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】人工的に発生する未利用の排気風、又は自
   動車、列車、船舶等が速度を有して前進する際、これら
   の周囲に必然的に発生する風圧流（２）又は合成風力
   に、風力発電機を指向して当該風力を強制的に捕捉さ
   せ、回転体である風車羽根（９）を、自然風と同様に回
   転させて発電を成し、これを通電し、照明又はモーター
   又は電熱器等、電気を必要として性能の効果を発揮する
   諸々の機器材又は施設、設備に、当該強制発電機（３）
   の単独、又は商業電力及び太陽発電との系統連係システ
   ムによって、電気を安定継続的に供給し、又は余剰電力
   を売電可能とすることを特徴とする強制風力発電機。
2. 【請求項２】高速列車等の走行時後に発生する、強大風
   圧流又は合成風力が起因で風車羽根（９）の過回転を制
   御、防止するために、当該風車羽根（９）の後方に、複
   数個の空気流通穴（８）を有する円形の風力減殺板
   （６）を設け、当該空気流通穴の数を任意に増減し、又
   は穴の直径及び位置を任意に変動することにより、又は
   歯車、プーリによる減速装置及び可変ピッチ等、既存の
   過回転制御方式とを任意に併用して、強大風圧流時にお
   ける、当該風車羽根の過回転の制御、防止及び適正回転
   の調整が可能なことを特徴とする強制風力発電機。