JP2008184957A - 風力発電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】弱い風力でも発電を持続し、液体を利用することによる弊害を克服する風力発電装置を実現する。
【解決手段】本発明の風力発電装置は、風を取り入れる集風部１と、集風部１と接続され、集風部１によって集風された風が送られる導風管２と、導風管２の内部にあり、集風部１によって集風された風の風圧によって導風管２内を導風管２に沿って運動する単振り子３と、単振り子３の機械的エネルギーを電気エネルギーに変換するコイル４と磁石であるおもり３２とを備えているので、弱い風力でも発電を持続し、液体を利用することによる弊害を克服することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、風力により移動体に運動を生じさせ、この移動体の機械的エネルギーを電気エネルギーに変換することにより発電するための風力発電装置に関するものである。

近年、クリーンなエネルギーを用いた発電方法として風力発電が注目されている。従来の風力発電装置は、回転面が風向に直角となるように設置した風車、または回転面を風向と平行に設置した風車を風力によって回転させ、風車の回転運動により発電機を回転駆動し、電気エネルギーを得るものである。

しかしながら、上記従来の風力発電装置は、下記のような様々な弊害がある。

すなわち、装置が大型でコストが高くなる。風車の回転により騒音が発生する。所定の設置間隔を取らなければ発電効率が低下するため、広い場所が必要となる等、設置場所が制限される。

また、風力が弱いときには風車が回転しないため発電できない。風車の羽に鳥がぶつかることにより、風車の羽が損傷したり、鳥が死傷したりする。

さらに、風力が強すぎる時には、風車が破損する危険を防ぐため、風車の回転を止めるか、もしくは、回転速度を自動調整する必要があり、構造が複雑になる。

以上のような弊害である。

上記の問題を解決するために、特許文献１および非特許文献１では、液体振動を利用した風力発電装置が開示されている。これは、集風装置によって集風した風を、中に液体の入った管に取り入れ、風力で液体を往復運動させ、液体の運動エネルギーを電気エネルギーに変換するというものである（図１８）。

また、風力を利用した発電装置として、特許文献２には、受風翼と振動板を設け、受風翼が風力を受けることによって振動板に発生する撓みまたは振動を利用して圧電素子を発電させる風力発電装置が開示されている。
特開２００５−１３３６７０号公報（公開日：２００５年５月２６日） 特開２００６−２９１８４２号公報（公開日：２００６年１０月２６日） ２００５年度年次大会講演論文集（３）「３６４０ 液体振動を利用した風力発電装置」、社団法人 日本機械学会、２００５年９月１８日発行

しかしながら、上記特許文献１および非特許文献１の構成では次のような問題を生じる。

すなわち、液体を利用しているので、液漏れのおそれや、液体の腐敗による取替えが必要となる。また、液体と管との間の摩擦が大きく、液体の運動に伴う粘性減衰により振動振幅の減衰が大きい。特に、風力が弱い場合には、液体が運動しなくなり、発電の持続が困難になる。さらに、液体を利用しているので、上下方向に大きな空間を必要とするなど、装置の形状や設置場所に制限が生じる。他にも、液面の変動速度が遅いので、運動エネルギーを電気エネルギーに変換する際の変換効率が低い。以上のような問題である。

また、液面の上下変動を利用して発電する場合は、風力が弱いと液面変動振幅が比較的小さくなり、発電効率が低くなるなどの問題がある。

さらに、上記特許文献２の構成では、受風翼を用いていることから、風力が弱い場合、受風翼が回らず発電できなくなる。また、受風翼が回転する時の騒音や、受風翼に鳥が衝突すると、発電装置の損傷や鳥の死傷等の弊害が生じる。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、液体を利用することによる上記のような弊害を克服し、かつ、風力の強弱によらず発電を持続でき、鳥の衝突による装置の損傷等の弊害を防止する風力発電装置を実現することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る風力発電装置は、風を取り入れる集風手段と、上記集風手段と接続され、上記集風手段によって集風された風が送られる導風管と、上記導風管の内部にあり、上記集風手段によって集風された風の風圧によって上記導風管内を上記導風管に沿って運動する移動体と、上記移動体の機械的エネルギーを電気エネルギーに変換するエネルギー変換手段とを備えることを特徴としている。

上記の構成によれば、集風手段により集風された風が導風管に送られ、導風管内の移動体に風圧を加えることによって、移動体が導風管に沿って運動を行う。そして、エネルギー変換手段により移動体の運動が電気エネルギーに変換されることにより、発電が行われる。

そして、本構成では、受風翼や風車などを用いず、集風した風を直接移動体に当てているので、風力が弱くても、移動体を運動させることが可能となる。また、移動体と導風管との間には、液体と管との間の摩擦のような大きな抵抗力も生じない。すなわち、液体の運動による粘性減衰により液体の振動振幅が減衰するという問題を克服できる。その結果、弱い風力でも発電が可能となるという効果を奏する。

また、液体を利用していないので、液漏れ等のおそれも生じない。さらに、液体を取替える等の作業も必要ない。

本発明に係る風力発電装置では、さらに、上記導風管と上記集風手段との接続部に、集風した風を遮る開閉弁を設け、上記開閉弁は、上記集風手段によって集風された風が、運動している上記移動体に対し、追い風となる場合は弁を開き、向かい風となる場合は弁を閉じることによって、上記移動体を往復運動させるものであることが好ましい。

上記の構成によれば、開閉弁により、移動体に当たる風が調整され、移動体が周期的な運動を行う。そして、風の方向と移動体の運動方向とが同じ場合に風が送られる。

その結果、より効率的に風を移動体に当てることができ、より効率的な発電が可能となるというさらなる効果を奏する。

本発明に係る風力発電装置では、さらに、上記集風手段と上記導風管との接続部に、上記集風手段によって集風された風の上記移動体に対する送風方向を切換える切換え弁が設けられ、上記集風手段により集風された風が、運動している上記移動体に対し、常に追い風となるように、上記移動体の往復運動の自励振動周期に合わせて、上記切換え弁を切換えるものであることが好ましい。

上記の構成によれば、切換え弁により移動体に当たる風の向きが、移動体の運動方向に応じて調整される。そして、風の方向と移動体の運動方向とが常に同じ向きとなる。

その結果、さらに、より効率的に風を移動体に当てることができ、より効率的な発電が可能となるというさらなる効果を奏する。

上記導風管は、上記導風管内の上記移動体が運動する部分を含む箇所が、湾曲状、真直状または環状のいずれか１つの形状を有しているものであってもよい。

上記導風管が、湾曲状の形状を有することで、導風管内を移動する移動体が周期的な往復運動をする際に、移動体が重力と同方向に運動する部分が生じる。その結果、重力も往復運動の補助として利用することが可能となる。

また、上記導風管が、真直状の形状を有することで、移動体が直線的な運動をすることが可能となる。さらに、移動体が運動する部分が真直状の形状なので、液体を利用する場合のような重力方向に伸びた管の部分をあまり必要とせず、平面に近い装置とすることが可能となる。

また、上記導風管が、環状の形状を有することで、導風管内を移動する移動体が、移動した軌跡が円となるような運動をすることが可能となる。さらに、移動体が運動する部分が環状の形状なので、液体を利用する場合のような重力方向に伸びた管の部分をあまり必要とせず、平面に近い装置とすることが可能となる。

本発明にかかる風力発電装置では、さらに、上記移動体が、上記風力発電装置の所定の箇所に支点を有する振り子、球、または車輪のついた車のいずれか１つであるものであってもよい。

上記移動体が、振り子であることにより、移動体が周期的に運動することが可能となる。

上記移動体が、球であることにより、移動体が滑らかに運動することが可能となる。

上記移動体が、車輪のついた車であることにより、移動体が滑らかに運動することが可能となる。

本発明にかかる風力発電装置では、さらに、上記導風管内に弾性体が設けられ、上記弾性体の弾性力が、運動している上記移動体の運動を補助するものであってもよい。

上記の構成によれば、移動体の運動に対して、弾性体の弾性力で補助を行うので、弱い風力でも、移動体の運動が可能となる。

その結果、弱い風力でも発電が可能となるという効果を奏する。

本発明にかかる風力発電装置では、さらに、上記弾性体は、一方の端が上記移動体に取り付けられ、他方の端が上記導風管に固定された、ばねであってもよい。また、上記弾性体は、一方の端が上記移動体の一端に取り付けられて他方の端が上記導風管に固定されるとともに、一方の端が上記移動体の他端に取り付けられて他方の端が上記導風管に固定された２本のばねであってもよい。

移動体にばねを取り付けることにより、縮んだばねが伸びようとする力、および伸びたばねが縮もうとする力が移動体に働き、移動体の運動を補助して自励振動するので運動の振幅が増大する。

本発明にかかる風力発電装置では、さらに、上記エネルギー変換手段は、圧電素子であってもよい。

圧電素子を備えることによって、移動体の機械的エネルギーを電気エネルギーに変換することが可能である。

本発明にかかる風力発電装置では、さらに、上記エネルギー変換手段は、上記移動体と上記導風管のいずれか一方にコイルが、他方に磁石が取り付けられたものであってもよい。

移動体と導風管とのいずれか一方にコイルを、他方に磁石を取り付けることによって、移動体の機械的エネルギーを電気エネルギーに変換することが可能である。

本発明にかかる風力発電装置では、さらに、上記エネルギー変換手段が、上記移動体が振り子の場合は、振り子の支点または、上記振り子が移動する軌跡が描く円の中心、上記移動体が球である場合は、球が移動する軌跡が描く円の中心、上記移動体が車である場合は、車が移動する軌跡が描く円の中心または、車に取り付けられている車輪の回転軸または回転軸に連動して回転する軸に取り付けられているものであるものであってもよい。

移動体が振り子の場合において、エネルギー変換手段を、振り子の支点または振り子が移動する軌跡が描く円の中心に取り付けることで、発電することが可能である。

また、移動体が球の場合において、エネルギー変換手段を、球が移動する軌跡が描く円の中心に取り付けることで、発電することが可能である。

また、移動体が車である場合において、エネルギー変換手段を、車が移動する軌跡が描く円の中心、または車に取り付けられている車輪の回転軸または回転軸に連動して回転する軸に取り付けることで、発電することが可能である。特に、車輪の回転軸または回転軸に連動して回転する軸にエネルギー変換手段を取り付けた場合は、車の移動速度に対して車輪の回転軸の回転速度をより高速にすることが可能となり、効率的な発電が可能となる。

以上のように、本発明に係る風力発電装置は、風を取り入れる集風手段と、上記集風手段と接続され、上記集風手段によって集風された風が送られる導風管と、上記導風管の内部にあり、上記集風手段によって集風された風の風圧によって上記導風管内を上記導風管に沿って運動する移動体と、上記移動体の機械的エネルギーを電気エネルギーに変換するエネルギー変換手段とを備えている。

そして、液体を利用していないので、液体と管との摩擦による粘性減衰のおそれがない。また、風圧を直接移動体に当てている。その結果、風力が弱い場合でも発電の持続が可能となるという効果を奏する。

〔実施の形態１〕
本発明の一実施の形態について図１から図５に基づいて説明すれば、以下のとおりである。

本実施の形態に係る風力発電装置１０は、集風部（集風手段）１、湾曲状の形状を有している導風管２、導風管２内を運動する単振り子（移動体）３、２本のコイル４、および集風部１と導風管２との接続部に設けられた開閉弁５により構成されている。そして、単振り子３は、棒３１とおもり３２で構成され、おもり３２は磁石でできている。そして、コイル４とおもり（磁石）３２を合わせてエネルギー変換部（エネルギー変換手段）が形成される。

集風部１は、風を集めて導風管２へ送るものである。

導風管２は、集風部１で集風された風を通す管で、内部に単振り子３が備えられている。そして、内部に備えられている単振り子３が運動する部分が湾曲状の形状を有している。より具体的には、湾曲状とは、円の一部を切り取った形状である。

単振り子３は、棒３１とおもり３２で構成され、棒３１の一端が中心線上で固定されているとともに、他端におもり（磁石）３２が接続されている。

ここで、中心線とは、その線に対して導風管２の湾曲部が左右対称となるような線をいう。

２つのコイル４は、導風管２に沿って、導風管２を挟むように設けられている。

開閉弁５は、集風部１で集風された風を導風管２へ送る、止めるの開閉を行う。

次に、風の流れから単振り子３の運動、そして発電に至るまでの流れを説明する。

最初に、集風部１により集風された風が導風管２に送られる。その風の風力により導風管２内にある単振り子３が運動する。

そして、単振り子３は、次のようにして往復運動を行う。

まず、単振り子３のおもり３２が風力により運動を始める。図１のＡの地点まで単振り子３が振れた時点で開閉弁５が閉じられ、単振り子３はこれまでとは逆方向に運動を始める。そして、中心線に対して位置Ａと対象となる点まで単振り子３が到達した時点で、再び開閉弁５が開かれる。そうすると、単振り子３は再び初めに運動した方向と同じ方向に運動を始める。以上を繰り返すことにより、単振り子３は往復運動を行う。

このとき、おもり３２の運動方向に合わせて風が送られるので、単振り子３の自励振動の固有周期に合わせて風が送られる。その結果、単振り子３の共振振幅を大きくすることも可能である。

そして、単振り子３の往復運動により、コイル４の間をおもり３２（磁石）が通ることにより誘導起電力が発生し、発電に至る。

そして、以下のような理由で、この風力発電装置１０は、特許文献１の液体を利用した風力発電装置よりも発電効率を向上させることが可能である。

すなわち、移動体の機械的エネルギーを電気エネルギーに変換する方法として、特許文献１の液体の共振振動に伴う誘導起電力を利用する場合を考える。例えば、Ｕ字管内液体の場合、lをＵ時管液体の長さ、gを重力加速度とすると、液体の振動周期は２π√（ｌ／２ｇ）で表される（図１９）。そして、液体の運動に伴う粘性減衰をなるべく小さくするためには、lを大きくする必要がある。しかし、ｌを大きくすると、それにつれて液体の移動速度が遅くなる。そうすると、磁石の移動速度も遅くなり、磁束変化速度が遅くなる。その結果、誘導起電力が小さくなってしまう。

これに対して、本実施の形態の単振り子３を用いる場合は、例えば、lを振り子長さとすると、単振り子３の固有振動周期は２π√（ｌ／ｇ）と表される。そして、振り子長さは、装置の構造が許す範囲で自由に決定できるので、ｌを短くすれば振動周期が短くなる。その結果、磁束変化速度が速くなり、誘導起電力が大きくなる。

よって、発電効率の向上を図ることが可能となる。

なお、本実施の形態では、おもり３２は磁石でできているが、磁石が取り付けられているものであってもよい。

また、２つのコイル４は、導風管２を挟むように設けたが、１本のコイルを導風管２の周に沿って巻きつけてもよいし、導風管２に沿って設置してもよい。さらに、３本以上のコイルを導風管２を挟むようにして設置してもよい。

そして、１本のコイルを導風管２に沿って設置した場合は、おもり３２（磁石）がコイル付近を通ることにより誘導起電力が発生し、発電に至る。

また、機械的エネルギーを電気エネルギーに変換するエネルギー変換装置は、本実施の形態では、コイルと磁石を用いたが、圧電素子を設けることによっても可能である。

すなわち、図２に示すように、単振り子３の支点部分に圧電素子８を設け、単振り子３の往復運動を棒３１を通じて圧電素子８に伝えることによって、発電することが可能である。

また、本実施の形態では、導風管２内を運動する移動体に単振り子を用いたが、これに限定されるものではない。

移動体は、球６（図３）、おもり９（図４）、および車輪を備えた車１１（図５）であってもよい。それぞれが、磁石で構成されることにより、上記実施の形態と同様に発電することが可能である。

また、移動体が、球６、おもり９および車１１の場合の、それぞれの振動周期は、導風管２の湾曲している部分の円弧の半径をｌとすると、２π√（ｌ／ｇ）となる。よって、lを短くすれば振動周期が短くなり、より発電効率が向上する。

さらに、移動体が、上記車輪を備えた車１１である場合には、車輪の軸の回転運動から発電する構成であってもよい。

車輪の軸の回転運動を利用した場合は、以下の理由により効率的な発電が可能となる。すなわち、運動している車１１の車輪の直径をd、車の移動距離をaとすると、車輪の回転速度は車速度のａ／（πｄ）倍となる。そこで、車の移動距離aを大きく、車輪の直径dを小さくすれば回転速度が速くなり、より効率的な発電が可能となる。

〔実施の形態２〕
本発明の他の実施の形態について図６に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、上記の実施の形態１において示した部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付し、その説明を省略する。

本実施の形態に係る風力発電装置が、上記実施の形態１と異なるのは、集風部１と導風管２との接続部に導風管２への送風方向を切換える、切換え弁６１が設けられている点である。

そして、単振り子３が図６のＡの方向に向かって運動している場合には、風がａの方向に入るように切換え弁６１を切換え、単振り子３がＢの方向に向かって運動している場合には、風がｂの方向に入るように切換え弁６１を切換える。

この結果、常に単振り子３の運動方向と同方向に風を送ることができる。

よって、上記実施の形態１に比べ、より効率的に風の力を利用することができる。

〔実施の形態３〕
本発明のさらに他の実施の形態について図７から図１０に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、上記の実施の形態１および２において示した部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付し、その説明を省略する。

本実施の形態に係る風力発電装置が、上記実施の形態１および２と異なるのは、導風管２が湾曲しておらず、真直形状を有し、移動体にばねが接続している点である。

ここで、真直状の形状を有するとは、直線状に伸びた形状を有することをいう。

また、本実施の形態では、移動体が球の場合で説明する。

真直上の導風管２内に球６が備えられ、球６の両端には、ばね７が取り付けられている。ばね７の球６と接続している端と反対側の端は導風管２内で固定されている。

そして、球６は風の力で往復運動する際に、球６の左右に取り付けられたばね７の力も加わって運動する。すなわち、図９において、球６がｃの方向に運動する場合、ｃ側のばね７の伸びている状態から縮もうとする力とｄ側のばね７の縮んでいる状態から伸びようとする力との２つの力が球６に働く。また、球６がｄ方向に運動する場合は、上記と逆の力が働く。

よって、本実施の形態では、球の往復運動に対して、風の力だけでなく、ばねの力が加わるので、より小さい風の力でも球が往復運動することが可能となる。

また、以下のように発電効率を高めることが可能である。

すなわち、質量mの物体にばね定数ｋである２本のばねで固定した場合の固有振動周期は、２π√（ｍ／２ｋ）である。よって、球６の質量mを小さくし、ばね７のばね定数ｋを大きくすれば振動周期は小さくなる。その結果、球６の変動速度が大きくなり、発電効率が向上する。

なお、球６に取り付けるばねは一本でもよい（図１０）。

〔実施の形態４〕
本発明のさらに他の実施の形態について図１１から図１５に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、上記の実施の形態１から３において示した部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付し、その説明を省略する。

本実施の形態に係る風力発電装置が、上記実施の形態１から３と異なるのは、導風管２の単振り子３のおもり３２が運動する部分が環状形状を有している点である。

ここで、環状の形状を有するとは、導風管２内を導風管２に沿って移動するおもり３２が移動する軌跡が円を描く形状をいう。

おもり３２が運動する部分が環状形状を有することにより、一方向から風を送り続けるだけで、おもり３２は運動を継続する。よって、風を送ったり止めたりする開閉弁５や送風方向を切換える切換え弁６１が必要なくなる。

そして、常におもり３２の運動方向と風の方向が同方向となる。

また、以下のように発電効率を高めることが可能である。

すなわち、ｌを振り子長さ、θを振り子と鉛直線とのなす角度とすると、固有回転周期は、２π√（ｌ ｃｏｓθ／ｇ）となる。そこで、振り子長さｌと振り子と鉛直線とのなす角θを小さくすれば回転周期は短くなる。その結果、おもり３２の回転速度は速くなり、発電効率が向上する。

なお、この場合は、単振り子３の支点における、回転運動から発電する構成であってもよい（図１２）。

また、移動体が、球６（図１３）、おもり９（図１４）、車１１（図１５）の場合は、回転周期は、環状形状を有する管の半径をrそれぞれの移動体の速度をvとすると、２πｒ／ｖで表される。よって、半径ｒを小さく、速度ｖを大にすると、回転周期が短くなり発電効率が向上する。

〔実施の形態５〕
本発明のさらに他の実施の形態について図１６に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記の実施の形態１から４において示した部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付し、その説明を省略する。

本実施の形態の係る風力発電装置は、上記実施の形態４の構成に加えて、集風部１が複数備えられているものである。

複数の集風部１を備えることによって、より多くの風の力で、移動体を運動させることができる。その結果、より大きな発電が可能となる。

なお、上記実施の形態４および５の環状の形状を有する導風管を用いる場合においては、移動体に羽根車１３を用いることも可能である（図１７）。

導風管２に送られた風を羽根車の羽根に当てることによって羽根車を回転させ、その回転によって発電する。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

大きな場所等を必要とせずに発電することが可能なので、ビルの屋上等に設置する発電機に好適である。

本発明の実施の形態を示すものであり、風力発電装置の要部構成を示す図である。 本発明の他の実施の形態を示すものであり、圧電素子を用いた場合の風力発電装置の要部構成を示す図である。 本発明のさらに他の実施の形態を示すものであり、湾曲状の形状を有する導風管において、球を用いた場合の風力発電装置の一部の構成を示す図である。 本発明のさらに他の実施の形態を示すものであり、湾曲状の形状を有する導風管において、おもりを用いた場合の風力発電装置の一部の構成を示す図である。 本発明のさらに他の実施の形態を示すものであり、湾曲状の形状を有する導風管において、車輪を備える車を用いた場合の風力発電装置の一部の構成を示す図である。 本発明のさらに他の実施の形態を示すものであり、導風管における送風方向を切換え可能な切換え弁を備える風力発電装置の要部構成を示す図である。 本発明のさらに他の実施の形態を示すものであり、真直状の形状を有する導風管を用いた場合の風力発電装置の一部の構成を示す図である。 本発明のさらに他の実施の形態を示すものであり、真直状の形状を有する導風管を用い、導風管における送風方向を切換え可能な切換え弁を備える風力発電装置の一部の構成を示す図である。 本発明のさらに他の実施の形態を示すものであり、真直状の形状を有する導風管を用い、球にばねが接続されている場合の風力発電装置の一部の構成を示す図である。 本発明のさらに他の実施の形態を示すものであり、真直状の形状を有する導風管を用い、球にばねが接続されている場合の風力発電装置の一部の構成を示す図である。 本発明のさらに他の実施の形態を示すものであり、環状の形状を有する導風管を用いた場合の風力発電装置の一部の構成を示す図である。 本発明のさらに他の実施の形態を示すものであり、環状の形状を有する導風管において、振り子を用いた場合の風力発電装置の一部の構成を示す図である。 本発明のさらに他の実施の形態を示すものであり、環状の形状を有する導風管において、球を用いた場合の風力発電装置の一部の構成を示す図である。 本発明のさらに他の実施の形態を示すものであり、環状の形状を有する導風管において、おもりを用いた場合の風力発電装置の一部の構成を示す図である。 本発明のさらに他の実施の形態を示すものであり、環状の形状を有する導風管において、車輪を有する車を用いた場合の風力発電装置の一部の構成を示す図である。 本発明のさらに他の実施の形態を示すものであり、環状を有する導風管において、集風装置を２つ備える場合の風力発電装置の一部の構成を示す図である。 本発明のさらに他の実施の形態を示すものであり、環状の形状を有する導風管において、羽根車を用いた場合の風力発電装置の一部の構成を示す図である。 従来技術を示すものであり、液体を用いた風力発電装置の要部構成を示す図である。 従来技術を示すものであり、液体を用いた風力発電装置の一部の構成を示す図である。

符号の説明

１ 集風部（集風手段）
２ 導風管
３ 単振り子（移動体）
４ コイル（エネルギー変換手段）
５ 開閉弁
６ 球（移動体）
７ ばね
８ 圧電素子（エネルギー変換手段）
９ おもり（移動体）
１０ 風力発電装置
１１ 車（移動体）
１３ 羽根車
３１ 棒
３２ おもり（磁石）（エネルギー変換手段）
６１ 切換え弁

Claims (10)

1. 風を取り入れる集風手段と、
   上記集風手段と接続され、上記集風手段によって集風された風が送られる導風管と、
   上記導風管の内部にあり、上記集風手段によって集風された風の風圧によって上記導風管内を上記導風管に沿って運動する移動体と、
   上記移動体の機械的エネルギーを電気エネルギーに変換するエネルギー変換手段とを備えることを特徴とする風力発電装置。
2. 上記導風管と上記集風手段との接続部に、集風した風を遮る開閉弁を設け、
   上記開閉弁は、上記集風手段によって集風された風が、運動している上記移動体に対し、追い風となる場合は弁を開き、向かい風となる場合は弁を閉じることによって、上記移動体を往復運動させることを特徴とする請求項１に記載の風力発電装置。
3. 上記集風手段と上記導風管との接続部に、上記集風手段によって集風された風の上記移動体に対する送風方向を切換える切換え弁が設けられ、
   上記集風手段により集風された風が、運動している上記移動体に対し、常に追い風となるように、上記移動体の往復運動の自励振動周期に合わせて、上記切換え弁を切換えることを特徴とする請求項１に記載の風力発電装置。
4. 上記導風管は、上記導風管内の上記移動体が運動する部分を含む箇所が、湾曲状、真直状または環状のいずれか１つの形状を有していることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の風力発電装置。
5. 上記移動体は、上記風力発電装置の所定の箇所に支点を有する振り子、球、または車輪のついた車のいずれか１つであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の風力発電装置。
6. 上記導風管内に弾性体が設けられ、
   上記弾性体の弾性力が、運動している上記移動体の運動を補助することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の風力発電装置。
7. 上記弾性体は、一方の端が上記移動体に取り付けられ、他方の端が上記導風管に固定された、ばねであることを特徴とする請求項６に記載の風力発電装置。
8. 上記エネルギー変換手段は、圧電素子であることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の風力発電装置。
9. 上記エネルギー変換手段は、上記移動体と上記導風管のいずれか一方にコイルが、他方に磁石が取り付けられたものであることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の風力発電装置。
10. 上記エネルギー変換手段は、
    上記移動体が振り子の場合は、振り子の支点または、上記振り子が移動する軌跡が描く円の中心、
    上記移動体が球である場合は、球が移動する軌跡が描く円の中心、
    上記移動体が車である場合は、車が移動する軌跡が描く円の中心または、車に取り付けられている車輪の回転軸または回転軸に連動して回転する軸に取り付けられていることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の風力発電装置。

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