JP2011144775A

JP2011144775A - 集風・風力発電機

Info

Publication number: JP2011144775A
Application number: JP2010007686A
Authority: JP
Inventors: Sanae Takahashi; 早苗高橋
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-01-18
Filing date: 2010-01-18
Publication date: 2011-07-28

Abstract

【課題】従来のプロペラ式風力発電機は、プロペラが空中に露出して回転するので、危険性から、また、騒音上の問題から、設置場所が限定されている。
【解決手段】円錐形の筒ヘ取り付けることにより、ローター部分の面積に対し数倍の風をブレード（羽根）に取り込む（集風する）ことが可能になり、それにより風力を高め、発電効率が高まる。そして、ブレードを取り付けたローター部分が、筒の中にあり、プロペラ式風力発電機と異なり、風の吸入口ロに金網を張ることにより、安全に利用することができる。また、機械的構造が極めてシンプルであり、使用する材質も特殊なものを必要としないので、製造コストが著しく廉価である。そして、太陽光発電装置と併用することにより、太陽光線発電が得られない、夜間や、雨天や曇天にも、風があれば発電が可能であり、補完的蓄電を可能にし、利用用途が広がる。
【選択図】図２

Description

本発明は、ブレード（羽根）を取り付けたローターの先に、集風用の円錐型の筒（コーン型の拡声器のような）を「図１」に示すように取り付け、ローターに取り付けたブレードが回転して描く円の直径より、数倍の広さの円錐形筒の口から入る風を、円錐形筒の中に取り込み、ブレードに導き、その風力でブレードを取り付けたローターを回転させ、発電させるもの。

コンベンショナルなプロペラ式風力発電機における、プロペラ（羽根）が掴む風の効率に比べ、本発明は、ローターで受ける風量が、そのローターの直径よりも数倍大きな円錐形筒口から取り込まれる風量の数倍になることから、プロペラ式に比べ、本発明ではブレードが風を掴む効率が数倍となり、発電効率が高くなる。それは、また、プロペラ（ブレード）が捕捉できずに、プロペラに当たらずに通過する風量のロスに比べて、本発明では、筒内に風を取り込むことにより、風の捕捉率が高まり、発電効果を高めることが可能になる。

更に、ローター設置個所の後部に、即ち、ダイナモ（発電機）を取り付ける側に、同じく、円錐型筒あるいは類似した形の筒を取り付けることにより（図２を参照）、それが後部からの風の吐出効果をもたらし、吸入する風がローターのブレード箇所を通過する効果を高める。それにより吸入した風の風力ロスを低減する。

従って、プロペラ式風力発電機が、年間平均風速が５ｍ／秒以上の場所で利用されるのに比べ、平均風速５ｍ／秒以下の微風でも、本発明の利用が可能になる。

更に、本発明を、少し長めのケース（長方形の四角い筒）に収納し（図３を参照）、風向舵板を取り付けることにより、より効果的に風向きに対し正面から風を受けることが可能になる。

そして、風の吸入口、即ち、円錐型の筒やケースの端に金網を張ることにより（図７を参照）、人や動物（特に鳥類など）の突入事故を防ぎ、使用時の安全性が確保される。

本発明は、ＣＯ２を排出しない、クリーンな自然エネルギーである風力を活用するものである。従来、風力発電機は、プロペラ式の大型・中型風力発電機が採用され普及しているが、これらプロペラ式風力発電機は、その機械的構造上、著しく強固なものになり、製造に使用する材料も、強い風圧に耐えられる材質が必要となり、必然的に製造コストが高くなる。そして、プロペラ（ブレード）が空中にむき出しにされて回転するため、使用時の危険性が高い。また、現在、環境破壊や騒音で住民への健康不安をもたらしていると、指摘されている。それらの問題と、年間平均風速５ｍ／秒の風を必要とする点を考慮して設置個所が著しく限定されている。それに、風をキャッチするのに、プロペラを常に風向きに正面から向き合わせることが難しいと言える。

本発明は、ブレードを取り付けるローター部分の小型化により、風力発電機ユニットを支柱の上で回転板上に取り付け、風向舵板により、風向きに応じて、常に、正面から風をキャッチすることが可能になる。また、騒音による住民への健康障害に対しても、吐出側筒の形状を「消音マフラー型筒」にすることで、騒音問題を殆んど解決することが可能である。さらに、構造的に安全性が高いので、系統的電力網の配線が無い山間、原野のみならず、農村や都市においても、設置し利用が可能になる。

また、本発明は、小規模風力発電に適しているので、プロペラ式風力発電機に比べ、発電能力は小さいが、微風でも強風でも自然風を利用して、山間、原野のみならず、広く、都会や農村で、手軽に何処にでも本発明を設置して、利用が可能である。

本発明は、小規模風力発電に適しているので、発電容量が比較的少ないが、本発明は、クリーンな自然エネルギーの活用であり、同じく自然エネルギーを活用する太陽光発電（液晶パネルによる）と異なり、夜間や、雨天や曇天の日でも発電機能を発揮させられる。それで、太陽光発電のソーラパネル型発電機と併用することで、より一層効果的な利用が可能になる。

本発明は、ＣＯ２を排出しない、クリーン・エネルギーの利用であり、構造的に極めて簡単な小型風力発電機であるので、設置場所と利用方法が多様である。系統的電力網の電線が通じていない、山間僻地に設置して、昼夜を問わず、照明や案内燈の電源として利用が可能であり、また、系統的電線が張り巡らされている都会においても、ビルの屋上に設置して、停電時に、独立系電源として活用が可能です。更に、農村の温室栽培の暖房や、盗難防止用カメラの電源としても、利用が可能である。特に、災害時の非常用防災独立電源として、役立てられる。

本発明の真横からの断面図風吐出側に円錐型筒を取り付けた、本発明の真横からの断面図本発明をケース（長方形の四角い筒）に収納した真横からの断面図４−Ａは、「図３」の本発明を左横斜め前方上から見た図４−Ｂは、「図３」の本発明を２機横に並列して並べた図４−Ｃは、「図３」の本発明を上下・左右に４機並べた図５−Ｄは、羽根（ブレード）を１か所で固定するタイプのローターの図５−Ｅは、羽根（ブレード）を２か所で固定するタイプのローターの図６−Ｆは、「図４の４−Ａ」の風吸入側正面図６−Ｇは、「図４の４−Ｂ」の風吸入側正面図６−Ｈは、「図４の４−Ｃ」の風吸入側正面図７−Ｉは、「図２」の風吸入側正面に金網を張った図７−Ｊは、「図３」の風吸入側正面に金網を張った図

本発明は、「図１」や「図２」に示す、羽根を取り付けたローターを円錐形筒に取り付けただけの状態で使用することも可能であるが、「図３」に示すようにケース（長方形の四角い筒）に収納して、「図４の４−Ｂ」ないし「図４の４−Ｃ」のように、本発明のユニットを繋ぎ合わせることにより、各ユニットが発生させる発電を集めて合計発電容量を大きくするようにして使うのが、それが最良の利用形態となる。

イ集風用円錐型筒
ロ集風筒の風吸入側
ハブレード（羽根）とローターの取り付け箇所
ニダイナモ（発電機）
ホ風の吐出側
ヘ風の吐出側円錐型筒
ト本発明の集風・発電機を格納するケース（長方形の四角い筒）
チ風向舵板
リ支柱
ヌ弱風用ブレード（羽根をハブ、即ち、轂の１か箇所で固定するタイプ）
ル強風用ブレード（羽根をハブ・轂とリムの２か所で固定するタイプ）
オ円錐形筒の風取り入れ口に張った金網
ワケース（長方形の四角い筒）の風取り入れ口に張った金網

Claims

本発明は、発電機を駆動させる風力を、集風用円錐型筒を用いることにより多量の風を取り入れる方法で、ダイナモ（発電機）に直結するローターの先に円錐型の筒を取り付け、集風効果を高め、集風・風力発電機として、筒先端の円周内に吹き込む風を１００％キャッチして、ブレード（羽根）に送り、ローターを回転させ、その風力エネルギーで、ダイナモ（発電機）を作動・働かせる、その機械的構造。
ローターの取り付け箇所の後方に、即ち、風吸入側とは反対側に、集風円錐型筒と同型乃至はそれに準じる円錐型の筒を取り付け、風を吐出させる作用を高め、それにより集風側の吸入効果を高めるものであり、また、ローターの回転から発生する騒音を消すため、消音マフラ型筒を取り付け、騒音被害をなくす、それら機械的構造。
ダイナモに送る風力を発生させるブレード（羽根）には、ダイナモの水平回転軸に接続するハブ（こしき・轂）の一か所に固定するタイプの、家庭用扇風機に見られる扇型と、ローターの外側に当たるリムにもブレードを固定する２か所固定タイプのリム型の、２種類のブレードが取り付け可能である。強風に耐えられるタイプは、リム型羽根（ジェット・エンジンなどに見られる）であり、それは、ハブとリムの二か所でブレードを固定することにより羽根の強度が確保されるからである。リム型羽根の回転をスムーズにするには、リムを２重構造にして、間にベアリングを入れ、外側のリムは円錐筒側に固定し、内側のリムと外側リムの間にベアリングを挿入することで、回転がスムーズになる。このリム型ブレードは、台風並みの強風にも耐えられるものになる。一方、扇型ブレード（家庭用扇風機に見られる）では、ブレードが、ダイナモに直結するハブの一か所に取り付けられるので、羽根の固定強度は低いが、回転時の抵抗がより少なく、微風でも、容易に回転が可能となる。これら２つのタイプのブレード（羽根）を簡単に本発明に取り付け、また、容易に交換が可能な機械的構造。
ローターの前後に取り付けた円錐形筒の長さよりも、即ち、吸入・吐出用円錐形筒の両端よりも少し長めのケース（長方形の四角い筒）の中に本発明を収納して、吸入側円錐筒とケースの４隅に出来る隙間を塞ぎ、それにより更に集風効果を高めた本発明のユニットを、上下、左右に、繋ぎ並べ、あるいは、重ねて、風の吸入面積を拡大して、それにより、発電容量を拡大する、その構造的形態。
風の吸入側円錐形筒あるいはケース（長方形の四角い筒）の先端に、金網を取り付ける。それにより、鳥類などの動物の進入による事故を防ぎ、また、地上にあっても、人畜（特に子供）を危険から守れる。その安全対策上の構造的形態。