JP2013170575A - 集風式風車の等速移動運動による発電システム - Google Patents

Abstract

【課題】従来の風力発電は自然風を利用して発電するために発電が不均一で電力量は不安定であり、設置条件も立地の良し悪しに影響を受け、「日積」での発電という制約を受けている。
【解決手段】本発明は、上記課題を解決するために、「集風装置＋風車＋発電機」＝集風式風車を機械的な等速移動による円運動で空気流（風）を作り出し、等速の風量で風のパワーを獲得し一定の安定した「時間積算」の電力量の発電を目的とした風力発電の原理を応用した屋内型の発電装置のシステムである。

Description

本発明は、風車を移動運動することによって自然界に設置された風車が風を受けているのと同じ状態を作り、屋内空間で風力発電を行う発電システムに関する。

従来から自然界の気象現象という制約の中で自然風を利用して発電している風力発電装置はあるが、その状態を屋内空間において機械的に実現して安定的な発電を行う装置はなかった。電動モーター、磁石モーター等を動力源として風車を機械的に移動運動させることで空気流を作り、その空気流を集風式風車が受風し、風力発電の方式よって電気エネルギーを生産するシステムである。

従来の小型風力発電は自然風が起きなければ発電ができないため気象に順じた発電量となり、生産量が不安定でかつ小さい。小型風力発電の要となるブレードは自然風を受けるために自然界に設置されていて定格で定めた発電量を得るためには受風面積を大きくしなければならず設置場所の制約や面積の広さや本体、工事等のコストも大きいものとなっている。
そこで、この発明は、無風状態でも風を機械的に作り出し、僅かな面積で工事費が安価で安定した電力量の発電ができる等速移動運動による集風式風車の発電システムを提供することを課題とする。

本発明は、集風式風車が発電するために必要な風を等速移動によって作り出す。それを行う動力部を有し、等速運動することで常に安定した風速、風量を風車が受風し風車が回転し、一定の電力供給を実現する発電装置である。

本発明を具体化した発電システムは常に一定の電力量の発電ができるようになる。その安定は発電能力が日積算から時間積算（ワットアワー）となり自然界での風力発電に比べ飛躍的な電力量の供給が実現し、石油や石炭等の化石燃料を要しないため、地球環境への負荷も大幅に改善できる。

請求項１に記載した発明は、自然界の風力発電の仕組みを小規模な機械装置で実現した、極めて合理的で簡便なシステムである。装置は回転軸の等速運動によって発電ユニットが移動運動を行うことで空気に流れ（風）が生まれ風車が受風した状態となり電気エネルギーを産出する。集風装置は風が内部を通過する時に速度を増す性能を有している。等速での移動運動の実現と集風装置での増速の実現は既存技術並びに製品において賄うことができる。

請求項２に記載した発明は、発電ユニットが直線移動ではなく移動運動では最小の面積となる合理的な円の軌跡を周回移動し続けることである。円の移動運動の実現は先行する既存技術において賄うことができる。

請求項３に記載した発明は、発電ユニットを移動運動させる動力のエネルギーはその初動においては外部からの電気エネルギーによるが、移動運動を開始した後は自らが生産した電力によって運動を行う（設計上の）切り換えの仕組みを有している。その切り換えの実現は既存技術並びに製品において賄うことができる。

請求項４に記載した発明は、移動運動の方法によって本装置を構成する部品に使用される素材が相互に負荷を与え合い移動運動の阻害になることを防止するために、４種類のタイプを設けることでそれぞれが最大の性能を確保することができる。その実現は既存の素材でできる。

請求項５に記載した発明は、一定の安定した電力量の生産を行うためには等速運動が不可欠である。故に動力となるモーター等には可変機能による制御システムが組み込まれている。実現は既存技術並びに製品において賄うことができる。

請求項６に記載した発明は、本装置における発電ユニットは１基の場合や２基から１６基までの複数量を設置する場合がある。複数量においては等分間隔や等分角度での設置となる。その実現は既存技術において賄うことができる。

請求項７に記載した発明は、風力発電において時間当り一定の電力量を生産するには常に一定の風速を受風することが必要であることから自然界では不可能であるが本装置は２４時間等速運動するシステムであることから時間当りの電力量の生産が実現できる。

Claims (7)

1. 「集風装置＋風車＋発電機」＝集風式風車（以下、「発電ユニット」というが等速運動によって移動することから生じる空気流を利用して、集風装置に風を集めることで空気流の速度を高め内蔵した風車が受風し発電する機械装置のシステムである。
2. 本、発電ユニットの等速運動による移動は直線運動による移動ではなく、円運動による移動方法と正円周形の周回路を移動する方法をとるものである。円運動による移動方法は▲１▼中心にある回転軸と発電ユニットがテンション構造で繋がれていて回転軸の回転によって円の軌跡を描き中空を移動（飛行）する、▲２▼回転軸と発電ユニットが円の軌跡を描く盤面で一体となって中空を移動（飛行）する、ものである。正円周形の周回路は▲３▼レールやベアリング等の軌道が敷設してありその上を移動する、▲４▼磁石の軌道が敷設してあり、磁石で造られた集風装置がその上を移動する、の２通りあって発電ユニットはそれらの周回路を移動する。等速運動による移動で発生した空気流で発電する請求項１に記載した機械装置のシステムである。
3. 本、発電ユニットの等速運動の動力は▲１▼電動モーターによる、▲２▼磁石モーターによる、▲３▼地上（軌道）一次式リニアモーター、等である。モーターは外部からのエネルギーによって運動を開始するがその後は自らの生産した電気エネルギーによって等速による移動運動を続ける。この運動によって発電する請求項１に記載した機械装置のシステムである。
4. 発電ユニットの一部を構成する集風装置及び風車（羽根とロータ）は移動運動の方法によって製作素材に違いがあり▲１▼樹脂で作られているタイプ、▲２▼アルミニュームやマグネシューム等の金属で作られているタイプ、▲３▼磁石で作られているタイプ、▲４▼それらの複合で作られているタイプ等の種類があり、等速運動の能率と集風力の安定化を計っている請求項１に記載した機械装置のシステムである。
5. 本、発電ユニットは一定かつ安定した電力量を生産することを目的として「等速運動」での移動を行うことにある。この特長を有した請求項１に記載した機械装置のシステムである。
6. 本装置システムは円運動もしくは円周を周回する発電ユニットが１基から１６基まで設置されていて、設置されている発電ユニットは全てが同時に移動運動を行い、電力を生産する請求項１に記載した機械装置のシステムである。
7. 本装置システムの移動運動は等速で２４時間連続の運動を行い、時間当りの電力量を生産する請求項１に記載した機械装置のシステムである。