JP2014134186A - 風力発電ユニット及び風力発電システム - Google Patents

Abstract

【課題】建設時の作業性及びコスト性に優れ、しかも、大発電量を安定的に得ることができ、さらに、落雷を防止することができる風力発電ユニット１及び風力発電システムを提供する。
【解決手段】風力発電システムはユニット連結体１００と気球１１０と気体補充装置１２０を備える。ユニット連結体１００は複数の風力発電ユニット１を連結して形成した。各風力発電ユニット１はジャイロミル型の風力発電装置である。気球１１０がユニット固定部材１３０を浮かせ、ユニット固定部材１３０が最上位の風力発電ユニット１−１の第２のハウジング４を固定し、アンカー１３１が最下位の風力発電ユニット１−ｚの第１のハウジング３を固定する。気体補充装置１２０はヘリウムガスを気球１１０に補充する。風力発電ユニット１からの出力線は枝管１４１と配管１４０とを通じて変電所２００に引き込まれる。
【選択図】図１

Description

この発明は、自然界の風力を利用して風車を回転させ、風車の回転エネルギーを電気エネルギーに変換して出力する風力発電ユニット及び風力発電システムに関するものである。

近年、有害排気ガス削減による自然環境保護や自然エネルギー活用のの観点から、風力発電の技術開発が進められている。
このような風力発電の一例として、プロペラ風車による発電装置がある。このプロペラ風車による発電装置は、発電機の回転軸を地上に対して水平に配し、回転軸の先端にプロペラを取り付けた、所謂水平軸型の風力発電装置である（例えば、特許文献１参照）。この風力発電装置は、風力を電気エネルギーに変換する効率が高く、大型化も比較的容易である。
しかし、このプロペラ風車による発電装置は、大型で大重量の発電機を装置の上部に取り付けなければならず、建設時やメンテナンス時の作業性が悪い。また、水平軸型であるため、プロペラを常に風の方向に向けておかなければ成らず、その制御操作性が悪い。
これに対して、ダリウス風車やジャイロミル風車等、発電機の回転軸を地上に対して垂直に配し、回転軸の側部に羽根を取り付けた、所謂垂直型の風力発電装置がある（例えば、特許文献２及び特許文献３参照）。
これらの風力発電装置は、大型で大重量の発電機を地上に設置することができるので、建設時やメンテナンス時の作業性が良い。また、垂直型であるため、どの方向からの風も利用することができ、季節や時間帯で風向きが変化する、日本独特の風況に適している風力発電装置であるといえる。

特開２０１２−２２９６９２号公報 特開２００３−２２２０７１号公報 特開２０１２−１３７０７０号公報

しかし、上記した従来の技術では、次のような問題がある。
ダリウス風車やジャイロミル風車による発電装置も、プロペラ風車による発電装置と同様に、相当の発電量を得るためには、大型且つ大重量の発電機を用いて、装置全体を大きく且つ高くする必要がある。このため、建設時の機器運搬に手間を要したり工期が長くなり、コスト面で問題があった。
しかも、風力発電装置を高くすると、落雷に遭うおそれがあり、落雷事故によって、発電が停止するおそれもある。
また、風力発電装置を高くするにしても限界があり、地上近くの風を受けることが主となる。風は、地上近くでは吹かないときが多々あり、安定した発電が難しい。
さらに、１つの発電機で発電するため、大型の発電機を使用しても、発電量には限界がある。

この発明は、上述した課題を解決するためになされたもので、建設時の作業性及びコスト性に優れ、しかも、大発電量を安定的に得ることができ、さらに、落雷を防止することができる風力発電ユニット及び風力発電システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１の発明に係る風力発電ユニットは、１本の回転軸及びこの回転軸の周りに等間隔で取り付けられた複数の羽根とを有する風車と、風車の回転軸の後端部側の部位を、第１の軸受によって軸支した状態で収納した第１のハウジングと、風車の回転軸の先端部側の部位を、第２の軸受によって軸支した状態で収納した第２のハウジングと、第１のハウジング内に固定された状態で、風車の回転軸の後端部側の部位に組み付けられ、当該回転軸の回転によって発電する第１の発電機と、第１のハウジングの後端部又は第２のハウジングの先端部のいずれか一方に設けられた雌部，及び第１のハウジングの後端部側又は第２のハウジングの先端部側のいずれか他方に設けられ雌部に機械的に連結可能な雄部を有した連結器とを備える構成とした。
かかる構成により、風車が風力によって回転すると、第１の発電機が風力に対応した電力量の発電を行う。また、１つの風力発電ユニットの連結器の雄部を他の風力発電ユニットの連結器の雌部に連結することで、多数の風力発電ユニットを、風車の回転軸方向に簡単に連結することができる。この結果、発電量を限りなく増加させていくことができるので、今までにない大電力の発電量を得ることが可能となる。

請求項２の発明は、請求項１に記載の風力発電ユニットにおいて、第２のハウジング内に固定された状態で、風車の回転軸の先端部側の部位に組み付けられ、当該回転軸の回転によって発電する第２の発電機を備える構成とした。
かかる構成により、第１の発電機による発電だけでなく、第２の発電機による発電が可能となる。この結果、更なる発電量の増量が可能となる。

請求項３の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の風力発電ユニットにおいて、風車と第１のハウジングと第２のハウジングとを、炭素繊維強化プラスチックで形成した構成とする。
かかる構成により、風力発電ユニットの軽量化を図ることができると共に、炭素繊維強化プラスチックが有する絶縁性によって、落雷の防止も可能となる。

請求項４の発明に係る風力発電システムは、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の風力発電ユニットを、連結器を用いて複数連結することにより、上方から下方に至る線状のユニット連結体を形成し、最上位の風力発電ユニットの第２のハウジングを回転不能に固定した状態で、ユニット連結体を上空に吊すと共に、最下位の風力発電ユニットの第１のハウジングを回転不能に固定した構成とする。
かかる構成により、複数の風力発電ユニットが、連結器を用いて連結されているので、全風力発電ユニットの総和の発電量を得ることができ、今までにない大電力の発電が可能となる。しかも、複数の風力発電ユニットを連結器を通じて連結するだけで、風力発電システムを簡単に構築することができるので、建設工期を短縮化することができ、この結果、建設コストの低減化を図ることができる。
さらに、複数の風力発電ユニットを上空に吊り下げた構成になっているので、上空の強風によって、大電力を永続的な発電し続けることができる。また、各風力発電ユニットがそれぞれ独立して発電する構成になっているので、高さによって風向きが異なっていても、確実に発電することができる。
特に、請求項３に記載の風力発電ユニットを用いることで、風力発電システムの軽量化と強度化とを図ることができると共に、炭素繊維強化プラスチックが有する絶縁性によって、落雷の防止も可能となる。

請求項５の発明は、請求項４に記載の風力発電システムにおいて、ユニット連結体を、上空の気球に吊した構成とする。

請求項６の発明は、請求項４又は請求項５に記載の風力発電システムにおいて、各ユニット連結体における最上位の風力発電ユニットの第２のハウジングを上空の水平な長尺状部材に回転不能に固定した状態で、複数のユニット連結体をこの長尺状部材に一定間隔で吊り下げる共に、各ユニット連結体における最下位の風力発電ユニットの第１のハウジングを回転不能に固定することにより、複数のユニット連結体を面状に配設した構成とする。
かかる構成により、風を広い面領域で確実に捕らえて、電力に変換することができ、発電量の更なる増量が可能となる。

請求項７の発明は、請求項６に記載の風力発電システムにおいて、各ユニット連結体における最上位の風力発電ユニットの第２のハウジングを、気球によって上空に浮かされた水平な長尺状部材に回転不能に固定した構成とする。

請求項８の発明は、請求項６又は請求項７に記載の風力発電システムにおいて、複数の面状のユニット連結体を、面と垂直な方向に一定間隔で並べることにより、複数のユニット連結体を立体状に配設した構成とする。
かかる構成により、風を大きい立体領域で確実に捕らえて、電力に変換することができ、発電量の更なる増量が可能となる。

請求項９の発明は、請求項４ないし請求項８のいずれかに記載の風力発電システムにおいて、気球内の気体は、ヘリウムガスである構成とした。
かかる構成により、ヘリウムガスが充填された気球によって、連結された多数の風力発電ユニットを上空に確実に吊り下げることができる。

請求項１０の発明は、請求項４ないし請求項９のいずれかに記載の風力発電システムにおいて、気球と気体補充装置の気体出力口とをチューブで連結し、気体をこのチューブを通じて気球内に補充する構成とした。
かかる構成により、気体をチューブを通じて気球内に補充し続けることで、気球を永続的に浮揚させ続けることができる。

以上詳しく説明したように、請求項１〜請求項３の発明によれば、多数の風力発電ユニットを、風車の回転軸方向に簡単に連結することができ、この結果、発電量を限りなく増加させていくことができるので、今までにない大電力の発電量を得ることが可能となる。

また、請求項４〜請求項１０の発明によれば、上空の広い面領域及び立体領域において、強風を確実に捕まえて、今までにない大電力の発電を可能することができるという優れた効果がある。また、風力発電システムの建設時の作業性及びコスト性を高めるという効果もある。さらに、上空の高さによって風向きが異なっていても、確実に発電することができるという効果がある。
そして、請求項３に記載の風力発電ユニットを用いることで、風力発電システムの軽量化と強度化と落雷の防止を図ることができるという効果がある。
特に、請求項１０の発明によれば、気球を永続的に浮揚させ続けることができるという効果がある。

この発明の第１実施例に係る風力発電システムを示す概略視図である。 風力発電ユニットの斜視図である。 風力発電ユニットの断面図である。 スライド接触構造を示すための大径部の概略平面図である。 連結部の雄部の機能を説明するための部分拡大断面図である。 １対の風力発電ユニットが連結する前の状態を示す断面図である。 １対の風力発電ユニットが連結した状態を示す断面図である。 枝管と風力発電ユニットとの連結状態を示す断面図である。 風力発電システムの作用及び効果を説明するための概略図である。 この発明の第２実施例に係る風力発電システムを示す概略図である。 この発明の第３実施例に係る風力発電システムを示す概略図である。 この発明の第４実施例に係る風力発電システムに適用される風力発電ユニットを示す斜視図である。 風力発電ユニットの断面図である。 風力発電ユニットの連結器の一変形例を示す斜視図である。

以下、この発明の最良の形態について図面を参照して説明する。

（実施例１）
図１は、この発明の第１実施例に係る風力発電システムを示す概略視図である。
図１に示すように、この実施例の風力発電システムは、ユニット連結体１００と気球１１０と気体補充装置１２０とを備えている。

ユニット連結体１００は、複数の風力発電ユニット１（１−１〜１−ｚ）を上下方向に線状に連結して形成したのものであり、各風力発電ユニット１は、自己発電可能なジャイロミル型の風力発電装置である。

図２は、風力発電ユニット１の斜視図であり、図３は、風力発電ユニット１の断面図である。
図２に示すように、各風力発電ユニット１は、風車２と第１のハウジング３と第２のハウジング４と第１の発電機５と第２の発電機６と連結器７とで構成されている。

風車２は、垂直軸型のジャイロミル風車であり、複数の羽根２０が、アーム２１によって、１本の回転軸２２の周りに等間隔で取り付けられている。
図３に示すように、回転軸２２は、中央の大径部２２ａと後端部側の部位２２ｂと先端部側の部位２２ｃとでなり、大径部２２ａは、第１及び第２のハウジング３，４の外形にほぼ等しく設定されている。

第１のハウジング３は、風車２の回転軸２２の後端部側の部位２２ｂを収納した筒状体であり、第１の軸受３０を内部に有している。具体的には、第１の軸受３０の外輪３１が、第１のハウジング３の内壁に固定され、内輪３２が回転軸２２の後端部側の部位２２ｂに連結されている。これにより、回転軸２２の後端部側の部位２２ｂが、第１の軸受３０によって軸支され、第１のハウジング３を回転させることなく、回転軸２２のみの回転を可能にしている。

第２のハウジング４は、風車２の回転軸２２の先端部側の部位２２ｃを収納した筒状体であり、第２の軸受４０を内部に有している。具体的には、第２の軸受４０の外輪４１が、第２のハウジング４の内壁に固定され、内輪４２が回転軸２２の先端部側の部位２２ｃに連結されている。これにより、回転軸２２の先端部側の部位２２ｃが、第２の軸受４０によって軸支され、第２のハウジング４を回転させることなく、回転軸２２のみの回転を可能にしている。

上記した風車２と第１のハウジング３と第２のハウジング４とは、炭素繊維強化プラスチックで形成され、風力発電ユニット１全体の軽量化と強度化と絶縁性とが図られている。

第１の発電機５は、周知の交流発電機であり、フランジ５１，５２によって第１のハウジング３の内壁に固定されている。第１の発電機５は、風車２の回転軸２２の後端部側の部位２２ｂに組み付けられ、回転軸２２の回転によって発電するようになっている。
この第１の発電機５の出力端５３，５４は、配線５５，５６を通じて第１のハウジング３の外部端子５７，５８にそれぞれ接続されている。

第２の発電機６も第１の発電機５と同一の交流発電機であり、フランジ６１，６２によって第２のハウジング４の内壁に固定されている。第２の発電機６は、風車２の回転軸２２の先端部側の部位２２ｃに組み付けられ、この第２の発電機６も第１の発電機５と同様に、回転軸２２の回転によって発電するようになっている。
第２の発電機６の出力端６３，６４は、配線６５，６６を通じて第１のハウジング３の外部端子５８，５７にそれぞれ接続されている。

ここで、第２の発電機６の出力端６３，６４から第１のハウジング３の外部端子５８，５７に至る電気経路について詳しく説明する。
図４は、スライド接触構造を示すための大径部２２ａの概略平面図である。
図３に示すように、配線６５は、第２の発電機６の出力端６３から引き出された配線６５ａと、回転軸２２の大径部２２ａ内部を通る配線６５ｂと、外部端子５８に接続された配線６５ｃとで形成されている。
具体的には、図４に示すように、配線６５ａ（６５ｃ）の一方端に取り付けられた固定端子１０（１１）が、回転軸２２の大径部２２ａの表面に形成された内輪電極１２（１３）に接触している。そして、図３に示すように、配線６５ｂの両端部が内輪電極１２，１３に接続されている。
一方、配線６６は、第２の発電機６の出力端６４から引き出された配線６６ａと、回転軸２２の大径部２２ａ内部を通る配線６６ｂと、外部端子５７に接続された配線６６ｃとで形成されている。
具体的には、図４に示すように、配線６６ａ（６６ｃ）の一方端に取り付けられた固定端子１４（１５）が、回転軸２２の大径部２２ａの表面に形成された外輪電極１６（１７）に接触している。そして、図３に示すように、配線６６ｂの両端部が外輪電極１６，１７に接続されている。

かかる構成により、風車２の回転軸２２が回転すると、第１の発電機５と第２の発電機６とがそれぞれ発電する。すると、第１の発電機５の出力端５３と第２の発電機６の出力端６４とから同方向同位相の電流が出力されて、外部端子５７に至り、第１の発電機５の出力端５４と第２の発電機６の出力端６３とから同方向同位相の電流が出力されて、外部端子５８に至る。これら外部端子５７，５８から電流を取り出すことで、風力に対応した電力を得ることができる。

ところで、このような風力発電ユニット１は、図２に示したように、連結器７を有している。
この連結器７は、図３に示すように、第２のハウジング４の先端部側（図３の上端部側）に設けられた雄部７０と、第１のハウジング３の後端部側（図３の下端部側）に設けられ雌部７１とで構成されている。
図５は、連結器７の雄部７０の機能を説明するための部分拡大断面図である。
図３に示すように、雄部７０は、第２のハウジング４の先端部に複数設けられており、図５に示すように、各雄部７０が、第２のハウジング４の先端部に凹設されたスプリング収納室７２と、スプリング収納室７２に収納されたスプリング７３と、フック７４とを有している。フック７４は、図の上下に突出したストッパ７４ａを有しており、このストッパ７４ａが、スプリング収納室７２の上下壁の孔７２ａに挿通されている。
これにより、外力がフック７４に加わっていない場合には、図５の（ａ）に示すように、フック７４が、スプリング７３に付勢されて、スプリング収納室７２から外部に突出した状態になる。そして、図５の（ｂ）に示すように、スプリング収納室７２方向への外力が、フック７４に加わった場合には、フック７４が、スプリング７３の付勢力に抗してスプリング収納室７２内に移動し、スプリング収納室７２内に完全に隠れた状態になる。
一方、雌部７１は、図２及び図３に示すよう、第１のハウジング３の後端部に設けた長孔で成る。この雌部７１の長さ及び幅は、上記フック７４の長さ及び幅とほぼ等しく設定され、雄部７０のフック７４を、この雌部７１内に嵌合させることができるようになっている。

図１に示したユニット連結体１００は、このような連結器７を用いて、複数の風力発電ユニット１（１−１〜１−ｚ）を機械的に連結して構成したものである。
図６は、１対の風力発電ユニット１が連結する前の状態を示す断面図であり、図７は、１対の風力発電ユニット１が連結した状態を示す断面図である。
具体的には、図６に示すように、下側の風力発電ユニット１−ｎの先端部を上側の風力発電ユニット１−ｍの後端部に挿入していくと、風力発電ユニット１−ｎの連結器７のフック７４が、上側の風力発電ユニット１−ｍの第１のハウジング３の内壁によって押圧され、スプリング収納室７２内に押し込められていく。そして、下側の風力発電ユニット１−ｎの先端部を上側の風力発電ユニット１−ｍの後端部に完全に挿入すると、図７に示すように、風力発電ユニット１−ｎのフック７４がスプリング７３の付勢力によって上側の風力発電ユニット１−ｍの雌部７１の孔内に入り込んで、風力発電ユニット１−ｍにおける第１のハウジング３の後端部外部に突出し、フック７４が、長孔７１に係合する。この結果、上側の風力発電ユニット１−ｍと下側の風力発電ユニット１−ｎとが連結した状態になる。
以後、同様にして、ｚ個の風力発電ユニット１を連結器７によって連結することで、上方から下方に至る線状の風力発電ユニット１を構成した。

図１に示す気球１１０は、上記のようなユニット連結体１００を上空から地上に対して垂直に吊り下げるための浮揚体である。
具体的には、気球１１０が、ユニット固定部材１３０を吊し、ユニット固定部材１３０が、ユニット連結体１００のうち、最上位に位置する風力発電ユニット１−１の第２のハウジング４を回転不能に固定している。そして、地上のアンカー１３１が、最下位の風力発電ユニット１−ｚの第１のハウジング３を回転不能に固定している。

気球１１０内の気体は、ヘリウムガスであり、ヘリウムガスは、地上の気体補充装置１２０から常時補充される。
具体的には、ベクトラン等のファイバー繊維で形成した軽量且つ強靱な配管１４０を垂直に配して、その上端部と下端部とを、ユニット固定部材１３０とアンカー１３１とにそれぞれ固着させた。そして、チューブ１２１をこの配管１４０内に挿通させることで、気球１１０内と気体補充装置１２０の気体出力口（図示省略）とをチューブ１２１に介して連通させた。
気体補充装置１２０は、液化ヘリウムを気化させて、ヘリウムガスを生成し、このヘリウムガスをチューブ１２１を通じて気球１１０内に補充することができる。

上記のようにチューブ１２１が挿通された配管１４０は、風力発電ユニット１と同数の枝管１４１を有しており、各枝管１４１が対応する風力発電ユニット１に連結されている。
図８は、枝管１４１と風力発電ユニット１との連結状態を示す断面図である。
図８に示すように、枝管１４１は、風力発電ユニット１の外部端子５７，５８から引き出された出力線５７ａ，５８ａを配管１４０内に導くための管体であり、配管１４０の途中から風力発電ユニット１に向かって延出している。そして、枝管１４１の先端部１４１ａが、風力発電ユニット１の外部端子５７，５８周りに設けられた取付部１４２に連結し、外部端子５７，５８から引き出された出力線５７ａ，５８ａが、この枝管１４１内を通って配管１４０内に入り込んでいる。
配管１４０内に入り込んだ出力線５７ａ，５８ａは、配管１４０の下開口から引き出され、変電所２００（図１参照）に引き込まれている。

次に、この実施例の風力発電システムの作用及び効果について説明する。
図９は、風力発電システムの作用及び効果を説明するための概略図である。
図９に示すように、上空において、風Ｗ１，Ｗ２が発生すると、各風力発電ユニット１の風車２が風力によって回転し、図３に示した風車２の回転軸２２に組み付けられた第１の発電機５及び第２の発電機６が発電し、出力電流が外部端子５７，５８から図８に示す出力線５７ａ，５８ａに出力される。この結果、出力電流は、枝管１４１及び配管１４０内を通る出力線５７ａ，５８ａを通じて、図９に示す変電所２００に送電される。
かかる送電は、ユニット連結体１００を構成する複数の風力発電ユニット１−１〜１−ｚによって行われるので、全風力発電ユニット１−１〜１−ｚで生成された総電力が変電所２００に送電されることとなる。したがって、この実施例の風力発電システムを用いることで、今までにない大電力の発電を得ることができる。
また、この風力発電システムは、複数の風力発電ユニット１−１〜１−ｚを連結器７を通じて連結するだけで構築することができるので、建設工期を短縮化することができ、この結果、建設コストの低減化を図ることができる。

ところで、図９に示すように、上空の風Ｗ１の向きと下側の風Ｗ２の向きが異なる場合には、上側の風力発電ユニット１−１〜１−４の風車２の回転が下側の風力発電ユニット１−ｚの風車２の回転と異なるため、出力電流の干渉が生じるおそれがある。
しかし、この実施例の風力発電システムは、各風力発電ユニット１がそれぞれ独立して発電し、出力電流を独立に変電所２００に送電するので、出力電流が干渉することはない。すなわち、この風力発電システムを用いることで、高さによって風向きが異なっていても、所望の発電量を得ることができる。

また、ユニット連結体１００を、気球１１０によって高所から吊り下げると、雷が、ユニット連結体１００に落ちるおそれがある。
しかし、この実施例の風力発電システムでは、各風力発電ユニット１の風車２と第１のハウジング３と第２のハウジング４とを絶縁性が高い炭素繊維強化プラスチックで形成したので、雷が風力発電ユニット１に落ちるおそれは少ない。また、炭素繊維強化プラスチックを素材とすることで、風力発電システム全体の軽量化と強度化とが図られている。

さらに、ヘリウムガスは、気球１１０を通過して少しずつ減っていくので、長期間使用すると、気球１１０の浮力が減少して、気球１１０が落下し、ユニット連結体１００や配管１４０が倒れて、発電不能となるおそれがある。
しかし、この実施例では、ヘリウムガスを気体補充装置１２０からチューブ１２１を通じて気球１１０に補充し続けることができるので、常時、ヘリウムガスを気球１１０内に充満させておくことができる。この結果、気球１１０を永続的に浮揚させ続けることができ、半永久的な発電が可能となる。

（実施例２）
次に、この発明の第２実施例について説明する。
図１０は、この発明の第２実施例に係る風力発電システムを示す概略図である。
図１０に示すように、この侍史例の風力発電システムは、複数のユニット連結体１００（１００−１〜１００−ｘ）を面状に配設した構成をとる点が、上記第１実施例の風力発電システムと異なる。

すなわち、水平な長尺状部材としてのユニット固定部材１３０を、複数の気球１１０によって上空に浮かせ、ユニット連結体１００（１００−１〜１００−ｘ）における最上位の風力発電ユニット１−１の第２のハウジング４を、このユニット固定部材１３０に回転不能に固定することで、複数のユニット連結体１００−１〜１００−ｘをユニット固定部材１３０に等間隔で吊した。
そして、複数の管状のユニット固定部材１３２を、複数のアンカー１３１に架け、各ユニット連結体１００（１００−１〜１００−ｘ）における最下位の風力発電ユニット１−ｚの第１のハウジング３を、このユニット固定部材１３２に回転不能に固定することにより、複数のユニット連結体１００−１〜１００−ｘを面状に配設した。

また、各気球１１０に連結されたチューブ１２１は、配管１４０内とユニット固定部材１３２内とを通って、ユニット固定部材１３２の右端開口から引き出され、気体補充装置１２０の気体出力口に連結されている。
一方、各ユニット連結体１００（１００−１〜１００−ｘ）を構成する複数の風力発電ユニット１−１〜１−ｚからそれぞれ引き出された複数の出力線５７ａ，５８ａは、枝管１４１と配管１４０を通って、配管１４０の下端部に連結されたユニット固定部材１３２内に引き込まれている。そして、これらの出力線５７ａ，５８ａは、ユニット固定部材１３２の左端開口から引き出されて、変電所２００（図１参照）に引き込まれている。

この実施例の風力発電システムが、上記のように、面状の構成をとることにより、風を広い面領域で捕らえることができ、その分、発電量を大幅に増加させることができる。
その他の構成、作用及び効果は、上記第１実施例と同様であるので、それらの記載は省略する。

（実施例３）
次に、この発明の第３実施例について説明する。
図１１は、この発明の第３実施例に係る風力発電システムを示す概略図である。
図１１に示すように、この実施例の風力発電システムは、複数のユニット連結体１００を立体状に配設した構成をとる点が、上記第１及び第２実施例の風力発電システムと異なる。

すなわち、上記第２実施例で示した面状の風力発電システムを、図１１に示すように、その面と垂直な方向に等間隔で複数並べ、各ユニット固定部材１３０の両端を、固定部材１３３，１３４で固定し、各ユニット固定部材１３２の両端を、固定部材１３５，１３６で固定することにより、複数のユニット連結体１００を立体状に配設した。

この実施例の風力発電システムが、上記のように、立体状の構成をとることにより、風を大きな立体領域で捕らえることができ、発電量のさらなる大幅増加を図ることができる。
その他の構成、作用及び効果は、上記第１及び第２実施例の風力発電システムと同様であるので、それらの記載は省略する。

（実施例４）
次に、この発明の第４実施例について説明する。
図１２は、この発明の第４実施例に係る風力発電システムに適用される風力発電ユニットを示す斜視図であり、図１３は、風力発電ユニットの断面図である。
上記実施例の風力発電システムでは、双発の風力発電ユニット１を適用したが、この実施例の風力発電システムでは、図１２及び図１３に示すように、単発の風力発電ユニット１’を適用した。

すなわち、風力発電ユニット１’では、第１の発電機５を第１のハウジング３に収納し、第２のハウジング４内に収納される第２の発電機６を省略した。そして、この第２の発電機６を除いた分だけ、第２のハウジング４の長さを短くした。
このように、単発の風力発電ユニット１’を適用することにより、ユニット連結体の軽量化、ひいては、風力発電システム全体の軽量化を図っている。
その他の構成、作用及び効果は、上記第１実施例〜第３実施例に適用された風力発電ユニット１と同様であるので、それらの記載は省略する。

なお、この発明は、上記実施例に限定されるものではなく、種々の変形及び変更が可能である。
例えば、上記実施例では、図３等に示したように、連結器７の雄部７０を、第２のハウジング４のスプリング収納室７２とスプリング７３とフック７４とで形成し、雌部７１を、第１のハウジング３の長孔で形成したが、連結器は、これに限るものではなく、雄部と雌部とを機械的に連結可能な構造であれば、そのすべてを発明の範囲に含む。したがって、図１４に示すように、第２のハウジング４の先端部に設けた雄ねじ部７０’を雄部とし、第１のハウジング３の後端部に設けた雄ねじ７２’に螺合し且つ上記雄ねじ部７０’と螺合可能な雌ねじ部７１’を雌部とする連結器も、この発明の範囲に含まれる。

また、上記実施例では、風力発電ユニットの風車として、垂直軸型のジャイロミル風車を適用したが、ダリウス型の風車を風力発電ユニットの風車として適用することができることは勿論である。

また、上記実施例では、気球内の気体として、ヘリウムガスを適用したが、水素を気球内の気体として適用することができることは勿論である。

また、上記実施例では、風車と第１のハウジングと第２のハウジングとを、炭素繊維強化プラスチックで形成した例について説明したが、炭素繊維強化プラスチック以外の素材で形成された風車と第１のハウジングと第２のハウジングとを有する風力発電ユニットを、この発明の範囲から除外する意ではない。

さらに、上記実施例では、単数又は複数のユニット連結体１００を上空の気球１１０に吊した構成の風力発電システムについて例示したが、単数又は複数のユニット連結体１００を、気球１１０ではなく、高い塔等に吊して、上空の強風を捕らえる構成としてもよい。

１，１−１〜１−ｚ，１’…風力発電ユニット、 ２…風車、 ３…第１のハウジング、 ４…第２のハウジング、 ５…第１の発電機、 ６…第２の発電機、 ７…連結器、 １０，１１，１４，１５…固定端子、 １２，１３…内輪電極、 １６，１７…外輪電極、 ２０…羽根、 ２１…アーム、 ２２…回転軸、 ２２ａ…大径部、 ２２ｂ…後端部側の部位、 ２２ｃ…先端部側の部位、 ３０，４０…軸受、 ３１，４１…外輪、 ３２，４２…内輪、 ５１，５２，６１，６２…フランジ、 ５３，５４，６３，６４…出力端、 ５５，５６，６５，６６，６５ａ〜６５ｃ，６６ａ〜６６ｃ…配線、 ５７，５８…外部端子、 ５７ａ，５８ａ…出力線、 ７０…雄部、 ７０’…雄ねじ部、 ７１…雌部、 ７１’…雌ねじ部、 ７２…スプリング収納室、 ７２’…雄ねじ、 ７２ａ…孔、 ７３…スプリング、 ７４…フック、 ７４ａ…ストッパ、 １００，１００−１〜１００−ｘ…ユニット連結体、 １１０…気球、 １２０…気体補充装置、 １２１…チューブ、 １３０，１３２…ユニット固定部材、 １３１…アンカー、 １３３，１３４，１３５，１３６…固定部材、 １４０…配管、 １４１…枝管、 １４１ａ…先端部、 １４２…取付部、 ２００…変電所、 Ｗ１，Ｗ２…風。

Claims (10)

1. １本の回転軸及びこの回転軸の周りに等間隔で取り付けられた複数の羽根とを有する風車と、
   上記風車の回転軸の後端部側の部位を、第１の軸受によって軸支した状態で収納した第１のハウジングと、
   上記風車の回転軸の先端部側の部位を、第２の軸受によって軸支した状態で収納した第２のハウジングと、
   上記第１のハウジング内に固定された状態で、上記風車の回転軸の後端部側の部位に組み付けられ、当該回転軸の回転によって発電する第１の発電機と、
   上記第１のハウジングの後端部又は第２のハウジングの先端部のいずれか一方に設けられた雌部，及び第１のハウジングの後端部側又は第２のハウジングの先端部側のいずれか他方に設けられ上記雌部に機械的に連結可能な雄部を有した連結器と
   を備えることを特徴とする風力発電ユニット。
2. 請求項１に記載の風力発電ユニットにおいて、
   上記第２のハウジング内に固定された状態で、上記風車の回転軸の先端部側の部位に組み付けられ、当該回転軸の回転によって発電する第２の発電機を備える、
   ことを特徴とする風力発電ユニット。
3. 請求項１又は請求項２に記載の風力発電ユニットにおいて、
   上記風車と第１のハウジングと第２のハウジングとを、炭素繊維強化プラスチックで形成した、
   ことを特徴とする風力発電ユニット。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の風力発電ユニットを、上記連結器を用いて複数連結することにより、上方から下方に至る線状のユニット連結体を形成し、
   最上位の風力発電ユニットの第２のハウジングを回転不能に固定した状態で、上記ユニット連結体を上空に吊すと共に、最下位の風力発電ユニットの第１のハウジングを回転不能に固定した、
   ことを特徴とする風力発電システム。
5. 請求項４に記載の風力発電システムにおいて、
   上記ユニット連結体を、上空の気球に吊した、
   ことを特徴とする風力発電システム。
6. 請求項４又は請求項５に記載の風力発電システムにおいて、
   各上記ユニット連結体における最上位の風力発電ユニットの第２のハウジングを上空の水平な長尺状部材に回転不能に固定した状態で、複数の上記ユニット連結体をこの長尺状部材に一定間隔で吊り下げる共に、各ユニット連結体における最下位の風力発電ユニットの第１のハウジングを回転不能に固定することにより、複数のユニット連結体を面状に配設した、
   ことを特徴とする風力発電システム。
7. 請求項６に記載の風力発電システムにおいて、
   各上記ユニット連結体における最上位の風力発電ユニットの第２のハウジングを、気球によって上空に浮かされた水平な上記長尺状部材に回転不能に固定した、
   ことを特徴とする風力発電システム。
8. 請求項６又は請求項７に記載の風力発電システムにおいて、
   複数の上記面状のユニット連結体を、面と垂直な方向に一定間隔で並べることにより、複数のユニット連結体を立体状に配設した、
   ことを特徴とする風力発電システム。
9. 請求項４ないし請求項８のいずれかに記載の風力発電システムにおいて、
   上記気球内の気体は、ヘリウムガスである、
   ことを特徴とする風力発電システム。
10. 請求項４ないし請求項９のいずれかに記載の風力発電システムにおいて、
    上記気球と気体補充装置の気体出力口とをチューブで連結し、気体をこのチューブを通じて気球内に補充する、
    ことを特徴とする風力発電システム。

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