JP2017008858A

JP2017008858A - 風力発電装置

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Publication number: JP2017008858A
Application number: JP2015126609A
Authority: JP
Inventors: 英一高原; Hidekazu Takahara
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-06-24
Filing date: 2015-06-24
Publication date: 2017-01-12

Abstract

【課題】発電効率の向上を期待できる風力発電装置を提供する。【解決手段】風の流れに対して垂直方向に設置されて軸回り回転自在に支持された回転軸１２と、風を受けて該回転軸１２と一体的に回転するように該回転軸１２に取り付けられた複数の羽根体１４とを有する垂直軸型の風車体１６と、回転軸１２に連結され該回転軸の回転により発電する発電機と、風車体１６の外側で周方向に互いに等間隔に離隔して配列されて該風車体１６への風の流れをガイドする複数の導風板２０であり、回転軸１２に直交する断面視で、該羽根体１４の回転軌跡円ＣＲと該回転軌跡円ＣＲに外接する仮想的な正多角形ＳＰとの間の領域Ｚ内に全体が収容されるように設置された複数の導風板２０とを備えた風力発電装置１０から構成される。【選択図】図１

Description

本発明は、垂直軸型風車を用いた風力発電装置に関する。

風力発電は、地球温暖化の原因となる温室効果ガスを排出することなく、自然の風のエネルギーを利用して比較的小さな環境負荷で発電することができ、再生可能なエネルギーとして社会的にも関心が高まっている。近年では、大型の風車を用いた大規模な発電施設に限らず、小型の風車を利用した小規模な発電設備についても開発が進められており、低コストでの実用化に向けて、発電効率の向上を目指した技術が種々提案されている。風力発電に利用される風車には、風の方向に沿って回転軸が水平方向に設定された水平軸型風車と、風の方向に対して回転軸が垂直方向に設定された垂直軸型風車と、が利用されている。垂直軸型風車は、風向に対する風車の回転面の方向制御機構が不要である等のメリットがあるが、風車が風を受けて回転する際に、該風車の回転軸より半分の部分では羽根が受ける風は風車を回転する方向に有効作用する一方で、残りの半分の部分では羽根が受ける風は回転方向に対して逆方向となって抵抗作用となり、回転効率が低下する問題があった。これに対して、垂直軸型風車の周囲に導風板や整流板等のガイドベーン等を配置する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

実用新案登録第３０９６９３１号公報

しかしながら、従来のように垂直型風車の周囲にガイドベーン等を設置する構成では、風車が占めるスペースに加えて、その周囲にガイドベーンを設置するスペースが必要となるため、全体として大きなスペースを必要としていた。一般的に風車の回転径が大きいほど、風車の出力ひいては発電効率が大きくなるが、ガイドベーンを設ける場合には、限られたスペースでは、逆に風車自体のスペースすなわち風車の回転径を小さく製作せざるを得なくなることから、発電効率の向上をそれほど期待することができなかった。よって、同じ設置スペースに対してできるだけ効率の良い風力発電の開発が望まれていた。

本発明は上記従来の課題に鑑みてなされたものであり、その一つの目的は、設置効率がよく、発電効率の向上を期待できる風力発電装置を提供することにある。

上記課題を解決するために本発明は、風の流れＦに対して垂直方向に設置されて軸回り回転自在に支持された回転軸１２と、風を受けて該回転軸１２と一体的に回転するように該回転軸１２に取り付けられた複数の羽根体１４とを有する垂直軸型の風車体１６と、回転軸１２に連結され該回転軸の回転により発電する発電機１８と、風車体１６の外側で周方向に互いに等間隔に離隔して配列されて該風車体１６への風の流れをガイドする複数の導風板２０であり、回転軸１２に直交する断面視で、該羽根体１４の回転軌跡円ＣＲと該回転軌跡円ＣＲに外接する仮想的な正多角形ＳＰとの間の領域Ｚ内に全体が収容されるように設置された複数の導風板２０とを備えた風力発電装置１０から構成される。

また、導風板２０は、回転軸１２に直交する断面が直線状となる平板状部材からなり、該断面直線形状の一端（２０Ａ）を羽根体１４の回転軌跡円ＣＲに近接して設けられるとともに、他端（２０Ｂ）を前記正多角形ＳＰの辺上又は辺に近接して設けたこととしてもよい。

また、羽根体１４は、回転軸１２に直交する断面形状が回転軸１２に向けて凸状に湾曲された湾曲板材で形成されるとともに、回転方向前方側１２Ａに流線型を形成するように前端部１２Ａを外側に向けて略Ｕ字状に湾曲された返し部２６を有することとしてもよい。

また、導風板２０は、回転軸１２に直交する断面形状の長さが、該羽根体１４の回転軌跡円ＣＲの径方向の羽根体１４の幅Ｄ１よりも長い長さで設けられたこととしてもよい。

また、導風板２０は、回転軸１２に直交する断面形状の長さが、前記正多角形ＳＰの頂点から該羽根体の回転軌跡円ＣＲに接する接線の長さよりも短い長さで設けられたこととしてもよい。

また、導風板２０は、該羽根体１４の回転軌跡円ＣＲの直径を導風板２０の数で割った長さに設定されたこととしてもよい。

本発明の風力発電装置によれば、風の流れに対して垂直方向に設置されて軸回り回転自在に支持された回転軸と、風を受けて該回転軸と一体的に回転するように該回転軸に取り付けられた複数の羽根体とを有する垂直軸型の風車体と、回転軸に連結され該回転軸の回転により発電する発電機と、風車体の外側で周方向に互いに等間隔に離隔して配列されて該風車体への風の流れをガイドする複数の導風板であり、回転軸に直交する断面視で、該羽根体の回転軌跡円と該回転軌跡円に外接する仮想的な正多角形との間の領域内に全体が収容されるように設置された複数の導風板とを備えたことから、設置スペースに対して風車体の回転径を最大限に大きくして、効率よく装置を設置できるとともに、導風板で羽根体の回転逆方向となって抵抗作用となる風を遮ることができるうえ、該導風板で分岐して流れる風を導風板近傍に流して、流速度の差による羽根体の回転促進作用を効果的に作用させて、風車体の回転効率を向上し、その結果、発電効率の向上を期待できる。

また、導風板は、回転軸に直交する断面が直線状となる平板状部材からなり、該断面直線形状の一端を羽根体の回転軌跡円に近接して設けられるとともに、他端を前記正多角形の辺上又は辺に近接して設けた構成とすることにより、導風板を羽根体の回転軌跡円にできるだけ近接して設置して該導風板で受けた風を効果的に羽根体に作用させるようにガイドすることができる。

また、羽根体は、回転軸に直交する断面形状が回転軸に向けて凸状に湾曲された湾曲板材で形成されるとともに、回転方向前方側に流線型を形成するように前端部を外側に向けて略Ｕ字状に湾曲された返し部を有する構成とすることにより、羽根体の板面で受ける風と羽根体の周囲を流れる風の流れを効果的に作用して、風車体の回転効率を向上しうる。

また、導風板は、回転軸に直交する断面形状の長さが、該羽根体の回転軌跡円の径方向の羽根体の幅よりも長い長さで設けられた構成とすることにより、回転する風車体の羽根体に対して抵抗となる風の流れを効果的に遮りながら効率向上を実効しうる導風板を具体的に実現できる。

また、導風板は、回転軸に直交する断面形状の長さが、前記正多角形の頂点から該羽根体の回転軌跡円に接する接線の長さよりも短い長さで設けられた構成とすることにより、回転する風車体の羽根体に対して効果的に風の流れを誘導して、効率向上を実効しうる導風板を具体的に実現できる。

また、導風板は、該羽根体の回転軌跡円の直径を導風板の数で割った長さに設定された構成とすることにより、風車体の回転効率が良いとともに、いずれの方向から風が吹いても比較的高い効率を保持でき、安定性が高い風力発電装置の製造を期待できる。

本発明の一実施形態に係る風力発電装置の横断面図である。図１の風力発電装置の斜視図である。図１の風力発電装置の正面図である。図１の風力発電装置の風車体と導風板の一部を概略で示した説明図である。図１の風力発電装置の作用説明図である。図１の風力発電装置の作用説明図である。他の実施形態の風力発電装置の横断面概略図である。他の実施形態の風力発電装置の横断面概略図である。実施例で風力発電装置の風車体の回転効率を調べた実験例の説明図である。

以下添付図面を参照しつつ本発明の風力発電装置の実施形態について説明する。本発明に係る風力発電装置は、回転軸を風に向けて垂直に設置する垂直軸型風車を利用した発電装置である。図１ないし図４は、本発明の風力発電装置の一実施形態を示している。図１、図２に示すように、本実施形態では、風力発電装置１０は、回転軸１２と羽根体１４を有する風車体１６と、発電機１８と、複数の導風板２０と、を備えている。

図１、図２、図３に示すように、本実施形態では、例えば、風車体１６、発電機２２、導風板２０等の装置構成要素は、機枠２２に一体的に組み付けられて支持されている。例えば、機枠２２を水平な接地面に置いたり、機枠２２を介して支柱や台等に固定したりするだけで、簡単に風力発電装置１０を所定の場所に設置できるようになっている。機枠２２は、例えば、直線状の枠材等を組み付けて外形輪郭が縦長の略直方体状に形成されている。機枠２２は、例えば、設置面に対して鉛直上に立設する４本の縦枠２２ａと、縦枠２２ａの上端、下端及び上下中間位置に架設された横枠２２ｂと、を有する。縦枠２２ａは、例えば、平面視で、後述する風車体１６を囲むように配置されており、後述の羽根体１４の回転軌跡円ＣＲに外接する正方形又は、該外接する正方形よりも若干小さな正方形の頂点位置に対応して配置されている。さらに、機枠２２には、横枠２２ｂに横架された中間枠２２ｃ部材を介して軸受２４が該機枠２２の平面視中心位置に取り付けられている。なお機枠２２は、風車体等を支持できる構成であれば任意の構造でもよい。

図１、図２、図３に示すように、風車体１６は、回転軸１２の周りに複数の羽根体１４を等間隔に取り付け、風を受けて一体回転する羽根車であり、回転軸１２を風の流れに対して垂直に向けた垂直軸型の風車装置である。本実施形態では、回転軸１２は、例えば、軸方向を地面等の設置面に対して鉛直に立てて配置され、機枠２２の軸受２４に回転自在に軸支されている。

羽根体１４は、例えば、回転軸１２の周囲に等間隔に複数配置され、回転軸１２に対して支持手段を介して固定されている。本実施形態では、羽根体１４は、例えば４つ配列されており、それぞれ回転軸１２から径方向に離隔した位置に配置され、風を受ける板面を立てて形成された板状部材からなる。羽根体１４は、回転軸１２に上下方向に離隔して固定された円盤状の羽根支持材３０の間に挟持されるように配置され、該羽根体１４の上下端を支持板３０に対して固定されている。風車体１６の羽根体１４が配置される部分は上下が閉鎖されている。なお、羽根体１４を回転軸に支持する支持手段は回転軸から径方向に伸びるアーム等その他任意の支持構成でもよい。本実施形態では、図４にも示すように、各羽根体１４は、例えば、一枚の板材又は複数の板材を組み合わせて形成されており、横断面形状すなわち回転軸に直交する断面形状が、回転軸１２側に向けて凸状に湾曲されるとともに、回転方向前方側に流線型１４Ｆを形成するように前端部を外側に向けて略Ｕ字状に湾曲された返し部２６を有する。すなわち、羽根体１４は、回転体１２に対して外面側の板面は回転軌跡円ＣＲから凹状に形成され、回転方向前方部には返し部２６により外面側に連通し回転方向後方側を開放した中空部２８が形成されている。羽根体１４は、外面で風を受けるとその抗力で回転方向へ回転するとともに、返し部２６の中空部２８でも風を受けて回転に寄与する。加えて羽根体１４は、板面湾曲形状や流線型形状による揚力により回転作用を生じる。さらに、羽根体１４は、回転軸中心から回転方向後端辺１４Ｅまでの距離Ｒと、回転軸中心から返し部２６の終端辺２６Ｅまでの距離Ｒが等しくなるように形成されている。回転方向後端辺１４Ｅと返し部２６の終端辺２６Ｅは、羽根体１４の回転軸１２から最も遠い位置となるように設定されており、回転軸回りに回転すると該回転方向後端辺１４Ｅと返し部２６の終端辺２６Ｅが回転軌跡円ＣＲを描くこととなり、り、回転軌跡円ＣＲは半径Ｒの円となる。羽根体１４は回転軸から離隔して設置されるとともに、羽根体１４どうしはそれらの端部どうしをある程度離隔させて間隙をあけて配置されており、風車体１６内への風の流入、流出がスムーズに行なわれる。なお、羽根体１４の枚数は任意でよく、例えば、図７の実施形態に示すように、３つでもよい、２枚又は４枚以上の数でもよい。また、羽根体１４の形状も例えば、上記の形状に限らずダリウス型、クロスフロー型、サボニウス型、直線翼型、パドル型等、その他任意の風車の羽根形状でもよい。

複数の導風板２０は、該風車体への風の流れをガイドするように風車体１６の回転軌跡円ＣＲよりも外側で周方向に互いに等間隔に離隔して配列された導風手段である。複数の導風板２０は、羽根体１４に対して回転を促進する方向に風をガイドするとともに、羽根体１４の回転を妨げるように作用する風を一部遮るように整流する整流機構となる。図４に示すように、導風板２０は、一部の風を遮りつつ、その流れを変えて回転している風車体の羽根体１４に流すことにより、該導風板１４の風下側、すなわち該導風板１４の後方部分と、導風板をよけて流れていく部分と、で風の流れに速度差を生じさせる。その結果、例えば、導風板１４の板面に風が当たった際に、導風板の後方に負圧を生じさせて、導風板２０の背面側に回転する羽根体１４が位置する際には、該羽根体１４を回転方向Ｄに促進させて、回転効率の向上を期待できる。

本実施形態では、図１、図２に示すように、導風板２０は、横断面視で、該羽根体１４の回転軌跡円ＣＲと、該回転軌跡円ＣＲに外接する仮想的な正多角形ＳＰと、の間の領域Ｚ内に全体収容状に設置される。すなわち、導風板２０がＮ枚（Ｎは３以上の整数）設置されるとすると、それぞれの導風板２２は、平面的に見て該回転軌跡円ＣＲの外側であってかつその回転軌跡円ＣＲに外接する正Ｎ角形ＳＰの内側で囲まれる仮想的な領域Ｚ内に該導風板全体が収まるように配置される。本実施形態では、例えば図１に示すように、４つの導風板２０を設置する場合には、羽根体１４の回転軌跡円ＣＲと、回転軌跡円ＣＲに外接する正四角形（正方形）ＳＰと、の間にできる４つの領域Ｚにそれぞれ回転軸周りに回転対称的に収容状に配置される。また、例えば、図８の実施形態に示すように、導風板２０を６つ設置する場合には、それぞれの導風板２０は、回転軌跡円ＣＲと、該回転軌跡円ＣＲに外接する正六角形ＳＰとの間の６つの領域Ｚ内にそれぞれ収容状に配置される。

図１、図２に戻って、本実施形態では、導風板２０は、例えば、横断面形状が直線となる平板状部材からなり、機枠２２の縦枠２２ａにスペーサ３２を介して固定されている。なお、導風板２０の固定方法は任意でよく、機枠の縦枠２２ａに直接固定してもよいし、横枠２２ｂ等を利用して固定してもよいし、その他任意の構成としてもよい。導風板２０は、回転軸１２方向の長さが少なくとも羽根体１２の回転軸方向長さ以上に設けられ、回転軸に直交方向の幅長さＷは後述のような所定の長さで設けられた矩形板状に形成されている。導風板２０は、その横断面直線形状の一端が羽根体１４の回転軌跡円ＣＲに略当接するような近接位置、すなわち該羽根体１４の回転を妨げないように出来るだけ近接させて設けられるとともに、他端が回転軌跡円ＣＲより離隔して正方形ＳＰの辺上に設けられている。なお、本実施形態では、導風板２０の回転軌跡円ＣＲに近接する側を先端２０Ａとし、他辺を基端２０Ｂとする。導風板２０の一端を回転軌跡円ＣＲに近接させていることにより、図５、図６に示すように、風の流れを導風板２０によって回転する羽根体２６に対して有効的にガイドして効率向上を期待できる。また、上記のように風車体１６の周囲に縦枠等を設置する場合には、該縦枠に対する風の影響から、導風板の基端２０Ｂを該縦枠に近接して設置する方が好ましい。

図１、図４に示すように、導風板２０は、例えば、平面視で、回転軸中心から基端２０Ｂを通る径方向に対して先端２０Ａが羽根体１４の回転方向に向けてθ（θ≧０度）だけ導風板面Ｔが傾斜した角度で設定されている。導風板２０の角度θは、該導風板２０で受けた風を羽根体１４に対してガイドすることから、基端２０Ｂから回転軌跡円ＣＲに対する接線方向Ｘと該基点２０Ｂを通る径方向とのなす角度よりも小さな角度で設定されている。例えば、導風板２０の角度θが接線方向以上となると、受けた風が風車体の羽根体を回転させる方向に効率的に流れにくくなり、回転効率が低下するおそれがある。なお、導風板２０の基端２０Ｂは、正多角形ＳＰの辺上に限らず、例えば、図７の実施形態に示すように正多角形ＳＰの頂点位置に設置してもよいし、また正多角形ＳＰより内側であって辺の近傍位置等に設定されていてもよい。すなわち、複数の導風板２０の一端２０Ａどうしを結ぶ仮想的な線分は回転軌跡円ＣＲに内接する正多角形と略近時する（又は若干大きな）正多角形を形成し、基端２０Ｂどうしを結ぶ仮想的な線分は、回転軌跡円ＣＲと外接する正多角形となるかそれより小さく回転軌跡円ＣＲと線分が交差する正多角形を形成するように、導風板２０の位置、長さ、角度等が設定される。

本実施形態では、導風板２０の回転軸に直交する断面形状（横断面形状）の長さＷは、例えば、該羽根体の回転軌跡円ＣＲの直径を導風板２０の数で割った長さに設定されている。図１では、羽根体１４が４つ設けられていることから、回転軌跡円ＣＲの直径の１／４の長さに設定されている。これにより、風車体１６の回転効率が良いとともに、風の方向が異なることによって導風板２０に風が当たる角度の違いによる回転効率の変化の差が小さくなる。なお、導風板２０は、その横断面形状の長さＷが、例えば、該羽根体１４の回転軌跡円の径方向の羽根体の幅Ｄ１よりも長く、前記正多角形ＳＰの頂点から該羽根体の回転軌跡円ＣＲに接する接線の長さＤ２よりも短い長さに設定されるとよい。例えば、導風板２０の横断面の幅長さＷが、羽根体１４の幅Ｄ１より小さくなると、該羽根体１４が受ける回転逆方向の風の割合が大きくなり、回転効率が悪化するおそれがある。また、例えば、導風板２０の横断面の幅長さＷが、前記正多角形ＳＰの頂点から該羽根体の回転軌跡円ＣＲに接する接線の長さＤ２となると、前記のように導風板２０の角度θが回転軌跡円ＣＲの接線となることから、該導風板から風車体１６を回転させる方向へのガイド機能が低下する。

このように複数の導風板２０を構成することにより、本実施形態では、図５に示すように、導風板２０全体が、回転軌跡円ＣＲに接する正方形ＳＰ内に収容されることにより、例えば、該導風板２０の板面に垂直な風が流れる場合には、導風板２０に当たった風が分岐されて風車体１６の内側と外側に流れる際に、それぞれの風（Ｆａ、Ｆｂ）は風車体１６近傍を流れる。よって、回転する羽根体１４が導風体２０後方側に位置すると、該導風板後方側において、該羽根体の内側及び外側の近傍で風の流れ（Ｆａ、Ｆｂ）による速度差を生じさせる結果、負圧等の作用による該羽根体１４を回転促進方向へ作用させることが期待できる。これに対して、例えば、従来の風力発電機の風車の技術のように、導風板の一部が風車体の回転軌跡円に接する正多角形よりも外側に設定される場合には、導風板に風が当たって流れが分岐されて、風車体の内側及び外側をそれぞれ風が流れると、そのうちの風車体の外側を流れる風は、回転する羽根体よりも遠隔した位置を流れることとなる。したがって、導風板の後方側に生じる負圧等の該羽根体の回転を促進させる方向の作用が小さいと考えられる。よって、本実施形態のように導風板２０の設置領域を上記構成とするにより、風車体の回転効率を向上し、発電装置の発電効率の向上を期待することができる。

発電機１８は、回転軸１２に連結され、風車体１６の回転軸１２の回転により発電する発電手段である。発電機１８は、例えば、従来周知のものでよく、回転軸１２の下端に直接的に、又は減速機等を介して連結され、機枠２２の下部側に収容状に配置され、中間枠２２ｃ等を介して固定されている。発電機１８には、図示しない電力機器類又は蓄電池や等を接続して、発電した電力を使用したり、蓄電したりされる。

次に図５、図６をも参照しつつ、本実施形態に係る風力発電装置１０の作用を説明する。風が吹いて風車体１６の羽根体１４に当たると垂直な回転軸１２と一体的に回転して、発電機１８で電力を発電する。この際、例えば、図５に示すように、図上、下方側から風が流れるとすると、回転する羽根体１４が図５のような配置状態にある場合には、図上、左下に配置された羽根体１４が板面で風を受けて右周りに回転を作用させる。そして、右下に配置される導風板２０により、右下の羽根体１４は回転逆方向となる風が直接当たるのを防止しる。さらに、該導風板２０に当たった風Ｆは、内側の流れＦａと外側の流れＦｂに分岐して、流れていく。この際、右下の羽根体１４近傍を風が流れていくことにより、導風板の後方側に空気の流れの速度差を生じさせて負圧を形成し、該羽根体１４を回転方向に向けて促進させるように作用させる。羽根体１４が図６のような配置状態にある場合には、図上、下側に配置される羽根体１４が板面で風を受けるとともに、右下の導風板２０に当たった風の分岐された一部が該羽根体１４側に流れ、返し部２６に作用して、右周りに回転を作用させる。このように導風板２０の配置や羽根体１４の形状を構成することにより、風車体１６の回転効率向上を期待できる結果、発電機１８での発電効率の向上を期待できる。

次に、本発明の風力発電装置１０の実施例について説明する。本実施例では、羽根体１４の横断面の幅長さＷの違いによる風車体の回転効率を比較した。実施例では、図９に示すように、上記実施形態のように構成した風力発電装置１０を送風機ＶからＬ＝３１００ｍｍだけ離した位置に設置し、風速０．６ｍ／秒で風を当てて風車体１６の回転を目視で計測し、３０回転に要する時間を測定した。図９（ａ）と図９（ｂ）では、風力発電装置１０に対する風の方向を４５度変更して各導風板に当たる風の角度を変更して測定した。実施例では、風車体１６の羽根体１４の回転軌跡円ＣＲの直径は２７６ｍｍ、羽根体１４の回転軸方向長さは６００ｍｍとし、導風板２０の回転軸方向長さは６００ｍｍ、導風板２０の横断面の幅長さＷを下記のように変更して、それぞれ風車体が３０回転するのに要する時間を５回計測してその平均値を求め、その平均値から平均回転数（１分あたりの回転数）を算出した。また、比較例として、導風板を設けないで回転数を計測した。以下にその結果を示す。

上記の表の羽根板の幅長さＷの実際の長さ（ｍｍ）の下方の括弧内の数値（％）は、羽根体の回転軌跡円の直径（実施例では、２７６ｍｍ）に対する割合である。実施例１〜６の結果により、風力発電装置に当たる風の向きが図９（ａ）、（ｂ）のいずれの場合でも、導風板の幅長さＷを長くすると回転数が向上し、導風板２０の幅長さＷを回転軌跡円の直径を導風板の数で割った値（実施例では、６９ｍｍ）とした場合に回転数が最大となり、さらに該幅長さＷをその値を超えた長さとすると回転数が低下するのが分かる。導風板が４つの場合には、導風板２０の幅長さＷを、例えば回転軌跡円の直径の２０〜３０％程度に設定するとある程度高い回転数で風車体が回転すると推測できる。実施例６に示すように、導風板２０の幅長さＷを長くして正方形の頂点から該羽根体の回転軌跡円に接する接線の長さ、すなわち回転軌跡円に外接する正方形の一辺の長さの半分の長さ（実施例では、１３８ｍｍ）に近づけると回転効率が劣ることが分かる。

以上説明した本発明の風力発電装置は、上記した実施形態のみの構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の本質を逸脱しない範囲において、任意の改変を行ってもよい。

本発明の風力発電装置は、特に場所を選ばず、例えば、地上や建物の屋上、ベランダ等を含む屋外などに設置して発電することができる。

１０風力発電装置
１２回転軸
１４羽根体
１６風車体
１８発電機
２０導風板
２６返し部

Claims

風の流れに対して垂直方向に設置されて軸回り回転自在に支持された回転軸と、風を受けて該回転軸と一体的に回転するように該回転軸に取り付けられた複数の羽根体とを有する垂直軸型の風車体と、
回転軸に連結され該回転軸の回転により発電する発電機と、
風車体の外側で周方向に互いに等間隔に離隔して配列されて該風車体への風の流れをガイドする複数の導風板であり、回転軸に直交する断面視で、該羽根体の回転軌跡円と該回転軌跡円に外接する仮想的な正多角形との間の領域内に全体が収容されるように設置された複数の導風板とを備えたことを特徴とする風力発電装置。
導風板は、回転軸に直交する断面が直線状となる平板状部材からなり、該断面直線形状の一端を羽根体の回転軌跡円に近接して設けられるとともに、他端を前記正多角形の辺上又は辺に近接して設けたことを特徴とする請求項１記載の風力発電装置。
羽根体は、回転軸に直交する断面形状が回転軸に向けて凸状に湾曲された湾曲板材で形成されるとともに、回転方向前方側に流線型を形成するように前端部を外側に向けて略Ｕ字状に湾曲された返し部を有することを特徴とする請求項１又は２記載の風力発電装置。
導風板は、回転軸に直交する断面形状の長さが、該羽根体の回転軌跡円の径方向の羽根体の幅よりも長い長さで設けられたことを特徴とする請求項３記載の風力発電装置。
導風板は、回転軸に直交する断面形状の長さが、前記正多角形の頂点から該羽根体の回転軌跡円に接する接線の長さよりも短い長さで設けられたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の風力発電装置。
導風板は、該羽根体の回転軌跡円の直径を導風板の数で割った長さに設定されたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の風力発電装置。