JP2017089641A - 風力発電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】風力を充分に活用できる風力発電装置を提供する。【解決手段】空気の流れ方向Ｆと略直交する方向に延伸している回転軸１１と、該回転軸１１に、それぞれの受風面１２１で前記空気の流れを受けて押し動かされると共に該回転軸１１を駆動し、運動方向Ｔが空気の流れ方向Ｆと略一致する順風側ＳＡから、運動方向Ｔが空気の流れ方向Ｆと逆になる逆風側ＳＢへと繰返して回転することができるように取り付けられている複数のフィン１２とを有する風車手段１と、逆風側ＳＢで風車手段１の複数のフィン１２の回転経路範囲の外側に配置されていると共に、該逆風側ＳＢの風上側に向かって開口する空気受け入れ口２６１から、回転の途中で該逆風側に位置しているフィン１２の受風面１２１に向かって開口する空気排出口２６２まで延伸する空気案内路２６を囲むように形成されたガイドカバー手段２と、を具えている。【選択図】図３

Description

本発明は発電装置に関し、特に風力を応用した風力発電装置に関する。

従来の風力発電装置として、例えば特許文献１に記載されているものがあり、図１は該従来の風力発電装置の構成を簡略化して示すものである。

該従来の風力発電装置は、風力、即ち空気の流れにより回転駆動される風車手段９と、風車手段９の一側を覆うカバー手段８と、回転軸９１と接続して回転軸９１の回転エネルギーを電力に変換することができる発電手段（図示せず）と、を具えている。

風車手段９は、空気の上流側（図中の左側）から下流側（図中の右側）への流れ方向Ｆ０と略直交する方向に延伸している回転軸９１と、回転軸９１に、それぞれの受風面で前記空気の流れを受けて押し動かされると共に回転軸９１を回転駆動し、その運動方向Ｔ０が空気の流れ方向Ｆ０と略一致する順風側Ｓ０ａから、運動方向Ｔ０が空気の流れ方向Ｆ０と逆になる逆風側Ｓ０ｂへと繰返して回転することができるように取り付けられている複数のフィン９２とを有する。一方、カバー手段８は、逆風側Ｓ０ｂにおけるフィン９２を覆うように風車手段１の回転経路範囲の外側に配置されている。

上記の構造により該従来の風力発電装置は、回転中において運動方向Ｔ０が空気の流れ方向Ｆ０と逆になる逆風側Ｓ０ｂに位置しているフィン９２をカバー手段で覆うことで、該風力による逆方向への駆動力を遮蔽することができるので、風車手段９は、風力による逆方向への駆動を受けることなく、空気の流れ方向Ｆ０からの風力を受けることで、順風側Ｓ０ａにおける各フィン９２が該風力に付勢され各フィン９２が運動方向Ｔ０（図１では時計方向）に沿って順調に回転して、回転軸９１に接続されている発電手段で発電できる。

台湾登録実用新案第４３６０９２号明細書

しかし、該従来の風力発電装置は、風車手段９を順調に回転させるために逆風側Ｓ０ｂにおける前記風力をカバー手段８で遮蔽するのみであり、風力を十分に利用することができない。

上記問題点に鑑みて、本発明は、風力を充分に活用できる風力発電装置の提供を目的とする。

上記目的を達成すべく、本発明の風力発電装置は、空気の流れにより回転駆動されて発電する風力発電装置であって、前記空気の流れ方向と略直交する方向に延伸している回転軸と、該回転軸に、それぞれの受風面で前記空気の流れを受けて押し動かされると共に該回転軸を駆動し、運動方向が前記空気の流れ方向と略一致する順風側から、運動方向が前記空気の流れ方向と逆になる逆風側へと繰返して回転することができるように取り付けられている複数のフィンとを有する風車手段と、前記逆風側で前記風車手段の前記複数のフィンの回転経路範囲の外側に配置されていると共に、該逆風側の風上側に向かって開口する空気受け入れ口から、回転の途中で該逆風側に位置している前記フィンの前記受風面に向かって開口する空気排出口まで延伸する空気案内路を囲むように形成されたガイドカバー手段と、を具えている。

上記構成によれば、本発明の風力発電装置は、前記逆風側の風上側に向かって開口する前記空気受け入れ口から、該逆風側に位置している前記風車手段の前記フィンにある前記受風面に向かって開口する前記空気排出口まで延伸する空気案内路が形成された前記ガイドカバー手段を具えているため、逆風側における風力を前記空気受け入れ口から前記空気排出口に案内して該逆風側における前記フィンを駆動することができるので、逆風側における風力をも電力に変換することができる。

従来の風力発電装置が示されている側面断面図である。 本発明の風力発電装置の第１の実施形態が示されている分解斜視図である。 本発明の風力発電装置の第１の実施形態が示されている側面断面図である。 本発明の風力発電装置の第２の実施形態が示されている分解斜視図である。 本発明の風力発電装置の第２の実施形態が示されている側面断面図である。

以下、図２及び図３を参照しながら、本発明の風力発電装置を例示する第１の実施形態について詳しく説明する。図２は本発明の風力発電装置の第１の実施形態が示されている分解斜視図であり、そして図３は該第１の実施形態が示されている側面断面図である。

本発明の風力発電装置は、空気の流れからなる風力により、回転駆動されて発電するもので、前記空気の流れを受けて駆動回転されることができる風車手段１と、風車手段１の一部を覆って収容するガイドカバー手段２とを具えている。

図３に示されているように風車手段１は、空気の上流側から下流側への流れ方向Ｆと略直交する方向に延伸している回転軸１１と、回転軸１１に取り付けられている複数のフィン１２とを有する。

各フィン１２は、一端が回転軸１１に接続されると共に、それぞれの受風面１２１で前記空気の流れを受けて押し動かされると共に該回転軸１１を駆動し、１つの所定の運動方向Ｔ（回転方向、図３では時計方向）が空気の流れ方向Ｆと略一致する順風側ＳＡから、運動方向Ｔが空気の流れ方向Ｆと逆になる逆風側ＳＢへと繰返して回転することができるように回転軸１１に取り付けられる。更に、各フィン１２のそれぞれにおいて回転軸１１から離れた先端に、該先端からその回転方向Ｔの逆方向へ延伸する導流プレート１２２が配置されており、風車手段１全体の回転運動を安定化させることができる。なお、本実施形態におけるフィン１２は、四角形の板状に形成されているが、他に曲面状、または回転軸１１に沿って延伸する螺旋状などに適宜形成されることも可能である。なお、本実施形態におけるフィン１２の数量は５つであり、そして隣り合う２つのフィン１２との間の角度は７２°になるように回転軸１１に取り付けられている。

ガイドカバー手段２は、逆風側ＳＢで風車手段１の複数のフィン１２の回転経路範囲の外側に配置されていると共に、該逆風側ＳＢの風上側（上流側）に向かって開口する空気受け入れ口２６１から、空気受け入れ口２６１から逆風側ＳＢの風下側（下流側）に徐々に狭まるように延伸する案内部２６３、そして案内部２６３の空気受け入れ口２６１の反対側から逆風側ＳＢの風上側へ湾曲する転向部２６４、更に転向部２６４と連通し、回転の途中で該逆風側ＳＢに位置しているフィン１２の受風面１２１（もしくは逆風側ＳＢにおけるフィン１２の回転、運動方向Ｔ）に向かって開口する空気排出口２６２まで延伸し、前記空気を風上側から風下側へ案内する空気案内路２６を囲むように形成されている。

更に、図２に示されているようにガイドカバー手段２は、逆風側ＳＢにおいて、前記空気の流れによって複数のフィン１２が運動方向Ｔに回るように前記空気の流れの風上側から風下側にかけて、複数のフィン１２の前記回転経路範囲に臨むと共に、該回転経路に沿って略半円弧状に形成された内側案内壁２４と、逆風側ＳＢにおいて内側案内壁２４よりも複数のフィン１２の前記回転経路範囲の更に外側に位置すると共に、空気の流れ方向Ｆに沿って延伸するように形成される外側案内壁２３と、外側案内壁２３から更に延伸する転向案内壁２５と、回転軸１１の両端を回転可能に保持し、内側案内壁２４と外側案内壁２３及び転向案内壁２５と連接すると共に空気案内路２６を囲む２つの側壁２７とを有している。

また、図３に示されているように内側案内壁２４は、複数のフィン１２の前記回転経路範囲の周縁（境界線）と略一致すると共に、一端が前記風上側において順風側ＳＡと逆風側ＳＢとの間に外側案内壁２３及び各側壁２７と共に空気案内路２６の空気受け入れ口２６１に続いて案内部２６３が徐々に狭まるように画成する円周壁部２４１と、該円周壁部２４１の空気受け入れ口２６１から離れた他端側が前記回転経路範囲の周縁から次第に離れつつ逆風側ＳＢの風下側へ延伸して先端が転向案内壁２５と共に空気排出口２６２を画成する偏離壁部２４２とを有している。なお、本実施形態における円周壁部２４１は、全長が複数のフィン１２において隣り合う２つのフィン１２の先端の間の距離より長く、そして回転軸１１を中心にして７２°を超える円弧状になっている。

転向案内壁２５は、外側案内壁２３から更に前記逆風側の風下側に延伸してから、逆風側ＳＢの風上側に折り返して前記回転経路範囲の周縁まで延伸する転向壁部２５１と、転向壁部２５１の前記回転経路範囲の周縁に当たる箇所から前記回転経路範囲の周縁と略一致するように逆風側ＳＢの風上側へ延伸して先端が内側案内壁２４の偏離壁部２４２と共に空気排出口２６２及び転向部２６４を画成する排出案内壁部２５２とを有している。ちなみに、ガイドカバー手段２は、回転軸１１を中心とし、円周壁部２４１の前記一端から前記回転経路範囲の周縁に沿って転向壁部２５１にかけて略１６０°になるように形成されている。

なお、図２に示されているように、本実施形態における２つの側壁２７はそれぞれ、回転軸１１の軸方向において、互いに離間して対面するように、内側案内壁２４と外側案内壁２３及び転向案内壁２５と連接すると共に空気案内路２６を囲む第１の封止部２７１と、回転軸１１の両端を回転可能に保持する軸受ノッチ２７３が凹設されると共に、逆風側ＳＢにおける複数のフィン１２を覆う第２の封止部２７２と、が一体的に形成されている。

また、各側壁２７にある第２の封止部２７２によって、複数のフィン１２の回転中において隣り合う２つのフィン１２が共にガイドカバー手段２に隣接し、且つ空気排出口２６２の両側にそれぞれ位置している際、該隣り合う２つのフィン１２とガイドカバー手段２とにより空気排出口２６２から空気を受入れる加圧空間２７０が画成されている。具体的に、複数のフィン１２の回転中に加圧空間２７０が画成される際、加圧空間２７０を画成する２つのフィン１２において空気排出口２６２が開口する向きに位置する前記フィン１２の先端は円周壁部２４１に臨む位置にあり、一方、加圧空間２７０を画成する２つのフィン１２において空気排出口２６２が開口する向きに位置していないフィン１２の先端は排出案内壁部２５２に臨む位置にある。

本発明の風力発電装置を使用する際には、まず順風側ＳＡにおける風車手段１のフィン１２にある受風面１２１及び、ガイドカバー手段２の空気受け入れ口２６１が空気の流れ方向Ｆからの風力に向かうように本発明の風力発電装置を設置する。したがって風車手段１は、順風側ＳＡにおける複数のフィン１２が該風力に押し動かされて回転軸１１と共に運動方向Ｔへの回転運動を行い、そして該回転運動に生じる動力を回転軸１１の一端と接続する発電機（図示せず）に伝えて発電させることができる。

一方、風車手段１の逆風側ＳＢにおけるガイドカバー手段２は、空気受け入れ口２６１から空気の流れ方向Ｆへ流れる該風力を狭い案内部２６３に導入して集中させ、そして転向部２６４で転向させてから、空気排出口２６２から排出して該逆風側ＳＢに回り込んだ複数のフィン１２を駆動することで、より多くの風力を利用して発電することができる。また、ガイドカバー手段２は、内側案内壁２４と各側壁２７との間において、空気排出口２６２から空気を受入れて加圧空間２７０内に更に圧力を集中させることにより、空気排出口２６２が開口する向きに位置するフィン１２をより強く押し動かして推進させることができる。

なお、本実施形態に制限されず、本発明の風力発電装置は、材料節約などの目的によって、内側案内壁２４にある円周壁部２４１の前記全長を縮減し、または各側壁２７にある第２の封止部２７２を省略して加圧空間２７０なしの構造に変更しても、効率よく風力を利用して発電できる。その際は、他の保持手段を用いて風車手段１をガイドカバー手段２に位置決めするとよい。更に、変わりつつある空気の流れ方向Ｆに応じて本発明の風力発電装置を転向機構、そして角度調節機構などと組み合わせることも可能である。

以下、図４及び図５を参照しながら、本発明の風力発電装置を例示する第２の実施形態について詳しく説明する。図４は本発明の風力発電装置の第２の実施形態が示されている分解斜視図であり、そして図５は該第２の実施形態が示されている側面断面図である。

第２の実施形態は、前記第１の実施形態と多く共通しているが、内側案内壁２４の円周壁部２４１に、風車手段１の逆風側ＳＢと空気案内路２６を連通させる複数の穿孔２４３が設けられる点において異なっている。この構造によれば、例えば雨の中で回転中の各フィン１２に付いて逆風側ＳＢに流れ込む雨水を、逆風側ＳＢに溜めて風車手段１の回転運動を妨げることのないように、各穿孔２４３から排出できる。

以上の各実施形態によれば、本発明の風力発電装置は、逆風側ＳＢの風上側に向かって開口する空気受け入れ口２６１から、該逆風側ＳＢに位置している風車手段１のフィン１２にある受風面１２１に向かって開口する空気排出口２６２まで延伸する空気案内路２６が形成されたガイドカバー手段２を具えているため、逆風側ＳＢにおける空気の流れ方向Ｆからの風力を空気受け入れ口２６１から空気排出口２６２に案内して該逆風側ＳＢにおけるフィン１２を回転駆動することができるので、逆風側ＳＢにおける風力をも利用して風車手段１を駆動できるので、従来より多くの風力を利用して発電することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

上記構成によれば、本発明の風力発電装置は、風力を充分に活用して発電できるので、より多くの発電量の提供に貢献することもできる。

１ 風車手段
１１ 回転軸
１２ フィン
１２１ 受風面
１２２ 導流プレート
２ ガイドカバー手段
２３ 外側案内壁
２４ 内側案内壁
２４１ 円周壁部
２４２ 偏離壁部
２５ 転向案内壁
２５１ 転向壁部
２５２ 排出案内壁部
２６ 空気案内路
２６１ 空気受け入れ口
２６２ 空気排出口
２６３ 案内部
２６４ 転向部
２７ 側壁
２７０ 加圧空間
２７１ 第１の封止部
２７２ 第２の封止部
２７３ 軸受ノッチ
Ｆ 空気の流れ方向
ＳＡ 順風側
ＳＢ 逆風側
Ｔ 運動方向

Claims (11)

1. 空気の流れにより回転駆動されて発電する風力発電装置であって、
   前記空気の流れ方向と略直交する方向に延伸している回転軸と、該回転軸に、それぞれの受風面で前記空気の流れを受けて押し動かされると共に該回転軸を駆動し、運動方向が前記空気の流れ方向と略一致する順風側から、運動方向が前記空気の流れ方向と逆になる逆風側へと繰返して回転することができるように取り付けられている複数のフィンとを有する風車手段と、
   前記逆風側で前記風車手段の前記複数のフィンの回転経路範囲の外側に配置されていると共に、該逆風側の風上側に向かって開口する空気受け入れ口から、回転の途中で該逆風側に位置している前記フィンの前記受風面に向かって開口する空気排出口まで延伸する空気案内路を囲むように形成されたガイドカバー手段と、を具えていることを特徴とする風力発電装置。
2. 前記ガイドカバー手段は、
   前記空気排出口が前記逆風側の風下側に配置されており、
   且つ、前記空気案内路が、
   前記空気受け入れ口から前記逆風側の風下側に延伸する案内部と、
   前記案内部の前記空気受け入れ口の反対側から前記逆風側の風上側へ湾曲してから前記空気排出口に連通する転向部と、を有するように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の風力発電装置。
3. 前記ガイドカバー手段は、前記逆風側で前記風車手段の前記複数のフィンの回転経路範囲に臨む内側案内壁を有しており、
   該内側案内壁の全長が前記複数のフィンにおいて隣り合う２つのフィンの先端の間の距離より長くなっていることを特徴とする請求項２に記載の風力発電装置。
4. 前記複数のフィンの回転中において隣り合う２つのフィンが共に前記ガイドカバー手段に隣接して且つ前記空気排出口の両側にそれぞれ位置している際、該隣り合う２つのフィンと前記ガイドカバー手段とにより前記空気排出口から空気を受入れる加圧空間が画成され、前記空気排出口から空気を受入れて前記加圧空間内を加圧することにより、前記空気排出口が開口する向きに位置する前記フィンを押し動かすことを特徴とする請求項３に記載の風力発電装置。
5. 前記複数のフィンのそれぞれの先端に、該先端からその回転方向の逆方向へ延伸する導流プレートが配置されていることを特徴とする請求項４に記載の風力発電装置。
6. 前記空気案内路における前記案内部が、前記空気受け入れ口から前記転向部へと徐々に狭まるように形成されていることを特徴とする請求項５に記載の風力発電装置。
7. 前記ガイドカバー手段は、
   前記内側案内壁と共に前記空気受け入れ口及び前記空気案内路における前記案内部を画成する外側案内壁を更に有していることを特徴とする請求項６に記載の風力発電装置。
8. 前記ガイドカバー手段は、
   前記外側案内壁から更に前記逆風側の風下側に延伸してから、前記逆風側の風上側に折り返して先端が前記内側案内壁と共に前記空気排出口及び前記空気案内路における前記転向部を画成する転向案内壁を更に有していることを特徴とする請求項７に記載の風力発電装置。
9. 前記ガイドカバー手段が有する前記内側案内壁は、
   前記回転経路範囲の周縁と略一致するように延伸し、一端が前記外側案内壁と共に前記空気受け入れ口を画成する円周壁部と、
   該円周壁部の前記空気受け入れ口から離れた他端側が前記回転経路範囲の周縁から次第に離れつつ前記逆風側の風下側へ延伸して先端が前記転向案内壁と共に前記空気排出口を画成する偏離壁部とを有しており、
   前記複数のフィンの回転中に前記加圧空間が画成される際、前記加圧空間を画成する２つのフィンにおいて前記空気排出口が開口する向きに位置する前記フィンの先端は前記円周壁部に臨む位置にあることを特徴とする請求項８に記載の風力発電装置。
10. 前記ガイドカバー手段が有する前記転向案内壁は、
    前記外側案内壁から更に前記逆風側の風下側に延伸してから、前記逆風側の風上側に折り返して前記回転経路範囲の周縁まで延伸する転向壁部と、
    前記転向壁部の前記回転経路範囲の周縁に当たる箇所から前記回転経路範囲の周縁と略一致するように前記逆風側の風上側へ延伸して前記内側案内壁の前記偏離壁部と共に前記空気排出口を画成する排出案内壁部と、を有しており、
    前記複数のフィンの回転中に前記加圧空間が画成される際、前記加圧空間を画成する２つのフィンにおいて前記空気排出口が開口する向きに位置していない前記フィンの先端は前記排出案内壁部に臨む位置にあることを特徴とする請求項９に記載の風力発電装置。
11. 空気の上流側から下流側へ流れる方向と略直交する方向に延伸している回転軸と、一端が前記回転軸に接続されると共に前記空気の流れによって前記回転軸を回転させる複数のフィンとを備えた風力発電装置において、
    前記空気の流れによって前記複数のフィンが一つの所定の回転方向に回るように前記空気の流れの上流側から下流側にかけて、前記複数のフィンの回転経路に沿って略半円弧状に形成された内側案内壁と、
    前記内側案内壁よりも前記複数のフィンの回転経路範囲の更に外側に形成される外側案内壁と、
    前記内側案内壁と前記外側案内壁とにより画成されると共に前記空気を上流側から下流側へ案内するように延伸する空気案内路とを備え、
    前記空気案内路は、
    上流側に開口する空気受け入れ口と、
    下流側に形成されると共に前記複数のフィンが回転する方向に開口する空気排出口とを備える、
    ことを特徴とする風力発電装置。

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