JP4486445B2

JP4486445B2 - 風力利用機器

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Publication number: JP4486445B2
Application number: JP2004242174A
Authority: JP
Inventors: 喜三郎水野; 一英豊島
Original assignee: Sato Kogyo Co Ltd
Current assignee: Sato Kogyo Co Ltd
Priority date: 2004-08-23
Filing date: 2004-08-23
Publication date: 2010-06-23
Anticipated expiration: 2024-08-23
Also published as: JP2006057574A

Description

本発明は、風力をにより発生させた電力を利用する風力利用機器に関する。

風力により発生させた電力を利用する風力利用機器として、例えば特許文献１には、プロペラにより発電機を回転させ電力を発生させ、この電力を用いて、ランプを明滅させたり、鳥の翼に見立てた水平翼部を羽ばたかせる電子風見鶏が公知である。

特開平１０３１９０３１号公報（図１）

しかしながら、前述の電子風見鶏では、その電子風見鶏本体（筐体）内に、各センサや発電機等のほか、蓄電池をも含んでいるため、筐体をコンパクトにするのに限界があった。
一方、支持ポールの先端に取り付け、プロペラを風力で回転させて電力を得るタイプの風力利用機器では、プロペラを風に対向する対応させた向きにする必要があるため、尾翼あるいは筐体の形態などによって、風向きに合わせて筐体を支持ポールの軸線周りに回転させる必要がある。このため、蓄電池を筐体の外部に配置すると、筐体内に保持されている発電機あるいはその他の電気回路と蓄電池とを結ぶリード線が捩れてしまい、断線などの虞があった。
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであって、筐体の大きさをコンパクトにすることができる風力利用機器を提供することを目的とする。

その解決手段は、水平軸線の周りに回転可能なプロペラと、上記プロペラの回転を用いて電力を発生する発電機と、上記電力により作動させられる電力駆動装置と、上記電力駆動装置を包囲または支持し、上記プロペラを支持する筐体と、上記電力を蓄積する蓄電池と、を備える風力利用機器であって、上記筐体は、筐体本体部と、支持ポールの先端側のポール先端部に上記筐体本体部を上記支持ポールのポール軸線周りに回動自在に固着する筐体保持部と、を含み、上記蓄電池は、上記発電機及び電力駆動装置と電気的に結合しつつ、上記筐体が上記支持ポールに固着されたとき、中空筒状とされた上記支持ポール内に、上記筐体本体部の上記ポール軸線周りの回動とともに回動可能に上記筐体本体部から吊り下げられて収容されるように、上記筐体本体部外に配置されてなる風力利用機器である。

本発明の風力利用機器では、蓄電池が筐体本体部外に配置されているので、筐体（筐体本体部）をコンパクトにすることが可能である。一方、蓄電池は、支持ポールに筐体本体部をポール軸線周りに回動自在に固着したときに、中空筒状とされた支持ポール内に筐体本体部から吊り下げられて収容されるように、配置されている。しかも、筐体本体部のポール軸線周りの回動ともに回動可能に吊り下げられる。従って、この風力利用機器を、ポール先端部が中空筒状の支持ポールに固着した場合、蓄電池は、ポール先端部内に収容され、筐体本体の回動にとともに回動するから、蓄電池と発電機あるいは電力駆動装置などとを結ぶ配線が捩れて、断線等を生じる虞もない。
また、蓄電池の性能が劣化した場合には、支持ポールから風力利用機器を取り外すと、蓄電池が筐体本体外に出ているので、容易に交換可能である。
さらに、この風力利用機器では蓄電池を備えているので、風速が小さくなり発電機で電力を発生できない場合でも、予め蓄電池に蓄えた電力を用いて、電力駆動装置を作動させることができるから、電力駆動装置の作動を平準化させることができる。

なお、電力駆動装置としては、電力によって駆動させられる装置であればいずれのものでも良いが、例えば、発光ダイオードやネオン管などの発光装置や、音声信号を生成する音源と増幅器とスピーカとからなる発音装置が挙げられる。また、気温、湿度、気圧、風力、風向、気中の特定ガスの濃度などの物理量を計測するセンサとこれを駆動する電源装置と計測した物理量がこの風力利用機器の外部で認識できるようにする外部報知装置とからなる計測装置なども挙げられる。この計測機器における外部報知機器としては、発光装置や発音装置、無線通信装置などが挙げられる。これらにより、発光ダイオード等の発光装置の明滅や色の変化、発音装置のスピーカからの音声による報知や、無線通信装置による計測した物理量の報知などを行わせることができ、これにより、気温その他の物理量を、外部から認識することができる。
また、蓄電池を吊り下げるに当たり、蓄電池に接続するリード線で吊り下げられるように構成することもできるし、他の部材例えばワイヤ等で蓄電池を吊り下げるように構成することもできる。

さらに、上記風力利用機器であって、前記蓄電池は、前記筐体本体部から上記蓄電池に接続するリード線で吊り下げられるように構成されてなる風力利用機器とすると良い。

蓄電池が、この蓄電池に接続するリード線で吊り下げられるように構成することで、ワイヤ等の他の部材を用いることなく吊り下げることができる。

さらに、上記いずれかに記載の風力利用機器であって、周囲の明るさを計測する明るさセンサと、上記明るさセンサにより周囲が暗いと判定されたとき、前記電力駆動装置を作動を許す制御手段と、を備え、前記電力駆動装置は、前記電力を用いて発光する発光装置であり、上記発光装置は、前記筐体本体部内に配置されてなり、上記筐体本体部は、少なくとも一部が透明または半透明で、上記発光装置の発光を、この風力利用機器の斜め下側から視認可能に構成されてなる風力利用機器とすると良い。

この風力利用機器では、発光装置が筐体本体部内に配置されているので、雨に晒されても、発光装置に直接水が触れることが無く、水による短絡等の不具合が生じにくい。また、風力利用機器は支持ポールの先端の固着する場合が多いから、人は、この風力利用機器を斜め下側から見ることになる場合が多い。この場合に、本発明の風力利用機器では、筐体本体部の位置部を透明または半透明とし、発光装置の発光を、斜め下側から視認できる構成としている。このため、この風力利用機器の発光装置により、この風力利用機器から斜め下方方向の照明を行ったり、この風力利用機器を見上げる看者に対し、発光装置の点灯や明滅による心地よさを与えることができる。

本発明の実施の形態を、図１〜図５を参照して説明する。

本実施例の風力利用機器である風力照明機器１は、図１に示す形態を有し、風力発電によって得た電力により、内部に備える発光ダイオード６１，６２が発光するように構成されている。この風力照明機器１は、プロペラ部２と、筐体３と、尾翼部５を備える。プロペラ部２は、４枚の翼を有するプロペラ２１と略半球形状を有するコーン部２２とからなる。筐体３は、このコーン部２２とで、略卵形状をなす形状とされている。尾翼部５は、この筐体３の後上方（図１中、右上方向）に延びて配置され、大きな丸みを帯びた羽型（雲形）の尾翼５１と、この尾翼５１を筐体３に結合する連結ロッド５２とを有する。

筐体３は、上述のようにコーン部２２とで、略卵形状をなす形状の筐体本体部３１と、この筐体本体部３１を支持ポールＳＰの先端部ＳＰ１に固定するための筐体保持部３２とを含む。筐体本体部３１は、プロペラ部２側を環状に覆う前面部材３１ａと、上側略半分を覆う略１／４球殻状の上面部材３１ｂと、下側略半分を覆い、筐体保持部３２に連なる略１／４球殻状の下面部材３１ｃとを有する。この下面部材３１ｃは、半透明のプラスチック材料で構成されており、後述するようにして内部に配置した発光ダイオード６１，６２を発光させたとき、外から、特に、この風力照明機器１の斜め下側から光が眺められるように構成されている。また、上面部材３１ｂも、半透明のプラスチック材料で構成されており、後述するようにして内部に配置したＣｄＳ光センサに外部からの光が届き、周囲の明るさが判るように構成されている。

また、筐体保持部３２は、図３に示すように、２段円筒形状を有し、支持ポールＳＰの先端部ＳＰ１にこれを覆うように被せて支持ポールＳＰに風力照明機器１を固定するためのポール保持部材３２ａを有する。このポール保持部材３２のうち、支持ポールＳＰの先端部ＳＰ１の周囲を取り囲む径大部３２ａａには、図示しないスリットが形成されており、このスリットの両側からそれぞれ外側に突出するミミ部３２ａｅを、締め付けボルト３４で締め付けることで、支持ポールＳＰにこのポール保持部材３２ａ、筐体３、ひいては風力照明機器１が固着される。また、筐体保持部３２は、ポール保持部材３２ａの径小部３２ａｂに外嵌されて、この径小部３２ａｂの周囲を回動自在に摺動する環状の摺動リング部材３２ｂ、及び径小部３２ａｂの先端（図３、中上端）を覆い、固定ビス３３で径小部３２ａｂに固着されてなる抜け止め部材３２ａｃをも有する。摺動リング部材３２ｂと抜け止め部材３２ａｃとの間には、後述する回路基板６等を保持するためのブラケット４が挟持されており、このブラケット４は、抜け止め部材３２ａｃに対して摺動し、摺動リング部材３２ｂと共に、ポール保持部材３２ａの径小部３２ａｂの周囲を回動自在にとされている。このため、ブラケット４及びこれに保持されている回路基板６、プロペラ部２、筐体３の筐体本体部３１等が、支持ポールＳＰのポール軸線ＳＸの周りに回動可能となっている。かくして、風が吹くと、尾翼５１により風向きに応じて、プロペラ部２及び筐体３の筐体本体部３１が、プロペラ部２が風上となる向きにポール軸線ＳＸの周りに回動し、風を受けてプロペラ２１が水平軸線ＨＸ周りに回転する。また、ブラケット４の尾翼固定部４１に連結ロッド５２がカシメ固定されることにより、尾翼部５がブラケット４を介して筐体３に保持される。

このプロペラ２１の回転により、図３において破線で示す発電機８（図４参照）のロータ８５が回転する。
発電機８は、図４に示す構造を有する、三相交流発電機であり、ステータブラケット８１により、ブラケット４に固着されている。また、発電機８は、ステータ８２、シャフト８３，ベアリング８４，及びロータ８５を含む。ステータ８２は、ステータブラケット８１に保持されたステータ鉄心８２ａと、これに巻回されたステータコイル８２ｂとからなる。シャフト８３は、水平軸線ＨＸを軸線とし、ベアリング８４によってステータブラケット８１に保持され、水平軸線ＨＸ周りに滑らかに回転可能とされている。ロータ８５は、このシャフト８３に固着されているので、ロータ８５も水平軸線ＨＸ周りに回転可能となっている。さらに、ロータ８５は、ステータ鉄心８２ａの径方向外側（図４中、上下方向）に位置する環状のロータマグネット８５ａと、このロータマグネット８５ａを保持し、ステータ８２を囲むように配置されたロータブラケット８５ｂ、及び、ロータブラケット８５ｂをシャフト８３に固着するセンターブラケット８５ｃとを有する。
発電機８は、このような構成を有するので、ロータ８５の回転により、ステータコイル８２ｂにから延びる３本のリード線８６から三相交流出力を得ることができる。

発電機８で生成された交流電力は、回路基板６上に構成された電気回路９（図５参照）のうち、発光装置９３における発光ダイオード６１，６２の発光エネルギとして費消される。具体的には、発電機８で発生した三相交流電力は、６つのダイオードで構成されたインバータ９１及び平滑コンデンサ９２によって直流電力（風力電力）とされる。平滑コンデンサ９２と並列にＮｉ−Ｃｄ電池からなる蓄電池６４を備えているので、次述するように、発光ダイオード６１，６２を発光させない場合、生じた直流電力は、この蓄電池６４に順次蓄えられることとなる。また、発光ダイオード６１，６２を発光させる場合には、発電機８で発生させた風力電力に加え、蓄電池６４で予め蓄えた電力を用いることとなる。

さて、発光装置９３において、発光ダイオード６１，６２は、ダイオード制御回路９４によって、点灯あるいは消灯が制御される。詳細には、明るさセンサであるＣｄＳ光センサ６３が受光すると抵抗値が低下する性質を利用して、周囲が暗くなると、発光ダイオード６１，６２が発光するように制御される。具体的には、抵抗９５及び可変抵抗９６と、ＣｄＳ光センサ６３とが直接に接続されており、ＣｄＳ光センサ６３の抵抗が受光により低くなると、トランジスタからなるスイッチ素子９８がオフとなり、抵抗９７に電流が流れなくなるため、ＦＥＴからなるスイッチ素子９９もオフとなる。このため、発光ダイオード６１，６２に通電されなくなり、これらは消灯される。一方、周囲が暗くなりＣｄＳ光センサ６３の抵抗が高くなると、スイッチ素子９８，９９がオンとなり、発光ダイオード６１，６２に通電されてこれらが点灯する。かくして、発光ダイオード６１，６２の発する光は、筐体３のうち半透明の下面部材３１ｃを通じて、この風力照明機器１の斜め下方からよく見えることとなる。このようにして、この風力照明機器１の斜め下方を照明し、あるいは看者の趣味感に訴え、心地よさを与えることができる。

回路基板６は、図２及び図３に示すように、ブラケット４に保持されており、本実施例では、板面が水平になるようにされている。この回路基板６には、図５に示す電気回路９のうち、発電機８と蓄電池６４を除く回路部品が搭載されている。本実施例では、６ヶの発光ダイオード６１は、回路基板６の下面に取り付けられ、１ヶの発光ダイオード６２は、回路基板６にこれから後上方に突出する形態で取り付けられている。また、ＣｄＳ光センサ６３は、受光面を上方に向けて、半透明の上面部材３１ｂを通じて外部の光を受光できるようになっている。

また本実施例では、蓄電池６４は、図２及び図３に示すように、支持ポールＳＰ内のポール内空間ＳＰＳに吊り下げられた形態で配置されている。この蓄電池６４は、本実施例では、円筒形状のＮｉ−Ｃｄ電池を２ヶ直列に並べたものであり、２本のリード線を含む蓄電池接続ケーブル６５によって、回路基板６の電気回路９（従って、発電機８や発光装置９３）と接続している。具体的には、２本のリード線を含むケーブル本体部６５ｂの両端からは、それぞれ２本のリード線（基板側リード部６５ａ、及び電池側リード部６５ｃ）が突出している。このうち、基板側リード部６５ａは、回路基板６上に構成された電気回路に接続している。一方、電池側リード部６５ｃは、蓄電池６４の＋端子及び−端子にそれぞれ接続している。

回路基板６は、支持ポールＳＰのポール軸線ＳＸと同軸となるケーブル挿通孔６ＴＨを備えており、このケーブル挿通孔６ＴＨ内に蓄電池接続ケーブル６５が挿通され、ケーブル固定具７１によって、ケーブル本体部６５ｂが回路基板６に保持されている。従って、蓄電池接続ケーブル６５のケーブル本体部６５ｂは、ほぼポール軸線ＳＸと同軸とされ、筐体本体部３１の下方に、電池側リード部６５ｃにより蓄電池６４が吊り下げられた形態とされている。

本実施例の風力照明機器１では、このような形態とされているので、筐体３内に、蓄電池６４を保持するスペースを確保する必要が無く、このために、筐体３の形態をコンパクトにすることができる。
しかも、蓄電池６４は、蓄電池接続ケーブル６５によって吊り下げられた状態とされており、ポール軸線ＳＸの周りに回動自在であるから、風向きが変わって、筐体３がポール軸線ＳＸの周りに回動しても、その回動と共に、蓄電池６４もポール軸線ＳＸの周りに回動する。従って、筐体３が同方向に回動する（例えば右方向に繰り返し回動する）ことが生じても、蓄電池６４に接続している蓄電池接続ケーブル６５が捻れて、断線を生じるなどの不具合を生じることがない。
さらに、Ｎｉ−Ｃｄ電池からなる蓄電池には寿命があるため、蓄電能力が低下した場合には、交換する必要がある。この場合にも、この風力照明機器１を支持ポールＳＰからはずせば、具体的には、締め付けボルト３４をゆるめてポール支持部材３２を支持ポールＳＰからはずせば、蓄電池６４が現れるため、これを交換するだけで済み、風力照明機器１の筐体３を分解するなどの作業は不要である利点もある。

以上において、本発明を実施例に即して説明したが、本発明は上記実施例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、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
例えば、上述の実施例では、蓄電池６４を、蓄電池接続ケーブル６５を用いて回路基板６の電気回路に接続すると共に、支持ポールＳＰ内に吊り下げる構成とした。しかし、蓄電池を、リード線を用いて電気回路に電気的に接続する一方、ワイヤや樹脂製の紐やネットなどを用いて物理的機械的に吊り下げるようにしても良い。

また、上述の実施例では、ＣｄＳ光センサ６３を用いて、周囲が暗い場合のみ発光ダイオード６１等を発光させたが、常時発光させるようにしても良い。また、連続発光でなく、発光ダイオードを点滅させるようにしても良い。
さらに、上述の実施例として、発光ダイオードを用いて発光させる風力照明機器を例示したが、風力電力及び蓄電池に蓄積した電力を用いて、照明（発光）以外、あるいは照明と併せて、装置を駆動するようにしても良い。例えば、音源とアンプとスピーカを含む発音装置を用いて、所定の音声（川のせせらぎの音、鳥のさえずりの音など）を発生させるようにしても良い。あるいは、外気温を計測する気温センサ、湿度を計測する湿度センサ、気圧を測定する気圧センサ、その他、風力、風向、気中の排気ガス濃度などのブル治療を計測するセンサと、これを駆動する電源装置、及び測定データを外部に伝える外部報知装置を有する風力利用機器とすることもできる。このような風力利用機器では、外部から電力を供給しなくとも、風力によってセンサを作動させ、測定データを外部から認識することができるので、センサの設置が容易である。
また、本実施例では、プロペラを用いた風力発電によってのみ電力を得たが、筐体３内あるいは筐体３の上部など適宜の位置に太陽電池を設置し、太陽電池による電力も併せて用い、また蓄電池に蓄えるようにしても良い。

実施例に係る風力照明機器を支持ポールの先端に設置した状態を示す斜視図である。実施例に係る風力照明機器の構造の概要を示す説明図である。実施例に係る風力照明機器と支持ポールとの関係を説明する説明図である。実施例に係る風力照明機器に用いる発電機の構造を示す説明図である。実施例に係る風力照明機器における電気回路の構成を示す回路図である。

符号の説明

１風力照明機器（風力利用機器）
２プロペラ部
２１プロペラ
ＨＸ水平軸線
３筐体
３１筐体本体部
３１ｂ上面部材
３１ｃ下面部材
３２筐体保持部
４ブラケット
５尾翼部
５１尾翼
ＳＰ支持ポール
ＳＰ１（支持ポールの）ポール先端部
ＳＸポール軸線
６回路基板
６１，６２発光ダイオード
６３ＣｄＳ光センサ（明るさセンサ）
６４蓄電池
６５蓄電池接続ケーブル
８発電機
９電気回路
９３発光装置（電力駆動装置）
９４ダイオード制御回路（制御手段）

Claims

水平軸線の周りに回転可能なプロペラと、
上記プロペラの回転を用いて電力を発生する発電機と、
上記電力により作動させられる電力駆動装置と、
上記電力駆動装置を包囲または支持し、上記プロペラを支持する筐体と、
上記電力を蓄積する蓄電池と、を備える
風力利用機器であって、
上記筐体は、
筐体本体部と、
支持ポールの先端側のポール先端部に上記筐体本体部を上記支持ポールのポール軸線周りに回動自在に固着する筐体保持部と、を含み、
上記蓄電池は、
上記発電機及び電力駆動装置と電気的に結合しつつ、
上記筐体が上記支持ポールに固着されたとき、中空筒状とされた上記支持ポール内に、上記筐体本体部の上記ポール軸線周りの回動とともに回動可能に上記筐体本体部から吊り下げられて収容されるように、上記筐体本体部外に配置されてなる
風力利用機器。
請求項１に記載の風力利用機器であって、
前記蓄電池は、
前記筐体本体部から上記蓄電池に接続するリード線で吊り下げられるように構成されてなる
風力利用機器。
請求項１または請求項２に記載の風力利用機器であって、
周囲の明るさを計測する明るさセンサと、
上記明るさセンサにより周囲が暗いと判定されたとき、前記電力駆動装置を作動を許す制御手段と、を備え、
前記電力駆動装置は、前記電力を用いて発光する発光機器であり、
上記発光機器は、前記筐体本体部内に配置されてなり、
上記筐体本体部は、少なくとも一部が透明または半透明で、上記発光機器の発光を、この風力利用機器の斜め下側から視認可能に構成されてなる
風力利用機器。