JP5584741B2

JP5584741B2 - 風力発電装置

Info

Publication number: JP5584741B2
Application number: JP2012205637A
Authority: JP
Inventors: 久士藤林
Original assignee: エコホールディングス株式会社
Priority date: 2012-09-19
Filing date: 2012-09-19
Publication date: 2014-09-03
Anticipated expiration: 2032-09-19
Also published as: JP2014058941A

Description

本発明は、自動車や列車などの車体の走行によって発生した風を利用して発電を行う風力発電装置に関する。

従来より風力発電装置は自然風を利用するのが一般的であり、人工的に発生した風を利用して風力発電を行うものは知られていない。特に、道路に関わる風力発電装置だけを見ても、自然風を利用したものに限られている（例えば特許文献１，２）。
特開２００５−１０５５９４号公報特開２００８−１４４５５０号公報

自然風は風向きが一定しないことが多く、風力発電装置の設置箇所が限定されることが多いものであった。

本発明は、このような実情に着目してなされたものであって、自動車や列車などの車体の走行によって発生した風を有効に活用して発電を行うことができる風力発電装置を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために、本発明では次のように構成している。

（１）本発明に係る風力発電装置は、一定方向に車体が走行する走行経路脇に沿って立設されて、車体の走行によって発生した気流を壁面によって車体走行方向に案内する導風壁と、前記導風壁の車体走行方向の端部に配備されて、導風壁で案内された気流を受けて縦向きの回転軸心周りに回転する風車と、前記風車に連動連結されて駆動される発電機と、を備える風力発電装置であって、前記導風壁を樹脂成形した中空壁に構成するとともに、その内部に水を充填貯留可能に構成してあることを特徴とする。

この構成によると、車体が導風壁に近くを走行することで、車体で押されて前方（車体走行方向）および導風壁側に向けて流れる気流、空気の粘性で車体の走行に追従する気流、および、車体の後方に発生する負圧によって車体走行方向に流れる気流、などが導風壁の壁面で車体走行方向に案内される。導風壁の壁面で案内される気流は、傾斜案内面で案内されて風車に導かれ、案内された気流を受けて風車が回転して発電がなされるとともに、車体が走行する走行経路脇に沿って立設される導風壁を、車体が衝突した際の緩衝壁として機能させることができる。

（２）本発明の好ましい実施態様では、前記中空壁に構成された前記導風壁の内部に、互いに連通する複数の区画室を形成してある。

この構成によると、車体の衝突による衝撃を、貯留した水を介して各区画室に拡散することができ、高い緩衝機能を発揮させることができる。

（３）本発明の他の実施態様においては、前記導風壁は前記走行経路の中央分離帯に設置され、導風壁の両壁面で互いに逆方向に案内される気流によって回転される風車を導風壁の両端にそれぞれ配備してある。

この構成によると、単一の導風壁で中央分離帯の両側に流れる気流を案内して、導風壁の両端に配備した２つの風車でそれぞれ風力発電を行うことができる。

（４）本発明の他の実施態様においては、前記導風壁の壁面に、車体走行方向側ほど走行経路から離れる傾斜案内面を備えて、この傾斜案内面の車体走行方向終端に前記風車を臨設してある。

この構成によると、走行する車体で押されて斜め前方へ流れる気流に極力抵抗をかけることなく効率よく気流を風車に導くことができる。

（５）本発明の他の実施態様においては、前記風車の回転軸心より走行経路側部分を、前記傾斜案内面の車体走行方向終端より走行経路側に突出してある。

この構成によると、気流のエネルギーを効率よく風車の一定方向回転に変換することができる。

（６）本発明の他の実施態様においては、前記導風壁に形成した前記傾斜案内面の車体走行方向に対する角度を３〜１５°としてある。

この構成によると、走行する車体で押されて発生する斜め前方に向かう気流を抵抗少なく円滑に導風壁で案内することができる。

（７）本発明の他の実施態様においては、前記傾斜案内面における車体走行方向側の端部に、傾斜案内面で案内されてきた気流を風車のブレード回動軌跡に対する略接線方向に導く終端案内面を連設してある。

この構成によると、終端案内面で案内された気流によって風車を効率よく高トルクで回転させることができ、発電効率を高めることができる。

（８）本発明の他の実施態様においては、前記風車の走行経路側に、導風壁で案内されてきた気流を風車に導く導風ガイドを風車の外周に沿って配備してある。

この構成によると、導風壁で案内されてきた気流を逃がすこと少なく風車に供給して、効率の高い風力発電を行うことができる。

このように、本発明によれば、自動車や列車などの車体の走行によって発生した一定方向の風を有効に活用して発電を行うことができるとともに、一定方向に車体が走行する走行経路脇に沿って立設されて、車体の走行によって発生した気流を壁面によって車体走行方向に案内する導風壁を、車体が衝突した際の緩衝壁として機能させることができる。

本発明の風力発電装置を設置した道路の一部を示す平面図である。風力発電装置の斜視図である。風力発電装置の一部を横断した平面図である。風力発電装置の側面図である。図３におけるａ-ａ断面図とｂ-ｂ断面図である。別実施例の概略平面図である。別実施例の概略平面図である。別実施例の概略平面図である。別実施例の概略平面図である。別実施例の概略平面図である。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

図１に、本発明の風力発電装置１を設置した道路の一部を示す平面図が、図２に風力発電装置１の全体の外観を示す斜視図がそれぞれ示されている。

この風力発電装置１は、比較的高速で自動車（車体）が走行する自動車道路の中央分離帯２などに設置して使用するものであって、縦向きの回転軸心ｐ周りに回転する風車３と、この風車３によって回転駆動される発電機４と、自動車Ｍの走行によって発生した気流を風車３に導く導風壁５とで構成されている。

図３，図４に示すように、風車３は、縦向きの支軸６の上下および中間に連結した支持円板７に亘って、上下に長い多数の受風ブレード８を周方向一定ピッチで架設して籠形に構成したクロスフロー型のものが使用されており、支軸６の下端に発電機４が同心に直結されている。

風車３の支軸６は、上部軸受けブラケット９と、発電機４を内装した下部ケース１０に亘って回転自在に軸受け支承され、上部軸受けブラケット９および下部ケース１０は導風壁５の端部にボルト連結されている。また、上部軸受けブラケット９と下部ケース１０とに亘って、風車３の外周に沿った２つのカバー１１，１２が架設されている。

導風壁５は、樹脂成形された高さが約１ｍ程度で、厚さが２０ｃｍ程度、長さが数ｍの中空壁に構成されており、中央分離帯２の幅方向中央箇所に道路（走行経路）と平行となるよう立設固定されている。なお、導風壁の立設固定手段としては、中央分離帯２に埋設したコンクリート製の基礎ブロックや、中央分離帯２自体にボルト締め付け固定する手段、など適宜手段を選択することができる。

導風壁５における左右の各壁面には、平面視で車体走行方向Ｆ側ほど道路から離れるように緩く傾斜する傾斜案内面５ａが形成され、その終端側に風車３が臨設されている。そして、風車３の回転軸心ｐより手前側の道路側部分が、傾斜案内面５ａの車体走行方向終端より道路側に突出するように風車３が設置されている。

ここで、自動車Ｍの走行によって前方に押される気流の車体走行方向Ｆに対する流動角度が約１５°であり、このため、この気流を円滑かつ効率よく風車３に向けて案内するために、傾斜案内面５ａの車体走行方向Ｆに対する傾斜角度を３〜１５°に設定することが望ましい。

また、導風壁５における傾斜案内面５ａの車体走行方向終端側に、傾斜案内面５ａで案内されてきた気流を走行経路側に案内して風車３に導く終端案内面５ｂが連設されるとともに、この終端案内面５ｂが、風車３におけるブレード回動軌跡に対して略接線方向に向けられている。

このように構成することで、傾斜案内面５ａで案内されてきた気流を風車３の受風ブレード８に効率よく供給して、高いトルクで風車３を回転させることができる。なお、終端案内面５ｂの車体走行方向Ｆに対する角度は３〜５°程度に設定することが、エネルギーロスを少なくして風車３の回転トルクを高める上で望ましい。

また、風車３の外側に沿って配備したカバー１１，１２のうち、風車３の受風側に位置するカバー１１は、導風壁５で案内されてきた気流を逃がすこと少なく風車３に導く導風ガイドとして機能し、気流のエネルギーを無駄なく風車３の回転に変換して、効率の良い風力発電を行うことができるようになっている。

また、図３，図５に示すように、導風壁５の内部には、左右の側壁内面から齟齬に隔壁５ｃが突設されて、壁内に互いに連通する複数の区画室１３が壁長手方向に沿って並設されている。また、導風壁５の上面適所にはキャップ付きの注水口１４が形成されており、導風壁５の内部に水を充填貯留しておくことができるようになっている。このように、内部に水を貯留した中空の導風壁５は、自動車Ｍが万一衝突した場合に、その衝撃を貯留した水を介して各区画室１３に拡散し、衝突による衝撃を緩和する緩衝機能を発揮する。

本発明に係る風力発電装置１は以上のように構成されており、自動車（車体）Ｍが導風壁５に近くを走行することで、自動車Ｍで押されて前方（車体走行方向）Ｆおよび導風壁側に向けて流れる気流、空気の粘性で自動車Ｍの走行に追従する気流、および、自動車Ｍの後方に発生する負圧によって車体走行方向Ｆに流れる気流、などが導風壁５の壁面で案内される。

導風壁５の壁面で案内される気流は、傾斜案内面５ａで案内された後、終端案内面５ｂによって風車３におけるブレード回動軌跡に導かれ、この気流を受けて各風車３が回転して発電が行われる。
〔他の実施例〕

本発明は、以下のような形態で実施することもできる。

（１）図６に示すように、導風用のカバー１１や終端導風面５ｂを備えない簡易な形態で実施することもできる。

（２）図７に示すように、片側通行だけの道路においては、導風壁５の道路に面する壁面にのみ傾斜案内面５ａや終端案内面５ｂを形成すればよい。

（３）図８に示すように、幅の広い中央分離帯２に設置する場合には、道路側の壁面にのみ傾斜案内面５ａや終端案内面５ｂを備えた導風壁５を有する図７に示す構造の２台の風力発電装置１を背中合わせに配置することで、導風壁５および風車３を道路にできるだけ近づけて、自動車Ｍによって発生した気流を受けやすい状態で使用することができる。

（４）図９に示すように、全長に亘って扁平な導風壁５を道路に対して少し傾斜させて立設することで、壁面全体を傾斜案内面５ａとすることも可能である。

（５）図１０に示すように、中央分離帯２に設置する場合、一つの風車３の前後に導風壁５を配備して、手前側の車線の気流と、対向車線側の気流が共通の風車３に供給されるように構し、中央分離帯２の両脇を行き交う自動車Ｍによって発生した互いに逆向きの気流で一つの風車３を一定方向に回転させることも可能である。なお、図１０の構成を含めて本発明の変形例としては、風車３と導風壁５とを互い違いに連続配置してもよい。

（６）上記実施例では、導風壁５を樹脂製の中空壁にして、軽量で、かつ、衝突緩衝部材として機能させるものとしているが、導風壁５を、金属製のフレームに金属板や樹脂板を貼り付けたものに構成して実施することも可能である。

（７）本発明の風力発電装置１は、主として自動車（車体）の走行によって気流が発生しやすい高速道路（走行経路）に好適に利用することができるものであるが、列車（車体）が高速で走行する軌道（走行経路）の脇に設置して利用することも可能である。

１風力発電装置
２中央瓶リ帯
３風車
４発電機
５導風壁
５ａ傾斜案内面
５ｂ終端案内面
１３区画室
Ｆ車体走行方向
Ｍ車体（自動車）

Claims

一定方向に車体が走行する走行経路脇に沿って立設されて、車体の走行によって発生した気流を壁面によって車体走行方向に案内する導風壁と、
前記導風壁の車体走行方向の端部に配備されて、導風壁で案内された気流を受けて縦向きの回転軸心周りに回転する風車と、
前記風車に連動連結されて駆動される発電機と、
を備える風力発電装置であって、
前記導風壁を樹脂成形した中空壁に構成するとともに、その内部に水を充填貯留可能に構成してある風力発電装置。
前記導風壁の内部に、互いに連通する複数の区画室を形成してある請求項１に記載の風力発電装置。
前記導風壁は前記走行経路の中央分離帯に設置され、導風壁の両壁面で互いに逆方向に案内される気流によって回転される風車を導風壁の両端にそれぞれ配備してある請求項１または２に記載の風力発電装置。
前記導風壁の壁面に、車体走行方向側ほど走行経路から離れる傾斜案内面を備えて、この傾斜案内面の車体走行方向終端に前記風車を臨設してある請求項１ないし３のいずれかに記載の風力発電装置。
前記風車の回転軸心より走行経路側部分を、前記傾斜案内面の車体走行方向終端より走行経路側に突出してある請求項４に記載の風力発電装置。
前記導風壁に形成した前記傾斜案内面の車体走行方向に対する角度を３〜１５°としてある請求項４または５に記載の風力発電装置。
前記傾斜案内面における車体走行方向側の端部に、傾斜案内面で案内されてきた気流を風車のブレード回動軌跡に対する略接線方向に導く終端案内面を連設してある請求項４ないし６のいずれかに記載の風力発電装置。
前記風車の走行経路側に、導風壁で案内されてきた気流を風車に導く導風ガイドを風車の外周に沿って配備してある請求項１ないし７のいずれかに記載の風力発電装置。