JPH10274148A

JPH10274148A - 漏斗形風力発電機

Info

Publication number: JPH10274148A
Application number: JP7505697A
Authority: JP
Inventors: Joseph Shienburi Andrew; ジョセフシェンブリアンドリュー; Paul Shenburi Joseph; ポールシェンブリジョセフ
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-03-27
Filing date: 1997-03-27
Publication date: 1998-10-13

Abstract

(57)【要約】【課題】いかなる地域でもその風条件に応じて、必要
な出力を提供するよう規模を調節することができ、風の
持つエネルギーを別形態のエネルギーに効率良く変換す
ることができる風力発電機、すなわち、タービンを提供
することができる風力発電機、すなわち、タービンを提
供すること。【解決手段】１以上の鉛直方向に配置されたタービン
を有し、該タービン周囲に複数の外側に伸びた羽根を持
ち、該羽根は風の流れをタービン方向に向けることで、
該タービンを有効に運転させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、漏斗形風力発電
機、すなわち、タービンに関するものであり、詳細には
各種利用分野に対応して規模を変更することができる発
電機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】人類が直面している主要な問題の一つ
に、エネルギーの利用がある。

【０００３】化石燃料である石油および石炭は減少する
資源であり、これらの資源については、過去100年余り
にわたって既知の鉱床は大量に採掘されてきた。

【０００４】現在でも多くの資源はあるが、将来的には
有限であり、限られたものである。

【０００５】原子力エネルギーは、基本的に原子力発電
に関連する固有の危険性があることから、当初期待され
たほどの恩恵とはならないことが明らかになっている。

【０００６】太陽エネルギーは当然のことながら継続し
て使用することが可能な資源であり、将来においてもか
なり実用面で利用されると考えられるが、現時点では、
太陽エネルギーを利用可能なエネルギーに変換するには
極めて高い経費を要し、大量の電力が関係する場合には
あまり有用ではない。さらに当然のことながら、世界的
には太陽光が信頼できるだけの太陽エネルギーを地表に
提供できない地域もある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】風力エネルギーも継続
して使用することが可能な資源であり、少なくとも一部
の地域では、大量の電力を提供することができ、世界の
ほとんどの地域で多くの電力を提供することができる。

【０００８】風力エネルギーを電力に変換する各種の方
法は数多く提案されており、そのうちの一部は商業的に
利用されているが、現時点では多くの商業的利用分野に
満足できる変換方法はないように思われる。

【０００９】本発明が関係するのは、上記の形態のエネ
ルギーである。

【００１０】本発明は、いかなる地域でもその風条件に
応じて、必要な出力を提供するよう規模を調節すること
ができ、風の持つエネルギーを別形態のエネルギーに効
率良く変換することができる風力発電機、すなわち、タ
ービンを提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】最も広い意味において本
発明は、１個以上の鉛直に立てられたタービンを有して
なり、該タービンの周囲に複数の外側に伸びた羽根を有
し、該羽根は風の流れをタービンの方向に向けて、該タ
ービンを有効に運転させるものである漏斗形風力発電機
を含むものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明をさらに理解しやすくする
ため、以下に、添付の図面を参照しながら本発明に従っ
て作製されるある特定の形態のタービンについて説明す
る。

【００１３】図１は、漏斗形風力発電機の平面図であ
る。

【００１４】図２は、漏斗形風力発電機の側面図であ
る。

【００１５】図３は、図１の線分３−３で切った断面図
である。

【００１６】図４は、図３の線分４−４で切った平面断
面図である。

【００１７】最初に理解しておくべき点として、本発明
のタービンは、タービン自体の物理的設計に応じて発生
する電力を広い範囲で変えることができる。

【００１８】例えば、僻地の地所など向けにわずか数キ
ロワットを提供するものから、何メガワットも発電して
町もしくは都市へ電力を供給するために使用されるもの
に至るタービンを設計することができると考えられる。

【００１９】本明細書においては、基本的に各種出力形
態についてこれ以上説明せず、説明上付随するものは別
として、機械工学的観点から特定の構造形態について説
明はしない。

【００２０】

【実施例】図１乃至図４を参照して本発明の実施例につ
いて説明する。

【００２１】本発明の好ましい態様においては、羽根１
０は、基本的にタービン１の周縁部２に対して接線方向
に配置され、タービン１の周縁部２周囲に等間隔に配置
されていることで、一連の隣接する漏斗形１４を形成
し、風がその漏斗形からタービン１の方に流れることが
できるようになっている。

【００２２】タービン上部を図示のようにして翼のよう
な配置を提供することで、上部３の表面にかかる圧力が
低減され、タービン１の表面に沿って上昇する空気によ
りさらにエネルギーを提供して、タービン１の回転を行
うことができるようなタービン１形状とすることができ
る。

【００２３】実際のタービン１は、その軸が鉛直方向に
配置されるよう設計されており、タービン下端５は、タ
ービン１の重量のかなりの部分を支えタービンを軸４周
囲の回転に制限するよう調整されたベアリング配列に連
結されていることになるであろうし、上端６は、純粋に
タービン１を鉛直に維持し、鉛直の回転を行わせるよう
調整されたより軽いベアリング配列２０を有することが
できる。

【００２４】その装置の第１の態様においては、タービ
ン１は単純に、それに風が当たった時に回転するよう調
整された公知の種類の羽根付きタービンとすることがで
きる。さらに複雑な態様では、タービンの軸４に対して
ほぼ垂直に当たる風だけでなく、タービンの下端５から
上端６へのタービン１の軸４に沿った風の運動によって
も回転することができる螺旋形タービンとすることがで
きる。

【００２５】さらに、複数のタービン１を用い、それら
のタービンを同軸的に取り付けて、一つのタービンの上
に別のタービンが来るようにすることができ、使用する
タービンの形態は、そのタービンへの入力風に応じて変
えることができる。

【００２６】このことについて以下に説明する。

【００２７】タービンから外方向に伸びた多くの羽根１
０があって、風をタービン１内に向かわせるようになっ
ている。

【００２８】通常は三角形とすることができるこれらの
羽根１０は、タービン１の周縁部２周囲に配置され、そ
の周縁部からわずかに外側に空間を設けて配置され、好
ましくはその内側端１１はタービン１に対して接線方向
となっている。

【００２９】すなわち、各羽根１０は、それがタービン
に最も近いところから接線方向に、タービン１から外側
に向けて伸びており、従って隣接する羽根１０同士は、
タービン１に対して外側に行くほど離れていくようにな
っている。

【００３０】発電機の１形態においては、周縁部２周囲
にそのような羽根１０を８枚設けることができるが、大
型の発電機が必要な場合には、この数より多くすること
ができる。

【００３１】実際には、タービン１周囲にリムもしくは
円板１３を配置することによって構造を強固にすること
が好ましく、好ましい実施態様においては、そのような
円板１３を３枚設けて、１枚は羽根１０の底より上方に
配置し、２枚目は羽根のほぼ中央に配置し、３枚目は羽
根１０の頂部より下方１６に配置する。上記のように、
これら円板１３は構造を強固にするものであり、さらに
は本明細書で後述する第２の利用分野を提供するもので
もある。

【００３２】別法として、上記円板１３を、羽根１０周
囲に配置した螺旋形部材に代えることができ、それをタ
ービン１の下端５から上端６に伸ばす。前述した通り、
各対の羽根１０は、平面図において、タービン１の周縁
部２から外側に伸びて、タービン１から離れるに連れて
互いに離れていく。すなわち、各対の羽根１０は、その
外側端１２で風を集める働きをすることができる漏斗形
１４を規定しており、風を内側のタービン１方向に集中
し、そうして風がタービン方向に移動するに連れて、風
を効果的に予備加圧する。

【００３３】従って妥当な範囲内であれば、羽根１０を
広くするほど、より多くの風が集まり、タービン１方向
に送られる。

【００３４】配置は、羽根１０がタービン１に対して等
間隔として、風が来る方向とは無関係に、タービン１の
運転がほぼ同等となるようにする。

【００３５】タービン１の上端６の形態は、タービン１
中に入らない風を上昇させて、タービン１の上端６付近
の圧を有効に低下させることができ、その低下によっ
て、タービン１に当たる風の少なくとも一部を上昇させ
て、タービン表面に沿って移動させることができるよう
になり、適切な設計のタービン１が提供された場合は、
それによってタービンに対してさらに回転運動が加わ
り、その効率が上昇する。

【００３６】複数のタービン１がある場合には、タービ
ンの形状を、所定の位置での風の利用が最大となるよう
にすることができる。例えば、下方もしくは最も下のタ
ービン１が「使用後」空気を効果的に反射して上昇させ
るように配置し、従って前述のように、その上のタービ
ン１の形状を、その風を利用して駆動力を得て、しかも
そのタービンを直接流れる空気からも駆動力を得るよう
なものとすることも可能であると考えられる。このよう
にして、周囲の風を最大限利用することができる。

【００３７】一般に風は、タービン１を通過する時、運
動方向から離れた側にある羽根１０を通り、風の流れに
単純に合流する。ただし、通常はその速度は低下してい
る。

【００３８】羽根１０の間に集まらない風によって風の
方向から離れたタービン側に、かなり低圧の領域を生じ
させることができるようにし、その低圧領域がタービン
を通過する風を引きつけ、できるだけ迅速にタービン１
からその風を追い出すようにする上で、ユニット形状を
役立たせることも可能である。

【００３９】タービン１に関して太陽エネルギーを利用
することもできる。一般に北（太陽に向く方向）に向い
ているタービン部分にある羽根１０および円板１３に、
黒色などの吸光色を塗布し、反対側にあるものには白色
または銀色などの反射色を塗布して、夏至前後を除き、
通常選択的にそうであるように太陽が北側を照らす時に
はその北側が暖かくなり、太陽が他方の側を照らすとそ
こから反射する傾向があって、相対的にその面の温度が
低くなって、その温度差の結果として、タービンを横切
るさらに別の風の運動が生じ、やはり追加のエネルギー
がタービン１に加わるようにすることができる。

【００４０】タービンはその力を、発電機を利用するこ
とができる何らかの電力源に提供しなければならないこ
とから、本明細書においてはタービンおよび発電機とい
う用語を使用している。

【００４１】すでに送電網があるユニットを使用する場
合には、それによって交流発電機すなわち交流機を駆動
して、直接交流電流を発生させ、それを高圧送電線網に
送ることができる。それを単独で用いる場合は、例えば
直流発電機を用い、電力をバッテリースタックに送るこ
とで、その電力を使用準備が整うまで蓄えることができ
るようにすることが好ましい場合があり、その場合、直
流電力として使用するかあるいは機械的もしくは電子的
交流機を通過させて用時に交流電力を提供するようにす
るかのいずれかとすることが考えられる。

【００４２】さらに、タービン１を用いてコンプレッサ
を駆動し、それによって空気を圧縮して、それを次に水
流ポンプに使用して水を運動させ、水をヘッドに当たる
ように運動させて、それを次に例えば水力発電機などを
介して利用することで、追加のエネルギーを提供するこ
ともできる。

【００４３】円板１３上および可能であれば通常の太陽
光を大部分の表面が受けるだけ効果的に北を向いている
羽根１０の面にも太陽電池を設けることで、装置からの
出力を上昇させることができる。すなわち、可能であれ
ば北側に向いている羽根のうち２または４枚の面に設け
る。

【００４４】このようにして発生する太陽による電力を
用いて、タービンによって発生する電力に補充すること
ができるか、あるいはそれとは独立に用いて、例えばタ
ービンの運転を制御するための電力を提供することも考
えられる。

【００４５】円板１３を螺旋形補強材に切り換えると、
発電機の先端に応じて、作業員または作業具が近づいて
保守を行うことが可能となる。

【００４６】本明細書の始めの部分において、本発明の
装置は、比較的少量の電力から非常に大量の電力まで供
給できると記載した。

【００４７】実際、本発明の装置を前記配置の羽根およ
び円板の内部にある自給自足の都市に適用して、その都
市がタービンから全ての電力を得るようにすることが可
能であると考えられる。そのような組み合わせはやや未
来の話のように思われるかも知れないが、そうではあっ
てもそれは、ほとんどの石炭燃焼発電所ならびに水力お
よび原子力発電所の場合のように、相当の送電網を提供
する必要なく、電力を得る有効な方法である。

【００４８】本明細書においては、本発明のある特定の
好ましい実施態様について説明したが、本明細書自体か
ら、本発明の精神および範囲を逸脱しない限りにおい
て、多くの改良を行うことができることは理解されよ
う。

【００４９】

【発明の効果】本発明は以上説明したように構成されて
いるので、いかなる地域でもその風条件に応じて、必要
な出力を提供するよう規模を調節することができ、風の
持つエネルギーを別形態のエネルギーに効率良く変換す
ることができる風力発電機、すなわち、タービンを提供
することができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】漏斗形風力発電機の平面図である。

【図２】漏斗形風力発電機の側面図である。

【図３】図１の線分３−３で切った断面図である。

【図４】図３の線分４−４で切った平面断面図である。

【符号の説明】

１タービン２周縁部３タービン上部４軸５タービン下端６タービン上端１０羽根１１内側端１３円板１４漏斗形２０ベアリング配列

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 597042179 ジョセフポールシェンブリＪＯＳＥＰＨＰＡＵＬＳＨＥＭＢＲＩオーストラリア国 3030 ヴィクトリアウェリビーポイントクックロード 425 (72)発明者アンドリュージョセフシェンブリオーストラリア国 3030 ヴィクトリアウェリビーポイントクックロード 425 (72)発明者ジョセフポールシェンブリオーストラリア国 3030 ヴィクトリアウェリビーポイントクックロード 425

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】１以上の鉛直方向に配置されたタービン
を有し、該タービン周囲に複数の外側に伸びた羽根を備
え、該羽根は風の流れをタービン方向に向けることで、
該タービンを効率よく運転させる漏斗形風力発電機。
【請求項２】タービンの鉛直軸と下端が、該タービン
の重量の多くの部分を支え該タービンの回転を該軸周囲
に制限するよう調整されたベアリング配列に連結してい
る請求項１記載の漏斗形風力発電機。
【請求項３】タービンの上端の構造が、該タービンを
鉛直に維持し、該タービンの鉛直回転を上昇させるよう
調整されている前記ベアリングより軽いベアリング部品
を設けることができるものである請求項２記載の漏斗形
風力発電機。
【請求項４】前記タービンが、タービン周縁部周囲に
等間隔で配置された三角形の羽根からなり、該羽根がタ
ービンから外側方向に伸び、かつ、最もタービンに近い
箇所においては接線方向に伸びている請求項１ないし請
求項３のいずれかに記載の漏斗形風力発電機。
【請求項５】リムまたは円板がタービン周縁部周囲に
配置されて、構造を強化している請求項４記載の漏斗形
風力発電機。
【請求項６】前記のリムまたは円板が等間隔で配置さ
れている請求項５に記載の漏斗形風力発電機。
【請求項７】３個の等間隔に隔てられた円板またはリ
ムがあり、１個は羽根の底より上にあり、２個目は羽根
の実質的に中央にあり、３個目は羽根の頂部より下方に
ある請求項５または請求項６記載の漏斗形風力発電機。
【請求項８】タービンの下端からタービンの上端まで
伸びる螺旋形部材が羽根周囲に配置された請求項１ない
し請求項４のいずれかに記載の漏斗形風力発電機。
【請求項９】各対の羽根が漏斗形状を規定し、該漏斗
形状がその外側端部で風を集めることができ、そのよう
な羽根の対はタービン方向に風を集中させることで、風
がタービン方向に移動するに連れて風を効果的に予備加
圧する請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の漏斗
形風力発電機。
【請求項１０】装置の太陽に向く部分にある羽根およ
び円板に吸光色、好ましくは黒色を塗布し、反対側に反
射色、好ましくは白色を塗布した請求項９記載の漏斗形
風力発電機。
【請求項１１】すでに送電網がある場合に前記装置を
用いて交流発電機すなわち交流機を駆動し、直接交流電
流を発生させて、該交流電流を高圧送電線網に送ること
ができるようにすることができる請求項１ないし請求項
１０のいずれかに記載の漏斗形風力発電機。
【請求項１２】前記装置を単独で使用することがで
き、発生する電力をバッテリースタックに供給すること
で、該電力を蓄え、最終的に直流電力として利用する
か、あるいは別法として、機械的または電子的交流機を
通して必要時に交流電力を与えることができる請求項１
１記載の漏斗形風力発電機。
【請求項１３】太陽電池が、円板もしくは螺旋形部材
および好ましくは太陽側を向いている羽根の面に設けら
れている請求項１ないし請求項１２のいずれかに記載の
漏斗形風力発電機。
【請求項１４】複数のタービンが同軸上に取り付けら
れ、他のものの上に取り付けられるタービンの上端はあ
らゆる位置で風の利用を最大とするような形状となって
いる請求項１３記載の漏斗形風力発電機。
【請求項１５】添付の図面を参照して本願明細書中に
記載された請求項１４記載の漏斗形風力発電機。