JPH07259721A - 縦形風力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 風のエネルギーを有効最大源に取り込むこと
ができるとともに、デザイン性にも優れたものを提供す
る。 【構成】 船体１と一体に回動する中心軸２と、この中
心軸２及び船体１の姿勢（向き）を風向きに対して常時
一定に保持する操向手段３と、中心軸２を中心として公
転する３個の羽根車４と、この羽根車４に穿設した回動
室４１に回動自在に設けた回動駒５と、この回動駒５に
直立させた支持体６１に展開自在に設けられ、羽根車４
に公転力を付与する羽根６と、各羽根車４と一体に取り
付け、これらの羽根車４の公転力によって回転する回転
板７とを備え、この回転板７の回転動作を伝達して発電
機８等を駆動するようになっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、風力によるエネルギ
ーを取り出して各種の機械的エネルギー或いは電気的エ
ネルギーに変換することが出来る風力装置に係り、特に
翼が縦方向に配置された縦形風力装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】風のエネルギーを機械的エネルギーに変
換する手段として各種の風車が古くから考案され使用さ
れている。またこの風のエネルギーを特に電気的エネル
ギーに変換して取り出すことができる、クリーンで経済
的な風力発電装置も各種提案され開発されている。

【０００３】この従来の風力発電装置は、一般に風を受
ける羽根の部分が回転軸に対して固定された構成となっ
ており、換言すれば、羽根の一部が開閉して風を受ける
部分の面積が自在に変更するようにはなってはいない。
また、この従来のものは、図１３に示すように、一般に
片側にカバー１００を設けたものか、翼を使用した所謂
ダリウス形が主流となっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この風力発
電装置は、羽根の面積が一定であったり、羽根の取付け
角度が固定され一定であるので、風を効率的に受け止め
てその風のエネルギーを最大限に取り出すことが難し
い。また更に、このような風力発電装置は、羽根を受け
る風車部分等の構造が特に目新しいものではないばかり
か外観も概ね類似したものが多く、斬新さの点でもいま
ひとつ物足りないため、商品価値としての魅力にも欠け
るものであった。

【０００５】そこで、この発明は、上記した事情に鑑
み、風のエネルギーを有効最大源に取り込むことができ
るとともに、デザイン性にも優れた縦形風力装置を提供
することを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】即ち、この請求項１にか
かる発明は、３６０度回動自在の基体上に搭載され、風
力によるエネルギーを取り出して各種の機械的エネルギ
ー或いは電気的エネルギーに変換する風力装置であっ
て、前記基体と一体に回動する中心軸と、前記基体の向
きを風向きに対して常時一定に保持する操向手段と、前
記中心軸を中心に３６０度公転して元の位置に戻る複数
の羽根車と、この羽根車に形成する回動室に回動自在に
設けられた回動駒と、この回動駒に直立した支持体に展
開自在に設けられ、回動室壁面に規制され受ける風向き
によってその姿勢及び位置を変動するとともに、前記回
動駒を介して回動室壁面を押動し、前記羽根車に公転力
を付与する縦方向に配置した羽根と、前記各羽根車と一
体に取り付けられ、これらの羽根車の公転力によって回
転する回転板とを備え、この回転板の回転動作を伝達し
て各種の機械若しくは発電機を駆動するように構成した
ものである。

【０００７】またこの請求項２にかかる発明は、操向手
段に付設した風速検出手段によって検出する風速に応じ
て駆動手段が作動し、羽根の面積を変更させるように構
成したものである。またこの請求項３にかかる発明は、
回動駒が中心各９０度の扇形をなすように構成したもの
である。またこの請求項４にかかる発明は、羽根を広げ
たときの形状が上方向に行くに従って増大するように構
成したものである。またこの請求項５にかかる発明は、
羽根の受ける風圧を風圧検出手段が検出し、駆動手段が
その風圧に応じて羽根を縦及び／又は横方向に開閉さ
せ、羽根の面積を変更させるように構成したものである

【０００８】

【作用】この請求項１に記載の発明では、譬え風向きが
変化しても、操向手段によって基体の正面は常時一定、
例えば風上方向を保持できるとともに、各羽根車は公転
動作の際の風上側位置での風に対する羽根の姿勢が常時
一定になるように構成されている。これによって、公転
動作中の各羽根車について、回動室内での回動駒の位置
・角度が各公転位置において逐次変化するが、風向きに
対する羽根の角度は同一公転位置ではどの羽根車のもの
も変わりがないようになっている。

【０００９】

【実施例】以下、この発明の実施例について添付図面を
参照しながら説明する。図１はこの発明に係る縦形風力
装置を示す縦断面図であり、この縦形風力装置は、基体
を構成する船体１に設置されており、この船体１と常時
同一方向に位相を一致させた中心軸２と、操向手段３
と、羽根車４と、回動駒５と、羽根６と、回転板７と、
発電機８とを備えている。

【００１０】船体１は、この実施例では湖沼に浮かべて
おり、後に説明する操向手段３によって常時船首が風上
方向に向かうようになっている。なおこの実施例では、
基体を船体で構成したが、勿論これに限定されるもので
はなく、陸上において、山間や河川或いは離島などでの
設置にも好適であって、このような場合には地面に対し
て軸受等で基体を支承させればよい。

【００１１】中心軸２は、図２に示すように、一体に設
けた３個の羽根車４を公転自在に支持するものであり、
この実施例では各羽根車４の回動室４１が夫々中心軸２
からながめて常時左半分に位置するようになっており、
より詳細には、例えば丁度１２時（図２においてＡ点位
置）に達した時に、その羽根車４に設けた後に説明する
回動室４１の直径壁４１Ａが丁度風上方向に一致するよ
うになっている。

【００１２】操向手段３は、風見鶏と同様の原理で作動
するようになっており、中心軸２の上端部に設けた風向
検出手段３１によって風向に合わせて中心軸２を随時回
動するようになっている。そしてこの中心軸２の下端側
は、図示外の連結手段を介して船尾側に設けた舵を連動
させ、常時船首が風上に向かうべく操船するようになっ
ている。なおこの風向検出手段３１には、風速検出手段
６２（風速計）（図３参照）も付設されており、この風
速検出手段６２で検出される風速に応じて出力された電
気信号が後に説明する駆動手段９に出力されて羽根６を
風速に見合った最適な羽根面積に自動調節させるように
なっている。

【００１３】またこの実施例とは異なり、操向手段とし
て、風向検出手段と制御部とを接続させ、この風向検出
手段が単位時間、例えば１０分間に検出する風向きのう
ち最も頻度の高い風向きを選択し、１０分経過毎にその
選択された方向に基体である船体の向きを調節するよう
に構成してもよい。またこの単位時間は勿論１０分に限
定されるものではなく、例えば５分或いは２、３分であ
ってもよい。

【００１４】羽根車４は、船体１に対しては不動状態の
中心軸２の周囲を自由に公転するようになっており、こ
の実施例では連結部材で一体に連結された３個のものか
ら構成されており、図２に示す逆Ｙ字形の連結部材４２
で互いに１２０度の中心角度を保持して一体に連結され
ている。またこの羽根車４は、図４に示すように、上面
部を略半円形状（中心角θが１８０度）に穿設させた回
動室４１の底部に軸受４１Ｂが取り付けられており、こ
の軸受４１Ｂに回動駒５が回動自在に設置されている。
またこの実施例では３個の羽根車４が設けられている
が、特にこれに限定されるものではなく、４個以上であ
ってもよいが何れの場合であっても、連結部材で一体に
連結させておくことが必要である。

【００１５】回動駒５は、図４に示すように、回動室４
１内の直径壁４１Ａ中央部の軸受４１Ｂに軸支された回
動軸５１Ａを介して回動自在に取り付けられており、更
にこの回動駒５の上面であって回動軸５１Ａ直上位置に
は羽根６を支持する支持体６１が直立状態で固着されて
いる。尚、この実施例の回動駒５は、中心角δが９０度
をなす扇形のものから構成されているが、特にこの形状
のものに限定されるものではなく、例えば中心角δが９
０度より小さくてもよい。

【００１６】羽根６は、アルミニウム或いは鉄などの薄
手のシート状材料を使用して図５に示すように、交互に
扇子状に小さく折り畳むことができるように形成されて
いる。そして一般に流体力学的な知見から風速は地上か
ら高くなるにつれて速くなることが知られているが、特
に定性的には、羽根４のある特定高さ部分で受ける風速
をｖ。これよりも高さｈだけ上方部分で受ける風速をｖ
とした場合に、その高さｈでの風速ｖが、一般に次式、
ｖ＝ｖ。・ｈ^1/3 で表される（上方に行くにつれて羽根
６に受ける風速が速くなる）ので、この羽根６は、下部
よりも上部の方を面積が大きくなるように形成させてあ
る。

【００１７】またこの羽根６は、風を受けるときにこの
羽根６を取り付けてある回動駒５が直径壁４１Ａを押圧
することによって羽根車４に公転力を付与するようにな
っており、これによって羽根車４が中心軸２を中心とし
て公転し、その結果回転板７を回転させて発電機８を作
動させるようになっている。なおこの実施例では、発電
機８で発生する電力をこの船体１が浮かべてある湖沼の
浄化用の適宜装置の駆動手段等として使用するようにな
っている。

【００１８】そしてまたこの羽根６は、これを取り付け
てある支持体６１の近傍或いは回動駒５側に設けた駆動
手段９（図６参照）によって風を受ける部分の面積を最
適状態に変更・調節させるようになっている。そのため
先の風速検出手段６２は、図３に示すように、制御部６
３の入力と接続されているとともに、この制御部６３の
出力が駆動手段９と接続されており、風速検出手段６２
が風速に応じた検出信号（例えば電圧）を出力すると、
この検出信号を入力した制御部６３から出力する制御信
号により駆動手段９が制御されるようになっている。な
おこの羽根６は、支持体６１を中心として回動するので
あるが、この羽根６は図２に示すように、支持体６１を
中心として長手寸法側の方が短手側の方よりもより多く
の風を受けるので、常に長手寸法側の方が風下側に位置
することとなる。なおこの羽根の形状としては、とくに
この実施例のものに限定されるものではなく、例えば図
７に示すように，両端部６０Ａ側の各一側面が流線型に
カットされた羽根６Ａや、図８に示す菱形の形状を有す
る羽根６Ｂ或いは図９示す四角形型の羽根６Ｃ等であっ
てもよい。

【００１９】制御部６３は、マイクロプロセッサ等を使
用しており、予め記憶部６４に記憶された風速になる
と、羽根６を繰り出したり巻き取ったりするようになっ
ている。即ち風速検出手段６２が例えば毎秒１３ｍ未満
の風を検出する場合には、羽根６を全開させ、また毎秒
１３ｍから２４ｍまでの風速ではその風速に応じた面積
となるように所定の量だけ羽根６を巻き取るとともに、
更に毎秒２５ｍを越える場合には羽根６を完全に閉じる
ように調整・制御されている。

【００２０】駆動手段９は、図６において、モータ９１
の出力軸９１Ａに取り付けたプーリ９２と、このプーリ
９２に一端側を巻装したワイヤ９３と、このワイヤ９３
の他端を固着した羽根６の先端側と次に説明するガイド
部材６５の先端側との間に滑車９４を介して張設したバ
ネ９５とから構成されており、このモータ９１の駆動力
で羽根６を繰り出したり閉じたりするようになってい
る。

【００２１】そしてこの実施例の駆動手段９では、支持
体６１の上部（及び下部）に図５に示すガイド部材６５
を取り付け、この一面（上側のガイド部材６５では底
面、下側のガイド部材６５では天面）に設けたガイド孔
６５Ａに沿って羽根６を移動させるため、例えば上側の
ガイド部材６５では羽根６が図５に示すガイド部材６５
の内部に設けられた滑動自在の移動体６５Ｂに一定間隔
毎に吊設されている。なおこの実施例では駆動手段であ
るモータを支持体の設置位置近傍の回動駒に設けたが、
勿論これに限定されるものではなく、例えばガイド部材
に設置させてもよい。

【００２２】なおこの実施例のガイド部材６５は、図１
０に示すように、一方向に彎曲した構造であって、支持
体６１を中心として一方側の方が他方側よりも長く形成
されており、先に説明した風圧の差から常時短手方向が
風上を指す羽根６と一体のガイド部材６５についても、
短手部分の方が常時風上を指向することとなる。

【００２３】従って、この実施例によれば、図１１にお
いて、風向きが上から下に向かって吹いているときに
は、各羽根車４が毎回公転するたびに中心軸２に関して
Ａ点位置からＥ点位置にある間、つまり公転周期の半分
は回転力が回転板７に付与されるようになっているが、
この羽根車４は中心軸２の周りを３個のものが公転して
おり、少なくともこれらの何れかには羽根６からの回転
力（公転力）が付与されているから、常時滑らかな回転
動作が得られる。

【００２４】しかもこの実施例によれば、風向が変化し
ても風向検出手段３１及び操向手段３によって、その変
化した風向きに合わせて船体１の向きが調節されるの
で、より効率的で、かつ安定した発電動作が得られる。
さらに、風速検出手段６２及び制御部６３によってその
時の風の状態に合わせた最適な面積に羽根６を調整する
ことができるので、例えば突風に煽られて羽根６が破損
したり、船体１が大きく傾いたり、さらには船の沈没を
防止でき、安全性の点でも効果が大きい。

【００２５】さらにこの実施例によれば、羽根６の上部
側程面積を増大させており、風のエネルギーを極めて効
率良く取込むことができる等の効果が得られる。

【００２６】次に、この発明にかかる他の縦形風力装置
について図１２を参照しながら説明する。なおこの実施
例において、先の実施例のものと同様の部分について
は、同様の符号を付して重複説明を避ける。

【００２７】この実施例の縦形風力装置では、各羽根車
４が下部側の回転板７で一体化されており、各羽根車４
は船体１から直立させた中心軸２に固着するガイド部材
４３の周囲を公転するように構成されている。なおこの
実施例の場合には、操向手段は中心軸とは別の部位に設
置されている。

【００２８】

【発明の効果】以上説明してきたように、この発明によ
れば、譬え風向きが変化しても、操向手段によって基体
の正面は常時一定、例えば風上方向を保持できるととも
に、各羽根車は公転動作の際、風上側位置での風に対す
る羽根の姿勢が常時一定になるように構成されており、
これによって公転動作中の各羽根車について、羽根の風
向きに対する角度が各公転位置において逐次変化する
が、その風向きに対する羽根の角度は同一公転位置では
どの羽根車のものも変わりないようになっているので、
いかに風向きが変化しようとも、常時安定した回転力を
回転板に付与することができ、換言すれば風のエネルギ
ーを最大限有効に取込むことができる。

【００２９】またこの発明によれば、従来の固定された
羽根のものに較べて羽根の方向や羽根の面積が自由に変
化するので、旧来のものとは全く異なる新規でデザイン
的にもユニークなものを実現できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る縦形風力装置を示す縦断面図。

【図２】この発明に係る縦形風力装置の中心軸と羽根車
との関係を示す説明図。

【図３】この発明に係る縦形風力装置の電気的接続を示
す構成ブロック図。

【図４】羽根車の構成を示す説明図。

【図５】羽根の取り付け状態を示す概略斜視図。

【図６】羽根の駆動装置を示す平面図。

【図７】羽根の形状を示す概略断面図。

【図８】羽根の他の変形例を示す平面図。

【図９】羽根のさらに他の変形例を示す平面図。

【図１０】羽根を支持するガイド部材を示す底面図。

【図１１】この発明に係る縦形風力装置の作用を示す説
明図。

【図１２】この発明に係る他の実施例の縦形風力装置を
示す縦断面図。

【図１３】従来の風力発電装置の羽根車を示す概略図。

【符号の説明】

１ 船体（基体） ２ 中心軸 ３ 操向手段 ４ 羽根車 ５ 回動駒 ６ 羽根 ７ 回転板 ８ 発電機 ９ 駆動手段 ４１ 回動室 ６１ 支持体 ６２ 風速検出手段

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ３６０度回動自在の基体上に搭載され、
   風力によるエネルギーを取り出して各種の機械的エネル
   ギー或いは電気的エネルギーに変換する風力装置であっ
   て、 風により前記基体と一体に回動する中心軸と、 前記基体の向きを風向きに対して常時一定に保持する操
   向手段と、 前記中心軸を中心に３６０度公転して元の位置に戻る複
   数の羽根車と、 この羽根車に形成する回動室に回動自在に設けられた回
   動駒と、 この回動駒に直立した支持体に展開自在に設けられ、回
   動室壁面に規制され受ける風向きによってその姿勢及び
   位置を変動するとともに、前記回動駒を介して回動室壁
   面を押動し、前記羽根車に公転力を付与する縦方向に配
   置した羽根と、 前記各羽根車と一体に取り付けられ、これらの羽根車の
   公転力によって回転する回転板とを備え、 この回転板の回転動作を伝達して各種の機械若しくは発
   電機を駆動するように構成したことを特徴とする縦形風
   力装置。
2. 【請求項２】 操向手段に付設した風速検出手段によっ
   て検出する風速に応じて駆動手段が作動し、羽根の面積
   を変更させるように構成したことを特徴とする請求項１
   に記載の縦形風力装置。
3. 【請求項３】 回動駒が中心各９０度の扇形をなすこと
   を特徴とする請求項１又は２に記載の縦形風力装置。
4. 【請求項４】 羽根を広げたときの形状が上方向に行く
   に従って増大するように構成したことを特徴とする請求
   項１乃至３に記載の縦形風力装置。
5. 【請求項５】 羽根の受ける風圧を風圧検出手段が検出
   し、駆動手段がその風圧に応じて羽根を縦及び／又は横
   方向に開閉させ、羽根の面積を変更させるように構成し
   たことを特徴とする請求項１乃至４に記載の縦形風力装
   置。