JPH0688565A

JPH0688565A - 風力取出し装置

Info

Publication number: JPH0688565A
Application number: JP4225871A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Nakagawa; 重雄中川
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-08-25
Filing date: 1992-08-25
Publication date: 1994-03-29
Anticipated expiration: 2012-11-19
Also published as: JP2680774B2

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、風力から効率よく安定した動力を
取出せる装置を提供する。【構成】角錐形状をした外殻２の内部に、羽根車１２
を備えた風胴３を設け、その風胴３の下部に、傾斜通路
５を介して風取入れ口４を接続する。外殻２の内部に中
空部１４を設け、外殻の内面に水を還流する水路１８を
設ける。この構造では、風取入れ口４から入った風が、
風胴３内部で収束と整流されて上昇し、羽根車１２を回
転させる。また、無風の場合は、太陽の熱により水路１
８の水を加熱して中空部１４の内部を高温にし、外殻２
と周囲の温度差により上昇気流を発生させ、羽根車を回
転させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、風力を発電機などの
駆動力として有効に取出すための風力取出し装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術及びその課題】風力を利用する代表的な装
置として、風車により発電機を回して電気を得る風力発
電機が知られる。このような従来の風力発電機は、一様
な風の吹く地点を選んで風車を設け、その風車の向きを
風の方向に応じて変化させながら風車を回転させ、風車
に接続した発電機を回すようにしている。

【０００３】しかし、風力は時々刻々その大きさが変化
し、また、風は方向が急激に変化したり、全くなくなる
瞬間が多くあるため、従来の風力発電機では風車の回転
が一様にならず、安定した発電機出力が得られない問題
がある。

【０００４】このような問題に対して、風速の大きさに
より風車のピッチを変化させて一定の回転を得る等の工
夫がなされているが、このような工夫は、風車の構造を
複雑にし、また風が停止した場合には以前と同様に風車
を回転させることができず、安定した出力を得るための
有効な手段とならない問題がある。

【０００５】このように風力を利用する方法は、風のも
つ不安定な出力特性のために実用化が著しく少なくなっ
ており、内燃機関の利用拡大と共に次第にその姿を消し
つつある。しかし、地球上には現実に膨大な量の風のエ
ネルギーが存在しており、風力を有効に利用することが
できれば、燃焼物を生じさせる内燃機関等に比べて極め
てクリーンなエネルギーを提供できる利点がある。

【０００６】そこで、この発明は、風の力を効率よく利
用でき、安定した動力として取出すことができる風力取
出し装置を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、この発明は８つの手段を提供するものであり、その
第１の手段は、上部が開口する上下方向の風胴の内部
に、回転自在の羽根車を設け、その風胴の下部に、側方
に向かって開口する風取入れ口を設けたのである。

【０００８】また、第２の手段は、上記風取入れ口を、
風胴の全周をめぐるように形成したのである。

【０００９】第３の手段は、上記風取入れ口から風胴の
中心に向かって上向きに傾斜する通路を設け、その通路
と風胴との連結位置を風取入れ口の上端部よりも高く形
成したのである。

【００１０】第４の手段は、上記風取入れ口に、その取
入れ口の周縁を加熱する加熱手段を設けたのである。

【００１１】第５の手段は、上記風胴の周囲に、その風
胴の全周を取り囲む外殻を設け、その外殻の上下方向の
断面において、風胴を通る外殻の内側面の長さを外殻の
外側面の長さよりも大きく設定したのである。

【００１２】第６の手段は、上記外殻を、密閉可能な中
空の構造としたのである。

【００１３】第７の手段は、上記外殻の内面に、その内
面に沿って水を下向きに移動させる水路を設け、外殻の
内部に、流れ落ちた水を水路の上部に送る送水手段を備
えたのである。

【００１４】第８の手段は、上記外殻の囲りに、雨水を
集める集水手段を設け、その集水手段の雨水を上記外殻
の内部に供給する水供給手段を備えたのである。

【００１５】

【作用】上記第１の手段においては、風取入れ口から風
胴内に風が入ると、風胴内部で風が整流されて上方に抜
け、その整流した風により羽根車が回される。このよう
に風を整流すると、羽根車に対する風の向きが一定にな
り、安定した風力を得ることができる。また、羽根車を
収納した風胴内を風が移動することにより、風胴内部に
入った風が無駄なく羽根車に作用することになり、効率
の良い羽根車の回転が行なえる。

【００１６】また、第２の手段では、風胴全周をめぐる
風取入れ口から入った風が風胴内で１つに収束するた
め、風胴内の風力が増大すると共に、風の向きが変化し
ても常に風を取り込むことができる。

【００１７】上記第３の手段では、風が傾斜する通路を
移動する間に上向きの力が加えられるため、風胴内部の
移動する風の流速を上昇させることができる。

【００１８】一方、第４の手段では、風取入れ口の周縁
を加熱すると、風取入れ口の近傍の加熱された空気が拡
散すると共に、その後に周囲の冷たい空気が流れ込むた
め、風取入れ口に風が吹き込まれる。

【００１９】また、第５の手段のように風胴の周囲に外
殻を設けると、風取入れ口で外殻により分岐される風
は、外殻の上端で合致するように外殻表面に沿って流れ
ようとする。この場合、外殻の内側面を流れる風は、外
側面を流れる風より大きな距離を移動する必要があるの
で、内側面を流れる風の風速が大きくなり、風胴内部の
風力が増大する。

【００２０】第６の手段では、太陽熱などにより外殻が
加熱されると、外殻内部の空間の温度が周囲に比べて高
温になるため、その温度差により上昇気流が生じ、風胴
内に風の流れを発生させることができる。

【００２１】第７の手段においては、外殻表面の熱が、
その内面の水路を流れる水に伝わって保持されるため、
その水の熱により外殻の内部空間が効率よく加熱され
る。

【００２２】また、第８の手段では、雨水を外殻加熱用
の水に利用できるので、低コストの装置の稼働を実現す
ることができる。

【００２３】

【実施例】以下、この発明の実施例を添付図面に基づい
て説明する。図１乃至図８は、発電用に本発明の風力取
出し装置を利用した例を示しており、図１は装置の正面
図、図２は平面図、図４は縦断正面図を示す。

【００２４】図において、１は、地表面Ａに設置された
基礎建造物、２は、基礎建造物１の上に構築される風胴
の外殻であり、この外殻２は、平面視がほぼ正六角形を
した角錐形状で形成されている。

【００２５】上記外殻２は、高さ及び幅寸法が４０〜５
０ｍ前後の大きさで形成され、その外殻の内部に、基礎
建造物１から上下方向に延びる風胴３が形成されてい
る。この風胴３は、断面が円形の筒形状で形成され、上
端が外殻２の上方に向かって開口している。

【００２６】また、外殻２の下端には、図３乃至図５に
示すように、外殻２の全周をめぐるように開口した６つ
の風取入れ口４が形成され、その各々の風取入れ口４
が、それぞれ外殻内部の傾斜通路５を介して風胴３の下
部に接続されている。上記傾斜通路５は、基礎建造物１
の上部に設けた傾斜面６と、外殻３に設けた隔壁７によ
り通路状に形成され、風胴３の中心に向かって上向きに
傾斜するように形成されている。また、その各傾斜通路
５と風胴３の連結部８の高さＨ₁は、各風取入れ口４の
上端部の高さＨ₂よりも大きく（Ｈ₁＞Ｈ₂）なるよう
に設定されている。

【００２７】上記風胴３の上部には、水平な横桟９がか
け渡され、その横桟９の中央部と基礎建造物１の天井中
央部との間に、軸受部材１０、１０を介して回転軸１１
が取付けられており、その回転軸１１に羽根車１２が取
付けられている。この羽根車１２は、４板の羽根を備
え、その各羽根の端部が風胴３の側壁３ａに近接するよ
うに形成されており、風胴３の内側全体に羽根が拡がる
ように設けられている。また、上記回転軸１１の下端
は、基礎建造物１の内部に設置した発電機１３に連結さ
れており、羽根車１２により回転軸１１が回されると、
発電機１３が回転して発電が行なわれるようになってい
る。

【００２８】上記外殻２は、図４乃至図６に示すよう
に、鋼板等の板状フレームを中空の容器状に組合せて構
成され、その内部に、大きな中空部１４が形成されてい
る。また、外殻２の上下方向の断面形状は、図６に示す
ように、風胴３に向かって山形となる三角形状で形成さ
れており、風胴３と傾斜通路５と通る外殻２の内側面の
長さＬ₁（＝ａ＋ｂ）は、外殻２の外側面の長さＬ₂よ
りも大きく（Ｌ₁＞Ｌ₂）形成されている。

【００２９】一方、外殻２の内部に形成される中空部１
４は、図４に示すように、風胴３の側壁３ａに設けた空
気導入口１５の扉１６を開閉することにより、外部に対
して連通又は密閉されるようになっている。

【００３０】また、外殻２の外板１７は、ステンレス鋼
板などの熱伝導性の良い材料で形成され、中空部１４に
向き合う外板１７の内面には、その内面に沿って水を還
流させる水路１８が設けられている。この水路１８は、
図７及び図８に示すように、多数の直線状の水樋１９を
上下方向に一定の間隔で配列し、その各水樋１９の端部
同士を水の落し込み管２０で連結して形成されている。
また、各水樋１９は、水の落し込み管２０を設けた端部
に向かってわずかな角度で下向きの傾斜が設けられてお
り、上部の水樋１９に供給された水は、水樋１９を流れ
て落し込み管２０から下側の水樋１９に落ち、順次下方
の水樋１９に向かって流れ落ちるようになっている。

【００３１】この場合、各水樋１９の傾斜角度は、２０
００分の１程度の小さい勾配角度で設定するのがよい。
これにより、水が各水樋１９を極めてゆっくりとした速
度で流れ、各水樋内部で一定時間貯留された状態で環流
するために、太陽熱により加熱された外板１７の熱が水
樋１９の水に長い時間をかけて伝わり、水を十分に加熱
することができる。

【００３２】一方、外殻２の中空部１４の下部は、水路
１８から流れ下ちた水の貯留部２１となるが、その貯留
部１９と水路１８の最上部の水樋１９との間に送水管２
２が設けられ、その送水管２２に、水樋１９へ水を汲み
上げるためのポンプ２３が設けられている。

【００３３】また、外殻２の下端縁には、その下端全周
をめぐるヒータ２４が設けられ、風取入れ口４の上辺を
加熱するようになっている。このヒータ２４の下面は、
回動扉２５で開閉される開口２６となっており、その開
口２６からヒータ２４の据付けや修理が行なえるように
なっている。

【００３４】また、外殻２の下面には、各傾斜通路５を
遮閉する巻上げ式のシャッタ２７が設けられており、こ
のシャッタ２７により各傾斜通路５を閉じると、風取入
れ口４から風胴３に風が流れ込まず、羽根車１２の回転
が止まるため、その羽根車や回転軸１１等の修理を行な
うことができる。

【００３５】さらに、図４に示すように、外殻２の中空
部１４には、その内部で発生した蒸気を排出するための
蒸気管２８が設けられ、この蒸気管２８の下端は、蒸気
圧で作動する発電装置２９に接続されている。

【００３６】一方、外殻２の周囲の地表面Ａには、図２
及び図４に示すように、外殻２を中心として環状に形成
された雨水収集用の複数の集水溝３０が設けられ、その
集水溝３０から延びる管路３１が、基礎建造物１の地下
に設けられた貯水タンク３２につながっている。また、
外殻２の下端には、外殻表面の雨水を集める環状の雨樋
３３が設けられ、その環状の雨樋３３が管路３４を介し
て貯水タンク３２に接続されている。

【００３７】また、上記貯水タンク３２から上方に延び
た給水管３５が、外殻２内部の送水管２２に切換弁３６
を介して接続しており、その給水管３５に、水を水路１
８に向かって汲み上げるポンプ３７が設けられている。

【００３８】この実施例は上記のような構造であり、次
にその作用を説明する。風取入れ口４から風が入ると、
その風は、傾斜通路５を移動する間に上向きの力が与え
られ、風胴３内に導入される。風胴３では、風が巻き上
げられて上昇気流となるが、その上昇の間に風は風胴３
の形状によって整流され、羽根車１２に当った後、風胴
３の上方へ抜け出す。これにより、羽根車１２には、常
に同一方向から真正面に衝合する風が作用することにな
り、安定した回転軸１１の回転を得ることができる。

【００３９】また、風胴３には、６つの風取入れ口４か
ら入った風が１つに収束され、その収束された風が風胴
３の内部で羽根車１２に無駄なく作用するため、羽根車
１２には大きな風力が加えられ、発電機１３につながる
回転軸１１を大きな力で回転させることができる。

【００４０】さらに、外殻２の全周をめぐるように設け
た６つの風取入れ口４より風が取り込まれるので、風の
方向が急に変化しても常に風胴３内に風が導入されるこ
とになり、羽根車１２を安定して回転させることができ
る。

【００４１】また、上記の風胴による作用の他に、外殻
２の形状からくる増速効果も風に作用する。先ず、外殻
２の下端縁に当った風は、図６に示すように外殻の内側
面と外側面に分かれ、その両側面に沿って移動するが、
このように物体の表面に沿って流れる風は、飛行機の翼
表面を流れる空気のように、分岐した始点と合流する終
点とで同じ風が合致するように移動する特性がある。こ
のため、外殻２の下端で分岐した風は、外殻の上端で合
致するように流れるが、外殻２の内側面を通る風は、外
側面を通る風よりも長い距離を移動する必要があるため
（上述したＬ₁＞Ｌ₂の関係から）、その内側面の風は
速度が大きくなる。このように外殻２の内側面を流れる
風が増速されると、それに伴なって傾斜通路５や風胴３
内部の風も増速されるため、結果的に羽根車１２に作用
する風力が増大する。

【００４２】一方、風の動きが止まり、風取入れ口４か
ら風が導入されない場合は、次のようにして人為的に風
を発生させる。

【００４３】先ず、日中において、太陽の熱により外殻
２の表面が高温度に熱せられている場合は、外殻内面の
水路１８に水を汲み上げ、外殻の内面に沿って水を還流
させる。これにより、水路１８の水が外殻２の外板１７
の熱によって加熱されるが、その水を繰り返し水路１８
に循環させると水が蒸発し、その蒸気によって外殻２の
中空部１４の内部が加熱される。

【００４４】このように中空部１４が高温度になり、外
部との間に温度差が生じると、その温度差により外殻２
の周囲で上昇気流が発生し、上昇気流によって発生した
風が各風取入れ口４から風胴３内に入り、羽根車１２を
回転させる。また、この場合、中空部１４に発生した蒸
気は蒸気管２８を流れて蒸気発電装置２９を作動し、電
気を発生させる。

【００４５】一方、外殻が太陽によって熱せられない夜
間においては、外殻２の下端のヒータ２４を作動し、風
取入れ口４の近傍の空気を加熱する。このように加熱さ
れた空気は、分子運動が著しく激しくなるため、周囲へ
急速に移動するが、その後にすぐに周囲から冷たい空気
が入り込むため、風取入れ口４には次々と風が入り込む
ことになり、その風が風胴３に導入されて羽根車１２を
回転させる。

【００４６】上記のように、この実施例の装置では、自
然の風があれば、その風を効率よく風胴３内に導入して
羽根車１２を回転させ、無風の場合は、人為的に風を発
生させて羽根車１２を回転させるので、常に一定した羽
根車１２の回転が得られ、安定した発電機出力を得るこ
とができる。

【００４７】また、雨水を集めて水路１８に還流させる
水に雨水を使用し、さらに水路１８に水を汲み上げるポ
ンプ２３、３７等の駆動を発電機１３や蒸気の発電装置
２９から得られる電気で行なうようにすれば、発電装置
に対して外部からの水やエネルギーの補給が不要とな
り、装置を低コストで稼働させることができる。

【００４８】なお、上記実施例では、風胴３内に１個の
羽根車１２を設けたが、複数の羽根車を同一の回転軸や
複数の回転軸に取付けるようにしてもよい。

【００４９】また、外殻１２の形状は図示したような六
角形の角錐形状に限らず、他の多角形の角錐形状や円錐
形状で形成することもできる。

【００５０】さらに、上記においては発電用に本発明の
風力取出し装置を利用した例を示したが、これに限ら
ず、農業機械や土木機械等を駆動する動力の取出しに、
この発明の風力取出し装置を使用することもできる。

【００５１】

【効果】以上のように、この発明は、風を風胴に取り入
れ、その風胴内部で風を整流しつつ上昇させて羽根車に
風力を与えるので、羽根車を確実に回転させることがで
き、動力を高い効率で取り出すことができる。

【００５２】また、風取入れ口や外殻に加熱する手段を
設け、無風の状態で人為的に風を発生させるようにした
ので、羽根車を常に回転状態におくことができ、安定し
た動力の取出しを行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の正面図

【図２】同上の平面図

【図３】図１のIII −III 線からみた底面図

【図４】実施例の縦断正面図

【図５】同上の一部切欠き斜視図

【図６】外殻の断面形状と風の流れを示す図

【図７】外殻の内部構造を示す断面図

【図８】外殻内面の水路を示す断面図

【符号の説明】

１基礎建造物２外殻３風胴４風取入れ口５傾斜通路１１回転軸１２羽根車１３発電機１４中空部１８水路１９水樋２２送水管２４ヒータ３０集水溝３２貯水タンク

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】上部が開口する上下方向の風胴の内部
に、回転自在の羽根車を設け、その風胴の下部に、側方
に向かって開口する風取入れ口を設けた風力取出し装
置。
【請求項２】上記風取入れ口を、風胴の全周をめぐる
ように形成した請求項１に記載の風力取出し装置。
【請求項３】上記風取入れ口から風胴の中心に向かっ
て上向きに傾斜する通路を設け、その通路と風胴との連
結位置を風取入れ口の上端部よりも高く形成した請求項
１又は２に記載の風力取出し装置。
【請求項４】上記風取入れ口に、その取入れ口の周縁
を加熱する加熱手段を設けた請求項１乃至３のいずれか
に記載の風力取出し装置。
【請求項５】上記風胴の周囲に、その風胴の全周を取
り囲む外殻を設け、その外殻の上下方向の断面におい
て、風胴を通る外殻の内側面の長さを外殻の外側面の長
さよりも大きく設定した請求項１乃至４のいずれかに記
載の風力取出し装置。
【請求項６】上記外殻を、密閉可能な中空の構造とし
た請求項５に記載の風力取出し装置。
【請求項７】上記外殻の内面に、その内面に沿って水
を移動させる水路を設け、外殻の内部に、流れ落ちた水
を水路の上部に送る送水手段を備えた請求項６に記載の
風力取出し装置。
【請求項８】上記外殻の囲りに、雨水を集める集水手
段を設け、その集水手段の雨水を上記外殻の内部に供給
する水供給手段を備えた請求項７に記載の風力取出し装
置。