特許 5985807 ターボ機能付き風力発電装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5985807

(24)【登録日】2016年8月12日

(45)【発行日】2016年9月6日

(54)【発明の名称】ターボ機能付き風力発電装置

(51)【国際特許分類】

   F03D 1/04 20060101AFI20160823BHJP

   F03D 1/06 20060101ALI20160823BHJP

【ＦＩ】

   F03D1/04 B

   F03D1/06 A

【請求項の数】10

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2011-216044(P2011-216044)

(22)【出願日】2011年9月30日

(65)【公開番号】特開2013-76354(P2013-76354A)

(43)【公開日】2013年4月25日

【審査請求日】2014年8月22日

【権利譲渡・実施許諾】特許権者において、権利譲渡・実施許諾の用意がある。

(73)【特許権者】

【識別番号】000198411

【氏名又は名称】石津 雅勇

(72)【発明者】

【氏名】石津 雅勇

【審査官】 佐藤 秀之

(56)【参考文献】

【文献】 特許第４６８２２３０（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特開２０００−２２０５６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００８−５０６８７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１０／１０９８００（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許第４７８１５２２（ＵＳ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１０／１２４６９８（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０３Ｄ １／０４

Ｆ０３Ｄ １／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

円筒形状をしたターボ機構風胴体（２）の風上側（２４）先端に、従動風車（１２）と一体化した発電機（１３）と、電動・発電機（１４）を設け、このターボ機構風胴体（２）の風下側（２５）後端の気流吸い込み口（３３）近傍に変速機（５１）を設け、前記電動・発電機（１４）の出力軸にはカップリング（１５）を備え、またカップリング（１５）の近傍に、円盤状の軸受け板（２０）を設け、この軸受板（２０）の風下側（２５）面の外周縁が、ターボ機構風胴体（２）の内周面と接する基点に、円周状に気流を射出するための細隙導管を有する細隙孔（４）を角度付けて備え、この角度は、細隙導管から射出した気流がブースター風車風洞体（１）の排気口縁（２２）方向に射出する構成をしたことを特徴とした、ターボファン機能付き風力発電装置。

【請求項2】

前記ターボ機構風胴体（２）に設けた、円盤状の軸受板（２０）の外周縁と細隙孔(
４）の境界点から、ターボ機構内筒（１８）に設けたベアリングホルダーに装着したフランジ（１９）までの間に、ターボ流通気流（３図３４）の断面積が、フランジ（１９）から細隙孔（４）に向かって次第に縮小した中空の円錐形状に形成した加速筒（３）を設けたことを特徴とする、請求項１に記載のターボファン機能付き風力発電装置。

【請求項3】

前記ターボ機構風胴体（３図２）の風下側（３図２５）末端の気流吸い込み口（３３）縁にボス（５）を設け、このボス（５）は、基端側（４図３８）から末端側に向けて次第に径を小さくしたテーパー状の円錘体を形成し、そのボスの内筒を中刳り（４図５５）に形成し、内筒の末端側にターボファン（４図６））を回転自在に備え、更に外周面には放射状に輻（４図１１）を装着するための輻装着穴（４２）を複数個備え、また、ボスの基端側（４図３８）の縁には、アダプター取り付け面とアダプター取り付けビス穴（４図４１）を適宜に設けたことを特徴とする請求項２に記載のターボファン機能付き風力発電装置。

【請求項4】

前記ボス（２図５）は、ブースター風車（２図３２）を支える偏向翼状に形成した輻（１１）を、回転軸（２図７）を中心として周方向に一定間隔をおいて複数個を放射状に前記ボスの装着穴（４図４２）に設けたことを、特徴とする請求項３に記載のターボファン機能付き風力発電装置。

【請求項5】

前記ボスの中刳り内筒（４図５５）に回転自在にターボファン（４図６）を設け、そのターボファン（６）に設けた回転軸（３図７）は、ボス（３図５）に抱持された変速機（３図５１）の太陽歯車の軸芯穴に貫通されて固定され、更にこの回転軸（３図７）はターボ機構風胴体（３図２）に設けた中空の円錐形状加速筒（３図３）の中心部を回転自在に貫通され、前記電動・発電機（３図１４）の出力軸に設けたカップリング（３図１５）に装着され、この回転軸（７）に伝達される回転数を変速機（５１）の手段によって減速してボス（５）を回転駆動する構成をしたことを特徴とする、請求項４に記載のターボファン機能付き風力発電装置。

【請求項6】

前記ボス（５）に設けるトルネード・アダプター（４０）は、円筒外周輪（４図３６）に偏向板（４図３７）を周方向に一定間隔をおいて複数個放射状に設け、また、トルネード・アププター（４０）のアダプター内筒（３図４９）は、吸入気流（３１）の誘導筒として中空または、風車羽根を放射状に複数枚設け、ボス（４図５）のアダプター取り付け面（４図３８）に脱着自在に装着することを特徴とする、請求項５に記載のターボファン機能付き風力発電装置。

【請求項7】

前記ターボ機構風胴体（3図２）に設けた細隙孔（3図４）を覆う場所に、スライド弁として帯状リング（3図５３）を設け、この帯状リング（３図５３）は、ターボ機構風胴体（3図２）のターボ機構細隙孔内筒面（３図５６）と前記帯状リング（3図５３）の外周面が摺接可能な状態で細隙孔（3図４）を覆うように移動する、その帯状リングの移動手段はロータリーソレノイド（3図５４）の駆動によって行い、その駆動作用によって細隙孔（3図４）を閉隙または開鎖し、この細隙孔（3図４）から射出する射出気流（１図２９）を制御して、前記ターボ機構内筒（3図１８）内のターボ流通気流（２図３４）の密度を可変する機構を備えたことを特徴とする請求項６項に記載のターボファン機能付き風力発電装置。

【請求項8】

前記ブースター風車風洞体（１）の風洞体内部（２３）の軸線上に、ターボ機構風胴体（２）の気流吸い込み口（３３）縁を、前記ブースター風車風洞体（１）の風洞排気口縁（２２）より突出した位置に設け、ブースター風車風洞体（１）の排気口縁（２２）の排気有効面積の減少を防ぎ、ボス（５）とターボファン（４図６）の直径を大きくすることが可能にした機構を備えたことを特徴とする請求項７に記載のターボファン機能付き風力発電装置。

【請求項9】

ブースター風車風洞体（１）に設けたブースター風車（３２）の円筒形内輪 （１０）の内周面（５図４７）と、ブースター風車風洞体（１）の風洞体外周面（５図４８）及び、この風洞排気口縁（５図２２）を、前記円筒形内輪の内周面（５図４７）が「摺接しない間隙」（５図４６）をあけて回転自在に、嵌合部材（５図３５）を用いてボス（５）に装着した輻（５図１１）を連結し、前記嵌合部材（５図３５）は、円筒形内輪（１０）からボス（５）に至る軸方向に傾斜角度（５図５２）を付けて、円筒形内輪（５図１０）と輻（５図１１）を連結する取り付け具であり、前記ボス（５）に装着した輻（１１）の周方向の先端部を円筒形内輪（５図１０）に備えた前記嵌合部材（５図３５）に装着して、ターボ機構風胴体（２）とブースター風車風洞体（１）と一体化したことを特徴とする請求項８項に記載のターボファン機能付き風力発電装置。

【請求項10】

前記発電機（１３）で発電した電力及び電動・発電機（１４）を駆動する電力及び電動・発電機（１４）で回生発電した電力を蓄える蓄電池を、電源部（１７）内に設け，この電源部（１７）は前記ブースター風車風洞体（１）の外部に設け、また、一定の値を定めた風洞内気流（２８）において、電動・発電機（１４）をセカンド発電機として電源部に設けた蓄電池に充電し、更に、このブースター風車風洞体（１）内の流通気流状況を管理するために、風圧センサー・回転センサー・トルクセンサー等を備えた計測部（３９）を、ターボ機構風胴体（２）に設けた発電機（１３）の近傍に備え、そのセンサーで収集した情報を処理する手段に記憶・演算・信号処理機能及び電磁制御等を制御装置（１６）内に備えたことを特徴とする請求項９項記載のいずれかのターボファン機能付き風力発電装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ターボ機能を有していないブースター風車風洞体にターボ機構を一体化して設け、風洞体排気口で渦気流の形成機能や大気圧の加勢を受ける機能を活用し、風洞体内を流通する気流を加減速させ、前記風洞体内に設置した風力発電機の発電効率を上げる風力発電装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

屋外に設置される風力発電装置は風のエネルギー密度に強く依存し、風力発電機の出力は発電機用風車の断面積に比例し、また、流通気流の3乗に比例することから、小型風力発電装置においては、風胴体内に発電風車を設けて風洞体内を流通する気流を加速させ発電効率を高める手段を求められていた。

【0003】

そこで、従来のものは、円筒状の導風筒４の一端側に複数のブレード６を有する偏流体７を設け、導風筒４の他端側に複数のブレード９ａを有する翼車９を設けたものであり、オープンタイプのプロペラ型風力発電機の翼車の直径と同一としても，従来のものに比して、はるかに効率がよく、翼車高速回転ができるものである。
（例えば、特許文献1参照）

【0004】

また特許文献2に示されている従来のものは、円筒状をなす円筒状の導風筒４における軸線上の前端部に、流入気流によって回転させられる従動ファン７とこの従動ファン７によって回転させられる吸い込ファン１１を設け，かつ導風筒４の後端部に発電機１７駆動用の駆動ファン１２を設けたものである。
（例えば特許文献2参照。）

【0005】

また、特許文献3に示されている従来のものは、円筒状をなし、かつ前方拡開するラッパ状をなす導風筒４における軸線上に、外側縁が導風筒４の内面に近接する捩回板９を設け、かつ捩回板９の後方において、発電機駆動用の風車14を配設したものである。（例えば特許文献3参照）

【0006】

また、特許文献４に示されている従来のものは、ブースター風車と筒状風胴体を一体化し、この機能を活用するために筒状風胴体内に調速風車を設けたものである（例えば特許文献４参照）

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開平１１−２０１０１７号公報

【特許文献2】特開２０００−２２０５６１号公報

【特許文献3】特開２００１−０１２３４０号公報

【特許文献4】特許第４６８２２３０号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

従来のものは、円筒状の導風筒４の一端側に複数のブレード６を有する偏流体７を設け、導風筒４の他端側に複数のブレード９ａを有する翼車９を設けたものであり、オープンタイプのプロペラ型風力発電機の翼車の直径と同一としても，従来のものに比して、はるかに効率がよく、翼車高速回転ができるというものである。然し乍ら、円筒状の導風筒４内で複数のブレード６を回転駆動して、その回転によって生じる運動エネルギーを発電機用翼車９の駆動エネルギーに利用する構成では、導風筒４の一端側に設けた複数のブレード６の駆動には、空気抵抗や気流の粘性による損失、また駆動系の摩擦損失等が存在するが、この発明では、導風筒４の内面、偏流体７翼車９、ハウジング１０の外面は、空気との摩擦ができるだけ小さい材料からなるものとし、かつ凹凸が極力小となるように平滑に仕上げているとしている。しかし、導風筒４内を流通する通常の気流は空気抵抗や気流の粘性による損失が生じる、（極低温の液体ヘリウム以外に完全流体は存在しない）また、風車の回転によって取り出せる運動エネルギーは、風車単体の理論効率はベッツの限界法則では５９，３％で、その他前記損失等から効率は４０％程度と推定される、従って前記導風筒４の流入気流のみで複数のブレード６を設けた風車を回転駆動した場合、複数のブレード６の回転駆動に消費された残余のエネルギーで、発電機用翼車９を駆動することになり本構成では、これらの、エネルギーの消費・損失の補償手段を設けていないから実現性はなく、複数のブレード６を有する偏流体７を無くして風車９のみを利用したほうが期待できる。

【0009】

また特許文献2に示されている従来のものは、円筒状をなす円筒状の導風筒４における軸線上の前端部に、流入気流によって回転させられる従動ファン７とこの従動ファン７によって回転させられる吸い込ファン１１を設け，かつ導風筒４の後端部に発電機１７駆動用の駆動ファン１２を設けたものであり、この特許文２の技術も上記特許文献1と同様に、従動ファン７と吸い込ファン１１（従動ファン７も吸い込ファン１１も呼び名が異なるが同じ性質である）の駆動にはエネルギーの消費や機構的な損失が伴いその補償手段が講じられていないものであり、実現性はなく発電用風車の翼車１４のみを利用したほうが期待できる。

【0010】

また、特許文献3に示されている従来のものは、円筒状をなし、かつ前方拡開するラッパ状をなす導風筒４における軸線上に、外側縁が導風筒４の内面に近接する捩回板９を設け、かつ捩回板９の後方において、発電機駆動用の風車14を配設したものである。
然し乍ら、前方拡開するラッパ状をなす導風筒４内に設置した捩回板９を回転駆動した場合、前記捩回板９の回転作用によって導風筒４内筒に渦気流が形成され大きな渦流損失が生じる、また導風筒４の直径よりも捩回板９の方が長さが、長いために捩回板９の表翼面積が非常大きくなり、粘性のある気流の空気抵抗による損失が大になる、更に捩回板９側から、この捩回板９の負荷である発電機駆動用の風車14に流通する気流の伸縮作用により気流密度の変動が増し、捩回板９の回転が不規則になる。
以上のことから、前記導風筒４の「流入気流のみ」で捩回板９を回転駆動した場合、その捩回板９を回転駆動に要するエネルギーにほとんど消費され、その残余のエネルギーで発電機駆動用の翼車１４を駆動することになり、これ等損失の補償手段が講じられていないから本構成では実現が期待できない。

【0011】

また、特許文献４に示されている従来のものは、風洞内に設けた調速風車１４を駆使して風洞内流通気流２０を制御しているが、これらの機構を駆動するエネルギーを、風洞体外周流通気流２１によって回転するブースター風車１１の回転トルク及び電動・発電機１７のアシスト駆動に依存している、本発明は調速風車１４を、廃止し、ターボ機構風胴体で構成するトルネード・アダプターによる渦流形成や大気圧の加勢を利用したターボ機構の手段によって風洞内気流２８の加速や減速の流速制御を行う機能を備えたことで従来のものを凌駕する。

【課題を解決するための手段】

【0012】

上記課題を解決する手段としてこの発明は、ターボ機構風胴体をブースター風車風洞体内に設置する場合、ブースター風車を支える輻を、この輻の回転軸の軸線上を直角に、ボスとブースター風車間に連結した場合、ボスの直径を大きくすると、ブースター風車風胴体の排気口縁の排気開口面積が減少して発電機用の従動風車に係る背圧が増し、発電機の発電効率が悪くなる。
従って、前記ターボ機構風胴体のターボ気流吸い込み口の縁を、ブースター風車風洞体の排気口縁より突出した位置に設けることで、前記ボスの直径を大きくすることが可能となり、従ってそのボスに装着したトルネード・アダプターの直径も大きくし、またボス内に設けたターボファンの受風面積を大きくすることによって、大量のターボ流通気流をターボ機構内筒に送風することができ、ターボ機構の機能が顕著に向上する。

【0013】

ターボ機構風胴体に設けているボスと、ブースター風車と一体化した円筒形内輪との間を、偏向翼状に形成した輻で連結する。その手段としてこの輻を、前記円筒形内輪よりボス方向に傾斜角度を付けて輻の基端側の植込ボルトを前記ボスに設けた装着螺子穴に装着する。またその輻は、その輻の回転によりブースター風車風洞体内の合成気流を排気口縁から排出する配役と、排気口縁から排出される風洞内合成気流を、偏向翼状に形成した輻の気流偏向手段によって渦巻き気流を形成する配役を兼ね備えた機構である。

【0014】

また、前記ブースター風車風洞体の風洞外周面及び排気口縁の面と、前記ブースター風車の円筒形内輪の内周面が「摺接しない間隙をあけて」回転自在に装着する、その装着手段は、前記ボスに装着された輻の先端側をボスより円筒形内輪方向に傾斜角度をつけて円筒形内輪に設けてある嵌合部材に装着して、ブースター風車風洞体とターボ機構風胴体を一体化した極めてシンプルな構造である。

【0015】

また、ボスに装着したトルネード・アダプターの回転作用によって、そのトルネード・アダプターに設けた偏向板が形成する渦巻流と、前記気流偏向の配役を担った輻の手段によって排出した渦巻き気流と双方が合成し、その相乗作用で渦巻き気流を増大形成してブースター風車風洞体内の圧力を下げ、風洞内気流を加速させて従動風車と一体化した発電機の発電効率を高める機能が有る。

【0016】

また、微風下における従動風車の自己起動を促進するには、アダプター内筒近傍から大気圧の加勢を得て流入する気流で回転するターボファンを、そのターボファンの回転軸と共通の回転軸を有する電動・発電機がアシスト駆動し、その相互の回転エネルギーが相俟って、ターボファンの回転軸と、変速機を介して共通の回転軸を有するブースター風車を回転駆動し,この手段によって、ブースター風車風洞体の気流入り口近傍に浮遊する気流を強制的にブースター風車風洞体の気流入口に集め、更に、前記トルネード・アダプターの、アダプター内筒近傍を浮遊する気流を、ターボファンの回転手段によってターボ機構内筒へ送風し、その気流が円錐形加速筒の側面を流通する過程で加速し、その加速した流通気流を細隙孔に設けた細隙導管から射出して、この加速気流とブースター風車風洞体内の風洞内気流と合成し、トルネード・アダプターの気流偏向手段で渦巻き気流を形成し、ブースター風車風洞体内から排出する気流を加速させ、従動風車の背圧を下げ、従動風車の無負荷起動を容易に促進する機能がある。

【発明の効果】

【0017】

本発明は、上記の構成により、次のような効果を有する装置を提供できる。
ターボ機構風胴体とブースター風車を一体化したことで、極めてシンプルな構成でありながら、ブースター風車風洞体内に設置された発電機と一体化した従動風車の背圧を下げる機能や、ブースター風車風洞体内の流通気流を加速及び減速させる機構を併有していて、これらを駆動する必要なエネルギーを、ターボファンが大気圧の加勢を得て回転するエネルギーやブースター風車風がブースター風車風洞体の外周を流れる気流によって回転して得たエネルギーを活用し、外部からの供給に頼らず機能を果たし、従来からの課題であった、弱風下における風力発電機の起動が困難な問題を、複雑な機械機構を設けることなく従動風車の起動促進が容易になり、また、ブースター風車風洞体の風洞内気流の頻繁な流速変化よる従動風車と一体化した発電機の出力電力の平滑化も可能で、置場所も取らず制作費も廉価で汎用性に富む風力発電装置を提供する。

【0018】

また、予め所定の値に設定した風速以上の強風時にはブースター風車の偏向翼と、このブースター風車と一体化した偏向翼状に形成した輻の回転手段によって回転
する回転軸と、この回転軸を共有する電動・発電機の電磁制御手段で回転する回転軸を固定する、更には、ターボ機構風胴体に設けた細隙孔をロータリーソレノイドの制御によって帯状リングで細隙孔を閉隙し、気流の射出を止め、
ターボファンの負荷を気流の圧縮ブレーキとしてターボファンの回転を抑圧し、ブースター風車の回転軸を固定すると共に、発電機と一体化した従動風車の回転を抑圧停止する機構が動作して強風の被害を食い止めることが可能となる。

【0019】

ブースター風車風洞体とターボ機構風胴体を一体化したことで小型化が可能となり、ビルの屋上や工事現場の仮設電源に使用でき、また防錆処理や防護網を取り付け漁船の集魚灯や停泊中のエネルギー備蓄用電源に応用も可能で、移設簡易型汎用電源として利用する用途が広がり、機構の要部を射出成型等で量産が進めば生産コストも安くなり，今後は広く一般家庭にも普及する効果がある。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】は実施例の基本的構成の説明図である。

【図2】は基本的構成の説明斜視図である。

【図3】は実施例の円錘形加速筒及び細隙孔の構成の説明を兼ねた斜視図である。

【図4】は実施例のボスとターボファン関係及びトルネード・アダプターの部分要部の説明を兼ねた斜視図である。

【図5】は実施例のブースター風車とターボ機構のボスを輻で連結する説明を兼ねた斜視図ある。

【図6】は実施例の渦流生成手段の説明をかねた斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下この発明の実施例について図面を基に説明をする。

【実施例1】

【0022】

屋外に設置される風力発電機は風のエネルギー密度に強く依存し、風力発電機の出力は発電機用風車の断面積に比例し、また、風速の3乗に比例することから本発明は、発電機（１３）と一体化した従動風車（１２）を駆動する流通気流を加速させる機構を図るもので、この実施例１は図１及び図３を示し説明をする。

【0023】

筒状をしたターボ機構風胴体（２）の風上側（２４）先端に、従動風車（１２）と一体化した発電機（１３）と電動・発電機（１４）を設け、前記電動・発電機の出力軸にはカップリング（１５）を装着し、そのカップリング（３図１５）の近傍に、円盤状の軸受け板（３図２０）を設けて、その軸受け板の風下側（３図２５）の外周縁が、ターボ機構内筒（３図１８）の内周面と接する基点、即ち図３の５６、表示の位置に、円周状に気流を射出するための細隙導管を有する細隙孔（３図４）を角度付けて設け、前記細隙孔の角度は、細隙孔に備えた細隙導管口から射出した加速気流（２９）がブースター風車風洞体（１）の排気口縁（２２）方向に射出する角度とする。

【実施例2】

【0024】

この実施例を、図１、図３を示し説明をする。
図３に示した円錐形状の加速筒（３図３）で加速気流を得る手段として、
前記ターボ機構風胴体（３図２）に設けた円盤状の軸受け板（３図２０）の外周縁
と、前記細隙孔（３図４）との境界点からターボ機構内筒（３図１８）に設けたベアリングホルダーのフランジ部分（３図１９）までの間に、ターボ流通気流（３図３４）の断面積が前記フランジ部分（３図１９）から細隙孔（３図４）に向かって次第に縮小した中空の円錐形状の加速筒（３図３）を設ける。

【0025】

また、ターボ機構風胴体（２）の風下側（２５）末端に設けた気流吸い込み口
（３３）近傍を浮遊している気流を、吸込気流（３１）として、ターボファン（６）
の回転手段と大気圧の加勢によってターボ機構内筒（１８）に吸い込み、流入した
ターボ流通気流（３図３４）が、円錐形状の加速筒（３図３）外周部を細隙孔
（３図４）方向に流通する過程で気流速度を加速させ、その加速された気流を細隙孔（４）の細隙導管口から加速気流（２９）とし射出し、この加速気流と、ブースター風車風洞体（１）内から排出される風洞内気流（２８）と合流して風洞内合成気流（３０）を形成し、その相乗効果を得て、ブースター風車風洞体（１）の排気口縁（２２）から排出する。

【実施例3】

【0026】

この実施例を図１、図３、図４を示し説明をする。
ターボ機構風胴体（２）の風下側（２５）末端に設けた気流吸い込み口（３図３３）に、ボス（３図５）を設け、このボスの基端側（４図３８）から末端側に向けて径を次第に小さくしたテーパー状の円錘体を形成し、このボス（４図５）の外周面には放射状に複数個の輻（４図１１）を傾斜を付けて装着するための凹型螺子孔（４図４２）を備え、また前記ボスの基端側（４図３８）にはアダプター取り付け面と取り付け穴（４図４１）を設ける。

【0027】

更に、ボス（４図５）は、このボスの基端側（４図３８）から末端側に向けてテーパー状に中刳り内筒（４図５５）を形成し、その中刳り内筒の末端側に変速機（３図５１）の内歯車の外周を抱持し、その内歯車と連動した太陽歯車の軸芯部を回転軸（３図７）が強圧入仕様で貫通し、その回転軸の先端にターボファン（３図６）を設ける。前記ターボファン（６）を回転駆動することで、トルネード・アダプター（４０）の開口近傍を浮遊している吸入気流（３１）を容易に吸い込むことを可能にして、大気圧の加勢によって加速された吸入気流（３１）をターボ機構内筒（１８）へ送風する。

【0028】

また、ボス（3図５）のテーパー状の中刳り内筒（４図５５）内に設けたターボファン（3図６）は、従動風車としての配役と送風ファンとしての配役を担い、従動風車としては、前記ボス（５）に着装されたアダブター内筒（３図４９）に流入する大気圧の加勢を得て回転し、このターボファンの回転するエネルギーと、ブースター風車（３２）がブースター風車風洞体（１）の風洞体外周気流（２６）によって回転するエネルギーと、その相互の回転エネルギーを相互に回転軸（７）に伝達し、この回転軸（７）と共有する電動・発電機（１４）を駆動し、この電動・発電機をセカンド発電機としてブースター風車風洞筒体（１）の外部に設けた電源部（１７）の蓄電池に回生充電をする。

【実施例4】

【0029】

ボス（２図５）は、ブースター風車（２図３２）に設けられた円筒形内輪（２図１０）を支える輻（２図１１）を、回転軸（２図７）を中心とする周方向に一定間隔をおいて複数個（この実施例２図では４個）を放射状にボスの基端側（３図３８）から末端方向に向って傾斜角を付けて（３図５２）、前記ボス（２図５）と前記円筒形内輪（２図１０）間に嵌合部材（５図３５）を用いて連結する。

【0030】

また、公知の事実であるコアンダ効果を応用した偏向翼状に形成した輻（１１）は、ブースター風車（２図３２）と一体化していて、そのブースター風車の回転と共に、前記輻も回転し、その回転手段によってブースター風車風洞体（１）内の風洞内合成気流（6図３０）を軸方向から周方向へ偏向形成して（６図４３）排出し、その作用によってブースター風車風洞体（１）内の圧力を下げ、トルネード・アダプター内筒（３図４９）の吸入気流（３図３１）の気圧よりも細隙孔（４）導管内の気圧を負圧にし、ターボ機構風胴体（2）の吸い込み口（３図３３）からの大気圧の加勢を得ることができる。

【実施例5】

【0031】

ボスの中刳り内筒（４図５５）に回転自在に設けたターボファン（4図６）の回転軸（３図７）は、ボス（３図５）に抱持された変速機（３図５１）の太陽歯車の軸芯穴を強圧入仕様で貫通し、ターボ機構風胴体（３図２）に設けた電動・発電機（3図１４）の出力軸に備えたカップリング（3図１５）に連結する、そのカップリングに連結した回転軸（７）とブースター風車（３２）を支えるボス（５）の回転軸（７）は変速機（３図５１）を介して共有している。従って、ターボファンの回転軸（７）と共通の回転軸（７）を有する電動・発電機及びブースター風車（３２）並びにターボファン（６）は相互にアシスト駆動を共有する。
また、前記変速機（３図５１）は、内歯車・遊星歯車・太陽歯車・キャリアから構成された通常の遊星歯車であり、本機構ではターボファン（６）を高速回転で駆動する配役と、ボス（５）と一体化したブースター風車（３２）を低速で回転駆動する配役を担う。

【実施例6】

【0032】

図６に示した渦巻き気流生成の相乗効果を得る手段や、大気圧の加勢によって加速された吸入気流（３１）を、ターボーファン（６）へ導く配役のトルネード・アダプター（４０）は、図4に示すように円筒外周輪（３６）の周方向に一定間隔をおいて偏向板（３７）を複数個（説明図では６枚）放射状に設け、ボス（５）の基側（３８）のアダブター脱着ビス穴（４１）に取り付けビスで装着する。

【0033】

また、トルネード・アダプター（４０）のアダプター内筒（４９）に、適宜に風車羽根を複数枚放射状に設け、この手段によってターボファン（６）の補助的役割を担う。

【0034】

また、ボス（5）に装着されたトルネード・アダプター（４０）の回転を、電動・発電機（１４）及びブースター風車（３２）の相互の回転作用によって回転駆動し、トルネード・アダプターに設けた偏向板（４図３７）の回転手段によって、風洞内から排出される気流を軸方向から円周方向へ偏向し（６図４４）また、ブースター風車風洞体（１）の外周近傍を風上側（２４）から風下側（２５）へ軸方向に流れる風洞体外周気流（６図２６）をブースター風車に設けた偏向翼（６図９）の手段により、軸方向（６図２７）から円周方向へ偏向（６図５０）し、前記風洞外排気気流（６図４４）と回転合成し、渦巻き気流の成形に相乗効果がある。

【実施例7】

【0035】

ターボ機構風胴体（3図２）に設けた細隙孔（3図４）を開閉する弁として、帯状のリング（３図５３）とロータリーソレノイド（３図５４）で構成し、その帯状のリングの外周面が、細隙内筒面（３図５６）を摺接移動し、前記細隙孔の面積を閉鎖から開鎖までをアナログ的に制御し、細隙孔（４）に設けた細隙導管から射出する加速気流（２９）を制御する。

【0036】

また、ロータリーソレノイド（3図５４）の制御によって帯状リング（3図５３）が細隙孔（3図４）の開孔面積を閉鎖から開鎖までをアナログ的に行い、ターボ機構風胴体（3図２）の気流吸い込み口（３図３３）に設けたターボファン（３図６）の回転負荷を可変してターボファン回転を制御する。
従ってターボファンの回転軸（７）と変速機（５１）を介してブースター風車（３２）の回転軸（7）が共有しているのでブースター風車（３２）の回転制御ができる。

【0037】

また、ターボファン（６）の回転によって、ターボ機構風胴体の気流吸い込み口（３３）から吸入する吸入気流（３１）の流速よりも、細隙孔（４）の細隙導管から射出するときの流速のほうが速くするために、この細隙孔（４）の開口面積を、ベンチュリー効果を応用して予め定めた開口面積に適合するように、帯状リング（3図５３）をロータリーソレノイドで制御する。

【実施例8】

【0038】

前記ブースター風車風洞体（1）内に設けたターボ機構風胴体（2）の構成の要素として、このターボ機構風胴体の気流吸い込み口（３３）にボス（5）やトルネード・アダブター（４０）を設けることが必要で、このボスやトルネード・アダプターの直径の大,小が、風洞体内から排出される気流の密度に大きく影響する。
もし、上記条件を考慮せずにボスやトルネード・アダプターの直径を、前記ターボ機構風胴体の直径より大きくすれば、風洞体排気口縁（２２）の排気有効面積が減少し、ブースター風車風洞体内に設けた従動風車（１２）の背圧が増し，前記従動風車と一体化した発電機（１３）の発電効率が悪くなる。
従って、前記課題を回避するために、ターボ機構風胴体（２）の気流吸い込み口
（３３）の縁を、前記ブースター風車風洞体（１）の風洞排気口縁（２２）より突出した位置に設けることで、ボス（５）やトルネード・アダプター（４０）の直径をターボ機構風胴体（２）の直径よりも大きくすることが可能となり、前記風洞体排気口縁の排気有効面積の減少を防ぎ、ボス（５）に装着したトルネード・アダプター（４０）の直径を大きくすることが可能となり、ターボファンの直径を大きくして機能を向上させ、ブースター風車風洞体（１）内に設けた発電機（１３）の発電効率を高めることができる。

【実施例9】

【0039】

この実施例を、図１及び図５を示し説明をする。
このブースター風車風洞体は既に知られているが、本件申請人が発明したもので
〔特許文献４号参照〕この一部を本発明の機構部材として利用している。
従って、このブースター風車風洞体（１）と、本発明のターボ機構風胴体（２）を一体化する手段として、前記ターボ機構風胴体（２）の気流吸い込み口（３３）縁を、前記ブースター風車風洞体（１）の排気口縁（２２）より突出した位置に設けることが必要で、それに伴ってブースター風車（３２）を支える回転軸（７）と、ターボ機構風胴体（２）に設けた回転軸（７）の相関連結が重要な要素となる。

【0040】

従って、ブースター風車風洞体（５図１）の風洞体外周面（５図４８）及び排気口縁（５図２２）の面と、前記ブースター風車（３２）の円筒形内輪の内周面
（５図１０）が「摺接しない間隙をあけて」（５図４６）回転自在に」連結する、
その法方は、前記ボス（５）に装着された輻（１１）の先端側をボスより円筒形内輪方向に傾斜角度（５図５２）をつけて前記円筒形内輪に備えた嵌合部材（５図３５）に装着し、ブースター風車風洞体（１）とターボ機構風胴体（２）を
一体化したターボ機能付き風力発電機構である。

【0041】

前記嵌合部材（５図３５）は、円筒形内輪（１０）からボス（５）に至る軸方に傾斜角度（５図５２）を付けて、円筒形内輪（５図１０）と輻（５図１１）を構成する取り付け具であり、この取り付け具に、前記輻（５図１１）の周方向の先端部を装着してターボ機構風胴体（２）とブースター風車風洞体（１）と一体化してターボ機能付き風力発電装置を構成する。

【0042】

ブースター風車風洞体（１）の流入口（２１）近傍に設けた従動風車（１２）は、
流入口（２１）から流入する気流によって無負荷でスタート回転し、その従動風車が一定以上の回転数に達した時点又は、流入する気流の状況に基づいて判断し、従動風車（１２）と発電機（１３）を発電機内に設けた接続機構で接続して発電機を駆動する、その接続，非接続の切り替え機構は、発電機（１３）の機構内に備え、その切り替え手段は、従動風車（１２）と発電機（１３）の機構内に回転センサー・トルクセンサー等を備え、その各センサーで収集した情報を処理する、その処理する手段として、記憶・演算・信号処理機能及び電磁制御等の機器を制御装置（１６）内には備えていて、回転センサー・トルクセンサー等で時時刻刻と絶え間なく情報を検知して、其の数値を制御装置（１６）へ送信して、その情報に基づいて処理された信号によって従動風車（１２）と発電機（１４）の接続，非接続の切り替えを行う。

【0043】

また、ブースター風車風洞体（１）内の流通気流の密度が少なく発電機用の従動風車（１２）の自己起動が困難なときには、トルネード・アププター（４０）のアダプター内筒（４９）近傍から大気圧の加勢によって流入するターボ吸入気流（３１）の手段によって回転するターボファン（６）と、このターボファンと共通の回転軸（７）を有する電動・発電機（１４）を低電力運転方式でアシスト駆動し、共通の回転軸（７）を有するブースター風車（３２）の回転をアシストして、強制的にブースター風車風洞体の気流入口（２１）近傍に浮遊する風を集め従動風車（１２）の自己起動を促進する。

【0044】

ブースター風車風洞体（１）の流入気流密度の変動が激しく所定発電に至らない時は、ターボ機構風洞体（3図２）に設けた電動・発電機（１４）をアシスト駆動してターボファン（3図６）を送風機として駆動し、トルネード・アダブター内筒（４９）近傍に浮遊する気流をターボ吸入気流（３１）として気流吸い込み口（３図３３）からターボ流通気流（３図３４）へと送風する、この送風された前記ターボ流通気流は、円錐形状の加速筒（３図３）の外周部分を細隙孔（３図４）方向に流通する過程で気流速度を加速させ、ロータリーソレノイド（３図５４）の手段によって帯状リング（３図５３）が作用し、細隙孔（３図４）の開口面積を制御して細隙導管口から加速気流（２９）を射出し、風洞内気流（２８）と合流し加速してブースター風車（３２）に設けた輻（１１）の回転駆動を助勢する。

【0045】

前記助勢を受けた輻（１１）の回転によって、ブースター風車風洞体（１）内から排出される風洞内合成気流（３０）を軸方向から周方向に偏向され（６図４３）、その偏向された周方向の速度成分（６図４５）と、ブースター風車風洞体（１）の風胴体外周気流（２６）が、ブースター風車（３２）に設けられた偏向翼（６図９）の手段によって軸方向（６図２７）から円周方向（６図５０）に偏向され、その偏向された周方向の速度成分と相互が回転合成（６図４５）し、更に強い渦巻き気流を生成して風洞体内部（２３）の圧力下げ、その作用により、アダプター内筒（３図４９）近傍の吸込気流（３１）の圧力よりも細隙導管口から射出する加速気流（２９）を負圧にし、更に、細隙導管外周面を風洞内気流（３図２８）が風胴体排気口縁（２２）方向に流通する過程で細隙導管口にベンチュリー効果を生じ、前記負圧の加速気流（２９）を更に負圧にし、相乗効果を得てターボ機構内筒（３図１８）を流通するターボ流通気流（３図３４）が加速し、細隙導管口（４）から射出する加速気流（２９）の加速作用を繰り返し、益々風洞体内部（２３）の圧力下げ、気流の正帰還特性の様態を構成し、風洞内気流（２８）を加速させ発電機（１３）の発電効率を高める機能がある。

【0046】

前記正帰還特性の様態に係わるターボフアンの回転駆動や偏向翼状に形成した輻
（１１）の回転による空気抵抗や気流の粘性による過流損失、更に機械的摩擦による損失は、ターボファン（６）が大気圧の加勢を得て回転するエネルギーやブースター風車風（３２）がブースター風車風洞体（１）の外周を流れる気流によって回転するエネルギーを活用し、更には一定の値を定めた風洞内気流（２８）において電動・発電機（１４）が発電機として発電したエネルギー等で賄い、外部から供給に頼らず損失を補填し、ベルヌーイの定理を満たす。
またこの場合、ブースター風車風（３２）の円筒形外輪の内周直径（５図８）は、ブースター風車風洞体（１）の内周（５図１）直径の√２倍以上が望ましい。

【0047】

またブースター風車風洞体（１）周辺の気流密度が激しく変動する場合、
ロータリソレノイド（3図５４）の制御手段によって帯状リング（３図５３）が作動し、細隙孔（3図４）の開孔面積を閉鎖から開鎖までアナログ的に行う、それに伴って細隙孔（3図４）の細隙導管から射出する加速気流（２９）の時間単位あたり流量も制御され、ターボファン（６）の負荷も気流の圧縮作用で可変し、トルクガバナーとして機能する、
更にそのターボファンの回転軸（７）と共通の回転軸（７）を有する電動・発電機
（１４）の正転または逆転及び変速機のキャリアを固定またはフリーと電磁制御手段によって前記回転軸（７）の回転制御を行い風洞内気流（２８）の頻繁な流速変化を平滑にする機能がある。

【0048】

また、予め所定の値に設定した風速以上の強風時には,ブースター風車（３２）の偏向翼（９）と、このブースター風車と一体化した偏向翼状に形成した輻（１１）の回転手段によって回転する回転軸 (７)と,この回転軸（７）を共有する電動・発電機の電磁制御手段で、電動・発電機の出力軸を固定する。
更には,ターボ機構風胴体に設けた気流を射出する細隙孔（４）をロータリーソレノイド（５４）の制御によって帯状リング（５３）を作動して閉隙し、ターボファン（６）の負荷を気流の圧縮作用で圧縮ブレーキとしてブースター風車（３２）の回転を抑圧する、また従動風車（１２）と一体化した発電機（１３）の負荷を電気二重層コンデンサー等の低インピーダンスで短絡制動し、この手段で前記発電機の入力軸を電磁固定し強風の被害を食い止めることが可能となる。

【実施例10】

【0049】

この場合、図１で示すように、風力発電装置の発電出力は風のエネルギー密度に強く依存するため、風の情報を発電装置に反映させることが必要不可欠であり、其の情報を収集する手段として風圧センサー・回転センサー・トルクセンサー等を備えた計測部
（５１）を、ターボ機構風胴体（２）に設けた発電機（１３）の近傍に備え、その各センサーで収集した情報を処理する手段として、記憶・演算・信号処理機能及び電磁制御等の機器を制御装置（１６）内には備えていて、風速・風圧・回転・トルクセンサーで時時刻刻と絶え間なく情報を検知して、其の数値を制御装置（１６）へ送信して、その情報に基づいて処理された信号によってブースター風車（３２）の回転軸（７）と共通の回転軸（７）を有する電動・発電機（１４）の回転を正転または逆転及び変速機のキャリアを固定またはフリーと電磁制御手段によって前記回転軸（７）の回転制御を行い、また細隙孔（４）の閉鎖または開鎖を帯状リング（５３）をロータリーソレノイドの制御でアナログ的に行う機構を備える。

【0050】

また発電機（１３）で発電した電力及び電動・発電機（１４）の駆動用電力、または回生発電をした電力を蓄える蓄電池や電気二重層コンデンサ−を電源部 （１７）内に設け、この電源部（１７）は前記ブースター風車風洞体（１）の外部に設ける。また、電動・発電機（１４）は、この電動・発電機の回転軸（７）を他のエネルギーによって回転駆動される場合はセカンド発電機としての配役と、前記回転軸（７）に係わる機構の駆動用電動機としての配役を担う。

【符号の説明】

【0051】

１ ブースター風車風洞体
２ ターボ機構風胴体
３ 円錐形加速筒
４ 細隙孔
５ ボス
６ ターボファン
７ 回転軸
８ 円筒形外輪
９ 偏向翼
１０ 円筒形内輪
１１ 輻
１２ 従動風車
１３ 発電機、
１４ 電動・発電機、
１５ カップリング
１６ 制御装置
１７ 電源部
１８ ターボ機構内筒，
１９ フランヂ部
２０ 軸受板
２１ 流入口
２２ 排気口縁
２３ 風洞体内部
２４ 風上側
２５ 風下側
２６ 風洞体外周気流
２７ 風洞体外周排出気流
２８ 風洞内気流
２９ 加速気流
３０ 風洞内合成気流
３１ 吸入気流
３２ ブースター風車
３３ 気流吸い込み口
３４ ターボ流通気流
３５ 嵌合部材
３６ 円筒外周輪
３７ 偏向板
３８ ボスの基端側
３９ 計測部
４０ トルネード・アダプター
４１ アダプター脱着ビス穴
４２ 輻装着穴
４３ 周方向偏向気流ａ
４４ 偏向渦気流
４５ 回転合成気流
４６ 摺接しない間隙
４７ 円筒形内輪の内周面
４８ 風洞体外周面
４９ アダプター内筒
５０ 円周方向偏向気流
５１ 変速機
５２ 傾斜角度
５３ 帯状リング
５４ ロータリーソレノイド
５５ 中刳り内筒
５６ 細隙孔内筒面
５７ 支持棒

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】