(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022103010
(43)【公開日】2022-07-07
(54)【発明の名称】風力発電機
(51)【国際特許分類】
F03D 3/06 20060101AFI20220630BHJP
【ＦＩ】
F03D3/06 D
【審査請求】未請求
【請求項の数】11
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021066230
(22)【出願日】2021-04-09
(31)【優先権主張番号】P 2020218087
(32)【優先日】2020-12-27
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】599072530
【氏名又は名称】株式会社山利製作所
(74)【代理人】
【識別番号】100100044
【弁理士】
【氏名又は名称】秋山 重夫
(74)【代理人】
【識別番号】100205888
【弁理士】
【氏名又は名称】北川 孝之助
(72)【発明者】
【氏名】山口 誠平
【テーマコード（参考）】
3H178
【Ｆターム（参考）】
3H178AA13
3H178AA40
3H178AA43
3H178BB31
3H178BB73
3H178CC01
3H178DD12Z
(57)【要約】
【課題】微風でもスムーズに回転し、構成が簡易で安価に製造しうる風力発電機を提供する。
【解決手段】支持台１１と、その支持台１１によって回転自在に支持される風車１２と、その風車１２の回転によって発電する発電機１３とからなる風力発電機１０。前記風車１２は、円板状ないしリング状の基材１４と、その基材１４の周縁部に固定された複数の風受け１５とからなる。前記風受け１５は、扇形のシート材１５ａを円錐状に湾曲し、周方向の両端部１５ｂ、１５ｃで前記基材１４を上下から挟んで固定したものである。
【選択図】図１
【解決手段】支持台１１と、その支持台１１によって回転自在に支持される風車１２と、その風車１２の回転によって発電する発電機１３とからなる風力発電機１０。前記風車１２は、円板状ないしリング状の基材１４と、その基材１４の周縁部に固定された複数の風受け１５とからなる。前記風受け１５は、扇形のシート材１５ａを円錐状に湾曲し、周方向の両端部１５ｂ、１５ｃで前記基材１４を上下から挟んで固定したものである。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
支持台と、
その支持台によって垂直軸回りに回転自在に支持される風車と、
その風車の回転によって発電する発電機とからなり、
前記風車が、円板状ないしリング状の基材と、その基材の周縁部に固定された複数の風受けとからなり、
前記風受けが、略円錐状を呈する風力発電機。
その支持台によって垂直軸回りに回転自在に支持される風車と、
その風車の回転によって発電する発電機とからなり、
前記風車が、円板状ないしリング状の基材と、その基材の周縁部に固定された複数の風受けとからなり、
前記風受けが、略円錐状を呈する風力発電機。
【請求項2】
前記風受けが、可撓性を有する扇形のシート材を円錐状に丸め、周方向の両端部で前記基材を挟んで固定したものである請求項１記載の風力発電機。
【請求項3】
前記風受けが柔軟性を有する請求項１または２記載の風力発電機。
【請求項4】
前記基材と平行に支持基材が設けられ、基材と支持基材とが間隔維持材によって共回りするように連結されている請求項１～３のいずれかに記載の風力発電機。
【請求項5】
前記基材または支持基材が自転車のホイールからなる、請求項４記載の風力発電機。
【請求項6】
前記発電機がハブダイナモからなり、そのハブダイナモの支持軸が前記支持台に固定され、ハブダイナモの回転部に前記基材が取り付けられている請求項１～５のいずれかに記載の風力発電機。
【請求項7】
前記風車と平行に、かつ、共回りするように動力伝達ホイールが設けられ、前記発電機がリムダイナモからなり、リムダイナモの回転部が前記動力伝達ホイールに押し付けられている請求項１～５のいずれかに記載の風力発電機。
【請求項8】
前記風車が上下に複数個設けられ、下の風車の風受けが上の風車の風受けに対し、平面視で半ピッチずれている請求項１～７のいずれかに記載の風力発電機。
【請求項9】
前記基材に、風受けを内面側から支える支え棒が取り付けられている請求項１～８のいずれかに記載の風力発電機。
【請求項10】
前記基材の周囲に、上向きの取り付け片と下向きの取り付け片を備えたブラケットが固定されており、それぞれの取り付け片に風受けが固定されている
請求項１記載の風力発電機。
請求項１記載の風力発電機。
【請求項11】
前記基材の周囲に風受けを支持する取り付け板が複数個固定され、それらの取り付け板を挟む一対の半円錐状の部品が風受けを構成している請求項１記載の風力発電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、垂直軸回りに回転する風車を備えた、簡易な構成の風力発電機に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１は、垂直軸回りに回転可能な回転体と、その回転体に同じ向きに環状に配列して取り付けられた複数個のヘルメットと、回転体の回転によって発電する発電機とを備えた垂直軸型風車を開示している。特許文献２は、クロスフロー型風車の羽の先端に半球状のカップを追加した微風力発電装置を開示している。また特許文献２では、起電力を測定するために自転車のハブダイナモを接続することが記載されている。
【0003】
特許文献３は、垂直方向の連結軸によって開閉可能に、かつＶ字状に連結された第１風受け板と第２風受け板を備えた垂直軸型風車が開示されている。このものは連結軸が風下に向かうときは第１風受け板と第２風受板が連結軸を中心に拡がり、広い面積で風を受ける。連結軸が風上に向かうときは第１風受け板と第２風受板が閉じて狭い面積で風を受ける。それにより風向および風力の変化に素早く対応できるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０１４－８４７１８号公報
【特許文献2】特開２００８－１５７１６５号公報
【特許文献3】特開２０１３－１３００７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献１の垂直軸形風車は、使用済みのヘルメットを再利用できるので、低コストで製造できると共に、耐久性が高い。しかし風車全体が重いため、始動時に微風による回転が難しい。特許文献２の微風力発電装置は、アルミニウムやバルサなどの軽量素材を用いているため、風車が軽量であり、狭い場所に設置できる。しかし広い面積で風を受けることが難しい。特許文献３の垂直軸型風車は、向かい風では風受けが狭くなり、追い風では風受けが広がる。そのため垂直軸型でありながら効率が高い。しかし構造が複雑で、製造コストが高い。
【0006】
本願発明は、微風でもスムーズに回転し、効率的に発電することができ、構成が簡易で安価に製造しうる風力発電機を提供することを技術課題としている。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の風力発電機１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅ、１０Ｆは、支持台１１と、その支持台１１によって垂直軸回りに回転自在に支持される風車１２、１２Ｕ、１２Ｌと、その風車１２、１２Ｕ、１２Ｌの回転によって発電する発電機１３、１３Ａとからなり、前記風車１２、１２Ｕ、１２Ｌが、円板状ないしリング状の基材１４と、その基材１４の周縁部に固定された複数の風受け１５、１５Ｕ、１５Ｌ、２２とからなり、前記風受け１５、１５Ｕ、１５Ｌ、２２が、略円錐状を呈することを特徴としている。
【0008】
このような風力発電機１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅにおいては、前記風受け１５、１５Ｕ、１５Ｌが、可撓性を有する扇形のシート材１５ａを円錐状に丸め、周方向の両端部（１５ｂ、１５ｃ）で前記基材１４を挟んで固定したものであるのが好ましい。また、前記風受け１５、１５Ｕ、１５Ｌが柔軟性を有するものが好ましい。さらに前記基材１４と平行に支持基材１６が設けられ、基材１４と支持基材１６とが間隔維持材１６ａ、１６ｃによって共回りするように連結されているものが好ましい。
【0009】
また、前記基材１４または支持基材１６が自転車のホイール１７からなるものが好ましい。さらに、前記発電機１３が自転車のハブダイナモからなり、そのハブダイナモの支持軸１３ａが前記支持台１１に固定され、ハブダイナモの回転部（ロータ）１３ｂに前記基材１４が取り付けられているものが一層好ましい。
【0010】
また、前記風車１２と平行に、かつ、共回りするように動力伝達ホイール１８が設けられ、前記発電機１３、１３Ａがリムダイナモからなり、リムダイナモの回転部１３Ａａが前記動力伝達ホイール１８に押し付けられているものであってもよい。さらに前記風車１２、１２Ｕ、１２Ｌが上下に複数個設けられ、下の風車１２Ｌの風受け１５Ｌが上の風車１２Ｕの風受け１５Ｕに対し、平面視で半ピッチずれているものが好ましい。
【0011】
いずれの風力発電機においても、前記基材１４に、風受け１５、１５Ｕ、１５Ｌを内面側から支える支え棒（ねじ棒、間隔維持材）１５ｈ、１６ａが取り付けられているものが好ましい。
【0012】
前記基材（ホイール１７）の周囲に、上向きの取り付け片２０Ｕと下向きの取り付け片２０Ｌを備えたブラケット２０が固定されており、それぞれの取り付け片２０Ｕ、２０Ｌに風受け１５Ｕ、１５Ｌが固定されているものが好ましい。また、前記基材（ホイール１７）の周囲に風受け２２を支持する取り付け板２１Ｕ、２１Ｌが複数個固定され、それらの取り付け板２１Ｕ、２１Ｌを挟む一対の半円錐状の部品２２ａが風受け２２を構成しているものが好ましい。
【発明の効果】
【0013】
本発明の風力発電機は、風車が円板状ないしリング状の基材と、その基材の周縁部に固定された複数の風受けとからなり、風受けが略円錐状を呈するので、風受けの頂点が風上に向かうときは抵抗が少なく、背面（凹面）で風を受けるときは、風をしっかりと取り込むことができる。そして風車の構成がシンプルで軽量であるので、安価に製造できる。
【0014】
このような風力発電機において、前記風受けが、可撓性を有する扇形のシート材を円錐状に丸め、周方向の両端部で前記基材を挟んで固定したものである場合は、立体的な風受けを容易に製造することができる。
【0015】
前記風受けが柔軟性を有する場合は、向かい風のときは風受けが変形して正面から見た投影面積が減る。そのため、風の抵抗が小さくなり、発電効率が高くなる。前記基材と平行に支持基材が設けられ、基材と支持基材とが間隔維持材によって共回りするように連結されている場合は、風車の剛性および強度を高くすることができる。
【0016】
前記基材または支持基材が自転車のホイールからなる場合は、基材または支持基材の剛性および強度を高くすることができる。前記発電機が自転車のハブダイナモからなり、そのハブダイナモの支持軸が前記支持台に固定され、ハブダイナモの回転部に前記基材が取り付けられている場合は、発電機を小型化することができる。前記風車と平行に、かつ、共回りするように動力伝達ホイールが設けられ、前記発電機がリムダイナモからなり、リムダイナモの回転部が前記動力伝達ホイールに押し付けられている場合は、発電機の回転数を高くすることができ、発生電力を大きくできる。
【0017】
前記風車が上下に複数個設けられ、下の風車の風受けが上の風車の風受けに対し、平面視で半ピッチずれている場合は、風車の１回転中における回転力の変動が少なく、発電量の変動が少ない。
【0018】
前記いずれかの風力発電機において、前記基材に、風受けを内面側から支える支え棒が取り付けられている場合は、風受けが前方から風を受けたとき、扁平に変形しても、円錐状に戻りやすい。
【0019】
前記基材の周囲に、上向きの取り付け片と下向きの取り付け片を備えたブラケットが固定されており、それぞれの取り付け片に風受けが固定されている場合は、２段タイプの風力発電機を簡単に構成することができる。前記基材の周囲に風受けを支持する取り付け板が複数個固定され、それらの取り付け板を挟む一対の半円錐状の部品が風受けを構成している場合は、風力発電機を簡単に構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】本発明の風力発電機の一実施形態を示す斜視図である。
【図4】本発明の風力発電機の他の実施形態を示す平面図である。
【図9】本発明の風力発電機のさらに他の実施形態を示す正面図である。
【図10】本発明に関わる風受け固定具の実施形態を示す正面図である。
【図11】本発明の風力発電機のさらに他の実施形態を示す分解斜視図である。
【図15】本発明に関わる取り付け板の他の実施形態を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0021】
図１に示す風力発電機１０は、支持台１１と、その支持台１１によって回転自在に支持される風車１２と、その風車１２の回転によって発電する発電機１３とを備えている。支持台１１は円柱状で、その上端に発電機１３が設けられ、発電機１３の周囲に風車１２が取り付けられている（図２Ｂ参照）。風車１２は、円板状の基材１４と、その基材１４の周縁部に取り付けられた６個の風受け１５とから構成されている。風受け１５は、扇状のシート材１５ａ（図３Ａ参照）を略円錐状に丸めたものである。
【0022】
前記風車１２は、図２Ａに示すように、６個の風受け１５が、円板状の基材１４の周縁部に同じ向きで、等間隔で固定されている。風受け１５は２～５個でもよく、７個以上でもよい。風受け１５の数が少ないと、回転力の変動が大きくなる。風受け１５の数が多いと、回転力の変動が少ないが、重量が重くなる。風受け１５は、図３Ａに示す扇形のシート材１５ａを略円錐状に丸めたものであり（図３Ｂ参照）、両端の折り曲げ片１５ｂ、１５ｃで基材１４を挟んで固定している（図３Ｃ参照）。風受け１５を構成する円錐の頂点Ｐは、基材１４の周縁に位置している。
【0023】
【0024】
図２Ａに示すように、円錐の中心線Ｊは基材１４の半径Ｒに対してほぼ直角である。円錐の下端１５ｄを半径Ｒに対してほぼ直角にしてもよい。中心線Ｊと基材１４の半径Ｒの角度を小さくすると、広い面積で風を受けることができ、風力を効率的に風車のトルクに変換できる。この実施形態では、折り曲げ片１５ｂ、１５ｃは基材１４の半径Ｒに対して０°～９０°程度時計方向（右向き）に傾けて設けており、４５°～６０°程度がさらに好ましい。ただし反時計方向（左向き）に傾けることもできる（図４Ａ参照）。
【0025】
風受け１５は、基材１４に対して両面テープや接着剤などで固定することができる。熱溶着で固定してもよく、ビスとナットなど、他の部材を用いて固定してもよい。たとえば図３Ｂに示すように、基材１４と折り曲げ片１５ｂ、１５ｃに貫通孔１５ｅをあけてビス１５ｆとナット１５ｇあるいは鳩目で固定してもよい（図３Ｃ参照）。ビス１５ｆとナット１５ｇなどで着脱自在に固定するときは、風力発電機１０を設置する現場で風車１２を組み立てることができる。
【0026】
基材１４としては、ＰＥＴ樹脂が用いられるが、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニルなども採用できる。ガラス繊維、カーボン繊維などの繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）や、アルミニウム、ステンレススチールなどの金属シートを用いることもできる。厚さは０．５～３ｍｍ程度であり、好ましくは１～２ｍｍ程度である。基材１４の厚さが０．５ｍｍ以下の場合は軽量で、しかも加工が容易である反面、強度や剛性が低くなる。３ｍｍ以上の場合は強度や剛性が高くなるが、重くなり、加工しにくい。
【0027】
風受け１５についてもＰＥＴ樹脂が用いられるが、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ＦＲＰなども採用できる。厚さは０．０１～０．５ｍｍ程度、好ましくは０．１～０．３ｍｍ程度である。風受け１５を構成する合成樹脂シートの厚さを薄くすると、柔軟性が高くなり、頂点Ｐ側（凸面側）から風を受けると扁平に撓む。それにより頂点Ｐ側から見た投影面積が小さくなり、風に対する抵抗が小さくなる。ただし厚くして、変形しないようにすることもできる。合成樹脂シートの厚さが０．１ｍｍ以上の場合は、割れやすいので、温水やヘアドライヤなどで加温しながら湾曲するのが好ましい。
【0028】
図２Ｂに示すように、前記支持台１１は風受け１５と干渉しない程度の太さであり、上下方向に延びている。そして支持台１１の上端に発電機１３が取り付けられている。この実施形態では発電機１３として自転車の車輪に取り付けてランプに電力を供給する公知のハブダイナモ（あるいはダイナモハブ）を採用している。このハブダイナモは、支持軸１３ａと、その支持軸１３ａの周囲に回転自在に設けられる円筒形のロータ（回転部）１３ｂを備えている。
【0029】
支持軸１３ａは一端側を支持台１１の上端に固定し、ロータ１３ｂの上端に基材１４を固定する。支持軸１３ａの上端は基材１４を貫通して上部に延び出ている。一般的なハブダイナモでは、支持軸１３ａに、一対の鉄心と、それらの間に設けられるコイルとが取り付けられ、ロータ１３ｂに複数の極に分割されたマグネットが設けられている。
【0030】
ハブダイナモは入手しやすく、取り付けや交換も容易である。しかし他の発電機、たとえば後述するリムダイナモなどを用いることもできる。発電機１３の起電力は４～１０Ｖ程度、とくに６Ｖ前後、発生電力は２０～８０ｒｐｍで１～６Ｗ程度、とくに３Ｗ程度のものが好ましい。しかし起電力や発電量がさらに高い発電機を採用することもできる。
【0031】
図１および図２Ｂの風車１２では、想像線で示すように、基材１４と平行に支持基材１６を設け、基材１４と支持基材１６との間に複数本の間隔維持材１６ａを設けてもよい。支持基材１６は基材１４と実質的に同形状の円板からなる。支持基材１６は金属薄板、とくにステンレススチールなどの強度が高い金属材料から形成するのが好ましい。間隔維持材１６ａとしては、鋼やステンレススチールなどの金属線が用いられるが、合成樹脂または金属製の板材あるいは棒材やパイプを用いることができる。間隔維持材１６ａとして上下の端部近辺あるいは全体にネジが形成された棒材を採用し、図２Ｂに示すように、基材１４や支持基材１６を上下からナット１６ｂで挟圧することによって固定してもよい。また、間隔維持材１６ａによって風受け１５を基材１４に固定するようにしてもよい。
【0032】
このような支持基材１６と間隔維持材１６ａは、風車１２を支持する。そして基材１４、支持基材１６および間隔維持材１６ａは、全体として籠状の立体形状を呈する。そのため、風受け１５の重量や風圧によって基材１４が撓むことを抑制する。基材１４が合成樹脂製などで撓みやすい場合には、特に有効である。したがって風車１２の軽量化に資することができる。そして風車１２がスムーズに回転し、風受け１５は効率的に風を受けることができる。
【0033】
図４、図５Ａおよび図５Ｂに示す風力発電機１０Ａは、支持基材として自転車のホイール１７を用いている。ホイール１７は、ハブ１７ａと、リム１７ｂと、それらを連結する複数本の線材からなるスポーク１７ｃ１、１７ｃ２とからなる。風車１２とホイール１７の間には、パイプなどからなる間隔維持材１６ｃが介在されている。なお、図２Ｂと同様の棒状の間隔維持材１６ａを用いることもできる。発電機１３はホイール１７の中心に設けたハブダイナモであり、ハブ１７ａは発電機１３のロータを兼ねている。
【0034】
また、風受け１５自体は図１、図２Ａの風車１２の風受け１５と同様であるが、取り付け位置は図２Ａと異なり、風受け１５の折り曲げ片１５ｂ、１５ｃが基材１４より外側にはみ出している。そして外周縁より外側の部分では、折り曲げ片１５ｂ、１５ｃ同士を直接重ねてネジなどで接合している。このように風受け１５が基材１４より外側にはみ出しているので、大きい風受け１５を採用することができる。小さい基材１４を採用しているということもできる。そして基材１４のうち、風受け１５の内部に入り込んでいる範囲が小さいので、風受け１５に入り込む風が基材１４の影響を受けにくい。
【0035】
さらに図２Ａの風車１２と異なり、平面視で折り曲げ片１５ｂ、１５ｃが基材１４の半径に対して反時計方向（左側）に傾いている。そして折り曲げ片１５ｂ、１５ｃが反時計方向に傾いているので、一つの風受け１５から出ていく風Ｚが、回転方向における前の風受け１５で再び受け止められる。そのため、風を有効利用できる。
【0036】
この風力発電機１０Ａは、リム１７ｂとハブ１７ａが線材からなるスポーク１７ｃ１、１７ｃ２で連結され、基材１４とハブ１７ａがパイプ（間隔維持材１６ｃ）で連結されているので、強度および剛性が高い。発電機１３付きの自転車のホイールをそのまま利用することができる。また、スポーク１７ｃ１、１７ｃ２の間は空気が自由に通るため、風受け１５が受ける上向きの風は抵抗が少ない。線材からなるスポーク１７ｃ１、１７ｃ２に代えて、合成樹脂やＦＲＰなどからなる板材または膜材で連結することもできる。
【0037】
図６Ａ、図６Ｂに示す風力発電機１０Ｂのように、風車１２Ｕ、１２Ｌを２段で設けることもできる。風受け１５Ｕ、１５Ｌは同じ向きである。上下の風車１２Ｕ、１２Ｌの風受け１５Ｕ、１５Ｌの数は同一で、平面視で周方向に半ピッチずらせている（図６Ａ参照）。この実施形態では上下の風受け１５Ｕ、１５Ｌはそれぞれ６個である。発電機１３は１個でもよく、２個の発電機１３を連結してもよい。風車１２は３段以上設けることもできる。風車１２を複数段にすることにより、回転力が増大し、発電力が増大する。上の風受け１５Ｕと下の風受け１５Ｌを半ピッチずらせているので、回転力（トルク）の変動が少なく、発電量の変動が少ない。
【0038】
図６Ａに示す風車１２Ｕ、１２Ｌも、図４の風車１２と同様に、風受け１５の折り曲げ片１５ｂ、１５ｃが基材１４の外周端から外向きに突出している。しかし折り曲げ片１５ｂ、１５ｃは、基材１４の半径に対し、時計回り（右向き）に傾いている。そのため、風受け１５Ｕ、１５Ｌの円錐の中心が基材１４の半径に対して直角に近くなり、風車を回すトルクが大きくなる。風車１２ごとに発電機１３を設ける場合は、風受け１５の向きは逆にすることができる。それぞれの風車１２が受ける風同士の干渉を少なくするため、上下の間隔を拡げてもよい。図６Ａ、図６Ｂの風車１２では、間隔維持材１６ａとしてネジ棒を採用し、風受け１５を基材１４に固定する固定部材を兼用している。
【0039】
図７に示す風力発電機１０Ｃでは、１枚の基材１４に１２個の風受け１５を３０°間隔で配列している。そして後ろの風受け１５の頂点Ｐ近辺が前の風受け１５の内側に入り込んでいる。そして図７Ｂ、図７Ｃから分かるように、後ろの風受け１５の折り曲げ片１５ｂ、１５ｃを基材１４に止めるネジ棒１６ｈを上方に延ばし、間隔維持材前の風受け１５の内面に当接させ、風受け１５を内側から支える支え棒としている。そのため、風受け１５が前方（頂点Ｐ側）から風を受けて扁平に変形しようとしても、ネジ棒（支え棒）１６ｈで支えられて大きくは変形しない。そのため、円錐状に戻りやすい。他の点は図１、図２Ａの風力発電機１０と同様である。
【0040】
図８Ａ、図８Ｂの風力発電機１０Ｄは、図７Ａ～Ｃの風力発電機１０Ｃの風車１２を上下２段としたものである。上下の風車１２Ｕ、１２Ｌは６本または１２本のネジ棒１５ｈで連結されている。ネジ棒１５ｈは上下の基材１４、１４の間隔維持材として作用し、ネジ棒１５ｈの上部は上の風車１２Ｕの支え棒として作用する。また、ネジ棒１５ｈは上下の風受け１５Ｕ、１５Ｌの内側を通るため、図８Ｂで示すように、上の風受け１５Ｕの下部および下の風受け１５Ｌの上部と干渉する。しかし風受け１５Ｕ、１５Ｌが撓むことにより、ネジ棒１５ｈを上下に通すことができる。この場合、ネジ棒１５ｈは風受け１５Ｕ、１５Ｌの所定以上の変形を抑制する。上下の風受け１５Ｕ、１５Ｌを半ピッチずらせてもよい。
【0041】
図９の風力発電機１０Ｅは、風車１２と平行に動力伝達ホイール１８を配置し、風車１２と動力伝達ホイール１８が共回りするように支持基材１６および間隔維持材１６ａなどで連結している。さらに動力伝達ホイール１８に自転車のリムダイナモからなる発電機１３Ａの回転部１３Ａａを押し付けて、発電するようにしている。動力伝達ホイール１８としては、自転車のホイールを用いることができる。このものは発電機１３Ａの回転数が多くなるので、風車１２の回転抵抗が高くなるが、起電力および発生電力が大きくなる。
【0042】
図１０に示す２段風車用のブラケット２０は、自転車のホイールのリム１７ｂなどに取り付ける固定部２０ａと、上の風受け１５Ｕの折り曲げ片１５ｂ、１５ｃを取り付ける上部取り付け片２０Ｕと、下の風受け１５Ｌの折り曲げ片１５ｂ、１５ｃを取り付ける下部取り付け片２０Ｌとを有する。
【0043】
上部取り付け片２０Ｕは固定部２０ａの後端から斜め上に向かって延び、下部取り付け片２０Ｌは固定部２０ａの前端から斜め下に向かって延びている。このブラケット２０をリム１７などの基材の周囲に複数個取り付けると、１つの基材の周囲にそれぞれ複数個で上下２段の風車の風受け１５Ｕ、１５Ｌを取り付けることができる。基材の周囲の長さは、上の風受け１５Ｕと下の風受け１５Ｌの左右のずれの長さの整数倍、たとえば３～１０倍とする。
【0044】
図１１に示す風力発電機１０Ｆは、支持台１１と、その支持台１１の上端に設けられる発電機１３と、発電機１３のロータ１３ｂに取り付けられたホイール１７と、ホイール１７のリム１７ｂに取り付けられる上下の取り付け板２１Ｕ、２１Ｌと、それらの取り付け板２１Ｕ、２１Ｌによって支持される風受け２２とからなる。風受け２２は、図１２に示すように、取り付け板２１Ｕ、２１Ｌの両側に設けた一対の半円錐状の部品２２ａからなる。一対の半円錐状の部品２２ａは、折り曲げ片２２ｂ同士を重ね合わせることにより、円錐状の風受け２２の形態となる。そして２個の部品２２ａの折り曲げ片２２ｂ、２２ｂの間に取り付け板２１を挟み込み、ビスとナットなどで固定することにより、風受け２２と取り付け板２１Ｕ、２１Ｌとを一体化することができる。ホイール１７に代えて、円板状の基材（図１の符号１４）を採用することができる。
【0045】
取り付け板２１Ｕ、２１Ｌはホイール１７の上側に６個、下側に６個、上下が交互になるように、さらに平面視で互いに半ピッチずらせて配置している。ホイール１７と、取り付け板２１Ｕ、２１Ｌと、風受け２２は、全体として風車１２を構成している。上向きに立ち上げた取り付け板２１Ｕの下端および下向きに延びる取り付け板２１Ｌの上端は、たとえば２本のボルト２３などでリム１７ｂに固定している（図１３Ａ、図１３Ｂ参照）。
【0046】
半円錐状の部品２２ａは、たとえば図１４Ａに示す扇形のシート材２２ｃの端部を折り曲げて折り曲げ片２２ｂとし（図１３参照）、扇部分２２ｄを半円錐状に丸めることにより構成することができる。折り曲げ片２２ｂには、折り曲げ片２２ｂ同士を連結するための孔２４が２～３個形成されている。外側の孔２４は、取り付け板２１Ｕ、２１Ｌへの取り付けにも用いられる。シート材２２ｃは、図３のシート材１５と同様の材料および厚さのものを採用することができる。扇部分２２ｄの中心角θは、１２０～１５０°程度である。
【0047】
上下の取り付け板２１Ｕ、２１Ｌは同じものを用いることができ、図１４Ｂに示す取り付け板２１のように、細幅の矩形状の板材に、風受け２２を固定する孔２５およびホイール１７への取り付け用の孔２６を形成したものが用いられる。ホイール１７に固定する部位の反対側の端部（図１４Ｂの上端）の前側の角は、組み立て時に折り曲げ片２２ｂからはみ出るので、斜めにカットしている（符号２７参照）。取り付け板２１Ｕ、２１Ｌとしては、たとえばアルミニウム、ステンレス、鋼などの金属板を用いることができる。アルミニウムは軽量で耐候性があるので好ましい。その場合、板の厚さは１～３ｍｍ程度、幅は２０～４０ｍｍ程度が好ましい。
【0048】
取り付け板２１は、図１５で示すように、後部側の縁を折り曲げて補強リブ２８を形成するのが好ましい。このように補強リブ２８を形成すると、強い横風を受けたときでも風受けが撓むことがない。
【0049】
半円錐状の部品２２ａを作成する場合、折り曲げ片２２ｂは扇状のシート材の両端縁を屈曲して塑性変形させ、円錐部分は弾力的に湾曲変形させる。そのため、シート材の板厚や塑性変形の状態によっては折り曲げ片２２ｂが弾力的に元に戻ろうとして拡がる場合がある。しかし円錐の下端の円形部分は取り付け板２１Ｕ、２１Ｌによって拘束されているので、上下方向に拡がらず、円錐形状を維持することができる。合成樹脂製のシート材を塑性変形で折り曲げる場合は、８９～１００℃程度まで加熱すると、割れにくいため好ましい。
【0050】
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこれらに限定されず、発明の範囲内で種々変更することができる。たとえば前記実施形態では、風受けをシート材を丸めて構成しているが、射出成型などで初めから円錐形に成形することもできる。その場合は、風受けまたは基材にスリットを形成し、互いに噛み合わせるようにする。また、前記実施形態では、発電機として、自転車用のハブダイナモやリムダイナモを採用しているが、汎用の発電機を採用してもよい。図１１の風力発電機１０Ｆでは上下交互に風受け２２を設けているが、上だけ、あるいは下だけに風受けを設けることもできる。
【符号の説明】
【0051】
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｆ 風力発電機
１１ 支持台
１２ 風車
１２Ｕ 上の風車
１２Ｌ 下の風車
１３、１３Ａ 発電機
１３ａ 支持軸
１３ｂ ロータ（回転部）
１３Ａａ 回転部
１４ 基材
１５ 風受け
１５Ｕ 上の風受け
１５Ｌ 下の風受け
１５ａ 扇形のシート材
１５ｂ、１５ｃ 折り曲げ片
１５ｄ 下端
１５ｅ 貫通孔
１５ｆ ビス
１５ｇ ナット
１５ｈ ネジ棒
Ｐ 円錐の頂点
θ 中心角
α 頂角
Ｊ 円錐の中心線
Ｒ 基材の半径
Ｚ 風
１６ 支持基材
１６ａ 間隔維持材
１６ｂ ナット
１６ｃ 間隔維持材（パイプ）
１７ ホイール
１７ａ ハブ
１７ｂ リム
１７ｃ１、１７ｃ２ スポーク
１８ 動力伝達ホイール
２０ ブラケット
２０ａ 固定部
２０Ｕ 上部取り付け片
２０Ｌ 下部取り付け片
２１ 取り付け板
２１Ｕ 上の取り付け板
２１Ｌ 下の取り付け板
２２ 風受け
２２ａ 半円錐状の部品
２２ｂ 折り曲げ片
２２ｃ シート材
２２ｄ 扇部分
２３ ボルト
２４ （取り付け板へ取り付ける）シート材の孔
２５ （風受けを固定する）取り付け板の孔
２６ （ホイールへ取り付ける）取り付け板の孔
２７ 斜めにカットした部位
２８ 補強リブ
１１ 支持台
１２ 風車
１２Ｕ 上の風車
１２Ｌ 下の風車
１３、１３Ａ 発電機
１３ａ 支持軸
１３ｂ ロータ（回転部）
１３Ａａ 回転部
１４ 基材
１５ 風受け
１５Ｕ 上の風受け
１５Ｌ 下の風受け
１５ａ 扇形のシート材
１５ｂ、１５ｃ 折り曲げ片
１５ｄ 下端
１５ｅ 貫通孔
１５ｆ ビス
１５ｇ ナット
１５ｈ ネジ棒
Ｐ 円錐の頂点
θ 中心角
α 頂角
Ｊ 円錐の中心線
Ｒ 基材の半径
Ｚ 風
１６ 支持基材
１６ａ 間隔維持材
１６ｂ ナット
１６ｃ 間隔維持材（パイプ）
１７ ホイール
１７ａ ハブ
１７ｂ リム
１７ｃ１、１７ｃ２ スポーク
１８ 動力伝達ホイール
２０ ブラケット
２０ａ 固定部
２０Ｕ 上部取り付け片
２０Ｌ 下部取り付け片
２１ 取り付け板
２１Ｕ 上の取り付け板
２１Ｌ 下の取り付け板
２２ 風受け
２２ａ 半円錐状の部品
２２ｂ 折り曲げ片
２２ｃ シート材
２２ｄ 扇部分
２３ ボルト
２４ （取り付け板へ取り付ける）シート材の孔
２５ （風受けを固定する）取り付け板の孔
２６ （ホイールへ取り付ける）取り付け板の孔
２７ 斜めにカットした部位
２８ 補強リブ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】