特開 2023-68986 集風装置及び風力発電装置

(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】P2023068986

(43)【公開日】2023-05-18

(54)【発明の名称】集風装置及び風力発電装置

(51)【国際特許分類】

   F03D 3/04 20060101AFI20230511BHJP

【ＦＩ】

F03D3/04 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021180502

(22)【出願日】2021-11-04

(71)【出願人】

【識別番号】304021288

【氏名又は名称】国立大学法人長岡技術科学大学

(71)【出願人】

【識別番号】509122821

【氏名又は名称】株式会社波多製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100140394

【弁理士】

【氏名又は名称】松浦 康次

(72)【発明者】

【氏名】高橋 勉

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 靖徳

(72)【発明者】

【氏名】仲田 翔太

(72)【発明者】

【氏名】石川 亮太

(72)【発明者】

【氏名】笠置 諒一

(72)【発明者】

【氏名】波多 乙三宏

【テーマコード（参考）】

3H178

【Ｆターム（参考）】

3H178AA18

3H178AA22

3H178AA43

3H178BB71

3H178BB90

3H178CC01

3H178CC21

(57)【要約】

【課題】装置外部の水平方向の風を、装置内部に確実に取り込んで鉛直方向に変更可能な集風装置及び地産地消型風力発電装置を提供する。
【解決手段】集風装置１は、天地軸Ｏの一方に設けられた導入側端部２と、他方に設けられた排気側端部３と、これらの端部間に各端部から離間するように設けられた環状体４とを備える。環状体４は頂点部分が除去されかつ上下に外部空気Ａが流通可能な内部通路４２を有した円錐体４１を成す。排気側端部３と環状体４との間には排気隙間Ｇ_ｏが形成されている。排気隙間Ｇ_ｏは天地軸Ｏを中心として外部空気Ａに向けて全方位的に開放されるとともに、環状体４の内部通路４２に接続されている。排気隙間Ｇ_ｏの流路断面積は排気側端部３の外縁から天地軸Ｏに近づく程減少することを特徴とする。環状体４は端部２，３間に複数、夫々離間しながら配置されていることが好ましい。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

鉛直方向に延びた天地軸の一方に設けられた導入側端部と、
前記天地軸の他方に設けられた排気側端部と、
前記導入側端部と前記排気側端部との間に各端部から離間するように設けられかつ前記天地軸と同軸上に中心軸を有した環状体と、
を備えた集風装置であって、
前記環状体は、頂点部分が除去されかつ上下に外部空気が流通可能な内部通路を有した円錐体を成し、該円錐体の末窄まり側を前記排気側端部に向け、該円錐体の末広がり側を前記導入側端部に向けて配置されており、
前記排気側端部と前記環状体との間には排気隙間が形成され、かつ、前記導入側端部と前記環状体との間には導入隙間が形成され、
前記排気隙間は前記天地軸を中心として全方位の外部空気に向けて開放されるとともに、前記環状体の前記内部通路に接続されており、
前記排気隙間の流路断面積は前記排気側端部の外縁から前記天地軸に近づく程減少し、
前記導入隙間に流入した水平方向の外部空気は、鉛直方向に流れを変えて前記内部通路に進入して、前記排気隙間を流れる前記外部空気に合流する、
ことを特徴とする集風装置。

【請求項2】

前記導入側端部は椀状体を成し、該椀状体の末窄まりの底部が、前記天地軸に近づくにつれ、前記環状体の前記内部通路に向かって延びること、
を特徴とする請求項１に記載の集風装置。

【請求項3】

前記環状体の前記内部通路の流路断面積は前記末広がり側より前記末窄まり側が小さい ことを特徴とする請求項１又は２に記載の集風装置。

【請求項4】

前記環状体の外周側壁と内周側壁とが夫々、外方へ張り出すように湾曲した断面形状を有する、
ことを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の集風装置。

【請求項5】

前記環状体は前記導入側端部と前記排気側端部との間に複数、夫々上下に離間しながら並置され、
隣接する前記環状体の間には環状隙間が形成され、
前記環状隙間は前記中心軸を中心として前記外部空気に向けて全方位的に開放されるとともに、前記環状体の前記内部通路に接続されている、
ことを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の集風装置。

【請求項6】

請求項１～５のいずれかに記載の集風装置を備え、かつ、前記環状体の前記内部通路内に風力発電用の風車を回転可能に載置した、
ことを特徴とする風力発電装置。

【請求項7】

天空側に配置された前記導入側端部又は前記排気側端部を雪よけ用屋根として使用し、かつ、前記屋根の外表面にソーラーパネルを設置した、
ことを特徴とする請求項６に記載の風力発電装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は集風装置及び風力発電装置に関し、より具体的には、装置外部の水平方向の風を、装置内部に取り込んで鉛直方向に変更可能な集風装置及び風力発電装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

近年、風力発電装置に用いられる風車は目的や出力の観点から主に２つに分かれている。一方は国民の日常生活や経済活動の電力を供給するための大型発電装置用の風車であり、他方は自宅の外灯を灯す程度の小電力を供給するための小規模な地産地消型発電装置用の風車である。

【0003】

（従来技術の問題点）
従来の地産地消型の風力発電装置の問題点として、冬に積雪の多い地域ではこの装置に雪が積もって風車部分が回転不能になり、ひいては発電不能になることが指摘されている。このため、風車に雪が積もるのを防ぎながら発電できることが望まれている。

【0004】

屋外の風を集めて装置内に取り込み、風速が最も高くなる場所に風車を設置してこれを回転させると多くの電力を生み出すことができる。しかしながら、屋外の風の方向は通常一定ではなく、時々刻々絶えず変化し、装置を中心として３６０度のどの方角からも吹いてくる。このため、風力発電装置は、屋外の風向きに対して全方位的に対応（制御）して発電できることが望まれている。

【0005】

また、屋外に設置された風力発電装置は一般に該装置周囲の風にとっては障害物である。従って、装置内に集風用の導入口や導風通路を設けたとしても、風は設計者の要望どおり導入口には入っていかずに装置（障害物）の周囲を通り過ぎていくだけになってしまうことが多い。つまり、屋外の風は、発電装置に対して障害物の周りを逃げるように通過していってしまう。

【0006】

この望ましくない流動現象は、導風通路の方がたとえ導風通路内部の気圧を多少下げて負圧にできたとしても装置周囲の何ら拘束のない外部空間より、流体抵抗が大きいことが原因である。

【0007】

（先行特許文献について）
この種の風力発電装置の先行技術として特許文献１～３を例示する。特許文献１には、１個以上の集風ユニットと１個以上の発電ユニットとを連結することにより、全方位の風から発電することを特徴とする風力発電機が開示されている。しかしながら、流体力学を専門とする本発明者らが考えるに、当該文献に記載の発電機を使用した場合、この発電機外周の風は仕切板に仕切られた流体抵抗の高い風取入口にすんなり取り込むことができず、実際は発電機の周りを逃げていくにすぎないものと容易に想定される。

【0008】

また、特許文献２には不特定の方角から垂直軸風車へ風を集める集風装置が開示されている。この集風装置には該風車の周囲で林立し該風車から放射状に広がるように配置された集風翼や、この集風翼の上下を覆う集風面付の集風部材が設けられている。

【0009】

この特許文献２の集風装置では該装置の外周から中心軸へ向かう集風通路は複数の集風翼に仕切られており、さらにその内部には風車が回転可能に軸支されているが、本発明者らにしてみれば、このような流体抵抗の高い集風通路には屋外の風が入っていかず、屋外の風は、円柱回りの流体流れのように装置本体部の外周に沿って該装置を通り抜けていくものと考える。

【0010】

さらに、特許文献３には不特定の方角からのビル風を集める風力発電用集風システムが開示されている。この集風システムには、建築物の各側壁全面に多数の集風部を設け、建築物の屋上に負圧発生室を設けられている。この集風部と負圧発生室との間は導風管及び風力発電室で連結している。

【0011】

特許文献３には負圧発生室で負圧を発生させて、側壁の集風部で取り込み、風力発電室を通過したビル風を逃がす点が興味深いが、屋上の外気（自然風）が負圧発生室の流路内を確実に通過しない限りは室内を負圧に出来ず、風力発電室を通過したビル風を排気できないことになる。本発明者らの見立てでは、外気（特に障害物の無い屋上の外気）は流路抵抗が高い負圧発生室内の流路内に入っていかず、負圧発生室の周囲を流れ去るのがより自然である。

【0012】

また、特許文献３の集風システムは建物全体を利用する非常に大規模なシステムになるため、上述した地産地消型の小規模集風システムに応用するには困難である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0013】

【特許文献1】特開２０１３－１２７２３５号公報

【特許文献2】国際公開第２０１１／１６１８２１号パンフレット

【特許文献3】特開２００５－０９８２５６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0014】

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、装置外部の水平方向の風を、装置内部に確実に取り込んで鉛直方向に変更可能な集風装置を提供することを目的とする。

【0015】

加えて、本発明は、装置外部の水平方向の風を装置内部に確実に取り込んで鉛直方向に変更し、その風で発電用風車を回転可能な地産地消型の風力発電装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0016】

すなわち、本発明は、例えば、以下の構成・特徴を備えるものである。
（態様１）
鉛直方向に延びた天地軸の一方に設けられた導入側端部と、
前記天地軸の他方に設けられた排気側端部と、
前記導入側端部と前記排気側端部との間に各端部から離間するように設けられかつ前記天地軸と同軸上に中心軸を有した環状体と、
を備えた集風装置であって、
前記環状体は、頂点部分が除去されかつ上下に外部空気が流通可能な内部通路を有した円錐体を成し、該円錐体の末窄まり側を前記排気側端部に向け、該円錐体の末広がり側を前記導入側端部に向けて配置されており、
前記排気側端部と前記環状体との間には排気隙間が形成され、かつ、前記導入側端部と前記環状体との間には導入隙間が形成され、
前記排気隙間は前記天地軸を中心として全方位の外部空気に向けて開放されるとともに、前記環状体の前記内部通路に接続されており、
前記排気隙間の流路断面積は前記排気側端部の外縁から前記天地軸に近づく程減少し、
前記導入隙間に流入した水平方向の外部空気は、鉛直方向に流れを変えて前記内部通路に進入して、前記排気隙間を流れる前記外部空気に合流する、
ことを特徴とする集風装置。
（態様２）
前記導入側端部は椀状体を成し、該椀状体の末窄まりの底部が、前記天地軸に近づくにつれ、前記環状体の前記内部通路に向かって延びること、
を特徴とする態様１に記載の集風装置。
（態様３）
前記環状体の前記内部通路の流路断面積は前記末広がり側より前記末窄まり側が小さい
ことを特徴とする態様１又は２に記載の集風装置。
（態様４）
前記環状体の外周側壁と内周側壁とが夫々、外方へ張り出すように湾曲した断面形状を有する、
ことを特徴とする態様１～３のいずれかに記載の集風装置。
（態様５）
前記環状体は前記導入側端部と前記排気側端部との間に複数、夫々上下に離間しながら並置され、
隣接する前記環状体の間には環状隙間が形成され、
前記環状隙間は前記中心軸を中心として前記外部空気に向けて全方位的に開放されるとともに、前記環状体の前記内部通路に接続されている、
ことを特徴とする態様１～４のいずれかに記載の集風装置。
（態様６）
態様１～５のいずれかに記載の集風装置を備え、かつ、前記環状体の前記内部通路内に風力発電用の風車を回転可能に載置した、
ことを特徴とする風力発電装置。
（態様７）
天空側に配置された前記導入側端部又は前記排気側端部を雪よけ用屋根として使用し、かつ、前記屋根の外表面にソーラーパネルを設置した、
ことを特徴とする態様６に記載の風力発電装置。

【発明の効果】

【0017】

本発明の集風装置によれば、前記天地軸を中心とした全方位の外部空気が通過可能な排気隙間が形成されている。つまり、集風装置の一部（排気隙間）が全方位的に開放されている（筒抜けになっている）のである。これにより、この隙間部分での流路抵抗は集風装置外周の流路抵抗とさして変わらない程低くなり、外部空気が流入するようになる。

【0018】

また、本発明の集風装置は前記排気隙間が該装置の前記天地軸において最も短くなるように構成されている。つまり、流路面積が装置外周から装置中心に向かうに従って減少することから、該装置に進入した風は天地軸付近を通過する際に最も流速が増加（言い換えれば、最も圧力が低下）する（ベルヌーイの定理）。すなわち、排気隙間が負圧発生部となる。

【0019】

さらに、本発明の集風装置は環状体にも外部空気を装置内へ案内しかつ排気隙間に接続する内部通路が形成されていることから、環状体付近に水平方向に衝突した風も内部通路を経由して鉛直方向に風向きを変えた後に負圧発生部である排気隙間に案内されて装置外へ排気されることになる。

【0020】

加えて、本発明の集風装置又は風力発電装置は内部通路が負圧発生部へ向けて末窄まりに形成されているため、徐々に流速が増加（圧力が低下）するようになり、内部通路から排気隙間への風の流れを促進できる。この流速増加箇所に発電用風車を搭載することで効率よく発電することができるようになる。

【0021】

また、本発明の集風装置又は風力発電装置はこのような内部通路付きの環状体を複数直列に並べて配置させることで、装置内に集められた一つの風の流れに沿って複数の風車を載置させることができ、カスケード状の発電を実現することができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】比較例（本発明者らによる検討初期）の集風装置の概略（数値解析モデル）を示した図である。

【図2】比較例モデルでの数値解析結果（圧力分布及び流速分布）を示した図である。

【図3】実施例１の集風装置を示した斜視図及び断面図である。

【図4】実施例２の集風装置を示した斜視図及びその一部を破断した斜視図である。

【図5】実施例３及び比較例の数値解析結果（流速）を比較したグラフである。

【図6】実施例３における３段環状体付モデルでの数値解析結果（圧力分布及び流速分布）を示した図である。

【図7】本発明（実施例４）の集風装置及び風車の試作品及び流速試験結果を示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下、本発明を図面に示す実施の形態に基づき説明するが、本発明は、下記の具体的な実施態様に何等限定されるものではない。なお、各図において同一又は対応する部材には同一符号を用いる。

【0024】

（比較例（初期コンセプト案））
本発明者らは、発電用風車を搭載でき、外部の横向き（水平方向）の風Ａを縦向きに変更して取り込むことのできる集風装置１０１を検討した。図１の（ａ）及び（ｂ）に、検討初期のコンセプト案（以下、「比較例」とも呼ぶ。）の集風装置１０１の概略（後述の数値解析モデル）を示す。この比較例の集風装置１０１には、互いに離間した上下の円板（図示では、テーパーが付いた断面形状を有した円板）１０２，１０３が設けられるとともに、下側円板１０３の中央には中空円筒体１０４が接続され下方に延びている。中空円筒体１０４の上部１０４ａも底部１０４ｂも開口（つまり貫通）しており、中空円筒体１０４の上部１０４ａは下側円板１０３を貫通しているため、中空円筒体１０４の内部流路１０５は円板１０２，１０３間の隙間（負圧発生部）１０６に連結している。

【0025】

（ベルヌーイの定理）
ところで、流体Ａの流速が増加すると圧力が低下することが知られている（ベルヌーイの定理）。空気等の流体Ａは圧力の高い地点から圧力の低い地点へ流れることも知られている。

【0026】

上述の定理に照らしてみると、図１に示す比較例の集風装置１０１では、円板１０２，１０３間の隙間１０６は、その外周に近づくにつれ上下に広がり、装置中央（天地軸Ｏ）に近づくにつれ狭まることから、円板１０２，１０３間を通過する風Ａの流速は装置中央（天地軸Ｏ）付近で流速が増加し、圧力が低下する（つまり、隙間１０６が負圧発生部となる）。また、中空円筒体１０４の内部流路１０５では底部１０４ｂの開口孔から、相対的に圧力の低下した負圧発生部１０６に接続した上部１０４ａの貫通孔へ向けて外部空気Ａが吸い込まれるようになる。つまり、横向きに吹いている外部の風Ａは、その流れを縦向きに変えて集風装置１０１内へ集風されるようになる。

【0027】

（初期コンセプト案の改善すべき点）
しかしながら、この検討初期の比較例の集風装置１０１には以下の改善すべき点が挙げられる。先ず、（１）中空円筒体１０４の底部１０４ｂの開口孔から風Ａが集風されやすい構造とはいえない。つまり、負圧発生部１０６で十分な圧力低下を達成しないと、横向きの風Ａを内部流路１０５内に取り込んで縦向きへ変更することができないし、この内部流路１０５内に発電用風車を置けたとしても望ましい風車の回転や発電能力を得ることは難しい。（２）底部１０４ｂ以外の部分、例えば中空円筒体１０４の胴部１０４ｃ外壁付近に衝突する風Ａは胴部１０４ｃ周囲を通り抜けていくだけであり、集風に全く利用できない。

【実施例0028】

図３（ａ）及び（ｂ）は、本発明（実施例１）の集風装置１（１Ａ）を示した斜視図及び断面図である。なお、集風装置１は、後述する発電用風車７（図７（ｂ）も参照）等を追加で搭載することで風力発電装置として使用できる。図３の各図に示すように、集風装置１は、主として、導入側端部２と、排気側端部３と、環状体４とを備える。上述の各要素２～４を集風装置１内の所定の位置や間隔で支持するために支持棒５が設けられている。図示の例では、環状体４の外周沿いに３つの支持棒５が、天地軸Ｏを基点として互いに１２０°に離間した状態で設置されている。この他に、集風装置１を図示しない地面から所定の高さに保持するための支柱６が設けられていてもよい。次に個々の要素の詳細について説明する。

【0029】

（導入側端部）
導入側端部２は、鉛直方向に延びた天地軸Ｏの一方（図３では上方、図４では下方）に設けられる。導入側端部２は椀状体２１を成す。より具体的には、椀状体２１の底部２２が、その外周から中心（天地軸Ｏ）に近づくにつれ、環状体４の内部通路４２に向かって延びている。

【0030】

（環状体）
導入側端部２と排気側端部３との間には、各端部２，３から離間するように環状体４が少なくとも１つ（図示では３つの環状体４ａ，４ｂ，４ｃ）設けられている。環状体４は天地軸Ｏと同軸上に中心軸Ｏ_Ｒを有する。つまり、導入側端部２と排気側端部３と環状体４とは、同一軸上に配列する。ここで、環状体４の本体は図示しない頂点部分が除去されたような円錐体４１を成す。そして、円錐体４１の内部には、鉛直方向上下に外部空気Ａが流通可能な内部通路４２が設けられる。図示の具体例では、円錐体４１の末窄まり側４１ａが排気側端部３に向けて、末広がり側４１ｂが導入側端部２に向けて配向されている。内部通路４２の流路断面積は末広がり側４１ｂが最も大きく、末窄まり側４１ａに向かって次第に縮小している。よって、内部通路４２を流れる空気は、末窄まり側４１ａに進むに従い、その流速が増加し、その圧力は低下する。

【0031】

（発電用風車）
さらに集風装置１には、風力発電装置として利用するために、この内部通路４２に発電用風車７（以下、単に「風車」とも呼ぶ。図７（ｂ）参照）と、この風車７を回転させる回転軸（図示せず）とを追加設置してもよい。特に、発電効率の面から、取り込んだ流体Ａの流速が高くなる末窄まり側４１ａに、風車７を載置することが好ましい。また集風装置１には、導入側端部２の内部２３又は排気側端部３の内部３３に発電機（図示せず）を設置し、上記回転軸に連結するようにしてもよいし、集風装置１の外部に風車７と連結させた発電機を設置しても、発電機を一体に形成した風車を載置してもよい。さらにこの集風装置１には、天空側に配置された導入側端部２（別の実施例２では排気側端部３）の外表面にソーラーパネル（図示せず）を搭載して太陽光発電も同時に行うように構成してもよい。

【0032】

（環状体の断面形状）
環状体４の断面形状についても触れておく。通常の航空用エンジンの回転翼のそれとは全く異なり、実施例の環状体４は、その外周側壁４１ｃと内周側壁４１ｄとが夫々、外方へ張り出す（膨出する）ように湾曲した断面形状を有することが特徴的である。このようなユニークな断面形状を採用することで、環状体４を通過する流体Ａは外周側壁４１ｃと内周側壁４１ｄから容易に剥離せず、環状体４の境界近くで渦形成も生じにくくなるといった効果が得られる。

【0033】

（排気側端部）
天地軸Ｏの他方（図３の例では下方）には排気側端部３が設けられる。この排気側端部３は円板３１（図示の例ではどら焼き形状）であるが、外縁から天地軸Ｏに近づくにつれ、環状体４に向かって次第に盛り上がった湾曲面３２を有している。湾曲面３２と環状体４との間には、内部通路４２に接続した排気隙間Ｇ_ｏが形成される。この排気隙間Ｇ_ｏは天地軸Ｏを中心として外部の全方位に向けて開放されている。また、天地軸Ｏ方向における排気隙間Ｇ_ｏの距離は、導入隙間Ｇ_ｉや環状隙間Ｇ_Ｒのそれに比べ顕著に（好ましくは３倍以上）大きくなるよう設計されている。従って、図３（ｂ）に示すように比較的多量の外部空気Ａ（Ａ_１）が排気隙間Ｇ_ｏを通過可能である。さらに、排気隙間Ｇ_ｏは上述した湾曲面３２の存在により円板３１外周（外縁）から徐々に狭まり、中心（天地軸Ｏ）において最も短くなる（流路断面積が最も減少する）ように構成されている。

【0034】

（流体抵抗の抑制及び負圧の発生）
排気側端部３と環状体４との間の排気隙間Ｇ_ｏに、以上のような流路構造を採用しているため、外部空気Ａは以下の挙動を示す。集風装置１周囲の外部空気Ａ（Ａ_１）の方向は時々刻々変わり得るが、排気隙間Ｇ_ｏが天地軸Ｏを中心とした全方位に開放されているため流体抵抗は極めて小さく、どの方位の外部空気Ａ_１も該隙間Ｇ_ｏを通過可能である。また、排気側端部３の湾曲面３２と環状体４の円錐体４１とで区画された排気隙間Ｇ_ｏの距離Ｌは断面視で中心の天地軸Ｏで最も短くなっている（その流路断面積が最も減少する）ため、ベルヌーイの定理に従い、水平方向に通過する外部空気Ａ_１はこの天地軸Ｏ付近で最も大きな流速を有し、最も低い圧力を有することになる。

【0035】

一方で、排気隙間Ｇ_ｏは、天地軸Ｏ付近にて鉛直方向に内部通路４２に接続されている。つまり、内部通路４２は、負圧発生部である排気隙間Ｇ_ｏと、後述する導入隙間Ｇ_ｉと、を連通する。従って、排気隙間Ｇ_ｏは、該排気隙間Ｇ_ｏに進入する水平方向の外部空気Ａ_１をその流速（圧力）を変化させながら通過させるとともに、導入隙間Ｇ_ｉに進入した水平方向の外部空気Ａ_２も内部通路４２を経由して取り込み、最終的には外部空気Ａ_１とＡ_２を集風装置１外へ排出する。従って、導入隙間Ｇ_ｉや内部通路４２を通過する外部空気Ａ_２の流動方向は、水平方向→鉛直方向→水平方向に変化する。

【0036】

（環状体の複数設置）
また、環状体４は導入側端部２と排気側端部３との間に複数、夫々、環状隙間Ｇ_Ｒだけ、離間しながら配置されていることがさらに好ましい。各環状体４内には風車７を少なくとも１つ搭載することができることから、一つの集風装置１内に、所望の発電出力に応じて一つ又は複数の風車７を格納可能になる。なお、風車７が搭載可能な領域Ｗについては図３（ｂ）を参照されたい。図３（ｂ）では中段の環状体４ｂのみに風車７を載置することを示している。

【0037】

このように、この実施例では内部通路４２付きの環状体４ａ～４ｃを複数直列に並べて配置させることで、集風装置１内に集められた一つの風Ａの流れに沿って複数の風車７を載置させることができ、カスケード状の発電を実現することができるようになる。

【0038】

（環状隙間）
環状体４間の環状隙間Ｇ_Ｒも、排気側端部３と同様に、天地軸Ｏを中心に外部の全方位に開放されているため、その流路抵抗は低く、水平方向の外部空気Ａ_３は環状隙間Ｇ_Ｒを通過し易い。従って、この実施例では外部空気Ａは、符号Ａ_２及びＡ_３に示すように、導入隙間Ｇ_ｉだけでなく夫々の環状隙間Ｇ_Ｒからも集風装置１内に進入可能となり、上述の比較例である初期案に比べて、集風装置１外周面全体からより多量の外部空気Ａ_１～Ａ_３を取り込むことが可能となる。

【0039】

（集風装置の動作）
以上、集風装置１を構成する主要な各要素２～４を説明したが、集風装置１を使用する際の働きについておさらいする。集風装置１で風Ａ（Ａ_１～Ａ_３）が流入する経路は、一端側の導入隙間Ｇ_ｉと、他端側の排気隙間Ｇ_ｏと、これらの間に設けられた少なくとも１つの環状隙間Ｇ_Ｒとの３つである。

【0040】

天地軸Ｏ方向に極めて長くかつ、支持棒５設置箇所以外は水平方向に全方位的に開放された排気隙間Ｇ_ｏにおいて大量の外部空気Ａ_１が通過可能であり、天地軸Ｏ付近で圧力が最も低下する。

【0041】

一方、導入隙間Ｇ_ｉや環状隙間Ｇ_Ｒも同様に水平方向に全方位的に開放されており、かつ、負圧状態の排気隙間Ｇ_ｏと天地軸Ｏ方向に接続しているため、これらの隙間Ｇ_ｉ，Ｇ_Ｒ近傍を流れる外部空気Ａ_２，Ａ_３は、導入隙間Ｇ_ｉや環状隙間Ｇ_Ｒから内部通路４２内に入り、排気隙間Ｇ_ｏを流れる外部空気Ａ_１と合流して排気隙間Ｇ_ｏの下流側へ流れ、集風装置１から排出される。この際、各環状体４（４ａ，４ｂ，４ｃ）の内部通路４２の最も流路が狭い箇所（例えば上述の領域Ｗ）を通過する際に、当該箇所に風車７を載置すれば、これを効率よく回転させることができる。

【実施例0042】

（逆さ配置の変形例）
本発明の集風装置１は上述の実施例１に限らず、種々の変形例が考えられる。図４の各図に示した実施例２の集風装置１Ｂのように、例えば、支柱６を除く実施例１の主要要素２～４を上下逆に配置してもよい。この逆さまの構成では、導入側端部２が下方（地面側）に配置され、排気側端部３が上方（天空側）に配置されるため、導入隙間Ｇ_ｉ及び環状隙間Ｇ_Ｒに進入した外部空気Ａ_２，Ａ_３は鉛直方向上方に向きを変えて排気隙間Ｇ_ｏを経由して集風装置１外へ排出されるようになる。

【0043】

（逆さ配置のメリット）
この実施例２に示す構成では、各環状体４の末窄まり側４１ａが上方に位置し末広がり側４１ｂが下方に位置することになり、いわば「傘を広げた状態」になる。このため、集風装置１を長時間、屋外に設置しても枯葉やゴミなどが環状体４内の風車７付近に進入しにくいものとなる。

【0044】

（サイズが異なる環状体を有した変形例）
例えば、実施例１，２に配置された各環状体４は同一の形状・寸法を有していたが、この構成に限定されない。図示しないが、例えば、円錐体４１のサイズを徐々に小さくした環状体４を配置することも可能である。例えば、一端（導入側端部２）側に最も近い環状体４の寸法（直径）を最も大きくし、他端（排気側端部３）側に近づくにつれ、環状体４の寸法を徐々に小さくする構成を採用してもよい。このような構成によれば、より多量の外部空気Ａ_２，Ａ_３を集風装置１（風車７）内に通過させることで、その発電能力が高まることを期待できる。