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(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】P2024043403
(43)【公開日】2024-03-29
(54)【発明の名称】発電方法および発電システム
(51)【国際特許分類】
F03D 3/02 20060101AFI20240322BHJP
F03D 3/06 20060101ALI20240322BHJP
F03D 3/04 20060101ALI20240322BHJP
F03B 3/04 20060101ALI20240322BHJP
F03B 3/12 20060101ALI20240322BHJP
F03B 17/06 20060101ALI20240322BHJP
【ＦＩ】
F03D3/02 B
F03D3/06 Z
F03D3/04 Z
F03B3/04
F03B3/12
F03B17/06
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022148574
(22)【出願日】2022-09-16
(71)【出願人】
【識別番号】517443152
【氏名又は名称】押田 幸雄
(72)【発明者】
【氏名】押田 幸雄
【テーマコード（参考）】
3H072
3H074
3H178
【Ｆターム（参考）】
3H072AA12
3H072AA22
3H072AA27
3H072BB33
3H072CC71
3H074AA12
3H074AA18
3H074BB02
3H074CC16
3H178AA12
3H178AA18
3H178AA40
3H178AA43
3H178AA56
3H178BB05
3H178CC01
3H178DD22Z
3H178DD30X
3H178DD58Z
(57)【要約】
【課題】移動する流体が保有するエネルギによって発電電力の大きさ、発電時間を計画的に制御して発電電力を起電することができる流体利用発電システムを用いて、稼働電力を付与して効率的に発電させるとともに発電された発電電力を給電することができる発電方法および発電システムを提供すること。
【解決手段】流体が循環して流動する閉空間状の循環路２と、前記流体を前記循環路２内において一方向に循環流動させる流動力を付与する流体流動力付与手段３と、前記循環路２内に設置されて循環流動する前記流体によって回転させられて発電する少なくとも１基の発電手段４とを有する流体利用発電システムを用いて発電する発電方法において、蓄電手段１０３からの電力または外部電力系１０４からの外部電力を前記流体流動力付与手段に対して付与して稼働させて前記流体を流動させ、前記発電手段によって発電された発電電力を蓄電手段１１３に蓄電することまたは外部電力系１１４へ供給することにより給電することを特徴とする。
【選択図】 図１
【解決手段】流体が循環して流動する閉空間状の循環路２と、前記流体を前記循環路２内において一方向に循環流動させる流動力を付与する流体流動力付与手段３と、前記循環路２内に設置されて循環流動する前記流体によって回転させられて発電する少なくとも１基の発電手段４とを有する流体利用発電システムを用いて発電する発電方法において、蓄電手段１０３からの電力または外部電力系１０４からの外部電力を前記流体流動力付与手段に対して付与して稼働させて前記流体を流動させ、前記発電手段によって発電された発電電力を蓄電手段１１３に蓄電することまたは外部電力系１１４へ供給することにより給電することを特徴とする。
【選択図】 図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
流体が循環して流動する閉空間状の循環路と、前記流体を前記循環路内において一方向に循環流動させる流動力を付与する流体流動力付与手段と、前記循環路内に設置されて循環流動する前記流体によって回転させられて発電する少なくとも１基の発電手段とを有する流体利用発電システムを用いて発電する発電方法において、
蓄電手段からの電力または外部電力系からの外部電力を前記流体流動力付与手段に対して付与して稼働させて前記流体を流動させ、
前記発電手段によって発電された発電電力を蓄電手段に蓄電することまたは外部電力系へ供給することにより給電すること
を特徴とする発電方法。
蓄電手段からの電力または外部電力系からの外部電力を前記流体流動力付与手段に対して付与して稼働させて前記流体を流動させ、
前記発電手段によって発電された発電電力を蓄電手段に蓄電することまたは外部電力系へ供給することにより給電すること
を特徴とする発電方法。
【請求項2】
前記流体流動力付与手段を稼働させるために付与される電力より前記発電手段によって発電された発電電力が大きいことを特徴とする請求項１に記載の発電方法。
【請求項3】
前記循環路は、円環状に形成されており、前記流体の流動方向と直行する断面が長方形とされており、前記流体の流速が前記円環状の最内側位置で最低速度であり最外側位置で最高速度となるように形成されており、
前記発電手段は、前記循環路内に鉛直に設けられている中心軸に鉛直軸回りに回転自在に支持されている回転部に対して、前記中心軸を中心として周方向等分位置に羽根側の中心軸をもって鉛直軸回りに回転自在にして複数の長方形の板状の羽根が支持構造体をもって支持されており、
前記各羽根は前記中心軸回りに１回公転する間に流体の流動方向に対する迎角を変化させながら前記羽根側の中心軸回りに１回自転するとともに、前記各羽根は前記中心軸と前記羽根側の中心軸とを結ぶ半径位置が前記流体の流動方向と直行する場合には羽根の前記流動方向に対する迎角を直角またはゼロとし、前記各羽根は前記中心軸と前記羽根側の中心軸とを結ぶ半径位置が前記流体の流動方向と直行していない場合には羽根の前記流動方向に対する迎角を前記回転部を一方向に回転させる迎角にするように形成されており、
前記各羽根の迎角をゼロとする位置は、前記各羽根の前記中心軸と前記羽根側の中心軸とを結ぶ半径位置が前記流体の流動方向と直行する位置において前記流体の流動速度が最低速度である前記円環状の最内側位置とされており、
前記各羽根の迎角を直角とする位置は、前記各羽根の前記中心軸と前記羽根側の中心軸とを結ぶ半径位置が前記流体の流動方向と直行する位置において前記流体の流動速度が最高速度である前記円環状の最外側位置とされており、
前記各羽根は、迎角をゼロから直角に向けて変化させる方向に回転する時に迎角を回転に従って大きくなるように変化させながら回転するとともに、迎角を直角からゼロに向けて変化させる方向に回転する時に迎角を回転に従って小さくなるように変化させながら回転するように形成されている
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の発電方法。
前記発電手段は、前記循環路内に鉛直に設けられている中心軸に鉛直軸回りに回転自在に支持されている回転部に対して、前記中心軸を中心として周方向等分位置に羽根側の中心軸をもって鉛直軸回りに回転自在にして複数の長方形の板状の羽根が支持構造体をもって支持されており、
前記各羽根は前記中心軸回りに１回公転する間に流体の流動方向に対する迎角を変化させながら前記羽根側の中心軸回りに１回自転するとともに、前記各羽根は前記中心軸と前記羽根側の中心軸とを結ぶ半径位置が前記流体の流動方向と直行する場合には羽根の前記流動方向に対する迎角を直角またはゼロとし、前記各羽根は前記中心軸と前記羽根側の中心軸とを結ぶ半径位置が前記流体の流動方向と直行していない場合には羽根の前記流動方向に対する迎角を前記回転部を一方向に回転させる迎角にするように形成されており、
前記各羽根の迎角をゼロとする位置は、前記各羽根の前記中心軸と前記羽根側の中心軸とを結ぶ半径位置が前記流体の流動方向と直行する位置において前記流体の流動速度が最低速度である前記円環状の最内側位置とされており、
前記各羽根の迎角を直角とする位置は、前記各羽根の前記中心軸と前記羽根側の中心軸とを結ぶ半径位置が前記流体の流動方向と直行する位置において前記流体の流動速度が最高速度である前記円環状の最外側位置とされており、
前記各羽根は、迎角をゼロから直角に向けて変化させる方向に回転する時に迎角を回転に従って大きくなるように変化させながら回転するとともに、迎角を直角からゼロに向けて変化させる方向に回転する時に迎角を回転に従って小さくなるように変化させながら回転するように形成されている
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の発電方法。
【請求項4】
流体が循環して流動する閉空間状の循環路と、前記流体を前記循環路内において一方向に循環流動させる流動力を付与する流体流動力付与手段と、前記循環路内に設置されて循環流動する前記流体によって回転させられて発電する少なくとも１基の発電手段とを有する流体利用発電システムを有し、
前記流体流動力付与手段を稼働させる稼働電力を蓄電手段および／または外部電力系より付与する稼働電力付与手段と、
前記発電手段によって発電された発電電力を蓄電手段および／または外部電力系へ給電する発電電力給電手段とを有する
ことを特徴とする発電システム。
前記流体流動力付与手段を稼働させる稼働電力を蓄電手段および／または外部電力系より付与する稼働電力付与手段と、
前記発電手段によって発電された発電電力を蓄電手段および／または外部電力系へ給電する発電電力給電手段とを有する
ことを特徴とする発電システム。
【請求項5】
前記流体流動力付与手段を稼働させるために付与される電力より前記発電手段によって発電された発電電力が大きいことを特徴とする請求項４に記載の発電システム。
【請求項6】
前記循環路は、円環状に形成されており、前記流体の流動方向と直行する断面が長方形とされており、前記流体の流速が前記円環状の最内側位置で最低速度であり最外側位置で最高速度となるように形成されており、
前記発電手段は、前記循環路内に鉛直に設けられている中心軸に鉛直軸回りに回転自在に支持されている回転部に対して、前記中心軸を中心として周方向等分位置に羽根側の中心軸をもって鉛直軸回りに回転自在にして複数の長方形の板状の羽根が支持構造体をもって支持されており、
前記各羽根は前記中心軸回りに１回公転する間に流体の流動方向に対する迎角を変化させながら前記羽根側の中心軸回りに１回自転するとともに、前記各羽根は前記中心軸と前記羽根側の中心軸とを結ぶ半径位置が前記流体の流動方向と直行する場合には羽根の前記流動方向に対する迎角を直角またはゼロとし、前記各羽根は前記中心軸と前記羽根側の中心軸とを結ぶ半径位置が前記流体の流動方向と直行していない場合には羽根の前記流動方向に対する迎角を前記回転部を一方向に回転させる迎角にするように形成されており、
前記各羽根の迎角をゼロとする位置は、前記各羽根の前記中心軸と前記羽根側の中心軸とを結ぶ半径位置が前記流体の流動方向と直行する位置において前記流体の流動速度が最低速度である前記円環状の最内側位置とされており、
前記各羽根の迎角を直角とする位置は、前記各羽根の前記中心軸と前記羽根側の中心軸とを結ぶ半径位置が前記流体の流動方向と直行する位置において前記流体の流動速度が最高速度である前記円環状の最外側位置とされており、
前記各羽根は、迎角をゼロから直角に向けて変化させる方向に回転する時に迎角を回転に従って大きくなるように変化させながら回転するとともに、迎角を直角からゼロに向けて変化させる方向に回転する時に迎角を回転に従って小さくなるように変化させながら回転するように形成されている
ことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の発電システム。
前記発電手段は、前記循環路内に鉛直に設けられている中心軸に鉛直軸回りに回転自在に支持されている回転部に対して、前記中心軸を中心として周方向等分位置に羽根側の中心軸をもって鉛直軸回りに回転自在にして複数の長方形の板状の羽根が支持構造体をもって支持されており、
前記各羽根は前記中心軸回りに１回公転する間に流体の流動方向に対する迎角を変化させながら前記羽根側の中心軸回りに１回自転するとともに、前記各羽根は前記中心軸と前記羽根側の中心軸とを結ぶ半径位置が前記流体の流動方向と直行する場合には羽根の前記流動方向に対する迎角を直角またはゼロとし、前記各羽根は前記中心軸と前記羽根側の中心軸とを結ぶ半径位置が前記流体の流動方向と直行していない場合には羽根の前記流動方向に対する迎角を前記回転部を一方向に回転させる迎角にするように形成されており、
前記各羽根の迎角をゼロとする位置は、前記各羽根の前記中心軸と前記羽根側の中心軸とを結ぶ半径位置が前記流体の流動方向と直行する位置において前記流体の流動速度が最低速度である前記円環状の最内側位置とされており、
前記各羽根の迎角を直角とする位置は、前記各羽根の前記中心軸と前記羽根側の中心軸とを結ぶ半径位置が前記流体の流動方向と直行する位置において前記流体の流動速度が最高速度である前記円環状の最外側位置とされており、
前記各羽根は、迎角をゼロから直角に向けて変化させる方向に回転する時に迎角を回転に従って大きくなるように変化させながら回転するとともに、迎角を直角からゼロに向けて変化させる方向に回転する時に迎角を回転に従って小さくなるように変化させながら回転するように形成されている
ことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、発電方法および発電システム係り、特に流れる気体、液体等の流体をエネルギ源として利用して発電する流体利用発電システムを用いて発電するに発電方法および発電システム関する。
【背景技術】
【0002】
一般に、自然力を利用して発電する発電システムとしては、風力発電システム、水力発電システム、潮力発電システム、太陽光発電システム等が挙げられる。
【0003】
従来の風力発電システムにおいては、自然の風力によってプロペラ等の回転体を回転させ、その回転を発電装置に伝達して電磁誘導によって発電している（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特許第５２１１２４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、特許文献１に開示される風力発電装置においては、次のような不都合があった。
【0006】
第１に、自然に吹く風の風力を利用して回転翼を回転させる構成であるので、自然の風は常時吹くことはなく、無風状態もあり、吹いた際の風力も大小変化するものであるので、発電電力は常時大小変化するので、計画的に発電電力を起電することができなかった。
【0007】
第２に、一度回転翼を通過した風（空気流）は回転翼から離れて行き、再度同一の回転翼に戻って再度の回転に寄与することがないので、風力の有効利用ができず、発電効率が悪いものであった。
【0008】
本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、移動する流体が保有するエネルギによって発電電力の大きさ、発電時間を計画的に制御して発電電力を起電することができる流体利用発電システムを用いて、発電手段を稼働させるために電力を供給し、当該発電手段によって発電された発電電力を給電することによって、発電電力の給電を継続させることのできる発電方法および発電システム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】
【0009】
本発明者および本出願人は、本発明に用いる流体利用発電システムについて特許第７１３４４１９号として提案しているとともに、更に鋭意研究することにより当該流体利用発電システムにおいて流体流動力付与手段を稼働させるために付与される電力より発電手段によって発電された発電電力が大きいことを確認して本発明を完成させた。
【0010】
本発明の第１の態様の発電方法は、流体が循環して流動する閉空間状の循環路と、前記流体を前記循環路内において一方向に循環流動させる流動力を付与する流体流動力付与手段と、前記循環路内に設置されて循環流動する前記流体によって回転させられて発電する少なくとも１基の発電手段とを有する流体利用発電システムを用いて発電する発電方法において、蓄電手段からの電力または外部電力系からの外部電力を前記流体流動力付与手段に対して付与して稼働させて前記流体を流動させ、前記発電手段によって発電された発電電力を蓄電手段に蓄電することまたは外部電力系へ供給することにより給電することを特徴とする。
【0011】
本発明の第２の態様の発電方法は、第１の態様において、前記流体流動力付与手段を稼働させるために付与される電力より前記発電手段によって発電された発電電力が大きいことを特徴とする。
【0012】
本発明の第３の態様の発電方法は、第１または第２の態様において、前記循環路は、円環状に形成されており、前記流体の流動方向と直交する断面が長方形とされており、前記流体の流速が前記円環状の最内側位置で最低速度であり最外側位置で最高速度となるように形成されており、前記発電手段は、前記循環路内に鉛直に設けられている中心軸に鉛直軸回りに回転自在に支持されている回転部に対して、前記中心軸を中心として周方向等分位置に羽根側の中心軸をもって鉛直軸回りに回転自在にして複数の長方形の板状の羽根が支持構造体をもって支持されており、前記各羽根は前記中心軸回りに１回公転する間に流体の流動方向に対する迎角を変化させながら前記羽根側の中心軸回りに１回自転するとともに、前記各羽根は前記中心軸と前記羽根側の中心軸とを結ぶ半径位置が前記流体の流動方向と直交する場合には羽根の前記流動方向に対する迎角を直角またはゼロとし、前記各羽根は前記中心軸と前記羽根側の中心軸とを結ぶ半径位置が前記流体の流動方向と直交していない場合には羽根の前記流動方向に対する迎角を前記回転部を一方向に回転させる迎角にするように形成されており、前記各羽根の迎角をゼロとする位置は、前記各羽根の前記中心軸と前記羽根側の中心軸とを結ぶ半径位置が前記流体の流動方向と直交する位置において前記流体の流動速度が最低速度である前記円環状の最内側位置とされており、前記各羽根の迎角を直角とする位置は、前記各羽根の前記中心軸と前記羽根側の中心軸とを結ぶ半径位置が前記流体の流動方向と直交する位置において前記流体の流動速度が最高速度である前記円環状の最外側位置とされており、前記各羽根は、迎角をゼロから直角に向けて変化させる方向に回転する時に迎角を回転に従って大きくなるように変化させながら回転するとともに、迎角を直角からゼロに向けて変化させる方向に回転する時に迎角を回転に従って小さくなるように変化させながら回転するように形成されていることを特徴とする。
【0013】
本発明の第１の態様の発電システムは、流体が循環して流動する閉空間状の循環路と、前記流体を前記循環路内において一方向に循環流動させる流動力を付与する流体流動力付与手段と、前記循環路内に設置されて循環流動する前記流体によって回転させられて発電する少なくとも１基の発電手段とを有する流体利用発電システムを有し、前記流体流動力付与手段を稼働させる稼働電力を蓄電手段および／または外部電力系より付与する稼働電力付与手段と、前記発電手段によって発電された発電電力を蓄電手段および／または外部電力系へ給電する発電電力給電手段とを有することを特徴とする。
【0014】
本発明の第２の態様の発電システムは、第１の態様において、前記流体流動力付与手段を稼働させるために付与される電力より前記発電手段によって発電された発電電力が大きいことを特徴とする。
【0015】
本発明の第３の態様の発電システムは、第１または第２の態様において、前記循環路は、円環状に形成されており、前記流体の流動方向と直交する断面が長方形とされており、前記流体の流速が前記円環状の最内側位置で最低速度であり最外側位置で最高速度となるように形成されており、前記発電手段は、前記循環路内に鉛直に設けられている中心軸に鉛直軸回りに回転自在に支持されている回転部に対して、前記中心軸を中心として周方向等分位置に羽根側の中心軸をもって鉛直軸回りに回転自在にして複数の長方形の板状の羽根が支持構造体をもって支持されており、前記各羽根は前記中心軸回りに１回公転する間に流体の流動方向に対する迎角を変化させながら前記羽根側の中心軸回りに１回自転するとともに、前記各羽根は前記中心軸と前記羽根側の中心軸とを結ぶ半径位置が前記流体の流動方向と直交する場合には羽根の前記流動方向に対する迎角を直角またはゼロとし、前記各羽根は前記中心軸と前記羽根側の中心軸とを結ぶ半径位置が前記流体の流動方向と直交していない場合には羽根の前記流動方向に対する迎角を前記回転部を一方向に回転させる迎角にするように形成されており、前記各羽根の迎角をゼロとする位置は、前記各羽根の前記中心軸と前記羽根側の中心軸とを結ぶ半径位置が前記流体の流動方向と直交する位置において前記流体の流動速度が最低速度である前記円環状の最内側位置とされており、前記各羽根の迎角を直角とする位置は、前記各羽根の前記中心軸と前記羽根側の中心軸とを結ぶ半径位置が前記流体の流動方向と直交する位置において前記流体の流動速度が最高速度である前記円環状の最外側位置とされており、前記各羽根は、迎角をゼロから直角に向けて変化させる方向に回転する時に迎角を回転に従って大きくなるように変化させながら回転するとともに、迎角を直角からゼロに向けて変化させる方向に回転する時に迎角を回転に従って小さくなるように変化させながら回転するように形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【0016】
本発明の発電方法および発電システムによれば、移動する流体が保有するエネルギによって発電電力の大きさ、発電時間を計画的に制御して発電電力を起電することができる流体利用発電システムを用いて、稼働電力を付与して効率的に発電させるとともに発電された発電電力を給電することができる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】本発明の発電システムの第１実施形態を示し、流体利用発電システムの循環路の天井部を開放した状態を示す平面図
【図5】発電装置の回転部を模式的に示す平面図
【図6】循環路の他の例を模式的に示す斜視図
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、本発明の発電システムの第１実施形態を図１～図６について説明する。 第１実施形態は、流体として気体の一種の空気を用いた場合を示している。この第１実施形態の発電システム１０１においては、流体利用発電システム１を用いて効率的に発電電力を給電できるように形成されている。初めに流体利用発電システム１を説明し、続いて発電システム１０１を説明する。
【0019】
＜流体利用発電システム１の説明＞
図１に全体の平面形状を示すように、第１実施形態の流体利用発電システム１は、流体である空気が循環して流動する閉空間状の循環路２と、空気を循環路２内において一方向（図１において反時計方向）に循環流動させる流動力を付与する流体流動力付与手段としての送風機３と、循環路２内に設置されて循環流動する空気によって回転させられて発電する少なくとも１基（第１実施形態においては７基）の発電手段としての発電装置４とを有している。
図１に全体の平面形状を示すように、第１実施形態の流体利用発電システム１は、流体である空気が循環して流動する閉空間状の循環路２と、空気を循環路２内において一方向（図１において反時計方向）に循環流動させる流動力を付与する流体流動力付与手段としての送風機３と、循環路２内に設置されて循環流動する空気によって回転させられて発電する少なくとも１基（第１実施形態においては７基）の発電手段としての発電装置４とを有している。
【0020】
循環路２は、全体が平面視で円環状のトンネル状に形成されており、図２に示すように、空気の流れ方向に直交する直交断面が長方形状に形成されている。本実施形態においては、水平方向が約２ｍ、鉛直方向が約１．５ｍの矩形断面に形成されている。
【0021】
送風機３と７基の発電装置４は、循環路２の流路全体を８等分する位置にそれぞれ設置されている。
【0022】
送風機３は、図３に示すように、循環路２の直交断面内に６台の送風機３、３を水平方向に３台と鉛直方向に２台となるように均等配置している。送風機３については、７基の発電装置４を十分に回転させるための風力を提供できるように各送風機３の出力および設置台数等を設定するとよい。各送風機３は通電によってオン・オフできるように形成されている。
【0023】
発電装置４は、本出願人が権利者である実用新案登録第３２２４６３６号公報に開示されている風力発電システムを小型化して形成したものである。更に説明すると、図１および図２に示すように、発電装置４は循環路２の底面に設置されている基台１１に立設された中心柱１２に構成各部を取り付けて形成されている。中心柱１２には回転部１３が中心柱１２回りに回転自在に取り付けられている。回転部１３は、円形状あるいは円盤型を有する構造体である。回転部１３は、図１においては４枚の羽根１４（例えば、１ｍ四方大）もしくは図５に示すように、６枚の羽根１４（例えば、１ｍ四方大）を、回転方向Ｒに関して等間隔の位置において鉛直方向に沿って支持しながら、各羽根１４の回転の同期をとって回転させる機構（後述）を有する。回転部１３は、図２、図４および図５に示すように、円形状あるいは円盤型の上下の支持構造体１５ａ,１５ｂを備えており、上方の支持構造体１５ａは中心柱１２の上端部に対して、スラスト軸受け１６を用いて回転可能に支持されており、下方の支持構造体１５ｂは中心柱１２に対して、ラジアル軸受け（図示せず）を用いて回転可能に支持されている。上下の支持構造体１５ａ,１５ｂは、中心柱１２に対して、上下に間隔をおいて平行になるように支柱（図示せず）等をもって間隔を保持されている。支持構造体１５ａ,１５ｂの外端部側には、各羽根１４の回転軸１４ａがスラスト軸受けおよびラジアル軸受け（共に図示せず）をもって荷重を支承されると共に回転可能に取り付けられている。図４に示すように、各羽根１４は、中心柱１２を中心として回転方向Ｒ（公転方向Ｒ）について、同じ角度毎、例えば図１では９０度、図５では６０度毎にしかも回転可能に設けられている。
【0024】
中心柱１２とその周辺の構造について、図４および図５を参照して説明する。中心柱１２の上端部には回転中心軸部２０が同軸にして上向きに固定されている。回転中心軸部２０には、６枚の歯車（またはスプロケット）３１，３２，３３，３４，３５，３６が、軸方向（上下方向）に間隔をおいて取付けられている。歯車３１，３２，３３，３４，３５，３６は、上方の支持構造体１５ａの内部に配置されている。なお、歯車３１，３２，３３，３４，３５，３６は、回転中心軸部２０に対して常時は固定状態とされるとともに、その固定状態を解除して回転自在とすることが可能なように、公知の接続切替機構をもって取り付けられている。一方、各羽根側の回転軸１４ａには、羽根側の歯車（またはスプロケット）４０が固定されている。ただし、各羽根側の回転軸１４ａにおける歯車４０の固定位置は、回転中心軸部２０側の歯車３１，３２，３３，３４，３５，３６の各位置に対応して、軸方向（上下方向）に関して順次ずらして配置されている。
【0025】
すなわち、図４に示す断面では、右側の回転軸１４ａの歯車４０は、回転軸１４ａの最も上部に固定されており、この歯車４０は、最も上部に位置されている歯車３１に対応した高さ位置にある。同様にして、左側の回転軸１４ａの歯車４０は、回転軸１４ａの中間位置に固定されており、この歯車４０は、回転中心軸部２０の中間に位置されている歯車３４に対応した高さ位置にある。右側の回転軸１４ａの歯車４０と、歯車３１とは、伝達帯としてのチェーン４４により連結されている。同様にして、左側の回転軸１４ａの歯車４０と、歯車３４とは、チェーン４４により連結されている。
【0026】
各歯車４０の大きさは同じである。各歯車３１から３６の大きさは同じである。例えば、歯車４０の歯数は、歯車３１から３６の歯数の２倍に設定されている。すなわち、回転中心軸部２０側の歯車３１から３６の歯数と、羽根側の歯車４０の歯数とは、１：２に設定されている。これにより、回転部１３が回転方向Ｒに沿って２回転（公転）した時に、各羽根１４は回転部１３において1回転（自転）して、回転部１３が２回転すると、風Ｗに対する羽根１４の回転方向の角度を初期状態に戻すことができる。
【0027】
図５に示すように、各羽根１４の歯車４０は、回転中心軸部２０側の対応する位置の歯車３１から３６に対して、それぞれ伝達帯としてのチェーン４４により連結されている。これにより、図５示す各羽根１４は、風Ｗの力を受けると、回転部１３において、回転軸１４ａを中心としてＲ１方向に回転する。
【0028】
図５において、各羽根１４が回転する際には、ポジションＰ１からポジションＰ６にそれぞれ位置される際の羽根１４の角度が異なる。すなわち、風Ｗの流れの上流側のポジションＰ１では、羽根１４の姿勢は、風Ｗの方向に対する迎角が例えば４５度よりも小さい角度で傾斜し、ポジションＰ２では、羽根１４の姿勢は、風Ｗの方向に対する迎角が例えば４５度の角度よりも大きい角度で傾斜している。ポジションＰ３では、羽根１４の姿勢は、風Ｗの方向に対する迎角が直角になっている。ポジションＰ４では、羽根１４の姿勢は、ポジションＰ２とは逆の方向に沿っている。ポジションＰ５では、羽根１４の姿勢は、ポジションＰ１とは逆の方向に沿っている。ポジションＰ６では、羽根１４の姿勢は、風Ｗの方向と平行になっていて、迎角はゼロである。このように各羽根１４は、回転部１３において、Ｒ１方向に沿って、風Ｗの方向に対する姿勢が変化するようになっている。
【0029】
回転部１３の回転は、図４に示すように、支持構造体１５ａの中心部の下部であるとともに、回転中心軸部２０の下方部分に同軸状に配置してに固定された出力軸２５の回転として出力される。この出力軸２５は、図２に示すように、基台１１を貫通して回転自在に支承されている。出力軸２５の下端部には発電手段としての発電機２７が直結されている。この発電機２７は、出力軸２５にに直結する代わりに図示しない歯車群やスプロケットおよびチエーンの組合せ等の連結手段を用いて接続して形成してもよい。
【0030】
【0031】
発電システム１０１においては、流体利用発電システム１の流体流動力付与手段としての複数の送風機３に稼働電力を付与する稼働電力付与手段１０２を設けている（図１下部の左側参照）。この稼働電力付与手段１０２には、稼働電力の電源として蓄電手段としての蓄電池１０３と外部電力系１０４とを配設しており、切替器１０５を介して双方を送風機３と切替え接続可能にして、稼働電力を付与するように形成されている。
【0032】
また、発電システム１０１においては、各発電装置４によって発電された発電電力を給電するための発電電力給電手段１１２を設けている（図１下部の右側参照）。図1においては各発電装置４の発電機２７を纏めて１個の発電機２７として描いている。この発電電力給電手段１１２には、発電電力を蓄電する蓄電手段としての蓄電池１１３と外部電力系１１４とを配設しており、切替器１１５を介して双方を発電機２７と切替え接続可能にして、発電電力を給電するように形成されている。
【0033】
次に、本実施形態の作用を説明する。
【0034】
本実施形態においては、発電システム１０１の稼働電力付与手段１０２から流体利用発電システム１に稼働電力を供給して発電装置４を稼働させて発電電力を得て、その発電電力を発電システム１０１の発電電力給電手段１１２を通して給電する。以下に、詳細に説明する。
【0035】
流体利用発電システム１による発電を開始する場合には、発電システム１０１の稼働電力付与手段１０２の切替器１０５によって、稼働電力の電源としての蓄電池１０３と外部電力系１０４とのいずれかを流体利用発電システム１に接続して流体流動力付与手段としての６台の送風機３に通電して送風機３を回転させる。この送風機３の回転により循環路２内の流体となる空気に流動力が付与されて、空気が反時計方向に進行する。例えば風速6ｍ／ｓの風Ｗとなって流動する。送風機３を継続して回転させると、風速6ｍ／ｓの風Ｗが循環路２内を反時計方向に継続的に循環流動する。
【0036】
図１において、送風機３によって発生された風Ｗは、最初に流動方向の最上流側の位置Ｆ１を通過する際に、発電装置４の４枚の羽根１４に回動力を付与して回転部１３を回転させる。この回転部１３の回転は出力軸２５の回転として発電機２７に伝達され、発電機２７の発電によって発電電力が発生される。発電装置４においては、４枚の羽根１４が風Ｗに対してそれぞれが風Ｗと接触した際に回転部１３を回転させるように迎角を変化させて回転するので、効率よく発電される。発電機２７によって発電された発電電力は、発電電力給電手段１１２の切替器１１５に出力される。その後、切替器１１５の切替え接続状態に応じて蓄電池１１３および外部電力系１１４のいずれかまたは双方に給電される。一方の蓄電池１１３においては、発電装置４によって発電された発電電力が蓄電される。他方の外部電力系１１４においては、産業用、一般家庭用等の電力需要部署に給電される。
【0037】
このようにして位置Ｆ１の発電装置４の発電に寄与した風Ｗは、流動方向の下流側の位置Ｆ２においても同様にして発電装置４の発電に寄与し、更に下流側の５箇所の位置Ｆ３～Ｆ７にそれぞれ設置されている発電装置４を順に通過して、それぞれにおいて同様にして発電に寄与し、送風機３の位置に戻る。
【0038】
そして、循環路２内を一巡した風Ｗは、送風機３によって流動力を再度付与されて、一巡目と同一の７基の発電装置４を順に通過することによって二巡目の発電に供される。以後、三巡目以降の発電が同様にして継続される。
【0039】
本実施形態においては、送風機３の運転を継続させることによって空気に対して移動力（進行力）が常に追加的に継続して付与されるので、循環路２内を巡回する風Ｆの保有する流動力は減衰することがなく、常に一定の流動力を維持することとなり、結果として効率的に優れた発電が実行される。具体的には、送風機３を回転させるための入力電力量に比較して、発電装置４による発電電力量が大きくなる。
【0040】
本実施形態においては、発電システム１０１の稼働電力付与手段１０２から流体利用発電システム１に稼働電力を供給して発電装置４を稼働させて発電電力を得て、その発電電力を発電システム１０１の発電電力給電手段１１２を通して給電することができる。更に、流体利用発電システム１によって、送風機３の送風力を調整制御したり、発電装置４の発電能力を調整制御することによって、発電電力の大きさを計画的に制御することができ、更に、送風機３の運転時間を調整制御することにより発電時間を計画的に制御して発電電力を起電することができる。
【0041】
図６は閉空間状の循環路の他の形態を示している。
【0042】
循環路は循環している閉空間であればよく、図６の循環路２ａは、細長い直方体状の閉空間６を利用して形成されている。この閉空間６には、長手方向に直交する縦断面を上下左右にそれぞれ２分割する水平壁７および鉛直壁８を設けて４分割された閉空間６ａ～６ｄ（右上から時計回りに６ａ～６ｄ）が形成されている。図６において、水平壁７の手前側には、閉空間６ａと６ｂとを連通する透孔７ａと、閉空間６ｃと６ｄとを連通する透孔７ｂとが形成されており、鉛直壁８の奥側には、閉空間６ａと６ｄとを連通する透孔８ａと、閉空間６ｂと６ｃとを連通する透孔８ｂとが形成されている。これにより閉空間６を巡回する空気は、閉空間６ａを奥側から手前側に進行し、透孔７ａを通過して閉空間６ｂに入り、閉空間６ｂを手前側から奥側に進行し、透孔８ｂを通過して閉空間６ｃに入り、閉空間６ｃを奥側から手前側に進行し、透孔７ｂを通過して閉空間６ｄに入り、閉空間６ｄを手前側から奥側に進行し、透孔８ａを通過して閉空間６ａに戻る循環路２ａを巡回することとなる。この循環路２ａに対する送風機３および発電装置４の設置位置および設置数については設計コンセプトに応じて設定するとよい。
【0043】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、必要に応じて変更することができる。
【0044】
例えば、流体としては気体、液体とすることができ、流体に流動力を付与する流体流動力付与手段としては、送風機３に代えて空気を循環路２、２ａ内に吹き込む吹き込み装置等としてもよい。また、循環路２、２ａ内を流動する流体の流れを整流させるための格子状等の整流手段を適宜設けるとよい。
【符号の説明】
【0045】
１ 流体利用発電システム
２、２ａ 循環路
３ 送風機
４ 発電装置
１０１ 発電システム
１０２ 稼働電力付与手段
１０３ 蓄電池
１０４ 外部電力系
１１２ 発電電力給電手段
１０３ 蓄電池
１０４ 外部電力系
２、２ａ 循環路
３ 送風機
４ 発電装置
１０１ 発電システム
１０２ 稼働電力付与手段
１０３ 蓄電池
１０４ 外部電力系
１１２ 発電電力給電手段
１０３ 蓄電池
１０４ 外部電力系
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
