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公開番号2023078902
公報種別公開特許公報(A)
公開日2023-06-07
出願番号2021192226
出願日2021-11-26
発明の名称風速加速型風車
出願人合同会社加速流グリーンパワー研究所
代理人個人,個人
主分類F03D 1/04 20060101AFI20230531BHJP(液体用機械または機関;風力原動機,ばね原動機,重力原動機;他類に属さない機械動力または反動推進力を発生するもの)
要約【課題】風車背面の風速を上げると共に風胴体の出口部分の風速を上げる、その結果、羽根の回転効率を向上せしめると共に、装置の高さの問題、装置の安定性及び風胴体支持の安定性を改良した風速加速型風車を提供する。
【解決手段】風胴体22と風車21とからなり、風胴体22は断面略長方形状でその断面積が風流入口22aから直線的又は曲線的に縮小するように形成されている前方風胴部材22-1と、その縮小した断面積の位置から風流出口22bまでの間で直線的若しくは曲線的に拡大するか又は同じ断面積を保持するように形成された後方風胴部材22-2と、からなり、前記風車21は両側の空間部を吹き抜ける高速気流及び後方風胴部材22-2で拡散し低速、高圧となった風流を風胴体22外部の高速の風流と摩擦によって高速化させることの二段構えで風速加速を行う風速加速型風車を提供する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
風胴体と風車とからなり、風胴体は断面略長方形状でその断面積が風流入口から直線的又は曲線的に縮小した断面積に形成されている前方風胴部材と、その縮小した断面積の位置から風流出口までの間で直線的若しくは曲線的に拡大するか又は同じ断面積を保持するように形成されている断面略長方形状の後方風胴部材と、からなり、前記風車は両側に空間部を形成して断面略長方形状の縮小部に設置されてなることを特徴とする風速加速型風車。
続きを表示（約 230 文字）【請求項２】
前記風車と風胴体の長辺部間との間隔を最小とし、風胴体の短辺部と長辺部の比を１～１０倍とし、後方風胴部材の出口部分の短辺部と長辺部の比を１～１０倍としたことを特徴とする請求項１に記載の風速加速型風車。
【請求項３】
前記後方風胴部材の流出口の口縁に風の分散部を形成したことを特徴とする請求項1又は２に記載の風速加速型風車。
【請求項４】
水力の利用が可能であることを特徴とする請求項１乃至３に記載の風速加速型風車。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は風速加速型風車に関し、風車背面の風速を上げると共に風胴体の出口部分の風速を上げる、その結果、風車の羽根の回転効率を向上せしめて、発電電力を高めると共に、設置の高さの問題、装置の安定性及び風胴体支持の安定性を改良した風速加速型風車に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化防止が叫ばれて、新しいクリーンエネルギーの開発が急務となっている。該クリーンエネルギーの一つとして注目されているのがＣＯ
２
を排出しない風力発電システムである。しかしながら、風力発電は、現在開発中であるが、現状では石油代替えエネルギーとしての位置は低い。風力エネルギーを有効に捕捉する手段を開発していかなければならない。
【０００３】
従来、風力エネルギーの補足手段は揚力型プロペラ式風車による風力発電が主流となっている。該揚力型プロペラ式風車の場合は長大なブレード（プロペラ翼）を必要とするため、風車自体が大型化するという問題がある。また、そのエネルギー効率は４０％前後、すなわち、風力エネルギーの４０％前後を捕捉しているのが現状である。ちなみに理論的最高効率は５９．３％（ベッツの法則）である。
【０００４】
前記の風力発電用風車は、（１）できるだけ回転直径の大きな羽根を備え、（２）できるだけ背の高い風車を、（３）できるだけ風が吹く場所に設置する、という方向で発展してきた。
【０００５】
しかし、できるだけ多くの風を捕捉するために回転羽根の直径を大きくすると支柱を高くしなければならず、強風に対しては不安定になり、風が強すぎると破損を恐れて運転を停止しなければならない、という問題があり、建設費にしても数億円と莫大である。
【０００６】
時に、人がビルの谷間やアーケード街を通過する時、思いもよらぬ強風に出会うことがある。これは、ビルの壁などに堰き止められた風が空隙を求めて谷間やアーケード街の通過可能地点に集中するためである。これは一種のラバール管効果と考えられる。したがって、ラッパ管を前後に繋ぎ合わせた形のラバール管の中央部、すなわち、最小断面積の近傍に風車を置く風力発電装置が提案されている（特許文献１）。
【０００７】
本発明者は、扇風機と風車との間に隔壁を設け、その壁面に穴をあけ、その穴を通して扇風機で風を送り、その穴の直後に風車を置き、風車の回転数を検討した。その結果、驚いたことに、隔壁を設けずに扇風機から直接風車に風を送った場合に比べてはるかに風車の回転数が落ちることが判明した。すなわち、風車の回転には、風車に当たる前面の風だけではなく、風車の周辺から背面へと通過する風の量も重要であることが判明し、二重構造風胴体の外側の風胴体により収束した大量の風力を風車背面へと送ることにより風車の発電効率を高める集風型風車が提案されている（特許文献２）。
【０００８】
前記した集風型風車は以下に述べる原理で機能する。風車を通過する空気の速度をＶ、密度をρ、圧力をＰとすれば、単位体積当たりの風の全エネルギーは（１／２）ρＶ
２
＋Ｐ＝一定であるから、集風は圧力エネルギーが減り、運動エネルギーを増やす。これは、Ｖ、Ｐの整流化（ランダム化の反対）だからエントロピー（Ｓ）の減少である。従って、―ＴΔＳ（Ｔ：温度）だけ自由エネルギーが増大する。従って、集風型の方がエネルギー効率が高い。しかし、これは、ベルヌーイ流管の定常流を想定した場合である。これに風車を置き、エネルギーを取り出せば、風車の背後のＶは減少し、Ｐは増大する。従って、これを定常流に近づけるためには流管外測の高速流の摩擦によって低速流を高速化する必要がある。換言すれば、高速空気分子によって低速化した風車背後の空気分子を後方へ叩き出すのである（特許文献３）。
【０００９】
さらに、風車背後の空気分子を叩き出すには中間風胴体の内部に設置されている風車の側面の両側又は側面の両側と上下面側との両方に風が吹き抜ける隙間を設け高い風速を持った風を流すことが有効である（特許文献４）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
特開２００８－５２０９００号公報
特開２０１１－１４０８８７号公報
特許第６０３３８７０号公報
特許第６１１０４５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
（【００１１】以降は省略されています）

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