JP2003206846A - 径方向伸縮式風車及びその運転方法 - Google Patents
径方向伸縮式風車及びその運転方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 風速に対応して翼の通過面積を変化可能とし
て、風車の出力を疲労破壊の発生を回避し得る範囲で最
大限に保持することを可能とする径方向伸縮式風車及び
その運転方法を提供する。 【解決手段】 風車において、ロータを円筒状に形成し
て各翼を該ロータに半径方向に移動可能に取り付けると
ともに、翼の内周部に該各翼を半径方向に往復動せしめ
る翼移動機構を連結し、翼移動機構によって各翼を半径
方向に往復動せしめることにより風の翼通過面積を変化
可能に構成したことを特徴とする。
て、風車の出力を疲労破壊の発生を回避し得る範囲で最
大限に保持することを可能とする径方向伸縮式風車及び
その運転方法を提供する。 【解決手段】 風車において、ロータを円筒状に形成し
て各翼を該ロータに半径方向に移動可能に取り付けると
ともに、翼の内周部に該各翼を半径方向に往復動せしめ
る翼移動機構を連結し、翼移動機構によって各翼を半径
方向に往復動せしめることにより風の翼通過面積を変化
可能に構成したことを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、風車発電装置等に
適用され、複数の翼に風力を作用させ該翼の回転力をロ
ータを介しあるいは直接に出力側の風車軸に伝達するよ
うに構成された風車において、前記翼を半径方向に往復
動せしめることにより風の翼通過面積を変化可能にした
径方向伸縮式風車及びその運転方法に関する。
適用され、複数の翼に風力を作用させ該翼の回転力をロ
ータを介しあるいは直接に出力側の風車軸に伝達するよ
うに構成された風車において、前記翼を半径方向に往復
動せしめることにより風の翼通過面積を変化可能にした
径方向伸縮式風車及びその運転方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ロータに支持された複数の翼に風力を作
用させて回転力を発生せしめる風車によって発電機を駆
動するようにした風車発電装置を多数併設することによ
り高出力の発電能力を備えた風力発電設備は、丘陵上や
山上等の高所あるいは洋上等の高風速が得られる場所に
設置されている。
用させて回転力を発生せしめる風車によって発電機を駆
動するようにした風車発電装置を多数併設することによ
り高出力の発電能力を備えた風力発電設備は、丘陵上や
山上等の高所あるいは洋上等の高風速が得られる場所に
設置されている。
【０００３】かかる風車発電装置や種々の動力源に適用
される風車装置は、例えば特開平５−６００５３号に示
されるように、出力軸を構成する風車軸に固着されたロ
ータヘッド（翼支持部材）の外周に複数の翼を固着し、
風力により発生する翼の回転力を該ロータヘッドを経て
風車軸に伝達するように構成されており、稼動時におけ
るエネルギーや消費電力（必要発電電力）に対応して風
車軸に連結される翼のピッチを変化させ、風速に応じた
翼ピッチの最適点を探して運転制御することにより所要
の発電電力を保持するようになっている。
される風車装置は、例えば特開平５−６００５３号に示
されるように、出力軸を構成する風車軸に固着されたロ
ータヘッド（翼支持部材）の外周に複数の翼を固着し、
風力により発生する翼の回転力を該ロータヘッドを経て
風車軸に伝達するように構成されており、稼動時におけ
るエネルギーや消費電力（必要発電電力）に対応して風
車軸に連結される翼のピッチを変化させ、風速に応じた
翼ピッチの最適点を探して運転制御することにより所要
の発電電力を保持するようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】然るに、かかる風車装
置において風（空気流）による風車の動力（エネルギ
ー）は、該風車における風の通過面積即ち翼の外周円と
翼根の内周円との間に形成される環状面の面積Ｓに比例
する。即ち、翼根の内周円の半径をｌ、外周円の半径を
Ｌとすると、前記環状面の面積つまり翼の通過面積Ｓ
は、 Ｓ＝π（Ｌ２―ｌ２） （１） となり、風車の動力を増大するには、翼の外周円の半径
Ｌを大きくするか、あるいは翼の外周円と翼根の内周円
との差つまり翼長を長くすることを要する。
置において風（空気流）による風車の動力（エネルギ
ー）は、該風車における風の通過面積即ち翼の外周円と
翼根の内周円との間に形成される環状面の面積Ｓに比例
する。即ち、翼根の内周円の半径をｌ、外周円の半径を
Ｌとすると、前記環状面の面積つまり翼の通過面積Ｓ
は、 Ｓ＝π（Ｌ２―ｌ２） （１） となり、風車の動力を増大するには、翼の外周円の半径
Ｌを大きくするか、あるいは翼の外周円と翼根の内周円
との差つまり翼長を長くすることを要する。
【０００５】また、かかる風車の出力Ｐは、風速をＶ、
翼の通過面積をＳとすると、 Ｐ＝ｋ・Ｓ・Ｖ３ （２） 即ち風車の出力Ｐ、つまり風車発電装置であれば、発電
量は風車設置場所の気象状態よって左右される風速Ｖの
増大には限度があることから、翼の通過面積Ｓを増加す
ることにより増大可能となる。
翼の通過面積をＳとすると、 Ｐ＝ｋ・Ｓ・Ｖ３ （２） 即ち風車の出力Ｐ、つまり風車発電装置であれば、発電
量は風車設置場所の気象状態よって左右される風速Ｖの
増大には限度があることから、翼の通過面積Ｓを増加す
ることにより増大可能となる。
【０００６】然るに、前記風車の出力Ｐを増大するため
に翼の通過面積Ｓを増加した場合、気象状態の変化に伴
う突風の発生等によって風速Ｖが過大になった際には、
前記風車の出力Ｐが増大する一方で、過大風速の作用に
より翼及びロータ等の回転部材が疲労破壊を起こし易く
なる。
に翼の通過面積Ｓを増加した場合、気象状態の変化に伴
う突風の発生等によって風速Ｖが過大になった際には、
前記風車の出力Ｐが増大する一方で、過大風速の作用に
より翼及びロータ等の回転部材が疲労破壊を起こし易く
なる。
【０００７】しかしながら、前記特開平５−６００５３
号等の従来技術にあっては、風車軸よりもやや大径のロ
ータヘッドに翼が直接固着された構造であるため、翼の
外周円の半径Ｌを大きく採り難く風車の出力Ｐの増大に
は限界があり、また前記外周円の半径Ｌを最大限に採っ
て翼の通過面積Ｓを大きくした場合には、気象状態の変
化に伴う突風の発生等によって風速Ｖが過大になった際
には翼及びロータ等の回転部材が疲労破壊を起こし易
い、等の問題点を有している。
号等の従来技術にあっては、風車軸よりもやや大径のロ
ータヘッドに翼が直接固着された構造であるため、翼の
外周円の半径Ｌを大きく採り難く風車の出力Ｐの増大に
は限界があり、また前記外周円の半径Ｌを最大限に採っ
て翼の通過面積Ｓを大きくした場合には、気象状態の変
化に伴う突風の発生等によって風速Ｖが過大になった際
には翼及びロータ等の回転部材が疲労破壊を起こし易
い、等の問題点を有している。
【０００８】本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、風
速に対応して翼の通過面積を変化可能として、風車の出
力を疲労破壊の発生を回避し得る範囲で最大限に保持す
ることを可能とする径方向伸縮式風車及びその運転方法
を提供することを目的とする。
速に対応して翼の通過面積を変化可能として、風車の出
力を疲労破壊の発生を回避し得る範囲で最大限に保持す
ることを可能とする径方向伸縮式風車及びその運転方法
を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明はかかる課題を解
決するため、請求項１記載の発明として、ロータに支持
された複数の翼に風力を作用させ、該翼の回転力を前記
ロータを介して出力側の風車軸に伝達するように構成さ
れた風車において、前記ロータを円筒状に形成して前記
翼を該ロータに半径方向に移動可能に取り付けるととも
に、前記翼の内周部に該翼を半径方向に往復動せしめる
翼移動機構を連結し、前記翼移動機構によって前記翼を
半径方向に往復動せしめることにより風の翼通過面積を
変化可能に構成したことを特徴とする径方向伸縮式風車
を提案する。請求項１において、具体的には請求項２記
載のように、前記ロータに円周方向等間隔に半径方向の
嵌合孔を設け、各嵌合孔に前記翼を往復動可能に嵌合
し、該ロータの内側中空部内に前記翼移動機構を設置す
る。
決するため、請求項１記載の発明として、ロータに支持
された複数の翼に風力を作用させ、該翼の回転力を前記
ロータを介して出力側の風車軸に伝達するように構成さ
れた風車において、前記ロータを円筒状に形成して前記
翼を該ロータに半径方向に移動可能に取り付けるととも
に、前記翼の内周部に該翼を半径方向に往復動せしめる
翼移動機構を連結し、前記翼移動機構によって前記翼を
半径方向に往復動せしめることにより風の翼通過面積を
変化可能に構成したことを特徴とする径方向伸縮式風車
を提案する。請求項１において、具体的には請求項２記
載のように、前記ロータに円周方向等間隔に半径方向の
嵌合孔を設け、各嵌合孔に前記翼を往復動可能に嵌合
し、該ロータの内側中空部内に前記翼移動機構を設置す
る。
【００１０】請求項３記載の発明は前記翼移動機構の制
御手段に係り、請求項１に加えて前記翼に作用する風速
を検出する風速検出器と、該風速検出器から風速の検出
信号が入力され該風速の検出値に基づき前記翼の所要翼
通過面積及び該所要翼通過面積に相当する翼の半径方向
位置を算出して前記翼移動機構に出力する制御装置とを
備えたことを特徴とする。
御手段に係り、請求項１に加えて前記翼に作用する風速
を検出する風速検出器と、該風速検出器から風速の検出
信号が入力され該風速の検出値に基づき前記翼の所要翼
通過面積及び該所要翼通過面積に相当する翼の半径方向
位置を算出して前記翼移動機構に出力する制御装置とを
備えたことを特徴とする。
【００１１】請求項４ないし７記載の発明は前記翼移動
機構の具体的構成に係り、請求項４記載の発明は請求項
２において、前記翼移動機構は、前記ロータに設けられ
た半径方向嵌合孔に回転可能に支持された複数のねじ棒
と、該ねじ棒に螺合されたスリーブと前記各翼とを連結
する複数のリンクと、前記各ねじ棒の内周端部に設けら
れたピニオンと、該ピニオンに噛み合いモータ等の駆動
装置によって回転駆動される駆動歯車とを備え、前記駆
動装置によって前記駆動歯車及びピニオンを介して前記
ねじ棒を回転させて前記スリーブを移動させ、該スリー
ブの移動に伴う前記複数のリンクの伸縮により前記各翼
を半径方向に往復動せしめるように構成されたことを特
徴とする。
機構の具体的構成に係り、請求項４記載の発明は請求項
２において、前記翼移動機構は、前記ロータに設けられ
た半径方向嵌合孔に回転可能に支持された複数のねじ棒
と、該ねじ棒に螺合されたスリーブと前記各翼とを連結
する複数のリンクと、前記各ねじ棒の内周端部に設けら
れたピニオンと、該ピニオンに噛み合いモータ等の駆動
装置によって回転駆動される駆動歯車とを備え、前記駆
動装置によって前記駆動歯車及びピニオンを介して前記
ねじ棒を回転させて前記スリーブを移動させ、該スリー
ブの移動に伴う前記複数のリンクの伸縮により前記各翼
を半径方向に往復動せしめるように構成されたことを特
徴とする。
【００１２】請求項５記載の発明は請求項２において、
前記翼移動機構は、前記ロータの中心部に配設された支
持部材と前記各翼の内周部とを連結し前記翼毎に設けら
れた伸縮可能な対をなすリンクと、前記各翼のリンク間
に架設されたねじ棒と、該ねじ棒を回転駆動するモータ
等の駆動装置とを備え、前記駆動装置によって前記ねじ
棒を回転させることにより前記各翼のリンク間長さを変
化させて該リンク及び該リンクに連結された前記各翼の
半径方向位置を変化可能に構成されたことを特徴とす
る。
前記翼移動機構は、前記ロータの中心部に配設された支
持部材と前記各翼の内周部とを連結し前記翼毎に設けら
れた伸縮可能な対をなすリンクと、前記各翼のリンク間
に架設されたねじ棒と、該ねじ棒を回転駆動するモータ
等の駆動装置とを備え、前記駆動装置によって前記ねじ
棒を回転させることにより前記各翼のリンク間長さを変
化させて該リンク及び該リンクに連結された前記各翼の
半径方向位置を変化可能に構成されたことを特徴とす
る。
【００１３】請求項６記載の発明は請求項２において、
前記翼移動機構は、前記ロータと同心に設けられて互い
に逆方向に相対回転可能な２つのリングと、該２つのリ
ングと前記各翼の内周部とをピン結合し前記翼毎に設け
られた伸縮可能な対をなすリンクと、前記２つのリング
を相対回転駆動するモータ等の駆動装置と、前記ロータ
の中心部に配設されて前記リングの１つを支持する支持
部材とを備え、前記駆動装置によって前記リングを相対
回転させて前記対をなすリンクを伸縮させることにより
前記各翼を半径方向に往復動せしめるように構成された
ことを特徴とする。
前記翼移動機構は、前記ロータと同心に設けられて互い
に逆方向に相対回転可能な２つのリングと、該２つのリ
ングと前記各翼の内周部とをピン結合し前記翼毎に設け
られた伸縮可能な対をなすリンクと、前記２つのリング
を相対回転駆動するモータ等の駆動装置と、前記ロータ
の中心部に配設されて前記リングの１つを支持する支持
部材とを備え、前記駆動装置によって前記リングを相対
回転させて前記対をなすリンクを伸縮させることにより
前記各翼を半径方向に往復動せしめるように構成された
ことを特徴とする。
【００１４】請求項７記載の発明は請求項２において、
前記翼移動機構は、前記ロータに設けられたスライダ受
に半径方向に往復動可能に嵌合されるとともに中心部に
ロータの半径方向にねじ孔が穿孔されたスライダと、一
端側を該スライダに球面継手等の曲面継手にて連結され
他端側を前記翼の内周側部位にピンにて結合されて該曲
面継手廻りに揺動可能に支持されたリンクと、前記スラ
イダのねじ孔に螺合されたねじ棒と、該ねじ棒を回転駆
動するモータ等の駆動装置とを備え、前記駆動装置によ
って前記ねじ棒を回転させて前記スライダを前記スライ
ダ受に沿ってロータの半径方向に移動させることにより
前記リンクを前記曲面継手廻りに揺動させ、前記ピンを
介して前記翼を前記嵌合孔に沿って往復動せしめるよう
に構成されたことを特徴とする。
前記翼移動機構は、前記ロータに設けられたスライダ受
に半径方向に往復動可能に嵌合されるとともに中心部に
ロータの半径方向にねじ孔が穿孔されたスライダと、一
端側を該スライダに球面継手等の曲面継手にて連結され
他端側を前記翼の内周側部位にピンにて結合されて該曲
面継手廻りに揺動可能に支持されたリンクと、前記スラ
イダのねじ孔に螺合されたねじ棒と、該ねじ棒を回転駆
動するモータ等の駆動装置とを備え、前記駆動装置によ
って前記ねじ棒を回転させて前記スライダを前記スライ
ダ受に沿ってロータの半径方向に移動させることにより
前記リンクを前記曲面継手廻りに揺動させ、前記ピンを
介して前記翼を前記嵌合孔に沿って往復動せしめるよう
に構成されたことを特徴とする。
【００１５】請求項１２記載の発明は請求項１ないし７
における径方向伸縮式風車の運転方法に係り、ロータに
支持された複数の翼に風力を作用させ、該翼の回転力を
前記ロータを介して出力側の風車軸に伝達するように構
成された風車の運転方法において、前記風車に作用する
風速を検出し、該風速の検出値が小さくなるに従い前記
ロータに半径方向に移動可能に取り付けた前記翼を半径
方向外方に移動させて風の翼通過面積を増大し、該風速
の検出値が大きくなるに従い前記翼を半径方向内方に移
動させて前記翼通過面積を減少せしめることを特徴とす
る。
における径方向伸縮式風車の運転方法に係り、ロータに
支持された複数の翼に風力を作用させ、該翼の回転力を
前記ロータを介して出力側の風車軸に伝達するように構
成された風車の運転方法において、前記風車に作用する
風速を検出し、該風速の検出値が小さくなるに従い前記
ロータに半径方向に移動可能に取り付けた前記翼を半径
方向外方に移動させて風の翼通過面積を増大し、該風速
の検出値が大きくなるに従い前記翼を半径方向内方に移
動させて前記翼通過面積を減少せしめることを特徴とす
る。
【００１６】請求項８ないし１１記載の発明は、本発明
をダリウス型風車に適用したものであり、請求項８記載
の発明は、垂直に立設された風車軸の軸方向に沿って設
けられた支持部材と、前記風車軸の軸方向に架設され両
端部を前記支持部材に支持されて該風車軸の周方向に複
数組配設された翼とを前記風車軸の軸方向に沿って１段
あるいは複数段備え、前記翼に作用する風力により発生
する揚力によって前記風車軸を回転せしめるダリウス型
風車において、前記各支持部材を前記風車軸の半径方向
に移動可能に設けるとともに、前記各支持部材を前記風
車軸の半径方向に移動させて前記翼の半径方向位置を変
化させる翼移動機構を備え、該翼移動機構によって前記
支持部材を介して翼を半径方向に移動させることにより
該翼の回転半径を変化可能に構成したことを特徴とす
る。
をダリウス型風車に適用したものであり、請求項８記載
の発明は、垂直に立設された風車軸の軸方向に沿って設
けられた支持部材と、前記風車軸の軸方向に架設され両
端部を前記支持部材に支持されて該風車軸の周方向に複
数組配設された翼とを前記風車軸の軸方向に沿って１段
あるいは複数段備え、前記翼に作用する風力により発生
する揚力によって前記風車軸を回転せしめるダリウス型
風車において、前記各支持部材を前記風車軸の半径方向
に移動可能に設けるとともに、前記各支持部材を前記風
車軸の半径方向に移動させて前記翼の半径方向位置を変
化させる翼移動機構を備え、該翼移動機構によって前記
支持部材を介して翼を半径方向に移動させることにより
該翼の回転半径を変化可能に構成したことを特徴とす
る。
【００１７】請求項９記載の発明は請求項８において、
前記風車に作用する風速を検出する風速検出器と、該風
速検出器から風速の検出信号が入力され該風速の検出値
に基づき前記翼の所要翼通過面積及び該所要翼通過面積
に相当する翼の半径方向移動量を算出し、前記風速の検
出値が小さくなるに従い前記翼移動機構を介して前記各
支持部材を介して前記翼を半径方向外方に移動させて風
の翼通過面積を増大し、該風速の検出値が大きくなるに
従い前記翼を半径方向内方に移動させて前記翼通過面積
を減少せしめる制御装置とを備えたことを特徴とする。
前記風車に作用する風速を検出する風速検出器と、該風
速検出器から風速の検出信号が入力され該風速の検出値
に基づき前記翼の所要翼通過面積及び該所要翼通過面積
に相当する翼の半径方向移動量を算出し、前記風速の検
出値が小さくなるに従い前記翼移動機構を介して前記各
支持部材を介して前記翼を半径方向外方に移動させて風
の翼通過面積を増大し、該風速の検出値が大きくなるに
従い前記翼を半径方向内方に移動させて前記翼通過面積
を減少せしめる制御装置とを備えたことを特徴とする。
【００１８】請求項１０記載の発明は請求項８におい
て、前記翼移動機構は、前記風車軸に平行に立設されて
外周に右ねじ及び左ねじが軸方向に並設されたねじ棒
と、該ねじ棒の右ねじ及び左ねじに螺合して該ねじ棒の
回転により互いに反対方向に移動可能にされた対をなす
移動部材と、該対をなす移動部材と前記支持部材とをピ
ン連結する対をなすリンクと、前記ねじ棒を回転駆動す
るモータ等の駆動装置とを備え、前記駆動装置によって
前記ねじ棒を回転させて前記対をなす移動部材を前記風
車軸の軸方向に相対移動させ前記対をなすリンクを介し
て前記各支持部材を半径方向に移動させることにより前
記翼を半径方向に移動させるように構成されたことを特
徴とする。
て、前記翼移動機構は、前記風車軸に平行に立設されて
外周に右ねじ及び左ねじが軸方向に並設されたねじ棒
と、該ねじ棒の右ねじ及び左ねじに螺合して該ねじ棒の
回転により互いに反対方向に移動可能にされた対をなす
移動部材と、該対をなす移動部材と前記支持部材とをピ
ン連結する対をなすリンクと、前記ねじ棒を回転駆動す
るモータ等の駆動装置とを備え、前記駆動装置によって
前記ねじ棒を回転させて前記対をなす移動部材を前記風
車軸の軸方向に相対移動させ前記対をなすリンクを介し
て前記各支持部材を半径方向に移動させることにより前
記翼を半径方向に移動させるように構成されたことを特
徴とする。
【００１９】請求項１０において好ましくは請求項１１
記載のように、前記ねじ棒の一端側に前記駆動装置を連
結し、１台の駆動装置により前記ねじ棒に螺合された前
記移動部材を同時に移動可能に構成するのがよい。
記載のように、前記ねじ棒の一端側に前記駆動装置を連
結し、１台の駆動装置により前記ねじ棒に螺合された前
記移動部材を同時に移動可能に構成するのがよい。
【００２０】請求項１３記載の発明は請求項８ないし１
１におけるダリウス型風車からなる径方向伸縮式風車の
運転方法に係り、垂直に立設された風車軸の軸方向に沿
って設けられた支持部材と、前記風車軸の軸方向に架設
され両端部を前記支持部材に支持されて該風車軸の周方
向に複数組配設された翼とを前記風車軸の軸方向に沿っ
て１段あるいは複数段備え、前記翼に作用する風力によ
り発生する揚力によって前記風車軸を回転せしめるダリ
ウス型風車に構成された風車の運転方法において、前記
各支持部材を前記風車軸の半径方向に移動させることに
より前記翼の半径方向位置を変化可能に構成して、前記
風車に作用する風速を検出し、該風速の検出値が小さく
なるに従い前記各支持部材を介して前記翼を半径方向外
方に移動させて風の翼通過面積を増大し、該風速の検出
値が大きくなるに従い前記翼を半径方向内方に移動させ
て前記翼通過面積を減少せしめることを特徴とする。
１におけるダリウス型風車からなる径方向伸縮式風車の
運転方法に係り、垂直に立設された風車軸の軸方向に沿
って設けられた支持部材と、前記風車軸の軸方向に架設
され両端部を前記支持部材に支持されて該風車軸の周方
向に複数組配設された翼とを前記風車軸の軸方向に沿っ
て１段あるいは複数段備え、前記翼に作用する風力によ
り発生する揚力によって前記風車軸を回転せしめるダリ
ウス型風車に構成された風車の運転方法において、前記
各支持部材を前記風車軸の半径方向に移動させることに
より前記翼の半径方向位置を変化可能に構成して、前記
風車に作用する風速を検出し、該風速の検出値が小さく
なるに従い前記各支持部材を介して前記翼を半径方向外
方に移動させて風の翼通過面積を増大し、該風速の検出
値が大きくなるに従い前記翼を半径方向内方に移動させ
て前記翼通過面積を減少せしめることを特徴とする。
【００２１】請求項１ないし７及び請求項１２記載の発
明、また、ダリウス型風車においては請求項８ないし１
１及び請求項１３記載の発明によれば、請求項３または
９の風速検出器によって風速を検出して制御装置に入力
する。該制御装置においては、前記（２）式の関係に基
づく風車の出力Ｐと風速Ｖ及び翼の通過面積Ｓとの関係
（関係（１））並びに翼及びロータ等の回転部材に疲労
破壊が発生する限界風速と最大翼通過面積との関係（関
係（２））が予め設定されており、前記風速の検出値が
入力されると該風速検出値に対応する前記関係（１）及
び（２）からの最適翼通過面積を算出し、翼移動機構の
駆動装置に出力する。
明、また、ダリウス型風車においては請求項８ないし１
１及び請求項１３記載の発明によれば、請求項３または
９の風速検出器によって風速を検出して制御装置に入力
する。該制御装置においては、前記（２）式の関係に基
づく風車の出力Ｐと風速Ｖ及び翼の通過面積Ｓとの関係
（関係（１））並びに翼及びロータ等の回転部材に疲労
破壊が発生する限界風速と最大翼通過面積との関係（関
係（２））が予め設定されており、前記風速の検出値が
入力されると該風速検出値に対応する前記関係（１）及
び（２）からの最適翼通過面積を算出し、翼移動機構の
駆動装置に出力する。
【００２２】該翼移動機構においては、請求項２のよう
にロータに円周方向等間隔に設けた半径方向の嵌合孔内
において各翼を請求項４ないし７のような具体的機構に
よって半径方向に往復動せしめ、あるいはダリウス型風
車においては請求項８のように翼を支持する支持部材を
風車軸の半径方向に移動させて翼の半径方向位置を変化
させ、翼通過面積が前記最適翼通過面積になるような半
径方向位置に整定せしめる。
にロータに円周方向等間隔に設けた半径方向の嵌合孔内
において各翼を請求項４ないし７のような具体的機構に
よって半径方向に往復動せしめ、あるいはダリウス型風
車においては請求項８のように翼を支持する支持部材を
風車軸の半径方向に移動させて翼の半径方向位置を変化
させ、翼通過面積が前記最適翼通過面積になるような半
径方向位置に整定せしめる。
【００２３】これにより、風速の検出値が小さくなるに
従い翼を半径方向外方に移動させて風の翼通過面積を増
大し該風速の検出値が大きくなるに従い翼を半径方向内
方に移動させて前記翼通過面積を減少せしめるように翼
の半径方向位置を制御して、該翼に作用している風速に
対して翼及びロータ等の運動部材に疲労破壊の発生を回
避し得る範囲で風車の出力Ｐが最大になるような翼通過
面積に相当する半径方向位置に翼を整定して運転するこ
とができる。
従い翼を半径方向外方に移動させて風の翼通過面積を増
大し該風速の検出値が大きくなるに従い翼を半径方向内
方に移動させて前記翼通過面積を減少せしめるように翼
の半径方向位置を制御して、該翼に作用している風速に
対して翼及びロータ等の運動部材に疲労破壊の発生を回
避し得る範囲で風車の出力Ｐが最大になるような翼通過
面積に相当する半径方向位置に翼を整定して運転するこ
とができる。
【００２４】従ってかかる発明によれば、翼及びロータ
等の運動部材に疲労破壊の発生を回避しかつ風車の出力
が最大になる最適翼通過面積となるように、翼の半径方
向位置を常時自動的に制御して風車を作動させることが
でき、翼及びロータ等の運動部材の疲労寿命を長く保持
して風車出力を最大出力、風車発電装置であれば最大発
電量にて風車の運転を行うことができる。
等の運動部材に疲労破壊の発生を回避しかつ風車の出力
が最大になる最適翼通過面積となるように、翼の半径方
向位置を常時自動的に制御して風車を作動させることが
でき、翼及びロータ等の運動部材の疲労寿命を長く保持
して風車出力を最大出力、風車発電装置であれば最大発
電量にて風車の運転を行うことができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示した実施例
を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載され
ている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置など
は特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれ
のみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎな
い。
を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載され
ている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置など
は特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれ
のみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎな
い。
【００２６】図１は本発明の第１実施例に係る径方向伸
縮式風車の風車軸心に直角な正面図（図２のＢ―Ｂ矢視
図）、図２（Ａ）は風車軸心線に沿う要部断面図（図１
のＡ―Ａ断面図）、（Ｂ）は（Ａ）におけるＺ部拡大図
である。図３は第２実施例を示す図１対応図、図４は第
３実施例を示す図１対応図である。図５は第４実施例を
示す図１対応図である。図６は前記第１〜第４実施例に
おける風車の上半分を示す要部断面図である。図７は第
５実施例に係るダリウス型径方向伸縮式風車の正面構成
図、図８は図７のＹ部拡大詳細図である。
縮式風車の風車軸心に直角な正面図（図２のＢ―Ｂ矢視
図）、図２（Ａ）は風車軸心線に沿う要部断面図（図１
のＡ―Ａ断面図）、（Ｂ）は（Ａ）におけるＺ部拡大図
である。図３は第２実施例を示す図１対応図、図４は第
３実施例を示す図１対応図である。図５は第４実施例を
示す図１対応図である。図６は前記第１〜第４実施例に
おける風車の上半分を示す要部断面図である。図７は第
５実施例に係るダリウス型径方向伸縮式風車の正面構成
図、図８は図７のＹ部拡大詳細図である。
【００２７】本発明の第１〜第３実施例における風車の
上半分を示す図６において、２は円筒状に形成されたロ
ータで、外周に複数個（この例では３個）の翼１が円周
方向等間隔に後述するような手段で取り付けられるとと
もに後部に風車軸３が連結され、内側中空部０２内には
後述する翼移動機構が設けられている。４は入口ガイド
部材で、後部が前記ロータ２とほぼ同一外径を有する円
筒状に形成された先細の殻体からなり後端部外周が前記
ロータ２の外周に近接され、図示しない支持塔に固定さ
れている。５は円筒状に形成された後部ケースで、外周
面が前記ロータ２の外周面とほぼ同一径に形成されてい
る。前記ロータ２は、前部側を軸受６を介して前記入口
ガイド部材に支持され、後部側を軸受７を介して前記後
部ケース５に支持されてロータ軸心０２０廻りに回転可
能となっている。
上半分を示す図６において、２は円筒状に形成されたロ
ータで、外周に複数個（この例では３個）の翼１が円周
方向等間隔に後述するような手段で取り付けられるとと
もに後部に風車軸３が連結され、内側中空部０２内には
後述する翼移動機構が設けられている。４は入口ガイド
部材で、後部が前記ロータ２とほぼ同一外径を有する円
筒状に形成された先細の殻体からなり後端部外周が前記
ロータ２の外周に近接され、図示しない支持塔に固定さ
れている。５は円筒状に形成された後部ケースで、外周
面が前記ロータ２の外周面とほぼ同一径に形成されてい
る。前記ロータ２は、前部側を軸受６を介して前記入口
ガイド部材に支持され、後部側を軸受７を介して前記後
部ケース５に支持されてロータ軸心０２０廻りに回転可
能となっている。
【００２８】図１〜２に示す第１実施例において、前記
翼１はその根元部に形成された摺動部１ａが、前記円筒
状のロータ２に円周方向等間隔で半径方向に穿孔された
嵌合孔２ａ内に往復動可能に嵌合されている。前記ロー
タ２には、円周方向において前記翼１の中間位置に３個
（複数個であればよい）の嵌合孔２ｂが穿孔され、各嵌
合孔２ｂに前記ねじ棒１０の端部が回転可能にかつ軸方
向には移動不能に嵌合されている。１６は該ねじ棒１０
の内側寄りの部位に螺合されたスリーブ（ナット）であ
る。１３は前記翼１の根元端部に固定されたリンクで、
該リンク１３の両側はリンク１２の一端側にピン１４を
介して連結され、該リンク１２の他端側はピン１５を介
して前記スリーブ１６に固定されたリンク１７に連結さ
れている。
翼１はその根元部に形成された摺動部１ａが、前記円筒
状のロータ２に円周方向等間隔で半径方向に穿孔された
嵌合孔２ａ内に往復動可能に嵌合されている。前記ロー
タ２には、円周方向において前記翼１の中間位置に３個
（複数個であればよい）の嵌合孔２ｂが穿孔され、各嵌
合孔２ｂに前記ねじ棒１０の端部が回転可能にかつ軸方
向には移動不能に嵌合されている。１６は該ねじ棒１０
の内側寄りの部位に螺合されたスリーブ（ナット）であ
る。１３は前記翼１の根元端部に固定されたリンクで、
該リンク１３の両側はリンク１２の一端側にピン１４を
介して連結され、該リンク１２の他端側はピン１５を介
して前記スリーブ１６に固定されたリンク１７に連結さ
れている。
【００２９】図２において、２３はモータで、前記後部
ケース５あるいは入口ガイド部材４等のケース部材に固
定されている。２０は該モータ２３の出力軸に連結され
たかさ歯車である。該かさ歯車２０は前記各ねじ棒１０
の先端部に形成されたピニオン１１に噛み合って、該か
さ歯車２０の回転によりピニオン１１及びこれが固定さ
れている前記ねじ棒１０が回転するようになっている。
ケース５あるいは入口ガイド部材４等のケース部材に固
定されている。２０は該モータ２３の出力軸に連結され
たかさ歯車である。該かさ歯車２０は前記各ねじ棒１０
の先端部に形成されたピニオン１１に噛み合って、該か
さ歯車２０の回転によりピニオン１１及びこれが固定さ
れている前記ねじ棒１０が回転するようになっている。
【００３０】２２は前記翼１の翼ピッチを変化させるた
めの翼ピッチ制御部材、２１は翼ピッチ制御駆動力を伝
達するかさ歯車機構、２２ａは該かさ歯車機構２１と前
記翼ピッチ制御部材２２とを連結する連結軸である。前
記連結軸２２ａと翼ピッチ制御部材２２とはスプライン
結合（１ａが翼ピッチ制御部材２２側のスプライン、２
２ｂが連結軸２２ａ側のスプライン）等により、該連結
軸２２ａに対して該翼ピッチ制御部材２２が前記翼１と
ともに半径方向に相対移動可能となっている。尚、前記
該翼ピッチ制御部材２２の構成自体は公知であるので、
詳細な説明は省略する。
めの翼ピッチ制御部材、２１は翼ピッチ制御駆動力を伝
達するかさ歯車機構、２２ａは該かさ歯車機構２１と前
記翼ピッチ制御部材２２とを連結する連結軸である。前
記連結軸２２ａと翼ピッチ制御部材２２とはスプライン
結合（１ａが翼ピッチ制御部材２２側のスプライン、２
２ｂが連結軸２２ａ側のスプライン）等により、該連結
軸２２ａに対して該翼ピッチ制御部材２２が前記翼１と
ともに半径方向に相対移動可能となっている。尚、前記
該翼ピッチ制御部材２２の構成自体は公知であるので、
詳細な説明は省略する。
【００３１】９１は前記翼１に作用する風速を検出する
風速検出器、９０はモータ制御装置である。モータ制御
装置９０は前記風速検出器９１から風速の検出信号が入
力され該風速の検出値に基づき前記翼１の所要翼通過面
積及び該所要翼通過面積に相当する翼の半径方向位置を
後述する手法によって算出し前記モータ２３に出力する
ものである。
風速検出器、９０はモータ制御装置である。モータ制御
装置９０は前記風速検出器９１から風速の検出信号が入
力され該風速の検出値に基づき前記翼１の所要翼通過面
積及び該所要翼通過面積に相当する翼の半径方向位置を
後述する手法によって算出し前記モータ２３に出力する
ものである。
【００３２】かかる構成からなる径方向伸縮式風車にお
いて、空気流（風）は入口ガイド部材４に案内されて翼
１の回転環状空間に流入し該翼１に作用してこれを回転
駆動した後、後部ケース５の外周面を出口側の案内とし
て後方に排出される。前記翼２の回転力はロータ２を経
て風車軸３に伝達され、発電機等の被駆動体を駆動す
る。
いて、空気流（風）は入口ガイド部材４に案内されて翼
１の回転環状空間に流入し該翼１に作用してこれを回転
駆動した後、後部ケース５の外周面を出口側の案内とし
て後方に排出される。前記翼２の回転力はロータ２を経
て風車軸３に伝達され、発電機等の被駆動体を駆動す
る。
【００３３】次に、前記翼１の半径方向移動制御につい
て説明する。前記風速検出器９１によって、前記翼１に
作用する風速を検出して前記モータ制御装置９０に入力
する。該モータ制御装置９０においては、前記（２）式
の関係に基づく風車の出力Ｐと風速Ｖ及び翼の通過面積
Ｓとの関係（関係（１））、並びに翼１及びロータ２等
の回転部材に疲労破壊が発生する限界風速と最大翼通過
面積との関係（関係（２））が予め設定されている。
て説明する。前記風速検出器９１によって、前記翼１に
作用する風速を検出して前記モータ制御装置９０に入力
する。該モータ制御装置９０においては、前記（２）式
の関係に基づく風車の出力Ｐと風速Ｖ及び翼の通過面積
Ｓとの関係（関係（１））、並びに翼１及びロータ２等
の回転部材に疲労破壊が発生する限界風速と最大翼通過
面積との関係（関係（２））が予め設定されている。
【００３４】そして該モータ制御装置９０においては、
前記風速検出値が入力されると、該風速検出値が前記風
車の出力を必要出力に保持するための設定風速よりも小
さい場合には、該風速検出値の許で前記必要出力に対応
する翼通過面積及び該翼通過面積に対応する翼１の半径
方向位置を算出し、前記モータ２３に前記半径方向位置
への移動操作信号を出力する。該モータ２３は前記モー
タ制御装置９０からの移動操作信号に相当する量だけか
さ歯車２０を介してピニオン１１を回転させる。該ピニ
オン１１の回転によりねじ棒１０が回転し、該ねじ棒１
０の回転によりスリーブ１６が該ねじ棒１０に沿って移
動し、前記リンク１２、１３を介して翼１が半径方向外
側に移動せしめられ、翼通過面積が増大する。これによ
り、翼通過面積が前記必要出力相当面積に保持され、風
車は前記必要出力にて運転される。
前記風速検出値が入力されると、該風速検出値が前記風
車の出力を必要出力に保持するための設定風速よりも小
さい場合には、該風速検出値の許で前記必要出力に対応
する翼通過面積及び該翼通過面積に対応する翼１の半径
方向位置を算出し、前記モータ２３に前記半径方向位置
への移動操作信号を出力する。該モータ２３は前記モー
タ制御装置９０からの移動操作信号に相当する量だけか
さ歯車２０を介してピニオン１１を回転させる。該ピニ
オン１１の回転によりねじ棒１０が回転し、該ねじ棒１
０の回転によりスリーブ１６が該ねじ棒１０に沿って移
動し、前記リンク１２、１３を介して翼１が半径方向外
側に移動せしめられ、翼通過面積が増大する。これによ
り、翼通過面積が前記必要出力相当面積に保持され、風
車は前記必要出力にて運転される。
【００３５】また、該モータ制御装置９０においては、
該風速検出値が前記風車の限界風速を超えた場合には、
該限界風速に対応する翼通過面積及び該翼通過面積に対
応する翼１の半径方向位置を算出し、前記モータ２３に
前記半径方向位置への移動操作信号を出力する。該モー
タ２３は、前記モータ制御装置９０からの移動操作信号
により、前記と同様な駆動過程で以って、かさ歯車２
０、ピニオン１１、ねじ棒１０、スリーブ１６、及びリ
ンク１２、１３を介して翼１を半径方向内側に移動せし
め、翼通過面積を減少せしめる。これにより、風車は、
風速に対して翼１及びロータ２等の運動部材に疲労破壊
の発生を回避し得る翼通過面積の範囲にて運転される。
該風速検出値が前記風車の限界風速を超えた場合には、
該限界風速に対応する翼通過面積及び該翼通過面積に対
応する翼１の半径方向位置を算出し、前記モータ２３に
前記半径方向位置への移動操作信号を出力する。該モー
タ２３は、前記モータ制御装置９０からの移動操作信号
により、前記と同様な駆動過程で以って、かさ歯車２
０、ピニオン１１、ねじ棒１０、スリーブ１６、及びリ
ンク１２、１３を介して翼１を半径方向内側に移動せし
め、翼通過面積を減少せしめる。これにより、風車は、
風速に対して翼１及びロータ２等の運動部材に疲労破壊
の発生を回避し得る翼通過面積の範囲にて運転される。
【００３６】このように、かかる実施例によれば、風速
の検出値が小さくなるに従い翼１を半径方向外方に移動
させて風の翼通過面積を増大し、該風速の検出値が大き
くなるに従い翼１を半径方向内方に移動させて前記翼通
過面積を減少せしめるように翼１の半径方向位置を制御
して、該翼１に作用している風速に対して翼１及びロー
タ２等の運動部材に疲労破壊の発生を回避し得る範囲で
風車の出力Ｐが最大になるような翼通過面積に相当する
半径方向位置に翼１を整定して運転することができる。
の検出値が小さくなるに従い翼１を半径方向外方に移動
させて風の翼通過面積を増大し、該風速の検出値が大き
くなるに従い翼１を半径方向内方に移動させて前記翼通
過面積を減少せしめるように翼１の半径方向位置を制御
して、該翼１に作用している風速に対して翼１及びロー
タ２等の運動部材に疲労破壊の発生を回避し得る範囲で
風車の出力Ｐが最大になるような翼通過面積に相当する
半径方向位置に翼１を整定して運転することができる。
【００３７】図３に示す第２実施例においては、ロータ
２の中心部に支持部材４１を設け、該支持部材４１と各
翼１の内周部つまり前記摺動部１ａとを、伸縮可能な左
右２組の対をなすリンク３１、３７及び３４、４２を介
してピン３３、３５、４４及び３３、４３、４４により
連結している。そして、２つの翼１用のリンク３１に固
定されたブラケット３８、３６間にねじ棒３２を架設
し、該ねじ棒３２の一端側を前記ブラケット３８上に固
定されたナット３９に螺合し、他端側をブラケット３６
に軸支するとともに端部にピニオン４０を固定してい
る。４５は該ピニオン４０を回転駆動するモータであ
る。
２の中心部に支持部材４１を設け、該支持部材４１と各
翼１の内周部つまり前記摺動部１ａとを、伸縮可能な左
右２組の対をなすリンク３１、３７及び３４、４２を介
してピン３３、３５、４４及び３３、４３、４４により
連結している。そして、２つの翼１用のリンク３１に固
定されたブラケット３８、３６間にねじ棒３２を架設
し、該ねじ棒３２の一端側を前記ブラケット３８上に固
定されたナット３９に螺合し、他端側をブラケット３６
に軸支するとともに端部にピニオン４０を固定してい
る。４５は該ピニオン４０を回転駆動するモータであ
る。
【００３８】かかる実施例において、モータ４５により
ピニオン４０を回転駆動し、例えば図の矢印のように前
記ねじ棒３２を伸長させると、前記伸縮リンク３４、４
２及び３１、３７は互いに寄せられ、これによって前記
翼１はＺ矢のように半径方向外側に移動せしめられる。
これにより、翼１の環帯面積が外側に寄り、翼通過面積
が増大する。該翼通過面積を減少させるには、前記ピニ
オン４０を前記の場合とは逆に回転させて前記ねじ棒３
２を介して前記２組のリンク３４、４２及び３１、３７
を開き、各翼１を半径方向内側に移動させる。
ピニオン４０を回転駆動し、例えば図の矢印のように前
記ねじ棒３２を伸長させると、前記伸縮リンク３４、４
２及び３１、３７は互いに寄せられ、これによって前記
翼１はＺ矢のように半径方向外側に移動せしめられる。
これにより、翼１の環帯面積が外側に寄り、翼通過面積
が増大する。該翼通過面積を減少させるには、前記ピニ
オン４０を前記の場合とは逆に回転させて前記ねじ棒３
２を介して前記２組のリンク３４、４２及び３１、３７
を開き、各翼１を半径方向内側に移動させる。
【００３９】図４に示す第３実施例においては、ロータ
２の中心部に支持部材５７を設けるとともに、該ロータ
２と同心に互いに逆方向に相対回転可能な２つのリング
即ち内リング５６及び外リング５４を設けている。そし
て、前記支持部材５７と外リング５４と翼１の内周部つ
まり前記摺動部１ａとを半径方向に伸縮可能な２つのリ
ンク５２及び５８を介してピン５３、５９により連結す
るとともに、前記内リング５６と翼１の摺動部１ａとを
リンク５１を介してピン５０、５３により連結してい
る。
２の中心部に支持部材５７を設けるとともに、該ロータ
２と同心に互いに逆方向に相対回転可能な２つのリング
即ち内リング５６及び外リング５４を設けている。そし
て、前記支持部材５７と外リング５４と翼１の内周部つ
まり前記摺動部１ａとを半径方向に伸縮可能な２つのリ
ンク５２及び５８を介してピン５３、５９により連結す
るとともに、前記内リング５６と翼１の摺動部１ａとを
リンク５１を介してピン５０、５３により連結してい
る。
【００４０】かかる実施例において、図示しないモータ
により前記２つのリングの一方つまり内リング５６を例
えばＷ矢のように回転駆動すると、左右のリンク５２、
５８及び５１は互いに寄せられ、これによって前記翼１
はＸ矢のように半径方向外側に移動せしめられる。これ
により、翼１の環帯面積が外側に寄り、翼通過面積が増
大する。該翼通過面積を減少させるには、前記内リング
５６を前記の場合とは逆に回転させて前記左右のリンク
５２、５８及び５１を開き、各翼１を半径方向内側に移
動させる。
により前記２つのリングの一方つまり内リング５６を例
えばＷ矢のように回転駆動すると、左右のリンク５２、
５８及び５１は互いに寄せられ、これによって前記翼１
はＸ矢のように半径方向外側に移動せしめられる。これ
により、翼１の環帯面積が外側に寄り、翼通過面積が増
大する。該翼通過面積を減少させるには、前記内リング
５６を前記の場合とは逆に回転させて前記左右のリンク
５２、５８及び５１を開き、各翼１を半径方向内側に移
動させる。
【００４１】図５に示す第４実施例において、１０５は
前記ロータ２に半径方向に固着された円筒状のスライダ
受、１０３は該スライダ受の内周に往復動可能に嵌合さ
れたスライダで、該スライダ１０３中心部にはロータ２
の半径方向にねじ孔１０３ａが穿孔されている。１０１
はモータ、１０２は該モータ１０１の出力軸に固定され
たねじ棒で、該ねじ棒１０２は前記スライダ１０３のね
じ孔１０３ａに螺合されている。また前記翼１の摺動部
１ａの内周端部にはリンク１０７が固定されている。
前記ロータ２に半径方向に固着された円筒状のスライダ
受、１０３は該スライダ受の内周に往復動可能に嵌合さ
れたスライダで、該スライダ１０３中心部にはロータ２
の半径方向にねじ孔１０３ａが穿孔されている。１０１
はモータ、１０２は該モータ１０１の出力軸に固定され
たねじ棒で、該ねじ棒１０２は前記スライダ１０３のね
じ孔１０３ａに螺合されている。また前記翼１の摺動部
１ａの内周端部にはリンク１０７が固定されている。
【００４２】１０６は揺動リンクで、一端側を前記スラ
イダ１０３の２箇所に球面継手１０４（円筒面等の曲面
継手であればよい）にて連結され該球面継手１０４廻り
に揺動可能となっている。また該揺動リンク１０６はそ
の他端側を対向する２つの翼１の内周側部位に長孔１０
８を介してピン１０９にて連結されている。１１１は支
持リンクで前記ねじ棒１０２の外周に往復動可能に嵌挿
されている。１１０はリンク受で、前記各揺動リンク１
０６に嵌挿されて該揺動リンク１０６を案内するととも
に下端部が前記支持リンク１１１の外周端部にピン１１
４にて連結されている。１１２、１１３は前記ねじ棒１
０２に一定間隔をおいて設けられたストッパで、該スト
ッパ１１２、１１３間を前記支持リンク１１１が往復動
可能となっている。
イダ１０３の２箇所に球面継手１０４（円筒面等の曲面
継手であればよい）にて連結され該球面継手１０４廻り
に揺動可能となっている。また該揺動リンク１０６はそ
の他端側を対向する２つの翼１の内周側部位に長孔１０
８を介してピン１０９にて連結されている。１１１は支
持リンクで前記ねじ棒１０２の外周に往復動可能に嵌挿
されている。１１０はリンク受で、前記各揺動リンク１
０６に嵌挿されて該揺動リンク１０６を案内するととも
に下端部が前記支持リンク１１１の外周端部にピン１１
４にて連結されている。１１２、１１３は前記ねじ棒１
０２に一定間隔をおいて設けられたストッパで、該スト
ッパ１１２、１１３間を前記支持リンク１１１が往復動
可能となっている。
【００４３】かかる第４実施例において、モータ１０１
によりねじ棒１０２が例えば図のＮ方向に回転せしめら
れると、スライダ１０３がスライダ受１０５に沿ってＭ
方向に移動し、各揺動リンク１０６が球面継手１０４を
支点としてＬ方向にリンク受１１０に案内されて揺動
し、長孔１０８及びピン１０９を介してリンク１０７及
び翼１がＪ方向つまり内周方向に移動せしめられる。こ
れにより該翼１の環帯面積が内側に寄り、翼通過面積が
減少する。前記ねじ棒１０２を前記方向と逆方向に回転
すれば、該翼１の環帯面積が外側に寄り、翼通過面積が
増大する。
によりねじ棒１０２が例えば図のＮ方向に回転せしめら
れると、スライダ１０３がスライダ受１０５に沿ってＭ
方向に移動し、各揺動リンク１０６が球面継手１０４を
支点としてＬ方向にリンク受１１０に案内されて揺動
し、長孔１０８及びピン１０９を介してリンク１０７及
び翼１がＪ方向つまり内周方向に移動せしめられる。こ
れにより該翼１の環帯面積が内側に寄り、翼通過面積が
減少する。前記ねじ棒１０２を前記方向と逆方向に回転
すれば、該翼１の環帯面積が外側に寄り、翼通過面積が
増大する。
【００４４】図７〜８に示す第５実施例は本発明をダリ
ウス型風車に適用したもので、６１は垂直に立設された
風車軸である。７５、７５はねじ棒で、前記風車軸６１
の両側に該風車軸６１と平行に立設されて外周に右ねじ
部７５ａ及び左ねじ部７５ｂが軸方向に並設されてい
る。６６は前記風車軸６１の軸方向に沿って設けられた
複数個（この例では３個）の支持部材で、該支持部材６
６の間に該風車軸６１の周方向に複数組配設された翼６
０がピン６９により枢支されている。該翼６０は風車軸
の軸方向に沿って１段あるいは複数段（この例では２
段）配設される。
ウス型風車に適用したもので、６１は垂直に立設された
風車軸である。７５、７５はねじ棒で、前記風車軸６１
の両側に該風車軸６１と平行に立設されて外周に右ねじ
部７５ａ及び左ねじ部７５ｂが軸方向に並設されてい
る。６６は前記風車軸６１の軸方向に沿って設けられた
複数個（この例では３個）の支持部材で、該支持部材６
６の間に該風車軸６１の周方向に複数組配設された翼６
０がピン６９により枢支されている。該翼６０は風車軸
の軸方向に沿って１段あるいは複数段（この例では２
段）配設される。
【００４５】６２、６３は前記風車軸６１の軸方向に沿
い対をなして３組（１組でも複数組でもよい）設けられ
た移動部材で、各組の１つが右ねじを有して前記ねじ棒
７５の右ねじ部７５ａに螺合され残りの１つが左ねじを
有して前記ねじ棒７５の左ねじ部７５ｂに螺合され、該
ねじ棒７５の回転により互いに反対方向に移動可能にな
っている。また前記各移動部材６６は前記風車軸６１に
キー７７を介して相対回転不能にかつ軸方向には相対移
動可能に嵌合されている。７６、６４は対をなすリンク
で、前記支持部材６６と前記対をなす移動部材６２、６
３とを該リンク７６、６４を介してピン６７、６８及び
６５、７０にて連結している。また、前記風車軸６１は
地上に固定されたケース７１に軸受７２及び７３を介し
て回転可能に支持されている。７４は該風車によって駆
動される発電機である。
い対をなして３組（１組でも複数組でもよい）設けられ
た移動部材で、各組の１つが右ねじを有して前記ねじ棒
７５の右ねじ部７５ａに螺合され残りの１つが左ねじを
有して前記ねじ棒７５の左ねじ部７５ｂに螺合され、該
ねじ棒７５の回転により互いに反対方向に移動可能にな
っている。また前記各移動部材６６は前記風車軸６１に
キー７７を介して相対回転不能にかつ軸方向には相対移
動可能に嵌合されている。７６、６４は対をなすリンク
で、前記支持部材６６と前記対をなす移動部材６２、６
３とを該リンク７６、６４を介してピン６７、６８及び
６５、７０にて連結している。また、前記風車軸６１は
地上に固定されたケース７１に軸受７２及び７３を介し
て回転可能に支持されている。７４は該風車によって駆
動される発電機である。
【００４６】図８において、７８はモータ、７９は該モ
ータ７８の出力歯車で、該出力歯車７９は前記ねじ棒７
５の一方側の下端部に固定されたねじ棒歯車８０に噛み
合っている。８１は双方のねじ棒７５の下端部に固定さ
れたスプロケットで、該スプロケット８１間にはチェー
ン８２が架設されて、前記モータ７８の回転力を該チェ
ーン８２を介して左右のねじ棒７５の回転を均一にして
いる。
ータ７８の出力歯車で、該出力歯車７９は前記ねじ棒７
５の一方側の下端部に固定されたねじ棒歯車８０に噛み
合っている。８１は双方のねじ棒７５の下端部に固定さ
れたスプロケットで、該スプロケット８１間にはチェー
ン８２が架設されて、前記モータ７８の回転力を該チェ
ーン８２を介して左右のねじ棒７５の回転を均一にして
いる。
【００４７】９１は前記風車に作用する風速を検出する
風速検出器である。９０はモータ制御装置で、該風速検
出器９１から入力される風速の検出値に基づき前記翼１
の所要翼通過面積及び該所要翼通過面積に相当する該翼
１の半径方向移動量を算出し、後述する方法にて前記モ
ータを駆動制御するものである。
風速検出器である。９０はモータ制御装置で、該風速検
出器９１から入力される風速の検出値に基づき前記翼１
の所要翼通過面積及び該所要翼通過面積に相当する該翼
１の半径方向移動量を算出し、後述する方法にて前記モ
ータを駆動制御するものである。
【００４８】かかる構成からなるダリウス型風車におい
て、前記風速検出器９１から風速の検出信号がモータ制
御装置９０に入力されると、該モータ制御装置９０にお
いては、該風速の検出値に基づき、該風速に対応する前
記翼６０の所要通過面積及び該所要通過面積に相当する
翼６０の半径方向移動量を算出する。かかる翼６０の翼
通過面積及び半径方向位置制御は、前記第１ないし第３
実施例と同様に、前記風速検出値が小さくなるに従い翼
６０を半径方向外方に移動させて風の翼通過面積を増大
し、該風速の検出値が大きくなるに従い翼６０を半径方
向内方に移動させて前記翼通過面積を減少せしめるよう
に翼６０の半径方向位置を制御する。
て、前記風速検出器９１から風速の検出信号がモータ制
御装置９０に入力されると、該モータ制御装置９０にお
いては、該風速の検出値に基づき、該風速に対応する前
記翼６０の所要通過面積及び該所要通過面積に相当する
翼６０の半径方向移動量を算出する。かかる翼６０の翼
通過面積及び半径方向位置制御は、前記第１ないし第３
実施例と同様に、前記風速検出値が小さくなるに従い翼
６０を半径方向外方に移動させて風の翼通過面積を増大
し、該風速の検出値が大きくなるに従い翼６０を半径方
向内方に移動させて前記翼通過面積を減少せしめるよう
に翼６０の半径方向位置を制御する。
【００４９】そして、風速検出値が小さくなり翼６０の
半径方向位置を外方に移動させる際には、前記モータ制
御装置９０からの制御操作信号により、モータ７８が出
力歯車７９、ねじ棒歯車８０、及びチェーン８２とスプ
ロケット８１を介して左右のねじ棒７５、７５を同期し
て回転させると、該ねじ棒７５の右ねじ部７５ａ及び左
ねじ部７５ｂに螺合されている前記対をなす移動部材６
２、６３が引き寄せられ（近づけられ）、これにより対
をなすリンクを介して翼６０を支持する支持部材６６が
半径方向外方に移動し、翼６０の回転半径が増大する。
半径方向位置を外方に移動させる際には、前記モータ制
御装置９０からの制御操作信号により、モータ７８が出
力歯車７９、ねじ棒歯車８０、及びチェーン８２とスプ
ロケット８１を介して左右のねじ棒７５、７５を同期し
て回転させると、該ねじ棒７５の右ねじ部７５ａ及び左
ねじ部７５ｂに螺合されている前記対をなす移動部材６
２、６３が引き寄せられ（近づけられ）、これにより対
をなすリンクを介して翼６０を支持する支持部材６６が
半径方向外方に移動し、翼６０の回転半径が増大する。
【００５０】また、風速検出値が大きくなり翼６０の半
径方向位置を内方に移動させる際には、モータ７８によ
り左右のねじ棒７５、７５を前記とは逆方向に回転させ
ると、該ねじ棒７５の右ねじ部７５ａ及び左ねじ部７５
ｂに螺合されている前記対をなす移動部材６２、６３が
離隔され（遠ざけられ）、これにより対をなすリンクを
介して翼６０を支持する支持部材６６が半径方向内方に
移動し、翼６０の回転半径が減少する。
径方向位置を内方に移動させる際には、モータ７８によ
り左右のねじ棒７５、７５を前記とは逆方向に回転させ
ると、該ねじ棒７５の右ねじ部７５ａ及び左ねじ部７５
ｂに螺合されている前記対をなす移動部材６２、６３が
離隔され（遠ざけられ）、これにより対をなすリンクを
介して翼６０を支持する支持部材６６が半径方向内方に
移動し、翼６０の回転半径が減少する。
【００５１】
【発明の効果】以上記載の如く本発明によれば、風速の
検出値が小さくなるに従い翼を半径方向外方に移動させ
て風の翼通過面積を増大し該風速の検出値が大きくなる
に従い翼を半径方向内方に移動させて前記翼通過面積を
減少せしめるように翼の半径方向位置を制御して、該翼
に作用している風速に対して翼及びロータ等の運動部材
に疲労破壊の発生を回避し得る範囲で風車の出力Ｐが最
大になるような翼通過面積に相当する半径方向位置に翼
を整定して運転することができる。
検出値が小さくなるに従い翼を半径方向外方に移動させ
て風の翼通過面積を増大し該風速の検出値が大きくなる
に従い翼を半径方向内方に移動させて前記翼通過面積を
減少せしめるように翼の半径方向位置を制御して、該翼
に作用している風速に対して翼及びロータ等の運動部材
に疲労破壊の発生を回避し得る範囲で風車の出力Ｐが最
大になるような翼通過面積に相当する半径方向位置に翼
を整定して運転することができる。
【００５２】従って本発明によれば、翼及びロータ等の
運動部材に疲労破壊の発生を回避しかつ風車の出力が最
大になる最適翼通過面積となるように、翼の半径方向位
置を常時自動的に制御して風車を作動させることがで
き、翼及びロータ等の運動部材の疲労寿命を長く保持し
て風車出力を最大出力、風車発電装置であれば最大発電
量にて風車の運転を行うことができる。
運動部材に疲労破壊の発生を回避しかつ風車の出力が最
大になる最適翼通過面積となるように、翼の半径方向位
置を常時自動的に制御して風車を作動させることがで
き、翼及びロータ等の運動部材の疲労寿命を長く保持し
て風車出力を最大出力、風車発電装置であれば最大発電
量にて風車の運転を行うことができる。
【図１】 本発明の第１実施例に係る径方向伸縮式風車
の風車軸心に直角な正面図（図２のＢ―Ｂ矢視図）であ
る。
の風車軸心に直角な正面図（図２のＢ―Ｂ矢視図）であ
る。
【図２】 （Ａ）は第１実施例の風車軸心線に沿う要部
断面図（図１のＡ―Ａ断面図）、（Ｂ）は（Ａ）におけ
るＺ部拡大図である。
断面図（図１のＡ―Ａ断面図）、（Ｂ）は（Ａ）におけ
るＺ部拡大図である。
【図３】 第２実施例を示す図１対応図である。
【図４】 第３実施例を示す図１対応図である。
【図５】 第４実施例を示す図１対応図である。
【図６】 前記第１〜第４実施例における風車の上半分
を示す要部断面図である。
を示す要部断面図である。
【図７】 第５実施例に係るダリウス型径方向伸縮式風
車の正面構成図である。
車の正面構成図である。
【図８】 図７のＹ部拡大詳細図である。
１ 翼
１ａ 摺動部
２ ロータ
２ａ 嵌合孔
０２ 内側中空部
３ 風車軸
４ 入口ガイド部材
５ 後部ケース
６、７ 軸受
１０ ねじ棒
１１ ピニオン
１２、１３、１７ リンク
１６ スリーブ
２０ かさ歯車
２２ 翼ピッチ制御部材
２３、４５ モータ
３１、３７、３４、４２ リンク
３２ ねじ棒
３９ ナット
４０ ピニオン
４１ 支持部材
５１、５２、５８ リンク
５４ 外リング
５６ 内リング
５７ 支持部材
６０ 翼
６１ 風車軸
６２、６３ 移動部材
７６、６４ リンク
６６ 支持部材
７４ 発電機
７５ ねじ棒
７５ａ 右ねじ部
７５ｂ 左ねじ部
７７ キー
９０ モータ制御装置
９１ 風速検出器
１０１ モータ
１０２ ねじ棒
１０３ スライダ
１０４ 球面継手
１０５ スライダ受
１０６ 揺動リンク
１０７ リンク
１１０ リンク受
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 林 義之
長崎市深堀町五丁目717番１号 三菱重工
業株式会社長崎研究所内
(72)発明者 弥冨 裕治
長崎市飽の浦町１番１号 三菱重工業株式
会社長崎造船所内
(72)発明者 三宅 寿生
長崎市飽の浦町１番１号 三菱重工業株式
会社長崎造船所内
(72)発明者 早川 公視
長崎市飽の浦町１番１号 三菱重工業株式
会社長崎造船所内
Ｆターム(参考） 3H078 AA01 BB07 BB11 BB30 CC03
CC52 CC62 CC73
Claims (13)
- 【請求項１】 ロータに支持された複数の翼に風力を作
用させ、該翼の回転力を前記ロータを介して出力側の風
車軸に伝達するように構成された風車において、前記ロ
ータを円筒状に形成して前記翼を該ロータに半径方向に
移動可能に取り付けるとともに、前記翼の内周部に該翼
を半径方向に往復動せしめる翼移動機構を連結し、前記
翼移動機構によって前記翼を半径方向に往復動せしめる
ことにより風の翼通過面積を変化可能に構成したことを
特徴とする径方向伸縮式風車。 - 【請求項２】 前記ロータに円周方向等間隔に半径方向
の嵌合孔を設け、各嵌合孔に前記翼を往復動可能に嵌合
し、該ロータの内側中空部内に前記翼移動機構を設置し
たことを特徴とする請求項１記載の径方向伸縮式風車。 - 【請求項３】 前記風車に作用する風速を検出する風速
検出器と、該風速検出器から風速の検出信号が入力され
該風速の検出値に基づき前記翼の所要翼通過面積及び該
所要翼通過面積に相当する翼の半径方向位置を算出して
前記翼移動機構に出力する制御装置とを備えたことを特
徴とする請求項１記載の径方向伸縮式風車。 - 【請求項４】 前記翼移動機構は、前記ロータに設けら
れた半径方向嵌合孔に回転可能に支持された複数のねじ
棒と、該ねじ棒に螺合されたスリーブと前記各翼とを連
結する複数のリンクと、前記各ねじ棒の内周端部に設け
られたピニオンと、該ピニオンに噛み合いモータ等の駆
動装置によって回転駆動される駆動歯車とを備え、前記
駆動装置によって前記駆動歯車及びピニオンを介して前
記ねじ棒を回転させて前記スリーブを移動させ、該スリ
ーブの移動に伴う前記複数のリンクの伸縮により前記各
翼を半径方向に往復動せしめるように構成されたことを
特徴とする請求項２記載の径方向伸縮式風車。 - 【請求項５】 前記翼移動機構は、前記ロータの中心部
に配設された支持部材と前記各翼の内周部とを連結し前
記翼毎に設けられた伸縮可能な対をなすリンクと、前記
各翼のリンク間に架設されたねじ棒と、該ねじ棒を回転
駆動するモータ等の駆動装置とを備え、前記駆動装置に
よって前記ねじ棒を回転させることにより前記各翼のリ
ンク間長さを変化させて該リンク及び該リンクに連結さ
れた前記各翼の半径方向位置を変化可能に構成されたこ
とを特徴とする請求項２記載の径方向伸縮式風車。 - 【請求項６】 前記翼移動機構は、前記ロータと同心に
設けられて互いに逆方向に相対回転可能な２つのリング
と、該２つのリングと前記各翼の内周部とをピン結合し
前記翼毎に設けられた伸縮可能な対をなすリンクと、前
記２つのリングを相対回転駆動するモータ等の駆動装置
と、前記ロータの中心部に配設されて前記リングの１つ
を支持する支持部材とを備え、前記駆動装置によって前
記リングを相対回転させて前記対をなすリンクを伸縮さ
せることにより前記各翼を半径方向に往復動せしめるよ
うに構成されたことを特徴とする請求項２記載の径方向
伸縮式風車。 - 【請求項７】 前記翼移動機構は、前記ロータに設けら
れたスライダ受に半径方向に往復動可能に嵌合されると
ともに中心部にロータの半径方向にねじ孔が穿孔された
スライダと、一端側を該スライダに球面継手等の曲面継
手にて連結され他端側を前記翼の内周側部位にピンにて
結合されて該曲面継手廻りに揺動可能に支持されたリン
クと、前記スライダのねじ孔に螺合されたねじ棒と、該
ねじ棒を回転駆動するモータ等の駆動装置とを備え、前
記駆動装置によって前記ねじ棒を回転させて前記スライ
ダを前記スライダ受に沿ってロータの半径方向に移動さ
せることにより前記リンクを前記曲面継手廻りに揺動さ
せ、前記ピンを介して前記翼を前記嵌合孔に沿って往復
動せしめるように構成されたことを特徴とする請求項２
記載の径方向伸縮式風車。 - 【請求項８】 垂直に立設された風車軸の軸方向に沿っ
て設けられた支持部材と、前記風車軸の軸方向に架設さ
れ両端部を前記支持部材に支持されて該風車軸の周方向
に複数組配設された翼とを前記風車軸の軸方向に沿って
１段あるいは複数段備え、前記翼に作用する風力により
発生する揚力によって前記風車軸を回転せしめるダリウ
ス型風車において、前記各支持部材を前記風車軸の半径
方向に移動可能に設けるとともに、前記各支持部材を前
記風車軸の半径方向に移動させて前記翼の半径方向位置
を変化させる翼移動機構を備え、該翼移動機構によって
前記支持部材を介して翼を半径方向に移動させることに
より該翼の回転半径を変化可能に構成したことを特徴と
する径方向伸縮式風車。 - 【請求項９】 前記風車に作用する風速を検出する風速
検出器と、該風速検出器から風速の検出信号が入力され
該風速の検出値に基づき前記翼の所要翼通過面積及び該
所要翼通過面積に相当する翼の半径方向移動量を算出
し、前記風速の検出値が小さくなるに従い前記翼移動機
構を介して前記各支持部材を介して前記翼を半径方向外
方に移動させて風の翼通過面積を増大し、該風速の検出
値が大きくなるに従い前記翼を半径方向内方に移動させ
て前記翼通過面積を減少せしめる制御装置とを備えたこ
とを特徴とする請求項８記載の径方向伸縮式風車。 - 【請求項１０】 前記翼移動機構は、前記風車軸に平行
に立設されて外周に右ねじ及び左ねじが軸方向に並設さ
れたねじ棒と、該ねじ棒の右ねじ及び左ねじに螺合して
該ねじ棒の回転により互いに反対方向に移動可能にされ
た対をなす移動部材と、該対をなす移動部材と前記支持
部材とをピン連結する対をなすリンクと、前記ねじ棒を
回転駆動するモータ等の駆動装置とを備え、前記駆動装
置によって前記ねじ棒を回転させて前記対をなす移動部
材を前記風車軸の軸方向に相対移動させ前記対をなすリ
ンクを介して前記各支持部材を半径方向に移動させるこ
とにより前記翼を半径方向に移動させるように構成され
たことを特徴とする請求項８記載の径方向伸縮式風車。 - 【請求項１１】 前記ねじ棒の一端側に前記駆動装置を
連結し、１台の駆動装置により前記ねじ棒に螺合された
前記移動部材を同時に移動可能に構成したことを特徴と
する請求項１０記載の径方向伸縮式風車。 - 【請求項１２】 ロータに支持された複数の翼に風力を
作用させ、該翼の回転力を前記ロータを介して出力側の
風車軸に伝達するように構成された風車の運転方法にお
いて、前記風車に作用する風速を検出し、該風速の検出
値が小さくなるに従い前記ロータに半径方向に移動可能
に取り付けた前記翼を半径方向外方に移動させて風の翼
通過面積を増大し、該風速の検出値が大きくなるに従い
前記翼を半径方向内方に移動させて前記翼通過面積を減
少せしめることを特徴とする径方向伸縮式風車の運転方
法。 - 【請求項１３】 垂直に立設された風車軸の軸方向に沿
って設けられた支持部材と、前記風車軸の軸方向に架設
され両端部を前記支持部材に支持されて該風車軸の周方
向に複数組配設された翼とを前記風車軸の軸方向に沿っ
て１段あるいは複数段備え、前記翼に作用する風力によ
り発生する揚力によって前記風車軸を回転せしめるダリ
ウス型風車に構成された風車の運転方法において、前記
各支持部材を前記風車軸の半径方向に移動させることに
より前記翼の半径方向位置を変化可能に構成して、前記
風車に作用する風速を検出し、該風速の検出値が小さく
なるに従い前記各支持部材を介して前記翼を半径方向外
方に移動させて風の翼通過面積を増大し、該風速の検出
値が大きくなるに従い前記翼を半径方向内方に移動させ
て前記翼通過面積を減少せしめることを特徴とする径方
向伸縮式風車の運転方法。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002003396A JP3810689B2 (ja) | 2002-01-10 | 2002-01-10 | 径方向伸縮式風車 |
| US10/338,888 US7071578B1 (en) | 2002-01-10 | 2003-01-09 | Wind turbine provided with a controller for adjusting active annular plane area and the operating method thereof |
| EP03000411A EP1327773A3 (en) | 2002-01-10 | 2003-01-10 | Wind turbine with active blade swept area control |
| US11/123,131 US7425775B2 (en) | 2002-01-10 | 2005-05-06 | Wind turbine provided with a controller for adjusting active annular plane area and the operating method thereof |
| US11/123,130 US7425774B2 (en) | 2002-01-10 | 2005-05-06 | Wind turbine provided with a controller for adjusting active annular plane area and the operating method thereof |
| US11/123,135 US7436085B2 (en) | 2002-01-10 | 2005-05-06 | Wind turbine provided with a controller for adjusting active annular plane area and the operating method thereof |
| US11/123,141 US20050207890A1 (en) | 2002-01-10 | 2005-05-06 | Wind turbine provided with a controller for adjusting active annular plane area and the operating method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002003396A JP3810689B2 (ja) | 2002-01-10 | 2002-01-10 | 径方向伸縮式風車 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003206846A true JP2003206846A (ja) | 2003-07-25 |
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ID=27643002
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002003396A Expired - Fee Related JP3810689B2 (ja) | 2002-01-10 | 2002-01-10 | 径方向伸縮式風車 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3810689B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005075820A1 (ja) * | 2004-02-09 | 2005-08-18 | Mekaro Akita Co.,Ltd | マグナス型風力発電装置 |
| WO2012124536A1 (ja) * | 2011-03-11 | 2012-09-20 | Thk株式会社 | 風力発電装置 |
| WO2013002194A1 (ja) * | 2011-06-29 | 2013-01-03 | 三菱重工業株式会社 | 風力発電装置保守装置および風力発電装置保守方法 |
-
2002
- 2002-01-10 JP JP2002003396A patent/JP3810689B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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