JP2003206847A - 翼長可変翼を備えた風車 - Google Patents
翼長可変翼を備えた風車Info
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D7/00—Controlling wind motors
- F03D7/02—Controlling wind motors the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
- F03D7/022—Adjusting aerodynamic properties of the blades
- F03D7/0236—Adjusting aerodynamic properties of the blades by changing the active surface of the wind engaging parts, e.g. reefing or furling
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2240/00—Components
- F05B2240/20—Rotors
- F05B2240/30—Characteristics of rotor blades, i.e. of any element transforming dynamic fluid energy to or from rotational energy and being attached to a rotor
- F05B2240/307—Blade tip, e.g. winglets
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 翼の有効長を自在に変化せしめることにより
風速に対応して風の翼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翼を供えた風車を提供する。 【解決手段】 風車において、翼の全長または中間部か
ら翼端部までの所定長さ部分において翼長を変化可能に
構成されるとともに該翼を駆動してその翼端部外径を変
化させる翼長可変装置を備え、翼長可変装置により翼の
ロータ半径方向位置を変化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。
風速に対応して風の翼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翼を供えた風車を提供する。 【解決手段】 風車において、翼の全長または中間部か
ら翼端部までの所定長さ部分において翼長を変化可能に
構成されるとともに該翼を駆動してその翼端部外径を変
化させる翼長可変装置を備え、翼長可変装置により翼の
ロータ半径方向位置を変化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、前記翼の翼長を変化可能
に構成して風の翼通過面積を変化可能にした翼長可変翼
を備えた風車に関する。
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、前記翼の翼長を変化可能
に構成して風の翼通過面積を変化可能にした翼長可変翼
を備えた風車に関する。
【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、翼
の有効長を自在に変化せしめることにより風速に対応し
て風の翼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
可能とする翼長可変翼を備えた風車を提供することを目
的とする。
の有効長を自在に変化せしめることにより風速に対応し
て風の翼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
可能とする翼長可変翼を備えた風車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、前記翼はその全長または中間部から
翼端部までの所定長さ部分において翼長を変化可能に構
成されるとともに、該翼を駆動してその翼端部外径を変
化させる翼長可変装置を備えて、前記翼長可変装置によ
り翼の前記ロータ半径方向位置を変化せしめることによ
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
る翼長可変翼を備えた風車を提案する。
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、前記翼はその全長または中間部から
翼端部までの所定長さ部分において翼長を変化可能に構
成されるとともに、該翼を駆動してその翼端部外径を変
化させる翼長可変装置を備えて、前記翼長可変装置によ
り翼の前記ロータ半径方向位置を変化せしめることによ
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
る翼長可変翼を備えた風車を提案する。
【００１０】請求項２ないし４記載の発明は前記翼及び
翼長可変装置の具体的構成に係り、請求項２記載の発明
は請求項１において、前記翼はロータ半径方向に伸縮可
能な蛇腹状に形成されるとともに内部に空気の発明はが
給排される複数の空気室が翼長手方向に連設されてな
り、前記翼長可変装置は加圧空気を生成する空気供給装
置及び前記翼の伸縮に従い翼長手方向に変位可能に構成
されて前記空気供給装置と前記各空気室とを接続し各空
気室内に加圧空気を供給する空気管からなることを特徴
とする。
翼長可変装置の具体的構成に係り、請求項２記載の発明
は請求項１において、前記翼はロータ半径方向に伸縮可
能な蛇腹状に形成されるとともに内部に空気の発明はが
給排される複数の空気室が翼長手方向に連設されてな
り、前記翼長可変装置は加圧空気を生成する空気供給装
置及び前記翼の伸縮に従い翼長手方向に変位可能に構成
されて前記空気供給装置と前記各空気室とを接続し各空
気室内に加圧空気を供給する空気管からなることを特徴
とする。
【００１１】請求項２において好ましくは請求項３記載
のように、前記空気管に設けられて前記各空気室への空
気出口部を開閉する空気弁と、該空気弁の開閉及び前記
空気供給装置の運転を制御する空気制御装置を設けてな
るのがよい。
のように、前記空気管に設けられて前記各空気室への空
気出口部を開閉する空気弁と、該空気弁の開閉及び前記
空気供給装置の運転を制御する空気制御装置を設けてな
るのがよい。
【００１２】さらに好ましくは請求項４記載のように、
前記翼の翼端部に連結されるワイヤ等の可撓索と、該可
撓索を翼長手方向に出し入れすることにより前記翼を伸
縮させその翼端部外径を変化させる可撓索駆動装置とを
備えるのがよい。
前記翼の翼端部に連結されるワイヤ等の可撓索と、該可
撓索を翼長手方向に出し入れすることにより前記翼を伸
縮させその翼端部外径を変化させる可撓索駆動装置とを
備えるのがよい。
【００１３】また請求項５記載の発明は請求項１におい
て、前記翼をその中間部から翼端部までの所定長さ部分
にて構成される可変翼長部と該可変翼長部の内周側に連
結され前記ロータに固定される翼本体部とに分割すると
ともに、前記可変翼長部の内周部位を前記翼本体部に支
持軸廻りに回動可能に支持し、前記翼長可変装置は可逆
転モータ等の可逆動可能な駆動装置の駆動力によりリン
ク機構を介して前記可変翼長部を前記支持軸廻りに回動
させて前記翼の翼端部外径を変化させる翼回動装置から
なることを特徴とする。
て、前記翼をその中間部から翼端部までの所定長さ部分
にて構成される可変翼長部と該可変翼長部の内周側に連
結され前記ロータに固定される翼本体部とに分割すると
ともに、前記可変翼長部の内周部位を前記翼本体部に支
持軸廻りに回動可能に支持し、前記翼長可変装置は可逆
転モータ等の可逆動可能な駆動装置の駆動力によりリン
ク機構を介して前記可変翼長部を前記支持軸廻りに回動
させて前記翼の翼端部外径を変化させる翼回動装置から
なることを特徴とする。
【００１４】請求項６記載の発明は請求項１において、
前記翼をその中間部から翼端部までの所定長さ部分にて
構成される可変翼長部と該可変翼長部の内周側に連結さ
れ前記ロータに固定される翼本体部とに分割するととも
に、前記可変翼長部を前記翼本体部に翼長手方向に移動
可能に嵌合し、前記翼長可変装置は可逆転モータ等の可
逆動可能な可逆式駆動装置の駆動力により前記可変翼長
部を前記嵌合部に沿って往復動させて前記翼の翼端部外
径を変化させる翼往復動装置からなることを特徴とす
る。
前記翼をその中間部から翼端部までの所定長さ部分にて
構成される可変翼長部と該可変翼長部の内周側に連結さ
れ前記ロータに固定される翼本体部とに分割するととも
に、前記可変翼長部を前記翼本体部に翼長手方向に移動
可能に嵌合し、前記翼長可変装置は可逆転モータ等の可
逆動可能な可逆式駆動装置の駆動力により前記可変翼長
部を前記嵌合部に沿って往復動させて前記翼の翼端部外
径を変化させる翼往復動装置からなることを特徴とす
る。
【００１５】請求項６において好ましくは請求項７記載
のように、前記可変翼長部はその下端部にラックが固定
されてなるとともに、前記翼長可変装置は前記可逆式駆
動装置の出力軸に前記ラックに噛み合うピニオンを固定
し前記可逆式駆動装置の回転を前記ピニオン及びラック
を介して前記可変翼長部の往復動に変換するように構成
されるのがよい。
のように、前記可変翼長部はその下端部にラックが固定
されてなるとともに、前記翼長可変装置は前記可逆式駆
動装置の出力軸に前記ラックに噛み合うピニオンを固定
し前記可逆式駆動装置の回転を前記ピニオン及びラック
を介して前記可変翼長部の往復動に変換するように構成
されるのがよい。
【００１６】さらに好ましくは請求項８記載のように、
前記可変翼長部はその下端部にナットが固定されてなる
とともに、前記翼長可変装置は前記可逆式駆動装置の出
力軸に前記ナットに螺合されるねじ棒を固定し前記可逆
式駆動装置の回転を前記ねじ棒及びナットを介して前記
可変翼長部の往復動に変換するように構成されるのがよ
い。
前記可変翼長部はその下端部にナットが固定されてなる
とともに、前記翼長可変装置は前記可逆式駆動装置の出
力軸に前記ナットに螺合されるねじ棒を固定し前記可逆
式駆動装置の回転を前記ねじ棒及びナットを介して前記
可変翼長部の往復動に変換するように構成されるのがよ
い。
【００１７】請求項９記載の発明は請求項１において、
前記翼をその中間部から翼端部までの所定長さ部分にて
構成される可変翼長部と該可変翼長部の内周側に連結さ
れ前記ロータに固定される翼本体部とに分割するととも
に、該可変翼長部は風の方向に対して前縁部を金属管等
の硬質の前部芯材を翼長手方向に延設して形成するとと
もに後縁部を軟質の線材を翼長手方向に延設して形成し
該前縁部と後縁部との間を可撓性材料で翼プロフィール
を形成した翼外殻体によって結合してなり、前記可変翼
長部の前縁部に連設された作動軸部を前記翼本体部に翼
長手方向に移動可能に嵌合し、前記翼長可変装置は可逆
転モータ等の可逆動可能な駆動装置の駆動力により前記
作動軸部を介して前記可変翼長部を前記嵌合部に沿って
往復動させて前記翼の翼端部外径を変化させる翼往復動
装置からなることを特徴とする。
前記翼をその中間部から翼端部までの所定長さ部分にて
構成される可変翼長部と該可変翼長部の内周側に連結さ
れ前記ロータに固定される翼本体部とに分割するととも
に、該可変翼長部は風の方向に対して前縁部を金属管等
の硬質の前部芯材を翼長手方向に延設して形成するとと
もに後縁部を軟質の線材を翼長手方向に延設して形成し
該前縁部と後縁部との間を可撓性材料で翼プロフィール
を形成した翼外殻体によって結合してなり、前記可変翼
長部の前縁部に連設された作動軸部を前記翼本体部に翼
長手方向に移動可能に嵌合し、前記翼長可変装置は可逆
転モータ等の可逆動可能な駆動装置の駆動力により前記
作動軸部を介して前記可変翼長部を前記嵌合部に沿って
往復動させて前記翼の翼端部外径を変化させる翼往復動
装置からなることを特徴とする。
【００１８】かかる発明によれば、翼長可変装置によっ
て翼をロータ半径方向に移動させあるいは該翼自体を翼
長手方向に伸縮させて、翼端部外径を変化させるととも
に翼の有効長を変化させることにより、風車の運転中に
おいても風の翼通過面積を風況に対応した最適面積に調
整することができる。これにより、風速が小さくなるに
従い翼の翼端部外径を増大するとともに翼の有効長を増
大して風の翼通過面積を増大し、一方風速が大きくなる
に従い前記翼端部外径を減少するとともに翼の有効長を
減少して風の翼通過面積を減少せしめるように、翼自体
の半径方向有効長さを調整して、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が最大になるような風車
の運転を行うことができる。
て翼をロータ半径方向に移動させあるいは該翼自体を翼
長手方向に伸縮させて、翼端部外径を変化させるととも
に翼の有効長を変化させることにより、風車の運転中に
おいても風の翼通過面積を風況に対応した最適面積に調
整することができる。これにより、風速が小さくなるに
従い翼の翼端部外径を増大するとともに翼の有効長を増
大して風の翼通過面積を増大し、一方風速が大きくなる
に従い前記翼端部外径を減少するとともに翼の有効長を
減少して風の翼通過面積を減少せしめるように、翼自体
の半径方向有効長さを調整して、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が最大になるような風車
の運転を行うことができる。
【００１９】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
方向有効長さ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
方向有効長さ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。
【００２０】また、前記のように翼通過面積を変化させ
ても可変翼長部及び翼本体部の全長で風の作用を受ける
ことができるので、可変翼長部及び翼本体部の全長で翼
を作用させて翼の作動面積を最大限に維持しつつ翼通過
面積を変化させることができる。また、翼の内部に翼長
可変装置を内蔵可能であるので、翼の重量増大を伴うこ
となく翼通過面積を変化させることができる。
ても可変翼長部及び翼本体部の全長で風の作用を受ける
ことができるので、可変翼長部及び翼本体部の全長で翼
を作用させて翼の作動面積を最大限に維持しつつ翼通過
面積を変化させることができる。また、翼の内部に翼長
可変装置を内蔵可能であるので、翼の重量増大を伴うこ
となく翼通過面積を変化させることができる。
【００２１】さらに、請求項２ないし４のように構成す
れば、ロータ半径方向に伸縮可能な蛇腹状に形成され複
数の空気室が翼長手方向に連設された翼の前記各空気室
に、空気供給装置から空気管を経て加圧空気を供給ある
いは排出し、空気制御装置によって空気弁を開閉して各
空気室への空気の給排を行うことにより、翼の有効長さ
を変化させて翼通過面積を変化させることができる。ま
た、翼の翼端部に連結されるワイヤ等の可撓索を可撓索
駆動装置によって翼長さ方向に出し入れし前記翼を伸縮
させることにより、翼端部外径を自在に変化させること
ができる。
れば、ロータ半径方向に伸縮可能な蛇腹状に形成され複
数の空気室が翼長手方向に連設された翼の前記各空気室
に、空気供給装置から空気管を経て加圧空気を供給ある
いは排出し、空気制御装置によって空気弁を開閉して各
空気室への空気の給排を行うことにより、翼の有効長さ
を変化させて翼通過面積を変化させることができる。ま
た、翼の翼端部に連結されるワイヤ等の可撓索を可撓索
駆動装置によって翼長さ方向に出し入れし前記翼を伸縮
させることにより、翼端部外径を自在に変化させること
ができる。
【００２２】また請求項５のように構成すれば、可逆転
モータ等の可逆動可能な可逆駆動装置によってリンク機
構を介して内周部位が翼本体部に支持軸廻りに回動可能
に支持された可変翼長部を該支持軸廻りに回動させ該翼
の回動角を変化させることにより、翼の半径方向投影面
積つまり翼通過面積を変化させることができる。
モータ等の可逆動可能な可逆駆動装置によってリンク機
構を介して内周部位が翼本体部に支持軸廻りに回動可能
に支持された可変翼長部を該支持軸廻りに回動させ該翼
の回動角を変化させることにより、翼の半径方向投影面
積つまり翼通過面積を変化させることができる。
【００２３】また請求項６ないし８のように構成すれ
ば、可逆転モータ等の可逆動可能な可逆駆動装置によっ
て、請求項７におけるピニオン―ラック機構あるいは請
求項８におけるねじ棒―ナット機構等の回転―往復動変
換機構を介して、翼本体部に翼長手方向に移動可能に嵌
合した可変翼長部を翼本体部への嵌合部に沿って往復動
させることにより、翼の翼端部外径を変化させ翼通過面
積を変化させることができる。
ば、可逆転モータ等の可逆動可能な可逆駆動装置によっ
て、請求項７におけるピニオン―ラック機構あるいは請
求項８におけるねじ棒―ナット機構等の回転―往復動変
換機構を介して、翼本体部に翼長手方向に移動可能に嵌
合した可変翼長部を翼本体部への嵌合部に沿って往復動
させることにより、翼の翼端部外径を変化させ翼通過面
積を変化させることができる。
【００２４】また請求項９のように構成すれば、可逆転
モータ等の可逆動可能な翼往復動装置によって、ピニオ
ン―ラック機構等の回転―往復動変換機構を介して、可
変翼長部の前縁部に連設された作動軸部を介して該可変
翼長部を翼本体部への嵌合部に沿って往復動させること
により翼の翼端部外径を変化させることができる。かか
る発明においては、可変翼長部を硬質の前部芯材軟質の
線材からなる後縁部との間を可撓性材料で翼プロフィー
ルを形成した翼外殻体により結合した構造であるので、
可変翼長部の重量が軽量であり、また可撓性材料からな
る翼外殻体及び後縁部を折りたたむことができ搬送性が
良好となる。
モータ等の可逆動可能な翼往復動装置によって、ピニオ
ン―ラック機構等の回転―往復動変換機構を介して、可
変翼長部の前縁部に連設された作動軸部を介して該可変
翼長部を翼本体部への嵌合部に沿って往復動させること
により翼の翼端部外径を変化させることができる。かか
る発明においては、可変翼長部を硬質の前部芯材軟質の
線材からなる後縁部との間を可撓性材料で翼プロフィー
ルを形成した翼外殻体により結合した構造であるので、
可変翼長部の重量が軽量であり、また可撓性材料からな
る翼外殻体及び後縁部を折りたたむことができ搬送性が
良好となる。
【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実施例に係る翼長可変
翼を備えた風車の翼及び翼長可変装置を示し、（Ａ）は
その構成図（図６のＤ―Ｄ矢視図）、（Ｂ）は（Ａ）に
おけるＡ―Ａ矢視図である。図２は第２実施例を示す構
成図、図３は第３実施例を示す図２対応図、図４は第４
実施例を示す図２対応図である。図５は第５実施例を示
し、（Ａ）はその構成図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＢ―
Ｂ矢視図である。図６は本発明が適用される風車の正面
図である。
翼を備えた風車の翼及び翼長可変装置を示し、（Ａ）は
その構成図（図６のＤ―Ｄ矢視図）、（Ｂ）は（Ａ）に
おけるＡ―Ａ矢視図である。図２は第２実施例を示す構
成図、図３は第３実施例を示す図２対応図、図４は第４
実施例を示す図２対応図である。図５は第５実施例を示
し、（Ａ）はその構成図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＢ―
Ｂ矢視図である。図６は本発明が適用される風車の正面
図である。
【００２７】本発明が適用される風車を示す図６におい
て、１０３はロータで、外周に複数個（この例では３
個）の翼１００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１０２が連結さ
れている。前記翼１００は前記ロータ１０３に固定され
た翼本体部２と該翼本体部２の外周側に翼長さ方向に変
位あるいは伸縮可能に取り付けられた可変翼長部１とに
より構成される。１０１は風車支持用の支持基台であ
る。
て、１０３はロータで、外周に複数個（この例では３
個）の翼１００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１０２が連結さ
れている。前記翼１００は前記ロータ１０３に固定され
た翼本体部２と該翼本体部２の外周側に翼長さ方向に変
位あるいは伸縮可能に取り付けられた可変翼長部１とに
より構成される。１０１は風車支持用の支持基台であ
る。
【００２８】第１実施例を示す図１において、１はロー
タ１０３の半径方向に伸縮可能な蛇腹状に形成された可
変翼長部で次のように構成される。１ａは翼長手方向に
蛇腹状に結合された外皮部、３ａ、３ｂ、３ｃは前記外
皮部１ａ内翼長手方向に複数連設された空気室で、各空
気室３ａ、３ｂ、３ｃは隔壁４によって遮断された独立
室となっている。また図１（Ｂ）に示すように、前記外
皮部１ａは翼長手方向の各断面形状が風の作用により揚
力を発生し得るプロフィールに形成されている。前記各
空気室３ａ、３ｂ、３ｃの最上部は上蓋１４によって覆
蓋されている。８は前記各空気室３ａ、３ｂ、３ｃを貫
通して上蓋１４に連結されるワイヤ、１３は該ワイヤが
巻回されているワイヤドラム、１０は該ワイヤドラム１
３を回転駆動してワイヤ８を翼長手方向に出し入れする
モータである。７は前記ワイヤ８の外周と隔壁４との間
に介装された各空気室３ａ、３ｂ、３ｃシール用のシー
ル部である。
タ１０３の半径方向に伸縮可能な蛇腹状に形成された可
変翼長部で次のように構成される。１ａは翼長手方向に
蛇腹状に結合された外皮部、３ａ、３ｂ、３ｃは前記外
皮部１ａ内翼長手方向に複数連設された空気室で、各空
気室３ａ、３ｂ、３ｃは隔壁４によって遮断された独立
室となっている。また図１（Ｂ）に示すように、前記外
皮部１ａは翼長手方向の各断面形状が風の作用により揚
力を発生し得るプロフィールに形成されている。前記各
空気室３ａ、３ｂ、３ｃの最上部は上蓋１４によって覆
蓋されている。８は前記各空気室３ａ、３ｂ、３ｃを貫
通して上蓋１４に連結されるワイヤ、１３は該ワイヤが
巻回されているワイヤドラム、１０は該ワイヤドラム１
３を回転駆動してワイヤ８を翼長手方向に出し入れする
モータである。７は前記ワイヤ８の外周と隔壁４との間
に介装された各空気室３ａ、３ｂ、３ｃシール用のシー
ル部である。
【００２９】１１は加圧空気を生成する空気供給装置、
９は該空気供給装置の空気送出口に接続されゴム材、軟
質合成樹脂材等からなる可撓空気管であり、該可撓空気
管９は前記可変翼長部１の伸縮に従い翼長手方向に変位
（変形）可能に構成されている。５は該可撓空気管から
分岐されて前記各空気室３ａ、３ｂ、３ｃに開口する空
気供給口、６は各空気供給口５を開閉する空気弁であ
る。８は前記可撓空気管９の外周と隔壁４との間に介装
された各空気室３ａ、３ｂ、３ｃシール用のシール部で
ある。１２は空気制御装置で、前記各空気弁６を開閉制
御するとともに前記空気供給装置１１の運転を制御する
ものである。
９は該空気供給装置の空気送出口に接続されゴム材、軟
質合成樹脂材等からなる可撓空気管であり、該可撓空気
管９は前記可変翼長部１の伸縮に従い翼長手方向に変位
（変形）可能に構成されている。５は該可撓空気管から
分岐されて前記各空気室３ａ、３ｂ、３ｃに開口する空
気供給口、６は各空気供給口５を開閉する空気弁であ
る。８は前記可撓空気管９の外周と隔壁４との間に介装
された各空気室３ａ、３ｂ、３ｃシール用のシール部で
ある。１２は空気制御装置で、前記各空気弁６を開閉制
御するとともに前記空気供給装置１１の運転を制御する
ものである。
【００３０】かかる第１実施例において、風速が小さく
なると、空気制御装置１２により空気供給装置１１を所
要空気圧力にて運転するとともに各空気弁６を開き各空
気室３ａ、３ｂ、３ｃに前記空気制御装置１２から空気
管９を通して加圧空気を供給する。一方、前記モータ１
０によりワイヤドラム１３を回転駆動してワイヤ８を繰
り出す。かかる操作により各空気室３ａ、３ｂ、３ｃの
容積が増大し、蛇腹状に形成された可変翼長部１が外周
方向に延びて翼端部外径が増大し、従って風の翼通過面
積が増大する。
なると、空気制御装置１２により空気供給装置１１を所
要空気圧力にて運転するとともに各空気弁６を開き各空
気室３ａ、３ｂ、３ｃに前記空気制御装置１２から空気
管９を通して加圧空気を供給する。一方、前記モータ１
０によりワイヤドラム１３を回転駆動してワイヤ８を繰
り出す。かかる操作により各空気室３ａ、３ｂ、３ｃの
容積が増大し、蛇腹状に形成された可変翼長部１が外周
方向に延びて翼端部外径が増大し、従って風の翼通過面
積が増大する。
【００３１】また、風速が大きくなると、空気制御装置
１２により空気供給装置１１の空気圧力を減少させるか
あるいは該空気圧力を開放するとともに各空気弁６の一
部または全部を閉じ各空気室３ａ、３ｂ、３ｃにおける
加圧空気圧力を減少せしめる。一方、前記モータ１０に
よりワイヤドラム１３を逆回転させてワイヤ８を巻き取
り、該ワイヤ８の先端部に固定されている上蓋１４を内
周側に引き寄せる。かかる操作により各空気室３ａ、３
ｂ、３ｃの容積が減少し、蛇腹状に形成された可変翼長
部１が内周方向に縮小して翼端部外径が減少し、従って
風の翼通過面積が減少する。
１２により空気供給装置１１の空気圧力を減少させるか
あるいは該空気圧力を開放するとともに各空気弁６の一
部または全部を閉じ各空気室３ａ、３ｂ、３ｃにおける
加圧空気圧力を減少せしめる。一方、前記モータ１０に
よりワイヤドラム１３を逆回転させてワイヤ８を巻き取
り、該ワイヤ８の先端部に固定されている上蓋１４を内
周側に引き寄せる。かかる操作により各空気室３ａ、３
ｂ、３ｃの容積が減少し、蛇腹状に形成された可変翼長
部１が内周方向に縮小して翼端部外径が減少し、従って
風の翼通過面積が減少する。
【００３２】かかる実施例によれば、ロータ１０３の半
径方向に伸縮可能な蛇腹状に形成され可変翼長部１の翼
長手方向に連設された前記各空気室３ａ、３ｂ、３ｃ
に、空気供給装置１１から可撓空気管９を経て加圧空気
を供給あるいは排出し、空気制御装置１２によって空気
弁６を開閉して各空気室３ａ、３ｂ、３ｃへの空気の給
排を行うことにより、また可変翼長部１の翼端部に設け
られた上蓋１４に連結されるワイヤ８をモータ１０によ
って翼長手方向に出し入れして前記可変翼長部１を伸縮
させて翼端部外径を自在に変化させることにより、可変
翼長部１の有効長さ即ち翼の有効長さを変化させて翼通
過面積を変化させることができ、風車の運転中において
も風の翼通過面積を風況に対応した最適面積に調整する
ことが可能となる。これにより、翼１００に作用してい
る風速に対して翼１００及びロータ１０３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が最大
になるような風車の運転を行うことができる。
径方向に伸縮可能な蛇腹状に形成され可変翼長部１の翼
長手方向に連設された前記各空気室３ａ、３ｂ、３ｃ
に、空気供給装置１１から可撓空気管９を経て加圧空気
を供給あるいは排出し、空気制御装置１２によって空気
弁６を開閉して各空気室３ａ、３ｂ、３ｃへの空気の給
排を行うことにより、また可変翼長部１の翼端部に設け
られた上蓋１４に連結されるワイヤ８をモータ１０によ
って翼長手方向に出し入れして前記可変翼長部１を伸縮
させて翼端部外径を自在に変化させることにより、可変
翼長部１の有効長さ即ち翼の有効長さを変化させて翼通
過面積を変化させることができ、風車の運転中において
も風の翼通過面積を風況に対応した最適面積に調整する
ことが可能となる。これにより、翼１００に作用してい
る風速に対して翼１００及びロータ１０３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が最大
になるような風車の運転を行うことができる。
【００３３】図２に示す第２実施例において、翼１００
は前記ロータ１０３に固定された翼本体部２と中間部か
ら翼端部までの所定長さ部分にて構成される可変翼長部
２０とに２分割されている。３１は該可変翼長部１の内
周部２９に固定されたリンクで、該リンク３１及び該リ
ンク３１が内周部に固定されている可変翼長部１は、該
リンク３１の一端側を前記翼本体部２に固定された支持
軸３２廻りに、かつ前記内周部２９が翼本体部２に形成
されたガイド面３３に案内されて回動可能に支持されて
いる。２１は可逆転式のモータ、２２は該モータ２１の
出力軸２１ａの軸端部に固定されたピニオンである。２
３は該ピニオン２２に噛み合うラックで、２４は該ラッ
ク２３に連結された作動軸、２５は該作動軸２４を翼本
体部２に往復動可能に支持する軸受である。２８は該作
動軸２４の軸端部と前記リンク３１の他端部とをピン２
７及びピン３０を介して連結するリンクである。
は前記ロータ１０３に固定された翼本体部２と中間部か
ら翼端部までの所定長さ部分にて構成される可変翼長部
２０とに２分割されている。３１は該可変翼長部１の内
周部２９に固定されたリンクで、該リンク３１及び該リ
ンク３１が内周部に固定されている可変翼長部１は、該
リンク３１の一端側を前記翼本体部２に固定された支持
軸３２廻りに、かつ前記内周部２９が翼本体部２に形成
されたガイド面３３に案内されて回動可能に支持されて
いる。２１は可逆転式のモータ、２２は該モータ２１の
出力軸２１ａの軸端部に固定されたピニオンである。２
３は該ピニオン２２に噛み合うラックで、２４は該ラッ
ク２３に連結された作動軸、２５は該作動軸２４を翼本
体部２に往復動可能に支持する軸受である。２８は該作
動軸２４の軸端部と前記リンク３１の他端部とをピン２
７及びピン３０を介して連結するリンクである。
【００３４】かかる第２実施例において、可逆転式のモ
ータ２１によってピニオン２２を正回転あるいは逆回転
させると、該ピニオン２２に噛み合うラック２３及び該
ラック２３に固定された作動軸２４が図のＹ矢のように
往復動せしめられる。かかる作動軸２４の往復動により
リンク２８を介してリンク３１が支持軸３２廻りに回動
せしめられ、これによって内周部２９が該リンク３１に
固定されている可変翼長部２０がリンク３１とともに支
持軸３２廻りに前記ガイド面３３に沿って回動する
ータ２１によってピニオン２２を正回転あるいは逆回転
させると、該ピニオン２２に噛み合うラック２３及び該
ラック２３に固定された作動軸２４が図のＹ矢のように
往復動せしめられる。かかる作動軸２４の往復動により
リンク２８を介してリンク３１が支持軸３２廻りに回動
せしめられ、これによって内周部２９が該リンク３１に
固定されている可変翼長部２０がリンク３１とともに支
持軸３２廻りに前記ガイド面３３に沿って回動する
【００３５】即ち、前記モータ２１によって作動軸２４
を伸長すると前記リンク２８を介してリンク３１及び可
変翼長部２０が図の実線のように起立して可変翼長部２
０の外径が増大する。また前記モータ２１を逆回転させ
て作動軸２４を縮小すると前記リンク３１及び可変翼長
部２０が図のＺ矢方向に回動せしめられ、図の鎖線のよ
うに横臥して可変翼長部２０の外径が減少する以上のよ
うに、かかる実施例によれば、リンク３１を介して内周
部２９が支持軸３２廻りに回動可能に支持された可変翼
長部２０を該支持軸３２廻りに回動させて該可変翼長部
２０の回動角を変化させることにより、翼１００の半径
方向投影面積つまり翼通過面積を変化させることが可能
となる。
を伸長すると前記リンク２８を介してリンク３１及び可
変翼長部２０が図の実線のように起立して可変翼長部２
０の外径が増大する。また前記モータ２１を逆回転させ
て作動軸２４を縮小すると前記リンク３１及び可変翼長
部２０が図のＺ矢方向に回動せしめられ、図の鎖線のよ
うに横臥して可変翼長部２０の外径が減少する以上のよ
うに、かかる実施例によれば、リンク３１を介して内周
部２９が支持軸３２廻りに回動可能に支持された可変翼
長部２０を該支持軸３２廻りに回動させて該可変翼長部
２０の回動角を変化させることにより、翼１００の半径
方向投影面積つまり翼通過面積を変化させることが可能
となる。
【００３６】図３に示す第３実施例において、翼１００
は前記ロータ１０３に固定された翼本体部２と中間部か
ら翼端部までの所定長さ部分にて構成される可変翼長部
４０とに２分割されている。４８は前記翼本体部２に対
をなして固着されたすべり軸受で、前記可変翼長部４０
の内周部位に形成された摺動部４６が該すべり軸受４８
の摺動面４７に翼長手方向に摺動自在に嵌合されてい
る。４１は可逆転式のモータ、４２は該モータ４１の出
力軸４１ａの軸端部に固定されたピニオンである。４３
は該ピニオン４２に噛み合うラックである。４４は該ラ
ック４３に連結された作動軸で該作動軸４４の他端側は
前記可変翼長部４０の内周部位に固定されている。４５
は該作動軸４４を翼本体部２に往復動可能に支持する軸
受である。
は前記ロータ１０３に固定された翼本体部２と中間部か
ら翼端部までの所定長さ部分にて構成される可変翼長部
４０とに２分割されている。４８は前記翼本体部２に対
をなして固着されたすべり軸受で、前記可変翼長部４０
の内周部位に形成された摺動部４６が該すべり軸受４８
の摺動面４７に翼長手方向に摺動自在に嵌合されてい
る。４１は可逆転式のモータ、４２は該モータ４１の出
力軸４１ａの軸端部に固定されたピニオンである。４３
は該ピニオン４２に噛み合うラックである。４４は該ラ
ック４３に連結された作動軸で該作動軸４４の他端側は
前記可変翼長部４０の内周部位に固定されている。４５
は該作動軸４４を翼本体部２に往復動可能に支持する軸
受である。
【００３７】かかる第３実施例において、可逆転式のモ
ータ４１によってピニオン４２を正回転あるいは逆回転
させると、該ピニオン４２に噛み合うラック４３及び該
ラック４３に固定された作動軸４４が図のＷ矢のように
往復動せしめられる。かかる作動軸４４の往復動によ
り、該作動軸４４に固定された可変翼長部４０が前記摺
動部４６を介してすべり軸受４８に沿って翼長手方向に
摺動する。
ータ４１によってピニオン４２を正回転あるいは逆回転
させると、該ピニオン４２に噛み合うラック４３及び該
ラック４３に固定された作動軸４４が図のＷ矢のように
往復動せしめられる。かかる作動軸４４の往復動によ
り、該作動軸４４に固定された可変翼長部４０が前記摺
動部４６を介してすべり軸受４８に沿って翼長手方向に
摺動する。
【００３８】即ち、前記モータ４１によって作動軸４４
を伸長すると、可変翼長部４０が図の実線のように外周
方向に移動して該可変翼長部４０の外径が増大する。ま
た前記モータ４１を逆回転させて作動軸４４を縮小する
と、前記可変翼長部４０が内周方向にストロークＳだけ
移動し図の鎖線の位置に整定せしめられ、可変翼長部４
０の外径が減少する。以上のように、かかる実施例によ
れば、翼本体部２に翼長手方向に摺動自在に嵌合された
可変翼長部４０を往復動させて該可変翼長部４０のスト
ロークＳを変化させることにより、翼１００の翼通過面
積を変化させることが可能となる。
を伸長すると、可変翼長部４０が図の実線のように外周
方向に移動して該可変翼長部４０の外径が増大する。ま
た前記モータ４１を逆回転させて作動軸４４を縮小する
と、前記可変翼長部４０が内周方向にストロークＳだけ
移動し図の鎖線の位置に整定せしめられ、可変翼長部４
０の外径が減少する。以上のように、かかる実施例によ
れば、翼本体部２に翼長手方向に摺動自在に嵌合された
可変翼長部４０を往復動させて該可変翼長部４０のスト
ロークＳを変化させることにより、翼１００の翼通過面
積を変化させることが可能となる。
【００３９】図４に示す第４実施例においては、可逆転
式モータ５１の出力軸５１ａの軸端部に雄ねじが形成さ
れたねじ棒６１を固定し、可変翼長部４０の内周部位に
固定され雌ねじが形成されたナット６２に該ねじ棒６１
を螺合している。そして、前記可逆転式のモータ５１に
よってねじ棒６１を例えば右回転させると、ナット６２
及びこれに固定されている可変翼長部４０が図の実線の
ように外周方向に移動して該可変翼長部４０の外径が増
大する。また前記モータ５１を逆回転させてねじ棒６１
を左回転させると、ナット６２及び可変翼長部４０が図
の鎖線のように内周方向にストロークＳを移動して該可
変翼長部４０の外径が減少する。その他の構成は前記第
３実施例と同様であり、これと同一の部材は同一の符号
で示す。
式モータ５１の出力軸５１ａの軸端部に雄ねじが形成さ
れたねじ棒６１を固定し、可変翼長部４０の内周部位に
固定され雌ねじが形成されたナット６２に該ねじ棒６１
を螺合している。そして、前記可逆転式のモータ５１に
よってねじ棒６１を例えば右回転させると、ナット６２
及びこれに固定されている可変翼長部４０が図の実線の
ように外周方向に移動して該可変翼長部４０の外径が増
大する。また前記モータ５１を逆回転させてねじ棒６１
を左回転させると、ナット６２及び可変翼長部４０が図
の鎖線のように内周方向にストロークＳを移動して該可
変翼長部４０の外径が減少する。その他の構成は前記第
３実施例と同様であり、これと同一の部材は同一の符号
で示す。
【００４０】図５に示す第５実施例において、翼１００
は前記ロータ１０３に固定された翼本体部２と中間部か
ら翼端部までの所定長さ部分にて構成される可変翼長部
５０とに２分割されている。前記可変翼長部５０は、風
の方向に対して前縁部を金属管等の硬質の前部芯材５６
を翼長手方向に延設して形成するとともに、後縁部を軟
質の線材からなる後部芯材５８を翼長手方向に延設して
形成し、該前部芯材５６（前縁部）と後部芯材５８（後
縁部）との間を、図５（Ｂ）のように高強度布等の可撓
性薄板材で翼プロフィールを形成した翼外殻体５７によ
って結合して構成される。そして、前記可変翼長部５０
の前部芯材５６の内周側に連設された作動軸５４を前記
翼本体部２に設けられた軸受部５５に翼長手方向に移動
可能に嵌合する。５９は翼本体部２に形成された翼格納
部である。５１は可逆転式のモータ、５２は該モータ５
１の出力軸５１ａの軸端部に固定されたピニオンであ
る。５３は該ピニオン５２に噛み合うラックである。前
記作動軸５４は該ラック５３に連結されている。
は前記ロータ１０３に固定された翼本体部２と中間部か
ら翼端部までの所定長さ部分にて構成される可変翼長部
５０とに２分割されている。前記可変翼長部５０は、風
の方向に対して前縁部を金属管等の硬質の前部芯材５６
を翼長手方向に延設して形成するとともに、後縁部を軟
質の線材からなる後部芯材５８を翼長手方向に延設して
形成し、該前部芯材５６（前縁部）と後部芯材５８（後
縁部）との間を、図５（Ｂ）のように高強度布等の可撓
性薄板材で翼プロフィールを形成した翼外殻体５７によ
って結合して構成される。そして、前記可変翼長部５０
の前部芯材５６の内周側に連設された作動軸５４を前記
翼本体部２に設けられた軸受部５５に翼長手方向に移動
可能に嵌合する。５９は翼本体部２に形成された翼格納
部である。５１は可逆転式のモータ、５２は該モータ５
１の出力軸５１ａの軸端部に固定されたピニオンであ
る。５３は該ピニオン５２に噛み合うラックである。前
記作動軸５４は該ラック５３に連結されている。
【００４１】かかる第５実施例において、可逆転式モー
タ５１によって、ピニオン５２及びラック５３及び作動
軸５４を介して、可変翼長部５０の前部芯材５６を翼本
体部２への嵌合部である軸受部５５に沿ってストローク
Ｓの範囲でＵ矢のように往復動させることにより翼１０
０の翼端部外径を変化させることができる。かかる実施
例においては、可変翼長部５０を硬質の前部芯材５６と
軟質の後部芯材５８との間を可撓性材料で翼プロフィー
ルを形成した翼外殻体５７により結合した構造であるの
で、可変翼長部５０の重量が軽量となり、また可撓性材
料からなる翼外殻体５７及び後部芯材５８を折りたたむ
ことができる。
タ５１によって、ピニオン５２及びラック５３及び作動
軸５４を介して、可変翼長部５０の前部芯材５６を翼本
体部２への嵌合部である軸受部５５に沿ってストローク
Ｓの範囲でＵ矢のように往復動させることにより翼１０
０の翼端部外径を変化させることができる。かかる実施
例においては、可変翼長部５０を硬質の前部芯材５６と
軟質の後部芯材５８との間を可撓性材料で翼プロフィー
ルを形成した翼外殻体５７により結合した構造であるの
で、可変翼長部５０の重量が軽量となり、また可撓性材
料からなる翼外殻体５７及び後部芯材５８を折りたたむ
ことができる。
【００４２】
【発明の効果】以上記載の如く本発明によれば、翼長可
変装置によって翼をロータ半径方向に移動させあるいは
該翼自体を翼長手方向に伸縮させて、翼端部外径を変化
させるとともに翼の有効長を変化させることにより、風
車の運転中においても風の翼通過面積を風況に対応した
最適面積に調整することができる。これにより、風速が
小さくなるに従い風の翼通過面積を増大し風速が大きく
なるに従い前記翼通過面積を減少せしめるように、風速
により翼自体の半径方向有効長さを調整して、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が最大になるような風車の運転
を行うことができる。
変装置によって翼をロータ半径方向に移動させあるいは
該翼自体を翼長手方向に伸縮させて、翼端部外径を変化
させるとともに翼の有効長を変化させることにより、風
車の運転中においても風の翼通過面積を風況に対応した
最適面積に調整することができる。これにより、風速が
小さくなるに従い風の翼通過面積を増大し風速が大きく
なるに従い前記翼通過面積を減少せしめるように、風速
により翼自体の半径方向有効長さを調整して、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が最大になるような風車の運転
を行うことができる。
【００４３】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
有効長さ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
有効長さ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。
【００４４】また、前記のように翼通過面積を変化させ
ても可変翼長部及び翼本体部の全長で風の作用を受ける
ことができるので、可変翼長部及び翼本体部の全長で翼
を作用させて翼の作動面積を最大限に維持しつつ翼通過
面積を変化させることができる。さらに、翼の内部に翼
長可変装置を内蔵可能であるので、翼の重量増大を伴う
ことなく翼通過面積を変化させることができる。
ても可変翼長部及び翼本体部の全長で風の作用を受ける
ことができるので、可変翼長部及び翼本体部の全長で翼
を作用させて翼の作動面積を最大限に維持しつつ翼通過
面積を変化させることができる。さらに、翼の内部に翼
長可変装置を内蔵可能であるので、翼の重量増大を伴う
ことなく翼通過面積を変化させることができる。
【図１】 本発明の第１実施例に係る翼長可変翼を備え
た風車の翼及び翼長可変装置を示し、（Ａ）はその構成
図（図６のＤ―Ｄ矢視図）、（Ｂ）は（Ａ）におけるＡ
―Ａ矢視図である。
た風車の翼及び翼長可変装置を示し、（Ａ）はその構成
図（図６のＤ―Ｄ矢視図）、（Ｂ）は（Ａ）におけるＡ
―Ａ矢視図である。
【図２】 第２実施例を示す構成図である。
【図３】 第３実施例を示す図２対応図である。
【図４】 第４実施例を示す図２対応図である。
【図５】 第５実施例を示し、（Ａ）はその構成図、
（Ｂ）は（Ａ）におけるＢ―Ｂ矢視図である。
（Ｂ）は（Ａ）におけるＢ―Ｂ矢視図である。
【図６】 本発明が適用される風車の正面図である。
１００ 翼
１０３ ロータ
１、２０,４０,５０ 可変翼長部
１ａ 外皮部
２ ロータ
２ａ 嵌合孔
３ 風車軸
３ａ、３ｂ、３ｃ 空気室
４ 隔壁
５ 空気供給口
６ 空気弁
８ ワイヤ
９ 可撓空気管
１０、２１、４１、５１ モータ
１１ 空気供給装置
１２ 空気制御装置
１３ ワイヤドラム
１４ 上蓋
２２、４２、５２ ピニオン
２３、４３、５３ ラック
２８、３１ リンク
２４、４４、５４ 作動軸
３２ 支持軸
４６ 摺動部
５６ 前部芯材
５７ 翼外殻体
５８ 後部芯材
６１ ねじ棒
─────────────────────────────────────────────────────
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 加藤 英司
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 BB08 BB12 CC03
Claims (9)
- 【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、前記翼
はその全長または中間部から翼端部までの所定長さ部分
において翼長を変化可能に構成されるとともに、該翼を
駆動してその翼端部外径を変化させる翼長可変装置を備
えて、前記翼長可変装置により翼の前記ロータ半径方向
位置を変化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翼長可変翼を備えた風
車。 - 【請求項２】 前記翼はロータ半径方向に伸縮可能な蛇
腹状に形成されるとともに内部に空気が給排される複数
の空気室が翼長手方向に連設されてなり、前記翼長可変
装置は加圧空気を生成する空気供給装置及び前記翼の伸
縮に従い翼長手方向に変位可能に構成されて前記空気供
給装置と前記各空気室とを接続し各空気室内に加圧空気
を供給する空気管からなることを特徴とする請求項１記
載の翼長可変翼を備えた風車。 - 【請求項３】 前記空気管に設けられて前記各空気室へ
の空気出口部を開閉する空気弁と、該空気弁の開閉及び
前記空気供給装置の運転を制御する空気制御装置を設け
てなることを特徴とする請求項２記載の翼長可変翼を備
えた風車。 - 【請求項４】 前記翼の翼端部に連結されるワイヤ等の
可撓索と、該可撓索を翼長手方向に出し入れすることに
より前記翼を伸縮させその翼端部外径を変化させる可撓
索駆動装置とを備えたことを特徴とする請求項２記載の
翼長可変翼を備えた風車。 - 【請求項５】 前記翼をその中間部から翼端部までの所
定長さ部分にて構成される可変翼長部と該可変翼長部の
内周側に連結され前記ロータに固定される翼本体部とに
分割するとともに、前記可変翼長部の内周部位を前記翼
本体部に支持軸廻りに回動可能に支持し、前記翼長可変
装置は可逆転モータ等の可逆動可能な駆動装置の駆動力
によりリンク機構を介して前記可変翼長部を前記支持軸
廻りに回動させて前記翼の翼端部外径を変化させる翼回
動装置からなることを特徴とする請求項１記載の翼長可
変翼を備えた風車。 - 【請求項６】 前記翼をその中間部から翼端部までの所
定長さ部分にて構成される可変翼長部と該可変翼長部の
内周側に連結され前記ロータに固定される翼本体部とに
分割するとともに、前記可変翼長部を前記翼本体部に翼
長手方向に移動可能に嵌合し、前記翼長可変装置は可逆
転モータ等の可逆動可能な可逆式駆動装置の駆動力によ
り前記可変翼長部を前記嵌合部に沿って往復動させて前
記翼の翼端部外径を変化させる翼往復動装置からなるこ
とを特徴とする請求項１記載の翼長可変翼を備えた風
車。 - 【請求項７】 前記可変翼長部はその下端部にラックが
固定されてなるとともに、前記翼長可変装置は前記可逆
式駆動装置の出力軸に前記ラックに噛み合うピニオンを
固定し前記可逆式駆動装置の回転を前記ピニオン及びラ
ックを介して前記可変翼長部の往復動に変換するように
構成されたことを特徴とする請求項６記載の翼長可変翼
を備えた風車。 - 【請求項８】 前記可変翼長部はその下端部にナットが
固定されてなるとともに、前記翼長可変装置は前記可逆
式駆動装置の出力軸に前記ナットに螺合されるねじ棒を
固定し前記可逆式駆動装置の回転を前記ねじ棒及びナッ
トを介して前記可変翼長部の往復動に変換するように構
成されたことを特徴とする請求項６記載の翼長可変翼を
備えた風車。 - 【請求項９】 前記翼をその中間部から翼端部までの所
定長さ部分にて構成される可変翼長部と該可変翼長部の
内周側に連結され前記ロータに固定される翼本体部とに
分割するとともに、該可変翼長部は風の方向に対して前
縁部を金属管等の硬質の前部芯材を翼長手方向に延設し
て形成するとともに後縁部を軟質の線材を翼長手方向に
延設して形成し該前縁部と後縁部との間を可撓性材料で
翼プロフィールを形成した翼外殻体によって結合してな
り、前記可変翼長部の前縁部に連設された作動軸部を前
記翼本体部に翼長手方向に移動可能に嵌合し、前記翼長
可変装置は可逆転モータ等の可逆動可能な駆動装置の駆
動力により前記作動軸部を介して前記可変翼長部を前記
嵌合部に沿って往復動させて前記翼の翼端部外径を変化
させる翼往復動装置からなることを特徴とする請求項１
記載の翼長可変翼を備えた風車。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002004332A JP2003206847A (ja) | 2002-01-11 | 2002-01-11 | 翼長可変翼を備えた風車 |
| 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 |
| US11/123,135 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 |
| US11/123,131 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 |
| US11/123,141 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 |
| 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 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002004332A JP2003206847A (ja) | 2002-01-11 | 2002-01-11 | 翼長可変翼を備えた風車 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003206847A true JP2003206847A (ja) | 2003-07-25 |
Family
ID=27643682
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002004332A Withdrawn JP2003206847A (ja) | 2002-01-10 | 2002-01-11 | 翼長可変翼を備えた風車 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003206847A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7425775B2 (en) * | 2002-01-10 | 2008-09-16 | Mitsubishi Heavy Industries Ltd. | Wind turbine provided with a controller for adjusting active annular plane area and the operating method thereof |
| JP2014181708A (ja) * | 2013-03-15 | 2014-09-29 | Frontier Wind Llc | 空力ブレード上の負荷管理デバイス用作動機構 |
| CN106089571A (zh) * | 2016-08-10 | 2016-11-09 | 西安交通大学 | 一种长度可调的风电叶片 |
| CN109751203A (zh) * | 2017-11-02 | 2019-05-14 | 西安交通大学 | 一种面积可连续变化的新型风力发电机叶片 |
| CN113653591A (zh) * | 2021-09-15 | 2021-11-16 | 昆明理工大学 | 一种具有电热防冰功能的可伸缩式风机叶片 |
| JP2023504402A (ja) * | 2019-11-26 | 2023-02-03 | カフェ２４ コーポレーション | 風力発電システム |
| KR102639830B1 (ko) * | 2023-05-11 | 2024-02-23 | 김영호 | 태양열과 풍력에너지를 이용한 에너지 융합형 발전시스템 |
-
2002
- 2002-01-11 JP JP2002004332A patent/JP2003206847A/ja not_active Withdrawn
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7425775B2 (en) * | 2002-01-10 | 2008-09-16 | Mitsubishi Heavy Industries Ltd. | Wind turbine provided with a controller for adjusting active annular plane area and the operating method thereof |
| JP2014181708A (ja) * | 2013-03-15 | 2014-09-29 | Frontier Wind Llc | 空力ブレード上の負荷管理デバイス用作動機構 |
| US9458825B2 (en) | 2013-03-15 | 2016-10-04 | Frontier Wind, Llc | Actuation mechanisms for load management devices on aerodynamic blades |
| CN106089571A (zh) * | 2016-08-10 | 2016-11-09 | 西安交通大学 | 一种长度可调的风电叶片 |
| CN106089571B (zh) * | 2016-08-10 | 2023-03-17 | 西安交通大学 | 一种长度可调的风电叶片 |
| CN109751203A (zh) * | 2017-11-02 | 2019-05-14 | 西安交通大学 | 一种面积可连续变化的新型风力发电机叶片 |
| CN109751203B (zh) * | 2017-11-02 | 2024-03-08 | 西安交通大学 | 一种面积可连续变化的新型风力发电机叶片 |
| JP2023504402A (ja) * | 2019-11-26 | 2023-02-03 | カフェ２４ コーポレーション | 風力発電システム |
| JP7377975B2 (ja) | 2019-11-26 | 2023-11-10 | カフェ２４ コーポレーション | 風力発電システム |
| US11965481B2 (en) | 2019-11-26 | 2024-04-23 | Cafe24 Corp. | Wind power system |
| CN113653591A (zh) * | 2021-09-15 | 2021-11-16 | 昆明理工大学 | 一种具有电热防冰功能的可伸缩式风机叶片 |
| KR102639830B1 (ko) * | 2023-05-11 | 2024-02-23 | 김영호 | 태양열과 풍력에너지를 이용한 에너지 융합형 발전시스템 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050405 |