JP2003254228A - 風力エネルギ回収装置、及び、風力発電装置 - Google Patents

風力エネルギ回収装置、及び、風力発電装置

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JP2003254228A
JP2003254228A JP2002058982A JP2002058982A JP2003254228A JP 2003254228 A JP2003254228 A JP 2003254228A JP 2002058982 A JP2002058982 A JP 2002058982A JP 2002058982 A JP2002058982 A JP 2002058982A JP 2003254228 A JP2003254228 A JP 2003254228A
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energy recovery
wing
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JP2002058982A
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Hiroshi Ishida
啓 石田
Takeshi Takachi
健 高地
Hideji Okai
秀司 大貝
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    • Y02E10/74Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction

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Abstract

(57)【要約】 【課題】風力発電装置における不安定な構造の改善及び
設備稼働率の向上 【解決手段】この風力発電装置は、土台部1に配設され
た増速器2及び発電機3と、土台部1の上に格子状に組
み立てられた設置枠体4に軸支された風車10とを備えて
いる。風車10の回転軸11は、増速器2を介して発電機3
に接続されている。風車10は、回転軸11と、回転軸11に
中心を一致させて半径方向に延在するように装着した延
在部としての2枚の円盤12、13と、円盤12、13に円周方向
等間隔に配設した複数(例えば、9枚)の羽部材15と、
羽部材15の受圧面が円周接線方向に沿って配設される
(受圧面の法線が回転軸11の軸心を向く)ように羽部材
15を弾性支持する弾性支持機構17とを備えている。この
風力発電装置は、増速器2や発電機3が土台部1に設置
されているので、安定した構造になっており、また設備
稼働率を向上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、風力エネルギ回収
装置および風力発電装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】風力発電は、自然エネルギである風力エ
ネルギを風車により回転エネルギに変換し、これで発電
機を回して電気エネルギを取り出すものである。風力発
電は、環境に有害物質を排出することがないクリーンな
発電システムである。
【0003】風車には、ロータの回転軸を水平に配設す
る「水平軸型風車」と、ロータの回転軸を垂直に配設す
る「垂直軸型風車」がある。風力発電用としては、エネ
ルギ変換効率が高い、水平軸型風車が多く用いられてお
り、その風車はプロペラ型風車が一般的である。
【0004】風力発電の装置構成は、図7に示すよう
に、基礎101に、タワー102を立設させ、タワー102の上
端に収容部103を取付け、この収容部103の中に、発電機
104、増速器105、風向追従機構106、回転軸107を設け、
回転軸107の先端に風力を受ける羽部材108を取付けた構
造になっている。図中の109は、電線である。
【0005】風力エネルギEは風速Vの3乗に比例す
る。一般に地面に近いところよりも、上空の方が風速が
速い。このため羽部材108は、タワー102の上部に設置さ
れ、風向追従機構106により、風向きに応じて羽部材108
の向きを追従させながら運転されている。
【0006】この場合、300kW級のものでは、タワ
ー102の高さが35m前後、羽部材を含めたロータの直
径が30m前後になり、500kW級のものでは、タワ
ー102の高さが50m前後、羽部材を含めたロータの直
径が40m前後になる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記のプロペラ型風車
を用いた風力発電装置は、タワー102の上部に風車本体
や、発電機104や、増速器105などが設置されている。こ
のため、タワー102の基礎101に相当の曲げモーメントが
作用する構造になっている。
【0008】理想的には、風車本体はタワー102の上部
に配設するとしても、発電機104や増速器105はタワー10
2の下部に設置するべきである。しかしながら、タワー1
02の高さが30m〜50mとなる商業用の大型の風力発
電装置では、タワー102の上部に設置される風車本体の
回転軸と、タワー102の下部に設置される発電機104との
間に動力伝達機構を配設することが困難であるため、発
電機104や増速器105をタワー102の下部に設置すること
ができなかった。
【0009】商業用の風力電力装置では、発電機104や
増速器105などが大型で相当重いものになる。従って、
これらを支持するタワー102や基礎101は相当の強度が必
要となり、設備コストが高額となる原因になっている。
また、設備コストを回収するためには設備稼働率を向上
させる必要があるが、従来のプロペラ型の風車を運転す
るためには、5〜13m/sの風が必要であり、設備稼
働率を向上させることができない原因になっている。
【0010】また、従来の風力発電装置の発電効率は、
実際の風力エネルギの3%程度ともいわれており、発電
効率が低いという問題がある。
【0011】また、大型のものでは、羽部材を含めた高
さが最大90m以上になるものもあり、落雷などの危険
性がある。
【0012】また、プロペラ型風車を用いた風力発電装
置は、羽部材108の向きを風向きの変化に追従させるた
めの風向追従機構106が必要である。
【0013】本発明は、上記の問題点を解決するため、
新規な風力エネルギ回収装置、及び、風力発電装置を提
供するものである。
【0014】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の風力エ
ネルギ回収装置は、軸部材に複数の羽部材が取り付けら
れ、前記羽部材で受けた風力を軸部材の回転トルクとし
て出力する風力エネルギ回収装置において、前記羽部材
が、前記軸部材に弾性的に回動可能に取り付けられてお
り、かつ、前記各羽部材における風力が作用する作用点
が、前記羽部材の回動軸よりも前記軸部材の円周方向の
一方側に隔たっていることを特徴としている。この風力
エネルギ回収装置は、羽部材が弾性的に支持されてお
り、運転可能な風力の範囲が広くなるので、設備稼働率
が向上する。また、より効率的に風力エネルギを回収す
ることができるので、発電効率が良い。
【0015】請求項2に記載の風力エネルギ回収装置
は、請求項1に記載の風力エネルギ回収装置において、
前記複数の羽部材が、軸部材に円周方向等間隔に配設さ
れていることを特徴としている。
【0016】請求項3に記載の風力エネルギ回収装置
は、請求項1に記載の風力エネルギ回収装置において、
前記軸部材の半径方向に延在した延在部に、前記羽部材
の回動軸を軸方向に延在させて取り付けたことを特徴と
している。
【0017】請求項4に記載の風力エネルギ回収装置
は、請求項3に記載の風力エネルギ回収装置において、
さらに、前記軸部材が配設された軸線を中心とし、延在
部に羽部材の回動軸を取り付けた位置までの距離を半径
とする円周を考えた場合に、前記羽部材が前記円周の接
線方向に延在するように、羽部材の回動が弾性的に支持
されていることを特徴としている。
【0018】請求項5に記載の風力エネルギ回収装置
は、請求項1に記載の風力エネルギ回収装置において、
風力が所定以上である場合に、前記羽部材の弾性支持状
態が解除されることを特徴としている。
【0019】請求項6に記載の風力エネルギ回収装置
は、請求項1に記載の風力エネルギ回収装置において、
前記羽部材が回動軸が配設された軸線上に重心を有する
ことを特徴としている。
【0020】請求項7に記載の風力エネルギ回収装置
は、請求項1に記載の風力エネルギ回収装置において、
前記羽部材が羽部材の枠体にシートを張設したものであ
ることを特徴としている。
【0021】請求項8に記載の風力発電装置は、軸部材
と、軸部材に取付けられた複数の羽部材とを備え、前記
羽部材で受けた風力エネルギを軸部材の回転エネルギに
変換する風力エネルギ回収装置と、前記風力エネルギ回
収装置から得た回転エネルギを電気エネルギに変換する
発電機とを備えた風力発電装置において、前記風力エネ
ルギ回収装置が、請求項1乃至7の何れかに記載の風力
エネルギ回収装置であることを特徴としている。この風
力発電装置は、風車としての風力エネルギ回収装置が、
風向きに追従させる必要がないので、風向追従機構が不
要である。
【0022】請求項9に記載の風力発電装置は、請求項
8に記載の風力発電装置において、前記風力エネルギ回
収装置の軸部材が垂直に配設されており、前記発電機
が、風力エネルギ回収装置よりも下側に配設されている
ことを特徴としている。この風力発電装置は、発電機が
風力エネルギ回収装置よりも下側に配設されているの
で、安定した構造になる。
【0023】請求項10に記載の風力発電装置は、請求
項9に記載の風力発電装置において、前記発電機のステ
ータ−が40極以上であることを特徴としている。すな
わち、発電機が下側に取付けられているので、従来より
も大型の発電機を取付けることができる。
【0024】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態に係る
風力発電装置を図面に基づいて説明する。
【0025】この風力発電装置は、図1に示すように、
土台部1に配設された増速器2及び発電機3と、土台部
1の上に格子状に組み立てられた設置枠体4に軸支され
た風力エネルギ回収装置としての風車10とを備えてい
る。風車10の回転軸11は、増速器2を介して発電機3に
接続されている。
【0026】上記構成により、風車10で風力エネルギを
回転エネルギに変換し、土台部1に設置した発電機3で
回転エネルギを電気エネルギに変換できるようになって
いる。
【0027】風車10は、図1及び図2に示すように、軸
部材としての回転軸11と、回転軸11に中心を一致させて
半径方向に延在するように装着した延在部としての2枚
の円盤12、13と、円盤12、13に円周方向等間隔に配設した
複数(例えば、9枚)の羽部材15と、羽部材15の受圧面
が円周接線方向に沿って配設される(受圧面の法線が回
転軸11の軸心を向く)ように羽部材15を弾性支持する弾
性支持機構17とを備えている。
【0028】この風力発電装置は、増速器2や発電機3
が土台部1に設置されているので、安定した構造になっ
ている。このため、従来よりも設置コストが安価であ
る。また、風車10は、「垂直軸型風車」であるが、後で
詳述するように、風力エネルギを回転エネルギに変換す
る効率がよく、また風向きの変化に追従させる必要がな
いので、風向追従機構106を設ける必要もない。また、
羽部材15が弾性支持されているので、運転可能な風力の
幅が広くなり、設備稼働率を向上させることができる。
【0029】以下、風車10を詳細に説明する。
【0030】風車10の回転軸11は、図2に示すように、
両側を設置枠体4の上縁と下縁に取付けられた軸受21、2
2により、垂直かつ回転自在に支持されている。
【0031】回転軸11には、上部と下部に羽部材15を取
り付けるための2枚の円盤12、13がそれぞれ水平に取付け
られている。円盤12、13の中心には、軸装着穴31、32が形
成されており、回転軸11に装着されている。2枚の円盤1
2、13の外径側には、円周方向等間隔に複数の羽部材15を
装着するための羽装着穴33、34が、羽部材15の数と同じ
数形成されている。また、下側の円盤12の下面には、羽
装着穴33のそれぞれ半径方向内径側の位置に、後述する
弾性支持機構17の構成部材たるばね51を係合させるため
のばね係合ピン35が取り付けられている。ばね係合ピン
35は、ばね51を係合させるためのばね係合部35aが形成
されている。なお、2枚の円盤12、13は、後述するように
羽部材15を取り付けたアッセンブリ状態で回転軸11に装
着されている。
【0032】羽部材15は、図3(a)(b)に示すように、厚
さが一定の矩形の平板状の部材であり、矩形の作用面の
図心Xを通る軸方向の軸線L1から幅方向に所定距離ずれ
た軸方向の軸線L2に沿って上下両側に、羽部材15を円盤
12、13に装着するための回動軸41、42が取り付けてある。
【0033】下側の回動軸41は、図1に示すように、下
側の円盤12を貫通して延在しており、下側の円盤12の下
方に延在した部分に、後述する弾性支持機構17の構成部
材たるばね装着部材43が取り付けられている。ばね装着
部材43は、羽部材15から内径側に向け、羽部材15の面に
対して直交させて固定的に取り付けてある。ばね装着部
材43には、後述する弾性支持機構17の構成部材たるばね
51を係合させるばね係合部43aが設けてある。円盤12、1
3、及び、羽部材15は、所要の強度を確保しつつ、全体
的にできるだけ軽い素材で作成することが望ましい。
【0034】円盤12、13は、固定部材48、49、50で回転軸1
1に固定されている。
【0035】次に、弾性支持機構17について説明する。
弾性支持機構17は、図1及び図2に示すように、円盤12
の内径側に取り付けたばね係合ピン35と、羽部材15に取
り付けたばね装着部材43と、両者の間に少し伸ばした状
態で取り付けるばね51とを構成部材として備えている。
【0036】ばね装着部材43は、羽部材15を回動軸41、4
2を設けた回動中心をなす軸線L2で分けた場合に、面積
が大きい側の面と面積が小さい側の面の向きが、各羽部
材15において円周方向に一様になるように羽部材15の向
きを揃えた状態で、回動軸41に、羽部材15の面に対して
直角で、かつ、内径側に向けて延在させて取り付けられ
ている。ばね51は、このばね装着部材43の先端部に取付
けたばね係合部43aと、下側の円盤12の内径側に取り付
けたばね係合ピン35のばね係合部35aとの間に、予め伸
長させた状態で取り付けられている。
【0037】羽部材15は、図2に示すように、弾性支持
機構17のばね51の弾性力により、回転軸11を配設した軸
線L3を中心とし、この軸線L3から羽部材15の回動軸41ま
での半径方向距離を半径とする円C1を考えた場合に、か
かる円C1の円周接線方向に沿って羽部材15の作用面が延
在するように弾性的に支持されている。
【0038】さらに、各羽部材15は、回動中心をなす軸
線L2で羽部材15を円周方向に分けた場合に、各羽部材15
の面積の大きい側と面積が小さい側との向きが周方向に
揃っている。これにより、各羽部材15に作用する風力の
作用点となる作用面の図心Xが存在する面積の大きい側
の面の向きが、円周方向において揃うようになってい
る。
【0039】以下、この風車10が風を受けて回転し、風
力エネルギを回転軸11の回転トルクとして出力する作用
を説明する。
【0040】風がない状態では、図4に示すように、弾
性支持機構17の作用により、羽部材15の作用面は円C1の
円周接線に沿って延在している。風がある状態では、図
5に示すように、羽部材15には、主に羽部材15が風の向
きを変化させることに対する反力(F1〜F6)が作用し
て、回動軸41、42が設けてある軸線L2を回動中心として
各羽部材15が回動する。羽部材15の傾きは、この風の作
用によって羽部材15の回動中心(L2)に生じるモーメン
トと、羽部材15が内径側又は外径側に傾くことにより伸
ばされるばね51の弾性反力によって羽部材15の回動中心
(L2)に生じるモーメントとが釣り合う傾きに定まる。
そして、風力は、羽部材15の作用面の図心X(L1)を風
力の作用点として、羽部材15の作用面に対して直角方向
に作用する。
【0041】以下、便宜上、羽部材15の公転軌道におけ
る風向きに対する風上の位置を0°とし、回転軸11に対
して反時計回り方向を正の方向として羽部材15の回転角
を規定して説明する。
【0042】羽部材15が風上(0°)の位置から90°の
位置までの間にあるときは、図5において15aで示すよ
うに、羽部材15aの外径側の作用面に風力F2が作用し、
羽部材15aが円周接線よりも内径側に傾く。羽部材15aに
作用する風力F2は、同図に矢印で示すように、羽部材1
5aの作用面の図心X(L1)を作用点とし、内径側に向け
て羽部材15aの作用面に対して直角に作用する。この風
力F2は、羽部材15a及び円盤12、13を介して、回転軸11
に反時計回り方向の回転トルクを作用させる。また、羽
部材15aが円周接線よりも内径側に傾くことにより、円
周接線方向に延在している場合に比べて、風に対する羽
部材15aの外径側の面が増大する。このため、羽部材15a
が円周接線方向に延在している場合に比べて、羽部材15
aにより大きな風力F2が作用し、回転軸11により大きな
回転トルクが生じると考えられる。
【0043】なお、羽部材15aが風上(0°)の位置から
90°の位置に移動するにつれて、風に対する羽部材15a
の外径側の作用面の面積が減少し、その分、羽部材15a
に作用する風力F2が減少する。このため、羽部材15aは
次第に円周接線方向に近づいていく。そして、羽部材15
aが90°の位置に移動すると、図5において15bで示すよ
うに、羽部材15bは略円周接線方向に延在するようにな
り、風向きに略平行になる。このとき、羽部材15bの内
径側及び外径側のいずれの作用面にもほとんど風力が作
用しない。
【0044】次に、羽部材15が90°の位置から風下(18
0°)の位置までの間にあるときは、図5において15cで
示すように、羽部材15cの内径側の作用面に風力F3が作
用し、羽部材15cは円周接線よりも外径側に傾く。羽部
材15cに作用する風力F3は、同図に矢印で示すように、
羽部材15cの作用面の図心X(L1)を作用点とし、外径側
に向けて羽部材15cの作用面に対して直角に作用する。
この風力F3は、羽部材15c及び円盤12、13を介して、回
転軸11に反時計回り方向の回転トルクを作用させる。ま
た、羽部材15cが円周接線よりも外径側に傾くことによ
り、円周接線方向に延在している場合に比べて、風に対
する羽部材15cの内径側の作用面の面積が増大する。こ
のため、羽部材15cが円周接線方向に延在している場合
に比べて、羽部材15cにより大きな風力F3が作用し、回
転軸11により大きな回転トルクが生じると考えられる。
【0045】次に、羽部材15が流れの風下(180°)の
位置から270°の位置までの間にあるときは、図5に15d
で示すように、羽部材15dの内径側の作用面に風力F5が
作用し、羽部材15dは円周接線よりも外径側に傾く。羽
部材15dに作用する風力F5は、同図に矢印で示すよう
に、羽部材15dの作用面の図心X(L1)を作用点とし、内
径側に向けて羽部材15dの作用面に対して直角に作用す
る。この風力F5は、羽部材15d及び円盤12、13を介して、
回転軸11に反時計回り方向の回転トルクを作用させる。
ただし、羽部材15dが円周接線よりも外径側に傾くこと
により、円周接線方向に延在している場合に比べて、風
に対する羽部材15dの内径側の作用面の面積が減少す
る。このため、羽部材15dが円周接線方向に延在してい
る場合に比べて、羽部材15dに作用する風力F5が小さく
なり、回転軸11に作用する回転トルクも小さいと考えら
れる。
【0046】なお、羽部材15dが風下(180°)の位置か
ら270°の位置に移動するにつれて、風に対する羽部材1
5dの内径側の作用面の面積が減少し、その分、羽部材15
dに作用する風力F5が減少する。このため、羽部材15dは
次第に円周接線方向に近づいていく。そして、羽部材15
dが270°の位置に移動すると、図5において15eで示す
ように、羽部材15eの傾きは略円周接線方向に延在する
ようになり、風向きに略平行になる。このとき、羽部材
15eの内径側及び外径側のいずれの作用面にもほとんど
風力が作用しない。
【0047】次に、羽部材15が270°の位置から風上(3
60°)の位置までの間にあるときは、図5において15f
で示すように、羽部材15fの外径側の作用面に風力F6が
作用し、羽部材15fは円周接線よりも内径側に傾く。羽
部材15fに作用する風力F6は、同図に矢印で示すよう
に、羽部材15fの図心(L1)を作用点とし、内径側に向け
て羽部材15fの作用面に対して直角に作用する。この風
力F6は、羽部材15f及び円盤12、13を介して回転軸11に反
時計回り方向の回転トルクを作用させる。ただし、羽部
材15fが円周接線よりも内径側に傾くことにより、円周
接線方向に延在している場合に比べて、風に対する羽部
材15fの外径側の作用面の面積が減少する。このため、
羽部材15fが円周接線方向に延在している場合に比べ
て、羽部材15fに作用する風力F6が小さくなり、回転軸1
1に作用する回転トルクも小さいと考えられる。
【0048】また、風向きに沿って回転する0°から180
°の間と、風向きに逆らって回転する180°から360°
(0°から−180°)の間の羽部材15の角度と風力との
関係を比較してみると、0°から90°では羽部材15aが内
径側に傾き、風に対する羽部材15aの外径側の作用面の
面積が増えてより大きな回転トルクが得られるようにな
っている。これに対して、0°から−90°では羽部材15f
が内径側に傾き、風に対する羽部材15fの外径側の作用
面の面積が減少して羽部材15fが風から受ける抵抗が小
さくなるようになっている。また、90°から180°では
羽部材15cが外径側に傾き、風に対する羽部材15cの内径
側の作用面の面積が増えてより大きな回転トルクが得ら
れるようになっている。これに対して、−90°から−18
0°では羽部材15dが外径側に傾き、風に対する内径側の
作用面の面積が減少して羽部材15dが風から受ける抵抗
が小さくなるようになっている。これにより、この風車
10は、風向きに沿って回転する0°から180°の間では、
より風力が受けられるようになっており、反対に風向き
に逆らって回転する−0°から−180°の間では、風の
抵抗が小さくなるようになっている。このため、全体と
して効率よく風力を受けて回転するようになっている。
【0049】この風車10は、風向きに関係なく回転する
ようになっている。また、円周方向において羽部材15の
回動軸(L2)より風力の作用点がある側が、常に風車の
回転方向の後ろ側になる。例えば、この風車10は、羽部
材15で囲まれた円筒領域から外側に流れ出る空気の流れ
によっても、回転方向のトルクを得ることができ、その
ときの回転方向は、円周方向において羽部材15の回動軸
よりも風力の作用点がある側が回転方向の後ろ側にな
る。
【0050】上記の風車10は、どの方向から風を受けて
も、一定の方向に回転することができるようになってい
るので、風向追従機構が不要である。また、風の強さに
応じて羽部材15の角度が変わるので、従来のプロペラ型
風車と比べて、より弱い風で回ることができ、かつ、よ
り強い風でも運転可能である。これにより、風力発電で
問題となる設備利用率を向上させることができる。ま
た、回転軸11が垂直に配設されているので、発電機3等
を風車10の下につけることが可能である。
【0051】以上、本発明に係る風力発電装置を説明し
たが、上記の風力発電装置は、以下のように改良するこ
とができる。
【0052】例えば、風車10の羽部材15は、図6に示す
ように、アルミ製のパイプなどで作成した軽量の枠体15
1に、シート152を張設した羽部材150を採用して、軽量
化及び低コスト化を図ることができる。この場合、シー
ト152は雨水を給水して重くならないように、撥水性を
備えたものが好ましい。
【0053】また、羽部材15は、上記の形状に限定され
ない。羽部材15は図心Xに風力が作用するようになって
おり、図心Xと回動軸(L2)との距離に応じてモーメン
トが大きくなり、ばね51に生じる弾性反力が大きくな
る。このため、図心Xと回動軸(L2)との距離を小さく
すれば、ばね51の負担を小さくすることができる。例え
ば、回動軸(L2)は、羽部材15の回転方向の一端に設け
ても良い。また、羽部材15は、平板状の部材に限定され
ず、湾曲しているものや、断面翼形状のものを採用して
も良い。この場合は、風向きに沿って投影的に観察され
る羽部材の作用面の図心が風力の作用点となると考えら
れる。
【0054】また、風車10が回転すれば羽部材15に遠心
力が作用する。例えば、上記の羽部材15のように図心X
と重心の位置が一致しているものでは、風車10の回転が
速くなると遠心力の作用により羽部材15がより外径側に
傾く可能性がある。この遠心力の作用を最小にするた
め、羽部材15の重心を回動軸(L2)に一致させ、又は、
回動軸(L2)の近くに設定することが好ましい。
【0055】また、所定の場合に羽部材15を回動自在と
する回動制限解除機構を備えることにより、例えば、風
力が想定よりも大きくなった場合に、回動制限解除機構
により羽部材15を回動自在として、風車10に対する風の
抵抗を最小にして、風車10が壊れるのを防ぐようにして
も良い。このような回動制限解除機構は、例えば、風速
を測る風速センサと、羽部材15の回動規制を解除する解
除機構(例えば、上記のばね51の一端の係合を解除する
機構)と、風が所定の風速を超えた時に解除機構を動作
させる制御手段とを備えたものとすることができる。
【0056】次に、弾性支持機構17は、上記の形態にお
いてばね51を空気ばね(例えば、エアシリンダ)として
も良い。この場合、上記の解除機構はエアシリンダを開
放状態とする機構とすることができ、回動制限解除後
に、エアシリンダに空気を供給すれば、いつでも弾性支
持機構17を復帰させることができる。これにより、弾性
支持機構17を復帰させる作業を低減させることができ
る。
【0057】また、弾性支持機構17は上記の形態に限定
されず、例えば、羽部材15の上下の回動軸41、42をトー
ションバーやコイルばねとし、一端を円盤12、13の羽装
着穴33、34に固定して、羽部材15が風力を受けた場合に
弾性的に回動するようにしても良い。
【0058】また、円盤12、13は、回転軸11から半径方
向に延在し、羽部材15を支持する部材であるので、羽部
材15を設ける位置に向けて半径方向に延在していれば足
りる。これにより、円盤12、13の一部を開口させても良
い。
【0059】本発明によれば、発電機3は、土台部1に
設置することができるので、従来のタワー102上に設置
される発電機3に比べて、大型のものを採用することが
できる。このため、発電機3の極数を40極以上のもの
とすることも可能である。
【0060】本発明に係る風力発電装置は、家庭用など
小型の風力発電装置として用いることも可能である。
【0061】また、本発明に係る風力エネルギ回収装置
は、発電機以外の装置の風力原動機として用いることが
可能である。
【0062】
【発明の効果】本発明に係る風力エネルギ回収装置は、
風向きに追従させる必要がないので、風向追従機構が不
要である。また、羽部材が弾性的に支持されており、運
転可能な風力の範囲が広くなるので、設備稼働率が向上
する。また、より効率的に風力エネルギを回収すること
ができるので、発電効率が良い。
【0063】また、本発明に係る風力発電装置は、発電
機や増速器などを風力エネルギ回収装置の下部に設置す
ることができるので、理想的な構造にすることができ、
設備コストを低減させることができる。また、羽部材を
含めた高さを低くできるので、落雷の危険性を低減させ
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1実施形態に係る風力発電装置の
概略図である。
【図2】 風車10の底面図である。
【図3】 (a)は羽部材の側面図、(b)は羽部材の正面
図である。
【図4】 本発明の第1実施形態に係る風車の概略図で
ある。
【図5】 風がある状態における本発明の第1実施形態に
係る風車の概略図である。
【図6】 羽部材150の側面図である。
【図7】 従来のプロペラ型風車を用いた風力発電装置
を示す図である。
【符号の説明】
1 土台部 2 増速器 3 発電機 4 設置枠体 10 風車 11 回転軸 12、13 円盤 15 羽部材 17 弾性支持機構 21、22 軸受 31、32 軸装着穴 33、34 羽装着穴 35 ばね係合ピン 35a ばね係合部 41、42 回動軸 43 ばね装着部材 48、49、50 固定部材 51 ばね
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大貝 秀司 大阪市西淀川区佃3丁目16番22号 エル・ ダブリュー・ジェイ株式会社内 Fターム(参考) 3H078 AA05 AA26 BB11 BB12 BB18 CC02 CC13 CC22

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】軸部材に複数の羽部材が取り付けられ、前
    記羽部材で受けた風力を軸部材の回転トルクとして出力
    する風力エネルギ回収装置において、 前記羽部材が、前記軸部材に弾性的に回動可能に取り付
    けられており、かつ、前記各羽部材における風力が作用
    する作用点が、前記羽部材の回動軸よりも前記軸部材の
    円周方向の一方側に隔たっていることを特徴とする風力
    エネルギ回収装置。
  2. 【請求項2】前記複数の羽部材が、軸部材に円周方向等
    間隔に配設されていることを特徴とする請求項1に記載
    の風力エネルギ回収装置。
  3. 【請求項3】前記軸部材の半径方向に延在した延在部
    に、前記羽部材の回動軸を軸方向に延在させて取り付け
    たことを特徴とする請求項1に記載の風力エネルギ回収
    装置。
  4. 【請求項4】さらに、前記軸部材が配設された軸線を中
    心とし、延在部に羽部材の回動軸を取り付けた位置まで
    の距離を半径とする円周を考えた場合に、 前記羽部材が前記円周の接線方向に延在するように、羽
    部材の回動が弾性的に支持されていることを特徴とする
    請求項3に記載の風力エネルギ回収装置。
  5. 【請求項5】風力が所定以上である場合に、前記羽部材
    の弾性支持状態が解除されることを特徴とする請求項1
    に記載の風力エネルギ回収装置。
  6. 【請求項6】前記羽部材が回動軸が配設された軸線上に
    重心を有することを特徴とする請求項1に記載の風力エ
    ネルギ回収装置。
  7. 【請求項7】前記羽部材が羽部材の枠体にシートを張設
    したものであることを特徴とする請求項1に記載の風力
    発電装置。
  8. 【請求項8】軸部材と、軸部材に取付けられた複数の羽
    部材とを備え、前記羽部材で受けた風力エネルギを軸部
    材の回転エネルギに変換する風力エネルギ回収装置と、
    前記風力エネルギ回収装置から得た回転エネルギを電気
    エネルギに変換する発電機とを備えた風力発電装置にお
    いて、 前記風力エネルギ回収装置が、請求項1乃至7の何れか
    に記載の風力エネルギ回収装置であることを特徴とする
    風力発電装置。
  9. 【請求項9】前記風力エネルギ回収装置の軸部材が垂直
    に配設されており、前記発電機が、風力エネルギ回収装
    置の下部に配設されていることを特徴とする請求項8の
    何れかに記載の風力発電装置。
  10. 【請求項10】前記発電機のステータ−が40極以上で
    あることを特徴とする請求項9に記載の風力発電装置。
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