JP2004293359A - 風車装置、および風力発電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】頂上に航空障害灯を有する風力装置を提供する。
【解決手段】風の力を受けて水平軸の回りに回転する第１ブレード１であって、一方の端２３が第１ブレードの先端部４１に配置された第１グラスファイバ２１を有する第１ブレードと、第１光を点滅させて照射する第１光源２２と、第１光源を制御する制御部１５とを備え、前記第１光が、第１光源によって第１グラスファイバの他方の端２４に向けて照射され、他方の端から第１グラスファイバに入射し、一方の端から放出されるよう構成され、制御部が、一方の端が最高位置に来たときに、一方の端から前記第１光が放出されるように第１光源の前記点滅を制御する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、点滅する光を発する発光部を有する風車装置、および当該風車装置と発電機とを備える風力発電装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
風力発電装置は、全長が６０ｍを超える場合、航空法第５１条に基づき航空障害灯を設置する義務があり、航空法施行規則第１２７条により風力発電装置の頂上に航空障害灯を設置しなければならない。
しかしながら、風力発電装置では、頂上は強い遠心力をもって回転するブレードの先端であり、ブレードの先端に航空障害灯を設置した場合には、航空障害灯としての機能を損なう恐れがある。したがって、これを回避するために、風力発電装置の近傍に航空障害灯専用の塔を建設したり、例外的にナセル上に航空障害灯を設置したりしていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
今後、より大型化した風力発電装置等を普及させる要望があり、この要望に応え、かつ安全な風力発電装置等とするためには、航空法の趣旨に従って物件の頂上に航空障害灯を有する風力装置、風力発電装置を提供する必要があり、そこで、本発明は当該風力装置、風力発電装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明による風車装置１０１は、例えば図１、図３に示すように、風の力を受けて水平軸の回りに回転する第１ブレード１であって、一方の端２３が第１ブレード１の先端部４１に配置された第１グラスファイバ２１を有する第１ブレード１と；第１光を点滅させて照射する第１光源２２と；第１光源２２を制御する制御部１５とを備え；前記第１光が、第１光源２２によって第１グラスファイバ２１の他方の端２４に向けて照射され、他方の端２４から第１グラスファイバ２１に入射し、一方の端２３から放出されるよう構成され；制御部１５が、一方の端２３が最高位置に来たときに、一方の端２３から前記第１光が放出されるように第１光源２２の前記点滅を制御する。
【０００５】
このように構成すると、第１グラスファイバ２１を有する第１ブレード１と、第１光源２２と、制御部１５とを備えるので、制御部１５が、一方の端２３が最高位置に来たときに、一方の端２３から前記第１光が放出されるように第１光源２２の点滅を制御することができる。また、一方の端２３から放出される第１光は点滅する光であるので、一方の端２３を風車装置１０１の最高位置に配置された航空障害灯として働かせることができ、風車装置１０１を、航空障害灯を備える風車装置１０１とすることができる。
【０００６】
なお、最高位置とは、第１ブレード１が回転している場合には、第１ブレード１を対向して見た場合に、時計の短針の１２時の位置に第１ブレード１が来たときの、一方の端２３の位置であり、第１ブレード１が停止している場合は、各第１ブレード１に取り付けられた第１グラスファイバ２１の一方の端２３の位置のうち、最も高い位置をいう。
【０００７】
請求項２に係る発明による風車装置１０１は、請求項１に記載の風車装置１０１において、例えば図１、図３に示すように、風の力を受けて水平軸の回りに回転する第２ブレード１であって、一方の端３３が第２ブレード１の先端部４１以外に配置された第２グラスファイバ３１を有する第２ブレード１と；第２光を照射する第２光源３２と；第２光源３２を制御する制御部１５とを備え；前記第２光が、第２光源３２によって第２グラスファイバ３１の他方の端３４に向けて照射され、他方の端３４から第２グラスファイバ３１に入射し、一方の端３３から放出されるよう構成され；制御部１５が、さらに装置全体の景観が美しく見えるように第２光源３２の前記照射を制御する。
【０００８】
このように構成すると、第２グラスファイバ３１を有する第２ブレード１と、第２光源３２と、制御部１５とを備えるので、第２グラスファイバ３１が一方の端３３から第２光を放出し、装置全体の景観が美しく見えるように第２光源３２の照射を制御部１５によって制御する。
【０００９】
請求項３に係る発明による風力発電装置１０１は、例えば図１、図２に示すように、請求項１または請求項２に記載の風車装置１０１と；第１ブレード１または第２ブレード１によって駆動され、発電を行う発電機１４とを備える。
【００１０】
風車装置１０１と発電機１４とを備えるので、風力によって第１ブレード１または第２ブレード１を回転させ、第１ブレード１または第２ブレード１によって発電機１４を駆動し、発電機１４に発電させて電力を得ることができ、さらに第１グラスファイバ２１の一方の端２３が、最高位置に来たとき一方の端２３から第１光を放出するようにし、風力発電装置１０１の最高位置に配置された航空障害灯として働かせ、または、第２グラスファイバ３１が一方の端３３から第２光を放出し、装置全体の景観が美しく見えるようにすることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図１および図２を参照して説明する。なお、各図において互いに同一あるいは相当する部材には同一符号を付し、重複した説明は省略する。図１は、本発明の実施の形態に係る風車装置としての風力発電装置１０１の構成を説明するブロック図である。図２は、ナセル３内の配置を示す部分断面図である。
【００１２】
風力発電装置１０１は、風の力を受けて水平な回転軸の回りに回転する３本の、第１ブレード、または第２ブレードとしてのブレード１と、ブレード１を支え、ブレード１と一体に回転するハブ２と、翼車（ブレード１およびハブ２）が取り付けられたナセル３と、翼車の回転軸を風の方向（風向）に向けるためのヨーシステム４と、翼車、ナセル３を支持し、鉛直方向に伸びる柱状のタワー５とを備える。ブレード１は、積層板により中空に形成されている。ここで水平な回転軸とは、回転軸が垂直なダウリス型風車に対して、プロペラ型風車の回転軸であるという意味であり、ブレードとタワーとの干渉を避けるため回転軸が水平に対して傾いている場合を含むものとする。
【００１３】
風力発電装置１０１は、ナセル３内に配置された以下の構成部品をさらに備える。すなわち風力発電装置１０１は、ハブ２（ナセル３外に配置）に接続され、翼車と一体に回転する主軸１０と、主軸１０を支える主軸受１１と、主軸１０の回転速度を増速する増速機１２（ギヤボックス）と、増速機１２の高速回転側に接続された高速軸１８と、高速軸１８に取り付けられたブレーキ板１３Ａを有し高速軸１８の回転を停止するブレーキ１３と、高速軸１８に接続され、高速軸１８の回転によって電気エネルギを生成する発電機１４とを備える。
【００１４】
風力発電装置１０１は、さらに装置全体を制御する制御部１５を収納する制御装置６と、制御部１５から、および制御部１５へ後述の信号を送る信号ケーブル７と、制御部１５からの後述の信号を、回転する主軸１０を介してハブ２内に埋め込まれた後述の第１光源２２、第２光源３２に伝達するスリップリング８を備える。なお、光源とは、グラスファイバの受光部に向けて光を放射するものであればよく、自ら光るものに限られない。制御部１５は、制御プログラムをインストールしたパソコンやマイコンであってもよい。
【００１５】
図３に示すように、風力発電装置１０１は、各ブレード１の積層板内に埋め込まれた８本の第１グラスファイバ２１（図中、８本のうち一部を、破線にて部分表示）と、各ブレード１の積層板内に埋め込まれた３２本の第２グラスファイバ３１（図中、３２本のうち一部を、破線にて部分表示）と、ハブ２内に埋め込まれ、１本のブレード１当たり、２個ずつ４列に配置された第１光源２２（図中、２個１列のみ破線にて表示）と、ハブ２内に埋め込まれ、１本のブレード１当たり、８個ずつ４列に配置された第２光源３２（図中、８個１列のみ破線にて表示）とを備える。第１光源２２、または第２光源３２は、各ブレード１の積層板内に埋め込まれていてもよい。
【００１６】
第１グラスファイバ２１は、ブレード１の先端部４１の表面に、ブレード１の長手方向軸線周りに環状に配置された一方の端としての発光部２３（図中、見える部分に配置されたもののみ表示）と、ハブ２内に埋め込んで配置され、かつブレード１の基端部４２近傍に配置された他方の端としての受光部２４（図中、見える部分に配置されたもののみ表示）とを有する。発光部２３は第１グラスファイバ２１の、一方の端部に位置し、受光部２４は第１グラスファイバ２１の他方の端部に位置する。受光部２４に放射された第１光は、受光部２４から第１グラスファイバ２１に入射され、第１グラスファイバ２１内を通り、発光部２３から放出される。
【００１７】
第２グラスファイバ３１は、ブレード１の先端部４１を除いた部分の表面に、ブレード１の長手方向軸周りに環状に４列（先端部４１近傍に１列、中央部４３に２列、基端部４２近傍に１列）に配置された一方の端としての発光部３３（図中、見える部分に配置されたもののみ表示）と、ハブ２内に埋め込んで配置され、かつブレード１の基端部４２近傍に配置された他方の端としての受光部３４（図中、見える部分に配置されたもののみ表示）とを有する。発光部３３は第２グラスファイバ３１の、一方の端部に位置し、受光部３４は第２グラスファイバ３１の他方の端部に位置する。第１グラスファイバ２１の受光部２４近傍の部分、および第２グラスファイバ３１の受光部３４近傍の部分はハブ２内に埋め込まれている。
【００１８】
受光部２４は、第１光源２２に接して配置されており、第１光源２２から受光部２４に向けて放射された第１光は、漏れることなく第１グラスファイバ２１に入射し、第１グラスファイバ２１を通り、発光部２３から放出される。受光部３４も、同様に第２光源３２に接して配置されており、第２光源３２から受光部３４に向けて放射された第２光は、漏れることなく第２グラスファイバ３１に入射し、第２グラスファイバ３１を通り、発光部３３から放出される。発光部２３、３３は、ブレード１の長手方向軸線周りに環状に配置されているので、風力発電装置１０１の周囲どの方向からも発光部２３、３３から放出された第１光または第２光を夜間に見ることが可能である。
【００１９】
ナセル３には、ブレード１の回転数を測定する回転数測定器１６と、各ブレード１の回転角度位置をそれぞれ測定するポテンショメータ１７とを備える。回転数測定器１６によって測定された回転数信号は、制御部１５に送られる。ポテンショメータ１７によって測定された各ブレード１の回転角度位置信号は、制御部１５に送られる。
【００２０】
制御部１５は、回転数測定器１６からの回転数信号、ポテンショメータ１７からの回転角度位置信号に基づいて、第１光源２２の点滅の開始、終了、点滅の周期、光っている時間の長さ、消えている時間の長さ等を制御する点滅制御信号を、第１光源２２に送り、第１光源２２の点滅が行われる。制御部１５の制御により、第１光源２２は、ブレード１が回転しているときは、各ブレード１が最高位置（時計の短針の１２時の位置）に来たときに光り、ブレード１が停止しているときは、各ブレード１の発光部２３のうち、最高位置にあるブレード１の８個の発光部２３が光る（２本のブレード１が時計の短針の１０時、１４時の位置に来たときは、共に最高位置にあるので８個ずつ合計１６個が光る。）。ブレード１の発光部２３が、最高位置に来たときに、発光部２３が光るようにするためには、典型的には最高位置に来る前から光り始め、最高位置を過ぎた後に光が消えることになる。
【００２１】
例えば、ブレード１の回転数が２０ｒｐｍの場合、高さ６０ｍを超えた場合に発光部２３が光始め、高さ６０ｍより低くなる手前で光り終わるように制御してもよい。このようにすると全てのブレード１の発光部２３全体で１分間に６０回閃光させることができる。
【００２２】
ブレード１が時計の短針の１２時の位置に来たときに、ブレード１の発光部２３が取り付けられた位置から、ナセル３の頂上までの長さが４５ｍ（航空法が定める航空障害灯の最大間隔）を超える場合は、発光部（不図示）をブレード１の先端部４１に配置された発光部２３から４５ｍの位置に、ブレード１の長手方向軸線周りに環状に例えば８個さらに追加して配置し、先端部４１の発光部２３と同期させて点滅させるようにしてもよい。
【００２３】
また、ブレード１が時計の短針の１２時の位置に来たときの、発光部２３からナセル３の頂上までの長さが、４５ｍ未満である場合には、翼車の中心からＸｍ離れたブレード１上の位置にも発光部（不図示）を追加して配置（例えば、ブレード１の長手方向軸周りに環状に８個配列）し、先端部４１の発光部２３から翼車の中心までの長さにＸｍを加えた合計長さが４５ｍであるようにし、ブレード１が６時の位置に来たときに、追加した発光部（不図示）から第１光が放出されるようにしてもよい。このようにすると、追加した発光部を航空障害灯として働かせることができ、ナセル３の頂上の航空障害灯を省略することができる。なお、ブレード１が１２時の位置に来たときの発光部２３と、ブレード１が６時の位置に来たときの追加された発光部（不図示）との間の長さは４５ｍである。
【００２４】
制御部１５が、第２光源３２による受光部３４の照射の開始、終了等を制御する照射制御信号を、第２光源３２に送り、第２光源３２による第２光の照射が行われる。制御部１５は、装置全体の景観が美しく見えるようにするために、例えば時間の経過に従って発光部３３から放出される光のパターンを規則的に変化させて演出するよう制御するものであってもよい。
【００２５】
各ブレード１の基端部４２から長手方向同じ距離にある発光部３３の点滅を同期させ、基端部４２から先端部４１方向に向けて、順に、消えていた光が発光し、あるいは、順に、付いていた光が消えていくようにしてもよい。航空障害灯用の発光部２３を除いた発光部３３を同期させ、点滅を繰り返すようにしてもよい。発光部３３が、様々な色（赤、青、黄、緑等）で発光するようにしてもよい。以上この段落で説明したように第２光源３２を照射を制御部１５で制御すると、装置全体の景観が美しく見える。
【００２６】
以上３本のブレード１は、第１グラスファイバ２１と第２グラスファイバ３１が埋め込まれ、発光部２３と、発光部３３とを有する場合で説明した。しかし、例えばブレードの枚数が多い場合は、あるブレードは、第１グラスファイバ２１だけが埋め込まれ第２グラスファイバ３１が埋め込まれておらず、あるブレードは、第２グラスファイバ３１だけが埋め込まれ第１グラスファイバ２１が埋め込まれていないようにすることも可能である。この場合、あるブレードは先端部４１に配置された発光部２３のみを有し、発光部３３を有せず、あるブレードは発光部３３のみを有し、先端部４１の発光部２３を有しないことになる。発光部２３を先端部４１に有しないブレードは、停止した場合、最高位置に来ないようにし、発光部２３を先端部４１に有するブレードが最高位置に来るように制御して、ブレードを停止させるようにするとよい。
【００２７】
本実施の形態の風力発電装置１０１によれば、第１グラスファイバ２１が埋め込まれたブレード１と、第１光源２２と、制御部１５とを備え、第１グラスファイバ２１が、ブレード１の先端部４１の表面に配置された発光部２３と、第１光源２２に接して配置された受光部２４とを有するので、第１光源２２から受光部２４に向けて点滅させて放射された第１光を、ブレード１が回転している場合は、発光部２３が最高位置に来たときに発光部２３から放出されるようにし、ブレード１が停止している場合は、最高位置にある発光部２３から放出されるようにすることができ、発光部２３を航空障害灯として働かせることができる。
【００２８】
また、第１光源２２、第２光源３２に、第１グラスファイバ２１、第２グラスファイバ３１が接触して配置されているので、第１光、第２光が漏れることなく、受光部２４、受光部３４から第１グラスファイバ２１、第２グラスファイバ３１に入射されるように構成することができ、第１光源２２、第２光源３２から放射された第１光、第２光を効率よく発光部２３、発光部３３から放出することができ、第１光源２２、第２光源３２の発する第１光、第２光の強さを抑えることができ電力エネルギを節約することができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、第１グラスファイバを有する第１ブレードと、第１光源と、制御部とを備えるので、制御部が、一方の端が最高位置に来たときに、一方の端から第１光が放出されるように第１光源を制御することができる。また、一方の端から放出される第１光は点滅する光であるので、一方の端を風車装置の最高位置に配置された航空障害灯として働かせることができ、風車装置を、航空障害灯を備える風車装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る風力発電装置の構成を説明するブロック図である。
【図２】図１の風力発電装置のナセル内の配置を示す部分断面図である。
【図３】図１のブレード、ハブに埋め込まれた第１グラスファイバ、第２グラスファイバ、第１光源、第２光源の配置を説明する図である。
【符号の説明】
１ ブレード（第１ブレード、または第２ブレード）
２ ハブ
３ ナセル
４ ヨーシステム
５ タワー
６ 制御装置
７ 信号ケーブル
８ スリップリング
１０ 主軸
１２ 増速機
１３ ブレーキ
１４ 発電機
１５ 制御部
１６ 回転数測定器
１７ ポテンショメータ
１８ 高速軸
２１ 第１グラスファイバ
２２ 第１光源
２３ 発光部（一方の端）
２４ 受光部（他方の端）
３１ 第２グラスファイバ
３２ 第２光源
３３ 発光部（一方の端）
３４ 受光部（他方の端）
１０１ 風力発電装置（風車装置）

Claims (3)

1. 風の力を受けて水平軸の回りに回転する第１ブレードであって、一方の端が前記第１ブレードの先端部に配置された第１グラスファイバを有する第１ブレードと；
   第１光を点滅させて照射する第１光源と；
   前記第１光源を制御する制御部とを備え；
   前記第１光が、前記第１光源によって前記第１グラスファイバの他方の端に向けて照射され、前記他方の端から前記第１グラスファイバに入射し、前記一方の端から放出されるよう構成され；
   前記制御部が、前記一方の端が最高位置に来たときに、前記一方の端から前記第１光が放出されるように前記第１光源の前記点滅を制御する；
   風車装置。
2. 風の力を受けて水平軸の回りに回転する第２ブレードであって、一方の端が前記第２ブレードの先端部以外に配置された第２グラスファイバを有する第２ブレードと；
   第２光を照射する第２光源と；
   前記第２光源を制御する制御部とを備え；
   前記第２光が、前記第２光源によって前記第２グラスファイバの他方の端に向けて照射され、前記他方の端から前記第２グラスファイバに入射し、前記一方の端から放出されるよう構成され；
   前記制御部が、さらに装置全体の景観が美しく見えるように前記第２光源の前記照射を制御する；
   請求項１に記載の風車装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の風車装置と；
   前記第１ブレードまたは前記第２ブレードによって駆動され、発電を行う発電機とを備える；
   風力発電装置。

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