JP2005061318A - 多段風力発電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数台の風力発電装置を設置する必要がなく、簡単な構成で、ユーザが要求する消費電力を満たす定格出力を実現する。
【解決手段】共通垂直回転軸４と、この共通垂直回転軸における互いに異なる軸方向位置に取付けられ、共通垂直回転軸の一部とこの共通垂直回転軸に平行する複数枚の垂直真直翼６とで構成される同一定格出力を有する複数の垂直真直翼風車３ａ、３ｂと、共通垂直回転軸４の回転エネルギを電気エネルギに変換する発電機２とを備えている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、風力発電装置に係わり、特に複数の風車を組込んだ多段風力発電装置に関する。

風力発電装置は、風車の構造上、大きく分けて、水平軸風車を採用した風力発電装置と、垂直軸風車を採用した風力発電装置とに分類される。このうち垂直軸風車を採用した風力発電装置は、簡単な構造で小型に製造できるので、数十Ｗ〜数ｋＷの小電力供給用に製造されて一般に販売されている。

一般に、この垂直軸風車を採用した風力発電装置においては、各定格出力に対応した外径寸法（直径×高さ）を有する１台の風車、及び１台の発電機を１本の支柱に取付けるようにしている。

しかしながら、生産性や製造コストや部品点数抑制の要求から、外径寸法（直径×高さ）等の仕様が異なる多数の種類の風車を製造し保管することは困難であるので、風力発電装置としての定格出力の種類も、例えば、１００Ｗ、２００Ｗ、４００Ｗ、１０００Ｗ等の数種類に制限される場合が多い。

しかし、この風力発電装置のユーザが要求する定格出力は、この風力発電装置にて電力供給される電灯や表示器や時計や送受信機等の各種の電気機器が必要とする消費電力である。そのためユーザが要求する消費電力を満たすためには、定格出力が等しい又は異なる複数台の風力発電装置を設置する必要がある。

このように、複数台の風力発電装置を設置すると、ユーザにとって、全体としての風力発電装置の設置費用が増大するのみならず、広い設置場所を確保する必要がある。さらに、風力発電装置の維持管理の手間と費用とが増大する懸念がある。また、各風力発電装置と電気機器とを接続する配線が複雑化する。

なお、特許文献１に、相互に逆方向に回転する複数の羽根車を設け、一方の羽根車で発電機の一方のコイルを一方方向に回転させ、他方の羽根車で発電機の他方のコイルを他方向に回転させることによって、コイル相互間の相対回転速度を上昇させて、発電機の出力を上昇させる技術が開示されている。

しかし、この特許文献１に開示された風力発電装置においても、羽根車の外径寸法（直径×高さ）等で定まる１種類の定格出力で運転されるので、上述した各種の問題点を解消するものではない。
特開昭６３―５１７７号公報

このように、従来の風力発電装置においては、ユーザが要求する消費電力を満たすためには、複数台の風力発電装置を設置する必要がある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、複数台の風力発電装置を設置する必要がなく、簡単な構成で、ユーザが要求する消費電力を満たす定格出力を実現でき、かつ、ユーザの経済的負担を大幅に軽減できる多段風力発電装置を提供することを目的とする。

上記課題を解消するために、本発明の多段風力発電装置においては、共通垂直回転軸と、この共通垂直回転軸における互いに異なる軸方向位置に取付けられ、共通垂直回転軸の一部とこの共通垂直回転軸に平行する複数枚の垂直真直翼とで構成される同一定格出力を有する複数の垂直真直翼風車と、共通垂直回転軸の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ている。

このように構成された多段風力発電装置においては、同一定格出力を有する複数の垂直真直翼風車が上下方向に多段に配設されている。そして、上下方向に多段に配設された複数の垂直真直翼風車は共通垂直回転軸で連結されており、この共通垂直回転軸に発電機が取付けられている。

したがって、多段風力発電装置全体としての定格出力は、個々の垂直真直翼風車の例えば外径寸法（直径×高さ）等で定まる定格出力を加算した値となるので、この多段風力発電装置に組込む個々の垂直真直翼風車の定格出力を適宜選択することによって、簡単に所望の定格出力を有した多段風力発電装置を実現できる。

さらに、複数台の風力発電装置を設置する必要がないので、必要最小限の設置面積で所望の定格出力を有した多段風力発電装置を設置できる。

また、別の発明の多段風力発電装置においては、共通垂直回転軸と、この共通垂直回転軸における互いに異なる軸方向位置に取付けられ、共通垂直回転軸の一部とこの共通垂直回転軸に傾斜する複数枚の斜め真直翼とで構成される互いに異なる定格出力を有する複数の斜め真直翼風車と、共通垂直回転軸の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ている。

このように構成された多段風力発電装置においても、多段風力発電装置全体としての定格出力は、個々の斜め真直翼風車の例えば外径寸法（直径×高さ）等で定まる定格出力を加算した値となるので、上述した発明の多段風力発電装置とほぼ同様の作用効果を奏することが可能である。

また、別の発明においては、上述した各発明の多段風力発電装置における上下方向に多段に配設された複数の垂直真直翼風車又は複数の斜め真直翼風車の定格出力は、互いに異なる値に設定されている。
このように各定格出力を互いに異なる値に設定することによって、多段風力発電装置全体としての定格出力をより広い範囲で選択設定可能である。

また、別の発明の多段風力発電装置においては、第１の垂直回転軸とこの第１の垂直回転軸に平行する複数枚の垂直真直翼とで構成された第１の垂直真直翼風車と、第１の垂直回転軸の回転エネルギを電気エネルギに変換する第１の発電機と、第１の垂直回転軸に対して軸心線を共有する第２の垂直回転軸とこの第２の垂直回転軸に平行する複数枚の垂直真直翼とで構成され、第１の垂直真直翼風車に対して異なる定格出力を有する第２の垂直真直翼風車と、第２の垂直回転軸の回転エネルギを電気エネルギに変換する第２の発電機とを備えている。

このように構成された多段風力発電装置においては、上下方向に多段に配設された第１、第２の垂直真直翼風車の例えば外径寸法（直径×高さ）等で定まる定格出力は互いに異なる値に設定されている。したがって、各垂直真直翼風車は、基本的に同一風力に対して、異なる回転速度で回転する。そして、各垂直真直翼風車毎に専用の発電機が設けられている。よって、必要な場合には、いずれか一方の発電機からのみ電力を取出すことができる。なお、当然、両方の発電機から合計の電力を取出すことができる。

なお、上述した発明における第１、第２の垂直真直翼風車を斜め真直翼風車に置換えることも可能である。

また、別の発明は、上述した多段風力発電装置において、第１の垂直真直翼風車と第２の垂直真直翼風車は互いに異なる回転方向を有している。さらに、第１の垂直真直翼風車と前記第２の垂直真直翼風車のうち、いずれか一方の垂直真直翼風車の回転速度が規定速度を超えたとき、第１の垂直回転軸と第２の垂直回転軸とを連結するクラッチ機構を設けている。

このように構成された多段風力発電装置においては、いずれか一方の垂直真直翼風車の回転速度が規定速度を超えたとき、第１の垂直回転軸と第２の垂直回転軸とが連結されるので、定格出力の大きい方の垂直真直翼風車の回転が、定格出力の小さい方の垂直真直翼風車における逆方向の回転力で制動（ブレーキ）され、垂直真直翼風車の回転速度が規定速度以下に低下される確率が高くなる。したがって、多段風力発電装置全体としての風の許容速度範囲を拡大できる。

なお、上述した発明における第１、第２の垂直真直翼風車を斜め真直翼風車に置換えることも可能である。

本発明の多段風力発電装置においては、複数台の風力発電装置を設置する必要がなく、簡単な構成で、ユーザが要求する消費電力を満たす定格出力を実現でき、かつ、ユーザの経済的負担を大幅に軽減できる。

以下、本発明の各実施形態を図面を用いて説明する。

（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態に係わる多段風力発電装置の概略構成図であり、図１（ａ）は全体図、図１（ｂ）はこの多段風力発電装置を構成する各垂直真直翼風車３ａ、３ｂの概略構成を示す斜視図、図１（ｃ）は図１（ａ）のＡ―Ａ’線で切断した場合の断面模式図である。

下端が大地に固定された支柱１の上端に発電機２のステイター２ａが固定されている。この発電機２のローター２ｂの上面に上段の垂直真直翼風車３ａと下段の垂直真直翼風車３ｂの共通垂直回転軸４の下端が固定されている。したがって、各垂直真直翼風車３ａ、３ｂが回転すると、発電機２は回転速度に応じた電力を発電する。

上下方向に多段に配設された各垂直真直翼風車３ａ、３ｂは、外径寸法（直径×高さ）等で定まる定格出力Ｗ_A、Ｗ_Bが互いに等しく設定されている。この各垂直真直翼風車３ａ、３ｂにおいては、共通垂直回転軸４の周上３箇所に支持アーム５ａ、５ｂを介して、３枚の垂直真直翼６が取付けられている。各垂直真直翼６は、上側の支持アーム５ａと下側の支持アーム５ｂとで、共通垂直回転軸４に平行に維持されている。垂直真直翼６は、図１（ｃ）に示すように、水平風８に対して、共通垂直回転軸４を中心に上方から見て時計方向に回転する断面形状を有している。

このように構成された第１実施形態の多段風力発電装置の各垂直真直翼風車３ａ、３ｂにおいては、下端が発電機２のローター２ｂに固定された共通垂直回転軸４に支持アーム５ａ、５ｂを介してこの共通垂直回転軸４に平行する３枚の垂直真直翼６が取付けられている。したがって、水平方向内のあらゆる方向の水平風８に対して、この垂直真直翼６に発生する揚力を用いて共通垂直回転軸４を中心に回転する。

さらに、多段風力発電装置全体として発電機２から得られる定格出力Ｗ_Sは、個々の垂直真直翼風車３ａ、３ｂの外径寸法（直径×高さ）等で定まる定格出力Ｗ_A、Ｗ_Bを加算した値となる。ここで外径寸法を構成する直径とは支持アーム５ａ、５ｂの長さの２倍の長さであり、高さとは垂直真直翼６の縦方向長さである。

したがって、この多段風力発電装置に組込む個々の垂直真直翼風車３ａ、３ｂの外径寸法（直径×高さ）等で定まる定格出力Ｗ_A（＝Ｗ_B）を適宜選択することによって、簡単に所望の定格出力Ｗ_Sを有した多段風力発電装置を実現できる。また、予め準備すべき垂直真直翼風車３ａ、３ｂの外径寸法（直径×高さ）等で定まる定格出力Ｗ_A（＝Ｗ_B）の種類数を減少できるので、生産性向上や製造コストの低下や部品点数を抑制できる。

さらに、ユーザが所望する定格出力Ｗ_Sを得るために１台の垂直真直翼風車のみが組込まれた複数台の風力発電装置を設置する必要がないので、必要最小限の設置面積で所望の定格出力Ｗ_Sを有した多段風力発電装置を設置できる。また、ユーザにとって、全体としての風力発電装置の設置費用が節減できる。さらに、風力発電装置の維持管理の手間と費用とを低下できる。

（第２実施形態）
図２は本発明の第２実施形態に係わる多段風力発電装置の全体図である。図１に示す第１実施形態の多段風力発電装置と同一部分には同一符号を付して重複する部分詳細説明を省略する。

この第２実施形態の多段風力発電装置においては、発電機２の上面に上段の垂直真直翼風車３ｃと下段の垂直真直翼風車３ｂの共通垂直回転軸４の下端が固定されている。上段に配設された垂直真直翼風車３ｃの外径寸法（直径×高さ）等で定まる定格出力Ｗ_Cは、下段に配設された垂直真直翼風車３ｂの外径寸法（直径×高さ）等で定まる定格出力Ｗ_Bより大きく設定されている。各垂直真直翼風車３ｃ、３ｂの回転方向は、第１実施形態の多段風力発電装置と同様に、同一方向に設定されている。

このように構成された第２実施形態の多段風力発電装置においても、多段風力発電装置全体として発電機２から得られる定格出力Ｗ_Sは、個々の垂直真直翼風車３ｃ、３ｂの外径寸法（直径×高さ）等で定まる各定格出力Ｗ_C、Ｗ_Bを加算した値となる。したがって、第１実施形態の多段風力発電装置とほぼ同じ作用効果を奏することが可能である。

さらに、この第２実施形態の多段風力発電装置においては、個々の垂直真直翼風車３ｃ、３ｂの定格出力Ｗ_C、Ｗ_Bは、互いに異なる値に設定されているので、多段風力発電装置の発電機２から得られる定格出力Ｗ_Sをより広い範囲で選択設定可能である。

（第３実施形態）
図３は本発明の第３実施形態に係わる多段風力発電装置の概略構成図であり、図３（ａ）は全体図、図３（ｂ）はこの多段風力発電装置を構成する各斜め直真直翼風車７ａ、７ｂの概略構成を示す斜視図、図３（ｃ）は図３（ａ）のＡ―Ａ’線で切断した場合の断面模式図である。図１に示す第１実施形態の多段風力発電装置と同一部分には同一符号を付して重複する部分詳細説明を省略する。

この第３実施形態の多段風力発電装置においては、発電機２の上面に上段の斜め真直翼風車７ａと下段の斜め真直翼風車７ｂの共通垂直回転軸４の下端が固定されている。

上下方向に多段に配設された各斜め真直翼風車７ａ、７ｂは、外径寸法（直径×高さ）等で定まる定格出力Ｗ_A、Ｗ_Bが互いに等しく設定されている。この各斜め真直翼風車７ａ、７ｂにおいては、共通垂直回転軸４の周上３箇所に支持アーム５ａ、５ｂを介して、３枚の斜め直真直翼９が取付けられている。各斜め真直翼９は、上側の支持アーム５ａと下側の支持アーム５ｂとで、共通垂直回転軸４に対して斜め方向に維持されている。斜め真直翼６は、図３（ｃ）に示すように、水平風８に対して、共通垂直回転軸４を中心に上方から見て時計方向に回転する断面形状を有している。

このように構成された第３実施形態の多段風力発電装置の各斜め直翼風車７ａ、７ｂにおいても、水平方向内のあらゆる方向の水平風８に対して、斜め直真直翼９に発生する揚力を用いて共通垂直回転軸４を中心に回転する。

また、多段風力発電装置全体として発電機２から得られる定格出力Ｗ_Sは、個々の斜め直翼風車７ａ、７ｂの外径寸法（直径×高さ）等で定まる定格出力Ｗ_A、Ｗ_Bを加算した値となる。したがって、図１に示す第１実施形態の多段風力発電装置とほぼ同じ作用効果を奏することが可能である。

（第４実施形態）
図４は本発明の第４実施形態に係わる多段風力発電装置の全体図である。図３に示す第３実施形態の多段風力発電装置と同一部分には同一符号を付して重複する部分詳細説明を省略する。

この第４実施形態の多段風力発電装置においては、発電機２の上面に上段の斜め真直翼風車７ｄと下段の斜め真直翼風車７ｅの共通垂直回転軸４の下端が固定されている。上下方向に多段に配設された各斜め真直翼風車７ｄ、７ｅにおいては、各斜め真直翼９を支持する上側の支持アーム５ａの長さを下側の支持アーム５ｂの長さより短く設定されている。

したがって、図３の第３実施形態の多段風力発電装置における各斜め真直翼風車７ａ、７ｂを上下反転した形状を有する。上下方向に多段に配設された各斜め真直翼風車７ｄ、７ｅにおいては、外径寸法（直径×高さ）等で定まる定格出力Ｗ_D、Ｗ_Eが互いに等しく設定されている。

このように構成された第４実施形態の多段風力発電装置においても、多段風力発電装置全体として発電機２から得られる定格出力Ｗ_Sは、個々の斜め直翼風車７ｄ、７ｅの外径寸法（直径×高さ）等で定まる定格出力Ｗ_D、Ｗ_Eを加算した値となる。したがって、第３実施形態の多段風力発電装置とほぼ同じ作用効果を奏することが可能である。

（第５実施形態）
図５は本発明の第５実施形態に係わる多段風力発電装置の全体図である。図３に示す第３実施形態の多段風力発電装置と同一部分には同一符号を付して重複する部分詳細説明を省略する。

この第５実施形態の多段風力発電装置においては、発電機２の上面に上段の斜め真直翼風車７ｃと下段の斜め真直翼風車７ｂの共通垂直回転軸４の下端が固定されている。上段に配設された斜め真直翼風車７ｃの外径寸法（直径×高さ）等で定まる定格出力Ｗ_Cは、下段に配設された斜め真直翼風車７ｂの外径寸法（直径×高さ）等で定まる定格出力Ｗ_Bより大きく設定されている（Ｗ_C＞Ｗ_B）。各斜め真直翼風車７ｃ、７ｂの回転方向は、第３実施形態の多段風力発電装置と同様に、同一方向に設定されている。

このように構成された第５実施形態の多段風力発電装置においても、多段風力発電装置全体として発電機２から得られる定格出力Ｗ_Sは、個々の斜め真直翼風車７ｃ、７ｂの外径寸法（直径×高さ）等で定まる各定格出力Ｗ_C、Ｗ_Bを加算した値となる。したがって、第３実施形態の多段風力発電装置とほぼ同じ作用効果を奏することが可能である。

さらに、この第５実施形態の多段風力発電装置においては、個々の斜め真直翼風車７ｃ、７ｂの定格出力Ｗ_C、Ｗ_Bは、互いに異なる値に設定されているので、多段風力発電装置の発電機２から得られる定格出力Ｗ_Sをより広い範囲で選択設定可能である。

図６は、上下方向に２段に亘って配設された各斜め真直翼風車７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅの他の組合せ例を示す図である。図６（ａ）は同一定格出力の各斜め真直翼風車７ａ、７ｅを鼓型に配置した多段風力発電装置を示し、図６（ｂ）は同一定格出力の各斜め真直翼風車７ｄ、７ｂを樽型に配置した多段風力発電装置を示し、図６（ｃ）は異なる定格出力の各斜め真直翼風車７ｃ、７ｅを鼓型に配置した多段風力発電装置を示す。

（第６実施形態）
図７は本発明の第６実施形態に係わる多段風力発電装置の概略構成図であり、図７（ａ）は全体図、図７（ｂ）は図７（ａ）のＡ―Ａ’線で切断した場合の断面模式図であり、図７（ｃ）は図７（ａ）のＢ―Ｂ’線で切断した場合の断面模式図である。また、図８はこの多段風力発電装置の要部の断面図である。図５に示す第５実施形態の多段風力発電装置と同一部分には同一符号を付して重複する部分の詳細説明を省略する。

下端が大地に固定された支柱１の上端に共通固定軸１４の下端が固定されている。この共通固定軸１４の外周に、図８に示すように、上下方向に、第１の垂直回転軸としての垂直回転軸１０ａと第２の垂直回転軸としての垂直回転軸１０ａとが、ベアリング１５を介して回転自在に取付けられている。

上側の垂直回転軸１０ａに対して、第１の斜め真直翼風車としての斜め真直翼風車７ｃにおける３枚の斜め直真直翼９が支持アーム５ａ、５ｂを介して取付けられている。この斜め真直翼風車７ｃの斜め真直翼９は、図７（ｂ）に示すように、水平風８に対して、垂直回転軸１０ａを中心に上方から見て時計方向に回転する断面形状を有している。

下側の垂直回転軸１０ｂに対して、第２の斜め真直翼風車としての斜め真直翼風車７ｂにおける３枚の斜め直真直翼９が支持アーム５ａ、５ｂを介して取付けられている。この斜め真直翼風車７ｂの斜め真直翼９は、図７（ｃ）に示すように、水平風８に対して、垂直回転軸１０ａを中心に上方から見て時計方向に回転する断面形状を有している。

上段に配設された斜め真直翼風車７ｃの外径寸法（直径×高さ）等で定まる定格出力Ｗ_Cは、下段に配設された斜め真直翼風車７ｂの外径寸法（直径×高さ）等で定まる定格出力Ｗ_Bより大きく設定されている（Ｗ_C＞Ｗ_B）。

共通固定軸１４の上端には第１の発電機としての発電機１２のステーター１２ａが固定され、このステーター１２ａの外周に設けられたローター１２ｂに、支持部材１２ｃを介して上段に配設された斜め真直翼風車７ｃの支持アーム５ａが固定されている。したがって、上段の斜め真直翼風車７ｃが回転すると、上段の発電機１２は回転速度に応じた電力を発電する。

共通固定軸１４の下端近傍には第２の発電機としての発電機１３のステーター１３ａが固定され、このステーター１３ａの外周に設けられたローター１２ｂに、支持部材１３ｃを介して下段に配設された斜め真直翼風車７ｂの支持アーム５ｂが固定されている。したがって、下段の斜め真直翼風車７ｂが回転すると、下段の発電機１３は回転速度に応じた電力を発電する。

このように構成された第６実施形態の多段風力発電装置にいては、共通固定軸１４に対して上下方向に多段に配設された各斜め真直翼風車７ｃ、７ｂの垂直回転軸１０ａ、１０ｂは連結されずに、互いに独立して自由に回転する。そして、外径寸法（直径×高さ）等で定まる定格出力Ｗ_C、Ｗ_Bは互いに異なる値に設定されている。

したがって、各斜め真直翼風車７ｃ、７ｂは、基本的に同一風力に対して、異なる回転速度で回転する。そして、各斜め真直翼風車７ｃ、７ｂ毎に専用の発電機１２、１３が設けられている。よって、各発電機１２、１３は各斜め真直翼風車７ｃ、７ｂの定格出力Ｗ_C、Ｗ_Bに対応する電力を出力する。

よって、この多段風力発電装置のユーザは、必要な場合には、いずれか一方の発電機１２、１３からのみ電力を取出すことができる。なお、当然、両方の発電機１２、１３から合計の電力を取出すことができる。

なお、図７、図８に示した第６実施形態の多段風力発電装置においては、共通固定軸１４に対して上下方向に各斜め真直翼風車７ｃ、７ｂを配設したが、この各斜め真直翼風車７ｃ、７ｂに代えて、図２の第２実施形態の多段風力発電装置における各垂直真直翼風車３ｃ、３ｂを採用することも可能である。

（第７実施形態）
図９は本発明の第７実施形態に係わる多段風力発電装置の概略構成図であり、図９（ａ）は全体図、図９（ｂ）は図９（ａ）のＡ―Ａ’線で切断した場合の断面模式図であり、図９（ｃ）は図９（ａ）のＢ―Ｂ’線で切断した場合の断面模式図である。また、図１０はこの多段風力発電装置の要部の断面図である。図７、図８に示す第６実施形態の多段風力発電装置と同一部分には同一符号を付して重複する部分の詳細説明を省略する。

この第７実施形態の多段風力発電装置においては、上段の斜め真直翼風車７ｃの斜め真直翼９は、図９（ｂ）に示すように、水平風８に対して、垂直回転軸１０ａを中心に上方から見て時計方向に回転する断面形状を有している。逆に、下段の斜め真直翼風車７ｂの斜め真直翼９は、図９（ｃ）に示すように、水平風８に対して、垂直回転軸１０ａを中心に上方から見て反時計方向に回転する断面形状を有している。

さらに、図１０に示すように、上側の垂直回転軸１０ａと下側の垂直回転軸１０ｂとの間にはクラッチ機構１６が設けられている。上側の垂直回転軸１０ａの回転速度と下側の垂直回転軸１０ｂの回転速度とをそれぞれ測定する各回転速度計が各発電機１２、１３に組込まれている。そして、上段の斜め直翼風車７ｃと下段の斜め真直翼風車のうち、いずれか一方の斜め真直翼風車の回転速度が、風車の機械的強度又は各発電機１２、１３の仕様等で決められた規定速度を超えたとき、各回転速度計がクラッチ機構１６へ指令を送出して、クラッチ機構１６に対して、上側の垂直回転軸１０ａと下側の垂直回転軸１０ｂとを連結させる。

このように構成された第７実施形態の多段風力発電装置においては、通常状態においては、クラッチ機構１６は上側の垂直回転軸１０ａと下側の垂直回転軸１０ｂとを連結することはない。この状態においては、水平風８に対して、各斜め真直翼風車７ｃ、７ｂは、互いに異なる回転速度で、かつ互いに逆方向に回転する。各発電機１２、１３は各斜め真直翼風車７ｃ、７ｂの定格出力Ｗ_C、Ｗ_B（Ｗ_C＞Ｗ_B）に対応する電力を出力する。

そして、いずれか一方の斜め真直翼風車７ｃ、７ｂの回転速度が規定速度を超えたとき、クラッチ機構１６にて、上側の垂直回転軸１０ａと下側の垂直回転軸１０ｂが連結される。この場合、定格出力の大きい上段の斜め真直翼風車７ｃの回転方向が維持され、定格出力の小さい下段の斜め真直翼風車７ｂの回転方向が逆転する。なお、回転方向が逆転する下段の斜め真直翼風車７ｂの発電機１３は自動的に発電停止する。

すなわち、定格出力の大きい上段の斜め真直翼風車７ｃの回転が、定格出力の小さい下段の斜め真直翼風車７ｂにおける逆方向の回転力で制動（ブレーキ）され、斜め真直翼風車７ｃ、７ｂの回転速度が規定速度以下に低下される確率が高くなる。したがって、多段風力発電装置全体としての風の許容速度範囲を拡大できる。

なお、図９、図１０に示した第７実施形態の多段風力発電装置においては、共通固定軸１４に対して上下方向に各斜め真直翼風車７ｃ、７ｂを配設したが、この各斜め真直翼風車７ｃ、７ｂに代えて、図２の第２実施形態の多段風力発電装置における各垂直真直翼風車３ｃ、３ｂを採用することも可能である。

本発明の第１実施形態に係わる多段風力発電装置の概略構成図 本発明の第２実施形態に係わる多段風力発電装置の概略構成図 本発明の第３実施形態に係わる多段風力発電装置の概略構成図 本発明の第４実施形態に係わる多段風力発電装置の概略構成図 本発明の第５実施形態に係わる多段風力発電装置の概略構成図 本発明の第３〜第５実施形態に係わる多段風力発電装置の変形例の構成を示す斜視図 本発明の第６実施形態に係わる多段風力発電装置の概略構成図 同第６実施形態に係わる多段風力発電装置の要部の断面図 本発明の第６実施形態に係わる多段風力発電装置の概略構成図 同第６実施形態に係わる多段風力発電装置の要部の断面図

符号の説明

１…支柱、２，１２，１３…発電機、３ａ，３ｂ，３ｃ…垂直真直翼風車、４…共通垂直回転軸、５ａ，５ｂ…支持アーム、６…垂直真直翼、７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｅ，７ｆ…斜め真直翼風車、８…水平風、９…斜め真直翼、１０ａ，１０ｂ…垂直回転軸、１４…共通固定軸、１５…ベアリング、１６…クラッチ機構

Claims (8)

1. 共通垂直回転軸と、
   この共通垂直回転軸における互いに異なる軸方向位置に取付けられ、前記共通垂直回転軸の一部とこの共通垂直回転軸に平行する複数枚の垂直真直翼とで構成される同一定格出力を有する複数の垂直真直翼風車と、
   前記共通垂直回転軸の回転エネルギを電気エネルギに変換する発電機と
   を備えた多段風力発電装置。
2. 共通垂直回転軸と、
   この共通垂直回転軸における互いに異なる軸方向位置に取付けられ、前記共通垂直回転軸の一部とこの共通垂直回転軸に平行する複数枚の垂直真直翼とで構成される互いに異なる定格出力を有する複数の垂直真直翼風車と、
   前記共通垂直回転軸の回転エネルギを電気エネルギに変換する発電機と
   を備えた多段風力発電装置。
3. 共通垂直回転軸と、
   この共通垂直回転軸における互いに異なる軸方向位置に取付けられ、前記共通垂直回転軸の一部とこの共通垂直回転軸に傾斜する複数枚の斜め真直翼とで構成される同一定格出力を有する複数の斜め真直翼風車と、
   前記共通垂直回転軸の回転エネルギを電気エネルギに変換する発電機と
   を備えた多段風力発電装置。
4. 共通垂直回転軸と、
   この共通垂直回転軸における互いに異なる軸方向位置に取付けられ、前記共通垂直回転軸の一部とこの共通垂直回転軸に傾斜する複数枚の斜め真直翼とで構成される互いに異なる定格出力を有する複数の斜め真直翼風車と、
   前記共通垂直回転軸の回転エネルギを電気エネルギに変換する発電機と
   を備えた多段風力発電装置。
5. 第１の垂直回転軸とこの第１の垂直回転軸に平行する複数枚の垂直真直翼とで構成された第１の垂直真直翼風車と、
   前記第１の垂直回転軸の回転エネルギを電気エネルギに変換する第１の発電機と、
   前記第１の垂直回転軸に対して軸心線を共有する第２の垂直回転軸とこの第２の垂直回転軸に平行する複数枚の垂直真直翼とで構成され、前記第１の垂直真直翼風車に対して異なる定格出力を有する第２の垂直真直翼風車と、
   前記第２の垂直回転軸の回転エネルギを電気エネルギに変換する第２の発電機と
   を備えた多段風力発電装置。
6. 第１の垂直回転軸とこの第１の垂直回転軸に傾斜する複数枚の斜め真直翼とで構成された第１の斜め真直翼風車と、
   前記第１の垂直回転軸の回転エネルギを電気エネルギに変換する第１の発電機と、
   前記第１の垂直回転軸に対して軸心線を共有する第２の垂直回転軸とこの第２の垂直回転軸に傾斜する複数枚の斜め真直翼とで構成され、前記第１の斜め真直翼風車に対して異なる定格出力を有する第２の斜め真直翼風車と、
   前記第２の垂直回転軸の回転エネルギを電気エネルギに変換する第２の発電機と
   を備えた多段風力発電装置。
7. 前記第１の垂直真直翼風車と前記第２の垂直真直翼風車は互いに異なる回転方向を有し、
   前記第１の垂直真直翼風車と前記第２の垂直真直翼風車のうち、いずれか一方の垂直真直翼風車の回転速度が規定速度を超えたとき、前記第１の垂直回転軸と前記第２の垂直回転軸とを連結するクラッチ機構を設けた
   ことを特徴とする請求項５記載の多段風力発電装置。
8. 前記第１の斜め真直翼風車と前記第２の斜め真直翼風車は互いに異なる回転方向を有し、
   前記第１の斜め直翼風車と前記第２の斜め真直翼風車のうち、いずれか一方の斜め真直翼風車の回転速度が規定速度を超えたとき、前記第１の垂直回転軸と前記第２の垂直回転軸とを連結するクラッチ機構を設けた
   ことを特徴とする請求項６記載の多段風力発電装置。

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