JP2006037753A - 風力発電用風車 - Google Patents
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Abstract
【課題】強風時の風力エネルギーを発電に利用可能な風力発電用風車および風力発電方法を提供する。
【解決手段】アーム13が、ブレード12の支柱11からの距離を伸縮可能に、支柱11とブレード12とを接続している。ガイド14が、筒状であり、支柱11の側部に取り付けられて支柱11から突出する方向に伸び、支柱11側より先端側14aが高くなるよう傾斜して設けられている。スライダ15が、ガイド14の内部にスライド可能に、重力により支柱11方向に付勢されて設けられている。伝動部材16が、スライダ15が常態で支柱11に近い位置にあるとき、ブレード12を支柱11から離れた位置に配置し、スライダ15が遠心力で支柱11から離れた位置にあるとき、ブレード12を支柱11に近い位置に配置するよう設けられている。磁石16が、ブレード12の常態位置から支柱11方向への移動に吸引力により抵抗を与えるよう設けられている。
【選択図】図1
【解決手段】アーム13が、ブレード12の支柱11からの距離を伸縮可能に、支柱11とブレード12とを接続している。ガイド14が、筒状であり、支柱11の側部に取り付けられて支柱11から突出する方向に伸び、支柱11側より先端側14aが高くなるよう傾斜して設けられている。スライダ15が、ガイド14の内部にスライド可能に、重力により支柱11方向に付勢されて設けられている。伝動部材16が、スライダ15が常態で支柱11に近い位置にあるとき、ブレード12を支柱11から離れた位置に配置し、スライダ15が遠心力で支柱11から離れた位置にあるとき、ブレード12を支柱11に近い位置に配置するよう設けられている。磁石16が、ブレード12の常態位置から支柱11方向への移動に吸引力により抵抗を与えるよう設けられている。
【選択図】図1
Description
本発明は、風力発電用風車および風力発電方法に関する。
従来の垂直軸型の風力発電用風車として、風力エネルギーを効果的に回転運動に変換するために、アームの放射方向に対するブレードの開閉角度を所定の範囲に制限するものがある(例えば、特許文献1参照)。また、起動時や低風速域でも風車を効率よく回すために、ブレードが低いレイノルズ数で高い揚力係数を備えた翼型であり、翼の下面の後縁部に切欠部が形成されたものもある(例えば、特許文献2参照)。
しかしながら、従来の特許文献1または2記載の風力発電用風車は、台風などによる強風で風車が回転しすぎて壊れるため、所定の風速を超える強風時には、強制的に風車の回転を止めている。このため、強風時の風力エネルギーを全く利用することができないという課題があった。
本発明は、このような課題に着目してなされたもので、強風時の風力エネルギーを発電に利用可能な風力発電用風車および風力発電方法を提供することを目的としている。
上記目的を達成するために、本発明に係る風力発電用風車は、支柱に取り付けられたブレードに風を受けて回転し、その回転により発電するための風力発電用風車であって、アームとガイドとスライダと伝動部材とを有し、前記アームは前記ブレードの前記支柱からの距離を伸縮可能に前記支柱と前記ブレードとを接続し、前記ガイドは前記支柱の側部に取り付けられて前記支柱から突出する方向に伸び、前記スライダは前記ガイドに対してその長さ方向にスライド可能に支柱方向に付勢されて設けられ、前記伝動部材は前記スライダが常態で前記支柱に近い位置にあるとき前記ブレードを前記支柱から離れた位置に配置し、前記スライダが遠心力で前記支柱から離れた位置にあるとき前記ブレードを前記支柱に近い位置に配置するよう構成されていることを、特徴とする。
本発明に係る風力発電用風車では、無風のとき、常態でスライダが支柱方向に付勢されて支柱に近い位置にある。このとき、伝動部材により、ブレードは支柱から離れた位置に配置される。ブレードは、風を受けると支柱を回転させる。このとき、スライダは、ガイドの回転による遠心力を受け、遠心力が付勢力を上回ると、ガイドに対しスライドし、支柱から離れた方向に移動する。スライダのスライドに応じて、伝動部材により、ブレードは支柱に近い位置に配置される。ブレードが支柱に近づくと、同じ回転数で支柱を回転させるために、より大きな風力を必要とする。このため、ブレードが常態の位置にあるときと比べて、同じ風速に対する支柱の回転数が低下する。これにより、強風時にかかる負担を減らして壊れにくくすることができ、強風時にも回転を止めずに風力エネルギーを発電に有効利用することができる。
本発明に係る風力発電用風車で、ブレードは支柱から離れた常態位置にあるとき風を最も受けやすい状態となり、常態位置より支柱に近い位置にあるとき風を受けにくい状態となることが好ましい。
本発明に係る風力発電用風車は、前記支柱は第1支柱部と第2支柱部とから成り、前記第1支柱部と前記第2支柱部との相対運動により伸縮可能に構成され、前記アームは、前記第1支柱部と前記ブレードとを接続する第1アームと、前記第2支柱部と前記ブレードとを接続する第2アームとから成り、前記支柱が縮んだとき前記ブレードを前記支柱から離れた位置に配置し、前記支柱が伸びたとき前記ブレードを前記支柱に近い位置に配置するよう構成され、前記ガイドは前記第2支柱部の側部に取り付けられて前記第2支柱部から突出する方向に伸び、前記伝動部材は前記スライダが常態で前記第2支柱部に近い位置にあるとき前記支柱を縮め、前記スライダが遠心力で前記第2支柱部から離れた位置にあるとき前記支柱を伸ばすよう前記スライダと前記第1支柱部とを接続していてもよい。
この支柱が第1支柱部と第2支柱部とから成る構成では、無風のとき、常態でスライダが支柱方向に付勢されて支柱に近い位置にある。このとき、伝動部材により支柱が縮み、ブレードは支柱から離れた位置に配置される。ブレードは、風を受けると支柱を回転させる。このとき、スライダは、ガイドの回転による遠心力を受け、遠心力が付勢力を上回ると、ガイドに対しスライドし、支柱から離れた方向に移動する。スライダのスライドに応じて、伝動部材により支柱が伸び、ブレードは支柱に近い位置に配置される。ブレードが支柱に近づくと、同じ回転数で支柱を回転させるために、より大きな風力を必要とする。このため、ブレードが常態の位置にあるときと比べて、同じ風速に対する支柱の回転数が低下する。これにより、強風時にかかる負担を減らして壊れにくくすることができ、強風時にも回転を止めずに風力エネルギーを発電に有効利用することができる。
また、本発明に係る風力発電用風車は、前記伝動部材はワイヤから成り、前記スライダが常態で前記支柱に近い位置にあるとき前記ブレードを前記支柱から離れた位置に配置可能に伸び、前記スライダが遠心力で前記支柱から離れた位置にあるとき前記ブレードを引張って前記支柱に近い位置に配置するよう前記スライダと前記ブレードまたは前記アームとを接続していてもよい。
この伝動部材がワイヤから成る構成では、無風のとき、常態でスライダが支柱方向に付勢されて支柱に近い位置にある。このとき、ワイヤから成る伝動部材が伸びて、ブレードは支柱から離れた位置に配置される。ブレードは、風を受けると支柱を回転させる。このとき、スライダは、ガイドの回転による遠心力を受け、遠心力が付勢力を上回ると、ガイドに対しスライドし、支柱から離れた方向に移動する。スライダのスライドに応じて、伝動部材がブレードを引っ張り、ブレードは支柱に近い位置に配置される。ブレードが支柱に近づくと、同じ回転数で支柱を回転させるために、より大きな風力を必要とする。このため、ブレードが常態の位置にあるときと比べて、同じ風速に対する支柱の回転数が低下する。これにより、強風時にかかる負担を減らして壊れにくくすることができ、強風時にも回転を止めずに風力エネルギーを発電に有効利用することができる。
本発明に係る風力発電用風車は、前記ブレードの常態位置から支柱方向への移動に吸引力により抵抗を与える磁石を有し、前記アームは前記ブレードが前記支柱に対し平行運動するよう前記支柱と前記ブレードとを接続し、前記ガイドは筒状であって前記支柱を垂直に設置したとき支柱側より先端側が高くなるよう傾斜し、前記スライダは前記ガイドの内部にスライド可能に設けられて重力により支柱方向に付勢され、前記ガイドの内部底面に前記スライダの常態位置から先端側への移動に抵抗を与える段差が設けられていることが好ましい。
この磁石と段差を有する構成では、スライダに作用する遠心力が、磁石の吸引力およびスライダが段差を乗り越えるのに必要な力を超えるまでは、ブレードが常態位置に留まる。このため、所定の風速より風が弱いときは、風速に対する回転効率がよい常態位置にブレードが配置され、風力エネルギーを効率よく発電に利用することができる。所定の風速を超える強風時には、ブレードは支柱方向に移動する。
本発明に係る風力発電方法は、支柱にアームにより取り付けられたブレードに風を受けて前記支柱を回転させ、その回転により発電させる風力発電方法であって、前記ブレードを高速で回転するとき前記支柱に近い位置に配置させ、低速で回転するとき前記支柱から離れた位置に配置させることを、特徴とする。
本発明に係る風力発電方法では、無風のとき、ブレードは回転せず、常態で支柱から離れた位置に配置される。ブレードは、風を受けて高速で回転するとき支柱に近い位置に配置されるため、同じ回転数で支柱を回転させるために、より大きな風力を必要とする。このため、ブレードが常態の位置にあるときと比べて、同じ風速に対する支柱の回転数が低下する。これにより、強風時にかかる負担を減らして壊れにくくすることができ、強風時にも回転を止めずに風力エネルギーを発電に有効利用することができる。
本発明に係る風力発電方法は、本発明に係る風力発電用風車により好適に実施される。
本発明に係る風力発電方法は、本発明に係る風力発電用風車により好適に実施される。
本発明によれば、強風時の風力エネルギーを発電に利用可能な風力発電用風車および風力発電方法を提供することができる。
以下、図面に基づき、本発明の実施の形態について説明する。
図1乃至図7は、本発明の第1の実施の形態の風力発電用風車および風力発電方法を示している。
図1乃至図7に示すように、風力発電用風車10は、支柱11とブレード12とアーム13とガイド14とスライダ15と伝動部材16と抵抗部材17とを有している。
図1乃至図7は、本発明の第1の実施の形態の風力発電用風車および風力発電方法を示している。
図1乃至図7に示すように、風力発電用風車10は、支柱11とブレード12とアーム13とガイド14とスライダ15と伝動部材16と抵抗部材17とを有している。
図1、図4乃至図7に示すように、支柱11は、第1支柱部18と第2支柱部19とから成り、設置部に鉛直に設置されている。第1支柱部18は、スチール製で上端の開口が塞がれた円筒形状を成している。第2支柱部19は、スチール製で円筒形状を成し、外径が第1支柱部18の内径よりやや小さく形成されている。支柱11は、第2支柱部19の上部に第1支柱部18を被せて、第1支柱部18と第2支柱部19との相対運動により伸縮可能に構成されている。
図1および図2に示すように、ブレード12は、4枚から成り、ジャイロミル型風車のブレード12から成っている。ブレード12は、風力を効果的に回転方向への推進力にするよう、回転方向側の側縁部12aを外側に曲げ、外面に対して直角方向から受ける風力を回転の推進力にするよう、回転方向と反対側の側縁部12bを内側に曲げた形状を有している。ブレード12は、支柱11から最も離れた常態位置Aにあるとき風を最も受けやすい状態となり、常態位置Aより支柱11に近い位置Cにあるとき風を受けにくい状態となるよう構成されている。
図1、図4乃至図7に示すように、アーム13は、支柱11とブレード12とを接続している。アーム13は、第1支柱部18とブレード12とを接続する第1アーム20と、第2支柱部19とブレード12とを接続する第2アーム21とから成っている。第1アーム20および第2アーム21は、全て同じ長さである。第1アーム20は4対から成り、各対ごとに第1支柱部18の周囲の90度ずつずれた位置に配置されている。第1アーム20の各対は、それぞれ一端20aが第1支柱部18の上端18aと中間位置18bとに縦方向に間隔をあけて設けられた突起22に、支柱11の中心軸を含む平面内で回転可能に取り付けられている。第1アーム20の各対は、それぞれ他端20bが各ブレード12の上部12aと中間位置12bとに縦方向に間隔をあけて設けられた突起23に、支柱11の中心軸を含む平面内で回転可能に取り付けられている。第1アーム20の各対は、互いに平行をなし、平行運動機構を構成している。第2アーム21は4本から成り、それぞれ一端21aが第1支柱11の各突起の延長上にある第2支柱11の側部の突起24に、支柱11の中心軸を含む平面内で回転可能に取り付けられている。第2アーム21は、それぞれ他端21bが各ブレード12の各突起の延長上の下部12cに設けられた突起25に、支柱11の中心軸を含む平面内で回転可能に取り付けられている。
第1アーム20および第2アーム21は、支柱11に対し垂直をなすとき、ブレード12を支柱11から最も離れた位置Aに位置付け、支柱11に対して傾斜してブレード12を支柱11に近い位置Cまで近づけることができ、ブレード12の支柱11からの距離を伸縮可能に構成されている。
図1および図3に示すように、ガイド14は、薄く細長い筒状であり、内部に長さ方向に沿った中空部26を有している。ガイド14は、第2支柱部19の側部に90度間隔で4本取り付けられ、それぞれ第2支柱部19から放射状に突出する方向に伸びている。各ガイド14は、支柱11側より先端側14aがやや高くなるよう傾斜して取り付けられており、中空部26の底面も先端側がやや高くなるよう傾斜している。各ガイド14は、中空部26の底面に段差27が設けられている。なお、第2支柱部19は、側壁に内部19aと各ガイド14の中空部26とを連通する4つの連通孔28を有している。
図3に示すように、スライダ15は、分銅から成り、ガイド14の中空部26にスライド可能に設けられている。スライダ15は、重力により支柱11方向に付勢されて設けられている。スライダ15は、ガイド14の段差27により、支柱11側の常態位置aから先端側14aへの移動に抵抗が与えられている。
図3乃至図7に示すように、伝動部材16は、移動桿29と滑車30とワイヤ31とを有している。移動桿29は、一端29aが第1支柱部18の内部の上端面に固定され、他端29bが第2支柱部19の内部19aに設けられている。移動桿29は、支柱11の内部で支柱11の長さ方向に移動して、支柱11を伸縮可能に設けられている。移動桿29は、支柱11が最大に伸びたときにも、他端29bが第2支柱部19の内部19aで連通孔28より下部側に配置されるようになっている。
滑車30は、第2支柱部19の各連通孔28の位置にそれぞれ1つずつ、全部で4つ設けられている。各滑車30は、第2支柱部19の内部19aと各ガイド14の中空部26とにかけて、支柱11の中心軸を含む平面内で回転するよう設けられている。ワイヤ31は、各滑車30を介して、各スライダ15と移動桿29の他端29bとを接続している。伝動部材16は、移動桿29およびワイヤ31により、スライダ15と第1支柱部18とを接続している。
伝動部材16は、スライダ15が常態で第2支柱部19に近い位置aにあるとき、移動桿29が最下部に位置して支柱11を縮め、ブレード12を支柱11から離れた位置Aに配置するよう構成されている。伝動部材16は、スライダ15が遠心力で第2支柱部19から離れた位置cにあるとき、ワイヤ31に引っ張られて移動桿29が上方に移動し支柱11を伸ばし、ブレード12を支柱11に近い位置Cに配置するよう構成されている。
図5乃至図7に示すように、抵抗部材17は、4つのL字型の部材から成る。各抵抗部材17は、一方の腕部17aが各第2アーム21の下部に固定され、他方の腕部17bが各第2アーム21の一端21aから垂直に下側に突出するよう固定されている。各抵抗部材17は、他方の腕部17bの先端に磁石32を有している。各抵抗部材17は、第2アーム21が支柱11の長さ方向に対して垂直でブレード12が常態位置Aにあるとき、磁石32が第2支柱部19に吸着するよう構成されている。磁石32は、ブレード12の常態位置Aから支柱11方向への移動に、吸引力により抵抗を与えるようになっている。
なお、風力発電用風車10は、第2支柱部19の下部に発電機(図示せず)が取り付けられている。発電機は、第2支柱部19の回転エネルギーを、電気エネルギーに変換して発電するよう構成されている。
なお、風力発電用風車10は、第2支柱部19の下部に発電機(図示せず)が取り付けられている。発電機は、第2支柱部19の回転エネルギーを、電気エネルギーに変換して発電するよう構成されている。
次に、作用について説明する。
風力発電用風車10および風力発電方法では、図2、図3、図4および図7に示すように、無風のとき、常態でスライダ15が支柱11方向に付勢されて支柱11に近い位置aにある。このとき、移動桿29が最下部に位置して支柱11が縮み、ブレード12は支柱11から離れた位置Aに配置される。ブレード12は、風を受けると支柱11を回転させる。このとき、スライダ15は、ガイド14の回転による遠心力を受ける。その遠心力が付勢力を上回り、かつ磁石32の吸引力およびスライダ15が段差27を乗り越えるのに必要な力を超えるまでは、ブレード12が常態位置Aに留まる。このため、所定の風速より風が弱いときは、風速に対する回転効率がよい常態位置Aにブレード12が配置され、風力エネルギーを効率よく発電に利用することができる。
風力発電用風車10および風力発電方法では、図2、図3、図4および図7に示すように、無風のとき、常態でスライダ15が支柱11方向に付勢されて支柱11に近い位置aにある。このとき、移動桿29が最下部に位置して支柱11が縮み、ブレード12は支柱11から離れた位置Aに配置される。ブレード12は、風を受けると支柱11を回転させる。このとき、スライダ15は、ガイド14の回転による遠心力を受ける。その遠心力が付勢力を上回り、かつ磁石32の吸引力およびスライダ15が段差27を乗り越えるのに必要な力を超えるまでは、ブレード12が常態位置Aに留まる。このため、所定の風速より風が弱いときは、風速に対する回転効率がよい常態位置Aにブレード12が配置され、風力エネルギーを効率よく発電に利用することができる。
所定の風速を超えると、図3、図5および図7に示すように、スライダ15は、ガイド14に対しスライドし、支柱11から離れた方向に移動して、位置bに配置される。スライダ15のスライドに応じて、ワイヤ31が引っ張られ、移動桿29が上方に移動して支柱11が伸び、ブレード12は位置Bに配置される。ブレード12がさらに強い風を受けると、図2、図3、図6および図7に示すように、スライダ15がさらに支柱11から離れた方向に移動して、位置cに配置される。スライダ15のスライドに応じて、ワイヤ31がさらに引っ張られ、移動桿29が上方に移動して支柱11が伸び、ブレード12は支柱11に近い位置Cに配置される。
このように、ブレード12が支柱11に近づくと、同じ回転数で支柱11を回転させるために、より大きな風力を必要とする。このため、ブレード12が常態の位置Aにあるときと比べて、同じ風速に対する支柱11の回転数が低下する。これにより、強風時にかかる負担を減らして壊れにくくすることができ、強風時にも回転を止めずに風力エネルギーを発電に有効利用することができる。
風が弱まり、遠心力が付勢力を下回ると、付勢力によりスライダ15が支柱11に近づく方向に移動し、移動桿29が下方に移動して支柱11が縮み、ブレード12が支柱11から離れる方向に移動する。ブレード12が常態位置Aに近づくと、磁石32が吸引力により支柱11に吸着する。このとき、スライダ15が支柱11に近い常態位置aに戻り、移動桿29が最下部まで移動して支柱11が縮み、ブレード12が支柱11から離れた常態位置Aまで戻る。これにより、常態位置Aにブレード12が戻るのが早くなり、風力エネルギーを効率よく発電に利用することができる。
風力発電用風車10は、風の力だけでブレード12を動かして、破損しないようにブレード12の回転を制御することができる。このため、ブレード12を動かすエネルギーや、強風時に回転を止めるエネルギーが不要である。これにより、エネルギーの無駄がなく、自動化することができる。また、メンテナンス時以外に発電を止める必要がなく、効率的である。
なお、支柱11は、磁石32の当たる部分が磁石を吸着させるようになっていれば、スチール以外の非鉄金属などから成っていてもよい。例えば、支柱11をアルミニウムで構成し、磁石32の当たる部分にスチール板を貼り付けるようにしてもよい。
なお、支柱11は、磁石32の当たる部分が磁石を吸着させるようになっていれば、スチール以外の非鉄金属などから成っていてもよい。例えば、支柱11をアルミニウムで構成し、磁石32の当たる部分にスチール板を貼り付けるようにしてもよい。
図8乃至図10は、本発明の第2の実施の形態の風力発電用風車および風力発電方法を示している。
図8乃至図10に示すように、風力発電用風車50は、支柱51とブレード52とアーム53とガイド54とスライダ55と伝動部材56と抵抗部材57とを有している。
図8乃至図10に示すように、風力発電用風車50は、支柱51とブレード52とアーム53とガイド54とスライダ55と伝動部材56と抵抗部材57とを有している。
図8に示すように、支柱51は、スチール製で円筒形状を成し、設置部に鉛直に設置されている。支柱51は、上端51aとの間に隙間58を開けて上端51aの開口の上方を覆うキャップ59を有している。
ブレード52は、4枚から成り、ジャイロミル型風車のブレード52から成っている。ブレード52は、支柱51から最も離れた常態位置Aにあるとき風を最も受けやすい状態となり、常態位置Aより支柱51に近い位置Cにあるとき風を受けにくい状態となるよう構成されている。
ブレード52は、4枚から成り、ジャイロミル型風車のブレード52から成っている。ブレード52は、支柱51から最も離れた常態位置Aにあるとき風を最も受けやすい状態となり、常態位置Aより支柱51に近い位置Cにあるとき風を受けにくい状態となるよう構成されている。
図8および図10に示すように、アーム53は、支柱51とブレード52とを接続している。アーム53は、全て同じ長さであり、3本を一組として、全部で4組12本から成る。アーム53は、各組ごとに支柱51の周囲の90度ずつずれた位置に配置されている。各組のアーム53は、それぞれ一端53aが支柱51の上部51bと中間位置51cと下部51dとに縦方向に間隔をあけて設けられた突起60に、支柱51の中心軸を含む平面内で回転可能に取り付けられている。各組のアーム53は、それぞれ他端53bが各ブレード52の上部52aと中間位置52bと下部52cとに縦方向に間隔をあけて、支柱51の中心軸を含む平面内で回転可能に取り付けられている。各組のアーム53は、互いに平行をなし、平行運動機構を構成している。各アーム53は、支柱51に対し垂直をなすとき、ブレード52を支柱51から最も離れた位置Aに位置付け、支柱51に対して傾斜してブレード52を支柱51に近い位置Cまで近づけることができ、ブレード52の支柱51からの距離を伸縮可能に構成されている。
図8乃至図10に示すように、ガイド54は、薄く細長い筒状であり、内部に長さ方向に沿った中空部61を有している。ガイド54は、支柱51の側部に90度間隔で4本取り付けられ、それぞれ支柱51から放射状に突出する方向に伸びている。各ガイド54は、支柱51側より先端側54aがやや高くなるよう傾斜して取り付けられており、中空部61の底面も先端側がやや高くなるよう傾斜している。各ガイド54は、中空部61の底面に段差62が設けられている。なお、支柱51は、側壁に内部51eと各ガイド54の中空部61とを連通する4つの連通孔(図示せず)を有している。
スライダ55は、分銅から成り、ガイド54の中空部61にスライド可能に設けられている。スライダ55は、重力により支柱51方向に付勢されて設けられている。スライダ55は、ガイド54の段差62により、支柱51側の常態位置aから先端側54aへの移動に抵抗が与えられている。
図8および図10に示すように、伝動部材56は、第1滑車63と第2滑車64とワイヤ65とを有している。第1滑車63は、各ガイド54の中空部61に1つずつ、全部で4つ設けられている。各第1滑車63は、支柱51の内部51eと各ガイド54の中空部61とにかけて、支柱51の中心軸を含む平面内で回転するよう設けられている。第2滑車64は、支柱51の上端51aに4つ設けられており、それぞれ支柱51の各突起60の延長上に取り付けられている。各第2滑車64は、支柱51の内部51eとキャップ59の隙間58とにかけて、それぞれアーム53の各組と支柱51の中心軸とを含む平面内で回転するよう設けられている。ワイヤ65は、各第1滑車63および各第2滑車64を介して、各スライダ55と各ブレード52とを接続している。伝動部材56は、スライダ55が常態で支柱51に近い位置aにあるとき、ブレード52を支柱51から離れた位置Aに配置可能にワイヤ65が伸び、スライダ55が遠心力で支柱51から離れた位置cにあるとき、ワイヤ65がブレード52を引張って支柱51に近い位置Cに配置するよう構成されている。
抵抗部材57は、4つのL字型の部材から成る。各抵抗部材57は、一方の腕部57aが最下部の4本のアーム53に固定され、他方の椀部57bが最下部の各アーム53の一端53aから垂直に下側に突出するよう固定されている。各抵抗部材57は、他方の腕部57bの先端に磁石66を有している。各抵抗部材57は、アーム53が支柱51の長さ方向に対して垂直でブレード52が常態位置Aにあるとき、磁石66が支柱51に吸着するよう構成されている。磁石66は、ブレード52の常態位置Aから支柱51方向への移動に、吸引力により抵抗を与えるようになっている。
なお、風力発電用風車50は、支柱51の下部に発電機(図示せず)が取り付けられている。発電機は、支柱51の回転エネルギーを、電気エネルギーに変換して発電するよう構成されている。
なお、風力発電用風車50は、支柱51の下部に発電機(図示せず)が取り付けられている。発電機は、支柱51の回転エネルギーを、電気エネルギーに変換して発電するよう構成されている。
次に、作用について説明する。
図8乃至図10に示すように、風力発電用風車50および風力発電方法では、無風のとき、常態でスライダ55が支柱51方向に付勢されて支柱51に近い位置aにある。このとき、伝動部材56のワイヤ65が伸びて、ブレード52は支柱51から離れた位置Aに配置される。ブレード52は、風を受けると支柱51を回転させる。このとき、スライダ55は、ガイド54の回転による遠心力を受ける。その遠心力が付勢力を上回り、かつ磁石66の吸引力およびスライダ55が段差62を乗り越えるのに必要な力を超えるまでは、ブレード52が常態位置Aに留まる。このため、所定の風速より風が弱いときは、風速に対する回転効率がよい常態位置Aにブレード52が配置され、風力エネルギーを効率よく発電に利用することができる。
図8乃至図10に示すように、風力発電用風車50および風力発電方法では、無風のとき、常態でスライダ55が支柱51方向に付勢されて支柱51に近い位置aにある。このとき、伝動部材56のワイヤ65が伸びて、ブレード52は支柱51から離れた位置Aに配置される。ブレード52は、風を受けると支柱51を回転させる。このとき、スライダ55は、ガイド54の回転による遠心力を受ける。その遠心力が付勢力を上回り、かつ磁石66の吸引力およびスライダ55が段差62を乗り越えるのに必要な力を超えるまでは、ブレード52が常態位置Aに留まる。このため、所定の風速より風が弱いときは、風速に対する回転効率がよい常態位置Aにブレード52が配置され、風力エネルギーを効率よく発電に利用することができる。
所定の風速を超えると、スライダ55は、ガイド54に対しスライドし、支柱51から離れた方向に移動して、位置bに配置される。スライダ55のスライドに応じて、伝動部材56のワイヤ65がブレード52を引っ張り、ブレード52は位置Bに配置される。ブレード52がさらに強い風を受けると、スライダ55がさらに支柱51から離れた方向に移動して、位置cに配置される。スライダ55のスライドに応じて、伝動部材56のワイヤ65がさらにブレード52を引っ張り、ブレード52は支柱51に近い位置Cに配置される。
このように、ブレード52が支柱51に近づくと、同じ回転数で支柱51を回転させるために、より大きな風力を必要とする。このため、ブレード52が常態の位置Aにあるときと比べて、同じ風速に対する支柱51の回転数が低下する。これにより、強風時にかかる負担を減らして壊れにくくすることができ、強風時にも回転を止めずに風力エネルギーを発電に有効利用することができる。
風が弱まり、遠心力が付勢力を下回ると、付勢力によりスライダ55が支柱51に近づく方向に移動し、重力によりブレード52が支柱51から離れる方向に移動する。ブレード52が常態位置Aに近づくと、磁石66が吸引力により支柱51に吸着する。このとき、スライダ55が支柱51に近い常態位置aに戻り、ワイヤ65が伸びた状態で、ブレード52が支柱51から離れた常態位置Aまで戻る。これにより、常態位置Aにブレード52が戻るのが早くなり、風力エネルギーを効率よく発電に利用することができる。
風力発電用風車50は、風の力だけでブレード52を動かして、破損しないようにブレード52の回転を制御することができる。このため、ブレード52を動かすエネルギーや、強風時に回転を止めるエネルギーが不要である。これにより、エネルギーの無駄がなく、自動化することができる。また、メンテナンス時以外に発電を止める必要がなく、効率的である。
10 風力発電用風車
11 支柱
12 ブレード
13 アーム
14 ガイド
15 スライダ
16 伝動部材
17 抵抗部材
18 第1支柱部
19 第2支柱部
20 第1アーム
21 第2アーム
22,23,24,25 突起
26 中空部
27 段差
28 連通孔
29 移動桿
30 滑車
31 ワイヤ
32 磁石
11 支柱
12 ブレード
13 アーム
14 ガイド
15 スライダ
16 伝動部材
17 抵抗部材
18 第1支柱部
19 第2支柱部
20 第1アーム
21 第2アーム
22,23,24,25 突起
26 中空部
27 段差
28 連通孔
29 移動桿
30 滑車
31 ワイヤ
32 磁石
Claims (5)
- 支柱に取り付けられたブレードに風を受けて回転し、その回転により発電するための風力発電用風車であって、
アームとガイドとスライダと伝動部材とを有し、
前記アームは前記ブレードの前記支柱からの距離を伸縮可能に前記支柱と前記ブレードとを接続し、
前記ガイドは前記支柱の側部に取り付けられて前記支柱から突出する方向に伸び、
前記スライダは前記ガイドに対してその長さ方向にスライド可能に支柱方向に付勢されて設けられ、
前記伝動部材は前記スライダが常態で前記支柱に近い位置にあるとき前記ブレードを前記支柱から離れた位置に配置し、前記スライダが遠心力で前記支柱から離れた位置にあるとき前記ブレードを前記支柱に近い位置に配置するよう構成されていることを、
特徴とする風力発電用風車。 - 前記支柱は第1支柱部と第2支柱部とから成り、前記第1支柱部と前記第2支柱部との相対運動により伸縮可能に構成され、
前記アームは、前記第1支柱部と前記ブレードとを接続する第1アームと、前記第2支柱部と前記ブレードとを接続する第2アームとから成り、前記支柱が縮んだとき前記ブレードを前記支柱から離れた位置に配置し、前記支柱が伸びたとき前記ブレードを前記支柱に近い位置に配置するよう構成され、
前記ガイドは前記第2支柱部の側部に取り付けられて前記第2支柱部から突出する方向に伸び、
前記伝動部材は前記スライダが常態で前記第2支柱部に近い位置にあるとき前記支柱を縮め、前記スライダが遠心力で前記第2支柱部から離れた位置にあるとき前記支柱を伸ばすよう前記スライダと前記第1支柱部とを接続していることを、
特徴とする請求項1記載の風力発電用風車。 - 前記伝動部材はワイヤから成り、前記スライダが常態で前記支柱に近い位置にあるとき前記ブレードを前記支柱から離れた位置に配置可能に伸び、前記スライダが遠心力で前記支柱から離れた位置にあるとき前記ブレードを引張って前記支柱に近い位置に配置するよう前記スライダと前記ブレードまたは前記アームとを接続していることを、
特徴とする請求項1記載の風力発電用風車。 - 前記ブレードの常態位置から支柱方向への移動に吸引力により抵抗を与える磁石を有し、
前記アームは前記ブレードが前記支柱に対し平行運動するよう前記支柱と前記ブレードとを接続し、
前記ガイドは筒状であって前記支柱を垂直に設置したとき支柱側より先端側が高くなるよう傾斜し、前記スライダは前記ガイドの内部にスライド可能に設けられて重力により支柱方向に付勢され、前記ガイドの内部底面に前記スライダの常態位置から先端側への移動に抵抗を与える段差が設けられていることを、
特徴とする請求項1,2または3記載の風力発電用風車。 - 支柱にアームにより取り付けられたブレードに風を受けて前記支柱を回転させ、その回転により発電させる風力発電方法であって、
前記ブレードを高速で回転するとき前記支柱に近い位置に配置させ、低速で回転するとき前記支柱から離れた位置に配置させることを、
特徴とする風力発電方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004214947A JP2006037753A (ja) | 2004-07-22 | 2004-07-22 | 風力発電用風車 |
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JP2004214947A JP2006037753A (ja) | 2004-07-22 | 2004-07-22 | 風力発電用風車 |
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-
2004
- 2004-07-22 JP JP2004214947A patent/JP2006037753A/ja active Pending
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