JP2006105117A - Wind power generation device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、垂直軸型の風車を用いた風力発電装置に係り、特に風車のまわりに複数の翼部材を有する筒状体を配設することによって、風向きにかかわらず、風車の正回転を妨げる風を翼部材で遮って、該風車を正回転させる風のみを該風車に当てて風車を常に一方向に正回転させることができ、水平軸型のむき出しの風車では回らないような弱い風でも風車が始動回転して発電が行われるようにし、発電効率が高く、しかも風車がむき出しでないことにより安全性が高く、設置場所が小さくて済み、騒音が小さく、また暴風等の強風にも十分対応可能で、極めて実用的かつ高性能の風力発電装置に関する。 The present invention relates to a wind turbine generator using a vertical axis type windmill, and in particular, by disposing a cylindrical body having a plurality of blade members around the windmill, the forward rotation of the windmill is prevented regardless of the wind direction. The wind turbine can always rotate forward in one direction by blocking only the wind that normally rotates the wind turbine by blocking the wind with the wing member, and even with weak wind that does not rotate with a horizontal axis type wind turbine. The wind turbine starts and rotates to generate power, and the power generation efficiency is high, and since the wind turbine is not exposed, safety is high, installation space is small, noise is low, and it is fully compatible with strong winds such as storms. It relates to a wind power generator that is possible, extremely practical and high performance.
風力発電装置に使用される風車の代表的なものとして、図18及び図19に示すような、水平軸2回りに回転するプロペラ形の水平軸型の風車1がある。大型の風車ではブレード直径が60mを超えるものがあるが、小型の風車1では例えばブレード直径は1m程度である。 As a typical windmill used in a wind turbine generator, there is a propeller-shaped horizontal
小型の風車1は、ポール3の上端に回動自在に取り付けられ、尾翼6により風4の方向に対して常にプロペラ5が真正面を向くように矢印A又は矢印B方向に回動するようになっている。これによりプロペラ5は、刻々と風向きが変化する風を受けながら矢印C方向に回転し、該プロペラに連結された発電機(図示せず)が発電を行うようになっている。 The
しかしプロペラ形の風車1は、プロペラ5の風切り音が騒音となる場合があり、また図19に示すように、風向きに応じて360°の範囲で風車1全体が回動するため、プロペラ5の回転範囲8及び尾翼6の回転範囲9を安全に確保する必要があり、従ってかなり広い設置場所を必要とし、風車1の取付け場所を慎重に選択する必要があった。
またこの種の風車1が、極く微風でも始動回転するためには、風車の停止時に発電機をモータとして一時的に利用して、わずかな電力を与えて初期トルクを風車に与える等の工夫がなされており、かなり技術的に難しいものであった。However, in the propeller-
In order for this type of
一方、垂直軸型の風車の場合には、音が静かである上に、どの方向の風でもそのまま受けることができるので、取付け場所の自由度が高いという利点がある。 On the other hand, in the case of a vertical axis type windmill, the sound is quiet and the wind in any direction can be received as it is.
ただ垂直軸型の風車の場合には、正回転の方向(発電が行われる方向)に風車を回転させる風と風車の回転を妨げる風を同時に受けるので、風が弱いと風車が回り出さないと共に、常に風車を逆回転させるトルクも作用し、発電効率が低いという問題があった。
また暴風等の際には、風車が異常な高速回転をして破損したり、発電機を破損させたりするおそれがあり、多くの改良すべき余地があった。However, in the case of a vertical axis type windmill, since the wind that rotates the windmill in the forward rotation direction (the direction in which power generation is performed) and the wind that impedes the rotation of the windmill are simultaneously received, However, there is a problem that the power generation efficiency is low because the torque that always reversely rotates the windmill also acts.
Further, in the case of a storm or the like, the windmill may be damaged due to abnormal high-speed rotation or the generator may be damaged, and there is much room for improvement.
なお、本願出願人及び発明者は、本願発明に関連する公知特許文献及び公知非特許文献を知らないので、その記載を省略する。 The applicant and the inventor of the present application do not know the known patent documents and the known non-patent documents related to the present invention, so the description is omitted.
本発明は、上記した従来技術の欠点を除くためになされたものであって、その目的とするところは、垂直軸型の風車の回転を発電機に伝えて発電を行う風力発電装置において、風車に被せることができるように筒状に形成され外周面に通風窓が形成された筒状体と、通風窓に配設され風車を正回転させる風を通風窓に導き風車の正回転を妨げる風を遮る翼部材とを備えることによって、風の力を効率的に風車に伝えることができるようにすることであり、またこれによって格別の電気的な操作による初期トルクを与えることなく、弱い風でも風車が始動回転するようにして、風力発電の効率を向上させることである。 The present invention has been made in order to eliminate the above-described drawbacks of the prior art, and an object of the present invention is to provide a wind turbine generator for generating power by transmitting rotation of a vertical axis wind turbine to a generator. A cylindrical body that is formed in a cylindrical shape so that it can be placed on the outer peripheral surface and a ventilation window is formed on the outer peripheral surface, and a wind that is arranged on the ventilation window and that winds forwardly rotates the windmill to the ventilation window and prevents the windmill from rotating forward. By providing a wing member that shields the wind, it is possible to efficiently transmit the wind force to the windmill, and thereby, even in a weak wind without giving an initial torque by special electrical operation. It is to improve the efficiency of wind power generation by causing the windmill to start and rotate.
また他の目的は、上記構成において、外周面の全周に複数の通風窓を形成し、翼部材だけでなく通風窓の間の桟をも利用して風車の正回転を妨げる風を遮るように構成することによって、翼部材ではカバーできない領域に吹く風を遮り、風車がより弱い風でも正回転するように風を集中的に導くことができるようにすることである。 Another object of the present invention is to form a plurality of ventilation windows on the entire circumference of the outer peripheral surface in the above-described configuration, and to block the wind that hinders the normal rotation of the windmill by using not only the blade member but also a cross between the ventilation windows. By configuring in this way, it is possible to block the wind blowing in the area that cannot be covered by the wing member, and to concentrate the wind so that the windmill can rotate forward even with a weaker wind.
更に他の目的は、上記構成において、翼部材を開閉可能に配設し、風速に応じて翼部材の開度を変化させ通風窓に導入する風の量を調節可能とする開閉装置を備えることによって、暴風時のように風が特に強いときに風車の回転速度を制限し、又は風車を停止させ、風車及び発電機の破損を防止し、風力発電装置の耐風強度の向上を図ることである。 Still another object of the present invention is to provide an opening / closing device in which the wing member can be opened and closed, and the amount of wind introduced into the ventilation window can be adjusted by changing the opening degree of the wing member according to the wind speed. By restricting the rotation speed of the windmill when the wind is particularly strong as in a storm, or stopping the windmill, preventing the windmill and the generator from being damaged, and improving the wind resistance strength of the wind turbine generator .
また他の目的は、上記構成において、翼部材に取り付けられた弾性体が風速に応じて変形して翼部材の開度が自動的に変化するように開閉装置を構成することによって、暴風時に風速が非常に高くなった場合に風の強さに応じて翼部材の開度を小さくして風車に当る風を抑え、風速が平常に戻ると自動的に元の開度に復帰するようにし、風車の回転速度の抑制及び風車の停止を弾性体の弾性力を利用して自動的に行うことができるようにし、安価な機構で強風に対する安全性の高い風力発電装置を得ることである。 Another object of the present invention is to provide an opening / closing device in which the elastic body attached to the wing member is deformed according to the wind speed and the opening degree of the wing member is automatically changed. When the wind speed becomes very high, the opening of the wing member is reduced according to the strength of the wind to suppress the wind hitting the windmill, and when the wind speed returns to normal, it automatically returns to the original opening, An object of the present invention is to obtain a wind power generator with high safety against strong winds by using an inexpensive mechanism so that the rotational speed of the windmill can be suppressed and the windmill can be automatically stopped using the elastic force of the elastic body.
更に他の目的は、上記構成において、開閉装置が、風速に応じて作動するモータと、該モータの軸に取り付けられたプーリと翼部材の支持軸に取り付けられたすべてのプーリとに巻き掛けられた無端の巻掛け伝動部材とを備え、すべての翼部材を同期して開閉可能に構成することによって、翼部材の開度を風速に応じて自在に制御できるようにして、ある程度の強風下でも風力発電を継続できるようにすると共に、必要に応じて風車を停止させて風力発電装置を保護することもできるようにすることであり、またこれによって風の強弱に左右されずに風力発電を定常的に行うことができるようにすることである。 Still another object is that, in the above-described configuration, the opening / closing device is wound around a motor that operates in accordance with the wind speed, a pulley that is attached to the shaft of the motor, and all pulleys that are attached to the support shaft of the wing member. Endless winding transmission member, and by opening and closing all the wing members synchronously, the opening degree of the wing members can be freely controlled according to the wind speed, even under some strong winds In addition to being able to continue wind power generation, it is possible to protect the wind power generation equipment by stopping the windmill if necessary, and this makes wind power generation steady regardless of the strength of the wind. Is to be able to do it automatically.
要するに本発明(請求項1)は、垂直軸型の風車の回転を発電機に伝えて発電を行う風力発電装置において、前記風車に被せることができるように筒状に形成され外周面に通風窓が形成された筒状体と、前記通風窓に配設され前記風車を正回転させる風を前記通風窓に導き前記風車の正回転を妨げる風を遮る翼部材とを備えたことを特徴とするものである。 In short, the present invention (Claim 1) is a wind power generator for generating electric power by transmitting rotation of a vertical axis type windmill to a generator, and is formed in a cylindrical shape so as to be covered on the windmill. And a wing member that is arranged in the ventilation window and that guides wind that normally rotates the windmill to the ventilation window and blocks wind that prevents the windmill from rotating forward. Is.
また本発明(請求項2)は、垂直軸型の風車の回転を発電機に伝えて発電を行う風力発電装置において、前記風車に被せることができるように筒状に形成され外周面の全周に複数の通風窓が形成された筒状体と、前記通風窓に夫々配設され前記風車を正回転させる風を前記通風窓に導き前記風車の正回転を妨げる風を遮る翼部材とを備え、前記翼部材だけでなく前記通風窓の間の桟をも利用して前記風車の正回転を妨げる風を遮るように構成したことを特徴とするものである。 Further, the present invention (Claim 2) is a wind power generator for generating electric power by transmitting rotation of a vertical axis type windmill to a generator, and is formed in a cylindrical shape so as to be covered on the windmill. A cylindrical body having a plurality of ventilation windows formed thereon, and a wing member that is disposed on each of the ventilation windows and that guides wind that normally rotates the windmill to the ventilation windows and blocks wind that prevents the windmill from rotating forward. In addition, not only the wing member but also a cross between the ventilation windows is used to block the wind that prevents the wind turbine from rotating forward.
また本発明(請求項3)は、垂直軸型の風車の回転を発電機に伝えて発電を行う風力発電装置において、前記風車に被せることができるように筒状に形成され外周面の全周に複数の通風窓が形成された筒状体と、前記通風窓に夫々開閉可能に配設され前記通風窓の開口面積と同等の面積を有し前記風車を正回転させる風を前記通風窓に導き前記風車の正回転を妨げる風を遮る翼部材と、風速に応じて前記翼部材の開度を変化させ前記通風窓に導入する風の量を調節可能とする開閉装置とを備えたことを特徴とするものである。 Further, according to the present invention (Claim 3), in a wind turbine generator that generates power by transmitting the rotation of a vertical axis wind turbine to a generator, the wind turbine generator is formed in a cylindrical shape so as to be covered on the wind turbine, and the entire circumference of the outer peripheral surface. A cylindrical body having a plurality of ventilation windows formed therein, and a wind that is disposed in the ventilation windows so as to be openable and closable, and has an area equivalent to an opening area of the ventilation windows and that rotates the windmill forward. A wing member that blocks wind that prevents the wind turbine from rotating forward; and an opening and closing device that adjusts an amount of wind introduced into the ventilation window by changing an opening degree of the wing member according to wind speed. It is a feature.
また本発明(請求項4)は、前記開閉装置が、前記翼部材に取り付けられた弾性体が風速に応じて変形して前記翼部材の開度が変化するように構成されていることを特徴とするものである。 The present invention (Claim 4) is characterized in that the opening / closing device is configured such that an elastic body attached to the wing member is deformed according to wind speed to change the opening degree of the wing member. It is what.
また本発明(請求項5)は、前記開閉装置が、風速に応じて作動するモータと、該モータの軸に取り付けられたプーリと前記翼部材の支持軸に取り付けられたすべてのプーリとに巻き掛けられた無端の巻掛け伝動部材とを備え、すべての前記翼部材を同期して開閉可能に構成されたものであることを特徴とするものである。 According to the present invention (Claim 5), the opening / closing device is wound around a motor that operates in accordance with the wind speed, a pulley attached to the shaft of the motor, and all pulleys attached to the support shaft of the blade member. And an endless winding transmission member that is hung, and is configured such that all the wing members can be opened and closed synchronously.
本発明は、上記のように垂直軸型の風車の回転を発電機に伝えて発電を行う風力発電装置において、風車に被せることができるように筒状に形成され外周面に通風窓が形成された筒状体と、通風窓に配設され風車を正回転させる風を通風窓に導き風車の正回転を妨げる風を遮る翼部材とを備えたので、風の力を効率的に風車に伝えることができる効果があり、またこの結果格別の電気的な操作による初期トルクを与えることなく、弱い風でも風車が始動回転するという効果があり、風力発電の効率を向上させることができる効果が得られる。 The present invention is a wind power generator that generates power by transmitting the rotation of a vertical axis windmill to a generator as described above, and is formed in a cylindrical shape so that the windmill can be covered, and a ventilation window is formed on the outer peripheral surface. And a wing member that is arranged in the ventilation window and that guides the wind that rotates the windmill in the forward direction to the ventilation window and blocks the wind that prevents the windmill from rotating forward, efficiently transmits wind force to the windmill. As a result, there is an effect that the windmill starts and rotates even in a weak wind without giving an initial torque by special electrical operation, and the effect of improving the efficiency of wind power generation is obtained. It is done.
また上記構成において、外周面の全周に複数の通風窓を形成し、翼部材だけでなく通風窓の間の桟をも利用して風車の正回転を妨げる風を遮るように構成したので、風車がより弱い風でも正回転するように風を集中的に導くことができる効果がある。 Also, in the above configuration, a plurality of ventilation windows are formed on the entire circumference of the outer peripheral surface, and not only the blade member but also a cross between the ventilation windows is used to block the wind that prevents the wind turbine from rotating forward. There is an effect that the wind can be intensively guided so that the windmill rotates forward even with a weaker wind.
更に上記構成において、翼部材を開閉可能に配設し、風速に応じて翼部材の開度を変化させ通風窓に導入する風の量を調節可能とする開閉装置を備えたので、暴風時のように風が特に強いときに風車の回転速度を制限し、又は風車を停止させ、風車及び発電機の破損を防止することができる効果があり、またこの結果風力発電装置の耐風強度の向上を図ることができる効果がある。 Further, in the above configuration, the wing member is disposed so as to be openable and closable, and includes an opening and closing device that can adjust the amount of wind introduced into the ventilation window by changing the opening degree of the wing member according to the wind speed. Thus, when the wind is particularly strong, there is an effect of limiting the rotation speed of the windmill or stopping the windmill and preventing the windmill and the generator from being damaged, and as a result, improving the wind resistance strength of the wind turbine generator. There is an effect that can be achieved.
また上記構成において、翼部材に取り付けられた弾性体が風速に応じて変形して翼部材の開度が自動的に変化するように開閉装置を構成したので、暴風時に風速が非常に高くなった場合に風の強さに応じて翼部材の開度を小さくして風車に当る風を抑え、風速が平常に戻ると自動的に元の開度に復帰するようにし、風車の回転速度の抑制及び風車の停止を弾性体の弾性力を利用して自動的に行うことができるため、安価な機構で強風に対する安全性の高い風力発電装置を得ることができる効果がある。 In the above configuration, since the opening / closing device is configured so that the elastic body attached to the wing member is deformed according to the wind speed and the opening degree of the wing member is automatically changed, the wind speed becomes very high during a storm. In this case, the opening of the wing member is reduced according to the strength of the wind to suppress the wind hitting the windmill, and when the wind speed returns to normal, it automatically returns to the original opening, and the rotation speed of the windmill is suppressed. Since the wind turbine can be automatically stopped using the elastic force of the elastic body, it is possible to obtain a wind power generator having high safety against strong winds with an inexpensive mechanism.
更には、上記構成において、開閉装置が、風速に応じて作動するモータと、該モータの軸に取り付けられたプーリと翼部材の支持軸に取り付けられたすべてのプーリとに巻き掛けられた無端の巻掛け伝動部材とを備え、すべての翼部材を同期して開閉可能に構成したので、翼部材の開度を風速に応じて自在に制御でき、ある程度の強風下でも風力発電を継続できると共に、必要に応じて風車を停止させて風力発電装置を保護することもできる効果があり、またこの結果風の強弱に左右されずに風力発電を定常的に行うことができるという効果が得られる。 Further, in the above configuration, the opening / closing device is an endless coil wound around a motor that operates according to the wind speed, a pulley attached to the shaft of the motor, and all the pulleys attached to the support shaft of the wing member. Since it has a winding transmission member and all wing members can be opened and closed synchronously, the opening degree of the wing members can be freely controlled according to the wind speed, and wind power generation can be continued even under a certain strong wind, If necessary, the wind turbine can be stopped to protect the wind power generation apparatus, and as a result, wind power generation can be performed constantly without being influenced by the strength of the wind.
以下本発明を図面に示す実施例に基いて説明する。本発明の第1実施例に係る風力発電装置10は、図1から図5において、筒状体11と、翼部材12と、開閉装置13と、垂直軸型の風車14と、発電機22とを備えている。 Hereinafter, the present invention will be described based on embodiments shown in the drawings. A
筒状体11は、図1から図4に示すように、垂直軸型の風車14に被せることができるように筒状に形成され、外周面の全周に複数の通風窓11aが形成されたものであって、例えば円筒形に形成され、上端は蓋15により塞がれ、下端は基台16に固定されている。 As shown in FIGS. 1 to 4, the
通風窓11aは、例えば四角形に形成され、例えば均等に8箇所形成されている。各々の通風窓11aはなるべく大きく開口していることが望ましい。風を多く取り込むことができるからである。 The
通風窓11aは、複数形成されているので、隣り合う通風窓11aの間には、逆風遮蔽用の桟11bが存在する。 Since a plurality of
筒状体11の蓋15の中央は、図4に示すように、風車14の軸14aが上に貫通しており、該軸14aを支持する軸受18が軸受押え19により取り付けられている。軸受18及び軸受押え19は、カバー20により覆われ、雨や粉麈が入り込まないようにシールされ、基台16に固定されている。 As shown in FIG. 4, the shaft 14 a of the
筒状体11の底部11cは、基台16に接しており、該底部11c及び基台16の中央を風車14の軸14aが下に貫通し、軸受18により支持されている。軸受18は、軸受押え19により基台16に固定されている。 The bottom portion 11 c of the
軸14aの同軸下方には、ブラケット21を用いて発電機22が取り付けられており、該発電機22の軸22aと軸14aとは、カップリング23を介して連結されている。発電機22は、例えば円錐台形に形成された基台16の内部に収まるように取り付けられている。 A
風車14は、本実施例では、例えば円筒形の胴体14bの外周面に断面円形の翼14cを均等に配列して取り付けたものとなっている。風車14の形式はこれに限るものではなく、垂直軸型のものであればよく、パドル形風車、サポニウス形風車、S形風車、ジャイロミル形風車又はダリウス形風車等でもよく、またシロッコファンを使用してもよい(いずれも図示せず)。 In the present embodiment, the
翼部材12は、通風窓11aに夫々開閉可能に配設され、該通風窓11aの開口面積と同等の面積を有し、風車14を正回転させる風を通風窓11aに導き、風車14の正回転を妨げる風を遮るものであって、例えば通風窓11aの左端に所定の角度範囲内(例えば最大開度が60°)で開閉可能に取り付けられている。 The
各々の翼部材12は、支持軸24に夫々固定されており、該支持軸24は、例えば通風窓11aの左端に設けられた軸受部11dに回動自在に軸支されている。支持軸24の下部は、夫々基台16を貫通しており、該基台内となる下端に歯付きプーリ25が夫々取り付けられている。 Each
開閉装置13は、図4及び図5に示すように、風速に応じて翼部材12の開度を変化させ、通風窓11aに導入する風4の量を調節可能とするものであって、例えばモータ26と、巻掛け伝動部材の一例たる歯付きベルト28とを備え、すべての翼部材12を同期して開閉可能に構成されている。 As shown in FIGS. 4 and 5, the opening /
モータ26は、風速や発電機22により発生する発電電圧に応じて作動するように構成された、例えばパルスモータであって、図17において、制御部27によって回転角度及び回転方向が制御されるようになっており、基台16にブラケット29を介して取り付けられている。モータ26の軸(図示せず)には、歯付きプーリ30が取り付けられている。 The
歯付きベルト28は、モータ26の軸に取り付けられたプーリの一例たる歯付きプーリ30と翼部材12の支持軸24に取り付けられたすべてのプーリの一例たる歯付きプーリ25とに巻き掛けられた無端のベルトである。 The
隣り合う歯付きプーリ25の間及び歯付きプーリ25と歯付きプーリ30との間には、夫々テンションローラ31が配設され、歯付きプーリ25,30と歯付きベルト28とを有効に噛み合わせると共に、該歯付きベルト28に一定の張力を与えるようになっている。張力の調整は、各テンションローラ31が取り付けられた支持部材32をスライドさせることにより行うようになっている。
次に本発明の第2実施例に係る風力発電装置42は、図12及び図13において、筒状体11と、翼部材12と、垂直軸型の風車14と、発電機(図示省略、なお図3の符号22参照)と、開閉装置43とを備えている。 Next, in FIG. 12 and FIG. 13, the
開閉装置43は、翼部材12に取り付けられた弾性体の一例たるねじりばね44が風速に応じて変形して翼部材12の開度が変化するように構成されている。 The opening / closing device 43 is configured such that the
ねじりばね44は、翼部材12の支持軸45の同軸上に、軸受部11dと座金46の間に挟まれるようにして、例えば2個ずつ取り付けられており、一端44aが筒状体11に固定され、他端44bが翼部材12に掛かっており、翼部材12を開く方向に付勢している。座金46はナット48により支持軸45の上下端に固定されている。 For example, two torsion springs 44 are mounted on the same axis of the
翼部材12の最大開度は、例えば60°であるが、該最大開度は、例えば図示しないストッパを翼部材12に形成するか、又は別途ストッパを設けることにより制限している。 The maximum opening of the
他の部分は、本発明の第1実施例と同一であるので、同一の部分には図面に同一の符号を付し、説明を省略する。 Since the other parts are the same as those of the first embodiment of the present invention, the same parts are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted.
なお、風力発電装置10,42を、図1、図2及び図16に示すように、ポール33の上端に取り付ける場合、該ボール33の上端にアタッチメント34を取り付けて、該アタッチメント34の上に基台16を固定するようにすればよく、また図17に示すように、家屋35の屋根36に取り付ける場合には、例えば該屋根36に架台38を取り付け、該架台38に基台16を固定するようにすればよい。 1, 2, and 16, when the
本発明は、上記のように構成されており、以下その作用について説明する。まず本発明の第1実施例に係る風力発電装置10の作用について説明すると、図6において、翼部材12が開いている状態で、例えば風4が北から矢印N方向に吹くと、筒状体11に当った風4のうち、図面上におけるおよそ右半分の風は、翼部材12及び桟11bに導かれて北側及び北東側に位置する通風窓11aから矢印I方向に筒状体11の中に入る。隣り合う2つの翼部材12に挟まれた領域は、通風窓11aに近づくに従って次第に狭くなるので、風4の風速を増加させる作用がある。 The present invention is configured as described above, and the operation thereof will be described below. First, the operation of the
加速された風4は、風車14の翼14cを押すので、該風車14が正回転方向、即ち矢印G方向に勢いよく回転し、発電機22による発電が行われる。風車14を回転させた風4は、南側付近に位置する通風窓11aからその周囲の負圧により吸い出されるようにして、筒状体11の外へ矢印O方向に出て行く。 The accelerated
一方筒状体11に当った風4のうち、図面上におけるおよそ左半分の風4は、右半分4の風4とは逆に、翼部材12及び桟11bにより遮られて通風窓11aから筒状体11の中へはほとんど入らないで、図中左方向(西方向)に逃げて行く。 On the other hand, of the
即ち、図7に示すように、筒状体11のおよそ左半分は、風車14の正回転を妨げる風4が吹かない大きな領域50となる。筒状体11のおよそ右半分のうち、北側と北東側の通風窓11aの付近は、風車14を正回転させる風4が加速された状態で吹く領域51となる。 That is, as shown in FIG. 7, approximately the left half of the
風力発電装置10は、風向きを問わず使用できる垂直軸型の風車の特徴をそのまま生かすことができ、図8において、例えば風4が西から矢印W方向に吹いている場合には、図面上におけるおよそ上半分の風4は翼部材12及び桟11bに導かれて西側及び北西側に位置する通風窓11aから矢印I方向に筒状体11の中に入って風車14を矢印G方向に勢いよく回転させる。図面上におけるおよそ下半分の風4は、翼部材12及び桟11bに遮られて筒状体11の中に入ることができないので、風車14を逆回転させるトルクはほとんど発生しない。 The
また図9において、例えば風4が南から矢印S方向に吹いている場合には、図面上におけるおよそ左半分の風4は翼部材12及び桟11bに導かれて南側及び南西側に位置する通風窓11aから矢印I方向に筒状体11の中に入って風車14を矢印G方向に勢いよく回転させる。図面上におけるおよそ右半分の風4は、翼部材12及び桟11bに遮られて筒状体11の中に入ることができないので、風車14を逆回転させるトルクはほとんど発生しない。 In FIG. 9, for example, when the
そして図10において、例えば風4が東から矢印E方向に吹いている場合には、図面上におけるおよそ下半分の風4は翼部材12及び桟11bに導かれて東側及び南東側に位置する通風窓11aから矢印I方向に筒状体11の中に入って風車14を矢印G方向に勢いよく回転させる。図面上におけるおよそ上半分の風4は、翼部材12及び桟11bに遮られて筒状体11の中に入ることができないので、風車14を逆回転させるトルクはほとんど発生しない。 In FIG. 10, for example, when the
台風等の暴風時において、ある一定の風速を超え、例えば発電機22からの出力電圧が一定の値を超えた場合には、図14及び図15に示すように、該電圧を制御部27がこれを検知して開閉装置13のモータ26を作動させる。 During a storm such as a typhoon, when a certain wind speed is exceeded, for example, when the output voltage from the
翼部材12の開度は、通常例えば60°で最も開いた状態であるが、風速が一定値を超えると、次第に開度が小さくなり、やがて0°となるように制御される。なお、この線図は一例を示したに過ぎず、どのように翼部材12の開度を制御するかは任意である。 The opening degree of the
具体的には、モータ26が矢印F方向に所定角度回転すると、歯付きプーリ30が歯付きベルト28を矢印J方向に駆動する。すると翼部材12の支持軸24に取り付けられた歯付きプーリ25がすべて同期して矢印K方向に回動し、これに伴って翼部材12が矢印K方向に回動する。モータ26の回転角度に応じて翼部材12の開度が少なくなり、やがて開度は0°となる。 Specifically, when the
逆にモータ26が矢印H方向に回転すると、歯付きプーリ30が歯付きベルト28を矢印L方向に駆動する。すると翼部材12の支持軸24に取り付けられた歯付きプーリ25がすべて同期して矢印M方向に回動し、これに伴って翼部材12が矢印M方向に回動する。モータ26の回転角度に応じて翼部材12の開度が大きくなり、最大で開度は60°となる。 Conversely, when the
むき出しの風車の場合には、風車の回転速度が上がりすぎて発電機等が壊れることが懸念されるが、本発明に係る風力発電装置10の場合には、強風下においても、翼部材12の開度を自動的に調節して、風車14の回転速度を適正に抑えることができ、せっかくの風を無駄にすることなく、継続的に風力発電を行うことができる。なお、必要に応じて風車14を停止させることも可能である。 In the case of a bare windmill, there is a concern that the rotational speed of the windmill will increase too much and the generator and the like may be broken. However, in the case of the
本発明の第2実施例に係る風力発電装置42の場合には、図12及び図13に示すように、風速が大きくなった場合に、その風圧によって正面から風を受けている翼部材12がねじりばね44に抗して自動的に回動し、通風窓11aを狭める。 In the case of the
これによって筒状体11内に入る風が少なくなるので、強風下においても風車14の回転速度を抑制して発電を継続することができる。風向きが変化したり、風が弱まった場合には、翼部材12はねじりばね44の弾性力により開く方向へ自動的に回動する。通常は最大開度の状態に直ちに復帰する。 As a result, the amount of wind entering the
平常時の筒状体11への風の導入及び遮断についての作用は、本発明の第1実施例と同様である。 The operation of introducing and blocking the wind to the
上記した第1実施例に係る風力発電装置10と第2実施例に係る風力発電装置42は、上記のように、風を巧みに捕らえているため、非常に回転効率が高いので、極く微風で風車4が始動回転できる特長があり、また図16及び図17に示すように、いずれもポール33の上に設置して使用することもできるし、非常に狭い設置場所でも使用可能であり、周囲に対する危険や騒音の問題も従来例に比べて非常に少ない。
また家屋35の屋根36に設置して使用することも可能である。出力の向上を図るためには、例えば垂直方向や水平方向に複数台並べて設置することも可能である。Since the wind
It can also be used by being installed on the roof 36 of the
4 風
10 風力発電装置
11 筒状体
11a 通風窓
11b 桟
12 翼部材
13 開閉装置
14 風車
22 発電機
26 モータ
28 巻掛け伝動部材の一例たる歯付きベルト
30 プーリの一例たる歯付きプーリ
42 風力発電装置
43 開閉装置
44 弾性体の一例たるねじりばね4 Wind 10
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