JP2007113562A - Wind power generation device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、風力エネルギを電気エネルギに変換する風力発電装置に関し、詳しくは、ダリウス翼及びサボニウス翼を備えた風力発電装置に関する。 The present invention relates to a wind turbine generator that converts wind energy into electric energy, and more particularly, to a wind turbine generator that includes a Darrieus wing and a Savonius wing.
風のエネルギを電気エネルギに変換する風力発電装置の一種として、ダリウス翼及びサボニウス翼を備えた複合翼型風力発電装置が利用されている。
斯かる複合翼型風力発電装置は、始動時や風速が所定値以下の微風状態時には低速回転特性に優れた前記サボニウス翼による回転を利用しつつ、風速が所定値を越えると高速回転特性に優れた前記ダリウス翼による回転を利用し得る点で有効であるが、一般的な複合翼型風力発電装置においては、前記サボニウス翼及び前記ダリウス翼が同一回転軸に支持されている為に、高速回転時においては前記サボニウス翼が前記ダリウス翼に対する回転抵抗となるという問題がある。
As a type of wind power generation apparatus that converts wind energy into electric energy, a composite wing type wind power generation apparatus including a Darrieus wing and a Savonius wing is used.
Such a composite wing-type wind turbine generator is excellent in high-speed rotation characteristics when the wind speed exceeds a predetermined value while utilizing the rotation by the Savonius blade excellent in low-speed rotation characteristics at the time of start-up or in a light wind state where the wind speed is a predetermined value or less. In addition, it is effective in that the rotation by the Darius blade can be used, but in a general composite blade type wind power generator, since the Savonius blade and the Darrieus blade are supported on the same rotation shaft, the rotation speed is high. In some cases, the Savonius wing becomes a rotational resistance to the Darrieus wing.
この点に関し、前記ダリウス翼を支持するダリウス翼用回転軸を、前記サボニウス翼を支持するサボニウス翼用回転軸に外挿させると共に、低速域においてはダリウス翼用回転軸をサボニウス翼用回転軸に係合させ、且つ、高速域においてはダリウス翼用回転軸とサボニウス翼用回転軸との係合を解除する構成が提案されている(下記特許文献1参照)。
In this regard, the Darrieus wing rotation shaft that supports the Darrieus wing is extrapolated to the Savonius wing rotation shaft that supports the Savonius wing, and the Darrieus wing rotation shaft is used as the Savonius wing rotation shaft in the low speed range. There has been proposed a configuration in which the engagement is performed and the engagement between the Darrieus blade rotation shaft and the Savonius blade rotation shaft is released in a high speed range (see
この特許文献1に記載された風力発電装置は、始動時又は微風時に、サボニウス翼用回転軸とダリウス翼用回転軸との共働による発電をし、その後、風速が上がるとダリウス翼用回転軸のみの発電へと切り替わる。しかしながら、このときサボニウス翼用回転軸は風によって回転しているにも拘わらず発電には何ら関与していない。
The wind power generator described in
さらに、前記特許文献に記載の構成を含めて従来の風力発電装置は、ダリウス翼及びサボニウス翼が軸線回り同一方向へ回転するように構成されており、発電効率の点で改善の余地がある。 Furthermore, the conventional wind turbine generator including the configuration described in the patent document is configured such that the Darrieus wing and the Savonius wing rotate in the same direction around the axis, and there is room for improvement in terms of power generation efficiency.
又、前記従来の風力発電装置においては、自己始動性を有さない前記ダリウス翼の回転始動を、前記サボニウス翼の回転トルクを利用して行うように構成されているが、同一方向に回転するように配置された前記ダリウス翼及び前記サボニウス翼を単に係合させるだけである為、十分とは言えない。
本発明は、前記従来技術に鑑みなされたものであり、ダリウス翼及びサボニウス翼を備えた風力発電装置であって、前記ダリウス翼及び前記サボニウス翼の回転を効率的に電気エネルギに変換させることができ、且つ、前記ダリウス翼の回転始動性を向上させ得る風力発電装置の提供を、一の目的とする。 The present invention has been made in view of the prior art, and is a wind power generator including a Darrieus wing and a Savonius wing, which can efficiently convert the rotation of the Darrieus wing and the Savonius wing into electric energy. Another object is to provide a wind turbine generator that can improve the rotational startability of the Darrieus blade.
本発明は、前記目的を達成するために、ダリウス翼と、サボニウス翼と、前記ダリウス翼の回転に伴って軸線回りに回転するダリウス翼用出力回転体と、前記サボニウス翼の回転に伴って軸線回りに回転するサボニウス翼用出力回転体と、発電機と、前記ダリウス翼用出力回転体及び前記サボニウス翼用出力回転体と前記発電機とを作動連結する遊星伝動機構とを備えた風力発電装置であって、前記ダリウス翼は、所定方向の風によって前記ダリウス翼用出力回転体を軸線回り第1方向へ回転させるように該ダリウス翼用出力回転体に作動連結され、前記サボニウス翼は、前記所定方向の風によって前記サボニウス翼用出力回転体を軸線回りに前記第1方向とは反対の第2方向へ回転させるように該サボニウス翼用出力回転体に作動連結され、前記遊星伝動機構を構成するインターナル部材,キャリア部材及びサン部材は、それぞれ、前記ダリウス翼用出力回転体,前記サボニウス翼用出力回転体及び前記発電機に作動連結されており、前記ダリウス翼の回転始動時に、前記サン部材に軸線回り前記第2方向への起動トルクが付与されるように構成されている風力発電装置を提供する。 In order to achieve the above object, the present invention provides a Darrie wing, a Savonius wing, an output rotator for a Darius wing that rotates around the axis along with the rotation of the Darius wing, and an axis along with the rotation of the Savonius wing. A wind power generator comprising an output rotating body for Savonius blades rotating around, a generator, and an output rotating body for Darrieus blades, and a planetary transmission mechanism that operatively connects the output rotating body for Savonius blades and the generator. The Darius wing is operatively connected to the Darrieus wing output rotator so as to rotate the Darrieus wing output rotator in a first direction around an axis by wind in a predetermined direction, and the Savonius wing is The Savonius blade output rotating body is operatively connected to the Savonius blade output rotating body so as to rotate the Savonius blade output rotating body in a second direction opposite to the first direction by a wind in a predetermined direction. The internal member, the carrier member and the sun member constituting the planetary transmission mechanism are operatively connected to the Darrieus wing output rotator, the Savonius wing output rotator and the generator, respectively. Provided is a wind turbine generator that is configured such that a starting torque is applied to the sun member around an axis in the second direction at the start of rotation.
好ましくは、前記サボニウス翼用出力回転体の前記第2方向への回転数が所定の閾値を超えると、前記サン部材に前記起動トルクが付与されるように構成することができる。 Preferably, the starting torque can be applied to the sun member when the number of rotations of the output rotating body for the Savonius blade in the second direction exceeds a predetermined threshold value.
又、好ましくは、前記サン部材への前記起動トルクの付与は、前記ダリウス翼用出力回転体の前記第1方向への回転数が所定の閾値を超えると、解除されるように構成することができる。
これに代えて、若しくは、加えて、前記サン部材への前記起動トルクの付与は、所定時間経過後に解除されるように構成し得る。
Preferably, the application of the starting torque to the sun member is canceled when the number of rotations of the output rotating body for the Darrieus blade in the first direction exceeds a predetermined threshold value. it can.
Instead of or in addition to this, the application of the starting torque to the sun member can be configured to be released after a predetermined time has elapsed.
前記種々の態様において、好ましくは、前記サン部材への前記起動トルクの付与は、前記発電機に給電することにより行うことができる。 In the various aspects, preferably, the starting torque is applied to the sun member by supplying power to the generator.
又、本発明は、前記目的を達成する為に、ダリウス翼と、サボニウス翼と、前記ダリウス翼の回転に伴って軸線回りに回転するダリウス翼用出力回転体と、前記サボニウス翼の回転に伴って軸線回りに回転するサボニウス翼用出力回転体と、発電機と、前記ダリウス翼用出力回転体及び前記サボニウス翼用出力回転体と前記発電機とを作動連結する遊星伝動機構とを備えた風力発電装置であって、前記ダリウス翼は、所定方向の風によって前記ダリウス翼用出力回転体を軸線回り第1方向へ回転させるように該ダリウス翼用出力回転体に作動連結され、前記サボニウス翼は、前記所定方向の風によって前記サボニウス翼用出力回転体を軸線回りに前記第1方向とは反対の第2方向へ回転させるように該サボニウス翼用出力回転体に作動連結され、前記遊星伝動機構は、前記発電機に作動連結されるサン部材と、前記ダリウス翼用出力回転体に作動連結されるインターナル部材と、前記サボニウス翼用出力回転体に作動連結される第1及び第2キャリア部材と、前記サン部材に係合した状態で前記第1キャリア部材に枢支される第1遊星部材と、前記第1遊星部材及び前記インターナル部材の双方に係合した状態で前記第2キャリア部材に枢支される第2遊星部材とを備え、前記サン部材には、前記サボニウス翼は回転し始めているが前記ダリウス翼は未回転状態の際に、前記サボニウス翼の回転に伴って該サン部材が回転することを防止し得る大きさのダリウス翼始動用制動力が作動的に付加されている風力発電装置を提供する。 In order to achieve the above object, the present invention provides a Darrie wing, a Savonius wing, an output rotator for a Darius wing that rotates about the axis along with the rotation of the Darius wing, and a rotation of the Savonius wing. A wind turbine comprising an output rotator for Savonius wings rotating around an axis, a generator, an output rotator for Darrieus wings, and a planetary transmission mechanism for operatively connecting the output rotator for Savonius wings and the generator. The Darrieus wing is operatively connected to the Darrieus wing output rotator so as to rotate the Darius wing output rotator in a first direction around an axis by wind in a predetermined direction, and the Savonius wing is The Savonius blade output rotating body is operatively connected to the Savonius blade output rotating body so as to rotate the Savonius blade output rotating body in a second direction opposite to the first direction by the wind in the predetermined direction. The planetary transmission mechanism includes a sun member operatively connected to the generator, an internal member operatively connected to the Darrieus wing output rotator, and a first Savonius wing output rotator. And the second carrier member, the first planetary member pivotally supported by the first carrier member in a state of being engaged with the sun member, and the state of being engaged with both the first planetary member and the internal member. A second planetary member pivotally supported by the second carrier member, wherein the Savonius wing starts rotating on the sun member, but the Darius wing is not rotated, and the Savonius wing rotates. Accordingly, a wind power generator is provided to which a Darrieus blade starting braking force of a size capable of preventing the sun member from rotating is operatively applied.
一形態においては、前記サン部材と前記発電機とを作動的に連結する無端帯式伝動機構を備え得る。
好ましくは、前記無端帯式伝動機構は張力が調整可能とされる。
より好ましくは、前記無端帯式伝動機構は、前記サン部材の回転を前記発電機へ増速伝達するように構成される。
In one embodiment, an endless transmission mechanism that operatively connects the sun member and the generator may be provided.
Preferably, the endless belt transmission mechanism is adjustable in tension.
More preferably, the endless belt transmission mechanism is configured to transmit the rotation of the sun member to the generator at an increased speed.
他形態においては、前記サン部材に作動的に制動力を付加するブレーキ機構を備え、前記ブレーキ機構によって前記ダリウス翼始動用制動力が得られるように構成される。
好ましくは、前記ブレーキ機構は、前記ダリウス翼用出力回転体の前記第1方向への回転数が所定の閾値を超えると、前記ダリウス翼始動用制動力を解除するように構成される。
好ましくは、前記ブレーキ機構は、前記発電機の入力軸に対して前記ダリウス翼始動用制動力を付加するように構成される。
In another embodiment, a brake mechanism that operatively applies a braking force to the sun member is provided, and the braking force for starting the Darrieus blade is obtained by the brake mechanism.
Preferably, the brake mechanism is configured to release the Darrieus blade starting braking force when the number of rotations of the Darrieus blade output rotor in the first direction exceeds a predetermined threshold.
Preferably, the brake mechanism is configured to apply the Darrieus blade starting braking force to the input shaft of the generator.
前記種々の態様において、好ましくは、前記ダリウス翼用出力回転体及び前記サボニウス翼用出力回転体は同芯上に配置され得る。 In the various aspects, preferably, the output rotator for Darrieus wing and the output rotator for Savonius wing may be arranged concentrically.
前記種々の態様において、好ましくは、前記サン部材と前記発電機との間には、増速伝動機構が備えられる。 In the various aspects, preferably, a speed increasing transmission mechanism is provided between the sun member and the generator.
本発明の一態様に係る風力発電装置によれば、前記ダリウス翼が所定方向の風によって前記ダリウス翼用出力回転体を軸線回り第1方向へ回転させ、前記サボニウス翼が前記所定方向の風によって前記サボニウス翼用出力回転体を軸線回りに前記第1方向とは反対の第2方向へ回転させると共に、遊星伝動機構を構成するインターナル部材,キャリア部材及びサン部材を、それぞれ、前記ダリウス翼用出力回転体,前記サボニウス翼用出力回転体及び前記発電機に作動連結させているので、前記ダリウス翼の回転と前記サボニウス翼の回転とを加算させた状態で前記発電機に入力させることができる。従って、前記ダリウス翼の回転及び前記サボニウス翼の回転を有効利用して、発電効率の向上を図ることができる。
さらに、本発明によれば、前記ダリウス翼の回転始動時に、前記サン部材に軸線回り前記第2方向への起動トルクを付与するように構成しているので、風速の如何に拘わらず、自己回転始動性を有さない前記ダリウス翼の回転始動を行うことができる。従って、従来の風力発電装置においては発電状態となり得なかった風速状態においても、有効に発電を行うことができる。
According to the wind turbine generator according to one aspect of the present invention, the Darius blade rotates the Darrieus blade output rotating body in the first direction around the axis by the wind in a predetermined direction, and the Savonius blade is driven by the wind in the predetermined direction. The output rotating body for the Savonius wing is rotated in the second direction opposite to the first direction around the axis, and the internal member, the carrier member, and the sun member constituting the planetary transmission mechanism are respectively used for the Darrieus wing. Since it is operatively connected to the output rotator, the output rotator for the Savonius blade, and the generator, the rotation can be input to the generator in a state where the rotation of the Darrieus blade and the rotation of the Savonius blade are added. . Therefore, the power generation efficiency can be improved by effectively using the rotation of the Darrieus blade and the rotation of the Savonius blade.
Furthermore, according to the present invention, at the time of starting rotation of the Darrieus wing, the sun member is configured to apply a starting torque around the axis in the second direction, so that self-rotation is possible regardless of the wind speed. It is possible to start rotation of the Darrieus blade that does not have startability. Therefore, it is possible to effectively generate power even in a wind speed state that could not be in a power generation state in a conventional wind power generator.
前記サボニウス翼用出力回転体の前記第2方向への回転数が所定の閾値を超えると、前記サン部材に前記起動トルクを付与するように構成すれば、発電に適した風速となった時点で自動的に発電を開始させることができ、これにより、発電効率のさらなる向上を図ることができる。 When the rotational speed in the second direction of the output rotating body for the Savonius blades exceeds a predetermined threshold, if the start torque is applied to the sun member, the wind speed suitable for power generation is reached. It is possible to automatically start power generation, thereby further improving the power generation efficiency.
又、前記サン部材への前記起動トルクの付与を、前記ダリウス翼用出力回転体の前記第1方向への回転数が所定の閾値を超えると、解除するように構成すれば、前記ダリウス翼を確実に回転始動させることができると共に、該解除に伴って発電機の発電作用を開始させることができ、発電効率のさらなる向上を図ることができる。 Further, if the start torque is applied to the sun member when the rotational speed in the first direction of the output rotating body for the Darius blade exceeds a predetermined threshold, the Darius blade is The rotation can be reliably started, and the power generation action of the generator can be started with the release, so that the power generation efficiency can be further improved.
又、前記サン部材への前記起動トルクの付与を前記発電機への給電によって行うように構成すれば、実質的に追加部材を備えることなく前記効果を奏することができ、コスト低廉化を図ることができる。 Further, if the start torque is applied to the sun member by supplying power to the generator, the effect can be achieved without providing an additional member, and the cost can be reduced. Can do.
本発明の一態様に係る風力発電装置によれば、前記ダリウス翼が所定方向の風によって前記ダリウス翼用出力回転体を軸線回り第1方向へ回転させ、前記サボニウス翼が前記所定方向の風によって前記サボニウス翼用出力回転体を軸線回りに前記第1方向とは反対の第2方向へ回転させると共に、前記ダリウス翼用出力回転体及び前記サボニウス翼用出力回転体の回転を発電機に伝達する遊星伝動機構が、前記発電機に作動連結されるサン部材と、前記ダリウス翼用出力回転体に作動連結されるインターナル部材と、前記サボニウス翼用出力回転体に作動連結される第1及び第2キャリア部材と、前記サン部材に係合した状態で前記第1キャリア部材に枢支される第1遊星部材と、前記第1遊星部材及び前記インターナル部材の双方に係合した状態で前記第2キャリア部材に枢支される第2遊星部材とを備えているので、前記ダリウス翼の回転と前記サボニウス翼の回転とを加算させた状態で前記発電機に入力させることができる。従って、前記ダリウス翼の回転及び前記サボニウス翼の回転を有効利用して、発電効率の向上を図ることができる。
さらに、本発明によれば、前記サン部材には、前記サボニウス翼は回転し始めているが前記ダリウス翼は未回転状態の際に、前記サボニウス翼の回転に伴って該サン部材が回転することを防止し得る大きさのダリウス翼始動用制動力が作動的に付加されているので、前記サボニウス翼の回転を利用して、自己回転始動性を有さない前記ダリウス翼の回転始動を行うことができる。従って、従来の風力発電装置においては発電状態となり得なかった風速状態においても、有効に発電を行うことができる。
According to the wind turbine generator according to one aspect of the present invention, the Darius blade rotates the Darrieus blade output rotating body in the first direction around the axis by the wind in a predetermined direction, and the Savonius blade is driven by the wind in the predetermined direction. The output rotating body for the Savonius blade is rotated in the second direction opposite to the first direction around the axis, and the rotation of the output rotating body for the Darrieus blade and the output rotating body for the Savonius blade is transmitted to the generator. A planetary transmission mechanism includes a sun member operatively connected to the generator, an internal member operatively connected to the Darrieus wing output rotator, and first and first operatively connected to the Savonius wing output rotator. 2 engaged with both the carrier member, the first planetary member pivotally supported by the first carrier member in a state engaged with the sun member, and both the first planetary member and the internal member. Since the second planetary member pivotally supported by the second carrier member in the state is provided, the rotation can be input to the generator in a state where the rotation of the Darius wing and the rotation of the Savonius wing are added. . Therefore, the power generation efficiency can be improved by effectively using the rotation of the Darrieus blade and the rotation of the Savonius blade.
Further, according to the present invention, when the Savonius wing starts rotating on the sun member, but the Darrie wing is not rotated, the sun member rotates with the rotation of the Savonius wing. Since the braking force for starting the Darius blade that can be prevented is operatively added, the rotation of the Darius blade that does not have the self-rotating startability can be performed using the rotation of the Savonius blade. it can. Therefore, it is possible to effectively generate power even in a wind speed state that could not be in a power generation state in a conventional wind power generator.
前記サン部材と前記発電機とを作動的に連結する無端帯式伝動機構を備えれば、前記発電機の内部抵抗及び前記無端帯式伝動機構の回転抵抗によって前記ダリウス翼始動用制動力を得ることができる。従って、複雑で高コストにつく回転センサーやそれに付随する電気制御系を一切不要にしながらダリウス翼を自己始動させ得る。
又、前記無端帯式伝動機構の張力を調整可能とすれば、前記ダリウス翼始動用制動力の調整を容易に行うことができる。
If an endless belt-type transmission mechanism that operatively connects the sun member and the generator is provided, the Darrieus blade starting braking force is obtained by the internal resistance of the generator and the rotational resistance of the endless belt-type transmission mechanism. be able to. Therefore, the Darius wing can be self-started while eliminating the need for complicated and costly rotation sensors and the associated electric control system.
If the tension of the endless belt transmission mechanism can be adjusted, the Darrieus blade starting braking force can be easily adjusted.
前記サン部材に作動的に制動力を付加するブレーキ機構を備え、前記ブレーキ機構によって前記ダリウス翼始動用制動力が得られるように構成すれば、所望のタイミングで該ダリウス翼始動用制動力を付加させることができる。
例えば、前記ダリウス翼用出力回転体の前記第1方向への回転数が所定の閾値以下の際には前記ダリウス翼始動用制動力を付加し、且つ、前記ダリウス翼用出力回転体の前記第1方向への回転数が前記閾値を超えると前記ダリウス翼始動用制動力を解除するように構成すれば、前記ダリウス翼の始動性を向上させつつ、前記ダリウス翼始動用制動力によって発電効率が悪化することを防止できる。
前記ブレーキ機構が前記発電機の入力軸に対して前記ダリウス翼始動用制動力を付加するように構成すれば、該ブレーキ機構の小型化を図ることができる。
If the brake mechanism for operatively applying the braking force to the sun member is provided, and the braking force for starting the Darius blade is obtained by the brake mechanism, the braking force for starting the Darius blade is applied at a desired timing. Can be made.
For example, when the rotational speed of the Darrieus wing output rotator in the first direction is equal to or less than a predetermined threshold, the Darius wing starting braking force is applied, and the Darrieus wing output rotator is If the Darrieus blade starting braking force is released when the rotational speed in one direction exceeds the threshold, the Darrieus blade starting braking force improves the power generation efficiency. It can be prevented from getting worse.
If the brake mechanism is configured to apply the Darrieus blade starting braking force to the input shaft of the generator, the brake mechanism can be downsized.
又、前記ダリウス翼用出力回転体及び前記サボニウス翼用出力回転体を同芯上に配置すれば、風力発電装置全体の小型化を図ることができる。 Further, if the output rotating body for Darrieus blades and the output rotating body for Savonius blades are arranged on the same core, the entire wind power generator can be reduced in size.
又、前記サン部材と前記発電機との間に増速伝動機構を備えれば、前記発電機への入力回転数のさらなる高速化を図ることができ、これにより、該発電機に、より高速回転型の発電機を使用することができる。従って、該発電機として、市販流通量が多くて安価な自動車用オルタネータ等の使用が可能となり、コスト低廉化を図ることができる。 Further, if a speed increasing transmission mechanism is provided between the sun member and the generator, it is possible to further increase the rotational speed of the input to the generator. A rotary generator can be used. Accordingly, it is possible to use an automobile alternator that has a large amount of commercial distribution and is inexpensive as the generator, and the cost can be reduced.
実施の形態1
以下、本発明に係る風力発電装置の好ましい一実施の形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
図1に、本実施の形態に係る風力発電装置1Aの概略正面図を示す。
Hereinafter, a preferred embodiment of a wind turbine generator according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 shows a schematic front view of a wind turbine generator 1A according to the present embodiment.
図1に示すように、前記風力発電装置1Aは、ダリウス翼20及びサボニウス翼40を備えた複合翼型風力発電装置とされている。
具体的には、該風力発電装置1Aは、ダリウス翼20と、サボニウス翼40と、前記ダリウス翼20の回転に伴って軸線回りに回転するダリウス翼用出力回転体10と、前記サボニウス翼40の回転に伴って軸線回りに回転するサボニウス翼用出力回転体30と、発電機200と、前記ダリウス翼用出力回転体10及び前記サボニウス翼用出力回転体30と前記発電機200を作動連結する遊星伝動機構50とを備えている。
As shown in FIG. 1, the
Specifically, the
本実施の形態においては、前記ダリウス翼用出力回転体10及び前記サボニウス翼用出力回転体30は、互いに同芯上に配置されている。
詳しくは、図1に示すように、前記サボニウス翼用出力回転体30は、略垂直方向に立設され、且つ、該風力発電装置1Aの全長と略等しい全長を有する回転軸とされている。
一方、前記ダリウス翼用出力回転体10は、前記サボニウス翼用出力回転体30を構成する前記回転軸の下方部分に相対回転自在に外挿された中空形状とされている。
In the present embodiment, the Darrieus
Specifically, as shown in FIG. 1, the Savonius wing
On the other hand, the Darrieus
前記ダリウス翼20は、所定方向の風によって前記ダリウス翼用出力回転体10を軸線回り第1方向へ回転させるように該ダリウス翼用出力回転体10に作動連結されている。
これに対し、前記サボニウス翼40は、前記所定方向の風によって前記サボニウス翼用出力回転体30を軸線回りに前記第1方向とは反対の第2方向へ回転させるように該サボニウス翼用出力回転体30に作動連結されている。
The
On the other hand, the
本実施の形態においては、前記ダリウス翼20及び前記サボニウス翼40は、それぞれ、同芯上に配置された前記ダリウス翼用出力回転体10及び前記サボニウス翼用出力回転体30に相対回転不能に支持されている。
従って、前記ダリウス翼20及び前記サボニウス翼40は、所定方向の風によって互いに反対方向に回転するような翼の向きで、対応する出力回転体10,30に支持されている。
In the present embodiment, the
Accordingly, the
図2に、前記ダリウス翼20及び前記サボニウス翼40の平面模式図を示す。
図2に示すように、前記ダリウス翼20は、所定方向Xの風によって前記ダリウス翼用出力回転体10を軸線回り第1方向R1へ回転させるように翼の向きが設定された状態で、該ダリウス翼用出力回転体10に相対回転不能に支持されている。
なお、該ダリウス翼20は、図1に示すように、下端部が前記ダリウス翼用出力回転体10に相対回転不能に支持され、且つ、上端部が軸受部材を介して前記サボニウス翼用出力回転体30に相対回転自在に支持されている。
FIG. 2 is a schematic plan view of the
As shown in FIG. 2, the
As shown in FIG. 1, the
これに対し、前記サボニウス翼40は、図2に示すように、前記所定方向Xの風によって前記サボニウス翼用出力回転体30を軸線回りに前記第1方向R1とは反対の第2方向R2へ回転させるように翼の向きが設定された状態で、該サボニウス翼用出力回転体30に相対回転不能に支持されている。
なお、本実施の形態に係る風力発電装置1Aは、図1に示すように、前記サボニウス翼40として、上下に配設された第1サボニウス翼40a及び第2サボニウス翼40bを有している。
On the other hand, as shown in FIG. 2, the
As shown in FIG. 1, the wind turbine generator 1A according to the present embodiment includes first and
図1に示すように、本実施の形態に係る風力発電装置1Aは、さらに、前記ダリウス翼用出力回転体10及び前記サボニウス翼用出力回転体30を支持すると共に、前記遊星伝動機構50及び前記発電機200を収容する支持ボックス100を備えている。
As shown in FIG. 1, the wind turbine generator 1A according to the present embodiment further supports the Darrieus
図3に、前記支持ボックス100の縦断正面図を示す。
図1及び図3に示すように、前記支持ボックス100は、ビルの屋上やタワー又は送電用鉄塔に設けた設置面に載置されるベースプレート101と、前記ベースプレート101の周縁から上方へ延びる周壁部102と、前記周壁部102の上端部に設けられた上方プレート103と、前記上方プレート103及び前記ベースプレート101の間において略水平に延びる中間プレート104とを備えている。
なお、本実施の形態においては、図1〜図3に示すように、前記中間プレートは、上方から下方へ順に第1〜第3中間プレート104a,104b,104cを含んでいる。
FIG. 3 shows a longitudinal front view of the
As shown in FIGS. 1 and 3, the
In the present embodiment, as shown in FIGS. 1 to 3, the intermediate plate includes first to third
図3に示すように、前記ダリウス翼用出力回転体10は、上端部及び下端部が、それぞれ、軸受部材を介して前記上方プレート103及び前記第1中間プレート104aに軸線回り回転自在に支持されている。
前記サボニウス翼用回転軸30は、上下に離間配置された複数の軸受部材を介して、中空形状の前記ダリウス翼用出力回転体10の内周面に軸線回り回転自在に支持されている。
As shown in FIG. 3, the
The Savonius
前記遊星伝動機構50は、サン部材51と、前記サン部材51に係合する遊星部材54であって、自転しつつ前記サン部材51の回りを公転する遊星部材54と、前記遊星部材54を枢支するキャリア部材52と、前記遊星部材54と係合するインターナル部材53とを備えている。
The
なお、本実施の形態においては、図1及び図3に示すように、前記遊星伝動機構50として遊星ギヤ機構が用いられている。該遊星ギヤ機構は、前記サン部材51,前記キャリア部材52,前記インターナル部材53及び前記遊星部材54として、それぞれ、サンギヤ,キャリア,インターナルギヤ及び遊星ギヤを備えている。
斯かる遊星ギヤ機構に代えて、前記遊星伝動機構50をトラクション式すなわち摩擦伝動方式とすることも可能である。
この摩擦伝動方式の遊星伝動機構は、前記サン部材51,前記キャリア部材52,前記インターナル部材53及び前記遊星部材54として、それぞれ、太陽車,キャリア,インターナルリング及び遊星車を有し、前記太陽車、前記インターナルリング及び前記遊星車を互いに圧接することによってトルクを摩擦伝達するように構成される。
In the present embodiment, as shown in FIGS. 1 and 3, a planetary gear mechanism is used as the
Instead of such a planetary gear mechanism, the
The friction transmission type planetary transmission mechanism includes a sun wheel, a carrier, an internal ring, and a planetary wheel as the
図3に示すように、前記インターナル部材53は前記ダリウス翼用出力回転体10に作動連結され、前記キャリア部材52は前記サボニウス翼用出力回転体30に作動連結され、且つ、前記サン部材51は前記発電機200に作動連結されている。
As shown in FIG. 3, the
好ましくは、前記サン部材51は、増速伝動機構60を介して、前記発電機200に作動連結される。
斯かる増速伝動機構60を備えることにより、前記発電機200への回転入力をより高速化させることができ、これにより、該発電機200として、より高速回転型の発電機を使用することが可能となる。
Preferably, the
By providing such a speed increasing
本実施の形態においては、図3に示すように、前記増速伝動機構60として、第2遊星ギヤ機構が用いられている。
詳しくは、該第2遊星ギヤ機構は、第2インターナルギヤ63と、前記第2インターナルギヤ63に係合する第2遊星ギヤ64と、前記第2遊星ギヤ64を枢支する第2キャリア62と、前記第2遊星ギヤ64を介して前記第2インターナルギヤ63に係合する第2サンギヤ61とを有している。
前記第2インターナルギヤ64は、回転不能となるように前記第2中間プレート104bに固定され、前記第2キャリア62は前記サン部材51に作動連結され、且つ、前記第2サンギヤ61が前記発電機200に作動連結されている。
In the present embodiment, as shown in FIG. 3, a second planetary gear mechanism is used as the speed increasing
Specifically, the second planetary gear mechanism includes a second internal gear 63, a second
The second
当然ながら、前記増速伝動機構60として摩擦伝動式の遊星伝動機構を用いることも可能であるし、ベルト及びプーリー式等の無端帯式増速伝動機構60Bを用いることも可能である(図4参照)。
As a matter of course, a friction transmission type planetary transmission mechanism can be used as the speed
前記発電機200は、前記遊星伝動機構50の前記サン部材51に作動連結されている。
なお、本実施の形態においては、前述の通り、前記サン部材51と前記発電機200との間には前記増速伝動機構60が介挿されている。
該発電機200は、前記第3中間プレート104cに支持されている。
The
In the present embodiment, as described above, the speed increasing
The
本実施の形態に係る風力発電装置1Aにおいては、斯かる発電機200が、前記ダリウス翼20及び前記サボニウス翼40の回転動力を電気エネルギに変換する発電作用に加えて、前記ダリウス翼20の回転始動時に該ダリウス翼20に起動トルクを与えるモータ作用を奏するように構成されている。
In the wind turbine generator 1A according to the present embodiment, the
図5に、前記遊星伝動機構50の横断平面図を示す。
図5(a)〜(c)は、それぞれ、前記サボニウス翼40の回転始動時、前記ダリウス翼20への起動トルク付与状態、及び、発電状態を示している。
FIG. 5 shows a cross-sectional plan view of the
FIGS. 5A to 5C show a starting torque application state and a power generation state to the
微風状態においては、まず、自己始動性を有する前記サボニウス翼40が回転し始め、これにより、前記サボニウス翼用出力回転体30及び該サボニウス翼用出力回転体30に作動連結された前記キャリア部材52が前記第2方向R2へ回転する(図5(a)参照)。
この際、自己始動性を有さない前記ダリウス翼20は、風力によっては回転を開始できない。
なお、前記ダリウス翼用出力回転体10に作動連結された前記インターナル部材51は、前記キャリア部材52の第2方向への回転に伴って若干第2方向R2へ回転するが、前記ダリウス翼20の回転抵抗によって停止する。
又、前記発電機200に作動連結された前記サン部材51は固定状態とされており、従って、前記遊星部材54は前記キャリア部材52回り第2方向R2に回転する。
In the light wind state, the
At this time, the
The
The
この状態において、前記発電機200に給電して、該発電機200によるモータ作用を実施する。
斯かる発電機200のモータ作用によって、前記サン部材51が前記キャリア部材52の回転方向と同じ第2方向R2へ回転し、これにより、前記インターナル部材53が第1方向R1へする(図5(b)参照)。このインターナルギヤ部材53の第1方向R1への回転によって、前記ダリウス翼20が第1方向R1へ回転し始める。
なお、この際、前記遊星部材54は、前記キャリア部材52回りに、前記サボニウス翼40の回転始動時とは反対の第1方向へ回転する。
In this state, power is supplied to the
Due to the motor action of the
At this time, the
前記ダリウス翼20は、一旦、回転し始めると、自己の慣性モーメントによって微風状態であっても第1方向R1への回転し続ける(図5(c)参照)。
前記ダリウス翼20が回転し始めると、前記発電機200への給電を停止して、該発電機200に発電作用を行わせる。
Once the
When the
斯かる構成の前記風力発電装置1Aにおいては以下の効果を得ることができる。
即ち、本実施の形態においては、所定方向の風によって前記ダリウス翼20が回転する際の前記ダリウス翼用出力回転体10の回転方向(第1方向R1)と、前記所定方向の風によって前記サボニウス翼40が回転する際の前記サボニウス翼用出力回転体30の回転方向(第2方向R2)とを反対とし、前記ダリウス翼用出力回転体10の第1方向R1への回転及び前記サボニウス翼用出力回転体30の第2方向R2への回転をそれぞれ前記インターナル部材53及び前記キャリア部材52へ入力させて、前記サン部材51から合成出力を前記発電機200に向けて出力させている。
従って、前記ダリウス翼20の回転数及び前記サボニウス翼40の回転数を加算した高回転数を前記発電機200へ出力させることができ、これにより、発電効率の向上を図ることができる。
In the wind turbine generator 1A having such a configuration, the following effects can be obtained.
That is, in the present embodiment, the rotation direction (first direction R1) of the Darrieus
Therefore, a high rotational speed obtained by adding the rotational speed of the
又、本実施の形態においては、前述の通り、前記遊星伝動機構50に加えて、前記増速伝動機構60によっても前記発電機200への入力回転数を増速させている。
即ち、前記風力発電装置1Aにおいては、前記遊星伝動機構50及び前記増速伝動機構60によって、前記発電機200への入力回転数を、市販流通量が多くて安価な自動車用オルタネータ等の高速回転型発電機が安定して発電動作する高回転数(例えば、1000rpm程度)まで、増速させることができる。従って、前記発電機200のコスト低廉化を図ることができる。
In the present embodiment, as described above, in addition to the
That is, in the wind power generator 1A, the
さらに、本実施の形態においては、前述の通り、発電開始時に前記ダリウス翼20に起動トルクを与えるように構成されており、従って、自己始動性を有さない前記ダリウス翼20を風速の如何に拘わらず回転始動させることができる。
斯かる構成により、従来の風力発電装置においては発電作動状態へ移行できなかったような微風状態においても発電することができ、これにより、発電効率の向上を図ることができる。
該ダリウス翼20は、一旦回転を始めると、自己の回転慣性モーメントによって、ある程度の微風状態であっても回転し続けることができる。
Further, in the present embodiment, as described above, it is configured to give a starting torque to the
With such a configuration, it is possible to generate power even in a light wind state in which the conventional wind power generator cannot be shifted to the power generation operation state, thereby improving power generation efficiency.
Once the
なお、本実施の形態においては、前述の通り、前記発電機200に給電することで該発電機200を起動用モータとしても利用し、これにより、追加部材の不要化を図っているが、当然ながら、専用の起動用モータ70を別途を備えることも可能である(図7参照)。なお、図7中、図1又は図4に示す風力発電装置と同一部材には同一符号を付している。
該起動用モータ70は、例えば、無端帯式伝動機構60Cを介して前記サン部材51に作動連結され得る。
このように、起動用モータを別途備える構成においては、前記発電機として、例えば、オルタネータ等のモータ作用を有さない安価な発電機200Cを使用することができる。
In the present embodiment, as described above, the
The starting
As described above, in the configuration separately including the starting motor, for example, an
好ましくは、前記風力発電装置1Aに、前記発電機200又は専用の起動用モータへの給電用電源として、バッテリを備えることができ、前記発電機200又は前記発電機200Cにより発電された電気エネルギの一部を該バッテリを充電させるように構成し得る。
斯かる構成に備えることにより、実質的に発電作業を自己完結状態で行うことができる。
なお、前記バッテリとしては、例えば、街路灯用の電源や避難場所における通信用電源、教材用の簡易電源、無人地等で使用される補助電源が例示される。
Preferably, the wind power generator 1A may be provided with a battery as a power supply for supplying power to the
By providing such a configuration, it is possible to substantially perform power generation work in a self-contained state.
Examples of the battery include a street light power source, a communication power source at an evacuation site, a simple power source for teaching materials, and an auxiliary power source used in an unmanned area.
本実施の形態においては、前記ダリウス翼20への起動トルクの付与は、前記サボニウス翼40の回転数が所定の閾値を超えると自動的に行われるようになっている。
詳しくは、前記風力発電装置1Aは、前記サボニウス翼40の回転数を検出するサボニウス翼回転速度センサ45を有している。
本実施の形態においては、該サボニウス翼回転速度センサ45は、図3に示すように、前記サボニウス翼用出力回転体40に相対回転不能に支持された後述するブレーキディスク151の回転速度を検出するように構成されている。
詳しくは、該サボニウス翼回転速度センサ45は、前記ブレーキディスク151に設けられた被検出体46の回転速度を検出するように構成されている。
In the present embodiment, the application of the starting torque to the
Specifically, the
In the present embodiment, as shown in FIG. 3, the Savonius blade
Specifically, the Savonius blade
このように、前記ダリウス翼20への起動トルクの付与を前記サボニウス翼40の回転数に基づいて行うように構成することで、風速が発電に適した状態になれば自動的に発電作業を開始させることができる。
In this way, by applying the starting torque to the
又、本実施の形態においては、前記ダリウス翼20への起動トルクの付与状態は、該ダリウス翼20の回転数が所定の閾値を超えると自動的に解除されるようになっている。
詳しくは、前記風力発電装置1Aは、前記ダリウス翼20の回転数を検出するダリウス翼回転速度センサ25を有している。
本実施の形態においては、該ダリウス翼回転速度センサ25は、図3に示すように、前記ダリウス翼用出力回転体10の回転速度を検出するように構成されている。
詳しくは、該ダリウス翼回転速度センサ25は、前記ダリウス翼用出力回転体10の外周面に設けられた被検出体26の回転速度を検出するように構成されている。
In the present embodiment, the application state of the starting torque to the
Specifically, the
In the present embodiment, the Darrieus blade
Specifically, the Darius blade
このように、前記ダリウス翼20への起動トルクの付与解除を、該ダリウス翼20の回転数に基づいて行うように構成することで、該ダリウス翼20が自己の回転慣性モーメントによって回転し続け得る状態になれば自動的に前記発電機200をモータ作用状態から発電作用状態へ切り替えることができ、これにより、発電効率の向上を図ることができる。
In this way, by applying the release of the starting torque to the
なお、斯かる構成に代えて、又は、加えて、前記ダリウス翼20への起動トルク付与を、所定時間経過後に自動的に解除させることも可能である。
又、当然ながら、前記ダリウス翼20への起動トルクの付与及び解除を、手動操作で行うように構成することも可能である。
Instead of or in addition to such a configuration, it is also possible to automatically release the application of the starting torque to the
Needless to say, it is also possible to perform a manual operation to apply and release the starting torque to the
さらに、本実施の形態に係る風力発電装置1Aは、図1及び図3に示すように、前記構成に加えて、ブレーキ装置150を備えている。
該ブレーキ装置150は、前記サボニウス翼40及び前記ダリウス翼20の回転停止時に、前記風力発電装置1Aを選択的に発電可能状態又は発電停止状態に設定する為に備えられる。
従って、該ブレーキ装置150は、自己始動性を有する前記サボニウス翼40に対して制動力を付加し得るように構成されている。
Furthermore, 1 A of wind power generators which concern on this Embodiment are provided with the
The
Accordingly, the
具体的には、該ブレーキ装置150は、図3に良く示されるように、前記サボニウス翼用出力回転体30の下端部に相対回転不能且つ軸線方向移動可能に支持された前記ブレーキディスク151と、前記ブレーキディスク151を挟んで対向配置された一対のブレーキパッド155とを備えている。
前記一対のブレーキパッド155は、少なくとも一方が外部操作に基づき前記ブレーキディスク151を押圧する可動パッドとされている。
本実施の形態においては、前記一対のブレーキパッド155の双方が可動パッドとされている。
Specifically, as shown in FIG. 3, the
At least one of the pair of
In the present embodiment, both of the pair of
さらに、前記ブレーキ装置150は、ブレーキアクチュエータ180と、該ブレーキアクチュエータ180によって作動される作動機構160とを備えている。
本実施の形態においては、該作動機構160は、油圧によって前記ブレーキパッド155を作動させるように構成されている。
Further, the
In the present embodiment, the
図6に、該油圧作動機構160の模式図を示す。
図6に示すように、該油圧作動機構160は、前記ブレーキパッド155を前記ブレーキディスク151と直交する方向に移動可能に保持するブレーキパッド保持ケース161と、一端部が前記ブレーキパッド155の背面側(ブレーキディスク151との対向面とは反対側)に流体接続された油圧ライン162と、前記油圧ライン162の他端部に流体接続されたマスタシリンダ163と、前記マスタシリンダ163の油圧ライン接続端部163aとは反対側の端部に軸線方向摺動可能且つ液密に挿入された油圧ピストン164と、前記油圧ピストン164を前記油圧ライン接続端部163aとは反対側へ向けて付勢する付勢部材165と、前記付勢部材165の付勢力に抗して前記油圧ピストン164を前記油圧ライン接続端部163aへ向けて押動し得るように、該ピストン164の移動方向と直交する枢支軸166a回り揺動可能とされた押動アーム166とを備えている。
FIG. 6 shows a schematic diagram of the
As shown in FIG. 6, the
そして、前記ブレーキアクチュエータ180として作用する電動アクチュエータのピストン181が、前記押動アーム166を前記枢支軸166a回りに揺動させるように構成されている。
なお、本実施の形態においては、前記押動アーム166は、手動操作可能なように、前記ピストン167との係合部166bに加えて、手動操作用の係合部166cを有しており(図6参照)、該手動操作用係合部166cには、手動操作部材190が係合されている(図3参照)。
The
In the present embodiment, the
実施の形態2
以下、本発明に係る風力発電装置の他の実施の形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
図8に、本実施の形態に係る風力発電装置1Dの概略正面図を示す。
なお、図中、前記実施の形態1におけると同一部材には同一符号を付して、その説明を省略する。
Embodiment 2
Hereinafter, other embodiments of the wind turbine generator according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 8 shows a schematic front view of a
In the figure, the same members as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
図8に示すように、本実施の形態に係る風力発電装置1Dは、前記ダリウス翼20と、前記サボニウス翼40と、前記ダリウス翼用出力回転体10と、前記サボニウス翼用出力回転体30と、発電機200Cと、前記ダリウス翼用出力回転体10及び前記サボニウス翼用出力回転体30と前記発電機200Cとを作動連結する遊星伝動機構50Dとを備えている。
さらに、前記風力発電装置1Dは、前記ダリウス翼用出力回転体10及び前記サボニウス翼用出力回転体30並びに前記遊星伝動機構500D及び前記発電機200Cを支持する支持フレーム100Dを備えている。
As shown in FIG. 8, the
Further, the
図9に、前記支持フレーム100Dの縦断正面図を示す。
図8及び図9に示すように、前記遊星伝動機構50Dは、ダブル遊星伝動機構とされている。
詳しくは、該遊星伝動機構50Dは、前記サン部材51と、前記サン部材51に係合する第1遊星部材541であって、自転しつつ該サン部材51の回りを公転する第1遊星部材541と、前記第1遊星部材541を枢支する第1キャリア部材521と、前記インターナル部材53と、前記第1遊星部材541及び前記インターナル部材53の双方に係合する第2遊星部材542であって、自転しつつ前記インターナル部材53の内周に沿って公転する第2遊星部材542と、前記第2遊星部材542を枢支する第2キャリア部材522とを備えている。
FIG. 9 shows a longitudinal front view of the
As shown in FIGS. 8 and 9, the
Specifically, the
前記実施の形態1におけると同様に、前記インターナル部材53及び前記サン部材51は、それぞれ、前記ダリウス翼用出力回転体10及び前記発電機200Cに作動連結されている。
これに対し、前記サボニウス翼用出力回転体30は、前記第1キャリア部材521及び前記第2キャリア部材522の双方に作動連結されている。
なお、該遊星伝動機構50Dの動作説明については後述する。
又、本実施の形態においては、図8及び図9に示すように、前記遊星伝動機構50Dとして遊星ギヤ機構が用いられているが、当然ながら、トラクション式すなわち摩擦伝動方式とすることも可能である。
As in the first embodiment, the
On the other hand, the Savonius
The operation of the
In the present embodiment, as shown in FIGS. 8 and 9, a planetary gear mechanism is used as the
図8及び図9に示すように、前記支持フレーム100Dは、前記ベースプレート101と、前記ベースプレート101に支柱等を介して支持された前記第1中間プレート104a及び前記第3中間プレート104cとを備えている。
なお、図8及び図9中の符号110は、前記発電機200C及び前記遊星歯車機構50Dを覆うように前記ベースプレート101及び前記中間プレート104a,104cに取り付けられるカバーである。
As shown in FIGS. 8 and 9, the
8 and 9 is a cover attached to the
さらに、前記風力発電装置1Dは、図8及び図9に示すように、前記構成に加えて、ブレーキ装置150Dを備えている。
該ブレーキ装置150Dは、前記実施の形態1における前記ブレーキ装置150と同様、前記サボニウス翼40及び前記ダリウス翼20の回転停止時に、前記風力発電装置1Dを選択的に発電可能状態又は発電停止状態に設定する為に備えられる。
従って、該ブレーキ装置150Dも、自己始動性を有する前記サボニウス翼40に対して制動力を付加し得るように構成されている。
Further, as shown in FIGS. 8 and 9, the
As with the
Therefore, the
なお、本実施の形態における前記ブレーキ装置100Dは、詳細は後述するトグル機構を備えており、一旦ブレーキ作動状態になると、外力が加わらない限りブレーキ解除状態にならないように構成されている。
The
具体的には、該ブレーキ装置150Dは、固定部材700と、前記ブレーキディスク151と、一対のブレーキアーム710と、一対のクランクアーム730と、一対の操作アーム740と、対応する前記操作アーム740及び前記クランクアーム730を連結する一対のトグル機構750と、手動アクチュエータ760と、電動アクチュエータ770とを備えている。
Specifically, the
前記一対のブレーキアーム710は、前記ブレーキディスク151を挟んで互いに対向するように該ブレーキディスクと略直交する方向に沿って配置されており、それぞれ、基端部が対応する前記クランクアーム730に連結され且つ前記ブレーキディスク151と対向する自由端部にブレーキパッドが設けられている。
The pair of
前記一対のクランクアーム730は、それぞれ、対応する前記ブレーキアーム710を支持した状態で前記ブレーキディスク151と略平行に配置されている。
詳しくは、前記クランクアーム730は、基端部が前記ブレーキディスク151と略平行な第1枢支ピン781を介して前記固定部材700に揺動自在に連結され、さらに、該基端部が前記第1枢支ピン781と略平行な第2枢支ピン782を介して前記操作アーム740の先端部に揺動自在に連結されている。
斯かる一対のクランクアーム730は、それぞれ、対応する前記操作アーム740によって、前記第1枢支ピン781回り一方側(先端部が前記ブレーキディスク151に近接する側)へ揺動されることでブレーキ作動位置をとり、且つ、前記第1枢支ピン781回り他方側(先端部が前記ブレーキディスク151から離間する側)へ揺動されることでブレーキ解除位置をとるようになっている。
Each of the pair of crank
Specifically, the
Each of the pair of crank
前記一対のトグル機構750は、それぞれ、対応する前記操作アーム740の先端部を前記固定部材700に連結するリンク部材751を有している。
該リンク部材751は、一端部が、前記第1及び前記第2枢支ピン781,782と略平行な第3枢支ピン783を介して前記固定部材700に揺動自在に連結され、且つ、他端部が、前記第3枢支ピン783と略平行な第4枢支ピン784を介して対応する前記操作アーム740の先端部に揺動自在に連結されている。
Each of the pair of
One end of the link member 751 is swingably connected to the fixing
該トグル機構750は、対応する前記クランクアーム730がブレーキ解除位置に位置する際には、前記第4枢支ピン784の中心位置が前記第2枢支ピン782及び前記第3枢支ピン783の中心位置を通る仮想線よりも対応する前記操作アーム740の基端側に位置し、且つ、対応する前記クランクアーム730がブレーキ作動位置に位置する際には、前記第4枢支ピン784の中心位置が前記仮想線上又は該仮想線よりも対応する前記操作アーム740の先端側に位置するようになっている。
斯かるトグル機構750を備えることにより、前記クランクアーム730がブレーキ作動位置に位置されると、前記操作レバー740に外力を加えない限り、該クランクアーム730をブレーキ作動位置に保持することができる。
When the corresponding crank
By providing the
前記手動アクチュエータ760及び前記電動アクチュエータ770は、それぞれ、前記操作アーム740の基端部に連結されている。
即ち、本実施の形態においては、前記手動アクチュエータ760及び前記電動アクチュエータ770の何れによっても、前記操作アーム740を移動させ得るようになっている。
The
That is, in the present embodiment, the
前記手動アクチュエータ760は、長尺の手動操作部材761を有している。
該手動操作部材761は、一端部が前記操作アーム740の基端部に連結された状態で長手方向に移動可能とされている。
斯かる手動操作部材761を長手方向一方側(図示の形態においては上方)へ移動させると、これに連動して、前記操作アーム740が前記クランクアーム730をブレーキ作動位置へ移動させる。
反対に、該手動操作部材761を長手方向他方側(図示の形態においては下方)へ移動させると、これに連動して、前記操作アーム740が前記クランクアーム730をブレーキ解除位置へ移動させるようになっている。
The
The
When the
On the contrary, when the
前記電動アクチュエータ770は、電動モータ771と、該電動モータ771及び前記操作アーム740の基端部の間を連結する操作部材272とを有している。
前記操作部材772は、前記電動モータ771によって長手方向に移動され得るようになっている。
斯かる電動アクチュエータ770は、前記電動モータ771が前記一対の操作アーム740の一方に連結され且つ前記操作アーム772の自由端部が前記一対の操作アームの他方に連結されている。
The electric actuator 770 includes an electric motor 771 and an operation member 272 that connects the electric motor 771 and the base end of the
The
In such an electric actuator 770, the electric motor 771 is connected to one of the pair of
該電動アクチュエータ770においては、前記電動モータ771によって前記操作部材772が伸長する方向へ移動されると、これに連動して、前記操作アーム740が前記クランクアーム730をブレーキ作動位置へ移動させ、且つ、該電動モータ771によって該操作部材772が短縮する方向へ移動されると、これに連動して、前記操作アーム740が前記クランクアーム730をブレーキ解除位置へ移動させるようになっている。
In the electric actuator 770, when the operating
次に、本実施の形態に係る風力発電装置1Dにおいて、前記ダリウス翼を自己始動させる為に採用されている構成について説明する。
本実施の形態に係る前記風力発電装置1Dにおいては、前記サン部材51に、前記サボニウス翼40は回転し始めているが前記ダリウス翼20は未回転状態の際に、前記サボニウス翼40の回転に伴って該サン部材51が回転することを防止し得る大きさのダリウス翼始動用制動力が付加されるように構成されており、これにより、前記サボニウス翼20の自己始動を、複雑で高コストにつく回転センサーやそれに付随する電気制御系を一切不要としながら実現させている。
Next, in the
In the
この点について、図10を参照しつつ詳述する。
図10は、前記遊星伝動機構50Dの動作を説明する為の横断平面図であり、図10(a)は前記ダリウス翼20へ始動トルクが付与されている状態を示し、図10(b)は前記発電機200Cによる発電可能状態を示している。
This point will be described in detail with reference to FIG.
FIG. 10 is a transverse plan view for explaining the operation of the
微風状態においては、まず、自己始動性を有する前記サボニウス翼40が前記第2方向R2へ回転し始める(図10(a))。この際、前述の通り、前記サン部材51には前記ダリウス翼始動用制動力が付加されており、従って、該サン部材51は、前記サボニウス翼40のみが回転している状態においては、回転しないようになっている。
つまり、前記サボニウス翼用出力回転体30に作動連結されている前記第1キャリア部材521及び前記第2キャリア部材522は、前記サボニウス翼40の回転に伴ってR2方向へ公転するが、この際、前記サン部材51は前記ダリウス翼始動用制動力によって固定状態に保持されたままとなる。
従って、前記第1及び第2キャリア部材521,522のR2方向への公転に伴って、前記第1遊星部材541は該第1キャリア部材521回りにR2方向へ自転し、該第1遊星部材541と係合する前記第2遊星部材542は前記第2キャリア部材522回りにR1方向へ自転する(図10(a))。
斯かる前記第2遊星部材542のR1方向への自転は、前記インターナル部材53に対してR1方向への起動トルクとして作用し、これにより、前記ダリウス翼20がR1方向へ回転し始める。
In the light wind state, first, the
That is, the
Accordingly, as the first and
The rotation of the second
一旦、前記ダリウス翼20がR1方向へ回転し始めると、該ダリウス翼20は、自己の慣性モーメントによって微風状態であっても第1方向R1への回転し続ける(図10(b)参照)。
従って、前記サン部材51は、前記サボニウス翼40のR2方向への回転数及び前記サボニウス翼20のR1方向への回転数を合成した回転数で回転し、該合成回転数に応じた回転数によって前記発電機200Cが発電を行う。
Once the
Accordingly, the
なお、前記サン部材51には前記ダリウス翼始動用制動力が付加されているが、前記ダリウス翼20が一旦回転し始めると、該ダリウス翼20の慣性モーメントが前記ダリウス翼始動用制動力を上回ることになる。
従って、前記ダリウス翼20がR1方向へ回転し始めた後においては、前記サン部材51は、前記サボニウス翼40の回転及び前記ダリウス翼20の回転の合成回転によって、前記ダリウス翼始動用制動力に抗してR1方向に回転する。
Note that the Darius blade starting braking force is applied to the
Accordingly, after the
このように、前記サン部材51に前記ダリウス翼始動用制動力を付加しておくことにより、自己始動に基づく前記サボニウス翼40の回転力を前記ダリウス翼20の起動トルクとして利用することができる。
従って、自己始動性を有さない前記ダリウス翼20を有効に回転始動させることができる。
In this way, by applying the Darius blade starting braking force to the
Therefore, the
図8及び図9に示すように、本実施の形態においては、前記発電機200Cは、無端帯式伝動機構60Bを介して、前記サン部材51に作動連結されている。
斯かる構成においては、前記ダリウス翼始動用制動力は、前記発電機200Cの内部抵抗及び前記無端帯式伝動機構60Bの回転抵抗によって得られる。
As shown in FIGS. 8 and 9, in the present embodiment, the
In such a configuration, the Darrieus blade starting braking force is obtained by the internal resistance of the
好ましくは、前記無端帯式伝動機構60Bにおける無端帯の張力を調整可能とすることができる。
本実施の形態においては、図9に示すように、前記発電機200Cは、前記ベースプレート101に立設された取付ステー300によって、前記サン部材51に対する相対位置が調整可能に支持に支持されており、これにより、前記無端帯式伝動機構60Bの張力を変更し得るようになっている。
Preferably, the tension of the endless belt in the endless
In the present embodiment, as shown in FIG. 9, the
詳しくは、前記取付ステー300は、前記ベースプレートに固定される底壁部301と、該底壁部301から上方に延びる側壁部302と、前記側壁部302の上端部から水平に延びる上壁部303とを有している。
前記発電機200Cは、支持プレート350を介して前記上壁部303に支持されている。
前記支持プレート350は、前記上壁部303に載置される載置部351と、前記側壁部302と対向するように前記載置部351から下方へ延びる対向部352とを有している。
そして、前記側壁部302には、ボルト等のテンション付与部材330が軸線位置調整可能に設けられており、該テンション付与部材330の自由端部が前記対向部352と当接するようになっている。
Specifically, the mounting
The
The
The
斯かる構成により、前記テンション付与部材330の前記側壁部302に対する軸線方向位置を調整することにより、前記発電機200Cの前記サン部材51に対する相対位置が変更され、これにより、前記無端帯式伝動機構60Bの張力が変化するようになっている。
このように、前記無端帯式伝動機構60Bの張力を可変とすることにより、前記ダリウス翼始動用制動力の調整が可能となる。従って、前記ダリウス翼始動用制動力を所望の大きさに容易に調整することができる。
With this configuration, by adjusting the axial position of the
Thus, by making the tension of the endless belt
斯かる構成の風力発電装置1Dにおいても、前記実施の形態1におけると同様に、前記ダリウス翼20の回転及び前記サボニウス翼40の回転を有効利用して発電効率の向上を図ることができると共に、前記ダリウス翼20の始動性を向上させることができる。
又、本実施の形態においては、前述の通り、前記サボニウス翼40の回転を利用して前記ダリウス翼20に始動トルクを付与するように構成されており、その為、前記発電機200Cとしてモータ作用を備えた発電機を採用する必要がなく、又、専用の駆動モータを備える必要もない。従って、前記ダリウス翼20の始動性向上を図りつつ、コスト低廉化を図ることができる。
In the
Further, in the present embodiment, as described above, a starting torque is applied to the
さらに、本実施の形態においては、前記無端帯式伝動機構60Bは、前記サン部材51の回転数を増速して前記発電機200Cに伝達するように構成されている。
従って、前記発電機200Cとして、安価な自動車用オルタネータ等の高速回転型発電機を好適に使用することができる。
Furthermore, in the present embodiment, the endless
Therefore, a high-speed rotary generator such as an inexpensive automobile alternator can be suitably used as the
実施の形態3
以下、本発明に係る風力発電装置のさらに他の実施の形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
図11に、本実施の形態に係る風力発電装置1Eの概略正面図を示す。
なお、図中、前記実施の形態1又は2におけると同一部材には同一符号を付して、その説明を省略する。
Embodiment 3
Hereinafter, still another embodiment of the wind turbine generator according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
In FIG. 11, the schematic front view of the
In the figure, the same members as those in the first or second embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
前述の通り、前記実施の形態2に係る風力発電装置1Dにおいては、前記発電機200Cの内部抵抗及び前記無端帯式伝動機構60Bの回転抵抗によって前記ダリウス翼始動用制動力を得ていた。
これに対し、本実施の形態に係る風力発電装置1Eは、前記サン部材51に作動的に制動力を付加する始動用ブレーキ機構400を備えており、前記始動用ブレーキ機構400によって前記ダリウス翼始動用制動力が得られるように構成されている。
なお、本実施の形態においては、前記始動用ブレーキ機構400によって前記ダリウス翼始動用制動力を得るように構成した為、該風力発電装置1Dは、前記無端帯式伝動機構60Bに代えて、遊星式伝動機構60を備えている。
As described above, in the
On the other hand, the
In the present embodiment, since the Darrieus blade starting braking force is obtained by the starting
好ましくは、前記始動用ブレーキ機構400は、前記発電機200Cの入力軸210に対して前記ダリウス翼始動用制動力を付加するように構成され得る。
斯かる構成を備えることにより、前記ダリウス翼始動用制動力を高速回転する前記入力軸210に付加させることができ、これにより、前記始動用ブレーキ機構400の小型化を図ることができる。
Preferably, the starting
By providing such a configuration, the Darius blade starting braking force can be added to the
より好ましくは、前記始動用ブレーキ機構400は、前記ダリウス翼始動用制動力の付加を選択的に係合又は解除し得るように構成され得る。
斯かる構成を備えることにより、前記ダリウス翼20の始動時にのみ前記ダリウス翼始動用制動力を付加させ、前記発電機200Cの発電中においては前記ダリウス翼始動用制動力を解除することができる。
従って、前記ダリウス翼20の始動性向上を図りつつ、前記発電機200Cによる発電効率の向上を図ることができる。
More preferably, the starting
By providing such a configuration, the Darius blade starting braking force can be applied only when the
Therefore, it is possible to improve the power generation efficiency of the
前記始動用ブレーキ機構の係合又は解除の切換は、例えば、前記ダリウス翼回転速度センサ25(図3参照)からの検出信号に基づき行うことができる。
即ち、前記ダリウス翼用出力回転体10の前記第1方向R1への回転数が所定の閾値以下の場合には前記始動用ブレーキ機構400が前記ダリウス翼始動用制動力を付加し、且つ、前記ダリウス翼用出力回転体10の前記第1方向R1への回転数が前記閾値を超えると前記始動用ブレーキ機構400が前記ダリウス翼始動用制動力を解除するように、自動制御され得る。
The engagement or release of the starting brake mechanism can be switched based on, for example, a detection signal from the Darrieus blade rotation speed sensor 25 (see FIG. 3).
That is, when the rotational speed of the Darrieus blade
1A〜1E 風力発電装置
10 ダリウス翼用出力回転体
20 ダリウス翼
30 サボニウス翼用出力回転体
40 サボニウス翼
50 遊星伝動機構
51 サン部材
52 キャリア部材
53 インターナル部材
60 増速伝動機構
60B 無端帯式伝動機構
200,200C 発電機
400 ダリウス翼始動用ブレーキ機構
X 風の向き
R1 第1方向
R2 第2方向
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1A-
Claims (13)
前記ダリウス翼は、所定方向の風によって前記ダリウス翼用出力回転体を軸線回り第1方向へ回転させるように該ダリウス翼用出力回転体に作動連結され、
前記サボニウス翼は、前記所定方向の風によって前記サボニウス翼用出力回転体を軸線回りに前記第1方向とは反対の第2方向へ回転させるように該サボニウス翼用出力回転体に作動連結され、
前記遊星伝動機構を構成するインターナル部材,キャリア部材及びサン部材は、それぞれ、前記ダリウス翼用出力回転体,前記サボニウス翼用出力回転体及び前記発電機に作動連結されており、
前記ダリウス翼の回転始動時に、前記サン部材に軸線回り前記第2方向への起動トルクが付与されるように構成されていることを特徴とする風力発電装置。 A Darius wing, a Savonius wing, an output rotator for a Darius wing that rotates about an axis in accordance with the rotation of the Darius wing, an output rotator for a Savonius wing that rotates about an axis in accordance with the rotation of the Savonius wing, A wind power generator comprising a generator, a planetary transmission mechanism that operatively connects the generator and the output rotor for the Darius blade and the output rotor for the Savonius blade, and the generator;
The Darius wing is operatively connected to the Darrieus wing output rotator so as to rotate the Darius wing output rotator in a first direction around an axis by wind in a predetermined direction;
The Savonius blade is operatively connected to the Savonius blade output rotor so as to rotate the Savonius blade output rotor in a second direction opposite to the first direction around the axis by the wind in the predetermined direction;
The internal member, the carrier member and the sun member constituting the planetary transmission mechanism are operatively connected to the Darrieus wing output rotator, the Savonius wing output rotator and the generator, respectively.
A wind turbine generator configured to apply a starting torque in the second direction around an axis to the sun member when the Darrieus blade starts rotating.
前記ダリウス翼は、所定方向の風によって前記ダリウス翼用出力回転体を軸線回り第1方向へ回転させるように該ダリウス翼用出力回転体に作動連結され、
前記サボニウス翼は、前記所定方向の風によって前記サボニウス翼用出力回転体を軸線回りに前記第1方向とは反対の第2方向へ回転させるように該サボニウス翼用出力回転体に作動連結され、
前記遊星伝動機構は、前記発電機に作動連結されるサン部材と、前記ダリウス翼用出力回転体に作動連結されるインターナル部材と、前記サボニウス翼用出力回転体に作動連結される第1及び第2キャリア部材と、前記サン部材に係合した状態で前記第1キャリア部材に枢支される第1遊星部材と、前記第1遊星部材及び前記インターナル部材の双方に係合した状態で前記第2キャリア部材に枢支される第2遊星部材とを備え、
前記サン部材には、前記サボニウス翼は回転し始めているが前記ダリウス翼は未回転状態の際に、前記サボニウス翼の回転に伴って該サン部材が回転することを防止し得る大きさのダリウス翼始動用制動力が作動的に付加されていることを特徴とする風力発電装置。 A Darius wing, a Savonius wing, an output rotator for a Darius wing that rotates about an axis in accordance with the rotation of the Darius wing, an output rotator for a Savonius wing that rotates about an axis in accordance with the rotation of the Savonius wing, A wind power generator comprising a generator, a planetary transmission mechanism that operatively connects the generator and the output rotor for the Darius blade and the output rotor for the Savonius blade, and the generator;
The Darius wing is operatively connected to the Darrieus wing output rotator so as to rotate the Darius wing output rotator in a first direction around an axis by wind in a predetermined direction;
The Savonius blade is operatively connected to the Savonius blade output rotor so as to rotate the Savonius blade output rotor in a second direction opposite to the first direction around the axis by the wind in the predetermined direction;
The planetary transmission mechanism includes a sun member operatively connected to the generator, an internal member operatively connected to the Darrieus wing output rotator, and a first and second operatively connected to the Savonius wing output rotator. The second carrier member, the first planetary member pivotally supported by the first carrier member in a state of being engaged with the sun member, and the state of being engaged with both the first planetary member and the internal member. A second planetary member pivotally supported by the second carrier member;
The Sun member has a size that can prevent the Sun member from rotating with the rotation of the Savonius wing when the Savonius wing starts rotating but the Darrie wing is not rotated. A wind power generator characterized in that a starting braking force is operatively added.
前記ブレーキ機構によって前記ダリウス翼始動用制動力が得られるように構成されていることを特徴とする請求項6に記載の風力発電装置。 A brake mechanism for operatively applying a braking force to the sun member;
The wind turbine generator according to claim 6, wherein the brake mechanism is configured to obtain the Darrieus blade starting braking force.
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