JP2010077946A - Wind power generation device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、風力により風車を回転させ、その回転により発電機を回転させて電力を得る風力発電装置に関する。 The present invention relates to a wind power generator that rotates a windmill with wind power and rotates the generator by the rotation to obtain electric power.
従来、風力発電装置として、風車を垂直に立設された垂直中心軸(又は水平に支持した水平中心軸)に回転自在に支持させたものが知られている(特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, a wind turbine generator is known in which a wind turbine is rotatably supported on a vertical center shaft (or a horizontal center shaft that is supported horizontally) that is erected vertically (see Patent Document 1).
この風力発電装置は、複数枚の羽根を有する風車が垂直中心軸に回転自在に支持され、この垂直中心軸と直交する方向から風を当てることによって風車を回転させ、その回転により発電機を回転させて電力を得るようになっている。
そして、順風を受けるときは羽根が閉じて風を受け、逆風を受けるときは羽根が開いて風を逃がすもので、これにより風向きが変化した際にも回転方向は安定して一定方向に維持できるとされている。
In this wind turbine generator, a wind turbine having a plurality of blades is rotatably supported on a vertical central axis, and the wind turbine is rotated by applying wind from a direction orthogonal to the vertical central axis, and the generator is rotated by the rotation. To get power.
When the wind is received, the blades are closed and the wind is received. When the wind is received, the blades are opened to allow the wind to escape, so that the direction of rotation can be stably maintained even when the wind direction changes. It is said that.
しかしながら、垂直中心軸と直交する方向からの風によって風車を垂直中心軸の回りで回転させるものでは、風が複数の羽根に対して同じ向きで当るため風車の回転力が得られず、また、従来のように、羽根の開閉によって風車を一定方向に安定回転させるのは難しい。
中心軸(垂直中心軸、水平中心軸)と直交する方向からの風によって風車を中心軸の回りで回転させる場合、中心軸を境として風車の逆風側半部分には風が当らないようにさせ、順風側半部分にだけ風が当るようにさせることで、最も効力よく回転させることができる。 When rotating the windmill around the central axis by wind from a direction perpendicular to the central axis (vertical central axis, horizontal central axis), make sure that the wind does not hit the half wind of the windmill around the central axis. The most effective rotation can be achieved by letting the wind strike only the front half.
本発明は、上記の点に着目し、風の向きに対応して装置全体(遮風カバー)の向きを調節させ、これで簡単な設備を用いながら風車の逆風側半部分には風が当らないようにさせ、他方の順風側半部分にだけ風が当るようにさせ、以って、風車を確実かつ効率よく一定方向に安定回転させることができる風力発電装置を提供することを課題としている。 The present invention pays attention to the above points, and adjusts the direction of the entire apparatus (wind shield cover) corresponding to the direction of the wind, so that the wind hits the half wind of the wind turbine while using simple equipment. It is an object of the present invention to provide a wind turbine generator that can stably rotate the windmill in a certain direction with certainty and efficiency by allowing the wind to hit only the other half side of the forward wind side. .
上記の課題を解決するために、本発明(請求項1)の風力発電装置は、
ベース上(1)に水平方向に回転自在に支持された旋回基板(2)と、その旋回基板の旋回中心に垂直に立設された垂直中心軸(3)と、前記垂直中心軸に回転自在に支持された風車(4)と、この風車を構成する複数枚の羽根(41)と、各羽根の風受け面として張設された帆布(43)と、前記風車に連結された発電機(61)と、前記垂直中心軸を境として風車の片側半分を覆う帆布による遮風カバー(8a)と、風の向きに対応して装置全体の向きを調節させる風向追従手段とを備え、
前記風向追従手段は、前記遮風カバーが逆風を遮るように風車の逆風側半部分(4b)を覆って順風側半部分(4a)にだけ順風が当るように、前記旋回基板を回転させて装置全体の向きを調節させるように形成されている構成とした。
In order to solve the above-described problems, a wind turbine generator of the present invention (Claim 1)
A swivel board (2) supported on the base (1) so as to be rotatable in a horizontal direction, a vertical center axis (3) erected perpendicularly to the swivel center of the swivel board, and rotatable about the vertical center axis A wind turbine (4) supported by the wind turbine, a plurality of blades (41) constituting the wind turbine, a canvas (43) stretched as a wind receiving surface of each blade, and a generator ( 61), a windshield cover (8a) made of a canvas covering one half of the windmill with the vertical central axis as a boundary, and wind direction tracking means for adjusting the direction of the entire apparatus corresponding to the direction of the wind,
The wind direction following means rotates the swivel board so that the wind shield covers the reverse wind side half (4b) of the wind turbine so that the wind shield cover blocks the reverse wind and only the forward wind side half (4a) hits the wind. The configuration is such that the orientation of the entire apparatus is adjusted.
また、本発明(請求項2)の風力発電装置は、
ベース上(1)に水平方向に回転自在に支持された旋回基板(2)と、その旋回基板に水平に支持された水平中心軸(3a)と、前記水平中心軸(3a)に回転自在に支持された風車(4)と、この風車を構成する複数枚の羽根(41)と、各羽根の風受け面に張設された帆布(43)と、前記風車に連結された発電機(61)と、前記水平中心軸を境として風車の片側半分を覆う帆布による遮風カバー(8a)と、風の向きに対応して装置全体の向きを調節させる風向追従手段とを備え、
前記風向追従手段は、前記遮風カバーが逆風を遮るように風車の逆風側半部分(4b)を覆って順風側半部分(4a)にだけ順風が当るように、前記旋回基板を回転させて装置全体の向きを調節させるように形成されていることを特徴とする風力発電装置。
The wind power generator of the present invention (Claim 2)
A swivel board (2) supported on the base (1) so as to be rotatable in the horizontal direction, a horizontal center axis (3a) supported horizontally on the swivel board, and rotatable on the horizontal center axis (3a). A supported windmill (4), a plurality of blades (41) constituting the windmill, a canvas (43) stretched on the wind receiving surface of each blade, and a generator (61 connected to the windmill) ), A windshield cover (8a) made of a canvas covering one half of the windmill with the horizontal central axis as a boundary, and a wind direction following means for adjusting the direction of the entire apparatus corresponding to the direction of the wind,
The wind direction following means rotates the swivel board so that the wind shield covers the reverse wind side half (4b) of the wind turbine so that the wind shield cover blocks the reverse wind and only the forward wind side half (4a) hits the wind. A wind power generator characterized in that the orientation of the entire apparatus is adjusted.
また、本発明(請求項3)の風力発電装置は、請求項1又は2記載の風力発電装置において、風車の順風側半部分に順風を導入させるための風導入フード(8b)が設けられている構成とした。
The wind turbine generator according to the present invention (Claim 3) is the wind turbine generator according to
また、本発明(請求項4)の風力発電装置は、請求項1又は2又は3記載の風力発電装置において、前記帆布がそれぞれ巻取り繰出し可能に形成されて風受け面積を増減できると共に、前記遮風カバーが巻取り繰出し可能に形成されて風当面積を増減できるように形成されている構成とした。
The wind power generator according to the present invention (Claim 4) is the wind power generator according to
また、本発明(請求項5)の風力発電装置は、請求項1又は2又は3又は4記載の風力発電装置において、前記ベースが陸上に設けた支柱(15)上、又は水上に浮設させたフロート(9)上に形成されている構成とした。
The wind power generator according to the present invention (Claim 5) is the wind power generator according to
本発明(請求項1、2)の風力発電装置は、風向追従手段によって風の向きに対応して装置全体の向きを調節させることができ、かつ中心軸(垂直中心軸、水平中心軸)を境として風車の片側半分を遮風カバーによって覆うことができる。
即ち、風向追従手段により風の向きに対応して装置全体の向きを調節させることで遮風カバーの向きを調節できるため、遮風カバーにより風車の逆風側半部分には風が当らないようにさせ、他方、順風側半部分にだけ風を当てることができる。
これにより、風車を確実かつ効率よく一定方向に安定回転させることができる。
The wind power generator according to the present invention (Claims 1 and 2) can adjust the direction of the entire apparatus in accordance with the direction of the wind by the wind direction following means, and the center axis (vertical center axis, horizontal center axis) can be adjusted. As a boundary, one half of the windmill can be covered with a windshield cover.
That is, since the direction of the windshield cover can be adjusted by adjusting the direction of the entire device corresponding to the direction of the wind by the wind direction tracking means, the windshield cover prevents the wind from hitting the half wind side of the windmill. On the other hand, the wind can be applied only to the front wind side half.
As a result, the windmill can be stably and efficiently rotated stably in a certain direction.
また、風車を構成する各羽根の風受け面に帆布を張設させているため、風車の軽量化及び製造コストの低減を図ることができる。 Further, since the canvas is stretched on the wind receiving surface of each blade constituting the windmill, the weight of the windmill can be reduced and the manufacturing cost can be reduced.
本発明(請求項3)の風力発電装置では、風車の順風側半部分に順風を導入させるための風導入フードを設けているため、風の逃げを抑えることができ、順風を風車に確実に取り込んで効率よく風車を回転させることができる。 In the wind turbine generator of the present invention (Claim 3), since the wind introduction hood for introducing the smooth wind is provided in the half of the smooth wind side of the windmill, the escape of the wind can be suppressed, and the smooth wind is surely applied to the windmill. The windmill can be rotated efficiently by taking in.
本発明(請求項4)の風力発電装置では、風車の羽根に張設された帆布がそれぞれ巻取り繰出し可能に形成されて風受け面積を増減できる。
これにより、帆布を一杯に繰出して風受け面積を増大すれば、風を効率よく取り込みながら風車を回転させることができる。
In the wind power generator of the present invention (Claim 4), the canvas stretched around the blades of the windmill is formed so as to be able to be wound and fed out, and the wind receiving area can be increased or decreased.
Thus, if the canvas is drawn out to increase the wind receiving area, the windmill can be rotated while efficiently taking in the wind.
台風や強風時には、帆布を巻取って風受け面積を減小さくさせ、かつ遮風カバーを巻き取って風当面積を減小させることにより、台風や強風を逃がすことができ、台風や強風をまともに受けることによる破損等を防止できる。 During typhoons and strong winds, the typhoon and strong wind can be escaped by winding the canvas to reduce the wind receiving area and winding the windshield cover to reduce the wind area. It is possible to prevent the damage caused by receiving.
また、本発明の風力発電装置は、陸上に設置してもよいし、海上や湖上等の水上に設置することもできる(請求項5)。 Moreover, the wind power generator of the present invention may be installed on land or on water such as on the sea or on a lake (Claim 5).
図1は請求項1に対応した本発明の第1実施例にかかる風力発電装置を示す一部切欠側面図、図2はその風力発電装置の要部を示す横断面図である。
なお、この第1実施例は陸上に設置した場合の例である。
FIG. 1 is a partially cutaway side view showing a wind turbine generator according to a first embodiment of the present invention corresponding to claim 1, and FIG. 2 is a cross-sectional view showing the main part of the wind turbine generator.
In addition, this 1st Example is an example at the time of installing on land.
図において、1はベースで、陸上地面G1に立設させた支柱(15)上に設置され、上面に形成したピットの底に水平板10が設置され、この水平板10上に旋回基板2が水平方向に回転自在に支持されている。
In the figure, reference numeral 1 denotes a base, which is installed on a support column (15) erected on the land surface G1, and a
前記旋回基板2は、その下面に取り付けた複数個のローラ20により支えられ、また、この旋回基板2の下面には環状歯車21が形成され、この環状歯車21に駆動モータ5aの歯車50が噛み合わされている。
従って、駆動モータ5aを駆動(正逆転)させることで、旋回基板2を軸支部22を中心として右回転と左回転の何れの方向にも回転させることができる。
The
Accordingly, by driving the
前記旋回基板2の中心に垂直中心軸3が垂直に立設され、この垂直中心軸3に風車4が回転自在に支持されている。
風車4は垂直中心軸3に嵌合させた管軸40に複数枚(実施例では5枚)の羽根41を等間隔で放射状に取り付けた構造になっている。
A
The
前記各羽根41は方形に枠組みしたフレーム42の内部に風受け面としての帆布43が張設され、その上下及び内外の周囲四方に風受け板44,45が内向きに傾斜して取り付けられている。
このように、風受け面に帆布43を使用することで風車4の軽量化及び製造コストの低減を図ることができるし、風受け板44,45を設けることによって風を確実に風受け面(帆布43)内に向かせることができる。
Each
In this way, the use of the
前記帆布43はそれぞれ巻取り繰出し可能に形成されて風受け面積を増減可能に形成されている。
この場合、巻取りモータ70により回転する巻取り軸71が羽根41の基端側に軸支され、一方、繰出しモータ72により回転する繰出し軸73が羽根4の先端側に軸支され、風受け面積を減少させるときは、巻取りモータ70の駆動で帆布43を巻取り軸71に巻き取っていくことで風受け面積を減少させる。このとき、繰出し軸73(繰出しモータ72)はフリー回転する。
一方、風受け面積を増大させるときは、繰出しモータ72の駆動で帆布43の先端に連結したワイヤ74を繰出し軸73に巻き取っていくことで帆布43を繰出し、風受け面積を増大させる。このとき、巻取り軸71(巻取りモータ70)はフリー回転する。
Each of the
In this case, the
On the other hand, when the wind receiving area is increased, the
このように、帆布43を一杯に繰出して風受け面積を増大すれば、風を効率よく取り込みながら風車4を回転させることができるし、台風や強風時には、帆布73を巻き取って風受け面積を減小さくさせることにより、台風や強風を逃がすことができる。
Thus, if the
また、各羽根41は、その外周端の間を連結ワイヤ46により連結させることで羽根41,41同士の間隔を維持させ、かつ管軸40の上端部から吊りワイヤ47により吊持させることで片持ち状態を支えている。
なお、風車4の回転方向は図2において矢印B方向である。
Further, each
In addition, the rotation direction of the
前記管軸40の上端に歯車60が固定され、一方、前記垂直中心軸3に固定した発電機61に歯車62が取り付けられ、両歯車60,62を噛み合せることで、風車4の回転を発電機61に伝達させて回転させ、電力を得るようになっている。
A
前記垂直中心軸3の上端には、風向センサ5bが回転自在に設けられ、この風向センサ5bと、前記駆動モータ5aとで風向追従手段(明細書内において符号5で表す)が形成される。
この風向追従手段5は、風の向きに対応して装置全体の向きを調節させるもので、風の向きが変化するのを風向センサ5bにより検出し、これに基づき前記駆動モータ5aを駆動させて旋回基板2を回転調節させ、これにより装置全体の向きを調節させることができる。
A wind direction sensor 5b is rotatably provided at the upper end of the vertical
This wind direction follow-up means 5 adjusts the direction of the entire device in accordance with the direction of the wind. The wind direction sensor 5b detects that the wind direction changes, and the
前記垂直中心軸3には、この垂直中心軸3を境として風車4の片側半分を覆うように帆布による遮風カバー8aが取り付けられている。
この遮風カバー8aは、風向きに対し順風になる風車4の順風側半部分4aと、風向きに対し逆風になる風車4の逆風側半部分4bのうち、前記逆風側半部分4bにおける風対向側正面から側面にかけての部分を覆う状態に湾曲して形成されている。
これにより、逆風側半部分4bには風を当てずに、前記順風側半部分4aにだけ順風を当てることができる。
A
The
Accordingly, it is possible to apply the normal wind only to the forward wind side half portion 4a without applying the wind to the reverse wind side half portion 4b.
また、前記遮風カバー8aに一体に連結して帆布による風導入フード8bが設けられている。
この風導入フード8bは風車4の順風側半部分4aに順風を導入させるためのもので、風対向側正面に風導入口80が形成され、この風導入口80から順風側半部分4aの側面にかけての部分を覆い、かつ背面側に風流出口81が形成されている。
Further, a
This
従って、風の向きが変わったとしても、その風の向きに対応して風向追従手段5により装置全体の向きを調節させることができ、これに伴い遮風カバー8a及び風導入フード8bの向きも調節できる。
これにより遮風カバー8aにより風車4の逆風側半部分4bには風が当らないようにさせ、他方、順風側半部分4aにだけ風を当てることができ、風車4を確実かつ効率よく一定方向に安定回転させることができる。
Therefore, even if the direction of the wind changes, the direction of the entire apparatus can be adjusted by the wind direction tracking means 5 in accordance with the direction of the wind, and accordingly the directions of the
Thus, the
また、風車の順風側半部分4aに順風を導入させるための風導入フード8bを設けたので、風の逃げを抑えることができ、順風を風車4に確実に取り込んで効率よく風車4を回転させることができる。
なお、この風導入フード8bは必ずしも必要でない。
Further, since the
The
また、前記遮風カバー8a、及び風導入フード8bについても、それぞれ巻取り繰出し可能に形成されて風当面積を増減可能に形成されている。
この場合も巻取りモータ85により回転する巻取り軸86が軸支され、一方、繰出しモータ87により回転する繰出し軸88が軸支され、風当面積を減少させるときは、巻取りモータ85の駆動で遮風カバー8a、及び風導入フード8bを巻取り軸86に巻き取っていくことで風当面積を減少させる。このとき、繰出し軸88(繰出しモータ87)はフリー回転する。
一方、風当面積を増大させるときは、繰出しモータ87の駆動で遮風カバー8a、及び風導入フード8bの先端に連結したワイヤ89を繰出し軸88に巻き取っていくことで遮風カバー8a、及び風導入フード8bを繰出し、風当面積を増大させる。このとき、巻取り軸86(巻取りモータ85)はフリー回転する。
これにより、台風や強風を逃がすことができる。
Further, the
Also in this case, the take-up
On the other hand, when the wind blowing area is increased, the
Thereby, a typhoon and a strong wind can be escaped.
次に、図3は請求項5に対応した本発明の第2実施例にかかる風力発電装置を示す一部切欠側面図である。
この風力発電装置は海上(湖上でもよい)に設置させた例である。
海面W(湖面でもよい)にフロート9を浮設させ、このフロート9の上面に形成したピットの底にベース1となる水平板10を設置させ、このベース1の上に前記第1実施例と同様の風力発電装置を設置させている。
Next, FIG. 3 is a partially cutaway side view showing a wind turbine generator according to a second embodiment of the present invention corresponding to claim 5.
This wind power generator is an example installed on the sea (or on a lake).
A
前記フロート9は、海底面G2に固定したアンカー91にワイヤロープ92を介して係留され、波による動揺を抑えるため、その周囲にバランサー93が設けられ、このバランサー93に垂直中心軸3を支えるためのフレーム94が連結されている。
その他の構成及び作用は前記第1実施例と同様である。
The
Other configurations and operations are the same as those in the first embodiment.
次に、図4は請求項2に対応した本発明の第3実施例にかかる風力発電装置を示す一部切欠側面図である。
この風力発電装置は風車4が水平中心軸3aの回りを回転する構造に形成された例である。
ベース1の水平板10上に旋回基板2が水平方向に回転自在に支持され、この旋回基板2上に立設させた左右のフレーム25,25間に水平中心軸3aが渡され、この水平中心軸3aに風車4が回転自在に支持されている。
その他の構成及び作用は前記第1実施例と同様である。
Next, FIG. 4 is a partially cutaway side view showing a wind turbine generator according to a third embodiment of the present invention corresponding to claim 2.
This wind power generator is an example in which the
The
Other configurations and operations are the same as those in the first embodiment.
なお、本発明において、第1実施例及び第2実施例で示したような風車を垂直中心軸に上下方向に数段に設けたり、第3実施例で示したような風車を水平中心軸に左右方向に数列に設けたりすることも可能であり、この場合には装置が高くなったり、横長くなったりするため、安定性を確保した設計が必要になる。 In the present invention, the windmills as shown in the first and second embodiments are provided in several vertical stages on the vertical central axis, or the windmills as shown in the third embodiment are provided on the horizontal central axis. It is also possible to provide in several rows in the left-right direction. In this case, the device becomes taller or longer, so a design that ensures stability is required.
1 ベース
10 水平板
2 旋回基板
25 フレーム
3 垂直中心軸
3a 水平中心軸
4 風車
4a 順風側半部分
4b 逆風側半部分
40 管軸
41 羽根
43 帆布
44 風受け板
45 風受け板
46 連結ワイヤ
47 吊りワイヤ
5a 駆動モータ
5b 風向センサ
61 発電機
70 巻取りモータ
71 巻取り軸
72 繰出しモータ
73 繰出し軸
74 ワイヤ
8a 遮風カバー
8b 風導入フード
80 風導入口
81 風流出口
9 フロート
93 バランサー
G1 地面
G2 海底面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (5)
前記風向追従手段は、前記遮風カバーが逆風を遮るように風車の逆風側半部分(4b)を覆って順風側半部分(4a)にだけ順風が当るように、前記旋回基板を回転させて装置全体の向きを調節させるように形成されていることを特徴とする風力発電装置。 A swivel board (2) supported on the base (1) so as to be rotatable in a horizontal direction, a vertical center axis (3) erected perpendicularly to the swivel center of the swivel board, and rotatable about the vertical center axis A wind turbine (4) supported by the wind turbine, a plurality of blades (41) constituting the wind turbine, a canvas (43) stretched as a wind receiving surface of each blade, and a generator ( 61), a windshield cover (8a) made of a canvas covering one half of the windmill with the vertical central axis as a boundary, and wind direction following means for adjusting the direction of the entire apparatus corresponding to the direction of the wind,
The wind direction following means rotates the swivel board so that the wind shield covers the reverse wind side half (4b) of the wind turbine so that the wind shield covers the reverse wind, and the forward wind only hits the forward wind side half (4a). It is formed so that direction of the whole apparatus may be adjusted, The wind power generator characterized by the above-mentioned.
前記風向追従手段は、前記遮風カバーが逆風を遮るように風車の逆風側半部分(4b)を覆って順風側半部分(4a)にだけ順風が当るように、前記旋回基板を回転させて装置全体の向きを調節させるように形成されていることを特徴とする風力発電装置。 A swivel board (2) supported on the base (1) so as to be rotatable in the horizontal direction, a horizontal center axis (3a) supported horizontally on the swivel board, and rotatable on the horizontal center axis (3a). A supported windmill (4), a plurality of blades (41) constituting the windmill, a canvas (43) stretched on the wind receiving surface of each blade, and a generator (61 connected to the windmill) ), A windshield cover (8a) made of a canvas covering one half of the windmill with the horizontal central axis as a boundary, and a wind direction following means for adjusting the direction of the entire apparatus corresponding to the direction of the wind,
The wind direction following means rotates the swivel board so that the wind shield covers the reverse wind side half (4b) of the wind turbine so that the wind shield cover blocks the reverse wind and only the forward wind side half (4a) hits the wind. A wind power generator characterized in that the orientation of the entire apparatus is adjusted.
5. The wind turbine generator according to claim 1, 2, 3, or 4, wherein the base is formed on a support column (15) provided on land or a float (9) floated on water.
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