JP2010096165A - 風力発電装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】烈風の時にも風車が左右に激しく首振りすることを防止し、台風時にはプロペラ自動的に羽根面に風を並行させて風圧を避けるようにする。
【解決手段】電動機１１に取付けられた小歯車１２で雌ねじ付歯車１０を回転して、雄ねじ軸９を軸方向に移動させるようにし、一方、プロペラ羽根の扇状歯車６に噛み合うラック歯付角形部８を一端に設けた連結棒７を発電子１８と風車羽根部１との共用軸２０の中空孔２１を貫通して、上記雄ねじ軸９に回転自在に連結して、軸方向に移動させることにより、この連結棒７のラック歯付角形部８に噛み合う扇状歯車６を回転してプロペラ羽根４の羽根面の傾斜を変化させる構造とし、風車が急激な風速増加により、その回転が急上昇したとき、この風車の直流発電機１６の発生電圧の上昇現象をとらえ、減速機付電動機１１を始動して、羽根面を風方向に平行にして風力を逃がす。
【選択図】図１
【解決手段】電動機１１に取付けられた小歯車１２で雌ねじ付歯車１０を回転して、雄ねじ軸９を軸方向に移動させるようにし、一方、プロペラ羽根の扇状歯車６に噛み合うラック歯付角形部８を一端に設けた連結棒７を発電子１８と風車羽根部１との共用軸２０の中空孔２１を貫通して、上記雄ねじ軸９に回転自在に連結して、軸方向に移動させることにより、この連結棒７のラック歯付角形部８に噛み合う扇状歯車６を回転してプロペラ羽根４の羽根面の傾斜を変化させる構造とし、風車が急激な風速増加により、その回転が急上昇したとき、この風車の直流発電機１６の発生電圧の上昇現象をとらえ、減速機付電動機１１を始動して、羽根面を風方向に平行にして風力を逃がす。
【選択図】図１
Description
本発明は風の力を利用して発電する風力発電装置に関するものである。
自然の風を利用して発電を行うには色々な問題点が多い。ほとんど無風の状態より利用不可能な台風まで風の強弱は激しく又方向も常に変動する風のエネルギーをどのようにして有効に利用するかが難しい課題である。
本発明は弱い風の場合も常にその方向に向かい方向変換できるようにし常に最大の受風面積を確保することが必要である。
台風時、プロペラ羽根の破損を防ぐため、羽根面を台風に並行させて風圧を避けることが必要である。
烈風時における風車が左右に激しく首振りし破損の危険が生じるとき、この衝動を吸収し、風方向に落ち着かせることが必要である。
台風時、安全のため支柱を簡単な方法で補強することも必要である。
本発明は風車を構成する各部を風上より風車制御部３、発電機部２、風車羽根部１の順に支柱３３上に配置するようにし、減速機付電動機１１に取付けられた小歯車１２で雌ねじ付歯車１０を回転して、これにねじ込まれている雄ねじ軸９を軸方向に移動させるようにし、一方、プロペラ羽根の扇状歯車６に噛み合うラック歯付角形部８を一端に設けた長尺の連結棒７を発電子１８と風車羽根部１との共用軸２０の中空孔２１を貫通して、上記雄ねじ軸９に回転自在に連結して、それと同じ軸方向に移動させることにより、この連結棒７のラック歯付角形部８に噛み合う数個の扇状歯車６を回転して、プロペラ羽根４の羽根面の傾斜を変化させうる構造とする。
羽根面の傾斜角を４５度程度に保ちながら正常運転している風車が急激な風速増加により、その回転が急上昇したとき、この風車の直流発電機１６の発生電圧の上昇現象をとらえるため、その回路内に接点付指針をもつ電圧計１３を組み込み、その接点は指針１４を電圧指示盤上の上限接点１５に接触させて、この信号を取出して減速機付電動機１１を逆方向に始動して、雌ねじ付歯車１０、雄ねじ軸９、連結棒のラック歯付角形部８を介して扇状歯車６を左回転して羽根面を風方向に平行にして激しい風力を逃がすようにする。
そして一定時間経過後、タイマーにより減速機付電動機１１を正転方向に始動して、雌ねじ付歯車１０を回転して雄ねじ軸９、連結棒のラック歯付角形部８を風下方向に移動させて羽根面を通常傾斜角４５度に戻して風車を正常運転に戻すようにする。
風車の発電機継鉄胴部１７を支持軸２４の上部フランジ部２６に固定し、この支持軸２４を風車支柱３３の上部のベアリング２５及び２８で支持して風下に配置された風車羽根部１が風をうけて首振する構造とし、この支持軸の上部フランジ部２６と風車支柱３３との間に油圧振れ止装置２７を介在させ、その中心の支持軸２４に仕切板３２を突出したように取付け、これを内部に一個所の仕切壁３１を設けた振れ止用シリンダー３０の内部の油室２９内を褶動揺動しうるようにし、その仕切壁３１に開けた細孔３４を通ってシリンダー３０内の一室より他室への油の流入を制限することにより、仕切板３２の揺動を遅らせることにより、これと一体となっている支持軸２４に固定した風車装置の急激な風向変化による衝動を緩和し、時間経過により次第に風向方向に追随しうるようにする。
発電機と風車を風下側に配置して、風上側に空間をあけることにより支柱上部の鋼線取付部３６より風上側に設置した数本の取付用杭３７まで引張用鋼線３５を引くことが可能になり、台風の危険を防止できる。
台風のとき自動的に風車１のプロペラ羽根面を風向きに並行させて風を逃し、風車に加わる風圧を減少させることができる。従ってプロペラ羽根の幅を増加することが可能になり風車の発電能力を引き上げることができる。そして台風通過後タイマーにより自動的に正常運転に戻すことができる。又このタイマーは遠隔地より人により操作することもできる。
風車は弱い風の時でも自動的に風の方向にむき、１００％の受風を受けることができ、また、烈風の時、風車が左右に激しく首振りされることを緩和し、やはり風の方向に落ち着いていき、充分風を受けることができて、効率よい発電を行うことができる。
本発明の実施の一例として図１、図２、及び図３に示す通り風車を構成する各部を風上より風車制御部３、発電機部２、風車羽根部１の順に支柱３３上に配置して風車の発電機継鉄胴部１７を支持軸２７の上部フランジ部２９に固定し、この支持軸２４を風車支柱３３の上部のベアリング２５及び２８で支持して風下に配置された風車羽根部１が風を受けて首振する構造とし、風車の数枚のプロペラ羽根を風下方向にわずかに傾斜させることにより、風向に追随しやすくなり、また羽根の最外端を風下側に折り曲げることにより、その部分の風切り音を抑えることができる。
減速機付電動機１１に取付られた小歯車１２で雌ねじ付歯車１０を回転して、これにねじ込まれている雄ねじ軸９を軸方向に移動させるようにし、一方プロペラ羽根の扇状歯車６に噛み合うラック歯付角形部８を一端に設けた長尺の連結棒７を発電子１８と風車羽根部１との共用軸２０の中空孔２１を貫通して、上記雄ねじ軸９に回転自在に連結して、それと同じ軸方向に移動させることにより、この連結棒７のラック歯付角形部８に噛み合う数個の扇状歯車６を回転してプロペラ羽根４の羽根面の傾斜を変化させうる構造としている。
このように回転している風車羽根１を発電機部２を越えて、制御するためには回転している共用軸２０の中空孔２１を通じて雄ねじ軸９の軸方向の移動をラック歯付角形部８に伝達することが必要である。また、減速機付電動機１１の小歯車１２により雌ねじ付歯車１０を回転し、これにねじ込まれている雄ねじ軸９に軸方向の移動を行わせるためプロペラ羽根の風圧による反力を充分支持できる構造になっている。
羽根面の傾斜角を４５度程度に保ちながら正常運転している風車が急激な風速増加により、その回転が急上昇したとき、この風車の直流発電機１６の発生電圧の上昇現象をとらえるため、その回路内に接点付指針をもつ電圧計１３を組み込み、その接点付指針１４を電圧指示盤上の上限接点１５に接触させて、この信号を取り出して減速機付電動機１１を逆方向に始動して、雌ねじ付歯車１０を回転させて雄ねじ軸９を図１に示す位置より風上側に移動させ、ボールベアリングにより回転自在に連結されている連結棒７を同じ軸方向に移動させ、連結棒７のラック歯付角形部８により羽根根元の扇状歯車６を約４５度左回転させて羽根面を風方向に平行にして激しい風力を逃すようにする。
そして一定時間経過後、タイマーを働かせて減速機付電動機１１を正転方向に始動して雌ねじ付歯車１０を回転して雄ねじ軸９を風下側に移動し、これに連動する連結棒のラック歯付角形部８を同方向に移動させ、歯車６を約４５度右回転させて羽根面を通常傾斜角４５度に戻して図１の状態として正常運転に戻ることとなる。
支持軸の上部フランジ部２６と風車支柱３３との間に油圧振れ止装置２７を介在させ、その中心の支持軸２４に仕切板３２を突出したように取付け、これを内部に一個所の仕切壁３１を設けた振れ止用シリンダー３０の内部の油室２９内を褶動搖動しうるようにし、その仕切壁３１に開けた細孔３４を通ってシリンダー３０内の一室より他室への油の流入を制限することにより、仕切板３２の揺動を遅らせることにより、これと一体に成っている支持軸２４に固定した風車装置の急激な風向変化による衝動を緩和し、時間経過により次第に風向方向に追随しうるようにする。
１−−−風車羽根部 ２−−−発電機部
３−−−風車制御部 ４−−−プロペラ羽根
５−−−羽根取付用リブ部 ６−−−羽根根元の扇状歯車
７−−−連結棒 ８−−−連結棒のラック歯付角形部
９−−−雄ねじ軸 １０−−−雌ねじ付歯車
１１−−−減速機付電動機 １２−−−小歯車
１３−−−接点付指針をもつ電圧計 １４−−−接点付指針
１５−−−電圧指示盤の上限接点 １６−−−直流発電機
１７−−−発電機の継鉄胴部 １８−−−発電子
１９−−−界磁界 ２０−−−発電子と風車との共用軸
２１−−−共用軸の中空孔 ２２−−−発電子用ボールベアリング
２３−−−整流子 ２４−−−発電機の支持軸
２５−−−支持軸用スラストベアリング ２６−−−支持軸の上部フランジ部
２７−−−油圧振れ止装置 ２８−−−支持軸用ボールベアリング
２９−−−シリンダー内の油室 ３０−−−振れ止用シリンダー
３１−−−振れ止用シリンダーの仕切壁 ３２−−−支持軸に取付けた仕切板
３３−−−風車支柱 ３４−−−仕切壁の細孔
３５−−−引張用鋼線 ３６−−−鋼線取付部
３７−−−取付用抗
３−−−風車制御部 ４−−−プロペラ羽根
５−−−羽根取付用リブ部 ６−−−羽根根元の扇状歯車
７−−−連結棒 ８−−−連結棒のラック歯付角形部
９−−−雄ねじ軸 １０−−−雌ねじ付歯車
１１−−−減速機付電動機 １２−−−小歯車
１３−−−接点付指針をもつ電圧計 １４−−−接点付指針
１５−−−電圧指示盤の上限接点 １６−−−直流発電機
１７−−−発電機の継鉄胴部 １８−−−発電子
１９−−−界磁界 ２０−−−発電子と風車との共用軸
２１−−−共用軸の中空孔 ２２−−−発電子用ボールベアリング
２３−−−整流子 ２４−−−発電機の支持軸
２５−−−支持軸用スラストベアリング ２６−−−支持軸の上部フランジ部
２７−−−油圧振れ止装置 ２８−−−支持軸用ボールベアリング
２９−−−シリンダー内の油室 ３０−−−振れ止用シリンダー
３１−−−振れ止用シリンダーの仕切壁 ３２−−−支持軸に取付けた仕切板
３３−−−風車支柱 ３４−−−仕切壁の細孔
３５−−−引張用鋼線 ３６−−−鋼線取付部
３７−−−取付用抗
Claims (2)
- 風車を構成する各部を風上より風車制御部３、発電機部２、風車羽根部１の順に支柱３３上に配置するようにし、減速機付電動機１１に取付けられた小歯車１２で雌ねじ付歯車１０を回転して、これにねじ込まれている雄ねじ軸９を軸方向に移動させるようにし、一方、プロペラ羽根の扇状歯車６に噛み合うラック歯付角形部８を一端に設けた長尺の連結棒７を発電子１８と風車羽根部１との共用軸２０の中空孔２１を貫通して、上記雄ねじ軸９に回転自在に連結して、それと同じ軸方向に移動させることにより、この連結棒７のラック歯付角形部８をに噛み合う数個の扇状歯車６を回転して、プロペラ羽根４羽根面の傾斜を変化させうる構造とし、羽根面の傾斜角を４５度程度に保ちながら正常運転している風車が急激な風速増加により、その回転が急上昇したとき、この風車の直流発電機１６の発生電圧の上昇現象をとらえるため、その回路内に接点付指針を持つ電圧計１３を組み込み、その接点付指針１４を電圧指示盤上の上限接点１５に接触させて、この信号を取出して減速機付電動機１１を逆方向に始動して、雌ねじ付歯車１０、雄ねじ軸９、連結棒７のラック歯付角形部８を介して扇状歯車６を左回転して羽根面を風方向に平行にして激しい風力を逃がすようにし、そして一定時間経過後、タイマーにより減速機付電動機１１を正転方向に始動して、雌ねじ付歯車１０を回転して、雄ねじ軸９、連結棒のラック歯付角形部８を風下方向に移動させて羽根面を通常傾斜角４５度に戻して風車を正常運転に戻すようにした自動制御運転可能な風力発電装置。
- 特許請求の範囲の請求項１に記載の風力発電装置において風車の発電機継鉄胴部１７を支持軸２４の上部フランジ部２６に固定し、この支持軸２４を風車支柱３３の上部のベアリング２５及び２８で支持して風下に配置された風車羽根部１が風を受けて首振する構造とし、この支持軸の上部フランジ部２６と風車支柱３３との間に油圧振れ止装置２７を介在させ、その中心の支持軸２４に仕切板３２を突出したように取付け、これを内部に一個所の仕切壁３１を設けた振れ止用シリンダー３０の内部の油室２９内を褶動揺動しうるようにし、その仕切壁３１に開けた細孔３４を通ってシリンダー３０内の一室より他室への油の流入を制限することにより、仕切板３２の揺動を遅らせることにより、これと一体となっている支持軸２４に固定した風車装置の急激な風向変化による衝動を緩和し、時間経過により次第に風向変化に追随しうるようにした風向きの自動制御可能な風力発電装置。
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2008
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