JP2010216459A

JP2010216459A - 風力発電装置

Info

Publication number: JP2010216459A
Application number: JP2009094397A
Authority: JP
Inventors: Ryozo Ota; 良三太田
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-03-16
Filing date: 2009-03-16
Publication date: 2010-09-30

Abstract

【課題】風車の羽根を広幅にし、弱風時は約４５度の傾斜角で運転し、強風の場合はその羽根面を風方向に倒して、受風面積を減少させて高速回転し、台風時には羽根面を風方向に水平に向けて、風車の破損を防止するように風車の運転を自動制御する。
【解決手段】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２７上に配置し、風速を風速計１３又は風速の回転計１４により計測して減速機付電動機１１の作動を制御して正逆に増減し、これに取付けた小歯車１２を介して雌ねじ付歯車１０を回転して雄ねじ軸９を風上側又は風下側へ移動させ、中空孔２４を貫通している長足の連結棒７に伝達し、この連結棒の末端のラック歯８によりこれに噛合っているプロペラ羽根の根元の扇状歯車６を回転させてプロペラ羽根４の羽根面の傾斜角を正逆自在に制御させうるようにし、風の強弱による羽根面の傾斜を自動的に制御する風力発電装置である。
【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。

弱風の場合、より多くの風のエネルギーを取り入れるため、羽根の受風面積を大きくするため羽根を広幅にして約４５度の傾斜角で運転し、強風の場合はその羽根面を風方向に倒すことにより風受面積を減少させ、高速回転させて、風のエネルギーを充分吸収し、更に台風時には羽根面を風方向に水平に向けて風車の破損を防止するように風車の運転を自動制御する。

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２７上に配置するようにし、風速を風速計１３又は風速の回転計１４により計測しこれにより減速機付電動機１１の作動を制御して正逆に増減して、これに取付けた小歯車１２を介して雌ねじ付歯車１０を回転しこれにねじこまれている雄ねじ軸９を風上側へ、又は風下側へ移動させ、この作動を発電子２１と風車羽根部１との共用軸２３の中空孔２４を貫通している長尺の連結棒７に伝達し、この連結棒の末端のラック歯８によりこれに噛合っているプロペラ羽根の根元の扇状歯車６を回転させてプロペラ羽根４の羽根面の傾斜角を正逆自在に制御させるようにする。

風速が低いときは風車計１３等の指示により減速機付電動機１１を制御して連結棒末端のラック歯８を風下方向の限度まで押し出して、羽根面の傾斜角を約４５度にして最大の受風面積を保持し、そして風速が上昇してきて風速計１３等の指示が上昇するに従い、この指示により減速機付電動機１１を制御して連結棒末端のラック歯８を風上方向に引き寄せて羽根面の傾斜角を４５度より減少させていき、風車を高速回転させ更に危険風速に達すると上記と同様に減速機付電動機１１の駆動により連結棒末端のラック歯８を風上方向に限度まで引き寄せて、羽根面の傾斜角を０度、即ち風方向に並行にして風を逃がして風車の回転を停止させ、又、風速が正常に戻ると上記と同様に減速機付電動機１１の駆動により羽根面の傾斜角を風速に相当した角度に戻して運転を継続しうるようにした自動制御運転を可能にする。

発電機と風車を風下側に配置して、風上側に空間を空けることにより支柱上部の網線取付け部２８より風上側に設置した数本の取付け用杭３０まで引張用網線２９を引くことが可能になり、台風の危険を防止できる。
発明の効果

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倒すことにより風を逃がし、風車に加わる風圧を減少させることができる。従って通常の風速の場合は広幅のプロペラ羽根で風を充分受入れることが可能となり、風車の発電能力を引き上げることが出来る。

発明の実施をするための最良の形態

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の順に配置して風車の発電機継鉄胴部２０を風車支柱２７上に取付け、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、その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。

風車を構成する各部を風上より風車制御部３、発電部２、風車羽根部１の順に支柱２７上に配置するようにし、風速を風速計１３又は風速の回転計１４により計測し、これにより減速機付電動機１１の作動を制御して正逆に増減して、これに取付けた小歯車１２を介して雌ねじ付歯車１０を回転し、これをねじこまれている雄ねじ軸９を風上側へ、又は風下側へ移動させ、この作動を発電子２と風車羽根部１との共用軸２３の中空孔２４を貫通している長尺の連結棒７に伝達し、この連結棒の末端のラックは８によりこれに噛合っているプロペラ羽根の根元の扇状歯車６を回転させてプロペラ羽根４の羽根面の傾斜角を正逆自在に制御させうるようする。

このように回転している風車羽根１と発電機部２を越えて、制御するためには回転している共用軸２３の中空孔２４を通じて雄ねじ軸９の軸方向の移動を連結棒末端のラック歯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強固な構造になっている。

風速が低いときは風速計１３等の指示により減速機付電動機１１を制御して連結棒末端のラック歯８を風下方向の限度まで押し出して、羽根面の傾斜角を図４に示すように約４５度にして最大の受風面積を保持して風車を回転させる。

そして風速が上昇してきて風速計１３又は風車の回転計の指示が上昇するに従い、図４の下降線に沿うて減速機付電動機１１により羽根面の傾斜角を減少させるために連結棒末端のラック歯８を風上方向に引き寄せる。
このとき風車は高速回転するようになる。

更に危険風速に向うと伝達計１３又は風車の回転計１４の指針が上限点に達すると、減速機付電動機１１の駆動により連結棒末端のラック歯８は風上方向に限度まで引き寄せられ、図４のＡ点に達して羽根面の傾斜角を０度、即ち風方向に並行になり、強風を逃すようになり、風車の回転は停止するようになる。

そして風速が正常に戻ると上記と同様に減速機付電動機１１の駆動により羽根面の傾斜角を図４の斜線又はカーブする線に沿うて４５度に近づけて運転を継続しうるようにする。

本発明の風力発電装置の一例を示す中央縦断面図図１のＡ−Ａ断面図図１のＢ−Ｂ断面図風速又は風車の回転数の関係を示す説明図

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・・・羽根取付け用リブ部６・・・羽根根元の扇状歯車
７・・・連結棒８・・・連結棒末端のラック歯
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・・・風速計１４・・・風車の回転計
１５・・・回転計の回転円環１６・・・回転円環の標線
１７・・・回転計の指針１８・・・指示盤の上限点
１９・・・直流発電機２０・・・発電機の継鉄胴部
２１・・・発電子２２・・・界磁界
２３・・・発電子と風車との共用軸２４・・・共用軸の中空孔
２５・・・発電子用ボールベアリング２６・・・整流子
２７・・・風車支柱２８・・・銅線取付け部
２９・・・引張用銅線３０・・・取付け用杭

Claims

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、風車羽部１の順に支柱２７上に配置するようにし、風速を風速計１３又は風車の回転計１４により計測しこれにより減速機付電動機１１の作動を制御して正逆に増減して、これに取り付けた小歯車１２を介して雌ねじ付歯車１０を回転し、これにねじこまれている雄ねじ軸９を風上側へ、又は風下側へ移動させ、この作動を発電子２１と風車羽根部１との共用軸２３の中空孔２４を貫通している長尺の連結棒７に伝達し、この連結棒の末端のラック歯８によりこれに噛み合っているプロペラ羽根の根元の扇状歯車６を回転させてプロペラ羽根４の羽根面の傾斜角を正逆自在に制御させうるようにし、風速が低いときは風速計１３等の指示により減速機付電動機１１を制御して連結棒末端のラック歯８を風下方向の限度まで押し出して、羽根面の傾斜角を約４５度にして最大の受風面積を保持し、そして風速が上昇してきて風速計１３等の支持が上昇するに従いこの指示により減速機付電動機１１を制御して連結棒末端のラック歯８を風上方向に引き寄せて羽根面の傾斜角を４５度より減少させていき、風車を高速回転させ、更に危険風速に達すると上記と同様に減速機付電動機１１の駆動により連結棒末端のラック歯８を風上方向に限度まで引き寄せて、羽根面の傾斜角を０度、即ち風方向に並行にして風を逃がして風車の回転を停止させ、又風速が正常に戻ると上記と同様に減速機付電動機１１の駆動により羽根面の傾斜角を風速に相当した角度に戻して運転を継続しうるようにした自動制御運転可能な風力発電装置