JP2012241692A - Wind power generation apparatus - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wind power generation apparatus which is not damaged by strong wind, and continuously generates electric power by rotating a drum type windmill within a range of the rated number of revolutions.SOLUTION: The wind power generation apparatus 1 includes: wind force adjusting plates 6 provided movably in opening parts 24 between adjacent guide plates 23 of a guide part 2, and a brake mechanism 7 configured to brake rotation of a drum type windmill 3 according to the force of external wind W. The wind force adjusting plate 6 moves with the external wind W received at a wind receiving part 62 to change the opening area of the opening part 24.

Description

本発明は、小型の風力発電装置に関する。   The present invention relates to a small wind power generator.

従来、風力発電装置は、大きく長い回転翼を風力エネルギーで回転させる方式を採用しているものが主流であった（例えば、特許文献１）。   Conventionally, wind power generators have adopted a method in which a large and long rotor blade is rotated by wind energy (for example, Patent Document 1).

特許文献１では、回転翼（プロペラ）がタワーの先端に設けられており、装置全体の重心位置が高くなっている。したがって、突風などの強風を受けた場合、タワーの根元部分が折れて、風力発電装置が倒れるおそれがある。また、特許文献１の風力発電装置は、回転翼の回転等によって低周波音が生じ、近隣に住む住民への健康に影響をもたらすことが問題となっている。   In Patent Document 1, a rotor blade (propeller) is provided at the tip of the tower, and the center of gravity of the entire apparatus is high. Therefore, when a strong wind such as a gust of wind is received, the root portion of the tower may break and the wind power generator may fall. Further, the wind power generator of Patent Document 1 has a problem in that low-frequency sound is generated due to rotation of the rotor blades and the like, which affects health for residents living nearby.

このような問題に対処するために、ドラム型風車を採用した小型の風力発電装置が提案されている（特許文献２）。
特許文献２の風力発電装置は、円筒形状のガイド部と、このガイド部の内側に設置されたドラム型風車とを備えている。この風力発電装置では、ガイド部によって導かれた外部の風でドラム型風車を回転させ、ドラム型風車の回転によって発電装置が駆動するようになっている。特許文献２の風力発電装置は、ドラム型風車が低い位置に設置されて重心が低くなっているため、突風等の強風によって倒れることもない。また、ドラム型風車を用いた小型の風力発電装置では、低周波音が生じないという利点がある。 In order to cope with such a problem, a small wind power generator employing a drum type windmill has been proposed (Patent Document 2).
The wind power generator of Patent Document 2 includes a cylindrical guide portion and a drum type windmill installed inside the guide portion. In this wind power generator, the drum type windmill is rotated by the external wind guided by the guide portion, and the power generator is driven by the rotation of the drum type windmill. Since the wind turbine generator of Patent Document 2 has a drum-type wind turbine installed at a low position and has a low center of gravity, the wind turbine does not fall down due to strong winds such as gusts. In addition, a small wind power generator using a drum type windmill has an advantage that low frequency sound is not generated.

特開２００２−２９５３６１号公報JP 2002-295361 A 特開２００７−６４２０７号公報JP 2007-64207 A

特許文献２の風力発電装置は、強風の際に装置全体が倒れることはないが、強風によってドラム型風車が定格回転数以上に回転する可能性がある。この際、設計値を上回る過重がドラム型風車の回動軸などにかかり、風力発電装置が損傷するおそれがある。したがって、従来では風速が毎秒２０ｍになった時点で、風力発電装置の運転を停止させていた。しかしながら、風速が毎秒２０ｍ以上になるたびに風力発電装置の運転を停止させると、発電処理が途切れることになり、継続して電力を供給することができないという問題があった。   In the wind power generator of Patent Document 2, the entire device does not fall down in the case of strong wind, but there is a possibility that the drum type windmill rotates more than the rated rotation speed due to the strong wind. At this time, an excessive weight exceeding the design value may be applied to the rotating shaft of the drum type windmill and the wind power generator may be damaged. Therefore, conventionally, the operation of the wind turbine generator was stopped when the wind speed reached 20 m / sec. However, if the operation of the wind turbine generator is stopped every time the wind speed is 20 m or more per second, there is a problem that the power generation process is interrupted and power cannot be continuously supplied.

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、強風の場合でも損傷するおそれがなく、定格回転数の範囲内でドラム型風車を回転させて発電を継続して行うことが可能な風力発電装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of such circumstances, and its purpose is to prevent damage even in the case of strong winds, and to continue power generation by rotating a drum type windmill within the range of the rated rotational speed. An object of the present invention is to provide a wind power generation apparatus that can be performed in the same manner.

上記従来技術の有する課題を解決するために、本発明によれば、複数のガイド板を円周上に配置したガイド部と、該ガイド部の内側に配置され、複数の回転翼が取付けられたドラム型風車と、該ドラム型風車の回動軸に連結された発電装置とを備え、前記ガイド部によって導かれた外部の風で前記ドラム型風車を回転させ、前記ドラム型風車の回転によって前記発電装置を駆動する風力発電装置において、風受け部分を有し、前記ガイド部の隣接するガイド板の間の開口部に移動可能に設けられた風力調整板であって、前記外部の風を前記風受け部分で受けて移動し、前記開口部の開口面積を変化させるように構成された風量調節板と、前記外部の風の大きさに応じて前記ドラム型風車の回転を制動するように構成されたブレーキ機構とを備えている風力発電装置が提供される。   In order to solve the above-described problems of the prior art, according to the present invention, a guide portion in which a plurality of guide plates are arranged on the circumference, and a plurality of rotor blades are attached inside the guide portion. A drum-type windmill, and a power generation device coupled to a rotating shaft of the drum-type windmill. The drum-type windmill is rotated by an external wind guided by the guide unit, and the drum-type windmill rotates to rotate the drum-type windmill. A wind power generator for driving a power generator, wherein the wind power adjusting plate has a wind receiving portion and is movably provided in an opening between adjacent guide plates of the guide portion. An air volume adjusting plate configured to receive and move at a portion and change an opening area of the opening, and configured to brake the rotation of the drum type windmill according to the size of the external wind With brake mechanism And that the wind power plant is provided.

また、本発明の別の実施態様によれば、前記ドラム型風車の回転をロックするロック機構を備え、前記外部の風の大きさが所定の大きさ以上になったときに、前記ロック機構が前記ドラム型風車の前記回動軸を制動するように構成されている。   Further, according to another embodiment of the present invention, a lock mechanism for locking the rotation of the drum type windmill is provided, and when the magnitude of the external wind exceeds a predetermined level, the lock mechanism is The rotating shaft of the drum type windmill is configured to be braked.

本発明に係る風力発電装置によれば、複数のガイド板を円周上に配置したガイド部と、該ガイド部の内側に配置され、複数の回転翼が取付けられたドラム型風車と、該ドラム型風車の回動軸に連結された発電装置とを備え、前記ガイド部によって導かれた外部の風で前記ドラム型風車を回転させ、前記ドラム型風車の回転によって前記発電装置を駆動する風力発電装置において、風受け部分を有し、前記ガイド部の隣接するガイド板の間の開口部に移動可能に設けられた風力調整板であって、前記外部の風を前記風受け部分で受けて移動し、前記開口部の開口面積を変化させるように構成された風量調節板と、前記外部の風の大きさに応じて前記ドラム型風車の回転を制動するように構成されたブレーキ機構とを備えているので、強風の際に開口部から入る風の風量を小さくしつつ、ブレーキ機構によってドラム型風車の回転を制動することができる。これにより、強風の際でもドラム型風車を定格回転数の範囲内で回転させることができるので、風力発電装置の運転を停止する必要がなく、継続して発電を行うことができる。
また、強風の際でもドラム型風車を定格回転数の範囲内で回転させることができるので、風力発電装置が損傷することもない。 According to the wind turbine generator according to the present invention, a guide part in which a plurality of guide plates are arranged on the circumference, a drum type windmill that is arranged inside the guide part and has a plurality of rotating blades attached thereto, and the drum A wind turbine generator that is connected to a rotating shaft of a wind turbine, rotates the drum wind turbine with an external wind guided by the guide unit, and drives the power generator by rotation of the drum wind turbine In the apparatus, it is a wind power adjustment plate having a wind receiving portion, and is movably provided in an opening between adjacent guide plates of the guide portion, and receives and moves the external wind at the wind receiving portion, An air volume adjusting plate configured to change an opening area of the opening, and a brake mechanism configured to brake the rotation of the drum type wind turbine according to the magnitude of the external wind. So in case of strong wind While reducing the volume of the air entering from the mouth portion, it is possible to brake the rotation of the drum-type windmill by the brake mechanism. As a result, the drum-type windmill can be rotated within the range of the rated rotational speed even in the case of strong winds, so that it is not necessary to stop the operation of the wind turbine generator and power generation can be performed continuously.
Further, since the drum type windmill can be rotated within the range of the rated rotational speed even in a strong wind, the wind power generator is not damaged.

また、本発明に係る風力発電装置によれば、前記ドラム型風車の回転をロックするロック機構を備え、前記外部の風の大きさが所定の大きさ以上になったときに、前記ロック機構が前記ドラム型風車の前記回動軸を制動するように構成されている。
極めて強い風（例えば、風速毎秒３０ｍ以上）の場合は、設計値を上回る過重がドラム型風車の回動軸などにかかり、風力発電装置が損傷するおそれがあるが、本発明によれば、そのような場合はドラム型風車の回転をロックして、風力発電装置の損傷を防ぐことができる。 The wind power generator according to the present invention further includes a lock mechanism that locks the rotation of the drum-type windmill, and when the external wind size exceeds a predetermined level, the lock mechanism The rotating shaft of the drum type windmill is configured to be braked.
In the case of extremely strong winds (for example, wind speed of 30 m / s or more), an excessive weight exceeding the design value may be applied to the rotating shaft of the drum type windmill and the wind power generator may be damaged. In such a case, the wind turbine generator can be prevented from being damaged by locking the rotation of the drum type windmill.

（ａ）は本発明の実施形態に係る風力発電装置の側方断面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ線断面図である。(A) is a sectional side view of the wind power generator concerning the embodiment of the present invention, and (b) is an AA line sectional view in (a). 本発明の実施形態に係る風力発電装置の風量調節板の斜視図である。It is a perspective view of the air volume adjusting plate of the wind power generator concerning the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る風力発電装置のロック機構及び回動軸のロック受け部を示した図であり、（ａ）はロック機構の側方図と下方から見た平面図であり、（ｂ）はロック受け部の側方図と上方から見た平面図である。It is the figure which showed the lock mechanism of the wind power generator which concerns on embodiment of this invention, and the lock receiving part of a rotating shaft, (a) is the side view of a lock mechanism, and the top view seen from the downward | lower direction, (b ) Is a side view of the lock receiving portion and a plan view seen from above.

以下、本発明の実施形態に係る風力発電装置を、図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, a wind turbine generator according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は、本発明の実施形態に係る風力発電装置を示した図である。図１（ａ）は、実施形態に係る風力発電装置の側方断面図であり、図１（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ線断面図である。また、図２は、実施形態に係る風力発電装置の風量調節板の斜視図である。   FIG. 1 is a diagram illustrating a wind turbine generator according to an embodiment of the present invention. Fig.1 (a) is a sectional side view of the wind power generator concerning an embodiment, and Drawing 1 (b) is an AA line sectional view in (a). FIG. 2 is a perspective view of an air volume adjusting plate of the wind turbine generator according to the embodiment.

図１（ａ）に示すように、風力発電装置１は、風を内部に案内するガイド部２と、ガイド部２により案内された風を受けて回転するドラム型風車３と、ドラム型風車３に連結された発電装置４と、風力発電装置１の上部に設けられた屋根部５とを備えている。例えば、風力発電装置１の大きさとしては、直径（外径）が１０センチメートルから８メートルまでのものがある。   As shown in FIG. 1A, a wind turbine generator 1 includes a guide unit 2 that guides wind inside, a drum type windmill 3 that rotates by receiving the wind guided by the guide unit 2, and a drum type windmill 3 And a roof portion 5 provided on an upper portion of the wind power generator 1. For example, the wind power generator 1 has a diameter (outer diameter) of 10 centimeters to 8 meters.

図１（ａ）に示すように、ガイド部２は、上下一対の上側支持板２１及び下側支持板２２を備えており、上側支持板２１及び下側支持板２２は略円形形状になっている。上側支持板２１と下側支持板２２との間には、断面Ｒ形状の複数のガイド板２３が配置されている。図１（ｂ）に示すように、複数のガイド板２３は、上側支持板２１及び下側支持板２２の円周に沿って等間隔で且つ放射状に配列されている。ここで、隣設するガイド板２３の間には、外部の風Ｗが流入する開口部２４が設けられている。   As shown in FIG. 1A, the guide portion 2 includes a pair of upper and lower upper support plates 21 and a lower support plate 22, and the upper support plate 21 and the lower support plate 22 are substantially circular. Yes. Between the upper support plate 21 and the lower support plate 22, a plurality of guide plates 23 having a R-shaped cross section are arranged. As shown in FIG. 1B, the plurality of guide plates 23 are arranged radially at equal intervals along the circumference of the upper support plate 21 and the lower support plate 22. Here, an opening 24 through which an external wind W flows is provided between the adjacent guide plates 23.

ガイド板２３の材料としては、直径数十センチメートル〜数メートルの風力発電装置１を構成する場合には、ステンレールやアルミなどが用いられる。また、直径数十センチメートル未満の風力発電装置１を構成する場合には、ガイド板２３の材料として、アルミやプラスチックなどが用いられる。   As a material of the guide plate 23, stainless steel rail, aluminum, or the like is used when the wind power generator 1 having a diameter of several tens of centimeters to several meters is configured. When the wind power generator 1 having a diameter of less than several tens of centimeters is configured, aluminum, plastic, or the like is used as a material for the guide plate 23.

また、ガイド板２３の枚数としては、風力発電装置１の直径に応じて２０〜３０枚となる。具体的には、風力発電装置１の直径が５メートルの場合には、ガイド板２３は、３０枚程度が適当である。   Further, the number of guide plates 23 is 20 to 30 depending on the diameter of the wind power generator 1. Specifically, when the diameter of the wind power generator 1 is 5 meters, about 30 guide plates 23 are appropriate.

図１（ａ）に示すように、ドラム型風車３は、上下一対の上側支持プレート３１及び下側支持プレート３２を備えている。上側支持プレート３１と下側支持プレート３２との間には、上下に延びる回動軸３３が設けられており、回動軸３３は、上側支持プレート３１及び下側支持プレート３２上に配置された軸受け３４ａ，３４ｂにより回転可能に取付けられている。また、ドラム型風車３の回動軸３３は、発電装置４の回動軸４１に連結されている。   As shown in FIG. 1 (a), the drum type windmill 3 includes a pair of upper and lower upper support plates 31 and a lower support plate 32. A rotation shaft 33 extending vertically is provided between the upper support plate 31 and the lower support plate 32, and the rotation shaft 33 is disposed on the upper support plate 31 and the lower support plate 32. The bearings 34a and 34b are rotatably mounted. The rotating shaft 33 of the drum type windmill 3 is connected to the rotating shaft 41 of the power generation device 4.

図１（ｂ）に示すように、上側支持プレート３１と下側支持プレート３２との間には、複数の第１の回転翼３５Ａと、複数の第２の回転翼３５Ｂとが配置されている。第１の回転翼３５Ａ及び第２の回転翼３５Ｂは、Ｒ形状の断面を有し、且つ、回動軸３３に対して放射状に配置されている。このように、第１の回転翼３５Ａ及び第２の回転翼３５ＢをＲ形状の断面にすることにより、外部の風Ｗが流入した際のドラム型風車３に対する抵抗を小さくしつつ、ドラム型風車３を効率的に回転させることができる。
なお、第１の回転翼３５Ａ及び第２の回転翼３５Ｂの２種類の回転翼を用いる構成は、直径が１メートルから８メートルの風力発電装置１に適している。 As shown in FIG. 1B, a plurality of first rotary blades 35A and a plurality of second rotary blades 35B are arranged between the upper support plate 31 and the lower support plate 32. . The first rotary blade 35 </ b> A and the second rotary blade 35 </ b> B have an R-shaped cross section and are arranged radially with respect to the rotation shaft 33. In this way, the first rotary blade 35A and the second rotary blade 35B have an R-shaped cross section, so that the resistance to the drum type windmill 3 when the external wind W flows in is reduced and the drum type windmill is reduced. 3 can be rotated efficiently.
Note that the configuration using two types of rotary blades, the first rotary blade 35A and the second rotary blade 35B, is suitable for the wind turbine generator 1 having a diameter of 1 to 8 meters.

また、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、ドラム型風車３の中心部には、上下方向に風を導出する導出路３６が設けられている。導出路３６は、回動軸３３に沿って略円筒形の空間として構成されている。また、図１（ａ）に示すように、下側支持プレート３２の下部には、ドラム型風車３が傾くのを抑制しつつ、回転を容易にするための車輪３７が複数設けられている。   Further, as shown in FIGS. 1A and 1B, a lead-out path 36 for leading the wind in the vertical direction is provided at the center of the drum type wind turbine 3. The lead-out path 36 is configured as a substantially cylindrical space along the rotation shaft 33. As shown in FIG. 1A, a plurality of wheels 37 are provided at the lower portion of the lower support plate 32 for facilitating rotation while suppressing the tilt of the drum type windmill 3.

第１の回転翼３５Ａ及び第２の回転翼３５Ｂの材料としては、直径数十センチメートル〜数メートルの風力発電装置１を構成する場合には、ステンレールやアルミなどが用いられる。直径数十センチメートル未満の風力発電装置１を構成する場合には、第１の回転翼３５Ａ及び第２の
回転翼３５Ｂの材料として、アルミやプラスチックなどが用いられる。 As a material for the first rotary blade 35A and the second rotary blade 35B, stainless steel rail, aluminum, or the like is used when the wind power generator 1 having a diameter of several tens of centimeters to several meters is configured. When the wind power generator 1 having a diameter of less than several tens of centimeters is configured, aluminum, plastic, or the like is used as the material of the first rotary blade 35A and the second rotary blade 35B.

また、第１の回転翼３５Ａ及び第２の回転翼３５Ｂの枚数としては、両者を併せて、風力発電装置１の直径に応じて８〜２０枚となる。具体的には、風力発電装置１の直径が５メートルの場合には、第１の回転翼３５Ａ及び第２の回転翼３５Ｂの枚数は両者併せて２０枚程度が適当である。   Further, the number of the first rotary blades 35A and the second rotary blades 35B is 8 to 20 in accordance with the diameter of the wind power generator 1 in combination of both. Specifically, when the diameter of the wind turbine generator 1 is 5 meters, the number of the first rotary blades 35A and the second rotary blades 35B is appropriately about 20 in total.

図１（ａ）に示すように、発電装置４は、下側支持板２２の下方に設けられており、板部材４２上に固定されている。この板部材４２には、風力発電装置１全体の発電制御を行うための制御ユニット４３が設けられている。制御ユニット４３は、電圧変換を行うためのトランスや、各種制御を行うマイクロコンピュータとして構成されたコントローラを備えている。   As shown in FIG. 1A, the power generation device 4 is provided below the lower support plate 22 and is fixed on the plate member 42. The plate member 42 is provided with a control unit 43 for performing power generation control of the entire wind power generator 1. The control unit 43 includes a transformer configured to perform voltage conversion and a controller configured as a microcomputer that performs various controls.

本実施形態の特徴として、図１（ｂ）に示すように、ガイド部２の開口部２４の各々には、開口部２４に移動可能な風量調節板６が設けられている。図２に示すように、風量調節板６は、断面Ｒ形状を有する板状部分６１と、板状部分６１の側端部６１ａから外側に向かって突出する風受け部分６２とを備えている。   As a feature of the present embodiment, as shown in FIG. 1B, an air volume adjusting plate 6 that can move to the opening 24 is provided in each of the openings 24 of the guide 2. As shown in FIG. 2, the air volume adjusting plate 6 includes a plate-like portion 61 having an R-shaped cross section and an air receiving portion 62 that protrudes outward from the side end portion 61 a of the plate-like portion 61.

図２に示すように、風量調節板６の板状部分６１の下部には、複数の移動用車輪６３が取付けられている。また、図１（ｂ）及び図２に示すように、ガイド部２の下側支持板２２上には、移動用車輪６３が走行するためのレール２５が設けられており、レール２５は、開口部２４に向かって角度αで傾斜している。ここで、角度αの大きさは、風量調節板６全体の重さや風受け部分６２の長さなどに応じて１５〜３０度に設定される。また、レール２５は、溝（図示せず）を有しており、風量調節板６の移動用車輪６３は、溝に案内されて走行するようになっている。なお、別の例として、レール２５を凸状に形成し、風量調節板６の移動用車輪６３側に溝を形成するようにしてもよい。   As shown in FIG. 2, a plurality of moving wheels 63 are attached to the lower part of the plate-like portion 61 of the air volume adjusting plate 6. Moreover, as shown in FIG.1 (b) and FIG. 2, the rail 25 for the driving | running | working wheel 63 to drive | work is provided on the lower side support plate 22 of the guide part 2, and the rail 25 is opened. It is inclined at an angle α toward the portion 24. Here, the magnitude of the angle α is set to 15 to 30 degrees according to the weight of the entire air volume adjusting plate 6 and the length of the wind receiving portion 62. Further, the rail 25 has a groove (not shown), and the moving wheel 63 of the air volume adjusting plate 6 travels while being guided by the groove. As another example, the rail 25 may be formed in a convex shape, and a groove may be formed on the moving wheel 63 side of the air volume adjusting plate 6.

図２に示す風量調節板６の板状部分６１のＲ形状は、ガイド部２の上側及び下側支持板２１，２２の円周に沿った形状となっており、板状部分６１の幅方向の長さｌ１は、開口部２４を完全に閉鎖できるように、開口部２４の幅方向の長さとほぼ一致するように設定されている。また、風量調節板６が停止した状態で風量調節板６の板状部分６１が開口部２４側に突き出ないように、板状部分６１の幅方向の長さｌ１は、ガイド板２３の厚さとほぼ一致させるか、ガイド板２３の厚さより小さくなっているのが好ましい。また、風受け部分６２の長さｌ２は、風量調節板６全体の重さやレール２５の傾斜などに応じて３〜５ｃｍに設定される。 The R shape of the plate-like portion 61 of the air volume adjusting plate 6 shown in FIG. 2 is a shape along the circumference of the upper and lower support plates 21 and 22 of the guide portion 2, and the width direction of the plate-like portion 61. The length l 1 is set so as to substantially coincide with the length in the width direction of the opening 24 so that the opening 24 can be completely closed. Further, the length l 1 of the plate portion 61 in the width direction is the thickness of the guide plate 23 so that the plate portion 61 of the air flow adjustment plate 6 does not protrude toward the opening 24 when the air flow adjustment plate 6 is stopped. It is preferable that the thickness of the guide plate 23 is substantially equal to or smaller than the thickness of the guide plate 23. The length l 2 of the wind receiving portion 62 is set to 3 to 5 cm according to the weight of the entire air volume adjusting plate 6 and the inclination of the rail 25.

また、ガイド部２のガイド板２３の位置（レール２５の傾斜面の下側位置）には、風量調節板６を格納する戸袋６４（図２の２点鎖線参照）が設けられている。戸袋６４には、風量調節板６の板状部分６１のみが格納され、風量調節板６の風受け部分６２は、戸袋６４の外側に位置するようになっている。例えば、外部の風Ｗの風速が小さく風量調節板６がレール２５上を移動しない場合において、風量調節板６全体が外部の風Ｗによってがたつかず、がたつきによる騒音の発生を防ぐことができる。   Further, a door pocket 64 (see a two-dot chain line in FIG. 2) for storing the air volume adjusting plate 6 is provided at the position of the guide plate 23 of the guide portion 2 (the lower position of the inclined surface of the rail 25). Only the plate-like portion 61 of the air volume adjusting plate 6 is stored in the door pocket 64, and the wind receiving portion 62 of the air volume adjusting plate 6 is positioned outside the door pocket 64. For example, when the wind speed of the external wind W is small and the air volume adjusting plate 6 does not move on the rail 25, the entire air volume adjusting plate 6 is not rattled by the external wind W, and noise generation due to rattling can be prevented. it can.

次に、風量調節板６が風受け部分６２で外部の風Ｗを受けた際の動作を詳しく説明する。
風量調節板６は、風速が毎秒１５ｍ未満の場合にはレール２５上を走行せず、図１（ｂ）に示すように、ガイド部２のガイド板２３の位置に停止したままになっている。
風量調節板６は、風速が毎秒１５ｍ以上３０ｍ未満の場合には、レール２５に沿って開口部２４に向かって移動し（図２の矢印方向）、開口部２４の開口面積を小さくするようになっている。ここで、風速が毎秒２０ｍの場合に、風量調節板６が開口部２４の開口面積の半分程度を閉鎖するように設定するのが好ましい。なお、風が毎秒１５ｍ未満にまで小さくなった場合には、風量調節板６は、レール２５の傾斜によってガイド部２のガイド板２３の位置まで戻ることになる。
また、風量調節板６は、風速が毎秒３０ｍ以上になった場合には、レール２５の一番高い位置まで移動し、開口部２４を完全に閉鎖するようになっている。 Next, the operation when the air volume adjusting plate 6 receives the external wind W at the wind receiving portion 62 will be described in detail.
The air volume adjusting plate 6 does not travel on the rail 25 when the wind speed is less than 15 m per second, and remains stopped at the position of the guide plate 23 of the guide portion 2 as shown in FIG. .
When the wind speed is 15 m or more and less than 30 m per second, the air volume adjusting plate 6 moves along the rail 25 toward the opening 24 (in the direction of the arrow in FIG. 2) so that the opening area of the opening 24 is reduced. It has become. Here, it is preferable that the air volume adjusting plate 6 is set so as to close about half of the opening area of the opening 24 when the wind speed is 20 m per second. When the wind is reduced to less than 15 m / second, the air volume adjusting plate 6 returns to the position of the guide plate 23 of the guide portion 2 due to the inclination of the rail 25.
Further, the air volume adjusting plate 6 moves to the highest position of the rail 25 and completely closes the opening 24 when the wind speed becomes 30 m / sec or more.

また、図１（ａ）に示すように、ガイド部２には、上側支持板２１の近傍の位置にドラム型風車３の回転を制動する第１のブレーキ手段７Ａが設けられるとともに、下側支持板２２の近傍の位置にドラム型風車３の回転を制動する第２のブレーキ手段７Ｂが設けられている。
第１及び第２のブレーキ手段７Ａ，７Ｂは、ガイド部２の内周面に沿って複数個所に設けられている。例えば、第１及び第２のブレーキ手段７Ａ，７Ｂは、風力発電装置１の直径が１０センチメートルから１メートルの場合にはガイド部２の内周面に沿って２箇所に設けられ、風力発電装置１の直径が１メートルから８メートルの場合にはガイド部２の内周面に沿って４箇所に設けられる。 As shown in FIG. 1A, the guide portion 2 is provided with first brake means 7A for braking the rotation of the drum wind turbine 3 at a position near the upper support plate 21, and the lower support plate. A second brake means 7B for braking the rotation of the drum type windmill 3 is provided at a position in the vicinity of the plate 22.
The first and second brake means 7 </ b> A and 7 </ b> B are provided at a plurality of locations along the inner peripheral surface of the guide portion 2. For example, the first and second brake means 7A and 7B are provided at two locations along the inner peripheral surface of the guide portion 2 when the wind power generator 1 has a diameter of 10 centimeters to 1 meter. When the diameter of the apparatus 1 is 1 meter to 8 meters, it is provided at four locations along the inner peripheral surface of the guide portion 2.

一方、図１（ａ）に示すように、ドラム型風車３の上側支持プレート３１には、ベルト状の第１の受け部材３８Ａが上側支持プレート３１の外周に沿って設けられており、ドラム型風車３の下側支持プレート３２には、ベルト状の第２の受け部材３８Ｂが下側支持プレート３２の外周に沿って設けられている。第１のブレーキ手段７Ａは、第１の受け部材３８Ａに対応する位置に配置されており、第２のブレーキ手段７Ｂは、第２の受け部材３８Ｂに対応する位置に配置されている。
第１及び第２のブレーキ手段７Ａ，７Ｂは、ドラム型風車３の第１及び第２の受け部材３８Ａ，３８Ｂを把持する油圧式のブレーキ装置で構成されており、これにより、風力発電装置１の回転を制動するようになっている。 On the other hand, as shown in FIG. 1A, the upper support plate 31 of the drum type windmill 3 is provided with a belt-shaped first receiving member 38A along the outer periphery of the upper support plate 31. A belt-like second receiving member 38 </ b> B is provided on the lower support plate 32 of the windmill 3 along the outer periphery of the lower support plate 32. The first brake means 7A is disposed at a position corresponding to the first receiving member 38A, and the second brake means 7B is disposed at a position corresponding to the second receiving member 38B.
The first and second brake means 7A, 7B are constituted by hydraulic brake devices that hold the first and second receiving members 38A, 38B of the drum type wind turbine 3, and thereby the wind power generator 1 Is designed to brake the rotation.

図１（ａ）に示すように、第１及び第２のブレーキ手段７Ａ，７Ｂは、制御ユニット４３に電気的に接続されており、制御ユニット４３の制御によって作動するようになっている。本実施形態では、風力発電装置１の外部に風速計８が設置されており、風速計８で計測された値が制御ユニット４３に入力されるようになっている。   As shown in FIG. 1A, the first and second brake means 7 </ b> A and 7 </ b> B are electrically connected to the control unit 43 and are operated under the control of the control unit 43. In the present embodiment, an anemometer 8 is installed outside the wind turbine generator 1, and a value measured by the anemometer 8 is input to the control unit 43.

制御ユニット４３は、風速計８が毎秒２０ｍ以上の風速を計測した場合に第１及び第２のブレーキ手段７Ａ，７Ｂを作動させて、これにより、ドラム型風車３の回転が制動されるようになっている。ここで、第１及び第２のブレーキ手段７Ａ，７Ｂは、風速計８の計測した風速に応じてブレーキの強さを変化させるように制御され、これにより、ドラム型風車３が定格回転数の範囲内で回転するようになっている。   The control unit 43 operates the first and second brake means 7A and 7B when the anemometer 8 measures a wind speed of 20 m / s or more so that the rotation of the drum type windmill 3 is braked. It has become. Here, the first and second brake means 7A and 7B are controlled so as to change the strength of the brake according to the wind speed measured by the anemometer 8, whereby the drum-type windmill 3 has a rated rotational speed. It is designed to rotate within the range.

また、図１（ａ）に示すように、ガイド部２の上側支持板２１の上側には、ドラム型風車３の回動軸３３の回転をロックするロック機構９が設けられている。図３（ａ）に示すように、ロック機構９は、円板部材９１と、円板部材９１の下側に取付けられた十字状の棒部材９２とを備えている。円板部材９１及び棒部材９２は、鉄で形成されている。   Further, as shown in FIG. 1A, a lock mechanism 9 that locks the rotation of the rotation shaft 33 of the drum wind turbine 3 is provided on the upper support plate 21 of the guide portion 2. As shown in FIG. 3A, the lock mechanism 9 includes a disk member 91 and a cross-shaped bar member 92 attached to the lower side of the disk member 91. The disc member 91 and the bar member 92 are made of iron.

また、図１（ａ）に示すように、回動軸３３の上端部には、ロック機構９と対向する位置にロック受け部３３ａが設けられている。図３（ｂ）に示すように、ロック受け部３３ａは、円板形状で形成されており、ロック受け部３３ａには、上方に突出した４つの突出部３３ｂが、ロック受け部３３ａの円周に沿って等間隔で設けられている。ここで、ロック機構９の棒部材９２の長さｌ３は、ロック受け部３３ａの突出部３３ｂの間の長さｌ４よりも長くなるよう設定されている。ドラム型風車３の回動軸３３の回転をロックする場合、ロック機構９の十字状の棒部材９２が、ロック受け部３３ａの突出部３３ｂの間に入り込み、これにより、回動軸３３が回転しないようにロックされる。 As shown in FIG. 1A, a lock receiving portion 33 a is provided at a position facing the lock mechanism 9 at the upper end portion of the rotation shaft 33. As shown in FIG. 3B, the lock receiving portion 33a is formed in a disc shape, and the four protruding portions 33b protruding upward are provided on the lock receiving portion 33a. Are provided at regular intervals. The length l 3 of the rod member 92 of the locking mechanism 9 is set to be longer than the length l 4 between the projecting portion 33b of the lock receiving portion 33a. When locking the rotation of the rotation shaft 33 of the drum type windmill 3, the cross-shaped bar member 92 of the lock mechanism 9 enters between the protrusions 33b of the lock receiving portion 33a, whereby the rotation shaft 33 rotates. Locked not to.

図１（ａ）に示すように、ロック機構９は、制御ユニット４３に電気的に接続されており、制御ユニット４３の制御によって作動するようになっている。制御ユニット４３は、風速計８が毎秒３０ｍ以上の風速を計測した場合に、まず、第１及び第２のブレーキ手段７Ａ，７Ｂのブレーキの強さを大きくして、ドラム型風車３の回転を停止させる。ドラム型風車３の回転が停止した後に、制御ユニット４３は、ロック機構９を作動させる。この際、ロック機構９が下方に向かって移動し、十字状の棒部材９２がロック受け部３３ａの突出部３３ｂの間に入り込む。これにより、回動軸３３が回転しないようにロックされる。なお、制御ユニット４３は、風速計８が毎秒３０ｍ未満の風速を計測した場合には、ロック機構９の解除動作（すなわち、ロック機構９を上方に移動させる）を行う。これにより、ドラム型風車３が再び回転するようになる。   As shown in FIG. 1A, the lock mechanism 9 is electrically connected to the control unit 43 and is operated under the control of the control unit 43. When the anemometer 8 measures a wind speed of 30 m or more per second, the control unit 43 first increases the brake strength of the first and second brake means 7A, 7B to rotate the drum wind turbine 3. Stop. After the rotation of the drum type windmill 3 is stopped, the control unit 43 operates the lock mechanism 9. At this time, the lock mechanism 9 moves downward, and the cross-shaped bar member 92 enters between the protruding portions 33b of the lock receiving portion 33a. Thereby, the rotation shaft 33 is locked so as not to rotate. The control unit 43 performs the releasing operation of the lock mechanism 9 (that is, moving the lock mechanism 9 upward) when the anemometer 8 measures a wind speed of less than 30 m per second. Thereby, the drum type windmill 3 comes to rotate again.

次に、本実施形態に係る風力発電装置１の全体の動作を、図面を参照しながら説明する   Next, the overall operation of the wind turbine generator 1 according to the present embodiment will be described with reference to the drawings.

図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、風力発電装置１の直径方向から吹き付ける風Ｗは、開口部２４から入って、ガイド部２のガイド板２３によって内部に向かって案内される。そして、ガイド部２によって導かれた風Ｗは、ドラム型風車３の第１の回転翼３５Ａ及び第２の回転翼３５Ｂに吹き付けて、これにより、ドラム型風車３が一定方向（図１（ａ）の時計回り方向ＣＷ）に回転する。なお、第１の回転翼３５Ａ及び第２の回転翼３５Ｂに吹き付けられた風Ｗは、ドラム型風車３の中心部の導出路３６を介して上下方向に導出される。   As shown in FIGS. 1A and 1B, wind W blown from the diameter direction of the wind turbine generator 1 enters through the opening 24 and is guided toward the inside by the guide plate 23 of the guide 2. Then, the wind W guided by the guide portion 2 is blown to the first rotary blade 35A and the second rotary blade 35B of the drum type wind turbine 3, and thereby the drum type wind turbine 3 is in a certain direction (FIG. 1 (a ) In the clockwise direction CW). The wind W blown to the first rotary blade 35A and the second rotary blade 35B is led up and down through the lead-out path 36 at the center of the drum type wind turbine 3.

ここで、ドラム型風車３が回転すると、ドラム型風車３の回動軸３３に連結された発電装置４の回動軸４１が回転し、発電装置４により発電が行われることとなる。このとき、制御ユニット４３の図示しないトランスにより電圧変換がなされ、波形整形あるいは整流が行われる。発電装置４によって発電された電力は、図示しない蓄電池に蓄電されるか、あるいは、図示しない電流経路を介して図示しない負荷に供給されることになる。   Here, when the drum type windmill 3 rotates, the rotation shaft 41 of the power generation device 4 connected to the rotation shaft 33 of the drum type windmill 3 rotates, and power generation is performed by the power generation device 4. At this time, voltage conversion is performed by a transformer (not shown) of the control unit 43, and waveform shaping or rectification is performed. The electric power generated by the power generation device 4 is stored in a storage battery (not shown) or supplied to a load (not shown) through a current path (not shown).

本実施形態に係る風力発電装置１は、風受け部分６２を有する風力調整板６であって、外部の風Ｗを風受け部分６２で受けて開口部２４に向かって移動し、開口部２４の開口面積を変化させるように構成された風量調節板６と、外部の風Ｗの大きさに応じてドラム型風車３の回転を制動するように構成された第１及び第２のブレーキ手段７Ａ，７Ｂとを備えている。
従来では、風速が毎秒２０ｍ以上になった場合は、風力発電装置が損傷するおそれがあるため、風力発電装置の運転を停止させていた。
本実施形態では、風速が毎秒１５ｍ以上の風の場合、風量調節板６がレール２５に沿って開口部２４に向かって移動し、開口部２４の開口面積が小さくなる。加えて、制御ユニット４３は、風速計８が毎秒２０ｍ以上の風速を計測した場合に第１及び第２のブレーキ手段７Ａ，７Ｂを作動させ、ドラム型風車３の回転が制動されるようになっている。これにより、風速が毎秒２０ｍ以上になった場合でもドラム型風車３を定格回転数の範囲内で回転させることができるので、風力発電装置１の運転を停止する必要がなく、継続して発電を行うことができる。
また、風速が毎秒２０ｍ以上になった場合でも、ドラム型風車３を定格回転数の範囲内で回転させることができるので、風力発電装置１が損傷することもない。 The wind turbine generator 1 according to the present embodiment is a wind power adjusting plate 6 having a wind receiving portion 62, which receives an external wind W by the wind receiving portion 62 and moves toward the opening 24. An air volume adjusting plate 6 configured to change the opening area, and first and second brake means 7A configured to brake the rotation of the drum wind turbine 3 in accordance with the magnitude of the external wind W, 7B.
Conventionally, when the wind speed is 20 m or more per second, the wind power generator may be damaged, so the operation of the wind power generator is stopped.
In the present embodiment, when the wind speed is 15 m / s or more, the air volume adjusting plate 6 moves toward the opening 24 along the rail 25, and the opening area of the opening 24 is reduced. In addition, the control unit 43 activates the first and second brake means 7A and 7B when the anemometer 8 measures a wind speed of 20 m / second or more, and the rotation of the drum type windmill 3 is braked. ing. Thereby, even when the wind speed becomes 20 m or more per second, the drum type windmill 3 can be rotated within the range of the rated rotational speed, so that it is not necessary to stop the operation of the wind turbine generator 1 and the power generation is continued. It can be carried out.
Even when the wind speed is 20 m or more per second, the drum-type windmill 3 can be rotated within the range of the rated rotational speed, so that the wind power generator 1 is not damaged.

また、本実施形態によれば、風速が毎秒３０ｍ以上になった場合には、風量調節板６が、レール２５の一番高い位置まで移動し、開口部２４が完全に閉鎖されるようになっている。加えて、風力発電装置１は、ドラム型風車３の回転をロックするロック機構９を備え、外部の風Ｗの風速が毎秒３０ｍ以上になったときに、ロック機構９がドラム型風車３の回動軸３３を制動するように構成されている。
風速が毎秒３０ｍ以上という極めて強い風の場合においては、設計値を上回る過重がドラム型風車３の回動軸３３などにかかり、風力発電装置１が損傷するおそれがあるが、本実施形態によれば、開口部２４を閉鎖しつつドラム型風車３の回動軸３３をロックして、風力発電装置１の損傷を防ぐことができる。 Further, according to the present embodiment, when the wind speed becomes 30 m / sec or more, the air volume adjusting plate 6 moves to the highest position of the rail 25, and the opening 24 is completely closed. ing. In addition, the wind turbine generator 1 includes a lock mechanism 9 that locks the rotation of the drum wind turbine 3, and when the wind speed of the external wind W becomes 30 m / second or more, the lock mechanism 9 rotates the drum wind turbine 3. The moving shaft 33 is configured to be braked.
In the case of a very strong wind with a wind speed of 30 m / sec or more, there is a possibility that an overload exceeding the design value is applied to the rotating shaft 33 of the drum type windmill 3 and the wind power generator 1 may be damaged. For example, the rotating shaft 33 of the drum type windmill 3 can be locked while closing the opening 24 to prevent the wind power generator 1 from being damaged.

以上、本発明の実施の形態につき述べたが、本発明は既述の実施形態に限定されるものでなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変形及び変更が可能である。   Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and changes can be made based on the technical idea of the present invention.

上述した実施形態では、第１の回転翼３５Ａ及び第２の回転翼３５Ｂの２種類の回転翼を用いているが、この構成に限定されない。例えば、風力発電装置１の直径が１０センチメートルから１メートルの場合では、ドラム型風車３を、長さが同一の１種類の回転翼のみで構成してもよい。   In the above-described embodiment, two types of rotary blades, the first rotary blade 35A and the second rotary blade 35B, are used, but the present invention is not limited to this configuration. For example, when the diameter of the wind turbine generator 1 is 10 centimeters to 1 meter, the drum type windmill 3 may be configured by only one type of rotating blade having the same length.

上述した実施形態では、ガイド部２の開口部２４の全てに風量調節板６を設けているが、この構成に限定されない。例えば、風力発電装置１の直径が１０センチメートルから１メートルの場合では、直径が大きいものに比べて、風力発電装置１に流入する風の量が少なくなるので、風量調節板６の数を減らしてもよい。このような場合、風量調節板６を開口部２４に対して１つおきに配置してもよい。これにより、風力発電装置１の製造コストを抑えることができる。   In the above-described embodiment, the air volume adjusting plate 6 is provided in all the openings 24 of the guide portion 2, but is not limited to this configuration. For example, in the case where the diameter of the wind power generator 1 is 10 centimeters to 1 meter, the amount of wind flowing into the wind power generator 1 is smaller than that having a large diameter, so the number of air volume adjusting plates 6 is reduced. May be. In such a case, every other air volume adjusting plate 6 may be arranged with respect to the opening 24. Thereby, the manufacturing cost of the wind power generator 1 can be suppressed.

上述した実施形態では、２つのブレーキ手段７Ａ，７Ｂによってドラム型風車３の外周にある受け部材３８Ａ，３８Ｂを把持する構成となっているが、この構成に限定されない。例えば、風力発電装置１の直径が１０センチメートルから１メートルの場合では、直径が大きいものに比べて、ドラム型風車３の回転を制動するための制動力が小さくて済むため、回動軸３３を直接把持してドラム型風車３の回転を制動してもよい。例えば、ガイド部２の上側支持板２１の上側に回動軸３３を把持する油圧式のブレーキ装置を配置して、ドラム型風車３の回転を制動してもよい。   In the embodiment described above, the receiving members 38A and 38B on the outer periphery of the drum type wind turbine 3 are gripped by the two brake means 7A and 7B, but the present invention is not limited to this configuration. For example, when the wind power generator 1 has a diameter of 10 centimeters to 1 meter, the braking force for braking the rotation of the drum-type windmill 3 may be smaller than that of a large diameter, so that the rotation shaft 33 is sufficient. May be directly gripped to brake the rotation of the drum-type wind turbine 3. For example, a hydraulic brake device that holds the rotating shaft 33 may be disposed on the upper side of the upper support plate 21 of the guide unit 2 to brake the rotation of the drum type windmill 3.

上述した実施形態では、十字状の棒部材９２がロック受け部３３ａの突出部３３ｂの間に入り込むことによってドラム型風車３の回動軸３３の回転がロックされるが、この構成に限定されない。例えば、風力発電装置１の直径が１０センチメートルから１メートルの場合では、ロック機構９をシャフトで構成し、ドラム型風車３の回動軸３３にシャフトが嵌合する穴を形成するようにしてもよい。この構成によれば、シャフトがドラム型風車３の回動軸３３に向かって延び、回動軸３３の穴に嵌合することによって回動軸３３の回転がロックされる。   In the above-described embodiment, the rotation of the rotating shaft 33 of the drum type windmill 3 is locked by the cross-shaped bar member 92 entering between the protruding portions 33b of the lock receiving portion 33a. However, the present invention is not limited to this configuration. For example, when the diameter of the wind turbine generator 1 is 10 centimeters to 1 meter, the lock mechanism 9 is configured by a shaft, and a hole for fitting the shaft is formed in the rotating shaft 33 of the drum type windmill 3. Also good. According to this configuration, the shaft extends toward the rotation shaft 33 of the drum type windmill 3, and the rotation of the rotation shaft 33 is locked by fitting into the hole of the rotation shaft 33.

１ 風力発電装置
２ ガイド部
３ ドラム型風車
４ 発電装置
５ 屋根部
６ 風量調節板
７Ａ，７Ｂ ブレーキ手段
８ 風速計
９ ロック機構
２１，２２ 支持板
２３ ガイド板
２４ 開口部
３１，３２ 支持プレート
３３ ドラム型風車の回動軸
３３ａ 回動軸のロック受け部
３３ｂ ロック受け部の突出部
３８Ａ，３８Ｂ ブレーキ手段の受け部材
４１ 発電装置の回動軸
４２ 板部材
４３ 制御ユニット
６１ 板状部分
６２ 風受け部分
６３ 移動用車輪
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Wind power generator 2 Guide part 3 Drum-type windmill 4 Power generator 5 Roof part 6 Air volume adjusting plate 7A, 7B Brake means 8 Anemometer 9 Lock mechanism 21,22 Support plate 23 Guide plate 24 Opening 31,32 Support plate 33 Drum Rotating shaft 33a of the type windmill Lock receiving portion 33b of the rotating shaft Protruding portions 38A and 38B of the lock receiving portion Brake member receiving member 41 Power generating device rotating shaft 42 Plate member 43 Control unit 61 Plate-like portion 62 Wind receiving portion 63 Wheel for movement

Claims (2)

複数のガイド板を円周上に配置したガイド部と、該ガイド部の内側に配置され、複数の回転翼が取付けられたドラム型風車と、該ドラム型風車の回動軸に連結された発電装置とを備え、前記ガイド部によって導かれた外部の風で前記ドラム型風車を回転させ、前記ドラム型風車の回転によって前記発電装置を駆動する風力発電装置において、
風受け部分を有し、前記ガイド部の隣接するガイド板の間の開口部に移動可能に設けられた風力調整板であって、前記外部の風を前記風受け部分で受けて移動し、前記開口部の開口面積を変化させるように構成された風量調節板と、
前記外部の風の大きさに応じて前記ドラム型風車の回転を制動するように構成されたブレーキ機構と
を備えていることを特徴とする風力発電装置。 A guide part in which a plurality of guide plates are arranged on the circumference, a drum-type windmill arranged inside the guide part and having a plurality of rotating blades attached thereto, and power generation connected to a rotating shaft of the drum-type windmill A wind turbine generator that rotates the drum wind turbine with an external wind guided by the guide, and drives the power generator by the rotation of the drum wind turbine.
A wind-power adjusting plate having a wind receiving portion and movably provided in an opening between adjacent guide plates of the guide portion, and receiving and moving the external wind at the wind receiving portion; An air volume adjusting plate configured to change the opening area of
And a brake mechanism configured to brake the rotation of the drum type wind turbine according to the magnitude of the external wind. 前記ドラム型風車の回転をロックするロック機構を備え、
前記外部の風の大きさが所定の大きさ以上になったときに、前記ロック機構が前記ドラム型風車の前記回動軸を制動するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の風力発電装置。 A lock mechanism for locking the rotation of the drum type windmill;
2. The structure according to claim 1, wherein the lock mechanism is configured to brake the rotating shaft of the drum type wind turbine when the magnitude of the external wind becomes a predetermined magnitude or more. The wind power generator described.
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