JP3071880U

JP3071880U - 風車の回転安定機構

Info

Publication number: JP3071880U
Application number: JP2000001664U
Authority: JP
Inventors: 茂信五島
Original assignee: 茂信五島
Priority date: 2000-03-21
Filing date: 2000-03-21
Publication date: 2000-09-22
Anticipated expiration: 2006-03-21

Abstract

(57)【要約】【課題】刻々と変化する自然の風の風力エネルギーに
応じて、ブレード板の受風角度を弾性的に可変せしめ、
受風面積を変化させることによって風力エネルギーを恒
常的に安定的に取り出すことができて、動力伝達軸に伝
わる回転エネルギーを可及的に一定にすることができる
風車の回転安定機構を提供すること。【解決手段】少なくとも２枚のロータ翼１が、回転エ
ネルギーを伝達する動力伝達軸２に相称的に配設され、
受風することにより当該軸芯を中心に回転運動を生起す
る風車であって、前記ロータ翼１は、動力伝達軸２の軸
芯に対し略直交的に伸びるウインドシャフト12と；この
ウインドシャフト12の長手方向に沿って固定され、か
つ、少なくとも一部に超弾性合金材料によって作製され
た弾性変形部11ａを含むブレード板11とから構成すると
いう技術的手段を採用した。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は、風力エネルギー利用のための風車の改良、更に詳しくは、強風時にロータ翼が受ける強風圧によるロータ翼そのものや風車の本体部の中の機構の破損を防止するようにロータ翼にかかる受風力を自動的に調整する風車の回転安定機構に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

風車は自然の風力エネルギーを得るための構造物であり、発電や揚水などに広く使用されている。通常、自然界の風の強さは一定ではなく常に変化し続けており、時には台風や突風などが吹き付けることもある。そして、風車のロータ翼がそのような大きな風力を受けると、ロータ翼そのものが折れてしまったり、過剰に回転して風車の本体部の中の機構を破壊しかねなかった。

【０００３】従来、このような風速の不規則な変動によって得られる動力を安定させるためには、風車の動力伝達軸と発電機やポンプ等の利用機器の駆動軸との間にギヤ等の機械的変速手段を利用して調整していたが、ギヤを用いた構造は非常に複雑であって保守点検などに手間を要していた。また、風車のロータ翼には風速の大きさに応じた圧力が加わるので、台風や突風等によるロータ翼の破損を防止する手段が必要であった。

【０００４】このような課題に対し、ウインドシャフトにブレード板をバネ等で回動自在に弾着し、強風時には受風方向に対しての受風面積を減少させるようにブレード板の受風角度を傾斜することができるように構成されたものが数々考案されているが、構造が複雑であるがゆえに故障する虞れがあった。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

本考案者は、従来の風車の回転を安定させる機構の改良について研究していたところ、刻々と変化する自然の風の風力エネルギーに応じて、ブレード板の受風角度を弾性的に可変せしめ、受風面積を変化させることができれば、風力エネルギーを恒常的に安定的に取り出すことができて、動力伝達軸に伝わる回転エネルギーを可及的に一定にできるであろうとの着想を得た。そして、全く新しい機構によって同作用を得られないかと思案した結果、ブレード板の使用材料に超弾性的物質をもつものを採用するという解決策を思い付いた。

【０００６】そこで、本考案者は、ニッケル・チタン系の超弾性合金と呼ばれる材料が、変形しても確実に元の状態に戻るという理想的な物性を備え、しかも、軽量で強度や耐蝕性に優れているということから、これを使用材料に採用してみたところ、本考案を完成するに至った。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

本考案者が上記課題を解決するために採用した手段を添付図面を参照して説明すれば次のとおりである。

【０００８】即ち、本考案は、少なくとも２枚のロータ翼１が、回転エネルギーを伝達する動力伝達軸２に相称的に配設され、受風することにより当該軸芯を中心に回転運動を生起する風車であって、前記ロータ翼１が、動力伝達軸２の軸芯に対し略直交的に伸びるウインドシャフト12と；このウインドシャフト12の長手方向に沿って固定され、かつ、少なくとも一部に超弾性合金材料によって作製された弾性変形部11ａを含むブレード板11 とから構成されており、受風圧が大きくなると増加した風圧に比例して受風面積が減少するように前記各ブレード板11を弾性変形することによって受風圧が安定するように構成するという技術的手段を採用した。

【０００９】また、本考案は、上記課題を解決するために、必要に応じて上記手段に加え、ブレード板11は、ウインドシャフト12との接合境界近傍を超弾性合金材料で作製し、受風圧が大きくなると増加した風圧に比例して受風面積が減少するように前記各ブレード板11を弾性変形することによって受風圧が安定するように構成するという技術的手段を採用した。

【００１０】

【考案の実施の形態】

本考案の実施形態を具体的に図示した図面に基いて更に詳細に説明すると次のとおりである。

【００１１】『第１実施形態』本考案の第１実施形態を図１および図２に基いて説明する。図中、符号１で指示するものはロータ翼であり、このロータ翼１は、ウインドシャフト12の長手方向に沿ってブレード板11を固定して構成され、このブレード板11はニッケル・チタン系の変形しても確実に元の状態に戻るという超弾性特性や形状記憶特性をもつ超弾性合金を使用材料とする。符号２で指示するものは回転エネルギーを伝達するための動力伝達軸であり、先端にハブ21が配設されている。また、符号３で指示するものは前記ロータ翼１を前記ハブ21に固定するための固定具である。そして、符号Ａで指示するものは風車の本体部であり、この本体部Ａの中には発電機関を設置する。

【００１２】本実施形態においては３枚のロータ翼１を動力伝達軸２に相称的に配設する。この際、この動力伝達軸２の先端には前記ウインドシャフト12を固定するためのハブ21を配設し、このハブ21においてウインドシャフト12を動力伝達軸２の軸芯に対して略直交的になるように固定具３で固定する。そして、ブレード板11は、風Ｗの力を受けることによって動力伝達軸２を矢印方向に回転運動を生起することができるようにひねり角度を付けてウインドシャフト12に固定されている。

【００１３】図１に示したように弱風下においてはブレード板11は受風面積が最大になるような姿勢になっており、強風下においては図２に示したようにブレード板11は風向きに対して後方に弾性変形して受風面積を減少させる。即ち、過大な風力エネルギーであったとしても、そのエネルギーを全て受け止めないので、略一定の回転エネルギーに変換できることになり、ロータ翼１の破損や過剰回転による風車の本体部Ａの中の発電機関の破損を防止することができる。

【００１４】このように、ブレード板11は、風力エネルギーの大小の変化に応じて連続的に弾性変形して受風面積を可変させることによって風力エネルギーを恒常的に安定的に取り出すことができて、そのエネルギーが伝わる風車の動力伝達軸の回転速度は所定の範囲内になるので、如何なる風力状況においても安定した回転を維持できる。

【００１５】『第２実施形態』次に、本考案の第２実施形態を図３に基いて説明する。本実施形態においてはブレード板11のウインドシャフト12との境界付近に弾性変形部11ａを形成し、その他の部分については弾性変形率の大小に関係ない金属または非金属、あるいは合成樹脂を用いて作製し、本実施形態においては合成樹脂板11ｂを採用する。

【００１６】本実施形態の場合、ブレード板11における超弾性合金の使用量が、第１実施形態に比べて少なくて済み、その他の部分には安価な合成樹脂板11ｂを採用することによって、材料コストを下げて製造することが可能である。

【００１７】本考案は概ね上記のように構成されるが、本考案は図示の実施例に限定されるものでは決してなく、「実用新案登録請求の範囲」の記載内において種々の変更が可能であって、例えば、ロータ翼１は３本に限らず２枚以上であれば良いし、ブレード板11における弾性変形部11ａ以外の部分11ｂは合成樹脂板に限らず、アルミニウム等の軽金属類を採用しても良い。また、本考案の風車の本体部Ａの中には発電機関に及ばず、ポンプやその他の機関が広く採用されるものであり、何れのものも本考案の技術的範囲に属する。

【００１８】

【考案の効果】

以上実施形態を挙げて説明したとおり、本考案にあっては、ブレード板に弾性変形する超弾性合金材料を使用することによって、刻々と変化する自然の風の風力エネルギーに応じて、ブレード板の受風角度を弾性的に可変して受風面積を変化させて風力エネルギーを恒常的に安定的に取り出すことができて、動力伝達軸に回転エネルギーを可及的に一定になるように調整して伝達することができるので、ロータ翼における過大な受風力による破損を防止すると共に、風車の回転を可及的に一定に安定させることができる。また、非常に簡単な構造であって、複雑なギヤ等の機械的変速手段を用いることがないので保守点検などの手間もかからないことから、産業上における利用価値は大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第１実施形態の無風または弱風下での
状態を表わす斜視図である。

【図２】本考案の第１実施形態の強風下での状態を表わ
す斜視図である。

【図３】本考案の第２実施形態の無風または弱風下での
状態を表わす斜視図である。

【符号の説明】

１ロータ翼 11 ブレード板 11ａ弾性変形部 11ｂ合成樹脂板 12 ウインドシャフト２動力伝達軸 21 ハブ３固定具Ａ本体部

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】少なくとも２枚のロータ翼１が、回転エ
ネルギーを伝達する動力伝達軸２に相称的に配設され、
受風することにより当該軸芯を中心に回転運動を生起す
る風車であって、前記ロータ翼１が、動力伝達軸２の軸
芯に対し略直交的に伸びるウインドシャフト12と；この
ウインドシャフト12の長手方向に沿って固定され、か
つ、少なくとも一部に超弾性合金材料によって作製され
た弾性変形部11ａを含むブレード板11とから構成されて
おり、受風圧が大きくなると増加した風圧に比例して受
風面積が減少するように前記各ブレード板11を弾性変形
させることによって受風圧が安定するように構成したこ
とを特徴とする風車の回転安定機構。
【請求項２】ブレード板11は、ウインドシャフト12と
の接合境界近傍が超弾性合金材料で作製されており、受
風圧が大きくなると増加した風圧に比例して受風面積が
減少するように前記各ブレード板11を弾性変形させるこ
とによって受風圧が安定するように構成したことを特徴
とする請求項１記載の風車の回転安定機構。
【請求項３】請求項１または２記載の風車の回転安定
機構を備えた風車が回転することによって得られる動力
が発電機関に伝達されて発電可能に構成されたことを特
徴とする風力発電機。