JP3112303U - 風追跡型後面シングルローター方式の風力発電機 - Google Patents

Abstract

【課題】風の方向及び強度の変化に応じて変わる風の方向を追跡し易くする風追跡型後面シングルローター方式の風力発電機を提供する。
【解決手段】風追跡型後面シングルローター方式の風力発電機において、方向キーは前記胴体の下端部に設置され、垂直軸が挿通される貫通孔が形成され、流線形断面を有する位置決め用方向キーと、胴体の上端部に設けられ、位置決め用方向キーよりも小幅の断面を有し、風の位置を追跡する位置追跡用方向キーと、からなる。
【選択図】図３

Description

本考案は、風追跡型後面シングルローター方式の風力発電機に係り、さらに詳細には、流線形の胴体下端部には位置決め用方向キーを設け、前記胴体の上端部には前記位置決め用方向キーよりも小幅の断面を有し、風の位置を追跡する位置追跡用方向キーを設けることにより、風の方向及び強度の変化に応じて変わる風の方向を容易に追跡することができる風追跡型後面シングルローター方式の風力発電機に関する。

一般に、風力発電機システムは、風力によって回転するブレードの回転エネルギーを電気エネルギーに変えて各需要者に電気を供給するものであって、軸の方向によってプロペラ型水平軸風力発電機システムと、ザイロミルヒョング及びダリウス型のような垂直軸風力発電機システムと、垂直−水平軸統合型風力発電機システムなどとに大別される。風力発電機システムは、原子力や水力及び火力に比べて設置費用及び設置面積面で経済性に極めて優れており、環境汚染を引き起こさないというメリットがある。

前記風力発電機システムの従来の一例としては、本出願人が先出願した特願第２００４-２６３５１８号の「シングルローター方式の水平−垂直型統合型風力発電機システム」が挙げられる。

図１及び図２は、従来に係る風力発電機の断面図である。

これらの図に示すように、風力発電機は一体の高さに垂設されたタワー１と、前記タワー１０の上端に回動自在に設置され、風の方向と一致するべく、外面に方向キー２ａが設けられた流線形の胴体２と、前記胴体２に回転自在に水平設置されるが、後段端は胴体２の後尾の外側に突出し、前端部は胴体２の内部に位置し、前記前端部に第１かさ歯車３ａが設けられる平軸３と、前記胴体２の後側に位置し、水平軸３を回転させるブレード４と、前記タワー１の内部に設置される発電機５と、前記水平軸３の回転力を前記発電機５に伝えるべく、一端部には前記第１かさ歯車３ａと噛み合う第２かさ歯車６ａが設けられ、他端部は前記発電機５のロータ軸５ａと結合された垂直軸６と、を含む。

また、前記方向キー２ａは、前記胴体２の外面に放射状に３つ設けられ、前記胴体２の後尾側に向かって設けられている。

このように構成された従来の風力発電機は、胴体２の回転中心を基準に後側に設けられた方向キー２ａ及びブレード４によって自動的に風向と一致するべくヨー（yaw）動作を行い、同時に吹いてくる風によってブレード４が回転するようになる。前記前記ブレード４が回転すると、前記水平軸３も共に回転することになる。この際、前記水平軸３の回転力は、発電機５での電力生産が円滑に行えるべく、前記歯車箱（gear box）６を介して増強される。

また、前記増加された回転力は第１かさ歯車３ａを経て第２かさ歯車６ａに伝えられ、第２かさ歯車６ａに伝えられた回転力により、前記垂直軸６が回転し、併せて発電機５のロータ軸５ａが回転するようになる。前記ロータ軸５ａが回転し始めると、発電機５のロータ（図示せず）が高速回転することになり、その結果、電力が生産される。

前記発電機５から生産された電力は、電線７を介して地上の送電線または蓄電装置などに送出される。

しかし、従来の風力発電機は、胴体の外面に設けられた放射状の３つの方向キーが同一の断面構造を有するため、風の追跡が円滑に行われないという不具合がある。

すなわち、風の方向及び強度は経時によって多様な形態に変わるが、従来の風力発電機は、３つの方向キーに加えられる風力のために風を追跡しにくくなるという不具合がある。

特願第２００４−２６３５１８号：シングルローター方式の水平−垂直型統合型風力発電機システム

本考案は、かかる従来の問題点を解決するためのもので、その目的は、流線形の胴体下端部には位置決め用方向キーを設け、前記胴体の上端部には前記位置決め用方向キーよりも小幅の断面を有し、風の位置を追跡する位置追跡用方向キーを設けることにより、風の方向及び強度の変化に応じて変わる風の方向を容易に追跡することができる風追跡型後面シングルローター方式の風力発電機を提供することにある。

上記目的を達成するために、本考案の風力発電機は、一定の高さに垂設されたタワーと、前記タワーの上端に回動自在に設置され、風の方向と一致すべく外面に方向キーが設けられた流線形の胴体と、前記胴体に回転自在に水平設置されるが、後端部は胴体の後尾の外側に突出し、前端部は胴体の内部に位置し、前記前端部に第１かさ歯車が設けられる水平軸と、前記胴体の後側に位置し、水平軸を回転させるブレードと、前記タワーの内部に設置される発電機と、前記水平軸の回転力を前記発電機に伝えるべく、一端部には前記第１かさ歯車と噛み合う第２かさ歯車が設けられ、他端部は前記発電機のロータ軸と結合された垂直軸と、を含む風追跡型後面シングルローター方式の風力発電機において、前記方向キーは前記胴体の下端部に設置され、前記垂直軸が挿通される貫通孔が形成され、流線形断面を有する位置決め用方向キーと、前記胴体の上端部に設けられ、前記位置決め用方向キーよりも小幅の断面を有し、風の位置を追跡する位置追跡用方向キーと、からなる。

本考案に係る風力発電機は、流線形胴体の下端部には位置決め用方向キーを設け、前記胴体の上端部には前記位置決め用方向キーよりも小幅の断面を有し、風の位置を追跡する位置追跡用方向キーを設けることにより、風の方向及び強度の変化に応じて変わる風の方向を容易に追跡することができる。

また、本考案に係る風力発電機は、前記胴体の上端部の位置追跡用方向キーで風の方向を追跡し、前記胴体の下端部の位置決め用方向キーでにより位置を決定することにより、持続的に安定した風の供給を受けることができる。

以下、本考案の好適な実施例を添付図に基づいて詳細に説明する。

図３は、本考案に係る風力発電機を示す正面図であり、図４は、図３のＢ−Ｂ線断面図であり、図５は、図３のＣ−Ｃ線断面図である。

これらの図に示すように、本考案の風力発電機は、一定の高さに垂設されたタワー１０と、前記タワー１０の上端に回動自在に設置され、風の方向と一致すべく外面に方向キー２１が設けられた流線形の胴体２０と、前記胴体２０に回転自在に水平設置されるが、後端部は胴体２０の後尾の外側に突出し、前端部は胴体２０の内部に位置し、前記前端部に第１かさ歯車３１が設けられる水平軸３０と、前記胴体２０の後側に位置し、水平軸３０を回転させるブレード４０と、前記タワー１０の内部に設置される発電機５０と、前記水平軸３０の回転力を前記発電機５０に伝えるべく、一端部には前記第１かさ歯車３１と噛み合う第２かさ歯車が設けられ、他端部は前記発電機５０のロータ軸５１と結合された垂直軸６０と、を含む。

また、前記方向キー２１は前記胴体２０の下端部に設置され、前記垂直軸４０が挿通される貫通孔が形成され、流線形断面を有する位置決め用方向キー２１ａと、前記胴体２０の上端部に設けられ、前記位置決め用方向キー２１ａよりも小幅の断面を有し、風の位置を追跡する位置追跡用方向キー２１ｂと、からなる。

すなわち、風の方向及び強度は経時によって変わる。このとき、前記胴体２０の上端部の位置追跡用方向キー２１ｂは変わった風の位置を追跡し、次いで、前記胴体２０の位置が追跡された方向に変わった状態で、前記胴体２０の下端部の位置決め用方向キー２１ａは位置を決定する。これにより、ブレード４０は風を受け続けながら回転することになる。

また、前記胴体２０の内部は軽量化を目的として中空にすることが望ましく、前記胴体２０の内部においては、水平軸３０の端部に設けられた第１かさ歯車３１と垂直軸６０の端部に設けられた第２かさ歯車６１とが噛み合っている。

前記第１かさ歯車３１及び第２かさ歯車６１は、騒音などを減らせるスパイラルかさ歯車が好ましい。

また、前記水平軸３０上には、ブレード４０によって回転する水平軸３０の回転力を増強するための歯車箱３２が設置される。前記歯車箱３２で増強された回転力は発電機５０側へ伝えられる。

前記歯車箱３２には、回転力の増強を目的で遊星歯車及びリング歯車（図示せず）などの複数の歯車が設置されている。これは周知の技術であって、ここではその詳細な説明は省略する。

また、前記水平軸３０とブレード４０との間には、風圧に応じて前後方へ可変できるようなべく可変手段７０が設置される。前記可変手段７０は従来の周知の技術であり、ここではその詳細な説明は略する。

一方、未説明符号７１は、発電機で蓄電された電気を送電線または蓄電装置などに送出する電線を示す。

次に、本考案に係る作用を詳しく説明する。

本考案の風力発電機は、胴体２０の回転中心を基準に後側に設けられた方向キー２１及びブレード４０によって自動的に風向と一致するべくヨー動作を行い、同時に吹いてくる風によってブレード４０が回転することになる。

このとき、前記方向キー２１は、胴体２０の上端部の位置追跡用方向キー２１ｂによって風向に応じて位置移動する。前記位置追跡用方向キー２１ｂにより位置が変わった胴体２０は、胴体２０の下端部の位置決め用方向キー２１ａにより位置が決定され、安定した状態で風を受けるようになる。

これは、上、下側に配設された２つの方向キードルが相互にバランスを保ちながら、風による胴体２０の円滑な回転に寄与するするとともに、従来に比べて風向追跡能力に優れた垂直状の両方向キーが風向を容易に追跡することができるからである。

併せて、下側の方向キー２１ａが、胴体２０を支持する垂直軸６０の外側に設けられ、胴体２０の垂直軸６０に沿う安定した回転運動をガイドする役割を果すからである。

また、前記ブレード４０が回転すると、前記水平軸３０も共に回転することになる。このとき、前記水平軸３０の回転力は、発電機５０での電力生産が円滑に行えるべく、前記歯車箱３２を介して増強される。

また、前記増加された回転力は第１かさ歯車３１を経て第２かさ歯車６１に伝えられ、第２かさ歯車６１に伝えられた回転力により、前記垂直軸６０が回転し、併せて発電機５０のロータ軸５１が回転するようになる。前記ロータ軸５１が回転し始めると、発電機５０のロータ（図示せず）が高速回転することになり、その結果、電力が生産される。

前記発電機５０で生産された電力は、電線７１を介して地上の送電線または蓄電装置（図示せず）などに送出される。

以上、添付図面を参照して本考案の好適な一実施例について説明したが、本考案の範囲から外れない限度内で多様な変形が可能なのは当該分野で通常の知識を有する者には明らかなことである。

従来に係る風力発電機を示す断面図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 本考案に係る風力発電機を示す正面図である。 図３のＢ−Ｂ線断面図である。 図３のＣ−Ｃ線断面図である。

符号の説明

１０ タワー
２０ 胴体
２１ 方向キー
２１ａ 位置決め用方向キー
２１ｂ 位置追跡用方向キー
３０ 水平軸
３１ 第１かさ歯車（bevel gear）
３２ 歯車箱（gear box）
４０ ブレード
５０ 発電機
５１ ロータ軸
６０ 垂直軸
６１ 第２かさ歯車（bevel gear）

Claims (1)

1. 一定の高さに垂設されたタワー（１０）と、前記タワー（１０）の上端に回動自在に設置され、風の方向と一致すべく外面に方向キー（２１）が設けられた流線形の胴体（２０）と、前記胴体（２０）に回転自在に水平設置されるが、後端部は胴体（２０）の後尾の外側に突出し、前端部は胴体（２０）の内部に位置し、前記前端部に第１かさ歯車（３１）が設けられる水平軸（３０）と、前記胴体（２０）の後側に位置し、水平軸（３０）を回転させるブレード（４０）と、前記タワー（１０）の内部に設置される発電機（５０）と、前記水平軸（３０）の回転力を前記発電機（５０）に伝えるべく、一端部には前記第１かさ歯車（３１）と噛み合う第２かさ歯車が設けられ、他端部は前記発電機（５０）のロータ軸（５１）と結合された垂直軸（６０）と、を含む風追跡型後面シングルローター方式の風力発電機において、
   前記方向キー（２１）は、前記胴体（２０）の下端部に設置され、前記垂直軸（４０）が挿通される貫通孔が形成され、流線形断面を有する位置決め用方向キー（２１ａ）と、前記胴体（２０）の上端部に設けられ、前記位置決め用方向キー（２１ａ）よりも小幅の断面を有し、風の位置を追跡する位置追跡用方向キー（２１ｂ）と、からなることを特徴とする風位置追跡形後面シングルローター方式の風力発電機。
   

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