JP3964604B2

JP3964604B2 - 風力発電装置

Info

Publication number: JP3964604B2
Application number: JP2000191776A
Authority: JP
Inventors: 輝也中山
Original assignee: 株式会社キタック
Priority date: 2000-06-26
Filing date: 2000-06-26
Publication date: 2007-08-22
Anticipated expiration: 2020-06-26
Also published as: JP2002005001A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、支柱の上部に発電用風車を備えた風力発電装置に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
従来、この主のものとして、特開平１１−２０１０２２号には、風力発電機を取付けるための取付け機具であって、該風力発電機を支える支柱と、該風力発電機と該支持パイプとの間に挿入された振動吸収体とを備え、該振動吸収体は、該風力発電機を取付けるための発電機取付け部と、該支持パイプ内に挿入される挿入部と、該発電機取付け部と該挿入部との間の部分であって該支持パイプより太い径を持つ中間部とを有する取付け機具があり、この機具では、支持パイプと横パイプの固定、および縦パイプと横パイプとの固定は、横パイプの中央付近にて行われ、支持パイプは垂直に立てられ、横パイプと縦パイプとはほぼ直角に固定される。これらパイプ間の接続は、例えば市販のクランプによってパイプを包み、ボルトをナットで締めて固定される。これにより、土台の傾斜に応じて縦パイプと横パイプの角度および横パイプと支持パイプとの角度を容易に自由に調節することができるので、どのような傾斜の屋根にも簡単に無理なく設置が可能となる（公報第００２４段）。また、特開平１１−２７０４５６号公報には、風力発電機全体は支柱によって支えられ、支柱は分配金具によって少なくとも３本の支線によって地上にアンカーボルトなどで無風時は垂直に固定されている（公報第００１２段）風力発電装置がある。
【０００３】
ところで、このような風力発電装置では、メンテナンスの際や所定以上の風速となった際に、支柱を倒して風車を下ろす必要がある。しかし、上記取付け機具では、各パイプのクランプを緩めて支柱を倒さなければならず、支柱を立てる際もその逆を行わなければならず、作業が極めて煩雑である。また、上記風力発電装置では、一方の支線を緩めながら支柱を倒さなければならず、同様に支柱の傾倒作業が煩雑である。
【０００４】
一方、特開２０００−９７１４５号公報には、地面等の頑丈な土台に設置された支柱に風車プロペラを取り付け発電する発電装置において、風車プロペラを昇降支持部材を用いて支柱に沿って昇降自在とした風力発電装置（特許請求の範囲）があり、強風時の風車プロペラを下方に下ろすことで、風車プロペラの回転数を抑えることが可能となる（公報第０００６段）ことが記載されている。
【０００５】
しかし、上記風力発電装置では、風車プロペラを下げても、支柱はそのままであるため、基礎である固定ブロックを強固に形成する必要がある。また、摺動パイプは、支柱上を垂直方向に摺動するものであり、一方、回転体は、摺動パイプ上を回転するものである（公報第０００９段）が、摺動パイプがスムーズに昇降するように該摺動パイプの両側腕部にそれぞれ風車プロペラを配置している。したがって、プロペラの大きなものを用いると、両側の風車プロペラの間隔も大きくなり、前記腕部も広くなるため、腕部自体の重量も増加し、昇降部分全体の重量が増加する問題があると共に、腕部に当たる空気抵抗も増加する問題があり、支柱自体が大型になると共に、固定ブロックも大型化する必要がある。
【０００６】
そこで、本発明は、基礎を大型化することなく、簡易な構成により強風などへの対応が可能な風力発電装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、設置場所に立設した固定支柱と、この固定支柱に下部を回動可能に連結し該固定支柱に沿って起立可能な傾倒支柱と、この傾倒支柱の上部に設けられた発電用風車と、前記傾倒支柱に連結された起伏用索条体と、この起伏用索条体の引き込み及び送り出しにより前記傾倒支柱を起伏する起伏手段とを備える風力発電装置であって、前記固定支柱はＨ型断面をなし、そのＨ型の凹部に前記傾倒支柱が沿い、前記起伏手段は前記起伏用索条体を巻き取るウインチからなり、このウインチを前記固定支柱の下部に設け、前記固定支柱の上部に固定滑車を設け、この固定滑車に前記起伏用索条体を掛装すると共に、この起伏用索条体の先端を起立した前記傾倒支柱に前記固定滑車のほぼ横位置で連結し、前記凹部に沿って起立状態の前記傾倒支柱の重心より外側の枢着部において前記傾倒支柱の下部を前記固定支柱に回動可能に連結した風力発電装置である。
【０００８】
この請求項１の構成によれば、強風時やメンテナンスの際、傾倒支柱が起立した状態で起伏手段により索条体を送り出すと、傾倒支柱が倒れる方向に回動し、上部の発電用風車を地上に確保することができ、逆に索条体を引き込むと倒れた傾倒支柱が立ち上がり、固定支柱に沿って起立させ、発電用風車を使用状態にできる。
また、断面性能に優れたＨ型断面の固定支柱を地面に固定し、凹部に傾倒支柱を沿わせることにより傾倒支柱を安定して立設することができる。
さらに、起伏手段としてのウインチを操作して傾倒支柱を起伏することができ、傾倒支柱の起立位置で索条体の先端は固定滑車のほぼ横位置で連結されているから、固定滑車から傾倒支柱までの間隔が短く、索条体により傾倒支柱を安定して支持することができる。また、傾倒支柱を回動可能に連結した枢軸部が傾倒支柱の重心より外側にあるため、垂直状態の傾倒支柱は、外力が加わらない限り、外側には倒れず、固定支柱に沿った状態が保たれる。また、垂直状態から索条体を送り出し緩めても、重心位置により急に傾倒支柱が倒れて索条体に引張り力が加わることもない。
【００１１】
また、請求項２の発明は、前記固定支柱に沿った前記傾倒支柱を該固定支柱に固定する固定手段を備えるものである。
【００１２】
この請求項２の構成によれば、固定手段によって起立状態の傾倒支柱を固定支柱に固定することにより、傾倒支柱を確実に固定することができる。
【００１５】
【発明の実施形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して説明する。図１ないし図７は、本発明の第１実施例を示し、同図に示すように、Ｈ鋼からなる固定支柱１の下部を設置位置である地中Ｇに固着し、その固定支柱１の下部に枢軸２により傾倒支柱３を回動可能に連結し、該傾倒支柱３が前記固定支柱１の一側の凹部４に沿って起立する。尚、傾倒支柱３の直径は凹部４の幅より小さい。また、その固定支柱１は両側のフランジ部１Ａ，１Ａをウエブ部１Ｂにより連結した断面形状をなし、その外周面に溶融亜鉛メッキ仕上げが施されている。
【００１６】
図３に示すように、固定支柱３の下部において、その凹部４に固定台座５を固着し、この固定台座５の先端上に軸取付部６を設け、この軸取付部６に前記枢軸２を水平方向に設けており、前記傾倒支柱３の下端に固着した回転台座７を、前記枢軸２において回動可能に連結する。前記傾倒支柱３は断面円形をなし、前記固定支柱１の上端において、上下のパイプ３Ａ，３Ｂを連結部８により連結してなり、上のパイプ３Ａは下のパイプ３Ｂに比べて径小に形成されている。前記傾倒支柱３の連結部８の上下に渡ってコ字型の補強材９を設け、この補強材９は前記凹部４側に開口部10を有し、該凹部４に開口部10が挿入される。図４に示すように、前記補強材９と傾倒支柱３とは固着手段たるＵボルト11，11Ａにより上下のパイプ３Ａ，３Ｂにおいてそれぞれ複数箇所固定されており、下側のＵボルト11Ａ，11Ａの下に、固定手段たる雄螺子棒12，12を設け、図５に示すように、両側の雄螺子棒12，12は傾倒支柱３を挟むように設けられており、この雄螺子棒12の基端を補強材９の内面に固着し、該雄螺子棒12の先端を挿通する孔13を固定支柱１のウエブ１Ｂに穿設し、フランジ部１Ａ，１Ａの他側の縁間に横部材14を掛け渡し、この横部材14に前記雄螺子棒12の先端を挿通する孔13Ａを穿設し、前記孔13，13Ａに挿通した該雄螺子棒12の先端にダブルのナット15，15が螺着される。また、固定支柱１の中央側及び下部側には、固定手段たるＵボルト16の先端を挿通する孔17を、ウエブ部１Ｂに穿設すると共に、フランジ部１Ａ，１Ａの他側の縁間に横部材14を掛け渡し、この横部材14に前記雄螺子棒12の先端を挿通する孔17Ａを穿設し、前記孔17，17Ａに挿通したＵボルト16の先端にダブルのナット16Ａ，16Ａが螺着される。また、雄螺子棒12及びＵボルト16の使用箇所に対応して、傾倒支柱３のウエブ部１Ｂに対向した周面にはパッキン部材18が設けられている。
【００１７】
前記固定支柱１の上部には滑車取付台21を突設し、この滑車取付台21の上部に固定滑車22を回動自在に設け、この固定滑車22にワイヤーロープや各種の線材からなる１本の起伏用索条体23を掛装し、また、前記補強材９の上部９Ａを方形枠状に形成し、固定滑車22の真横で前記索条体23の先端23Ａを連結している。さらに、前記固定滑車22の下方で固定支柱１の下部に起伏手段たるウインチ24を設け、このウインチ24により前記索条体23の基端側を巻き取り及び送り出しを行う。
【００１８】
前記傾倒支柱３の上端に発電用風車３１が設けられ、この発電用風車３１は風の方向に向く流線型の本体３２を該傾倒支柱３に平面回動可能に設け、その本体３２の後部に尾翼３３を設け、前側に羽根３４を設け、この羽根３４の回転により発電する発電機３５を前記本体３２に内蔵する。したがって、風を受けると、尾翼３３により羽根３４が風の方向に向き、風を受けた羽根３４が回転するようになっている。尚、前記発電用風車３１は取付部３６により傾倒支柱３に着脱可能に設けることができる。
【００１９】
次に、前記風力発電装置の使用方法につき説明すると、使用時には、傾倒支柱３を固定支柱１に沿って立設し、固定手段たる雄螺子棒12及びＵボルト16により固定する。この状態で発電用風車31が風を受けると羽根34が風の方向を向き、羽根34が回転して発電がなされる。そして、発電用風車31のメンテナンス時、或いは台風などの到来により所定以上の風速が予想される際には、傾倒支柱３を倒しておく。この場合、中段と下段のＵボルト16，16を外し、上段は雄螺子棒12からナット15を取外す。この状態で、枢着部たる枢軸２は傾倒支柱３の重心より固定支柱１の外側にあるから、ウインチ24から索条体23を送り出しても、急に傾倒支柱３が倒れて索条体23に急な引張り力が加わることがなく、索条体23を送り出しながら傾倒支柱３を緩やかに倒すことができ、したがって、上部の発電用風車31に衝撃が加わることもない。そして、風が収まり、あるいは地上に下ろした発電用風車31のメンテナンスが完了したら、逆にウインチ24を用いて索条体23を巻き取り、傾倒支柱３が凹部４に沿う位置まで来たら、この起伏動作により雄螺子棒12が孔13，13Ａに挿通され、その雄螺子棒12の先端にナット15を螺合し、さらに、中段と下段とをＵボルト16，16により固定する。
【００２０】
このように本実施例では、請求項１に対応して、設置場所に立設した固定支柱１と、この固定支柱１に下部を回動可能に連結し該固定支柱１に沿って起立可能な傾倒支柱３と、この傾倒支柱３の上部に設けられた発電用風車31と、傾動支柱３に連結された起伏用索条体23と、この起伏用索条体23の引き込み及び送り出しにより傾倒支柱３を起伏する起伏手段たるウインチ24とを備えたものであるから、強風時やメンテナンスの際、傾倒支柱３が起立した状態でウインチ24により索条体23を送り出すと、傾動支柱３が倒れる方向に回動し、上部の発電用風車31を地上に確保することができ、逆に索条体23を引き込むと倒れた傾倒支柱３が立ち上がり、固定支柱１に沿って起立させ、発電用風車31を使用状態にできる。したがって、羽根34の大きな発電用風車31であっても、固定支柱１及び傾倒支柱３が大型化することがなく、基礎が大型化することもなく、傾倒支柱３を倒すという比較的簡易な構成により、発電用風車31を容易に上げ下げすることができ、強風などへの対応が容易となる。
【００２１】
また、このように本実施例では、請求項１に対応して、固定支柱１はＨ型断面をなし、そのＨ型の凹部４に傾倒支柱３が沿うから、断面性能に優れたＨ型断面の固定支柱１を地面に固定し、凹部４に傾倒支柱３を沿わせることにより傾倒支柱３を安定して立設することができる。
さらに、このように本実施例では、請求項１に対応して、前記起伏手段が起伏用索条体２３を巻き取るウィンチ２４であり、このウィンチ２４を固定支柱１の下部に設け、固定支柱１の上部に固定滑車２２を設け、この固定滑車２２に起伏用索条体２３を掛装すると共に、この起伏用索条体２３の先端２３Ａを起立した傾倒支柱３に固定滑車２２のほぼ横位置で連結し、凹部４に沿って起立状態の傾倒支柱３の重心より外側の枢着部たる枢軸２において該傾倒支柱３の下部を固定支柱１に回動可能に連結したから、ウィンチ２４を操作して傾倒支柱３を起伏することができ、傾倒支柱３の起立位置で索条体２３の先端２３Ａは固定滑車２２のほぼ横位置で連結されているから、滑車２２から傾倒支柱３までの間隔が短く、索条体２３により傾倒支柱３を安定して支持することができる。また、傾倒支柱３を回動可能に連結した枢軸２が立設状態の傾倒支柱３の重心より外側にあるから、垂直状態の傾倒支柱３は、外力が加わらない限り、外側には倒れず、固定支柱１に沿った状態が保たれる。また、垂直状態から索条体２３を送り出して緩めても、重心位置により急に傾倒支柱３が倒れて索条体２３などに引張り力や衝撃が加わることもない。
【００２２】
また、このように本実施例では、請求項２に対応して、固定支柱１に沿った傾倒支柱３を該固定支柱１に固定する固定手段たる雄螺子棒１２及びＵボルト１６を備えるから、固定手段によって起立状態の傾倒支柱３を固定支柱１に固定することにより、傾倒支柱３を確実に固定することができる。
【００２４】
また、実施例上の効果として、固定支柱１の地上部分のほぼ全長に渡って傾倒支柱３が沿うから、該傾倒支柱３を安定して固定支柱１に沿わせることができる。また、雄螺子棒12を傾倒支柱３側の補強材９に固設し、該雄螺子棒12を挿通する孔13，13Ａを固定支柱１に設けたから、傾倒支柱３を立てれば、雄裸子棒12が孔13，13Ａに挿通され、後はナット15を締めれば済む。さらに、固定状態で傾倒支柱３は、図５などに示すように、固定支柱１の上部において、該固定支柱１と補強材９とのより挟まれて固定されているから、安定した固定状態が得られ、また、風の方向を向く発電用風車31を取り付けた傾倒支柱３において、風向きが変わって傾倒支柱３が風により受ける力の方向が変わっても、安定した固定強度が得られる。
【００２５】
尚、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において、種々の変形実施が可能である。例えば、発電用風車は各種タイプのものを用いることができる。また、ウインチは手動でも電動式でもよい。さらに、固定支柱の固定構造はコンクリート基礎を用いるなど各種の構造を用いることができる。
【００２６】
【発明の効果】
請求項１の発明は、設置場所に立設した固定支柱と、この固定支柱に下部を回動可能に連結し該固定支柱に沿って起立可能な傾倒支柱と、この傾倒支柱の上部に設けられた発電用風車と、前記傾倒支柱に連結された起伏用索条体と、この起伏用索条体の引き込み及び送り出しにより前記傾倒支柱を起伏する起伏手段とを備える風力発電装置であって、前記固定支柱はＨ型断面をなし、そのＨ型の凹部に前記傾倒支柱が沿い、前記起伏手段は前記起伏用索条体を巻き取るウィンチからなり、このウィンチを前記固定支柱の下部に設け、前記固定支柱の上部に固定滑車を設け、この固定滑車に前記起伏用索条体を掛装すると共に、この起伏用索条体の先端を起立した前記傾倒支柱に前記固定滑車のほぼ横位置で連結し、前記凹部に沿って起立状態の前記傾倒支柱の重心より外側の枢着部において前記傾倒支柱の下部を前記固定支柱に回動可能に連結したものであり、基礎を大型化することなく、強風などへの対応が可能な風力発電装置を提供することができる。
【００２８】
また、請求項２の発明は、前記固定支柱に沿った前記傾倒支柱を該固定支柱に固定する固定手段を備えるものであり、基礎を大型化することなく、強風などへの対応が可能な風力発電装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す側面図である。
【図２】本発明の一実施例を示す固定支柱上部の側面図である。
【図３】本発明の一実施例を示す枢着部回りの側面図である。
【図４】本発明の一実施例を示す補強材の上部の平断面図である。
【図５】本発明の一実施例を示す固定手段である雄裸子棒回りの平断面図である。
【図６】本発明の一実施例を示す中段と下段のＵボルト回りの平断面図である。
【図７】本発明の一実施例を示す風力発電用風車の斜視図である。
【符号の説明】
１固定支柱
２枢軸（枢着部）
３傾倒支柱
４凹部
12 雄螺子棒（固定手段）
16 Ｕボルト
22 固定滑車
23 起伏用索条体
23Ａ先端
24 ウインチ（起伏手段）
31 発電用風車

Claims

設置場所に立設した固定支柱と、この固定支柱に下部を回動可能に連結し該固定支柱に沿って起立可能な傾倒支柱と、この傾倒支柱の上部に設けられた発電用風車と、前記傾倒支柱に連結された起伏用索条体と、この起伏用索条体の引き込み及び送り出しにより前記傾倒支柱を起伏する起伏手段とを備える風力発電装置であって、
前記固定支柱はＨ型断面をなし、そのＨ型の凹部に前記傾倒支柱が沿い、
前記起伏手段は前記起伏用索条体を巻き取るウインチからなり、このウインチを前記固定支柱の下部に設け、前記固定支柱の上部に固定滑車を設け、この固定滑車に前記起伏用索条体を掛装すると共に、この起伏用索条体の先端を起立した前記傾倒支柱に前記固定滑車のほぼ横位置で連結し、前記凹部に沿って起立状態の前記傾倒支柱の重心より外側の枢着部において前記傾倒支柱の下部を前記固定支柱に回動可能に連結した風力発電装置。
前記固定支柱に沿った前記傾倒支柱を該固定支柱に固定する固定手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の風力発電装置。