JP4828256B2

JP4828256B2 - 縦軸型風力発電装置

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Publication number: JP4828256B2
Application number: JP2006049528A
Authority: JP
Inventors: 裕明関沢
Original assignee: Nippi Corp
Current assignee: Nippi Corp
Priority date: 2006-02-27
Filing date: 2006-02-27
Publication date: 2011-11-30
Anticipated expiration: 2026-02-27
Also published as: JP2007224870A

Description

本発明は、所定方向に延びる回転軸の周囲に配置された複数のブレードを風力で回転させて発電する縦軸型風力発電装置に関する。

風力を利用して発電する風力発電装置が知られている。風力発電装置としては、縦軸型風力発電装置と横軸型（プロペラ式）風力発電装置の２種類のタイプがある。縦軸型風力発電装置は、垂直方向に延びる回転軸の周囲に複数のブレード（羽根）を配置してこれらブレードと共に回転軸を風力で回転させることにより発電するタイプである。横軸型風力発電装置は、横方向に延びる回転軸を中心にして放射状に配置されたブレード（プロペラ）を風力で回転させることにより発電するタイプである。

縦軸型風力発電装置は風向に依存せずに発電できるという、横軸型風力発電装置には無い利点を有する。一方、縦軸型風力発電装置は、設計上で最良の発電効率になる風速（設計点という）よりも周辺の風速が遅いときは発電機としての効率が低下し、設計点よりも周辺の風速が速いときは、ブレードの回転数が高くなりすぎて発電機等が損傷するおそれがある。

上記のような欠点を解消するために、ブレードの回転領域（回転範囲）の上下に整流板を配置して、さらにこの整流板の外縁部に導風板を取り付けて、ブレードに当たる風を強める（実効風速を速くする）技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００５−１４７０５４号公報

しかし、上記の技術では、縦軸型風力発電装置の周辺の風速が設計点よりも遅いときは実効風速を速めて発電効率を向上できるが、この逆に、周辺の風速が設計点よりも速いときは、実効風速が速くなり過ぎて発電機等が損傷する危険性があり、これを防止するためにブレードの回転を機械的に止めるカットアウト風速が、導風板を付けないときよりも低くなってしまう。このため、結果的に発電に使わずに捨ててしまう風のエネルギーが増えて年間発電量が下がることになる。

本発明は、上記事情に鑑み、風の強弱（風速の速い遅い）に関係無く、安全に且つ効率良く発電できる縦軸型風力発電装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明の縦軸型風力発電装置は、所定方向に延びる回転軸の周囲に配置された複数のブレードを風力で回転させて発電する縦軸型風力発電装置において、
（１）前記ブレードを回転させる風力が一定範囲内の値になるように該風力を制御する制風部材を備えたことを特徴とするものである。

ここで、
（２）前記制風部材は、前記ブレードの周辺で吹いている風の速度が所定値よりも強いときは、前記ブレードを回転させる風力を弱めるように動き、この逆に、前記ブレードの周辺で吹いている風の速度が所定値よりも弱いときは、前記ブレードを回転させる風力を強めるように動くものであってもよい。

また、
（３）前記制風部材は、前記ブレードの周辺で吹いている風の風速及び風向に基づいて動くものであってもよい。

さらに、
（４）前記制風部材は、発電量に基づいて動くものであってもよい。

さらにまた、
（５）前記制風部材は、前記ブレードの周辺で吹いている風の風速、風向、及び発電量に基づいて動かされるものであってもよい。

さらにまた、
（６）前記制風部材は、前記回転軸を回転自在に支持する支持部材に取り付けられたものであってもよい。

なお、ここでいう一定範囲内の値とは、一定値も含むものである。

縦軸型風力発電装置の発電効率が最良になるときの風力は設計点（値）と呼ばれているが、本発明の縦軸型風力発電装置では設計点よりも周辺の風が強い（風速が速い）ときは、ブレードを回転させる風力（ブレードに当たる風の力）を制風部材によって弱めて（風速を遅くして）設計点にする（又は、設計点に近付ける）ことができ、この逆に、設計点よりも周辺の風が弱い（風速が遅い）ときは、ブレードを回転させる風力を制風部材によって強めて（風速を速くして）設計点にする（又は、設計点に近付ける）ことができる。従って、縦軸型風力発電装置を常に最良の発電効率で稼動させることができる。即ち、本発明の縦軸型風力発電装置では風力の強弱（風速の速い遅い）に関係無く、安全に且つ効率良く発電できる。

本発明は、垂直に延びる回転軸の周囲に配置された複数のブレードをこの回転軸と共に風力で回転させて発電する縦軸型風力発電装置に実現された。

図１と図２を参照して、本発明の縦軸型風力発電装置の一例を説明する。

図１は、制風部材を取り付ける前の縦軸型風力発電装置を斜め下方から示す斜視図である。図２（ａ）は制風部材を取り付けた縦軸型風力発電装置の概略を示す平面図であり、（ｂ）は、制風部材を取り付けた縦軸型風力発電装置の概略を示す側面図である。

縦軸型風力発電装置１０は、正方形の基台１２と、この基台１２の四隅から立ち上がった４本の縦支持柱（架構）１４を備えている。４本の縦支持柱１４のうち斜めに向き合う２本の縦支持柱１４、１４の上端部は横支持柱１６で接続されている。２本の横支持柱１６，１６は互いに直交している。基台１２の中央部には減速装置１８が配置されており、この減速装置１８には、垂直に延びる回転軸２０の下端部が回転自在に接続されている。回転軸２０が回転することにより減速装置１８の各種ギアも回転する。減速装置１８の下方（基台１２の裏側）には発電機１９が設置されている。４本の縦支持柱１４と２本の横支持柱１６，１６によって、本発明にいう支持部材が構成されている。

回転軸２０の上端部は、２本の横支持柱１６，１６の交点に回転自在に固定されている。回転軸２０の長手方向上端部よりもやや下の部分、長手方向中央部、及び長手方向下端部よりもやや上の部分にはそれぞれ、回転軸２０に直交して放射状に延びるアーム２２の一端部が固定されている。同一方向に延びる３本のアーム２２の他端部には、回転軸２０に平行に延びるブレード２４が固定されている。ブレード２４は翼断面をもつ板状のものであり、３本が設置されている。この３本のブレード２４に風が当たってブレード２４と共にアーム２２及び回転軸２０が回転し、この回転力によって減速装置１８の各種ギアが回転して発電機１９が発電する。なお、３本のブレード２４は回転範囲（回転領域）２４Ａ内で回転する。

上記した４本の縦支持柱１４には、複数枚の板状の制風部材３０，３２が取り付けられている。これらの制風部材３０，３２は、３本のブレード２４を回転させる風力が一定範囲内の値になるようにこの風力を制御する。即ち、制風部材３０，３２は、導風（周辺の風をブレード２４の回転領域２４Ａに向けて導く）機能と、遮風（周辺の風をブレード２４の回転領域２４Ａに向かわせないようにする）機能とをもつ。いずれの機能を奏するかは、縦軸型風力発電装置１０の周辺の風速、風向、又は発電量によって（基づいて）決められる。これら３つの因子（風速、風向、発電量）を適宜に組み合わせたものに基づいて制風部材３０，３２を制御してもよい。なお、ここでいう一定範囲内の値とは、上記の発電機１９の発電効率が最も良好になる値であり、多少の幅があることもある。

先ず、制風部材３０について説明する。

制風部材３０は、開口幅を増減して、回転領域２４Ａに導入される風量を調整するものであり、４本の縦支持柱１４それぞれに一つ（一枚）ずつ取り付けられている。縦軸型風力発電装置１０には全部で４つの制風部材３０が備えられている。各制風部材３０は各縦支持柱１４の長手方向に延びており、その長さは、ブレード２４とほぼ同じ長さ（約４ｍ）である。また、各制風部材３０の幅（横支持柱１６の長手方向の長さ）は約１ｍである。

各制風部材３０は、図２（ａ）に示すように、縦支持柱１４から外側に飛び出るように縦支持柱１４に取り付けられている。各制風部材３０は、各縦支持柱１４を中心にして各縦支持柱１４の外側で中心角２７０度ほどの領域内（範囲内）を矢印Ａ方向に回動自在（約２７０度の範囲内で回転自在）に取り付けられている。このように４つの制風部材３０が回動することにより、図２（ａ）に示す開口幅が広がったり狭まったりするので、４本の縦支持柱１４で囲まれた領域に導入される風が調整されることとなり、３本のブレード２４に当たる風の力は制御される。

４つの制風部材３０が回動する角度は、３本のブレード２４の周辺で吹いている風（縦軸型風力発電装置１０の周辺で吹いている風であり、３本のブレード２４に当たる前の風）の風速及び風向に基づいて決定される。即ち、４つの制風部材３０は、３本のブレード２４の周辺で吹いている風の風速及び風向に基づいて動くものである。この周辺で吹いている風の風速及び風向は、周知の風速計２６及び風向計２８で検出できる。また、４つの制風部材３０が、３本のブレード２４の回転数に基づいて動くように構成してもよい。この回転数は、回転軸２０の回転数を周知の回転数検出器で検出することにより検出できる。さらに、４つの制風部材３０が、発電機１９の発電量に基づいて動くように構成してもよい。この発電量は周知の計器で求められる。

次に、制風部材３２について説明する。

隣り合う２本の縦支持柱１４，１４の上端部及び下端部はそれぞれ棒状部材１５、１５で接続されている。この棒状部材１５には制風部材３２が取り付けられており、縦軸型風力発電装置１０には全部で８つの制風部材３２が備えられている。制風部材３２は、開口高さを増減して、回転領域２４Ａに導入される風量を調整するものである。各制風部材３０は各棒状部材１５の長手方向（縦支持柱１４に直交する方向）に延びており、その長さは約４ｍであり、その幅は約２ｍである。

各制風部材３２は、図２（ｂ）に示すように、棒状部材１５から外側に飛び出るように棒状部材１５に取り付けられている。各制風部材３２は、各棒状部材１５を中心にして各棒状部材１５の外側で中心角１２０度ほどの領域内（範囲内）を矢印Ｂ方向に回動自在（約１２０度の範囲内で回転自在）に取り付けられている。このように８つの制風部材３２が回動することにより、図２（ｂ）に示す開口高さが広がったり狭まったりするので、４本の縦支持柱１４で囲まれた領域に導入される風が調整されることとなり、３本のブレード２４に当たる風の力は制御される。

８つの制風部材３２が回動する角度は、３本のブレード２４の周辺で吹いている風（縦軸型風力発電装置１０の周辺で吹いている風であり、３本のブレード２４に当たる前の風）の風速及び風向に基づいて決定される。即ち、８つの制風部材３２は、３本のブレード２４の周辺で吹いている風の風速及び風向に基づいて動くものである。この周辺で吹いている風の風速及び風向は、周知の風速計２６及び風向計２８で検出できる。また、８つの制風部材３２が、３本のブレード２４の回転数に基づいて動くように構成してもよい。この回転数は、回転軸２０の回転数を周知の回転数検出器で検出することにより検出できる。さらに、８つの制風部材３２が、発電機１９の発電量に基づいて動くように構成してもよい。この発電量は周知の計器で求められる。また、制風部材３０と制風部材３２は互いに干渉しないように（衝突しないように）制御されている。

図３を参照して、制風部材を回動させる機構について説明する。

図３は、制風部材を回動させるアクチェータなどを拡大して示す模式図である。ここでは、２本の縦支持柱１４の上端部をつなぐ棒状部材（梁）１５に回動自在にヒンジ１５ａなどで固定された制風部材３２について説明するが、２本の縦支持柱１４の下端部をつなぐ棒状部材１５に回動自在にヒンジ１５ａなどで固定された制風部材３２、及び縦支持柱１４に回動自在に固定された制風部材３０も同様の機構で回動するように構成されている。

２本の縦支持柱１４のうち棒状部材１５よりも上の部分にはアクチェータ３４が取り付けられている。アクチェータ３４のピストン３４ａの先端部は、制風部材３２の上面のうち棒状部材１５に近い側に形成された取手３２ａに回動自在に固定されている。また、アクチェータ３４は、後述する制風部材制御装置４０（図４参照）によって制御される。

ピストン３４ａを引っ込めることにより制風部材３２は棒状部材１５を中心にして回動し、図３の実線で示す全開位置に移動する。この全開位置の状態からピストン３４ａを押し出すことにより制風部材３２が閉まり始める。ピストン３４ａを最大に押し出すことにより、制風部材３２は全閉位置に移動する。制風部材３２が全開位置や全閉位置に位置するときの風の流れについては後述する。

図４と図５を参照して、制風部材３０、３２を動かすための制御について説明する。

図４は、制風部材を動かすための制御を示すブロック図である。図５は、制風部材３０、３２を動かすための制御の手順を示すフロー図である。

縦軸型風力発電装置１０には、図４に示すように、制風部材３０、３２の位置を制御する制風部材制御装置４０が備えられている。制風部材制御装置４０には、風速計２６から、現時点における風速（風速を表す風速信号）が逐次に入力されると同時に、風向計２８から、現時点における風向（風向を表す風向信号）も逐次に入力される。また、これらと同時に発電機１９から、現時点における発電量（発電量を表す発電量信号）も逐次に入力される。

図５のフローは、縦軸型風力発電装置１０に電源が投入されることにより起動する。

風速計２６で計測された風速と風向計２８で計測された風向が制風部材制御装置４０に送信され（Ｓ５０１）、制風部材制御装置４０では微風が強風かが判定される（Ｓ５０２）。ここでいう微風及び強風とは、縦軸型風力発電装置１０の規模（回転領域２４Ａの大きさ）や発電機１９の発電能力によって変わる。例えば、風速２０ｍ／ｓを設計点とした発電機１９では風速１０ｍ／ｓは微風となるが、風速５ｍ／ｓを設計点とした発電機１９では風速１０ｍ／ｓは強風となる。従って、回転領域２４Ａの大きさと発電機１９によって強風及び微風の基準値を予め決めておき、制風部材制御装置４０に記憶させておく。

制風部材制御装置４０では、入力された風速及び風向に基づいてアクチェータ３４を制御し、ブレード１４を回転させる風力が一定範囲内の値（又は、一定値）になるように制風部材３０、３２を動かす。図４では、アクチェータ３４−１から３４−１２まで示されているが、これらは４つの制風部材３０と８つの制風部材をそれぞれ独立して動かす。ブレード１４の周辺で吹いている風の速度が所定値よりも強いとき（強風のとき）は、ブレード１４を回転させる風力を弱める（遮風機能を発揮させる）ように制風部材３０、３２は動き、この逆に、ブレード１４の周辺で吹いている風の速度が所定値よりも弱いとき（微風のとき）は、ブレード１４を回転させる風力を強める（導風機能を発揮させる）ように制風部材３０、３２は動く。

Ｓ５０２で微風と判定されたときは、ブレード１４を回転させる風力が強まる位置（即ち、ブレード１４に風を導く導風位置）に制風部材３０、３２を動かす。これにより、発電機１９での発電量は増えるが、この発電量が増え過ぎても発電機１９の故障等の原因となる。このため、制風部材３０、３２を導風位置に向けて動かすと共に（動かしながら）発電量が適量か否かを判定する（Ｓ５０４）。ここでいう適量は、発電機１９の発電能力によって変わる。従って、発電機１９の発電能力によって適量を予め決めておき、制風部材制御装置４０に記憶させておく。

Ｓ５０４で発電量が適量と判定されたときは、風速や風向は変わる可能性があるのでＳ５０１に戻って、現時点における風速と風向を計測してＳ５０２に進む。Ｓ５０４で発電量が多い（過大）と判定されたときは、ブレード１４を回転させる風力が強いので、制風部材３０、３２を遮風位置に向けて僅かに動かして再び発電量が適量か否かを再び判定する（Ｓ５０４）。一方、Ｓ５０４で発電量が少ない（過小）と判定されたときは、ブレード１４を回転させる風力が弱いので、制風部材３０、３２を導風位置に向けて僅かに動かして再び発電量が適量か否かを再び判定する（Ｓ５０４）。このようにＳ５０４で発電量が適量か否かを判定し、この判定結果に基づいて制風部材３０、３２を導風位置又は遮風位置に向けて動かす手順を、発電量が適量になるまで繰り返す。発電量が適量になった後は、上記のようにＳ５０１に戻る。なお、制風部材３０、３２の導風位置と遮風位置の具体例については図６から図１０までを参照して後述する。

Ｓ５０２で強風と判定されたときは、ブレード１４を回転させる風力が弱まる位置（即ち、ブレード１４に導かれる風の一部を遮断する遮風位置）に制風部材３０、３２を動かす（Ｓ５０７）。このとき、制風部材３０は制風部材３２と干渉しないように中心位置±４５度以上には作動しないように制御する。これにより、発電機１９での発電量は減少するが、この発電量が減少し過ぎたときは発電効率が低下する。このため、制風部材３０、３２を遮風位置に向けて動かすと共に（動かしながら）発電量が適量か否かを判定する（Ｓ５０８）。ここでいう適量は、Ｓ５０３での適量と同義である。

Ｓ５０７で発電量が適量と判定されたときは、風速や風向は変わる可能性があるのでＳ５０１に戻って、現時点における風速と風向を計測してＳ５０２に進む。Ｓ５０８で発電量が多い（過大）と判定されたときは、ブレード１４を回転させる風力がまだ強いので、制風部材３０、３２を遮風位置に向けて僅かに動かして再び発電量が適量か否かを再び判定する（Ｓ５０８）。一方、Ｓ５０８で発電量が少ない（過小）と判定されたときは、ブレード１４を回転させる風力が弱くなりすぎたので、制風部材３０、３２を導風位置に向けて僅かに動かして再び発電量が適量か否かを再び判定する（Ｓ５０８）。このようにＳ５０８で発電量が適量か否かを判定し、この判定結果に基づいて制風部材３０、３２を導風位置又は遮風位置に向けて動かす手順を、発電量が適量になるまで繰り返す。発電量が適量になった後は、上記のようにＳ５０１に戻る。

以上のように縦軸型風力発電装置１０の周辺の風速及び風向に基づいて制風部材３０、３２を動かし、続いて、発電機１９での発電量に基づいて制風部材３０、３２を動かし、この発電量が適量になったときは、縦軸型風力発電装置１０の周辺の風速及び風向に基づいて制風部材３０、３２を再び動かす動作を繰り返す。これにより、風の強弱（風速の速い遅い）に関係無く、安全に且つ効率良く発電できる縦軸型風力発電装置が得られることとなる。

図６から図８までを参照して、微風のときの制風部材３０、３２の位置について説明する。

図６は、微風時における制風部材の位置の一例を示す平面図である。図７は、微風時における制風部材の位置の一例を示す側面図である。図８は、風向が図７とは異なる微風時における制風部材の位置の一例を示す平面図である。これらの図では、図２に示す構成要素と同じ構成要素には同じ符号が付されている。

縦軸型風力発電装置１０の周辺に矢印Ｘ方向（隣り合う２本の縦支持柱１４，１４を結ぶ直線に直交する方向）から吹く風が微風のときは、図６に示すように、４つの制風部材３０を風上に向けて開く。これにより開口幅が増大して（広くなって）、開口幅の範囲内の風Ｗ１のみならず、この範囲外の風Ｗ２も、ブレード２４の回転領域２４Ａに導かれ、４つの制風部材３０が導風機能を発揮する。この結果、ブレード２４を回転させる風力が増加するので、縦軸型風力発電装置１０の周辺では微風であってもブレード２４に当たる風量が増えるのでブレード２４の回転数は増加し、発電量も増加する。

上記の例では、４つの制風部材３０の導風位置を説明したが、上下に設置された一対の制風部材３２の４組の位置を説明する。矢印Ｘ方向から吹く風が微風のときは、図７に示すように、風の導入口となる上下一対の制風部材３２Ｄを風上に向けて開くと共に、風の排出口となる上下一対の制風部材３２Ｈを互いにほぼ平行にする（風向に平行にする）。これにより開口高さが増大して、開口高さの範囲内の風Ｗ１を、ブレード２４の回転領域２４Ａに導入することができると共に、導入された風を一対の制風部材３２Ｈによって円滑に排出することができる。従って、制風部材３２Ｄ、３２Ｈが導風機能を発揮する。この結果、ブレード２４を回転させる風力が増加するので、縦軸型風力発電装置１０の周辺では微風であってもブレード２４に当たる風量が増えるのでブレード２４の回転数は増加し、発電量も増加する。なお、図７の紙面に示されていない制風部材３２は、発電量に基づいて適宜の位置に動かす。

ここで、風向が図６の矢印Ｘ方向から図８の矢印Ｙ方向に変わった場合を説明する。

風向がいずれの向きであっても微風のときは、開口幅を増大させるように制風部材３０，３２を動かして導風機能を発揮させる。風向が矢印Ｙ方向になった場合は、４つの制風部材のうち矢印Ｙ方向に直交する方向の両端に位置する一対の制風部材３０Ｙ、３０Ｙを風上に向けて広げると共に、最も風上に位置する制風部材３０Ｘを風向に平行にし、さらに、最も風下に位置する制風部材３０Ｚも風向に平行にする。これにより、風向に対して開口幅が最大となり、広い開口から円滑に大量の風が導入されると共に、導入された風も円滑に排出される。この結果、風向が矢印Ｘ方向から矢印Ｙ方向に変わってもブレード２４を回転させる風力が増加するので、縦軸型風力発電装置１０の周辺では微風であってもブレード２４に当たる風量が増えるのでブレード２４の回転数は増加し、発電量も増加する。なお、図８の紙面に示されていない制風部材３２は、ブレード２４を回転させる風力が増加するように動かす。

図９と図１０を参照して、強風のときの制風部材３０、３２の位置について説明する。

図９は、強風時における制風部材の位置の一例を示す平面図である。図１０は、強風時における制風部材の位置の一例を示す側面図である。これらの図では、図６と図７に示す構成要素と同じ構成要素には同じ符号が付されている。

縦軸型風力発電装置１０の周辺に矢印Ｘ方向（隣り合う２本の縦支持柱１４，１４を結ぶ直線に直交する方向）から吹く風が強風のときは、図９に示すように、開口幅を狭くするように、風上側の１つの制風部材３０Ａを風向に直交させる（閉じる）、風上側の他の１つの制風部材３０Ｂを風向に平行にする。また、風下側の１つの制風部材３０Ｃを風向に直交させる、風上側の他の１つの制風部材３０Ｄを風向に平行にする。これにより開口幅が減少して（狭くなって）、ブレード２４の回転領域２４Ａに導入される風量が減少し、４つの制風部材３０が遮風機能を発揮する。この結果、ブレード２４を回転させる風力が減少するので、縦軸型風力発電装置１０の周辺では強風であってもブレード２４に当たる風量が減るのでブレード２４の回転数は減少し、発電量も減少して適量（図５参照）となる。また、強風が非常に強いときは、制風部材３０Ｂも風向に直交させ（閉じ）て開口幅をさらに狭くする。

上記の例では、４つの制風部材３０の導風位置を説明したが、上下に設置された一対の制風部材３２の４組の位置を説明する。矢印Ｘ方向から吹く風が強風のときは、図１０に示すように、風の導入口となる上下一対の制風部材３２Ｄを閉じると共に、風の排出口となる上下一対の制風部材３２Ｈも閉じる（風向に直交させる）。これにより開口高さが減少して、ブレード２４の回転領域２４Ａに導入される風量が減少し、制風部材３２Ｄ、３２Ｈが遮風機能を発揮する。この結果、ブレード２４を回転させる風力が減少するので、縦軸型風力発電装置１０の周辺では強風であってもブレード２４に当たる風量が減るのでブレード２４の回転数は減少し、発電量も減少して適量（図５参照）となる。なお、図１０の紙面に示されていない制風部材３０は風力に応じて動かすが、発電量に基づいて適宜の位置に動かしてもよい。ただし、制風部材３０と制風部材３２が干渉しない位置となるように制御装置が監視、制御する。

制風部材を取り付ける前の縦軸型風力発電装置を斜め下方から示す斜視図である。（ａ）は制風部材を取り付けた縦軸型風力発電装置の概略を示す平面図であり、（ｂ）は、制風部材を取り付けた縦軸型風力発電装置の概略を示す側面図である。制風部材を回動させるアクチェータなどを拡大して示す模式図である。制風部材を動かすための制御を示すブロック図である。制風部材３０、３２を動かすための制御の手順を示すフロー図である。微風時における制風部材の位置の一例を示す平面図である。微風時における制風部材の位置の一例を示す側面図である。風向が図７とは異なる微風時における制風部材の位置の一例を示す平面図である。強風時における制風部材の位置の一例を示す平面図である。強風時における制風部材の位置の一例を示す側面図である。

符号の説明

１０縦軸型風力発電装置
１４縦支持柱
１６横支持柱
２４ブレード
２６風速計
２８風向計
３０，３２制風部材
４０制風部材制御装置

Claims

所定方向に延びる回転軸の周囲に配置された複数のブレードを風力で回転させて発電する縦軸型風力発電装置において、
前記複数のブレードの周囲において前記回転軸に平行かつ等間隔に配置された４本の縦支持柱と、
前記４本の縦支持柱の各々に対して、その長手方向に沿って外方に突出し、当該縦支持柱を支点として中心角２７０度の範囲で回転自在に支持された４枚の板状の制風部材と、
前記ブレードの周辺で吹いている風の風速及び風向に基づいて前記制風部材の回動する角度を決定することにより、風に対する前記制風部材の開口幅を制御する制風部材制御装置と、
を備えたことを特徴とする縦軸型風力発電装置。
前記複数のブレードの周囲において、前記４本の縦支持柱の上端部及び下端部において、隣り合う２本の縦支持柱間に接続された計８本の棒状部材と、
前記８本の棒状部材の各々に対して、その長手方向に沿って外方に突出し、当該棒状部材を支点として回転自在に支持された計８枚の板状の第２の制風部材とをさらに備え、
前記制風部材制御装置は、前記ブレードの周辺で吹いている風の風速及び風向に基づいて前記第２の制風部材の回動する角度を決定することにより、風に対する前記第２の制風部材の開口高さを制御することを特徴とする請求項１に記載の縦軸型風力発電装置。
前記第２の制風部材の回動の範囲はほぼ１２０度であることを特徴とする請求項２に記載の縦軸型風力発電装置。
前記制風部材制御装置は、
前記ブレードの周辺で吹いている風の速度が所定値よりも強いときは、前記ブレードを回転させる風力を弱めるように動き、この逆に、前記ブレードの周辺で吹いている風の速度が所定値よりも弱いときは、前記ブレードを回転させる風力を強めるように、前記制風部材を制御することを特徴とする請求項１、２又は３に記載の縦軸型風力発電装置。
前記制風部材制御装置は、発電量に基づいて前記制風部材を制御することを特徴とする請求項１、２、３又は４に記載の縦軸型風力発電装置。
前記制風部材制御装置は、前記ブレードを回転させる風力が一定範囲内の値になるように、前記制風部材を制御することを特徴とする請求項１、２、３、４又は５に記載の縦軸型風力発電装置。