JP4954667B2

JP4954667B2 - 風力発電装置及び風力発電システム

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Publication number: JP4954667B2
Application number: JP2006293297A
Authority: JP
Inventors: 正五井野
Original assignee: 正五井野
Priority date: 2006-10-27
Filing date: 2006-10-27
Publication date: 2012-06-20
Anticipated expiration: 2026-10-27
Also published as: JP2008111341A

Description

本発明は、風力発電装置に係り、特に回転軸に沿って螺旋をなす形状の翼を有する回転翼等のように、回転軸方向に長尺な形状を有する回転翼を使用する風力発電装置及び風力発電システムに関する。

従来、近年、環境を考慮し、風力発電装置が陸上（丘陵等）、海上（洋上）等に設置されている。風力発電装置では、通常、３枚翼のプロペラ式の回転翼が使用されている。回転翼（風車）には、使用される際の回転軸の軸方向に応じて水平軸と垂直軸とがある。水平軸のものには揚力形があり、一方、垂直軸のものには、揚力形と抗力形とがある。揚力形とは、気流が当たったブレードに働く揚力を利用して回転させるもので、気流の進行方向に対して直角となる方向に回転翼が回転するものである。一方、抗力形とは、気流がブレードに当たる力（抗力）を利用して回転翼を回転させるもので、気流の進行方向に対して平行な方向に回転するものである。水平軸の揚力形には、上記のプロペラ式の他、セイルウィング式、オランダ式、多翼式などが知られている。一方、垂直軸の揚力形には、ダリウス式、直線翼式が知られ、また垂直軸の抗力形には、サボニウス式、パドル式、クロスフロー式、Ｓ型ロータ式などが知られている。

また、抗力形の回転翼としては螺旋形状をなす螺旋翼も知られている（例えば特許文献１〜５等）。これら螺旋形状の回転翼を有するものの中には、回転翼の軸方向の気流で回転させる方式の風力発電装置も知られている（例えば特許文献１〜３）
また、上昇気流により回転翼を回転させて発電する風力発電装置が開示されている（例えば特許文献３、６〜８等）。これらのうち上昇気流が通る筒体を設けた構成も知られている（例えば特許文献３、６、８）。また、ファン型の回転翼が軸方向に多段に設けられ、軸方向の気流で回転させる方式の風力発電装置も知られている（例えば特許文献７、８、９）。

さらに複数の回転翼が縦列配列されるとともに回転翼間がクラッチを介して連結されて切り離し可能な構成の風力発電装置も知られている（例えば特許文献１０及び１１）。また、回転翼の翼径を気流上流側ほど大きくした構成の風力発電装置も知られている（例えば特許文献９）。
特開２００５−１１３８９３１号公報特開２００３−１８４７２７号公報特開２００４−２４５１６６号公報特開平９−６８１５２号公報特開昭６３−５７８７４号公報特開２００２−２７６５３１号公報特開２００１−１９３６３２号公報特開２００６−９７６６７号公報特開平１１−６２８１１号公報実開昭５９−８６３６７号公報特開２００５−６１３１８号公報

ところで、屋外や洋上、海岸に設置した場合、風力発電装置は通常横風を受けることになる。回転翼の回転軸方向に風を当てて回転させる方式の回転翼を使用する場合、回転翼に対し回転軸方向の一端側を風取り込み口とし、その風取り込み口側あるいは回転軸のその反対端側に発電機が配置されることになる。例えば回転軸方向に長尺な形状（例えば螺旋翼）の回転翼を用いた風力発電装置において、回転翼をその回転軸が筒体の軸線方向と略平行となる状態に当該筒体内に収容して、その筒体内に強い気流を取り込もうとしても、風向きによって筒内へ風を取り込むことができなくなる。また、筒体の向きを風向に応じて変更するように筒体を可動式にすることも考えられるが、比較的大型の風力発電装置の筒体を可動式にすることは、構成が複雑になるばかりか重量物を動かすことになるため、モータ等を駆動手段に大きな電力が必要となるので、発電効率を低下させてしまい好ましくない。

また、特許文献６に記載の風力発電装置は、回転翼を回転軸が略鉛直となる向きに配置した構成ではあるものの、回転翼を回転させる上昇気流を発生させるための熱源であるヒータに大きな電力が必要であり、ヒータの電力消費分が発電効率を低下させる原因となっていた。そのため、螺旋翼などの比較的長尺な回転翼を収容又は支持する構造体を固定式としても、回転翼を効率よく回転させうるように気流を取り込むことが可能で、かつ風力の割に高い発電効率が得られやすい風力発電装置が求められていた。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、比較的長尺な回転翼を収容又は支持する構造体を固定式としても、回転翼を効率よく回転させうるよう気流を取り込むことができ、かつ風力の割に高い発電効率が得られやすい風力発電装置及び風力発電システムを提供することにある。

本発明は、風力発電装置であって、回転軸と該回転軸に形成された翼とを有する回転翼と、前記回転翼を収容する筒状体と、前記筒状体の一端側の導入口へ向かうように外風を案内するガイドと、前記ガイドにより案内された外風に基づき前記筒状体の前記導入口から導入された気流によって回転する前記回転翼の回転を入力して発電を行う発電手段とを備え、前記回転翼は、複数の副回転翼がクラッチ手段を介して直列に連結されることにより構成され、当該複数の副回転翼は、前記筒状体の前記導入口側に位置するものほど軸方向長さが短く設定されていることを要旨とする。

この構成によれば、外風がガイドに案内されることで筒状体の一端側の導入口から気流が導入される。その導入された気流は筒状体を通ってその他端の開口に向かって流れ、この気流が筒状体を通る過程で螺旋形状の翼に当たることで回転翼が回転する。この回転翼の回転が入力されることで発電手段による発電が行われる。また、クラッチ手段の接続／切断を切り換えることにより、回転翼のうち発電手段に回転力を入力する副回転翼の数を変更できるので、発電のために回転翼を回転させるために必要な回転負荷を切り換えることが可能になる。例えば風力が弱いときにはクラッチ手段を切断することで回転負荷を小さくし、風力が強いときにはクラッチ手段を接続して発電に用いられる副回転翼の数を増やすことで発電効率を高められる。さらに、クラッチ手段を介して直列に連結されている複数の副回転翼は、筒状体の導入口側に位置するものほど軸方向長さが短く設定されているので、クラッチ手段を切断することにより発電機へ回転を入力する副回転翼の個数を切り換えることが可能になり、しかもクラッチ手段を切り離して副回転翼を一個としたときには、より小さな風力からでも回転可能となる。

本発明に係る風力発電装置においては、前記ガイドは外風を案内する姿勢角を変更可能に設けられており、前記姿勢角を変更させるように該ガイドを駆動させる駆動手段を更に備えることが好ましい。

この構成によれば、駆動手段を駆動させてガイドを回動させることにより、ガイドの姿勢角を変更できる。よって、ガイドを、外風を効率よく取り込める姿勢角に調整することが可能なので、筒状体の導入口へ案内される外風の風力（又は風速）の割りに比較的強い気流を導入できる。

本発明に係る風力発電装置においては、前記ガイドに案内されて前記筒状体の前記導入口へ導入される、流量、前記回転翼の回転速度のうち一つを検出する第１検出手段と、前記第１検出手段の検出値を参照しつつ前記ガイドを高い検出値が得られる姿勢角に調整すべく前記駆動手段を駆動制御する制御手段とを更に備えたことが好ましい。なお、第１検出手段が検出する気流の流速は、外風の風速でもよいし、ガイドから筒状体へ向かって案内される気流の流速、さらには筒状体内へ導入された気流の流速でもよい。また、第１検出手段が検出する気流の流量は、ガイドから筒状体へ案内される気流の流量、さらには筒状体内へ導入された気流の風量でもよい。

この構成によれば、ガイドに案内されて筒状体の導入口へ導入される気流の流速、流量、前記回転翼の回転速度のうち一つが第１検出手段により検出される。制御手段は、第１検出手段の検出値を参照しつつ高い検出値が得られるように駆動手段を駆動制御し、その結果、強い風力で回転翼を回転させられるようにガイドの姿勢角が適切に調整される。その適切なガイドの姿勢角によって、外風を適切に案内して流速の速い気流、多くの流量の気流、あるいは回転速度を速くしうる風を送り込むことができ、外風の風力の割りに高い発電出力を得ることが可能になる。

本発明に係る風力発電装置においては、前記ガイドは前記筒状体に対してそれぞれ異なる方向に位置するように複数設けられており、風向を検出する風向検出手段を更に備え、前記制御手段は、前記風向検出手段により検出された風向に基づき前記筒状体に対して風上側に位置するガイドを選択し、該選択したガイドの姿勢角を調整することが好ましい。

この構成によれば、風向検出手段により検出された風向に基づき筒状体から見て風上側に位置するガイドが選択され、その選択されたガイドの姿勢角が外風を取り込みやすい値に調整される。よって、複数のガイドのうち風上側のガイドから効率よく外風を取り込むことができ、筒状体へ比較的強い気流を導入できる。

本発明に係る風力発電装置においては、前記複数の副回転翼は、前記筒状体において前記導入口側に位置するものほど翼径が大きいことが好ましい。
この構成によれば、筒状体の導入口から導入された気流は副回転翼に順次当たりながら回転翼を回転させるとともに、気流の運動エネルギーは回転エネルギーに変換されながら徐々に減衰する。気流の運動エネルギーの大きい最初のうちは大きな翼径の副回転翼に当たってこれを回転させるので、変換効率が高くなる。よって、高い発電効率が得られる。

本発明に係る風力発電装置においては、前記ガイドに案内されて前記筒状体の前記導入口へ導入される気流の流速、流量、前記回転翼の回転速度のうち少なくとも一つを検出する第２検出手段と、前記第２検出手段の検出値が予め設定された閾値を超えた場合は前記クラッチ手段を接続し、閾値以下である場合には前記クラッチ手段を切り離す制御手段とを更に備えることが好ましい。なお、第２検出手段が検出する気流の流速は、外風の風速でもよいし、ガイドから筒状体へ向かって案内される気流の流速、さらには筒状体内へ導入された気流の流速でもよい。また、第２検出手段が検出する気流の流量は、ガイドから筒状体へ案内される気流の流量、さらには筒状体内へ導入された気流の風量でもよい。

この構成によれば、第２検出手段により流速、流量、回転速度のうち一つが検出される。その検出値が予め設定された閾値を超えた場合はクラッチ手段が接続され、閾値以下である場合にはクラッチ手段は切り離される。このため、回転翼を回転させる気流の風力を第２検出手段により直接あるいは間接的に検出し、その検出された検出値に応じて、発電手段に回転力を入力する副回転翼の数が調整されて、回転対象となる回転翼の質量（慣性モーメント）が調整されるので、回転翼を弱い風力から高い風力まで広範囲に効率よく回転させられ、高い発電効率が得られる。

本発明に係る風力発電装置においては、前記回転翼は、翼が回転軸に対してなす角度が変更可能に設けられていることが好ましい。
この構成によれば、翼が回転軸に対してなす角度が変更可能なので、回転翼を効率よく回転させることが可能である。

本発明に係る風力発電装置においては、前記回転翼の前記翼は、前記回転軸に沿って形成された螺旋形状の翼であることが好ましい。

本発明は、風力発電システムであって、回転軸と該回転軸に形成された翼とを有する回転翼と、前記回転翼を収容するとともに横倒し状態に配置されて使用される筒状体と、前記筒状体の一端側の導入口へ向かうように外風を案内するガイドと、前記ガイドにより案内された外風に基づき前記筒状体の前記導入口から導入された気流によって回転する前記回転翼の回転を入力して発電を行う発電手段とを備えた風力発電装置を複数備え、前記複数の風力発電装置が、前記横倒し状態に配置された前記筒状体を同軸上に略連結させた状態に複数配列されることにより構成され、前記筒状体に収容された前記各回転軸が一体回転可能に連結されていることを要旨とする。

これによれば、風力発電システムは、筒状体が横倒し状態に配置された複数の風力発電装置を、各筒状体が同軸上に略連結させた状態に複数配置するとともに、各筒状体に収容された各回転軸を一体回転可能に連結することにより構成可能である。そのため、システムの規模を風力発電装置の台数で調整可能である。また、例えば当該システムが、防風林や防砂林の役割を兼ね備えることも可能である。筒状体が横倒し状態に配置されるので、強風を受けても安定しているうえ、筒状体に収容された回転軸を連結する構成を採用しやすい。
本発明に係る風力発電システムにおいては、前記各回転翼は、複数の副回転翼がクラッチ手段を介して直列に連結されることにより構成されていることが好ましい。

本発明に係る風力発電システムにおいては、前記発電手段は、前記筒状体内の回転軸に連結された発電機を有し、前記クラッチ手段を第１クラッチ手段とした場合に、前記筒状体内の回転軸には発電機毎に隣の回転軸との連結を切断・接続可能な第２クラッチ手段が設けられていることが好ましい。

これによれば、筒状体内の回転軸は発電機に連結されており、第２クラッチ手段を接続すれば発電機は両回転軸からの回転入力により発電し、第２クラッチ手段を切断すれば、一方の回転軸からの回転入力により発電する。例えば風力が弱い場合は、第２クラッチ手段を切断することで副回転翼が回転しやすくなり、より低風力からの発電が可能になる。
本発明に係る風力発電システムにおいては、前記ガイドに案内されて前記筒状体の前記導入口へ導入される気流の流速、流量、前記回転翼の回転速度のうち一つを検出する検出手段と、前記検出手段の検出値が、第１の閾値以下である場合は前記第１及び第２クラッチ手段を共に切断状態とし、前記第１の閾値を超えかつ第２の閾値以下である場合は前記第１クラッチ手段を接続状態かつ第２クラッチ手段を切断状態とし、該第２の閾値を超えた場合には前記第１及び第２クラッチ手段を共に接続状態とするように制御する制御手段とを更に備えていることが好ましい。

以下、本発明を具体化した風力発電装置の一実施形態を図１〜図５に従って説明する。
図１は、風力発電装置の基本構成を示す斜視図である。図１に示すように、風力発電装置１１は、例えば洋上（海上）あるいは湖上に浮かべて使用される。風力発電装置１１は、洋上又は湖上に装置全体を浮かべることのできる所定の浮力を有する略四角板状の浮体１２と、浮体１２上に設置された風力発電ユニット１３とを有する。浮体１２は所定の浮力を有する比較的比重の小さな材料が選択され、例えば発泡樹脂又は中空材などからなる一部品又は複数部品の複合物として構成される。

風力発電ユニット１３は、上端が開口する四角錐台形状（ピラミッド形）の外装部分であるハウス１４を有している。ハウス１４と浮体１２の間には外周全域に渡って気流の取込口１５が形成されており、取込口１５から流入した気流（外風）は、ハウス１４内部の所定流路を通って発電に利用されるとともに、ハウス１４の上端に形成された開口１６から排出されるようになっている。

四角錐台形状のハウス１４を構成する４つの各側面は、台形形状をなす４枚のガイド板１７〜２０により構成されている。４枚のガイド板１７〜２０は、その台形形状の底辺に相当する位置を軸として回動可能に構成されており、それぞれの先端（回動端）を互いに接近させる方向（上方向）へ回動させることにより、図１に示す閉状態に閉じて四角錐台形状のハウス１４を形成する構成となっている。

図２は、風力発電装置の模式側断面図である。図２に示すように、浮体１２の底面側には、複数の凹部２１が凹設されている。この凹部２１内には、深さ方向（図２における上下方向）に所定高さまで水面２２（海面又は湖面）が位置し、凹部２１内にはその内壁面２１ａと水面２２とにより囲まれた空気室２３が形成されている。凹部２１の深さは、風力発電装置１１を水上に浮かべた状態において、風力発電装置１１全体の重量と、浮体１２の浮力とから決まる凹部２１内における水面高さから空気室２３が確保されうる値に設定されている。

浮体１２上の中央部には、筒体２５がその軸線を鉛直方向とする姿勢で立設されている。また、浮体１２上には複数の隔壁板２６を介して所定間隔だけ上方に離間する状態で、ハウス１４の四角板状の底板部２７が支持されている。底板部２７は、筒体２５の下端部と連接されて筒体２５の周囲外側へ延出している。よって、このハウス１４と浮体１２との間には、浮体１２の上面と底板部２７の下面と隔壁板２６とにより、筒体２５の下部に形成された導入口２８へ連通する複数（本例では４つ）の流路２９が形成されている。流路２９は、外側から流入する気流が筒体２５の下部の導入口２８へ接近するほど徐々に流路断面積が狭くなる形状に形成されている。また、ガイド板１７〜２０は、底板部２７の外縁部に略水平に支持された回動軸３０を中心にそれぞれ下端側を回動中心として個別に回動可能に構成されており、後述する電動モータ（図４に示す各モータ５８〜６１）の駆動により、例えば図２に示すガイド板１８の例では同図に二点鎖線で示す閉状態と、実線で示す開状態とに開閉可能となっている。

ガイド板１７〜２０のうち風上側に位置する一枚（図２ではガイド板１８）が開方向（図２において二点鎖線から実線の位置へ向かう方向）に回動（開動作）されて、図２において実線で示すガイド板１８のように、外風（主に横風）を取り込むことができる所定の姿勢角（傾斜角）に角度調整される。こうして所定の姿勢角（傾斜角）に角度調整された風上側に位置する一枚のガイド板１８と、該ガイド板１８と連接された流路２９とにより、ガイド板１８に案内されて取り込まれた横風を流路２９へ案内しつつ、その流路断面積が徐々に狭くなる流路２９を通って徐々に流速が速くなるように気流が案内される。そして、流速の速くなった気流は、流路２９の最内方に位置するノズル状の導入口２８（導入部）から筒体２５内へ略上方へ向かって吹き付けられるように流入するように構成されている。

図２に示すように、筒体２５内には、回転軸３１ａに沿って形成された螺旋状の翼３１ｂを有する回転翼３１が、回転軸３１ａを略鉛直とする向きに収容されている。すなわち、回転翼３１は筒体２５内に両者の軸心が略平行となる状態に収容されている。回転翼３１の回転軸３１ａの下部は、連結部３３（カップリング部材）を介して増速機３４の入力軸に連結されており、増速機３４の出力軸は発電機３５の入力軸に連結されている。よって、導入口２８から略上方へ向かって導入された気流により回転翼３１が回転し、増速機３４で増速された回転が発電機３５に入力されることにより、発電機３５において発電が行われる。

回転翼３１（つまり翼３１ｂ）の翼径は、下側（導入口２８側）から上部の開口２５ａへ至るに連れて徐々に小さくなっている。つまり、回転翼３１は、下部側ほど翼径が大きく、上部へ至るに連れて翼径が徐々に小さくなっている。また、回転翼３１の回転軸３１ａは第１クラッチ３７及び第２クラッチ３８が介在されて分断可能な状態で１本に連結されており、第１クラッチ３７及び第２クラッチ３８の接続・切断を選択することにより、３つに分断されることが可能になっている。すなわち、第１〜第３螺旋翼４１〜４３はそれぞれの回転軸間に第１及び第２クラッチ３７，３８がそれぞれ介在することで、第１及び第２クラッチ３７，３８が共に接続された状態において一体回転可能であり、第１クラッチ３７が切断されると、第１螺旋翼４１のみが回転する。また、第１クラッチ３７が接続された状態で第２クラッチ３８が切断されると、第１及び第２螺旋翼４１，４２のみが回転する。

底板部２７の上面側には、電力変換装置４５とコントローラ４６（制御装置）とが配設されている。電力変換装置４５は、発電機３５で発電された電力を所定電圧の電力に変換する機能を有している。また、コントローラ４６は、風力発電装置１１を統括制御する。

一方、浮体１２において筒体２５の下方に相当する中央部位には、上方へ膨出する膨出部１２ａが膨出形成されており、膨出部１２ａの外周面が曲面形状に形成されていることによって、導入口２８は筒体２５内へ略上方へ気流を噴射することが可能なノズル状に形成されている。

また、図２に示すように、浮体１２には、空気室２３と連通する空気流路４７が形成されており、空気流路４７は膨出部１２ａの上面に対してノズル４７ａ（図３に示す）が開口している。よって、凹部２１内の水面が波力によって上昇して空気室２３内の空気が圧縮されたときに、空気流路４７の先端に位置するノズル４７ａから空気流が、筒体２５の下側から筒体２５内へ噴射される構成となっている。

また、四角錐台形状のハウス１４の上端に位置する開口１６からは、検出器群４８が外側に突出する状態で支持されている。検出器群４８は、計測器及びセンサ類などが取着されて構成されており、風向検出、風速検出、光検出、雨滴検出、揺れ検出などが可能となっている。

図３は、回転翼を示す側面図である。図３に示すように、回転翼３１は、第１及び第２クラッチ３７，３８を介して接離可能な状態で連結された第１螺旋翼４１、第２螺旋翼４２及び第３螺旋翼４３を備える。第１螺旋翼４１の回転軸４１ａは、その下端部が増速機３４の入力軸に連結部３３を介して連結されている。増速機３４の入力軸は軸受４９を介して膨出部１２ａに対し回転可能に支持されている。

第１螺旋翼４１は、第１回転軸４１ａと螺旋状の第１翼４１ｂとを有している。また、第２螺旋翼４２は、第２回転軸４２ａと第１翼４１ｂの翼径よりも小さな翼径を有する螺旋状の第２翼４２ｂとを有している。第１回転軸４１ａの上端部は、第１クラッチ３７を介して第２回転軸４２ａの下端部と接離可能に連結されている。また、第３螺旋翼４３は、第３回転軸４３ａと第２翼４２ｂの翼径よりも小さな翼径を有する螺旋状の第３翼４３ｂとを有している。第２回転軸４２ａの上端部と第３回転軸４３ａの下端部は第２クラッチ３８を介して接離可能に連結されている。

よって、第１クラッチ３７の接続が切断された場合、第１螺旋翼４１の回転のみが増速機３４を介して発電機３５に入力される。また、第１クラッチ３７が接続されて第２クラッチ３８の接続が切断された場合、第１及び第２螺旋翼４１，４２の回転が増速機３４を介して発電機３５に入力される。さらに、第１及び第２クラッチ３７，３８が共に接続状態にある場合、第１〜第３螺旋翼４１〜４３が一体回転するので、第１〜第３螺旋翼４１〜４３の回転が増速機３４を介して発電機３５に入力されるようになっている。また、第１〜第３螺旋翼４１〜４３において、それぞれの第１翼４１ｂ、第２翼４２ｂ及び第３翼４３ｂは、それぞれ回転軸の軸方向において発電機３５側（つまり導入口２８側）に位置する部位ほど翼径が大きく、発電機３５側（つまり導入口２８側）から離れる方向にゆくに連れて翼径が徐々に小さくなるように形成されている。

図４は、風力発電装置の電気的構成を示している。図４に示すように、コントローラ４６はコンピュータ５１を内蔵する。また、コントローラ４６は、モータ駆動回路５２〜５５、励消磁駆動回路５６，５７を内蔵している。コンピュータ５１は、モータ駆動回路５２〜５５および励消磁駆動回路５６，５７と電気的に接続されている。コンピュータ５１は、モータ駆動回路５２〜５５を介して第１〜第４モータ５８〜６１を個別にそれぞれ駆動制御することにより、ガイド板１７〜２０を個別に回動させることが可能になっている。また、コンピュータ５１は、励消磁駆動回路５６，５７を介して第１クラッチ３７および第２クラッチ３８（本例では共に電磁クラッチ）を励磁又は消磁させることにより、各クラッチ３７，３８の接続・切断を行う。

一方、入力系としては、風向センサ６５（風向計）、風速センサ６６（風速計）、光検出センサ６７、雨滴検出センサ６８、揺れ検出センサ６９、角度検出センサ７０、流速センサ７１、回転速度センサ７２などを備えている。このうち風向センサ６５、風速センサ６６、光検出センサ６７及び雨滴検出センサ６８により、検出器群４８が構成されている。

角度検出センサ７０は、ガイド板１７〜２０のそれぞれに対応して４個設けられ、回動軸３０又はモータ５８〜６１の回転角あるいは回転量を検出し、その回転角又は回転量に対応する検出信号を出力する。コンピュータ５１は、各角度検出センサ７０から入力した検出信号に基づきガイド板１７〜２０の姿勢角を認識する。角度検出センサ７０としては、例えばポテンショメータやロータリエンコーダを使用できる。

流速センサ７１は、各ガイド板１７〜２０に対応する４つの流路２９内にそれぞれ配設され、流路２９内の気流の流速を検出して、その流速に対応する検出値を出力する。コンピュータ５１は、各流速センサ７１から入力した検出値に基づき例えばガイド板１７〜２０に案内されて流路２９に流入した気流の流速を認識する。流速の検出値は、ガイド板１７〜２０の姿勢角の調整、及びクラッチ３７，３８の接続／切断の切り換えの判断に用いられる。

また、回転速度センサ７２は回転翼３１の回転速度を検出し、回転速度に応じた検出値又は回転速度に比例する周期の検出パルスを出力する。コンピュータ５１は、回転速度センサ７２からの入力に基づき回転翼３１の回転速度を認識する。回転速度の検出値は、クラッチ３７，３８の接続／切断の切り換えの判断に用いられる。

また、コンピュータ５１はメモリ５１ａを備える。メモリ５１ａは例えばＲＯＭ及びＲＡＭにより構成されている。コンピュータ５１は、メモリ５１ａ（例えばＲＯＭ）に記憶された各種プログラムに従って動作し、演算処理結果等をＲＡＭに一時記憶する。詳述すると、ＲＯＭには、風力発電制御を司る図５にフローチャートで示されるプログラムが記憶されている。

次にコンピュータ５１が実行する風力発電制御を、図５に示すフローチャートに従って説明する。
コンピュータ５１は風力発電制御ルーチンを開始すると、まず各センサ６５〜６９から風向、風速、光検出情報、雨滴検出情報、揺れ検出情報を取得する（Ｓ１）。次に各センサ６６〜６９から取得した検出情報等に基づきガイド閉条件が成立するか否かを判断する。ここで、ガイド閉条件とは、ガイド板１７〜２０をすべて閉状態とすべき条件を指し、例えば強雨、台風、強波浪時など、４枚のガイド板１７〜２０をすべて閉じて筒体２５等を保護する必要がある異常時には、このガイド閉条件が成立する。各センサ６６〜６９の検出値がそれぞれに予め設定された閾値を超えたり、センサ６６〜６９のうち所定の複数の検出値を組み合わせるなどして、所定の条件を満たす場合はガイド閉条件が成立したものと判断する。例えば風速が超強風（例えば風速１０〜２０ｍ／秒内の所定値）に相当する所定の閾値を超えた場合は、ガイド閉条件が成立する。また、図示しない時計の時刻から日中であるにも拘わらず閾値を超える光量の光が検出されない場合（曇天又は雨天）、雨滴が閾値を超えて検出されている場合（雨天時）は、風速の検出値及び揺れの検出値を参照して、所定の条件を満たす場合は、ガイド閉条件が成立する。また、揺れが閾値を超えて検出されている場合（例えば強波浪時）は、ガイド閉条件が成立する。ガイド閉条件が成立した場合（Ｓ２においてＹＥＳの場合）は、全てのガイド板１７〜２０を閉鎖する。この結果、図１に示すように閉じた４枚のガイド板１７〜２０により四角錘台のハウス１４が形成され、筒体２５等がハウス１４に略収容されることよって、強風や高波から保護される。

一方、ガイド閉条件が成立しなかった場合（Ｓ２においてＮＯの場合）は、検出された風向に応じて４枚のガイド板１７〜２０のうち筒体２５に対して風上側に位置する一枚を開動作させる。例えば検出された風向から風上側に位置すると判断されたガイド板が、図二において右側のガイド板１８であった場合、コンピュータ５１はモータ駆動回路５３を介して第２モータ５９を正転駆動させる。この結果、図２に示すように、ガイド板１８が同図に二点鎖線で示す閉状態から実線で示す位置に向かう方向へ回動する（Ｓ４）。

ガイド板１８の開動作側への回動を開始すると、コンピュータ５１はガイド板１８に対応する流路２９に流入する気流の流速を検出した流速センサ７１の検出流速を参照しつつ、検出流速が最も高くなる姿勢角となるようにガイド板１８の傾斜角を調整する（Ｓ５）。例えば、ガイド板１８の姿勢角を変更しつつ検出流速値（例えば平均流速）を監視し、最も高い流速が得られるとみなされる傾斜角にガイド板１８の姿勢角を調整する。こうして外風（主に横風）は、ガイド板１７の姿勢角が調整されることによって、流路２９へ案内されたときに高い流速が得られるように効率よく案内される。

次にコンピュータ５１は、風速が第１閾値以下であるか否かを判断する。ここで、風速を判断するために予め用意された閾値としては、第１閾値Ａ１及び第２閾値Ａ２があり、これらは、Ａ１＜Ａ２の大小関係にある。例えば風速が第１閾値Ａ１以下となる弱風の場合は、Ｖw≦Ａ１の条件が成立する。また、風速が第２閾値Ａ２を超える強風の場合は、Ｖw＞Ａ２の条件が成立する。さらに風速が第１閾値Ａ１を超えるが第２閾値Ａ２以下となる中間の風力（中風）の場合は、Ａ１＜Ｖw≦Ａ２の条件が成立する。本実施形態では、風速Ｖwと閾値Ａ１，Ａ２とを比較して判断される風力が、弱風、中風、強風のいずれに属するかに応じて、第１及び第２クラッチ３７，３８の接続／切断（切離し）を制御し、導入される気流の強さに応じて回転させる回転翼３１の負荷を切り換えるようにしている。

すなわち、Ｖw≦Ａ１が成立する弱風の場合は、第１クラッチ３７を切り離し、気流によって回転させる対象を、第１螺旋翼４１だけとする。また、Ａ２＜Ｖw≦Ａ３が成立する中風の場合は、第１クラッチ３７の接続は維持するも第２クラッチ３８の接続を切断し、気流によって回転させる対象を、第１及び第２螺旋翼４１，４２のみとする。さらにＶw＞Ａ３が成立する強風の場合は、第１及び第２クラッチ３７，３８を共に接続し、気流によって回転させる対象を、第１〜第３螺旋翼４１〜４３の全てとする。

ここで、回転翼３１を構成する３つの螺旋翼４１〜４３は、導入口２８（本例では筒体２５の下端）に近いものほど、翼径が大きくかつ軸方向長さが短くなっている。気流が回転翼３１を回転させるために必要な運動エネルギーは、回転対象の重量（つまり質量）（慣性モーメント）に依存する。翼径が回転軸３１ａの軸方向の位置によって変化する本実施形態の構成においては、全ての螺旋翼４１〜４３の軸方向長さを全て同じにすると、翼径の大きな螺旋翼ほど重くなる。つまり、第１螺旋翼４１が一番重く、次に第２螺旋翼４２が重く、第３螺旋翼４３が一番軽くなる。よって、例えば第１クラッチ３７を切断したときの回転対象の重量は、第１螺旋翼４１を１個回転させるだけの割りに重く、これを回転させるために必要な最低の負荷が相対的に大きくなる。

本実施形態では、クラッチ３７，３８の選択的な切断によって回転対象となる回転翼３１の重量を３段階に切り換えて、回転翼３１を回転させるときにかかる負荷を風力に応じて３段階に切り換えるようにしている。しかし、螺旋翼４１〜４３間で重量に偏りがあり過ぎると、３段階に切り換えられたときに回転翼３１の重量が段階的に変化するものとならない。つまり、第１螺旋翼４１のみを回転させるときは負荷が非常に大きく、第１及び第２螺旋翼のみ回転させるときは少し負荷が増え、第１〜第３螺旋翼４１〜４３を回転させるときにはさらに僅かに負荷が増えるだけの切り換えとなる。よって、この原因となる螺旋翼４１〜４３間での重量の偏りを是正すべく、本実施形態では、第１〜第３螺旋翼４１〜４３の各軸方向長さを、翼径の大きいものほど、つまり導入口２８に近いものほど、短くなるように設定している。このため、３つの螺旋翼の軸方向長さを全て同じにした構成に比べ、翼径の大きい第１螺旋翼４１の重量を相対的に軽くし、翼径の小さな第３螺旋翼４３の重量を相対的に重くするように、螺旋翼４１〜４３間における重量の偏りを均衡化する方向へ是正している。よって、軸方向長さが全て同じ構成に比べ、発電に必要な（つまり回転翼３１を回転させることができる）最低風力が引き下げられて、より弱い風力から発電可能に構成されている。

こうして検出された風速Ｖwが第１閾値Ａ１以下である場合は、第１クラッチ３７を切断する（Ｓ７）。このため、弱風でも回転翼３１（第１螺旋翼４１）を回転させることができる。また、検出された風速Ｖwが第１閾値Ａ１以下でない（つまり第１閾値Ａ１を超える）場合は、検出された風速Ｖwが第２閾値Ａ２以下であるか否かを判断する（Ｓ８）。Ｖw≦Ａ２（つまりＡ１＜Ｖw≦Ａ２）である場合（Ｓ８でＹＥＳの場合）は、第１クラッチ３７を接続状態に維持しつつ第２クラッチ３８を切断する（Ｓ９）。この結果、弱風と強風の中間の風力である中風の場合は、第１及び第２螺旋翼４１，４２のみが回転対象となる。よって、気流によって回転させる回転対象は、第１〜第３螺旋翼４１〜４３のすべてを一体に回転させる場合に比べ、軽量となって負荷が小さく済む。

そして、風速Ｖwが第２閾値Ａ２以下ではないと判断される場合、つまり風速Ｖwが第２閾値Ａ２を超える場合（Ｓ８においてＮＯの場合で、Ｖw＞Ａ２）は、第１クラッチ３７と第２クラッチ３８が共に接続される（Ｓ１０）。よって、強風の場合は、回転翼３１は分断されることなく３つの螺旋翼４１〜４３が一体に接続された状態で回転する。

また、コンピュータ５１は、回転速度センサ７２からの入力に基づき認識した回転翼３１の回転速度Ｖrが定速回転域に達すると、予め設定された２つの閾値Ｂ１，Ｂ２と比較し、クラッチ３７，３８の切り換え制御を行う。なお、定速回転域においては、本制御処理が、風速に基づきクラッチ制御内容を判断するＳ６〜Ｓ１０の処理に優先される。すなわち、定速回転域においては、図５において、Ｓ６の処理が、回転速度Ｖrが第１閾値Ｂ１以下であるか否かを判断する処理に置き換わり、Ｓ８の処理が、回転速度Ｖrが第２閾値Ｂ２以下であるか否かを判断する処理に置き換わる。そして、回転速度Ｖrと各閾値との判断結果に基づいてクラッチ３７，３８の切り換え制御が実行される。なお、風速（風力）と回転速度との間には正の相関関係があるので、風速に基づくクラッチ制御結果と、回転速度に基づくクラッチ制御結果は大抵の場合に一致し、例えば気流の取込口１５の向きと、検出された風向とがずれている場合など特殊な場合において、クラッチ３７，３８の接続状態が変更される。但し、回転翼３１の回転速度を直接検出してクラッチ制御を行う構成であると、比較的安定な電力出力で発電を行うことができる。また、回転速度に基づくクラッチ制御だけを採用すると、回転初期段階においてクラッチの適切な接続状態が決められず、これが原因で発生する、立ち上がり動作の遅延や、立ち上がり時の過加速の問題を回避できる。

こうしてコンピュータ５１は、風力発電制御ルーチンを所定時間間隔毎に実行する。例えば、途中で風向が変わって筒体２５に対して風上側に位置するガイド板が切り替わった場合、コンピュータ５１はモータ駆動回路５３を介して第２モータ５９を逆転駆動させることで、それまで開状態にあったガイド板１８を閉状態に閉じるとともに、風上側に位置するガイド板を開動作させる。また、途中でガイド閉条件が成立した場合（Ｓ２においてＹＥＳの場合）は、開状態にあったガイド板を閉動作させて、ガイド板１７〜２０を全て閉じて筒体２５等をハウス１４によって保護する。

以上詳述したように、本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）ガイド板１７〜２０のうち風上に位置する一枚のガイド板（例えばガイド板１８）を開動作させて横風を取り込める姿勢角（傾斜角）に角度調整し、ガイド板１８により横風を案内して取り込んだ空気流を、筒体２５の下側に設けたノズル状の導入口２８（導入部）から筒体２５内へ略上方へ向かって吹き付ける構成を採用した。よって、筒体２５内へ導入されたであるので、その上昇気流によって回転翼３１を回転させることができる。

（２）風向センサ６５（風向計）により風向を検出して、その検出した風向の上流側（つまり風上側）に位置するガイド板（例えばガイド板１８）を選択し、その選択したガイド板を外風の取り込みが可能な姿勢角に角度調整する構成とした。よって、風上側に位置するガイド板を適切に選択して横風を取り込むガイドとして機能させることができるので、横風を取り込み易くなり比較的高出力の発電を行うことができる。

（３）回転翼３１を構成する翼３１ｂは、導入口側（下側）のものほど翼径が大きいので、筒体２５の下側の導入口２８からの上昇気流により回転翼３１を効率よく回転させて効率よく発電することができる。すなわち、導入口から導入された運動エネルギーの大きい最初のうちの気流は大きな翼径の螺旋翼に当たってこれを回転させるので、気流の運動エネルギーを回転エネルギーに効率よく変換でき、高い発電効率が得られ易い。気流の運動エネルギーは回転エネルギーに変換されながら徐々に減衰するが、減衰した気流は小さな翼径の翼に当たるので、円滑に上昇するように流れて開口２５ａから排気される。よって、背圧による回転翼３１が回転しにくくなる事態を解消でき、回転翼３１の回転効率を良好に維持できる。

（４）風速センサ６６（風速計）により風速を検出して、検出された風速が第１閾値以下である場合は、第１クラッチ３７の接続を切断して発電用として使用される回転翼３１を第１螺旋翼４１のみとして軽量化を図るので、風速が弱くても回転翼３１を回転させることができる。よって、風力を効率よく利用でき、弱風を利用しても発電できる。また、検出された風速が第２閾値（＞第１閾値）以下である場合は、第１クラッチ３７を接続するとともに第２クラッチ３８の接続を切断し、発電用として使用される回転翼３１を第１及び第２螺旋翼４１，４２のみの２つとして軽量化を図るので、風速が第２閾値を超えるような強力が得られない場合（中風の場合）でも、回転翼３１を回転させることができる。よって、中風を利用して効率よく発電できる。さらに、検出された風速が第２閾値を超える場合は、各クラッチ３７，３８を共に接続し、発電用として使用される回転翼３１を第１〜第３螺旋翼４１〜４３の全てとするので、強力の場合には、回転翼３１の翼の全てを活用して効率よく発電できる。よって、外風の風速に応じて回転翼３１の重量（慣性モーメント）を段階的に調整し、効率よく発電を行うことができる。また、回転翼３１を回転開始時から適切な重量（慣性モーメント）に設定できるので、回転翼３１は回転開始時からスピーディに定速回転域に達する。

（５）さらに定速回転域に達した後は、回転速度センサ７２を用いて検出された回転翼３１の回転速度に応じてクラッチ３７，３８の接続／切断を制御し、回転翼３１を適切な回転速度で回転させることができるので、効率よく発電できる。

（６）回転翼３１を構成する第１螺旋翼４１、第２螺旋翼４２及び第３螺旋翼４３は、筒体２５の導入口２８側（下側）に位置するものほど、軸方向長さが短くなるように、クラッチ３７，３８が介在されている。すなわち、翼径の大きい下側ほど回転翼の軸方向長さを短くすることにより、各螺旋翼４１〜４３の重量の差を小さくすることができる。よって、風速（又は流速）に応じてクラッチ３７，３８を適宜切り離して回転翼３１を分断した際に、発電に使用される回転翼３１の重量（慣性モーメント）を段階的に変化させ易くなる。そして、クラッチ３７の接続を切り離した弱風時における回転翼３１（つまり第１螺旋翼４１）を相対的に軽量にできるので、回転翼３１を回転させることができる最低風力を低く設定することができ、弱い風力から強い風力まで効率よく発電できる。

（６）波力を利用して発生させた空気流を筒体２５の下端から上向きに噴射し、筒体２５内における上昇気流の発生を補助したので、波力を発電に利用して発電効率を向上させることができる。

（第２実施形態）
次に第２実施形態を説明する。図６は、地上又はビルの屋上などに設置される風力発電装置８１である。図６の例では、強い風が一定方向に吹く海辺や長い海岸沿いなどを含む浜沿いに設置することを前提とし、複数配列させて立設し、一種の防風林や防砂林の役割も兼ね備え、海岸沿い特有の浜風や陸風（山風）を有効に活用する風力発電装置８１である。

風力発電装置８１は、スタンド８２により地上に立設された筒体８３と、筒体８３の前後にラッパ形状（ロート形状）に延出して開口する一対のガイド部８４とを有している。
図７に示すように、筒体８３は前記実施形態における筒体２５と同様の構成であり、筒体８３の内部に収容されている回転翼も前記実施形態と同様であるので、共通の部材等については、同じ符号を付して詳細な説明は省略する。また、この例では、電力変換装置４５とコントローラ４６は筒体８３の両側にそれぞれ配設されている。ガイド部８４は開口が略四角形のラッパ状に形成されており、その下部はスタンド８２の一部を構成している。ガイド部８４は開口から内方へ向かうに連れて開口断面積が徐々に小さくなる流路８５が形成されており、流路８５の最内位置にはノズル状の導入口８６が形成されている。

筒体８３の下側（底壁）に相当する位置には、リング状の熱源部８８が配置されている。熱源部８８は、熱伝導率の高い材料（例えば金属材料）からなるガイド部８４からの熱が熱伝導によって伝えられるようにガイド部８４と連結（接合）されている。ガイド部８４が太陽光から受けた熱は熱伝導によりガイド部８４から熱源部８８に伝えられるようになっている。熱源部８８は熱伝導率の高い材料（例えば金属材料）からなり、日中においては比較的高温に達する。

熱源部８８は筒体８３の直下に配置されているので、熱源部８８の熱によって筒体８３内の下部領域の空気が暖められると、筒体８３内を下端側から上端側へ向かって上昇する上昇気流が発生する。導入口８６から取り込まれる気流の風速が速い場合は、空気は暖められる前に上方へ流れてしまうが、風速が遅い場合は空気が暖められて発生した上昇気流をも利用して、回転翼３１（第１螺旋翼４１）を回転させることにより発電できる。よって、弱い風力のときにも回転翼３１を回転させて効率よく発電できる。

なお、前記各実施形態に限定されず、以下の形態も採用できる。
（変形例１）前記第２実施形態において、太陽光からガイド部８４が受けた熱を熱伝導で伝えた熱源部８８の熱を利用して上昇気流の発生を補助する構成を採用したが、図８に示すように、第１実施形態において、同様の熱源部８８を筒体２５の直下に設けることができる。この場合、熱源部８８は、リング状であり、ガイド板１７〜２０が太陽光から受けた熱が、金属材料等の熱伝導率の高い材料からなる底板部２７（伝熱部（詳しくは熱伝導部））を介して熱源部８８に伝えられる。ここで、太陽光が直接照射されるガイド板１７〜２０については金属材料等の熱伝導率の高い材料で形成し、太陽光が直接照射されることが少ない底板部２７には、ガイド板１７〜２０からの熱を熱源部８８へ伝える伝熱部としての熱伝導部（熱伝導経路）が熱源部８８から放射状に延びる複数本の経路でかつ断熱材で被覆された状態に形成され、熱伝導経路の途中における放熱を抑えて熱の伝導効率を高めた構造も採用できる。また、以上の構成において、熱源部８８は、金属の塊としてもよいが、金属製の容器（中空部材）内に水などの比較的比熱の高い液体からなる熱媒液が略充填された構成も採用できる。この場合、熱源部８８は熱を蓄熱する蓄熱部として機能し、例えば外界温度が下がった後も熱を放出する熱源として機能する。

（変形例２）太陽光から受けた熱を熱源部に伝える伝熱手段は熱伝導に限定されない。例えば水などの液体を介して熱を伝える構成も採用できる。例えば次の構成も可能である。ガイド板１７〜２０の各面には、金属又は透明材料（例えば透明樹脂やガラス）からなる管がほぼ全域に配管されており、その管内に水などの比較的比熱の高い液体からなる熱媒体が充填されている。ガイド板１７〜２０から延びた管は底板部２７を通って筒体２５の直下の熱源部８８に接続される。熱源部８８は、金属材料等の熱伝導率の比較的高い材料で形成され、管内の液体と熱源部との間で熱交換が行われる熱交換部として機能する構成、あるいは管が接続された金属製の容器からなるとともに管から送られた液体が容器内を循環して再び管へ排出される構成を採用できる。後者の場合、熱源部８８は熱を蓄熱する蓄熱部としても機能する。

さらに、前記第２実施形態及び上記各変形例においては、太陽光熱などの自然熱を利用する構成であったが、自然熱は太陽光熱に限定されず海水温などを利用してもよい。つまり、水上に浮かべて使用される風力発電装置の場合は、その浮かべられた水（例えば暖水）の熱を利用できる。この場合、例えば熱源部は熱取込部が海水に接触又は浸漬されており、熱取込部が海水から取り込んだ熱が熱伝導部を介して熱源部に伝えられ、その熱源部の熱で発生した上昇気流が、ガイドの案内で取り込んだ外風に基づく上昇気流に加えられる。

（変形例３）前記実施形態では、筒体は円筒状であったが、円筒状に限定されない。例えば図９に示すように、円錐台形状の筒体９１であってもよい。この場合、導入口側（下側）ほど気流は運動エネルギーが大きく、回転翼３１を回転させつつ上昇するに連れて気流の運動エネルギーは減衰し、その流速は徐々に低下する傾向にある。しかし、筒体９１が円錐台形状であって、筒体９１内の流路断面積が排出側（上端の開口９１ａ側）ほど小さくなっているこの構成では、流路断面積効果（ベルヌーイの定理）によってエネルギーが消費された後の排出側の領域の割りには比較的速い流速が得られ易くなる。よって、筒体９１内において流路断面積が相対的に小さくなった排出側の領域においても、比較的流速の速い気流によって例えば第３螺旋翼４３にそれ相応の回転を付与できるので、発電効率を高めることができる。

（変形例４）前記第２実施形態では、用途として海辺や長い海岸沿いなどを含む浜沿いに設置することを前提として、防風林や防砂林の役割も兼ね備え、海岸沿い特有の浜風や陸風（山風）を有効に活用する風力発電装置８１としたが、この風力発電装置８１において、ガイド部８４の幅を筒体の長さに比べ数倍以上長く形成してもよい。図１０に示すようにガイド部８４の開口部形状を横長とし、例えば風力発電装置８１の筒体８３の高さ１０ｍ程度に対して、ガイド部８４の横方向長さ（幅）を１００ｍ程度とする。このように横長の開口形状とすることにより多くの風量を取り込みやすくなり、海からの風量にも、風向きが変わって陸からの風量にも効率よく発電できる。

（変形例５）前記各実施形態では、筒体を立設させた構成としたが、筒体を横倒し状態に配置した構成の風力発電装置も採用できる。例えば第２実施形態において防風林や防砂林の役割も兼ね備えた風力発電装置において、図１１に示すように筒体９３を横倒させた構成を採用できる。複数の風力発電装置９２を設置した状態において、筒体９３は、同軸上に配置される。詳しくは図１２に示すように、各筒体９３は同軸上に接合された状態に配置されるとともに、各筒体９３内に収容配置された各回転軸３１ａは連結具９６を介して一体回転可能に連結されている。各回転軸３１ａの端部に設けられた発電機３５は、入力軸が両側に突出する両ロッドタイプのものであり、発電機３５の他方の入力軸は増速機９４を介して隣の回転軸３１ａと連結されている。回転軸３１ａには発電機３５と反対側となる端部側にクラッチ９５が設けられており、回転軸３１ａをクラッチ３７，３８によりその軸上２箇所で接続／切断できる他、クラッチ９５により、相互に連結された回転軸３１ａ間でも接続／切断することが可能となっている。ガイド部８４の開口から取り込まれた風（気流）は各装置内の回転翼３１の端部側から筒体９３内をその軸方向に流れて各々の回転翼３１を回転させるが、複数本の回転軸３１ａが１本に連結されているので、各回転軸３１ａは一体回転する。各発電機３５に隣接するクラッチ９５は、コントローラ４６により選択的に切換え制御され、クラッチ９５の接続が切断されることにより、風力発電装置８１は各ユニットごとに独立して作動することが可能であるし、全台数のうち一部の複数台を各々の回転軸３１ａを一体回転させることで連動して作動させることも可能である。また、個別のクラッチ３７，３８の切り換え制御も可能なので、ユニットごと個別に作動させた場合、さらに風量に応じて回転軸３１ａを分断させて負荷を調整することが可能となる。

この場合、コントローラ４６は、流速センサ７１と回転速度センサ７２のうち少なくとも一方の検出値に基づいてその検出値（流速検出値又は回転速度検出値）が予め設定された第１閾値Ａ１以下であるときには、クラッチ３７，３８とクラッチ９５を全て切断する。また、その検出値が第１閾値Ａ１を超えかつ第２閾値Ａ２以下のときはクラッチ３７を接続しつつクラッチ３８、９５を切断し、第２閾値Ａ２を超えかつ第３閾値Ａ３以下のときは、クラッチ３７，３８を共に接続しつつクラッチ９５を切断する。そして、第３閾値を超えたときには、さらに１つおきにクラッチ９５を接続する。そして、第ｎ閾値Ａｎを超えたときには全てのクラッチ３７，３８，９５を接続する。このようにクラッチを制御することにより、風速又は風量に応じて回転翼が回転可能（発電可能）なように回転翼の回転負荷を調整する。また、コントローラ４６がクラッチ３７，３８，９５を切り換え制御する際に参照する検出値は、風量センサの風量検出値であってもよい。その他の制御内容については、前記第１実施形態における制御内容（図５）とガイド調整機能を除き同様である。もちろん、図１１及び１２においても、前記第１実施形態のようにガイド部を開閉可能な構成とし、図５におけるガイド調整制御を採用することもできる。なお、図１２において、回転翼３１を複数分割する各螺旋翼４１，４２，４３間に介在するクラッチ３７，３８を廃止し、回転翼３１間に介在するクラッチ９５のみを採用した構成でもよい。この構成でも、風力発電システムにおいて、風速（風量又は回転速度）に応じて、複数の回転軸を切断可能に連結した連結式回転翼の回転負荷を調整でき、風速（又は風量）のより低い（少ない）段階から発電が可能になる。

（変形例６）図１３に示すように、螺旋翼の翼の角度を調整できる構成を採用することができる。例えば図１３（ａ），（ｂ）に示すように、螺旋翼４３が回転軸４３ａの軸線方向にスライド可能に設けられ、かつ翼４３ｂの一端（同図における下端）が回転軸４３ａに固定されるとともに、他端（同図における上端）が回転軸４３ａの軸線方向に沿って延びるガイド溝９８に案内されることで軸線方向に移動可能に構成されている。翼４３ｂの他端は回転軸４３ａ内に設けられたシリンダ、ソレノイド等の駆動手段により軸線方向に移動可能に構成されている。駆動手段により翼４３ｂの他端が図１３（ａ）の状態から図１３（ｂ）の状態へ移動することにより翼４３ｂの回転軸４３ａとのなす角度が小さく変更可能な構成となっている。例えば、回転翼３１の回転速度を回転速度検出用のセンサにより計測して、その検出回転速度が最も高速となる翼の角度を選択するか、風速検出用のセンサにより検出された風速に応じて、その検出風速に適した翼の角度を、予め予備実験などにより得られたデータを基に作成したテーブルデータを参照して選択するなどの構成を採用できる。また、翼の角度を変更する構成としては、他に螺旋翼の螺旋のピッチを変更して翼の角度を変更する構成ではなく、螺旋翼のピッチは変えることなく翼を回転軸に対して傾動させる構成とすることもできる。例えば螺旋翼をその螺旋長手方向に複数枚の翼板に分断し、各翼板の回転軸に対する角度を同期して変更する構成を採用する。なお、他の螺旋翼４１，４２も基本的に同様の構成であるが、螺旋翼４１については翼４３ｂの一端を可動端かつ他端を固定端とするとよい。このように構成する理由は、翼を図１３（ａ）に示す収縮状態とした際に各螺旋翼４１〜４３の翼４１ａ〜４３ａの間に翼のない部分がなるべくできないようにするためである。

（変形例７）前記実施形態では、回転翼を螺旋翼としたが、回転翼は螺旋翼に限定されない。例えば直線翼式、Ｓ型ロータ式の回転翼を採用できる。この場合、直線翼式又はＳ型ロータ式の回転翼を構成する各翼板を螺旋状にした回転翼も採用できる。複数枚の翼板が螺旋をなすように形成した回転翼は、図１２に示す螺旋翼４３に替えて、図１４（ａ），（ｂ）に示す螺旋翼を採用できる。図１４（ａ），（ｂ）は、螺旋翼を回転軸方向から見た正面図である。図１４（ａ）に示す螺旋翼１０１は、３枚の翼板４３ｃ（翼）がそれぞれ回転軸４３ａの軸方向に沿って緩やかに螺旋を形成するように湾曲している３枚翼式の構成となっている。また、図１４（ｂ）に示す螺旋翼１０２は、正面視Ｓ字型にカーブした２枚の翼板４３ｄ（翼）がそれぞれ回転軸４３ａの軸方向に沿って緩やかに螺旋を形成するように湾曲しているＳ型ロータで構成されている。また、図１２に示す螺旋翼４１〜４３を、図１４に示す螺旋翼１０１又は１０２に置き換えた場合、回転翼３１を構成する３つの螺旋翼はその回転軸方向長さ及び翼径は、前記螺旋翼４１〜４３と同様に、導入口側に近いものほど軸方向長さが短く、また導入口側に近いものほど翼径が大きいことが好ましい。もちろん、翼径がすべて同じ複数の螺旋翼により回転翼３１を構成したり、軸方向長さがすべて同じ複数の螺旋翼により回転翼３１を構成したりも可能である。さらには、螺旋翼に替え、図１４（ａ），（ｂ）において、螺旋を形成しない直線翼式又はＳ型ロータにて副回転翼を構成し、このような螺旋を形成しない翼を有する副回転翼を、螺旋翼４１〜４３に置き換えた構成も採用できる。このような構成において、図１２に示したコントローラ４６が流速センサ７１と回転速度センサ７２のうち少なくとも一方の検出値に基づいてクラッチ３７，３８，９５を切り換え制御する構成を採用できる。なお、螺旋を形成しない翼を有する回転翼を採用した場合、回転翼を回転させるための気流方向が軸方向でなく径方向になるので、例えば図１２における筒体９３を廃止し、またガイドも回転翼の回転軸方向に渡って気流を回転翼に吹き付けられるように気流を案内する構成も採用できる。

（変形例８）前記実施形態では、風速と閾値とを比較してその大小関係に応じて、クラッチ３７，３８を切り換えて、発電のために回転させる回転翼３１の重量（負荷）を３段階に切り換える構成としたが、その判断に用いるセンサの検出対象は風速に限定されない。要するに風力を判定できる検出情報であれば足りる。例えば流路２９内の気流の流速（風速）を検出する流速センサ７１の検出情報（流速検出情報）を用いることもできる。この場合、流速センサ７１が風速検出手段を構成する。さらに筒体２５内に流速センサを設け、筒体２５内に導入された気流の流速（風速）に応じて回転翼３１の重量を切り換える構成も採用できる。

（変形例９）前記実施形態では、定速回転域に達した後は、回転速度センサ７２を用いて検出した回転翼３１の回転速度に応じて回転翼３１の重量（慣性モーメント）を切り換える構成としたが、この回転翼３１の回転速度に応じたクラッチ制御を廃止してもよい。また、風速センサ６６を用いて検出した風速に応じたクラッチ制御を廃止し、回転速度センサ７２を用いて検出した回転翼３１の回転速度に応じたクラッチ制御のみを採用してもよい。

（変形例１０）前記各実施形態では、複数の螺旋翼を、クラッチを介して直列に連結することで回転翼を構成したが、クラッチを廃止して回転翼を分断できない構成とすることもできる。

（変形例１１）前記実施形態では、４枚全てのガイド板１７〜２０を閉じたときに各ガイド板１７〜２０によって形成されるハウス１４を、上端が開口する略四角錐台形状としたが、このような形状に限定されない。例えばガイド板を全て閉じたときに、上端が開口する略直方体となる構成でもよい。また、ハウス１４は三角錘台形状とすることもできる。

（変形例１２）前記実施形態では、浮体上に設けたガイド板を回動式としたが、固定式であっても構わない。例えば前記第２実施形態に示したラッパ状のガイド部８４のようなガイドを周囲に４つ配置した構成も採用できる。

（変形例１３）前記実施形態では、風上側に位置するガイドを開動作して外風を取り込むガイドとして機能させる構成としたが、例えばガイドが所定方向側に配置されるとともに、風力発電装置全体または浮体やスタンド上に立設された部分を水平面内で回動可能に設け、そのガイドが風上に位置するように回動させる構成も採用できる。

（変形例１４）前記実施形態では、２つのクラッチ３７，３８により回転翼３１を複数段階（３段階）の重量に切り換え可能に構成したが、クラッチにより回転翼が複数段階の重量に切り換え可能であれば足りる。例えばクラッチを１個だけ介在させて回転翼をクラッチにより２段階の重量に切り換え可能な構成でもよいし、クラッチを３個以上介在させて回転翼を４段階以上の重量に切り換え可能な構成も採用できる。これらの他の切り換え数としても、導入口側から順番に回転翼３１は翼径が大きいことが好ましい。また、回転翼３１を構成する複数の螺旋翼の軸方向長さが導入口側のものほど短くなるようにクラッチが介在されていることが好ましい。

（変形例１５）前記実施形態では、筒体の下部開口を導入口としたが、これに限定されない。例えば導入口を筒体の上部開口としてもよい。この場合、筒体の上部開口へ案内されるようにガイドを設ける。例えば回動式のガイドとする場合は、開閉式のガイドの他に固定ガイドを設け、回動式のガイドが回動されることにより固定ガイドとのなす角度が変化するように構成する。

（変形例１６）前記実施形態では、コンピュータにプログラムを実行させることでソフトウェアにより実現したが、例えば制御回路（カスタムＩＣなど）によりハードウェアで実現してもよく、さらにハードウェアとソフトウェアとの協働により実現することもできる。

以下、前記実施形態および各変形例から把握される技術的思想を記載する。
（１）前記回転翼は３以上の複数の副回転翼がクラッチ手段を介して直列に連結されて構成されており、前記検出手段が検出した検出値と比較される閾値が、前記副回転翼の個数より一つ少なく、前記回転翼はクラッチ手段の接続／切断の組合せにより前記３以上の複数段階の重量に切り換えられることを特徴とする請求項５乃至１３のいずれか一項に記載の風力発電装置。この構成によれば、回転対象となる回転翼の重量（慣性モーメント）を、副回転翼の個数と同数の複数段階に切り換えられる。例えば回転翼の回転開始時からその重量を適切に選択できる。

（２）前記回転翼の回転速度を検出する回転速度検出手段を更に備え、前記制御手段は、前記回転翼が定速回転域に達した後は、前記回転翼の回転速度が閾値以下では前記クラッチ手段を切断し、閾値を超える場合は前記クラッチ手段を接続することを特徴とする請求項５乃至１３及び前記技術的思想（１）のうちいずれか一項に記載の風力発電装置。この構成によれば、回転翼を発電に都合のよい回転速度で回転させて、効率のよい発電を実現できる。

（３）前記回転翼、前記筒状体、前記ガイド及び発電手段を含む風力発電ユニットを水上に浮かべる浮体を有することを特徴とする請求項１乃至１３、前記技術的思想（１）、（２）のいずれか一項に記載の風力発電装置。

（４）前記技術的思想（３）において、前記浮体には水の波力を空気圧縮力に変換するとともに該空気圧縮力により空気流を前記筒状体内へ前記導入口側の端部から噴射する空気流噴射手段を更に備えたことを特徴とする風力発電装置。

（５）前記ガイドは下端側を中心に回動可能な状態で前記筒状体の周囲に複数配置され、前記複数のガイドが回動先端側を互いに接近させる方向に回動することにより前記筒状体を略収容するハウスが形成されることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の風力発電装置。

（６）前記熱源部は熱を蓄熱する蓄熱部であることを特徴とする請求項１２に記載の風力発電装置。
（７）前記回転翼の翼は、前記筒状体内において前記導入口に近い部分ほど翼径が大きいことを特徴とする請求項１乃至１３及び前記技術的思想（１）乃至（６）のうちいずれか一項に記載の風力発電装置。

（８）前記回転翼は前記筒状体内に両者の軸心が略平行となる状態に収容されていることを特徴とする請求項１乃至１３及び前記技術的思想（１）乃至（７）のうちいずれか一項に記載の風力発電装置。

（９）前記筒状体は、前記回転翼の翼径の大きい側である前記導入口側において筒内の断面積が広く、翼径が小さくなる側において筒内の断面積が狭くなる錘台形状を有していることを特徴とする請求項１乃至１３及び前記技術的思想（１）乃至（８）のうちいずれか一項に記載の風力発電装置。

（１０）前記ガイドは前記筒状体に対してそれぞれ異なる方向に位置するように複数設けられていることを特徴とする請求項１乃至１３及び前記技術的思想（１）乃至（９）のうちいずれか一項に記載の風力発電装置。

（１１）前記筒状体は横倒し状態に配置され、前記ガイドは前記筒状体をその軸線方向と直交する方向に挟む両側に少なくとも設けられるとともに、前記筒状体の軸線方向と略平行な方向に延びていることを特徴とする前記技術的思想（１０）に記載の風力発電装置。

（１２）回転軸と該回転軸に形成された翼とを有する回転翼と、前記回転軸の軸方向に沿って同軸上に配置され前記回転翼を構成する複数の副回転翼の間に介在されるとともに隣接する該副回転軸を一体回転可能とする接続状態と相対回転可能とする切断状態とに切り換え可能な少なくとも一つのクラッチ手段（３７，３８）と、前記回転翼の回転を入力して発電を行う発電手段と、前記ガイドに案内されて前記筒状体の前記導入口へ導入される気流の流速、流量、前記回転翼の回転速度のうち一つを検出する検出手段と、前記検出手段の検出値が予め設定された閾値を超えた場合は前記クラッチ手段を接続状態とし、該閾値以下である場合には前記クラッチ手段を切断状態とする制御手段とを備えたことを特徴とする風力発電装置。

（１３）技術的思想（１２）に記載の風力発電装置において、前記検出手段は、前記回転翼の回転速度を検出する回転速度検出手段であり、前記制御手段は、前記回転速度検出手段の検出結果に基づき前記回転翼が定速回転域に達したと判断された後、検出された前記回転速度が閾値以下では前記クラッチ手段を切断し、閾値を超える場合は前記クラッチ手段を接続することを特徴とする風力発電装置。

（１４）技術的思想（１２）又は（１３）に記載の風力発電装置において、前記回転翼を収容する筒状体と、前記筒状体の一端側の導入口へ向かうように外風を案内するガイドとを備え、前記発電手段は、前記ガイドにより案内された外風に基づき前記筒状体の前記導入口から導入された気流によって回転する前記回転翼の回転を入力して発電を行うことを特徴とする風力発電装置。

（１５）技術的思想（１２）乃至（１４）のいずれか一項に記載の風力発電装置において、前記回転翼は前記回転軸に沿って螺旋形状の前記翼が形成されていることを特徴とする風力発電装置。

（１６）技術的思想（１２）乃至（１５）のいずれか一項に記載の風力発電装置において、前記回転翼は、前記回転軸の軸方向に流れる気流により回転するように構成されていることを特徴とする風力発電装置。

（１７）技術的思想（１２）乃至（１６）のいずれか一項に記載の風力発電装置が、前記回転軸を同軸上に連結する状態で直列に複数配列されて構成される風力発電システム。
（１８）技術的思想（１７）に記載の風力発電システムにおいて、前記風力発電装置の前記クラッチ手段は第１クラッチ手段（３７，３８）であり、前記複数の風力発電装置の回転軸間に介在されるとともに隣接する該回転軸を一体回転可能とする接続状態と相対回転可能とする切断状態とに切り換え可能な少なくとも一つの第２クラッチ手段（９５）を備え、前記制御手段は、前記検出手段の検出結果に基づき検出された風速又は風量が予め設定された閾値を超えた場合は前記第１及び第２クラッチ手段を接続状態とし、該閾値以下である場合には前記第１及び第２クラッチ手段を切断状態とするように制御することを特徴とする風力発電システム。

（１９）技術的思想（１８）に記載の風力発電システムにおいて、前記制御手段は、前記検出手段の検出結果に基づき検出された風速又は風量が予め設定された第１閾値以下である場合は前記第１及び第２クラッチ手段を共に切断状態とし、前記第１閾値を超えた場合は前記第１クラッチ手段のみを接続状態とし、該第１閾値よりも大きな第２閾値を超えた場合には前記第１及び第２クラッチ手段を共に接続状態とするように制御することを特徴とする風力発電システム。

（２０）風力発電装置がそれぞれが備える回転軸を同軸上に連結する直列状態で複数配列されて構成される風力発電システムであって、前記複数の風力発電装置の回転軸間に介在されるとともに隣接する該回転軸を一体回転可能とする接続状態と相対回転可能とする切断状態とに切り換え可能な少なくとも一つのクラッチ手段（９５）を備え、前記回転翼の回転を入力して発電を行う発電手段と、風速又は風量を検出する検出手段と、前記検出手段の検出結果に基づき検出された風速又は風量が予め設定された閾値を超えた場合は前記クラッチ手段を接続状態とし、該閾値以下である場合には前記クラッチ手段を切断状態とする制御手段とを備えたことを特徴とする風力発電システム。

（２１）技術的思想（２０）に記載の風力発電装置において、前記検出手段は、前記風速又は風量に替え、前記回転翼の回転速度を検出するものであって、前記制御手段は、前記検出手段の検出結果に基づき検出された回転速度が予め設定された閾値を超えた場合は前記クラッチ手段を接続状態とし、該閾値以下である場合には前記クラッチ手段を切断状態とするように前記クラッチ手段を制御することを特徴とする風力発電システム。

（２２）技術的思想（２０）又は（２１）に記載の風力発電システムにおいて、前記クラッチ手段は第２クラッチ手段であり、前記回転翼が前記回転軸の軸方向に複数分割されて構成される複数の副回転翼の間に介在されるとともに隣接する該副回転軸を一体回転可能とする接続状態と相対回転可能とする切断状態とに切り換え可能な少なくとも一つの第１クラッチ手段（３７，３８）を備え、前記制御手段は、前記検出手段の検出値が予め設定された第１閾値以下である場合は前記第１及び第２クラッチ手段を共に切断状態とし、前記第１閾値を超えた場合は前記第１クラッチ手段のみを接続状態とし、該第１閾値よりも大きな第２閾値を超えた場合には前記第１及び第２クラッチ手段を共に接続状態とするように制御することを特徴とする風力発電システム。なお、検出値は、風速又は風量、あるいは回転速度が挙げられる。

（２３）技術的思想（２０）乃至（２２）のいずれか一項に記載の風力発電システムにおいて、前記回転翼を収容する筒状体と、前記筒状体の一端側の導入口へ向かうように外風を案内するガイドとを備え、前記発電手段は、前記ガイドにより案内された外風に基づき前記筒状体の前記導入口から導入された気流によって回転する前記回転翼の回転を入力して発電を行うことを特徴とする風力発電システム。

（２４）技術的思想（２０）乃至（２３）のいずれか一項に記載の風力発電システムにおいて、前記回転翼は、前記回転軸の軸方向に流れる気流により回転するように構成されていることを特徴とする風力発電システム。

第１実施形態における風力発電装置の斜視図。風力発電装置の模式側断面図。回転翼及び発電機を示す側面図。風力発電装置の電気的構成を示すブロック図。風力発電制御を示すフローチャート。第２実施形態における風力発電装置を示す斜視図。風力発電装置を示す側断面図。変形例に係る風力発電装置を示す部分側断面図。図８と異なる変形例に係る風力発電装置を示す部分側断面図。図９と異なる変形例に係る風力発電装置を示す斜視図。図１０と異なる変形例に係る風力発電装置を示す模式平面図。変形例に係る風力発電システムを示す模式平断面図。（ａ），（ｂ）変形例に係る螺旋翼を示す模式側面図。（ａ），（ｂ）図１３と異なる変形例に係る螺旋翼を示す模式正面図。

符号の説明

１１…風力発電装置、１２…浮体、１３…風力発電ユニット、１７…ガイドとしての第１ガイド板、１８…ガイドとしての第２ガイド板、１９…ガイドとしての第３ガイド板、２０…ガイドとしての第４ガイド板、２３…空気室、２５…筒状体としての筒体、２６…隔壁板、２８…開口としての導入口、２９…流路、３１…回転翼、３１ａ…回転軸、３２ｂ…翼、３４…増速機、３５…発電手段としての発電機、３７…クラッチ手段（第１クラッチ手段）としての第１クラッチ、３８…クラッチ手段（第１クラッチ手段）としての第２クラッチ、４１…副回転翼（螺旋翼）としての第１螺旋翼、４２…副回転翼（螺旋翼）としての第２螺旋翼、４３…副回転翼（螺旋翼）としての第３螺旋翼、４５…電力変換装置、４６…制御手段としてのコントローラ、４７…空気流路、５１…コンピュータ、５８…駆動手段としての第１モータ、５９…駆動手段としての第２モータ、６０…駆動手段としての第３モータ、６１…駆動手段としての第４モータ、６５…風向検出手段としての風向センサ（風向計セン）、６６…第１検出手段及び第２検出手段としての風速センサ（風速計）、６７…光検出センサ、６８…雨滴検出センサ、６９…揺れ検出センサ、７０…角度検出センサ、７１…第１検出手段及び第２検出手段としての流速センサ（流速検出手段）、７２…第１検出手段及び第２検出手段としての回転速度センサ（回転速度検出手段）、８１…風力発電装置、８３…筒状体としての筒体、８４…ガイドとしてのガイド部、８８…熱源部としての蓄熱部、９２…風力発電装置、９５…クラッチ手段（第２クラッチ手段）としてのクラッチ。

Claims

回転軸と該回転軸に形成された翼とを有する回転翼と、
前記回転翼を収容する筒状体と、
前記筒状体の一端側の導入口へ向かうように外風を案内するガイドと、
前記ガイドにより案内された外風に基づき前記筒状体の前記導入口から導入された気流によって回転する前記回転翼の回転を入力して発電を行う発電手段とを備え、
前記回転翼は、複数の副回転翼がクラッチ手段を介して直列に連結されることにより構成され、当該複数の副回転翼は、前記筒状体の前記導入口側に位置するものほど軸方向長さが短く設定されていることを特徴とする風力発電装置。
請求項１に記載の風力発電装置において、
前記ガイドは外風を案内する姿勢角を変更可能に設けられており、
前記姿勢角を変更させるように前記ガイドを駆動させる駆動手段を更に備えたことを特徴とする風力発電装置。
請求項２に記載の風力発電装置において、
前記ガイドに案内されて前記筒状体の前記導入口へ導入される気流の流速、流量、前記回転翼の回転速度のうち一つを検出する第１検出手段と、
前記第１検出手段の検出値を参照しつつ前記ガイドを高い検出値が得られる姿勢角に調整すべく前記駆動手段を駆動制御する制御手段とを更に備えたことを特徴とする風力発電装置。
請求項３に記載の風力発電装置において、
前記ガイドは前記筒状体に対してそれぞれ異なる方向に位置するように複数設けられており、風向を検出する風向検出手段を更に備え、前記制御手段は、前記風向検出手段により検出された風向に基づき前記筒状体に対して風上側に位置するガイドを選択し、該選択したガイドの姿勢角を調整することを特徴とする風力発電装置。
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の風力発電装置において、
前記複数の副回転翼は、前記筒状体において前記導入口側に位置するものほど翼径が大きいことを特徴とする風力発電装置。
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の風力発電装置において、
前記ガイドに案内されて前記筒状体の前記導入口へ導入される気流の流速、流量、前記回転翼の回転速度のうち一つを検出する第２検出手段と、前記第２検出手段の検出値が予め設定された閾値を超えた場合は前記クラッチ手段を接続し、閾値以下である場合には前記クラッチ手段を切り離す制御手段とを更に備えたことを特徴とする風力発電装置。
前記回転翼は、翼が回転軸に対してなす角度が変更可能に設けられていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の風力発電装置。
前記回転翼の前記翼は、前記回転軸に沿って形成された螺旋形状の翼であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の風力発電装置。
回転軸と該回転軸に形成された翼とを有する回転翼と、
前記回転翼を収容するとともに横倒し状態に配置されて使用される筒状体と、
前記筒状体の一端側の導入口へ向かうように外風を案内するガイドと、
前記ガイドにより案内された外風に基づき前記筒状体の前記導入口から導入された気流によって回転する前記回転翼の回転を入力して発電を行う発電手段とを備えた風力発電装置を複数備え、
前記複数の風力発電装置が、前記横倒し状態に配置された前記筒状体を同軸上に略連結させた状態に複数配列されることにより構成され、前記筒状体に収容された前記各回転軸が一体回転可能に連結されていることを特徴とする風力発電システム。
前記各回転翼は、複数の副回転翼がクラッチ手段を介して直列に連結されることにより構成されていることを特徴とする請求項９に記載の風力発電システム。
前記発電手段は、前記筒状体内の回転軸に連結された発電機を有し、前記クラッチ手段を第１クラッチ手段とした場合に、前記筒状体内の回転軸には発電機毎に隣の回転軸との連結を切断・接続可能な第２クラッチ手段が設けられていることを特徴とする請求項１０に記載の風力発電システム。
前記ガイドに案内されて前記筒状体の前記導入口へ導入される気流の流速、流量、前記回転翼の回転速度のうち一つを検出する検出手段と、
前記検出手段の検出値が、第１の閾値以下である場合は前記第１及び第２クラッチ手段を共に切断状態とし、前記第１の閾値を超えかつ第２の閾値以下である場合は前記第１クラッチ手段を接続状態かつ第２クラッチ手段を切断状態とし、該第２の閾値を超えた場合には前記第１及び第２クラッチ手段を共に接続状態とするように制御する制御手段と
を更に備えたことを特徴とする請求項１１に記載の風力発電システム。