JPS58128471A

JPS58128471A - 側方変位式風車装置

Info

Publication number: JPS58128471A
Application number: JP57009698A
Authority: JP
Inventors: Motohiro Yamada; 山田　基博
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-01-25
Filing date: 1982-01-25
Publication date: 1983-08-01

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、固定ピッチ式の水平軸風車が風圧に応じて側
方に変位して回転調節が行なわれる構造の風車装置の改
良に関し、更に詳しくは出力軸を地上まで延長すること
ができ、それ故、負荷との組合せが容易であるばかりで
なく、僅かな制動力によって容易に停止させることがで
きるような風車装置に関するものである。

風のエネルギーは地上で得られるエネルギーとしては最
大級であるにもかかわらず現在のところあまり利用され
ていない。その主たる原因は、自然の風は、地形・気象
条件・季節等によって風向や風速が絶えず変化するため
その利用が甚だ困難だからである。しかし無公害のクリ
ーンエネルギーであり、しかもどこでも入手できるＪネ
ルギーであるため、比較的小規模の動力源として見直さ
れ、様々な装置が開発されつつある。風速の変化に対処
するためには、風車が受ける風圧に応じて回転翼のピッ
チが変化する所謂可変ピッチ式風力発電装置や、本発明
者が先に提案した如く風車が受ける風圧に応じて枢軸か
ら吊下げられた風車や発電機が揺動変化する所謂懸垂型
固定ピッチ式風力発電装置（特開昭５３−１１０７３７
号参照）など様々なものがある。

なかでも後者の装置は、構造簡単で暴風時における安全
対策も完全であり極めて良好なものである。

その後、本発明者は、この技術思想を更に発展させ、固
定ピッチ方式の上方変位形風力発電ｉ！装置（実開昭５
４−１１８９４２＠参照）や風車の回転停止を容易に行
なえるような風力発電装置（実開昭５５−１１９３６８
号参照）を開発し、風力発電の分野において大きな成果
を収めることができた。

しかしながら、これら従来の装置では、風車と発電装置
とが一体となって塔上に設置され、風向や風圧に応じて
それらが一体となって回動するような構成が一般的であ
った。ところがこのような構成は、小型の装置の場合に
は極めてコンパクトにできるため好都合な点が多いが、
発電機以外の負荷を接続することが困難であるし、また
大型化しようとすると発電機もかなり重くなり、風車と
一体的にして揺動させるといったことは極めて難しくな
る。

本発明は、このような従来技術の実情に鑑みなされたも
ので、その目的とするところは、風車の回転を伝達する
出力軸を垂直にして地上まで延長することができ、それ
故、負荷との組合せが容易であり、回転調節に高価な可
変ピッチ機構を必要とせず構造簡単であり、しかも僅か
な制動力によって風車を容易に停止させることができる
ような風車装置を提供することにある。

本発明は、本発明者が先に開発してきた様々な風車装置
がもつ一員した技術思想、すなわち風速の如何にかかわ
らず風車にはほぼ一定の風力しか加わらぬように風圧に
応じて風車回転向を変位させるという思想に立脚し、上
記目的を達成すべく鋭意試作研究した結果、はじめて完
成したものである。

つまり本発明は、風車を側方変位方式とし、水平面内で
回動自在となっている水平風車軸の回動中心（方向中心
）軸と該水平風車軸とが交叉しないように、多少ずらせ
て設けられ、回転伝達機構によって垂直出力軸と結合す
るようにされ、風向に対する変位の制御は方向板とそれ
に取付Ｏられる出力調整バネを利用して行なわれるよう
に構成されている。

以下、図面に基づき本発明について更に詳しく説明する
。第１図は本発明の好ましい一実施例を示す側面図であ
り、第２図はその動作状況を示す上面からみた説明図で
ある。地表あるいは建物の屋上等に固定された支持塔１
の中心に垂直出力軸２が挿通され、軸受等により回転自
在に支持される。この支持塔１の上部に、筐体３が位置
し、該筐体３は前記垂直出力軸２を中心として水平面内
で回転自在に支承される。筺体３内には、前記垂直出力
軸２の軸線と交わらない位置で、すなわち第２図へで判
るように、距１１１１Ｌだけ離れた位置で、水平風車軸
４が回転自在に支持される。この水平風車軸４と前記垂
直出力軸２との間には回転伝達機構５が設けられ、それ
によって水平風車軸４の回転力は垂直出力軸２に伝達さ
れる。この実施例では、回転伝達機構５は、水平風車軸
４と平行し且つ前記垂直出力軸２の軸線と交わるような
位置に回転自在に取付けられた中間出力軸６と、該中間
出力軸６と水平風車軸４との間に設けられた増速ギヤ７
と、中間出力軸６と垂直出力軸２との間に設けられたベ
ベルギヤ８とからなる。筐体３の前面に突出した風車軸
４の先端には固定ピッチ式の風車１０が固着され、また
筐体３の後部には、尾胃ヒンジ１１によって片側にのみ
折曲げ可能に方向板１２が取付けられ、該方向板１２と
筐体３との闇には出力調整バネ１３が介設される構成で
ある。なお、この実施例では、第２図Ａに明瞭に図示さ
れているように、尾翼ヒンジ１１の取付位置は筐体３の
後部の中間出力軸６の方の端縁であり、方向板１２の折
曲げ可能な方向は、矢印にて示されているように、筐体
３の後端面に接近しうる方向であり、出力調整バネ１３
は、この方向への方向板１２の相対的な動きを阻止し、
方向板１２と水平風車軸４とを略平行（第２図Ａに示す
状態）とするような弾撥力を筐体３と方向板１２間に作
用させるものである。また、垂直出力軸２の下部にはブ
レーキ機構１５及び発電機や発熱器等の負荷１６が設け
られる。

このような構成とすると、第２図Ａに示す如く、垂直出
力軸２（方向中心）に対して風車軸４が距１１１Ｌだけ
側方にずれているため、風車１０に加わる風圧によって
、該風車１０が自動的に風向りに対して側方に変位する
（横を向く）作用を生じる。また、風車１００回転はベ
ベルギヤ８を介して垂直出力軸２に伝達されているので
、垂直出力軸２が負荷１６と接続されていると、その反
作用で風車１０を側方に変位させるモーメントが生じる
。これら二つの作用を方向板１２の基部にある出力調整
バネ１３の弾撥力と釣合わせて回転の速度調節を行なう
のである。これによって風速の変化にかかわらず風車１
０の回転は略一定となり、又、出力調整バネ１３を調整
することによって風車１０の回転数を自由に設定するこ
とができるのである。

次に本装置の動作について説明する。まず、風が吹いて
くると方向板１２が受ける風圧により、第２図Ａに示す
ように、風車１０は風向に正対して回転する。風速が１
０１／Ｓ程度以下の微風もしくは弱風の時にはこのよう
な状態が続く。風車１０の回転、ひいては水平風車軸４
の回転は、増速ギヤ７で増速されて中間出力軸６に伝達
され、ベベルギヤ８で垂直出力軸２に伝達されて負荷１
６を駆動する。

風が強くなると、風車１０が受ける風圧と垂直出力軸２
に加わる負荷１６の反作用による力が出力調整バネ１３
の力よりも大きくなるため方向板１２を折曲げながら、
第２図Ｂに示すように、風車１０は側方に変位し、回転
上昇を防ぐ。従って、風速が大きくなればなるほど、風
車１０の側方への変位の程度は大きくなる。逆に風が弱
くなると、出力調整バネ１３の力が勝り、筐体３を第２
図Ａに示す位置へと押し戻すため、１１串１０は再び風
に正対し、回転の低下を防ぐことができる。

また、ｌ風待や突風の際には、第２図Ｃに示すように、
風車１０が風向に対して真横に変位し最も抵抗の少ない
姿勢となるため、如何なる１１ｆｆｌにも充分耐えるこ
とができるのである。

基本的には上記のようにして本装置は極めて良好に動作
する。更に特筆すべき点は、本装置におけるブレーキ作
用である。風車装置を長期間にわたって効率よく動作さ
せるためにはたとえ強風下であっても保守・修理の容易
な構造のものであることが必要である。本装置はかかる
要望をも完全に満足させうるちのである。つまり、［１
１１０の回転を停止させたい時にはブレーキ機構１５を
作動させればよい。ブレーキをかけると、風車１０はベ
ベルギヤ８によって垂直出力軸２につながっているため
、該垂直出力軸２が止まると風１１１０は自動的に側方
に変位しく第２図Ｃに示すような状態）、風力による回
転力を失うため、僅少な制動力によって容易に停止させ
ることができるのである。

本発明は上記のように構成されているから、風車の回転
を伝達する出力軸を地上（建物の屋上等を含む）までお
ろすことができ、それ故、負荷を地上に設置できるので
負荷との組合せが容易であり、発電機以外の負荷とも接
続できるし、装置の大型化にも充分対処でき、保守や修
理が容易であるし、また回転速度の調節に高価で複雑な
可変ピッチ機構を必要と、せず構造簡単で製作費も安く
でき、更にはいかなる強風下であっても僅かな制動力に
よって風車を容易に停止させつるなど、性能並びに経済
性の両面において大きな効果を奏しうるちのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の好ましい一実施例を示す側面図、第２
図Ａ、Ｂ、Ｃはその動作状況を示す上面からみた説明図
である。２・・・出力軸、３・・・筐体、４・・・水平風車軸、
５・・・回転伝達機構、１０・・・風車、１２・・・方
向板、１３・・・出力調整バネ、１６・・・負荷。特許出願人　　　　山　１）基　博

Claims

【特許請求の範囲】１、固定ピッチ式の水平軸風車が風圧に応じて側方に賓
位し、回転調節を行なう構造の風車装置において、立設
されている垂直出力軸を中心として水平面内で回動自在
の筐体と、該筐体内で前記出力軸の軸線と交わらない位
置で回転自在に支持されている水平風車軸と、該水平風
車軸と垂直出力軸とを結合する回転伝達機構と、風車軸
の先端に取付けられた固定ピッチ式風車と、筐体に取付
けられた片側にのみ折曲げ可能な方向板と、該方向板と
前記筐体との間に介在する出力調整バネとを備え、風車
が受ける風圧と垂直出力軸に加わる負荷の反作用と出力
調整バネの力との釣合いで自動的に風車が側方に変位し
て回転調節を行なうようにしたことを特徴とする側方変
位式風車装置。２、水平風車軸と垂直出力軸とを結合する回転伝達機構
は、水平風車軸側に設けられた増速ギヤと、垂直出力軸
側に設けられたベベルギヤと、両者を結ぶ中間出力軸と
からなる特許請求の範囲第１項記載の風車装置。