(57)【要約】  極めて簡単な構造でありながら確実にブレーキ操作が可能であり、通常の待機電力が不要であり、取り付けやメンテナンスを容易に行うことが可能な発電機用ブレーキ装置の提供。風力発電機（１０）からの出力線（１１）を短絡可能に、サーモスタット（４１）を出力線（１１）に設置し、サーモスタット（４１）が温度を検知する熱源を、風力発電機（１０）の本体表面とし、整流器（２０）からの出力線（２４）を短絡可能に、サーモスタット（５２）を出力線（２４）に設置し、サーモスタット（５２）が温度を検知する熱源を、出力線（２４）に設置した抵抗体（５３）とし、出力線（２４）に、抵抗体（６１）と抵抗体（６１）を迂回するケーブル（６２）とを設置し、ケーブル（６２）による抵抗体（６１）を迂回する回路を形成可能に、サーモスタット（６３）をケーブル（６２）に設置し、サーモスタット（６３）が温度を検知する熱源を抵抗体（６１）とする。
2012164637.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流発電機と、当該交流発電機の出力線に接続された整流器と、を備える発電システムにおいて使用される発電機用ブレーキ装置であって、
前記交流発電機の出力線に、感熱スイッチが、前記交流発電機の出力線どうし間を接続する回路の切断と接続とを可能に設置されており、
前記感熱スイッチが温度を検知して作動するための熱源が、前記交流発電機と、前記整流器と、前記交流発電機の出力線に設置された発熱素子と、前記整流器の出力線に設置された発熱素子と、前記整流器の出力線に接続される負荷又は蓄電池と、のうちの少なくともいずれかひとつであることを特徴とする発電機用ブレーキ装置。
【請求項２】
交流発電機と、当該交流発電機に接続された整流器と、を備える発電システムにおいて使用される発電機用ブレーキ装置であって、
前記整流器の出力線に、感熱スイッチが、前記整流器の出力線どうし間を接続する回路の切断と接続とを可能に設置されており、
前記感熱スイッチが温度を検知して作動するための熱源が、前記交流発電機と、前記整流器と、前記交流発電機の出力線に設置された発熱素子と、前記整流器の出力線に設置された発熱素子と、前記整流器の出力線に接続される負荷又は蓄電池と、のうちの少なくともいずれかひとつであることを特徴とする発電機用ブレーキ装置。
【請求項３】
前記回路に、発熱素子が設置されていることを特徴とする請求項２に記載の発電機用ブレーキ装置。
【請求項４】
蓄電池が、前記整流器の出力線に接続される場合において、
前記整流器の出力線に、整流素子が設置されており、
電流が前記整流素子を流れる向きは、前記整流器の高位側端子から前記蓄電池の高位側端子への向きと、前記蓄電池の低位側端子から前記整流器の低位側端子への向きと、のうちのいずれかであり、
前記整流素子が、前記回路よりも前記蓄電池側に位置していることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の発電機用ブレーキ装置。
【請求項５】
交流発電機と、当該交流発電機に接続された整流器と、を備える発電システムにおいて使用する発電機用ブレーキ装置であって、
前記整流器の出力線に、発熱素子が設置されており、
前記発熱素子が設置されている前記整流器の出力線に、感熱スイッチが、前記発熱素子を迂回する回路の切断と接続とを可能に設置されており、
前記感熱スイッチが温度を検知して作動するための熱源が、前記交流発電機と、前記整流器と、前記交流発電機の出力線に設置された発熱素子と、前記整流器の出力線に設置された前記発熱素子と、前記整流器の出力線に接続される負荷又は蓄電池と、のうちの少なくともいずれかひとつであることを特徴とする発電機用ブレーキ装置。
【請求項６】
交流発電機と、当該交流発電機に接続された整流器と、を備え、蓄電池が、前記整流器の出力線に接続される発電システムにおいて使用する発電機用ブレーキ装置であって、
前記整流器の出力線どうし間に、電圧検知素子とスイッチ素子とを有する電圧スイッチの当該スイッチ素子が、前記整流器の出力線どうし間を接続する回路の切断と接続とを可能に設置されており、
前記整流器の出力線どうし間に、感熱スイッチが、前記蓄電池の高位側端子と低位側端子との間を接続する回路の切断と接続とを可能に設置されており、
前記感熱スイッチによって切断と接続とがなされる前記回路に、前記電圧検知素子が、前記蓄電池の電圧を検知可能、且つ、検知した電圧に基づいて前記スイッチ素子に作動信号を送信可能に設置されており、
前記スイッチ素子によって切断と接続とがなされる前記回路よりも前記蓄電池側に、前記感熱スイッチによって切断と接続とがなされる前記回路が位置し、
前記整流器の出力線に、整流素子が設置されており、
前記整流素子に電流が流れる向きは、前記整流器の高位側端子から前記蓄電池の高位側端子への向きと、前記蓄電池の低位側端子から前記整流器の低位側端子への向きと、のうちのいずれかであり、
前記スイッチ素子によって切断と接続とがなされる前記回路よりも前記蓄電池側に、前記整流素子が位置し、
前記感熱スイッチによって切断と接続とがなされる前記回路よりも前記整流器側に、前記整流素子が位置し、
前記感熱スイッチが温度を検知して作動するための熱源が、前記交流発電機と、前記整流器と、前記交流発電機の出力線に設置された発熱素子と、前記整流器の出力線に設置された発熱素子と、前記蓄電池と、前記整流素子と、のうちの少なくともいずれかひとつであることを特徴とする発電機用ブレーキ装置。
【請求項７】
前記スイッチ素子によって切断と接続とがなされる前記回路に、発熱素子が設置されており、
前記感熱スイッチが温度を検知して作動するための熱源が、前記交流発電機と、前記整流器と、前記交流発電機の出力線に設置された発熱素子と、前記整流器の出力線に設置された発熱素子と、前記蓄電池と、前記整流素子と、のうちの少なくともいずれかひとつであるとともに、前記スイッチ素子によって切断と接続とがなされる前記回路に設置された前記発熱素子であることを特徴とする請求項６に記載の発電機用ブレーキ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交流発電機と整流器とを備える発電システムで使用される発電機用ブレーキ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
我々の周囲にある発電システムにおいては、交流発電機が広く利用されている。交流発電機の駆動源として、水力、火力及び原子力を挙げることができる。近年、別の駆動源として、風力が利用されつつある。例えば、水力や風力を利用する発電システムでは、水車や風車によって交流発電機が回転し、発電が行われる。
また、交流発電機以外にも、直流発電機が使われている。一般的な直流発電機は、交流発電機に相当する構成と整流器とを内部に有している。したがって、一般的な直流発電機は、交流発電機と整流器とを有する発電機であるということができる。【０００３】
交流発電機においては、交流発電機の損傷を防止するために、その回転を抑制しなければならない場合がある。このような場合に備えて、ブレーキ装置が交流発電機に組み込まれている。交流発電機のブレーキ装置には、機械的にブレーキをかけるタイプと電気的にブレーキをかけるタイプとがある。
機械的なブレーキ装置は、高い機械的強度が必用であり、高価なものとなりやすい。機械的なブレーキ装置を採用する場合、必要な構成を交流発電機に組み込む必要がある。このため、交流発電機の設計変更等が必要となる。また、機械的なブレーキ装置を採用することにより、メンテナンス時の点検項目が増加し、メンテナンス作業が煩雑化する。したがって、機械的なブレーキ装置の採用が容易であるとは言えない。【０００４】
電気的なブレーキ装置は、その作動のために計測装置と制御装置とが必要である。計測装置が、交流発電機から稼働状況に関するパラメータを検出し、制御装置に信号を送る。そして、制御装置が、計測装置から送られる信号に基づいて、交流発電機にブレーキをかける。例えば、風力を利用する発電システムにおいては、計測装置が検出するパラメータとして、交流発電機の回転速度、交流発電機の出力電圧、風速、風車の回転速度を挙げることができる。【０００５】
電気的なブレーキ装置においては、計測装置や制御装置が作動するために、外部や交流発電機からの電力供給が必要である。しかし、計測装置や制御装置への電力供給が何らかの理由によって断たれると、電気的なブレーキ装置は作動できない。
かかるブレーキ装置の問題点に応えるべく、以下に述べる電気的なブレーキ装置が提案されている（特許文献１参照）。この電気的なブレーキ装置は、風力を利用する発電システムにおいて用いられる。【０００６】
この電気的なブレーキ装置は、ブレーキ回路と制御装置とを備えている。ブレーキ回路は、半導体スイッチと直列抵抗とを有する。制御装置は、半導体スイッチの作動を制御可能に構成されている。さらに、電気的なブレーキ装置には、スイッチ制御用電源が設けられている。スイッチ制御用電源は、ブレーキ回路の電流を検出して半導体スイッチの制御信号を出力する。
この電気的なブレーキ装置においては、バッテリー等の外部電源が使用できない場合であっても、半導体スイッチの作動が可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−９０２８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１の電気的なブレーキ装置であっても、通常の作動時には待機電力を消費する。また、この電気的なブレーキ装置は、必要とされる部品点数が多く、製造や導入にかかるコストが高価なものとなりやすい。また、必要とされる部品点数が多いということは、メンテナンス時の点検項目が増加する原因ともなる。
本発明は、上記の問題点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、極めて簡単な構造でありながら確実にブレーキ操作が可能であり、通常の待機電力が不要であり、取り付け作業やメンテナンス作業の容易化が可能な発電機用ブレーキ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、その課題を解決するために以下のような構成をとる。本発明に係る発電機用ブレーキ装置が有する第１の特徴は、「交流発電機と、当該交流発電機の出力線に接続された整流器と、を備える発電システムにおいて使用される発電機用ブレーキ装置であって、前記交流発電機の出力線に、感熱スイッチが、前記交流発電機の出力線どうし間を接続する回路の切断と接続とを可能に設置されており、前記感熱スイッチが温度を検知して作動するための熱源が、前記交流発電機と、前記整流器と、前記交流発電機の出力線に設置された発熱素子と、前記整流器の出力線に設置された発熱素子と、前記整流器の出力線に接続される負荷又は蓄電池と、のうちの少なくともいずれかひとつであること」である。【００１０】
なお、第１の特徴おける「交流発電機の出力線どうし間を接続する回路であって、感熱スイッチが切断と接続とを行う回路」のことを、以下の説明において「第１の回路」ということとする。
本発明に係る発電機用ブレーキ装置が有する第２の特徴は、「交流発電機と、当該交流発電機に接続された整流器と、を備える発電システムにおいて使用される発電機用ブレーキ装置であって、前記整流器の出力線に、感熱スイッチが、前記整流器の出力線どうし間を接続する回路の切断と接続とを可能に設置されており、前記感熱スイッチが温度を検知して作動するための熱源が、前記交流発電機と、前記整流器と、前記交流発電機の出力線に設置された発熱素子と、前記整流器の出力線に設置された発熱素子と、前記整流器の出力線に接続される負荷又は蓄電池と、のうちの少なくともいずれかひとつであること」である。【００１１】
なお、第２の特徴おける「整流器の出力線どうし間を接続する回路であって、感熱スイッチが切断と接続とを行う回路」のことを、以下の説明において「第２の回路」ということとする。
本発明に係る発電機用ブレーキ装置が有する第３の特徴は、第２の特徴を有することに加えて、「前記回路に、発熱素子が設置されていること」である。
すなわち、第３の特徴を有する発電機用ブレーキ装置においては、第２の回路に発熱素子が設置されている。【００１２】
本発明に係る発電機用ブレーキ装置が有する第４の特徴は、第２の特徴又は第３の特徴を有することに加えて、「蓄電池が、前記整流器の出力線に接続される場合において、前記整流器の出力線に、整流素子が設置されており、電流が前記整流素子を流れる向きは、前記整流器の高位側端子から前記蓄電池の高位側端子への向きと、前記蓄電池の低位側端子から前記整流器の低位側端子への向きと、のうちのいずれかであり、前記整流素子が、前記回路よりも前記蓄電池側に位置していること」である。【００１３】
本発明に係る発電機用ブレーキ装置が有する第５の特徴は、「交流発電機と、当該交流発電機に接続された整流器と、を備える発電システムにおいて使用する発電機用ブレーキ装置であって、前記整流器の出力線に、発熱素子が設置されており、前記発熱素子が設置されている前記整流器の出力線に、感熱スイッチが、前記発熱素子を迂回する回路の切断と接続とを可能に設置されており、前記感熱スイッチが温度を検知して作動するための熱源が、前記交流発電機と、前記整流器と、前記交流発電機の出力線に設置された発熱素子と、前記整流器の出力線に設置された前記発熱素子と、前記整流器の出力線に接続される負荷又は蓄電池と、のうちの少なくともいずれかひとつであること」である。【００１４】
なお、第５の特徴おける「発熱素子を迂回する回路であって、感熱スイッチが切断と接続とを行う回路」のことを、以下の説明において「第３の回路」ということとする。
本発明に係る発電機用ブレーキ装置が有する第６の特徴は、「交流発電機と、当該交流発電機に接続された整流器と、を備え、蓄電池が、前記整流器の出力線に接続される発電システムにおいて使用する発電機用ブレーキ装置であって、前記整流器の出力線どうし間に、電圧検知素子とスイッチ素子とを有する電圧スイッチの当該スイッチ素子が、前記整流器の出力線どうし間を接続する回路の切断と接続とを可能に設置されており、前記整流器の出力線どうし間に、感熱スイッチが、前記蓄電池の高位側端子と低位側端子との間を接続する回路の切断と接続とを可能に設置されており、前記感熱スイッチによって切断と接続とがなされる前記回路に、前記電圧検知素子が、前記蓄電池の電圧を検知可能、且つ、検知した電圧に基づいて前記スイッチ素子に作動信号を送信可能に設置されており、前記スイッチ素子によって切断と接続とがなされる前記回路よりも前記蓄電池側に、前記感熱スイッチによって切断と接続とがなされる前記回路が位置し、前記整流器の出力線に、整流素子が設置されており、前記整流素子に電流が流れる向きは、前記整流器の高位側端子から前記蓄電池の高位側端子への向きと、前記蓄電池の低位側端子から前記整流器の低位側端子への向きと、のうちのいずれかであり、前記スイッチ素子によって切断と接続とがなされる前記回路よりも前記蓄電池側に、前記整流素子が位置し、前記感熱スイッチによって切断と接続とがなされる前記回路よりも前記整流器側に、前記整流素子が位置し、前記感熱スイッチが温度を検知して作動するための熱源が、前記交流発電機と、前記整流器と、前記交流発電機の出力線に設置された発熱素子と、前記整流器の出力線に設置された発熱素子と、前記蓄電池と、前記整流素子と、のうちの少なくともいずれかひとつであること」である。【００１５】
なお、第６の特徴おける「整流器の出力線どうし間を接続する回路であって、電圧スイッチのスイッチ素子が切断と接続とを行う回路」のことを、以下の説明において「第４の回路」ということとする。
第６の特徴おける「蓄電池の高位側端子と低位側端子との間を接続する回路であって、感熱スイッチが切断と接続とを行う回路」のことを、以下の説明において「第５の回路」ということとする。【００１６】
本発明に係る発電機用ブレーキ装置が有する第７の特徴は、第６の特徴を有することに加えて、「前記スイッチ素子によって切断と接続とがなされる前記回路に、発熱素子が設置されており、前記感熱スイッチが温度を検知して作動するための熱源が、前記交流発電機と、前記整流器と、前記交流発電機の出力線に設置された発熱素子と、前記整流器の出力線に設置された発熱素子と、前記蓄電池と、前記整流素子と、のうちの少なくともいずれかひとつであるとともに、前記スイッチ素子によって切断と接続とがなされる前記回路に設置された前記発熱素子であること」である。【００１７】
本発明に係る発電機用ブレーキ装置において、感熱スイッチは、温度を検知して第１の回路、第２の回路、第３の回路あるいは第５の回路の切断と接続を行う。そして、この感熱スイッチは、その作動に電力を必要としないものであればよい。かかる感熱スイッチとして、例えば、バイメタル式のサーモスタット、液体膨張式のサーモスタット、感温磁性体を有するサーマルリードスイッチ等を挙げることができる。すなわち、発電機用ブレーキ装置における感熱スイッチの作動のために、外部や交流発電機から電力を供給する必要がなくなる。【００１８】
本発明に係る発電機用ブレーキ装置における発熱素子は、電流が流れることにより発熱する素子であればよい。かかる発熱素子として、例えば、抵抗体やダイオード等を挙げることができる。
第６の特徴を有する発電機用ブレーキ装置において、電圧スイッチは、電圧検知素子が検知した電圧に基づいてスイッチ素子が第４の回路の切断と接続を行うものであればよい。電圧スイッチは、その作動に電力を必要とするものであっても問題はない。【００１９】
第１の特徴を有する発電機用ブレーキ装置においては、感熱スイッチが作動して、第１の回路がつながる。そして、第１の回路が交流発電機の出力線どうし間を接続する。第１の回路によって、大きな電流が交流発電機に流れる。この結果、交流発電機の回転を妨げる制動トルクが発生し、電気的なブレーキが交流発電機にかかる。
第２の特徴を有する発電機用ブレーキ装置においては、感熱スイッチが作動して、第２の回路がつながる。そして、第２の回路が整流器の出力線どうし間を接続する。第２の回路によって、大きな電流が交流発電機に流れる。この結果、交流発電機の回転を妨げる制動トルクが発生し、電気的なブレーキが交流発電機にかかる。【００２０】
第２の回路が発熱素子を有する場合と発熱素子を有しない場合とを比較する。交流発電機に流れる電流の大きさは、前者の場合が後者の場合よりも小さい。したがって、前者の第２の回路によってかかる電気的なブレーキの効きは、後者の第２の回路によってかかる電気的なブレーキの効きよりも、弱い。第３の特徴を有する発電機用ブレーキ装置は、例えば、風力発電におけるストール運転において好適である。【００２１】
第４の特徴を有する発電機用ブレーキ装置においては、感熱スイッチが作動して、第２の回路がつながる。そして、第２の回路が整流器の出力線どうし間を接続する。この際、整流器と蓄電池との間の接続が維持されているとしても、第２の回路を介して、蓄電池の高位側端子と低位側端子とが短絡することはない。また、電流が、第２の回路を介して、蓄電池の高位側端子から低位側端子へ流れることもない。なぜならば、電流が蓄電池の高位側端子から低位側端子へ流れることを、整流素子が防止するからである。【００２２】
第５の特徴を有する発電機用ブレーキ装置においては、感熱スイッチが作動して、第３の回路がつながる。第３の回路によって、大きな電流が交流発電機に流れる。この結果、交流発電機の回転を妨げる制動トルクが発生し、電気的なブレーキが交流発電機にかかる。
第６の特徴又は第７の特徴を有する発電機用ブレーキ装置においては、感熱スイッチが作動して、第５の回路がつながる。そして、第５の回路が蓄電池の高位側端子と低位側端子との間を接続する。第５の回路に設置された電圧スイッチの電圧検知素子が蓄電池の電圧を検知する。そして、蓄電池の電圧に応じて、電圧検知素子が電圧スイッチのスイッチ素子に作動信号を送信する。スイッチ素子が作動すると、第４の回路がつながる。【００２３】
第４の回路によって、大きな電流が交流発電機に流れる。この結果、交流発電機の回転を妨げる制動トルクが発生し、電気的なブレーキが交流発電機にかかる。この際、第４の回路を介して、蓄電池の高位側端子と低位側端子とが短絡することはない。また、電流が、第４の回路を介して蓄電池の高位側端子から低位側端子へ流れることもない。なぜならば、電流が蓄電池の高位側端子から低位側端子へ流れることを、整流素子が防止するからである。そして、蓄電池の過充電が防止される。【００２４】
第４の回路が発熱素子を有する場合と発熱素子を有しない場合とを比較する。交流発電機に流れる電流の大きさは、前者の場合が後者の場合よりも小さい。したがって、前者の第４の回路によってかかる電気的なブレーキの効きは、後者の第４の回路によってかかる電気的なブレーキの効きよりも、弱い。第７の特徴を有する発電機用ブレーキ装置は、例えば、風力発電におけるストール運転において好適である。【００２５】
第６の特徴又は第７の特徴を有する発電機用ブレーキ装置において、感熱スイッチが第５の回路をつなぐ場合にのみ、電圧スイッチが作動する。そして、交流発電機に電気的なブレーキをかける必要性が高くなる場合にのみ、感熱スイッチが第５の回路をつなぐ。すなわち、発電機が通常の発電を行っているときには、第５の回路が切断されており、電圧スイッチへ電力を供給する必要がない。【００２６】
例えば、風力を利用する発電システムにおいては、風速、風車の回転速度、交流発電機の回転速度、交流発電機の出力が、瞬時に大きく変化する。風速、風車の回転速度、交流発電機の回転速度、交流発電機の出力に基づいて、電気的なブレーキの作動と解除が切り替わる場合を考える。このような場合、電気的なブレーキにおいて、作動と解除の切り替わりが頻繁に起こりやすい。【００２７】
本発明に係る発電機用ブレーキ装置において、感熱スイッチが検知する熱源の温度の瞬間的な変化幅は、比較的緩やかである。この熱源の温度は、交流発電機の出力が過大となる状態がしばらく継続することにより、上昇する。交流発電機の出力が過大となる状態が、短時間しか続かない場合、熱源の温度は、大きく変化しない。また、熱源の温度が感熱スイッチの作動温度を超えた後、感熱スイッチの作動がしばらく続かなければ、熱源の温度は低下しない。したがって、電気的なブレーキの作動と解除の切り替わりが頻繁に起こることが、防止される。【００２８】
本発明者の知見に基づけば、風力を利用する発電システムにおいては、以下のように感熱スイッチの作動温度と復帰温度を設定することが好ましい。すなわち、感熱スイッチの作動温度を復帰温度よりも１５〜２５℃高く設定することが好ましい。このような設定により、電気的なブレーキの作動と解除の切り替わりが頻繁に起こることが、効率よく防止される。【００２９】
本発明に係る発電機用ブレーキ装置は、従来ある電気部品を用いて簡単に構成可能であり、必要な部品点数も少なくて済む。このため、廉価なコストでの製造が可能である。また、発電システムへの組み込みが非常に容易である。さらに、メンテナンス作業も容易化される。
本発明に係る発電機用ブレーキ装置は、駆動源の種類を問わず交流発電機に広く適用可能である。本発明に係る発電機用ブレーキ装置は、風力を駆動源とする交流発電機において特に好適である。また、水車やスクリューの回転を駆動源とする交流発電機においても好適である。【００３０】
なお、本発明に係る発電機用ブレーキ装置は、第１の特徴、第２の特徴、第５の特徴及び第６の特徴のうちの複数個の特徴を有していてもよい。また、本発明に係る発電機用ブレーキ装置は、第１の特徴、第３の特徴、第５の特徴及び第６の特徴のうちの複数個の特徴を有していてもよい。さらに、本発明に係る発電機用ブレーキ装置は、第１の特徴、第４の特徴、第５の特徴及び第６の特徴のうちの複数個の特徴を有していてもよい。
【発明の効果】
【００３１】
上記のような発電機用ブレーキ装置であるので、極めて簡単な構造でありながら確実にブレーキ操作が可能であり、通常の待機電力が不要であり、取り付け作業やメンテナンス作業の容易化が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係る発電機用ブレーキ装置を有する発電システムの回路図である。
【図２】変形例に係る発電機用ブレーキ装置を有する発電システムの回路図である。
【図３】実証試験の結果を示す第１のグラフである。
【図４】実証試験の結果を示す第２のグラフである。
【図５】実証試験の結果を示す第３のグラフである。
【図６】図３のグラフの一部分を拡大したグラフである。
【図７】図４のグラフの一部分を拡大したグラフである。
【図８】図５のグラフの一部分を拡大したグラフである。
【図９】図６のグラフの一部分を拡大したグラフである。
【図１０】図７のグラフの一部分を拡大したグラフである。
【図１１】図８のグラフの一部分を拡大したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
風力発電の場合を例として、本発明の実施の形態を図１を参照しつつ説明する。
発電システム１は、風車（図示せず）と、風力発電機１０と、整流器２０と、を有する。
風力発電機１０は、三相交流発電機であり、前記風車によって回転可能に構成されている。風力発電機１０は、三相交流電圧の出力線１１として、３本のケーブル１２、１３、１４を有する。ケーブル１２、１３、１４は、整流器２０の入力端子２１に接続されている。
【００３４】
出力線１１には、サーモスタット４１が感熱スイッチとして設置されている。サーモスタット４１は、風力発電機１０の本体表面の温度を検知可能に構成されている。サーモスタット４１がＯＮとなる作動温度はＴ１であり、サーモスタット４１がＯＦＦとなる復帰温度はＴ２である。次の式（１）の関係が成立している。
Ｔ１−Ｔ２＝２０℃      ・・・（１）
【００３５】
サーモスタット４１は、以下の動作を行う構成を有する。風力発電機１０の本体表面の温度がＴ１以上に上昇すると、サーモスタット４１は、ＯＮとなり、ケーブル１２、１３、１４どうしを接続する回路をつなぐ。サーモスタット４１によってつながれるこの回路が、第１の回路である。そして、風力発電機１０の本体表面の温度がＴ２以下に下降すると、サーモスタット４１は、ＯＦＦとなり、第１の回路を切断する。
【００３６】
サーモスタット４１が、第１のブレーキ４０を形成している。
整流器２０は、三相交流整流器であり、いわゆるブリッジダイオードである。整流器２０は、直列に接続された２個のダイオードの組を３組有し、これらのダイオードの組が互いに並列に接続されている。整流器２０は、整流した直流電圧の出力線２４として２本のケーブル２５、２６を有する。ケーブル２５、２６は、蓄電池３０に接続されている。
ケーブル２５が、整流器２０の高位側出力端子２２と、蓄電池３０の高位側端子３１と、を接続している。ケーブル２６が、整流器２０の低位側出力端子２３と、蓄電池３０の低位側端子３２と、を接続している。
【００３７】
ケーブル５１が、ケーブル２５とケーブル２６との間を接続可能に設置されている。ケーブル２５とケーブル５１との接続点に、サーモスタット５２が感熱スイッチとして設置されている。サーモスタット５２は、後述する抵抗体５３の温度を検知可能に構成されている。サーモスタット５２がＯＮとなる作動温度はＴ３であり、サーモスタット５２がＯＦＦとなる復帰温度はＴ４である。次の式（２）の関係が成立している。
Ｔ３−Ｔ４＝２０℃      ・・・（２）
【００３８】
ケーブル２５において、サーモスタット５２よりも蓄電池３０側の位置に、抵抗体５３が発熱素子として設置されている。抵抗体５３は、電熱線からなり、熱伝導率が大きな樹脂に封入されている。抵抗体５３をなす電熱線として、例えば、ニクロム線やステンレス線を挙げることができる。
抵抗体５３を封入する樹脂として、例えば、不飽和ポリエステル樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂を挙げることができる。サーモスタット５２が、抵抗体５３の温度を検知可能に、抵抗体５３を封入した樹脂に接触している。
【００３９】
サーモスタット５２は、以下の動作を行う構成を有する。抵抗体５３の温度がＴ３以上に上昇すると、サーモスタット５２は、ＯＮとなり、ケーブル５１によりケーブル２５とケーブル２６とを接続する回路をつなぐ。サーモスタット５２によってつながれるこの回路が、第２の回路である。サーモスタット５２は、第２の回路をつなぐのと同時に、ケーブル２５を介した整流器２０と蓄電池３０との間の接続を切断する。そして、抵抗体５３の温度がＴ４以下に下降すると、サーモスタット５２は、ＯＦＦとなり、第２の回路を切断する。サーモスタット５２は、第２の回路を切断するのと同時に、ケーブル２５を介して整流器２０と蓄電池３０との間を接続する。
【００４０】
サーモスタット５２とケーブル５１と抵抗体５３とが、第２のブレーキ５０を形成している。
ケーブル２５において、抵抗体５３よりも蓄電池３０側の位置に、抵抗体６１が発熱素子として設置されている。また、ケーブル２５において、抵抗体５３よりも蓄電池３０側の位置に、ケーブル６２が抵抗体６１を迂回する回路を形成可能に接続されている。ケーブル６２に、サーモスタット６３が感熱スイッチとして設置されている。
ケーブル２５において、抵抗体６１と、サーモスタット６３とが、並列に設置されている。サーモスタット６３がＯＮとなる作動温度はＴ５であり、サーモスタット６３がＯＦＦとなる復帰温度はＴ６である。次の式（３）の関係が成立している。
Ｔ５−Ｔ６＝２０℃      ・・・（３）
【００４１】
抵抗体６１は、電熱線からなり、熱伝導率が大きな樹脂に封入されている。抵抗体６１をなす電熱線として、例えば、ニクロム線やステンレス線を挙げることができる。
抵抗体６１を封入する樹脂として、例えば、不飽和ポリエステル樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂を挙げることができる。サーモスタット６３が、抵抗体６１の温度を検知可能に、抵抗体６１を封入した樹脂に接触している。
【００４２】
サーモスタット６３は、以下の動作を行う構成を有する。抵抗体６１の温度がＴ５以上に上昇すると、サーモスタット６３は、ＯＮとなり、ケーブル６２により抵抗体６１を迂回する回路をつなぐ。サーモスタット６３によってつながれるこの迂回回路が、第３の回路である。そして、抵抗体６１の発熱温度がＴ６以下に下降すると、サーモスタット６３は、ＯＦＦとなり、第３の回路を切断する。
サーモスタット６３とケーブル６２と抵抗体６１とが、第３のブレーキ６０を形成している。第３のブレーキ６０は、第２のブレーキ５０よりも蓄電池３０側に位置している。
【００４３】
ケーブル７１が、ケーブル２５とケーブル２６との間に設置されている。ケーブル２５において、ケーブル２５とケーブル７１との接続点７２は、抵抗体６１及びサーモスタット６３よりも蓄電池３０側に位置している。ケーブル７１には、抵抗体７３が発熱素子として設置されている。また、ケーブル７１には、電圧スイッチ７４のスイッチ素子７６が、抵抗体７３と直列に設置されている。抵抗体７３は、電熱線からなる。抵抗体７３をなす電熱線として、例えば、ニクロム線やステンレス線を挙げることができる。
【００４４】
電圧スイッチ７４は、電圧検知素子７５とスイッチ素子７６とを有する。電圧検知素子７５は、後述する第５の回路を介して蓄電池３０の電圧を検知可能に構成されている。
また、電圧検知素子７５は、以下の動作を行う構成を有する。電圧検知素子７５は、蓄電池３０の電圧がＶ１以上になったことを検知すると、スイッチ素子７６にＯＮ信号を送信する。そして、電圧検知素子７５は、蓄電池３０の電圧がＶ２以下になったことを検知すると、スイッチ素子７６にＯＦＦ信号を送信する。これらのＯＮ信号とＯＦＦ信号が、電圧検知素子７５がスイッチ素子７６に送信する作動信号である。なお、次の式（４）の関係が成立している。
Ｖ１＞Ｖ２      ・・・（４）
【００４５】
スイッチ素子７６は、以下の動作を行う構成を有する。スイッチ素子７６は、電圧検知素子７５からＯＮ信号を受信すると、ケーブル７１によりケーブル２５とケーブル２６との間を接続する回路をつなぐ。スイッチ素子７６によってつながれるこの回路が、第４の回路である。そして、スイッチ素子７６は、電圧検知素子７５からＯＦＦ信号を受信すると、第４の回路を切断する。また、スイッチ素子７６は、電圧検知素子７５からＯＮ信号とＯＦＦ信号のいずれをも受信していないときは、第４の回路を切断している。
【００４６】
ケーブル２５に、ダイオード７７が整流素子として設置されている。ケーブル２５において、ダイオード７７は、接続点７２よりも蓄電池３０側に位置している。ダイオード７７のアノードが、整流器２０側に接続され、ダイオード７７のカソードが、蓄電池３０側に接続されている。
ダイオード７７と抵抗体７３とは、熱伝導率が大きな樹脂に一緒に封入されている。ダイオード７７と抵抗体７３を封入する樹脂として、例えば、不飽和ポリエステル樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂を挙げることができる。
【００４７】
ケーブル７８が、ケーブル２５とケーブル２６との間に設置されている。ケーブル７８とケーブル２５との接続点７９は、ダイオード７７よりも蓄電池３０側に位置している。
ケーブル７８に、サーモスタット８０が感熱スイッチとして設置されている。また、ケーブル７８に、電圧検知素子７５がサーモスタット８０と直列に設置されている。サーモスタット８０がＯＮとなる作動温度はＴ７であり、サーモスタット８０がＯＦＦとなる復帰温度はＴ８である。次の式（５）の関係が成立している。
Ｔ７−Ｔ８＝２０℃      ・・・（５）
【００４８】
サーモスタット８０が、ダイオード７７と抵抗体７３の温度を検知可能に、ダイオード７７と抵抗体７３とを封入した樹脂に接触している。
サーモスタット８０は、以下の動作を行う構成を有する。ダイオード７７の温度がＴ７以上に上昇すると、サーモスタット８０は、ＯＮとなり、ケーブル７８によってケーブル２５とケーブル２６との間を接続する回路をつなぐ。サーモスタット８０によってつながれるこの回路が、第５の回路である。そして、ダイオード７７と抵抗体７３の温度がともにＴ８以下に下降すると、サーモスタット８０は、ＯＦＦとなり、第５の回路を切断する。すなわち、サーモスタット８０がＯＮになると、電圧検知素子７５は、第５の回路を介して、蓄電池３０の電圧を検出する構成を有する。
【００４９】
ダイオード７７と抵抗体７３と電圧スイッチ７４とケーブル７１とサーモスタット８０とケーブル７８とが、第４のブレーキ７０を形成している。第４のブレーキ７０は、第３のブレーキ６０よりも蓄電池３０側に位置している。
第１のブレーキ４０と第２のブレーキ５０と第３のブレーキ６０と第４のブレーキ７０とが、発電機用ブレーキ装置を形成している。
【００５０】
以上が発電機用ブレーキ装置の構成である。次に、発電機用ブレーキ装置が奏する作用効果について説明する。
まず、風力発電機１０が通常の発電を行う場合について説明する。
風力発電機１０の本体表面の温度は、Ｔ１未満であり、抵抗体５３の温度は、Ｔ３未満であり、抵抗体６１の温度は、Ｔ５未満であり、ダイオード７７の温度は、Ｔ７未満である。そして、出力線１１、２４は、以下の状態にある。
【００５１】
サーモスタット４１は、ＯＦＦとなっており、第１の回路を切断している。このとき、第１のブレーキ４０は解除されており作動していない。そして、第１のブレーキ４０による電力の消費はない。
サーモスタット５２は、ＯＦＦとなっており、第２の回路を切断している。このとき、第２のブレーキ５０は解除されており作動していない。そして、第２のブレーキ５０による電力の消費はない。
サーモスタット６３は、ＯＦＦとなっており、第３の回路を切断している。このとき、第３のブレーキ６０は解除されており作動していない。そして、第３のブレーキ６０による電力の消費はない。
【００５２】
サーモスタット８０は、ＯＦＦとなっており、第５の回路を切断している。このとき、電圧検知素子７５は作動していない。そして、電圧検知素子７５による電力の消費はない。そして、第５の回路が切断されているので、スイッチ素子７６は、ＯＮ信号とＯＦＦ信号のいずれをも電圧検知素子７５から受信していない。したがって、スイッチ素子７６は、第４の回路を切断している。すなわち、第４のブレーキ７０は解除されており作動していない。そして、第４のブレーキ７０による電力の消費もない。
【００５３】
すなわち、風力発電機１０が通常の発電を行っている場合、第１のブレーキ４０と第２のブレーキ５０と第３のブレーキ６０と第４のブレーキ７０は、いわゆる待機電力を消費していない。
そして、蓄電池３０における充電が行われる。
なお、図１は、第１のブレーキ４０と第２のブレーキ５０と第３のブレーキ６０と第４のブレーキ７０とがすべて解除された状態を示している。
【００５４】
次に、風力発電機１０の回転速度が上昇し、風力発電機１０にブレーキをかける必要がある場合について説明する。例えば、台風などの強風により、風力発電機１０の回転速度が大きくなりすぎた場合、風力発電機１０にブレーキをかけて破損を防止しなければならない。
風力発電機１０の回転速度が上昇し、風力発電機１０の出力が大きくなると、風力発電機１０の本体表面の温度が徐々に上昇する。風力発電機１０の本体表面の温度が、Ｔ１以上になると、第１のブレーキ４０が作動する。すなわち、サーモスタット４１は、作動してＯＮとなり、第１の回路をつなぐ。
【００５５】
第１の回路が、ケーブル１２、１３、１４どうしを接続し、ケーブル１２、１３、１４が短絡する。この短絡により、風力発電機１０に大きな電流が流れる。そして、風力発電機１０の回転を妨げる制動トルクが発生する。この結果、風力発電機１０にブレーキがかかり、風力発電機１０の出力電圧と風力発電機１０を流れる電流とが低下する。その後、風力発電機１０の本体表面の温度が徐々に下降する。
【００５６】
風力発電機１０の本体表面の温度が、Ｔ２以下になると、第１のブレーキ４０の作動が解除される。すなわち、サーモスタット４１は、復帰してＯＦＦになる。そして、サーモスタット４１は、第１の回路を切断する。その後、第２のブレーキ５０と第３のブレーキ６０と第４のブレーキ７０とのうちのいずれもが作動していなければ、風力発電機１０は、通常の発電を再開する。
【００５７】
また、風力発電機１０の回転速度が上昇し、風力発電機１０の出力が大きくなると、抵抗体５３の温度が徐々に上昇する。抵抗体５３の温度がＴ３以上になると、第２のブレーキ５０が作動する。すなわち、サーモスタット５２は、作動してＯＮとなる。そして、サーモスタット５２は、第２の回路をつなぐ。第２の回路により、ケーブル２５とケーブル２６とが短絡する。同時に、サーモスタット５２は、ケーブル２５による整流器２０と蓄電池３０との接続を切断する。
【００５８】
第２の回路により、風力発電機１０に大きな電流が流れる。そして、風力発電機１０の回転を妨げる制動トルクが発生する。この結果、風力発電機１０にブレーキがかかり、風力発電機１０の出力電圧と風力発電機１０を流れる電流とが低下する。その後、抵抗体５３の温度が徐々に下降する。
抵抗体５３の温度が、Ｔ４以下になると、第２のブレーキ５０の作動が解除される。すなわち、サーモスタット５２は、復帰してＯＦＦになる。そして、サーモスタット５２は、第２の回路を切断する。同時に、サーモスタット５２は、ケーブル２５によって、整流器２０と蓄電池３０とを接続する。その後、第１のブレーキ４０と第３のブレーキ６０と第４のブレーキ７０とのうちのいずれもが作動していなければ、風力発電機１０は、通常の発電を再開する。
【００５９】
風力発電機１０の回転速度が上昇し、風力発電機１０の出力が大きくなると、抵抗体６１の温度が徐々に上昇する。抵抗体６１の温度がＴ５以上になると、第３のブレーキ６０が作動する。すなわち、サーモスタット６３は、作動してＯＮとなる。そして、サーモスタット６３は、第３の回路をつなぐ。
第３の回路により、風力発電機１０に大きな電流が流れる。そして、風力発電機１０の回転を妨げる制動トルクが発生する。この結果、風力発電機１０にブレーキがかかり、風力発電機１０の出力電圧と風力発電機１０を流れる電流とが低下する。その後、抵抗体６１の温度が徐々に下降する。
【００６０】
抵抗体６１の温度が、温度Ｔ６以下になると、第３のブレーキ６０の作動が解除される。すなわち、サーモスタット６３は、復帰してＯＦＦになる。そして、サーモスタット６３は、第３の回路を切断する。その後、第１のブレーキ４０と第２のブレーキ５０と第４のブレーキ７０とのうちのいずれもが作動していなければ、風力発電機１０は、通常の発電を再開する。
【００６１】
風力発電機１０の回転速度が上昇し、風力発電機１０の出力が大きくなると、ダイオード７７の温度が上昇する。ダイオード７７の温度がＴ７以上になると、第４のブレーキ７０が部分的に作動する。すなわち、サーモスタット８０は、作動してＯＮとなる。そして、サーモスタット８０は、第５の回路をつなぐ。第５の回路がつながれると、電圧検知素子７５は、蓄電池３０の電圧を検知する。
【００６２】
その後、蓄電池３０の充電が進み、蓄電池３０の電圧がＶ１以上になると、第４のブレーキ７０が完全に作動する。すなわち、電圧検知素子７５は、蓄電池３０の電圧がＶ１以上になったことを検知し、スイッチ素子７６にＯＮ信号を送信する。スイッチ素子７６は、電圧検知素子７５からＯＮ信号を受信すると、第４の回路をつなぐ。
【００６３】
第４の回路により、抵抗体７３に電流が流れ、抵抗体７３の温度が徐々に上昇する。同時に、風力発電機１０に大きな電流が流れる。そして、風力発電機１０の回転を妨げる制動トルクが発生する。この結果、風力発電機１０にブレーキがかかり、風力発電機１０の出力電圧と風力発電機１０を流れる電流とが低下する。そして、蓄電池３０の過充電が防止される。また、電流が、蓄電池３０から第４の回路を通って流れることはない。ダイオード７７が、このような電流の流れを防止するからである。その後、ダイオード７７と抵抗体７３の温度が徐々に下降する。
【００６４】
蓄電池３０の電力は、蓄電池３０に接続される負荷や電圧検知素子７５によって消費される。蓄電池３０の電圧がＶ２以下になると、第４のブレーキ７０の作動が部分的に解除される。すなわち、電圧検知素子７５は、スイッチ素子７６にＯＦＦ信号を送信する。そして、スイッチ素子７６は、第４の回路を切断する。
さらに、ダイオード７７と抵抗体７３の温度が、温度Ｔ８以下になると、第４のブレーキ７０の作動が完全に解除される。すなわち、サーモスタット８０は、第５の回路を切断する。第１のブレーキ４０と第２のブレーキ５０と第３のブレーキ６０とのうちのいずれもが作動していなければ、風力発電機１０は、通常の発電を再開し、蓄電池３０の充電も再開される。
【００６５】
本実施の形態において、温度Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６、Ｔ７、Ｔ８は、発電システム１が設置される場所の気候、風力発電機１０の出力に応じて適宜設定される。また、電圧Ｖ１、Ｖ２は、蓄電池３０の容量に応じて適宜設定される。
本実施の形態において、発電機用ブレーキ装置は、第１のブレーキ４０と第２のブレーキ５０と第３のブレーキ６０と第４のブレーキ７０とによって形成されているとした。発電機用ブレーキ装置が、第１のブレーキ４０と第２のブレーキ５０と第３のブレーキ６０と第４のブレーキ７０のうちのいずれか一つ又は複数のブレーキを有していてもよい。
【００６６】
本実施の形態において、第３のブレーキ６０は、第２のブレーキ５０よりも整流器２０側に位置していてもよい。
本実施の形態において、サーモスタット４１が温度を検知する熱源は、風力発電機１０の本体内部、整流器２０、抵抗体５３、６１、ダイオード７７のうちのいずれであってもよい。
本実施の形態において、サーモスタット５２が温度を検知する熱源は、風力発電機１０の本体表面、風力発電機１０の本体内部、整流器２０、抵抗体６１、ダイオード７７のうちのいずれであってもよい。
【００６７】
本実施の形態において、サーモスタット６３が温度を検知する熱源は、風力発電機１０の本体表面、風力発電機１０の本体内部、整流器２０、抵抗体５３、ダイオード７７のうちのいずれであってもよい。
本実施の形態において、サーモスタット８０が温度を検知する熱源は、風力発電機１０の本体表面、風力発電機１０の本体内部、整流器２０、抵抗体５３、６１のうちのいずれであってもよい。
本実施の形態において、サーモスタット５２、抵抗体５３、ダイオード７７のうちのいずれかが、ケーブル２６に設置されていてもよい。また、抵抗体６１とケーブル６２とサーモスタット６３とが、ケーブル２６に設置されていてもよい。
【００６８】
本実施の形態において、整流器２０の出力線２４には、蓄電池３０の代わりに別の負荷が接続されていてもよい。
本実施の形態において、サーモスタット５２は、ケーブル２５における整流器２０と蓄電池３０との間の接続を切断するとした。サーモスタット５２は、ケーブル２５において整流器２０と蓄電池３０との間を常に接続していてもよい（図２を参照）。かかる構成であっても、第２のブレーキ５０が作動している間、電流が、蓄電池３０から第２の回路を通って流れることはない。ダイオード７７が、このような電流の流れを防止するからである。
【００６９】
次に、本願発明者が発電システム１を用いて実施した実証試験について説明する。ただし、この実証試験で用いた発電システム１は、第２のブレーキ５０のみを有し、第１のブレーキ４０、第３のブレーキ６０及び第４のブレーキ７０を有していない。
発電システム１における条件は以下の通りである。
風力発電機１０の定格出力は５００Ｗである。蓄電池３０の電圧は２４Ｖである。サーモスタット５２はバイメタル式のディスクタイプサーモスタットである。抵抗体５３は２Ωのニクロム線である。抵抗体５３を封入する樹脂は不飽和ポリエステル樹脂である。また、サーモスタット５２の作動温度は７０℃であり、サーモスタット５２の復帰温度は５０℃である。抵抗体５３の温度は、サーモスタット１２の周囲の金属面を熱電対で測定することによって得た温度である。
【００７０】
図３、図６及び図９のグラフは、抵抗体５３の温度と風速との時間変化を示すグラフである。図４、図７及び図１０のグラフは、抵抗体５３の温度と風力発電機１０の出力電圧との時間変化を示すグラフである。図５、図８及び図１１のグラフは、抵抗体５３の温度と風力発電機１０を流れる電流との時間変化を示すグラフである。
図３〜図１１の横軸は時間を表し、図３〜図１１の右縦軸は抵抗体５３の温度を表している。また、図３、図６及び図９の左縦軸は風速を表し、図４、図７及び図１０の左縦軸は風力発電機１０の出力電圧を表し、図５、図８及び図１１の左縦軸は風力発電機１０を流れる電流を表している。
【００７１】
図３〜図５のグラフに示す測定時間は、試験開始から１２０分間である。図６〜図８のグラフに示す測定時間は、試験開始後６５分から２０分間である。図９〜図１１のグラフに示す測定時間は、試験開始後６８分から２分間である。
図３〜１１に示されるように、試験開始から６８分２９秒までの間、風力発電機１０の出力電圧は０．５５〜４１．４９Ｖの範囲を細かく変動している。この間、第２のブレーキ５０は、解除された状態となっており、風力発電機１０は、継続して通常の発電を行っている。
【００７２】
試験開始後６８分３０秒の時点で、風力発電機１０を流れる電流が２．０８Ａから６．８９Ａに急増し、風力発電機１０の出力電圧が３０．０９Ｖから０Ｖに急減している。風力発電機１０の出力電圧が０Ｖとなる状態は、試験開始後６８分３０秒から７９分４１秒までの間、継続している。すなわち、試験開始後６８分３０秒の時点で、第２のブレーキ５０が作動している。そして、第２のブレーキ５０が作動している状態は、試験開始後７９分４１秒まで継続している。
【００７３】
試験開始後７９分４２秒の時点で、風力発電機１０の出力電圧が１．６１Ｖとなっている。そして、試験開始後７９分４２秒から８５分２０秒までの間、風力発電機１０の出力電圧は１．６１〜４１．１１Ｖの範囲を細かく変動している。この間、第２のブレーキ５０は、解除された状態となっており、風力発電機１０は、継続して通常の発電を行っている。
【００７４】
試験開始後８５分２１秒の時点で、風力発電機１０を流れる電流が０．８６Ａから６．３２Ａに急増し、風力発電機１０の出力電圧が２７．２３Ｖから０Ｖに急減している。風力発電機１０の出力電圧が０Ｖとなる状態は、試験開始後８５分２１秒から９４分３３秒までの間、継続している。すなわち、試験開始後８５分２０秒の時点で、第２のブレーキ５０が作動している。そして、第２のブレーキ５０が作動している状態は、試験開始後９４分３３秒まで継続している。
【００７５】
試験開始後９４分３４秒の時点で、風力発電機１０の出力電圧が２．８７Ｖとなっている。そして、試験開始後９４分３４秒から１０１分１７秒までの間、風力発電機１０の出力電圧は２．８７〜３９．２４Ｖの範囲を細かく変動している。この間、第２のブレーキ５０は、解除された状態となっており、風力発電機１０は、継続して通常の発電を行っている。
【００７６】
試験開始後１０１分１８秒の時点で、風力発電機１０を流れる電流が２．３９Ａから６．２１Ａに急増し、風力発電機１０の出力電圧が３０．０８Ｖから０Ｖに急減している。風力発電機１０の出力電圧が０Ｖとなる状態は、試験開始後１０１分１８秒から１１１分１９秒までの間、続いている。すなわち、試験開始後１０１分１８秒の時点で、第２のブレーキ５０が作動している。そして、第２のブレーキ５０が作動している状態は、試験開始後１１１分１９秒まで継続している。
【００７７】
試験開始後１１１分２０秒の時点で、風力発電機１０の出力電圧が２．７１Ｖとなっている。そして、試験開始後１１１分２０秒から１１５分５６秒までの間、風力発電機１０の出力電圧は２．７１〜４０．３９Ｖの範囲を細かく変動している。この間、第２のブレーキ５０は、解除された状態となっており、風力発電機１０は、継続して通常の発電を行っている。
【００７８】
試験開始後１１５分５７秒の時点で、風力発電機１０を流れる電流が０．２２Ａから５．５４Ａに急増し、風力発電機１０の出力電圧が２５．８２Ｖから０Ｖに急減している。風力発電機１０の出力電圧が０Ｖとなる状態は、試験開始後１１５分５７秒から試験終了までの間、続いている。すなわち、試験開始後１１５分５７秒の時点で、第２のブレーキ５０が作動している。そして、第２のブレーキ５０が作動している状態は、試験終了まで続いている。
【００７９】
なお、ブレーキ５０が作動を開始する時点において、抵抗体５３の温度は、７０℃よりも低い。また、ブレーキ５０の作動が解除される時点において、抵抗体５３の温度は、５０℃よりも低い。この原因は、サーモスタット１２の周囲の金属面の温度を抵抗体５３の温度として測定したことにあると考えられる。
図３に示されるように、１２０分間の試験中を通して、風速の瞬間的な変動幅は、非常に大きい。風速に基づいて電気的なブレーキを制御する場合、電気的なブレーキの作動と解除が頻繁に起こることになる。かかる事態を防止するためには、複雑な電気的なブレーキの制御が必要になる。
【００８０】
図５に示されるように、ブレーキ５０の作動が解除されている期間において、風力発電機１０を流れる電流の瞬間的な変動幅は、非常に大きい。風力発電機１０を流れる電流に基づいて電気的なブレーキを制御する場合、電気的なブレーキの作動が頻繁に起こることになる。かかる事態を防止するためには、複雑な電気的なブレーキの制御が必要になる。
図４に示されるように、ブレーキ５０の作動が解除された状態である期間において、風力発電機１０の出力電圧の瞬間的な変動幅は、非常に大きい。風力発電機１０の出力電圧に基づいて電気的なブレーキを制御する場合、電気的なブレーキの作動が頻繁に起こることになる。かかる事態を防止するためには、複雑な電気的なブレーキの制御が必要になる。
【００８１】
また、電気的なブレーキが作動した状態である期間において、風力発電機１０の出力電圧は０Ｖである。このため、風力発電機１０の出力電圧に基づいて電気的なブレーキを制御する場合、電気的なブレーキを解除するタイミングがわからなくなる。
図３〜図５からわかるように、１２０分間の試験中を通して、抵抗体５３の温度の瞬間的な変動幅は、非常に小さい。抵抗体５３の温度は、風力発電機１０の出力が過大となる状態がしばらくの間継続することよって、上昇する。風力発電機１０の出力が過大となる状態がわずかな間しか継続しなければ、抵抗体５３の温度の上昇量は小さい。したがって、抵抗体５３の温度に基づいて電気的なブレーキを制御する場合、電気的なブレーキの作動と解除が頻繁に切り替わることが簡単に防止される。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明に係る発電機用ブレーキ装置は、電力の消費を極力防止可能としつつ、必要な時に電気的なブレーキを確実にかけることができる装置として有用である。
【符号の説明】
【００８３】
１    発電システム
１０    風力発電機
１１    風力発電機の出力線
１２、１３、１４    風力発電機の出力線を形成するケーブル
２０    整流器
２１    整流器の入力端子
２２    整流器の高位側出力端子
２３    整流器の低位側出力端子
２４    整流器の出力線
２５、２６    整流器の出力線を形成するケーブル
３０    蓄電池
３１    蓄電池の高位側端子
３２    蓄電池の低位側端子
４０    第１のブレーキ
４１    サーモスタット
５０    第２のブレーキ
５１    ケーブル
５２    サーモスタット
５３    抵抗体
６０    第３のブレーキ
６１    抵抗体
６２    ケーブル
６３    サーモスタット
７０    第４のブレーキ
７１    ケーブル
７２    ケーブルどうしの接続点
７３    抵抗体
７４    電圧スイッチ
７５    電圧スイッチの電圧検知素子
７６    電圧スイッチのスイッチ素子
７７    ダイオード
７８    ケーブル
７９    ケーブルどうしの接続点
８０    サーモスタット
【図１】
2012164637.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2012164637.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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