(57)【要約】【課題】風力発電装置の支柱の補強部材を大きくしてもプロペラと干渉しないようにし、支柱の補強強度を十分に確保する。【解決手段】風力発電装置１の支柱１０の上端部に、垂直な方向軸１１の周りに回転可能な発電部２０を設ける。発電部２０から突出する回転軸２１にプロペラ３０を設ける。回転軸２１を水平に対し斜めにし、突出方向の先端へ向かうにしたがって上へ傾ける。支柱１０の側部には補強部材４０を設ける。補強部材４０は、好ましくは支柱１０の上端部から斜め下に延びる斜材部４１を含む。【選択図】図１
2010038061.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支柱と、前記支柱の上端部の垂直な方向軸の周りに回転可能に設けられた発電部と、前記発電部から突出する回転軸の周りに回転可能に設けられたプロペラとを備え、前記回転軸が、水平に対し斜めになって突出方向の先端へ向かうにしたがって上へ傾き、前記支柱の側部には補強部材が設けられていることを特徴とする風力発電装置。
【請求項２】
前記補強部材が、前記支柱の上端部から斜め下に延びる斜材部を含むことを特徴とする請求項１に記載の風力発電装置。
【請求項３】
前記プロペラが、前記発電部より風下に位置するように方向制御されることを特徴とする請求項１又は２に記載の風力発電装置。
【請求項４】
前記発電部の外周面が、前記プロペラの側とは反対側へ向かうにしたがって縮径する流線形状であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の風力発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、風力発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、風力発電装置は、支柱の上端部に発電機を収容した発電部が設けられている。発電部は、垂直な方向軸のまわりに回転可能になっている。発電部の前方にプロペラが設けられている。プロペラは、水平な回転軸のまわりに回転可能になっている。プロペラは自然の風を受けて回転する。その回転エネルギーが発電機にて電気エネルギーに変換され、電力として取出される。
【特許文献１】特開２００７−０９２４０６号公報
【特許文献２】特開２００５−１８０２３９号公報
【特許文献３】特開２００１−０２０８４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
風力発電装置の支柱には大きな曲げモーメントが作用しやすい。したがって、支柱を十分に補強する必要がある。補強部材としては、例えば支柱とベースとの間にブレースやワイヤ等の斜材を設けることが考えられる。補強強度の観点からは、斜材と支柱との連結箇所は支柱のなるべく上側部分であることが好ましく、補強部材はなるべく大きいことが好ましい。しかし、そうすると、プロペラが斜材等の補強部材に干渉するおそれがある。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、風力発電装置の支柱の補強部材を大きくしてもプロペラと干渉しないようにし、支柱の補強強度を十分に確保することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するため本発明に係る風力発電装置は、支柱と、前記支柱の上端部の垂直な方向軸の周りに回転可能に設けられた発電部と、前記発電部から突出する回転軸の周りに回転可能に設けられたプロペラとを備え、前記回転軸が、水平に対し斜めになって突出方向の先端へ向かうにしたがって上へ傾き、前記支柱の側部には補強部材が設けられていることを特徴とする。
これによって、プロペラが回転する面と支柱の側部との間のスペースを大きくできる。したがって、補強部材を大きくして支柱の補強強度を高めることができ、かつプロペラと補強部材が干渉しないようにできる。さらに、プロペラを大型化でき、発電能力を向上できる。逆に言えば、仮想的にプロペラ回転軸を水平にしたときに補強部材とプロペラが干渉するほど補強部材を大きくでき、その分、支柱の強度が増す。
【０００５】
前記補強部材が、前記支柱の上端部から斜め下に延びる斜材部を含むことが好ましい。
これにより、支柱の補強強度を十分に確保できる。斜材部を支柱の上端部に接続してもプロペラと干渉するのを避けることができる。
【０００６】
前記プロペラが、前記発電部より風下に位置するように方向制御されることにしてもよい。
これにより、例えば風が吹上げて来る場合、プロペラの受風圧を大きくでき、発電効率を向上できる。
【０００７】
前記発電部の外周面が、前記プロペラの側とは反対側へ向かうにしたがって縮径する流線形状であることが好ましい。
これにより、風の流れをスムーズにできる。前記プロペラが前記発電部より風下に位置するように方向制御される場合に適用すれば、発電部がプロペラの受風の妨げになるのを防止できる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、風力発電装置のプロペラと補強部材とが干渉しないようにしながら、補強部材によって支柱を十分に補強することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。
図１は、第１実施形態を示したものである。風力発電装置１は、支柱１０と、発電部２０と、プロペラ３０を備えている。支柱１０は、ベース２に垂直に立設されている。ベース２は、地盤、或いは地盤に構築された台座で構成されている。
【００１０】
支柱１０の上端部に発電部２０が支持されている。発電部２０は筒状になっている。発電部２０は、支柱１０から垂直に突出する方向軸１１の周りに回転可能になっている。方向軸１１は、発電部２０の中間部と交差している。
【００１１】
発電部２０の前端部にプロペラ３０が設けられている。プロペラ３０は、発電部２０から突出する回転軸２１の周りに回転軸２１と直交する面ＰＬ内で回転可能になっている。回転軸２１は、発電部２０の中心軸に沿っている。
【００１２】
回転軸２１は、水平に対し斜めになって突出方向の先端へ向かうにしたがって上へ傾いている。回転軸２１の仰角θ１は、好ましくはθ１＝５°〜４５°程度であり、より好ましくはθ１＝１０°〜３０°程度である。したがって、発電部２０の中心軸は水平に対し角度θ１だけ傾いている。さらに、プロペラ回転軌跡面ＰＬの法線は水平に対し角度θ１だけ傾いている。プロペラ回転軌跡面ＰＬと支柱１０の側部との間にはスペースＳが形成されている。スペースＳは下方に向かうにしたがって広くなっている。
【００１３】
プロペラ３０が風ｗを受けて回転し、この回転エネルギーが回転軸２１を介して発電部２０内の発電機に伝達され、発電機において電気エネルギーに変換される。
【００１４】
図示は省略するが、風力発電装置１にはプロペラ３０の方向制御手段が設けられている。方向制御手段は、風ｗの向きを検知する風向計と、発電部２０を方向軸１１のまわりに回転させる駆動部を含む。風向計の検知信号に基づき、プロペラ３０が発電部２０より風上を向くように、発電部２０が方向軸１１の周りに角度調節され、ひいてはプロペラ３０が方向制御される。
【００１５】
風向計に代えて、発電部２０に方向板を取り付け、方向板にあたる風圧によってプロペラ３０が方向制御されるようにしてもよい。
【００１６】
さらに、支柱１０の側部には、補強部材４０が設けられている。補強部材４０は、支柱１０の周方向に離れて少なくとも３つ設けられている。図では２つのみ図示している。３つ以上の補強部材４０は、支柱１０の周方向に好ましくは等間隔置きに設けられている。
【００１７】
補強部材４０は、斜材部４１を含んでいる。斜材部４１は、例えばワイヤで構成されている。斜材部４１の上側部分は、プロペラ-支柱間スペースＳ内に配置されている。斜材部４１の上端部は、支柱１０の上端部に連結部４２を介して連結されている。斜材部４１は、支柱１０の上端部から斜め下に延びている。斜材部４１の下端部は、ベース２に定着部４３を介して定着されている。ワイヤからなる斜材部４１には、適度な張力が作用している。斜材部４１の垂直方向に対する角度θ２は、なるべく大きくするのが好ましく、プロペラ３０とぎりぎり干渉しない程度にプロペラ３０の回転軌跡の近くを通るようにすることが好ましい。なお、仮に回転軸２１を水平にすると、プロペラ３０と斜材部４１とが干渉する。
【００１８】
上記構成の風力発電装置１によれば、回転軸２１が仰角θ１を有することにより、プロペラ-支柱間スペースＳを十分に広くすることができる。したがって、補強部材４０の設置領域を大きくすることができる。斜材部４１の上端部を支柱１０の上端部に連結しても、プロペラ３０と斜材部４１が干渉するのを回避できる。補強部材４０を大きくでき、斜材部４１の上端部を支柱１０の上端部に連結できるから、支柱１０の支持強度を十分に確保できる。さらには、プロペラ３０を大型化できる。よって、発電能力を高めることができる。
【００１９】
次に、本発明の他の実施形態を説明する。以下の実施形態において既述の形態と重複する構成に関しては、図面に同一符号を付して説明を省略する。
図２に示すように、第２実施形態の風力発電装置１は、山の尾根３に設置されている。風力発電装置１の発電部２０の外周面は、プロペラ３０の側とは反対側へ向かうにしたがって漸次縮径する流線形状になっている。
【００２０】
風力発電装置１の図示しない方向制御手段は、風向計の検知信号に基づき、プロペラ３０が発電部２０より風下に位置するように方向制御する。或いは方向板によってプロペラ３０が発電部２０より風下に位置するように方向制御される。プロペラ３０は、発電部２０の側からの風ｗを受けて正転する。
【００２１】
通常、尾根３では風ｗが斜面に沿って斜めに吹上がって来る。この斜めの風ｗに対し、プロペラ回転軌跡面ＰＬがほぼ直交する。したがって、プロペラ３０に作用する受風圧を高くできる。よって、発電効率を高めることができる。さらに、発電部２０の外周面が流線形状になっているため、風ｗをほとんど乱すことなくプロペラ３０に当てることができ、発電部２０がプロペラ３０の受風の妨げになるのを防止できる。
【００２２】
この発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の改変をなすことができる。
例えば、斜材部４１は、ワイヤに限られず、ブレースでもよい。補強部材４０が、補強板を含んでいてもよい。補強板は、例えば三角形又は台形になっており、一辺が支柱１０に連結され、他の一辺がベース２に連結される。
風力発電装置１は、陸地に限られず洋上に設けてもよい。
図２の風力発電装置１は、尾根３に限られず、山の斜面に設けてもよく、平地に設けてもよい。
複数の実施形態を互いに組み合わせてもよい。例えば、第１実施形態の発電部２０の外周面を第２実施形態のように流線形にしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１実施形態を示す側面図である。
【図２】本発明の第２実施形態を示す側面図である。
【符号の説明】
【００２４】
ｗ      風
ＰＬ    プロペラ回転軌跡面
Ｓ      プロペラ-支柱間スペース
１      風力発電装置
２      ベース
３      尾根
１０    支柱
１１    方向軸
２０    発電部
２１    回転軸
３０    プロベラ
４０    補強部材
４１    斜材部
４２    連結部
４３    定着部
【図１】
2010038061.tif 000003
【図２】
2010038061.tif 000004