(57)【要約】【課題】風力発電装置に用いられる風車は、容易に着脱できないという課題があり、また、粉塵の堆積や水分の付着などの周囲環境による影響や、過大な負荷が発生するような異常により、風車や羽根の劣化や不具合が発生するという課題がある。【解決手段】風車３を軸方向にスライドさせて風車側回転軸５から引き抜いて着脱できる構成にしたことにより、工具なしでワンタッチで着脱できるため、容易に着脱可能とすることができ、また、周囲環境による影響や過大な負荷が発生するような異常時には風車３を取り外して回避することやメンテナンスをすることにより、風車３や羽根６への劣化や不具合を発生しにくくして耐久性を向上させることができるため、風力発電装置１を長期間使用することができるという効果が得られる。【選択図】図１
2010281230.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
屋外に設置した支柱の上部に複数の軸受により回転自在に支持された回転軸と、前記回転軸に固定され、複数の羽根を有する垂直型の風車と、前記風車の回転力により発電する発電機を備えた風力発電装置において、前記回転軸と前記風車は回転方向を規制する回転方向規制手段と軸方向への移動を規制する軸方向規制手段を備えて回転方向及び軸方向に位置決めし、且つ前記風車を軸方向にスライドさせて前記回転軸から引き抜いて着脱できる構成とした風力発電装置。
【請求項２】
前記風車は、前記回転軸と嵌め合いにより接続する接続部を複数備えた請求項１に記載の風力発電装置。
【請求項３】
複数の前記接続部は、前記風車の重心位置から前記回転軸の軸端方向に少なくとも１箇所以上備えた請求項２に記載の風力発電装置。
【請求項４】
複数の前記接続部は、前記風車の回転軸方向の全長に対する中央位置の両側に備えた請求項２または３に記載の風力発電装置。
【請求項５】
前記軸方向規制手段及び前記回転方向規制手段の少なくとも一方を前記接続部に設けた請求項２から４のいずれか一項に記載の風力発電装置。
【請求項６】
屋外に設置した支柱の上部に複数の軸受により回転自在に支持された回転軸と、前記回転軸に固定され、複数の羽根を有する垂直型の風車と、前記風車の回転力により発電する発電機を備えた風力発電装置において、複数の前記羽根は前記風車から各々着脱可能とし、且つ前記羽根と前記風車は嵌め合いによって固定する嵌め合い部を備えた風力発電装置。
【請求項７】
前記羽根の表面に防汚手段を備えた請求項１から６のいずれか一項に記載の風力発電装置。
【請求項８】
前記防汚手段として、前記風車の前記羽根表面に光触媒物質による被膜を備えた請求項７に記載の風力発電装置。
【請求項９】
前記防汚手段として、前記風車の前記羽根表面に親水性の表面処理加工を行った請求項７または８に記載の風力発電装置。
【請求項１０】
前記防汚手段として、前記風車の前記羽根表面に帯電防止処理を行った請求項７から９のいずれか一項に記載の風力発電装置。
【請求項１１】
前記風車は、複数の前記羽根の底面に円盤状に備えた底板を備え、前記底板は遠心方向に向かって下降する勾配を設けた請求項１から１０のいずれか一項に記載の風力発電装置。
【請求項１２】
前記風車の回転異常を検知する回転検知手段と、外部に異常を報知する報知手段を備え、前記回転検知手段により回転の異常を検知した場合は、前記報知手段により異常を報知する請求項１から１１のいずれか一項に記載の風力発電装置。
【請求項１３】
前記回転検知手段として、前記回転軸の振動を検知する振動センサを備え、振動が設定値以上となった場合に回転異常を検知する請求項１２に記載の風力発電装置。
【請求項１４】
前記回転検知手段として、前記回転軸の回転数を検知する回転計を備え、回転数が設定値を超えた場合に回転異常を検知する請求項１２または１３に記載の風力発電装置。
【請求項１５】
時間を計測できるタイマー装置を備え、前記回転計により前記回転軸が停止した時間からあらかじめ設定された時間内に前記回転軸が回転しない場合に回転異常を検知する請求項１４に記載の風力発電装置。
【請求項１６】
前記報知手段として、外部から目視できる表示ランプを備え、回転異常時は前記表示ランプを発光する請求項１２から１５のいずれか一項に記載の風力発電装置。
【請求項１７】
前記報知手段として、報知音を発生するブザーを備えた請求項１２から１６のいずれか一項に記載の風力発電装置。
【請求項１８】
前記回転計により前記回転軸の回転数が設定値以上となった場合、発電機に具備した発電回路を短絡させて、回生ブレーキをさせる請求項１４から１７のいずれか一項に記載の風力発電装置。
【請求項１９】
前記タイマー装置により、運転開始した日から一定期間経過した場合に、前記報知手段により定期メンテナンス時期を報知する請求項１５から１８のいずれか一項に記載の風力発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風を受けて風車を回転させて発電を行う風力発電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、サボニウス型やダリウス型などの垂直型の風車の着脱方法として、風車回転軸の一端に固定された保持部材に風車を着脱可能に保持する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
以下、その風力発電装置の一例について図を参照しながら説明する。
【０００４】
図５に示すように、風の方向に対して交差する方向に回転する風車１０１は、回転方向と交差する方向に備えたベース部材１０２に固定された複数の羽根１０３を有している。また、軸受１０４により回転自在に支持された回転軸１０５の風車側端面に保持部材１０６を備え、ベース部材１０２とボルト締結により着脱自在に構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８ー６９６９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような従来の風力発電装置では、ボルト締結により回転軸に固定されており、容易に着脱できないという課題がある。また、粉塵の堆積や水分の付着などの周囲環境による影響や、過大な負荷が発生するような異常により、風車や羽根の劣化や不具合が発生するという課題を有していた。
【０００７】
そこで本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、工具なしでワンタッチで着脱できる構成として容易に着脱可能とすることができる。また、周囲環境による影響や過大な負荷が発生するような異常による風車や羽根への劣化や不具合を発生しにくくして耐久性を向上させることができる風力発電装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そして、この目的を達成するために、本発明は、屋外に設置した支柱の上部に複数の軸受により回転自在に支持された回転軸と、回転軸に固定され、複数の羽根を有する垂直型の風車と、風車の回転力により発電する発電機を備えた風力発電装置において、回転軸と風車は回転方向を規制する回転方向規制手段と軸方向への移動を規制する軸方向規制手段を備えて回転方向及び軸方向に位置決めし、且つ風車を軸方向にスライドさせて回転軸から引き抜いて着脱できる構成としたものであり、これにより所期の目的を達成するものである。
【０００９】
また、本発明は、屋外に設置した支柱の上部に複数の軸受により回転自在に支持された回転軸と、回転軸に固定され、複数の羽根を有する垂直型の風車と、風車の回転力により発電する発電機を備えた風力発電装置において、複数の羽根は風車から各々着脱可能とし、且つ羽根と風車は嵌め合いによって固定する嵌め合い部を備えたものであり、これにより所期の目的を達成するものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、屋外に設置した支柱の上部に複数の軸受により回転自在に支持された回転軸と、回転軸に固定され、複数の羽根を有する垂直型の風車と、風車の回転力により発電する発電機を備えた風力発電装置において、回転軸と風車は回転方向を規制する回転方向規制手段と軸方向への移動を規制する軸方向規制手段を備えて回転方向及び軸方向に位置決めし、且つ風車を軸方向にスライドさせて回転軸から引き抜いて着脱できる構成としたことにより、風車を持って引き抜く、または差し込むだけで着脱できることから、工具なしでワンタッチで着脱できるため、容易に着脱可能とすることができ、また、周囲環境による影響や過大な負荷が発生するような異常時には風車を取り外して回避することや、メンテナンスをすることにより、風車や羽根への劣化や不具合を発生しにくくして耐久性を向上させることができるため、風力発電装置を長期間使用することができるという効果が得られる。
【００１１】
また、本発明によれば、屋外に設置した支柱の上部に複数の軸受により回転自在に支持された回転軸と、回転軸に固定され、複数の羽根を有する垂直型の風車と、風車の回転力により発電する発電機を備えた風力発電装置において、複数の羽根は風車から各々着脱可能とし、且つ羽根と風車は嵌め合いによって固定する嵌め合い部を備えたものであり、工具なしでワンタッチで着脱できるため、容易に着脱可能とすることができ、また、周囲環境による影響や過大な負荷が発生するような異常時には羽根を取り外して回避することや、メンテナンスをすることにより、風車や羽根への劣化や不具合を発生しにくくして耐久性を向上させることができるため、風力発電装置を長期間使用することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１の風力発電装置の構成を示す断面図
【図２】同風車の着脱構成を示す斜視図
【図３】同風車の底板の形状を示す断面図
【図４】本発明の実施の形態２の羽根の着脱構成を示す斜視図
【図５】従来の風力発電装置の風車の着脱構成を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の請求項１記載の風力発電装置は、屋外に設置した支柱の上部に複数の軸受により回転自在に支持された回転軸と、回転軸に固定され、複数の羽根を有する垂直型の風車と、風車の回転力により発電する発電機を備えた風力発電装置において、回転軸と風車は回転方向を規制する回転方向規制手段と軸方向への移動を規制する軸方向規制手段を備えて回転方向及び軸方向に位置決めし、且つ風車を軸方向にスライドさせて回転軸から引き抜いて着脱できる構成としたものである。これにより、風車を持って引き抜く、または差し込むだけで着脱できることから、工具なしでワンタッチで着脱できるため、容易に着脱可能とすることができ、また、周囲環境による影響や過大な負荷が発生するような異常時には風車を取り外して回避することや、メンテナンスをすることにより、風車や羽根への劣化や不具合を発生しにくくして耐久性を向上させることができるため、風力発電装置を長期間使用することができるという効果が得られる。
【００１４】
また、本発明の請求項２記載の風力発電装置は、風車は、回転軸と嵌め合いにより接続する接続部を複数備えたものであり、風の力によって風車に倒れこみの力が発生しても、接続部を複数備えることによって力を分散させ、風車や羽根に過大な負荷が生じないようにすることで、風車や羽根の劣化や不具合を発生しにくくして耐久性を向上させることができるため、風力発電装置を長期間使用することができるという効果が得られる。
【００１５】
また、本発明の請求項３記載の風力発電装置は、複数の接続部は、風車の重心位置から回転軸の軸端方向に少なくとも１箇所以上備えたものであり、外力によって羽根に異常な力が発生した場合や、羽根にアンバランスが生じた場合に、風車に負荷が発生しても、風車の重心は軸方向の両側を接続部により風車側回転軸に保持されているため、風車が回転によってふらつくことなく、風車に過大な負荷が生じないようにすることで、風車や羽根の劣化や不具合を発生しにくくして耐久性を向上させることができるため、風力発電装置を長期間使用することができるという効果が得られる。
【００１６】
また、本発明の請求項４記載の風力発電装置は、複数の接続部は、風車の回転軸方向の全長に対する中央位置の両側に備えたものであり、風の力によって風車に倒れこみの力が発生しても、接続部を中心としたモーメントの発生を抑制し、風車や羽根に過大な負荷が生じないようにすることで、風車や羽根の劣化や不具合を発生しにくくして耐久性を向上させることができるため、風力発電装置を長期間使用することができるという効果が得られる。
【００１７】
また、本発明の請求項５記載の風力発電装置は、軸方向規制手段及び回転方向規制手段の少なくとも一方を接続部に設けたものであり、工具なしでワンタッチで着脱できるため、容易に着脱可能とすることができ、また、周囲環境による影響や過大な負荷が発生するような異常時には風車を取り外して回避することや、メンテナンスをすることにより、風車や羽根への劣化や不具合を発生しにくくして耐久性を向上させることができるため、風力発電装置を長期間使用することができるという効果が得られる。
【００１８】
また、本発明の請求項６記載の風力発電装置は、屋外に設置した支柱の上部に複数の軸受により回転自在に支持された回転軸と、回転軸に固定され、複数の羽根を有する垂直型の風車と、風車の回転力により発電する発電機を備えた風力発電装置において、複数の羽根は風車から各々着脱可能とし、且つ羽根と風車は嵌め合いによって固定する嵌め合い部を備えたものであり、工具なしでワンタッチで着脱できるため、容易に着脱可能とすることができ、また、周囲環境による影響や過大な負荷が発生するような異常時には羽根を取り外して回避することや、メンテナンスをすることにより、風車や羽根への劣化や不具合を発生しにくくして耐久性を向上させることができるため、風力発電装置を長期間使用することができるという効果が得られる。
【００１９】
また、本発明の請求項７記載の風力発電装置は、羽根の表面に防汚手段を備えたものであり、羽根表面に汚れが付着しにくくすることで、羽根の劣化や不具合を発生しにくくして耐久性を向上させることができるため、風力発電装置を長期間使用することができるという効果が得られる。
【００２０】
また、本発明の請求項８記載の風力発電装置は、防汚手段として、風車の羽根表面に光触媒物質による被膜を備えたものであり、光触媒による殺菌作用より、羽根表面に付着した汚れによるカビや細菌等が分解されるため、羽根の劣化や不具合を発生しにくくして耐久性を向上させることができるため、風力発電装置を長期間使用することができるという効果が得られる。
【００２１】
また、本発明の請求項９記載の風力発電装置は、防汚手段として、風車の羽根表面に親水性の表面処理加工を行ったものであり、羽根表面に水滴が付着しても水膜となって広がって流れ落ちるため、汚れがつきにくくなり、羽根の劣化や不具合を発生しにくくして耐久性を向上させることができるため、風力発電装置を長期間使用することができるという効果が得られる。
【００２２】
また、本発明の請求項１０記載の風力発電装置は、防汚手段として、風車の羽根表面に帯電防止処理を行ったものであり、羽根表面に静電気を発生させないため、空気中の粉塵を引き寄せて付着することがないため、汚れがつきにくくなり、羽根の劣化や不具合を発生しにくくして耐久性を向上させることができるため、風力発電装置を長期間使用することができるという効果が得られる。
【００２３】
また、本発明の請求項１１記載の風力発電装置は、風車は、複数の羽根の底面に円盤状に備えた底板を備え、底板は遠心方向に向かって下降する勾配を設けたものであり、空気中の粉塵が堆積しにくくなるとともに、粉塵が堆積した場合においても風車の回転による遠心力によって振り払われ、且つ、降雨等の水分が遠心方向に流れ落ちることによって洗い流されるため、汚れがつきにくくなり、風車や羽根の劣化や不具合を発生しにくくして耐久性を向上させることができるため、風力発電装置を長期間使用することができるという効果が得られる。
【００２４】
また、本発明の請求項１２記載の風力発電装置は、風車の回転異常を検知する回転検知手段と、外部に異常を報知する報知手段を備え、回転検知手段により回転の異常を検知した場合は、報知手段により異常を報知するものであり、報知によって異常を認知することができ、迅速にメンテナンスを行うことで、風車や羽根の劣化や不具合を発生しにくくして耐久性を向上させることができるため、風力発電装置を長期間使用することができるという効果が得られる。
【００２５】
また、本発明の請求項１３記載の風力発電装置は、回転検知手段として、回転軸の振動を検知する振動センサを備え、振動が設定値以上となった場合に回転異常を検知するものであり、異常な振動による負荷が発生していることを認知でき、迅速にメンテナンスを行うことで、風車や羽根の劣化や不具合を発生しにくくして耐久性を向上させることができるため、風力発電装置を長期間使用することができるという効果が得られる。
【００２６】
また、本発明の請求項１４記載の風力発電装置は、回転検知手段として、回転軸の回転数を検知する回転計を備え、回転数が設定値を超えた場合に回転異常を検知するものであり、回転数が高速となり、過大に負荷が発生していることを認知でき、迅速にメンテナンスを行うことで、風車や羽根の劣化や不具合を発生しにくくして耐久性を向上させることができるため、風力発電装置を長期間使用することができるという効果が得られる。
【００２７】
また、本発明の請求項１５記載の風力発電装置は、時間を計測できるタイマー装置を備え、回転計により回転軸が停止した時間からあらかじめ設定された時間内に回転軸が回転しない場合に回転異常を検知するものであり、風車がロック状態となったことを検知し、迅速にメンテナンスを行うことで、風車や羽根の劣化や不具合を発生しにくくして耐久性を向上させることができるため、風力発電装置を長期間使用することができるという効果が得られる。
【００２８】
また、本発明の請求項１６記載の風力発電装置は、報知手段として、外部から目視できる表示ランプを備え、回転異常時は表示ランプを発光するものであり、目視により異常を認知させ、迅速にメンテナンスを行うことで、風車や羽根の劣化や不具合を発生しにくくして耐久性を向上させることができるため、風力発電装置を長期間使用することができるという効果が得られる。
【００２９】
また、本発明の請求項１７記載の風力発電装置は、報知手段として、報知音を発生するブザーを備えたものであり、聴感により異常を認知させ、迅速にメンテナンスを行うことで、風車や羽根の劣化や不具合を発生しにくくして耐久性を向上させることができるため、風力発電装置を長期間使用することができるという効果が得られる。
【００３０】
また、本発明の請求項１８記載の風力発電装置は、回転計により回転軸の回転数が設定値以上となった場合、発電機に具備した発電回路を短絡させて、回生ブレーキをさせるものであり、回転数が過大に大きくなることによる羽根への負荷を軽減することで、風車や羽根の劣化や不具合を発生しにくくして耐久性を向上させることができるため、風力発電装置を長期間使用することができるという効果が得られる。
【００３１】
また、本発明の請求項１９記載の風力発電装置は、タイマー装置により、運転開始した日から一定期間経過した場合に、報知手段により定期メンテナンス時期を報知するものであり、定期的にメンテナンス時期を認知し、風車や羽根の劣化度合いをチェックして適宜必要な措置を講じることで風車や羽根の劣化や不具合を発生しにくくして耐久性を向上させることができるため、風力発電装置を長期間使用することができるという効果が得られる。
【００３２】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００３３】
（実施の形態１）
図１に風力発電装置の構成を示す断面図、図２に風車３の着脱構成を示す斜視図、図３に風車３の底板２６の形状を示す断面図を示して説明する。
【００３４】
図１に示すように、風力発電装置１は、屋外の地面に埋設して固定した支柱２の上部に設置した風車３（一例としてサボニウス型風車）は、２個の軸受４により軸支した風車側回転軸５に着脱自在に保持されている。風車３は、複数の羽根６が風車側回転軸５を中心に等配に配置して固定している。本発明の実施の形態１では、羽根枚数を３枚としているが、これに限らず少なくても多くても良い。
【００３５】
風車側回転軸５と風車３は、風車側回転軸５が軸方向にスライドできる程度の隙間を有する嵌め合いとした接続部７を有している。この接続部７は図１に示すように、風車３の全長Ｌの中央位置Ｌ／２に対して風車側回転軸５の軸端方向に１箇所と、根元方向に１箇所備えており、軸端方向の接続部７の位置は風車側回転軸５の軸端と略一致している。
【００３６】
また、図２に示すように、風車３と風車側回転軸５との回転方向の規制を行う回転方向規制手段８として、風車側回転軸５の軸端にＤカット部９を設け、軸端に対応する接続部７にはＤ溝部１０を備え、Ｄカット部９とＤ溝部１０が嵌め合うことによって回転方向に規制でき、風車３と風車側回転軸５は同期して回転できる構成となっている。
【００３７】
さらに、風車３と風車側回転軸５との軸方向の移動を規制する軸方向規制手段１１として、風車側回転軸５には風車３に設けた接続部７の端面と接するようにストッパー１２を設けている。ここで、ストッパー１２により風車３を重力下方向に規制する、すなわち風車３が落ちないようにできるが、重力上方向には規制できない、すなわち風車３が浮き上がる方向に止めることができないため、ストッパー１２とは別に軸方向規制手段１１を設けることもできる。
【００３８】
別に軸方向規制手段１１の一例として、図１に示すように、接続部７に固定し、半径方向に伸縮自在で且つ半径方向内側にテンションが生じているピン１３（一例としてプランジャ）を備え、一方、風車側回転軸５のピン１３と相対する位置にテ―パ状の切欠部１４を設けることで、風車３を風車側回転軸５にスライドさせて取り付けたときにピン１３が切欠部１４に嵌まり込んで軸方向に規制される構成としても良い。
【００３９】
上記の構成によれば、風車３が風車側回転軸５に取り付けられている状態では、ピン１３の先端が切欠部１４に接触しているが、切欠部１４がテーパ状であるため、ピン１３と切欠部１４の接触面は傾斜している。ここに、風車側回転軸５から風車３を引き抜いて取り外そうとすると、ピン１３に風車側回転軸５の軸方向ずれる力が生じるが、ピン１３と切欠部１４の接触面が傾斜していることから、ピン１３に風車側回転軸５の半径方向外側にも力が生じる。ピン１３の半径方向は伸縮自在であるため、ピン１３が半径方向外側にずれていき、ついには切欠部１４からピン１３が外れるため、風車３を取り外すと同時に軸方向規制手段１１を外すことができる。
【００４０】
また、風車３を風車側回転軸５に取り付ける際は、風車側回転軸５と接続部７を合わせながら風車３を風車側回転軸５に差し込んでいく。すると、ピン１３と切欠部１４は合致していない状態から徐々にピン１３の先端と切欠部１４が近づいていき、ピン１３の先端と切欠部１４にさしかかると、ピン１３は風車側回転軸５の半径方向内側に向かってテンションが生じているために切欠部１４のテーパ部分にピン１３が入り込んでいき、風車３は風車側回転軸５の軸方向の移動が規制される。これにより、風車３を風車側回転軸５に装着する際も、装着と同時に自動的に軸方向規制手段１１が機能するため、工具なしでワンタッチで風車３を着脱することができ、所期の目的を達成して、同様の効果が得られる。
【００４１】
一方、発電機１５（一例として直流モータ）は支柱２内部に固定し、発電機１５に具備した発電機側回転軸１６は、風車側回転軸５と同軸上に配置して各々を連結手段１７（一例としてカップリング）で連結している。
【００４２】
また、風車側回転軸５には回転異常を検知する回転検知手段としての振動センサ１８（一例として加速度ピックアップ）、又は回転数を測定できる回転計１９（一例として反射式回転センサ）を備えており、回転異常が発生した場合は、外部に異常を報知する報知手段としての外観から目視できる表示ランプ２０（一例としてＬＥＤランプ）、又は報知音を発生させるブザー２１により異常を報知することができる。
【００４３】
また、時刻を計測できるタイマー装置２２（一例としてタイムカウンタ）を備えている。
【００４４】
上記構成において、風車３に風が当たることによって風車３が回転し、回転方向規制手段８により風車側回転軸５が同期して回転し、連結手段１７により風車側回転軸５の回転が発電機側回転軸１６に伝達され、発電機側回転軸１６が回転することにより発電機１５が発電を行う機能を有する。
【００４５】
さらに、上記構成とすることにより、手で風車３を持って風車側回転軸５から軸方向にスライドさせて引き抜くことで風車３を取り外すことができ、逆に、風車３を風車側回転軸５に差し込んで装着できることから、工具を用いずともワンタッチで容易に風車３を着脱することができるため、特別な専門知識の有無に関わることなく使用者自らが風車３を着脱することができる。
【００４６】
またさらに、本発明の実施の形態１では、回転方向規制手段８を接続部７に備えることで、羽根６の着脱と同時に羽根６と風車側回転軸５との回転方向の相対位置を決定できるため、さらに容易に羽根６を着脱することができる構成となっている。上記構成に関わらず、回転方向規制手段８や軸方向規制手段１１を接続部７に設けることで、より着脱が容易となるため、実施することが望ましい。
【００４７】
上記の着脱構成により、周囲環境による影響、例えば粉塵の堆積や汚れた水分の付着が発生した場合に、都度風車３を取り外して清掃、メンテナンスをすることができる。また、風車３や羽根６に過大な負荷が発生するような異常時、例えば暴風によって風車３が異常に回りすぎることや、飛来物によって破損を受けるような恐れのある場合に、あらかじめ風車３を取り外しておくことにより、異常事態を回避することができる。
【００４８】
上記により、本発明の効果として、風車３や羽根６への劣化や不具合を発生しにくくして耐久性を向上させることができるため、風力発電装置１を長期間使用することができるという効果が得られる。
【００４９】
また、図１に示すように、風車３と風車側回転軸５を嵌め合いにより接続する接続部７を複数設けることにより、水平方向からの風によって風車３に生じる倒れこみの力を分散させ、風車３や羽根６に過大な負荷が生じないようにすることで、同様の効果を有する。
【００５０】
またさらに、風車３の重心Ｇの位置から風車側回転軸５の軸端側方向に少なくとも１箇所以上の接続部７を設けることにより、風車３の回転に異常が生じた場合、例えば、風車３に外力が生じた場合やアンバランスが生じた場合に重心Ｇは軸方向の両側を接続部７により風車側回転軸５に保持されているため、風車３が回転することによってふらつくことがなく、異常な回転にならない。これにより、風車３や羽根６に過大な負荷が生じないようにすることができ、同様の効果が得られる。
【００５１】
詳細について説明すると、風の力によって風車３が受ける力は一様と考えると、風車３には分布荷重Ｆが生じていると考えることができる。この分布荷重Ｆは、接続部７へ、接続部７から風車側回転軸５へ伝達され、最終的に軸受４によって支持される。
【００５２】
このとき、接続部７は風車３の軸方向の全長Ｌに対する中央位置Ｌ／２の両側に設けることで風車３に生じるモーメントの発生を抑制することができる。
【００５３】
これは、仮に、接続部７の位置が中央位置Ｌ／２の片側に配置されている場合、中央位置Ｌ／２から中央位置Ｌ／２の最も近くに配置した接続部７までの距離に分布荷重Ｆを乗じたモーメントが、中央位置Ｌ／２の最も近くに配置した接続部７を中心に接続部７が存在しない方向に生じるため、中央位置Ｌ／２から離れている接続部７には分布荷重Ｆと逆方向の力が生じてしまう。これにより、接続部７に生じるトータルの力は分布荷重Ｆより増大するため、過大な負荷となる。
【００５４】
これに対し、接続部７の位置が中央位置Ｌ／２を挟んで両側に配置すると、分布荷重Ｆに対して接続部７が両持ちばりのような形となり、上記のようなモーメントが生じず、それぞれの接続部７には分布荷重Ｆを中央位置Ｌ／２から接続部７までの距離の比率で減率した力がかかる。これにより、接続部７に生じるトータルの力は分布荷重Ｆと等しくなり、過大な負荷とならない。したがって、風車３や羽根６に過大な負荷が生じないようにすることができ、同様の効果が得られる。
【００５５】
ここで、図５に示すような、従来提案されている、風車１０１に備えたベース部材１０２を回転軸１０５の軸端に設けた保持部材１０６によって固定している場合については、風車１０１に分布荷重Ｆが生じると、風車１０１はベース部材１０２の回転中心位置を中心点として風車１０１が倒れこむモーメントが生じてしまう。仮に、ベース部材１０２と保持部材１０６は半径Ｒの位置にねじ止め固定されていると仮定すると、ねじ止め部分には中央位置Ｌ／２からベース部材１０２までの距離を半径Ｒで割り、分布荷重Ｆを乗じた力が生じる。このとき、Ｌ／２がＲより大きい場合、ねじ止め部分には分布荷重Ｆを超える力が生じることとなり、風車１０１には過大な負荷となる可能性が高い。これを回避するためには設計的に保持部材１０６やベース部材１０２の剛性を高めつつ、強固な固定方法をとる必要があり、風車１０１の重量が増して装置が大型化することや、着脱が容易でなくなるという課題がある。また、半径Ｒを中央位置Ｌ／２に対して充分大きくすれば、ねじ止め部分に生じる力は小さくなるが、風車１０１の全長Ｌよりも風車１０１の外径が大きな形状となり、外観としてスリムではなくなるため、デザイン性が損なわれるというデメリットがある。
【００５６】
本発明の構成によれば、上記の課題も解決し、所期の目的を達成して且つ、長期間使用することができるという効果があり、さらには風車３を小型、軽量化することや、縦長のデザインとすることでデザイン性を向上することができる風力発電装置１が得られる。
【００５７】
また、羽根６の表面に防汚手段としての、一例として光触媒物質２３（図示せず）による被膜を設けることで、外部からの紫外線により羽根６の表面に付着した汚れによるカビや細菌等が分解し、羽根６の表面を清潔に保つことができる。これにより、羽根６の劣化や不具合を発生しにくくして耐久性を向上させることができるため、風力発電装置１を長期間使用することができるという効果が得られる。具体的な光触媒物質２３としては、例えば二酸化チタンなどの公知の方法を用いることができる。
【００５８】
なお、別の防汚手段として、羽根６表面に親水性表面処理加工２４（図示せず）を施すことにより、羽根６の表面に水滴が付着しても、親水性であることから表面張力を小さくでき、水滴は水膜となって広がって流れ落ちるため、汚れ付着しても降雨等によって洗い流されるため、同様の効果が得られる。具体的な親水性表面処理加工２４の方法としては、シリカやリン酸チタニア系化合物などの親水性材料の塗布など公知の方法を用いることができる。
【００５９】
さらに別の防汚手段として、羽根６の表面に帯電防止処理２５（図示せず）を施すことにより、羽根６に静電気を発生させにくくし、静電気による空気中の粉塵や埃を引き寄せて付着することがないため、汚れがつきにくくなり、羽根６の表面を清潔に保つことができる。これにより、同様の効果が得られる。具体的な帯電防止処理２５の方法としては、例えば酸化錫、酸化アンチモン、酸化アンチモン−酸化亜鉛複合物、酸化アンチモン−酸化スズ複合物（ＡＴＯ）、酸化インジウム−酸化スズ複合物（ＩＴＯ）等の導電性金属酸化物微粒子を含有した塗料を羽根６表面に塗布することにより、帯電防止効果を発揮する。
【００６０】
さらに別の防汚手段として、図３に示すように、羽根６の底面に円盤状の底板２６を設けた構成において、底板２６を遠心方向に向かって下降する勾配（一例として３０度）を設けることにより、空気中の粉塵が堆積しにくくなるとともに、粉塵が堆積した場合においても風車３の回転による遠心力によって付着物が振り払われ、且つ、降雨等の水分が遠心方向に流れ落ちることによって洗い流されるため、汚れがつきにくくなり、羽根６の表面や風車３を清潔に保つことができる。これにより、同様の効果が得られる。
【００６１】
次に、上記構成において、風車側回転軸５の回転異常を検知する回転検知手段（一例として振動センサ１８、回転計１９）を備え、外部に異常を報知する報知手段（一例として表示ランプ２０、ブザー２１）により、回転異常発生時に報知し、迅速にメンテナンスを行うことができるため、長期間使用できる風力発電装置１を提供することができる。
【００６２】
回転検知手段の一例としての振動センサ１８は、例えば風速２０ｍ／ｓまでの外風によって風車３が回転する際の振動レベルが１００ＧＡＬ未満である場合、１００ＧＡＬ以上の振動を検知した場合に回転異常と判断して報知手段により報知する動作を行う。これにより、外風が想定以上の風速となり、風車３が高速回転している時や、外的要因などによって風車３のバランスが崩れてアンバランスになっている時を検知することができ、迅速に且つ適切にメンテナンスを行うことができるため、同様の効果がある。
【００６３】
また、回転検知手段の別の一例としての回転計１９は、風車側回転軸５の回転数を測定でき、例えば風速２０ｍ／ｓまでの回転数が２０００ｒ／ｍｉｎ未満であるとき、回転計１９により２０００ｒ／ｍｉｎ以上の回転数を検知した場合に回転異常と判断して報知手段により報知する動作を行う。これにより、上記動作と同様に外風が想定以上の風速となり、風車３が高速回転している時に報知手段により報知することで迅速にメンテナンスを行うことができるため、同様の効果がある。
【００６４】
ここで、回転計１９により２０００ｒ／ｍｉｎ以上の回転数を検知した場合に、発電機１５に備えた発電回路（図示せず）を短絡させて、回生電流を流すことにより回生ブレーキを生じさせることもでき、風車３の回転数上昇を抑制することで、回転負荷を軽減して部品の劣化を抑制することができるため、耐久性を向上させて長寿命とすることができるという効果がある。
【００６５】
また、別の一例として、時間を計測できるタイマー装置２２によって、例えば風車側回転軸５が停止した時間からあらかじめ設定された時間として１ヶ月間、回転計１９により風車側回転軸５の回転が検知されない場合に回転異常と判断して報知手段により報知する動作を行う。これにより、外的要因などによって風車３がロック状態となったことを検知することができるため、迅速に且つ適切にメンテナンスを行うことができるため、同様の効果がある。
【００６６】
また、別の一例として、タイマー装置２２により、風力発電装置１を設置してから一定期間としての例えば３年間を経過した場合に報知手段により定期メンテナンスを報知する。これにより、定期的にメンテナンス時期を認知して適切に実施することができるため、同様の効果がある。
【００６７】
以上の回転異常の検知後に行う報知手段の動作について以下に記述する。
【００６８】
報知手段の一例として、外部から目視できるように支柱２の側面に光を発光する表示ランプ２０を備えることにより、回転検知手段によって回転異常を検知した場合は表示ランプ２０を点灯又は点滅させることにより報知することができる。
【００６９】
また、報知手段の別の一例として、支柱２内部に報知音を発生するブザー２１を備えることで回転検知手段によって回転異常を検知した場合はブザー２１を鳴らすことにより、聴感により異常を報知することができる。
【００７０】
（実施の形態２）
図４において、図１から図３と同様の構成要素については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００７１】
本発明の実施の形態２では、風車３の風車側回転軸５から着脱するのではなく、風車３から羽根６を着脱する構成としている。
【００７２】
図４にその構成の一例を記述する。
【００７３】
図４に示すように、風車３は底板２６及び風車側回転軸５との接続部７により構成されている。一方、複数の羽根６は風車３と嵌め合いによって固定できるよう嵌め合い部２７を設け、各々分離可能となっている。嵌め合い部２７の具体的な構成の一例として、羽根６の底板２６との接合部には底板２６に設けた第一穴部２８と嵌り合う突起部２９を設け、さらに、風車３の接続部７の一部に設けた第二穴部３０と嵌り合う引掛け部３１を設けている。
【００７４】
上記構成により、各々の羽根６は、風車３の上方から第一穴部２８と突起部２９、第二穴部３０と引掛け部３１を合わせるように差し込むことにより、それぞれが嵌め合い、羽根６が風車３に固定される。また、取り外す場合は、第一穴部２８及び第二穴部３０から突起部２９と引掛け部３１を上方に向かって引き抜くことにより取り外しが可能である。
【００７５】
上記構成の一例では、複数の羽根６が各々個別に分離する構成としたが、複数の羽根６を一体とすることで、一度にすべての羽根６を取り外すことができる構成としても良い。
【００７６】
これにより、工具を用いずともワンタッチで容易に羽根６を着脱することができるため、特別な専門知識の有無に関わることなく使用者自らが羽根６を着脱することができる。
【００７７】
したがって、周囲環境による影響、例えば粉塵の堆積や汚れた水分の付着が発生した場合に、都度羽根６を取り外して清掃、メンテナンスをすることができる。また、風車３や羽根６に過大な負荷が発生するような異常時、例えば暴風によって風車３が異常に回りすぎることや、飛来物によって破損を受けるような恐れのある場合に、あらかじめ羽根６を取り外しておくことにより、異常事態を回避することができる。
【００７８】
上記により、本発明の効果として、風車３や羽根６への劣化や不具合を発生しにくくして耐久性を向上させることができるため、風力発電装置１を長期間使用することができるという効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明にかかる風力発電装置は、風車を容易に着脱することを可能とするものであるので、例えば、小型のプロペラ形の風力発電装置の風車の着脱や、送風機のファンの着脱方法として有用である。
【符号の説明】
【００８０】
１    風力発電装置
２    支柱
３    風車
４    軸受
５    風車側回転軸
６    羽根
７    接続部
８    回転方向規制手段
１１  軸方向規制手段
１５  発電機
１８  振動センサ
１９  回転計
２０  表示ランプ
２１  ブザー
２２  タイマー装置
２３  光触媒物質
２４  親水性表面処理加工
２５  帯電防止処理
２６  底板
２７  嵌め合い部
【図１】
2010281230.tif 000003
【図２】
2010281230.tif 000004
【図３】
2010281230.tif 000005
【図４】
2010281230.tif 000006
【図５】
2010281230.tif 000007