(57)【要約】【課題】  発電量が２０ｋＷ程度の小型の風力発電機は、ｋＷ当り発電量に対する製作費が高くなる為に特別に風況の良い地域に設置しなれば、売電ビジネスは難しく、風力発電機の普及の妨げになっている。【解決手段】垂直の回転シャフトの周りをブレードが回転する風車を備えた風力発電機の支柱、基礎及びアームなどの構造物は台風時の強風にも耐えるように製作する必要があり、その為、風力発電機の設置コストに占める、各構造部材のコストの比率は大きい。本発明は台風時などの強風時には、風車のブレードを下降、折り畳むことにより、風荷重を低減し、構造部材のサイズダウンを可能にすることにより、コストダウンが可能となり、風力発電機の普及が促進される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
垂直の回転シャフトの周りをブレードが回転する風車を備えた風力発電機などの風力機械に於いて、前記回転シャフトと前記ブレードを接続するアーム部材に複数の回転可能な継手を備えて、前記アーム部材の傾斜角度を変えることにより、前記ブレードの昇降を可能としたことを特徴とした前記風力機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、垂直軸周りを翼（以下ブレードと称す）が回転する風車を備えた風力発電機などの風力機械に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  風力発電機の風車は、台風時にも、倒壊、損傷しない強度が必要であり、その為に、支柱、基礎などの構造部材の強度は台風時の風荷重にも耐えるように設計する必要がある。その為に、風力発電機の製作、建設コストに構造部材が占める割合が大きくなる。
本発明は、ブレードを折り畳み可能な構造とすることにより、台風の襲来が予測される場合には予め、ブレードを折り畳み、台風による風荷重を低減し、構造部材のサイズダウンを可能にして、風力発電機のコストダウンを実現するものである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】  発電量１ＭＷクラスの大型風力発電機は、ｋＷ当り発電量に対する設置コストが小さく、売電ビジネスが成り立っているが、２０ｋＷ程度の小型の風力発電機は、発電量当りの設置コストが高いために、ビジネスとして成立するのは難しく、普及の壁になっている。本発明が解決しようとする課題は、垂直シャフトの周りをブレードが回転する、ジャイロミル型風車などの風車を備えた風力発電機の設置コストを低減し、小型風力発電機の普及を促進することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】  本発明は前記課題を解決する為に、風車を折り畳みが可能な構造にすることにより、風車設置地域に台風の接近が予想される場合は、予め風車のブレードを折り畳むことにより、風車に作用する風荷重を低減して、風車を構成する構造物をサイズダウンすることにより、風力発電機のコスト低減が可能となる。【０００５】  その為に、風車のブレードと回転シャフトを接続する部材（以下アームと称する）の端部を回転可能なヒンジなどの構造にすることにより、ブレードを下降、折り畳み可能な構造とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】  本発明によれば、台風の襲来又は接近が予想された場合に、風車のブレードを下降、折り畳むことにより、ブレードに作用する風荷重は大幅に低減出来ると共に、風荷重の作用中心が下がることにより、風車の支柱の曲げモーメントが大幅に低減し、支柱と基礎のサイズダウンが可能になる。また、従来の風車では、台風時にブレードに作用する、大きな風荷重により、ブレードが風上に位置するアームには、大きな圧縮力が作用する為に、アームは座屈に耐える強度を有する部材が必要となる。又、アームの部材が大きくなると、風車回転時に大きな空気抵抗を受けるので、風力発電機の発電量の低下の要因となる。【０００７】  しかし、ブレードを折り畳むことにより、アームは垂直となり、アームにはブレードの風荷重による圧縮力は殆ど作用しない。従って、アームに作用する荷重は風車回転時に発生する、遠心力による引張荷重が支配的となり、アームの部材も大幅にサイズダウンが可能となる。【０００８】  これらにより、支柱、基礎及びアームの製作費の大幅なコストダウンが可能となり、発電量ｋＷ当りの設置コストの低廉な風力発電機が実現する。又、風車回転時の空気抵抗も低減出来るので、発電量の向上が可能となる利点がある。これらにより、風力発電機の普及が促進される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】  従来型の一般的な垂直回転軸を有するジャイロミル型式風車の風力発電機の平面図及び側面図を示しており、矢印は風を示している。
【００１０】
【図２】  本発明の風力発電機の平面図と矢視Ａの断面図を示しており矢印は風を示している。
【００１１】
【図３】  本発明の風力発電機のブレードを折り畳んだ状態に於ける平面図と矢視Ｂの断面図を示し、矢印は風を示している。
【００１２】
【図４】  本発明の風力発電機のブレードの昇降ワイヤーの端部をバネとした場合の側断面図を示している。
【００１３】
【図５】  本発明の風力発電機のブレードの昇降ワイヤーにダンパー１９を取り付けた場合の側断面図を示している。
【００１４】
【図６】  本発明の風力発電機のブレードの昇降をエアシリンダー２０（又は油圧シリンダー）を用いた場合の側断面図を示している。
【００１５】
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１６】  以下、本発明の風車について、実施例に基づき、詳細に説明する。
図２は、請求項１の発明の風車の一実施例を示す平面図及び断面図である。
本実施例の風車は、４枚のブレード即ち、１ａ，１ｂ、１ｃ、１ｄを備え、これらのブレードの回転中心に、パイプ構造の回転シャフト３を備える。さらに回転シャフト３と前記の４枚のブレードを接続する上下各４本のアーム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ及び２ａ’，２ｂ’，２ｃ’，２ｄ’を備えているが、これらのアーム両端部は回転可能なヒンジ継手７により、回転シャフト３及び前記の４枚のブレードと接続されている。【００１７】  また、前記の下部４本のアームには吊りワイヤー８が接続されており、回転シャフト３の上部に設けた滑車１０を介して回転シャフト３の下部に設けたワイヤー巻取機１１によって巻取られ固定される。【００１８】  パイプ構造の回転シャフト３の内側の上部及び下部にはベアリング１２が備えてあり、前記上下のベアリングの内輪に支柱４が差し込まれており、回転シャフト３は滑らかに回転する。支柱４の下部は基礎６と接続されている。また、回転シャフト３の下端には大経のプーリー１３が備えてあり、発電機５の小径プーリー１４とベルト１５で伝動するようになっている。【００１９】  このように、構成された風力発電機は、常時は、ワイヤー８は、巻取機１１により巻き取られ、前記の上下の各アームは形状保持ワイヤー９により、水平を保ち、前記の各ブレードは風により回転して、発電するが、台風の接近が予想される場合は、ブレーキ（図は省略）により、風車の回転を停止して、巻取機１１により、ワイヤー８を緩めれば、図３に示したように、前記の各アームは垂直となり、前記の４枚のブレードは回転シャフト３に接近しながら下降し、折り畳んだ状態となる。折り畳んだ状態で、前記４枚のブレードの周囲にロープを回し、ブレードが開かないように固定する。このような状態では前記のブレード４枚に作用する風荷重は図２の状態よりも低減されると共に、風荷重の中心が下がる為に、支柱４の曲げモーメントは低減されるので、支柱４及び基礎６のサイズを小さくすることが出来る。【００２０】  又、図２の状態でブレーキ（図は省略）により回転を停止させ、台風の風荷重が作用した場合は、ブレード１ａには、大きな風荷重が作用して、上部のアーム２ａと下部のアーム２ａ’には大きな圧縮力が発生するので、部材のサイズは座屈を考慮して設計する必要があるが、図３の折り畳んだ状態では、前記の上下アームには前記の各ブレードの重量による、小さな引張荷重が作用するだけなので、前記各アームの設計には台風時の大きな風荷重による座屈を考慮する必要が無く、前記各アームの部材サイズを小さくすることが出来る。【００２１】  上記により、本発明の風力発電機は従来のものより、構造部材のサイズを小さくすることが出来る為に、コストダウンが可能となる。さらに前記各アームの部材サイズが小さくなることにより、回転時の空気抵抗が小さくなる為に、発電効率が高くなる長所がある。
【実施例２】
【００２２】  実施例１では、ブレード及びアームの折り畳みを、巻取機１１によって、ワイヤー８を緩めることにより行っていたが、本実施例は、図４のように、巻取機１１は設けず、ワイヤーの端部を回転シャフト３に繋がった、バネ１６と接続したものである。ブレードを折り畳む場合は、前記の下部のアームに設けた半円のリング１７にフックの付いた引掛け棒１８を掛けて、下降させた後、前記ブレード周囲にロープを回し、固定する。この方法では、ブレードの重量とバネの張力がほぼ釣り合っているので、少ない力で、ブレードの昇降が可能である。
【実施例３】
【００２３】  本実施例は、実施例２のような、滑車及びバネは設けず、図５のように、ワイヤー８に、ダンパー１９を接続したものであり、本方法によっても、重量とバンパーの張力がほぼ釣り合っているので、少ない力で、ブレードの昇降が可能である。
【実施例４】
【００２４】  本実施例は、図６のように、ブレードの昇降に、エアシリンダー２０（又は油圧シリンダー）を用いたものである。本方法では、人力によること無く、ブレードの昇降が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２５】  上記、実施例１〜実施例４で説明したように、本発明の風力発電機は、従来のものと比べて、コストダウンすることが出来ると共に、発電効率が高くなる為、風力発電機の普及が促進されることにより、再生可能エネルギーの利用が高まり、地球環境にも良い影響を及ぼす。
【符号の説明】
【００２６】    １ａ  ブレード
１ｂ  ブレード
１ｃ  ブレード
１ｄ  ブレード
２ａ  上アーム
２ｂ  上アーム
２ｃ  上アーム
２ｄ  上アーム
２ａ’下アーム
２ｃ’下アーム
３    回転シャフト
４    支柱
５    発電機
６    基礎
７    回転継手
８    ブレード吊りワイヤー
９    位置保持ワイヤー
１０    滑車
１１    ワイヤー巻取機
１２    ベアリング
１３    プーリー
１４    プーリー
１５    ベルト
１６    バネ
１７    半リング
１８    フック付き引掛け棒
１９    ダンパー
２０    エア（又は油圧）シリンダー
【図１】
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【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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