(57)【要約】【課題】水平軸風車のみでも、小さな風速で無方向な風況からプロペラ羽根が回る風速で指向性が高い風況に渡る幅広い風に対応して発電可能な風力発電装置を提供すること。【解決手段】風力発電装置１は、プロペラ羽根１２が取り付けられる回転水平軸１３から第１の伝導機構１５を介して伝達される回転動力を電力に変換する第１の発電機１６と姿勢調整翼１７とを有する水平軸風力発電部１０と、水平軸風力発電部１０と連結されて支持しながら一緒に垂直軸線周りに回転する回転垂直軸２１と、第１の発電機１６から独立しており回転垂直軸２１から第２の伝導機構２３を介して伝達される回転動力を電力に変換する第２の発電機２４と、を備えることを特徴とする。【選択図】図１
2014218975.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロペラ羽根が取り付けられて水平な軸線周りに回転可能な回転水平軸と、
前記回転水平軸から伝導機構を介して伝達される回転動力を電力に変換する第１の発電機と、
姿勢調整翼と、を有する水平軸風力発電部を備えるとともに、
前記水平軸風力発電部と連結されて、前記水平軸風力発電部を支持しながら前記水平軸風力発電部と一緒に垂直な軸線周りに回転する回転垂直軸と、
前記第１の発電機から独立しており、前記回転垂直軸から伝導機構を介して伝達される回転動力を電力に変換する第２の発電機と、を備えることを特徴とする風力発電装置。
【請求項２】
前記プロペラ羽根が前記回転水平軸周りに発生するトルクをＴｈ（Ｎ・ｍ）、前記第１の発電機の起動トルクをＴ１（Ｎ・ｍ）、回転動力の入力軸が前記回転水平軸であって出力軸が前記第１の発電機の入力軸である前記第１の伝動機構の増速比をＧ１、前記水平軸風力発電部が前記回転垂直軸周りに発生するトルクをＴｖ（Ｎ・ｍ）、前記第２の発電機の起動トルクをＴ２（Ｎ・ｍ）、回転動力の入力軸が前記回転垂直軸であって出力軸が前記第２の発電機の入力軸である前記第２の伝動機構の増速比をＧ２とする場合に、風速Ｗ（ｍ／ｓ）が１＜Ｗ＜３においてＴｈ＜Ｔ１×Ｇ１且つＴｖ＞Ｔ２×Ｇ２である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】
風速が前記水平軸風力発電部のカットイン風速に達しないことを検出すると前記回転水平軸の回転を制動する制動制御部を更に備えてい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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロペラ形風車を備える小型の風力発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
化石エネルギーや原子力エネルギーに頼らないエネルギー源の一つとして風力発電の開発、事業拡大が進められている。風力発電装置で用いられる風車は、その回転軸が地表となす角度に応じて分類され、風車の回転軸が地表に対して水平に配置される水平軸型と、風車の回転軸が地表に対して垂直に配置される垂直軸型と、に大きく分けられる。風車の構造に応じて、水平軸型はプロペラ型、オランダ型、多翼型、セイルウィング型などに分かれ、垂直軸型はダリウス型、ジャイロミル型、直線翼型、サポニウス型、パドル型、クロスフロー型、Ｓ型ロータ型などに分類される。これら各々の型は作動原理の違いに応じて異なる出力特性を有しており、風況、コスト、目的等の違いに合わせて風力発電装置は様々な型の風車を利用している。
【０００３】
現在、風力発電装置では、エネルギー変換効率を高められ、最も大型化が可能なので大出力を実現できるプロペラ型が主力となっている。ただし、回転翼の揚力を利用して回転するプロペラ型は、得られるトルクが相対的に小さいため、例えば３ｍ／ｓ以下に設定されていることが多いカットイン風速（発電できる最小の風速）よりも小さな風速であって無方向な風況ではプロペラ羽根が回らない。小型の風力発電装置を廉価で構成しようとする場合には、様々な風況に対応するために大型の発電設備が有する電動によるヨー制御（風向に応じた首振り）やピッチ角制御（風速に応じた回転翼の角度調整）、風車回転起動の機能を備えられないことが多い。
【０００４】
ここで、風力発電装置における様々な風況への適応や小風速での風車回転始動を改善するためには、異なる型の風車を組み合わせた複合風車を利用するという考え方も存在する。
【０００５】
例えば、特許文献１には、プロペラ羽根を備える水平回転ロータと、垂直回転翼を備える垂直回転ロータと、２つの回転ロータの動力が各々伝達される複数の発電機とを備えることにより、様々な風向きに対応できる風力発電装置が開示されている。
【０００６】
また、特許文献２には、縦軸風車（垂直軸型）の上部に横軸風車（水平軸型）を旋回可能に配置するとともに、縦軸風車の縦主軸の上端と横軸風車の横主軸の端部とが伝動手段を介して連動可能に連結して共回転する複合風車を備え、縦主軸の下端が発電機に接続されており、横軸風車の回転力を利用して縦軸風車の縦主軸を始動させる風力発電装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第４１３３５１９号公報
【特許文献２】特許第４８８８９５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１や特許文献２に記載の風力発電装置では、水平軸風車と垂直軸風車の両方を設けているため、装置構造が複雑になっている。特に、２種類の風車から発電機へ動力を伝動する伝動機構が複雑な構造になっており、そこで大きな機械損失が生じるために、発電機へ伝わる動力が大きく減少してしまう。そして、装置構造の複雑化は、装置の大型化と重量の増加を招き、各所に風力発電装置を設置する際の障害となる。
【０００９】
そこで、本発明は垂直軸風車を設けることなく水平軸風車のみを備える構成で、カットイン風速（例えば例えば３ｍ／ｓ）未満のようなプロペラ羽根が回らない小さな風速であって無方向な風況からプロペラ羽根が回る風速で指向性が高い風況に渡る幅広い風に対応して発電可能な風力発電装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明に係る風力発電装置は、プロペラ羽根が取り付けられて水平な軸線周りに回転可能な回転水平軸と、回転水平軸から伝導機構を介して伝達される回転動力を電力に変換する第１の発電機と、姿勢調整翼と、を有する水平軸風力発電部を備えるとともに、水平軸風力発電部と連結されて水平軸風力発電部を支持しながら水平軸風力発電部と一緒に垂直な軸線周りに回転する回転垂直軸と、第１の発電機から独立しており回転垂直軸から伝導機構を介して伝達される回転動力を電力に変換する第２の発電機と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る風力発電装置によれば、水平軸風力発電部自体が小風速で回転する動力を利用して発電することができる。
【００１２】
さらに、本発明に係る風力発電装置では、プロペラ羽根が前記回転水平軸周りに発生するトルクをＴｈ（Ｎ・ｍ）、第１の発電機の起動トルクをＴ１（Ｎ・ｍ）、回転動力の入力軸が回転水平軸であって出力軸が第１の発電機の入力軸である第１の伝動機構の増速比をＧ１、水平軸風力発電部が前記回転垂直軸周りに発生するトルクをＴｖ（Ｎ・ｍ）、第２の発電機の起動トルクをＴ２（Ｎ・ｍ）、回転動力の入力軸が回転垂直軸であって出力軸が第２の発電機の入力軸である第２の伝動機構の増速比をＧ２とする場合に、風速Ｗ（ｍ／ｓ）が１＜Ｗ＜３においてＴｈ＜Ｔ１×Ｇ１且つＴｖ＞Ｔ２×Ｇ２であることも好ましい。プロペラ羽根が止まったまま小風速範囲で受ける抗力により、プロペラ羽根が回転しない小風速範囲で回転垂直軸のみを確実に回転させることができる。
【００１３】
さらに、本発明に係る風力発電装置では、風速が前記水平軸風力発電部のカットイン風速に達しないことを検出すると回転水平軸の回転を制動する制動制御部を備えていることを特徴とすることが好ましい。制動制御部がプロペラ羽根を確実に停止させることにより、カットイン風速に達しない小風速範囲では回転垂直軸の回転が促進されて発電することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、水平軸風車のみを備える構成でもプロペラ羽根が回らない小さな風速であって無方向な風況からプロペラ羽根が回る風速で指向性が高い風況に渡る幅広い風に対応して発電することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施形態である風力発電装置の構成を説明するための図である。
【図２】本発明の第２の実施形態である風力発電装置の構成を説明するための図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の知見は、例示のみのために示された添付図面を参照して以下の詳細な記述を考慮することによって容易に理解することができる。添付図面に示す実施形態に基づき本発明を説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
【００１７】
（第１の実施形態）
図１を参照しながら、本発明の第１の実施形態である風力発電装置を説明する。図１は、風力発電装置１の構成を説明するための図である。例えば、定格出力１ｋＷ未満である小型の風車（マイクロ風車と呼ばれることが多い）を有する風力発電装置である風力発電装置１は、水平軸風力発電部１０と、固定部２０と、を備えている。
【００１８】
水平軸風力発電部１０は、水平軸風車１１、軸受１４、第１の伝動機構１５、第１の発電機１６、姿勢調整翼１７、筐体１８、回転垂直軸１９を有している。
【００１９】
水平軸風車１１は、プロペラ羽根１２が回転水平軸１３の一端部分に取り付けられた構成を有している。プロペラ羽根１２が風力を受けて回転水平軸１３周りに生じるトルクによって、水平に延びる回転水平軸１３は水平な軸線周りに回転する。筐体１８に固定されている軸受１４が回転水平軸１３を回転可能に支持している。
【００２０】
第１の伝動機構１５は、プロペラ羽根１２が取り付けられていない回転水平軸１３の他端部分と、第１の発電機１６の入力軸先端と、を連結する。第１の発電機１６は、筐体１８の内部に固定されており、回転水平軸１３から第１の伝動機構１５を介して伝達される回転動力を電力に変換する。第１の伝動機構１５は、入力軸たる回転水平軸１３の回転動力を出力軸たる第１の発電機１６の入力軸へ伝動可能な公知の機構を用いることができるが、本実施形態では回転水平軸１３の他端部分に取り付けたタイミングプーリーＡと、第１の発電機１６の入力軸先端に取り付けたタイミングプーリーＢと、をタイミングベルトＣで連結した構成を採用している。
【００２１】
姿勢調整翼１７は、後述する回転垂直軸２１に対して水平軸風車１１とは反対の位置となるように筐体１８へ固定されている。風速が大きくなって風向きの指向性が高くなると、水平軸風車１１を風上の方向へ向けるように姿勢調整翼１７が筐体１８の姿勢を方位調整する。
【００２２】
固定部２０は、回転垂直軸２１、軸受２２、第２の伝動機構２３、第２の発電機２４、ロータリージョイント２５、筐体２６を有している。
【００２３】
筐体１８の下部には回転垂直軸２１の上端が連結されている。回転垂直軸２１は、水平軸風力発電部１０の重量を支持するとともに、水平軸風力発電部１０と一緒に地表に対して垂直な軸線周りに回転する。筐体２６に固定されている軸受２２が回転垂直軸２１を回転可能に支持している。
【００２４】
回転垂直軸２１は、上端から下端まで貫通する貫通孔を有する円筒形状であり、貫通孔の内部を第１の発電機１６から延びる配線１９が通り、回転垂直軸２１の下端に配置されているロータリージョイント２５の可動部分へ接続されている。ロータリージョイント２５はその可動部分から固定部分への電気的接続を維持したまま可動部分を自在に回転可能であり、可動部分に伝わった第１の発電機１６の出力電力は固定部分から更に延びる配線２７へ伝送され、配線２７が繋がる不図示の電力調整器へと送られる。
【００２５】
第２の伝動機構２３は、回転垂直軸２１の下端部分と、第２の発電機２４の入力軸先端と、を連結する。第２の発電機２４は、筐体２６の内部に固定されており、回転垂直軸２１から第２の伝動機構２３を介して伝達される回転動力を電力に変換する。第２の伝動機構２３は、入力軸たる回転垂直軸２１の回転動力を出力軸たる第２の発電機２４の入力軸へ伝動可能な公知の機構を用いることができるが、本実施形態では回転垂直軸２１の下端部分に取り付けた歯車Ｄと、第２の発電機２４の入力軸先端に取り付けた歯車Ｅとが噛み合って連結した構成を採用している。第２の発電機２４の出力電力は、第２の発電機２４から延びる配線２８が繋がる不図示の電力調整器へと伝送される。
【００２６】
以上のように構成された風力発電装置１では、プロペラ羽根１２が回らない小さな風速で無方向な風況において、止まっているプロペラ羽根１２や姿勢調整翼１７、筐体１８を含む水平軸風力発電部１０が風から受ける抗力により発生する垂直な軸線周りのトルクが垂直回転軸２１を回転させ、第２の伝動機構２３を介して垂直回転軸２１の回転動力が伝動される第２の発電機２４が発電を行うことができる。
【００２７】
一方、プロペラ羽根１２が回る風速で指向性が高い風況においては、姿勢調整翼１７が揚力を発生して常に筐体１８の姿勢を方位調整し、水平軸風車１１を風上の方向へ向け続けるため、回転し続ける水平軸風車１１の回転動力が第１の伝動機構１５を介して伝動される第１の発電機１６が発電を行う。これより、水平軸風車１１のみを備える構成で、プロペラ羽根１２が回らない小さな風速で無方向な風況からプロペラ羽根１２が回る風速で指向性が高い風況に渡る幅広い風に対応して発電することができる。
【００２８】
更に、風車として水平軸風車１１のみを備える風力発電装置１では、特許文献１や特許文献２に記載されるような２種類以上の風車を備える風力発電装置とは異なり、回転水平軸１３が第１の発電機１６の入力軸と第１の伝動機構１５で直接接続され、且つ回転水平軸２１が第２の発電機２４の入力軸と第２の伝動機構２３で直接接続されているので、２つの発電機への伝動経路における機械損失を小さくすることができる。発電効率が向上することになる。
【００２９】
（第１の実施形態の変形例）
続いて前述した実施形態の変形例について述べる。前述した風力発電装置１と重複する構成については同一の符号を用いて説明を省略して、風力発電装置１と異なる構成のみを詳しく記載する。
【００３０】
変形例における風力発電装置１’は、２つの発電機（第１の発電機１６、第２の発電機２４）の起動トルク、２つの伝動機構（第１の伝動機構１５、第２の伝動機構２３）の増速比、プロペラ羽根１２が回転水平軸１３に対して発生するトルク、及び水平軸風力発電部１０が回転垂直軸２１に対して発生するトルクが所定の関係式を満足するように、これら要素の何れかを調整する点が風力発電装置１と異なっている。
【００３１】
まず、プロペラ羽根１２が風を受けて回転水平軸１３周りに発生するトルクをＴｈ（Ｎ・ｍ）、第１の発電機１６を回転させ始めるのに必要な起動トルクをＴ１（Ｎ・ｍ）、回転動力の入力軸が回転水平軸１２であって出力軸が第１の発電機の入力軸となる第１の伝動機構１５の増速比Ｇ１、水平軸風力発電部１０が回転垂直軸２１周りに発生するトルクをＴｖ（Ｎ・ｍ）、第２の発電機２４を回転させ始めるのに必要な起動トルクをＴ２（Ｎ・ｍ）、回転動力の入力軸が回転垂直軸２１であって出力軸が第２の発電機２４の入力軸となる第２の伝動機構２３の増速比をＧ２と表現する。
【００３２】
プロペラ型の水平軸風力発電装置のカットイン風速（発電できる最小の風速）は、通常３ｍ／ｓ以上に設定されていることが多い。１ｍ／ｓ以下の小さな風速では、水平軸風力発電部１０も回転しない。
【００３３】
そこで、風力発電装置１が受ける風の風速Ｗ（ｍ／ｓ）が１＜Ｗ＜３においてＴｈ＜Ｔ１×Ｇ１且つＴｖ＞Ｔ２×Ｇ２を満足するようにＴｈ、Ｔ１、Ｇ１の何れか１つとＴｖ、Ｔ２、Ｇ２の何れか１つとを少なくとも調整する。具体的には、関係式Ｔｈ＜Ｔ１×Ｇ１を満たすようにプロペラ羽根１２の形状寸法、第１の発電機１６の構造、第１の伝動機構１５の構造の何れかを変更し、且つ関係式Ｔｖ＞Ｔ２×Ｇ２を満足するように水平軸風力発電部１０の外形の形状寸法（即ちプロペラ羽根１２、姿勢調整翼１７、筐体１８の形状寸法）、第２の発電機２４の構造、第２の伝動機構２３の構造の何れかを変更する。
【００３４】
増速比Ｇ１である第１の伝動機構１５の入力軸（回転水平軸１２）にトルクＴｈが作用すると出力軸に出力トルクＴｈ（１／Ｇ１）が伝達される。もし、関係式Ｔｈ（１／Ｇ１）＜Ｔ１を満たさずにＴｈ（１／Ｇ１）≧Ｔ１となっていると、第１の伝動機構１５における出力トルクが第１の発電機１６の起動トルクＴ１以上となり、小さな風速で無方向な風況においてプロペラ羽根１２は間欠的にゆっくりと回転することになる。しかし、水平軸風力発電部１０のカットイン風速（３ｍ／ｓ以上）に達しない１＜Ｗ＜３の範囲では、第１の発電機１６で発電が行われないため回転水平軸１３の回転動力が無駄になってしまう。そればかりか、プロペラ羽根１２の受ける抗力は回転垂直軸２１を垂直な軸線周りに回転させるトルクＴｖの発生にほとんど寄与しない。
【００３５】
これに対して、本変形例に示すＴｈ（１／Ｇ１）＜Ｔ１即ちＴｈ＜Ｔ１×Ｇ１であれば、第１の伝動機構１５における出力トルクが第１の発電機１６の起動トルクを超えないので、プロペラ羽根１２が止まったままとなる。小さな風速で無方向な風況では、止まっているプロペラ羽根１２が刻々と風向の変わる風の抗力を受けて回転垂直軸２１を垂直な軸線周りに回転させるトルクＴｖの発生に寄与する。
【００３６】
そして、増速比Ｇ２である第２の伝動機構２３の入力軸（回転垂直軸２１）にトルクＴｖが作用すると出力軸に出力トルクＴｖ（１／Ｇ２）が伝達される。Ｔｖ（１／Ｇ２）＞Ｔｖ即ちＴｖ＞Ｔ２×Ｇ２であれば、第２の伝動機構２３における出力トルクが第２の発電機２４の起動トルクＴ２を超えて、第２の発電機２４の入力軸を回転させ発電が行われる。
【００３７】
以上より、関係式Ｔｈ＜Ｔ１×Ｇ１、Ｔｖ＞Ｔ２×Ｇ２を共に満たすことで、プロペラ羽根１２が止まったまま小風速範囲で受ける抗力により、プロペラ羽根１２が回転しない小風速範囲で回転垂直軸２１のみを確実に回転させることができる。
【００３８】
（第２の実施形態）
次に、図２を参照しながら、本発明の第２の実施形態である風力発電装置を説明する。図２は、風力発電装置２の構成を説明するための図である。前述した風力発電装置１と重複する構成については同一の符号を用いて説明を省略して、風力発電装置１と異なる構成のみを詳しく記載する。
【００３９】
第２の実施形態における風力発電装置２は、風速が前記水平軸風力発電部１０のカットイン風速に達しないことを検出すると回転水平軸１３の回転を制動する制動制御部３０を更に備えている点が風力発電装置１と異なっている。制動制御部３０は、風速計３１、制御装置３２、制動装置３３を有している。
【００４０】
風速計３１は、その上部が筐体１８の内部から外部へ突出するように配置され、下部は後述する制御装置３２に接続されている。外部に露出している部分で風力発電装置２に向かって流れる風の風速を検出し、風速の情報を制御装置３２へ伝達する。
【００４１】
制御装置３２は、筐体１８の内部に固定されており、配線３４を介して第１の発電機１６と接続され、配線３５を介して後述の制動装置３３と接続されている。風速計３１から受け取る風速の情報により、風速が水平軸風力発電部１０のカットイン風速（発電できる最小の風速）に達しないことを制御装置３２が検出すると、制御装置３２は制動装置３３へ制動信号を送信する。
【００４２】
制動装置３３は、筐体１８の内部に固定されており、制御装置３２から制動信号を受けて第１の発電機１６の入力軸の回転を制動する。第１の発電機１６の入力軸の回転が制動されると、その制動力が第１の伝動機構１５を介して回転水平軸１３へ伝達され、回転水平軸１３の回転も制動されて停止する。即ち、制動装置３３は回転水平軸１３の回転を制動する。回転を制動する具体的な手段は公知の技術を用いることができるが、本実施形態では第１の発電機１６の入力軸に環装された円盤たるブレーキロータを一対のブレーキパッドで挟み、その摩擦力で回転を制動するディスクブレーキを用いている。更に、第１の発電機１６を制動装置３３として用いることもできる。制御装置３２が配線３４を介して第１の発電機１６へ短絡信号を送って第１の発電機１６の出力端子を短絡させることにより、第１の発電機１６の入力軸の回転を制動することができる。
【００４３】
ここで、風速が水平軸風力発電部１０のカットイン風速に達しないことを検出すると直ちに制御装置３２が制動信号を送信するのではなく、カットイン風速に達しない状態が所定の時間だけ継続されることを確認すると制御装置３２が制動信号を制動装置３３へ送信する動作がより好ましい。
【００４４】
以上の構成を有する制動制御部３０を風力発電装置２は備えているので、風速がカットイン風速に達しない状況では制動制御部３０により回転水平軸１３の回転が制動されて、回転水平軸１３に取り付けられているプロペラ羽根１２が止まったままとなる。小さな風速で無方向な風況でプロペラ羽根１２が止まっていると、刻々と風向の変わる風からプロペラ羽根１２が受ける抗力の全てが回転垂直軸２１を垂直な軸線周りに回転させるトルクＴｖの発生に寄与する。即ち、制動制御部３０がプロペラ羽根１２を確実に停止させることにより、カットイン風速に達しない小風速範囲では回転垂直軸２１の回転が促進されて発電することができる。
【００４５】
なお、本発明は述べてきた実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想から逸脱しない範囲で同様な作用効果を奏する他の形態へ適宜変更することができる。例えば、本実施形態では水平軸風車１１を第１の発電機１６よりも風上の位置に配置されるアップウィンド型として説明したが、水平軸風車１１を第１の発電機１６よりも風下の位置に配置するダウンウィンド型の風車としてもよい。また、本実施形態では姿勢調整翼１７を回転垂直軸２１に対して水平軸風車１１とは反対の位置に配置した尾翼として説明したが、姿勢調整翼１７が回転垂直軸２１に対して水平軸風車１１と同じ側に配置される構成としてもよい。更に、小型の風力発電装置への適用を題材として本発明を説明してきたが、中型や大型の風力発電装置に本発明を適用しても構わない。
【実施例】
【００４６】
以下、本発明を実施例に基づき説明するが、本発明はこれら実施例に限定されない。異なる構成を有する４つの風力発電装置（実施例１〜２、比較例１〜２）を南北に沿って等間隔（５ｍ間隔）に並べて設置し、２つの風況Ａ、Ｂにおける各々の風力発電装置の発電量を同時に測定した。風況Ａは、西からのほぼ一定の風向の風が風速３〜１０．５ｍ／ｓの範囲で変動しながら吹いている状況であった。風況Ｂは、風向が安定せずに定まらない無風向な状況であり、風速は０〜２．６ｍ／ｓの範囲で変動していた。風況Ａで４時間測定した発電量と、風況Ｂで４時間測定した発電量と、を合算してその総発電量を比較した。比較には、風況Ａにおける実施例１の発電量を基準値１として、この基準値に対する比で各発電量を発電比率として表現した。
【００４７】
（実施例１〜２）
実施例１では、実施形態１の変形例に示した風力発電装置１’を用いた。実施例２では、実施形態２に示した風力発電装置２を用いた。実施例１〜２ともに水平軸風力発電部１０のカットイン風速は３ｍ／ｓに設定されていた。各々の結果を表１に示す。
【００４８】
（比較例１）
比較例１では、実施形態１に示した風力発電装置１と同様の構成から第２の伝動機構２３と第２の発電機２４を取り外した構成を有する風力発電装置を用いた。即ち、水平軸風力発電部１０の水平軸風車１１が回転する動力のみで発電する単純な水平軸風力発電装置の構成である。比較例１でも水平軸風車の動力で発電する水平軸風力発電部のカットイン風速は３ｍ／ｓに設定されていた。結果を表１に示す。
【００４９】
（比較例２）
比較例２では水平軸風車と垂直軸風車の両方を備える風力発電装置として、実施形態１に示した風力発電装置１の水平軸風力発電部１０から第１の発電機１６を取り外し、配線１９とロータリージョイント２５を撤去した上、水平軸風力発電部１０と回転垂直軸２１を切り離し、代わりにロータリージョイント２５の位置に第１の発電機１６をその入力軸が鉛直上向きとなるように配置して配線２７と接続し、この入力軸を回転垂直軸２１の貫通孔を通して上方へ延長させ上端を第１の伝動機構１５と伝動可能に接続して水平軸風車１１の動力により第１の発電機１６が発電すると共に、この入力軸に水平軸風力発電部１０を支持させ、更に水平軸風力発電部１０から切り離された回転垂直軸２１が筐体２６の外部へ突出している外筒面に垂直軸風車羽根を取り付けて、この垂直軸風車羽根が風を受けて生じる動力を回転垂直軸２１及び第２の伝動機構２３を介して第２の発電機２４へ伝えて発電する構造の風力発電装置（特許文献１の実施形態１に開示されている風力発電装置と同様の構成を有する風力発電装置）を用いた。比較例２でも水平軸風車の動力で発電する水平軸風力発電部のカットイン風速は３ｍ／ｓに設定されていた。結果を表１に示す。
【００５０】
【表１】
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【００５１】
表１より、実施例１〜２の総発電量が比較例１〜２の総発電量を上回っていることが確認できた。水平軸風車１１が回転する動力のみで発電する比較例１がカットイン風速に達しない小風速で無方向な風況Ｂにおいて発電量０なのに対して、実施例１〜２は風況Ｂにおいて発電が行われ総発電量が増加している。特に、実施例２では制動制御部３０によるプロペラ羽根１２の制動が回転垂直軸２１の回転を促進して、実施例１よりも風況Ｂにおける発電量が増加し総発電量が最大となった。
【００５２】
一方、水平軸風車と垂直軸風車の両方を備えた比較例２は、水平軸風車のみで発電する比較例１よりも総発電量が上回ったが、水平軸風車の動力を発電機へ伝動する機構が複雑なため水平軸風車の動力が機械損失で相対的に大きく減少して、風況Ａにおける発電量が実施例１〜２よりも少なくなっている。このため、垂直軸風車の存在により風況Ｂでの発電量が最大となっているにも関わらず、比較例２の総発電量は実施例１〜２に及ばない結果となった。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
異なる形態の風車を複数設けることなく幅広い風に対応して発電することができるので、特に小型の風力発電装置に利用可能である。
【符号の説明】
【００５４】
１、２・・・風力発電装置、１０・・・水平軸風力発電部、１１・・・水平軸風車、１２・・・プロペラ羽根、１３・・・回転水平軸、１４、２２・・・軸受、１５・・・第１の伝動機構、１６・・・第１の発電機、１７・・・姿勢調整翼、１８、２６・・・筐体、１９、２７、２８、３４、３５・・・配線、２０・・・固定部、２１・・・回転垂直軸、２３・・・第２の伝動機構、２４・・・第２の発電機、２５・・・ロータリージョイント、３０・・・制動制御部、３１・・・風速計、３２・・・制御装置、３３・・・制動装置
【図１】
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【図２】
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