(57)【要約】【課題】強風時の風力エネルギーを発電に利用可能な風力発電用風車および風力発電方法を提供する。【解決手段】アーム１３が、ブレード１２の支柱１１からの距離を伸縮可能に、支柱１１とブレード１２とを接続している。ガイド１４が、筒状であり、支柱１１の側部に取り付けられて支柱１１から突出する方向に伸び、支柱１１側より先端側１４ａが高くなるよう傾斜して設けられている。スライダ１５が、ガイド１４の内部にスライド可能に、重力により支柱１１方向に付勢されて設けられている。伝動部材１６が、スライダ１５が常態で支柱１１に近い位置にあるとき、ブレード１２を支柱１１から離れた位置に配置し、スライダ１５が遠心力で支柱１１から離れた位置にあるとき、ブレード１２を支柱１１に近い位置に配置するよう設けられている。磁石１６が、ブレード１２の常態位置から支柱１１方向への移動に吸引力により抵抗を与えるよう設けられている。【選択図】図１
2006037753.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支柱に取り付けられたブレードに風を受けて回転し、その回転により発電するための風力発電用風車であって、
アームとガイドとスライダと伝動部材とを有し、
前記アームは前記ブレードの前記支柱からの距離を伸縮可能に前記支柱と前記ブレードとを接続し、
前記ガイドは前記支柱の側部に取り付けられて前記支柱から突出する方向に伸び、
前記スライダは前記ガイドに対してその長さ方向にスライド可能に支柱方向に付勢されて設けられ、
前記伝動部材は前記スライダが常態で前記支柱に近い位置にあるとき前記ブレードを前記支柱から離れた位置に配置し、前記スライダが遠心力で前記支柱から離れた位置にあるとき前記ブレードを前記支柱に近い位置に配置するよう構成されていることを、
特徴とする風力発電用風車。
【請求項２】
前記支柱は第１支柱部と第２支柱部とから成り、前記第１支柱部と前記第２支柱部との相対運動により伸縮可能に構成され、
前記アームは、前記第１支柱部と前記ブレードとを接続する第１アームと、前記第２支柱部と前記ブレードとを接続する第２アームとから成り、前記支柱が縮んだとき前記ブレードを前記支柱から離れた位置に配置し、前記支柱が伸びたとき前記ブレードを前記支柱に近い位置に配置するよう構成され、
前記ガイドは前記第２支柱部の側部に取り付けられて前記第２支柱部から突出する方向に伸び、
前記伝動部材は前記スライダが常態で前記第２支柱部に近い位置にあるとき前記支柱を縮め、前記スライダが遠心力で前記第２支柱部から離れた位置にあるとき前記支柱を伸ばすよう前記スライダと前記第１支柱部とを接続していることを、
特徴とする請求項１記載の風力発電用風車。
【請求項３】
前記伝動部材はワイヤから成り、前記スライダが常態で前記支柱に近い位置にあるとき前記ブレードを前記支柱から離れた位置に配置可能に伸び、前記スライダが遠心力で前記支柱から離れた位置にあるとき前記ブレードを引張って前記支柱に近い位置に配置するよう前記スライダと前記ブレードまたは前記アームとを接続していることを、
特徴とする請求項１記載の風力発電用風車。
【請求項４】
前記ブレードの常態位置から支柱方向への移動に吸引力により抵抗を与える磁石を有し、
前記アームは前記ブレードが前記支柱に対し平行運動するよう前記支柱と前記ブレードとを接続し、
前記ガイドは筒状であって前記支柱を垂直に設置したとき支柱側より先端側が高くなるよう傾斜し、前記スライダは前記ガイドの内部にスライド可能に設けられて重力により支柱方向に付勢され、前記ガイドの内部底面に前記スライダの常態位置から先端側への移動に抵抗を与える段差が設けられていることを、
特徴とする請求項１，２または３記載の風力発電用風車。
【請求項５】
支柱にアームにより取り付けられたブレードに風を受けて前記支柱を回転させ、その回転により発電させる風力発電方法であって、
前記ブレードを高速で回転するとき前記支柱に近い位置に配置させ、低速で回転するとき前記支柱から離れた位置に配置させることを、
特徴とする風力発電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力発電用風車および風力発電方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の垂直軸型の風力発電用風車として、風力エネルギーを効果的に回転運動に変換するために、アームの放射方向に対するブレードの開閉角度を所定の範囲に制限するものがある（例えば、特許文献１参照）。また、起動時や低風速域でも風車を効率よく回すために、ブレードが低いレイノルズ数で高い揚力係数を備えた翼型であり、翼の下面の後縁部に切欠部が形成されたものもある（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１３８４０号公報
【特許文献２】特開２００４−１０８３３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の特許文献１または２記載の風力発電用風車は、台風などによる強風で風車が回転しすぎて壊れるため、所定の風速を超える強風時には、強制的に風車の回転を止めている。このため、強風時の風力エネルギーを全く利用することができないという課題があった。
【０００５】
本発明は、このような課題に着目してなされたもので、強風時の風力エネルギーを発電に利用可能な風力発電用風車および風力発電方法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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明に係る風力発電用風車は、支柱に取り付けられたブレードに風を受けて回転し、その回転により発電するための風力発電用風車であって、アームとガイドとスライダと伝動部材とを有し、前記アームは前記ブレードの前記支柱からの距離を伸縮可能に前記支柱と前記ブレードとを接続し、前記ガイドは前記支柱の側部に取り付けられて前記支柱から突出する方向に伸び、前記スライダは前記ガイドに対してその長さ方向にスライド可能に支柱方向に付勢されて設けられ、前記伝動部材は前記スライダが常態で前記支柱に近い位置にあるとき前記ブレードを前記支柱から離れた位置に配置し、前記スライダが遠心力で前記支柱から離れた位置にあるとき前記ブレードを前記支柱に近い位置に配置するよう構成されていることを、特徴とする。
【０００７】
本発明に係る風力発電用風車では、無風のとき、常態でスライダが支柱方向に付勢されて支柱に近い位置にある。このとき、伝動部材により、ブレードは支柱から離れた位置に配置される。ブレードは、風を受けると支柱を回転させる。このとき、スライダは、ガイドの回転による遠心力を受け、遠心力が付勢力を上回ると、ガイドに対しスライドし、支柱から離れた方向に移動する。スライダのスライドに応じて、伝動部材により、ブレードは支柱に近い位置に配置される。ブレードが支柱に近づくと、同じ回転数で支柱を回転させるために、より大きな風力を必要とする。このため、ブレードが常態の位置にあるときと比べて、同じ風速に対する支柱の回転数が低下する。これにより、強風時にかかる負担を減らして壊れにくくすることができ、強風時にも回転を止めずに風力エネルギーを発電に有効利用することができる。
【０００８】
本発明に係る風力発電用風車で、ブレードは支柱から離れた常態位置にあるとき風を最も受けやすい状態となり、常態位置より支柱に近い位置にあるとき風を受けにくい状態となることが好ましい。
【０００９】
本発明に係る風力発電用風車は、前記支柱は第１支柱部と第２支柱部とから成り、前記第１支柱部と前記第２支柱部との相対運動により伸縮可能に構成され、前記アームは、前記第１支柱部と前記ブレードとを接続する第１アームと、前記第２支柱部と前記ブレードとを接続する第２アームとから成り、前記支柱が縮んだとき前記ブレードを前記支柱から離れた位置に配置し、前記支柱が伸びたとき前記ブレードを前記支柱に近い位置に配置するよう構成され、前記ガイドは前記第２支柱部の側部に取り付けられて前記第２支柱部から突出する方向に伸び、前記伝動部材は前記スライダが常態で前記第２支柱部に近い位置にあるとき前記支柱を縮め、前記スライダが遠心力で前記第２支柱部から離れた位置にあるとき前記支柱を伸ばすよう前記スライダと前記第１支柱部とを接続していてもよい。
【００１０】
この支柱が第１支柱部と第２支柱部とから成る構成では、無風のとき、常態でスライダが支柱方向に付勢されて支柱に近い位置にある。このとき、伝動部材により支柱が縮み、ブレードは支柱から離れた位置に配置される。ブレードは、風を受けると支柱を回転させる。このとき、スライダは、ガイドの回転による遠心力を受け、遠心力が付勢力を上回ると、ガイドに対しスライドし、支柱から離れた方向に移動する。スライダのスライドに応じて、伝動部材により支柱が伸び、ブレードは支柱に近い位置に配置される。ブレードが支柱に近づくと、同じ回転数で支柱を回転させるために、より大きな風力を必要とする。このため、ブレードが常態の位置にあるときと比べて、同じ風速に対する支柱の回転数が低下する。これにより、強風時にかかる負担を減らして壊れにくくすることができ、強風時にも回転を止めずに風力エネルギーを発電に有効利用することができる。
【００１１】
また、本発明に係る風力発電用風車は、前記伝動部材はワイヤから成り、前記スライダが常態で前記支柱に近い位置にあるとき前記ブレードを前記支柱から離れた位置に配置可能に伸び、前記スライダが遠心力で前記支柱から離れた位置にあるとき前記ブレードを引張って前記支柱に近い位置に配置するよう前記スライダと前記ブレードまたは前記アームとを接続していてもよい。
【００１２】
この伝動部材がワイヤから成る構成では、無風のとき、常態でスライダが支柱方向に付勢されて支柱に近い位置にある。このとき、ワイヤから成る伝動部材が伸びて、ブレードは支柱から離れた位置に配置される。ブレードは、風を受けると支柱を回転させる。このとき、スライダは、ガイドの回転による遠心力を受け、遠心力が付勢力を上回ると、ガイドに対しスライドし、支柱から離れた方向に移動する。スライダのスライドに応じて、伝動部材がブレードを引っ張り、ブレードは支柱に近い位置に配置される。ブレードが支柱に近づくと、同じ回転数で支柱を回転させるために、より大きな風力を必要とする。このため、ブレードが常態の位置にあるときと比べて、同じ風速に対する支柱の回転数が低下する。これにより、強風時にかかる負担を減らして壊れにくくすることができ、強風時にも回転を止めずに風力エネルギーを発電に有効利用することができる。
【００１３】
本発明に係る風力発電用風車は、前記ブレードの常態位置から支柱方向への移動に吸引力により抵抗を与える磁石を有し、前記アームは前記ブレードが前記支柱に対し平行運動するよう前記支柱と前記ブレードとを接続し、前記ガイドは筒状であって前記支柱を垂直に設置したとき支柱側より先端側が高くなるよう傾斜し、前記スライダは前記ガイドの内部にスライド可能に設けられて重力により支柱方向に付勢され、前記ガイドの内部底面に前記スライダの常態位置から先端側への移動に抵抗を与える段差が設けられていることが好ましい。
【００１４】
この磁石と段差を有する構成では、スライダに作用する遠心力が、磁石の吸引力およびスライダが段差を乗り越えるのに必要な力を超えるまでは、ブレードが常態位置に留まる。このため、所定の風速より風が弱いときは、風速に対する回転効率がよい常態位置にブレードが配置され、風力エネルギーを効率よく発電に利用することができる。所定の風速を超える強風時には、ブレードは支柱方向に移動する。
【００１５】
本発明に係る風力発電方法は、支柱にアームにより取り付けられたブレードに風を受けて前記支柱を回転させ、その回転により発電させる風力発電方法であって、前記ブレードを高速で回転するとき前記支柱に近い位置に配置させ、低速で回転するとき前記支柱から離れた位置に配置させることを、特徴とする。
【００１６】
本発明に係る風力発電方法では、無風のとき、ブレードは回転せず、常態で支柱から離れた位置に配置される。ブレードは、風を受けて高速で回転するとき支柱に近い位置に配置されるため、同じ回転数で支柱を回転させるために、より大きな風力を必要とする。このため、ブレードが常態の位置にあるときと比べて、同じ風速に対する支柱の回転数が低下する。これにより、強風時にかかる負担を減らして壊れにくくすることができ、強風時にも回転を止めずに風力エネルギーを発電に有効利用することができる。
本発明に係る風力発電方法は、本発明に係る風力発電用風車により好適に実施される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、強風時の風力エネルギーを発電に利用可能な風力発電用風車および風力発電方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面に基づき、本発明の実施の形態について説明する。
図１乃至図７は、本発明の第１の実施の形態の風力発電用風車および風力発電方法を示している。
図１乃至図７に示すように、風力発電用風車１０は、支柱１１とブレード１２とアーム１３とガイド１４とスライダ１５と伝動部材１６と抵抗部材１７とを有している。
【００１９】
図１、図４乃至図７に示すように、支柱１１は、第１支柱部１８と第２支柱部１９とから成り、設置部に鉛直に設置されている。第１支柱部１８は、スチール製で上端の開口が塞がれた円筒形状を成している。第２支柱部１９は、スチール製で円筒形状を成し、外径が第１支柱部１８の内径よりやや小さく形成されている。支柱１１は、第２支柱部１９の上部に第１支柱部１８を被せて、第１支柱部１８と第２支柱部１９との相対運動により伸縮可能に構成されている。
【００２０】
図１および図２に示すように、ブレード１２は、４枚から成り、ジャイロミル型風車のブレード１２から成っている。ブレード１２は、風力を効果的に回転方向への推進力にするよう、回転方向側の側縁部１２ａを外側に曲げ、外面に対して直角方向から受ける風力を回転の推進力にするよう、回転方向と反対側の側縁部１２ｂを内側に曲げた形状を有している。ブレード１２は、支柱１１から最も離れた常態位置Ａにあるとき風を最も受けやすい状態となり、常態位置Ａより支柱１１に近い位置Ｃにあるとき風を受けにくい状態となるよう構成されている。
【００２１】
図１、図４乃至図７に示すように、アーム１３は、支柱１１とブレード１２とを接続している。アーム１３は、第１支柱部１８とブレード１２とを接続する第１アーム２０と、第２支柱部１９とブレード１２とを接続する第２アーム２１とから成っている。第１アーム２０および第２アーム２１は、全て同じ長さである。第１アーム２０は４対から成り、各対ごとに第１支柱部１８の周囲の９０度ずつずれた位置に配置されている。第１アーム２０の各対は、それぞれ一端２０ａが第１支柱部１８の上端１８ａと中間位置１８ｂとに縦方向に間隔をあけて設けられた突起２２に、支柱１１の中心軸を含む平面内で回転可能に取り付けられている。第１アーム２０の各対は、それぞれ他端２０ｂが各ブレード１２の上部１２ａと中間位置１２ｂとに縦方向に間隔をあけて設けられた突起２３に、支柱１１の中心軸を含む平面内で回転可能に取り付けられている。第１アーム２０の各対は、互いに平行をなし、平行運動機構を構成している。第２アーム２１は４本から成り、それぞれ一端２１ａが第１支柱１１の各突起の延長上にある第２支柱１１の側部の突起２４に、支柱１１の中心軸を含む平面内で回転可能に取り付けられている。第２アーム２１は、それぞれ他端２１ｂが各ブレード１２の各突起の延長上の下部１２ｃに設けられた突起２５に、支柱１１の中心軸を含む平面内で回転可能に取り付けられている。
【００２２】
第１アーム２０および第２アーム２１は、支柱１１に対し垂直をなすとき、ブレード１２を支柱１１から最も離れた位置Ａに位置付け、支柱１１に対して傾斜してブレード１２を支柱１１に近い位置Ｃまで近づけることができ、ブレード１２の支柱１１からの距離を伸縮可能に構成されている。
【００２３】
図１および図３に示すように、ガイド１４は、薄く細長い筒状であり、内部に長さ方向に沿った中空部２６を有している。ガイド１４は、第２支柱部１９の側部に９０度間隔で４本取り付けられ、それぞれ第２支柱部１９から放射状に突出する方向に伸びている。各ガイド１４は、支柱１１側より先端側１４ａがやや高くなるよう傾斜して取り付けられており、中空部２６の底面も先端側がやや高くなるよう傾斜している。各ガイド１４は、中空部２６の底面に段差２７が設けられている。なお、第２支柱部１９は、側壁に内部１９ａと各ガイド１４の中空部２６とを連通する４つの連通孔２８を有している。
【００２４】
図３に示すように、スライダ１５は、分銅から成り、ガイド１４の中空部２６にスライド可能に設けられている。スライダ１５は、重力により支柱１１方向に付勢されて設けられている。スライダ１５は、ガイド１４の段差２７により、支柱１１側の常態位置ａから先端側１４ａへの移動に抵抗が与えられている。
【００２５】
図３乃至図７に示すように、伝動部材１６は、移動桿２９と滑車３０とワイヤ３１とを有している。移動桿２９は、一端２９ａが第１支柱部１８の内部の上端面に固定され、他端２９ｂが第２支柱部１９の内部１９ａに設けられている。移動桿２９は、支柱１１の内部で支柱１１の長さ方向に移動して、支柱１１を伸縮可能に設けられている。移動桿２９は、支柱１１が最大に伸びたときにも、他端２９ｂが第２支柱部１９の内部１９ａで連通孔２８より下部側に配置されるようになっている。
【００２６】
滑車３０は、第２支柱部１９の各連通孔２８の位置にそれぞれ１つずつ、全部で４つ設けられている。各滑車３０は、第２支柱部１９の内部１９ａと各ガイド１４の中空部２６とにかけて、支柱１１の中心軸を含む平面内で回転するよう設けられている。ワイヤ３１は、各滑車３０を介して、各スライダ１５と移動桿２９の他端２９ｂとを接続している。伝動部材１６は、移動桿２９およびワイヤ３１により、スライダ１５と第１支柱部１８とを接続している。
【００２７】
伝動部材１６は、スライダ１５が常態で第２支柱部１９に近い位置ａにあるとき、移動桿２９が最下部に位置して支柱１１を縮め、ブレード１２を支柱１１から離れた位置Ａに配置するよう構成されている。伝動部材１６は、スライダ１５が遠心力で第２支柱部１９から離れた位置ｃにあるとき、ワイヤ３１に引っ張られて移動桿２９が上方に移動し支柱１１を伸ばし、ブレード１２を支柱１１に近い位置Ｃに配置するよう構成されている。
【００２８】
図５乃至図７に示すように、抵抗部材１７は、４つのＬ字型の部材から成る。各抵抗部材１７は、一方の腕部１７ａが各第２アーム２１の下部に固定され、他方の腕部１７ｂが各第２アーム２１の一端２１ａから垂直に下側に突出するよう固定されている。各抵抗部材１７は、他方の腕部１７ｂの先端に磁石３２を有している。各抵抗部材１７は、第２アーム２１が支柱１１の長さ方向に対して垂直でブレード１２が常態位置Ａにあるとき、磁石３２が第２支柱部１９に吸着するよう構成されている。磁石３２は、ブレード１２の常態位置Ａから支柱１１方向への移動に、吸引力により抵抗を与えるようになっている。
なお、風力発電用風車１０は、第２支柱部１９の下部に発電機（図示せず）が取り付けられている。発電機は、第２支柱部１９の回転エネルギーを、電気エネルギーに変換して発電するよう構成されている。
【００２９】
次に、作用について説明する。
風力発電用風車１０および風力発電方法では、図２、図３、図４および図７に示すように、無風のとき、常態でスライダ１５が支柱１１方向に付勢されて支柱１１に近い位置ａにある。このとき、移動桿２９が最下部に位置して支柱１１が縮み、ブレード１２は支柱１１から離れた位置Ａに配置される。ブレード１２は、風を受けると支柱１１を回転させる。このとき、スライダ１５は、ガイド１４の回転による遠心力を受ける。その遠心力が付勢力を上回り、かつ磁石３２の吸引力およびスライダ１５が段差２７を乗り越えるのに必要な力を超えるまでは、ブレード１２が常態位置Ａに留まる。このため、所定の風速より風が弱いときは、風速に対する回転効率がよい常態位置Ａにブレード１２が配置され、風力エネルギーを効率よく発電に利用することができる。
【００３０】
所定の風速を超えると、図３、図５および図７に示すように、スライダ１５は、ガイド１４に対しスライドし、支柱１１から離れた方向に移動して、位置ｂに配置される。スライダ１５のスライドに応じて、ワイヤ３１が引っ張られ、移動桿２９が上方に移動して支柱１１が伸び、ブレード１２は位置Ｂに配置される。ブレード１２がさらに強い風を受けると、図２、図３、図６および図７に示すように、スライダ１５がさらに支柱１１から離れた方向に移動して、位置ｃに配置される。スライダ１５のスライドに応じて、ワイヤ３１がさらに引っ張られ、移動桿２９が上方に移動して支柱１１が伸び、ブレード１２は支柱１１に近い位置Ｃに配置される。
【００３１】
このように、ブレード１２が支柱１１に近づくと、同じ回転数で支柱１１を回転させるために、より大きな風力を必要とする。このため、ブレード１２が常態の位置Ａにあるときと比べて、同じ風速に対する支柱１１の回転数が低下する。これにより、強風時にかかる負担を減らして壊れにくくすることができ、強風時にも回転を止めずに風力エネルギーを発電に有効利用することができる。
【００３２】
風が弱まり、遠心力が付勢力を下回ると、付勢力によりスライダ１５が支柱１１に近づく方向に移動し、移動桿２９が下方に移動して支柱１１が縮み、ブレード１２が支柱１１から離れる方向に移動する。ブレード１２が常態位置Ａに近づくと、磁石３２が吸引力により支柱１１に吸着する。このとき、スライダ１５が支柱１１に近い常態位置ａに戻り、移動桿２９が最下部まで移動して支柱１１が縮み、ブレード１２が支柱１１から離れた常態位置Ａまで戻る。これにより、常態位置Ａにブレード１２が戻るのが早くなり、風力エネルギーを効率よく発電に利用することができる。
【００３３】
風力発電用風車１０は、風の力だけでブレード１２を動かして、破損しないようにブレード１２の回転を制御することができる。このため、ブレード１２を動かすエネルギーや、強風時に回転を止めるエネルギーが不要である。これにより、エネルギーの無駄がなく、自動化することができる。また、メンテナンス時以外に発電を止める必要がなく、効率的である。
なお、支柱１１は、磁石３２の当たる部分が磁石を吸着させるようになっていれば、スチール以外の非鉄金属などから成っていてもよい。例えば、支柱１１をアルミニウムで構成し、磁石３２の当たる部分にスチール板を貼り付けるようにしてもよい。
【００３４】
図８乃至図１０は、本発明の第２の実施の形態の風力発電用風車および風力発電方法を示している。
図８乃至図１０に示すように、風力発電用風車５０は、支柱５１とブレード５２とアーム５３とガイド５４とスライダ５５と伝動部材５６と抵抗部材５７とを有している。
【００３５】
図８に示すように、支柱５１は、スチール製で円筒形状を成し、設置部に鉛直に設置されている。支柱５１は、上端５１ａとの間に隙間５８を開けて上端５１ａの開口の上方を覆うキャップ５９を有している。
ブレード５２は、４枚から成り、ジャイロミル型風車のブレード５２から成っている。ブレード５２は、支柱５１から最も離れた常態位置Ａにあるとき風を最も受けやすい状態となり、常態位置Ａより支柱５１に近い位置Ｃにあるとき風を受けにくい状態となるよう構成されている。
【００３６】
図８および図１０に示すように、アーム５３は、支柱５１とブレード５２とを接続している。アーム５３は、全て同じ長さであり、３本を一組として、全部で４組１２本から成る。アーム５３は、各組ごとに支柱５１の周囲の９０度ずつずれた位置に配置されている。各組のアーム５３は、それぞれ一端５３ａが支柱５１の上部５１ｂと中間位置５１ｃと下部５１ｄとに縦方向に間隔をあけて設けられた突起６０に、支柱５１の中心軸を含む平面内で回転可能に取り付けられている。各組のアーム５３は、それぞれ他端５３ｂが各ブレード５２の上部５２ａと中間位置５２ｂと下部５２ｃとに縦方向に間隔をあけて、支柱５１の中心軸を含む平面内で回転可能に取り付けられている。各組のアーム５３は、互いに平行をなし、平行運動機構を構成している。各アーム５３は、支柱５１に対し垂直をなすとき、ブレード５２を支柱５１から最も離れた位置Ａに位置付け、支柱５１に対して傾斜してブレード５２を支柱５１に近い位置Ｃまで近づけることができ、ブレード５２の支柱５１からの距離を伸縮可能に構成されている。
【００３７】
図８乃至図１０に示すように、ガイド５４は、薄く細長い筒状であり、内部に長さ方向に沿った中空部６１を有している。ガイド５４は、支柱５１の側部に９０度間隔で４本取り付けられ、それぞれ支柱５１から放射状に突出する方向に伸びている。各ガイド５４は、支柱５１側より先端側５４ａがやや高くなるよう傾斜して取り付けられており、中空部６１の底面も先端側がやや高くなるよう傾斜している。各ガイド５４は、中空部６１の底面に段差６２が設けられている。なお、支柱５１は、側壁に内部５１ｅと各ガイド５４の中空部６１とを連通する４つの連通孔（図示せず）を有している。
【００３８】
スライダ５５は、分銅から成り、ガイド５４の中空部６１にスライド可能に設けられている。スライダ５５は、重力により支柱５１方向に付勢されて設けられている。スライダ５５は、ガイド５４の段差６２により、支柱５１側の常態位置ａから先端側５４ａへの移動に抵抗が与えられている。
【００３９】
図８および図１０に示すように、伝動部材５６は、第１滑車６３と第２滑車６４とワイヤ６５とを有している。第１滑車６３は、各ガイド５４の中空部６１に１つずつ、全部で４つ設けられている。各第１滑車６３は、支柱５１の内部５１ｅと各ガイド５４の中空部６１とにかけて、支柱５１の中心軸を含む平面内で回転するよう設けられている。第２滑車６４は、支柱５１の上端５１ａに４つ設けられており、それぞれ支柱５１の各突起６０の延長上に取り付けられている。各第２滑車６４は、支柱５１の内部５１ｅとキャップ５９の隙間５８とにかけて、それぞれアーム５３の各組と支柱５１の中心軸とを含む平面内で回転するよう設けられている。ワイヤ６５は、各第１滑車６３および各第２滑車６４を介して、各スライダ５５と各ブレード５２とを接続している。伝動部材５６は、スライダ５５が常態で支柱５１に近い位置ａにあるとき、ブレード５２を支柱５１から離れた位置Ａに配置可能にワイヤ６５が伸び、スライダ５５が遠心力で支柱５１から離れた位置ｃにあるとき、ワイヤ６５がブレード５２を引張って支柱５１に近い位置Ｃに配置するよう構成されている。
【００４０】
抵抗部材５７は、４つのＬ字型の部材から成る。各抵抗部材５７は、一方の腕部５７ａが最下部の４本のアーム５３に固定され、他方の椀部５７ｂが最下部の各アーム５３の一端５３ａから垂直に下側に突出するよう固定されている。各抵抗部材５７は、他方の腕部５７ｂの先端に磁石６６を有している。各抵抗部材５７は、アーム５３が支柱５１の長さ方向に対して垂直でブレード５２が常態位置Ａにあるとき、磁石６６が支柱５１に吸着するよう構成されている。磁石６６は、ブレード５２の常態位置Ａから支柱５１方向への移動に、吸引力により抵抗を与えるようになっている。
なお、風力発電用風車５０は、支柱５１の下部に発電機（図示せず）が取り付けられている。発電機は、支柱５１の回転エネルギーを、電気エネルギーに変換して発電するよう構成されている。
【００４１】
次に、作用について説明する。
図８乃至図１０に示すように、風力発電用風車５０および風力発電方法では、無風のとき、常態でスライダ５５が支柱５１方向に付勢されて支柱５１に近い位置ａにある。このとき、伝動部材５６のワイヤ６５が伸びて、ブレード５２は支柱５１から離れた位置Ａに配置される。ブレード５２は、風を受けると支柱５１を回転させる。このとき、スライダ５５は、ガイド５４の回転による遠心力を受ける。その遠心力が付勢力を上回り、かつ磁石６６の吸引力およびスライダ５５が段差６２を乗り越えるのに必要な力を超えるまでは、ブレード５２が常態位置Ａに留まる。このため、所定の風速より風が弱いときは、風速に対する回転効率がよい常態位置Ａにブレード５２が配置され、風力エネルギーを効率よく発電に利用することができる。
【００４２】
所定の風速を超えると、スライダ５５は、ガイド５４に対しスライドし、支柱５１から離れた方向に移動して、位置ｂに配置される。スライダ５５のスライドに応じて、伝動部材５６のワイヤ６５がブレード５２を引っ張り、ブレード５２は位置Ｂに配置される。ブレード５２がさらに強い風を受けると、スライダ５５がさらに支柱５１から離れた方向に移動して、位置ｃに配置される。スライダ５５のスライドに応じて、伝動部材５６のワイヤ６５がさらにブレード５２を引っ張り、ブレード５２は支柱５１に近い位置Ｃに配置される。
【００４３】
このように、ブレード５２が支柱５１に近づくと、同じ回転数で支柱５１を回転させるために、より大きな風力を必要とする。このため、ブレード５２が常態の位置Ａにあるときと比べて、同じ風速に対する支柱５１の回転数が低下する。これにより、強風時にかかる負担を減らして壊れにくくすることができ、強風時にも回転を止めずに風力エネルギーを発電に有効利用することができる。
【００４４】
風が弱まり、遠心力が付勢力を下回ると、付勢力によりスライダ５５が支柱５１に近づく方向に移動し、重力によりブレード５２が支柱５１から離れる方向に移動する。ブレード５２が常態位置Ａに近づくと、磁石６６が吸引力により支柱５１に吸着する。このとき、スライダ５５が支柱５１に近い常態位置ａに戻り、ワイヤ６５が伸びた状態で、ブレード５２が支柱５１から離れた常態位置Ａまで戻る。これにより、常態位置Ａにブレード５２が戻るのが早くなり、風力エネルギーを効率よく発電に利用することができる。
【００４５】
風力発電用風車５０は、風の力だけでブレード５２を動かして、破損しないようにブレード５２の回転を制御することができる。このため、ブレード５２を動かすエネルギーや、強風時に回転を止めるエネルギーが不要である。これにより、エネルギーの無駄がなく、自動化することができる。また、メンテナンス時以外に発電を止める必要がなく、効率的である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の第１の実施の形態の風力発電用風車を示す斜視図である。
【図２】図１に示す風力発電用風車の支柱、ブレードおよびアームを示す平面図である。
【図３】図１に示す風力発電用風車のガイドの中空部を示す（ａ）平面図、（ｂ）縦断面図である。
【図４】図１に示す風力発電用風車の無風時の状態を示す縦断面図である。
【図５】図１に示す風力発電用風車の風が吹いたときの状態を示す縦断面図である。
【図６】図１に示す風力発電用風車の強風時の状態を示す縦断面図である。
【図７】図１に示す風力発電用風車の無風時から強風時の状態を示す縦断面図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態の風力発電用風車の無風時から風が吹いたときの状態を示す縦断面図である。
【図９】図８に示す風力発電用風車のガイドの中空部を示す（ａ）平面図、（ｂ）縦断面図である。
【図１０】図８に示す風力発電用風車の無風時から強風時の状態を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１０  風力発電用風車
１１  支柱
１２  ブレード
１３  アーム
１４  ガイド
１５  スライダ
１６  伝動部材
１７  抵抗部材
１８  第１支柱部
１９  第２支柱部
２０  第１アーム
２１  第２アーム
２２，２３，２４，２５  突起
２６  中空部
２７  段差
２８  連通孔
２９  移動桿
３０  滑車
３１  ワイヤ
３２  磁石
【図１】
2006037753.tif 000003
【図２】
2006037753.tif 000004
【図３】
2006037753.tif 000005
【図４】
2006037753.tif 000006
【図５】
2006037753.tif 000007
【図６】
2006037753.tif 000008
【図７】
2006037753.tif 000009
【図８】
2006037753.tif 000010
【図９】
2006037753.tif 000011
【図１０】
2006037753.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成17年6月17日(2005.6.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支柱に取り付けられたブレードに風を受けて回転し、その回転により発電するための風力発電用風車であって、
アームとガイドとスライダと伝動部材とを有し、
前記アームは前記ブレードの前記支柱からの距離を伸縮可能に前記支柱と前記ブレードとを接続し、
前記ガイドは筒状であって前記支柱の側部に取り付けられて前記支柱から突出する方向に伸び、前記支柱を垂直に設置したとき支柱側より先端側が高くなるよう傾斜し、
前記スライダは前記ガイドの内部に前記ガイドに対してその長さ方向にスライド可能に設けられて、重力により支柱方向に付勢され、
前記伝動部材は前記スライダが常態で前記支柱に近い位置にあるとき前記ブレードを前記支柱から離れた位置に配置し、前記スライダが遠心力で前記支柱から離れた位置にあるとき前記ブレードを前記支柱に近い位置に配置するよう構成されていることを、
特徴とする風力発電用風車。
【請求項２】
前記支柱は第１支柱部と第２支柱部とから成り、前記第１支柱部と前記第２支柱部との相対運動により伸縮可能に構成され、
前記アームは、前記第１支柱部と前記ブレードとを接続する第１アームと、前記第２支柱部と前記ブレードとを接続する第２アームとから成り、前記支柱が縮んだとき前記ブレードを前記支柱から離れた位置に配置し、前記支柱が伸びたとき前記ブレードを前記支柱に近い位置に配置するよう構成され、
前記ガイドは前記第２支柱部の側部に取り付けられて前記第２支柱部から突出する方向に伸び、
前記伝動部材は前記スライダが常態で前記第２支柱部に近い位置にあるとき前記支柱を縮め、前記スライダが遠心力で前記第２支柱部から離れた位置にあるとき前記支柱を伸ばすよう前記スライダと前記第１支柱部とを接続していることを、
特徴とする請求項１記載の風力発電用風車。
【請求項３】
前記伝動部材はワイヤから成り、前記スライダが常態で前記支柱に近い位置にあるとき前記ブレードを前記支柱から離れた位置に配置可能に伸び、前記スライダが遠心力で前記支柱から離れた位置にあるとき前記ブレードを引張って前記支柱に近い位置に配置するよう前記スライダと前記ブレードまたは前記アームとを接続していることを、
特徴とする請求項１記載の風力発電用風車。
【請求項４】
前記ブレードの常態位置から支柱方向への移動に吸引力により抵抗を与える磁石を有し、
前記アームは前記ブレードが前記支柱に対し平行運動するよう前記支柱と前記ブレードとを接続し、
前記ガイドの内部底面に前記スライダの常態位置から先端側への移動に抵抗を与える段差が設けられていることを、
特徴とする請求項１，２または３記載の風力発電用風車。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、風力発電用風車に関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
本発明は、このような課題に着目してなされたもので、強風時の風力エネルギーを発電に利用可能な風力発電用風車を提供することを目的としている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明に係る風力発電用風車は、支柱に取り付けられたブレードに風を受けて回転し、その回転により発電するための風力発電用風車であって、アームとガイドとスライダと伝動部材とを有し、前記アームは前記ブレードの前記支柱からの距離を伸縮可能に前記支柱と前記ブレードとを接続し、前記ガイドは筒状であって前記支柱の側部に取り付けられて前記支柱から突出する方向に伸び、前記支柱を垂直に設置したとき支柱側より先端側が高くなるよう傾斜し、前記スライダは前記ガイドの内部に前記ガイドに対してその長さ方向にスライド可能に設けられて、重力により支柱方向に付勢され、前記伝動部材は前記スライダが常態で前記支柱に近い位置にあるとき前記ブレードを前記支柱から離れた位置に配置し、前記スライダが遠心力で前記支柱から離れた位置にあるとき前記ブレードを前記支柱に近い位置に配置するよう構成されていることを、特徴とする。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本発明に係る風力発電用風車は、前記ブレードの常態位置から支柱方向への移動に吸引力により抵抗を与える磁石を有し、前記アームは前記ブレードが前記支柱に対し平行運動するよう前記支柱と前記ブレードとを接続し、前記ガイドの内部底面に前記スライダの常態位置から先端側への移動に抵抗を与える段差が設けられていることが好ましい。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
本発明によれば、強風時の風力エネルギーを発電に利用可能な風力発電用風車を提供することができる。