(57)【要約】【課題】  垂直軸型風車において、低風速時より自己起動可能な垂直軸型風車の、翼ブレードの制御機構を用いた垂直軸型風車を提供する。【解決手段】図１の垂直軸型風車は、複数の翼ブレードで構成され、翼ブレード前縁部を、翼支持体の位置に関わらず、一定方向に維持するために、翼支持体１と翼制御機構支持体３を同期回転させ、翼制御機構を作動させ、風速流による各翼ブレードに発生する揚力を、翼支持体回転軸の同一回転方向に作用させ、低風速から起動性がよい垂直軸型風車となっている。【選択図】図１
2006037898.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
垂直回転軸に直交する面内で、前記垂直回転軸を回転中心として一定角度ごとに、複数の翼長方向に回転軸を有した翼ブレードを前記垂直回転軸と平行に、回転可能な状態で複数配置されたことを特徴とする、垂直軸風力発電用風車
【請求項２】
請求項１の垂直軸風力発電用風車において、翼ブレードの前縁部が、風上方向に位置する、翼制御機構を有することを特徴とする、垂直軸風力発電用風車。
【請求項３】
請求項１、請求項２の翼ブレードの取付角を、変更できる同期位置変更機構を有することを、特徴とする、垂直軸風力発電用風車。
【請求項４】
請求項１の垂直回転軸を平行に複数配置し、前記各回転軸に直交する同一平面にスプロケットを取り付け、無端帯チェーンを配置し、前記無端帯チェーンに複数のアタッチメントを取り付け、前記翼ブレードの回転軸を回転可能な状態で取り付け、請求項２，請求項３の特徴を併せ持つことを特徴とする、垂直軸風力発電用風車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、垂直軸型風力発電装置において、翼ブレードの制御に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、風力発電用の風車は、オランダ型風車に代表される、風に対して回転軸が水平になっている水平型風車と、風に対して回転軸が垂直になっている垂直軸型風車が知られている。
【０００３】
このうち垂直軸型風車は、パドル型やサボニウス型などのようにブレードに発生する抗力で風車を回す抗力型と、ダリウス型やジャイロミル型などのようにブレードに発生する揚力で風車を回す揚力型が知られている。すなわち、前者は、風上に向かう翼ブレードの抵抗を小さくして、抗力差によって風車を回転させるのに対し、後者は翼ブレードに発生する揚力によって風車を回転させるようになっている（例えば特開昭５４−１５３９４４号公報）。
【特許文献１】特開昭５４−１５３９４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが垂直軸抗力型風車においては、周速比（翼ブレードの翼端速度／風速）が１となると、風車をそれ以上に回すモーメントが発生せず、風速が上がっても、周速比１以上の回転数を得ることが出来ず、発電効率が悪いという問題があった。垂直軸揚力型風車では、周速比が１以下では、風車の空力特性が悪くなり、風車を回すモーメントが小さくなる。また起動モーメントが小さく、停止状態からの起動が非常に困難となる欠点があった。
【０００５】
そこで、翼ブレードの形状、構成等を改良して発電効率を高めるものとして、例えば公開番号  特開２００１−６５４４６などがある。この発明は垂直軸揚力型風車であり、翼ブレードを、一組の複数の翼ブレードで構成し、風車を回すモーメントの増加をはかっている。
【０００６】
ところがこの風車では、翼群を複数の翼ブレードで構成するため、部品点数が増加しコスト高になるという問題点があり、水平軸風車のように常に翼ブレードの前縁部が風上方向に向く事は出来ず、効率的にも、水平軸揚力型風車に至っていない。
【０００７】
以上のような課題を解決するため、翼ブレードの角度制御を行い、翼ブレードに発生する揚力を、風車を回すモーメントに作用させ、風車を効率よく回転させ、発電効率の高い風力発電用の風車を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の上記目的は、垂直回転軸に直交する面内に、前記回転軸を中心として一定角ごとに複数の翼ブレードが、設けられた風力発電用の風車において、翼ブレードの前縁部が常に風上側に向く機構を有することにより、達成される。
【０００９】
本発明の上記目的は、翼ブレードの風速流に対する取付角を変更できる機構を有することにより、達成できる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、翼ブレードに単一な直線翼を使用するため、翼ブレードの製作費が、プロペラ型翼ブレードより安価に製作できる。
本発明によれば、プロペラ型のように風を切らないので、運転騒音の少ない風力発電機を、実現できる。  
【００１１】
本発明によれば、回転軸の回転数、又は風速等により翼ブレードの取付角を制御することが可能であり、低風速流から起動性のよい、高効率な風力発電機を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
垂直回転軸に直交する面内で、前記垂直回転軸を回転中心として一定角度ごとに、複数の翼長方向に回転軸を有した翼ブレードを前記垂直回転軸と平行に、回転可能な状態で複数配置されたことを特徴とする、垂直軸風力発電用風車とした。
【実施例１】
【００１３】
図１は、本発明の基本的な構成図である。図１において、翼支持体１、２は、同一半径とし、翼ブレード支持体回転軸６に直交な面で固定され、外周部に前記回転軸６と平行に、等角度間隔で翼ブレード１２を配置する。翼ブレード１２は翼ブレード回転軸７を有しており、翼支持体１，２に回転可能な状態で支持されている。
【００１４】
翼制御機構支持体３は、翼同期機構回転軸５に回転可能な状態で取り付け、翼同期機構回転軸５をオフセット支持体１８に固定する。翼ブレード支持体回転軸６を、オフセット距離Aで、翼同期機構回転軸５と平行に、オフセット支持体１８に回転可能な状態で取り付ける
【００１５】
翼同期機構回転軸５他端を図１の様に、風車回転体１９に固定する。風車回転体１９は風車回転軸８に固定され、また適当な位置に風向舵１３を取り付ける。
【００１６】
前記オフセット距離Aは、翼ブレード回転軸７と翼ブレード支持体回転軸６の距離Ｂ、翼制御機構軸９と、翼同期機構回転軸５の距離Ｃと、どちらか短い方で、制御ロッド１０，などが、オフセット支持体１８など、他の機構に干渉しない距離とする。
【００１７】
翼制御機構支持体３と翼ブレード支持体回転軸６は同期機構４にて、同一回転数、同一方向に、同期回転させる。前記同期機構４は、同期位置変更機構を有している。
【００１８】
図２、図３は、翼制御機構の説明図である。翼ブレード回転軸７の端部に制御スリーブ１１を翼ブレード１２の翼幅と平行に固定する。
【００１９】
翼制御支持体３の外周部に翼支持体１と同じ等角度間隔で、翼ブレード回転軸７と平行に翼制御機構軸９を回転可能な状態で、翼支持体１に取り付けられた翼ブレード回転軸７に、相対する位置より角度α（図２参照）ずらした位置で取り付ける。翼制御機構軸９に制御ロッド１０を、翼制御機構軸９と直交方向に固定する。
【００２０】
制御スリーブ１１に、制御ロッド１０を遊動可能な状態で挿入する。
【００２１】
同期位置変更機構を作動させ、翼支持体１，２と翼翼制御機構支持体３の相対位置（角度α）を変化させることで、翼の取付角が変化する。
【実施例２】
【００２２】
図４、図５は、前記制御スリーブ１１，制御ロッド１０を、翼ブレード制御リンク２１０、制御リンク２１１，接続回転ピン２１２に変更した実施例で、翼ブレード制御リンク２１０に固定する翼ブレード１２の取付角βは、９０度＋α以上１８０度以下の適当な角度とする。
【００２３】
図６、図７は、本発明装置において、同期機構４および同期位置変更機構の、実施例であって、翼ブレード支持体回転軸６に同期歯車１０１を固定取り付け、翼制御機構支持体３に同期歯車１０２を固定取り付ける。同期歯車１０１と同期歯車１０２を無端帯同期チェーン１０３で連結し、同一回転数、同一回転方向に、同期回転させる。
【００２４】
無端帯同期チェーン１０３に、同期位置制御歯車１０４、たるみ防止テンショナー１０５を配置する。風速の速さににより同期位置変更駆動体２０を作動させ、同期位置制御歯車１０４の位置を変更し、同期歯車１０１と同期歯車１０２の相対位置を変化させ、翼ブレード１２の角度を変化させる。
【００２５】
図８、図９は、請求項４の実施例で、複数の支持体回転軸を持ち、無端帯チェーンを用いた、実施例である。無端帯チェーンＡ  ５１、無端帯チェーンＢ  ５２は同一周長とし、同一周速で同一方向に同期回転させる。各無端帯チェーンには、翼ブレード回転軸７、翼制御機構軸９を支持する、アタッチメント５５を必要数取り付ける。
【００２６】
無端帯チェーンＢ  ５２に配置されたアタッチメント５５に、翼ブレード回転軸７を回転できる状態で支持し、翼ブレード回転軸７の端部に制御スリーブ１１を、翼ブレード１２の翼幅と平行に固定する。
【００２７】
無端帯チェーンＡ  ５１に配置されたアタッチメント５５に、翼制御機構軸９を、回転できる状態で、前記翼ブレード回転軸７と相対する位置より、角度α（図８参照）ずらした位置で取り付ける。翼制御機構軸９に制御ロッド１０を、翼制御機構軸９と直交方向に固定する。制御スリーブ１１に、制御ロッド１０を遊動可能な状態で挿入する。
【００２８】
同期機構、同期位置変更機構、オフセット距離Ａなどは、実施例１と同様になる。
図１０は、翼制御機構を二段階に配置した、実施例。  
【産業上の利用可能性】
【００２９】
垂直軸風車は、一般に効率が低いため、モニュメント的に導入されているが、本発明垂直軸風車は、水平軸風車より高効率な風力発電風車が期待でき、本格的垂直軸発電風車として導入が期待される。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】全体構成図（実施例１）
【図２】翼制御機構説明図１  正面図
【図３】翼制御機構説明図１  側面図
【図４】翼制御機構説明図２  正面図
【図５】翼制御機構説明図２  側面図
【図６】同期機構及び同期位置変更機構の例
【図７】同期機構及び同期位置変更機構の例
【図８】無端帯チェーンを用いた実施例  正面図
【図９】無端帯チェーンを用いた実施例  側面図
【図１０】翼制御機構を二段階に使用した実施例
【符号の説明】
【００３１】
１                翼支持体１  
２                翼支持体２  
３                翼制御機構支持体
４                同期機構および同期位置変更機構  
５、5Ａ、５Ｂ    翼同期機構回転軸
６、６Ａ、６Ｂ    翼ブレード支持体回転軸
７                翼ブレード回転軸
８                風車回転軸
９                翼制御機構軸
１０              制御ロッド
１１              制御スリーブ
１２              翼ブレード
１３              風向舵
１４              発電機
１５              出力歯車
１６              ベアリングまたは回転ブッシュ
１７              固定台
１８              オフセット支持体
１９              風車回転体
２０              同期位置変更駆動体
２１              同期位置変更軸
３１              制御ラック
３２              制御歯車
３３              チェーンテンショナー
３４              スライド軸
４１              ヒンジ
４２              制御リンクロッドA
５１              無端帯チェーンA
５２              無端帯チェーンＢ
５３A、５３Ｂ    スプロケット
５４A、５４Ｂ    スプロケット
５５              アタッチメント
６０              風車全体支持体
６１Ａ、６１Ｂ    スプロッケト支持体      
１０１            同期歯車１０１
１０２            同期歯車１０２
１０３            無端帯同期チェーン
１０４            同期位置変更歯車
１０５            同期位置変更装置
２１０            翼ブレード制御リンク
２１１            制御リンク
２１２            接続回転ピン
α            翼支持体と翼制御機構支持体との位相角
β            翼制御リンク２１０に取付ける翼ブレード１２の取付角
【図１】
2006037898.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2006037898.tif 000007
【図６】
2006037898.tif 000008
【図７】
2006037898.tif 000009
【図８】
2006037898.tif 000010
【図９】
2006037898.tif 000011
【図１０】
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