(57)【要約】    【課題】  回転軸の過剰回転時に自動的に制動力を付加し、且つ、停電時等の緊急時においても回転軸に制動力を付加させ得る風力発電装置において、小型化及びコスト低廉化を図る。    【解決手段】  回転軸と一体回転する制動板と、制動板に対して制動力を付加するブレーキアームと、ブレーキアームを手動操作するための手動操作具と、ブレーキアームを風速に応じて自動操作する電動アクチュエータと、手動操作具及び電動アクチュエータを並列状態で前記ブレーキアームに作動連結する連結機構とを備える。前記連結機構は、手動操作具及び電動アクチュエータの一方の動作をブレーキアームに伝達しつつ、他方には伝えないように構成されている。【選択図】  図６
2006220028.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダリウス翼を支持する回転軸の軸線回りの回転を発電機に伝達するように構成された風力発電装置であって、
前記回転軸と一体回転する制動板と、
前記制動板に対して制動力を付加するブレーキアームと、
前記ブレーキアームを手動操作するための手動操作具と、
前記ブレーキアームを風速に応じて自動操作する電動アクチュエータと、
前記手動操作具及び前記電動アクチュエータを並列状態で前記ブレーキアームに作動連結する連結機構とを備え、
前記連結機構は、前記手動操作具及び前記電動アクチュエータの一方の動作を前記ブレーキアームに伝達しつつ、他方には伝えないように構成されていることを特徴とする風力発電装置。
【請求項２】
前記電動アクチュエータは、ウォーム及びラック機構を介して前記ブレーキアームに作動連結されてい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】
前記手動操作具又は前記電動アクチュエータによる操作力が付加されない状態においては、前記ブレーキアームをブレーキ解除状態に保持する付勢部材を、さら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。
【請求項４】
前記連結機構は、前記手動操作具に作動連結される手動操作具連結片及び前記電動アクチュエータに作動連結される電動アクチュエータ連結片を有する押動リンクであって、押動支点軸回り揺動自在とされた押動リンクと、
前記押動リンクが前記押動支点軸回り一方側のブレーキ作動方向へ揺動すると前記ブレーキアームをブレーキ作動状態とさせるように、該押動リンク及び該ブレーキアームを連結する従動リンクとを有し、
前記手動操作具及び前記手動操作具連結片は、該手動操作具の動作によって前記押動リンクがブレーキ作動方向へ揺動しつつ、該押動リンクのブレーキ作動方向への揺動動作は該手動操作具へ伝達されないように、連結され、
前記電動アクチュエータ及び前記電動アクチュエータ連結片は、該電動アクチュエータの動作によって前記押動リンクがブレーキ作動方向へ揺動しつつ、該押動リンクのブレーキ作動方向への揺動動作は該電動アクチュエータへ伝達されないように、連結されていることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の風力発電装置。
【請求項５】
ダリウス翼を支持する回転軸の軸線回りの回転を伝動機構を介して発電機に伝達するように構成された風力発電装置であって、
前記伝動機構は、互いに噛合する一対のギヤを有し、
前記一対のギヤの少なくとも一方には、潤滑油を保留可能な油ポケット部と、該油ポケット部をギヤ噛合部分に連通させる連通部とが設けられていることを特徴とする風力発電装置。
【請求項６】
ダリウス翼を支持する回転軸の軸線回りの回転を伝動機構を介して発電機に伝達するように構成された風力発電装置であって、
前記伝動機構は、互いに噛合する一対のギヤと、
前記一対のギヤの少なくとも一方の上面に連結されるカバー部材であって、該ギヤの上面との間に油含浸部材を収容する空間を画するカバー部材とを備え、
前記カバー部材は、前記油含浸部材収容空間をギヤ噛合部分に向けて開くように構成されていることを特徴とする風力発電装置。
【請求項７】
前記回転軸は、略垂直方向に沿って立設される支持軸に軸受部材を介して軸線回り回転自在に外挿支持される中空軸とされており、
前記軸受部材は、内部に潤滑油が封入されたボールベアリングとされていることを特徴とする請求項５又は６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、風力エネルギを電気エネルギに変換する風力発電装置に関し、詳しくは、ダリウス翼を備えた風力発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
風のエネルギを電気エネルギに変換する風力発電装置の一種として、ダリウス翼を支持する回転軸を略垂直方向に沿った状態で軸線回り回転自在に支持し、該回転軸の回転を発電機に伝達して、風力エネルギを電気エネルギに変換させ得るように構成されたダリウス式風力発電装置が提案されている。
【０００３】
斯かるダリウス式風力発電装置において、前記ダリウス翼の過剰回転を自動的に防止するために、前記回転軸から前記発電機への伝動経路に電動ブレーキを備えることが提案されている（特許文献１参照）。
詳しくは、従来の風力発電装置は、バネによって制動力を常時付加させつつ、ブレーキ解除時には、電動機によって駆動される油圧ポンプからの圧油によって前記バネによる制動力を緩めるように構成された電動ブレーキを備えている。
【０００４】
斯かる従来の風力発電装置においては、前記電動ブレーキを備えることにより、前記ダリウス翼の過剰回転を自動的に防止しつつ、停電時においては前記バネによって前記ダリウス翼の回転を停止させて安全性を高めることができるが、その一方で下記不都合を有している。
【０００５】
即ち、前記電動モータは、バネによって制動力を付加する構成である為、かなり大きな付勢力を有するバネを用いなければならず、さらに、バネの伸縮ストロークを確保しなければならない。
従って、斯かる電動モータは、大型化及びコスト高騰化を招くという問題がある。
【０００６】
また、ダリウス式風力発電装置には、前記回転軸の回転を前記発電機の入力部に伝達する伝動機構が備えられる。
該伝動機構としてギヤ式やプーリー式等の種々の伝動機構を備えた風力発電装置が提案されているが、該伝動機構がギヤが含む場合には、該ギヤの噛合部位への潤滑油供給構造が必要となる。
ところで、斯かる風力発電装置は、ビルの屋上や鉄塔の上部等の容易にはアクセスできない場所に設置されることが多く、設置後は可及的にメンテナンスフリーであることが望まれる。
従って、前記伝動機構がギヤを含む場合には、該ギヤの噛合部位への潤滑油供給構造も可及的にメンテナンスフリーであることが望ましいが、従来、斯かる観点に関しては十分な考慮がなされていなかった。
【特許文献１】特開昭５８−５７０８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、前記従来技術に鑑みなされたものであり、ダリウス翼の過剰回転時に回転軸に自動的に制動力を付加し、且つ、停電時等の緊急時においても回転軸に制動力を付加させ得る風力発電装置であって、小型化及びコスト低廉化を図り得る風力発電装置の提供を、一の目的とする。
さらに、本発明は、回転軸から発電機への伝動機構を構成するギヤの噛合部位への潤滑油供給を、可及的にメンテナンスフリーで行える構造簡単な風力発電装置の提供を、他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、前記目的を達成するために、ダリウス翼を支持する回転軸の軸線回りの回転を発電機に伝達するように構成された風力発電装置であって、前記回転軸と一体回転する制動板と、前記制動板に対して制動力を付加するブレーキアームと、前記ブレーキアームを手動操作するための手動操作具と、前記ブレーキアームを風速に応じて自動操作する電動アクチュエータと、前記手動操作具及び前記電動アクチュエータを並列状態で前記ブレーキアームに作動連結する連結機構とを備え、前記連結機構が、前記手動操作具及び前記電動アクチュエータの一方の動作を前記ブレーキアームに伝達しつつ、他方には伝えないように構成された風力発電装置を提供する。
【０００９】
好ましくは、前記電動アクチュエータは、ウォーム及びラック機構を介して前記ブレーキアームに作動連結される。
【００１０】
好ましくは、前記手動操作具又は前記電動アクチュエータによる操作力が付加されない状態においては、前記ブレーキアームをブレーキ解除状態に保持する付勢部材を、さらに備えることができる。
【００１１】
前記種々の態様において、前記連結機構は、前記手動操作具に作動連結される手動操作具連結片及び前記電動アクチュエータに作動連結される電動アクチュエータ連結片を有する押動リンクであって、押動支点軸回り揺動自在とされた押動リンクと、前記押動リンクが前記押動支点軸回り一方側のブレーキ作動方向へ揺動すると前記ブレーキアームをブレーキ作動状態とさせるように、該押動リンク及び該ブレーキアームを連結する従動リンクとを有し得る。
斯かる態様において、好ましくは、前記手動操作具及び前記手動操作具連結片は、該手動操作具の動作によって前記押動リンクがブレーキ作動方向へ揺動しつつ、該押動リンクのブレーキ作動方向への揺動動作は該手動操作具へ伝達されないように、連結される。
また、前記電動アクチュエータ及び前記電動アクチュエータ連結片は、該電動アクチュエータの動作によって前記押動リンクがブレーキ作動方向へ揺動しつつ、該押動リンクのブレーキ作動方向への揺動動作は該電動アクチュエータへ伝達されないように、連結される。
【００１２】
さらに、本発明は、前記目的を達成する為に、ダリウス翼を支持する回転軸の軸線回りの回転を伝動機構を介して発電機に伝達するように構成された風力発電装置であって、前記伝動機構は、互いに噛合する一対のギヤを有し、前記一対のギヤの少なくとも一方には、潤滑油を保留可能な油ポケット部と、該油ポケット部をギヤ噛合部分に連通させる連通部とが設けられた風力発電装置を提供する。
【００１３】
また、本発明は、前記目的を達成する為に、ダリウス翼を支持する回転軸の軸線回りの回転を伝動機構を介して発電機に伝達するように構成された風力発電装置であって、前記伝動機構は、互いに噛合する一対のギヤと、前記一対のギヤの少なくとも一方の上面に連結されるカバー部材であって、該ギヤの上面との間に油含浸部材を収容する空間を画するカバー部材とを備え、前記カバー部材が、前記油含浸部材収容空間をギヤ噛合部分に向けて開くように構成された風力発電装置を提供する。
【００１４】
前記回転軸が略垂直方向に沿って立設される支持軸に軸受部材を介して軸線回り回転自在に外挿支持される中空軸とされる態様においては、好ましくは、前記軸受部材は、内部に潤滑油が封入されたボールベアリングとされ得る。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の一態様に係る風力発電装置によれば、回転軸と一体回転する制動板と、前記制動板に対して制動力を付加するブレーキアームと、前記ブレーキアームを手動操作するための手動操作具と、前記ブレーキアームを風速に応じて自動操作する電動アクチュエータと、前記手動操作具及び前記電動アクチュエータを並列状態で前記ブレーキアームに作動連結する連結機構とを備え、前記連結機構が、前記手動操作具及び前記電動アクチュエータの一方の動作を前記ブレーキアームに伝達しつつ、他方には伝えないように構成したので、強風時等においては回転軸の過剰回転を自動的に防止し、且つ、停電時等の緊急時においては人為操作によって回転軸の回転を停止させることができ、これにより、安全性を向上させることができる。
さらに、手動操作具及び電動アクチュエータの双方が単一の連結機構によってブレーキアームに作動連結されているので、手動操作具をブレーキアームに作動連結する手動操作経路と、電動アクチュエータをブレーキアームに作動連結する自動操作経路とを独立して設ける態様に比べて、コストの低廉化を図ることができる。
【００１６】
また、前記電動アクチュエータが、ウォーム及びラック機構を介して前記ブレーキアームに作動連結されるように構成すれば、風速に応じて前記電動アクチュエータが作動された後に、該電動アクチュエータを停止させても、前記ブレーキアームをブレーキ作動状態に保持することができる。
従って、例えば、強風時に何らかの原因で前記電動アクチュエータへの通電が遮断された場合であっても、前記ブレーキアームをブレーキ作動状態に保持でき、これにより、安全性をより向上させることができる。
【００１７】
さらに、本発明の他態様に係る風力発電装置によれば、回転軸から発電機へ至る伝動機構を構成する一対のギヤの少なくとも一方に、潤滑油を保留可能な油ポケット部と、該油ポケット部をギヤ噛合部分に連通させる連通部とを設けたので、前記一対のギヤの噛合部位への潤滑油供給を可及的にメンテナンスフリーで行うことができる。
【００１８】
また、本発明のさらに他態様に係る風力発電装置によれば、回転軸から発電機へ至る伝動機構を構成する一対のギヤの少なくとも一方の上面に連結されるカバー部材であって、該ギヤの上面との間に油含浸部材を収容する空間を画するカバー部材を備え、前記カバー部材が、前記油含浸部材収容空間をギヤ噛合部分に向けて開くように構成したので、前記一対のギヤの噛合部位への潤滑油供給を可及的にメンテナンスフリーで行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明に係る風力発電装置の好ましい一実施の形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
図１に、本実施の形態に係る風力発電装置１の概略正面図を示す。
【００２０】
図１に示すように、前記風力発電装置１は、設置箇所に略垂直方向に沿って立設される支持軸１０と、該支持軸１０に軸線回り相対回転自在に外挿支持される中空の回転軸２０と、該回転軸２０に連結される複数枚（図示の形態では１２０°間隔に３枚）のダリウス翼３０と、発電機４０と、前記回転軸２０の回転を前記発電機４０の入力部に伝達する伝動機構５０とを備えている。
【００２１】
本実施の形態においては、前記風力発電装置１は、前記構成に加えて、前記発電機４０を支持する発電ボックス６０を備えている。
前記発電ボックス６０は、ビルの屋上やタワー又は送電用鉄塔に設けた設置面に載置される下部プレート６１と、該下部プレート６１から上方に離間された上部プレート６２とを有している。
なお、本実施の形態においては、前記支持軸１０は前記下部プレート６１に立設されており、前記上部プレート６２は前記支持軸１０に支持されている。
【００２２】
図２〜図４に、それぞれ、図１におけるII部，III部及びIV部の拡大縦断面図を示す。
前記回転軸２０は、軸線方向に分離可能で且つ互いに軸線回り相対回転不能に接合される複数の中空回転部材を有しており、該複数の中空回転部材が接合された状態において、上端部及び下端部が、それぞれ、前記ダリウス翼３０の上端部及び下端部を連結支持するように構成されている。
【００２３】
本実施の形態においては、図１に示すように、該回転軸２０は、前記ダリウス翼３０の下端部を連結支持する第１中空回転部材２１と、前記ダリウス翼３０の上端部を連結支持する第２中空回転部材２２であって、前記第１中空回転部材２１に分離可能で且つ軸線回り相対回転不能に接合される第２中空回転部材２２とを有する２分割構造とされている。
【００２４】
なお、本実施の形態に係る風力発電装置１は、前記構成に加えて、前記第１中空回転部材２１に支持される第１サボニウス翼７１と、前記第２中空回転部材２２に支持される第２サボニウス翼７２とを有している。
前記ダリウス翼３０が、発電作動中に、前記回転軸を軸線回りに回転させる駆動力の全部又は大部分を発生するように構成されているのに対し、前記第１及び第２サボニウス翼７１，７２は、始動（発電開始）時に、前記回転軸２０を軸線回りに回転させ始める際の補助駆動力を発生する為に備えられる。
【００２５】
前記回転軸２０は、図１〜図３に示すように、上端部が前記支持軸１０の上端部より上方に位置する状態で、一対の下部ベアリング部材１５及び上部ベアリング部材１６を介して、該支持軸１０に軸線回り回転自在に外挿支持されている。
斯かる構成においては、前記支持軸１０を立設させた後に、前記回転軸２０を該支持軸に外挿させる際の組立作業効率を向上させることができる。
【００２６】
即ち、回転軸の全長に亘って支持軸が内挿されている従来構成においては、支持軸を立設させた後に、回転軸を吊り上げて該支持軸に外挿させる際に、回転軸の下端部を、組立後の回転軸の上端部の高さＨ（図１参照）まで吊り上げなければならない。
これに対し、本実施の形態においては、前記回転軸２０の下端部を、前記支持軸１０の上端部の高さｈ（ｈ＜Ｈ）まで吊り上げれば良く、従って、組立作業効率を向上させることができる。
【００２７】
さらに、本実施の形態に係る風力発電装置においては、前記回転軸２０の下方部分を前記下部ベアリング部材１５及び前記上部ベアリング部材１６によって前記支持軸１０に外挿支持させている。
従って、回転軸の上端部と設置面との間に張設されるワイヤ等の連結部材を基本的に不要とすることができ、これにより、前記連結部材を要するタイプの風力発電装置に比して、設置スペースの縮小化と共に、連結部材の設置作業の不要化に伴う組立作業効率の向上を図ることができる。
【００２８】
又、本実施の形態においては、前記回転軸２０が互いに接合される複数の中空回転部材によって構成される為、単一部材によって形成される回転軸に比して、設置位置への回転軸の搬送作業の容易化を図ることができる。
【００２９】
さらに、本実施の形態においては、図２及び図３に示すように、前記下部ベアリング部材１５及び前記上部ベアリング部材１６は共に、前記第１中空回転部材２１と前記支持軸１０との間に配設されている。
即ち、本実施の形態においては、前記第１中空回転部材２１だけが前記支持軸１０に支持されており、前記第２中空回転部材２２は該第１中空回転部材２１に接合されるだけで、前記支持軸１０に対してはフリーな状態とされている。
従って、前記下部ベアリング部材１５及び前記上部ベアリング部材１６を介して前記第１中空回転部材２１を前記支持軸１０に外挿支持させ、その後、前記第２中空回転部材２２を該第１中空回転部材２１に接合させるだけで組立作業を行うことができる。
【００３０】
ここで、前記下部ベアリング部材１５及び前記上部ベアリング部材１６による前記第１中空回転部材２１の支持構造について説明する。
まず、前記下部ベアリング部材１５について説明する。
図２に示すように、前記支持軸１０は、支持軸本体１１と、該支持軸本体１１の下方領域に相対回転不能に外挿される外挿部材１２とを有している。
【００３１】
本実施の形態においては、前記支持軸本体１１は、前記下部プレート６１と前記上部プレート６２との間に延びる拡径部１１ａと、該拡径部１１ａから上方へ延びる小径部１１ｂとを有している。
【００３２】
前記外挿部材１２は、下方へ行くに従って拡径された円錐状外周面を有しており、該円錐状外周面には、上向き段部が形成されている。
本実施の形態においては、該外挿部材１２は、前記小径部１１ｂの下端部に外挿されている。
【００３３】
一方、前記第１中空回転部材２１は、図２に示すように、中空の第１回転軸本体２１０と、該第１回転軸本体２１０の下端部に相対回転不能に外挿される第１下部フランジ部材２１１であって、前記ダリウス翼３０の下端部が連結される第１下部フランジ部材２１１とを有している。
前記第１下部フランジ部材２１１には、前記支持軸１０を囲繞するように下方へ延びる連結部材２１５及び出力ギヤ５１が、相対回転不能に連結されている。
そして、前記出力ギヤ５１の内周面には、上向き段部が形成されている。
【００３４】
斯かる構成において、前記下部ベアリング部材１５は、図２に示すように、前記外挿部材１２に形成された前記上向き段部に係止される内輪体と、前記出力ギヤ５１に形成された前記上向き段部に係止される外輪体と、前記内輪体及び外輪体の間に配設される転動体とを備えている。
即ち、本実施の形態においては、前記下部ベアリング１５は、前記支持軸１０における外挿部材１２と、前記第１回転軸本体２１０に相対回転不能に連結される前記出力ギヤ５１との間に配設されており、これにより、前記前記第１中空回転部材２１の下端部位を前記支持軸１０に対して軸線回り相対回転自在に支持している。
【００３５】
次に、前記上部ベアリング部材１６について説明する。
前記上部ベアリング部材１６は、前記下部ベアリング部材１５を介して前記第１中空回転部材２１を前記支持軸１０に外挿支持させた状態で、該第１中空回転部材２１の上端開口から該第１中空回転部材２１と前記支持軸１０との間に配設される。
【００３６】
詳しくは、図３に示すように、前記支持軸１０は、前記支持軸本体１１における上端領域の外周面に、上向き段部を有している。
一方、前記第１中空回転部材２１は、図３に示すように、前記第１回転軸本体２１０及び前記第１下部フランジ部材２１１に加えて、該第１回転軸本体２１０の上端領域に相対回転不能に支持される第１上部フランジ部材２１２を有している。
【００３７】
斯かる構成において、前記上部ベアリング部材１６は、図３に示すように、前記支持軸本体１１に形成された前記上向き段部に係止される内輪体と、前記第１回転軸本体２１０の内周面又は前記第１上部フランジ部材２１２の内周面に当接される外輪体と、該内輪体及び外輪体の間に配設された転動体とを備えている。
なお、図３中の符号１７は、前記上部ベアリング部材１６の内輪体が上方へ移動することを防止する為に、前記支持軸本体１１の上端面にボルト等の締結部材を介して連結される押さえ板である。
【００３８】
斯かる前記下部ベアリング部材１５及び前記上部ベアリング部材１６を備えることにより、前記第１中空回転部材２１を前記支持軸１０に外挿支持させてから、前記第２中空回転部材２２を該第１中空回転部材２１に接合させることができる。
好ましくは、前記下部ベアリング部材１５及び前記上部ベアリング部材１６は共に、内部に潤滑油が封入されたボールベアリングとすることができ、これにより、該下部ベアリング部材１５及び上部ベアリング部材１６への潤滑油供給を可及的にメンテナンスフリーとすることができる。
【００３９】
なお、本実施の形態においては、前記第１中空回転部材２１と前記第２中空回転部材２２との接合は、前記第１中空回転部材２１における前記第１上部フランジ部材２１２と、前記第２中空回転部材２２における第２下部フランジ部材２２１とを、ボルト等の締結部材によって締結することで行われている（図３参照）。
即ち、前記第２中空回転部材２２は、図３及び図４に示すように、中空の第２回転軸本体２２０と、前記第１上部フランジ部材２１２と当接するように該第２回転軸本体２２０に相対回転不能に外挿される前記第２下部フランジ部材２２１と、前記第２回転軸本体２１０の上端面に連結される第２上部フランジ部材２２２と、該第２上部フランジ部材２２２の上面に連結される連結棒２２３と、該連結棒２２３に連結される吊りボルト２２４とを有している。
【００４０】
前記第２上部フランジ部材２２２は、前記ダリウス翼３０の上端部を連結支持する為に備えられている。
又、前記吊りボルト２２４は、組立時において、前記第２中空回転部材２２を吊り上げる為に備えられている。
【００４１】
さらに、本実施の形態に係る風力発電装置１は、図４に示すように、所望により、前記構成に加えて、前記連結棒２２３に軸受部材を介して、支持される支持ブロック２３０と、該支持ブロック２３０の上面を覆う雨除け用カバー２４０とを備えることができる。
前記支持ブロック２３０は、風力発電装置１が鉄塔の内側に設置される場合に風力発電装置１の周囲に存在する鉄塔枠体から延伸するように設けられるテンションバーを装着させる為の部材であり、外周面に装着用のボルト孔（例えば、１２０°間隔に３個）が形成されている。斯かる構成を備えることにより、前記回転軸２０の支持強度を更に向上させることができる。
【００４２】
好ましくは、前記支持軸１０は、図１に示すように、上端部の高さｈが前記ダリウス翼３０の頂部３１（径方向外方に最も突出する部分）の高さと略同一とされ、且つ、図３に示すように、前記前記第１及び第２中空回転部材２１，２２は、前記支持軸１０の上端部と略同一高さ位置で、互いに接合される。
斯かる構成を備えることにより、前記回転軸２０の支持安定化を図りつつ、前記支持軸１０，前記第１中空回転部材２１及び前記第２中空回転部材２２の搬送作業及び組立作業の容易化をより図ることができる。
【００４３】
前記発電機４０は、図２に示すように、本体部４１と、該本体部４１から外方へ延在された入力部４２とを有している。
本実施の形態においては、図２に示すように、前記入力部４２は前記本体部４１から上方へ延在されている。
斯かる発電機４０は、前述の通り、前記発電ボックス６０に支持されている。
詳しくは、図２に示すように、前記発電機４０は、前記入力部４２が上方へ突出するように、前記発電ボックス６０の上部プレート６２に吊り下げ支持されている（図２参照）。
【００４４】
前記伝動機構５０は、前記回転軸２０の回転を前記発電機４０の入力部４２に伝達する限り、種々の形態をとり得る。
本実施の形態においては、図２に示すように、前記伝動機構５０は、前記回転軸２０に作動連結された前記出力ギヤ５１と、該出力ギヤ５１と噛合し得るように前記発電機４０の入力部４２に相対回転不能に支持された入力ギヤ５２とを備えている。
なお、通常これらのギア５１、５２等を収容し且つ潤滑油を貯留するためのギアボックスが備えられるが、本実施の形態に係る風力発電装置１は、装置全体を簡素化し低コスト化を図るために前記ギヤボックスを備えていない。
【００４５】
前記出力ギヤ５１及び前記入力ギヤ５２は、静粛性（噛合回転時の騒音）を考慮すれば少なくとも一方は工業プラスチック系の材料で製作され、耐久性を考慮すればその両方を鉄系の材料で製作される。この場合に静粛性を向上させようとすればその噛合部位への潤滑油供給構造が必要となる。
斯かる点に鑑み、本実施の形態に係る風力発電装置１は、潤滑油貯留用のギアボックスを備えずとも下記潤滑油供給構造を備えている。
【００４６】
図５(a)に、図２におけるＶ部拡大図を示す。
前記潤滑油供給構造は、図５(a)に示すように、互いに噛合する前記出力ギヤ５１及び前記入力ギヤ５２の少なくとも一方のギヤ（図示の形態においては出力ギヤ５１であり、以下、第１ギヤという）に設けられた油ポケット部５１０であって、潤滑油が含浸されたフエルト等の油含浸材５００が係入される油ポケット部５１０と、該油ポケット部５１０を前記噛合部位に連通させる連通部５２０とを有している。
【００４７】
本実施の形態においては、前記油ポケット部５１０は、前記第１ギヤの上面に開く凹部とされている。
なお、図５(a)中の符号５３０は、前記油含浸部材５００を前記油ポケット部５１０内に封入する為の蓋部材である。
前記連通部５２０は、一端部が前記油ポケット部５１０に連通され且つ他端部が前記第１ギヤの歯底に連通されている。
【００４８】
斯かる潤滑油供給構造を備えることにより、前記第１ギヤの回転に伴う遠心力によって、前記油含浸部材５００に含まれる油が前記連通部５２０を介して適度な量、前記噛合部位へ供給される。
従って、潤滑油溜めが無くとも、前記出力ギヤ５１及び前記入力ギヤ５２の噛合部位に確実に潤滑油を供給することができる。
【００４９】
斯かる潤滑油供給構造に代えて、図５(b)に示す他の潤滑油供給構造を採用することも可能である。
該潤滑油供給構造は、前記第１ギヤ（図示の形態においては出力ギヤ５１）の上面との間に油含浸部材収容空間を画するように、該第１ギヤの上面に連結されたカバー部材５５０有している。
前記カバー部材５５０は、前記油含浸部材収容空間を、前記噛合部位に向けて開くように構成されている。
【００５０】
詳しくは、前記カバー部材５５０は、径方向内端部が前記第１ギヤの上面に連結され、且つ、径方向外端部が該第１ギヤの歯部に到達するように構成された平面視ドーナツ状とされており、前記第１ギヤの上面との間に前記油含浸部材収容空間を画するように構成されている。
【００５１】
本実施の形態においては、図５(b)に示すように、前記第１ギヤは、歯部５１１と、該歯部５１１の径方向内方に位置する周縁部５１２と、該周縁部５１２の径方向内方に位置する内方部５１３とを有しており、前記内方部５１３は上面位置が前記周縁部５１２の上面位置よりも高くなるように構成されている。
そして、前記カバー部材５５０は、前記内方部５１３の上面に連結された基端部５５１と、該基端部５５１から径方向外方へ延びる中央部５５２と、該中央部５５２から径方向外方且つ下方へ延びる先端部５５３とを有しており、前記先端部５５３の自由端が前記第１ギヤの歯部５１１に到達されている。
【００５２】
好ましくは、前記カバー部材５５０における先端部５５３の自由端は、前記第１ギヤ（図示の形態では出力ギヤ５１）における歯部５１１の歯底と、該第１ギヤと噛合する第２ギヤ（図示の形態では入力ギヤ５２）における歯部の歯先との間に位置される。
斯かる構成を備えることにより、前記油含浸部材５００からの油を前記第１及び第２ギヤの噛合部位へ確実に供給しつつ、前記カバー部材５５０の先端部５５３が前記第２ギヤに接触して摩耗することを有効に防止できる。
【００５３】
より好ましくは、前記第１ギヤの歯部５１１の歯底を、該第１ギヤと噛合する第２ギヤに比して、より深く形成することができる。
このように、前記第１ギヤの歯部５１１の歯底を深くして前記第１ギヤ内に前記油含浸部材５００からの油を受け入れるポケットを形成することにより、確実に前記第１ギヤにおける歯部５１１から第２ギヤにおける歯部へ幅広く油を行き渡らせることができる。
【００５４】
なお、図５(b)に示す潤滑油供給構造においては、前記油含浸部材５００としてグリース油の固形体が用いられている。
斯かる形態においては、前記第１及び第２ギヤの回転時における発熱によって前記固形体から溶け出した液状グリース油が前記噛合部位へ供給される。
【００５５】
さらに、本実施の形態に係る風力発電装置１は、図１及び図２に示すように、前記構成に加えて、前記回転軸２０に作動的に制動力を付加するブレーキ機構８０を備えている。
該ブレーキ機構８０は、風速に応じて前記回転軸２０に自動的に制動力を付加すると共に、手動によっても前記回転軸２０に制動力を付加し得るように構成されている。
【００５６】
図６に、前記ブレーキ機構８０の拡大断面図を示す。
図２及び図６に示すように、該ブレーキ機構８０は、前記回転軸２０と一体回転する制動板８１と、前記制動板８１に対して制動力を付加するブレーキアーム８２と、前記ブレーキアーム８２を手動操作するための手動操作具８３と、前記ブレーキアーム８２を風速に応じて自動操作する電動アクチュエータ８４と、前記手動操作具８３及び前記電動アクチュエータ８４を並列状態で前記ブレーキアーム８２に作動連結する連結機構８５とを備えている。
【００５７】
前記ブレーキアーム８２は、前記制動板８１に対して選択的に摩擦接触し得るように構成されている。
詳しくは、該ブレーキアーム８２は、一端部に、前記制動板に対向配置されるブレーキパッド８２０を有しており、該ブレーキパッド８２０を該制動板８１に押し付けることで該制動板８１に制動力を付加し得るようになっている。
【００５８】
図６に示すように、本実施の形態においては、前記ブレーキ機構８０は、前記ブレーキアーム８２として、前記制動板８１を挟んで両側にそれぞれ配設された一対の第１及び第２ブレーキアーム８２１，８２２を有している。
前記第１ブレーキアーム８２１は、一端部に、前記制動部材８１の一方の制動面（図示の形態では下面）に対向配置されるブレーキパッド８２０を有している。
同様に、前記第２ブレーキアーム８２２は、一端部に、前記制動部材８１の他方の制動面（図示の形態では上面）に対向配置されるブレーキパッド８２０を有している。
【００５９】
該第１及び第２ブレーキアーム８２１，８２２は、前記ブレーキパッド８２０が前記制動面に押圧されるブレーキ作動状態と、前記ブレーキパッド８２０の前記制動面への押圧が解除されるブレーキ解除状態とをとり得るように、それぞれ、前記制動面と平行な第１枢支軸８２１ａ及び第２枢支軸８２２ａ回りに揺動自在とされている。
即ち、該第１及び第２ブレーキアーム８２１，８２２は、それぞれ、対応する枢支軸８２１ａ，８２２ａ回りに沿ったブレーキ作動方向へ操作力が加えられるとブレーキ作動状態をとり、且つ、斯かる操作力が解除されるとブレーキ解除状態をとるようになっている。
【００６０】
なお、本実施の形態においては、前記第１ブレーキアーム８２１は、対応する前記第１枢支軸８２１ａ回り他方側（図６においては時計回り方向）が前記ブレーキ作動方向であり、他方、前記第２ブレーキアーム８２２は、対応する前記第２枢支軸８２２ａ回り一方側（図６においては反時計回り方向）が前記ブレーキ作動方向である。
【００６１】
本実施の形態においては、前記ブレーキ機構８０は、図２及び図６に示すように、前記構成に加えて、ベースプレート８６と、該ベースプレート８６に立設された支持プレート８７とを有しており、前記第１及び第２ブレーキアーム８２１，８２２は、それぞれ、前記第１及び第２枢支軸８２１ａ，８２２ａを介して前記支持プレート８７に揺動自在に支持されている。
なお、前記ベースプレート８６は、前記発電ボックス６０の前記上部プレート６２に連結されている。
【００６２】
好ましくは、前記第１及び第２ブレーキアーム８２１，８２２は、それぞれ、対応する前記ブレーキパッド８２０を、前記制動面と平行な枢支軸回り揺動自在に支持することができ、これにより、ブレーキ作動状態とされた際に前記ブレーキパッド８２０を対応する制動面に対して平行な姿勢で接触させることができる（下記図７及び図８参照）。
【００６３】
より好ましくは、図６に示すように、前記第１及び第２ブレーキアーム８２１，８２２の各ブレーキパッド８２０と前記支持プレート８７とをそれぞれ連結するリンク８２５を設けることができる。
該リンク８２５は、一端部が対応する前記ブレーキパッド８２０に揺動自在に連結され、且つ、他端部が前記支持プレート８７に揺動自在に連結される。
斯かるリンク８２５を設けることにより、前記第１及び第２ブレーキアーム８２１，８２２がブレーキ作動状態におかれた際のブレーキパッド８２０の姿勢を制動面に対してより確実に平行とすることができる。
【００６４】
なお、本実施の形態においては、前記制動板８１を、前記回転軸２０に対して軸線方向移動不能として、該制動板８１を前記一対の第１及び第２ブレーキアーム８２１，８２２で挟圧するように構成したが、当然ながら、本発明は斯かる形態に限定されるものではない。
例えば、前記制動板８１を前記回転軸２０に対して軸線方向移動可能とすると共に、該制動板８１の一方側にブレーキパッドを有するブレーキアームを、他方側に該制動板の移動終端を画する固定部材を備えることも可能である。
【００６５】
前記手動操作具８３及び前記電動アクチュエータ８４は、互いに干渉することなく、前記連結機構８５を介して、前記第１及び第２ブレーキアーム８２１，８２２をブレーキ作動状態又はブレーキ解除状態に位置させ得るようになっている。
【００６６】
本実施の形態においては、前記連結機構８５は、図６に示すように、前記手動操作具８３及び前記電動アクチュエータ８４の双方によって操作可能な押動リンク８５１と、該押動リンク８５１の動作に基づき前記ブレーキアーム（本実施の形態においては、前記第１及び第２ブレーキアーム８２１，８２２）を作動させる従動リンク８５５とを有している。
【００６７】
前記押動リンク８５１は、前記手動操作具８３及び前記電動アクチュエータ８４の何れの操作によっても前記制動板８１と平行な支点回りに揺動され得るように構成されている。
本実施の形態においては、前記押動リンク８５１は、前記制動板８１と平行な方向に延びる押動支点軸８５２を介して、前記支持プレート８７に揺動自在に連結されている。
【００６８】
該押動リンク８５１と前記手動操作具８３及び前記電動アクチュエータ８４とは、該手動操作具８３又は該電動アクチュエータ８４の一方の操作が、他方に干渉することなく該押動リンク８５１を前記押動支点軸８５２回り一方側のブレーキ作動方向（図６においては反時計回り方向）へ揺動操作させるように、作動連結されている。
【００６９】
ここで、まず、前記押動リンク８５１と前記電動アクチュエータ８４との作動連結構造について説明する。
該押動リンク８５１は、前記押動支点軸８５２を挟んで一方側及び他方側に、それぞれ、電動アクチュエータ連結片８５１ａ及び手動操作具連結片８５１ｂを有している。
本実施の形態においては、図２に示すように、前記電動アクチュエータ８４は前記制動面と直交する方向に沿って前記押動リンク８５１を操作するように配設されており、他方、前記手動操作具８３は前記制動面と平行する方向に沿って前記押動リンク８５１を操作するように配設されている。
従って、前記電動アクチュエータ連結片８５１ａは前記制動面と平行な方向に延び、且つ、前記手動操作具連結片８５１ｂは前記制動面と直交する方向に延びている。
【００７０】
本実施の形態においては、前記電動アクチュエータ８４は、図２に示すように、前記押動リンク８５１の下方に位置するように、前記発電ボックス６０の下部プレート６１に、水平軸線まわりに揺動自在に載置されている。
該電動アクチュエータ８４は、図２及び図６に示すように、通例の如く、電動モータと、該モータの稼動によって回転するウォームと、該ウォームに噛合うラック機構とを主体として構成されるもので、更に、該ラック機構に連結されて前記制動面と直交する方向に沿って進退動作される電動アクチュエータ操作軸８４０を介して、前記電動アクチュエータ連結片８５１ａに作動連結されている。
図６に示すように、前記電動アクチュエータ操作軸８４０は、軸本体８４１と、該軸本体８４１の自由端部（前記電動アクチュエータ連結端部８５１ａに連結される端部）に設けられたフランジ部８４２とを有している。
そして、前記電動アクチュエータ連結片８５１ａには、前記軸本体８４１の外径より大径で且つ前記フランジ部８４２の外径より小径の連結用開口を有する連結部材８５３が、前記制動面と平行な枢支軸回り回動自在に設けられている。
【００７１】
斯かる構成を備えることにより、図６及び図７に示すように、前記電動アクチュエータ８４の作動に基づき前記電動アクチュエータ操作軸８４０が軸線方向一方側（図６及び図７においては下方）へ移動されると、前記押動リンク８５１は前記押動支点軸８５２回り一方側のブレーキ作動方向へ揺動するが、これとは逆に、該押動リンク８５１が該押動支点軸８５２回り一方側へ揺動しても、斯かる押動リンク８５１の動作は前記電動アクチュエータ操作軸８４０へは伝達されないようになっている。
【００７２】
次に、前記押動リンク８５１と前記手動操作具８３との作動連結構造について説明する。
前述の通り、該手動操作具８３は、前記制動面と平行する方向に沿って前記押動リンク８５１を操作するように配設されている。
本実施の形態においては、図６に示すように、前記手動操作具８３は、先端部が、前記押動支点軸８５２から上方へ変位された位置で前記手動操作具連結片８５１ｂと対向するように、軸線方向位置調整可能とされている。
【００７３】
具体的には、該手動操作具８３は、図６に示すように、前記支持プレート８７にネジ連結されており、人為操作に基づき軸線回りに回転されると、これに応じて軸線方向に沿って進退移動し得るようになっている。
【００７４】
なお、図６中の符号６５は、前記発電機４０や前記伝動機構５０を風雨からまもる為に、前記発電ボックス６０に付設されるカバーである。
斯かるカバー６５を備えた形態においては、前記手動操作具８３は、先端部が前記手動操作具連結片８５１ｂに到達するように前記カバー６５内に突入され、且つ、基端部が外部からの人為操作を許容し得るように前記カバー６５の外方へ突出された状態で、前記支持プレート８７に支持される。
【００７５】
又、図６中の符号８３０は、前記手動操作具８３の基端部に着脱自在に連結される操作レバーである。
該風力発電装置１が容易にアクセスできない箇所に設置される場合には、チェーン・スプロケット等の連結機構を介して地上付近で前記操作レバー８３０が操作されるようにしてもよい。
【００７６】
斯かる構成を備えることにより、図６及び図８に示すように、人為操作に基づき前記手動操作具８３が軸線方向一方側（図６及び図８において左側）へ移動されると、前記押動リンク８５１は前記押動支点軸８５２回り一方側のブレーキ作動方向へ揺動するが、これとは逆に、該押動リンク８５１が該押動支点軸８５２回り一方側へ揺動しても、斯かる押動リンク８５１の動作は前記手動操作具８３へは伝達されないようになっている。
【００７７】
前記従動リンク８５５は、前記押動リンク８５１が前記押動支点軸８５２回り一方側のブレーキ作動方向へ揺動されると、これに応じて、前記ブレーキアーム８２をブレーキ作動状態とさせ得るように構成されている。
【００７８】
本実施の形態においては、前記ブレーキ機構８０は、前述の通り、前記ブレーキアーム８２として、前記制動面と平行な第１及び第２枢支軸８２１ａ，８２２ａ回り揺動自在とされた一対の第１及び第２ブレーキアーム８２１，８２２を有している。
従って、前記従動リンク８５５は、前記押動リンク８５１が前記押動支点軸８５２回り一方側のブレーキ作動方向へ揺動されると、前記第１及び第２ブレーキアーム８２１，８２２の双方をブレーキ作動状態とさせ得るように構成されている。
【００７９】
具体的には、前記従動リンク８５５は、図６〜図８に示すように、前記押動リンク８５１の前記押動支点軸８５２回り一方側のブレーキ作動方向への揺動によって前記第１及び第２ブレーキアーム８２１，８２２の一方（図示の形態では第１ブレーキアーム８２１）を対応する枢軸軸回り（図示の形態では第１枢支軸８２１ａ回り）にブレーキ作動方向へ揺動させるように構成された基端側リンク部材８５６と、前記第１及び第２ブレーキアーム８２１，８２２の一方のブレーキ作動方向への揺動に応じて該第１及び第２ブレーキアーム８２１，８２２の他方（図示の形態では第２ブレーキアーム８２２）を対応する枢支軸回り（図示の形態では第２枢支軸８２２ａ回り）にブレーキ作動方向へ揺動させるように構成された第１及び第２先端側リンク部材８５７，８５８とを有している。
【００８０】
前記基端側リンク部材８５６は、一端部が前記押動リンク８５１に回動自在に連結され、且つ、他端部が前記第１ブレーキアーム８２１の他端部（ブレーキパッド８２０を支持する前記一端部とは反対側の端部）に回動自在に連結されている。
【００８１】
前記第１先端側リンク部材８５７の一端部は前記第１ブレーキアーム８２１の他端部に回動自在に連結されている。
前記第２先端側リンク部材８５８の一端部は前記第２ブレーキアーム８２２の他端部に回動自在に連結されている。
該第１及び第２先端側リンク部材８５７，８５８の各他端部は、枢支ピン８５９を介して回動自在に連結されている。
そして、前記枢支ピン８５９は、前記制動面と平行な方向に沿うように前記支持プレート８７に形成された案内用開口８７０に挿通されており、これにより、前記制動面と直交する方向への移動が防止されている。
【００８２】
なお、前記電動アクチュエータ８４は、強風時等において前記回転軸２０の回転数が所定値（例えば、発電機４０への入力回転数が定格の１２０％）を越えると作動して回転軸２０を停止させるように制御される。
例えば、前記発電機４０が自己の入力部４２への入力回転数を検出し得る場合には、前記電動アクチュエータ８４は、該発電機４０からの信号によって自動的にＯＮ／ＯＦＦされる。
当然ながら、これに代えて、該風力発電装置１に風速計を備え、該風速計からの信号によって前記電動アクチュエータ８４をＯＮ／ＯＦＦ制御させることも可能である。
【００８３】
斯かる構成のブレーキ機構８０を備えることにより、以下の効果を得ることができる。
即ち、風速に応じて自動的に作動する前記電動アクチュエータ８４と、人為操作可能な前記手動操作具８３とを、前記連結機構８５を介して並列状態で前記ブレーキアーム８２に作動連結している。
従って、強風時等においては前記回転軸２０の過剰回転を自動的に防止し、且つ、停電時等の緊急時やメンテナンス作業時においては人為操作によって前記回転軸２０の回転を停止させることができ、これにより、安全性を向上させることができる。
さらに、前記手動操作具８３及び前記電動アクチュエータ８４の双方を単一の連結機構８５によって前記ブレーキアーム８２に作動連結させると共に、該連結機構８５が、前記手動操作具８３及び前記電動アクチュエータ８４の一方による操作を他方に干渉させることなく、前記ブレーキアーム８２に伝達するように構成されている。
従って、手動操作具８３をブレーキアーム８２に作動連結する手動操作経路と、電動アクチュエータ８４をブレーキアームに作動連結する自動操作経路とを独立して設ける態様に比べて、コストの低廉化を図ることができる。
【００８４】
好ましくは、前記電動アクチュエータ８４を、前述のように、ウォーム及びラック機構を介して前記ブレーキアーム８２に作動連結させることができる。
斯かる構成を備えることにより、風速に応じて前記電動アクチュエータ８４が作動された後に、該電動アクチュエータ８４を停止させても、前記ブレーキアーム８２をブレーキ作動状態に保持することができる。
従って、例えば、強風時に何らかの原因で前記電動アクチュエータ８４への通電が遮断された場合であっても、前記ブレーキアーム８２をブレーキ作動状態に保持でき、これにより、安全性をより向上させることができる。
【００８５】
さらに、好ましくは、前記ブレーキ機構８５に、外部操作力が付加されない状態において前記ブレーキアーム８２をブレーキ解除状態に保持する付勢部材（図示せず）を備えることができる。
斯かる付勢部材を備えることにより、前記手動操作具８３又は前記電動アクチュエータ８４の操作によって前記ブレーキアーム８２がブレーキ作動状態とされ、その後、該手動操作具８３又は該電動アクチュエータ８４の操作が解除された際に、前記ブレーキパッド８２０が前記制動板に摺動し続けることを有効に防止でき、これにより、発電効率の向上と共に、前記ブレーキパッド８２０の摩耗を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】図１は、本発明の好ましい実施の形態に係る風力発電装置の概略正面図である。
【図２】図２は、図１におけるII部拡大縦断面図である。
【図３】図３は、図１におけるIII部拡大縦断面図である。
【図４】図４は、図１におけるIV部拡大縦断面図である。
【図５】図５(a)は、図２におけるＶ部拡大図である。図５(b)は、変形例に係るＶ部拡大図である。
【図６】図６は、前記風力発電装置におけるブレーキ機構の拡大断面図である。
【図７】図７は、図６に示すブレーキ機構の動作説明図であり、電動アクチュエータによってブレーキが作動されている状態を示している。
【図８】図８は、図６に示すブレーキ機構の動作説明図であり、手動操作具によってブレーキが作動されている状態を示している。
【符号の説明】
【００８７】
１            風力発電装置
１０          支持軸
１５          下部ベアリング部材（軸受部材）
１６          上部ベアリング部材（軸受部材）
２０          回転軸
２１          第１中空回転部材
２２          第２中空回転部材
３０          ダリウス翼
４０          発電機
５０          伝動機構
５１          出力ギヤ
５１０        油ポケット部
５２０        連通部
５５０        カバー部材
５２          入力ギヤ
８０          ブレーキ機構
８１          制動板
８２          ブレーキアーム
８２１        第１ブレーキアーム
８２２        第２ブレーキアーム
８３          手動操作具
８４          電動アクチュエータ
８５          連結機構
８５１        押動リンク
８５１ａ      電動アクチュエータ連結片
８５１ｂ      手動操作具連結片
８５５        従動リンク
【図１】
2006220028.tif 000003
【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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【図７】
2006220028.tif 000009
【図８】
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