(57)【要約】      （修正有）【課題】小型風力発電機において、強風対策のためのブレーキやクラッチを確実に作動さる装置を低価格で提供する。【解決手段】回転を伝導する主回転シャフトAとその回転力を受け従動し、回転するシャフトBとがあり、その先端にスベリ止めを用した丸輪座金を固定し、主回転力をシャフトAからシャフトBに伝導しやすくした作りで、回転シャフトA側に取り付けたバネと遠心振子式の作動により、一定の回転数に上がれば、ブレーキがかかり更にそれ以上の回転数で主回転シャフトAと従回転シャフトBは分離、回転数の変化により、A、B、シャフトの伝道を脱着し、従動シャフトB側に連結する、モーターや発電機の破損防止を電気動力を使用することなく、作動する構造を特徴とした遠心力式ブレーキ、クラッチ、で、低価格で安全性の高い、小型風力発電機の製作が可能となった。【選択図】図１
2006349122.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転を伝導する主回転シャフト（A）とその回転力を受け、従動し回転するシャフト(B)とがあり、その先端にスベリ止めを用した丸輪座金を固定し、主回転力をシャフト(A)からシャフト(B)に伝導しやすくした作りで、主回転シャフト(A)側に取り付けたバネと遠心振子式の作動により、一定の回転数に上がれば、ブレーキがかかり、更に一定以上の回転数で主回転シャフト(A)と従回転シャフト(B)は分離、回転数の変化により(A)、(B)、シャフトの伝道を脱着し、従動シャフト(B)側に連結するモーターや発電機の破損防止を電気動力を使用することなく、作動する構造を特徴とした遠心力式ブレーキ、クラッチ。
【請求項２】
主回転シャフト(A)の中心シャフトに大径バネを使用、遠心振子には、小型用には、オイレ、レスベアリング、大型用には、ボールベアリングを使用。相対して振子が当るブレーキ用接地板にも、ハリ金バネ、板バネと大型、小型と種別により使い分けて使用。回転シャフト(A)の先端、スベリ止め丸輪の中にはベアリングを使用、シャフト振れを防止でき安全性を高めた構造を特徴とする、請求項１に記載する遠心力式ブレーキ、クラッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力発電機や水力発電機など、弱風や強風を回転力に変換する時、予測できない高回転数を制御するもので、回転を伝導する主回転シャフト(A)とその回転力を受け従動し、回転するシャフト(B)とがあり、その先端にスベリ止めを用した丸輪座金を固定し、主回転力をシャフト(A)からシャフト(B)に伝導しやすくした作りで、主回転シャフト(A)側に取り付けたバネと遠心振子式の作動により、一定の回転数に上がればブレーキがかかり、更にそれ以上の回転数で主回転シャフト(A)と従回転シャフト(B)は分離、回転数の変化により、(A)、(B)、シャフトの伝道を脱着し、従動シャフト（B）側に連結する、モーターや発電機の破損防止を電気動力を使用することなく、作動する構造を特徴とした遠心力ブレーキ、クラッチに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
主に回転数の増減の大きい風力発電機を主に説明すると、従来から弱風の回転数より強風時の高速回転数を安全に制御する方法として、電動式が主に実用化されている。
【０００３】
大型の風力発電機の設置が、コスト的には有利であるが、500KWから1,500KWの設置場所が少なく、最近は１基50KW以下の小型風力発電機の開発が急務となっている。
【０００４】
しかしながら、地球温暖化の防止上、風力発電機の普及は欠かせないが、多く実用化されている大型に比べ、50KW以下で設置しやすい利点はあるが、コスト高で実用化し、普及できない欠点があった。
【０００５】
実用的小型風力発電機を普及させるには、プロペラの風切り音が少なく、目障り感がなく周囲に溶け込み、弱風と強風にも発電機として使用でき、破損防止が確実にでき、特に価格的にも安価で市街地でも設置可能な風力発電機の開発が望まれる。
【０００６】
特に実用化されている風力発電機の高速回転制御には、発電機自体への電流の流れの制御と電力による回転力の油圧ブレーキ、電磁ブレーキ、電磁クラッチによる分離など、主に電力を必要としたブレーキと脱着で制御され、全体的に部品と配線、電子部品が必要で高コストになる要因であった。
【０００７】
この改善策として、特に、20KW以下の小型風力発電機用として利用でき、実用化できる遠心力式でブレーキと主軸シャフトの脱着クラッチを容易に確実に低価格でできる方法がある。
【０００８】
参考文献は次の通りである。
【特許文献１】特開２００３−５１６５０６号公報
【特許文献２】特開２００５−１４１４５１号公報
【特許文献３】特開２００５−１１８３５４号公報
【特許文献４】特開平１１−２３６９４７号公報
【特許文献５】特開平１１−１８２５７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来の課題は次の通り。
イ、風力発電機の小型化と低コスト化で普及しやすい、実用数の開発が不可欠であるが、どうするか。
ロ、その為には、強風時の異状高回転での発電機との脱着で、破損防止上で電気を使用しない方法がないか。
ハ、あるとしたら、どうすれば回転数の制御ができるか。
ニ、電気制御式は大型はブレード変換が必要で、しない場合1KW以下が主流。
ホ、電気を使用せず、ブレーキとシャフト分離を同じ装置内で行い、低コストで確実に脱着する方法はないか。
本発明は、これらの欠点や課題を解決する為になされたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１の発明は、回転を伝導する主回転シャフト(A)とその回転力を受け、従動し、回転するシャフト(B)とがあり、その先端にスベリ止めを用した丸輪座金を固定し、主回転力をシャフト(A)からシャフト(B)に伝導しやすくした作りで、回転シャフト(A)側に取り付けた、バネと遠心振子式の作動により、一定の回転数に上がれば、ブレーキがかかり、更にそれ以上の回転数で主回転シャフト(A)と従回転シャフト(B)は分離、回転数の変化により(A)、(B)、シャフトの伝導を脱着し、従動シャフト(B)側に連結する、モーターや発電機の破損防止を電気動力を使用することなく、作動する構造を特徴とした遠心力式ブレーキ、クラッチ、を提供するものである。
【００１１】
請求項２の発明は、主回転シャフト(A)の中心シャフトに大径バネを使用、遠心振子には、小型用には、オイレ、レスベアリング、大型用には、ボールベアリングを使用。相対して振子が当るブレーキ用、接地版にも、ハリ金バネ、板バネと大型、小型と種別により、使い分けて使用。回転シャフト(A)の先端、スベリ止め丸輪座金の中には、ベアリングを使用、シャフト振れを防止でき安全性を高めた構造を特徴とする。請求項１に記載する遠心力式ブレーキ、クラッチ、を提供するものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明より次の効果がある。
イ、電気の使用がなく、高価なブレーキ及クラッチ装置が不要で低コスト化できる。
ロ、回転力をブレーキ効果で抑え、それ以上の高回転になればシャフトの連結をはずし確実にクラッチとしての役目を果たし、ブレーキとクラッチの両方が同じ装置内でできる。
ハ、電気を全く使用しない為、配線やインバーターなどの電子機器が不要でトラブルも抑えられる。
二、本発明の利用で市街地・ビル屋上に設置できるサイズで２KW〜19KWまでの低価格の小型風力発電機の製作設置も可能となる為、冷暖房用など従来の利用とは大幅に電気器具の応用が広がり、小型風力発電機の実用化が期待され、CO2の削減効果にも有効である。又、本願品は、プロペラ式、垂直翼式、風車いずれにも使用できる。
【００１３】
高速用の風力発電機で大型用は、大風時強風時にプロペラ（又はブレード）の回転を停止させる方法が必要であるが、プロペラ直径６〜８m以内の小型機では、低速であれば回転を停止する必要はない。
【００１４】
最近では、小型風力発電機で、電気利用の回転制御が主流であるが、全体に発電量が600W〜800W程度しか発電しない為、実用性に欠けていた。
本願発明品では2KW〜19KWまでは、使用でき価格も低く抑えられる為、小型の風力発電機の普及もしやすい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
従来の回転数の制御は、電気によるものが大半であるが、ブレード変換をしない場合、発電量が１KW以下と小さく、実用化に欠けていた。強風時ブレードを完全停止するとブレードの方向を変える必要があり、それが、小型の場合コスト的に出来ない為、１KW以下の風力発電機が多い。
【００１６】
しかし、今回の発明では、強風時にはある程度までは、ブレーキ効果で回転を抑え、それ以上になると、風車側シャフトと発電機側シャフトを完全分離することができ、ブレード直径６〜８m（場所により３ｍ〜４ｍまで）まではそのまま、ブレードを回転させた方が、風車全体への風圧はかなり逃がすことができ、安全性も高めながら、低価格の小型風力発電機の発電量２KW〜19KWと従来より大幅に実用化できる目的が達成できた。
【００１７】
以下、本発明の一実施例を図によって説明する。
図１は、使用状態正面姿図で、斜視部の１が今回の発明品の遠心力式ブレーキ、クラッチが使用されている位置を示す。２は発電機で、３は風車のブレードである。
【００１８】
図２は、図１と同じで、使用状態の右側面で、斜視図の通りで、１の発明品の遠心力式ブレーキ、クラッチの使用状態の全体姿がわかる。
【００１９】
図３が正面図で、遠心力式ブレーキ、クラッチの全体図で、４はマイナス（−）ネジ、５は丸座金を表わす。６は主回転シャフトである。
【００２０】
図４は右側面図で、７は平鉄板フタで固定部と兼用している。１，４，５は図１，２，３図の通りである。
【００２１】
図５は、平鉄板フタの平面図７、でボルト穴８が４ヶ開けられ、ここを外側ケースに固定する。
【００２２】
図６は底面図で、５は丸輪座金でヤスリ目でスベリ止を施し、９は回転受鉄フタで、ここで回転振子のローラーを受けブレーキがかかる。
【００２３】
図７は内部構造斜視接合図で、３の風車ブレードから連結して、シャフト６を通じ、11の外部ハウジングケースと１の遠心力式ブレーキ、クラッチの外ケース、中心へとシャフト６（又はシャフト(A)）は大バネ14の中を通り、５の丸輪座金の中の途中で切れている。12の遠心振子（又はローラー）は、２ヶか４ヶと数を増やしてもよく、14の大バネは５の丸輪座金を押し、16の従動シャフト(B)の５の丸輪座金とは接合し、風車３の回転力がこの主シャフト(A)と従動シャフト(B)の連結により、17のベルトを回転させ、２の発電機を回転させるシステムとなっている。
【００２４】
18はコントロールボックスであるが、特に回転力と振子の関係は大バネ14の強さに連動している。
【００２５】
図８は内部構造斜視分離図で、風車３の回転が高速で回れば６の主回転シャフト(A)により伝わり、12の遠心振子ローラーがまず10の回転受鉄フタに当り、これが４ヶあり、若干の13の吊り金具のリングの軸の長穴でブレーキがかかる状態となる。
【００２６】
この13の吊り金具のリングの長穴の遊びが２mm程あり、これが更に高速回転すると10の回転受フタは９の小バネを抑え込み、更に回転力には力が必要で、ブレーキ状態が加わり、これを更にすぎると、12の振子は、外へ振られ、大バネの14も縮まり、５の丸輪座金を引き寄せ、16の従動シャフト(B)に施してある５の丸輪座金と分離する。
【００２７】
この時、ラジアルベアリング（下）があり、16のシャフト(B)は３mm動くのみで、ズレたり振れたりすることはない。シャフト(A)とシャフト(B)の先の丸輪座金５は１mm分離する作りで、安全性に問題はない。又、分離幅は調整できる。因みに電磁クラッチの５の金輪座金の分離幅は0.3〜0.5mmとなっている。
【００２８】
図９は主導シャフト(A)と従動シャフト(B)の拡大図で、(A)、(B)、シャフトの先端に取り付けてある５の丸輪座金は、図10の丸輪座金の通りヤスリ目を施し、スベリ止めの役目をしている。従動シャフト(B)の16が５の丸輪座金の中央出を突出しており、このシャフトが主導シャフト(A)の５の丸輪座金の中のベアリング15の中に必ず収納されており、ヤスリ目の刃こぼれがあっても中心が振れたりする心配はなく、脱着も３〜４mm以内であり、又、シャフト(B)が抜ける構造ではない為、回転はスムーズに行うことができる。
【００２９】
図10は００２８の通りで、ヤスリ目20でスベリ止めを行う。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
風力発電機の開発には強風対策は不可欠で、そのため従来の風力発電機では電動式ブレーキやクラッチが使用されていたため、発電量が600W〜900Wと小さく、照明用しか利用されず、その割には販売価格高で、実用性に欠け、普及は困難であった。しかし、本願発明が利用されれば、２KW〜19KW用の小型風力発電機が低価格で、しかも確実に安全性も確保でき、冷暖房機から蓄熱温水器の大型利用と、一般家庭、病院、漁業、冷凍庫等、民生用ながら相当の利用、用途が見込まれ、産業上の経済効果も大きく、更に自然エネルギーの利用向上にも役立つ、実用的な風力発電機として提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】使用状態正面姿図
【図２】使用状態右側面姿図
【図３】正面図（遠心力式ブレーキ、クラッチ）
【図４】右側面図（左側面図と同じ）
【図５】平面図
【図６】底面図
【図７】内部構造斜視接合図
【図８】内部構造斜視分離図
【図９】主導シャフト(A)、従動シャフト(B)拡大図
【図１０】丸輪座金図
【符号の説明】
【００３２】
遠心力式ブレーキ、クラッチ
発電機
風車（垂直翼）のブレード
４．−（マイナス）ネジ
５．丸輪座金
６．主回転シャフト(A)
７．平鉄板フタ
８．ボルト穴
９．小バネ
10．回転受鉄フタ
11．外部ハウジングケース
12．遠心振子（ローラー）
13．吊り金具（リング）
14．大バネ
15．ラジアルベアリング（下）
16．従動シャフト（B）
17．ベルト
18．コントローラーBOX
19．タイミングローラー
20．ヤスリ目
【図１】
2006349122.tif 000003
【図２】
2006349122.tif 000004
【図３】
2006349122.tif 000005
【図４】
2006349122.tif 000006
【図５】
2006349122.tif 000007
【図６】
2006349122.tif 000008
【図７】
2006349122.tif 000009
【図８】
2006349122.tif 000010
【図９】
2006349122.tif 000011
【図１０】
2006349122.tif 000012