(57)【要約】【課題】  従来技術の欠陥を改良し、複数種の制御方法を有機的に且つ複合的に連携させることにより、それぞれの制御方法の短所を補う事により、当該風車部の回転数を理想的に制御して風害に強い風力発電装置及び当該風車部の制御方法を提供する。【解決手段】  制御回転モーター部、回生ブレーキ制御手段及び機械式ブレーキ手段の少なくとも一つが、風速・風向計測手段及び発電手段回転数計測手段等から逐次得られる風速情報、風向情報及び発電手段の回転数情報から選択された一つの情報に応答して、風車部の回転数が所定の範囲内に規制される様に制御される風力発電装置の稼動制御方法。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
支柱部、当該支柱部の最上段部に水平面内で回転自在に取り付けられているナセル部、当該ナセル部の回転面上に、当該ナセル部の平面と並行に、適宜の支持手段を介して回転自在に取り付けられている回転軸部、当該回転軸部の一方の端部に、当該回転軸部の中心軸線に対して直交する方向に配設されている複数個のブレード部からなる風車部、当該回転軸の適宜の部位に設けられている回転伝達機構部、当該回転伝達機構部に一方の端部が係合されており、その中心軸線が当該支柱部の内部を垂下する様に配置されている回転伝達シャフト部、当該回転伝達シャフト部の下方の端部と接続されている発電手段、当該回転伝達シャフトにおける当該回転伝達機構部と当該発電手段との間の適宜の部位に配置されている、当該回転伝達シャフト部の回転を制御する機械式ブレーキ手段、当該支柱部の適宜の部位に設けられ、適宜のギヤ手段を介して当該ナセル部を回転制御する制御回転モーター部、当該支柱部の適宜の部位に設けられた風速・風向計測手段、当該発電手段に回生ブレーキを印加する回生ブレーキ制御手段、当該風車部の回転数を計測する発電手段回転数計測手段、当該風速・風向計測手段及び当該発電手段回転数計測手段からの最新計測情報を受信し、当該最新計測情報に応答して、当該制御回転モーター部、当該回生ブレーキ制御手段及び当該機械式ブレーキ手段の少なくとも一つを制御する様に機能する風力発電機制御手段とから構成されている事を特徴とする風力発電装置。
【請求項２】
当該風力発電装置は、当該複数個のブレードで構成された当該風車部の最大直径が１０ｍ以下である小型若しくは中型の規格を有している事を特徴とする請求項１に記載の風力発電装置。
【請求項３】
当該回生ブレーキ制御手段は、当該風速・風向計測手段により出力される当該風速情報及び当該発電手段回転数計測手段により出力される当該風車部の回転数情報とに応答して制御されるものである事を特徴とする請求項１及び２に記載の風力発電装置。
【請求項４】
当該機械式ブレーキ手段は、当該風速・風向計測手段により出力される当該風速情報に応答して制御されるものである事を特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の風力発電装置。
【請求項５】
当該制御回転モーター部は、当該風速・風向計測手段から出力される風速情報、風向情報及び別途設けられている当該ナセル部位置検出手段から出力される当該ナセル部現在位置情報の少なくとも一つの情報に応答して制御されるものである事を特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の風力発電装置。
【請求項６】
当該風力発電機制御手段には、少なくとも上記した請求項２乃至５の何れかに規定されている制御操作を実行する為の、予め設定されているプログラムを内蔵した記憶手段が設けられている事を特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の風力発電装置。
【請求項７】
当該風力発電装置には、更に、当該ナセル部の現在位置情報を検出するナセル部位置検出手段が設けられている事を特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の風力発電装置。
【請求項８】
当該風力発電機制御手段には、当該風力発電機で実行するための操作ボードが設けられている事を特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載の風力発電装置。
【請求項９】
当該風力発電機制御手段には、当該風速・風向計測手段及び／又は当該発電手段回転数計測手段の最新計測結果情報及び／又は当該ナセル部の回転位置情報、当該回生ブレーキ制御手段の稼動情報及び当該機械式ブレーキ手段の稼動情報等から選択された少なくとも一つの最新情報を表示する為のモニター手段が設けられている事を特徴とする請求項１乃至８の何れかに記載の風力発電装置。
【請求項１０】
当該風車部の回転数が、当該発電手段回転数計測手段に替えて、当該回転軸部の少なくとも一部に設けられた風車回転数計測手段の出力情報に基づいて決定されるものである事を特徴とする請求項１乃至９の何れかに記載の風力発電装置。
【請求項１１】
支柱部、当該支柱部の最上段部に水平面内で回転自在に取り付けられているナセル部、当該ナセル部の回転面上に、当該ナセル部の平面と並行に、適宜の支持手段を介して回転自在に取り付けられている回転軸部、当該回転軸部の一方の端部に、当該回転軸の中心軸線に対して直交する方向に配設されている複数個のブレード部からなる風車部、当該回転軸の適宜の部位に設けられている回転伝達機構部、当該回転伝達機構部に一方の端部が係合されており、その中心軸線が当該支柱部の内部を垂下する様に配置されている回転伝達シャフト部、当該回転伝達シャフト部の下方の端部と接続されている発電手段、当該回転伝達シャフトにおける当該回転伝達機構部と当該発電手段との間の適宜の部位に配置されている、当該回転伝達シャフト部の回転を制御する機械式ブレーキ手段、当該支柱部の適宜の部位に設けられ、適宜のギヤ手段を介して当該ナセル部を回転制御する制御回転モーター部、当該支柱部の適宜の部位に設けられた風速・風向計測手段、当該発電手段に回生ブレーキを印加する回生ブレーキ制御手段、当該風車部の回転数に対応する当該発電手段の回転数を計測する発電手段回転数計測手段とで構成された風力発電装置に於いて、当該制御回転モーター部、当該回生ブレーキ制御手段及び当該機械式ブレーキ手段の少なくとも一つが、当該風速・風向計測手段及び当該発電手段回転数計測手段等から逐次得られる風速情報、風向情報及び発電手段の回転数情報の内から選択された少なくとも一つの情報に応答して、当該風車部の回転数が所定の範囲内に規制される様に制御される様に構成されている事を特徴とする風力発電装置の稼動制御方法。
【請求項１２】
当該風速・風向計測手段から出力される当該風速情報には、相互に異なる少なくとも２種類の閾値が設定されている事を特徴とする請求項１１に記載の風力発電装置の稼動制御方法。
【請求項１３】
当該発電手段回転数計測手段から出力される当該発電手段の回転数情報には、少なくとも１種類の基準値が設定されている事を特徴とする請求項１１または１２に記載の風力発電装置の稼動制御方法。
【請求項１４】
当該発電手段回転数計測手段に替えて、当該発電手段の回転数に対応する当該風車部の回転数を計測する為の風車回転数計測手段が当該風車部に連結されている当該回転軸部の少なくとも一部に設けられており、当該発電手段の回転数を計測する発電手段回転数計測手段の出力情報を当該風車回転数計測手段の出力情報と置換する様に構成されている事を特徴とする請求項１１乃至１４の何れかに記載の風力発電装置の稼動制御方法。
【請求項１５】
請求項１１乃至１４の何れかに規定されている当該風力発電装置の稼動制御方法に於いて、風速が所定の第１の閾値以下である場合には、当該機械式ブレーキ手段を作動させて、当該風車部の回転を停止させる第１の工程、当該風速が当該第１の閾値を超えている場合に於いて、当該風車部における当該回転軸部の中心軸線が、風向き情報が示す風向き方向と一致する様に、当該制御回転モーター部を制御する第２の工程、当該風速が当該所定の第１の閾値以上であって、且つ所定の第２の閾値を超えていない場合には、当該機械式ブレーキ手段を解放して当該風車部の回転を許可する第３の工程、当該風速が当該所定の第２の閾値以上であって、且つ所定の第３の閾値を超えていない場合であって、当該風車回転数若しくは当該発電手段の回転数が、当該発電手段回転数計測手段若しくは当該風車回転数計測手段に設定されている回転数基準値以上である場合には、当該回生ブレーキ制御手段を解放し、当該風車部の回転を継続させる第４の工程、当該風速が当該所定の第２の閾値以上であって、且つ所定の第３の閾値を超えていない場合であって、当該風車回転数若しくは当該発電手段の回転数が、当該発電手段回転数計測手段若しくは当該風車回転数計測手段に設定されている回転数基準値以上である場合には、当該回生ブレーキ制御手段を駆動させて、当該風車部の回転数を減少させる第５の工程、当該風速が当該所定の第２の閾値以上であって、且つ所定の第３の閾値を超えている場合には、当該風車部における当該回転軸部の中心軸線を、風向き情報が示す風向き方向と直交する方向に設定される様に、当該制御回転モーター部を制御する第６の工程とから構成されている事を特徴とする風力発電装置の稼動制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力発電装置及び風力発電装置の制御方法に関するものであり、更に詳しくは、中型或いは小型の当風力発電装置であって、簡易な構成で製造コストが低く、発電効率を低下させる事なく、維持管理コストも低減可能で、風力による損傷を効率的に防止する事が出来る風力発電装置及び風力発電装置の制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に風力発電装置の歴史は長いものの、強い風をうけて当該風力発電装置が破損・破壊する事故が多い。
これらの破損・破壊の原因は、殆どがブレード部が強い風圧を受けて回転した際の風圧とその回転に伴う遠心力によって、多大のモーメントが生じて、当該ブレード部の破損や支柱の倒壊に繋がっており、更には、当該風車部の回転数が高くなりすぎることにより過電流が発生し、それによって発電機が焼けてしまうと云う故障等に繋がっている。
従来より、上記した様な種々の問題の発生を防止するための手段として例えば、以下に示すような技術が開発され、且つそれらが実用に供されて来た。
【０００３】
例えば、（１）風車部に設けられているブレードの角度を風向に変化させて受風を回避するピッチ制御といわれる技術。
（２）ナセル部と支柱上部を強風が予測される際、事前に機械装置全体を倒しておく起倒式制御といわれる技術。
（３）.強風時に発電機から発生する電力を短絡させてブレード部の回転を抑える失速制御といわれる技術、あるいは、
（４）強風時にブレードの方向を風向きに対して非正対させるファーリング制御といわれる技術等である。
処で、これらの技術は、個別に且つ単独で採用されるケースが多く、単独で採用される場合、発生している事故を検証すると、固有の弱点が露出してしまうケースが見受けられる
【０００４】
即ち、上記（１）のピッチ制御のみで風力発電機を制御しようとする際の問題点は、発生する乱流によってブレード部の回転方向に風圧が掛かった場合にブレード部が静止しなくなる問題を抱えている。
又、（２）の起倒式制御技術では、突然に襲ってくる突風の際には間に合わないケースが存在すると云う問題がある。
更に、（３）の失速制御技術に於いては、効果的ではあるものの、ある程度の受風によるブレード部の回転を防ぐことはできない。
【０００５】
一方、（４）のファーリング制御技術に於いては、台風時のように1刻1刻で変化する風向の変化に対応できず、当該ブレード部が風向きに対して正面を向いてしまう事が多発して、制御が困難になると云う問題を有している。
その他の、当該従来の欠点を解消する為に開発されている具体的な技術構成の例について言及するならば、例えば、特開２０１１−１１１９３９号公報（特許文献１）には、風向き風速器を使用して、強風時に、当該風車部における当該ブレード部の回転平面を、風向き方向と平行になる様に、風力発電装置自体若しくはその支持台を回転させる制御を実行する技術が開示されている。
【０００６】
然しながら、係る技術に於いては、単に、強風時にのみ、当該ブレード部の回転平面を風向き方向と平行に設置する事によって、当該風車部に印加される風圧を低減させることにより、当該風力発電装置そのものの破壊や倒壊を防止する技術が開示されているのみであって、強風時はもとより、強風時以外の場合でも当該風車部の当該ブレード部の回転数を適正な値に制御しておく技術に関しては、全くの開示もなければそれを示唆する記載も見当たらないのである。
又、特開２００７−２２４８７９号公報（特許文献２）大型の風力発電装置に於いて、強風時に、当該風車部に取り付けられている当該ブレード部のピッチ角度を、風向き方向と平行になる様に変化させる制御を行う技術が開示されてはいるが、当該特許文献２に於いては、当該ブレード部の当該ピッチ角度変更機構は、複雑な機械構成が採用されていて、更には、当該ピッチ角度変更機構は、油圧ポンプと油圧モーターとを併用する構成となっているので、装置全体が大型化され、製造工程が複雑化され、又、メンテナンスも容易に実行出来ないことから、コスト高となり、然も大型の風力発電装置のみにしか使用できない機構である。
【０００７】
一方、特開２００１−２８９１４９号公報（特許文献３）には、大型の風力発電装置に適用される風力発電装置のヨー旋回駆動制御技術が開示されており、２個の独立して個別に駆動される電動モーターを使用して、当該風車部に於ける、ブレード部の向きを任意に変更出来る制御機構が開示されている。
然しながら、当該特許文献３では、当該制御機構は複雑で、製造コストが高騰する他、メンテナンスも複雑で作業効率が悪く、コスト高にならざるを得ず、小型若しくは中型の風力発電装置には、到底採用しがたい技術であるのみならず、別途、当該風車部の回転数の制御に関しては、全くの開示も示唆も見当たらない。
【０００８】
更に、特開２００８−５６１２号公報（特許文献４）に於いては、風力が増大した場合に、当該風車部の当該ブレード部の回転数を防止するために、風速情報或いは発電機の電流値情報を使用して短絡ブレーキ（回生ブレーキ）と電磁摩擦ブレーキ（機械式ブレーキ）とを併用する技術が開示されている。
然しながら、当該特許文献４では、当該風力発電装置の制御に最も重要な技術要素である当該ブレード部の回転数の情報を使用して制御する技術に関しては全くの開示も示唆もなく、従って、正確な風力発電装置の制御を実行する事は不可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１１−１１１９３９号公報
【特許文献２】特開２００７−２２４８７９号公報
【特許文献３】特開２００１−２８９１４９号公報
【特許文献４】特開２００８−５６１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記した従来技術の欠点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、特に、中型或いは小型の当風力発電装置であって、簡易な構成で製造コストが低く、発電効率を低下させる事なく、維持管理コストも低減可能で、風力による損傷を効率的に防止する事が出来る風力発電装置及び風力発電装置の制御方法を提供するものである。
更に、本発明の他の目的は、複数種の制御データと複数種の制御機構とを系統的に複合一体化し、当該各制御機構を有機的に連動させることにより、それぞれの制御機構の短所を補い、且つ、強風時の当該ブレード部に発生する遠心力を抑えながら、当該ブレード部の回転数を適正な範囲内に制御することによって、当該風力発電装置に係るモーメントをコントロールする事を可能とした、安全で、長期間にわたり効率的且つ継続的に稼動転可能な特に、中型或いは小型の風力発電装置の提供とその制御方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上記した従来技術の問題点を解決し、上記した本発明の目的を達成する為に、基本的には、以下に示す様な技術構成を採用するものである。
即ち、本発明の第１の態様は、支柱部、当該支柱部の最上段部に水平面内で回転自在に取り付けられているナセル部、当該ナセル部の回転面上に、当該ナセル部の平面と並行に、適宜の支持手段を介して回転自在に取り付けられている回転軸部、当該回転軸部の一方の端部に、当該回転軸部の中心軸線に対して直交する方向に配設されている複数個のブレード部からなる風車部、当該回転軸の適宜の部位に設けられている回転伝達機構部、当該回転伝達機構部に一方の端部が係合されており、その中心軸線が当該支柱部の内部を垂下する様に配置されている回転伝達シャフト部、当該回転伝達シャフト部の下方の端部と接続されている発電手段、当該回転伝達シャフトにおける当該回転伝達機構部と当該発電手段との間の適宜の部位に配置されている、当該回転伝達シャフト部の回転を制御する機械式ブレーキ手段、当該支柱部の適宜の部位に設けられ、適宜のギヤ手段を介して当該ナセル部を回転制御する制御回転モーター部、当該支柱部の適宜の部位に設けられた風速・風向計測手段、当該発電手段に回生ブレーキを印加する回生ブレーキ制御手段、当該発電手段の回転数を計測する発電手段回転数計測手段、当該風速・風向計測手段及び当該発電手段回転数計測手段からの最新計測情報を受信し、当該最新計測情報に応答して、当該制御回転モーター部、当該回生ブレーキ制御手段及び当該機械式ブレーキ手段の少なくとも一つを制御する様に機能する風力発電機制御手段とから構成されている事を特徴とする風力発電装置であり、又、本発明の第２の態様は、支柱部、当該支柱部の最上段部に水平面内で回転自在に取り付けられているナセル部、当該ナセル部の回転面上に、当該ナセル部の平面と並行に、適宜の支持手段を介して回転自在に取り付けられている回転軸部、当該回転軸部の一方の端部に、当該回転軸の中心軸線に対して直交する方向に配設されている複数個のブレード部からなる風車部、当該回転軸の適宜の部位に設けられている回転伝達機構部、当該回転伝達機構部に一方の端部が係合されており、その中心軸線が当該支柱部の内部を垂下する様に配置されている回転伝達シャフト部、当該回転伝達シャフト部の下方の端部と接続されている発電手段、当該回転伝達シャフトにおける当該回転伝達機構部と当該発電手段との間の適宜の部位に配置されている、当該回転伝達シャフト部の回転を制御する機械式ブレーキ手段、当該支柱部の適宜の部位に設けられ、適宜のギヤ手段を介して当該ナセル部を回転制御する制御回転モーター部、当該支柱部の適宜の部位に設けられた風速・風向計測手段、当該発電手段に回生ブレーキを印加する回生ブレーキ制御手段、当該発電手段の回転数を計測する発電手段回転数計測手段とで構成された風力発電装置に於いて、当該制御回転モーター部、当該回生ブレーキ制御手段及び当該機械式ブレーキ手段の少なくとも一つが、当該風速・風向計測手段及び当該発電手段回転数計測手段等から逐次得られる風速情報、風向情報及び発電手段の回転数情報の内から選択された少なくとも一つの情報に応答して、当該風車部の回転数が所定の範囲内に規制される様に制御される様に構成されている事を特徴とする風力発電装置の稼動制御方法である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る当該風力発電装置及び当該風力発電装置の稼動制御方法は、上記した様な、技術構成を採用している事から、従来技術の問題点を改良し、簡易な構成ありながら、製造コストが低く、発電効率を低下させる事なく、維持管理コストも安価となり、風力による損傷を効果的に防止する事が出来る風力発電装置及び風力発電装置の制御方法が提供されるものである。
更に、本発明に於いては、複数種の制御データと複数種の制御機構とを系統的に複合一体化し、当該各制御機構を有機的に連動させることにより、それぞれの制御機構の短所を補い、且つ、強風時の当該ブレード部に発生する遠心力を抑えながら、当該ブレード部の回転数を適正な範囲内に制御することによって、当該風力発電装置に係るモーメントをコントロールする事を可能とした、安全で、長期間にわたり効率的且つ継続的に稼動転可能な、耐久性に優れた、特に、中型或いは小型の風力発電装置とその制御方法が提供されるものである。
【００１３】
又、本発明に於いては、強風による事故が多発していた風力発電装置の破損・破壊事故が効率的に且つ経済的に防止出来、然も、発電効率は低減されることのない、効率的で信頼性の高い風力発電装置が提供されることになる他、風力で、発電するために生ずる各種の公害を防止出来る、自然エネルギーを電力に変換することができる装置とその制御方法が提供されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明に係る風力発電装置の一具体例の構成例を説明するブロック図である。
【図２】図２は、本発明に係る風力発電装置の一具体例の構成例を正面から見た外観図である。
【図３】図３は、本発明に係る風力発電装置の一具体例の構成例を正面から見た外観図である。
【図４】図４は、本発明に係る風力発電装置の一具体例に於ける風車部の回転軸部とそれと直交する回転伝達シャフト部を介して、機械式ブレーキ手段と発電手段とが係合されている状態の例を示す斜視図である。
【図５】図５は、本発明係る風力発電装置の一具体例に於ける、ナセル制御機構の一例を示す斜視図である。
【図６】図６は、本発明係る風力発電装置の制御方法を実行する為の操作手順を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に本発明に係る当該風力発電装置及び当該風力発電装置の制御方法のそれぞれの一具体例の構成を、図面を参照しながら詳細に説明する。
先ず、本発明に係る当該風力発電装置１の一具体例の構成について説明する。
即ち、図１は、本発明に係る当該風力発電装置１の一具体例の構成を示した側面図であって、図中、支柱部２、当該支柱部２の最上段部２１に水平面内で回転自在に取り付けられているナセル部３、当該ナセル部３の回転平面４上に、当該ナセル部３の回転平面４と並行に、適宜の支持手段５を介して回転自在に取り付けられている回転軸部６、当該回転軸部６の一方の端部７に、当該回転軸部６の中心軸線８に対して直交する方向に配設されている複数個のブレード部９からなる風車部１０、当該回転軸６の適宜の部位に設けられている回転伝達機構部１１、当該回転伝達機構部１１に一方の端部１２が係合されており、その中心軸線１３が当該支柱部２の内部を垂下する様に配置されている回転伝達シャフト部１４、当該回転伝達シャフト部１４の下方の端部１５と接続されている発電手段１６、当該回転伝達シャフト１４における当該回転伝達機構部１１と当該発電手段１６との間の適宜の部位に配置されている、当該回転伝達シャフト部１５の回転を制御する機械式ブレーキ手段１７、当該支柱部２の適宜の部位に設けられ、適宜のギヤ手段１８を介して当該ナセル部３を回転制御する制御回転モーター部１９、当該支柱部２の適宜の部位に設けられた風速・風向計測手段２０、当該発電手段１６に回生ブレーキを印加する回生ブレーキ制御手段２２、当該発電手段１６の回転数を計測する発電手段回転数計測手段２３、当該風速・風向計測手段２０及び当該発電手段回転数計測手段２３からの最新計測情報を受信し、当該最新計測情報に応答して、当該制御回転モーター部１９、当該回生ブレーキ制御手段２２及び当該機械式ブレーキ手段１７の少なくとも一つを制御する様に機能する風力発電機制御手段２４とから構成されている風力発電装置１が示されている。
【００１６】
尚、図１中、１３は、当該ナセル部３上の当該適宜の支持手段５の一部に設けられた風向き用の平板状の尾翼であって、任意の材料で構成されており、当該尾翼１３の平板の平面部は、当該ナセル部３の平面部に対しして、直角となる様に配置取り付けら得ており、更に、当該尾翼１３の平板の平面部は、当該ナセル部３に設けられている一対の支持手段５、５の間に回転自在に配置されている当該回転軸部６の中心軸性の方向と一致する方向に配置されているものである。
【００１７】
即ち、本発明に係る当該風力発電装置１は、従来、風力発電装置の主力装置を担ってきている、所謂、当該ブレード部を有する当該風車部の直径が１５ｍ乃至２０ｍであり、当該発電装置の設置位置が地上より１５ｍ以上となる大型の風力発電装置では、設置場所からの大きな制約を受ける事が多いという大きな問題を抱えている他、当該風力発電装置そのものの製造コストが高く、然も施工工事費用も高額となると言う問題を有し、更には、当該風力発電装置の主要駆動部が地上から作業員の手の届かない空中に設けられている事からメンテナンスに手間が係り従って総体的な維持コストが増大するという欠点を有すると同時に、各種の制御が複雑で、発電効率を低下させる原因ともなり、更には、強風で倒壊するという問題や、騒音の問題や低周波発生の問題も含んでいること等が原因で、当該大型の風力発電装置が、それぞれの国に於ける主電源ソースとして積極的に採用さることには至っていないのが現状である。
【００１８】
これに対し、本発明に係る当該風力発電装置１は、この様な従来の大型化された風力発電装置とは異なり、当該複数個のブレードで構成された当該風車部の最大直径が１０ｍ以下であって、当該風力発電装置１に於ける発電機構部が、せいぜい高くとも８ｍの支柱部の上端部に設けられており、簡易な構成で、製品コストが安く、総合的なメンテナンス作業も容易に実行出来るので、当該メンテナンスコストは大幅に低減出来、且つ風力による損傷を効率的に防止する事が出来、騒音の発生が少なく、且つ低周波発生の問題も抑制可能であり、設置場所の制約も殆どなく、且つ当該風力発電装置１に於ける当該風車部の回転を複数個の制御機器を有機的に連携させた、細かい制御操作を実行することにより、発電コストの低減と発電効率の向上と制御に要する電源の削減を行いうことにより、経済的な小型若しくは中型の規格を有している風力発電装置１を実現したものである。
【００１９】
つまり、本発明に於いては、上記した従来技術の欠陥を改良し、複数種類の風害対策技術を系統的に複合し、当該風力発電装置内に設けられた複数種の制御手段とを有機的に連動させることによって、個々の技術の短所を相互に補いつつ、当該風車部の回転数を制御して風力発電装置に係るモーメントをコントロールすることにより、風害に対して安全に長期に運転可能な風力発電装置が提供できる事を知得し、同時に当該風力発電装６の制御方法を知得したものである。
従って、本発明に於いて対象となる等が風力発電装置１は、中型或いは小型の当風力発電装置であって、製造コストが低く、発電効率を低下させる事なく、維持管理コストも低減可能で、風力による損傷を効率的に防止する事が出来る風力発電装置１である。
即ち、本発明に係る当該風力発電装置１は、当該複数個のブレードで構成れた当該風車部の最大直径が１６ｍ以下である小型若しくは中型の規格を有している事が望ましい具体例である。
【００２０】
本発明に係る当該風力発電装置１の基本的な個々の部位に於ける構成は特定されるものではないが、基本的には、図１に示す様な、地表より５ｍ乃至１２ｍの高さを持ち、適宜の材料で、適宜の構造或いはデザインを持って構成された支柱部２と当該支柱部２の上端面部２１上に、適宜の回転支持部材５０を介して回転自在に取り付けられているナセル部３が設けられており、且つ当該ナセル部３の上面の回転平面部４には、当該ナセル部３の上記回転平面部４の適宜の部位に配設されている一対の支持手段５、５に回転自在に、当該回転平面４と並行に支持されている回転軸部６と当該回転軸部６の一方の端部に固定して設けられている複数個のブレード部８を有する風車部９が設けられており、更には、当該回転軸部６の適宜の部位に設けられている回転伝達機構部１１、当該回転伝達機構部１１に、一方の端部１２が係合されており、その中心軸線８’が当該支柱部２の内部を垂下する様に配置されている回転伝達シャフト部１４の下方の端部１５と接続されている発電手段１６と、当該回転伝達シャフト１４における当該回転伝達機構部１１と当該発電手段１６との間の適宜の部位に配置されている、当該回転伝達シャフト部１５の回転を制御する機械式ブレーキ手段１７とを含んでいるものである事が望ましい。
【００２１】
本発明に於いて使用される当該機械式ブレーキ手段１７は、特に限定されるものではなく、一般的に使用される機械式のブレーキ手段であれば如何なるものでも使用可能であり、特には電磁力を利用した簡易で且つ安価なブレーキ手段を使用するのが好ましい。
油圧式ブレーキ手段等は、機構が複雑で且つメンテナンスが煩雑であり且つ高価であるから好ましいブレーキ手段ではない。
尚、後述する様に、本発明に係る当該機械式ブレーキ手段１７は、基本的には、コンピュータによるプログラム制御によって制御されるシステム内に組み込まれているものではあるが、極緊急性のある場合に、現場の作業員が独自の判断で、強制的に当該風車部９の回転を停止させる事を可能とするために、手動による緊急停止手段５０が別途接続されているものであっても良い。
【００２２】
一方、本発明に於いて使用される当該回生ブレーキ制御手段２２も一般的に使用されている回生ブレーキ制御手段を使用する事が可能であり、所定の情報に応答して、当該発電手段１７に対して所定の負荷をかける為の、適宜の負荷手段５１に接続された切り替えスイッチ手段５２を含むものである事が望ましい。
一方、本発明に於ける当該風力発電装置１の構成の一具体例としては、図１に示す通り当該円盤状のナセル部３を任意の方向に任意の角度だけ正確に回転させるための制御回転モーター部１９が当該支柱部の一部に設けられており、当該制御回転モーター部１９は、その回転出力軸部５３の先端部に適宜のギアを有するピニオン５４が設けられており、当該ピニオン５４が、当該円盤状のナセル部３の周縁部に設けられているギア部５６と係合することにより、当該ナセル部３は、任意に回転制御される様に構成されている。
【００２３】
つまり、本発明に於いては、ピニオン５４と当該ナセル部３の周縁部に設けられているギア部５６とで所定のギア手段１８が構成されているのである。
当該制御回転モーター部１９もその構成が特定されるものではなく、公知の電動式モーター手段で、その回転数を微細に正確に制御可能か性能を有するものであれば、如何なる構造のものでも使用可能である事は言うまでもない。
更に、本発明に於いては、当該ナセル部３が現在どの位置に存在しているかを確認する為に、例えば、当該支柱部２の所定の部位と当該ナセル部３に於ける予め設定されている被測定部位とから決定される原点部を基準として、当該当該ナセル部３の当該被測定部位がどの位置にあるかを測定する為の、ナセル部位置検出手段６０を設けることも好ましい具体例である。
当該ナセル部位置検出手段６０は、その構造やシステムは特に限定されるものではないが、例えば、当該ナセル部３の周縁部に適宜のコードマークを付けておき、当該コードマークを光学的或いは電磁気的に読み取るエンコーダー手段により当該ナセル部３の旋回位置情報を把握する様に構成されたシステムを採用することも可能である。
【００２４】
又、本発明に於いては、当該支柱部の一部に、風速・風向計測手段２０を設けるものであって、当該風速・風向計測手段２０の構成も特に限定されるものではないが、風速と風向きを測定して、その情報をデジタルデータに変換し、後述する風力発電機制御手段２４に送信できる機能を有するものであれば、如何なるものでも使用可能である。
更に、本発明に於いては、当該風車部１０の回転数に対応する当該発電手段１６の回転数を計測する為に、当該回転伝達シャフト部１４の適宜の部位に発電手段回転数計測手段２３が設けられている事が望ましい具体例である。
【００２５】
本発明に於いて使用される当該発電手段回転数計測手段２３の構成も特に限定されるものではないが、当該風車部１０の回転数を測定して、その情報をデジタルデータに変換し、後述する風力発電機制御手段２４に送信できる機能を有するものであれば、如何なるものでも使用可能である。
尚、本発明に於ける他の具体例としては、本発明の目的を達成する為に、当該発電手段回転数計測手段２３の代わりに、直接、当該風車部１０の回転数を計測する為に、当該回転軸部６の適宜の部位に風車回転数計測手段２３’を設ける事も望ましい具体例である。
【００２６】
本発明に於ける当該発電手段１６、当該機械式ブレーキ手段１７及び当該制御回転モーター部１９等の比較的重量のある部材は、当該支柱部２内部に設けられている適宜の支持枠或いは支持板６１乃至６４等の何れかによって個別に保持されている事が望ましい。
更に、本発明に於いて使用される当該回転伝達機構部１１は、当該風車部１０により回転される当該回転軸部６の回転運動を正確に、それと直交して配置されている当該回転伝達シャフト部１４に伝達する為の機構を有するものであり、その構成は特に限定されるものではないが、上記機能を正確に発揮することが可能な機構であれば如何なる構成のものでも使用する事は可能である。
例えば、交差軸式歯車機構やウォームギア式歯車機構等を使用した回転運動伝達機構を使用する手段等を使用する事が望ましい。
【００２７】
更に、本発明に於いては、当該風力発電装置１の当該風車部１０の回転状態を、風速や風向きの情報に従って、当該風力発電装置１を、発電効率を低減させることなく、効率的に且つ省エネの条件下で、風害の発生を防止すように駆動させる為に、適正な制御を実行する為の、風力発電機制御手段２４が別途設けられるものである。
当該風力発電機制御手段２４は、後述する様な、予め設定されている当該風力発電装置１の制御プログラムを内蔵する記憶手段７０を有していると共に、前記した当該発電手段回転数計測手段２３（場合によっては、当該風車回転数計測手段２３’）と当該風速・風向計測手段２０と電気的に接続されており、当該各測定手段２３、２０より、常時最新の測定データを受信する様に構成されている。
【００２８】
一方、当該風力発電機制御手段２４は、上記した当該機械式ブレーキ手段１７、当該回生ブレーキ制御手段２２及び当該制御回転モーター部１９と電気的に接続されており、当該風力発電機制御手段２４が当該発電手段回転数計測手段２３或いは当該風速・風向計測手段２０から受信したそれぞれの最新データに基づいて、当該風力発電機制御手段２４内に設けられている適宜の演算手段（ＣＰＵ）７１で、当該記憶手段７０に記憶されている当該制御プログラムを使用して演算された結果である各種制御データを、当該機械式ブレーキ手段１７、当該回生ブレーキ制御手段２２及び当該制御回転モーター部１９の内から選択された少なくとも何れか一つに送信し、当該選択された被制御手段の制御を実行する様に構成されている。
【００２９】
本発明に於ける当該風力発電装置１のより具体的な構成としては、当該回生ブレーキ制御手段２２は、当該風速・風向計測手段２０により出力される当該風速情報及び当該発電手段回転数計測手段２３により出力される当該発電手段１６の回転数情報とに応答して制御されるものである事が好ましい具体例である。
一方、本発明に於ける当該風力発電装置１に於いては当該機械式ブレーキ手段１７は、当該風速・風向計測手段により出力される当該風速情報に応答して制御されるものである事が好ましい具体例である。
【００３０】
更に、本発明に於ける当該制御回転モーター部１９は、当該風速・風向計測手段から出力される風速情報、風向情報及び別途設けられている当該ナセル部位置検出手段６０から出力される当該ナセル部現在位置情報の少なくとも一つの情報に応答して制御されるものである事が好ましい具体例である。
又、本発明に於ける当該風力発電機制御手段２４には、少なくとも上記した幾つかの制御操作を実行する為の、予め設定されているプログラムを内蔵した記憶手段７０が設けられている事が好ましい具体例である。
一方、本発明に於ける当該風力発電装置１には、更に、当該ナセル部３の現在位置情報を検出するナセル部位置検出手段６０が設けられている事が好ましい具体例である。
【００３１】
更に、本発明に於ける当該風力発電機制御手段２４には、当該風力発電機制御手段２４に送信されてきている当該風速・風向計測手段２０、当該発電手段回転数計測手段２３（場合によっては、当該風車回転数計測手段２３’）及び当該制御回転モーター部１９等からの最新の計測データの少なくとも一つのデータをリアルタイムで表示すると共に、当該機械式ブレーキ手段１７、当該回生ブレーキ制御手段２２及び当該制御回転モーター部１９の現時点での駆動状況をリアルタイムで表示するモニター手段７２が設けられているものであっても良く、更には、当該風力発電機制御手段２４で当該ソフトウェアで実行されている制御操作を、オペレータが手動で操作し、所望の制御を必要に応じて、臨時的に実行出来る様にする為の手動式操作ボード部７３が設けられているものであっても良い。
【００３２】
当該手動式操作ボード部７３には、緊急事態が発生した場合に、オペレータが当該風力発電装置１に於ける当該風車部１０の回転或いは当該発電手段１６の回転を即時に停止する必要が発生した場合に、例えば、当該機械式ブレーキ手段１７と当該発電手段１６の何れか或いはその一方を強制的に停止させる為の緊急スイッチ手段１０１が設けられている事も好ましい具体例である。
尚、図１中１００と表示されている部材は、当該発電手段１６により発電された電力を蓄積しておく適宜のバッテリー手段である。
【００３３】
処で、本願の発明者は、特に中型及び小型の当該風力発電装置１に於いて、上記した従来技術の問題点を改良し、実用性の高い、安価で経済的な風力発電装置を開発すると同時に、風害に対する当該風力発電装置の破損を防止する為に、多くの実験やテストを鋭意重ねて検討した結果、当該風車部１０の回転を風の速度に応答して細かく、段階的に制御することにより、簡易で、経済的で、長期間実用的に使用できる風力発電装置の構造とその制御方法を知得したものである。  
例えば、風力発電装置１の通常時及び強風時における、ブレード９の回転制御方法について検討した結果、ナセル部３の全体を回転ギア５３と制御回転モーター部１９とで、通常時は風向に対し正対するように制御し、強風時には風向に対して９０度の方向で、非正対の状態で制御する事が望ましい制御方法の一つである事が知得出来た。
【００３４】
又、別の実験結果では、当該風力発電装置１のブレード部９が強風によって、その回転数が上昇した際に、一定以上の回転数に上昇した場合には、当該発電手段１６に適切な負荷を掛けて当該発電機１６の回転数を抑え、連動している当該ブレード部９の回転数を抑える機構を備えることが望ましいとの知見を得た。
更に、他の実験結果から、当該風力発電装置１の保守点検時や、風速が低く、当該風車部１０の回転開始風速に至らないときに、当該回転軸部６を強制的に締め付けて当該発電手段１６および当該風車部１０の回転を完全停止させる機構を備えることが望ましいとの知見を得た。
【００３５】
本発明は、上記の各種の知見を基に、当該風力発電装置１の風速に対する適正な制御条件を追求する為に、更に多数の実験を鋭意重ねた結果、本発明の目的を達成する為には、以下に示すような、制御条件が好ましい条件であるとの更なる知見を得たものである。
つまり、例えば、通常の風速、即ち１０ｍ未満程度では、風力発電機は、定められた基準どおりに設計して製造していれば、なんら問題は無く、発電を継続していることができる。
しかし、風速１０ｍを超える風が吹いているときは、変則的に訪れる突風が発生して、風力発電装置全体に変則荷重や衝撃荷重が加わり、なおかつ  台風通過時のように風速３０ｍから近年発生している風速７０ｍの場合も上記のような、構造計算では、解明しきれない荷重モーメントが発生する。
【００３６】
その為、先ず、例えば、風速０ｍから３ｍ程度では、ブレード９を有する当該風車部１０が回転を始めたとしても発電能力を発揮するエネルギーは無いので、適宜のブレーキ１７を駆動させて当該風車部１０は回転しない機構とする事が望ましい事が判明した。
尚、風速が、例えば、０ｍから３ｍ程度でも当該風車部１０は通常では、回転して僅かながら発電もおこなうが、その為に、別途、各種の制御手段が駆動され、それによって余計な電力が消費されてしまうという問題が存在するので、当該余計な消費電力を節約する為にも、この段階で当該風車部１０の回転を意識的に停止させておくことは望ましい具体例の一つである。
そして、例えば、風速が３ｍを超えたときに当該ブレーキ手段１７の駆動を解除する事によって、当該風車部１０と及び当該発電手段１６は、フリーとなり、当該風車部１０の回転が開始される。
更に、例えば、風速が４ｍ程度になると、当該発電手段１６から発電エネルギーが発生するため当該発電手段１６の発電が開始となってカットインといわれる状態となる。
【００３７】
本発明に於いては、係る風速レベルを第１の閾値Ｘ１と定義し、例えば当該第１の閾値Ｘ１を風速３ｍと設定することが出来る。
同時に当該風速・風向計測手段２０から得られる風向を感知して当該風車部１０を当該ナセル部３と共に、常に風向きに対して正対させる様に制御することが望ましい具体例である事が判明した。
更に、検討した結果、この正常運転状態は、例えば、風速が１０ｍ程度までは持続するものの、風速が例えば１０ｍを超える程度になると、当該風車部１０の回転数が高くなり、遠心力も多く発生し、支柱部２に係る荷重モーメントが増大してくる事が判明した。
【００３８】
その為、本発明に於いては、係る風速レベルを第２の閾値Ｘ２と定義し、例えば当該第２の閾値Ｘ２を風速１０ｍと設定することが出来る。
そのため  本発明は、この辺から当該風車部１０の回転数を落とすために例えば、当該発電手段１６の回転数情報を基に、当該回転数が一定の回転数以上に上昇したところで、適宜の発電機制御手段、例えば、負荷電流を利用した回生ブレーキ制御手段２２を作動させて、具体的には、当該回生ブレーキ制御手段２２に設けられている適宜のスイッチ手段５２を駆動させて、適宜の擬似負荷装置５１を当該発電手段１６に接続して、負荷を印加することによって当該発電手段１６の回転数を落とすことにより、安全な回転数となる様に制御することが、別の好ましい制御方法である事が判明した。
【００３９】
即ち、この段階で判断する必要のある当該風車部の回転数若しくは当該発電手段１６の回転数に予め定められた所定の閾値が必要となる。
本発明に於いては、この閾値を回転数基準値Ｙと設定することにしたものであり、具体的には、当該風車部１０の回転数に換算して例えば、６０ｒｐｍと設定することが出来る。
更に、本願発明者の実験結果によれば、当該風速が、例えば、１６ｍ以上になると、当該似負荷装置５１が作動しているにも係らず再び当該風車部１０は、高度の回転数を以って回転することとなる。
【００４０】
そこで、本発明に於いては、係る風速レベルを第３の閾値Ｘ３と定義し、例えば当該第３の閾値Ｘ３を風速１６ｍと設定することが出来る。
その為、本発明者は、当該風速・風向計測手段２０から送られる風速信号を基に、当該制御回転モーター部１９を作動させて、当該ギヤ列１８を介してして当該ナセル部３を必要な角度だけ回転させることによって、当該風車部１０の風受け平面部若しくは当該回転軸部６の中心軸線８を風向から９０度回転変位させて、それらを風向に対して非正対とする操作を行う事も望ましい制御方法であるという知見を得たものである。
【００４１】
更に、本発明は、更なる追加実験を継続させた結果、係る制御方法を採用するこれによって、風速が７０ｍ近傍の風力が発生したとしても、当該風車部１０は、低回転のまま、強風が無くなるまで安全に稼動し続ける事が判明した。
その後、強風時が去ると、再び当該風速・風向計測手段２０からの信号を基に、正常時の運転に自動的で戻る様に制御することが望ましい具体例の一つである事が判明した。
【００４２】
本発明は、上記した多くの実験結果に基づく、複数種類の風車部１０の回転制御方法を有機的に合体結合し、個々の操作手順と個々の操作結果を相互に且つ連携して利用しつつ、最大の効率を発生さえる様に組み合わされて構成されたものである。
つまり、本発明は、上記した複数種の制御方法を相互に連携させて、自動的に制御処理が実行される様にプログラム化された風車部制御ソフトを使用するものであり、係るソフトウェアの稼働によって自動的な当該風力発電装置１に於ける当該風車部１０の回転速度を常時正常な運転となるよう制御することが本発明の特徴である。
【００４３】
本発明に於いて使用される当該第１の閾値Ｘ１、当該第２の閾値Ｘ２及び、及び当該第３の閾値Ｘ３、更には、当該回転数基準値Ｙのそれぞれの具体的数値は、特に予め設定されるものではなく、当該風力発電装置１構成や性能、或いは当該風力発電装置１が設置される環境状況等によって適宜変更されるものであるが、上記した本発明に係る当該風力発電装置１に関する各種の試験データを総合すると、当該第１の閾値Ｘ１としては、例えば、２乃至４ｍに設定されることが好ましく、又当該第２の閾値Ｘ２としては、例えば、８ｍ乃至１２ｍに設定されることが好ましく、更には、当該第３の閾値Ｘ３としては、例えば、１５ｍ乃至１８ｍに設定されることが好ましい。
【００４４】
一方、当該回転数基準値Ｙとしては、例えば、４０ｒｐｍ乃至８０ｒｐｍに設定されることが好ましい。
即ち、本発明に係る第２の態様に於ける基本的な技術構成は、例えば、支柱部２、当該支柱部２の最上段部２１に水平面内で回転自在に取り付けられているナセル部３、当該ナセル部３の回転面４上に、当該ナセル部３の平面と並行に、適宜の支持手段５，５を介して回転自在に取り付けられている回転軸部６、当該回転軸部６の一方の端部７に、当該回転軸６の中心軸線８に対して直交する方向に配設されている複数個のブレード部９からなる風車部１０、当該回転軸６の適宜の部位に設けられている回転伝達機構部１１、当該回転伝達機構部１１に、一方の端部が係合されており、その中心軸線１３が当該支柱部２の内部を垂下する様に配置されている回転伝達シャフト部１４、当該回転伝達シャフト部１４の下方の端部１５と接続されている発電手段１６、当該回転伝達シャフト１４における当該回転伝達機構部１１と当該発電手段１６との間の適宜の部位に配置されている、当該回転伝達シャフト部の回転数、つまり当該発電手段１６の回転数を制御する機械式ブレーキ手段１７、当該支柱部２の適宜の部位に設けられ、適宜のギヤ手段１８を介して当該ナセル部３を回転制御する制御回転モーター部１９、当該支柱部２の適宜の部位に設けられた風速・風向計測手段２０、当該発電手段１６に回生ブレーキを印加する回生ブレーキ制御手段２２、当該風車部の回転数に対応する当該発電手段１６の回転数を計測する発電手段回転数計測手段２３若しくは、当該風車部の回転数を直接計測する為に当該回転軸部６の適宜の部位に設けられている風車回転数計測手段２３’とで構成された風力発電装置１に於いて、当該制御回転モーター部１９、当該回生ブレーキ制御手段２２及び当該機械式ブレーキ手段１７の少なくとも一つが、当該風速・風向計測手段２０及び当該発電手段回転数計測手段２３若しくは当該風車回転数計測手段２３’等から逐次得られる風速情報、風向情報及び発電手段１６若しくは当該風車部１０の回転数情報の内から選択された少なくとも一つの情報に応答して、当該風車部１０の回転数が所定の範囲内に規制される様に制御される様に構成されている事を特徴とする稼動制御方法である。
【００４５】
即ち、本発明に於ける当該風力発電装置１に於いては、当該発電手段回転数計測手段２３に替えて、当該発電手段１６の回転数に対応する当該風車部１０の回転数を計測する為の風車回転数計測手段２３’が当該風車部１０に連結されている当該回転軸部６の少なくとも一部に設けられており、当該発電手段１６の回転数を計測する発電手段回転数計測手段２３の出力情報を当該風車回転数計測手段２３’の出力情報と置換する様に構成されている事も望ましい具体例である。
【００４６】
そして、本発明に於いては、後述するように、当該風速・風向計測手段２０から出力される当該風速情報には、相互に異なる少なくとも２種類の予め決定されている閾値Ｘｎが設定されている事が望ましい。
一方、本発明に於いては、後述するように、当該発電手段回転数計測手段２３から出力される当該発電手段１６の回転数情報若しくは当該風車回転数計測手段２３’等から出力される当該風車部１０の回転数情報には、少なくとも１種類の予め決定されている回転数基準値Ｙが設定されている事が望ましい。
【００４７】
本発明に於ける当該第２の態様に於けるより具体的な風力発電装置の稼動制御方法の構成としては、風速が所定の第１の閾値Ｘ１以下である場合には、当該機械式ブレーキ手段１７を作動させて、当該風車部１０の回転を停止させる第１の工程、当該風速が当該第１の閾値Ｘ１を超えている場合に於いて、当該風車部１０における当該回転軸部６の中心軸線８が、風向き情報が示す風向き方向と一致する様に、当該ナセル部３を所定の回転角度だけ旋回させる様に、当該制御回転モーター部１９を制御する第２の工程、当該風速が当該所定の第１の閾値Ｘ１以上であって、且つ所定の第２の閾値Ｘ２を超えていない場合には、当該機械式ブレーキ手段１７を解放して当該風車部１０の回転を許可する第３の工程、当該風速が当該所定の第２の閾値Ｘ２以上であって、且つ所定の第３の閾値Ｘ３を超えていない場合であって、且つ当該風車回転数若しくは当該発電手段の回転数が、当該発電手段回転数計測手段２３若しくは当該風車回転数計測手段２３’に設定されている回転数基準値Ｙ以上である場合には、当該回生ブレーキ制御手段２２を解放し、当該風車部１０の回転を継続させる第４の工程、当該風速が当該所定の第２の閾値Ｘ２以上であって、且つ所定の第３の閾値Ｘ３を超えていない場合であって、当該風車回転数若しくは当該発電手段の回転数が、当該発電手段回転数計測手段若しくは当該風車回転数計測手段に設定されている回転数基準値Ｙ以上である場合には、当該回生ブレーキ制御手段２２を駆動させて、当該風車部１０の回転数を減少させる第５の工程、当該風速が当該所定の第２の閾値Ｘ２以上であって、且つ所定の第３の閾値Ｘ３を超えている場合には、当該風車部１０における当該回転軸部６の中心軸線８を、風向き情報が示す風向き方向と直交する方向に設定される様に、当該ナセル部３を所定の回転角度だけ旋回させる様に、当該制御回転モーター部１９を制御する第６の工程とから構成されている風力発電装置の稼動制御方法である。
【００４８】
以下に、上記した本発明に係る当該第２の態様に係る当該風力発電装置の稼動制御方法の具体的手順の一例を図６のフローチャートを参照しながら詳細に説明する。
即ち、スタート後、ステップ１（Ｓ１）に於いて、発電モードであるか否かが判断され、当該ステップ１（Ｓ１）に於いて、ＮＯであれば、つまり、発電操作は中止するとの判断であれＮＯであればＥＮＤとなり、当該ステップ１（Ｓ１）に於いて、ＹＥＳであれば、ステップ２（Ｓ２）に進んで、風速の計測操作が開始される。
次に、ステップ３（Ｓ３）に進んで、当該風速の値が第１の閾値Ｘ１以下か否かが判断され、ＹＥＳであれば、ステップ４（Ｓ４）に進んで、当該機械式ブレーキ手段１７を稼働させ（ＯＮ）て、ステップ５（Ｓ５）に於いて、当該風車部１０の回転を強制的に停止させた後、ステップ１（Ｓ１）に戻って、上記の各操作が継続される。
【００４９】
一方、当該ステップ３（Ｓ３）に於いてＮＯである場合には、ステップ６（Ｓ６）に進んで、風向きを計測し、ステップ７（Ｓ７）に於いて、当該風車部１０の回転軸６の中心軸線が当該測定された風向きの方向情報と一致するか否が判断され、ＮＯであれば、ステップ８（Ｓ８）に進んで、当該制御回転モーター部１９を制御して、当該ナセル部３をヨー回転させ、当該風車部１０の回転軸６の中心軸線と当該測定された風向きの方向情報とが一致する様に旋回させる操作が実行され、その後ステップ７（Ｓ７）に戻る。  
当該ステップ７（Ｓ７）に於いて、再度、当該風車部１０の回転軸６の中心軸線が当該測定された風向きの方向情報と一致するか否が判断され、ＮＯであれば上記した操作が繰り返され、ＹＥＳであれば、ステップ９（Ｓ９）に進んで、現在の風速が第２の閾値Ｘ２以下であるか否かが判断される。
【００５０】
当該ステップ９（Ｓ９）でＹＥＳであれば、ステップ１０（Ｓ１０）に進み、当該機械式ブレーキ手段１７を解放（ＯＦＦ）し、ステップ１１  （Ｓ１１）に進んで、当該風車部１０の回転を開始させ、ステップ１２（Ｓ１２）に於いて当該発電手段１６の発電操作を継続させ、その後、ステップ１（Ｓ１）に戻って、上記の各操作が継続される。
一方、当該ステップ９（Ｓ９）でＮＯであれば、ステップ１３（Ｓ１３）に進んで、その時点での風速が第３の閾値Ｘ３以下であるか否かが判断され、当該ステップ１３（Ｓ１３）でＹＥＳであれば、ステップ１４（Ｓ１４）に進んで、当該風車部１０の回転数を計測する操作が実行され、その後、ステップ１５（Ｓ１５）に進んで、当該風車部１０のその時点での回転数が当該回転数基準値Ｙよりも大きいか否かが判断され、ＮＯであれば、ステップ１６（Ｓ１６）に進んで、当該回生ブレーキ制御手段２２を解放し、その後、ステップ１（Ｓ１）に戻って、上記の各操作が継続される。
【００５１】
一方、当該ステップ１５（Ｓ１５）に於いて、ＹＥＳであれば、ステップ１７（Ｓ１７）に進んで、当該回生ブレーキ制御手段２２に於ける当該切り替えスイッチ手段５２を操作して当該適宜の負荷手段５１の負荷を当該発電手段１６に印加して回生ブレーキ駆動させて当該発電手段１６の回転数若しくは当該風車部１０の回転数を減少させる操作が実行され、その後、当該ステップ１５（Ｓ１５）に戻り、上記の各工程が繰り返される。
又、当該ステップ１３（Ｓ１３）でＮＯであれば、ステップ１８（Ｓ１８）に進んで、その時点での風速を測定し、当該風速が当該第３の閾値Ｘ３以上であることが確実であるから、ステップ１８（Ｓ１８）に進んで、当該風車部１０の回転軸部６がその時点における風向き方向と直交する状態となる様に、当該ナセル部３を、当該制御回転モーター部１９を駆動制御して、必要な回転角度を以て、旋回させる操作が実行され、その後、ステップ１９（Ｓ１９）に進んで当該風車部１０を低速回転させる操作を継続し、その後、ステップ１（Ｓ１）に戻って、上記の各操作が継続される。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
以上のように、本発明によれば、とかく事故が多発していた小型或いは中型の風力発電装置に於ける風による破損・破壊事故を未然に効果的、且つ経済的に防止することが可能となり、それによって、信頼性の高い小型或いは中型の風力発電装置を提供することが可能となると同時に、本発明に係る当該風力発電装置は、風力で、発電する際に公害を発生させることなく、自然エネルギーを効率的且つ安価に電力に変換することが出来る。
【符号の説明】
【００５３】
１…風力発電装置
２…支柱部
２１…支柱部の最上段部
３…ナセル部
４…回転平面
５…支持手段
６…回転軸部
７…当該回転軸部の一方の端部
８…回転軸部の中心軸線
８’ …回転伝達シャフト部の中心軸線
９…ブレード部
１０…風車部
１１…回転伝達機構部
１４…回転伝達シャフト部
１２…回転伝達シャフト部の一方の端部
１３…尾翼
１５…回転伝達シャフト部の下方の端部
１６…発電手段
１７…機械式ブレーキ手段
１８…ギヤ手段
１９…制御回転モーター部
２０…風速・風向計測手段
２２…回生ブレーキ制御手段
２３’ …風車部回転数計測手段
２３…発電手段回転数計測手段
２４…風力発電機制御手段
５０…回転支持部材
６０…ナセル部位置検出手段
７０…記憶手段
７２…モニター手段
７３…手動式操作ボード部
７１…ＣＰＵ（演算処理手段）
５１…負荷手段
５２…切替手段
６１〜６４…支持板
【図１】
2018059449.tif 000003
【図２】
2018059449.tif 000004
【図３】
2018059449.tif 000005
【図４】
2018059449.tif 000006
【図５】
2018059449.tif 000007
【図６】
2018059449.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成29年11月27日(2017.11.27)
【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】
支柱部、当該支柱部の最上段部に水平面内で回転自在に取り付けられているナセル部、当該ナセル部の回転面上に、当該ナセル部の平面と並行に、適宜の支持手段を介して回転自在に取り付けられている回転軸部、当該回転軸部の一方の端部に、当該回転軸部の中心軸線に対して直交する方向に配設されている複数個のブレード部からなる風車部、当該回転軸の適宜の部位に設けられている回転伝達機構部、当該回転伝達機構部に一方の端部が係合されており、その中心軸線が当該支柱部の内部を垂下する様に配置されている回転伝達シャフト部、当該回転伝達シャフト部の下方の端部と接続されている発電手段、当該回転伝達シャフトにおける当該回転伝達機構部と当該発電手段との間の適宜の部位に配置されている、当該回転伝達シャフト部の回転を制御する機械式ブレーキ手段、当該支柱部の適宜の部位に設けられ、適宜のギヤ手段を介して当該ナセル部を回転制御する制御回転モーター部、当該支柱部の適宜の部位に設けられた風速及び風向きを計測する風速・風向計測手段、当該発電手段に回生ブレーキを印加する回生ブレーキ制御手段、当該風車部の回転数を計測する発電手段回転数計測手段、当該ナセル部の現在位置情報を検出するナセル部位置検出手段とが設けられており、更に、当該風速・風向計測手段、当該発電手段回転数計測手段及び当該ナセル部位置検出手段とからの最新計測情報を受信し、当該最新の各計測情報に応答して、当該制御回転モーター部、当該回生ブレーキ制御手段及び当該機械式ブレーキ手段を逐次的に、個別的もしくは同時複合的に制御する様に機能する風力発電機制御手段が設けられている風力発電装置であって、且つ、当該回生ブレーキ制御手段は、当該風速・風向計測手段により出力される当該風速情報及び当該発電手段回転数計測手段により出力される当該風車部の回転数情報とに応答して制御される様に構成されているものであり、当該機械式ブレーキ手段は、当該風速・風向計測手段により出力される当該風速情報に応答して制御される様に構成されているものであり、当該制御回転モーター部は、当該風速・風向計測手段から出力される風速情報、風向情報及び当該ナセル部位置検出手段から出力される当該ナセル部現在位置情報の少なくとも一つの情報に応答して制御される様に構成されている事を特徴とする風力発電装置。
【請求項２】
当該風力発電装置は、当該複数個のブレードで構成された当該風車部の最大直径が１０ｍ以下である小型若しくは中型の規格を有している事を特徴とする請求項１に記載の風力発電装置。
【請求項３】
当該風力発電機制御手段には、少なくとも上記した請求項１又は２の何れか規定されている制御操作を実行する為の、予め設定されているプログラムを内蔵した記憶手段が設けられている事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】
当該風力発電機制御手段には、当該風力発電機で実行するための操作ボードが設けられている事を特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の風力発電装置。
【請求項５】
当該風力発電機制御手段には、当該風速・風向計測手段及び／又は当該発電手段回転数計測手段の最新計測結果情報及び／又は当該ナセル部の回転位置情報、当該回生ブレーキ制御手段の稼動情報及び当該機械式ブレーキ手段の稼動情報等から選択された少なくとも一つの最新情報を表示する為のモニター手段が設けられている事を特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の風力発電装置。
【請求項６】
当該風車部の回転数が、当該発電手段回転数計測手段に替えて、当該回転軸部の少なくとも一部に設けられた風車回転数計測手段の出力情報に基づいて決定されるものである事を特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の風力発電装置。
【請求項７】
支柱部、当該支柱部の最上段部に水平面内で回転自在に取り付けられているナセル部、当該ナセル部の回転面上に、当該ナセル部の平面と並行に、適宜の支持手段を介して回転自在に取り付けられている回転軸部、当該回転軸部の一方の端部に、当該回転軸部の中心軸線に対して直交する方向に配設されている複数個のブレード部からなる風車部、当該回転軸の適宜の部位に設けられている回転伝達機構部、当該回転伝達機構部に一方の端部が係合されており、その中心軸線が当該支柱部の内部を垂下する様に配置されている回転伝達シャフト部、当該回転伝達シャフト部の下方の端部と接続されている発電手段、当該回転伝達シャフトにおける当該回転伝達機構部と当該発電手段との間の適宜の部位に配置されている、当該回転伝達シャフト部の回転を制御する機械式ブレーキ手段、当該支柱部の適宜の部位に設けられ、適宜のギヤ手段を介して当該ナセル部を回転制御する制御回転モーター部、当該支柱部の適宜の部位に設けられた風速及び風向きを計測する風速・風向計測手段、当該発電手段に回生ブレーキを印加する回生ブレーキ制御手段、当該風車部の回転数を計測する発電手段回転数計測手段、当該ナセル部の現在位置情報を検出するナセル部位置検出手段とが設けられており、更に、当該風速・風向計測手段、当該発電手段回転数計測手段及び当該ナセル部位置検出手段とからの最新計測情報を受信し、当該最新の各計測情報に応答して、当該制御回転モーター部、当該回生ブレーキ制御手段及び当該機械式ブレーキ手段を逐次的に、個別的もしくは同時複合的に制御する様に機能する風力発電機制御手段が設けられている風力発電装置であって、且つ、当該回生ブレーキ制御手段は、当該風速・風向計測手段により出力される当該風速情報及び当該発電手段回転数計測手段により出力される当該風車部の回転数情報とに応答して制御される様に構成されているものであり、当該機械式ブレーキ手段は、当該風速・風向計測手段により出力される当該風速情報に応答して制御される様に構成されているものであり、当該制御回転モーター部は、当該風速・風向計測手段から出力される風速情報、風向情報及び当該ナセル部位置検出手段から出力される当該ナセル部現在位置情報の少なくとも一つの情報に応答して制御される様に構成された風力発電装置に於いて、当該風速・風向計測手段から出力される当該風速情報に対しては、風速に応じて、低速レベルから高速レベルに向けて相互に異なる予め所定の値に設定された、少なくとも３種類の、つまり、第1の閾値、第２の閾値及び第３の閾値とを設定しておき、一方、当該発電手段回転数計測手段から出力される当該発電手段の回転数情報に対しては、少なくとも１種類の予め所定の値に設定された基準値を設定しておき、当該風速・風向計測手段、当該ナセル部位置検出手段及び当該発電手段回転数計測手段のそれぞれから逐次出力される最新の風速情報、風向情報、当該ナセル部現在位置情報及び当該発電手段の回転数情報を逐次受信し、当該最新の風速情報を当該第1の閾値乃至当該第３の閾値とそれぞれ個別的に比較操作を行い、当該比較結果に応じて、当該機械式ブレーキ手段
のオン・オフ制御を実行するとともに、当該比較結果に応じて、更に、当該発電手段の回転数情報を当該基準値と比較操作を行い、当該比較結果に応じて、当該回生ブレーキ手段のオン・オフ制御を実行し、更には、当該比較結果に応じて、当該風向き情報を勘案して当該制御回転モーター部を制御して、当該風車部の回転数が所定の範囲内に規制される様に制御される様に構成されている事を特徴とする風力発電装置の稼動制御方法。
【請求項８】
当該発電手段回転数計測手段に替えて、当該発電手段の回転数に対応する当該風車部の回転数を計測する為の風車回転数計測手段が当該風車部に連結されている当該回転軸部の少なくとも一部に設けられており、当該発電手段の回転数を計測する発電手段回転数計測手段の出力情報を当該風車回転数計測手段の出力情報と置換する様に構成されている事を特徴とする請求項７に記載の風力発電装置の稼動制御方法。
【請求項９】
請求項７又は８に規定されている当該風力発電装置の稼動制御方法に於いて、風速が所定の第１の閾値以下である場合には、当該機械式ブレーキ手段を作動させて、当該風車部の回転を停止させる第１の工程、当該風速が当該第１の閾値を超えている場合に於いて、当該風車部における当該回転軸部の中心軸線が、風向き情報が示す風向き方向と一致する様に、当該制御回転モーター部を制御する第２の工程、当該風速が当該所定の第１の閾値以上であって、且つ所定の第２の閾値を超えていない場合には、当該機械式ブレーキ手段を解放して当該風車部の回転を許可する第３の工程、当該風速が当該所定の第２の閾値以上であって、且つ所定の第３の閾値を超えていない場合であって、当該風車回転数若しくは当該発電手段の回転数が、当該発電手段回転数計測手段若しくは当該風車回転数計測手段に設定されている回転数基準値以下である場合には、当該回生ブレーキ制御手段を解放し、当該風車部の回転を継続させる第４の工程、当該風速が当該所定の第２の閾値以上であって、且つ所定の第３の閾値を超えていない場合であって、当該風車回転数若しくは当該発電手段の回転数が、当該発電手段回転数計測手段若しくは当該風車回転数計測手段に設定されている回転数基準値以上である場合には、当該回生ブレーキ制御手段を駆動させて、当該風車部の回転数を減少させる第５の工程、当該風速が当該所定の第２の閾値以上であって、且つ所定の第３の閾値を超えている場合には、当該風車部における当該回転軸部の中心軸線を、風向き情報が示す風向き方向と直交する方向に設定される様に、当該制御回転モーター部を制御して、当該風車部を低速回転させるように操作する第６の工程とから構成されている事を特徴とする風力発電装置の稼動制御方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明は、上記した従来技術の問題点を解消し、上記した本発明の目的を達成する為、基本的には、以下に示す様な技術構成を採用するものである。
即ち、本発明に係る第１の態様としては、支柱部、当該支柱部の最上段部に水平面内で回転自在に取り付けられているナセル部、当該ナセル部の回転面上に、当該ナセル部の平面と並行に、適宜の支持手段を介して回転自在に取り付けられている回転軸部、当該回転軸部の一方の端部に、当該回転軸部の中心軸線に対して直交する方向に配設されている複数個のブレード部からなる風車部、当該回転軸の適宜の部位に設けられている回転伝達機構部、当該回転伝達機構部に一方の端部が係合されており、その中心軸線が当該支柱部の内部を垂下する様に配置されている回転伝達シャフト部、当該回転伝達シャフト部の下方の端部と接続されている発電手段、当該回転伝達シャフトにおける当該回転伝達機構部と当該発電手段との間の適宜の部位に配置されている、当該回転伝達シャフト部の回転を制御する機械式ブレーキ手段、当該支柱部の適宜の部位に設けられ、適宜のギヤ手段を介して当該ナセル部を回転制御する制御回転モーター部、当該支柱部の適宜の部位に設けられた風速及び風向きを計測する風速・風向計測手段、当該発電手段に回生ブレーキを印加する回生ブレーキ制御手段、当該風車部の回転数を計測する発電手段回転数計測手段、当該ナセル部の現在位置情報を検出するナセル部位置検出手段とが設けられており、更に、当該風速・風向計測手段、当該発電手段回転数計測手段及び当該ナセル部位置検出手段とからの最新計測情報を受信し、当該最新の各計測情報に応答して、当該制御回転モーター部、当該回生ブレーキ制御手段及び当該機械式ブレーキ手段を逐次的に、個別的もしくは同時複合的に制御する様に機能する風力発電機制御手段が設けられている風力発電装置であって、且つ、当該回生ブレーキ制御手段は、当該風速・風向計測手段により出力される当該風速情報及び当該発電手段回転数計測手段により出力される当該風車部の回転数情報とに応答して制御される様に構成されているものであり、当該機械式ブレーキ手段は、当該風速・風向計測手段により出力される当該風速情報に応答して制御される様に構成されているものであり、当該制御回転モーター部は、当該風速・風向計測手段から出力される風速情報、風向情報及び当該ナセル部位置検出手段から出力される当該ナセル部現在位置情報の少なくとも一つの情報に応答して制御される様に構成されている事を特徴とする風力発電装置であり、又、本発明の第２の態様は、支柱部、当該支柱部の最上段部に水平面内で回転自在に取り付けられているナセル部、当該ナセル部の回転面上に、当該ナセル部の平面と並行に、適宜の支持手段を介して回転自在に取り付けられている回転軸部、当該回転軸部の一方の端部に、当該回転軸部の中心軸線に対して直交する方向に配設されている複数個のブレード部からなる風車部、当該回転軸の適宜の部位に設けられている回転伝達機構部、当該回転伝達機構部に一方の端部が係合されており、その中心軸線が当該支柱部の内部を垂下する様に配置されている回転伝達シャフト部、当該回転伝達シャフト部の下方の端部と接続されている発電手段、当該回転伝達シャフトにおける当該回転伝達機構部と当該発電手段との間の適宜の部位に配置されている、当該回転伝達シャフト部の回転を制御する機械式ブレーキ手段、当該支柱部の適宜の部位に設けられ、適宜のギヤ手段を介して当該ナセル部を回転制御する制御回転モーター部、当該支柱部の適宜の部位に設けられた風速及び風向きを計測する風速・風向計測手段、当該発電手段に回生ブレーキを印加する回生ブレーキ制御手段、当該風車部の回転数を計測する発電手段回転数計測手段、当該ナセル部の現在位置情報を検出するナセル部位置検出手段とが設けられており、更に、当該風速・風向計測手段、当該発電手段回転数計測手段及び当該ナセル部位置検出手段とからの最新計測情報を受信し、当該最新の各計測情報に応答して、当該制御回転モーター部、当該回生ブレーキ制御手段及び当該機械式ブレーキ手段を逐次的に、個別的もしくは同時複合的に制御する様に機能する風力発電機制御手段が設けられている風力発電装置であって、且つ、当該回生ブレーキ制御手段は、当該風速・風向計測手段により出力される当該風速情報及び当該発電手段回転数計測手段により出力される当該風車部の回転数情報とに応答して制御される様に構成されているものであり、当該機械式ブレーキ手段は、当該風速・風向計測手段により出力される当該風速情報に応答して制御される様に構成されているものであり、当該制御回転モーター部は、当該風速・風向計測手段から出力される風速情報、風向情報及び当該ナセル部位置検出手段から出力される当該ナセル部現在位置情報の少なくとも一つの情報に応答して制御される様に構成された風力発電装置に於いて、当該風速・風向計測手段から出力される当該風速情報に対しては、風速に応じて、低速レベルから高速レベルに向けて相互に異なる予め所定の値に設定された、少なくとも３種類の、つまり、第1の閾値、第２の閾値及び第３の閾値とを設定しておき、一方、当該発電手段回転数計測手段から出力される当該発電手段の回転数情報に対しては、少なくとも１種類の予め所定の値に設定された基準値を設定しておき、当該風速・風向計測手段、当該ナセル部位置検出手段及び当該発電手段回転数計測手段のそれぞれから逐次出力される最新の風速情報、風向情報、当該ナセル部現在位置情報及び当該発電手段の回転数情報を逐次受信し、当該最新の風速情報を当該第1の閾値乃至当該第３の閾値とそれぞれ個別的に比較操作を行い、当該比較結果に応じて、当該機械式ブレーキ手段
のオン・オフ制御を実行するとともに、当該比較結果に応じて、更に、当該発電手段の回転数情報を当該基準値と比較操作を行い、当該比較結果に応じて、当該回生ブレーキ手段のオン・オフ制御を実行し、更には、当該比較結果に応じて、当該風向き情報を勘案して当該制御回転モーター部を制御して、当該風車部の回転数が所定の範囲内に規制される様に制御される様に構成されている事を特徴とする風力発電装置の稼動制御方法である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
以下に本発明に係る当該風力発電装置及び当該風力発電装置の制御方法のそれぞれの一具体例の構成を、図面を参照しながら詳細に説明する。
先ず、本発明に係る当該風力発電装置１の一具体例の構成について説明する。
即ち、図１は、本発明に係る当該風力発電装置１の一具体例の構成を示した側面図であって、図中、支柱部２、当該支柱部２の最上段部２１に水平面内で回転自在に取り付けられているナセル部３、当該ナセル部３の回転平面４上に、当該ナセル部３の回転平面４と並行に、適宜の支持手段５を介して回転自在に取り付けられている回転軸部６、当該回転軸部６の一方の端部７に、当該回転軸部６の中心軸線８に対して直交する方向に配設されている複数個のブレード部９からなる風車部１０、当該回転軸６の適宜の部位に設けられている回転伝達機構部１１、当該回転伝達機構部１１に一方の端部１２が係合されており、その中心軸線８’が当該支柱部２の内部を垂下する様に配置されている回転伝達シャフト部１４、当該回転伝達シャフト部１４の下方の端部１５と接続されている発電手段１６、当該回転伝達シャフト１４における当該回転伝達機構部１１と当該発電手段１６との間の適宜の部位に配置されている、当該回転伝達シャフト部１４の回転を制御する機械式ブレーキ手段１７、当該支柱部２の適宜の部位に設けられ、適宜のギヤ手段１８を介して当該ナセル部３を回転制御する制御回転モーター部１９、当該支柱部２の適宜の部位に設けられた風速・風向計測手段２０、当該発電手段１６に回生ブレーキを印加する回生ブレーキ制御手段２２、当該発電手段１６の回転数を計測する発電手段回転数計測手段２３、当該風速・風向計測手段２０及び当該発電手段回転数計測手段２３からの最新計測情報を受信し、当該最新計測情報に応答して、当該制御回転モーター部１９、当該回生ブレーキ制御手段２２及び当該機械式ブレーキ手段１７の少なくとも一つを制御する様に機能する風力発電機制御手段２４とから構成されている風力発電装置１が示されている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
尚、図１中、１３は、当該ナセル部３上の当該適宜の支持手段５の一部に設けられた風向き用の平板状の尾翼であって、任意の材料で構成されており、当該尾翼１３の平板の平面部は、当該ナセル部３の平面部に対しして、直角となる様に配置取り付けら得ており、更に、当該尾翼１３の平板の平面部は、当該ナセル部３に設けられている一対の支持手段５、５の間に回転自在に配置されている当該回転軸部６の中心軸線の方向と一致する方向に配置されているものである。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
つまり、本発明に於いては、上記した従来技術の欠陥を改良し、複数種類の風害対策技術を系統的に複合し、当該風力発電装置内に設けられた複数種の制御手段とを有機的に連動させることによって、個々の技術の短所を相互に補いつつ、当該風車部の回転数を制御して風力発電装置に係るモーメントをコントロールすることにより、風害に対して安全に長期に運転可能な風力発電装置が提供できる事を知得し、同時に当該風力発電装６の制御方法を知得したものである。
従って、本発明に於いて対象となる等が風力発電装置１は、中型或いは小型の当風力発電装置であって、製造コストが低く、発電効率を低下させる事なく、維持管理コストも低減可能で、風力による損傷を効率的に防止する事が出来る風力発電装置１である。
即ち、本発明に係る当該風力発電装置１は、当該複数個のブレードで構成れた当該風車部の最大直径が１６ｍ以下である小型若しくは中型の規格を有している事が望ましい具体例である。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
本発明に於いて使用される当該機械式ブレーキ手段１７は、特に限定されるものではなく、一般的に使用される機械式のブレーキ手段であれば如何なるものでも使用可能であり、特には電磁力を利用した簡易で且つ安価なブレーキ手段を使用するのが好ましい。
油圧式ブレーキ手段等は、機構が複雑で且つメンテナンスが煩雑であり且つ高価であるから好ましいブレーキ手段ではない。
尚、後述する様に、本発明に係る当該機械式ブレーキ手段１７は、基本的には、コンピュータによるプログラム制御によって制御されるシステム内に組み込まれているものではあるが、極緊急性のある場合に、現場の作業員が独自の判断で、強制的に当該風車部９の回転を停止させる事を可能とするために、手動による緊急停止手段５５が別途接続されているものであっても良い。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
本発明に於ける当該第２の態様に於けるより具体的な風力発電装置の稼動制御方法の構成としては、風速が所定の第１の閾値Ｘ１以下である場合には、当該機械式ブレーキ手段１７を作動させて、当該風車部１０の回転を停止させる第１の工程、当該風速が当該第１の閾値Ｘ１を超えている場合に於いて、当該風車部１０における当該回転軸部６の中心軸線８が、風向き情報が示す風向き方向と一致する様に、当該ナセル部３を所定の回転角度だけ旋回させる様に、当該制御回転モーター部１９を制御する第２の工程、当該風速が当該所定の第１の閾値Ｘ１以上であって、且つ所定の第２の閾値Ｘ２を超えていない場合には、当該機械式ブレーキ手段１７を解放して当該風車部１０の回転を許可する第３の工程、当該風速が当該所定の第２の閾値Ｘ２以上であって、且つ所定の第３の閾値Ｘ３を超えていない場合であって、且つ当該風車回転数若しくは当該発電手段の回転数が、当該発電手段回転数計測手段２３若しくは当該風車回転数計測手段２３’に設定されている回転数基準値Ｙ以下である場合には、当該回生ブレーキ制御手段２２を解放し、当該風車部１０の回転を継続させる第４の工程、当該風速が当該所定の第２の閾値Ｘ２以上であって、且つ所定の第３の閾値Ｘ３を超えていない場合であって、当該風車回転数若しくは当該発電手段の回転数が、当該発電手段回転数計測手段若しくは当該風車回転数計測手段に設定されている回転数基準値Ｙ以上である場合には、当該回生ブレーキ制御手段２２を駆動させて、当該風車部１０の回転数を減少させる第５の工程、当該風速が当該所定の第２の閾値Ｘ２以上であって、且つ所定の第３の閾値Ｘ３を超えている場合には、当該風車部１０における当該回転軸部６の中心軸線８を、風向き情報が示す風向き方向と直交する方向に設定される様に、当該ナセル部３を所定の回転角度だけ旋回させる様に、当該制御回転モーター部１９を制御する第６の工程とから構成されている風力発電装置の稼動制御方法である。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５３】
１…風力発電装置
２…支柱部
２１…支柱部の最上段部
３…ナセル部
４…回転平面
５…支持手段
６…回転軸部
７…当該回転軸部の一方の端部
８…回転軸部の中心軸線
８’ …回転伝達シャフト部の中心軸線
９…ブレード部
１０…風車部
１１…回転伝達機構部
１４…回転伝達シャフト部
１２…回転伝達シャフト部の一方の端部
１３…尾翼
１５…回転伝達シャフト部の下方の端部
１６…発電手段
１７…機械式ブレーキ手段
１８…ギヤ手段
１９…制御回転モーター部
２０…風速・風向計測手段
２２…回生ブレーキ制御手段
２３’ …風車部回転数計測手段
２３…発電手段回転数計測手段
２４…風力発電機制御手段
５０…回転支持部材
６０…ナセル部位置検出手段
７０…記憶手段
７２…モニター手段
７３…手動式操作ボード部
７１…ＣＰＵ（演算処理手段）
５１…負荷手段
５２…切替手段
５５…緊急停止手段
６１〜６４…支持板
【手続補正９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2018059449.tif 000009