(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸線周りに回転可能に配され、ブラケットと、前側に向かって延設されたフレーム部とを有するハブと、
前記ハブと共に回転する複数の翼と、
前記ハブと前記各翼とを、前記各翼が前記回転軸線周りの回転平面に対して傾動可能となるように連結する傾動機構と、
前記各翼を立てた起立状態と、前記各翼を傾動させた傾動状態とを切り替えるように、前記傾動機構を駆動させる駆動装置と、
前記傾動機構及び前記駆動装置とは独立して配され、前記各翼の前記起立状態からの傾動を阻止するロック状態と、前記各翼の前記傾動状態への傾動を可能とするアンロック状態との間で切り替えられる固定支持機構と、を備え、
前記傾動機構は、前記ハブの前記ブラケットに配置された枢軸の軸回りに揺動可能に、前記枢軸を介して前記ブラケットに連結され且つ複数の前記翼と連結された複数の翼連結部を有し、
前記翼連結部は、前記翼の基端部との連結位置から前記回転軸線側に延びる三角形状のレバー構造を有し、
前記固定支持機構は、前記フレーム部に配された当接部である往復自在な起立状態保持用のロッドを有し、前記起立状態において、前記レバー構造の前記回転軸線側の先端部を前記起立状態保持用のロッドの側面に当接させることで、前記起立状態の前記各翼のコーニング角を固定する、アップウインド型風車。
【請求項２】
前記翼連結部と前記起立状態保持用のロッドとの当接が解除されることで前記傾動が可能な状態となる、請求項１に記載のアップウインド型風車。
【請求項３】
回転軸線周りに回転可能に配され、ブラケットと、前側に向かって延設されたフレーム部とを有するハブと、
前記ハブと共に回転する複数の翼と、
前記ハブと前記各翼とを、前記各翼が前記回転軸線周りの回転平面に対して後方に傾動可能となるように連結する傾動機構と、
前記各翼を立てた起立状態と、前記各翼を傾動させた傾動状態とを切り替えるように、前記傾動機構を駆動させる駆動装置と、
前記傾動機構及び前記駆動装置とは独立して配され、前記各翼の前記起立状態からの傾動を阻止するロック状態と、前記各翼の前記傾動状態への傾動を可能とするアンロック状態との間で切り替えられる固定支持機構と、を備え、
前記傾動機構は、前記ハブの前記ブラケットに配置された枢軸の軸回りに揺動可能に、前記枢軸を介して前記ブラケットに連結され且つ複数の前記翼と連結された複数の翼連結部を有し、
前記翼連結部は、前記枢軸の軸方向から見て前記翼の基端部との連結位置から前記回転軸線側に延びる三角形状のレバー構造を有し、
前記固定支持機構は、更に、前記フレーム部に配された当接部である往復自在な傾動状態保持用のロッドと、前記フレーム部の前記傾動状態保持用のロッドよりも前側に配されて前記レバー構造の前端部と当接する固定部材とを有し、前記傾動状態において、前記レバー構造の前記回転軸線側の先端部を前記傾動状態保持用のロッドのうち前記回転軸線側と反対側の側面に当接させ且つ前記レバー構造の前記前端部を前記固定部材に当接させることで、前記傾動状態においても前記各翼のコーニング角を固定する、アップウインド型風車。
【請求項４】
前記複数の前記翼連結部に対応する複数の前記枢軸が、前記回転軸線の周囲に配置され、
前記レバー構造は、前記枢軸の軸方向から見て、前記翼の前記回転軸線側の端部から前記回転軸線に向けて延び、
前記固定支持機構は、前記各枢軸と前記回転軸線との間の距離よりも、前記回転軸線に近接して配置されている、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のアップウインド型風車。
【請求項５】
前記フレーム部は、前側に向かって、前記回転軸線から反れるように湾曲したアーム状に形成され、
前記ロッドは、前記フレーム部の根元よりも前側で、前記フレーム部から前記枢軸の軸方向に往復自在に配置されている、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のアップウインド型風車。
【請求項６】
前記固定支持機構は、ロック用のシリンダを有し、前記ロッドは、前記ロック用のシリンダのロッドである、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のアップウインド型風車。
【請求項７】
前記駆動装置は、傾動用のシリンダを有し、前記ハブと前記翼連結部とに亘って、前記傾動用のシリンダが連結されている、請求項１乃至６のいずれか１項に記載のアップウインド型風車。
【請求項８】
回転軸線周りに回転可能に配され、ブラケットを有するハブと、
前記ハブと共に回転する複数の翼と、
前記ハブと前記各翼とを、前記各翼が前記回転軸線周りの回転平面に対して傾動可能となるように連結する傾動機構と、
前記各翼を立てた起立状態と、前記各翼を傾動させた傾動状態とを切り替えるように、前記傾動機構を駆動させる駆動装置と、を備え、
前記傾動機構は、前記ハブの前記ブラケットに配置された枢軸の軸回りに揺動可能に、前記枢軸を介して前記ブラケットに連結され且つ複数の前記翼と連結された複数の翼連結部と、前記回転軸線上にねじ軸が配されたねじ機構と、前記ねじ機構のナット部と前記各翼連結部とを連結し、前記ナット部の移動に伴って前記各翼連結部を揺動させるリンク機構とを有し、
前記リンク機構は、前記ねじ機構の前記ナット部を回転可能に保持するスリーブを介して前記ナット部と前記翼連結部とを連結しており、
前記起立状態では、前記ねじ機構における前記ねじ軸と前記ナット部との螺合部分において、前記各翼が傾動するのが阻止される、アップウインド型風車。
【請求項９】
前記複数の翼と前記翼連結部とに対応する複数の前記枢軸が、前記回転軸線の周囲に配置されている、請求項８に記載のアップウインド型風車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アップウインド型風車に関し、特にロータにおけるハブの周辺構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、アップウインド型の風車を用いた風力発電設備が開発されている。アップウインド型風車は水平軸型風車の一種であって、通常時には、複数の翼（ブレード）が取り付けられたロータが風上に向けて配向され、当該ロータを回転させ、その回転力に基づいて発電を行う。一般のアップウインド型風車では、コーニング角が略０°になるように各翼を起立させた状態に固定し（以下、この状態を「起立状態」と称する。）、各翼をロータの回転軸周りの略鉛直面（回転平面）内で回転させる。【０００３】
各翼は、風上に向けて配向されるため、強風時には、各翼が風から受ける荷重（「風荷重」と称する。）が増大する。そこで、例えば特許文献１には、風速が閾値を越えた場合、ロータの回転を停止させると共に、各翼を作動面内に位置させた起立状態の姿勢から、各翼をその先端を風下側に傾動させた姿勢へと移行させることにより、アップウインド姿勢を保持しながら風上側から見た翼の見付き面積（投影面積）を縮小し、強風時に各翼に作用する風荷重の低減を図る技術が開示されている。【０００４】
また、例えば特許文献１及び２には、上記した各翼の傾動の動作を実現するための傾動機構と、傾動機構を駆動するための駆動装置とを備えたアップウインド型風車が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４１００５２０号公報
【特許文献２】ＷＯ２０１０／１０９５２９Ａ１公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記した傾動機構を有するアップウインド型風車では、通常時には、各翼を起立状態で確実に支持することで安定した発電を行い、強風時等の緊急時には、円滑な傾動動作により各翼を速やかに傾動させる必要がある。このため、通常時における各翼の固定及び支持と、緊急時における円滑な傾動動作とを両立させて実現することが求められている。この点について、特許文献１及び２には、詳細には開示がなされていない。【０００７】
本発明は上記課題に鑑み、通常時等においては、各翼を起立させた状態で確実に支持且つ固定できると共に、緊急時等においては、各翼を円滑に傾動できる、アップウインド型風車を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の一態様は、回転軸線周りに回転可能に配されたハブと、前記ハブと共に回転する複数の翼と、前記ハブと前記各翼とを、前記各翼が前記回転軸線周りの回転平面に対して傾動可能となるように連結する傾動機構と、前記各翼を立てた起立状態と、前記各翼を傾動させた傾動状態とを切り替えるように、前記傾動機構を駆動させる駆動装置と、前記傾動機構及び前記駆動装置とは独立して配され、前記各翼の前記起立状態からの傾動を阻止するロック状態と、前記各翼の前記傾動状態への傾動を可能とするアンロック状態との間で切り替えられる固定支持機構と、を備える、アップウインド型風車とする。【０００９】
この構成により、起立状態における各翼が傾動するのを阻止するように、固定支持機構が各翼の傾動方向における各荷重を支持する。固定支持機構は、各翼の傾動機構とこれを動作させる駆動装置とは独立して配されている。【００１０】
従って起立状態の各翼に対し、傾動方向に風荷重が作用しても、各翼が固定支持機構に支持されて姿勢がロックされる際、傾動機構と駆動装置とに各翼からの風荷重が及ぶのが防止される。よって、各翼からの風荷重が傾動機構及び駆動装置に及ぼす負担を軽減し、傾動機構及び駆動装置を良好に保持できる。従って、固定支持機構をアンロック状態に切り替え、各翼を傾動状態とする際には、良好に保たれた傾動機構及び駆動装置を用いることによって、各翼を円滑に傾動させることができる。【００１１】
ここで前記傾動機構は、前記ハブに揺動可能に連結され且つ複数の前記翼と連結された複数の翼連結部を有し、前記固定支持機構は、前記起立状態において、各々の前記翼連結部と当接することで前記各翼のコーニング角を固定する構成としてもよい。【００１２】
このように翼連結部と固定支持機構とを当接させることで、固定支持機構に各翼を直接接触させることなく起立状態の各翼の各コーニング角を固定することができる。【００１３】
また、前記ハブにおける前記翼と前記翼連結部との各連結部分が、前記回転軸線の周囲に配置され、前記各翼連結部は、前記連結部分から前記回転軸線に延びる三角形状のレバー構造を有し、前記固定支持機構は、前記各連結部分と前記回転軸線との間の距離よりも、前記回転軸線に近接して配置されている構成としてもよい。【００１４】
上記のように各翼連結部を構成し、固定支持機構を、前記各連結部分と回転軸線との間の距離よりも、回転軸線に近接して配置することで、各翼からの最大荷重が作用した際における固定支持機構に要する耐荷重を低減することができる。【００１５】
また、前記固定支持機構は、前記ハブから前側に向かって延設されたフレーム部と、当該フレーム部に前記起立状態における前記翼連結部と当接可能に配された当接部とを有し、前記翼連結部が前記当接部と当接することで、前記起立状態における前記各翼のコーニング角を固定する構成としてもよい。【００１６】
このように、ハブから前側に向かって延設されたフレーム部を有するように固定支持機構を構成することで、固定支持機構と駆動装置とを離間して配置し易くなり、固定支持機構に加わった各翼からの荷重が駆動装置に及ぶのを防止できる。【００１７】
また、前記各翼は、前記翼連結部と前記当接部とが当接することで前記起立状態となり、前記翼連結部と前記当接部との当接が解除されることで前記傾動状態となる構成としてもよい。【００１８】
このように固定支持機構を前記翼と前記翼連結部との各連結部分から離し、回転軸線に近接して配置することで、各翼からの最大荷重が作用した際における固定支持機構に要する耐荷重を低減することができる。【００１９】
また、前記固定支持機構はロック用のシリンダを有し、前記当接部は前記ロック用のシリンダのロッドである構成としてもよい。【００２０】
これにより、比較的容易に入手可能なシリンダを用いて固定支持機構を構成することができる。【００２１】
また、前記駆動装置は傾動用のシリンダを有し、前記ハブと前記翼連結部とに亘って前記傾動用のシリンダが連結されている構成としてもよい。【００２２】
これにより、比較的容易に入手可能なシリンダを用いて駆動装置を構成することができる。【００２３】
また、上記課題を解決するために、本発明の一態様は、回転軸線周りに回転可能に配されたハブと、前記ハブと共に回転する複数の翼と、前記ハブと前記各翼とを、前記各翼が前記回転軸線周りの回転平面に対して傾動可能となるように連結する傾動機構と、前記各翼を立てた起立状態と、前記各翼を傾動させた傾動状態とを切り替えるように、前記傾動機構を駆動させる駆動装置と、を備え、前記傾動機構は、前記ハブに揺動可能に連結され且つ前記各翼と連結された複数の翼連結部と、前記回転軸線上にねじ軸が配されたねじ機構と、前記ねじ機構のナット部と前記各翼連結部とを連結し、前記ナット部の移動に伴って前記各翼連結部を揺動させるリンク機構とを有する、アップウインド型風車とする。【００２４】
このような構成によれば、ねじ機構におけるねじ軸とナット部との螺合部分において、起立状態における各翼が傾動するのを阻止するように、各翼の傾動方向における各荷重を支持するとともに、各翼の姿勢を固定できる。【００２５】
従って、起立状態の各翼に対し、各翼の傾動方向に風荷重が作用しても、各翼はねじ機構に支持されてその姿勢が保持される。ここで、各翼に及ぶ風荷重はねじ軸とナット部との螺合部分において支持され、傾動機構を駆動させる駆動装置に対して前記風荷重は及びにくい。このようにして、各翼の姿勢を保持するために駆動装置に掛かる荷重を低減できる。よって、駆動装置を簡素化することができる。【００２６】
ここで本発明の別態様として、前記リンク機構は、前記ねじ機構の前記ナット部を回転可能に保持するスリーブを介して前記ナット部と前記翼連結部とを連結している構成とすることもできる。【００２７】
このような構成により、ナット部を回転させてねじ軸の軸方向に沿って移動させることで、前記各翼連結部を揺動させることができる。【００２８】
また本発明の別態様として、前記ハブにおける前記翼と前記翼連結部との各連結部分が、前記回転軸線の周囲に配置されている構成とすることもできる。【００２９】
このように前記ハブにおける前記翼と前記翼連結部との各連結部分を配置し、前記各連結部分と、回転軸線上に配されたねじ軸とを離間することで、各翼からの最大荷重が作用した際における、ねじ機構に要する耐荷重を低減できる。
【発明の効果】
【００３０】
上記した各態様の本発明によれば、通常時等においては、各翼を起立させた状態で確実に支持且つ固定できると共に、緊急時等においては、各翼を円滑に傾動できる、アップウインド型風車を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施形態１に係るアップウインド型風車の正面図である。
【図２】図１に示す風車の側面図である。
【図３】図１に示す風車の連結ユニットを斜め前方から見た外観図である。
【図４】図１に示す風車の連結ユニットを斜め後方から見た外観図である。
【図５】連結ユニットの翼連結部の構成を示す側面図である。
【図６】起立状態における連結ユニットの構造を示す一部断面図である。
【図７】傾動状態における連結ユニットの構造を示す一部断面図である。
【図８】固定支持機構の部分構成を示す、動力シリンダ周辺の展開図である。
【図９】駆動ユニットの一部構成を示す油圧回路図である。
【図１０】図１に示す風車の制御系の構成を示すブロック図である。
【図１１】本発明の実施形態２に係るアップウインド型風車における、連結ユニットを斜め前方から見た外観図である。
【図１２】本発明の実施形態２に係るアップウインド型風車における、連結ユニットを斜め後方から見た外観図である。
【図１３】ねじ機構の移動ユニット周辺における部分構成を示す拡大断面図である。
【図１４】図１１に示す風車の制御系の構成を示すブロック図である。
【図１５】起立状態における連結ユニットの構造を示す一部断面図である。
【図１６】傾動状態における連結ユニットの構造を示す一部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
風力発電設備の運用上の観点より、傾動機構を有する風車が各翼より受ける風荷重について、以下のように考察される。
【００３３】
緊急時等において風車の傾動動作を行う場合には、ヨー制御によりナセルはアップウインド状態で、且つ、ピッチ制御により各翼のピッチ角が概９０°（各翼の前縁が風上を向く方向）となっている。この状態で、ロータは回転停止しているため、ロータの回転によって各翼に生じる回転方向の相対風速は小さい。このため、傾動方向へのモーメントが比較的小さい（たとえば６００ｋＮｍ程度）。また、傾動動作は台風等の到来時等、限定された場合にのみ実行するため、実際に傾動動作を行う機会は稀である。
【００３４】
一方、通常時においてロータを回転させ、発電を行っている場合には、各翼にはロータの回転方向における風荷重と、前側から受ける風荷重とが作用する。このため、各翼に作用する傾動方向へのモーメントは比較的大きい（たとえば５０００ｋＮｍ程度）。従って、傾動機構を有する風車では、通常時は比較的長期間にわたり、各翼を起立状態の姿勢で固定しながら、風荷重に耐えうるように各翼を確実に支持する必要がある。
【００３５】
傾動機構において起立状態の姿勢で各翼を支持しようとする場合、傾動機構を所定の荷重負担に耐えうるような強度及び構造を有するように構成する必要がある。これにより傾動機構を大型化しなければならず、設備を構成する上で問題を生じうる。
【００３６】
このように傾動機構を有する風車では、各翼からの荷重の負担をどのように行うかについては改善の余地が存在している。以下に示す本発明に係る各実施形態は、このような課題を解決し得るものである。
【００３７】
以下、本発明に係る各実施形態について各図を参照して説明する。
【００３８】
＜実施形態１＞
［風車１の全体構成］
図１と図２と図１０とに、実施形態１に係る風車１の全体構成を示す。
【００３９】
風車１は、地上Ｇに設置された支柱（タワー）２と、支柱２の上端部に水平旋回（ヨー旋回）可能に支持されたナセル３と、ロータ５とを備える。さらに風車１は、ナセル３の挙動を統括的に制御するための制御装置６０とを備える。風車１は、風力による発電状態において、ナセル３のヨー旋回によりロータ５を風上に向ける、いわゆるアップウインド型の水平軸風車である。
【００４０】
ロータ５は、風力に基づいて回転し得るものであって、カバー５ａの内部において主軸３０に連結された連結ユニット４と、連結ユニット４のハブ４０と共に回転する３本の翼６（６ａ、６ｂ、６ｃ）とを有する（図３及び図４参照）。風車１は、ロータ５の回転に基づいて発電するように構成されている。
【００４１】
尚、以下では支柱２に対してロータ５が位置する風上側を「前側」、その反対側を「後側」として説明する場合がある。
【００４２】
風車１において連結ユニット４は、略水平に配された回転軸線Ｒの周りに回転可能に配されている。各翼６はこの回転軸線Ｒの周りに互いに１２０°ずつ離れて配置され、連結ユニット４と一体的に回転する。各翼６のピッチ角及びコーニング角は可変である。尚、本書では、「ピッチ角」とは翼６の翼弦線Ｃ周りの回転角度を指す。「コーニング角」は回転軸線Ｒに直交する線と翼の翼弦線Ｃとの間の角度を指し、回転軸線Ｒと翼弦線Ｃとがなす角度を９０°から減じた値となる。
【００４３】
発電時には、風車１はコーニング角が略０°に調整された起立状態の姿勢に制御され、各翼６が風上側に向くように、回転軸線Ｒの略直交平面上に配される（図２の実線参照）。また、各翼６の迎角が所定角度となるように、各翼６のピッチ角度が調整される。これにより各翼６は、図２に示す矢印のように、ロータ５に向かって風を受けると、迎角に応じて作用する揚力によりロータ５が回転軸線Ｒの周りにおける回転平面内を回転し、ナセル３の発電機３３において発電する。
【００４４】
一方、強風時等においては、風車１に作用する風荷重を軽減する目的で、ロータ５の回転を停止し、後述する傾動機構により各翼６のコーニング角を大きくする。これにより風車１を、各翼６を回転軸線Ｒの周りにおける回転平面に対して風下側に傾動させた傾動状態の姿勢（収縮姿勢）に制御する。
【００４５】
図２に示すように、風車１の回転軸線Ｒは、前側に向けて水平線Ｈに対し、ティルト角αにて上方にティルトアップするように調整されている。このため、回転軸線Ｒを水平線Ｈと一致させた場合に比べ、アジムス角が１８０°の翼６から支柱２までの距離が大きくなる。従って、各翼６が風圧力の作用により風下側に撓んだとしても、各翼６が支柱２と干渉するのが防止される。
【００４６】
尚、本書において、「アジムス角」とは、回転軸線Ｒの直交平面内における各翼６の角度を指す。風車１では、図１に示す翼６ａのアジムス角を０°（３６０°）、翼６ｂのアジムス角を１２０°、翼６ｃのアジムス角を２４０°にそれぞれ設定されている。
【００４７】
以下、風車１の挙動に関連する各装置の構成について説明する。
【００４８】
［ナセル］
ナセル３は、略水平に延びる筐体３ａの内部に、ロータ５の回転と共にロータ５の回転軸線Ｒの周りに回転される主軸（ロータ軸）３０と、主軸３０の動力を伝達可能に配された動力伝達機構３１と、動力伝達機構３１に連結された発電機３３とを備える。動力伝達機構３１は、ロータ５及び主軸３０の回転速度を変速する変速機３２を備える。尚、図１０に示すように、発電機３３の出力軸（不図示）上には、当該出力軸の回転を制動するためのアクチュエータＡ２を備えたロータ制動装置５３が設けられている。制御装置６０がロータ制動装置５３を動作させることで、ロータ５の回転を停止できる。
【００４９】
筐体３ａの内部には、さらに、ロータ５の回転位相（すなわちアジムス角）を検出するための電磁ピックアップ３６が設けられている（図１０参照）。さらに図１に示すように、筐体３ａの後側には、風速を検出するための風速計３４と、風向を検出するための風向計３５とが設けられている。
【００５０】
筐体３ａの内部には、さらにモータＭ２を有し、支柱２に対してナセル３をヨー旋回させるためのヨー旋回装置５１と、アクチュエータＡ１を有し、ナセル３のヨー旋回を制動するためのヨー制動装置５２とが設けられている（図１０を参照）。
【００５１】
［連結ユニット］
連結ユニット４は図３〜図５に示すように、主軸３０に取り付けられるハブ４０と、ハブ４０に連結される翼連結部４１ａ〜４１ｃと、ハブ４０の各フレーム部４０１に配される動力シリンダＳ１、Ｓ２と、ハブ４０及び翼連結部４１ａ〜４１ｃに亘って連結される複数の動力シリンダＳ３とを有する。
【００５２】
ハブ４０は略円筒状に形成され、その外周に放射状に突設された３組のブラケット４００と、前側に突設された３本のフレーム部４０１とを有する。
【００５３】
各組のブラケット４００は同一の構成であり、翼連結部４１ａ〜４１ｃを揺動可能に連結するために用いられる。
【００５４】
各フレーム部４０１は同一の構成であり、ハブ４０から前側に向かって延設されている。各フレーム部４０１は一対の板状部材４０１ａ、４０１ｂを各板面が回転軸線Ｒと平行に配して構成され、内部に翼連結部４１ａ〜４１ｃの各レバー先端部４１４を個別に収容可能な空間４０１ｃを有する。各フレーム部４０１の前側の先端には、一対の板状部材４０１ａ、４０１ｂに亘って固定部材４０５が配されている。固定部材４０５は各翼６の傾動状態において、翼連結部４１ａ〜４１ｃのレバー先端部４１４と当接する部位として用いられる。一対の板状部材４０１ａ、４０１ｂには、空間４０１ｃを横断させるように伸張した動力シリンダＳ１、Ｓ２の各ロッド１０ａ、１０ｂを挿通するための複数の挿通孔４０２、４０３が形成されている。各フレーム部４０１は、外観的にはロータ５の前側に向かって、回転軸線Ｒから反れるように湾曲したアーム状に形成されている。
【００５５】
翼連結部４１ａ〜４１ｃの各々は同一の構成であり、図３〜図５に示すように、複数の角材を組み合わせてなるレバー部４１１と、レバー部４１１の先端に設けられたレバー先端部４１４と、ブラケット４１０、４１２とを有する。翼連結部４１ａ〜４１ｃには各翼６の基端部が連結される（図３及び図４では、各翼６の基端部のみを図示し、各基端部より延びる先端側を破断した図としている。）。各ブラケット４１０は、ハブ４０の各組のブラケット４００に対し、枢軸Ｐ１において軸支される。これにより各翼６は、翼連結部４１ａ〜４１ｃと共に、枢軸Ｐ１を揺動中心として、連結ユニット４に対して揺動可能に連結される。このように翼連結部４１ａ〜４１ｃは、全体として、ハブ４０との連結部分（枢軸Ｐ１）から回転軸線Ｒに延びる三角形状のレバー構造を有する。
【００５６】
尚、翼連結部４１ａ〜４１ｃには、翼６のピッチ角度を調節するためのピッチ角変更装置４２が配される。ピッチ角変更装置４２は図５に示すように、各翼６を不図示の軸受部においてピッチ角周りに回転可能に軸支するピッチ角調整機構４３を有し、モータＭ１の駆動力によって翼６を回転させることで、各翼６のピッチ角を調整する。
【００５７】
レバー先端部４１４は、回転軸線Ｒに沿った板面を有する板状部材で構成され、翼連結部４１ａ〜４１ｃが枢軸Ｐ１を揺動中心として揺動した際、フレーム部４０１における空間４０１ｃに収容される。レバー先端部４１４の前側と後側の各側面部分にはシム４１５、４１６が配される。
【００５８】
動力シリンダＳ１、Ｓ２は一例として油圧シリンダであり、互いに略同様の構成を有する。動力シリンダＳ１、Ｓ２は、それぞれ往復自在に伸縮可能なロッド１０ａ、１０ｂを有する。図８は動力シリンダＳ１の構成と、フレーム部４０１に対する動力シリンダＳ１の固定の仕方とを示している。動力シリンダＳ１、Ｓ２はフレーム部４０１に対し、挿通孔４０２、４０３にロッド１０ａ、１０ｂを挿通可能な位置に配される。動力シリンダＳ１、Ｓ２の駆動は制御装置６０によって制御される。
【００５９】
動力シリンダＳ３は、一例として両軸型の往復油圧シリンダで構成され、シリンダ筒の両端から往復自在に伸縮可能な一対のロッド１０ｃ、１０ｄと、シリンダ本体１０ｅとを有する。図６及び図７に示すように、ロッド１０ｃの一端はハブ４０の内部に配された支持部４０４に対し、枢軸Ｐ２において軸支され、シリンダ本体１０ｅの一端は翼連結部４１ａ〜４１ｃのブラケット４１２に対し、枢軸Ｐ３において軸支されている。動力シリンダＳ３は、各翼６の傾動用のシリンダとして用いられる。動力シリンダＳ３の駆動は、後述する駆動ユニット２０を介し、制御装置６０によって制御される。図６に示すように、ロッド１０ｃが収縮し、ロッド１０ｄが伸長すると、各翼６は起立状態となる。また図７に示すように、ロッド１０ｃが伸長し、ロッド１０ｄが収縮すると、各翼６は傾動状態となる。尚、図６及び図７では、図示の容易化のため、連結ユニット４における翼連結部４１ａとその周辺の構成のみを図示している。
【００６０】
ここで連結ユニット４では、各翼６の起立状態において、翼連結部４１ａ〜４１ｃと当接することで各翼６のコーニング角を固定する固定支持機構４Ｂがハブ４０に配されている。固定支持機構４Ｂは、具体的にはフレーム部４０１と、起立状態における翼連結部４１ａ〜４１ｃと当接可能にフレーム部４０１に配された当接部４５とを有して構成される。当接部４５は、具体的には動力シリンダＳ１のロッド１０ａと、動力シリンダＳ２のロッド１０ｂとを有してなる。動力シリンダＳ２は、固定支持機構４Ｂにおけるロック用のシリンダとして用いられる。
【００６１】
図６に示すように、各翼６を起立状態とする際には、動力シリンダＳ２のロッド１０ｂを伸張して挿通孔４０３に挿通させる。これにより、当接部４５のロッド１０ｂにレバー先端部４１４の前端部をシム４１６を介して当接させる。このとき、傾動方向における各翼６の荷重がロッド１０ｂで支持され、且つ、各翼６のコーニング角が固定されて各翼６の起立状態の姿勢が固定される。固定支持機構４Ｂは、各翼６の起立状態からの傾動を阻止するロック状態となる。
【００６２】
一方、図７に示すように、各翼６を傾動状態とする際には、動力シリンダＳ２のロッド１０ｂを収縮させ、翼連結部４１ａ〜４１ｃと当接部４５との当接を解除する。これにより各翼６が傾動可能となる。すなわち固定支持機構４Ｂが、各翼６の起立状態からの傾動を可能とするアンロック状態となる。一方、動力シリンダＳ１のロッド１０ａを伸張して挿通孔４０２に挿通させた状態とし、ロッド１０ａの側面にレバー先端部４１４の後端部をシム４１５を介して当接させる。また、レバー先端部４１４の前端部をシム４１６を介して固定部材４０５と当接させる。これにより各翼６の傾動動作が完了し、各翼６の荷重が固定部材４０５において支持される。各翼６の姿勢は傾動状態で固定される。
【００６３】
このように風車１では、ハブ４０と各翼６とを、各翼６が回転軸線Ｒ周りの回転平面に対して傾動可能となるように連結する傾動機構４Ａが、ハブ４０と翼連結部４１ａ〜４１ｃとを有して構成される。また、各翼６の起立状態と傾動状態とを切り替えるように、傾動機構４Ａを駆動させる駆動装置４Ｃが、動力シリンダＳ３を含む後述の駆動ユニット２０を有して構成される。固定支持機構４Ｂは、傾動機構４Ａ及び駆動装置４Ｃとは独立して配されている。風車１の稼働時において、固定支持機構４Ｂはロック状態とアンロック状態との間で切り替えられる。このような切り替えは制御装置６０によってなされる。
【００６４】
尚、連結ユニット４は図３〜図７に示すように、ハブ４０における各翼６と翼連結部４１ａ〜４１ｃとの各連結部分（枢軸Ｐ１）が回転軸線Ｒの周囲に配置され、固定支持機構４Ｂが前記各連結部分（枢軸Ｐ１）と回転軸線Ｒとの間の距離よりも、回転軸線Ｒに近接して配置された構成とすることが望ましい。言い換えると、固定支持機構４Ｂは、傾動動作時の回転中心である枢軸Ｐ１から遠い位置になる、ロータ５の回転軸線Ｒの付近に設けることが望ましい。このような位置に固定支持機構４Ｂを設けることで、各翼６からの最大荷重が作用した際の固定支持機構４Ｂに要する耐荷重を低減することができ、連結ユニット４を製造し易くなる他、連結ユニット４の構成を小型化及び簡素化することが可能となる。
【００６５】
［駆動ユニット］
図９は駆動ユニット２０の一部構成を示している。連結ユニット４に配された各動力シリンダＳ３は、前述したように翼６ａ、６ｂ、６ｃに対して個別に設けられている。図９に示すように、各動力シリンダＳ３の内部では、ロッド１０ｃとロッド１０ｄとがピストン１１を挟んで配される。各動力シリンダＳ３は、ピストン１１により区画された第一油室１２と第二油室１３とを有する。各動力シリンダＳ３では、それぞれの第二油室１３が、油路２１Ａ〜２１Ｃのいずれかを介し、隣接する動力シリンダＳ３の第一油室１２と接続される。
【００６６】
油路２１Ａ〜２１Ｃには、一例としてノーマルオープン型の開閉弁２２と可変絞り２３とが配される。油路２１Ｃには、開閉弁２２の上流側と下流側の油路部分に対し、方向切換弁２４が配された油路２５が並列して接続される。方向切換弁２４のＴポート及びＰポートは、モータ２６により駆動されるポンプ２７に接続される。方向切換弁２４は一例としてクローズドセンタ型であり、全ポートを連通させる遮蔽位置と、Ｐポート及びＡポートを連通させてＴポート及びＢポートを連通させる第一オフセット位置と、Ｐポート及びＢポートを連通させてＴポート及びＡポートを連通させる第二オフセット位置との各位置で切り替わる。第一オフセット位置と第二オフセット位置とを切り替えることで、作動油の流通方向を逆向きに切り替える。方向切換弁２４は、非通電時にその位置が遮蔽位置となるように構成されている。
【００６７】
各開閉弁２２が開放状態にあるとき、モータ２６によりポンプ２７が駆動されて、１の動力シリンダＳ３における第一油室１２の作動油圧が、第二油室１３の作動油圧を上回ると、ピストン１１が第二油室１３を縮小するように動作する。これに連動して残余の２の動力シリンダＳ３においても同様の動作がなされ、全ての動力シリンダＳ３において、ロッド１０ｃが収縮すると共にロッド１０ｄが伸長する。この駆動ユニット２０の動作により、各動力シリンダＳ３は同一のタイミングで同一の伸張または収縮の各動作を行うことができる。これによりロータ５では、同一のタイミングで各翼６を傾動状態の姿勢または起立状態の姿勢に移行させることが可能である。
【００６８】
［制御装置］
図１０に示すように、制御装置６０は、ＣＰＵ６１と、メモリ６２と、入出力インターフェース６３とを有し、風車１の外部から供給される電力系統（不図示）と、発電機３３と、バッテリー６４とのいずれかから電力供給を受けて動作する。制御装置６０には、入出力インターフェース６３を介してヨー旋回装置５１のモータＭ２と、ヨー制動装置５２のアクチュエータＡ１と、ピッチ角変更装置４２の各モータＭ１と、ロータ制動装置５３のアクチュエータＡ２とがそれぞれ接続されている。さらに制御装置６０には、駆動ユニット２０におけるモータ２６と、方向切換弁２４と、開閉弁２２と、発電機３３と、３つのアクチュエータＳ１と、３つのアクチュエータＳ２とがそれぞれ接続されている。
【００６９】
ＣＰＵ６１はメモリ６２に格納された所定の制御プログラムに基づき、風速に応じて風車１の挙動を制御する。
【００７０】
［風車の動作］
上記構成を有する風車１の駆動時には、制御装置６０は制御プログラムに基づき、風速計３４で検出した風速が、メモリ６２に予め格納された閾値以上であるか否かを判定する。この閾値は、例えばカットアウト風速、またはカットアウト風速より若干高めの風速に設定することができる。
【００７１】
制御装置６０が、風速が閾値以上ではないと判断した場合、制御装置６０は風車を通常姿勢に制御する。この場合、風向計３５により検出される風向に基づいて、制御装置６０は、ヨー旋回装置５１のモータＭ２を駆動させると共に、ヨー制動装置５２のアクチュエータＡ１を停止させて、ロータ５が風上側に向くようにナセル３をヨー旋回させる。そして、制御装置６０は、方向切換弁２４の位置を第一オフセット位置とすると共に、方向切換弁２４と並列して接続されている１の開閉弁２２を閉じた状態とし、残余の２の開閉弁２２を開放状態とする（図９参照）。これにより図６に示すように、各動力シリンダＳ３のロッド１０ｃを収縮させ、ロッド１０ｄを伸張させる。その後、この状態が保持されるように、方向切換弁２４の位置を第一オフセットから遮断位置へ切り替えると共に、全ての開閉弁２２を閉じた状態とする。このとき、連結ユニット４では動力シリンダＳ３の動作に併せて各翼連結部４１ａ〜４１ｃが動作し、各翼６のコーニング角が略０°に調整され、各翼６が起立状態となる。また、制御装置６０は、動力シリンダＳ２のロッド１０ｂを伸張させる。これにより、風車に吹き付ける風に基づいてロータ５が回転し、ロータ５の回転駆動力に基づいて発電機が発電する。
【００７２】
この通常時の動作において、各翼６には、ロータ５の回転方向における風荷重と共に、所定の傾動方向に向かう風荷重が作用する。ここで風車１では、図６に示すように、各翼６が翼連結部４１ａ〜４１ｃと連結ユニット４との連結部分である枢軸Ｐ１で支持されると共に、翼連結部４１ａ〜４１ｃのレバー先端部４１４の前端部が連結ユニット４のフレーム部４０１に配された動力シリンダＳ２のロッド１０ｂとシム４１６を介して当接し、支持される。このように、各翼６の傾動方向に向かう風荷重は、固定支持機構４Ｂにおいて良好に支持され、傾動機構４Ａ及び駆動装置４Ｃには及びにくい。
【００７３】
また、このとき各翼６に傾動方向に向かって風荷重が加わるが、レバー先端部４１４が動力シリンダＳ２のロッド１０ｂに当接することで、各翼６の起立状態の姿勢が固定される。従って、傾動機構４Ａまたは駆動装置４Ｃにおいて各翼６の姿勢を固定しなくても、固定支持機構４Ｂにおいて各翼の起立状態の姿勢を良好に固定できる。
【００７４】
一方、制御装置６０が、風速が閾値以上であると判断した場合、制御装置６０は風車１を停止し、風車１をアップウインドのままで傾動状態の姿勢に調整する。この場合、制御装置６０は、まずピッチ角変更装置４２の各モータＭ１を駆動し、翼６に作用するロータ５の回転方向の空気抵抗を増大させるように各翼６のピッチ角を調整する。これによりロータ５の回転速度を低下させる。所定時間経過後、ロータ５の回転速度が所定速度以下にまで低下したとき、制御装置６０は電磁ピックアップ３６からの入力信号を参照してロータ制動装置５３を作動させ、各翼６を所定の回転角度の位置（すなわちアジムス角）で停止させる。このときの回転角度の位置は、各翼６が支柱２と干渉せずに風下側へと傾動可能な位置、すなわち、ロータ５の回転軸線Ｒに沿って見た際に各翼６が支柱２と重ならない位置とする。尚、所定の回転角度位置での回転の停止に際しては、発電機３３に電力供給して当該発電機３３を一時的に駆動用のモータとして作動させ、ロータ５の回転を制御してロータ５の停止回転角度の位置を調整することも可能である。
【００７５】
制御装置６０は、制御プログラムに基づき、動力シリンダＳ２のロッド１０ｂを収縮させる。また、制御装置６０は、制御プログラムに基づき、方向切換弁２４を遮断位置で保持すると共に、全ての開閉弁２２を開放状態とする。これにより、油路２５はポンプ２７と遮断される。このとき各翼６に作用する風荷重及び各翼６の自重によって、全ての動力シリンダＳ３において作動油が第一油室１２から第二油室１３へと流れ込むと共に、図７に示すように、ロッド１０ｃが伸長してロッド１０ｄが収縮する。
【００７６】
この動作に伴って、風車１では、図７に示すように、各翼６が翼連結部４１ａ〜４１ｃと連結ユニット４との連結部分である枢軸Ｐ１を揺動中心として傾動する。その結果、図２に示すように、各翼６はコーニング角が所定の角度βになるまで後側に傾動される。このとき制御装置６０は、翼連結部４１ａ〜４１ｃを傾動させた後に動力シリンダＳ１のロッド１０ａを伸張する。これによりレバー先端部４１４の前端部がシム４１６を介し、固定部材４０５と当接し、且つ、シム４１５を介して動力シリンダＳ１のロッド１０ａと当接することで、各翼６が傾動方向の姿勢で支持される。この傾動動作中、駆動装置４Ｃには各翼６の風荷重及び自重が及ぶが、その力は風車１の通常時に各翼６に作用する風荷重よりも相当に小さい。さらに、傾動動作に掛かる時間は通常時に比べて格段に短時間であるため、傾動動作中に駆動装置４Ｃに対して各翼６から大きな荷重が作用するおそれは比較的低い。
【００７７】
尚、傾動動作中において各油路２１Ａ〜２１Ｃを流れる油量は、制御装置６０が可変絞り２３を調節することで制御される。可変絞り２３の絞り量を増やすことで、各翼６の傾動動作に掛かる速度を低速に制御することができる。また、制御装置６０は傾動動作中においてもロータ制動装置５３を継続して作動させ、ロータ５の回転位置を調節して各翼６が支柱２と干渉するのを防止する。
【００７８】
このように実施形態１によれば、通常時には各翼６を起立状態で確実に支持すると共に、緊急時等には傾動機構によって各翼６の円滑な傾動動作を実施することを期待できるアップウインド型風車を提供できる。
【００７９】
尚、各翼６が傾動状態の姿勢になると、図２に示すように、各翼６に作用する荷重の合力中心Ｑが、支柱２の軸心Ｊよりも風下側に位置する。このため風車１が停電状態であっても、ナセル３は各翼６に作用する荷重に基づき、ロータ５が風上側に向くように自動的に旋回する。従って、ヨー旋回装置５１のアクチュエータＡ１が電力供給されない状態であっても、予めヨー制動装置５２のアクチュエータＡ１を非作動または制動を緩めた状態に調整しておくことで、ナセル３を自動旋回させてロータ５のアップウインド状態を良好に保持することができる。
【００８０】
また風車１では、方向切換弁２４を遮断位置に設定し、且つ、各開閉弁２２を開放状態とすることで、駆動装置４Ｃと傾動機構４Ａとを稼働させ、外力により各翼６を傾動状態の姿勢にすることができる。従って、風車１では開閉弁２２をノーマルオープン型とし、方向切換弁２４を非通電時に遮断位置となる構成とすることによって、停電状態であってもバッテリー６４の電力を消費することなく、各翼６を風力及び自重によって自動的に傾動させることが可能である。
【００８１】
また、図２に示すように風車１はティルト角αが付けられているため、各翼６が傾動状態の姿勢を取った場合、翼６ａにはコーニング角βを大きくする方向にモーメントが作用し、翼６ｂ、６ｃにはコーニング角βを小さくする方向にモーメントが作用する。これにより収縮姿勢を取った各翼６は、その姿勢を自己保持することができる。
【００８２】
以下、本発明の別の実施形態について、実施形態１との差異を中心に説明する。
【００８３】
＜実施形態２＞
図１１〜図１４に実施形態２に係る風車におけるロータの連結ユニット７の構成を示す。連結ユニット７は実施形態１の連結ユニット４に相当するものであって、回転軸線Ｒの周りを回転する主軸３０（図２参照）に取り付けられるハブ７０と、ハブ７０の外周部分に回転軸線Ｒを囲むように揺動可能に連結された翼連結部７１ａ〜７１ｃと、ハブ７０の中央部に配されたねじ機構８と、ねじ機構８の移動ユニット８３及び翼連結部７１ａ〜７１ｃに亘って連結された複数の連結腕７２とを有する。
【００８４】
ハブ７０は、３組のブラケット７００と、中央において前側に突設された円柱状の軸状基部７３とを有する。
【００８５】
各組のブラケット７１０は翼連結部７１ａ〜７１ｃが揺動可能に連結される部位である。軸状基部７３にはねじ機構８のねじ軸８０が回転軸線Ｒ上に配される。
【００８６】
翼連結部７１ａ〜７１ｃは同一の構成であり、それぞれ２つのブラケット７１０、７１１を有する。翼連結部７１ａ〜７１ｃには各翼６の基端部が連結される。尚、図１１及び図１２では、各翼６の基端部のみを図示し、各基端部より延びる先端側を破断した図としている。
この構成により各翼６は、枢軸Ｐ４を中心にして、連結ユニット７に対して揺動可能に連結される。連結ユニット７において、翼連結部７１ａ〜７１ｃの各ブラケット７１０は、ハブ７０の各組のブラケット７００に対し、枢軸Ｐ４において軸支される。連結ユニット７では、ハブ７０における各翼６と各翼連結部７１ａ〜７１ｃとの各連結部分（枢軸Ｐ４）が、回転軸線Ｒの周囲に配置される。一方、ブラケット７１１は連結腕７２の一端に対し、枢軸Ｐ５において軸支される。翼連結部７１ａ〜７１ｃには実施形態１と同様に、翼６のピッチ角度を調節するためのピッチ角変更装置４２Ａが配されている。
【００８７】
ねじ機構８は、軸状基部７３に対し、前側に向かってロータの回転軸線Ｒ上に配されたねじ軸８０と、ねじ軸８０に配された移動ユニット８３と、モータＭ３とを備える。
【００８８】
ねじ軸８０の周面には、第一ねじ部８１と、ねじ軸８０の軸心を挟んだ対照的な位置において、ねじ軸８０の軸方向に延びる一対の溝部８２とが形成されている。
【００８９】
移動ユニット８３は、ねじ軸８０の周面を覆うように配されたナット部８４と、ナット部８４に配され、滑りまたは転がりのブッシュ、或いは軸受を用いて、両スラスト方向及びラジアル方向にナット部８４を保持するスリーブ８５と、ねじ軸８０の軸方向におけるナット部８４の一端に配されたスパーギア８３３とを有する。スリーブ８５の外周面には、３つのブラケット８３１がスリーブ８５の周方向に等間隔に配されている。尚、図１３に示す移動ユニット８３では、１つのブラケット８３１のみを図示している。各ブラケット８３１には各連結腕７２の他端が枢軸Ｐ６において軸支される。
【００９０】
モータＭ３は、移動ユニット８３のスリーブ８５に配される。モータＭ３のロータ軸には、スパーギア８３３と歯合するようにピニオンギア８３４が取着されている。ここで、図１４に示すように、モータＭ３の駆動は、制御装置６０Ａによって制御される。尚、図１４に示すように、実施形態２における制御装置６０Ａは、実施形態１における制御装置６０とほぼ同様の構成であるが、駆動ユニット２０ＡがモータＭ３を含むように構成され、モータＭ３が制御装置６０Ａと接続されている。
【００９１】
ナット部８４は筒状体であり、内周面にねじ軸８０の第一ねじ部８１と螺合可能な第二ねじ部８４１が形成されている。スリーブ８５は、ナット部８４をねじ軸８０の軸周りに回転可能に保持し、且つ、ナット部８４の外周を覆うように配されている。スリーブ８５には、ねじ軸８０の角溝部８２の内部に沿って先端が摺動自在に配された、Ｌ字状のフレームからなる一対の回転規制部８３２が配されている。スパーギア８３３はナット部８４の一端に固定されている。ここで連結ユニット７では、翼連結部７１ａ〜７１ｃと、スリーブ８５と、連結腕７２とで、リンク機構７４が構成されている。
【００９２】
尚、第一ねじ部８１と第二ねじ部８４１との各ねじ山の稜線は、ねじ軸８０の軸方向に対して略直交する程度に、それぞれ十分に細かいピッチで形成されている。一例として、第一ねじ部８１は雄ねじとして形成され、第二ねじ部８４１は雌ねじとして形成されている。
【００９３】
移動ユニット８３では、モータＭ３を駆動させた場合、その駆動力がピニオンギア８３４及びスパーギア８３３を介してナット部８４に伝達される。これによりナット部８４は、スリーブ８５の内部においてねじ軸８０の軸周りを回転し、移動ユニット８３がねじ軸８０の軸方向に沿って、前側または後側のいずれかの方向に移動する。モータＭ３の回転方向を切り替えることで、移動ユニット８３の移動方向を切り替えることができる。
【００９４】
実施形態２では、各翼６の傾動機構７Ａは、翼連結部７１ａ〜７１ｃと、ハブ７０に配されたねじ機構８と、リンク機構７４とを有して構成される。また、傾動機構７Ａを動作させるための駆動装置７ＣはモータＭ３を有して構成される。各翼６を立てた起立状態と、各翼６を傾動させた傾動状態とを切り替えは、モータＭ３の駆動を制御する制御装置６０Ａによってなされる。
【００９５】
制御装置６０ＡがモータＭ３を駆動させて移動ユニット８３を移動させた際、各翼連結部７１ａ〜７１ｃは、枢軸Ｐ４を揺動中心として揺動する。このとき図１５に示すように、ナット部８４をねじ軸８０の先端（前側）に向かって移動させると、これに伴い連結腕７２を介して翼連結部７１ａ〜７１ｃが枢軸Ｐ４を揺動中心として揺動し、各翼６が立ち上がって起立状態となる。一方、図１６に示すように、ナット部８４をねじ軸８０の根元（後側）に向かって移動させると、これに伴い連結腕７２を介して翼連結部７１ａ〜７１ｃが枢軸Ｐ４を揺動中心として揺動し、各翼６が傾動状態となる。これにより傾動機構７Ａは、各翼６を回転軸線Ｒの周りにおける回転平面に対して傾動させ、各翼６のコーニング角を変更させる。また、制御装置６０ＡがモータＭ３の回転方向を切り替えることにより、各翼６の起立状態と傾動状態とが切り替わる。さらに、モータＭ３の速度を調節することで、傾動動作に掛かる速度と起立動作に掛かる速度とを調節することが可能である。尚、図１５及び図１６では説明のため、３つの翼連結部７１ａ〜７１ｃと３つのブラケット８３１のうち、翼連結部７１ａとこれに連結腕７２を介して連結された１のブラケット８３１のみを図示している。
【００９６】
実施形態２では実施形態１と同様に、通常の発電時において、各翼６がロータの回転方向と、各翼６の傾動方向とで所定の風荷重を受ける。このうち、各翼６の傾動方向に及ぶ風荷重は、翼連結部７１ａ〜７１ｃから連結腕７２を介し、移動ユニット８３に対してねじ軸８０の基端部に向う方向に及ぶ。しかしながら連結ユニット７では、第一ねじ部８１と第二ねじ部８４１とが、上記したように互いのねじ山の稜線がねじ軸８０の軸方向と略直交するように形成されている。これにより、第一ねじ部８１上における第二ねじ部８４１の螺合部分が各翼６からの風荷重によって移動するのが、第一ねじ部８１と第二ねじ部８４１の静止摩擦により規制されるので、傾動方向に掛かる風荷重に対して各翼６を支持できる。また、当該螺合部分の移動を規制することで各翼６の姿勢を固定できる。このように実施形態２の連結ユニット７では、第一ねじ部８１と第二ねじ部８４１とを用いることにより、セルフロック機構を有する固定支持機構７Ｂが構成されている。
【００９７】
また、上記のように連結ユニット７では、傾動方向に掛かる風荷重は第一ねじ部８１と第二ねじ部８４１との螺合部分で支持され、当該風荷重はモータＭ３に及びにくい。従って、各翼６を傾動状態とする際には、モータＭ３を用いて各翼６を円滑に傾動できる。これにより、長期にわたって安定した風車１の挙動を期待できる。また、モータＭ３に対して各翼６より過大な荷重が掛かりにくいので、モータＭ３を小型化或いは簡素化して構成することもできる。
【００９８】
尚、各翼６の固定支持をより確実なものとするために、モータＭ３にブレーキ付のものを用いる構成とすることもできる。この場合でも、前記ブレーキに必要な保持トルクを低減できるので、簡素化した構造で前記ブレーキを構成できる。
【００９９】
また、連結ユニット７は、ねじ軸８０が翼連結部７１ａ〜７１ｃで囲まれた領域に配置されており、各翼６からの風荷重が及ぶ移動ユニット８３が、傾動動作時の回転中心である枢軸Ｐ４、Ｐ５から遠い位置に配置されている。これにより、移動ユニット８３に要する耐荷重を低減でき、連結ユニット７が製造し易くなる。さらに連結ユニット７の構成を小型化及び簡素化することが可能となる。
【０１００】
尚、連結ユニット７は、ねじ軸８０をハブ７０に固定し、モータＭ３の駆動力によりナット部８４をねじ軸８０の軸周りに回転させることで、ねじ軸８０と移動ユニット８３とを相対移動させる構成としたが、これとは反対に、ねじ軸８０をハブ７０に対して軸周りに回転可能に軸支し、モータＭ３の駆動力によりねじ軸８０をナット部８４に対して回転させることで、ねじ軸８０と移動ユニット８３とを相対移動させる構成としてもよい。この場合は、溝部８２と回転規制部８３２とを省略した構成とするが、移動ユニット８３は複数の連結腕７２と連結されているので、移動ユニット８３がねじ軸８０と連れ回る恐れはない。
【０１０１】
＜その他の事項＞
本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲でその構成を変更、追加、又は削除することができる。
【０１０２】
上記各実施形態において、翼６は３本としたが、本発明はこの数に限定されず、翼は２本或いは４本以上であってもよい。
【０１０３】
動力シリンダＳ１〜Ｓ３はいずれも油圧シリンダの構成に限定されず、このうちのいずれかがその他の種類の動力シリンダであってもよい。動力シリンダの種類としては、例えば空圧シリンダ、水圧シリンダ、電動シリンダのいずれかを挙げることができる。また、動力シリンダＳ１〜Ｓ３としては、片軸型及び両軸型のいずれの動力シリンダを用いてもよい。
【０１０４】
実施形態１における動力シリンダＳ１、Ｓ２については、フレーム部４０１における動力シリンダの配置位置を調節することによって、このうちいずれかの動力シリンダを省略することもできる。例えば動力シリンダＳ２のみを用いる場合、起立状態から傾動状態への移行の際には、ロッド１０ｂを一旦収縮させ、翼連結部４１ａ〜４１ｃを所定位置まで移動させた後、再度、ロッド１０ｂを伸張させる。起立状態から傾動状態への移行の際にも、上記と同様にロッド１０ｂを制御する。これにより起立状態と傾動状態のいずれにおいても、翼連結部４１ａ〜４１ｃをロッド１０ｂに当接させ、各翼６の姿勢を支持することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０５】
以上のように本発明の一態様によれば、通常時等においては各翼を起立させた状態で確実に支持且つ固定できると共に、緊急時等においては各翼を円滑に傾動できる、アップウインド型風車を提供できる、優れた効果を有する。従って、この効果の意義を発揮できるアップウインド型風車として広く適用すると有益である。
【符号の説明】
【０１０６】
Ｐ１〜Ｐ６    枢軸
Ｒ    回転軸線
Ｓ１〜Ｓ３    動力シリンダ
Ｍ１〜Ｍ３    モータ
１    風車
２    支柱
３    ナセル
４、７    連結ユニット
４Ａ、７Ａ    傾動機構
４Ｂ、７Ｂ    固定支持機構
４Ｃ、７Ｃ    駆動装置
５    ロータ
６（６ａ、６ｂ、６ｃ）    翼
８    ねじ機構
１０ａ〜１０ｄ    ロッド
２０、２０Ａ    駆動ユニット
４０、７０    ハブ
４１ａ〜４１ｃ、７１ａ〜７１ｃ    翼連結部
４５    当接部
６０、６０Ａ    制御装置
７２    連結腕
７４    リンク機構
８０    ねじ軸
８１    第一ねじ部
８３    移動ユニット
８４    ナット部
８５    スリーブ
４０１    フレーム部
４０２、４０３    挿通孔
４０５    固定部材
４１４    レバー先端部
８４１    第二ねじ部
【図１】
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【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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