(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
縦主軸の周囲に複数の揚力型ブレードを固定するロータを備えた風車において、
発電機に連係させた前記縦主軸に、制御手段で制御される原動機を伝動手段とクラッチを介して接続しておき、前記制御手段は、平均風速判定部、ロータ周速判定部、クラッチ切替判定部、モータ始動・停止判定部、中央処理装置及び給電器を備え、前記ロータの回転に伴い、前記発電機による発電電力を出力可能な特定平均風速を平均風速判定部が検知した時に、クラッチ切替判定部が給電器にオン信号を出力してクラッチをオンにするとともに、モータ始動・停止判定部が給電器にモータ始動信号を発して前記原動機を始動させ、ロータの回転速度が特定周速に達するまで原動機による加速と風力によるロータの回転を継続させ、ロータ周速判定部が特定周速に達したと判定した時は、クラッチ切替判定部が給電器にオフ信号を発してクラッチをオフにするとともに、モータ始動・停止判定部がモータ停止信号を発して前記原動機を停止させ、風力によるロータの回転をさせ、
前記平均風速判定部が再度、発電電力を出力可能な特定平均風速を検知した時に、前記クラッチ切替判定部の作動により、クラッチをオンとし原動機を再始動させ、前記ロータの回転速度が、前記特定周速に達するまで加速を継続させて、原動機を停止させる制御を繰返すことを特徴とする風車の回転速度制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低風速下であっても、発電効率を高めうるようにした風車の回転速度制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
風力発電装置は、一般的に機械的ロスが大きく、かつ低風速下ではロータが発電機のコギングトルクによって回転しにくいため、カットイン風速に達するまで時間がかかるし、風速が低下すると停止することもある。一方で高速風では過回転による障害が発生する。
高速回転を制御する方法としては、例えば特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２２０２１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に記載の風車の回転制御方法は、回転速度検出器が、風車の回転速度が所定の範囲で一定時間以上連続することを検出した時、これを制御するというものである。
しかし、この方法では、低風速時に、風車がカットインしない状態で回転しているものを制御することは出来ない。
【０００５】
本発明は、低風速時にロータの回転速度を制御し、ロータが効率よく回転して、発電効率を高めうるようにした、風車の回転速度制御方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の風車の回転速度制御方法によると、前記課題は、次のようにして解決される。
【０００７】
縦主軸の周囲に複数の揚力型ブレードを固定するロータを備えた風車において、
発電機に連係させた前記縦主軸に、制御手段で制御される原動機を伝動手段とクラッチを介して接続しておき、前記制御手段は、平均風速判定部、ロータ周速判定部、クラッチ切替判定部、モータ始動・停止判定部、中央処理装置及び給電器を備え、前記ロータの回転に伴い、前記発電機による発電電力を出力可能な特定平均風速を平均風速判定部が検知した時に、クラッチ切替判定部が給電器にオン信号を出力してクラッチをオンにするとともに、モータ始動・停止判定部が給電器にモータ始動信号を発して前記原動機を始動させ、ロータの回転速度が特定周速に達するまで原動機による加速と風力によるロータの回転を継続させ、ロータ周速判定部が特定周速に達したと判定した時は、クラッチ切替判定部が給電器にオフ信号を発してクラッチをオフにするとともに、モータ始動・停止判定部がモータ停止信号を発して前記原動機を停止させ、風力によるロータの回転をさせ、
前記平均風速判定部が再度、発電電力を出力可能な特定平均風速を検知した時に、前記クラッチ切替判定部の作動により、クラッチをオンとし原動機を再始動させ、前記ロータの回転速度が、前記特定周速に達するまで加速を継続させて、原動機を停止させる制御を繰返す。
【０００８】
このような方法によると、平均風速判定部が、発電機からの発電電力を出力可能な特定平均風速を検知したときに原動機を自動的に始動させて、ロータの回転速度が特定周速に達するまで加速を継続させて、発電機を回転させうるので、ロータの回転速度が低い低風速下で、発電量が少ない条件下であっても、発電効率を高めることができる。
また、ロータの回転速度が特定周速に達するまで加速を継続させると、原動機による助力が無くても、揚力によってロータは加速されて回転するので、原動機を作動させている時間は比較的短く、原動機を駆動する動力源の消費量を抑えることができる。
【０００９】
前記風車を、先端部に傾斜部を形成した複数の揚力型ブレードを備えたロータを有する縦軸風車または横軸風車とすることができる。
【００１０】
このような構成によると、先端部に傾斜部を形成した複数の揚力型ブレードを備えたロータを有する縦軸風車または横軸風車は、ブレードに当って先端方向へ拡散する気流を傾斜部で受止めることにより、回転力を高めて揚力(推力)を増大させうるので、ロータは低風速時から回転し、かつ風速が速くなるほど、コアンダ効果によりブレードに生じる揚力(推力)が増大して、ロータは加速されて効率よく回転する。そのため、ロータの特定周速または回転速度を、ブレードの揚力により回転する速度に設定することにより、原動機の作動時間をより適切に設定することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の風車の回転速度制御方法によると、制御手段における平均風速判定部が発電機からの発電電力を出力可能な特定平均風速を検知したときに、原動機を自動的に始動させて、ロータの周速または回転速度が特定の速度に達するまで加速回転させて、発電機を回転させうるので、低風速下で、発電量が少ない条件下であっても、発電効率を大幅に高めることができ、風を受けた時にブレードの揚力による回転が加速され、これに伴う発電量が高いので、原動機をモータとした場合の消費電力は、容易に回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の方法の実施に用いられる風力発電装置の第１の実施形態の正面図である。
【図２】ロータの拡大平面図である。
【図３】図１のIII−III線における拡大横断平面図である。
【図４】風車の回転速度を制御するためのフローチャートである。
【図５】本発明の方法の実施に用いられる風力発電装置の第２の実施形態の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施形態を、図面に基づいて説明する。なお、以下の実施形態においては、ブレードの回転半径１ｍ、ブレードの翼長１.２ｍの縦軸風車を用いた場合について説明するが、これに限定されないことは勿論である。
【００１４】
図１は、本発明の方法の実施に用いられる、縦軸風車を用いた風力発電装置の第１の実施形態を示すもので、風力発電装置１は、縦軸型のロータ２と、発電機３と、風車の回転速度を制御する制御手段４とを備えている。
【００１５】
ロータ２の縦主軸５は、その上下複数箇所が、基礎Ｇの上面に立設された支持枠体６の中央部に、軸受６Ａを介して回転自在に支持されている。縦主軸５の上部の径方向の対称位置には、上下２個ずつのアーム７Ａ、７Ｂの内端部が固着されている。
【００１６】
各上下のアーム７Ａ、７Ｂの外端部には、垂直方向を向く左右１対の揚力型ブレード(以下ブレードと略称する)８、８の上下両端部の内側面が固着されている。アーム７Ａ、７Ｂ及びブレード８は、例えば繊維強化合成樹脂により形成されている。なお、アーム７Ａ、７Ｂとブレード８は、一体成形が可能である。
【００１７】
ブレード８の形状は、本願の発明者が開発した、特許第４９０７０７３号公報、（特開2011-169292号公報）に記載されているブレードとほぼ同形をなしている。すなわち、ブレード８の弦長は、ブレード８の回転半径の20％〜50％の長さとされ、先端部における受風面積が大きく設定されている。
【００１８】
また、ブレード８における上下両端部を除く主部８Ａの横断面形状は、図３に拡大して示すように、主部８Ａの翼厚中心線Ｃの内方と外方における翼厚が、互いに対称をなして、ほぼ等しい厚さに設定され、かつ翼厚中心線Ｃは、ブレード８の翼厚中心の回転軌跡Ｏと重なるように設定されている。
【００１９】
更に、主部８Ａ全体の平面形は、図２に示すように、翼厚中心の回転軌跡Ｏに沿うように円弧状に湾曲され、内側面は、前縁の膨らみ部分から後縁にかけて外側方向へ傾斜されており、後方から内側面に風が当ると、前方へ押されるようになっている。
【００２０】
また、主部８Ａの断面形状は、回転方向である前側の翼厚が厚く、後方に向かうに従って、漸次薄くなる標準翼型に近いものとされている。
ブレード８が回転すると、ブレード８における内外の回転半径の差によって、内側面に比して外側面の回転周速が大となり、外側面に沿って後方へ通過する気流の方が、内側のそれよりも高速となる。
【００２１】
そのため、ブレード８の後縁部において、外側面を通過する気流の圧力が、内側面を通過する気流よりも小さい負圧となり、ブレード８の後縁部の外側面が後方から前縁部方向に押されることにより、ブレード８に回転方向の推力が作用し、ロータ２は回転する。
【００２２】
図１及び図２に示すように、ブレード８の上下両端部には、内方、すなわち縦主軸５方向に向かって、円弧状に傾斜する内向き傾斜部８Ｂ、８Ｂが形成されている。ブレード８の回転に伴い、主部８Ａの内側面に沿って上下方向へ拡散する気流は、上下の内向き傾斜部８Ｂ、８Ｂの内面に沿って、上下の斜め後方、すなわち図２におけるＷ方向に向かって通過し、ブレード８を回転方向へ押すので、低風速下においても、ロータ２は高い回転効率をもって回転する。
【００２３】
前述した発電機３は、基礎Ｇに設置された公知の永久磁石式の単相交流または三相交流発電機であり、そのロータ軸に縦主軸５の下端部が連結されている。発電機３により発電された電力は、整流器、電圧レギュレータ等を有するコントローラ９を介して蓄電池１０に蓄電された後、蓄電池10から外部の直流負荷電源に給電されるか、コントローラ９から外部の交流負荷電力系統に直接給電される。
【００２４】
コントローラ９は、発電機３からの出力電流量を調節して、蓄電池１０または直流負荷電源へ出力する電流や電圧を制御可能であり、例えば、ロータ２の起動直後や、ロータ２の回転速度が遅くなる低風速時に、出力電流量を少なくなるように制御することにより、発電機３に加わる発電負荷を軽減して、ロータ２の失速を防止することができる。
なお、発電機３は、蓄電池１０や直流負荷電源系統に直接電力供給しうる直流発電機としてもよい。
【００２５】
縦主軸５の下部には、伝動手段１１及び電磁クラッチ１２を介して、原動機である減速機１３付きの直流モータ１４が、発電機３と並列に接続されている。伝動手段１１は、縦主軸５に固着された従動傘歯車１１Ａと、この従動傘歯車１１Ａに、軸線が直交するようにして噛合された駆動傘歯車１１Ｂとからなり、駆動傘歯車１１Ｂに固着された駆動軸１５と、減速機１３の出力軸１６との間に、それらの動力伝達を断続する電磁クラッチ１２を介在させてある。
【００２６】
クラッチ１２は、電気的にオン、オフされる公知の電磁クラッチが用いられている。なお、伝動手段１１は、２点鎖線で示すような歯車ケースＫに収容して隠蔽するのが好ましい。  
【００２７】
制御手段４は、クラッチ切替判定部１７と、蓄電池１０に接続され、クラッチ切替判定部１７より出力される制御信号に基づいてオン、オフされる給電器(給電回路)１８とを備えている。
【００２８】
詳細な説明は後述するが、クラッチ切替判定部17は、後述する風速計２４が特定の平均風速を検知した場合に、給電器１８にオンの制御信号を出力し、蓄電池１０の電力が、給電器１８を介して電磁クラッチ１２に給電されることにより、電磁クラッチ１２が接続されるようになっている。
なお、風速計２４による平均風速を検知する時間は、低風速下で発電量が大きく変動しないように、例えば３秒〜10秒の間隔で検知するのが好ましい。
【００２９】
電磁クラッチ１２が接続されると、モータ１４の回転駆動力は、減速機１３を介して、駆動傘歯車１１Ｂ及び従動傘歯車１１Ａに減速されて伝達され、縦主軸５が大きな駆動トルクをもって回転駆動させられる。また、クラッチ切替判定部１７より給電器１８へオフの制御信号が出力されたときには、電磁クラッチ１２が切断され、縦主軸５とモータ１４間の動力伝達が絶たれる。
【００３０】
給電器１８には、モータ１４も接続され、制御手段４のモータ始動・停止判定部１９から出力されるモータ始動、及びモータ停止の判定信号に基づいて、給電器１８からの通電がオン、オフされ、モータ１４が始動または停止させられる。
【００３１】
なお、詳細な説明は後述するが、前記クラッチ切替判定部１７及びモータ始動・停止判定部１９へは、後述する回転速度検出センサ２２及び風速計２４から、ロータ周速判定部２３及び平均風速判定部２５に入力されるデータに基づいて、制御手段４の中央処理装置(CPU)２０が演算処理した判定信号が出力される。
【００３２】
縦主軸５の中間部の適所には、回転速度を測定するための歯車２１が取付けられ、この歯車２１の回転数を、回転速度検出センサ２２をもって検出することにより、縦主軸５を介してロータ２の回転速度を検出しうるようになっている。
【００３３】
なお、歯車２１に代えて、縦主軸５の外周面に、例えば１個または複数個の凸部を設けてもよい。
回転速度検出センサ２２には、例えば磁気回転速度検出センサ、超音波回転速度検出センサ、ロータリエンコーダ等の非接触型センサが用いられる。
【００３４】
回転速度検出センサ２２により検出された回転速度は、制御手段４のロータ周速判定部２３に入力され、入力された回転速度に基づいて、制御手段４の中央処理装置２０がロータ２の平均周速を演算する。
【００３５】
すなわち、ロータ２のブレード８の回転半径(ｒ)から、ロータ２の外周の長さ(２πr)が確定されるので、その外周の長さ(２πr)に縦主軸５の回動速度(ｒｐｍ)を乗じれば、周速(ｍ/ｓ)に換算される。
【００３６】
なお、ロータ２の周速は、ブレード８の角速度を、センサにより検出することによっても求めることができる。すなわち、ブレード８の角速度(rad/s)に、その回転半径(ｒ)を乗じた値が、ロータ２の周速となる。
【００３７】
ロータ周速判定部２３より、ロータ２の平均周速が特定周速である５ｍ/ｓに達したと判定された場合には、クラッチ切替判定部１７及びモータ始動・停止判定部１９に判定信号を出力する。なお、回転速度検出センサ２２とロータ周速判定部２３は、本発明に係る回転速度検知手段に相当する。
【００３８】
ロータ２の上方には、ロータ２に向かう風の一定時間毎の平均風速を検知するための、風速検知手段としての風速計24が、図示しない支柱に取付けられている。この風速計２４により検出された平均風速は、制御手段４の平均風速判定部２５に入力され、中央処理装置(CPU)２０により演算処理されて、風速が特定平均風速である２ｍ/ｓに達したと判定されたとき、前述したクラッチ切替判定部１７及びモータ始動・停止判定部１９に、判定信号を出力し原動機１４が主軸５を回転させる。
【００３９】
次に、前記第１の実施形態に係る風力発電装置１における風車の回転速度制御方法を、図４に示すフローチャートを参照して説明する。
まず、ロータ２が回転しているときの平均風速を、風速計２４により測定し(Ｓ１)、制御手段４の中央処理装置２０の演算処理結果に基づいて、平均風速判定部２５が、平均風速が特定平均風速である２ｍ/ｓを検知したか否かを判定する(Ｓ２)。なお、平均風速が２ｍ/ｓ以下の場合には、電磁クラッチ１２はオフとなっている。
【００４０】
平均風速判定部２５において、平均風速が２ｍ/ｓに達したと判定した場合には、クラッチ切替判定部１７から、給電器１８に出力される判定信号により、電磁クラッチ１２に通電し、電磁クラッチ１２をオン(Ｓ２)させて、駆動軸１５と出力軸１６とを接続する。
【００４１】
また同時に、モータ始動・停止判定部１９から出力されるモータ始動信号により、給電器１８をオンさせて、モータ１４を自動的に始動させ(Ｓ４)、伝動手段１１を介して縦主軸５を強制的に回転させて、ロータ２を加速回転させる(Ｓ５)。平均風速が２ｍ/ｓに達していないと判定した場合は、ステップＳ１に戻り、引続き平均風速を測定する。  
【００４２】
なお、モータ１４によりロータ２の回転を加速している間も、発電機３により発電することができるが、モータ１４の始動開始直後一定時間だけ、コントローラ９により、発電機３からの出力電流量を自動的に減少させるようにしてもよい。
このようにすると、加速開始直後に発電機３に加わる負荷を、軽減させうるので、モータ１４によりロータ２を迅速に加速することができる。
【００４３】
平均風速が２ｍ/ｓに達したか否かを判定する理由は、前述した形状の揚力型ブレード８を備える縦軸型のロータ２において、例えばブレード８の回転半径を１ｍ、ブレード８の翼長1.2ｍとした場合、平均風速が２ｍ/ｓに達すると、ブレード８に生じる揚力によりロータ２の回転が加速され、発電機３からの発電電力を出力可能な速度で回転することが実証されているからである。
【００４４】
従って、平均風速が２ｍ/ｓの低風速でロータ２が回転しているときに、モータ１４を始動させて、ロータ２の回転を速やかに加速させると、ブレード８に揚力が生じて更に加速され、更に効率よく発電することができる。
【００４５】
ロータ２の回転を加速したのち、回転速度検出センサ２２により、縦主軸５の平均回転数を検出し、その回転数に基づいて、中央処理装置２０がロータ２の周速に換算して、その結果をロータ周速判定部２３に出力し(Ｓ６)、ロータ周速判定部２３が、ロータ２の周速が平均風速２ｍ/ｓを超える特定周速、すなわち５ｍ/ｓに達したか否かを判定する(Ｓ７)。 
【００４６】
ロータ２の周速が５ｍ/ｓに達したか否かを判定する理由は、前述した形状の揚力型ブレード８を備える縦軸型のロータ２においては、ロータ２の周速が５ｍ/ｓに達すると、ブレード８の上下両端部の内向き傾斜部８Ｂの作用と、コアンダ効果により、ブレード８に生じる揚力(推力)が増加し、ロータ２は、モータ14による助力がなくても、風速を超える周速度に加速しながら効率よく回転して発電し、かつ発電負荷による失速が起きにくくなることが実証されているからである。
【００４７】
なお、周速が５ｍ/ｓの場合のロータ２の回転速度を例示すると、周速、回転速度及び外周の長さには、前述したような関係があるので、例えばブレード８の回転半径(ｒ)を１ｍとした場合、ロータ２の外周の長さ(２πｒ)は６.２８ｍとなる。従って、周速５ｍ/ｓを、外周の長さ６.２８ｍで割り、６０を乗じて分速に換算すれば、ロータ２の回転速度は約４８rpmとなる。
【００４８】
ロータ周速判定部２３において、ロータ２の周速が５ｍ/ｓに達したと判定した場合は、クラッチ切替判定部１７が給電器１８にオフの判定信号を出力することにより、電磁クラッチ１２をオフとし(Ｓ８)、かつ同時に、モータ始動・停止判定部１９により発せられるモータ停止信号により、モータ１４を停止させ(Ｓ９)、ロータ２の加速回転を停止する。
【００４９】
このように、ロータ２の周速が５ｍ/ｓに達したときに、電磁クラッチ１２をオフにすると、モータ１４のコギングトルクによる回転負荷が、縦主軸５に伝達されなくなるので、ロータ２の回転効率が向上する。
【００５０】
ロータ周速判定部２３が、ロータ２の周速が５ｍ/ｓに達していないと判定した場合は、ステップＳ５に戻り、電磁クラッチ１２を接続したまま、モータ１４によりロータ２の回転を加速し続ける。
【００５１】
風速計２４により再度平均風速を測定し(Ｓ10)、平均風速判定部２５が再度平均風速２ｍ/ｓを検知した場合(Ｓ11)には、ステップＳ３に戻り、前述と同様に、電磁クラッチ１２をオンさせると同時に、モータ１４を自動的に再始動させ、ロータ２の回転を加速させる。
このステップＳ３〜Ｓ11までをループ状に繰返して、ロータ２の回転速度を制御することにより、発電効率を大幅に高めることができる。
【００５２】
以上説明したように、前記実施形態に係る風車の回転速度制御方法においては、ロータ２が、平均風速２ｍ/ｓの低風速下で回転している場合に、ロータ２が自力で加速しながら効率よく回転しうる周速である５ｍ/ｓに達するように、モータ１４により速やかに加速し、ロータ２の回転速度を繰返し制御することにより、ロータ２の回転速度が低い風速下で、発電量が少ない条件下であっても、発電電力を大きく変動させることなく、発電効率を高めることができる。
【００５３】
また、モータ１４を停止させるロータ２の周速を、例えば５ｍ/ｓと、低めに設定しておくと、ロータ２の周速が５ｍ/ｓに達したときに、モータ１４が自動的に停止しても、ブレードは揚力により回転し続けるので、その間に風が吹けば回転が加速される。従って、モータ１４を頻繁に作動させる必要はなく、その電力消費量を少なくすることができる。
【００５４】
次に、図５を参照して、風力発電装置の第２の実施形態について説明する。なお、上記第１の実施形態と同様の部材には、同じ符号を付すに止めて、詳細な説明を省略する。
【００５５】
第２の実施形態の風力発電装置は、前記第１の実施形態の風力発電装置１に、太陽光発電パネル２６と、この太陽光発電パネル２６により発電された電力を蓄電する第２蓄電池２７とを付加して構成されている。
【００５６】
発電機３により発電された電力は、前記第１の実施形態の風力発電装置１と同様に、第１蓄電池１０に蓄電されるようになっている。制御手段４は、第１の実施形態のものと同じ構成のものである。
【００５７】
第２蓄電池２７は、制御手段４における給電器１８に接続され、モータ始動・停止判定部１９からモータ始動信号が出力されたとき、第２蓄電池２７の電力が給電器１８を介してモータ１４に供給されるようになっている。
また、点線で示すように、太陽光発電パネル２６で発電された余剰電力は、第１蓄電池１０にも蓄電されるようになっている。
【００５８】
第２の実施形態の風力発電装置における風車の回転速度制御方法は、前記第１の実施形態の風力発電装置１と同じ方法で行われるので、その詳細な説明は省略する。
【００５９】
第２の実施形態の風力発電装置においては、モータ１４の駆動電力は、太陽光発電パネル２６により発電され、第２蓄電池２７に蓄電された電力が使用されるので、発電機３により発電された電力を消費させずに済み、その電力を有効に使用することができる。
【００６０】
なお、太陽光発電パネル２６の発電量が減少した場合に備えて、点線で示すように、第１蓄電池１０の電力または第１蓄電池１０と第２蓄電池２７の両方の電力によって、モータ１４が駆動されるようにしてもよい。
【００６１】
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、次のような種々の変形や変更を施すことが可能である。
【００６２】
前記実施形態では、平均風速が２ｍ/ｓとなったことを検知したとき、モータ１４を始動させてロータ２の回転を加速するようにしたが、平均風速が２ｍ/ｓのときの縦主軸５の平均回転速度を検知するか、または平均風速が２ｍ/ｓのときのロータ２の周速を検知したときに、モータ１４を始動させて、ロータ２を加速させるようにしてもよい。
【００６３】
また、前記実施形態では、ロータ２の周速が５ｍ/ｓに達するまでモータ１４により加速して、モータ１４を停止させるようにしたが、前述したように、ロータ２の周速は回転速度に換算できるため、周速が５ｍ/ｓに達したときのロータ２の回転速度を回転速度検出センサ２２が検出したときに、モータ１４を停止させるようにすることもできる。
【００６４】
前記実施形態では、モータ１４を始動させる平均風速を２ｍ/ｓとしたが、ブレード８の回転半径の大小に対応して適宜に設定される。
すなわち、ブレード８の回転半径が上記実施形態の１ｍより小さい場合には、ロータ２の回転トルクが小さくなって、発電負荷により失速し易くなるので、平均風速を２ｍ／ｓ以上に設定して、ロータ２の回転速度が高いときにモータ１４を始動させるようにすればよい。
【００６５】
また、ブレード８の回転半径が１ｍより大きい場合には、ロータ２の回転速度が低くても回転トルクが大となって発電可能となるので、２ｍ／ｓ以下の平均風速に設定し、ロータ２の回転速度が低いときにモータ１４を始動させるようにすればよい。
【００６６】
前記実施形態では、ロータ２の周速が５ｍ/ｓに達したときにモータ１４を停止させるようにしたが、モータ１４を停止させる場合のロータ２の周速は、ブレード８の回転半径の大小に応じて適宜に設定される。
【００６７】
前記実施形態では、モータ１４を始動させる電源に、発電機３または太陽光発電パネル２６により発電された電力が蓄電された蓄電池１０、２７を使用しているが、このような蓄電池１０、２７に蓄電された電力を使用しないで、発電機３または太陽光発電パネル２６により発電された電力によって、モータ１４を直接始動させることも可能である。
【００６８】
この際には、ＡＣ−ＤＣインバータ等の変換器を介してモータ１４を始動させればよい。また、風力発電装置の設置現場付近に商用100Ｖ電源がある場合には、その電力によりモータ１４を始動させるようにしてもよい。
【００６９】
縦主軸５を回転させる原動機は、上記直流式のモータ１４に代えて、交流モータでもよく、また、例えば商用100Ｖ電源等により駆動される油圧ポンプに接続され、圧油により回転する油圧モータ、もしくは商用100Ｖ電源等により駆動されるエアコンプレッサに接続され、圧縮空気により回転するエアモータ等の流体圧モータを使用することも可能である。
【００７０】
前記実施形態では、減速機１３の出力軸１６との動力伝達を断続するのに、電磁クラッチ１２を用いたが、例えば遠心クラッチ等の機械式クラッチを用いることもできる。この際には、制御手段４のクラッチ切替判定部１７は不要となる。
【００７１】
本発明の風車の回転速度制御方法は、特許第４９０７０７３号公報の図４に記載されているように、揚力型ブレード８を縦主軸５に多層状に固定した風力発電装置や、特許第４７４０５８０公報、すなわちブレードの先端部が主軸方向(受風方向)に傾斜された横軸風車を備える風力発電装置にも適用可能である。
【符号の説明】
【００７２】
１  風力発電装置
２  ロータ   
３  発電機
４  制御手段
５  縦主軸
６  支持枠体
６Ａ  軸受
７Ａ、７Ｂ  アーム
８  揚力型ブレード
８Ａ  主部
８Ｂ  内向き傾斜部
９  コントローラ
１０  蓄電池
１１  伝動手段
１１Ａ  従動傘歯車
１１Ｂ  駆動傘歯車
１２  電磁クラッチ
１３  減速機
１４  モータ
１５  駆動軸
１６  出力軸
１７  クラッチ切替判定部
１８  給電器
１９  モータ始動・停止判定部
２０  中央処理装置
２１  歯車
２２  回転速度検出センサ
２３  ロータ周速判定部
２４  風速計
２５  平均風速判定部
２６  太陽光発電パネル
２７  第２蓄電池
Ｃ  翼厚中心線
Ｇ  基礎
Ｋ  歯車ケース
Ｏ  回転軌跡    
【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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