(57)【要約】      （修正有）【課題】風車と回転軸の回転速度を制御し、発電機の過度な高速運転を防止する風力発電機の風車構造を提供する。【解決手段】風力発電機の風車構造は、ベース１に発電機１１、回転軸１２を設置し、ベース１の回転軸１２外周には風車２の複数の可動式回転ブレード２１を設置し、複数のブレード２１の内側面２１１には少なくとも１本のサポートアーム２３をそれぞれ接続し、複数のサポートアーム２３反対端は回転軸１２外周にそれぞれ固定して接続され、回転軸１２と複数のブレード２１の内側面２１１の間には、連動機構３を設置し、相対式の２本の連棒３１により、回転軸１２と各ブレード２１を連接し、２本が相対式の複数の連棒３１の相対する内側には錘関節３２をそれぞれ設置し、これにより２本の連棒３１は相対して折れまとまり、或いは展開し、回転速度が過度に速ければ、複数のブレード２１は密閉し収納状となり、回転軸１２は回転を停止する。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
風力発電機の風車構造は、ベース、風車、連動機構を備え、
前記ベースには、回転軸を利用して駆動され運転する発電機を設置し、
前記風車は、前記ベースの回転軸外周に設置し、回転可能な複数のブレードを設置し、しかも前記複数のブレードと前記回転軸との間には、少なくとも１本のサポートアームを接続し、
前記複数のサポートアーム一端は、前記回転軸外周に固定して接続し、反対端は、前記ブレードの内側面に可動状に設置され、
前記連動機構は、前記回転軸と前記複数のブレードとの間に組み立て、前記回転軸と前記各ブレードとの間には、相対式の２本の連棒をそれぞれ連接し、しかも前記各２本の連棒の相対する内側には、前記２本の連棒を相対して折り集結させ、或いは展開させる錘関節をそれぞれ設置することを特徴とする風力発電機の風車構造。
【請求項２】
前記ベースの発電機には、電力を蓄電可能なバッテリー或いは充電電池を設置することを特徴とする請求項１に記載の風力発電機の風車構造。
【請求項３】
前記風車は、円形、或いは楕円形を呈して取り囲む複数のブレードを備え、しかも前記複数のブレードは、それぞれ弧状を呈する板体で、前記複数のブレードは収納されると球形の外観を呈し、
前記風車の複数のブレードは、それぞれ内側面に近い両側辺において、サポートアームを可動状に接続する接続台をそれぞれ設置し、しかも前記各サポートアーム反対端は、前記ベースの回転軸外部にそれぞれ結合し、溶接、螺合、リベット接合、或いは一体成型の方式により、前記回転軸上に固定して設置し、
前記風車の複数のブレードと前記連棒の連接位置には、前記各連棒外側において、前記各連棒が反対向きに押されることを防止するガード体をそれぞれ設置することを特徴とする請求項１に記載の風力発電機の風車構造。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は風力発電機の風車構造に関し、特に風車と回転軸を減速可能で、過度な高速回転による発電機の損壊を防止でき、風車の複数のブレードを収納或いは展開することで、風車と回転軸の回転速度を制御し、発電機の過度な高速運転を防止する目的を達成し、構造が簡単で、メンテナンスが容易で、起動が素早く、発電効率が高い風力発電機の風車構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
世界中で電力の使用量が増加を続けている今、節電、省エネの呼びかけが強められている。一方、節電の他に、積極的に行われているのが、新しい電力供給システムの開拓である。
一般に、原子力発電、火力発電の他に、自然エネルギーを利用した水力発電、ソーラー発電、或いは風力発電などが進められている。
【０００３】
その内、風力発電は、風力によりファンブレードを回転させ、発電機の運行を駆動して発電、蓄電するものである。風力発電を行うためのファンブレードは、ファンブレードが風力を受けて回転し、発電機の運行を連動できるよう、風向に対応させ、向かい風になるようにしなければならない。しかし、風向は気象条件、季節、環境などの要因により変化するため、一般的に、風力発電に用いる大型風車は、高く聳え立つ柱の頂点部に、十字型のナイフ状ファンブレードを設置する。けれどもこれには、大きく、コストが高く、設置が難しく、方向を変えられないなどの問題があるため、設置は普及していない。
【０００４】
一般に、風力発電を行うためのファンブレードは、固定式を呈し、中心の回転軸外側に環状に設置され、ファンブレードの角度も固定式で、調整できない。そのため、風力或いは風向が変化しても、風力及び風向に対応してファンブレードを変化させることは一切できない。
【０００５】
図８に示すように、現行の風力発電機Ａは、中心回転軸Ａ１外に、複数のファンブレードＡ２を設置する。中心回転軸Ａ１と複数のファンブレードＡ２との間は、錘棒Ａ３とサポート棒Ａ４を利用し連結する。複数のファンブレードＡ２が回転すると、各サポート棒Ａ４を引き、錘棒Ａ３を連動して上昇させ、これにより、複数のファンブレードＡ２を外へと推移させる。しかし、各サポート棒Ａ４と錘棒Ａ３との間は、縦と横に相互に垂直な連接であるため、ストップをかけ、一旦運転を停止すると、次に運転させる時には、複数のファンブレードＡ２の回転を再度起動しなければならず、電力を大きく損耗する。また、再起動の回数が多ければ、中心回転軸Ａ１と発電機Ａの運転は不安定になりやすく、故障状況が発生しやすい。
【０００６】
さらに、実際の作動時には、以下のような欠点が存在する。
１.風力発電機Ａが使用する複数のファンブレードＡ２は、錘棒Ａ３とサポート棒Ａ４により、相互に垂直に位置を限定されるため、各ファンブレードＡ２が外へと推移する時、ひっかかりの状況が発生しやすい。これにより、各ファンブレードＡ２は、開放或いは収納を行うことができず、中心回転軸Ａ１を減速させることができない。このため、ファンブレードＡ２と中心回転軸Ａ１の回転は、過度に高速となりやすく、発電機Ａの故障或いは損壊をまねいてしまう。
２.錘棒Ａ３は、サポート棒Ａ４に引かれると、弧を描き上方へとスイングし、上昇し、錘棒Ａ３とサポート棒Ａ４との間は、一定の角度を呈して開く。このため、展開或いは収納時には、詰まり、ひっかかりの抵抗力が発生しやすく、サポート棒Ａ４はファンブレードＡ２に引き動かされにくくなり、サポート棒Ａ4或いはファンブレードＡ２の損壊をまねきやすい。しかも、構造が複雑で、メンテナンスが難しい。
すなわち、上記のように、現行の風力発電機のファンブレードは、収納、展開の制御が容易でないという困難と面倒を抱えている。しかも、ファンブレードと中心回転軸の回転速度を減速できないため、過度な高速回転が発生し、発電機の故障をまねくという欠点もある。
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００７】
これを鑑み、本考案の目的は、ファンブレードの外への展開、或いは内への収納を調整でき、風向に応じて風車のファンブレードの角度を調整し、過度の高速運転による発電機の故障、損壊を防止可能な風力発電機の風車構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の目的を達成するため、本考案は下記の風力発電機の風車構造を提供する。
風力発電機の風車構造は、ベースに発電機、回転軸を設置し、
該回転軸外周には、風車の複数の可動式回転ブレードを設置し、
該複数のブレードの内側面には、少なくとも１本のサポートアームをそれぞれ接続し、  該複数のサポートアーム反対端は、回転軸外周にそれぞれ固定して接続され、
該回転軸と該複数のブレードの間には、連動機構の相対式の２本の連棒を設置し、
該２本が相対式の複数の連棒の相対する内側には、錘関節をそれぞれ設置し、これにより２本の連棒は相対して折れまとまり、或いは展開し、
該錘関節と該２本の連棒を通して、該複数のブレードの回転時のスイング角度を調整し、該複数のブレードと該回転軸の回転速度を制御し、該回転軸の回転速度が過度に速いことによる発電機の故障、損壊を回避でき、構造が簡単で、メンテナンスが容易で、他の従来のブレーキシステム装置とは異なり、機械原理を利用し、自動的に回転速度を制御することができ、
該風車の複数のブレードは、それぞれ弧状を呈する板体で、収納されると集結して球形の外観を呈し、
しかも、該複数のブレードは、それぞれまっすぐな弧状で、収納されると集結して円筒状を呈し、
該複数のブレードは、連動機構の２本の連棒、錘関節を操作することで、可動調整が可能で、外へと多種の角度を呈して偏移し展開する方式を備え、適時に複数のブレードを折り畳んで密閉状とし、これにより複数のブレードの運転の過度な高速化を回避でき、運転(動)、停止(静)の間隔時間が短く、再起動が不要で、発電効率が高い。
【考案の効果】
【０００９】
本考案の風力発電機の風車構造は、風車の複数のブレードを利用し、内側面と回転軸との間に、それぞれ連動機構を設置し、連動機構を通して、２本が相対式の複数の連棒間に、錘関節を可動状に連接し、複数のブレードが風を受けて動くと、回転軸の回転を連動し、連動機構の各連棒を通して、各ブレードのスイングに従い、外側へと展開し、或いは内側へと折り畳まれ、各ブレードが風を受けて回転する速度を制御でき、これにより各ブレード及び回転軸の回転は減速し、過度な高速回転による発電機の故障或いは損壊を防止することができる。
しかも、各ブレード間の連動機構は、錘関節両側に同方向に連棒を設置し、２本の連棒はスムーズに伸展し、展開し、或いは折り畳まれ、集結するため、ブレーキがないという状況において、迅速に運転を起動し、発電効率を高めることができる。
連動機構の２本が相対式の複数の連棒及び錘関節は、各ブレードに対応してスムーズにスイングし、構造と装置が簡単で、メンテナンスと検査が容易で、発電機と風車の使用寿命を延長することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本考案の立体外観図である。
【図２】本考案の俯瞰図である。
【図３】本考案の使用状態を示す俯瞰図である。
【図４】本考案の局部側視図である。
【図５】本考案のブレードが展開した状態を示す側視図である。
【図６】本考案ブレードの収納状態を示す側視図である。
【図７】本考案一実施例の立体外観図である。
【図８】従来の風力発電機のファンの局部側視図である。
【考案を実施するための形態】
【００１１】
本考案の立体外観図、俯瞰図、使用状態を示す俯瞰図、局部側視図である図１、２、３、４に示すように、本考案の風力発電機は、ベース１、風車２、連動機構３を備える。
【００１２】
ベース１には、発電機１１(詳細な構造は図示なし)を設置する。しかも、発電機１１より外へと延伸し、回転軸１２を設置する。回転軸１２を利用して、発電機１１の運転を駆動し、電力を生み出し、蓄電池或いは充電電池などの蓄電装置に貯蔵し、或いは電力を必要とする各種電子、電気製品などに伝送する。
【００１３】
風車２は、複数のブレード２１を備え、しかも各ブレード２１内側面２１１には、少なくとも１個の接続台２２をそれぞれ設置する。各接続台２２は、サポートアーム２３を可動状に連接し、これにより複数のブレード２１は、各サポートアーム２３片側において、それぞれ可動式のスイングを行う。
【００１４】
連動機構３は、複数の連棒３１の内の相対する２本の間に、それぞれ錘関節３２を設置する。これにより、複数あり２本ずつ相対する連棒３１は、それぞれ相対して折り畳まれ、或いは外へと展開可能となる。内の１本の連棒３１外側には、それぞれガード体３３を設置し、各連棒３１が反対側へと押され、折れ曲がることを回避できる。
【００１５】
上記した構成部材を組み立てる時には、ベース１の発電機１１の外へと延伸する回転軸１２を利用する。回転軸１２外部を、風車の複数のブレード２１で取り囲み、複数のブレード２１内側面２１１には、少なくとも１本おサポートアーム２３を設置する。各ブレード２１の各サポートアーム２３の反対端は、回転軸１２の外表面に固定して設置する。さらに、回転軸１２と複数のブレード２１の内側面２１１との間においては、連動機構３の２本が相対式の複数の連棒３１により、一端を各ブレード２１の内側面２１１の側辺に近い位置に固定して設置し、反対端を回転軸１２の外表面に固定して設置する。各連動機構３の２本が相対式の連棒３１は、各ブレード２１を、それぞれ各サポートアーム２３を中心としてそれぞれ連動する。こうして、回転軸１２外において、可動式のスイング、開閉を呈し、本考案風力発電機の風車構造を構成する。本考案風力発電機の風車構造は、全体構造が簡単で、メンテナンスと検査が容易である。
【００１６】
上記した風車２の複数のブレード２１は、弧状の板体を呈する。これにより、複数のブレード２１は、ベース１の回転軸１２外周において、適時に折り畳み、球状の密封形式とすることができる。この際には、複数のブレード２１は、回転軸１２外周において緊密に結合し、風力により吹き動かされることはない。
【００１７】
しかも、連動機構３は、複数の錘関節３２を利用し、両側が同方向へと可動して連棒３１を連接する。これにより、２本の連棒３１は、可動式を呈して相対して収納され、或いは外へと展開し、詰まり、或いはひっかかりの状態は発生しにくくなり、可動の抵抗力は生じない。こうして、２本の連棒３１は、各ブレード２１のスイングに従い、スムーズに伸び、展開し、或いは折り畳まれ、収納される。連動機構３と複数のブレード２１間の構造は簡単で、メンテナンスが容易で、故障の排除を迅速に行うことができる。
【００１８】
風力発電機の使用時には、ベース１を利用し、所定位置(風量が大きな屋上、高地、開けた地区、或いは海岸など)に定位する。すると、連動機構３の錘関節３２は、地球の重力を受け下垂し、２本が相対式の連棒３１を引き動かし、相対する内側へと折り畳み、集合させ、各連棒３１を利用し、複数のブレード２１内側面２１１の片側を引く。これにより、複数のブレード２１は、各サポートアーム２３を中心とし、それぞれ回転、スイングし、回転軸１２外周において放射状に展開する。こうして、複数のブレード２１間には空間が形成され、風力は、風向に向かう複数のブレード２１内側面２１１へと吹き付ける。これにより、複数のブレード２１を駆動し、各サポートアーム２３により、回転軸１２の同期回転を連動し、回転軸１２により、発電機１１を連動して、発電を行わせる。本考案では、複数のブレード２１の、運転(回転)、停止(静止)にかかる時間が短く、迅速に起動することができる。
【００１９】
しかも本考案は、他の従来のブレーキシステム装置とは異なり、機械原理を利用し、自動的に回転速度を制御する。
【００２０】
本考案の立体外観図、使用状態の俯瞰図、局部側視図、ブレード展開の側視図、ブレード収納の側視図である図１、３、４、５、６に示すように、本考案のベース１の発電機１１の作動時には、回転軸１２外周に設置する風車２を利用する。複数のブレード２１は風力に吹き動かされ回転し、回転軸１２の回転を連動し、しかも発電機１１の作動を連動して、発電作業を行う。
【００２１】
もし、風が強く、風車２が取り囲む回転軸１２の回転速度が速くなってしまうなら、複数のブレード２１が生じる遠心力は、それが連接する連動機構３片側の連棒３１を引いて伸ばし、各ブレード２１が連接する連棒３１を連動し、同期に、錘関節３２を引き、上方へと移動させる。錘関節３２反対側に位置する連棒３１は、錘関節３２に従い、上方へ移動し、伸びる。こうして、連棒３１が反対向きに折れないようにすることができる。連棒３１が、各ブレード２１に接続する位置では、さらに各連棒３１外側に位置するガード体３３を利用し、２本の相対式の連棒３１と錘関節３２が、各ブレード２１の移動を受け、反対側へと押され、折れ曲がることを防止し、複数のブレード２１は、サポートアーム２３を軸心とし、外へと推移する。これにより、複数のブレード２１は、回転軸１２外側を取り囲み、回転軸１２外周を包み、密封状の球のような外観を呈する。こうして、複数のブレード２１を適時に封鎖、収納することで、風により吹き動かされることはなくなる。同時に、回転軸１２は運転を停止し、減速し、緩衝状態となり、複数のブレード２１が強風に吹き動かされ、回転速度が過度に速くなることを回避可能である。これにより、回転軸１２の過度に高速での回転を防止し、発電機１１の損壊或いは故障を避けることができる。こうして、風車２の複数のブレード２１は、各連動機構３のけん制をそれぞれ受け、回転時には、回転速度が過度に高速になる状況は発生しないため、発電機１１、風車２、連動機構３の使用寿命を効果的に延長することができる。一方、複数のブレード２１と回転軸１２の静止時間は非常に短く、錘関節３２が２本が相対式の連棒３１を引いて曲げるのを待ち、複数のブレード２１は直ちに回転を開始し、回転軸１２の回転を連動することができる。
【００２２】
風車２の複数のブレード２１が、回転軸１２外周を包むと、回転を停止するが、静止間隔時間は短く、ブレーキをかけているわけではないため、発電効率が高い。複数のブレード２１と回転軸１２の間、連動機構３の２本が相対する連棒３１中間位置に連接する錘関節３２は、各錘関節３２の重力は、地球の引力の影響を受け、下垂し、しかも両側の連棒３１を相対する内側へとそれぞれ引き、折り畳み、集結させる。そのため、２本が相対式の連棒３１が相互にひっかかることはなく、２本が相対式の連棒３１と錘関節３２の間に、詰まり或いは抵抗力が発生することもない。各連動機構３片側の連棒３１は、各ブレード２１の片側辺を同期に引き、これにより複数のブレード２１は、各サポートアーム２３を軸芯として回転する。これにより、複数のブレード２１は、回転軸１２外部において、放射状に展開し、各連棒３１は、ガード体３３の阻害を受け、反対方向へと押されることはない。こうして、風車２の複数のブレード２１は外へと適当な角度の展開を呈し、複数のブレード２１の内側面２１１は再び風を受ける面となる。外部の風力により吹かれた複数のブレード２１の内側面２１１は、複数のブレード２１を動かし、回転軸１２を連動して、回転を回復させる。しかも、回転軸１２は、発電機１１を連動して発電を行い、ブレーキ作用がない状態を達成することができる。複数のブレード２１、回転軸１２、発電機１１はすべて再起動する必要はなく、短時間で運転、停止を行うため、その間隔時間は短く、よって発電効率を高めることができる。
【００２３】
本考案の立体外観図、一実施例の立体外観図である図１、７に示すように、本考案ベース１の回転軸１２外側に設置する風車２の複数のブレード２１は、弧状を呈して、回転軸１２外側を包む。球状は、良好なスポイラー作用を備えるため、風に吹かれて容易にスムーズに回転しやすい。しかも、複数のブレード２１もまた弧状面を呈し、回転軸１２外部を包むため、円筒状を呈する。
【００２４】
上記は本考案の実施例に過ぎず、これにより本考案の実用新案登録の範囲を限定するものではない。本考案風力発電機の風車構造は、ベース１上の回転軸１２を利用し、外部に、風車２の複数のブレード２１を設置する。しかも、複数のブレード２１の内側面２１１と回転軸１２との間には、連動機構の２本の連棒３１を連接する。かつ、２本の連棒３１間には、錘関節３２、ガード体３３を可動状に連接する。これにより、複数のブレード２１が回転軸１２外周において放射状に展開すると、風に吹かれて回転し、回転軸１２を連動して、発電機１１を駆動し発電を行うことができる。
しかも、風車２の複数のブレード２１の回転が速すぎ、それが過度である場合には、連動機構３の２本の連棒３１は、ブレード２１の遠心力に引かれ、錘関節３２を同期に連動し、直線状に伸ばす。さらに、ガード体３３により位置を限定され、止められ、複数のブレード２１は、回転軸１２外周を包み、回転を停止し、回転軸１２の回転を減速する目的を達成する。また、静止後は直ちに起動でき、ブレーキがかけられているわけではないため、動と静の間隔時間が短く、複数のブレード２１と回転軸１２を迅速に起動することができ、発電効率を高めることができる。さらに、回転軸１２の回転が速すぎることで、発電機１１が不適当に作動し、故障或いは損壊が発生することを回避できる。すなわち、減速、緩衝、発電機１１保護の機能を備える。風車２の回転時には、連動機構３を利用し、けん制を形成し、風車２の複数のブレード２１の回転の過度な高速化を回避することができる。
【００２５】
上記したように、本考案風力発電機の風車構造は、実際の使用時に以下の長所を備える。
１.ベース１の回転軸１２外周は、風車２の複数のブレード２１に取り囲まれ、複数のブレード２１の内側面２１１と回転軸１２との間には、連動機構３を設置し、連動機構３の２本の連棒３１間に設置する錘関節３２を利用し、複数のブレード２１の回転の遠心力に従い連動し、これにより２本が相対する複数の連棒３１及び錘関節３２はまっすぐな状態を呈し、複数のブレード２１は、回転軸１２外周を取り囲んで包み、密閉状態を呈し、風に吹き動かされることはなく、減速の目的を達成し、しかも静止後はすぐに運転を起動でき、ブレーキがかかっていない状態で、迅速に停止し、再起動できるため、発電効率を高めることができる。
２.連動機構３は、錘関節３２により、両側に連棒３１をそれぞれ設置し、２本の連棒３１は、錘関節３２両側において、同方向へと推移し展開し、折り畳まれ、収納されるため、ひっかかりの状態は発生しにくく、各ブレード２１に従いスムーズにスイングし、構造が簡単で、メンテナンスと検査が容易である。
３.本考案の技術構想は、他の従来のブレーキシステム装置とは異なり、機械原理を利用し、自動的に回転速度を制御する。
【符号の説明】
【００２６】
１  ベース
１１  発電機
１２  回転軸
２  風車
２１  ブレード
２１１  内側面
２２  接続台
２３  サポートアーム
３  連動機構
３１  連棒
３２  錘関節
３３  ガード体
Ａ  風力発電機
Ａ１  中心回転軸
Ａ２  ファンブレード
Ａ３  錘棒
Ａ４  サポート棒
【図１】
0003172061.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】
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【図８】
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