(57)【要約】      （修正有）【課題】風向きの変化に迅速に対応する風力発電装置を提供する。【解決手段】羽根車２５０は、中心部が中心軸２３０に固定された上部平板２５３および下部平板２５２と、上部平板２５３と下部平板２５２の間に設置されており、中心軸２３０から放射状に延びた複数の羽根２６０とを有する。羽根車２５０は、風を受けると水平に回転し、中心軸２３０を回転させる。筒２１２は、下側の開口部に中心軸２３０の上端部が挿入されている。筒２１２は、中心軸２３０を回転の中心として回転可能である。Ｌ字形状の風受板２８１を有する風向き調整部は、風向きに応じて筒２１２を回転させる。カバー２７０は、筒２１２の側面の下部に固定された半円形の天板２７１と、天板２７１の外周に固定された側板２７２とを有する。カバー２７０は、羽根車２５０に接触しない状態で羽根車２５０の外周の半分を覆う。発電機１５０は、中心軸２３０が回転するとき発電する。【選択図】図１
0003181315.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
垂直に延びる中心軸と、
中心部が前記中心軸に固定された上部平板および下部平板と、当該上部平板と当該下部平板の間に設置されており、前記中心軸から放射状に延び、等角度間隔で配置された複数の羽根とを有し、風を受けると水平に回転し、前記中心軸を回転させる羽根車と、
下側に開口部を有し、当該開口部に前記中心軸の上端部が挿入されており、前記中心軸を回転の中心として回転可能である筒と、
風向きに応じて前記筒を回転させる風向き調整部と、
前記筒の側面の下部に固定された半円形の天板と、当該天板の外周に固定された側板とを有し、前記羽根車に接触しない状態で前記羽根車の外周の半分を覆うカバーと、
前記中心軸が回転するとき発電する発電機と、
を備えることを特徴とする風力発電装置。
【請求項２】
前記風向き調整部が、前記筒に取り付けられたＬ字形状の風受板を備え、
前記風受板が風に応じて前記筒を回転させる、
ことを特徴とする請求項１に記載の風力発電装置。
【請求項３】
前記風向き調整部が、
前記筒を回転させる第１のギアと、
前記第１のギアと噛み合う第２のギアと、
前記第２のギアを駆動するモータと、
風を受けると、風の方向を向く風向計と、
前記風向計の角度変位を検知する回転角度センサと、
前記回転角度センサによって検知された角度変位に応じて前記モータを制御し、前記筒を回転させる制御部と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の風力発電装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、風向きによらずに動作する風力発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、風向きによらずに動作し、また風向きの変化に迅速に対応することができる風力発電装置を開示する。
特許文献１に記載の風力発電装置では、垂直に延びた発電機の回転駆動軸（中心軸）に水平回転板が固定されており、水平回転板の外周に沿って複数の自転羽根が垂直に立設されている。自転羽根は、風を受けると、風向きに合わせて自転しながら水平回転板を回転させる。水平回転板が回転すると、回転駆動軸が回転し、発電機が発電する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−５２６６９号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に記載の風力発電装置は、風向きの変化に迅速に対応し、風向きに合わせて自転羽根を自転させる機構が複雑である。
本考案の目的は、風向きの変化に迅速に対応するための機構が単純な風力発電装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本考案の風力発電装置は、
垂直に延びる中心軸と、
中心部が前記中心軸に固定された上部平板および下部平板と、当該上部平板と当該下部平板の間に設置されており、前記中心軸から放射状に延び、等角度間隔で配置された複数の羽根とを有し、風を受けると水平に回転し、前記中心軸を回転させる羽根車と、
下側に開口部を有し、当該開口部に前記中心軸の上端部が挿入されており、前記中心軸を回転の中心として回転可能である筒と、
風向きに応じて前記筒を回転させる風向き調整部と、
前記筒の側面の下部に固定された半円形の天板と、当該天板の外周に固定された側板とを有し、前記羽根車に接触しない状態で前記羽根車の外周の半分を覆うカバーと、
前記中心軸が回転するとき発電する発電機と、
を備えることを特徴とする。
【０００６】
好ましくは、本考案の風力発電装置は、
前記風向き調整部が、前記筒に取り付けられたＬ字形状の風受板を備え、
前記風受板が風に応じて前記筒を回転させる、
ことを特徴とする。
【０００７】
好ましくは、本考案の風力発電装置は、
前記風向き調整部が、
前記筒を回転させる第１のギアと、
前記第１のギアと噛み合う第２のギアと、
前記第２のギアを駆動するモータと、
風を受けると、風の方向を向く風向計と、
前記風向計の角度変位を検知する回転角度センサと、
前記回転角度センサによって検知された角度変位に応じて前記モータを制御し、前記筒を回転させる制御部と、
を備えることを特徴とする。
【考案の効果】
【０００８】
本考案によれば、風向きの変化に迅速に対応するための機構を単純化することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本考案の第１の実施形態に係る風力発電装置の構造の一例を示す正面図である。
【図２】風力発電装置のフレームの構造の一例を示す図である。
【図３】図１のＡ−Ａ線断面図であり、羽根とカバー側面の構造の一例を示す。
【図４】図１のＢ−Ｂ線断面図であり、カバーと羽根車の関係の一例を示す。
【図５】天板の半円切り口と風受板とのなす角度の一例を示す図である。
【図６】風力発電装置の上面図であり、風受板とカバーの関係の一例を示す。
【図７】図１のＣ−Ｃ線断面図であり、発電機駆動部の構造の一例を示す。
【図８】本考案の第２の実施形態に係る風力発電装置の構造の一例を示す正面図である。
【図９】図８のＤ−Ｄ線断面図である。
【考案を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しつつ、本考案の実施形態に係る風力発電装置について詳細に説明する。なお、実施形態を説明する全図において、共通の構成要素には同一の符号を付し、繰り返しの説明を省略する。
【００１１】
図１は、本考案の第１の実施形態に係る風力発電装置１の構造の一例を示す正面図である。図２は、風力発電装置１のフレームの構造の一例を示す。
風力発電装置１のフレームは、環状の下フレーム部材１０と中フレーム部材２０と上フレーム部材３０とが、垂直に延びる４本の四角柱４０でつながれた構造である。下フレーム部材１０の環の内側では、２本の平行な角棒１１、１２と２本の平行な角棒１３、１４とが交差しており、これらが交差する中央部に下パネル１１０と軸受１１１が取り付けられている。上フレーム部材３０の環の内側でも、２本の平行な角棒３１、３２と２本の平行な角棒３３、３４とが交差しており、これらが交差する中央部に上パネル２１０と軸受２１１が取り付けられている。また、対向する２本の四角柱４０には下フレーム部材１０と中フレーム部材２０との間に中パネル１２０が固定されている。
風力発電装置１のフレームは、例えば地面４００に設置される。４本の四角柱４０の接地部４１は地面４００に接する。
【００１２】
図１に示すように、下フレーム部材１０と中フレーム部材２０との間に２つの発電機１５０が配置されており、中フレーム部材２０と上フレーム部材３０との間には羽根車２５０が配置されている。２つの発電機１５０は、２本の四角柱４０に固定された中パネル１２０に取り付けられている。
羽根車２５０は風を受けると水平に回転する。この回転が２つの発電機１５０に伝えられ、発電機１５０が発電する。
【００１３】
上フレーム部材３０に固定された軸受２１１は、筒２１２を回転可能に保持する。筒２１２の横断面は円形である。筒２１２は下側に開口部を有し、その開口部に軸受２１３を備える。
下フレーム部材１０の中央の下パネル１１０から筒２１２の内側まで、中心軸２３０が垂直に延びる。中心軸２３０の上部と下部は軸受２１３と軸受１１１によって回転可能に保持されている。
羽根車２５０は、下部平板２５２と、上部平板２５３と、それらの間に設置された８枚の羽根２６０とで構成される。下部平板２５２と上部平板２５３の中心部は中心軸２３０に固定されている。羽根２６０は、図３に示すように、中心軸２３０から放射状に延び、等角度間隔で配置される。羽根車２５０は中心軸２３０を回転の中心として回転可能である。
なお、下部平板２５２と上部平板２５３は、外周が円形または八角形等の平板である。また、羽根２６０は８枚に限らず適切な枚数を設置することができる。
【００１４】
上述したように、筒２１２は、上フレーム部材３０に固定された軸受２１１によって回転可能に保持されており、その開口部の軸受２１３に中心軸２３０の上端部が挿入されている。このため、筒２１２も中心軸２３０を回転の中心として中心軸２３０の周りを回転することができる。
筒２１２の側面の下部には、カバー２７０の天板２７１が固定されている。カバー２７０は、天板２７１と側板２７２とで構成される。天板２７１は中心角が１８０°の半円形であり、その外周に側板２７２が固定されている。天板２７１の半径は、下部平板２５２および上部平板２５３の半径よりも大きい。カバー２７０の側板２７２と天板２７１は、図３と図４に示すように、羽根車２５０に接触しない状態で羽根車２５０の外周の半分を覆う。カバー２７０は風を遮り、羽根車２５０の半数に風が当たらなくするためのものである。
【００１５】
図１に示すように、筒２１２の天井には軸２８０が固定される。軸２８０には、Ｌ字形状の風受板２８１が取り付けられている。図５に示すように天板２７１の半円切り口と風受板２８１とのなす角度はａである。
風受板２８１は、風の向きに合せて回転する。筒２１２とカバー２７０も、風受板２８１とともに回転する。一方、カバー２７０には、風によって風受板２８１の回転方向と逆の方向に回転させる力が働く。風向きが一定であるとき、図６に示すように、風受板２８１の受ける力とカバー２７０を回転させる力とが釣り合った状態で風受板２８１とカバー２７０は静止する。このため、風受板２８１により、風の向きに合せてカバー２７０の位置を制御することができる。
軸２８０の下端と筒２１２の上部にはセレーションまたはスプラインが加工されており、角度ａを変更することができる。例えば、風力発電装置１の設置されている場所における平均風速の風が吹いているときに天板２７１の半円切り口が風の流れに対して平行となるように角度ａを決めればよい。
なお、風受板２８１は、風向きに応じてカバー２７０を回転させる風向き調整部の一例である。
【００１６】
図７は、図１のＣ−Ｃ線断面図であり、発電機駆動部の構造の一例を示す。
下フレーム部材１０と中フレーム部材２０との間に２つの発電機１５０が配置されている。発電機駆動部は、羽根車２５０とともに中心軸２３０が回転するとき、２つの発電機１５０の回転子を回転させ、発電機１５０に発電させる。
発電機駆動部は、スプロケット１５１と、スプロケット１２１と、チェーン１２２とで構成される。各発電機１５０の回転子の上端部にはスプロケット１５１が取り付けられており、中心軸２３０には各スプロケット１５１に対応するスプロケット１２１が取り付けられている。各スプロケット１５１とそれに対応するスプロケット１２１とは、同一の水平面上に位置し、チェーン１２２を介して連動する。
なお、図１と図７には２個の発電機１５０が配置された例を示したが、これに限らず、例えば４個の発電機を配置してもよく、設置することができる発電機の台数に制限はない。
【００１７】
図８は、本考案の第２の実施形態に係る風力発電装置２の構造の一例を示す。また、図９は、図８のＤ−Ｄ線断面図である。
風力発電装置２は、第１の実施形態に係る風力発電装置１と風向き調整部の構成が異なる。風力発電装置２の風向き調整部は、第１のギア２９０と、モータ２９１と、第２のギア２９２と、風向計２９３と、回転角度センサ２９４と、コントローラ２９５とで構成される。
第１のギア２９０は、筒２１２の天井の軸２８０に取り付けられており、軸２８０を回転の中心として筒２１２を回転させる。
モータ２９１と、風向計２９３と、回転角度センサ２９４と、コントローラ２９５とは上フレーム部材３０に固定されている。第１のギア２９０は、モータ２９１によって駆動される第２のギア２９２と噛み合っている。
コントローラ２９５は制御盤２９６とバッテリー２９７とで構成される。２つの発電機１５０で発電された電力の一部はコントローラ２９５に供給され、バッテリー２９７に蓄えられる。バッテリー２９７は、モータ２９１と回転角度センサ２９４と制御盤２９６の電源として使用される。
回転角度センサ２９４とカバー２７０とは、羽根車２５０が効率よく回転するために最適な状態に初期設定される。風向計２９３は、風を受けると、風の方向を向く。回転角度センサ２９４は風向計２９３の動き（角度変位）を検知する。制御盤２９６は、回転角度センサ２９４によって検知された角度変位に応じてモータ２９１を制御し、第１のギア２９０とともに筒２１２を回転させ、カバー２７０を羽根車２５０が効率よく回転する位置まで回転させる。
【００１８】
以上説明したように、本考案によれば、風向きの変化に迅速に対応するための機構を単純化することができる。
【符号の説明】
【００１９】
１、２…風力発電装置、１０…下フレーム部材、１１、１２、１３、１４…下フレーム部材の環の内側の角棒、２０…中フレーム部材、３０…上フレーム部材、３１、３２、３３、３４…上フレーム部材の環の内側の角棒、４０…四角柱、４１…接地部、１１０…下パネル、１１１…軸受、１２０…中パネル、１２１…スプロケット、１２２…チェーン、１５０…発電機、１５１…スプロケット、２１０…上パネル、２１１…軸受、２１２…筒、２１３…軸受、２３０…中心軸、２５０…羽根車、２５２…下部平板、２５３…上部平板、２６０…羽根、２７０…カバー、２７１…天板、２７２…側板、２８０…軸、２８１…風受板、２９０…第１のギア、２９１…モータ、２９２…第２のギア、２９３…風向計、２９４…回転角度センサ、２９５…コントローラ、２９６…制御盤、２９７…バッテリー、４００…地面
【図１】
0003181315.tif 000003
【図２】
0003181315.tif 000004
【図３】
0003181315.tif 000005
【図４】
0003181315.tif 000006
【図５】
0003181315.tif 000007
【図６】
0003181315.tif 000008
【図７】
0003181315.tif 000009
【図８】
0003181315.tif 000010
【図９】
0003181315.tif 000011