(57)【要約】【課題】簡易で、かつ少ない力で風力発電装置の停止または減速を行うことができる風力発電用ディスクブレーキおよびそれを備えた風力発電装置を提供することである。【解決手段】本発明に係る風力発電用ディスクブレーキ５００においては、アクチュエータ８００の後退動作によりワイヤ７００に張力が加わり、複数の巻取りローラ５１０，５２０により一組のレバー５０１，５０２が閉じられる。それにより、一組のレバー５０１，５０２の一端に保持されたパッド５３０，５３１が回転ディスクの表裏面を挟持することができる。【選択図】図１
2008128002.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
風車を用いて発電を行なう風力発電装置のシャフトに設けられた回転ディスクを挟持することにより回転運動エネルギーを低減させる風力発電用ディスクブレーキであって、
前記回転ディスクを挟持するように設けられた一対のパッドと、
複数の薄板部材を並列配設して形成されるとともに開閉自在に設けられた一対のレバーと、
前記一対のレバーの複数の薄板部材の間に設けられた複数の巻取りローラと、
前記複数の巻取りローラに張架されるワイヤと、を備え、
前記一対のレバーの一端側に前記一対のパッドが設けられ、他端側に前記複数の巻取りローラが設けられ、前記複数の巻取りローラに張架されるワイヤにより前記一対のパッド間の距離が調整されることを特徴とする風力発電用ディスクブレーキ。
【請求項２】
前記一対のパッド間の距離を大きくする方向に付勢するバネ部材をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の風力発電用ディスクブレーキ。
【請求項３】
前記複数の巻取りローラは、
前記複数の薄板部材の間隙に少なくとも１個以上設けられたことを特徴とする請求項１または２記載の風力発電用ディスクブレーキ。
【請求項４】
アクチュエータをさらに備え、
前記アクチュエータは、
前記ワイヤの両端を結束して進退動作を行なうことにより、前記一対のレバーの開閉動作が行われ、前記一対のパッド間の距離を制御することが可能なことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の風力発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風車を用いて発電を行なう風力発電装置のシャフトに設けられた回転ディスクの表裏面を挟持することにより回転運動エネルギーを低減させる風力発電用ディスクブレーキおよびそれを備えた風力発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、風力発電装置については、様々な風力発電装置が研究開発されている。例えば、特許文献１には、羽根回りの風の流れを整え、羽根の回転を安定させることができる垂直軸型風力発電装置について開示されている。
【０００３】
特許文献１記載の垂直軸型風力発電装置においては、簡易なコンクリートで基礎が形成されている。回転軸は直立状態を保ち、周縁部に沿って複数個配置された羽根により風力発電の動力が生み出される。羽根の上下端には、羽根の回りの風の流れを整える整流板が設けられている。
【０００４】
また、筒状体の内部空間に回転軸を位置させ、上下内面に位置する軸受によって回転軸を回動自在に支持している。部材支持用枠体は、基礎の適所に固定され、筒状体の下端部を保持している。それにより、羽根回りの風の流れを整え、羽根の回転を安定させることができる。
【特許文献１】特開２００５−６１２１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
また、本発明の比較となる風力発電装置における風力発電用ディスクブレーキ９００について以下説明する。
【０００６】
図４は、風力発電用ディスクブレーキ９００を説明するための模式図である。
【０００７】
図４に示すように、風力発電用ディスクブレーキ９００は、ブレーキスタンド９０１、アーム９０２、ロッド９０３、金具９０４、カム金具９０５、レバー９０６、パッド固定用具９０７、パッド９０８、プレート９０９およびバネリターン９１０で構成されている。
【０００８】
ブレーキスタンド９０１は、風車取り付け用ポール等の固定フレームにボルト等で固定されるものとする。アーム９０２はブレーキスタンド９０１の内側に曲面加工されており、図中Ａ点を支点に自由に回転できるように形成されている。
【０００９】
パッド９０８はパッド固定用金具９０７に接着され、一体化されているものとする。パッド固定用金具９０７は、ピン９１１を介してアーム９０２上を自在に回転可能となっており、パッド９０８は、回転ディスク９１２に対してブレーキ開放時の隙間ａを保つためにプレート９０９で拘束されている。なお、回転ディスク９１２は別途風車の回転軸に取り付けられている。アーム９０２には、ロッド９０３がねじ込まれて固定ナットで固定され、ロッド９０３の先端Ｂ点でアーム９０２と接点を持って接触している。
【００１０】
ロッド９０３の他端には、金具が取り付けられ、ピン９１５を介してカム金具９０５に回転自在に回転できるものとする。
【００１１】
本ディスクブレーキ９００は、レバー９０６の先端Ｃ点を矢印方向に手動等にて力を加えることにより、アーム９０２およびレバー９０６の支点によるテコの倍力作用にて、パッド９０８で回転ディスク９１２を両面から挟み込み、摩擦力で風車の回転軸を制動停止する。レバー９０６の力を緩めると、バネリターン９１０によりブレーキ力は開放される。
【００１２】
しかしながら、従来の風力発電装置の風力発電用ディスクブレーキ９００においては、機械加工部品が多いため、製品コストが高価となる問題があった。また、回転ディスク９１２の回転を停止させることが可能なブレーキ力を得るために、大きな力が必要となっていた。すなわち、従来の風力発電用ブレーキディスク９００は、テコ作用による倍力でしか、ブレーキ力を得ることが出来なかった。さらに、ブレーキ解除時のパッドと回転ディスク間の隙間の安定確保が難しいという問題があった。
【００１３】
本発明の目的は、簡易で、かつ少ない力で風力発電装置の停止または減速を行うことができる風力発電用ディスクブレーキおよびそれを備えた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および効果】
【００１４】
（１）
本発明に係る風力発電用ディスクブレーキは、風車を用いて発電を行なう風力発電装置のシャフトに設けられた回転ディスクを挟持することにより回転運動エネルギーを低減させる風力発電用ディスクブレーキであって、回転ディスクを挟持するように設けられた一対のパッドと、複数の薄板部材を並列配設して形成されるとともに開閉自在に設けられた一対のレバーと、一対のレバーの複数の薄板部材の間に設けられた複数の巻取りローラと、複数の巻取りローラに張架されるワイヤと、を備え、一対のレバーの一端側に一対のパッドが設けられ、他端側に複数の巻取りローラが設けられ、複数の巻取りローラに張架されるワイヤにより一対のパッド間の距離が調整されるものである。
【００１５】
本発明に係る風力発電用ディスクブレーキにおいては、ワイヤに張力が加えられ、一対のレバーの他端側にもうけられた巻取りローラが接近し、一組のレバーが閉じられる。それに伴って、一組のレバーの一端に保持された一対のパッドの距離が縮まり、回転ディスクの外周部における表裏面が挟持される。
【００１６】
この場合、容易な構成で、かつわずかな回転ディスクをパッドにより挟持させることができるので、摩擦力により回転ディスクの回転速度を低減または回転を停止させることができる。
【００１７】
また、一組のレバーが、複数の薄板部材から形成されるため、この薄板部材をプレス加工等の容易な工程により形成することができる。したがって、強度および剛性を維持しつつ、コスト削減を図ることができる。
【００１８】
（２）
風力発電用ディスクブレーキは、一対のパッド間の距離を大きくする方向に付勢するバネ部材をさらに含んでもよい。
【００１９】
ワイヤが緩んだ場合、バネ部材により一組のレバーが開動作を行なう。それにより、一組のレバーの一端に保持されたパッドを回転ディスクの表裏面から離間させることができる。その結果、容易な構成で、かつわずかな回転ディスクをパッドにより挟持および開放させることができるので、摩擦力により回転ディスクの回転速度を低減または回転を停止させたり、摩擦力を付与せず、回転ディスクを回転させて風力発電を行なわせたり制御を行なうことができる。
【００２０】
（３）
複数の巻取りローラは、複数の薄板部材の間隙に少なくとも１個以上設けられてもよい。
【００２１】
この場合、複数の巻取りローラが間隙に複数設けられることにより、個々の巻取りローラに掛かる負荷が低減される。したがって、一組のレバーの開閉動作において、個々の薄板部材にかける負荷を低減することができる。
【００２２】
（４）
風力発電装置は、請求項１から請求項３のいずれか１項における風力発電用ディスクブレーキを備え、風力発電用ディスクブレーキは、アクチュエータをさらに備え、アクチュエータは、ワイヤの両端を結束して進退動作を行なうことにより、一対のレバーの開閉動作が行われ、一対のパッド間の距離を制御することが可能であってもよい。
【００２３】
この場合、アクチュエータにより風力発電装置の回転ディスクの回転を停止、または回転速度の制動を行なうことができるため、遠隔操作等によりアクチュエータを制御することで、風力発電装置の遠隔操作が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明に係る風力発電用ディスクブレーキ５００の全体概要について図面を用いて説明を行なう。
【００２５】
（一実施の形態）
図１は、本実施の形態にかかる風力発電用ディスクブレーキ５００が風力発電装置６００に取り付けられた状態を示す模式的斜視図である。
【００２６】
図１に示すように風力発電用ディスクブレーキ５００は、風力発電装置６００の主柱２００に固定部材３００を介して保持されている。風力変電用ディスクブレーキ５００の一端側は、発電に用いる回転力を伝達するためのシャフト４００に取り付けられた回転ディスク４１０の表裏面を挟持できるように配設される。
【００２７】
また、風力発電用ディスクブレーキ５００の他端側には、アクチュエータ８００が配設される。このアクチュエータ８００と風力発電用ディスクブレーキ５００との関係については後述する。
【００２８】
図２に示す風力発電用ディスクブレーキ５００は、一組のレバー５０１，５０２、支持シャフト５０３、一対のブレーキプレート５１０，５１１、一対のパッド５３０，５３１、一組のローラ巻取り部材５２０，５２１、バネコイル５１２、ピンバネ受け５１３を含む。
【００２９】
図１に示すように、一組のレバー５０１，５０２はそれぞれ複数の薄板を所定の間隙を設けて並列配置させたもの（図１参照）であり、レバー５０１の複数の薄板の間隙にレバー５０２の複数の薄板が挿入され、レバー５０２の複数の薄板の間隙にレバー５０１の複数の薄板が挿入される。
【００３０】
それらの一組のレバー５０１，５０２は、支持シャフト５０３により枢支され、支持シャフト５０３により、固定部材３００に固定される。
【００３１】
一対のブレーキプレート５１０，５１１は、一組のレバー５０１，５０２の一端にボルト５５０，５５１により回動可能に固定される。そして、一対のブレーキプレート５１０，５１１に一対のパッド５３０，５３１が配設される。
【００３２】
この一対のブレーキプレート５１０，５１１は、一組のレバー５０１，５０２が開閉動作をするに従い、連動して一対のパッド５３０，５３１が回転ディスク４１０の表裏面と平行に対向するよう回動する。すなわち、一対のブレーキプレート５１０，５１１は、一組のレバー５０１，５０２の一端にボルトにより一点支持されることにより、常に回転ディスク４１０の表裏面と平行になるように保持される。
【００３３】
一組のレバー５０１，５０２には、支持シャフト５０３を軸として一対のブレーキプレート５１０，５１１とは逆の対象位置にピンバネ受け５１３が設けられる。ピンバネ受け５１３は、一組のレバー５０１，５０２の両方に対向して設けられ、ピンバネ受け５１３の間にバネコイル５１２が設けられる。このバネコイル５１２は、一組のレバー５０１，５０２を開の方向に付勢する働きを有する。
【００３４】
また、一組のレバー５０１，５０２の開きを制限するために、固定部材３００にボルト５６０，５６１が設けられている。具体的には、一組のレバー５０１，５０２が制限開度まで到達した場合、一組のレバー５０１，５０２の開方向の外面にボルト５６０，５６１が当接することにより、それ以上開かないように設計されている。
【００３５】
次に、一組のレバー５０１，５０２の他端について図３を用いて説明する。図３は、一組のレバー５０１，５０２を側方から見た模式図である。
【００３６】
図３に示すように、レバー５０１は複数の薄板部材５０１ａ〜５０１ｅからなる。一方、レバー５０２は複数の薄板部材５０２ａ〜５０２ｆからなる。
【００３７】
この複数の薄板部材５０１ａ〜５０１ｅの各間には、スペーサ５８１ａ〜５８１ｄが挿入され、所定の間隙が形成される。また、同様に、複数の薄板部材５０２ａ〜５０２ｆの各間には、スペーサ５８２ａ〜５８２ｅが挿入され、所定の間隙が形成される。
【００３８】
一組のレバー５０１，５０２の他端側の各間隙に、ローラ巻取り部材５２０，５２１が嵌挿される。ローラ巻取り部材５２０は、ローラ巻取り部材５２０ａ〜５２０ｄからなり、ボルト５９１により軸支され、ボルト５９１はナット５９２により締結される。同様に、ローラ巻取り部材５２１は、ローラ巻取り部材５２１ａ〜５２１ｅからなり、ボルト５９５により軸支され、ボルト５９５はナット５９６により締結される。
【００３９】
この構成により、ローラ巻取り部材５２０，５２１は、ボルト５９１，５９５に軸支されて回動可能に設けられているので、定滑車の機能を有することとなる。
【００４０】
図２および図３に示すように、ローラ巻取り部材５２０，５２１には、ワイヤ７００が取り付けられる。まず、ワイヤ７００の一端が、後述するアクチュエータ８００の伸縮部に取り付けられる。ワイヤ７００は、ローラ巻取り部材５２１ａ、５２０ａ、５２１ｂ、５２０ｂ、５２１ｃ、５２０ｃ、５２１ｄ、５２０ｄ、５２１ｅの順に巻張されている。そして、ワイヤ７００の他端は、後述するアクチュエータ８００の伸縮部に取り付けられる。すなわち、ワイヤ７００の両端がアクチュエータ８００の伸縮部（以下、ロッドと呼ぶ）に結束されて取付けられている。
【００４１】
次に、アクチュエータ８００について説明する。アクチュエータ８００は、風力発電装置６００に固設されている。
【００４２】
アクチュエータ８００のロッドが縮むように作動した場合、ロッドに取り付けられたワイヤ７００に張力が加わり、ローラ巻取り部材５２０，５２１の働きにより一組のレバー５２０，５２１の間隔が狭くなり、ワイヤ７００が巻き取られる。
【００４３】
この場合、一組のレバー５２０，５２１が閉動作を行なう状態と等しくなり、一対のブレーキプレート５１０，５１１に設けられた一対のパッド５３０，５３１が回転ディスク４１０に接触する。その結果、摩擦力により回転ディスク４１０の回転速度が低減または回転が停止され、シャフト４００の回転速度が低減または回転が停止される。その結果、風力発電装置６００の発電が低下または停止される。
【００４４】
一方、アクチュエータ８００のロッドが延びるように作動した場合、ロッドに取り付けられたワイヤ７００の張力が緩み、バネコイル５１２の付勢力により、一組のレバー５２０，５２１の間隔が広くなり、ワイヤ７００が伸ばされる。
【００４５】
この場合、一組のレバー５２０，５２１が開動作を行なうことにより、一対のブレーキプレート５１０，５１１に設けられた一対のパッド５３０，５３１が回転ディスク４１０から離間し、離れる。
【００４６】
その結果、風力エネルギーにより風力発電装置６００の風車が回転すれば、回転ディスク４１０の回転が開始され、シャフト４００および回転ディスク４１０が回転する。
【００４７】
以上のように、本発明に係る風力発電用ブレーキ５００においては、アクチュエータ８００のロッドが縮む動作によりワイヤ７００に張力が加わり、複数の巻取りローラ５１０，５２０により一組のレバー５０１，５０２の開閉動作が行なわれる。それにより、一組のレバー５０１，５０２の一端に保持されたパッド５３０，５３１を回転ディスク４１１の表裏面を挟持または表裏面から離間させることができる。
【００４８】
一方、アクチュエータ８００のロッドが延びる動作によりワイヤ７００が緩み、バネコイル５１２により一組のレバー５０１，５０２が開動作を行なう。それにより、一組のレバー５０１，５０２の一端に保持されたパッド５３０，５３１を回転ディスク４１１の外周部の表裏面から離間させることができる。その結果、容易な構成で、かつわずかな回転ディスク４１１をパッド５３０，５３１により挟持および開放させることができるので、摩擦力により回転ディスク４１１の回転速度を低減または回転を停止させたり、摩擦力を付与せず、回転ディスク４１１を回転させて風力発電を行なわせたり制御を行なうことができる。
【００４９】
このように、容易な構成で、かつわずかな回転ディスク４１１をパッド５３０，５３１により挟持させることができるので、摩擦力により回転ディスク４１１の回転速度を低減または回転を停止させることができる。
【００５０】
また、一組のレバー５０１，５０２が、複数の薄板部材から形成されるため、この薄板部材をプレス加工等の容易な工程により形成することができるため、強度および剛性を維持しつつ、コスト削減を図ることができる。
【００５１】
さらに、アクチュエータ８００により風力発電装置６００の回転ディスク４１１の停止を制動することができるため、遠隔操作等によりアクチュエータ８００のロッドの進退動作を制御することで、風力発電装置６００の風車の回転に対して遠隔操作が可能となる。
【００５２】
なお、本実施の形態においては、複数の薄板部材５０１ａ〜５０１ｅの各間隙にローラ巻取り部材５２０が１個ずつ挿入された状態について説明したが、これに限定されず、複数個、またはそれぞれの間隙において個数を変えて挿入してもよい。また、複数の薄板部材５０２ａ〜５０２ｆの間隙においても同様に、複数個、またはそれぞれの間隙において個数を変えて挿入してもよい。
【００５３】
上記の実施の形態においては、風力発電用ディスクブレーキ５００が風力発電用ディスクブレーキに相当し、風力発電装置６００が風力発電装置に相当し、シャフト４００がシャフトに相当し、回転ディスク４１１が回転ディスクに相当し、パッド９０８が一対のパッドに相当し、複数の薄板部材５０１ａ〜５０１ｅおよび５０２ａ〜５０２ｆが複数の薄板部材に相当し、レバー９０６が一対のレバーに相当し、ローラ巻取り部材５２０，５２１が複数の巻取りローラに相当し、ワイヤ７００がワイヤに相当し、アクチュエータ８００がアクチュエータに相当し、バネコイル５１２がバネ部材に相当する。
【００５４】
本発明は、上記の好ましい実施の形態に記載されているが、本発明はそれだけに制限されない。本発明の精神と範囲から逸脱することのない様々な実施形態が他になされることは理解されよう。さらに、本実施形態において、本発明の構成による作用および効果を述べているが、これら作用および効果は、一例であり、本発明を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本実施の形態にかかる風力発電用ディスクブレーキが風力発電装置に取り付けられた状態を示す模式的斜視図
【図２】風力発電用ディスクブレーキを説明する正面図
【図３】風力発電用ディスクブレーキを説明する側面図
【図４】比較例となる風力発電用ディスクブレーキ
【符号の説明】
【００５６】
４００  シャフト
４１１  回転ディスク
５００  風力発電用ディスクブレーキ
５１２  バネコイル
５０１ａ〜５０１ｅ，５０２ａ〜５０２ｆ  複数の薄板部材
５２０，５２１  ローラ巻取り部材
６００  風力発電装置
７００  ワイヤ
８００  アクチュエータ
９０６  レバー
９０８  パッド
【図１】
2008128002.tif 000003
【図２】
2008128002.tif 000004
【図３】
2008128002.tif 000005
【図４】
2008128002.tif 000006