(57)【要約】【課題】通常の風力で効率良く回転するが、強風時等には回転を抑えあるいは停止し、通常の風力に戻るともとの効率良い回転を回復することができ、しかも、これを電気的な制御や人手によらずに実現することができる垂直軸型風車のブレーキシステムを提供する。【解決手段】風力浮上体１０が備えられている。この風力浮上体１０は、羽根車２と一体回転すると共に、羽根車２に対し上下方向に相対移動できるように備えられ、かつ、受けた風の力で上向きの力を受け、一定風速を越えると上昇し、一定風速以下になると下降するようになされている。そして、風力浮上体１０の上昇によって係合し合い、羽根車の回転を減速するブレーキ手段１０ｂ，１４が備えられている。【選択図】　　　図１
2004124770.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転自在に備えられた羽根車と、
羽根車と一体回転すると共に、羽根車に対し上下方向に相対移動できるように備えられ、かつ、受けた風の力で上向きの力を受け、一定風速を越えると上昇し、一定風速以下になると下降する風力浮上体と、
風力浮上体の上昇によって係合し合い、羽根車の回転を減速するブレーキ手段と
が備えられていることを特徴とする垂直軸型風車のブレーキシステム。
【請求項２】
回転自在でかつ昇降自在に備えられた羽根車と、
羽根車と一体回転すると共に、羽根車と一体的に昇降するように備えられ、かつ、受けた風の力で上向きの力を受け、一定風速を越えると羽根車と共に上昇し、一定風速以下になると羽根車と共に下降する風力浮上部と、
風力浮上部及び羽根車の上昇によって係合し合い、羽根車の回転を減速するブレーキ手段と
が備えられていることを特徴とする垂直軸型風車のブレーキシステム。
【請求項３】
前記ブレーキ手段が摩擦ブレーキ手段からなる請求項１又は２に記載の垂直軸型風車のブレーキシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、垂直軸型風車のブレーキシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術及び課題】
例えば、小型風力発電機に用いられるサボニウス型などの垂直軸型風車では、従来より、強風時の過回転を防ぐための種々の手段が提供されている。
【０００３】
しかしながら、通常の風力で効率良く回転するが、強風時等には回転を抑えあるいは停止し、通常の風力に戻るともとの効率良い回転を回復することができ、しかも、これを電気的な制御や人手によらずに実現することができるようになされたものは提供されていない。
【０００４】
本発明は、かかる背景において、それを実現することができる垂直軸型風車のブレーキシステムを提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題は、回転自在に備えられた羽根車と、
羽根車と一体回転すると共に、羽根車に対し上下方向に相対移動できるように備えられ、かつ、受けた風の力で上向きの力を受け、一定風速を越えると上昇し、一定風速以下になると下降する風力浮上体と、
風力浮上体の上昇によって係合し合い、羽根車の回転を減速するブレーキ手段と
が備えられていることを特徴とする垂直軸型風車のブレーキシステムによって解決される。
【０００６】
このシステムでは、一定風速以下では、風力浮上体は下降状態にあってブレーキ手段は働かず、そのため羽根車は効率良く回転を行う。そして、一定風速を越えると風力浮上体は受けた風の力で上昇し、ブレーキ手段が働いて羽根車の回転が減速され、羽根車は回転を抑えられあるいは回転を停止する。更に、一定風速以下になると、風力浮上体は下降しブレーキ手段は働かなくなり、そのため羽根車は風力で効率良く回転を行う。こうして、通常の風力で効率良く回転するが、強風時等には回転を抑えあるいは停止し、通常の風力に戻るともとの効率良い回転に回復する動作が実現される。
【０００７】
しかも、風の力の大きさによって自ら上昇したり下降したりする風力浮上体でそれを実現するものであるから、上記の動作を、電気的な制御や人手によらずに実現することができる。
【０００８】
加えて、風力浮上体は羽根車に対し、上下方向に相対移動できるように備えられ、風力浮上体は羽根車を昇降させることなく昇降を行うことができるようになされているから、羽根車の回転を発電機等に伝えるための機構の複雑化を回避することができる。
【０００９】
また、上記の課題は、回転自在でかつ昇降自在に備えられた羽根車と、
羽根車と一体回転すると共に、羽根車と一体的に昇降するように備えられ、かつ、受けた風の力で上向きの力を受け、一定風速を越えると羽根車と共に上昇し、一定風速以下になると羽根車と共に下降する風力浮上部と、
風力浮上部及び羽根車の上昇によって係合し合い、羽根車の回転を減速するブレーキ手段と
が備えられていることを特徴とする垂直軸型風車のブレーキシステムによっても同様にして解決される。
【００１０】
しかも、羽根車は昇降自在に備えられ、風力浮上体は羽根車と一体的に昇降するように備えられているから、羽根車への風力浮上体の組み込みを簡素な構造で実現することができる。
【００１１】
上記の各ブレーキシステムにおいて、ブレーキ手段には、例えば摩擦ブレーキ手段を用いることができる。特に、後者のブレーキシステムにおいて、ブレーキ手段として摩擦ブレーキ手段を用いる場合は、強風時に風力浮上体と羽根車の協働によってブレーキを効果的に効かすことができ、また、強風時から通常風への風速低下において、ブレーキを感度良く解除することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１３】
図１に示す第１実施形態の垂直軸型風車１はサボニウス型風車で、その羽根車２は、図２（イ）に示すように、上下の円板３，４間に２つの半円弧状翼５，５が中心を偏心させて備えられているもので、上円板３の中心部から上回転軸６が上方に突出すると共に、下円板４の中心部から下回転軸７が下方に突出し、図１に示すように、上回転軸６が上支持部８に回転自在に支持されると共に、下回転軸７が下支持部９に回転自在に支持されることで、風力によって回転するようになされている。
【００１４】
そして、羽根車２の上回転軸６には、上支持部８と上円板３との間に、下向きコーン状の風力浮上体１０が備えられている。この風力浮上体１０は、図２（ロ）に示すように、中心部に軸孔１０ａを備え、そこに上回転軸６が通され、玉１１…と溝１２…，１３…によって、羽根車２と一体に回転するが、羽根車２に対し、上円板３と上支持部８との間で上下方向に相対移動できるように備えられており、受けた風の力で上向きの力を受けるが、常時は自重によって、その下端が羽根車２の上円板３上に支承された状態となっている。
【００１５】
また、風力浮上体１０の上面１０ｂは平坦面からなっていて、それと対向するように上支持部８の下面にはブレーキパッド１４が設けられ、これら平坦面１０ａとブレーキパッド１４で摩擦ブレーキ手段を構成している。なお、１５は発電部である。
【００１６】
この風車１では、水平方向からの風によって、羽根車２と風力浮上体１０とが一体回転をして発電を行うが、図３（イ）に示すように、風Ｗが通常の強さの風であれば、風力浮上体１０は、自重によってその下端を羽根車２の上円板３上に支承させた状態で、羽根車２と一体回転する。
【００１７】
しかし、風Ｗの速度が高くなって強風になると、図３（ロ）に示すように、風力浮上体１０は、風Ｗによって受ける上向きの力が自重を上回って上昇し、その上面平坦面１０ａがブレーキパッド１４に押し付けられ、動摩擦力によって羽根車２の回転が抑えられる。風Ｗの力が強ければ強いほどブレーキパッド１４への押し付け力が大きくなり、ブレーキが強く効いてくる。このブレーキ力によって、羽根車２は、強風中に回転を停止してしまうようにしてもよいし、風速に見合う回転速度よりも低い速度で回転を維持するようにしてもよい。後者の場合には、強風時にも発電を継続することができる。
【００１８】
そして、風Ｗの速度が低くなると、図３（ハ）に示すように、風力浮上体１０は、風Ｗによって受ける上向きの力を自重が上回って下降していき、その上面平坦面１０ａがブレーキパッド１４から離れる。これにより、羽根車２は、ブレーキを解除され、再び効率良く回転していく。
【００１９】
このように、上記のようなブレーキシステムを採用することによって、通常の風力で効率良く回転するが、強風時等には回転を抑えあるいは停止し、通常の風力に戻るともとの効率良い回転を回復することができる垂直軸型風車１を実現することができる。しかも、風の力の大きさによって自ら上昇したり下降したりする風力浮上体１０でそれを実現するものであるから、電気的な制御や人手によらずにそのような垂直軸型風車１を実現することができる。
【００２０】
また、風力浮上体１０は羽根車２に対し、上下方向に相対移動できるように備えられ、風力浮上体１０は羽根車２を昇降させることなく昇降することができるようになされているから、羽根車２の回転を発電部１５に伝える機構になんらの改変も加える必要がない。
【００２１】
図４（イ）に示す第２実施形態の垂直軸型風車は、羽根車２が、回転自在であるのみならず、昇降も行いうるように備えられている。そして、風力浮上体１０は、羽根車２の上回転軸６と一体化されていて、羽根車２と一体回転すると共に、羽根車２と一体的に昇降を行うようになされている。
【００２２】
なお、この場合に、羽根車２と発電部１５との関係が問題となるが、本実施形態では、それに対し次のような構造で対応している。即ち、発電部１５の側には受け回転軸２０が備えられ、羽根車２の下回転軸７は、図４（ロ）に示すように、受け回転軸２０に設けられた軸孔２０ａに嵌合され、玉１７…と溝１８…，１９…によって、受け回転軸２０と回転軸７とは一体に回転するが、回転軸７は受け回転軸２０に対して軸方向に相対移動できるように備えられている。これにより、羽根車２の上昇により回転軸７が上昇しても、受け回転軸２０は上昇せず、発電部１５には普通に回転が伝えられて発電が行われる。その他は、概ね第１実施形態の垂直軸型風車と同様である。
【００２３】
この垂直軸型風車では、水平方向からの風によって、羽根車２と風力浮上体１０とが一体回転をして発電を行うが、図５（イ）に示すように、風Ｗが通常の強さの風であれば、風力浮上体１０と羽根車２は、それらの自重によって、上昇することなく一体回転をする。
【００２４】
しかし、風Ｗの速度が高くなって強風になると、図５（ロ）に示すように、風力浮上体１０と羽根車２は、風Ｗによって風力浮上体１０が受ける上向きの力が風力浮上体１０と羽根車２の自重を上回って上昇し、風力浮上体１０の上面平坦面１０ｂがブレーキパッド１４に押し付けられ、動摩擦力によって羽根車２の回転が抑えられる。風Ｗの力が強ければ強いほどブレーキパッド１４への押し付け力が大きくなり、ブレーキが強く効いてくる。特に、本実施形態では、風力浮上体１０のみならず羽根車２も上昇してブレーキパッド１４を押し付けるから、強風時にブレーキを効果的に効かすことができる。もちろん、第１実施形態の場合と同様に、このブレーキ力によって、羽根車２が強風中に回転を停止してしまうようにしてもよいし、風速に見合う回転速度よりも低い速度で回転を維持するようにしてもよい。後者の場合には、強風時にも発電を継続することができる。
【００２５】
そして、風Ｗの速度が低くなると、図５（ハ）に示すように、風力浮上体１０と羽根車２は、風力浮上体１０が風Ｗによって受ける上向きの力を風力浮上体１０と羽根車２の自重が上回って下降していき、風力浮上体１０の上面平坦面１０ｂがブレーキパッド１４から離れる。これにより、羽根車２は、ブレーキを解除され、再び効率良く回転していく。特に、本実施形態では、風力浮上体１０と羽根車２とが一体となって昇降するようになされているから、強風時から通常風への風速低下において、ブレーキを感度良く解除することができる。
【００２６】
このように、本実施形態のブレーキシステムを採用することによっても、通常の風力で効率良く回転するが、強風時等には回転を抑えあるいは停止し、通常の風力に戻るともとの効率良い回転を回復することができる垂直軸型風車を実現することができる。しかも、風の力の大きさによって上昇したり下降したりする風力浮上体１０でそれを実現するものであるから、電気的な制御や人手によらずにそのような垂直軸型風車を実現することができる。
【００２７】
また、羽根車２は昇降自在に備えられ、風力浮上体１０は羽根車２と一体的に昇降するように備えられているから、羽根車２への風力浮上体１０の組み込みを簡素な構造で実現することができる。
【００２８】
以上に、本発明の実施形態を示したが、本発明はこれに限られるものではなく、発明思想を逸脱しない範囲で、各種の変更が可能である。例えば、上記実施形態では、垂直軸型風車としてサボニウス型風車を用いた場合を示しているが、本発明は、その他各種の垂直軸型風車に広く適用することができるものである。また、風力浮上体１０として下向きコーン状をした特定構造のものを用いた場合を示しているが、要は、受けた風の力で上向きの力を受け、一定風速を越えると上昇し、一定風速以下になると下降するようなものであればよく、その形態に特段の制限はない。また、上記の実施形態では風力浮上体１０を羽根車２の上円板３と上支持部８との間に備えさせた場合を示しているが、風力浮上体の設置場所についても特段の制限はない。まだブレーキ手段の組み込み方についても各種形態が採用されてよいし、ブレーキ手段として、摩擦ブレーキ以外の例えば静止している回転可能な質量体と凹凸嵌合することにより、その質量体の慣性力によって回転を減速するようなブレーキ手段など、各種ブレーキ手段が採用されてよい。
【００２９】
【発明の効果】
本発明は、以上のとおりのものであるから、通常の風力で効率良く回転するが、強風時等には回転を抑えあるいは停止し、通常の風力に戻るともとの効率良い回転を回復することができ、しかも、これを電気的な制御や人手によらずに実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の垂直軸型風車を示す断面側面図である。
【図２】図（イ）は羽根車の斜視図、図（ロ）は図１のＩ−Ｉ線断面図である。
【図３】図（イ）〜図（ハ）はそれぞれ該風車の作動状態を示す断面側面図である。
【図４】図（イ）は第２実施形態の垂直軸型風車を示す断面側面図、図（ロ）は図（イ）のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図５】図（イ）〜図（ハ）はそれぞれ該風車の作動状態を示す断面側面図である。
【符号の説明】
１…サボニウス型風車（垂直軸型風車）
２…羽根車
１０…風力浮上体
１０ｂ…平坦面（ブレーキ手段）
１４…ブレーキパッド（ブレーキ手段）
【図１】
2004124770.tif 000003
【図２】
2004124770.tif 000004
【図３】
2004124770.tif 000005
【図４】
2004124770.tif 000006
【図５】
2004124770.tif 000007