(57)【要約】【課題】強風下でも破損することなくそれをかわせ、また、風力発電に用いる場合にも発電機を保護することができるサボニウス型風車を提供する。【解決手段】羽根車１に備えられた対の円弧状断面羽根３，３がそれぞれ、偏心位置から回転中心位置６の側に移動できるようになされている。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
羽根車に備えられた対の円弧状断面羽根がそれぞれ、偏心位置から回転中心位置の側に移動することができるようになされていることを特徴とするサボニウス型風車。
【請求項２】
羽根車に備えられた対の円弧状断面羽根がそれぞれ、その円弧方向の中間部位置においてヒンジで内向きに屈折し円弧方向の両端が接近した閉じ状態になることができるようになされていることを特徴とするサボニウス型風車。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば風力発電などに用いられるサボニウス型風車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
サボニウス型風車は、羽根車が風力によって効率良く回転するため、設計耐風速を越えるような強風下では、過度に高速回転をしてしまい、強度的に耐えられず、破損してしまうことがある。また、サボニウス型風車を例えば風力発電に用いるような場合は、強風時の発電機保護の対策を講じておく必要もある。
【０００３】
本発明は、このような背景において、強風下でも破損することなくそれをかわすことができ、また、風力発電に用いる場合にも発電機を保護することができるサボニウス型風車を提供することを課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の課題は、羽根車に備えられた対の円弧状断面羽根がそれぞれ、偏心位置から回転中心位置の側に移動することができるようになされていることを特徴とするサボニウス型風車によって解決される。
【０００５】
この風車では、強風下において、対の円弧状断面羽根がそれぞれ偏心位置から回転中心位置の側に移動することで、強風をかわし、それによって破損するのを防がれる。また、風力発電に用いる場合には、羽根車がこのように強風をかわせることによって過度の高速回転を抑えられ、発電機を保護することができる。
【０００６】
また、上記の課題は、羽根車に備えられた対の円弧状断面羽根がそれぞれ、その円弧方向の中間部位置においてヒンジで内向きに屈折し円弧方向の両端が接近した閉じ状態になることができるようになされていることを特徴とするサボニウス型風車によっても解決される。
【０００７】
この風車では、強風下において、対の円弧状断面羽根がそれぞれ内向きに屈折し円弧方向の両端が接近した閉じ状態になることで、強風をかわし、破損するのを防がれる。また、風力発電に用いるような場合には、羽根車がこのように強風をかわせることで過度の高速回転を抑えられ、発電機を保護することができる。
【０００８】
【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。
【０００９】
図１（イ）に示す第１実施形態のサボニウス型風車は風力発電に用いられるもので、１は羽根車であり、図示しないフレームに回転自在に保持され、この羽根車１の回転が発電部２に伝えられて発電し、その発電した電気が蓄電部９に蓄えられるようになされている。
【００１０】
上記の羽根車１は、対の円弧状断面羽根３，３と、上下の円板４，４とを備えている。そして、上下の円板４，４にはそれぞれ、図１（ロ−１）（ロ−２）に示すように、対のレール５，５が回転中心位置６を挟む両側を互いに平行に延ばされていると共に、各円弧状断面羽根３，３の上下の端部において円周方向の両端部にピン７…が突設されており、一方の円弧状断面羽根３のピン７…が、回転中心位置６を挟む一方のレール５と係合し、また、もう一方の円弧状断面羽根３のピン７…が、回転中心位置６を挟むもう一方のレール５と係合することで、対の円弧状断面羽根３，３がそれぞれ、風力を受けて羽根車１を回転させる偏心位置と、風力による回転をしないあるいは抑えられる回転中心位置６の側との間で行き来をすることができるようになされている。
【００１１】
そして、対の円弧状断面羽根３，３を偏心位置に保持したり、回転中心位置６の側に移動させたり、回転中心位置６の側に保持したりする駆動手段が、図示しないけれども備えられている。この駆動手段としては、例えば、円板４側に固定した駆動手段としてのシリンダーのロッドを円弧状断面羽根３のピン７と連結した構造のものなどを用いることができる。
【００１２】
その場合に、上記のようなシリンダー等の駆動手段を、スイッチなどの操作部を操作してマニアルでコントロールしたり、あるいは、風速や羽根車１の回転数を検知センサーで検知し制御手段がセンサーの検知信号に基づいて自動でコントロールするようになどなされていてよい。
【００１３】
あるいはまた、通常時は対の円弧状断面羽根３，３がバネ等の付勢手段による付勢力で偏心位置に保持され、強風時には羽根車１の回転遠心力や風力による流体力学的な力などによって円弧状断面羽根３，３が偏心位置から回転中心位置の側に移動していき、これらの力の釣り合い関係やロック機構などによって円弧状断面羽根３，３が回転中心位置６の側に保持されるようにする機構が用いられてもよい。もちろん、これらに限らず種々の機構が用いられてよい。
【００１４】
上記のサボニウス型風車では、図２（イ）に示すように、通常の風Ｗ１が吹いている時は、対の円弧状断面羽根３，３が偏心位置に位置保持されることによって、羽根車１は効率良く回転し、図１（イ）に示す発電部２も効率良く発電する。そして、強風Ｗ２時には、図２（ロ）に示すように、対の円弧状断面羽根３，３が回転中心位置６の側に移動しその位置に位置保持されることによって、強風をかわし、羽根車１の回転も抑えられて破損が防がれる。これによりまた、強風時の発電部２のローターの回転も抑えられ、発電部２も保護される。
【００１５】
図３に示す第２実施形態のサボニウス型風車に用いられている羽根車１は、円弧状断面羽根３，３のそれぞれが、円弧方向の中央部の一箇所において二つの分割羽根材３ａ，３ａに分割され、これら分割羽根材３ａ，３ａがヒンジ結合３ｂされており、それによって、円弧状に開いた状態から、内向きに屈折し、円弧方向の両端が接近した閉じ状態となることができるようになされている。なお、この動作を実現するため、上下の円板４，４にレール５…が設けられ、これらレール５…に各円弧状断面羽根３，３のピン７…が移動自在に係合されている。
【００１６】
そして、本実施形態では、各円弧状断面羽根３には、これらを開き状態に保持するバネなどの付勢手段が備えられると共に、分割羽根材３ａ，３ａ間に羽根閉じ手段としてのパラシュート８が備えられている。このパラシュート８は、円弧状断面羽根３の凹所面に通常の風が作用しただけでは開かず、強風による風圧が作用してはじめて開き、それによって、強風時に、円弧状断面羽根３，３を付勢手段による付勢力に抗して閉じ状態にする誘導力を生じさせるものである。
【００１７】
上記のサボニウス型風車では、図４（イ）に示すように、通常の風Ｗ１が吹いている時は、対の円弧状断面羽根３，３がそれぞれ円弧状に開いた状態に保持されることによって、羽根車１は効率良く回転し、発電部も効率良く発電する。そして、強風Ｗ２時には、図４（ロ）に示すように、その風圧によって、パラシュート８が開き、その閉じ誘導力によって左右の分割羽根材３ａ，３ａが内向きに屈折し円弧状断面羽根３，３が閉じた状態になる。それによって、強風がかわされ、羽根車１の回転も抑えられて破損が防がれる。これによりまた、強風時の発電部のローターの回転も抑えられ、発電部も保護される。
【００１８】
なお、第２実施形態のタイプにおいて、通常時は対の円弧状断面羽根３，３がバネ等の付勢手段による付勢力で開き状態に保持され、強風時には円弧状断面羽根３，３が、その回転遠心力や風力によるその他の流体力学的な力などによって開き状態から閉じ状態へと変化していき、これらの力の釣り合い関係やロック機構などによって閉じ状態に保持されるようになされた機構などが用いられてもよい。
【００１９】
もちろん、各円弧状断面羽根３，３を開き状態から閉じ状態にするシリンダーなどの駆動手段を備えさせ、この駆動手段を、マニアルでコントロールしたり、あるいは、風速や羽根車１の回転数を検知センサーで検知し制御手段がセンサーの検知信号に基づいて自動でコントロールするようになどなされていてもよいし、開き状態から閉じ状態にする手段に特段の制限はない。
【００２０】
また、各円弧状断面羽根３，３が、強風時にヒンジ結合部３ｂで屈折して周方向の両端が接近状態となればよく、各円弧状断面羽根３の閉じた時の位置や閉じた時の向きに特段の制限はない。また、各円弧状断面羽根は、周方向の２箇所以上の位置でヒンジ結合されたものであってもよい。
【００２１】
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、上記の実施形態では、本発明のサボニウス型風車が風力発電に用いられる場合を示しているが、風力発電以外の用途に用いられてもよい。
【００２２】
【発明の効果】
本発明は、以上のとおりのものであるから、強風下でも破損することなくそれをかわすことができ、また、風力発電に用いる場合にも発電機を保護することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態のサボニウス型風車を示すもので、図（イ）は側面図、図（ロ−１）は羽根車の上部を示す分解斜視図、図（ロ−２）は羽根車の下部を示す分解斜視図である。
【図２】図（イ）は通常の風が吹いている時の羽根車の平面断面図、図（ロ）は強風時の羽根車の平面断面図である。
【図３】第２実施形態のサボニウス型風車を示すもので、羽根車の分解斜視図である。
【図４】図（イ）は通常の風が吹いている時の羽根車の平面断面図、図（ロ）は強風時の羽根車の平面断面図である。
【符号の説明】
１…羽根車
２…発電部
３…円弧状断面羽根
３ｂ…ヒンジ
６…回転中心位置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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