(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数枚の羽根を有する風車を設けた風車回転軸と、
前記風車回転軸に接続され、前記風車回転軸とともに回転し、発電機に接続された発電機軸と、
前記風車回転軸と前記発電機軸との連結及び切り離しを切り替えるクラッチとを備え、
前記クラッチが、
前記風車回転軸とともに回転する第１回転接続部材と、
前記発電機軸とともに回転する第２回転接続部材と、
前記第１回転接続部材及び前記第２回転接続部材のいずれか一方を駆動させて前記第１回転接続部材と前記第２回転接続部材との連結及び切り離しを行うアクチュエータとを備え、
前記第１回転接続部材は、第２回転接続部材との連結を行うための第１接続部材と、弾性を有する第１バネ部材とを有し、前記風車回転軸に接続されており、
前記第２回転接続部材は、第１回転接続部材との連結を行うための第２接続部材と弾性を有する第２バネ部材とを有し、前記発電機軸に接続されており、
前記アクチュエータは、前記第１及び第２回転接続部材の一方に当接する当接面を有し、前記第１及び第２回転接続部材の一方を他方から離れるように押圧することが可能となっており、
前記アクチュエータにより前記第１回及び第２回転接続部材の一方が押圧されていないときには、前記第１接続部材と前記第２接続部材とがかみ合って前記第１回転接続部材と第２回転接続部材とが連結され、
前記アクチュエータにより前記第１及び第２回転接続部材の一方が押圧されているときには、前記第１接続部材と前記第２接続部材とのかみ合いが外れて前記第１回転接続部材と前記第２回転接続部材とが切り離されるように構成されていることを特徴とする風力発電装置。
【請求項２】
前記第１回転接続部材は、
前記風車回転軸に取り付けられ、前記風車回転軸とともに回転する第１回転子と、
前記風車回転軸に関して同心円状に前記第１回転子よりも外側に形成された環状の第１フレームと、
前記第１回転子と前記第１フレームとに接続された複数の第１バネ部材と、
前記第１フレームの前記第２回転接続部材との対向面に形成され、前記第２回転接続部材との接続を行うための複数の第１接続部材とを備え、
前記第２回転接続部材は、
前記発電機軸に取り付けられ、前記発電機軸とともに回転する第２回転子と、
前記発電機軸に関して同心円状に前記第２回転子よりも外側に形成された環状の第２フレームと、
前記第２回転子と前記第２フレームとに接続された複数の第２バネ部材と、
前記第２フレームの前記第１回転接続部材との対向面に形成され、前記第１回転接続部材との接続を行うための第２接続部材とを備え、
前記複数のアクチュエータは、前記第１及び前記第２フレームの一方に当接する当接面を有し、前記第１及び第２回転接続部材に対向し、前記第１及び前記第２接続部材よりも前記第１及び第２フレームの半径方向の外側に設けられ、前記当接面を前記第１及び第２フレームの一方に当接させて前記第１及び第２フレームの他方から離れるように押圧することが可能となっており、
前記アクチュエータにより前記第１及び第２フレームの一方が他方から離れるように押圧されていないときには、前記第１接続部材と前記第２接続部材とがかみ合い、前記第１回転接続部材と前記第２回転接続部材とが連結され、
前記アクチュエータにより前記第１及び第２フレームの一方が他方から離れるように押圧されているときには、前記第１接続部材と前記第２接続部材とのかみ合いが外れ、前記第１回転接続部材と前記第２回転接続部材とが切り離されるように構成されてい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】
前記第１バネ部材及び前記第２バネ部材は、複数の矩形状の平板が階段状に積層されることによって形成されていることを特徴とする請求項２に記載の風力発電装置。
【請求項４】
前記第１回転子、前記第１バネ部材及び前記第１フレームが一体的に形成されて前記風車回転軸に接続されており、
前記第２回転子、前記第２バネ部材及び前記第２フレームが一体的に形成されて前記発電機軸に接続されていることを特徴とする請求項２に記載の風力発電装置。
【請求項５】
前記第１バネ部材の第１回転子から第１フレームに向かう方向の長さ及び前記第２バネ部材の前記第２回転子から前記第２フレームに向かう方向の長さが、前記アクチュエータにより前記第１及び第２フレームの一方が他方から離れるように押圧されたときに、前記第１及び第２フレームの一方が、前記第１接続部材と前記第２接続部材とのかみ合いが外れるだけ変位するような長さであることを特徴とする請求項４に記載の風力発電装置。
【請求項６】
前記風車回転軸の回転数を検出する回転数検出手段と、
前記回転数検出手段が検出した前記回転数が所定の値よりも小さいときに、前記第１及び第２フレームの一方を他方から離れるように押圧するように前記アクチュエータを制御するアクチュエータ制御手段とをさらに備えていることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載の風力発電装置。
【請求項７】
前記アクチュエータが前記風車回転軸の半径方向に平行な回転軸を有し、前記当接面は、前記回転軸を中心として回転可能になっていることを特徴とする請求項２〜６のいずれか１項に記載の風力発電装置。
【請求項８】
複数枚の羽根を有する風車を設けた風車回転軸と、
前記風車回転軸に接続され、前記風車回転軸とともに回転し、発電機に接続された発電機軸と、
前記風車回転軸と前記発電機軸との連結及び切り離しを切り替えるクラッチとを備え、
前記クラッチが、
前記風車回転軸とともに回転する第１回転接続部材と、
前記発電機軸とともに回転する第２回転接続部材と、
前記第２回転接続部材を駆動させて前記第１回転接続部材と前記第２回転接続部材との連結及び切り離しを行う駆動装置とを備え、
前記第１回転接続部材が、
前記風車回転軸に取り付けられ、前記風車回転軸とともに回転する第１回転板と、
前記第１回転板の前記第２回転接続部材との対向面に形成され、前記第２回転接続部材との接続を行うための複数の第１接続部材とを備え、
前記第２回転接続部材は、
前記第１回転板と平行に配置された第２回転板と、
前記第２回転板を前記第１回転板に向かって押圧するバネ部材と、
前記発電機軸に取り付けられ、前記発電機軸とともに回転するとともに前記バネ部材を介して前記第２回転板に接続された第３回転板と、
前記第２回転板の前記第１回転接続部材との対向面に形成され、前記第１回転接続部材との接続を行うための第２接続部材とを備え、
前記駆動装置は、
前記第１回転板と前記第２回転板との間に配置されるとともに前記第２回転板と平行な軸を中心に揺動可能になっており、当接部において前記第２回転板を前記第３回転板に向かって押圧可能なレバーを備え、
前記レバーが前記第２回転板を押圧しているときには、前記第１接続部材と前記第２接続部材とのかみ合いが外れ、前記第１回転接続部材と前記第２回転接続部材とが切り離され、
前記レバーが前記第２回転板を押圧していないときには、前記第１接続部材と前記第２接続部材とがかみ合い、前記第１回転接続部材と前記第２回転接続部材とが連結され、
前記レバーが、前記第２回転板と直交する方向から見て、前記第１回転板よりも外側の部分に形成され、前記当接部が形成された略矩形状の枠部と、前記枠部の一辺から突出した突出部とを有し、
前記突出部を押圧することによって、前記枠部を前記第２回転板と平行な面に対して傾斜させて前記レバーに前記第２回転板を押圧させる第１状態、及び、前記枠部を前記第２回転板と平行に保持させる第２状態をとることが可能なカムをさらに備えていることを特徴とする風力発電装置。
【請求項９】
前記カムが、前記第２状態において前記第２回転板に平行になる平面を有しており、前記カムが前記第２状態のときに、前記突出部が前記平面に当接することを特徴とする請求項８に記載の風力発電装置。
【請求項１０】
前記カムが前記第２状態のときに前記レバーが前記第２回転板と平行になるように、前記レバーに力を加える調整部材をさらに有することを特徴とする請求項８又は９に記載の風力発電装置。
【請求項１１】
前記カムが前記第２状態のときに、前記当接部が前記第２回転板に当接することによって前記レバーを支持しており、前記当接部が、前記第２回転板に当接し、前記第２回転板の径方向に平行な軸を中心として回転可能な回転部材を備えていることを特徴とする請求項８〜１０のいずれか１項に記載の風力発電装置。
【請求項１２】
前記第２回転板と前記第３回転板との間に、支持部材をさらに備え、
前記支持部材を介して、前記第３回転板が前記第２回転板を、前記バネ部材の伸縮に合わせて前記バネ部材の伸縮方向に移動可能に支持することを特徴とする請求項８〜１１のいずれか１項に記載の風力発電装置。
【請求項１３】
前記風車回転軸の回転数を検出する回転数検出手段と、
前記回転数検出手段が検出した前記回転数が所定の値よりも小さいときに、前記駆動装置が前記第２回転板を前記第１回転板から離れるように前記駆動装置を制御する駆動装置制御手段をさらに備えていることを特徴とする請求項８〜１２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、風車の回転により発電を行う風力発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
風が吹いて風車が回転することによって回転軸を介して風車に接続された発電機が回転して発電を行う風力発電装置では、風車周辺の風速が小さく風車に発生するトルクが発電機を回転させるのに必要なトルクよりも小さいときには、風車及び発電機が回転しない。このように風車及び発電機が回転していない状態から風車及び発電機を回転させるためには大きなトルクが必要であるため、風車及び発電機が回転し始める際には動作が不安定になるゴギング現象が生じる。
【０００３】
このような問題を解決するために、風車とともに回転する回転軸（風車回転軸）と発電機とともに回転する回転軸（発電機軸）との間にクラッチを設けたものがある。例えば、特許文献１に記載の風力発電装置においては、入力軸とともに回転する中間軸（風車回転軸）と発電機とともに回転する中間軸（発電機軸）との間に摩擦式クラッチが設けられ、風車回転軸の回転数が所定の値よりも小さいときには調整装置により油圧シリンダを制御して摩擦式クラッチを押し付ける力を小さくして、風車回転軸と発電機軸との接続を切断して風車回転軸を空転させ、風車回転軸の回転数が所定の値に達したときに調整装置により油圧シリンダを制御して摩擦式クラッチを押し付ける力を大きくし摩擦式クラッチを介して風車回転軸と発電機軸とが接続される。これによると、風車回転軸を空転させることにより回転エネルギーが蓄えられているため、風車回転軸と発電機軸とを接続したときに発電機軸がスムーズに回転し始める。これによりゴギング現象が生じるのを防止することができる。
【０００４】
【特許文献１】特開平８−３１２５２３号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の風力発電装置では、摩擦式クラッチの表面の摩擦力によってのみ風車回転軸と発電機軸とを接続しているため、摩擦式クラッチの表面にすべりが生じないように風車回転軸と発電機軸とを接続する際に摩擦式クラッチを大きな力で押し付ける必要がある。すなわち、摩擦式クラッチを動作させるのに大きな力が必要となる。
【０００６】
本発明の目的は、摩擦式クラッチのように動作させるのに大きな力を必要としないクラッチ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及び発明の効果】
【０００７】
本発明の風力発電装置は、複数枚の羽根を有する風車を設けた風車回転軸と、風車回転軸とともに回転し、発電機に接続された発電機軸と、風車回転軸と発電機軸との連結及び切り離しを切り替えるクラッチとを備えており、クラッチが、風車回転軸とともに回転する第１回転接続部材と、発電機軸とともに回転する第２回転接続部材と、第１回転接続部材及び第２回転接続部材のいずれか一方を駆動させて第１回転接続部材と第２回転接続部材との連結及び切り離しを行うアクチュエータとを備えている。第１回転接続部材は、第２回転接続部材との連結を行うための第１接続部材と、弾性を有する第１バネ部材とを有し、風車回転軸に接続されており、第２回転接続部材は、第１回転接続部材との連結を行うための第２接続部材と弾性を有する第２バネ部材とを有し、発電機軸に接続されており、
アクチュエータは、第１及び第２回転接続部材の一方に当接する当接面を有し、第１及び第２回転接続部材の一方を他方から離れるように押圧することが可能となっている。アクチュエータにより第１回及び第２回転接続部材の一方が押圧されていないときには、第１接続部材と第２接続部材とがかみ合って第１回転接続部材と第２回転接続部材とが連結され、アクチュエータにより第１及び第２回転接続部材の一方が押圧されているときには、第１接続部材と第２接続部材とのかみ合いが外れて第１回転接続部材と第２回転接続部材とが切り離されるように構成されている。
【０００８】
これによると、アクチュエータにより第１回転接続部材及び第２回転接続部材の一方を押圧していないときには、第１接続部材と第２接続部材とがかみ合い、風車回転軸と発電機軸とが連結され、アクチュエータにより第１回転接続部材及び第２回転接続部材の一方を押圧したときには、第１接続部材と第２接続部材とのかみ合いがはずれ、風車回転軸と発電機軸とが切り離される。また、弾性の大きい第１バネ部材及び第２バネ部材が設けられているので、アクチュエータにより押圧する力を大きくすることなく効率よく風車回転軸と発電機軸とを切り離すことができる。つまり、クラッチを動作させるのに大きな力を必要としない。
【０００９】
また、本発明の風力発電装置においては、第１回転接続部材は、風車回転軸に取り付けられ、風車回転軸とともに回転する第１回転子と、風車回転軸に関して同心円状に第１回転子よりも外側に形成された環状の第１フレームと、第１回転子と第１フレームとに接続された複数の第１バネ部材と、第１フレームの第２回転接続部材との対向面に形成され、第２回転接続部材との接続を行うための複数の第１接続部材とを備えていてもよい。第２回転接続部材は、発電機軸に取り付けられ、発電機軸とともに回転する第２回転子と、発電機軸に関して同心円状に第２回転子よりも外側に形成された環状の第２フレームと、第２回転子と第２フレームとに接続された複数の第２バネ部材と、第２フレームの第１回転接続部材との対向面に形成され、第１回転接続部材との接続を行うための第２接続部材とを備えていてもよい。複数のアクチュエータは、第１及び第２フレームの一方に当接する当接面を有し、第１及び第２回転接続部材に対向し、第１及び第２接続部材よりも第１及び第２フレームの半径方向の外側に設けられ、当接面を第１及び第２フレームの一方に当接させて第１及び第２フレームの一方他方から離れるように押圧することが可能となっていてもよい。そして、アクチュエータにより第１及び第２フレームの一方が他方から離れるように押圧されていないときには、第１接続部材と第２接続部材とがかみ合い、第１回転接続部材と第２回転接続部材とが連結され、アクチュエータにより第１及び第２フレームの一方が他方から離れるように押圧されているときには、第１接続部材と第２接続部材とのかみ合いが外れ、第１回転接続部材と第２回転接続部材とが切り離されるように構成されていてもよい。
【００１０】
これによると、第１バネ部材及び第２バネ部材を形成しているため、第１バネ部材が第１フレームを第２フレームに向けて押し、第２バネ部材が第２フレームを第１フレームに向けて押すため、第１接続部材と第２接続部材とがかみ合い、風車回転軸と発電機軸とが連結される。また、第２バネ部材を形成しているため、アクチュエータにより第１及び第２フレームを押圧して第１接続部材と第２接続部材とのかみ合いを外すときに第１及び第２バネ部材の一方が効率よく変形する。これにより、大きな力を加えることなく第１接続部材と第２接続部材とのかみ合いを効率よく外すことができる。つまり、クラッチを動作させるのに大きな力を必要としない。さらに、第１及び第２バネ部材は所定の間隔をあけて設けられているため、第１及び第２バネ部材の一方はさらに効率よく変形する。また、このようなクラッチには構成部材に複雑なものがなく、容易に製造することもできる
【００１１】
また、本発明の風力発電装置においては、第１バネ部材及び第２バネ部材は、複数の矩
形状の平板が階段状に積層されることによって形成されていてもよい。これによると、これによると、複数の矩形状の平板を積層させることにより第１バネ部材及び第２バネ部材を容易に形成することができる。
【００１２】
また、本発明の風力発電装置においては、第１回転子、第１バネ部材及び第１フレームが一体的に形成されて風車回転軸に接続されており、第２回転子、第２バネ部材及び第２フレームが一体的に形成されて発電機軸に接続されていてもよい。これによると、第１回転子、第１バネ部材及び第１フレームを一体的に形成したものを風車回転軸に接続し、第２回転子、第２回転子及び第２フレームを一体的に形成したものを発電機軸に接続することにより、クラッチを容易に製造することができる。
【００１３】
このとき、第１バネ部材の第１回転子から第１フレームに向かう方向の長さ及び第２バネ部材の第２回転子から第２フレームに向かう方向の長さが、アクチュエータにより第１及び第２フレームの一方を他方から離れるように押圧したときに、第１及び第２フレームの一方が、第１接続部材と第２接続部材とのかみ合いが外れるだけ変位するような長さであってもよい。これによると、アクチュエータにより第１及び第２フレームの一方を押圧したときに、第１接続部材と第２接続部材とのかみ合いが確実に外れる。
【００１４】
また、本発明の風力発電装置においては、風車回転軸の回転数を検出する回転数検出手段と、回転数検出手段が検出した回転数が所定の値よりも小さいときに、第１及び第２フレームの一方を他方から離れるように押圧するようにアクチュエータを制御するアクチュエータ制御手段とをさらに備えていてもよい。これによると、回転数検出手段により回転数を検出し、回転数が所定の値よりも小さく発電機により発電できないときに、第１接続部材と第２接続部材とのかみ合いを外して第１回転接続部材と第２回転接続部材とを切り離し、風車を発電機から切り離して空転させることにより風車に回転エネルギーを蓄えておくことができる。これにより、次に第１回転接続部材と第２回転接続部材とが連結されたときに、蓄えられた回転エネルギーを利用して発電機軸を回転させることにより、スムーズに発電機軸を回転させ始めることができ、ゴギング現象が発生するのを防止することができる。また、風車回転軸と発電機軸とを切り離すことにより、風速が小さく発電機により発電を行うことができない場合にも風車の空転させて回転している風車を動的なモニュメントとして見せることができる。
【００１５】
また、本発明の風力発電装置においては、アクチュエータが風車回転軸の半径方向に平行な回転軸を有し、当接面は、回転軸を中心として回転可能になっていてもよい。これによると、当接面を第１及び第２フレームの一方に当接させたとき、第１及び第２回転接続部材が回転していても、当接面が回転軸を中心として回転するので、当接面、第１及び第２回フレームに大きな負担がかかるのを防止することができる。
【００１６】
本発明の風力発電装置は、複数枚の羽根を有する風車を設けた風車回転軸と、風車回転軸に接続され、風車回転軸とともに回転し、発電機に接続された発電機軸と、風車回転軸と発電機軸との連結及び切り離しを切り替えるクラッチとを備え、クラッチが、風車回転軸とともに回転する第１回転接続部材と、発電機軸とともに回転する第２回転接続部材と、第２回転接続部材を駆動させて第１回転接続部材と第２回転接続部材との連結及び切り離しを行う駆動装置とを備えている。第１回転接続部材は、風車回転軸に取り付けられ、風車回転軸とともに回転する第１回転板と、第１回転板の第２回転接続部材との対向面に形成され、第２回転接続部材との接続を行うための複数の第１接続部材とを備え、第２回転接続部材は、第１回転板と平行に配置された第２回転板と、第２回転板を第１回転板に向かって押圧するバネ部材と、発電機軸に取り付けられ、発電機軸とともに回転するとともにバネ部材を介して第２回転板に接続された第３回転板と、第２回転板の第１回転接続部材との対向面に形成され、第１回転接続部材との接続を行うための第２接続部材とを備え、駆動装置は、第１回転板と第２回転板との間に配置されるとともに第２回転板と平行な軸を中心に揺動可能になっており、当接部において第２回転板を第３回転板に向かって押圧可能なレバーを備え、レバーが第２回転板を押圧しているときには、第１接続部材と第２接続部材とのかみ合いが外れ、第１回転接続部材と第２回転接続部材とが切り離され、レバーが第２回転板を押圧していないときには、第１接続部材と第２接続部材とがかみ合い、第１回転接続部材と第２回転接続部材とが連結され、レバーが、第２回転板と直交する方向から見て、第１回転板よりも外側の部分に形成され、当接部が形成された略矩形状の枠部と、枠部の一辺から突出した突出部とを有し、突出部を押圧することによって、枠部を第２回転板と平行な面に対して傾斜させてレバーに第２回転板を押圧させる第１状態、及び、枠部を第２回転板と平行に保持させる第２状態をとることが可能なカムをさらに備えている。
【００１７】
これによると、バネ部材が設けられているため、レバーが第２回転板を押圧していないときは、バネ部材により第２回転板が第１回転板に向かって押され、第１接続部材と第２接続部材とがかみ合い、レバーが第２回転板を押圧している場合には、バネ部材の弾性により第２回転板が第１回転板から離れやすく、第１接続部材と前記第２接続部材とのかみ合いを容易に外すことができる。つまり、クラッチを動作させるのに大きな力を必要としない。
【００１８】
また、これによると、レバーが傾斜したときに枠部が第１回転板に当たってしまうのを防止することができる。また、突出部をカムで押圧することによりレバーを容易に動作させることができる。
【００１９】
このとき、カムが、第２状態において第２回転板に平行になる平面を有しており、カムが第２状態のときに、突出部が平面に当接してもよい。これによると、突出部をカムの平面に当接させることによりレバーを確実に第２回転板と平行に保持することができる。
【００２０】
また、本発明の風力発電装置は、カムが第２状態のときにレバーが第２回転板と平行になるように、レバーに力を加える調整部材をさらに有していてもよい。これによると、カムが第２状態になっている場合おいて、レバーには調整部材により第２回転板と平行になるように力が加えられる。これにより、レバーを確実に第２回転板と平行な状態に保持することができる。
【００２１】
また、本発明の風力発電装置においては、カムが前記第２状態のときに、当接部が第２回転板に当接することによってレバーを支持しており、当接部が、第２回転板に当接し、第２回転板の径方向に平行な軸を中心として回転可能な回転部材を備えていてもよい。これによると、カムが第２状態になっている場合において、当接部においてレバーを支持することによりレバーを確実に第２回転板に平行にすることができる。さらに、第２回転板の回転とともに第２回転板に当接した回転部材が回転するため、第２回転板の回転が阻害されない。
【００２２】
また、本発明の風力発電装置においては、第２回転板と第３回転板との間に、支持部材をさらに備え、支持部材を介して、第３回転板が第２回転板を、バネ部材の伸縮に合わせてバネ部材の伸縮方向に移動可能に支持していてもよい。これによると、第２回転板を確実に支持することができる。
【００２３】
また、本発明の風力発電装置においては、風車回転軸の回転数を検出する回転数検出手段と、回転数検出手段が検出した回転数が所定の値よりも小さいときに、駆動装置が第２回転板を第１回転板から離れるように駆動装置を制御する駆動装置制御手段をさらに備えていてもよい。これによると、回転数検出手段により回転数を検出し、回転数が所定の値よりも小さく発電機により発電できないときに、第１接続部材と第２接続部材とのかみ合いを外して第１回転接続部材と第２回転接続部材とを切り離し、風車を発電機から切り離して空転させることにより風車に回転エネルギーを蓄えておくことができる。これにより、次に第１回転接続部材と第２回転接続部材とが連結されたときに、蓄えられた回転エネルギーを利用して発電機軸を回転させることにより、スムーズに発電機軸を回転させ始めることができ、ゴギング現象が発生するのを防止することができる。また、風車回転軸と発電機軸とを切り離すことにより、風速が小さく発電機により発電を行うことができない場合にも風車の空転させて回転している風車を動的なモニュメントとして見せることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
［第１の実施の形態］
以下、本発明の好適な第１の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明における実施の形態に係る風力発電装置の正断面図である。図１に示すように、風力発電装置１００は、基礎１、風車２、風車回転軸３、発電機４、発電機軸５、クラッチ６、筒状体７、部材支持用枠体８及びワイヤ固定手段９とを有する。このような風力発電装置１００においては、風車２が回転することによって発電機４が回転して発電が行われる。
【００２５】
基礎１は、地面にコンクリートにより形成されており、基礎１の上に部材支持用枠体８が配置される。風車２は、垂直軸型風車であり、風を受けることによって風車回転軸３を中心として回転して風力発電の動力を生み出す。風車回転軸３は鉛直方向に延びており、風車２とともに回転する。また、風車回転軸３の風車２と反対側の端にはクラッチ６の第１回転接続部材２１が取り付けられている。発電機４は、発電機軸５が回転しているときに発電を行う。発電機軸５は、発電機４から鉛直方向に延びており、発電機４と反対側の端にはクラッチ６の第２回転接続部材２２が取り付けられている。
【００２６】
クラッチ６は風車回転軸３と発電機軸５との連結及び切り離しを行い、クラッチ６により風車回転軸３と発電機軸５とが連結されているときには、風車回転軸３の回転とともに発電機軸５が回転し、クラッチ６により風車回転軸３と発電機軸５とが切り離されているときには、風車回転軸３が回転しても発電機軸５は回転せず、風車回転軸３が空転する。クラッチ６については後で詳細に説明する。
【００２７】
筒状体７は、その内部に風車回転軸３を位置させ、上下内面に位置する軸受け７ａ、７ｂにより風車回転軸３を回転自在に保持している。部材支持用枠体８は基礎１に固定され、筒状体７を支持している。ワイヤ固定手段９はワイヤ９ａとワイヤ９ａの張力を調整するワイヤ張力調整機構９ｂとを有し、ワイヤ固定手段９の両端は筒状体７の固定部位７ｃと地面に設けられた固定部材１０とに接続されている。そして、ワイヤ固定手段９は、風車２が受ける風圧により応力を受けて変位しようとする風車回転軸３を鉛直方向に延びた状態に保持する。
【００２８】
次に、クラッチ６の詳細について図２〜図５を用いて説明する。図２は、図１のクラッチ６を拡大した部分拡大図である。図３は、図２のIIIの方向から見たときのアウタープレート（第１フレーム）３３、複数のツース（第１接続部材）３４、アウタープレート（第２フレーム）４３及び複数のツース（第２接続部材）４４を表す図である。図４は第１回転接続部材２１の平面図、図５は第２回転接続部材２２の平面図である。
【００２９】
図２〜図５に示すように、クラッチ６は、第１回転接続部材２１、第２回転接続部材２２及び電動アクチュエータ２３を有する。第１回転接続部材２１は、インナープレート（第１回転子）３１、アウタープレート（第１フレーム）３３、複数のリブ（第１バネ部材）３０及び複数のツース（第１接続部材）３４を有している。インナープレート３１は、風車回転軸３の風車２と反対側の端に取り付けられており風車回転軸３とともに回転する。アウタープレート３３は、風車回転軸３を中心とする環状の板状体である。リブ３０は図２、図４に示すように、複数の矩形のリブプレート３２が階段状に積層されて構成されており、両端部がそれぞれインナープレート３１及びアウタープレート３３に接続されている。また、リブ３０は図４に示すように、円周方向に沿って一定の間隔毎に形成されている。ツース３４は、ウレタンゴムなどからなり、アウタープレート３３の図２の下面（第２回転接続部材２２との対向面）にアウタープレート３３の円周方向に所定の間隔毎に形成されており、図２の下方に３〜４ｍｍ程度突出している。また、図３に示すように、各ツース３４の図２のIIIの方向からみた断面形状は略矩形になっている。
【００３０】
第２回転接続部材２２は、インナープレート（第２回転子）４１、アウタープレート（第２フレーム）４３、複数のリブ（第２バネ部材）４０及び複数のツース（第２接続部材）４４を有している。インナープレート４１は、発電機軸５の発電機４と反対側の端に取り付けられており、発電機軸５とともに回転する。アウタープレート４３は、発電機軸５を中心とするアウタープレート３３よりも一回り大きい環状の板状体であり、平面視で外周部分がアウタープレート３３よりもアウタープレート３３の半径方向の外側にはみ出している。リブ４０は図２、図５に示すように、複数の矩形のリブプレート４２が階段状に積層された構造になっており、その両端がそれぞれインナープレート４１及びアウタープレート４３に接続されている。また、リブ４０は、図５に示すようにアウタープレート４３の円周方向に沿って所定の間隔で複数形成されている。
【００３１】
ツース４４は、ウレタンゴムなどからなり、アウタープレート４３の図２の上面（第１回転接続部材２１との対向面）にアウタープレート４３の円周方向に所定の間隔毎に形成されており、図２の上方に３〜４ｍｍ程度突出している。また、図３に示すように、各ツース４４の図２のIIIの方向からみた断面形状は略矩形になっている。そして、複数のツース３４と複数のツース４４とは、図３に示すように、互いにかみ合っており、複数のツース３４と複数のツース４４とがかみ合うことにより、第１回転接続部材２１が回転したときに第２回転接続部材２２も回転する。つまり、第１回転接続部材２１と第２回転接続部材２２とが連結される。このとき、各リブ３０、４０はそれぞれ複数のリブプレート３２、４２が積層された構造となっているためバネとして作用し、リブ３０がアウタープレート３３を図２の下方に押し、リブ４０がアウタープレート４３を図２の上方に押す。したがって、複数のツース３４と複数のツース４４とが確実にかみ合う。また、アウタープレート４３の平面視でアウタープレート３３の半径方向外側にはみ出している部分は、電動アクチュエータ２３により押圧される作用領域４３ａとなっている。
【００３２】
電動アクチュエータ２３は、押圧部５０と駆動部５４とを有する。押圧部５０は、当接部５１、回転軸５２及びベアリング５３を有し、当接部５１は、回転軸５２を中心として回転可能なベアリング５３とともに回転軸５２を中心として回転可能に構成されている。駆動部５４はアクチュエータ制御部６３（図６参照）によって制御され、押圧部５０を図２の上下方向に移動させることができるように構成されている。駆動部５４により押圧部５０を図２の下方に移動させることにより、当接部５１の図２の下面である当接面５１ａがアウタープレート４３の作用領域４３ａに当接し、アウタープレート４３を図２の下方に押圧する。
【００３３】
次に、クラッチ６の動作を制御するクラッチ制御装置６１について図６を用いて説明する。図６は、クラッチ制御装置６１のブロック図である。図６に示すように、クラッチ制御装置６１は、風車回転軸３の回転数を検出する回転数検出部６２と、回転数検出部６２が検出した回転数に応じて電動アクチュエータ２３の動作を制御するアクチュエータ制御部６３を有する。アクチュエータ制御部６３は、回転数検出部６２が検出した回転数が所定の値よりも小さいときには、押圧部５０の当接面５１ａがアウタープレート４３の作用領域４３ａに当接し、アウタープレート４３を図２の下方向に押圧するように駆動部５４を動作させる。また、回転数検出部６２が検出した回転数が所定の値以上であるときには、押圧部５０がアウタープレート４３の作用領域４３ａから離れるように駆動部５４を動作させる。
【００３４】
次に、クラッチ６の動作について図２、図３及び図７を用いて説明する。図７は、電動アクチュエータ２３によりアウタープレート４３の作用領域４３ａを押圧したときのクラッチ６の断面図である。
【００３５】
通常の発電が行われているときには、風車回転軸３の回転数は所定の値以上になっており、電動アクチュエータ２３の当接面５１ａはアウタープレート４３の作用領域４３ａには当接していない。したがって、図２、図３に示すように、複数のツース３４と複数のツース４４とがかみ合った状態になっており、風車２及び風車回転軸３が回転したときに発電機軸５も回転し、発電機４において発電が行われる。
【００３６】
このように発電が行われている状態で、風速の低下などにより風車回転軸３の回転数が所定の値よりも小さくなると、回転数検出部６２がそれを検出し、アクチュエータ制御部６３により図７に示すように、押圧部５０の当接面５１ａがアウタープレート４３の作用領域４３ａに当接し、アウタープレート４３を図７の下方に押圧するように駆動部５４を動作させる。
【００３７】
すると、図７に示すように、複数のリブ４０が半径方向外側の端が図７の下方に下がるように変形し、アウタープレート４３とともにツース４４が図７の下方に変位する。このため、複数のツース３４と複数のツース４４とのかみ合いが外れ、第１回転接続部材２１と第２回転接続部材２２とが切り離される。このとき、各リブ４０は複数のリブプレート４２が階段状に積層された構造で弾性が大きくなっており、さらに、リブ４０は所定の間隔を空けて形成されているため、リブ４０は効率よく変形する。
【００３８】
このように複数のツース３４と複数のツース４４とのかみ合いが外れた状態では、風車２及び風車回転軸３の回転が発電機軸５に伝わらなくなる。したがって、発電機軸５の回転が止まり、発電機４において発電が行われなくなる。なお、複数のツース３４と複数のツース４４とのかみ合いが外れてから発電機軸５の回転が止まるまでアウタープレート４３がしばらく回転するが、アウタープレート４３が回転しているときには当接面５１ａが回転軸５３を中心として回転するため、電動アクチュエータ２３及びアウタープレート４３に大きな負担がかからない。そして、風車２及び風車回転軸３は空転している状態になり、風車２及び風車回転軸３にかかるトルクは小さくなっているので、風車２及び風車回転軸３は風速が小さくなっても回転する。
【００３９】
そして、再び風速が上昇し、風車２及び風車回転軸３の回転数が所定の値に達すると、回転数検出部６１がそれを検出し、アクチュエータ制御部６２により図２に示すように、アウタープレート４３の作用領域４３ａを押圧している押圧部５０を図７の上方に移動し、アウタープレート４３から離れるように駆動部５４を動作させる。すると、リブ４０によりアウタープレート４３が図２の上方に押し上げられ、複数のツース３４と複数のツース４４とが再びかみ合う。
【００４０】
ここで、ツース３４及びツース４４の位置によっては、ツース３４とツース４４とが対向し、両者がかみ合わない場合もあるが、この場合は、風車回転軸２が回転し、複数のツース３４が複数のツース４４とかみ合う位置にきたときに、複数のツース３４と複数のツース４４とがかみ合う。
【００４１】
このように複数のツース３４と複数のツース４４とがかみ合うことにより第１回転接続部材２１と第２回転接続部材２２とが連結され、風車２及び風車回転軸３が回転したときに、発電機軸５も回転し、発電機４により発電が行われる。ここで、発電機軸５が回転していない状態から回転し始める際には大きなトルクが必要となるが、風車２及び風車回転軸３が回転していることにより蓄えられた回転エネルギーを用いて発電機軸５が回転し始めるため、ゴギング現象が生じず、スムーズに発電機軸５が回転し始める。
【００４２】
以上説明した実施の形態によると、複数の矩形状のリブプレート３２を階段状に積層させてリブ３０を形成し、複数の矩形状のリブプレート４２を階段状に積層させてリブ４０を形成しているため、リブ３０がアウタープレート３３をアウタープレート４３に向けて押し、リブ４０がアウタープレート４３をアウタープレート３３に向けて押すため、複数のツース３４と複数のツース４４とがかみ合い、第１回転接続部材２１と第２回転接続部材２２とが連結される。また、複数の矩形状のリブプレート４２を積層させてリブ４０を形成しているため、電動アクチュエータ２３によりアウタープレート４３を押圧して複数のツース３４と複数のツース４４とのかみ合いを外して第１回転接続部材２１と第２回転接続部材２２とが切り離されるときに複数のリブ４０が効率よく変形する。これにより、大きな力を加えることなく複数のツース３４と複数のツース４４とのかみ合い外すことができる。つまり、クラッチ６を動作させるのに大きな力を必要としない。このとき、リブ４０は所定の間隔をあけて設けられているため、リブ４０はさらに効率よく変形する。
【００４３】
また、回転数検出部６２により風車回転軸３の回転数を検出し、その回転数が所定の値よりも小さく発電機４により発電できないときに、電動アクチュエータ２３により作用領域４３ａを押圧することによってアウタープレート４３を変位させて複数のツース３４と複数のツース４４とのかみ合いを外して、風車２を空転させて回転エネルギーを蓄えさせる。そして、風車回転軸３の回転数が所定の値に達したときに電動アクチュエータ２３を作用領域４３ａから離してアウタープレート４３の変位を元に戻し、複数のツース３４と複数のツース４４とをかみ合わせて第１回転接続部材２１と第２回転接続部材２２とを連結する。すると、蓄えられた回転エネルギーを利用して発電機軸５が回転し始めるため、発電機軸５が回転していない状態からスムーズに発電機軸５を回転させることができる。これにより、ゴギング現象が発生するのを防止することができる。また、風車回転軸３と発電機軸５とを切り離すことにより、風速が小さく発電機４により発電を行うことができない場合にも風車２を空転させることにより、空転している風車２を動的なモニュメントとして見せることができる。
【００４４】
また、発電機軸５が回転している状態で当接面５１ａをアウタープレート４３の表面に当接させたとき、発電機軸５とともにアウタープレート４３がしばらく回転するが、当接面５１ａが回転軸５２を中心として回転するので、当接面５１ａ及びアウタープレート４３に大きな負担がかかるのを防止することができる。
【００４５】
次に、本実施の形態に種々の変更を加えた変形例について説明する。
【００４６】
インナープレート３１、複数のリブ３０及びアウタープレート３３のかわりに、図８（ａ）に示すような、風車回転軸３に接続される接続部７０ａ、接続部７０ａよりも外側に設けられた環状の外枠７０ｂ、及び、それぞれが接続部７０ａから外枠７０ｂまで外枠７０ａの半径方向に延び、外枠７０ｂの円周方向に沿って所定の間隔で配置された複数のバネ部７０ｃが一体となった板状のプレート７０を用いてもよい。また、インナープレート４１、複数のリブ４０及びアウタープレート４３のかわりに、図８（ｂ）に示すような発電機軸５に接続される接続部８０ａ、接続部８０ａよりも外側に設けられた環状の外枠８０ｂ、及び、それぞれが接続部８０ａから外枠８０ｂまで外枠８０ａの半径方向に延び、外枠８０ｂの円周方向に沿って所定の間隔で配置された複数のバネ部８０ｃが一体となった板状のプレート８０を用いてもよい（変形例１）。ここで、プレート７０においては、接続部７０ａがインナープレート３１、外枠７０ｂがアウタープレート３３、複数のバネ部７０ｃが複数のリブ３０にそれぞれ相当し、プレート８０においては、接続部８０ａがインナープレート４１、外枠８０ｂがアウタープレート４３、複数のバネ部８０ｃが複数のリブ４０にそれぞれ相当する。また、プレート７０において外枠７０ｂとバネ部７０ｃとにより形成される角及び隣接するバネ部７０ｃにより形成される角、並びに、プレート８０において外枠８０ｂとバネ部８０ｃとにより形成される角及び隣接するバネ部８０ｃにより形成される角は応力が集中しないように曲面状になっている。
【００４７】
この場合、複数のバネ部７０ｃ及び複数のバネ部８０ｃは断面が階段状になっていないが、バネ部７０ｃ及びバネ部８０ｃが円周方向に沿って所定の間隔で配置されているため、風車回転軸３と発電機軸５とが連結されているときには、バネ部７０ｃにより外枠７０ｂが外枠８０ｂに向かって押圧され、バネ部８０ｃにより外枠８０ｂが外枠７０ｂに向かって押圧されて、風車回転軸３と発電機軸５とが確実に連結される。また、風車回転軸３と発電機軸５とを切り離す際に、外枠８０ｂを変位させるのに大きな力を必要としない。また、バネ部材７０ｃ及びバネ部材８０ｃの半径方向の長さは、電動アクチュエータにより押圧したときに、外枠８０ｂがツース３４（図４参照）とツース４４（図５参照）とのかみ合いが外れる程度変位するような長さになっている。なお、プレート７０とプレート８０とは、組み付け時にはツース３４とツース４４とがかみ合うよう、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、バネ部７０ｃとバネ部８０ｃとが重ならないように配置される。
【００４８】
また、本実施の形態においては、ツース３４及びツース４４の断面形状をそれぞれ矩形にしたが、複数のツース３４と複数のツース４４とが互いにかみ合うような形状であれば三角形など他の形状であってもよい（変形例２）。複数のツース３４と複数のツース４４の材質は、かみ合い時の衝撃を和らげるために、硬質ゴムやウレタンゴムなどの材料から構成されていることが好ましく、いずれか一方のみがこのような材料により構成されていてもよい。また、対磨耗性を持たせるために、ツース３４とツース４４とに硬度差を持たせてもよい。
【００４９】
また、電動アクチュエータ２３がアウタープレート３３の下方にあり、アウタープレート３３を上方に押圧することによってツース３４とツース４４とのかみ合いを外すように
構成されていてもよい（変形例３）。
【００５０】
また、本実施の形態においては、風車が垂直軸型のものである場合について説明したが、水平軸型の風車であってもよい（変形例４）。
【００５１】
［第２の実施の形態］
次に第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態に係る風力発電装置は、第１の実施の形態に係るクラッチ６を以下に説明するクラッチ１０６に置き換えたものである。
【００５２】
クラッチ１０６の構造について図９、図１１〜図１３を用いて説明する。図９は、クラッチ１０６の断面図であり、（ａ）が後述する第１回転接続部材１０７と第２回転接続部材１０８とが切り離されている状態、（ｂ）が第１回転接続部材１０７と第２回転接続部材１０８とが連結されている状態を示している。図１１は、図９のうち、第１回転接続部材１０７の第１回転板１１１と歯１１７、及び、第２回転接続部材１０８の第２回転板１１２と歯１１８の斜視図である。図１２はクラッチ１０６を図９の左方から見た断面図であり、（ａ）が図９の（ａ）に対応する図であり、（ｂ）が図９の（ｂ）に対応する図である。図１３は、図９及び図１２のクラッチ１０６の平面図であり、（ａ）が第１回転接続部材１０７、（ｂ）が第２接続部材１０８及び駆動装置１０９を示している。なお、説明の都合上、図９では、駆動装置１０９の図示を省略している。図９、図１１〜図１３に示すように、クラッチ１０６は、風車回転軸３とともに回転する第１回転接続部材１０７、発電機軸５とともに回転する第２回転接続部材１０８、及び、第１回転接続部材１０７と第２回転接続部材１０８との間に設けられた駆動装置１０９を備えている。
【００５３】
第１回転接続部材１０７は、図９、図１１〜図１３に示すように、第１回転板１１１と２つの歯（第１接続部材）１１７とを有する。第１回転板１１１は、略円形の板状体であり、平面視でその中心と風車回転軸３の中心とが重なり、その表面が風車回転軸３と直交するように風車回転軸３に取り付けられている。これにより第１回転板１１１は風車回転軸３とともに回転する。２つの歯１１７は、第１回転板１１１の下面にその中心に対して点対称になるように配置されている。そして、図９に示すように、その下面の約半分（図９の略右半分）が第１回転板１１１に平行な平面状に構成されており、残りの半分（図９の略左半分）が、図９において左側ほど第１回転板１１１に近づくように傾斜した平面状になっている。
【００５４】
第２回転接続部材１０８は、図９、図１１〜図１３に示すように、第２回転板１１２、２つの歯（第２接続部材）１１８、第３回転板１１３、ボス１１４、角スプライン１１５及び２つのスプリング（バネ部材）１１６を有する。第２回転板１１２は、第１回転板１１１よりも大きい略円形の板状体であり、第１回転板１１１の下方に第１回転板１１１と平行になるように配置されている。
【００５５】
２つの歯１１８は、第２回転板１１２の上面にその中心に対して点対称になるように配置されている。そして、図９に示すように、その上面の約半分（図９の略左半分）が第２回転板１１２に平行な平面状に構成されており、残りの半分（図９の略右半分）が、図９において右側ほど第２回転板１１２に近づくように傾斜した平面状になっている。そして、図９（ｂ）に示すように、歯１１７と歯１１８の側面同士が当接することによって両者が互いにかみ合う。なお、前述の歯１１７及び歯１１８の代わりに、図１０に示すように、第１回転板１１１の下面に、その下面の約半分（図１０の略左半分）が第１回転板１１１に平行な平面状に構成されており、残りの半分（図１０の略右半分）が図１０において右側ほど第１回転板１１１から離れるように傾斜した平面状に構成された歯１６１が設けられており、第２回転板の上面に、その上面の約半分（図１０の略左半分）が第２回転板１１２に平行な平面状に構成されており、残りの半分（図１０の略右半分）が図１０において右側ほど第２回転板１１２に近づくように傾斜した平面状に構成された歯１６２が設けられていてもよい。この場合には、図１０（ｂ）に示すように、歯１６１の下面と歯１６２の上面とが当接することにより両者がかみ合う。
【００５６】
第３回転板１１３は、略円形の板状体であり、平面視でその中心と発電機軸５の中心とが重なり、その表面が発電機軸５と直交するように発電機軸５に取り付けられており、発電機軸５とともに回転する。また、第２回転板１１２と第３回転板１１３とは、互いに平行に平面視でその中心が重なるように配置されている。
【００５７】
ボス１１４は、第２回転板１１２の下面に固定されている、又は、第２回転板１１２と一体になっている。そして、ボス１１４の中央部には、図１２の上下方向に延びた穴１１４ａが形成されておりその下面が開口している。穴１１４ａの壁面は、図１２、図１３に示すように、平面視で円からその周方向に沿って所定の間隔毎に内側に突出した突起１１４ｂが形成された形状になっている。角スプライン１１５は穴１１４ａに嵌合する柱状体であり、平面視で円から突起１１４ｂが形成されていない部分に対応して、所定の間隔ごとに突起１１５ａが形成された形状になっている。そして、角スプライン１１５と穴１１４ａとが嵌合した状態で穴１１４ａが角スプライン１１５に沿って上下方向に移動することによって、ボス１１４及び第２回転板１１２が図１２の上下方向に移動可能となっている。なお、ボス１１４と角スプライン１１５が本発明に係る支持部材であり、角スプライン１１５と穴１１４ａとが嵌合した状態で、第３回転板１１３が角スプライン１１５及びボス１１４を介して第２回転板１１２を支持している。また、穴１１４ａの突起１１４ｂと角スプライン１１５の突起１１５ａとがかみ合うため、第２回転板１１２は第３回転板１１３とともに回転する。
【００５８】
２つのスプリング１１６は、その両端がそれぞれ第２回転板１１２の下面及び第３回転板１１３の上面に取り付けられており、第２回転板１１２及び第３回転板１１３の中心に対して点対称になるように配置されている。２つのスプリング１１６は、第２回転板１１２を第１回転板１１１に向かって上方に押圧している。
【００５９】
駆動装置１０９は、図１２、図１３に示すように、レバー１２０、固定部材１２１、カム１３０、スプリング（調整部材）１２２及びガイド１３５を有する。
【００６０】
レバー１２０は、図１１に示すように、枠部１２０ａ、突出部１２０ｂ及び支持部１２０ｃを有する。枠部１２０ａは、第１回転板１１１よりも外側に形成された略矩形状の枠である。突出部１２０ｂは、枠部１２０ａの図１１の左端部から左側に突出した部分であり、後述するカム１３０に押圧される。支持部１２０ｃは、枠部１２０ａの図１１の左右方向に平行な１組の対向辺の中点付近において枠部１２０ａを支持しており、その下端部には、第２回転板１１２の上面に当接するとともに第２回転板１１２の径方向に平行な軸１２０ｅを中心として回転可能な回転部材１２０ｄが設けられている。また、レバー１２０は、図１２の枠部１２０ａの左端部付近において、固定部材１２１に固定軸１２１ａを中心として揺動可能に固定されている。そして、図１２（ａ）に示すように、その左端が下になるように位置しているときには、支持部１２０ｃ（回転部材１２０ｄ）により第２回転板１１２を押圧する。なお、回転部材１２０ｄが本発明に係る当接部に相当する。
【００６１】
カム１３０は、図１２に示すように、楕円からその一部（図１２（ａ）の左下部分）が除かれた断面形状を有しており、回転軸１３０ａを中心として揺動可能になっている。また、図１２（ａ）のカム１３０の左下部分には平面１３０ｂが形成されており、平面１３０ｂに平行な方向がカム１３０を画定する楕円の長尺方向となっている。カム１３０は、図１２（ａ）に示すように、平面１３０ｂを第２回転板１１２と直交するよう位置させた場合には、その長尺方向の端部においてレバー１２０の突出部１２０ｂを押圧し（第１状態）、図１２（ｂ）に示すように、平面１３０ｂを第２回転板１１２と平行になるように位置させた場合には、平面１３０ｂにより突出部１２０ｂを押圧する（第２状態）。
【００６２】
スプリング１２２は、一端がレバー１２０の枠部１２０ａの右端部付近の上面に取り付けられているとともに他端が外部に固定されており、レバー１２０が第２回転板１１２と平行になるように力を加えている。これにより、図１２（ｂ）に示すように、カム１３０が第２状態になっている場合において、レバー１２０を確実に第２回転板１１２と平行な状態に保持することができる。このとき、支持部１２０ｃが、第２回転板１１２に当接してレバー１２０を支持しているため、レバー１２０は確実に第２回転板１１２と平行な状態に保持される。ガイド１３５は、略矩形の板状体であり、図１２の上下方向に延びた貫通状の溝１３５ａが形成されている。そして、溝１３５ａにおいて、レバー１２０の突出部１２０ｂがガイド１３５を貫通しており、突出部１２０ｂは溝１３５ａに沿って移動可能となっている。
【００６３】
次に、クラッチ１０６の動作を制御するクラッチ制御装置１４０について図１４を用いて説明する。図１４はクラッチ制御装置１４０のブロック図である。クラッチ制御装置１４０は、図１４に示すように、風車回転軸３の回転数を検出する第１の実施の形態と同様の回転数検出部６２と、回転数検出部６２が検出した回転数に基づいてカム１３０の動作を制御するカム制御部（駆動装置制御手段）１４１とを有する。カム制御部１４１は、回転数検出部６２が検出した回転数が所定の値よりも小さいときには、図１２（ａ）に示すように、カム１３０を第１状態にし、回転数検出部６２が検出した回転数が所定の値以上のときには、図１２（ｂ）に示すように、カム１３０を第２状態にする。
【００６４】
次に、クラッチ１０６の動作について説明する。回転数検出部６２で検出された風車回転軸３の回転数が所定の値よりも小さい場合、カム制御部１４１は、図１２（ａ）に示すように、カム１３０を第１状態にする。これにより、カム１３０によって突出部１２０ｂが図９、図１２の下方に押圧され、レバー１２０が固定軸１２１ａを中心として揺動して突出部１２０ｂ側の端部が下になるように傾斜する。すると、レバー１２０の回転部材１２０ｄにより第２回転板１１２が下方に押圧されるので、スプリング１１６が縮み、第２回転板１１２は図９の下方に移動する。このとき、穴１１４ａは角スプライン１１５に沿って下方に移動する。この状態では、図９（ａ）、図１２（ａ）に示すように、歯１１７と歯１１８とはかみ合わず、第１回転接続部材１０７と第２回転接続部材１０８との連結は切り離されている。したがって、風車回転軸３の回転は発電機軸５には伝わらず、発電機軸５は回転しないため、発電機４（図１参照）において発電が行われない。このとき、風車２及び風車回転軸３は空転している状態になり、風車２及び風車回転軸３にかかるトルクは小さくなっているので、風車２及び風車回転軸３は風速が小さくても回転する。これにより、風車２及び風車回転軸３には回転エネルギーが蓄えられる。また、空転している風車２を動的なモニュメントとして見せることができる。
【００６５】
このような状態から、回転数検出部６２において検出された風車回転軸３の回転数が所定の値以上になると、カム制御部１４１が図１２（ｂ）に示すようにカム１３０を第２状態にする。すると、突出部１２０ｂが図９、図１２の上方に移動することによってレバー１２０は固定軸１２１ａを中心として揺動する。そして、レバー１２０は突出部１２０ｂが平面１３０ｂに当接するまで揺動し、突出部１２０ｂが平面１３０ｂに当接した状態では、レバー１２０は第２回転板１１２と平行になる。このとき、平面１３０ｂが第２回転板１１２と平行になっているため、レバー１２０は確実に第２回転板１１２と平行になる。さらに、スプリング１２２がレバー１２０を第２回転板１１２と平行にするように力を加えているとともに、支持部１２０ｃ（回転部材１２０ｄ）が第２回転板１１２に当接してレバー１２０を支持しているため、レバー１２０は第２回転板１１２と平行な状態が確実に保持される。
【００６６】
これにより、第２回転板１１２はスプリング１１６に押圧されて上方に移動し、第１回転板１１１に近づく。第１回転板１１１と第２回転板１１２とが近づくと、図９（ｂ）、図１２（ｂ）に示すように、歯１１７及び歯１１８の側面同士とが当接することにより両者が互いにかみ合い、第１回転接続部材１０７と第２回転接続部材１０８とが連結される。したがって、風車回転軸３の回転は発電機軸５に伝わり、発電機軸５が回転することにより発電機４により発電が行われる。このとき、発電機軸５が回転していない状態から回転し始める際には大きなトルクが必要となるが、風車２及び風車回転軸３が空転していることにより蓄えられた回転エネルギーを用いて発電機軸５が回転し始めるため、ゴギング現象が生じず、スムーズに発電機軸５が回転し始める。また、第２回転板１１２の上面には、回転部材１２０ｄが当接しているが、第２回転板１１２の回転とともに回転部材１２０ｄも回転するため、第２回転板１１２の回転が回転部材１２０ｄによって阻害されない。
【００６７】
以上に説明した第２の実施の形態によると、レバー１２０が第２回転板１１２と平行になっているときには、スプリング１１６により第２回転板１１２が第１回転板１１１に向かって押圧され、歯１１７と歯１１８とがかみ合い、レバー１２０が第２回転板１１２を押圧している場合には、スプリング１１６が縮むことによって第２回転板１１２が第１回転板１１１から離れるため、歯１１７と歯１１８とのかみ合いを容易に外すことができる。つまり、クラッチ１０６を動作させるのに大きな力を必要としない。
【００６８】
また、レバー１２０においては、枠部１２０ａが第１回転板１１１よりも外側の部分に形成されているため、枠部１２０ａが第１回転板に当たってしまうのを防止することができる。さらに、突出部１２０ｂが設けられているため、カム１３０により突出部１２０ｂを押圧することによりレバー１２０を容易に動作させることができる。
【００６９】
また、カム１３０の平面１３０ｂが第２状態において第２回転板１１２と平行になるため、平面１３０ｂに突出部１２０ｂが当接することによってレバー１２０を確実に第２回転板１１２と平行にすることができる。
【００７０】
また、スプリング１２２が設けられ、レバー１２０にはスプリング１２２により第２回転板１１２と平行になるように力が加えられているので、カム１３０が第２状態になっている場合において、レバー１２０を確実に第２回転板１１２と平行な状態に保持することができる。さらに、レバー１２０に支持部１２０ｃが設けられており、カム１３０が第２状態のときに、支持部１２０ｃが第２回転板１１２に当接してレバー１２０を支持しているため、レバー１２０は確実に第２回転板１１２と平行な状態に保持される。加えて、第２回転板１１２の回転とともに第２回転板１１２の上面に当接した回転部材１２０ｄが回転するため、第２回転板１１２の回転が阻害されない。
【００７１】
また、第２回転板１１２は、ボス１１４及び角スプライン１１５を介して第３回転板１１３により支持されているので、第２回転板１１２を確実に支持することができる。
【００７２】
また、回転数検出部６２により風車回転軸３の回転数を検出し、その回転数が所定の値よりも小さく発電機４により発電できないときに、カム１３０を第１状態にし、レバー１２０で第２回転板１１２を下方に押圧することによって歯１１７と歯１１８とのかみ合いを外して、風車２を空転させて回転エネルギーを蓄えさせる。そして、風車回転軸３の回転数が所定の値に達したときにカムを第２状態にし、レバー１２０を第２回転板１１２と平行にすることにより歯１１７と歯１１８とをかみ合わせて第１回転接続部材１０７と第２回転接続部材１０８とを連結する。すると、蓄えられた回転エネルギーを利用して発電機軸５が回転し始めるため、発電機軸５が回転していない状態からスムーズに発電機軸５を回転させることができる。これにより、ゴギング現象が発生するのを防止することができる。また、風車回転軸３と発電機軸５とを切り離すことにより、風速が小さく発電機４により発電を行うことができない場合にも風車２を空転させることにより、空転している風車２を動的なモニュメントとして見せることができる。
【００７３】
次に、第２の実施の形態に変更を加えた変形例について説明する。
【００７４】
図１５に示すように、レバー１２０に支持部１２０ｃが設けられていなくてもよい。（変形例５）。この場合には、図１５（ａ）に示すように、カム１３０が第１状態になったときには、図１５（ａ）の枠部１２０ａの左端部付近において第２回転板１１２を押圧し（この部分が本発明に係る押圧部に相当する）、図１５（ｂ）に示すように、カム１３０が第２状態になったときに、レバー１２０と第２回転板１１２とは離れ、レバー１２０は、固定軸１２１ａ及びスプリング１２２により第２回転板１１２と平行に保持される。
【００７５】
図１６に示すように、レバー１２０が枠部１２０ａの図１６の略中央部分において固定部材１５２に軸１５３を中心として揺動可能に固定されていてもよい（変形例６）。この場合には、一端が枠部１２０ａの図１６の右端部付近に取り付けられ、他端が外部に固定されたスプリング１５１が設けられている。そして、スプリング１２２、１５１により、図１６（ｂ）に示すように、カムが第２状態となっているときに、レバー１２０が第２回転板１１２と平行になるようにレバー１２０に力を加えている。
【００７６】
また、レバー１２０は、枠部１２０ａの全体が第２回転板１１２の上方に配置されていることには限られず、例えば、枠部の突出部１２０ｂ側の端部付近のみが平面視で第２回転板１１２と重なるように配置されており、枠部１２０ａの他の部分は平面視で第２回転板１１２と重ならない位置にあるなど、カム１３０を第１状態にしたときにレバー１２０が第２回転板１１２を下方に押圧し、カム１３０を第２状態にしたときにレバー１２０が第２回転板１１２と平行になるような構成であればよい。
【００７７】
また、第２の実施の形態では、固定部材１２１を用いて、レバー１２０を固定軸１２１ａを中心として揺動可能としたが、固定部材１２１の代わりに、ヒンジなどを用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明における実施の形態に係る風力発電装置の正断面図である。
【図２】図１のクラッチ部分の拡大断面図である。
【図３】図２のIIIから見たときのツース及びアウタープレートを表す側面図である。
【図４】図２の第１回転接続部材の平面図である。
【図５】図２の第２回転接続部材の平面図である。
【図６】図２のクラッチの動作を制御するクラッチ制御装置のブロック図である。
【図７】図２の電動アクチュエータによりアウタープレートを押圧したときの状態を表す断面図である。
【図８】（ａ）は変形例１の風車回転軸に接続されるプレートの平面図であり、（ｂ）は変形例１の発電機軸に接続されるプレートの平面図である。
【図９】第２の実施の形態に係るクラッチの断面図であり、（ａ）は第１回転接続部材と第２回転接続部材とが切り離されている状態、（ｂ）は第１回転接続部材と第２回転接続部材とが連結されている状態である。
【図１０】図９の歯を別の形状のものに置き換えた場合の図である。
【図１１】図９の第１回転接続部材の第１回転板と歯、及び、第２回転接続部材の第２回転板と歯の斜視図である。
【図１２】図９のクラッチを別の角度から見たときの断面図であり、（ａ）が図９（ａ）に対応する図であり、（ｂ）が図９（ｂ）に対応する図である。
【図１３】図９のクラッチ平面図であり、（ａ）が第１回転接続部材の平面図、（ｂ）が第２回転接続部材の平面図である。
【図１４】図９のクラッチの動作を制御するクラッチ制御装置のブロック図である。
【図１５】変形例５の図１１相当の断面図である。
【図１６】変形例６の図１１相当の断面図である。
【符号の説明】
【００７９】
２  風車
３  風車回転軸
４  発電機
５  発電機軸
２１  第１回転接続部材
２２  第２回転接続部材
２３  電動アクチュエータ
３０  リブ
３１  インナープレート
３３  アウタープレート
３４  ツース
４０  リブ
４１  インナープレート
４３  アウタープレート
６２  回転数検出部
６３  アクチュエータ制御部
７０  プレート
８０  プレート
１０６  クラッチ
１０７  第１回転接続部材
１０８  第２回転接続部材
１０９  駆動装置
１１１  第１回転板
１１２  第２回転板
１１３  第３回転板
１１４  ボス
１１５  角スプライン
１１６  スプリング
１１７、１１８  歯
１２０  レバー
１２０ａ  枠部
１２０ｂ  突出部
１２１  固定部材
１２２  スプリング
１３０  カム
１３０ｂ  平面
１４１  カム制御部
１６１、１６２  歯
【図１】
0004811023.tif 000002
【図２】
0004811023.tif 000003
【図３】
0004811023.tif 000004
【図４】
0004811023.tif 000005
【図５】
0004811023.tif 000006
【図６】
0004811023.tif 000007
【図７】
0004811023.tif 000008
【図８】
0004811023.tif 000009
【図９】
0004811023.tif 000010
【図１０】
0004811023.tif 000011
【図１１】
0004811023.tif 000012
【図１２】
0004811023.tif 000013
【図１３】
0004811023.tif 000014
【図１４】
0004811023.tif 000015
【図１５】
0004811023.tif 000016
【図１６】
0004811023.tif 000017