(57)【要約】【課題】  設置基盤が軟弱な場合でも、ブレードと回転軸と発電機とを含む組立体を確実に支持することができる安価な縦軸型の風力発電装置の支持構造を提供する。【解決手段】  風力発電装置１には、鉛直方向に伸びる回転軸２が設けられ、この回転軸２に、８枚の放射状のブレード３が取り付けられている。回転軸２の下端部は、増速機構を介して、発電機４の回転子に連結されている。回転軸２は、上側ベアリング７と下側ベアリング８とによって回転自在に支持されている。発電装置本体部２〜４の周囲には、それぞれ、下端部が地面６に配設された取付ベース１０に固定された４本の支柱９が配設されている。両ベアリング７、８は、それぞれ、４本の上側支持部材１１及び４本の下側支持部１２を介して、４本の支柱９によって支持されている。【選択図】図３
2005337245.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転中心軸線が鉛直方向を向くように配置された回転軸と、
上記回転軸に放射状に取り付けられた複数のブレードを有する風車部と、
回転子が上記回転軸に連結された発電機とを備えている縦軸型の風力発電装置であって、
上記回転軸を回転自在に支持するベアリングと、
上記風力発電装置の周囲に配置され、それぞれ、下端部が設置基盤上の取付ベースに固定された少なくとも３本の支柱と、
それぞれ、一端が上記ベアリングに固定される一方、他端が対応する１本の支柱に固定された、上記ベアリングを支持する複数の支持部材とを備えていることを特徴とする縦軸型の風力発電装置。
【請求項２】
上記回転軸に、複数の風車部が上下方向に多段に設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の縦軸型の風力発電装置。
【請求項３】
周方向に隣り合う支柱間に、それぞれ網が張られていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の縦軸型の風力発電装置。
【請求項４】
回転中心軸線が鉛直方向を向くように配置された回転軸と、
上記回転軸に取り付けられた複数のブレードを有する風車部と、
回転子が上記回転軸に連結された発電機とを備えている縦軸型の風力発電装置であって、
上記回転軸を回転自在に支持するベアリングと、
上記風力発電装置の周囲に配置され、それぞれ、下端部が設置基盤上の取付ベースに固定された少なくとも３本の支柱と、
それぞれ、内端側がベアリングに固定される一方外端側が支柱に固定された、上記ベアリングを支持する複数の支持部材と、
上記回転軸と上記発電機の回転子との間に介設され、上記回転軸の回転を増速する増速機構と、
低風速時には上記増速機構の増速比を低下させる増速規制手段とを備えていることを特徴とする縦軸型の風力発電装置。
【請求項５】
上記増速機構が、リングギヤとサンギヤとキャリアとを備えた遊星歯車機構であって、サンギヤが発電機の回転子に連結され、キャリアが上記回転軸に連結され、リングギヤが固定されているときに上記回転軸の回転を予め設定された増速比で増速させるようになっていて、
上記増速規制手段が、リングギヤの固定を解除することにより増速比を低下させるようになっていることを特徴とする、請求項４に記載の縦軸型の風力発電装置。
【請求項６】
回転中心軸線が鉛直方向を向くように配置された回転軸と、
上記回転軸に取り付けられた複数のブレードを有する風車部と、
回転子が上記回転軸に連結された発電機とを備えている縦軸型の風力発電装置であって、
上記回転軸を回転自在に支持するベアリングと、
上記風力発電装置の周囲に配置され、それぞれ、下端部が設置基盤上の取付ベースに固定された少なくとも３本の支柱と、
それぞれ、内端側がベアリングに固定される一方外端側が支柱に固定された、上記ベアリングを支持する複数の支持部材と、
上記ブレードの周囲を取り囲み、自在に開閉することができるシャッターとを備えていることを特徴とする縦軸型の風力発電装置。
【請求項７】
上記風車部が、上記回転軸から放射状に伸びる複数の放射状バーと、該バーの先端部に取り付けられた複数のブレードと、円周方向にみて隣り合うブレード同士を連結するブレード連結バーとを備えていることを特徴とする、請求項４〜６のいずれか１つに記載の縦軸型の風力発電装置。
【請求項８】
周方向に隣り合う支柱間に、それぞれ網が張られていることを特徴とする、請求項４〜７のいずれか１つに記載の縦軸型の風力発電装置。
【請求項９】
上記支持部材が、風車部の上側に位置する上側支持部材と、風車部の下側に位置する下側支持部材戸で構成され、上側支持部材及び下側支持部材が、それぞれ、放射状に伸びて外端部が支柱に固定される一方内端部がベアリングに固定された複数の放射状フレームと、周方向にみて隣り合う放射状フレームの外端部を互いに連結する連結フレームとを備えていることを特徴とする、請求項４〜８のいずれか１つに記載の縦軸型の風力発電装置。
【請求項１０】
１つの風車部について、回転軸と、ベアリングと、支柱と、上側及び下側の支持部材と、発電機と、増速機構とがユニット化され、
複数の上記ユニットが上下方向に積み重ねて連結されていることを特徴とする、請求項９に記載の縦軸型の風力発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブレードを伴った回転軸が、回転中心軸線が鉛直方向を向くように配置されている縦軸型の風力発電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、発電装置としては、主として、原子力発電装置、火力発電装置又は水力発電装置が用いられている。しかし、原子力発電装置は、処理が極めて困難な放射性廃棄物が発生するといった問題があり、火力発電装置は、地球温暖化の原因である二酸化炭素を大量に排出するといった問題がある。また、水力発電装置は、その周囲の自然環境及び生活環境を破壊することが多いといった問題ある。そこで、近年、このような問題が一切起こらず、また美観にも優れていることから、風力発電装置が普及しつつある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
例えば、図１に示すように、かかる従来の風力発電装置１００においては、一般に、水平方向に伸びる回転軸１０１が設けられ、この回転軸１０１の先端部にプロペラ１０２が取り付けられる一方、回転軸１０１の後端部に発電機１０３の回転子が連結されている。そして、回転軸１０１とプロペラ１０２と発電機１０３とを含む発電装置本体部は、下端が地上の取付ベース１０４に固定された支柱１０５によって、支柱軸線まわりに回動可能に支持されている。なお、発電機１０３の後側には、風向きの変化に応じてプロペラ１０２が常に風上に向くように発電装置本体部の向きを変える風向板１０６が取り付けられている。
【特許文献１】特開平９−７９１２７号公報（段落［００１６］、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、例えば図１に示すような、回転軸１０１が水平方向に伸びるように配置された従来の横軸型の風力発電装置１００では、風向きが急変した場合（とくに、日本では風向きの変化が激しい）、プロペラ１０２に強いストレス（応力）が生じて該プロペラ１０２が破損することがあるといった問題がある。
【０００５】
そこで、例えば、図２に示すように、回転軸１１１を鉛直方向に伸びるように配置し、回転軸１１１の上部に複数のブレード１１２（羽根板）を取り付ける一方、回転軸１１１の下端部に発電機１１３の回転子を連結した、縦軸型の風力発電装置１１０が提案されている。ここで、回転軸１１１は、軸受け１１６を介して、下端が地上の取付ベース１１４に固定された支柱１１５によって支持されている。このような縦軸型の風力発電装置１１０では、風向きが急変してもブレード１１２はスムーズ（円滑）に回転することができ、該ブレード１１２にはさほど大きなストレスは生じない。
【０００６】
しかし、かかる従来の縦軸型の風力発電装置１１０では、回転軸１１１とブレード１１２と発電機１１３とを含む発電装置本体部を支柱１１５によって片持ちで支持しなければならないので、取付ベース１１４及び支柱１１５に非常に強い力がかかる。このため、強靱な構造の取付ベース１１４及び支柱１１５を必要とするので、該風力発電装置１１０の材料費及び建設費が高くつくといった問題がある。また、設置基盤、例えば地面が軟弱な場合、風力発電装置１１０を安定させて設置するのが困難であるといった問題もある。
【０００７】
ところで、従来の縦型の風力発電装置では、ブレードの受風面積が大きい場合、強風時（例えば、台風時）にはブレード回転数が過大となるので、運転を停止しなければならないといった問題がある。また、従来の大型の縦型の風力発電装置では、ブレードが回転状態（例えば、無風時）からブレードが回転し始めた場合、荷重ないしは抵抗が大きいので回転速度がなかなか上昇しないといった問題もある。
【０００８】
本発明は、上記従来の問題を解決するためになされたものであって、設置基盤が軟弱な場合でも、ブレードと回転軸と発電機とを含む発電装置本体部を安定させて確実に支持することができる、材料費及び建設費が低減される縦軸型の風力発電装置を提供することを解決すべき課題とする。また、強風時でも支障なく運転することができる縦軸型の風力発電装置を提供することも解決すべき過大とする。さらには、ブレードの回転開始時に、ブレード回転数を迅速に上昇させることができる縦軸型の風力発電装置を提供することも解決すべき課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するためになされた本発明の第１の態様に係る縦軸型の風力発電装置（支持構造）は、（ｉ）回転中心軸線が鉛直方向を向く（すなわち、鉛直方向に伸びる）ように配置された回転軸と、（ｉｉ）回転軸に放射状に取り付けられた複数（例えば、２枚、３枚、４枚、５枚、６枚、７枚、８枚……）のブレードを有する風車部と、（ｉｉｉ）回転子が回転軸に連結された発電機とを備えている。この風力発電装置は、（ｉｖ）回転軸を回転自在に支持するベアリングと、（ｖ）風力発電装置の周囲に配置され、それぞれ、下端部が設置基盤上（例えば、地面）に配設された取付ベースに固定された少なくとも３本（例えば、４本、５本、６本、……）の支柱と、（ｖｉ）それぞれ、一端が上記ベアリングに固定される一方、他端が対応する１本の支柱に固定された、ベアリングを支持する複数の支持部材と備えていることを特徴とするものである。
【００１０】
上記縦軸型の風力発電装置においては、ブレードの周囲を取り囲み、自在に開閉することができるシャッターが設けられているのが好ましい。また、回転軸に、複数の風車部が上下方向に多段（例えば、２段、３段、４段……）に設けられているのがより好ましい。周方向に隣り合う支柱間に、それぞれ、網（例えば、金網）が張られていてもよい。
【００１１】
本発明の第２の態様に係る縦軸型の風力発電装置は、（ｉ）回転中心軸線が鉛直方向を向くように配置された回転軸と、（ｉｉ）回転軸に取り付けられた複数のブレードを有する風車部と、（ｉｉｉ）回転子が回転軸に連結された発電機とを備えている縦軸型の風力発電装置であって、（ｉｖ）回転軸を回転自在に支持するベアリングと、（ｖ）風力発電装置の周囲に配置され、それぞれ、下端部が設置基盤上の取付ベースに固定された少なくとも３本の支柱と、（ｖｉ）それぞれ、内端側がベアリングに固定される一方外端側が支柱に固定された、ベアリングを支持する複数の支持部材と、（ｖｉｉ）回転軸と発電機の回転子との間に介設され、回転軸の回転を増速する増速機構と、（ｖｉｉｉ）低風速時には増速機構の増速比を低下させる増速規制手段とを備えていることを特徴とするものである。
【００１２】
上記縦軸型の風力発電装置において、増速機構が、リングギヤとサンギヤとキャリアとを備えた遊星歯車機構である場合は、サンギヤが発電機のロータに連結され、キャリアが回転軸に連結され、リングギヤが固定されているときに回転軸の回転を予め設定された増速比で増速させるようになっていて、増速規制手段が、リングギヤの固定を解除することにより増速比を低下させるようになっているのが好ましい。
また、ブレードの周囲を取り囲み、自在に開閉することができるシャッターが設けられているのがより好ましい。
【００１３】
上記縦軸型の風力発電装置においては、風車部が、回転軸から放射状に伸びる複数の放射状バーと、該バーの先端部に取り付けられた複数のブレードと、円周方向にみて隣り合うブレード同士を連結するブレード連結バーとを備えているのが好ましい。また、周方向に隣り合う支柱間に、それぞれ網が張られているのがより好ましい。
【００１４】
上記縦軸型の風力発電装置においては、支持部材が、風車部の上側に位置する上側支持部材と、風車部の下側に位置する下側支持部材戸で構成され、上側支持部材及び下側支持部材が、それぞれ、放射状に伸びて外端部が支柱に固定される一方内端部がベアリングに固定された複数の放射状フレームと、周方向にみて隣り合う放射状フレームの外端部を互いに連結する連結フレームとを備えていてもよい。この場合、１つの風車部について、回転軸と、ベアリングと、支柱と、上側及び下側の支持部材と、発電機と、増速機構とがユニット化され、複数のユニットが上下方向に積み重ねて連結されていてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の第１の態様に係る縦軸型の風力発電装置によれば、回転軸とブレードと発電機とを含む風力発電装置本体部は、複数の支持部材を介して、複数の支柱によって支持される。このように、風力発電装置本体部の荷重が複数の支柱に分散してかかるので、各支柱及び該支柱を支える取付ベースは、さほど高い強度を必要としない。このため、支柱及び取付ベースの材料費及び建設費が低減される。また、設置基盤が軟弱な場合でも、風力発電装置を安定させて確実に設置することができる。
【００１６】
なお、回転軸に、複数の風車部が上下方向に多段に設けられている場合は、単位面積当たりの発電量を大幅に増加させることができ、ひいては発電コストを低減することができる。また、周方向に隣り合う支柱間に、それぞれ、網が張られている場合は、万一ブレードが破損した場合でも、その破片が外部に飛散しないので、該風力発電装置の安全性が向上する。また、風力発電装置に異物が入り込まない。
【００１７】
本発明の第２の態様に係る縦軸型の風力発電装置によれば、基本的には、第１の態様に係る縦軸型の風力発電装置と同様の効果が得られる。さらに、ブレードの回転開始時に、ブレード回転数を迅速に上昇させることができる。
【００１８】
この縦軸型の風力発電装置において、シャッターが設けられている場合は、強風時には風速に応じて部分的にシャッターを閉じることにより、ブレードに当たる風量を低減することができるので、支障なく発電を行うことができる。また、ユニット化した場合、
【００１９】
１つの風車部について、回転軸と、ベアリングと、支柱と、上側及び下側の支持部材と、発電機と、増速機構とをユニット化した場合、複数のユニットを上下方向に積み重ねて連結することにより、容易に多段式の縦軸型の風力発電装置を設けることができ、小スペースで、大電力の発電を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を具体的に説明する。
（実施の形態１）
まず、本発明の実施の形態１を説明する。
図３に示すように、縦軸型の風力発電装置１においては、回転軸２が、その回転中心軸線が鉛直方向を向くように、すなわち鉛直方向に伸びる軸線まわりに回転するように配置されている。そして、回転軸２には、８枚のブレード３が、平面視で放射状となるように等角度で取り付けられている。これらのブレード３は風車部を形成している。なお、ブレード３の枚数はこれより少なくてもよく（例えば、２枚、３枚、４枚、５枚、６枚、７枚）、また多くてもよい（例えば、１０枚、１１枚、１２枚……）。
【００２１】
回転軸２の下端部は、増速機構（図示せず）を介して、発電機４の回転子（図示せず）に連結されている。ここで、発電機４の非可動部分（例えば、固定子、ハウジング等）は、固定具５により地面６に固定されている。なお、以下では、回転軸２とブレード３（風車部）と発電機４とで構成される組立体を、便宜上、発電装置本体部２〜４という。回転軸２は、上下方向にみて、該回転軸２の上端部付近（ブレード３の上端部の上方）に位置する上側ベアリング７と、ブレード３の下端部と発電機４の上端部との間に位置する下側ベアリング８とによって回転自在に支持されている。
【００２２】
この風力発電装置１では、風が吹くと、この風がブレード３ないしは風車部に、回転軸２の軸線（鉛直線）を回転中心とする回転力を生じさせ、その結果ブレード３及び回転軸２は一体回転する。この回転軸２の回転力は、増速機構を介して、発電機４の回転子を、該回転軸２よりも高速で回転させ、これにより発電機４で電力が生成される。この電力は、配電系統（図示）を介して、所定の電力供給先に供給される。
【００２３】
以下、この風力発電装置１の支持構造を説明する。発電装置本体部２〜４の周囲には、鉛直方向に伸びる４本の支柱９が配置されている。これらの４本の支柱９は、平面視で、正方形の４つの頂点に位置するように配置されている（正方形配置）。各支柱９の下端部は、それぞれ、地面に配設された、対応する１つの取付ベース１０に固定されている。なお、各取付ベース１０は、地面に埋設されたコンクリート基部１０ａに、金属製の固定板１０ｂがボルト等（図示せず）で締結された構造のものである。
【００２４】
そして、上側ベアリング７は、水平方向に伸びる細長い４本の上側支持部材１１によって支持されている。各上側支持部材１１の一端（中心側）は上側ベアリング７に固定され、他端（外周側）は、対応する１本の支柱９に固定されている。つまり、上側ベアリング７は、４本の上側支持部材１１を介して、４本の支柱９によって支持されている。また、下側ベアリング８は、水平方向に伸びる細長い４本の下側支持部材１２によって支持されている。各下側支持部材１２の一端は下側ベアリング８に固定され、他端は、対応する１本の支柱９に固定されている。つまり、下側ベアリング８は、４本の下側支持部材１２を介して、４本の支柱９によって支持されている。
【００２５】
また、４本の支柱９の周方向に隣り合う各支柱間、すなわち平面視で正方形配列された支柱９の正方形の辺に相当する部分には、それぞれ、支柱９の下端部から上端部にわたって金網１３が張られている。この金網１３は、異物が風力発電装置１内に入り込むのを防止するとともに、万一ブレード３が破損したときにその破片が風力発電装置外に飛散するのを防止する。なお、金網１３に代えて、ビニール製あるいは紐製のネットを張ってもよい。
【００２６】
この風力発電装置１では、かなり大きい質量をもつ発電装置本体部２〜４は、４本の上側支持部材７及び４本の下側支持部材８を介して、４本の支柱９によって支持されている。このように、発電装置本体部２〜４の荷重が複数の支柱９に分散してかかるので、各支柱９及び該支柱９を支える各取付ベース１０は、さほど高い強度を必要としない。このため、支柱９及び取付ベース１０の材料費及び建設費が低減される。また、設置基盤が軟弱な場合でも、風力発電装置１を安定させて確実に設置することができる。
【００２７】
ところで、図３に示す風力発電装置１では、回転軸２に１組（８枚組）のブレード群３、すなわち１つの風車部が取り付けられているだけである。しかし、図４に示すように、回転軸２に、上下方向に離間した複数組のブレード群３（複数の風車部）を取り付けてもよい。この場合、上下方向にみて、上側のブレード群３（風車部）と下側のブレード群３（風車部）との間に、回転軸２を支持する中間ベアリング１４を設けるとともに、それぞれ、一端が中間ベアリング１４に固定され、他端が対応する１本の各支柱９に固定された４本の中間支持部材１５を設けるのが好ましい。なお、回転軸２を上側のブレード群３と下側のブレード群３との間の部位で分割（２分）し、各軸をカプラないしはカップリング（図示せず）で連結してもよい。この風力発電装置１’では、単位面積当たりの発電量をほぼ倍増させることができるので、発電コストを低減することができる。
【００２８】
また、図５に示すように、回転軸２に、互いに上下方向に離間した３組のブレード群３（あるいは４組以上のブレード群３）を取り付けてもよい。この場合は、支柱９を鉄塔としてもよい。この風力発電装置”によれば、単位面積当たりの発電量をさらに増加させることができ、発電コストを大幅に低減することができる。
【００２９】
この風力発電装置１，１’、１”の支持構造は、これを構成する各部材が溶接等により接合された一体構造のものでもよい。しかしながら、この支持構造は、上記各部材を連結具等により連結することによって組み立てることができ、必要に応じて解体することができる連結構造のものであるのがより好ましい。このようにすれば、風力発電装置１，１’、１”を容易に移動させることができる。
【００３０】
（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２を説明する。
図６に示すように、縦軸型の風力発電装置２０においては、回転軸２１が、その回転中心軸線が鉛直方向を向くように、すなわち鉛直方向に伸びる軸線まわりに回転するように配置されている。そして、回転軸２１には風車部２２が取り付けられている。なお、風車部２２は、後で説明するように、４つのブレード２３と、これらのブレード２３を回転軸２１に取り付けるための複数の放射状バー２４及び補助バー２５と、複数の連結バー２６とを備えている（図１０、図１１参照）。
【００３１】
回転軸２１の下端部は、増速機構２７を介して、発電機２８（ダイナモ）の回転子（図示せず）に連結されている。回転軸２１は、風車部２２の上側に位置する上側ベアリング２９と、風車部２２の下側に位置する下側ベアリング３０とによって回転自在に支持されている。上側ベアリング２９は上側支持部材３１によって３本の支柱３２に固定されている。また、下側ベアリング３０は下側支持部材３３によって３本の支柱３２に固定されている。
【００３２】
図７に示すように、上側支持部材３１は、放射状に伸びて外端部が支柱３２に固定される一方、内端部が上側ベアリング２９に固定された複数の放射状フレーム３５と、周方向にみて隣り合う放射状フレーム３５の外端部を互いに連結する連結フレーム３６とを備えている。他方、図８に示すように、下側支持部材３３は、放射状に伸びて外端部が支柱３２に固定される一方、内端部が下側ベアリング３０に固定された複数の放射状フレーム３７と、周方向にみて隣り合う放射状フレーム３７の外端部を互いに連結する連結フレーム３８とを備えている。なお、下側支持部材３３には、増速機構２７等を取り付けるためのプレート３９が設けられている。
【００３３】
この風力発電装置２０では、風が吹くと、この風がブレード２３ないしは風車部２２に、回転軸２１の軸線（鉛直線）を回転中心とする回転力を生じさせ、その結果ブレード２３及び回転軸２１は一体回転する。この回転軸２１の回転力は、増速機構２７を介して、発電機２８の回転子を、該回転軸２１よりも高速で回転させ、これにより発電機２８で電力が生成される。この電力は、配電系統（図示）を介して、所定の電力供給先に供給される。
【００３４】
また、この風力発電装置２０には、ブレード２３ないしは風車部２２の周囲を取り囲み、自在に開閉することができるシャッター３４が設けられている。このように、シャッター３４が設けられているので、強風時（例えば、台風時）には風速に応じて部分的にシャッター３４を閉じることにより、ブレード２３に当たる風量を低減することができる。したがって、支障なく発電を行うことができる。その結果、ブレード２３の受風面積を大きくすることが可能となる。なお、実施の形態１の場合と同様に、各支柱３２間には金網が張られている。
【００３５】
図９に示すように、３本の支柱３２は、平面視で正三角形の３つの頂点に位置するように配置されている。各支柱３２の下端部は、それぞれ、地面に配設された、対応する１つの島状のコンクリート製の取付ベース４０に固定されている。なお、取付ベース４０が設けられていない部分には、該風力発電装置の美観を高めるために、植物４１が植栽されている。
【００３６】
図１０及び図１１に示すように、風車部２２は、それぞれブレードシャフト４３に固定された４つのブレード２３と、放射状に伸びる複数の放射状バー２４及び補助バー２５と、周方向にみて隣り合うブレード２３同士を連結する連結バー２６とを備えている。風車部２２は、バー２４、２５、２６によってブレード２３が連結された構造とされているので、非常に軽量である。
【００３７】
図１２及び図１３に示すように、増速機構２７は、リングギヤ５０と、サンギヤ５１と、ピニオンギヤ５２を有するキャリア５３とを備えた遊星歯車機構である。ここで、サンギヤ５１は、発電機２８の回転子に連結され、キャリア５３は回転軸２１に連結されている。この、遊星歯車機構（増速機構２７）では、リングギヤ５０が固定されている（回転することができない）ときに、回転軸２１の回転を予め設定された増速比（例えば１：６）で増速するようになっている。
【００３８】
この増速機構２７には、低風速時には、リングギヤ５０の固定を解除することにより増速比を低下させる増速規制手段５５が設けられている。この増速規制手段５５は、ウェイト５６と、ローラ５７と、ロックピン５８（ノックピン）とを備えている。ここで、ウェイト５６は、回転軸２１の回転停止時あるいは予め設定された基準回転数以下のときには破線５６’で示すように状態となり、基準回転数を超えているときには、遠心力により実線（５６）で示す状態となる。そして、ウェイト５６が実線で示す状態にあるときには、ウェイト５６はローラ５７を介してロックピン５８をリングギヤ５０の穴部５０ａ内に挿入し、リングギヤ５０を固定する。このとき、増速機構２７は、予め設定された増速比（例えば、１：６）で回転軸２１の回転を増速させる。
【００３９】
他方、ウェイト５６が破線５６’で示す状態にあるときには、ウェイト５６は、ローラ５７を介してロックピン５８をリングギヤ５０の穴部５０ａから抜去し、リングギヤ５０が回転可能となる（すべることができる）。このとき、増速機構２７の増速比は、予め設定された増速比（例えば、１：６）よりも小さくなり（例えば、１：２〜１：３）、発電機２８の回転子を回転させるトルクが大きくなる。このため、ブレード２３の回転開始時に、ブレード回転数を迅速に上昇させることができる。また、低風速時（例えば、風速１ｍ／秒以下ないしは２ｍ／秒以下）でも、発電機２８を支障なく回転させて発電を行うことができる。
【００４０】
この実施の形態２では、回転軸２１の回転によってウェイト５６に生じる遠心力を利用してロックピン５８をリングギヤ５０と係合させ、又は係合を解除するようにしている。しかし、このようにせず、電磁石を設け、発電機２８の発電電圧による電磁力でロックピン５８をリングギヤ５０と係合させ、又は係合を解除するようにしてもよい。また、ロックピンを用いず、発電機２８の発電電圧による電磁力で、リングギヤ５０に制動力（ブレーキ）をかけ、リングギヤ５０を固定するようにしてもよい。
【００４１】
図６〜図１３に示す風力発電装置２０では風車部２２が１つ設けられているだけであるが、図１４に示すように、風車部２２を上下方向に多段（例えば、２段、３段、４段…）に積み重ねた構成としてもよい。この風力発電装置２０では、１つの風車部２２について、回転軸２１、両ベアリング２９、３０、支柱３２、両支持部材３１、３３、増速機構２７、発電機２８等の構成要素をユニット化し、複数のユニットを上下方向に積み重ねて連結することにより組み立てるようにしている。このため、極めて容易かつ迅速に、多段式の風力発電装置２０を構築することができ、小スペースで、大電力の発電を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】従来の横軸型の風力発電装置の模式的な立面図である。
【図２】従来の縦軸型の風力発電装置の模式的な立面図である。
【図３】（ａ）及び（ｂ）は、実施の形態１に係る縦軸型の風力発電装置の模式的な立面図及び平面図である。
【図４】実施の形態１に係る、回転軸に２組のブレード群（風車部）が取り付けられた風力発電装置の模式的な立面図である。
【図５】実施の形態１に係る、回転軸に３組のブレード群（風車部）が取り付けられた風力発電装置の模式的な立面図である。
【図６】実施の形態２に係る風力発電装置の立面図である。
【図７】図６に示す風力発電装置のＡ−Ａ線における一部断面平面図である。
【図８】図６に示す風力発電装置のＢ−Ｂ線における一部断面平面図である。
【図９】図６に示す風力発電装置のＣ−Ｃ線における一部断面平面図である。
【図１０】風車部の立面図である。
【図１１】風車部の平面図である。
【図１２】増速機構の一部断面立面図である。
【図１３】増速機構の平面図である。
【図１４】多段式の風力発電装置の立面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１  風力発電装置、１’  風力発電装置、１”  風力発電装置、２  回転軸、３  ブレード、４  発電機、５  固定具、６  地面、７  上側ベアリング、８  下側ベアリング、９  支柱、１０  取付ベース、１０ａ  コンクリート基部、１０ｂ  固定板、１１  上側支持部材、１２  下側支持部材、１３  金網、１４  中間ベアリング、１５  中間支持部材、２０  風力発電装置、２１  回転軸、２２  風車部、２３  ブレード、２４  放射状バー、２５  補助バー、２６  連結バー、２７  増速機構、２８  発電機、２９  上側ベアリング、３０  下側ベアリング、３１  上側支持部材、３２  支柱、３３  下側支持部材、３４  シャッター、３５  放射状フレーム、３６  連結フレーム、３７  放射状フレーム、３８  連結フレーム、３９  プレート、４０  取付ベース、４１  植物、４８  金網、５０  リングギヤ、５０ａ  穴部、５１  サンギヤ、５２  ピニオンギヤ、５３  キャリア、５５  増速規制手段、５６  ウェイト、５７  ローラ、５８  ロックピン。
【図１】
2005337245.tif 000003
【図２】
2005337245.tif 000004
【図３】
2005337245.tif 000005
【図４】
2005337245.tif 000006
【図５】
2005337245.tif 000007
【図６】
2005337245.tif 000008
【図７】
2005337245.tif 000009
【図８】
2005337245.tif 000010
【図９】
2005337245.tif 000011
【図１０】
2005337245.tif 000012
【図１１】
2005337245.tif 000013
【図１２】
2005337245.tif 000014
【図１３】
2005337245.tif 000015
【図１４】
2005337245.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成17年6月28日(2005.6.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2005337245.tif 000017
【図２】
2005337245.tif 000018
【図３】
2005337245.tif 000019
【図４】
2005337245.tif 000020
【図５】
2005337245.tif 000021
【図６】
2005337245.tif 000022
【図７】
2005337245.tif 000023
【図８】
2005337245.tif 000024
【図９】
2005337245.tif 000025
【図１０】
2005337245.tif 000026
【図１１】
2005337245.tif 000027
【図１２】
2005337245.tif 000028
【図１３】
2005337245.tif 000029
【図１４】
2005337245.tif 000030