(57)【要約】【課題】小型から大型まで広い範囲のプロペラ装置に適用することができ、しかも、構造が簡素で、加えて、各ブレードに応答性の良い角度変更を行わせることができる、可変ピッチプロペラ装置を提供する。【解決手段】各ブレード６の基部のそれぞれに、直交軸線５と直交する方向に向けられた揺動アーム８の一端が連結され、作動体１０がリンク棒１２を介して揺動アーム８の他端に連結され、作動体１０が作動体駆動部１１の駆動でプロペラ回転軸線４方向に移動することにより、揺動アーム８が揺動してブレード６の角度が調整されるようになされている。また、プロペラのシャフト９に対する作動体１０の相対的な回転変位動作を規制する回転規制手段１３ａ，１３ｂが備えられている。【選択図】      図２
2005188456.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各ブレードが、プロペラの回転軸線と直交する軸線回りで回転変位をすることにより、ピッチを変化させることができるようになされた可変ピッチプロペラ装置において、
各ブレードの基部のそれぞれに、前記直交軸線と直交する方向に向けられた揺動アームの一端が連結され、該揺動アームが前記直交軸線回りで揺動することにより、該揺動アームに対応するブレードのピッチが変化するようになされている一方、
プロペラ回転部の側に、作動体と、該作動体をプロペラ回転中心部においてプロペラ回転軸線方向に往復移動可能に案内するガイドとが設けられると共に、
固定側に、前記作動体の回転を許容する態様で作動体と係合し、該作動体をプロペラ軸線方向に移動させる作動体駆動部が設けられ、
前記各揺動アームの他端側にリンク棒の一端側が連結されると共に、各リンク棒の他端側が前記作動体に連結され、該作動体がプロペラ回転軸線方向に移動することで各揺動アームが揺動するようになされ、かつ、
前記ガイドに対する作動体の相対的な回転変位動作を規制する回転規制手段が備えられていることを特徴とする可変ピッチプロペラ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば風力発電用の風車などに用いられる可変ピッチプロペラ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば風力発電に用いられるプロペラ型風車のプロペラ装置として、プロペラの回転中に各ブレードの角度を調節できるようになされたものが提供されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の可変ピッチプロペラ装置では、各ブレードの角度調節のための機構が、小型や中型のプロペラに対する適用が難しかったり、機構が複雑でコストが高くつくなどの問題があった。
【０００４】
本発明は、上記のような従来の問題点に鑑み、小型から大型まで広い範囲のプロペラ装置に適用することができ、しかも、構造が簡素で、加えて、各ブレードに応答性の良い角度変更を行わせることができる、可変ピッチプロペラ装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題は、各ブレードが、プロペラの回転軸線と直交する軸線回りで回転変位をすることにより、ピッチを変化させることができるようになされた可変ピッチプロペラ装置において、
各ブレードの基部のそれぞれに、前記直交軸線と直交する方向に向けられた揺動アームの一端が連結され、該揺動アームが前記直交軸線回りで揺動することにより、該揺動アームに対応するブレードのピッチが変化するようになされている一方、
プロペラ回転部の側に、作動体と、該作動体をプロペラ回転中心部においてプロペラ回転軸線方向に往復移動可能に案内するガイドとが設けられると共に、
固定側に、前記作動体の回転を許容する態様で作動体と係合し、該作動体をプロペラ軸線方向に移動させる作動体駆動部が設けられ、
前記各揺動アームの他端側にリンク棒の一端側が連結されると共に、各リンク棒の他端側が前記作動体に連結され、該作動体がプロペラ回転軸線方向に移動することで各揺動アームが揺動するようになされ、かつ、
前記ガイドに対する作動体の相対的な回転変位動作を規制する回転規制手段が備えられていることを特徴とする可変ピッチプロペラ装置によって解決される。
【０００６】
この可変ピッチプロペラ装置では、第一に、ブレードの角度調節の駆動力を司る作動体駆動部がプロペラ回転部の側にではなく固定側に備えられていること、第二に、プロペラ回転部の側には、回転中心部に作動体を一つ備えさせ、この作動体で各リンク棒を介して各揺動アームを揺動させて各ブレードの角度を調節するようになされていること、の二つの理由から、プロペラ回転部に備えさせるブレード角度調節機構部分をコンパクトにすることができ、それによって、小型から大型まで広い範囲のプロペラ装置に用いることができる。
【０００７】
しかも、第一に、複数の各ブレードの角度調節が、一つの作動体と一つの作動体駆動部とで行われるようになされていること、第二に、作動体の直線運動を各ブレードの角度変更のための回転運動に変換する機構として、作動体をリンク棒と揺動アームとを介して各ブレードに連結する構造を採用していることにより、各ブレードの角度を簡素な構造で調節することができる。
【０００８】
ところで、作動体と各ブレードとは、リンク棒及び揺動アームを介して連結されているので、作動体は、プロペラ回転部の回転に追従して回転する。しかし、それのみでは、作動体は、ブレードの角度調節のためのプロペラ回転軸線方向への移動を行っていく過程で、プロペラ回転部側に備えられたガイドに対して相対的な回転変位を起こしてしまうことがある。これは、一つの作動体の動作で各ブレードの角度変更の動作が行われるようになされているため各リンク棒の端部が作動体の中心位置から離れた位置に連結されてしまうこと、及び、揺動アームの揺動過程でリンク棒の向きが変化することから、作動体が各ブレードの角度を調節するためにプロペラの回転軸線方向に移動していくと、作動体にこれを回転させようとする力が働いてしまうことによる。このように、作動体が、ブレードの角度調節のための回転軸線方向への移動を行っていく過程で、ガイドに対して相対的な回転変位を起こしてしまうと、作動体の動きがブレードに応答性良く伝わらない。
【０００９】
本願発明では、かかる問題事項にも配慮をして、更に、ガイドに対する作動体の相対的な回転変位動作を規制する回転規制手段が備えられている。この回転規制手段により、作動体が、ブレードの角度調節のための回転軸線方向への移動を行っていく過程で、ガイドに対して相対的な回転変位をしようとすると、それを回転規制手段が阻止し、それによって、作動体の動きがブレードに応答性良く伝えられ、各ブレードに応答性の良い角度変更を行わせることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の可変ピッチプロペラ装置は、以上のとおりのものであるから、小型から大型まで広い範囲のプロペラ装置に適用することができ、しかも、構造が簡素で、加えて、各ブレードに応答性の良い角度変更を行わせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
次に、本発明の実施最良形態を図面に基づいて説明する。
【００１２】
図１〜図５に示す実施形態の可変ピッチプロペラ装置は、図５に示すような風車発電用のプロペラ型風車１に適用した場合のもので、図５及び図２において、２はプロペラ回転部、７は固定側としてのナセルである。
【００１３】
プロペラ回転部２には、その回転中心部にローターケース３が備えられると共に、該ローターケース３には、プロペラ回転軸線４方向と直交する方向５に延ばされた複数のブレード６…が取り付けられている。各ブレード６は、図１及び図２に示すように、該直交軸線５回りで回転変位をできるように、即ち、ピッチを変化させることができるように、その基部に、軸部６ａが備えられると共に、該軸部６ａが、ローターケース３に固着された取付けベース部６ｂに回転可能に保持されている。
【００１４】
そして、軸部６ａは、ローターケース３内に突出し、その先端部に、前記直交軸線５と直交する方向に向けられた揺動アーム８の一端が連結され、揺動アーム８が直交軸線５回りで揺動することにより、ブレード６のピッチが変化するようになされている。
【００１５】
一方、ローターケース３には、その基部にプロペラのシャフト９が固着され、ローターケース３の回転がシャフト９に伝えられるようになされている。該シャフト９は、ローターケース３に固着された取付けベース部９ｂとシャフト本体部９ａとを一体的に備え、シャフト本体部９ａがローターケース３から突出して後方のナセル７内に延ばされている。
【００１６】
このシャフト９をガイドとして、作動体１０が、プロペラ回転中心部において、プロペラ回転軸線４方向に往復移動可能に備えられている。即ち、作動体１０は、軸部１０ａの先端部にディスク部１０ｂが一体的に備えられたものからなっていて、ディスク部１０ｂはローターケース３内に設置され、軸部１０ａは、シャフト９の軸心部に明けられた貫通の軸孔９ｃにしっくりと通され、シャフト９に案内されて、プロペラ回転軸線４方向に往復移動できるようなされている。
【００１７】
更に、ナセル７の側には、シリンダーなどによる作動体駆動部１１が備えられると共に、作動体１０の軸部１０ａの後端部はシャフト９の後端部の後方に突出し、作動体駆動部１１が、作動体１０の回転を許容する態様で作動体１０の後端部と係合し、作動体１０をプロペラ回転軸線４方向に移動させることができるようになされて、該作動体１０のディスク部１０ｂがローターケース３内でプロペラ回転軸線４方向に往復移動するすることができるようになされている。なお、作動体駆動部１１は、作動体１０を後方から押し動かすプッシュ式のものであってもよいし、引き動かすプル式のものであってもよいし、押し引きするプッシュプル式のものであってもよい。プッシュ式やプル式の場合は、必要に応じて、作動体を戻らせる手段を別途に備えさせればよい。
【００１８】
そして、ローターケース３内において、各揺動アーム８の他端側には、リンク棒１２の一端側がピン等で連結されると共に、各リンク棒１２の他端側が作動体１０のディスク部１０ｂに対して中心位置から偏心した位置においてピン等で連結されている。
【００１９】
更に、上記の可変ピッチプロペラ装置には、ガイドとしてのシャフト９に対して作動体１０が相対的な回転変位動作をするのを規制する回転規制手段が備えられている。即ち、図３に示すように、作動体１０のディスク部１０ｂの外周部には、プロペラ回転軸線方向に貫通して延びる複数の蟻溝１３ａ…が周方向に間隔的に設けられ、各蟻溝１３ａ…に同じくプロペラ回転軸線４方向に向けられたレール１３ｂ…が摺動自在に嵌合され、各レール１３ｂは、シャフト９の取付けベース部９ｂなど、シャフト９の側、あるいは、ローターケース３の側に固着されている。
【００２０】
なお、風力によるシャフト９の回転は、回転伝達機構１４によって、ナセル７内などに備えられた図示しない発電部に伝えられ、そこで発電が行われるようになされている。
【００２１】
上記の可変ピッチプロペラ装置では、図４（イ）〜（ハ）に示すように、作動体１０が、作動体駆動部１１の駆動によりプロペラ回転軸線４方向の前方に移動していくと、作動体１０のディスク部１０ｂが各リンク棒１２を押し、各リンク棒１２が各揺動アーム８を揺動させ、それによって各ブレード６の角度が調節される。
【００２２】
そして、各リンク棒１２は、揺動アーム８を揺動させていく過程で、図４（イ）〜（ハ）に示すように、その向きを変化させていき、作動体１０のディスク部１０ｂにこれを回転させようとする反力が作用し、この反力で作動体１０はプロペラ回転軸線４回りで回転しようとするが、この回転が、蟻溝１３ａとレール１３ｂとで構成される回転規制手段によって阻止され、それによって、各ブレード６は応答性良く角度の変更を行うようになされている。
【００２３】
なお、図示しないが、ブレード６の基端部に備えられている軸部６ａをスプライン軸とし、これを揺動アーム８の一端側のボスに差し込んで連結する構成とする場合は、揺動アーム８が軸部６ａの軸線方向に変位できて、作動体１０の動きをリンク棒１２を介してスムーズに揺動アーム８に伝えることができると共に、揺動アーム８の揺動動作を効率良くブレード６に伝えることができる。
【００２４】
以上の説明で明らかなように、上記の可変ピッチプロペラ装置では、ブレード６の角度調節の駆動力を司る作動体駆動部１１がローターケース３の側にではなく、ナセル７の側に備えられ、しかも、ローターケース３の側には、回転中心部に作動体１０が一つ備えられ、この作動体１０で各リンク棒１２を介して各揺動アーム８を揺動させ各ブレード６の角度を調節するようになされているので、ローターケース３に備えさせるブレード角度調節機構部分をコンパクトにすることができ、それによって、小型から大型まで広い範囲のプロペラ装置に用いることができる。
【００２５】
しかも、複数の各ブレード６…の角度調節が、一つの作動体１０と一つの作動体駆動部１１とで行われるようになされており、更に、作動体１０の直線運動を各ブレード６…の角度調節のための回転運動に変換する機構として、作動体１０をリンク棒１２と揺動アーム８とを介して各ブレード６に連結する構造を採用しているので、各ブレード６…の角度を簡素な構造で調節することができる。
【００２６】
加えて、シャフト９に対する作動体１０の相対的な回転変位動作を規制する蟻溝１３ａとレール１３ｂが備えられているので、上にも述べたように、各ブレード６に応答性の良い角度変更を行わせることができる。
【００２７】
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、回転規制手段として、蟻溝１３ａとレール１３ｂを用いた場合を示したが、シャフト９の軸孔９ｃの内周部と作動体１０の軸部の外周部とをプロペラ回転軸線４方向では相対移動を許容しながらプロペラ回転軸線４回りで係合させる、例えばスプラインなどによる回転規制手段が用いられてもよい。
【００２８】
また、上記実施形態では、可変ピッチプロペラ装置を風力発電用の風車に適用した場合を示したが、本発明の可変ピッチプロペラ装置は、風力発電のほか、例えば、船舶や航空機などのプロペラ推進装置など、各種プロペラ装置に広く用いることができるものであることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】実施形態の可変ピッチプロペラ装置を示すもので、図（イ）は正面図、図（ロ）は複数のブレードのうちの一つのブレードのみを残し、他のブレードを省略して示す斜視図である。
【図２】同じく複数のブレードのうちの一つのブレードのみを残し、他のブレードを省略して示す側面図である。
【図３】回転規制手段を示すもので、図（イ）は蟻溝とレールとを分離させた斜視図、図（ロ）はこれらを嵌合状態にした斜視図である。
【図４】図（イ）〜図（ハ）は上記の可変ピッチプロペラ装置の動作を示す側面図である。
【図５】上記の可変ピッチプロペラ装置が用いられた風力発電用の風車を示す側面図である。
【符号の説明】
【００３０】
２…プロペラ回転部
４…プロペラ回転軸線
５…直交軸線
６…ブレード
７…ナセル（固定側）
８…揺動アーム
９…シャフト（ガイド）
１０…作動体
１１…作動体駆動部
１２…リンク棒
１３ａ…蟻溝（回転規制手段）
１３ｂ…レール（回転規制手段）
【図１】
2005188456.tif 000003
【図２】
2005188456.tif 000004
【図３】
2005188456.tif 000005
【図４】
2005188456.tif 000006
【図５】
2005188456.tif 000007