(57)【要約】【課題】強風下にブレ−ドの向きを風向きに平行に可変させて受風面積を減少させる風力発電機は硬質のブレ−ドを用い風切り音が高く破損し飛び散ると危険で又、装置が大規模で市街地に設置できない。【解決手段】柔軟で且つ強靭な帆布製の帆形翼１を形成し帆形翼の前端と後端に帆桁部材２、３を取り付け、前方の帆桁部材にド−ナツ形の前ハブ部材４を、後方の帆桁部材にド−ナツ形の後ハブ部材６を放射状に取り付け、両ハブ部材に両端を突出させた回転軸７を嵌挿し、調速用バランサ１２を回転軸を挟んで後ハブ部材に取り付け、回転軸に添う連杆１４を前ハブ部材と一体のスライド筒体１６に連結し、回転軸の先端にバネ受け１９を設けスライド筒体とバネ受けに復帰バネ２０を弾装し、スライド筒体にスパイラル長孔１６ａを設け、回転軸に植立した係止ピン２１を遊嵌し、回転軸の回転力を発動機に伝達した。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数葉の柔軟で且つ、強靭な帆布製の帆形翼１を形成し、帆形翼１の前端に帆桁部材２を、後端に帆桁部材３を張り付ける。
前方の帆桁部材２の基部をド−ナツ形の前ハブ部材４に、ピン５で枢着し、後方の帆桁部材３をド−ナツ形の後ハブ部材６に、それぞれ放射状に取り付ける。
前ハブ部材３と後ハブ部材６にわたり両端を突出させた回転軸７を嵌挿する。
回転軸７の後部に後ハブ部材６を、位置決めして止着ボルト８で取り付ける。
後ハブ部材６の前ハブ部材４と対面する側の面状に、一対の取り付け金具９を回転軸７を挟むようにして取り付ける。
半円盤形のウェイト１０に連結金具１１を取り付けた調速用バランサ１２を、取り付け金具９にピン１３で枢着する。
回転軸７に添うようにして一対の連杆１４を並設し、連杆１４の基端を連結金具９の遊端にピン１５で連結する。
回転軸７の先端部に、前ハブ部材４と一体のスライド筒体１６を被せ、連杆１４の先端をスライド筒体１４にピン１７で連結する。
回転軸７の軸端７ａにバネ受けナット１９を取り付け、前ハブ部材４とバネ受けナット１９間に復帰バネ２０を弾装する。
スライド筒体１６にスパイラル長孔１６ａを設け、回転軸７に植立した係止ピン２１を遊嵌する。
回転軸７の後方突出端部を支脚２２に設けた軸受２３で支承し、更に回転軸７の後方突出端に発電機２４への動力伝達装置を取り付けて成る風力発電用風車の回転自動調整装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は風力発電用風車の回転自動調整装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
１．風力の強さに応じて受風力を自動調整し、突風や暴風等の強風に対して自動的に受風圧を低減しブレ−ドの破損を回避する受風力可変風車として、貼り合せたブレ−ド５の一方のの内面の長手方向で、かつ、回転方向に偏寄させて形成したブレ−ド軸挿入溝３と交差してバネ溝４−１とバネ溝４−２を形成し、端部をバネ溝４−１とバネ溝４−２に遊嵌し中間部を、ブレ−ド軸１に固定した考案があり、ブレ−ド５が回転すると巻バネ２の一端が巻き込まれ、バネ溝４−１をスライドして縮退し、又、他端は巻き戻されてバネ溝４−２をスライドして延びるようにし、ブレ−ド５は弱風状態では巻バネ２は巻き込みも巻き戻しもされないため受風面積が最大となる姿勢をとり、強風下ではブレ−ド軸１を中心としたモ−メントが働き、ブレ−ド５が風向き方向に対してほぼ平行となる角度に回動して受風面がほぼ零になり、風車が回転を停止しブレ−ド５に渦負荷がかからないようにしている。（例えば実用新案文献１参照）
２．ロ−タ翼１が動力伝達軸２の軸心に対しほぼ直交的に延びるウィンドシャフト１２の長手方向に沿って固定され、かつ、弾性変形部１１ａを含むブレ−ド板１１から構成され、風力エネルギ−に応じてブレ−ド板１１を恒常的に安定的に取り出す風車の回転安定機構がある。（例えば実用新案文献２参照）
３．ブレ−ド２をブレ−ド受け３に固定し、ブレ−ド受け３の中心線から風車回転方向へずれるようにしてブレ−ド軸６を設け、ブレ−ド軸６をハウジングヘッド８へ回転可能に接続し、ブレ−ド２とハウジング４との間にブレ−ド２をピッチ減少方向へ付勢するスプリング１０を介装した構成で、ブレ−ド軸６のずれた配置により受風時にピッチ増大方向にトルクを受ける一方、スプリング１０によりピッチ減少方向にトルクを受けるため、スプリング１０の選択によりピッチの変化度合を調節可能にしている。（例えば特許文献１参照）
４．ブレ−ド軸２と一体に形成されたホルダ−３と、主軸フランジ５に取り付けられたピン４を介してホルダ−３を支えるフレ−ム６と、ブレ−ド軸端部２ａに連結された連接棒７と、主軸フランジ５に取り付けられた自動調心ころがり軸受８を介して連接棒７を支える支柱を設け、更にホルダ−３の上面をピストンロッドで押圧するばね油圧緩衝器１０を備え、．ブレ−ド軸２と連接棒７が互いに拘束し合っているため、ホルダ−３の回転のための逃げとして、ブレ−ド軸２は軸心回りに回動してブレ−ド１のピッチ角を変更させている（例えば特許文献２参照）
【０００３】
【実用新案文献１】
登録実用新案第３００２３６１号公報（図２）
【０００４】
【実用新案文献２】
登録実用新案第３０７１８８０号公報（図２）
【０００５】
【特許文献１】
特開２００３−４２０５３号公報（図１）
【０００６】
【特許文献２】
特開平７−４３４５号公報（図１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
１．実用新案文献１に係る考案は、強風下においてブレ−ド軸１自体を風向きに平行にピッチを可変させ風向き正対を回避するものであるが、ブレ−ド５の内部構造が複雑である。
【０００８】
２．実用新案文献２に係る考案は、ロ−タ翼１自体を弾性変形部１１ａを含むブレ−ド板１１で構成し、ブレ−ド板１１が風圧に比例して弾性変形し、風圧が増加すると受風面積が減少するようにしたものである。
【０００９】
３．特許文献１に係る発明は、ハウジング４に回動可能に接続したブレ−ド２のピッチを風圧に応じて可変ピッチ機構としたものである。
４．特許文献２に係る発明は、ブレ−ド１自体を風圧に応じたブレ−ド角度に可変させる機構としたものである。
【００１０】
上述の従来の発明、考案は何れもブレ−ド自体が金属製やプラスチック製の硬質のもので風切り音が高く更に、ブレ−ドが強風に煽られて飛び散った場合、人畜に危害を及ぼす恐れがあり、又、人里離れた場所に設置する大規模の風力発電機であって人口密集地などに設置できるコンパクトな装置ではない。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
複数葉の柔軟で且つ、強靭な帆布製の帆形翼１を形成し、帆形翼１の前端に帆桁部材２を、後端に帆桁部材３を張り付ける。
【００１２】
前方の帆桁部材２の基部をド−ナツ形の前ハブ部材４に、ピン５で枢着し、後方の帆桁部材３の基部をド−ナツ形の後ハブ部材６に、それぞれ放射状に取り付ける。
【００１３】
前ハブ部材３と後ハブ部材６にわたり両端を突出させた回転軸７を嵌挿する。
【００１４】
回転軸７の後部に後ハブ部材６を、位置決めして止着ボルト８で取り付ける。
【００１５】
後ハブ部材６の前ハブ部材４と対面する側の面状に、一対の取り付け金具９を回転軸７を挟むようにして取り付ける。
【００１６】
半円盤形のウェイト１０に連結金具１１を取り付けた調速用バランサ１２を、取り付け金具９にピン１３で枢着する。
【００１７】
回転軸７に添うようにして一対の連杆１４を並設し、連杆１４の基端を連結金具１１の遊端にピン１５で連結する。
【００１８】
回転軸７の先端部に、前ハブ部材４と一体のスライド筒体１６を被せ、連杆１４の先端をスライド筒体１４にピン１７で連結する。
【００１９】
回転軸７の軸端７ａにバネ受けナット１９を取り付け、前ハブ部材４とバネ受けナット１９間に復帰バネ２０を弾装する。
【００２０】
スライド筒体１６にスパイラル長孔１６ａを設け、回転軸７に植立した係止ピン２１を遊嵌する。
【００２１】
回転軸７の後方突出端部を支脚２２に設けた軸受２３で支承し、更に回転軸７の後方突出端に発電機２４への動力伝達装置を取り付ける。
【００２２】
このように構成して、順風下では風切り音を低くして静粛に発電し、強風下では帆形翼が萎み強風が吹き抜けて発電機器を破損しないようにし、万一、帆形翼が吹き飛んでも帆布製であるため人畜に危害を与える恐れがなく、人口の密集する市街地においても安全に発電できる発電装置を提供することを目的とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１は順風時において帆布製の帆形翼１が受風し満帆状に膨らんでいる状態を示す平面図、図２は強風時に帆形翼１が萎んで風向きにほぼ平行し、強風が通過する状態を示す平面図、図６ａは順風時に帆形翼１が風向きに対し平面視において４５度に開いて受風し、満帆状に膨らんでいる状態を示し、図６ｂは強風時に帆形翼１が平面視において風向きに対しほぼ平行し、強風が通過する状態を示しでいる。
【００２４】
複数葉の柔軟で且つ、強靭な帆布製の帆形翼１を形成し、帆形翼１の前端に帆桁部材２を、後端に帆桁部材３を張り付ける。方の帆桁部材３の基部をド−ナツ形の後ハブ部材６に、それぞれ放射状に取り付ける。
【００２５】
前ハブ部材３と後ハブ部材６にわたり両端を突出させた回転軸７を嵌挿する。
【００２６】
回転軸７の後部に後ハブ部材６を、位置決めして止着ボルト８で取り付ける。
【００２７】
後ハブ部材６の前ハブ部材４と対面する側の面状に、断面コ字形の一対の取り付け金具９を回転軸７を挟むようにして取り付ける。
【００２８】
半円盤形のウェイト１０に断面コ字形であって且つ、ほぼ三角形状の連結金具１１を取り付けて形成した調速用バランサ１２を、後ハブ部材６の取り付け金具９にピン１３で枢着する。
【００２９】
回転軸７に添うようにして一対の連杆１４を並設し、連杆１４の基端を連結金具１１の遊端にピン１５で連結する。
【００３０】
回転軸７の先端部に、前ハブ部材４と一体のスライド筒体１６を被せ、連杆１４の先端をスライド筒体１６にピン１７で連結する。
【００３１】
回転軸７の軸端７ａにバネ受けナット１９を取り付け、前ハブ部材４とバネ受けナット１９間に復帰バネ２０を弾装する。
【００３２】
スライド筒体１６にスパイラル長孔１６ａを設け、回転軸７に植立した係止ピン２１を遊嵌する。
【００３３】
回転軸７の後方突出端部を、支脚２２に設けた軸受２３で支承し、更に回転軸７の後方突出端部にプ−リ２４を取り付け発電機２５の駆動軸とベルト掛けする。
【００３４】
尚、図示のものは、回転軸を基端部で支承する片持ちタイプであるが、回転軸の両端部を支承する両持ちタイプにすることもできる。
【００３５】
支脚２２を取り付ける支持板２６を台座２７に回転自在に載置し、装置を常に風向きに正対させる。
【００３６】
他の実施形態として、図３に示すように軸受２３を介し支脚２２で支承した回転軸７の後端にベベルギヤ２８を取り付け、発電機２５の駆動軸に取り付けたベベルギヤ２９と噛み合わせる。
【００３７】
台座２７に固定した発電機２５の胴部にベアリング部材３０を回動自在に取り付け、支脚２２の下端をベアリング部材３０に取り付けた機構として装置を常に風向きに正対させることもできる。
【００３８】
本発明の作用について述べると、
図１、図４及び図６ａは、順風時で帆形翼１が満帆し、調速用バランサ１２のウェイト１０が適度のバランスを保持しているため、連結金具１１にピン１５で連結された連杆１４が正常位置にあって回転軸７と共回転している。又、スパイラル長孔１６ａの一端に係止ピン２１が係止して前ハブ部材４と一体のスライド筒体１６も正常位置にある。
【００３９】
図２、図５及び図６ｂは、強風時において、帆形翼１が風向きに対し萎み、強風が帆形翼１の間を吹き抜け、回転軸７が過回転して機器を破損しないようにする状態を示している。回転軸７が過回転し始めると、調速用バランサ１２のウェイト１０が遠心力で回転軸７から遠ざかる方向へ拡開し、ウェイト１０と一体の連結金具１１もピン１５を支点として拡開するため、ピン１５で一体に連結された連杆１４が押し上げられ、更に連杆１４とピン１７で一体に連結したスライド筒体１６と一体の前ハブ部材４を、復帰バネ２０の弾発力に抗して圧縮させると共に、係止ピン２１がスパイラル長孔１６ａの他端に係止して前ハブ部材４を押し下げるため、前ハブ部材４と一体の帆桁部材２も押し下げられ、帆形翼１が萎んで強風が吹き抜け回転軸７が回転しない。
【００４０】
強風が吹き止むと、復帰バネ２０の弾発力でスライド筒体１６と一体の前ハブ部材４をを押し戻し、係止ピン２１がスパイラル長孔１６ａをスライドして、その一端の原位置に復帰し、連杆１４を押し下げ調速用バランサ１２も正常位置に復帰して帆形翼１が満帆状に膨らみ、順調に回転して発電し始める。
【００４１】
【発明の効果】
順風下では帆形翼１が満帆状で正常に回転し、帆形翼１が帆布製であるため風切り音が低く静粛に発電でき、強風下では帆形翼１が萎んで強風が吹き抜け回転軸７が回転しないため機器を破損しない。万一、帆形翼１が吹き飛んでも帆布製であるため人畜に危害を与える恐れがなく、人口の密集する市街地において安全に、然もコンパクトに設置できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】順風下で帆形翼が満帆状に膨らみ、正常運転している状態を示す平面図。
【図２】強風下で帆形翼が萎み回転が停止している状態を示す平面図。
【図３】本発明の動力伝達装置の他の実施形態を示す正面図。
【図４】順風下で帆形翼が満帆状に膨らみ、正常運転している状態を示す正面図。
【図５】強風下で帆形翼が萎み回転が停止している状態を示す正面図。
【図６】ａ  順風時に帆形翼が風向きに対し平面視において４５度に開いて受風し満帆状に膨らんでいる状態を示す説明図。
ｂ  強風時に帆形翼が平面視において風向きに対しほぼ平行する方向へ萎み、強風が通過する状態を示す説明図。
【符号の説明】
１  帆形翼    ２、  ３  帆桁部材    ４  前ハブ部材    ６  後ハブ部材
７  回転軸    ９  取り付け金具    １０  ウェイト    １１  連結金具
１２  調速用バランサ    ５  、１３、１５、  １７  ピン    １４  連杆
１６  スライド筒体    １６ａ  スパイラル長孔    １９  バネ受けナット
２０  復帰バネ    ２１  係止ピン    ２５  発電機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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