(57)【要約】【課題】  風車部の振動を抑制する。【解決手段】  風力によって回転される風車部１と、該風車部１の回転動力を電力変換する発電機２とを備える風力発電装置であって、少なくとも上記風車部１が回転している状態において上記風車部１の各構成部材１１，１２，１３の遠心力による延びと逆方向にテンションをかけることで上記風車部１の振動を抑制する補強部材３を備える。【選択図】          図１
2007032385.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
風力によって回転される風車部と、該風車部の回転動力を電力変換する発電機とを備える風力発電装置であって、
少なくとも前記風車部が回転している状態において前記風車部の各構成部材の遠心力による延びと逆方向にテンションをかけることで前記風車部の振動を抑制する補強部材を備えることを特徴とする風力発電装置。
【請求項２】
前記風車部が、前記発電機に接続されるシャフトと、前記風力を受けるブレードと、前記シャフトと前記ブレードとを接続するアームとを備えて構成され、前記補強部材が、前記ブレード及び前記アームに沿って配置される帯状部材であることを特徴とする請求項１記載の風力発電装置。
【請求項３】
前記ブレード及び前記アームとが中空部材であり、前記帯状部材が前記ブレード及び前記アームの内部に挿通されていることを特徴とする請求項２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、風力発電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の環境意識に対する関心の高まりから、クリーンな自然エネルギーによって発電が可能な風力発電が注目されている。
そして風力発電を行うための風力発電装置は、風力によって回転される風車部と、この風車部の回転動力を電力に変換する発電機とを備えて構成されている。
このような風力発電装置によれば、燃料を必要とせず、かつ、有害な副産物を排出することなく発電を行えるため、非常に環境に対して優しい発電装置となる（特許文献１及び２参照）。
【特許文献１】特開２０００−２０５１０５号公報
【特許文献２】特開平１０−３２５３８７号公報
【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、上述のように風車部は、氷の付着や飛来物による損傷が原因でバランスが崩れ、振動する可能性がある。
【０００４】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、風車部の振動を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明の風力発電装置では、第１の手段として、風力によって回転される風車部と、該風車部の回転動力を電力変換する発電機とを備える風力発電装置であって、少なくとも上記風車部が回転している状態において上記風車部の各構成部材の遠心力による延びと逆方向にテンションをかけることによって上記風車部の振動を抑制する補強部材を備えるという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、少なくとも風車部が回転している状態において、補強部材によって風車部の各構成部材の遠心力による延びと逆方向にテンションがかけられる。このため、補強部材と風車部の各構成部材との間に摩擦力が生じ、補強部材が減衰機構として機能する。
【０００６】
また、第２の手段として、上記第１の手段において、上記風車部が、上記発電機に接続されるシャフトと、上記風力を受けるブレードと、上記シャフトと上記ブレードとを接続するアームとを備えて構成され、上記補強部材が、上記ブレード及び上記アームに沿って配置される帯状部材であるという構成を採用する。
【０００７】
また、第３の手段として、上記第２の手段において、上記ブレード及び上記アームとが中空部材であり、上記帯状部材が上記ブレード及び上記アームの内部に挿通されているという構成を採用する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の風力発電装置によれば、少なくとも風車部が回転している状態において、補強部材によって風車部の各構成部材の遠心力による延びと逆方向にテンションがかけられ、補強部材と風車部の各構成部材との間に摩擦力が生じ、補強部材が減衰機構として機能する。このため、風車部の振動を抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明に係る風力発電装置の一実施形態について説明する。
【００１０】
（第１実施形態）
図１及び図２は、本実施形態の風力発電装置Ｓ１の全体構成を模式的に示した概略構成図であり、図１が正面図、図２が平面図である。
これらの図に示すように、本実施形態の風力発電装置Ｓ１は、風車部１と発電機２とを備えて構成されている。
なお、図１の正面図においては、一部の構成部材（一部のアーム及びブレード）の図示を省略している。また、図２の平面図においては、発電機２の図示を省略している。
【００１１】
風車部１は、風力によって回転されるものであり、ブレード１１、シャフト１２及びアーム１３を備えて構成されている。
ブレード１１は、風を直接受ける板状部材であり、本実施形態の風力発電装置Ｓ１においては、４つ設置されている。
シャフト１２は、発電機２に直接接続される棒状部材であり、風車部１の回転軸に沿って配置されている。
そして、各ブレード１１が２つのアーム１３（下方アーム１３ａ及び上方アーム１３ｂ）によってシャフト１２に接続されている。なお、ブレード１１及びアーム１３は中空部材によって形成されている。
【００１２】
発電機２は、風車部１の回転運動、すなわちシャフト１２の回転運動を電力に変換するものであり、本実施形態の風力発電装置Ｓ１においては、装置の下部を構成している。
【００１３】
本実施形態の風力発電装置Ｓ１においては、上述のように各ブレード１１とアーム１３とが中空部材によって形成されている。そして、図１に示すように、各ブレード１１とアーム１３との内部を挿通してワイヤ３（補強部材）が配置されている。
このワイヤ３は、風車部１の構成部材であるブレード１１及びアーム１３の遠心力による延びと逆方向にテンションをかけることで風車部１を補強するものである。
より詳細には、ワイヤ３は、下方アーム１３ａ、ブレード１１、上方アーム１３ｂに挿通され、両端がシャフト１２に連結されている。
なお、本実施形態の風力発電装置Ｓ１においては、全てのブレード１１及びアーム１３に対してワイヤ３が挿通されており、その全てのワイヤ３の両端がシャフト１２に連結されている。このようにワイヤ３を配置することによって、ワイヤ３自身に遠心力による延びと逆方向のテンションがかかる。このため、ワイヤ３によって、ブレード１１及びアーム１３に対して常に遠心力による延びと逆方向のテンションがかけられることとなる。
【００１４】
このような構成を有する本実施形態の風力発電装置Ｓ１においては、ブレード１１において風を受けると、その風力によって風車部１がシャフト１２を回転軸として回転される。そして、風車部１のシャフト１２に連結された発電機２が風車部１の回転動力を電力に変換することによって発電が行われる。
【００１５】
ここで、本実施形態の風力発電装置Ｓ１は、ワイヤ３によってブレード１１及びアーム１３の遠心力による延びと逆方向のテンションがかけられているため、ワイヤ３とブレード１１及びアーム１３との間に摩擦力が生じ、ワイヤ３が減衰機構として機能する。このため、風車部１の振動を抑制することが可能となる。
【００１６】
また、本実施形態の風力発電装置Ｓ１においては、ワイヤ３がブレード１１及びアーム１３の内部を挿通して配置されている。このため、ワイヤ３が、ブレード１１が風を受ける際の邪魔となることを防止することができる。そして、これによって、ワイヤ３を設置したことに起因する発電効率の低下が発生することを防止することができる。
しかしながら、本発明の風力発電装置Ｓ１は、ワイヤ３をブレード１１及びアーム１３の外部において、ブレード１１及びアーム１３に沿って配置する構成を除外するものではない。このようにブレード１１及びアーム１３の外部に配置した場合であっても、このワイヤ３によって、遠心力による延びと逆向きのテンションがブレード１１及びアーム１３にかけられていれば、風車部１の振動を抑制することが可能となる。
【００１７】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、本第２実施形態の説明において、上記第１実施形態と同様の部分については、その説明を省略あるいは簡略化する。
【００１８】
上記第１実施形態では、ワイヤ３がシャフト１２と連結されることによって、ワイヤ３に対して常にテンションがかけられている風力発電装置Ｓ１について説明した。これに対して、本実施形態では、風車部１に対して遠心力が加わった場合のみ、すなわち風車部１が回転している場合にのみ、ワイヤ３にテンションがかかる風力発電装置について説明する。
【００１９】
図３は、本実施形態の風力発電装置におけるシャフト１２とアーム１３との結合部の拡大断面図である。この図に示すように、本実施形態の風力発電装置においては、アーム１３がシャフト１２に対して直接結合されておらず、ハブ１４を介してシャフト１２に結合されている。なお、アーム１３とハブ１４とは、アーム１３がハブ１４に対して摺動可能となるように接続されている。なお、下方アーム１３ａとシャフト１２との結合部及び上方アーム１３ｂとシャフト１２との結合部ともに、図３に示す構造を有している。
【００２０】
ハブ１４の内部には、図３に示すように、ワイヤ３を挿通するための挿通孔１４ａが形成されており、この挿通孔１４ａの開口端１４ｂは、ハブ１４の底部に形成されている。そして、ハブ１４の下方には、シャフト１２を囲うリング１５が配置されており、このリング１５にワイヤ３の端部が接続されている。なお、実際には、リング１５は、シャフト１２と接続されておらず、ワイヤ３の端部に接続されることによって支持されている。そして、各々のワイヤ３の端部は、同様にリング１５に接続されている。
【００２１】
ここで、本実施形態の風力発電装置においては、図３に示すように、風車部１が回転していない状態において、リング１５とハブ１４との間に隙間Ｄが形成されるように、ワイヤ３の長さが設定されている。このように、リング１５とハブ１４との間に隙間Ｄが形成されている場合には、ワイヤ３に対してテンションがかからない。したがって、風車部１が回転していない状態、すなわち風車部１に遠心力が加わっていない場合には、ワイヤ３にテンションがかかっていない状態となる。
【００２２】
一方、風車部１が回転している状態においては、風車部１全体に遠心力が加わり、この遠心力によってブレード１１に対して回転の外側に向かう力が加わる。そして、このようにブレード１１に対して回転の外側に向かう力が加わることによってアーム１３がハブ１４から離れるように摺動し、ワイヤ３もハブ１４から離れるように移動する。ここで、ワイヤ３は、リング１５と接続されているため、リング１５とハブ１４との間の隙間Ｄが埋まる以上には移動できない。つまり、図４に示すように、リング１５とハブ１４との間の隙間Ｄが埋まった状態でさらに遠心力が風車部１に加わった場合には、ワイヤ３に遠心力による延びと逆方向のテンションがかかり、その結果、アーム１３及びブレード１１にも遠心力による延びと逆方向のテンションがかかる。  
【００２３】
したがって、本実施形態の風力発電装置Ｓ１においては、風車部１が回転している状態においてのみ、ワイヤ３にテンションがかけられ、風車部１の振動を抑制することが可能となる。
そして、風車部１が回転していない状態、すなわち風車部１の振動が発生する恐れのない場合には、ワイヤ３にテンションがかけられないため、ワイヤ３の寿命を長くすることが可能となる。
【００２４】
なお、異なるブレード１１及びアーム１３同士が対向配置されている場合には、各々のブレード１１及びアーム１３に挿通されるワイヤ３同士を接続しても良い。
また、リング１５の代わりとして、ワイヤ３自身をリング状に巻回する構成をとることも可能である。
また、リング１５が円周方向に回転した場合には、ワイヤ３に対して不要なねじれが発生するため、リング１５が円周方向に回転することを防止するガイドピン等を設置することが好ましい。
【００２５】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る風力発電装置の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００２６】
例えば、上記実施形態においては、風車部として、いわゆる直線翼垂直軸型風車を備える風力発電装置について説明した。しかしながら、本発明は、これに限定されるものではなく、風車部として、プロペラ型多翼風車やサボニウス風車を備える風力発電装置に対して応用することも可能である。このような場合であっても、風車部の構成部材の遠心力による延びと逆方向にテンションをかけることによって、風車部１の振動を抑制することが可能となる。
【００２７】
また、上記実施形態においては、本発明の補強部材として帯状部材を用い、さらにこの帯状部材としてワイヤを用いた構成について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、帯状部材として、ゴムバンド、帯、糸等を用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１実施形態である風力発電装置の構成を模式的に示した概略構成図の正面図である。
【図２】本発明の第１実施形態である風力発電装置の構成を模式的に示した概略構成図の平面図である。
【図３】本発明の第２実施形態である風力発電装置におけるシャフトとアームとの結合部の拡大断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態である風力発電装置の動作を説明するための説明図である。
【符号の説明】
【００２９】
Ｓ１……風力発電装置
１……風車部
１１……ブレード
１２……シャフト
１３……アーム
２……発電機
３……ワイヤ（補強部材）
【図１】
2007032385.tif 000003
【図２】
2007032385.tif 000004
【図３】
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【図４】
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