(57)【要約】【課題】スポイラ式補助翼は、乱流による失速効果を得るために作動角を大きくする必要がある。羽本体との間隔が大きくなりスポイラ補助翼作動機構に対する防水防塵構造が複雑になる。ばね定数を大きくするとスポイラ補助翼の保持性・復帰性は良いが、作動時ばね応力が大きくなり、ばね定数を低くすると前記と反対となる。遠心力利用スポイラ補助翼は、前記の問題があり、作動開始回転数設定・羽回転減速後初期位置に復帰させるばねの設定が難しい。制御回路を有する動力型スポイラ補助翼では、構成・構造が複雑となり羽回転により発生する遠心力等に抗する各構成部品の耐久性の確保が必要となる。【解決手段】羽回転による遠心力で可動翼を可動翼軸部で回転作動し、可動翼が回転作動することで、羽の内周と外周両面で乱流を生じさせる。同時に羽の内周と外周を連結することで失速効果を高めた揚力型垂直軸風車の羽構造である。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平腕（４）又は斜腕（５）に固着した羽基本翼構成部（６−１）に、可動翼軸部（６−６）介し可動翼軸部（６−６）に対し回転作動可能な可動翼１（６−２）を装着した、揚力型垂直軸風車の羽（６）。
【請求項２】
前記可動翼１（６−２）は、羽基本翼断面最厚部（６−１−５）と羽基本翼後縁（６−１−４の）間で、可動翼１外周カバー（６−２−１）、可動翼下プレート（６−２−３）が羽基本翼断面外形（６−１−１−１）と部分的に同形とし、羽基本翼断面最厚部（６−１−５）と羽基本翼後縁（６−１−４）の間に設置したことを特徴とする請求項１の揚力型垂直軸風車の羽（６）。
【請求項３】
前記可動翼１（６−２）は、羽回転によって発生する遠心力で可動翼軸部（６−６）に対し回転作動することを特徴とする請求項１の揚力型垂直軸風車の羽（６）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、揚力型垂直軸風車の羽に関する。
【背景技術】
【０００２】  風力発電において発電装置の効率は、風速に対し発電稼動範囲が大きく影響をするため、稼動停止風速を高風速にすることが重要である。一般的に大型プロペラ風車で約風速２０〜２５ｍ／ｓｅｃでカットアウト風速として設定されている。【０００３】  プロペラ型風車では風速流に対しプロペラ角度を変化させ、プロペラの回転トルクを制御する。一般的に上記大型プロペラ風車では風速約１２〜１５ｍ／ｓｅｃより角度を変化させ、カットアウト風速までトルクを一定に保持するように設定されている。【０００４】  高風速で過回転になり易い揚力型垂直軸風車は、羽外周表面にスポイラ補助翼を組み付け、スポイラ補助翼を開閉作動させ、羽外周表面の風速流に乱流を生じ、羽回転を失速させ羽回転が過回転になることを防止する方法が、下記特許文献で提案されている。【０００５】  上記特許文献の形状等を［図１２］、［図１３］に示す。【０００６】  スポイラ補助翼を作動させる方法として下記文献に示すように、羽に装着した独立動力を使用する方法と、羽回転によって発生する遠心力を利用する方法がある。
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第４２７４４８４号公報
【特許文献２】特開２０１１−２７０５４公報
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】  スポイラ補助翼では、羽表面風速流の乱流による失速効果を得るためにスポイラ補助翼の作動角を大きくする必要がある。
【０００９】  スポイラ補助翼の作動角を大きくすると、スポイラ補助翼と羽本体の間隔が大きくなりスポイラ補助翼作動機構に対する防水防塵対策構造が複雑になる。
【００１０】  遠心力利用スポイラ補助翼では、スポイラ補助翼の作動角が大きくなるため、スポイラ補助翼の作動開始回転数設定・羽回転減速後後スポイラ補助翼を、作動前初期位置に復帰させるためのばね仕様設定が難しくなる。
【００１１】  ばね定数を大きくすると、スポイラ補助翼の初期位置保持性・復帰性は良好であるが、大きな作動角時ばね応力が大きくなる。ばね定数を低くすると、前記と反対にばね応力は小さく出来るが初期位置保持性・復帰性性能が低下する。
【００１２】  スポイラ補助翼制御回路を有する動力型では、構造が複雑となり、羽回転により発生する遠心力や、羽の回転変動による加減速等の力に対する強度・耐久性の確保が必要となる。
【課題を解決するための手段】
【００１３】    本発明は水平腕（４）又は斜腕（５）に固着した羽基本翼構成部（６−１）に対し、可動翼軸部（６−６）介し回転作動可能な可動翼１（６−２）を装着した、揚力型垂直軸風車の羽（６）である。
【００１４】  前記可動翼１（６−２）を、羽基本翼断面最厚部（６−１−５）と基本翼後縁（６−１−４）の間で、可動翼１外周カバー（６−２−１）、可動翼下プレート（６−２−３）が羽基本翼断面外形（６−１−１−１）と部分的に同形とし、羽基本翼断面最厚部（６−１−５）と基本翼後縁（６−１−４）の間に設置する。
【００１５】  前記可動翼１（６−２）は、羽回転によって発生する遠心力で設定した羽回転数に達した時、可動翼１（６−２）を可動翼軸部（６−６）を軸として回転作動する。
【００１６】  羽外周表面（６−４）と内周表面（６−５）に同時に生じた段差（７−１・７−２・７−３・７−４）により、外周表面（６−４）と内周表面（６−５）の風速流に乱流が生じ、同時に羽の内周表面（６−５）と外周表面（６−４）を可動翼１に設けた可動翼１空気通路部（６−２−４）で連結する。合わせて内周後段差（７−４）と外周後段差（７−２）により内周と外周を連結することで失速効果を高め、失速により羽回転数を減少させ過回転を防止する。
【発明の効果】
【００１７】〈１〉可動翼式のため失速効果が大きくなる。
〈２〉失速効果が大きくなるのため回転作動角が少なく、遠心力利用方式で可動開始回転数・元の状態に復帰させるための回転制御用ばね特性の設定が容易になる。
〈３〉回転作動角が少ないため、ばね強度負荷が少なく出来る。
〈４〉可動翼部の材質を基本翼構成部と同材質で作製する為、防水防塵対策は可動翼軸部、回転制御用部に対する防水防塵シールの部分的対応が可能。
【発明を実施するための形態】
【００１８】  風況状況、風車の規模、風車を構成する羽（６）・腕（４又は５）・軸（３）・発電機（２）・発電機軸受（１）及び図中には記されていない発電量を制御する電気制御部の、仕様設定値により風速に対する回転作動開始羽回転数・回転作動角度・回転作動速度等の要求性能は変化する。
【００１９】  回転制御部（６−７）内のばね（６−７−３）の変更だけでなく、可動翼１（６−２）を［図１０］・［図１１］に示す可動翼２（８）に変更することが可能である。
【００２０】  羽（６）に装着される、可動翼１（６−２）又は可動翼２（８）の数は、［図１］に示す２箇所、［２］に示す１箇所だけでなく、より多くすることも可能である。
【００２１】  本説明では、［図５］・［図７］等に示す回転制御部（６−７）は、前縁部（６−１−２）内に組み付けたが、［図３］・［図８］・［図９］等に示す可動翼軸部（６−６）内に、コイルばねを使用し組み付けることも可能である。
【００２２】  可動翼軸部（６−６）は羽基本翼骨格（６−１−３）・可動翼１基本プレート（６−２−２）にネジ１（６−６−７）・ネジ２（６−６−６）で取り付けられたベアリングホルダー（６−６−３）及びベアリング（６−６−２）によって前後方向の位置は規定される。可動翼軸カラー（６−６−４）により鉛直方向の位置は規定される。ベアリング（６−６−２）により可動翼１（６−２）の回転は滑らか回転する。
【００２３】  可動翼１（６−２）、可動翼２（８）の回転作動角は、［図６］・［図７］・［図１１］等に示す回転制御部（６−７）内の可動翼１下プレート（６−７−５）の位置で変更が可能である。
【実施例】
【００２４】  ［図１］・［図２］に示す垂直軸風車の垂直羽（６）が水平腕（４）、斜腕（５）を介し回転軸（３）の回りを回転する。回転軸（３）は発電機（２）に固定され、発電機軸受に装着される。【００２５】  羽（６）は羽基本翼構成部（６−１）、可動翼１（６−２）、可動翼１後縁部（６−３）、可動翼軸部（６−６）、回転制御部（６−７）より構成する。【００２６】  羽基本翼構成部（６−１）は［図３］に示す、羽基本翼部（６−１−１）、羽基本翼全縁部（６−１−２）、羽基本翼骨格（６−１−３）で構成する。【００２７】  可動翼１（６−２）は、揚力型風車の一般的形状［図４］に示す、羽基本翼断面最厚部（６−１−５）と基本翼後縁（６−１−４の）間で、可動翼１外周カバー（６−２−１）、可動翼下プレート（６−２−３）が羽基本翼断面外形（６−１−１−１）と部分的に同形である。【００２８】  前記可動翼１（６−２）は、［図４］・［図５］等に示すように、可動翼１外周カバー（６−２−１）、可動翼１基本プレート（６−２−２）、可動翼１下プレート（６−２−３）、可動翼１空気通路部（６−２−４）、重錘（６−２−５）で構成する。【００２９】  可動翼１を羽基本翼断面最厚部（６−１−５）と後縁（６−１−６）の間に設置するため、羽基本翼部（６−１−１）の羽基本翼断面最厚部（６−１−５）より後部を削除し、可動翼１後縁部（６−３）を追加する。【００３０】  羽（６）の回転数に拘わらず回転数に応じた遠心力が羽（６）作用する。遠心力は［図１］・［２］の羽基本翼構成部（６−１）、可動翼１（６−２）に同様に作用するが、羽基本翼構成部（６−１）は、水平腕４、斜腕５等に固着されているため回転等は生じない。【００３１】  風速が低風速時は、羽（６）の回転数低く、［図４］・［図５］等に示す可動翼１（６−２）に組み付けられた重錘（６−２−５）に発生する遠心力が、［図７］等に示す回転制御部（６−７）内の下ばね受（６−７−１）、上ばね受（６−７−２）の間に装着されたばね（６−７−３）のばね反力より少ないため、回転制御部（６−７）内可動翼上ストッパ（６−７−４）で規制され［図５］の初期位置を保持する。【００３２】  風速が高風速となり風速流により［図６］に示す可動翼（６−２）は、羽（６）の回転数が可動翼（６−２）に組み付けられた重錘（６−２−５）に発生する遠心力と、回転制御部（６−７）内のばね（６−７−３）のばね反力により決められた設定値に達した時、可動翼軸部（６−６）を軸として左回転し、［図５］より［図６］に変化する。【００３３】  羽６が［図６］に変化する回転作動角は、［図７］等に示す回転制御部（６−７）内の可動翼下ストッパ（６−７−５）で規制される。【００３４】  羽（６）が［図６］に変化すると、外周表面（６−４）と内周表面（６−５）に同時に段差（７−１・７−２・７−３・７−４）を生じ、外周表面（６−４）と内周表面（６−５）の風速流に乱流を生じさせ、同時に羽の内周表面（６−５）と外周表面（６−４）を可動翼１空気通路部（６−２−４）で連結する。合わせて内周後段差（７−４）と外周後段差（７−２）により内周表面（６−４）と外周表面（６−５）を連結することで失速効果を高め、失速により��回転数を減少させ過回転を防止する。【００３５】  上記により失速効果を高め、失速により羽回転数を減少させ高風速時でも羽（６）の過回転を防止する。【００３６】  上記状態で風速が低下すると重錘（６−２−５）に発生する遠心力が低下し、回転制御部（６−７）内のばね（６−７−３）のばね反力より少なくなるため、ばね（６−７−３）の反力で初期位置［図５］に可動翼１が復帰する。【００３７】  以上を繰り返すことにより、高風速下でも設定された羽回転を超えることはない。
【応用例】
【００３８】［図１０］・［図１１］に可動翼２を使用した状態の、初期状態及び回転作動時の状態を示す。
【００３９】可動翼２は、実施例［図５］で示した可動翼１の可動翼空気通路部（６−２−４）を廃止した可動翼である。可動翼空気通路部（６−２−４）を廃止したが、内周前段差（７−３）の乱流効果は可動翼１より高い。可動翼１、可動翼２の選択は他部品との調整で決まる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】本発明は揚力型垂直軸風車が、高風速下で可動停止を余儀なくされていた問題の解決に寄与し、風力発電に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】垂直軸型風車発電装置の実施例正面図
【図２】垂直軸型風車取付け応用例の正面図
【図３】羽構造の内部構造を示す概略平面図
【図４】基本翼表面形状〜可動翼表面形状を比較した断面図
【図５】可動翼１実施例１回転前状態の断面図
【図６】可動翼１実施例１回転作動時状態の断面図
【図７】回転制御部の拡大概略図
【図８】可動翼軸部の他部品との関連図
【図９】可動翼軸部の部品構成概略図
【図１０】可動翼２実施例２回転前状態の説明断面図
【図１１】可動翼２実施例２回転作動時状態の説明断面図
【図１２】特許文献１に記載されている実施例図
【図１３】特許文献２に記載されている実施例図
【符号の説明】
【００４２】１                発電機軸受
２                発電機
３                回転軸
４                水平腕
５                斜腕
６                揚力型垂直羽
６−１            羽基本翼構成部
６−１−１        羽基本翼部
６−１−１−１    羽基本翼断面外形
６−１−２        羽基本翼前縁部
６−１−３        羽基本翼羽骨格
６−１−４        羽基本翼後縁
６−１−５        羽基本翼断面最厚部
６−２            可動翼１
６−２−１        可動翼１外周カバー
６−２−２        可動翼１基本プレート
６−２−３        可動翼１下プレート
６−２−４        可動翼１空気通路部
６−２−５        重錘
６−３            可動翼１後縁部
６−４            外周面
６−５            内周面
６−６            可動翼軸部
６−６−１        可動翼軸
６−６−２        ベアリング
６−６−３        ベアリングホルダー
６−６−４        可動翼軸カラー
６−６−５        防水・防塵シール１
６−６−６        ネジ１
６−６−７        ネジ２
６−７            回転制御部
６−７−１        下ばね受
６−７−２        上ばね受
６−７−３        ばね
６−７−４        可動翼上ストッパ
６−７−５        可動翼下ストッパ
６−７−６        防水・防塵シール２
７                段差
７−１            外周前段差
７−２            外周後段差
７−３            内周前段差
７−２            内周後段差
８                可動翼２
【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】
2013087766.tif 000008
【図７】
2013087766.tif 000009
【図９】
2013087766.tif 000010
【図８】
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【図１０】
2013087766.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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