(57)【要約】      （修正有）【課題】簡単な構造で風力に応じて羽根を作動させる風力発電機を提供する。【解決手段】発電機と、水平にかつ回転自在に支持され発電機に回転が伝達される回転軸と、この回転軸に放射状に設けられた複数の羽根５とを備えた水平軸型風力発電機であって、羽根５は、回転軸に放射状に設けたアーム７と、アーム７を被覆する表皮部材１０と、アーム７と表皮部材１０とを連結する延長部１３Ａ、１３Ｂとを備え、延長部１３Ａ、１３Ｂを弾性部材とし、表皮部材１０をアーム７に対して弾性的に回動自在に備えたことにより、簡単な構造により羽根５への過負荷や回転軸の回転数の急激な上昇を阻止することができる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電機本体と、水平にかつ回転自在に支持され前記発電機本体に回転が伝達される動力軸と、この動力軸に放射状に設けられた複数の羽根とを備えた風力発電機であって、
前記羽根は、前記動力軸に放射状に設けた骨部材と、前記骨部材を被覆する表皮部材と、前記骨部材と前記表皮部材とを連結する連結部材とを備え、前記連結部材を弾性部材とし、前記表皮部材を前記骨部材に回動自在に備えたものとすることを特徴とする風力発電機。
【請求項２】
前記羽根の後部を分割し、前記羽根の後部を相互に摺動自在に設けたことを特徴とする風力発電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力発電機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、図９、図１０に示すような風力発電機が知られており、この従来技術では水平に配置された回転軸１０１の風上側に羽根１０２が設けられると共に、風下側に発電機１０３が設けられたものがある。
【０００３】
しかし、この種の風力発電機として、強風下における羽根への過負荷や回転軸の回転数の急激な上昇を阻止するために、発電機の回転数を抑制して、可回転を防止する方法として、発電した電力を用いて発電機を電磁的に制動するものがある（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２２８５７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の電磁的に発電機を制動する風力発電機では、構造が複雑となり、製造コストがかかるばかりか、保守作業も複雑となるという問題点があった。
【０００６】
解決しようとする問題点は、簡単な構造で風力に応じて羽根を作動させる風力発電機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明は、発電機本体と、水平にかつ回転自在に支持され前記発電機本体に回転が伝達される動力軸と、この動力軸に放射状に設けられた複数の羽根とを備えた風力発電機であって、前記羽根は、前記動力軸に放射状に設けた骨部材と、前記骨部材を被覆する表皮部材と、前記骨部材と前記表皮部材とを連結する連結部材とを備え、前記連結部材を弾性部材とし、前記表皮部材を前記骨部材に回動自在に備えたものとすることを特徴とする。
【０００８】
請求項２の発明は、前記羽根の後部を分割し、前記羽根の後部を相互に摺動自在に設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１の発明によれば、簡単な構造で羽根への過負荷や回転軸の回転数の急激な上昇を阻止することができる。
【００１０】
請求項２の発明によれば、羽根の変形により風圧を効率よく受けて回転軸への回転力に伝達することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施例１を示す風力発電機の正面図である。
【図２】同風力発電機の要部の側面図である。
【図３】同風力発電機の要部の羽根のスプリングの配置を示した概略側面図である。
【図４】同風力発電機の要部の羽根のスプリングの配置を示した概略断面図である。
【図５】同羽根の内部構造を示す一部切欠き斜視図である。
【図６】本発明の実施例２を示す風力発電機の要部の側面図である。
【図７】同風力発電機の概略断面図である。
【図８】同羽根の内部構造を示す一部切欠き斜視図である。
【図９】従来技術を示す正面図である。
【図１０】同要部の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明における好適な実施の形態について、添付図面を参照して説明する。尚、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を限定するものではない。また、以下に説明される構成の全てが、本発明の必須要件であるとは限らない。
【実施例１】
【００１３】
図１〜図５は実施例１を示しており、水平軸型風力発電機１は、回転軸２を風車支柱３の上部に水平に設けたものであり、風車支柱３の上端に、水平方向な回転軸２を支持部材４３を介して設けている。回転軸２の一方、例えば風下側に羽根５を設けると共に、回転軸２の他方、例えば風上側に発電機６を装着する。
【００１４】
羽根５は、回転軸２に、主骨などと称する骨部材であるアーム７を介して設けられており、このアーム７は回転軸２の回転中心軸線９に対して直交するように等間隔で四方に放射状に固定しており、このアーム７を金属板等の板部材や帆布等の布部材からなる表皮部材１０で覆った中空の羽根５自体がアーム７の長手方向に配置されると共に、羽根５自体はアーム７の長手方向に向かう中心軸線８に対して回動自在に設けられる。羽根５の風上側となる前縁５Ｆ、すなわち羽根５の回転方向側の縁となる前縁５Ｆは、アーム７より前方にやや突設しており、また羽根５の後縁５Ｂにおける回転方向と反対側に突出する長さは、前縁５Ｆ側の前方への突出長さよりも長くなるように後方に突設しており、そして、この羽根５の断面は前縁５Ｆ側が後縁５Ｂ側よりも厚くなるように流線型に形成されている。
【００１５】
そして、アーム７と表皮部材１０との間には、スプリングであるコイルバネ１２の両側に設けた延長部１３を備えている。延長部１３は、コイルバネ１２の接線方向に突設したトーション型であって、コイルバネ１２によって通常発電時においては、前縁５Ｆと後縁５Ｂを結ぶ羽根中心線１４が回転中心軸線９と平行な平行線に対して交差するように付勢している。このため台風などの強風時においては、羽根中心線１４が回転中心軸線９と平行な平行線１１に対して平行となるように羽根５がコイルバネ１２に抗して回動できるようになっている。本実施例では、アーム７に巻装するように取り付けた複数のコイルバネ１２の適所を接着など固定部（図示せず）を介してアーム７に固定し、そして板状バネ或いは棒状バネ形状となっている延長部１３を表皮部材１０に連結しており、無風時において、羽根中心線１４と回転中心軸線９の平行線との交わる角度Ｃはほぼ４５度に設定されている。尚、羽根５における前縁５Ｆとアーム７側との間には、表皮部材１０を内側から保持するための補強用リブ１５が配置されている。
【００１６】
次に前記構成についてその作用を説明する。水平軸型風力発電機１では、無風時はコイルバネ１２の弾性付勢力によって風向き方向Ｚに対して羽根中心線１４が斜めに配置されている。そして、風が吹くと風向き方向Ｚと対向する羽根５に風圧が作用して羽根５に回転力が生じ、この回転力はアーム７を介して回転軸２に伝達され、発電機６を作動して発電を行う。この際、風が大きくなると羽根５への風圧が大きくなることに伴い、羽根５はコイルバネ１２に抗して羽根中心線１４と風向き方向Ｚとの角度が小さくなり、この結果羽根５への風圧の作用は低くなって、回転軸２の回転数が安定状態を維持することができる。
【００１７】
そして、強風になると羽根中心線１４と風向き方向Ｚとがほぼ平行になり、羽根５への風圧が低減されて、羽根５への過負荷や回転軸２の回転数の急激な上昇を阻止することができる。
【００１８】
以上のように本実施例では、発電機本体としての発電機６と、水平にかつ回転自在に支持され発電機６に回転が伝達される動力軸としての回転軸２と、この回転軸２に放射状に設けられた複数の羽根５とを備えた水平軸型風力発電機１であって、羽根５は、回転軸２に放射状に設けた骨部材としてのアーム７と、アーム７を被覆する表皮部材１０と、アーム７と表皮部材１０とを連結する連結部材としての延長部１３とを備え、延長部１３を弾性部材とし、表皮部材１０をアーム７に対して弾性的に回動自在に備えたことにより、羽根５への過負荷や回転軸２の回転数の急激な上昇を阻止することができる。
【実施例２】
【００１９】
図６〜図８は実施例２を示しており、本実施例の羽根１６では、後部を上下に分割した構成としており、上下２段の延長部１３Ａ、１３Ｂの後縁１６Ｂ, １６Ｃを相互に摺動自在に設けたものであり、そのため下段の延長部１３Ｂの後端１６Ｃに上方に突設した枠型の第一の摺動受け部１７が接着などで連結され、この第一の摺動受け部１７に形成された孔１７Ａに上段の延長部１３Ａの後縁１６Ｂを表皮部材１８とともに摺動自在に挿入している。尚、第一の摺動受け部１７と、上段の延長部１３Ａの後縁１６Ｂ及び表皮部材１８との間には潤滑用油（図示せず）が介在している。
【００２０】
さらに、羽根５における上下２段の延長部１３Ａ、１３Ｂ、前縁１６Ｆと、これらを覆う表皮部材１８との連結には、上下２段の延長部１３Ａ、１３Ｂにそれぞれ上向き、下向きの枠型の第二の摺動受け部１９が接着などで連結されており、この第二の摺動受け部１９の孔１９Ａには、表皮部材１８が摺動自在に挿入されている。尚、第二の摺動受け部１９と表皮部材１８には潤滑用油（図示せず）が介在している。また、表皮部材１８には、延長部１３の長手方向に沿って形成された一対の切溝部２０が形成されている。この一対の切溝部２０に各摺動受け部１７、１９の側面部１７Ｂ、１９Ｂを挿入することで、表皮部材１８が切溝部２０に沿って各摺動受け部１７、１９に対して位置ずれすることなく摺動自在に設けられている。
【００２１】
したがって、実施例２では、風圧を受けると羽根１６の上下２段の延長部１３が変形する。この際、第一の摺動受け部１７に形成された孔１７Ａに上段の後縁１６Ｂが潤滑用油を介在して摺動自在に挿入しており、また第二の摺動受け部１９の孔１９Ａに表皮部材１９が潤滑用油を介在して摺動自在に挿入しているので、羽根１６が風圧に対応してそれぞれの部分が摺動変形することができる。このような羽根１６の変形により風圧を効率よく受けて回転軸への回転力に伝達することができる。
【００２２】
以上のように本実施例では、羽根１６の後部を分割し、羽根１６の後部を相互に摺動自在に設けたことにより、羽根１６の変形により風圧を効率よく受けて回転軸２への回転力に伝達することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
以上のように本発明に係る水平軸型風力発電機は、各種の用途に適用できる。例えば、回転軸に発電機を直接的に接続してもよい。また、羽根の平面形状は略半円弧状に限らず、矩形等としてもよい。
【符号の説明】
【００２４】
１  水平軸型発電機
２  回転軸
５  羽根
６  発電機
７  アーム
１０  表皮部材
１３  延長部
１６  羽根
１８  表皮部材
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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