(57)【要約】【課題】垂直軸型風力発電装置において、風力の変化に対応する風車の回転の効率をあげ、安定した発電と充電を実現し提供することである。【解決手段】垂直軸型風力発電装置１０１において、回転する風車１０３の起動性向上を可能にする集風案内板１５を設けて回転効率をあげ、前記風車１０３を支持する垂直軸１０２と連結する発電機１０４の回転を、風力の変化を利用して、強風の時は風車１０３の傾きで受風面積を減少する構造にし、振子機構１０６と弾性機構１０７を旋回スタンド１０５に設けて、発電機１０４の回転が変わらない構成にした。これにより弱風、強風の時でも安定した発電と充電が可能である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
風車を回転可能に支持し発電機と連結して回転する垂直軸と、振子機構と弾性機構と集風案内板を備える旋回スタンドを、旋回可能に支持する取付台とからなる垂直軸型風力発電装置であって、前記振子機構は風力の変化に応じ前記垂直軸の傾きを生じさせる機構であり、前記弾性機構は前期垂直軸の傾きを反対方向に戻す機構であることを特徴とする垂直軸型風力発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、垂直軸型風力発電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
垂直軸型風車で、空気流の風圧を利用して回転する抗力利用型風車にはサボニウス風車等があり、低風速でも起動回転が良くトルクが大きく風向に左右されない小形風力発電機として、街路地の街灯やビルの屋上等に設置するのに適している。
【０００３】
一方上述した小型風力発電装置の発電機は、風車を支持して回転する垂直軸と連結して発電し、発電機の出力は蓄電池に充電し街灯等に利用している。ここで発電機の電圧は回転数に比例し変化する、また受風面積に比例するため、垂直軸の回転数を制御することが知られている。（例えば、特許文献１、２参照）
【０００４】
【特許文献１】特開平８−２３２８３０
【特許文献２】特開平９−２２２０７０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した発電機の出力は、風力の変化に即応して変化し、垂直軸の回転が高速になると蓄電池の設定値より過電圧になり充電に問題があった。また台風時には、風車に風圧を受けるため前期風車と垂直軸関連部品の過剰強度が要求されていた。
【０００６】
そこで、本発明の課題は、風力の変化に対応する、風車を回転しながら支持し発電機と連結した垂直軸の回転を、自然の風の力を利用して制御し、安定した発電を提供することである
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明は、風車を回転可能に支持し発電機と連結して回転する垂直軸と、振子機構と弾性機構と集風案内板を備える旋回スタンドを、旋回可能に支持する取付台とからなる垂直軸型風力発電装置であって、前記振子機構は風力の変化に応じ前記垂直軸の傾きを生じさせる機構あり、前記弾性機構は前記垂直軸の傾きを反対方向に戻す機構であることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
上述した本発明の風力発電装置は、大気の風速に左右されず、その風力の変化による風車の傾きを利用して垂直軸の回転を設定値内に保持し、傾きを変えながら容易に制御するもので、構造が簡単で安定した発電が可能である。また、前期風車の回転軸関連部品を安価に設計出来る利点があり、さらに、風向に左右されない集風案内板を設けて風車の起動性向上の効果を発揮するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を図１〜図３に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１０】
図１および図２において、垂直軸型風力発電装置１０１の発電機を回転する手段は、風を受けて回転する風車１０３と、同風車を支持して回転する垂直軸１０２と、同垂直軸と連結して回転する発電機１０４で構成される。
【００１１】
前記垂直軸１０２の回転数を制御する手段として、風力の変化に適応して風車１０３の受風面積が変化する、つまり、強風時には受風面積は減少する構造とし、前記風車を支持して回転し、さらに、風の力による垂直軸１０２の傾きを、旋回スタンド１０５に備えた、振子機構１０６と、前記垂直軸１０２の傾きの力を調整する弾性機構１０７と、かつ、自在に旋回可能な軸受１０を、垂直軸１０２と偏芯した位置に配設し、支点軸１１を備える取付台１０８の周りを旋回する。前記風車１０３は回転しながら風向の変化に即応し自動的に支点軸１１の風下に位置する構成としている。
【００１２】
上記した取付台１０８の周りを旋回する、旋回スタンド１０５に備えた集風案内板１５は弱風の時に風力を集風する手段として、風車１０３の起動力向上の効果を発揮する。
【００１３】
図３は断面図であり、風車１０３は細い実線で表している。風車１０３は風車の中程が膨れを有しており板材で形成している。軸１は前期風車１０３を回転可能に支持する軸受２があり支持材３を有しており発電機１０４と連結している。前記風車１０３は支持リング４で軸１に固定している。板材で形成したスタンド９に設けた振子機構１０６と、弾性機構１０７と、集風案内板１５がありＣ型で曲面形状した同集風案内板１５を分割し配設している。前記振子機構１０６は、前記軸受２を固着する支持アーム５と、軸受６と、支点軸７と、ダンパー８で構成され、支点軸７は上記軸受２に一体的加工の構造でもよい。また、前記支持アーム５は前記垂直軸１０２を複数組搭載可能の構造にしても良い。風の力を調整する弾性機構１０７は、コイルばね１３と、回転する前記垂直軸１０２を支持する軸受２の一端を、スイング可能に支持するホルダー１４と、前記コイルばね１３を装着しスタンド９に連結したコイルばねケース１２で構成している。強風の時は風車１０３が風車１０３aの方向に傾くと、受風面積は減少、コイルばね１３は風力の変化に適応して圧縮され、弱風の時は即、復元する特性を、ダンパー８で調整し風力の変化に即応している。また、コイルばね１３は複数個で各々の圧縮強さを組み合わせて使用しているが、引張ばね等多種のばねを採用してもよい。また、スタンド９は板材で形成したが限定するものでなく例えば、軽量形材、パイプ材等でもよく、隻脚で構成してもよい。また、垂直軸風車のサボニウス風車を採用したが限定するものでなく垂直軸風車の採用は可能である。例えば、ジャイロミル形、パドル形等である。
【００１４】
上記した旋回するスタンド９は風向に即応して旋回可能な軸受１０と、旋回補助ローラー１６を設けており、取付台１０８に備えた支点軸１１の周りを旋回する。また、風向を確実に捕らえるため前記スタンド９と弾性機構のコイルばねケース１２の連結部近くに調整用尾翼を設けるとよい。
【００１５】
上述したように本発明が、風の状況に対応する動作としては、弱い風から通常の風の時は、旋回スタンド１０５に備えた集風案内板１５が機能し風車１０３の起動効率をあげ、同風車は直立して回転し、風向が変化しても前記旋回スタンド１０５が機能し、風の流れに即応して安定した発電と充電を実現している形態である。また、強風の時の状況は、風車１０３は同風車１０３aの方向に傾きながら回転し、同風車は受風面積の減少を繰り返し、垂直軸の回転数は設定値内で安定した発電を実現している形態である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態を示す垂直軸型風力発電装置の外観図（実施例１）
【図２】同垂直軸型風力発電装置の平面から見た外観図
【図３】同垂直軸型風力発電装置の図１におけるＡ−Ａ線断面矢視図
【符号の説明】
【００１７】
１    軸
２    軸受
３    支持材
４    支持リング
５    支持アーム
６    軸受
７    支点軸
８    ダンパー
９    スタンド
１０    軸受
１１    支点軸    
１２    コイルばねケース
１３    コイルばね
１４    ホルダー
１５    集風案内板
１６    旋回補助ローラー
１０１    垂直軸型風力発電装置
１０２    垂直軸
１０３    風車
１０３a   風車の状態（説明用）
１０４    発電機
１０５    旋回スタンド
１０６    振子機構
１０７    弾性機構
１０８    取付台
【図１】
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【図２】
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【図３】
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