(57)【要約】【課題】出力の向上すなわちエネルギー変換効率の向上を図ることができ、また回転を制御することによって、強風時の風車の破損防止を外部動力なしに自動的に行うことができる垂直軸型の風車装置を提供する。【解決手段】本発明に係る風車装置は、軸方向が鉛直に設けられる回転軸と、前記回転軸に固定される複数の支持アームと、前記各支持アームにより支持されて、前記回転軸から等距離で該回転軸に平行に設けられる複数の支持軸と、前記各支持軸に固定されて、該支持軸を中心として回転可能に設けられる複数のブレードとを備え、前記各ブレードが風を受けて前記回転軸と一体に周回移動する風車装置であって、前記各ブレードの前記回転軸側の端部が、該回転軸から風向と直角の方向に偏心した偏心軸を中心とする円軌道上を通過するように誘導する誘導機構が設けられる。【選択図】図１
2009085090.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向が鉛直に設けられる回転軸と、
前記回転軸に放射状に固定される複数の支持アームと、
前記各支持アームにより支持されて、前記回転軸から等距離で該回転軸に平行に設けられる複数の支持軸と、
前記各支持軸に固定されて、該支持軸を中心として回転可能に設けられる複数のブレードとを備え、
前記各ブレードが風を受けて前記回転軸と一体に周回移動する風車装置であって、
前記各ブレードの前記回転軸側の端部が、該回転軸から風向と直角の方向に偏心した偏心軸を中心とする円軌道上を通過するように誘導する誘導機構が設けられること
を特徴とする風車装置。
【請求項２】
前記各ブレードは、前記支持軸が前記偏心軸から最も遠い位置となったときに、
風向に対する最大抵抗力を発揮させるブレードの向きを取るようにそれぞれ該支持軸に固定されること
を特徴とする請求項１記載の風車装置。
【請求項３】
前記誘導機構は、前記円軌道を構成する円状の案内軌道が設けられる案内板と、前記案内軌道によって案内される案内部材が設けられる案内アームとを備え、
前記案内板は、前記回転軸が挿通され、該回転軸に軸受を介して支持されて設けられ、
前記案内アームは、前記支持軸に固定されて設けられること
を特徴とする請求項１または請求項２記載の風車装置。
【請求項４】
前記ブレードは、前記支持軸が前記偏心軸から最も遠い位置の近傍において、該支持軸中心線よりも前記回転軸側に位置するブレード内側部分が風から受ける抵抗力が、該支持軸中心線よりも前記回転軸と逆側に位置するブレード外側部分が風から受ける抵抗力よりも大きくなるように形成されること
を特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の風車装置。
【請求項５】
前記案内部材は、常時、前記ブレードの前記回転軸側の端部よりも、回転方向に対して微小量先行する位置に配設されること
を特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の風車装置。
【請求項６】
前記案内板に固定されて、
風向に対して、常時、前記偏心軸が、該回転軸中心から風向と直角の方向に配置されるように該案内板の向きを変える風向検知部を備えること
を特徴とする請求項１〜５のいずれか一項記載の風車装置。
【請求項７】
前記風向検知部は、左右対称形状に形成され、相互の挟角が鋭角に保持されて設けられる一対のバランスプレートと、
前記各バランスプレートが風から受ける抵抗力が左右で均衡したときに風向と平行な方向を指向するように該バランスプレートに接続される指向プレートとを備えると共に、少なくとも一方のバランスプレートは、該指向プレートに対する角度を変えることができるように回動可能に該指向プレートに接続され、
前記回転軸は、一端が該回転軸に固定され、他端が該回転軸が挿通されて軸方向に摺動可能な摺動リングに固定された弾性部材に重錘が設けられて、該回転軸の回転により重錘が受ける遠心力によって該弾性部材が変形して、該摺動リングが軸方向を移動する回転量検出機構を備え、
前記案内板は、該案内板に固定されて、前記回転量検出機構の前記摺動リングの軸方向の移動量を、該回転軸と交差する方向の移動量に変換するリンク機構を備え、
前記リンク機構と前記回動可能なバランスプレートとを連結する連結ロッドが設けられて、前記回転軸の回転速度が速くなったときに、前記摺動リングが軸方向を移動することによって、該リンク機構を介して連結ロッドが移動し、前記回動可能なバランスプレートが回動して、該バランスプレートの前記指向プレートに対する角度が変化すること
を特徴とする請求項１〜６のいずれか一項記載の風車装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風車装置に関し、さらに詳細には、ブレードが鉛直の回転軸と一体に周回移動する垂直軸型の風車装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
風力エネルギーは、近年地球環境問題の重要性が増してくるとともに、クリーンエネルギーとして脚光を浴びるようになり、各種の風車の開発、研究が行われている。それらの風車の中で、垂直軸風車は、プロペラ形等の水平軸風車に比べ騒音、景観への影響、日射の遮断等の環境への影響が少ないため、一般家庭や、ビルの屋上等に小規模な発電装置として設置するのに適している。しかし、垂直軸風車はトルクは大きいが回転数が低くエネルギー変換効率も低いため、あまり実用化されておらず、特に発電用としてはほとんど利用されていない。したがって、垂直軸風車の上記の利点を生かして、小規模の発電施設等に活用するためには、出力の向上すなわちエネルギー変換効率の向上が不可欠となる。
【０００３】
エネルギー変換効率を向上させる従来の垂直軸風車として、特許文献１に記載の風車装置１００がある。当該風車装置１００は、図１１に示す通り、運動伝達板１１１の交点自転軸１１０が、中心回転軸１０２と一体となされた回転支持板１０５に回転自在に嵌設されると共に、その一端部には、中心固定歯車１０７を中心に、中間周遊歯車１０８を介して交点自転軸１１０に、これが一公転する間に半回転する歯車数を持った外側周遊歯車１０９が、嵌設される構成を備えて、流体（矢印Ｐ）に対し常に一定の方向に流体運動を起こさせ、且つ、エネルギー変換効率の向上が図られるというものである。
【０００４】
【特許文献１】特開昭５７−１８４６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、風車装置１００は、多くの歯車を用いるため、装置の重量増および装置の複雑化といった課題が生じる。さらに、強風時の風車の破損防止を自動的に行う機構を設けようとすると、風速検知部および制御装置等が必要となり装置がより一層複雑化するという課題がある。
その一方で、昨今のエネルギー事情の下、発電施設等への活用に向けて、さらなる、出力の向上すなわちエネルギー変換効率の向上が可能な風車装置が求められている。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされ、出力の向上すなわちエネルギー変換効率の向上を図ることができ、また回転を制御することによって、強風時の風車の破損防止を外部動力なしに自動的に行うことができる垂直軸型の風車装置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】
本発明は、以下に記載するような解決手段により、前記課題を解決する。
【０００８】
本発明に係る風車装置は、軸方向が鉛直に設けられる回転軸と、前記回転軸に放射状に固定される複数の支持アームと、前記各支持アームにより支持されて、前記回転軸から等距離で該回転軸に平行に設けられる複数の支持軸と、前記各支持軸に固定されて、該支持軸を中心として回転可能に設けられる複数のブレードとを備え、前記各ブレードが風を受けて前記回転軸と一体に周回移動する風車装置であって、前記各ブレードの前記回転軸側の端部が、該回転軸から風向と直角の方向に偏心した偏心軸を中心とする円軌道上を通過するように誘導する誘導機構が設けられることを特徴とする。
【０００９】
また、前記各ブレードは、前記支持軸が前記偏心軸から最も遠い位置となったときに、風向に対する最大抵抗力を発揮させるブレードの向きを取るようにそれぞれ該支持軸に固定されることを特徴とする。
【００１０】
また、前記誘導機構は、前記円軌道を構成する円状の案内軌道が設けられる案内板と、前記案内軌道によって案内される案内部材が設けられる案内アームとを備え、前記案内板は、前記回転軸が挿通され、該回転軸に軸受を介して支持されて設けられ、前記案内アームは、前記支持軸に固定されて設けられることを特徴とする。
【００１１】
また、前記ブレードは、前記支持軸が前記偏心軸から最も遠い位置の近傍において、該支持軸中心線よりも前記回転軸側に位置するブレード内側部分が風から受ける抵抗力が、該支持軸中心線よりも前記回転軸と逆側に位置するブレード外側部分が風から受ける抵抗力よりも大きくなるように形成されることを特徴とする。
【００１２】
また、前記案内部材は、常時、前記ブレードの前記回転軸側の端部よりも、回転方向に対して微小量先行する位置に配設されることを特徴とする。
【００１３】
また、前記案内板に固定されて、風向に対して、常時、前記偏心軸が、該回転軸中心から風向と直角の方向に配置されるように該案内板の向きを変える風向検知部を備えることを特徴とする。
【００１４】
また、前記風向検知部は、左右対称形状に形成され、相互の挟角が鋭角に保持されて設けられる一対のバランスプレートと、前記各バランスプレートが風から受ける抵抗力が左右で均衡したときに風向と平行な方向を指向するように該バランスプレートに接続される指向プレートとを備えると共に、少なくとも一方のバランスプレートは、該指向プレートに対する角度を変えることができるように回動可能に該指向プレートに接続され、前記回転軸は、一端が該回転軸に固定され、他端が該回転軸が挿通されて軸方向に摺動可能な摺動リングに固定された弾性部材に重錘が設けられて、該回転軸の回転により重錘が受ける遠心力によって該弾性部材が変形して、該摺動リングが軸方向を移動する回転量検出機構を備え、前記案内板は、該案内板に固定されて、前記回転量検出機構の前記摺動リングの軸方向の移動量を、該回転軸と交差する方向の移動量に変換するリンク機構を備え、前記リンク機構と前記回動可能なバランスプレートとを連結する連結ロッドが設けられて、前記回転軸の回転速度が速くなったときに、前記摺動リングが軸方向を移動することによって、該リンク機構を介して連結ロッドが移動し、前記回動可能なバランスプレートが回動して、該バランスプレートの前記指向プレートに対する角度が変化することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１によれば、誘導機構によって、回転軸と一体に周回移動する際に、ブレードの回転軸側の端部が、偏心軸を中心とする円軌道上を略通過するようにして、当該ブレードの向きを変化させることが可能となる。すなわち、回転軸と一体に周回移動して支持軸の位置が変わっても、支持軸の位置によらず、常時、回転力を生じさせる力を発生させる位置にあるブレードの向きは風向に対し直角に近くなるように向きを変化させ、その一方で、回転を妨げる力を発生させる位置にあるブレードの向きは風向と平行に近くなるように向きを変化させる作用を生じさせることが可能となり、単に回転を持続可能とするのみならず、回転を妨げる力を効果的に低減できるため、取り出される回転エネルギーの出力を高めることが可能となる。
【００１６】
請求項２に記載の通り、各ブレードは、回転軸と一体に周回移動して当該ブレードが固定されている支持軸が偏心軸から最も遠い位置となったときに、風向に対する抵抗力が最大となるブレードの向きを取るように、それぞれ支持軸に固定されることが好適である。
【００１７】
請求項３によれば、案内板に設けられる案内軌道上を、案内アームに設ける案内部材を進行させることによって、ブレードの回転軸側の端部を通過させる偏心軸を中心とした円軌道を構成することが可能となる。
【００１８】
請求項４および請求項５によれば、ブレード自体に支持軸を中心とする回転力を生じさせ、その回転力が支持軸を介して案内アームに伝達されることによって、死点位置に達した案内部材が進行方向と逆方向に後退することを防止できる。
【００１９】
請求項６によれば、風向検知部により、風向と平行な方向を検知して、案内板を風向に対して所定の向きに配置することが可能となる。
【００２０】
請求項７によれば、外部動力を設けることなく、風力が大きくなるにつれて、回転速度を低下させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳しく説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る風車装置１の一例を示す概略図である。図２は、その風車装置１の回転体２の構成を示す概略図である。図３は、その風車装置１の枠体３の構成を示す概略図である。図４は、その風車装置１の正面図である。図５は、その風車装置１の平面図である。図６は、その風車装置１の作用を説明する説明図である。図７は、その風車装置１のブレード１５、案内アーム２４、案内部材２５の軌跡を示す説明図である。図８は、その風車装置１のブレード１５の構成を示す概略図である。図９は、その風車装置１の回転量検出機構３５の構成・作用を説明する説明図である。  図１０は、その風車装置１の回転速度制御手段を説明する説明図である。なお、図面の符号に関して、符号１２ａは符号１２ａ１、１２ａ２の総称として用い、符号１２は符号１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄの総称として用いる（他の符号について同様）。
【００２２】
図１（斜視図）、図４（正面図）、図５（平面図）に示すように、風車装置１は、風を受けて回転軸１０を中心に回転する回転体２と、その回転軸１０に軸受２７、２８を介して回動可能に支持される枠体３とから構成される。
回転軸１０は、軸方向が鉛直に設けられて、一例として発電装置（不図示）等の風力エネルギーを他のエネルギーに変換する装置に連結されて、回転可能に支持される。
【００２３】
図３に示す枠体３は、後述する案内板２１と、案内板２１に固定される風向検知部３１を備える。符号２７、２８は軸受である。
【００２４】
回転体２は、図２に示すように、回転軸１０に放射状に、且つ、各上下に固定される複数の支持アーム１２ａ１、１２ａ２、１２ｂ１、１２ｂ２、１２ｃ１、１２ｃ２、１２ｄ１、１２ｄ２と、各支持アーム１２ａ１〜１２ｄ２により支持されて、回転軸１０から等距離で回転軸１０に平行に設けられる複数の支持軸１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄと、各支持軸１３ａ〜１３ｄに固定されて、各支持軸１３ａ〜１３ｄを中心として回転可能に設けられる複数のブレード１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄとを備え、各ブレード１５ａ〜１５ｄが風を受けて、その風力により回転軸１０と一体に周回移動する。本実施の形態では、ブレード数が４枚の場合を例にとり説明を行うが、当該ブレード数は４枚に限定されるものではない。
【００２５】
ブレード１５は、回転軸１０の周囲を周回移動するとき、各ブレード１５の回転軸１０側の端部１５ａｘ、１５ｂｘ、１５ｃｘ、１５ｄｘが、回転軸１０から風向と直角の方向に偏心した偏心軸１７を中心とする円軌道上を通過するように、誘導機構１９によって、誘導される構成を備える（図６、７等参照）。なお、円軌道は、厳密な円であることを必要とするものではない。また、端部１５ａｘ〜１５ｄｘの軌跡が当該円軌道と正確に一致することを必要とするものでもない。
【００２６】
また、ブレード１５は、本実施例では矩形の平板状としたが、矩形には限定されず、また、凹面板等によって形成してもよい。
【００２７】
なお、装置構成の寸法については、一例として、回転軸１０中心と支持軸１３中心との距離を４０としたときに、回転軸１０中心と偏心軸１７中心との距離が１５、偏心軸１７を中心とする円軌道の半径が２５、ブレード１５の幅が６０となる比率で構成するのが好適である。
【００２８】
ここで、誘導機構１９について説明する。図１〜図３に示すように、誘導機構１９は、円軌道を構成する円状の案内軌道２２が設けられる案内板２１と、案内軌道２２によって案内される案内部材２５が設けられる案内アーム２４とを備えて構成される。例えば、案内軌道２２は、図３等に示すように溝状に形成され、案内部材２５には車輪を用いて、当該車輪の回転の軸が鉛直となるように案内アーム２４に回転可能に取り付ける構成とする。この構成により、回転体２が周回移動するとき、車輪の外周面が溝の内壁に接触しながら転動するため、当該車輪に誘導されて、案内アーム２４の向きが変化していくこととなる。
なお、案内アーム２４は、支持軸１３に固定されて設けられており、同じく支持軸１３にはブレード１５が固定されて設けられていることから、案内アーム２４の向きが変化すると、支持軸１３がその分だけ回転し、その結果、ブレード１５が回転して向きが変化する。つまり、回転体２の周回移動の際に、ブレード１５の回転軸１０側の端部が、当該円軌道上を略通過するようにして、当該ブレード１５の向きが変化していく。
【００２９】
このとき、各ブレード１５は、回転体２が周回移動して当該ブレード１５が固定されている支持軸１３が偏心軸１７から最も遠い位置となったときに（図６（ａ）における支持軸１３ａおよびブレード１５ａが該当）、風向（矢印Ａ）に対する抵抗力が最大となるブレードの向きを取るように、それぞれ支持軸１３に固定される。例えば、ブレード１５が平板状の場合には、その位置で板面が風向と直角になるようにして支持軸１３に固定される。
【００３０】
なお、案内板２１は、図１、図３等に示すように、回転軸１０が挿通され、回転軸１０に軸受２７を介して支持されて設けられる。ちなみに、枠体２の符号２６は回転軸１０が挿通され、回転軸１０に軸受２８を介して支持されて設けられる天板であって、風向検知部３１の上部を支持する部材であるが、当該天板２６にも、案内軌道を形成し、上部の案内板として、実施してもよい。その場合、本実施例において回転体２の下部に設けた機構と上下対象に、上部にも案内アームおよび案内部材を設ければよい。
【００３１】
続いて、以上の構成からなる風車装置１の作用について、図６によって説明する。図６（ａ）に示すように、風向（矢印Ａ）と平行になるように、回転軸１０に軸受支持された枠体３が回動する（風向検知については後述）。その状態で、固定されている支持軸１３が偏心軸１７から最も遠い位置となったとき（図中の支持軸１３ａ）、当該支持軸１３に固定されるブレード１５（図中のブレード１５ａ）に関して、当該ブレード１５における風向に対する最大抵抗力を発生させる向きとなっている。この場合、ブレード１５ａが風から受ける力によって、回転体２を回転軸１０の周囲で矢印Ｂの方向に回転させる力が発生し、ブレード１５ｃが風を受けて生じさせる回転を妨げる力（回転体２を回転軸１０の周囲で矢印Ｂと反対の方向に回転させる力）に打ち勝って、回転体２が矢印Ｂ方向に回転する。
なお、図６（ａ）の状態では、ブレード１５ｂおよびブレード１５ｄは、支持アーム１２ｂ、１２ｄがいわゆる死点の位置にあるため、回転体２を回転させる力もしくは回転を妨げる力を発生させない。
【００３２】
ちなみに、当該回転体２を回転させる力（もしくは回転を妨げる力）は、ブレード１５の風向に対する角度により決定される。一例として、平板状のブレード１５の場合、風向に対して直角に近い程、回転させる力（もしくは回転を妨げる力）が大きくなり、風向に対して平行に近い程、回転させる力（もしくは回転を妨げる力）が小さくなる。
一方、本実施例のように、偏心軸１７の位置を風向Ａに対して右側に設けた場合、風向Ａに対して支持軸１３が回転軸１０よりも左側にあるブレード１５（例えば、図６（ａ）のブレード１５ａ）は、回転体２を時計回りに回転させる力を生じ、右側にあるブレード１５（例えば、図６（ａ）のブレード１５ｃ）は、反時計周りの回転力を生じさせる。当然、偏心軸１７の位置を風向Ａに対して左側に設けた場合、左右および回転の向きは上記と逆になる。
本実施例では、偏心軸１７を風向に対して回転軸１０から直交する右側に設け、回転軸１０から直交する左側のブレード１５で最大抵抗力を発生させる構成としているため、時計回り（矢印Ｂ方向）に回転が生じる。
【００３３】
その後、回転体２が回転軸１０の周囲を回転して、図６（ｂ）に示す位置まで来たとする。この位置では、ブレード１５ａおよびブレード１５ｄが風から受ける力によって、回転体２を回転軸１０の周囲で矢印Ｂの方向に回転させる力が発生し、ブレード１５ｂおよびブレード１５ｃが風を受けて生じさせる回転を妨げる力（回転体２を回転軸１０の周囲で矢印Ｂと反対の方向に回転させる力）に打ち勝って、回転体２が矢印Ｂ方向に回転する。
【００３４】
なお、一枚のブレード１５が、回転軸１０と共に当該回転軸１０の周囲を一回転する際の、案内アーム２４および案内部材２５の軌跡と、当該ブレード１５の向きの変化を図７に連続的に示す。なお、図中の矢印Ａは風向であり、矢印Ｂは回転方向を示す。
【００３５】
このように、常に、回転体２を一定方向に回転させる力が、回転を妨げる力に打ち勝って、回転を持続させることが可能となるのは、誘導機構１９によって、回転体２の周回移動により支持軸１３の位置が変わっても、支持軸１３の位置によらず、常時、回転力を生じさせる力を発生させる位置にあるブレード１５の向きは風向に対し直角に近くなるように向きを変化させ、その一方で、回転を妨げる力を発生させる位置にあるブレード１５の向きは風向と平行に近くなるように向きを変化させる作用を生じさせることが可能なためである（図７参照）。
この作用によって、単に回転を持続可能とするのみならず、回転を妨げる力を効果的に低減できるため、取り出される回転エネルギーの出力を高めることが可能となる。
【００３６】
ところで、前述の通り、本発明に係る風車装置１では、風向を検知する必要がある。これは風向検知部３１により実現される。
【００３７】
風向検知部３１は、案内板２１に固定されて設けられる。図３等に示すように、左右対称形状に形成され、相互の挟角θが鋭角に保持されて設けられる一対のバランスプレート３３ａおよび３３ｂと、各バランスプレート３３ａおよび３３ｂが風から受ける抵抗力が左右で均衡したときに風向と平行な方向を指向するようにバランスプレート３３ａおよび３３ｂに接続される指向プレート３２とを備えて構成される。
【００３８】
指向プレート３２が風向と平行な方向を指向したときに、風向に対して偏心軸１７が、回転軸１０の中心から風向と直角の方向に配置されるように、風向検知部３１と案内板２１とが接続固定される。これにより、風向が変わっても、その風向を検知して、指向プレート３２が風向（矢印Ａ）と平行になるように、回転軸１０に軸受支持された枠体３を回動させる作用を生じる（図６（ａ）等参照）。
【００３９】
ここで、本発明に係る風車装置の構成上の問題として、図６（ａ）の配置状態における支持軸１３が偏心軸１７から最も遠い位置の近傍（図中の支持軸１３ａ）では、本来、回転方向（矢印Ｂ）に対して、先行して進行すべき案内部材２５が案内軌道２２を後退してしまう課題が生じ得る。これは、その位置近傍が、案内部材２５にとって案内軌道２２上の死点となり得るためである。
【００４０】
上記問題を解決する方法として、ブレード１５は、支持軸１３が偏心軸１７から最も遠い位置の近傍（図６（ａ）の支持軸１３ａおよびブレード１５ａを例に説明する）において、支持軸１３の中心線よりも回転軸１０側に位置するブレード内側部分１５ａｙが風から受ける抵抗力が、支持軸１３の中心線よりも回転軸１０と逆側に位置するブレード外側部分１５ａｚが風から受ける抵抗力よりも大きくなるように形成すればよい。
一例として、図８（ａ）の平面図、図８（ｂ）の正面図に示すように、支持軸１３の中心線よりも回転軸１０側に位置するブレード内側部分１５ａｙの端部に突状部１６を設ければよい。あるいは、図８（ｃ）に示すように、支持軸１３の中心線よりも回転軸１０側に位置するブレード内側部分１５ａｙの面積を、支持軸１３の中心線よりも回転軸１０と逆側に位置するブレード外側部分１５ａｚの面積よりも大きく形成すればよい。
それらにより、ブレード１５ａ自体に支持軸１３を中心とする回転力（矢印Ｃ方向）を生じさせ、その回転力が支持軸１３を介して案内アーム２４に伝達されることによって、上記死点位置に達した案内部材２５を進行方向に進行させることが可能となる。
【００４１】
また、上記問題を解決する別の方法として、案内部材２５が、常時、対応するブレード１５の回転軸１０側の端部よりも、回転方向に対して微小量先行する位置に配設される構成とすればよい（図７等参照）。
より具体的には、支持軸１３の中心から案内軌道２２（本実施例では溝幅の径方向中心位置）までの距離に対して、支持軸１３の中心から案内部材２５（本実施例では車輪の回転軸位置）までの距離を若干量長く構成すると共に、回転体２の回転方向（矢印Ｂ）に対して案内部材２５をブレード１５の回転軸１０側の端部よりも微小量先行させて配設する構成とすればよい。
【００４２】
続いて、強風時に風車装置自体もしくは連結される発電装置の破損防止を図るための回転速度制御手段について説明する。
【００４３】
一例として、回転速度制御手段は以下のように構成する。
まず、回転軸１０は、一端が当該回転軸１０に固定され、他端が当該回転軸１０が挿通されて軸方向に摺動可能な摺動リング３６に固定された弾性部材３７（一例として板バネ）に重錘３８が設けられた回転量検出機構３５を備える（図９（ａ）参照）。また、前記回転量検出機構３５の前記摺動リング３６の軸方向の移動量を、回転軸１０と交差する方向の移動量に変換するリンク機構４１が設けられる（図９（ａ）参照）。なおリンク機構４１は案内板２１に支持される。さらに、一方のバランスプレート３３ａが、指向プレート３２に対する角度αを変えることができるように回動可能に蝶番等で指向プレート３２に接続される（図９（ｂ）参照）。加えて、リンク機構４１と回動可能なバランスプレート３３ａとを連結する連結ロッド４２が設けられる（図９（ａ）、（ｂ）参照）。
【００４４】
上記構成の作用として、回転軸１０の回転速度が速くなったときに、回転量検出機構３５は、回転軸１０の回転により重錘３８が受ける遠心力によって弾性部材３７が弾性変形して、摺動リング３６が軸方向を移動する（図９（ｃ）参照）。このとき、摺動リング３６の軸方向の移動量が、リンク機構４１を介して回転軸１０と交差する方向の移動量に変換され、その結果、連結ロッド４２が移動する（本実施例では引動される）。これにより、バランスプレート３３ａが回動して（図９（ｄ）参照）、バランスプレート３３ａの指向プレート３２に対する角度αが変化する。
【００４５】
例えば、バランスプレート３３ａの指向プレート３２に対する角度αが図１０（ａ）から、図１０（ｂ）のように変化すると、それによって、バランスプレート３３ａおよび３３ｂが風から受ける抵抗力が左右で均衡したときに指向プレート３２が指向する方向が、それまでの風向と平行な方向から図１０（ｃ）に示す方向へと微小量変化する。その結果、案内板２１が微小量回転して、各ブレード１５の風向に対する角度が微小量変化する。特に、最大抵抗力を発生させる１５ａの風向に対する角度が変化して、例えば図１０（ａ）では風向に対し９０°であったのが、図１０（ｃ）では９０°よりも小さくなるため、風力により発生する回転力が低下し、回転速度を低下させることができる。
【００４６】
このように風力が大きくなるにつれて、回転速度を低下させる作用を生じさせることができるため、風車の破損防止を外部動力無しに自動的に行うことが可能となる。
【００４７】
以上、説明した通り、本発明に係る風車装置によれば、風力を回転力として取り出す出力の向上すなわちエネルギー変換効率の向上を図ることができ、また、外部動力を設けることなく回転を制御することが可能となり、強風時の風車の破損防止をに自動的に行うことが可能となる。
【００４８】
なお、本発明は、以上説明した実施例に限定されることなく、本発明を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。また、風力を例にとって説明したが、水流による水力を利用する水車装置としても実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の実施の形態に係る風車装置の一例を示す概略図である。
【図２】図１に示す風車装置の回転体の構成を示す概略図である。
【図３】図１に示す風車装置の枠体の構成を示す概略図である。
【図４】図１に示す風車装置の概略図（正面図）である。
【図５】図１に示す風車装置の概略図（平面図）である。
【図６】図１に示す風車装置の作用を説明する説明図である。
【図７】図１に示す風車装置のブレード、案内アーム、案内部材の軌跡を示す説明図である。
【図８】図１に示す風車装置のブレードの構成を示す概略図である。
【図９】図１に示す風車装置の回転量検出機構の構成・作用を説明する説明図である。
【図１０】図１に示す風車装置の回転速度制御手段を説明する説明図である。
【図１１】従来の実施の形態に係る風車装置の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
【００５０】
１  風車装置
２  回転体
３  枠体
１０  回転軸
１２  支持アーム
１３  支持軸
１５  ブレード
１７  偏心軸
１９  誘導機構
２１  案内板
２２  案内軌道
２４  案内アーム
２５  案内部材
３１  風向検知部
３２  指向プレート
３３  バランスプレート
３５  回転力検出機構
４１  リンク機構
４２  連結ロッド
Ａ  風向
【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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【図１１】
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