(57)【要約】【課題】ダリウスロータの軽量化を図ると共に破断時の飛散を防止する。【解決手段】本体ケース９によって回転自在に支持された垂直な回転シャフト１１と、その回転シャフト１１に設けられたサボニウスロータ１３及びダリウスロータ１５の組合せからなる風車部３と、前記本体ケース９内に配置させ回転支持されたステータ４５と前記回転シャフト１１と一緒に回転するロータ４７とからなる発電部５とで構成する。前記風車部３のダリウスロータ１５を、断面中空の翼状の形状で円弧状に屈曲し、その上下両端を取付け部材２５を介して前記回転シャフト１１に取付ける一方、前記ダリウスロータ１５の内部空間両側に設けられたリブ３９内に、そのリブ３９に沿って飛散防止用のロープ４１を設け、ロープ４１により飛散を防ぐ。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体ケースによって回転自在に支持された垂直な回転シャフトと、その回転シャフトに設けられたサボニウスロータ及びダリウスロータの組合せからなる風車部と、前記本体ケース内に配置固定されたステータと前記回転シャフトと一緒に回転するロータとからなる発電部とを備え、前記ダリウスロータは、断面中空の翼状の形状で円弧状に屈曲され、その上下両端は取付け部材を介して前記回転シャフトに取付けられる一方、前記ダリウスロータの内部空間両側に設けられたリブ内に、そのリブに沿って飛散防止用のロープが設けられていることを特徴とする風力発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は回転する羽根が破断した時でも飛散が起きないようにした風力発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に風力発電は、風を利用して風車を回転させ発電に必要な回転動力を確保している。
【０００３】
風車はプロペラタイプの外に、垂直な回転シャフトに取付けられたサボニウスロータ及びダリウスロータの組合せからなるタイプが知られている。
【０００４】
風車部を構成する一方のダリウスロータは、上下に長い断面が中空の翼状の形状で垂直な回転シャフトに対して外側へ張り出すように円弧状に屈曲され、上下両端は回転シャフトにそれぞれ取付けられた構造となっている。
【０００５】
ダリウスロータは、前記回転シャフトに沿って上下方向に長い湾曲した形状で、上端取付部から下端取付部までの寸法は大型になると４ｍ近くなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
風車部を構成するダリウスロータは、円弧状に屈曲された形成で、上下両端が固定支持された疲労のたまりにくい設計となっているが、それでも大きいものは前記した如く４ｍ近い形状となる点に加えて、強風の影響を受ける。このために、ダリウスロータに破断等が起きるのを防ぐために全体の形状及び取付部の部分を肉厚にする等強度アップすることで対応が図られているが、反面、重量増につながる問題をかかえる。回転効率の面を考えると軽い方がよく、重量増は回転効率の面でマイナスとなる等望ましくない。
【０００７】
そこで、本発明にあっては軽量化を図りながらダリウスロータの飛散が起きるのを阻止した風力発電装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するために、本発明にあっては、本体ケースによって回転自在に支持された垂直な回転シャフトと、その回転シャフトに設けられたサボニウスロータ及びダリウスロータの組合せからなる風車部と、前記本体ケース内に配置固定されたステータと前記回転シャフトと一緒に回転するロータとからなる発電部とを備え、前記ダリウスロータは、断面中空の翼状の形状で円弧状に屈曲され、その上下両端は取付け部材を介して前記回転シャフトに取付けられる一方、前記ダリウスロータの内部空間両側に設けられたリブ内に、そのリブに沿って飛散防止用のロープが設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ダリウスロータに、例えば、何等かの要因で破断等が起きたとしても、内部両側に設けた飛散防止用のロープが飛散を防ぐ阻止手段として働くようになり、高い安全性を確保することができる。
【００１０】
また、飛散防止用のロープはダリウスロータの補強部材として働くためダリウスロータ全体を薄肉の断面中空の翼状の形状にできる。この結果、ダリウスロータの軽量化が図れると共に回転効率の面でも大変好ましいものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図１乃至図８の図面を参照しながら本発明の実施形態について具体的に説明する。
【００１２】
図１は本発明に係る風力発電装置の概要説明図を示している。風力発電装置１は、風を受けることで回転する風車部３と風車部３からの回転動力によって発電する発電部５とを有し、支持塔７（下半分は省略）によって地表面から所定の高さの位置に設置されるようになっている。
【００１３】
風車部３は本体ケース９に回転自在に支持された垂直な回転シャフト１１にサボニウスロータ１３及びダリウスロータ１５が設けられた組合せ構造となっている。
【００１４】
サボニウスロータ１３は、図１，図７に示す如く円筒状の筒を軸方向に沿って半分に割った形状に形成された一対の上段サボニウスブレード１９と一対の下段サボニウスブレード２３とで構成されている。
【００１５】
上段サボニウスブレード１９は、前記回転シャフト１１に固定支持された上下一対の上位側水平板１７と水平板１７の間に配置固定され、風受け口１９ａが１８０度向きが異なる方向に設けられた形状となっている。
【００１６】
下段サボニウスブレード２３は、前記上段サボニウスブレード１９に対して９０度ずれた下位に配置され、前記回転シャフト１１に固定支持された上下一対の下位側水平板２１と水平板２１の間に配置固定されると共に、風受け口２３ａが１８０度向きが異なる方向に設けられた形状となっている。
【００１７】
したがって、いずれの方向からの風に対して各風受け口１９ａ，２３ａには風があたり回転動力が得られるようになっている。
【００１８】
ダリウスロータ１５は、図１，図２に示す如く前記回転シャフト１１を弦と仮定した時に弧となるよう上下に長い断面中空の翼状の形状で円弧状に屈曲している。
【００１９】
円弧状のダリウスロータ１５は１２０度の間隔で３個所に配置されると共に、上下両端は取付け部材２５を介して前記回転シャフト１１に取付けられている。
【００２０】
この場合、ダリウスロータ１５の数は必ずしも３本でなくてもよく、少なくとも２つ以上あればよい。
【００２１】
取付け部材２５は、図３、図４に示す如く位置決めピンＰによって位置決めされた回転シャフト１１のフランジ部２７にボルト２９、ナット３１によって取付ける取付け部３３と断面中空の翼状の形状に作られた保持筒部３５とからなり、取付け部３３と保持筒部３５とは溶接により一体に固着された構造となっている。
【００２２】
保持筒部３５には前記ダリウスロータ１５の端末部が挿入され、その挿入代領域は多数のリベット３７によりリベット止めされた固着手段となっている。
【００２３】
ダリウスロータ１５の内部空間の両側には断面Ｃ字状のリブ３９がダリウスロータ１５の長手方向に沿って連続して設けられ、そのリブ３９内には、そのリブ３９に沿って飛散防止用のロープ４１が設けられている。
【００２４】
飛散防止用のロープ４１は、引張り強度に強い材質で作られたケプラー製のロープを使用している。
【００２５】
飛散防止用のロープ４１の両端は、図４、図５に示す如く前記取付け部材２５の取付け部３３に設けられた前記ロープ本体と直交し合う複数のロープ取付け孔４３に対して下から上、上から下というように上下に順々に貫通させただけの手段を採用している。
【００２６】
これにより、飛散防止用のロープ４１はロープ端部を結びつけなくても、ロープ取付け孔４３に対して上下に縫うように貫通させた貫通時の取付け孔に対するロープの強い接触抵抗と、その接触抵抗がロープ本体と直交し合う方向（図５、左右方向）の条件と相俟って、ロープ本体に引張り荷重が働いた時に抜け方向に対する強い抵抗が生まれ、抜け出るのが阻止されるようになっている。
【００２７】
なお、図８において５１は制動装置を示している。
【００２８】
一方、発電部５は本体ケース９内に固定支持されたステータ４５と前記回転シャフト１１と一緒に回転するロータ４７とからなり、ステータ４５及びロータ４７は、径及びロータ４７の回転数に比例して大きい発電能力が得られるようになっている。
【００２９】
このように構成された風力発電装置１によれば、風がサボニウスロータ１３にあたると回転シャフト１１が回転し始め、その回転でダリウスロータ１５が働き、回転シャフト１１は本格稼動の回転に入る。
【００３０】
回転シャフト１１の回転動力は発電部５に伝達され回転数に対応した発電が確保される。
【００３１】
この発電時において、例えば、強い風の影響を受けてダリウスロータ１５に亀裂が入り破断したとしても、飛散防止用のロープ４１が働き回転時の遠心力で四方へ振り出され飛散するのを確実に阻止する。
【００３２】
また、ダリウスロータ１５の薄肉による軽量化によって回転効率のよい発電運転を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明にかかる風力発電装置を示した概要正面図。
【図２】図１のＡ−Ａから見た断面概要斜視図。
【図３】図１のＢ部の拡大断面図。
【図４】取付け部材を示した一方の概要斜視図。
【図５】図３のＣ−Ｃ線断面図
【図６】図１のＤ方向からみた一部分の概要平面図。
【図７】図１のＥ−Ｅ線断面図。
【図８】発電部を示した概要説明図。
【符号の説明】
【００３４】
１    風力発電装置
３    風車部
５    発電部
９    本体ケース
１１    回転シャフト
１３    サボニウスロータ
１５    ダリウスロータ
２５    取付け部材
３３    取付け部
３５    保持筒部
３９    リブ
４１    飛散防止用のロープ
【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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