(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状に形成されたロータ外周に支持された複数の翼に風力を作用させ、該翼の回転力を前記ロータを介して出力側の風車軸に伝達するように構成された水平軸型の風車において、
前記ロータ外周に、翼の根元側に設けた摺動部を介してロータ半径方向に往復動可能に夫々の翼を取り付け、前記ロータの内側中空部内の夫々の翼の根元端部に、前記翼を半径方向に往復動せしめることにより風の翼通過面積を変化させる前記各翼を結ぶリンクを備える前記翼移動機構と、該翼移動機構を介して翼の往復動に対応してロータ半径方向に相対移動可能に構成した翼ピッチ制御部材を設けたことを特徴とする径方向伸縮式風車。
【請求項２】
前記風車に作用する風速を検出する風速検出器と、該風速検出器から風速の検出信号が入力され該風速の検出値に基づき前記翼の所要翼通過面積及び該所要翼通過面積に相当する翼の半径方向位置を算出して前記翼移動機構に出力する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記風速検出値が入力されると、該風速検出値が前記風車の出力を必要出力に保持するための設定風速よりも小さい場合には、前記翼移動機構に前記翼を半径方向に拡径する方向への移動操作信号を出力し、且つ該風速検出値が前記風車の限界風速を超えた場合には、前記翼移動機構に前記翼を半径方向に狭径する方向への移動操作信号を出力することを特徴とする請求項１記載の径方向伸縮式風車。
【請求項３】
前記翼移動機構は、前記ロータに設けられた半径方向嵌合孔に回転可能に支持された複数のねじ棒と、該ねじ棒に螺合されたスリーブと前記各翼とを連結する複数のリンクと、前記各ねじ棒の内周端部に設けられたピニオンと、該ピニオンに噛み合い駆動装置によって回転駆動される駆動歯車とを備え、前記駆動装置によって前記駆動歯車及びピニオンを介して前記ねじ棒を回転させて前記スリーブを移動させ、該スリーブの移動に伴う前記複数のリンクの伸縮により前記各翼を半径方向に往復動せしめるように構成されたことを特徴とする請求項１記載の径方向伸縮式風車。
【請求項４】
前記翼移動機構は、前記ロータの中心部に配設された支持部材と前記各翼の内周部とを連結し前記翼毎に設けられた伸縮可能な対をなすリンクと、前記各翼のリンク間に架設されたねじ棒と、該ねじ棒を回転駆動する駆動装置とを備え、前記駆動装置によって前記ねじ棒を回転させることにより前記各翼のリンク間長さを変化させて該リンク及び該リンクに連結された前記各翼の半径方向位置を変化可能に構成されたことを特徴とする請求項１記載の径方向伸縮式風車。
【請求項５】
前記翼移動機構は、前記ロータと同心に設けられて互いに逆方向に相対回転可能な２つのリングと、該２つのリングと前記各翼の内周部とをピン結合し前記翼毎に設けられた伸縮可能な対をなすリンクと、前記２つのリングを相対回転駆動する駆動装置と、前記ロータの中心部に配設されて前記リングの１つを支持する支持部材とを備え、前記駆動装置によって前記リングを相対回転させて前記対をなすリンクを伸縮させることにより前記各翼を半径方向に往復動せしめるように構成されたことを特徴とする請求項１記載の径方向伸縮式風車。
【請求項６】
前記翼移動機構は、前記ロータに設けられたスライダ受に半径方向に往復動可能に嵌合されるとともに中心部にロータの半径方向にねじ孔が穿孔されたスライダと、一端側を該スライダに球面継手等の曲面継手にて連結され他端側を前記翼の内周側部位にピンにて結合されて該曲面継手廻りに揺動可能に支持されたリンクと、前記スライダのねじ孔に螺合されたねじ棒と、該ねじ棒を回転駆動する駆動装置とを備え、前記駆動装置によって前記ねじ棒を回転させて前記スライダを前記スライダ受に沿ってロータの半径方向に移動させることにより前記リンクを前記曲面継手廻りに揺動させ、前記ピンを介して前記翼を前記嵌合孔に沿って往復動せしめるように構成されたことを特徴とする請求項１記載の径方向伸縮式風車。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、風車発電装置等に適用され、複数の翼に風力を作用させ該翼の回転力をロータを介しあるいは直接に出力側の風車軸に伝達するように構成された風車において、前記翼を半径方向に往復動せしめることにより風の翼通過面積を変化可能にした径方向伸縮式風車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ロータに支持された複数の翼に風力を作用させて回転力を発生せしめる風車によって発電機を駆動するようにした風車発電装置を多数併設することにより高出力の発電能力を備えた風力発電設備は、丘陵上や山上等の高所あるいは洋上等の高風速が得られる場所に設置されている。
【０００３】
かかる風車発電装置や種々の動力源に適用される風車装置は、例えば特開平５−６００５３号に示されるように、出力軸を構成する風車軸に固着されたロータヘッド（翼支持部材）の外周に複数の翼を固着し、風力により発生する翼の回転力を該ロータヘッドを経て風車軸に伝達するように構成されており、稼動時におけるエネルギーや消費電力（必要発電電力）に対応して風車軸に連結される翼のピッチを変化させ、風速に応じた翼ピッチの最適点を探して運転制御することにより所要の発電電力を保持するようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
然るに、かかる風車装置において風（空気流）による風車の動力（エネルギー）は、該風車における風の通過面積即ち翼の外周円と翼根の内周円との間に形成される環状面の面積Ｓに比例する。即ち、翼根の内周円の半径をｌ、外周円の半径をＬとすると、前記環状面の面積つまり翼の通過面積Ｓは、
Ｓ＝π（Ｌ２―ｌ２）        （１）
となり、風車の動力を増大するには、翼の外周円の半径Ｌを大きくするか、あるいは翼の外周円と翼根の内周円との差つまり翼長を長くすることを要する。
【０００５】
また、かかる風車の出力Ｐは、風速をＶ、翼の通過面積をＳとすると、
Ｐ＝ｋ・Ｓ・Ｖ３            （２）
即ち風車の出力Ｐ、つまり風車発電装置であれば、発電量は風車設置場所の気象状態よって左右される風速Ｖの増大には限度があることから、翼の通過面積Ｓを増加することにより増大可能となる。
【０００６】
然るに、前記風車の出力Ｐを増大するために翼の通過面積Ｓを増加した場合、気象状態の変化に伴う突風の発生等によって風速Ｖが過大になった際には、前記風車の出力Ｐが増大する一方で、過大風速の作用により翼及びロータ等の回転部材が疲労破壊を起こし易くなる。
【０００７】
しかしながら、前記特開平５−６００５３号等の従来技術にあっては、風車軸よりもやや大径のロータヘッドに翼が直接固着された構造であるため、翼の外周円の半径Ｌを大きく採り難く風車の出力Ｐの増大には限界があり、また前記外周円の半径Ｌを最大限に採って翼の通過面積Ｓを大きくした場合には、気象状態の変化に伴う突風の発生等によって風速Ｖが過大になった際には翼及びロータ等の回転部材が疲労破壊を起こし易い、
等の問題点を有している。
【０００８】
本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、風速に対応して翼の通過面積を変化可能として、風車の出力を疲労破壊の発生を回避し得る範囲で最大限に保持することを可能とする径方向伸縮式風車及を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明はかかる課題を解決するため、請求項１記載の発明として、円筒状に形成されたロータ外周に支持された複数の翼に風力を作用させ、該翼の回転力を前記ロータを介して出力側の風車軸に伝達するように構成された水平軸型の風車において、
前記ロータ外周に、翼の根元側に設けた摺動部を介してロータ半径方向に往復動可能に夫々の翼を取り付け、前記ロータの内側中空部内の夫々の翼の根元端部に、前記翼を半径方向に往復動せしめることにより風の翼通過面積を変化させる前記各翼を結ぶリンクを備える前記翼移動機構と、該翼移動機構を介して翼の往復動に対応してロータ半径方向に相対移動可能に構成した翼ピッチ制御部材を設けたことを特徴とする径方向伸縮式風車を提案する。
【００１０】
請求項２記載の発明は前記翼移動機構の制御手段に係り、請求項１に加えて前記風車に作用する風速を検出する風速検出器と、該風速検出器から風速の検出信号が入力され該風速の検出値に基づき前記翼の所要翼通過面積及び該所要翼通過面積に相当する翼の半径方向位置を算出して前記翼移動機構に出力する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記風速検出値が入力されると、該風速検出値が前記風車の出力を必要出力に保持するための設定風速よりも小さい場合には、前記翼移動機構に前記翼を半径方向に拡径する方向への移動操作信号を出力し、且つ該風速検出値が前記風車の限界風速を超えた場合には、前記翼移動機構に前記翼を半径方向に狭径する方向への移動操作信号を出力することを特徴とする。
【００１１】
請求項３ないし６記載の発明は前記翼移動機構の具体的構成に係り、請求項３記載の発明は請求項１において、前記翼移動機構は、前記ロータに設けられた半径方向嵌合孔に回転可能に支持された複数のねじ棒と、該ねじ棒に螺合されたスリーブと前記各翼とを連結する複数のリンクと、前記各ねじ棒の内周端部に設けられたピニオンと、該ピニオンに噛み合い駆動装置によって回転駆動される駆動歯車とを備え、前記駆動装置によって前記駆動歯車及びピニオンを介して前記ねじ棒を回転させて前記スリーブを移動させ、該スリーブの移動に伴う前記複数のリンクの伸縮により前記各翼を半径方向に往復動せしめるように構成されたことを特徴とする。
【００１２】
請求項４記載の発明は請求項１において、前記翼移動機構は、前記ロータの中心部に配設された支持部材と前記各翼の内周部とを連結し前記翼毎に設けられた伸縮可能な対をなすリンクと、前記各翼のリンク間に架設されたねじ棒と、該ねじ棒を回転駆動する駆動装置とを備え、前記駆動装置によって前記ねじ棒を回転させることにより前記各翼のリンク間長さを変化させて該リンク及び該リンクに連結された前記各翼の半径方向位置を変化可能に構成されたことを特徴とする。
【００１３】
請求項５記載の発明は請求項１において、前記翼移動機構は、前記ロータと同心に設けられて互いに逆方向に相対回転可能な２つのリングと、該２つのリングと前記各翼の内周部とをピン結合し前記翼毎に設けられた伸縮可能な対をなすリンクと、前記２つのリングを相対回転駆動する駆動装置と、前記ロータの中心部に配設されて前記リングの１つを支持する支持部材とを備え、前記駆動装置によって前記リングを相対回転させて前記対をなすリンクを伸縮させることにより前記各翼を半径方向に往復動せしめるように構成されたことを特徴とする。
【００１４】
請求項６記載の発明は請求項１において、前記翼移動機構は、前記ロータに設けられたスライダ受に半径方向に往復動可能に嵌合されるとともに中心部にロータの半径方向にねじ孔が穿孔されたスライダと、一端側を該スライダに球面継手等の曲面継手にて連結され他端側を前記翼の内周側部位にピンにて結合されて該曲面継手廻りに揺動可能に支持されたリンクと、前記スライダのねじ孔に螺合されたねじ棒と、該ねじ棒を回転駆動する駆動装置とを備え、前記駆動装置によって前記ねじ棒を回転させて前記スライダを前記スライダ受に沿ってロータの半径方向に移動させることにより前記リンクを前記曲面継手廻りに揺動させ、前記ピンを介して前記翼を前記嵌合孔に沿って往復動せしめるように構成されたことを特徴とする。
【００１５】
【００１６】
【００１７】
【００１８】
【００１９】
【００２０】
【００２１】
本発明は、風速検出器によって風速を検出して制御装置に入力する。該制御装置においては、前記（２）式の関係に基づく風車の出力Ｐと風速Ｖ及び翼の通過面積Ｓとの関係（関係（１））並びに翼及びロータ等の回転部材に疲労破壊が発生する限界風速と最大翼通過面積との関係（関係（２））が予め設定されており、前記風速の検出値が入力されると該風速検出値に対応する前記関係（１）及び（２）からの最適翼通過面積を算出し、翼移動機構の駆動装置に出力する。
【００２２】
本発明は、請求項１記載の翼移動機構においては、ロータに円周方向等間隔に設けた半径方向の嵌合孔内において各翼を半径方向に往復動せしめ、翼通過面積が前記最適翼通過面積になるような半径方向位置に整定せしめる。
【００２３】
これにより、風速の検出値が小さくなるに従い翼を半径方向外方に移動させて風の翼通過面積を増大し該風速の検出値が大きくなるに従い翼を半径方向内方に移動させて前記翼通過面積を減少せしめるように翼の半径方向位置を制御して、該翼に作用している風速に対して翼及びロータ等の運動部材に疲労破壊の発生を回避し得る範囲で風車の出力Ｐが最大になるような翼通過面積に相当する半径方向位置に翼を整定して運転することができる。
【００２４】
従ってかかる発明によれば、翼及びロータ等の運動部材に疲労破壊の発生を回避しかつ風車の出力が最大になる最適翼通過面積となるように、翼の半径方向位置を常時自動的に制御して風車を作動させることができ、翼及びロータ等の運動部材の疲労寿命を長く保持して風車出力を最大出力、風車発電装置であれば最大発電量にて風車の運転を行うことができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００２６】
図１は本発明の第１実施例に係る径方向伸縮式風車の風車軸心に直角な正面図（図２のＢ―Ｂ矢視図）、図２（Ａ）は風車軸心線に沿う要部断面図（図１のＡ―Ａ断面図）、（Ｂ）は（Ａ）におけるＺ部拡大図である。図３は第２実施例を示す図１対応図、図４は第３実施例を示す図１対応図である。図５は第４実施例を示す図１対応図である。図６は前記第１〜第４実施例における風車の上半分を示す要部断面図である。図７は第５実施例に係るダリウス型径方向伸縮式風車の正面構成図、図８は図７のＹ部拡大詳細図である。
【００２７】
本発明の第１〜第３実施例における風車の上半分を示す図６において、２は円筒状に形成されたロータで、外周に複数個（この例では３個）の翼１が円周方向等間隔に後述するような手段で取り付けられるとともに後部に風車軸３が連結され、内側中空部０２内には後述する翼移動機構が設けられている。
４は入口ガイド部材で、後部が前記ロータ２とほぼ同一外径を有する円筒状に形成された先細の殻体からなり後端部外周が前記ロータ２の外周に近接され、図示しない支持塔に固定されている。５は円筒状に形成された後部ケースで、外周面が前記ロータ２の外周面とほぼ同一径に形成されている。
前記ロータ２は、前部側を軸受６を介して前記入口ガイド部材に支持され、後部側を軸受７を介して前記後部ケース５に支持されてロータ軸心０２０廻りに回転可能となっている。
【００２８】
図１〜２に示す第１実施例において、前記翼１はその根元部に形成された摺動部１ａが、前記円筒状のロータ２に円周方向等間隔で半径方向に穿孔された嵌合孔２ａ内に往復動可能に嵌合されている。
前記ロータ２には、円周方向において前記翼１の中間位置に３個（複数個であればよい）の嵌合孔２ｂが穿孔され、各嵌合孔２ｂに前記ねじ棒１０の端部が回転可能にかつ軸方向には移動不能に嵌合されている。１６は該ねじ棒１０の内側寄りの部位に螺合されたスリーブ（ナット）である。１３は前記翼１の根元端部に固定されたリンクで、該リンク１３の両側はリンク１２の一端側にピン１４を介して連結され、該リンク１２の他端側はピン１５を介して前記スリーブ１６に固定されたリンク１７に連結されている。
【００２９】
図２において、２３はモータで、前記後部ケース５あるいは入口ガイド部材４等のケース部材に固定されている。２０は該モータ２３の出力軸に連結されたかさ歯車である。該かさ歯車２０は前記各ねじ棒１０の先端部に形成されたピニオン１１に噛み合って、該かさ歯車２０の回転によりピニオン１１及びこれが固定されている前記ねじ棒１０が回転するようになっている。
【００３０】
２２は前記翼１の翼ピッチを変化させるための翼ピッチ制御部材、２１は翼ピッチ制御駆動力を伝達するかさ歯車機構、２２ａは該かさ歯車機構２１と前記翼ピッチ制御部材２２とを連結する連結軸である。前記連結軸２２ａと翼ピッチ制御部材２２とはスプライン結合（１ａが翼ピッチ制御部材２２側のスプライン、２２ｂが連結軸２２ａ側のスプライン）等により、該連結軸２２ａに対して該翼ピッチ制御部材２２が前記翼１とともに半径方向に相対移動可能となっている。
尚、前記該翼ピッチ制御部材２２の構成自体は公知であるので、詳細な説明は省略する。
【００３１】
９１は前記翼１に作用する風速を検出する風速検出器、９０はモータ制御装置である。モータ制御装置９０は前記風速検出器９１から風速の検出信号が入力され該風速の検出値に基づき前記翼１の所要翼通過面積及び該所要翼通過面積に相当する翼の半径方向位置を後述する手法によって算出し前記モータ２３に出力するものである。
【００３２】
かかる構成からなる径方向伸縮式風車において、空気流（風）は入口ガイド部材４に案内されて翼１の回転環状空間に流入し該翼１に作用してこれを回転駆動した後、後部ケース５の外周面を出口側の案内として後方に排出される。前記翼２の回転力はロータ２を経て風車軸３に伝達され、発電機等の被駆動体を駆動する。
【００３３】
次に、前記翼１の半径方向移動制御について説明する。
前記風速検出器９１によって、前記翼１に作用する風速を検出して前記モータ制御装置９０に入力する。該モータ制御装置９０においては、前記（２）式の関係に基づく風車の出力Ｐと風速Ｖ及び翼の通過面積Ｓとの関係（関係（１））、並びに翼１及びロータ２等の回転部材に疲労破壊が発生する限界風速と最大翼通過面積との関係（関係（２））が予め設定されている。
【００３４】
そして該モータ制御装置９０においては、前記風速検出値が入力されると、該風速検出値が前記風車の出力を必要出力に保持するための設定風速よりも小さい場合には、該風速検出値の許で前記必要出力に対応する翼通過面積及び該翼通過面積に対応する翼１の半径方向位置を算出し、前記モータ２３に前記半径方向位置への移動操作信号を出力する。
該モータ２３は前記モータ制御装置９０からの移動操作信号に相当する量だけかさ歯車２０を介してピニオン１１を回転させる。該ピニオン１１の回転によりねじ棒１０が回転し、該ねじ棒１０の回転によりスリーブ１６が該ねじ棒１０に沿って移動し、前記リンク１２、１３を介して翼１が半径方向外側に移動せしめられ、翼通過面積が増大する。
これにより、翼通過面積が前記必要出力相当面積に保持され、風車は前記必要出力にて運転される。
【００３５】
また、該モータ制御装置９０においては、該風速検出値が前記風車の限界風速を超えた場合には、該限界風速に対応する翼通過面積及び該翼通過面積に対応する翼１の半径方向位置を算出し、前記モータ２３に前記半径方向位置への移動操作信号を出力する。
該モータ２３は、前記モータ制御装置９０からの移動操作信号により、前記と同様な駆動過程で以って、かさ歯車２０、ピニオン１１、ねじ棒１０、スリーブ１６、及びリンク１２、１３を介して翼１を半径方向内側に移動せしめ、翼通過面積を減少せしめる。
これにより、風車は、風速に対して翼１及びロータ２等の運動部材に疲労破壊の発生を回避し得る翼通過面積の範囲にて運転される。
【００３６】
このように、かかる実施例によれば、風速の検出値が小さくなるに従い翼１を半径方向外方に移動させて風の翼通過面積を増大し、該風速の検出値が大きくなるに従い翼１を半径方向内方に移動させて前記翼通過面積を減少せしめるように翼１の半径方向位置を制御して、該翼１に作用している風速に対して翼１及びロータ２等の運動部材に疲労破壊の発生を回避し得る範囲で風車の出力Ｐが最大になるような翼通過面積に相当する半径方向位置に翼１を整定して運転することができる。
【００３７】
図３に示す第２実施例においては、ロータ２の中心部に支持部材４１を設け、該支持部材４１と各翼１の内周部つまり前記摺動部１ａとを、伸縮可能な左右２組の対をなすリンク３１、３７及び３４、４２を介してピン３３、３５、４４及び３３、４３、４４により連結している。
そして、２つの翼１用のリンク３１に固定されたブラケット３８、３６間にねじ棒３２を架設し、該ねじ棒３２の一端側を前記ブラケット３８上に固定されたナット３９に螺合し、他端側をブラケット３６に軸支するとともに端部にピニオン４０を固定している。４５は該ピニオン４０を回転駆動するモータである。
【００３８】
かかる実施例において、モータ４５によりピニオン４０を回転駆動し、例えば図の矢印のように前記ねじ棒３２を伸長させると、前記伸縮リンク３４、４２及び３１、３７は互いに寄せられ、これによって前記翼１はＺ矢のように半径方向外側に移動せしめられる。
これにより、翼１の環帯面積が外側に寄り、翼通過面積が増大する。該翼通過面積を減少させるには、前記ピニオン４０を前記の場合とは逆に回転させて前記ねじ棒３２を介して前記２組のリンク３４、４２及び３１、３７を開き、各翼１を半径方向内側に移動させる。
【００３９】
図４に示す第３実施例においては、ロータ２の中心部に支持部材５７を設けるとともに、該ロータ２と同心に互いに逆方向に相対回転可能な２つのリング即ち内リング５６及び外リング５４を設けている。そして、前記支持部材５７と外リング５４と翼１の内周部つまり前記摺動部１ａとを半径方向に伸縮可能な２つのリンク５２及び５８を介してピン５３、５９により連結するとともに、前記内リング５６と翼１の摺動部１ａとをリンク５１を介してピン５０、５３により連結している。
【００４０】
かかる実施例において、図示しないモータにより前記２つのリングの一方つまり内リング５６を例えばＷ矢のように回転駆動すると、左右のリンク５２、５８及び５１は互いに寄せられ、これによって前記翼１はＸ矢のように半径方向外側に移動せしめられる。
これにより、翼１の環帯面積が外側に寄り、翼通過面積が増大する。該翼通過面積を減少させるには、前記内リング５６を前記の場合とは逆に回転させて前記左右のリンク５２、５８及び５１を開き、各翼１を半径方向内側に移動させる。
【００４１】
図５に示す第４実施例において、１０５は前記ロータ２に半径方向に固着された円筒状のスライダ受、１０３は該スライダ受の内周に往復動可能に嵌合されたスライダで、該スライダ１０３中心部にはロータ２の半径方向にねじ孔１０３ａが穿孔されている。
１０１はモータ、１０２は該モータ１０１の出力軸に固定されたねじ棒で、該ねじ棒１０２は前記スライダ１０３のねじ孔１０３ａに螺合されている。
また前記翼１の摺動部１ａの内周端部にはリンク１０７が固定されている。
【００４２】
１０６は揺動リンクで、一端側を前記スライダ１０３の２箇所に球面継手１０４（円筒面等の曲面継手であればよい）にて連結され該球面継手１０４廻りに揺動可能となっている。また該揺動リンク１０６はその他端側を対向する２つの翼１の内周側部位に長孔１０８を介してピン１０９にて連結されている。
１１１は支持リンクで前記ねじ棒１０２の外周に往復動可能に嵌挿されている。１１０はリンク受で、前記各揺動リンク１０６に嵌挿されて該揺動リンク１０６を案内するとともに下端部が前記支持リンク１１１の外周端部にピン１１４にて連結されている。１１２、１１３は前記ねじ棒１０２に一定間隔をおいて設けられたストッパで、該ストッパ１１２、１１３間を前記支持リンク１１１が往復動可能となっている。
【００４３】
かかる第４実施例において、モータ１０１によりねじ棒１０２が例えば図のＮ方向に回転せしめられると、スライダ１０３がスライダ受１０５に沿ってＭ方向に移動し、各揺動リンク１０６が球面継手１０４を支点としてＬ方向にリンク受１１０に案内されて揺動し、長孔１０８及びピン１０９を介してリンク１０７及び翼１がＪ方向つまり内周方向に移動せしめられる。
これにより該翼１の環帯面積が内側に寄り、翼通過面積が減少する。前記ねじ棒１０２を前記方向と逆方向に回転すれば、該翼１の環帯面積が外側に寄り、翼通過面積が増大する。
【００４４】
図７〜８に示す第５実施例は本発明をダリウス型風車に適用したもので、６１は垂直に立設された風車軸である。７５、７５はねじ棒で、前記風車軸６１の両側に該風車軸６１と平行に立設されて外周に右ねじ部７５ａ及び左ねじ部７５ｂが軸方向に並設されている。
６６は前記風車軸６１の軸方向に沿って設けられた複数個（この例では３個）の支持部材で、該支持部材６６の間に該風車軸６１の周方向に複数組配設された翼６０がピン６９により枢支されている。該翼６０は風車軸の軸方向に沿って複数段（この例では２段）配設される。
【００４５】
６２、６３は前記風車軸６１の軸方向に沿い対をなして３組（１組でも複数組でもよい）設けられた移動部材で、各組の１つが右ねじを有して前記ねじ棒７５の右ねじ部７５ａに螺合され残りの１つが左ねじを有して前記ねじ棒７５の左ねじ部７５ｂに螺合され、該ねじ棒７５の回転により互いに反対方向に移動可能になっている。また前記各移動部材６６は前記風車軸６１にキー７７を介して相対回転不能にかつ軸方向には相対移動可能に嵌合されている。７６、６４は対をなすリンクで、前記支持部材６６と前記対をなす移動部材６２、６３とを該リンク７６、６４を介してピン６７、６８及び６５、７０にて連結している。
また、前記風車軸６１は地上に固定されたケース７１に軸受７２及び７３を介して回転可能に支持されている。７４は該風車によって駆動される発電機である。
【００４６】
図８において、７８はモータ、７９は該モータ７８の出力歯車で、該出力歯車７９は前記ねじ棒７５の一方側の下端部に固定されたねじ棒歯車８０に噛み合っている。８１は双方のねじ棒７５の下端部に固定されたスプロケットで、該スプロケット８１間にはチェーン８２が架設されて、前記モータ７８の回転力を該チェーン８２を介して左右のねじ棒７５の回転を均一にしている。
【００４７】
９１は前記風車に作用する風速を検出する風速検出器である。９０はモータ制御装置で、該風速検出器９１から入力される風速の検出値に基づき前記翼１の所要翼通過面積及び該所要翼通過面積に相当する該翼１の半径方向移動量を算出し、後述する方法にて前記モータを駆動制御するものである。
【００４８】
かかる構成からなるダリウス型風車において、前記風速検出器９１から風速の検出信号がモータ制御装置９０に入力されると、該モータ制御装置９０においては、該風速の検出値に基づき、該風速に対応する前記翼６０の所要通過面積及び該所要通過面積に相当する翼６０の半径方向移動量を算出する。
かかる翼６０の翼通過面積及び半径方向位置制御は、前記第１ないし第３実施例と同様に、前記風速検出値が小さくなるに従い翼６０を半径方向外方に移動させて風の翼通過面積を増大し、該風速の検出値が大きくなるに従い翼６０を半径方向内方に移動させて前記翼通過面積を減少せしめるように翼６０の半径方向位置を制御する。
【００４９】
そして、風速検出値が小さくなり翼６０の半径方向位置を外方に移動させる際には、前記モータ制御装置９０からの制御操作信号により、モータ７８が出力歯車７９、ねじ棒歯車８０、及びチェーン８２とスプロケット８１を介して左右のねじ棒７５、７５を同期して回転させると、該ねじ棒７５の右ねじ部７５ａ及び左ねじ部７５ｂに螺合されている前記対をなす移動部材６２、６３が引き寄せられ（近づけられ）、これにより対をなすリンクを介して翼６０を支持する支持部材６６が半径方向外方に移動し、翼６０の回転半径が増大する。
【００５０】
また、風速検出値が大きくなり翼６０の半径方向位置を内方に移動させる際には、モータ７８により左右のねじ棒７５、７５を前記とは逆方向に回転させると、該ねじ棒７５の右ねじ部７５ａ及び左ねじ部７５ｂに螺合されている前記対をなす移動部材６２、６３が離隔され（遠ざけられ）、これにより対をなすリンクを介して翼６０を支持する支持部材６６が半径方向内方に移動し、翼６０の回転半径が減少する。
【００５１】
【発明の効果】
以上記載の如く本発明によれば、風速の検出値が小さくなるに従い翼を半径方向外方に移動させて風の翼通過面積を増大し該風速の検出値が大きくなるに従い翼を半径方向内方に移動させて前記翼通過面積を減少せしめるように翼の半径方向位置を制御して、該翼に作用している風速に対して翼及びロータ等の運動部材に疲労破壊の発生を回避し得る範囲で風車の出力Ｐが最大になるような翼通過面積に相当する半径方向位置に翼を整定して運転することができる。
【００５２】
従って本発明によれば、翼及びロータ等の運動部材に疲労破壊の発生を回避しかつ風車の出力が最大になる最適翼通過面積となるように、翼の半径方向位置を常時自動的に制御して風車を作動させることができ、翼及びロータ等の運動部材の疲労寿命を長く保持して風車出力を最大出力、風車発電装置であれば最大発電量にて風車の運転を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１実施例に係る径方向伸縮式風車の風車軸心に直角な正面図（図２のＢ―Ｂ矢視図）である。
【図２】  （Ａ）は第１実施例の風車軸心線に沿う要部断面図（図１のＡ―Ａ断面図）、（Ｂ）は（Ａ）におけるＺ部拡大図である。
【図３】  第２実施例を示す図１対応図である。
【図４】  第３実施例を示す図１対応図である。
【図５】  第４実施例を示す図１対応図である。
【図６】  前記第１〜第４実施例における風車の上半分を示す要部断面図である。
【図７】  第５実施例に係るダリウス型径方向伸縮式風車の正面構成図である。
【図８】  図７のＹ部拡大詳細図である。
【符号の説明】
１    翼
１ａ  摺動部
２    ロータ
２ａ  嵌合孔
０２    内側中空部
３    風車軸
４    入口ガイド部材
５    後部ケース
６、７  軸受
１０    ねじ棒
１１    ピニオン
１２、１３、１７  リンク
１６    スリーブ
２０    かさ歯車
２２    翼ピッチ制御部材
２３、４５  モータ
３１、３７、３４、４２  リンク
３２    ねじ棒
３９    ナット
４０    ピニオン
４１    支持部材
５１、５２、５８  リンク
５４    外リング
５６    内リング
５７    支持部材
６０    翼
６１    風車軸
６２、６３  移動部材
７６、６４  リンク
６６    支持部材
７４    発電機
７５    ねじ棒
７５ａ  右ねじ部
７５ｂ  左ねじ部
７７    キー
９０    モータ制御装置
９１    風速検出器
１０１  モータ
１０２  ねじ棒
１０３  スライダ
１０４  球面継手
１０５  スライダ受
１０６  揺動リンク
１０７  リンク
１１０  リンク受
【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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