JP2003193955A

JP2003193955A - 縦形風力発電装置

Info

Publication number: JP2003193955A
Application number: JP2001396539A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Hidaka; 明広日高
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-12-27
Filing date: 2001-12-27
Publication date: 2003-07-09

Abstract

(57)【要約】【課題】縦形風力発電装置において、回転軸の一方側
に位置する羽根板が受ける風圧と、他方側に位置する羽
根板が受ける風圧とを異ならせることによって、回転軸
にトルクを生じさせる作用を担う風圧偏頗手段の動作を
機械的に確実なものとするとともに、その風圧偏頗作用
を高めることによって、縦形風力発電装置における発電
効率を改善する。【解決手段】風圧偏頗手段１０として、回転軸３３の
一方側に位置する羽根板３１，３１…の群のみを覆う風
防１０Ａを用いる。この風防１０Ａは、風向き検出手段
２０を有し、風向き検出手段２０は、検出した風向きに
追随して風向き方向Ａ１に対して常に回転軸３３の一方
側に位置する羽根板３１，３１…の群のみを覆うように
風防１０Ａを姿勢制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、羽根車の回転軸を
直立姿勢として設置する縦形風力発電装置の改良に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】風力発電装置は、大きく分類すると、羽
根車の回転軸を水平方向として設置する横形風力発電装
置と、羽根車の回転軸を直立姿勢として設置する縦形風
力発電装置とがある。そして、両者の特徴的な相異は、
風を受ける方向にある。風は、地表に沿って水平方向に
吹くのであり、したがって、横形風力発電装置は、回転
軸方向の風を電気エネルギーに変換することを目的と
し、その羽根車は、風向きを向くように制御され、羽根
車を構成する複数の羽根板は、いずれも、同じ条件で前
方からの風を受けて回転軸に一方向のトルクを生じさせ
るように作用する。これは、航空機等のプロペラ推進機
の反対の作用であり、羽根板の表面積、断面形状、長
さ、ピッチ角度等の各設計要素相互間における最適条件
の範囲は狭く、様々な横形風力発電装置における羽根板
の形状がほぼ近似した形状を採用している実態からして
も、羽根板の設計自由度は低いといえる。そして、この
ことは、横形風力発電装置においては、その発電効率を
現在より大幅に向上させることが困難であることを意味
する。

【０００３】一方、縦形風力発電装置は、回転軸が直立
姿勢であるため回転軸に直交する方向、つまり、回転軸
の径方向からの風を電気エネルギーに変換することを目
的とし、羽根車を構成する各羽根板は、単純にその面積
を大きくすることによって回転軸に大きなトルクを発生
させることができるので、発電効率を自在に設定するこ
とができるという特徴がある。ただし、回転軸の径方向
から風を受ける場合、羽根車を構成する複数の羽根板
中、回転軸を挟んで一方側に位置する羽根板の群と、他
方側に位置する羽根板の群とが回転軸を反対方向に回転
駆動する向きのトルクを生じさせることとなるため、そ
の一方側の羽根板の群が回転軸にトルクを生じさせない
ようにするか、または、一方側の羽根板の群が回転軸に
生じさせるトルクを小さく抑えるための風圧偏頗手段を
備えることが前提となる。すなわち、この風圧偏頗手段
の巧拙が、縦形風力発電装置における発電効率の鍵を握
っているということができる。また、縦形風力発電装置
の問題点としては、羽根板の面積を大きくして効率を上
げることができる反面において、大面積の羽根板を備え
る羽根車は、台風等の異常強風時において破損し易いと
いう点が指摘されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】縦形風力発電装置にお
ける従来の風圧偏頗手段としては、折り畳み構造の羽根
板を備え、回転軸の一方側において開拡して風を受けて
いた羽根板が、回転軸の反対側に回り込んだときに折り
畳まれて風をいなすようにするものや、羽根板を曲面構
成し、回転軸の一方側において凹面で有効に風を受けて
いた羽根板が、回転軸の反対側に回り込んだ時点で凸面
を向いて風をいなすようにするものが知られているが、
それぞれ、機械的動作が不確実である。風圧偏頗作用が
希薄であるという問題点を有する。また、いずれの手段
についても、台風等の異常強風時において格別の防御対
策をとることができないので、大面積の羽根板を採用す
ることには事実上の限界がある。

【０００５】本発明は、従来の縦形風力発電装置におけ
る問題点に鑑み、風圧偏頗手段の動作を機械的に確実な
ものとするとともに、その風圧偏頗作用を高めることに
よって、縦形風力発電装置における発電効率を改善する
とともに、異常強風時においては、羽根車を保護するた
めの防御対策をとることができるようにした縦形風力発
電装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
の手段として本発明は、次のような構成を採用する。

【０００７】本発明は、直立姿勢に設置する回転軸に対
して、径方向に複数の羽根板を放射状に取り付けるとと
もに、複数の羽根板中、風向き方向に対して回転軸の一
方側に位置する羽根板の群が受ける風圧の総和と、回転
軸の他方側に位置する羽根板の群が受ける風圧の総和と
を異なるものとする風圧偏頗手段を備え、風圧偏頗手段
によって回転軸に生じるトルクを利用してジェネレータ
を回転駆動ようにしてなる縦形風力発電装置において、
風圧偏頗手段が、風向き検出手段を有し、回転軸に回動
自在に取り付けられる風防であり、そして、その風向き
検出手段は、検出した風向きに追随して風向き方向に対
して回転軸の一方側に位置する羽根板の群のみを覆うよ
うに風防を姿勢制御することを特徴とする。

【０００８】この構成によれば、風防は、回転軸を中心
に回動動作しながら任意の位置において回転軸の一方側
に位置する羽根板の群を覆い、この群に属する羽根板に
風が当たることを機械的に阻止することができる。ま
た、この風防は、風向き検出手段を有し、この風向き検
出手段は、検出した風向きに追随して風向き方向に対し
て回転軸の一方側に位置する羽根板の群のみを覆うよう
に風防を姿勢制御する。したがって、風防は、風向きの
変化に拘らず、常に風向き方向に対して回転軸の一方側
に位置する羽根板の群のみを覆うように回動する。この
結果、風向きに対して、回転軸の一方側に位置する羽根
板の群が受ける風圧の総和と、回転軸の他方側に位置す
る羽根板の群が受ける風圧の総和との間に著しい偏頗状
態を生じさせることができる。したがって、回転軸は、
風防によって覆われていない群の羽根板が風下側に逃げ
る向きに回転駆動される。

【０００９】縦形風力発電装置における風防は、風向き
検出手段が検出する風向きに追随して風向き方向に対し
て回転軸の一方側に位置する羽根板の群のみを覆うよう
に風防を姿勢制御する駆動機構を備えることができる。

【００１０】この構成によれば、風向き検出手段と駆動
機構との間に、例えば、風向き検出手段が捉えた一定期
間の風向きの平均値によって駆動機構を作動させる平均
化制御、風向き検出手段が捉えた些少な風向きを無視
し、大きな風向き変化のみに追随して風防を作動させる
不感領域設定制御等の電気的制御を介在させることがで
きる。したがって、一時的な風向き変化による風防の不
安定な挙動を阻止し、風防の風圧偏頗作用を安定化する
ことができる。

【００１１】縦形風力発電装置における羽根板は、回転
軸の一方側において風防によって覆われる羽根板の群が
風向きに対して凸面を向くとともに、回転軸の他方側に
おいて風防によって覆われない羽根板の群が風向きに対
して凹面を向くこととなる曲面に形成することができ
る。

【００１２】この構成によれば、回転軸を挟んで風防に
よって覆われない一方側に位置する羽根板の群は、風向
きに対して風を逃がし難い凹面を向いているので、回転
軸により大きなトルクを生じさせることができるととも
に、風防によって覆われている他方側の羽根板は、逆
に、凸面を向いており、風防内を凸面側から進行するこ
ととなる。したがって、羽根板が風防内を進行する際の
空気抵抗によるトルク損失がより小さく抑えられる。

【００１３】また、縦形風力発電装置のおける羽根板
は、回転軸に対して径方向に放射状に取り付ける接続部
材を介して回転軸に取り付け、しかも、接続部材と羽根
板とを角度調節自在とすることができる。

【００１４】この構成によれば、同じサイズの羽根板で
あっても、接続部材の長さを変えることによって、回転
軸の中心からの距離を自在に変え、回転軸に生じるトル
クを調整することができる。また、羽根板を風向き検出
手段が検出する風向き方向に対して板厚方向を向けるよ
うに角度調節して接続部材に取り付けることによって、
台風等の異常強風時の風圧をいなすことができる。

【００１５】縦形風力発電装置における風防は、回転軸
に対して独立に回動自在とした一対の風防からなり、そ
して、一対の風防は、重ね合せたときに風向き検出手段
が検出する風向きに追随して風向き方向に対して回転軸
の一方側に位置する羽根板の群のみを覆うとともに、向
かい合わせとしたときに羽根板全体を覆う構成とするこ
とができる。

【００１６】この構成によれば、一対の風防は、重ね合
せたときには、風向き方向に対して回転軸の一方側に位
置する羽根板の群のみを覆うので、有効に風圧偏頗作用
を発揮し、回転軸にトルク生じさせることができるとと
もに、向かい合わせとしたときには、羽根板全体を覆う
ので、異状気候時において羽根板全体を保護することが
できる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図面を引用しながら本発明
の実施の形態を説明する。

【００１８】縦形風力発電装置は、ジェネレータ５１を
内蔵した基台４０と、基台４０上に立設する支柱６０
と、支柱６０を介して基台４０上に支持される羽根車３
０と、羽根車３０の片側を覆う風圧偏頗手段１０と、風
向き検出手段２０を主要部としてなる（図１，図２）。

【００１９】基台４０は、縦形風力発電装置を設置する
ための設置部材であるとともに、ジェネレータ５１等の
電装部材を収納するための電装ケースとしての機能を担
う部材である。この基台４０は、厚手の構造用鋼板を溶
接付けすることによって、全体として６面構成のボック
ス型に形成され、十分な重量を伴う。すなわち、基台４
０は、地上の平坦部またはビルの屋上等に単に据え置く
のみで、自重によって羽根車３０を支持することができ
るように設計されている。ただし、基台４０の四隅に
は、念のためにアンカボルト等を通して固定することが
できるように、側板４２，４２部分にアンカボルト等に
固定するための固定ブロック４２ｂ，４２ｂ…が添設さ
れている。

【００２０】基台４０の内部には、ジェネレータ５１
と、ジェネレータ５１が発電した電気を蓄える大容量の
バッテリ５２と、バッテリの低圧直流を家庭用交流電圧
に変換するためのＤＣ−ＡＣインバータ装置５３とが収
納されている（図２）。なお、ジェネレータ５１は、基
台４０の底面４３の中央位置に取り付けた制振部材４３
ｄを介して入力軸５１ｓを上に向けた姿勢で固定されて
いる。

【００２１】支柱６０は、羽根車３０を所定の高さ位置
に直立姿勢を維持して支持する機能を担う部材であり、
筒状のポール部６１と、ポール部６１を基台４０に固定
するためのフランジ部６２とからなる。なお、本実施の
形態に示すポール部６１は、縦形風力発電装置自体を高
所に設置する前提において短く設定されているが、低所
に設置する場合には、より長尺に設定されものである。
この支柱６０は、フランジ部６２に設けたボルト孔に挿
通するボルトｂ３，ｂ３…を用いて基台４０の天板４１
に固定される（図１，図２）。

【００２２】支柱６０の内部には、羽根車３０の回転軸
３３がベアリングＢ２，Ｂ２を介して回転自在に装填さ
れている。回転軸３３の両端は、支柱６０の上下に抜け
ており、その下端は、カプリング５４を介してジェネレ
ータ５１の入力軸５１ｓに直結されている。また、回転
軸３３の上側には、羽根車３０が取り付けられる。な
お、羽根車３０の回転数とジェネレータ５１の回転数と
が、実施の形態によってマッチングしない場合には、回
転軸３３とジェネレータ５１との間に減速装置または増
速装置を介在させることができる。

【００２３】羽根車３０は、地表に沿って吹く水平方向
の風を捉え、直立姿勢の回転軸３３に一定方向のトルク
を生じさせることを目的とする部材であり、多数、例え
ば、８枚の羽根板３１，３１…と、羽根板３１，３１…
を取り付けるための取付け軸３２とからなる。

【００２４】各羽根板３１は、高防錆能力、高剛性、軽
量化等の要請をバランスよく満足させることができるジ
ェラルミンの薄板材料からなる。各羽根板３１は、ジェ
ラルミンの定尺板を所定の縦横寸法に裁断した上、プレ
ス加工を経て大きなアールを付与した曲面に形成されて
いる。したがって、各羽根板３１は、一方の面が凸面Ｓ
１であるときは、他方の面は、凹面Ｓ２であることとな
る。

【００２５】取付け軸３２は、多数の羽根板３１，３１
…を取り付けるために回転軸３３の直径を実質的に拡張
する機能を担う部材である。取付け軸３２には、軸方向
に向けて等角度間隔に羽根板３１の板厚相当のスリット
が刻設されており、各羽根板３１は、一側縁部を取付け
軸３２のスリットに嵌入した上でかしめ止めし、さら
に、抜け防止用のピンが打たれている。この際、曲面構
成された８枚の羽根板３１，３１…は、回転軸３３の周
方向について同じ向きに取り付けられている。したがっ
て、回転軸３３を側方から観察した場合、中心に位置す
る回転軸３３を挟んで一方側に位置する羽根板３１が凹
面Ｓ２を向いているときには、回転軸３３の他方側に位
置する羽根板は、凸面Ｓ１を向いている。なお、羽根板
３１，３１…を取り付けた取付け軸３２は、回転軸３３
に固定され、回転軸３３と一体となって回転する。

【００２６】風防１０Ａは、風圧偏頗手段１０の一形態
として用いられるものであり、上底面１１と下底面１３
と側面１２とからなる（図１，図２）。上底面１１と下
底面１３とは、共に半円形に形成され、側面１２は、上
底面１１の円周部と下底面１３の円周部に接続される曲
面である。したがって、風防１０Ａは、全体として有底
円筒体を半割にしたような外観を呈する。なお、この際
の風防１０Ａの大きさは、回転軸３３を中心として羽根
車３０の片側全体を収納することができる寸法に設定さ
れている。風防１０Ａの上底面１１と下底面１３の中心
部には、半円形の膨出部１１ａ，１３ａが形成され（図
１）、各膨出部１１ａ，１３ａの裏面には、それぞれ、
ベアリングＢ１，Ｂ２が取り付けられている（図１，図
２）。また、風防１０Ａの上底面１１には、風向き検出
手段２０の一形態として大面積の風向板２１が立設され
ている。

【００２７】この風向板２１は、軽金属の平板からな
り、上底面１１の中心から風防１０Ａの開口部Ｈ１に沿
って径方向に向けて取り付けられ、風防１０Ａの外側に
大きくオーバハングしている。そして、風防１０Ａは、
羽根車３０の一方側に位置する一群の羽根板３１，３１
…を内部に収納した状態において、ベアリングＢ１，Ｂ
２を介して、回転軸３３に回動自在に組み付けられてい
る。したがって、風防１０Ａと羽根車３０とは、連動し
ておらず、風防１０Ａは、羽根車３０から独立して動作
する。この際、風防１０Ａと羽根車３０との関係は、風
向板２１が検出する風向き方向Ａ１に対して凸面Ｓ１を
向いている羽根板３１，３１…の群が風防１０Ａ内に収
納され、逆に、凹面Ｓ２を向いている羽根板３１，３１
…の群が、風防１０Ａの外に現れる関係になっている。

【００２８】そして、このような風防１０Ａと羽根車３
０との関係が、風向きが変化したときにおいても維持さ
れることが、本発明にかかる縦形風力発電装置における
特徴である。

【００２９】すなわち、風向き方向Ａ１は、風向き検出
手段２０の風向板２１によって検出され、風向板２１
は、風向き方向Ａ１に沿って姿勢変化しようとする（図
３）。すると、風防１０Ａは、風向板２１に駆動されて
回転軸３３を中心に回動し、風向き方向Ａ１に対して回
転軸３３の一方側に位置する羽根板３１，３１…の群の
みを覆うように姿勢制御される。このとき、風防１０Ａ
によって覆われない羽根板３１，３１…の群は、風向き
方向Ａ１に対して凹面Ｓ２を向いている。そこで、風防
１０Ａ外の羽根板３１，３１…の群は、それぞれ、風を
逃がし難い凹面Ｓ２によって風を受け、風圧を回転軸３
３を矢印方向に回転駆動する大きなモーメント力に変換
することができる。また、風防１０Ａ内にある羽根板３
１，３１…の群は、風防１０Ａによって風を遮られてい
るとともに、凸面Ｓ１を前にして低い空気抵抗で進行す
るため、回転軸３３に生じたトルクに対する相殺成分を
最小限に抑え、効率よくジェネレータ５１を駆動するこ
とが可能である。

【００３０】また、風向き方向Ａ１が一定である状態、
つまり、風防１０Ａが作動しない状態において羽根車３
０が回転すると、風防１０内に位置する羽根板３１，３
１…と風防１０外に位置する羽根板３１，３１…とが順
次に入れ替わることとなるが、凸面Ｓ１を前に向けて進
行していた風防１０Ａ内の羽根板３１，３１…が風防１
０Ａの外部に現れるときには、回転軸３３の回りを１８
０度分回転しているので、凸面Ｓ１と凹面Ｓ２とが反転
し、順次に凹面Ｓ２を向いて風防１０Ａ外部に現れる。
したがって、羽根車３０と風防１０Ａとの関係は、羽根
車３０の回転によっても何ら失われず、回転軸３３に同
方向のトルクを継続して生じさせることができるのであ
る。

【００３１】次いで、風向きが変わり、風向き方向Ａ２
に変化した場合についてみると（図３の二点鎖線）、こ
の場合にも、風防１０Ａは、風向板２１に駆動されて回
転軸３３の周囲を回動し、この結果、風向き方向Ａ２に
対して回転軸３３の一方側に位置する凸面Ｓ１向きの羽
根板３１，３１…の群が風防１０Ａに覆われ、他方側の
凹面Ｓ２向きの羽根板３１，３１…の群が風防１０Ａ外
部に現れることとなる関係は同様となる。つまり、、羽
根車３０が回転して風防１０Ａ内にあった羽根板３１，
３１…が風防１０Ａ外に現れる結果と、風防１０Ａが回
動して風防１０Ａ内にあった羽根板３１，３１…が風防
１０Ａ外に現れる結果とは、いずれも、風防１０Ａと羽
根車３０との相対回転として見れば、同一の動作に過ぎ
ないからである。

【００３２】縦形風力発電装置における風防１０Ａの形
状は、半割りの有底筒状に限らない。例えば、風防１０
Ａの前縁部と後縁部とに、風切り用のエッジ部材１５，
１５を添設することができる（図４）。このエッジ部材
１５，１５は、いずれも、風防１０Ａの全高に及んで設
けられている。ここで、前縁部側のエッジ部材１５は、
風を切って風防１０Ａに加わる不要な側圧を減少させる
作用を発揮し、一方、後縁部側のエッジ部材１５は、風
防１０Ａからの風離れを良好にすることによって、協働
的に風防１０Ａに加わる不要な側圧を減少させる作用を
発揮することができる。したがって、両者相俟って回転
軸３３のベアリングＢ２，Ｂ２に対する負荷を軽減する
ことができる。また、軸受けに対する負荷軽減作用は、
風速が強まったときにより効果的に働く。

【００３３】なお、風防１０Ａは、風圧偏頗手段１０と
して風向き方向Ａ１に対して回転軸３３の一方側に位置
する羽根板３１，３１…の群が受ける風圧の総和と、他
方側に位置する羽根板３１，３１…の群が受ける風圧の
総和との間に格差を生じさせる目的を有し、この目的か
ら、風防１０Ａが風向き方向Ａ１に対して回転軸３３の
一方側に位置する羽根板３１，３１…の群を覆うとは、
風向き方向Ａ１から風防１０Ａを観察したときに回転軸
３３の一方側に位置する羽根板３１，３１…の群を覆う
態様となればよいとする趣旨であり、風防１０Ａを上方
から観察したときに回転軸３３の一方側に位置する羽根
板３１，３１…の群全体が覆われていることが必要であ
るとする趣旨ではない。したがって、風防１０Ａは、上
記実施の形態の風防１０Ａに準じて説明すると、三つ割
りないし四つ割り円筒状のものとすることもできる。

【００３４】風防１０Ａは、駆動機構６０Ａによって強
制的に姿勢制御することもできる（図５）。この際、駆
動機構６０Ａとしては、駆動モータ６４を用いるのが便
宜である。すなわち、支柱６０のポール部６１内には、
上端にフランジ部６３ｆを形成するとともに、下端にウ
ォームホイル６３ｇを取り付けた中間軸６３が回動自在
に装填されている。また、羽根車３０の回転軸３３は、
この中間軸６３内を貫通する状態で中間軸６３によって
回転自在に支持されている。したがって、中間軸６３と
回転軸３３とは相対回転することができる状態である。
そして、風防１０Ａは、中間軸６３のフランジ部６３ｆ
に載せるようにして固定され、中間軸６３によって独立
に支持されている。また、基台４０の天板４１の裏面側
には、中間軸６３のウォームホイル６３ｇに噛合するウ
ォーム６４ｇを備える駆動モータ６４が設置されてい
る。

【００３５】一方、風防１０Ａの上底面１１には、風向
き検出手段２０として風向きセンサ２２が設置されてい
る。この風向きセンサ２２は、風向きを検出して電気信
号に変換するものであるが、風向きセンサ２２には、一
定の不感領域が設定され、微弱な風向きの変化には反応
しないように設定されている。また、風向きセンサ２２
の信号は、図示しない駆動モータ６４の制御部に入力さ
れている。そして、駆動モータ６４は、風向きセンサ２
２が検出する風向きに追随して風向き方向Ａ１に対して
回転軸３３の一方側に位置する羽根板３１の群のみを覆
うように風防１０Ａを姿勢制御することができる。ただ
し、羽根車３０の羽根板３１が曲面構成されている場合
には、風防１０Ａは、風向き方向Ａ１に対して凸面Ｓ１
を向いている回転軸３３の一方側に位置する羽根板３
１，３１…の群のみを覆うものとする。

【００３６】このような構成を有する縦形風力発電装置
は、大面積の風向板２１に換えて風向きセンサ２２を用
いているので、風防１０Ａが回動動作する際の動作所要
スペースを小さく抑えることができ、例えば、ビル風の
通路となるようなビルとビルとの狭隘なスペースを利用
しての設置が可能である他、装置全体の大型化に伴って
風防１０Ａが大重量となったときにおいても、風防１０
Ａを駆動モータ６４によって強制的に駆動することがで
きるので有利である。

【００３７】羽根車３０を構成する多数の羽根板３１，
３１…は、接続部材３４，３４…を介して取付け軸３２
または回転軸３３に取り付けることができる（図６）。
接続部材３４には、金属の丸パイプ材または角パイプ材
等を用いることができ、１枚の羽根板３１につき少なく
とも上下２本の接続部材３４，３４を用いるのが適当で
ある。接続部材３４は、羽根板３１と回転軸３３との距
離を稼ぎ、同一面積の羽根板３１または軽量の羽根板３
１を用いて回転軸３３により大きなトルクを生じるさせ
る趣旨である。

【００３８】また、羽根車３０を構成する各羽根板３１
は、羽根板３１の外形を形成する枠状のフレーム３１ａ
と、このフレーム３１ａに張着する不通気性のシート材
料３１ｂとからなる構成とすることができる（図６）。
フレーム３１ａには、軽金属材料が適しており、また、
シート材料３１ｂには、帆布や目止めをしたカーボン繊
維製識布が適する。これによって、各羽根板３１の軽量
化と大面積化とを両立させることができるので、縦形風
力発電装置を大型化する際に有利となる。

【００３９】さらに、接続部材３４を介して羽根板３１
を取り付ける構成を採用する場合には、各羽根板３１を
接続部材３４に角度調節自在に取り付けることもできる
（図７）。接続部材３４，３４は、各羽根板３１につき
上下一対用いられ、一対の接続部材３４，３４は、回転
軸３３の径方向に向けて取付け軸３３から突設されてい
る。上下の接続部材３４，３４の間隔は、羽根板３１の
上下寸法をやや上回る間隔に設定され、その先端部に
は、それぞれ、短いパイプ状のロック部材３４ｐ，３４
ｐが上下方向に向けて固定されている。各ロック部材３
４ｐには、摺り割りが形成されており、摺り割りには、
締付けねじｂ１，ｂ１が付設されている。一方、羽根板
３１には、上端縁の中央位置と下端縁の中央位置とに一
対の支持軸３１ｓ，３１ｓが上下に向けて突設され、各
羽根板３１は、上下の支持軸３１ｓ，３１ｓを対応する
接続部材３４，３４のロック部材３４ｐ，３４ｐによっ
て把持することによって、一対の接続部材３４，３４に
よって上下方向から挟み込むようにして支持されてい
る。

【００４０】したがって、各羽根板３１は、締付けねじ
ｂ１を弛めることによって、支持軸３１ｓを中心にして
３６０度回転することができ（図８）、任意の角度位置
で締付けねじｂ１を締めることにより、風向き方向Ａ１
に対して最も効率のよい角度に角度調節することができ
る。また、全ての羽根板３１，３１…を同方向に向けて
平行となるように角度調節することにより（図９）、羽
根車３０自体が、風向き方向Ａ１に対して最も風の抵抗
を受けない姿勢を自動的に選択するように動作するの
で、台風等の異常な強風時において風をいなし、過大な
風圧によって羽根車３０が損傷する事態を回避すること
ができる。なお、この際には、風防１０Ａと羽根車３０
とを相対回転不能にロックしてもよい。

【００４１】風圧偏頗手段１０としての風防１０Ａは、
回転軸３３に対して独立に回動動作可能であるととも
に、重ね合せ可能な一対の風防１０Ａ，１０Ａからなる
ものとすることができる（図１０）。一対の風防１０
Ａ，１０Ａは、いずれも半割り有底円筒状の外形を有す
る相似形に形成されている。各風防１０Ａの側端面の一
方側には、それぞれ、ボルト孔ｈ１，ｈ１を形成したフ
ランジ１２ｆが形成されている。ただし、一対の風防１
０Ａ，１０Ａにおけるフランジ１２ｆ，１２ｆは、風防
１０Ａの側面１２の反対側に形成されている。また、一
方の風防１０Ａは、他方の風防１０Ａより一回り小さ
く、他方の風防１０Ａ内に収納した状態で重ね合せるこ
とができる。

【００４２】そして、一対の風防１０Ａは、重ね合せた
ときにおいて、単一の風防１０Ａとほぼ同じ形態とな
る。このとき、外側となる風防１０Ａの上底面１１と下
底面１３に形成された膨出部１１ａ，１３ａと、内側と
なる風防１０Ａの上底面１１と下底面１３に形成された
膨出部１１ａ，１３ａとは互いに一致するとともに、フ
ランジ１２ｆ，１２ｆは、互いに反対側に突出する状態
となる。したがって、内側の風防１０Ａの上底面１１の
膨出部１１ａに形成した軸孔１１ｈは、外側の風防１０
の膨出部１１ａの中心に一致し、また、内側の風防１０
Ａ下底面１３の膨出部１３ａに形成した軸孔１３ｈと、
外側の風防１０Ａの膨出部１３ａの軸孔１３ｈとは、回
転軸３３を挿通することができるように一致する。

【００４３】そして、このような２枚重ねの風防１０
Ａ，１０Ａを備える縦形風力発電装置は、台風等の到来
に先立って、一対の風防１０Ａ，１０Ａによって羽根車
３０全体を覆う防御対策をとることが可能である（図１
１）。すなわち、一対の風防１０Ａ，１０Ａは、回転軸
３３に対して独立に回動自在であるから、相互の重なり
を解消するように一方の風防１０Ａを向かい合わせ姿勢
にまで回動させると、側面１２，１２から突出していた
フランジ１２ｆと他方の風防１０Ａのフランジ１２ｆと
が突き合わせ状態となる。そこで、フランジ１２ｆ，１
２ｆのボルト孔ｈ１に適合するボルトｂ２を挿通して固
定することによって、一対の風防１０Ａ，１０Ａは、全
体として、羽根車３０を内部に収納した１個の有底円筒
体を形成し、内部の羽根車３０を確実に保護することが
できる形態に変化するのである。

【００４４】

【発明の効果】本発明の縦形風力発電装置は、風向き検
出手段を介して検出された風向きに追随するように姿勢
制御される風防を有し、この風防で回転軸の一方側に位
置する羽根板の群を覆うことによって、風向きの変化に
拘らず、風向きに対して回転軸の一方側の位置する羽根
板の群が受ける風圧の総和と、回転軸の他方側に位置す
る羽根板の群が受ける風圧の総和との間に大きな偏頗状
態を確実に生じさせることができるので、縦形風力発電
装置における発電効率を大幅に改善することができると
いう効果を奏する。

【００４５】また、羽根板を接続部材を介して角度調節
可能に回転軸に取り付ける形態の縦形風力発電装置にお
いては、微風を効率よく捉える大面積の羽根板を採用し
た場合においても、台風等に備えて羽根板を風向きに対
して板厚方向を向けるように角度調節することによっ
て、簡単に風圧をいなすことができるので、異常な強風
から羽根板を保護することができる。

【００４６】さらに、２枚重ねの一対の風防を有するも
のは、一対の風防を向かい合わせとして羽根車全体を覆
うことができるので、強風に弱いという縦形風力発電装
置における問題点を完全に解消することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す斜視図である。

【図２】本発明の実施の形態を示す横断面図である。

【図３】本発明の実施の形態を示す平面図である。

【図４】本発明の他の実施の形態を示す平面図である。

【図５】本発明の他の実施の形態を示す要部の横断面図
である。

【図６】本発明の他の実施の形態を示す要部の斜視図で
ある。

【図７】本発明の他の実施の形態を示す要部の斜視図で
ある。

【図８】上記実施の形態における動作説明図である。

【図９】上記実施の形態における動作説明図である。

【図１０】本発明の他の実施の形態を示す要部の斜視図
である。

【図１１】上記実施の形態における動作説明図である。

【符号の説明】

Ａ１風向き方向Ａ２風向き方向Ｓ１凸面Ｓ２凹面１０風圧偏頗手段１０Ａ風防２０風向き検出手段３１羽根板３３回転軸３４接続部材５１ジェネレータ６０Ａ駆動機構６４駆動モータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】直立姿勢に設置する回転軸に対して、径
方向に複数の羽根板を放射状に取り付けるとともに、前
記複数の羽根板中、風向き方向に対して前記回転軸の一
方側に位置する羽根板の群が受ける風圧の総和と、前記
回転軸の他方側に位置する羽根板の群が受ける風圧の総
和とを異なるものとする風圧偏頗手段を備え、該風圧偏
頗手段によって前記回転軸に生じるトルクを利用してジ
ェネレータを回転駆動するようにしてなる縦形風力発電
装置において、前記風圧偏頗手段が、風向き検出手段を有し、前記回転
軸に回動自在に取り付ける風防であり、前記風向き検出
手段は、検出した風向きに追随して風向き方向に対して
前記回転軸の一方側に位置する羽根板の群のみを覆うよ
うに前記風防を姿勢制御することを特徴とする縦形風力
発電装置。
【請求項２】前記風防は、前記風向き検出手段が検出
する風向きに追随して風向き方向に対して前記回転軸の
一方側に位置する羽根板の群のみを覆うように前記風防
を姿勢制御する駆動機構を備えることを特徴とする請求
項１に記載の縦形風力発電装置。
【請求項３】前記羽根板は、前記風防によって覆われ
る前記回転軸の一方側に位置する羽根板の群が風向きに
対して凸面を向くとともに、前記風防によって覆われな
い前記回転軸の他方側に位置する羽根板の群が風向きに
対して凹面を向く曲面に形成されていることを特徴とす
る請求項１または請求項２に記載の縦形風力発電装置。
【請求項４】前記羽根板は、前記回転軸に対して径方
向に放射状に取り付ける接続部材を介して前記回転軸に
取り付け、該接続部材と前記羽根板とは、角度調節自在
であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいず
れかに記載の縦形風力発電装置。
【請求項５】前記風防は、前記回転軸に対し、独立に
回動自在とした一対の風防からなり、該一対の風防は、
重ね合せたときに前記風向き検出手段が検出する風向き
に追随して風向き方向に対して前記回転軸の一方側に位
置する羽根板の群のみを覆うとともに、向かい合わせと
したときに前記羽根板全体を覆うことを特徴とする請求
項１ないし請求項４のいずれかに記載の縦形風力発電装
置。