風力発電機用風車装置
【課題】翼部材を両持ち状態に取り付けうる構成とし、翼部材を軽量の簡易な部材で構成可能にし、これによって能率的に風力を利用することができるようにすること。
【解決手段】 鉛直方向の一定範囲内を周回動作すべく配置された一対の無端チェーン部材１、１と、これらを掛け渡す各一対の鎖車部材２、２と、一対の無端チェーン部材１、１に定間隔で両端を結合した多数の翼部材３、３…と、全鎖車部材２、２…を回転軸６、７を介して回転自在に支持する枠体４と、発電機５に二つの伝達鎖車５ａ、６ａ及び伝達チェーン部材５ｂを介して結合した上方の鎖車部材２、２の回転軸６と、下方の鎖車部材２、２の回転軸７と、枠体４を水平方向に回転自在に支持する支持部材８と、支持部材８及び枠体４との間に配した方向制御機構と、翼部材３、３…を所定の向き状態で周回動作させるべく案内するガイドレール機構９とで構成した。
【解決手段】 鉛直方向の一定範囲内を周回動作すべく配置された一対の無端チェーン部材１、１と、これらを掛け渡す各一対の鎖車部材２、２と、一対の無端チェーン部材１、１に定間隔で両端を結合した多数の翼部材３、３…と、全鎖車部材２、２…を回転軸６、７を介して回転自在に支持する枠体４と、発電機５に二つの伝達鎖車５ａ、６ａ及び伝達チェーン部材５ｂを介して結合した上方の鎖車部材２、２の回転軸６と、下方の鎖車部材２、２の回転軸７と、枠体４を水平方向に回転自在に支持する支持部材８と、支持部材８及び枠体４との間に配した方向制御機構と、翼部材３、３…を所定の向き状態で周回動作させるべく案内するガイドレール機構９とで構成した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、両端の鎖車に掛け渡した一対以上の無端チェーン部材と、これらに定間隔で両端を結合した複数の翼部材とを備え、該翼部材に風を当てることで該無端チェーン部材を両端の鎖車の間を周回動作させ、これによって回転させられる鎖車の回転を発電機に伝え、これによって発電することができるようにする風力発電機用風車装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
このように無端チェーン部材を用いて風を受ける翼部材を周回動作させる風車装置は提案されていない。
若干の調査をしてみると、例えば、特許文献１のような垂直軸形の風力発電装置又は特許文献２のような水平軸形を基本とした風力発電装置の提案は多数ある。これらは、翼部材を周回動作させるものではなく、関連あるとは考えられない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２６１２８８号公報
【特許文献２】特許第４２０４６６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、風力の作用を受ける翼部材を両持ち状態に取り付けうる構成とすることで、該翼部材を軽量の簡易な部材で構成可能にし、これによって能率的に風力を利用することができる風力発電機用風車装置をを提供することを解決の課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の１は、鉛直方向の一定範囲内を周回動作する平行に配置された一対の無端チェーン部材と、
前記一対の無端チェーン部材を掛け渡す、前記一定範囲の上下端に配した各一対の歯車部材と、
前記一対の無端チェーン部材に両端を結合した複数の翼部材であって、該無端チェーン部材に一定の周回方向の相互間間隔で全周に渡って配した複数の翼部材と、
前記全歯車部材を回転自在に支持する枠体と、
直接又は間接に発電機を結合しうるように構成したいずれかの歯車部材の回転軸と、
前記枠体を水平方向に回転自在に支持する支持部材と、
前記支持部材及び前記枠体との間に配した、前記翼部材に、風を、前記歯車の回転軸と直交する向きに導入すべく、該枠体を回動させる方向制御機構と、
で構成した風力発電機用風車装置であって、
更に前記翼部材を側面視部分円弧状に構成し、
前記一対の無端チェーン部材の風の導入側の位置において、該翼部材を、その凹面が下向きで、風の導入方向に向けて斜め上向きになるように取り付け、
該一対の無端チェーン部材の風の排出側において、該該翼部材を、その凹面が上向きで、風の導入方向に向けて斜め下向きになるように、前記枠体に、該翼部材の向きを制御するガイドレール機構を構成し、
該ガイドレール機構は、
前記翼部材の両外側端を側方に延長した延長部端に配した転動ローラと、
該転動ローラが前記無端チェーン部材の周回動作によって規制無く描く軌跡に近似する周回案内路であって、該無端チューン部材の周回路の風の導入側及び下部の途中から風の導入側に対応する部位においては、該規制無く描く軌跡に一致させ、かつ該無端チューン部材の周回路の上端途中から風の排出側及び風の排出側に対応する部位においては、該規制無く描く軌跡より内側に位置するように構成した、該転動ローラの案内用の周回案内路と、
で構成した風力発電機用風車装置である。
【０００６】
本発明の２は、本発明の１の風力発電機用風車装置において、
前記一対の無端チェーン部材の風の導入側及び風の排出側の鉛直方向に直線的に移動動作する部位の内側に、その直線移動動作を支援する背面スライド板を近接状態に配したものである。
【０００７】
本発明の３は、本発明の１の風力発電機用風車装置において、
前記一対の無端チェーン部材の風の導入側及び風の排出側の鉛直方向に直線的に移動動作する部位の内側に、その直線移動動作を支援する、転動自在な複数の背面支持ローラを当接状態に配したものである。
【０００８】
本発明の４は、本発明の１、２又は３の風力発電機用風車装置において、
前記枠体に、前記無端チェーン部材の周回路の上端付近の内側を通過する翼部材の凹面側に風を導入すべく、風の導入側の前方からの風の向きを下向きに変える風向き変更板を配したものである。
【０００９】
本発明の５は、本発明の１、２、３又は４の風力発電機用風車装置において、
前記枠体に、前記無端チェーン部材の周回路の下端付近の内側を通過する翼部材の凹面側に風を導入すべく、風の導入側の前方からの風の向きを上向きに変える風向き変更板を配したものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の１の風力発電機用風車装置によれば、前記鎖車の回転軸に直交する向きで、かつ前記翼部材の凹面が下向きになっている側から風を導入すると、風は、この装置の風の導入側では、上下方向に所定間隔で並んだ前記複数の翼部材の、風の導入側が斜め上向きとなっている下向きの凹面にこれを押し上げるように作用し、該複数の翼部材を上昇させることになる。該翼部材は、以上のように、風の導入側に向かって上向き状態で、かつその凹面が斜め下向きとなっているため、その風を十分に受け、良好に押し上げられることになる。該翼部材は、その両端が無端チェーン部材に支持されているので、その作用が直ちに該無端チェーン部材に伝達され、該無端チェーン部材を風の導入側では上昇方向に動作させ、これに伴って風の排出側では下降動作をさせることになる。すなわち、該無端チェーン部材に周回動作をさせることになる。
【００１１】
以上のように、風の導入側に位置する翼部材を上昇動作させつつ、その背後側の風の排出側に移動した風は、背後側の縦方向に所定間隔で並んだ翼部材の、風の導入側が斜め下向きとなっている上向きの凹面にこれを押し下げるように作用し、該翼部材を下降動作させることになる。こうして風の有する力を有効に翼部材に伝達することが可能となり、これらの両端に接続している一対の無端チェーン部材は周回動作を継続することになる。
【００１２】
なお、翼部材は、一対のチェーン部材の、風の導入側に位置する場合に、その凹面が下向きかつ風の導入側に向かって斜め上向きに配してある場合には、何らの手段をも施さなければ、背後側、すなわち、風の排出側に移動した場合に、風の導入側に向かって斜め上向き状態になり、導入側から移動してくる風は、その凹面ではなく、凸面側に当たることになり、所定の押し下げ作用を受けることができなくなる。そこで、本発明の１に於いては、前記ガイドレール機構を採用し、以上のように、翼部材が適切な角度状態で周回動作するように構成したため、前記のように、風力を有効に受けて、翼部材が無端チェーン部材と共に周回動作できることになったものである。
【００１３】
該ガイドレール機構は、前記のように配した転動ローラと、 該転動ローラがその中を周回動作する周回案内路を、該無端チューン部材の周回路の上端では、より径の小さな円弧を描き、風の排出側に対応する部位においては、その反対側の部位よりも装置の仮装縦中心線からの距離が短くなるようにした直線を描くように構成したため、前記のように、風の導入側に位置する翼部材を、風の導入方向に向かって斜め上向きになるように構成した場合であっても、風の排出側に位置する翼部材は、前記周回案内路の作用により、容易に風の導入側に向かって斜め下向きになるように制御されることになる。
【００１４】
すなわち、一対の無端チェーン部材の上端に対応する周回案内路は、その描く円弧が下端側のそれより小径に構成してあるため、前記転動ローラは、該周回案内路を、該無端チェーン部材によって周回移動する翼部材の中間付近の部位より遅れて進むことになり、かつ背後側（風の排出側）では、背後側に位置する周回案内路の仮装縦中心線からの距離が、反対側（風の導入側）に位置する周回案内路の仮想縦中心線からの距離より短く構成してあるため、前記のような、転動ローラの遅れて移動する状態が保持されることとなるからである。
【００１５】
こうして翼部材は、風の導入側に位置している場合は当然として、背後側（風の排出側）に位置している場合でも風力を有効に活用し、無端チェーン部材の周回動作に有効に利用することができることになる。こうして得られた風力による回転力は、無端チェーン部材の掛け渡してある鎖車部材のうちのいずれかの回転軸から取り出し、発電機を回転駆動することができる。
【００１６】
以上の多数の翼部材、これらを固設した一対の無端チェーン部材及び該一対の無端チェーン部材を掛け渡した鎖車部材は枠体に支持され、該枠体は支持部材に水平方向回転自在に配してあり、該枠体は、前記翼部材に、風を、前記鎖車の回転軸と直交する水平方向に導入すべく、該枠体を回動させる方向制御機構を備えているため、風向きに対して常時適切な方向に向くようになっている。それ故、効率的に風力を回転力に変換することができる。
【００１７】
なお、以上の方向制御機構は、現在一般的に採用されているそれを自由に採用することができるものである。
【００１８】
本発明の２又は３の風力発電機用風車装置によれば、一対の無端チェーン部材の風の導入側及び風の排出側の鉛直方向に直線的に移動動作する部位の内側に、その直線移動動作を支援する背面スライド板を近接状態に配し、又はその直線移動動作を支援する、転動自在な複数の背面支持ローラを当接状態に配したものであり、それ故、その位置で、該一対の無端チェーン部材はほぼ直線状態を維持することができるため、該無端チェーン部材に結合している翼部材は、前記のような状態を良好に保持できる。風の排出側の鉛直方向に直線的に移動動作する部位では、該一対の無端チェーン部材は、翼部材が、前記したように、所定の傾きに制御されるため、それぞれの結合部で若干の変形をせざるを得ないが、それは、小さなものであり、以上の背面スライド板又は背面支持ローラで許容される範囲内のものである。結局、翼部材は、適切な状態を保持できることになり、風力を有効に利用して、前記のように、回転力として取り出すことができることになる。
【００１９】
本発明の４の風力発電機用風車装置によれば、前記無端チェーン部材の周回路の上端付近の内側を通過する翼部材の凹面側に風を導入すべく、風の導入側の前方からの風の向きを下向きに変える風向き変更板を配したものであるため、この部位を通過する翼部材の凹面側に良好に風を導入することが可能になり、より能率的に風力を発電用の回転力に変換可能になったものである。
【００２０】
本発明の５の風力発電機用風車装置によれば、前記無端チェーン部材の周回路の下端付近の内側を通過する翼部材の凹面側に風を導入すべく、風の導入側の前方からの風の向きを上向きに変える風向き変更板を配したものであるため、この部位を通過する翼部材の凹面側に良好に風を導入することが可能になり、より能率的に風力を発電用の回転力に変換可能になったものである。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施例の風力発電機の要部の側面説明図。
【図２】翼部材を省略して示した実施例の風力発電機の要部の正面説明図。
【図３】実施例の風力発電機の要部の正面説明図。
【図４】(a)は翼部材とガイドレール機構の一部を示す拡大側面説明図、(b)は(a)のガイドレール機構部分の拡大図。
【図５】翼部材の一部とガイドレール機構の一部を示す拡大正面説明図。
【図６】翼部材を省略して示した実施例の風力発電機の正面説明図。
【図７】方向制御機構の風向き検出部を示す拡大平面図。
【図８】背面支持ローラの拡大側面説明図。
【図９】周回案内路の側面説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明を実施するための形態を実施例に基づき図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２３】
＜実施例＞
この実施例の風力発電機用風車装置は、図１〜図３及び図６に示すように、基本的に、鉛直方向の一定範囲内を周回動作すべく配置された一対の無端チェーン部材１、１と、該一対の無端チェーン部材１、１を掛け渡す各一対の鎖車部材２、２と、該一対の無端チェーン部材１、１に定間隔で両端を結合した多数の翼部材３、３…と、前記全鎖車部材２、２…を後記回転軸６、７を介して回転自在に支持する枠体４と、発電機５に二つの伝達鎖車５ａ、６ａ及び伝達チェーン部材５ｂを介して結合した上方の鎖車部材２、２の回転軸６と、下方の鎖車部材２、２の回転軸７と、前記枠体４を水平方向に回転自在に支持する支持部材８と、該支持部材８及び該枠体４との間に配した方向制御機構と、前記翼部材３、３…を所定の向き状態で周回動作させるべく案内するガイドレール機構９とで構成したものである。すなわち、発電機５を含めて風力発電機に適用したものである。
【００２４】
前記無端チェーン部材１、１は、図１〜図３及び図６に示すように、それらの周回路が相互に平行で、かつ前記のように、鉛直になるように配してあるものである。前記し、図１及び図３に示すように、それらの各々には、定間隔で翼部材３、３…の両端を結合するものであり、相応の強度を有する必要がある。またこの無端チェーン部材１、１は、図１、図２及び図６に示すように、その上下の鎖車部材２、２…に掛け渡した付近以外の鉛直方向に移動動作する付近では、その内側には、それぞれ近接状態に背面スライド板１ａ、１ａ…を配し、該無端チェーン部材１、１は、場合によってこれに接触し又は接触しないで上昇又は下降動作する。前記翼部材３、３…が風を受けると、該翼部材３、３…はその圧力により向きを変える虞があるが、その際に、該チェーン部材１、１が背後の背面スライド板１ａ、１ａ…に接触し、その直線的な昇降動作を確保することで、該翼部材３、３…の一定以上の向きの変動を抑えることができることになる。なお、該背面スライド板１ａ、１ａ…は、いずれも枠体４を構成する直近側方の側板４ａ、４ａに固設したものである。
【００２５】
また、図８に示すように、前記背面スライド板１ａ、１ａに代えて、背面支持ローラ１ｂ、１ｂ…の群を採用することができる。これらは、該背面スライド板１ａ、１ａを配した領域に於いて、枠体４を構成する直近側方の側板４ａ、４ａに回転自在に取り付けたものである。背面スライド板１ａ、１ａと、基本的には、同様に作用するが、無端チェーン部材１、１をより滑らかに昇降動作させうる。該無端チェーン部材１、１を上下方向に直線的な状態で移動動作させることにより、翼部材３、３…の向き乃至角度を適正に保持できるものである。
【００２６】
前記鎖車部材２は、図１〜図３及び図６に示すように、該無端チェーン部材１、１の鉛直周回領域の上下端に各一対ずつ配する。上下端では、該領域の両側部付近にそれぞれ配置し、前記のように、上端の一対の鎖車部材２、２は、それぞれ前記上方の回転軸６の両端付近に固設し、下端の一対の鎖車部材２、２は、それぞれ前記下方の回転軸７の両端付近に固設し、いずれも同期して回転するようになっている。該回転軸６、７は、図２、図３及び図６に示すように、前記枠体４を構成する側板４ａ、４ａに図示しない軸受けを介して回転自在に取り付けてある。
【００２７】
前記翼部材３、３…は、前記し、かつ図１及び図３に示すように、その両端中間付近を定間隔で前記無端チェーン部材１、１に結合したものである。図１中、左側が風の導入側となり、右側が風の排出側となる。該翼部材３は、特に図１に示すように、側面視部分円弧状を基本形状とし、風の導入側ではその凹面側が下向きとなりつつ、風の導入方向に向かって斜め上向きになるように、該無端チェーン部材１、１に取り付けてある。なお、このような取付方の場合は、風の排出側では、該翼部材３、３…は、図１とは異なり、背後側、すなわち、風の排出側が下になった風の導入側に向かって斜め上向き状態となってしまう。これでは、具合が悪いので、前記ガイドレール機構９により、無端チェーン部材１、１の風の排出側では、翼部材３、３…は、図１に示すように、風の排出側が上となり、風の導入側に向かって斜め下向きとなるように調整するものである。これに関しては後述する。
【００２８】
前記翼部材３、３…の両側外端には、図１、図３〜図５に示すように、それぞれ両側方に延長した延長部３ａ、３ａが構成してあり、該延長部３ａ、３ａの端部には、それぞれ前記ガイド機構９の一部を構成する転動ローラ９ａが転動自在に配してあり、両端の転動ローラ９ａ、９ａが該ガイド機構９の他の一部を構成する周回案内路９ｂ、９ｂ中を案内されて周回動作するようになっている。これによって翼部材３、３…は、前記したように、適切な角度を保持しながら周回動作できるようになっている。
【００２９】
該ガイドレール機構９は、以上のように、転動ローラ９ａ、９ａ…及び周回案内路９ｂ、９ｂで構成するものである。該周回案内路９ｂ、９ｂは、基本的には、該転動ローラ９ａ、９ａ…が何らの規制を受けずに前記無端チェーン部材１、１の周回動作によって描く軌跡ｔに沿って配されるものであるが、該無端チューン部材１、１の周回路の上端及び風の排出側に対応する部位においては、図９に示すように、該周回案内路９ｂ、９ｂのルートｒは上記のように描かれる軌跡ｔよりも内側に位置させてあるものである。
【００３０】
すなわち、該周回案内路９ｂ、９ｂは、無端チェーン部材１、１の周回路に対応する上端の半円弧状の移動路部分においては、図９に示すように、該無端チェーン部材１、１に結合している翼部材３、３…の外端側が該無端チェーン部材１、１との結合部より徐々に遅れて進むこととなる程度に該軌跡ｔより内側を通過するように設定し、風の排出側（図１及び図９中右側）では、外端側の部位の以上の遅れて進む状態を維持できるように、同じ程度だけ該軌跡ｔより内側を通過するように設定する。無端チェーン部材１、１の周回路に対応する下端の半円弧状の移動路部分においては、同図に示すように、該無端チェーン部材１、１に結合している翼部材３、３…の外端側がこれまでは該無端チェーン部材１、１との結合部より遅れて進む状態になっていたところ、この範囲では、翼部材３、３…の外端側が無端チェーン部材１、１との結合部より徐々に前を進む状態になるように、徐々に前記軌跡ｔと同じルートを通過するようにその移動路を設定するものである。
【００３１】
該周回案内路９ｂ、９ｂは、図３に示すように、前記枠体４を構成する側板４ａ、４ａに固設してあり、それぞれ図４(a)、(b)及び図５に示すように、相互に対面状態に配された断面コ字形又は逆コ字形の構成であり、各々の内側に、各翼部材３、３…の各延長部３ａ、３ａの先端に回転自在に結合してある転動ローラ９ａ、９ａが転動自在に配してあり、各翼部材３、３…が風を受けて無端チェーン部材１、１を周回動作させつつ移動動作する際に、先に述べ、図１に示すように、風の導入側（図１中左側）では、外端（左側端）側が無端チェーン部材１、１との結合部より先に進み、上部の半円弧状の部分では外端側が徐々に遅れ、右側の風の排出側では外端側が無端チェーン部材１、１との結合部より遅れて進み、下部の半円弧状の部分では、外端側が無端チェーン部材１、１との結合部に徐々に追いつき追い越して進むこととなるものである。
【００３２】
前記枠体４は、図４に示すように、装置の両側の側板４ａ、４ａと、下端で両側板４ａ、４ａを接続する底板４ｂと、上端で両側板４ａ、４ａを接続する上板４ｃとで構成したものである。前記のように、両側板４ａ、４ａには、前記鎖車２、２…の回転軸６、７の両端をそれぞれ軸受けを介して回転自在に結合し、前記ガイド機構９の周回案内路９ｂ、９ｂをそれらの内面に固設し、これらを支持するようになっている。
【００３３】
該枠体４の両側板４ａ、４ａには、図１、図２、図３及び図６に示すように、更に上部には、四枚の上部風向き変更板１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄを、下部には三枚の下部風向き変更板１１ａ、１１ｂ、１１ｃを固設したものである。
【００３４】
上部風向き変更板１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄは、図２、図３及び図６に示すように、前記両側板４ａ、４ａに両端を固設したものであり、特に図１に示すように、前記無端チェーン部材１、１の周回路の上端付近の内側を通過する翼部材３、３…の凹面側に風を導入すべく、風の導入側である前方からの風の向きを下向きに変えるべく、翼部材３、３…に近づくにつれて下方に滑らかに屈曲させた板状部材で構成したものである。枚数はこの実施例では、四枚としたが、これに限定されるわけではない。
【００３５】
下部風向き変更板１１ａ、１１ｂ、１１ｃは、図２、図３及び図６に示すように、前記両側板４ａ、４ａに両端を固設したものであり、特に図１に示すように、前記無端チェーン部材１、１の周回路の下端付近の内側を通過する翼部材３、３…の凹面側に風を導入すべく、風の導入側である前方からの風の向きを上向きに変えるべく、翼部材３、３…に近づくにつれて上方に滑らかに屈曲させた板状部材で構成したものである。枚数はこの実施例では、三枚としたが、これに限定されるわけではない。
【００３６】
前記発電機５は、増速機を内蔵したものであり、図６に示すように、この実施例では、前記枠体４の上板４ｃの上に固設し、増速機の回転軸に固設した伝達鎖車５ａ、上方の鎖車部材２、２の回転軸６の一端に固設した伝達鎖車６ａ及び該伝達鎖車５ａ、６ａに掛け渡した伝達チェーン部材５ｂを介して上方の回転軸６の回転を該発電機５に伝達するようになっている。
【００３７】
前記支持部材８は、図６に示すように、円板状の下部支持板８ａと、同様に円板状の上部支持板８ｂと、該下部支持板８ａ及び該上部支持板８ｂを９０度の定角度間隔で連結する四本の連結棒８ｃ、８ｃ…と、下部支持板８ａの下部中央に結合した支柱部材８ｄとで構成したものであり、該下部支持板８ａ、上部支持板８ｂ及び連結棒８ｃ、８ｃ…の内側に枠体４及びこれで支持される構成要素を水平方向回転自在に配置する。
【００３８】
この実施例では、前記枠体４の底板４ｂの下部中央に固設した下部中心軸４ｄを支持部材８の下部支持板８ａの中央に配した下部軸受け８ｅで回転自在に支持し、かつ枠体４の上板４ｃの上部中央に固設した上部中心軸４ｅを支持部材８の上部支持板８ｂの中央に貫通状態に構成した上部軸受け８ｆに貫通状態に配し、枠体４及びこれに支持される構成要素を該支持部材８に水平方向回転自在に配したものである。
【００３９】
前記方向制御機構は、図６及び図７に示すように、風向き検出部１２ａと、回転駆動部１２ｂとで構成する。風向き検出部１２ａは、同図に示すように、前記枠体４の上板４ｃに立設した上部中心軸４ｅの内、支持部材８の上部支持板８ｂの上に突出した部分に基部円筒部１２ａ１を回動自在に外装した風向き検出板１２ａ２と、該上部中心軸４ｅの最上部に固設した二つの圧力検出部１２ａ３、１２ａ４を備えた検出部支持部１２ａ５とで構成したものである。検出部支持部１２ａ５は、平面視円板状の部材であるが、その外周に沿った一部に、図７に示すように、スリット状の切欠を構成し、その両側にそれぞれ前記圧力検出部１２ａ３、１２ａ４を配し、両圧力検出部１２ａ３、１２ａ４の隙間に前記風向き検出板１２ａ２の基部近傍上部から検出片１２ａ６を立ち上げ、風向き検出板１２ａ２の風向きによる回転方向の動きを検出片１２ａ６が両圧力検出部１２ａ３、１２ａ４のいずれかに圧接し又はニュートラル状態にあることで検出できるようにしたものである。
【００４０】
前記回転駆動部１２ｂは、図６に示すように、前記枠体４の底板４ｂの下部中央に固設した下部中心軸４ｄに外装固設した歯車１２ｂ１と、これにかみ合うウォームギア１２ｂ２と、該ウォームギア１２ｂ２をその回転駆動軸に固設した電動モータ１２ｂ３とで構成したものである。該電動モータ１２ｂ３は、前記支持部材８の下部支持板８ａ上に固設してあり、前記風向き検出部１２ａの圧力検出部１２ａ３、１２ａ４の検出結果に基づき図示しない制御手段によって正逆いずれかに相応する回転数だけ回転するように制御されるようになっている。
【００４１】
前記風向き検出板１２ａ２は、風が吹くと、その風向き対応する方向を向くように回転動し、これに応じて該風向き検出板１２ａ２に立ち上げた検出片１２ａ６が前記圧力検出部１２ａ３、１２ａ４のいずれかに圧接状態となり、これが圧力検出部１２ａ３又は１２ａ４のいずれで検出されたかに応じて、制御手段が風の導入側が風上を向くように電動モータ１２ｂ３の回転方向を制御する。ニュートラルになるまで、電動モータ１２ｂ３を相応する動作をすべく制御する訳である。
【００４２】
なお、ここで示した方向制御機構は単なる一例であり、他の種々の機構を自由に採用することができる。
【００４３】
この実施例の風力発電機用風車装置は、以上のように、風力発電機に適用したものであり、これは、例えば、ビルの屋上等に設置することも、丘の上に設置することも可能である。
【００４４】
いずれかに設置して使用すると、先ず、前記のように、方向制御機構が動作して、装置の風の導入側が風上を向くことになる。この向きで風が導入されると、風は、この装置の風の導入側では、上下方向に一定間隔で並んだ前記複数の翼部材３、３…の、風の導入側が斜め上向きとなっている下向きの凹面にこれを押し上げるように作用し、該複数の翼部材３、３…を上昇させる。該翼部材３、３…は、以上のように、風上側に向かって上向き状態で、かつその凹面が斜め下向きとなっているため、その風を十分に受け、良好に押し上げられる。該翼部材３、３…は、その両端が無端チェーン部材１、１に支持されているので、その作用が直ちに該無端チェーン部材１、１に伝達され、該無端チェーン部材１、１を風の導入側では上昇方向に動作させ、これに伴って風の排出側では下降動作をさせることになる。すなわち、該無端チェーン部材１、１に周回動作をさせることになる。
【００４５】
以上のように、風の導入側に位置する翼部材３、３…を上昇動作させつつ、その背後側の風の排出側に移動した風は、背後側の縦方向に一定間隔で並んだ翼部材３、３…の、風の導入側に向かって斜め下向きとなっている上向きの凹面にこれを押し下げるように作用し、該翼部材３、３…を下降動作させることになる。こうして風の有する力を有効に翼部材３、３…に伝達することが可能となり、これらの両端に接続している一対の無端チェーン部材１、１は周回動作を継続することになる。
【００４６】
なお、以上の翼部材３、３…は、一対の無端チェーン部材１、１の、風の導入側に位置する場合に、その凹面が下向きかつ風の導入側に向かって斜め上向きに配してあるので、何らの手段をも施さなければ、背後側、すなわち、風の排出側に移動した場合に、風の導入側に向かって斜め上向き状態になり、導入側から移動してくる風は、その凹面ではなく、凸面側に当たることになり、所定の押し下げ作用を受けることができなくなる。しかし、この実施例に適用した本発明では、前記ガイドレール機構９を採用し、以上のように、翼部材３、３…が適切な状態で、すなわち、前記したように、風の導入の背後側では、その先端側が風上に向かって斜め下向き状態で周回動作するように構成したため、前記のように、風力を有効に受けて、翼部材３、３…が無端チェーン部材１、１と共に周回動作できることになっているものである。
【００４７】
該ガイドレール機構９は、前記したように、転動ローラ９ａ、９ａ…と、該転動ローラ９ａ、９ａ…がその中を周回動作する一対の周回案内路９ｂ、９ｂとで構成したものであり、該周回案内路９ｂ、９ｂは、該無端チューン部材１、１の周回路の上端の半円弧状の部分では、該転動ローラ９ａ、９ａ…が何らの規制を受けずに前記無端チェーン部材１、１の周回動作によって描く軌跡ｔよりより径の小さな円弧を描き、風の排出側に対応する部位においても、該奇跡ｔより内側を通過する直線を描くように構成したため、前記のように、風の導入側に位置する翼部材３、３…を、風上に向かって斜め上向きになるように構成したこの実施例の場合であっても、風の排出側に位置する翼部材は、該周回案内路９ｂ、９ｂの作用により、図１に示すように、容易に風上側に向かって斜め下向きになるように制御されることになる。
【００４８】
すなわち、一対の無端チェーン部材１、１の上端に対応する周回案内路９ｂ、９ｂはその描く円弧が下端側のそれより小径に構成してあるため、前記転動ローラ９ａ、９ａ…は、該周回案内路９ｂ、９ｂの上部の半円弧状部を移動する際には、該無端チェーン部材１、１によって周回移動する翼部材３、３…の中間付近よりも遅れて進むことになり、かつ風の排出側では、該排出側に位置する周回案内路９ｂ、９ｂは前記奇跡ｔより内側に位置しているので、前記のように、転動ローラ９ａ、９ａの遅れて下降動作する状態が保持されることとなる。
【００４９】
こうして翼部材３、３…は、風の導入側に位置している場合は当然として、風の排出側に位置している場合でも風力を有効に活用し、無端チェーン部材の周回動作に有効に利用することができることになる。こうして得られた風力による回転力は、無端チェーン部材１、１の掛け渡している上部の鎖車部材２、２の回転軸６から取り出し、前記のように、伝達鎖車５ａ、６ａ及び該伝達鎖車５ａ、６ａに掛け渡した伝達チェーン部材５ｂを介して発電機５に伝達されるようになっている。
【００５０】
以上の多数の翼部材３、３…、これらを固設した一対の無端チェーン部材１、１、該一対の無端チェーン部材１、１を掛け渡した鎖車部材２、２、及び該鎖車部材２、２を固設した回転軸６、７は、前記のように、枠体４に支持され、前記し、図６に示すように、該枠体４は支持部材８に水平方向回転自在に配してあり、該枠体４は、前記翼部材３、３…に、風を、前記鎖車２、２の回転軸６、７と直交する水平方向の向に導入すべく、該枠体４を回動させる方向制御機構を備えているため、風向きに対して常時適切な方向に向くようになっている。それ故、効率的に風力を回転力に変換することができる。そして効率的に発電することができる。
【００５１】
なお、この実施例の風力発電機を、ビルの屋上等に設置した場合は、枠体４の側板４ａ、４ａに広告の表示をすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明の風力発電機用風車装置は、風力発電機用風車装置の製造の分野又はこれを設置する分野等で有効に利用することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１ 無端チェーン部材
１ａ 背面スライド板
１ｂ 背面支持ローラ
２ 鎖車部材
３ 翼部材
３ａ 翼部材の延長部
４ 枠体
４ａ 側板
４ｂ 底板
４ｃ 上板
４ｄ 下部中心軸
４ｅ 上部中心軸
５ 発電機
５ａ 伝達鎖車
５ｂ 伝達チェーン部材
６、７ 鎖車の回転軸
６ａ 伝達鎖車
８ 支持部材
８ａ 下部支持板
８ｂ 上部支持板
８ｃ 連結棒
８ｄ 支柱部材
８ｅ 下部軸受け
８ｆ 上部軸受け
９ ガイドレール機構
９ａ 転動ローラ
９ｂ 周回案内路
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ 上部風向き変更板
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ 下部風向き変更板
１２ａ 風向き検出部
１２ａ１ 基部円筒部
１２ａ２ 風向き検出板
１２ａ３、１２ａ４ 圧力検出部
１２ａ５ 検出部支持部
１２ａ６ 検出片
１２ｂ 回転駆動部
１２ｂ１ 歯車
１２ｂ２ ウォームギア
１２ｂ３ 電動モータ
ｔ 軌跡
ｒ ルート
【技術分野】
【０００１】
本発明は、両端の鎖車に掛け渡した一対以上の無端チェーン部材と、これらに定間隔で両端を結合した複数の翼部材とを備え、該翼部材に風を当てることで該無端チェーン部材を両端の鎖車の間を周回動作させ、これによって回転させられる鎖車の回転を発電機に伝え、これによって発電することができるようにする風力発電機用風車装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
このように無端チェーン部材を用いて風を受ける翼部材を周回動作させる風車装置は提案されていない。
若干の調査をしてみると、例えば、特許文献１のような垂直軸形の風力発電装置又は特許文献２のような水平軸形を基本とした風力発電装置の提案は多数ある。これらは、翼部材を周回動作させるものではなく、関連あるとは考えられない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２６１２８８号公報
【特許文献２】特許第４２０４６６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、風力の作用を受ける翼部材を両持ち状態に取り付けうる構成とすることで、該翼部材を軽量の簡易な部材で構成可能にし、これによって能率的に風力を利用することができる風力発電機用風車装置をを提供することを解決の課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の１は、鉛直方向の一定範囲内を周回動作する平行に配置された一対の無端チェーン部材と、
前記一対の無端チェーン部材を掛け渡す、前記一定範囲の上下端に配した各一対の歯車部材と、
前記一対の無端チェーン部材に両端を結合した複数の翼部材であって、該無端チェーン部材に一定の周回方向の相互間間隔で全周に渡って配した複数の翼部材と、
前記全歯車部材を回転自在に支持する枠体と、
直接又は間接に発電機を結合しうるように構成したいずれかの歯車部材の回転軸と、
前記枠体を水平方向に回転自在に支持する支持部材と、
前記支持部材及び前記枠体との間に配した、前記翼部材に、風を、前記歯車の回転軸と直交する向きに導入すべく、該枠体を回動させる方向制御機構と、
で構成した風力発電機用風車装置であって、
更に前記翼部材を側面視部分円弧状に構成し、
前記一対の無端チェーン部材の風の導入側の位置において、該翼部材を、その凹面が下向きで、風の導入方向に向けて斜め上向きになるように取り付け、
該一対の無端チェーン部材の風の排出側において、該該翼部材を、その凹面が上向きで、風の導入方向に向けて斜め下向きになるように、前記枠体に、該翼部材の向きを制御するガイドレール機構を構成し、
該ガイドレール機構は、
前記翼部材の両外側端を側方に延長した延長部端に配した転動ローラと、
該転動ローラが前記無端チェーン部材の周回動作によって規制無く描く軌跡に近似する周回案内路であって、該無端チューン部材の周回路の風の導入側及び下部の途中から風の導入側に対応する部位においては、該規制無く描く軌跡に一致させ、かつ該無端チューン部材の周回路の上端途中から風の排出側及び風の排出側に対応する部位においては、該規制無く描く軌跡より内側に位置するように構成した、該転動ローラの案内用の周回案内路と、
で構成した風力発電機用風車装置である。
【０００６】
本発明の２は、本発明の１の風力発電機用風車装置において、
前記一対の無端チェーン部材の風の導入側及び風の排出側の鉛直方向に直線的に移動動作する部位の内側に、その直線移動動作を支援する背面スライド板を近接状態に配したものである。
【０００７】
本発明の３は、本発明の１の風力発電機用風車装置において、
前記一対の無端チェーン部材の風の導入側及び風の排出側の鉛直方向に直線的に移動動作する部位の内側に、その直線移動動作を支援する、転動自在な複数の背面支持ローラを当接状態に配したものである。
【０００８】
本発明の４は、本発明の１、２又は３の風力発電機用風車装置において、
前記枠体に、前記無端チェーン部材の周回路の上端付近の内側を通過する翼部材の凹面側に風を導入すべく、風の導入側の前方からの風の向きを下向きに変える風向き変更板を配したものである。
【０００９】
本発明の５は、本発明の１、２、３又は４の風力発電機用風車装置において、
前記枠体に、前記無端チェーン部材の周回路の下端付近の内側を通過する翼部材の凹面側に風を導入すべく、風の導入側の前方からの風の向きを上向きに変える風向き変更板を配したものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の１の風力発電機用風車装置によれば、前記鎖車の回転軸に直交する向きで、かつ前記翼部材の凹面が下向きになっている側から風を導入すると、風は、この装置の風の導入側では、上下方向に所定間隔で並んだ前記複数の翼部材の、風の導入側が斜め上向きとなっている下向きの凹面にこれを押し上げるように作用し、該複数の翼部材を上昇させることになる。該翼部材は、以上のように、風の導入側に向かって上向き状態で、かつその凹面が斜め下向きとなっているため、その風を十分に受け、良好に押し上げられることになる。該翼部材は、その両端が無端チェーン部材に支持されているので、その作用が直ちに該無端チェーン部材に伝達され、該無端チェーン部材を風の導入側では上昇方向に動作させ、これに伴って風の排出側では下降動作をさせることになる。すなわち、該無端チェーン部材に周回動作をさせることになる。
【００１１】
以上のように、風の導入側に位置する翼部材を上昇動作させつつ、その背後側の風の排出側に移動した風は、背後側の縦方向に所定間隔で並んだ翼部材の、風の導入側が斜め下向きとなっている上向きの凹面にこれを押し下げるように作用し、該翼部材を下降動作させることになる。こうして風の有する力を有効に翼部材に伝達することが可能となり、これらの両端に接続している一対の無端チェーン部材は周回動作を継続することになる。
【００１２】
なお、翼部材は、一対のチェーン部材の、風の導入側に位置する場合に、その凹面が下向きかつ風の導入側に向かって斜め上向きに配してある場合には、何らの手段をも施さなければ、背後側、すなわち、風の排出側に移動した場合に、風の導入側に向かって斜め上向き状態になり、導入側から移動してくる風は、その凹面ではなく、凸面側に当たることになり、所定の押し下げ作用を受けることができなくなる。そこで、本発明の１に於いては、前記ガイドレール機構を採用し、以上のように、翼部材が適切な角度状態で周回動作するように構成したため、前記のように、風力を有効に受けて、翼部材が無端チェーン部材と共に周回動作できることになったものである。
【００１３】
該ガイドレール機構は、前記のように配した転動ローラと、 該転動ローラがその中を周回動作する周回案内路を、該無端チューン部材の周回路の上端では、より径の小さな円弧を描き、風の排出側に対応する部位においては、その反対側の部位よりも装置の仮装縦中心線からの距離が短くなるようにした直線を描くように構成したため、前記のように、風の導入側に位置する翼部材を、風の導入方向に向かって斜め上向きになるように構成した場合であっても、風の排出側に位置する翼部材は、前記周回案内路の作用により、容易に風の導入側に向かって斜め下向きになるように制御されることになる。
【００１４】
すなわち、一対の無端チェーン部材の上端に対応する周回案内路は、その描く円弧が下端側のそれより小径に構成してあるため、前記転動ローラは、該周回案内路を、該無端チェーン部材によって周回移動する翼部材の中間付近の部位より遅れて進むことになり、かつ背後側（風の排出側）では、背後側に位置する周回案内路の仮装縦中心線からの距離が、反対側（風の導入側）に位置する周回案内路の仮想縦中心線からの距離より短く構成してあるため、前記のような、転動ローラの遅れて移動する状態が保持されることとなるからである。
【００１５】
こうして翼部材は、風の導入側に位置している場合は当然として、背後側（風の排出側）に位置している場合でも風力を有効に活用し、無端チェーン部材の周回動作に有効に利用することができることになる。こうして得られた風力による回転力は、無端チェーン部材の掛け渡してある鎖車部材のうちのいずれかの回転軸から取り出し、発電機を回転駆動することができる。
【００１６】
以上の多数の翼部材、これらを固設した一対の無端チェーン部材及び該一対の無端チェーン部材を掛け渡した鎖車部材は枠体に支持され、該枠体は支持部材に水平方向回転自在に配してあり、該枠体は、前記翼部材に、風を、前記鎖車の回転軸と直交する水平方向に導入すべく、該枠体を回動させる方向制御機構を備えているため、風向きに対して常時適切な方向に向くようになっている。それ故、効率的に風力を回転力に変換することができる。
【００１７】
なお、以上の方向制御機構は、現在一般的に採用されているそれを自由に採用することができるものである。
【００１８】
本発明の２又は３の風力発電機用風車装置によれば、一対の無端チェーン部材の風の導入側及び風の排出側の鉛直方向に直線的に移動動作する部位の内側に、その直線移動動作を支援する背面スライド板を近接状態に配し、又はその直線移動動作を支援する、転動自在な複数の背面支持ローラを当接状態に配したものであり、それ故、その位置で、該一対の無端チェーン部材はほぼ直線状態を維持することができるため、該無端チェーン部材に結合している翼部材は、前記のような状態を良好に保持できる。風の排出側の鉛直方向に直線的に移動動作する部位では、該一対の無端チェーン部材は、翼部材が、前記したように、所定の傾きに制御されるため、それぞれの結合部で若干の変形をせざるを得ないが、それは、小さなものであり、以上の背面スライド板又は背面支持ローラで許容される範囲内のものである。結局、翼部材は、適切な状態を保持できることになり、風力を有効に利用して、前記のように、回転力として取り出すことができることになる。
【００１９】
本発明の４の風力発電機用風車装置によれば、前記無端チェーン部材の周回路の上端付近の内側を通過する翼部材の凹面側に風を導入すべく、風の導入側の前方からの風の向きを下向きに変える風向き変更板を配したものであるため、この部位を通過する翼部材の凹面側に良好に風を導入することが可能になり、より能率的に風力を発電用の回転力に変換可能になったものである。
【００２０】
本発明の５の風力発電機用風車装置によれば、前記無端チェーン部材の周回路の下端付近の内側を通過する翼部材の凹面側に風を導入すべく、風の導入側の前方からの風の向きを上向きに変える風向き変更板を配したものであるため、この部位を通過する翼部材の凹面側に良好に風を導入することが可能になり、より能率的に風力を発電用の回転力に変換可能になったものである。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施例の風力発電機の要部の側面説明図。
【図２】翼部材を省略して示した実施例の風力発電機の要部の正面説明図。
【図３】実施例の風力発電機の要部の正面説明図。
【図４】(a)は翼部材とガイドレール機構の一部を示す拡大側面説明図、(b)は(a)のガイドレール機構部分の拡大図。
【図５】翼部材の一部とガイドレール機構の一部を示す拡大正面説明図。
【図６】翼部材を省略して示した実施例の風力発電機の正面説明図。
【図７】方向制御機構の風向き検出部を示す拡大平面図。
【図８】背面支持ローラの拡大側面説明図。
【図９】周回案内路の側面説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明を実施するための形態を実施例に基づき図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２３】
＜実施例＞
この実施例の風力発電機用風車装置は、図１〜図３及び図６に示すように、基本的に、鉛直方向の一定範囲内を周回動作すべく配置された一対の無端チェーン部材１、１と、該一対の無端チェーン部材１、１を掛け渡す各一対の鎖車部材２、２と、該一対の無端チェーン部材１、１に定間隔で両端を結合した多数の翼部材３、３…と、前記全鎖車部材２、２…を後記回転軸６、７を介して回転自在に支持する枠体４と、発電機５に二つの伝達鎖車５ａ、６ａ及び伝達チェーン部材５ｂを介して結合した上方の鎖車部材２、２の回転軸６と、下方の鎖車部材２、２の回転軸７と、前記枠体４を水平方向に回転自在に支持する支持部材８と、該支持部材８及び該枠体４との間に配した方向制御機構と、前記翼部材３、３…を所定の向き状態で周回動作させるべく案内するガイドレール機構９とで構成したものである。すなわち、発電機５を含めて風力発電機に適用したものである。
【００２４】
前記無端チェーン部材１、１は、図１〜図３及び図６に示すように、それらの周回路が相互に平行で、かつ前記のように、鉛直になるように配してあるものである。前記し、図１及び図３に示すように、それらの各々には、定間隔で翼部材３、３…の両端を結合するものであり、相応の強度を有する必要がある。またこの無端チェーン部材１、１は、図１、図２及び図６に示すように、その上下の鎖車部材２、２…に掛け渡した付近以外の鉛直方向に移動動作する付近では、その内側には、それぞれ近接状態に背面スライド板１ａ、１ａ…を配し、該無端チェーン部材１、１は、場合によってこれに接触し又は接触しないで上昇又は下降動作する。前記翼部材３、３…が風を受けると、該翼部材３、３…はその圧力により向きを変える虞があるが、その際に、該チェーン部材１、１が背後の背面スライド板１ａ、１ａ…に接触し、その直線的な昇降動作を確保することで、該翼部材３、３…の一定以上の向きの変動を抑えることができることになる。なお、該背面スライド板１ａ、１ａ…は、いずれも枠体４を構成する直近側方の側板４ａ、４ａに固設したものである。
【００２５】
また、図８に示すように、前記背面スライド板１ａ、１ａに代えて、背面支持ローラ１ｂ、１ｂ…の群を採用することができる。これらは、該背面スライド板１ａ、１ａを配した領域に於いて、枠体４を構成する直近側方の側板４ａ、４ａに回転自在に取り付けたものである。背面スライド板１ａ、１ａと、基本的には、同様に作用するが、無端チェーン部材１、１をより滑らかに昇降動作させうる。該無端チェーン部材１、１を上下方向に直線的な状態で移動動作させることにより、翼部材３、３…の向き乃至角度を適正に保持できるものである。
【００２６】
前記鎖車部材２は、図１〜図３及び図６に示すように、該無端チェーン部材１、１の鉛直周回領域の上下端に各一対ずつ配する。上下端では、該領域の両側部付近にそれぞれ配置し、前記のように、上端の一対の鎖車部材２、２は、それぞれ前記上方の回転軸６の両端付近に固設し、下端の一対の鎖車部材２、２は、それぞれ前記下方の回転軸７の両端付近に固設し、いずれも同期して回転するようになっている。該回転軸６、７は、図２、図３及び図６に示すように、前記枠体４を構成する側板４ａ、４ａに図示しない軸受けを介して回転自在に取り付けてある。
【００２７】
前記翼部材３、３…は、前記し、かつ図１及び図３に示すように、その両端中間付近を定間隔で前記無端チェーン部材１、１に結合したものである。図１中、左側が風の導入側となり、右側が風の排出側となる。該翼部材３は、特に図１に示すように、側面視部分円弧状を基本形状とし、風の導入側ではその凹面側が下向きとなりつつ、風の導入方向に向かって斜め上向きになるように、該無端チェーン部材１、１に取り付けてある。なお、このような取付方の場合は、風の排出側では、該翼部材３、３…は、図１とは異なり、背後側、すなわち、風の排出側が下になった風の導入側に向かって斜め上向き状態となってしまう。これでは、具合が悪いので、前記ガイドレール機構９により、無端チェーン部材１、１の風の排出側では、翼部材３、３…は、図１に示すように、風の排出側が上となり、風の導入側に向かって斜め下向きとなるように調整するものである。これに関しては後述する。
【００２８】
前記翼部材３、３…の両側外端には、図１、図３〜図５に示すように、それぞれ両側方に延長した延長部３ａ、３ａが構成してあり、該延長部３ａ、３ａの端部には、それぞれ前記ガイド機構９の一部を構成する転動ローラ９ａが転動自在に配してあり、両端の転動ローラ９ａ、９ａが該ガイド機構９の他の一部を構成する周回案内路９ｂ、９ｂ中を案内されて周回動作するようになっている。これによって翼部材３、３…は、前記したように、適切な角度を保持しながら周回動作できるようになっている。
【００２９】
該ガイドレール機構９は、以上のように、転動ローラ９ａ、９ａ…及び周回案内路９ｂ、９ｂで構成するものである。該周回案内路９ｂ、９ｂは、基本的には、該転動ローラ９ａ、９ａ…が何らの規制を受けずに前記無端チェーン部材１、１の周回動作によって描く軌跡ｔに沿って配されるものであるが、該無端チューン部材１、１の周回路の上端及び風の排出側に対応する部位においては、図９に示すように、該周回案内路９ｂ、９ｂのルートｒは上記のように描かれる軌跡ｔよりも内側に位置させてあるものである。
【００３０】
すなわち、該周回案内路９ｂ、９ｂは、無端チェーン部材１、１の周回路に対応する上端の半円弧状の移動路部分においては、図９に示すように、該無端チェーン部材１、１に結合している翼部材３、３…の外端側が該無端チェーン部材１、１との結合部より徐々に遅れて進むこととなる程度に該軌跡ｔより内側を通過するように設定し、風の排出側（図１及び図９中右側）では、外端側の部位の以上の遅れて進む状態を維持できるように、同じ程度だけ該軌跡ｔより内側を通過するように設定する。無端チェーン部材１、１の周回路に対応する下端の半円弧状の移動路部分においては、同図に示すように、該無端チェーン部材１、１に結合している翼部材３、３…の外端側がこれまでは該無端チェーン部材１、１との結合部より遅れて進む状態になっていたところ、この範囲では、翼部材３、３…の外端側が無端チェーン部材１、１との結合部より徐々に前を進む状態になるように、徐々に前記軌跡ｔと同じルートを通過するようにその移動路を設定するものである。
【００３１】
該周回案内路９ｂ、９ｂは、図３に示すように、前記枠体４を構成する側板４ａ、４ａに固設してあり、それぞれ図４(a)、(b)及び図５に示すように、相互に対面状態に配された断面コ字形又は逆コ字形の構成であり、各々の内側に、各翼部材３、３…の各延長部３ａ、３ａの先端に回転自在に結合してある転動ローラ９ａ、９ａが転動自在に配してあり、各翼部材３、３…が風を受けて無端チェーン部材１、１を周回動作させつつ移動動作する際に、先に述べ、図１に示すように、風の導入側（図１中左側）では、外端（左側端）側が無端チェーン部材１、１との結合部より先に進み、上部の半円弧状の部分では外端側が徐々に遅れ、右側の風の排出側では外端側が無端チェーン部材１、１との結合部より遅れて進み、下部の半円弧状の部分では、外端側が無端チェーン部材１、１との結合部に徐々に追いつき追い越して進むこととなるものである。
【００３２】
前記枠体４は、図４に示すように、装置の両側の側板４ａ、４ａと、下端で両側板４ａ、４ａを接続する底板４ｂと、上端で両側板４ａ、４ａを接続する上板４ｃとで構成したものである。前記のように、両側板４ａ、４ａには、前記鎖車２、２…の回転軸６、７の両端をそれぞれ軸受けを介して回転自在に結合し、前記ガイド機構９の周回案内路９ｂ、９ｂをそれらの内面に固設し、これらを支持するようになっている。
【００３３】
該枠体４の両側板４ａ、４ａには、図１、図２、図３及び図６に示すように、更に上部には、四枚の上部風向き変更板１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄを、下部には三枚の下部風向き変更板１１ａ、１１ｂ、１１ｃを固設したものである。
【００３４】
上部風向き変更板１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄは、図２、図３及び図６に示すように、前記両側板４ａ、４ａに両端を固設したものであり、特に図１に示すように、前記無端チェーン部材１、１の周回路の上端付近の内側を通過する翼部材３、３…の凹面側に風を導入すべく、風の導入側である前方からの風の向きを下向きに変えるべく、翼部材３、３…に近づくにつれて下方に滑らかに屈曲させた板状部材で構成したものである。枚数はこの実施例では、四枚としたが、これに限定されるわけではない。
【００３５】
下部風向き変更板１１ａ、１１ｂ、１１ｃは、図２、図３及び図６に示すように、前記両側板４ａ、４ａに両端を固設したものであり、特に図１に示すように、前記無端チェーン部材１、１の周回路の下端付近の内側を通過する翼部材３、３…の凹面側に風を導入すべく、風の導入側である前方からの風の向きを上向きに変えるべく、翼部材３、３…に近づくにつれて上方に滑らかに屈曲させた板状部材で構成したものである。枚数はこの実施例では、三枚としたが、これに限定されるわけではない。
【００３６】
前記発電機５は、増速機を内蔵したものであり、図６に示すように、この実施例では、前記枠体４の上板４ｃの上に固設し、増速機の回転軸に固設した伝達鎖車５ａ、上方の鎖車部材２、２の回転軸６の一端に固設した伝達鎖車６ａ及び該伝達鎖車５ａ、６ａに掛け渡した伝達チェーン部材５ｂを介して上方の回転軸６の回転を該発電機５に伝達するようになっている。
【００３７】
前記支持部材８は、図６に示すように、円板状の下部支持板８ａと、同様に円板状の上部支持板８ｂと、該下部支持板８ａ及び該上部支持板８ｂを９０度の定角度間隔で連結する四本の連結棒８ｃ、８ｃ…と、下部支持板８ａの下部中央に結合した支柱部材８ｄとで構成したものであり、該下部支持板８ａ、上部支持板８ｂ及び連結棒８ｃ、８ｃ…の内側に枠体４及びこれで支持される構成要素を水平方向回転自在に配置する。
【００３８】
この実施例では、前記枠体４の底板４ｂの下部中央に固設した下部中心軸４ｄを支持部材８の下部支持板８ａの中央に配した下部軸受け８ｅで回転自在に支持し、かつ枠体４の上板４ｃの上部中央に固設した上部中心軸４ｅを支持部材８の上部支持板８ｂの中央に貫通状態に構成した上部軸受け８ｆに貫通状態に配し、枠体４及びこれに支持される構成要素を該支持部材８に水平方向回転自在に配したものである。
【００３９】
前記方向制御機構は、図６及び図７に示すように、風向き検出部１２ａと、回転駆動部１２ｂとで構成する。風向き検出部１２ａは、同図に示すように、前記枠体４の上板４ｃに立設した上部中心軸４ｅの内、支持部材８の上部支持板８ｂの上に突出した部分に基部円筒部１２ａ１を回動自在に外装した風向き検出板１２ａ２と、該上部中心軸４ｅの最上部に固設した二つの圧力検出部１２ａ３、１２ａ４を備えた検出部支持部１２ａ５とで構成したものである。検出部支持部１２ａ５は、平面視円板状の部材であるが、その外周に沿った一部に、図７に示すように、スリット状の切欠を構成し、その両側にそれぞれ前記圧力検出部１２ａ３、１２ａ４を配し、両圧力検出部１２ａ３、１２ａ４の隙間に前記風向き検出板１２ａ２の基部近傍上部から検出片１２ａ６を立ち上げ、風向き検出板１２ａ２の風向きによる回転方向の動きを検出片１２ａ６が両圧力検出部１２ａ３、１２ａ４のいずれかに圧接し又はニュートラル状態にあることで検出できるようにしたものである。
【００４０】
前記回転駆動部１２ｂは、図６に示すように、前記枠体４の底板４ｂの下部中央に固設した下部中心軸４ｄに外装固設した歯車１２ｂ１と、これにかみ合うウォームギア１２ｂ２と、該ウォームギア１２ｂ２をその回転駆動軸に固設した電動モータ１２ｂ３とで構成したものである。該電動モータ１２ｂ３は、前記支持部材８の下部支持板８ａ上に固設してあり、前記風向き検出部１２ａの圧力検出部１２ａ３、１２ａ４の検出結果に基づき図示しない制御手段によって正逆いずれかに相応する回転数だけ回転するように制御されるようになっている。
【００４１】
前記風向き検出板１２ａ２は、風が吹くと、その風向き対応する方向を向くように回転動し、これに応じて該風向き検出板１２ａ２に立ち上げた検出片１２ａ６が前記圧力検出部１２ａ３、１２ａ４のいずれかに圧接状態となり、これが圧力検出部１２ａ３又は１２ａ４のいずれで検出されたかに応じて、制御手段が風の導入側が風上を向くように電動モータ１２ｂ３の回転方向を制御する。ニュートラルになるまで、電動モータ１２ｂ３を相応する動作をすべく制御する訳である。
【００４２】
なお、ここで示した方向制御機構は単なる一例であり、他の種々の機構を自由に採用することができる。
【００４３】
この実施例の風力発電機用風車装置は、以上のように、風力発電機に適用したものであり、これは、例えば、ビルの屋上等に設置することも、丘の上に設置することも可能である。
【００４４】
いずれかに設置して使用すると、先ず、前記のように、方向制御機構が動作して、装置の風の導入側が風上を向くことになる。この向きで風が導入されると、風は、この装置の風の導入側では、上下方向に一定間隔で並んだ前記複数の翼部材３、３…の、風の導入側が斜め上向きとなっている下向きの凹面にこれを押し上げるように作用し、該複数の翼部材３、３…を上昇させる。該翼部材３、３…は、以上のように、風上側に向かって上向き状態で、かつその凹面が斜め下向きとなっているため、その風を十分に受け、良好に押し上げられる。該翼部材３、３…は、その両端が無端チェーン部材１、１に支持されているので、その作用が直ちに該無端チェーン部材１、１に伝達され、該無端チェーン部材１、１を風の導入側では上昇方向に動作させ、これに伴って風の排出側では下降動作をさせることになる。すなわち、該無端チェーン部材１、１に周回動作をさせることになる。
【００４５】
以上のように、風の導入側に位置する翼部材３、３…を上昇動作させつつ、その背後側の風の排出側に移動した風は、背後側の縦方向に一定間隔で並んだ翼部材３、３…の、風の導入側に向かって斜め下向きとなっている上向きの凹面にこれを押し下げるように作用し、該翼部材３、３…を下降動作させることになる。こうして風の有する力を有効に翼部材３、３…に伝達することが可能となり、これらの両端に接続している一対の無端チェーン部材１、１は周回動作を継続することになる。
【００４６】
なお、以上の翼部材３、３…は、一対の無端チェーン部材１、１の、風の導入側に位置する場合に、その凹面が下向きかつ風の導入側に向かって斜め上向きに配してあるので、何らの手段をも施さなければ、背後側、すなわち、風の排出側に移動した場合に、風の導入側に向かって斜め上向き状態になり、導入側から移動してくる風は、その凹面ではなく、凸面側に当たることになり、所定の押し下げ作用を受けることができなくなる。しかし、この実施例に適用した本発明では、前記ガイドレール機構９を採用し、以上のように、翼部材３、３…が適切な状態で、すなわち、前記したように、風の導入の背後側では、その先端側が風上に向かって斜め下向き状態で周回動作するように構成したため、前記のように、風力を有効に受けて、翼部材３、３…が無端チェーン部材１、１と共に周回動作できることになっているものである。
【００４７】
該ガイドレール機構９は、前記したように、転動ローラ９ａ、９ａ…と、該転動ローラ９ａ、９ａ…がその中を周回動作する一対の周回案内路９ｂ、９ｂとで構成したものであり、該周回案内路９ｂ、９ｂは、該無端チューン部材１、１の周回路の上端の半円弧状の部分では、該転動ローラ９ａ、９ａ…が何らの規制を受けずに前記無端チェーン部材１、１の周回動作によって描く軌跡ｔよりより径の小さな円弧を描き、風の排出側に対応する部位においても、該奇跡ｔより内側を通過する直線を描くように構成したため、前記のように、風の導入側に位置する翼部材３、３…を、風上に向かって斜め上向きになるように構成したこの実施例の場合であっても、風の排出側に位置する翼部材は、該周回案内路９ｂ、９ｂの作用により、図１に示すように、容易に風上側に向かって斜め下向きになるように制御されることになる。
【００４８】
すなわち、一対の無端チェーン部材１、１の上端に対応する周回案内路９ｂ、９ｂはその描く円弧が下端側のそれより小径に構成してあるため、前記転動ローラ９ａ、９ａ…は、該周回案内路９ｂ、９ｂの上部の半円弧状部を移動する際には、該無端チェーン部材１、１によって周回移動する翼部材３、３…の中間付近よりも遅れて進むことになり、かつ風の排出側では、該排出側に位置する周回案内路９ｂ、９ｂは前記奇跡ｔより内側に位置しているので、前記のように、転動ローラ９ａ、９ａの遅れて下降動作する状態が保持されることとなる。
【００４９】
こうして翼部材３、３…は、風の導入側に位置している場合は当然として、風の排出側に位置している場合でも風力を有効に活用し、無端チェーン部材の周回動作に有効に利用することができることになる。こうして得られた風力による回転力は、無端チェーン部材１、１の掛け渡している上部の鎖車部材２、２の回転軸６から取り出し、前記のように、伝達鎖車５ａ、６ａ及び該伝達鎖車５ａ、６ａに掛け渡した伝達チェーン部材５ｂを介して発電機５に伝達されるようになっている。
【００５０】
以上の多数の翼部材３、３…、これらを固設した一対の無端チェーン部材１、１、該一対の無端チェーン部材１、１を掛け渡した鎖車部材２、２、及び該鎖車部材２、２を固設した回転軸６、７は、前記のように、枠体４に支持され、前記し、図６に示すように、該枠体４は支持部材８に水平方向回転自在に配してあり、該枠体４は、前記翼部材３、３…に、風を、前記鎖車２、２の回転軸６、７と直交する水平方向の向に導入すべく、該枠体４を回動させる方向制御機構を備えているため、風向きに対して常時適切な方向に向くようになっている。それ故、効率的に風力を回転力に変換することができる。そして効率的に発電することができる。
【００５１】
なお、この実施例の風力発電機を、ビルの屋上等に設置した場合は、枠体４の側板４ａ、４ａに広告の表示をすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明の風力発電機用風車装置は、風力発電機用風車装置の製造の分野又はこれを設置する分野等で有効に利用することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１ 無端チェーン部材
１ａ 背面スライド板
１ｂ 背面支持ローラ
２ 鎖車部材
３ 翼部材
３ａ 翼部材の延長部
４ 枠体
４ａ 側板
４ｂ 底板
４ｃ 上板
４ｄ 下部中心軸
４ｅ 上部中心軸
５ 発電機
５ａ 伝達鎖車
５ｂ 伝達チェーン部材
６、７ 鎖車の回転軸
６ａ 伝達鎖車
８ 支持部材
８ａ 下部支持板
８ｂ 上部支持板
８ｃ 連結棒
８ｄ 支柱部材
８ｅ 下部軸受け
８ｆ 上部軸受け
９ ガイドレール機構
９ａ 転動ローラ
９ｂ 周回案内路
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ 上部風向き変更板
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ 下部風向き変更板
１２ａ 風向き検出部
１２ａ１ 基部円筒部
１２ａ２ 風向き検出板
１２ａ３、１２ａ４ 圧力検出部
１２ａ５ 検出部支持部
１２ａ６ 検出片
１２ｂ 回転駆動部
１２ｂ１ 歯車
１２ｂ２ ウォームギア
１２ｂ３ 電動モータ
ｔ 軌跡
ｒ ルート
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛直方向の一定範囲内を周回動作する平行に配置された一対の無端チェーン部材と、
前記一対の無端チェーン部材を掛け渡す、前記一定範囲の上下端に配した各一対の歯車部材と、
前記一対の無端チェーン部材に両端を結合した複数の翼部材であって、該無端チェーン部材に一定の周回方向の相互間間隔で全周に渡って配した複数の翼部材と、
前記全歯車部材を回転自在に支持する枠体と、
直接又は間接に発電機を結合しうるように構成したいずれかの歯車部材の回転軸と、
前記枠体を水平方向に回転自在に支持する支持部材と、
前記支持部材及び前記枠体との間に配した、前記翼部材に、風を、前記歯車の回転軸と直交する向きに導入すべく、該枠体を回動させる方向制御機構と、
で構成した風力発電機用風車装置であって、
更に前記翼部材を側面視部分円弧状に構成し、
前記一対の無端チェーン部材の風の導入側の位置において、該翼部材を、その凹面が下向きで、風の導入方向に向けて斜め上向きになるように取り付け、
該一対の無端チェーン部材の風の排出側において、該該翼部材を、その凹面が上向きで、風の導入方向に向けて斜め下向きになるように、前記枠体に、該翼部材の向きを制御するガイドレール機構を構成し、
該ガイドレール機構は、
前記翼部材の両外側端を側方に延長した延長部端に配した転動ローラと、
該転動ローラが前記無端チェーン部材の周回動作によって規制無く描く軌跡に近似する周回案内路であって、該無端チューン部材の周回路の風の導入側及び下部の途中から風の導入側に対応する部位においては、該規制無く描く軌跡に一致させ、かつ該無端チューン部材の周回路の上端途中から風の排出側及び風の排出側に対応する部位においては、該規制無く描く軌跡より内側に位置するように構成した、該転動ローラの案内用の周回案内路と、
で構成した風力発電機用風車装置。
【請求項２】
前記一対の無端チェーン部材の風の導入側及び風の排出側の鉛直方向に直線的に移動動作する部位の内側に、その直線移動動作を支援する背面スライド板を近接状態に配した請求項１の風力発電機用風車装置。
【請求項３】
前記一対の無端チェーン部材の風の導入側及び風の排出側の鉛直方向に直線的に移動動作する部位の内側に、その直線移動動作を支援する、転動自在な複数の背面支持ローラを当接状態に配した請求項１の風力発電機用風車装置。
【請求項４】
前記枠体に、前記無端チェーン部材の周回路の上端付近の内側を通過する翼部材の凹面側に風を導入すべく、風の導入側の前方からの風の向きを下向きに変える風向き変更板を配した請求項１、２又は３の風力発電機用風車装置。
【請求項５】
前記枠体に、前記無端チェーン部材の周回路の下端付近の内側を通過する翼部材の凹面側に風を導入すべく、風の導入側の前方からの風の向きを上向きに変える風向き変更板を配した請求項１、２、３又は４の風力発電機用風車装置。
【請求項１】
鉛直方向の一定範囲内を周回動作する平行に配置された一対の無端チェーン部材と、
前記一対の無端チェーン部材を掛け渡す、前記一定範囲の上下端に配した各一対の歯車部材と、
前記一対の無端チェーン部材に両端を結合した複数の翼部材であって、該無端チェーン部材に一定の周回方向の相互間間隔で全周に渡って配した複数の翼部材と、
前記全歯車部材を回転自在に支持する枠体と、
直接又は間接に発電機を結合しうるように構成したいずれかの歯車部材の回転軸と、
前記枠体を水平方向に回転自在に支持する支持部材と、
前記支持部材及び前記枠体との間に配した、前記翼部材に、風を、前記歯車の回転軸と直交する向きに導入すべく、該枠体を回動させる方向制御機構と、
で構成した風力発電機用風車装置であって、
更に前記翼部材を側面視部分円弧状に構成し、
前記一対の無端チェーン部材の風の導入側の位置において、該翼部材を、その凹面が下向きで、風の導入方向に向けて斜め上向きになるように取り付け、
該一対の無端チェーン部材の風の排出側において、該該翼部材を、その凹面が上向きで、風の導入方向に向けて斜め下向きになるように、前記枠体に、該翼部材の向きを制御するガイドレール機構を構成し、
該ガイドレール機構は、
前記翼部材の両外側端を側方に延長した延長部端に配した転動ローラと、
該転動ローラが前記無端チェーン部材の周回動作によって規制無く描く軌跡に近似する周回案内路であって、該無端チューン部材の周回路の風の導入側及び下部の途中から風の導入側に対応する部位においては、該規制無く描く軌跡に一致させ、かつ該無端チューン部材の周回路の上端途中から風の排出側及び風の排出側に対応する部位においては、該規制無く描く軌跡より内側に位置するように構成した、該転動ローラの案内用の周回案内路と、
で構成した風力発電機用風車装置。
【請求項２】
前記一対の無端チェーン部材の風の導入側及び風の排出側の鉛直方向に直線的に移動動作する部位の内側に、その直線移動動作を支援する背面スライド板を近接状態に配した請求項１の風力発電機用風車装置。
【請求項３】
前記一対の無端チェーン部材の風の導入側及び風の排出側の鉛直方向に直線的に移動動作する部位の内側に、その直線移動動作を支援する、転動自在な複数の背面支持ローラを当接状態に配した請求項１の風力発電機用風車装置。
【請求項４】
前記枠体に、前記無端チェーン部材の周回路の上端付近の内側を通過する翼部材の凹面側に風を導入すべく、風の導入側の前方からの風の向きを下向きに変える風向き変更板を配した請求項１、２又は３の風力発電機用風車装置。
【請求項５】
前記枠体に、前記無端チェーン部材の周回路の下端付近の内側を通過する翼部材の凹面側に風を導入すべく、風の導入側の前方からの風の向きを上向きに変える風向き変更板を配した請求項１、２、３又は４の風力発電機用風車装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−１９３８２（Ｐ２０１３−１９３８２Ａ）
【公開日】平成２５年１月３１日（２０１３．１．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５４８８７（Ｐ２０１１−１５４８８７）
【出願日】平成２３年７月１３日（２０１１．７．１３）
【特許番号】特許第４９１７６８７号（Ｐ４９１７６８７）
【特許公報発行日】平成２４年４月１８日（２０１２．４．１８）
【出願人】（５１１１７０９０６）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月３１日（２０１３．１．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月１３日（２０１１．７．１３）
【特許番号】特許第４９１７６８７号（Ｐ４９１７６８７）
【特許公報発行日】平成２４年４月１８日（２０１２．４．１８）
【出願人】（５１１１７０９０６）
【Ｆターム（参考）】
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