風力発電装置
【課題】複数のブレードに付着した水滴を飛散させる。
【解決手段】複数のブレード４３を垂直回転軸４１の外周面に沿って略等角度間隔で取り付けた垂直軸型風車４０を用いて発電機２０により発電を行なう風力発電装置１０において、複数のブレード４３の近傍に設置され、複数のブレード４３が水濡れしたか否かを検出する水濡れセンサ６０と、水濡れセンサ６０で水濡れを検出したときに、振動を発生させて、この振動を複数のブレード４３に加振して複数のブレード４３に付着した水滴を飛散させる加振機５０と、を備えたことを特徴とする風力発電装置１０を提供する。
【解決手段】複数のブレード４３を垂直回転軸４１の外周面に沿って略等角度間隔で取り付けた垂直軸型風車４０を用いて発電機２０により発電を行なう風力発電装置１０において、複数のブレード４３の近傍に設置され、複数のブレード４３が水濡れしたか否かを検出する水濡れセンサ６０と、水濡れセンサ６０で水濡れを検出したときに、振動を発生させて、この振動を複数のブレード４３に加振して複数のブレード４３に付着した水滴を飛散させる加振機５０と、を備えたことを特徴とする風力発電装置１０を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のブレードを回転軸の外周面に沿って略等角度間隔で取り付けた風車を用いて発電機により発電を行なう風力発電装置において、複数のブレードが海水や雨水などにより水濡れしたときに、複数のブレードに付着した水滴を飛散させることができる風力発電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近、地球温暖化対策に伴って、太陽エネルギー，バイオエネルギー，風力など各種の自然エネルギーを利用して発電を行う発電装置が盛んに開発されているが、自然エネルギーのうちで風力を利用した風力発電装置がコスト的に安価であり、且つ、風力発電装置の設置場所は地上だけでなく、洋上（海上）での設置も可能であることから見直されている。
【０００３】
この種の風力発電装置は、風車の回転軸が水平に設けられた水平軸型風車、又は、風車の回転軸が垂直に設けられた垂直軸型風車のいずれか一方を適用しているが、風の方向により発電の可否が左右される水平軸型風車に対して、風向きに関係なく微風から強風に亘って発電できる垂直軸型風車が注目されている。
【０００４】
更に、風力発電装置を浮体上に設置して洋上で浮かせる場合に、垂直軸型風車の垂直回転軸の下方に発電機を連結して重心位置を低く設定できるので、垂直軸型風車の方が浮体全体の安定性を高める点で有利である。
【０００５】
上記した垂直軸型風車を適用した風力発電用の風車がある。（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
この特許文献１に開示された風力発電用の風車は、ここでの図示を省略するものの、複数のブレードが垂直回転軸から放射状に延出させた支持ストラットを介して円周方向に沿って略等角度間隔で取り付けられており、この風車はコンパクトな構造であるために、一般家庭用やビル用として設けられる他に、海上に設置されたブイなどに設けることが可能である旨が開示されている。
【０００７】
一方、海岸部に設置された風車や洋上風車では海水に含まれる塩分が複数のブレードに付着し、この塩分によって複数のブレードが腐食すると共に、複数のブレードの絶縁耐力が低下するので、一定の使用後に複数のブレードを洗浄できるブレード洗浄装置付き風車がある（例えば、特許文献２参照）。
【０００８】
この特許文献２に開示されたブレード洗浄装置付き風車では、ここでの図示を省略するものの、タワーの上方に水平軸型風車が取り付けられており、水平軸型風車に取り付けられたプロペラ状の複数のブレードに対して１枚のブレードの軸回りを環状に配管して、タンクからポンプを介して吸い上げた洗浄液を配管に形成した複数のノズルからブレードに向けて噴出させる旨が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−１０８３３０号公報
【特許文献２】特開２００８−３０９０９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、上記した特許文献１に開示された風力発電用の風車を、例えば、海上に設置されたブイなどに設けた際に、海上で波の波高が高いときに、波が複数のブレードにかかってしまうために、前述したように、海水に含まれる塩分が複数のブレードに付着し、この塩分によって複数のブレードが腐食すると共に、複数のブレードの絶縁耐力が低下するが、これに対する対策については何等の開示がなされていない。
【００１１】
一方、上記した特許文献２に開示されたブレード洗浄装置付き風車では、この風車を海岸部や洋上に設置したときに海水に含まれる塩分が複数のブレードに付着しても、洗浄液でブレードを洗浄することができるものの、配管だけでなくタンクやポンプの設置が必要であり、且つ、洗浄液を補充するなどの保守も必要であるので、ブレード洗浄装置付き風車及び保守費用が高価になってしまうなどの問題がある。
【００１２】
そこで、複数のブレードを回転軸の外周面に沿って略等角度間隔で取り付けた風車を用いて発電機により発電を行なう風力発電装置において、複数のブレードが海水や雨水などにより水濡れしたときに、洗浄液を用いることなく、複数のブレードに付着した水滴を飛散させることができる風力発電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】
【００１３】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、第１の発明は、複数のブレードを回転軸の外周面に沿って略等角度間隔で取り付けた風車を用いて発電機により発電を行なう風力発電装置において、
前記複数のブレードの近傍に設置され、前記複数のブレードが水濡れしたか否かを検出する水濡れセンサと、
前記水濡れセンサで前記水濡れを検出したときに、振動を発生させて、この振動を前記複数のブレードに加振して該複数のブレードに付着した水滴を飛散させる加振機と、
を備えたことを特徴とする風力発電装置である。
【００１４】
また、第２の発明は、複数のブレードを回転軸の外周面に沿って略等角度間隔で取り付けた風車を用いて発電機により発電を行なう風力発電装置において、
前記複数のブレードが水濡れした場合に対応して設けられ、回転可能に支持した回転軸に固着させた偏心錘の回転により振動を発生させて、この振動を前記複数のブレードに加振して該複数のブレードに付着した水滴を飛散させる加振機と、
前記風車の回転軸と前記発電機の回転軸とを選択的に連結する第１の電磁クラッチと、
前記風車の回転軸と前記加振機の回転軸とを選択的に連結する第２の電磁クラッチと、
前記複数のブレードの近傍に設置され、前記複数のブレードが水濡れしたか否かを検出する水濡れセンサと、
前記水濡れセンサで水濡れなしを検出したときに、前記風車の回転軸と前記発電機の回転軸とを連結するように前記第１の電磁クラッチをＯＮさせ、且つ、前記風車の回転軸と前記加振機の回転軸とを切り離すように前記第２の電磁クラッチをＯＦＦさせ、
一方、前記水濡れセンサで水濡れ有りを検出したときに、前記風車の回転軸と前記発電機の回転軸とを切り離すように前記第１の電磁クラッチをＯＦＦさせ、且つ、前記風車の回転軸と前記加振機の回転軸とを連結するように前記第２の電磁クラッチをＯＮさせる制御部と、
を備えたことを特徴とする風力発電装置である。
【００１５】
また、第３の発明は、複数のブレードを回転軸の外周面に沿って略等角度間隔で取り付けた風車を用いて発電機により発電を行なう風力発電装置において、
前記複数のブレードが水濡れした場合に対応して設けられ、回転可能に支持した回転軸に固着させた偏心錘の回転により振動を発生させて、この振動を前記複数のブレードに加振して該複数のブレードに付着した水滴を飛散させる加振機と、
前記風車の回転軸と前記発電機の回転軸とを選択的に連結する第１の電磁クラッチと、
前記風車の回転軸と前記加振機の回転軸とを選択的に連結する第２の電磁クラッチと、
前記複数のブレードの近傍に設置され、前記複数のブレードが水濡れしたか否かを検出する水濡れセンサと、
前記水濡れセンサで水濡れなしを検出したときに、前記風車の回転軸と前記発電機の回転軸とを連結するように前記第１の電磁クラッチをＯＮさせ、且つ、前記風車の回転軸と前記加振機の回転軸とを切り離すように前記第２の電磁クラッチをＯＦＦさせ、
一方、前記水濡れセンサで水濡れ有りを検出したときに、前記第１の電磁クラッチをＯＮさせ且つ前記第２の電磁クラッチをＯＦＦさせる第１の所定期間と、前記第１の電磁クラッチをＯＦＦさせ且つ前記第２の電磁クラッチをＯＮさせる第２の所定期間とを交互に繰り返すように制御する制御部と、
を備えたことを特徴とする風力発電装置である。
【発明の効果】
【００１６】
上記した第１の発明の風力発電装置によると、複数のブレードを回転軸の外周面に沿って略等角度間隔で取り付けた風車を用いて発電機により発電を行なう際に、複数のブレードが海水や雨水などにより水濡れしたことを水濡れセンサにより検出したときに、加振機からの振動で複数のブレードを加振させて複数のブレードに付着した水滴を飛散させているので、第１の発明の風力発電装置を例えば洋上の浮体上に設置した場合に海水に含まれる塩分によって複数のブレードが腐食するのを防止できると共に、複数のブレードの絶縁耐力の低下も発生せず、更に、雨水などに対しても複数のブレードの耐候性を向上させることができる。
【００１７】
また、上記した第２の発明の風力発電装置によると、複数のブレードを回転軸の外周面に沿って略等角度間隔で取り付けた風車を用いて発電機により発電を行なう際に、複数のブレードが水濡れした場合に対応して設けられた加振機と、風車の回転軸と発電機の回転軸とを選択的に連結する第１の電磁クラッチと、風車の回転軸と加振機の回転軸とを選択的に連結する第２の電磁クラッチと、複数のブレードが水濡れしたか否かを検出する水濡れセンサと、制御部とを備え、とくに、制御部は、水濡れセンサで水濡れなしを検出したときに、風車の回転軸と発電機の回転軸とを連結するように第１の電磁クラッチをＯＮさせ、且つ、風車の回転軸と加振機の回転軸とを切り離すように第２の電磁クラッチをＯＦＦさせ、一方、水濡れセンサで水濡れ有りを検出したときに、風車の回転軸と発電機の回転軸とを切り離すように第１の電磁クラッチをＯＦＦさせ、且つ、風車の回転軸と加振機の回転軸とを連結するように第２の電磁クラッチをＯＮさせているので、水濡れセンサで水濡れなしを検出したときに、風力を受けて複数のブレードの回転により発電機を回転させて電力が得られる一方、水濡れセンサで水濡れ有りを検出したときに、発電機を回転させずに、加振機からの振動で複数のブレードを加振させて複数のブレードに付着した水滴を飛散させているので、第２の発明の風力発電装置を例えば洋上の浮体上に設置した場合に海水に含まれる塩分によって複数のブレードが腐食するのを防止できると共に、複数のブレードの絶縁耐力の低下も発生せず、更に、雨水などに対しても複数のブレードの耐候性を向上させることができる。
【００１８】
また、上記した第３の発明の風力発電装置によると、複数のブレードを回転軸の外周面に沿って略等角度間隔で取り付けた風車を用いて発電機により発電を行なう際に、複数のブレードが水濡れした場合に対応して設けられた加振機と、風車の回転軸と発電機の回転軸とを選択的に連結する第１の電磁クラッチと、風車の回転軸と加振機の回転軸とを選択的に連結する第２の電磁クラッチと、複数のブレードが水濡れしたか否かを検出する水濡れセンサと、制御部とを備え、とくに、制御部は、水濡れセンサで水濡れなしを検出したときに、風車の回転軸と発電機の回転軸とを連結するように第１の電磁クラッチをＯＮさせ、且つ、風車の回転軸と加振機の回転軸とを切り離すように第２の電磁クラッチをＯＦＦさせ、一方、水濡れセンサで水濡れ有りを検出したときに、第１の電磁クラッチをＯＮさせ且つ第２の電磁クラッチをＯＦＦさせる第１の所定期間と、第１の電磁クラッチをＯＦＦさせ且つ第２の電磁クラッチをＯＮさせる第２の所定期間とを交互に繰り返すように制御しているので、水濡れ有りを連続して検出している間に加振機で間欠的に発生させた振動により複数のブレードに付着した海水や雨水などの水滴を飛散させることができる共に、加振機で振動を発生させていないときに発電機で発電できるので発電効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る実施例１の風力発電装置の使用形態を示した外観斜視図である。
【図２】本発明に係る実施例１の風力発電装置の構成を断面して示した構成図である。
【図３】本発明に係る実施例１の風力発電装置において、図１に示した制御部を説明するための図である。
【図４】本発明に係る実施例１の風力発電装置における動作タイミングの一例を説明するための図である。
【図５】本発明に係る実施例１の風力発電装置における動作タイミングの他例を説明するための図である。
【図６】本発明に係る実施例２の風力発電装置の構成を断面して示した構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に本発明に係る風力発電装置の一実施例について図１〜図６を参照して、実施例１，実施例２の順に詳細に説明する。
【００２１】
本発明に係る風力発電装置は、複数のブレードを回転軸の外周面に沿って略等角度間隔で取り付けた風車を用いて発電機により発電を行なう際に、複数のブレードが海水や雨水などにより水濡れしたことを水濡れセンサにより検出したときに、加振機からの振動で複数のブレードを加振させて複数のブレードに付着した水滴を飛散させるように構成されている。
【００２２】
この際、実施例１では、垂直軸型風車を適用した風力発電装置を洋上に浮かせた浮体上に固定設置した例を示し、一方、実施例２では、水平軸型風車を適用した風力発電装置を海岸部に固定設置した例を示して以下説明するが、本発明に係る風力発電装置の設置場所は洋上や海岸部に限られるものでなく、適宜な地上に設置しても良いものである。
【実施例１】
【００２３】
図１及び図２に示した如く、本発明に係る実施例１の風力発電装置１０は、例えば洋上に浮かせた浮体１１上に不図示のボルトなどにより固定設置されており、且つ、装置１０の基台となるフレーム１１に、発電機２０と、制御部３０と、垂直軸型風車４０と、加振機５０と、水濡れセンサ６０とが取り付けられている。
【００２４】
そして、実施例１の風力発電装置１０では、通常時に風力を受けて垂直軸型風車４０を回転させて発電機２０により発電を行なうように構成されているが、水濡れセンサ６０で水濡れを検出したときに水平軸型風車４０のブレード４３に付着した水滴を加振機５０からの振動により飛散するように構成されている。
【００２５】
ここで、実施例１の風力発電装置１０の各構成部材について具体的に説明すると、上記したフレーム１１は、剛性，耐候性，耐食性を有するアルミ合金などを用いて直方枠状に形成されており、底板１１ａと中板１１ｂと天板１１ｃとによって鉛直方向が区画化されている。
【００２６】
そして、フレーム１１の底板１１ａと中板１１ｂとで区切られた内部の底板１１ａ上に発電機２０及び制御部３０並びにバッテリ３５（図３のみ図示）が取り付けられており、且つ、この区間は周囲の各側面が側面板１２で覆われている。
【００２７】
また、フレーム１１の中板１１ｂと天板１１ｃとで区切られた内部に垂直軸型風車４０が取り付けられており、且つ、この区間は周囲の各側面が開口されて風が通り抜けることができるようになっている。
【００２８】
上記した垂直軸型風車４０は、鉛直方向に垂設した垂直回転軸４１の外周面の上下からそれぞれ放射状に延出させた上下のブレード支持アーム４２にブレード４３が垂直回転軸４１の外周面に沿って略等角度間隔で合計４枚取り付けられている。
【００２９】
この際、垂直軸型風車４０の垂直回転軸４１及びブレード支持アーム４２並びにブレード４３は、剛性，耐候性，耐食性を有するアルミ合金などを用いて各部材４１〜４３同士が溶接されている。
【００３０】
また、垂直軸型風車４０の垂直回転軸４１の一端部となる下端部は、フレーム１１の中板１１ｂの上面に取り付けた軸受けホルダ４４内の軸受け４５（図２のみ図示）に嵌合した後に発電機２０側に突出している。そして、発電機２０の回転軸２１と垂直軸型風車４０の垂直回転軸４１の下端部とを選択的に連結するための第１の電磁クラッチ（以下、発電機側電磁クラッチと記す）２２が両回転軸２１，４１に取り付けられている。
【００３１】
また、垂直軸型風車４０の垂直回転軸４１の他端部となる上端部は、フレーム１１の天板１１ｃの下面に取り付けた軸受けホルダ４６（図２のみ図示）内の軸受け４７（図２のみ図示）に嵌合した後に後に下記する加振機５０側に突出している。
【００３２】
上記した加振機５０は、垂直軸型風車４０に設けた複数のブレード４３が海水や雨水などにより水濡れした場合に対応して、フレーム１１の天板１１ｃの上面側に設けられており、この加振機５０で発生させた振動を複数のブレード４３に加振する機能を備えている。
【００３３】
即ち、加振機５０では、略円筒状の軸受けホルダ５１がフレーム１１の天板１１ｃの上面に取り付けられており、且つ、軸受けホルダ５１は内部を凹カップ状に肉抜きした凹カップ部５１ａが形成されていると共に、後述する加振機側電磁クラッチ５６の配線を外部に引き出すための開口部５１ｂが外周の一部に形成されている。
【００３４】
また、軸受けホルダ５１の中心部に嵌め込まれた軸受け５２（図２のみ図示）に回転軸５３が回転自在に嵌合し、且つ、軸受けホルダ５１の外側に突出した回転軸５３の上端部にカラー５４が固着されている。
【００３５】
また、軸受けホルダ５１の凹カップ部５１ａ内で回転軸５３の中間部位にこの回転軸５３の回転に伴って振動を発生させるための偏心錘５５が固着されている。この際、偏心錘５５の回転に伴って発生する振動の大きさは、複数のブレード４３に付着した水滴を振り落すことができるように偏心錘５５の外形サイズが設定されている。
【００３６】
そして、垂直軸型風車４０の垂直回転軸４１の上端部と加振機５０の回転軸５３の下端部とを選択的に連結するための第２の電磁クラッチ（以下、加振機側電磁クラッチと記す）５６が両回転軸４１，５３に取り付けられている。
【００３７】
更に、垂直軸型風車４０に設けた複数のブレード４３が海水や雨水などにより水濡れしたことを検出するための水濡れセンサ６０がフレーム１１の中板１１ｂの外側に取り付けられているが、水濡れセンサ６０は複数のブレード４３の近傍に固定して取り付けることができる場所ならどこでもかまわない。
【００３８】
上記した水濡れセンサ６０は、ここでの図示を省略するものの、一対の検知電極と、これら一対の検知電極間に水滴が介在してリーク電流が流れた場合に所定レベルの水濡れ検出信号を出力する水濡れ検出素子とがケース内に設けられている。
【００３９】
ここで、上記のように構成した本発明に係る実施例１の風力発電装置１０において、図３に示した如く、発電機２０と、発電機側電磁クラッチ２２と、加振機側電磁クラッチ５６と、水濡れセンサ６０とが制御部３０に接続されている。
【００４０】
上記した制御部３０は、水濡れセンサ６０の検出結果に応じて発電機側電磁クラッチ２２及び加振機側電磁クラッチ５６をそれぞれＯＮ／ＯＦＦさせる第１，第２の電子スイッチ３１，３２と、第１，第２の電子スイッチ３１，３２の切り換えタイミングを必要に応じて間欠的に制御するタイマ３３とを有している。
【００４１】
更に、発電機２０で得られた電力はバッテリ３５に充電され、且つ、バッテリ３５に充電した電力を制御部３０に供給していると共に、不図示の海底ケーブル用の通信機などにも供給している。
【００４２】
そして、図３及び図４に示した如く、実施例１における動作タイミングの一例として、制御部３０は、水濡れセンサ６０で検出した水濡れなしの検出信号を受信した場合に、第１の電子スイッチ３１を端子ａ側に切り換えて発電機側電磁クラッチ２２をＯＮさせて、この発電機側電磁クラッチ２２により発電機２０の回転軸２１と垂直軸型風車４０の垂直回転軸４１とを連結することで、風力を受けて複数のブレード４３の回転により発電機２０を回転させて電力を得ていると共に、第２の電子スイッチ３２を端子ｂ側に切り換えて加振機側電磁クラッチ５６をＯＦＦさせて、垂直軸型風車４０の垂直回転軸４１と加振機５０の回転軸５３とを切り離すことで、この回転軸５３に固着した偏心錘５５が回転を停止しているので、発電機２０に偏心錘５５による振動が付加されることはない。
【００４３】
一方、制御部３０は、水濡れセンサ６０で検出した水濡れ有りの検出信号を受信した場合に、上記とは逆に、第１の電子スイッチ３１を端子ｂ側に切り換えて発電機側電磁クラッチ２２をＯＦＦさせて、この発電機側電磁クラッチ２２により発電機２０の回転軸２１と垂直軸型風車４０の垂直回転軸４１とを切り離すことで、複数のブレード４３の回転が垂直回転軸４１を介して発電機２０に伝達できずに発電機２０は回転を停止するが、第２の電子スイッチ３２を端子ａ側に切り換えて加振機側電磁クラッチ５６をＯＮさせて、垂直軸型風車４０の垂直回転軸４１と加振機５０の回転軸５３とを連結することで、複数のブレード４３の回転に伴って垂直回転軸４１を介して加振機５０の回転軸５３が回転し、この回転軸５３に固着した偏心錘５５の回転により振動が発生する。
【００４４】
そして、偏心錘５５の回転で生じた振動により複数のブレード４３に付着した海水や雨水などの水滴を飛散させることができるので、海水に含まれる塩分によって複数のブレード４３が腐食するのを防止できると共に、複数のブレード４３の絶縁耐力の低下も発生せず、更に、雨水などに対しても複数のブレード４３の耐候性を向上させることができる。
【００４５】
この際、水濡れセンサ６０で水濡れ有りを検出したときに、水濡れ有りの期間が長時間に亘る場合に、図４に示した実施例１における一例のタイミング動作では、この水濡れ有りの期間に発電機２０による発電が停止されるので発電効率が悪くなるために、これを解決した実施例１における他例のタイミング動作を図５に示す。
【００４６】
図５に示した如く、実施例１における他例のタイミング動作では、水濡れセンサ６０で水濡れなしと検出したときに図４に示した実施例１における一例のタイミング動作と同じであるが、水濡れセンサ６０で水濡れ有りを検出したときに一例のタイミング動作と異なって、制御部３０は、水濡れ有りを検出した検出開始時点でタイマ３３を作動させる。
【００４７】
そして、水濡れ有り検出開始時点からタイマ３３で計測した予め設定した第１の所定期間Ｈ１までの間は、発電機側電磁クラッチ２２をＯＮさせると共に加振機側電磁クラッチ５６をＯＦＦさせ、この後、第１の所定期間Ｈ１を経過して予め設定した第２の所定期間Ｈ２までの間で、発電機側電磁クラッチ２２をＯＦＦさせると共に加振機側電磁クラッチ５６をＯＮさせ、以下、水濡れ有りを連続して検出している間では第１の所定期間Ｈ１における上記動作と第２の所定期間Ｈ２における上記動作とを交互に繰り返している。
【００４８】
これにより、水濡れ有りを連続して検出している間に加振機５０で間欠的に発生させた振動により複数のブレード４３に付着した海水や雨水などの水滴を飛散させることができる共に、加振機５０で振動を発生させていないときに発電機２０で発電できるので発電効率を向上させることができる。
【実施例２】
【００４９】
図６に示した如く、本発明に係る実施例２の風力発電装置１１０は、例えば海岸部に設置されており、且つ、装置１１０の基台となる支柱１１１に、発電機１２０と、制御部１３０と、水平軸型風車１４０と、加振機１５０と、水濡れセンサ１６０とが取り付けられている。
【００５０】
そして、実施例２の風力発電装置１１０では、通常時に風力を受けて水平軸型風車１４０を回転させて発電機１２０により発電を行なうように構成されているが、水濡れセンサ１６０で水濡れを検出したときに水平軸型風車１４０のブレード１４３に付着した水滴を加振機１５０からの振動により飛散するように構成されている。
【００５１】
ここで、実施例２の風力発電装置１１０の各構成部材について具体的に説明すると、上記した支柱１１１は、剛性，耐候性，耐食性を有するアルミ合金などを用いて底板１１１ａと天板１１１ｂ，１１１ｃとの間の高さが高く形成されており、且つ、天板１１１ｂ，１１１ｃは後述する発電機１２０側と加振機１５０側とに二股に分かれて形成されている。
【００５２】
そして、支柱１１１の一方の天板１１１ｂ上に発電機１２０及び水平軸型風車１４０側の軸受けホルダ１４４が取り付けられていると共に、支柱１１１の底板１１１ａ上に制御部１３０が取り付けられている。
【００５３】
また、支柱１１１の一方の天板１１１ｂと他方の天板１１１ｃとの間に水平軸型風車１４０が取り付けられている。
【００５４】
上記した水平軸型風車１４０は、水平方向に横設した水平回転軸１４１に固着させたカラー１４２からそれぞれ放射状に延出させたブレード１４３が水平回転軸１４１の外周面に沿って略等角度間隔で合計３枚取り付けられている。
【００５５】
この際、水平軸型風車１４０の水平回転軸１４１及びカラー１４２並びにブレード１４３は、剛性，耐候性，耐食性を有するアルミ合金などを用いて各部材１４１〜１４３同士が溶接されている。
【００５６】
また、水平軸型風車１４０の水平回転軸１４１の一端部となる右端部は、支柱１１１の一方の天板１１１ｂ上に取り付けた軸受けホルダ１４４内の軸受け１４５に嵌合した後に発電機１２０側に突出している。そして、発電機１２０の回転軸１２１と水平軸型風車１４０の水平回転軸１４１の右端部とを選択的に連結するための第１の電磁クラッチ（以下、発電機側電磁クラッチと記す）１２２が両回転軸１２１，１４１に取り付けられている。
【００５７】
また、水平軸型風車１４０の水平回転軸１４１の他端部となる左端部は、支柱１１１の他方の天板１１１ｃ上に設けた下記する加振機１５０側に突出している。
【００５８】
上記した加振機１５０は、水平軸型風車１４０に設けた複数のブレード１４３が海水や雨水などにより水濡れした場合に対応して、支柱１１１の他方の天板１１１ｃの上面側に設けられており、この加振機１５０で発生させた振動を複数のブレード１４３に加振する機能を備えている。
【００５９】
即ち、加振機１５０では、軸受けホルダ１５１が支柱１１１の他方の天板１１１ｃ上に取り付けられており、且つ、軸受けホルダ１５１に嵌め込まれた軸受け１５２に水平回転軸１５３が回転自在に嵌合し、且つ、軸受けホルダ１５１の外側に突出した回転軸１５３の左端部にカラー１５４が固着されている。
【００６０】
また、加振機１５０の回転軸１５３の中間部位にこの回転軸１５３の回転に伴って振動を発生させるための偏心錘１５５が固着されている。
【００６１】
そして、水平軸型風車１４０の水平回転軸１４１の左端部と加振機１５０の回転軸１５３の右端部とを選択的に連結するための第２の電磁クラッチ（以下、加振機側電磁クラッチと記す）１５６が両回転軸１４１，１５３に取り付けられている。
【００６２】
更に、水平軸型風車１４０に設けた複数のブレード１４３が海水や雨水などにより水濡れしたことを検出するための水濡れセンサ１６０が支柱１１１の外壁に取り付けられているが、水濡れセンサ１６０は複数のブレード１４３の近傍に固定して取り付けることができる場所ならどこでもかまわない。
【００６３】
ここで、上記のように構成した本発明に係る実施例２の風力発電装置１１０でも、実施例１と同様に、発電機１２０と、発電機側電磁クラッチ１２２と、加振機側電磁クラッチ１５６と、水濡れセンサ１６０とが制御部１３０に接続されている。
【００６４】
そして、実施例１で説明したと同様に、制御部１３０は、水濡れセンサ１６０の検出結果に応じて発電機側電磁クラッチ１２２及び加振機側電磁クラッチ１５６をそれぞれＯＮ／ＯＦＦさせることで、先に図４を用いて説明した一例のタイミング動作、又は、図５を用いて説明した他例のタイミング動作を実施例１と略同様に行なうことができ、且つ、実施例１と略同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００６５】
１０…実施例１の風力発電装置、
１１…フレーム、１１ａ…底板、１１ｂ…中板、１１ｃ…天板、１２…側面板、
２０…発電機、２１…回転軸、２２…第１の電磁クラッチ（発電機側電磁クラッチ）、
３０…制御部、３１，３２…第１，第２の電子スイッチ、３３…タイマ、
３５…バッテリ、
４０…垂直軸型風車、
４１…垂直回転軸、４２…ブレード支持アーム、４３…ブレード、
４４…軸受けホルダ、４５…軸受け、４６…軸受けホルダ、４７…軸受け、
５０…加振機、５１…軸受けホルダ、５１ａ…凹カップ部、５１ｂ…開口部、
５２…軸受け、５３…回転軸、５４…カラー、５５…偏心錘、
５６…第２の電磁クラッチ（加振機側電磁クラッチ）、６０…水濡れセンサ、
１１０…実施例２の風力発電装置、
１１１…支柱、１１１ａ…底板、１１１ｂ…一方の天板、１１１ｃ…他方の天板、
１２０…発電機、１２１…回転軸、
１２２…第１の電磁クラッチ（発電機側電磁クラッチ）、
１３０…制御部、
１４０…水平軸型風車、
１４１…水平回転軸、１４２…カラー、１４３…ブレード、
１４４…軸受けホルダ、１４５…軸受け、
１５０…加振機、１５１…軸受けホルダ、１５２…軸受け、１５３…回転軸、
１５４…カラー、１５５…偏心錘、
１５６…第２の電磁クラッチ（加振機側電磁クラッチ）、１６０…水濡れセンサ、
Ｈ１…第１の所定期間、Ｈ２…第２の所定期間。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のブレードを回転軸の外周面に沿って略等角度間隔で取り付けた風車を用いて発電機により発電を行なう風力発電装置において、複数のブレードが海水や雨水などにより水濡れしたときに、複数のブレードに付着した水滴を飛散させることができる風力発電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近、地球温暖化対策に伴って、太陽エネルギー，バイオエネルギー，風力など各種の自然エネルギーを利用して発電を行う発電装置が盛んに開発されているが、自然エネルギーのうちで風力を利用した風力発電装置がコスト的に安価であり、且つ、風力発電装置の設置場所は地上だけでなく、洋上（海上）での設置も可能であることから見直されている。
【０００３】
この種の風力発電装置は、風車の回転軸が水平に設けられた水平軸型風車、又は、風車の回転軸が垂直に設けられた垂直軸型風車のいずれか一方を適用しているが、風の方向により発電の可否が左右される水平軸型風車に対して、風向きに関係なく微風から強風に亘って発電できる垂直軸型風車が注目されている。
【０００４】
更に、風力発電装置を浮体上に設置して洋上で浮かせる場合に、垂直軸型風車の垂直回転軸の下方に発電機を連結して重心位置を低く設定できるので、垂直軸型風車の方が浮体全体の安定性を高める点で有利である。
【０００５】
上記した垂直軸型風車を適用した風力発電用の風車がある。（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
この特許文献１に開示された風力発電用の風車は、ここでの図示を省略するものの、複数のブレードが垂直回転軸から放射状に延出させた支持ストラットを介して円周方向に沿って略等角度間隔で取り付けられており、この風車はコンパクトな構造であるために、一般家庭用やビル用として設けられる他に、海上に設置されたブイなどに設けることが可能である旨が開示されている。
【０００７】
一方、海岸部に設置された風車や洋上風車では海水に含まれる塩分が複数のブレードに付着し、この塩分によって複数のブレードが腐食すると共に、複数のブレードの絶縁耐力が低下するので、一定の使用後に複数のブレードを洗浄できるブレード洗浄装置付き風車がある（例えば、特許文献２参照）。
【０００８】
この特許文献２に開示されたブレード洗浄装置付き風車では、ここでの図示を省略するものの、タワーの上方に水平軸型風車が取り付けられており、水平軸型風車に取り付けられたプロペラ状の複数のブレードに対して１枚のブレードの軸回りを環状に配管して、タンクからポンプを介して吸い上げた洗浄液を配管に形成した複数のノズルからブレードに向けて噴出させる旨が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−１０８３３０号公報
【特許文献２】特開２００８−３０９０９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、上記した特許文献１に開示された風力発電用の風車を、例えば、海上に設置されたブイなどに設けた際に、海上で波の波高が高いときに、波が複数のブレードにかかってしまうために、前述したように、海水に含まれる塩分が複数のブレードに付着し、この塩分によって複数のブレードが腐食すると共に、複数のブレードの絶縁耐力が低下するが、これに対する対策については何等の開示がなされていない。
【００１１】
一方、上記した特許文献２に開示されたブレード洗浄装置付き風車では、この風車を海岸部や洋上に設置したときに海水に含まれる塩分が複数のブレードに付着しても、洗浄液でブレードを洗浄することができるものの、配管だけでなくタンクやポンプの設置が必要であり、且つ、洗浄液を補充するなどの保守も必要であるので、ブレード洗浄装置付き風車及び保守費用が高価になってしまうなどの問題がある。
【００１２】
そこで、複数のブレードを回転軸の外周面に沿って略等角度間隔で取り付けた風車を用いて発電機により発電を行なう風力発電装置において、複数のブレードが海水や雨水などにより水濡れしたときに、洗浄液を用いることなく、複数のブレードに付着した水滴を飛散させることができる風力発電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】
【００１３】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、第１の発明は、複数のブレードを回転軸の外周面に沿って略等角度間隔で取り付けた風車を用いて発電機により発電を行なう風力発電装置において、
前記複数のブレードの近傍に設置され、前記複数のブレードが水濡れしたか否かを検出する水濡れセンサと、
前記水濡れセンサで前記水濡れを検出したときに、振動を発生させて、この振動を前記複数のブレードに加振して該複数のブレードに付着した水滴を飛散させる加振機と、
を備えたことを特徴とする風力発電装置である。
【００１４】
また、第２の発明は、複数のブレードを回転軸の外周面に沿って略等角度間隔で取り付けた風車を用いて発電機により発電を行なう風力発電装置において、
前記複数のブレードが水濡れした場合に対応して設けられ、回転可能に支持した回転軸に固着させた偏心錘の回転により振動を発生させて、この振動を前記複数のブレードに加振して該複数のブレードに付着した水滴を飛散させる加振機と、
前記風車の回転軸と前記発電機の回転軸とを選択的に連結する第１の電磁クラッチと、
前記風車の回転軸と前記加振機の回転軸とを選択的に連結する第２の電磁クラッチと、
前記複数のブレードの近傍に設置され、前記複数のブレードが水濡れしたか否かを検出する水濡れセンサと、
前記水濡れセンサで水濡れなしを検出したときに、前記風車の回転軸と前記発電機の回転軸とを連結するように前記第１の電磁クラッチをＯＮさせ、且つ、前記風車の回転軸と前記加振機の回転軸とを切り離すように前記第２の電磁クラッチをＯＦＦさせ、
一方、前記水濡れセンサで水濡れ有りを検出したときに、前記風車の回転軸と前記発電機の回転軸とを切り離すように前記第１の電磁クラッチをＯＦＦさせ、且つ、前記風車の回転軸と前記加振機の回転軸とを連結するように前記第２の電磁クラッチをＯＮさせる制御部と、
を備えたことを特徴とする風力発電装置である。
【００１５】
また、第３の発明は、複数のブレードを回転軸の外周面に沿って略等角度間隔で取り付けた風車を用いて発電機により発電を行なう風力発電装置において、
前記複数のブレードが水濡れした場合に対応して設けられ、回転可能に支持した回転軸に固着させた偏心錘の回転により振動を発生させて、この振動を前記複数のブレードに加振して該複数のブレードに付着した水滴を飛散させる加振機と、
前記風車の回転軸と前記発電機の回転軸とを選択的に連結する第１の電磁クラッチと、
前記風車の回転軸と前記加振機の回転軸とを選択的に連結する第２の電磁クラッチと、
前記複数のブレードの近傍に設置され、前記複数のブレードが水濡れしたか否かを検出する水濡れセンサと、
前記水濡れセンサで水濡れなしを検出したときに、前記風車の回転軸と前記発電機の回転軸とを連結するように前記第１の電磁クラッチをＯＮさせ、且つ、前記風車の回転軸と前記加振機の回転軸とを切り離すように前記第２の電磁クラッチをＯＦＦさせ、
一方、前記水濡れセンサで水濡れ有りを検出したときに、前記第１の電磁クラッチをＯＮさせ且つ前記第２の電磁クラッチをＯＦＦさせる第１の所定期間と、前記第１の電磁クラッチをＯＦＦさせ且つ前記第２の電磁クラッチをＯＮさせる第２の所定期間とを交互に繰り返すように制御する制御部と、
を備えたことを特徴とする風力発電装置である。
【発明の効果】
【００１６】
上記した第１の発明の風力発電装置によると、複数のブレードを回転軸の外周面に沿って略等角度間隔で取り付けた風車を用いて発電機により発電を行なう際に、複数のブレードが海水や雨水などにより水濡れしたことを水濡れセンサにより検出したときに、加振機からの振動で複数のブレードを加振させて複数のブレードに付着した水滴を飛散させているので、第１の発明の風力発電装置を例えば洋上の浮体上に設置した場合に海水に含まれる塩分によって複数のブレードが腐食するのを防止できると共に、複数のブレードの絶縁耐力の低下も発生せず、更に、雨水などに対しても複数のブレードの耐候性を向上させることができる。
【００１７】
また、上記した第２の発明の風力発電装置によると、複数のブレードを回転軸の外周面に沿って略等角度間隔で取り付けた風車を用いて発電機により発電を行なう際に、複数のブレードが水濡れした場合に対応して設けられた加振機と、風車の回転軸と発電機の回転軸とを選択的に連結する第１の電磁クラッチと、風車の回転軸と加振機の回転軸とを選択的に連結する第２の電磁クラッチと、複数のブレードが水濡れしたか否かを検出する水濡れセンサと、制御部とを備え、とくに、制御部は、水濡れセンサで水濡れなしを検出したときに、風車の回転軸と発電機の回転軸とを連結するように第１の電磁クラッチをＯＮさせ、且つ、風車の回転軸と加振機の回転軸とを切り離すように第２の電磁クラッチをＯＦＦさせ、一方、水濡れセンサで水濡れ有りを検出したときに、風車の回転軸と発電機の回転軸とを切り離すように第１の電磁クラッチをＯＦＦさせ、且つ、風車の回転軸と加振機の回転軸とを連結するように第２の電磁クラッチをＯＮさせているので、水濡れセンサで水濡れなしを検出したときに、風力を受けて複数のブレードの回転により発電機を回転させて電力が得られる一方、水濡れセンサで水濡れ有りを検出したときに、発電機を回転させずに、加振機からの振動で複数のブレードを加振させて複数のブレードに付着した水滴を飛散させているので、第２の発明の風力発電装置を例えば洋上の浮体上に設置した場合に海水に含まれる塩分によって複数のブレードが腐食するのを防止できると共に、複数のブレードの絶縁耐力の低下も発生せず、更に、雨水などに対しても複数のブレードの耐候性を向上させることができる。
【００１８】
また、上記した第３の発明の風力発電装置によると、複数のブレードを回転軸の外周面に沿って略等角度間隔で取り付けた風車を用いて発電機により発電を行なう際に、複数のブレードが水濡れした場合に対応して設けられた加振機と、風車の回転軸と発電機の回転軸とを選択的に連結する第１の電磁クラッチと、風車の回転軸と加振機の回転軸とを選択的に連結する第２の電磁クラッチと、複数のブレードが水濡れしたか否かを検出する水濡れセンサと、制御部とを備え、とくに、制御部は、水濡れセンサで水濡れなしを検出したときに、風車の回転軸と発電機の回転軸とを連結するように第１の電磁クラッチをＯＮさせ、且つ、風車の回転軸と加振機の回転軸とを切り離すように第２の電磁クラッチをＯＦＦさせ、一方、水濡れセンサで水濡れ有りを検出したときに、第１の電磁クラッチをＯＮさせ且つ第２の電磁クラッチをＯＦＦさせる第１の所定期間と、第１の電磁クラッチをＯＦＦさせ且つ第２の電磁クラッチをＯＮさせる第２の所定期間とを交互に繰り返すように制御しているので、水濡れ有りを連続して検出している間に加振機で間欠的に発生させた振動により複数のブレードに付着した海水や雨水などの水滴を飛散させることができる共に、加振機で振動を発生させていないときに発電機で発電できるので発電効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る実施例１の風力発電装置の使用形態を示した外観斜視図である。
【図２】本発明に係る実施例１の風力発電装置の構成を断面して示した構成図である。
【図３】本発明に係る実施例１の風力発電装置において、図１に示した制御部を説明するための図である。
【図４】本発明に係る実施例１の風力発電装置における動作タイミングの一例を説明するための図である。
【図５】本発明に係る実施例１の風力発電装置における動作タイミングの他例を説明するための図である。
【図６】本発明に係る実施例２の風力発電装置の構成を断面して示した構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に本発明に係る風力発電装置の一実施例について図１〜図６を参照して、実施例１，実施例２の順に詳細に説明する。
【００２１】
本発明に係る風力発電装置は、複数のブレードを回転軸の外周面に沿って略等角度間隔で取り付けた風車を用いて発電機により発電を行なう際に、複数のブレードが海水や雨水などにより水濡れしたことを水濡れセンサにより検出したときに、加振機からの振動で複数のブレードを加振させて複数のブレードに付着した水滴を飛散させるように構成されている。
【００２２】
この際、実施例１では、垂直軸型風車を適用した風力発電装置を洋上に浮かせた浮体上に固定設置した例を示し、一方、実施例２では、水平軸型風車を適用した風力発電装置を海岸部に固定設置した例を示して以下説明するが、本発明に係る風力発電装置の設置場所は洋上や海岸部に限られるものでなく、適宜な地上に設置しても良いものである。
【実施例１】
【００２３】
図１及び図２に示した如く、本発明に係る実施例１の風力発電装置１０は、例えば洋上に浮かせた浮体１１上に不図示のボルトなどにより固定設置されており、且つ、装置１０の基台となるフレーム１１に、発電機２０と、制御部３０と、垂直軸型風車４０と、加振機５０と、水濡れセンサ６０とが取り付けられている。
【００２４】
そして、実施例１の風力発電装置１０では、通常時に風力を受けて垂直軸型風車４０を回転させて発電機２０により発電を行なうように構成されているが、水濡れセンサ６０で水濡れを検出したときに水平軸型風車４０のブレード４３に付着した水滴を加振機５０からの振動により飛散するように構成されている。
【００２５】
ここで、実施例１の風力発電装置１０の各構成部材について具体的に説明すると、上記したフレーム１１は、剛性，耐候性，耐食性を有するアルミ合金などを用いて直方枠状に形成されており、底板１１ａと中板１１ｂと天板１１ｃとによって鉛直方向が区画化されている。
【００２６】
そして、フレーム１１の底板１１ａと中板１１ｂとで区切られた内部の底板１１ａ上に発電機２０及び制御部３０並びにバッテリ３５（図３のみ図示）が取り付けられており、且つ、この区間は周囲の各側面が側面板１２で覆われている。
【００２７】
また、フレーム１１の中板１１ｂと天板１１ｃとで区切られた内部に垂直軸型風車４０が取り付けられており、且つ、この区間は周囲の各側面が開口されて風が通り抜けることができるようになっている。
【００２８】
上記した垂直軸型風車４０は、鉛直方向に垂設した垂直回転軸４１の外周面の上下からそれぞれ放射状に延出させた上下のブレード支持アーム４２にブレード４３が垂直回転軸４１の外周面に沿って略等角度間隔で合計４枚取り付けられている。
【００２９】
この際、垂直軸型風車４０の垂直回転軸４１及びブレード支持アーム４２並びにブレード４３は、剛性，耐候性，耐食性を有するアルミ合金などを用いて各部材４１〜４３同士が溶接されている。
【００３０】
また、垂直軸型風車４０の垂直回転軸４１の一端部となる下端部は、フレーム１１の中板１１ｂの上面に取り付けた軸受けホルダ４４内の軸受け４５（図２のみ図示）に嵌合した後に発電機２０側に突出している。そして、発電機２０の回転軸２１と垂直軸型風車４０の垂直回転軸４１の下端部とを選択的に連結するための第１の電磁クラッチ（以下、発電機側電磁クラッチと記す）２２が両回転軸２１，４１に取り付けられている。
【００３１】
また、垂直軸型風車４０の垂直回転軸４１の他端部となる上端部は、フレーム１１の天板１１ｃの下面に取り付けた軸受けホルダ４６（図２のみ図示）内の軸受け４７（図２のみ図示）に嵌合した後に後に下記する加振機５０側に突出している。
【００３２】
上記した加振機５０は、垂直軸型風車４０に設けた複数のブレード４３が海水や雨水などにより水濡れした場合に対応して、フレーム１１の天板１１ｃの上面側に設けられており、この加振機５０で発生させた振動を複数のブレード４３に加振する機能を備えている。
【００３３】
即ち、加振機５０では、略円筒状の軸受けホルダ５１がフレーム１１の天板１１ｃの上面に取り付けられており、且つ、軸受けホルダ５１は内部を凹カップ状に肉抜きした凹カップ部５１ａが形成されていると共に、後述する加振機側電磁クラッチ５６の配線を外部に引き出すための開口部５１ｂが外周の一部に形成されている。
【００３４】
また、軸受けホルダ５１の中心部に嵌め込まれた軸受け５２（図２のみ図示）に回転軸５３が回転自在に嵌合し、且つ、軸受けホルダ５１の外側に突出した回転軸５３の上端部にカラー５４が固着されている。
【００３５】
また、軸受けホルダ５１の凹カップ部５１ａ内で回転軸５３の中間部位にこの回転軸５３の回転に伴って振動を発生させるための偏心錘５５が固着されている。この際、偏心錘５５の回転に伴って発生する振動の大きさは、複数のブレード４３に付着した水滴を振り落すことができるように偏心錘５５の外形サイズが設定されている。
【００３６】
そして、垂直軸型風車４０の垂直回転軸４１の上端部と加振機５０の回転軸５３の下端部とを選択的に連結するための第２の電磁クラッチ（以下、加振機側電磁クラッチと記す）５６が両回転軸４１，５３に取り付けられている。
【００３７】
更に、垂直軸型風車４０に設けた複数のブレード４３が海水や雨水などにより水濡れしたことを検出するための水濡れセンサ６０がフレーム１１の中板１１ｂの外側に取り付けられているが、水濡れセンサ６０は複数のブレード４３の近傍に固定して取り付けることができる場所ならどこでもかまわない。
【００３８】
上記した水濡れセンサ６０は、ここでの図示を省略するものの、一対の検知電極と、これら一対の検知電極間に水滴が介在してリーク電流が流れた場合に所定レベルの水濡れ検出信号を出力する水濡れ検出素子とがケース内に設けられている。
【００３９】
ここで、上記のように構成した本発明に係る実施例１の風力発電装置１０において、図３に示した如く、発電機２０と、発電機側電磁クラッチ２２と、加振機側電磁クラッチ５６と、水濡れセンサ６０とが制御部３０に接続されている。
【００４０】
上記した制御部３０は、水濡れセンサ６０の検出結果に応じて発電機側電磁クラッチ２２及び加振機側電磁クラッチ５６をそれぞれＯＮ／ＯＦＦさせる第１，第２の電子スイッチ３１，３２と、第１，第２の電子スイッチ３１，３２の切り換えタイミングを必要に応じて間欠的に制御するタイマ３３とを有している。
【００４１】
更に、発電機２０で得られた電力はバッテリ３５に充電され、且つ、バッテリ３５に充電した電力を制御部３０に供給していると共に、不図示の海底ケーブル用の通信機などにも供給している。
【００４２】
そして、図３及び図４に示した如く、実施例１における動作タイミングの一例として、制御部３０は、水濡れセンサ６０で検出した水濡れなしの検出信号を受信した場合に、第１の電子スイッチ３１を端子ａ側に切り換えて発電機側電磁クラッチ２２をＯＮさせて、この発電機側電磁クラッチ２２により発電機２０の回転軸２１と垂直軸型風車４０の垂直回転軸４１とを連結することで、風力を受けて複数のブレード４３の回転により発電機２０を回転させて電力を得ていると共に、第２の電子スイッチ３２を端子ｂ側に切り換えて加振機側電磁クラッチ５６をＯＦＦさせて、垂直軸型風車４０の垂直回転軸４１と加振機５０の回転軸５３とを切り離すことで、この回転軸５３に固着した偏心錘５５が回転を停止しているので、発電機２０に偏心錘５５による振動が付加されることはない。
【００４３】
一方、制御部３０は、水濡れセンサ６０で検出した水濡れ有りの検出信号を受信した場合に、上記とは逆に、第１の電子スイッチ３１を端子ｂ側に切り換えて発電機側電磁クラッチ２２をＯＦＦさせて、この発電機側電磁クラッチ２２により発電機２０の回転軸２１と垂直軸型風車４０の垂直回転軸４１とを切り離すことで、複数のブレード４３の回転が垂直回転軸４１を介して発電機２０に伝達できずに発電機２０は回転を停止するが、第２の電子スイッチ３２を端子ａ側に切り換えて加振機側電磁クラッチ５６をＯＮさせて、垂直軸型風車４０の垂直回転軸４１と加振機５０の回転軸５３とを連結することで、複数のブレード４３の回転に伴って垂直回転軸４１を介して加振機５０の回転軸５３が回転し、この回転軸５３に固着した偏心錘５５の回転により振動が発生する。
【００４４】
そして、偏心錘５５の回転で生じた振動により複数のブレード４３に付着した海水や雨水などの水滴を飛散させることができるので、海水に含まれる塩分によって複数のブレード４３が腐食するのを防止できると共に、複数のブレード４３の絶縁耐力の低下も発生せず、更に、雨水などに対しても複数のブレード４３の耐候性を向上させることができる。
【００４５】
この際、水濡れセンサ６０で水濡れ有りを検出したときに、水濡れ有りの期間が長時間に亘る場合に、図４に示した実施例１における一例のタイミング動作では、この水濡れ有りの期間に発電機２０による発電が停止されるので発電効率が悪くなるために、これを解決した実施例１における他例のタイミング動作を図５に示す。
【００４６】
図５に示した如く、実施例１における他例のタイミング動作では、水濡れセンサ６０で水濡れなしと検出したときに図４に示した実施例１における一例のタイミング動作と同じであるが、水濡れセンサ６０で水濡れ有りを検出したときに一例のタイミング動作と異なって、制御部３０は、水濡れ有りを検出した検出開始時点でタイマ３３を作動させる。
【００４７】
そして、水濡れ有り検出開始時点からタイマ３３で計測した予め設定した第１の所定期間Ｈ１までの間は、発電機側電磁クラッチ２２をＯＮさせると共に加振機側電磁クラッチ５６をＯＦＦさせ、この後、第１の所定期間Ｈ１を経過して予め設定した第２の所定期間Ｈ２までの間で、発電機側電磁クラッチ２２をＯＦＦさせると共に加振機側電磁クラッチ５６をＯＮさせ、以下、水濡れ有りを連続して検出している間では第１の所定期間Ｈ１における上記動作と第２の所定期間Ｈ２における上記動作とを交互に繰り返している。
【００４８】
これにより、水濡れ有りを連続して検出している間に加振機５０で間欠的に発生させた振動により複数のブレード４３に付着した海水や雨水などの水滴を飛散させることができる共に、加振機５０で振動を発生させていないときに発電機２０で発電できるので発電効率を向上させることができる。
【実施例２】
【００４９】
図６に示した如く、本発明に係る実施例２の風力発電装置１１０は、例えば海岸部に設置されており、且つ、装置１１０の基台となる支柱１１１に、発電機１２０と、制御部１３０と、水平軸型風車１４０と、加振機１５０と、水濡れセンサ１６０とが取り付けられている。
【００５０】
そして、実施例２の風力発電装置１１０では、通常時に風力を受けて水平軸型風車１４０を回転させて発電機１２０により発電を行なうように構成されているが、水濡れセンサ１６０で水濡れを検出したときに水平軸型風車１４０のブレード１４３に付着した水滴を加振機１５０からの振動により飛散するように構成されている。
【００５１】
ここで、実施例２の風力発電装置１１０の各構成部材について具体的に説明すると、上記した支柱１１１は、剛性，耐候性，耐食性を有するアルミ合金などを用いて底板１１１ａと天板１１１ｂ，１１１ｃとの間の高さが高く形成されており、且つ、天板１１１ｂ，１１１ｃは後述する発電機１２０側と加振機１５０側とに二股に分かれて形成されている。
【００５２】
そして、支柱１１１の一方の天板１１１ｂ上に発電機１２０及び水平軸型風車１４０側の軸受けホルダ１４４が取り付けられていると共に、支柱１１１の底板１１１ａ上に制御部１３０が取り付けられている。
【００５３】
また、支柱１１１の一方の天板１１１ｂと他方の天板１１１ｃとの間に水平軸型風車１４０が取り付けられている。
【００５４】
上記した水平軸型風車１４０は、水平方向に横設した水平回転軸１４１に固着させたカラー１４２からそれぞれ放射状に延出させたブレード１４３が水平回転軸１４１の外周面に沿って略等角度間隔で合計３枚取り付けられている。
【００５５】
この際、水平軸型風車１４０の水平回転軸１４１及びカラー１４２並びにブレード１４３は、剛性，耐候性，耐食性を有するアルミ合金などを用いて各部材１４１〜１４３同士が溶接されている。
【００５６】
また、水平軸型風車１４０の水平回転軸１４１の一端部となる右端部は、支柱１１１の一方の天板１１１ｂ上に取り付けた軸受けホルダ１４４内の軸受け１４５に嵌合した後に発電機１２０側に突出している。そして、発電機１２０の回転軸１２１と水平軸型風車１４０の水平回転軸１４１の右端部とを選択的に連結するための第１の電磁クラッチ（以下、発電機側電磁クラッチと記す）１２２が両回転軸１２１，１４１に取り付けられている。
【００５７】
また、水平軸型風車１４０の水平回転軸１４１の他端部となる左端部は、支柱１１１の他方の天板１１１ｃ上に設けた下記する加振機１５０側に突出している。
【００５８】
上記した加振機１５０は、水平軸型風車１４０に設けた複数のブレード１４３が海水や雨水などにより水濡れした場合に対応して、支柱１１１の他方の天板１１１ｃの上面側に設けられており、この加振機１５０で発生させた振動を複数のブレード１４３に加振する機能を備えている。
【００５９】
即ち、加振機１５０では、軸受けホルダ１５１が支柱１１１の他方の天板１１１ｃ上に取り付けられており、且つ、軸受けホルダ１５１に嵌め込まれた軸受け１５２に水平回転軸１５３が回転自在に嵌合し、且つ、軸受けホルダ１５１の外側に突出した回転軸１５３の左端部にカラー１５４が固着されている。
【００６０】
また、加振機１５０の回転軸１５３の中間部位にこの回転軸１５３の回転に伴って振動を発生させるための偏心錘１５５が固着されている。
【００６１】
そして、水平軸型風車１４０の水平回転軸１４１の左端部と加振機１５０の回転軸１５３の右端部とを選択的に連結するための第２の電磁クラッチ（以下、加振機側電磁クラッチと記す）１５６が両回転軸１４１，１５３に取り付けられている。
【００６２】
更に、水平軸型風車１４０に設けた複数のブレード１４３が海水や雨水などにより水濡れしたことを検出するための水濡れセンサ１６０が支柱１１１の外壁に取り付けられているが、水濡れセンサ１６０は複数のブレード１４３の近傍に固定して取り付けることができる場所ならどこでもかまわない。
【００６３】
ここで、上記のように構成した本発明に係る実施例２の風力発電装置１１０でも、実施例１と同様に、発電機１２０と、発電機側電磁クラッチ１２２と、加振機側電磁クラッチ１５６と、水濡れセンサ１６０とが制御部１３０に接続されている。
【００６４】
そして、実施例１で説明したと同様に、制御部１３０は、水濡れセンサ１６０の検出結果に応じて発電機側電磁クラッチ１２２及び加振機側電磁クラッチ１５６をそれぞれＯＮ／ＯＦＦさせることで、先に図４を用いて説明した一例のタイミング動作、又は、図５を用いて説明した他例のタイミング動作を実施例１と略同様に行なうことができ、且つ、実施例１と略同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００６５】
１０…実施例１の風力発電装置、
１１…フレーム、１１ａ…底板、１１ｂ…中板、１１ｃ…天板、１２…側面板、
２０…発電機、２１…回転軸、２２…第１の電磁クラッチ（発電機側電磁クラッチ）、
３０…制御部、３１，３２…第１，第２の電子スイッチ、３３…タイマ、
３５…バッテリ、
４０…垂直軸型風車、
４１…垂直回転軸、４２…ブレード支持アーム、４３…ブレード、
４４…軸受けホルダ、４５…軸受け、４６…軸受けホルダ、４７…軸受け、
５０…加振機、５１…軸受けホルダ、５１ａ…凹カップ部、５１ｂ…開口部、
５２…軸受け、５３…回転軸、５４…カラー、５５…偏心錘、
５６…第２の電磁クラッチ（加振機側電磁クラッチ）、６０…水濡れセンサ、
１１０…実施例２の風力発電装置、
１１１…支柱、１１１ａ…底板、１１１ｂ…一方の天板、１１１ｃ…他方の天板、
１２０…発電機、１２１…回転軸、
１２２…第１の電磁クラッチ（発電機側電磁クラッチ）、
１３０…制御部、
１４０…水平軸型風車、
１４１…水平回転軸、１４２…カラー、１４３…ブレード、
１４４…軸受けホルダ、１４５…軸受け、
１５０…加振機、１５１…軸受けホルダ、１５２…軸受け、１５３…回転軸、
１５４…カラー、１５５…偏心錘、
１５６…第２の電磁クラッチ（加振機側電磁クラッチ）、１６０…水濡れセンサ、
Ｈ１…第１の所定期間、Ｈ２…第２の所定期間。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のブレードを回転軸の外周面に沿って略等角度間隔で取り付けた風車を用いて発電機により発電を行なう風力発電装置において、
前記複数のブレードの近傍に設置され、前記複数のブレードが水濡れしたか否かを検出する水濡れセンサと、
前記水濡れセンサで前記水濡れを検出したときに、振動を発生させて、この振動を前記複数のブレードに加振して該複数のブレードに付着した水滴を飛散させる加振機と、
を備えたことを特徴とする風力発電装置。
【請求項２】
複数のブレードを回転軸の外周面に沿って略等角度間隔で取り付けた風車を用いて発電機により発電を行なう風力発電装置において、
前記複数のブレードが水濡れした場合に対応して設けられ、回転可能に支持した回転軸に固着させた偏心錘の回転により振動を発生させて、この振動を前記複数のブレードに加振して該複数のブレードに付着した水滴を飛散させる加振機と、
前記風車の回転軸と前記発電機の回転軸とを選択的に連結する第１の電磁クラッチと、
前記風車の回転軸と前記加振機の回転軸とを選択的に連結する第２の電磁クラッチと、
前記複数のブレードの近傍に設置され、前記複数のブレードが水濡れしたか否かを検出する水濡れセンサと、
前記水濡れセンサで水濡れなしを検出したときに、前記風車の回転軸と前記発電機の回転軸とを連結するように前記第１の電磁クラッチをＯＮさせ、且つ、前記風車の回転軸と前記加振機の回転軸とを切り離すように前記第２の電磁クラッチをＯＦＦさせ、
一方、前記水濡れセンサで水濡れ有りを検出したときに、前記風車の回転軸と前記発電機の回転軸とを切り離すように前記第１の電磁クラッチをＯＦＦさせ、且つ、前記風車の回転軸と前記加振機の回転軸とを連結するように前記第２の電磁クラッチをＯＮさせる制御部と、
を備えたことを特徴とする風力発電装置。
【請求項３】
複数のブレードを回転軸の外周面に沿って略等角度間隔で取り付けた風車を用いて発電機により発電を行なう風力発電装置において、
前記複数のブレードが水濡れした場合に対応して設けられ、回転可能に支持した回転軸に固着させた偏心錘の回転により振動を発生させて、この振動を前記複数のブレードに加振して該複数のブレードに付着した水滴を飛散させる加振機と、
前記風車の回転軸と前記発電機の回転軸とを選択的に連結する第１の電磁クラッチと、
前記風車の回転軸と前記加振機の回転軸とを選択的に連結する第２の電磁クラッチと、
前記複数のブレードの近傍に設置され、前記複数のブレードが水濡れしたか否かを検出する水濡れセンサと、
前記水濡れセンサで水濡れなしを検出したときに、前記風車の回転軸と前記発電機の回転軸とを連結するように前記第１の電磁クラッチをＯＮさせ、且つ、前記風車の回転軸と前記加振機の回転軸とを切り離すように前記第２の電磁クラッチをＯＦＦさせ、
一方、前記水濡れセンサで水濡れ有りを検出したときに、前記第１の電磁クラッチをＯＮさせ且つ前記第２の電磁クラッチをＯＦＦさせる第１の所定期間と、前記第１の電磁クラッチをＯＦＦさせ且つ前記第２の電磁クラッチをＯＮさせる第２の所定期間とを交互に繰り返すように制御する制御部と、
を備えたことを特徴とする風力発電装置。
【請求項１】
複数のブレードを回転軸の外周面に沿って略等角度間隔で取り付けた風車を用いて発電機により発電を行なう風力発電装置において、
前記複数のブレードの近傍に設置され、前記複数のブレードが水濡れしたか否かを検出する水濡れセンサと、
前記水濡れセンサで前記水濡れを検出したときに、振動を発生させて、この振動を前記複数のブレードに加振して該複数のブレードに付着した水滴を飛散させる加振機と、
を備えたことを特徴とする風力発電装置。
【請求項２】
複数のブレードを回転軸の外周面に沿って略等角度間隔で取り付けた風車を用いて発電機により発電を行なう風力発電装置において、
前記複数のブレードが水濡れした場合に対応して設けられ、回転可能に支持した回転軸に固着させた偏心錘の回転により振動を発生させて、この振動を前記複数のブレードに加振して該複数のブレードに付着した水滴を飛散させる加振機と、
前記風車の回転軸と前記発電機の回転軸とを選択的に連結する第１の電磁クラッチと、
前記風車の回転軸と前記加振機の回転軸とを選択的に連結する第２の電磁クラッチと、
前記複数のブレードの近傍に設置され、前記複数のブレードが水濡れしたか否かを検出する水濡れセンサと、
前記水濡れセンサで水濡れなしを検出したときに、前記風車の回転軸と前記発電機の回転軸とを連結するように前記第１の電磁クラッチをＯＮさせ、且つ、前記風車の回転軸と前記加振機の回転軸とを切り離すように前記第２の電磁クラッチをＯＦＦさせ、
一方、前記水濡れセンサで水濡れ有りを検出したときに、前記風車の回転軸と前記発電機の回転軸とを切り離すように前記第１の電磁クラッチをＯＦＦさせ、且つ、前記風車の回転軸と前記加振機の回転軸とを連結するように前記第２の電磁クラッチをＯＮさせる制御部と、
を備えたことを特徴とする風力発電装置。
【請求項３】
複数のブレードを回転軸の外周面に沿って略等角度間隔で取り付けた風車を用いて発電機により発電を行なう風力発電装置において、
前記複数のブレードが水濡れした場合に対応して設けられ、回転可能に支持した回転軸に固着させた偏心錘の回転により振動を発生させて、この振動を前記複数のブレードに加振して該複数のブレードに付着した水滴を飛散させる加振機と、
前記風車の回転軸と前記発電機の回転軸とを選択的に連結する第１の電磁クラッチと、
前記風車の回転軸と前記加振機の回転軸とを選択的に連結する第２の電磁クラッチと、
前記複数のブレードの近傍に設置され、前記複数のブレードが水濡れしたか否かを検出する水濡れセンサと、
前記水濡れセンサで水濡れなしを検出したときに、前記風車の回転軸と前記発電機の回転軸とを連結するように前記第１の電磁クラッチをＯＮさせ、且つ、前記風車の回転軸と前記加振機の回転軸とを切り離すように前記第２の電磁クラッチをＯＦＦさせ、
一方、前記水濡れセンサで水濡れ有りを検出したときに、前記第１の電磁クラッチをＯＮさせ且つ前記第２の電磁クラッチをＯＦＦさせる第１の所定期間と、前記第１の電磁クラッチをＯＦＦさせ且つ前記第２の電磁クラッチをＯＮさせる第２の所定期間とを交互に繰り返すように制御する制御部と、
を備えたことを特徴とする風力発電装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−３２８８８（Ｐ２０１１−３２８８８Ａ）
【公開日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１７７８４２（Ｐ２００９−１７７８４２）
【出願日】平成２１年７月３０日（２００９．７．３０）
【出願人】（０００２５０５０２）理想科学工業株式会社 (1,191)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月３０日（２００９．７．３０）
【出願人】（０００２５０５０２）理想科学工業株式会社 (1,191)
【Ｆターム（参考）】
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