JP2005291185A

JP2005291185A - 風力発電装置

Info

Publication number: JP2005291185A
Application number: JP2004111486A
Authority: JP
Inventors: Yukio Suguro; 幸男勝呂; Kentaro Aikawa; 賢太郎相川
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2004-04-05
Filing date: 2004-04-05
Publication date: 2005-10-20

Abstract

【課題】風力発電装置の回転翼を軽量化する
【解決手段】ロータ（６）の回転軸に沿って延長する支持棒（１０）をロータの先端に取り付ける。支持棒（１０）の先端と各翼（８）との間にワイヤなどの支持部材（１２）を張り渡し、翼（８）を風上の向きに引張る。
【選択図】図１

Description

本発明は、風力を電力に変換する装置に関する。

風車は、自然エネルギーから回転動力を生成するために古くから利用され、近
年、風力を電力に変換する風力発電装置が広く利用されている。その風力発電装
置は、風力を回転に変換する風車と、回転を電力に変換する発電機とを備えてい
る。
空気流により揚力を発生可能な翼プロフィルを有し棒状に形成された翼を風車軸の周方向に沿って複数個配置して各翼の上端部及び下端部を風車軸に固着してなる翼構造体を有し、垂直に立設された風車軸に翼構造体を１個あるいは該風車軸の軸方向に沿って複数個取り付けて構成された風車組立体を備えてなる風車装置において、風車組立体を複数組立設して各組立体の上端部を、連結機構を介して連結梁により連結してなることを特徴とする風車装置が知られている（特許文献１参照）。
又、翼全体を上記翼構造体に回転可能として取り付け風の強さに応じて翼を回転させる事で風車の出力を制御する風車も、上記のような風車と同様によく知られている。

特開２００３−１２０５１０号公報

本発明の目的は、風力をより効率的に電力に変換する風力発電装置を提供することである。
本発明の他の目的は、翼が軽量な風力発電装置を提供することである。
本発明のさらに他の目的は、翼根部にかかる荷重を低減する風力発電装置を提供することである。

以下に、［発明を実施するための最良の形態］で使用される番号・符号を括弧付きで用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号・符号は、［特許請求の範囲］の記載と［発明を実施するための最良の形態］との対応関係を分かり易くするために付加されたものであり、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲を解釈するために用いられるべきでない。

本発明による風車（１）は、回転軸を中心に回転する翼（８）と、回転軸に平行な成分を有する張力を翼（８）に与える引張り部材（１２）とを備えている。

本発明による風車（１）は、翼（８）の回転面に垂直な棒状部材（１０）を備えている。引張り部材（１２）は棒状部材（１０）と翼（８）との間に張り渡される。

本発明による風車（１）において、翼（８）は、長手方向に沿って、回転軸に近い根元部（１４）と、長手方向に平行な方向を軸として根元部（１４）に対して回転可能に接続され、さらに引張り部材（１２）に接続された連結部（１２）と、長手方向に平行な方向を軸として連結部（１２）に対して回転可能に接続された先端部（１８）とを備える。

本発明による風車（１）において、根元部（１４）と、先端部（１８）とは同じピッチ角で回転する。すなわち根元部（１４）と先端部（１８）とは相互にピッチ角が同じとなるように固定されており、それらに対して連結部（１２）はピッチ角が可変となるようにベアリングにより支持されている。

本発明による風車（１）において、翼（８）は、引張り部材（１２）に接続され、翼（８）のピッチ角の変化に追従した角度の変化をしない連結部材（１６）を備える。

本発明によれば、風力をより効率的に電力に変換する風力発電装置が提供される。
さらに本発明によれば、翼が軽量な風力発電装置が提供される。
さらに本発明によれば、翼根部にかかる荷重を低減する風力発電装置が提供される。

以下、図面を参照しながら本発明による風車について説明する。図１を参照すると、風車１が示されている。風車１は、地表に建造され鉛直方向に高く聳える支柱２を備えている。風車１はさらに、支柱２に支持され、鉛直方向を回転軸として支柱２に対して回転可能なナセル４を備えている。

ナセル４は、ロータ６を支持している。ナセル４は、ナセル４に対してロータ６が風上を向くように支柱に対する回転を制御している。ロータ６は、ナセル４の後方（ロータ６から遠い側）からナセル４の前方（ロータ６に近い側）にかけて水平よりも上向きの回転軸の周りにナセル４に対して回転可能である。

ロータ６には一本または複数の翼（本図では代表的に３本の翼）８が取り付けられている。翼８は、風力を受けることにより、ロータ６と同軸に回転する。翼８の回転力はナセル４の内部に設置された図示しない発電機によって電力に変換され、図示しない配線により風車２の外部に供給される。

ロータ６には、ロータ６の回転軸に沿う方向に延長する支持棒１０が取り付けられている。支持棒１０の長さは、翼８の長さと同じオーダーであるが設計により変化する。支持棒１０は、ロータ６と同体に回転する。

複数の翼８の各々の根元から長さが７０パーセント程度の位置の取付部９と、支持棒１０の先端付近との間には、ワイヤーなどの支持部材１２が張り渡されている。

図２を参照すると、翼８の取付部９の付近の構造が示されている。翼８は、ロータ６に接続される根元部１４と、根元部１４の先端に接続され取付部９を含む連結部１６と、連結部１６の先端に接続された先端部１８とを備えている。

根元部１４と先端部１８とは、ピッチ角が同時に変化するように制御されることが好ましい。連結部１６は、根元部１４及び先端部１８のピッチ角の変化には追従しない。

以上の構成を備える風車は、以下のように動作する。

風車１に風が吹くと、ナセル４はロータ６がナセル４に対して風上に向くように支柱２に対して水平方向に回転する。翼８は風を受けてロータ６を中心として回転する。支持棒１０及び支持部材１２も、ロータ６を中心として翼８と同じ角速度で回転する。

翼８のピッチ角が変化するように制御される場合、連結部１６はピッチ角が変化しないため、支持部材１２と翼８との結合は、無理に大きい張力がかかったり、逆に支持部材１２が弛むことなく、一定の張力が保たれる。

翼８が風力から受ける荷重の一部は、回転運動に用いられず、翼８を風下の向きに撓ませる。支持部材１２は、翼８を風上の方向に引っ張る張力を発生し、翼８の撓みを抑制する。

支持部材１２が無い風車においては所謂片持ち梁の状態になり風の力を翼８の根元にて支える為に特に大きくかかり、翼の根元付近の材料の厚みが大きく、構造部材を結合するために用いられるボルトの径を大きくする必要がある。支持部材１２を備える風車１においては、翼８の根元にかかっていた力が中間で支えられるために分散され、翼の根元付近の荷重が下がるので、材料を薄く、ボルト径を小さくできるため、翼の軽量化が可能である。そのため、風力を電力に変換する効率が向上することが期待できる。

尚、風車は風というエネルギー順位の一番低いエネルギーを利用するので軽量化が摩擦損失を減らし一番効果的である。したがって本発明を適用することで翼の軽量化が可能となり風車の性能向上に寄与する。

本発明における支持棒１０はロータ６と共に回転したが、支持棒１０は固定され、支持棒１０に対して支持部材１２が翼８の回転面と平行な方向に回転自在であるようにベアリングにより支持されていてもよい。

図１は、風車の構成を示す。図２は、翼の構成を示す。

符号の説明

１…風車
２…支柱
４…ナセル
６…ロータ
８…翼
９…取付部
１０…支持棒
１２…支持部材
１４…根元部
１６…連結部
１８…先端部

Claims

回転軸を中心に回転する翼と、
前記回転軸に平行な成分を有する張力を前記翼に与える引張り部材
とを具備する
風車。
請求項１に記載された風車であって、
さらに、前記翼の回転面に垂直な棒状部材
を具備し、
前記引張り部材は前記棒状部材と前記翼との間に張り渡される
風車。
請求項１または２に記載された風車であって、
前記翼は、長手方向に沿って、
前記回転軸に近い根元部と、
前記長手方向に平行な方向を軸として前記根元部に対して回転可能に接続され、さらに前記引張り部材に接続された連結部と、
前記長手方向に平行な方向を軸として前記連結部に対して回転可能に接続された先端部
とを備える
風車。
請求項３に記載された風車であって、
前記根元部と、前記先端部とは同じピッチ角で回転する
風車。
請求項１または２に記載された風車であって、
前記翼は、前記引張り部材に接続され、前記翼のピッチ角の変化に追従した角度の変化をしない連結部材を備える
風車。