JP2011196366A

JP2011196366A - 可変型風車羽を備えた風力発電機

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Publication number: JP2011196366A
Application number: JP2010109012A
Authority: JP
Inventors: In-Nam Lee; イン−ナムイ
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-03-17
Filing date: 2010-05-11
Publication date: 2011-10-06
Anticipated expiration: 2030-05-11
Also published as: EP2366893A3; JP5069333B2; EP2366893B1; DK2366893T3; EP2366893A2

Abstract

【課題】風向の反対方向で風車羽を折り畳み、風向の方向では風車羽を展開することで風車軸の回転力に作用する風車において、その発電効率を向上させ、製作が容易であり、単位面積当たり電力生産量の大きな風力発電機を提供する。
【解決手段】設置台１０と回転軸２０と軸受け２０’とコの字形支持台３０と多数の内側羽取付具４０と支持棒と外側羽取付具５０と支持リング６０と垂直支持棒６０’と風車羽７０と前記風車羽７０が上下に多段でなる群の間の垂直回転軸２０上に設置され、コの字形支持台３０にワイヤ８１で連結される支持具８０と前記設置台１０の中心部の下面に設置される発電手段９０と前記内側羽取付具４０の上部垂直回転軸２０上に上下移動可能に設置され、風車羽７０の変位を固定させる風車羽固定手段と前記垂直回転軸２０の下端部側に設置される固定手段駆動装置とからなる。
【選択図】図３

Description

本発明は風力発電機に係り、より詳しくは風向の反対方向では風車羽が折りたたまれ、風向の方向では風車羽が広がることにより、風向の反対方向で風車羽が受ける空気の抵抗を最小化して発電効率を高めることが可能であり、多数の風車発電機を設置場所にかかわらず容易に設置することができ、狭い空間に多数台の風車発電機を設置することができて単位面積当たり電力生産量の極大化によって産業化することができる可変型風車羽を備えた風力発電機に関する。

一般に、現在使用される発電方法としては、大規模の化石燃料を使用する火力発電、ウラニウムを使用する原子力発電、大規模の淡水設備が必要な水力発電などを挙げることができるが、このような発電方式は大気汚染や温暖化の主犯であるか、処理が困難な放射線廃棄物を発生するか、あるいは大きな環境破壊を引き起こすので、より環境に優しい発電方式が急に要求されている実情である。このような環境に優しい代替発電方式として太陽熱発電、風力発電が一番広く研究されている。このうち、風力を利用する風力発電が一番広く好まれており、４面が海で取り囲まれた我が国では風力発電に対する関心が一層集中されている実情である。

風力発電は大気の密度差によって空気が移動することによって発生する風を用いるもので、従来の風力発電には、図１に示すように、５ｍ以上の高さに柱を固定設置し、柱の上端に二つ以上の羽を備えたプロペラ型ブレードを設置して、プロペラ型ブレードの回転によって電気を発生させる発電機が用いられ、プロペラ型ブレードが回転することによって発電機によって発電され、前記のように作動する多数の風力発電装置で生産された電力を集めて充電体に充電して使用する方式である。しかし、このような従来の風力発電は、風が一定速度以上に維持されるとともに空気の密度が高い場合にプロペラ型ブレードが回転することで風力を動力に変換することができることから、微風が吹いてくる場合には発電が可能でないという問題点があるため、風の方向が一定でない都市地域及び山間地方では効率が落ちるという問題点があるだけでなく、強風などによって易しく破損されるため、維持補修が非経済的であり、その施設費用のために経済性が落ちるという問題点があった。

このような問題点を解決するために開発されたものとして、特許文献１の“風力発電機用プロペラ”が開示されている。

前記特許文献１の“風力発電機用プロペラ”は、図２に示すように、風力発電機用プロペラにおいて、前記プロペラが回転し発電機に接続されて発電を行う主軸１と、前記主軸１に直角に固定され、主軸１を回転させるために主軸１を中心として回転するとともに風向によって軸線４を中心として回動する駆動軸２と、前記駆動軸２の両端に固定され、風の方向によって前記駆動軸２上で回動され、風によって駆動軸２の軸線４を中心として展開されるか折り畳まれる羽板３とからなり、前記主軸１の上端には、前記主軸１に一体に固定されるとともに回転され、前記駆動軸２を回動可能に固定する支持ブラケット５が固定されており、前記支持ブラケット５の側方には水平外向に間隙維持片６が延設されている構成のもので、風向によって一側の羽板３は展開され他側の羽板３は折り畳まれることにより、風の風速が低い微風によっても作動することができるものである。

しかし、前記のような特許文献１の“風力発電機用プロペラ”は、風によって羽板３が展開されるか折り畳まれるものではあるが、羽板３が９０°回動して展開されるか折り畳まれるものであるため、羽板３がうまく展開されるか折り畳まれることができない場合がある欠点があるだけでなく、羽板３が設置された駆動軸２に多数の羽板３を設置することができないため、高効率の発電ができないという問題点があった。

大韓民国実用新案登録第０３４８９９０号明細書

したがって、本発明は前記のような従来の通常の風力発電機で起こるさまざまな欠点及び問題点を解決するためになされたもので、その目的は風速の低い微風によっても作動でき、風向に関係なく作動できて、発電効率が高い可変型風車羽を備えた風力発電機を提供することにある。

本発明の他の目的は、風向の反対方向では風車羽を折り畳み、風向の方向では風車羽を展開することで、風車軸の回転力に作用する抵抗力の最小化によって発電効率を向上させることができる可変型風車羽を備えた風力発電機を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、簡素な構造で製作が容易であるとともに設置場所にかかわらず多様な場所に多数設置することができ、単位面積当たり電力生産量の極大化が可能であって産業化が可能であり、温室ガスなどの公害を生じさせなくて環境に優しく電気を生産する可変型風車羽を備えた風力発電機を提供することにある。

前記のような目的を達成するための本発明による可変型風車羽を備えた風力発電機は、‘＋’字形に地面に立てられ、中心部に垂直回転軸支持台を備える設置台１０と；前記設置台１０の中心部に回転可能に立設される垂直回転軸２０と；前記垂直回転軸２０の上端部が回転可能に挿入される軸受け２０’と；前記軸受け２０’と設置台１０との間に連結固定される‘コ’字形支持台３０と；前記垂直回転軸２０上に上下に一定の間隔で固定設置された多数の内側羽取付具４０と；内側羽取付具４０に一側端部が固定される支持棒４０’と；前記支持棒４０’の外側端部が固定される外側羽取付具５０と；同一水平面上の前記外側羽取付具５０に連結される鋼線でなる支持リング６０と；前記上下外側羽取付具５０が上下多段に群を成し、同一群の外側羽取付具５０同士に上下に連結される鋼線でなる垂直支持棒６０’と；前記内側羽取付具４０と外側羽取付具５０との間ごとに上下多段に設置される風車羽７０と；前記風車羽７０が上下多段に群を成し、群の間の垂直回転軸２０上に設置され、‘コ’字形支持台３０にワイヤ８１で連結される支持具８０と；前記設置台１０の中心部下面に設置される発電手段９０と；前記内側羽取付具４０の上部の垂直回転軸２０上に上下移動可能に設置され、風車羽７０の変位を固定させる風車羽固定手段９０’と；前記垂直回転軸２０の下端部側に設置される固定手段駆動装置１００とから構成されている。

本発明は風速の低い微風によっても作動が可能であり、風向に関係なく作動できて発電効率が高いし、風向の反対方向で風車羽を折り畳み、風向の方向では風車羽を展開することで風車軸の回転力に作用する抵抗力の最小化によって発電効率を向上させることだけではなく、簡素な構造で製作が容易であり、設置場所にかかわらず多様な場所に多数設置して単位面積当たり電力生産量の極大化が可能であって産業化することができ、温室ガスなどの公害を生じさせなくて環境に優しく電気を生産することができる格別の利点がある。

従来の通常の風力発電機の斜視図である。従来の風力発電機用プロペラの斜視図である。本発明による可変型風車羽を備えた風力発電機の斜視図である。時計方向に回転する本発明による風車羽の設置状態を示す斜視図である。反時計方向に回転する本発明による風車羽の設置状態を示す斜視図である。本発明による可変型風車羽を備えた風力発電機の要部分解斜視図である。本発明による内側羽取付具及び移動具のさらに他の一実施例を示す斜視図である。本発明による風車羽の群別内側羽取付具及び移動具の多段配列状態を示す斜視図である。風車羽の回転稼動の際、本発明による固定手段駆動装置を示す斜視図である。風車羽の回転停止の際、本発明による固定手段駆動装置を示す斜視図である。風車羽の回転稼動の際、本発明による風車羽固定手段の作動状態を説明する図である。風車羽の回転停止の際、本発明による風車羽固定手段の作動状態を説明する図である。風車羽の回転稼動の際、本発明による風車羽固定手段の作動状態を示す斜視図である。風車羽の回転停止の際、本発明による風車羽固定手段の作動状態を示す斜視図である。風車羽の回転稼動の際、本発明による風車羽固定手段の作動によって変位された風車羽の状態を示す斜視図である。風車羽の回転停止の際、本発明による風車羽固定手段の作動によって変位された風車羽の状態を示す斜視図である。本発明による可変型風車羽を備えた風力発電機を多数設置した場合に風車羽の間の風流れを示す概略平面図である。

以下、添付図面に基づいて本発明の好適な実施例による可変型風車羽を備えた風力発電機を詳細に説明する。

図３は本発明による可変型風車羽を備えた風力発電機の斜視図、図４ａは時計方向に回転する本発明による風車羽の設置状態を示す斜視図、図４ｂは反時計方向に回転する本発明による風車羽の設置状態を示す斜視図、図５は本発明による可変型風車羽を備えた風力発電機の要部分解斜視図、図６ａは本発明による内側羽取付具及び移動具のさらに他の一実施例を示す斜視図、図６ｂは本発明による風車羽の群別内側羽取付具及び移動具の多段配列状態を示す斜視図、図７ａは風車羽の回転稼動の際の本発明による固定手段駆動装置を示す斜視図、図７ｂは風車羽の回転停止の際の本発明による固定手段駆動装置を示す斜視図、図８ａは風車羽の回転稼動の際の本発明による風車羽固定手段の作動状態を説明する図、図８ｂは風車羽の回転停止の際の本発明による風車羽固定手段の作動状態を説明する図、図９ａは風車羽の回転稼動の際の本発明による風車羽固定手段の作動状態を示す斜視図、図９ｂは風車羽の回転停止の際の本発明による風車羽固定手段の作動状態を示す斜視図、図１０ａは風車羽の回転稼動の際の本発明による風車羽固定手段の作動によって変位された風車羽の状態を示す斜視図、図１０ｂは風車羽の回転停止の際の本発明による風車羽固定手段の作動によって変位された風車羽の状態を示す斜視図、図１１は本発明の可変型風車羽を備えた風力発電機を多数設置した場合に風車羽の間の風流れを示す概略平面図である。

これら図に示すように、本発明による可変型風車羽を備えた風力発電機Ａは、‘＋’字形に地面に立てられ、中心部に垂直回転軸支持台を備える設置台１０と；前記設置台１０の中心部に回転可能に立設される垂直回転軸２０と；前記垂直回転軸２０の上端部が回転可能に挿入される軸受け２０’と；前記軸受け２０’と設置台１０との間に連結固定される‘コ’字形支持台３０と；前記垂直回転軸２０上に上下に一定の間隔で固定設置された多数の内側羽取付具４０と；内側羽取付具４０に一側端部が固定される支持棒４０’と；前記支持棒４０’の外側端部が固定される外側羽取付具５０と；同一水平面上の前記外側羽取付具５０に連結される鋼線でなる支持リング６０と；前記上下外側羽取付具５０が上下多段に群を成し、同一群の外側羽取付具５０同士に上下に連結される鋼線でなる垂直支持棒６０’と；前記内側羽取付具４０と外側羽取付具５０との間ごとに上下多段に設置される風車羽７０と；前記風車羽７０が上下に多段でなる群の間の垂直回転軸２０上に設置され、‘コ’字形支持台３０にワイヤ８１で連結される支持具８０と；前記設置台１０の中心部下面に設置される発電手段９０と；前記内側羽取付具４０の上部の垂直回転軸２０上に上下移動可能に設置され、風車羽７０の変位を固定させる風車羽固定手段９０’と；前記垂直回転軸２０の下端部側に設置される固定手段駆動装置１００とから構成されている。

前記内側羽取付具４０は設置具４０ａと設置具４０ｂに両分され、設置具４０ａと設置具４０ｂはボルト４１によって着脱可能に結合され、内側羽取付具４０には前後左右の４方向に支持棒４０’の一端が水平方向に挿入され、上面から下向きに挿入されるボルト４２によって固定され、前記支持棒４０’と同一平面上の内側羽取付具４０には羽回転軸７１の一端が回転可能に挿入され、前記支持棒４０’と羽回転軸７１の挿入部の下側の内側羽取付具４０には風車羽固定手段９０’の回転軸９６の一端が回転可能に挿入され、前記支持棒４０’の他端は外側羽取付具５０に挿入されて固定され、前記羽回転軸７１と回転軸９６のそれぞれの他端は外側羽取付具５０に回転可能に挿入されている。

前記風車羽７０は、前記支持棒４０’と同一平面上に前記内側羽取付具４０と外側羽取付具５０との間に回転可能に設置される羽回転軸７１と、前記羽回転軸７１に一側辺が固定される羽片７２と、前記羽回転軸７１の中心部に外挿されて、前記羽片７２を非作動の際に水平面に対して４５゜に維持させる羽スプリング７３とから構成されている。

ここで、前記羽片７２は重さの軽くて強度の高い材質で形成することが好ましい。具体的に、透明または不透明強化プラスチック、強化ガラス、非鉄金属、ジュラルミンの中でいずれか１種で形成することが好ましい。

前記内側羽取付具４０は、図５に示すように、設置具４０ａと設置具４０ｂに両分される中央部の切断面が外側面に平行になるように分離された構造と、図６ａに示すように、設置具４０ａ’と設置具４０ｂ’に両分される中央部の切断面が対角線になる構造とに分類される。移動具も、図５に示すように、中央部の切断面が外側面に平行になるように移動具９１ａと移動具９１ｂに分離された構造と、図６ａに示すように、移動具９１ａ’と移動具９１ｂ’とに両分される切断面が対角線になる構造とに分類される。よって、図６ｂに示すように、支持具８０を基準として、その上部に位置する群は切断面が外側面に平行になる群となり、その下部は切断面が対角線になる群となるように交互に設置することにより（支持具８０を基準として、その上部に位置する群は切断面が対角線になる群となり、その下部は切断面が外側面に平行になる群となるように交互に設置することにより）一群に属する風車羽７０の羽片７２の中で、風を垂直に受ける羽片７２に対応する他の一群に属する羽片７２は、風を垂直に受ける羽片７２に比べ、４５°だけさらに回転した状態または４５°だけ回転しなかった状態に位置することになるので、それぞれの群別に見れば、風車羽７０の羽回転軸７１が９０°回転する度に羽片７２が風を垂直に受けることになるが、群全体の場合には羽回転軸７１が４５°回転する度に群の羽片７２が交互に風を垂直に受けることになることにより、効率の高い風力発電が可能になる。

また、前記支持具８０は支持体８０ａと支持体８０ｂとに両分され、支持体８０ａと支持体８０ｂがボルト８２によって着脱可能に結合され、前記支持体８０ａと支持体８０ｂの結合に形成される下面の円形突部８３に支持板が嵌合され、支持板は支持板８４ａと支持板８４ｂに両分され、その一側がヒンジ構造を成し、他側はブラケット８５を介してボルト８６で結合され、支持板８４ａと支持板８４ｂが結合された状態の四角形の角部にはワイヤ８１の一端が固定され、前記ワイヤ８１の他端は前記‘コ’字形支持台３０に連結固定されている。

前記風車羽固定手段９０’は、前記移動具９１ａと移動具９１ｂとに両分され、中央部に垂直回転軸２０が挿入された状態で垂直回転軸上で上下に移動可能になるように移動具９１ａと移動具９１ｂがボルト９２によって着脱可能に結合され、前記移動具９１ａと移動具９１ｂとの間に移動具９１ａと移動具９１ｂを上下に移動させる移動軸９３が挿入固定され、前記移動具９１ａと移動具９１ｂが結合されて成す外側面のそれぞれには直線レバー９４の一端が固定され、前記直線レバー９４の他端には‘Ｌ’字形レバー９５の一端が回転可能に連結され、‘Ｌ’字形レバー９５の他端はスプリング９６ａを備える回転軸９６が挿入され、回転軸９６は内側羽取付具４０に回転可能に挿入されるとともに‘Ｌ’字形レバー９５の他端が位置する内側羽取付具４０には‘Ｌ’字形レバー９５の回転を停止させるストッパーピン９５ａが挿入固定され、前記スプリング９６ａの一端は支持棒４０’に係合固定されるとともに他端は直線レバー９４と‘Ｌ’字形レバー９５の連結部に隣接する‘Ｌ’字形レバー９５上に固定され、前記回転軸９６上には一定の間隔で多数のレバー９７が固定されている。

そして、前記固定手段駆動装置１００は、中心部に垂直回転軸２０が挿入されて垂直回転軸２０上で回転しながら上下に移動する円板１０１と；前記垂直回転軸２０に上下に移動可能に嵌合され、前記円板１０１の下面に上端部が固定され、外周部が螺旋状に形成されてウォームホイールの中心部と螺合される螺旋管１０２と；前記螺旋管１０２に中心部が螺合されるウォームホイール１０３と；前記ウォームホイール１０３の外周面と噛み合うウォーム１０４と；前記ウォーム１０４の軸に連結されるモーター１０５と；前記移動軸９３の下端部に取り付けられるローラー１０６とから構成されている。

前述したように、支持具８０は、支持体８０ａと支持体８０ｂに両分される構造にし、支持板も支持板８４ａと支持板８４ｂに両分される構造にし、風車羽固定手段９０’においても、移動具９１ａと移動具９１ｂまたは移動具９１ａ’と移動具９１ｂ’に両分される構造にするとともに内側羽取付具４０を設置具４０ａと設置具４０ｂまたは設置具４０ａ’と設置具４０ｂ’に両分される構造にすることは、故障の際、該当部分のみを容易に入れ替えて修理することができるようにするためである。

ここで、前記風車羽７０は上下ｎ段で多段に設置し、上下ｎ段の風車羽７０を備える風力発電機Ａを前後左右に水平方向に多数設置し、それぞれの風力発電機Ａの発電手段９０が互いに電気的に連結されることによりそれぞれの発電手段９０の発電力が合わせられるように構成することが発電力を増大させることができるので好ましい。

また、上下ｎ段の風車羽７０を備える風力発電機Ａが前後左右に水平方向に多数設置される場合には、図９に示すように、前後左右の外側に垂直に多数の支柱Ｘを立て、ワイヤＹで前後左右の支柱Ｘと風力発電機Ａのそれぞれの軸受け２０’部分を連結固定しても風力発電機Ａが太陽光を遮断しないから、建築物がある地上、または農土、林野などの上部空間、あるいは海上の養殖場の上部空間にも設置することができるので、設置場所に制限を受けない。

次に、前述したように構成された本発明による可変型風車羽を備えた風力発電機の作用を詳細に説明する。

本発明による風力発電機Ａは、風が吹いてくる方向と対向する風車羽７０は吹いてくる風によって押されて、羽片７２がレバー９７にかかって垂直状態を成したままで風を受けて支持棒４０’を押すことによって、風を受ける羽片７２が羽回転軸７１を介して垂直回転軸２０を回転させることで発電させることになる。

この際、すなわち、垂直回転軸２０が回転するとき、回転して風向に対して垂直面を成す垂直面から９０°回転した羽片７２は羽片７２がさらに回転することによって空気の抵抗力によって水平状態に上げられながら回動して空気の抵抗を受けない状態になって垂直回転軸２０が回転することになり、さらに回転して風向に対して垂直面を成す垂直面から２７０°回転した羽片７２はさらに回転しながら羽スプリング７３によって水平面に対して４５°を維持することになり、この状態でさらに回転すれば、吹いてくる風によってさらに押され、羽片７２がレバー９７にかかって垂直状態になったまま風を垂直に受けて羽回転軸７１を押すことにより垂直回転軸２０が連続して回転して発電することになる。

このような風車羽７０の動作は、風を受ける羽片７２が前後方でレバー９７にかかる構造（図４ａ、図４ｂ参照）になり、１８０°回転した反対側では羽片７２が地面に対して水平面を成すことによって可能になる。

図１１は本発明による可変型風車羽を備えた風力発電機Ａを多数設置した場合、風車羽間の風の流れを示す概略平面図である。

図１１において、矢印Ｐは風が吹いてくる方向を示し、矢印Ｑは風力発電機Ａのそれぞれの回転方向を示すもので、第１列の風力発電機Ａは時計方向に回転し、第２列の風力発電機Ａは反時計方向に回転することになる。また、第３列の風力発電機Ａは時計方向に回転し、第４列の風力発電機Ａは反時計方向に回転することになる。このような方式でそれぞれの列の風力発電機Ａは交互に回転方向が反対になる。

この際、幅広い領域に吹いてくる風は第１列の風力発電機Ａと第２列の風力発電機Ａとの間、第３列の風力発電機Ａと第４列の風力発電機Ａとの間などでは狭い領域を通過しながら風力が高くなるので風力発電機Ａの発電効率が高くなることになる。この場合、風が前後左右あるいは対角線方向に斜めに吹いてくる場合にも風力発電機Ａは２列ずつ対を成し、対を成す列の一列に位置する風力発電機Ａは時計方向に回転し、他の一列に位置する風力発電機Ａは反時計方向に回転しながら発電することになる。

このような風力発電機Ａの回転方向は羽片７２が後方から前方のレバー９７にかかる構造（図４ａ参照）と、羽片７２が前方から後方のレバー９７にかかる構造（図４ｂ参照）を各列によって選択して採用することによって可能になる。すなわち、風車羽７０を図４ａのように構成した風力発電機Ａは時計方向に回転することになり、風車羽７０を図４ｂのように構成した風力発電機Ａは反時計方向に回転することになる。

前述したように風力発電をする本発明による可変型風車羽を備えた風力発電機Ａは、図７ａ、図８ａ、図９ａ、及び図１０ａに示すように、風車羽固定手段９０’が作動しない状態では、レバー９７が垂直下向きになった状態を成して、レバー９７が風を受ける風車羽７０を垂直状態に維持させることで風車羽７０が発電し得る正常状態に作動して発電をすることになる。一方、台風などから風力発電機Ａを保護しようとするかまたは風力発電機Ａの故障、維持、補修などによって必要によって風力発電機Ａの作動を停止させようとする場合、図７ｂに示すように、固定手段駆動装置１００を作動させて、図８ｂ、図９ｂ、及び図１０ｂに示すように、風車羽固定手段９０’の移動軸９３を上方に移動させることになる。すなわち、モーター１０５を順回転させれば、ウォーム１０４とウォームホイール１０３が回転することによって螺旋管１０２が時計方向に回転しながら上昇することになり、円板１０１も時計方向に回転しながら上昇することにより、上昇する円板１０１が移動軸９３を上方に移動させることになる。

これにより、移動軸９３に固定された移動具９１ａ、９１ｂが垂直回転軸２０に沿って上昇して直線レバー９４が上昇することになり、直線レバー９４が‘Ｌ’字形レバー９５を上方に引き上げることになるので、回転軸９６が回転してレバー９７が風車羽７０の羽片７２を押し上げることで、すべての風車羽７０の羽片７２が地面に対して水平状態を維持することになり、風車羽７０の羽片７２が吹いてくる風を受けなくなって（図８ｂ、図９ｂ、及び１０ｂの状態）垂直回転軸２０は回転を停止することになる。この状態で、風力発電機Ａの故障修、維持、補修などを行えば良い。

ここで、前記移動軸９３を上方にまったく移動させて風力発電機Ａの作動を停止させる場合とは異なり、移動軸９３を上方に移動させる程度によって垂直面に対して風車羽７０の羽片７２が成す角度を設定することができるので、台風などが予想される場合、予想される台風の強さによって予め移動軸９３を上方に移動させて固定させておくことで、羽片７２が吹いてくる風の力をすべて受けずに風の一定量を通過させることにより台風から風力発電機Ａを保護することができることになる。

また、上昇した移動軸９３を下降させて復帰させるときには、モーター１０５を逆回転させれば良い。すなわち、モーター１０５を逆回転させれば、ウォーム１０４とウォームホイール１０３が回転することにより螺旋管１０２が反時計方向に回転しながら下降し、円板１０１も反時計方向に回転しながら下降することになる。

これにより移動軸９３も下降することになる。この際、移動軸９３の下降は‘Ｌ’字形レバー９５の端部がストッパーピン９５ａにかかってそれ以上回転することができなくなるまで（レバー９７が垂直下向きになる状態まで）下降することにより、図７ａ、図８ａ、図９ａ、及び図１０ａに示すような状態、つまり風力発電機Ａが正常に発電することができる状態になる。

これまで、本発明を好適な実施例に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範疇内で多様に変形して実施することができるのはいうまでもない。

１０…設置台
２０…垂直回転軸
２０’…軸受け
３０…‘コ’字形支持台
４０…内側羽取付具
４０’…支持棒
４０ａ、４０ｂ、４０ａ’、４０ｂ’…設置具
４１…ボルト
４２…ボルト
５０…外側羽取付具
６０…支持リング
６０’…垂直支持棒
７０…風車羽
７１…羽回転軸
７２…羽片
７３…羽スプリング
８０…支持具
８０ａ、８０ｂ…支持体
８１…ワイヤ
８２…ボルト
８３…円形突部
８４ａ、８４ｂ…支持板
８５…ブラケット
８６…ボルト
９０…発電手段
９０’…風車羽固定手段
９１ａ、９１ｂ、９１ａ’、９１ｂ’…移動具
９２…ボルト
９３…移動軸
９４…直線レバー
９５…‘Ｌ’字形レバー
９５ａ…ストッパーピン
９６…回転軸
９６ａ…スプリング
９７…レバー
１００…固定手段駆動装置
１０１…円板
１０２…螺旋管
１０３…ウォームホイール
１０４…ウォーム
１０５…モーター
１０６…ローラー
Ａ…風力発電機
Ｘ…支柱
Ｙ…ワイヤ

Claims

‘＋’字形に地面に立てられ、中心部に垂直回転軸支持台を備える設置台１０と；
前記設置台１０の中心部に回転可能に立設される垂直回転軸２０と；前記垂直回転軸２０の上端部が回転可能に挿入される軸受け２０’と；
前記軸受け２０’と設置台１０との間に連結固定される‘コ’字形支持台３０と；
前記垂直回転軸２０上に上下に一定の間隔で固定設置された多数の内側羽取付具４０と；
内側羽取付具４０に一側端部が固定される支持棒４０’と；
前記支持棒４０’の外側端部が固定される外側羽取付具５０と；
同一水平面上の前記外側羽取付具５０に連結される鋼線でなる支持リング６０と；
前記上下外側羽取付具５０が上下多段に群を成し、同一群の外側羽取付具５０同士に上下に連結される鋼線でなる垂直支持棒６０’と；
前記内側羽取付具４０と外側羽取付具５０との間ごとに上下多段に設置される風車羽７０と；
前記風車羽７０が上下に多段でなる群の間の垂直回転軸２０上に設置され、‘コ’字形支持台３０にワイヤ８１で連結される支持具８０と；
前記設置台１０の中心部下面に設置される発電手段９０と；
前記内側羽取付具４０の上部の垂直回転軸２０上に上下移動可能に設置され、風車羽７０の変位を固定させる風車羽固定手段９０’と；
前記垂直回転軸２０の下端部側に設置される固定手段駆動装置１００とを含んでなることを特徴とする、可変型風車羽を備えた風力発電機。
前記内側羽取付具４０は設置具４０ａと設置具４０ｂに両分され、設置具４０ａと設置具４０ｂはボルト４１によって着脱可能に結合され、内側羽取付具４０には前後左右の４方向に支持棒４０’の一端が水平方向に挿入され、上面から下向きに挿入されるボルト４２によって固定され、前記支持棒４０’と同一平面上の内側羽取付具４０には羽回転軸７１の一端が回転可能に挿入され、前記支持棒４０’と羽回転軸７１の挿入部の下側の内側羽取付具４０には風車羽固定手段９０’の回転軸９６の一端が回転可能に挿入され、前記支持棒４０’の他端は外側羽取付具５０に挿入されて固定され、前記羽回転軸７１と回転軸９６のそれぞれの他端は外側羽取付具５０に回転可能に挿入されていることを特徴とする、請求項１に記載の可変型風車羽を備えた風力発電機。
前記内側羽取付具４０は、設置具４０ａと設置具４０ｂに両分される中央部の切断面が外側面に平行になるように分離された構造と、設置具４０ａ’と設置具４０ｂ’に両分される中央部の切断面が対角線になる構造とに分類され、上下多段に群を成す風車羽７０の群別にそれぞれ採用されることを特徴とする、請求項２に記載の可変型風車羽を備えた風力発電機。
前記風車羽７０は、前記支持棒４０’と同一平面上に前記内側羽取付具４０と外側羽取付具５０との間に回転可能に設置される羽回転軸７１と、前記羽回転軸７１に一側辺が固定される羽片７２と、前記羽回転軸７１の中心部に外挿されて、前記羽片７２を非作動の際に水平面に対して４５゜に維持させる羽スプリング７３とを含んでなることを特徴とする、請求項１に記載の可変型風車羽を備えた風力発電機。
前記羽片７２は、透明または不透明強化プラスチック、強化ガラス、非鉄金属、ジュラルミンの中でいずれか１種であることを特徴とする、請求項４に記載の可変型風車羽を備えた風力発電機。
前記支持具８０は支持体８０ａと支持体８０ｂとに両分され、支持体８０ａと支持体８０ｂがボルト８２によって着脱可能に結合され、前記支持体８０ａと支持体８０ｂの結合に形成される下面の円形突部８３に支持板が嵌合され、支持板は支持板８４ａと支持板８４ｂに両分され、その一側がヒンジ構造を成し、他側はブラケット８５を介してボルト８６で結合され、支持板８４ａと支持板８４ｂが結合された状態の四角形の角部にはワイヤ８１の一端が固定され、前記ワイヤ８１の他端は前記‘コ’字形支持台３０に連結固定されていることを特徴とする、請求項１に記載の可変型風車羽を備えた風力発電機。
前記風車羽固定手段９０’は、前記移動具９１ａと移動具９１ｂとに両分され、中央部に垂直回転軸２０が挿入された状態で垂直回転軸上で上下に移動可能になるように移動具９１ａと移動具９１ｂがボルト９２によって着脱可能に結合され、前記移動具９１ａと移動具９１ｂとの間に移動具９１ａと移動具９１ｂを上下に移動させる移動軸９３が挿入固定され、前記移動具９１ａと移動具９１ｂが結合されて成す外側面のそれぞれには直線レバー９４の一端が固定され、前記直線レバー９４の他端には‘Ｌ’字形レバー９５の一端が回転可能に連結され、‘Ｌ’字形レバー９５の他端はスプリング９６ａを備える回転軸９６が挿入され、回転軸９６は内側羽取付具４０に回転可能に挿入されるとともに‘Ｌ’字形レバー９５の他端が位置する内側羽取付具４０には‘Ｌ’字形レバー９５の回転を停止させるストッパーピン９５ａが挿入固定され、前記スプリング９６ａの一端は支持棒４０’に係合固定されるとともに他端は直線レバー９４と‘Ｌ’字形レバー９５の連結部に隣接する‘Ｌ’字形レバー９５上に固定され、前記回転軸９６上には一定の間隔で多数のレバー９７が固定されていることを特徴とする、請求項１に記載の可変型風車羽を備えた風力発電機。
前記移動具９１ａと移動具９１ｂは両分される中央部の切断面が外側面に平行になるように分離される構造を成し、切断面が対角線になる構造の移動具９１ａ’と移動具９１ｂ’をさらに備え、上下多段に群を成す風車羽７０の一群には移動具９１ａと移動具９１ｂが採用され、他の一群には移動具９１ａ’と移動具９１ｂ’が採用されることを特徴とする、請求項７に記載の可変型風車羽を備えた風力発電機。
前記固定手段駆動装置１００は、中心部に垂直回転軸２０が挿入されて垂直回転軸２０上で回転しながら上下に移動する円板１０１と；前記垂直回転軸２０に上下に移動可能に嵌合され、前記円板１０１の下面に上端部が固定され、外周部が螺旋状に形成されてウォームホイールの中心部と螺合される螺旋管１０２と；前記螺旋管１０２に中心部が螺合されるウォームホイール１０３と；前記ウォームホイール１０３の外周面と噛み合うウォーム１０４と；前記ウォーム１０４の軸に連結されるモーター１０５と；前記移動軸９３の下端部に取り付けられるローラー１０６とを含んでなることを特徴とする、請求項１に記載の可変型風車羽を備えた風力発電機。
前記風車羽７０は上下ｎ段で多段に設置し、上下ｎ段の風車羽７０を備える風力発電機Ａを前後左右に水平方向に多数設置し、それぞれの風力発電機Ａの発電手段９０が互いに電気的に連結されることによりそれぞれの発電手段９０の発電力が合わせられるように構成されることを特徴とする、請求項１に記載の可変型風車羽を備えた風力発電機。
上下ｎ段の風車羽７０を備える多数の風力発電機Ａは、前後左右に水平方向に多数設置する場合、前後左右の外側に垂直に多数の支柱Ｘを立て、ワイヤＹで前後左右の支柱Ｘと風力発電機Ａのそれぞれの軸受け２０’部分を連結固定したことを特徴とする、請求項１０に記載の可変型風車羽を備えた風力発電機。