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JPS5948310B2 - Wind energy conversion device - Google Patents
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JPS5948310B2 - Wind energy conversion device - Google Patents

Wind energy conversion device

Info

Publication number
JPS5948310B2
JPS5948310B2 JP54103311A JP10331179A JPS5948310B2 JP S5948310 B2 JPS5948310 B2 JP S5948310B2 JP 54103311 A JP54103311 A JP 54103311A JP 10331179 A JP10331179 A JP 10331179A JP S5948310 B2 JPS5948310 B2 JP S5948310B2
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JP
Japan
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wind
hydraulic pump
support frame
wind turbine
energy
Prior art date
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JP54103311A
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Japanese (ja)
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JPS5591773A (en
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康雄 喜多
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Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
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Publication date
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/72Wind turbines with rotation axis in wind direction

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  • Wind Motors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、風向きによって回動しうるよう支柱フレー
ムに支承された風車によって駆動される容積形油圧ポン
プと、その吐出管路に直列に取り付けた流量制御弁とを
備え、風力エネルギーを液圧エネルギーに、さらには液
圧エネルギーを熱エイ、ルギーに変換する風力エネルギ
ーの変換装置、とくに風車ならびに風車の支持機構の強
風による損傷防止をはかったものに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention includes a positive displacement hydraulic pump driven by a windmill supported on a support frame so as to be able to rotate depending on the direction of the wind, and a flow control valve installed in series in its discharge pipe. The present invention relates to a wind energy conversion device that converts wind energy into hydraulic energy, and furthermore, converts hydraulic energy into thermal energy and energy, and in particular, relates to a wind turbine and a wind turbine support mechanism that are designed to prevent damage caused by strong winds.

風力をエネルギー源として利用することは古くから種々
行なわれており、風車による穀物の粉砕や揚水などの小
規模な利用から、近くは風力発電における大規模な利用
などクリーンエネルギーとしてのその活用分野は将来飛
躍的に拡大して行くことが期待される。
The use of wind power as an energy source has been practiced in a variety of ways for a long time, ranging from small-scale uses such as grain crushing and water pumping using windmills to large-scale use in wind power generation and other clean energy uses. It is expected that it will expand dramatically in the future.

風力の利用はある速さで風車を通過する空気の運動エネ
ルギーの一部を機械的エイ・ルギー即ち°風車の軸を回
そうとする力と軸の回る角速度との積としでとり出す過
程でエネルギー変換することにより行なわれる。
The use of wind power is a process in which a part of the kinetic energy of the air passing through a windmill at a certain speed is extracted as mechanical energy, i.e., the product of the force trying to turn the shaft of the windmill and the angular velocity of the shaft. This is done by converting energy.

この場合エネルギー変換を効率よく行なわねばならない
が、それに先立つ風力エネルギーの捕促を効率よく行う
ために風車は風向によって回動しうるよう支柱に支承さ
れるのが一般である。
In this case, energy conversion must be performed efficiently, and in order to efficiently capture wind energy prior to converting energy, wind turbines are generally supported on supports so that they can rotate depending on the wind direction.

風力の導入手段に使われる風車で問題になるのは風害を
いかにして避けるかということである。
The problem with wind turbines used to introduce wind power is how to avoid wind damage.

まず台風時の破損を避けるために如何にするかであるが
、現在台風の来襲はレーダ観測その他の手段によって事
前に予知することができる。
First of all, what can be done to avoid damage during a typhoon?Currently, it is possible to predict the arrival of a typhoon in advance through radar observation and other means.

したがって台風に対してはその来襲を予報によって判断
し、風車を支柱もろともに倒して風害を避けるのがもつ
とも適当な方法と考えられる。
Therefore, the best way to deal with a typhoon is to judge the arrival of the typhoon based on the forecast, and then knock down the wind turbines along with their supports to avoid wind damage.

台風シーズン外にお・いても強風注意報が出されること
があり、ときには突発的に強風が吹きつけたり、風向が
急変したりすることがある。
Strong wind advisories may be issued even outside of the typhoon season, and sometimes strong winds may suddenly blow or the wind direction may suddenly change.

このような場合には支柱を立てたま・の状態で風害を避
けられる手段を講じておくことが望ましい。
In such cases, it is advisable to take measures to avoid wind damage while the props remain erected.

従来プロペラ形風車に対してこのような強風時の過速度
回転を抑制し風車の損傷を防止する試みが種々なされて
いる。
Conventionally, various attempts have been made to suppress overspeed rotation of propeller-type wind turbines during such strong winds and prevent damage to the wind turbines.

たとえば可変ピッチ式のプロペラ風車においては一定回
転速度具−七の回転に対しては自動的にフエーザリング
状態になるようにしで、プロペラの同転を停止させる手
段や、空気式のブレーキが自動的に作用して一定回転速
度以上の回転にならぬようにする手段がとられでいるが
、これらの手段は複雑な機構を必要とし、経済面がら中
・小規模の風車には適用することができない。
For example, in a variable-pitch propeller wind turbine, when the rotation speed is constant, the phaser is automatically put into a phased state, and there is a means to stop the same rotation of the propeller, and a pneumatic brake is automatically activated. Measures have been taken to prevent wind turbines from rotating above a certain rotational speed, but these methods require complex mechanisms and cannot be applied to medium-sized or small-scale wind turbines due to economic reasons. .

さらに風は常時一定方向に吹くものではなく、とくに強
風が突発的に風向きを変えで吹き付ける場合には、風車
が急旋回し、それによって風車や風車支持機構に損傷を
生ずるおそれが多分にある。
Furthermore, wind does not always blow in a fixed direction, and when particularly strong winds suddenly change direction, there is a high risk that the wind turbine will turn suddenly, causing damage to the wind turbine or the wind turbine support mechanism.

この発明は風車によって油圧ポンプを回転駆動して油を
加圧させ、加圧された圧力油に、油圧回路に直列に組込
んだオリフィスや紋り弁をとおらせることによって積極
的に圧力損失を生ぜしめ、風力エネルギーを液圧エネル
ギーに、さらには液圧エネルギーを熟エネルギーに変換
し、これを熱源として暖房などに利用しようとする中・
小規模の風力エネルギーの変換装置に対して、前記した
強風による風車構成部材の損傷を防止する最適な手段を
提供しようとするものであって、風向によって回動し得
るよう支柱フレーム9に支承された風車1の回転により
風力エネルギーを回転エネルギーとして取り出す機構と
、この機構の回転出力軸によって駆動される容積膨油圧
ポンプ3と、その吐出管路3に直列に取り付けた流量制
御弁22とを備えてなる風力エネルギーの変換装置にお
いて、前記回転取り出し機構を風車1ごと、支柱フレー
ム9の上部に回動自在に係合する回転ホルダ4を介して
支柱フレーム9に支承させるとともに、支柱フレーム9
に固定され、回転ボルダ4に動力伝達機構5,6を介し
で連結された制動用可逆油圧ポンプ8と、この可逆油圧
ポンプ8の油圧回路においで可逆油圧ポンプ8の吐出側
どなるポートL。
This invention uses a windmill to rotationally drive a hydraulic pump to pressurize oil, and causes the pressurized oil to pass through orifices and crest valves built in series in the hydraulic circuit, thereby actively reducing pressure. At present, efforts are being made to convert wind energy into hydraulic energy, and furthermore to convert hydraulic energy into hydraulic energy, which can then be used as a heat source for heating, etc.
This is intended to provide a small-scale wind energy conversion device with an optimal means for preventing damage to the wind turbine components due to the above-mentioned strong winds. A mechanism for extracting wind energy as rotational energy by the rotation of a windmill 1, a positive displacement hydraulic pump 3 driven by a rotational output shaft of this mechanism, and a flow rate control valve 22 connected in series to the discharge pipe 3. In the wind energy conversion device, the rotation extraction mechanism is supported by the support frame 9 together with the wind turbine 1 via a rotary holder 4 that rotatably engages with the upper part of the support frame 9.
A braking reversible hydraulic pump 8 fixed to the rotary boulder 4 and connected to the rotary boulder 4 via power transmission mechanisms 5 and 6, and a port L on the discharge side of the reversible hydraulic pump 8 in the hydraulic circuit of the reversible hydraulic pump 8.

Rと油タンク86との間に介在させたオリフィス85と
からなり、同転ホルダ4の急旋回を制動する制動機構を
支柱フレーム9に設けたことを特徴とする風力エネルギ
ーの変換装置にかかるものである。
A wind energy conversion device comprising an orifice 85 interposed between R and an oil tank 86, and characterized in that a braking mechanism for braking sudden turns of the co-rotating holder 4 is provided on the support frame 9. It is.

以下図面によってこの発明の実施例について説明する。Embodiments of the invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は実施例の風力エネルギーの変換装置の支柱内機
構要部模式断面図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of the main part of the mechanism in the column of the wind energy converter according to the embodiment.

図にお・いて1ば風車、1″は風車軸、1′は駆動傘歯
車、1″′は風車ハウジングである。
In the figure, 1 is a wind turbine, 1'' is a wind turbine shaft, 1' is a drive bevel gear, and 1'' is a wind turbine housing.

風車1が風により回転されるど一体の風車軸1″は風車
ハウジング1″′内で軸受により2個所で支承された状
態で回転し、回転出力軸として駆動傘歯車1′を回転す
る。
When the wind turbine 1 is rotated by the wind, the integral wind turbine shaft 1'' rotates within the wind turbine housing 1'' while being supported at two locations by bearings, and rotates the drive bevel gear 1' as a rotating output shaft.

2は入力軸でその上端部には受動傘歯車2′が固定され
、下端部は容積膨油圧ポンプ3に連結されている。
An input shaft 2 has a passive bevel gear 2' fixed to its upper end, and is connected to a positive displacement hydraulic pump 3 at its lower end.

4は回転ホルダでその内径部(最低2個所)でコロガリ
軸受を介して人力軸2に対し回転自在に挿入され、また
その外径部(最低2個所)でこれまたコロガリ軸受を介
して支柱フレーム9に対して回転自在に嵌込まれている
Reference numeral 4 denotes a rotary holder, which is rotatably inserted into the human power shaft 2 via rolling bearings at its inner diameter (at least 2 locations), and is inserted into the support frame 2 via rolling bearings at its outer diameter (at least 2 locations). 9 so that it can rotate freely.

なおこの回転ホルダ4の上面に支柱4′が固定され、支
柱4′の上部は風車ハウジング1″′を一体に支えてい
る。
A support 4' is fixed to the upper surface of the rotary holder 4, and the upper part of the support 4' integrally supports the wind turbine housing 1''.

即ち回転ホルダ4と風車ハウジング1″′はこの支柱4
′ を中介として相互に一定の関係位置を保持している
In other words, the rotating holder 4 and the wind turbine housing 1'' are attached to this support 4.
′ as an intermediary, and maintain a certain relative position with each other.

人力軸2は上述の軸受類ならびに回転ホルダ4を介して
支柱フレーム9の中心位置にて回転自在に保持されてい
る力へなおその下端部の油圧ポンプ3との結合部近傍に
おいても軸受を介設して支柱フレーム9に対する位置を
保持されている。
The human power shaft 2 is connected to the force that is rotatably held at the center of the support frame 9 via the above-mentioned bearings and rotary holder 4, and also via bearings near the joint with the hydraulic pump 3 at the lower end. The position with respect to the support frame 9 is maintained.

なお・油圧ポンプ3もブラケット等により支柱フレーム
9に位置が固定されている。
Note that the position of the hydraulic pump 3 is also fixed to the support frame 9 using a bracket or the like.

つぎに回転ホルダ4の下端部外用に平歯車5がキー5′
などを用いて一体に固定されていて同転ホルダ4と同調
回転する。
Next, a spur gear 5 is attached to the key 5' for the outside of the lower end of the rotary holder 4.
It is fixed integrally using a screw or the like, and rotates in synchronization with the co-rotating holder 4.

平歯車5に噛合う6はビニオンで、ピニオン6と一体の
ピニオン軸7は軸受を介して支柱フレーム9に回転自在
に支持され、かつその下端部に可逆油圧ポンプ8が結合
されでいる。
A pinion shaft 7 that is integral with the pinion 6 is rotatably supported by a support frame 9 via a bearing, and a reversible hydraulic pump 8 is coupled to the lower end thereof.

この可逆油圧ポンプ8を中心とした回転ホルダ4の回転
制動用油圧回路についでは後述する。
A hydraulic circuit for braking the rotation of the rotary holder 4 centered around the reversible hydraulic pump 8 will be described later.

以上の構成により風圧エネルギーは風車軸1″、駆動傘
歯車1′を経て回転出力として入力軸2に導入され、油
圧ポンプ3を回転駆動する。
With the above configuration, wind pressure energy is introduced into the input shaft 2 as a rotational output through the windmill shaft 1'' and the drive bevel gear 1', and drives the hydraulic pump 3 to rotate.

なお前記実施例とは別に容積膨油圧ポンプ3を風車ハウ
ジング1″′の内部に取付け、風車軸1″と油圧ポンプ
3の駆動軸とを直接連結するようにしでもよい。
In addition, apart from the above embodiment, the positive displacement hydraulic pump 3 may be installed inside the wind turbine housing 1'', and the wind turbine shaft 1'' and the drive shaft of the hydraulic pump 3 may be directly connected.

ただしこの場合には、油圧ポンプ3に対するハウジング
1″′内の吸込管路ならびに吐出管路は回転ホルダ4の
同転中心に対して対称的に配設し、支柱フレーム9の内
部中央に取付けるト下方向の配管とのそれぞれ接続には
回転ホルダ4に取付けた回転形管継手を介しで行うこと
が必要である。
However, in this case, the suction and discharge pipes in the housing 1'' for the hydraulic pump 3 are arranged symmetrically with respect to the center of rotation of the rotary holder 4, and the pipes are attached to the inside center of the support frame 9. Each connection to the downward pipe must be made via a rotary pipe joint mounted on the rotary holder 4.

、また支柱フレーム9の高さが高く、油タンクとの高低
差が大きくなるときは、油の吸込みに不都合を米すこと
となるが、それに対しでは油タンクを密閉構造と−4−
るとともに、油圧ポンプ3の吸込ボーI・近傍の吸込管
路に一定のブースト圧が作用するようにした適当な力1
1圧可撓管を併設して前記吸込管路と接続し、配管系が
クローズトループを構成するようにすればよい。
In addition, if the height of the support frame 9 is high and there is a large difference in height from the oil tank, it will be inconvenient to absorb the oil, but in this case, the oil tank should be of a sealed structure -4-
At the same time, an appropriate force 1 is applied so that a constant boost pressure acts on the suction bow I of the hydraulic pump 3 and the suction pipe in the vicinity.
A 1-pressure flexible pipe may be provided and connected to the suction pipe line so that the piping system forms a closed loop.

第2図は風力エネルギーを熱エネルギーに変換するため
の油圧回路図である。
FIG. 2 is a hydraulic circuit diagram for converting wind energy into thermal energy.

、図において2は風車の出力回転軸、3は容積形油圧ポ
ンプ、21はオリフィス(図示されでいないが円板に小
孔を複数個あけた一種の紋り)、22は圧力補償形流量
制御弁で、21.22はいずれも吐出管路3′ に直列
に設けられでいる。
In the figure, 2 is the output rotating shaft of the wind turbine, 3 is a positive displacement hydraulic pump, 21 is an orifice (not shown, but is a type of crest with multiple small holes in a disk), and 22 is a pressure-compensated flow rate control. The valves 21 and 22 are both installed in series with the discharge line 3'.

23はラジェータ、24は地下鉄の油タンク第1図に不
才実施例の場合)、3″は吸込管路である。
23 is a radiator, 24 is a subway oil tank (in the case of the embodiment shown in FIG. 1), and 3'' is a suction pipe.

油圧ポンプ3で加圧された圧力油がオリフ・イス21を
とおされることによって、王勾油に積極的に圧力損失を
生せしめ、この損失圧力エネルギーが然エネルギ・−に
変換して、油温を上昇させろ。
Pressure oil pressurized by the hydraulic pump 3 passes through the orifice chair 21, actively causing a pressure loss in the oil, and this loss pressure energy is converted into natural energy and the oil is Raise the temperature.

、このようにしで油温のF−昇し、た圧力油は圧力補償
形流量制御弁22の流量設定用の開度がJ−め設定され
た紋りをとお−って下流に流出(7、さらにラシ゛二[
−夕23をとお・す、地Fタンク24(二もと゛る。
In this way, the oil temperature rises to F, and the pressure oil flows out downstream through the opening of the pressure compensating flow control valve 22 set to J. , and furthermore, Rashi 2 [
- Through evening 23, Earth F tank 24 (two bases).

この油圧回路を油が繰返し循環させられることによって
油温は徐べ・に上j、!、 L、ラジエー タ23より
遂次放熱が行われ、暖房に供されるとともに、地Fタン
ク24に戻される9−とによって蓄熱効果かえられるよ
うにさねでいる。
As the oil is repeatedly circulated through this hydraulic circuit, the oil temperature gradually rises. , L, radiator 23 successively radiate heat and serve for heating, and 9- is returned to the ground F tank 24 so that the heat storage effect can be changed.

、この場合、吐出管路3′、吸込管路3゛′および地下
タンク24はいずれも断熱材で被覆(−でお・くことが
好ましい6、なお、前記オリフィスの小孔の大きさを適
当に設定することにより風速が変化してもその風速にお
・はる最適運転条f!I’:z fυt3続けるように
する、I−とが可能で・あり、ラジエー々かL)の放熱
エイ・ルギーと風車かlらとり入れた風力−1−イ、ル
ギーとが平衡−4−る状態で゛定常状態となる5、風速
の弱し佳1が続いたり風速が時どき変動する場合にも地
ド夕ンクの容量を適当に設定することに1こつで安定し
、た暖房蓄熱装置と(7で利用することができる。
In this case, the discharge pipe 3', the suction pipe 3', and the underground tank 24 are all covered with a heat insulating material (preferably -6). Even if the wind speed changes, it is possible to maintain the optimal operating conditions f!・A steady state is reached when the wind power taken in from the wind turbine and the wind turbine is in equilibrium. It can be stabilized by setting the capacity of the tank appropriately, and can be used with a heating heat storage device (7).

すなわ亡1、この実施例ば風カニj・、ルギーを熱エネ
ルギーじ変換し、それを暖1ガに利用土る暖房蓄熱装置
とし7τ構成さねでいる場合に一ついての例である。
In other words, this embodiment is an example of a heating heat storage device that converts wind energy into heat energy and uses it to heat the room, and has a 7τ configuration.

、さて、長期間の運転に対して風車の受ける風害につい
での対策は重要な課題であり、以下実施例について、強
風に対する対応手段を説明する。
, Now, countermeasures against wind damage to wind turbines during long-term operation are an important issue, and measures to deal with strong winds will be described below with reference to embodiments.

予報なしに突発的な強風に直面した際、風車が過大な速
度で回転(−1その構成部材を損壊するようなことがあ
ってはならないので、この発明にも・いては風車の過速
度回転を抑制する手段が施されでいる。
When faced with sudden strong winds without a forecast, the wind turbine should not rotate at excessive speed (-1).Since it must not cause damage to its components, this invention also prevents the wind turbine from rotating at excessive speed. Measures have been taken to suppress this.

。第1図に示すように実施例の風車1は下流形の固定ピ
ッチ式のプロペラ形で、風向によってつねに一風Fにプ
ロペラが位置するようにされており、風速がますにつれ
で、ある範囲までは直線的にその回転速度がl−昇才る
3、シたがってその出力回転軸2によって駆動される容
積形油圧ポンプ3の同転速度も直線的に増大し7、その
回転速度に比例しで吐出量も増すこととなる。
. As shown in Fig. 1, the wind turbine 1 of the embodiment is a downstream fixed pitch propeller type, and the propeller is always positioned at one wind F depending on the wind direction, and as the wind speed increases, up to a certain range. The rotational speed of the positive displacement hydraulic pump 3 which is driven by the output rotational shaft 2 increases linearly 7 and is proportional to the rotational speed. Therefore, the discharge amount will also increase.

ところで、吐出管路3′ に直列に組込んだ1トカ補償
形流量制御弁22は、その流量設定用の紋りの開度を予
め一定流量に設定」−゛ることによって、この弁におい
ては弁の上流あるいは下流に圧力の変動が生じても弁を
とも・る流星はほとんど変らないように設定しうろこと
から、風速がなとえば20m/sまでは風車1は風速に
比例した回転速度でまわされ、20m/sから25m/
s上で゛は風車1は一定の最大許作回転速度でよりきね
る一↓ン)にすることができる。
By the way, the single torque compensation type flow control valve 22 installed in series in the discharge pipe 3' can be adjusted by setting the opening degree of the crest for setting the flow rate to a constant flow rate in advance. Since the setting is such that the meteor that lights the valve will hardly change even if pressure changes upstream or downstream of the valve, the wind turbine 1 will rotate at a rotation speed proportional to the wind speed until the wind speed is, say, 20 m/s. It is rotated from 20m/s to 25m/
On s, the wind turbine 1 can be made to turn at a constant maximum allowable rotation speed.

−4−なわち前記流量制御弁22を風車のオーパスビー
トリミツターとして作動させるよ−)にされているわ
けである1−1風車1のブし−Iベシ翼(ゴ信用する風
速が大きくなると、卸角が大きくなる。
-4- In other words, the flow control valve 22 is operated as an opus bee limiter of the wind turbine. Wholesale angle becomes larger.

二どから、その揚力が増大し、当然風力からえられるブ
i■iべ→I・ルクが増大するが、流ばか前記流星ホl
f71]弁22で゛一定値に制御現さねているため2
0m、’s = 25rn/s間の風速の増a[]間は
そのトルタの増卯分は油圧ポンプ3に利して吐出圧力の
増力[1余裕にむけられ、風車1の回転速度は一定値に
f[4:、持される、−ととなる、さIニー、に風速が
増力11士、る場合には風車1のプロペラ翼は失速し、
是生トル′)はあ+t′)増1Jll Lないので・、
風車1の過速度回転による破損は防止される。
Second, the lift increases, and of course the force obtained from wind power increases, but the meteor hole mentioned above naturally increases.
f71] Valve 22 is not controlling to a constant value, so 2
0 m, 's = 25 rn/s, during the increase in wind speed a [], the increase in the torque is used for the hydraulic pump 3 to increase the discharge pressure [1 margin], and the rotational speed of the wind turbine 1 is constant. If the value of f[4:, held, - is reached, the wind speed increases to 11, then the propeller blades of wind turbine 1 stall,
Korei Toru') haa + t') increase 1Jll Since there is no L...
Damage to the wind turbine 1 due to overspeed rotation is prevented.

さて1.二の発明は急激な風向の変化が起−った場合、
油FEボ:7ブと紋り(7)絹、舖+j、によつ〔旋回
透電に比例したプル一一−ギ作用を1動かせる油圧夕)
バー’−?’r組込/゛シで゛fα険、当り虱屯ので、
旋回・夕・防止」−る手段が講じられでいる点に特徴が
ある) −4−なわち第1目1 + 、1 、t″、i
−いて回転ホルダ4と−・1トの風[1(ハウシング1
″′に保持されでいる風車1は用1向きの方向に合わせ
て人力輔2の固りを旋[[1目”るが−1逆に風車の旋
回と共に回転7トルダ4と一体の平歯車5も入力軸2の
周りに回転し、その回転をピニオン6に伝達する。
Well, 1. In the second invention, when a sudden change in wind direction occurs,
Oil FE cylinder: 7 crests (7) Silk, or +J, (hydraulic type that can move the pull gear action proportional to the rotating current)
Bar'-? 'r Incorporated / ゛ is fα dangerous, so it's a hit, so
It is characterized by the fact that measures have been taken to prevent turning, turning, and preventing) -4- That is, the first eye 1 + , 1 , t'', i
- Rotating holder 4 and -1 wind [1 (housing 1
The windmill 1, which is held at ``'', rotates the mass of the manpower 2 in accordance with the direction of use 1. 5 also rotates around the input shaft 2 and transmits the rotation to the pinion 6.

ピニオン6の回転によりピニオン軸7は同調回転し、下
部の可逆油圧ポンプ8が回転される。
As the pinion 6 rotates, the pinion shaft 7 rotates synchronously, and the lower reversible hydraulic pump 8 is rotated.

第3図は可逆油圧ポンプ8を中心とする回転ホルダの回
転制動機構の油圧回路図である。
FIG. 3 is a hydraulic circuit diagram of a rotary braking mechanism for a rotary holder centered around a reversible hydraulic pump 8. As shown in FIG.

換言すれば風車の旋回速度制動機構とも言える。In other words, it can be said to be a wind turbine turning speed braking mechanism.

図で81.82.83.84は逆止弁、85はオリフィ
ス、86は油タンクである。
In the figure, 81, 82, 83, and 84 are check valves, 85 is an orifice, and 86 is an oil tank.

いま、風車が急な風向の変化によって急旋回されようと
した場合、平歯車5、ピニオン6を経由してピニオン軸
7が時計方向あるいは反時計方向の何れかに急回転した
時、油圧ポンプ8は可逆であるため、ポートRまたはL
の何れかから作用油を吐出する。
Now, when the wind turbine is about to turn suddenly due to a sudden change in wind direction, when the pinion shaft 7 rapidly rotates either clockwise or counterclockwise via the spur gear 5 and pinion 6, the hydraulic pump 8 is reversible, so port R or L
Working oil is discharged from either.

例えばポー1− Rから吐出された作用油は逆止弁81
を通ってオリフィス85に達するが、作用油はオリフィ
ス85で紋られるのでここまでの管路内の作用油の油圧
は急激に上昇し、吐出口Rに対して抵抗となって働きブ
レーキ作用を起す。
For example, the working oil discharged from port 1-R is connected to the check valve 81.
The working oil passes through the pipe and reaches the orifice 85, but since the working oil is squeezed by the orifice 85, the oil pressure of the working oil in the pipe up to this point rises rapidly, acting as resistance against the discharge port R and causing a braking action. .

オリフィス85で紋られて通過した作用油はタンク86
に流入し、逆止弁84を経て、ボー1− Lから可逆油
圧ポンプ8へと管路を矢印方向に環流するが、この油圧
回路によって油圧ダンパとしての機能を発揮し、可逆ポ
ンプ8の回転に制動作用を与え、これによって風車の急
旋回による故障を防止するようにされている。
The working oil that has passed through the orifice 85 is transferred to the tank 86.
The oil flows through the check valve 84 and flows back through the pipeline from the bow 1-L to the reversible hydraulic pump 8 in the direction of the arrow, but this hydraulic circuit functions as a hydraulic damper and prevents the rotation of the reversible pump 8. The wind turbine is designed to provide a braking action to prevent breakdowns caused by sudden turns of the wind turbine.

しかも、この制動機構は、ゆるやかな風向きの変化時の
回動に対しては制動が大きく作用せず、風向に速やかに
風車は正対することができる。
In addition, this braking mechanism does not exert much braking on rotation when the wind direction changes slowly, and the wind turbine can quickly face the wind direction.

以上説明したことによって明らかなとおり、この発明に
かかる風力エネルギーの変換装置においては、可変ピッ
チプロペラや空気作動ブレーキなどの複雑な機構によら
ず、簡単で、はとんど保守を要しない機構によって、急
激な強風の発生による風車の過速度回転を防止すること
ができ、とくに頻度の高い日常の突発的な強風の風向の
変化に際して風車がその支持機構とともに徐ろに風向に
正対するよう方向を変換し、急旋回に伴って生ずる風車
ならびにその支持機構の損傷を防止することができ、長
期間故障なしに運転を行うことができ、とくに中・小規
模の風力エネルギー利用に対して有益である。
As is clear from the above explanation, the wind energy conversion device according to the present invention does not rely on complicated mechanisms such as variable pitch propellers or air-operated brakes, but uses a simple mechanism that requires little maintenance. It is possible to prevent overspeed rotation of the wind turbine due to the sudden occurrence of strong winds, and it is possible to prevent the wind turbine from rotating at excessive speed due to the sudden occurrence of strong winds.In particular, when the wind direction changes in sudden strong winds that frequently occur, the wind turbine, together with its support mechanism, can be gradually oriented to face the wind direction. It is possible to prevent damage to the wind turbine and its support mechanism caused by sudden turns, and it can operate for a long period of time without failure, which is especially useful for medium and small-scale wind energy use. .

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はこの発明の実施例の機構要部の模式断面図、第
2図は風力エネルギーを熱エネルギーに変換するための
油圧回路図、第3図はこの発明の要部を示す回転ホルダ
の回転制動機構の油圧回路図である。 1・・・・・・風車、2・・・・・・出力回転軸、3・
・・・・・容積膨油圧ポンプ、4・・・・・・回転ホル
ダ、8・・・・・・可逆油圧ポンプ、22・・・・・・
圧力補償形流量制御弁。
Fig. 1 is a schematic sectional view of the main parts of the mechanism of an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a hydraulic circuit diagram for converting wind energy into thermal energy, and Fig. 3 is a diagram of a rotary holder showing the main parts of the invention. FIG. 3 is a hydraulic circuit diagram of the rotational braking mechanism. 1... Wind turbine, 2... Output rotating shaft, 3.
...Volume expansion hydraulic pump, 4 ... Rotating holder, 8 ... Reversible hydraulic pump, 22 ...
Pressure compensated flow control valve.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 風向によって回動し得るよう支柱フレームに支承さ
れた風車の回転により風力エイ・ルギーを回転出力とし
て取り出す機構と、この機構の回転出力軸によって駆動
される容積形油圧ポンプと、その吐出管路に直列に取り
付けた流量制御弁とを備えてなる風力エネルギーの変換
装置において、前詫回転取り出し機構を前記風車ごと、
前記支柱フレームの上部に回動自在に係合する円筒状の
回転ホルダを介して支柱フレームに支承させるとともに
、前記支柱フレームに固定され、前記回転ホルダに動力
伝達機構を介して連結された制動用可逆油圧ポンプと、
この可逆油圧ポンプの油圧回路において前記可逆油圧ポ
ンプの吐出側となるポートと油タンクとの間に介在させ
たオリフィスとからなり、前記回転ホルダの息旋回を制
動する制動機構を前記支柱フレームに設けたことを特徴
とする風力エネルギーの変換装置。
1. A mechanism that extracts wind energy as rotational output by rotating a windmill supported on a support frame so that it can rotate depending on the wind direction, a positive displacement hydraulic pump driven by the rotational output shaft of this mechanism, and its discharge pipe. In a wind energy conversion device comprising a flow rate control valve installed in series with a wind turbine, the front rotary extraction mechanism is connected to each of the wind turbines,
A braking device is supported by the support frame via a cylindrical rotation holder that rotatably engages with the upper part of the support frame, and is fixed to the support frame and connected to the rotation holder via a power transmission mechanism. a reversible hydraulic pump;
In the hydraulic circuit of the reversible hydraulic pump, a braking mechanism is provided on the support frame, comprising an orifice interposed between a port on the discharge side of the reversible hydraulic pump and an oil tank, and for braking the rotation of the rotary holder. A wind energy conversion device characterized by:
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