JP3882162B2

JP3882162B2 - 縦軸型風力発電装置

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Publication number: JP3882162B2
Application number: JP2000330668A
Authority: JP
Inventors: 和三郎村井
Original assignee: 村井和三郎
Priority date: 2000-10-30
Filing date: 2000-10-30
Publication date: 2007-02-14
Anticipated expiration: 2020-10-30
Also published as: JP2002130110A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は，縦軸型風力発電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より実用されている風力発電装置は横軸型と縦軸型に区分される。横軸型には高速型のプロペラ型のほか，多翼型などの低速型があり，縦軸型にはダリウス型やサボニウス型がある。現在は横軸型のプロペラ型が最も多く実用されているが，この型は一般に風向に従って方位制御が必要という特徴がある。一方，縦軸型は現在はあまり実用されていないが，構造が簡単であって，破壊に強く，かつ，風向に関係しない即ち方位制御が不要であるという特徴がある。プロペラ型及びダリウス型は揚力利用の高速型であって，現在では最も風力エネルギー捕捉効率が高いとされている，一方，サボニウス型は抗力利用の低速型であって風力エネルギー変換効率が基本的に低いとされている。
【０００３】
この発明はサボニウス型風車又はそのルーツであるＳ字型ロータ風車による風力発電装置の改良に関わる。従来の基本的なサボニウス型風車は，図１に示すように円筒を縦半分に切った形の一対の受風用のバケット２を向かい合わせ，中心軸３よりずらして２枚の円形の端板１の間に取り付けている。順風となる気流Ｆは一対のバケット２の開口側に進入し，一方のバケット２に回転作用を及ぼした後，偏向作用を受け，中心軸３近傍の両バケット２の隙間より他側のバケット２側に流れ，他側のバケット２にも付加的な回転作用を及ぼすものである。なお，Ｓ字型風車は，図面は省略するが，サボニウス型風車の両バケット２の内縁を中心軸３の位置でＳ字状に連結したものである。
【０００４】
サボニウス型又はＳ字型風車は，バケット２の凹面に当たる順風によって大きな回転力を生じるものの，バケット２の凸面に当たる気流は逆風となってバケット２に逆方向の回転力を与えるので，総合的には風力エネルギーを効率よく捕捉できないという欠点がある。
【０００５】
エンジンの出力Ｐは一般に
Ｐ＝ω・Ｔ
の関係にある。特にサボニウス型風車の場合は，
Ｔ＝Ｔｆ−Ｔａ
とすることができる。ここに，ωはロータの角速度，Ｔは回転トルク，Ｔｆは順風トルクすなわちバケットの凹側に作用するトルク，Ｔａは逆風トルクすなわちバケットの凸側に作用するトルクで，Ｔｆ＞Ｔａによって回転力を得ている。
【０００６】
サボニウス型風車は抗力型で低速型の風車であって，角速度ωは小さいが，順風によるトルクＴｆを大きくする一方，逆風によるトルクＴａを小さくすることができれば，前述の欠点が改善され，トルクＴは大きくなって，エネルギーの捕捉効率は上がる。
【０００７】
この問題を改善するために，ガイドベーン付きサボニウス型風車が発表されている。これは，小川武範，田原和之，鈴木計夫の３氏が日本機械学会論文集（Ｂ編）５１巻４７１号（昭和６０―１１）に「サボニウス風車に関する研究（第２報，静止案内羽根をもつ場合）」と題して発表されたものである。
【０００８】
この発表による風車は，図２に示すように，図１の基本的なサボニウス型風車に対して，ロータ４の周囲に複数の軸対称の静止案内羽根（ガイドベーン）５を付加し，静止案内羽根５によって集風，偏向してロータ４に作用する実効風速を高め，さらにディフューザ効果により性能を向上させることが試みられている。
【０００９】
この研究は，構造上のパラメータを種々変化させて行われているが，代表的な試験結果を図３に示す。同図は，風向Ｆに対するバケットの方向Φｓと起動トルク係数Ｃｔの関係を静止案内羽根がある場合とない場合で比較したもので，静止案内羽根の数は８，バケットの数は２，案内羽根の取付角度は３０度の場合である。同図に示すように，起動トルク係数Ｃｔは明らかに静止案内羽根５を使用しないときよりも増加し，静止案内羽根５の効果が表れている。また，いずれの場合とも，起動トルク係数は風向Ｆに対するバケット２の方向Φｓによって変化が大きいことが分かる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は，方位制御が不要であるというサボニウス型風車本来の特徴を生かし，かつ先行技術による静止案内羽根（ガイドベーン）に改良を加え，更に次に挙げる諸課題を解決することである。
【００１１】
課題１．風力は本来密度の小さいエネルギーである。したがって電力変換に際してはできるだけそのエネルギー密度を大きくし，かつ負の作用を制限する必要がある。そのためにガイドベーンによって順風トルクＴｆを強めるよう集風し，同時に逆風トルクＴａを制限して回転トルクの大きいサボニウス型風車を構成することである。
【００１２】
課題２．風速は高度が増すに伴って増加するが，装置占有面積を大きくすることなく，高低各層の風力エネルギーを有効に捕捉することである。プロペラ型風車では高層の風力を利用するには支柱を高くしなけばならないが，それでは低層の風力エネルギーを利用できない。また，プロペラ直径を大きくすると装置占有面積が大きくなるという問題がある。
【００１３】
課題３．風力は元来，時間的な変動の激しいエネルギー源である。ロータと発電機を常時連結している風力発電装置では，発電機が一定の速度で回転中に風速が低下し，ロータの回転速度が低下するとき，ロータが発電機に対してブレーキとなる。故に，その作用を防止する必要がある。
【００１４】
課題４．前述の風力エネルギーの入力変動を平準化して安定した電気的出力を取り出すことである。
【００１５】
課題５．従来の風力発電装置の発電機は，変動の激しい風力エネルギーの利用範囲の最大値に見合う比較的大きい容量のものを備えるているが，この発明では，平準化された風力エネルギーに対応した比較的小さい容量のものとし，発電機の機械損・電気損を少なくし，装置の使用率とエネルギー効率を高め，経済性を高めることである。現在広く実施されているプロペラ型の風力発電装置は，風況の良好な立地点であっても装置の使用率は３０％程度であって，設備容量が十分生かされていない。
【００１６】
すなわち，プロペラ型風力発電装置は一般的に出力を開始する最低風速（カットイン）は３ｍ／ｓ程度，発電機の定格出力を発生する定格風速は１４ｍ／ｓ程度であるが，使用率３０％は平均風速が７〜８ｍ／ｓに対応する。装置はこのように平均的な出力よりもかなり大容量の発電機を装備しているのが常である。また，それに伴って，設備費が高価で発電単価も高くなり，在来型の発電方式と経済的に対抗することが難しい。
【００１７】
課題６．抗力型のサボニウス風車は揚力型のプロペラ風車に比べて回転速度が低いので歯車増速機を使用するのが常識的であるが，運転騒音の一因になるからそれを排除する。
【００１８】
課題７．風向が比較的安定している場合で，複数の装置を設置する場合は風力発電装置群を構成し，装置群全体で集風して，さらに出力を高めることである。
【００１９】
課題８．風力発電装置群を構成する場合は，装置相互の間隔を短縮し，装置占有総面積を少なくすることである。
【００２０】
課題９．抗力型の風車にあって，強風時に入力を制限できる機構とすることである。
【００２１】
課題１０．暴風に際しても破壊されない装置とすることである。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に関わる手段は，鉛直な中心軸をもち，間隔を隔てて同軸かつ平行に保持される上下一対のフレーム端板よりなるフレームにロータ軸を中心軸上に回転自在に装着し，間隔を隔てて同軸に配置された一対の円盤状のロータ端板の間に山型又は円弧状に湾曲した板による複数個のバケットを湾曲方向を揃えてロータ端板の中心軸に対して等しい角度間隔となるように分散して装着されたロータをロータ軸に回転自在に貫挿し，ロータとロータ軸間はロータの一定方向の回転運動をロータ軸の回転運動に伝達するがロータ軸の一定方向の回転運動はロータに伝達しない方向性回転運動伝達機構で連結し，円弧状に湾曲した板で構成され，一端に装着されたガイドベーン軸によってフレーム端板のロータの外側直近部分に等角度間隔に支承される複数のガイドベーンを備え，装置の閉鎖状態ではガイドベーンがロータの外周を遮蔽し，装置の開口状態ではガイドベーンの各々が閉鎖状態より一定の角度まで回動してロータの通風口を開くようにガイドベーンを回動操作するガイドベーン操作機構とによって風車ユニットを構成し，風車ユニットの複数個を同軸に積重ね，それぞれの風車ユニットのロータ軸を連結し，最下段の風車ユニットのフレームを支柱によって基礎上に固定し，連結されたロータ軸の一端と発電機の回転軸の一端とを結合して縦軸型風力発電装置を構成する。
【００２３】
請求項２の発明に関わる手段は，請求項１による縦軸型風力発電装置において，発電機の回転軸の他端にフライホイール側速度調整機とフライホイールとを連結するものである。
【００２４】
請求項３に関わる手段は，請求項１又は２による縦軸型風力発電装置において，風車ユニットの外周にあって，開口状態のガイドベーンの外端に一端が接近し，開口状態のガイドベーンを延長する方向に板状の補助ガイドベーンをフレーム端板に装着するものである。
【００２５】
請求項４記載の発明に関わる手段は，請求項２による縦軸型風力発電装置において，連結されたロータ軸の一端と発電機の回転軸の一端との間にも発電機側速度調整機を挿入するものである。
【００２６】
請求項５に関わる手段は，請求項１又は３による縦軸型風力発電装置の複数基を時間的持続性の最も強い風向に対向して一列に相互に若干の間隔を隔てて配列して風力発電装置群を構成し，縦軸型風力発電装置相互間に装置間ガイドベーンを設けるものである。
【００２７】
この発明による作用及び効果は次のとおりである。
【００２８】
効果１．ガイドベーンによって順風が流通する開口面積を大きくするとともに集風して実効風速を高めて風力のエネルギー密度を高め，効果的に順風トルクＴｆを増強するとともに，逆風の流通路を遮蔽して逆風トルクＴａを制限し，両者あいまって回転トルクの大きいサボニウス型風車を構成することができる。
【００２９】
効果２．各風車ユニットに，補助ガイドベーンを付加した場合は，集風効果がさらに高まり，若干の経済的負担増でさらに電気的出力を大きくすることができる。
【００３０】
効果３．複数の風車ユニットを同軸に積み重ねて高層構造とし，それぞれのロータ軸を連結して，低層より高層に至る風力を捕捉するようにすることによって，プロペラ型風力発電装置に比較して小さい装置占有面積で大きい出力を得ることができる。同軸の風車ユニット数は，設備規模に応じて２個を越えて多数であってもよい。
【００３１】
効果４．高層構造とした場合，上層と下層では風速が異なるが，それぞれの風車ユニットのロータとロータ軸は固着されておらず，爪と爪車の組み合わせのように方向性回転運動連結機構で結合されているので，風速が弱く，トルクの小さい下層の風車ユニットのロータが，風速が強く，トルクの大きい上層の風車ユニットのロータに対してブレーキになることがなく，各層の風速に応じた動力を電力に変換することができる。即ち，高低位置で風速が相違するという気象特性に適切にマッチングしている。
また，強風時に風力の入力が過大になれば，風車ユニットを部分的に閉鎖して運転を停止し，他の風車ユニットだけで運転して入力の調整ができる。さらに，任意の風車ユニットのロータが点検又は故障等で停止中であっても，他の風車ユニットは運転できる。
【００３２】
効果５．発電機運転中に風速が弱まってロータの回転速度が低下しつつあるとき，ロータと発電機が機械的に結合されていると，ロータがブレーキになって発電機の回転エネルギーを奪うが，本発明では，ロータとロータ軸が前述の方向性回転運動伝達機構で連結されているので，その場合にロータがブレーキになることなく，発電機は慣性で回転を持続することができる。特にこの発明では，発電機にフライホイールが連結されているので，風速が弱まったときでも動力がフライホイールより供給されて発電機の運転を積極的に継続するものであり，その時にロータがブレーキにならないようにしている。
【００３３】
効果６．風速が強くて電気出力の所要分又は発電機定格値の１００％相当分を取り出してもなお動力が過剰である場合に，過剰分をフライホイールに機械的エネルギーとして一時的に蓄積し，風速が弱まったときにそれを電力に変換するので，出力の平準化が図れ，装置の使用率が向上する。
【００３４】
効果７．発電機にフライホイールを連結すると，風力エネルギーは電気エネルギーに変換する前の機械エネルギーの段階で平準化されるので，発電機の容量はこの平準化された値，すなわち通常取り出せる出力の平均値程度の比較的小さい値に設計して，装置の使用率を高め，同時に発電機の機械損・電気損を軽減してエネルギー効率を高め，さらに装置の経済性を高めることができる。
【００３５】
参考までに，プロペラ型風力発電装置は，設備の使用率は高くても３０％程度で低い。また，エネルギーを発電機で電力に変換した後，インバータで交流変換するものがあるが，その場合でも，発電機は定格風速に相当する容量のものが必要であり，発電機の機械損・電気損を軽減することができない。
【００３６】
効果８．発電機にフライホイールを連結しているので，風速の急変に対して発電機の速度が急変することはない。
【００３７】
効果９．フライホイールにはその前段に専用の速度調整機が付属しているので，フライホイール回転体の慣性モーメントは一定であっても回転速度の調整によって貯蔵回転エネルギーの大きさが調整できる慣性エネルギー可調整型のフライホイールを提供する。また，フライホイールがエネルギーを放出するときも発電機の回転速度に整合するように調節することができる。
フライホイールと発電機を一体に結合している場合は，回転系の回転モーメントが過大になり，風力が弱いときに始動困難になる。また，フライホイールの慣性エネルギーを発電機に入力するときは，発電機の速度を一定に保つことができない。
【００３８】
なお，回転エネルギーの大きさは，慣性モーメントをＩ，角速度をωとすると（Ｉω²／２）である。本発明のフライホイールは，Ｉを固定値とし，ωを可変としている。
【００３９】
効果１０．フライホイールに慣性エネルギーが適宜与えられた後，風力が低下した時点で，発電機は風車とフライホイールの両側からエネルギーの供給を受けて運転することがある。この運転モードではフライホイールの回転速度は徐々に低下し，風車のトルクは風任せで変動するので，発電機が両者の出力に応じて入力され，安定な回転速度を保つためには，フライホイールの回転速度と風車の回転速度をそれぞれ独立的に制御する必要がある。発電機側速度調整機はこの目的で設置される。
【００４０】
効果１１．本発明の方式は発電機やフライホイールを収容するナセルが風の流通路内に配置されていないため，ナセル直径を大きくし，発電機を直径の大きい超多極機（たとえば１２０ないし１８０極程度のもの）として速度調整機による増速率を小さくするか，もしくは省略することが可能である。同時にフライホイールも直径を大きくして慣性モーメントの大きいものを得ることが容易である。
【００４１】
なお，風向とロータ回転軸と発電機回転軸が同方向である一般的なプロペラ型風力発電装置では，直径の大きい超多極機を設置すると通風が阻害されるので限界がある。
【００４２】
効果１２．本発明のサボニウス型風車は低速型であるが，ガイドベーンによってロータに作用する実効風速を高めるとともに，ロータの実効半径を小さくして回転速度を高めることができる。したがって，発電機を同期発電機として１２０極を超えるほどの超多極型とすれば，交流出力は低風速時でも１０Ｈｚ程度の周波数が得られ，インバータによって商用周波にして系統に接続することができるので，ロータと発電機の間に歯車増速機を設置する必要がなく，ギアレスで騒音の低い装置とすることができる。
【００４３】
効果１３．風力発電装置を複数基設置する場合で風向が比較的安定している場合は，装置を最も時間的持続性の最も強い風向に対向して一列に相互に若干の間隔を隔てて配列して風力発電装置群を構成し，装置相互間の間隙には装置間ガイドベーンを設けることによって装置外を通過する気流も積極的に集風して出力を高めることができる。
【００４４】
効果１４．装置群を構成するときは，風力発電装置相互の中心間隔を装置直径の１．５倍以下の程度に短縮できるので，装置占有総面積を少なくすることができる。
【００４５】
なお，現在広く実用されているプロペラ型風車発電装置では，乱流による出力低下を防止するために装置中心間隔をプロペラ直径の３倍以上としている。
【００４６】
効果１５．強風時に発電機が定格出力を発生し，かつ，フライホイールが回転エネルギーの計画最大値を蓄積してもなお風力が過剰である場合は，適当数の風車ユニットをガイドベーンによって閉鎖し，入力を制限することができる。
【００４７】
効果１６．装置を破壊する恐れがある暴風時には，全風車ユニットのガイドベーンを閉鎖し，風をロータの外周に逃がして入力を完全に阻止し，ロータを破壊から防止することができる。
効果１７．本願の複数の風車ユニットの動力の合成は，連結されたロータ軸一軸に集約されるというきわめて簡素な構造である。
効果１８．複数の風車ユニットはそれぞれ同一構造で，製造・在庫が合理化で
きる。
【００４８】
その他の一般的な効果としては，通常のサボニウス型風車はバケット数が２であるが，この発明の実施形態ではこれを６とし，風向に対するロータの位置によるトルク変動を少なくしている。
【００４９】
また，ロータを後述する分割シフトバケット型とする場合には，トルク変動を更に少なくすることができる。
【００５０】
また，従来のプロペラ型風力発電装置では，タワーによって風の流れが阻害されるタワーシャドウ現象がおきるが，本発明では関係がない。
【００５１】
また，発電装置の最大高さが６０ｍを超過する場合には，航空法による航空障害灯を設置しなければならないが，従来のプロペラ式風力発電装置では専用の塔を設けてその先端に障害灯を設置していた。しかしこの発明では風力発電装置自体に障害灯を設置することができる。
【００５２】
更に，本発明の風力発電装置は，電気要素が装置下部にあり，フレームなどの上部及び外周部分は接地が容易な金属製とするのが常識的であり，雷害対策は万全であるという特徴も具備している。
【００５３】
【発明の実施の形態】
図４はこの発明の縦軸型風力発電装置の基本構造の側面図で，風車ユニットが単一の場合である。図５及び図６は風車ユニットの断面平面図で，図５はガイドベーンの開口状態を，図６はその閉鎖状態を示す。図４に明示されている線Ｚ−Ｚは，この装置の鉛直中心軸で，以下に説明するようにロータなど多くの主要な部材の回転中心となっている。
【００５４】
これらの諸図において，１０はフレームで，同心で平行な上下一対の円盤状のフレーム端板１１Ａ，１１Ｂと，その間隔を固定する６本のスペーサ１２で構成されている。フレーム１０は支柱１３によって支持され基礎１４に固定されている。
【００５５】
１５は諸軸の軸受けで，後述するロータ軸２３を軸支するもののほか，発電機やフライホイールを軸支するもので多数が使用されている。１６は天板で，雨滴を防ぐものである。
【００５６】
２０はロータで，同軸上で平行な上下一対の円盤状のロータ端板２１Ａ，２１Ｂと，両ロータ端板相互間に固定された６個のバケット２２より構成されている。バケット２２は，図５及び図６に示すように山型又は円弧状に湾曲した板材で，一端をロータ端板２１Ａ，２１Ｂの外周にほぼ一致させて，他端は同心の小円ｒ上に位置するよう等角度間隔で，かつ湾曲方向を揃えて配列されている。２３はロータ軸で，軸受け１５によってフレーム１０に軸支され，ロータ軸２３は上下一対のロータ受け２４を介してロータ２０を中心軸Ｚ−Ｚに同心で軸支している。ロータ２０の回転方向はバケット２２の湾曲方向によって定まり，図５に示す矢印Ｒの方向である。
【００５７】
２５は一対の爪で，下側のロータ端板２１Ｂに回転自在に軸支され，ロータ軸２３に固定された爪車２６に対峙し，ロータ２０の矢印Ｒ方向の回転をロータ軸２３に伝えるが，ロータ軸２３の同方向の回転はロータ２０には伝えない方向性回転運動伝達機構となっている。爪２５と爪車２６の関係は図４の側面図のほか，図７にロータ２０の側より見た平面図で示されている。すなわち，一対の爪２５は，ばね２５Ａで押圧されて爪車２６の歯に係合している。ロータ軸２３の回転方向もロータ２０と同じく矢印Ｒの方向で，逆回転はしない。
【００５８】
２７はガイドベーンで，バケット２２と同数の６個有り，円弧状に湾曲した板で，フレーム端板１１Ａ，１１Ｂによって軸支されたガイドベーン軸２７Ａに固定されている。ガイドベーン２７はガイドベーン軸２７Ａを中心に回動する。その回動範囲は図５の状態より図６の状態までで，図５の位置で通風口の開口状態，図６の位置で通風口の閉鎖状態となる。図６の閉鎖状態では，６枚のガイドベーン２７は集合して円を形成する。２７Ｂはガイドベーン２７の補強板で，ガイドベーン２７の上下両端に接合されている。
【００５９】
２７Ｃ及び２７Ｄはガイドベーン操作板で６本のガイドベーン軸２７Ａがそれぞれ下側のフレーム端板１１Ｂの下部に突出した部分に一端が固着されている。ガイドベーン操作板２７Ｃ及び２７Ｄはともに三角形状のリンクで，１個のガイドベーン操作板２７Ｃだけは外周がギアになっている。隣接するガイドベーン操作板２７Ｃ，２７Ｄはそれぞれの隣接リンク点相互間をガイドベーン操作リンク２７Ｅで全体が環状になるように連結されている。ガイドベーン操作板２７Ｃはウオーム２８Ａを装着したガイドベーン操作モータ２８で操作される。すなわち，ガイドベーン操作モータ２８の正逆転によって，ガイドベーン操作板２７Ｃ，２７Ｄが揺動し，ガイドベーン２７を図５と図６の状態の間の開閉をする。
【００６０】
なお，以上のガイドベーン操作機構は電動方式のものについて説明したが，油圧式又は空圧式としてもよい。また，ガイドベーン２７の全数をガイドベーン操作リンク２７Ｅで連結して一括して操作する代わりに，図は省略するが，ガイドベーン２７を複数のグループに分割してそれぞれのグループごとにガイドベーン操作リンク２７Ｅで結合し，それぞれのグループをガイドベーン操作モータ２８で個別に操作することもできる。
【００６１】
２９は補助ガイドベーンで，図５に示すようにガイドベーン２７の開口状態でおおむねその延長線上に位置し，フレーム端板１１Ａ，１１Ｂに固定されている。
【００６２】
ガイドベーン２７及び補助ガイドベーン２９を含むフレーム１０とロータ２０とロータ軸２３との集合体を風車ユニット３０と定義する。
【００６３】
４０はナセルで，下側のフレーム端板１１Ｂに取り付けられ，下方に延びるナセルカバー４０Ａが次に述べる発電機等の機械・電気系の諸部材を収容している。
【００６４】
ナセル４０内の機構を上より順に説明する。４１は歯車増速機で必要に応じて設けられるものである。以下にその詳細を説明する。４１Ａ及び４１Ｂは一対の第一歯車で，第一中間軸４１Ｃを経て一対の第二歯車４１Ｄ及び４１Ｅに連結され，さらに第二中間軸４１Ｆに連結されている。歯車増速機４１は風車ユニット３０のロータ軸２３の回転運動を増速して第二中間軸４１Ｆに伝達する。第一中間軸４１Ｃは中心軸Ｚ−Ｚよりシフトした位置にあるが，第二中間軸４１Ｆは中心軸Ｚ−Ｚ上に戻っている。
【００６５】
４２は発電機側速度調整機で，これも必要に応じて設けられる。以下にその詳細を説明する。図８及び図９は発電機側速度調整機の平面図で，それぞれニュートラル状態及び最大増速状態又は最大減速状態を表している。発電機側速度調整機４２は，一対の半円形断面の溝をもつ上側ディスク４２Ａと下側ディスク４２Ｂと，中間子４３とより構成されている。両ディスク４２Ａ，４２Ｂは同心であり，細隙４２Ｃを隔てて対向配置され，上側ディスク４２Ａは上方より加圧ばね４２Ｄで下方に押圧されている。両ディスク４２Ａ，４２Ｂの半円形の溝は対向して円を構成する。
【００６６】
中間子４３は図８及び図９にて示されるように中心軸Ｚ−Ｚの周辺に対称に４組配置され，それぞれの中間子４３はゴムタイヤで構成されるリム４３Ａと
，ハブ４３Ｂとよりなり，中間子支持枠４３Ｃに回転可能に支持されている。中間子支持枠４３Ｃには中間子操作軸４３Ｄが中間子４３の幅の中心上で回転中心軸と直交する方向に両側に延びている。中間子操作軸４３Ｄはそれぞれ２個の中間子支持台４３Ｅによって支持され，両端に傘歯車４３Ｆを装着し，隣接する中間子４３の傘歯車４３Ｆと結合して全体的に正方形に環状結合される。
【００６７】
４組の中間子４３の内の一組には延長中間子操作軸４３Ｇがナセルカバー４０Ａの外側に導出され，先端にウオームギア４３Ｈを備えて中間子操作モータ４３Ｊで操作される。
【００６８】
発電機側速度調整機４２の動作は，中間子操作モータ４３Ｊ及びウオームギア４３Ｈの回転により４組の中間子４３がいっせいに中心軸Ｚ−Ｚに関して対称に回動する。図４に示されている目盛「Ｎ」の位置では，中間子４３と上側ディスク４２Ａ及び下側ディスク４２Ｂとの接触点は中心軸Ｚ−Ｚより等距離であり，発電機側速度調整機４２は増速も減速もしないニュートラル状態で，単に動力を伝達するだけである。
【００６９】
中間子４３が図４に示すように目盛「Ａ」方向に回動すると，中間子４３と上側ディスク４２Ａとの接触点は中心軸Ｚ−Ｚより遠ざかり，下側ディスク４２Ｂとの接触点は中心軸Ｚ−Ｚに接近するので下側ディスク４２Ｂは増速される。逆に，中間子４３が目盛「Ｄ」方向に回動すると下側ディスク４２Ｂは減速される。
【００７０】
リム４３Ａは，ゴムタイヤの代わりに磁気を帯びたゴム輪又は永久磁石とし，上側及び下側ディスク４２Ａ及び４２Ｂは磁性体としてもよい。強力な永久磁石を使用する場合は，加圧ばね４２Ｄを省略し，さらに，上側及び下側ディスク４２Ａ，４２Ｂと中間子４３の間は僅かなギャップを保って非接触とすることができる。この方法は速度調整機の摩擦損を減じるという特長をもつ。
【００７１】
下側ディスク４２Ｂには第三中間軸４２Ｅが接続され，さらに第一クラッチ４５を経て発電機（記号「Ｇ」）４６の回転軸の上側の一端４６Ａに接続されている。発電機４６は，誘導発電機又は同期発電機の何れであってもよい。４６Ｂは発電機ロータ，４６Ｃは発電機ステータである。
【００７２】
４６Ｄは発電機４６の回転軸の下側の他端で，第二クラッチ４７が接続され，更に第四中間軸４８を経てフライホイール側速度調整機４９が接続されている。フライホイール側速度調整機４９の構造は，上側ディスク４９Ａ，下側ディスク４９Ｂ及び中間子５０が主要な構成要素であり，その構造及び動作は発電機側速度調整機４２と全く同様で，発電機側速度調整機と同様に目盛「Ｎ」がニュートラル位置，目盛「Ａ」が増速方向，目盛「Ｄ」が減速方向である。
【００７３】
フライホイール側速度調整機４９の下側ディスク４９Ｂにはフライホイール軸５１及びフライホイール５２が接続されている。発電機ロータ４６Ｂの回転運動はフライホイール側速度調整機４９で増減速してフライホイール５２に伝達する。
【００７４】
なお，以上に述べたフライホイール側速度調整機４９とフライホイール５２は一組の組合せの場合について説明したが，これを二組以上のタンデムとし，フライホイールの容量増しと制御性の向上を図ることができる。
【００７５】
Ｓ１乃至Ｓ６は，６個の回転速度センサーで，Ｓ１はロータ２０，Ｓ２はロータ軸２３，Ｓ３は第三中間軸４２Ｅ，Ｓ４は発電機ロータ４６Ｂ，Ｓ５は第四中間軸４８，Ｓ６はフライホイール５２の回転速度をそれぞれ検出している。
【００７６】
以上に述べた歯車増速機４１からフライホイール５２までの諸部材と回転速度センサーＳ２乃至Ｓ６とがナセルカバー４０Ａ内に収納されて，ナセル４０を構成している。
【００７７】
発電機４６の出力はスイッチＳを経て商用周波電力系統（記号Ｌ）５５に接続されている。
【００７８】
次に以上に述べた風力発電装置の基本動作を説明する。通風路の開口状態である図５において左側を風上とし，気流を矢印Ｆ１ないしＦ７とする。気流Ｆ１は補助ガイドベーン２９に衝突し，矢印Ｆ１Ａで示すように一部は装置内に，他は装置外に流れる。気流Ｆ２及びＦ３はガイドベーン２７に衝突し，Ｆ１Ａの一部と合体して気流Ｆ８となってバケット２２の凹面に作用し，ロータ２０を回転させる。気流Ｆ４，Ｆ５，Ｆ６はＦ９に集合してバケット２２の凹面に作用しロータ２０を回転させる主力となる。気流Ｆ７は補助ガイドベーン２９に衝突し，矢印Ｆ７Ａで示すように一部は装置内に進行して気流Ｆ１０となり，同様にロータ２０を回転させ，残部は装置外に流れる。ロータ２０は風向に関係なく矢印「Ｒ」の方向に回転する。
【００７９】
ロータ２０を回転させた気流Ｆ８，Ｆ９，Ｆ１０は，気流Ｆ１１，Ｆ１２となって風下側に排出される。ガイドベーン２７及び補助ガイドベーン２９の配置は風下側が広がっているので排気の風圧が低下し，排出を容易とするディフューザ効果を生む。なお，バケット２２に作用した気流の一部はロータ軸２３の周辺に設けられた隙間を通って反対側のバケット２２の凹側に作用し，ロータ２０のトルクを補足するサボニウス風車固有の効果を発揮する。
【００８０】
このように，ガイドベーン２７及び補助ガイドベーン２９の存在は，集風してバケット２２の凹面に作用する順風の実効風速を高め，バケット２２の凸面に作用する逆風をカットし，排気に対してディフューザ効果を発揮してロータ２０の順風トルクを増加させ，逆風トルクを削減する。なお，補助ガイドベーン２９はこの機能を強化するものであって，ガイドベーン２７単独であっても適宜その機能を発揮する。
【００８１】
風速が強くなり，発電機４６及びフライホイール５２がそのエネルギーを吸収しきれない場合又はロータ２０等装置が破壊される恐れがある場合には，図６に示すようにガイドベーン２７がロータ２０の周囲を閉鎖する。この動作は，ガイドベーン操作モータ２８によってガイドベーン操作板２７Ｃを回動させ，ガイドベーン操作リンク２７Ｅによってすべてのガイドベーン操作板２７Ｄを連動して回動させて行う。
【００８２】
通常の風速状態では，ロータ軸２３の回転は歯車増速機４１で一定の比率で加速され，発電機側速度調整機４２に入力される。発電機側速度調整機４２は低風速時には目盛「Ａ」寄りに，高風速時には目盛「Ｄ」寄りに制御され，第三中間軸４２Ｅを同期速度に保持する。風速がきわめて弱く，第三中間軸４２Ｅを同期速度に保てない場合は，第一クラッチ４５が不動作になっているが，その他の場合は動作して発電機４６を駆動し，電力を発生する。
【００８３】
風速が増すに従って，ロータ２０の回転速度が上昇するが，発電機４６は発電機側速度調整機４２によって速度を一定に保たれて出力を増す。このようなときには発電機４６の回転速度は出力の大きさと発電機側速度調整機４２の位置によって決定される。風速が低下してくると，ロータ２０の回転速度が低下するが，発電機は出力を制限し，発電機側速度調整機４２を制御することで一定速度が保たれる。それでもなお風速が低下すると，ロータ２０は停止に向かうが，発電機は慣性で依然として回転を続けているので，ロータ２０はロータ軸２３よりも回転速度が低下する。このような事態になっても，発電機４６の回転は爪車２６を回転させるが爪２５はエスケープするので，ロータ２０がブレーキ作用することなく発電機４６の回転は維持される。
【００８４】
風速が強くて発電機４６が定格負荷を出力してもなお回転速度が増えようとする場合には，第二クラッチ４７を作動させ，フライホイール５２を始動させる。フライホイール５２を始動するときは，フライホイール側速度調整機４９は目盛「Ｄ」側より出発し，発電機４６の回転速度を定格に維持しながら次第に目盛「Ａ」側に移行させ，フライホイール５２の回転速度を上昇させる。フライホイール５２の回転速度を高めることで蓄積エネルギーが増すので，発電機４６の定格出力を超過する動力が風車より入力される場合は一時的にフライホイール５２に慣性エネルギーとして貯蔵し，風速が低下したときに取り出して電力に変換する。このようにして，フライホイール側速度調整機４９とフライホイール５２の組み合わせによって，慣性エネルギー可調整型のフライホイールを構成している。
【００８５】
フライホイール５２の慣性エネルギーを電力に変換するときは，ロータ２０の回転速度が低下したときであるが，その場合でも爪２５と爪車２６によって，ロータ２０はブレーキ作用することなく，発電機は回転速度を維持できる。
また，フライホイールに慣性エネルギーが適宜与えられた後，風力が低下した時点で，発電機は風車とフライホイールの両側からエネルギーの供給を受けて運転することがある。この運転モードではフライホイールの回転速度は徐々に低下し，風車のトルクは風任せで変動するので，発電機が両者の出力に応じて入力され，安定な回転速度を保つためには，フライホイールの回転速度と風車の回転速度をそれぞれ独立的に制御する必要がある。発電機側速度調整機はこの目的で設置される。
【００８６】
次に図１０及び図１１によって実用的な実施の形態と動作を説明する。図１０は地表又は水面よりの高さと風速の関係を示す図で，横軸の風速は変動するので数値は記載していないが，上層のほうが風速が強いことを示している。図１１は複数の風車ユニットを積み重ねた風力発電装置ユニット５４の構成を示す図である。
【００８７】
図１０より分かるように，できるだけ上層の気流を捕捉することが有利である。そのために，図１１に示すように複数の風車ユニット３０を積み重ねてそれぞれのロータ軸２３を連結してナセル４０内の既述の諸要素を作動させている。図１１の実施形態では風車ユニット３０の数は５である。この場合，連結されたロータ軸２３が長くなるので，歪みを受けないようにそれぞれのロータ軸２３の間の結合は緩やかにしておく。また，既述のとおり，各風車ユニット３０のロータ２０とロータ軸２３とは爪２５及び爪車２６により結合されている。
【００８８】
このようにすることによって，下層より上層に至る広い範囲の気流を捕捉することができる。各部の風速の差異によって，動力の負担率に差異が生じ，風速の低下時には上層のロータ２０が回転し，下層のロータ２０が停止する場合もあるが，ロータ軸２３は爪２５と爪車２６によって停止したロータ２０がブレーキ作用を及ぼすことなく回転を維持する。
【００８９】
また，強風時に発電機４６が全定格を出力し，フライホイール５２が最大エネルギーに達し，なお風力に余りある場合は，いくつかの風車ユニット３０のガイドベーン２７を全閉し，それぞれのロータ２０を停止させて入力を調整する。その場合でも停止されたロータ２０がブレーキ作用を及ぼすことなく，ロータ軸２３はガイドベーン２７の開放状態にある風車ユニット３０で運転が継続される。
【００９０】
次に，複数の風力発電装置ユニット５４によって風力発電装置群を構成する場合について説明する。風向は本質的には不定であるが，立地点によっては浜風や谷風等といわれるように風向がほぼ一定もしくは風上，風下が１８０度逆転する場合がある。本発明の発電装置では，複数の装置を風向に対してほぼ直角方向に間隔を接近して配列して風力発電装置群とし，気流に対して障壁を構成する場合は，集風効果を更に高めることができる。この場合はサボニウス風車の特長である無方向性は抹殺される。
【００９１】
図１２及び図１３はそれぞれ風力発電装置群の正面図及びその風車ユニット３０の断面平面図である。両図に示すように風力発電装置群は，図１１に示す風力発電装置ユニット５４の複数基を若干の間隙を隔てて並立させ，装置間ガイドベーン５４Ａが風力発電装置ユニット５４の配列方向に対して傾斜して設置されて間隙を閉鎖している。装置間ガイドベーン５４Ａの左右の両端は両側の風車ユニット３０の補助ガイドベーン２９と連結されている。各風力発電装置ユニット５４の最上段と最下段の風車ユニット３０の上側と下側のフレーム端板１１Ａ，１１Ｂはそれぞれを連結板５４Ｂで連結されている。
【００９２】
図１３に示すように，風向をＦとする。風向Ｆは図示と正反対であってもよい。風車ユニット２０の正面に吹き付ける気流は図５で説明したように補助ガイドベーン２９及びガイドベーン２７に案内，集風されてロータ２０を回転させる。風車ユニット３０の正面から外れた位置に吹き付ける気流は，装置間ガイドベーン５４Ａ及び連結板５４Ｂに案内，集風されて装置外に逃れることなく風上より見て左側の風車ユニット３０に引き込まれる。強風の場合にガイドベーン２７が閉鎖されると気流はロータ２０に作用することなく，その外周を通過する。
【００９３】
図１４は風力発電装置群の別の一形態で，図１２のロータ２０がすべて同一回転方向であるのに対して，図１４では発電装置ユニット５４ごとに交互にロータ２０の回転方向を逆転させているもので，装置間ガイドベーン５４Ａ２は風力発電装置ユニット５４の配列方向に平行に設置されている。
【００９４】
風力発電装置群は風力発電装置ユニット５４を図１２又は図１４に示すように比較的接近して配置される。その発電装置ユニット５４の中心間隔は装置直径の１．２ないし１．５倍程度とするが，この程度であってもロータ２０には乱流によってさしたる悪影響はないので装置占有総面積を小さくすることができる。この点については，現在広く実用されているプロペラ型風力発電装置ではこの間隔は風車直径の３倍程度必要であって，しかも装置間を通過する気流は捕捉できないことと対比すると，この発明の実施形態は装置占有総面積に対する電気出力が相当大きいということができる。なお，図４，図１１，図１２では，風力発電装置を陸上に設置した図となっているが，これを洋上に設置することもできる。
【００９５】
次に，この発明のロータ２０の改良型として，分割シフトバケット型ロータについて説明する。図１５及び図１６は，それぞれ分割シフトバケット型ロータ２０Ａの断面上面図ならびに側面図である。図１６に示すように，分割シフトバケット型ロータ２０Ａは２枚の仕切り板２１Ｃによって上下方向に３分割され，各区画にはそれぞれ６枚の小バケット２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃが上から順に装着されている。それぞれの区画において，小バケット２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃはバケット２２と同様に角度６０度間隔に配置されているが，各区画相互間は図１５に示すように上から順に角度２０度ずつシフトしている。
【００９６】
この分割シフトバケット型ロータ２０Ａの機能を説明する。本発明の基本構造では図５に示すように，ロータ２０のバケット２２及びガイドベーン２７の数は６で，円周を６等分して角度６０度おきに配置されている。ロータ２０の回転に伴ってガイドベーン２７の開口部とバケット２２の開口部の相対関係が変化するので回転トルクが回転角６０度ごとに脈動する。したがって，このロータを３段に分割し，バケットを２０度ずつシフトすると，この脈動は回転角２０度ごととなって平準化され，トルクが安定する。
【００９７】
次に，ナセル４０内の機械系統及び出力側の電気系統の諸要素の可能な組み合わせについて説明する。既述の発明の実施の形態に述べた構造は次に挙げる要素組合せＩに該当する。
【００９８】
次にいう多極発電機とは８０乃至１２０極程度の低速の定格回転速度の同期又は誘導発電機，超多極発電機とは１２０極乃至１８０極程度の極低速の定格回転速度の同期又は誘導発電機を意味する。また，低周波交流励磁式非同期発電機とは，多極又は超多極の非同期発電機であって，発電機ロータに可変低周波の回転磁界を発生させ，発電機ロータの回転速度と回転磁界の相対速度が同期速度となる発電機である。
【００９９】
要素組合せＩ（図４）：機械系統；歯車増速機４１・発電機側速度調整機４２・発電機４６（多極型同期発電機又は多極型誘導発電機）・フライホイール側速度調整機４９・フライホイール５２，電気系統；発電機４６より直接商用周波電力系統５５へ電力送出
【０１００】
要素組合せII（図１７）：機械系統；発電機側速度調整機４２・発電機４６（超多極型同期発電機又は超多極型誘導発電機）・フライホイール側速度調整機４９・フライホイール５２，電気系統；発電機４６より直接商用周波電力系統５５へ電力送出
【０１０１】
要素組合せIII（図１８）：機械系統；発電機４６（超多極型同期発電機）・フライホイール側速度調整機４９・フライホイール５２，電気系統；発電機４６より出力用インバータ５６を経て商用周波電力系統５5へ電力送出
【０１０２】
要素組合せIＶ（図１９）：機械系統；発電機側速度調整機４２・発電機４６（低周波交流励磁式非同期発電機）・フライホイール側速度調整機４９・フライホイール５２，電気系統；発電機４６より直接商用周波電力系統５５へ電力送出，発電機の励磁は界磁用インバータ５７によって低周波回転磁界を発電機ロータ４６Ｂに発生させる。
【０１０３】
要素組合せＶ（図２０）：機械系統；発電機４６（超多極型同期発電機），電気系統；発電機４６より出力用インバータ５６を経て商用周波電力系統５５へ電力送出
【０１０４】
図１７に示す要素組合せIIについて説明する。この組合せは発電機４６を超多極型として極低速の定格回転速度のものとし，発電機側速度調整機４２によって同期発電機使用の場合は同期速度に，誘導発電機使用の場合は負の滑りになるように発電機４６の速度を制御し，商用周波の電気出力を発生する。
【０１０５】
図１８に示す要素組合せIIIについて説明する。この組合せは前述の組合せIIの発電機側速度調整機４２を省略し，代わりに出力用インバータ５６を使用するものである。発電機側速度調整機４２を省略して増速は全くなされないので，同期発電機４６は超多極型であっても風速が弱いときには出力周波数は低く，また周波数調整機能がないので出力周波数は風速に応じて変動する。したがって，出力用インバータ５６でＤＣリンクして安定した商用周波の電気出力に変換する。
【０１０６】
図１９に示す要素組合せIＶについて説明する。この組合せは発電機側速度調整機４２によって発電機４６を同期速度近傍に粗調整し，界磁用インバータ５７によって発電機ロータ４６Ｂに可変低周波の回転磁界を発生させ，発電機ロータ４６Ｂの回転速度と回転磁界の相対速度が同期速度となるように回転磁界の速度を微調整し，発電機ステータ４６Ｃに商用周波の電力を発生させるもので，出力用インバータ５６は省略できる。
【０１０７】
図２０に示す要素組合せＶについて説明する。この組合せは発電機４６を超多極型として発電機側速度調整機４２を省略し，電気的出力は出力用インバータ５６によってＤＣリンクして安定した商用周波に変換される最も簡単な組み合わせである。しかしこの方法はフライホイール５２及びフライホイール側速度調整機４９も省略しているので，変動する風力エネルギーを機械エネルギーの状態で一時的に蓄積することができない。したがって，発電機４６は定格風速に適合する定格容量としなければならない。この組み合わせでは設備使用率は低下する。
【０１０８】
以上に説明する実施の形態及び動作によって，この風力発電装置は前述の課題に対処して前述の効果を奏するものである。
【０１０９】
以上のＩ乃至Ｖによる組合わせにおいて，発電機４６は一般に三相交流用が適用されるが，本発明による風車は本来低速型であって，発電機４６は多極型になり，発電機ロータ４６Ｂは直径対長さの比Ｄ／Ｌが大きいマシーンにならざるをえない。
【０１１０】
そこで，直径を大きくすることなく極数を３倍増する手段として，図２１に示すように発電機ステータ４６Ｃを４６Ｃ１，４６Ｃ２，４６Ｃ３のように３分割し，おのおのに共通の回転軸４６Ａ，４６Ｄをもつ発電機ロータ４６Ｂ１，４６Ｂ２，４６Ｂ３を対応させて３台の単相発電機４６−１，４６−２，４６−３とし，おのおのの発電機ステータ４６Ｃ１，４６Ｃ２，４６Ｃ３は発電機ロータ４６Ｂ１，４６Ｂ２，４６Ｂ３を基準として電気角で１２０度づつずらせて設定し，発電機ステータから三相電力を取り出すことによって同一の回転子直径で在来型の三相発電機４６の極数を３倍増でき，同一回転数において出力周波数が３倍高くなる。また，歯車増速機４１を使用する要素組合わせＩの場合は必要な増速率を１／３に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術のサボニウス型風車
【図２】従来技術の静止案内羽根をもつサボニウス型風車
【図３】図２による風車の代表的な試験結果
【図４】本発明の実施の形態による風力発電装置の基本構造の側面図で，風車ユニットが単一の場合
【図５】風車ユニットの断面平面図で，ガイドベーンの開口状態
【図６】風車ユニットの断面平面図で，ガイドベーンの閉鎖状態
【図７】ロータに設けられた爪と爪車の平面図
【図８】フライホイール側速度調整機又は発電機側速度調整機のニュートラル状態の平面図
【図９】フライホイール側速度調整機又は発電機側速度調整機の増速又は減速状態の平面図
【図１０】地表又は水面よりの高さと風速の関係
【図１１】複数の風車ユニットを積み重ねた風力発電装置（風力発電装置ユニット）
【図１２】風力発電装置群（ロータ回転方向がすべて同一の場合）
【図１３】風力発電装置群の風車ユニットの断面平面図
【図１４】風力発電装置群（ロータ回転方向が風力発電装置ユニットごとに逆転させる場合）
【図１５】分割シフトバケット型ロータの断面平面図
【図１６】図１５の側面図
【図１７】要素組合せIIによるナセル内機械要素及び出力側電気要素の構成図
【図１８】要素組合せIIIによるナセル内機械要素及び出力側電気要素の構成図
【図１９】要素組合せIＶによるナセル内機械要素及び出力側電気要素の構成図
【図２０】要素組合せＶによるナセル内機械要素及び出力側電気要素の構成図
【図２１】単相発電機３台の組合わせによる多極三相発電機の構成図
【符号の説明】
１０フレーム，１１Ａ・１１Ｂフレーム端板，２０ロータ，２１Ａ・２１Ｂロータ端板，２２バケット，２３ロータ軸，２５爪，２６爪車（２５・２６方向性回転運動伝達機構），２７ガイドベーン，２９補助ガイドベーン，３０風車ユニット，４０ナセル，４０A ナセルカバー，４１歯車増速機，４２発電機側速度調整機，４６発電機，４９フライホイール側速度調整機，５２フライホイール，５４風力発電装置ユニット，５４Ａ装置間ガイドベーン，５５商用周波電力系統，５６出力用インバータ，５７界磁用インバータ

Claims

鉛直な中心軸をもち，間隔を隔てて同軸かつ平行に保持される上下一対のフレーム端板よりなるフレームにロータ軸を前記中心軸上に回転自在に装着し，間隔を隔てて同軸に配置された一対の円盤状のロータ端板の間に山型又は円弧状に湾曲した板による複数個のバケットを湾曲方向を揃えて前記ロータ端板の中心軸に対して等しい角度間隔となるように分散して装着されたロータを前記ロータ軸に回転自在に貫挿し，前記ロータと前記ロータ軸間は前記ロータの一定方向の回転運動を前記ロータ軸の回転運動に伝達するが前記ロータ軸の前記一定方向の回転運動は前記ロータに伝達しない方向性回転運動伝達機構で連結し，円弧状に湾曲した板で構成され，一端に装着されたガイドベーン軸によって前記フレーム端板の前記ロータの外側直近部分に等角度間隔に支承される複数のガイドベーンを備え，装置の閉鎖状態では前記ガイドベーンが前記ロータの外周を遮蔽し，装置の開口状態では前記ガイドベーンの各々が閉鎖状態より一定の角度まで回動して前記ロータの通風口を開くように前記ガイドベーンを回動操作するガイドベーン操作機構とによって風車ユニットを構成し，前記風車ユニットの複数個を同軸に積重ね，それぞれの前記風車ユニットの前記ロータ軸を連結し，最下段の前記風車ユニットの前記フレームを支柱によって基礎上に固定し，前記連結されたロータ軸の一端と発電機の回転軸の一端とを結合した縦軸型風力発電装置。
前記発電機の回転軸の他端にフライホイール側速度調整機とフライホイールとを連結したことを特徴とする請求項１記載の縦軸型風力発電装置。
前記風車ユニットの外周にあって，開口状態の前記ガイドベーンの外端に一端が接近し，開口状態の前記ガイドベーンを延長する方向に板状の補助ガイドベーンを前記フレーム端板に装着したことを特徴とする請求項１又は２記載の縦軸型風力発電装置。
前記連結されたロータ軸の一端と前記発電機の回転軸の一端との間にも発電機側速度調整機を挿入したことを特徴とする請求項２記載の縦軸型風力発電装置。
請求項１又は３記載の縦軸型風力発電装置の複数基を時間的持続性の最も強い風向に対向して一列に相互に若干の間隔を隔てて配列して風力発電装置群を構成し，前記縦軸型風力発電装置相互間には装置間ガイドベーンを設けたことを特徴とするもの。