風力発電装置
【課題】風に対して適応動作しながら発電動作する風力発電装置を提案する。
【解決手段】風車主軸から偏心した偏心位置に保持した第２のリンクを、第１のリンクを保持した風車主軸位置から偏心した位置で風車主軸の周りを旋回させると共に、当該偏心量及び偏心角を風の状態に応じて適応制御するようにしたことにより、回転翼が受けるエネルギーを時々刻々最適化できる風力発電装置を実現できる。
【解決手段】風車主軸から偏心した偏心位置に保持した第２のリンクを、第１のリンクを保持した風車主軸位置から偏心した位置で風車主軸の周りを旋回させると共に、当該偏心量及び偏心角を風の状態に応じて適応制御するようにしたことにより、回転翼が受けるエネルギーを時々刻々最適化できる風力発電装置を実現できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は風力発電装置に関し、特に風を受けながら立設した主軸と対向しながらその周りを回転する回転翼によって回転駆動力を発生する風車機構を有する構成のものに適用するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の風力発電装置として、特許文献１に開示のように、風車主軸から放射状に延長する第１リンクの先端に回転翼を装着するとともに、当該風車主軸から偏心した位置に設けられた偏心点中心から放射状に延長する第２リンクの先端を回転翼に係合する風車機構を有するものが提案されている。
【特許文献１】特開２００６−２４２１６９公報
【０００３】
この風車機構は、風車主軸の回転に応動して偏心点中心が風車主軸から偏位した位置において当該風車主軸の周りを旋回したとき第１リンクに対する第２リンクの相対位置が変動することにより、回転翼の風に対する姿勢が回転に応じて変化して行くことにより、回転翼が受けるエネルギーによって風車主軸に連続的な回転駆動力を与える風力発電手法として実用性が期待されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、風は自然環境の一要素として、その風向や風速が変化しているのが普通であるから、風車主軸に生ずる回転状態をできる限り安定に保つことが望ましい。
【０００５】
特に、風が弱く回転翼が受けるエネルギーが小さいとき又は強風になって回転翼が受けるエネルギーが過大になったときには、適応的に風車を制御できるようにすることが望ましい。
【０００６】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、風の風向や風速に変動が生じたとき、風車主軸に生ずる回転力を最適化できるようにした風力発電装置を提案しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる課題を解決するため本発明においては、回転翼１５Ａ〜１５Ｃと、立設した風車主軸１２から放射状に突出して先端に回転翼１５Ａ〜１５Ｃを保持し、風車主軸１２と一体に回転することにより回転翼１５Ａ〜１５Ｃを風車主軸１２の周りに回転させる第１リンク１６ＡＡ（１６ＢＡ）〜１６ＡＣ（１６ＢＣ）と、風車主軸１２に回動自在に装着されたリンク保持部材１３上の風車主軸１２とは偏心した偏心点中心から実質上放射状に突出するように、リンク保持部材１３に装着されると共に先端を回転翼１５Ａ〜１５Ｃに連結され、リンク保持部材１３が風車主軸１２を中心として当該風車主軸１２と一体に回転したとき偏心点中心と回転翼１５A〜１５Cとの実質上の距離を保ちながら風車主軸１２を中心として旋回することにより、回転翼１５Ａ〜１５Ｃが１回転する間において回転翼１５Ａ〜１５Ｃの風に対する姿勢を変更させる第２リンク２１Ａ〜２１Ｃとを有し、リンク保持部材１３は、偏心した位置において風車主軸１２に回動自在に保持された第１カム３５と、偏心した位置において第１カム３５を回動自在に保持する第２のカム３３と、第１カム３５及び第２カム３３の回転角度差に基づいて、風車主軸１２と偏心点中心との間の偏心量及び風車主軸１２を中心とする風向と偏心点中心とのなす偏心角を変更させるカム位置決め手段４、４１、４２とを具える。
【０００８】
また本発明においては、回転翼１５Ａ〜１５Ｃと、立設した風車主軸１２から放射状に突出して先端に回転翼１５Ａ〜１５Ｃを保持し、風車主軸１２と一体に回転することにより回転翼１５Ａ〜１５Ｃを風車主軸１２の周りに回転させる第１リンク１６ＡＡ（１６ＢＡ）〜１６ＡＣ（１６ＢＣ）と、風車主軸１２に回動自在に装着されたリンク保持部材１３上の風車主軸１２とは偏心した偏心点中心から実質上放射状に突出するように、リンク保持部材１３に装着されると共に先端を回転翼１５Ａ〜１５Ｃに連結され、リンク保持部材１３が風車主軸１２を中心として当該風車主軸１２と一体に回転したとき偏心点中心と回転翼との実質上の距離を保ちながら風車主軸１２を中心として旋回することにより、回転翼１５Ａ〜１５Ｃが１回転する間において回転翼１５Ａ〜１５Ｃの風に対する姿勢を変更させる第２リンク２１Ａ〜２１Ｃとを有し、リンク保持部材１３は、回転翼１５Ａ〜１５Ｃが受ける風の風速又は風車主軸１２の回転数が小さいとき回転翼１５Ａ〜１５Ｃから大きいエネルギーを受けるように風車主軸１２と偏心点中心との間の偏心量ｅ及び風車主軸１２を中心とする風向と偏心点中心とのなす偏心角θｐを制御する制御手段５４、ＳＰ３を有することにより、風車主軸１２の回転を始動させる風速を低い値にした。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、風車主軸から偏心した偏心点中心に保持した第２リンクを、第１リンクを保持した風車主軸位置から偏心した偏心点中心で風車主軸の周りを旋回させると共に、当該偏心量及び偏心角を風の状態に応じて適応制御するようにしたことにより、回転翼が受けるエネルギーを時々刻々最適化できる風力発電装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。
【００１１】
（１）全体構成
図１において、１は全体として風力発電装置を示し、支持架台部２に設置された風車機構部３を発電制御部４によって適応制御することにより安定に風力駆動し、その結果発電機５から風力発電出力ＰＷを得る。
【００１２】
（２）風車機構部
この実施の形態の場合、風車機構部３は、図２及び図３に示すように、支持架台部２の上部に設けられた軸受部材１１によって風車主軸１２が立設され、この風車主軸１２にこれと一体に回転するように取り付けられた第１リンク保持部材１３に、複数例えば６本の上下２段の第１リンク１６ＡＡ（１６ＢＡ）、１６ＡＢ（１６ＢＢ）及び１６ＡＣ（１６ＢＣ）の根元部分が一体に固着されるとともに、その先端部が放射方向に、外方に延長し、その先端に３枚の回転翼１５Ａ、１５Ｂ及び１５Ｃが軸支されている。
【００１３】
この実施の形態の場合、第１リンク１６ＡＡ及び１６ＢＡ、１６ＡＢ及び１６ＢＢ並びに１６ＡＣ及び１６ＢＣは、図３に示すように、実質上、風車主軸１２から三方に互いに角等間隔を保つように設けられている。
【００１４】
かくして３組の第１リンク１６ＡＡ及び１６ＢＡ、１６ＡＢ及び１６ＢＢ並びに１６ＣＡ及び１６ＢＣが、それぞれ３枚の回転翼１５Ａ、１５Ｂ並びに１５Ｃの内側表面の上下位置に軸支されることにより、上下方向に縦長に配設された３枚の回転翼１５Ａ、１５Ｂ並びに１５Ｃが第１リンク保持部材１３従って風車主軸１２に強固に保持されることによって回転翼１５Ａ、１５Ｂ並びに１５Ｃに生じた回転力を風車主軸１２に伝達することにより、風車主軸１２を回転駆動するようになされている。
【００１５】
この実施の形態の場合、上段及び下段の第１リンク１６ＡＡ及び１６ＢＡ、１６ＡＢ及び１６ＢＢ、並びに１６ＡＣ及び１６ＢＣ間にそれぞれ補強用連結材１７ＡＡ及び１７ＢＡ、１７ＡＢ及び１７ＢＢ並びに１７ＡＣ及び１７ＢＣが橋架され、これにより第１リンク１６ＡＡ及び１６ＢＡ、１６ＡＢ及び１６ＢＢ並びに１６ＡＣ及び１６ＢＣの一体的な強度を補強している。
【００１６】
第１リンク１６ＡＡ及び１６ＢＡ、１６ＡＢ及び１６ＢＢ並びに１６ＡＣ及び１６ＢＣの先端はそれぞれ第１リンク翼連結具１８ＡＡ及び１８ＢＡ、１８ＡＢ及び１８ＢＢ、並びに１８ＡＣ及び１８ＢＣを介して、それぞれ回転翼１５Ａ、１５Ｂ並びに１５Ｃにこれが先端部において回動できるように連結されており、これにより回転翼１５Ａ、１５Ｂ並びに１５Ｃが第１リンク１６ＡＡ及び１６ＢＡ、１６ＡＢ及び１６ＢＢ並びに１６ＡＣ及び１６ＢＣの先端位置において風車主軸１２に対する対向面を仮想水平面内において時計方向又は半時計方向に回動できるようになされ、これにより回転翼１５Ａ、１５Ｂ並びに１５Ｃの風に対する姿勢を必要に応じて変更できるようになされている。
【００１７】
風車主軸１２の第１リンク保持部材１３の下方位置には円盤状の第２リンク保持部材２１が風車主軸１２に対して回動自在に設けられている。
【００１８】
第２リンク保持部材２１の円周方向に角等間隔を保つ３つの位置には、第１リンク１６ＡＡ(１６ＢＡ)、１６ＡＢ(１６ＢＢ)及び１６ＡＣ(１６ＢＣ)と対向するように、第２リンク２１Ａ、２１Ｂ及び２１Ｃの内側端が回転できるように連結され、その先端部が放射方向に外方に延長して、その先端が回転翼１５Ａ、１５Ｂ及び１５Ｃにそれぞれ第２リンク翼連結具２２Ａ、２２Ｂ及び２２Ｃを介して軸支され、これにより第２リンク翼連結具２２Ａ、２２Ｂ及び２２Ｃが第２リンク２１Ａ、２１Ｂ及び２１Ｃの先端に回転翼１５Ａ、１５Ｂ及び１５Ｃを軸支している。
【００１９】
この第２リンク２１Ａ、２１Ｂ及び２１Ｃの回転翼１５Ａ、１５Ｂ及び１５Ｃに対する保持位置は、図３に示すように、第１リンク１６ＡＡ(１６ＢＡ)、１６ＡＢ(１６ＢＢ)及び１６ＡＣ(１６ＢＣ)の保持位置より時計方向にずれた位置に選定されており、これにより風車主軸１２の回転に応じて、第２リンク２１Ａ、２１Ｂ及び２１Ｃの先端位置が、対応する第１リンク１６ＡＡ(１６ＢＡ)、１６ＡＢ(１６ＢＢ)及び１６ＡＣ(１６ＢＣ)の先端位置（図４（Ａ））より図４（Ｂ）において矢印ａ１で示すように、相対的に外側に突き出したり又は図４（Ｃ）において矢印ａ２で示すように内側に引き込んだりすることにより、矢印ｂ１及びｂ２で示すように、第１リンク１６ＡＡ（１６ＢＡ）、１６ＡＢ（１６ＢＢ）及び１６ＡＣ（１６ＢＣ）の先端を中心として回動し、その結果回転翼１５Ａ、１５Ｂ及び１５Ｃがそれぞれ風の流れる方向に対する姿勢を変更するようになされている。
【００２０】
第２リンク保持部材２１は、図５(Ａ)及び(Ｂ)に示すように、円環状の第２リンク保持部材本体３１の内側に軸受３２を介して第２カム３３を回動自在に保持するとともに、当該第２カム３３の内側に軸受３４を介して第１カム３５を回動自在に保持する。
【００２１】
さらに第１カム３５は、軸受３６を介して風車主軸１２を保持する主軸保持筒３７を回転自在に保持する。
【００２２】
第２リンク保持部材２１のリンク保持部材本体３１にはそれぞれ第２リンク保持連結部材２４Ａ〜２４Ｃの支持軸２５Ａ〜２５Ｃを介して第２リンク２１Ａ、２１Ｂ及び２１Ｃの内側端が回動自在に連結されており、これにより第１カム３５及び第２カム３３をそれぞれ第１カム位置決めモータ４１及び第２カム位置決めモータ４２によって回動させることにより、風車主軸１２に対する第２リンク２１Ａ、２１Ｂ及び２１Ｃの実質上の回転中心の位置を偏心移動できるようになされている。
【００２３】
すなわち第２カム３３は、その回動中心（これを第２カム偏心位置と呼ぶ）Ｐ３とは同心位置ではなく偏心させた位置（これを第１カム偏心位置と呼ぶ）Ｐ２を回動中心として第１カム３５を回動させるように、第２リンク保持部材本体３１に回動自在に保持されている。
【００２４】
これに加えて第１カム３５はその回動中心Ｐ２と同心位置ではなく偏心した位置（これを風車主軸位置と呼ぶ）Ｐ１において風車主軸１２を回転させるように風車主軸１２を保持する。
【００２５】
かくして第２カム３３の回動中心、すなわち第２カム偏心位置Ｐ３には、第２リンク２１Ａ、２１Ｂ及び２１Ｃが円環状の第２リンク保持部材本体３１から放射方向に延長していることから、第２リンク２１Ａ、２１Ｂ及び２１Ｃの第２リンク保持部材２１への実質的な保持中心点である偏心点中心が、丁度重なる。
【００２６】
従って、第２リンク保持部材２１を水平に横切るように風車主軸１２と直交する平面である第２リンク保持仮想面ＰＬＮを考えたとき、図６に示すように、風車主軸１２の回転中心（すなわち風車主軸位置Ｐ１）から、第１カム３５の回動中心（すなわち第１カム偏心位置Ｐ２）までのベクトル（その長さをｅ１とする）と、この第１カム偏心位置Ｐ２から第２カム３３の回動中心、すなわち第２カム偏心位置Ｐ３までのベクトル（その長さをｅ２とする）との合成ベクトル（すなわち風車主軸位置Ｐ１から第２カム偏心位置Ｐ３までのベクトルでその長さをｅとする）は、風車主軸１２から第２カム３３の回動中心（すなわち上記偏心点中心）までの偏心量ｅを表わしていることになる。
【００２７】
そしてこの合成ベクトルの偏心量ｅ（風車主軸位置Ｐ１が回動すると仮定して作図した）は、第１カム３５が第１カム偏心位置Ｐ２を中心として回動することにより、矢印ｃで示すように、回動中心Ｐ２に対する風車主軸１２の風車主軸位置Ｐ１が変化することによって、図８（Ａ）に示すように、相対的に変化する。
【００２８】
因に、図６において、第１カム３５が回動すると実際には風車主軸１２が移動するのではなく、第１カム３５が風車主軸１２を中心として回動するので、図８（Ａ）に示すように、第１カム３５の回転中心（＝第１カム偏心位置Ｐ２）が風車主軸位置Ｐ１を中心として長さｅ１のベクトルの当該長さｅ１を半径として回動する。
【００２９】
このとき、第２カム３３が回動停止しているとすれば、長さｅ２のベクトルの向きは変化しないので、当該ベクトルの先端位置Ｍ１、Ｍ２……Ｍ８すなわち第２カム３３の回動中心（＝第２カム偏心位置Ｐ３）は、第１カム３５の回動中心（＝第１カム偏心位置Ｐ２）の位置の円軌跡上の移動に応じてこれに対して平行移動して行く。
【００３０】
かくして、図８（Ａ）に示すように、第２カム３３が回動停止した状態で第１カム３５が回動すれば、長さｅ１のベクトルと長さｅ２のベクトルとの合成ベクトルでなる長さｅのベクトルは、矢印ＷＤで示す風向に対して方向を変えながら、当該長さｅを変化させて行く。
【００３１】
この実施の形態の場合、図８（Ｂ）に示すように、風車主軸１２の風車主軸位置Ｐ１と、第２カム３３の回動中心（第２カム偏心位置Ｐ３）とを結ぶ線ＬＸが風ＷＤの風向の方向と一致するときの当該風車主軸位置Ｐ１及び第２カム偏心位置Ｐ３（従って偏心点中心）間の距離（従って長さｅのベクトルの当該長さ）を、「偏心量ｅ」と定義する。
【００３２】
この偏心量ｅを設定するため、図８（Ａ）について上述したように、第１カム３５を回動することにより、一点鎖線で示すように当該回動量に応じて第２カム偏心位置Ｐ３（従って偏心点中心）を表わす点Ｍ１、Ｍ２……Ｍ８を求めたとき、これと同時又はタイミングをずらせて、第２カム３３を第１カム３５の回動方向とは逆方向に回動させることにより、二点鎖線で示すように点Ｍ１、Ｍ２……Ｍ８の位置を風ＷＤの風向の一致する線ＬＸ上に設定する。
【００３３】
かくして第２リンク保持部材２１は、第１カム３５及び第２カム３３の回動量が制御されることにより、第２リンク２１Ａ、２１Ｂ及び２１Ｃの実質的な保持中心点である偏心点中心と風車主軸位置との間の距離である「偏心量ｅ」を、常に風ＷＤの風向と合わせるように設定する。
【００３４】
またこの偏心量ｅを表す合成ベクトルが向う方向は、図６において矢印ｄで示すように、第２カム３３が回動中心Ｐ３を中心として回動する（第１カム３５も一緒に回動動作させる）ことにより、図９に示すように、実質上風車主軸１２の回転中心、すなわち風車主軸位置Ｐ１を中心として偏心角θｐとして変化する。
【００３５】
ここで、第２カム３３の回動中心、従って第２カム偏心位置Ｐ３は第２リンク２１Ａ、２１Ｂ及び２１Ｃの第２リンク保持部材２１への実質的な保持中心点である偏心点中心であるから、第２リンク２１Ａ〜２１Ｃの外方へシフトの仕方が第１カム３５及び第２カムの回動の仕方によって変化し、これにより図７に示すように、回転翼１５Ａ〜１５Ｃの首部が第１リンク１６ＡＡ（１６ＢＡ）〜１６ＡＣ（１６ＢＣ）によって風車主軸位置Ｐ１を中心として移動軌跡Ｒ１上を回転したとき、回転翼１５Ａ〜１５Ｃの尾部が第２リンク２１Ａ〜２１Ｃによって軌跡Ｒ１とは偏心した移動軌跡Ｒ２上を移動することにより、回転翼１５Ａ〜１５Ｃの風ＷＤに対する姿勢が変化し、これにより回転翼１５Ａ〜１５Ｃが風ＷＤから受けるエネルギーを、風車主軸１２の風車主軸位置Ｐ１から第２カム偏心位置Ｐ３（すなわち保持中心点）への偏心量ｅ及び偏心角θｐによって、制御することができる。
【００３６】
（３）偏心量及び偏心角の設定
この実施の形態の場合、図７に示す偏心量ｅと風下を基準にする偏心角θｐの設定は図８及び図９に示す手法によって行う。
【００３７】
偏心角ｅを設定するとき、第１カム３５を図５（Ａ）に示す基準状態の位置から、時計方向（又は反時計方向）に回動させ、これと共に第２カム３３を第１カム３５とは逆方法に回動させる。
【００３８】
この場合、第２リンク保持部材２１（図５（Ａ））は、第１カム３５が第１カム偏心位置Ｐ２を中心として例えば時計方向に回動すれば、これに応じて風車主軸１２（従って風車主軸位置Ｐ１）を中心として時計方向に回動し（実際上風車主軸１２は移動しないので）、これにより図８（Ａ）において符号Ｋ１、Ｋ２……Ｋ８で示すように、第１カム偏心位置Ｐ２が時計方向に回動する。
【００３９】
このとき、第２カム３３を回動動作させないように制御すれば、第２カム３３の回動中心、従って第２カム偏心位置Ｐ３は、図８（Ａ）において符号Ｍ１、Ｍ２……Ｍ８で示すように、第１カム偏心位置Ｐ２に追従するように平行移動して行く。
【００４０】
従って風車主軸位置Ｐ１から第２カム偏心位置Ｐ３までの距離は、第１カム３５が基準位置にあるとき符号Ｋ１及びＭ１で示す位置が一直線上に並ぶことにより最も大きい値（ｅ＝ｅ１＋ｅ２）になるのに対して、第１カム３５の回動量が大きくなるに従って小さくなって行き、やがて第１カム３５が１８０°回動したとき、第２カム偏心位置Ｐ３の回動角度が風車主軸位置Ｐ１と重なる（ｅ１＝ｅ２に設定すれば両点が丁度重なる）ことにより最も小さい値（ｅ１＝ｅ２のときｅ＝０）になる。
【００４１】
かかる第１カム３５の回動動作に加えて、第２カム３３を逆方向に回動させることにより、図８（Ｂ）に示すように、第１カム３５によって設定された点Ｍ１、Ｍ２……Ｍ８が風ＷＤの風向と一致する基準線ＬＸ上に設定し直され、これにより第２リンク保持部材２１上の第２リンク２１Ａ〜２１Ｃの実質的な保持点である偏心点中心の風車主軸１２の風車主軸位置Ｐ１との間の「偏心量ｅ」が当該風ＷＤの風向と一致する方向に設定される。
【００４２】
かくして偏心量ｅを、第１カム３５の回動に応じて最大量ｅ＝ｅ１＋ｅ２から最小量ｅ（＝０）までの範囲で設定できる。
【００４３】
上述においては、第１カム３５を時計方向に１８０°回動させたが、時計方向に１８０°〜３６０°回動させ、又は反時計方向に０°〜３６０°回動させた場合も、同様にして偏心量ｅを、第１カム３５及び第２カム３３の回動に応じて最大量ｅ＝ｅ１＋ｅ２から最小量ｅ（＝０）までの範囲で設定できる。
【００４４】
また図９において、風下を基準にして、偏心角θｐを設定する場合は、第１カム偏心位置Ｐ２及び第２カム偏心位置Ｐ３が風車主軸位置Ｐ１を中心として同じ角度だけ回動するように、第１カム３５及び第２カム３３を連動して回動動作させ、これにより設定した偏心量ｅを変更させずに、偏心角θｐを必要に応じて設定することができる。
【００４５】
かくして風車主軸位置Ｐ１に対する第２カム偏心位置Ｐ３従って第２リンク２１Ａ〜２１Ｃの実質的な保持中心位置の偏心量ｅ及び偏心角θｐを、第１カム３５及び第２カム３３の回動量によって設定できると共に、これを発電制御部４によって制御することにより、回転翼１５Ａ〜１５Ｃの姿勢、従って風から得られるエネルギーを適応制御できる。
【００４６】
（４）発電制御部
発電制御部４は、図１０に示すように、風向風速検出器５１から得られる風向風速検出信号Ｓ１と、回転数検出器５２から得られる風車主軸１２の回転数（パルス数／分）を表す回転数検出信号Ｓ２とを、バス５３を介して中央処理ユニット（ＣＰＵ）５４に受ける。
【００４７】
ＣＰＵ５４は、ユーザが表示手段５５の表示を見ながら入力手段５６を操作することにより入力した設定条件に応じて、当該風向風速検出信号Ｓ１及び回転数検出信号Ｓ２をプログラムメモリ５７に格納されているプログラムに従って、動作メモリ５８とデータベース５９（図１３）に蓄積するデータを用いて演算処理することにより、第１カム位置決めモータ４１及び第２カム位置決めモータ４２を駆動する第１カム駆動回路６０及び第２カム駆動回路６１にそれぞれ位置決め回動信号Ｓ２１及びＳ２２を送出する。
【００４８】
かくしてＣＰＵ５４は、風向風速検出器５１によって検出した風の現在の状態と、回転数検出器５２によって検出した風車主軸１２の回転数に応じて、現状に最適な条件によって風車機構部３の回転翼１５Ａ〜１５Ｃの風に対する姿勢を制御し、これにより常に安定性が大きい発電出力ＰＷを得るような制御を行う。
【００４９】
ＣＰＵ５４は、ユーザが入力手段５６において発電制御開始指令を入力したとき、これに応答して図１１に示す発電制御処理手順ＲＴ０を実行する。
【００５０】
ＣＰＵ５４は、発電制御処理手順ＲＴ０に入ると、まずステップＳＰ１において図１２に示す初期設定処理手順を実行する。
【００５１】
初期設定処理手順ＳＰ１に入ると、ＣＰＵ５４は、ステップＳＰ１Ａにおいてユーザが入力手段５６によって常数の定義をするのに従って、ステップＳＰ１Ｂにおいて当該入力された常数等の初期化をした後、ステップＳＰ１Ｃからメインルーチン（図１１）に戻る。
【００５２】
かくしてＣＰＵ５４は、上述のステップＳＰ１の初期設定処理手順において、検出データの検出の際に必要となるサンプリング時間Ｔｓｍｐの設定、平均回数Ｎａｖｅの設定をすることにより、サンプリング時間×平均回数＝平均時間ＴＡＶＥを求めるための初期設定データをデータベース５９（図１３）の初期設定データメモリ５９Ａに格納する。
【００５３】
続いてＣＰＵ５４は、ステップＳＰ２に移って、図１４に示すように、検出器からのデータの読込み処理手順を実行する。
【００５４】
このとき、ＣＰＵ５４は、上述の初期設定処理手順ＳＰ１においてデータベース５９の初期設定データメモリ５９Ａに取り込んだ初期設定データを用いて、ステップＳＰ２Ａにおいて風速（Ｖ（ｔ））を検出し、ステップＳＰ２Ｂにおいて風向（θ（ｔ））を検出し、ステップＳＰ２Ｃにおいて回転数Ｎ（ｔ）を検出した後、ステップＳＰ２Ｄにおいてそれぞれ平均化処理を実行した後、当該データをデータベース５９の風速データメモリ５９Ｂ、風向データメモリ５９Ｃ及び回転数データメモリ５９Ｄに取り込む。
【００５５】
かくしてＣＰＵ５４は、当該検出器からのデータの読込み処理手順ＳＰ２を終了してステップＳＰ２Ｅからメインルーチン（図１１）に戻る。
【００５６】
続いてＣＰＵ５４は、次のステップＳＰ３に移って、図１５に示すように、最適偏心量の算出処理を実行する。
【００５７】
ＣＰＵ５４は、最適偏心量の算出処理手順ＳＰ３に入ると、ステップＳＰ３Ａにおいて、次式
【００５８】
【数１】
【００５９】
によって最適偏心量ｅｒを最適偏心量関数ｆ１（Ｖ，Ｎ）から求めてデータベース５９の最適偏心データメモリ５９Ｅに取り込む。
【００６０】
この（１）式の最適偏心量関数ｆ１（Ｖ，Ｎ）は、図１６に示すように、風速Ｖ（ｔ）又は回転数Ｎ（ｔ）が大きくなるに従って最適偏心量ｅｒを小さくして行くような演算式を有する。
【００６１】
この最適偏心量関数ｆ１（Ｖ、Ｎ）は、風車機構部３の機構上の特性（図７）として、偏心量ｅが大きいときの回転翼１５Ａ〜１５Ｃの姿勢の方が偏心量ｅが小さいときより大きいエネルギーを風から受ける特徴をもっていることに着目して、風速Ｖ（ｔ）又は回転数Ｎ（ｔ）が小さいときは最適偏心量ｅｒを大きくするように第１カム３５の回動量を制御することにより風車主軸１２に与えられる回転トルクを大きくして回転翼１５Ａ〜１５Ｃの姿勢を最適発電状態になるようにする。
【００６２】
かくして、回転数Ｎ（ｔ）が低い風車機構３の起動時においては、回転翼１５Ａ〜１５Ｃの最適偏心量ｅｒを大きい値に演算することにより風車機構３の起動特性を良くし、これにより回転翼１５Ａ〜１５Ｃ、従って風車主軸１２の回転数を短時間の間に最適運転状態に起動する。
【００６３】
また風が弱くなったときには、最適偏心量関数ｆ１（Ｖ、Ｎ）によって最適偏心量ｅｒを大きい値に演算し直すことにより回転翼１５Ａ〜１５Ｃが風から受けるエネルギーを大きくするようにその姿勢を制御し、これにより風車主軸１２の回転数を最適値に維持する。
【００６４】
これに対して発電運転中に風が強くなったときには、最適偏心量関数ｆ１（Ｖ、Ｎ）によって最適偏心量ｅｒを小さい値に演算し直すことにより回転翼１５Ａ〜１５Ｃが風から受けるエネルギーを小さくするようにその姿勢を制御し、これにより風車主軸１２の回転数を最適値に維持する。
【００６５】
このように時々刻々演算される最適偏心量ｅｒのデータは、データベース５９の最適偏心量データメモリ５９Ｅに取り込まれ、更新されて行く。
【００６６】
かくしてＣＰＵ５４は、データベース５９の風速データメモリ５９Ｂの風速（Ｖ（ｔ））データ及び回転数データメモリ５９Ｄの回転数Ｎ（ｔ）データを用いて最適偏心量関数ｆ１（Ｖ，Ｎ）を演算することにより、最適偏心量の算出処理手順ＳＰ３の処理を終了してステップＳＰ３Ｂからメインルーチン（図１１）に戻る。
【００６７】
続いてＣＰＵ５４は、次のステップＳＰ４に移って最適偏心角の算出処理を実行する。
【００６８】
この最適偏心角の算出処理手順ＳＰ４に入ると、ＣＰＵ５４は図１７に示すように、ステップＳＰ４Ａにおいて関数ｆ２（θ）を演算することにより最適偏心角θｐｒを演算してデータベース５９の最適偏心角θｐｒデータメモリ５９Ｆに取り込む。
【００６９】
この関数ｆ２（θ）は、図７について上述した第２リンク保持仮想平面ＰＬＮにおいて、風ＷＤが風車主軸位置Ｐ１を通って風下に抜ける方向（これを風下方向と呼ぶ）から、風車主軸位置Ｐ１から第２カム偏心位置Ｐ３に向かうベクトル方向との間になす偏心角θｐのうち回転翼１５Ａ〜１５Ｃが最も大きなエネルギーが得られる角度を最適偏心角θｐｒ（ｔ）として次式
【００７０】
【数２】
【００７１】
から求める。
【００７２】
ここで回転翼１５Ａ〜１５Ｃが最も大きなエネルギーを受ける最適偏心角θｐｒ（ｔ）は、風車機構部３の機構的な特徴によって決まるので、風下（θｐ＝０）からの偏心角θｐを風向（θｐ＝１８０°）からの角度に定数θｏｆｓを加算した値として表わした最適偏心角θｐｒ（ｔ）を求める。
【００７３】
かくしてＣＰＵ５４は、ステップＳＰ４Ａによって現在の風向θ（ｔ）に対して回転翼１５Ａ〜１５Ｃが最も大きなエネルギーを得る風向に対する姿勢を、第２リンク２１Ａ〜２１Ｃの風車主軸１２からの偏心角θｐに基づいて算出処理すると共に、そのデータをデータベース５９（図１３）に取り込み・更新して行く。
【００７４】
かくしてＣＰＵ５４は当該最適偏心角θｐｒ（ｔ）の算出処理手順をＳＰ４を終了してステップＳＰ４Ｂからメインルーチン（図１１）に戻る。
【００７５】
続いて、ＣＰＵ５４はステップＳＰ５に移って強風対策稼働条件の成立判断処理を行う。
【００７６】
この強風対策稼働条件の確認処理は、常時は回転翼１５Ａ〜１５Ｃの風向に対する姿勢を最適条件に設定することにより風車機構部３をより大きいエネルギーを風から受けて稼働させることができるのに対して、強風になった場合には、回転翼１５Ａ〜１５Ｃが過大なエネルギーを得ることにより、風車機構部３が稼働条件の限界を越えるおそれがあり、ＣＰＵ５４はこれをＳＰ５の処理によってそれを防止せんとする。
【００７７】
強風対策稼働条件の成立判定処理手順ＳＰ５に入ると、ＣＰＵ５４は、図１８に示すように、ステップＳＰ５Ａにおいて次式
【００７８】
【数３】
【００７９】
によって風速Ｖ（ｔ）が過大になったか否かの判断をした後、否定結果が得られたときステップＳＰ５Ｂにおいて次式
【００８０】
【数４】
【００８１】
によって風車主軸１２の回転数が過大になったか否かの判断をする。
【００８２】
このステップＳＰ５Ａ及びＳＰ５Ｂにおいて共に否定結果が得られたときは、風が強風の状態ではないことを意味し、このときＣＰＵ５４はステップＳＰ５Ｃにおいて強風対策稼働条件として否定出力を送出してステップＳＰ５Ｄからメインルーチン（図１１）のステップＳＰ６に戻る。
【００８３】
これに対してステップＳＰ５Ａ又はＳＰ５Ｂにおいて肯定結果が得られたとき、このことは、風車機構部３が風向風速検出器５１の検出出力Ｓ１に基づく風速の異常か、又は回転数検出器５２の検出出力Ｓ２に基づく風車主軸１２の回転数の異常が生じていることを意味し、このときＣＰＵ５４はステップＳＰ５Ｅにおいて強風対策稼働条件として肯定結果を出力した後、ステップＳＰ５Ｆからメインルーチン（図１１）のステップＳＰ７に戻る。
【００８４】
ＣＰＵ５４は、メインルーチンのステップＳＰ６に移ったとき、このことは風が異常ではないので風車機構部３を引き続き現在の稼働条件で駆動して良いと判断したことを意味しているので、ＣＰＵ５４は、次式
【００８５】
【数５】
【００８６】
のように、偏心量偏差ΔｅｒをΔｅｒ＝０に置くと共に、次式
【００８７】
【数６】
【００８８】
のように偏心角偏差ΔθｒをΔθｒ＝０と置くような処理をして次のステップＳＰ８に移る。
【００８９】
これに対してＣＰＵ５４は、ステップＳＰ５において肯定結果が得られることにより、ステップＳＰ７に移ったとき、図１９に示すように、偏心量偏差・偏心角偏差の算出処理手順を実行する。
【００９０】
ここでＣＰＵ５４は先ずステップＳＰ７Ａにおいて次式
【００９１】
【数７】
【００９２】
の演算を実行することにより、予め強風対策用に用意している強風対策用偏心量ｅｘと現在の最適偏心量ｅｒとの差を偏心量偏差Δｅｒとして求め、これにより最適偏差量ｅｒに対して過大と考えられる分の修正値データを偏心量偏差Δｅｒとして求めてデータベース５９の偏心量偏差データメモリ５９Ｇに取り込む。
【００９３】
実際上、異常強風時には、偏心量ｅを大きくして回転翼１５Ａ〜１５Ｃが受けるエネルギーを小さくするような偏心量偏差を設定し、これにより強風時に風車機構部３における風車主軸１２の回転を止めるようにする。
【００９４】
これと共にＣＰＵ５４はステップＳＰ７Ｂにおいて次式
【００９５】
【数８】
【００９６】
を演算することにより、偏心角偏差Δθｒを関数ｆｇｔｈ（Ｎ）を演算することにより求めてデータベース５９の偏心角偏差データメモリ５９Ｈに取り込んだ後、ステップＳＰ７Ｃからメインルーチン（図１１）のステップＳＰ８に移る。
【００９７】
ここで、関数ｆｇｔｈ（Ｎ）は、風車主軸１２の回転数Ｎ（ｔ）が異常に大きくなったときには、偏心角θｐを例えば９０°に制御することにより、回転翼１５Ａ〜１５Ｃが受けるエネルギーを小さくするような偏心角偏差を設定し、これにより強風時に風車主軸１２の回転を止めるようにする。
【００９８】
かくして、偏心量偏差Δｅｒ及び偏心角偏差Δθｒは、異常強風時に、次のステップＳＰ８において、これをそれぞれ最適偏心量ｅｒ及び最適偏心角θｐｒと加算することにより目標偏心量ｅｒＸ及び目標偏心角θｐｒＸを得たとき、当該目標偏心量ｅｒＸ及び目標偏心角θｐｒＸでは、回転翼１５Ａ〜１５Ｃが風からエネルギーを受けられない状態になるような値（予め実験により求めておく）に選定されている。
【００９９】
ステップＳＰ８において、ＣＰＵ８は目標偏心量及び目標偏心角の算出処理を実行する。
【０１００】
このときＣＰＵ５４は、図２０に示すように、先ずステップＳＰ８Ａにおいて次式
【０１０１】
【数９】
【０１０２】
のように目標偏心量ｅｒＸとして最適偏心量ｅｒと偏心量偏差Δｅｒとを加算した値として求めてデータベース５９の目標偏心量データメモリ５９Ｉに取り込む。
【０１０３】
さらに、ステップＳＰ８Ｂにおいて次式
【０１０４】
【数１０】
【０１０５】
のように、目標偏心角θｅｒＸとして、最適偏心角θｐｒに対して偏心角偏差Δθｒを加算した値として求めてデータベース５９の目標偏心角データメモリ５９Ｊに取り込み、その後ステップＳＰ８Ｃからメインルーチン（図１１）に戻る。
【０１０６】
かくしてＣＰＵ５４は強風が生じた異常時と、生じていない平常時との両方について、風車機構部３に対して偏心量及び偏心角について偏心量偏差Δｅｒ及び偏心角偏差Δθｒを用いた同じ式を用いて目標値を求めることができる。
【０１０７】
ここで、目標偏心量ｅｒＸ及び目標偏心角θｐｒＸは、風が平常状態のときは、上述のステップＳＰ６において、偏心量偏差ΔｅｒがΔｅｒ＝０に置かれると共に、偏心角偏差ΔθｒがΔθ＝０に置かれることにより、目標偏心量ｅｒＸ＝最適偏心量ｅｒになると共に、目標偏心角θｐｒＸ＝最適偏心角θｐｒになることにより、回転翼１５Ａ〜１５Ｃを最適条件で駆動できる。
【０１０８】
これに対して、風が強風状態のときには、上述のステップＳＰ７Ａ及びＳＰ７Ｂにおいて、回転翼１５Ａ〜１５Ｃが風からエネルギーを受けられない偏心量偏差Δｅｒ及び偏心角偏差Δθｒが求められていることにより、回転翼１５Ａ〜１５Ｃは、回転を停止するような目標偏心量ｅｒＸ及び目標偏心角θｐｒＸが求められている。
【０１０９】
続いてＣＰＵ５４は次のステップＳＰ９おいて、ステップＳＰ８において求めた目標偏心量を２つのカム、すなわち第１カム３５及び第２カム３３の角度差に換算する。
【０１１０】
この換算ステップＳＰ９に入ると、ＣＰＵ５４は図２１に示すように、ステップＳＰ９Ａにおいて次式
【０１１１】
【数１１】
【０１１２】
のように、関数ｆｔｈ（ｅｒ）によってカム角度差ｅｖｒＹを算出する。
【０１１３】
この関数ｆｔｈ（ｅｒ）は、図２２（Ａ）に示すように、第１カム３５の風車主軸位置Ｐ１と、第１カム偏心位置Ｐ２と、第２カム３３の第２カム偏心位置Ｐ３との関係に基づいて、次式
【０１１４】
【数１２】
【０１１５】
によって図２２（Ｂ）に示す２つのカムの角度差θｖｒＹを余弦定理を用いて数学的に換算する。
【０１１６】
図２２（Ｂ）において、２つのカムの角度差θｖｒＹは、風車主軸位置Ｐ１と第１カム偏心位置Ｐ２との距離ｅ１と、第１カム偏心位置Ｐ２と第２カム偏心位置Ｐ３との距離ｅ２と、風車主軸位置Ｐ１と第２カム偏心位置Ｐ３との距離すなわち偏心量ｅとでなる三角形において、第１カム移動角θｖ１と第２カム移動角θｖ２との和として求めることができる。
【０１１７】
ここで第１カム移動角度θｖ１は、図８について上述したように、風車主軸位置Ｐ１を基準にして、第１カム３５が第２カム３３が回動しない状態で回動動作したとき第１カム偏心位置Ｐ２が移動した角度を表しており、また第２カム移動角度θｖ２は第１カム３５の回動動作によって第２カム３３が平行移動することにより第２カム偏心位置Ｐ３が移動した角度を表している。
【０１１８】
かくしてＣＰＵ５４は、この角度差θｖｒＹを三角形Ｐ１−Ｐ２−Ｐ３について成り立つ予弦定理を用いた関数ｆｔｈ（ｅｒ）によって求めた後、ステップＳＰ９Ｂからメインルーチン（図１１）に戻る。
【０１１９】
上述の（12）式において、次式
【０１２０】
【数１３】
【０１２１】
のように、風車主軸位置Ｐ１及び第１カム偏心位置Ｐ２間の距離ｅ１と、第１カム偏心位置Ｐ２及び第２カム偏心位置Ｐ３間の距離ｅ２とを互いに等しい値ｅmax／２に選定すれば、特に次式
【０１２２】
【数１４】
【０１２３】
のように、第１カム移動角度θｖ１及び第２カム移動角度θｖ２が互いに等しい値になることにより、一段と簡易な演算によって２つのカムの角度差θｖｒＹを求めることができる。
【０１２４】
ＣＰＵ５４は、ステップＳＰ９の処理に続いて、ステップＳＰ１０に移って目標偏心角とカムの角度差より、２つのカムそれぞれの角度を算出する処理を実行する。
【０１２５】
このステップＳＰ１０の処理に入ると、ＣＰＵ５４は、図２３に示すように、先ずステップＳＰ１０Ａにおいて２つのカムの角度差を２つのカムすなわち第１カム３５及び第２カム３３それぞれの対応分に分割する処理を実行する。
【０１２６】
ここで、この処理は、図２２の偏心量ｅとして、上述の（９）式において目標偏心量ｅｒｘが与えられたとき、この目標偏心量ｅｒｘを第２リンク保持部材２１において実現するために必要な第１カム３５及び第２カム３３の移動角をそれぞれ対応分として求めるもので、図２２において、第１カム偏心位置Ｐ２周りの２つのカムの角度差θｖｒＹは、風車主軸位置Ｐ１における第１カム移動角度θｖ１と、第２カム偏心位置Ｐ３における第２カム移動角度θｖ２との和であることから、第１カム移動角度分θｖ１ｒと、第２カム移動角度分θｖ２ｒとを求めてデータベース５９の第１カム及び第２カム移動角度分データベース５９Ｌ及び５９Ｍに取り込む。
【０１２７】
ここで、上述のステップＳＰ９における処理と同様に、風車主軸位置Ｐ１及び第１カム偏心位置Ｐ２間の距離ｅ１と、第１カム偏心位置Ｐ２及び第２カム偏心位置Ｐ３間の距離ｅ２とを等しくとれば、第１カム移動角度分θｖ２ｒは互いに等しい値になるので演算式を単純化できる。
【０１２８】
続いてＣＰＵ５４は、次のステップＳＰ１０Ｂにおいて、第１カム３５について、次式
【０１２９】
【数１５】
【０１３０】
の演算をすると共に、第２カム３３について次式
【０１３１】
【数１６】
【０１３２】
の演算をすることにより、第１カム３５及び第２カム３３の目標位置角度θｖ１及びθｖ２を求めてデータベース５９の第１カム及び第２カムの目標位置角度データメモリ５９Ｎ及び５９Ｏに取り込む。
【０１３３】
ここで、第１カム３５及び第２カム３３を目標位置角度θｖ１及びθｖ２だけ移動させるためには、図９において、偏心角θｐとして目標偏心角θｐｒＸだけ回動させると共に、偏心量ｅについて、第１カム３５を「＋」方向に割り当てられた第１カム移動角度分θｖ１ｒだけ回動させると共に、第２カム３３を「−」方向に割り当てられた第２カム移動角度分θｖ２ｒだけ回動させる必要がある。
【０１３４】
かくして、ＣＰＵ５４は、目標偏心角θｐｒＸと目標偏心量ｅｒＸとのカム角度換算値により、第１カム３５及び第２カム３３を移動させるべき位置角度を検出する。
【０１３５】
ここで上述と同様にして距離ｅ１及びｅ２を等しくとれば、次式
【０１３６】
【数１７】
【０１３７】
【数１８】
【０１３８】
【数１９】
【０１３９】
のように演算を単純化できる。
【０１４０】
ＣＰＵ５４は、第１カム３５の目標位置角度θｖ１及び第２カム３３の目標位置角度θｖ２を算出した後、続くステップＳＰ１１に移って、これら第１カム３５及び第２カム３３に対するモーターサーボ系でなる第１カム駆動回路６０及び第２カム駆動回路６１にそれぞれの目標位置角度θｖ１及びθｖ２を表す位置決め制御信号Ｓ１１及びＳ１２を出力し、その結果ステップＳＰ１２において第１カム３５及び第２カム３３を駆動し、これにより、偏心量及び偏心角を変更させることによって第２カム偏心位置Ｐ３に従って回転翼１５Ａ〜１５Ｃの偏心軸位置を変更させる。
【０１４１】
かくして現在の風の状態に対して最適な条件で回転翼１５Ａ〜１５Ｃからエネルギーを得るように回転翼偏心軸を制御するための１サイクル分の制御が終了し、ＣＰＵ５４は次のステップＳＰ１３において処理サイクル数ｉをｉ＝ｉ＋１におくことにより上述のステップＳＰ２に戻って次の制御サイクルを実行する。
【０１４２】
これにより、以後ＣＰＵ５４はステップＳＰ２〜ＳＰ１３の処理を繰り返すことにより、風の変化に応じて適応動作することによって回転翼１５Ａ〜１５Ｃを最適条件に制御する。
【０１４３】
以上の構成によれば、風車主軸１２とは偏心した位置で回動する第１カム３５と、第１カム３５の中心位置から偏心した位置で回動する第２カム３３とを介して回転翼１５Ａ〜１５Ｃを風車主軸１２から偏心した位置に保持された第２リンク２１Ａ〜２１Ｃによって回転翼１５Ａ〜１５Ｃの風向に対する姿勢を変更制御できるようにしたことにより、回転翼１５Ａ〜１５Ｃを第１カム３５及び第２カム３３の移動位置を制御することにより回転翼を最適化制御することができる。
【０１４４】
かくして常時、回転翼１５Ａ〜１５Ｃを時々刻々変化する風から大きなエネルギーを得ることができるような姿勢で回転でき、これにより安定性が大きくかつ安全な風力発電装置を実現できる。
【０１４５】
また、最適偏心量関数ｆ１（Ｖ、Ｎ）に従って、風車主軸１２の回転数Ｎ（ｔ）が小さいとき最適偏心量ｅｒを大きくして回転翼１５Ａ〜１５Ｃが大きいエネルギーを受けるように制御することにより小さい風速で始動する風力発電出力を得ることができる風力発電装置を実現できる。
【０１４６】
さらに強風の場合には、偏心量ｅを大きくすると共に偏心角θｐを例えば９０°に制御して回転翼１５Ａ〜１５Ｃが受けるエネルギーを小さくできるようにしたことにより、強風時に風車機構が過大に回転するようなおそれを有効に抑制することができる。
【０１４７】
(５)発電制御部の機能ブロック構成
ＣＰＵ５４の図１２〜図２３の各構成要素の処理は、図２４に示す発電制御部４の機能ブロックとして置き換えることができる。
【０１４８】
発電制御部４は、風向風速検出器５１から検出した風向θ(ｔ)及び風速Ｖ(ｔ)の検出信号を平滑処理部４Ａ１において平滑処理する(ステップＳＰ２の処理に対応する)と共に、回転検出器５２から得た回転数Ｎの検出信号を平滑回路部４Ａ２(ステップＳＰ２)において平滑処理をする。
【０１４９】
当該平滑処理をして得られた風速検出信号は、回転数検出信号と共に最適偏心量算出部４Ｂに与えられて最適偏心量ｅｒが算出処理される(ステップＳＰ３)。
【０１５０】
また風向検出信号は、最適偏心角算出部４Ｃにおいて算出処理されることにより最適偏心角θｐｒが得られる(ステップＳＰ４)。
【０１５１】
また回転数検出信号は強風対策部４Ｄの強風対策偏心量制御部４Ｄ１及び強風対策偏心角制御部４Ｄ２に与えられ、偏心量偏差Δｅｒ及び偏心角偏差Δθｒが求められる(ステップＳＰ５、ＳＰ６、ＳＰ７)。
【０１５２】
かくして得られた最適偏心角θｐｒ及び偏心角偏差Δθｒは目標値算出部４Ｅの目標偏心角算出部４Ｅ１に与えられて目標偏心角θｐｒＸを得る（ＳＰ８）。
【０１５３】
これとともに目標値算出部４Ｅの目標偏心量算出部４Ｅ２に最適偏心量ｅｒ及び偏心量偏差Δｅｒが与えられて目標偏心量ｅｒＸを得(ＳＰ８)、この目標偏心量ｅｒＸは２つのカムの角度換算部４Ｆに与えられて２つのカムの角度θｖｒＹを得る(ＳＰ９)。
【０１５４】
目標値算出部４Ｅから得られる目標偏心角θｐｒＸ及び２つのカムの角度換算部４Ｆから得られる２つのカムの角度差θｖｒＹはカム位置角度算出部４Ｇに与えられて第１カム移動角度θｖ１及び第２カム移動角度θｖ２を得る(ＳＰ１０)。
【０１５５】
このようにしてカム位置角度算出部４Ｇから得た第１カム移動角度θｖ１及び第２カム移動角度θｖ２はカム駆動部４Ｈの第１カム駆動部４Ｈ１及び第２カム４Ｈ２に与えられ、これにより風車機構部３の第１カム位置決めモータ４１及び第１カム位置決めモータ４２を風向に対して最適状態に位置決め駆動する。
【０１５６】
上述の構成の機能ブロックを有する発電制御部４によっても、図１２〜図２３によって上述した処理動作と同じ処理を実現できる。
【０１５７】
(６)他の実施の形態
図１６においては、最適偏心量ｅｒの算出処理手順ＳＰ３を実行する際に用いる最適偏心量関数ｆ１(Ｖ，Ｎ)として、風速Ｖ又は回転数Ｎが大きくなればこれに応じて連続的に最適偏心量ｅｒが低下して行くような関数を用いた場合について述べたが、これに代え、図２５に示すように、風速Ｖ（ｔ）又は回転数Ｎ（ｔ）が切換え点Ｋ１、Ｋ２にまで上昇したとき、最適偏心量ｅｒをそれまでの一定値ｅｒ１、ｅｒ２から階段状にｅｒ２、ｅｒ３に低下させるような最適偏心量関数ｆ１Ｘ(Ｖ，Ｎ)を用いるようにしても良い。
【０１５８】
この場合、一旦風速Ｖ又は回転数Ｎが切換え点Ｋ１、Ｋ２を通りすぎた後元に戻る場合には、ヒステリシスループを持たせて復帰するようにすることにより、チャタリングを生じさせないようにする。
【０１５９】
このようにチャタリング防止のためにヒステリシスループを生ずるようにすることに代えて、風速Ｖ（ｔ）及び回転数Ｎ（ｔ）の切換え条件が揃ったときに切換え動作をさせることによりチャタリング動作を防止するようにしても良い。
【産業上の利用可能性】
【０１６０】
本発明は立設した風車主軸の周りを回転翼が回転する風車機構を有する風力発電装置に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１６１】
【図１】本発明による風力発電装置の一実施の形態を示す略線的ブロック図である。
【図２】図１の風車機構部の詳細構成を示す側面図である。
【図３】図２の平面図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｃ）は回転翼の姿勢の説明に供する略線図である。
【図５】(Ａ)は第２リンク保持部材を示す略線的平面図、(Ｂ)はその縦断面図である。
【図６】第２リンク保持部材の第１カム及び第２カムの回動位置決め動作の説明に供する略線図である。
【図７】回転翼の回転動作の説明に供する略線図である。
【図８】（Ａ）及び（Ｂ）は偏心量設定処理動作の説明に供する略線図である。
【図９】偏心角設定処理動作の説明に供する略線図である。
【図１０】図１の発電制御部の構成を示すブロック図である。
【図１１】発電制御部の発電制御処理手順ＲＴ０を示すフローチャートである。
【図１２】図１１の初期設定処理手順ＳＰ１の処理手順を示すフローチャートである。
【図１３】図１のデータベース５９の詳細構成を示す略線図である。
【図１４】図１１の検出器からのデータの読込み処理手順ＳＰ２の処理手順を示すフローチャートである。
【図１５】図１１の最適偏心量の算出処理手順ＳＰ３の処理手順を示すフローチャートである。
【図１６】最適偏心量関数を示す特性曲線図である。
【図１７】図１１の最適偏心角の算出処理手順ＳＰ４の処理手順を示すフローチャートである。
【図１８】図１１の強風対策稼動条件の成立判定処理手順ＳＰ５の処理手順を示すフローチャートである。
【図１９】図１１の偏心量偏差・偏心角偏差の算出処理手順ＳＰ７の処理手順を示すフローチャートである。
【図２０】図１１の目標偏心量・目標偏心角算出処理手順ＳＰ８の処理手順を示すフローチャートである。
【図２１】図１１の目標偏心量を２つのカムの角度差に換算する処理手順ＳＰ９の処理手順を示すフローチャートである。
【図２２】(Ａ)及び(Ｂ)は２つのカムの角度差θｖｒｙの説明に供する略線図である。
【図２３】図１１の２つのカムの角度の算出処理手順ＳＰ１０の処理手順を示すフローチャートである。
【図２４】図１の発電制御部４の機能ブロック構成を示すブロック図である。
【図２５】図１６の他の実施の形態を示す特性曲線図である。
【符号の説明】
【０１６２】
１……風力発電装置、２……支持架台部、３……風車機構部、４……発電制御部、１１……軸受部材、１２……風車主軸、１３……第１リンク保持部材、１５Ａ〜１５Ｃ……回転翼、１６ＡＡ(１６ＢＡ)〜１６ＡＣ(１６ＢＣ)……第１リンク、１７ＡＡ(１７ＢＡ)〜１７ＡＣ(１７ＢＣ)……補強用連結材、１８ＡＡ(１８ＢＡ)〜１８ＡＣ(１８ＢＣ)……第１リンク翼連結具、２１……第２リンク保持部材、２１Ａ〜２１Ｃ……第２リンク、２２Ａ〜２２Ｃ……第２リンク翼連結具、２４Ａ〜２４Ｃ……第２リンク保持連結具、３１……リンク保持部材本体、３２、３４、３６……軸受、３３……第２カム、３５……第１カム、４１……第１カム位置決めモータ、４２……第２カム位置決めモータ、５１……風向速度検出器、５２……回転数検出器、５３……バス、５４……中央処理ユニット(ＣＰＵ)、５５……表示手段、５６……入力手段、５７……プログラムメモリ、５８……動作メモリ、５９……データベース、６０……第１カム駆動回路、６１……第２カム駆動回路。
【技術分野】
【０００１】
本発明は風力発電装置に関し、特に風を受けながら立設した主軸と対向しながらその周りを回転する回転翼によって回転駆動力を発生する風車機構を有する構成のものに適用するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の風力発電装置として、特許文献１に開示のように、風車主軸から放射状に延長する第１リンクの先端に回転翼を装着するとともに、当該風車主軸から偏心した位置に設けられた偏心点中心から放射状に延長する第２リンクの先端を回転翼に係合する風車機構を有するものが提案されている。
【特許文献１】特開２００６−２４２１６９公報
【０００３】
この風車機構は、風車主軸の回転に応動して偏心点中心が風車主軸から偏位した位置において当該風車主軸の周りを旋回したとき第１リンクに対する第２リンクの相対位置が変動することにより、回転翼の風に対する姿勢が回転に応じて変化して行くことにより、回転翼が受けるエネルギーによって風車主軸に連続的な回転駆動力を与える風力発電手法として実用性が期待されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、風は自然環境の一要素として、その風向や風速が変化しているのが普通であるから、風車主軸に生ずる回転状態をできる限り安定に保つことが望ましい。
【０００５】
特に、風が弱く回転翼が受けるエネルギーが小さいとき又は強風になって回転翼が受けるエネルギーが過大になったときには、適応的に風車を制御できるようにすることが望ましい。
【０００６】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、風の風向や風速に変動が生じたとき、風車主軸に生ずる回転力を最適化できるようにした風力発電装置を提案しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる課題を解決するため本発明においては、回転翼１５Ａ〜１５Ｃと、立設した風車主軸１２から放射状に突出して先端に回転翼１５Ａ〜１５Ｃを保持し、風車主軸１２と一体に回転することにより回転翼１５Ａ〜１５Ｃを風車主軸１２の周りに回転させる第１リンク１６ＡＡ（１６ＢＡ）〜１６ＡＣ（１６ＢＣ）と、風車主軸１２に回動自在に装着されたリンク保持部材１３上の風車主軸１２とは偏心した偏心点中心から実質上放射状に突出するように、リンク保持部材１３に装着されると共に先端を回転翼１５Ａ〜１５Ｃに連結され、リンク保持部材１３が風車主軸１２を中心として当該風車主軸１２と一体に回転したとき偏心点中心と回転翼１５A〜１５Cとの実質上の距離を保ちながら風車主軸１２を中心として旋回することにより、回転翼１５Ａ〜１５Ｃが１回転する間において回転翼１５Ａ〜１５Ｃの風に対する姿勢を変更させる第２リンク２１Ａ〜２１Ｃとを有し、リンク保持部材１３は、偏心した位置において風車主軸１２に回動自在に保持された第１カム３５と、偏心した位置において第１カム３５を回動自在に保持する第２のカム３３と、第１カム３５及び第２カム３３の回転角度差に基づいて、風車主軸１２と偏心点中心との間の偏心量及び風車主軸１２を中心とする風向と偏心点中心とのなす偏心角を変更させるカム位置決め手段４、４１、４２とを具える。
【０００８】
また本発明においては、回転翼１５Ａ〜１５Ｃと、立設した風車主軸１２から放射状に突出して先端に回転翼１５Ａ〜１５Ｃを保持し、風車主軸１２と一体に回転することにより回転翼１５Ａ〜１５Ｃを風車主軸１２の周りに回転させる第１リンク１６ＡＡ（１６ＢＡ）〜１６ＡＣ（１６ＢＣ）と、風車主軸１２に回動自在に装着されたリンク保持部材１３上の風車主軸１２とは偏心した偏心点中心から実質上放射状に突出するように、リンク保持部材１３に装着されると共に先端を回転翼１５Ａ〜１５Ｃに連結され、リンク保持部材１３が風車主軸１２を中心として当該風車主軸１２と一体に回転したとき偏心点中心と回転翼との実質上の距離を保ちながら風車主軸１２を中心として旋回することにより、回転翼１５Ａ〜１５Ｃが１回転する間において回転翼１５Ａ〜１５Ｃの風に対する姿勢を変更させる第２リンク２１Ａ〜２１Ｃとを有し、リンク保持部材１３は、回転翼１５Ａ〜１５Ｃが受ける風の風速又は風車主軸１２の回転数が小さいとき回転翼１５Ａ〜１５Ｃから大きいエネルギーを受けるように風車主軸１２と偏心点中心との間の偏心量ｅ及び風車主軸１２を中心とする風向と偏心点中心とのなす偏心角θｐを制御する制御手段５４、ＳＰ３を有することにより、風車主軸１２の回転を始動させる風速を低い値にした。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、風車主軸から偏心した偏心点中心に保持した第２リンクを、第１リンクを保持した風車主軸位置から偏心した偏心点中心で風車主軸の周りを旋回させると共に、当該偏心量及び偏心角を風の状態に応じて適応制御するようにしたことにより、回転翼が受けるエネルギーを時々刻々最適化できる風力発電装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。
【００１１】
（１）全体構成
図１において、１は全体として風力発電装置を示し、支持架台部２に設置された風車機構部３を発電制御部４によって適応制御することにより安定に風力駆動し、その結果発電機５から風力発電出力ＰＷを得る。
【００１２】
（２）風車機構部
この実施の形態の場合、風車機構部３は、図２及び図３に示すように、支持架台部２の上部に設けられた軸受部材１１によって風車主軸１２が立設され、この風車主軸１２にこれと一体に回転するように取り付けられた第１リンク保持部材１３に、複数例えば６本の上下２段の第１リンク１６ＡＡ（１６ＢＡ）、１６ＡＢ（１６ＢＢ）及び１６ＡＣ（１６ＢＣ）の根元部分が一体に固着されるとともに、その先端部が放射方向に、外方に延長し、その先端に３枚の回転翼１５Ａ、１５Ｂ及び１５Ｃが軸支されている。
【００１３】
この実施の形態の場合、第１リンク１６ＡＡ及び１６ＢＡ、１６ＡＢ及び１６ＢＢ並びに１６ＡＣ及び１６ＢＣは、図３に示すように、実質上、風車主軸１２から三方に互いに角等間隔を保つように設けられている。
【００１４】
かくして３組の第１リンク１６ＡＡ及び１６ＢＡ、１６ＡＢ及び１６ＢＢ並びに１６ＣＡ及び１６ＢＣが、それぞれ３枚の回転翼１５Ａ、１５Ｂ並びに１５Ｃの内側表面の上下位置に軸支されることにより、上下方向に縦長に配設された３枚の回転翼１５Ａ、１５Ｂ並びに１５Ｃが第１リンク保持部材１３従って風車主軸１２に強固に保持されることによって回転翼１５Ａ、１５Ｂ並びに１５Ｃに生じた回転力を風車主軸１２に伝達することにより、風車主軸１２を回転駆動するようになされている。
【００１５】
この実施の形態の場合、上段及び下段の第１リンク１６ＡＡ及び１６ＢＡ、１６ＡＢ及び１６ＢＢ、並びに１６ＡＣ及び１６ＢＣ間にそれぞれ補強用連結材１７ＡＡ及び１７ＢＡ、１７ＡＢ及び１７ＢＢ並びに１７ＡＣ及び１７ＢＣが橋架され、これにより第１リンク１６ＡＡ及び１６ＢＡ、１６ＡＢ及び１６ＢＢ並びに１６ＡＣ及び１６ＢＣの一体的な強度を補強している。
【００１６】
第１リンク１６ＡＡ及び１６ＢＡ、１６ＡＢ及び１６ＢＢ並びに１６ＡＣ及び１６ＢＣの先端はそれぞれ第１リンク翼連結具１８ＡＡ及び１８ＢＡ、１８ＡＢ及び１８ＢＢ、並びに１８ＡＣ及び１８ＢＣを介して、それぞれ回転翼１５Ａ、１５Ｂ並びに１５Ｃにこれが先端部において回動できるように連結されており、これにより回転翼１５Ａ、１５Ｂ並びに１５Ｃが第１リンク１６ＡＡ及び１６ＢＡ、１６ＡＢ及び１６ＢＢ並びに１６ＡＣ及び１６ＢＣの先端位置において風車主軸１２に対する対向面を仮想水平面内において時計方向又は半時計方向に回動できるようになされ、これにより回転翼１５Ａ、１５Ｂ並びに１５Ｃの風に対する姿勢を必要に応じて変更できるようになされている。
【００１７】
風車主軸１２の第１リンク保持部材１３の下方位置には円盤状の第２リンク保持部材２１が風車主軸１２に対して回動自在に設けられている。
【００１８】
第２リンク保持部材２１の円周方向に角等間隔を保つ３つの位置には、第１リンク１６ＡＡ(１６ＢＡ)、１６ＡＢ(１６ＢＢ)及び１６ＡＣ(１６ＢＣ)と対向するように、第２リンク２１Ａ、２１Ｂ及び２１Ｃの内側端が回転できるように連結され、その先端部が放射方向に外方に延長して、その先端が回転翼１５Ａ、１５Ｂ及び１５Ｃにそれぞれ第２リンク翼連結具２２Ａ、２２Ｂ及び２２Ｃを介して軸支され、これにより第２リンク翼連結具２２Ａ、２２Ｂ及び２２Ｃが第２リンク２１Ａ、２１Ｂ及び２１Ｃの先端に回転翼１５Ａ、１５Ｂ及び１５Ｃを軸支している。
【００１９】
この第２リンク２１Ａ、２１Ｂ及び２１Ｃの回転翼１５Ａ、１５Ｂ及び１５Ｃに対する保持位置は、図３に示すように、第１リンク１６ＡＡ(１６ＢＡ)、１６ＡＢ(１６ＢＢ)及び１６ＡＣ(１６ＢＣ)の保持位置より時計方向にずれた位置に選定されており、これにより風車主軸１２の回転に応じて、第２リンク２１Ａ、２１Ｂ及び２１Ｃの先端位置が、対応する第１リンク１６ＡＡ(１６ＢＡ)、１６ＡＢ(１６ＢＢ)及び１６ＡＣ(１６ＢＣ)の先端位置（図４（Ａ））より図４（Ｂ）において矢印ａ１で示すように、相対的に外側に突き出したり又は図４（Ｃ）において矢印ａ２で示すように内側に引き込んだりすることにより、矢印ｂ１及びｂ２で示すように、第１リンク１６ＡＡ（１６ＢＡ）、１６ＡＢ（１６ＢＢ）及び１６ＡＣ（１６ＢＣ）の先端を中心として回動し、その結果回転翼１５Ａ、１５Ｂ及び１５Ｃがそれぞれ風の流れる方向に対する姿勢を変更するようになされている。
【００２０】
第２リンク保持部材２１は、図５(Ａ)及び(Ｂ)に示すように、円環状の第２リンク保持部材本体３１の内側に軸受３２を介して第２カム３３を回動自在に保持するとともに、当該第２カム３３の内側に軸受３４を介して第１カム３５を回動自在に保持する。
【００２１】
さらに第１カム３５は、軸受３６を介して風車主軸１２を保持する主軸保持筒３７を回転自在に保持する。
【００２２】
第２リンク保持部材２１のリンク保持部材本体３１にはそれぞれ第２リンク保持連結部材２４Ａ〜２４Ｃの支持軸２５Ａ〜２５Ｃを介して第２リンク２１Ａ、２１Ｂ及び２１Ｃの内側端が回動自在に連結されており、これにより第１カム３５及び第２カム３３をそれぞれ第１カム位置決めモータ４１及び第２カム位置決めモータ４２によって回動させることにより、風車主軸１２に対する第２リンク２１Ａ、２１Ｂ及び２１Ｃの実質上の回転中心の位置を偏心移動できるようになされている。
【００２３】
すなわち第２カム３３は、その回動中心（これを第２カム偏心位置と呼ぶ）Ｐ３とは同心位置ではなく偏心させた位置（これを第１カム偏心位置と呼ぶ）Ｐ２を回動中心として第１カム３５を回動させるように、第２リンク保持部材本体３１に回動自在に保持されている。
【００２４】
これに加えて第１カム３５はその回動中心Ｐ２と同心位置ではなく偏心した位置（これを風車主軸位置と呼ぶ）Ｐ１において風車主軸１２を回転させるように風車主軸１２を保持する。
【００２５】
かくして第２カム３３の回動中心、すなわち第２カム偏心位置Ｐ３には、第２リンク２１Ａ、２１Ｂ及び２１Ｃが円環状の第２リンク保持部材本体３１から放射方向に延長していることから、第２リンク２１Ａ、２１Ｂ及び２１Ｃの第２リンク保持部材２１への実質的な保持中心点である偏心点中心が、丁度重なる。
【００２６】
従って、第２リンク保持部材２１を水平に横切るように風車主軸１２と直交する平面である第２リンク保持仮想面ＰＬＮを考えたとき、図６に示すように、風車主軸１２の回転中心（すなわち風車主軸位置Ｐ１）から、第１カム３５の回動中心（すなわち第１カム偏心位置Ｐ２）までのベクトル（その長さをｅ１とする）と、この第１カム偏心位置Ｐ２から第２カム３３の回動中心、すなわち第２カム偏心位置Ｐ３までのベクトル（その長さをｅ２とする）との合成ベクトル（すなわち風車主軸位置Ｐ１から第２カム偏心位置Ｐ３までのベクトルでその長さをｅとする）は、風車主軸１２から第２カム３３の回動中心（すなわち上記偏心点中心）までの偏心量ｅを表わしていることになる。
【００２７】
そしてこの合成ベクトルの偏心量ｅ（風車主軸位置Ｐ１が回動すると仮定して作図した）は、第１カム３５が第１カム偏心位置Ｐ２を中心として回動することにより、矢印ｃで示すように、回動中心Ｐ２に対する風車主軸１２の風車主軸位置Ｐ１が変化することによって、図８（Ａ）に示すように、相対的に変化する。
【００２８】
因に、図６において、第１カム３５が回動すると実際には風車主軸１２が移動するのではなく、第１カム３５が風車主軸１２を中心として回動するので、図８（Ａ）に示すように、第１カム３５の回転中心（＝第１カム偏心位置Ｐ２）が風車主軸位置Ｐ１を中心として長さｅ１のベクトルの当該長さｅ１を半径として回動する。
【００２９】
このとき、第２カム３３が回動停止しているとすれば、長さｅ２のベクトルの向きは変化しないので、当該ベクトルの先端位置Ｍ１、Ｍ２……Ｍ８すなわち第２カム３３の回動中心（＝第２カム偏心位置Ｐ３）は、第１カム３５の回動中心（＝第１カム偏心位置Ｐ２）の位置の円軌跡上の移動に応じてこれに対して平行移動して行く。
【００３０】
かくして、図８（Ａ）に示すように、第２カム３３が回動停止した状態で第１カム３５が回動すれば、長さｅ１のベクトルと長さｅ２のベクトルとの合成ベクトルでなる長さｅのベクトルは、矢印ＷＤで示す風向に対して方向を変えながら、当該長さｅを変化させて行く。
【００３１】
この実施の形態の場合、図８（Ｂ）に示すように、風車主軸１２の風車主軸位置Ｐ１と、第２カム３３の回動中心（第２カム偏心位置Ｐ３）とを結ぶ線ＬＸが風ＷＤの風向の方向と一致するときの当該風車主軸位置Ｐ１及び第２カム偏心位置Ｐ３（従って偏心点中心）間の距離（従って長さｅのベクトルの当該長さ）を、「偏心量ｅ」と定義する。
【００３２】
この偏心量ｅを設定するため、図８（Ａ）について上述したように、第１カム３５を回動することにより、一点鎖線で示すように当該回動量に応じて第２カム偏心位置Ｐ３（従って偏心点中心）を表わす点Ｍ１、Ｍ２……Ｍ８を求めたとき、これと同時又はタイミングをずらせて、第２カム３３を第１カム３５の回動方向とは逆方向に回動させることにより、二点鎖線で示すように点Ｍ１、Ｍ２……Ｍ８の位置を風ＷＤの風向の一致する線ＬＸ上に設定する。
【００３３】
かくして第２リンク保持部材２１は、第１カム３５及び第２カム３３の回動量が制御されることにより、第２リンク２１Ａ、２１Ｂ及び２１Ｃの実質的な保持中心点である偏心点中心と風車主軸位置との間の距離である「偏心量ｅ」を、常に風ＷＤの風向と合わせるように設定する。
【００３４】
またこの偏心量ｅを表す合成ベクトルが向う方向は、図６において矢印ｄで示すように、第２カム３３が回動中心Ｐ３を中心として回動する（第１カム３５も一緒に回動動作させる）ことにより、図９に示すように、実質上風車主軸１２の回転中心、すなわち風車主軸位置Ｐ１を中心として偏心角θｐとして変化する。
【００３５】
ここで、第２カム３３の回動中心、従って第２カム偏心位置Ｐ３は第２リンク２１Ａ、２１Ｂ及び２１Ｃの第２リンク保持部材２１への実質的な保持中心点である偏心点中心であるから、第２リンク２１Ａ〜２１Ｃの外方へシフトの仕方が第１カム３５及び第２カムの回動の仕方によって変化し、これにより図７に示すように、回転翼１５Ａ〜１５Ｃの首部が第１リンク１６ＡＡ（１６ＢＡ）〜１６ＡＣ（１６ＢＣ）によって風車主軸位置Ｐ１を中心として移動軌跡Ｒ１上を回転したとき、回転翼１５Ａ〜１５Ｃの尾部が第２リンク２１Ａ〜２１Ｃによって軌跡Ｒ１とは偏心した移動軌跡Ｒ２上を移動することにより、回転翼１５Ａ〜１５Ｃの風ＷＤに対する姿勢が変化し、これにより回転翼１５Ａ〜１５Ｃが風ＷＤから受けるエネルギーを、風車主軸１２の風車主軸位置Ｐ１から第２カム偏心位置Ｐ３（すなわち保持中心点）への偏心量ｅ及び偏心角θｐによって、制御することができる。
【００３６】
（３）偏心量及び偏心角の設定
この実施の形態の場合、図７に示す偏心量ｅと風下を基準にする偏心角θｐの設定は図８及び図９に示す手法によって行う。
【００３７】
偏心角ｅを設定するとき、第１カム３５を図５（Ａ）に示す基準状態の位置から、時計方向（又は反時計方向）に回動させ、これと共に第２カム３３を第１カム３５とは逆方法に回動させる。
【００３８】
この場合、第２リンク保持部材２１（図５（Ａ））は、第１カム３５が第１カム偏心位置Ｐ２を中心として例えば時計方向に回動すれば、これに応じて風車主軸１２（従って風車主軸位置Ｐ１）を中心として時計方向に回動し（実際上風車主軸１２は移動しないので）、これにより図８（Ａ）において符号Ｋ１、Ｋ２……Ｋ８で示すように、第１カム偏心位置Ｐ２が時計方向に回動する。
【００３９】
このとき、第２カム３３を回動動作させないように制御すれば、第２カム３３の回動中心、従って第２カム偏心位置Ｐ３は、図８（Ａ）において符号Ｍ１、Ｍ２……Ｍ８で示すように、第１カム偏心位置Ｐ２に追従するように平行移動して行く。
【００４０】
従って風車主軸位置Ｐ１から第２カム偏心位置Ｐ３までの距離は、第１カム３５が基準位置にあるとき符号Ｋ１及びＭ１で示す位置が一直線上に並ぶことにより最も大きい値（ｅ＝ｅ１＋ｅ２）になるのに対して、第１カム３５の回動量が大きくなるに従って小さくなって行き、やがて第１カム３５が１８０°回動したとき、第２カム偏心位置Ｐ３の回動角度が風車主軸位置Ｐ１と重なる（ｅ１＝ｅ２に設定すれば両点が丁度重なる）ことにより最も小さい値（ｅ１＝ｅ２のときｅ＝０）になる。
【００４１】
かかる第１カム３５の回動動作に加えて、第２カム３３を逆方向に回動させることにより、図８（Ｂ）に示すように、第１カム３５によって設定された点Ｍ１、Ｍ２……Ｍ８が風ＷＤの風向と一致する基準線ＬＸ上に設定し直され、これにより第２リンク保持部材２１上の第２リンク２１Ａ〜２１Ｃの実質的な保持点である偏心点中心の風車主軸１２の風車主軸位置Ｐ１との間の「偏心量ｅ」が当該風ＷＤの風向と一致する方向に設定される。
【００４２】
かくして偏心量ｅを、第１カム３５の回動に応じて最大量ｅ＝ｅ１＋ｅ２から最小量ｅ（＝０）までの範囲で設定できる。
【００４３】
上述においては、第１カム３５を時計方向に１８０°回動させたが、時計方向に１８０°〜３６０°回動させ、又は反時計方向に０°〜３６０°回動させた場合も、同様にして偏心量ｅを、第１カム３５及び第２カム３３の回動に応じて最大量ｅ＝ｅ１＋ｅ２から最小量ｅ（＝０）までの範囲で設定できる。
【００４４】
また図９において、風下を基準にして、偏心角θｐを設定する場合は、第１カム偏心位置Ｐ２及び第２カム偏心位置Ｐ３が風車主軸位置Ｐ１を中心として同じ角度だけ回動するように、第１カム３５及び第２カム３３を連動して回動動作させ、これにより設定した偏心量ｅを変更させずに、偏心角θｐを必要に応じて設定することができる。
【００４５】
かくして風車主軸位置Ｐ１に対する第２カム偏心位置Ｐ３従って第２リンク２１Ａ〜２１Ｃの実質的な保持中心位置の偏心量ｅ及び偏心角θｐを、第１カム３５及び第２カム３３の回動量によって設定できると共に、これを発電制御部４によって制御することにより、回転翼１５Ａ〜１５Ｃの姿勢、従って風から得られるエネルギーを適応制御できる。
【００４６】
（４）発電制御部
発電制御部４は、図１０に示すように、風向風速検出器５１から得られる風向風速検出信号Ｓ１と、回転数検出器５２から得られる風車主軸１２の回転数（パルス数／分）を表す回転数検出信号Ｓ２とを、バス５３を介して中央処理ユニット（ＣＰＵ）５４に受ける。
【００４７】
ＣＰＵ５４は、ユーザが表示手段５５の表示を見ながら入力手段５６を操作することにより入力した設定条件に応じて、当該風向風速検出信号Ｓ１及び回転数検出信号Ｓ２をプログラムメモリ５７に格納されているプログラムに従って、動作メモリ５８とデータベース５９（図１３）に蓄積するデータを用いて演算処理することにより、第１カム位置決めモータ４１及び第２カム位置決めモータ４２を駆動する第１カム駆動回路６０及び第２カム駆動回路６１にそれぞれ位置決め回動信号Ｓ２１及びＳ２２を送出する。
【００４８】
かくしてＣＰＵ５４は、風向風速検出器５１によって検出した風の現在の状態と、回転数検出器５２によって検出した風車主軸１２の回転数に応じて、現状に最適な条件によって風車機構部３の回転翼１５Ａ〜１５Ｃの風に対する姿勢を制御し、これにより常に安定性が大きい発電出力ＰＷを得るような制御を行う。
【００４９】
ＣＰＵ５４は、ユーザが入力手段５６において発電制御開始指令を入力したとき、これに応答して図１１に示す発電制御処理手順ＲＴ０を実行する。
【００５０】
ＣＰＵ５４は、発電制御処理手順ＲＴ０に入ると、まずステップＳＰ１において図１２に示す初期設定処理手順を実行する。
【００５１】
初期設定処理手順ＳＰ１に入ると、ＣＰＵ５４は、ステップＳＰ１Ａにおいてユーザが入力手段５６によって常数の定義をするのに従って、ステップＳＰ１Ｂにおいて当該入力された常数等の初期化をした後、ステップＳＰ１Ｃからメインルーチン（図１１）に戻る。
【００５２】
かくしてＣＰＵ５４は、上述のステップＳＰ１の初期設定処理手順において、検出データの検出の際に必要となるサンプリング時間Ｔｓｍｐの設定、平均回数Ｎａｖｅの設定をすることにより、サンプリング時間×平均回数＝平均時間ＴＡＶＥを求めるための初期設定データをデータベース５９（図１３）の初期設定データメモリ５９Ａに格納する。
【００５３】
続いてＣＰＵ５４は、ステップＳＰ２に移って、図１４に示すように、検出器からのデータの読込み処理手順を実行する。
【００５４】
このとき、ＣＰＵ５４は、上述の初期設定処理手順ＳＰ１においてデータベース５９の初期設定データメモリ５９Ａに取り込んだ初期設定データを用いて、ステップＳＰ２Ａにおいて風速（Ｖ（ｔ））を検出し、ステップＳＰ２Ｂにおいて風向（θ（ｔ））を検出し、ステップＳＰ２Ｃにおいて回転数Ｎ（ｔ）を検出した後、ステップＳＰ２Ｄにおいてそれぞれ平均化処理を実行した後、当該データをデータベース５９の風速データメモリ５９Ｂ、風向データメモリ５９Ｃ及び回転数データメモリ５９Ｄに取り込む。
【００５５】
かくしてＣＰＵ５４は、当該検出器からのデータの読込み処理手順ＳＰ２を終了してステップＳＰ２Ｅからメインルーチン（図１１）に戻る。
【００５６】
続いてＣＰＵ５４は、次のステップＳＰ３に移って、図１５に示すように、最適偏心量の算出処理を実行する。
【００５７】
ＣＰＵ５４は、最適偏心量の算出処理手順ＳＰ３に入ると、ステップＳＰ３Ａにおいて、次式
【００５８】
【数１】
【００５９】
によって最適偏心量ｅｒを最適偏心量関数ｆ１（Ｖ，Ｎ）から求めてデータベース５９の最適偏心データメモリ５９Ｅに取り込む。
【００６０】
この（１）式の最適偏心量関数ｆ１（Ｖ，Ｎ）は、図１６に示すように、風速Ｖ（ｔ）又は回転数Ｎ（ｔ）が大きくなるに従って最適偏心量ｅｒを小さくして行くような演算式を有する。
【００６１】
この最適偏心量関数ｆ１（Ｖ、Ｎ）は、風車機構部３の機構上の特性（図７）として、偏心量ｅが大きいときの回転翼１５Ａ〜１５Ｃの姿勢の方が偏心量ｅが小さいときより大きいエネルギーを風から受ける特徴をもっていることに着目して、風速Ｖ（ｔ）又は回転数Ｎ（ｔ）が小さいときは最適偏心量ｅｒを大きくするように第１カム３５の回動量を制御することにより風車主軸１２に与えられる回転トルクを大きくして回転翼１５Ａ〜１５Ｃの姿勢を最適発電状態になるようにする。
【００６２】
かくして、回転数Ｎ（ｔ）が低い風車機構３の起動時においては、回転翼１５Ａ〜１５Ｃの最適偏心量ｅｒを大きい値に演算することにより風車機構３の起動特性を良くし、これにより回転翼１５Ａ〜１５Ｃ、従って風車主軸１２の回転数を短時間の間に最適運転状態に起動する。
【００６３】
また風が弱くなったときには、最適偏心量関数ｆ１（Ｖ、Ｎ）によって最適偏心量ｅｒを大きい値に演算し直すことにより回転翼１５Ａ〜１５Ｃが風から受けるエネルギーを大きくするようにその姿勢を制御し、これにより風車主軸１２の回転数を最適値に維持する。
【００６４】
これに対して発電運転中に風が強くなったときには、最適偏心量関数ｆ１（Ｖ、Ｎ）によって最適偏心量ｅｒを小さい値に演算し直すことにより回転翼１５Ａ〜１５Ｃが風から受けるエネルギーを小さくするようにその姿勢を制御し、これにより風車主軸１２の回転数を最適値に維持する。
【００６５】
このように時々刻々演算される最適偏心量ｅｒのデータは、データベース５９の最適偏心量データメモリ５９Ｅに取り込まれ、更新されて行く。
【００６６】
かくしてＣＰＵ５４は、データベース５９の風速データメモリ５９Ｂの風速（Ｖ（ｔ））データ及び回転数データメモリ５９Ｄの回転数Ｎ（ｔ）データを用いて最適偏心量関数ｆ１（Ｖ，Ｎ）を演算することにより、最適偏心量の算出処理手順ＳＰ３の処理を終了してステップＳＰ３Ｂからメインルーチン（図１１）に戻る。
【００６７】
続いてＣＰＵ５４は、次のステップＳＰ４に移って最適偏心角の算出処理を実行する。
【００６８】
この最適偏心角の算出処理手順ＳＰ４に入ると、ＣＰＵ５４は図１７に示すように、ステップＳＰ４Ａにおいて関数ｆ２（θ）を演算することにより最適偏心角θｐｒを演算してデータベース５９の最適偏心角θｐｒデータメモリ５９Ｆに取り込む。
【００６９】
この関数ｆ２（θ）は、図７について上述した第２リンク保持仮想平面ＰＬＮにおいて、風ＷＤが風車主軸位置Ｐ１を通って風下に抜ける方向（これを風下方向と呼ぶ）から、風車主軸位置Ｐ１から第２カム偏心位置Ｐ３に向かうベクトル方向との間になす偏心角θｐのうち回転翼１５Ａ〜１５Ｃが最も大きなエネルギーが得られる角度を最適偏心角θｐｒ（ｔ）として次式
【００７０】
【数２】
【００７１】
から求める。
【００７２】
ここで回転翼１５Ａ〜１５Ｃが最も大きなエネルギーを受ける最適偏心角θｐｒ（ｔ）は、風車機構部３の機構的な特徴によって決まるので、風下（θｐ＝０）からの偏心角θｐを風向（θｐ＝１８０°）からの角度に定数θｏｆｓを加算した値として表わした最適偏心角θｐｒ（ｔ）を求める。
【００７３】
かくしてＣＰＵ５４は、ステップＳＰ４Ａによって現在の風向θ（ｔ）に対して回転翼１５Ａ〜１５Ｃが最も大きなエネルギーを得る風向に対する姿勢を、第２リンク２１Ａ〜２１Ｃの風車主軸１２からの偏心角θｐに基づいて算出処理すると共に、そのデータをデータベース５９（図１３）に取り込み・更新して行く。
【００７４】
かくしてＣＰＵ５４は当該最適偏心角θｐｒ（ｔ）の算出処理手順をＳＰ４を終了してステップＳＰ４Ｂからメインルーチン（図１１）に戻る。
【００７５】
続いて、ＣＰＵ５４はステップＳＰ５に移って強風対策稼働条件の成立判断処理を行う。
【００７６】
この強風対策稼働条件の確認処理は、常時は回転翼１５Ａ〜１５Ｃの風向に対する姿勢を最適条件に設定することにより風車機構部３をより大きいエネルギーを風から受けて稼働させることができるのに対して、強風になった場合には、回転翼１５Ａ〜１５Ｃが過大なエネルギーを得ることにより、風車機構部３が稼働条件の限界を越えるおそれがあり、ＣＰＵ５４はこれをＳＰ５の処理によってそれを防止せんとする。
【００７７】
強風対策稼働条件の成立判定処理手順ＳＰ５に入ると、ＣＰＵ５４は、図１８に示すように、ステップＳＰ５Ａにおいて次式
【００７８】
【数３】
【００７９】
によって風速Ｖ（ｔ）が過大になったか否かの判断をした後、否定結果が得られたときステップＳＰ５Ｂにおいて次式
【００８０】
【数４】
【００８１】
によって風車主軸１２の回転数が過大になったか否かの判断をする。
【００８２】
このステップＳＰ５Ａ及びＳＰ５Ｂにおいて共に否定結果が得られたときは、風が強風の状態ではないことを意味し、このときＣＰＵ５４はステップＳＰ５Ｃにおいて強風対策稼働条件として否定出力を送出してステップＳＰ５Ｄからメインルーチン（図１１）のステップＳＰ６に戻る。
【００８３】
これに対してステップＳＰ５Ａ又はＳＰ５Ｂにおいて肯定結果が得られたとき、このことは、風車機構部３が風向風速検出器５１の検出出力Ｓ１に基づく風速の異常か、又は回転数検出器５２の検出出力Ｓ２に基づく風車主軸１２の回転数の異常が生じていることを意味し、このときＣＰＵ５４はステップＳＰ５Ｅにおいて強風対策稼働条件として肯定結果を出力した後、ステップＳＰ５Ｆからメインルーチン（図１１）のステップＳＰ７に戻る。
【００８４】
ＣＰＵ５４は、メインルーチンのステップＳＰ６に移ったとき、このことは風が異常ではないので風車機構部３を引き続き現在の稼働条件で駆動して良いと判断したことを意味しているので、ＣＰＵ５４は、次式
【００８５】
【数５】
【００８６】
のように、偏心量偏差ΔｅｒをΔｅｒ＝０に置くと共に、次式
【００８７】
【数６】
【００８８】
のように偏心角偏差ΔθｒをΔθｒ＝０と置くような処理をして次のステップＳＰ８に移る。
【００８９】
これに対してＣＰＵ５４は、ステップＳＰ５において肯定結果が得られることにより、ステップＳＰ７に移ったとき、図１９に示すように、偏心量偏差・偏心角偏差の算出処理手順を実行する。
【００９０】
ここでＣＰＵ５４は先ずステップＳＰ７Ａにおいて次式
【００９１】
【数７】
【００９２】
の演算を実行することにより、予め強風対策用に用意している強風対策用偏心量ｅｘと現在の最適偏心量ｅｒとの差を偏心量偏差Δｅｒとして求め、これにより最適偏差量ｅｒに対して過大と考えられる分の修正値データを偏心量偏差Δｅｒとして求めてデータベース５９の偏心量偏差データメモリ５９Ｇに取り込む。
【００９３】
実際上、異常強風時には、偏心量ｅを大きくして回転翼１５Ａ〜１５Ｃが受けるエネルギーを小さくするような偏心量偏差を設定し、これにより強風時に風車機構部３における風車主軸１２の回転を止めるようにする。
【００９４】
これと共にＣＰＵ５４はステップＳＰ７Ｂにおいて次式
【００９５】
【数８】
【００９６】
を演算することにより、偏心角偏差Δθｒを関数ｆｇｔｈ（Ｎ）を演算することにより求めてデータベース５９の偏心角偏差データメモリ５９Ｈに取り込んだ後、ステップＳＰ７Ｃからメインルーチン（図１１）のステップＳＰ８に移る。
【００９７】
ここで、関数ｆｇｔｈ（Ｎ）は、風車主軸１２の回転数Ｎ（ｔ）が異常に大きくなったときには、偏心角θｐを例えば９０°に制御することにより、回転翼１５Ａ〜１５Ｃが受けるエネルギーを小さくするような偏心角偏差を設定し、これにより強風時に風車主軸１２の回転を止めるようにする。
【００９８】
かくして、偏心量偏差Δｅｒ及び偏心角偏差Δθｒは、異常強風時に、次のステップＳＰ８において、これをそれぞれ最適偏心量ｅｒ及び最適偏心角θｐｒと加算することにより目標偏心量ｅｒＸ及び目標偏心角θｐｒＸを得たとき、当該目標偏心量ｅｒＸ及び目標偏心角θｐｒＸでは、回転翼１５Ａ〜１５Ｃが風からエネルギーを受けられない状態になるような値（予め実験により求めておく）に選定されている。
【００９９】
ステップＳＰ８において、ＣＰＵ８は目標偏心量及び目標偏心角の算出処理を実行する。
【０１００】
このときＣＰＵ５４は、図２０に示すように、先ずステップＳＰ８Ａにおいて次式
【０１０１】
【数９】
【０１０２】
のように目標偏心量ｅｒＸとして最適偏心量ｅｒと偏心量偏差Δｅｒとを加算した値として求めてデータベース５９の目標偏心量データメモリ５９Ｉに取り込む。
【０１０３】
さらに、ステップＳＰ８Ｂにおいて次式
【０１０４】
【数１０】
【０１０５】
のように、目標偏心角θｅｒＸとして、最適偏心角θｐｒに対して偏心角偏差Δθｒを加算した値として求めてデータベース５９の目標偏心角データメモリ５９Ｊに取り込み、その後ステップＳＰ８Ｃからメインルーチン（図１１）に戻る。
【０１０６】
かくしてＣＰＵ５４は強風が生じた異常時と、生じていない平常時との両方について、風車機構部３に対して偏心量及び偏心角について偏心量偏差Δｅｒ及び偏心角偏差Δθｒを用いた同じ式を用いて目標値を求めることができる。
【０１０７】
ここで、目標偏心量ｅｒＸ及び目標偏心角θｐｒＸは、風が平常状態のときは、上述のステップＳＰ６において、偏心量偏差ΔｅｒがΔｅｒ＝０に置かれると共に、偏心角偏差ΔθｒがΔθ＝０に置かれることにより、目標偏心量ｅｒＸ＝最適偏心量ｅｒになると共に、目標偏心角θｐｒＸ＝最適偏心角θｐｒになることにより、回転翼１５Ａ〜１５Ｃを最適条件で駆動できる。
【０１０８】
これに対して、風が強風状態のときには、上述のステップＳＰ７Ａ及びＳＰ７Ｂにおいて、回転翼１５Ａ〜１５Ｃが風からエネルギーを受けられない偏心量偏差Δｅｒ及び偏心角偏差Δθｒが求められていることにより、回転翼１５Ａ〜１５Ｃは、回転を停止するような目標偏心量ｅｒＸ及び目標偏心角θｐｒＸが求められている。
【０１０９】
続いてＣＰＵ５４は次のステップＳＰ９おいて、ステップＳＰ８において求めた目標偏心量を２つのカム、すなわち第１カム３５及び第２カム３３の角度差に換算する。
【０１１０】
この換算ステップＳＰ９に入ると、ＣＰＵ５４は図２１に示すように、ステップＳＰ９Ａにおいて次式
【０１１１】
【数１１】
【０１１２】
のように、関数ｆｔｈ（ｅｒ）によってカム角度差ｅｖｒＹを算出する。
【０１１３】
この関数ｆｔｈ（ｅｒ）は、図２２（Ａ）に示すように、第１カム３５の風車主軸位置Ｐ１と、第１カム偏心位置Ｐ２と、第２カム３３の第２カム偏心位置Ｐ３との関係に基づいて、次式
【０１１４】
【数１２】
【０１１５】
によって図２２（Ｂ）に示す２つのカムの角度差θｖｒＹを余弦定理を用いて数学的に換算する。
【０１１６】
図２２（Ｂ）において、２つのカムの角度差θｖｒＹは、風車主軸位置Ｐ１と第１カム偏心位置Ｐ２との距離ｅ１と、第１カム偏心位置Ｐ２と第２カム偏心位置Ｐ３との距離ｅ２と、風車主軸位置Ｐ１と第２カム偏心位置Ｐ３との距離すなわち偏心量ｅとでなる三角形において、第１カム移動角θｖ１と第２カム移動角θｖ２との和として求めることができる。
【０１１７】
ここで第１カム移動角度θｖ１は、図８について上述したように、風車主軸位置Ｐ１を基準にして、第１カム３５が第２カム３３が回動しない状態で回動動作したとき第１カム偏心位置Ｐ２が移動した角度を表しており、また第２カム移動角度θｖ２は第１カム３５の回動動作によって第２カム３３が平行移動することにより第２カム偏心位置Ｐ３が移動した角度を表している。
【０１１８】
かくしてＣＰＵ５４は、この角度差θｖｒＹを三角形Ｐ１−Ｐ２−Ｐ３について成り立つ予弦定理を用いた関数ｆｔｈ（ｅｒ）によって求めた後、ステップＳＰ９Ｂからメインルーチン（図１１）に戻る。
【０１１９】
上述の（12）式において、次式
【０１２０】
【数１３】
【０１２１】
のように、風車主軸位置Ｐ１及び第１カム偏心位置Ｐ２間の距離ｅ１と、第１カム偏心位置Ｐ２及び第２カム偏心位置Ｐ３間の距離ｅ２とを互いに等しい値ｅmax／２に選定すれば、特に次式
【０１２２】
【数１４】
【０１２３】
のように、第１カム移動角度θｖ１及び第２カム移動角度θｖ２が互いに等しい値になることにより、一段と簡易な演算によって２つのカムの角度差θｖｒＹを求めることができる。
【０１２４】
ＣＰＵ５４は、ステップＳＰ９の処理に続いて、ステップＳＰ１０に移って目標偏心角とカムの角度差より、２つのカムそれぞれの角度を算出する処理を実行する。
【０１２５】
このステップＳＰ１０の処理に入ると、ＣＰＵ５４は、図２３に示すように、先ずステップＳＰ１０Ａにおいて２つのカムの角度差を２つのカムすなわち第１カム３５及び第２カム３３それぞれの対応分に分割する処理を実行する。
【０１２６】
ここで、この処理は、図２２の偏心量ｅとして、上述の（９）式において目標偏心量ｅｒｘが与えられたとき、この目標偏心量ｅｒｘを第２リンク保持部材２１において実現するために必要な第１カム３５及び第２カム３３の移動角をそれぞれ対応分として求めるもので、図２２において、第１カム偏心位置Ｐ２周りの２つのカムの角度差θｖｒＹは、風車主軸位置Ｐ１における第１カム移動角度θｖ１と、第２カム偏心位置Ｐ３における第２カム移動角度θｖ２との和であることから、第１カム移動角度分θｖ１ｒと、第２カム移動角度分θｖ２ｒとを求めてデータベース５９の第１カム及び第２カム移動角度分データベース５９Ｌ及び５９Ｍに取り込む。
【０１２７】
ここで、上述のステップＳＰ９における処理と同様に、風車主軸位置Ｐ１及び第１カム偏心位置Ｐ２間の距離ｅ１と、第１カム偏心位置Ｐ２及び第２カム偏心位置Ｐ３間の距離ｅ２とを等しくとれば、第１カム移動角度分θｖ２ｒは互いに等しい値になるので演算式を単純化できる。
【０１２８】
続いてＣＰＵ５４は、次のステップＳＰ１０Ｂにおいて、第１カム３５について、次式
【０１２９】
【数１５】
【０１３０】
の演算をすると共に、第２カム３３について次式
【０１３１】
【数１６】
【０１３２】
の演算をすることにより、第１カム３５及び第２カム３３の目標位置角度θｖ１及びθｖ２を求めてデータベース５９の第１カム及び第２カムの目標位置角度データメモリ５９Ｎ及び５９Ｏに取り込む。
【０１３３】
ここで、第１カム３５及び第２カム３３を目標位置角度θｖ１及びθｖ２だけ移動させるためには、図９において、偏心角θｐとして目標偏心角θｐｒＸだけ回動させると共に、偏心量ｅについて、第１カム３５を「＋」方向に割り当てられた第１カム移動角度分θｖ１ｒだけ回動させると共に、第２カム３３を「−」方向に割り当てられた第２カム移動角度分θｖ２ｒだけ回動させる必要がある。
【０１３４】
かくして、ＣＰＵ５４は、目標偏心角θｐｒＸと目標偏心量ｅｒＸとのカム角度換算値により、第１カム３５及び第２カム３３を移動させるべき位置角度を検出する。
【０１３５】
ここで上述と同様にして距離ｅ１及びｅ２を等しくとれば、次式
【０１３６】
【数１７】
【０１３７】
【数１８】
【０１３８】
【数１９】
【０１３９】
のように演算を単純化できる。
【０１４０】
ＣＰＵ５４は、第１カム３５の目標位置角度θｖ１及び第２カム３３の目標位置角度θｖ２を算出した後、続くステップＳＰ１１に移って、これら第１カム３５及び第２カム３３に対するモーターサーボ系でなる第１カム駆動回路６０及び第２カム駆動回路６１にそれぞれの目標位置角度θｖ１及びθｖ２を表す位置決め制御信号Ｓ１１及びＳ１２を出力し、その結果ステップＳＰ１２において第１カム３５及び第２カム３３を駆動し、これにより、偏心量及び偏心角を変更させることによって第２カム偏心位置Ｐ３に従って回転翼１５Ａ〜１５Ｃの偏心軸位置を変更させる。
【０１４１】
かくして現在の風の状態に対して最適な条件で回転翼１５Ａ〜１５Ｃからエネルギーを得るように回転翼偏心軸を制御するための１サイクル分の制御が終了し、ＣＰＵ５４は次のステップＳＰ１３において処理サイクル数ｉをｉ＝ｉ＋１におくことにより上述のステップＳＰ２に戻って次の制御サイクルを実行する。
【０１４２】
これにより、以後ＣＰＵ５４はステップＳＰ２〜ＳＰ１３の処理を繰り返すことにより、風の変化に応じて適応動作することによって回転翼１５Ａ〜１５Ｃを最適条件に制御する。
【０１４３】
以上の構成によれば、風車主軸１２とは偏心した位置で回動する第１カム３５と、第１カム３５の中心位置から偏心した位置で回動する第２カム３３とを介して回転翼１５Ａ〜１５Ｃを風車主軸１２から偏心した位置に保持された第２リンク２１Ａ〜２１Ｃによって回転翼１５Ａ〜１５Ｃの風向に対する姿勢を変更制御できるようにしたことにより、回転翼１５Ａ〜１５Ｃを第１カム３５及び第２カム３３の移動位置を制御することにより回転翼を最適化制御することができる。
【０１４４】
かくして常時、回転翼１５Ａ〜１５Ｃを時々刻々変化する風から大きなエネルギーを得ることができるような姿勢で回転でき、これにより安定性が大きくかつ安全な風力発電装置を実現できる。
【０１４５】
また、最適偏心量関数ｆ１（Ｖ、Ｎ）に従って、風車主軸１２の回転数Ｎ（ｔ）が小さいとき最適偏心量ｅｒを大きくして回転翼１５Ａ〜１５Ｃが大きいエネルギーを受けるように制御することにより小さい風速で始動する風力発電出力を得ることができる風力発電装置を実現できる。
【０１４６】
さらに強風の場合には、偏心量ｅを大きくすると共に偏心角θｐを例えば９０°に制御して回転翼１５Ａ〜１５Ｃが受けるエネルギーを小さくできるようにしたことにより、強風時に風車機構が過大に回転するようなおそれを有効に抑制することができる。
【０１４７】
(５)発電制御部の機能ブロック構成
ＣＰＵ５４の図１２〜図２３の各構成要素の処理は、図２４に示す発電制御部４の機能ブロックとして置き換えることができる。
【０１４８】
発電制御部４は、風向風速検出器５１から検出した風向θ(ｔ)及び風速Ｖ(ｔ)の検出信号を平滑処理部４Ａ１において平滑処理する(ステップＳＰ２の処理に対応する)と共に、回転検出器５２から得た回転数Ｎの検出信号を平滑回路部４Ａ２(ステップＳＰ２)において平滑処理をする。
【０１４９】
当該平滑処理をして得られた風速検出信号は、回転数検出信号と共に最適偏心量算出部４Ｂに与えられて最適偏心量ｅｒが算出処理される(ステップＳＰ３)。
【０１５０】
また風向検出信号は、最適偏心角算出部４Ｃにおいて算出処理されることにより最適偏心角θｐｒが得られる(ステップＳＰ４)。
【０１５１】
また回転数検出信号は強風対策部４Ｄの強風対策偏心量制御部４Ｄ１及び強風対策偏心角制御部４Ｄ２に与えられ、偏心量偏差Δｅｒ及び偏心角偏差Δθｒが求められる(ステップＳＰ５、ＳＰ６、ＳＰ７)。
【０１５２】
かくして得られた最適偏心角θｐｒ及び偏心角偏差Δθｒは目標値算出部４Ｅの目標偏心角算出部４Ｅ１に与えられて目標偏心角θｐｒＸを得る（ＳＰ８）。
【０１５３】
これとともに目標値算出部４Ｅの目標偏心量算出部４Ｅ２に最適偏心量ｅｒ及び偏心量偏差Δｅｒが与えられて目標偏心量ｅｒＸを得(ＳＰ８)、この目標偏心量ｅｒＸは２つのカムの角度換算部４Ｆに与えられて２つのカムの角度θｖｒＹを得る(ＳＰ９)。
【０１５４】
目標値算出部４Ｅから得られる目標偏心角θｐｒＸ及び２つのカムの角度換算部４Ｆから得られる２つのカムの角度差θｖｒＹはカム位置角度算出部４Ｇに与えられて第１カム移動角度θｖ１及び第２カム移動角度θｖ２を得る(ＳＰ１０)。
【０１５５】
このようにしてカム位置角度算出部４Ｇから得た第１カム移動角度θｖ１及び第２カム移動角度θｖ２はカム駆動部４Ｈの第１カム駆動部４Ｈ１及び第２カム４Ｈ２に与えられ、これにより風車機構部３の第１カム位置決めモータ４１及び第１カム位置決めモータ４２を風向に対して最適状態に位置決め駆動する。
【０１５６】
上述の構成の機能ブロックを有する発電制御部４によっても、図１２〜図２３によって上述した処理動作と同じ処理を実現できる。
【０１５７】
(６)他の実施の形態
図１６においては、最適偏心量ｅｒの算出処理手順ＳＰ３を実行する際に用いる最適偏心量関数ｆ１(Ｖ，Ｎ)として、風速Ｖ又は回転数Ｎが大きくなればこれに応じて連続的に最適偏心量ｅｒが低下して行くような関数を用いた場合について述べたが、これに代え、図２５に示すように、風速Ｖ（ｔ）又は回転数Ｎ（ｔ）が切換え点Ｋ１、Ｋ２にまで上昇したとき、最適偏心量ｅｒをそれまでの一定値ｅｒ１、ｅｒ２から階段状にｅｒ２、ｅｒ３に低下させるような最適偏心量関数ｆ１Ｘ(Ｖ，Ｎ)を用いるようにしても良い。
【０１５８】
この場合、一旦風速Ｖ又は回転数Ｎが切換え点Ｋ１、Ｋ２を通りすぎた後元に戻る場合には、ヒステリシスループを持たせて復帰するようにすることにより、チャタリングを生じさせないようにする。
【０１５９】
このようにチャタリング防止のためにヒステリシスループを生ずるようにすることに代えて、風速Ｖ（ｔ）及び回転数Ｎ（ｔ）の切換え条件が揃ったときに切換え動作をさせることによりチャタリング動作を防止するようにしても良い。
【産業上の利用可能性】
【０１６０】
本発明は立設した風車主軸の周りを回転翼が回転する風車機構を有する風力発電装置に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１６１】
【図１】本発明による風力発電装置の一実施の形態を示す略線的ブロック図である。
【図２】図１の風車機構部の詳細構成を示す側面図である。
【図３】図２の平面図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｃ）は回転翼の姿勢の説明に供する略線図である。
【図５】(Ａ)は第２リンク保持部材を示す略線的平面図、(Ｂ)はその縦断面図である。
【図６】第２リンク保持部材の第１カム及び第２カムの回動位置決め動作の説明に供する略線図である。
【図７】回転翼の回転動作の説明に供する略線図である。
【図８】（Ａ）及び（Ｂ）は偏心量設定処理動作の説明に供する略線図である。
【図９】偏心角設定処理動作の説明に供する略線図である。
【図１０】図１の発電制御部の構成を示すブロック図である。
【図１１】発電制御部の発電制御処理手順ＲＴ０を示すフローチャートである。
【図１２】図１１の初期設定処理手順ＳＰ１の処理手順を示すフローチャートである。
【図１３】図１のデータベース５９の詳細構成を示す略線図である。
【図１４】図１１の検出器からのデータの読込み処理手順ＳＰ２の処理手順を示すフローチャートである。
【図１５】図１１の最適偏心量の算出処理手順ＳＰ３の処理手順を示すフローチャートである。
【図１６】最適偏心量関数を示す特性曲線図である。
【図１７】図１１の最適偏心角の算出処理手順ＳＰ４の処理手順を示すフローチャートである。
【図１８】図１１の強風対策稼動条件の成立判定処理手順ＳＰ５の処理手順を示すフローチャートである。
【図１９】図１１の偏心量偏差・偏心角偏差の算出処理手順ＳＰ７の処理手順を示すフローチャートである。
【図２０】図１１の目標偏心量・目標偏心角算出処理手順ＳＰ８の処理手順を示すフローチャートである。
【図２１】図１１の目標偏心量を２つのカムの角度差に換算する処理手順ＳＰ９の処理手順を示すフローチャートである。
【図２２】(Ａ)及び(Ｂ)は２つのカムの角度差θｖｒｙの説明に供する略線図である。
【図２３】図１１の２つのカムの角度の算出処理手順ＳＰ１０の処理手順を示すフローチャートである。
【図２４】図１の発電制御部４の機能ブロック構成を示すブロック図である。
【図２５】図１６の他の実施の形態を示す特性曲線図である。
【符号の説明】
【０１６２】
１……風力発電装置、２……支持架台部、３……風車機構部、４……発電制御部、１１……軸受部材、１２……風車主軸、１３……第１リンク保持部材、１５Ａ〜１５Ｃ……回転翼、１６ＡＡ(１６ＢＡ)〜１６ＡＣ(１６ＢＣ)……第１リンク、１７ＡＡ(１７ＢＡ)〜１７ＡＣ(１７ＢＣ)……補強用連結材、１８ＡＡ(１８ＢＡ)〜１８ＡＣ(１８ＢＣ)……第１リンク翼連結具、２１……第２リンク保持部材、２１Ａ〜２１Ｃ……第２リンク、２２Ａ〜２２Ｃ……第２リンク翼連結具、２４Ａ〜２４Ｃ……第２リンク保持連結具、３１……リンク保持部材本体、３２、３４、３６……軸受、３３……第２カム、３５……第１カム、４１……第１カム位置決めモータ、４２……第２カム位置決めモータ、５１……風向速度検出器、５２……回転数検出器、５３……バス、５４……中央処理ユニット(ＣＰＵ)、５５……表示手段、５６……入力手段、５７……プログラムメモリ、５８……動作メモリ、５９……データベース、６０……第１カム駆動回路、６１……第２カム駆動回路。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転翼と、
立設した風車主軸から放射状に突出して先端に上記回転翼を保持し、上記風車主軸と一体に回転することにより上記回転翼を上記風車主軸の周りに回転させる第１リンクと、
上記風車主軸に回動自在に装着されたリンク保持部材上の上記風車主軸とは偏心した偏心点中心から実質上放射状に突出するように、上記リンク保持部材に装着されると共に先端を上記回転翼に連結され、上記リンク保持部材が上記風車主軸を中心として当該風車主軸と一体に回転したとき上記偏心点中心と上記回転翼との実質上の距離を保ちながら上記風車主軸を中心として旋回することにより、上記回転翼が１回転する間において上記回転翼の風に対する姿勢を変更させる第２リンクと
を有し、
上記リンク保持部材は、
偏心した位置において上記風車主軸に回動自在に保持された第１カムと、
偏心した位置において上記第１カムを回動自在に保持する第２のカムと、
上記第１カム及び第２カムの回動角度差に基づいて、上記風車主軸と上記偏心点中心との間の偏心量及び上記風車主軸を中心とする風向と上記偏心点中心とのなす偏心角を変更させるカム位置決め手段と
を具える
ことを特徴とする風力発電装置。
【請求項２】
上記カム位置決め手段は、上記回転翼が受ける風の風速又は上記風車主軸の回転数に対する偏心量を最適偏心量関数に従って規定することにより、上記風速又は上記回転数が大きくなるに従って上記偏心量を小さくするように上記第１カム及び上記第２カムの回動角度差を制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の風力発電装置。
【請求項３】
上記カム位置決め手段は、上記回転翼が受ける風の風向に対して上記回転翼が最もエネルギーを受ける角度に上記偏心角を決める最適偏心角関数に従って上記偏心角を規定することにより、上記回転翼の上記風の風向に対する姿勢を最適状態になるように上記第１カム及び上記第２カムの回動位置を制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の風力発電装置。
【請求項４】
上記回転翼が受ける風の風速又は上記風車主軸の回転数が強風対策稼動風速又は強風対策稼動回転数以上になったとき、上記偏心量を上記最適偏心量から上記回転翼が過大なエネルギーを受けない目標偏心量に変更する強風対策手段を具える
ことを特徴とする請求項２に記載の風力発電装置。
【請求項５】
上記回転翼が受ける風の風速又は上記風車主軸の回転数が強風対策稼動風速又は強風対策稼動回転数以上になったとき、上記偏心角を上記最適偏心角から上記回転量が過大なエネルギーを受けない目標偏心角に変更する強風対策手段を具える
ことを特徴とする請求項３に記載の風力発電装置。
【請求項６】
回転翼と、
立設した風車主軸から放射状に突出して先端に上記回転翼を保持し、上記風車主軸と一体に回転することにより上記回転翼を上記風車主軸の周りに回転させる第１リンクと、
上記風車主軸に回動自在に装着されたリンク保持部材上の上記風車主軸とは偏心した偏心点中心から実質上放射状に突出するように、上記リンク保持部材に装着されると共に先端を上記回転翼に連結され、上記リンク保持部材が上記風車主軸を中心として当該風車主軸と一体に回転したとき上記偏心点中心と上記回転翼との実質上の距離を保ちながら上記風車主軸を中心として旋回することにより、上記回転翼が１回転する間において上記回転翼の風に対する姿勢を変更させる第２リンクと
を有し、
上記リンク保持部材は、上記回転翼が受ける風の風速又は上記風車主軸の回転数が小さいとき上記回転翼から大きいエネルギーを受けるように上記風車主軸と上記偏心点中心との間の偏心量及び上記風車主軸を中心とする風向と上記偏心点中心とのなす偏心角を制御する制御手段を有することにより、上記風車主軸の回転を始動させる風速を低い値にした
ことを特徴とする風力発電装置。
【請求項１】
回転翼と、
立設した風車主軸から放射状に突出して先端に上記回転翼を保持し、上記風車主軸と一体に回転することにより上記回転翼を上記風車主軸の周りに回転させる第１リンクと、
上記風車主軸に回動自在に装着されたリンク保持部材上の上記風車主軸とは偏心した偏心点中心から実質上放射状に突出するように、上記リンク保持部材に装着されると共に先端を上記回転翼に連結され、上記リンク保持部材が上記風車主軸を中心として当該風車主軸と一体に回転したとき上記偏心点中心と上記回転翼との実質上の距離を保ちながら上記風車主軸を中心として旋回することにより、上記回転翼が１回転する間において上記回転翼の風に対する姿勢を変更させる第２リンクと
を有し、
上記リンク保持部材は、
偏心した位置において上記風車主軸に回動自在に保持された第１カムと、
偏心した位置において上記第１カムを回動自在に保持する第２のカムと、
上記第１カム及び第２カムの回動角度差に基づいて、上記風車主軸と上記偏心点中心との間の偏心量及び上記風車主軸を中心とする風向と上記偏心点中心とのなす偏心角を変更させるカム位置決め手段と
を具える
ことを特徴とする風力発電装置。
【請求項２】
上記カム位置決め手段は、上記回転翼が受ける風の風速又は上記風車主軸の回転数に対する偏心量を最適偏心量関数に従って規定することにより、上記風速又は上記回転数が大きくなるに従って上記偏心量を小さくするように上記第１カム及び上記第２カムの回動角度差を制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の風力発電装置。
【請求項３】
上記カム位置決め手段は、上記回転翼が受ける風の風向に対して上記回転翼が最もエネルギーを受ける角度に上記偏心角を決める最適偏心角関数に従って上記偏心角を規定することにより、上記回転翼の上記風の風向に対する姿勢を最適状態になるように上記第１カム及び上記第２カムの回動位置を制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の風力発電装置。
【請求項４】
上記回転翼が受ける風の風速又は上記風車主軸の回転数が強風対策稼動風速又は強風対策稼動回転数以上になったとき、上記偏心量を上記最適偏心量から上記回転翼が過大なエネルギーを受けない目標偏心量に変更する強風対策手段を具える
ことを特徴とする請求項２に記載の風力発電装置。
【請求項５】
上記回転翼が受ける風の風速又は上記風車主軸の回転数が強風対策稼動風速又は強風対策稼動回転数以上になったとき、上記偏心角を上記最適偏心角から上記回転量が過大なエネルギーを受けない目標偏心角に変更する強風対策手段を具える
ことを特徴とする請求項３に記載の風力発電装置。
【請求項６】
回転翼と、
立設した風車主軸から放射状に突出して先端に上記回転翼を保持し、上記風車主軸と一体に回転することにより上記回転翼を上記風車主軸の周りに回転させる第１リンクと、
上記風車主軸に回動自在に装着されたリンク保持部材上の上記風車主軸とは偏心した偏心点中心から実質上放射状に突出するように、上記リンク保持部材に装着されると共に先端を上記回転翼に連結され、上記リンク保持部材が上記風車主軸を中心として当該風車主軸と一体に回転したとき上記偏心点中心と上記回転翼との実質上の距離を保ちながら上記風車主軸を中心として旋回することにより、上記回転翼が１回転する間において上記回転翼の風に対する姿勢を変更させる第２リンクと
を有し、
上記リンク保持部材は、上記回転翼が受ける風の風速又は上記風車主軸の回転数が小さいとき上記回転翼から大きいエネルギーを受けるように上記風車主軸と上記偏心点中心との間の偏心量及び上記風車主軸を中心とする風向と上記偏心点中心とのなす偏心角を制御する制御手段を有することにより、上記風車主軸の回転を始動させる風速を低い値にした
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８】
【図７】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図８】
【図７】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【公開番号】特開２００９−２１５９９４（Ｐ２００９−２１５９９４Ａ）
【公開日】平成２１年９月２４日（２００９．９．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−６１２５６（Ｐ２００８−６１２５６）
【出願日】平成２０年３月１１日（２００８．３．１１）
【出願人】（５０５３８４４４９）株式会社別川製作所 (2)
【出願人】（８０３００００４５）株式会社キャンパスクリエイト (41)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年９月２４日（２００９．９．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月１１日（２００８．３．１１）
【出願人】（５０５３８４４４９）株式会社別川製作所 (2)
【出願人】（８０３００００４５）株式会社キャンパスクリエイト (41)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]