JPH08240U - 風力原動機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 風速の瞬間的変化に影響され難く、また、設
置場所を比較的自由に選択できると共に、製作，運搬，
組立，保守等の容易な風力原動機を提供する。 【構成】 １本の垂直回転軸３を中心とする円周上の複
数の等分点に、それぞれ半円筒形状の各風受部材１６
を、その半円筒開放部が前記円周接線の同一方向を指向
するよう垂直に立設した風車組立体１を、その主要部を
ボルト結合等による分解組立式に構成すると共に、支柱
２，中央支持枠組８，上方枠組６，下方枠組９等より成
る支持枠組構造に前記垂直回転軸３の上下部をそれぞれ
軸受１０，１１により軸支すると共に、前記回転軸３に
は、例えば発電機１８駆動用の大歯車１９を固設した。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、風力原動機、特に、風力発電装置用に適した風力原動機に関する ものである。

【０００２】

【従来の技術】

近年、特に高まりつつあるエネルギー問題の一環として、広汎な風力，水力， 太陽光線等の天然エネルギーの活用が注目されており、種々の動力装置や発電装 置が提案開発されている。

【０００３】 このうち、風力発電に関しては既に可成り大容量の種々の風力発電装置が実際 に建設，試験稼働されている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、この種の風力発電装置は、その大部分が水平回転軸を有して垂 直平面内を回転する２翼プロペラ形式であり、その発電容量を大きくするために は相当の大直径を有し、このため、その中心部の支持装置の全高が極めて大きく なると共に、その構造，強度，保守性等の問題を含め製作建設／維持コストが大 となり、また、その設置場所も制約されるという難点があった。また、大形寸法 の割には回転部の慣性モーメントが比較的小さいため、風速の瞬間的変化により 回転速度やトルクが変動し易いという傾向があった。

【０００５】 この考案は、以上のような風力発電等の従来局面にかんがみてなされたもので 、風速の瞬間的変化に影響され難く、また、製作／運搬／組立／保守コストが比 較的安く、その据付け場所条件の制約の少ない発電装置に適した風力原動機の提 供を目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】 このため、この考案においては、１本の垂直回転軸を中心とする円周上の複数 の等分点に、それぞれ半円筒形状の各風受部材をその半円筒開放部が前記円周接 線の同一方向を指向するよう垂直に立設して成る風車組立体の主要部を分解組立 式に構成すると共に、支持枠組構造に前記垂直回転軸の上下部をそれぞれ枢支す るようこの風力原動機を構成することにより、前記目的を達成しようとするもの である。

【０００７】

【作用】

以上のような構成により、この風力原動機は、複数の半円筒形風受部材が垂直 回転軸を中心として水平に回転するようにしたため、全高を比較的低く設計する ことができ、また、回転慣性モーメントが比較的大きいため、そのフライホイー ル効果により風速の瞬間的変化の影響を受け難く、さらにまた、主要構造部を組 立式に構成したため、その据付場所選定の自由度が大きく、製作，運搬，組立， 建設コストも安く、例えば、ビルディングの屋上等にも設置することができ、ま た、地上や床上からの高さが低いため保守が容易である。

【０００８】

【実施例】

以下に、この考案を実施例に基づいて説明する。図１にこの考案に係る風力原 動機を利用した発電装置の一実施例の概要断面図、図２にその上面図を示す。

【０００９】 （風車構成） この図例は、地表面（ＧＬ）または床面（ＦＬ）上へ設置した状態を示したも ので、風力原動機（以下単に“風車”と称する）１は、対向径Ｄの等辺８角形状 に配設された８本の支柱２の内側を１本の垂直回転軸３まわりに水平面内回転す るよう構成されている。各支柱２は、それぞれ外側に補強柱４を備え、これら両 柱２，４は、地表面ＧＬまたは床面ＦＬ上の各基礎コンクリート５上に固設され 、各柱１の頂部は隣接する各柱間及び直径対向する柱間をそれぞれ相互に連結す る各枠組部材６ａ，６ｂにより上方枠組６が構成されている。

【００１０】 一方、各支柱１に形成される８角形中心部の地表面ＧＬ上の基礎コンクリート ７上には、適当な高さの中央支持枠組８が形成され、その頂部を含めて、前記上 方枠組６におけると類似の各枠組部材により下方枠組９が形成されている。

【００１１】 前記上方枠組６及び下方枠組９の各中心部にはそれぞれ上部軸受１０及び下部 軸受１１が配設されて、風車１の回転軸３を軸支しており、下部軸受１１には、 風車１の重量を支持するための推力軸受機能を有するよう構成されている。

【００１２】 風車１は、それぞれ垂直回転軸３より８等分角度で放射状に延びる各上方／下 方回転部材１２／１３を有し、それぞれの各部材１２，１３先端部は円環部材１ ４により結合補強され、また、それぞれ上下に対応する上方／下方回転部材１２ ／１３の各対は、それぞれＸ状に配設された斜材としての補強部材１５により剛 性補強が施されている。

【００１３】 上下に対応する前記各上方／下方回転部材１２／１３対の間の各円環部材１４ の内側部には、それぞれ半円形断面を有する半円筒形風受部材１６が、その半円 筒形開放部が風車１の円周接線の同一方向を指向するよう垂直に配設固定され、 その半円筒形解放部の両垂直側端部及びその中央には垂直平板状の整流板１７が 、また、上記内側垂直側端部の小距離中心寄りには整流板１７より少し幅広の整 流板１７ａがそれぞれ固設されている。また、各風受部材１６のそれぞれ上下端 部は各半円形板１６ａにより、斜面に成形されている。なお、上記各垂直整流板 １７，１７ａには、さらに複数の半径方向の水平整流板（不図示）を配設しても よい。

【００１４】 なお、前記の各主要構成部は、いずれも山形鋼（アングル）や鋼板材料を主体 としてボルト結合による組立式に構成され、その分解，運搬，組立，保守等が容 易なように意図されている。

【００１５】 （動作） 以上のような構成により、図２において、矢印Ｗで示す方向から風を受けると 、この風車１は、図の左側の各風受部材１６の半円筒内面に大きな動圧を受け、 一方、図の右側は各半円筒部の滑らかな外周により風力抵抗が小さいため、上記 左右側の風力抵抗値の差より生ずる回転力により風車１は矢印Ａ方向に回転して 回転動力を発生する。また、この風車は、構造上回転慣性モーメントが比較的大 きいため、大きなフライホイール効果が期待でき、いったん回転を開始すると、 風速の瞬間的変化の影響を受け難いという利点がある。

【００１６】 （発電装置） この風車１の動力を、下方枠組９上に取付けた一対の発電機１８に伝達するた め、風車１の回転軸３の下部には駆動要素として、同心的に大歯車１９が固設さ れ、この直径対向位置にそれぞれこの大歯車１９と噛合う増速用の小歯車（ピニ オン）２０がそれぞれ別軸に取付けられている。これら各ピニオン２０の下部に は、一体に別の大歯車が固設されて、前記各他軸に固設された各第２のピニオン を駆動するよう平歯車２段増速を行っており、その第２ピニオン軸の回転力によ りそれぞれ各発電機１８を増速駆動するよう構成されている。

【００１７】 なお、風Ｗの風速及び発電機１８の負荷等による発電機１８の速度調整用に、 例えば、風車１の上下の各円環部材１４を被制動部材として強制的に挟持するた めの制動機構を設けることができ、また、この装置の保守点検時の風車回転停止 用としても利用し得る。

【００１８】 （試作例） 以上の構成による風力発電装置を、外枠組直径Ｄ＝６．０６ｍ，全高Ｈ＝６． ０ｍ，風車高ｈ＝２．６ｍの寸法で実際に試作して、風車の静止回転まさつトル クの測定，大型扇風機による回転試験等を実施した結果、その実用性が確認され た。

【００１９】 （他の実施例） なお、前記実施例は風車１に８個の風受部材１６を用いた図例について説明し たが、これらの配設個数，構造細部等はいずれも図例のみに限定されるものでな く、種々の変形を採用し得る。

【００２０】 また、この実施例においては、一対の発電機１８の駆動例を示したが、これら 発電装置としてのみでなく、他の一般動力作業機用原動機として利用し得、その ための増／減速機構も種々の形式を採用することができることはもちろんである 。

【００２１】

【考案の効果】

以上、説明したように、この考案によれば、半円筒形状の複数の風受部材を風 車の等分円周上に配設して垂直回転軸まわりに水平面内回転するよう構成したた め、比較的大きなフライホイール効果が期待でき、また全高が比較的低く、更に 主要構造部を組立式に構成したため、設置場所を比較的自由に選択し得、かつ、 製作，運搬，組立，保守上極めて有利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この考案の風力原動機を利用した発電装置の
一実施例の概要側面図

【図２】 図１の上面図

【符号の説明】

１ 風車 ３ 垂直回転軸 ２〜９ 支持枠構造 ４ 支柱 ６ 上方枠組 ８ 中央支持枠組 ９ 下方枠組 １０，１１ 軸受 １６ 風受部材 １８ 発電機 １９ 大歯車（駆動要素）

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 １本の垂直回転軸を中心とする円周上の
   複数の等分点に、それぞれ半円筒形状の各風受部材を、
   前記垂直回転軸より所定間隔を有してその半円筒開放部
   が前記円周接線の同一方向を指向するよう垂直に立設し
   て成る風車組立体の主要部を分解組立式に構成すると共
   に、支持枠組構造に前記垂直回転軸の上下部をそれぞれ
   枢支し、かつ、前記垂直回転軸に、動力装置駆動要素を
   固設したことを特徴とする風力原動機。