(57)【要約】【課題】この発明は、風車の回転体が、台風などによって高速回転している時に、垂直主軸の浮き上がりや、横振れがしにくく、メンテナンス作業の容易な縦軸風車の軸受機構を、提供することを目的としている。【解決手段】風車の垂直主軸１１を支持する軸受機構１であって、架台２上に軸受ケース６が配設され、架台２の下台４に下軸受１４が配設され、垂直主軸１１を軸受ケース６から貫通させて、垂直主軸の下端部は下軸受１４で支持され、垂直主軸１１の上縁部は、軸受ケース６内の上下軸受７，８で支持されている、縦軸風車の軸受機構１。【選択図】    図１
2004225592.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
風車の垂直主軸を支持する軸受機構であって、架台上に軸受ケースが配設され、架台の下台に下軸受が配設され、垂直主軸を軸受ケースから貫通させて、垂直主軸の下端部は下軸受で支持され、垂直主軸の上縁部は、軸受ケース内の上下軸受で支持されていること、を特徴とする縦軸風車の軸受機構。
【請求項２】
前記軸受ケースには、軸周りに係止突体が配設され、係止突体の下域における垂直主軸に、係止突体と接触しない間隔をおいて、防抜体が装着されていること、を特徴とする請求項１に記載された、縦軸風車の軸受機構。
【請求項３】
前記軸受ケース内における、垂直主軸の上縁部周面に細径部が形成され、該細径部の周部に、周面に接触しないように係止突体が配設されたこと、を特徴とする請求項１，２のいずれかに記載された、縦軸風車の軸受機構。
【請求項４】
前記軸受ケースと架台との間に、防震体が配設されたことを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載された、縦軸風車の軸受機構。
【請求項５】
前記垂直主軸の下端部を支持する下軸受と、架台の下台との間に、防震体が配設されたことを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載された縦軸風車の軸受機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、縦軸風車の軸受機構に係り、特に受風羽根を支持する、重量のある回転体を水平に支持する垂直主軸を、合理的に支承する縦軸風車の軸受機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば風力発電機用の風車は、横軸プロペラ式が汎用されている。これに代わるものとして、出願人の開発に係る、垂直主軸に回転体を装着し、該回転体周部に複数の受風羽根を装着し、該回転体をフライホイルとして構成された風車（例えば特許文献１）がある。
前記風車の垂直主軸は、ケース体内に配設された、上下の軸受によって支持されている。該上部の軸受は、一般的に主軸の周囲をベアリングで囲む形態が取られる。
【０００３】
【特許文献１】
特願２００２−１４９０７７号
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記、垂直主軸の周囲をベアリングで囲む形態の場合、端的に見ると、垂直主軸は上方向に移動が可能である。
上記形態の場合、例えば回転体が、台風などにより高速度で回転すると、遠心力によって、回転体の浮き上がり現象が生じる。同時に回転体の上面に、笠状の上被体を被着して、下面よりも上面の面積が大きい場合には、回転体の上下を通過する高速風によって、回転体の上部に負圧が生じて回転体が浮き上がり、あたかも竹トンボのように、回転体がケース体から抜け出すという事案も予想される。
【０００５】
この発明は、それらの実情に鑑みて、風車の垂直主軸が、台風時の高速回転によって浮き上がることがなく、横振れしにくく、メンテナンスの容易な縦軸風車の軸受機構を、提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明は、前記課題を解決し、目的を解決するために、架台の上に軸受ケースを配設し、軸受ケースによって垂直主軸の上縁部を堅牢に支持させた。
また垂直主軸の下部は、軸受ケースを貫通させて、架台下部の昇降可能な下軸受で、垂直主軸の下端部を支持させた。発明の具体的な内容は次の通りである。
【０００７】
（１）  風車の垂直主軸を支持する軸受機構であって、架台上に軸受ケースが配設され、架台の下台に下軸受が配設され、垂直主軸を軸受ケースから貫通させて、垂直主軸の下端部は下軸受で支持され、垂直主軸の上縁部は、軸受ケース内の上下軸受で支持されている、縦軸風車の軸受機構。
【０００８】
（２）  前記軸受ケースには、軸周りに係止突体が配設され、係止突体の下域における垂直主軸に、係止突体と接触しない間隔をおいて、防抜体が装着されている、前記（１）に記載された、縦軸風車の軸受機構。
【０００９】
（３）  前記軸受ケース内における、垂直主軸の周面に細径部が形成され、該細径部の周部に、周面に接触しないように係止体が配設された、前記（１），（２）のいずれかに記載された、縦軸風車の軸受機構。
【００１０】
（４）  前記軸受ケースと架台との間に、防震体が配設された、前記（１）〜（３）のいずれかに記載された、縦軸風車の軸受機構。
【００１１】
（５）  前記垂直主軸の下端部を支持する下軸受と、架台の下台との間に、防震体が配設された、前記（１）〜（４）のいずれかに記載された縦軸風車の軸受機構。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本願発明の実施の形態例を、図面を参照して説明する。図１は本願発明縦軸風車の軸受機構（以下単に軸受機構という）の、第１実施例を示す正面図である。
【００１３】
図１において軸受機構（１）は、上台（３）と下台（４）とを複数の支柱（５）で１体に結合された架台（２）と、架台（２）上に配設された軸受ケース（６）とで構成されている。
軸受ケース（６）の中には、図示するように、上下にベアリングからなる軸受（７）（８）が配設され、軸受ケース（６）を貫通して垂直主軸（１１）が配設され、垂直主軸（１１）の上縁部が、前記上下の軸受（７）（８）によって回転自在に支持されている。
【００１４】
軸受ケース（６）の中には、内周壁から軸心方向へ向けて係止突体（１０）が、垂直主軸（１１）に接触しないように配設され、その少し下域において垂直主軸（１１）に、防抜体（９）  が固定されている。この防抜体（９）によって、垂直主軸（１１）は上方への浮き上がりが抑止されている。
【００１５】
前記係止突体（１０）と防抜体（９）とは、垂直主軸（１１）が浮上したときは接触するように構成すると、これがブレーキとして作用する。
従って、ブレーキシューを配設するように構成することができる。また上下両者の接触摩擦を回避させるためには、係止突体（１０）と防抜体（９）とを、相反する磁極の磁石を対面させるように、構成することができる。
【００１６】
架台（２）の下台（４）には、昇降台（１２）が配設され、その上に油壺（１３）が配設されている。該油壺（１３）の中に、下軸受（１４）が潤滑油に浸るように配設されている。
前記軸受ケース（６）を貫通した垂直主軸（１１）の下端部は、下軸受（１４）で支持される。下軸受（１４）、油壺（１３）内の潤滑油など、メンテナンスの必要な時には、昇降台（１２）を降下させることにより、容易に短時間で交換することができる。
【００１７】
図中符号（１５）は回転体、（１６）は受風羽根、（１７）は上被体、（１８）は下被体、（１９）は発電機である。
回転体（１５）は、垂直主軸（１１）の上部に固定した軸部（１５ａ）から、放射方向へ複数の支持アーム（１５ｂ）が配設され、該各支持アームの先端部を連結するように、環縁体（１５ｃ）が固定されている。該環縁体（１５ｃ）の周部に、複数の受風羽根（１６）が定間隔に配設されている。環縁体（１５ｃ）はフライホイル作用をさせるために重量物が選択される。
【００１８】
上記構成において、各受風羽根（１６）に風を受けると、回転体（１５）が回転し、垂直主軸（１１）の回転に伴い、発電機（１９）が発電をする。
回転体（１５）の大きさは、発電機の発電容量に対応して設定される。従って、小型のもので直径５０ｃｍから、大型では直径１０ｍを越えるので、回転体（１５）の回転の安定性の面では、垂直主軸（１１）の長さが、長い方が横振れが生じにくい。
【００１９】
回転体（１５）に近い垂直主軸（１１）の上縁部が、軸受ケース（６）の中の、上下の軸受（７）（８）で支承されているために、回転体（１５）の回転に伴う遠心力を伴う横振れが、効果的に抑止される。
また台風などにより、回転体（１５）が高速回転をすると、遠心力によって重力が外側に移動し、浮き上がり現象を示すが、係止突体（１０）と防抜体（９）とによって、垂直主軸（１１）の浮き上がりが抑止される。
【００２０】
垂直主軸（１１）の下端部は、図示するように細径に形成されて、下軸受（１４）で潤滑油に浸って支持されているので、回転摩擦抵抗が低い。
また昇降台（１２）を昇降操作することによって、下軸受（１４）の交換などメンテナンスの作業性に優れている。該昇降台（１２）は、公知の、例えばジャッキなどが、任意に使用される。
【００２１】
図２は、この発明の第２実施例を示す、軸受機構（１）の正面図である。前例と同じ部位には、同じ符号を付して説明を省略する。
この第２実施例においては、軸受ケース（６）と架台（２）との間に、防震体（２０）が介在されたことに特徴がある。
【００２２】
また、架台（２）の下台（４）の上に、防震体（２１）が配設され、その上に昇降台（１２）が配設された。
防震体（２１）は、垂直主軸（１１）の回転によって生じる振動音（低周波）が、下方に伝わることを防止するためのものなので、公知の防震材から任意に選択される。
この場合、当然に、昇降台（１２）と油壺（１３）との間に、防震体（２１）を配設することができる。
【００２３】
これによって、軸受ケース（６）内の軸受（７）（８）のベアリングと、垂直主軸（１１）の回転によって生じる低周波音が、架台（２）に伝導しにくくなる。
また下軸受（１４）のベアリングと、垂直主軸（１１）の回転によって生じる低周波音が、架台（２）の下台（４）に伝導しにくくなる。そのため、この軸受機構（１）を家屋の屋上に配設しても、家屋に低周波が伝わりにくい。
【００２４】
図３は、この発明の第３実施例を示す、軸受機構の正面図である。前例と同じ部位には、同じ符号を付して説明を省略する。
この第３実施例においては、垂直主軸（１１）の上縁部で、軸受ケース（６）内に収まる範囲の部分に、図示するように、周面を同厚に切欠いた細径部（１１ａ）が形成されている。この細径部（１１ａ）の周部に、周面とは接触しない状態で、係止突体（１０）が配設されている。これによって、図１における防抜体（９）を装着させなくても防抜効果がある。
【００２５】
なお、架台（２）は、台、タワー、屋上などに固定される。架台（２）の周部には、任意に外被体が装着され、架台（２）の中には、必要な機器、装置が配設される。
またこの発明は、前記実施例に限定されるものではなく、目的に沿うように適宜設計変更をすることができる。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明は、次のような優れた効果を有している。
【００２７】
（１）  請求項１に記載された発明の軸受機構は、架台上に軸受ケースが配設され、架台の下台に下軸受が配設され、垂直主軸を軸受ケースから貫通させて、垂直主軸の下端部は下軸受で支持され、垂直主軸の上縁部は、軸受ケース内の上下軸受で支持されているので、回転体に近い位置の垂直主軸上縁部を、軸受ケースで堅牢に支持することが出来た。
このため、垂直主軸の横振れ、或いは台風時などにおける回転体の高速回転時において、垂直主軸の浮き上がり等を、抑止させることができる効果がある。
また軸受ケースは、架台上に突出しているので、軸受ケースのみを開閉して、軸受ベアリングなどのメンテナンスが、容易という効果がある。
【００２８】
（２）  請求項２に記載された発明の軸受機構は、軸受ケースに、軸周りに係止突体が配設され、係止突体の下域における垂直主軸に、係止突体と接触しない間隔を置いて、防抜体が装着されているので、台風などにより回転体が高速回転しても、垂直主軸が浮き上がりを生じることがない効果がある。
【００２９】
（３）  請求項３に記載された発明の軸受機構は、軸受ケース内における垂直主軸の周面に細径部が形成され、該細径部の周部に、周面に接触しないように係止突体が配設されたので、防抜体などを装着しなくても、回転体の高速回転時において、垂直主軸の浮き上がりを防止することができる効果がある。
【００３０】
（４）  請求項４に記載された発明の軸受機構は、軸受ケースと架台との間に、防震体が配設されているので、軸受ケース内で、垂直主軸が回転することに伴って生じる振動音（低周波）を、下方へ伝導させにくくする効果がある。
【００３１】
（５）  請求項５に記載された発明の軸受機構は、主軸の下端部を支持する下軸受と、架台の下台との間に、防震体が配設されているので、回転する垂直主軸と下軸受とによって生じる振動音（低周波）を、下方へ伝導させにくくする効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明第１実施例を示す軸受機構の正面図である。
【図２】本発明第２実施例を示す軸受機構の正面図である。
【図３】本発明第３実施例を示す軸受機構の正面図である。
【符号の説明】
（１）軸受機構
（２）架台
（３）上台
（４）下台
（５）支柱
（６）軸受ケース
（７）上軸受
（８）下軸受
（９）防抜体
（１０）係止突体
（１１）垂直主軸
（１１ａ）細径部
（１２）昇降台
（１３）油壺
（１４）下軸受
（１５）回転体
（１５ａ）軸部
（１５ｂ）支持アーム
（１５ｃ）環縁体
（１６）受風羽根
（１７）上被体
（１８）下被体
（１９）発電機
（２０）（２１）防震体
【図１】
2004225592.tif 000003
【図２】
2004225592.tif 000004
【図３】
2004225592.tif 000005