(57)【要約】【課題】垂直軸風車装置を構成する各部を改良し、現地組立・搬入、生産性向上、発電効率の向上、メンテナンス、各種付属機器の設置性の向上を図ることができる垂直軸風車装置を提供すること。【解決手段】垂直に立設する回転軸にアームを介して複数のブレードを取り付けた構成の羽根車を具備する垂直軸風車装置であって、回転軸１１は基台部１５に垂直に立設するケーシング１６内にその上端から挿入し且つ軸受１７を介して回転自在に支持されると共に、該ケーシング１６内の下部に発電機１８を配置し、該回転軸１１と該発電機１８のロータ回転軸を磁気カップリング２２を介して非接触で結合した。これにより発電機１８の修理分解時、その作業が容易となる。【選択図】      図２
2004301087.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
垂直に立設する回転軸にアームを介して複数のブレードを取り付けた構成の羽根車を具備する垂直軸風車装置であって、
前記回転軸は基台部に垂直に立設するケーシング内に挿入し且つ軸受を介して回転自在に支持されると共に、該ケーシング内の該回転軸の下部に発電機を配置し、該回転軸と該発電機のロータ回転軸を磁気カップリングを介し結合したことを特徴とする垂直軸風車装置。
【請求項２】
垂直に立設する回転軸にアームを介して複数のブレードを取り付けた構成の羽根車を具備する垂直軸風車装置であって、
前記回転軸は基台部に垂直に立設するケーシング内に挿入し且つ軸受を介して回転自在に支持され、該ケーシング上端に磁気・フィルタトラップを設けたことを特徴とする垂直軸風車装置。
【請求項３】
垂直に立設する回転軸にアームを介して複数のブレードを取り付けた構成の羽根車を具備する垂直軸風車装置であって、
前記回転軸は基台部に垂直に立設するケーシング内に挿入し且つ軸受を介して回転自在に支持されており、該ケーシングを伸縮自在なケーシングとしたことを特徴とする垂直軸風車装置。
【請求項４】
垂直に立設する回転軸にアームを介して複数のブレードを取り付けた構成の羽根車を具備する垂直軸風車装置であって、
前記回転軸は基台部に垂直に立設するケーシング内に挿入し且つ軸受を介して回転自在に支持された構成であり、
前記ケーシングは両端部にフランジが付いたフランジ付パイプを複数個連結した構成であることを特徴とする垂直軸風車装置。
【請求項５】
垂直に立設する回転軸にアームを介して複数のブレードを取り付けた構成の羽根車を具備する垂直軸風車装置であって、
前記回転軸は基台部に垂直に立設するケーシング内に挿入し且つ軸受を介して回転自在に支持された構成であり、該回転軸は継手を介して任意に分割可能に構成されていることを特徴とする垂直軸風車装置。
【請求項６】
垂直に立設する回転軸にアームを介して複数のブレードを取り付けた構成の羽根車を具備する垂直軸風車装置であって、
前記回転軸は基台部に垂直に立設するケーシング内に挿入し且つ軸受を介して回転自在に支持される構成であり、前記ケーシングを複数個に分割すると共に、該分割したケーシングとその内部に配置される前記回転軸やその他の機器をモジュール化したことを特徴とする垂直軸風車装置。
【請求項７】
垂直に立設する回転軸にアームを介して複数のブレードを取り付けた構成の羽根車を具備する垂直軸風車装置であって、
前記回転軸は基台部に垂直に立設するケーシング内に挿入し且つ軸受を介して回転自在に支持され、該ケーシング内に該回転軸の回転速度を増速する増速機と、該増速機で回転される発電機を配置したことを特徴とする垂直軸風車装置。
【請求項８】
垂直に立設する回転軸にアームを介して複数のブレードを取り付けた構成の羽根車を具備する垂直軸風車装置であって、
前記回転軸は基台部に垂直に立設するケーシング内に挿入して貫通し、且つ軸受を介して回転自在に支持され、該回転軸で駆動される発電機を基台部下方の地下に配置したことを特徴とする垂直軸風車装置。
【請求項９】
回転軸にアームを介して複数のブレードを取り付けた構成の羽根車を具備する垂直軸風車装置であって、
前記回転軸を円筒状とし、該円筒状回転軸の内部に基台部に垂直方向に立設する支柱を配置すると共に、該支柱に該円筒状回転軸を軸受を介して回転自在に支持し、該円筒状回転軸内に発電機のロータを取り付け、該支柱の該ロータに対応する位置に発電機のステータを設けたことを特徴とする垂直軸風車装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、垂直に立設する回転軸にアームを介して複数のブレードを取り付けた構成の羽根車を具備する垂直軸風車装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の垂直軸風車装置としては、図１に示すように、垂直に立設する回転軸１１にアーム１２を介して複数のブレード１３を取り付けた構成の羽根車１４を具備するものが知られている。回転軸１１は基台部１５に垂直に立設する円筒状のケーシング１６内にその上端から挿入し、軸受１７、１７を介して回転自在に支持されている。ケーシング１６の内部には発電機１８のステータ１８ａを取り付け、回転軸１１の該ステータ１８ａに対応する位置にロータ１８ｂを取り付け発電機１８を構成している。なお、この発電機１８は羽根車１４を回転させるためのモータとしても利用される。即ち、発電機としての機能とモータとしての機能を奏するものである。
【０００３】
上記構成の垂直軸風車装置は、水平方向の回転軸で回転翼を支持する構成の羽根車と異なり、羽根車１４が風向きにより影響を受けないという利点を有しているが、種々の点で改良すべき点があった。例えば、回転軸１１と発電機１８の回転軸の連結構造、ケーシング１６に浸入する磁性体粉等の異物の浸入防止対策、ケーシング１６自体の構造（例えば組み立て容易性、現場への搬送の容易性）、回転軸１１自体の構造等、垂直軸風車装置を構成する各部の改良が望まれていた。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭５８−１８７５８７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、垂直軸風車装置を構成する各部を改良し、現地組み立て・搬入、生産性向上、発電効率の向上、メンテナンス、各種付属機器の設置性の向上を図ることができる垂直軸風車装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、垂直に立設する回転軸にアームを介して複数のブレードを取り付けた構成の羽根車を具備する垂直軸風車装置であって、回転軸は基台部に垂直に立設するケーシング内に挿入し且つ軸受を介して回転自在に支持されると共に、該ケーシング内の該回転軸の下部に発電機を配置し、該回転軸と該発電機のロータ回転軸を磁気カップリングを介し結合したことを特徴とする。
【０００７】
上記のように回転軸と発電機のロータ回転軸を磁気カップリングを介して結合するので、回転軸とロータ回転軸とが非接触で結合されることになり、発電機の修理分解時、その作業が容易となる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、垂直に立設する回転軸にアームを介して複数のブレードを取り付けた構成の羽根車を具備する垂直軸風車装置であって、回転軸は基台部に垂直に立設するケーシング内に挿入し且つ軸受を介して回転自在に支持され、該ケーシング上端に磁気・フィルタトラップを設けたことを特徴とする。
【０００９】
上記のようにケーシング上端に磁気・フィルタトラップを設けたので、ケーシング内に浸入しようとする鉄粉等の磁性異物を該磁気・フィルタトラップで捕捉するから、ケーシング内に磁性異物の浸入を嫌う、発電機、磁気継手等の機器が配置されている場合、該機器に悪影響を与えることがない。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、垂直に立設する回転軸にアームを介して複数のブレードを取り付けた構成の羽根車を具備する垂直軸風車装置であって、回転軸は基台部に垂直に立設するケーシング内に挿入し且つ軸受を介して回転自在に支持されており、該ケーシングを伸縮自在なケーシングとしたことを特徴とする。
【００１１】
上記のように、ケーシングを伸縮自在なケーシングとしたことにより、ケーシングを現地に搬送する場合、縮めた状態で搬送できるから搬送が容易であると共に、基台部に固定して伸ばすか、伸ばした状態で基台部に立設すればよいから、組み立てが容易となる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、垂直に立設する回転軸にアームを介して複数のブレードを取り付けた構成の羽根車を具備する垂直軸風車装置であって、回転軸は基台部に垂直に立設するケーシング内に挿入し且つ軸受を介して回転自在に支持された構成であり、ケーシングは両端部にフランジが付いたフランジ付パイプを複数個連結した構成であることを特徴とする。
【００１３】
上記のように、ケーシングを両端部にフランジが付いたフランジ付パイプを複数個連結した構成とするので、ケーシングの組み立てが容易となる。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、垂直に立設する回転軸にアームを介して複数のブレードを取り付けた構成の羽根車を具備する垂直軸風車装置であって、回転軸は基台部に垂直に立設するケーシング内に挿入し且つ軸受を介して回転自在に支持された構成であり、該回転軸は継手を介して任意に分割可能に構成されていることを特徴とする。
【００１５】
上記のように、回転軸は継手を介して任意に分割可能に構成したので、ケーシング、主軸、ケーシング内に配置される機器をユニット化することができ、生産性が向上する。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、垂直に立設する回転軸にアームを介して複数のブレードを取り付けた構成の羽根車を具備する垂直軸風車装置であって、回転軸は基台部に垂直に立設するケーシング内に挿入し且つ軸受を介して回転自在に支持される構成であり、ケーシングを複数個に分割すると共に、該分割したケーシングとその内部に配置される回転軸やその他の機器をモジュール化したことを特徴とする。
【００１７】
上記のように、ケーシングを複数に分割し、該分割したケーシングとその内部に配置される回転軸やその他の機器をモジュール化したことにより、シリーズ化が容易で、且つ生産性が向上する。
【００１８】
請求項７に記載の発明は、垂直に立設する回転軸にアームを介して複数のブレードを取り付けた構成の羽根車を具備する垂直軸風車装置であって、回転軸は基台部に垂直に立設するケーシング内に挿入し且つ軸受を介して回転自在に支持され、該ケーシング内に該回転軸の回転速度を増速する増速機と、該増速機で回転される発電機を配置したことを特徴とする。
【００１９】
上記のように、ケーシング内に増速機と発電機を配置し、発電機を増速機を介して回転軸で駆動するので、回転速度の遅い垂直軸風車の羽根車の回転速度を増速して発電機に伝達するので、発電機の極数を低減させて小型化できると共に、制御の簡易化、発電機の効率が向上する。
【００２０】
請求項８に記載の発明は、垂直に立設する回転軸にアームを介して複数のブレードを取り付けた構成の羽根車を具備する垂直軸風車装置であって、回転軸は基台部に垂直に立設するケーシング内に挿入して貫通し、且つ軸受を介して回転自在に支持され、該回転軸で駆動される発電機を基台部下方の地下に配置したことを特徴とする。
【００２１】
上記のように、発電機を基台部下方の地下に配置したので、ケーシング内に発電機を配置することなく、ケーシングのスリム化を図ることができると共に、メンテナンス作業を狭いケーシング内で行う必要がないからメンテナンスが容易となる。
【００２２】
請求項９に記載の発明は、回転軸にアームを介して複数のブレードを取り付けた構成の羽根車を具備する垂直軸風車装置であって、回転軸を円筒状とし、該円筒状回転軸の内部に基台部に垂直方向に立設する支柱を配置すると共に、該支柱に該円筒状回転軸を軸受を介して回転自在に支持し、該円筒状回転軸内に発電機のロータを取り付け、該支柱の該ロータに対応する位置に発電機のステータを設けたことを特徴とする。
【００２３】
上記のように、円筒状回転軸の内部に基台部に垂直方向に立設する支柱を配置すると共に、該支柱に該円筒状回転軸を軸受を介して回転自在に支持し、該円筒状回転軸内に発電機のロータを取り付け、該支柱の該ロータに対応する位置に発電機のステータを設けた構成、即ち発電機のロータがステータの外側に位置し、羽根車と伴に回転するアウターロータ型とするので、支柱、即ちタワーがスリム化でき、且つ該支柱が固定されているから、該支柱に例えば避雷針や風速計の設置が可能となる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態例を図面に基づいて説明する。なお、本発明に係る垂直軸風車装置の基本構成は、図１に示す構成と略同一であるので、ここでは相違する部分のみを図面に基づいて説明する。
【００２５】
図２は本発明に係る垂直軸風車装置の回転軸の発電機部の構成を示す断面図である。図示するように、円筒状のケーシング１６は発電機１８が配置される部分の円筒体（ケーシングの構成部分の一部）１６−１と他の部分の円筒体１６−２が分離できる構造となっており、回転軸１１は軸受１７で円筒体１６−２内に回転自在に支持されている。
【００２６】
円筒体１６−１の内壁面には発電機１８のステータ１８ａが固定され、該ステータ１８ａの中央貫通穴にはロータ１８ｂが配置され、該ロータ１８ｂの回転軸２０は上下を軸受２１、２１により円筒体１６−１内に回転自在に支持されている。回転軸１１の下端と発電機１８の回転軸２０の上端は磁気カップリング２２が介在し、回転軸１１と回転軸２０は該磁気カップリング２２により非接触で連結されるようになっている。このように回転軸１１と回転軸２０を非接触で連結する構成とすることにより、円筒体１６−２を何等かの支持手段で支持すると、発電機１８が収容されている円筒体１６−１を円筒体１６−２から取り外すことが可能となるから、発電機１８の修理分解に好都合となる。
【００２７】
図３は本発明に係る垂直軸風車装置のケーシング頂部の構成例を示す断面図である。図示するように、ケーシング１６の頂部に磁気・フィルタトラップ３０を設けている。磁気・フィルタトラップ３０はケーシング１６の頂部フランジ１６ａに取り付けた蓋状部材３１と回転軸１１に取り付けられ蓋状部材３１を覆うように配置された蓋状部材３２を具備する構成である。蓋状部材３１は断面が山形形状で上面に内側円筒状隔壁３１ａと外側円筒状隔壁３１ｂが同心円状で、且つ上方に向かって設けられている。また、蓋状部材３２は断面が山形形状で下面に内側円筒状隔壁３２ａと外側円筒状隔壁３２ｂが同心円状で且つ下方に向かって設けられている。
【００２８】
蓋状部材３２の内側円筒状隔壁３２ａは、蓋状部材３１の内側円筒状隔壁３１ａと外側円筒状隔壁３１ｂの間に間隙を設けて位置し、蓋状部材３２の外側円筒状隔壁３２ｂは蓋状部材３１の外側円筒状隔壁３１ｂの外方に間隙を設けて位置している。即ち、蓋状部材３１と蓋状部材３２でラビリンス構造を構成している。蓋状部材３１の内側円筒状隔壁３１ａの外側と外側円筒状隔壁３１ｂの外側には、それぞれ永久磁石３１ｃ、３１ｄが取り付けられている。また、蓋状部材３２の内側円筒状隔壁３２ａの内側と外側円筒状隔壁３２ｂの内側にはそれぞれ永久磁石３２ｃ、３２ｄが取り付けられている。
【００２９】
上記のように、ケーシング１６の頂部に、蓋状部材３１と蓋状部材３２でラビリンス構造を構成し、蓋状部材３１の内側円筒状隔壁３１ａと外側円筒状隔壁３１ｂにそれぞれ永久磁石３１ｃ、３１ｄを取り付け、蓋状部材３２の内側円筒状隔壁３２ａと外側円筒状隔壁３２ｂにはそれぞれ永久磁石３２ｃ、３２ｄが取り付けられた構成の磁気・フィルタトラップ３０を設けることにより、図２に示すように、ケーシング１６内に発電機１８や磁気カップリング２２のように鉄粉等の磁性体の混入を好まない機器が配置している場合、ケーシング１６内に浸入しようとする鉄粉等の磁性体は、永久磁石３１ｃ、３１ｄ、３２ｃ、３２ｄで吸着され、内部への浸入を阻止される。
【００３０】
図４は本発明に係る垂直軸風車装置のケーシング頂部の構成例を示す断面図である。図４のケーシング頂部の構成例が図３と異なる点は、磁気・フィルタトラップ３０を構成する蓋状部材３１の内側円筒状隔壁３１ａと外側円筒状隔壁３１ｂにそれぞれ電磁石３１ｅ、３１ｆを取り付け、蓋状部材３２の内側円筒状隔壁３２ａと外側円筒状隔壁３２ｂには磁石を設けていない点である。電磁石３１ｅ、３１ｆはそれぞれ固定している蓋状部材３１の内側円筒状隔壁３１ａ、外側円筒状隔壁３１ｂに設けられているから、それぞれ電磁石３１ｅ、３１ｆにはリード線３３、３４を通して励磁電流を供給することができる。このような構成でも、図３の磁気・フィルタトラップ３０と同様の作用効果が得られる。
【００３１】
図５は本発明に係る垂直軸風車装置のケーシング頂部の構成例を示す断面図である。図５のケーシング頂部の構成例が図３と異なる点は、磁気・フィルタトラップ３０を構成する蓋状部材３２の外側円筒状隔壁３２ｂの内側に電磁石３２ｅを取り付けると共に、内側円筒状隔壁３２ａに電磁石３２ｅの励磁コイルと電気的に接続されたスリップリング３２ｆを設け、更に蓋状部材３１の内側円筒状隔壁３１ａに該スリップリング３２ｆに摺動する摺動接点３１ｇを設けている点である。このように、回転する蓋状部材３２の外側円筒状隔壁３２ｂに設けた電磁石３２ｅにリード線３５、摺動接点３１ｇ、スリップリング３２ｆを介して励磁電流を供給できるようにすることにより、図３の磁気・フィルタトラップ３０と同様の作用効果が得られる。
【００３２】
図６は本発明に係る垂直軸風車装置のケーシング頂部の構成例を示す断面図である。図示するように、ケーシング１６の頂部に設けた磁気・フィルタトラップ３０は、該磁気・フィルタトラップ３０を構成する蓋状部材３１の内側円筒状隔壁３１ａの外側にフィルタ３１ｈを取り付けると共に、外側円筒状隔壁３１ｂの内側と外側にそれぞれフィルタ３１ｉ、３１ｊを設けている。これにより、フィルタ３１ｈ、３１ｉ、３１ｊで異物が除去でき、異物がケーシング１６内に浸入するのを阻止できる。
【００３３】
図７は本発明に係る垂直軸風車装置のケーシングの構成例を示す断面図である。図示するように、ケーシング１６を複数（図では３個）の円筒体１６−１、１６−２、１６−３で構成し、円筒体１６−１の上端と円筒体１６−２の下端、円筒体１６−２の上端と円筒体１６−３の下端がそれぞれ係合でき且つボルトナット等で着脱可能に構成し、ケーシング１６の全体を伸縮自在に構成している。そして、例えば上部の円筒体１６−１内に回転軸１１を軸受１７、１７で回転自在に支持すると共に、回転軸１１に発電機１８のロータ１８ｂを取り付け、ケーシング１６の該ロータ１８ｂに対応する位置にステータ１８ａを取り付けている。
【００３４】
上記のように垂直軸風車装置のケーシング１６、即ち垂直軸風車のタワーを複数の円筒体１６−１〜３で伸縮自在に構成することにより、現地への運搬に際しては、ケーシング１６を縮めた状態で運搬するから運搬が容易となる。また、現地では例えばケーシング１６を縮めた状態で基台部１５に立設し、円筒体１６−１を基台部１５に固定してから、円筒体１６−２、１６−３を順次伸ばして円筒体１６−１の上端と円筒体１６−２の下端、円筒体１６−２の上端と円筒体１６−３の下端を固着する。また、ケーシング１６を伸ばし、円筒体１６−１の上端と円筒体１６−２の下端、円筒体１６−２の上端と円筒体１６−３の下端を固着してから、ケーシング１６を基台部１５上に立設固定する。従って、現地でのケーシング１６の組み立てが容易となる。なお、上記例ではケーシング１６を３個の円筒体１６−１〜１６−３でスライド自在に構成した例を示すが、円筒体の個数はこれに限定されるものでないことは当然である。
【００３５】
図８は本発明に係る垂直軸風車装置の構成例を示す外観図である。図示するように、ケーシング１６を複数の円筒体１６−１〜１６−３に分割し、各円筒体の上下端にそれぞれ外付フランジを設け、該フランジを介して円筒体１６−１〜１６−３を連結し、ケーシング１６を構成している。このようにケーシング１６を複数本のフランジ付の円筒体１６−１〜３で構成することにより、ケーシング１６の組み立てが容易である。従来タワークレーン等のタワー等に上下端に内付フランジが付いた円筒体を複数本連結し、タワーを構成するものがあるが、このように内付フランジでは円筒体内部にフランジが突き出るため、タワー内部、即ちケーシング１６の内部に機器を配置するのに適しない。なお、上記例ではケーシング１６を３個のフランジ付き円筒体１６−１〜１６−３で構成した例を示すが、円筒体の個数はこれに限定されるものでないことは当然である。
【００３６】
図９は本発明に係る垂直軸風車装置のケーシング内の構成例を示す断面図である。図示するように、ここでは回転軸１１を複数の回転軸体１１−１〜３に分割し、回転軸体１１−１と回転軸体１１−２を継手４１（フランジタイプ）、回転軸体１１−２と回転軸体１１−３を継手４２（差し込みタイプ）を介して連結して回転軸１１を構成している。このように垂直軸風車の長い回転軸１１を分割することにより、後述するようにケーシングをユニット化し、生産性の向上を図ることができる。また、図１０に示すように、発電機１８の両側にも軸受１７、１７を配置する構成とすることにより、更に組立が容易になる。
【００３７】
なお、各回転軸体の連結継手としては、図１１（ａ）に示すように、スプライン４３ａのカップリング等差し込みタイプの継手４３、或いは図１１（ｂ）に示すようにオルダムタイプの継手４４でもよい。或いは図２に示すような磁気カップリング及びそれらの組み合わせでもよい。
【００３８】
図１２は本発明に係る垂直軸風車装置の構成例を示す断面図である。図示するように、本垂直軸風車装置はケーシング１６を複数の円筒体１６−１〜４に分割すると共に、回転軸も複数の回転軸体１１−１〜１１−４に分割している。円筒体１６−１と１６−２は図１１に示すように、それぞれ端部に外付きフランジ４６、４６を設け、該外付きフランジ４６、４６を互いにボルトナット４７で連結している。図示を省略するが円筒体１６−２と１６−３、円筒体１６−３と１６−４も同様にして連結されている。回転軸体１１−１と１１−２、回転軸体１１−２と１１−３、回転軸体１１−３と１１−４はそれぞれ継手４５−１、４５−２、４５−３で連結されている。
【００３９】
なお、継手４５−１、４５−２、４５−３は図９、図１０に示すような、フランジタイプの継手４１、差し込みタイプの継手４２、或いは図１１（ａ）に示すような差し込みタイプの継手４３、或いは図１１（ｂ）に示すようにオルダムタイプの継手４４でもよい。
【００４０】
円筒体１６−２内には、軸受１７を介して回転軸体１１−１を回転自在に支持配置すると共に、該回転軸体１１−１に制動力を加えるブレーキ５６を配置している。なお、回転軸体１１−１の下端にはエンコーダ５７が取り付けられている。また、円筒体１６−３内には、発電機１８のステータ１８ａを取り付けると共に、該ステータ１８ａの中央貫通穴には発電機１８のロータ１８ｂを取り付けた回転軸体１１−２を配置している。円筒体１６−４内には、軸受１７を介して回転軸体１１−３を回転自在に配置している。
【００４１】
図示するように、ここでは円筒体１６−１を支持部Ａ、円筒体１６−２及びその内部に配置される回転軸体１１−１、軸受１７、ブレーキ５６及びエンコーダ５７をブレーキ・センサ部Ｂ、円筒体１６−３及びその内部に配置される発電機１８を発電機／モータ部Ｃ、円筒体１６−４及びその内部に配置される軸受１７、回転軸体１１−３を中間部Ｄ、回転軸体１１−４とアーム１２とブレード１３を翼部Ｅとしてモジュール化している。このように、支持部Ａ、ブレーキ・センサ部Ｂ、発電機／モータ部Ｃ、中間部Ｄ、翼部Ｅをモジュール化することにより、シリーズ化が容易となり、生産性が向上すると共に、コストダウンが可能となる。
【００４２】
なお、上記例では、垂直軸風車装置を支持部Ａ、ブレーキ・センサ部Ｂ、発電機／モータ部Ｃ、中間部Ｄ、翼部Ｅに区分してモジュール化しているが、区分の仕方はこれに限定されるものではなく、シリーズ化の容易性、生産性の向上、コストダウンの可能性を考慮して決定する。
【００４３】
図１３は本発明に係る垂直軸風車装置の構成例を示す断面図である。図示するように、本垂直軸風車装置はケーシング１６内に増速機４８と発電機１８を配置し、回転軸１１の回転を増速機４８を介して発電機１８のロータ１８ｂに伝達するように構成している。このように、発電機１８を回転軸１１により増速機４８を介して駆動するので、回転速度の遅い垂直軸風車の羽根車１４の回転速度を増速して発電機１８に伝達できるから、発電機１８を小型化できると共に、発電機１８の効率が向上する。
【００４４】
増速機４８の構成としては、図１４（ａ）に示すように、リング歯車４８−４を固定し、該リング歯車４８−４及び太陽歯車４８−１に噛み合せて回転する２個の遊星歯車４８−２、４８−３の軸を入力軸として回転軸１１に連結し、太陽歯車４８−１の回転軸を出力軸として発電機１８のロータ１８ｂの回転軸と連結するように構成してもよいし、また、図１４（ｂ）に示すように、遊星歯車４８−２、４８−３の軸を固定し、リング歯車４８−４を入力軸として回転軸１１に連結し、太陽歯車４８−１の回転軸を出力軸として発電機１８のロータ１８ｂの回転軸に連結するように構成してもよい。
【００４５】
また、増速機４８を図１５に示すように、垂直軸風車の羽根車１４のアーム１２が取り付けられた円筒体４９の内部に配置し、アウターロータ型として構成することもできる。図示するように、ここでは太陽歯車４８−１を回転軸１１に固定し、太陽歯車４８−１に噛み合う２個の遊星歯車４８−２、４８−３をケーシング１６の頂部に固定されたブラケット５０に立設する支持軸５１、５２にそれぞれ軸受５３、５４を介して回転自在に設け、更にリング歯車４８−４を円筒体４９の内壁に取り付けている。また、円筒体４９は軸受５５を介してブラケット５０に回転自在に支持され、回転軸１１は軸受１７を介してブラケット５０に回転自在に支持されている。
【００４６】
図１５に示す構成の増速機において、垂直軸風車の羽根車１４が回転すると、し、その回転力がアーム１２を介して円筒体４９に伝達され、該円筒体４９は、軸受５５に支持されて回転する。これによりリング歯車４８−４が回転し、その回転力が遊星歯車４８−２、４８−３を介して太陽歯車４８−１に伝達され、回転軸１１が回転する。
【００４７】
図１６は本発明に係る垂直軸風車装置の構成例を示す断面図である。図示するように、垂直軸風車装置は、ケーシング１６が立設する基台部１５の下方に地下室６０を設け、該地下室６０に発電機１８を配置している。このように、発電機１８を基台部１５の下方の地下室６０に配置することにより、ケーシング１６内に発電機１８を配置することなく、ケーシング１６の径を細く、即ちケーシング１６のスリム化を図ることができると共に、発電機１８等のメンテナンス作業も狭いケーシング１６内で行う必要がないから、メンテナンスが容易となる。
【００４８】
図１７は本発明に係る垂直軸風車装置の構成例を示す断面図である。図示するように、垂直軸風車装置は、羽根車１４のアームを取り付ける円筒状回転軸６２を設けている。該円筒状回転軸６２は基台部１５上に立設した支柱６３の上部に軸受１７、１７で回転自在に支持されている。円筒状回転軸６２の内部には発電機１８のロータ１８ｂが取り付けられ、該ロータ１８ｂの中央穴を貫通する支柱６３には、ステータ１８ｂと対応する位置にステータ１８ａが取り付けられている。
【００４９】
上記のように、円筒状回転軸６２を支柱６３に軸受１７、１７を介して回転自在に支持し、該円筒状回転軸６２内に発電機１８のロータ１８ｂを取り付け、支柱６３のロータ１８ｂに対応する位置にステータ１８ａを設けた構成、即ち発電機１８のロータ１８ｂがステータ１８ａの外周側に位置し、羽根車１４と共に回転するアウターロータ型とすることにより、支柱６３、即ちタワーの内部には発電機やブレーキ、軸受等の機器を配置する必要がないから、タワーをスリム化でき、且つ該支柱６３が固定（静止）しているから、支柱６３の頂部に、例えば避雷針６４や風速計６５の設置が可能となる。
【００５０】
以上本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。なお、直接明細書及び図面に記載がない何れの形状や構造や材質であっても、本願発明の作用・効果を奏する以上、本願発明の技術的思想の範囲内である。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように各請求項に記載の発明によれば、下記のような優れた効果が得られる。
【００５２】
請求項１に記載の発明によれば、回転軸と発電機のロータ回転軸を磁気カップリングを介して結合するので、回転軸とロータ回転軸とが非接触で結合されることになり、発電機の修理分解時、その作業が容易となる垂直軸風車装置を提供できる。
【００５３】
請求項２に記載の発明によれば、ケーシング上端に磁気・フィルタトラップを設けたので、ケーシング内に浸入しようとする鉄粉等の磁性異物を該磁気・フィルタトラップで捕捉するから、ケーシング内に磁性異物の浸入を嫌う、発電機等の機器が配置されている場合、該機器に悪影響を与えることがない垂直軸風車装置を提供できる。
【００５４】
請求項３に記載の発明によれば、ケーシングを伸縮自在なケーシングとしたことにより、ケーシングを現地に搬送する場合、縮めた状態で搬送できるから搬送が容易であると共に、基台部に固定して伸ばすか、伸ばした状態で基台部に立設すればよいから、組み立てが容易となる垂直軸風車装置を提供できる。
【００５５】
請求項４に記載の発明によれば、ケーシングを両端部にフランジが付いたフランジ付パイプを複数個連結した構成とするので、ケーシングの組み立てが容易となる垂直軸風車装置を提供できる。
【００５６】
請求項５に記載の発明によれば、回転軸は継手を介して任意に分割可能に構成したので、ケーシング、主軸、ケーシング内に配置される機器をユニット化することができ、生産性が向上する垂直軸風車装置を提供できる。
【００５７】
請求項６に記載の発明によれば、ケーシングを複数に分割し、該分割したケーシングとその内部に配置される回転軸やその他の機器をモジュール化したことにより、シリーズ化が容易で、且つ生産性が向上する垂直軸風車装置を提供できる。
【００５８】
請求項７に記載の発明によれば、ケーシング内に増速機と発電機を配置し、発電機を増速機を介して回転軸で駆動するので、回転速度の遅い垂直軸風車の羽根車の回転速度を増速して発電機に伝達するので、発電機の極数を低減させて小型化できると共に、制御の簡易化、発電機の効率が向上する垂直軸風車装置を提供できる。
【００５９】
請求項８に記載の発明によれば、発電機を基台部下方の地下に配置したので、ケーシング内に発電機を配置することなく、ケーシングのスリム化を図ることができると共に、メンテナンス作業を狭いケーシング内で行う必要がないからメンテナンスが容易となる垂直軸風車装置を提供できる。
【００６０】
請求項９に記載の発明によれば、円筒状回転軸の内部に基台部に垂直方向に立設する支柱を配置すると共に、該支柱に該円筒状回転軸を軸受を介して回転自在に支持し、該円筒状回転軸内に発電機のロータを取り付け、該支柱の該ロータに対応する位置に発電機のステータを設けた構成、即ち発電機のロータがステータの外側に位置し、羽根車と共に回転するアウターロータ型とするので、支柱、即ちタワーがスリム化でき、且つ該支柱が固定されているから、該支柱に例えば避雷針や風速計の設置が可能となる垂直軸風車装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の垂直軸風車装置の構成例を示す図である。
【図２】本発明に係る垂直軸風車装置の回転軸の発電機部の構成を示す断面図である。
【図３】本発明に係る垂直軸風車装置のケーシング頂部の構成例を示す断面図である。
【図４】本発明に係る垂直軸風車装置のケーシング頂部の構成例を示す断面図である。
【図５】本発明に係る垂直軸風車装置のケーシング頂部の構成例を示す断面図である。
【図６】本発明に係る垂直軸風車装置のケーシング頂部の構成例を示す断面図である。
【図７】本発明に係る垂直軸風車装置のケーシングの構成例を示す断面図である。
【図８】本発明に係る垂直軸風車装置の構成例を示す断面図である。
【図９】本発明に係る垂直軸風車装置の構成例を示す断面図である。
【図１０】本発明に係る垂直軸風車装置の構成例を示す断面図である。
【図１１】回転軸と円筒体の継手部の構成例を示す図である。
【図１２】本発明に係る垂直軸風車装置の構成例を示す断面図である。
【図１３】本発明に係る垂直軸風車装置の構成例を示す断面図である。
【図１４】増速機の構成例を示す図である。
【図１５】増速機の構成例を示す図である。
【図１６】本発明に係る垂直軸風車装置の構成例を示す断面図である。
【図１７】本発明に係る垂直軸風車装置の構成例を示す断面図である。
【符号の説明】
１１            回転軸
１２            アーム
１３            ブレード
１４            羽根車
１５            基台部
１６            ケーシング
１７            軸受
１８            発電機
２０            回転軸
２１            軸受
２２            磁気カップリング
３０            磁気・フィルタトラップ
３１            蓋状部材
３２            蓋状部材
３３            リード線
３４            リード線
３５            リード線
４１            継手（フランジタイプ）
４２            継手（差し込みタイプ）
４３            継手（差し込みタイプ）
４４            継手（オルダムタイプ）
４５            継手
４６            外付きフランジ
４７            ボルトナット
４８            増速機
４９            円筒体
５０            ブラケット
５１            支持軸
５２            支持軸
５３            軸受
５４            軸受
５５            軸受
５６            ブレーキ
５７            エンコーダ
６０            地下室
６２            円筒状回転軸
６３            支柱
６４            避雷針
６５            風速計
【図１】
2004301087.tif 000003
【図２】
2004301087.tif 000004
【図３】
2004301087.tif 000005
【図４】
2004301087.tif 000006
【図５】
2004301087.tif 000007
【図６】
2004301087.tif 000008
【図７】
2004301087.tif 000009
【図８】
2004301087.tif 000010
【図９】
2004301087.tif 000011
【図１０】
2004301087.tif 000012
【図１１】
2004301087.tif 000013
【図１２】
2004301087.tif 000014
【図１３】
2004301087.tif 000015
【図１４】
2004301087.tif 000016
【図１５】
2004301087.tif 000017
【図１６】
2004301087.tif 000018
【図１７】
2004301087.tif 000019