(57)【要約】      （修正有）【課題】風向きによらず発電することができ、羽根の構造上の制約が少ない風力発電装置を提供する。【解決手段】羽根車４００は、正多角錐状の羽根車本体４１０と、羽根車本体の各側面に固定されており、風受け面を有する羽根４２０と、羽根車本体の頂点から延びる風上軸４３０と、羽根車本体の底面中心から延びる風下軸４４０とを備える。フレーム１００内には垂直軸２５０が回転するとき発電する発電機５００が収納されている。垂直軸保持部２００は、フレームの上面に固定されており、垂直軸を回転自在に保持する内側軸受２１０と、内側軸受と垂直軸とに対して回転自在に設置された外筒２２０と、羽根車の風上軸４３０と、風上軸の回転を垂直軸に伝えるべベルギア４５１、２５３とを内部に収納する上部ケース２３０とを備える。羽根車保持部３００は、外筒の外周に固定されており、羽根車の風下軸４４０を回転自在に保持する。【選択図】図１
0003194910.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
正多角錐状の羽根車本体と、当該羽根車本体の二等辺三角形状の各側面に固定されており、矩形状の平板であって風を受ける風受け面を有する羽根と、前記正多角錐状の羽根車本体の頂点と底面の中心とを通る中心線に沿って当該頂点から延びる風上軸と、当該中心線に沿って当該底面の中心から延びる風下軸とを備える羽根車と、
垂直に立設する垂直軸と、
前記垂直軸が回転するとき発電する発電機を収納するフレームと、
前記フレームの上面に固定されており、前記垂直軸を回転自在に保持する内側軸受と、前記内側軸受を内部に収納しており、前記内側軸受と前記垂直軸とに対して回転自在に設置された外筒と、当該外筒の上部に固定されており、前記羽根車の風上軸を内部に収納し、前記風上軸を水平かつ回転自在に保持する上部ケースと、当該上部ケースの内部に位置し、前記風上軸の回転を前記垂直軸に伝達し、前記羽根車が回転するとき前記垂直軸を回転させる回転伝達部とを備える垂直軸保持部と、
前記垂直軸保持部の外筒の外周に一端が固定され、略水平に延びる羽根車水平保持部と、当該羽根車水平保持部の他端から垂直に上方に延び、前記羽根車の風下軸を回転自在に保持する羽根車垂直保持部とを有する羽根車保持部と、
を備えることを特徴とする風力発電装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、風向きによらずに発電する風力発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
水平軸風車の一種であるプロペラ型風車が知られている。プロペラ型風車のプロペラは、風向きの変化に迅速に対応して風に対して垂直となるように向きを変える。このため、プロペラ型風車を用いた発電機は、風向きによらずに発電することができる。
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、プロペラ型風車は水平な軸のみでプロペラを支える。このため、水平な軸を長くすることができず、プロペラの構造に制約がある。
本考案の目的は、プロペラ型風車と同様に風向きによらずに発電することができ、プロペラと同様の機能を有する羽根の構造上の制約が少ない風力発電装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するために、本考案の風力発電装置は、
正多角錐状の羽根車本体と、当該羽根車本体の二等辺三角形状の各側面に固定されており、矩形状の平板であって風を受ける風受け面を有する羽根と、前記正多角錐状の羽根車本体の頂点と底面の中心とを通る中心線に沿って当該頂点から延びる風上軸と、当該中心線に沿って当該底面の中心から延びる風下軸とを備える羽根車と、
垂直に立設する垂直軸と、
前記垂直軸が回転するとき発電する発電機を収納するフレームと、
前記フレームの上面に固定されており、前記垂直軸を回転自在に保持する内側軸受と、前記内側軸受を内部に収納しており、前記内側軸受と前記垂直軸とに対して回転自在に設置された外筒と、当該外筒の上部に固定されており、前記羽根車の風上軸を内部に収納し、前記風上軸を水平かつ回転自在に保持する上部ケースと、当該上部ケースの内部に位置し、前記風上軸の回転を前記垂直軸に伝達し、前記羽根車が回転するとき前記垂直軸を回転させる回転伝達部とを備える垂直軸保持部と、
前記垂直軸保持部の外筒の外周に一端が固定され、略水平に延びる羽根車水平保持部と、当該羽根車水平保持部の他端から垂直に上方に延び、前記羽根車の風下軸を回転自在に保持する羽根車垂直保持部とを有する羽根車保持部と、
を備えることを特徴とする。
【考案の効果】
【０００５】
本考案によれば、プロペラ型風車と同様に風向きによらずに発電することができる風力発電装置において、プロペラと同様の機能を有する羽根の構造上の制約を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本考案の実施形態に係る風力発電装置の構造の一例を示す縦断面図である。
【図２】本考案の実施形態に係る風力発電装置の構造の一例を示す平面図である。
【図３】フレームと垂直軸保持部と羽根車保持部の構造の一例を示す分解図である。
【図４】羽根車４００の構造の一例を示す図である。図４（Ａ）は、羽根車４００の左側面図である。図４（Ｂ）は、羽根車４００の平面図である。図４（Ｃ）は、羽根車４００の正面図である。
【図５】羽根車本体の形状の一例を示す図である。
【図６】３タイプの羽根の形状の例を示す図である。図６（Ａ）はタイプ１の形状を示す。図６（Ｂ）はタイプ２の形状を示す。図６（Ｃ）はタイプ３の形状を示す。
【考案を実施するための形態】
【０００７】
以下、図面を参照しつつ、本考案の実施形態に係る風力発電装置について詳細に説明する。なお、実施形態を説明する全図において、共通の構成要素には同一の符号を付し、繰り返しの説明を省略する。
【０００８】
図１と図２は、それぞれ本考案の実施形態に係る風力発電装置１の構造の一例を示す縦断面図と平面図である。図３は、フレームと垂直軸保持部と羽根車保持部の構造の一例を示す分解図である。
風力発電装置１は、フレーム１００と、垂直軸保持部２００と、垂直軸２５０と,
羽根車保持部３００と、羽根車４００と、発電機５００とを有する。
【０００９】
フレーム１００の断面は台形状である。フレーム１００の上部には、円形状の輪１１０が水平に配置されている。輪１１０は、断面が方形状の部材により構成されている。輪１１０の内側に十字形のパネル１１１が固定されている。
フレーム１００の下部には、外側の円形状の輪１２０と内側の円形状の輪１３０とが水平に配置さている。外側の輪１２０と内側の輪１３０とは、断面が方形状の部材により構成されている。内側の輪１３０の内側には十字形のパネル１３１が固定されている。外側の輪１２０と内側の輪１３０は、それらの間に放射状に配置された４個のパネル１２１により固定されている。
上部の輪１１０と下部内側の輪１３０とは、４本の支柱１４０により間隔をあけて固定されている。また、上部の輪１１０と下部外側の輪１２０とは、８本のステー１４１により固定されている。
【００１０】
フレーム１００の上には、垂直軸保持部２００が垂直に立設されている。垂直軸保持部２００の内部の空洞には、垂直軸２５０が垂直に保持され、垂直軸２５０の上に羽根車４００の風上軸４３０が水平に保持されている。
フレーム１００下部の十字形のパネル１３１の中央に、底部軸受２５１が取り付けられている。底部軸受２５１は、垂直軸２５０の下端を回転自在に保持する。垂直軸２５０の下端近傍にはべベルギヤ２５２が取り付けられている。
底部軸受２５１を中心として十字形のパネル１３１上の対称の位置に座１３２が２個または４個固定されている。個々の座１３２には、発電機５００が取り付けられている。発電機５００の回転子の端部にはベベルギア５０１が取り付けられている。
垂直軸２５０の下端近傍のべベルギヤ２５２は、発電機５００の回転子端部のベベルギア５０１と噛み合っており、垂直軸２５０が回転すると、発電機５００の回転子が回転し、発電機５００は発電する。
【００１１】
垂直軸保持部２００は、内側軸受２１０と、外筒２２０と、上部ケース２３０とで構成される。
内側軸受２１０は、フレーム１００の上部の十字形のパネル１１１の中央に固定される。すなわち、内側軸受２１０は、フレーム１００の上面に固定されている。内側軸受２１０は、垂直軸２５０を回転自在に保持する。外筒２２０は、内側軸受２１０を内部に収容する。外筒２２０は、下端軸受２２１を介して内側軸受２１０に対して回転自在に設置される。外筒２２０の頭部には、上部ケース２３０が固定される。後述するように外筒２２０と上部ケース２３０は風向きに応じて羽根車４００とともに回転する。
外筒２２０の上端には上端軸受２２２がある。内側軸受２１０と上端軸受２２２は、底部軸受２５１とともに、垂直軸２５０を回転自在に保持する。垂直軸２５０の上部先端は、上部ケース２３０の内部に突き出す。垂直軸２５０の上部先端にはベベルギヤ２５３が固定されている。
【００１２】
上部ケース２３０の側面には対向する位置に２つの穴２３１と穴２３２が開いている。穴２３１と穴２３２にはそれぞれ軸受２３３と軸受２３４が固定されている。羽根車４００の風上軸４３０は、上部ケース２３０に内部に収納されており、軸受２３３と軸受２３４によって水平かつ回転自在に保持される。風上軸４３０にはべベルギヤ４５１が固定されている。
べベルギヤ４５１と垂直軸２５０の上部先端のベベルギヤ２５３とは噛み合っている。羽根車４００が回転すると、その回転がべベルギヤ４５１を介してべベルギヤ２５３に伝わり、垂直軸２５０が回転する。べベルギヤ４５１とべベルギヤ４５１とは、風上軸４３０の回転を垂直軸２５０に伝達し、羽根車４００が回転するとき垂直軸２５０を回転させる回転伝達部を構成する。
【００１３】
羽根車保持部３００は、羽根車水平保持部３１０と羽根車垂直保持部３２０とを有する。
羽根車水平保持部３１０は、平板状の左水平保持部材３１１と右水平保持部材３１２とで構成される。左水平保持部材３１１と右水平保持部材３１２は、それらの一端が外筒２２０の外周の対向する部分に固定されており、略水平に延びる。左水平保持部材３１１と右水平保持部材３１２は、羽根車４００の回転を妨げない限り、傾いていてもよい。
羽根車垂直保持部３２０は、左垂直保持部材３２１と右垂直保持部材３２２と上側間隔保持部材３２３と下側間隔保持部材３２４とで構成される。左垂直保持部材３２１と右垂直保持部材３２２は、それぞれ左水平保持部材３１１と右水平保持部材３１２の他端から垂直に上方に延びる。左垂直保持部材３２１と右垂直保持部材３２２の間隔を維持するために、上側間隔保持部３２３と下側間隔保持部３２４とが左垂直保持部材３２１と右垂直保持部材３２２の上端と下端にそれぞれ配置される。
左垂直保持部材３２１と右垂直保持部材３２２の間に軸受３３０が取り付けられている。
【００１４】
図４は、羽根車４００の構造の一例を示す。図４（Ａ）は、羽根車４００の左側面図である。図４（Ｂ）は、羽根車４００の平面図である。図４（Ｃ）は、羽根車４００の正面図である。
羽根車４００は、羽根車本体４１０と、羽根４２０と、風上軸４３０と、風下軸４４０とで構成される。
羽根車本体４１０は、図５に示すように、正六角錐の形状であり、六角形状の底面４１1と６つの二等辺三角形状の側面４１２とで構成される。軽量化のため、羽根車本体４１０は中空としてもよい。
正六角錐の頂点４１３から風上軸４３０が延び、底面４１1の中心から風下軸４４０が延びる。風上軸４３０は上部ケース２３０の側面の軸受２３３と軸受２３４によって回転自在に保持され、風下軸４４０は羽根車保持部３００の軸受３３０によって回転自在に保持される。
【００１５】
羽根４２０は、羽根車本体４１０の側面４１２に垂直で、図４（Ｃ）に示すように、その中心線と角度ａをなして取り付けられる。
図６に示すように、羽根４２０の形状には３タイプがある。図６（Ａ）のタイプ１は、底面４２３が羽根車本体４１０の側面４１２に固着されており、風受け面４２１が側面４１２と垂直に延び、上部４２２が側面４１２と並行である。風受け面４２１は矩形状の平板である。図６（Ｂ）のタイプ２は、タイプ１と同様に、底面４２３が羽根車本体４１０の側面４１２に固着されており、風受け面４２１が側面４１２と垂直に延びるが、タイプ１と異なり、上部４２２は側面４１２に対して角度ｂをなして開いている。図６（Ｃ）のタイプ３は、タイプ１と同様に、底面４２３が羽根車本体４１０の側面４１２に固着されており、風受け面４２１が側面４１２と垂直に延びるが、タイプ１と異なり、上部４２２は無い。
なお、羽根車本体４１０は、正三角錐や正八角錐等正六角錐以外の正多角錐の形状であってもよい。羽根車本体４１０は、円錐状であってもよいが、その場合には羽根４２０は円錐状の側面に固定されることとなるため、その構造が複雑になる。
【００１６】
風受け面４２１が風を受けるとき、羽根車４００は回転する。そして、羽根車４００が回転するとき、その回転力は風上軸４３０と垂直軸２５０を介して発電機５００に伝わり、発電機５００が発電する。同時に、羽根車４００と羽根車保持部３００は垂直軸保持部２００を中心として旋回し、羽根車４００は常に風下に位置する。
なお、上述した各軸受には各軸に合わせたベアリングが装着されている。
【００１７】
羽根車４００の風上軸４３０は垂直軸保持部２００で支持され、風下軸４４０は羽根車保持部３００で支持される。このため、本考案によれば、プロペラに比べて羽根車４００を水平方向に長くすることができ、羽根４２０の構造上の制約を少なくすることができる。
更に、羽根車本体４１０を正多角錐状とすることにより、羽根車本体４１０の各側面４１２に垂直に固定される風受け面４２１を矩形状の平板とすることができる。
【００１８】
以上、本考案の実施形態について説明したが、設計上の都合やその他の要因によって必要となる様々な修正や組み合わせは、請求項に記載されている考案や考案の実施形態に記載されている具体例に対応する考案の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００１９】
１…風力発電装置、１００…フレーム、１１０…フレーム上部の輪、１１１…フレーム上部の輪の内側の十字形パネル、１２０…フレーム下部の外側の輪、１３０…フレーム下部の内側の輪、１３１…フレーム下部の内側の輪の中の十字形パネル、１３２…発電機が取り付けられる座、２００…垂直軸保持部、２１０…内側軸受、２２０…外筒、２２１…下端軸受、２２２…上端軸受、２３０…上部ケース、２３３…軸受、２３４…軸受、２５０…垂直軸、２５１…底部軸受、２５２…べベルギヤ、２５３…ベベルギヤ、３００…羽根車保持部、３１０…羽根車水平保持部、３２０…羽根車垂直保持部、３３０…軸受、４００…羽根車、４１０…羽根車本体、４１1…羽根車本体の底面、４１２…羽根車本体の側面、４１３…羽根車本体の頂点、４２０…羽根、４２１…羽根の風受け面、４２２…羽根の上部、４２３…羽根の底面、４３０…風上軸、４４０…風下軸、４５１…べベルギヤ、５００…発電機、５０１…ベベルギア
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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