(57)【要約】      （修正有）【課題】大重量の回転体をそのスラスト荷重を相殺し又は低減した状態で垂直軸の回りに安定してかつ高精度に回転可能に軸支する浮揚型発電機を提供する。【解決手段】垂直起立状態の垂直軸の上端側に、風車用垂直翼型のブレードを円形分離配置し、垂直軸の下端側に円形筒状体を連結配置し、同円形筒状体を挿入する浮力発生用の液体を収納した浮力室内の液体が浮力室に作用する浮力により浮上軸受部を介して、垂直軸のスラスト荷重を分担させて回転体を浮力室と垂直軸とともに浮上状態で回転可能にする。【選択図】図１
0003188414.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
垂直起立状態の垂直軸の上端側に、円形分離配置した風車用垂直翼型のブレードと、前記垂直軸の下端側に連結配置した円形筒状体と、同円形筒状体を挿入する浮力発生用の液体を収納した浮力室と、前記浮力室内の液体から前記浮力室に作用する浮力により前記垂直軸のスラスト荷重を分担させて該回転体を前記浮力室と前記垂直軸とともに浮上状態で回転可能に前記垂直軸を軸支する浮上軸受部と、前記垂直軸に装着された駆動機構を介して回転力が伝達される発電機とからなることを特徴とする浮揚型発電機。
【請求項２】
上記円形分離配置した風車用垂直翼型のブレードが、上記垂直軸の軸方向に複数段に起立状態で固定配置されたことを特徴とする請求項１に記載の浮揚型発電機。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本考案は、回転体浮上軸支構造に関し、詳しくは垂直軸の回りで回転する大重量の回転体を浮上状態で回転可能に軸支する浮揚型発電機造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  風力発電用の垂直軸型の風車のような大重量の回転体を軸支構造により高精度で軸支して垂直軸の回りを回転し得ることが好ましい。また、微風時においても回転体を回転させるために、回転体のスラスト荷重を可能な限り低減させることが望ましい。
【先行技術文献】
特許文献１には、フライホイールを有する垂直軸の回転体を、超伝導磁石と永久磁石との間の磁気反発力を利用して非接触状態で支持する軸受装置が開示されている。
また、特許文献２の場合、超伝導磁石を組み込んだ複雑構造になる。
【特許文献１】特開２００１−９９０４６号公報
【０００３】
【特許文献２】登録実用新案第３０６９３１２号公報
【０００４】
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００５】  本考案は、大重量の回転体を垂直軸の回りに安定してかつ高精度に回転可能に軸支し、そのスラスト荷重を相殺し又は大幅に低減し、微風時においても、回転体のスラスト荷重を可能な限り低減させることができる浮揚型発電機が切望されている。【０００６】  風力発電が抱える課題には低周波による環境への悪影響、又、風況の影響により発電時間帯の短さ、或は台風・突風等による過剰回転による風音被害の発生等を解決できる浮揚型発電機が切望されている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】  本考案は、垂直起立状態の垂直軸の上端側に、風車用垂直翼型のブレードを円形分離配置し、垂直軸の下端側に円形筒状体を連結配置し、円形筒状体を挿入する浮力発生用の液体を収納した浮力室内の液体が浮力室に作用する浮力により、垂直軸のスラスト荷重を分担させて回転体を浮力室と垂直軸とともに浮上状態で回転可能に軸支する浮上軸受部と、垂直軸に装着された駆動機構を介して回転力が伝達される発電機とからなる浮揚型発電機である。更に、円形分離配置した風車用垂直翼型のブレードを垂直軸の軸方向に複数段に起立状態で固定配置した。
【考案の効果】
【０００８】  本考案に係る浮揚型発電機は、浮力により、垂直軸のスラスト荷重を分担させて回転体を浮力室と垂直軸とともに浮上状態で回転可能に軸支し、駆動機構を介して回転力が伝達される発電機とからなる浮揚型発電機であり、大重量の回転体を垂直軸の回りに安定してかつ高精度に回転可能に軸支し、そのスラスト荷重を相殺し又は大幅に低減し、微風時においても、回転体のスラスト荷重を可能な限り低減させることができた。【０００９】  更に、円形分離配置した風車用垂直翼型のブレードを垂直軸の軸方向に複数段に起立状態で固定配置したことにより、低周波の発生を抑え、風音による被害を防ぐ事が出来た。更に、各段の風車をそれぞれ風車連結用星形鋼板に固着したことにより、台風等の強風に十分耐え得る浮揚型発電機が提供出来た。【００１０】  本考案に係る浮揚型発電機は、その上部に接続されて上下に連結された風車の回転力を、垂直主軸の最下部に固定された浮ドックの浮力を利用し、発電に係わる設備の荷重負荷を激減させ、回転力をスムーズに発電機へ伝達する事で発電時間帯の延長を可能にし、設備のトラブルを防ぐ事ができた。【００１１】
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本考案に係る実施例を示す図２のＡ―Ａ矢視の正面断面図である。
【図２】本考案に係る実施例を示す図１のＢ―Ｂ矢視の平面断面図である。
【図３】本考案に係る実施例を示す図１のＣ―Ｃ矢視の平面図である
【考案を実施するための形態】
【００１３】  本考案に係る実施例を図１から図３を参照にして以下、具体的に説明する。
【実施例】
【００１４】  以下に、実施の形態について説明をするが、本考案を実施するに当たりこの説明・手順・機能だけに限定されるものではない。【００１５】  なお本願書における図面においては明瞭性を保つため、発電に係る設備以外の設備、或は発電建屋内の補強に係わる部材などは図示せず、本考案の実施に係る機能に関連した設備、部品及び、付属品のみを図示した。【００１６】  図１は、正面図を断面的に図示する事で、本考案が発電機に及ぼす影響により発電される過程の説明を成す。【００１７】  発電建屋１の中に位置する浮揚用水槽２の中に水槽用充填水４０を注入しその中に垂直主軸受浮ドック７を入れる。この時、その中心が垂直主軸１４を貫通させる為に円形開口された浮きドック上蓋１０と浮きドック底盤に溶接固定された垂直主軸１４に浮力を発生させる。又、浮揚用水槽２には浮きドック振れ止めリング３を取り付ける事で安定回転をなさしめる。【００１８】  浮力が発生した垂直主軸１４の最上部に接続された風車３６、風車連結用星形鋼板３５及び、風車受架台３４が垂直主軸１４の浮力を受ける事で、風車受架台３４に取り付けられた荷重受メインキャスター３２に掛かる荷重負荷が激減する事で風車３６の回転がスムーズになり軋み音を立てずに回転する事が可能になる。【００１９】  又、垂直主軸受浮ドック７の浮力が強すぎる、或は弱すぎる場合は充填水水位の上げ下げで調整が出来る構造であり、最下部は浮揚水槽２のセンターに設置される垂直主軸受リング１２に乗せた構造と成っている。【００２０】  浮揚用水槽充填水４０を満たし始める事で垂直主軸受浮ドック７へ浮力が働き始めるが、垂直主軸１４が測定値で２０ｍｍ浮揚した時点で浮揚用水槽充填水４０の水位を止める事で浮揚範囲を一定にして垂直主軸１４の上下振動のむらを極力押さえる。【００２１】  浮揚用水槽２は、設備の最下位に設置され発電建屋１内のアンカー用コンクリート１７及び、インバート補強鉄筋１８内に埋設され、その下部は根巻き補強鉄筋２０で補強される水槽根巻きコンクリート１９で巻きつけ固定される事と、アンカー用コンクリート１７に被せられるユニット低版鋼１３と浮揚用水槽２は上部で直接続する事で横ずれを．起こさず、発電設備のセンターを守る事で垂直主軸１４のスムーズな回転状態を保てる。【００２２】  浮揚用水槽２は、アンカー用コンクリート１７上に被せられるユニット低版鋼１３と直接続する事で水槽上蓋４及び、その補強フレーム５は垂直主軸１４に直接続をせず上蓋連結フランジ６を利用する事で取り外しが自由に出来る構造とした。【００２３】  又、垂直主軸１４の最下部に固定される垂直主軸受浮ドック７は完全に垂直主軸１４と一体化された設備であり、垂直主軸受浮ドック７の内部構造は上部から差し込まれ下部の補強鋼板へ繋がれた垂直主軸１４と浮ドック内補強用バー８と、浮ドック吊込みブレース９及び、浮ドック上蓋１０と上蓋補強フレーム１１で構成される。【００２４】  垂直主軸受浮ドック７と、その上部は垂直主軸継ぎフランジ１５によって切離しを可能にし、又、その上部をも同様に切り離す事を可能にした事で、後のメンテナンスが容易に出来る構造とした。【００２５】  浮揚用水槽２は地中に在って水の持つ特性を、垂直主軸受浮ドック７へ伝える事で浮力を発生させ、その上部に位置する垂直主軸１４に連結される風車３６から発電機２１迄の回転力伝達設備の円滑な働きを促す設備であるが、浮力が強すぎる場合には過剰浮止めキャスター２９が働き垂直主軸１４の過剰浮き上がりを防止する事で垂直主軸１４の上下振動を最小限に留める。【００２６】  図２は、垂直主軸１４に接続された垂直主軸メイン歯車２７は、垂直主軸１４によって伝わって来る回転力を発電機軸付き歯車２４に伝える事で発電機２１を回す。又、この発電機は永久磁石２３で囲まれた状態で、発電機用固定壁２５と発電機用固定浮壁２６に固定され発電機２１を回す事でコイル巻取り羽根２２に電力を発生させる為の状況を表す。【００２７】  発電建屋１の平面を断面的に図示することで、発電に係わる垂直主軸メイン歯車２７と発電機軸付き歯車２４の寄り付き状態、及び、その下部に配置される垂直主軸受浮きドック７、浮揚用水槽２の上蓋補強フレーム５及び、水槽上蓋４の提示と水槽固定板１６を表す。【００２８】  又、図２で表される送電制御盤内２８において、電力の自家消費量・売電量の測定或いは買電量の測定等の把握が行われる。この時の人員の出入りは図示のユニット出入口４２のみを使用する。【００２９】  図１で表される、発電建屋１の上部に配置される風車受架台３４、及び風車３６或いは本考案である風車連結用星形鋼板３５の発電に係る説明を成す。【００３０】  浮力の付いた垂直主軸１４に固定された風車受架台３４に載せて固定した風車連結用星形鋼板３５上に重ねて溶接固定した風車３６の羽根と、又その上に同じ様に風車連結用星形鋼板３５と風車３６の羽根を積上で固定する、これを５段重ねにすることで連結風車として回転力を高める。この連結された風車３６及び、風車連結用星形鋼板３５と垂直主軸１４を定期修理やメンテナンス等で切り離す場合は、架台継ぎフランジ４１で分離する。この時、荷重受けメインキャスター３２はメインキャスター走路盤３３の上に乗せて固定された状態にある。【００３１】  風車３６の羽根は台風等の過剰な風圧に対する強度が不足する可能性がある為に羽根部に歪止めリブ３８を取り付け補強することに加え架台吊り込ブレース３７により、風車全体の強度とバランスを保つ振れ止め車輪３０の働きにより垂直主軸１４の横振れを停める構造であるが、この時には荷重受メインキャスター３２は浮揚力を受けてメインキャスター走路盤３３から２０ｍｍ浮き上がった状態で風車に同調して回転をする。【００３２】  又、この垂直主軸１４は風力発電設備の最上部の垂直主軸メクラ蓋３９から最下部に配置する垂直主軸受浮きドック７迄、垂直主軸継ぎフランジ１５によって開口部を通して連結されている事で上部に溜まる雨水の漏水防止の為に、雨水除けハット３１を取り付ける。【００３３】  本考案の風車３６は、水平回転方式である為に３６０度の方向から吹く風を凹面側羽根４４で受ける事で垂直主軸１４に回転力が働く、然し垂直主軸１４を挟んで反対側には凸面側羽根４５が位置する事となり同じく風圧を受ける事で凹面側羽根４４で発生する回転力を削ぐ可能性がある。【００３４】  然し、凹面側羽根４４とはその面で風圧を受け止める構造であるが、凸面側羽根４５は逆に凸面の為に風を切る働きをする事と、切った風を風切吹き流し４３の隙間部によって流し去る事で凸面側羽根４５が受ける風圧が微小なものになり、風車３６に回転力が働く仕組みとした。【００３５】  図３は図１Ｃ−Ｃ矢視の平面図であるが、風車３６ではなくそれを支持する風車連結用星形鋼板３５とその下部に取り付けられる風車受架台３４の取付け関係を表わした図面である。
現在、再生エネルギーとしての風力発電の普及が勧められているが、普及と共に発生する低周波の人体・環境への悪影響、或は風で起きる風音害又、風況の影響による発電電力の不安定さ等の問題を本発明によって解決する事を可能にした。【００３６】  風力発電の持つ問題点である、低周波の発生を防ぐ事で、個人住宅地や工場地帯等のような場所での設置が出来るようになった、又、騒音を出さずに発電が出来るようになり個人の宅地内で発電をして自家消費後の残量電力の売電を可能にした。【００３７】  本考案により発電のみに係る設備を、水の上に設置した垂直主軸受浮きドック７に固定する事でこの設備が浮揚力を持つ事になり、発電に係わる設備自身の持つ重量が浮揚力と相殺されることになる。【００３８】  現存の風力発電では、風速５ｍの風力がなければ発電ができないと云われるが、自重が消えた風車ならば回転負荷が発生しない為に、２ｍから３ｍの風速で発電が可能になる。【００３９】  小さな風で発電が出来る事で、１日平均の発電時間帯が延長され発電量の増加となり空中浮揚型発電の利用度及び、設置度が大幅に高まる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】  本実施例では、ダリウス風車に本考案を適用した事例であったが、回転軸が垂直な風車全般、例えば、サボニウス風車、クロスフロー風車、Ｓ型風車、パドル風車等にも適用できる。
【符号の説明】
【００４１】  １  発電建屋
２  浮揚用水槽
３  浮きドック振れ止リング
４  水槽上蓋
５  上蓋補強フレーム
６  上蓋連結フランジ
７  垂直主軸受浮きドック
８  浮ドック補強用バー
９  浮きドック吊込みブレース
１０  浮きドック上蓋
１１  上蓋補強フレーム
１２  垂直主軸受リング
１３  ユニット底版鋼
１４  垂直主軸
１５  垂直主軸継ぎフランジ
１６  水槽固定板
１７  アンカー用コンクリート
１８  インバート補強鉄筋
１９  水槽根巻きコンクリート
２０  根巻き補強鉄筋
２１  発電機
２２  巻取りコイル羽根
２３  永久磁石
２４  発電機軸付き歯車
２５  発電機用固定壁
２６  発電機用固定浮き壁
２７  垂直主軸メイン歯車
２８  送電制御盤
２９  過剰浮止めキャスター
３０  振れ止め車輪
３１  雨水除けハット
３２  荷重受メインキャスター
３３  メインキャスター走路盤
３４  風車受架台
３５  風車連結用星形鋼板
３６  風車
３７  架台吊り込みブレース
３８  歪み止めリブ
３９  垂直主軸めくら蓋
４０  浮揚用水槽充填水
４１  架台継ぎフランジ
４２  ユニット継ぎフランジ
４３  風切吹き流し
４４  凹面側羽根
４５  凸面側羽根
【図１】
0003188414.tif 000003
【図２】
0003188414.tif 000004
【図３】
0003188414.tif 000005