(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モニュメントや看板等の屋外設置物において、該屋外設置物は垂直軸を基にして回転するように回転軸に取付けられ、そして回転軸の下端部には回転体を取着して軸受け装置にて回転自在に軸支され、この回転体の下端面には回転部永久磁石を設け、一方の回転軸を支える軸受け装置には固定部永久磁石を配置して両磁石の反発力を利用して回転体を浮上し、又回転体の下端部には少なくとも２ヶ所に軸受けを備えて回転軸の中心を位置決めし、そして、回転部永久磁石を設けた回転体下面、又は固定部永久磁石を設けた軸受け装置に補助軸受けを備え、上記軸受け装置は上記回転体を取着した回転軸を軸支する軸受けを、下ケース、中ケース、及び上ケースを組み合わせたケースに収容して構成すると共に、ケースの内面には磁気シールを貼着し、上ケースには防雨カバーを取付けて雨水がケース内に侵入しない構造とし、さらに回転軸の回転速度を大きくする為の増速機を設け、該増速機によって発電機を回すように構成すると共に、発電機との間には該増速機の回転速度が一定以上に達した場合に発電機が回転するようにカップリングを介在したことを特徴とする発電機を備えた屋外設置物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はモニュメントや看板、それも回転することが出来てその回転力によって電気を起こすことが出来るモニュメント等に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
我々の生活水準がますます高まるにつれて、単なる私的な空間のみならず町全体の景観が要求されたり、道路の整備や公共交通の利便性等その地域全体としての住み易さ等が求められるようになっている。このように生活水準が高まるにつれて必要なのがエネルギーであることは言うまでもなく、省エネと生活水準の向上を両立することは容易でない。特に、今日ＣＯ2 の削減を地球温暖化止の為に実現しなくてはならない国際問題となっている。
【０００３】
その為に最近では太陽エネルギーを利用した発電、風力発電等が一部で普及しているが、ＣＯ2 の削減には程遠い。各個人が自然のエネルギーに関しての認識がないこともあって、この風力を利用した発電が普及しない原因でもある。又今日使用されている発電用風車（プロペラ）は非常に大きなものであり、邪魔になったり景観を損なうこともあることから、場所を選ばずに設置することは出来ない。
【０００４】
【本発明が解決しようとする課題】
このように従来の風力発電には上記のごとき問題がある。本発明が解決しようとする課題はこの問題点であり、風車ではなくモニュメントや看板等の屋外設置物を風力で回転させることで発電することが出来るようにした一種の風力発電機を備えた屋外設置物を提供する。そして自然のエネルギーを身近なものとして認識することで環境の保全に役立つようにする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の屋外設置物はモニュメント等を回転出来るように据え付けし、風力にて回転した力を利用して発電するように構成している。この場合、大きなプロペラ型風車と異なりモニュメントや看板は垂直に起立し、その結果、該モニュメント等を支える回転軸はおのずと垂直となる。従ってモニュメントの重量が軸のスラスト軸受けに作用したのでは回転摩擦にて回転効率が低下するが、本発明では回転軸に生じる摩擦を出来る限り小さくする為に磁気力を利用したスラスト磁気軸受けを採用している。
【０００６】
回転軸には回転体が取り付けられ、該回転体の下端に設けた回転部永久磁石と回転しない本体側に設けた固定部永久磁石を上下方向に対向して配置し、両磁石の反発力を利用して回転体を浮上させる。ここで、磁石は永久磁石としてモニュメントの重量を支えるに必要な磁気力を備えている。又回転軸の中心保持には一般の軸受けが使用され、回転体の下面は接することなく浮上した状態で回転する。そして回転軸の回転速度を大きくする為の増速機を設け、増速機と発電機が連結している。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明は発電機能を備えたモニュメント又は看板等であり、これらモニュメントが風を受けて回転するには該モニュメントの形状が重要となる。すなわち風のエネルギーを効率よく回転エネルギーに変換することが出来る形状であることが必要であり、ひいては発電効率が高くなる。従来の風力発電の羽根形状としてはサボニウス型、ダリウス型、パドル型が良く知られているが、モニュメントの場合もこれらの型式を基本ベースにおいた形状とすることで、より高い受風効率を得ることが出来る。
【０００８】
そして、モニュメントの回転は該モニュメントとしての役割を果たす為にも低速で回転することが必要であり、例えば１５ｒｐｍであっても十分な発電が出来るように、発電機との間には増速機を連結している。効率よく発電するには１０００ｒｐｍ〜２０００ｒｐｍで回転することが必要とされる訳であり、その為には１００倍以上の増速が必要となる。又、発電機はモニュメントの回転速度が一定以上に達した段階で回るように、カップリングを増速機との間に介在している。以下、本発明に係る実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【０００９】
【実施例】
図１は本発明の発電機を備えたモニュメントを表している実施例である。同図の１はモニュメント、２は台、３は回転軸、４は発電機を表しており、該モニュメント１は軸３を中心として回転することが出来る。該モニュメント１はその重量を軽くする為に材質をアルミニウム合金製とし、中心軸に設けている回転軸３によって支えられ、上記台２に垂直に起立している。そして、モニュメント１に風が当たるならば回転軸３を中心として回転し、この回転が上記台２内に収容されている発電機４を回すことになる。
【００１０】
ところで、本発明の上記モニュメント１はその形状を特に限定しないが、受風効率が高くなる形状となっている。一般には風力発電機のプロペラの基本形状が応用されていて、サボニウス型、ダリウス型、パドル型等を基にした形状となっている。そしてこのモニュメント１は風速が３ｍ／ｓになったところで回転を開始し、発電機は風速が５ｍ／ｓに達したところで回転するように制御されている。勿論、風速に関係なくモニュメント１及び発電機４を回すようにすることは自由である。
【００１１】
モニュメント１は材質をアルミ合金とし、その重量を軽くしているが、回転軸３を支えるスラスト荷重による摩擦でモニュメントの回転に悪影響を及ぼさないように、スラスト磁気軸受けを採用している。回転軸３には回転体を取着し、該回転体の下端面には回転部永久磁石を設け、一方の台２側には固定部永久磁石を配置している。回転部永久磁石と固定部永久磁石は上下方向に対向させて配置され、両永久磁石の反発力によって回転体を浮上させることが出来る。
【００１２】
図２はこのスラスト磁気軸受けを採用した具体例であって、回転軸３の軸受け装置５を表している。この軸受け装置５はモニュメント１を支える回転軸３を回転自在に軸支しており、ケース６に収容している軸受けによって支持されている。該ケース６は下ケース７、中ケース８、上ケース９から成って台２に取着されている。上ケース９を外した状態で回転軸３をケース６に挿入し、下ケース７に設けている軸受け１０に下端部を嵌めると共に、上ケース９を中ケースに位置決めして取り付けするならば、該上ケース９に設けている軸受け１０にて回転軸３は位置決めがなされる。すなわち両軸受け１０、１０にて回転軸３は垂直に起立して回転することが出来る。
【００１３】
そして回転軸３には回転体１１が取着されている。回転体１１は概略円錐形を成していて、その下端面には回転部永久磁石１２、１２…が設けられ、一方の下ケース７の上端面には固定部永久磁石１３、１３…が配置されている。これら回転部永久磁石１２と固定部永久磁石１３は上下方向に対向して配置され、しかも両永久磁石１２、１３の反発力が作用し合っている。従って、回転体１１は下ケース７の上端面に接触することはなく、所定の間隔をおいて浮上した状態にある。
【００１４】
この回転体１１には回転体自身の重量のみならず、回転軸３及びモニュメント１の重量が作用する為に、これらの重さに耐え得る磁気力を備えた永久磁石が用いられる。しかし、何らかの影響で大きな荷重が作用したり、又は永久磁石の磁気力が低下した場合であっても、回転体１１が降下して回転部永久磁石１２が固定部永久磁石１３に接触しないように、回転体１１の下端には補助軸受け１４が設けられている。
【００１５】
従って、回転軸３は回転体１１によって浮上した状態で両軸受け１０、１０にて中心位置が定まり、大きな抵抗なく回転することが出来る。そしてケース６の内面には磁気シール１５が貼着され、又上ケース９には防雨カバー１６が取り付けられて雨水がケース６内に侵入しない構造と成っている。
【００１６】
ところで、このモニュメント１は風速が３ｍ／ｓでゆっくり回転を開始し、風速が５ｍ／ｓ〜６ｍ／ｓに達したところで発電機が回るようにしている。モニュメント１と同時に発電機４も回転するようにすることも出来、むしろその方が簡単であるが、モニュメント１の回転速度がある程度に達して慣性が大きくなったところで発電機に連結するようにしている。発電機４は回転速度が１０００ｒｐｍ〜２０００ｒｐｍにならなくては効率よく発電することが出来ない為に、該発電機４を高速回転するには大きな慣性トルクとエネルギーが必要である為に、発電機４が作動するモニュメント１の回転速度が定められている。
【００１７】
そこで、モニュメント１の回転軸３を発電機４に直結したのでは発電機４が発電することが出来ない為に、間には増速機１７を設けている。図１に示している増速機１７は複数個の歯車を用いているが、大歯車１８ａを回転軸３に直結し、該歯車１８ａには小歯車１８ｂが噛み合っている。そして歯車１８ｂに直結した大歯車１８ｃは小歯車１８ｄと噛み合い、回転軸３の回転速度を大きく増速している。
【００１８】
そして、歯車１８ｄは発電機４を高速回転することが出来るが、間には流体カップリング１９が介在しており、歯車１８ｄの回転速度が一定以上になったところで発電機を回すようにしている。この速度が風速で約５ｍ／ｓに達した場合である。発電機４としては３相交流発電機が使用され、発生した電気はそれぞれの用途に使用することが出来る。又電気が不要な場合には制御盤２０を介して直流に変換してバッテリーに蓄電することが出来る。
【００１９】
以上述べたように、本発明はモニュメント等の屋外設置物を風力を利用して回転することで電気を起こすようにしたものであり、次のような効果を得ることが出来る。
【００２０】
【発明の効果】
本発明は従来の風力発電のようなプロペラ式風車を用いないで、モニュメントや看板等を風力を利用して回転し、この回転にて発電機を回すことで電気を起こすことが出来る。その為にモニュメント等は受風効率が高くなる形状で構成され、発生した電気は付近の街灯や噴水用のポンプに利用することが出来る。モニュメントであればその場所に適した形に製作される為に景観が害されることはなく、又身近な場所に設置することで風力を利用した自然エネルギーが広く理解され、ＣＯ2 の削減を促すなど、環境保全に関しての認識を深めることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例であり、発電機を備えたモニュメント。
【図２】モニュメントを抵抗なく回転する為の磁気軸受け装置。
【符号の説明】
１  モニュメント
２  台
３  回転軸
４  発電機
５  軸受け装置
６  ケース
７  下ケース
８  中ケース
９  上ケース
10  軸受け
11  回転体
12  回転部永久磁石
13  固定部永久磁石
14  補助軸受け
15  磁気シール
16  防雨カバー
17  増速機
18  歯車
19  流体カップリング
20  制御盤
21  バッテリー
【図１】
0003953610.tif 000002
【図２】
0003953610.tif 000003