(57)【要約】【課題】  本発明は、ロータを複数層状に配設した縦軸風車の支持枠体、並びに縦主軸の、ロータの回転に伴う振動を抑止する免震縦軸風車を提供する。【解決手段】  複数の横枠体３を、複数の柱体２で立体に組まれた支持枠体４の中央部で、垂直に支持された１本の縦主軸11に、ロータ13が固定され、縦主軸11の下端部を発電機５に連結した風車において、縦主軸11の上端部は通常手段で支持され、回転に伴う縦主軸11の震動は、上端部を中心に下方部分が震動するものとし、発電機５は免震手段９を介して基盤Ｇに支持され、全体の震動を抑制する免震縦軸風車１。【選択図】  図１
2016169703.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の横枠体を、複数の柱体で立体に組まれた支持枠体の中央部で、垂直に支持された１本の縦主軸に、ロータが固定され、縦主軸の下端部を発電機に連結した風車において、縦主軸の上端部は通常手段で支持され、回転に伴う縦主軸の震動は、上端部を中心に下方部分が震動するものとし、発電機は免震手段を介して基盤に支持され、全体の震動を抑制することを特徴とする免震縦軸風車。
【請求項２】
前記縦主軸が連結された発電機の上部は、免震手段を介して基礎横枠体に支持されていることを特徴とする請求項１に記載の免震縦軸風車。
【請求項３】
前記横枠体は、平面視で複数の枠材で枠形に組まれ、その中央部に支持杆を介して免震手段を固定し、その中心部に縦主軸を支持するベアリングが固定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の免震縦軸風車。
【請求項４】
前記縦主軸を支持するベアリングは、アンギュラ玉軸受か自動調心玉軸受、またはその組合わせ、他の転がり軸受けとの組合わせ等のいずれかであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の免震縦軸風車。
【請求項５】
前記支持枠体は、その隅部に設けられた柱体に、外側から固定された弾性傾斜支柱により、震動が吸収されるようにされたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の免震縦軸風車。   
【請求項６】
前記弾性傾斜支柱は、Ｌ字型鋼材とし、凸部を外向きとして支持枠体の支柱に取付けることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の免震縦軸風車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、免震縦軸風車に係り、縦軸風車の回転時に生じる、支持枠体の震動を抑止して、ロータの回転効率を高めるようにした、免震縦軸風車に関する。
【背景技術】
【０００２】
高層の支持枠体に、ロータを多層状に配設した縦軸風車は、特許文献１及び２に開示されている。    
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１１８３８４号公報
【特許文献２】特開２００６−０１７０１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記、特許文献１に記載の発明は、支持枠体に支持された１本の縦主軸に、複数のロータを、多層状に配設したものである。
特許文献２に記載の発明も、支持枠体に支持された１本の縦主軸に、複数のロータを多層状に配設し、縦主軸に撓み防止手段を施したものである。
これらの発明においては、微風時でもロータの回転効率が高く優れており、支持枠体をワイヤロープ等で四方から緊張して固定保持すれば、ロータの回転に伴う遠心力によって、支持枠体全体が震動しても、ある程度ワイヤロープの弛みを防止することができる。しかし、支持枠体全体の震動を抑制する方法が切望されているところである。
本発明は、この問題を解決することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の具体的な内容は、次の通りである。
【０００６】
（１）複数の横枠体を、複数の柱体で立体に組まれた支持枠体の中央部で、垂直に支持された１本の縦主軸にロータが固定され、縦主軸の下端部を発電機に連結した風車において、縦主軸の上端部は通常に支持され、回転に伴う縦主軸の震動は、上端部を中心に下方部分が震動するものとし、発電機は免震手段を介して基盤に支持され、全体の震動を抑制する免震縦軸風車。  
【０００７】
（２）前記縦主軸が連結された発電機の上部は、免震手段を介して基礎横枠体に支持されている前記（1）に記載の免震縦軸風車。        
【０００８】
（３）前記横枠体は、平面視で複数の枠材で枠形に組まれ、その中央部に支持杆を介して免震手段を固定し、その中心部に縦主軸を支持するベアリングが固定され
ている前記（1）に記載の免震縦軸風車。  
【０００９】
（４）前記縦主軸を支持するベアリングは、アンギュラ玉軸受か自動調心玉軸受、またはその組合わせ、他の転がり軸受との組合わせ等のいずれかである前記（1）〜（3）のいずれかに記載の免震縦軸風車。
【００１０】
（５）前記支持枠体は、その隅部に設けられた柱体に、外側から固定された弾性傾斜支柱により、震動が吸収されるようにされた前記（1）〜（4）のいずれかに記載の免震縦軸風車。   
【００１１】
（６）  前記弾性傾斜支柱は、Ｌ字型鋼材とし、凸部を外向きとして支持枠体の支柱に取付ける前記（1）〜（5）のいずれかに記載の免震縦軸風車。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によると、次のような効果が奏せられる。
【００１３】
前記（1）に記載の発明においては、縦主軸の下端部を連結した発電機が、免震手段を介して基盤に支持されているので、回転時に縦主軸が震動しても、その震動は免震手段に吸収されて、縦主軸を支持している支持枠体が、震動することが抑止される。
すなわち、縦軸の上部が震動すると全体が震動を増幅するので、縦主軸の上端部は、免震手段を使用していない通常の横枠体に支持されて、固定されている状態であり、すなわち、縦主軸が震動しても、固定されている上端部を中心に下方の部分が震動することになり、発電機は免震手段で震動が吸収されるので、全体の震動が抑制され、支持枠体の上部が震動することが抑止される。
【００１４】
前記（2）に記載の発明においては、発電機の上部が、免震手段を介して基礎横枠体に支持されているので、縦主軸の回転に伴って発生する震動が吸収されて、基礎部分に震動が伝わりにくい。
【００１５】
前記（3）に記載の発明においては、縦主軸を支持する横枠体は、平面視で枠材を枠形に組まれ、その中央部に支持杆を介して免震手段を固定し、その中心部に、縦主軸を支持するベアリングが固定されているので、ベアリングを介して内枠体が震動しても、その外側部にある免震手段によって、震動が吸収されるため、支持枠体の震動が抑止される。     
【００１６】
前記（4）に記載の発明において、縦主軸を支持するベアリングは、アンギュラ玉軸受か自動調心玉軸受、またはその組合わせ、他の転がり軸受け等との組合わせのいずれかであるので、風車の型式、現地の風況その他に適するベアリングを使用して効率の良い免震縦軸風車とすることができる。
【００１７】
前記（5）に記載の発明においては、支持枠体の隅部における柱体に、外側から弾性傾斜支柱を固定してあるので、支持枠体が縦主軸の震動を受けても、弾性傾斜支柱が自ら撓み、支持枠体の震動惹起は抑止される。     
【００１８】
前記（6）に記載の発明において、弾性傾斜支柱は、Ｌ字型鋼材を使用し、凸部を外向きとして支持枠体の支柱に取付けるので、軽量、長尺の型材でも、弾性に優れ、作業性にも優れている。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態の正面図である。
【図２】図１における免震横枠体の平面図である。
【図３】図１におけるIII−III線横断平面図である。
【図４】図１おける基礎部分の平面図である。
【図５】本発明の免震手段の実施例２の要部正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下本発明を、図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００２１】
図１に示すように、縦軸風車１は、複数の柱体２、２によって、複数の横枠体３、３Ａ、３Ｂを層状に組合わせた、立体の支持枠体４を備えている。
支持枠体４は、平面視で複数の枠材を方形枠形に形成されているが、横枠体３は、平面視で円形または環状でも構わない。複数の横枠体３を連結するのに、４本の柱体２が使用されているが、３本とすることでも可能で、その数は限定されない。  
【００２２】
柱体２として長尺物を使用するときは、例えばＬ字型鋼材を凸部を外向きとし、横枠体３の四隅における型鋼の柱体２に外から被着して、ボルト留めをする。柱体として短尺杆を使用する時には、横枠体３の四隅の柱取付部３ｃに嵌合させてボルト留めする。
【００２３】
図１において、基盤Ｇは、セメントコンクリートとし、基礎柱体２Ａを固定する。
発電機５を支持する免震手段６は、支持台６Ａの下に、複数の、例えば防震ゴムやコイルスプリング等の、任意の弾性体６Ｂを配設して構成されている。
基礎柱体２Ａの外側に、支持枠体２を外側部から支持させる固定傾斜支柱７と、弾性傾斜支柱８をボルト19で固定する。    
【００２４】
支持枠体４の中間の横枠体３Ａは、図２に示すように縦枠材３ａと横枠材３ｂとで、平面視で方形の一体に形成されたものが示されているが、環状とすることもある。その中央部に、免震手段９が、複数の支持杆10で支持されて、免震横枠体３Ａとされている。四隅部に柱体２を嵌合させる柱取付部３ｃが突設されている。
【００２５】
免震手段９は、図２に示すように、外枠体９Ａの中に、内枠体９Ｂを弾性体９Ｃを介して支持して構成されている。内枠体９Ｂの内部に、縦主軸11を支持するベアリング12が嵌装されている。
【００２６】
免震手段９の弾性体９Ｃは、例えば弾性のある防震ゴムで、全方向からの震動に対応可能に、例えば、５個が内枠体９Ｂから放射方向へ向いて、外枠体９Ａの内側に配設されている。縦主軸11に生じて、内枠体９Ｂに与えられる震動は、弾性体９Ｃによって吸収されて、震動が支持枠体４に伝わりにくい。
【００２７】
縦主軸11の下端部は、発電機５に連結されている。４本の基礎柱体２Ａの上に、基礎横枠体３Ｂが水平に固定されている。図３に示すように、基礎横枠体３Ｂは、縦枠材３ａと横枠材３ｂとで、平面視で方形に組成されているが、半円弧状の枠体によって、平面視で環状のものとすることもできる。
【００２８】
基礎横枠体３Ｂの内側中央部に、複数の水平な支持杆10を介して、発電機５の直径よりも大寸の、支持環体10Ａが固定されている。
支持環体10Ａと発電機５との間に、免震手段９Ａの弾性体（例えば防震ゴム）を介在させて、発電機５が、縦主軸11の震動によって震動しても、支持枠体４に伝わらないようにされている。
【００２９】
縦主軸11は、その上端を、支持枠体４の上端に配置された横枠体３のべアリング12によって、回転可能に支持されている。ベアリングは免震手段を介在されていないので、縦主軸11を特定位置に固定する役割をもつ。縦主軸11がロータ13の回転によって震動しても、縦主軸11は、支持枠体４の頂上の横枠体３を中心に下方の部分が振動することになる。
【００３０】
ベアリングは、アンギュラ玉軸受か自動調心玉軸受を用いるのがより好ましい。アンギュラ玉軸受は、縦主軸11の震動によって生じるアキシャル荷重を受けることができ、自動調心玉軸受は、免震手段６の内枠体９Ｂが傾いても、自動的に調整され、縦主軸11の軸心のずれを防ぐことができる。
【００３１】
縦主軸11の下部は、免震手段９Ａに支持された発電機５に連結されているので、縦主軸11の下部が震動しても、免震手段９Ａに吸収されることとなり、縦主軸11の上部は震動しにくい。
【００３２】
加えて、支持枠体４の上部の外角隅部分は、４隅の弾性傾斜支柱８によって、震動が抑止されているので、縦主軸11の上部は震動が抑止され、支持枠体４の上部も震動が抑止される。
【００３３】
縦主軸11には、上下方向に一定の間隔を開けて、ロータ13が配設されている。
ロータ13は、上下端部を縦主軸11方向へ傾斜する傾斜部14Ａとした、縦長の揚力型ブレード14（以下単にブレードという）を、支持腕15を介して、縦主軸11に装着されている取付板16に、着脱可能に固定して形成されている。
【００３４】
ブレード14は、縦主軸11を挾んで対称的に配設されている。ブレード14の枚数は限定されないが、枚数が多い場合には、高速回転時に、先行のブレード14によって生じる乱気流を、追行するブレード14が受けて全体として失速する。
【００３５】
ブレード14が１枚の場合、縦主軸11に対する回転バランスが良くなく、震動の原因になる。縦主軸11にロータ13を多層状に配設するときは、上下のブレード14が重ならないように、ブレード14の位相をバランスよく変えて配置する。
【００３６】
ロータ13は、図１においては３層に配設されているが、これより層数が増加すると、気流の速度が上下で異なるため、上下のロータ13間で回転速度に違差が生じやすい。基盤Ｇの位置が高くて、比較的高速風の吹く場所においては、ロータ13の３層配設は、効率のよい高速回転をする。
【００３７】
ブレード14は、弦長が長くて、受風面積が大きく、回転効率を高いものとしてある。回転に伴い、ブレード14の前縁に当る相対流は、内外側面に沿って後縁方向へ流動する過程で、コアンダ効果により、外側面に負圧が生じ、ブレード14の回転軌跡内の気流が、外側へ吸引されて、ブレード14の内側面が前縁外方向へ押され、回転効率が高まる。
【００３８】
また、ロータ13が高速回転をすると、縦主軸11部分に近い部分よりも、ブレード14の外側面の、回転周速が大であるため、流体の粘性によって、外側面に沿って回転する気体は、内側部よりも負圧となり、ブレード14の回転軌跡内の気流が、外側方向に引かれて、内部が負圧となる。
【００３９】
それによって、風流以外の周囲の気流が、この負圧となる回転軌跡内に吸引されて、相対的に気流の量が増加し、ロータ13の回転効率が高められ、ブレード14は、風速以上の速度をもって回転する。
【００４０】
そのため、支持枠体４を頑強に形成しても、ブレード14の高速回転に伴う遠心力によって、縦主軸11が震動し、これを支持する支持枠体４が震動するため、ワイヤ等で支持枠体４を強く緊張しておいても、緩んだり縦主軸11が撓み、震動が、基盤Ｇから他所へ伝わり、低周波が発生する等の事態が生じかねない。
【００４１】
しかし、図１においては、上端の免震横枠体３Ａには、免震手段９を介して、縦主軸11の上端部を支持してあるので、ロータ13の高速回転に伴う震動が生じても、免震手段９によって震動が吸収され、支持枠体４の震動が抑止される。
免震手段９を備える免震横枠体３Ａは、頂上を除く他の横枠体３、３Ｂに対しても適用しても構わない。   
【００４２】
基盤Ｇ上に配置した発電機５から、縦主軸11が立設されている風車においては、縦主軸11の震動が、発電機５を経て基盤Ｇを震動させる。
図１において、発電機５を載置した支持台６Ａの下に、公知の防震ゴムか、あるいはコイルスプリング等からなる弾性体６Ｂを、基盤Ｇ上に配設して、免震手段６とされている。
【００４３】
これによって、縦主軸11の回転に伴う震動が、発電機５に伝えられたとしても、免震手段６によって震動が吸収されるので、基盤Ｇへの震動伝播が抑止される。
この場合、その他の横枠体３を、免震横枠体３Ａと同じく、免震手段９を具備させると、縦主軸11に対する震動抑止の効果は大となる。
【００４４】
基礎横枠体３Ｂは、四方向から固定傾斜支柱７によって支持されているので、支持枠体４の基礎部分は、震動しにくく堅固となっている。支持枠体４の上層部については、四隅に弾性傾斜支柱８が固定されているので、これによって震動が吸収されて震動が抑止される。
【００４５】
弾性傾斜支柱８は、下端部から上端部にかけて内向きに湾曲して、上端部が支持枠体４に、寄りかかったように設定されている。支持枠体４が震動すると、震動の強さに対応して、弾性傾斜支柱８に水平方向の撓みが生じ、震動が吸収される。
また、弾性傾斜支柱８を例えばＬ字型鋼材として、凸部を外向きに使用すると、外方向への撓みが生じにくいため、ある程度長尺の物でも対応させることができる。
【００４６】
このように、支持枠体４の基礎部分においては、基礎横枠体３Ｂと基礎柱２Ａと固定傾斜支柱７とで、堅固に枠組みされており、その上に一体に固定される支持枠体４も、外側に固定した複数の弾性傾斜支柱８によって、震動が抑止される。
【００４７】
縦主軸11を立設する発電機５も、免震手段６で基盤Ｇに支持され、縦主軸11の上端も、免震横枠体３Ａの免震手段９によって震動が抑止されるので、ロータ13が高速回転しても、支持枠体４や縦主軸11の震動が生じにくい免震縦軸風車１となる。
【実施例２】
【００４８】
図５は、免震手段の実施例２を示す正面図である。前例と同じ部材には、同じ符号を付して説明を省略する。
この図５においては、図１における支持枠体４を省略してある。
【００４９】
図５において、基盤Ｇに、免震手段６を介して発電機５が支持されている。免震手段６は、発電機５の支持台６Ａの下に、防震ゴムからなる弾性体６Ｂを挾設して構成されている。
頂上の横枠体３の軸受のベアリング12には、縦主軸11が支持されている。
【００５０】
基礎横枠体３Ｂにおいては、弾性体９Ａによって発電機５の上部を周囲から支持されているので、発電機における震動が吸収される。支持枠体４の頂上の横枠体３の軸受に免震手段を使用するときは、弾性の低反発なものを使用する。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明においては、縦主軸11を支持している発電機５の下端部を、免震手段６Ｂで支持してあるので、ロータ13の高速回転に伴って生じる縦主軸11の震動は、免震手段６Ｂにより吸収される。
支持枠体４の震動と、これによるロータ13の回転ロスとを緩和することができるので、回転効率の高い風車が形成され、効率の高い発電をさせる風力発電機とすることができる。
【符号の説明】
【００５２】
１．免震縦軸風車
２．柱体
２Ａ．基礎柱体
３．横枠体
３Ａ．免震横枠体
３Ｂ．基礎横枠体
３ａ．縦枠材
３ｂ．横枠材
３ｃ．柱取付部
４．支持枠体
５．発電機
６．免震手段
６Ａ．支持台
６Ｂ．弾性体
７．固定傾斜支柱
８．弾性傾斜支柱
９．免震手段
９Ａ．外枠体
９Ｂ．内枠体
９Ｃ．弾性体
９Ｄ．免震手段
10.支持杆
10Ａ．支持環体
11．縦主軸
12．ベアリング
13．ロータ
14．揚力型ブレード
14Ａ．傾斜部
15．支持腕
16．取付板
17〜19．ボルト
Ｇ．基盤
【図１】
2016169703.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2016169703.tif 000006
【図５】
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