(57)【要約】      （修正有）【課題】水平回転駆動軸にかかる軸力分布を改善し、回転駆動軸への軸力を高位に安定しながら水平回転駆動軸に対して偏心回転可能にした回転装置を備えた風力発電装置を提供する。【解決手段】垂直型の真円フライホイール１００の回転中心部に水平回転駆動軸２００を装着し、該水平回転駆動軸に発電装置８０１を連結し、前記フライホイールの両側面の各々における円周方向に等角度間隔で且つ半径方向線に沿ってガイド機構３００Ｇ−１、３００Ｇ−２により摺動自在に複数の弾み錘りを、前記フライホイールの両側面間の弾み錘りの相対配置関係と同一の配置とし、前記フライホイールの両側面に平行に対面して真円の軌条ガイド５００−１、５００−２を位置固定し、該軌条ガイドは前記弾み錘りのガイドロールを真円の軌跡で案内し且つ真円の軌条ガイドの中心をフライホイールの中心位置から水平に又は斜め下方に所定量偏位させてなる回転装置を備えた風力発電装置。【選択図】図１
2017025896.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
竪型の真円フライホイール（１００）の回転中心部（１００ｃ）に水平回転駆動軸（２００）を装着し、前記水平回転駆動軸（２００）に風力回転装置（６００）と発電装置（８０１、８０２）を連結し、前記真円フライホイール（１００）の両側面の各々における円周方向に等回転角度間隔で且つ半径方向線（Ｒ１，Ｒ２）に沿ってガイド機構（３００Ｇ−１．３００Ｇ−２）により摺動自在に複数の弾み錘り（３００−１，３００−２）を配置し、前記真円フライホイール（１００）の両側面間の弾み錘り（３００−１，３００−２）の相対配置関係は前記等回転角度間隔と同一又は所定回転角度ずらして配置し、前記各弾み錘り（３００−１，３００−２）にガイドロール（４００−１，４００−２）を装着し、前記真円フライホイール（１００）の両側面各々に平行に対面して真円の軌条ガイド（５００−１，５００−２）を位置固定し、前記真円の軌条ガイド（５００−１，５００−２）は前記弾み錘り（３００−１，３００−２）のガイドロール（４００−１，４００−２）を真円の軌跡で案内し且つ真円の案内軌跡（５００Ｇ−１，５００Ｇ−２）の中心（５００Ｃ）を真円フライホイール（１００）の回転中心位置（１００Ｃ）から水平に又は斜め下方に所定量（Ｈｃ、Ｄｃ）偏位させてなる発電装置用の回転装置（１０）を備えたことを特徴とする風力発電装置。
【請求項２】
前記発電装置用の回転装置（１０）のガイド機構（３００Ｇ−１，３００Ｇ−２）の各々は、真円フライホイール（１００）の側面にその半径方向線（Ｒ１、Ｒ２）に沿って延在させて固定した断面臼型のガイドレール（３０１）と、前記ガイドレール（３０１）に跨って前記真円フライホイール（１００）の半径方向線（Ｒ１，Ｒ２）に沿って滑り接触するレール跨り被ガイド（３０２）とからなり、レール跨り被ガイド（３０２）に前記弾み錘り（３００−１，３００−２）を装着したことを特徴とする前記（１）に記載の風力発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、風力発電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  発電装置は、従来公知のものとして大別して風力発電装置、蒸気力発電装置、水力発電装置、波力発電装置、太陽光発電装置など大掛かりな様々な発電装置が開発されている。
近年、地球温暖化問題が表面化し、二酸化炭素排出規制が声高に叫ばれている。この対策とするクリーンエネルギー技術として、前記の太陽光電池、風力発電等が注目され開発され現在稼動しているが、コスト及びメンテナンス等の問題でなかなか普及していないのが現状である。【０００３】  そこで過去に特許文献１から特許文献３に記載の偏心回転式発電装置がある。これらは発電装置用の偏心回転装置として地球上の重力を活用し、それを効率よく発電用の回転エネルギーに転換する装置である。  この偏心回転装置は、発電回転用の回転駆動軸を駆動エネルギーとして風力、蒸気力、水力、波力などの自然原動力を用いて回転駆動させるもので電気エネルギー変換効率を大幅に高めた装置である。  この偏心回転装置は、竪型の真円のリング軌条と、真円の磁石ガイド式或いはロールガイド式のリング軌条の円心位置から水平方向に所定量変位させた位置に直交して水平に配置した回転駆動軸と、回転駆動軸に偏心回転ガイドシャフト機構を介して装着し且つリング軌条に沿って永久磁石またはガイドロールを周回可能に設けた被ガイドと、この被ガイドに装着したはずみウエイトとを主構成とする。  縦型の真円のリング軌条は、ガイド用の永久磁石又はロールガイドレールを固定配列し、被ガイドを対面させる。  これで被ガイドは、リング軌条に沿って倣い周回走行可能にしてある。偏心回転シャフト機構は、水平回転駆動軸の回転半径方向線に沿ってスライド自在にし且つ１８０度の回転角度の間隔で被ガイドを支持する。水平回転駆動軸により偏心回転シャフト機構を回転させて、式被ガイドに装着したはずみウエイトを偏心回転させることにより水平回転駆動軸に回転モーメント（ある決まった回転軸のまわりの力のモーメントをトルクと呼ぶ）を付与して、軽負荷で回転させるものである。【０００４】  この偏心回転装置は、小型エンジン、水力、風力、波力、その他の自然エネルギー、あるいはこれ等から得た微電力等を用いて前記水平回転駆動軸を回転駆動して、エネルギーロスを少なくした効率の良い発電力を確保することが最大の目標である。  しかし、左右一対のリング軌条に沿って周回する被ガイドとの回転抵抗の低減、およびはずみウエイトと共動する被ガイドと偏心回転シャフト機構との摺動抵抗の低減、さらに偏心回転シャフト機構にかかる回転中の軸力分布を工夫した接触型及び非接触型であるが、そのいずれもが機構の複雑さおよびそれに伴う回転抵抗と軸力分布に問題がある。【０００５】  従来の偏心回転装置において、固定永久磁石を配列した縦型で左右一対の磁石リング軌条にガイドされてリング軌条間で回転する偏心回転シャフト機構と永久磁石式被ガイドとはずみウエイトの回転角度位置において、目的とする左回転方向（→正回転方向）に回転するための水平回転駆動軸に掛かる回転モーメント発生領域と、その逆回転方向に回転モーメントが発生する領域がある。【０００６】  前記偏心回転装置において、前記一対のリング軌条は、真円にし、前記偏心回転シャフト機構の回転中心位置を、真円のリング軌条の水平直径線の３分の１の位置に偏位してあるため、例えば、偏心回転シャフト機構を直線状にし、その両側にすなわち１８０°の回転角度間隔をおいた位置に���被ガイドを含んで等重量のはずみウエイトを配置して偏心回転シャフト機構の水平回転駆動軸を回転させた場合は、一対の被ガイドとそのはずみウエイトが、リング軌条の円心を通る鉛直線から前記偏心回転シャフト機構の回転中心側の単一円弧部に共に存在する領域がある。この領域以外では常に水平回転駆動軸に目的とする左回転方向に回転するための回転モーメントが掛かる発生領域である。前記領域は左右の回転モーメントが同じニュートラル状態になる二つの位置に挟まれる領域であり、この領域に一対の被ガイドとそのはずみウエイトが位置する間は、水平回転駆動軸の芯に常に図の右回転方向への逆回転負荷が掛かりエネルギーロスを生じ減速状態となり大きな回転変動を起こし安定しない。【０００７】  前記逆回転方向に回転モーメントが発生する領域を無くしようとしてリング軌条を卵形にした発明が特許文献４にて紹介され、またリング軌条を半縦楕円形と半横楕円形を合わせた発明が特許文献５にて紹介されている。しかしこの両者の発明は、縦型（鉛直型）で左右一対の複雑な卵形リング軌条や縦・横半楕円形リング軌条共に形状設計及び製作が極めて困難であると共に、従来からの課題、即ち回転駆動軸にかかる軸力分布の改善及び回転抵抗の低減を満足するものではなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−３５３９３号公報
【特許文献２】特開２０１００６８６８１号公報
【特許文献３】特開２０１０−９６１７０号公報
【特許文献４】特開２０１２−２０７６５３号公報
【特許文献５】特開２０１２−２０７６５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】  本発明は、風力回転装置に竪型の真円フライホイールを連結し、真円フライホイールの両側面に弾み錘りとそのガイド機構をバランスよく配置した、製作が容易で単純化でありながら堅牢安価構造であり、しかも弾み錘りの偏心回転による水平回転駆動軸にかかる軸力分布を改善し且つ回転抵抗を大幅に低減して異音や振動を無くし、しかも回転駆動軸への軸力をより高位に安定した偏心回転を可能にした発電装置用の回転装置を利用した風力発電装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】上記課題を満足させる本発明の基本的な技術構成は、図１〜図５に示す通り次の（１）〜（３）の特徴を有する。【００１１】（１）、竪型の真円フライホイール（１００）の回転中心部（１００ｃ）に水平回転駆動軸（２００）を装着し、前記水平回転駆動軸（２００）に風力回転装置（６００）と発電装置（８０１、８０２）を連結し、前記真円フライホイール（１００）の両側面の各々における円周方向に等回転角度間隔で且つ半径方向線（Ｒ１，Ｒ２）に沿ってガイド機構（３００Ｇ−１．３００Ｇ−２）により摺動自在に複数の弾み錘り（３００−１，３００−２）を配置し、前記真円フライホイール（１００）の両側面間の弾み錘り（３００−１，３００−２）の相対配置関係は前記等回転角度間隔と同一又は所定回転角度ずらして配置し、前記各弾み錘り（３００−１，３００−２）にガイドロール（４００−１，４００−２）を装着し、前記真円フライホイール（１００）の両側面各々に平行に対面して真円の軌条ガイド（５００−１，５００−２）を位置固定し、前記真円の軌条ガイド（５００−１，５００−２）は前記弾み錘り（３００−１，３００−２）のガイドロール（４００−１，４００−２）を真円の軌跡で案内し且つ真円の案内軌跡（５００Ｇ−１，５００Ｇ−２）の中心（５００Ｃ）を真円フライホイール（１００）の回転中心位置（１００Ｃ）から水平に又は斜め下方に所定量（Ｈｃ、Ｄｃ）偏位させてなる発電装置用の回転装置（１０）を備えたことを特徴とする風力発電装置。【００１２】（２）、前記発電装置用の回転装置（１０）のガイド機構（３００Ｇ−１，３００Ｇ−２）の各々は、真円フライホイール（１００）の側面にその半径方向線（Ｒ１、Ｒ２）に沿って延在させて固定した断面臼型のガイドレール（３０１）と、前記ガイドレール（３０１）に跨って前記真円フライホイール（１００）の半径方向線（Ｒ１，Ｒ２）に沿って滑り接触するレール跨り被ガイド（３０２）とからなり、レール跨り被ガイド（３０２）に前記弾み錘り（３００−１，３００−２）を装着したことを特徴とする前記（１）に記載の風力発電装置。
【発明の効果】
【００１３】  本発明の風力発電装置における発電装置用の回転装置（１０）は、水平回転駆動軸２００の回転駆動装置を風力回転装置１０とし、そして一対の軌条ガイド５００−１，５００−２間に真円フライホイール１００を対面配置し、真円フライホイール１００の両側面の各々に、相対的に配置位置をずらした前記弾み錘り３００−１，３００−２とガイド機構３００Ｇ−１，５００Ｇ−２の複数組を所定の回転角度間隔で配置した極めて堅牢安価で安定したシンプルな構造にしてありながら、真円フライホイール１００を回転さ弾み錘り３００−１、３００−２を偏心回転させても左右の付加バランスが良好で回転駆動軸に振動や騒音が発生することなく軸力を大幅に増大させるものである。【００１４】  実施例に示すように、真円フライホイール１００の両側面各々に８個のガイドロール４００付設の弾み錘り３００−１、３００−２とそのガイド機構３００Ｇ−１，３００Ｇ−２の組を４５度の等回転角度間隔で配置し、フライホイール両側面間の組配置ずれを２２．５度にした際に、各ガイド機構３００Ｇ−１，３００Ｇ−２と弾み錘り３００−１、３００−２とガイドロール４００−１、４００−２を含む重量による回転駆動軸２００に与える個々の組の理論上の計算回転モーメントの合成回転モーメント（：トルクｋｇ・ｍ）は強力でありその変化は、全てプラス側にありしかも大きな変動が無く安定している。【００１５】  そしてこの発電装置用の回転装置を前記の如く風力回転装置と発電機を連結するが、風力回転装置のバックアップとして補助駆動モーター９００を設けることにより、回転装置１０は、風の発生状況に左右されずに安定した発電給電能力を維持して電力需要先に電力供給することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の風力発電装置の実施例１を示す全体の説明図である。
【図２】本発明の風力発電装置の実施例２を示す全体の説明図である。
【図３】本発明の風力発電装置の実施例３を示す全体の説明図である。
【図４】図５の（１）および（２）の矢視Ａ−Ａから見た縦断面説明図であり、実施例１〜実施例４に示す共通する回転装置１０の構造を示す。
【図５】図４の矢視Ｂ−Ｂからの側面説明図（１）と図５の矢視Ｃ−Ｃから見た側面説明図（２）であり。ガイド機構３００Ｇ−１（３００Ｇ−２）と弾み錘り１００−１、（１００−２）の配置関係を記載してある。レール跨り被ガイド（３０２）は省略してある。
【発明を実施するための形態】
【００１７】  発明を実施するための形態を実施例により詳細に説明する。
【実施例１】
【００１８】  図１及び図４並びに図５に本発明の風力発電装置の実施例１を示す。
図１において、本実施例の風力発電装置は、発電装置用の回転装置１０と風力回転装置６００とからなる。
回転装置１０は、水平回転駆動軸２００に中心部を装着した真円フライホイール１００と、その両側面に設けたガイド機構３００Ｇ−１、３００Ｇ−２と、ガイドロール４００−１、４００−２付き弾み錘り３００−１、３００−２と、ガイドロール４００−１、４００−２を案内する真円の軌条ガイド５００−１，５００−２とからなり、水平回転駆動軸２００の一方に傘歯車式の回転方向変更減速機７０６を介して発電機８０１を接続してある。【００１９】  風力回転装置６００は、水平回転方式の風車６０１の垂直回転駆動軸６０２を前記水平回転駆動軸２００に接続する。風車６０１の上方には宣伝用のＬＥＤ電球サイン広告塔７００を併設してある。
回転装置１０の前記水平回転駆動軸２００と風力回転装置６００の垂直回転駆動軸６０２とは、傘歯車式回転方向変更減速機７０７を介して連結する。【００２０】  前記回転装置１０において、真円フライホイール１００の一側面には、図５の（１）に示すように、その一側面の外周方向に４５度の等回転角度（θＡ）間隔で８個の弾み錘り３００−１と、弾み錘り３００−１を半径方向線Ｒ１に沿って摺動可能に案内するガイド機構３００Ｇ−１と、前記各弾み錘り３００−１の側面のガイドロール４００−１とを装着してある。【００２１】  更に、真円フライホイール１００の他側面には、図５の（２）に示すようにその他側面の円周方向に４５度の等回転角度間隔でしかも前記一側面のガイド機構３００Ｇ−１と弾み錘り３００−１とガイドロール４００−１とは、２２．５度の回転角度ずらした８個の弾み錘り３００−２と、弾み錘り３００−２を半径方向線Ｒ２に沿って摺動可能に案内するガイド機構３００Ｇ−２と、前記各弾み錘り３００−２の側面ガイドロール４００−２とを装着してある。【００２２】  図５の（１）（２）において、真円の軌条ガイド５００−１，５００−２は、断面コ字型で前記真円フライホイール１００の両側面各々に平行に対面して位置固定する。前記真円の軌条ガイド５００−１，５００−２の各々は、当該弾み錘り３００−１、３００−２のガイドロール４００−１，４００−２を真円の軌跡で案内し且つ真円の軌条ガイド５００−１，５００−２の中心５００Ｃを真円フライホイール１００の中心位置１００Ｃから水平直径線ＨＬ方向に所定量Ｈｃ偏位させてある。
他の例として真円の軌条ガイド５００−１，５００−２の中心５００Ｃを真円フライホイール１００の中心位置１００Ｃから斜め下方方向に所定量Ｄｃ偏位させてもよい。【００２３】  この構成により、真円フライホイール１００の回転で、当該弾み錘り３００−１、３００−２は、真円の案内軌跡でありながら、真円フライホイール１００の中心２００ｃに対して偏心回転して回転駆動軸２００に円滑で強力な合成回転モーメントを付与して発電機８０１を強力に回転して効率の良い発電効果を得るものである。【００２４】  ガイド機構３００Ｇ−１，３００Ｇ−２は、真円フライホイール１００の当該側面の半径方向線Ｒ１、Ｒ２に沿って固定した横断面臼型のガイドレール３０１と、前記ガイドレール３０１に跨って円滑に滑り接触するレール跨り被ガイド３０２とからなり、レール跨り被ガイド３０２に当該弾み錘り３００−１，３００−２を装着して安定した低接触作動により真円フライホイール１００の側面において当該弾み錘り３００−１，３００−２の円滑な直線ガイド機能を果たす。またガイドレール３０１及び／又はレール跨り被ガイド３０２の摺動面には、摩擦係数の極めて小さい二硫化モリブデン（ＭｏＳ２）、有機モリブデン化合物、グラファイト、ＰＴＦＥ、銅、硬質低摩擦系樹脂等の潤滑材等をコーティング又は鍍金或いは交換可能に貼り付けしてある。【００２５】  横断面臼型のガイドレール３０１は横断面の中央部を絞り部とし、真円フライホイール１００の側面への装着側とレール跨り被ガイド３０２との滑り装着側を楔型部にした所謂臼型にしたものである。従って、レール跨り被ガイド３０２の摺動面は、レール跨り被ガイド３０２との滑り装着側の楔型部である。
【実施例２】
【００２６】  実施例２は図２に示し、実施例１に比し、風力回転装置６００の垂直回転駆動軸６０２には遊星歯車減速機７１０を介して発電機８０１に連結する。また水平回転駆動軸２００に減速機７０８を介して補助駆動モーター９００を連結してある。これにより補助駆動モーター９００は風力回転装置のバックアップとして稼働させて、風の発生状況に左右されずに安定した発電給電能力を維持して電力需要先に電力供給することができるものである。
【実施例３】
【００２７】実施例３は図３に示し、実施例１に比し、水平回転駆動軸２００に減速機７０９を介して発電機８０２を連結したものである。またＬＥＤ電球サイン広告塔７００は省略してある。【００２８】前記各例において、発電機８０１、８０２は好ましくは、特許第４４６３８７２号、特許第４７１２８９６号、特許第４９１３２３４号、特許第５４６６７４２号で紹介の制御装置に特徴のある永久磁石式発電機を用いることを推奨する。
つまりこれらの永久磁石式発電機は、磁束制御装置を用いることなく且つ少ない電流で出力電圧を一定の範囲に維持して常に所望の電圧に制御すると共に永久磁石の磁力の減磁を生じさせないという効果が達成される永久磁石式発電機であるからである。【００２９】  以上の構成により、本実施例の風力発電装置は、フライホイール１００の回転例えば２００〜５００ＲＰＭの際は、異常な振動及び異音も無く所期の発電効果を得ることができた。
この風力発電装置における発電装置用の回転装置の効果により、風力発電装置は、風の発生状況に左右されずに安定した発電給電能力を維持して電力需要先に電力供給することができた。
【産業上の利用可能性】
【００３０】本発明は、前記のように優れた作用効果を呈し、植物栽培ハウスや一般家庭は勿論、自動車産業や各種電力供給産業に広く普及し業界に広く活用される風力発電装置である。
【符号の説明】
【００３１】８０１：水平回転型発電機
８０２：垂直回転型発電機
１００：垂直型の真円フライホイール
１００ｃ：回転中心部
２００：水平回転駆動軸
（θＡ）：等回転角度
Ｒ１、Ｒ２：半径方向線
３００−１、３００−２：弾み錘り
４００−１、４００−２：ガイドロール
５００−１，５００−２：軌条ガイド
３００Ｇ−１、３００Ｇ−２：真円のガイド機構
５００ｃ：真円ガイドの中心位置
ＨＬ：水平直径線
Ｈｃ：所定の偏位量
３０１：ガイドレール
３０２：レール跨り被ガイド
６００：風力回転装置
６０１：風車
６０２：垂直回転駆動軸
７００：ＬＥＤ電球サイン広告塔
７０６：傘歯車式回転方向変換減速機
７０７：傘歯車式回転方向変換減速機
９００：補助駆動モータ
７０８，７０９：減速機
【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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