JP7245697B2 - vertical axis wind power generator - Google Patents
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Description
本発明は、垂直軸式風力発電装置に関する。 The present invention relates to vertical axis wind turbine generators.
風力発電装置として、垂直軸の回りに複数の羽根体を取り付けた風車を設け、風力によって風車を回転させることで垂直軸に結合された発電機を駆動して発電を行なう垂直軸式風力発電装置が提案されている(特許文献1参照)。 As a wind power generator, a wind turbine with a plurality of blades attached around a vertical axis is provided, and the wind turbine is rotated by wind power to drive a generator coupled to the vertical axis to generate power. has been proposed (see Patent Document 1).
ところで、このような垂直軸式風力発電装置を船舶、列車などの移動体に設け、移動体の移動に伴って生じる風力を利用して発電を行なうことが考えられる。
しかしながら、垂直軸式風力発電装置はエネルギー利用率がそれほど高くないため、発電量を確保する上で改善の余地がある。
そこで、複数の垂直軸式風力発電装置を設けることで発電量を確保することが考えられるが、単に垂直軸式風力発電装置の数を増やすだけでは垂直軸式風力発電装置の設置スペースが大きくなってしまう。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、発電量を確保すると共に、設置スペースのコンパクト化を図る上で有利な垂直軸式風力発電装置を提供することを目的とする。
By the way, it is conceivable to install such a vertical-axis wind turbine generator on a moving object such as a ship or a train, and to generate power using the wind force generated by the movement of the moving object.
However, since the vertical axis wind turbine generator does not have a very high energy utilization rate, there is room for improvement in securing the amount of power generated.
Therefore, it is conceivable to secure the amount of power generation by installing a plurality of vertical axis wind power generators, but simply increasing the number of vertical axis wind power generators will increase the installation space of the vertical axis wind power generators. end up
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a vertical-axis wind power generator that is advantageous in terms of securing the amount of power generated and miniaturizing the installation space.
上記目的を達成するために、本発明は、発電機本体と前記発電機本体から上方に突出する回転軸を有する発電機と、前記回転軸に取着され風を受けることにより前記回転軸を回転させる羽根体と、前記回転軸に設けられ鉛直線に対する前記回転軸の傾動により、前記羽根体で回転される前記回転軸の回転方向と同一の方向に前記回転軸を回転させるジャイロ機構と、移動体に設置され前記発電機本体を支持するフレームと、前記発電機本体の上方のフレームの箇所に設けられ前記回転軸を回転可能にかつ前記回転軸の径方向に変位可能に支持する回転軸支持部とを備え、前記回転軸は、前記発電機本体の内部に位置する内部回転軸と、前記発電機本体の外部に位置し前記内部回転軸と動力伝達機構を介して一体回転可能にかつ傾動可能に連結された外部回転軸を含んで構成され、前記羽根体と前記ジャイロ機構は前記外部回転軸に設けられていることを特徴とする。
また、本発明は、前記内部回転軸の上部に下方に凸の球面からなる軸受面を有する軸受部材が前記内部回転軸と一体に回転可能に設けられ、前記外部回転軸の下端は前記軸受面に載置され、前記動力伝達機構は前記外部回転軸と前記軸受部材とを連結していることを特徴とする。
また、本発明は、発電機本体と前記発電機本体から上方に突出する回転軸を有する発電機と、前記回転軸に取着され風を受けることにより前記回転軸を回転させる羽根体と、前記回転軸に設けられ鉛直線に対する前記回転軸の傾動により、前記羽根体で回転される前記回転軸の回転方向と同一の方向に前記回転軸を回転させるジャイロ機構と、移動体に設置され前記発電機本体を支持するフレームと、前記発電機本体の上方のフレームの箇所に設けられ前記回転軸を回転可能にかつ前記回転軸の径方向に変位可能に支持する回転軸支持部とを備え、前記発電機本体は、前記フレームで前記回転軸の下端を中心に傾動可能にかつ回転不能に支持されていることを特徴とする。
また、本発明は、前記フレームに下方に凸の球面からなる軸受面を有する軸受部材が設けられ、前記発電機本体の下部は前記軸受面に載置され、傾動可能にかつ回転不能に支持されていることを特徴とする。
また、本発明は、発電機本体と前記発電機本体から上方に突出する回転軸を有する発電機と、前記回転軸に取着され風を受けることにより前記回転軸を回転させる羽根体と、前記回転軸に設けられ前記羽根体で回転される前記回転軸の回転方向と同一の方向に前記回転軸を回転させるジャイロ機構と、移動体に設置され前記発電機本体を支持するフレームと、前記発電機本体の上方のフレームの箇所に設けられ前記回転軸を回転可能に支持する回転軸支持部とを備えることを特徴とする。
また、本発明は、前記ジャイロ機構は、前記回転軸に、この回転軸と直交する軸線回り回転可能に支持されたフライホイールと、前記フライホイールに回転力を付与するスピンモータとを備えることを特徴とする。
また、本発明は、前記フライホイールは前記回転軸を挟んで同一の前記軸線上に2つ設けられ、2つの前記フライホイールは互いに反対方向に回転することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides a generator having a generator body, a rotating shaft projecting upward from the generator body, and a generator attached to the rotating shaft and rotating the rotating shaft by receiving wind. a gyro mechanism that is provided on the rotary shaft and rotates the rotary shaft in the same direction as the rotary shaft rotated by the blade body by tilting the rotary shaft with respect to a vertical line; A frame that is installed on the body and supports the main body of the generator, and a rotating shaft support that is provided at a portion of the frame above the main body of the generator and supports the rotating shaft so as to be rotatable and displaceable in the radial direction of the rotating shaft. wherein the rotating shaft includes an internal rotating shaft located inside the generator main body, and an internal rotating shaft located outside the generator main body and capable of rotating integrally with the internal rotating shaft via a power transmission mechanism and tilting. The wing body and the gyro mechanism are provided on the external rotating shaft which is connected to the rotating shaft.
Further, in the present invention, a bearing member having a bearing surface formed of a downwardly convex spherical surface is provided on the upper portion of the internal rotating shaft so as to be rotatable integrally with the internal rotating shaft, and the lower end of the external rotating shaft is the bearing surface. and the power transmission mechanism connects the external rotating shaft and the bearing member.
Further, the present invention provides a power generator having a power generator main body and a rotating shaft projecting upward from the power generator main body, a blade body attached to the rotating shaft and adapted to rotate the rotating shaft by receiving wind, and a gyro mechanism provided on a rotating shaft that rotates the rotating shaft in the same direction as that of the rotating shaft rotated by the blades by tilting the rotating shaft with respect to a vertical line; a frame for supporting a main body of the generator; and a rotating shaft supporting portion provided at a portion of the frame above the main body of the generator for supporting the rotating shaft so as to be rotatable and displaceable in a radial direction of the rotating shaft, The generator main body is supported by the frame so as to be tiltable and non-rotatable about the lower end of the rotating shaft.
Further, in the present invention, the frame is provided with a bearing member having a bearing surface formed of a downwardly convex spherical surface, and the lower part of the generator main body is placed on the bearing surface and supported so as to be tiltable and non-rotatable. It is characterized by
Further, the present invention provides a power generator having a power generator main body and a rotating shaft projecting upward from the power generator main body, a blade body attached to the rotating shaft and adapted to rotate the rotating shaft by receiving wind, and A gyro mechanism that is provided on a rotating shaft and rotates the rotating shaft in the same direction as the rotating shaft that is rotated by the blades, a frame that is installed on a moving body and supports the generator main body, and the power generator. and a rotating shaft supporting portion provided at a portion of the frame above the machine body for rotatably supporting the rotating shaft.
Further, in the present invention, the gyro mechanism comprises a flywheel rotatably supported by the rotating shaft about an axis perpendicular to the rotating shaft, and a spin motor for applying rotational force to the flywheel. Characterized by
Further, the present invention is characterized in that two flywheels are provided on the same axis with the rotation shaft interposed therebetween, and the two flywheels rotate in opposite directions.
本発明によれば、昼間、夜間に拘わらず、移動体が停止して風がある場合は、風力により回転軸が回転されるため、発電がなされることは無論のこと、移動体が移動すると、風が生じると共に移動体が揺れるため、風力による回転力と、フライホイールの歳差運動による回転力との双方により回転軸が回転されるため、回転軸の回転が増速されるので、発電効率を高めて発電量を確保する上で有利となる。
また、複数の垂直軸式風力発電装置を設ける場合に比較して回転軸、発電機が1つで足りるため、垂直軸式風力発電装置の設置スペースのコンパクト化を図る上で有利となる。
また、外部回転軸がフレームの揺れに同調して揺れる重りとなり、外部回転軸がTMD(チューンド・マス・ダンパー)として機能し、フレームの揺れを抑制する上で有利となる。
また、軸受面を有する軸受部材を内部回転軸と一体に回転可能に設け、外部回転軸の下端を軸受面に載置されるようにすると、簡単な構成により外部回転軸をTMD(チューンド・マス・ダンパー)として機能させる上で有利となる。
また、本発明によれば、昼間、夜間に拘わらず、移動体が停止して風がある場合は、風力により回転軸が回転されるため、発電がなされることは無論のこと、移動体が移動すると、風が生じると共に移動体が揺れるため、風力による回転力と、フライホイールの歳差運動による回転力との双方により回転軸が回転されるため、回転軸の回転が増速されるので、発電効率を高めて発電量を確保する上で有利となる。
また、複数の垂直軸式風力発電装置を設ける場合に比較して回転軸、発電機が1つで足りるため、垂直軸式風力発電装置の設置スペースのコンパクト化を図る上で有利となる。
また、外部回転軸がフレームの揺れに同調して揺れる重りとなり、外部回転軸がTMD(チューンド・マス・ダンパー)として機能し、フレームの揺れを抑制する上で有利となる。
また、フレームに下方に凸の球面からなる軸受面を有する軸受部材を設け、発電機本体の下部を軸受面に載置して傾動可能にかつ回転不能に支持するようにすると、簡単な構成により回転軸をTMD(チューンド・マス・ダンパー)として機能させる上で有利となる。
また、本発明によれば、昼間、夜間に拘わらず、移動体が停止して風がある場合は、風力により回転軸が回転されるため、発電がなされることは無論のこと、移動体が移動すると、風が生じると共に移動体が揺れるため、風力による回転力と、フライホイールの歳差運動による回転力との双方により回転軸が回転されるため、回転軸の回転が増速されるので、発電効率を高めて発電量を確保する上で有利となる。
また、回転軸をフレームに対して傾動可能に支持する機構が不要となるので、構成の簡素化を図る上で有利となる。
また、複数の垂直軸式風力発電装置を設ける場合に比較して回転軸、発電機が1つで足りるため、垂直軸式風力発電装置の設置スペースのコンパクト化を図る上で有利となる。
また、ジャイロ機構を、回転軸に回転可能に支持されたフライホイールとフライホイールに回転力を付与するスピンモータとを備えたものとすると、ジャイロ機構を簡単に構成する上で有利となる。
また、フライホイールとして互いに反対方向に回転する2つのフライホイールを設けると、2つのフライホイールの歳差運動によって回転軸に作用する回転力がより大きなものとなるため、回転軸の回転が増速され、発電効率を高め発電量を確保する上でより有利となる。
According to the present invention, regardless of whether it is daytime or nighttime, when the moving body is stopped and there is wind, the rotating shaft is rotated by the wind force. Since the wind is generated and the moving body shakes, the rotating shaft is rotated by both the rotating force of the wind force and the rotating force of the precession of the flywheel, so the rotation of the rotating shaft is accelerated. This is advantageous in terms of increasing efficiency and ensuring the amount of power generated.
In addition, compared to the case where a plurality of vertical axis wind turbine generators are provided, only one rotating shaft and one generator are required, which is advantageous in reducing the installation space of the vertical axis wind turbine generators.
In addition, the external rotating shaft serves as a weight that swings in synchronism with the swinging of the frame, and the external rotating shaft functions as a TMD (tuned mass damper), which is advantageous in suppressing the swinging of the frame.
Further, if a bearing member having a bearing surface is provided rotatably integrally with the internal rotating shaft, and the lower end of the external rotating shaft is placed on the bearing surface, the external rotating shaft can be converted into a TMD (tuned mass) with a simple structure.・It is advantageous in functioning as a damper.
Further, according to the present invention, when the moving body is stopped and there is wind regardless of whether it is daytime or nighttime, the rotation shaft is rotated by the wind force. When it moves, wind is generated and the moving body shakes, so the rotating shaft is rotated by both the rotating force of the wind force and the rotating force of the precession of the flywheel, so the rotation of the rotating shaft is accelerated. , it is advantageous to increase the power generation efficiency and secure the power generation amount.
In addition, compared to the case where a plurality of vertical axis wind turbine generators are provided, only one rotating shaft and one generator are required, which is advantageous in reducing the installation space of the vertical axis wind turbine generators.
In addition, the external rotating shaft serves as a weight that swings in synchronism with the swinging of the frame, and the external rotating shaft functions as a TMD (tuned mass damper), which is advantageous in suppressing the swinging of the frame.
Further, if a bearing member having a bearing surface formed of a downwardly convex spherical surface is provided on the frame, and the lower part of the generator main body is placed on the bearing surface and supported so as to be tiltable and non-rotatable, a simple structure can be obtained. This is advantageous in making the rotating shaft function as a TMD (tuned mass damper).
Further, according to the present invention, when the moving body is stopped and there is wind regardless of whether it is daytime or nighttime, the rotation shaft is rotated by the wind force. When it moves, wind is generated and the moving body shakes, so the rotating shaft is rotated by both the rotating force of the wind force and the rotating force of the precession of the flywheel, so the rotation of the rotating shaft is accelerated. , it is advantageous to increase the power generation efficiency and secure the power generation amount.
In addition, since a mechanism for tiltably supporting the rotating shaft with respect to the frame is not required, it is advantageous in terms of simplification of the configuration.
In addition, compared to the case where a plurality of vertical axis wind turbine generators are provided, only one rotating shaft and one generator are required, which is advantageous in reducing the installation space of the vertical axis wind turbine generators.
Further, if the gyro mechanism is provided with a flywheel rotatably supported by the rotating shaft and a spin motor that imparts rotational force to the flywheel, it is advantageous in terms of simplification of the gyro mechanism.
In addition, when two flywheels rotating in opposite directions are provided as flywheels, the precession of the two flywheels increases the rotational force acting on the rotating shaft, thereby increasing the speed of rotation of the rotating shaft. This is more advantageous in terms of increasing power generation efficiency and securing power generation.
(第1の実施の形態)
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図1に示すように、本実施の形態の垂直軸式風力発電装置10Aは、フレーム12と、発電機14と、発電機14の回転軸16と、回転軸支持部18と、羽根体20と、ジャイロ機構22とを含んで構成されている。
フレーム12は、船舶などのように海上を移動する移動体、あるいは、列車などのように地上を移動する移動体に設置されるものであり、例えば、フレーム12は、船舶の甲板上、あるいは、列車の上部などの設置箇所に不図示の取り付け部材を介して取り付けられている。
フレーム12は、設置箇所に載置される板状の下部フレーム1202と、下部フレーム1202の周囲全周から上方に起立する板状の側部フレーム1204と、側部フレーム1204の上縁を接続する板状の上部フレーム1206とを備えている。
(First embodiment)
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, a vertical axis
The
The
発電機14は、フレーム12に支持され、本実施の形態では、上部フレーム1206の下方のフレーム12の箇所である下部フレーム1202に設けられ、したがって、フレーム12の内部に設けられている。
発電機14は、発電機本体1402と発電機本体1402から上方に突出する回転軸16を有している。
本実施の形態では、回転軸16は、発電機本体1402の内部に位置する内部回転軸16Aと、発電機本体1402の外部に位置し内部回転軸16Aと動力伝達機構26を介して一体回転可能にかつ傾動可能に連結された外部回転軸16Bを含んで構成されている。
内部回転軸16Aの上部に下方に凸の球面からなる軸受面2402を有する軸受部材24が内部回転軸16Aと一体に回転可能に設けられている。
外部回転軸16Bの下端1602は軸受面2402に載置されている。
動力伝達機構26は外部回転軸16Bと軸受部材24とを一体に回転可能に連結しており、例えば、動力伝達機構26はユニバーサルジョイントで構成されている。
したがって、外部回転軸16Bは、その下端1602が軸受面2402上で下端1602を中心として傾動可能となり、また、動力伝達機構26を介して内部回転軸16Aと一体に回転可能となる。
発電機14は、外部回転軸16Bと共に内部回転軸16Aが回転されることで、発電機本体1402の内部の回転子を回転させて発電を行なう。
The
The
In the present embodiment, the rotating
A bearing member 24 having a downwardly convex spherical bearing surface 2402 is provided above the internal
A
The
Therefore, the
The
回転軸支持部18は、発電機本体1402の上方の上部フレーム1206の箇所に設けられ外部回転軸16Bを回転可能にかつ外部回転軸16Bの径方向に変位可能に支持するものである。
上部フレーム1206に外部回転軸16Bが挿通される挿通孔1210が設けられており、回転軸支持部18は、挿通孔1210に設けられた、外部回転軸16Bを回転可能に支持する軸受1802と、軸受1802を挿通孔1210の径方向に変位可能に支持する弾性部材1804とで構成されている。
弾性部材1804はゴム材料、あるいは、ばねなど従来公知の様々な弾性を有する材料が使用可能である。
したがって、外部回転軸16Bは、その下端1602が軸受面2402に載置され、その中間部が軸受1802および弾性部材1804に支持されることで、外部回転軸16Bはその下端1602を中心として傾動可能に支持されることになる。
The rotating
An
The
Therefore, the
羽根体20は、回転軸16に取着され風を受けることにより回転軸16を回転させるものである。
本実施の形態では、羽根体20は上部フレーム1206の上方に位置する外部回転軸16Bの箇所に設けられている。
羽根体20は、回転軸16の周方向に間隔をおいて複数設けられ、各羽根体20は回転軸16の上端寄りの箇所から上部フレーム1206寄りの箇所にわたって延在する上下方向に縦長の矩形状を呈している。
なお、羽根体20として、従来公知の様々な垂直軸式風力発電装置の羽根体が使用可能である。
The
In this embodiment, the
A plurality of
As the
ジャイロ機構22は、回転軸16に設けられ鉛直線Aに対する回転軸16の傾動により、羽根体20で回転される回転軸16の回転方向と同一の方向に回転軸16を回転させるものである。
本実施の形態では、ジャイロ機構22は上部フレーム1206の下方に位置する外部回転軸16Bの箇所に設けられている。
図1、図2に示すように、ジャイロ機構22は、フライホイール28と、フライホイール室30と、スピンモータ32とを含んで構成され、フレーム12の内部に設けられている。
フライホイール28は、外部回転軸16Bと直交する軸線に沿って回転軸16から突設された支軸34に回転可能に支持され、したがって、フライホイール28は、外部回転軸16Bと直交する軸線回りに回転可能に支持されている。
本実施の形態では、フライホイール28は外部回転軸16Bを挟んで同一の軸線上に互いに対向するように2つ設けられている。
フライホイール室30は、各フライホイール28を収容するものであり気密に構成され、図2に示す真空ポンプ36によってフライホイール室30が負圧となるように保持され、フライホイール28の空気抵抗を低減し、スピンモータ32の消費電力の抑制が図られている。
スピンモータ32は、フライホイール28に回転力を付与してフライホイール28を高速回転させるものであり、本実施の形態では、スピンモータ32は外部回転軸16Bに取着されており、スピンモータ32が図示しない動力伝達機構を介して2つのフライホイール28を互いに反対方向に回転させるように構成されている。
The
In this embodiment, the
As shown in FIGS. 1 and 2 , the
The
In this embodiment, two
The
The
次に図2を参照して電気的な構成について説明する。
垂直軸式風力発電装置10Aは、充電装置38、バッテリ(二次電池)40を備えている。
充電装置38は、発電機14で発電された電力によってバッテリ40を充電するものである。
バッテリ40は、電力を蓄えるものであり、垂直軸式風力発電装置10Aから取り外して運搬し,消費者に供給する。あるいは、列車や船舶等の移動体用のエネルギーとして消費する。
また、バッテリ40の電力の一部はスピンモータ32と真空ポンプ36に供給され、それらスピンモータ32と真空ポンプ36が駆動される。これらスピンモータ32および真空ポンプ36の消費電力は、発電機14によって発電される電力に比較して僅かなものである。
また、スピンモータ32と真空ポンプ36に対して発電機14で発電された電力を直接供給するようにしてもよい。
Next, the electrical configuration will be described with reference to FIG.
The vertical axis
The charging
The
Also, part of the electric power of the
Alternatively, the power generated by the
次に、本実施の形態の垂直軸式風力発電装置10Aの動作について説明する。
垂直軸式風力発電装置10Aが設けられた船舶や列車が移動し、垂直軸式風力発電装置10Aに風が吹くと、風が羽根体20に当たることで外部回転軸16Bが回転し、その回転力は動力伝達機構26を介して内部回転軸16Aを回転させ、これにより発電機14が駆動され発電が行われ、充電装置38を介してバッテリ40が充電される。
さらに、風が羽根体20に当たることであるいはフレーム12が移動体の移動に伴い揺れることで外部回転軸16Bがその下端1602を支点として傾動すると、言い換えると、外部回転軸16Bが鉛直線Aに対して傾動すると、互いに反対向きに回転しているフライホイール28に歳差運動が生じる。この歳差運動は回転軸16を回転する回転力として作用するため、この回転力によっても回転軸16が回転し発電機14が駆動され発電が行われ、充電装置38を介してバッテリ40が充電される。
すなわち、風力による回転力と、フライホイール28の歳差運動による回転力との双方により回転軸16が回転されて発電機14により発電が行われ、充電装置38を介してバッテリ40が充電される。
Next, the operation of the vertical axis
When the ship or train on which the vertical axis
Furthermore, when the wind hits the
That is, the
本実施の形態によれば、昼間、夜間に拘わらず、移動体が停止して風がある場合は、風力により羽根体20を介して回転軸16が回転されるため、発電がなされることは無論のこと、移動体が移動すると、風が生じると共に移動体が揺れるため、風力による回転力と、フライホイール28の歳差運動による回転力との双方により回転軸16が回転されるため、回転軸16の回転が増速されるので、発電効率を高めて発電量を確保する上で有利となる。
また、複数の垂直軸式風力発電装置を設ける場合に比較して回転軸16、発電機14が1つで足りるため、垂直軸式風力発電装置の設置スペースのコンパクト化を図る上で有利となる。
したがって、例えば、限られたスペースしかない移動体であっても発電効率の高い垂直軸式風力発電装置10Aを設置することができ有利となる。
According to this embodiment, regardless of whether it is daytime or nighttime, when the moving body is stopped and there is wind, the rotating
In addition, compared to the case where a plurality of vertical axis wind turbine generators are provided, only one rotating
Therefore, for example, it is possible to install the vertical axis
また、フライホイール28は1つであってもよいが、本実施の形態のように、フライホイール28を回転軸16を挟んで2つ設け、2つのフライホイール28の回転方向を互いに反対方向とすると、回転軸16が鉛直線Aに対して傾動した際に2つのフライホイール28の双方に同一の回転方向の歳差運動が生じる。
したがって、歳差運動によって回転軸16に作用する回転力がより大きなものとなるため、回転軸16の回転が増速され、発電効率を高め発電量を確保する上でより有利となる。
また、フライホイール28を3つ以上設けても良いことは無論である。
In addition, although one
Therefore, the rotational force acting on the
Moreover, it goes without saying that three or
また、外部回転軸16Bがフレーム12に対して傾動可能に支持されていると、風が当たることによりフレーム12が揺れた場合、外部回転軸16Bはフレーム12と同調して揺れる。
そのため、外部回転軸16Bがフレーム12の揺れに同調して揺れる重りとなり、外部回転軸16BがTMD(チューンド・マス・ダンパー)として機能し、フレーム12の揺れを抑制する。
また、台風時のように風が強い場合にフレーム12の揺れを抑制できるので、フレーム12および回転軸16の保護を図る上で有利となる。
Further, if the external
Therefore, the external
In addition, when the wind is strong like during a typhoon, the shaking of the
(第2の実施の形態)
次に第2の実施の形態について図3を参照して説明する。
なお、以下の実施の形態では、第1の実施の形態と同様の部分、部材については第1の実施の形態と同一の符号を付してその説明を省略し、異なった箇所を重点的に説明する。
図3に示すように、第2の実施の形態では、上方に突出する回転軸16を有する発電機本体1402を回転軸16の下端1602を中心に傾動可能にかつ回転不能に支持した点が第1の実施の形態と異なっている。
すなわち、単一の回転軸16が発電機本体1402から上方に突出しており、回転軸16の中間部は回転支持部18により回転可能にかつ回転軸16の径方向に変位可能に支持されている。
発電機本体1402の下面は、下方に凸の球面からなる上側軸受面1404として構成されている。
下部フレーム1202には、下方に凸状の球面からなる下側軸受面4202を有する軸受部材42が設けられ、上側軸受面1404が下側軸受面4202により傾動可能にかつ回転不能に支持されている。
したがって、発電機本体1402は、フレーム12で回転軸16の下端1602を中心に傾動可能にかつ回転不能に支持されている。
(Second embodiment)
Next, a second embodiment will be described with reference to FIG.
In the following embodiments, parts and members that are the same as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals as in the first embodiment, and descriptions thereof are omitted, and different parts are emphasized. explain.
As shown in FIG. 3, in the second embodiment, the generator
That is, a single
The lower surface of the generator
The
Therefore, the generator
このような第2の実施の形態においても、第1の実施の形態と同様に、昼間、夜間に拘わらず、移動体が停止して風がある場合は、風力により羽根体20を介して回転軸16が回転されるため、発電がなされることは無論のこと、移動体が移動すると、風が生じると共に移動体が揺れるため、風力による回転力と、フライホイール28の歳差運動による回転力との双方により回転軸16が回転されるため、回転軸16の回転が増速されるので、発電効率を高めて発電量を確保する上でより有利となる。
また、第1の実施の形態と同様に、外部回転軸16BがTMD(チューンド・マス・ダンパー)として機能することで、風力による発電効率を高めて発電量を確保し、また、台風時にフレーム12および回転軸16の保護を図る上で有利となる。
In the second embodiment, as in the first embodiment, when the moving body is stopped and there is wind regardless of whether it is daytime or nighttime, the wind force rotates via the
Further, as in the first embodiment, the external
(第3の実施の形態)
次に第3の実施の形態について図4を参照して説明する。
第3の実施の形態は、回転軸16がフレーム12に対して回転可能にかつ傾動不能に支持されている点が第1、第2の実施の形態と異なっている。
すなわち、回転軸支持部18は、発電機本体1402の上方の上部フレーム1206の箇所に設けられ外部回転軸16Bを回転可能に支持する軸受1802で構成されており、外部回転軸16Bは径方向に変位不能とされている。
また、回転軸16は、発電機本体1402の内部に位置する内部回転軸16Aと、発電機本体1402の外部に位置し内部回転軸16Aと一体回転可能に連結された外部回転軸16Bを含んで構成されている。
発電機14は、外部回転軸16Bと共に内部回転軸16Aが回転されることで、発電機本体1402の内部の回転子を回転させて発電を行なう。
(Third Embodiment)
Next, a third embodiment will be described with reference to FIG.
The third embodiment differs from the first and second embodiments in that the rotating
That is, the rotating
In addition, the rotating
The
第3の実施の形態によれば、フレーム12に対して回転軸16が傾動不能に支持されているため、回転軸16がTMD(チューンド・マス・ダンパー)として機能しない点を除いて第1、第2の実施の形態と同様の効果が奏される。
すなわち、移動体の移動に伴いフレーム12が揺れると、回転軸16がフレーム12と一体に揺れ、したがって、鉛直線Aに対して回転軸16が傾動し、これによりフライホイール28の歳差運動による回転力が発生する。
したがって、昼間、夜間に拘わらず、移動体が停止して風がある場合は、風力により羽根体20を介して回転軸16が回転されるため、発電がなされることは無論のこと、移動体が移動すると、風が生じると共に移動体が揺れるため、風力による回転力と、フライホイール28の歳差運動による回転力との双方により回転軸16が回転されるため、回転軸16の回転が増速されるので、発電効率を高めて発電量を確保する上でより有利となる。
また、第1、第2の実施の形態に比較して、回転軸16をフレーム12に対して傾動可能に支持する機構が不要となるので、構成の簡素化を図る上で有利となる。
According to the third embodiment, since the rotating
That is, when the
Therefore, regardless of whether it is daytime or nighttime, when the moving body is stopped and there is wind, the rotating
In addition, unlike the first and second embodiments, a mechanism for tiltably supporting the
なお、実施の形態では、垂直軸式風力発電装置が船舶や列車などの移動体に設置された場合について説明したが、移動体は、トラックやバスなどのように地上を移動する車両であってもよく、あるいは、空中を飛行する飛行機であってもよく、本発明の垂直軸式風力発電装置が設置される移動体として従来公知の様々なものが使用可能である。 In the above embodiments, the case where the vertical axis wind turbine generator is installed in a moving object such as a ship or a train has been described. Alternatively, it may be an airplane that flies in the air, and various conventionally known moving bodies on which the vertical axis wind turbine generator of the present invention is installed can be used.
10A、10B、10C 垂直軸式風力発電装置
12 フレーム
1210 挿通孔
14 発電機
1402 発電機本体
1404 上側軸受面
16 回転軸
16A 内部回転軸
16B 外部回転軸
1602 下端
18 回転軸支持部
1802 軸受
1804 弾性部材
20 羽根体
22 ジャイロ機構
24 軸受部材
2402 軸受面
26 動力伝達機構
28 フライホイール
30 フライホイール室
32 スピンモータ
34 支軸
42 軸受部材
4202 下側軸受面
10A, 10B, 10C vertical axis
Claims (7)
前記回転軸に取着され風を受けることにより前記回転軸を回転させる羽根体と、
前記回転軸に設けられ鉛直線に対する前記回転軸の傾動により、前記羽根体で回転される前記回転軸の回転方向と同一の方向に前記回転軸を回転させるジャイロ機構と、
移動体に設置され前記発電機本体を支持するフレームと、
前記発電機本体の上方のフレームの箇所に設けられ前記回転軸を回転可能にかつ前記回転軸の径方向に変位可能に支持する回転軸支持部とを備え、
前記回転軸は、前記発電機本体の内部に位置する内部回転軸と、前記発電機本体の外部に位置し前記内部回転軸と動力伝達機構を介して一体回転可能にかつ傾動可能に連結された外部回転軸を含んで構成され、
前記羽根体と前記ジャイロ機構は前記外部回転軸に設けられている、
ことを特徴とする垂直軸式風力発電装置。 a generator having a generator body and a rotating shaft protruding upward from the generator body;
a blade body that is attached to the rotating shaft and rotates the rotating shaft by receiving wind;
a gyro mechanism that is provided on the rotating shaft and rotates the rotating shaft in the same direction as that of the rotating shaft rotated by the blades by tilting the rotating shaft with respect to a vertical line;
a frame installed on a mobile object and supporting the generator main body;
a rotating shaft supporting portion provided at a portion of the frame above the generator body and supporting the rotating shaft rotatably and displaceably in a radial direction of the rotating shaft;
The rotating shaft is connected to an internal rotating shaft positioned inside the generator main body, and to the inner rotating shaft positioned outside the generator main body via a power transmission mechanism so as to be integrally rotatable and tiltable. comprising an external rotary shaft,
The blade body and the gyro mechanism are provided on the external rotating shaft,
A vertical axis wind power generator characterized by:
前記外部回転軸の下端は前記軸受面に載置され、
前記動力伝達機構は前記外部回転軸と前記軸受部材とを連結している、
ことを特徴とする請求項1記載の垂直軸式風力発電装置。 A bearing member having a bearing surface formed of a downwardly convex spherical surface is provided above the internal rotating shaft so as to be rotatable integrally with the internal rotating shaft,
a lower end of the external rotating shaft resting on the bearing surface;
The power transmission mechanism connects the external rotating shaft and the bearing member,
The vertical axis wind turbine generator according to claim 1, characterized in that:
前記回転軸に取着され風を受けることにより前記回転軸を回転させる羽根体と、
前記回転軸に設けられ鉛直線に対する前記回転軸の傾動により、前記羽根体で回転される前記回転軸の回転方向と同一の方向に前記回転軸を回転させるジャイロ機構と、
移動体に設置され前記発電機本体を支持するフレームと、
前記発電機本体の上方のフレームの箇所に設けられ前記回転軸を回転可能にかつ前記回転軸の径方向に変位可能に支持する回転軸支持部とを備え、
前記発電機本体は、前記フレームで前記回転軸の下端を中心に傾動可能にかつ回転不能に支持されている、
ことを特徴とする垂直軸式風力発電装置。 a generator having a generator body and a rotating shaft protruding upward from the generator body;
a blade body that is attached to the rotating shaft and rotates the rotating shaft by receiving wind;
a gyro mechanism that is provided on the rotating shaft and rotates the rotating shaft in the same direction as that of the rotating shaft rotated by the blades by tilting the rotating shaft with respect to a vertical line;
a frame installed on a mobile object and supporting the generator main body;
a rotating shaft supporting portion provided at a portion of the frame above the generator body and supporting the rotating shaft rotatably and displaceably in a radial direction of the rotating shaft;
The generator main body is supported by the frame so as to be tiltable and non-rotatable about the lower end of the rotating shaft.
A vertical axis wind power generator characterized by:
前記発電機本体の下部は前記軸受面に載置され、傾動可能にかつ回転不能に支持されている、
ことを特徴とする請求項3記載の垂直軸式風力発電装置。 The frame is provided with a bearing member having a bearing surface formed of a downwardly convex spherical surface,
A lower portion of the generator main body is placed on the bearing surface and supported so as to be tiltable and non-rotatable,
The vertical axis wind turbine generator according to claim 3, characterized in that:
前記回転軸に取着され風を受けることにより前記回転軸を回転させる羽根体と、
前記回転軸に設けられ前記羽根体で回転される前記回転軸の回転方向と同一の方向に前記回転軸を回転させるジャイロ機構と、
移動体に設置され前記発電機本体を支持するフレームと、
前記発電機本体の上方のフレームの箇所に設けられ前記回転軸を回転可能に支持する回転軸支持部と、
を備えることを特徴とする垂直軸式風力発電装置。 a generator having a generator body and a rotating shaft protruding upward from the generator body;
a blade body that is attached to the rotating shaft and rotates the rotating shaft by receiving wind;
a gyro mechanism that is provided on the rotating shaft and rotates the rotating shaft in the same direction as that of the rotating shaft that is rotated by the blades;
a frame installed on a mobile object and supporting the generator main body;
a rotating shaft supporting portion provided at a portion of the frame above the generator body for rotatably supporting the rotating shaft;
A vertical axis wind turbine generator, comprising:
前記回転軸に、この回転軸と直交する軸線回り回転可能に支持されたフライホイールと、
前記フライホイールに回転力を付与するスピンモータとを備える、
ことを特徴とする請求項1から5の何れか1項記載の垂直軸式風力発電装置。 The gyro mechanism is
a flywheel rotatably supported on the rotating shaft about an axis orthogonal to the rotating shaft;
A spin motor that applies rotational force to the flywheel,
The vertical axis wind turbine generator according to any one of claims 1 to 5, characterized in that:
2つの前記フライホイールは互いに反対方向に回転する、
ことを特徴とする請求項6記載の垂直軸式風力発電装置。 Two flywheels are provided on the same axis across the rotation shaft,
the two flywheels rotate in opposite directions;
The vertical axis wind turbine generator according to claim 6, characterized in that:
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2019
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