JP2011163334A - 垂直軸風車用二重軸と発電機増速用組み立て式円盤。 - Google Patents

Abstract

【課題】垂直軸風車は左右が対称になっているという観点から、バランスに重点をおいた据付け方法を示す。
【解決手段】二重軸の中心軸は重量支持の固定軸として、その外側の回転軸は上下両端に、固定軸に適応したベアリングを取り付け、固定軸にさしこんで二重軸にする。据付方法の順序は、中心軸を接続する土台を施工しておいて、中心軸には据付けの際、重量支持のスラストベアリングと土台と接続のカップリングなどは、かならず取り付けて、回転軸には、アーム取り付け部品、や円盤中心部品など取り付けてから土台と接続して垂直に建てる。または中心軸を垂直に建ててから、リフトなどを使用して回転軸を上から差し込む方法、いずれも、垂直軸風車の小型、大型などの装置規模次第で施工方法は異なると考えています。なお風車組み立ては、中心軸を基点に回転させて対称的にバランスよく足場を考慮して、上の部分から組み立てる。
【選択図】図１

Description

この発明は、垂直軸風車据付の際、中心軸を固定して、中心軸の外側に回転軸を組み合わせて、二重軸構造にして、外側の回転軸の上部は従来のシートブレード装備で、下部に、発電機増速用組み立て式円盤を組み立てて、平行設置の発電機のプーリをベルトなどで連結して発電機の回転を増速する方法に関する垂直軸風車用二重軸および発電機増速用組み立て式円盤に関する。

従来、垂直軸風車は発電機と一体になった小型は、固定したポールの側面に取り付けるか、またはタワ形のアングルを高く組み立てて据付ける方法であった。そして増速方法は、大型は、ギヤ増速で発電機を増速していた。

垂直軸風車のアームとブレード装備は左右が対象になっているため、中心軸を支点として重量バランスを考えた簡素な設置が重要と考えている。しかし従来の垂直軸風車はポールを立てて側面に取り付ける方法で重量がかたよりやすくバランスの問題があり、タワー据付は据付け費に問題がある。それで据付方法として垂直軸風車の中心軸を支点として、装備全体の自重を中心軸に集中させて、バランスよく据付けて工事を簡素化する。なお従来の発電機の増速方法は、特に大型はギヤを組み合わせた増速装置で、負荷トルクが大きく、騒音の問題も指摘されている。これに対して円盤型増速方法は円盤の直径と発電機のプーリの直径の比でシンプルに設計ができて騒音は考えられない。そして、円盤の大きさは、分割された部品を回転軸に直接組み立てて、取り付けるため作業が軽作業で円盤製作ができ、またパイプアームの長さの調整で直径の調整が容易である。そして製作も簡単でコストの非常に安い方法で回転増速が出来ることにある。上記のように本発明は、据付軸と発電機の増速方法の問題点を解決するためになされたものである。

問題を解決するための手段

二重軸は垂直軸風車の据付け軸で、発電機増速用組み立て式円盤は発電機増速装置で、この発電機増速用組み立て式円盤の直径と、発電機のプーリの直径の比で増速する方法です。そして垂直軸風車の装備は左右が対称になっていることからバランスのとれた据付が二重軸の構造で、手順から、まず据付土台（２０）に中心軸（１９）を任意の高さで固定しておいて、回転軸（２）の両端に固定軸（１）の径に適合したベアリング（１６）をはめ込んでから固定軸（１）をベアリングに通して二重軸（２）にする。この二重軸に、円盤中心パイプアーム固定板（Ａ）を取り付けて固定してから、中心軸にスラストベアリング（１７）と次に接続用カップリング（１８）を取り付けて、据付け固定軸（１９）に差し込んで固定して二重軸を垂直に立て据付る。または中心軸を据付固定してから、外側の回転軸を上から差し込んで据付ける。このように据付けてから円盤中心パイプアーム固定板（Ａ）にパイプアームを１６組、組み立てて（図３）のように円盤を完成させて、発電機のプーリ（２２）と完成した円盤（３１）と連結して発電機を増速して発電を行う。本発明は以上の構成よりなる二重軸と発電機増速用組み立て式円盤に関する。

発明の効果

中心軸を垂直軸風車の固定軸として、この中心軸の外側に回転軸を取り付けて風車装備を回転軸に取り付けることで中心軸が支点となって重量バランスが良く傾くことがほとんどなく垂直保持が容易になった。なお発電機の増速も発電機増速用円盤を回転軸に、組み立てることによって発電機増速装置が簡単にできる。なお直径の変更も、パイプアームの長さの調整で比較的簡単になり回転比の変更が容易にできるようになった。

以下、本発明を実施するための最良の形態について説明します。
垂直軸風車は、本発明の二重軸と発電機増速用円盤（図１）を備える。二重軸の上部には従来のアームとブレードを二重軸を中心に対称的に取り付け、下部には、発電機増速用円盤（３１）を取り付ける。二重軸は垂直軸風車の据付けに関する構造で、小型では、まず土台（２０）に中心軸（１）を固定する固定軸（１９）を施工してから、回転軸（２）の上下両端に固定軸（１）に適応したベアリング（１６）をはめ込んでから、回転軸に固定軸（１）を通して二重軸にする。この二重軸に、円盤中心パイプアーム固定板（Ａ）の回転軸取り付けパイプ（２６）を通して、任意の高さに固定してから、中心軸（１）に重量支持回転用のスラストベアリング（１７）を通して、次に据付接合カップリング（１８）を取り付けて、固定軸（１９）にさし込んで、垂直固定する。しかし大型で重機使用の場合は、長い円筒の鉄柱を垂直に固定施工して、これの外側に取り付ける回転軸に必要な装備をしてから、吊り上げて、上から、固定軸に回転軸を差し込んで取り付ける。次に作業手順として回転軸の上部分に従来の垂直軸風車のアーム、ブレードの装備品を取り付ける。それから発電機増速用組み立て式円盤（３１）を組み立てる。組み立ては、円盤中心パイプアーム固定板（Ａ）を基点に各パイプアームを（図４）の詳細図のように左右片寄りしないようにバランスよく取り付ける。まず例として一段目のパイプ（１１）を１６本取り付ける。次にこの一段目のパイプ（１１）にリング固定カプリング（１０）牽引用リング（９）、異径パイプ固定カップリング（８）、を図のように各１６個ずつ、一段目パイプ（１１）に取り付けて、パイプアームが水平になるように牽引する。牽引方法は一段目パイプ牽引用ネジキリボート（１４）を牽引用高ナット（２７）を締め付けるようにして行う。それから先端パイプ（７）を円盤直径を計算して任意の長さ差し込んで異径パイプ固定カップリング（８）で固定する。同じようにリング固定カップリング（１０）牽引リング（６）を差し込んでフラットバー取り付け金具（４）の着いたカップリング（５）を取り付けてパイプに固定する。そして牽引リング（６）に取り付けたネジ切ボート（１５）の先端に牽引用高ナット（２７）を取り付けて、このナット（２７）を右に回して締め付けて、先端パイプ（７）を水平にする。このようにパイプアームが１６組完了してから図３のように円周フラトバー（３）を円周に１６本取り付けてベルト部品（１３）を任意の間隔でとりつける。なお円周フラットバー（３）を加工しないで素材のまま（真直ぐのまま）使用すると多角形円盤になり、多少湾曲に加工すれば円形円盤になる。本発明は以上のような構造である。

内径７５ｍｍのビニールパイプの両端に内径５５ｍｍのベアリングをはめ込んで、これに５１ｍｍの電設パイプを差し込んで二重軸にして、この５１ｍｍの電設パイプに重量支持回転のスラストベアリングと固定用接続カップリングを取り付けて、土台に固定した５１ｍｍの電設パイプに接続用カップリングを差し込んで垂直に立てて固定して、外側の７５のパイプにアーム、ブレードを装備してテスト中です。大きさは直径４，６メータでブレード幅４５ｃｍ、長さ１３０ｃｍで４組アームの垂直軸風車です。据付け以来約１年になりますが傾くことも無く安定して垂直を保っていて微風でも回転しているが、発電テストはしていません。上記とは別設置で発電機増速用円盤を組み立ててテスト中です。大きさは直径３・８ｍで模擬発電機のプーリ直径６０ｍｍと連結して回転状態、構造についてテストしていますが非常に軽い回転で慣性でも回転します。

産業上の利用可能

風力発電として利用

二重軸、発電機増速用組み立て式円盤据付配置側面図（点線はアーム、ブレード取り付け部分） 発電機増速用組み立て式円盤説明図 Ａ：円盤中心パイプアーム固定板平面図 Ｂ：発電機増速用組み立て式円盤パイプアーム配置（配列）側面図 発電機増速用組み立て式円盤、説明平面図 パイプアーム組み立て詳細側面図

１、中心軸
２、回転軸
３、円周フラットバー
４、フラットバー取り付け金具
５、フラットバー固定カップリング
６、牽引リング
７、先端パイプ
８、異径パイプ固定カップリング
９、一段目パイプ牽引リング
１０、リング固定カップリング
１１、一段目パイプ
１２、パイプアーム固定カップリング
１３、ベルト部品
１４、一段目パイプ牽引用ネジキリボート
１５、先端パイプ牽引用ネジキリボート
１６、ベアリング
１７、スラストベアリング
１８、据付結合カップリング
１９、土台固定軸
２０、土台
２１、連動ベルト
２２、発電機プーリ
２３、発電機
２４、発電機架台
２５、Ａ中心軸牽引固定リング、
２６、回転軸に取り付けるパイプ
２７、牽引用高ナット
２８、牽引用金具
３０、牽引用ネジキリボート接続ナット
３１、発電機増速用組み立て式円盤、配置位置
３２、風車部分（点線）

Claims (2)

1. 垂直軸風車の中心軸（１）の外側の回転軸（２）の両端に、中心軸（１）の外径に適応したベアリング（１６）をはめ込んで、中心軸（１）を回転軸（２）の両端のベアリングに通した構造の二重軸であり、据付状態で中心軸は垂直軸風車の支持軸として固定する軸であり、回転軸（２）は垂直軸風車の複数のブレードを支持する複数のアームを周方向に取り付ける軸であり、そして、ブレードとアームなど（アームの補強材料など）の重量が中心軸に集中して垂直バランス保持が容易になる二重軸。
2. 垂直軸風車の回転軸（２）の下部に発電機増速用円盤（３１）を組み立てて、発電機増速用円盤の直径（Ｒ１）と発電機のプーリ（２２）の直径（Ｒ２）の比を（Ｒ１）＞、Ｒ２として、発電機を増速する請求項１記載の二重軸。

Images