JP2019082124A

JP2019082124A - 横軸発電装置

Info

Publication number: JP2019082124A
Application number: JP2017208978A
Authority: JP
Inventors: 鈴木　政彦; Masahiko Suzuki; 政彦鈴木
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2017-10-30
Filing date: 2017-10-30
Publication date: 2019-05-30
Also published as: WO2019088048A1

Abstract

【課題】本発明は、一本の横長主軸に複数のロータを直列に配設して、低風速でも高い回転トルクで発電効率の高い横軸発電装置を提供することを目的としている。【解決手段】支持枠体における左右の軸受枠２Ｃの間に支持した横長主軸３に発電機８を連係するとともに、横長主軸３に、複数のロータ６を連設し、各ロータ６は、横長主軸３から放射方向へ突設された支持腕６Ａの先端に、揚力型横長ブレード７を横長主軸３と平行に固定し、各揚力型横長ブレード７は左右端部を、横長主軸３の方へ傾斜する内向傾斜部７Ａとされている。【選択図】図１

Description

本発明は、横軸風車における横長主軸に、複数のロータを配設して、低風速でも、高い回転トルクを得て、発電効率を高めるようにした横軸発電装置に関する。

縦主軸に複数のロータを配設した風力発電装置の一例が、特許文献１に記載されている。この風車は、縦軸の周囲を縦長翼が回転するものである。

特開昭６１−２０７８８１号公報

特許文献１に記載の発明においては、支持台により横長主軸が支持されて、横長主軸に複数の螺旋状の羽根が設けられている。この羽根は抗力型であり正面視で遠心部分の面積が小なので回転効率が劣る。
本発明は、同じ高さにおいて、複数のロータを同時に回転させるようにした横軸発電装置を提供するものである。

本発明は、前記課題を解決するために、次のような技術的手段を講じたものである。

（１）支持枠体における左右の軸受枠の間に支持した横長主軸に、発電機を連係するとともに、横長主軸に、複数のロータを連設し、各ロータは、横長主軸から放射方向へ突設された支持腕の先端に、揚力型横長ブレードを横長主軸と平行に固定し、各揚力型横長ブレードは左右端部を、横長主軸の方へ傾斜する内向傾斜部としてなる横軸発電装置。

（２）前記左右の軸受枠は、それぞれ垂直の方形に枠組され、その中央部に桟を介して支持されているベアリングをもって、横長主軸を支持してなる前記（1）に記載の横軸発電装置。

（３）前記左右の軸受枠と、これを繋ぐ複数の横長桟とで支持枠体として一体に結合されている前記（1）または（2）に記載の横軸発電装置。

（４）前記揚力型の横長ブレードは、２枚を１対とし、隣接するロータ間において、その位相が重ならないように違差させてなる前記（1）〜（3）のいずれかに記載の横軸発電装置。

（５）前記軸受枠を支持櫓で水中に支持するとともに、少なくとも軸受枠の部分から水面上にかけて水密性の空胴部を支持櫓に設け、その水密性の空洞部に横長主軸と連係する発電機を設けた前記（1）〜（4）のいずれかに記載の横軸発電装置。

（６）前記支持枠体は、正面視で上下に広くし、横長主軸を上下方向に複数配設するように左右の軸受枠を複数配設した前記（1）〜（5）のいずれかに記載の横軸発電装置。

本発明によると、次のような効果が奏せられる。

前記（1）に記載の発明においては、横長主軸は、正面視において水平横長に配設され、これに複数のロータが横列に列設されているので、平面視において、前後斜め方向からの気流に対しても、全ロータの揚力型横長ブレードに気流を受けることができるので、風向きの変化にも、回転効率が高い。
また、１本の横長主軸に対して、複数のロータが固定されているので、総体の揚力型横長ブレードにおける受風面積が大となり、仮に風速が小であって回転速度が遅くても、横長主軸の回転トルクは大となり、発電効率は高いものとなる。
海中での潮流を利用する時は、安定した回転効率が得られる。
また、用水路の両岸の間や、例えば左右に障害物があるような狭間（ビルの谷間のような）に架設すると、通り風（ビル風）を利用した発電をすることができる。ロータを低い位置とするので横長主軸の横揺れが生じにくく、揚力型の横長ブレードが仮に破損したとしても、低位置にあるので二次災害が生じにくい。

前記（2）に記載の発明において左右の軸受枠は、それぞれ垂直の方形に枠組され、その中央部に桟を介して支持されている軸受をもって、横長主軸が支持されているので、軸受枠を配設することにより横長主軸を横架し、これに複数のロータを取付けることができる。

前記（3）に記載の発明において、左右の軸受枠は、複数の横長桟しで支持枠体として一体に結合されているので、支持枠体は櫓を横にしたように頑強であり、容易に水路の上部や、ビルの屋上、水路底などに設置することができる。

前記（4）に記載の発明において揚力型長ブレードは、２枚一対とし、隣接するロータ間において、その位相が横並びに重ならないように違差させてあるので、ロータが例えば６基なら、左右のロータの揚力型横長ブレードを横長主軸の回りに例えば３０°ずつ取付位相を変化させると、横長主軸の円滑な回転をさせることができる。

前記（5）に記載の支持枠体の軸受け枠を、支持櫓で水中に支持するようにし、少なくとも軸受枠の部分から水面上にかけてに水密性の空洞部を設け、その内部に横長主軸と連係する発電機を設けたので、発電機周りの保守点検を容易に行なうことができる。

前記（6）に記載の発明において支持枠体は、正面視で上下に広くさせ、横長主軸を上下方向に複数配設するように左右の軸受枠を複数配設したので、一箇所において、多数のロータに気流を受けて、発電効率を高めることができる。

本発明の横軸発電装置の実施例1の正面図である。図１における拡大左側面図である。図１における軸受部分の拡大縦断面図である。本発明の横軸発電装置の実施例２の正面図である。図４における横軸発電装置の平面図である。図４における右側面図である。

本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
図１において、横軸発電装置１は、横長の支持枠体２の左右端部に、縦置きとした軸受枠２Ｃの間に横架された横長主軸３に、複数のロータ６を直列に固定してあり、水中の底面Ｇに設置した基台１４に支柱２Ｆ、２Ｆを介して支持枠体２が横架されている。水路Ｒは、一般の河川や運河、農業用水路など、風通しの良い水路である。

支持枠体２は、図１に示すように、上下４本の横長桟２Ａ、２Ｂと、図２に示す四角形の１対の軸受枠２Ｃとで枠組され、これを４本の支柱２Ｆ、２Ｆで、水路Ｒの底面Ｇに堅固に固定されている。軸受枠２Ｃは、図１に示すように必要に応じて支持枠体２の中間にも配設される。

軸受枠２Ｃは、図２に示すように十字状の中桟２Ｄ、２Ｄを介して、その中央部に、軸受環２Ｅが固定されており、その内孔には図３に示すように、ベアリング４が固定されている。
また、軸受枠２Ｃの縦桟の下部は、支柱２Ｆ、２Ｆとされている。この支柱２Ｆは、海底の基台１４や地面、用水路の岸壁に止着することで設置が容易となる。更に支持櫓などにこの支柱２Ｆ部分を固定することができる。

各ロータ６は、横長主軸３に固定具６Ｂを介して１対の支持腕６Ａが放射方向を向いて対称に固定され、その支持腕６Ａの先端に、揚力型横長ブレード７が、横長主軸３と平行に固定されている。揚力型横長ブレード７の両翼端部は、横長主軸３方向に向かって傾斜する内向傾斜部７Ａとされている。

ロータ６は、流体の流れる方向にかかわらず回転するが、ロータ６が回転すると、流体は揚力型横長ブレード７の左右方向へ移動し、両端の内向傾斜部７Ａによって流体の移動が抑止され、内向傾斜部７Ａに作用する流体の力が、回転力として作用する。

設置場所を、例えば用水路上とすると、一般的に風通しがよく、両岸壁の間に横架するだけで設置することができる。ここに本発明の横軸発電装置１を配設すると、平均的な発電をさせることができる。また、１本の横長主軸３に複数のロータ６が配設されているので、低風速であっても大きなトルクで発電をさせることができる。

なお、図１に示す、支持枠体２内に、横長主軸３を上下２段または３段に設け、それぞれにロータ６を固定することもある。その場合、上下のロータ６の位相が、横長主軸３に沿って横方向へ偏位するようにする。

このように、方形に組まれた支持枠体２を、例えばそのまま水中に沈設するとことができる。水中に沈設するにおいては、図１に示すように発電機８部分に水密性被蓋５を被着するが、陸上における雨水の防護として水密性被蓋５を利用することができる。

図５は、水中に設置した本発明の横軸発電装置１の実施例２の正面図、図６はその平面図、図７は右側面図である。前例と同じ部材には同じ符号を付して説明を省略する。
この実施例２においては、例えば潮流のある海底Ｇに、左右１対の支持櫓９、９を立設して、その間に支持枠体２を横架固定したものである。

支持櫓９は、支持枠体２を水中で堅固に支持出来るものであれば、どのような構造であってもかまわない。図５〜図７において、４本の柱９Ａ、９Ａで平面視４角形に組み、その中央に４本の柱９Ｂ、９Ｂを組んで、水密性の空洞部９Ｃを、その上部が水面上に高く出るように形成されている。

図５に示すように、前記空洞部９Ｃ内に横長主軸３の先を突入させ、その先端に傘歯車３Ａを固定してある。また、水面Ｗよりも上方の空胴部９Ｃ内に発電機８を配設し、これに連結されて垂設された伝動軸８Ａの下端に固定した傘歯車８Ｂを、横長主軸３の傘歯車３Ａと噛合させてある。これにより、横長主軸３に配設されているロータ６が回転すると、伝動軸８Ａを介して、回転力が発電機８に伝えられて発電する。

発電機８の上方に蓄電池１０が配設されており、蓄電池１０に図示しない空中電線または水中ケーブルが連結されて、陸地へ送電される。空胴部９Ｃの上面に形成された屋根１１の上面に、赤色警報灯１２が配設されている。

空胴部９Ｃの外部の適当な位置に船着台１３を設け、空胴部９Ｃ内に人が入るための図示しない入口に扉が設けてあり、人が空胴部９Ｃ内に入って、発電機等の保守点検などができるようになっている。

潮流は一定の速度で流れており、停止することはないので、風力よりも安定した発電をさせることができる。１本の横長主軸３に複数のロータ６が固定されており、揚力型横長ブレード７は、流れの方向に関わらず回転するので、潮流が低速度で、かつ向きが変っても、大きなトルクが得られ、効率の良い発電をさせることができる。

また、１本の横長主軸に複数のロータが固定されており、流速の遅い場所においても、水流による大なトルクで、効率の良い発電をさせることができるので、水路上や水中における発電に広く利用することができる。

１．横軸発電装置
２．支持枠体
２Ａ、２Ｂ．横長桟
２Ｃ．軸受枠
２Ｄ．軸支持桟
２Ｅ．軸受環
２Ｆ．支柱
３．横長主軸
４．ベアリング
５．水密性被蓋
６．ロータ
６Ａ．支持腕
６Ｂ．固定具
７．揚力型の横長ブレード
７Ａ．内向傾斜部
８．発電機
８Ａ．伝動軸
８Ｂ．傘歯車
９．支持櫓
９Ａ、９Ｂ．柱
９Ｃ．空胴部
９Ｄ．補強柱
１０．蓄電池
１１．屋根
１２．警報灯
１３．船着台
１４．基台
Ｇ．海底
Ｒ．水路
Ｗ．水面

Claims

支持枠体における左右の軸受枠の間に支持した横長主軸に、発電機を連係するとともに、横長主軸に、複数のロータを連設し、各ロータは、横長主軸から放射方向へ突設された支持腕の先端に、揚力型横長ブレードを横長主軸と平行に固定し、各揚力型横長ブレードは左右端部を、横長主軸の方へ傾斜する内向傾斜部としてなることを特徴とする横軸発電装置。
前記左右の軸受枠は、それぞれ垂直の方形に枠組され、その中央部に桟を介して支持されているベアリングをもって、横長主軸を支持してなることを特徴とする請求項１に記載の横軸発電装置。
前記左右の軸受枠と、これを繋ぐ複数の横長桟とで支持枠体として一体に結合されていることを特徴とする請求項1または２に記載の横軸発電装置。
前記揚力型の横長ブレードは、２枚を１対とし、隣接するロータ間において、その位相が重ならないように違差させてなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の横軸発電装置。
前記軸受枠を支持櫓で水中に支持するとともに、少なくとも軸受枠の部分から水面上にかけて水密性の空胴部を支持櫓に設け、その水密性の空洞部に横長主軸と連係する発電機を設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の横軸発電装置。
前記支持枠体は、正面視で上下に広くし、横長主軸を上下方向に複数配設するように左右の軸受枠を複数配設したことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の横軸発電装置。