JP2005090257A

JP2005090257A - 小型風力発電装置の風車の取付構造及び取付方法

Info

Publication number: JP2005090257A
Application number: JP2003321452A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Okubo; 和夫大久保
Original assignee: Shinko Electric Co Ltd
Current assignee: Shinko Electric Co Ltd
Priority date: 2003-09-12
Filing date: 2003-09-12
Publication date: 2005-04-07

Abstract

【課題】風力発電装置の風車を容易に設置する。
【解決手段】風車装置１１を上端部で支持し、下端部が地盤９に固定された固定棒１と、固定棒１における中央部よりも上方に位置する領域の少なくとも一部をビル１０に連結する連結部材２とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、小型風力発電装置の風車の取付構造及び取付方法に関する。

温暖化防止や省エネのため、例えば特許文献１のような、垂直に設けた回転軸に複数枚の縦向きの羽根を設けた構造をしたダリウス型風車を有する風力発電装置を設置する場合がある。このような場合、より大きな電力を得るために、特許文献１のような風車を少しでも上方に設置し、風車の回転を増加させる必要がある。このため、風車を家屋やビルなど（以下、建造物と称す）の屋上に設置することが好ましい。

特開平１０−１１０６６６号公報（図１、図６、図７）

しかしながら、建造物の状況に応じて建造物の屋上に設置できず、地面に固定した支柱に風車を配設する場合がある。この場合、風車には強風により強い力が付与されるため、風車を支える支柱を地面に確実に固定する必要がある。このため、地面を深く掘削する必要があるなど、風車の設置作業に多大な時間が必要となり、それに伴い、設置費用が高騰するおそれがある。

そこで、本発明は、容易に設置することができる風力発電装置の風車の取付構造及び取付方法を提供することである。

課題を解決するための手段及び効果

本発明は、垂直に設けた回転軸と、前記回転軸の周方向に複数枚取り付けた縦向きの羽根とを有する小型風力発電装置の風車を建造物に取り付ける取付構造において、前記風車を上端部で支持し、下端部が地盤に固定された固定棒と、前記固定棒の中央部よりも上方に位置する領域の少なくとも一部を前記建造物に連結する連結部材とを有している。

本発明は、垂直に設けた回転軸と、回転軸の周方向に複数枚取り付けた縦向きの羽根とを有する小型風力発電装置の風車を建造物に取り付ける取付方法において、風車を固定棒の先端部に取り付けると共に、固定棒の下端部を地面に固定した後、該固定棒における中央部よりも上方に位置する領域の少なくとも一部を前記建造物に連結する。

これによると、固定棒と建造物との連結位置が固定棒の中央部よりも上方となることにより、連結位置から固定棒の下端部までの距離が連結位置から固定棒の上端部までの距離よりも長くなる。このため、連結位置を支点と考えた場合に、風車に強風により強い力が付与された場合であっても、地面と固定している固定棒の下端部には、力のつりあいの関係から大きな力が付与されない。これにより、固定棒を地盤に強固に固定する必要がなくなり、設置作業が容易になる。また、これにより設置費用の高騰を抑えることができる。

また、固定棒を容易に運搬することができるように、本発明において、固定棒は、複数のパイプが着脱可能に連結されることにより形成されていることが好ましい。

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。まず、本実施の形態に用いる風車装置１１について説明する。図６に示すように、風車装置１１には、回転軸１２と、羽根１３と、回転板１４と、風集部材１５とを有している。風集部材１５は、中空で円錐の尖端が切り落とされた形状を有している。風集部材１５の尖端が切り落とされた面には、回転軸１２が挿入可能な孔（図示せず）を有しており、この孔に回転軸１２が回転自在に挿設されている。

回転軸１２の上端部近傍には、円盤形状の回転板１４が配設されており、回転軸１２と共に回転するようになっている。また、回転軸１２には、図示しない発電機が接続されており、回転軸１２の回転駆動力により発電するようになっている。回転板１４には、上部支持部材１３ａと、下部支持部材１３ｂとが配設されており、上部支持部材１３ａと、下部支持部材１３ｂは、それぞれ、羽根１３の上部と下部とに固設されている。

複数枚の羽根１３が、上述した上部支持部材１３ａ及び下部支持部材１３ｂを介して回転板１４に均等に配設されている。羽根１３は、回転方向と垂直方向に延びており、風Ａを受けやすくする婉曲形状を有している。風Ａが羽根１３の婉曲部を押出すようにして羽根１３が回転し、これと共に、回転軸１２も回転するようになっている。また、羽根１３の下方に吹く風Ａは、風集部材１５のスカート状の側面により、上方に向きが変えられ、これにより、羽根１３が回転するようになっている。

次に、上述した風車装置１１を鉄筋コンクリートのビル１０に設置する場合の、本実施の形態に係る取付構造について説明する。図１に示すように、本実施の形態に係る風車の取付構造は、固定棒１、連結部材２、ジョイント３、及び風車固定部材４を有している。

風車固定部材４は、固定棒１の上端部に設けられている。また、風車固定部材４は、図示しない軸受を有しており、軸受を介して風車装置１１の回転軸１２が回転自在に風車固定部材４に支持されている。これにより、風車装置１１は、固定棒１の上端部に支持されるようになっている。尚、上述した回転軸１２に接続されている発電機を風車固定部材４内に設置するようにしてもよい。

固定棒１は、風車装置１１が配設されている上端部近傍において、連結部材２によりビル１０に固設されている。ここで、連結部材２について説明する。図２に示すように、連結部材２は、Ｕ字金具２１、ナット２２、ボルト２３、ネオプレンゴム２５ａ・２５ｂ、及びコ字金具２４を有している。

Ｕ字金具２１は、Ｕ字型の金具に、孔（図示せず）を有する２つの継手がＵ字型の金具の開口部分に設けられている。Ｕ字の凹部分は固定棒１を嵌装させ、Ｕ字金具２１の継手部分をビル１０の壁１０ａに密着させている。尚、固定棒１のＵ字金具２１が配設されている部分には、発泡ゴムであるネオプレンゴム２５ａが固定棒１に巻着されている。これにより、Ｕ字金具２１により固定棒１を固定する際に、隙間なく壁１０ａに固定することができ、固定部分をより強固にすることができる。

ビル１０の壁１０ａを介して、Ｕ字金具２１と対向する位置には、ネオプレンゴム２５ｂ及びコ字金具２４が配置されている。ネオプレンゴム２５ｂは、壁１０ａとコ字金具２４との間に介設されている。ビル１０の壁１０ａと、ネオプレンゴム２５ｂ及びコ字金具２４の両端近傍とには孔（図示せず）が設けられており、各孔が重なり合うようにネオプレンゴム２５ｂ及びコ字金具２４が配置されている。

Ｕ字金具２１側から孔にボルト２３を挿入し、Ｕ字金具２１と反対側からナット２２を締めることにより、Ｕ字型金具２１、ネオプレンゴム２５ｂ及びコ字型金具２４が壁１０ａに固定されている。このとき、ボルト２３とＵ字型金具２１との間、及び、ナット２２とコ字金具２４との間には、それぞれワッシャ２３ａ、スプリングワッシャ２３ｂが介設されている。

ネオプレンゴム２５ｂは、コ字金具２４と壁１０ａとの間の隙間を無くし、コ字金具２４を強固に壁１０ａに固設するためのものである。また、コ字金具２４は、この字形状を有しており、ナット２２の上下を囲繞している。コ字金具２４を設けることにより、ナット２２を締め付ける際に、ナット２２の締め付ける圧力が分散し、一箇所に集中しなくなり、耐久性がよくなる。

また、壁１０ａに設けられた孔の内壁、ナット２２、ボルト２３、及び各ワッシャ２３ａ・２３ｂの表面には、それぞれ防水シーラントが塗布されている。これにより、雨などにより壁１０ａ内に水がしみ込みことを防ぐことができる。

尚、連結部材２は、固定棒１の中央部よりも上方に位置するように設けられている。これにより、連結部材２の配設位置から固定棒１の下端部までの距離が、連結部材２の配設位置から固定棒１の上端部までの距離よりも長くなり、風車に強風により強い力が付与された場合であっても、後述する固定棒１と地盤９との固定部分に強い力が付与されることがなくなる。

固定棒１の下端部は、地盤９に埋設されている。図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、固定棒１の埋設部分は、地盤９に深さ３０ｃｍ程度の穴９ａが形成されている。そして、穴９ａの底に厚さ１０ｃｍ程度に砂利８を敷き詰められている。敷き詰めた砂利８を固定するために、砂利８の上にセメント（図示せず）を流し込んでいる。

セメントが固まる前に、流し込んだセメントの上に、横向きにしたブロック６を並設している。ブロック６は、直方体の形状を有しており、長手方向と垂直方向に貫通する穴６ａを有している。尚、穴６ａが地盤９と垂直となる向きをブロック６の縦向きとする。並設したブロック６の上に、さらにセメントを流し込み、固定棒１を垂直に載置している。載置した固定棒１を、縦向きに載置した４つのブロック６が卍型を形成するように囲繞し、固定している。そして、卍型に形成した４つのブロック６の穴６ａには、セメントが流し込まれている。さらに、穴９ａを土などで装填し、固定棒１と地盤９とが固定するようになっている。

また、固定棒１は、複数のパイプ１ａ・１ｂ・・が着脱可能に連結され、１本の円柱状の棒に形成されたものである。図４（ａ）に示すように、パイプ１ａ・１ｂは円筒形であり、どちらか一端には、かかる円筒形よりも一回り小さい円筒が設けられている。パイプ１ａの一回り小さい円筒が設けられている一端と、パイプ１ｂの一回り小さい円筒が設けられていない一端とを嵌合させることでパイプ１ａ・１ｂが連結されるようになっている。

ジョイント３は、パイプ１ａ・１ｂの連結部分を覆うように連結部分を固定している。ジョイント３は、パイプ１ａ・１ｂ（固定棒１）を囲繞することができる中空の円柱状の金具を有している。さらに、円柱状の金具の一部が欠切されており、その欠切部分には、孔（図示せず）を有する２つの継手が隔離可能に重ね合わせるようにして設けられている。２つの継手を互いに反対方向に開くことにより、欠切部分が開き、ジョイント３の中空の円柱状の金具にパイプ１ａ・１ｂを嵌装することができるようになっている。

ジョイント３にパイプ１ａ・１ｂを嵌装した状態で、ジョイント３の継手にある孔の一方からボルト２３を挿入し、もう一方からナット２２を締め付けることにより、パイプ１ａ・１ｂは、ジョイント３により固定されるようになっている。

次に、風車装置１１の取付方法について説明する。まず、上述したように、地盤９に穴９ａを形成し、固定棒１が垂直となるように地盤９に固定する。固定棒１の中央部よりも上方にある領域において、連結部材２により、固定棒１をビル１０に固定する。

さらに、固定棒１の上端に軸受を有する風車固定部材４を配設する。風車装置１１の回転軸１２を、風車固定部材４の軸受を介して回転自在に支持するように、風車装置１１を風車固定部材４に配設する。

以上、説明したように、本発明によると、固定棒１とビル１０との連結位置が固定棒１の中央部よりも上方となることにより、連結位置から固定棒１の下端部までの距離が連結位置から固定棒１の上端部までの距離よりも長くなる。このため、連結位置を支点と考えた場合に、風車装置１１に強風により強い力が付与された場合であっても、地盤９と固定している固定棒１の下端部には、力のつりあいの関係から大きな力が付与されない。これにより、固定棒１を地盤９に強固に固定する必要がなくなりため、穴９ａを深く掘削する必要がなく、設置作業が容易になる。また、これにより設置費用の高騰を抑えることができる。また、固定棒１は、複数のパイプ１ａ・１ｂ・・を着脱可能に連結して形成されているため、運搬が容易になる。

尚、本実施の形態では、鉄筋コンクリートのビル１０に風車装置１１を固定する場合について述べているが、変形例として、木造の家屋に固定するようにしてもよい。この場合、図５に示すように、固定棒１を留め金具２６を有する連結部材５により木造の柱２０に固設している。留め金具２６は、Ｕ字金具２１の継手が木造の柱２０と略同じ幅を有しており、さらに継手部分に柱２０を挟持する金具が設けられている。また、柱２０を挟持する金具及び柱２０には、図示しない孔が設けられており、それぞれの孔が重なり合うように留め金具２６が配設されている。

Ｕ字金具２１と同様に、留め金具２６のＵ字部分の凹部に、固定棒１を巻装させ、柱２０を挟持するように密着させている。このとき、固定棒１の留め金具２６と柱２０とに接触する部分には、ネオプレンゴム２５ａが巻着されている。そして、孔に一方からボルト２３を挿入し、他方からナット２２を締め付けることにより、固定棒１は柱２０に固定されるようになっている。尚、ボルト２３と留め金具２６との間、及び、ナット２２と留め金具２６との間には、それぞれ、ワッシャ２３ａ、スプリングワッシャ２３ｂが介設されている。また、柱２０に設けられた孔の内壁、ボルト２３、各ワッシャ２３ａ・２３ｂの表面には防水シーラントが塗布されており、柱２０内に水がしみ込むのを防いでいる。

また、本発明を好適な実施の形態に基づいて説明したが、本発明はその趣旨を超えない範囲において変更が可能である。

例えば、説明した固定棒１を固定する連結部材２及びジョイント３の構造は、本実施の形態で説明した構造に限定されないし、固定棒１を地盤に埋設する構造もこれに限定されない。勿論、地盤９に形成する穴９ａの具体的な深さの数値は、これに限定されるものではない。また、固定棒１を複数のパイプを連結して１本の円柱を形成しているが、長い一本の棒を用いても良いし、円柱状でなくても良い。また、パイプ１ａ・１ｂ・・の連結構造は、上述の実施の形態に限定されない。例えば、連結部分をネジ式の構造を用いても良い。

また、風車装置１１は、本実施の形態で説明した風車装置に限定されない。さらに、風車装置を固定棒１に固定する風車固定部材４の構造も、本実施の形態で説明した構造以外の構造であってもよい。

固定棒１は、連結部材２によりビル１０に固定されているが、複数箇所で固定棒１をビル１０に固定しても良い。この場合、固定棒１における中央部から下方部分で固定棒１をビル１０に連結してもよい。また、風車装置１１の取付方法において、本実施の形態で説明した取付順序に限定されることはない。

本発明の好適な実施の形態に係る風車装置の取付構造の概略図である。（ａ）図１に描かれている連結部材が設けられた部分の断面図である。（ｂ）図１に描かれている連結部材が設けられた部分の上面図である。（ａ）図１に描かれている固定棒と地盤との固定部分の断面図である。（ｂ）図１に描かれている固定棒と地盤との固定部分の上面図である。（ａ）固定棒を形成するパイプの連結構造を表した図である。（ｂ）図１に描かれているジョイント部分の拡大図である。（ａ）変形例である風車装置の取付構造の連結部材の斜視図である。（ｂ）変形例である風車装置の取付構造の連結部材の上面図である。図１に描かれている風車装置の斜視図である。

符号の説明

１固定棒
２連結部材
３ジョイント
４風車固定部材
９地盤
１０ビル
１１風車装置

Claims

垂直に設けた回転軸と、前記回転軸の周方向に複数枚取り付けた縦向きの羽根とを有する小型風力発電装置の風車を建造物に取り付ける取付構造において、
前記風車を上端部で支持し、下端部が地盤に固定された固定棒と、
前記固定棒の中央部よりも上方に位置する領域の少なくとも一部を前記建造物に連結する連結部材と
を有することを特徴とする小型風力発電装置の風車の取付構造。
前記固定棒は、
複数のパイプが着脱可能に連結されることにより形成されていることを特徴とする請求項１に記載の小型風力発電装置の風車の取付構造。
垂直に設けた回転軸と、前記回転軸の周方向に複数枚取り付けた縦向きの羽根とを有する小型風力発電装置の風車を建造物に取り付ける取付方法において、
前記風車を固定棒の先端部に取り付けると共に、該固定棒の下端部を地面に固定した後、該固定棒における中央部よりも上方に位置する領域の少なくとも一部を前記建造物に連結することを特徴とする小型風力発電装置の風車の取付方法。