JP2014228085A - 歯車装置および該歯車装置を使用する風力エネルギー利用装置 - Google Patents

Abstract

【課題】歯車の歯一本に対する負荷負担割合を軽減して歯の寿命を延ばすことができる歯車装置を提供する。
【解決手段】動力源側から受けた回転動力を該回転動力によって駆動される駆動機器に伝達するための歯車装置１１は、動力源側から受けた回転動力を歯車によって少なくとも２つの回転力に分配する分配機構Ｄによって回転力を分配し、分配された各回転力を伝達する各回転軸は、径の異なる管状に形成し、各回転軸を同心多重に挿通した。
【選択図】図１

Description

本発明は、歯車装置および該歯車装置を使用する動力伝達分野、或いは陸上もしくは海洋上に着床または水面上に浮かばせた浮体に風車装置を搭載して発電、送水、水の循環、水質浄化、他動力ならびにエネルギー変換装置の駆動源として利用する、風力エネルギー利用装置の技術分野に関する。

省エネルギーの必要性が叫ばれる今日において、いかに効率良く経済的に動力を伝達し、省エネルギー効果を発揮させるかの伝導装置分野の研究開発は大きな課題である。古くから実績があり極限値に近い技術を保有する歯車装置においても、いかに歯車の磨耗、切損、消耗事故を減じ、保守、点検、メンテナンス作業等の簡略化、耐久性、経済性、信頼性、効率性に満足できる装置を稼働させるかが今後に残された大きな課題である。

従来から地球温暖化や様々な地球環境破壊などが叫ばれてきたが、これらの問題は近年になってますます大きくなっている。これらは、化石エネルギー資源の使用による二酸化炭素排出問題とも密接に関連している。その化石エネルギー資源には、枯渇問題などエネルギー資源そのものの量的問題等がある。これらの問題に対して省エネルギー、省資源が叫ばれる一方で、二酸化炭素排出のないクリーンな自然エネルギーの早期導入、早期実用化が全世界的な課題になっている。

また、原子力発電による電気エネルギーの供給が行われているが、原子力利用に関する問題としては、原子力発電所などの原子炉の老朽化や地震、津波、天災、人災などに伴って発生し得る放射能漏れ事故がある。周知のように放射能は、生態環境への悪影響が大きく、放射能漏れ事故が発生したときには、福島原発事故等の例を見ても分かるように、地域住民の生活環境への悪影響が極めて大きく、被害も甚大になる虞がある。

また、我が国の陸上における風力エネルギー利用装置では装置の大規模化に伴い、低周波騒音問題など公害問題がある。国土の狭い我が国ではこれらの問題を踏まえ、これ以上陸上では大規模な新規立地が困難な状況にあるが、福島原発事故などの影響で電力不足に陥り、早急に新たなエネルギー開発を推進しなくてはならない状況にある。そこで、騒音や公害問題などに配慮しつつ、安全性、安定性、効率性、メンテナンス性などの分野で、これまでの装置の大幅な改善と推進が緊急に求められている。

地球表面積の７１パーセントが海であり、我が国は四方海に囲まれた海洋国である。また、我が国は海の面積を入れると世界有数の大国であるため、海を有効に利用して、海洋上に着床式、或いは浮体式の洋上風力エネルギー利用装置を設けるならば、低周波騒音など公害問題も解決するばかりか、大規模化が可能であるため、原子力発電の代替エネルギーとして十分役立たせることも考えられる。

また、離島などにおける風力エネルギー利用装置の開発は、陸上、洋上を問わず現在は人の住めないような無人島、例えば尖閣諸島や小笠原諸島などの無人島の島々への居住を可能にし、釣り場や観光地としての可能性を高めるために、離島における石油などの運搬費とエネルギー資源の節約や観光、水産業などの拡大による島民の生活向上や利便性の向上、或いは国民の広域活動と都市集中型人口の分散化などを図るためにも、その海を有効に利用する必要がある。

海洋には波エネルギーや風力、太陽光、海流、潮汐などの海洋エネルギー資源が多く存在するにもかかわらず、これらを安価に効率よくエネルギー利用し、安定エネルギー源として有効利用できる装置が未開発の状況にある。そのため、これを早急に開発し、人間生活に有効に利用することが社会的にも経済的にも必要であり、その第１歩として最も身近な洋上風力エネルギー利用装置の開発が緊急に望まれている。

特開２０１２−１９３６７６号公報 特願２０１２−９１５２４号

上記特許文献１、２に記された風力発電装置における歯車装置ならびに増速機等においては、特に詳細な説明をしておらず、従来から有る一般的なものとして判断される。このような装置は、一次歯車と二次歯車の歯の噛み合い部における接触部が一本の線接触であるため、その線接触部分に大きな集中荷重が作用すると摩擦部のみの部分摩耗や損傷が大きく、歯車の歯の耐久性や信頼性に大きな課題があった。

特に上記特許文献２においては、浮体式洋上風力発電等における縦軸単独駆動風車では縦軸の回転トルクが浮体全体の回転につながるため、海洋上で浮体がねじれなどの現象を引き起こし係留装置等に支障をきたす課題もあった。
また、その縦軸は、一般的に単独回転軸の金属製品であるために大重量物となり、大重量物による軸受け部等の摩耗、損傷、効率悪化などが招く装置寿命の課題もあった。

ライト兄弟の初飛行実験から１００年が過ぎた今日では、８００人乗りのジャンボジェットが飛び交う時代となってきた。これにはジェット技術そのものの技術上昇もさることながら、強靭かつ軽量な炭素繊維の開発が見落とせない。動力の伝導分野においても、これまでの大規模装置における回転軸のほとんどは、単独回転軸の金属使用しか考えられなかったが、今後素材レベルからの見直しにより、一桁低い軽量化数値が得られるために、これまでの単独回転軸では不可能とされてきたことを可能とする素材レベルの構成、分割化、組み込み、見直しが迫られている。

また、これまでの風力エネルギー利用装置は、陸上もしくは海洋上で強烈な風力や波エネルギーならびにその風圧を受けた場合には、風力エネルギー利用装置が十分に作動できないばかりか破壊される虞があった。これまでの技術的課題としては、発電装置の場合で、発電機一基における定格出力制限によるカーブアウト領域、ならびにカットイン、カットアウト領域などにより一定の風速を超えると風車の回転を止めなくてはならないという不経済な課題があった。

また、装置の傾きや転倒破壊を防止するためにも、発電機や増速機など重量物はできえる限りタワー基部近傍の低位置に設け、装置全体の重心を下げ、装置の安定性向上、機構の簡略化、メンテナンス性の向上、効率化等を図らなくてはならないという課題もあった。

特に洋上風力エネルギー利用装置などにおいては、実用化ならびに装置の大規模化に伴い機構を簡略化し、装置は出来る限りドックなど陸地の工場で製作し、組み立て、一体化し、コンパクトで安価に製造し、設置して、メンテナンス費や運転コストなどのすべてにおいてコスト低下に導くことが、発電原価等の低下につながるため、現地作業を極力減じなくてはならないという課題もあった。

また、洋上風力エネルギー利用装置などの設置、運搬、曳航時において、予期せぬ低気圧の到来や、突風の遭遇においても、簡単に対応できて、装置を安全に守り、装置上部での高所作業は出来得る限り避け、低所で対応できることのできる装置の機構や構成でなくてはならないという課題もあった。

また、海洋、ダム、湖沼等における水の循環、送水、浄化装置の動力、エネルギー伝達の効率化において、これまでの風力発電装置の発電機は高所にあることと、利便性の観点から、そのほとんどは電力変換で行われている。しかし省エネルギー、省資源の観点より、水の循環、送水、浄化などの動力源においては、本発明の風車の回転を縦軸回転軸から、歯車等動力伝達機構は通すものの、発電機は通さないで、ポンプなどに直接接続して直接駆動も可能であることから、動力伝達工程の削減、簡略化により工程ロスを削減し、高効率化しなくてはならないという課題もあった。

本発明は、このような従来の技術が有する課題や問題点に着目してなされたもので、歯車の歯一本に対する負荷負担割合を軽減して歯の寿命を延ばすことができる歯車装置を提供することを目的とする。

また、前記歯車装置を装備して風車による動力を駆動機器に伝動し駆動することにより、稼働率を高め、高効率で安価な駆動源コストならびに安価な発電原価を実現する風力エネルギー利用装置を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するための本発明の要旨とするところは、次の各項の発明に存する。
［１］動力源側から受けた回転動力を該回転動力によって駆動される駆動機器に伝達するための歯車装置において、
前記動力源側から受けた回転動力を歯車によって少なくとも２つの回転力に分配する分配機構（Ｄ）を備え、
前記分配機構（Ｄ）によって分配された各回転力を伝達する各回転軸は、径の異なる管状に形成されたものであり、前記各回転軸を同心多重に挿通したことを特徴とする歯車装置とする。

［２］前記分配機構（Ｄ）は、前記動力源側からの回転動力によって回転するかさ歯車である一次かさ歯車（７３）と、該一次かさ歯車（７３）に噛み合う第１の二次かさ歯車（７８ａ）と、前記一次かさ歯車（７３）の直径上で前記第１の二次かさ歯車（７８ａ）とは反対側で前記一次かさ歯車（７３）に噛み合う第２の二次かさ歯車（７８ｂ）とを有し、
前記第１の二次かさ歯車（７８ａ）の回転軸（１２ａ’）および前記第２の二次歯車（７８ｂ）の回転軸（１２ｂ’）のいずれか一方を他方の内側に挿通したことを特徴とする項１に記載の歯車装置とする。

［３］前記分配機構（Ｄ）は、
前記動力源側からの回転動力によって回転する一次歯車（１４４）と、
前記一次歯車（１４４）の回転軸と平行に延びる回転軸を有し、前記一次歯車（１４４）に噛み合う第１の二次歯車（１５０ａ）と、該第１の二次歯車（１５０ａ）と同軸のかさ歯車である第１の三次かさ歯車（１５４ａ）と、該第１の三次かさ歯車（１５４ａ）に噛み合うかさ歯車である第１の四次かさ歯車（１５５ａ）と、前記第１の三次かさ歯車（１５４ａ）の直径上で前記第１の四次かさ歯車（１５５ａ）とは反対側で前記第１の三次かさ歯車（１５４ａ）に噛み合うかさ歯車である第２の四次かさ歯車（１５５ｂ）と、
前記一次歯車（１４４）の回転軸と平行に延びる回転軸を有し、前記一次歯車（１４４）の直径上において前記第１の二次歯車（１５０ａ）とは反対側で前記一次歯車（１４４）に噛み合う第２の二次歯車（１５０ｂ）と、該第２の二次歯車（１５０ｂ）と同軸のかさ歯車である第２の三次かさ歯車（１５４ｂ）と、該第２の三次かさ歯車（１５４ｂ）に噛み合うかさ歯車である第３の四次かさ歯車（１５５ｃ）と、前記第２の三次かさ歯車（１５４ｂ）の直径上で前記第３の四次かさ歯車（１５５ｃ）とは反対側で前記第２の三次かさ歯車（１５４ｂ）に噛み合うかさ歯車である第４の四次かさ歯車（１５５ｄ）と、を有し、
前記第１から第４の四次かさ歯車（１５５ａ，１５５ｂ，１５５ｃ，１５５ｄ）の各回転軸を最も径の大きいものから順に径の小さいものに同心多重に挿通したことを特徴とする項１に記載の歯車装置とする。

［４］前記第１の二次歯車（１５０ａ）と前記第２の二次歯車（１５０ｂ）とを結ぶ前記直径からシフトした位置で前記一次歯車（１４４）に噛み合う第１のシフト二次歯車（１５０ｃ）と、該第１のシフト二次歯車（１５０ｃ）と同軸のかさ歯車である第１のシフト三次かさ歯車（１５４ｃ）と、該第１のシフト三次かさ歯車（１５４ｃ）に噛み合うかさ歯車である第１のシフト四次かさ歯車（１５５ｅ）と、前記第１のシフト三次かさ歯車（１５４ｃ）の直径上で前記第１のシフト四次かさ歯車（１５５ｅ）とは反対側で前記第１のシフト三次かさ歯車（１５４ｃ）に噛み合うかさ歯車である第２のシフト四次かさ歯車（１５５ｆ）と、を有し、
前記第１の二次歯車（１５０ａ）と前記第２の二次歯車（１５０ｂ）とを結ぶ前記直径からシフトした位置で前記一次歯車（１４４）に噛み合う第２のシフト二次歯車（１５０ｄ）と、該第２のシフト二次歯車（１５０ｄ）と同軸のかさ歯車である第２のシフト三次かさ歯車（１５４ｄ）と、該第２のシフト三次かさ歯車（１５４ｄ）に噛み合うかさ歯車である第３のシフト四次かさ歯車（１５５ｇ）と、前記第２のシフト三次かさ歯車（１５４ｄ）の直径上で前記第３のシフト四次かさ歯車（１５５ｇ）とは反対側で前記第２のシフト三次かさ歯車（１５４ｄ）に噛み合うかさ歯車である第４のシフト四次かさ歯車（１５５ｈ）と、を有し、
前記第１から４の四次かさ歯車（１５５ａ〜ｄ）と前記第１から４のシフト四次かさ歯車（１５５ｅ〜ｈ）とを回転方向が同じもの同士が対となって連動するように連結したことを特徴とする項３に記載の歯車装置とする。

［５］所定の風力以上の風を受けると回転する複数枚のブレード（６）を有する風車（９）を備えた風力エネルギー利用装置において、
項１から４のいずれか一項に記載の前記歯車装置を備え、
前記歯車装置によって分配した前記風車（９）の回転動力を駆動機器の動力として使用する風力エネルギー利用装置とする。

［６］前記風車（９）は、ローター回転軸（７）とともに回転するローター回転軸（７）に設けられた圧縮機構（Ｐｏ，Ｐｓ）を備え、
前記圧縮機構（Ｐｏ，Ｐｓ）によって風車（９）の前記ブレード（６）の傾斜角度を変更可能としたことを特徴とする項５に記載の風力エネルギー利用装置とする。

前記本発明は次のように作用する。
動力源側から受けた回転動力を該回転動力によって駆動される駆動機器に伝達するための歯車装置において、前記動力源側から受けた回転動力を歯車によって少なくとも２つの回転力に分配する分配機構（Ｄ）を備え、前記分配機構（Ｄ）によって分配された各回転力を伝達する各回転軸は、径の異なる管状に形成されたものであり、前記各回転軸を同心多重に挿通させ、前記径の異なるそれぞれの回転軸の回転方向は正逆２方向に分かれて回転作用をする。

また、前記分配機構（Ｄ）は、前記動力源側からの回転動力によって回転するかさ歯車である一次かさ歯車（７３）と、該一次かさ歯車（７３）に噛み合う第１の二次かさ歯車（７８ａ）と、前記一次かさ歯車（７３）の直径上で前記第１の二次かさ歯車（７８ａ）とは反対側で前記一次かさ歯車（７３）に噛み合う第２の二次かさ歯車（７８ｂ）とを有し、前記第１の二次かさ歯車（７８ａ）の回転軸（１２ａ’）および前記第２の二次歯車（７８ｂ）の回転軸（１２ｂ’）のいずれか一方を他方の内側に挿通させ、前記径の異なるそれぞれの回転軸の回転方向は正逆２方向に分かれて回転作用をする。

また、前記分配機構（Ｄ）は、前記動力源側からの回転動力によって回転する一次歯車（１４４）と、前記一次歯車（１４４）の回転軸と平行に延びる回転軸を有し、前記一次歯車（１４４）に噛み合う第１の二次歯車（１５０ａ）と、該第１の二次歯車（１５０ａ）と同軸のかさ歯車である第１の三次かさ歯車（１５４ａ）と、該第１の三次かさ歯車（１５４ａ）に噛み合うかさ歯車である第１の四次かさ歯車（１５５ａ）と、前記第１の三次かさ歯車（１５４ａ）の直径上で前記第１の四次かさ歯車（１５５ａ）とは反対側で前記第１の三次かさ歯車（１５４ａ）に噛み合うかさ歯車である第２の四次かさ歯車（１５５ｂ）と、
前記一次歯車（１４４）の回転軸と平行に延びる回転軸を有し、前記一次歯車（１４４）の直径上において前記第１の二次歯車（１５０ａ）とは反対側で前記一次歯車（１４４）に噛み合う第２の二次歯車（１５０ｂ）と、該第２の二次歯車（１５０ｂ）と同軸のかさ歯車である第２の三次かさ歯車（１５４ｂ）と、該第２の三次かさ歯車（１５４ｂ）に噛み合うかさ歯車である第３の四次かさ歯車（１５５ｃ）と、前記第２の三次かさ歯車（１５４ｂ）の直径上で前記第３の四次かさ歯車（１５５ｃ）とは反対側で前記第２の三次かさ歯車（１５４ｂ）に噛み合うかさ歯車である第４の四次かさ歯車（１５５ｄ）と、を有し、
前記第１から第４の四次かさ歯車（１５５ａ，１５５ｂ，１５５ｃ，１５５ｄ）の各回転軸を最も径の大きいものから順に径の小さいものに同心多重に挿通させ、前記径の異なるそれぞれの回転軸の回転方向は正逆２方向に分かれて回転作用をする。

次に前記第１の二次歯車（１５０ａ）と前記第２の二次歯車（１５０ｂ）とを結ぶ前記直径からシフトした位置で前記一次歯車（１４４）に噛み合う第１のシフト二次歯車（１５０ｃ）と、該第１のシフト二次歯車（１５０ｃ）と同軸のかさ歯車である第１のシフト三次かさ歯車（１５４ｃ）と、該第１のシフト三次かさ歯車（１５４ｃ）に噛み合うかさ歯車である第１のシフト四次かさ歯車（１５５ｅ）と、前記第１のシフト三次かさ歯車（１５４ｃ）の直径上で前記第１のシフト四次かさ歯車（１５５ｅ）とは反対側で前記第１のシフト三次かさ歯車（１５４ｃ）に噛み合うかさ歯車である第２のシフト四次かさ歯車（１５５ｆ）と、を有し、
前記第１の二次歯車（１５０ａ）と前記第２の二次歯車（１５０ｂ）とを結ぶ前記直径からシフトした位置で前記一次歯車（１４４）に噛み合う第２のシフト二次歯車（１５０ｄ）と、該第２のシフト二次歯車（１５０ｄ）と同軸のかさ歯車である第２のシフト三次かさ歯車（１５４ｄ）と、該第２のシフト三次かさ歯車（１５４ｄ）に噛み合うかさ歯車である第３のシフト四次かさ歯車（１５５ｇ）と、前記第２のシフト三次かさ歯車（１５４ｄ）の直径上で前記第３のシフト四次かさ歯車（１５５ｇ）とは反対側で前記第２のシフト三次かさ歯車（１５４ｄ）に噛み合うかさ歯車である第４のシフト四次かさ歯車（１５５ｈ）と、を有し、
前記第１から４の四次かさ歯車（１５５ａ〜ｄ）と前記第１から４のシフト四次かさ歯車（１５５ｅ〜ｈ）とを回転方向が同じもの同士が対となって連動するように連結して、一次歯車と二次歯車の噛みあい部を分割化することにより、当部の歯の摩耗、折損、損傷等の事故を減じ、信頼性のある歯車装置の作用をする。

所定の風力以上の風を受けると回転する複数枚のブレード（６）を有する風車（９）を備えた風力エネルギー利用装置において、項１から４のいずれか一項に記載の歯車装置を備え、前記歯車装置によって分配した前記風車（９）の回転動力を駆動機器の動力として使用し、作用する。

また、略水平に設けたローター回転軸（７）に油圧伝達環（３７）が設けられ、該油圧伝達環の本体（３８）はローター回転軸（７）と一体回転させると同時に、前記油圧伝達環（３７）の外部ケーシング（４３）はナセル（４）側に支持し、前記油圧伝達環（３７）と油圧伝達環の外部ケーシング（４３）はオイルシール等を介して環状摺動機構を構成し、前記ナセル（４）側に支持した外部ケーシング（４３）に、油を供給することにより、前記風車（９）は、ローター回転軸（７）とともに回転するローター回転軸（７）に設けられた圧縮機構（Ｐｏ，Ｐｓ）を備え、前記圧縮機構（Ｐｏ，Ｐｓ）によって風車（９）の前記ブレード（６）の傾斜角度を変更可能に作用する。

つぎに圧縮機構（Ｐｏ，Ｐｓ）に設けたシリンダー（２７）或いはスプリング（１９１）の圧力が強く傾倒角度が変化しない時点のブレード（６）端部のローター直径（ＲＤ）の回転する円の受風面積と、傾倒角度が変化した時点（ＲＤ’）の円の受風面積を比べると、傾倒角度が変化した（ＲＤ’）の受風面積の方は小さな作用をする。

傾倒角度の変化によりローター回転面積（受風面積）は、縮小されれば受風圧力はその分小さくなるため、強風にも耐えることができると共に、強風であるために縮小された（ＲＤ’）の受風面積であっても一定の風力エネルギー利用ならびに吸収ができる。すなわち効率は下落するものの強風であるためにそれ相当量の受風効果が確保できる作用をする。

風が弱くなりブレード（６）に与える受風圧力が小さくなれば、これまで縮小された（ＲＤ’）の受風面積に与える受風圧力よりも、前記した油圧圧縮機構（Ｐｏ）内のシリンダー（２７）或いはスプリング（１９１）の押し戻す力の方が大きくなり、ピストンロッド（２９）或いは外側ロッド（１９４）は押し戻され、アーム（２２）を介してアーム（１９ｂ）に伝えられブレード（６）の傾倒角度の傾きは解除され、元の状態（ＲＤ）に戻る作用をする。

また、本発明の風力エネルギー利用装置のナセル（４）内部にクレーンを設け、運転時はナセル（４）内部に収納すると共に、メンテナンスなど作業時にはクレーンのビームを延出させて使用することにより、装置の組み立て、設置、保守、点検、メンテナンスなどに非常に便利良く作業が行える作用をする。

外部より大型レッカーなど重機、クレーン船等の持ち込みの必要がないために、本装置とクレーン船等の緩衝事故を減じ、トータル的に大幅な経費の節減、事故の減少が行われ、風力エネルギー利用装置コストならびに発電原価等を大幅に引き下げる作用をする。

よって、上記風車（９）はブレード（６）を風の来る風下方向の傾倒角度（β）を受風圧力に合せて随時調整することにより、風車（９）に風を受けるブレード（６）を（ＲＤ）のように最大限に広げて効率上昇を図る場合と、その反面、台風時等の強風には、わざとこれを変化させ、（ＲＤ’）或いは（ＲＤ”）のように狭め、受風面積を縮小、拡大制御させて自動的、強制的コントロール操作により運転し、効率悪化に導きながら装置の破壊を防止すると共に、微風時から強風時までの膨大な風力エネルギーを効率よく持続可能な範囲で吸収する作用をする。

本発明に係る歯車装置によれば、一次歯車一個に対し、二次歯車を２個、或いは４個に増やすことにより、歯車の歯に与える負荷荷重をその分減少させることができるため、歯車の部分的破壊、損傷、折損、摩耗等をなくすることができる。そのため歯車装置の信頼性が保守、点検、メンテナンス等の作業簡略化、作業の減少につながり、その効果は大きい。

本発明に係る歯車装置を装備した風力エネルギー利用装置によれば、台風時等強風時には、風力に応じてブレードが風下側に傾倒するため、ブレードが破壊される心配が少ない。そればかりかこれまでの一般的な風力エネルギー利用装置は、一定の風速になればブレードを守るためにカットアウト装置により、ブレードを回転させて、それ以後は利用できなくなるのがほとんどであるが、本発明ではこれまではカットアウト領域内であっても、ブレードに最大限の負荷をかけ、負荷に応じて傾倒、稼働させ、通過後は敏感に復元できるために、風力エネルギーを最大限に吸収することができる効果は大きい。

同心多重軸を構成する外側の回転軸と内側の回転軸とを反対回転させることで、装置全体の回転トルクが相殺されるため、係留装置などの簡略化、軽量化ができて経済的である効果は大きい。

高所の発電機や増速機などの重量物部分がタワー上部からタワー基部の近傍に移設できるため、保守、点検、メンテナンス等の足場、作業性等に作業の軽減ができる効果は大きい。

そのため装置全体の重心の位置を低く抑え、運転、運搬、曳航時、地震や津波、台風時などの風圧、動揺、振動などにも安定的、安全性が良いために、運転時の効率上昇につながるばかりでなく、タワー部材や装置全体の部材などの強度的にも無駄な部材の削減が行われ、装置の製造コストならびに大幅な発電原価等の引き下げができるため、経済的でありその効果は大きい。

本発明では同心多重軸方式により、回転動力が分散出来るため、炭素繊維、ガラス繊維、プラスチック、アルミ合金等軽量素材が採用できることから、プロペラ形式縦軸風車の実現が可能となりその効果は大きい。

また、装置内にうまくクレーンを組み込ませることにより、装置の組み立て、設置、保守、点検、メンテナンスなどに有効に利用できるため、外部の大がかりなレッカー、重機、クレーン船等調達の必要もない。風波、うねり等荒海域での現地工事の削減、簡略化は稼働率を高め、トータルシステムとして、安全性、安定性、経済性等において勝り、装置製造コストならびに発電原価等の大幅な引き下げができるために、本発明の効果は大きい。

本発明の第１の実施の形態に係る歯車装置および該歯車装置を装備する風力エネルギー利用装置Ａの縦断面図である。 図１の風力エネルギー利用装置Ａにおけるブレード、ハブ、油圧伝達環、油圧圧縮機構、支持装置、ローター回転軸主要部の詳細な構成を示す縦断面図である。 図２におけるＺ‐Ｚ矢視図である。 本発明の第１の実施の形態に係る歯車装置を風力エネルギー利用装置Ａに装備した状態で示す説明図である。 本発明の第１の実施の形態に係る歯車装置を装備した風力エネルギー利用装置Ａのタワー基部に設けた動力伝達機構の構成部分の縦断面図である。 図５におけるＸ‐Ｘ矢視平面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る歯車装置を装備した風力エネルギー利用装置Ａにおける図１、図４、図５、図６に示した同心多重の回転軸の構成を示す縦断面図である。 図７におけるＷ‐Ｗ矢視図である。 本発明の第１の実施の形態に係る歯車装置を装備した、異なる風力エネルギー利用装置Ｂを示す縦断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る歯車装置を装備した、さらに異なる風力エネルギー利用装置Ｃを示す縦断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る歯車装置の構成を示す縦断面図である。 図１１におけるＶ‐Ｖ矢視図である。 本発明の第３の実施の形態に係る歯車装置の構成を図１２と同様に示す説明図である。 本発明の第２の実施の形態および第３の実施の形態に係る歯車装置と組み合わせる動力伝達機構の構成を示す縦断面図である。 図２における油圧圧縮機構Ｐｏと異なるスプリング圧縮機構Ｐｓを図９に示す風力エネルギー利用装置Ｂのローター回転軸７内に装備した構成を示す拡大説明図である。 本発明の第２、第３の実施の形態に係る歯車装置の変形例の構成を示す縦断面図である。 図１６の歯車装置と組み合わせる動力伝達機構の構成を示す縦断面図である。 本発明に係る歯車装置を装備する風力エネルギー利用装置の一例の全体を示す概略図である。 本発明に係る歯車装置を装備する風力エネルギー利用装置の他の例の全体を示す概略図である。

歯車装置および該歯車装置を利用した風力エネルギー利用装置は、歯車の耐久性、信頼性を必要とする領域ならびに陸上や海岸域、或いはダム、湖沼、大陸棚等に設置して風力エネルギーや海洋エネルギーを有効に利用するものである。以下の説明では本発明の歯車装置および該歯車装置を利用した風力エネルギー利用装置を海洋上における浮体式の装置として海洋上にて使用するものとして説明する。

以下、図面に基づき本発明の好適な第１の実施の形態に係る説明をする。
図１から図８は本発明の一実施の形態を示している。
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る歯車装置および該歯車装置を利用した風力エネルギー利用装置Ａの構成を示す縦断面図であり、図２は、本発明の第１の実施の形態に係る歯車装置および該歯車装置を利用した風力エネルギー利用装置Ａにおけるブレード、ハブ、油圧伝達環、油圧圧縮機構、支持装置、ローター回転軸主要部の詳細な構成を示す縦断面図である。なお、図１８および図１９には、本実施の形態に係る歯車装置のみでなく、本発明に係る歯車装置を備える風力エネルギー利用装置の概略が例示されている。

図１に例示したように、本実施の形態における歯車装置を備える風力エネルギー利用装置は、海洋上で海面ＳＷ上の浮体１の上部において、浮体１の上面に略鉛直にタワー２が立設されている。タワー２の上部には回転台座３が設けられており、この回転台座３の上部には、タワー２の中心線２ｃを基準軸芯としてナセル４の台座５が配設されている。これにより、ナセル４は、タワー２の中心線２ｃを回転軸として自由に回転できる。

浮体１は、抵抗板おもり等を連結することにより、常に鉛直性を保つとともに、台風時等でもあまり動揺、振動しないようになっている。また、メンテナンス時等には前記回転台座３とナセル４の回転は停止し、安全のためのロック機構等も設けられている。

ナセル４には、風車９が取り付けられている。風車９は、風Ｆを受けて風力エネルギーを吸収する複数枚のブレード６がハブ８に集合してローターＲＤをなしている。ローターＲＤの中心部に設けられているローター回転軸７は、略水平に配設されている。各ブレード６は、ローター回転軸７に対して傾倒可能なようにハブ８に取り付けられている。また、ハブ８はローター回転軸７の外周に外環３１が固着されると共に、ハブ８のボス部１７ａが止めボルト３２等で外環３１に止められている。

ローター回転軸７は、ナセル４内に配設されている支持装置１０によって支持されている。ローター回転軸７の出力端は、歯車装置１１に接続されている。この歯車装置１１は、ローター回転軸７から伝達される回転動力を分配して伝達するものである。

歯車装置１１の出力軸である縦軸回転軸１２Ａ、１２Ｂは、タワー２内を略鉛直に降下する管状の回転軸１２ａに同心に挿通されて延びる回転軸１２ｂとからなる同心多重状に設けられたものである。タワー基部２ａ内には動力伝達機構１３が設けられている。この動力伝達機構１３は、浮体１の上部に設けられている。動力伝達機構１３が備える歯車の縦軸回転軸１４ａは上方に向かって延設されている。縦軸回転軸１４ａの上端側にはクラッチ等の変速機１５ａを介して発電機１６ａが接続されている。

したがって、風を受けて風車９のローターＲＤが回転すると、その回転が歯車装置１１を介して、タワー２内に略鉛直に設けられた同心多重軸状の回転軸１２ａ，１２ｂに伝動され、タワー基部２ａの動力伝達機構１３の回転軸１４ａ，１４ｂ、クラッチ等変速機１５ａ，１５ｂを介して発電機１６ａ，１６ｂに伝動される。これにより、発電機１６ａ，１６ｂが回転して発電される。

図２および図３に示したように、ブレード６は、その基端部分をハブ８の本体１７に設けたピン１８に枢支されている。ピン１８はボス１９の中心部を支持し、アーム１９ａならびにアーム１９ｂを回動可能にする。アーム１９ｂの接続端１９ｃがピン２１ａによってアーム２２の一端に回動可能に連結されている。アーム２２の他の一端は、油圧圧縮機構Ｐｏのピストンロッド２９のスライドアーム２３に設けたラグ２４にピン２１ｂによって連結されている。スライドアーム２３の軸受け３３はしっかりとした構造でハブ８のボス部１７ａと、ローター回転軸７の端部、ケーシング２６のフランジ部２６ａを一体的に包み込み止めボルト３４で止められている。

また、ローター回転軸７内に圧縮機構Ｐｏのケーシング２６内にシリンダー２７がサポート等で固着され、該シリンダー２７はハブ８の本体１７のボス１７ａに前記ケーシング２６のフランジ部２６ａを介して固定されている。また、シリンダー２７内のピストン２８はピストンロッド２９を介してスライドアーム２３にナット３０で締め付けられている。なわち、ブレード６はアーム１９ａ、ボス１９、アーム１９ｂ、アーム２２、スライドアーム２３を介して油圧圧縮機構Ｐｏのピストン２８に接続されている。ピストン２８の移動により、略水平に設けたローター回転軸７に対するブレード６を「６’」或いは「６”」で示した位置まで傾倒することが可能である。

一方ブレーキ環３５の内周はハブ８本体のボス１７ａの外周にはめられ、止めボルト３２等で固着され、ブレーキ環３５の外周には油圧ブレーキ装置３６がサポート等を介してナセル４側に設けられている。この油圧ブレーキ装置３６には、メイン油圧配管１８１から油圧のかかった油が供給される。メイン油圧配管１８１から分かれた配管１８３には弁１８２が設けられている。配管１８３の先端にはフレキシブルホース１８４の基端が接続されており、フレキシブルホース１８４の先端は、油圧ブレーキ装置３６に接続されている。ここで弁１８２を開くと油圧が配管１８３、フレキシブルホース１８４を介して油圧ブレーキ装置３６に油圧がかかって、油圧ブレーキ装置３６が作動する。これにより、風車の回転を停止させることができる。

ローター回転軸７には油圧伝達環３７が配設されている。該油圧伝達環３７の本体３８にはローター回転軸７が挿通し、油圧伝達環３７の本体３８のボス部３８ａがローター回転軸７と止めボルト３９等で固定されている。これによって油圧伝達環３７の本体３８は、ローター回転軸７と一体的に回転するものとする。

また、油圧伝達環３７の本体３８の外輪には作動油溝４０が配設されており、その溝に油圧作動油が流れるようになっている。また、本体３８の外輪の外側にはオイルシール４５が配設されている。これらにより、作動油溝４０がシールされる。
なお、油圧伝達環３７の本体３８には作動油溝４０が細孔４１の一端と接続し、細孔４１の他の一端は本体３８の側面につながり、フレキシブルホース４２の一端が接続されている。
また油圧伝達環３７には外部ケーシング４３が設けられ、該外部ケーシング４３はサポート４４等を介してナセル４側の固定物に止められている。

ここで、メイン油圧配管１８１から分岐して弁１８５と逆止弁１８７とが配設された配管１８６が、外部ケーシング４３を介して作動油溝４０に接続されている。
また、外部ケーシング４３の内部にはオイルシール４５が設けられ、該オイルシール４５の内面と、ローター回転軸７に設けられた油圧伝達環３７の本体３８の外環は、ローター回転軸７の回転運動により摺動回転作用が生じるものとする。

また、ローター回転軸７の途中には穴４６が設けられると共に、前記フレキシブルホース４２の他の一端に制限オリフィス４７、逆止弁４８が設けられ、前記穴４６に通される。ローター回転軸７の内部で配管４９に接続されると共に、配管４９は前記シリンダー２７に設けた細孔５０に接続されている。

配管４９には安全弁５１、アキュムレーター５２が接続されている。前記シリンダー２７には細孔２７ａ、細孔２７ｂが設けられ、配管５３ａ、５３ｂ、弁５４ａ、５４ｂがそれぞれ接続されている。また、前記安全弁５１の吐出配管５５の吐出口は前記歯車装置１１の上部歯車ボックス７１に戻される。また、前記配管５３ａ、５３ｂの吐出口ならびに油圧回路の使用済み油は前記配管５５に接続される。

次に油圧伝達環３７の操作、作用を以下に説明する。メイン油圧配管１８１に送られてきた加圧されている油は、弁１８５を開くと作動油溝４０が加圧され、細孔４１を介してフレキシブルホース４２、制限オリフィス４７、逆止弁４８、配管４９を介してシリンダー２７の一端側に供給される。これにより、ピストン２８は、ハブ８の方向へ移動するので、ピストンロッド２９ならびにアーム２２はアーム１９ｂ、ボス１９、アーム１９ａを回転させる。すなわち、図１に示したようにブレード６は、ローター回転軸７に対して角度がβ“，β‘からβと角度が大きくなり、起立する方向に姿勢を変える。

ここでブレード６が角度βに有る状態で強風が吹くと、ブレード６は風圧に押されて角度β’や角度β”となる風下方向へ倒れようとする。すると、アーム１９ａ、ボス１９、アーム１９ｂを回転させ、アーム２２を介してピストンロッド２９、ピストン２８を押して、シリンダー２７内の油は配管４９、フレキシブルホース４２を介してを作動油溝４０に押し返そうとする。

このとき配管４９には逆止弁４８が設けられており、ピストン２８により圧縮されたシリンダー２７および配管４９の内部は異常に加圧される。この加圧状態でブレード６は、ブレードの許容強度限界まで傾倒が抑えられる。ブレード６の許容強度限界に達すると安全弁５１が開いてブレード６は傾倒し、ブレード６および装置のその他の部分が破壊されることを防止する。

ここで風がおさまり、傾倒したブレード６は急激に起立しようとしても、制限オリフィス４７の作用により、油の流量が制限されているため、急激には動けずブレード６は衝撃緩和され破壊防止できる。また、シリンダー２７内での油の不純物の蓄積や泡発生防止のため、時々弁５４ａ、弁５４ｂを開きシリンダー２７内の油を交換することにより、効率よい運転ができる。

次に略水平に設けたローター回転軸７の途中に支持装置１０が設けられている。支持装置１０は、ナセル４のフレーム５の上に設けられた支柱５７およびジャッキ装置５８等を備えている。支柱５７の上部には、ピン５９によって支柱５７側に枢支された軸受６１が設けられている。この軸受６１によってハブ８近くのローター回転軸７が支持されている。

図３は、図２におけるＺ‐Ｚ矢視図である。図３に示すように風力利用エネルギー装置Ａの風車９は、３枚のブレード６を有するものとして例示してある。この風車９が風を受けたときの回転方向を図示したα方向であるとすると、全円周３６０度を３等分に区切り１２０度ずつブレード６を振り分けることになる。この３等分線上にブレード６のアーム１９が設けられている。

ほぼ円形のハブ８の本体１７から延びる２枚一対のリブ２０の間には、アーム１９が差し込まれている。アーム１９は、ピン１８によって枢動可能にリブ２０に取り付けられている。また、ハブ８の本体１７とリブ２０とは、鋳物、或いは溶接、鍛造、熔融成型品、またはＦＲＰ、プラスチックなどでしっかりと一体的に形成されており、軽量かつ強固な構造になっている。

図４は、図１の本発明の第１の実施の形態に係る歯車装置を風力エネルギー利用装置Ａに装備した状態における歯車装置１１の構成を示す拡大図である。
図４に示すように、分配機構Ｄならびに歯車装置１１の上部歯車ボックス７１の側面の略中央部に回転軸挿通孔７２が穿設されている。この回転軸挿通孔７２には、略水平に設けたローター回転軸７が挿通されている。一方、歯車装置１１の上部歯車ボックス７１内にはかさ歯車である一次かさ歯車７３と、この一次かさ歯車７３に噛み合う下方第１の二次かさ歯車７８ａと、該下方第１の二次かさ歯車７８ａの直上で、すなわち、一次かさ歯車７３の直径上で二次かさ歯車７８ａとは反対側で一次かさ歯車７３に噛み合う上方第２の二次かさ歯車７８ｂが設けられている。これら一次かさ歯車７３、下方第１の二次かさ歯車７８ａおよび上方第２の二次かさ歯車７８ｂは、何れもかさ歯車である。

前記した略水平のローター回転軸７の軸中心と、一次かさ歯車７３の回転軸７４ａおよび該回転軸７４ａの回転軸心７４ｂとは、やや角度変化した軸心交差で接続されている。ローター回転軸７と一次かさ歯車７３の回転軸７４ａとは自在継手７７によって連結されている。自在継手７７の一方は一次かさ歯車７３の回転軸７４ａの内部に枢着されている。自在継手７７の他方には、ローター回転軸７がスプライン溝７ａを介して嵌入されている。やや角度変化した軸心交差の入力軸すなわちローター回転軸７の回転力が自在継手７７を介して一次かさ歯車７３に伝えられる。

一次かさ歯車７３と下方第１の二次かさ歯車７８ａとは交差軸構成の組み合わせにより、一次かさ歯車７３に下方から下方第１の二次かさ歯車７８ａが噛み合っている。下方第１の二次かさ歯車７８ａの回転軸１２ａ’は、管状のものであり、下方に向かって略鉛直に延びている。下方第１の二次かさ歯車７８ａの下面は、スラスト軸受７９に支持されている。また、下方第１の二次かさ歯車７８ａの上面側にはラジアル軸受８０等が設けられ、その内輪に回転軸１２ａ’が挿通されている。

一方、一次かさ歯車７３と上方第２の二次かさ歯車７８ｂとは交差軸構成の組み合わせにより、一次かさ歯車７３に上方から上方第２の二次かさ歯車７８ｂが噛み合っている。上方第２の二次かさ歯車７８ｂの回転軸１２ｂ’は、管状のものであり、下方に向かって略鉛直に延びている。この回転軸１２ｂ’の外径は、下方第１の二次かさ歯車７８ａの回転軸１２ａ’の内径よりも小さい。この上方第２の二次かさ歯車７８ｂの回転軸１２ｂ’は、下方第１の二次かさ歯車７８ａの回転軸１２ａ’の内部に同心に挿通されている。

上方第２の二次かさ歯車７８ｂの上面は、スラスト軸受８３が接している。また、上方第２の二次かさ歯車７８ｂの下面側にはラジアル軸受８２が配設されている。

上方第２の二次かさ歯車７８ｂの回転軸１２ｂ’の内部には配管８４が通されている。この配管８４は上部歯車ボックス７１の天井付近でソケット８５に接続されており、同じくソケット８５に接続された配管８６、および該配管８６に接続されたフレキシブルホース８７等を介して上部歯車ボックス７１の外部に通じている。この配管８４，８６には、後記する下部歯車ボックス１１５からポンプ等を介して油圧が伝達されてくる。ソケット８５はナセルの回転に合わせて回転するため、ソケット８５と配管８４は自由に回転摺動できる機構になっており、油漏れ等の心配はない。

上記の下方第１の二次かさ歯車７８ａならびに上方第２の二次かさ歯車７８ｂは、大きさおよび形状が同一のものである。一次かさ歯車７３が回転すると、二次歯車の下方第１の二次かさ歯車７８ａと上方第２の二次かさ歯車７８ｂとは互いに逆方向に回転する。したがって、同心多重軸に構成されている回転軸１２ａ’と回転軸１２ｂ’との回転方向は逆になる。

また、上部歯車ボックス７１の下部には油８８が注入されており、一般の歯車装置と同様に歯車の回転でボックス内では常に油８８がかき回されて、全ての回転物に給油される。なお、歯車装置１１の上部歯車ボックス７１にローター回転軸７を通すために、穿設された回転軸挿通孔７２の周縁からローター回転軸７までの空間を密閉するように、上部歯車ボックス７１の外側にはジャバラカバー８９等が設けられている。これにより、上部歯車ボックス７１内の油が外部に漏れないようになっている。

また、上部歯車ボックス７１の上部壁を貫通した配管８６は、上部歯車ボックス７１の外部で配管９０が分岐されている。この配管９０には弁９１およびオイルモーター９２が配設されている。このオイルモーター９２には、補助発電機９３が設けられており、計装用電源等として補助発電ができる。オイルモーター９２は、配管９０の油圧で回転する。オイルモーター９２の回転に使用された油は、配管９０を通り上部歯車ボックス７１に戻されると共に残油圧力で回転軸１２ａ’、１２ｂ’等の軸受部に給油される。

また、配管８６に送られてきた油は、上部歯車ボックス７１の外部に配設した別のオイルモーター９４を廻してポンプ９７を作動させる。上部歯車ボックス７１の低層部に溜まった油８８は、ポンプ９７によってサクションストレーナー９５および配管９６を通してフィルター９８へと送られる。さらに、フィルター９８によって濾過された油は、メイン配管１８１を介して図１におけるナセル４内に設けたクレーン１００、油圧ブレーキ装置３６、油圧伝達環３７、油圧ジャッキ装置５８等に送られる。なお、油圧回路の使用済油は、不図示の油回収配管等を用いて上部歯車ボックス７１内に戻される。

図５は図１の本発明の第１の実施の形態に係る歯車装置および該歯車装置を装備した風力エネルギー利用装置Ａのタワー基部２ａに設けた動力伝達機構１３の構成部分の縦断面を示す断面図である。

図５に示すように浮体１の上部のタワー２の基部２ａには、下部歯車ボックス１１５が設けられている。下部歯車ボックス１１５の内部には、動力伝達機構１３が設けられている。タワー２の中心線２ｃは、ナセル４内に設けた歯車装置１１からの同心の回転軸１２ａおよび回転軸１２ｂの中心線と一致している。回転軸１２ａおよび回転軸１２ｂは、動力伝達機構１３の下部歯車ボックス１１５内まで延びている。動力伝達機構１３の内部には、歯車１１１ａと歯車１１２ａとが設けられている。歯車１１１ａは、回転軸１２ａに固定されており、回転軸１２ａを回転中心にして回転することができる。この歯車１１１ａには、歯車１１２ａが噛み合っている。歯車１１２ａの回転軸１４ａは、上方に向かって延びて下部歯車ボックス１１５の上面を貫通している。回転軸１４ａには、クラッチ等変速機１５ａを介して発電機１６ａが接続されている。

したがって回転軸１２ａの回転は、歯車１１１ａを回転させ、歯車１１１ａが歯車１１２ａを回転させ、歯車１１２ａの回転軸１４ａが回転し、回転軸１４ａの回転がクラッチの変速機１５ａを介して発電機１６ａに伝えられて発電機１６ａが発電する。また、歯車１１１ａの下方にはスラスト軸受１１３ａ、歯車１１２ａの下方にはスラスト軸受１１４ａが設けられ、特に図示はしないが両軸にラジアル軸受等も適宜設けられている。

これら歯車１１１ａおよび歯車１１２ａの下方には、これらと同様に歯車１１１ｂおよび歯車１１２ｂが配設されている。歯車１１１ｂは、回転軸１２ａ内を延びている回転軸１２ｂに固定されている。回転軸１２ａの下端は、歯車１１１ｂまでは至っていない。

歯車１１１ｂに噛み合っている歯車１１２ｂの回転軸１４ｂは、上方に向かって延びて下部歯車ボックス１１５の上面を貫通している。回転軸１４ｂには、クラッチ等変速機１５ｂ、発電機１６ｂが接続されている。したがって、回転軸１２ｂの回転は発電機１６ｂに伝わり、発電機１６ｂによって発電することができる。

また、歯車１１１ｂの下方には、スラスト軸受１１３ｂが配設されており、歯車１１２ｂの下方にはスラスト軸受１１４ｂが配設されている。回転軸１２ｂおよび回転軸１４ｂの双方のラジアル軸受は、図示省略したが適宜設けられている。下部歯車ボックス１１５内には油１１６が注入されており、一般の歯車装置と同様に歯車や軸受等にも給油は十分に行われる。

下部歯車ボックス１１５内のタンク底部に配設されたサクションストレーナー１１７からは、配管１１８が上方に向かって延設されている。配管１１８は、下部歯車ボックス１１５の上面を貫通して下部歯車ボックス１１５の外部に設けられたポンプ１１９の流入側に接続されている。

ポンプの流出側には配管８４が接続されている。この配管８４には、フィルター１２０等が設けられている。ポンプ１１９を作動させると、下部歯車ボックス１１５内の油１１６がサクションストレーナー１１７から吸い込まれ、配管１１８を通ってポンプ１１９に至る。ポンプ１１９は、油を加圧して配管８４に送り出す。フィルター１２０で濾過された油は、下部歯車ボックス１１５内に入る配管８４を通って回転軸１２ｂの内部を上昇する。配管８４は、ナセル４内に設けた歯車装置１１に接続されているので、ナセル４内の給油配管となっている。

図６は、図５におけるＸ‐Ｘ矢視平面図である。
図６と図５に示すように回転軸１２ａから送られてくる回転動力は、歯車１１１ａから歯車１１２ａに伝えられ、回転軸１４ａ、クラッチ等変速機１５ａを介して発電機１６ａに伝達され、発電機１６ａを回転させて発電することは上記した通りである。このとき本平面図では発電機１６ａは４基設けているが設計条件、運転条件によっては設置基数は自由である。ただ回転軸１２ａの変動する回転動力を複数個に分割し、発電機の運転基数を制御した方が便利で効率が良い場合がある。

次に回転軸１２ａの内側に延びる回転軸１２ｂによって伝達される回転動力についても、上記した説明と同様である。ただし運転条件にもよるが符号ａを付した系統および符号ｂを付した系統の負荷を、ほぼ同じ程度にすることによってナセル内に設けた歯車装置１１の歯車に無理が掛からない。特に風力など自然エネルギーは変動幅が大きいため、クラッチ等変速機１５ａ、１５ｂを活用して制御することにより発電装置の効率上昇と耐久性の上昇を図ることができる。

図７は、図１、図４、図５、図６に示した同心多重軸となる回転軸１２ａおよび回転軸１２ｂの構成を示す縦断面図である。
図７に示すようにタワー２内の中心線２ｃは略鉛直になっている。中心線２ｃと同心をなす同心多重軸１２において、最大外径の回転軸１２ａの内部に回転軸１２ｂが通され、更にその内部に配管８４が通されている。風力エネルギー利用装置Ａのタワー２は、一般的に相当の高さが考えられるが、全長の長い同心多重軸１２をそれぞれ１本の管体とする場合、その製造が必ずしも容易ではないこと、施工上、工作上、組立上、しばしば分割製作が必要なことが考えられる。以下にその説明をする。

先ず同心多重軸１２の最大外径の回転軸１２ａの上端部は、メス接続管１２１ａおよびオス接続管１２３ａを介して、下方二次かさ歯車７８ａに固定された歯車回転軸１２ａ’に連結されている。メス接続管１２１ａの上部の内周面にはスプライン溝１２２ａが設けられている。歯車回転軸１２ａ’の下端に設けられたオス接続管１２３ａの外周にもスプライン溝１２３ａ’が設けられている。メス接続管１２１ａ内に挿入されているオス接続管１２３ａはスプライン溝１２２ａ，１２３ａ’を介してメス接続管１２１ａに連結されている。

オス接続管１２３ａの上部には、周縁外径を拡径したリング状のストッパー１２４ａが形成されている。このストッパー１２４ａがメス接続管１２１ａの上端部に当たることによって歯車回転軸１２ａ’はそれ以上は下落しない構成になっている。オス接続管１２３ａの上端部内には歯車回転軸１２ａ’の下端部が挿入されている。これらオス接続管１２３ａと歯車回転軸１２ａ’は、接着剤、或いは溶接、溶融、圧着、皿ビスネジ止め、または回転軸製造時に埋め込み等で堅固に固定されている。

回転軸１２ａの内部に設けられている回転軸１２ｂの上端部にはメス接続管１２１ｂが連結されている。また、メス接続管１２１ｂの内周部にはスプライン溝１２２ｂが設けられている。一方歯車回転軸１２ｂ’の下端に固設されるオス接続管１２３ｂの外周には、スプライン溝１２３ｂ’が刻設されており、メス接続管１２１ｂ内にオス接続管１２３ｂはスプライン溝１２２ｂ、１２３ｂ’を介して連結されている。オス接続管１２３ｂの上部にはリング状のストッパー１２４ｂが設けられ、メス接続管１２１ｂの上端部にオス接続管１２３ｂのストッパー１２４ｂが当たることで歯車回転軸１２ｂ’は下落することがない。

図示省略したが、回転軸１２ｂとメス接続管１２１ｂ、オス接続管１２３ｂと歯車回転軸１２ｂ’とは、接着剤による接着或いは溶接、溶融、圧着、皿ビスネジ止め、または回転軸製造時に埋め込み等で堅固に固定してもよい。これにより、それらは分離、剥離、破壊、空回り等することがない。

図８は、図７におけるＷ‐Ｗ矢視図である。
図８に示すようにタワー２の中心線２ｃの外部には、油を流す配管８４が設けられている。この配管８４の外部には隙間１２６を設けて歯車回転軸１２ｂ’が配設されている。この歯車回転軸１２ｂ’の外部に配設されているオス接続管１２３ｂは、スプライン溝１２２ｂを介してメス接続管１２１ｂに差し込まれている。

また、メス接続管１２１ｂの外周と、そのメス接続管１２１ｂの外側に配設されている歯車回転軸１２ａ’の内側との間には、隙間１２５が設けられている。これにより、歯車回転軸１２ａ’と歯車回転軸１２ｂ’とは互いに干渉することなくスムーズに回転できる。

図９は、本発明の第１の実施の形態に係る歯車装置および該歯車装置を装備した、異なる風力エネルギー利用装置Ｂの縦断面図である。
図９に示すように、第１の実施の形態を示す風力エネルギー利用装置Ａと、本実施の形態にかかる風力エネルギー利用装置Ｂとでは、第１の実施の形態を示す風力エネルギー利用装置Ａではブレード６の角度を変えるために油圧圧縮機構Ｐｏを設けたが、本実施の形態においては、油圧圧縮機構Ｐｏに代えてスプリング圧縮機構Ｐｓを設けてある点が相違する。

図１の第１の実施の形態に係る風力エネルギー利用装置Ａは事業化段階では、比較的大規模化を目的とした装置であるため、装置の構成は油圧回路などを多く用いて複雑になっている。本図の第２の実施の形態に係る風力エネルギー利用装置Ｂでは装置の構成を簡略化し、事業化規模では比較的小規模のものを目的とする。

また、タワー基部２ａに設ける動力伝達機構１３から動力伝達される回転軸１４ｂ、クラッチ等変速機１５ｂにおいて、第１の実施の形態に係る風力エネルギー利用装置Ａでは、発電機を作動させるものであったが、図９の風力エネルギー利用装置Ｂではポンプ１３３を動かすことにより、海洋上の海水がサクションストレーナー１３４から、取水配管１３５を経て送水配管１３６によって送水目的地まで送られる。

図１０は、本発明の第１の実施の形態に係る歯車装置を装備した、さらに異なる風力エネルギー利用装置Ｃを示す縦断面図である。
図１０に示した風力エネルギー利用装置Ｃと第１の実施の形態に係る風力エネルギー利用装置Ａとは、風力エネルギー利用装置Ａは、強風圧を受けた場合に、ブレード６が風下側に傾倒するものであるのに対して、風力エネルギー利用装置Ｃは、強風圧を受けてもブレード６が傾倒しないで、可変ピッチ機構によりブレードが回転する点が相違する。この風力エネルギー利用装置Ｃは、所謂ごく一般的とされている風力発電装置である。すなわち、本実施の形態に係る歯車装置１１は、風力による動力の伝達装置として従来のごく一般的な風力発電装置に装備することができる。

図１１は、本発明の第２の実施の形態に係る歯車装置１４１Ａの構成を示す縦断面図である。図１２は、図１１におけるＶ−Ｖ矢視図である。
図１１および図１２に示すように分配機構Ｄならびに、歯車装置１４１Ａの上部歯車ボックス１４２の側面の略中央部に回転軸挿通孔１４３が穿設されている。この回転軸挿通孔１４３には、略水平に設けたローター回転軸７が挿通されている。上部歯車ボックス１４２内には内歯歯車の一次歯車１４４が設けられており、ローター回転軸７に面する側に設けられた回転軸１４５がローター回転軸７に連結されている。また、回転軸１４５と反対側には、上部歯車ボックス１４２の中心部に向かう方向に延びる回転軸１４７が回転軸１４５と同心に設けられている。

略水平のローター回転軸７の軸芯と一次歯車の回転軸１４５の軸芯とは、やや角度を持って交差するように連結されている。その連結には自在継手１４９が設けられ、その一方が一次歯車１４４の回転軸心部分に固着されている。自在継手１４９の他の一方は、ローター回転軸７に刻設したスプライン溝７ａに嵌るメス溝が刻設されている。このメス溝にローター回転軸７のスプライン溝７ａが嵌められて、自在継手１４９とローター回転軸７とが連結されている。これにより、ローター回転軸７の回転が自在継手１４９を介して一次歯車１４４の回転軸１４５に伝えられる。

一次歯車１４４の内側下部には第１の二次歯車である下部第１の二次歯車１５０ａが噛み合っている。下部第１の二次歯車１５０ａの回転軸１５１ａと一次歯車１４４の回転軸１４５とは平行になっている。

また、下部第１の二次歯車１５０ａから延びる回転軸１５１ａの先端には、かさ歯車である第１の三次かさ歯車１５４ａが固定されている。すなわち、第１の二次歯車の回転軸１５１ａは、第１の三次かさ歯車１５４ａの回転軸を兼ねている。回転軸１５１ａはスラスト軸受１５３ａに通されている。このスラスト軸受１５３ａは、上部歯車ボックス１４２の内部に固定されている。

第１の三次かさ歯車１５４ａには、かさ歯車である下方第１の四次かさ歯車１５５ａおよび上方第２の四次かさ歯車１５５ｂが噛み合っている。すなわち、下方第１の四次かさ歯車１５５ａおよび上方第２の四次かさ歯車１５５ｂは、互いに第１の三次かさ歯車１５４ａの直径上の反対側で第１の三次かさ歯車１５４ａに噛み合っている。第１の三次かさ歯車１５４ａと下方第１の四次かさ歯車１５５ａとは交差軸構成の組み合わせにより、第１の三次かさ歯車１５４ａに下方から下方第１の四次かさ歯車１５５ａが噛み合っている。下方第１の四次かさ歯車１５５ａの回転軸１５８ａ’は、管状のものであり、下方に向かって略鉛直に延びている。下方第１の四次かさ歯車１５５ａの下面は、スラスト軸受１５６ａに支持されている。このスラスト軸受１５６ａは、上部歯車ボックス１４２の内部に固定されている。また、第１の四次かさ歯車１５５ａの上面側には、ラジアル軸受１５７ａ等が設けられ、その内輪に回転軸１５８ａ’が挿通されている。

また、第１の三次かさ歯車１５４ａと、第２の四次かさ歯車１５５ｂとは、交差軸構成のかさ歯車の組み合わせにより、第１の三次かさ歯車１５４ａに上方から上方第２の四次かさ歯車１５５ｂが噛み合っている。上方第２の四次かさ歯車１５５ｂの回転軸１５８ｂ’は、管状のものであり、下方に向かって略鉛直に延びている。この回転軸１５８ｂ’の外径は、下方第１の四次かさ歯車１５５ａの回転軸１５８ａ’の内径よりも小さい。この上方第２の四次かさ歯車１５５ｂの回転軸１５８ｂ’は、下方第１の四次かさ歯車１５５ａの回転軸１５８ａ’の内部に同心に挿通されている。

一次歯車１４４の内側上部には、第２の二次歯車である上部第２の二次歯車１５０ｂが噛み合っている。すなわち、上部第２の二次歯車１５０ｂは、一次歯車１４４の直径上において第１の二次歯車１５０ａとは反対側で一次歯車１４４に噛み合っている。上部第２の二次歯車１５０ｂの回転軸１５１ｂと一次歯車１４４の回転軸１４５とは平行になっている。回転軸１５１ｂは、かさ歯車である第２の三次かさ歯車１５４ｂの回転軸を兼ねている。この第２の三次かさ歯車１５４ｂには、下方からかさ歯車である下方第３の四次かさ歯車１５５ｃが噛み合っており、その回転軸１５８ｃ’が下方に延びている。この回転軸１５８ｃ’は、管状に形成されており、その外径は、上記の回転軸１５８ｂ’の内径よりも小さい。回転軸１５８ｃ’は、上記の回転軸１５８ａ’、１５８ｂ’と同軸に回転軸１５８ｂ’に挿通されている。

また、第２の三次かさ歯車１５４ｂには、上方からかさ歯車である上方第４の四次かさ歯車１５５ｄが噛み合っており、その回転軸１５８ｄ’が下方に延びている。すなわち、第４の四次かさ歯車１５５ｄは、第２の三次かさ歯車１５４ｂの直径上で第３の四次かさ歯車１５５ｃとは反対側で第２の三次かさ歯車１５４ｂに噛み合っている。この回転軸１５８ｄ’は、管状に形成されており、その外径は、上記の回転軸１５８ｃ’の内径よりも小さい。回転軸１５８ｄ’は、上記の回転軸１５８ａ’、１５８ｂ’、１５８ｃ’と同軸に回転軸１５８ｃ’に挿通されている。したがって、最大外形管の回転軸１５８ａ’の中に１５８ｂ’、更に１５８ｃ’、更に１５８ｄ’が同心多重軸１５８を形成している。

図１３は、本発明の第３の実施の形態に係る歯車装置の構成を図１２と同様に示す説明図である。第２の実施の形態に係る歯車装置１４１Ａにおいては、一次歯車１４４に対して、下部第１の二次歯車１５０ａと上部第２の二次歯車１５０ｂの第１と第２の２個の二次歯車が噛み合っている。一方、本実施の形態に係る歯車装置１４１Ｂでは、一次歯車１４４に対し、下部第１の二次歯車１５０ａ、上部第２の二次歯車１５０ｂ、側部第１のシフト二次歯車１５０ｃ、側部第２のシフト二次歯車１５０ｄの４個の二次歯車が噛み合っている。

ここで、風力発電等における増速機のこれまでの歯車装置は、一次歯車１個に対し二次歯車１個が一般的であるが、本発明に係る歯車装置は二次歯車が２個、或いは４個になることで歯車の歯と歯の噛み合い部の集中応力が１：１から、１：１／２、１：１／４のように分散化され、歯の摩耗、折損、破壊など耐久性、信頼性に大きな改善効果が得られる。このため、前記歯車装置１４１Ａに加え、本形式の１４１Ｂは以下の構成、機能、作用を設けている。

本実施の形態に係る歯車装置１４１Ｂにおいても、第２の実施の形態に係る歯車装置１４１Ａと同様に、前記第１の二次歯車の下部第１の二次歯車１５０ａには、これと同軸にかさ歯車の第１の三次かさ歯車１５４ａが配設されている。さらにこの第１の三次かさ歯車１５４ａには、かさ歯車の下方第１の四次かさ歯車１５５ａおよび上方第２の四次かさ歯車１５５ｂが噛み合っている。また、上部第２の二次歯車１５０ｂには、これと同軸にかさ歯車の第２の三次かさ歯車１５４ｂが配設されている。さらにこの第２の三次かさ歯車１５４ｂには、かさ歯車の下方第３の四次かさ歯車１５５ｃおよび上方第４の四次かさ歯車１５５ｄが噛み合っている。したがって、これら下方第１の四次かさ歯車１５５ａの回転軸１５８ａ’、上方第２の四次かさ歯車１５５ｂの回転軸１５８ｂ’、下方第３の四次かさ歯車１５５ｃの回転軸１５８ｃ’および上方第４の四次かさ歯車１５５ｄの回転軸１５８ｄ’も、第２の実施の形態に係る歯車装置１４１Ａと同様に４本の管状の回転軸が同心多重に構成されたものとなっている。

一次歯車１４４に噛み合っている二次歯車である側部第１のシフト二次歯車１５０ｃには、これと同軸にかさ歯車の第１のシフト三次かさ歯車１５４ｃが設けられている。さらにこの第１のシフト三次かさ歯車１５４ｃには、かさ歯車の下方第１のシフト四次かさ歯車１５５ｅおよび上方第２のシフト四次かさ歯車１５５ｆが噛み合っている。すなわち、下方第１のシフト四次かさ歯車１５５ｅおよび上方第２のシフト四次かさ歯車１５５ｆは、互いに第１のシフト三次かさ歯車１５４ｃの直径上の反対側で第１のシフト三次かさ歯車１５４ｃに噛み合っている。下方第１のシフト四次かさ歯車１５５ｅの回転軸１５８ｅ’および上方第２のシフト四次かさ歯車１５５ｆの回転軸１５８ｆ’も、２本の回転軸が同心構成をなしている。下方第１のシフト四次かさ歯車１５５ｅの回転軸１５８ｅ’は管状であり、内径は上方第２のシフト四次かさ歯車１５５ｆの回転軸１５８ｆ’の外径よりも大きい。

同様に、側部の第２のシフト二次歯車１５０ｄには、これと同軸にかさ歯車の第２のシフト三次かさ歯車１５４ｄが設けられている。さらにこの第２のシフト三次かさ歯車１５４ｄには、かさ歯車の下方第３のシフト四次かさ歯車１５５ｇおよび上方第４のシフト四次かさ歯車１５５ｈが噛み合っている。すなわち、下方第３のシフト四次かさ歯車１５５ｇおよび第４のシフト四次かさ歯車１５５ｈはそれぞれ、第２のシフト三次かさ歯車１５４ｄの直径上において反対側で第２のシフト三次かさ歯車１５４ｄに噛み合っている。下方第３のシフト四次かさ歯車１５５ｇの回転軸１５８ｇ’および上方第４のシフト四次かさ歯車１５５ｈの回転軸１５８ｈ’も２本の回転軸が同心構成をなしている。下方第３のシフト四次かさ歯車１５５ｇの回転軸１５８ｇ’は管状であり、内径は上方第４のシフト四次かさ歯車１５５ｆの回転軸１５８ｆ’の外径よりも大きい。なお、同心構成をなしているシフト歯車の第四次かさ歯車の回転軸、例えば回転軸１５８ｅ’、１５８ｆ’、１５８ｇ’、１５８ｈ’等は設計次第によっては管状に限らず柱状であってもよく、軸の直径にも制限はない。

以上のように構成された歯車装置１４１Ｂの回転軸１５８ａ’、１５８ｂ’、１５８ｃ’、１５８ｄ’、１５８ｅ’、１５８ｆ’、１５８ｇ’、１５８ｈ’の回転方向は、正逆２方向に分かれている。図１３に示したように、本実施の形態ではそれら回転軸のうち、回転方向が同じもの同士を組み合わせている。すなわち、回転方向が同じである下方第１の四次かさ歯車１５５ａの回転軸１５８ａ’と、下方第１のシフト四次かさ歯車１５５ｅの回転軸１５８ｅ’それぞれには、前者にチェーンスプロケット１５９ａが固設され、後者にチェーンスプロケット１５９ｅが固設されており、これらチェーンスプロケット１５９ａ、１５９ｅにチェーン１６０ａが掛け渡されている。したがって、下方第１の四次かさ歯車１５５ａと下方第１のシフト四次かさ歯車１５５ｅとは連結され、連動する。これにより、歯車の歯に加わる集中応力を分散化させ歯車の寿命を長期化させることができる。

同様に、上方第２の四次かさ歯車１５５ｂの回転軸１５８ｂ’および上方第２のシフト四次かさ歯車１５５ｆの回転軸１５８ｆ’、下方第３の四次かさ歯車１５５ｃの回転軸１５８ｃ’および下方第３の四次かさ歯車１５５ｇの回転軸１５８ｇ’、ならびに上方第４の四次かさ歯車１５５ｄの回転軸１５８ｄ’、および上方第４のシフト四次かさ歯車１５５ｈの回転軸１５８ｈ’も、チェーンスプロケットとチェーンによって連結されている。なお、上記の回転軸同士の連結は、チェーン及びチェーンスプロケットに代えて歯車を組み合わせてもよい。また連動するチェーンスプロケット或いは歯車のどちらか一方にラチェット機能を付加してもよい。

図１４は、本発明の第２の実施の形態および第３の実施の形態に係る歯車装置と組み合わせる動力伝達機構１６１の構成を示す縦断面図である。
図１４に示すように浮体１の上部のタワー２の基部２ａに動力伝達機構１６１が設けられている。タワー２の中心線２ｃに沿って、ナセル４内に設けた歯車装置１４１Ａまたは歯車装置１４１Ｂから回転軸１５８ａ、１５８ｂ、１５８ｃ、１５８ｄが同心多重軸１５８を形成している。

動力伝達機構１６１の下部歯車ボックス１６２内の最上部には、歯車１６３ａと歯車１６４ａが配設されている。歯車１６３ａは回転軸１５８ａに固設されており、歯車１６３ａに噛み合う歯車１６４ａの回転軸１６５ａが上方に向かって延びている。この回転軸１６５ａには、クラッチ等変速機１６６ａと発電機１６７ａが接続されている。これにより、回転軸１５８ａの回転は、歯車１６３ａ、歯車１６４ａ、回転軸１６５ａ、クラッチ等変速機１６６ａ等を介して発電機１６７ａに伝えられるので、発電機１６７ａによる発電をすることができる。

以下、回転軸１５８ｂ、１５８ｃ、１５８ｄについては、回転軸１５８ａと同様であるので重複した説明はしない。また、本図中の潤滑油配管系統においても図６の説明と同じであるためその説明の繰り返しはしない。

図１５は図２における油圧圧縮機構Ｐｏと異なるスプリング圧縮機構Ｐｓを図９に示す風力エネルギー利用装置Ｂのローター回転軸７に装備した構成を示す拡大説明図である。

図２の油圧圧縮機構と本図のスプリング圧縮機構の相違点は前者は、ローター回転軸７内にケーシング２６を設けその中にシリンダー２７、ピストン２８、ピストンロッド２９、ナット３０、を設けシリンダー２７内の油をピストン２８で圧縮するものであるが後者は、ローター回転軸７内にケーシング２６を入れ、その中にスプリング１９１を設け、該スプリングの一端をケーシング２６の底板１９２に相当する部分で止め、他の一端はスプリング押え１９３で押える。スプリング押え１９３に外側ロッド１９４の一端を取り付け、他の一端は図２の説明で行なったスライドアーム２３にナット１９５で締め付ける。

ここで図２の説明で行なったブレード６の傾倒により、スライドアーム２３が支持装置１０側に移動するとスプリング１９１は圧縮される。このスプリング圧縮機構Ｐｓの圧縮によりブレード６は傾倒できる。つぎに外側ロッド１９４は管等を用いて二重軸構成の外側軸とし、その中に棒状の内側ロッド１９６を通す。該内側ロッド１９６はスプリング押え１９３、スプリング１９１、底板１９２を貫通してスプリング１９７の内部を通りスプリング押え１９８に固着する。ここで前記説明したとおり、風圧によりブレード６は傾倒すると、スライドアーム２３は支持装置１０側に押されスプリング１９１は圧縮される。

また、外側ロッド１９４内に設けた内側ロッド１９６も支持装置１０の方向に押されるため、スプリング１９７は伸びる。ここで風がおさまりブレード６はスプリング１９１の復元作用により起立するときに、スプリング１９１の反力でブレード６に衝撃的な反力が発生する。このときにスプリング１９７は圧縮されその衝撃力を緩和するものである。

図１６は、本発明の第２、第３の実施の形態に係る歯車装置１４１Ａ、１４１Ｂの変形例の構成を示す縦断面図である。
この例に示した歯車装置１７１では、同心多重に構成された回転軸が上方に向かって延びている点が、他の実施の形態におけるものとは違う点である。すなわち、発電機等の動力を必要とする機器が歯車装置よりも上方にある場合のものである。

図１７は、図１６の歯車装置１７１と組み合わせて用いる動力伝達機構１７４である。この動力伝達機構１７４は、図１４に示した動力伝達機構１６１とほとんど同じ構成であるが、歯車装置１７１からの同心多重軸１７５を形成する回転軸が、動力伝達機構１７４の下方から上に延びてきている点が異なる。この動力伝達機構１７４によって下から伝達された動力によって発電機による発電等をすることができる。

図１８は、本発明に係る歯車装置を装備する風力エネルギー利用装置の全体を示す概略図である。
本装置は海面ＳＷ上に浮体１を浮ばせ、海底ＳＧにアンカー、チェーン等で浮体装置を係留し、風力エネルギーを利用する装置の全体を示すものである。

図１９は、本発明に係る歯車装置を装備する風力エネルギー利用装置の他の例の全体を示す概略である。
本装置は海面ＳＷ上に浮体１を設け、運転時は海底ＳＧに鉄骨等で着床させた風力エネルギー利用装置の全体を示すものである。

以上のように、本発明に係る歯車装置は、１個の一次歯車に対し、２個、４個等の複数個の二次歯車を設けたので、歯車の歯一本に対する負荷荷重は半分或いは１／４等に分散できて、歯の寿命を数倍に増大させることができる。

本発明に係る歯車装置を備える風力エネルギー利用装置は、風車による低速回転、高トルクの動力を同心多重軸に構成された回転軸により効率よく、比較的簡単に、且つ安全に低所の発電機或いはポンプ等に伝えて駆動源とできるとともに、風力エネルギー利用装置の重心を低くすることで装置の転倒作用を極力抑え、安全性、安定性を高め、発電機の分割化により台風時などの大風や大波に耐え、強風によるカーブアウトの範囲を有効利用し、カットアウト操作の範囲を縮小し、メンテナンス性が向上し、稼働率を高め、高効率で安価な駆動源コストならびに安価な発電原価を得ることができる。

以上、本発明の実施の形態を図面によって説明してきたが、具体的な構成は前述した実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。

例えば、第３の実施の形態において、回転方向の同じ歯車の回転軸をチェーンスプロケットとチェーンによって連結したが、歯車装置の使用環境によっては、歯車やプーリーとベルトにしてもよい。また、側部の歯車は、側部第１のシフト二次歯車１５０ｃおよび側部第２のシフト二次歯車１５０ｄのうち何れか一方を省いて回転力を６つに分配してもよいし、さらに３つ目あるいはそれ以上の側部の歯車を設けて回転力を１０以上に分配してもよい。

本発明に係る歯車装置および該歯車装置を備える風力エネルギー利用装置は、歯車伝導装置等を用いる装置の歯車の耐久性、信頼性に改善の必要ある分野、ならびに風力エネルギーを利用する装置、或いは海流、潮流、潮汐、河川流水発電装置等海洋エネルギーを利用する分野等に広く使用できる。

Ａ…第１の実施の形態に係る歯車装置および該歯車装置を装備する風力エネルギー利用装置
Ｂ…第１の実施の形態に係る歯車装置および該歯車装置を装備する異なる風力エネルギー利用装置
Ｃ…第１の実施の形態に係る歯車装置および該歯車装置を装備するさらに異なる風力エネルギー利用装置
Ｄ…分配機構
Ｐｏ…油圧圧縮機構
Ｐｓ…スプリング圧縮機構
Ｆ…風
ＳＷ…海面（水面）
ＳＧ…海底
ＢＷ…抵抗板重り
ＢＢ…ベースブロック
ＳＫ…スカート
ＲＤ…ローターの直径
ＲＤ’ …傾倒したローターの直径
ＲＤ” …傾倒したローターの直径（最大傾倒時）
α…風車の回転方向
β、β’、β”…ブレードの傾倒方向の傾倒角度
１…浮体
２…タワー
２ｃ…中心線
３…回転台座
４…ナセル
５…台座
６…ブレード
６ａ…ブレードの差し込み部
７…ローター回転軸
７ａ…スプライン溝
８…ハブ
９…風車
１０…支持装置
１１…歯車装置
１２…同心多重軸
１２Ａ，１２Ｂ…縦軸回転軸
１２ａ、１２ｂ…回転軸
１２ａ’、１２ｂ’…歯車回転軸
１３…動力伝達機構
１４ａ、１４ｂ…回転軸
１５ａ、１５ｂ…変速機
１６ａ、１６ｂ…発電機
１７…本体
１７ａ…ボス部
１８…ピン
１９…ボス
１９ａ、９ｂ…アーム
１９ｃ…接続端
２０…リブ
２１ａ…ピン
２１ｂ…ピン
２２…アーム
２３…スライドアーム
２４…ラグ
２６…ケーシング
２６ａ…ケーシングのフランジ部
２７…シリンダー
２８…ピストン
２９…ピストンロッド
３０…ナット
３１…ローター回転軸の外環
３２…止めボルト
３３…軸受
３４…止めボルト
３５…ブレーキ環
３６…油圧ブレーキ装置
３７…油圧伝達環
３８…本体
３９…止めボルト
４０…作動油溝
４１…細孔
４２…フレキシブルホース
４３…外部ケーシング
４４…サポート
４５…オイルシール
４６…穴
４７…制限オリフィス
４８…逆止弁
４９…配管
５０…細孔
５１…安全弁
５２…アキュムレーター
５３ａ、５３ｂ…配管
５４ａ、５４ｂ…弁
５５…配管
５７…支柱
５８…ジャッキ装置
５９…ピン
６０…ストッパー
６１…軸受け
６２…軸受け
６３…外環
６４…ピン
６５…サドル
６６…長穴
６７…配管
７１…上部歯車ボックス
７２…回転軸挿通孔
７３…一次かさ歯車
７４ａ…回転軸
７４ｂ…回転軸芯
７５…軸受け
７６…軸受け
７７…自在継手
７８ａ、７８ｂ…二次かさ歯車
７９…軸受け
８０…軸受け
８１…給油孔
８２…軸受け
８３…軸受け
８４…配管
８５…ソケット
８６…配管
８７…フレキシブルホース
８８…油
８９…カバー
９０…配管
９１…弁
９２…オイルモーター
９３…発電機
９４…オイルモーター
９５…サクションストレーナー
９６…配管
９７…ポンプ
９８…フィルター
９９…カバー
１００…クレーン
１０１…カバー
１０２、１０３…オイルシール
１１１ａ、１１１ｂ…歯車
１１２ａ、１１２ｂ…歯車
１１３ａ、１１３ｂ…軸受け
１１４ａ、１１４ｂ…軸受け
１１５…下部歯車ボックス
１１６…油
１１７…サクションストレーナー
１１８…配管
１１９…ポンプ
１２０…フィルター
１２１ａ、１２１ｂ…メス接続管
１２２ａ、１２２ｂ…スプライン溝
１２３ａ、１２３ｂ…オス接続管
１２３ａ’、１２３ｂ’…スプライン溝
１２４ａ、１２４ｂ…ストッパー
１２５、１２６…隙間
１２７Ａ、１２７Ｂ…スプライン溝継手
１３３…ポンプ
１３４…サクションストレーナー
１３５…配管
１３６…配管
１４０…油
１４１Ａ、１４１Ｂ…歯車装置
１４２、１４２ａ…上部歯車ボックス
１４３…回転軸挿通孔
１４４…一次歯車
１４５…回転軸
１４６…軸受け
１４７…回転軸
１４８…軸受け
１４９…自在継手
１５０ａ、１５０ｂ、１５０ｃ、１５０ｄ…二次歯車
１５１ａ、１５１ｂ、１５１ｃ、１５１ｄ…回転軸
１５２ａ、１５２ｂ、１５２ｃ、１５２ｄ…軸受け
１５３ａ、１５３ｂ、１５３ｃ、１５３ｄ…軸受け
１５４ａ、１５４ｂ、１５４ｃ、１５４ｄ…三次かさ歯車
１５５ａ、１５５ｂ、１５５ｃ、１５５ｄ、１５５ｅ、１５５ｆ、１５５ｇ、１５５ｈ…四次かさ歯車
１５６ａ、１５６ｂ、１５６ｃ、１５６ｄ、１５６ｅ、１５６ｆ、１５６ｇ、１５６ｈ…軸受け
１５７ａ、１５７ｂ、１５７ｃ、１５７ｄ、１５７ｅ、１５７ｆ、１５７ｇ、１５７ｈ…軸受け
１５８…同心多重軸
１５８Ａ、１５８Ｂ、１５８Ｃ、１５８Ｄ…縦軸回転軸
１５８ａ、１５８ｂ、１５８ｃ、１５８ｄ、１５８ｅ、１５８ｆ、１５８ｇ、１５８ｈ…回転軸
１５８ａ’、１５８ｂ’、１５８ｃ’、１５８ｄ’、１５８ｅ’、１５８ｆ’、１５８ｇ’、１５８ｈ’…歯車回転軸
１５９ａ、１５９ｂ、１５９ｃ、１５９ｄ、１５９ｅ、１５９ｆ、１５９ｇ、１５９ｈ…チェーンスプロケット
１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄ…チェーン
１６１…動力伝達機構
１６２…下部歯車ボックス
１６３ａ、１６３ｂ、１６３ｃ、１６３ｄ…歯車
１６４ａ、１６４ｂ、１６４ｃ、１６４ｄ…歯車
１６５ａ、１６５ｂ、１６５ｃ、１６５ｄ…回転軸
１６６ａ、１６６ｂ、１６６ｃ、１６６ｄ…変速機
１６７ａ、１６７ｂ、１６７ｃ、１６７ｄ…発電機
１６８ａ、１６８ｂ、１６８ｃ、１６８ｄ…軸受け
１６９ａ、１６９ｂ、１６９ｃ、１６９ｄ…軸受け
１７０…油
１７１…歯車装置
１７２ａ、１７２ｂ、１７２ｃ、１７２ｄ…四次かさ歯車
１７４…動力伝達機構
１７５…同心多重軸
１７５Ａ、１７５Ｂ、１７５Ｃ、１７５Ｄ…縦軸回転軸
１７５ａ、１７５ｂ、１７５ｃ、１７５ｄ…回転軸
１７５ａ’、１７５ｂ’、１７５ｃ’、１７５ｄ’…歯車回転軸
１７６…上部歯車ボックス
１８１…メイン配管
１８２…弁
１８３…配管
１８４…フレキシブルホース
１８５…弁
１８６…配管
１８７…逆止弁
１８８…フレキシブルホース
１９１…スプリング
１９２…底板
１９３…スプリング押え
１９４…外側ロッド
１９５…ナット
１９６…内側ロッド
１９７…スプリング
１９８…スプリング押え

Claims (6)

1. 動力源側から受けた回転動力を該回転動力によって駆動される駆動機器に伝達するための歯車装置において、
   前記動力源側から受けた回転動力を歯車によって少なくとも２つの回転力に分配する分配機構を備え、
   前記分配機構によって分配された各回転力を伝達する各回転軸は、径の異なる管状に形成されたものであり、前記各回転軸を同心多重に挿通したことを特徴とする歯車装置。
2. 前記分配機構は、前記動力源側からの回転動力によって回転するかさ歯車である一次かさ歯車と、該一次かさ歯車に噛み合う第１の二次かさ歯車と、前記一次かさ歯車の直径上で前記第１の二次かさ歯車とは反対側で前記一次かさ歯車に噛み合う第２の二次かさ歯車とを有し、
   前記第１の二次かさ歯車の回転軸および前記第２の二次歯車の回転軸のいずれか一方を他方の内側に挿通したことを特徴とする請求項１に記載の歯車装置。
3. 前記分配機構は、
   前記動力源側からの回転動力によって回転する一次歯車と、
   前記一次歯車の回転軸と平行に延びる回転軸を有し、前記一次歯車に噛み合う第１の二次歯車と、該第１の二次歯車と同軸のかさ歯車である第１の三次かさ歯車と、該第１の三次かさ歯車に噛み合うかさ歯車である第１の四次かさ歯車と、前記第１の三次かさ歯車の直径上で前記第１の四次かさ歯車とは反対側で前記第１の三次かさ歯車に噛み合うかさ歯車である第２の四次かさ歯車と、
   前記一次歯車の回転軸と平行に延びる回転軸を有し、前記一次歯車の直径上において前記第１の二次歯車とは反対側で前記一次歯車に噛み合う第２の二次歯車と、該第２の二次歯車と同軸のかさ歯車である第２の三次かさ歯車と、該第２の三次かさ歯車に噛み合うかさ歯車である第３の四次かさ歯車と、前記第２の三次かさ歯車の直径上で前記第３の四次かさ歯車とは反対側で前記第２の三次かさ歯車に噛み合うかさ歯車である第４の四次かさ歯車と、を有し、
   前記第１から第４の四次かさ歯車の各回転軸を最も径の大きいものから順に径の小さいものに同心多重に挿通したことを特徴とする請求項１に記載の歯車装置。
4. 前記第１の二次歯車と前記第２の二次歯車とを結ぶ前記直径からシフトした位置で前記一次歯車に噛み合う第１のシフト二次歯車と、該第１のシフト二次歯車と同軸のかさ歯車である第１のシフト三次かさ歯車と、該第１のシフト三次かさ歯車に噛み合うかさ歯車である第１のシフト四次かさ歯車と、前記第１のシフト三次かさ歯車の直径上で前記第１のシフト四次かさ歯車とは反対側で前記第１のシフト三次かさ歯車に噛み合うかさ歯車である第２のシフト四次かさ歯車と、を有し、
   前記第１の二次歯車と前記第２の二次歯車とを結ぶ前記直径からシフトした位置で前記一次歯車に噛み合う第２のシフト二次歯車と、該第２のシフト二次歯車と同軸のかさ歯車である第２のシフト三次かさ歯車と、該第２のシフト三次かさ歯車に噛み合うかさ歯車である第３のシフト四次かさ歯車と、前記第２のシフト三次かさ歯車の直径上で前記第３のシフト四次かさ歯車とは反対側で前記第２のシフト三次かさ歯車に噛み合うかさ歯車である第４のシフト四次かさ歯車と、を有し、
   前記第１から４の四次かさ歯車と前記第１から４のシフト四次かさ歯車とを回転方向が同じもの同士が対となって連動するように連結したことを特徴とする請求項３に記載の歯車装置。
5. 所定の風力以上の風を受けると回転する複数枚のブレードを有する風車を備えた風力エネルギー利用装置において、
   請求項１から４のいずれか一項に記載の前記歯車装置を備え、
   前記歯車装置によって分配した前記風車の回転動力を駆動機器の動力として使用する風力エネルギー利用装置。
6. 前記風車は、ローター回転軸とともに回転するローター回転軸に設けられた圧縮機構を備え、
   前記圧縮機構によって風車の前記ブレードの傾斜角度を変更可能としたことを特徴とする請求項５に記載の風力エネルギー利用装置。

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