JP2016176412A - 風車の免震装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、ロータを複数層状に配設した縦軸風車の支持枠体に使用して、ロータの回転に伴う震動を抑止する風車の免震装置を提供する。【解決手段】 主軸８を支持する軸受１を嵌装してなり、平面視で外枠体２の内側に外弾性体３を介して中枠体４を支持し、その内側に内弾性体５を介して内枠６を支持し、その中央部に主軸を支持するベアリング７が嵌装されている風車の免震装置１。【選択図】 図１

Description

本発明は、風車の免震装置に係り、例えば縦軸風車の回転時に生じる、支持枠体の震動を抑止して、ロータの回転効率を高めるようにした、風車の免震装置に関する。

高層の支持枠体に、ロータを多層状に配設した縦軸風車は、特許文献１及び２に開示されている。

特開２００６−１１８３８４号公報 特開２００６−０１７０１１号公報

前記、特許文献１に記載の発明は、支持枠体に支持された１本の縦主軸に、複数のロータを、多層状に配設したものである。
特許文献２に記載の発明も、支持枠体に支持された１本の主軸に、複数のロータを多層状に配設し、主軸に撓み防止手段を施したものである。
これらの発明においては、微風時でもロータの回転効率が高く優れており、支持枠体をワイヤロープ等で四方から緊張して固定保持すれば、ロータの回転に伴う遠心力によって、支持枠体全体が震動し、ワイヤロープの弛みを防止することができる。しかし、支持枠体全体の震動を抑制する方法が、切望されているところである。
本発明は、この問題を解決することを目的としている。

本発明の具体的な内容は、次の通りである。

（１） 主軸を支持する軸受が嵌装してなり、平面視で外枠体の内側に、外弾性体を介して中枠を支持し、その内側に内弾性体を介して内枠を支持するとともに、その中央部に、主軸を支持するベアリングが嵌装されている風車の免震装置。

（２） 前記内弾性体と外弾性体は互いに反発性が異なっている前記（1）に記載の風車の免震装置。

（３） 前記内弾性体は、外弾性体よりも高反発性である前記（2）に記載の風車の免震装置。

（４） 前記ベアリング部分が、上下２段に配設されている前記（1）〜（3）のいずれかに記載の風車の免震装置。

（５） 前記内弾性体が上下１対として装着されている前記（1）〜（4）のいずれかに記載の風車の免震装置。

（６） 前記外弾性体は、内外２層とし、内側の内接外弾性体の方が外側よりも高反発性としてある前記（1）〜（5）のいずれかに記載の風車の免震装置。

（７） 前記内弾性体は、内外２層とし、内側の内接内弾性体の方が外側よりも高反発性としてある前記（1）〜（6）のいずれかに記載の風車の免震装置。

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、外枠体の内側に外弾性体を介して中枠体が支持され、その内側に内弾性体を介して内枠が支持され、その中央に主軸を支持するベアリングが嵌装されているので、これで支持される主軸が、ロータの高速回転によって震動しても、内弾性体が震動を吸収し、さらに外弾性体が振動を吸収するので、免震装置を支持する風車の支持枠体が震動し、牽引索が切断されたり、低周波が生じるなどの虞はなくなり、安定したロータの回転が維持される。

前記（2）に記載の発明においては、内弾性体と外弾性体とは互いに反発性が異なっているので、内外の反発性の違いによって、縦主軸の震動を効果的に吸収することができる。

前記（3）に記載の発明においては、内弾性体が外弾性体よりも高反発性であるので、主軸の振動は内弾性体で吸収され、残存する振動は外弾性体によって吸収され、完全に振動を抑止させることができる。

前記（4）に記載の発明においては、ベアリング部分が上下２段に配設されているので、主軸が震動したときに、上下のベアリング部分がそれぞれ反対方向へ移動され、その反作用で元に戻るため、震動が容易に吸収される。

前記（5）に記載の発明においては、内弾性体が上下１対に配設されているので、主軸の揺れを上下の内弾性体が反作用として吸収するので、大型の主軸に安定した免震機能を維持することができる。

前記（6）に記載の発明においては、外弾性体が内外２層とし、内側の内接外弾性体の方が高反発性としてあるので、主軸の横揺れ震動を、反発性の異なった内外の弾性体によって、効率のよい震動吸収をすることができる。

前記（7）に記載の発明においては、内弾性体が内外２層とし、内側の内接内弾性体の方が高反発性としてあるので、主軸の横揺れ震動を、反発性の異なった内外の弾性体によって、効率のよい震動吸収をすることができる。

本発明の免震装置の実施例１の平面図である。 図１の正面図である。 本発明の免震装置を装着した横枠体の平面図である。 本発明の免震装置を使用した風車の正面図である。 本発明の免震装置の実施例２の正面図である。

以下本発明を、図面を参照して説明する。

図１に示すように、免震装置１は、外枠２の内側に、防震ゴムやコイルスプリング等公知の外弾性体３を介して中枠４を支持し、かつ中枠４の内部に内弾性体５を介して内枠６を支持し、その中央にベアリング７を嵌装して構成されている。外弾性体３と内弾性体５とは互いに反発性が異なるものがよく、内弾性体５の方が外弾性体３よりも高反発性の方が好ましい。

この免震装置１は、図３に示洲ように、基盤上に立設した風車の支持枠体９における横枠体10の平面視中央部に、複数の支持腕11を介して固定保持されている。
図４に示すように、風車の支持枠体９は、複数の横枠体10をそれぞれ複数の支柱12によって層状に立体に組立てて形成されている。

主軸８は、支持枠体９の内側下部中央に配設され、各横枠体10におけるベアリング７で支持されている。このベアリング７が普通に支持されている場合、主軸８がロータ14の高速回転によって震動すると、この震動はベアリング７を介して横枠体10を震動させ、支持枠体９全体を大きく震動させることとなる。

しかし、本発明においては、図２における下から２番目の横枠体10Ａのように、免震横枠体としてあるため、ロータ14が高速回転して主軸８が大きく震動しても、図１に示すように、ベアリング７を支持する内枠体６の震動は、外枠体２の内側に配設されている外弾性体３によって、吸収され、横枠体８Ａが震動しにくいため、支持枠体９も震動が抑止される。

図４に示すように、発電機13は、基盤Ｇ上に弾性体18を介して設けた支持台19に支持され、発電機13の上部の周囲は、基礎横枠体10Ｂの弾性体18により支持されている。弾性体18は、例えば防震ゴムやコイルスプリング等を配設して構成されている。

これによって、主軸８がロータ14の回転によって震動しても、発電機11の上部の震動は弾性体18で緩和され、発電機13全体の震動は、下部の弾性体18によって吸収され、基盤Ｇから他域に伝わりにくい。

ロータ14は、上下端部を主軸８方向へ向かって傾斜する傾斜部15Ａとした、縦長の揚力型ブレード15（以下単にブレードという）を、半径方向の支持腕16を介して、主軸８に装着されている取付板17に、着脱可能に固定して形成されている。

ブレード15は、主軸８を挾んで対称的に配設されている。ブレード15の枚数は限定されないが、枚数が多い場合には、高速回転時に、先行のブレード15によって生じる乱気流を、追随するブレード15が受け、全体として失速する。

ブレード15が１枚の場合、主軸８に対する回転バランスが良くなく、震動の原因になる。主軸８にロータ14を多層状に配設するときは、上下のブレード15が重ならないように、ブレード15の位相をバランスよく変えて配置する。

ロータ14は、図４においては３層に配設されているが、これより層数が増加すると、気流の速度が上下で異なるため、上下のロータ14間で回転速度に違差が生じやすい。基盤Ｇの位置が高くて、比較的高速風の吹く場所においては、ロータ14の３層配設は、効率のよい高速回転をする。

図４に示す主軸８の上部が固定されていると、主軸８の下部において震動が生じるため、主軸８の低い位置において、免震装置１を採用している。図４に示すように、主軸８が震動して、免震装置１の内枠６が震動しても、中枠４との間に介在されている内弾性体５によって震動は吸収される。

振動が強い時には、外枠２と中枠４の間に介在する外弾性体３によって、吸収される。
また発電機13全体も、弾性体18によって震動が吸収されるので、主軸８の震動による支持枠体９全体の震動が抑止される。

図５は、免震装置の実施例２を示す縦断正面図である。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、外枠２、中枠４、内枠６を共通としているが、内弾性体５の内側に内接内弾性体５Ａを２層に配してあり、互いに反発性が異なるようにしてある。好ましくは内接内弾性体５Ａの方を、内弾性体５よりも高反発性とする。

これによって、縦主軸の震動を初期的に内接内弾性体５Ａで吸収し、残余の震動を内弾性体５で吸収する。
更に外弾性体３の内側に、それよりも高反発性の内接外弾性体３Ａを２重に配してある。これによって、主軸８の震動は４段階的に吸収され、震動緩和に大きな効果を発揮する。
なお弾性体の反発性の強弱は、内外で任意に組合わせることができる。

本発明においては、風車の主軸を免震装置で支持することによって、ロータの回転に伴う主軸の撓み震動を、免震装置で吸収することが出来るので、効率の高い発電を行なう風力発電機を得ることができる。

１．免震装置
２．外枠
３．外弾性体
３Ａ．内接外弾性体
４．中枠
５．内弾性体
５Ａ．内接内弾性体
６．内枠
７．ベアリング
８．主軸
９．支持枠体
10．10Ａ・10Ｂ．横枠体
11．支持腕
12．外枠
13．発電機
14．ロータ
15．揚力型ブレード
15Ａ．傾斜部
16．支持腕
17．取付板
18．弾性体
19．支持台
Ｇ．基盤

Claims (7)

1. 主軸を支持する軸受を嵌装してなり、平面視外枠体の内側に、外弾性体を介して中枠を支持し、その内側に内弾性体を介して内枠を支持するとともに、その中央部に、主軸を支持するベアリングが嵌装されていることを特徴とする風車の免震装置。
2. 前記内弾性体と外弾性体は互いに反発性が異なっていることを特徴とする請求項１に記載の風車の免震装置。
3. 前記内弾性体は、外弾性体よりも高反発性であることを特徴とする請求項１または２に記載の風車の免震装置。
4. 前記ベアリング部分が、上下２段に配設されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の風車の免震装置。
5. 前記内弾性体が上下１対として装着されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の風車の免震装置。
6. 前記外弾性体は、内外２層とし、内側の内接外弾性体の方が外側よりも高反発性としてあることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の風車の免震装置。
7. 前記内弾性体は、内外２層とし、内側の内接内弾性体の方が外側よりも高反発性としてあることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の風車の免震装置。
   

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