JP2022167479A - Vertical axis wind power generation device - Google Patents

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Nobuyoshi Natsuike
弘一 夏池
Koichi Natsuike
俊夫 毛呂
Toshio Moro
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Abstract

To provide a vertical axis wind power generation device in which, even when a large-sized vertical axis wind turbine is used, the wind turbine can stably rotate regardless of a strong wind or a weak wind, and which thus can exhibit excellent power generation performance.SOLUTION: In a vertical axis wind power generation device, a rotation shaft is connected to a rotor head located on the rotation center of a vertical axis wind turbine and extends vertically downward, and a power generator is rotated by the rotation shaft to generate electric power. The vertical axis wind power generation device is configured such that the rotary head is supported rotatably with respect to a fixed support by a radial bearing and a thrust bearing arranged on a first outside pedestal, a buoyancy chamber receiving a buoyance generating liquid and a float is arranged below the first outside pedestal, and the first outside pedestal and the float are connected by an outside connection member, so that the vertical axis wind turbine is floatingly supported via the outside connection member and the first outside pedestal by buoyant force acting on the float.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、垂直軸風力発電装置に係り、特に、発電効率向上のために大型化したものであってもビル屋上等への設置に好適な風力発電装置に関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a vertical axis wind power generator, and more particularly to a wind power generator suitable for installation on the roof of a building or the like even if it is enlarged to improve power generation efficiency.

太陽光や風力等の再生可能エネルギーは、温室効果ガスを排出せず、また日本国内で生産可能なものであるところから、わが国のエネルギー安全保障に寄与できる、有望且つ重要な低炭素の国産エネルギー源である。そのような再生可能エネルギーのうち、特に風のエネルギーを電気エネルギーに変換する風力発電については、1)陸上、洋上を問わず、発電が可能なエネルギー源であること、2)経済性を確保できる可能性のあるエネルギー源であること、3)エネルギー変換効率が良いこと、4)夜間も稼働可能であること、等の利点が指摘されている。 Renewable energies such as solar and wind power do not emit greenhouse gases and can be produced in Japan, so they are promising and important low-carbon domestic energies that can contribute to Japan's energy security. is the source. Among such renewable energies, wind power generation, which converts wind energy into electrical energy in particular, must: 1) be an energy source capable of generating power regardless of whether it is on land or offshore; and 2) ensure economic efficiency. Advantages such as being a possible energy source, 3) having good energy conversion efficiency, and 4) being able to operate even at night are pointed out.

ここで、風力発電に用いられる風車は、回転軸が風向と平行に(地面に対して水平に)配置される水平軸風車と、回転軸が風向に対して垂直に(地面に対して垂直に)配置される垂直軸風車とに大別される。風力発電においては、大型化が容易であること等を理由に、従来より水平軸風車(特にプロペラ式風車)が広く採用されているが、水平軸風車の良好な回転を確保するためには、風車の回転面を風に正対させる必要がある。このため、水平軸風車を用いた発電装置においては、一般的に、風車の回転面を風向に追尾させるための方向制御機構が設けられている。これに対して、垂直軸風車においては、上記の如き方向制御機構は不要であることから、水平軸風車と比較して、構造の簡素化を図ることが出来、それに伴うコスト低下等の利点を享受することが可能である。 Here, wind turbines used for wind power generation are divided into horizontal axis wind turbines whose rotation axis is arranged parallel to the wind direction (horizontal to the ground) and horizontal axis wind turbines whose rotation axis is arranged perpendicular to the wind direction (perpendicular to the ground). ) and vertical axis wind turbines. In wind power generation, horizontal axis wind turbines (especially propeller type wind turbines) have been widely used for a long time because they are easy to increase in size. The rotating surface of the windmill must face the wind. For this reason, a power generator using a horizontal axis wind turbine is generally provided with a direction control mechanism for causing the rotating surface of the wind turbine to follow the direction of the wind. On the other hand, vertical axis wind turbines do not require a directional control mechanism as described above, so compared to horizontal axis wind turbines, the structure can be simplified, and the associated advantages such as cost reduction can be obtained. It is possible to enjoy

しかしながら、垂直軸風車を用いた発電装置(以下、垂直軸風力発電装置という)において、発電効率を向上せしめるべく風車を大型化すると、様々な問題を惹起する恐れがある。例えば、垂直軸風車の大型化によってその重量も必然的に増加するところ、風車における垂直方向に延びる回転軸をスラスト軸受にて支承する構造を採用している垂直軸風力発電装置にあっては、スラスト荷重増大に伴う軸受に対する負荷(予圧荷重を含む)の増大によって、軸受に対する回転軸の静止摩擦トルクも増大し、発電効率が低下すると共に、微風状態における発電能力が著しく低下する恐れがある。また、風車の大型化によって、風車を含む垂直軸風力発電装置全体の共振周波数が低下するところから、高速気流域での使用が制限されたり、更にビル屋上等への設置に際して、風車の回転によって生ずる振動が建屋に伝達する等の設計構造上の欠陥の原因となる恐れがある。加えて、大型化された風車は、その組み立て単位(部品)も必然的に大きなものとなるところ、例えば発電装置の設置場所が、搬入経路が制限されるビル屋上等である場合、組立てユニットの大きさを搬入可能な程度にまで小型化する必要があり、かかる小型化によって、発電装置の設置コストを悪化させる恐れがある。 However, in a power generator using a vertical axis wind turbine (hereinafter referred to as a vertical axis wind power generator), increasing the size of the wind turbine to improve power generation efficiency may cause various problems. For example, as the size of a vertical axis wind turbine increases, its weight inevitably increases. An increase in the load (including the preload load) on the bearing due to an increase in the thrust load also increases the static friction torque of the rotating shaft against the bearing, reducing the power generation efficiency and possibly significantly reducing the power generation capacity in light wind conditions. In addition, due to the increase in the size of the wind turbine, the resonance frequency of the entire vertical axis wind turbine including the wind turbine is lowered, which limits its use in high-speed airflow areas. There is a risk that the generated vibration will be transmitted to the building and cause design structural defects. In addition, the assembly unit (parts) of a large-sized wind turbine is inevitably large. The size needs to be reduced to the extent that it can be transported, and such miniaturization can exacerbate the installation cost of the power generation device.

このような状況下、特許文献1~特許文献4においては、垂直軸風力発電装置やこれに関連する技術等が開示されている。 Under such circumstances, Patent Documents 1 to 4 disclose vertical axis wind turbine generators and related technologies.

先ず、特許文献1(実用新案登録第3188414号公報)には、垂直起立状態の垂直主軸14の上端側に、風車用垂直翼型のブレードが円形分離配置されている(換言すれば、風車36を備えている)一方、その下端側には垂直主軸受浮ドック7が連結配置されており、かかる垂直主軸受浮ドック7は、液体40が収容された浮遊用水槽2内に挿入せしめられており、液体40が浮遊用水槽2に作用する浮力によって、垂直主軸受浮ドック7を介して、垂直主軸14を浮上状態で回転可能に軸支する構造を備えた、浮揚型発電機が開示されている。しかしながら、同特許文献に開示の浮揚型発電機にあっては、垂直主軸受浮ドック7、垂直主軸14及び風車36が、垂直方向の下端側から順に一体的に構成されているところから、それら一体物の回転モーメントが極めて大きくなることは避けられず、それ故に、風車36は、浮揚状態で支承されているとはいえ、低風速域では十分に回転することが出来ず、風速変化に対しても十分に反応しないことが予想される。また、同特許文献の図1に明示の浮揚型発電機において、垂直主軸受浮ドック7が挿入される浮遊用水槽2は、基礎部にピットのような形態で設けられ、且つ垂直主軸14は建屋によって回転自在に支承されているのであって、このような構成は全体として極めて大きな設備となり、ビル屋上等の狭小な場所への設置は非常に困難である。 First, in Patent Document 1 (Japanese Utility Model Registration No. 3188414), vertical blades for a wind turbine are arranged in a circle on the upper end side of a vertical main shaft 14 in a vertically standing state (in other words, a wind turbine 36 ), on the other hand, the vertical main bearing floating dock 7 is connected to the lower end side thereof, and the vertical main bearing floating dock 7 is inserted into the floating water tank 2 containing the liquid 40 A floating generator is disclosed which has a structure in which a vertical main shaft 14 is rotatably supported in a floating state via a vertical main bearing floating dock 7 by the buoyancy of the liquid 40 acting on the floating water tank 2. ing. However, in the floating generator disclosed in the patent document, the vertical main bearing floating dock 7, the vertical main shaft 14, and the wind turbine 36 are integrally constructed in this order from the lower end side in the vertical direction. It is unavoidable that the rotational moment of the integrated object becomes extremely large. Therefore, even though the wind turbine 36 is supported in a floating state, it cannot rotate sufficiently in a low wind speed range, It is expected that it will not react sufficiently. In addition, in the floating generator shown in FIG. 1 of the same patent document, the floating water tank 2 into which the vertical main bearing floating dock 7 is inserted is provided in the form of a pit in the base, and the vertical main shaft 14 is Since it is rotatably supported by the building, such a configuration as a whole becomes a very large facility, and it is very difficult to install it in a narrow place such as a building roof.

また、特許文献2(特開2003-301837号公報)の図7には、風力発電機の風車に適した回転体として、水平に回転する回転主体(3)を支持する垂直主軸(2)の下端部に、軸受と接するフロート(2i)が配設され、このフロート(2i)の位置する軸受部内には、フロート(2i)を浮上させる液体からなる流体下軸受(5g)が配設されてなる回転体(1)が、明らかにされている。かかる回転体(1)において、回転主体(3)及び垂直主軸(2)の荷重は、スラスト方向についてはフロート(2i)によって回転支承され、ラジアル方向については軸受(5a)、(5b)によって支承されている。このような構成の回転体(1)において、発電効率の向上を目的として、回転主体(3)の風受羽根(4)の大型化を図ると、垂直主軸(2)についても、径方向及び長さ方向の何れにおいても長大化が必要となり、この長大化に伴うスラスト荷重の増加に対応させるべく、フロート(2i)のサイズも大型化が必要となる。フロート(2i)の大型化に応じて、それを収容する軸受部(5)の外形寸法も大きくせざるを得ないという問題が生じる。また、軸受(5a)、(5b)についても大型化が必要となるところ、大型の軸受を採用し、それら大型の軸受に対して、ラジアル方向の安定的な支承を目的として一定の予圧荷重を作用させると、静止摩擦トルクが増大し、微風状態では回転主体(3)が十分に回転しない恐れがある。 In addition, in FIG. 7 of Patent Document 2 (Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2003-301837), as a rotating body suitable for a wind turbine of a wind power generator, a vertical main shaft (2) supporting a horizontally rotating rotating main body (3) is shown. A float (2i) in contact with the bearing is provided at the lower end, and a fluid lower bearing (5g) made of liquid for floating the float (2i) is provided in the bearing portion where the float (2i) is positioned. A rotating body (1) is revealed. In the rotating body (1), the load of the rotating body (3) and the vertical main shaft (2) is rotationally supported by the float (2i) in the thrust direction, and is supported by the bearings (5a) and (5b) in the radial direction. It is In the rotating body (1) having such a configuration, if the wind receiving blade (4) of the rotating main body (3) is increased in size for the purpose of improving the power generation efficiency, the vertical main shaft (2) can also be radially and It is necessary to increase the size of the float (2i) in any longitudinal direction. As the size of the float (2i) increases, there arises a problem that the outer dimensions of the bearing (5) that accommodates the float (2i) must also be increased. In addition, since it is necessary to increase the size of the bearings (5a) and (5b), large-sized bearings are adopted, and a certain preload load is applied to these large-sized bearings for the purpose of stable bearing in the radial direction. If it is applied, the static friction torque will increase, and there is a risk that the rotating main body (3) will not rotate sufficiently in light wind conditions.

さらに、特許文献3(特開2011-43171号公報)に開示の回転体浮上軸支構造は、垂直起立状態のポール102内に、浮力発生用の液体を収納した浮力室131が設けられ、かかる浮力室131の液体内にはフロート135が配設されており、このフロート135は、その上部において、連結部材116を介して回転体111の中心回転部112に接続されている一方、その下部においては垂直軸136に接続されており、更にポール102と中心回転部112との間には、ラジアル方向に鋼球124が配置されて、構成されている。しかしながら、同特許文献に開示の回転体浮上軸支構造において、ブレード115の回転半径を大きくして風車の大型化を図ると、ブレード115、中心回転部112及び連結部材116の何れも大型化に伴って重量が増加し、フロート135に作用するスラスト荷重も大きくなる。これに対応するためには、フロート135の体積を増大させると共に、その増大したフロート135を内部に収容するために、ポール102の外径も大きくせざるを得ないところ、かかるポール102の外径を大きくすることは、風車のソリディティ(風車が回転した時にできる円の面積に対する、実際にブレード(羽根)がある部分の割合)を悪化させ、発電性能が低下する恐れがある。 Furthermore, in the rotating body floating shaft support structure disclosed in Patent Document 3 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-43171), a buoyancy chamber 131 containing a liquid for generating buoyancy is provided in the pole 102 in a vertically standing state. A float 135 is disposed in the liquid in the buoyancy chamber 131. The upper portion of the float 135 is connected to the central rotating portion 112 of the rotating body 111 via a connecting member 116, while the lower portion of the float 135 is connected to is connected to a vertical shaft 136, and a steel ball 124 is arranged radially between the pole 102 and the central rotating part 112. As shown in FIG. However, in the rotor levitation and shaft support structure disclosed in the same patent document, if the radius of rotation of the blades 115 is increased to increase the size of the wind turbine, the blades 115, the central rotating part 112, and the connecting member 116 all become larger. Accordingly, the weight increases, and the thrust load acting on the float 135 also increases. In order to deal with this, the volume of the float 135 must be increased, and in order to accommodate the increased float 135 inside, the outer diameter of the pole 102 must also be increased. An increase in the wind turbine's solidity (the ratio of the area of the circle formed when the wind turbine rotates to the area where the blades actually exist) may deteriorate, and the power generation performance may decrease.

さらにまた、特許文献4(特開昭58-74877号公報)には、環状の水槽19内に水を張り、ここに所定形状の浮体20で浮力を得るようにしてある環状浮体21を浮かせ、環状浮体21の上部には、ブレードに相当する硬帆7を等間隔に配設し、風向と回転角度によって硬帆7の角度を変化させながら、風力によって環状浮体21を回転させる構造を備える風車装置が明らかにされているが、かかる風車の設置に際しては、設置場所に環状の水槽19を配設する必要があり、大きな設置スペースが必要になるという欠点がある。また、そこに開示の風車装置には、硬帆7の回転角度調整用の駆動装置が必要であり、装置が複雑化するという問題も内在しているのである。 Furthermore, in Patent Document 4 (Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 58-74877), water is filled in a ring-shaped water tank 19, and a ring-shaped floating body 21 is floated thereon so as to obtain buoyancy with a floating body 20 of a predetermined shape, The wind turbine has a structure in which hard sails 7 corresponding to blades are arranged at equal intervals on the upper part of the ring-shaped floating body 21, and the ring-shaped floating body 21 is rotated by wind force while changing the angle of the hard sails 7 according to the wind direction and the rotation angle. Although the device has been clarified, when installing such a wind turbine, it is necessary to dispose an annular water tank 19 at the installation site, which has the drawback of requiring a large installation space. In addition, the wind turbine device disclosed therein requires a driving device for adjusting the rotation angle of the rigid sail 7, which also has the inherent problem of complicating the device.

実用新案登録第3188414号公報Utility Model Registration No. 3188414 特開2003-301837号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-301837 特開2011-43171号公報Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2011-43171 特開昭58-74877号公報JP-A-58-74877

ここにおいて、本発明は、かかる事情を背景にして為されたものであって、その解決すべき課題とするところは、大型の垂直軸風車を採用した場合でも、強風、弱風を問わず、風車が安定して回転可能であり、以て、優れた発電性能を発揮し得る垂直軸風力発電装置を提供することにある。 Here, the present invention has been made against the background of such circumstances. To provide a vertical axis wind power generator capable of stably rotating a wind turbine and thereby exhibiting excellent power generation performance.

そして、本発明は、上記した課題を解決するために、以下に列挙せる如き各種の態様において、好適に実施され得るものであり、また、以下に記載の各態様は、任意の組合せにおいても採用可能である。なお、本発明の態様乃至は技術的特徴は、以下に記載のものに何等限定されるものではなく、明細書全体の記載から把握され得る発明思想に基づいて、認識され得るものであることが、理解されるべきである。 In order to solve the above-described problems, the present invention can be suitably implemented in various aspects as listed below, and each aspect described below can be adopted in any combination. It is possible. It should be noted that the aspects and technical features of the present invention are not limited to those described below, and can be recognized based on the inventive idea that can be grasped from the description of the entire specification. , should be understood.

(1) 垂直軸風車の回転中心に位置する回転体ヘッドに接続された、垂直下方に延びる 回転軸によって、発電機を回転させ、発電する垂直軸風力発電装置において、
前記回転体ヘッドが、下端部が架台に固定された長手中空部材より構成され、且 つ、その内部の空所に前記回転軸が回転可能な状態で内挿されている固定支柱に対 して、i)ラジアル軸受によって直接的に又は他の部材を介して間接的に回転自在 に支承されていると共に、ii)該回転体ヘッドと該固定支柱の上端との間に配置さ れた、水平方向中心部に前記回転軸が回転可能な状態で挿通される空所を有する第 一の外部台座上に配設されたスラスト軸受によって、回転自在に支承されており、
前記固定支柱の前記第一の外部台座より下方に、浮力発生用の液体及びフロート を収容する浮力室が配設され、且つ該第一の外部台座とフロートとが、前記固定支 柱より径方向外方にて該固定支柱より離隔して位置する外部連結部材によって連結 せしめられており、
前記浮力室内にて前記フロートに作用する浮力によって、前記外部連結部材及び 前記第一の外部台座を介して前記垂直軸風車を浮上支持するように構成されている 、
ことを特徴とする垂直軸風力発電装置。
(2) 前記第一の外部台座と前記フロートとの間に第二の外部台座が配設されており、 該第一の外部台座と第二の外部台座とが前記外部連結部材によって連結せしめられ ている一方、該第二の外部台座と前記フロートとの間には、付勢方向が垂直方向と なるようにスプリングが配設されており、該スプリングによって該第二の外部台座 とフロートとが連結せしめられている前記態様(1)に記載の垂直軸風力発電装置 。
(3) 前記固定支柱内の空所において、その下端部から垂直上方に向かって延びる、該 固定支柱より高さが低いインナー支柱が配設されていると共に、該空所における前 記第一の外部台座より垂直下方の部位には、該第一の外部台座と連結する内部台座 が配設されており、該内部台座と前記インナー支柱の上端との間に、付勢方向が垂 直方向となるようにスプリングが配設されている前記態様(1)に記載の垂直軸風 力発電装置。
(4) 垂直方向のエネルギーを吸収する緩衝装置が、前記スプリングと平行に配設され ている前記態様(2)又は前記態様(3)に記載の垂直軸風力発電装置。
(5) 前記固定支柱の上端部側において、金属製円筒が該固定支柱と一体となるように 配設されており、該金属製円筒に対して、前記回転体ヘッドが、前記ラジアル軸受 によって回転自在に支承されている前記態様(1)乃至前記態様(4)の何れか1 つに記載の垂直軸風力発電装置。
(6) 前記固定支柱を構成する長手中空部材が、長手方向に延びる空所を内部に有する 四角柱部材である前記態様(1)乃至前記態様(5)の何れか1つに記載の垂直軸 風力発電装置。
(7) 前記垂直軸風車が、複数のブレードの各々が一以上のアームを介して前記回転体 ヘッドに支持されて、構成されている前記態様(1)乃至前記態様(6)の何れか 1つに記載の垂直軸風力発電装置。
(8) 前記固定支柱が繊維強化プラスチック材料にて形成されている前記態様(1)乃 至前記態様(7)の何れか1つに記載の垂直軸風力発電装置。
(1) A vertical axis wind power generator that rotates a generator to generate electricity by a rotating shaft that extends vertically downward and that is connected to a rotor head located at the center of rotation of the vertical axis wind turbine,
The rotating body head is composed of a longitudinal hollow member whose lower end is fixed to a pedestal, and a fixed column in which the rotating shaft is rotatably inserted in a hollow space inside the member. i) rotatably supported by a radial bearing, either directly or indirectly through another member, and ii) positioned between said rotor head and the upper end of said fixed post, It is rotatably supported by a thrust bearing disposed on a first outer pedestal having a hollow space in the center in the horizontal direction through which the rotating shaft is rotatably inserted,
A buoyancy chamber for containing a buoyancy-generating liquid and a float is disposed below the first outer seat of the fixed strut, and the first outer seat and the float are arranged radially from the fixed strut. externally connected by an external connecting member positioned at a distance from the fixed support;
buoyancy acting on the float in the buoyancy chamber floats and supports the vertical axis wind turbine through the external connecting member and the first external pedestal;
A vertical axis wind power generator characterized by:
(2) A second external pedestal is provided between the first external pedestal and the float, and the first external pedestal and the second external pedestal are connected by the external connecting member. On the other hand, a spring is arranged between the second outer seat and the float so that the urging direction is vertical, and the second outer seat and the float are pulled together by the spring. The vertical axis wind turbine generator according to aspect (1), which is connected.
(3) In a hollow space within the fixed strut, an inner strut having a height lower than that of the fixed strut and extending vertically upward from the lower end of the fixed strut is arranged. An internal pedestal connected to the first external pedestal is disposed at a portion vertically below the external pedestal, and the urging direction is the vertical direction between the internal pedestal and the upper end of the inner support column. The vertical axis wind turbine generator according to the aspect (1), wherein the springs are arranged so as to
(4) The vertical-axis wind turbine generator according to the aspect (2) or the aspect (3), wherein a damping device that absorbs energy in the vertical direction is arranged parallel to the spring.
(5) A metal cylinder is disposed so as to be integrated with the fixed support on the upper end side of the fixed support, and the rotor head is rotated with respect to the metal cylinder by the radial bearing. The vertical axis wind turbine generator according to any one of the aspects (1) to (4), which is freely supported.
(6) The vertical member according to any one of the above aspects (1) to (5), wherein the longitudinal hollow member that constitutes the fixed support is a quadrangular prism member having a longitudinally extending void inside. Axial wind turbine generator.
(7) Any one of the aspects (1) to (6), wherein the vertical axis wind turbine is configured such that each of a plurality of blades is supported by the rotor head via one or more arms. The vertical axis wind turbine generator according to 1.
(8) The vertical axis wind turbine generator according to any one of the aspects (1) to (7), wherein the fixed struts are made of fiber-reinforced plastic material.

このような本発明に従う垂直軸風力発電装置にあっては、垂直軸風車が回転していない状態にある場合、かかる垂直軸風車は、浮力室内にてフロートに作用する浮力によって浮上支持される一方、風力を受けて垂直軸風車が回転状態にある場合、風車の回転によって生ずる垂直方向(回転軸のスラスト方向)の外力(振動)は、浮力室内にてフロートが適宜、上下に移動せしめられることによって、吸収されることとなる。このため、本発明の垂直軸風力発電装置は、弱風、強風を問わず、風車が安定して回転可能であり、以て、優れた発電性能を発揮し得るものとなっているのである。 In such a vertical axis wind power generator according to the present invention, when the vertical axis wind turbine is in a non-rotating state, the vertical axis wind turbine is levitated and supported by the buoyancy force acting on the float in the buoyancy chamber. When a vertical axis wind turbine is in a rotating state under the force of wind, the external force (vibration) in the vertical direction (thrust direction of the rotating shaft) generated by the rotation of the wind turbine causes the float to move up and down as appropriate within the buoyancy chamber. will be absorbed by Therefore, in the vertical axis wind turbine generator of the present invention, the wind turbine can be stably rotated regardless of whether the wind is weak or strong, and thus can exhibit excellent power generation performance.

本発明に従う垂直軸風力発電装置の、第一の実施形態を示す縦断面説明図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a vertical cross-sectional explanatory view showing a first embodiment of a vertical axis wind turbine generator according to the present invention; 図1の垂直軸風力発電装置におけるA-A断面説明図である。FIG. 2 is an explanatory cross-sectional view taken along line AA in the vertical axis wind turbine generator of FIG. 1; 図1の垂直軸風力発電装置におけるB-B断面の部分拡大説明図である。FIG. 2 is a partially enlarged explanatory view of a BB cross section in the vertical axis wind turbine generator of FIG. 1; 図1の垂直軸発電装置における回転体ヘッド近傍を部分的に拡大して示す縦断面説明図である。FIG. 2 is a longitudinal cross-sectional explanatory view showing a partially enlarged vicinity of a rotating body head in the vertical axis power generator of FIG. 1; 本発明に従う垂直軸風力発電装置の、第二の実施形態を示す縦断面説明図である。FIG. 4 is a vertical cross-sectional explanatory view showing a second embodiment of the vertical axis wind turbine generator according to the present invention; 図5の垂直軸風力発電装置における回転体ヘッド近傍を部分的に拡大して示す縦断面説明図である。FIG. 6 is a vertical cross-sectional explanatory view showing a partially enlarged vicinity of a rotating body head in the vertical axis wind turbine generator of FIG. 5; (a)は、図5の垂直軸風力発電装置におけるC-C断面の部分拡大説明図であり、(b)は、図5の垂直軸風力発電装置における第一の台座と内部台座との接続(連結)状態を示す縦断面説明図である。(a) is a partially enlarged explanatory view of the CC cross section in the vertical axis wind turbine generator of FIG. 5, and (b) is the connection between the first pedestal and the inner pedestal in the vertical axis wind turbine generator of FIG. It is a longitudinal cross-sectional explanatory view showing a (connected) state. 本発明に従う垂直軸風力発電装置の、第三の実施形態を示す縦断面説明図である。FIG. 5 is a vertical cross-sectional explanatory view showing a third embodiment of the vertical axis wind turbine generator according to the present invention; 図8の垂直軸風力発電装置における回転体ヘッド近傍を部分的に拡大して示す縦断面説明図である。FIG. 9 is a vertical cross-sectional explanatory view showing a partially enlarged vicinity of a rotating body head in the vertical axis wind turbine generator of FIG. 8 ; 本発明に従う垂直軸風力発電装置の、第四の実施形態を示す縦断面説明図である。FIG. 5 is a vertical cross-sectional explanatory view showing a fourth embodiment of the vertical axis wind turbine generator according to the present invention; 本発明に従う垂直軸風力発電装置の、第五の実施形態を示す縦断面説明図である。FIG. 5 is a vertical cross-sectional explanatory view showing a fifth embodiment of the vertical axis wind turbine generator according to the present invention;

以下、図面を適宜に参酌しながら、本発明を詳細に説明する。なお、本願に添付の図面においては、図面を見易いものとして本発明の理解を容易ならしめるべく、視認される部材等の断面であってもハッチング処理が省略されている箇所があることについて、理解されるべきである。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with appropriate reference to the drawings. It should be noted that in the drawings attached to this application, in order to make the drawings easier to read and to facilitate the understanding of the present invention, it should be understood that there are portions where hatching is omitted even in cross sections of visible members, etc. It should be.

図1~図4には、本発明に従う垂直軸風力発電装置の代表的な実施形態の一つが示されている。具体的に、図1は、本発明に従う垂直軸風力発電装置10の縦断面説明図であり、図2は、図1のA-A断面説明図であり、図3は、図1のB-B断面の部分拡大説明図であり、図4は、図1に示される垂直軸風力発電装置10における、回転体ヘッド近傍を部分的に拡大して示す縦断面説明図である。 1 to 4 show one exemplary embodiment of a vertical axis wind power plant according to the present invention. Specifically, FIG. 1 is a vertical cross-sectional explanatory view of a vertical axis wind turbine generator 10 according to the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional explanatory view along line AA of FIG. 1, and FIG. FIG. 4 is a partial enlarged explanatory view of the B section, and FIG. 4 is a longitudinal sectional explanatory view showing a partially enlarged vicinity of the rotating body head in the vertical axis wind turbine generator 10 shown in FIG.

それら図1~図4より明らかなように、垂直軸風力発電装置10は、垂直軸風車12を備えている。垂直軸風車12は、受風羽根としての4つ(4枚)のブレード14と、ブレード14の各々を支持する上部支持アーム16a、水平支持アーム16b及び下部支持アーム16cと、回転体ヘッド18と、隣接するブレード14間を接続する上部テンションバー20a及び下部テンションバー20bと、回転軸22より構成されている。 As is clear from FIGS. 1 to 4, the vertical axis wind turbine generator 10 includes a vertical axis wind turbine 12. As shown in FIG. The vertical axis wind turbine 12 includes four (four) blades 14 as wind receiving blades, an upper support arm 16a, a horizontal support arm 16b and a lower support arm 16c that support each of the blades 14, and a rotor head 18. , an upper tension bar 20 a and a lower tension bar 20 b that connect adjacent blades 14 , and a rotating shaft 22 .

回転体ヘッド18は、その垂直方向(図1における上下方向)の長さ(高さ)がブレード14の垂直方向の長さより短くされているところから、一方の端部がブレード14に接続された上部支持アーム16aは、垂直方向斜め下方に傾斜した状態で、また、一方の端部がブレード14に接続された下部支持アーム16cは、垂直方向斜め情報に傾斜した状態で、各々、ピンジョイント24によって回転体ヘッド18に接続されている。換言すれば、一方の端部がブレード14に接続された上部支持アーム16a、水平支持アーム16b及び下部支持アーム16cは、それらの他方の端部が回転体ヘッド18に集約され、そこにおいてピンジョイント24にて接続されている(特に図4を参照)。 Since the length (height) of the rotor head 18 in the vertical direction (the vertical direction in FIG. 1) is shorter than the length of the blade 14 in the vertical direction, one end of the rotor head 18 is connected to the blade 14 . The upper support arm 16a is tilted vertically obliquely downward, and the lower support arm 16c, one end of which is connected to the blade 14, is tilted vertically obliquely, is connected to the pin joint 24, respectively. is connected to the rotor head 18 by . In other words, upper support arm 16a, horizontal support arm 16b and lower support arm 16c, connected at one end to blade 14, are brought together at their other end to rotor head 18, where a pin joint is provided. 24 (see in particular FIG. 4).

なお、従来の垂直軸風車は、上述した垂直軸風力発電装置10にて採用されているものとは異なり、地面に対して水平方向に延びるアームのみにてブレードを支持する構造のものが多いが、そのような構造を有する垂直軸風車は、風車の回転部を支持する固定支柱を長く(垂直方向に高く)せざるを得ないという問題を内在している。従来は、長い固定支柱の採用によって風車のソリディティを悪化させていたが、上述の如く、支持アームの端部を集約して回転体ヘッドに接続せしめた垂直軸風車を採用することにより、固定支柱の高さを低く抑えることが出来、これによって風車内の空気抵抗も有利に低減されるところから、風車のソリディティが改善し、発電効率の向上が効果的に図られることとなる。また、垂直軸風車において、回転による外力は回転体ヘッドに集中するところ、固定支柱の長さ(高さ)が短く(低く)抑えられていると、機械剛性を有利に確保できるという利点もある。 Note that many conventional vertical axis wind turbines have a structure in which the blades are supported only by arms extending horizontally with respect to the ground, unlike those employed in the vertical axis wind power generator 10 described above. However, a vertical axis wind turbine having such a structure has an inherent problem that the fixed support supporting the rotating part of the wind turbine must be long (high in the vertical direction). Conventionally, the use of long fixed struts deteriorated the solidity of the wind turbine. The height of the wind turbine can be kept low, which advantageously reduces the air resistance in the wind turbine, thereby improving the solidity of the wind turbine and effectively improving the power generation efficiency. In addition, in a vertical axis wind turbine, the external force due to rotation is concentrated on the rotor head, so if the length (height) of the fixed support is kept short (low), there is also the advantage that the mechanical rigidity can be secured advantageously. .

また、そのような構成に係る垂直軸風車12の回転体ヘッド18における水平方向中心には、回転軸22が垂直下方に延びるように配設されており、かかる回転軸22によって、垂直軸風車12の回転が基礎26の上部に配置された発電機28に伝達され、発電機28が駆動することによって発電することとなる。なお、回転軸22による発電機28への回転伝達機構や、発電機28における発電機構については、従来より公知の各機構が採用可能であることから、詳細な説明は省略する。 Further, at the center in the horizontal direction of the rotor head 18 of the vertical axis wind turbine 12 having such a configuration, a rotation shaft 22 is arranged so as to extend vertically downward. is transmitted to the generator 28 arranged on the upper part of the base 26, and the generator 28 is driven to generate electric power. It should be noted that the mechanism for transmitting the rotation of the rotating shaft 22 to the power generator 28 and the power generation mechanism in the power generator 28 can employ well-known mechanisms, so detailed description thereof will be omitted.

垂直軸風力発電装置10の基礎26上には、ブラケット30によって固定支柱32が固設せしめられている。この固定支柱32は、断面が四角形を呈し且つ長手方向に延びる空所をその内部に有する、繊維強化プラスチック製の四角柱部材より構成されている。このように、垂直軸風車を支持する固定支柱として、繊維強化プラスチックからなる部材を用いることにより、金属製部材と比較して、a)軽量であることから、垂直軸風力発電装置を設置する際の部材運搬の負担が軽減される、b)成形加工が容易である、c)繊維強化プラスチック製の固定支柱にあっては、比強度が高く、マトリックス積層構造による振動吸収効果が高いために、自然乱流に伴う風圧変化によって誘発される水平方向の振動エネルギーが有利に吸収され、以て、垂直軸風車の円滑な回転が効果的に確保され得る、等の利点を享受することが出来る。また、内部に所定の空所を有する四角柱部材を固定支柱として用いることにより、固定支柱における十分な剛性を確保することが可能である。 A fixed strut 32 is fixed by a bracket 30 on the foundation 26 of the vertical axis wind turbine generator 10 . The fixed column 32 is composed of a fiber-reinforced plastic quadrangular prism member having a quadrangular cross-section and having a longitudinally extending cavity therein. In this way, by using a member made of fiber-reinforced plastic as a fixed support for supporting the vertical axis wind turbine, a) it is lighter than a metal member, so when installing the vertical axis wind turbine, b) It is easy to mold and process. Horizontal vibration energy induced by wind pressure changes associated with natural turbulence can be advantageously absorbed, thereby effectively ensuring smooth rotation of the vertical axis wind turbine. In addition, by using a quadrangular prism member having a predetermined void inside as the fixed support, it is possible to ensure sufficient rigidity of the fixed support.

なお、繊維強化プラスチックのマトリックス樹脂及び補強繊維としては、従来より公知のマトリックス樹脂や補強繊維であれば、特に限定されることなく、本発明においては使用可能である。垂直軸風力発電装置は、雨風に晒される場所に設置されることが一般的であるところから、例えば、耐熱性及び耐酸性に優れたイソフタル酸系不飽和ポリエステル樹脂をマトリックス樹脂として使用し、これに、補強繊維としてのガラス繊維を配合してなる繊維強化プラスチックが、有利に使用することが出来る。 The matrix resin and reinforcing fibers of the fiber-reinforced plastic are not particularly limited as long as they are conventionally known matrix resins and reinforcing fibers, and can be used in the present invention. Vertical axis wind power generators are generally installed in locations exposed to rain and wind. In addition, fiber-reinforced plastics containing glass fibers as reinforcing fibers can be advantageously used.

固定支柱32における垂直方向の下端側においては、回転軸22を回転可能な状態で内挿するための空所が形成されてなるインナー支柱34が、固定支柱32に一体的に内蔵せしめられている一方、固定支柱32における垂直方向の上端側には、金属製円筒36が、その上端が固定支柱32の上端より突出した状態で、固定支柱32及びインナー支柱34に対して位置固定に配設されている。金属製円筒36の上底面及び下底面の中心には、回転軸22を貫通させるための孔が設けられており、垂直軸風車12の回転体ヘッド18に配設されている回転軸22は、金属製円筒36を貫通し、インナー支柱34の空所内に内挿された状態で、発電機28に接続されている。 An inner support 34 having a hollow space for inserting the rotating shaft 22 in a rotatable state is integrally built into the fixed support 32 at the lower end side of the fixed support 32 in the vertical direction. On the other hand, on the vertical upper end side of the fixed support 32, a metal cylinder 36 is disposed in a fixed position with respect to the fixed support 32 and the inner support 34 with its upper end projecting from the upper end of the fixed support 32. ing. A hole is provided in the center of the upper and lower bottom surfaces of the metal cylinder 36 to allow the rotating shaft 22 to pass therethrough. It passes through the metal cylinder 36 and is connected to the generator 28 while being inserted into the cavity of the inner support 34 .

一方、ブラケット30における、固定支柱32に接する起立部より水平方向外方に延出している水平部上には、浮力室38が設置されており、かかる浮力室38内には、浮力発生用液体40及びフロート42が、浮力発生用液体40にフロート42を臨ませた状態で収容されている。このフロート42の上部には、固定支柱32の4つの側面に平行に4つの油圧ダンパ44が、そのピストンロッドの上端がフロート42の上底面の貫通孔より突き出た状態で配設されている。なお、油圧ダンパ44の各々は、内部ピストンにオリフィス(小径孔)が設けられており、緩やかな上下動には何らの抵抗も示さないが、一定の速度を超えた上下動が加えられると、オリフィスの絞り効果によってダンパ効果(制振効果)を発揮するように構成されている。 On the other hand, a buoyancy chamber 38 is provided on a horizontal portion of the bracket 30 that extends outward in the horizontal direction from the upright portion in contact with the fixed support 32, and the buoyancy generating liquid is contained in the buoyancy chamber 38. 40 and a float 42 are housed with the float 42 facing the buoyancy generating liquid 40 . Above the float 42 , four hydraulic dampers 44 are arranged parallel to the four side surfaces of the fixed support 32 with the upper ends of the piston rods protruding from through holes in the upper bottom surface of the float 42 . Each of the hydraulic dampers 44 has an orifice (small diameter hole) in the internal piston, and does not show any resistance to gentle vertical movement, but when vertical movement exceeding a certain speed is applied, It is configured to exert a damper effect (vibration damping effect) by the throttle effect of the orifice.

以下、本発明の尤も特徴的な技術構成である、垂直軸風力発電装置10における垂直軸風車12の支承構造について、詳述する。特に図1及び図4より明らかなように、先ず、垂直軸風車12の回転体ヘッド18は、固定支柱32より上方に突出している金属製円筒36の上端部において、回転体ヘッド18の内面と金属製円筒36の外面との間に配設された上部ラジアルベアリング46a及び下部ラジアルベアリング46bによって、金属製円筒36及びこれと一体とされている固定支柱32に対して、回転自在に、且つ、上下方向の移動可能に支承されている。 The support structure for the vertical axis wind turbine 12 in the vertical axis wind power generator 10, which is the most characteristic technical configuration of the present invention, will be described in detail below. 1 and 4, the rotating body head 18 of the vertical axis wind turbine 12 first has an inner surface of the rotating body head 18 and the inner surface of the rotating body head 18 at the upper end of the metal cylinder 36 protruding upward from the fixed support 32. rotatably with respect to the metal cylinder 36 and the fixed support 32 integrated therewith by an upper radial bearing 46a and a lower radial bearing 46b disposed between the outer surface of the metal cylinder 36; It is supported so as to be vertically movable.

回転体ヘッド18と固定支柱32の上端との間には、中央部に金属製円筒36を貫通せしめるための貫通孔が設けられている第一の外部台座48が水平に配設されており、この第一の外部台座48上に配置されたスラストベアリング50によって、回転体ヘッド18は、第一の外部台座48に対して回転自在に支承されている(図4を参照)。また、第一の外部台座48と浮力室38との間には、中央部に固定支柱32を貫通せしめるための貫通孔が設けられている第二の外部台座52が、第一の外部台座48と平行に配設されている。そして、第一の外部台座48と第二の外部台座52とが、合計8本の外部連結棒54によって連結されている(図4を参照)一方、第二の外部台座52の下面と浮力室38内のフロート42の上端との間には、4つのスプリング56が、その付勢方向が垂直方向となるように配設されていると共に、4つの油圧ダンパ44の各ピストンロッドの先端が第二の外部台座52の下面に接続されているのである。 Between the rotor head 18 and the upper end of the fixed support 32, a first external pedestal 48 having a through-hole for the metal cylinder 36 to pass through is provided horizontally. A thrust bearing 50 arranged on the first outer seat 48 rotatably supports the rotor head 18 with respect to the first outer seat 48 (see FIG. 4). Further, between the first external pedestal 48 and the buoyancy chamber 38, a second external pedestal 52 having a through hole for allowing the fixed support 32 to pass through is provided in the central part. are arranged parallel to the The first outer pedestal 48 and the second outer pedestal 52 are connected by a total of eight outer connecting rods 54 (see FIG. 4), while the lower surface of the second outer pedestal 52 and the buoyancy chamber Four springs 56 are arranged between the upper end of the float 42 in 38 so that the urging direction thereof is vertical, and the tips of the piston rods of the four hydraulic dampers 44 are arranged in the first direction. It is connected to the lower surface of the second external pedestal 52 .

なお、本実施形態において、スラストベアリング50に作用する予圧量は垂直軸風車12の自重とし、それ以外の位置予圧は与えていない。また、上部ラジアルベアリング46a、下部ラジアルベアリング46bにおいて、それらベアリングの各々の外輪は回転体ヘッド18内に圧入されている一方、それらの内輪は金属製円筒36の外縁と嵌合せしめられているが、その公差は隙間ばめとされており、上部ラジアルベアリング46a及び下部ラジアルベアリング46bの、金属製円筒36に対する上下方向への移動が可能とされている。更に、複数の部材を介して回転体ヘッド18と連結しているフロート42は、垂直軸風車12が無回転の状態にある場合は、浮力室38の底面に接しないよう、換言すれば、浮力発生用液体40内にてフロート42が浮いた状態となるように、スプリング56等にて調整されている。 In this embodiment, the amount of preload acting on the thrust bearing 50 is the weight of the vertical axis wind turbine 12, and no other positional preload is applied. The outer rings of the upper radial bearing 46a and the lower radial bearing 46b are press-fitted into the rotor head 18, while their inner rings are fitted to the outer edge of the metal cylinder 36. , the tolerance of which is a clearance fit, and the upper and lower radial bearings 46 a and 46 b can move vertically with respect to the metal cylinder 36 . Furthermore, the float 42, which is connected to the rotor head 18 via a plurality of members, does not touch the bottom surface of the buoyancy chamber 38 when the vertical axis wind turbine 12 is in a non-rotating state. The spring 56 and the like are adjusted so that the float 42 floats in the generating liquid 40 .

そして、上述の如き本発明に従う垂直軸風力発電装置10にあっては、垂直軸風車12が回転していない状態にある場合、垂直軸風車12は、浮力室38内にてフロート42に作用する浮力によって浮上支持される一方、風力を受けて垂直軸風車12が回転状態にある場合、風車の回転によって生ずる垂直方向(回転軸のスラスト方向)の外力(振動)は、スプリング36の伸縮、油圧ダンパ44の緩衝作用、及び、浮力室38内におけるフロート42の上下動によって、効果的に吸収されることとなる。このため、本発明の垂直軸風力発電装置10は、弱風、強風を問わず、風車が安定して回転可能であり、以て、優れた発電性能を発揮し得るものとなっているのである。 In the vertical axis wind power generator 10 according to the present invention as described above, when the vertical axis wind turbine 12 is in a non-rotating state, the vertical axis wind turbine 12 acts on the float 42 within the buoyancy chamber 38. When the vertical axis wind turbine 12 is levitated and supported by the buoyant force and is in a rotating state due to the wind force, the external force (vibration) in the vertical direction (thrust direction of the rotating shaft) caused by the rotation of the wind turbine is caused by the expansion and contraction of the spring 36 and the hydraulic pressure. The damping action of the damper 44 and the up-and-down movement of the float 42 within the buoyancy chamber 38 will effectively absorb. Therefore, the vertical axis wind power generator 10 of the present invention can stably rotate the wind turbine regardless of whether the wind is weak or strong, and thus can exhibit excellent power generation performance. .

一般に、垂直軸風車は、プロペラ式風車等の水平軸風車と比較して、回転する風車部が立体的な構造となることは避けられない。3次元的な構造を有する風車においては、部材の製造誤差やそれら部材の組立て誤差に起因する、機械的な回転中心と風車の重心との不一致等の位置ズレが生じる。このような位置ズレは、風車の回転に伴う遠心力作用と相俟って、水平方向及び垂直方向に大きな振動を誘発させる。このような問題を、従来は更なる剛性の付与等によって解決しようとした結果、垂直軸風車の重量増加や大型化、高コスト化、発電の非効率化等を招来し、また重量増加は機械共振点を大きく低下させる等の別の問題をも生じており、従来の観点に基づく垂直軸風車の大型化は、設計上の限界に到達していると考えられる。現在、垂直軸風車を備えた発電装置(垂直軸風力発電装置)は、発電出力が凡そ20kWクラスレベルのものが、実用的な限界とされている。 In general, a vertical axis wind turbine inevitably has a three-dimensional structure in a rotating wind turbine part compared to a horizontal axis wind turbine such as a propeller type wind turbine. In a wind turbine having a three-dimensional structure, positional deviation such as mismatch between the mechanical center of rotation and the center of gravity of the wind turbine occurs due to manufacturing errors of members and assembly errors of those members. Such positional deviation induces large vibrations in the horizontal and vertical directions together with the action of centrifugal force accompanying the rotation of the windmill. In the past, attempts to solve such problems by adding more rigidity resulted in increased weight and size of the vertical axis wind turbine, increased cost, and inefficiency in power generation. Another problem, such as a significant drop in the resonance point, has also arisen, and it is thought that increasing the size of the vertical axis wind turbine based on the conventional viewpoint has reached its design limit. At present, the practical limit of a power generation device equipped with a vertical axis wind turbine (vertical axis wind power generation device) is considered to be a power generation output of about 20 kW class level.

また、垂直軸風車は、その特性上、風車が一回転する間に大きなトルク変動が生じる。このようにトルク変動が大きいことも、振動が発生する要因の一つである。風車が水平方向や垂直方向に振動すると、その振動エネルギーによって風力エネルギーが消耗され、風車の回転数が著しく低下し、その結果、発電能力が低下する。このため、従来の垂直軸風力発電装置にあっては、運用上、低出力発電に止めておかれたり、強風下では発電が停止される等の対応が為されている。 In addition, due to the characteristics of the vertical axis wind turbine, a large torque fluctuation occurs during one rotation of the wind turbine. Such a large torque fluctuation is also one of the causes of vibration. When the windmill vibrates in the horizontal or vertical direction, the wind energy is consumed by the vibrational energy, the rotation speed of the windmill is significantly reduced, and as a result, the power generation capacity is reduced. For this reason, in the conventional vertical axis wind turbine generator, in terms of operation, countermeasures such as stopping power generation at low output or stopping power generation under strong winds are taken.

このような状況の下、本発明の垂直軸風力発電装置は完成されたのである。即ち、本発明においては、部材の製造誤差やそれら部材の組立て誤差等に起因して風車の回転と共に生じる振動のうち、特に垂直軸風車の垂直軸(回転軸)方向におけるものについては、風車を、風車の回転軸とは異なる連結部材で接続(連結)されたフロートで支持することによって、垂直方向への移動を可能なものとし、振動エネルギーを、浮力室に収容された浮力発生用液体の液面変動によって吸収、減衰させるものである。このため、本発明に従う垂直軸風力発電装置においては、受風面積を大きくするために立体的部分を大型化した垂直軸風車を採用した場合でも、振動の発生は有利に抑制されるところから、安定した風車の高速回転が確保され、強風下においても安定した発電が可能となっているのである。 Under such circumstances, the vertical axis wind turbine generator of the present invention was completed. That is, in the present invention, of the vibrations that occur with the rotation of the wind turbine due to manufacturing errors of members, assembly errors of those members, etc., vibrations in the vertical axis (rotational axis) direction of a vertical axis wind turbine are eliminated. By supporting the float connected (connected) with a connecting member different from the rotation axis of the wind turbine, it is possible to move in the vertical direction, and the vibration energy is transferred to the buoyancy generating liquid contained in the buoyancy chamber. It is absorbed and attenuated by liquid level fluctuations. For this reason, in the vertical axis wind power generator according to the present invention, even if a vertical axis wind turbine with an enlarged three-dimensional portion is used to increase the wind receiving area, the occurrence of vibration is advantageously suppressed. The stable high-speed rotation of the wind turbine is ensured, and stable power generation is possible even under strong winds.

また、垂直方向の振動がフロートによって有利に吸収、減衰されるため、ビルの屋上等の、特に垂直方向の振動についての設置条件が厳しい場所においても、本発明の垂直軸風力発電装置は設置可能であり、これにより、再生エネルギーの消費を拡大させることが出来る。加えて、発電装置を電力消費地の近くに設置することが可能であり、発電容量が小型クラスの装置であっても、地産地消型の再生エネルギーを効率よく供給することが出来る。 In addition, since vertical vibrations are advantageously absorbed and attenuated by the floats, the vertical axis wind turbine generator of the present invention can be installed even in places where installation conditions are particularly severe with respect to vertical vibrations, such as on the roofs of buildings. , which can increase the consumption of renewable energy. In addition, it is possible to install the power generation device near the power consumption area, and even if the generation capacity is a small class device, it is possible to efficiently supply locally produced and consumed renewable energy.

さらに、本発明においては、スラスト軸受(スラストベアリング50)とラジアル軸受(上部ラジアルベアリング46a、下部ラジアルベアリング46b)とが分離され、別個に配置されており、それら軸受に対しては、それらの配置位置からして、定位置予圧を与える必要がない。このように、スラスト軸受(スラストベアリング50)及びラジアル軸受(上部ラジアルベアリング46a、下部ラジアルベアリング46b)に定位置予圧を与えないことにより、摩擦トルクを極めて少なくすることが出来、始動回転トルクを極めて小さいものとすることが出来るところから、本発明に従う垂直軸風力発電装置においては、微風状態でも垂直軸風車が効率良く回転し、発電が可能なものとなっているのである。加えて、上記軸受に定位置予圧を与えないことは、稼働中(回転中)の風車の軸受け負荷の許容力を増大させ、軸受の高寿命化を図ることが出来ると共に、軸受の回転に伴う温度上昇も有利に抑制することが出来、装置の保守点検の負担を軽減することが出来る等の利点も、享受することが出来る。 Furthermore, in the present invention, the thrust bearing (thrust bearing 50) and the radial bearings (upper radial bearing 46a, lower radial bearing 46b) are separated and arranged separately, and for these bearings, their arrangement Due to its location, it is not necessary to provide a fixed position preload. In this way, by not applying fixed-position preload to the thrust bearing (thrust bearing 50) and radial bearings (upper radial bearing 46a, lower radial bearing 46b), the friction torque can be extremely reduced, and the starting rotation torque can be extremely reduced. Since it can be made small, in the vertical axis wind power generator according to the present invention, the vertical axis wind turbine can efficiently rotate and generate power even in light wind conditions. In addition, not applying a fixed position preload to the bearing increases the bearing load tolerance of the wind turbine during operation (during rotation), thereby extending the life of the bearing. It is also possible to advantageously suppress the temperature rise and enjoy the advantages of being able to reduce the burden of maintenance and inspection of the apparatus.

なお、本発明の第一の実施形態に係る垂直軸風力発電装置10において、第一の外部台座48と第二の外部台座52とは、固定支柱32の一の側面から離隔して垂直方向に延びる、かかる一の側面につき2本の外部連結棒54(固定支柱32の外形は四角柱であるため、合計8本の外部連結棒54)によって連結せしめられているところ(図3を参照)、それら外部連結棒54は、固定支柱32の側面に配設されたガイド58の貫通孔に挿通された状態で、第一の外部台座48と第二の外部台座52とを連結している。なお、ガイド58における貫通孔は、外部連結棒54が挿通されている状態において、かかる外部連結棒54の垂直方向への移動を可能とするクリアランスが形成されるような大きさとされている。このようなガイド58を採用することによって、第一の外部台座48及び第二の外部台座52の回転が有利に抑制されることとなる。 In addition, in the vertical axis wind turbine generator 10 according to the first embodiment of the present invention, the first outer pedestal 48 and the second outer pedestal 52 are spaced apart from one side surface of the fixed support 32 in the vertical direction. Two external connecting rods 54 (8 external connecting rods 54 in total, since the external shape of the fixed support 32 is a quadrangular prism) per one extending side (see FIG. 3), The external connecting rods 54 connect the first external pedestal 48 and the second external pedestal 52 while being inserted through through holes of guides 58 arranged on the side surface of the fixed support 32 . The through hole in the guide 58 is sized so as to form a clearance that allows the external connecting rod 54 to move in the vertical direction when the external connecting rod 54 is inserted. By employing such a guide 58, the rotation of the first outer seat 48 and the second outer seat 52 is advantageously suppressed.

また、第一の外部台座48には、ブレーキシリンダ60が配設されている。かかるブレーキシリンダ60におけるロッド先端のブレーキシュー62と、第一の外部台座48上に位置固定に配設されたリング状のブレーキプレート66、及び、回転体ヘッド18の下部に固定され、回転体ヘッド18と一体的に回転する断面L字状のブレーキディスク64との接触によって、回転体ヘッド18の過剰な回転が抑制可能とされている。 A brake cylinder 60 is arranged on the first outer seat 48 . A brake shoe 62 at the tip of the rod of the brake cylinder 60, a ring-shaped brake plate 66 fixedly disposed on the first outer pedestal 48, and a rotor head 18 fixed to the lower portion of the rotor head 18. Excessive rotation of the rotary head 18 can be suppressed by contact with a brake disc 64 having an L-shaped cross section that rotates integrally with the rotary head 18 .

以上、本発明に従う垂直軸風力発電装置の代表的な実施形態の一つについて、詳述してきたが、本発明が、上述の如き構成に係る垂直軸風力発電装置に限定されるものでないことは、言うまでもないところであり、例えば、図5~図11に示される如き構成を採用することも可能である。なお、図5~図11に示される垂直軸風力発電装置の各々において、先に詳述した垂直軸風力発電装置のものと同一の構成及び機能を有する部材については、同一の符号を付し、詳細な説明は省略するものとする。 Although one representative embodiment of the vertical axis wind power generator according to the present invention has been described in detail above, it should be understood that the present invention is not limited to the vertical axis wind power generator having the configuration described above. , needless to say, and for example, it is also possible to adopt configurations as shown in FIGS. In addition, in each of the vertical axis wind power generators shown in FIGS. 5 to 11, members having the same configurations and functions as those of the vertical axis wind power generator described in detail above are denoted by the same reference numerals. Detailed description shall be omitted.

図5~図7は、本発明の第二の実施形態に係る垂直軸風力発電装置を示す説明図であるところ、図5は垂直軸風力発電装置80の縦断面説明図であり、図6は、垂直軸風力発電装置80における回転体ヘッド18の近傍を、部分的に拡大して示す縦断面説明図であり、図7(a)は、図5のC-C断面の部分拡大説明図であり、同(b)は、垂直軸風力発電装置80における、第一の外部台座と内部台座との接続(連結)状態を示す縦断面説明図である。 5 to 7 are explanatory diagrams showing a vertical axis wind turbine generator according to a second embodiment of the present invention. FIG. 5 is a longitudinal sectional explanatory diagram of a vertical axis wind turbine generator 80, and FIG. 7A is a partially enlarged longitudinal sectional explanatory view showing the vicinity of the rotating body head 18 in the vertical axis wind power generator 80, and FIG. 7A is a partially enlarged explanatory view of the CC cross section of FIG. 3B is a vertical cross-sectional explanatory view showing a state of connection (coupling) between the first outer pedestal and the inner pedestal in the vertical axis wind turbine generator 80. FIG.

垂直軸風力発電装置80において、固定支柱32は、ブラケット30によって基礎26上に固設せしめられている。かかる固定支柱32の垂直方向上端側においては、金属製円筒36が、その外周面が固定支柱32の内周面と当接した状態で、且つ、金属製円筒36の上端が固定支柱32の上端より突出した状態で、固定支柱32に対して公知の手法に従って位置固定に配設せしめられている。その一方、垂直方向下端側においては、回転軸22を回転可能な状態で内挿するための空所を有するインナー支柱82が、固定支柱32に一体的に内蔵せしめられており、かかるインナー支柱82の上端と金属製円筒36の下端との間には、後述する内部台座84及びスプリング86を内装するための空所が形成されている。 In the vertical axis wind turbine generator 80 , the fixed struts 32 are fixed on the foundation 26 by brackets 30 . On the upper end side of the fixed support 32 in the vertical direction, the metal cylinder 36 is in contact with the inner peripheral surface of the fixed support 32 at its outer peripheral surface, and the upper end of the metal cylinder 36 is positioned at the upper end of the fixed support 32 . In a more protruding state, it is positionally fixedly arranged on the fixed support 32 according to a known technique. On the other hand, on the lower end side in the vertical direction, an inner support 82 having a hollow space for inserting the rotating shaft 22 in a rotatable state is integrally built into the fixed support 32 . Between the upper end of the metal cylinder 36 and the lower end of the metal cylinder 36, a space is formed for housing an internal pedestal 84 and a spring 86, which will be described later.

内部台座84は、固定支柱32内の空所における水平断面と略同じ大きさを呈する、板状の四角形部材にて構成されており、その水平方向の中央部には、回転軸22を挿通せしめるための貫通孔が形成されている。ここで、固定支柱32内の空所は、水平断面が四角形を呈する長手棒状(換言すれば、四角柱状)を呈しており、そのような空所内に、金属製円筒36は、当接した状態で配設せしめられているところから、かかる空所における4つの角部の各々の近傍には、固定支柱32と金属製円筒36との間に垂直方向に延びる4つの空間が形成されている(図7(a)を参照)。そして、かかる空間に内部連結棒88を挿通し、その上端を第一の外部台座48に接続せしめ、その下端を内部台座84に接続せしめていることにより、内部台座84は、第一の外部台座48と一体的な上下動が可能とされているのである(図7(a)、同(b)を参照)。 The internal pedestal 84 is composed of a plate-shaped rectangular member having approximately the same size as the horizontal cross section of the hollow space in the fixed support 32, and the rotating shaft 22 is inserted through the center portion in the horizontal direction. A through hole is formed for Here, the space inside the fixed support 32 has a shape of a longitudinal rod with a square horizontal cross section (in other words, a shape of a square column), and the metal cylinder 36 is in contact with such a space. , four vertically extending spaces are formed between the fixed post 32 and the metal cylinder 36 near each of the four corners of the cavity ( See FIG. 7(a)). The inner connecting rod 88 is inserted into this space, its upper end is connected to the first outer pedestal 48, and its lower end is connected to the inner pedestal 84, whereby the inner pedestal 84 is connected to the first outer pedestal. It is possible to move up and down integrally with 48 (see FIGS. 7(a) and 7(b)).

また、固定支柱32内における、インナー支柱82と内部台座84との間には、スプリング86が、その付勢方向が垂直方向となるように配設せしめられていると共に、2つの油圧ダンパ44が、回転軸22を取り囲むように、且つ等間隔に配設されており、それらの各ピストンロッドの先端は内部台座84に接続されている。 A spring 86 is arranged between the inner column 82 and the inner seat 84 in the fixed column 32 so that its urging direction is vertical, and the two hydraulic dampers 44 are installed. , are arranged at regular intervals so as to surround the rotating shaft 22 , and the tip of each piston rod is connected to the inner pedestal 84 .

さらに、第一の外部台座48とフロート42とは、8本の外部連結棒90にて連結せしめられている。具体的に、外部連結棒90の上端が第一の外部台座48の下面に接続されている一方、外部連結棒90の下端は、フロート42におけるフロート支持体42aの上端に接続されている。 Furthermore, the first external pedestal 48 and the float 42 are connected by eight external connecting rods 90 . Specifically, the upper end of the outer connecting rod 90 is connected to the lower surface of the first outer pedestal 48 , while the lower end of the outer connecting rod 90 is connected to the upper end of the float support 42 a of the float 42 .

そして、上述の如き構成を備えた垂直軸風力発電装置80において、風車の回転によって生ずる垂直方向(回転軸のスラスト方向)の外力(振動)は、1)外部連結棒90にて接続されているフロート42の上下動と、2)固定支柱32内に配設されたスプリング86の伸縮、並びに、同所に配設された油圧ダンパ44の緩衝作用とによって、効果的に吸収されるのである。このような垂直軸風力発電装置80においては、スプリング86及び油圧ダンパ44が外部に露出していないことから、日光の照射や風雨等の外部環境に起因する部材の劣化を、有利に低減することが可能である。 In the vertical axis wind turbine generator 80 having the above-described configuration, the external force (vibration) in the vertical direction (thrust direction of the rotating shaft) generated by the rotation of the wind turbine is 1) connected by the external connecting rod 90. This is effectively absorbed by the vertical movement of the float 42, 2) the expansion and contraction of the spring 86 arranged inside the fixed column 32, and the damping action of the hydraulic damper 44 arranged at the same place. In such a vertical axis wind turbine generator 80, since the spring 86 and the hydraulic damper 44 are not exposed to the outside, it is possible to advantageously reduce the deterioration of the members due to the external environment such as exposure to sunlight and wind and rain. is possible.

図8及び図9は、本発明の第三の実施形態に係る垂直軸風力発電装置を示す説明図である。具体的に、図8は垂直軸風力発電装置100の縦断面説明図であり、図9は、垂直軸風力発電装置100における回転体ヘッド近傍を、部分的に拡大して示す縦断面説明図である。 8 and 9 are explanatory diagrams showing a vertical axis wind turbine generator according to a third embodiment of the present invention. Specifically, FIG. 8 is a longitudinal sectional explanatory view of the vertical axis wind power generator 100, and FIG. 9 is a longitudinal sectional explanatory view showing a partially enlarged vicinity of the rotor head in the vertical axis wind power generator 100. be.

垂直軸風力発電装置100は垂直軸風車102を備えているところ、かかる垂直軸風車102は、4つ(4枚)のブレード14と、ブレード14の各々を支持する上部支持アーム16a、水平支持アーム16b及び下部支持アーム16cと、回転体ヘッドたる支持アームハブ104と、隣接するブレード14間を接続する上部テンションバー20a及び下部テンションバー20bと、回転主軸106より構成されている。 The vertical axis wind power generator 100 includes a vertical axis wind turbine 102. The vertical axis wind turbine 102 includes four (four) blades 14, an upper support arm 16a for supporting each of the blades 14, and a horizontal support arm. 16b and a lower support arm 16c, a support arm hub 104 which is a rotor head, an upper tension bar 20a and a lower tension bar 20b connecting adjacent blades 14, and a rotation main shaft 106.

回転体ヘッドとしての支持アームハブ104は、その垂直方向(図8における上下方向)の長さ(高さ)がブレード14の垂直方向の長さより短くされているところから、一方の端部がブレード14に接続された上部支持アーム16aは、垂直方向斜め下方に傾斜した状態で、また、一方の端部がブレード14に接続された下部支持アーム16cは、垂直方向斜め上方に傾斜した状態で、各々、ピンジョイント24によって支持アームハブ104に接続されている。換言すれば、一方の端部がブレード14に接続された上部支持アーム16a、水平支持アーム16b及び下部支持アーム16cは、それらの他方の端部が支持アームハブ104に集約され、そこにおいてピンジョイント24にて接続されている。 The support arm hub 104 as a rotating body head has a length (height) in the vertical direction (vertical direction in FIG. 8) shorter than the length in the vertical direction of the blades 14. The upper support arm 16a connected to the blade 14 is tilted obliquely downward in the vertical direction, and the lower support arm 16c, one end of which is connected to the blade 14, is tilted obliquely upward in the vertical direction. , are connected to the support arm hub 104 by pin joints 24 . In other words, upper support arm 16a, horizontal support arm 16b and lower support arm 16c, which are connected at one end to blade 14, are joined at their other end to support arm hub 104, where pin joint 24 is connected. is connected by

また、垂直軸風車102の支持アームハブ104における水平方向中心には、回転主軸106が垂直下方に延びるように配設されており、更にかかる回転主軸106の垂直下方においては、回転伝達軸108が接続されており、それら回転主軸106及び回転伝達軸108によって、垂直軸風車102の回転が基礎26の上部に配置された発電機28に伝達され、発電機28が駆動することによって発電するように構成されている。 At the center in the horizontal direction of the support arm hub 104 of the vertical axis wind turbine 102, a rotation main shaft 106 is arranged so as to extend vertically downward. The rotation of the vertical axis wind turbine 102 is transmitted to the generator 28 arranged above the foundation 26 by the rotation main shaft 106 and the rotation transmission shaft 108, and the generator 28 is driven to generate power. It is

さらに、固定支柱32の上端には、回転主軸106のためのスリーブ110が内挿せしめられており、このスリーブ110の内面には、上部ラジアルベアリング112a及び下部ラジアルベアリング112bが配設されている。 Further, a sleeve 110 for the rotation main shaft 106 is inserted in the upper end of the fixed column 32, and an upper radial bearing 112a and a lower radial bearing 112b are arranged on the inner surface of the sleeve 110. As shown in FIG.

そして、それらラジアルベアリング112a、112bによって、回転主軸106(支持アームハブ104)は、固定支柱32に対して、回転自在に、且つ、上下方向に移動可能に支承されているのである。 The rotary main shaft 106 (support arm hub 104) is supported by the radial bearings 112a and 112b so as to be rotatable and vertically movable with respect to the fixed column 32. As shown in FIG.

一方、本発明においては、図10に示されている垂直軸風力発電装置120の如く、1)スラスト方向の支承構造として、垂直軸風力発電装置80にて採用されている、固定支柱32の内部にスプリング86及び油圧ダンパ44を配置せしめる構造を採用すると共に、2)垂直軸風力発電装置100における垂直軸風車102及びその支承構造を採用することも、可能である。 On the other hand, in the present invention, like the vertical axis wind turbine generator 120 shown in FIG. 2) the vertical axis wind turbine 102 and its support structure in the vertical axis wind turbine generator 100;

さらに、図11に示されている垂直軸風力発電装置130の如く、固定支柱32の外周上に固定リング132を配設し、かかる固定リング132の外周上において、クロスローラー軸受134を介してアウターリング136を係合させ、そしてこのアウターリング136に、ブレード138を支持する支持アーム140を接続せしめて、本発明の垂直軸風力発電装置を構成することも可能である。このような構成を採用することによって、風力によるブレード138の変形が有利に抑制され、ブレード138が効率良く風力を受けることが可能ならしめられるところから、発電効率が有利に向上することとなる。 Furthermore, like the vertical axis wind power generator 130 shown in FIG. It is also possible to engage the ring 136 and connect the support arm 140 supporting the blades 138 to the outer ring 136 to form the vertical axis wind turbine generator of the present invention. By adopting such a configuration, deformation of the blades 138 due to wind power is advantageously suppressed, and the blades 138 can efficiently receive the wind power, thereby advantageously improving power generation efficiency.

加えて、上述した垂直軸風力発電装置は、何れも、ブレード(垂直翼)を用いたものであるが、本発明においては、垂直軸風車の範疇に含まれるものであれば、本発明の効果を阻害するものでない限り、特に制限されることなく、従来より公知の構成に係る垂直軸風車を採用することが可能である。 In addition, all of the vertical axis wind power generators described above use blades (vertical blades). As long as it does not impede the above, it is possible to adopt a vertical axis wind turbine having a conventionally known configuration without any particular limitation.

また、本発明の垂直軸風力発電装置を構成する部材について、例えば、垂直軸風車のブレードや浮力室の外壁等も、上述した繊維強化プラスチックにて構成することも可能である。 As for the members constituting the vertical axis wind turbine generator of the present invention, for example, the blades of the vertical axis wind turbine, the outer wall of the buoyancy chamber, and the like can also be made of the fiber-reinforced plastic described above.

その他、一々、列挙はしないが、本発明には、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々なる変更、修正、改良等を加え得るものであることが、理解されるべきである。 In addition, although not listed individually, it is understood that various changes, modifications, improvements, etc. can be added to the present invention based on the knowledge of those skilled in the art as long as they do not depart from the spirit of the present invention. It should be.

10 垂直軸風力発電装置 12 垂直軸風車
18 回転体ヘッド 22 回転軸
28 発電機 32 固定支柱
34 インナー支柱 36 金属製円筒
38 浮力室 42 フロート
44 油圧ダンパ 46 ラジアルベアリング
48 第一の外部台座 50 スラストベアリング
52 第二の外部台座 54 外部連結棒
56 スプリング 58 ガイド
60 ブレーキシリンダ 80 垂直軸風力発電装置
82 インナー支柱 84 内部台座
86 スプリング 88 内部連結棒
90 外部連結棒 100 垂直軸風力発電装置
102 垂直軸風車 104 支持アームハブ
106 回転主軸 108 回転伝達軸
100 スリーブ 112 ラジアルベアリング
120 垂直軸風力発電装置 130 垂直軸風力発電装置
132 固定リング 134 クロスローラー軸受
136 アウターリング 138 ブレード
REFERENCE SIGNS LIST 10 vertical axis wind turbine 12 vertical axis wind turbine 18 rotating body head 22 rotating shaft 28 generator 32 fixed strut 34 inner strut 36 metal cylinder 38 buoyancy chamber 42 float 44 hydraulic damper 46 radial bearing 48 first outer pedestal 50 thrust bearing 52 second outer pedestal 54 outer connecting rod 56 spring 58 guide 60 brake cylinder 80 vertical axis wind power generator 82 inner strut 84 inner base 86 spring 88 inner connecting rod 90 outer connecting rod 100 vertical axis wind power generator 102 vertical axis wind turbine 104 Support arm hub 106 Rotation main shaft 108 Rotation transmission shaft 100 Sleeve 112 Radial bearing 120 Vertical axis wind turbine generator 130 Vertical axis wind turbine generator 132 Fixed ring 134 Cross roller bearing 136 Outer ring 138 Blade

Claims (8)

垂直軸風車の回転中心に位置する回転体ヘッドに接続された、垂直下方に延びる回転軸によって、発電機を回転させ、発電する垂直軸風力発電装置において、
前記回転体ヘッドが、下端部が架台に固定された長手中空部材より構成され、且つ、その内部の空所に前記回転軸が回転可能な状態で内挿されている固定支柱に対して、i)ラジアル軸受によって直接的に又は他の部材を介して間接的に回転自在に支承されていると共に、ii)該回転体ヘッドと該固定支柱の上端との間に配置された、水平方向中心部に前記回転軸が回転可能な状態で挿通される空所を有する第一の外部台座上に配設されたスラスト軸受によって、回転自在に支承されており、
前記固定支柱の前記第一の外部台座より下方に、浮力発生用の液体及びフロートを収容する浮力室が配設され、且つ該第一の外部台座とフロートとが、前記固定支柱より径方向外方にて該固定支柱より離隔して位置する外部連結部材によって連結せしめられており、
前記浮力室内にて前記フロートに作用する浮力によって、前記外部連結部材及び前記第一の外部台座を介して前記垂直軸風車を浮上支持するように構成されている、
ことを特徴とする垂直軸風力発電装置。
In a vertical axis wind turbine generator in which a generator is rotated by a vertically downwardly extending rotating shaft connected to a rotating body head located at the center of rotation of the vertical axis wind turbine to generate electricity,
With respect to a fixed post in which the rotating body head is composed of a longitudinal hollow member whose lower end is fixed to a frame, and in which the rotating shaft is rotatably inserted in a hollow space therein, i) rotatably supported directly by a radial bearing or indirectly through another member, and ii) a horizontal center located between said rotor head and the upper end of said fixed post. is rotatably supported by a thrust bearing disposed on a first external pedestal having a cavity through which the rotating shaft is rotatably inserted,
A buoyancy chamber for containing a buoyancy-generating liquid and a float is disposed below the first outer seat of the fixed strut, and the first outer seat and the float are radially outward of the fixed strut. are connected by an external connecting member positioned at a distance from the fixed support on one side,
The buoyancy acting on the float in the buoyancy chamber floats and supports the vertical axis wind turbine through the external connecting member and the first external pedestal.
A vertical axis wind power generator characterized by:
前記第一の外部台座と前記フロートとの間に第二の外部台座が配設されており、該第一の外部台座と第二の外部台座とが前記外部連結部材によって連結せしめられている一方、該第二の外部台座と前記フロートとの間には、付勢方向が垂直方向となるようにスプリングが配設されており、該スプリングによって該第二の外部台座とフロートとが連結せしめられている請求項1に記載の垂直軸風力発電装置。 A second external pedestal is disposed between the first external pedestal and the float, and the first external pedestal and the second external pedestal are connected by the external connecting member. A spring is disposed between the second outer seat and the float so that the biasing direction is vertical, and the second outer seat and the float are connected by the spring. A vertical axis wind turbine generator according to claim 1. 前記固定支柱内の空所において、その下端部から垂直上方に向かって延びる、該固定支柱より高さが低いインナー支柱が配設されていると共に、該空所における前記第一の外部台座より垂直下方の部位には、該第一の外部台座と連結する内部台座が配設されており、該内部台座と前記インナー支柱の上端との間に、付勢方向が垂直方向となるようにスプリングが配設されている請求項1に記載の垂直軸風力発電装置。 In a cavity within the fixed post, there is disposed an inner post extending vertically upward from a lower end of the fixed post and having a height lower than that of the fixed post, and vertical from the first outer pedestal in the cavity. An inner pedestal connected to the first outer pedestal is arranged in the lower part, and a spring is arranged between the inner pedestal and the upper end of the inner support so that the urging direction is vertical. A vertical axis wind turbine generator according to claim 1, provided. 垂直方向のエネルギーを吸収する緩衝装置が、前記スプリングと平行に配設されている請求項2又は請求項3に記載の垂直軸風力発電装置。 4. Vertical axis wind turbine generator according to claim 2 or 3, wherein a damping device for absorbing vertical energy is arranged parallel to the springs. 前記固定支柱の上端部側において、金属製円筒が該固定支柱と一体となるように配設されており、該金属製円筒に対して、前記回転体ヘッドが、前記ラジアル軸受によって回転自在に支承されている請求項1乃至請求項4の何れか1項に記載の垂直軸風力発電装置。 A metal cylinder is disposed integrally with the fixed support on the upper end side of the fixed support, and the rotor head is rotatably supported by the radial bearing with respect to the metal cylinder. A vertical axis wind turbine generator according to any one of claims 1 to 4. 前記固定支柱を構成する長手中空部材が、長手方向に延びる空所を内部に有する四角柱部材である請求項1乃至請求項5の何れか1項に記載の垂直軸風力発電装置。 The vertical axis wind turbine generator according to any one of claims 1 to 5, wherein the longitudinal hollow member forming the fixed support is a quadrangular prism member having a longitudinally extending void therein. 前記垂直軸風車が、複数のブレードの各々が一以上のアームを介して前記回転体ヘッドに支持されて、構成されている請求項1乃至請求項6の何れか1項に記載の垂直軸風力発電装置。 The vertical axis wind turbine according to any one of claims 1 to 6, wherein the vertical axis wind turbine is configured such that each of a plurality of blades is supported by the rotor head via one or more arms. generator. 前記固定支柱が繊維強化プラスチック材料にて形成されている請求項1乃至請求項7の何れか1項に記載の垂直軸風力発電装置。 A vertical axis wind turbine generator according to any one of claims 1 to 7, wherein said fixed struts are made of fiber reinforced plastic material.
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