JP2023137638A - 垂直軸風車の翼固定構造 - Google Patents

Abstract

【課題】風車自体の大型化及び設置数の増加に対応すべく回転軸と翼の組付けを容易かつ強固にした垂直軸風車の翼固定構造を提供すること。【解決手段】風を受ける方向に対して垂直な軸周りに回転する回転軸２と、回転軸２に軸受部３を介して連結される発電部６と、回転軸２に連結されて垂直軸周りに回転する複数の翼１０とを具備する垂直軸風車において、回転軸２の外周面に、アルミニウム製押出形材からなるブラケット２０を回転軸２の長手方向に沿って固定し、ブラケット２０の外周面に、翼１０の構成部材端部を当接した状態で固定する。【選択図】 図２

Description

この発明は、垂直軸風車の翼固定構造に関するものである。

従来、風を受ける方向に対して垂直軸周りに回転する回転軸と、上記回転軸に軸受部を介して連結される発電部と、上記回転軸に連結されて垂直軸周りに回転する複数の風車翼（以下、翼という）とを具備する垂直軸風車が知られている。
また、この種の垂直軸風車において、上記翼は、それぞれ断面中空状に形成され、上記回転軸から離れるにつれて互いの間隔が広くなるように延びる一対の延在部と、上記回転軸に略平行な方向に沿って延びる外側部と、上記延在部と外側部とを湾曲状に連結する湾曲部とを有する、所謂バタフライ風車と称する垂直軸風車が知られている（特に、特許文献１，２，３，４）。

特許文献１～４に記載の垂直軸風車は、その性能が風向に依存しない特性があり、かつ騒音や振動を抑制可能なため、構造がシンプルになり、低コスト化に向いているとされている。
また、最近では、再生可能エネルギーの導入促進において発電コストに優れる発電用風車が期待されている。

反面、発電用風車として発電コストを安くするために風車自体の大型化や設置数の増加が考えられることから、翼の固定に、より高強度と高い施工性が求められている。また、風車自体の大型化に伴い風車の設置高さも高くなるため、落雷時の対策も求められている。

特開２０１３－１４７９４０号公報 特開２０２１－１７９１８４号公報 特開２０２０－２９８５３号公報 特開２０１８－５９４８１号公報

ところで、特許文献１～４に記載の垂直軸風車においては、翼は、回転軸部の回転ハブに挟持される固定アームに連結される水平部材に固定されるか、あるいは、回転ハブに支持されるアームを介して固定されている。

特許文献１～４に記載の垂直軸風車においては、翼の固定の強度を得ることができるが、風車自体の大型化や設置数の増加に対応する、より高強度と高い施工性を得るためには、回転軸と回転ハブとの組付けや回転ハブと翼との組付けに工夫が必要である。

この発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、風車自体の大型化及び設置数の増加に対応すべく回転軸と翼の組付けを容易かつ強固にした垂直軸風車の翼固定構造を提供することを課題とする。

上記課題を達成するために、この発明は、風を受ける方向に対して垂直な軸周りに回転する回転軸と、上記回転軸に軸受部を介して連結される発電部と、上記回転軸に連結されて垂直軸周りに回転する複数の翼とを具備する垂直軸風車の翼固定構造であって、上記回転軸の外周面にアルミニウム製押出形材からなるブラケットを上記回転軸の長手方向に沿って固定し、上記ブラケットの外周面に、上記翼の構成部材端部を当接した状態で固定してなる、ことを特徴とする（請求項１）。

請求項１に記載の発明（以下に第１の発明という）において、上記回転軸と上記ブラケットは、上記回転軸と上記ブラケットのいずれか一方に設けられた上記回転軸の長手方向に沿う凸条と、他方に設けられた凹条とが互いに嵌合されて固定されているのが好ましい（請求項２）。

また、第１の発明において、上記ブラケットは上記回転軸の周方向に沿って複数分割され、互いに連結されたブラケット部材からなり、上記ブラケット部材は上記回転軸の周方向に沿って隣り合う上記翼の構成部材端部を固定しているのが好ましい（請求項３）。

また、第１の発明において、上記ブラケットは、上記回転軸を支承する軸受部の上方部位に、上記回転軸の長手方向に沿う導電棒挿入部が設けられ、上記導電棒挿入部に上記軸受部に接触可能な導電棒を挿入可能に形成するのが好ましい（請求項４）。

また、この発明は、第１の発明において、上記ブラケットは、それぞれアルミニウム製押出形材にて形成される第１のブラケット及び第２のブラケットからなり、上記回転軸の外周面に、上記第１のブラケットを上記回転軸の長手方向に沿って固定し、上記第１のブラケットの外周面に、上記第２のブラケットを上記回転軸の周方向に沿って固定し、上記第２のブラケットの外周面に上記翼の構成部材を当接した状態で固定してなる、ことを特徴とする（請求項５）。

請求項５に記載の発明（以下に第２の発明という）において、上記回転軸と上記第１のブラケットは、上記回転軸と上記第１のブラケットのいずれか一方に設けられた上記回転軸の長手方向に沿う凸条と、他方に設けられた凹条とが互いに嵌合されて固定されているのが好ましい（請求項６）。

また、第２の発明において、上記第１のブラケットは上記回転軸の周方向に沿って分割されたブラケット部材からなり、上記ブラケット部材は上記回転軸の周方向に沿って隣り合う上記第２のブラケットを固定しているのが好ましい（請求項７）。

また、第２の発明において、上記第１のブラケットと上記第２のブラケットの間に、アルミニウム押出形材からなる第３のブラケットを上記回転軸の長手方向に沿って配置すると共に、上記第１のブラケット及び上記第２のブラケットに固定するのが好ましい（請求項８）。この場合、上記第１のブラケットと上記第３のブラケットは、上記第１のブラケットと上記第３のブラケットのいずれか一方に設けられた上記回転軸の長手方向に沿う係止片と、他方に設けられた係止爪片とが互いに係合された状態で固定されているのが好ましい（請求項９）。

また、第２の発明において、上記第１のブラケットは、上記回転軸を支承する軸受部の上方部位に、上記回転軸の長手方向に沿う導電棒挿入部が設けられ、上記導電棒挿入部に上記軸受部に接触可能な導電棒を挿入可能に形成するのが好ましい（請求項１０）。

また、第２の発明において、上記第２のブラケットの外側面は、上記回転軸の長手方向に対して異なる角度を有する複数の取付面を有し、上記取付面に上記翼の構成部材の端部を固定するのが好ましい（請求項１１）。

加えて、第２の発明において、上記第２のブラケットの外側面は、上記回転軸の長手方向に対して平行な取付面と、上記回転軸の長手方向に対して異なる角度を有する複数の取付面を有し、上記複数の取付面の任意の取付面に上記翼の構成部材の端部を固定するのが好ましい（請求項１２）。

請求項１，５に記載の発明によれば、回転軸の外周面に固定されるアルミニウム製押出形材からなるブラケット（第１のブラケット、第２のブラケット）を介して翼を固定することができる。

請求項２，６に記載の発明によれば、回転軸とブラケット（第１のブラケット）のいずれか一方に設けられた凸条と他方に設けられた凹条とを嵌合させて、回転軸の外周面にブラケットを固定することができる。

請求項３，７に記載の発明によれば、分割されたブラケット部材を回転軸に固定した状態で、回転軸の周方向に沿って隣り合う翼の構成部材端部を固定することができる。

請求項８に記載の発明によれば、第１のブラケットと第２のブラケットの間に第３のブラケットを配置することで、隣り合う翼の間隔を広げた状態で翼を固定することができる。この場合、第１のブラケットと第３のブラケットのいずれか一方に設けられた回転軸の長手方向に沿う係止片と、他方に設けられた係止爪片とを互いに係合された状態で第１のブラケットと第３のブラケットを固定することができる（請求項９）。

請求項４，１０に記載の発明によれば、落雷時の電撃電流を流す導電棒をブラケットに設けられた導電棒挿入部に挿入することができ、導電棒を軸受部に接触させることができる。

請求項１１に記載の発明によれば、角度の異なる取付面に翼の構成部材、例えば一対の延在部のそれぞれの端部を固定することができる。

請求項１２に記載の発明によれば、回転軸の長手方向に対して平行な取付面と、回転軸の長手方向に対して異なる角度を有する複数の取付面に翼の構成部材、例えば一対の延在部と、回転軸と翼の外側部とを連結する固定アームのそれぞれの端部を固定することができる。また、異なる角度を有する複数の取付面のみに一対の延在部のそれぞれの端部を固定することができ、これとは逆に、回転軸の長手方向に対して平行な取付面にのみ固定アームの端部を固定することができる。

この発明によれば、上記のように構成されているので、以下のような効果が得られる。
（１）請求項１，５に記載の発明によれば、回転軸の外周面に固定されるアルミニウム製押出形材からなるブラケット（第１のブラケット、第２のブラケット）を介して翼を固定することができるので、回転軸と翼の組付けを容易かつ強固にすることができる。

（２）請求項２，６に記載の発明によれば、回転軸とブラケット（第１のブラケット）を凸条と凹条とを嵌合させて固定することができるので、上記（１）に加えて、更に回転軸と翼の組付けを容易かつ強固にすることができる。

（３）請求項３，７に記載の発明によれば、分割されたブラケット部材を回転軸に固定した状態で、回転軸の周方向に沿って隣り合う翼の構成部材端部を固定することができるので、上記（１），（２）に加えて、更にブラケットの取付を容易にすることができると共に、ブラケットと翼の構成部材端部の固定を容易かつ強固にすることができる。

（４）請求項８に記載の発明によれば、第１のブラケットと第２のブラケットの間に第３のブラケットを配置することで、隣り合う翼の間隔を広げた状態で翼を固定することができるので、上記（１）～（３）に加えて、更に風車の大型化が図れる。この場合、第１のブラケットと第３のブラケットを係止片と係止爪片とを互いに係合した状態で固定することができるので、翼の固定を強固にすることができる。

（５）請求項４，１０に記載の発明によれば、落雷時の電撃電流を流す導電棒をブラケットに設けられた導電棒挿入部に挿入することができ、導電棒を軸受部に接触させることができるので、翼に落雷した際の電撃電流の一部を、軸受部を介して地面に流すことができ、落雷による電撃電流が軸受部及び発電部に流れるのを抑制することができる。したがって、上記（１）～（３）に加えて、更に落雷時の電撃電流による弊害を抑制することができる。

（６）請求項１１に記載の発明によれば、角度の異なる取付面に翼の構成部材の端部を固定することができるので、上記（１）～（３）に加えて、更に翼の固定を容易にすることができる。

（７）請求項１２に記載の発明によれば、回転軸の長手方向に対して平行な取付面と、回転軸の長手方向に対して異なる角度を有する複数の取付面の任意の取付面に翼の構成部材の端部を固定することができるので、上記（１）～（３）に加えて、更に異なる形態の翼の固定を容易にすることができる。

この発明に係る垂直軸風車の一例の使用状態を示す概略側面図である。 上記垂直軸風車の翼固定部の一部を断面で示す側面図である。 上記垂直軸風車の翼固定部の平面図（ａ）及び（ａ）のＡ部拡大断面図（ｂ）である。 この発明における別の翼固定部を示す平面図である。 この発明における更に別の翼固定部を示す平面図である。 この発明における回転軸の側面図（ａ）、平面図（ｂ）及び底面図（ｃ）である。 この発明における翼の側面図（ａ）及び平面図（ｂ）である。 この発明における第１のブラケットの側面図（ａ）及び（ａ）のＩ－Ｉ線に沿う断面図（ｂ）である。 この発明における第２のブラケットの側面図（ａ）、（ａ）のII－II線に沿う断面図（ｂ）及び（ａ）のIII－III線に沿う断面図（ｃ）である。 図３のIV－IV線に沿う断面図である。 図３のＶ－Ｖ線に沿う断面図である。 この発明における翼ブラケットの一部を断面で示す平面図（ａ）、側面図（ｂ）及び（ａ）のVI－VI線に沿う断面図（ｃ）である。 この発明における回転軸と第１のブラケットの固定状態を示す平面図である。 この発明における第１のブラケットと第２のブラケットの固定状態の一部を断面で示す平面図である。 上記第１のブラケットと第２のブラケットの固定状態の一部を断面で示す側面図である。 上記垂直軸風車の脚部固定部を示す正面図である。 上記垂直軸風車の脚部固定部の平面図である。 この発明におけるハウジングと回転軸の軸受部の取付部材を分解して示す側面図である。 この発明における第１のブラケットと第２のブラケットの間に第３のブラケットを配置した状態の要部を示す平面図である。 この発明における別の第１ブラケット部材の正面図（ａ）、背面図（ｂ）、平面図（ｃ）及び右側面図（ｄ）である。 この発明における第３のブラケットの正面図（ａ）、背面図（ｂ）及び平面図（ｃ）である。 この発明における回転軸と別の第１のブラケットの固定状態を示す平面図である。 この発明における第１のブラケットと第３のブラケットの固定状態を示す平面図である。

以下に、この発明を実施するための形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。

この発明に係る垂直軸風車１（以下に、単に風車１という）は、図１に示すように、風を受ける方向に対して垂直な軸Ｚ（以下に、垂直軸Ｚという）周りに回転する回転軸２と、回転軸２に軸受部３を介して連結される発電部６と、回転軸２に連結されて垂直軸Ｚ周りに回転する複数（例えば、３枚）の風車翼１０（以下に翼１０という）とを備えている。

軸受部３は風車１の土台となる部分である。軸受部３は、内部に回転軸２を回転自在に支承するベアリング３ｃを保持する円筒状のハウジング３ｄを具備し、後述するハウジング受け材４０と支持脚受け材５０を介して取り付けられる支持脚５によって風車１の翼１０を設置面４から所定の高さに位置させるために所定の高さに設置されている。なお、軸受部３の下方に突出する回転軸２に発電部６を構成する増速機６ａと発電機６ｂが連結されている。

翼１０は、回転軸２に固定されるブラケットを構成する第１のブラケット２０と、第１のブラケット２０に固定される第２のブラケット２２を介して回転軸２に固定されている。翼１０は、垂直軸Ｚから離れるにつれて互いの間隔が広くなるように回転軸２から延びる一対の延在部１１と、翼１０の垂直軸Ｚに略平行な方向に沿って延びる主翼１２と、延在部１１と主翼１２とを連結部材（図示せず）によって湾曲状に連結する湾曲部１３とを有する。具体的には、翼１０は、側面視で、水平軸Ｘに対して略対称に形成された略三角形状に形成されている。なお、ここでいう略三角形状とは、翼１０の全体形状が三角形に近い形状であることをいい、三角形の角部が湾曲したものや、三辺のいずれかが湾曲したものを含む。

また、翼１０は、第１のブラケット２０と第２のブラケット２２を介して回転軸２に一端が固定され、他端が主翼１２に連結される水平方向に延びる固定アーム１４を具備する。なお、固定アーム１４は、回転軸２と主翼１０とを結ぶ水平軸Ｘの軸周りに回転可能な可動アーム１５を有し、可動アーム１５に、風車１の回転時に生じる遠心力の作用によって可動アーム１５を上記水平軸周りに傾斜させ、風車１の回転停止時には可動アーム１５を初期状態に戻す過回転抑制用の補助翼１６が設けられている。

翼１０を形成する延在部１１、主翼１２及び湾曲部１３と、固定アーム１４と可動アーム１５及び補助翼１６は、同じ断面形状の中空部１０ａ～１０ｇを有するアルミニウム製の押出形材にて形成されており、図５に示すように、前縁が湾曲し後縁が尖った流線形の断面を有し、複数のリブ１０ｅによって中空部１０ａ～１０ｄが区画されている。図５において、前縁から２番目の中空部１０ｂの上辺及び下辺は平坦になっており、両リブ１０ｅとで矩形状に形成されている。この中空部１０ｂの上側と下側は肉厚に形成されており、例えば、後述する翼ブラケット３０を取り付ける箇所には、固定ねじ１７が貫通する複数の取付孔１０ｆが設けられている。この場合、取付孔１０ｆは、中空部１０ｂの幅方向の中間部とその両側の３箇所に設けられた３個の組が翼１０の長手方向に複数列設けられている。なお、図５においては、３つのリブ１０ｅによって４つの中空部１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄを有する場合が示されているが、中空部の形状や数は任意である。

第１のブラケット２０は、回転軸２の外周面における等分された３箇所に長手方向に沿って設けられた凹条２ａに嵌合する凸条２１ａを有する複数（３個）の第１ブラケット部材２１にて形成されている。第１ブラケット部材２１は、アルミニウム製押出形材にて形成されている。

回転軸２は、図４に示すように、翼１０を取り付ける小径軸部２ｂと、軸受部３内に収容される大径軸部２ｃと、小径軸部２ｂと大径軸部２ｃとの間及び大径軸部２ｃの下部に位置してベアリング３ｃによって支承される上回動軸部２ｄ及び下回動軸部２ｅとを具備する。小径軸部２ｂの外周面の３等分された箇所には上端から下方に向かって凹条２ａが設けられている。この場合、凹条２ａは外周に向かって拡開する台形状に形成されている。なお、上回動軸部２ｄには上側ベアリング受け３ａが取り付けられ、下回動軸部２ｅには下側ベアリング受け３ｂが取り付けられる。なお、上側ベアリング受け３ａ及び下側ベアリング受け３ｂはステンレス製部材にて形成されている。また、小径軸部２ｂの上端面にはアイボルト２ｈを取り付けるためのねじ孔２ｆが設けられている。

第１ブラケット部材２１は、図６に示すように、回転軸２の外周面の１／３を包囲する円弧部２１ｂと、円弧部２１ｂの内周側面の中間部から突出する内方に向かって狭小する台形状の凸条２１ａと、円弧部２１ｂの両端から該円弧部の仮想中心から外方に延在する当接片２１ｃと、当接片２１ｃの先端から当接片２１ｃに対して直角方向に延在する取付片２１ｄと、両取付片２１ｄの先端側同士を連結する外側リブ２１ｅと、外側リブ２１ｅの取付片側と円弧部２１ｂの外方中間部を連結する一対の内側傾斜リブ２１ｆと、一対の内側傾斜リブ２１ｆの円弧部側に長手方向に沿って形成される導電棒挿入部２１ｇを有するアルミニウム製押出形材にて形成されている。なお、取付片２１ｄの上端側及び下端側には、第２のブラケット２２を連結する取付ボルト２３が貫通する複数の貫通孔２１ｈが設けられている。

導電棒挿入部２１ｇ内にはアルミニウム製、例えば、強度，耐食性及び導電率が高いアルミニウム合金（A6063-T5）製の導電棒７が挿入され、下方に位置する軸受部３のステンレス製の上側ベアリング受け３ａに接触可能になっている。なお、導電棒７がアルミニウム製部材である理由は、導電棒７が接触する第１ブラケット部材２１と異なる金属であると、異種金属の電位差によって第１ブラケット部材２１が腐食する虞があるからである。

第２のブラケット２２は、図７に示すように、第１ブラケット部材２１の取付片２１ｄに固定される固定片２２ａと、固定片２２ａの幅方向の両側に鍔部２２ｂを残して起立する一対の起立片２２ｃと、両起立片２２ｃの先端から互いに近接する方向に所定の角度、をもって延在する翼取付片２２ｄと、両翼取付片２２ｄの先端同士を連結する固定片２２ａと略平行な固定アーム取付片２２ｅと、固定片２２ａの中間部と固定アーム取付片２２ｅの中間部を連結する水平リブ２２ｆと、固定片２２ａの中間部と翼取付片２２ｄの中間部を連結する一対の傾斜リブ２２ｇとを有するアルミニウム製押出形材にて形成されている。なお、翼取付片２２ｄの起立片２２ｃからの角度は翼１０の形状に応じて適宜変更可能である。したがって、このように形成される第２のブラケット２２は、回転軸２の長手方向に対して平行な取付面を有する固定アーム取付片２２ｅと、回転軸２の長手方向に対して異なる角度を有する複数の取付面を有する翼取付片２２ｄを具備する。

なお、鍔部２２ｂには、第１のブラケット２０の第１ブラケット部材２１を連結する取付ボルト２３が貫通する複数の第１の取付孔２２ｈが設けられている。また、翼取付片２２ｄには、翼１０に固定される後述する翼ブラケット３０を連結する翼連結ボルト２４が貫通する複数の第２の取付孔２２ｉが設けられている。また、固定アーム取付片２２ｅには、固定アーム１４に固定される翼ブラケット３０を連結する翼連結ボルト２４が貫通する複数の第３の取付孔２２ｊが設けられている。なお、固定片２２ａの中間部と傾斜リブ２２ｇ及び水平リブ２２ｆの固定片側の部位には、翼連結ボルト２４を取り付ける際の工具（ドライバ、レンチ等）の挿入窓２２ｋが設けられている。

翼ブラケット３０は、アルミニウム製押出形材にて形成されている。翼ブラケット３０は、図９に示すように、翼１０（固定アーム１４を含む）の前縁から２番目の中空部１０ｂの上辺及び下辺の平坦面と両側のリブ１０ｅの上下端部に接触する上部接触部３１及び下部接触部３２と、上部接触部３１及び下部接触部３２における翼１０の中空部１０ｂに設けられる３箇所の取付孔１０ｆに対応する３箇所に隆起するねじ受け部３３と、左右両側のねじ受け部３３同士を連結する一対の連結部３４とを有する。この場合、ねじ受け部３３は、先端が円弧状に形成されると共に、翼ブラケット３０の長手方向に沿って断面円形の貫通孔３５が設けられている。また、ねじ受け部３３には、上下部から貫通孔３５に向かってねじ孔３６が設けられている。また、翼ブラケット３０の長手方向の一方の端部におけるねじ受け部３３には、翼連結ボルト２４が螺合される翼固定用ねじ孔３７が設けられている。

上記のように形成される翼ブラケット３０を用いて第２のブラケット２２に翼１０（具体的には、翼１０を構成する延在部１１と固定アーム１４）が当接した状態で固定される。例えば、第２のブラケット２２に翼１０（固定アーム１４）を固定する場合について、図３、図８Ａ及び図８Ｂを参照して説明する。ここでは、説明を分かりやすくするために、固定アーム１４を翼１０で代表して説明する。まず、翼ブラケット３０を翼１０の中空部１０ｂ内に挿入し、翼１０に設けられた取付孔１０ｆを貫通する固定ねじ１７を翼ブラケット３０のねじ受け部３３に設けられたねじ孔３６に螺合して翼１０の中空部１０ｂ内に翼ブラケット３０を固定する（図８Ａ参照）。次に、翼１０の長手方向の端部を第２のブラケット２２の固定アーム取付片２２ｅの取付面に当接した状態で、翼ブラケット３０に設けられたアーム固定用ねじ孔３７に翼連結ボルト２４を螺合して、第２のブラケット２２に翼１０を固定する。

次に、上記のように形成される第１のブラケット２０、第２のブラケット２２及び翼ブラケット３０を用いて翼１０を固定する手順の一例について説明する。

まず、図１０Ａに示すように、第１のブラケット２０を構成する第１ブラケット部材２１の凸条２１ａを回転軸２の長手方向に沿って設けられた凹条２ａに嵌合して、回転軸２の外周面に第１のブラケット２０を固定する。なお、第１ブラケット部材２１の凸条２１ａを回転軸２の凹条２ａに嵌合する場合は、第１ブラケット部材２１の凸条２１ａを回転軸２の長手方向すなわち軸方向の外方側から凹条２ａに摺動させて嵌合するか、あるいは、回転軸２の周方向すなわち軸方向と交差する外側から嵌合するかのいずれかの方法であってもよい。

回転軸２の凹条２ａに第１ブラケット部材２１の凸条２１ａを嵌合して第１のブラケット２０を固定した後、図１０Ｂ，図１０Ｃに示すように、第１ブラケット部材２１の取付片２１ｄに第２のブラケット２２の固定片２２ａを当接する。この状態で、第１ブラケット部材２１に設けられた貫通孔２１ｈと第２のブラケット２２に設けられた第１の取付孔２２ｈを貫通する取付ボルト２３にナット２３ａを螺合して第１のブラケット２０の外周面に第２のブラケット２２を固定する。

上記のようにして第１のブラケット２０の外周面の３箇所に第２のブラケット２２を固定した後、第２のブラケット２２に設けられた翼取付片２１ｄに翼１０の延在部１１を当接して延在部１１の中空部１０ｂ内に固定された翼ブラケット３０に設けられた翼固定用ねじ孔３７に翼連結ボルト２４を螺合して延在部１１を固定する。また、第２のブラケット２２に設けられた固定アーム取付片２２ｅに固定アーム１４を当接して固定アーム１４の中空部１０ｂ内に固定された翼ブラケット３０に設けられた翼固定用ねじ孔３７に翼連結ボルト２４を螺合して固定アーム１４を固定する。

軸受部３は、図１３に示すように、回転軸（図示せず）を回転自在に支承する円錐ころ軸受にて形成されるベアリング３ｃ，３ｃと、長手方向の上部及び下部にベアリング３ｃ，３ｃを保持する円筒状のハウジング３ｄと、ハウジング３ｄの上部及び下部に保持されるベアリング３ｃ，３ｃの外方にそれぞれオイルシール３ｅ，ガスケット３ｆを介してベアリング３ｃ，３ｃを保持するステンレス製の上側ベアリング受け３ｇ，下側ベアリング受け３ｈを具備する。なお、ハウジング３ｄの上下端には周方向に適宜間隔をおいて、ねじ孔３ｉが設けられており、上側ベアリング受け３ｇ及び下側ベアリング受け３ｈに設けられた貫通孔３ｊを貫通する固定ボルト（図示せず）がねじ孔３ｉに螺合することによってハウジング３ｄに上側ベアリング受け３ｇと下側ベアリング受け３ｈが固定される。

上記のように構成される軸受部３のハウジング３ｄの外周面には、ハウジング３ｄを囲むように回転軸２の長手方向に沿って３分割されたハウジング受け材４０が連結ボルト４４及びナット４４ａによって固定される（図１２参照）。また、ハウジング受け材４０の外周面に、回転軸２の周方向に沿って支持脚受け材５０が固定ボルト５５及びナット５５ａによって固定され、支持脚受け材５０に支持脚５の端面が当接された状態で固定されている。

支持脚受け材５０と支持脚５の固定は、図１１及び図１２に示すように、支持脚５に固定ボルト６５及びナット６５ａによって固定された主ボルト締結部材６１及び補助ボルト締結部材６２に設けられたボルト挿入部６４を貫通する締結ボルト６９を支持脚受け材５０の脚締結片５４に設けられた取付孔（図示せず）に貫通させ、ナット６９ａを螺合して固定する。

上記のようにして、軸受部３は、回転軸２の周方向の３箇所に固定された支持脚５によって保持される。なお、支持脚５の強度を保持するために、各支持脚５にはブレース８が連結されている。

なお、上記実施形態では、回転軸２に凹条２ａを形成し、第１のブラケット２０の第１ブラケット部材２１に凸条２１ａを形成して、凹条２ａと凸条２１ａとを嵌合する場合について説明したが、凹条２ａと凸条２１ａとを逆にしてもよい。すなわち、回転軸２に回転軸２の長手方向に沿う凸条を形成し、第１のブラケット２０の第１ブラケット部材２１に凹条を形成してもよい。なお、上記説明では、凹条２ａが外方に向かって拡開する台形状に形成され、凸条２１ａが外方に向かって狭小する台形状に形成される場合について説明したが、凹条２ａと凸条２１ａの形状は必ずしも台形状である必要はなく、凹条２ａは外方に向かって拡開し、凸条２１ａは外方に向かって狭小する形状、例えば凹円弧状、凸円弧状等であってもよい。

また、上記実施形態では、第２のブラケット２２に翼１０の構成部材である延在部１１と固定アーム１４を固定する形態について説明したが、別の固定形態としてもよい。例えば、回転軸２の長手方向に対して異なる角度を有する２つの取付面を形成する翼取付片２２ｄに翼１０の構成部材である延在部１１のみを固定する形態、あるいは、回転軸２の長手方向に対して平行な取付面を形成する固定アーム取付片２２ｅに翼１０の構成部材である固定アーム１４のみを固定する形態としてもよい。なお、第２のブラケットに延在部１１のみを固定する場合は、第２のブラケット２２の形状を、固定アーム取付片２２ｅを除いた翼取付片２２ｄのみの形状としてもよい。

また、上記実施形態では、翼１０が３枚である場合について説明したが、翼１０の数はこれに限定されるものではなく、翼１０を５枚にした場合にも、第１のブラケット２０の第１ブラケット部材２１と第２のブラケット２２の数を変えることによって適用できる。

なお、上記実施形態では、回転軸２の外周面に固定される第１のブラケット２０と、第１のブラケット２０の外周面に固定される第２のブラケット２２を介して翼１０を固定する場合について説明したが、翼１０が固定アーム１４のみを有する場合、あるいは、翼１０が固定アーム１４に延在部１１を固定した場合には、回転軸２の外周面に上述と同様に固定されるブラケットを介して翼１０を固定してもよい。この場合、上記第１のブラケット２０の取付片２１ｄに翼連結ボルト２４が挿通可能な取付孔を設けることによって翼１０を構成する固定アーム１４を固定することができる（図３Ａ、図３Ｂ参照）。

この実施形態において、上記ブラケットは、図３Ａに示すように、複数（３個）の上記第１ブラケット部材２１を一体化したブラケット２００であってもよく、あるいは、図３Ｂに示すように、分割された複数（３個）の第１ブラケット部材２１の当接片２１ｃに設けられた貫通孔（図示せず）を貫通する連結ボルト２１０及びナット２２０にて連結して一体化したブラケットであってもよい。ブラケット２００が一体化された場合は、第１ブラケット部材２１の円弧部２１ｂによって形成された円筒部内に回転軸２を挿入して回転軸２に設けられた２ａと円弧部２１ｂに設けられた凸条２１ａとを嵌合して回転軸２と一体化されたブラケット２００とを固定することができる。
また、この実施形態において、ブラケット２００には上記実施形態と同様に導電棒挿入部２１ｇが設けられている。なお、その他の部分は上記実施形態と同じであるので、同一部分には同一符号を付して説明は省略する。

また、上記実施形態では、第１のブラケット２０の第１ブラケット部材２１に設けられた取付片２１ｄに第２のブラケット２２の固定片２２を取付ボルト２３及びナット２３ａによって固定する場合について説明したが、風車１の更なる大型化を図る場合には、図１４に示すように、第１のブラケット２０Ａと第２のブラケット２２の間に第３のブラケット２５を回転軸２の長手方向に沿って配置する構造とする。つまり、第１のブラケット２０Ａと第２のブラケット２２の間に第３のブラケット２５を配置することによって隣り合う翼１０の間隔を広げることができるので、その分、翼１０を大きくすることができ、風車１を大型にすることができる。

この場合、第１のブラケット２０Ａは、上記実施形態と同様に、回転軸２に設けられた凹条２ａに嵌合する凸条２１ａを有する複数（３個）の第１ブラケット部材２１Ａにて形成されている。第１ブラケット部材２１Ａは、図１５に示すように、回転軸２の外周面の１／３を包囲する円弧部２１ｂと、円弧部２１ｂの内周側面の中間部から突出する凸条２１ａと、円弧部２１ｂの両端から該円弧部の仮想中心から外方に延在する当接片２１ｃと、当接片２１ｃの先端から当接片２１ｃに対して直角方向に延在する取付片２１ｄと、両取付片２１ｄの先端側同士を連結する外側連結片２１ｉと、取付片２１と円弧部２１ｂの外方中間部を連結する一対の内側傾斜リブ２１ｆと、一対の内側傾斜リブ２１ｆの円弧部側に長手方向に沿って形成される導電棒挿入部２１ｇを有するアルミニウム製押出形材にて形成されている。なお、取付片２１ｄには、当接片２１ｃ側に向かって逆Ｌ字状に突出する外側係止片２１ｄ1と内側係止片２１ｄ2が間隔をおいて長手方向に沿って設けられている。また、取付片２１ｄには、第３のブラケット２５を連結する取付ボルト２３が貫通する複数の貫通孔２１ｈが設けられている。

第３のブラケット２５は、図１６に示すように、第１ブラケット部材２１Ａの取付片２１ｄに固定される固定片２５ａと、固定片２５ａの両側端から直交状に起立する一対の起立片２５ｃと、両起立片２５ｃの幅方向の両側に鍔部２５ｈを残して先端同士を連結する取付片２５ｄとで中空部を有する断面略ハット状に形成されると共に、固定片２５ａと取付片２５ｄの内側面に互いに交差する補強リブ２５ｅを有するアルミニウム製押出形材にて形成されている。

なお、固定片２５ａには、第１ブラケット部材２１Ａに設けられた外側係止片２１ｄ1に係合可能なＴ形係止爪片２５ｂ1と内側係止片２１ｄ2に係合可能なＬ形係止爪片２５ｂ2が長手方向に沿って設けられている。また、固定片２５ａには、連結ボルト２６が貫通可能な固定孔２５ｆが設けられており、取付片２５ｄの鍔部２５ｈと鍔部２５ｈより内方側には、取付ボルト２７が貫通可能な取付孔２５ｇ1，２５ｇ2が設けられている。

上記のように形成される第３のブラケット２５は、固定片２５ａに設けられたＴ形係止爪片２５ｂ1が隣接する第１ブラケット部材２１Ａに設けられた外側係止片２１ｄ1に係合し、Ｌ形係止爪片２５ｂ2が第１ブラケット部材２１Ａに設けられた内側係止片２１ｄ2に係合する。この状態で、第１ブラケット部材２１Ａの取付片２１ｄに設けられた貫通孔２１ｈと固定片２５ａに設けられた固定孔２５ｆを貫通する連結ボルト２６及びナット２６ａによって固定される（図１８参照）。したがって、分割された第１ブラケット部材２１Ａと第３のブラケット２５の固定を容易かつ強固にすることができる。

また、第３のブラケット２５と第２のブラケット２２の固定は、第３のブラケット２５の取付片２５ｄに設けられた取付孔２５ｇ1，２５ｇ2と第２のブラケット２２の固定片２２ａと鍔部２２ｂに設けられた第１の取付孔２１ｈを貫通する取付ボルト２７及びナット２７ａによって固定される（図１４参照）。

次に、上記のように形成される第１のブラケット２０Ａ、第３のブラケット２５及び第２のブラケット２２を固定する手順の一例について説明する。

まず、図１７に示すように、第１のブラケット２０Ａを構成する第１ブラケット部材２１Ａの凸条２１ａを回転軸２の長手方向に沿って設けられた凹条２ａに嵌合して、回転軸２の外周面に第１のブラケット２０Ａを固定する。なお、第１ブラケット部材２１Ａの凸条２１ａを回転軸２の凹条２ａに嵌合する場合は、第１ブラケット部材２１Ａの凸条２１ａを回転軸２の長手方向すなわち軸方向の外方側から凹条２ａに摺動させて嵌合するか、あるいは、回転軸２の周方向すなわち軸方向と交差する外側から嵌合するかのいずれかの方法であってもよい。

回転軸２の凹条２ａに第１ブラケット部材２１Ａの凸条２１ａを嵌合して第１のブラケット２０Ａを固定した後、図１８に示すように、第３のブラケット２５の固定片２５ａに設けられたＴ形係止爪片２５ｂ1を隣接する第１ブラケット部材２１Ａに設けられた外側係止片２１ｄ1に係合し、Ｌ形係止爪片２５ｂ2を第１ブラケット部材２１Ａに設けられた内側係止片２１ｄ2に係合する。この状態で、第１ブラケット部材２１Ａの取付片２１ｄに設けられた貫通孔２１ｈと固定片２５ａに設けられた固定孔２５ｆを貫通する連結ボルト２６及びナット２６ａによって固定する。

第１のブラケット２０Ａに第３のブラケット２５を固定した後、第３のブラケット２５の取付片２５ｄに設けられた取付孔２５ｇ1，２５ｇ2と第２のブラケット２２の固定片２２ａ鍔部２２ｂに設けられた第１の取付孔２１ｈを貫通する取付ボルト２７にナット２７ａを螺合して第３のブラケット２５の外周面に第２のブラケット２２を固定する（図１４参照）。
第２のブラケット２２に翼１０の構成部材（延在部１１、固定アーム１４）を固定する手順は上記実施形態の通りであるので、ここでは説明は省略する。

なお、上記実施形態では、回転軸２に凹条２ａを形成し、第１のブラケット２０Ａの第１ブラケット部材２１Ａに凸条２１ａを形成して、凹条２ａと凸条２１ａとを嵌合する場合について説明したが、凹条２ａと凸条２１ａとを逆にしてもよい。すなわち、回転軸２に回転軸２の長手方向に沿う凸条を形成し、第１のブラケット２０Ａの第１ブラケット部材２１Ａに凹条を形成してもよい。

また、上記実施形態では、第３のブラケット２５にＴ形係止爪片２５ｂ1とＬ形係止爪片２５ｂ2（以下に係止爪片という）を形成し、第１ブラケット部材２１Ａに外側係止片２１ｄ1と内側係止片２１ｄ2（以下に係止片という）を形成して、係止爪片２５ｂ1，２５ｂ2と係止片２１ｄ1，２１ｄ2とを係合する場合について説明したが、係止爪片と係止片を逆にしてもよい。すなわち、第３のブラケット２５に係止片を形成し、第１ブラケット部材２１Ａに係止爪片を形成してもよい。

上記のように構成される実施形態によれば、回転軸２の外周面に固定されるアルミニウム製押出形材からなるブラケット２００（第１のブラケット２０、第２のブラケット２２）を介して翼１０を固定することができるので、回転軸２と翼１０の組付けを容易かつ強固にすることができる。

また、ブラケット２００（第１のブラケット２０）に設けられた凸条２１ａ（又は凹条）と、回転軸２の外周面に回転軸２の長手方向に沿って設けられた凹条２ａ（又は凸条）とを嵌合させて固定した状態で、回転軸２の周方向に沿って隣り合う第２のブラケット２２を固定することができるので、ブラケット２００（第１のブラケット２０）の取付を容易にすることができると共に、ブラケットを第１のブラケット２０と第２のブラケット２２で構成した場合は、第１のブラケット２０と第２のブラケット２２の固定を容易かつ強固にすることができる。

また、落雷時の電撃電流を流す導電棒７をブラケット２００（第１ブラケット部材２１）に設けられた導電棒挿入部２１ｇに挿入することができ、導電棒７を軸受部３の上側ベアリング受け３ｇに接触させることができるので、翼１０に落雷した際の電撃電流の一部を、軸受部３の上側ベアリング受け３ｇを介して地面に流すことができ、落雷による電撃電流が軸受部３のベアリング３ｃに流れてグリースの発火を抑制することができると共に、電撃電流が直接発電部６に流れるのを抑制することができる。この際、導電棒７をブラケット２００（第１ブラケット部材２１）と同じ材質のアルミニウム製部材にて形成することにより、異種金属の電位差によってブラケット２００（第１ブラケット部材２１）が腐食するのを抑制することができる。

また、第２のブラケット２２に回転軸２の長手方向に対して平行な取付面を有する固定アーム取付片２２ｅと、回転軸２の長手方向に対して異なる角度を有する複数の取付面を有する翼取付片２２ｄのうちの任意の取付面に翼１０の構成部材である延在部１１あるいは固定アーム１４の端部を固定することができるので、異なる形態の翼１０の固定を容易にすることができる。

また、第１のブラケット２０Ａと第２のブラケット２２の間に第３のブラケット２５を配置することで、隣り合う翼の間隔を広げた状態で翼を固定することができるので、更に風車の大型化が図れる。この場合、第１のブラケット２０Ａと第３のブラケット２５を係止片と係止爪片とを互いに係合した状態で固定することができるので、翼１０の固定を強固にすることができる。

１ 風車
２ 回転軸
２ａ 凹条
３ 軸受部
３ｃ ベアリング
６ 発電部
７ 導電棒
１０ 風車翼
１１ 延在部
１２ 主翼
１３ 湾曲部
１４ 固定アーム
１７ 固定ねじ
２０，２０Ａ 第１のブラケット
２１，２１Ａ 第１ブラケット部材
２１ａ 凸条
２１ｂ 円弧部
２１ｃ 当接片
２１ｄ 取付片
２１ｄ1 外側係止片
２１ｄ2 内側係止片
２１ｇ 導電棒挿入部
２２ 第２のブラケット
２２ａ 固定片
２２ｄ 翼取付片
２２ｅ 固定アーム取付片
２３ 取付ボルト
２３ａ ナット
２４ 翼連結ボルト
２５ 第３のブラケット
２５ａ 固定片
２５ｂ1 Ｔ形係止爪片
２５ｂ2 Ｌ形係止爪片
２５ｄ 取付片
３０ 翼ブラケット
２００ ブラケット
Ｘ 水平軸
Ｚ 垂直軸

Claims (12)

1. 風を受ける方向に対して垂直な軸周りに回転する回転軸と、上記回転軸に軸受部を介して連結される発電部と、上記回転軸に連結されて垂直軸周りに回転する複数の翼とを具備する垂直軸風車の翼固定構造であって、
   上記回転軸の外周面にアルミニウム製押出形材からなるブラケットを上記回転軸の長手方向に沿って固定し、
   上記ブラケットの外周面に、上記翼の構成部材端部を当接した状態で固定してなる、
   ことを特徴とする垂直軸風車の翼固定構造。
2. 請求項１に記載の垂直軸風車の翼固定構造において、
   上記回転軸と上記ブラケットは、上記回転軸と上記ブラケットのいずれか一方に設けられた上記回転軸の長手方向に沿う凸条と、他方に設けられた凹条とが互いに嵌合されて固定されている、ことを特徴とする垂直軸風車の翼固定構造。
3. 請求項１又は２に記載の垂直軸風車の翼固定構造において、
   上記ブラケットは上記回転軸の周方向に沿って複数分割され、互いに連結されたブラケット部材からなり、
   上記ブラケット部材は上記回転軸の周方向に沿って隣り合う上記翼の構成部材端部を固定してなる、ことを特徴とする垂直軸風車の翼固定構造。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の垂直軸風車の翼固定構造において、
   上記ブラケットは、上記回転軸を支承する軸受部の上方部位に、上記回転軸の長手方向に沿う導電棒挿入部が設けられ、上記導電棒挿入部に上記軸受部に接触可能な導電棒を挿入可能に形成した、ことを特徴とする垂直軸風車の翼固定構造。
5. 請求項１に記載の垂直軸風車の翼固定構造において、
   上記ブラケットは、それぞれアルミニウム製押出形材にて形成される第１のブラケット及び第２のブラケットからなり、
   上記回転軸の外周面に、上記第１のブラケットを上記回転軸の長手方向に沿って固定し、
   上記第１のブラケットの外周面に、上記第２のブラケットを上記回転軸の周方向に沿って固定し、
   上記第２のブラケットの外周面に上記翼の構成部材端部を当接した状態で固定してなる、
   ことを特徴とする垂直軸風車の翼固定構造。
6. 請求項５に記載の垂直軸風車の翼固定構造において、
   上記回転軸と上記第１のブラケットは、上記回転軸と上記第１のブラケットのいずれか一方に設けられた上記回転軸の長手方向に沿う凸条と、他方に設けられた凹条とが互いに嵌合されて固定されている、ことを特徴とする垂直軸風車の翼固定構造。
7. 請求項５又は６に記載の垂直軸風車の翼固定構造において、
   上記第１のブラケットは上記回転軸の周方向に沿って分割されたブラケット部材からなり、上記ブラケット部材は上記回転軸の周方向に沿って隣り合う上記第２のブラケットを固定してなる、ことを特徴とする垂直軸風車の翼固定構造。
8. 請求項５又は７に記載の垂直軸風車の翼固定構造において、
   上記第１のブラケットと上記第２のブラケットの間に、アルミニウム押出形材からなる第３のブラケットを上記回転軸の長手方向に沿って配置すると共に、上記第１のブラケット及び上記第２のブラケットに固定してなる、ことを特徴とする垂直軸風車の翼固定構造。
9. 請求項８に記載の垂直軸風車の翼固定構造において、
   上記第１のブラケットと上記第３のブラケットは、上記第１のブラケットと上記第３のブラケットのいずれか一方に設けられた上記回転軸の長手方向に沿う係止片と、他方に設けられた係止爪片とが互いに係合された状態で固定されている、ことを特徴とする垂直軸風車の翼固定構造。
10. 請求項５ないし９のいずれかに記載の垂直軸風車の翼固定構造において、
    上記第１のブラケットは、上記回転軸を支承する軸受部の上方部位に、上記回転軸の長手方向に沿う導電棒挿入部が設けられ、上記導電棒挿入部に上記軸受部に接触可能な導電棒を挿入可能に形成した、ことを特徴とする垂直軸風車の翼固定構造。
11. 請求項５，７又は８に記載の垂直軸風車の翼固定構造において、
    上記第２のブラケットの外側面は、上記回転軸の長手方向に対して異なる角度を有する複数の取付面を有し、上記取付面に上記翼の構成部材の端部を固定してなる、ことを特徴とする垂直軸風車の翼固定構造。
12. 請求項５，７又は８に記載の垂直軸風車の翼固定構造において、
    上記第２のブラケットの外側面は、上記回転軸の長手方向に対して平行な取付面と、上記回転軸の長手方向に対して異なる角度を有する複数の取付面を有し、上記複数の取付面の任意の取付面に上記翼の構成部材の端部を固定してなる、ことを特徴とする垂直軸風車の翼固定構造。

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