JP3953610B2 - 発電機を備えた屋外設置物 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明はモニュメントや看板、それも回転することが出来てその回転力によって電気を起こすことが出来るモニュメント等に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
我々の生活水準がますます高まるにつれて、単なる私的な空間のみならず町全体の景観が要求されたり、道路の整備や公共交通の利便性等その地域全体としての住み易さ等が求められるようになっている。このように生活水準が高まるにつれて必要なのがエネルギーであることは言うまでもなく、省エネと生活水準の向上を両立することは容易でない。特に、今日CO2 の削減を地球温暖化止の為に実現しなくてはならない国際問題となっている。
【0003】
その為に最近では太陽エネルギーを利用した発電、風力発電等が一部で普及しているが、CO2 の削減には程遠い。各個人が自然のエネルギーに関しての認識がないこともあって、この風力を利用した発電が普及しない原因でもある。又今日使用されている発電用風車(プロペラ)は非常に大きなものであり、邪魔になったり景観を損なうこともあることから、場所を選ばずに設置することは出来ない。
【0004】
【本発明が解決しようとする課題】
このように従来の風力発電には上記のごとき問題がある。本発明が解決しようとする課題はこの問題点であり、風車ではなくモニュメントや看板等の屋外設置物を風力で回転させることで発電することが出来るようにした一種の風力発電機を備えた屋外設置物を提供する。そして自然のエネルギーを身近なものとして認識することで環境の保全に役立つようにする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明の屋外設置物はモニュメント等を回転出来るように据え付けし、風力にて回転した力を利用して発電するように構成している。この場合、大きなプロペラ型風車と異なりモニュメントや看板は垂直に起立し、その結果、該モニュメント等を支える回転軸はおのずと垂直となる。従ってモニュメントの重量が軸のスラスト軸受けに作用したのでは回転摩擦にて回転効率が低下するが、本発明では回転軸に生じる摩擦を出来る限り小さくする為に磁気力を利用したスラスト磁気軸受けを採用している。
【0006】
回転軸には回転体が取り付けられ、該回転体の下端に設けた回転部永久磁石と回転しない本体側に設けた固定部永久磁石を上下方向に対向して配置し、両磁石の反発力を利用して回転体を浮上させる。ここで、磁石は永久磁石としてモニュメントの重量を支えるに必要な磁気力を備えている。又回転軸の中心保持には一般の軸受けが使用され、回転体の下面は接することなく浮上した状態で回転する。そして回転軸の回転速度を大きくする為の増速機を設け、増速機と発電機が連結している。
【0007】
【発明の実施の形態】
本発明は発電機能を備えたモニュメント又は看板等であり、これらモニュメントが風を受けて回転するには該モニュメントの形状が重要となる。すなわち風のエネルギーを効率よく回転エネルギーに変換することが出来る形状であることが必要であり、ひいては発電効率が高くなる。従来の風力発電の羽根形状としてはサボニウス型、ダリウス型、パドル型が良く知られているが、モニュメントの場合もこれらの型式を基本ベースにおいた形状とすることで、より高い受風効率を得ることが出来る。
【0008】
そして、モニュメントの回転は該モニュメントとしての役割を果たす為にも低速で回転することが必要であり、例えば15rpmであっても十分な発電が出来るように、発電機との間には増速機を連結している。効率よく発電するには1000rpm〜2000rpmで回転することが必要とされる訳であり、その為には100倍以上の増速が必要となる。又、発電機はモニュメントの回転速度が一定以上に達した段階で回るように、カップリングを増速機との間に介在している。以下、本発明に係る実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【0009】
【実施例】
図1は本発明の発電機を備えたモニュメントを表している実施例である。同図の1はモニュメント、2は台、3は回転軸、4は発電機を表しており、該モニュメント1は軸3を中心として回転することが出来る。該モニュメント1はその重量を軽くする為に材質をアルミニウム合金製とし、中心軸に設けている回転軸3によって支えられ、上記台2に垂直に起立している。そして、モニュメント1に風が当たるならば回転軸3を中心として回転し、この回転が上記台2内に収容されている発電機4を回すことになる。
【0010】
ところで、本発明の上記モニュメント1はその形状を特に限定しないが、受風効率が高くなる形状となっている。一般には風力発電機のプロペラの基本形状が応用されていて、サボニウス型、ダリウス型、パドル型等を基にした形状となっている。そしてこのモニュメント1は風速が3m/sになったところで回転を開始し、発電機は風速が5m/sに達したところで回転するように制御されている。勿論、風速に関係なくモニュメント1及び発電機4を回すようにすることは自由である。
【0011】
モニュメント1は材質をアルミ合金とし、その重量を軽くしているが、回転軸3を支えるスラスト荷重による摩擦でモニュメントの回転に悪影響を及ぼさないように、スラスト磁気軸受けを採用している。回転軸3には回転体を取着し、該回転体の下端面には回転部永久磁石を設け、一方の台2側には固定部永久磁石を配置している。回転部永久磁石と固定部永久磁石は上下方向に対向させて配置され、両永久磁石の反発力によって回転体を浮上させることが出来る。
【0012】
図2はこのスラスト磁気軸受けを採用した具体例であって、回転軸3の軸受け装置5を表している。この軸受け装置5はモニュメント1を支える回転軸3を回転自在に軸支しており、ケース6に収容している軸受けによって支持されている。該ケース6は下ケース7、中ケース8、上ケース9から成って台2に取着されている。上ケース9を外した状態で回転軸3をケース6に挿入し、下ケース7に設けている軸受け10に下端部を嵌めると共に、上ケース9を中ケースに位置決めして取り付けするならば、該上ケース9に設けている軸受け10にて回転軸3は位置決めがなされる。すなわち両軸受け10、10にて回転軸3は垂直に起立して回転することが出来る。
【0013】
そして回転軸3には回転体11が取着されている。回転体11は概略円錐形を成していて、その下端面には回転部永久磁石12、12…が設けられ、一方の下ケース7の上端面には固定部永久磁石13、13…が配置されている。これら回転部永久磁石12と固定部永久磁石13は上下方向に対向して配置され、しかも両永久磁石12、13の反発力が作用し合っている。従って、回転体11は下ケース7の上端面に接触することはなく、所定の間隔をおいて浮上した状態にある。
【0014】
この回転体11には回転体自身の重量のみならず、回転軸3及びモニュメント1の重量が作用する為に、これらの重さに耐え得る磁気力を備えた永久磁石が用いられる。しかし、何らかの影響で大きな荷重が作用したり、又は永久磁石の磁気力が低下した場合であっても、回転体11が降下して回転部永久磁石12が固定部永久磁石13に接触しないように、回転体11の下端には補助軸受け14が設けられている。
【0015】
従って、回転軸3は回転体11によって浮上した状態で両軸受け10、10にて中心位置が定まり、大きな抵抗なく回転することが出来る。そしてケース6の内面には磁気シール15が貼着され、又上ケース9には防雨カバー16が取り付けられて雨水がケース6内に侵入しない構造と成っている。
【0016】
ところで、このモニュメント1は風速が3m/sでゆっくり回転を開始し、風速が5m/s〜6m/sに達したところで発電機が回るようにしている。モニュメント1と同時に発電機4も回転するようにすることも出来、むしろその方が簡単であるが、モニュメント1の回転速度がある程度に達して慣性が大きくなったところで発電機に連結するようにしている。発電機4は回転速度が1000rpm〜2000rpmにならなくては効率よく発電することが出来ない為に、該発電機4を高速回転するには大きな慣性トルクとエネルギーが必要である為に、発電機4が作動するモニュメント1の回転速度が定められている。
【0017】
そこで、モニュメント1の回転軸3を発電機4に直結したのでは発電機4が発電することが出来ない為に、間には増速機17を設けている。図1に示している増速機17は複数個の歯車を用いているが、大歯車18aを回転軸3に直結し、該歯車18aには小歯車18bが噛み合っている。そして歯車18bに直結した大歯車18cは小歯車18dと噛み合い、回転軸3の回転速度を大きく増速している。
【0018】
そして、歯車18dは発電機4を高速回転することが出来るが、間には流体カップリング19が介在しており、歯車18dの回転速度が一定以上になったところで発電機を回すようにしている。この速度が風速で約5m/sに達した場合である。発電機4としては3相交流発電機が使用され、発生した電気はそれぞれの用途に使用することが出来る。又電気が不要な場合には制御盤20を介して直流に変換してバッテリーに蓄電することが出来る。
【0019】
以上述べたように、本発明はモニュメント等の屋外設置物を風力を利用して回転することで電気を起こすようにしたものであり、次のような効果を得ることが出来る。
【0020】
【発明の効果】
本発明は従来の風力発電のようなプロペラ式風車を用いないで、モニュメントや看板等を風力を利用して回転し、この回転にて発電機を回すことで電気を起こすことが出来る。その為にモニュメント等は受風効率が高くなる形状で構成され、発生した電気は付近の街灯や噴水用のポンプに利用することが出来る。モニュメントであればその場所に適した形に製作される為に景観が害されることはなく、又身近な場所に設置することで風力を利用した自然エネルギーが広く理解され、CO2 の削減を促すなど、環境保全に関しての認識を深めることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例であり、発電機を備えたモニュメント。
【図2】モニュメントを抵抗なく回転する為の磁気軸受け装置。
【符号の説明】
1 モニュメント
2 台
3 回転軸
4 発電機
5 軸受け装置
6 ケース
7 下ケース
8 中ケース
9 上ケース
10 軸受け
11 回転体
12 回転部永久磁石
13 固定部永久磁石
14 補助軸受け
15 磁気シール
16 防雨カバー
17 増速機
18 歯車
19 流体カップリング
20 制御盤
21 バッテリー
Claims (1)
- モニュメントや看板等の屋外設置物において、該屋外設置物は垂直軸を基にして回転するように回転軸に取付けられ、そして回転軸の下端部には回転体を取着して軸受け装置にて回転自在に軸支され、この回転体の下端面には回転部永久磁石を設け、一方の回転軸を支える軸受け装置には固定部永久磁石を配置して両磁石の反発力を利用して回転体を浮上し、又回転体の下端部には少なくとも2ヶ所に軸受けを備えて回転軸の中心を位置決めし、そして、回転部永久磁石を設けた回転体下面、又は固定部永久磁石を設けた軸受け装置に補助軸受けを備え、上記軸受け装置は上記回転体を取着した回転軸を軸支する軸受けを、下ケース、中ケース、及び上ケースを組み合わせたケースに収容して構成すると共に、ケースの内面には磁気シールを貼着し、上ケースには防雨カバーを取付けて雨水がケース内に侵入しない構造とし、さらに回転軸の回転速度を大きくする為の増速機を設け、該増速機によって発電機を回すように構成すると共に、発電機との間には該増速機の回転速度が一定以上に達した場合に発電機が回転するようにカップリングを介在したことを特徴とする発電機を備えた屋外設置物。
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JP34433297A Expired - Fee Related JP3953610B2 (ja) | 1997-11-27 | 1997-11-27 | 発電機を備えた屋外設置物 |
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