JP3992810B2 - 風力発電機用取付け機具 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プロペラ形風車等による風力発電機を所望の位置に取付けるための取付け機具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、地球温暖化現象や大気汚染等の環境破壊から地球環境を守るために、化石エネルギーを用いることなく、自然界における風の力を利用して電力を発生させる風力発電機（風車）が世界各国で見直されてきている。風力発電機としてはプロペラ形風車に代表される水平軸風車、あるいはパドル形風車やサボニウス形風車のような垂直軸風車が考案されており、それぞれ必要とされる電力や設置位置における風の状態に合わせて適切な種類の風車が選択されている。
【０００３】
このうち、プロペラ形風車は小型軽量であり設置が簡単であること、またあらゆる方向からの風に対処できて発電効率がよいことから、発電機として非常に適している。特に揚力を利用して高回転を生むようなタイプのプロペラ形風車は発電機として特に優れており、一般家庭用としてもその需要が高まっている。
【０００４】
このようなプロペラ形風車は、最も効率的に風を受けるように高い位置に設置されるが、一般的には支持棒に固定して家屋の屋根やベランダの上に設置されることが多く、この場合、従来の方法によれば、風車は風に負けないように単に強固に支持棒に固定されたり、風車と支持棒とをの間にゴムテープ等を介した上で両者が強固に固定された上で用いられることが多かった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、風車（風力発電機）の回転によって発生する振動は非常に大きく、特に高回転時にはその振動の家屋等へ伝達や、その振動に起因する音の発生が大きな問題となっていた。この振動を防ぐために、従来の方法によってゴムテープを介して風車を固定したとしても、ゴムテープの上から風車を非常に強固に取付ける必要があるために、その防振の効果は非常に小さいものとなっていた。
【０００６】
また、従来の取付け方法では風力発電機の取付けが非常にめんどうであり、また一度取付けてしまうと取り外しが難しくなることから、その移動や調節が困難となっていた。特にゴムテープを介して風力発電機を固定する場合は、設置後の取り外しが容易ではなく、その移動調節はさらに困難なものとなっていた。
【０００７】
また、風力発電機を傾斜のある屋根などに取付ける場合には、家屋の形状により屋根の傾斜がまちまちであるため、家屋ごとにその屋根の傾斜にあった取付け機具を用意する必要があり不便であった。
【０００８】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、風力発電機を頑丈に取りつけた上で、その振動や音の設置土台への伝達を極力抑えることのできる風力発電機用取付け機具を提供することにある。また、風力発電機の設置、移動、調節が容易な取付け機具を提供することも本発明の目的であり、さらに、さまざまな形状の取付け土台（屋根、ベランダ等）に対応して、どのような傾斜の土台にも風力発電機を取付けることが容易な取付け土台を提供することも本発明の目的である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明による風力発電機用取付け機具は、風力発電機を支える支持パイプと、風力発電機と該支持パイプとの間に挿入される振動吸収体（防振ゴム等の振動伝達防止機能を持つ部材）とを備えており、該振動吸収体は、風力発電機を取付けるための発電機取付け部と、該支持パイプ内に挿入される挿入部と、該発電機取付け部と該挿入部との間の部分であって該支持パイプよりも太い径をもつ中間部とを有している。前記振動吸収体は、例えば防振ゴムのような風力発電機を支えるための強度と防振性を併せ持つ物質が用いられる。この振動吸収体は、その一方（発電機取付け部）に風力発電機が固定され、他方（挿入部）は支持パイプ内に挿入され、その中間部の下部により支持パイプの上端を支えることにより発電機を安定して支えるものである。したがって、振動吸収体の挿入部の径は支持パイプの内径とほぼ同じ寸法のものを用いれば、より安定した設置が可能となる。
【００１０】
風力発電機はこのような振動吸収体を介して支持パイプに固定されるが、これによれば支持パイプの上に直接あるいはゴムテープを介して発電機を圧着する必要がないので、風力発電機が発生する振動の支持パイプへの伝達、さらにはその設置土台への伝達を極めて効果的に防ぐことができる。また風力発電機は、振動吸収体の挿入部を支持パイプ内に挿入し、支持パイプ上端にて振動吸収体の中間部下面を支えることによって固定されるので、その設置および取り外しが簡単であり、容易にその組み立てや移動が可能となる。
【００１１】
前記振動吸収体は、前記中間部と前記挿入部との間で前記支持パイプを挟持するように前記中間部の内側に設けられた凹部を備えていてもよい。この凹部に支持パイプの上端を挿入することにより、接続強度が増してより安定した設置が可能となる。
【００１２】
前記振動吸収体は、強度補強材を挿入するための中空部を有してもよい。この中空部に、例えば金属パイプのような振動吸収体の強度を補強することのできる部材を挿入することにより、風力発電機の設置をより強固に安定させることができる。
【００１３】
本発明の取付け機具は、さらに、風力発電機を設置しようとする土台に支持パイプを固定するための横パイプと、支持パイプあるいは横パイプと土台との間に固定される縦パイプとを備えていてもよい。この場合、横パイプは例えばその両端付近において固定具によって土台に固定され、縦パイプはその一端（支持パイプあるいは横パイプとの接続個所に対して反対側の端）付近において固定具によって土台に固定される。ここで、横パイプと横パイプ固定具および縦パイプと縦パイプ固定具はともに振動吸収体を介して固定される。このように支持パイプを支える横パイプや縦パイプをさらに振動吸収体を介して土台に固定することにより、風力発電機からの振動伝達をより低いレベルに抑えることができる。またこの構造によれば、横パイプの両端付近および縦パイプの１端付近の計３個所にて土台との固定がなされるので、発電機の安定した設置が可能となる。この場合、より安定した設置のためには、支持パイプと横パイプおよび縦パイプと横パイプは横パイプの中央付近にて接続されることが好ましく、また、横パイプと縦パイプとはほぼ直角に接続されることが好ましい。
【００１４】
本発明の取付け機具では、縦パイプと横パイプ、あるいは縦パイプと支持パイプは、例えばボルトとナットを使ったネジ止め式の固定具で固定されるので、土台の傾斜に応じて縦パイプと横パイプ、あるいは縦パイプと支持パイプの角度を調節することにより、どのような傾斜の土台（例えば家屋の屋根など）にも無理なく設置が可能となる。
【００１５】
本発明の取付け機具は、さらに、支持パイプを支えるために支持パイプと縦パイプとの間に設けられた支持棒を備えていてもよいし、支持パイプを支えるために支持パイプと横パイプとの間に設けられた支持棒を備えていてもよい。これらの支持棒により、支持パイプと縦パイプおよび支持パイプと横パイプとの固定がより強力となり、さらに安定した発電機の設置が可能となる。この場合、これらの支持棒は、支持パイプに対して支持パイプの長手方向に風力発電機側の端から１／３の位置付近に固定されることが好ましい。これにより、支持パイプはその個有振動の節の位置で固定されるので、風力発電機の振動に起因する支持パイプの共振が縦パイプや横パイプに伝達することが防がれ、しかも支持パイプの上部で固定されるので発電機は安定して設置される。
【００１６】
本発明の取付け機具は、風力発電機を設置しようとする土台に支持パイプを固定するための支持パイプ固定具を備えていてもよく、この場合支持パイプは上記の縦パイプや横パイプを用いることなく直接土台に固定され得る。これは例えばベランダなど垂直な壁面を土台として設置する場合の構成であり、ここでは支持パイプと支持パイプ固定具は振動吸収体を介して固定されるので振動の伝達は極めて小さいレベルに抑えられる。
【００１７】
なお、上記の縦パイプ及び横パイプはともに中空部を持つパイプのみならず、中空部をもたない棒状のものもその範囲に含まれるものとする。これらの部材としては、支持材として十分な強度をもち比較的軽量なものであればどのような種類の支持材を用いてもよい。また、支持パイプも軽量なものであれは上端部以外は中空部のない棒状のものを使用することもできる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図中、同じ構成要素に対しては同じ参照番号を用いている。
【００１９】
図１は、本発明による風力発電機用取付け機具の実施形態の構成を表している。
この図に示すように、この取付け機具は、風力発電機１を支える支持パイプ（マスト）２と、風力発電機１と支持パイプ２との間に挿入される振動吸収体（カップラ）３と、支持パイプ２を支える横パイプ（アンカー）４と、横パイプ４に接続された縦パイプ（アンカー）５とを備えている。横パイプ４と支持パイプ２との間には支持パイプ２を安定に固定するための支持棒（ステー）６が設けられており、また、縦パイプ５と支持パイプ２との間にも支持パイプ２を安定に固定するための支持棒（ステー）７が設けられている。横パイプ４の両端付近と縦パイプ５の下端付近は、それぞれ振動吸収体８を介して固定具（ホルダー）９によって家屋の屋根（スレート等）などの土台１４に固定される。支持パイプ２と横パイプ４はボルトとナットによる締め込み型のネジ式固定具（クランプ）１５によって固定されており、横パイプ４と縦パイプ５も同様のネジ式固定具１６によって固定されている。上記の振動吸収体３と８には防振性（振動伝達防止機能）のゴムが用いられるが、このゴムには特に日光やオゾンあるいは紫外線に対する劣化が少なく、かつ風力発電機を支えるに十分の強度を持ったゴムが選ばれている。
【００２０】
このような構成の取付け機具により、風力発電機１は充分安全な高さに垂直に安定して設置される。安全な高さと十分な強度を得るために、一例として、支持パイプ２の長さは約１．５ｍ、横パイプ４と縦パイプ５の長さは約１ｍに設定されている。
【００２１】
図２の（ａ）は振動吸収体３の形状を表わしており、図２の（ｂ）は振動吸収体３の断面を表している。
図に示すように振動吸収体３は、風力発電機１を取付けるための発電機取付け部２０と、支持パイプ２の内側に挿入される挿入部２１と、発電機取付け部２０と挿入部２１との間の部分であって支持パイプ２よりも太い径をもつ中間部２２とによって構成される。発電機取付け部２０は風力発電機１の下部にあるカプラーに差し込まれて、そのカプラーをネジ等で締め付けて固定される。挿入部２１の径は支持パイプ２の内径とほぼ同じ太さを持つ。中間部２２の下面には凹部（溝）２３が図示のように形成されており、この凹部２３に支持パイプ２の上端が挿入される。挿入部２１を支持パイプ２に差し込んで、凹部２３のなかで挿入部２１と中間部２２との間に支持パイプ２が挟まれることにより、振動吸収体３およびその上部に取付けられた発電機１は安定して固定される。
【００２２】
振動吸収体３にはさらに中空部２４が形成されており、風力発電機１からの配線はこの中空部２４を通り、支持パイプ２の内部を通って外部へと導かれる。振動吸収体３の強度をさらに強めたい場合は、この中空部２４に金属パイプ等の強度補強材が挿入される。
【００２３】
図３は固定具９付近の構成を表している。なお、固定具９は３個所で用いられているが、どの固定具９付近の構成も図３に示すものと同じである。
図３に示すように、横パイプ４はその端部付近で固定具９によって土台１４に固定される。このとき横パイプ４は、横パイプ４にはめ込まれた防振ゴム等の振動吸収体８を介して固定具９により固定される。この振動吸収体８の挿入により、風力発電機１による振動の土台１４への伝達がさらに防止される。固定具９としては、スイス製の固定具「クリック（商品名）」が適しており、これを用いれば弾力をもつ振動吸収体の上に固定具をかぶせて上から押さえつけるだけで両者を容易に固定することができて便利である。
【００２４】
支持パイプ２と横パイプ４の固定、および縦パイプ５と横パイプ４との固定は、横パイプ４の中央付近にて行われ、支持パイプ２は垂直に立てられ、横パイプ４と縦パイプ５とはほぼ直角に固定される。これらパイプ間の接続は、例えば市販のクランプによってパイプを包み、ボルトをナットで締めて固定される。これにより、土台１４の傾斜に応じて縦パイプ５と横パイプ４の角度および横パイプ４と支持パイプ２との角度を容易に自由に調節することができるので、どのような傾斜の屋根にも簡単に無理なく設置が可能となる。
【００２５】
支持パイプ２と横パイプ４との間に設けられた支持棒６、および支持パイプ２と縦パイプ５との間に設けられた支持棒７は、支持パイプ２側ではどちらも支持パイプ２の上から１／３の位置付近で固定される。これにより、支持パイプ２は安定して固定されると同時に、支持パイプ２がその個有振動の節の位置付近で固定されるので、風力発電機の振動に起因する支持パイプの振動が下部の縦パイプ５や横パイプ４に伝達することが防がれる。
【００２６】
図４は、本発明による風力発電機用取付け機具の第２の実施形態の構成を表している。第２実施形態の取付け機具は、例えばベランダなどの垂直な壁面を土台として設置する場合の構成である。
【００２７】
図４に示すように、この取付け機具は壁面３０に支持パイプ２を固定するための固定具９を２個所に備えており、支持パイプ２は上述の縦パイプや横パイプを用いることなく、固定具９によってそれぞれ振動吸収体８を介して壁面３０に直接固定される。ここで固定具９及び振動吸収体８の支持パイプ２への固定方法は図３に示したものと同じであるのでその説明を省略する。また、風力発電機１と振動吸収体３と支持パイプ２の接続も、上述の第１実施形態のものと同様であるのでその説明を省略する。この実施形態においても、発電機１と支持パイプ２、および支持パイプ２と壁面３０が共に振動吸収体を介して固定されるので、発電機１による振動の壁面３０への伝達は極めて小さいレベルに抑えられる。
【００２８】
なお、図４における下側の振動吸収体８の代わりに、図２に示した振動吸収体３を用いてもよい。この場合、振動吸収体３の挿入部２１は支持パイプ２の下の端から挿入され、取り付け部（発電機取り付け部）２０を固定具９が取り巻いて固定し、中間部２２が固定具９の上端と支持パイプ２の下端の間に位置するといった形で支持パイプ２の固定が行われる。
【００２９】
図５は、本発明による風力発電機用取付け機具の第３の実施形態の構成を表している。この第３実施形態の取付け機具は、土台に複数の風力発電機を取付ける場合に採用される構成である。
【００３０】
図５に示すように、この取付け機具は第１実施形態の横パイプ４よりも長い横パイプ４０に複数の風力発電機１を取付けたものである。各風力発電機１を支える支持パイプ２、振動吸収体３、支持棒６と７、縦パイプ５の構成および接続方法は図１に示した第１実施形態のものと同じであるので、詳しい説明は省略する。なお、横パイプ４０はその両端付近及び各支持パイプ２の接続個所の中間で土台１４に接続される。この横パイプと土台の接続方法は図３に示したものと同様であるが、その接続個所の数は必要とされる取付け強度に応じて調整されうる。なお、図５には３つの風力発電機を取付ける場合を例として上げているが、第３実施形態と同様の方法により、２つ、あるいは４つ以上の風力発電機を取付けることも可能である。
【００３１】
【発明の効果】
本発明の取付け機具によれば、風力発電機を土台に頑丈に取り付けた上で、風力発電機が発生する振動や音の設置土台への伝達を極めて効果的に減少させることができる。また、この取付け機具を用いれば風力発電機の設置、移動、調節が容易であり、さまざまな形状・傾斜の取付け土台（屋根、ベランダ等）に風力発電機を取付けることが容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による風力発電機用取付け機具の第１の実施形態の構成を表した図である。
【図２】本発明の風力発電機用取付け機具に用いられる振動吸収体の構造を表した図である。
【図３】本発明の風力発電機用取付け機具に用いられる固定具とその周辺の構成を表した図である。
【図４】本発明による風力発電機用取付け機具の第２の実施形態の構成を表した図である。
【図５】本発明による風力発電機用取付け機具の第３の実施形態の構成を表した図である。
【符号の説明】
１ 風力発電装置
２ 支持パイプ
３ 振動吸収体
４ 横パイプ
５ 縦パイプ
６ 支持棒
７ 支持棒
８ 振動吸収体
９ 固定具
１４ 土台
１５ 固定具
１６ 固定具
２０ 発電機取付け部
２１ 挿入部
２２ 中間部
２３ 凹部
２４ 中空部

Claims (11)

1. 風力発電機を取付けるための取付け機具であって、
   該風力発電機を支える支持パイプと、
   該風力発電機と該支持パイプとの間に挿入された振動吸収体とを備え、
   該振動吸収体は、
   該風力発電機の下部にあるカプラーに差し込まれて該カプラーをネジで締め付けることにより該風力発電機に取付けられる発電機取付け部と、
   該支持パイプの内径とほぼ同じ太さの径を有し該支持パイプ内に挿入される挿入部と、
   該発電機取付け部と該挿入部との間の部分であって該支持パイプよりも太い径をもつ中間部と、
   該中間部と該挿入部との間で該支持パイプを挟持するように該中間部の内側に設けられた凹部と、
   を備える取付け機具。
2. 前記振動吸収体は防振ゴムである、請求項１に記載の取付け機具。
3. 前記振動吸収体は、強度補強材を挿入するための中空部を有する、請求項１または２に記載の取付け機具。
4. さらに、前記風力発電機を設置しようとする土台に前記支持パイプを固定するための横パイプと、前記支持パイプあるいは該横パイプを該土台に固定するための縦パイプとを備えている、請求項１から３のうちの１つに記載の取付け機具。
5. さらに、前記横パイプの両端付近において前記横パイプを前記土台に固定するための横パイプ固定具と、前記縦パイプの一端付近において前記縦パイプを前記土台に固定するための縦パイプ固定具とを備えており、前記横パイプと該横パイプ固定具および前記縦パイプと該縦パイプ固定具はともに振動吸収体を介して固定されている、請求項４に記載の取付け機具。
6. さらに、前記支持パイプを支えるために前記支持パイプと前記縦パイプとの間に設けられた支持棒を備えている、請求項４または５に記載の取付け機具。
7. さらに、前記支持パイプを支えるために前記支持パイプと前記横パイプとの間に設けられた支持棒を備えている、請求項４または５に記載の取付け機具。
8. 前記支持棒は前記支持パイプに対して、前記支持パイプの長手方向に前記風力発電機側の端から１／３の位置付近に固定されている、請求項６あるいは７に記載の取付け機具。
9. さらに、前記風力発電機を設置しようとする土台に前記支持パイプを固定するための支持パイプ固定具を備えており、前記支持パイプと該支持パイプ固定具は振動吸収体を介して固定されている、請求項１から３のうちの１つに記載の取付け機具。
10. 風力発電機を所望の位置に取付けるための取付け機具であって、
    該風力発電機を支える支持パイプと、
    該風力発電機の下部にあるカプラーに差し込まれて該カプラーをネジで締め付けることにより該風力発電機に取付けられる取付け部と、該支持パイプの内径とほぼ同じ太さの径を有し該支持パイプ内に挿入される挿入部と、該取付け部と該挿入部との間の部分であって該支持パイプよりも太い径をもつ中間部と、該中間部と該挿入部との間で該支持パイプを挟持するように該中間部の内側に設けられた凹部とを有する振動吸収体と、
    該支持パイプを支える少なくとも１本の設置パイプと、
    該支持パイプと該設置パイプとを固定するネジ止め式固定具と、
    該風力発電機を設置しようとする土台に該設置パイプを固定するための設置パイプ固定具と、
    該設置パイプと該設置パイプ固定具との間に挿入される振動吸収体と、
    を備えた取付け機具。
11. さらに、前記支持パイプを支えるために前記支持パイプと前記設置パイプとの間に設けられた少なくとも１本の支持棒を備えている、請求項１０に記載の取付け機具。

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