JP7191627B2

JP7191627B2 - 垂直軸風力発電装置

Info

Publication number: JP7191627B2
Application number: JP2018190582A
Authority: JP
Inventors: 龍介柄澤; 智久奥野; 充赤川; 要西村
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2018-10-09
Filing date: 2018-10-09
Publication date: 2022-12-19
Anticipated expiration: 2038-10-09
Also published as: JP2020060113A

Description

この発明は、発展途上国の未電化地域や災害等の被災地域での電力供給源として、容易に輸送できて簡易に設置できる垂直軸風力発電装置に関する。

輸送の容易化や設置の容易性を考慮した風力発電装置として、特許文献１～４が提案されている。
特許文献１には、輸送用ボックスの側面が太陽光パネルであり、それらを上向きに展開し、ボックスのフレーム上に傾けて上げること、およびフレームの一辺に風力発電機を取り付けることが記載されている。
特許文献２，３には、風力発電機の輸送に用いたコンテナを、風力発電機を設置する基礎として用いることが記載されている。
特許文献４には、垂直軸風力発電装置において、風車の翼を主軸に沿って折り畳むことが記載されている。

特許第４７９１３５３号公報特許第４５６３１７９号公報特許第５５５７８５８号公報特開２０１７－２１８９９８号公報

発展途上国の未電化地域や災害等の被災地域での電力供給を行うための電源システムの要件としては、輸送の容易性と、設置の容易性、発電能力が重要である。
特許文献１～３では、いずれも水平軸形の風車を用いているため、小型化した場合の発電効率が悪い。発展途上国の未電化地域や災害等の被災地域への輸送性および設置の容易性を考慮した小型の風車サイズとした場合、発電効率が悪く、発電能力が不足する。また、水平軸風車は、低風速の場合に回転が生じ難く、被災地域での限られた場所に設置する場合、効率良く発電できる設置場所が得られない場合がある。

特許文献４では、垂直軸型の風車を用いているため、上記の水平軸型風車の欠点がなく、また翼が折り畳めるため、輸送性や設置性にも優れる。しかし、翼を設置する支柱について考慮がなされていない。同文献に記載の支柱（支持軸）は短く、輸送性が大きな問題とはなり難い。しかし、風力を確保し、発電能力を手確保するには、風車の位置をある程度高くする必要がある。その場合、支柱が高くなり、輸送の問題が生じる。

この発明の目的は、輸送が容易で設置が容易に行え、小型であっても発電能力が確保できる垂直軸風力発電装置を提供することである。

この発明の垂直軸風力発電装置は、支柱およびこの支柱の上部に垂直軸心回りで回転自在に設置された主軸を有する主軸ユニットと、それぞれ前記主軸の周囲で垂直方向に延びる翼およびこの翼を前記主軸に連結するアームにより構成される複数の翼ユニットと、前記主軸の回転によって発電する発電機とを備えた垂直軸風力発電装置であって、
前記主軸ユニットを折り畳み可能とする主軸ユニット折り畳み機構と、折り畳まれた状態の前記主軸ユニットに沿うように前記翼ユニットを折り畳み可能とする翼ユニット折り畳み機構とを備える。

この構成によると、垂直軸風力発電装置であるため、水平軸型と異なり、１台のトラックで輸送できる程度の小型としても、効率良く発電が行え、かつ低風速で効率良く発電できる。
また、支柱および主軸を有する主軸ユニットと、翼およびその支持用のアームを有する翼ユニットを、いずれも折り畳み可能としたため、折り畳み状態で輸送できて輸送性に優れ、また折り畳み式であるため、輸送先で折り畳み状態から展開することで、容易に設置することができる。
翼ユニットだけでなく、支柱を有する主軸ユニットも折り畳み可能としたため、風力が確保できて発電電力が確保できるように、支柱をある程度高くしても輸送性の問題が生じない。
このため、輸送が容易で設置が容易にかつ迅速に行え、小型であっても発電能力を確保することができる。これにより、未電化地域や災害等の被災地域での電力需要に応えることができる。

この発明において、前記主軸ユニット折り畳み機構は、風車設置台に対して前記支柱を起倒可能に連結する支柱起倒機構を含んでいてもよい。
支柱が起倒可能であると、より一層コンパクトに折り畳んで郵送でき、輸送性がより向上する。

この発明において、前記主軸ユニット折り畳み機構は、前記支柱の上端に位置して前記主軸を主軸下端で回転自在に支持する主軸下端支持部材を、主軸が起倒可能なように連結し、倒れ状態で主軸が支柱に沿う姿勢とする主軸起倒連結機構を備えていてもよい。
主軸が支柱の沿う姿勢に折り畳めるため、より一層コンパクトに折り畳んで輸送でき、輸送性がより向上する。

この発明において、前記翼ユニット折り畳み機構は、前記翼毎に設けられて前記主軸の周囲に回転可能に設置され前記アームの基端が連結される回転連結部材を有していてもよい。
この構成の場合、前記回転連結部材が主軸の回りで回転することで、複数の翼を重なり状態に折り畳むことができ、コンパクトに折り畳むことができる。

この発明において、前記翼ユニット折り畳み機構は、前記アームを基端で前記主軸に対して折れ曲がり可能に連結するアーム基端折曲連結部と、前記アームを先端で前記翼に対して折れ曲がり可能に連結するアーム先端折曲連結部とを有するようにしてもよい。
この構成の場合、前記アームを折り曲げることで、各翼が主軸に沿うように翼ユニットを折り畳むことができ、この場合もコンパクトに折り畳むことができる。

この発明において、前記主軸ユニットおよび前記翼ユニットを折り畳み状態で収納しかつ前記発電機が内部に設置されたコンテナと、このコンテナから取り出された前記主軸ユニットの前記支柱を起立姿勢に固定する支柱固定手段とを備えるようにしてもよい。
この構成の場合、垂直軸風力発電装置の構成部品を全てコンテナに収容して輸送することができ、かつコンテナを前記主軸ユニットおよび翼ユニットからなる風車の基礎として利用できるため、輸送性および設置の容易性がより一層向上する。

上記のようにコンテナを備える場合に、前記コンテナ内に、このコンテナの長手方向端の開口側が低くなるように傾斜し、折り畳み状態の前記主軸ユニットおよび前記翼ユニットを前記開口から出し入れ可能に載せる傾斜台を備えるようにしてもよい。
このようにコンテナ内に傾斜台を備え、その上に主軸ユニットおよび翼ユニットを載せて収納することで、設置現場において、傾斜台上で主軸ユニットおよび翼ユニットを自重で滑らせてコンテナから搬出することができ、現場での設置作業が容易になる。例えば、重機を使わずに人力でコンテナから主軸ユニットおよび翼ユニットの取り出しが行える。コンテナへの主軸ユニットおよび翼ユニットへの収納については、傾斜台上で押し上げて収納することになるが、垂直軸風力発電装置の工場や保管用の倉庫等では、重機等の設備が整っている場合が一般的であり、収納作業上の問題は生じ難い。被災地での設置を考えた場合、重機の使用環境が整っていない設置場所で、人力で簡単にコンテナから取り出せることが好ましい。この垂直軸風力発電装置が不要となる撤去時には、周辺地域の交通事情が復旧している場合が多く、重機の使用も簡単になる。

前記傾斜台を備える場合に、前記傾斜台上に収納された前記折り畳み状態の前記主軸ユニットおよび前記翼ユニットを、前記傾斜台を使って引出すと共に、展開し、かつ立ち上げる作業を支援する引出し展開機構を前記コンテナに備えるようにしてもよい。
このような引出し展開機能を備えることで、設置場所での垂直軸風力発電装置の設置作業がより簡単かつ迅速に行える。

この発明の垂直軸風力発電装置は、支柱およびこの支柱の上部に垂直軸心回りで回転自在に設置された主軸を有する主軸ユニットと、それぞれ前記主軸の周囲で垂直方向に延びる翼およびこの翼を前記主軸に連結するアームにより構成される複数の翼ユニットと、前記主軸の回転によって発電する発電機とを備えた垂直軸風力発電装置であって、前記主軸ユニットを折り畳み可能とする主軸ユニット折り畳み機構と、折り畳まれた状態の前記主軸ユニットに沿うように前記翼ユニットを折り畳み可能とする翼ユニット折り畳み機構とを備えるため、輸送が容易で設置が容易に行え、小型であっても発電能力が確保できる。

この発明の第１の実施形態に係る垂直軸風力発電装置の使用状態を示す斜視図である。同垂直軸風力発電装置の収納状態で扉開き状態を示す斜視図である。同垂直軸風力発電装置のコンテナに傾斜台を設置した状態の斜視図である。同垂直軸風力発電装置の使用状態を裏側から示す斜視図である。図４のＶ部の拡大斜視図である。同垂直軸風力発電装置の収納状態で扉開き状態を示す平面図である。図６のVII-VII 線断面図である。図６のVIII-VIII 線断面図である。同垂直軸風力発電装置の収納過程における収納前の状態を示す斜視図である。同垂直軸風力発電装置の収納過程における支柱倒し過程を示す斜視図である。同垂直軸風力発電装置の収納過程における主軸ユニット折り曲げ過程を示す斜視図である。同垂直軸風力発電装置の収納過程における翼ユニット折り畳み過程を示す斜視図である。同垂直軸風力発電装置の収納過程における風車折り畳み体の収納過程を示す斜視図である。同垂直軸風力発電装置の収納過程における風車設置台の立ち上げ過程を示す斜視図である。同垂直軸風力発電装置の収納過程における扉閉じ過程を示す斜視図である。同垂直軸風力発電装置の風車設置台の立ち上げ状態を示す斜視図である。同風車設置台の倒れ状態を示す斜視図である。同風車設置台への支柱の連結過程を示す斜視図である。同風車設置台の被せ側フックの係合過程を示す斜視図である。同風車設置台の支柱起立過程を示す斜視図である。同風車設置台の支柱固定過程を示す斜視図である。同垂直軸風力発電装置の主軸起倒連結機構の斜視図である。同垂直軸風力発電装置の翼ユニット展開状態を示す斜視図である。同垂直軸風力発電装置の翼ユニット折り畳み状態を示す斜視図である。同垂直軸風力発電装置の翼ユニット展開状態を示す平面図である。同垂直軸風力発電装置の翼ユニット折り畳み状態を示す平面図である。同垂直軸風力発電装置の翼ユニット折り畳み機構の展開状態を示す斜視図である。同垂直軸風力発電装置の翼ユニット折り畳み機構の折り畳み状態を示す斜視図である。同垂直軸風力発電装置の扉をアウリガーとして用いる例の斜視図である。同垂直軸風力発電装置のコンテナに内扉を付加した状態の斜視図である。同垂直軸風力発電装置のコンテナに内扉を付加した状態の破断正面図である。図３１のXXXII 部の拡大断面図である。翼ユニットに翼ユニット折り畳み機構の変形例を設けた例の正面図である。（Ａ）は同変形例に係る翼ユニット折り畳み機構の折り畳み形態の一例を示す正面図、（Ｂ）は同変形例に係る翼ユニット折り畳み機構の折り畳み形態の他の例を示す正面図である。同翼ユニット折り畳み機構のアーム基端折曲連結部の折り畳み状態を示す斜視図である。同アーム基端折曲連結部の折り畳み前の状態を示す斜視図である。同翼ユニット折り畳み機構のアーム先端折曲連結部の折り畳み前の状態を示す斜視図である。同垂直軸風力発電装置の引出し展開機構を設けた実施形態の収納状態を示す破断正面図である。同垂直軸風力発電装置の展開過程を示す破断正面図である。（Ａ）は同垂直軸風力発電装置の支柱立ち上げ過程を示す破断正面図、（Ｂ）は支柱立ち上げ完成状態を示す破断正面図である。同垂直軸風力発電装置における風車折り曲げ体の引出し過程を示す斜視図である。同垂直軸風力発電装置の翼ユニット展開過程を示す斜視図である。同垂直軸風力発電装置の主軸ユニット展開過程を示す斜視図である。同垂直軸風力発電装置の主軸ユニット立ち上げ過程を示す斜視図である。同垂直軸風力発電装置の引出し展開機構の変形例を示す断面図である。同垂直軸風力発電装置のさらに他の実施形態の正面図である。同垂直軸風力発電装置の太陽光パネルを設けた実施形態の斜視図である。同垂直軸風力発電装置の収納状態の断面図である。同垂直軸風力発電装置の使用状態の平面図である。同垂直軸風力発電装置の使用状態の正面図である。同垂直軸風力発電装置の使用状態の左側面図である。同垂直軸風力発電装置の使用状態の右側面図である。同垂直軸風力発電装置の太陽光パネルを設けたさらに他の実施形態の斜視図である。同垂直軸風力発電装置に用いる架台付き太陽光パネルの一例の斜視図である。同架台付き太陽光パネルの他の例の平面図である。同架台付き太陽光パネルのさらに他の例の平面図である。同架台付き太陽光パネルのさらに他の例の正面図である。同架台付き太陽光パネルのさらに他の例の斜視図である。同架台付き太陽光パネルのさらに他の例の側面図である。同架台付き太陽光パネルのさらに他の例の平面図である。同架台付き太陽光パネルのさらに他の例の正面図である。同架台付き太陽光パネルのさらに他の例の斜視図である。同架台付き太陽光パネルのさらに他の例の正面図である。コンテナ上への架台付き太陽光パネルの例を示す斜視図である。

この発明の第１の実施形態に係る垂直軸風力発電装置を、図１ないし図２８と共に説明する。図１において、この垂直軸風力発電装置は、風車１と、コンテナ２と、風車１の回転により発電する発電機３とを備え、さらに蓄電池４と、制御盤５０とを備える。

風車１は、支柱６の上部に垂直軸心回りで回転自在に設置された主軸５に、この主軸５の周囲で垂直方向に延びる複数の翼７がアーム８を介して主軸５に連結された垂直軸型の風車である。前記複数の翼７とアーム８とで回転翼９を構成する。
支柱６は丸形鋼管等からなり、支柱６の上端に主軸下端支持部材１５が設けられている。主軸下端支持部材１５は、短筒状のケースを有し、このケース内に設けられた複列の転がり軸受（図示せず）により、主軸５が下端で回転自在に支持されている。また、主軸下端支持部材１５の前記ケース内に前記発電機３が設置され、その入力軸が主軸５と連結されている。

コンテナ２は、貨物輸送用の規格寸法のコンテナである。前記貨物輸送用の規格は、少なくともコンテナを輸送する国内の標準規格であればよいが、例えば、前記国内の行政機関または国際標準化機構（ＩＳＯ）等の国際的な機関で定められ規格であり、この例ではＩＳＯのドライコンテナの規格における２０フィートコンテナに適合するコンテナ２を用いている。図１のコンテナ２は、長手方向の一端に開口２ａを有し、この開口２ａを開閉する両開きの扉１０が設けられている。

風車１は、図２のようにコンテナ２内に収容可能で折り畳み式である。具体的には、図１において、風車１は、前記支柱６および主軸５を有する主軸ユニット１１と、前記翼８およびこの翼８を支持するアーム８により構成される複数の翼ユニット１２とで構成され、主軸ユニット１１を折り畳み可能とする主軸ユニット折り畳み機構１３と、折り畳まれた状態の主軸ユニット１１に沿うように翼ユニット１２を折り畳み可能とする翼ユニット折り畳み機構１４とを備える。

主軸ユニット折り畳み機構１３は、支柱起倒機構１８と主軸起倒連結機構１９とで主に構成される。支柱起倒機構１８は、風車設置台１７に対して支柱６を起倒可能に連結する機構である。主軸起倒連結機構１９は、前記主軸下端支持部材１５を、主軸５が起倒可能なように連結し、倒れ状態で主軸５が支柱６に沿う姿勢とする機構である。
支柱６は、起立状態において、下端が前記風車設置台１７に支持されてコンテナ２の開口２ａに沿って位置し、コンテナ２の開口２ａの上縁で、図４，図５に示すようにコンテナ２に設けられた支柱固定手段２０により固定される。支柱固定手段２０は、支柱６の外周の一部に沿う半円状の受け部２０ａ（図５）を有し基端がコンテナ２の天井材下面に固定されたクワ形の金具と、前記受け部２０ａに対して支柱６を止め付ける止付け部材（図示せず）とで構成される。前記止付け部材は、例えば、支柱６の前記受け部２０ａに沿わない残りの外周部分を囲んで前記受け部２０ａに係脱可能に取付けられる半円状の金具またはロープからなる。

図１において、コンテナ２内に傾斜台２１が設けられている。傾斜台２１は、コンテナ２の長手方向端の前記開口２ａ側が低くなるように傾斜し、風車１の折り畳み体を、前記開口２ａから出し入れ可能に、図２のように載せて保管する台である。この実施形態では、風車１の折り畳み体は、折り畳み状態の前記主軸ユニット１１および翼ユニット１２である。

傾斜台２１は、風車１の折り畳み体が長手方向に沿って移動し易いようにした案内手段を有している。図１の例では、案内手段は傾斜台２１の長手方向に並ぶ複数のローラ２２からなる。図３のように、傾斜台２１は、前記ローラ２２とフレームとでなる傾斜したローラコンベヤとして構成されている。なお、傾斜台は、上面を平面状とし、摩擦軽減用の樹脂シート（図示せず）を前記案内手段として設けてもよい。
傾斜台２１は、コンテナ２の短幅方向の一部となる幅であり、風車１の折り畳み体の形状、および寸法に応じて、コンテナ２の短幅方向の中央から偏った位置されている。
なお、傾斜台２１に代えて、上面が水平な保管および出し入れ用の台（図示せず）をコンテナ２に設けてもよい。

図１において、前記蓄電池４および制御盤５０は、傾斜台２１の横で、コンテナ２内の奥部の床面上に固定状態に設置されている。制御盤５０は、発電機３で発電された交流電力を蓄電池４で蓄電可能な電圧に変換するＡＣ／ＤＣコンバータと、風車１の回転による発電を制御する発電コントローラと、蓄電池４で蓄電した電力を交流商用電力と同様の正弦波の交流に、または矩形波の交流に変換するインバータ等を備えている。

図１６～図２１は、前記主軸ユニット折り畳み機構１３における支柱起倒機構１８を示す。図１６，図１７に示すように、前記風車設置台１７は、傾斜台２１の傾斜方向の下端に、水平な支軸２３回りに起倒可能に連結され、係止孔２４に挿脱自在に挿入されたピン等の係止具（図示せず）により、図１６の起立収納姿勢と図１７の水平な使用姿勢とで姿勢の固定が可能である。

風車設置台１７には、中央より基端側の部分に支柱連結用板２５が設けられ、両側部の先端に、固定状態の受けフック２６と、回動自在な被せ側フック２７とが設けられている。
図１８、図１９に示すように、支柱６の基端には、被支持バー２８が両側部のブラケット２９，２９間に渡って固定されており、かつ基端連結板３０が設けられている。
支柱６は、図１８のように前記被支持バー２８を風車設置台１７の受けフック２６に係合させ、風車設置台１７の被せ側フック２７を図１９のように被支持バー２８に被せた状態で、図２０のように起立させる。この状態で、図２１のように支柱６の基端連結板３０は、風車設置台１７の支柱連結用板２５に重なるので、これら支柱連結用板２５および基端連結板３０に整合して設けられたボルト挿通孔３１，３２に渡ってボルト（図示せず）を挿通しナット止めすることで、支柱６の下端が風車設置台１７に固定される。
前記と逆手順の作業で、起立状態の支柱６を倒れ状態とできる。
前記受けフック２６、被せ側フック２７、被支持バー２８、支柱連結用板２５、および基端連結板３０により、前記支柱起倒機構１８が構成される。

図２２は、前記主軸ユニット折り畳み機構１３における前記主軸起倒連結機構１９を示す。同図は支柱６を寝かせた姿勢で図示している。主軸下端支持部材１５は、ヒンジ装置３３により、支柱６の上端に起倒可能に連結さている。具体的にはヒンジ装置３３の回転支持軸３３ａ回りに主軸下端支持部材１５が主軸５と一体に起倒する。前記ヒンジ装置３３と、このヒンジ装置３３が設けられた位置と支柱直径方向の反対側に位置して設けられて支柱６と主軸下端支持部材１５とを連結解除可能に連結する連結部材（図示せず）とにより、前記主軸起倒連結機構１９が構成される。

図２３～図２８は、翼ユニット折り畳み機構１４およびその折り畳み形態の一例を示す。この例の翼ユニット折り畳み機構１４は、図２４および図２６に示すように、それぞれ翼７およびアーム８からなる翼ユニット１２が互いに重なる状態に折り畳む機構である。具体的には、図２７に示すように、各翼ユニット１２毎に主軸５の周囲に回転可能に設置されてアーム８の基端が連結される回転連結部材３４でよって構成される。各翼ユニット１２の回転連結部材３４は上下に並べて設けられており、図２８のように各回転連結部材３４が互いに略重なる位相に回転させることで、複数の翼ユニット１２が、図２４、図２６のように重なる状態に折り畳まれる。複数の翼ユニット１２における一つの翼ユニット１２の回転連結部材３４は、主軸５に対して回転せず固定して設けられていてもよい。その場合、固定の回転連結部材３４は、単なる連結部材である。

上記構成の垂直軸風力発電装置の使用方法および作用を説明する。
この垂直軸風力発電装置は、図１のように、風車１の支柱６をコンテナ２に固定し、コンテナ２を基礎として用いて風力発電を行う。コンテナ２を地盤に固定手段（図示せず）で固定してもよい。輸送時や保管時は、図２、図７、図８のように風車１を主軸ユニット１１および翼ユニット１２とも折り畳み、その風車折り畳み体をコンテナ２内に傾斜台２１上に載せて収納する。なお、図７、図８は、風車設置台１７がコンテナ２に対して未収納の状態を示す。

図９～図１８は、垂直軸風力発電装置を運転状態からコンテナ２へ収納するまでの過程を示す。
図９は垂直軸風力発電装置の運転状態を示す。コンテナ２に収納する場合は、まず風車１の全体を図１０のように倒す。この場合、主軸ユニット折り畳み機構１３における支柱起倒機構１８（図１６～図２１参照）により倒す。
ついで、主軸ユニット１１を、支柱６と主軸５とが重なる状態に、主軸起倒連結機構１９（図２２）を用いて図１１のように折り畳む。

この後、翼ユニット１２を翼ユニット折り畳み機構１４（図２７、図２８）によって、図２４のように翼ユニット１２が互いに重なるように折り畳む。
このように風車１を折り畳んだ風車折り畳み体を、図１３のように傾斜台２１上に押しこんでコンテナ２に収納する。
この状態では、傾斜台２１の下端に連結された風車設置台１７はコンテナ２の開口２ａから突出した状態であり、図１４のように風車設置台１７を起立させてコンテナ２に収納する。
図１５のようにコンテナ２の扉１０を閉じ、収納が完了する。このようにコンテナ２に風車１を折り畳み状態に収納した状態で、輸送や保管を行う。

この構成の垂直軸風力発電装置によると、垂直軸風力発電装置であるため、水平軸型と異なり、１台のトラックで輸送できる程度の小型としても、効率良く発電が行え、かつ低風速で効率良く発電できる。
また、貨物輸送用の規格寸法のコンテナ２を備え、風車２が折り畳み状態で発電機３と共にコンテナ２に収納可能であるため、トラックや列車による陸上輸送や、海路、空路での輸送を行う場合に、通常の標準サイズのコンテナとして取り扱うことができ、輸送性に優れる。このため、輸送上の制限サイズ内で、できるだけ大きな発電装置とできて、発電電力確保の上で有利である。
特に、支柱６および主軸５を有する主軸ユニット１１と、翼７およびその支持用のアーム８を有する翼ユニット１２を、いずれも折り畳み可能としたため、コンパクトな折り畳み状態とできて、より輸送性に優れる。また折り畳み式であるため、輸送先で折り畳み状態から展開することで、容易に設置することができる。
翼ユニット１２だけでなく、支柱６を有する主軸ユニット１１も折り畳み可能としたため、風力が確保できて発電電力が確保できるように、支柱６をある程度高くしても輸送性の問題が生ない。

前記主軸ユニット折り畳み機構１３は、風車設置台１７に対して支柱６を起倒可能に連結する支柱起倒機構１８を有し、支柱６が起倒可能であるため、より一層コンパクトに折り畳んで輸送できる。
また、主軸ユニット折り畳み機構１３は、支柱６の上端に位置して主軸５を主軸下端で回転自在に支持する主軸下端支持部材１５を、主軸５が起倒可能なように連結し、倒れ状態で主軸５が支柱６の沿う姿勢とする主軸起倒連結機構１９を備えるため、主軸５を支柱６に沿う姿勢に折り畳めて、より一層コンパクトに折り畳んで輸送できる。

風車１の設置については、コンテナ２に風車１の支柱６を固定する支柱固定手段２０（図４、図５参照）が設けられており、コンテナ２への風車１の設置が容易で、コンテナ２を風車１の基礎として利用することができる。
これらのため、輸送が容易で設置が容易にかつ迅速に行え、小型であっても発電能力を確保することができる。これにより、未電化地域や災害等の被災地域での電力需要に応えることができる。

さらに、コンテナ２内に長手方向端の開口２ａ側が低くなるように傾斜した傾斜台２１を備え、その上に風車１の折り畳み体を収納する構成であるため、設置現場において、傾斜台２１上で風車１の折り畳み体を自重で滑らせてコンテナ２から搬出することができ、現場での設置作業が容易になる。例えば、重機を使わずに人力でコンテナ２から風車１の折り畳み体の取り出しが行える。
コンテナ２への風車１の折り畳み体の収納については、傾斜台２１上で押し上げて収納することになるが、垂直軸風力発電装置の工場や保管用の倉庫等では、重機等の設備が整っている場合が一般的であり、収納作業上の問題は生じ難い。被災地での設置を考えた場合、重機の使用環境が整っていない設置場所で、人力で簡単にコンテナから取り出せることが好ましい。この垂直軸風力発電装置が不要となる撤去時には、周辺地域の交通事情が復旧している場合が多く、重機の使用も簡単になる。

以下、この発明における他の各種の実施形態につき説明する。これらの実施形態において、特に説明する事項の他は、第１の実施形態と同様である。
第１の実施形態において、設置状態において、コンテナ２の両開きの扉１０は、開いた状態でアウトリガーとして機能させるようにしてもよい。アウトリガーとして機能させる場合、扉１０とコンテナ２の設置面との間に、介在物（図示せず）を介在させるか、または扉１０に伸縮可能な脚（図示せず）を設けてコンテナ２の傾き時に扉１０で荷重を負担できるようにする。
コンテナ２の扉１０がアウトリガーとして機能することで、専用のアウトリガーを設けることなく、強い風や地震等に対して、コンテナ２およびこれに固定された風車１の安定が確保できる。

扉１０をアウトリガーとして機能させる場合に、例えば図２９に示すように、両開きの扉１０の先端の下端と支柱６の状態との間に、ワイヤロープ等の補強索３５を張ってもよい。これにより、風車１の支持がより一層安定する。

また、扉１０をアウトリガーとして機能させる場合に、図３０～図３２に示すように、コンテナ２の扉１０の内側に、外部からの侵入を防止する内扉３６を設けてもよい。内扉３６は、開閉戸付きの開口３６ａを有していてもい。内扉３６は、この例では、図３１，図３２に示すように、コンテナ２の開口２ａの上縁にヒンジ３７で上方へはね上げ状態に開き可能とされている。
扉１０をアウトリガーとして利用すると、そのままではコンテナ２の内部が開放状態になってしまい、風雨の侵入や盗難などの恐れがあるが、内扉３６によってこれらの侵入や盗難等が防止される。

図３３ないし図３７は、翼ユニット折り畳み機構１４の変形例を示す。この例の翼ユニット折り畳み機構１４Ａでは、翼ユニット１２のアーム８を基端で主軸５に対して折れ曲がり可能に連結するアーム基端折曲連結部３８と、アーム８を先端で翼７に対して折れ曲がり可能に連結するアーム先端折曲連結部３９とを有する。
翼７は、主軸５に対して図３４（Ａ）に示すように上方へ折り畳まれるようにしても、また図３４（Ｂ）のように下方へ折り畳まれるようにしてもよい。

アーム基端折曲連結部３８は、図３５に示すように、ヒンジ３８ａと、このヒンジ３８ａに連結されたアーム８の基端に係合してアーム８の傾き角を展開時の角度規制するストッパ部材３８ｂとでなる。アーム８とストッパ部材４０とは、アーム８の展開時、つまりアーム８が風車使用時の角度になった状態で、図３６のように互いに重なり、アーム８およびストッパ部材４０に設けられたボルト挿通孔４１，４２に挿通されたボルトおよびナット（いずれも図示せず）によって固定される。
図３７はアーム先端折曲連結部３９の一例を示す。この例では、アーム先端折曲連結部３９がヒンジによって構成されている。

このように構成した場合も、翼ユニット１２をコンパクトに折り畳むことができる。

図３８～図４４は、第１の実施形態において、傾斜台２１上に収納された折り畳み状態の主軸ユニット１１および翼ユニット１２からなる風車１の折り畳み体を、傾斜台２１を使って引出すと共に、展開し、かつ立ち上げる作業を支援する引出し展開機構４３をコンテナ２に設けた例である。

引出し展開機構４３は、コンテナ２内の開口２ａに対する奥側の端部付近の床面に設置されたウインチ４４と、このウインチ４４に巻かれて先端が支柱６の長さ方向の中間部分に接続されたワイヤロープ等のロープ４５と、前記ウインチ４４の上方に位置してコンテナ２の内部に設置され前記ロープ４５が掛装されたガイドローラ４６とで構成される。

この構成によると、ウインチ４４を巻き戻すことで、風車１の折り畳み体が傾斜台１７上を自重で滑り降り、図３９（Ａ）のようにコンテナ２の開口２ａから出る。この過程では、ウインチ４４を用いるため、風車１の折り畳み体を緩やかに安全に降ろすことができる。この状態で、作業者により、図３９（Ｂ）のように翼ユニット１２を展開させ、さらに図３９（Ｃ）のように、主軸ユニット１１を支柱６と主軸５とが直線状に続くように展開させる。

この状態で、図４０（Ａ）のように、ウインチ４４を巻き込むことで、風車１を徐々に起立させ、図４０（Ｂ）のように完全に起立すると、支柱６をコンテナ２に支柱固定手段２０（図４、図５参照）で固定する。
図４１～図４４は、上記の過程を斜視図で示す。
なお、図４５に示すように、コンテナ２に設けるガイドローラ４６を、コンテナ２の入口２ａに設けてもよい。

このような引出し展開機構４３を備えることで、設置場所でのこの垂直軸風力発電装置の設置作業がより簡単かつ迅速に行える。

図４６は、２機の風車１をコンテナ２の長手方向の両端に固定する例を示す。２機の風車１は、いずれも第１の実施形態と同様に、コンテナ２内に折り畳み状態で収納される。この場合、コンテナ２の両端に開口２ａを設け、図１の傾斜台２１は、互いに逆向きとしてコンテナ２内に幅方向に並べて設置される。
このように２機の風車１をコンテナ２に折り畳み状態に収納し、かつ展開してコンテナ２に固定するようにしてもよい。

図４７～図５２は、第１の実施形態において、太陽光パネル５１を付加する例を示す。太陽光パネル５１は、複数の太陽電池セル（図示せず）を並べてパネル状としたものである。太陽光パネル５１は、日照を受け易いように架台５２に傾斜して設置され、太陽光パネル５１と架台５２とで、架台付き太陽光パネル５３を構成する。架台付き太陽光パネル５３は、キャスタ５４（図４８）を有していてもよい。この架台付き太陽光パネル５３が、前記の折り畳み状態の風車１と共にコンテナ２内に収納される。

架台付き太陽光パネル５３の架台５２は、図４８のように各架台付き太陽光パネル５３の太陽光パネル５３が順次少しずれて重なり可能なように、入れ子状に収納できる形状される。これら複数の架台付き太陽光パネル５３は、コンテナ２内の傾斜台２１の横側の空き空間に、上記の重なり状態で収納される。
なお、コンテナ２のサイズを大きくすることなく太陽光パネル５３を多く収納したい場合は、風車１は第１の実施形態のものよりも小型に構成する。
この実施形態では、コンテナ２内の制御盤５０（図１）は、各太陽光パネル５３の発電電力を蓄電池４に充填するソーラーチャージャーが付加される。

この構成の場合、垂直軸風力発電装置の設置場所で、各架台付き太陽光パネル５３は、図４７、図４９～５２のように、コンテナ２の周囲の地面上に並べて設置される。架台付き太陽光パネル５３は、図６４のようにコンテナ２の天井板上に並べて設置してもよい。

このように太陽光パネル５１を併用する場合、日照時は太陽光によっても発電が行え、無風時等でも発電電力が確保できる。各架台付き太陽光パネル５３は、コンテナ２とは別個に設置されるため、コンテナ２の設置場所の方位を気に掛ける必要がない。

図５４～図６３は、架台付き太陽光パネル５３の各種の例を示す。図５７、図６１の例では、架台５２の脚部５２ａを伸縮可能とすることで、太陽光パネル５３の傾斜角度の調整を可能としている。

以上、実施形態に基づいて本発明を実施するための形態を説明したが、ここで開示した実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１…風車
２…コンテナ
３…発電機
４…蓄電池
６…支柱
７…翼
８…アーム
９…回転翼
２ａ…開口
１０…扉
１１…主軸ユニット
１２…翼ユニット
１３…主軸ユニット折り畳み機構
１４…翼ユニット折り畳み機構
１４Ａ…翼ユニット折り畳み機構
１７…風車設置台
１８…支柱起倒機構
１９…主軸起倒連結機構
２０…支柱固定手段
２１…傾斜台
２２…ローラ
３４…回転連結部材
３５…補強索
３６…内扉
３８…アーム基端折曲連結部
３９…アーム先端折曲連結部
４３…引出し展開機構
４４…ウインチ
４５…ロープ
４６…ガイドローラ
５０…制御盤
５１…太陽光パネル
５２…架台
５３…架台付き太陽光パネル
５４…キャスタ
６０…小水力発電装置
６２…水車
６３…回転フレーム

Claims

支柱およびこの支柱の上部に垂直軸心回りで回転自在に設置された主軸を有する主軸ユニットと、それぞれ前記主軸の周囲で垂直方向に延びる翼およびこの翼を前記主軸に連結するアームにより構成される複数の翼ユニットと、前記主軸の回転によって発電する発電機とを備えた垂直軸風力発電装置であって、
前記主軸ユニットを折り畳み可能とする主軸ユニット折り畳み機構と、折り畳まれた状態の前記主軸ユニットに沿うように前記翼ユニットを折り畳み可能とする翼ユニット折り畳み機構とを備え、
前記主軸ユニット折り畳み機構は、前記支柱の上端に位置して前記主軸を主軸下端で回転自在に支持する主軸下端支持部材を、主軸が起倒可能なように連結し、倒れ状態で主軸が支柱に沿う姿勢とする主軸起倒連結機構を備える、垂直軸風力発電装置。
請求項１に記載の垂直軸風力発電装置において、前記主軸ユニット折り畳み機構は、風車設置台に対して前記支柱を起倒可能に連結する支柱起倒機構を含む垂直軸風力発電装置。
請求項１または請求項２に記載の垂直軸風力発電装置において、前記翼ユニット折り畳み機構は、前記翼毎に設けられて前記主軸の周囲に回転可能に設置され前記アームの基端が連結される回転連結部材を有する垂直軸風力発電装置。
請求項１または請求項２に記載の垂直軸風力発電装置において、前記翼ユニット折り畳み機構は、前記アームを基端で前記主軸に対して折れ曲がり可能に連結するアーム基端折曲連結部と、前記アームを先端で前記翼に対して折れ曲がり可能に連結するアーム先端折曲連結部とを有する垂直軸風力発電装置。
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の垂直軸風力発電装置において、前記主軸ユニットおよび前記翼ユニットを折り畳み状態で収納しかつ前記主軸下端支持部材内に設置された前記発電機を収納するコンテナと、このコンテナから取り出された前記主軸ユニットの前記支柱を起立姿勢に固定する支柱固定手段とを備える垂直軸風力発電装置。
請求項５に記載の垂直軸風力発電装置において、前記コンテナ内に、このコンテナの長手方向端の開口側が低くなるように傾斜し、折り畳み状態の前記主軸ユニットおよび前記翼ユニットを前記開口から出し入れ可能に載せる傾斜台を備える垂直軸風力発電装置。
請求項６に記載の垂直軸風力発電装置において、前記傾斜台上に収納された前記折り畳み状態の前記主軸ユニットおよび前記翼ユニットを、前記傾斜台を使って引出すと共に、展開し、かつ立ち上げる作業を支援する引出し展開機構を前記コンテナに備える垂直軸風力発電装置。