JP7492744B2 - Magnus type thrust generating device, wind power rotating device, water power rotating device, tidal power rotating device using said Magnus type thrust generating device, and wind power generator, water power generator, tidal power generator using said Magnus type thrust generating device - Google Patents
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Description
本発明は、流体中で回転する略円筒形状の円筒翼が発生するマグナス力を用いたマグナス式推力発生装置、前記マグナス式推力発生装置を用いた風力回転装置、水力回転装置、潮力回転装置、ならびに前記マグナス式推力発生装置を用いた風力発電機、水力発電機、潮力発電機などの流体機械に関する。 The present invention relates to a Magnus thrust generating device that uses the Magnus force generated by a roughly cylindrical blade that rotates in a fluid, a wind-powered rotating device, a hydraulic rotating device, and a tidal rotating device that use the Magnus thrust generating device, and fluid machinery such as a wind-powered generator, a hydraulic generator, and a tidal generator that use the Magnus thrust generating device.
従来から、流体中で回転する円筒翼が発生するマグナス力を利用する装置が知られている。例えば、特許文献1には、発電機軸を中心として回転するとともに円筒翼を軸支する支持部材と、支持部材上に垂設され、各個に独立して回転する複数の円筒翼とを備え、支持部材上に垂設される円筒翼が発電機軸を中心とする円周軌道上に配設される、マグナス式推力発生装置(縦軸式マグナス型風力発電装置)が開示されている。
Conventionally, devices that utilize the Magnus force generated by cylindrical blades rotating in a fluid have been known. For example,
本発明は、装置の設置、保守、点検等の作業性を向上させることが可能なマグナス式推力発生装置、前記マグナス式推力発生装置を用いた風力回転装置、水力回転装置、潮力回転装置、ならびに前記マグナス式推力発生装置を用いた風力発電機、水力発電機、潮力発電機を提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a Magnus thrust generating device capable of improving the ease of installation, maintenance, inspection, and other aspects of the work, a wind-powered rotating device, a hydroelectric rotating device, and a tidal-powered rotating device that use the Magnus thrust generating device, as well as a wind-powered generator, a hydroelectric generator, and a tidal-powered generator that use the Magnus thrust generating device.
本発明は、上記のような問題を解決するものであって、本発明の一実施形態に係るマグナス式推力発生装置は、
支持筐体と、
前記支持筐体に対して第1の回転軸を中心として回転可能な回転部と、
前記第1の回転軸を中心として公転可能であって、前記第1の回転軸に対して平行な第2の回転軸を中心として自転可能な複数の円筒翼と、
複数の前記円筒翼とともに各組を構成し、前記各組の前記円筒翼の軸方向に沿って長手方向が配置される複数の整流板と、
前記回転部に固定されることで前記第1の回転軸を中心として回転可能であって、前記各組毎に、前記第1の回転軸を中心とする円周上に前記円筒翼を支持するとともに、前記円筒翼が公転するときの進行方向とは反対側に前記整流板を支持する支持部とを備え、
前記支持部は、前記長手方向に対する前記整流板の両端部間に亘って前記長手方向に沿うように前記整流板を支持する整流板支持部を、前記各組毎に備え、
前記整流板支持部は、前記長手方向に所定の間隔を空けて配置されて、作業者の足場となる複数のステップ部材を備える。
The present invention aims to solve the above problems, and provides a Magnus thrust generating device according to one embodiment of the present invention,
A supporting housing;
a rotating unit rotatable about a first rotation axis relative to the support housing;
A plurality of cylindrical blades capable of revolving around the first rotation axis and rotating around a second rotation axis parallel to the first rotation axis;
A plurality of flow straightening vanes, which form sets together with the plurality of cylindrical blades and are arranged such that their longitudinal direction is aligned along the axial direction of the cylindrical blades of each set;
a support part that is fixed to the rotating part and can rotate around the first rotation axis, and supports the cylindrical blades on a circumference centered on the first rotation axis for each set, and supports the baffle on the opposite side to the traveling direction when the cylindrical blades revolve,
The support portion includes a straightening plate support portion for each of the pairs that supports the straightening plate along the longitudinal direction across both ends of the straightening plate in the longitudinal direction,
The baffle plate support portion includes a plurality of step members arranged at predetermined intervals in the longitudinal direction to provide footholds for workers.
また、本発明の一実施形態に係る風力回転装置、水力回転装置または潮力回転装置は、前記マグナス式推力発生装置を用いたものである。 In addition, a wind-powered rotating device, a hydraulic rotating device, or a tidal rotating device according to one embodiment of the present invention uses the Magnus thrust generating device.
また、本発明の一実施形態に係る風力発電機、水力発電機または潮力発電機は、前記マグナス式推力発生装置を用いたものである。 In addition, a wind power generator, a hydroelectric power generator, or a tidal power generator according to one embodiment of the present invention uses the Magnus thrust generating device.
本発明の一実施形態に係るマグナス式推力発生装置によれば、支持部が、長手方向に対する整流板の両端部間に亘って長手方向に沿うように整流板を支持する整流板支持部を備え、整流板支持部は、長手方向に所定の間隔を空けて配置されて、作業者の足場となる複数のステップ部材を備える。そのため、マグナス式推力発生装置(特に円筒翼や整流板)の設置、保守、点検等の作業を実施する際に、例えば、高所作業車やクレーン車等の特殊車両を用意しなくても、作業者は、複数のステップ部材を足場として使用することで整流板の長手方向に沿って移動し、上記作業を実施することができる。これにより、マグナス式推力発生装置の設置、保守、点検等の作業性を向上させることができる。 According to one embodiment of the Magnus thrust generator, the support section includes a baffle support section that supports the baffle along the longitudinal direction between both ends of the baffle, and the baffle support section includes a plurality of step members that are arranged at a predetermined interval in the longitudinal direction and serve as footholds for workers. Therefore, when performing work such as installation, maintenance, and inspection of the Magnus thrust generator (particularly the cylindrical blades and baffle), the worker can move along the longitudinal direction of the baffle by using the plurality of step members as footholds to perform the above work without having to prepare a special vehicle such as an aerial work vehicle or a crane. This improves the ease of installation, maintenance, inspection, and other work for the Magnus thrust generator.
以下に本発明の具体的な実施形態を示す。実施形態はあくまで一例であり、この例に限定されるものではない。なお、以下の実施形態では、マグナス式推力発生装置の適用例の1つとして、マグナス式推力発生装置を用いた垂直軸型マグナス式風力発電機1について説明する。
Specific embodiments of the present invention are described below. The embodiments are merely examples, and the present invention is not limited to these examples. In the following embodiment, a vertical axis type Magnus type
図1は、本発明の実施形態に係る垂直軸型マグナス式風力発電機1の一例を示す斜視図である。図2は、本発明の実施形態に係る垂直軸型マグナス式風力発電機1の一例を示す正面図である。図3は、本発明の実施形態に係る垂直軸型マグナス式風力発電機1の一例を示す分解正面図である。図4は、本発明の実施形態に係る垂直軸型マグナス式風力発電機1の一例を示す平面図である。図5は、本発明の実施形態に係る垂直軸型マグナス式風力発電機1の一例を示すV-V線断面図である。
Figure 1 is a perspective view showing an example of a vertical axis type Magnus type
垂直軸型マグナス式風力発電機1は、設置面Sに対して設置される支持筐体2と、支持筐体2の内部に配置される発電機21及び増速機22と、増速機22を介して発電機21に連結されるとともに、設置面Sに対して垂直な第1の回転軸O1を中心として回転可能な回転部3と、第1の回転軸O1を中心として公転可能であって、第1の回転軸O1に対して平行な第2の回転軸O2を中心として自転可能な複数の円筒翼4と、複数の円筒翼4とともに各組を構成し、各組の円筒翼4の軸方向に沿って長手方向5Lが配置される複数の整流板5及び複数の遮蔽板7と、回転部3に固定されることで第1の回転軸O1を中心として回転可能であって、円筒翼4、整流板5及び遮蔽板7の各組毎に、第1の回転軸O1を中心とする円周C1上に円筒翼4を支持するとともに、円筒翼4が公転するときの進行方向とは反対側に整流板5及び遮蔽板7を支持する支持部6とを備える。
The vertical axis type Magnus
なお、本実施形態の説明において、「平行」とは、完全に平行な場合だけでなく、垂直軸型マグナス式風力発電機1の機能が損なわれない程度のずれを許容した略平行な場合も含む。同様に、「垂直」とは、完全に垂直な場合でだけでなく、垂直軸型マグナス式風力発電機1の機能が損なわれない程度のずれを許容した略垂直な場合も含む。また、本実施形態に係る垂直軸型マグナス式風力発電機1は、図1に示すように、2つの円筒翼4と、2つの整流板5とを備え、円筒翼4、整流板5及び遮蔽板7の組数は、2組であるものとして説明する。
In the description of this embodiment, "parallel" does not only mean completely parallel, but also means approximately parallel, allowing for a degree of misalignment that does not impair the function of the vertical-axis Magnus
支持筐体2は、第1の回転軸O1と同軸状に配置される円筒状の筐体である。支持筐体2の上部には、その上部から回転部3の上部30を突設させるとともに、第1の回転軸O1が設置面Sに対して垂直となるように、回転部3を軸支する軸受ユニット20を備える。なお、支持筐体2は、トラス状の筐体としてもよい。
The
回転部3は、軸受ユニット20に軸支される回転シャフト等で構成されており、軸受ユニット20の上面に対して突設された上部30の周壁部分に支持部6が固定される。
The rotating
発電機21は、増速機22を介して回転部3に連結されており、回転部3が回転する際の回転エネルギーを電気エネルギーに変換することで発電するように構成されている。なお、発電機21は、増速機22を介さずに直接回転部3に連結してもよい。
The
垂直軸型マグナス式風力発電機1の定格出力として、例えば、10kw程度を想定する場合には、円筒翼4の外寸は、長さ10m程度、直径1m程度であり、整流板5の外寸は、長さ10m程度、幅1.5~2m程度、厚さ0.5~3mm程度である。
If the rated output of the Magnus vertical
複数の円筒翼4は、支持部6により円周C1上に支持されることで、図5に示すように、第1の回転軸O1及び第2の回転軸O2に垂直な平面上において、複数の第2の回転軸O2は、円周C1上で所定の間隔(円筒翼支持間隔)を空けるようにして円周C1上に配置される。本実施形態では、2つの円筒翼4に対する2つの第2の回転軸O2は、第1の回転軸O1を挟んで対向するようにして円周C1上に配置される。
The multiple
円筒翼4は、円筒状に形成された円筒状の円筒翼本体40を備え、円筒翼本体40は、第2の回転軸O2と平行な円筒翼4の軸方向に対する両端部として、鉛直方向の上側に配置される上端部(一端部)40aと、鉛直方向の下側に配置される下端部(他端部)40bとを備える。また、円筒翼4は、上端部40a及び下端部40bにそれぞれ配置されて、円筒翼4の直径よりも大きな円板状の翼端板41と、第2の回転軸O2を中心として円筒翼4を時計回りR2に回転(自転)させる円筒翼モータ(回転駆動部)42と、円筒翼本体40に連結されて、上端部40a及び下端部40bにおいて第2の回転軸O2と同軸上にそれぞれ配置される上部回転伝達軸部(一端側回転伝達軸部)45及び下部回転伝達軸部(他端側回転伝達軸部)46とを備える。
The
整流板5は、平板状に形成されており、整流板5の長手方向5Lに対する両端部として、上端部(一端部)50aと、下端部(他端部)50bとを備え、整流板5の幅方向5Wに対する両縁部として、円筒翼4側に配置されて円筒翼4に近い前端縁部50cと、前端縁部50cとは反対側に配置されて円筒翼4から遠い後端縁部50dとを備える。また、整流板5は、整流板5の板厚方向に対して垂直な表面として、第1の回転軸O1側に配置される内側表面50eと、内側表面50eとは反対側の外側表面50fとを備える。
The straightening
整流板5は、整流板5の後端縁部50dに、整流板5の上端部50a及び下端部50bに近づくにつれて整流板5の幅が狭くなるテーパ部53を備える。テーパ部53は、直線形状でもよいし、例えば、放物線を描くような曲線形状でもよいし、直線形状と曲線形状とを組み合わせたものでもよい。なお、本実施形態では、整流板5は、整流板5の両端部50a、50bに、同一の直線形状のテーパ部53をそれぞれ備えるが、整流板5は、整流板5の両端部50a、50bに、異なる形状のテーパ部53をそれぞれ備えていてもよいし、上端部50a及び下端部50bのいずれか一方にだけテーパ部53を備えていてもよい。
The
遮蔽板7は、整流板5と同様に平板状に形成されており、遮蔽板7の長手方向は、整流板5の長手方向5Lと平行に配置される。遮蔽板7は、遮蔽板7の幅方向に対する両縁部として、整流板5側に配置される基端縁部70aと、基端縁部70aとは反対側の先端縁部70bとを備える。
The
整流板5及び遮蔽板7は、支持部6により支持されることで、図5に示すように、第1の回転軸O1及び第2の回転軸O2に垂直な平面上において、円筒翼4の進行方向とは反対側に配置される。整流板5は、円筒翼4の進行方向とは反対側に伸びるように、前端縁部50c及び後端縁部50dが配置される。遮蔽板7は、整流板5の前端縁部50c側に配置されて、整流板5に対して第1の回転軸O1側(内側表面50e側)に立設するように支持される。このとき、円筒翼4と整流板5の前端縁部50cとの間には隙間が形成されるとともに、円筒翼4と遮蔽板7の先端縁部70bとの間には隙間が形成される。なお、整流板5及び遮蔽板7の具体的構成は後述する。
The straightening
支持部6は、円筒翼4、整流板5及び遮蔽板7の各組毎に、第1の回転軸O1を中心とする円周C1上に円筒翼4を配置するように、軸方向に対する円筒翼4の両端部40a、40bを軸支するとともに、円筒翼4が第1の回転軸O1を中心として時計回りR1に公転するときの進行方向とは反対側に整流板5及び遮蔽板7を配置するように、整流板5及び遮蔽板7を支持する。
For each set of
支持部6が、円周C1上に円筒翼4を支持する態様としては、支持部6が、図5に示すように、円筒翼4の中心である第2の回転軸O2と円周C1とが重なった状態で円筒翼4を支持する場合だけでなく、第2の回転軸O2と円周C1との間には、垂直軸型マグナス式風力発電機1の機能が損なわれない程度のずれが許容されるものであり、支持部6が、例えば、円筒翼4の円形状の断面と円周C1とが重なった状態で円筒翼4を支持する場合も含む。なお、支持部6の具体的構成は後述する。
The manner in which the
垂直軸型マグナス式風力発電機1は、円筒翼モータ42により第2の回転軸O2を中心として円筒翼4を時計回りR2に回転(自転)させた状態において、所定の方向から風(空気流)を受けると、円筒翼4にマグナス力が発生する。そして、円筒翼4に発生したマグナス力は、第1の回転軸O1を中心として円筒翼4を時計回りR1に公転させる方向に作用する。
When the vertical axis type Magnus
このとき、整流板5は、風向に対して円筒翼4が存在する位置に応じて、マグナス力の大きさを制御する。具体的には、円筒翼4が、風上側に存在する場合には、整流板5は、風向と円筒翼4の自転方向とが逆方向になる領域(流れ減速側)に存在する。そのため、整流板5は、流れ減速側における風の流れを阻害することになるが、円筒翼4に発生するマグナス力を大きく低下させることにはならないため、マグナス力は、円筒翼4を公転させる回転力として作用する。
At this time, the straightening
一方、円筒翼4が、風下側に存在する場合には、整流板5は、風向と円筒翼4の自転方向とが一致する領域(流れ加速側)に存在する。そのため、整流板5は、流れ加速側における風の流れを阻害することにより、円筒翼4に発生するマグナス力を低下させるため、マグナス力が、円筒翼4を公転させる回転力を打ち消すように作用することを抑制する。
On the other hand, when the
以上のように、円筒翼4が、整流板5により円筒翼4に発生するマグナス力が制御された状態で時計回りR1に公転することにより、回転部3を時計回りに回転させて、回転部3に連結された発電機21で発電する。
As described above, the
(整流板5、遮蔽板7及び支持部6の具体的構成)
支持部6は、整流板5に対して第1の回転軸O1側に配置されて、長手方向5Lに対する整流板5の両端部50a、50b間に亘って整流板5の長手方向5Lに沿うように整流板5及び遮蔽板7を支持する整流板支持部61と、整流板支持部61の上端部(一端部)610aと回転部3とを連結する第1の連結アーム部62と、整流板支持部61の下端部(他端部)610bと回転部3とを連結する第2の連結アーム部63と、円筒翼4の上端部40a側を軸支するとともに、第1の連結アーム部62に連結される第1の円筒翼支持部(一端側支持部)64と、円筒翼4の下端部40b側を軸支するとともに、第2の連結アーム部63に連結される第2の円筒翼支持部(他端側支持部)65とを、円筒翼4、整流板5及び遮蔽板7の各組毎(本実施形態では2組)に備える。
(Specific configurations of the
The
整流板支持部61は、両端部50a、50b間に亘って整流板5の長手方向5Lに沿うように配置されて、整流板5を支持する整流板支持アーム部610と、整流板5の長手方向5Lに対して所定の間隔(補強間隔)で配置されるとともに、整流板5の幅方向5Wに対する整流板5の両縁部50c、50d間に亘って長手方向5Lに対して所定の角度(本実施形態では直角)を有するように配置されて、整流板5及び遮蔽板7を支持する複数の整流板補強部材611とを備える。
The straightening
また、整流板支持部61は、整流板5の長手方向5Lに所定の間隔(ステップ間隔)を空けて配置されて、作業者の足場となる複数のステップ部材616a、616bを備える。なお、ステップ部材616a、616bの具体的構成は後述する。
The
第1の円筒翼支持部64は、円筒翼4の上端部40a側において円筒翼4の軸心を揺動可能な状態で軸支する揺動軸支構造部640と、第1の連結アーム部62の先端部620bと揺動軸支構造部640とを連結する第1の円筒翼支持アーム部641と、第1の連結アーム部62の屈曲部620cと揺動軸支構造部640とを連結する第2の円筒翼支持アーム部642とを備える。揺動軸支構造部640は、その内部に、円筒翼4の上端部40aに設けられた回転軸を軸支する第1の軸受(不図示)等を備える。
The first cylindrical
第2の円筒翼支持部65は、円筒翼4の下端部40b側において円筒翼4の軸心を固定した状態で軸支するとともに、円筒翼モータ42を支持する固定軸支構造部650と、第2の連結アーム部63の先端部630bと固定軸支構造部650とを連結する第1の円筒翼支持アーム部651と、第2の連結アーム部63の屈曲部630cと固定軸支構造部650とを連結する第2の円筒翼支持アーム部652とを備える。固定軸支構造部650は、その内部に、円筒翼4の下端部40bに設けられた回転軸を軸支する第2の軸受(不図示)等を備えるとともに、円筒翼モータ42の回転駆動力が、その円筒翼4の回転軸に伝達されるように、円筒翼モータ42を支持する。
The second cylindrical
また、支持部6は、整流板5の長手方向5Lに対する整流板支持アーム部610の中間部610cと、第1の連結アーム部62の回転部3側の固定端部620a及び第2の連結アーム部63の回転部3側の固定端部630aが隣接する隣接部661とを連結する第3の連結アーム部66を、円筒翼4、整流板5及び遮蔽板7の各組毎(本実施形態では2組)にさらに備える。
The
支持部6が備える各アーム部(整流板支持アーム部610、第1の連結アーム部62、第2の連結アーム部63、第1の円筒翼支持アーム部641、651、第2の円筒翼支持アーム部642、652、及び、第3の連結アーム部66)は、例えば、スチール、ステンレス、アルミニウム、アルミニウム合金、チタン、チタン合金等の金属材料や、炭素繊維強化樹脂、ガラス繊維強化樹脂等の樹脂材料を用いて、円形、楕円形、多角形等の任意の断面形状を有する管状部材、L型、H型、I型等の任意の断面形状を有する板状部材、又は、ワイヤー部材として形成されている。なお、支持部6が備える各アーム部は、各アーム部が配置される場所や各部が支持する荷重に応じて、各部の外形形状、断面形状、断面積、及び、材料等を変更するようにしてもよい。
Each arm part (baffle
また、支持部6が備える各アーム部は、複数のアーム部が一体的に形成された複数の複合アーム部材により構成されており、各複合アーム部材間は、任意の接合方法(溶接、接着、ねじ固定、圧入、リベット、ピン結合、継手等)による接合部を介して接合される。
In addition, each arm section of the
本実施形態では、例えば、第1の連結アーム部62、第2の連結アーム部63、第1の円筒翼支持アーム部641、651及び第2の円筒翼支持アーム部642、652が一体的に形成されることで、第1の複合アーム部材60Aを構成する。また、整流板支持アーム部610及び第3の連結アーム部66が一体的に形成されることで、第2の複合アーム部材60Bを構成する。そして、第1の複合アーム部材60Aは、接合部600A、600Bを介して回転部3に接合される。第2の複合アーム部材60Bは、接合部601A~601Cを介して第1の複合アーム部材60Aに接合される。
In this embodiment, for example, the first connecting
図6は、本発明の実施形態に係る整流板5、遮蔽板7及び整流板支持部61の一例を示す斜視図である。図7乃至図9は、本発明の実施形態に係る整流板5、遮蔽板7及び整流板支持部61の一例を示し、図7(a)は正面図、図7(b)は右側面図、図8(a)は背面図、図8(b)は左側面図、図9(a)は平面図、図9(b)は底面図である。図10は、図7(b)に示すIX部の拡大側面図である。図11は、図8(a)に示すX部の拡大背面図である。
Figure 6 is a perspective view showing an example of a straightening
整流板5は、図7(a)に示すように、整流板5の長手方向5Lに対して並べられて配置される複数の板材51(51a~51d)により構成される。複数の板材51は、テーパ部53に配置される複数の異形状板材51a、51bと、テーパ部53以外に配置される複数の矩形状板材51c、51dとからなる。本実施形態では、複数の異形状板材51a、51bは、直線形状のテーパ部53を形成するため、両端部50a、50b側に配置される台形状の異形状板材51aと、その台形状の異形状板材51aに隣接して配置される、五角形状(矩形の1つの角が面取りされた)の異形状板材51bとからなる。また、複数の矩形状板材51c、51dは、長手方向5Lに対する外寸が異なるものであり、大きい方の矩形状板材51cと、小さい方の矩形状板材51dとからなる。なお、テーパ部53は、直線形状、曲線形状、及び、直線形状と曲線形状との組み合わせのいずれでもよく、テーパ部53の形状に合わせて異形状板材51a、51bの形状を適宜変更してもよい。
As shown in FIG. 7(a), the straightening
遮蔽板7は、図8(b)に示すように、整流板5と同様に、整流板5(遮蔽板7)の長手方向5Lに対して並べられて配置される複数の板材71により構成される。
As shown in FIG. 8(b), the shielding
整流板5及び遮蔽板7の長手方向5Lの長さが、例えば、10m程度である場合、板材51、71の1枚当たりの長さは、例えば、1m~2m程度とすればよい。その場合には、複数の板材51、71は、長手方向5Lに対して所定の長さ分だけ重畳された重畳部510、710を形成した状態で隙間なく配置される。
If the length of the straightening
板材51、71は、例えば、亜鉛メッキ鋼板、アルミニウム板、ステンレス板等の金属材料、を用いて形成されている。なお、板材51、71は、金属材料に代えて、炭素繊維強化樹脂、ガラス繊維強化樹脂等の繊維強化樹脂材料、硬質なポリカーボネイトや塩化ビニル等の硬質樹脂材料、プラスチックフィルム等の薄膜材料、帆布やテント生地等の生地を用いてもよい。
The
整流板支持部61は、上述したように、整流板支持アーム部610と、複数の整流板補強部材611と、複数のステップ部材616a、616bとを備えるとともに、整流板5の長手方向5Lに対して整流板補強部材611の補強間隔と同じ間隔で配置されて、複数の整流板補強部材611の各々が取り付けられる複数の取付ブラケット612と、複数の整流板補強部材611の前端縁部50c側に取り付けられる複数のステー部材613とをさらに備える。整流板補強部材611、取付ブラケット612、ステー部材613、及び、ステップ部材616a、616bは、整流板支持アーム部610や板材51、71と同様の金属材料や樹脂材料で形成されている。
As described above, the
整流板支持アーム部610は、図11に示すように、整流板5の幅方向5Wに対して整流板5の表面(内側表面50e又は外側表面50f)を、領域52a~52cのように3等分したとき、整流板5の幅方向5Wに対して中央の領域52bに配置されるのが好ましい。このとき、遮蔽板7は、整流板5の幅方向5Wに対して前端縁部50c側の領域52aに配置されるのが好ましい。
As shown in FIG. 11, when the surface of the straightening plate 5 (the
整流板補強部材611は、整流板5(異形状板材51a、51b又は矩形状板材51c、51d)の幅と同程度の長さを有し、整流板支持アーム部610に対して所定の角度(本実施形態では直角)を有するようにして配置される。すなわち、整流板補強部材611は、整流板5の幅方向5Wに対して平行に配置されて、整流板5の前端縁部50cと後端縁部50dとの間に亘って整流板5の幅方向5Wに沿うように整流板5を支持する。また、整流板補強部材611は、板材51と取付ブラケット612とを連結し、両者を取り付ける取付部材として機能する。
The straightening
整流板補強部材611は、図10に示すように、例えば、コ字状の断面形状を有することにより、整流板5の内側表面50eに対して平行に配置される第1の補強板片611aと、第1の補強板片611aに対して垂直に配置される第2の補強板片611bと、第2の補強板片611bに対して垂直に配置される第3の補強板片611cとを備える。なお、整流板補強部材611は、その断面形状として、図10に示すようなコ字状の断面形状に代えて、例えば、L字状、逆T字状、略Z字状等の断面形状を有するものでもよいし、角パイプ形状を有するものでもよい。
10, the straightening
取付ブラケット612は、整流板支持アーム部610の径方向両側から径方向外側に向かって延設されるように、上記の任意の接合方法(本実施形態では、溶接)により整流板支持アーム部610に取り付けられる。取付ブラケット612は、図10に示すように、例えば、L字状の断面形状を有することにより、整流板5の内側表面50eに対して平行に配置される第1の取付板片612aと、第1の取付板片612aに対して垂直に配置される第2の取付板片612bとを備える。
The mounting
ステー部材613は、図6、図9に示すように、前端縁部50c側に配置されて、整流板補強部材611の端部を覆うカバー部613aと、整流板5に対して所定の角度θ1をなすように遮蔽板7を固定する固定部613bとを有する。所定の角度θ1は、図9の例では、鈍角に設定されているが、直角や鋭角に設定されていてもよい。
As shown in Figs. 6 and 9, the
ステー部材613は、カバー部613aにより整流板補強部材611の端部を覆うようにして第2の補強板片611bに取り付けられる。これにより、円筒翼4が、何らかの理由で整流板補強部材611の端面に接触した場合でも、円筒翼4の損傷を防止することができる。
The
複数のステップ部材616a、616bは、図9、図11に示すように、片持ち状に整流板支持アーム部610にそれぞれ取り付けられる。その際、複数のステップ部材616a、616bは、図8、図11に示すように、整流板5の長手方向5Lに対して整流板支持アーム部610を挟むように互い違いに配置されて、整流板補強部材611と平行となるように水平方向に向けて取り付けられる。したがって、複数のステップ部材616a、616bは、円筒翼4及び前端縁部50c側に向かって延設された複数のステップ部材616aと、後端縁部50d側に向かって延設された複数のステップ部材616bとから構成される。
The
また、複数のステップ部材616a、616bは、例えば、図9に示すように、棒状に形成されるとともに、整流板支持アーム部610から離れるほど整流板5より離れるように整流板支持アーム部610にそれぞれ取り付けられる。これにより、作業者は、ステップ部材616a、616bを足場として昇降し、整流板補強部材611に足をかける必要がないため、整流板補強部材611及び整流板5の破損を防止することができる。
The
なお、ステップ部材616a、616bは、垂直軸型マグナス式風力発電機1が運転(発電)する際に整流板支持アーム部610に取り付けられたままでもよいし、整流板支持アーム部610から取り外されてもよい。したがって、ステップ部材616a、616bは、固定式、折り畳み式、及び、着脱式のいずれでもよい。また、長手方向5Lに対するステップ部材616a、616b同士の間隔(ステップ間隔)は、適宜変更してもよい。
The
(ステップ部材の変形例)
ステップ部材616a、616bは、上記の例に限られず、その形状、長さ、取付位置、取付方法等は適宜変更されてもよい。
(Modification of Step Member)
The
例えば、ステップ部材616a、616bは、直線的な棒状の部材に代えて、屈曲させたコ字状の部材(図12参照)や湾曲させたU字状の部材を用いてもよいし、板状の部材を用いてもよい。
For example, instead of straight rod-shaped members, the
また、ステップ部材616a、616bは、整流板支持アーム部610に代えて、複数の取付ブラケット612の少なくとも一部にそれぞれ取り付けられてもよい。また、取付ブラケット612が、水平方向に延設された延設部分を備えることで、その延設部分にステップ部材616a、616bとしての機能を持たせてもよい。その際、取付ブラケット612の延設部分は、作業者の足場として機能すればよく、例えば、板状に形成されてもよいし、棒状に形成されてもよい。上記の場合には、整流板補強部材611は、ステップ部材616a、616bが足場として使用されたときの負荷に耐えられる強度を有するように構成される。
In addition, the
さらに、ステップ部材616a、616bは、整流板支持アーム部610に代えて、複数の整流板補強部材611の少なくとも一部にそれぞれ取り付けられてもよい。また、整流板補強部材611が、水平方向に延設された延設部分を備えることで、その延設部分にステップ部材616a、616bとしての機能を持たせてもよい。さらに、ステップ部材616a、616bは、その一端側が整流板支持アーム部610に取り付けられ、その他端側が整流板補強部材611に取り付けられてもよい。
Furthermore, the
図12は、本発明の実施形態の変形例に係るステップ部材616c、616dを示す平面図である。図13は、本発明の実施形態の変形例に係るステップ部材616c、616dを示す拡大背面図である。図12、図13に示すステップ部材616c、616dは、コ字状の部材により構成されて、整流板補強部材611に取り付けられた変形例を表している。
Figure 12 is a plan view showing
複数のステップ部材616c、616dは、前端縁部50c側の整流板補強部材611に取り付けられた複数のステップ部材616cと、後端縁部50d側の整流板補強部材611に取り付けられた複数のステップ部材616dとから構成され、長手方向5Lに所定の間隔を空けて配置される。なお、ステップ部材616c、616dは、整流板支持アーム部610の両側に代えて片側だけに取り付けられてもよく、ステップ部材616cだけ取り付けられてもよいし、ステップ部材616dだけ取り付けられてもよい。また、ステップ部材616c、616dは、複数の整流板補強部材611の少なくとも一部(全てでもよい)に取り付けられていればよく、例えば、1つ飛ばしのように、所定の間隔毎に配置された整流板補強部材611にだけ取り付けられてもよいし、所定の高さ以上の整流板補強部材611にだけ取り付けられてもよい。
The
また、前端縁部50c側に配置された複数のステップ部材616a(又は616c)と、後端縁部50d側に配置された複数のステップ部材616b(又は616d)とは、その形状、長さ、取付位置、取付方法等が異なるものでもよい。例えば、ステップ部材616a(又は616c)は、ステップ部材616b(又は616d)よりも水平方向に長く、かつ、円筒翼4と接触しない程度に円筒翼4側に延設されることで、作業者が、ステップ部材616a(又は616c)を水平方向に移動するための足場として使用し、円筒翼4に対する設置、保守、点検等の作業(例えば、揺動軸支構造部640が備える第1の軸受の給油作業等)を実施するようにしてもよい。
The
上記構成を有する整流板5、遮蔽板7及び整流板支持部61の組立方法の一例としては、まず、整流板支持アーム部610に取り付けられた複数の取付ブラケット612に対して、複数の整流板補強部材611、ステー部材613及びステップ部材616a、616b(又は616c、616d)をそれぞれ固定する。このとき、整流板補強部材611の第1の補強板片611aを、取付ブラケット612の第1の取付板片612aに面接触させて、複数の固定ボルト614Aにより第1の取付板片612aに固定する。また、整流板補強部材611の第2の補強板片611bを、取付ブラケット612の第2の取付板片612bに面接触させて、複数の固定ボルト614Bにより第2の取付板片612bに固定する。なお、上記固定ボルト614A、614Bによる固定に加えて又は代えて、接着剤や両面テープにより接着してもよいし、溶接してもよい。
As an example of a method of assembling the
そして、取付ブラケット612に固定された整流板補強部材611に対して板材51(51a~51d)を1枚ずつ固定していくことにより、複数の板材51を隙間なく並べて固定する。なお、本実施形態では、複数の整流板補強部材611は、1枚の板材51に対して3つ又は4つの整流板補強部材611が割り当てられるような補強間隔で配置されている。
Then, the plate materials 51 (51a to 51d) are fixed one by one to the air straightening
具体的には、板材51の表面を、複数の整流板補強部材611における第3の補強板片611cにそれぞれ面接触させて、複数のリベット615により第3の補強板片611cに固定する。そして、隣接する板材51の間の重畳部510では、図10に示すように、例えば、下端部50b側の板材51の上縁部に、上端部50a側の板材51の下縁部を重畳させた状態で、複数のリベット615により重畳部510の高さに配置される整流板補強部材611の第3の補強板片611cに共締めするように固定する。
Specifically, the surface of the
また、遮蔽板7についても同様に、ステー部材613の固定部613bに対して板材71を1枚ずつ固定していくことにより、複数の板材71を隙間なく並べて固定する。なお、本実施形態では、複数のステー部材613は、1枚の板材71に対して3つ又は4つのステー部材613が割り当てられるような補強間隔で配置されている。
Similarly, for the
上記のように、整流板5、遮蔽板7及び整流板支持部61が組み立てられることで、整流板支持アーム部610及び整流板補強部材611が、図8(a)に示すように、魚骨形状の骨組となって、整流板5及び遮蔽板7を補強した状態で支持する。このとき、整流板支持アーム部610は、整流板5の長手方向5Lに対する補強部材として機能する。また、整流板補強部材611は、整流板5の幅方向5Wに対する補強部材として機能するとともに、整流板5及び遮蔽板7を整流板支持アーム部610に取り付けるための取付部材としても機能する。
As described above, by assembling the straightening
以上のように、本実施形態に係る垂直軸型マグナス式風力発電機(マグナス式推力発生装置)1によれば、支持部6が、長手方向5Lに対する整流板5の両端部50a、50b間に亘って長手方向5Lに沿うように整流板5を支持する整流板支持部61を備え、整流板支持部61は、長手方向5Lに所定の間隔を空けて配置されて、作業者の足場となる複数のステップ部材616a、616b(又は616c、616d)を備える。そのため、マグナス式推力発生装置1(特に円筒翼4や整流板5)の設置、保守、点検等の作業を実施する際に、例えば、高所作業車やクレーン車等の特殊車両を用意しなくても、作業者は、複数のステップ部材616a、616b(又は616c、616d)を足場として使用することで整流板5の長手方向5Lに沿って移動し、上記作業を実施することができる。これにより、マグナス式推力発生装置1の設置、保守、点検等の作業性を向上させることができる。
As described above, according to the vertical axis type Magnus wind power generator (Magnus thrust generator) 1 of this embodiment, the
(他の実施形態)
上記のように、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
Other Embodiments
As described above, the embodiment of the present invention has been described, but the present invention is not limited to the above embodiment, and can be modified as appropriate without departing from the technical concept of the present invention.
例えば、上記実施形態では、円筒翼4が、第1の回転軸O1を中心として時計回りR1に公転するものとして説明したが、反時計回りに公転するようにしてもよい。その場合には、円筒翼4が自転する方向を時計回りR2から反時計回りに変更するとともに、それに合わせて整流板5の配置を変更すればよい。
For example, in the above embodiment, the
また、上記実施形態では、円筒翼4、整流板5及び遮蔽板7の組数は、2組であるものとして説明したが、円筒翼4、整流板5及び遮蔽板7の組数は適宜変更してもよく、垂直軸型マグナス式風力発電機1は、3組以上の円筒翼4、整流板5及び遮蔽板7を備えるようにしてもよい。なお、垂直軸型マグナス式風力発電機1は、複数組の円筒翼4及び整流板5を少なくとも備えていればよく、遮蔽板7を備えなくてもよい。
In addition, in the above embodiment, the number of sets of
また、上記実施形態では、第1の回転軸O1及び第2の回転軸O2を、設置面Sに対して垂直に配置した、すなわち、鉛直方向に対して平行に配置したものとして説明したが、鉛直方向に対して斜めに配置してもよいし、鉛直方向に対して直角に、すなわち、水平方向に配置してもよい。 In the above embodiment, the first rotation axis O1 and the second rotation axis O2 are described as being arranged perpendicular to the installation surface S, i.e., parallel to the vertical direction, but they may be arranged diagonally to the vertical direction or perpendicular to the vertical direction, i.e., horizontally.
また、上記実施形態では、マグナス式推力発生装置の適用例の1つとして、マグナス式推力発生装置を用いた垂直軸型マグナス式風力発電機1について説明したが、回転部3を発電機21に連結することに代えて、回転部3をポンプ等の回転機械に連結することにより、マグナス式推力発生装置を用いた風力回転装置としてもよい。
In the above embodiment, a vertical axis type Magnus
また、上記実施形態では、マグナス式推力発生装置の適用例の1つとして、マグナス式推力発生装置を用いた垂直軸型マグナス式風力発電機1について説明したが、エネルギー源として、風(空気流)を用いることに代えて、水流、波、潮流等を用いることにより、マグナス式推力発生装置を用いた水力発電機又は潮力発電機としてもよいし、さらに回転部3を発電機21に連結することに代えて、回転部3をポンプ等の回転機械に連結することにより、マグナス式推力発生装置を用いた水力回転装置又は潮力回転装置としてもよい。
In the above embodiment, the vertical axis type Magnus
本発明のマグナス式推力発生装置は、整流板支持部は、整流板の長手方向に所定の間隔を空けて配置されて、作業者の足場となる複数のステップ部材を備えることによって、装置の設置、保守、点検等の作業性を向上させることを可能とし、風力回転装置、水力回転装置及び潮力回転装置並びに風力発電機、水力発電機及び潮力発電機としても利用できる。 The Magnus thrust generating device of the present invention has a baffle support section that is arranged at a predetermined interval in the longitudinal direction of the baffle and is equipped with a plurality of step members that provide footholds for workers, thereby improving the ease of installation, maintenance, inspection, etc. of the device, and can also be used as a wind-powered rotating device, a hydraulic rotating device, and a tidal rotating device, as well as a wind-powered generator, a hydraulic generator, and a tidal generator.
1…垂直軸型マグナス式風力発電機(マグナス式推力発生装置)、
2…支持筐体、20…軸受ユニット、21…発電機、22…増速機、3…回転部、
4…円筒翼、40…円筒翼本体、
40a…上端部(一端部)、40b…下端部(他端部)、42…円筒翼モータ、
45…上部回転伝達軸部(一端側支持部)、46…下部回転伝達軸部(他端側支持部)、
5…整流板、5L…長手方向、5W…幅方向、
50a…上端部(一端部)、50b…下端部(他端部)、
50c…前端縁部、50d…後端縁部、50e…内側表面、50f…外側表面、
51…板材、51a、51b…異形状板材、51c、51d…矩形状板材、
510…重畳部、52a~52c…領域、53…テーパ部、
6…支持部、61…整流板支持部、62…第1の連結アーム部、
63…第2の連結アーム部、64…第1の円筒翼支持部、65…第2の円筒翼支持部、
66…第3の連結アーム部、610…整流板支持アーム部、
611…整流板補強部材、612…取付ブラケット、
613…ステー部材、613a…カバー部、613b…固定部、
616a~616d…ステップ部材、640…揺動軸支構造部、
641…第1の円筒翼支持アーム部、642…第2の円筒翼支持アーム部、
650…固定軸支構造部、
651…第1の円筒翼支持アーム部、652…第2の円筒翼支持アーム部、
7…遮蔽板、70a…基端縁部、70b…先端縁部、71…板材、710…重畳部、
O1…第1の回転軸、O2…第2の回転軸、S…設置面
1... Vertical axis type Magnus wind turbine (Magnus thrust generator),
2... supporting housing, 20... bearing unit, 21... generator, 22... speed increaser, 3... rotating part,
4...Cylindrical blade, 40...Cylindrical blade main body,
40a: upper end (one end), 40b: lower end (the other end), 42: cylindrical blade motor,
45: Upper rotation transmission shaft portion (one end support portion), 46: Lower rotation transmission shaft portion (the other end support portion),
5...rectifying plate, 5L...longitudinal direction, 5W...width direction,
50a: upper end (one end), 50b: lower end (the other end),
50c: front edge portion, 50d: rear edge portion, 50e: inner surface, 50f: outer surface,
51...plate material, 51a, 51b...irregular shaped plate material, 51c, 51d...rectangular plate material,
510: overlapping portion, 52a to 52c: region, 53: tapered portion,
6...support portion, 61...rectifying plate support portion, 62...first connecting arm portion,
63: second connecting arm portion; 64: first cylindrical blade support portion; 65: second cylindrical blade support portion;
66: third connecting arm portion; 610: current plate support arm portion;
611... straightening plate reinforcing member, 612... mounting bracket,
613: stay member; 613a: cover portion; 613b: fixing portion;
616a to 616d... step members, 640... swing shaft support structure,
641: first cylindrical wing support arm portion; 642: second cylindrical wing support arm portion;
650...Fixed shaft support structure,
651: first cylindrical wing support arm portion; 652: second cylindrical wing support arm portion;
7: shielding plate, 70a: base end edge portion, 70b: tip end edge portion, 71: plate material, 710: overlapping portion,
O1: first rotation axis, O2: second rotation axis, S: installation surface
Claims (7)
前記支持筐体に対して第1の回転軸を中心として回転可能な回転部と、
前記第1の回転軸を中心として公転可能であって、前記第1の回転軸に対して平行な第2の回転軸を中心として自転可能な複数の円筒翼と、
複数の前記円筒翼とともに各組を構成し、前記各組の前記円筒翼の軸方向に沿って長手方向が配置される複数の整流板と、
前記回転部に固定されることで前記第1の回転軸を中心として回転可能であって、前記各組毎に、前記第1の回転軸を中心とする円周上に前記円筒翼を支持するとともに、前記円筒翼が公転するときの進行方向とは反対側に前記整流板を支持する支持部とを備え、
前記支持部は、
前記長手方向に対する前記整流板の両端部間に亘って前記長手方向に沿うように前記整流板を支持する整流板支持部を、前記各組毎に備え、
前記整流板支持部は、
前記長手方向に所定の間隔を空けて配置されて、作業者の足場となる複数のステップ部材を備える、
マグナス式推力発生装置。 A supporting housing;
a rotating unit rotatable about a first rotation axis relative to the support housing;
A plurality of cylindrical blades capable of revolving around the first rotation axis and rotating around a second rotation axis parallel to the first rotation axis;
A plurality of flow straightening vanes, which form sets together with the plurality of cylindrical blades and are arranged such that their longitudinal direction is aligned along the axial direction of the cylindrical blades of each set;
a support part that is fixed to the rotating part and can rotate around the first rotation axis, and supports the cylindrical blades on a circumference centered on the first rotation axis for each set, and supports the baffle on the opposite side to the traveling direction when the cylindrical blades revolve,
The support portion is
A straightening plate support portion is provided for each of the pairs of straightening plates, the straightening plate support portion supporting the straightening plate along the longitudinal direction across both ends of the straightening plate in the longitudinal direction,
The flow plate support portion is
A plurality of step members are provided at predetermined intervals in the longitudinal direction to serve as footholds for workers.
Magnus thrust generator.
前記整流板の前記両端部間に亘って前記長手方向に沿うように配置されて、前記整流板を支持する整流板支持アーム部と、
前記長手方向に対して所定の間隔で配置されるとともに、前記整流板の幅方向に対する両縁部間に亘って前記長手方向に対して所定の角度を有するように配置されて、前記整流板を支持する複数の整流板補強部材とを備え、
複数の前記ステップ部材は、
片持ち状に前記整流板支持アーム部にそれぞれ取り付けられる、
請求項1に記載のマグナス式推力発生装置。 The flow plate support portion is
a straightening plate support arm portion disposed along the longitudinal direction across the both ends of the straightening plate and supporting the straightening plate;
a plurality of reinforcing members for supporting the straightening plate, the reinforcing members being arranged at a predetermined interval in the longitudinal direction and arranged to have a predetermined angle with respect to the longitudinal direction across both edges of the straightening plate in the width direction;
The plurality of step members include
Each of the airflow rectifier support arms is attached in a cantilever manner.
2. The Magnus thrust generating device according to claim 1.
前記長手方向に対して前記整流板支持アーム部を挟むように互い違いに配置される、
請求項2に記載のマグナス式推力発生装置。 The plurality of step members include
The airflow regulating plate support arm portions are arranged alternately in the longitudinal direction so as to sandwich the airflow regulating plate support arm portion.
3. The Magnus thrust generating device according to claim 2.
棒状に形成されるとともに、前記整流板支持アーム部から離れるほど前記整流板より離れるように前記整流板支持アーム部にそれぞれ取り付けられる、
請求項2又は請求項3に記載のマグナス式推力発生装置。 The plurality of step members include
The rods are formed in a rod shape and are attached to the straightening plate support arm portions so that the further the rods are from the straightening plate, the further the rods are from the straightening plate support arm portions.
4. The Magnus thrust generating device according to claim 2 or 3.
前記整流板の前記両端部間に亘って前記長手方向に沿うように配置されて、前記整流板を支持する整流板支持アーム部と、
前記長手方向に対して所定の間隔で配置されるとともに、前記整流板の幅方向に対する両縁部間に亘って前記長手方向に対して所定の角度を有するように配置されて、前記整流板を支持する複数の整流板補強部材とを備え、
複数の前記ステップ部材は、
複数の前記整流板補強部材のうち少なくとも一部にそれぞれ取り付けられる、
請求項1に記載のマグナス式推力発生装置。 The flow plate support portion is
a straightening plate support arm portion disposed along the longitudinal direction across the both end portions of the straightening plate and supporting the straightening plate;
a plurality of reinforcing members for supporting the straightening plate, the reinforcing members being arranged at a predetermined interval in the longitudinal direction and arranged to have a predetermined angle with respect to the longitudinal direction across both edges of the straightening plate in the width direction;
The plurality of step members include
Each of the plurality of straightening plate reinforcing members is attached to at least a part of the straightening plate reinforcing members.
2. The Magnus thrust generating device according to claim 1.
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