WO2012035610A1 - 水上自然エネルギー利用装置及び水上自然エネルギー利用発電装置集合体 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a water natural energy utilization apparatus and a water natural energy utilization power generation apparatus assembly.
  • the apparatus is installed on seawater such as the sea, and can obtain a large power and clean power generation output using wind energy.
  • the present invention relates to a water natural energy utilization device and a water natural energy utilization power generation device assembly.
  • Wind which is an energy source for wind power generation, generally has a higher wind speed and more stable wind direction on the ocean than on land with obstacles, and in countries with a long coastline such as Japan, wind It is preferable to install a power generation device in order to obtain a large output and stable generated power.
  • typhoons hit Japan every year, it is essential for wind power generators to have high stability to withstand strong winds and storms.
  • a wind power generator is erected at each apex position of a triangular frame structure in plan view, and a floating body that floats the wind power generator and the frame structure on the water surface
  • an offshore wind power generator (Patent Document 1) having an anchor for mooring the frame structure at a predetermined position on the ocean, or a tower that supports a propeller type windmill for power generation on a floating body floating on the ocean
  • Patent Document 2 An offshore wind power generation facility (Patent Document 2) has been proposed in which the main part of the tower is lowered so as to be submerged below the sea level when the wind is strong, and the windmill is retracted when the wind is strong.
  • the problem to be solved by the present invention is that it can be installed on the ocean to obtain a large output and clean power output, and it has excellent stability even in strong winds and storms, and there is no risk of collapse etc. There is no natural energy-based power generation device.
  • the water-based natural energy generating power generation apparatus of the present invention is framed in a polygonal shape in plan view, has a float at each vertex position, and induces buoyancy that the entire apparatus floats on the water, and the floating body by the floating body at the center position of the floating body
  • a base shaft that is supported vertically from below the water surface to the top of the water surface, a rotor that generates electric power by receiving the rotational force supported by the base shaft, a generator that uses a coreless coil body as a coaxial inversion type, and the generator
  • a vertical-axis vertical wing type windmill that is rotatably supported by a bearing body provided in an upper base cylinder that houses a vertical shaft protruding from the shaft, and that rotates by wind energy and rotates a generator via the vertical shaft;
  • the main feature is that it includes a weight body that exhibits a swing restoring action attached to an end of the base shaft below the water surface, and a mooring body that anchors the floating body or weight
  • a floating body that is framed in a polygonal shape in plan view and that has a float at an end position is employed, and a power generation that is coaxially inverted by a base shaft that stands vertically to the center position of the floating body.
  • the vertical axis vertical wing type windmill disposed above the floating body transmits the rotational force of wind energy to the generator to obtain the power generation output, and is attached to the end of the base shaft below the sea level.
  • a floating body having a triangular shape in plan view and having floats at three end positions is employed, and a coaxial inversion type is provided by a base shaft erected vertically to the center position of the floating body.
  • the vertical axis vertical wing type windmill disposed above the floating body is used to transmit the rotational force of wind energy to the generator to obtain a power generation output, and the end portion of the base shaft below the sea level.
  • the swinging restoring force is applied to the windmill and the floating body by a weight body moored to the seabed by a mooring body selected from a chain, an anchor or a anchor.
  • the same effect as that of the invention described in claim 2 is exhibited, and the solar panels are arranged on some or all of the floats, thereby generating more power. It is possible to provide a water-based natural energy generating power generation device with a large output.
  • the first to third aspects are provided.
  • the wind turbine in the invention described in any one of claims 1 to 4, can be rotated in a floating state together with the float and the vertical shaft by sharing the thrust load of the wind turbine using buoyancy. Since it has a floating bearing portion that is pivotally supported on the wind turbine, it is possible to achieve the effects of the invention according to any one of claims 1 to 4 and to contribute to improvement in rotation stability of the windmill and noise reduction.
  • a power generation device can be provided.
  • the wind turbine in the invention described in any one of claims 1 to 4, can be rotated in a floating state together with the float and the vertical shaft by using the magnetic force to share the thrust load of the wind turbine. Since it has a floating bearing portion that is pivotally supported on the wind turbine, it is possible to achieve the effects of the invention according to any one of claims 1 to 4 and to contribute to improvement in rotation stability of the windmill and noise reduction.
  • a power generation device can be provided.
  • the seventh aspect of the present invention since a plurality of the above-described water-based natural energy power generation devices according to the first aspect are arranged on the ocean, on the lake, etc., an extremely large power generation output is obtained. Therefore, it is possible to provide a water-based natural energy power generation apparatus assembly that can function as a power base using natural energy.
  • a plurality of water-based natural energy-use power generators each having a float at each apex position in a triangular shape in plan view according to the second aspect described above are arranged in a row on the ocean, on the lake, or the like. Therefore, it is possible to provide an aquatic natural energy power generation apparatus assembly that can obtain an extremely large power generation output and can function as a power base using natural energy.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view showing an overall configuration of a water-based natural energy power generation apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic perspective view of the wind turbine constituting the wind power generator according to the first embodiment as viewed from the surface.
  • FIG. 3 is a schematic perspective view seen from the back surface of the blade constituting the wind turbine in the water-based natural energy power generation apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic exploded cross-sectional view of the generator in the water-based natural energy power generation apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a schematic plan view of the generator in the water-based natural energy power generation apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a partially cutaway schematic perspective view showing a buoyancy type bearing body provided on the upper base cylinder in the water-based natural energy power generation apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a buoyancy type bearing body provided on the upper base cylinder in the water-based natural energy power generation apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 8 is a partially cutaway schematic perspective view showing a magnetic bearing provided in the upper base cylinder in the water-based natural energy power generation apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing a magnetic bearing provided in the upper base cylinder in the water-based natural energy power generation apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 10 is a block diagram illustrating an output system of generated power in the water-based natural energy power generation apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 11 is a schematic perspective view which shows the whole structure of the water-based natural energy utilization electric power generating apparatus which concerns on Example 2 of this invention.
  • FIG. 12 is a schematic plan view which shows the whole structure of the water-based natural energy utilization electric power generating apparatus aggregate
  • the present invention is a water-based natural energy generating power generation device that can be installed on seawater such as the sea to achieve a large output and a clean power generation output, and has excellent stability even in strong winds and storms, and does not have the risk of collapse.
  • a floating body that is framed in a triangular shape in plan view, has a float at each vertex position, and induces a buoyancy that floats on the water in a state where each float is exposed on the water, and a central position of the floating body
  • a base shaft erected vertically from below the water surface to above the water surface, a rotor that generates electric power by receiving the rotational force supported by the base shaft, and a generator having a coaxial reversal type coreless coil body,
  • the shaft is rotatably supported by a bearing body provided in an upper base cylinder that houses a vertical shaft protruding from the generator, and is rotated by wind energy to rotate the generator through the vertical shaft.
  • a vertical axis vertical wing type windmill a weight body constructed by enclosing water in a can body mounted on the end of the base shaft below the water surface and exhibiting a rocking restoring action, and the floating body or weight body at the bottom of the water And a mooring body composed of anchors or anchors to be moored.
  • the water-based natural energy utilization device 151 according to the first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
  • the water natural energy utilization apparatus 151 is generally framed in a regular triangular shape, for example, in plan view, and has a total of three cans, one at each vertex position.
  • a rotor that obtains power generation output using the rotational force of the windmill 2 that is rotated by wind energy
  • a generator (coaxial inversion type coreless generator) 1 that uses a coreless coil body as a coaxial inversion type, and this generator 1 1, a plurality of, for example, four pieces provided in a cylindrical upper base tube 170 projecting vertically upward from the thrust type bearing bodies 162 arranged in order from top to bottom in FIG.
  • the shaft 5 is rotatably supported by the radial bearing bodies 163, 164 and 165 via the connecting arm 3 and rotated by wind energy.
  • a gyromill type vertical axis vertical blade type
  • streamlined blade 5 is provided.
  • three wind turbines 2 are attached to an end of the base shaft 161 below the sea surface, and the water natural energy utilization device 151 itself is exposed to strong winds such as a typhoon based on a so-called Yajirobe structure. It is selected from a weight body 171 that acts on restoring force, and a chain 174 that anchors one end to the weight body 171 and the other end to the seabed, and anchors the water natural energy utilization device 151 itself in place. Mooring body 172.
  • a stabilizer that suppresses the rotation of the floating body 152 may be disposed in the underwater portion of the float 153.
  • the weight body 171 has, for example, a simple structure in which a required amount of seawater is put in a hollow can body and sealed.
  • Each blade 5 of the windmill 2 and each of the bearing bodies 162, 163, 164, 165 arranged in four stages are each four arranged around the upper base tube 170 at intervals of 120 degrees and at predetermined intervals in the vertical direction.
  • the blades 5 are integrally connected by the connecting arms 3 one by one, whereby each blade 5 is configured to rotate together with the vertical shaft 136 built in the upper base tube 170.
  • the three can-shaped floats 153 constituting the floating body 152 are frame-connected in a regular triangle shape in plan view using three horizontally arranged basic frame bodies 156.
  • three support frames 157 are installed between the floats 153 and the base shaft 161 at intervals of 120 degrees with the base shaft 161 as the center, and thereby the base shaft 161 is perpendicular to the center position by the floating body 152. Supports the arrangement.
  • Each of the foundation frame body 156 and the support frame body 157 adopts a truss structure to increase the strength thereof.
  • the mooring body 172 can be composed of, for example, a chain 174 having one end attached to the bottom of the weight body 171 and the other end attached to a pile 173 placed on the seabed. It is configured to anchor itself in a stable position or in a state that allows movement within a certain range.
  • the length of the chain 174 is a length for connecting the weight body 171 and the pile 173 in a tensioned state, and a length for connecting the float 153 and the pile 173 with a margin (water natural energy).
  • the utilization device 151 may be allowed to move within a certain range.
  • a chain expansion / contraction mechanism unit that winds and stores the chain at an arbitrary position between the weight body 171 and the pile 173 in the chain 174, and changes the overall length by unwinding or winding the chain, It can also be set as the structure which accept
  • the mooring body 172 can also be configured using anchors, scissors, etc., although not shown.
  • the mooring body 172 is disposed between the floats 153 and the seabed in the same manner as described above, and the water natural energy utilization device 151 is allowed to move at a fixed position or within a certain range. It can also be configured to be moored to the.
  • Each of the three blades 5 of the windmill 2 has a streamline shape that generates lift by wind energy as shown in FIG. 2 as shown in FIG. 2 and FIG. It is formed in a rectangular shape.
  • the back surface of the blade 5 is provided with an opening 5a for capturing wind energy from the back surface over a plurality of locations.
  • the blade 5 is made of a light metal alloy such as an aluminum alloy or a titanium alloy, a carbon fiber material, FRP (reinforced plastic) in order to increase the size of the blade 5 and to ensure the strength in a strong wind and to reduce the weight.
  • a light metal alloy such as an aluminum alloy or a titanium alloy, a carbon fiber material, FRP (reinforced plastic)
  • FRP reinforcementd plastic
  • the inside of the blade 5 is reinforced by filling the inside with foamed urethane, reinforced foamed polystyrene or the like.
  • a bending process by a bender or the like, or an integral molding technique by a mold or the like is employed.
  • wind energy can be efficiently converted into generated power regardless of the wind direction from a wind speed of 3 m / sec to a strong wind, and has high mechanical strength and durability.
  • the wind turbine 2 is excellent in safety.
  • the number of blades 5 of the windmill 2 is shown as a three-piece configuration in FIG. 1, but may be two, four, five, etc., and is limited to the example shown in FIG. Not a thing,
  • the generator 1 has a generator body 10 and a shaft support 11 that rotatably supports the generator body 10, and the shaft support 11 is attached to the upper end of the base shaft 161.
  • the generator body 10 includes an outer rotor 12 that rotates in response to the rotational force of the windmill 2, a generator shaft 13 that pivotally supports the central portion of the outer rotor 12, and that allows the outer rotor 12 to rotate. And a disk-like coreless coil body (a bundle of coils compressed into a disk shape) 14 incorporated in the outer rotor 12 in a state where the central portion is supported by the generator shaft 13.
  • the generator shaft 13 is provided with a screw 13a at the lower end, a large diameter portion 13b at the upper end side, and a protruding disc portion 13c at the lower side of the large diameter portion 13b.
  • the outer rotor 12 has a dish-disk-shaped upper rotor 21 having an opening on the lower side and a dish-disk-shaped lower rotor 31 having an opening on the upper side but joined to each other in a vertical arrangement, and is arranged in a circle at a position near the outer periphery of both. Are fixed together using a number of fixing bolts 22.
  • the upper rotor 21 of the outer rotor 12 is fitted with the upper end portion of the generator shaft 13 at the lower side of the central portion thereof, and is provided with a columnar mounting portion 21a protruding upward at the central portion thereof.
  • the mounting portion 21 a is provided with a large number of screw holes 21 b in a circular arrangement, joined to the lower end portion 136 a of the vertical shaft 136, and attached to the upper rotor 21 and the vertical shaft 136 by mounting bolts 137.
  • the lower end portion 136a is integrally coupled, and the rotational force of the vertical shaft 136 is transmitted to the outer rotor 12.
  • the vertical shaft 136 has a multi-part structure so that the mounting bolt 137 can be screwed into the screw hole 21b of the mounting portion 21a from the inner bottom side of the lower end portion 136a.
  • a main bearing 23 is disposed between the upper surface side of the large-diameter portion 13b of the generator shaft 13 and the inner bottom portion of the upper rotor 21 in the vicinity thereof, so that the upper rotor 21, and thus the outer rotor 12 can be rotatably supported. is doing.
  • a circular protrusion 25 having an inner diameter slightly larger than that of the large-diameter portion 13b is provided at an outer position of the main bearing 23 in the inner bottom portion of the upper rotor 21, and the lower end surface of the circular protrusion 25 is circular over the entire circumference.
  • a gear 26 is provided.
  • the required number of magnets 24 are embedded in a circular arrangement in the vicinity of the outer periphery of the inner bottom portion of the upper rotor 21 with the end surface facing the inner bottom surface.
  • the lower rotor 31 is formed in a substantially symmetrical shape with the upper rotor 21 in the vertical direction. That is, a circular concave step portion 32 into which the protruding disc portion 13c enters is provided on the upper surface of the central portion, and the generator shaft 13 is configured to penetrate the central position of the circular concave step portion 32.
  • a required number of coil portions 41 are arranged in a circular arrangement in a state where the end surface faces the inner bottom surface and facing the magnet 24 on the upper rotor 21 side. Buried.
  • an accommodation chamber 33 for accommodating the coreless type coil body 14 is formed inside of both.
  • a columnar mounting portion 34 protruding downward is provided at the center portion, and a screw hole 35 is provided in the mounting portion 34 in a circular arrangement.
  • the coreless coil body 14 is coaxially arranged with the outer rotor 12 in the accommodating chamber 33, and an upper hole having an inner diameter into which the circular protrusion 25 of the upper rotor 21 enters, A slightly larger diameter hole than the large-diameter portion 13b of the generator shaft 13 is provided so that the large-diameter portion 13b passes therethrough.
  • the coreless coil body 14 is rotatably supported by the generator shaft 13 via a bearing 46 disposed between the outer periphery of the lower end of the large diameter portion 13b and the lower hole of the coreless coil body 14.
  • a coil portion 41 is disposed on the upper surface of the coreless coil body 14 so as to correspond to and close to the magnet 24 on the upper rotor 21 side.
  • the lower rotor 31 is disposed on the lower surface thereof.
  • the coil part 41 is arranged in a state of being in a corresponding arrangement with the magnet 24 on the side and in the proximity thereof.
  • each coil part output end 42 in each of the upper and lower coil parts 41 in the coreless type coil body 14 is disposed at a position facing the lower surface of the coreless type coil body 14, and the power generation located in the circular concave step part 32. It is comprised so that the protrusion disc part 13c in the axis 13 may be made to oppose.
  • the generator main body 10 is connected to each brush (collector) 43 disposed on the upper surface of the projecting disk portion 13 c corresponding to each coil portion output end 42 via an output cable 44 connected to each brush 43. It is configured to take out the power generation output by.
  • each coil portion output end 42 and brush 43 for example, a configuration using electromagnetic inductive coupling of a primary transformer and a secondary transformer, a magnet for the coreless coil body 14, and a coil on the protruding disk portion 13c side.
  • a brushless type current collector having a configuration in which an electronic circuit for commutation is provided may be used.
  • a circular gear 45 similar to the circular gear 26 of the circular protrusion 25 is provided over the entire circumference on the upper surface side (upper hole side) of the circular protrusion 14 a that forms the lower hole in the coreless coil body 14. .
  • a plurality of reverse gears 51 are mounted on the outer periphery of the large-diameter portion 13b of the generator shaft 13 so as to be positioned in the upper hole and have a rotational axis in the horizontal direction.
  • the reverse gears 51 are connected to the circular gear 26.
  • the gears are respectively coupled to the circular gears 45.
  • the outer rotor 12 and the coreless type coil body 14 are configured to be coaxially reversed using the reverse rotation gear 51.
  • the shaft support 11 has a fixed support 61 for fixing and supporting the generator shaft 13 by fitting the generator shaft 13 into a central hole 61a and projecting it downward, and screwing a nut 62 into the screw 13a of the generator shaft 13 from below.
  • a superposed structure is formed with the rotating support 71 through which the generator shaft 13 passes through a through-hole 71a having the same diameter as the central hole 61a provided in the central portion in close contact with the fixed support 61.
  • the rotary support 71 is rotatably supported with respect to the fixed support 61 via a bearing 63 provided therebetween, and is rotated in a circular groove 61b provided on the outer periphery of the upper surface of the fixed support 61.
  • a circular ridge 71 b provided on the outer peripheral portion of the lower surface of the support 71 is fitted, whereby the rotation support 71 is configured to be able to rotate smoothly while closely contacting on the fixed support 61.
  • a screw hole 64 is provided on a side surface of the fixed support 61 so as to be orthogonal to the axial direction of the central hole 61a.
  • the upper end of the base shaft 161 is fitted from below the fixed support 61, and a bolt 65 is used.
  • the shaft support 11 is configured to be attached to the upper end portion of the base shaft 161.
  • a mounting bolt 72 is disposed on the rotary support 71 in a position corresponding to the screw hole 35 of the mounting portion 34 in the lower rotor 31, and this rotation is performed before the rotary support 71 and the fixed support 61 are assembled.
  • the support 71 is attached to the lower rotor 31, and then the fixed support 61 is assembled to the rotation support 71.
  • a support bearing 73 for the generator shaft 13 is disposed at the upper end of the through hole 71a in the rotary support 71.
  • reference numerals 52 denote roller bearings disposed between the upper rotor 21 and the coreless coil body 14 and between the lower rotor 31 and the coreless coil body 14.
  • reference numeral 74 denotes a generator cover body that is disposed so as to cover the lower end portion of the upper base tube 170 in a non-contact manner above and on the side of the generator 1.
  • the generator 1 in the above-described water-based natural energy utilization apparatus 151 when the windmill 2 rotates in the direction of arrow a shown in FIG. 4 by wind energy, the outer rotor 12 also rotates in the direction of arrow a. The rotational force of the rotor 12 is transmitted to the reverse gear 51. As a result, the coreless coil body 14 rotates in the direction of the arrow b shown in FIG. 4 via the reverse gear 51 (coaxial reversal).
  • the outer rotor 12 and the coreless coil body 14 are coaxially reversed only by a simple element called a reverse gear 51 that rotates in accordance with the rotation of the windmill 2. Therefore, it is possible to obtain, for example, twice the relative speed between the outer rotor 12 and the coreless type coil body 14 as compared with a generator using a normal rotor and stator, and the condition of the same wind energy. Therefore, it is possible to obtain a power generation output larger than that of a normal wind power generator.
  • the power generation output is 100 at a rotation speed of 100 in a normal generator
  • 100 power generation output is obtained at a rotation speed of 50. Can do.
  • the rotational speed is 100, 200 power generation outputs can be obtained.
  • the bearing bodies 162 to 165 provided on the upper base tube 170 in the water natural energy utilization apparatus 151 will be described.
  • the uppermost bearing body 162 constitutes a floating bearing portion 121 that shares the thrust load of the wind turbine 2, as shown in FIGS.
  • a central disk portion 112 that connects the base end portions of the connection arms 3 is arranged on the top of the upper base tube 170.
  • the levitation bearing portion 121 has, for example, an opening end of a hemispherical blocking member 132 at an inner peripheral portion of the upper base tube 170 at a lower portion that is a position that is lowered inward and downward from the opening end side of the upper base tube 170.
  • a liquid composed of an antifreeze 133 for generating buoyancy and an oil 134 covering the liquid surface of the antifreeze 133 is stored.
  • the oil 134 covers the surface of the antifreeze liquid 133 to prevent the antifreeze liquid 133 from evaporating.
  • the levitation bearing portion 121 is suspended from the lower surface of the central disk portion 112 with the upper end portion being connected via a connecting member 116, and the substantially entire surface is exposed to the antifreeze liquid 133 of the buoyancy chamber 131.
  • the outer shape of the float 135 is substantially elliptical, and the closing member 132 is penetrated from the lower end of the float 135 in a liquid-tight state with a seal member (not shown), for example, extending downward in the upper base tube 170, And a vertical shaft 136 connected to the generator 1.
  • a radial bearing portion 122 on the upper side is provided at the upper end of the upper base tube 170 and the inner peripheral portion of the central disk portion 112.
  • the radial bearing portion 122 includes a circular bearing piece portion 170a provided on the outer peripheral portion of the top portion of the upper base tube 170 and a circular bearing piece portion 112b provided on a circular inner peripheral portion 112a on the inner peripheral side of the central disk portion 112.
  • a ball bearing structure in which a large number of bearing steel balls 124 are interposed therebetween.
  • the bearing bodies 163, 164, 165 adopt, for example, a ball bearing structure, are provided at predetermined intervals on the outer peripheral portion of the upper base tube 170, and are connected to the three connecting arms 3, respectively. It is configured to share the radial load.
  • the buoyancy F caused by the antifreeze liquid 133 acts on the float 135 that faces the antifreeze liquid 133 in the buoyancy chamber 131.
  • the radial bearing portion 122 on the upper side shares the radial load of the wind turbine 2 in the outer peripheral region of the top portion of the upper base tube 170, and the bearing bodies 163, 164, and 165 are the upper base tube.
  • the radial load of the wind turbine 2 is shared at positions separated by a predetermined distance from the top of 170.
  • the levitation bearing portion 121 having a simplified structure using the buoyancy chamber 131, the antifreeze liquid 133, and the float 135 described above, the heavy-weight windmill 2 is rotated around the vertical shaft 136 together with the float 135 and the vertical shaft 136.
  • a bearing body 162A which is another example of the bearing body 162 provided on the upper base tube 170 in the water natural energy utilization apparatus 151, will be described with reference to FIGS.
  • symbol is attached
  • the bearing body 162A shown in FIGS. 8 and 9 is a levitation bearing portion 210 by magnetic force, and the levitation bearing portion 210 is horizontally disposed in the upper base tube 170 with an interval in the center line direction thereof, and The first magnet 211 and the second magnet 212 are fixed in a concentric arrangement.
  • the levitation bearing portion 210 is suspended vertically downward while attaching an upper end to a connecting member 116 attached to the central portion of the central disk portion 112, and penetrates the first magnet 211 and the second magnet 212 to form an upper base cylinder.
  • a vertical shaft 136 extending downward in 170, between the first magnet 211 and the second magnet 212 with respect to the vertical shaft 136, and with a gap from the first magnet 211 and the second magnet 212, respectively, and It has a disk-like levitating magnet 221 concentrically arranged and connected to the vertical shaft 136 in a horizontal state.
  • the first magnet 211, the levitating magnet 221, and the second magnet 212 are housed in a substantially cylindrical housing 213 in order from top to bottom.
  • the housing 213 is configured to fix and support the first magnet 211 and the second magnet 212 and to sandwich the floating magnet 221 from above and below in a non-contact manner.
  • the outer peripheral portion of the housing 213 is fixedly connected to the inner peripheral portion of the upper base tube 170 via a connecting piece 214.
  • bearing body 162A is provided with a radial bearing portion 122 having the same structure as that shown in FIGS.
  • the first magnet 211 and the levitation magnet 221 are opposed to each other with the same magnetic poles, for example, S poles, and the second magnet 212 is arranged.
  • the levitating magnet 221 are opposed to each other with the same magnetic poles of N poles, and the repulsive force acting between the first magnet 211 and the levitating magnet 221 and between the second magnet 212 and the levitating magnet 221 passes through the levitating magnet 221.
  • the load (thrust load) M of the windmill 2 is canceled out, so that the windmill 2 is pivotally supported with the vertical shaft 136 in a floating state via the levitating magnet 221.
  • the radial bearing 122 on the upper side shares the radial load of the windmill 2 in the outer peripheral region of the top of the upper base tube 170.
  • the bearing bodies 163, 164, 165 respectively share the radial load of the wind turbine 2 at positions separated from the top of the upper base tube 170 by a predetermined distance. .
  • the heavy-duty wind turbine 2 can be rotated with the vertical shaft 136 together with the vertical shaft 136 in a highly accurate and stable state without rolling around the vertical shaft 136 by the above-described magnetically utilizing bearing body 162A.
  • the shaft can be supported in a state where the thrust load is greatly reduced, and noise reduction associated with the rotation of the wind turbine 2 can be achieved.
  • the output system of the generated power is omitted in specific wiring, but the power generation output of the generator 1 is transmitted to the controller 141 installed in the float 153 of the water natural energy utilization device 151 via the output cable 44, for example.
  • power is transmitted from the floating natural energy utilization device 151 via the power cable 142 to the power distribution facility 180 provided on land near the installation location of the floating natural energy utilization device 151 to supply power to various load facilities, or to an electric power company. It can be configured to sell electricity.
  • an electrical storage equipment (battery) is arrange
  • the generated power operation method of the water natural energy utilization apparatus 151 there are a power system interconnection system linked to a commercial power supply, a backup power supply linked to the power system and performing backup in the event of a power system power failure.
  • Various generated power operation methods such as an independent power generation method that is not linked to the power system and the power system can be adopted.
  • the height of the highest portion of the windmill 2 is 90 m from the sea surface, and the size of the blade 5 is 60 m long and 9 m wide.
  • Examples include an output of the generator 1 of 1200 kW, a diameter of the float 153 of 30 m, and an interval of 90 m between adjacent floats 153.
  • wind energy can be used to obtain a clean and large power generation output that does not cause global warming, and the development of the industry from the viewpoint of power supply. It can contribute greatly.
  • the water-based natural energy utilization device 151A according to the second embodiment has the same basic configuration as that of the water-based natural energy utilization device 151 according to the first embodiment, but the solar panel 154 is disposed on the upper surface of the float 153 in the floating body 152. And a support disk 155 is further disposed on the uppermost bearing body 162 on the upper base tube 170, and a solar panel 154 is also installed on the support disk 155. It is.
  • the remaining configuration is the same as that of the first embodiment described above.
  • the solar panel 154 is installed on each of the floats 153.
  • the solar panel 154 is installed on all of the three floats 153.
  • the solar panel 154 is installed on two of the three floats 153. Needless to say, any installation mode such as installing only one unit can be adopted.
  • the surface natural energy utilization apparatus 151A According to the surface natural energy utilization apparatus 151A according to the second embodiment, it is possible to obtain a clean and large power generation output that does not cause global warming by using both wind energy and solar energy. It can greatly contribute to industrial development from the viewpoint.
  • the floating natural energy utilization device assembly 201 includes a large number of the floating natural energy utilization devices 151 shown in FIG. 1 arranged on the water (offshore), combined with wind energy, and extremely It is characterized by obtaining a large power output.
  • An example of the number of the above-mentioned water natural energy utilization devices 151 arranged as shown in FIG. 12 is that the water natural energy utilization devices 151 are vertically and horizontally arranged in a vast space of 3 km ⁇ 3 km on the coast of Japan.
  • An example of arranging 100 bases in the arrangement can be given.
  • the water natural energy utilization device aggregate 201 is constructed using the water natural energy utilization device 151A of the second embodiment described above shown in FIG. 11, the power generation output using both wind energy and solar energy. Is larger and the power generation output is more stable.
  • the floating natural energy utilization devices 151 and 151A for example, a restaurant is built in the float 153 and a customer is invited by a pleasure boat, a helicopter is dispatched on the float 153, and a fish reef is placed inside the floating body 152. In addition, it can be used for a wide range of purposes such as collecting fish.
  • an electrical storage equipment battery
  • an electrical storage equipment is arrange
  • the water-based natural energy utilization apparatus of the present invention is installed as a power base using natural energy near the harbor or on the lake where the conditions of wind and sunlight are good as well as offshore, and nearby factories, buildings, houses, etc. On the other hand, it can be suitably applied to uses such as supplying power by a clean power generation method that does not cause global warming.

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Abstract

【課題】本発明は、洋上等に設置して大出力でクリーンな発電出力を得ることができ、かつ、強風時や、暴風雨時においても安定性に優れ倒壊等のおそれのない水上自然エネルギー利用発電装置を提供する。 【解決手段】本発明は、平面視三角形状に枠組みされ、各頂点位置に各々フロート１５３を備えて、各フロート１５３が水上に表出する状態で水上に浮く浮力を誘導する浮体１５２と、浮体１５２の中心位置で支持されるとともに、水面下から水面上方にわたって垂直に立設した基軸 １６１と、基軸１６１により支持した回転力を受けて発電するロータ、コアレス型コイル体を同軸反転式とした発電機１と、発電機１から突出させた垂直軸１３６を内装する上部基筒１７０に設けた軸受体により回転可能に軸支され、風力エネルギーにより回転して垂直軸１３６を介して発電機１を回転させる垂直軸垂直翼型の風車２と、基軸１６１の水面下の端部に取り付けた揺動復元作用を発揮する缶体に水を封入した構造からなる錘体１７１と、浮体１５２又は錘体１７１を水底に係留する係留体１７２と、を有するものである。

Description

水上自然エネルギー利用装置及び水上自然エネルギー利用発電装置集合体
　本発明は、水上自然エネルギー利用装置及び水上自然エネルギー利用発電装置集合体に関し、詳しくは、例えば海等の海水上に設置し、風力エネルギーを利用して大出力でクリーンな発電出力を得ることができる水上自然エネルギー利用装置及び水上自然エネルギー利用発電装置集合体に関するものである。
　近年、自然環境保護、自然エネルギー活用の観点から、世界各国で風力発電の開発が進められているが、わが国又は外国においては、主に湾岸部の陸上に風力発電装置を設置することが多い。
　風力発電のエネルギー源である風は、障害物のある陸上に比べて洋上のほうが一般に風速が大きく、風向も安定しおり、わが国のような長大な海岸線を有する国においては、陸上ではなく洋上に風力発電装置を設置することが大出力でかつ安定した発電電力を得る上で好ましい。一方、わが国には毎年台風が襲来することから、風力発電装置としては強風や、暴風雨に耐え得る高い安定性を具備することが不可欠の要素となる。
　この種の洋上風力発電装置としては、従来、平面視三角形状の枠組み構造物の各頂点位置に風力発電機を立設し、風力発電機と枠組み構造物を水面上に浮かべる浮体を枠組み構造物に取り付け、さらに、枠組み構造物を洋上所定位置に係留するアンカーを設置を有する構成の洋上風力発電装置（特許文献１）や、洋上に浮かぶ浮体上に、発電用のプロペラ型風車を支持するタワーを昇降可能に設け、強風時には前記タワーの主要部を海面下に没するように下降させ、強風時に風車を退避させるように構成した洋上風力発電設備（特許文献２）が提案されている。
　しかし、特許文献１の洋上風力発電装置の場合、三角形状の枠組み構造物の各頂点位置に大重量の風力発電機を立設した構造であるため、強風時や、暴風雨時における安定性の点で必ずしも十分ではないと推定される。
　また、特許文献２の洋上風力発電設備の場合、プロペラ型風車のプロペラサイズが大きい場合、強風時や、暴風雨時においてタワーの主要部を海面下に没するように下降させたとしても、なおプロペラ型風車に大きな風圧が作用することから、やはり強風時や、暴風雨時における安定性の点で必ずしも十分ではないと推定される。
特開２００２－１３０１１３号公報 特開２００７－２６３０７７号公報
　本発明が解決しようとする問題点は、洋上に設置して大出力でクリーンな発電出力を得ることができ、かつ、強風時や、暴風雨時においても安定性に優れ倒壊等のおそれのない水上自然エネルギー利用発電装置が存在しない点である。
　本発明の水上自然エネルギー利用発電装置は、平面視多角形状に枠組みされ、各頂点位置に各々フロートを備えて装置全体が水上に浮く浮力を誘導する浮体と、前記浮体の中心位置で該浮体により支持されるとともに、水面下から水面上方にわたって垂直に立設した基軸と、前記基軸により支持した回転力を受けて発電するロータ、コアレス型コイル体を同軸反転式とした発電機と、前記発電機から突出させた垂直軸を内装する上部基筒に設けた軸受体により回転可能に軸支され、風力エネルギーにより回転して前記垂直軸を介して発電機を回転させる垂直軸垂直翼型の風車と、前記基軸の水面下の端部に取り付けた揺動復元作用を発揮する錘体と、前記浮体又は錘体を水底に係留する係留体と、を有することを最も主要な特徴とする。
　請求項１記載の発明によれば、平面視多角形状に枠組みし、端部位置にフロートを備えた浮体を採用し、この浮体の中心位置に垂直に立設した基軸により同軸反転式とした発電機を支持し、さらに、前記浮体上方に配置した垂直軸垂直翼型の風車により風力エネルギーによる回転力を発電機に伝達して発電出力を得るとともに、前記基軸の海面下の端部に取り付けられ、係留体により海底に係留される錘体により風車、浮体に揺動復原力を作用させるように構成したものであるから、洋上、湖水上等に設置して大出力でクリーンな風力による発電出力を得ることができ、かつ、強風時や、暴風雨時においても安定性に優れ　倒壊等のおそれのない水上自然エネルギー利用発電装置を提供することができる。
　請求項２記載の発明によれば、平面視三角形状に枠組みし、３箇所の端部位置にフロートを備えた浮体を採用し、この浮体の中心位置に垂直に立設した基軸により同軸反転式とした発電機を支持し、さらに、前記浮体上方に配置した垂直軸垂直翼型の風車により風力エネルギーによる回転力を発電機に伝達して発電出力を得るとともに、前記基軸の海面下の端部に取り付けられ、鎖、アンカー又は錨から選定される係留体により海底に係留される錘体により風車、浮体に揺動復原力を作用させるように構成したものであるから、請求項１記載の発明と同様、洋上、湖水上等に設置して大出力でクリーンな風力による発電出力を得ることができ、かつ、強風時や、暴風雨時においても安定性に優れ倒壊等のおそれのない水上自然エネルギー利用発電装置を提供することができる。
　請求項３記載の発明によれば、請求項２記載の発明と同様な効果を発揮し、かつ、各フロートのうちの一部又は全てのフロート上に太陽光パネルを配置したことにより、より発電出力の大きい水上自然エネルギー利用発電装置を提供することができる。
　請求項４記載の発明によれば、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明において、アウターロータ、コアレス型コイル体を同軸反転式とした発電機を備えているので、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明の効果を奏するとともに、風力による大きな発電出力を効率よく得ることができる水上自然エネルギー利用発電装置を提供することができる。
　請求項５記載の発明によれば、請求項１乃至４のいずれかに記載の発明において、浮力を利用して風車のスラスト荷重を分担させて、風車をフロート、垂直軸とともに浮上状態で回転可能に軸支する浮上軸受部を備えることから、請求項１乃至４のいずれかに記載の発明の効果を奏するとともに、風車の回転の安定性の向上、騒音低減に寄与することができる水上自然エネルギー利用発電装置を提供することができる。
　請求項６記載の発明によれば、請求項１乃至４のいずれかに記載の発明において、磁力を利用して風車のスラスト荷重を分担させて、風車をフロート、垂直軸とともに浮上状態で回転可能に軸支する浮上軸受部を備えることから、請求項１乃至４のいずれかに記載の発明の効果を奏するとともに、風車の回転の安定性の向上、騒音低減に寄与することができる水上自然エネルギー利用発電装置を提供することができる。
　請求項７記載の発明によれば、上述した請求項１記載の水上自然エネルギー利用発電装置を、洋上、湖水上等に複数個列設する構成としたものであるから、極めて大きい発電出力を得ることができ、自然エネルギーを利用した電力基地として機能させることができる水上自然エネルギー利用発電装置集合体を提供することができる。
　請求項８記載の発明によれば、上述した請求項２記載の平面視三角形状で各頂点位置に各々フロートを有する水上自然エネルギー利用発電装置を、洋上、湖水上等に複数個列設する構成としたものであるから、極めて大きい発電出力を得ることができ、自然エネルギーを利用した電力基地として機能させることができる水上自然エネルギー利用発電装置集合体を提供することができる。
図１は本発明の実施例１に係る水上自然エネルギー利用発電装置の全体構成を示す概略斜視図である。 図２は本実施例１に係る水上自然エネルギー利用発電装置における風車を構成するブレードの表面から見た概略斜視図である。 図３は本実施例１に係る水上自然エネルギー利用発電装置における風車を構成するブレードの裏面から見た概略斜視図である。 図４は本実施例１に係る水上自然エネルギー利用発電装置における発電機の概略分解断面図である。 図５は本実施例１に係る水上自然エネルギー利用発電装置における発電機の概略平面図である。 図６は本実施例１に係る水上自然エネルギー利用発電装置における上部基筒に設けた浮力式の軸受体を示す部分切欠概略斜視図である。 図７は本実施例１に係る水上自然エネルギー利用発電装置における上部基筒に設けた浮力式の軸受体を示す概略断面図である。 図８は本実施例１に係る水上自然エネルギー利用発電装置における上部基筒に設けた磁力式の軸受体を示す部分切欠概略斜視図である。 図９は本実施例１に係る水上自然エネルギー利用発電装置における上部基筒に設けた磁力式の軸受体を示す概略断面図である。 図１０は本実施例１に係る水上自然エネルギー利用発電装置における発電電力の出力系を示すブロック図である。 図１１は本発明の実施例２に係る水上自然エネルギー利用発電装置の全体構成を示す概略斜視図である。 図１２は本発明の実施例３に係る水上自然エネルギー利用発電装置集合体の全体構成を示す概略平面図である。
　本発明は、海等の海水上に設置して大出力でクリーンな発電出力を実現でき、かつ、強風時や、暴風雨時においても安定性に優れ倒壊等のおそれのない水上自然エネルギー利用発電装置を提供するという目的を、平面視三角形状に枠組みされ、各頂点位置に各々フロートを備えて、各フロートが水上に表出する状態で水上に浮く浮力を誘導する浮体と、前記浮体の中心位置で該浮体により支持されるとともに、水面下から水面上方にわたって垂直に立設した基軸と、前記基軸により支持した回転力を受けて発電するロータ、コアレス型コイル体を同軸反転式とした発電機と、前記発電機から突出させた垂直軸を内装する上部基筒に設けた軸受体により回転可能に軸支され、風力エネルギーにより回転して前記垂直軸を介して発電機を回転させる垂直軸垂直翼型の風車と、前記基軸の水面下の端部に取り付けた揺動復元作用を発揮する缶体に水を封入した構造からなる錘体と、前記浮体又は錘体を水底に係留するアンカー又は錨からなる係留体と、を有する構成により実現した。
　以下に、本発明の実施例に係る水上自然エネルギー利用装置及び水上自然エネルギー利用装置集合体について図面を参照して詳細に説明する。
　本発明の実施例１に係る水上自然エネルギー利用装置１５１について、図１乃至図１０を参照して詳細に説明する。
　本実施例１に係る水上自然エネルギー利用装置１５１は、図１に示すように、全体として例えば平面視正三角形状に枠組みされ、各頂点位置に各々１個ずつ、合計３個の缶体状のフロート１５３を備えた海面上に浮く浮体１５２と、前記浮体１５２の中心位置で該浮体１５２により支持されるとともに、海面下から海面上方にわたって垂直に立設した基軸１６１と、前記基軸１６１により支持されるとともに、風エネルギーで回転する風車２の回転力を利用して発電出力を得るロータ、コアレス型コイル体を同軸反転式とした発電機（同軸反転式コアレス発電機）１と、この発電機１から垂直上方に突出させた円筒状の上部基筒１７０に設けた複数個、例えば４個構成で、図１において上から下に順に配列したスラスト型の軸受体１６２、及び、ラジアル型の軸受体１６３、１６４、１６５により連結アーム３を介して回転可能に軸支されて風エネルギーで回転するとともに、例えばジャイロミル形（垂直軸垂直翼タイプ）で流線形のブレード５を例えば３枚有する風車２と、前記基軸１６１の海面下の端部に取り付けられ、いわゆるヤジロベー構造の基に水上自然エネルギー利用装置１５１自体が台風等の強風に晒され、揺れ動く場合でも安定した揺動復原力を作用させる錘体１７１と、前記錘体１７１に一端を連結し、海底に他端を連結して水上自然エネルギー利用装置１５１自体を定位置に係留する鎖１７４、アンカー又は錨から選定される係留体１７２と、を有している。
　前記フロート１５３の海中部には、浮体１５２の回転を抑制するスタビライザーを配置する構成とすることもできる。
　前記錘体１７１は、例えば、中空の缶体に所要量の海水を入れて封入した簡略構造としている。
　前記風車２の各ブレード５と、４段配置の前記各軸受体１６２、１６３、１６４、１６５とは、前記上部基筒１７０の回りに１２０度間隔でかつ垂直方向に所定間隔をもって配置した各々４個ずつの連結アーム３により一体に連結され、これにより各ブレード５は前記上部基筒１７０に内装した垂直軸１３６とともに回転するように構成している。
　前記浮体１５２を構成する３個の缶体状のフロート１５３は、水平配置の３個の基礎枠体１５６を用いて平面視正三角形状に枠組み連結されている。
　また、前記各フロート１５３と、基軸１６１との間に、基軸１６１を中心として１２０度間隔配置に３個の支持枠体１５７が架設され、これにより前記浮体１５２により基軸１６１をその中心位置において垂直配置に支持するようにしている。前記基礎枠体１５６、支持枠体１５７は、各々トラス構造を採用し、これらの強度を大きくしている。
　前記係留体１７２は、前記錘体１７１の底部に一端を取り付け、海底に打設した杭１７３に他端を取り付けた例えば鎖１７４とから構成することができ、これにより、水上自然エネルギー利用装置１５１自体を安定して定位置、又は、一定範囲内の移動を許容する状態で係留するように構成している。
　前記鎖１７４の長さは、前記錘体１７１と、杭１７３との間を緊張した状態で連結する長さ、前記フロート１５３と、杭１７３との間を余裕をもって連結する長さ（水上自然エネルギー利用装置１５１の一定範囲内の移動を許容する）等、種々の態様とすることができる。
　また、前記鎖１７４における前記錘体１７１と、杭１７３との間における任意の位置に、鎖を巻回収納し、鎖を繰り出したり巻き込んだりして全長を変化させる鎖伸縮機構部を配置し、水上自然エネルギー利用装置１５１の一定範囲内の移動を許容する構成とすることもできる。
　前記係留体１７２としては、この他、図示しないがアンカー、錨等を用いて構成することもできる。
　さらに、前記係留体１７２は、前記各フロート１５３と、海底との間に上述した場合と同様に配置し、水上自然エネルギー利用装置１５１を定位置に、又は、一定範囲内の移動を許容する状態に係留するように構成することもできる。
　前記風車２の３枚の各ブレード５は、図２、図３に示すように、その側面形状を図２に示すように風力エネルギーにより揚力を生成する流線形状とし、また、全体として平面略長方形状に形成している。
　また、前記ブレード５の裏面には、図３に示すように、複数箇所にわたって風力エネルギーを裏面側から捉える開口部５ａを設けている。
　さらに、前記ブレード５は、その大型化及び強風時における強度確保、及び、重量軽減のため、ブレード５自体の外形部をアルミニウム合金、チタン合金などの軽量金属合金、炭素繊維素材、ＦＲＰ（強化プラスチック）素材等から選ばれる素材で形成し、その内部に発泡ウレタン、強化発泡スチロール等を充填して、前記ブレード５内部の強化を図っている。
　前記ブレード５の外形部の成形には、ベンダー等による折り曲げ加工、型枠等による一体成型の技術を採用している。
　このようなブレード５を採用することにより、例えば風速３ｍ／ｓｅｃから強風時にわたって、また、風向きを問わず風力エネルギーを効率よく発電電力に変換することができ、かつ、機械的強度が高く耐久性、安全性に優れた風車２を構成している。
　尚、前記風車２のブレード５の枚数は、図１には３枚構成として示すが、この他、２枚、４枚、５枚等とすることもでき、図１に示す例に限定されるものではない、
　次に、本実施例１の水上自然エネルギー利用装置１５１における発電機１について、図４、図５を参照して具体的に説明する。
　前記発電機１は、発電機本体１０と、この発電機本体１０を回転可能に支持する軸支体１１とを有し、前記軸支体１１を基軸１６１の上端に取り付けている
　前記発電機本体１０は、前記風車２の回転力を受けて回転するアウターロータ１２と、このアウターロータ１２の中央部を軸支し、該アウターロータ１２を回転可能とする発電機軸１３と、前記発電機軸１３により中央部が支持される状態でアウターロータ１２内に内蔵した円盤状のコアレス型コイル体（円盤状に圧縮されたコイルの束）１４と、を有している。
　前記発電機軸１３は、下端にネジ１３ａを、上端側に大径部１３ｂを、この大径部１３ｂの下側に突出円板部１３ｃを各々設けている。
　前記アウターロータ１２は、下側が開口した皿円盤状の上部ロータ２１と、上側が開口した皿円盤状の下部ロータ３１とを上下配置に突き合わせて接合し、両者の外周近傍位置において、円形に配列する多数の固定ボルト２２を用いて一体的に固定されるようになっている。
　前記アウターロータ１２のうちの上部ロータ２１は、その中央部下側に発電機軸１３の上端部を嵌合させるとともに、その中央部に上側に突出する円柱状の取り付け部２１ａを設けている。
　前記取り付け部２１ａには、図５に示すように、円形配置に多数のネジ孔２１ｂが設けられ、前記垂直軸１３６の下端部１３６ａに接合して取り付けボルト１３７により上部ロータ２１と垂直軸１３６の下端部１３６ａとを一体的に結合し、垂直軸１３６の回転力をアウターロータ１２に伝達するように構成している。
　尚、前記垂直軸１３６は、図示省略するが、前記取り付けボルト１３７を下端部１３６ａの内底部側から前記取り付け部２１ａのネジ孔２１ｂに螺合し得るように複数分割構造としている。
　また、前記発電機軸１３における大径部１３ｂの上面側と、その近傍の上部ロータ２１の内底部との間に主軸受２３を配置し、上部ロータ２１、したがってアウターロータ１２を回転可能に軸支している。
　前記上部ロータ２１の内底部における前記主軸受２３の外側位置には、大径部１３ｂよりも若干大きい内径を有する円形突部２５が設けられ、この円形突部２５の下端面に全周にわたって円形ギア２６を設けている。
　前記上部ロータ２１の内底部における外周近傍位置には、端面を内底面に臨ませる状態で所要数のマグネット２４を円形配置に埋設している。
　前記下部ロータ３１は、前記上部ロータ２１と上下略対称形状に形成されている。すなわち、その中央部上面には前記突出円板部１３ｃが入り込む円形凹段部３２が設けられるとともに、この円形凹段部３２の中心位置を前記発電機軸１３が貫通するように構成している。
　また、下部ロータ３１の内底部における外周近傍位置には、端面を内底面に臨ませる状態で、かつ、前記上部ロータ２１側のマグネット２４と対向する配置で所要数のコイル部４１を円形配置に埋設している。
　このような上部ロータ２１、下部ロータ３１の構成により、両者の内部にコアレス型コイル体１４を収容する収容室３３を形成している。
　前記下部ロータ３１の下面側には、その中央部に下側に突出する円柱状の取り付け部３４を設け、この取り付け部３４に円形配置にネジ孔３５を設けている。
　前記コアレス型コイル体１４は、前記収容室３３内において前記アウターロータ１２と同軸配置されるとともに、その中央部には、前記上部ロータ２１の円形突部２５が入り込む内径を有する上孔と、前記発電機軸１３の大径部１３ｂより若干大径の下孔とが設けられ、大径部１３ｂが貫通するように構成している。
　そして、大径部１３ｂの下端外周と、前記コアレス型コイル体１４の下孔との間に配置した軸受４６を介してコアレス型コイル体１４を前記発電機軸１３により回転可能に支持している。
　また、前記コアレス型コイル体１４の上面には、前記上部ロータ２１側のマグネット２４と対応配置で、かつ、近接する状態にコイル部４１を配置し、同様にその下面には、前記下部ロータ３１側のマグネット２４と対応配置で、かつ、近接する状態にコイル部４１を配置している。
　さらに、前記コアレス型コイル体１４における上下の各コイル部４１における各コイル部出力端４２は、このコアレス型コイル体１４の下面に臨む位置に配置され、前記円形凹段部３２内に位置する発電機軸１３における突出円板部１３ｃに対向させるように構成している。
　そして、前記突出円板部１３ｃの上面に設けた前記各コイル部出力端４２に対応する配置の各ブラシ（集電子）４３、この各ブラシ４３に接続した出力ケーブル４４を介して発電機本体１０による発電出力を取り出すように構成している。
　前記各コイル部出力端４２、ブラシ４３の構成に替えて、例えば一次トランス、二次トランスの電磁誘導結合を利用する構成や、コアレス型コイル体１４に磁石を、突出円板部１３ｃ側にコイル及び転流用の電子回路を設けた構成等からなるブラシレス型の集電子とすることもできる。
　前記前記コアレス型コイル体１４における下孔を形成する円形突出部１４ａの上面側（上孔側）には、前記円形突部２５の円形ギア２６と同様な円形ギア４５を全周にわたって設けている。
　また、前記発電機軸１３の大径部１３ｂ外周には、前記上孔内に位置して回転軸を水平方向とした複数の逆転用ギア５１が取り付けられ、この逆転用ギア５１を前記円形ギア２６、円形ギア４５に各々ギア結合している。
　このような構成により、前記アウターロータ１２が図４に示す矢印ａ方向（反時計方向）に回転するとき、コアレス型コイル体１４は逆転用ギア５１により図４に示す矢印ｂ方向に逆回転するように構成している。
　すなわち、前記アウターロータ１２と、コアレス型コイル体１４とを逆転用ギア５１を用いて同軸反転するように構成している。
　前記軸支体１１は、前記発電機軸１３を中央孔６１ａ内に嵌装して下方に突出させ、発電機軸１３のネジ１３ａに下側からナット６２をねじ込んで固定支持する固定支持体６１と、この固定支持体６１上に密接状態で配置され中央部に設けた前記中央孔６１ａと同径の貫通孔７１ａを前記発電機軸１３が貫通する回転支持体７１との重合構造としている。
　すなわち、前記回転支持体７１は固定支持体６１に対してこれら両者間に設けた軸受６３を介して回転可能に支持されるとともに、固定支持体６１の上面外周部に設けた円形溝６１ｂに回転支持体７１の下面外周部に設けた円形突条７１ｂを嵌め込み、これにより、回転支持体７１は固定支持体６１上で密接しつつ円滑に回転し得るように構成している。
　前記固定支持体６１の側面には、中央孔６１ａの軸線方向と直交する配置にネジ孔６４が設けられ、固定支持体６１の下側から前記基軸１６１の上端部を嵌め込み、ボルト６５を用いて前記軸支体１１を基軸１６１の上端部に取り付けるように構成している。
　前記回転支持体７１には、前記下部ロータ３１における取り付け部３４のネジ孔３５に対応する配置に取り付けボルト７２が配置され、回転支持体７１と固定支持体６１とを組み付ける前段階において、この回転支持体７１を前記下部ロータ３１に取り付け、その後固定支持体６１を回転支持体７１に組みつけるように構成している。
　前記回転支持体７１における貫通孔７１ａの上端部には、発電機軸１３用の支持軸受７３を配置している。
　尚、図４において、５２は上部ロータ２１とコアレス型コイル体１４間、及び、下部ロータ３１とコアレス型コイル体１４間に各々配置したコロ軸受である。
　また、図４において、７４は前記上部基筒１７０の下端部に対して前記発電機１の上方及び側方を非接触で被うように配置した発電機カバー体である。
　上述した水上自然エネルギー利用装置１５１における発電機１によれば、前記風車２が風エネルギーにより例えば図４に示す矢印ａ方向に回転するとき、前記アウターロータ１２も矢印ａ方向に回転し、このアウターロータ１２の回転力は、逆転用ギア５１に伝達され、この結果逆転用ギア５１を介してコアレス型コイル体１４は図４に示す矢印ｂ方向に回転する（同軸反転）。
　この結果、前記各マグネット２４とコイル部４１との相対速度の上昇に応じた大きい発電出力を前記コアレス型コイル体１４のコイル部出力端４２から前記ブラシ４３、出力ケーブル４４を介して図示しないコントローラに伝送し、さらには負荷に電力供給を行うことができる。
　さらに詳述すると、前記発電機１によれば、前記アウターロータ１２とコアレス型コイル体１４とを、前記風車２の回転に応じて回転する逆転用ギア５１という簡略な要素のみで同軸反転させるように構成しているので、通常のロータ、ステータを使用する発電機に比べてアウターロータ１２、コアレス型コイル体１４間に例えば２倍の相対速度を得ることができ、同一の風エネルギーという条件下において通常の風力発電用の発電機よりも大きい発電出力を得ることが可能となる。
　具体的には、通常の発電機において１００の回転速度で発電出力が１００であると仮定した場合、本実施例に係る発電機１によれば、５０の回転速度で１００の発電出力を得ることができる。又は、１００の回転速度であれば２００の発電出力を得ることができる。
次に、前記水上自然エネルギー利用装置１５１における上部基筒１７０に設けた軸受体１６２乃至１６５について説明する。
　前記軸受体１６２、１６３、１６４、１６５のうちの最上段の軸受体１６２は、図６、図７に示すように、風車２のスラスト荷重を分担する浮上軸受部１２１を構成している。
　前記浮上軸受部１２１は、上部基筒１７０の頂部に、各連結アーム３の基端部を各々連結する中心円盤部１１２を配置している。
　前記浮上軸受部１２１は、上部基筒１７０の開口端側から内方下方に所定寸法分下がった位置である下部において、例えば半球状の閉塞部材１３２の開口端を上部基筒１７０の内周部に溶接等で固着し閉塞することにより形成した浮力室１３１を有している。
　そして、前記浮力室１３１内に浮力発生用の不凍液１３３及びこの不凍液１３３の液面を被うオイル１３４からなる液体を収納している。前記オイル１３４は、不凍液１３３の液面を被うことで、この不凍液１３３の蒸発を防止するものである。
　また、前記浮上軸受部１２１は、前記中心円盤部１１２の下面に、連結部材１１６を介して上端部が連結された状態で垂下され、略全体を前記浮力室１３１の不凍液１３３内に臨ませた外形が略長楕円体形状のフロート１３５と、このフロート１３５の下端から前記閉塞部材１３２を例えば図示しないがシール部材を介在させつつ液密状態で貫いて上部基筒１７０内を下方に延長し、発電機１に連結する垂直軸１３６と、を具備している。
　また、前記上部基筒１７０の上端と前記中心円盤部１１２の内周部には上部側のラジアル軸受部１２２を設けている。
　このラジアル軸受部１２２は、前記上部基筒１７０の頂部の外周部に設けた円形軸受片部１７０ａと、前記中心円盤部１１２の内周側の円形内周部１１２ａに設けた円形軸受片部１１２ｂとを対向配置とし、これらの間に軸受用の鋼球１２４を多数介在させたボールベアリング構造としている。
　前記軸受体１６３、１６４、１６５は、例えばボールベアリング構造を採用し、前記上部基筒１７０の外周部に所定の間隔で設けられて、各々３個の連結アーム３に連結されて前記風車２のラジアル荷重を分担するように構成している。
　前記軸受体１６２乃至１６５の軸支動作について図７をも参照して説明する。
　前記浮上軸受部１２１においては、前記浮力室１３１内で不凍液１３３内に臨ませたフロート１３５に対して不凍液１３３による浮力Ｆが作用する。
　このとき、フロート１３５を垂直下方に押し下げる方向に作用する前記風車２の荷重Ｍとすると、浮力Ｆ＞荷重（スラスト荷重）Ｍとなるように予め設定しておくことにより、前記風車２は前記浮上軸受部１２１により不凍液１３３を介して浮上した状態で支持されることになる。
　一方、前記上部側のラジアル軸受部１２２は、前記上部基筒１７０の頂部の外周部領域において、前記風車２のラジアル荷重を分担し、また、前記軸受体１６３、１６４、１６５は、上部基筒１７０の頂部から所定間隔下方に隔てた位置において各々前記風車２のラジアル荷重を分担する。
　この結果、上述した浮力室１３１、不凍液１３３、フロート１３５を用いた簡略構造からなる浮上軸受部１２１によって、大重量の風車２をフロート１３５、垂直軸１３６とともにこの垂直軸１３６を軸心としてその回りに横揺れを伴うことなく高精度にかつ安定した状態で回転可能に軸支し、かつ、そのスラスト荷重を相殺し又は大幅に低減した状態で軸支することができ、風車２の回転に伴う騒音低減を図ることもできる。
　次に、前記水上自然エネルギー利用装置１５１における上部基筒１７０に設けた前記軸受体１６２の他例である軸受体１６２Ａについて、図８、図９を参照して説明する。尚、前記軸受体１６２の場合と同一の要素には同一の符号を付し、その詳細説明は省略する。
　図８、図９に示す軸受体１６２Ａは、磁力による浮上軸受部２１０としたものであり、この浮上軸受部２１０は、前記上部基筒１７０内においてその中心線方向に間隔を隔て水平配置、かつ、同心配置に固定した円環状の第１磁石２１１及び第２磁石２１２を有している。
　また、前記浮上軸受部２１０は、中心円盤部１１２の中心部に取り付けた連結部材１１６に上端を取り付けつつ垂直下方に垂下され、前記第１磁石２１１及び第２磁石２１２を貫通して上部基筒１７０内を下方に延長した垂直軸１３６と、この垂直軸１３６に対して前記第１磁石２１１、第２磁石２１２間で、かつ、各々第１磁石２１１、第２磁石２１２と間隙をもって、かつ、同心配置で垂直軸１３６に水平状態で連結した円板状の浮上磁石２２１とを有している。
　前記第１磁石２１１、浮上磁石２２１、第２磁石２１２は、上から下に順番に概略円筒状のハウジング２１３内に収納している。このハウジング２１３により、前記第１磁石２１１及び第２磁石２１２を固定支持するとともに、これらの間に前記浮上磁石２２１を非接触で上下から挟む態様に構成している。前記ハウジング２１３の外周部は、連結片２１４を介して前記上部基筒１７０の内周部に固定連結している。
　さらに、前記軸受体１６２Ａは、図７、図８に示す場合と同一構造のラジアル軸受部１２２を設けている。
　次に、前記軸受体１６２Ａによる風車２の軸支動作について図９をも参照して説明する。
　前記軸受体１６２Ａを構成する浮上軸受部２１０においては、図９に原理的に示すように、前記第１磁石２１１と浮上磁石２２１を例えばＳ極同士の同磁極で対向させ、前記第２磁石２１２と浮上磁石２２１を例えばＮ極同士の同磁極で対向させて、これら第１磁石２１１と浮上磁石２２１間及び第２磁石２１２と浮上磁石２２１間に作用する各反発力により浮上磁石２２１を介して前記風車２の荷重（スラスト荷重）Ｍを相殺し、これにより、浮上磁石２２１を介して前記風車２を垂直軸１３６とともに浮上状態で回転可能に軸支する。
　一方、前記上部側のラジアル軸受部１２２は、前記上部基筒１７０の頂部の外周部領域において、前記風車２のラジアル荷重を分担する。
　また、図８、図９には図示していないが、前記軸受体１６３、１６４、１６５は、上部基筒１７０の頂部から所定間隔下方に隔てた位置において前記風車２のラジアル荷重を各々分担する。
　この結果、上述した磁力利用の軸受体１６２Ａによって、大重量の風車２を、垂直軸１３６とともにこの垂直軸１３６を軸心としてその回りに横揺れを伴うことなく高精度かつ安定した状態で回転可能に軸支し、かつ、そのスラスト荷重を大幅に低減した状態で軸支することができ、風車２の回転に伴う騒音低減を図ることもできる。
　次に、本実施例１の水上自然エネルギー利用装置１５１における発電電力の出力系について図１０を参照して説明する。
　この発電電力の出力系は、具体的配線は省略するが、前記発電機１の発電出力を、出力ケーブル４４を介して例えば水上自然エネルギー利用装置１５１のフロート１５３内に設置したコントローラ１４１に送電し、さらに、水上自然エネルギー利用装置１５１から電力ケーブル１４２を経て前記水上自然エネルギー利用装置１５１の設置箇所近くの陸上に設けた配電設備１８０に送電し、各種負荷設備に電力供給したり、電力会社に売電するように構成することができる。
　また、水上自然エネルギー利用装置１５１のフロート１５３内に図示しないが蓄電設備（バッテリー）を配置して、コントローラ１４１からの電力により蓄電設備を充電し、必要に応じて水上自然エネルギー利用装置１５１に設けた負荷設備（例えばレストラン、フロート１５３上に設置したヘリポート等）に電力供給するようにすることもできる。
　さらに、本実施例１に係る水上自然エネルギー利用装置１５１の発電電力運用方式としては、商用電源と連系する電力系統連系式、電力系統と連系し電力系統停電時のバックアップを行なうバックアップ電源式、電力系統とは連系しない独立発電式等の各種の発電電力運用方式を採用することができる。
　本実施例１における前記風車２、発電機１等の仕様の具体例について言及すれば、前記風車２の最高部の高さは海面から９０ｍ、前記ブレード５のサイズは、長さ６０ｍ、幅９ｍ、発電機１の出力１２００ｋＷ、前記フロート１５３の直径３０ｍ、隣り合うフロート１５３同士の間隔９０ｍ等の例を挙げることができる。
　本実施例１の水上自然エネルギー利用装置１５１によれば、風力エネルギーを利用して地球温暖化を招来しないクリーンで、かつ、大きい発電出力を得ることができ、電力供給の観点から産業の発達に大きく貢献できる。
　次に、本発明の実施例２に係る水上自然エネルギー利用装置１５１Ａについて図１１を参照して説明する。
　尚、本実施例２に係る水上自然エネルギー利用装置１５１Ａにおいて、実施例１に係る水上自然エネルギー利用装置１５１の場合と同一の要素には同一の符号を付し、その詳細説明は省略する。
　本実施例２に係る水上自然エネルギー利用装置１５１Ａは、基本的構成は実施例１に係る水上自然エネルギー利用装置１５１の場合と同様であるが、前記浮体１５２におけるフロート１５３の上面に太陽光パネル１５４を設置したこと、及び、前記上部基筒１７０上の最上段の軸受体１６２の上部にさらに支持円板１５５を配置し、この支持円板１５５上にも太陽光パネル１５４を設置したことが特徴である。残余の構成は、既述した実施例１の場合と同様である。
　尚、前記各フロート１５３上に対する太陽光パネル１５４の設置態様は、３個のフロート１５３の全てに設置する、３個のフロート１５３のうちの２個に設置する、３個のフロート１５３のうちの１個のみに設置する等、任意の設置態様を採用し得ることはいうまでもない。
　本実施例２に係る水上自然エネルギー利用装置１５１Ａによれば風力エネルギー、太陽光エネルギーの双方を利用して地球温暖化を招来しないクリーンで、かつ、大きい発電出力を得ることができ、電力供給の観点から産業の発達に大きく貢献できる。
　次に、本発明の実施例３に係る水上自然エネルギー利用装置集合体２０１について図１２を参照して説明する。
　本実施例３に係る水上自然エネルギー利用装置集合体２０１は、図１に示す水上自然エネルギー利用装置１５１を、水上（洋上）に多数個列設配置し、風力エネルギーによる複合的で、かつ、極めて大きい発電出力を得るようにしたことが特徴である。
　前記水上自然エネルギー利用装置１５１の列設個数の一例をあげると、図１２に示すように、我国の沿岸部の洋上における３ｋｍ×３ｋｍの広大なスペースに、前記水上自然エネルギー利用装置１５１を例えば縦横配置に１００基列設する例を挙げることができる。
　この場合、一基の発電出力を１２００ｋＷとすれば、全体として合計１２万ｋＷの極めて大きい発電出力を得ることが可能である。
　さらには、このような水上自然エネルギー利用装置集合体２０１を例えば１０箇所我国の沿岸部に設置することにより、その総発電出力は１２０万ｋＷとなり、原子力発電所一基分にも相当する大出力を実現することができる。
　また、図１１に示す既述した実施例２の水上自然エネルギー利用装置１５１Ａを用いて水上自然エネルギー利用装置集合体２０１を構築した場合には、風力エネルギー、太陽光エネルギーの双方を利用した発電出力がより大きく、かつ、発電出力がより安定した水上自然エネルギー利用装置集合体２０１とすることができる。
　尚、前記水上自然エネルギー利用装置１５１、１５１Ａにおいては、フロート１５３内に例えばレストランを構築し遊覧船等で顧客を招いたり、フロート１５３上でヘリコプターを発着させたり、前記浮体１５２の内部に魚礁を付加して魚を集めたり等の多目的、広範の用途への適用も可能である。また、前記水上自然エネルギー利用装置１５１、１５１Ａのフロート１５３に図示しないが蓄電設備（バッテリー）を配置して、コントローラ１４１からの電力により蓄電設備を充電し、水上自然エネルギー利用装置１５１内における負荷設備に電力供給するようにすることもできる。
　本発明の水上自然エネルギー利用装置は、洋上はもちろんのこと、風や太陽光の条件が良好な港湾近辺や湖上等に自然エネルギーを利用した電力基地として設置し、近辺の工場、ビル、住宅等に対して地球温暖化を招来しないクリーンな発電方式による電力供給を行なう等の用途に好適に適用可能である。
　　１　　発電機
　　２　　風車
　　３　　連結アーム
　　５　　ブレード
　　５ａ　開口部
　１０　　発電機本体
　１１　　軸支体
　１２　　アウターロータ
　１３　　発電機軸
　１３ａ　ネジ
　１３ｂ　大径部
　１３ｃ　突出円板部
　１４　　コアレス型コイル体
　１４ａ　円形突出部
　２１　　上部ロータ
　２１ａ　取り付け部
　２１ｂ　ネジ孔
　２２　　固定ボルト
　２３　　主軸受
　２４　　マグネット
　２５　　円形突部
　２６　　円形ギア
　３１　　下部ロータ
　３２　　円形凹段部
　３３　　収容室
　３４　　取り付け部
　３５　　ネジ孔
　４１　　コイル部
　４２　　コイル部出力端
　４３　　ブラシ
　４４　　出力ケーブル
　４５　　円形ギア
　４６　　軸受
　５１　　逆転用ギア
　６１　　固定支持体
　６１ａ　中央孔
　６１ｂ　円形溝
　６２　　ナット
　６３　　軸受
　６４　　ネジ孔
　６５　　ボルト
　７１　　回転支持体
　７１ａ　貫通孔
　７１ｂ　円形突条
　７２　　ボルト
　７３　　支持軸受
１１２　　中心円盤部
１１２ａ　円形内周部
１１２ｂ　円形軸受片部
１１６　　連結部材
１２１　　浮上軸受部
１２２　　ラジアル軸受部
１２４　　鋼球
１３１　　浮力室
１３２　　閉塞部材
１３３　　不凍液
１３４　　オイル
１３５　　フロート
１３６　　垂直軸
１３６ａ　下端部
１３７　　ボルト
１４１　　コントローラ
１４２　　電力ケーブル
１５１　　水上自然エネルギー利用装置
１５１Ａ　水上自然エネルギー利用装置
１５２　　浮体
１５３　　フロート
１５４　　太陽光パネル
１５５　　支持円板
１５６　　基礎枠体
１５７　　支持枠体
１６１　　基軸
１６２　　軸受体
１６２Ａ　軸受体
１６３　　軸受体
１６４　　軸受体
１６５　　軸受体
１７０　　上部基筒
１７０ａ　円形軸受片部
１７１　　錘体
１７２　　係留体
１７３　　杭
１７４　　鎖
１８０　　配電設備
２０１　　水上自然エネルギー利用装置集合体
２１０　　浮上軸受部
２１１　　第１磁石
２１２　　第２磁石
２１３　　ハウジング
２１４　　連結片
２２１　　浮上磁石
　　Ｆ　　浮力
　　Ｍ　　荷重

Claims (8)

  1. 　平面視多角形状に枠組みされ、各頂点位置に各々フロートを備えて装置全体が水上に浮く浮力を誘導する浮体と、
    　前記浮体の中心位置で該浮体により支持されるとともに、水面下から水面上方にわたって垂直に立設した基軸と、
    　前記基軸により支持した回転力を受けて発電するロータ、コアレス型コイル体を同軸反転式とした発電機と、
    　前記発電機から突出させた垂直軸を内装する上部基筒に設けた軸受体により回転可能に軸支され、風力エネルギーにより回転して前記垂直軸を介して発電機を回転させる垂直軸垂直翼型の風車と、
    　前記基軸の水面下の端部に取り付けた揺動復元作用を発揮する錘体と、
    　前記浮体又は錘体を水底に係留する係留体と、
    　を有することを特徴とする水上自然エネルギー利用発電装置。
  2. 　平面視三角形状に枠組みされ、各頂点位置に各々フロートを備えて、各フロートが水上に表出する状態で水上に浮く浮力を誘導する浮体と、
    　前記浮体の中心位置で該浮体により支持されるとともに、水面下から水面上方にわたって垂直に立設した基軸と、
    　前記基軸により支持した回転力を受けて発電するロータ、コアレス型コイル体を同軸反転式とした発電機と、
    　前記発電機から突出させた垂直軸を内装する上部基筒に設けた軸受体により回転可能に軸支され、風力エネルギーにより回転して前記垂直軸を介して発電機を回転させる垂直軸垂直翼型の風車と、
    　前記基軸の水面下の端部に取り付けた揺動復元作用を発揮する缶体に水を封入した構造からなる錘体と、
    　前記浮体又は錘体を水底に係留する鎖、アンカー又は錨から選定される係留体と、
    　を有することを特徴とする水上自然エネルギー利用発電装置。
  3. 　平面視三角形状に枠組みされ、各頂点位置に各々フロートを備えて、各フロートが水上に表出する状態で水上に浮く浮力を誘導する浮体と、
    　前記浮体の中心位置で該浮体により支持されるとともに、水面下から水面上方にわたって垂直に立設した基軸と、
    　前記基軸により支持した回転力を受けて発電するロータ、コアレス型コイル体を同軸反転式とした発電機と、
    　前記発電機から突出させた垂直軸を内装する上部基筒に設けた軸受体により回転可能に軸支され、風力エネルギーにより回転して前記垂直軸を介して発電機を回転させる垂直軸垂直翼型の風車と、
    　前記浮体における各フロートのうちの一部又は全てのフロート上に配置した太陽光パネルと、
    　前記基軸の水面下の端部に取り付けた揺動復元作用を発揮する缶体に水を封入した構造からなる錘体と、
    　前記浮体又は錘体を水底に係留する鎖、アンカー又は錨から選定される係留体と、
    　を有することを特徴とする水上自然エネルギー利用発電装置。
  4. 　前記同軸反転式とした発電機は、
    前記基軸により固定支持された発電機軸と、該発電機軸により回転可能に支持され、前記風車により回転駆動されるマグネット付きのアウターロータと、前記アウターロータ内に同軸配置にかつ発電機軸により支持されて回転可能に内蔵され、前記マグネットと対応配置にコイル部を配置したコアレス型コイル体と、前記発電機軸により軸支され、前記アウターロータ、コアレス型コイル体双方に円形配置に設けた円形ギアとギア結合してアウターロータの回転に応じてコアレス型コイル体を逆方向に回転させる逆転用ギアと、を有し、前記アウターロータ、コアレス型コイル体の逆方向の回転による前記マグネットとコイル部との相対速度の上昇に応じた発電出力を前記コアレス型コイル体のコイル部出力端から前記発電機軸の周りに固定配置した集電子を介して取り出すように構成したこと、
    　を特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の水上自然エネルギー利用発電装置。
  5. 　前記上部基筒に設けた軸受体は、
    　前記上部基筒内に設けた浮力発生用の液体を収納した浮力室と、前記風車の中心円盤部から垂下され前記浮力室の液体内に臨ませた軸内フロートと、この軸内フロートの下端から前記浮力室を液密状態で貫いて前記上部基筒内で下方に延長され発電機に連結した垂直軸と、を具備し、前記浮力室内の液体から前記軸内フロートに作用する浮力により前記風車のスラスト荷重を分担させて該風車を前記フロート、垂直軸とともに浮上状態で回転可能に軸支する浮上軸受部を有すること、
    　を特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の水上自然エネルギー利用発電装置。
  6. 　前記上部基筒に設けた軸受体は、
    　前記上部基筒内において上部基筒内周部に固定した円環状の磁石と、前記風車の中心円盤部の中心部から垂下され前記円環状の磁石を貫通して上部基筒内で下方に延長され発電機に連結した垂直軸と、該垂直軸に対して前記円環状の磁石に対向する配置で固定した円板状の浮上磁石とを具備し、前記磁石と浮上磁石との反発力により浮上磁石を介して前記風車のスラスト荷重を分担させ該風車を垂直軸とともに浮上状態で回転可能に軸支する浮上軸受部を有すること、
    　を特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の水上自然エネルギー利用発電装置。
  7. 　平面視多角形状に枠組みされ、各頂点位置に各々フロートを備えて装置全体が水上に浮く浮力を誘導する浮体と、前記浮体の中心位置で該浮体により支持されるとともに、水面下から水面上方にわたって垂直に立設した基軸と、前記基軸により支持した回転力を受けて発電するロータ、コアレス型コイル体を同軸反転式とした発電機と、前記発電機から突出させた垂直軸を内装する上部基筒に設けた軸受体により回転可能に軸支され、風力エネルギーにより回転して前記垂直軸を介して発電機を回転させる垂直軸垂直翼型の風車と、前記基軸の水面下の端部に取り付けた揺動復元作用を発揮する錘体と、前記浮体又は錘体を水底に係留する係留体と、を有し、前記発電機による発電電力を出力するように構成した水上自然エネルギー利用発電装置を、
    　水上に複数個列設したことを特徴とする水上自然エネルギー利用発電装置集合体。
  8. 　平面視三角形状に枠組みされ、各頂点位置に各々フロートを備えて、各フロートが水上に表出する状態で水上に浮く浮力を誘導する浮体と、前記浮体の中心位置で該浮体により支持されるとともに、水面下から水面上方にわたって垂直に立設した基軸と、前記基軸により支持した回転力を受けて発電するロータ、コアレス型コイル体を同軸反転式とした発電機と、前記発電機から突出させた垂直軸を内装する上部基筒に設けた軸受体により回転可能に軸支され、風力エネルギーにより回転して前記垂直軸を介して発電機を回転させる垂直軸垂直翼型の風車と、前記基軸の水面下の端部に取り付けた揺動復元作用を発揮する缶体に水を封入した構造からなる錘体と、前記浮体又は錘体を水底に係留する鎖、アンカー又は錨から選定される係留体と、を有し、前記発電機による発電電力を出力するように構成した水上自然エネルギー利用発電装置を、
    　水上に複数個列設したことを特徴とする水上自然エネルギー利用発電装置集合体。
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