特開 2022-136490 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

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022136490

(43)【公開日】2022-09-21

(54)【発明の名称】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

(51)【国際特許分類】

   F03D 3/06 20060101AFI20220913BHJP

   F03G 7/00 20060101ALI20220913BHJP

【ＦＩ】

F03D3/06 H

F03G7/00 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021036126

(22)【出願日】2021-03-08

(71)【出願人】

【識別番号】515043772

【氏名又は名称】株式会社チャレナジー

(74)【代理人】

【識別番号】100214260

【弁理士】

【氏名又は名称】相羽 昌孝

(74)【代理人】

【識別番号】100139103

【弁理士】

【氏名又は名称】小山 卓志

(74)【代理人】

【識別番号】100139114

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 貞嗣

(72)【発明者】

【氏名】清水 敦史

(72)【発明者】

【氏名】ビダル ムリア ハビエル

【テーマコード（参考）】

3H178

【Ｆターム（参考）】

3H178AA16

3H178AA40

3H178AA43

3H178AA56

3H178BB31

3H178BB35

3H178BB75

3H178BB77

3H178CC03

3H178CC05

3H178CC12

(57)【要約】

【課題】装置の耐久性を向上させるとともに、装置の環境負荷を低減し、装置の大型化を可能とするマグナス式推力発生装置を提供する。
【解決手段】垂直軸型マグナス式風力発電機（推力発生装置）１は、支持筐体１０と、
支持筐体１０に対して第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、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、第１の回転軸Ｏ１を中心とする円周上に、複数の円筒翼４の各々を支持する支持部６とを備える。支持部６の一端側支持部６４及び他端側支持部６５のうち少なくとも一方は、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７を備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

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、
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、前記第１の回転軸を中心とする円周上に、複数の前記円筒翼の各々を支持する支持部とを備え、
前記支持部は、
前記円筒翼における前記第２の回転軸の軸方向の一端部側を軸支する複数の一端側支持部と、
前記円筒翼における前記一端部側とは反対側の他端部側を軸支する複数の他端側支持部とを備え、
前記一端側支持部及び前記他端側支持部のうち少なくとも一方は、
前記円筒翼の軸心を揺動可能な状態で軸支する揺動軸支構造部を備える、
マグナス式推力発生装置。

【請求項2】

前記一端側支持部は、
鉛直方向の上側に配置されるとともに、前記揺動軸支構造部を備え、
前記他端側支持部は、
前記鉛直方向の下側に配置されるとともに、前記軸心を固定した状態で軸支する固定軸支構造部を備える、
請求項１に記載のマグナス式推力発生装置。

【請求項3】

複数の前記円筒翼の各々は、
円筒状の円筒翼本体と、
前記円筒翼本体に連結され、前記一端部側及び前記他端部側において前記第２の回転軸と同軸上にそれぞれ配置される一端側回転伝達軸部及び他端側回転伝達軸部と、
前記他端側回転伝達軸部に連結されて、前記円筒翼本体を回転させる回転駆動部とを備え、
前記揺動軸支構造部は、
前記一端側回転伝達軸部を揺動可能な状態で軸支し、
前記固定軸支構造部は、
前記他端側回転伝達軸部を固定した状態で軸支するとともに、前記回転駆動部を支持する、
請求項２に記載のマグナス式推力発生装置。

【請求項4】

前記揺動軸支構造部は、
前記軸心を軸支する第１の軸支部と、
前記回転部に固定される第１の固定部と、
前記第１の軸支部と前記第１の固定部との間を連結するとともに、前記第１の固定部に対して前記軸心が前記第１の軸支部を介して変位することに応じて変形可能な変形連結部とを備える、
請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載のマグナス式推力発生装置。

【請求項5】

前記第１の軸支部、前記第１の固定部及び前記変形連結部は、
前記第２の回転軸と同軸上に配置されるとともに、前記変形連結部の両側に前記第１の軸支部及び前記第１の固定部がそれぞれ配置され、
前記変形連結部は、
前記第２の回転軸を中心とする円周上に複数の第１の取付孔及び複数の第２の取付孔が交互に形成された板状の撓み部材であり、
前記第１の軸支部は、複数の前記第１の取付孔に取り付けられ、
前記第１の固定部は、複数の前記第２の取付孔に取り付けられる、
請求項４に記載のマグナス式推力発生装置。

【請求項6】

前記第１の軸支部及び前記第１の固定部は、
前記第２の回転軸を中心とする円周上に交互に形成された複数の小孔及び複数の大孔をそれぞれ備え、
複数の前記大孔の各々には、
前記大孔の内径よりも外径が小さいブッシュ部分と前記大孔の内径よりも外径が大きいフランジ部分とを有するフランジブッシュが、前記第１の軸支部及び前記第１の固定部とは接触しない状態で前記変形連結部とは反対側から挿入されており、
前記第１の軸支部は、
前記第１の軸支部の前記小孔と、前記第１の取付孔と、前記第１の固定部の前記大孔に挿入された前記フランジブッシュとに挿通されたボルトにより、前記変形連結部に固定されており、
前記第１の固定部は、
前記第１の固定部の前記小孔と、前記第１の取付孔と、前記第１の軸支部の前記大孔に挿入された前記フランジブッシュとに挿通されたボルトにより、前記変形連結部に固定されている、
請求項５に記載のマグナス式推力発生装置。

【請求項7】

前記第１の軸支部は、
調心機能を有し、前記軸心を軸支する調心軸受と、
前記調心軸受の外周を支持する軸受支持部とを備える、
請求項４乃至請求項６のいずれか１つに記載のマグナス式推力発生装置。

【請求項8】

請求項１乃至請求項７のいずれか１つに記載のマグナス式推力発生装置を用いた風力回転装置、水力回転装置または潮力回転装置。

【請求項9】

請求項１乃至請求項７のいずれか１つに記載のマグナス式推力発生装置を用いた風力発電機、水力発電機または潮力発電機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

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。

【背景技術】

【0002】

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、発電機回転軸を中心として回転するとともに、複数の円筒翼を軸支するマグナス円筒上部回転架台及びマグナス円筒下部回転架台を備えるマグナス式推力発生装置（縦軸マグナス型風力発電装置）が開示されている。そして、特許文献１に開示されたマグナス式推力発生装置では、複数の円筒翼は、マグナス円筒上部回転架台軸受及びマグナス円筒下部回転架台軸受を介してマグナス円筒上部回転架台及びマグナス円筒下部回転架台に固定されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００８－１７５０７０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

マグナス式推力発生装置において、装置の耐久性を向上させるためには、円筒翼を安定的に回転させることが要求される。特許文献１に開示されたマグナス式推力発生装置では、円筒翼は、その上部及び下部において軸受を介して架台に軸支されている。そのため、装置の製造誤差、組付誤差、温度変化による変形、回転時の振動や風荷重等の影響を受けることで円筒翼を軸支する上部と下部との間に軸ずれが発生しやすく、軸ずれが発生した場合には、円筒翼を安定的に回転させることができなかった。また、軸ずれが発生した状態で円筒翼を回転させた場合、円筒翼や円筒翼を軸支する軸受に負荷がかかり、これらの寿命が短くなるとともに、消費電力の増加や騒音の増大が発生するという問題点があった。

【0005】

本発明は、装置の耐久性を向上させるとともに、装置の環境負荷を低減し、装置の大型化を可能とする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。

【課題を解決するための手段】

【0006】

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、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、前記第１の回転軸を中心とする円周上に、複数の前記円筒翼の各々を支持する支持部とを備え、
前記支持部は、前記円筒翼における前記第２の回転軸の軸方向の一端部側を軸支する複数の一端側支持部と、前記円筒翼における前記一端部側とは反対側の他端部側を軸支する複数の他端側支持部とを備え、
前記一端側支持部及び前記他端側支持部のうち少なくとも一方は、前記円筒翼の軸心を揺動可能な状態で軸支する揺動軸支構造部を備える。

【0007】

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。

【0008】

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。

【発明の効果】

【0009】

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、一端側支持部及び他端側支持部のうち少なくとも一方は、円筒翼の軸心を揺動可能な状態で軸支する揺動軸支構造部を備える。そのため、円筒翼が第２の回転軸を中心として回転（自転）するときの円筒翼の軸心と、円筒翼を軸支する一端側支持部及び他端側支持部の軸心との間に軸ずれが生じた場合でも、円筒翼の軸心は、揺動軸支構造部により揺動可能な状態で軸支されているので、軸ずれによる円筒翼の変位が揺動軸支構造部により吸収される。

【0010】

これにより、軸ずれにより円筒翼や一端側支持部及び他端側支持部にかかる応力が低減されるので、円筒翼や一端側支持部及び他端側支持部（例えば、軸受部分）の破損を抑制するとともに、円筒翼を回転する際の消費電力や騒音を低減することができる。したがって、装置の耐久性を向上させるとともに、装置の環境負荷を低減し、装置の大型化を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】第１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】第１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】第１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】第１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】第１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。

【図6】第１の実施形態に係る整流板５及び整流板支持部６１の一例を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は背面図である。

【図7】第１の実施形態に係る揺動軸支構造部７を示す縦断面図である。

【図8】第１の実施形態に係る揺動軸支構造部７が揺動したときの状態を示す縦断面図である。

【図9】第１の実施形態に係る揺動軸支構造部７を示す分解斜視図である。

【図10】第１の実施形態に係る固定軸支構造部８を示す縦断面図である。

【図11】第２の実施形態に係る揺動軸支構造部７を示す縦断面図である。

【図12】第２の実施形態に係る揺動軸支構造部７が揺動したときの状態を示す縦断面図である。

【図13】第３の実施形態に係る揺動軸支構造部７を示す縦断面図である。

【図14】第３の実施形態に係る及び揺動軸支構造部７を示す分解斜視図である。

【図15】第４の実施形態に係る固定軸支構造部８を示す縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

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。

【0013】

（第１の実施形態）
図１は、第１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、第１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、第１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、第１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、第１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。

【0014】

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及び整流板５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を支持する支持部６とを備える。

【0015】

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及び整流板５の組数は、２組であるものとして説明する。

【0016】

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。

【0017】

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。

【0018】

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。

【0019】

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。

【0020】

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。

【0021】

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。

【0022】

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側に配置される前端縁部５０ｃと、前端縁部５０ｃとは反対側の後端縁部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。

【0023】

整流板５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。また、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。なお、整流板５の具体的構成は後述する。

【0024】

支持部６は、円筒翼４及び整流板５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を配置するように、長手方向５Ｌに対する整流板５の両端部５０ａ、５０ｂを支持する。

【0025】

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。

【0026】

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。

【0027】

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。

【0028】

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。

【0029】

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。

【0030】

（整流板５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及び整流板５の各組毎（本実施形態では２組）に備える。

【0031】

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を支持する複数の整流板補強部材６１１とを備える。

【0032】

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７と、第１の連結アーム部６２の先端部６２０ｂと揺動軸支構造部７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７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７の具体的な構成については後述する。

【0033】

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８と、第２の連結アーム部６３の先端部６３０ｂと固定軸支構造部８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８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８の具体的な構成については後述する。

【0034】

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及び整流板５の各組毎（本実施形態では２組）にさらに備える。

【0035】

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。

【0036】

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。

【0037】

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。

【0038】

図６は、第１の実施形態に係る整流板５及び整流板支持部６１の一例を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は背面図である。

【0039】

整流板５は、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により構成される。整流板５の長さが、例えば、１０ｍ程度である場合、複数の板材５１の１枚当たりの長さは、例えば、１ｍ～２ｍ程度として、複数の板材５１は、整流板５の長手方向５Ｌに対して所定の長さ分だけ重畳された重畳部５１０を形成した状態で隙間なく配置される。

【0040】

板材５１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、矩形の平板状に形成されている。なお、板材５１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。

【0041】

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キャップ部材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、及び、キャップ部材６１３は、整流板支持アーム部６１０や板材５１と同様の金属材料や樹脂材料で形成されている。

【0042】

整流板支持アーム部６１０及び整流板補強部材６１１は、図６（ｃ）に示すように、魚骨形状の骨組となって、整流板５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。

【0043】

（揺動軸支構造部７の具体的構成）
図７は、第１の実施形態に係る揺動軸支構造部７を示す縦断面図である。図８は、図７の揺動軸支構造部７が揺動したときの状態を示す縦断面図である。図９は、第１の実施形態に係る揺動軸支構造部７を示す分解斜視図である。

【0044】

揺動軸支構造部７は、円筒翼４の上端部４０ａの軸心として、円筒翼４の上端部４０ａに配置された上部回転伝達軸部４５の軸心を揺動可能な状態で軸支する。

【0045】

揺動軸支構造部７は、具体的な構成として、上部回転伝達軸部４５の軸心を軸支する第１の軸支部７０と、第１及び第２の円筒翼支持アーム部６４１、６４２に固定される第１の固定部７１と、第１の軸支部７０と第１の固定部７１との間を連結するとともに、第１の固定部７１に対して上部回転伝達軸部４５の軸心が第１の軸支部７０を介して変位することに応じて変形可能な変形連結部７２とを備える。

【0046】

第１の軸支部７０、第１の固定部７１及び変形連結部７２は、各部の中心線が第２の回転軸Ｏ２と同軸上にそれぞれ配置されるとともに、変形連結部７２の両側に第１の軸支部７０及び第１の固定部７１がそれぞれ配置されている。また、第１の軸支部７０、第１の固定部７１及び変形連結部７２は、上部回転伝達軸部４５に近い側から、第１の軸支部７０、変形連結部７２、第１の固定部７１の順に並べられ、第１及び第２のボルト７３Ａ、７３Ｂ、第１及び第２のナット７４Ａ、７４Ｂ、第１及び第２のワッシャ７５Ａ、７５Ｂ，第１及び第２のフランジブッシュ７６Ａ、７６Ｂにより取り付けられる。

【0047】

第１の軸支部７０は、フランジ状の部材であって、上部回転伝達軸部４５を軸支する第１の軸受７０１と、第１の軸受７０１の外周を支持する円筒状の軸受支持部７０２と、軸受支持部７０２から径方向に垂設される周壁部７０３と、周壁部７０３に対して第２の回転軸Ｏ２と平行な方向に貫通するように、第２の回転軸Ｏ２を中心とする円周Ｃ２上に交互に形成された４つの小孔７０４及び４つの大孔７０５とを備える。

【0048】

第１の軸受７０１は、玉やころ等の転動体を用いた転がり軸受や滑り軸受で構成される。

【0049】

第１の固定部７１は、円形平板状の部材であって、第２の回転軸Ｏ２を中心とする円周Ｃ２上に交互に形成された４つの小孔７１１及び４つの大孔７１２を備える。

【0050】

第１の軸支部７０及び第１の固定部７１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、炭素繊維強化樹脂、ガラス繊維強化樹脂等の樹脂材料、セラミックス材料等を用いて形成されている。

【0051】

変形連結部７２は、円形平板状の撓み部材であって、第２の回転軸Ｏ２を中心とする円周Ｃ２上に交互に形成された４つの第１の取付孔７２１及び４つの第２の取付孔７２２を備える。なお、変形連結部７２は、第１の取付孔７２１及び第２の取付孔７２２以外にも、円形平板状の厚さ方向に貫通された１又は複数の貫通孔を有していてもよい。

【0052】

変形連結部７２は、所定の力が作用したときに撓むことで板ばねとして機能し、例えば、円筒翼４の重量に応じた強度や硬さを有する。変形連結部７２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、炭素繊維強化樹脂、ガラス繊維強化樹脂等の樹脂材料、セラミックス材料、ゴム材料、エラストマー材料等の材料を用いて形成されている。

【0053】

なお、変形連結部７２は、複数枚の薄板状の板ばねが積層されることで形成されていてもよい。その際、複数枚の板ばねは、同一の材料、形状、寸法により形成されてもよいし、材料、形状、寸法のうち少なくとも１つが異なるものを組み合わせたものでもよい。また、変形連結部７２は、図７乃至図９に示すように、第１の軸支部７０と第１の固定部７１との間を、１つの変形連結部７２で連結することに代えて、互いに直列的に連結された複数段の変形連結部７２で連結するようにしてもよい。さらに、第１の取付孔７２１及び第２の取付孔７２２の数や位置は、適宜変更してもよく、第１の取付孔７２１及び第２の取付孔７２２の数や位置を変更した場合には、それらの数に合わせて、第１の軸支部７０の小孔７０４及び大孔７０５の数や位置を変更するとともに、第１の固定部７１の小孔７１１及び４つの大孔７１２の数や位置を変更すればよい。

【0054】

第１及び第２のフランジブッシュ７６Ａ、７６Ｂは、大孔７０５、７１２の内径よりも外径が小さいブッシュ部分７６０と、大孔７０５、７１２の内径よりも外径が大きいフランジ部分７６１とを有する。第１及び第２のフランジブッシュ７６Ａ、７６Ｂは、大孔７０５、７１２に対して変形連結部７２とは反対側から挿入されており、ブッシュ部分７６０の先端が変形連結部７２に接触したときに、フランジ部分７６１が第１の軸支部７０及び第１の固定部７１とは接触しない程度の長さに設定されている。すなわち、大孔７０５、７１２には、第１及び第２のフランジブッシュ７６Ａ、７６Ｂが第１の軸支部７０及び第１の固定部７１とは接触しない状態で変形連結部７２とは反対側から挿入されている。

【0055】

第１の軸支部７０は、小孔７０４と、第１の取付孔７２１と、大孔７１２に挿入された第１のフランジブッシュ７６Ａとに挿通された第１のボルト７３Ａにより、変形連結部７２に固定されている。具体的には、第１の軸支部７０は、４つの第１のボルト７３Ａを、第１のフランジブッシュ７６Ａ、大孔７１２、第１の取付孔７２１、第１のワッシャ７５Ａ、小孔７０４の順に挿通して第１のナット７４Ａでそれぞれ締結することにより、４つの第１の取付孔７２１を介して変形連結部７２に連結される。なお、第１のナット７４Ａは複数のナットで構成してもよい。

【0056】

このとき、第１のフランジブッシュ７６Ａのブッシュ部分７６０の外径は、大孔７１２の内径よりも小さく設定されており、第１のフランジブッシュ７６Ａのブッシュ部分７６０の外周には、大孔７１２との間に隙間Ｇが存在するため、第１の軸支部７０は、４つの第１の取付孔７２１を介して第１の固定部７１とは連結されていない。また、第１のフランジブッシュ７６Ａのフランジ部分７６１の外径は、大孔７１２の内径よりも大きく設定されているため、変形連結部７２が破断した場合であっても第１の軸支部７０と第１の固定部７１とが分離して円筒翼４が落下することを防止することができる。

【0057】

第１の固定部７１は、小孔７１１と、第２の取付孔７２２と、大孔７０５に挿入された第２のフランジブッシュ７６Ｂとに挿通された第２のボルト７３Ｂにより、変形連結部７２に固定されている。具体的には、第１の固定部７１は、４つの第２のボルト７３Ｂを、小孔７１１、第２のワッシャ７５Ｂ、第２の取付孔７２２、大孔７０５、第２のフランジブッシュ７６Ｂの順に挿通して第２のナット７４Ｂでそれぞれ締結することにより、４つの第２の取付孔７２２を介して変形連結部７２に連結される。なお、第２のナット７４Ｂは複数のナットで構成してもよい。

【0058】

このとき、第２のフランジブッシュ７６Ｂのブッシュ部分７６０の外径は、大孔７０５の内径よりも小さく設定されており、第２のフランジブッシュ７６Ｂのブッシュ部分７６０の外周には、大孔７０５との間に隙間が存在するため、第１の固定部７１は、４つの第２の取付孔７２２を介して第１の軸支部７０とは連結されていない。また、第２のフランジブッシュ７６Ｂのフランジ部分７６１の外径は、大孔７０５の内径よりも大きく設定されているため、変形連結部７２が破断した場合であっても第１の軸支部７０と第１の固定部７１とが分離して円筒翼４が落下することを防止することができる。

【0059】

（固定軸支構造部８の具体的構成）
図１０は、第１の実施形態に係る固定軸支構造部８を示す縦断面図である。

【0060】

固定軸支構造部８は、円筒翼４の下端部４０ｂの軸心として、円筒翼４の下端部４０ｂに配置された下部回転伝達軸部４６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。本実施形態に係る円筒翼モータ４２は、下部回転伝達軸部４６に直接連結されるダイレクトドライブ方式のモータにより構成される。

【0061】

固定軸支構造部８は、具体的な構成として、下部回転伝達軸部４６を軸支するとともに、第１及び第２の円筒翼支持アーム部６５１、６５２に固定される第２の軸支部８０と、円筒翼モータ４２を支持する第２の固定部８１とを備え、第２の固定部８１は、第２の軸支部８０に固定される。

【0062】

第２の軸支部８０は、中央に貫通孔８００を有するフランジ状の部材であって、下部回転伝達軸部４６を軸支する第２の軸受８０１と、第２の軸受８０１の外周を支持する円筒状の軸受支持部８０２と、軸受支持部８０２から径方向に垂設される周壁部８０３とを備える。周壁部８０３は、その軸方向外側の面のうち、径方向外側部分に、第１及び第２の円筒翼支持アーム部６５１、６５２が固定されるとともに、径方向内側部分に、第２の固定部８１が固定される。

【0063】

第２の固定部８１は、フランジ状に形成されて周壁部８０３に固定される固定連結部８１０と、下部回転伝達軸部４６と同軸上に配置されるように円筒翼モータ４２を支持する駆動支持部８１１と、円筒翼モータ４２を外部から保護する蓋部８１２とを備える。

【0064】

上記構成を有する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が、円筒翼４を円周Ｃ１に沿って時計回りに移動させる方向に作用する。これにより、回転部３が時計回りに回転することで、回転部３の回転軸部３１に連結された発電機２１で発電する。

【0065】

ここで、円筒翼４が第２の回転軸Ｏ２を中心として回転（自転）するときの上部回転伝達軸部４５及び下部回転伝達軸部４６の軸心と、これらを軸支する第１の円筒翼支持部６４の第１の軸受７０１及び第２の円筒翼支持部６５の第２の軸受８０１の軸心との間に軸ずれ（偏心・偏角、軸方向変位等）が生じることがある。

【0066】

軸ずれが生じる原因としては、円筒翼４が、第２の回転軸Ｏ２の軸方向に沿って長尺な部材であって、所定の重量を有する部材であるため、各部材の製造誤差、各部材の組付誤差、温度変化による各部材の伸縮等の変形、円筒翼４が回転することにより生じる振動、風荷重による変形等の複数の原因が挙げられる。

【0067】

上記のような軸ずれが生じた場合、本実施形態では、円筒翼４の下端部４０ｂに配置された下部回転伝達軸部４６は、第２の円筒翼支持部６５の固定軸支構造部８により固定した状態で軸支されている一方、円筒翼４の上端部４０ａに配置された上部回転伝達軸部４５は、第１の円筒翼支持部６４の揺動軸支構造部７により揺動可能な状態で軸支されているため、軸ずれによる円筒翼４の変位Ｄ１０は、円筒翼４の上端部４０ａに配置された上部回転伝達軸部４５を介して、揺動軸支構造部７の第１の軸支部７０に伝達される。

【0068】

その結果、変位Ｄ１０の大きさや方向等に応じた応力が第１の軸支部７０に作用するが、第１の軸支部７０と第１の固定部７１との間を連結する変形連結部７２が板ばねとして機能する。すなわち、揺動軸支構造部７は、変形連結部７２が変形することで変位Ｄ１０を吸収する。例えば、図８に示すような軸ずれによる変位Ｄ１１は、変形連結部７２の変形（矢印Ａ２１方向に揺動）により吸収されるので、第１の固定部７１に直接伝達されることはない。

【0069】

また、変形連結部７２の変形（矢印Ａ２１方向に揺動）により第１の軸支部７０が変位したとき、第１及び第２のフランジブッシュ７６Ａ、７６Ｂも変位することになるが、第１及び第２のフランジブッシュ７６Ａ、７６Ｂのブッシュ部分７６０の外周には、大孔７０５、７１２との間に隙間Ｇが存在するため、第１及び第２のフランジブッシュ７６Ａ、７６Ｂが、大孔７０５、７１２に干渉することはない。

【0070】

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、上記のような軸ずれが生じた場合でも、第１の固定部７１に対して第１の軸支部７０が揺動することで、揺動軸支構造部７が、軸ずれによる円筒翼４の変位Ｄ１０を吸収することができる。

【0071】

これにより、軸ずれにより円筒翼４や第１及び第２の円筒翼支持部６４、６５にかかる応力が低減されるので、円筒翼４や第１及び第２の軸受７０１、８０１の破損を抑制するとともに、円筒翼４を回転する際の消費電力や騒音を低減することができる。したがって、装置の耐久性を向上させるとともに、装置の環境負荷を低減し、装置の大型化を実現することができる。

【0072】

また、第１の円筒翼支持部６４は、鉛直方向の上側に配置されるとともに、揺動軸支構造部７を備え、第２の円筒翼支持部６５は、鉛直方向の下側に配置されるとともに、固定軸支構造部８を備える。そのため、円筒翼４の重量による負荷が大きい円筒翼４の下側が、固定軸支構造部８により固定した状態で軸支され、円筒翼４の重量による負荷が小さい円筒翼４の上側が、揺動軸支構造部７により揺動可能な状態で軸支されるので、円筒翼４の下側を安定して支持することができるとともに、円筒翼４の上側で軸ずれによる円筒翼４の変位Ｄ１０を効率的に吸収することができる。

【0073】

さらに、揺動軸支構造部７は、円筒翼４の上部回転伝達軸部４５を揺動可能な状態で軸支し、固定軸支構造部８は、円筒翼４の下部回転伝達軸部４６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。そのため、円筒翼モータ４２は、下部回転伝達軸部４６の軸心を固定した状態で軸支する第２の円筒翼支持部６５により支持されるので、円筒翼モータ４２による回転を、下部回転伝達軸部４６を介して円筒翼４に確実に伝達することができる。

【0074】

（第２の実施形態）
図１１は、第２の実施形態に係る揺動軸支構造部７を示す縦断面図である。図１２は、図１１の揺動軸支構造部７が揺動したときの状態を示す縦断面図である。

【0075】

第１の実施形態では、揺動軸支構造部７が、変形連結部７２を備え、変位Ｄ１０に応じた応力が第１の軸支部７０に作用したときに、変形連結部７２が揺動することで変位Ｄ１０を吸収するものとして説明した。これに対し、第２の実施形態では、第１の軸支部７０が、第１の軸受７０１に代えて調心軸受７０６を備えることで、変位Ｄ１０に応じた応力が第１の軸支部７０に作用したときに、調心軸受７０６及び変形連結部７２により２段階で揺動することで変位Ｄ１０を吸収するものである。垂直軸型マグナス式風力発電機１のその他の基本的な構成は、第１の実施形態と同様のため、以下では、本実施形態の特徴を中心に説明する。

【0076】

調心軸受７０６は、軸受支持部７０２により支持され、第１の実施形態に係る第１の軸受７０１に代えて、上部回転伝達軸部４５を軸支する。調心軸受７０６は、軸心のずれを調節する調心機能を有し、玉やころ等の転動体を用いた転がり軸受でもよいし、滑り軸受でもよい。

【0077】

円筒翼４が第２の回転軸Ｏ２を中心として回転（自転）するときの上部回転伝達軸部４５及び下部回転伝達軸部４６の軸心と、これらを軸支する第１の円筒翼支持部６４の調心軸受７０６及び第２の円筒翼支持部６５の第２の軸受８０１の軸心との間に軸ずれ（偏心・偏角、軸方向変位等）が生じた場合、第１の実施形態と同様に、軸ずれによる円筒翼４の変位Ｄ１０は、円筒翼４の上端部４０ａに配置された上部回転伝達軸部４５を介して、揺動軸支構造部７の第１の軸支部７０に伝達される。

【0078】

その結果、変位Ｄ１０の大きさや方向等に応じた応力が第１の軸支部７０に作用するが、上部回転伝達軸部４５を軸支する調心軸受７０６は、調心機能を有するとともに、第１の軸支部７０と第１の固定部７１との間を連結する変形連結部７２が板ばねとして機能する。すなわち、揺動軸支構造部７は、調心軸受７０６及び変形連結部７２により２段階で揺動することで変位Ｄ１０を吸収する。例えば、図１２に示すような軸ずれによる変位Ｄ１１は、調心軸受７０６による調心（矢印Ａ１１方向に揺動）と、変形連結部７２の変形（矢印Ａ２１方向に揺動）により吸収されるので、第１の固定部７１に直接伝達されることはない。

【0079】

また、変形連結部７２の変形（矢印Ａ２１方向に揺動）により第１の軸支部７０が変位したとき、第１及び第２のフランジブッシュ７６Ａ、７６Ｂも変位することになるが、第１及び第２のフランジブッシュ７６Ａ、７６Ｂのブッシュ部分７６０の外周には、大孔７０５、７１２との間に隙間Ｇが存在するため、第１及び第２のフランジブッシュ７６Ａ、７６Ｂが、大孔７０５、７１２に干渉することはない。

【0080】

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、上記のような軸ずれが生じた場合でも、第１の固定部７１に対して第１の軸支部７０が揺動することで、揺動軸支構造部７が、軸ずれによる円筒翼４の変位Ｄ１０を吸収することができる。したがって、装置の耐久性を向上させるとともに、装置の環境負荷を低減し、装置の大型化を実現することができる。

【0081】

（第３の実施形態）
図１３は、第３の実施形態に係る揺動軸支構造部７を示す縦断面図である。図１４は、第３の実施形態に係る及び揺動軸支構造部７を示す分解斜視図である。

【0082】

第１の実施形態では、第１の軸支部７０、第１の固定部７１及び変形連結部７２は、図７に示すように、上部回転伝達軸部４５に近い側から、第１の軸支部７０、変形連結部７２、第１の固定部７１の順に並べられるものとして説明した。これに対し、第３の実施形態では、第１の軸支部７０、第１の固定部７１及び変形連結部７２は、図１３に示すように、上部回転伝達軸部４５に近い側から、第１の固定部７１、変形連結部７２、第１の軸支部７０の順に並べられる。垂直軸型マグナス式風力発電機１のその他の基本的な構成は、第１の実施形態と同様のため、以下では、本実施形態の特徴を中心に説明する。

【0083】

揺動軸支構造部７は、円筒翼４の上端部４０ａの軸心、すなわち、円筒翼４の上端部４０ａに配置された上部回転伝達軸部４５の軸心を揺動可能な状態で軸支する。揺動軸支構造部７は、第１の実施形態と同様に、第１の軸支部７０と、第１の固定部７１と、変形連結部７２とを備える。

【0084】

第１の軸支部７０、第１の固定部７１及び変形連結部７２は、上部回転伝達軸部４５が貫通可能な貫通孔７００、７１０、７２０をそれぞれ有し、第２の回転軸Ｏ２と同軸上にそれぞれ配置されるとともに、変形連結部７２の両側に第１の軸支部７０及び第１の固定部７１がそれぞれ配置されている。また、第１の軸支部７０、第１の固定部７１及び変形連結部７２は、上部回転伝達軸部４５に近い側から、第１の固定部７１、変形連結部７２、第１の軸支部７０の順に並べられ、第１及び第２のボルト７３Ａ、７３Ｂ、第１及び第２のナット７４Ａ、７４Ｂ、第１及び第２のワッシャ７５Ａ、７５Ｂ、第１及び第２のブッシュ７７Ａ、７７Ｂにより取り付けられる。

【0085】

第１の軸支部７０は、中央に貫通孔７００を有するフランジ状の部材であって、上部回転伝達軸部４５を軸支する第１の軸受７０１と、第１の軸受７０１の外周を支持する円筒状の軸受支持部７０２と、軸受支持部７０２から径方向に垂設される周壁部７０３と、周壁部７０３に対して第２の回転軸Ｏ２と平行な方向に貫通するように、第２の回転軸Ｏ２を中心とする円周Ｃ２上に交互に形成された４つの小孔７０４及び４つの大孔７０５とを備える。なお、上部回転伝達軸部４５は、第１の軸受７０１に代えて、第２の実施形態と同様に、調心軸受７０６により支持されてもよい。

【0086】

第１の固定部７１は、中央に貫通孔７１０を有する円形平板状の部材であって、第２の回転軸Ｏ２を中心とする円周Ｃ２上に交互に形成された４つの小孔７１１及び４つの大孔７１２を備える。

【0087】

変形連結部７２は、中央に貫通孔７２０を有する円形平板状の撓み部材であって、第２の回転軸Ｏ２を中心とする円周Ｃ２上に交互に形成された４つの第１の取付孔７２１及び４つの第２の取付孔７２２を備える。

【0088】

第１の軸支部７０は、４つの第１のボルト７３Ａを、小孔７０４、第１のワッシャ７５Ａ、第１の取付孔７２１、第１のブッシュ７７Ａ、大孔７１２の順に挿通して第１のナット７４Ａでそれぞれ締結することにより、４つの第１の取付孔７２１を介して変形連結部７２に連結される。このとき、第１のブッシュ７７Ａの外径は、大孔７１２の内径よりも小さく設定されており、第１のブッシュ７７Ａの外周には、第１のブッシュ７７Ａと大孔７１２との間に隙間Ｇが存在するため、第１の軸支部７０は、４つの第１の取付孔７２１を介して第１の固定部７１とは連結されていない。なお、第１のナット７４Ａは複数のナットで構成してもよい。

【0089】

第１の固定部７１は、４つの第２のボルト７３Ｂを、大孔７０５、第２のブッシュ７７Ｂ、第２の取付孔７２２、第２のワッシャ７５Ｂ、小孔７１１の順に挿通して第２のナット７４Ｂでそれぞれ締結することにより、４つの第２の取付孔７２２を介して変形連結部７２に連結される。このとき、第２のブッシュ７７Ｂの外径は、大孔７０５の内径よりも小さく設定されており、第２のブッシュ７７Ｂの外周には、大孔７０５との間に隙間が存在するため、第１の固定部７１は、４つの第２の取付孔７２２を介して第１の軸支部７０とは連結されていない。なお、第２のナット７４Ｂは複数のナットで構成してもよい。

【0090】

本実施形態では、第１及び第２の実施形態に係る第１及び第２のフランジブッシュ７６Ａ、７６Ｂに代えて、第１及び第２のブッシュ７７Ａ、７７Ｂが用いられる。これは、本実施形態では、上部回転伝達軸部４５が、貫通孔７００、７１０、７２０に挿入されているため、変形連結部７２が破断した場合であっても、上部回転伝達軸部４５が第１の軸支部７０及び第１の固定部７１から抜けないためである。

【0091】

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、円筒翼４の軸心と、これらを軸支する第１及び第２の軸受７０１、８０１の軸心との間に軸ずれ（偏心・偏角、軸方向変位等）が生じた場合でも、第１の実施形態と同様に、第１の固定部７１に対して第１の軸支部７０が揺動することで、揺動軸支構造部７が、軸ずれによる円筒翼４の変位Ｄ１０を吸収することができる。したがって、装置の耐久性を向上させるとともに、装置の環境負荷を低減し、装置の大型化を実現することができる。

【0092】

（第４の実施形態）
図１５は、第４の実施形態に係る固定軸支構造部８を示す縦断面図である。

【0093】

第１の実施形態では、円筒翼モータ４２が、図１０に示すように、下部回転伝達軸部４６に直接連結されるダイレクトドライブ方式のモータにより構成されるものとして説明した。これに対し、第４の実施形態では、円筒翼モータ４２は、図１５に示すように、軸継手部８１３を介して下部回転伝達軸部４６に連結されるものである。垂直軸型マグナス式風力発電機１のその他の基本的な構成は、第１の実施形態と同様のため、以下では、本実施形態の特徴を中心に説明する。

【0094】

固定軸支構造部８は、下部回転伝達軸部４６を軸支する第２の軸支部８０と、第１及び第２の円筒翼支持アーム部６５１、６５２に固定される第２の固定部８１とを備え、第２の軸支部８０は、第２の固定部８１に固定される。

【0095】

第２の軸支部８０は、中央に貫通孔８００を有するフランジ状の部材であって、下部回転伝達軸部４６を軸支する第２の軸受８０１と、第２の軸受８０１の外周を支持する円筒状の軸受支持部８０２と、軸受支持部８０２から径方向に垂設される周壁部８０３とを備える。

【0096】

第２の固定部８１は、周壁部８０３を固定した状態で連結する固定連結部８１０と、円筒翼モータ４２の回転駆動軸部４２０が下部回転伝達軸部４６と同軸上に配置されるように円筒翼モータ４２を支持する駆動支持部８１１と、回転駆動軸部４２０と下部回転伝達軸部４６とを連結する軸継手部８１３とを備える。

【0097】

軸継手部８１３は、ディスク形、リジット形、スリット形等の任意の形式の軸継手で構成されている。なお、回転駆動軸部４２０と下部回転伝達軸部４６とを連結する際に、ギア、チェーン、ベルト等を介して連結するようにしてもよい。

【0098】

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、円筒翼４の軸心と、これらを軸支する第１及び第２の軸受７０１、８０１の軸心との間に軸ずれ（偏心・偏角、軸方向変位等）が生じた場合でも、第１の実施形態と同様に、第１の固定部７１に対して第１の軸支部７０が揺動することで、揺動軸支構造部７が、軸ずれによる円筒翼４の変位Ｄ１０を吸収することができる。したがって、装置の耐久性を向上させるとともに、装置の環境負荷を低減し、装置の大型化を実現することができる。

【0099】

（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。

【0100】

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。

【0101】

また、上記実施形態では、円筒翼４及び整流板５の組数は、２組であるものとして説明したが、円筒翼４及び整流板５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及び整流板５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、複数の円筒翼４を少なくとも備えていればよく、整流板５を備えなくてもよい。

【0102】

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。

【0103】

また、上記実施形態では、第１の円筒翼支持部６４が、円筒翼４の上端部４０ａの軸心を揺動可能な状態で軸支する揺動軸支構造部７を備え、第２の円筒翼支持部６５が、円筒翼４の下端部４０ｂの軸心を固定した状態で軸支する固定軸支構造部８を備えるものとして説明した。これに対し、第２の円筒翼支持部６５が、第１の円筒翼支持部６４と同様の構成を備えることにより、第１及び第２の円筒翼支持部６４、６５の両方が、揺動軸支構造部７を備えるようにしてもよい。また、第１の円筒翼支持部６４の構成と第２の円筒翼支持部６５の構成とを入れ替えることにより、第１の円筒翼支持部６４が、固定軸支構造部８を備え、第２の円筒翼支持部６５が、揺動軸支構造部７を備えるようにしてもよい。

【0104】

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。

【0105】

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。

【産業上の利用可能性】

【0106】

本発明のマグナス式推力発生装置は、一端側支持部及び他端側支持部のうち少なくとも一方が、円筒翼の軸心を揺動可能な状態で軸支する揺動軸支構造部を備えることによって、装置の耐久性を向上させるとともに、装置の環境負荷を低減し、装置の大型化を可能とし、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。

【符号の説明】

【0107】

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（回転駆動部）、
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、５１…板材、
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、
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、
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…揺動軸支構造部、７０…第１の軸支部、７１…第１の固定部、７２…変形連結部、
７３Ａ…第１のボルト、７３Ｂ…第２のボルト、
７６Ａ…第１のフランジブッシュ、７６Ｂ…第２のフランジブッシュ、
７７Ａ…第１のブッシュ、７７Ｂ…第２のブッシュ、
７００…貫通孔、７０１…第１の軸受、７０２…軸受支持部、７０３…周壁部、
７０４…小孔、７０５…大孔、７０６…調心軸受、７１０…貫通孔、７１１…小孔、
７１２…大孔、７２０…貫通孔、７２１…第１の取付孔、７２２…第２の取付孔、
８…固定軸支構造部、８０…第２の軸支部、８１…第２の固定部、
８００…貫通孔、８０１…第２の軸受、８０２…軸受支持部、８０３…周壁部、
８１０…固定連結部、８１１…駆動支持部、８１２…蓋部、８１３…軸継手部、
Ｏ１…第１の回転軸、Ｏ２…第２の回転軸、Ｓ…設置面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】