特開 2024-106563 発電用風車

(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】P2024106563

(43)【公開日】2024-08-08

(54)【発明の名称】発電用風車

(51)【国際特許分類】

   F03D 3/06 20060101AFI20240801BHJP

【ＦＩ】

F03D3/06 G

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023010890

(22)【出願日】2023-01-27

(71)【出願人】

【識別番号】502444733

【氏名又は名称】日軽金アクト株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】504150461

【氏名又は名称】国立大学法人鳥取大学

(74)【代理人】

【識別番号】100096644

【弁理士】

【氏名又は名称】中本 菊彦

(74)【代理人】

【識別番号】100083998

【弁理士】

【氏名又は名称】渡邉 丈夫

(72)【発明者】

【氏名】樋上 博幸

(72)【発明者】

【氏名】小池 洋光

(72)【発明者】

【氏名】石川 博光

(72)【発明者】

【氏名】朴 玉丹

(72)【発明者】

【氏名】原 豊

(72)【発明者】

【氏名】小野 猛

【テーマコード（参考）】

3H178

【Ｆターム（参考）】

3H178AA16

3H178AA22

3H178AA43

3H178BB35

3H178CC12

(57)【要約】

【課題】風車自体の大型化に対応すべく倒れ込みモーメントを最小限に抑制して、より高強度と高い安定性が得られる発電用風車を提供する。
【解決手段】地表に対して垂直な回転軸２に固定される複数の回転翼１０と、上記回転軸の下方に位置する軸受部３と、風車を支持する支持脚５とを具備する。上記回転翼は、地表に対して垂直な主翼１２と、一端が上記主翼に鋭角に連結されると共に、他端が上記回転軸に翼取付部材１００を介して連結される斜翼１２とからなる側面視略三角形に形成される。上記支持脚は、上記軸受部のハウジング３ｄに固定される少なくとも三本以上の上記支持脚を有すると共に、各支持脚の一端が上記ハウジングの側面に支持脚取付部材２００を介して連結される。下方に延びる上記斜翼と上記回転軸とがなす角度αが、上記支持部材と上記回転軸とがなす角度βより大きく形成される。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

地表に対して垂直な回転軸を有する発電用風車であって、
上記回転軸に固定される複数の回転翼と、上記回転軸の下方に位置する軸受部と、風車を支持する支持脚とを具備し、
上記回転翼は、地表に対して垂直な主翼と、一端が上記主翼に鋭角に連結されると共に、他端が上記回転軸に翼取付部材を介して連結される斜翼とからなる側面視略三角形をなし、
上記軸受部は、上記回転軸を回転自在に支承するベアリングを上記回転軸の軸方向に沿って保持する円筒状のハウジングを有し、
上記支持脚は、上記ハウジングに固定される少なくとも三本以上の支持脚を有すると共に、各支持脚の一端が上記ハウジングの側面に支持脚取付部材を介して連結されており、
下方に延びる上記斜翼と上記回転軸とがなす角度が、上記支持脚と上記回転軸とがなす角度より大きく形成されている、
ことを特徴とする発電用風車。

【請求項2】

請求項１に記載の発電用風車であって、
上記翼取付部材と上記支持脚取付部材は、互いに近接した位置に取り付けられると共に、上記回転軸の軸方向に沿って取り付けられている、ことを特徴とする発電用風車。

【請求項3】

請求項１に記載の発電用風車であって、
上記回転軸と上記翼取付部材は、上記回転軸と上記翼取付部材のいずれか一方に設けられた上記回転軸の軸方向に沿う少なくとも３以上の凸条と、他方に設けられた凹条とが互いに嵌合されて連結され、
上記ハウジングと上記支持脚取付部材は、上記ハウジングと上記支持脚取付部材のいずれか一方に設けられた上記回転軸の軸方向に沿う少なくとも３以上の凸条と、他方に設けられた凹条とが互いに嵌合されて連結されている、
ことを特徴とする発電用風車。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、地表に対して垂直な回転軸を有する発電用風車に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、風を受ける方向に対して垂直軸周りに回転する回転軸と、上記回転軸に軸受部を介して連結される発電部と、上記回転軸に連結されて垂直軸周りに回転する複数の風車翼（以下、回転翼という）とを具備する垂直軸風車が知られている(例えば、特許文献１，２参照)。

【0003】

特許文献１，２に記載の垂直軸風車は、その性能が風向に依存しない特性があり、かつ騒音や振動を抑制可能なため、低コスト化に向いているとされている。また、最近では、再生可能エネルギーの導入促進において発電コストに優れる発電用風車が期待されている。

【0004】

反面、発電用風車として発電コストを安くするために風車自体の大型化が考えられることから、風車の構造において、より高強度と高い安定性が求められている。

【0005】

特許文献１に記載の垂直軸風車においては、固定ポストを中心に回転可能な回転タワー（回転軸）は、翼形ブレード（回転翼）に連結される複数のアームを含み、回転タワー（回転軸）のほぼ中心に位置する荷重ベアリング（軸受）で支持されている。固定ポストはトラス構造の支持脚で支持される構造が開示されている。

【0006】

特許文献２に記載の垂直軸風車においては、支持筐体内に配置される発電機に連結される回転部（回転軸）を軸受にて軸支し、複数の回転翼の各々に連結された上部アーム部及び下部アーム部の固定部側の端部を回転部（回転軸）に固定する構造が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特表平１１－５０２５８４号公報

【特許文献2】特開２０２０－１６１６９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかしながら、特許文献１に記載の垂直軸風車においては、回転軸と回転翼とは回転軸の軸方向に間隔をおいた複数のアームによって連結されているため、回転軸に倒れ込みのモーメントが加わり、風車の大型化を図る上で安定性に懸念がある。

【0009】

特許文献２に記載の垂直軸風車においては、回転翼を支持筐体にて支持するため、支持筐体に倒れ込みのモーメントが加わり、風車の大型化を図る上で安定性に懸念がある。

【0010】

この発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、風車自体の大型化に対応すべく倒れ込みモーメントを最小限に抑制して、より高強度と高い安定性が得られる発電用風車を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記課題を達成するために、この発明は、地表に対して垂直な回転軸を有する発電用風車であって、上記回転軸に固定される複数の回転翼と、上記回転軸の下方に位置する軸受部と、風車を支持する支持脚とを具備し、上記回転翼は、地表に対して垂直な主翼と、一端が上記主翼に鋭角に連結されると共に、他端が上記回転軸に翼取付部材を介して連結される斜翼とからなる側面視略三角形をなし、上記軸受部は、上記回転軸を回転自在に支承するベアリングを上記回転軸の軸方向に沿って保持する円筒状のハウジングを有し、上記支持脚は、上記ハウジングに固定される少なくとも三本以上の支持脚を有すると共に、各支持脚の一端が上記ハウジングの側面に支持脚取付部材を介して連結されており、 下方に延びる上記斜翼と上記回転軸とがなす角度が、上記支持脚と上記回転軸とがなす角度より大きく形成されている、ことを特徴とする（請求項１）。

【0012】

このように構成することにより、回転軸が短く済むため、回転軸に加わる倒れ込みのモーメントを最小限に抑制することができると共に、回転翼と支持脚との干渉を防ぐことができ、回転軸直下にスペースを開けた状態で支持脚を風車に連結することができる。

【0013】

この発明において、上記翼取付部材と上記支持脚取付部材は、互いに近接した位置に取り付けられると共に、上記回転軸の軸方向に沿って取り付けられているのが好ましい(請求項２）。

【0014】

このように構成することにより、回転軸及び支持脚に加わる倒れ込みのモーメントに対して倒れ難くすることができる。

【0015】

また、この発明において、上記回転軸と上記翼取付部材は、上記回転軸と上記翼取付部材のいずれか一方に設けられた上記回転軸の軸方向に沿う少なくとも３以上の凸条と、他方に設けられた凹条とが互いに嵌合されて連結され、上記ハウジングと上記支持脚取付部材は、上記ハウジングと上記支持脚取付部材のいずれか一方に設けられた上記回転軸の軸方向に沿う少なくとも３以上の凸条と、他方に設けられた凹条とが互いに嵌合されて連結されているのが好ましい（請求項３）。

【0016】

このように構成することにより、回転軸と翼取付部材とを容易に、かつ強固に連結することができると共に、軸受部と支持脚取付部材とを容易に、かつ強固に連結することができる。

【発明の効果】

【0017】

この発明によれば、上記のように構成されているので、以下のような効果が得られる。
（１）請求項１に記載の発明によれば、回転軸に加わる倒れ込みのモーメントを最小限に抑制することができると共に、回転翼と支持脚との干渉を防ぐことができるので、風車の大型化が図れると共に、安定した風力発電が期待できる。また、回転軸直下にスペースを開けた状態で支持脚を風車に連結することで、発電装置の設置に自由度を持たせることができる。

【0018】

（２）請求項２に記載の発明によれば、回転軸及び支持脚に加わる倒れ込みのモーメントに対して倒れ難くすることができるので、上記（１）に加えて、更に高強度と高い安定性が得られる。

【0019】

（３）請求項３に記載の発明によれば、回転軸と翼取付部材とを容易に、かつ強固に連結することができると共に、軸受部と支持脚取付部材とを容易に、かつ強固に連結することができるので、上記（１），（２）に加えて、更に高強度と高い安定性が得られると共に、施工性の向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】この発明に係る発電用風車の一例の使用状態を示す概略側面図である。

【図2】上記発電用風車の翼固定部の一部を断面で示す側面図である。

【図2A】上記発電用風車の支持脚固定部の一部を断面で示す要部拡大側面図である。

【図3】上記発電用風車の翼固定部の平面図である。

【図4】この発明における回転軸の側面図（ａ）、平面図（ｂ）及び底面図（ｃ）である。

【図5】この発明における翼の側面図（ａ）及び平面図（ｂ）である。

【図6A】図３のＩ－Ｉ線に沿う断面図である。

【図6B】図３のII－II線に沿う断面図である。

【図7】この発明における翼ブラケットの一部を断面で示す平面図（ａ）、側面図（ｂ）及び（ａ）のIII－III線に沿う断面図（ｃ）である。

【図8】この発明における回転軸と翼取付部材との固定状態を示す平面図である。

【図9】上記発電用風車の支持脚固定部を示す正面図である。

【図10】この発明における支持脚に締結部材を固定した状態を示す側面図である。

【図11】上記発電用風車の支持脚固定部の平面図（ａ）及び（ａ）のＡ部拡大断面図（ｂ）である。

【図12】この発明におけるハウジングと回転軸の軸受部の取付部を分解して示す側面図である。

【図13】この発明におけるハウジングとハウジング受け材の固定状態を示す平面図である。

【図14】この発明における支持脚受け材の正面図（ａ）、側面図（ｂ）、（ａ）のIV－IV線に沿う断面図（ｃ）、（ａ）のＶ－Ｖ線に沿う断面図（ｄ）及び（ａ）のVI－VI線に沿う断面図（ｅ）である。

【図15】この発明における支持脚取付部材を構成するハウジング受け材と支持脚受け材の固定状態を示す平面図である。

【図16】この発明における支持脚の正面図（ａ）及び平面図（ｂ）である。

【図17】図１６（ｂ）のＢ部矢視図（ａ）、図１６（ａ）のVII－VII線に沿う断面図（ｂ）及び図１６（ａ）のVIII－VIII線に沿う断面図（ｃ）である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下に、この発明を実施するための形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。

【0022】

この発明に係る発電用風車１（以下に、単に風車１という）は、図１に示すように、風を受ける方向に対して垂直、換言すると、地表に対して垂直な軸Ｚ（以下に、垂直軸Ｚという）周りに回転する回転軸２と、回転軸２に軸受部３を介して連結される発電部６と、回転軸２に連結されて垂直軸Ｚ周りに回転する複数（例えば、３枚）の風車翼１０（以下に翼１０という）と、風車１を支持する支持脚５とを備えている。

【0023】

軸受部３は、内部に回転軸２を回転自在に支承するベアリング３ｃを保持する円筒状のハウジング３ｄを具備し、後述する支持脚取付部材２００を構成するハウジング受け材４０と支持脚受け材５０を介して取り付けられる支持脚５によって風車１の翼１０を設置面４から所定の高さに位置させるために所定の高さに設置されている。したがって、支持脚５は、ハウジング受け材４０と支持脚受け材５０とで構成される支持脚取付部材２００を介して軸受部３のハウジング３ｄに固定される。なお、軸受部３の下方に突出する回転軸２に発電部６を構成する増速機６ａと発電機６ｂが連結されている。

【0024】

翼１０は、回転軸２に固定される翼取付部材１００を構成する第１ブラケット２１と、第１ブラケット２１に固定される第２ブラケット２２を介して回転軸２に固定されている。換言すると、翼１０は、第１ブラケット２１と第２ブラケット２２とで構成される翼取付部材１００を介して回転軸２に固定される。翼１０は、翼１０の垂直軸Ｚに略平行な方向に沿って延びる主翼１２と、一端が主翼１２に鋭角に連結されると共に、他端が回転軸２に翼取付部材１００Ｄを介して連結される一対の斜翼１１と、斜翼１１と主翼１２とを湾曲状に連結する連結部１３とを有する。具体的には、翼１０は、側面視で、水平軸Ｘに対して略対称に形成された略三角形状に形成されている。なお、ここでいう略三角形状とは、翼１０の全体形状が三角形に近い形状であることをいい、三辺のいずれかが湾曲したものを含む。

【0025】

また、翼１０は、第１ブラケット２１と第２ブラケット２２を介して回転軸２に一端が固定され、他端が主翼１２に連結される水平方向に延びる固定アーム１４を具備する。なお、固定アーム１４は、回転軸２と主翼１０とを結ぶ水平軸Ｘの軸周りに回転可能な可動アーム１５を有し、可動アーム１５に、風車１の回転時に生じる遠心力の作用によって可動アーム１５を上記水平軸周りに傾斜させ、風車１の回転停止時には可動アーム１５を初期状態に戻す過回転抑制用の補助翼１６が設けられている。

【0026】

翼１０を形成する斜翼１１、主翼１２及び連結部１３と、固定アーム１４と可動アーム１５及び補助翼１６は、同じ断面形状の中空部１０ａ～１０ｇを有するアルミニウム製の押出形材にて形成されており、図５に示すように、前縁が湾曲し後縁が尖った流線形の断面を有し、複数のリブ１０ｅによって中空部１０ａ～１０ｄが区画されている。図５において、前縁から２番目の中空部１０ｂの上辺及び下辺は平坦になっており、両リブ１０ｅとで矩形状に形成されている。この中空部１０ｂの上側と下側は肉厚に形成されており、例えば、後述する翼ブラケット３０を取り付ける箇所には、固定ねじ１７が貫通する複数の取付孔１０ｆが設けられている。この場合、取付孔１０ｆは、中空部１０ｂの幅方向の中間部とその両側の３箇所に設けられた３個の組が翼１０の長手方向に複数列設けられている。なお、図５においては、３つのリブ１０ｅによって４つの中空部１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄを有する場合が示されているが、中空部の形状や数は任意である。

【0027】

翼取付部材１００は、回転軸２の外周面における等分された３箇所に長手方向に沿って設けられた凹条２ａに嵌合する凸条２１ａを有する複数（３個）の第１ブラケット２１にて一部が形成されている。第１ブラケット２１同士はボルト２１ｈ及びナット２１ｉによって連結されている。第１ブラケット２１は、アルミニウム製押出形材にて形成されている。なお、第１ブラケット２１の回転軸２側には、長手方向に沿って導電棒挿入部２１ｇが形成されている。

【0028】

導電棒挿入部２１ｇ内にはアルミニウム製の導電棒７が挿入され、下方に位置する軸受部３のステンレス製の上側ベアリング受け３ａに接触可能になっている。なお、導電棒７がアルミニウム製部材である理由は、導電棒７が接触する第１ブラケット２１と異なる金属であると、異種金属の電位差によって第１ブラケット２１が腐食する虞があるからである。

【0029】

回転軸２は、図４に示すように、翼１０を取り付ける小径軸部２ｂと、軸受部３内に収容される大径軸部２ｃと、小径軸部２ｂと大径軸部２ｃとの間及び大径軸部２ｃの下部に位置してベアリング３ｃによって支承される上回動軸部２ｄ及び下回動軸部２ｅとを具備する。小径軸部２ｂの外周面の３等分された箇所には上端から下方に向かって凹条２ａが設けられている。この場合、凹条２ａは外周に向かって拡開する台形状に形成されている。なお、上回動軸部２ｄには上側ベアリング受け３ａが取り付けられ、下回動軸部２ｅには下側ベアリング受け３ｂが取り付けられる。なお、上側ベアリング受け３ａ及び下側ベアリング受け３ｂはステンレス製部材にて形成されている。また、小径軸部２ｂの上端面にはアイボルト２ｈを取り付けるためのねじ孔２ｆが設けられている。

【0030】

第１ブラケット２１は、図８に示すように、回転軸２の外周面の１／３を包囲する円弧部２１ｂと、円弧部２１ｂの内周側面の中間部から突出する内方に向かって狭小する台形状の凸条２１ａと、円弧部２１ｂの両端から該円弧部の仮想中心から外方に延在する当接片２１ｃと、当接片２１ｃの先端から当接片２１ｃに対して直角方向に延在する取付片２１ｄと、両取付片２１ｄの先端側同士を連結する外側リブ２１ｅと、外側リブ２１ｅの取付片側と円弧部２１ｂの外方中間部を連結する一対の内側傾斜リブ２１ｆと、一対の内側傾斜リブ２１ｆの円弧部側に長手方向に沿って形成される導電棒挿入部２１ｇを有するアルミニウム製押出形材にて形成されている。なお、取付片２１ｄの上端側及び下端側には、第２ブラケット２２を連結する取付ボルト２３が貫通する複数の貫通孔（図示せず）が設けられている。このように形成された３分割の第１ブラケット２１は当接片２１ｃを当接した状態でボルト２１ｈとナット２１ｉによって固定されている。

【0031】

第２ブラケット２２は、図２に示すように、第１ブラケット２１にボルト２３及びナット２３ａを介して固定されている。第２ブラケット２２には、幅方向の両側に鍔部を残して起立する一対の起立片の先端から互いに近接する方向に所定の角度をもって延在する翼取付片２２ｄと、両翼取付片２２ｄの先端同士を連結する回転軸２と略平行な固定アーム取付片２２ｅとを有するアルミニウム製押出形材にて形成されている。

【0032】

翼ブラケット３０は、アルミニウム製押出形材にて形成されている。翼ブラケット３０は、図７に示すように、翼１０（固定アーム１４を含む）の前縁から２番目の中空部１０ｂの上辺及び下辺の平坦面と両側のリブ１０ｅの上下端部に接触する上部接触部３１及び下部接触部３２と、上部接触部３１及び下部接触部３２における翼１０の中空部１０ｂに設けられる３箇所の取付孔１０ｆに対応する３箇所に隆起するねじ受け部３３と、左右両側のねじ受け部３３同士を連結する一対の連結部３４とを有する。この場合、ねじ受け部３３は、先端が円弧状に形成されると共に、翼ブラケット３０の長手方向に沿って断面円形の貫通孔３５が設けられている。また、ねじ受け部３３には、上下部から貫通孔３５に向かってねじ孔３６が設けられている。また、翼ブラケット３０の長手方向の一方の端部におけるねじ受け部３３には、翼連結ボルト２４が螺合される翼固定用ねじ孔３７が設けられている。

【0033】

上記のように形成される翼ブラケット３０を用いて第２ブラケット２２に翼１０（具体的には、翼１０を構成する斜翼１１と固定アーム１４）が当接した状態で固定される。例えば、第２ブラケット２２に翼１０（固定アーム１４）を固定する場合について、図３、図６Ａ及び図６Ｂを参照して説明する。ここでは、説明を分かりやすくするために、固定アーム１４を翼１０で代表して説明する。まず、翼ブラケット３０を翼１０の中空部１０ｂ内に挿入して翼１０の中空部１０ｂ内に翼ブラケット３０を固定する（図６Ａ参照）。次に、翼１０の長手方向の端部を第２ブラケット２２の固定アーム取付片２２ｅの取付面に当接した状態で、翼ブラケット３０に設けられたアーム固定用ねじ孔３７に翼連結ボルト２４を螺合して、第２ブラケット２２に翼１０を固定する（図６Ｂ参照）。

【0034】

次に、上記のように形成される第１ブラケット２１、第２ブラケット２２及び翼ブラケット３０を用いて翼１０を固定する手順の一例について説明する。

【0035】

まず、第１ブラケット２１の凸条２１ａを回転軸２の長手方向すなわち軸方向に沿って設けられた凹条２ａに嵌合して、回転軸２の外周面に第１ブラケット２１を固定する。なお、第１ブラケット２１の凸条２１ａを回転軸２の凹条２ａに嵌合する場合は、第１ブラケット２１の凸条２１ａを回転軸２の長手方向すなわち軸方向の外方側から凹条２ａに摺動させて嵌合するか、あるいは、回転軸２の周方向すなわち軸方向と交差する外側から嵌合するかのいずれかの方法であってもよい。

【0036】

回転軸２の凹条２ａに第１ブラケット２１の凸条２１ａを嵌合して第１ブラケット２１を固定した後、第１ブラケット２１の取付片２１ｄに第２ブラケット２２の固定片２２ａを当接する。この状態で、第１ブラケット２１に設けられた貫通孔（図示せず）と第２ブラケット２２に設けられた取付孔（図示せず）を貫通する取付ボルト２３にナット２３ａを螺合して第１ブラケット２１の外周面に第２ブラケット２２を固定する。

【0037】

上記のようにして第１ブラケット２１の外周面の３箇所に第２ブラケット２２を固定した後、第２ブラケット２２に設けられた翼取付片２１ｄに翼１０の斜翼１１を当接して斜翼１１の中空部１０ｂ内に固定された翼ブラケット３０に設けられた翼固定用ねじ孔３７に翼連結ボルト２４を螺合して斜翼１１を固定する。この場合、下方に延びる斜翼１１と回転軸２とがなす角度αが、支持脚５と回転軸２とがなす角度βより大きくなるように設定されている（図１参照）。また、第２ブラケット２２に設けられた固定アーム取付片２２ｅに固定アーム１４を当接して固定アーム１４の中空部１０ｂ内に固定された翼ブラケット３０に設けられた翼固定用ねじ孔３７に翼連結ボルト２４を螺合して固定アーム１４を固定する。

【0038】

軸受部３は、図１２に示すように、回転軸（図示せず）を回転自在に支承する円錐ころ軸受にて形成されるベアリング３ｃ，３ｃと、長手方向の上部及び下部にベアリング３ｃ，３ｃを保持する円筒状のハウジング３ｄと、ハウジング３ｄの上部及び下部に保持されるベアリング３ｃ，３ｃの外方にそれぞれオイルシール３ｅ，ガスケット３ｆを介してベアリング３ｃ，３ｃを保持するステンレス製の上側ベアリング受け３ｇ，下側ベアリング受け３ｈを具備する。

【0039】

ハウジング３ｄの外周面には、周方向の３箇所にハウジング３ｄの長手方向に沿う凹条３ｄａが形成されている（図１１参照）。また、ハウジング３ｄの上下端には周方向に適宜間隔をおいて、ねじ孔３ｉが設けられており、上側ベアリング受け３ｇ及び下側ベアリング受け３ｈに設けられた貫通孔３ｊを貫通する固定ボルト（図示せず）がねじ孔３ｉに螺合することによってハウジング３ｄに上側ベアリング受け３ｇと下側ベアリング受け３ｈが固定される。

【0040】

上記のように構成される軸受部３のハウジング３ｄの外周面には、ハウジング３ｄを囲むように回転軸２の長手方向に沿って３分割された支持脚取付部材２００を構成するハウジング受け材４０が、ハウジング３ｄａの凹条３ｄａに凸条４１ａが嵌合した状態で連結ボルト４４及びナット４４ａによって固定される（図１１参照）。また、ハウジング受け材４０の外周面に、回転軸２の周方向に沿って支持脚取付部材２００を構成する支持脚受け材５０が固定ボルト５５及びナット５５ａによって固定され、支持脚受け材５０に支持脚５の端面が当接された状態で固定される。

【0041】

上記ハウジング受け材４０は、図１３に示すように、ハウジング３ｄの外周面に接触し、内側面にハウジング３ｄの凹条３ｄａに嵌合可能な凸条４１ａを有する円弧部４１と、円弧部４１の両端から回転軸２の中心の半径方向に延在する一対の当接片４２と、円弧部４１の中間の左右対称部位から外方に向かって延在する先端側の中空部４３ａの先端面に設けられるボルト締結部である複数の締結孔４３とを有するアルミニウム製押出形材にて形成されている。この場合、複数例えば３個の締結孔４３は回転軸２の長手方向に沿って適宜間隔をおいて設けられている。また、中空部４３ａの幅は、中空部４３ａ内に配置される後述するナット５５ａが中空部４３ａ内で回転しない幅に設定されている。

【0042】

このように形成されるハウジング受け材４０は、図１３に示すように、凸条４１ａがハウジング３ｄの凹条３ｄａに嵌合し、隣り合う当接片４２が当接された状態で、当接片４２に設けられた取付孔４５を貫通する連結ボルト４４及びナット４４ａによって、ハウジング受け材４０同士が連結される。これにより、ハウジング３ｄの外周面にハウジング受け材４０を強固に固定することができる。したがって、支持脚取付部材２００を構成するハウジング受け材４０と、翼取付部材１００を構成する第１ブラケット２１は、回転軸２の軸方向に沿って取り付けられる。

【0043】

上記支持脚受け材５０は、図１４に示すように、ハウジング受け材４０の締結部の先端面に当接する固定片５１と、固定片５１の長手方向の上端部に鍔部５２ａを残して斜め下方に延在する傾斜片５３と、固定片５１の長手方向の下端部に鍔部５２ｂを残して斜め上方に延在し、傾斜片５３と交差した先端側に鍔部５２ｃを有する脚締結片５４とを有するアルミニウム製押出形材にて形成されている。

【0044】

このように形成される支持脚受け材５０は、図２Ａ及び図１５に示すように、固定片５１の鍔部５２ａ，５２ｂと傾斜片５３の下方側に設けられた取付孔５６とハウジング受け材４０の締結孔４３を貫通する固定ボルト５５と中空部４３ａ内に配置されるナット５５ａによってハウジング受け材４０の外周面に固定される。

【0045】

また、支持脚受け材５０の脚締結片５４には、図９及び図１０に示すように、後述する主ボルト締結部材６１及び補助ボルト締結部材６２を介して支持脚５の端部が当接した状態で固定されている。支持脚受け材５０と支持脚５の固定は、支持脚５に固定ボルト６５及びナット６５ａによって固定された主ボルト締結部材６１及び補助ボルト締結部材６２に設けられたボルト挿通部６４，６７を貫通する締結ボルト６９を支持脚受け材５０の脚締結片５４に設けられた締結孔５７に貫通させ、ナット６９ａを螺合して固定する。

【0046】

支持脚５は、図１６及び図１７に示すように、略六角筒状のアルミニウム製押出形材にて形成され、正面側の辺に隣接する両側の辺に狭隘開口溝５ａを有し、狭隘開口溝５ａを有する辺以外の４辺に複数の取付孔５ｂが設けられている。

【0047】

主ボルト締結部材６１は、支持脚５の正面側辺と狭隘開口溝５ａを有する辺に当接する基部６３と、基部６３の正面側の中央と両側の３箇所に長手方向に沿って隆起するボルト挿通部６４とを有するアルミニウム製押出形材にて形成されている。この主ボルト締結部材６１は、支持脚５に設けられた取付孔５ｂと主ボルト締結部材６１に設けられた取付孔６３ａを貫通する固定ボルト６５及びナット６５ａによって固定されると共に、狭隘開口溝５ａ内に挿入され、主ボルト締結部材６１に設けられた取付孔６３ａを貫通する固定ボルト６５及びナット６５ａによって固定される。

【0048】

補助ボルト締結部材６２は、支持脚５の裏面側に隣接する辺に当接する板状基部６６と、板状基部６６の中央部に長手方向に沿って隆起するボルト挿通部６７とを有するアルミニウム製押出形材にて形成されている。この補助ボルト締結部材６２は、支持脚５の内方から座金６８を介して支持脚５に設けられた取付孔５ｂと補助ボルト締結部材６２に設けられた取付孔（図示せず）を貫通するボルト６５及びナット６５ａによって固定される（図１０参照）。

【0049】

支持脚５を支持脚受け材５０に固定する場合は、支持脚５の端部を支持脚受け材５０の締結片５４に当接した状態で、支持脚５の正面と正面に隣接する左右側面の上部側に固定された主ボルト締結部材６１に設けられた３個のボルト挿通部６４と、支持脚５の裏面に隣接する左右側面の下部側に固定された一対の補助ボルト締結部材６２にそれぞれに設けられたボルト挿通部６７を貫通する締結ボルト６９及びナット６９ａによって固定する。このように、支持脚受け材５０に支持脚５の端部を当接した状態で、支持脚５の正面及び正面に隣接する左右側面の上部側と支持脚５の裏面に隣接する左右側面の下部側の６箇所を締結ボルト６９及びナット６９ａによって固定することで、支持脚５と支持脚受け部材５０との固定を強固にすることができる。なお、上述したように、支持脚受け材５０に固定された支持脚５と回転軸２とがなす角度βは、下方に延びる斜翼１１と回転軸２とがなす角度αより小さくなるように設定されている。

【0050】

上記のようにして、翼１０を連結した回転軸２の軸受部３は回転軸２の周方向の３箇所に固定された支持脚５によって保持される。なお、支持脚５は設置面４に打ち込まれた杭９に接続部材９ａを介して固定されている。また、隣接する杭９同士は繋ぎ材９ｂによって連結されている。また、支持脚５の強度を保持するために、各支持脚５にはブレース８が連結されている。この場合、ブレース８は、隣接する支持脚５の中間部に連結される水平材８ａと、一端が水平材８ａの連結部の下方側近傍に連結され、他端が支持脚５の下端側に連結される斜材８ｂとで構成されている。

【0051】

なお、上記実施形態では、翼１０が３枚である場合について説明したが、翼１０の数はこれに限定されるものではなく、翼１０を５枚にした場合にも、翼取付部材１００の第１ブラケット２１と第２ブラケット２２の数を変えることによって適用できる。

【0052】

また、上記実施形態では、回転軸２に凹条２ａを形成し、第１ブラケット２１に凸条２１ａを形成して、凹条２ａと凸条２１ａとを嵌合する場合について説明したが、凹条２ａと凸条２１ａとを逆にしてもよい。すなわち、回転軸２に回転軸２の長手方向すなわち軸方向に沿う凸条を形成し、第１ブラケット２１の第１ブラケット２１に凹条を形成してもよい。なお、上記説明では、凹条２ａが外方に向かって拡開する台形状に形成され、凸条２１ａが外方に向かって狭小する台形状に形成される場合について説明したが、凹条２ａと凸条２１ａの形状は必ずしも台形状である必要はなく、凹条２ａは外方に向かって拡開し、凸条２１ａは外方に向かって狭小する形状、例えば凹円弧状、凸円弧状等であってもよい。

【0053】

また、上記実施形態では、第２ブラケット２２に翼１０の構成部材である斜翼１１と固定アーム１４を固定する形態について説明したが、別の固定形態としてもよい。例えば、回転軸２の長手方向すなわち軸方向に対して異なる角度を有する２つの取付面を形成する翼取付片２２ｄに翼１０の構成部材である斜翼１１のみを固定する形態としてもよい。なお、第２のブラケットに斜翼１１のみを固定する場合は、第２ブラケット２２の形状を、固定アーム取付片２２ｅを除いた翼取付片２２ｄのみの形状としてもよい。

【0054】

この実施形態において、上記ブラケットは、複数（３個）の上記第１ブラケット２１を一体化したブラケットであってもよい。ブラケットが一体化された場合は、第１ブラケット２１の円弧部２１ｂによって形成された円筒部内に回転軸２を挿入して回転軸２に設けられた２ａと円弧部２１ｂに設けられた凸条２１ａとを嵌合して回転軸２と一体化されたブラケットとを固定することができる。

【0055】

また、上記実施形態では、ハウジング３ｄに凹条３ｄａを形成し、ハウジング受け材４０に凸条４１ａを形成して、凹条３ｄａと凸条４１ａとを嵌合する場合について説明したが、凹条３ｄａと凸条４１ａとを逆にしてもよい。すなわち、ハウジング３ｄに回転軸２の長手方向すなわち軸方向に沿う凸条を形成し、ハウジング受け材４０に凹条を形成してもよい。

【0056】

また、上記実施形態では、ハウジング受け材４０に設けられるボルト締結部が、中空部４３ａの先端面に設けられる複数の締結孔４３にて形成される場合について説明したが、締結孔４３に代えて、中空部４３ａの先端面に固定ボルト５５のみが挿通可能な狭隘開口溝を設けてもよい。

【0057】

また、上記実施形態では、支持脚５が略六角筒状に形成される場合について説明したが、支持脚５の形状はこれに限定されるものではなく、例えば、支持脚５を略四角筒状に形成してもよい。この場合は、主ボルト締結部材６１を支持脚５の正面及び正面に隣接する左右側面の上部側に固定し、補助ボルト締結部材６２を支持脚５の裏面に隣接する左右側面の下部側に固定して、上記と同様に、支持脚受け材５０に支持脚５の端部を当接した状態で、支持脚５の正面及び正面に隣接する左右側面の上部側と支持脚５の裏面に隣接する左右側面の下部側の６箇所を締結ボルト６９及びナット６９ａによって固定することができる。

【0058】

上記のように構成される実施形態によれば、回転軸２に加わる倒れ込みのモーメントを最小限に抑制することができると共に、回転翼１０と支持脚５との干渉を防ぐことができるので、風車の大型化が図れると共に、安定した風力発電が期待できる。また、回転軸２の直下にスペースを開けた状態で支持脚５を風車１に連結することで、発電装置の設置に自由度を持たせることができる。

【0059】

また、翼取付部材１００と支持脚取付部材２００とを、互いに近接した位置に取り付けると共に、回転軸２の軸方向に沿って取り付けることで、回転軸２及び支持脚５に加わる倒れ込みのモーメントに対して倒れ難くすることができる。

【0060】

また、回転軸２と翼取付部材１００を構成する第１ブラケット２１は、回転軸２と第１ブラケット２１のいずれか一方に設けられた回転軸２の軸方向に沿う少なくとも３以上の凸条と、他方に設けられた凹条とが互いに嵌合されて連結されるので、回転軸２と翼取付部材１００とを容易に、かつ強固に連結することができる。また、ハウジング３ｄと支持脚取付部材２００を構成するハウジング受け材４０は、ハウジング３ｄとハウジング受け材４０のいずれか一方に設けられた回転軸２の軸方向に沿う少なくとも３以上の凸条と、他方に設けられた凹条とが互いに嵌合されて連結されるので、軸受部３と支持脚取付部材２００とを容易に、かつ強固に連結することができる。

【0061】

なお、上記実施形態は、あくまでも構造面で工夫した一つの実施形態であり、材料や接合工法等を限定したものではない。材料はアルミニウム製押出形材に限らず、鉄等でもかまわないし、ボルト締結ではなく、溶接でも構わない。これらの変更はいずれも上記と同様の効果が期待できる。

【符号の説明】

【0062】

１ 風車
２ 回転軸
２ａ 凹条
３ 軸受部
３ｃ ベアリング
３ｄ ハウジング
３ｄa 凹条
５ 支持脚
６ 発電部
１０ 風車翼
１１ 斜翼
１２ 主翼
１００ 翼取付部材
２１ 第１ブラケット
２１ａ 凸条
２２ 第２ブラケット
２００ 支持脚取付部材
４０ ハウジング受け材
４１ａ 凸条
５０ 支持脚受け材
Ｘ 水平軸
Ｚ 垂直軸
α 斜翼と回転軸とがなす角度
β 支持脚と回転軸とがなす角度

【図1】

【図2】

【図2A】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】