特許 7161748 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】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-10-19

(45)【発行日】2022-10-27

(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 20060101AFI20221020BHJP

   F03D 13/20 20160101ALI20221020BHJP

【ＦＩ】

F03D3/06 H

F03D13/20

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2018138434

(22)【出願日】2018-07-24

(65)【公開番号】P2020016169

(43)【公開日】2020-01-30

【審査請求日】2021-05-18

(73)【特許権者】

【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

【審査官】吉田 昌弘

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１３／０１４８４８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１３－０７０１９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１７／００２７５７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】［石田雅也、スマートジャパン］，“エネルギー列島２０１６年版（４７）沖縄 台風に負けない風力発電に挑戦、バイオマスで島のＣＯ２を減らす”，［online］，［令和４年３月１４日検索］，アイティメディア株式会社，2017年03月21日，インターネット＜URL：https://www.itmedia.co.jp/smartjapan/articles/1703/21/news031.html＞

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０３Ｄ ３／０６

Ｆ０３Ｄ １３／２０

(57)【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前記複数の円筒翼の各々を軸支する支持部と、を備え、
前記支持部は、
前記複数の円筒翼の一端部をそれぞれ軸支する複数の第１の支持部と、
前記複数の円筒翼の他端部をそれぞれ軸支する複数の第２の支持部と、
前記回転部に固定される固定部と、
前記固定部と前記複数の第１の支持部の各々とを連結する複数の第１のアーム部と、
前記固定部と前記複数の第２の支持部の各々とを連結する複数の第２のアーム部と、
を備え、
前記複数の円筒翼の各々に連結された前記第１のアーム部及び前記第２のアーム部の各組において、前記第１のアーム部における前記固定部側の端部と、前記第２のアーム部における前記固定部側の端部とが一体として形成されて、その一体として形成された前記第１のアーム部及び前記第２のアーム部が前記固定部に連結された、
ことを特徴とするマグナス式推力発生装置。

【請求項2】

前記支持部は、
前記複数の円筒翼の各々に連結された前記第１のアーム部及び前記第２のアーム部の各組において、前記第１のアーム部における中間部分と前記第２のアーム部における中間部分とを連結する複数の第１の連結アーム部を備える、
ことを特徴とする請求項１に記載のマグナス式推力発生装置。

【請求項3】

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前記複数の円筒翼の各々を軸支する支持部と、を備え、
前記支持部は、
前記複数の円筒翼の一端部をそれぞれ軸支する複数の第１の支持部と、
前記複数の円筒翼の他端部をそれぞれ軸支する複数の第２の支持部と、
前記回転部に固定される固定部と、
前記固定部と前記複数の第１の支持部の各々とを連結する複数の第１のアーム部と、
前記固定部と前記複数の第２の支持部の各々とを連結する複数の第２のアーム部と、
前記複数の円筒翼の各々に連結された前記第１のアーム部及び前記第２のアーム部の各組において、前記第１のアーム部における中間部分と前記第２のアーム部における中間部分とを連結する複数の第１の連結アーム部と、を備える、
ことを特徴とするマグナス式推力発生装置。

【請求項4】

前記支持部は、
前記固定部と前記複数の第１の連結アーム部の各々における中間部分とを連結する複数の第２の連結アーム部を備える、
ことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のマグナス式推力発生装置。

【請求項5】

前記支持部は、
隣接する円筒翼の各々を軸支する前記第１の支持部の各組において、前記第１の支持部同士を連結する複数の第３の連結アーム部と、
隣接する円筒翼の各々を軸支する前記第２の支持部の各組において、前記第２の支持部同士を連結する複数の第４の連結アーム部と、を備える、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４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6】

前記支持部は、
隣接する円筒翼の各々に連結された前記第１のアーム部の各組において、前記第１のアーム部における中間部分同士を連結する複数の第５の連結アーム部と、
隣接する円筒翼の各々に連結された前記第２のアーム部の各組において、前記第２のアーム部における中間部分同士を連結する複数の第６の連結アーム部と、を備える、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項５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7】

請求項１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8】

請求項１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、発電機軸６を中心として回転するとともに円筒翼２を軸支する支持部材４と、支持部材４上に垂設され、各個に独立して回転する複数の円筒翼２とを備え、支持部材４上に垂設される円筒翼２が発電機軸６を中心とする円周軌道上に配設される、マグナス式推力発生装置（縦軸式マグナス型風力発電装置）が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１０－１２１５１８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ここで、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重要であって、そのためには、円筒翼を支持する支持部の剛性を向上させることが要求される。

【0005】

しかし、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２を支持部材４上に垂設する際に、支持部材４により円筒翼２の下部が軸支されているが、円筒翼２の上部が支持されていない。そのため、円筒翼２を支持部材４に対して垂直な状態を維持して安定的に回転させるためには、支持部材４が円筒翼２の下部を軸支している部分の剛性を向上させるしかなく、その部分の剛性を向上させる手段が制限される、という問題があった。

【0006】

また、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２を大型化（長尺化、重量化）しようとした場合、円筒翼２の上部が支持されていないことから、円筒翼２の上部と下部との間に軸ずれが発生しやすく、円筒翼２を支持部材４に対して垂直な状態を維持して安定的に回転させることが困難になるため、円筒翼を軸支する軸受けの寿命が短くなる上に、装置の大型化が困難である、という問題があった。

【0007】

本発明は、装置の耐久性を向上させるとともに、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】

【0008】

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前記複数の円筒翼の各々を軸支する支持部と、を備え、
前記支持部は、
前記複数の円筒翼の一端部をそれぞれ軸支する複数の第１の支持部と、
前記複数の円筒翼の他端部をそれぞれ軸支する複数の第２の支持部と、
前記回転部に固定される固定部と、
前記固定部と前記複数の第１の支持部の各々とを連結する複数の第１のアーム部と、
前記固定部と前記複数の第２の支持部の各々とを連結する複数の第２のアーム部と、を備え、
前記複数の円筒翼の各々に連結された前記第１のアーム部及び前記第２のアーム部の各組において、前記第１のアーム部における前記固定部側の端部と、前記第２のアーム部における前記固定部側の端部とを一体として形成した、
ことを特徴とする。

【0009】

また、本発明の一実施形態に係るマグナス式推力発生装置は、
前記支持部は、
前記複数の円筒翼の各々に連結された前記第１のアーム部及び前記第２のアーム部の各組において、前記第１のアーム部における中間部分と前記第２のアーム部における中間部分とを連結する複数の第１の連結アーム部を備える、
ことを特徴とする。

【0010】

また、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前記複数の円筒翼の各々を軸支する支持部と、を備え、
前記支持部は、
前記複数の円筒翼の一端部をそれぞれ軸支する複数の第１の支持部と、
前記複数の円筒翼の他端部をそれぞれ軸支する複数の第２の支持部と、
前記回転部に固定される固定部と、
前記固定部と前記複数の第１の支持部の各々とを連結する複数の第１のアーム部と、
前記固定部と前記複数の第２の支持部の各々とを連結する複数の第２のアーム部と、
前記複数の円筒翼の各々に連結された前記第１のアーム部及び前記第２のアーム部の各組において、前記第１のアーム部における中間部分と前記第２のアーム部における中間部分とを連結する複数の第１の連結アーム部と、を備える、
ことを特徴とする。

【0011】

また、本発明の一実施形態に係るマグナス式推力発生装置は、
前記支持部は、
前記固定部と前記複数の第１の連結アーム部の各々における中間部分とを連結する複数の第２の連結アーム部を備える、
ことを特徴とする。

【0012】

また、本発明の一実施形態に係るマグナス式推力発生装置は、
前記支持部は、
隣接する円筒翼の各々を軸支する前記第１の支持部の各組において、前記第１の支持部同士を連結する複数の第３の連結アーム部と、
隣接する円筒翼の各々を軸支する前記第２の支持部の各組において、前記第２の支持部同士を連結する複数の第４の連結アーム部と、を備える、
ことを特徴とする。

【0013】

また、本発明の一実施形態に係るマグナス式推力発生装置は、
前記支持部は、
隣接する円筒翼の各々に連結された前記第１のアーム部の各組において、前記第１のアーム部における中間部分同士を連結する複数の第５の連結アーム部と、
隣接する円筒翼の各々に連結された前記第２のアーム部の各組において、前記第２のアーム部における中間部分同士を連結する複数の第６の連結アーム部と、を備える、
ことを特徴とする。

【0014】

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る。

【0015】

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る。

【発明の効果】

【0016】

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、複数の円筒翼の各々に連結された第１のアーム部及び第２のアーム部の各組において、第１のアーム部における固定部側の端部と、第２のアーム部における固定部側の端部とを一体として形成したものである。そのため、第１のアーム部と第２のアーム部とが強固に接合された状態で固定部に連結されることで、第１のアーム部及び第２のアーム部の剛性が向上するので、装置の耐久性を向上させることができる。また、円筒翼を支持した際に円筒翼の一端部及び他端部の間に軸ずれが発生しないように、第１のアーム部と第２のアーム部との位置合わせを精度良く行った状態で固定部に連結されることで、第１のアーム部及び第２のアーム部により第１の支持部及び第２の支持部を介してそれぞれ支持される円筒翼の一端部及び他端部の間に軸ずれが発生しにくくなるので、円筒翼を軸支する軸受けの長寿命化を可能とし、さらに装置の大型化を可能とすることができる。

【0017】

また、本発明の一実施形態に係るマグナス式推力発生装置によれば、支持部が、複数の円筒翼の各々に連結された第１のアーム部及び第２のアーム部の各組において、第１のアーム部における中間部分と第２のアーム部における中間部分とを連結する複数の第１の連結アーム部を備える。そのため、第１の連結アーム部により第１のアーム部及び第２のアーム部が連結されることで、第１のアーム部及び第２のアーム部の剛性が向上するので、装置の耐久性を向上させることができる。また、第１の連結アーム部により第１のアーム部及び第２のアーム部が連結されることで、第１のアーム部及び第２のアーム部がそれぞれ連結された第１の支持部及び第２の支持部の位置が安定し、第１の支持部及び第２の支持部がそれぞれ支持する円筒翼の一端部及び他端部の間に軸ずれが発生しにくくなるので、円筒翼を軸支する軸受けの長寿命化を可能とし、さらに装置の大型化を可能とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の第１の実施形態に係る垂直軸型マグナス式風力発電機１を示す斜視図である。

【図2】本発明の第１の実施形態に係る垂直軸型マグナス式風力発電機１の概略構成を示す概略正面図である。

【図3】本発明の第１の実施形態に係る垂直軸型マグナス式風力発電機１の概略構成を示す概略平面図である。

【図4】本発明の第２の実施形態に係る垂直軸型マグナス式風力発電機１の第１の概略構成を示す概略正面図である。

【図5】本発明の第２の実施形態に係る垂直軸型マグナス式風力発電機１の第２の概略構成を示す概略正面図である。

【図6】本発明の第３の実施形態に係る垂直軸型マグナス式風力発電機１において、（ａ）は第１の概略構成を示す概略平面図、（ｂ）は第２の概略構成を示す概略平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

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。

【0020】

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る垂直軸型マグナス式風力発電機１を示す斜視図である。図２は、本発明の第１の実施形態に係る垂直軸型マグナス式風力発電機１の概略構成を示す概略正面図である。図３は、本発明の第１の実施形態に係る垂直軸型マグナス式風力発電機１の概略構成を示す概略平面図である。

【0021】

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１０と、支持筐体１０の内部に配置される発電機１１及び増速機１２と、増速機１２を介して発電機１１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を有する回転部１３と、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３つの円筒翼２と、回転部１３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Ｃ上に３つの円筒翼２の各々を軸支する支持部３と、を備える。

【0022】

支持筐体１０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１０は、支持筐体１０の上面１００から回転部１３の上端部１３０を突出させるとともに、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１３を軸支する軸受けユニット１０１を備える。なお、支持筐体１０は、トラス状の筐体としてもよい。

【0023】

発電機１１は、増速機１２を介して回転部１３に連結されており、回転部１３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。

【0024】

３つの円筒翼２は、図３に示すように、垂直軸型マグナス式風力発電機１を上方から見たときに、第１の回転軸Ｏ１を中心した円周Ｃ上で等間隔となるように、すなわち、正三角形の各頂点に配置される。

【0025】

また、３つの円筒翼２の各々は、第２の回転軸Ｏ２を中心として円筒翼２を時計回りに回転（自転）させる円筒翼モーター２０と、円筒翼２から所定の距離だけ離間した位置に、第２の回転軸Ｏ２に対して平行となるように配置される整流板２１と、を備える。また、３つの円筒翼２の各々は、第２の回転軸Ｏ２の軸方向における一端部である上部２２と、第２の回転軸Ｏ２の軸方向における一端部とは反対側の他端部である下部２３と、を備える。

【0026】

整流板２１は、例えば、板状の形状を有し、支持部３により第１の回転軸Ｏ１を中心として回転可能に支持されている。また、整流板２１は、円筒翼２が第１の回転軸Ｏ１を中心とする円周Ｃ上を時計回りに移動するとき、円筒翼２の進行方向とは反対側の位置に配置される。

【0027】

支持部３は、３つの円筒翼２の一端部である上部２２をそれぞれ軸支する３つの上部支持部（第１の支持部）３０と、３つの円筒翼２の他端部である下部２３をそれぞれ軸支する３つの下部支持部３１（第２の支持部）と、回転部１３に固定される固定部３２と、固定部３２と３つの上部支持部３０の各々とを連結する３つの上部アーム部（第１のアーム部）３３と、固定部３２と３つの下部支持部３１の各々とを連結する３つの下部アーム部（第２のアーム部）３４と、を備える。

【0028】

上部支持部３０及び下部支持部３１は、それらの内部に、円筒翼２の上部２２及び下部２３をそれぞれ軸支する軸受け（不図示）を備える。また、下部支持部３１は、円筒翼モーター２０の回転駆動力が円筒翼２に伝達されるように、円筒翼モーター２０を支持する。

【0029】

固定部３２は、回転部１３の上端部１３０の側壁部分に固定される。固定部３２は、第１の回転軸Ｏ１及び第２の回転軸Ｏ２の軸方向において、上部支持部３０及び下部支持部３１の間として、例えば、上部支持部３０及び下部支持部３１の中間に配置される。そのため、上部アーム部３３は、固定部３２から上部支持部３０に向けて斜め上向きに配置され、下部アーム部３４は、固定部３２から下部支持部３１に向けて斜め下向きに配置される。

【0030】

複数の円筒翼２の各々に連結された上部アーム部３３及び下部アーム部３４の各組において、上部アーム部３３における固定部３２側の端部３３１と、下部アーム部３４における固定部３２側の端部３４１とを一体として形成したものである。

【0031】

例えば、上部アーム部３３を形成する部材と、下部アーム部３４を形成する部材とを、溶接、接着、ねじ固定、圧入、リベット、ピン結合、継手等の任意の接合方法により接合することにより、上部アーム部３３の端部３３１と、下部アーム部３４の端部３４１とを一体として形成する。なお、上部アーム部３３及び下部アーム部３４を形成する１つの部材の中間位置に対して曲げ加工を行うことにより、上部アーム部３３の端部３３１と、下部アーム部３４の端部３４１とを一体として形成するようにしてもよい。また、上部アーム部３３及び下部アーム３４とは別のアーム連結部材に、上部アーム部３３を形成する部材と、下部アーム部３４を形成する部材とを、溶接、接着、ねじ固定、圧入、リベット、ピン結合、継手等の任意の接合方法によりそれぞれ接合することにより、上部アーム部３３の端部３３１と、下部アーム部３４の端部３４１とを一体として形成するようにしてもよい。

【0032】

このように一体として形成された上部アーム部３３及び下部アーム部３４は、溶接、接着、ねじ固定、圧入、リベット、ピン結合、継手等の任意の接合方法により、上部支持部３０、下部支持部３１及び固定部３２に接合されることで各部を連結する。

【0033】

また、支持部３は、上記の上部支持部３０、下部支持部３１、固定部３２、上部アーム部３３、及び、下部アーム部３４の間を連結する連結部４を備える。

【0034】

連結部４は、３つの円筒翼２の各々に連結された上部アーム部３３及び下部アーム部３４の各組において、上部アーム部３３における中間部分３３０と下部アーム部３４における中間部分３４０とを連結する３つの第１の連結アーム部４１と、固定部３２と３つの第１の連結アーム部４１の各々における中間部分４１０とを連結する３つの第２の連結アーム部４２と、を備える。

【0035】

また、連結部４は、隣接する円筒翼２の各々を軸支する上部支持部３０の各組において、上部支持部３０同士を連結する３つの第３の連結アーム部４３と、隣接する円筒翼２の各々を軸支する下部支持部３１の各組において、下部支持部３１同士を連結する３つの第４の連結アーム部４４と、隣接する円筒翼２の各々に連結された上部アーム部３３の各組において、上部アーム部３３における中間部分３３０同士を連結する３つの第５の連結アーム部４５と、隣接する円筒翼２の各々に連結された下部アーム部３４の各組において、下部アーム部３４における中間部分３４０同士を連結する３つの第６の連結アーム部４６と、を備える。なお、第１乃至第６の連結アーム部４１～４６は、それらのうち少なくとも１つの連結アーム部を省略するようにしてもよい。

【0036】

第１乃至第６の連結アーム部４１～４６は、溶接、接着、ねじ固定、圧入、リベット、ピン結合、継手等の任意の接合方法により各部に接合されることで各部を連結する。

【0037】

３つの第１の連結アーム部４１は、第１の回転軸Ｏ１及び第２の回転軸Ｏ２に対して平行に配置される。３つの第２の連結アーム部４２、３つの第３の連結アーム部４３、３つの第４の連結アーム部４４、及び、３つの第５の連結アーム部４５は、水平方向に配置される。

【0038】

３つの第３の連結アーム部４３、及び、３つの第５の連結アーム部４５は、図３に示すように、垂直軸型マグナス式風力発電機１を上方から見たときに、正三角形をそれぞれ形成する。３つの第３の連結アーム部４３が形成する正三角形の内側に、３つの第５の連結アーム部４５が形成する正三角形が配置される。また、３つの第４の連結アーム部４４、及び、３つの第６の連結アーム部４６についても、同様に、正三角形をそれぞれ形成し、３つの第４の連結アーム部４４が形成する正三角形の内側に、３つの第６の連結アーム部４６が形成する正三角形が配置される。

【0039】

なお、第３乃至第６の連結アーム部４３～４６は、上記のように、正三角形を形成するように配置することに代えて、筐体１０との干渉を回避するために、例えば、おにぎり状のような略三角形を形成するように配置してもよく、第１の回転軸Ｏ１の径方向外側に膨らむように、各辺の一部を湾曲させたり、屈曲させたりしてもよいし、各頂点に丸みを付けるようにしてもよい。

【0040】

また、上部アーム部３３における中間部分３３０は、上部支持部３０と固定部３２との中間部分にあればよく、中央の部分でもよいし、上部支持部３０寄りの部分でもよいし、固定部３２寄りの部分でもよい。また、下部アーム部３４における中間部分３４０は、下部支持部３１と固定部３２との中間部分にあればよく、中央の部分でもよいし、下部支持部３１寄りの部分でもよいし、固定部３２寄りの部分でもよい。さらに、第１の連結アーム部４１が連結される上部アーム部３３の中間部分の位置と、第５の連結アーム部４５が連結される上部アーム部３３の中間部分の位置とは異なる位置であってもよいし、同様に、第１の連結アーム部４１が連結される下部アーム部３４の中間部分の位置と、第６の連結アーム部４６が連結される下部アーム部３４の中間部分の位置とは異なる位置であってもよい。

【0041】

さらに、第３乃至第６の連結アーム部４３～４６のいずれかにおける中間部分と、固定部３２とを連結する第８の連結アーム部をさらに備えるようにしてもよい。さらに、第３乃至第６の連結アーム部４３～４６のうち、同一種類の連結アーム部における中間部分同士（例えば、第３の連結アーム４３の中間部分と、別の第３の連結アーム４３の中間部分）を連結する第９の連結アームをさらに備えるようにしてもよいし、異なる種類の連結アーム部における中間部分同士（例えば、第３の連結アーム４３の中間部分と、第５の連結アーム４５の中間部分）を連結する第１０の連結アームをさらに備えるようにしてもよい。

【0042】

支持部３を構成する上部アーム部３３及び下部アーム部３４、並びに連結部４を構成する第１乃至第６の連結アーム部４１～４６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、例えば、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、例えば、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。管状部材又は板状部材として形成する場合には、長尺方向に沿ってリブ等の補強部を設けるようにしてもよい。

【0043】

なお、上部アーム部３３及び下部アーム部３４並びに第１乃至第６の連結アーム部４１～４６は、各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。例えば、上部アーム部３３及び下部アーム部３４は、固定部３２側の直径が大きく、上部支持部３０及び下部支持部３１側の直径が小さいテーパー管状にすることで、上部アーム部３３及び下部アーム部３４の固定部３２側の剛性を高めつつ、重量を低減することができる。

【0044】

また、上部アーム部３３における固定部３２側の端部３３１と、下部アーム部３４における固定部３２側の端部３４１とは、一体として形成されたものであるが、他のアーム部をさらに一体として形成するようにしてもよい。例えば、上部アーム部３３、下部アーム部３４、第１の連結アーム部４１及び第２の連結アーム４２を一体の部品として予め形成することで、上部アーム部３３及び下部アーム部３４の剛性を高めるとともに、上部アーム部３３及び下部アーム部３４の組み立て精度を高めることができる。

【0045】

さらに、上部アーム部３３及び下部アーム部３４並びに第１乃至第６の連結アーム部４１～４６は、長尺方向に対して所定の分割位置で所定の長さに分割した複数の部材を、溶接、接着、ねじ固定、圧入、リベット、ピン結合、継手等の任意の接合方法で接合することで形成するようにしてもよい。例えば、上部アーム部３３及び下部アーム部３４を、上部支持部３０寄りの分割位置３３２及び下部支持部３１寄りの分割位置３４２でそれぞれ分割した複数の部材を、垂直軸型マグナス式風力発電機１の設置場所にて接合することで、複数の部材を短尺化してコンパクトな状態で輸送できるので、設置場所への輸送が容易となる。

【0046】

垂直軸型マグナス式風力発電機１は、円筒翼モーター２０により第２の回転軸Ｏ２を中心として円筒翼２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２にマグナス力が発生する。そして、円筒翼２に発生したマグナス力が、円筒翼２を円周Ｃに沿って時計回りに移動させる方向に作用する。それにより、回転部１３が時計回りに回転することで、回転部１３に連結された発電機１１で発電する。

【0047】

（第２の実施形態）
３つの円筒翼２の各々に連結された上部アーム部３３及び下部アーム部３４の各組において、第１の実施形態は、１つの第１の連結アーム部４１が、上部アーム部３３における中間部分３３０と下部アーム部３４における中間部分３４０とを連結するのに対し、第２の実施形態は、２つの第１の連結アーム部４１Ａ、４１Ｂが、上部アーム部３３における中間部分３３０と下部アーム部３４における中間部分３４０とをそれぞれ連結するものである。

【0048】

図４は、本発明の第２の実施形態に係る垂直軸型マグナス式風力発電機１の第１の概略構成を示す概略正面図である。２つの第１の連結アーム部４１Ａ、４１Ｂは、第１の回転軸Ｏ１及び第２の回転軸Ｏ２に対して平行に配置される。なお、３つ以上の第１の連結アーム部４１を配置するようにしてもよい。

【0049】

第２の連結アーム部４２は、固定部３２と、内側の第１の連結アーム部４１Ａにおける中間部分４１０Ａとの間を連結する。また、第７の連結アーム部４７は、内側の第１の連結アーム部４１Ａにおける中間部分４１０Ａと、外側の第１の連結アーム部４１Ｂにおける中間部分４１０Ｂとの間を連結する。なお、第２の連結アーム部４２及び第７の連結アーム部４７は、省略してもよい。

【0050】

図５は、本発明の第２の実施形態に係る垂直軸型マグナス式風力発電機１の第２の概略構成を示す概略正面図である。２つの第１の連結アーム部４１Ａ、４１Ｂは、上部アーム部３３及び下部アーム部３４の間で互いに交差するように配置される。

【0051】

（第３の実施形態）
隣接する円筒翼２の各々に連結された上部アーム部３３の各組において、第１の実施形態は、１つの第５の連結アーム部４５が、上部アーム部３３における中間部分３３０同士を連結するのに対し、第３の実施形態は、２つの第５の連結アーム部４５Ａ、４５Ｂが、上部アーム部３３における中間部分３３０同士をそれぞれ連結するものである。

【0052】

図６（ａ）は、本発明の第３の実施形態に係る垂直軸型マグナス式風力発電機１の第１の概略構成を示す概略平面図である。２つの第５の連結アーム部４５Ａ、４５Ｂは、第３の連結アーム部４３に対して平行に配置される。なお、３つ以上の第５の連結アーム部４５を配置するようにしてもよい。

【0053】

図６（ｂ）は、本発明の第３の実施形態に係る垂直軸型マグナス式風力発電機１の第１の概略構成を示す概略平面図である。２つの第５の連結アーム部４５Ａ、４５Ｂは、第３の連結アーム部４３の内側において、互いに交差するように配置される。

【0054】

（他の実施形態）
上記のように、本発明の一実施形態として、第１乃至第３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。

【0055】

例えば、上記各実施形態では、回転部１３は時計回りに回転するものとして説明したが、半時計回りに回転するようにしてもよい。その場合には、円筒翼２の回転方向を反時計回りとするとともに、円筒翼２の進行方向とは反対側に整流板２１を設ければよい。

【0056】

また、上記各実施形態では、３つの円筒翼２を円周Ｃ上に配置するものとして説明したが、円筒翼２の数は適宜変更してもよく、４つ以上の円筒翼２を円周Ｃ上に配置するようにしてもよい。その場合には、円筒翼２の数に応じて、支持部３における上部アーム部３３、下部アーム部３４、第１の連結アーム部４１、第２の連結アーム部４２、第３の連結アーム部４３と、第５の連結アーム部４５、第４の連結アーム部４４、第６の連結アーム部４６の数を変更すればよい。

【0057】

また、上記各実施形態では、上部アーム部３３における固定部３２側の端部３３１と、下部アーム部３４における固定部３２側の端部３４１とを一体として形成し、一体として形成された上部アーム部３３及び下部アーム３４を固定部３２に連結したものとして説明したが、上部アーム部３３及び下部アーム部３４を別々の部材として固定部３２に接合することで、上部アーム部３３の端部３３１と、下部アーム部３４の端部３４１とを一体として形成するようにしてもよい。例えば、固定部３２にアーム連結部材を取り付け、そのアーム連結部材に上部アーム部３３及び下部アーム部３４をそれぞれ接合することで、上部アーム部３３の端部３３１と、下部アーム部３４の端部３４１とを一体として形成するようにしてもよい。また、固定部３２を、上記アーム連結部材として機能させることで、固定部３２に上部アーム部３３及び下部アーム部３４をそれぞれ接合することで、上部アーム部３３の端部３３１と、下部アーム部３４の端部３４１とを一体として形成するようにしてもよい。

【0058】

また、上記第３の実施形態では、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、複数の第５の連結アーム部４５Ａ、４５Ｂを配置したものとして説明したが、第６の連結アーム部４６Ａ、４６Ｂについても同様に、複数の第６の連結アーム部４６Ａ、４６Ｂを配置するようにしてもよい。

【0059】

また、上記各実施形態では、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１３を発電機１１に連結することに代えて、回転部１３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。

【0060】

また、上記各実施形態では、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１３を発電機１１に連結することに代えて、回転部１３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。

【0061】

また、上記各実施形態では、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。

【0062】

以上のように、上記各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、複数の円筒翼２の各々に連結された上部アーム部３３及び下部アーム部３４の各組において、上部アーム部３３における固定部３２側の端部３３１と、下部アーム部３４における固定部３２側の端部３４１とを一体として形成したものである。そのため、上部アーム部３３と下部アーム部３４とを強固に接合した状態で固定部３２に連結されることで、上部アーム部３３及び下部アーム部３４の剛性が向上するので、装置の耐久性を向上させることができる。また、円筒翼２を支持した際に円筒翼２の上部２２及び下部２３の間に軸ずれが発生しないように、上部アーム部３３と下部アーム部３４との位置合わせを精度良く行った状態で固定部３２に連結されることで、上部アーム部３３及び下部アーム部３４により上部支持部３０及び下部支持部３１を介してそれぞれ支持される円筒翼２の上部２２及び下部２３の間に軸ずれが発生しにくくなるので、円筒翼２を軸支する軸受けの長寿命化を可能とし、さらに装置の大型化を可能とすることができる。

【0063】

また、上記各実施形態に係る垂直軸型マグナス式風力発電機（マグナス式推力発生装置）１によれば、支持部３が、複数の円筒翼２の各々に連結された上部アーム部３３及び下部アーム部３４の各組において、上部アーム部３３における中間部分３３０と下部アーム部３４における中間部分３４０とを連結する複数の第１の連結アーム部４１を備える。そのため、第１の連結アーム部４１により上部アーム部３３及び下部アーム部３４が連結されることで、上部アーム部３３及び下部アーム部３４の剛性が向上するので、装置の耐久性を向上させることができる。また、第１の連結アーム部４１により上部アーム部３３及び下部アーム部３４が連結されることで、上部アーム部３３及び下部アーム部３４にそれぞれ連結された上部支持部３０及び下部支持部３１の位置が安定し、上部支持部３０及び下部支持部３１がそれぞれ支持する円筒翼２の上部２２及び下部２３の間に軸ずれが発生しにくくなるので、円筒翼２を軸支する軸受けの長寿命化を可能とし、さらに装置の大型化を可能とすることができる。

【0064】

また、上記各実施形態に係る第１の実施形態に係る垂直軸型マグナス式風力発電機（マグナス式推力発生装置）１によれば、支持部３が、固定部３２と複数の第１の連結アーム部４１の各々における中間部分４１０とを連結する複数の第２の連結アーム部４２を備える。したがって、支持部３の剛性が向上し、円筒翼２の軸ずれが発生しにくくなるので、装置の耐久性を向上させるとともに、装置の大型化を可能とすることができる。

【0065】

また、上記各実施形態に係る垂直軸型マグナス式風力発電機（マグナス式推力発生装置）１によれば、支持部３が、隣接する円筒翼２の各々を軸支する上部支持部３０の各組において、上部支持部３０同士を連結する複数の第３の連結アーム部４３と、隣接する円筒翼２の各々を軸支する下部支持部３１の各組において、下部支持部３１同士を連結する複数の第４の連結アーム部４４とを備える。したがって、支持部３の剛性が向上し、円筒翼２の軸ずれが発生しにくくなるので、装置の耐久性を向上させるとともに、装置の大型化を可能とすることができる。

【0066】

また、上記各実施形態に係る垂直軸型マグナス式風力発電機（マグナス式推力発生装置）１によれば、支持部３が、隣接する円筒翼２の各々に連結された上部アーム部３３の各組において、上部アーム部３３における中間部分３３０同士を連結する複数の第５の連結アーム部４５と、隣接する円筒翼２の各々に連結された下部アーム部３４の各組において、下部アーム部３４における中間部分３４０同士を連結する複数の第６の連結アーム部４５と、を備える。したがって、支持部３の剛性が向上し、円筒翼２の軸ずれが発生しにくくなるので、装置の耐久性を向上させるとともに、装置の大型化を可能とすることができる。

【産業上の利用可能性】

【0067】

本発明のマグナス式推力発生装置は、第１の連結アーム部４１により上部アーム部３３及び下部アーム部３４が連結されることによって、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】

【0068】

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…円筒翼、３…支持部、４…連結部、
１０…支持筐体、１１…発電機、１２…増速機、
１３…回転部、１４…発電機、
２０…円筒翼モーター、２１…整流板、
２２…上部（一端部）、２３…下部（他端部）、
３０…上部支持部（第１の支持部）、
３１…下部支持部（第２の支持部）、
３２…固定部、
３３…上部アーム部（第１のアーム部）、
３４…下部アーム部（第２のアーム部）、
４１、４１Ａ、４１Ｂ…第１の連結アーム部、
４２…第２の連結アーム部、
４３…第３の連結アーム部、
４４…第４の連結アーム部、
４５、４５Ａ、４５Ｂ…第５の連結アーム部、
４６、４６Ａ、４６Ｂ…第６の連結アーム部、
４７…第７の連結アーム部、
１００…上面、１０１…軸受けユニット、
１３０…上端部、
３３０…中間部分、３３１…端部、３３２…分割位置、
３４０…中間部分、３４１…端部、３４２…分割位置、
４１０、４１０Ａ、４１０Ｂ…中間部分、
Ｃ…円周、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】