特許 7392926 浮体式垂直軸型風車及び浮体式垂直軸型風車発電システム

(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】2023-11-28

(45)【発行日】2023-12-06

(54)【発明の名称】浮体式垂直軸型風車及び浮体式垂直軸型風車発電システム

(51)【国際特許分類】

   F03D 3/06 20060101AFI20231129BHJP

   F03D 13/25 20160101ALI20231129BHJP

【ＦＩ】

F03D3/06 G

F03D3/06 H

F03D13/25

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2019170300

(22)【出願日】2019-09-19

(65)【公開番号】P2021046835

(43)【公開日】2021-03-25

【審査請求日】2022-09-07

(73)【特許権者】

【識別番号】504176911

【氏名又は名称】国立大学法人大阪大学

(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】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

(74)【代理人】

【識別番号】100214260

【弁理士】

【氏名又は名称】相羽 昌孝

(72)【発明者】

【氏名】秋元 博路

(72)【発明者】

【氏名】倉敷 哲生

(72)【発明者】

【氏名】千賀 英敬

(72)【発明者】

【氏名】清水 敦史

(72)【発明者】

【氏名】渡邊 汗

【審査官】北村 一

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１２－２３７２６８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０３Ｄ １／００－８０／８０

Ｆ０３Ｂ １３／００－１３／２６；１７／００－１７／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転軸に対して軸対称な第１浮体と、
前記第１浮体から同軸に延びるシャフトと、
前記シャフトの外周に設置される第１結合部と、
一端が前記第１結合部に取り付けられ、前記シャフトから延びる腕部と、
前記腕部の他端に取り付けられる受風部と、
前記腕部と前記受風部を結合する第２結合部と、
前記受風部の下端に取り付けられる第２浮体と、
を備える。
ことを特徴とする浮体式垂直軸型風車。

【請求項2】

前記第２浮体の水面下の最大水平断面積は、水線面積よりも大きい
請求項１に記載の浮体式垂直軸型風車。

【請求項3】

前記腕部は、前記シャフトの少なくとも上方及び下方から放射状に複数延び、
前記第１結合部及び第２結合部は、前記シャフトの回転軸と前記腕部の長手方向に直交する軸に対して回動可能に構成される
請求項１又は２に記載の浮体式垂直軸型風車。

【請求項4】

前記腕部が同一の角度を形成する場合、前記第２浮体の前縁と後縁を結ぶ中心線は、前記シャフトの回転軸を中心とした円周上にある
請求項１乃至３のいずれか１つに記載の浮体式垂直軸型風車。

【請求項5】

前記受風部は、前記シャフトの回転軸に直交する断面において翼型である
請求項１乃至４のいずれか１つに記載の浮体式垂直軸型風車。

【請求項6】

前記腕部が同一の角度を形成する場合、前記受風部の前縁と後縁結ぶ中心線は、前記シャフトの回転軸を中心とした円周上にある
請求項５に記載の浮体式垂直軸型風車。

【請求項7】

前記受風部は、
前記シャフトの回転軸に平行な軸において回転可能な円筒部と、
前記円筒部の軸の両端を回転可能に支持し、前記円筒部に対して隙間を有して並列に設置される整流板と、
を有し、
前記第２結合部は、前記整流板に結合され、
前記第２浮体は、前記整流板の下端に取り付けられる
請求項１乃至４のいずれか１つに記載の浮体式垂直軸型風車。

【請求項8】

前記受風部は、
進行方向側に設置されるカップ状の底部と、
前記底部のうち前記回転軸から遠くに位置する端部から延びる延長部と、
を有し、
前記第２結合部は、前記延長部の前記回転軸側に結合される
請求項１乃至４のいずれか１つに記載の浮体式垂直軸型風車。

【請求項9】

請求項１乃至８のいずれか１つに記載の浮体式垂直軸型風車と、
前記シャフトを係留する係留部と、
前記シャフトの回転を回転力として発電する発電機と、
を備える
浮体式垂直軸型風車発電システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、海上等に浮かべて風力によって回転させる浮体式の垂直軸型風車及び浮体式垂直軸型風車発電システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、浮体式の自然エネルギー取出装置が開示されている（特許文献１）。特許文献１に示した自然エネルギー取出装置は、揺動可能な縦回転軸を形成する第１浮体を取り巻く第２浮体に取り付けられた動力伝達装置が第１浮体の回転運動エネルギーを被駆動機器の駆動トルクに変換するものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第５８１８７４３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に記載の発明は小型化を達成した装置であって、回転軸及び回転軸に近い位置の部材が浮体を形成しているので、大型化した場合にはバランスが崩れるおそれがある。

【0005】

本発明は、大型であっても安定して回転することができる浮体式垂直軸型風車及び浮体式垂直軸型風車発電システム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】

本発明の一実施形態に係る浮体式垂直軸型風車は、
回転軸に対して軸対称な第１浮体と、
前記第１浮体から同軸に延びるシャフトと、
前記シャフトの外周に設置される第１結合部と、
一端が前記第１結合部に取り付けられ、前記シャフトから延びる腕部と、
前記腕部の他端に取り付けられる受風部と、
前記腕部と前記受風部を結合する第２結合部と、
前記受風部の下端に取り付けられる第２浮体と、
を備える
ことを特徴とする。

【0007】

また、本発明の一実施形態に係る浮体式垂直軸型風車では、
前記第２浮体の水面下の最大水平断面積は、水線面積よりも大きい。

【0008】

また、本発明の一実施形態に係る浮体式垂直軸型風車では、
前記腕部は、前記シャフトの少なくとも上方及び下方から放射状に複数延び、
前記第１結合部及び第２結合部は、前記シャフトの回転軸と前記腕部の長手方向に直交する軸に対して回動可能に構成される。

【0009】

また、本発明の一実施形態に係る浮体式垂直軸型風車では、
前記腕部が同一の角度を形成する場合、前記第２浮体の前縁と後縁を結ぶ中心線は、前記シャフトの回転軸を中心とした円周上にある。

【0010】

また、本発明の一実施形態に係る浮体式垂直軸型風車では、
前記受風部は、前記シャフトの回転軸に直交する断面において翼型である。

【0011】

また、本発明の一実施形態に係る浮体式垂直軸型風車では、
前記腕部が同一の角度を形成する場合、前記受風部の前縁と後縁を結ぶ中心線は、前記シャフトの回転軸を中心とした円周上にある。

【0012】

また、本発明の一実施形態に係る浮体式垂直軸型風車では、
前記受風部は、
前記シャフトの回転軸に平行な軸において回転可能な円筒部と、
前記円筒部の軸の両端を回転可能に支持し、前記円筒部に対して隙間を有して並列に設置される整流板と、
を有し、
前記第２結合部は、前記整流板に結合され、
前記第２浮体は、前記整流板の下端に取り付けられる。

【0013】

また、本発明の一実施形態に係る浮体式垂直軸型風車では、
前記受風部は、
進行方向側に設置されるカップ状の底部と、
前記底部のうち前記回転軸から遠くに位置する端部から延びる延長部と、
を有し、
前記第２結合部は、前記延長部の前記回転軸側に結合される。

【0014】

また、本発明の一実施形態に係る浮体式垂直軸型風車システムは、
前記浮体式垂直軸型風車と、
前記シャフトを係留する係留部と、
前記シャフトの回転を回転力として発電する発電機と、
を備える。

【発明の効果】

【0015】

本発明の一実施形態に係る浮体式垂直軸型風車及び浮体式垂直軸型風車発電システムは、大型であっても安定して回転することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】第１実施形態に係る浮体式垂直軸型風車を示す。

【図2】第１実施形態に係る浮体式垂直軸型風車を上方から見た受風部と第２浮体とを示す。

【図3】第１実施形態に係る浮体式垂直軸型風車を係留する係留部を示す。

【図4】第１実施形態に係る浮体式垂直軸型風車の支持部を示す。

【図5】第１実施形態に係る浮体式垂直軸型風車の使用状態を示す。

【図6】他の実施形態に係る浮体式垂直軸型風車の第２浮体を示す。

【図7】上方から見た図６の実施形態の第２浮体を示す。

【図8】第２実施形態に係る浮体式垂直軸型風車の受風部を示す。

【図9】上方から見た図８の第２実施形態の受風部を示す。

【図10】第３実施形態に係る浮体式垂直軸型風車の受風部を示す。

【図11】上方から見た図１０の第３実施形態の受風部を示す。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下に本発明の具体的な実施の形態を示す。実施の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。

【0018】

図１は、第１実施形態に係る浮体式垂直軸型風車１を示す。

【0019】

浮体式垂直軸型風車１は、回転軸Ａに対して軸対称な第１浮体２と、第１浮体２から同軸に延びるシャフト３と、シャフト３の外周に設置される第１結合部４と、一端５ａが第１結合部４に取り付けられ、シャフト３に対して放射状に延びる腕部５と、腕部５の他端５ｂに回動自在に取り付けられる受風部６と、腕部５と受風部６を結合する第２結合部７と、受風部６の下端に取り付けられる第２浮体８と、を備える。

【0020】

第１浮体２は、円柱状の部材であり、浮力があり、下方に錘２ａを含む。錘２ａは、重量等を考慮して第１浮体２に配置する。第１浮体２は、浮体式垂直軸型風車１全体を静水面に浮かべた時に上方が水面から飛び出し、回転軸Ａが鉛直方向になると好ましい。

【0021】

シャフト３は、円柱状の部材であり、第１浮体２から上方に向かって同軸に延びる。シャフト３は、第１浮体２と一体に回転する。シャフト３と第１浮体２の接続部分は、第１浮体２の方が大径に形成されると好ましい。

【0022】

第１結合部４は、シャフト３の外周を囲む環状部４ａと、環状部４ａから突出する突出部４ｂと、を有する。突出部４ｂは、回転軸Ａに対して放射状に等間隔で形成されると好ましい。本実施形態では、突出部４ｂは、回転軸Ａに対して放射状に１２０°毎に形成される。第１結合部４は、シャフト３の上方と下方の２箇所に設置されると好ましい。なお、第１結合部４は、シャフト３に３箇所以上設置してもよい。

【0023】

腕部５は、第１結合部４から回転軸Ａに対して放射状に延びる。本実施形態では、腕部５は、突出部４ｂと同様に回転軸Ａに対して放射状に１２０°毎に形成される。腕部５の一端５ａと突部４ｂは、一方が軸、他方が軸受けを形成する構造、あるいは、両方が軸受けを形成し別部材の連結ピン等の軸で連結する構造により、回動自在な第１ヒンジ機構を構成する。第１ヒンジ機構は、回転軸Ａに直交する断面において、シャフト３の外周の接線方向を第１回動軸Ｂとして、第１結合部４に対して腕部５を回動させることが好ましい。

【0024】

図２は、第１実施形態に係る浮体式垂直軸型風車１を上方から見た受風部６と第２浮体８とを示す。なお、図２は、複数の第１ヒンジ機構と複数の第２ヒンジ機構によって全ての腕部５が同一の角度を形成する場合である。

【0025】

受風部６は、腕部５の他端５ｂに第２結合部７を介して取り付けられる。受風部６は、風を受けると推進する形状に形成される。複数の第１ヒンジ機構と複数の第２ヒンジ機構によって全ての腕部５が同一の角度を形成する場合、受風部６の水平断面での前縁６ａと後縁６ｂ結ぶ中心線６ｃは、回転軸Ａを中心とした円Ｄの円周上にあることが好ましい。本実施形態の受風部６は、翼型に形成される。

【0026】

受風部６には、第２結合部７が設置される。第２結合部７と腕部５の他端５ｂは、一方が軸、他方が軸受けを形成する構造、あるいは、両方が軸受けを形成し別部材の連結ピン等の軸で連結する構造により、回動自在な第２ヒンジ機構を構成する。第２ヒンジ機構は、第１回動軸Ｂに平行な第２回動軸Ｃを中心として、第２結合部７に対して腕部５を回動させることが好ましい。

【0027】

第２浮体８は、受風部６の下端に取り付けられる。第２浮体８は、複数の第１ヒンジ機構と複数の第２ヒンジ機構によって全ての腕部５が同一の角度を形成する場合、回転軸Ａを中心とした円Ｄの円周方向又は円Ｄの接線方向Ｅに中心線Ｆを有する形状が好ましい。本実施形態の第２浮体８は、円Ｄの接線方向Ｅに中心線Ｆを有する舟型に形成される。

【0028】

第２浮体８は、回転軸Ａ側の内側面又は反対の外側面の少なくとも１面に抵抗部８ａを設置してもよい。抵抗部８ａは通常時には浮体部８の内側面又は外側面に収納されており、回転を停止する際に浮体部８の内側面又は外側面から開き、回転の抵抗力を発生させる。

【0029】

図３は、第１実施形態に係る浮体式垂直軸型風車１を係留する係留部１０を示す。

【0030】

浮体式垂直軸型風車１は、係留部１０によって漂流しないように係留される。係留部１０は、多角形状のフレーム１１と、フレーム１１に取り付けられる支持部１２と、支持部１２に回転可能に支持される回転体１３と、フレーム１１を海底や地面につなぎ止める連結部１４と、を有する。

【0031】

フレーム１１は、平面内でシャフト３の周囲を囲むように設置される。フレーム１１は、多角形状に形成されると好ましい。本実施形態のフレーム１１は、三角形状に形成される。フレーム１１の頂点には、連結部１４を保持する保持部１１ａが形成される。フレーム１１の辺の部分には、支持部１２が取り付けられる。

【0032】

図４は、第１実施形態に係る浮体式垂直軸型風車１の支持部１２を示す。

【0033】

支持部１２は、フレーム１１の辺の内側部分に設置され、回転体１３を回転可能に支持する。本実施形態の支持部１２は、三角形状のフレーム１１の辺の内側部分に対応して３つ設置され、図４に示した矢印Ｘ，Ｙ，Ｚ方向の３回転自由度のジンバル機構で形成される。なお、支持部１２は、少なくとも回転体１３のＺ方向の回転を可能に支持できればよい。また、支持部１２は、フレーム１１から離れる方向に付勢されていると好ましい。

【0034】

回転体１３は、支持部１２に回転可能に支持される。本実施形態の回転体１３は、円盤状のローラーであって、シャフト３の外周に３つ設置され、回転軸Ａを中心に１２０°毎に間隔をあけてシャフト３に接触する。

【0035】

第１実施形態の回転体１３は、３回転自由度の支持部１２に支持されているため、回転体１３はシャフト３に接触しながら姿勢を変えることが可能である。例えば、浮体式垂直軸型風車１は、係留部１０に対して、回転可能であり、上下方向に移動可能であり、傾斜も可能である。

【0036】

連結部１４は、浮体式垂直軸型風車１が漂流しないように、フレーム１１を海底や地面につなぎ止める。第１実施形態の連結部１４は、ケーブル又はワイヤ等の索状部材で形成される。なお、連結部１４は、チェーン等でもよい。連結部１４は、図示しないアンカー等によって海底や地面につながれる。

【0037】

係留部１０の回転体１３は、発電機１５を構成してもよい。発電機１５は、シャフト３及び回転体１３の回転によって発電される。発電された電気エネルギーは連結部１４としてのケーブルによって送電設備等に送られる。

【0038】

係留部１０には、図示しない第３浮体を設置してもよい。係留部１０に第３浮体を設置する場合、フレーム１１に設置すると好ましい。

【0039】

図５は、第１実施形態に係る浮体式垂直軸型風車１の使用状態を示す。

【0040】

浮体式垂直軸型風車１は、係留部１０に係留され、水域Ｗに浮かべられる。水域Ｗが波も少なく穏やかな場合、第１浮体２は、シャフト３及び錘２ａ等の重さで大部分が水中Ｗ１に沈み、上方が水面Ｗ２から上に出て、シャフト３と共に略鉛直に位置する。第２浮体８は水面Ｗ２に浮かび、第１結合部４及び第２結合部７での腕部５の角度が第２浮体８の高さに対応してそれぞれ変化する。１結合部４及び第２結合部７での腕部５の角度が変化するので、受風部６は、シャフト３とほぼ平行になる。したがって、浮体式垂直軸型風車１は、的確に係留部１０に係留され、安定して水域Ｗに浮かぶ。

【0041】

波が高い場合、第１浮体２は、傾斜する場合がある。第１浮体２が傾斜しても、第２浮体８はそれぞれ水面Ｗ２に浮かび、第１結合部４及び第２結合部７での腕部５の角度が第２浮体８の高さに対応してそれぞれ変化するので、受風部６は、シャフト３とほぼ平行になる。したがって、浮体式垂直軸型風車１は、的確に係留部１０に係留され、安定して水域Ｗに浮かぶ。

【0042】

第１浮体２が大きく浮いた場合、フレーム１１、支持部１２及び回転体１３は、第１浮体２の上面に接触して持ち上げられる。第１浮体２と第２浮体８の高さの差異は、第１結合部４及び第２結合部７での腕部５の角度によって対応する。例えば、第１結合部４、腕部５、第２結合部７の順に高い位置となればよい。

【0043】

第１浮体２が大きく沈んだ場合、フレーム１１、支持部１２及び回転体１３は、シャフト３に対して相対的に上方に移動する。なお、係留部１０に図示しない浮体を設置した場合、フレーム１１、支持部１２及び回転体１３は、シャフト３に接触しながら水面Ｗ２に浮かんだ状態となる。第１浮体２と第２浮体８の高さの差異は、第１結合部４及び第２結合部７での腕部５の角度によって対応する。例えば、第２結合部７、腕部５、第１結合部４の順に高い位置となればよい。

【0044】

図６は、他の実施形態に係る浮体式垂直軸型風車１の第２浮体８０を示す。図６（ａ）は、他の実施形態に係る浮体式垂直軸型風車１の第２浮体８０の斜視図、図６（ｂ）は、他の実施形態に係る浮体式垂直軸型風車１の第２浮体８０の進行方向に直交する断面図を示す。図７は、上方から見た図６の実施形態の第２浮体８０を示す。

【0045】

図６に示す実施形態の第２浮体８０は、受風部６の下端に取り付けられる突出部８１と、突出部８１の下方の胴部８２と、を有する。突出部８１及び胴部８２は、複数の第１ヒンジ機構と複数の第２ヒンジ機構によって全ての腕部５が同一の角度を形成する場合、水平断面内で回転軸Ａを中心とした円Ｄの円周上又は円Ｄの接線Ｅ上に前縁８１ａ及び後縁８１ｂ結ぶ中心線８０ｃを有する形状が好ましい。本実施形態の突出部８１及び胴部８２は、円Ｄの円周上に前縁８１ａ及び後縁８１ｂ結ぶ中心線８０ｃを有する形状に形成される。

【0046】

突出部８１は、上方から見た形状が受風部６とほぼ同じ形状であって、進行方向に直交する断面内の形状が長方形であることが好ましい。胴部８２は、上方から見た形状が受風部６とほぼ同じ形状であって、進行方向に直交する断面内の形状が円形であることが好ましい。

【0047】

胴部８２は、潜水艦のように水中Ｗ１を推進する。また、突出部８１は、少なくとも一部が水面Ｗ２よりも上方、残りの一部が水中Ｗ１を推進する。したがって、第２浮体８０の水面Ｗ２での水線面積は、第２浮体８０の水中Ｗ１での最大の水平断面積よりも小さい。

【0048】

第２浮体８０の突出部８１又は胴部８２には、回転軸Ａ側の内側面又は反対の外側面の少なくとも１面に抵抗部８０ａを設置してもよい。抵抗部８０ａは通常時には浮体部８０の内側面又は外側面に収納されており、回転を停止する際に浮体部８０の内側面又は外側面から開き、回転の抵抗力を発生させる。

【0049】

図８は、第２実施形態に係る浮体式垂直軸型風車１の受風部６０を示す。図９は、上方から見た図８の第２実施形態の受風部６０を示す。

【0050】

図８に示す第２実施形態の受風部６０は、円筒状の円筒部６１と、円筒部６１を回転可能に支持する整流板６２と、を有する。円筒部６１の軸Ｇの両端は、整流板６２に対して回転可能に支持される。整流板６２は、板状に形成され、円筒部６１に対して隙間を有して並列に設置され、長手方向の両端に円筒部６１を支持する延長部６２ａを有する。

【0051】

整流板６２は、腕部５の他端５ｂに第２結合部７を介して取り付けられる。第２結合部７と腕部５の他端５ｂは、一方が軸、他方が軸受けを形成し、回動自在な第２ヒンジ機構を構成する。第２ヒンジ機構は、第１回動軸Ｂに平行な第２回動軸Ｃを中心として、第２結合部７に対して腕部５を回動させることが好ましい。

【0052】

第２実施形態の整流板６２は、両端部分の水平断面が翼型に形成される。複数の第１ヒンジ機構と複数の第２ヒンジ機構によって全ての腕部５が同一の角度を形成する場合、整流板６２の両端部分の水平断面での前縁６２ａと後縁６２ｂを結ぶ中心線６２ｃは、回転軸Ａを中心とした円Ｄの円周上にあることが好ましい。

【0053】

第２実施形態の円筒部６１は、図示しないモーターにより回転軸Ｇを中心として反時計方向へ回転させた状態で、所定の方向から風（空気流）を受けると、マグナス力が発生する。円筒部６１に発生したマグナス力は、円筒部６１を円Ｄに沿って反時計方向へ移動させる方向に作用する。それにより、シャフト３が回転する。

【0054】

なお、係留部１０に、図示しない発電機を設置し、垂直軸型マグナス式風力発電機を構成してもよい。発電機は、シャフト３に接触する回転体１３の回転によって発電される。発電された電気エネルギーは連結部１４としてのケーブルによって送電設備等に送られる。

【0055】

また、図８及び図９に示した第２実施形態において、図６及び図７に示した第１実施形態の第２浮体８０を用いてもよい。複数の第１ヒンジ機構と複数の第２ヒンジ機構によって全ての腕部５が同一の角度を形成する場合、突出部８１及び胴部８２は、水平断面内で、回転軸Ａを中心とした円Ｄの円周上又は円Ｄの接線Ｅ上に前縁８１ａ及び後縁８１ｂを結ぶ中心線８０ｃを有する形状が好ましい。なお、突出部８１を設けず、胴部８２を直接整流板６２に接続してもよい。

【0056】

図１０は、第３実施形態に係る浮体式垂直軸型風車１の受風部６０を示す。図１１は、上方から見た図８の第３実施形態の受風部６０を示す。

【0057】

第３実施形態の受風部６５は、回転軸Ａに直交する断面でカップ状の構成を有するバケット型でもよい。バケット型の受風部６５は、進行方向側に設置されるカップ状の底部６５ａと、底部６５ａのうち回転軸Ａから遠くに位置する端部から延びる延長部６５ｂと、を有する。第２結合部７は、延長部６５ｂの内側に結合される。したがって、風が内側から底部６５ａに当たり、推進力が生じる構造となっている。

【0058】

なお、係留部１０に、図示しない発電機を設置し、垂直軸型マグナス式風力発電機を構成してもよい。発電機は、シャフト３に接触する回転体１３の回転によって発電される。発電された電気エネルギーは連結部１４としてのケーブルによって送電設備等に送られる。

【0059】

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。

【0060】

また、上記各実施形態では、浮体式垂直軸型風車１は反時計回りに回転するものとして説明したが、時計回りに回転するようにしてもよい。受風部６が翼型の場合には前縁６ａと後縁６ｂの方向を逆にすればよく、受風部６０が円筒部６１を有する場合には回転方向を時計回りとするとともに円筒部６１の進行方向とは反対側に整流板６２を設ければよい。

【0061】

また、上記各実施形態では、３つの受風部６を円Ｄの円周上に配置するものとして説明したが、受風部６の数は適宜変更してもよく、２つ、又は、４つ以上の受風部６を配置するようにしてもよい。その場合、受風部６の数に対応して円Ｄの中心Ａに対して配置する角度を決定すればよい。例えば、受風部６の数が２つなら１８０°、４つなら９０°にすればよい。

【0062】

以上、本実施形態の浮体式垂直軸型風車１は、回転軸Ａに対して軸対称な第１浮体２と、第１浮体２から同軸に延びるシャフト３と、シャフト３の外周に設置される第１結合部４と、一端が第１結合部４に取り付けられ、シャフト３から延びる腕部５と、腕部５の他端に取り付けられる受風部６，６０，６５と、腕部５と受風部６，６０，６５を結合する第２結合部７と、受風部６の下端に取り付けられる第２浮体８，８０と、を備える。したがって、本実施形態の浮体式垂直軸型風車１は、大型であっても回転軸Ａを安定させ、円滑に回転することができる

【0063】

また、本実施形態の浮体式垂直軸型風車１では、第２浮体８０の水面下の最大水平断面積は、水線面積よりも大きい。したがって、浮体式垂直軸型風車１は、水面Ｗ２で受ける波浪荷重及び造波抵抗を軽減することができ、円滑に回転することができる。

【0064】

また、本実施形態の浮体式垂直軸型風車１では、腕部５は、シャフト３の少なくとも上方及び下方から放射状に複数延び、第１結合部４及び第２結合部７は、シャフト３の回転軸Ａと腕部５の長手方向に直交する軸Ｂ，Ｃに対して回動可能に構成される。したがって、浮体式垂直軸型風車１は、水面Ｗ２の高さに対応して受風部６が上下に移動して、回転時の波浪荷重及び造波抵抗を軽減することができ、円滑に回転することができる。

【0065】

また、本実施形態の浮体式垂直軸型風車１では、腕部５が同一の角度を形成する場合、第２浮体８０の前縁８０ａと後縁８０ｂを結ぶ中心線８０ｃは、シャフト３の回転軸Ａを中心とした円周上にある。したがって、第２浮体８０の中心線８０ｃと推進方向が同じになるので、浮体式垂直軸型風車１は、より円滑に回転することができる。

【0066】

また、本実施形態の浮体式垂直軸型風車１では、受風部６は、シャフト３の回転軸Ａに直交する断面において翼型である。したがって、浮体式垂直軸型風車１は、空気を少ない抵抗で流すことができ、円滑に回転することができる。

【0067】

また、本実施形態の浮体式垂直軸型風車１では、複腕部５が同一の角度を形成する場合、受風部６の前縁６ａと後縁６ｂを結ぶ中心線６ｃは、シャフト３の回転軸Ａを中心とした円周上にある。したがって、浮体式垂直軸型風車１は、より円滑に回転することができる。

【0068】

また、本実施形態の浮体式垂直軸型風車１では、受風部６０は、シャフト３の回転軸Ａに平行な軸において回転可能な円筒部６１と、円筒部６１の軸の両端を回転可能に支持し、円筒部６１に対して隙間を有して並列に設置される整流板６２と、を有し、第２結合部７は、整流板６２に結合され、第２浮体８は、整流板６２の下端に取り付けられる。したがって、浮体式垂直軸型風車１は、マグナス力の発生により円滑に回転することができる。また、強風の場合には風を逃がし浮体式垂直軸型風車１の故障等を回避することができる。

【0069】

また、本実施形態の浮体式垂直軸型風車１では、受風部６５は、進行方向側に設置されるカップ状の底部６５ａと、底部６５ａのうち回転軸Ａから遠くに位置する端部から延びる延長部６５ｂと、を有し、第２結合部７は、延長部６５ｂの回転軸Ａ側に結合される。したがって、浮体式垂直軸型風車１は、底部６５ａに風を受けて、円滑に回転することができる。

【0070】

また、本実施形態の浮体式垂直軸型風車システムは、浮体式垂直軸型風車１と、シャフト３を係留する係留部１０と、シャフト３の回転を回転力として発電する発電機１５と、を備える。大型であっても回転軸Ａを安定させ、円滑に回転することができる本実施形態の浮体式垂直軸型風車１を用いることで、安定して発電することができる。

【符号の説明】

【0071】

１…浮体式垂直軸型風車
２…第１浮体
３…シャフト
４…第１結合部
５…腕部
６，６０，６５…受風部
６１…円筒部
６２…整流板
７…第２結合部
８，８０…第２浮体
８１…突出部
８２…胴部
１０…係留部
１１…フレーム
１２…支持部
１３…回転体
１４…連結部
１５…発電機

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】