JP2003155972A

JP2003155972A - 発電装置

Info

Publication number: JP2003155972A
Application number: JP2002258024A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Nakatani; 敏中谷; Kazuo Takei; 一雄竹井
Original assignee: KAWADA ITSUO; NIKKEN ENGINEERING KK
Current assignee: KAWADA ITSUO; NIKKEN ENGINEERING KK
Priority date: 2001-09-04
Filing date: 2002-09-03
Publication date: 2003-05-30

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、風力エネルギーや水力エネルギー
等の流体エネルギーを効率よく利用し、もって、高効率
の発電装置を提供することを課題とする。【解決手段】発電機で電力を発生すべく縦方向の軸を
中心にして回転可能な回転体と、流体を受けて前記回転
体を回転させるべく、前記回転体に枢支軸を中心にして
回転角度変更自在に立設された複数のブレード部とを備
えた発電装置において、前記各ブレード部は、流体力に
よる揚力が発生可能なように、左右方向に変形自在に設
けられ、流体方位を検出するための流体方位検出手段
と、前記流体方位検出手段によって検出された流体方位
に基づいて、前記回転体にトルクが発生するように各ブ
レード部を所定の回転角度位置に姿勢変更させるブレー
ド姿勢決定手段とを備えていることにある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、風力エネルギーや
水力エネルギー等の流体エネルギーを利用した発電装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】風力エネルギーや水力エネルギー等の流
体エネルギーを利用した発電装置は、風力や水力といっ
た自然エネルギーを利用した無公害な発電装置であり、
その利用価値は高いとされている。

【０００３】従来における風力発電装置は、風力をプロ
ペラで平面的に受け止め、プロペラの回転力を発電機の
動力源として利用しているものが主で、近年では、新素
材を採用して大型化している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、風力を
プロペラで平面的に受け止めて風力エネルギーを利用す
る場合、プロペラの受風面積の関係から、風力エネルギ
ーの利用効率は略３０％に過ぎない。従って、発電量の
割には、風力発電装置が大型にならざるを得ないが、強
度等の問題から装置の大きさにも限度があり、また、そ
の設備費用も多大なものとなっている。

【０００５】本発明は、上述のような従来技術の問題点
に鑑みてなされたものであり、風力エネルギーや水力エ
ネルギー等の流体エネルギーを効率よく利用し、もっ
て、高効率の発電装置を提供することを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明が前記課題を解決
するために講じた技術的手段は、発電機で電力を発生す
べく縦方向の軸を中心にして回転可能な回転体と、流体
を受けて前記回転体を回転させるべく、前記回転体に枢
支軸を中心にして回転角度変更自在に立設された複数の
ブレード部とを備えた発電装置において、前記各ブレー
ド部は、流体力による揚力が発生可能なように、左右方
向に変形自在に設けられ、流体方位を検出するための流
体方位検出手段と、前記流体方位検出手段によって検出
された流体方位に基づいて、前記回転体にトルクが発生
するように各ブレード部を所定の回転角度位置に姿勢変
更させるブレード姿勢決定手段とを備えていることにあ
る。

【０００７】そして、各ブレード部は、流体力による揚
力が発生可能なように、左右方向に変形自在に設けられ
ていることから、各ブレードに作用する揚力も回転体を
回転させるトルクとして利用できることとなり、ブレー
ド部が流体力を受けることによって発生する揚力及び流
体力の合力を最大限に有効利用して、高効率の発電を行
うことができる。

【０００８】前記ブレード姿勢決定手段は、変形円状の
制御レールを備え且つ前記縦方向の軸に外周に回転可能
に取り付けられた案内手段と、前記制御レールを予め設
定された位置に設置させるべく、前記案内手段を回転駆
動する駆動部と、前記制御レールに沿って該制御レール
上を移動することにより、各ブレード部の姿勢を決定す
るように、各ブレードに設けられた翼制御ロッドとから
なるのが好ましい。

【０００９】そして、制御レール上を翼制御ロッドを移
動させるという簡単な構成により、回転体の回転に伴っ
て各ブレード部の姿勢を制御可能となる。

【００１０】また、電力を発生する発電機と、前記発電
機の回転シャフトに一端が接続されて該回転シャフトと
共に回転するメインシャフトと、中心部から放射状に突
出した複数のアームを有すると共に、前記メインシャフ
トの他端が該中心部に固定されて該メインシャフトと共
に回転するアーム部と、前記アーム部の各アームにそれ
ぞれ立設されると共に、流体力を受けるブレード部と、
前記メインシャフトの外周に回転可能に取り付けられた
ターンテーブルと、前記ターンテーブル上に設けられた
変形円状の制御レールと、流体方位を検出する流体方位
検出手段と、前記流体方位検出手段によって検出された
流体方位に基づいて、前記ターンテーブルを回転駆動し
て、前記制御レールを予め設定された位置に設置させる
ターンテーブル駆動部とを備え、前記ブレード部は、複
数の翼から構成されていて、該複数の翼は、隣接する翼
どうしのなす角度が変化するように連結されており、隣
接する翼どうしのなす角度の変化は、他の隣接する翼ど
うしのなす角度の変化と連動しており、前記複数の翼の
うちの一つの翼には、前記制御レールに沿って該制御レ
ール上を移動する翼制御ロッドが設けられており、前記
翼制御ロッドが前記制御レールに沿って該制御レール上
を移動することにより、前記角度が変化し、前記制御レ
ール上の前記翼制御ロッドの位置によって、前記角度が
決定されていて、これによって、該制御レール上の該翼
制御ロッドの各位置における前記ブレード部の横断面形
状が決定し、前記制御レールの変形円状は、前記ブレー
ド部が流体力を受けることによって発生するトルクが最
大となるように、該制御レール上の前記翼制御ロッドの
各位置における該ブレード部の横断面形状を決定する形
状に設定されていることにある。

【００１１】前記制御レールは、前記ターンテーブルと
一体に設けることができる。

【００１２】前記アーム部の複数のアームは、円周方向
において互いに隣接するアームどうしの間隔が一定間隔
に設定されていることにある。

【００１３】前記アーム部は、８つのアームを有してお
り、該各アームに前記ブレード部が立設されているのが
好ましい。

【００１４】前記複数の翼は、一列に配列するのが好ま
しい。

【００１５】前記複数の翼を、ヒンジによって、隣接す
る翼どうしのなす角度が変化するように連結することが
できる。

【００１６】前記複数の翼の隣接する翼どうしのなす角
度の変化は、他の隣接する翼どうしのなす角度の変化と
流動的に連動することができる。

【００１７】前記ブレード部は、前翼、中翼、及び後翼
の３つの翼から構成されており、前記前翼と前記中翼と
が、互いのなす角度が変化するように回動可能に連結さ
れており、前記中翼と前記後翼とが、互いのなす角度が
変化するように回動可能に連結されており、前記前翼と
前記中翼とのなす角度の変化は、前記中翼と前記後翼と
のなす角度の変化と連動しており、前記中翼に前記翼制
御ロッドを設けることができる。

【００１８】かかる場合には、ブレード部が左右の何れ
か一方から流体力を受けた際に、中翼に対して、前翼及
び後翼を同じ方向に屈曲させることができ、所定の姿勢
になったブレード部に揚力が発生するようにできる。

【００１９】前記前翼と前記中翼とは、ヒンジによって
互いのなす角度が変化するように回動可能に連結されて
いるのが好ましい。

【００２０】前記前翼の前後方向の寸法よりも前記後翼
の前後方向の寸法の方が大きく、前記後翼の前後方向の
寸法よりも前記中翼の前後方向の寸法の方が大きく設定
されているのが好ましい。

【００２１】前記前翼と前記中翼とのなす角度の変化
は、前記中翼と前記後翼とのなす角度の変化と流動的に
連動していることにある。

【００２２】前記アーム部には、該アーム部の回転を安
定させる補助ローラを設けることができる。

【００２３】前記ターンテーブルには、該ターンテーブ
ルの回転を安定させる補助ローラを設けることができ
る。

【００２４】前記流体方位検出手段を、流体方位計にす
ることができる。

【００２５】前記ブレード部を立設できる最大数Ｎは、Ｎ＝（前記アームの長手方向の寸法を半径とする円周）
÷（前記ブレード部の前後方向の寸法×０．９９）で表すことができる。

【００２６】前記翼制御ロッドと前記制御レールとの接
触部分には、低摩擦手段を設けることができる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる発電装置の
実施の形態について図面を参照しながら述べる。図１に
おいて、符号１は、本発明にかかる発電装置を示してい
る。この発電装置１は、発電機２と、縦方向の軸として
のメインシャフト３と、アーム部４と、ブレード部５
と、ターンテーブル６と、流体方位検出手段８と、各ブ
レード部５を所定の回転角度位置に姿勢変更させるブレ
ード姿勢決定手段と、ターンテーブル駆動部９とから主
に構成されている。

【００２８】前記発電機２は、電力を発生するものであ
り、中央内部に回転シャフトを有している。この発電機
２の回転シャフトの上端にはメインシャフト３の一端
（図示において下端）が接続されていて、メインシャフ
ト３は、回転シャフトと共に回転することができるよう
になっている。後述するように、ブレード部５が流体力
を受けることによって発生するトルクによってメインシ
ャフト３が回転することにより、発電機２の回転シャフ
トが回転し、もって、発電機２で発電が行われる。

【００２９】メインシャフト３の他端（図示において上
端）は、回転体としてのアーム部４の中央部に固定され
ていて、これによって、アーム部４は、メインシャフト
３及び回転シャフトと共に回転することができるように
なっている。このアーム部４は、中心部から放射状に突
出した複数のアーム１０を有している。アーム部４の複
数のアーム１０は、円周方向において互いに隣接するア
ームどうしの間隔が一定間隔になるように設定されて設
けられている。アーム部４の各アーム１０の先端には、
ブレード部５がそれぞれ立設されている。このブレード
部５は、流体力を直接受けるためのものである。図示の
アーム部４は、８つのアーム１０を有しており、各アー
ム１０の先端にブレード部５がそれぞれ立設されてい
る。

【００３０】メインシャフト３の外周には、前記円盤状
のターンテーブル６が相対回転可能に取り付けられてい
る。このターンテーブル６は、後述するように、ターン
テーブル駆動部９によってメインシャフト３を中心にし
て回転駆動するようになっている。ターンテーブル６の
上面の外周には、変形円状の制御レール７が設けられて
いる。この制御レール７は、ターンテーブル６と一体に
設けることができ、制御レール７及びターンテーブル６
により、案内手段が構成されている。

【００３１】ターンテーブル６には、ターンテーブル駆
動部９が接続されており、このターンテーブル駆動部９
によって、ターンテーブル６はメインシャフト３を中心
にして回転駆動されるようになっている。また、このタ
ーンテーブル駆動部９には、流体方位検出手段８が接続
されている。この流体方位検出手段８は、流体方位を検
出するためのものであり、流体方位検出手段８として
は、例えば、流体方位計を用いることができる。ターン
テーブル駆動部９は、流体方位検出手段８によって検出
された流体方位に基づいて、ターンテーブル６を所定の
角度に回転駆動して、ターンテーブル６上の制御レール
７を予め設定された位置に設置させるようになってい
る。

【００３２】次に、ブレード部５の構成について説明す
る。図２乃至図４に示すように、ブレード部５は、左右
方向（幅方向）に凸状又は凹状に変形自在となるよう
に、前翼１１、中翼１２、及び後翼１３の３つの翼から
構成されている。具体的には、前翼１１と中翼１２とが
ヒンジ５０（図３参照）によって連結され、中翼１２と
後翼１３とがヒンジ５１（図３参照）によって連結さ
れ、これによって、前翼１１、中翼１２、後翼１３は、
一列に配列されている。また、ヒンジ５０によって前翼
１１と中翼１２とが互いのなす角度が変化するように回
動可能に連結されていて、ヒンジ５１によって中翼１２
と後翼１３とが互いのなす角度が変化するように回動可
能に連結されている。

【００３３】また、図４（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すよう
に、前翼１１の前後方向の寸法ＬＩよりも後翼１３の前
後方向の寸法Ｌ２の方が大きく設定されていて、後翼１
３の前後方向の寸法Ｌ２よりも中翼１２の前後方向の寸
法Ｌ３の方が大きく設定されている。そして、例えば、
中翼１２の流体を受ける面積は、前後翼１１、１３のそ
の合計の面積よりも大きくなっているのが好ましい。

【００３４】図２に示すように、アーム１０の先端に
は、上方に伸びた支柱１４が設けられており、この支柱
１４に制御アーム１５が、図示しない回転機構によって
回転可能（水平方向に揺動可能）に設けられている。こ
の制御アーム１５は、主アーム１６と、この主アーム１
６の後方側（後翼１３側）で且つ、主アーム１６に対し
て直角に一体的に設けられた副アーム１７とで構成され
て、平面視の外形が略Ｔ字状に形成されている。主アー
ム１６の、副アーム１７が取り付けられていない一端
が、支柱１４に回転可能に取り付けられている。

【００３５】また、この主アーム１６の他端側の下面に
は、下方に垂直に伸びた翼制御ロッド１８が設けられて
いる。この翼制御ロッド１８の下端部は、ターンテーブ
ル６上の制御レール７内に挿入されており、これによっ
て、翼制御ロッド１８は、制御レール７に沿って制御レ
ール７上を移動することができるようになっている。

【００３６】また、翼制御ロッド１８と制御レール７と
の接触部分には、潤滑油や樹脂等の低摩擦手投を設ける
ことができ、これによって、制御レール７に対する翼制
御ロッド１８の摺動をスムーズにかつ安定にすることが
できる。尚、制御レール７及びターンテーブル６からな
る案内手段、ターンテーブル駆動部９及び翼制御ロッド
１８によって前記ブレード姿勢決定手段が構成されてい
る。

【００３７】制御アーム１５（主アーム１６）の前側の
上面には、支柱１９が、図示しない回転機構によって相
対回転可能に設けられている。支柱１４と支柱１９は、
同軸上に配置されている。支柱１９の上端は、中翼１２
の下面で且つ前翼１１側に取り付けられている。従っ
て、翼制御ロッド１８は、支柱１９及び制御アーム１５
を介して中翼１２に設けられている。

【００３８】また、副アーム１７の上面には、溝２０が
形成されている。この溝２０は、支柱１９を中心とした
円弧状に形成されている。中翼１２の下面の後翼１３側
には、翼制御ロッド２１が設けられている。この翼制御
ロッド２１の下端部は、溝２０内に挿入されており、こ
れによって、翼制御ロッド２１は、溝２０に沿って移動
することができるようになっている。従って、翼制御ロ
ッド２１が円弧状の溝２０内を移動すると、中翼１２の
角度は、支柱１９を中心にして変化し、中翼１２は、制
御アーム１５に対して所定角度揺動することができる。

【００３９】図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、後翼１
３の下面の中翼１２側には、後翼１３に対して直交する
方向に伸びた後翼制御アーム３０が設けられている。こ
の後翼制御アーム３０は、後翼１３の両面側に存在して
いる。また、前翼１１の下面には、前翼１１に対して直
交する方向に伸びた前翼制御アーム３１が設けられてい
る。この前翼制御アーム３１は、前翼１１の片面側（図
４において右側）のみに存在している。また、制御アー
ム１５の主アーム１６の前翼１１側には、主アーム１６
に対して直交する方向に伸びた取付部３２が設けられて
いる。この取付部３２は、主アーム１６の片面側（図４
において右側）のみに存在している。

【００４０】前翼制御アーム３１の先端部と後翼制御ア
ーム３０の一端部（図４において左側）とは、連結ロッ
ド３３で回動可能に枢支連結されている。一方、前翼１
１の取付部３２の先端部と後翼制御アーム３０の他端部
（図４において右側）とは、連結ロッド３４で回動可能
に枢支連結されている。従って、前述のように、翼制御
ロッド２１が円弧状の溝２０内を移動すると、中翼１２
の角度は、支柱１９を中心にして変化するが、この中翼
１２の角度変化に伴って、前翼１１の角度及び後翼１３
の角度も変化する。換言すれば、前翼１１と中翼１２と
のなす角度の変化は、中翼１２と後翼１３とのなす角度
の変化と流動的に連動し、前翼１１及び後翼１３は、中
翼１２に対して左右方向の同じ方向に角度変化すること
となる。尚、ここで、後翼制御アーム３０、前翼制御ア
ーム３１、取付部３２、連結ロッド３３及び連結ロッド
３４により、リンク機構よりなるブレード変形手段が構
成されている。

【００４１】図４（ｂ）には、翼制御ロッド２１が溝２
０内の中心位置に存在するときの前翼１１、中翼１２、
及び後翼１３の態勢を示している。図示のように、前翼
１１、中翼１２、及び後翼１３は、直線状に並んでお
り、前翼１１と中翼１２とのなす角度、及び中翼１２と
後翼１３とのなす角度は、共に略１８０度となってい
る。

【００４２】図４（ａ）には、翼制御ロッド２１が溝２
０内の一端位置（図示において左側）に存在するときの
前翼１１、中翼１２、及び後翼１３の態勢を示してい
る。図示のように、前翼１１と中翼１２とのなす角度
は、前翼制御アーム３１及び取付部３２が存在する側
（図示において右側）において鈍角であり、中翼１２と
後翼１３とのなす角度も、前翼制御アーム３１及び取付
部３２が存在する側（図示において右側）において鈍角
となっている。このように、翼制御ロッド２１が溝２０
内の一端位置（図示において左側）に存在することによ
って、図４（ａ）に示すようにブレード部５の形状が保
持される。

【００４３】図４（ｃ）には、翼制御ロッド２１が溝２
０内の他端位置（図示において右側）に存在するときの
前翼１１、中翼１２、及び後翼１３の態勢を示してい
る。図示のように、前翼１１と中翼１２とのなす角度
は、前翼制御アーム３１及び取付部３２が存在しない側
（図示において左側）において鈍角であり、中翼１２と
後翼１３とのなす角度も、前翼制御アーム３１及び取付
部３２が存在しない側（図示において左側）において鈍
角となっている。このように、翼制御ロッド２１が溝２
０内の他端位置（図示において右側）に存在することに
よって、図４（ｃ）に示すようにブレード部５の形状が
保持される。

【００４４】上述のように、翼制御ロッド２１が円弧状
の溝２０内を移動することにより、前翼１１、中翼１
２、及び後翼１３がそれぞれ角度変化し、前翼１１と中
翼１２とのなす角度の変化と、中翼１２と後翼１３との
なす角度の変化とが流動的に連動するが、この翼制御ロ
ッド２１の移動は、アーム部４がメインシャフト３及び
前記回転シャフトと共に回転して翼制御ロッド１８が制
御レール７に沿って制御レール７上を移動することによ
って行われる。

【００４５】換言すれば、翼制御ロッド１８が変形円状
の制御レール７に沿って制御レール７上を移動すること
により、中翼１２に設けられた制御アーム１５の回転角
度位置が決定する。そして、制御アーム１５の回転角度
が決定された各ブレード部５に、流体力が作用すると、
その流体力によって、前翼１１と中翼１２とのなす角
度、及び中翼１２と後翼１３とのなす角度がそれぞれ変
化するようになっている。従って、変形円状の制御レー
ル７上の翼制御ロッド１８の位置によって、前翼１１と
中翼１２とのなす角度、及び中翼１２と後翼１３とのな
す角度が決定され、これによって、制御レール７上の翼
制御ロッド１８の各位置におけるブレード部５の横断面
形状（図４参照）が決定されている。

【００４６】制御レール７の変形円状は、ブレード部５
が流体力を直接受けることによって発生するトルクが最
大となるように、制御レール７上の翼制御ロッド１８の
各位置におけるブレード部５の横断面形状を決定する形
状に設定されている。これについて以下具体的に説明す
る。図５には、制御レール７の平面図を示しており、Ｗ
０からＷ１５は、アーム部４の中心部（あるいはメイン
シャフト３）を中心にして、制御レール７の３６０度方
位を１６等分にした基線を示している。

【００４７】また、ブレード部５の支柱１９が、制御レ
ール７の基線Ｗ１、Ｗ３、Ｗ５、Ｗ７、Ｗ９、Ｗ１１、
Ｗ１３、及び、Ｗ１５の各位置に存在するときのブレー
ド部５の横断面形状を示している。なお、この図５に示
す実施態様では、ブレード部５が流体力を直接受けるこ
とによって、アーム部４は、符号６０で示すように反時
計方向に回転するようになっている。

【００４８】矢印αは、流体力としての風力の方位を示
している。この風力方位αは、流体方位検出手段８によ
って検出され、この流体方位検出手段８によって検出さ
れた風力方位αに基づいて、ターンテーブル駆動部９が
ターンテーブル６を回転駆動し、ターンテーブル６上の
制御レール７を予め設定された位置、すなわち、制御レ
ール７の基線Ｗ０の位置が、この基線軸と風力方位αと
が直交する位置（図５において符号βで示す位置）にな
るように設置する。

【００４９】ブレード部５の支柱１９が制御レール７の
基線Ｗ０の位置に存在するときのブレード部５の横断面
形状は、図４（ｂ）に示すように、前翼１１、中翼１
２、及び後翼１３が、風力方位αに対して平行な一直線
状に並んでおり、かつ、前翼１１の前方から風力を受け
る形状になっている。このとき、ブレード部５が受ける
風力の抵抗は、最小となる。

【００５０】ブレード部５の支柱１９が、制御レール７
の基線Ｗ１に存在するときのブレード部５の横断面形状
は、図４（ａ）に示す形状になっている。そして、ブレ
ード部５の横断面形状は、基線Ｗ０から基線Ｗ１までの
間において、図４（ｂ）に示す形状から図４（ａ）に示
す形状に流動的に変化する。即ち、前記制御レール７に
沿って、流体方位αに対する制御アーム１５の姿勢（回
転角度位置）が決定される。この際、ブレード部５は右
側方向から風力を受け、図４（ａ）に示す状態に横断面
形状が変形する。これによって、ブレード部５に発生す
る揚力の作用で、風力に反発してアーム部４を反時計方
向に回転する回転力（トルク）が生じる。

【００５１】このように、制御レール７の位置によって
ブレード部５の横断面形状が変化するのは、制御レール
７の位置によって制御レール７とアーム部４の中心部
（あるいはメインシャフト３）との距離が異なるよう
に、制御レール７が変形円状になっているため、風力方
位に対して各ブレード部５の基本的な回転角度位置を決
定でき、かかるブレードが風力を左右何れか一方方向か
ら受けるようにしたからである。

【００５２】また、基線Ｗ１から基線Ｗ４までの間にお
けるブレード部５の横断面形状も、図４（ａ）に示す形
状になっていて、ブレード部５は図４（ａ）に示す右側
方向から風力を受け、これによって、ブレード部５に発
生する揚力の作用で、風力に反発してアーム部４を反時
計方向に回転する回転カ（トルク）が生じるが、ブレー
ド部５の支柱１９が制御レール７の基線Ｗ４に存在する
ときには、風力の反発力は０であり、ブレード部５に発
生する揚力が最大となる。

【００５３】また、基線Ｗ４から基線Ｗ８までの間にお
けるブレード部５の横断面形状も、図４（ａ）に示す形
状になっていて、ブレード部５は図４（ａ）に示す右側
方向から風力を受け、これによって、ブレード部５に発
生する揚力と風力との合成力の作用で、アーム部４を反
時計方向に回転する回転力（トルク）が生じる。ただ
し、ブレード部５の支柱１９が制御レール７の基線Ｗ８
の位置に存在するときのブレード部５の横断面形状は、
図４（ｂ）に示すように、前翼１１、中翼１２、及び後
翼１３が、風力方位αに対して平行な一直線状に並んで
おり、かつ、後翼１３の後方から風力を受ける形状にな
っている。このとき、ブレード部５が受ける風力の抵抗
は、最小となる。ブレード部５の横断面形状は、基線Ｗ
７から基線Ｗ８までの間において、図４（ａ）に示す形
状から図４（ｂ）に示す形状に流動的に変化している。

【００５４】また、ブレード部５の支柱１９が、制御レ
ール７の基線Ｗ９に存在するときのブレード部５の横断
面形状は、図４（ｃ）に示す形状になる。即ち、ブレー
ド部５は、支柱１９を中心にして回転し、図４（ｃ）に
示す左側方向から風力を受け、ブレード部５の横断面形
状は、基線Ｗ８から基線Ｗ９までの間において、図４
（ｂ）に示す形状から図４（ｃ）に示す形状に流動的に
変化している。これによって、ブレード部５に発生する
揚力と風力との合成力の作用で、アーム部４を反時計方
向に回転する回転力（トルク）が生じる。

【００５５】また、基線Ｗ９から基線Ｗ１２までの間に
おけるブレード部５の横断面形状も、図４（ｃ）に示す
形状になっていて、ブレード部５は図４（ｃ）に示す左
側方向から風力を受け、これによって、ブレード部５に
発生する揚力と風力との合成力の作用で、アーム部４を
反時計方向に回転する回転力（トルク）が生じるが、ブ
レード部５の支柱１９が制御レール７の基線Ｗ１２に存
在するときには、風力の反発力は０であり、ブレード部
５に発生する揚力と風力は共に最大となる。

【００５６】また、基線Ｗ１２から基線Ｗ０までの間に
おけるブレード部５の横断面形状も、ブレード部５は左
側方向から風力を受け、図４（ｃ）に示す形状になって
いて、ブレード部５は図４（ｃ）に示す左側方向から風
力を受け、これによって、ブレード部５に発生する揚力
の作用で、風力に反発してアーム部４を反時計方向に回
転する回転力（トルク）が生じる。ただし、ブレード部
５の支柱１９が制御レール７の基線Ｗ０の位置に存在す
るときのブレード部５の横断面形状は、前述のように図
４（ｂ）に示すようになっていて、前翼１１、中翼１
２、及び後翼１３が、風力方位αに対して平行な一直線
状に並んでおり、かつ、前翼１１の前方から風力を受け
る形状になっている。このとき、ブレード部５が受ける
風力の抵抗は、最小となる。ブレード部５の横断面形状
は、基線Ｗ１５から基線Ｗ０までの間において、図４
（ｃ）に示す形状から図４（ｂ）に示す形状に流動的に
変化している。

【００５７】以上のように、流体方位検出手段８によっ
て検出された風力方位αに基づいて、ターンテーブル駆
動部９がターンテーブル６を回転駆動し、制御レール７
の基線Ｗ０の位置が、この基線軸と風力方位αとが直交
する位置（図５において符号βで示す位置）になるよう
に制御すると共に、制御レール７の各位置におけるブレ
ード部５の横断面形状を、ブレード部５が流体力を受け
ることによって発生するトルクが最大となるように、制
御レール７の変形円状によって設定しているため、ブレ
ード部５が流体力を受けることによって発生する揚力及
び流体力の合力を最大限に有効利用して最も効率よく回
転力（トルク）を得ることができ、もって、高効率の発
電を行うことができる。

【００５８】上記実施態様では、流体力として風力を用
いているが、風力に限らず、水力等を流体力としてもよ
い。

【００５９】また、アーム部４には、アーム部４の回転
を安定させる補助ローラを設けることができるし、ター
ンテーブル６にも、ターンテーブル６の回転を安定させ
る補助ローラを設けることができる。

【００６０】また、ブレード部５を立設できる最大数Ｎ
は、Ｎ＝（アーム１０の長手方向の寸法を半径とする円
周）÷（ブレード部５の前後方向の寸法×０．９９）で
表すことができ、本発明にかかる発電装置が設置される
場所における流体力の大きさによって、ブレード部５の
数を、Ｎ個を最大数とする任意の数に設定することがで
きる。

【００６１】図６及び図７は、本発明の他の実施の形態
を示す。本実施の形態は、前記アーム部４のアーム１０
が放射状に突設されている。また、各アーム１０には、
連結アーム５５がリンク５６を介して平行に連結されて
いる。各リンク５６は、アーム１０及び連結アーム５５
に枢支連結されており、ここに平行リンク機構が構成さ
れている。

【００６２】各アーム１０の先端には、前記支柱１４を
介して前記制御アーム１５が回転自在に設けられてい
る。そして、制御アーム１５の副アーム１７の下側に
は、前記連結アーム５５の一端が枢支連結されている。
また、連結アーム５５の他端には、ガイド手段５８が設
けられている。該ガイド手段５８は、図７に示す如く帯
状の制御レール５８の両側に位置するガイドローラ６０
と、各ガイドローラ６０が支持軸５９を介して保持され
る本体５７とからなる。該本体５７は、前記連結アーム
５５に枢支連結されている。

【００６３】尚、前記制御レール５８は、前記ターンテ
ーブル（図示省略）に設けられているのは、前記と同様
である。また、前記ブレード等の構成は同一であるた
め、図示省略する。本実施の形態では、制御レール５８
に沿って連結アーム５５の小径側の他端に設けられたガ
イド手段５８が走行するため、ターンテーブル及び制御
レール５８を小径且つ小型にすることができる。

【００６４】また、本発明は前記の実施の形態に限定さ
れるものではなく、例えば、前記ブレード姿勢決定手段
は、制御レール７及び翼制御ロッド１８や、制御レール
５８及びガイド手段５８の組み合わせからなる機構を採
用したものを例示したが、シリンダ機構によって、各制
御アーム１５の回転角度を決定するようにしても良く、
特に限定されるものではない。

【００６５】しかも、各ブレード部５を左右方向に変形
させる手段としては、各ブレード部５を前翼１１、中翼
１２、及び後翼１３から構成し、これらをヒンジで連結
し、それぞれの連結部分を流体力により屈曲変形させる
ものであったが、シリンダ機構等の駆動手段により、前
翼１１、中翼１２、及び後翼１３の各屈曲角度を制御す
ることも可能である。

【００６６】また、ブレート部は、剛性を有する前翼１
１、中翼１２、及び後翼１３から構成したが、２枚の翼
から構成しても、あるいは、４枚以上の複数の翼から構
成することも可能である。例えば中翼１２と後翼１３と
から構成した場合には、中翼１２の面積は、後翼１３の
面積以上であるのが好ましい。特に、前翼１１、中翼１
２、及び後翼１３を、駆動手段により角度変更させる場
合には、これらの面積の比率は特に限定されるものでは
ない。しかも、フレーム体の内部に、可撓性を有する一
枚のシートを張設するようにしても良く、かかる場合に
は、ヨットのセールのように、流体方位に対してフレー
ム体の姿勢を制御することにより、シートを、揚力が発
生するように左右方向に変形させることが可能である。

【００６７】

【発明の効果】本発明の発電機装置は、各ブレード部
が、流体力による揚力が発生可能なように、左右方向に
変形自在に設けられ、流体方位を検出するための流体方
位検出手段と、前記流体方位検出手段によって検出され
た流体方位に基づいて、前記回転体にトルクが発生する
ように各ブレード部を所定の回転角度位置に姿勢変更さ
せるブレード姿勢決定手段とを備えているので、ブレー
ド部が流体力を受けることによって発生する揚力及び流
体力の合力を最大限に有効利用して最も効率よく回転力
（トルク）を得ることができ、もって、高効率の発電を
行うことができる。

【００６８】しかも、ブレード姿勢決定手段が、変形円
状の制御レールを備え且つ前記縦方向の軸に外周に回転
可能に取り付けられた案内手段と、前記制御レールを予
め設定された位置に設置させるべく、前記案内手段を回
転駆動する駆動部と、前記制御レールに沿って該制御レ
ール上を移動することにより、各ブレード部の姿勢を決
定するように、各ブレードに設けられた翼制御ロッドと
からなる場合には、制御レール上を翼制御ロッドを移動
させるという簡単な構成により、回転体の回転に伴って
各ブレード部の姿勢を制御可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明にかかる発電装置の実施の形態
を示す斜視図である。

【図２】図２は、上記実施の形態に適用することができ
る制御アームの一例を示す斜視図である。

【図３】図３は、上記実施の形態に適用することができ
るブレード部の一例を示す一部断面を含む側面図であ
る。

【図４】図４（a）〜（c）は、上記実施の形態に適用す
ることができるブレード部の一例を示す平面図である。

【図５】図５は、上記実施の形態に適用することができ
る制御レールの一例を示す平面図である。

【図６】図６は、本発明の他の実施の形態を示す概略平
面図である。

【図７】図７は、同要部を示す断面図である。

【符号の説明】

１発電装置２発電機３メインシャフト４アーム部５ブレード部６ターンテーブル７制御レール８流体方位検出手段９ターンテーブル駆動部１０アーム１１前翼１２中翼１３後翼１４支柱１５制御アーム１６主アーム１７副アーム１８翼制御ロッド１９支柱２０溝２１翼制御ロッド３０後翼制御アーム３１前翼制御アーム３２取付部３３連結ロッド３４連結ロッド５０ヒンジ５１ヒンジ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中谷敏兵庫県宝塚市雲雀ケ丘２−５−32 (72)発明者竹井一雄兵庫県西宮市殿山町２−31 Ｆターム(参考） 3H078 AA05 AA26 BB01 BB11 BB19 CC04 CC07 CC22 CC52 CC63

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発電機で電力を発生すべく縦方向の軸を
中心にして回転可能な回転体と、流体を受けて前記回転
体を回転させるべく、前記回転体に枢支軸を中心にして
回転角度変更自在に立設された複数のブレード部とを備
えた発電装置において、前記各ブレード部は、流体力に
よる揚力が発生可能なように、左右方向に変形自在に設
けられ、流体方位を検出するための流体方位検出手段
と、前記流体方位検出手段によって検出された流体方位
に基づいて、前記回転体にトルクが発生するように各ブ
レード部を所定の回転角度位置に姿勢変更させるブレー
ド姿勢決定手段とを備えていることを特徴とする発電装
置。
【請求項２】前記ブレード姿勢決定手段は、変形円状
の制御レールを備え且つ前記縦方向の軸に外周に回転可
能に取り付けられた案内手段と、前記制御レールを予め
設定された位置に設置させるべく、前記案内手段を回転
駆動する駆動部と、前記制御レールに沿って該制御レー
ル上を移動することにより、各ブレード部の姿勢を決定
するように、各ブレードに設けられた翼制御ロッドとか
らなる請求項１に記載の発電装置。
【請求項３】前記ブレードは、複数の翼から構成され
ている請求項１又は２に記載の発電装置。
【請求項４】電力を発生する発電機と、前記発電機の
回転シャフトに一端が接続されて該回転シャフトと共に
回転するメインシャフトと、中心部から放射状に突出し
た複数のアームを有すると共に、前記メインシャフトの
他端が該中心部に固定されて該メインシャフトと共に回
転するアーム部と、前記アーム部の各アームにそれぞれ
立設されると共に、流体力を受けるブレード部と、前記
メインシャフトの外周に回転可能に取り付けられたター
ンテーブルと、前記ターンテーブル上に設けられた変形
円状の制御レールと、流体方位を検出する流体方位検出
手段と、前記流体方位検出手段によって検出された流体
方位に基づいて、前記ターンテーブルを回転駆動して、
前記制御レールを予め設定された位置に設置させるター
ンテーブル駆動部とを備え、前記ブレード部は、複数の
翼から構成されていて、該複数の翼は、隣接する翼どう
しのなす角度が変化するように連結されており、隣接す
る翼どうしのなす角度の変化は、他の隣接する翼どうし
のなす角度の変化と連動しており、前記複数の翼のうち
の一つの翼には、前記制御レールに沿って該制御レール
上を移動する翼制御ロッドが設けられており、前記翼制
御ロッドが前記制御レールに沿って該制御レール上を移
動することにより、前記角度が変化し、前記制御レール
上の前記翼制御ロッドの位置によって、前記角度が決定
されていて、これによって、該制御レール上の該翼制御
ロッドの各位置における前記ブレード部の横断面形状が
決定し、前記制御レールの変形円状は、前記ブレード部
が流体力を受けることによって発生するトルクが最大と
なるように、該制御レール上の前記翼制御ロッドの各位
置における該ブレード部の横断面形状を決定する形状に
設定されていることを特徴とする発電装置。
【請求項５】前記制御レールは、前記ターンテーブル
と一体に設けられていることを特徴とする請求項４に記
載の発電装置。
【請求項６】前記アーム部の複数のアームは、円周方
向において互いに隣接するアームどうしの間隔が一定間
隔に設定されていることを特徴とする請求項４又は５に
記載の発電装置。
【請求項７】前記アーム部は、８つのアームを有して
おり、該各アームに前記ブレード部が立設されているこ
とを特徴とする請求項４乃至６のうちのいずれか一つに
記載の発電装置。
【請求項８】前記複数の翼は、一列に配列されている
ことを特徴とする請求項３乃至７のうちのいずれか一つ
に記載の発電装置。
【請求項９】前記複数の翼は、ヒンジによって、隣接
する翼どうしのなす角度が変化するように連結されてい
る請求項３乃至８のうちのいずれか一つに記載の発電装
置。
【請求項１０】前記複数の翼の隣接する翼どうしのな
す角度の変化は、他の隣接する翼どうしのなす角度の変
化と流動的に連動していることを特徴とする請求項３乃
至９のうちのいずれか一つに記載の発電装置。
【請求項１１】前記ブレード部は、前翼、中翼、及び
後翼の３つの翼から構成されており、前記前翼と前記中翼とが、互いのなす角度が変化するよ
うに回動可能に連結されており、前記中翼と前記後翼とが、互いのなす角度が変化するよ
うに回動可能に連結されており、前記前翼と前記中翼とのなす角度の変化は、前記中翼と
前記後翼とのなす角度の変化と連動しており、前記中翼に前記翼制御ロッドが設けられている請求項１
又は４に記載の発電装置。
【請求項１２】前記前翼と前記中翼とは、ヒンジによ
って互いのなす角度が変化するように回動可能に連結さ
れていることを特徴とする請求項１１に記載の発電装
置。
【請求項１３】前記前翼の前後方向の寸法よりも前記
後翼の前後方向の寸法の方が大きく、前記後翼の前後方
向の寸法よりも前記中翼の前後方向の寸法の方が大きく
設定されていることを特徴とする請求項１１又は１２に
記載の発電装置。
【請求項１４】前記前翼と前記中翼とのなす角度の変
化は、前記中翼と前記後翼とのなす角度の変化と流動的
に連動していることを特徴とする請求項１１乃至１３の
うちのいずれか一つに記載の発電装置。
【請求項１５】前記アーム部には、該アーム部の回転
を安定させる補助ローラが設けられていることを特徴と
する請求項４に記載の発電装置。
【請求項１６】前記ターンテーブルには、該ターンテ
ーブルの回転を安定させる補助ローラが設けられている
ことを特徴とする請求項４に記載の発電装置。
【請求項１７】前記流体方位検出手段は、流体方位計
であることを特徴とする請求項１又は４に記載の発電装
置。
【請求項１８】前記ブレード部を立設できる最大数Ｎ
は、Ｎ＝（前記アームの長手方向の寸法を半径とする円周）
÷（前記ブレード部の前後方向の寸法×０．９９）で表すことができることを特徴とする請求項４に記載の
発電装置。
【請求項１９】前記翼制御ロッドと前記制御レールと
の接触部分には、低摩擦手段が設けられていることを特
徴とする請求項４に記載の発電装置。