JP2004027845A

JP2004027845A - Windmill and wind power generator using it

Info

Publication number: JP2004027845A
Application number: JP2002112587A
Authority: JP
Inventors: Toshihiko Chibana; 知花　敏彦
Original assignee: CHIBANA YUKI; SADAHIRO TEKKOSHO KK
Current assignee: CHIBANA YUKI; SADAHIRO TEKKOSHO KK
Priority date: 2002-04-15
Filing date: 2002-04-15
Publication date: 2004-01-29
Anticipated expiration: 2022-04-15
Also published as: JP3772784B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a windmill being lighter in weight than Savonius windmill, easy to expand, and suited for practical use as it smoothly rotates even at moderate winds and ensures high efficiency; to provide a wind power generator using such a windmill. <P>SOLUTION: The windmill has not less than one or two rotary vanes which, upon receiving wind force, rotate on a circumference about a vertical rotating shaft coupled to the rotary vanes. The rotary vane is provided with a non-oscillating end running along one vertical direction, a movable end horizontally rotatable using the non-oscillating end as a fulcrum, and a free end capable of being oscillated by wind and running along the other vertical direction. The non-oscillating end is coupled to a coupling member to couple each rotary vane to the rotating shaft. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、或る種の風車およびこの風車を用いる風力発電装置に関し、そしてより詳しくは、あらゆる風向きの微風から強風にまで及ぶ風で円滑に回転して、その風力から効率良く動力を生み出す実用化に適した風車およびこのような風車を利用して風力から電力を発生させる風力発電装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年では、石炭や石油等の化石燃料が大量に消費されて、それらの燃焼によって生ずる燃焼ガスが地球の温暖化、大気、土壌および海洋等の汚染、酸性雨および森林やオゾン層の破壊を招くという環境破壊の弊害が次第に深刻化してきているところから、最近は、化石燃料に代わる代替エネルギ−、特に太陽光や風力などのクリ−ンエネルギ−を利用する技術の開発に益々注目が集まってきている。
【０００３】
このクリ−ンエネルギ−の一つとして、風力を利用する風力発電が従来研究、開発されてきており、この風力発電に使われる風車には様々な種類の風車が今日まで提案されてきた。
【０００４】
このような風車としては、従来、回転軸が垂直になっているサボニウス形風車が知られていて、この風車はどのような方向に吹く風の風力でも受けて大きなトルクを発生するものの、概して重量が重くなる傾向があって大型化し難く、また弱い風では回転を起こし難い上に、その効率が低いため、実用化し難いという不都合があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
それで、上記のようなサボニウス形風車よりも軽量で大型化し易く、弱い風でも円滑に回転して高い効率が得られる、実用化に適した風車の開発が望まれていた。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、前述のような従来技術の状況に鑑みて種々研究を重ねた結果、
１．風力を受けて１枚または２枚以上の回転翼が、この回転翼と連結している垂直の回転軸を中心とする円周上で回転する風車において、前記回転翼を、一方の縦方向に沿った非揺動性端部、前記非揺動性端部を支点として横方向に回動可能な可動性端部、および風による揺動が可能な他方の縦方向に沿った自由端部を有するものとし、そして前記非揺動性端部を連結部材に結合させることに
よって前記回転翼を前記回転軸に連結させるか、または
２．風力を受けて１枚または２枚以上の回転翼が、この回転翼と連結している垂直の回転軸を中心とする円周上で回転する風車において、前記回転翼を、柔軟なシ−ト材料を含むものとし、かつ、この回転翼を、前記シ−ト材料からなるシ−ト部材の一方の縦方向に沿ってこのシ−ト部材と結合している剛性部材からなる非揺動性端部、前記シ−ト部材が連結部材に固定されることによって形成される横方向の固定端部、および前記シ−ト材料に属してそれの縦方向に沿う自由端部を有するものとし、そして前記縦方向の剛性部材を前記連結部材に
結合させることによって前記回転翼を前記回転軸に連結させるか、または
３．風力を受けて１枚または２枚以上の回転翼が、この回転翼と連結している垂直の回転軸を中心とする円周上で回転する風車において、前記回転翼を、柔軟なシ−ト材料からなるシ−ト部材と、このシ−ト部材の外側に配置されて前記シ−ト部材を取り付けるための枠状の剛性部材とを含むものとし、かつ、この回転翼を、前記シ−ト部材の一方の縦方向に沿った端部を前記枠状の剛性部材に取り付けて、その他方の縦方向に沿った端部を前記枠状の剛性部材に取り付けない自由端部を有するものとするとともに、これらの縦方向の両端部の間の前記シ−ト部材の横方向の端部を、前記一方の縦方向の端部から前記自由端部に向かって、前記シ−ト部材の風による撓みが次第に大きくなるのを許すように、前記枠状の剛性部材に取り付け、そして前記枠状の剛性部材を連結部材に
結合させることによって前記回転翼を前記回転軸に連結させると、
前記回転翼は前記縦方向の非揺動性端部、または前記シ−ト部材の前記枠状剛性部材に取り付けられた側の縦方向に沿った端部を先頭とする円周方向の推進力、すなわち、連結部材を介してこの回転翼に連結している前記回転軸を中心として前記回転翼が回る円滑な回転力を生じて、前記回転軸を回転させ、そしてこのような回転翼を有する風車は、広範囲の風向きの風に対して回転を起こすことができるという前記のサボニウス形風車の利点を具えている上に、非常に弱い風でも回転する一方、比較的強い風によって高速度で回転している場合にもその回転に伴う騒音や振動を殆ど生じないので、この風車は、様々な風の力を有効に、かつ効率よく取り入れて、極めて効率の高い実用に適した風車となり、したがって風力から回転力を得るためにこのような風車を利用すれば、有利な風力発電装置も得られること、
を見い出した。
【０００７】
本発明は、このような知見に基づいて発明されたもので、
１．風力を受けて１枚または２枚以上の回転翼が、この回転翼と連結している垂直の回転軸を中心とする円周上で回転する風車であって、前記回転翼が、一方の縦方向に沿った非揺動性端部、前記非揺動性端部を支点として横方向に回動可動な可動性端部、および風による揺動が可能な他方の縦方向に沿った自由端部を有し、そして前記非揺動性端部が連結部材に結合することによって前記回
転翼が前記回転軸に連結していることを特徴とする、前記風車、
２．風力を受けて１枚または２枚以上の回転翼が、この回転翼と連結している垂直の回転軸を中心とする円周上で回転する風車であって、前記回転翼が柔軟なシ−ト材料を含んでいて、この回転翼が、前記シ−ト材料からなるシ−ト部材の一方の縦方向に沿ってこのシ−ト部材に結合している剛性部材からなる非揺動性端部、前記シ−ト部材が連結部材に固定されることによって形成される横方向の固定端部、および前記シ−ト部材に属してそれの他方の縦方向に沿う自由端部を有し、そして前記縦方向の剛性部材が前記固定端部とともに前記連結部材に結合することによって前記回転翼が前記回転軸に連結していることを特
徴とする、前記風車、
【０００８】
３．風力を受けて１枚または２枚以上の回転翼が、この回転翼と連結している垂直の回転軸を中心とする円周上で回転する風車であって、前記回転翼が、柔軟なシ−ト材料からなるシ−ト部材と、このシ−ト部材の外側に配置されて前記シ−ト部材を取り付けるための枠状の剛性部材とを含んでいて、前記シ−ト部材の一方の縦方向に沿った端部が前記枠状の剛性部材に取り付けられて、その他方の縦方向に沿った端部が前記枠状の剛性部材に取り付けられていない自由端部となっているとともに、これらの縦方向の両端部の間の前記シ−ト部材の横方向の端部が、前記一方の縦方向の端部から前記自由端部に向かって、前記シ−ト部材の風による撓みが次第に大きくなるのを許すように、前記枠状の剛性部材に取り付けられ、そして前記枠状の剛性部材が連結部材に結合することによって前記回転翼が前記回転軸に連結していることを特徴とする、前記風車
、
４．風力を受けて１枚または２枚以上の回転翼が、この回転翼と連結している垂直回転軸を中心とする円周上で回転する風車が利用されて、前記回転翼の回　転によって得られる動力を電力に変換する変換器を備えた風力発電装置であって、前記回転翼が、一方の縦方向に沿った非揺動性端部、前記非揺動性端部を支点として横方向に回動可動な可動性端部、および風による揺動が可能な他方の縦方向に沿った自由端部を有し、そして前記非揺動性端部が連結部材に結合することによって前記回転翼が前記回転軸に連結していることを特徴とする、
前記風力発電装置、
５．風力を受けて１枚または２枚以上の回転翼が、この回転翼と連結している垂直の回転軸を中心とする円周上で回転する風車が利用されて、前記回転翼の回転によって得られた動力を電力に変換する変換位を備えた風力発電装置であって、前記回転翼が柔軟なシ−ト材料を含んでいて、この回転翼が、前記シ−ト材料からなるシ−ト部材の一方の縦方向に沿ってこのシ−ト部材に結合している剛性部材からなる非揺動性端部、前記シ−ト部材が連結部材に固定されることによって形成される横方向の固定端部、および前記シ−ト部材に属してそれの他方の縦方向に沿う自由端部を有し、そして前記縦方向の剛性部材が前記固定端部とともに前記連結部材に結合することによって前記回転翼が前記回転軸
に連結していることを特徴とする、前記風力発電装置、および
６．風力を受けて１枚または２枚以上の回転翼が、この回転翼と連結している垂直の回転軸を中心とする円周上で回転する風車が利用されて、前記回転翼の回転によって得られる動力を電力に変換する変換器を備えた風力発電装置であって、前記回転翼が、柔軟なシ−ト材料からなるシ−ト部材と、このシ−ト部材の外側に配置されて前記シ−ト部材を取り付けるための枠状の剛性部材とを含んでいて、前記シ−ト部材の一方の縦方向に沿った端部が前記枠状の剛性部材に取り付けられて、その他方の縦方向に沿った端部が前記枠状の剛性部材に取り付けられていない自由端部となっているとともに、これらの縦方向の両端部の間の前記シ−ト部材の横方向の端部が、前記一方の縦方向の端部から前記自由端部に向かって、前記シ−ト部材の風による撓みが次第に大きくなるのを許すように、前記枠状の剛性部材に取り付けられ、そして前記枠状の剛性部材が連結部材に結合することによって前記回転翼が前記回転軸に連結していること
を特徴とする、前記風力発電装置、
に係わるものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明による上記１の風車は請求項１に記載された風車に相当していて、この請求項１の風車は、
（１）　請求項１の風車の構成要件を具え、かつ、回転翼が柔軟なシ−ト材料を含んでいて、この回転翼が、前記シ−ト材料からなるシ−ト部材と結合している縦方向の剛性部材からなる非揺動性端部、前記シ−ト部材と結合している横方向の剛性部材または弾性部材からなる可動性端部、および前記シ−ト部材に属する縦方向の自由端部を有し、そして前記縦方向の剛性部材が連結部材に結合することによって前記回転翼が前記回転軸に連結しているという要件を具えた風車（＝請求項２に記載された風車、この風車を以下、グル−プＡの風車という
。これは請求項３、６および１１に記載された風車を包含している。）、
（２）　請求項１の風車の構成要件を具え、かつ、回転翼が板状の弾性材料を含んでいて、この回転翼が、前記弾性材料からなる弾性部材と結合している縦方向の剛性部材からなる非揺動性端部、前記弾性部材に属する横方向の自由端部からなる可動性端部、および前記弾性部材に属する縦方向の自由端部を有し、そして前記縦方向の剛性部材が連結部材に結合することによって前記回転翼が前記回転軸に連結しているという要件を具えた風車（＝請求項４に記載された風車、この風車を以下、グル−プＢの風車という。これは請求項６および１１に記
載された風車を包含している。）、および
（３）　請求項１の風車の構成要件を具え、かつ、回転翼が、弾性を持たないか、または弾性に乏しい板状の剛性材料を含んでいて、この回転翼が前記剛性材料からなる剛性部材に属する縦方向の非揺動性端部、前記剛性部材に属する横方向の自由端部からなる可動性端部、および前記剛性部材に属する縦方向の自由端部を有し、そして前記縦方向の剛性部材が連結部材に結合することによって前記回転翼が前記回転軸に連結し、更に前記可動性端部の揺動範囲を制限するためのストッパ−または付勢手段のいずれか一方または双方が前記回転翼に対して設けられている風車（＝請求項５に記載された風車、この風車を以下、グル−プＣの風車という。これは請求項６および１１に記載された風車を包含して
いる。）を包含しており、そして
上記２の風車は、請求項７の風車、すなわち、
（４）　風力を受けて１枚または２枚以上の回転翼が、この回転翼と連結している垂直の回転軸を中心とする円周上で回転する風車であって、前記回転翼が柔軟なシ−ト材料を含んでいて、この回転翼が、前記シ−ト材料からなるシ−ト部材の一方の縦方向に沿ってこのシ−ト部材に結合している剛性部材からなる非揺動性端部、前記シ−ト部材が連結部材に固定されることによって形成される横方向の固定端部、および前記シ−ト部材に属してそれの他方の縦方向に沿う自由端部を有し、そして前記縦方向の剛性部材が前記固定端部とともに前記連結部材に結合することによって前記回転翼が前記回転軸に連結していることを特徴とする、前記風車（＝請求項７に記載された風車、この風車を以下、グル−プＤの風車という。これは請求項８および１１に記載された風車を包含してい
る。）に相当しており、そして
【００１０】
上記３の風車は、請求項９の風車、すなわち、
（５）　風力を受けて１枚または２枚以上の回転翼が、この回転翼と連結している垂直の回転軸を中心とする円周上で回転する風車であって、前記回転翼が、柔軟なシ−ト材料からなるシ−ト部材と、このシ−ト部材の外側に配置されて前記シ−ト部材を取り付けるための枠状の剛性部材とを含んでいて、前記シ−ト部材の一方の縦方向に沿った端部が前記枠状の剛性部材に取り付けられて、その他方の縦方向に沿った端部が前記枠状の剛性部材に取り付けられていない自由端部となっているとともに、これらの縦方向の両端部の間の前記シ−ト部材の横方向の端部が、前記一方の縦方向の端部から前記自由端部に向かって、前記シ−ト部材の風による撓みが次第に大きくなるのを許すように、前記枠状の剛性部材に取り付けられ、そして前記枠状の剛性部材が連結部材に結合することによって前記回転翼が前記回転軸に連結していることを特徴とする、前記風車（以下、グル−プＥの風車という。これは請求項１０および１１に記載された
風車を包含している。）
に相当している。
【００１１】
上記４、５および６に記載された風力発電装置はそれぞれ、上記１、２および３に記載された風車が利用される風力発電装置に相当している。
【００１２】
グル−プＡ（請求項２）に属する風車の一例は図１の斜視図に示されており、この風車１では、回転軸７から等距離にあって、互いに等間隔に、すなわち縦方向の回転軸７を中心とする１２０度の中心角を隔てて、３枚の回転翼が配置されていて、この図では、簡略化のため、そのうちの１枚の回転翼２だけが描かれている。
【００１３】
この回転翼２では、その主要部分であるテトロン（帝人の登録商標、ポリテトラフタレ−ト繊維）製の長方形の布３が、ステンレス鋼製の垂直な棒状体４と、この棒状体４の上下に、例えば溶接または鋲止めによりそれぞれ固着された２つの横方向の剛性のステンレス鋼製棒状体５，５との間に張られている。
【００１４】
棒状体５，５は、上下２枚の円盤状のステンレス鋼製連結部材６，６との間にそれぞれ僅かな間隔を空けて、剛性部材である棒状体４の上端部と下端部にそれぞれ結合している。布３の縦方向に沿う一方の端部は、前記棒状体４に結合していて、この棒状体４は非揺動性端部２ａを形成し、そして棒状体５，５は棒状体４を支点として横方向に回動可能な可動性端部２ｂ，２ｂを形成している。
【００１５】
布３において前記棒状体４および棒状体５，５のいずれにも、また、その他のどんな部材にも結合していない布３の縦方向に沿うもう一方の端部３ｃは、風による自由な揺動が可能な回転翼２の自由端部２ｃとなっていて、各連結部材６，６がそれらの周縁部および中心部において、それぞれ前記棒状体４および回転軸７と結合することによって、回転翼２は連結部材６，６を介して回転軸７と連結している。
【００１６】
このような回転翼２を有する風車１が、例えば、図の矢印で示されるＷ向きの風に曝されると、その風に押されて生ずる自由端部２ｃの揺動に伴って、前記棒状体５，５で形成される可動性端部２ｂ，２ｂが、非揺動性端部２ａに相当する棒状体４を支点として横方向に回動し、この時に回転翼２を押しながら自由端部２ｃの縁部または非揺動性端部２ａの縁部のいずれかを越えて流れる風が前記非揺動性端部２ａを先頭とする矢印Ｒ向きの推進力、すなわち回転力を回転翼２に与え、その回転力が連結部材６を通して回転軸７に伝達される。
【００１７】
回転翼の回転力を回転軸に伝えるための連結部材としては、勿論、図１の風車１において示されるような２枚の円盤状のものに限られることなく、この連結部材は任意の形状のものであってよく、例えば、下記の図２で６’として示されるような棒状体であってもよい。
【００１８】
グル−プＡに属する風車のもう一つの例は図２の斜視図に示されており、この例は、横方向の可動性端部が弾性部材である板バネによって形成される場合を示している。
【００１９】
図２に示される風車１’においては、図１に示されるものと同様に、３枚の回転翼が回転軸７’から等距離に、かつ互いに等間隔に配置されていて、この図ではそのうちの１枚の回転翼２’が図示されている。
【００２０】
この回転翼２’では、ステンレス鋼製の板状体４’と板バネ５’，５’との間にテトロン製の布３’が張られ、そしてステンレス鋼製の棒状体である連結部材６’の両端がそれぞれ前記板状体４’および回転軸７’に結合することによって回転翼２’と回転軸７’とが互いに連結している。この回転軸７’は、それの回転を許すベアリング７’ａ，７’ａを介して支持部材８’により安定に支持されている。
【００２１】
このように構成される風車１’の回転翼２’においては、板状体４’および板バネ５’，５’がそれぞれ非揺動性端部２’ａおよび可動性端部２’ｂ，２’ｂを形成し、そして布３’の何物にも拘束されていない縦方向の端部３’ｃが回転翼２’の自由端部２’ｃを形成している。
【００２２】
図１および図２では長方形の回転翼が示されているが、この回転翼の形状は長方形に限られることなく、例えば、図２に示される回転翼２’は図３の斜視図に示されるような三角形の回転翼２’Ａとしてもよく、その場合三角形状の布３’Ａの一辺は、上方の板バネ５’に結合し、そしてその一辺に対する頂点３’Ａｄは、連結部材６’が結合している垂直方向の板状体４’に固定される。したがって、三角形状の布３’Ａの何物にも拘束されていない自由端部は３’Ａｃによって形成される回転翼２’Ａの縦方向の自由端部２’Ａｃは斜めに傾いた直線になっている。
【００２３】
図１〜３に示されるような回転翼の縦方向の自由端部は、これらの図に示されるような直線以外に、例えば、図４の正面図に示されるような屈曲線２’Ｂｃで形成されていてもよい。このような屈曲線２’Ｂｃを自由端部とする回転翼２’Ｂは、端部に屈曲線３’Ｂｃを有する布３’Ｂが縦方向の板状体４’と横方向の例えば、板バネ５’，５’との間に張られることによって形作られ、また、この縦方向の自由端部は、例えば、任意の直線または曲線またはこの両者の組み合わせによるどのような線を持つもの（図示せず）であってもよい。
【００２４】
本明細書に記載されている縦方向とは、垂直方向のような狭い範囲の方向に限られることなく、例えば、図３においても示されているように、例えば、傾斜した直線で示されるような、垂直方向を包含する、上下の任意の２点間を結ぶ広範囲の方向を意味しており、また横方向とは、このような幅のある縦方向に対して垂直な方向を意味しているので、この横方向も、縦方向と同様に、広範囲の方向を意味している。したがって、例えば、本発明の回転翼における非揺動性端部は必ずしも垂直方向に伸びている必要はなく、この垂直方向に対して或る角度をもって交わるような傾斜した方向を持っていてもよい。
【００２５】
また、端部とは、端を含んでいる部分という意味であって、図１などに示される幅の狭い領域のみに限られることなく、かなり幅の広い領域を意味する場合もある。
【００２６】
自由端部とは、以上に説明した幾つかの例からも明らかなように、風による揺動を妨げるような部材または構造物に結合または拘束されないで、その揺動が可能となっている端部を意味している。
【００２７】
前記回転翼２，２’，２’Ａ，２’Ｂにおける縦方向の剛性部材としては棒状体および板状体が例示されているが、これらの形状は棒状および板状以外の任意の形状であってよく、その材質も、ステンレス鋼に限られることなく、例えば、種々の鉄合金、アルミニウム合金のような金属、強化プラスチックまたはその他の複合材料、あるいは木材のような天然材料等でもよく、また、前記の連結部材や支持部材のようなその他の部材の形状および材質についても同様である。
【００２８】
前記回転翼２，２’，２’Ａ，２’Ｂは前記回転軸７または７’からの水平方向の所定の距離を半径とする円周上に配置されて、その円周に沿って回転軸７または７’の回りを回転するが、前記の横方向の部材５および５’の回動面に沿った断面の形状が前記回転翼が回転する前記円周に沿った円弧状を呈しているか、あるいはそれに応じて更に回転翼におけるその他の部分の前記回動面に沿った断面の形状も同様に前記の円弧状を呈する場合には、これらの回転翼の回転に対する空気抵抗が最小限に抑えられるので、横方向の部材５および５’、あるいはそれに応じて更に回転翼におけるその他の部分の回動面に沿った断面の形状がこのような円弧状を呈しているのが好ましい。
【００２９】
また、回転翼２，２’，２’Ａおよび２’Ｂにおいて使われる柔軟なシ−ト材料としてはテトロン製の布が挙げられているが、この柔軟なシ−ト材料としては、テトロン製の布以外の任意の材料であってよく、例えば、麻または木綿のような天然繊維、ナイロンまたはポリプロピレンのような合成繊維で織られた布のような織物材料、またはこれらの天然繊維および合成繊維のうちのいずれかの繊維が組み合わされて織られた織物材料、合成樹脂製のシ−ト、表面がコ−ティングされた織物材料、含浸されたシ−ト材料または積層材料、またはゴムのような弾性も有する柔軟なシ−ト材料を使用することができる。
【００３０】
本発明による風車を構成するための前記回転翼、回転軸、連結部材および支持部材の形状、材質、種類等について以上に具体的に述べたことは、以下に引き続いて説明される本発明の全ての風車についても同様に当てはまる。
【００３１】
グル−プＡに属する風車のもう一つの例は、請求項２に従属している請求項３の発明に属していて、図５の斜視図に示される通りであり、そしてこの風車１１では、回転軸１７を中心とする円周上に３枚の回転翼が配置されており、この図ではそのうちの１枚の回転翼１２が示されている。
【００３２】
回転翼１２の主要部分を構成している長方形のテトロン製の布１３の縦方向の一端はステンレス鋼製の棒状体１４の周りに設けられているヒンジ１４ａを介して、すなわちヒンジ１４ａに結合することによって、前記棒状体１４に取り付けられており、この布１３の上端および下端はヒンジ１４ａと一体に結合している横方向のステンレス鋼製棒状体１５，１５にそれぞれ取り付けられている。
【００３３】
したがって、前述の図２〜図４に示される水平方向の部材５’が弾性を有する板バネであるのに対して、この回転翼１２における部材１５は図１における横方向の部材５のような弾性に乏しい剛性の部材となっている。
【００３４】
棒状体１４の両端は、前記上下の棒状体１５，１５の上下にそれぞれ僅かな間隔を空けて２枚の円盤状の連結部材１６，１６にそれぞれ固着され、そしてこれらの連結部材１６，１６がそれらの中心で回転軸１７に結合することによって、回転翼１２の回転が回転軸１７に伝達される。
【００３５】
このように布１３が上下の棒状体１５，１５と一体になってヒンジ１４ａに結合し、そして棒状体１５，１５と連結部材１６，１６との間にはそれぞれ上下に間隔が空けられているために、回転翼１２は棒状体１４を支点として水平方向に回動自在になっている。ここで、縦方向の棒状体１４および横方向の棒状体１５，１５はそれぞれ非揺動性端部１２ａおよび可動性端部１２ｂ，１２ｂを形成している。
【００３６】
この風車１１においては、回転翼１２の揺動範囲、したがって、棒状体１５，１５の揺動範囲を制限するために、連結部材１６，１６の相対する内側面に、棒状体１５，１５の動きを止めるための対となった疣状のストッパ−１８，１８および１８，１８が棒状体１５，１５から適当な間隔を空けてそれぞれ設けられている。
【００３７】
このようなストッパ−１８，１８および１８，１８の代わりに、あるいはこれらとともにコイル状のバネ１９のような付勢手段を連結部材１６，１６と棒状体１５，１５との間に設けて棒状体１５，１５の回動範囲、すなわち回転翼１２の揺動範囲を制限させてもよいし、あるいはまた、この付勢手段と前記のストッパ−の両方を設けてもよい。また、これらのストッパ−および付勢手段は２つの連結部材のどちらか片方に設けてもよい。
【００３８】
また、前記棒状体１５，１５は、前記のようなヒンジ１４ａを介さないで直接棒状体１４に結合させてもよく、この場合には風による回転翼１２の撓みを制限し、かつその撓みから回転翼１２を元の状態に戻すためのストッパ−またはバネのような付勢手段のいずれか一方または双方が前記と同様に設けられる。
【００３９】
このような風車１１に、図示のように矢印で示されるＷ向きの風が当たると、布１３の何物にも拘束されていない端部１３ｃによって形成される回転翼１２の自由端部１２ｃの揺動に伴って、縦方向の棒状体１４（非揺動性端部１２ａ）を支点とする棒状体１５，１５（可動性端部１２ｂ，１２ｂ）の水平方向の回動が生じて、回転翼１２が揺動する。この揺動によって棒状体１４を先頭とする推進力が発生して回転翼１２が矢印のＲ向きに回転して、その回転力が連結部材１６，１６を介して回転軸１７に伝達される。
【００４０】
請求項２に従属していて請求項３の発明に属している風車のもう一つの例は図６の部分的な斜視図に示される通りであって、この風車２１では、回転軸２７を中心とする円周上に３枚の回転翼が配置されていて、この図ではそのうちの１枚の回転翼２２が示されている。
【００４１】
回転翼２２の主要部分を構成している三角形のテトロン製の布２３の縦方向の一辺および底辺は、この布２３に開けられている孔と、ステンレス鋼製の縦方向の棒状体２４および横方向の棒状体２５にそれぞれ開けられている孔とを通る幾つかの紐２４ａおよび２５ａを介して、それぞれ棒状体２４および棒状体２５に取り付けられている。
【００４２】
横方向の棒状体２５は縦方向の棒状体２４を中心として回動自在に、この棒状体２４に取り付けられているので、これらの棒状体のいずれにも拘束されていない布２３の自由端部２３ｃによって形成される回転翼２２の自由端部２２ｃが風を受けて揺れ動くと、可動性端部（２２ｂ）を形成している前記棒状体２５は縦方向の棒状体２４を支点とする横方向の回動を生ずる。
【００４３】
前記棒状体２４に結合している上下の連結部材２６，２６が回転軸２７に結合することによって、回転翼２２の回転は回転軸２７に伝達される。
【００４４】
この風車２１においては、回転翼２２の揺動範囲、したがって、棒状体２５の回動範囲を制限するために、連結部材２６に結合しているステンレス鋼製の棒状体２８ａと、棒状体２５に取り付けられた紐、ワイヤまたはコイル状のバネ２８ｂとからなるストッパ−２８が連結部材２６と棒状体２５との間に設けられている。回転翼２２の揺動範囲を制限するためには、勿論、このようなストッパ−以外のどのようなストッパ−または付勢手段を用いてもよい。
【００４５】
また、前記の布３は、前記の紐２４ａおよび２５ａ以外の適当な手段によって棒状体２４および２５に取り付けてもよい。
【００４６】
このような風車２１の回転翼２２に風が当たると、布２３の何物にも拘束されていない端部２３ｃによって形成される回転翼２２の自由端部２２ｃの揺動に伴って、縦方向の棒状体２４（非揺動性端部２２ａ）を支点とする棒状体２５（可動性端部２２ｂ）の横方向、すなわち図示の矢印Ｓ方向の回動が生じて、回転翼２２が揺動する。この揺動によって棒状体２４を先頭とする矢印Ｒ向きに回転翼２２が回転して、この回転力が回転軸２７に伝達される。
【００４７】
図６で示されているような回転翼２２で使われている布は三角形状以外の様々な形状のもの、例えば長方形状であってもよく、この布が長方形状である場合には、前記棒状体２５と同様な横方向の棒状体を、前記棒状体２４のような縦方向の棒状体の上部に更に設けて、この棒状体に長方形状の布の上端部を取り付けてもよい。
【００４８】
本発明の風車の回転翼を形成する柔軟なシ−ト材料、板状の弾性材料、弾性を持たないか、または弾性に乏しい板状の剛性材料からなる部材の端縁は、直線以外のどのような直線または曲線、あるいはこれらの組み合わせの線となっていてもよい。
【００４９】
回転翼を形成する上記の柔軟なシ−ト材料、板状の弾性材料、弾性を持たないか、ままた、これらの柔軟なシ−ト材料、板状の弾性材料、弾性を持たないか、または弾性に乏しい板状の剛性材料からなる部材の風を受ける面は、平面に限られることなく、曲面であってもよく、例えば、前記のような柔軟なシ−ト材料からなる部材は袋状に膨らんだ形状をしていてもよい。
【００５０】
図７はグル−プＢ（請求項４）に属する風車の一例を示す斜視図であって、この風車３１では、回転軸３７から等距離にあって、弾性部材である板バネ３３からなる３枚の回転翼が互いに等間隔に配置され、そのうちの１枚の回転翼３２が図示されている。
【００５１】
回転翼３２の縦方向の一端に固着されているステンレス鋼製の剛性部材３４がアングル３６ａによってステンレス鋼製の連結部材３６の一端に結合し、そしてこの連結部材３６の他端と一体に結合している回転軸３７は、ベアリング３７ａ，３７ａを介して支持部材３８により安定に支持されている。
【００５２】
このような回転翼３２に風が当たると、板バネ３３の弾性によって回転翼３２の上下２つの可動性端部３２ｂ，３２ｂが、板バネ３３のの自由端部３３ｃによって形成される自由端部３２ｃとともに、非揺動性端部３２ａを形成している剛性部材３４を支点とする水平方向の回動を生ずる結果、この回転翼３２は端部３２ａを先頭とする回転を引き起こし、この回転力は連結部材３６を通して回転軸３７に伝達される。
【００５３】
グル−プＣ（請求項５）に属する風車の一例は、図８の斜視図に示される通りであって、この風車４１では、回転軸４７を中心とする２枚の円盤状の連結部材４６，４６の間に、それらの周縁部に沿ってステンレス鋼製の長方形の板４３からなる３枚の回転翼が互いに等間隔に配置されていて、この図ではそのうちの１枚の回転翼４２が示されている。回転翼４２の縦方向の一端はステンレス鋼製の棒状体４４に設けられているヒンジ４４ａを介して、すなわちヒンジ４４ａに結合することによって、この棒状体４４に取り付けられている。前記板４３の上端および下端からそれぞれ僅かに上下に突出している棒状体４４の両端は２枚の連結部材４６，４６にそれぞれ固着され、そしてこれらの連結部材４６，４６がそれらの中心で回転軸４７に結合することによって、回転翼４２の回転が回転軸４７に伝達される。
【００５４】
このように板４３が、連結部材４６，４６と僅かな隙間を空けて、棒状体４４に設けられているヒンジ４４ａに結合しているために、回転翼４２は棒状体４４を支点として水平方向に回動自在になっていて、棒状体４４および板４３の上下両端部はそれぞれ非揺動性部分４２ａおよび可動性端部４２ｂ，４２ｂを形成している。
【００５５】
この風車４１においては、回転翼４２の揺動範囲を制限するために、連結部材４６，４６の相対する内側面に、回転翼４２の動きを止める一対の疣状のストッパ−４８，４８および４８，４８が回転翼４２の上下両端部と適当な間隔を空けてそれぞれ設けられている。
【００５６】
前述と同様に、このようなストッパ−４８，４８および４８，４８の代わりに、あるいはこれらとともにコイル状のバネ４９，４９のような付勢手段を連結部材４６，４６と板４３との間に設けて板４３の揺動範囲を制限させてもよい。また、これらのストッパ−およびバネは２つの連結部材のどちらか片方だけに設けてもよい。
【００５７】
このような風車４１に風が当たると、板４３の何物にも拘束されていない端部４３ｃによって形成される回転翼４２の自由端部４２ｃの揺動に伴って、棒状体４４を支点とする回転翼４２の水平方向の揺動が生じる。この揺動によって棒状体４４を先頭とする推進力が生じて回転翼４２が回転する結果、回転軸４７も回転する。
【００５８】
請求項１に特定された風車は、そこに規定された要件を備えている限り、以上のグル−プＡないしＣに属する風車以外の風車も当然包含している。
【００５９】
グル−プＤ（請求項７）に属する風車の一例は、図９の斜視図に示される通りであって、この風車５１では、環状部分５６ａと放射状部分５６ｂとを含む２つの連結部材５６，５６の間に３枚の三角形状の回転翼が環状部分５６ａ，５６ａに沿って互いに等間隔に設けられていて、この図ではそのうちの１枚の回転翼が５２が図示されている。
【００６０】
回転翼５２は主として三角形のテトロン製の布からなっていて、その布５３の横方向の端部５３ｂは上方の環状部分５６ａに固着されるとともに、布５３の縦方向の端部５３ａが取り付けられている縦方向の棒状体５４の両端がそれぞれ２つの連結部材５６，５６に固着されることによって回転翼５２の固定端部５２ａが形成されている。布５３の斜辺５３ｃは回転翼５２の自由端部５２ｃを形成している。
【００６１】
横方向の端部５３ｂは環状部分５６ａの形状に沿った円弧状の平鋼（フラットバ−）（図示は省略）に取り付けられて、この平鋼が環状部分５６ａにネジ止めされることによって、回転翼５２は上方の連結部材５６に固着されている。
【００６２】
このような風車５１に風が当たると、回転翼５２の何物にも拘束されていない自由端部５２ｃの揺動によって、回転翼５２の非揺動性端部となっている棒状体５４を先頭とする推進力が生ずる結果、回転軸５７が回転する。
【００６３】
グル−プＥ（請求項９）に属する風車の一例は、図１０の斜視図に示される通りであって、この風車６１では、長方形のテトロン製の布６３が、その外側に配置された枠状の剛性部材、すなわち剛性の枠体６４に取り付けられることによって回転翼６２が形成されている。
【００６４】
布６３の一方の縦方向の端部は、この布６３の鞘状の部分６３ａで枠体６４の一方の縦方向の棒状体６４ａに取り付けられることによって回転翼６２の非揺動性端部６２ａを形成している。
【００６５】
布６３の他方の縦方向の端部６３ｃは、長方形の枠体６４の他方の縦方向の棒状体６４ｃに取り付けられないで、回転翼６２の風による揺動が自由な端部６２ｃになっている。
【００６６】
二つの縦方向の端部６３ａと６３ｃとの間の二つの横方向の端部はそれぞれ、布６３の鞘状の部分６３ｂおよび６３ｄで枠体６４の二つの横方向の棒状体６４ｂおよび６４ｄに取り付けられている。
【００６７】
これらの鞘状の部分６３ｂおよび６３ｄは、一方の縦方向の端部６２ａから他方の縦方向の端部、すなわち自由端部６２ｃに向かってそれらの内径が次第に大きくなるように形成されているので、この回転翼６２では、風を受けた場合の布６３の撓みは前記一方の縦方向の端部６２ａから自由端部６２ｃに向かって次第に大きくなる。
【００６８】
このような風車６１では、回転翼６２に風が当たると、縦方向の非揺動性端部６２ａ、自由端部６２ｃに向かって次第に大きな撓み、したがって次第に大きな揺動を許す横方向の端部および最も自由な撓み、しがって揺動が可能な自由端部という三つの端部の共同作用によって、回転翼６２は非揺動性端部６２ａを先頭とする、矢印Ｒ方向の効率のよい軽快な回転を生ずる。
【００６９】
この回転力は、枠体６４と回転軸６７とに結合している連結部材６６，６６によって、回転翼６２から回転軸６７に伝達される。
【００７０】
グル−プＥ（請求項９）に属する風車のもう一つの例は、図１１の斜視図に示される通りであって、この風車６１’では、テトロン製の布が三角形となっている点だけが前記の風車６１と異なっている。この布６３’は、その外側に配置された枠状の剛性部材、すなわち剛性の枠体６４’に取り付けられることによって回転翼６２’が形成されている。
【００７１】
布６３’の一方の縦方向の端部は、この布６３’の鞘状の部分６３’ａで枠体６４’の一方の縦方向の棒状体６４’ａに取り付けられることによって回転翼６２’の非揺動性端部６２’ａを形成している。
【００７２】
布６３’の他方の縦方向の端部は傾斜した端部６３ｃ’となっていて、長方形の枠体６４’の他方の縦方向の棒状体６４’ｃに取り付けられないで、回転翼６２’の風による揺動が自由な端部６２’ｃになっている。
【００７３】
枠体６４’の二つの縦方向の棒状体６４’ａと６４’ｃとの間の横方向の端部は布６３’の鞘状の部分６３’ｂで枠体６４’の横方向の棒状体６４’ｂに取り付けられている。
【００７４】
鞘状の部分６３’ｂは、棒状体６４’ａから棒状体６４’ｃに向かってその内径が次第に大きくなるように形成されているので、この回転翼６２’では、風を受けた場合の布６３’の撓みは前記棒状体６４’ａから棒状体６４’ｃに向かって次第に大きくなる。
【００７５】
このような風車６１’では、回転翼６２’に風が当たると、縦方向の非揺動性端部６２’ａから棒状体６４’ｃに向かって次第に大きな撓み、したがって次第に大きな揺動を許す横方向の端部および最も自由な撓み、すなわち揺動が可能な自由端部という三つの端部の共同作用によって、回転翼６２’は非揺動性端部６２’ａを先頭とする、矢印Ｒ方向の効率のよい軽快な回転を生ずる。
【００７６】
この回転力は、枠体６４’と回転軸６７’とに結合している連結部材６６’，６６’によって、回転翼６２’から回転軸６７’に伝達される。
【００７７】
以上に実施の態様として説明された幾種かの風車では、いずれも回転翼が３枚設けられているが、この回転翼は勿論３枚に限られることなく、１枚または２枚以上の適宜の枚数であってよい。また、回転翼の枚数が奇数であると、その回転翼は、偶数である場合に比べて風の流れを効果的に受けるので、この枚数は一般に奇数であるのが好ましい。回転翼の好ましい枚数は、上述のような種々の形態によって示される風車の型または規模等によって左右され、また、これらの型および規模は風車の設置場所等によって適宜変えることができる。
【００７８】
本発明の風車においては、場合により、例えば、図６に示されるような風車に、例えば、図１２の斜視図で示されるように、回転翼２２’の重量を支えて、床面ＧＲまたは床面に設けられた軌道（図示せず）上で回転する車輪Ｔをこの回転翼２２’に設けた風車２１’としてもよい。このような車輪を設けると、風車の重量を支える前記回転軸、連結部材および支持部材のような構造物の負担が軽減されるので、本発明による風車はこのような車輪を設けることによって大型化するのが容易になるという利点を具えている。このような車輪は回転翼の代わりに連結部材に設けてもよく、また、回転翼と連結部材の両方に設けてもよい。
【００７９】
ここで、本発明の風車の回転翼に風が当たることによって、その風車が回転を起こす様子を、例えば、前記の図２に示されるような風車を例に挙げて、以下の図１３ないし図１６の平面図に沿って説明する。
【００８０】
図１３は、３つの連結部材７６ａ，７６ｂ，７６ｃにそれぞれ円弧状の回転翼７２ａ，７２ｂ，７２ｃが取り付けられている風車７１を上から見た平面図を示していて、この図１３は、風が無いために、風車７１が静止している状態を示している。
【００８１】
図１４は、図１３に示されるような静止状態にある風車の回転翼７２ａ，７２ｂ，７２ｃに矢印Ｗ方向の風が当たって、その回転翼７２ａ，７２ｂ，７２ｃがそれぞれの回転翼の非揺動性端部７２ａａ，７２ｂａ，７２ｃａを支点として水平方向に撓むことによって、これらの非揺動性端部７２ａａ，７２ｂａ，７２ｃａをそれぞれ先頭とする矢印Ｒ方向の回転力を生ずることを示している。
【００８２】
図１５は、図１４から風車の回転が若干進んだ状態において各回転翼７２ａ，７２ｂ，７２ｃに矢印Ｗ方向の風が当たることによって矢印Ｒ方向の回転力が生ずる様子を、図１５と同様に示しており、そして図１６は、図１５から更に風車の回転が若干進んだ状態において各回転翼７２ａ，７２ｂ，７２ｃに矢印Ｗ方向の風が当たることによって矢印Ｒ方向の回転力が生ずる様子を、図１４および図１５と同様に示している。
【００８３】
本発明に従う風車７１は、以上の図１３ないし図１６に示されるように、矢印Ｗ方向の風に対する回転翼７２ａ，７２ｂ，７２ｃの位置が様々に変化しても、これらの回転翼は次々に風の力をできるだけ無駄なく有効に捕らえて、その風力を回転力に変換できるので、本発明の風車は、比較的弱い風によっても回転を生ずるという長所を具えている。
【００８４】
ここに説明された図１、２、５および７ないし１２に示される風車には、図示されるように、動力を電力に変換する変換器、すなわち発電機Ｇが取る付けられることによって風力発電装置になるので、これらの図はまた、それぞれ本発明による風力発電装置も示しており、この発電機としては従来様々な分野で用いられている適宜の発電機を利用することができる。
【００８５】
以上に説明された風車および風力発電装置は、本発明に包含される風車および風力発電装置の限られた例を示すものであって、例えば、回転翼を円周の周縁部に沿って一列に配置するだけでなく、その内側に同心円上に複数列配置したり、または回転翼を上下方向に重ねて配置してもよく、また、ここに例示された種々の異なる型の回転翼を互いに適当に組み合わせたり、あるいは連結部材または支持部材の組み合わせを適宜変更した風車も本発明の範囲内に包含される。
【００８６】
【発明の効果】
以上述べた説明から明らかなように、本発明によれば、比較的弱い風でも円滑に回転し、そしてその風力をできるだけ無駄なく受け入れて、高い効率をもって回転できる実用に適した風車、およびこのような風車が利用されることによって効率の高い実用に適した風力発電装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による風車、およびこの風車が組み込まれている風力発電装置の一例を示す斜視図である。
【図２】本発明による風車、およびこの風車が組み込まれている風力発電装置の別の一例を示す斜視図である。
【図３】本発明による風車の回転翼の一例を示す斜視図である。
【図４】本発明による風車の回転翼の別の一例を示す正面図である。
【図５】本発明による風車、およびこの風車が組み込まれている風力発電装置の更に別の一例を示す斜視図である。
【図６】本発明による風車の一例を部分的に示す斜視図である。
【図７】本発明による風車、およびこの風車が組み込まれている風力発電装置の更に別の一例を示す斜視図である。
【図８】本発明による風車、およびこの風車が組み込まれている風力発電装置の更に別の一例を示す斜視図である。
【図９】本発明による風車、およびこの風車が組み込まれている風力発電装置の更に別の一例を示す斜視図である。
【図１０】本発明による風車、およびこの風車が組み込まれている風力発電装置の更に別の一例を示す斜視図である。
【図１１】本発明による風車、およびこの風車が組み込まれている風力発電装置の更に別の一例を示す斜視図である。
【図１２】本発明による風車、およびこの風車が組み込まれている風力発電装置においてこの風車の重量を支えるための車輪が回転翼に設けられている状態を示す斜視図である。
【図１３】本発明による風車が風によって回転を起こす様子を示すための図であって、無風の下で静止状態にある風車の平面図である。
【図１４】本発明による風車が風によって回転を起こす様子を示すための図であって、風によって図１３の静止状態から若干回転した状態にある風車の平面図である。
【図１５】本発明による風車が風によって回転を起こす様子を示すための図であって、風によって図１４の状態から更に若干回転した状態にある風車の平面図である。
【図１６】本発明による風車が風によって回転を起こす様子を示すための図であって、風によって図１５の状態から更に若干回転した状態にある風車の平面図である。
【符号の説明】
１，　１’，　１１，　２１，　３１，　４１，　５１，　６１，　６１’・・・・・・風車および風力発電装置
７１　　　　　　　　・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・風車
２，　２’，　２’Ａ，　２’Ｂ，　１２，　２２，　２２’，　３２，　４２，　５２，　６２，　６２’，　７２ａ，　７２ｂ，　７２ｃ・・　　　　　　　　　　　　　・・・・・・・・・・・・・・・・・回転翼
２ａ，　２’ａ，　１２ａ，　２２ａ，　３２ａ，　４２ａ，　５２ａ，　６２ａ，　６２’ａ，　７２ａａ，　７２ｂａ，　７２ｃａ　・・・・・・・・・・・・・・・・・非揺動性端部
２ｂ，　２’ｂ，　１２ｂ，　２２ｂ，　３２ｂ，　４２ｂ，　５２ｂ　　・・・・・・・・・・・・可動性端部
２ｃ，　２’ｃ，　２’Ａｃ，　２’Ｂｃ，　１２ｃ，　２２ｃ，　３２ｃ，　４２ｃ，　５２ｃ，　６２ｃ，　６２’ｃ　・・・・・・・・・・・・・・・・・・・自由端部
３，　３’，　１３，　２３，　５３　　　　　　　　　　　　　　　・・・・・・・・・・・・・・・・布
４，　５，　１５，　２４，　２５，　４４，　５４　　　　　・・・・・・・・・・・・・・棒状体
４’，　　　　　　　　　　　　　　　　・・・・・・・・・・・・・・板状体
５’　　　　　　　　　　　　　　　　・・・・・・・・・・・・・・板バネ
６，　６’，　１６，　２６，　３６，　４６，　５６，　６６，　６６’，　７６ａ，　７６ｂ，　７６ｃ　・・・・・連結部材
７，　７’，　１７，　２７，　３７，　４７，　５７，　６７，　６７’・・・・・・・・・・・・・連結部材
８’　　　　　　　　・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・支持部材
１８，　２８，　４８　　　　　　　　　　　　・・・・・・・・・・・・ストッパ−
１９，　４９　　　　　　　　　　　　・・・・・・・・・・・・・・コイルバネ
Ｗ　　　　　　　　　　　　　　・・・・・・・・・・・・・・風の吹く方向
Ｒ　　　　　　　　　　　　　　・・・・・・・・・・・・・・・・回転方向
Ｔ　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・・・・・・・・・・・・・・・・車輪[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a certain kind of windmill and a wind power generator using the windmill, and more specifically, to a practical use that smoothly rotates in a wind ranging from a light wind to a strong wind in every wind direction to efficiently generate power from the wind. Field of the Invention The present invention relates to a windmill suitable for use in a wind turbine and a wind turbine generator that generates electric power from wind using the windmill.
[0002]
[Prior art]
In recent years, fossil fuels such as coal and petroleum have been consumed in large quantities, and the combustion gases generated by their combustion have caused global warming, pollution of the atmosphere, soil and ocean, acid rain, and destruction of forests and the ozone layer. Since the adverse effects of environmental destruction are becoming increasingly serious, the development of technologies that utilize alternative energy to fossil fuels, in particular, clean energy such as sunlight and wind power, has recently attracted increasing attention. I have.
[0003]
As one of the clean energy, wind power generation using wind power has been conventionally studied and developed, and various types of wind turbines have been proposed as wind turbines used for this wind power generation to date.
[0004]
Conventionally, as such a windmill, a Savonius type windmill having a vertical rotation axis is known. Although this windmill receives a large amount of wind in the wind of any direction, it generally generates a large torque. However, they tend to be heavy, making it difficult to increase the size. In addition, they are difficult to rotate in a weak wind, and their efficiency is low.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, it has been desired to develop a wind turbine suitable for practical use, which is lighter and easier to increase in size than the above-described Savonius type wind turbine, can rotate smoothly even in a weak wind, and has high efficiency.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present inventor has conducted various studies in view of the state of the prior art as described above,
1. In a wind turbine in which one or two or more rotors receive wind force and rotate on a circumference around a vertical rotation axis connected to the rotor, the rotor is moved in one longitudinal direction. A non-oscillating end along, a movable end rotatable in the lateral direction with the non-oscillating end as a fulcrum, and a free end along the other longitudinal direction capable of swinging by wind. And coupling said non-oscillating end to a connecting member.
Therefore, the rotor is connected to the rotating shaft, or
2. In a wind turbine in which one or two or more rotor blades receive wind force and rotate on a circumference around a vertical rotation axis connected to the rotor blades, the rotor blades are made to be flexible sheets. And a non-oscillating end made of a rigid member connected to the sheet member along one longitudinal direction of the sheet member made of the sheet material. Part, a laterally fixed end formed by the sheet member being fixed to the connecting member, and a free end along the longitudinal direction of the sheet material, and The vertical rigid member is used as the connecting member.
Connecting the rotor to the rotating shaft by coupling, or
3. In a wind turbine in which one or two or more rotor blades receive wind force and rotate on a circumference around a vertical rotation axis connected to the rotor blades, the rotor blades are made to be flexible sheets. A sheet member made of a material; and a frame-shaped rigid member disposed outside the sheet member for mounting the sheet member. One of the longitudinal ends of the member is attached to the frame-shaped rigid member, and the other longitudinal end has a free end that is not attached to the frame-shaped rigid member. At the same time, the lateral end of the sheet member between these longitudinal ends is moved from the one longitudinal end to the free end by the wind of the sheet member. Attach to the frame-shaped rigid member so as to allow the deflection to increase gradually, The coupling member the frame-shaped rigid member
When the rotor is connected to the rotating shaft by being coupled,
The rotor blade has a circumferential non-oscillating end or a circumferential propulsion force headed at the longitudinal end of the sheet member on the side attached to the frame-shaped rigid member. In other words, a smooth rotating force is generated around the rotary blade connected to the rotary blade via a connecting member to rotate the rotary shaft, thereby rotating the rotary shaft, and having such a rotary blade. The windmill has the advantage of the Savonius type windmill described above that it can rotate against a wide range of wind directions.In addition, it rotates at a very high speed due to a relatively strong wind while rotating at a very weak wind. When the wind turbine is running, it generates almost no noise and vibrations due to its rotation.Therefore, this wind turbine effectively and efficiently takes in various wind forces, and becomes a highly efficient wind turbine suitable for practical use. Obtain rotational power from wind power By using such a windmill in order, an advantageous wind turbine generator can also be obtained,
I found
[0007]
The present invention has been invented based on such knowledge,
1. A windmill in which one or two or more rotating blades receive a wind force and rotate on a circumference around a vertical rotation axis connected to the rotating blades, wherein the rotating blades have one longitudinal axis. A non-oscillating end along the direction, a movable end that is rotatable in the lateral direction about the non-oscillating end as a fulcrum, and a free end along the other longitudinal direction that can swing by wind. And the non-oscillatable end is connected to a connecting member so as to allow the rotation.
Wherein the rotating blade is connected to the rotating shaft, the windmill,
2. A wind turbine in which one or more rotor blades receive a wind force and rotate on a circumference centered on a vertical rotation axis connected to the rotor blades, wherein the rotor blades are flexible sheaths; And a non-oscillating end comprising a rigid member coupled to the sheet member along one longitudinal direction of the sheet member comprising the sheet material. A horizontal fixed end formed by fixing the sheet member to the connecting member, and a free end along the other longitudinal direction of the other of the sheet member, The rotating blade is connected to the rotating shaft by connecting the vertical rigid member together with the fixed end to the connecting member.
Said windmill,
[0008]
3. A wind turbine in which one or more rotating blades receive a wind force and rotate on a circumference around a vertical rotation axis connected to the rotating blades, wherein the rotating blades are flexible shells; A sheet member made of a sheet material, and a frame-shaped rigid member disposed outside the sheet member for mounting the sheet member, wherein one of the sheet members is provided. The end along the longitudinal direction is attached to the frame-shaped rigid member, and the other longitudinal end is a free end that is not attached to the frame-shaped rigid member, The lateral end of the sheet member between these longitudinal ends is bent from the one longitudinal end toward the free end by the wind of the sheet member. Attached to the frame-like rigid member to allow it to become progressively larger, and Wherein the rotating blades are connected to the rotary shaft by sexual member bonded to the coupling member, said wind turbine
,
4. One or two or more rotor blades receiving wind force are obtained by rotating the rotor blades using a windmill that rotates on a circumference centered on a vertical rotation axis connected to the rotor blades. A wind turbine generator comprising a converter for converting power to be supplied into electric power, wherein the rotor blades have one non-oscillating end along one longitudinal direction, and a lateral direction with the non-oscillating end as a fulcrum. A rotatable movable end, and a free end along the other longitudinal direction capable of swinging by wind, and the non-swinging end is connected to a connecting member to thereby rotate the rotating end. A wing is connected to the rotating shaft,
The wind power generator,
5. One or more rotating blades receiving wind force are used by a windmill that rotates on a circumference centered on a vertical rotating shaft connected to the rotating blades, and is obtained by rotation of the rotating blades. A wind turbine generator having a conversion stage for converting the motive power into electric power, wherein the rotor includes a flexible sheet material, the rotor comprising the sheet material. A non-oscillatable end comprising a rigid member coupled to the sheet member along one longitudinal direction of the member, a lateral direction formed by the sheet member being secured to the coupling member; A fixed end, and a free end belonging to the seat member and along the other longitudinal direction of the other of the sheet member, and wherein the longitudinal rigid member is joined to the connecting member together with the fixed end. The rotor is the rotating shaft
Characterized by being connected to the wind power generator, and
6. One or more rotating blades receiving wind force are used by a windmill that rotates on a circumference centered on a vertical rotating shaft connected to the rotating blades, and is obtained by rotation of the rotating blades. A wind power generator having a converter for converting power to be supplied into electric power, wherein the rotor blades are arranged outside a sheet member made of a flexible sheet material, and A frame-shaped rigid member for attaching the sheet member, wherein one end of the sheet member along the longitudinal direction is attached to the frame-shaped rigid member, and The end along the direction is a free end not attached to the frame-shaped rigid member, and the lateral end of the sheet member between these longitudinal ends is From the one longitudinal end to the free end, the wind of the sheet member Deflection to allow the gradual increase that is attached to the rigid member of the frame-like, and the frame-like rigid member that the rotary blade by binding to the connecting member is connected to said rotary shaft
Wherein the wind turbine generator,
It is related to.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The first wind turbine according to the present invention corresponds to the wind turbine described in claim 1.
(1) The wind turbine according to claim 1, wherein the rotor includes a flexible sheet material, and the rotor is connected to a sheet member made of the sheet material. A non-oscillating end made of a vertical rigid member, a movable end made of a horizontal rigid member or an elastic member connected to the sheet member, and a vertical direction belonging to the sheet member. A wind turbine having the requirement that the rotor is connected to the rotating shaft by the longitudinal rigid member being connected to a connecting member. A windmill, hereinafter referred to as a group A windmill
. This includes the wind turbine according to claims 3, 6 and 11. ),
(2) A longitudinal rigidity comprising the wind turbine of claim 1, wherein the rotor includes a plate-shaped elastic material, and the rotor is coupled to an elastic member made of the elastic material. A non-oscillating end comprising a member, a movable end comprising a lateral free end belonging to said elastic member, and a vertical free end belonging to said elastic member, and said longitudinal rigidity. A windmill having the requirement that the rotor is connected to the rotating shaft by connecting a member to a connecting member (= the windmill according to claim 4; this windmill is hereinafter referred to as a group B windmill) This is described in claims 6 and 11.
Includes onboard windmill. ),and
(3) The wind turbine according to claim 1, wherein the rotor includes a plate-like rigid material having no or low elasticity, and the rotor includes the rigid material. A longitudinal non-oscillating end belonging to a member, a movable end comprising a lateral free end belonging to the rigid member, and a longitudinal free end belonging to the rigid member; and A directional rigid member is connected to a connecting member, whereby the rotor is connected to the rotating shaft, and furthermore, one or both of a stopper and a biasing means for limiting a swing range of the movable end. Is a wind turbine provided for the rotor (= the wind turbine according to claim 5, this wind turbine is hereinafter referred to as a group C wind turbine. This includes the wind turbines according to claims 6 and 11). do it
I have. ), And
The windmill of the second aspect is the windmill of claim 7, that is,
(4) A windmill in which one or two or more blades rotate on a circumference around a vertical rotation axis connected to the blades in response to wind force, and the blades are flexible. And a non-swinging member comprising a rigid member coupled to the sheet member along one longitudinal direction of the sheet member made of the sheet material. A movable end, a laterally fixed end formed by fixing the sheet member to the connecting member, and a free end along the other longitudinal direction belonging to the sheet member. And wherein said rotor is connected to said rotating shaft by means of said longitudinal rigid member being connected to said connecting member together with said fixed end. The described wind turbine, hereinafter referred to as a group D wind turbine. And the windmill described in 11
You. ), And
[0010]
The windmill according to claim 3 is a windmill according to claim 9, that is,
(5) A windmill in which one or more rotating blades receive a wind force and rotate on a circumference around a vertical rotating axis connected to the rotating blades, wherein the rotating blades are: A sheet member made of a flexible sheet material, and a frame-shaped rigid member disposed outside the sheet member for mounting the sheet member; One of the ends along the longitudinal direction is attached to the frame-shaped rigid member, and the other end along the longitudinal direction is a free end that is not attached to the frame-shaped rigid member. And a lateral end of the sheet member between these two longitudinal ends moves toward the free end from the one longitudinal end toward the free end. Attached to the frame-shaped rigid member to allow the deflection by The windmill (hereinafter referred to as a windmill of the group E, wherein a frame-like rigid member is connected to a connecting member to connect the rotating blades to the rotating shaft. Described in 11
Includes a windmill. )
Is equivalent to
[0011]
The wind turbine generators described in the above 4, 5 and 6 correspond to the wind turbine generators using the wind turbine described in the above 1, 2 and 3, respectively.
[0012]
An example of a wind turbine belonging to the group A (claim 2) is shown in the perspective view of FIG. 1, in which the wind turbine 1 is equidistant from the rotating shaft 7 and equidistant from each other, that is, in the vertical direction. Three rotating blades are arranged at a central angle of 120 degrees around the rotating shaft 7, and in this figure, only one of the rotating blades 2 is drawn for simplification. .
[0013]
In the rotor 2, a rectangular cloth 3 made of Tetron (registered trademark of Teijin, polytetraphthalate fiber), which is a main part of the rotor 2, is made of a vertical rod 4 made of stainless steel, and above and below this rod 4 It is stretched between two laterally rigid stainless steel rods 5, 5 which are fastened, for example, by welding or tacking.
[0014]
The rods 5, 5 are respectively connected to the upper and lower ends of the rod 4, which is a rigid member, with a slight gap between the upper and lower two disk-shaped connecting members 6, 6 made of stainless steel. are doing. One end of the cloth 3 along the longitudinal direction is connected to the rod 4, which forms a non-oscillating end 2 a, and the rods 5, 5 form the rod 4. The movable ends 2b, 2b that can be rotated in the lateral direction are formed as fulcrums.
[0015]
In the cloth 3, the other end 3c along the longitudinal direction of the cloth 3, which is not connected to any of the rods 4 and the rods 5 and 5 and to any other members, is free to swing by wind. The movable blade 2 is a free end 2c of the rotating blade 2, and the connecting members 6, 6 are connected to the rod-shaped body 4 and the rotating shaft 7 at their peripheral edge and center, respectively. Reference numeral 2 is connected to the rotating shaft 7 via connecting members 6 and 6.
[0016]
When the wind turbine 1 having such a rotary wing 2 is exposed to, for example, a wind in a W direction indicated by an arrow in the drawing, the rod-like shape is caused by the swing of the free end 2c generated by the wind. The movable ends 2b, 2b formed by the bodies 5, 5 rotate laterally around the rod-shaped body 4 corresponding to the non-oscillating end 2a as a fulcrum. The wind flowing over either the edge of the portion 2c or the edge of the non-oscillating end 2a generates a driving force in the direction of arrow R starting from the non-oscillating end 2a, that is, the rotational force. 2, and the rotational force is transmitted to the rotating shaft 7 through the connecting member 6.
[0017]
The connecting member for transmitting the rotating force of the rotor to the rotating shaft is not limited to two disk-shaped members as shown in the wind turbine 1 of FIG. 1, and the connecting member may have any shape. For example, it may be a rod as shown as 6 ′ in FIG. 2 below.
[0018]
Another example of a windmill belonging to group A is shown in the perspective view of FIG. 2, in which the laterally movable end is formed by a leaf spring which is an elastic member. I have.
[0019]
In the wind turbine 1 'shown in FIG. 2, three rotors are arranged at the same distance from the rotary shaft 7' and at equal intervals to each other, as in the case of FIG. Is shown in FIG.
[0020]
In this rotor 2 ', a tetron cloth 3' is stretched between a stainless steel plate 4 'and leaf springs 5', 5 ', and a connecting member 6 which is a stainless steel rod. By connecting both ends of the 'to the plate-shaped body 4' and the rotating shaft 7 ', respectively, the rotating blade 2' and the rotating shaft 7 'are connected to each other. The rotating shaft 7 'is stably supported by a supporting member 8' via bearings 7'a, 7'a that allow the rotating shaft 7 'to rotate.
[0021]
In the rotor 2 'of the wind turbine 1' thus configured, the plate-like body 4 'and the leaf springs 5', 5 'are respectively composed of the non-oscillating end 2'a and the movable end 2'b, The free end 2'c of the blade 2 'forms the free end 2'c of the blade 2', forming the free end 2'b of the fabric 3 '.
[0022]
1 and 2 show a rectangular rotor, the shape of the rotor is not limited to a rectangle. For example, the rotor 2 ′ shown in FIG. 3 May be a triangular rotor 2'A, as shown in the perspective view of FIG. 3, in which case one side of the triangular cloth 3'A is connected to the upper leaf spring 5 'and the vertex 3'Ad for that side Is fixed to the vertical plate-like body 4 'to which the connecting member 6' is connected. Therefore, the free end of the triangular cloth 3'A that is not restrained by anything is the vertical free end 2'Ac of the rotor 2'A formed by 3'Ac. It has become.
[0023]
The vertical free ends of the rotor as shown in FIGS. 1 to 3 are, for example, bent lines 2′Bc as shown in the front view of FIG. It may be formed. The rotor 2'B having such a bending line 2'Bc as a free end has a cloth 3'B having a bending line 3'Bc at an end and a plate-like body 4 'having a vertical direction, for example. It is shaped by being stretched between the leaf springs 5 ', 5', and whose longitudinal free end has any line, for example, by any straight line or curve or a combination of both ( (Not shown).
[0024]
The vertical direction described in the present specification is not limited to the direction of a narrow range such as the vertical direction, but may be, for example, as shown in FIG. Note that a vertical direction includes a wide range of directions connecting any two points above and below, and a horizontal direction means a direction perpendicular to a vertical direction having such a width. Therefore, this horizontal direction also means a wide range of directions, like the vertical direction. Thus, for example, the non-oscillating end of the rotor of the present invention does not necessarily have to extend in the vertical direction, and may have an inclined direction that crosses the vertical direction at an angle. .
[0025]
Further, the end means a portion including the end, and is not limited to the narrow region shown in FIG. 1 and the like, but may also mean a considerably wide region.
[0026]
A free end is, as is evident from the examples described above, an end that can swing without being bound or restrained to a member or structure that prevents swinging due to wind. Means part.
[0027]
As the rigid members in the vertical direction in the rotor blades 2, 2 ', 2'A, 2'B, a rod-shaped body and a plate-shaped body are exemplified, but these shapes are arbitrary shapes other than the rod-shaped and plate-shaped bodies. It may be, the material is not limited to stainless steel, for example, various iron alloys, metals such as aluminum alloys, reinforced plastics or other composite materials, or may be natural materials such as wood, The same applies to the shapes and materials of other members such as the above-mentioned connecting members and supporting members.
[0028]
The rotary blades 2, 2 ', 2'A, 2'B are arranged on a circumference having a predetermined horizontal distance from the rotary shaft 7 or 7' as a radius, and rotate along the circumference. It rotates about the axis 7 or 7 ', but the cross-sectional shape along the turning surface of the lateral members 5 and 5' exhibits an arc shape along the circumference on which the rotor blades rotate. If the shape of the cross section along the rotation surface of the other portion of the rotor blade along the rotation surface is also the arc shape, the air resistance to the rotation of the rotor blade is minimized. Preferably, the cross-sectional shape of the transverse members 5 and 5 'or, correspondingly, the other parts of the rotary wing along the turning surface has such an arc shape.
[0029]
As a flexible sheet material used in the rotary blades 2, 2 ', 2'A and 2'B, a cloth made of Tetron is cited, and the flexible sheet material is made of Tetron. Fabrics, such as natural fibers such as hemp or cotton, fabrics woven with synthetic fibers such as nylon or polypropylene, or natural and synthetic fibers thereof. Such as a woven fabric material, a synthetic resin sheet, a woven fabric material whose surface is coated, an impregnated sheet material or a laminated material, or rubber, in which any one of the above fibers is combined. A flexible sheet material having a high elasticity can be used.
[0030]
What has been described above in detail with respect to the shape, material, type, etc. of the rotor, the rotating shaft, the connecting member and the supporting member for constituting the wind turbine according to the present invention is described in detail below. The same is true for the windmills.
[0031]
Another example of a wind turbine belonging to group A belongs to the invention of claim 3 which is dependent on claim 2 and is as shown in the perspective view of FIG. Three rotating blades are arranged on a circumference centered on the rotating shaft 17, and one of the rotating blades 12 is shown in FIG.
[0032]
One longitudinal end of a rectangular tetron cloth 13 constituting the main part of the rotor 12 is connected to a hinge 14a via a hinge 14a provided around a stainless steel rod 14. The upper and lower ends of the cloth 13 are attached to the horizontal stainless steel rods 15, 15 integrally connected to the hinge 14a.
[0033]
Accordingly, while the horizontal member 5 'shown in FIGS. 2 to 4 is a leaf spring having elasticity, the member 15 of the rotary wing 12 is the same as that of FIG. side It is a rigid member having poor elasticity like the directional member 5.
[0034]
Both ends of the rod 14 are fixed to the two disc-shaped connecting members 16, 16 with a slight space above and below the upper and lower rods 15, 15, respectively. By coupling to the rotation shaft 17 at their centers, the rotation of the rotor 12 is transmitted to the rotation shaft 17.
[0035]
In this way, the cloth 13 is integrated with the upper and lower rods 15, 15 and joined to the hinge 14a, and the rods 15, 15 and the connecting members 16, 16 are vertically spaced from each other. Therefore, the rotary wing 12 is rotatable in the horizontal direction about the rod 14 as a fulcrum. Here, the vertical bar 14 and the horizontal bar 15, 15 form a non-oscillating end 12a and a movable end 12b, 12b, respectively.
[0036]
In the windmill 11, in order to limit the swing range of the rotary wing 12, that is, the swing range of the rods 15, 15, the movement of the rods 15, A pair of wart-shaped stoppers 18, 18 and 18, 18 are provided at appropriate intervals from the rods 15, 15, respectively.
[0037]
Instead of, or together with, the stoppers 18, 18 and 18, a biasing means such as a coiled spring 19 is provided between the connecting members 16, 16 and the rods 15, 15. The rotation range of 15, 15, ie, the swing range of the rotary wing 12, may be limited, or both the urging means and the stopper may be provided. Further, these stoppers and urging means may be provided on one of the two connecting members.
[0038]
Further, the rods 15, 15 may be directly coupled to the rod 14 without the hinge 14a as described above. In this case, the bending of the rotor 12 due to wind is limited, and Either a stopper or a biasing means such as a spring for returning the rotor 12 to the original state is provided in the same manner as described above.
[0039]
When a wind in the W direction indicated by an arrow is applied to such a windmill 11 as shown in the figure, the free end 12c of the rotor 12 formed by the end 13c of the cloth 13 which is not restrained by anything. With the swing, the rods 15, 15 (movable ends 12b, 12b) in the horizontal direction with the vertical rod 14 (non-oscillating end 12a) as a fulcrum. Times A motion occurs, and the rotary wing 12 swings. Due to this swing, a propulsive force is generated with the rod 14 at the top, and the rotary wing 12 rotates in the direction of the arrow R, and the rotational force is transmitted to the rotary shaft 17 via the connecting members 16, 16.
[0040]
Another example of a wind turbine according to claim 2 and according to the invention of claim 3 is as shown in a partial perspective view of FIG. Three rotating blades are arranged on the circumference of the circle, and one of the rotating blades 22 is shown in FIG.
[0041]
One side and the bottom side of a triangular tetron cloth 23 constituting a main part of the rotary wing 22 are formed with holes formed in the cloth 23 and a vertical rod 24 and a horizontal bar made of stainless steel. It is attached to the rod 24 and the rod 25, respectively, through several strings 24a and 25a passing through holes formed in the rod 25 in the direction.
[0042]
Since the horizontal bar 25 is rotatably attached to the vertical bar 24 so as to be centered on the vertical bar 24, the free end of the cloth 23 not restrained by any of these rods. When the free end 22c of the rotary wing 22 formed by 23c swings in response to wind, the rod 25 forming the movable end (22b) moves in the horizontal direction with the vertical rod 24 as a fulcrum. Is caused.
[0043]
The rotation of the rotary wing 22 is transmitted to the rotary shaft 27 by connecting the upper and lower connecting members 26, 26 connected to the rod 24 to the rotary shaft 27.
[0044]
In this windmill 21, in order to limit the swing range of the rotary wing 22, and thus the rotation range of the rod 25, the stainless steel rod 28 a connected to the connecting member 26 and the rod 25 A stopper 28 comprising a string, wire or coil spring 28b attached is provided between the connecting member 26 and the rod 25. In order to limit the swing range of the rotary wing 22, any stopper or biasing means other than such a stopper may be used.
[0045]
Further, the cloth 3 may be attached to the rods 24 and 25 by an appropriate means other than the strings 24a and 25a.
[0046]
When the wind hits the rotating blades 22 of the windmill 21, the free end 22 c of the rotating blade 22 formed by the end 23 c of the cloth 23 that is not restrained by anything causes a vertical direction. The rotation of the rod 25 (movable end 22b) in the lateral direction, that is, the direction of the arrow S shown in the drawing, occurs with the rod 24 (non-oscillating end 22a) as a fulcrum. I do. Due to this swing, the rotating blades 22 rotate in the direction of arrow R with the rod 24 at the top, and this rotating force is transmitted to the rotating shaft 27.
[0047]
The cloth used in the rotor 22 as shown in FIG. 6 may be of various shapes other than a triangular shape, for example, a rectangular shape, and when the cloth is rectangular, A horizontal bar similar to the bar 25 may be further provided on top of a vertical bar such as the bar 24, and the upper end of a rectangular cloth may be attached to the bar.
[0048]
The edge of the flexible sheet material, the plate-like elastic material, or the member made of the plate-like rigid material having no or low elasticity which forms the rotor of the wind turbine of the present invention may have any shape other than a straight line. Such a straight line, a curved line, or a combination of these lines may be used.
[0049]
The above-mentioned flexible sheet material, plate-like elastic material, which does not have or has elasticity, which forms the rotor blade, whether these flexible sheet material, plate-like elastic material, has no elasticity, Alternatively, the surface of a member made of a plate-like rigid material having poor elasticity, which receives wind, is not limited to a flat surface, and may be a curved surface. For example, a member made of a flexible sheet material as described above may be a bag. It may have a bulging shape.
[0050]
FIG. 7 is a perspective view showing an example of a windmill belonging to Group B (Claim 4). In this windmill 31, the windmill 31 comprises a leaf spring 33 which is an equidistant distance from the rotation shaft 37 and is an elastic member. The rotors are arranged at equal intervals from each other, and one rotor 32 is shown in FIG.
[0051]
A stainless steel rigid member 34 fixed to one longitudinal end of the rotor 32 is connected to one end of a stainless steel connecting member 36 by an angle 36a, and is integrally connected to the other end of the connecting member 36. The rotating shaft 37 is stably supported by a support member 38 via bearings 37a, 37a.
[0052]
When wind is applied to the rotating blade 32, the upper and lower two movable ends 32 b and 32 b of the rotating blade 32 are formed by the free end 33 c of the leaf spring 33 by the elasticity of the leaf spring 33. As a result of the rotation in the horizontal direction about the stiff member 34 forming the non-oscillating end portion 32a together with the rotating blade 32c, the rotor 32 causes the rotation with the end portion 32a at the top, and this rotational force. Is transmitted to the rotating shaft 37 through the connecting member 36.
[0053]
An example of the windmill belonging to the group C (Claim 5) is as shown in the perspective view of FIG. 8, and in this windmill 41, two disc-shaped connecting members 46 centered on the rotation shaft 47. , 46, three rotating blades made of a stainless steel rectangular plate 43 are arranged at equal intervals along the periphery thereof, and one of the rotating blades 42 is shown in FIG. It is shown. One end of the rotary wing 42 in the vertical direction is attached to the rod 44 via a hinge 44a provided on the rod 44 made of stainless steel, that is, by being connected to the hinge 44a. Both ends of a rod-like body 44 projecting slightly upward and downward from the upper end and the lower end of the plate 43 are fixed to two connecting members 46, 46, respectively, and these connecting members 46, 46 are pivoted at their centers. The rotation of the rotary wing 42 is transmitted to the rotary shaft 47 by coupling to the rotary blade 47.
[0054]
As described above, since the plate 43 is connected to the hinge 44a provided on the rod 44 with a slight gap from the connecting members 46, 46, the rotary wing 42 is horizontally moved around the rod 44 as a fulcrum. The rod 44 and the upper and lower ends of the plate 43 form a non-oscillating portion 42a and movable ends 42b, 42b, respectively.
[0055]
In the windmill 41, a pair of wart-like stoppers -48, 48 and 48 for stopping the movement of the rotor 42 are provided on the inner surfaces of the connecting members 46 and 46 facing each other in order to limit the swing range of the rotor 42. , 48 are provided at appropriate intervals from the upper and lower ends of the rotor 42.
[0056]
As before, instead of or together with the stoppers 48, 48 and 48, 48, a biasing means such as a coil spring 49, 49 is provided between the connecting members 46, 46 and the plate 43. It may be provided to limit the swing range of the plate 43. Further, these stoppers and springs may be provided on only one of the two connecting members.
[0057]
When the wind hits such a windmill 41, the rod-like body 44 becomes a fulcrum with the swing of the free end 42c of the rotary wing 42 formed by the end 43c of the plate 43 which is not restrained by anything. The rotating blade 42 swings in the horizontal direction. As a result of this swing, a propulsive force with the rod-shaped body 44 at the top is generated and the rotating blades 42 rotate, so that the rotating shaft 47 also rotates.
[0058]
The windmill specified in claim 1 naturally includes a windmill other than the windmills belonging to the groups A to C as long as it has the requirements specified therein.
[0059]
An example of a windmill belonging to the group D (claim 7) is as shown in a perspective view of FIG. 9, and in this windmill 51, two connecting members 56, including an annular portion 56a and a radial portion 56b, Three triangular rotors are provided at equal intervals along the annular portions 56a, 56a, and one of the rotors is shown in the drawing in the figure.
[0060]
The rotor 52 is mainly made of triangular tetron cloth, and the lateral end 53b of the cloth 53 is fixed to the upper annular portion 56a, and the longitudinal end 53a of the cloth 53 is attached. The fixed ends 52a of the rotary wings 52 are formed by fixing both ends of the vertical rod-shaped body 54 to the two connecting members 56, 56, respectively. The hypotenuse 53c of the cloth 53 forms the free end 52c of the rotor 52.
[0061]
The lateral end 53b is attached to an arc-shaped flat bar (not shown) that conforms to the shape of the annular portion 56a, and is rotated by being screwed to the annular portion 56a. The wing 52 is fixed to an upper connecting member 56.
[0062]
When the wind hits such a windmill 51, the free end portion 52 c of the rotating blade 52 that is not restrained by anything swings, causing the rod-shaped body 54, which is the non-oscillating end portion of the rotating blade 52, to swing. As a result of the leading propulsion force, the rotating shaft 57 rotates.
[0063]
An example of a windmill belonging to the group E (claim 9) is as shown in the perspective view of FIG. 10, and in this windmill 61, a rectangular tetron cloth 63 is arranged outside the frame. The rotating wings 62 are formed by being attached to a rigid member, that is, a rigid frame 64.
[0064]
One longitudinal end of the cloth 63 is attached to one longitudinal rod 64a of the frame 64 by a sheath-like portion 63a of the cloth 63 so that the non-oscillating end 62a Is formed.
[0065]
The other longitudinal end 63 c of the cloth 63 is not attached to the other longitudinal rod 64 c of the rectangular frame 64, and becomes an end 62 c in which the swing of the rotary wing 62 by the wind is free. I have.
[0066]
The two lateral ends between the two longitudinal ends 63a and 63c are respectively connected to the two lateral rods 64b and 64d of the frame 64 by the sheath-like portions 63b and 63d of the cloth 63. Installed.
[0067]
These sheath-shaped portions 63b and 63d are formed so that their inner diameters gradually increase from one longitudinal end 62a to the other longitudinal end, that is, the free end 62c. In the rotary blade 62, the deflection of the cloth 63 when wind is applied gradually increases from the one longitudinal end 62a toward the free end 62c.
[0068]
In such a windmill 61, when the wind hits the rotary wings 62, the longitudinal end portions 62a and the free end portions 62c gradually bend toward the non-oscillating end portions 62a and the end portions in the lateral direction that allow the large swinging. And the free-most flexure, and thus the free end capable of swinging, the synergistic action of the three ends of the rotor blade 62 causes the non-oscillating end 62a to be the leading end for the efficiency in the direction of arrow R. Produces good nimble rotation.
[0069]
This rotational force is transmitted from the rotary wing 62 to the rotary shaft 67 by connecting members 66, 66 connected to the frame 64 and the rotary shaft 67.
[0070]
Another example of the windmill belonging to the group E (claim 9) is as shown in the perspective view of FIG. 11, and in this windmill 61 ', only the point that the cloth made of Tetron is triangular. Is different from the windmill 61 described above. The cloth 63 'is attached to a frame-shaped rigid member disposed outside the cloth 63', that is, a rigid frame body 64 'to form a rotor 62'.
[0071]
One longitudinal end of the cloth 63 'is attached to one longitudinal rod 64'a of the frame 64' by a sheath-shaped portion 63'a of the cloth 63 'so that the rotor blade 62'. Is formed as the non-oscillating end 62′a.
[0072]
The other longitudinal end of the cloth 63 ′ is an inclined end 63 c ′, and is not attached to the other longitudinal rod 64 ′ c of the rectangular frame 64 ′, and the rotating blade 62 ′. The free end 62'c is free to swing due to the wind.
[0073]
The lateral end between the two vertical bars 64'a and 64'c of the frame 64 'is a sheath 63'b of the cloth 63' and the horizontal bar of the frame 64 '. Attached to body 64'b.
[0074]
Since the inner diameter of the sheath-shaped portion 63'b is gradually increased from the rod-shaped body 64'a toward the rod-shaped body 64'c, the rotating blade 62 'has The deflection of the cloth 63 'gradually increases from the rod-shaped body 64'a toward the rod-shaped body 64'c.
[0075]
In such a windmill 61 ', when wind hits the rotor 62', it gradually bends from the non-oscillating end portion 62'a in the vertical direction toward the rod-shaped body 64'c, and thus allows a larger swing. Due to the cooperation of the three ends, the lateral end and the most free deflection, i.e. the free swingable end, the rotor 62 'is headed by the non-oscillating end 62'a, arrow Efficient and easy rotation in the R direction is produced.
[0076]
This rotational force is transmitted from the rotary blade 62 'to the rotary shaft 67' by connecting members 66 ', 66' connected to the frame 64 'and the rotary shaft 67'.
[0077]
In each of the wind turbines described as the embodiments, three rotors are provided. However, the number of the rotors is not limited to three, and one or two or more rotors may be appropriately provided. May be used. In addition, when the number of the rotating blades is odd, the number of the rotating blades is preferably odd because the rotating blades receive the wind flow more effectively than when the number is even. The preferred number of rotor blades depends on the type or scale of the wind turbine represented by the various forms described above, and the type and scale can be changed as appropriate depending on the location of the wind turbine and the like.
[0078]
In the wind turbine of the present invention, if necessary, for example, as shown in the perspective view of FIG. 12, the wind turbine as shown in FIG. The wheel T rotating on a track (not shown) provided on the surface may be a windmill 21 'provided on the rotary wing 22'. By providing such wheels, the load on the rotating shaft, the connecting member, and the supporting members such as the support member that support the weight of the windmill is reduced, so that the windmill according to the present invention is increased in size by providing such wheels. It has the advantage of being easier to do. Such a wheel may be provided on the connecting member instead of the rotor, or may be provided on both the rotor and the connecting member.
[0079]
Here, a state in which the wind turbine is rotated by the wind impinging on the rotor of the wind turbine of the present invention will be described with reference to the following FIGS. 16 will be described with reference to the plan view.
[0080]
FIG. 13 is a plan view of a windmill 71 in which arc-shaped rotating blades 72a, 72b, 72c are attached to three connecting members 76a, 76b, 76c, respectively, as viewed from above. This indicates a state in which the windmill 71 is stationary because there is no wind turbine.
[0081]
FIG. 14 shows a state in which the wind in the direction of the arrow W hits the rotating blades 72a, 72b, 72c of the wind turbine in a stationary state as shown in FIG. It is shown that bending in the horizontal direction with the movable ends 72aa, 72ba, 72ca as a fulcrum generates a rotational force in the direction of arrow R with these non-oscillating ends 72aa, 72ba, 72ca at the top. I have.
[0082]
FIG. 15 shows how the wind in the direction of arrow W hits each of the rotor blades 72a, 72b, and 72c in a state where the rotation of the wind turbine is slightly advanced from FIG. FIG. 16 shows a state in which the wind in the direction of arrow W hits each of the rotary blades 72a, 72b, 72c in a state where the rotation of the wind turbine is slightly advanced from that in FIG. , FIG. 14 and FIG.
[0083]
As shown in FIGS. 13 to 16, the wind turbine 71 according to the present invention is configured such that even if the positions of the rotating blades 72a, 72b, 72c with respect to the wind in the direction of the arrow W are variously changed, these rotating blades are successively formed. The windmill of the present invention has the advantage that it can be rotated even by relatively weak winds, because it can effectively capture the wind power as efficiently as possible and convert the wind power into rotational power.
[0084]
The wind turbine shown in FIGS. 1, 2, 5, and 7 to 12 described herein is provided with a converter for converting power to electric power, that is, a generator G as shown in FIG. Thus, these figures also each show a wind power generator according to the invention, which can be any suitable generator conventionally used in various fields.
[0085]
The wind turbine and the wind power generator described above are examples of the wind turbine and the wind power generator included in the present invention. For example, the rotor blades are arranged in a line along the circumference of the circumference. In addition to the arrangement, the rotors may be arranged in concentric circles in a plurality of rows, or the rotors may be arranged one above the other in the up-down direction. Or a combination of the wind turbine and the combination of the connecting member and the supporting member is also included in the scope of the present invention.
[0086]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the present invention, a wind turbine suitable for practical use that can rotate smoothly even with relatively weak winds, accepts the wind power as efficiently as possible, and can rotate with high efficiency. The use of a simple wind turbine provides a highly efficient wind power generator suitable for practical use.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an example of a windmill according to the present invention and a wind turbine generator incorporating the windmill.
FIG. 2 is a perspective view showing another example of a windmill according to the present invention and a wind turbine generator incorporating the windmill.
FIG. 3 is a perspective view showing an example of a rotating blade of a wind turbine according to the present invention.
FIG. 4 is a front view showing another example of the rotor of the wind turbine according to the present invention.
FIG. 5 is a perspective view showing still another example of a windmill according to the present invention and a wind turbine generator incorporating the windmill.
FIG. 6 is a perspective view partially showing an example of a wind turbine according to the present invention.
FIG. 7 is a perspective view showing still another example of a wind turbine according to the present invention and a wind turbine generator incorporating the wind turbine.
FIG. 8 is a perspective view showing still another example of a windmill according to the present invention and a wind turbine generator incorporating the windmill.
FIG. 9 is a perspective view showing still another example of a windmill according to the present invention and a wind turbine generator incorporating the windmill.
FIG. 10 is a perspective view showing still another example of a windmill according to the present invention and a wind turbine generator incorporating the windmill.
FIG. 11 is a perspective view showing still another example of a windmill according to the present invention and a wind turbine generator incorporating the windmill.
FIG. 12 is a perspective view showing a wind turbine according to the present invention and a state in which wheels for supporting the weight of the wind turbine are provided on a rotary wing in a wind turbine generator incorporating the wind turbine.
FIG. 13 is a plan view showing a state where the wind turbine according to the present invention is rotated by wind, and is a stationary state under no wind.
FIG. 14 is a plan view showing a state where the wind turbine according to the present invention is caused to rotate by wind, and is a plan view of the wind turbine in a state where it is slightly rotated from the stationary state in FIG. 13 by wind.
FIG. 15 is a view showing a state where the wind turbine according to the present invention is rotated by wind, and is a plan view of the wind turbine in a state where the wind turbine is further rotated slightly from the state of FIG. 14 by wind.
FIG. 16 is a plan view showing a state where the wind turbine according to the present invention is rotated by wind, and is a plan view of the wind turbine in a state where the wind turbine is further rotated slightly from the state of FIG. 15 by wind.
[Explanation of symbols]
1, 1 ', 11, 21, 21, 31, 41, 51, 61, 61' ... windmill and wind power generator
71 ・・・・・・・ Windmill
2, 2 ', 2'A, 2'B, 12, 22, 22', 32, 42, 52, 62, 62 ', 72a, 72b, 72c ... ..... Rotating wing
2a, 2'a, 12a, 22a, 32a, 42a, 52a, 62a, 62'a, 72aa, 72ba, 72ca ... non-oscillating end
2b, 2'b, 12b, 22b, 32b, 42b, 52b ... movable end
2c, 2'c, 2'Ac, 2'Bc, 12c, 22c, 32c, 42c, 52c, 62c, 62'c ... Free end Department
3, 3 ', 13, 23, 53 ... ... cloth
4, 5, 15, 24, 25, 44, 54 ... rod
4 ', ・・・・・・ Plate
5 '... leaf spring
6, 6 ', 16, 26, 36, 46, 56, 66, 66', 76a, 76b, 76c ... connecting member
7, 7 ', 17, 27, 37, 47, 57, 67, 67' ... connecting member
8 '... Support member
18, 28, 48 ····· Stopper
19, 49 ・・・・・・ Coil spring
W ・・・・・・ Wind direction
R ······ Rotation direction
T ··········· Wheel

Claims

A windmill in which one or two or more rotating blades receive a wind force and rotate on a circumference around a vertical rotation axis connected to the rotating blades, wherein the rotating blades have one longitudinal axis. A non-oscillating end along the direction, a movable end that is rotatable in the lateral direction about the non-oscillating end as a fulcrum, and a free end along the other longitudinal direction that can be swung by wind. The windmill having a portion, and wherein the rotor is connected to the rotating shaft by connecting the non-oscillating end to a connecting member.

The impeller comprises a flexible sheet material, the impeller comprising a longitudinally rigid member coupled to a sheet member of the sheet material. A movable end comprising a lateral rigid member or an elastic member coupled to the sheet member, and a vertical free end belonging to the sheet member; The wind turbine according to claim 1, wherein the rotor is connected to the rotating shaft by connecting the rigid member to the connection member.

3. The wind turbine according to claim 2, wherein one or both of a stopper and a biasing means for limiting a swing range of the movable end portion are provided on the rotor.

The rotor includes a plate-like elastic material, and the rotor has a non-oscillating end made of a longitudinal rigid member coupled to an elastic member made of the elastic material. Said movable end comprising a lateral free end belonging thereto, and a vertical free end belonging to said elastic member, and wherein said vertical rigid member is connected to said connecting member, whereby said rotor blade The wind turbine according to claim 1, wherein the wind turbine is connected to the rotating shaft.

The rotor includes a plate-like rigid material that has no elasticity or poor elasticity, and the rotor has a longitudinal non-oscillating end belonging to a rigid member made of the rigid material. A flexible end comprising a lateral free end belonging to a rigid member, and a vertical free end belonging to the rigid member, and wherein the longitudinal rigid member is coupled to the connecting member. The rotating blade is connected to the rotating shaft, and one or both of a stopper and a biasing means for limiting a swing range of the movable end are provided on the rotating blade. The windmill according to claim 1.

The cross-sectional shape of the movable end along the rotation surface of the movable end is an arc shape along the circumference on which the rotary wing rotates. Windmill described in.

A wind turbine in which one or more rotor blades receive a wind force and rotate on a circumference centered on a vertical rotation axis connected to the rotor blades, wherein the rotor blades are flexible sheaths; And a non-oscillating end comprising a rigid member coupled to the sheet member along one longitudinal direction of the sheet member comprising the sheet material. A horizontal fixed end formed by fixing the sheet member to the connecting member, and a free end along the other longitudinal direction of the other of the sheet member, The windmill is characterized in that the rotor is connected to the rotating shaft by the vertical rigid member being connected to the connecting member together with the fixed end.

The shape of the cross section along said circumference of the fixed end portion is an arc shape along the circumference the circle, wind turbine of claim 7, wherein.

A wind turbine in which one or more rotating blades receive a wind force and rotate on a circumference around a vertical rotation axis connected to the rotating blades, wherein the rotating blades are flexible shells; A sheet member made of a sheet material, and a frame-shaped rigid member disposed outside the sheet member for mounting the sheet member, wherein one of the sheet members is provided. The end along the longitudinal direction is attached to the frame-shaped rigid member, and the other longitudinal end is a free end that is not attached to the frame-shaped rigid member, The lateral end of the sheet member between these longitudinal ends is bent from the one longitudinal end toward the free end by the wind of the sheet member. Attached to the frame-shaped rigid member to allow it to become progressively larger, and Wherein the rotating blades are connected to the rotary shaft by sexual member bonded to the coupling member, the wind turbine.

10. The windmill according to claim 9, wherein a cross-sectional shape along a swing surface of the frame-shaped rigid member to which a lateral end of the sheet member is attached is an arc shape along the circumference.

The wheel according to any one of claims 1 to 10, wherein a wheel that supports the rotating blade or the connecting member and rotates on a floor surface or a track provided on the floor surface is provided on the rotating blade or the connecting member. Windmill.

One or more rotating blades receiving wind force are used by a windmill that rotates on a circumference centered on a vertical rotating shaft connected to the rotating blades, and is obtained by rotation of the rotating blades. A wind turbine generator comprising a converter for converting power to be supplied into electric power, wherein the rotor has one non-oscillating end along one longitudinal direction, and A rotatable movable end, and a free end along the other longitudinal direction capable of swinging by wind, and the non-swinging end is connected to a connecting member to thereby rotate the rotating end. The wind power generator, wherein a wing is connected to the rotating shaft.

The impeller comprises a flexible sheet material, the impeller comprising a longitudinally rigid member coupled to a sheet member of the sheet material. A movable end comprising a lateral rigid member or an elastic member coupled to the sheet member, and a vertical free end belonging to the sheet member; The wind power generator according to claim 12, wherein the rotor is connected to the rotating shaft by connecting the rigid member to the connection member.

14. The wind power generator according to claim 13, wherein one or both of a stopper and a biasing unit for limiting a swing range of the movable end is provided with respect to the rotor.

The rotor includes a plate-like elastic material, and the rotor has a non-oscillating end made of a longitudinal rigid member coupled to an elastic member made of the elastic material. Said movable end comprising a lateral free end belonging thereto, and a vertical free end belonging to said elastic member, and wherein said vertical rigid member is connected to said connecting member, whereby said rotor blade The wind turbine generator according to claim 12, wherein the wind turbine generator is connected to the rotating shaft.

The rotor includes a plate-like rigid material that has no elasticity or poor elasticity, and the rotor has a longitudinal non-oscillating end belonging to a rigid member made of the rigid material. Said movable end comprising a lateral free end belonging to a rigid member, and a vertical free end belonging to said rigid member, and wherein said longitudinal rigid member is coupled to a connecting member. 13. A rotating blade is connected to the rotating shaft, and one or both of a stopper and a biasing means for limiting a swing range of the movable end is provided on the rotating blade. A wind power generator as described.

17. The movable end according to claim 12, wherein a cross-sectional shape of the movable end along a rotation surface of the movable end is an arc along the circumference on which the rotary wing rotates. A wind power generator described in 1.

One or more rotating blades receiving wind force are used by a windmill that rotates on a circumference centered on a vertical rotating shaft connected to the rotating blades, and is obtained by rotation of the rotating blades. A wind turbine generator comprising a converter for converting the motive power into electric power, wherein said rotor includes a flexible sheet material, said rotor comprising said sheet material. A non-oscillating end comprising a rigid member connected to the sheet member along one longitudinal direction of the member, a lateral direction formed by fixing the sheet member to the connecting member; A fixed end of the sheet member and a free end along the other longitudinal direction of the other of the sheet members, and wherein the longitudinal rigid member is joined to a connecting member together with the fixed end. A rotating wing is connected to the rotating shaft; Power generation equipment.

The shape of the cross section along said circumference of the fixed end portion is an arc shape along the circumference the circle, wind turbine generator according to claim 18.

One or more rotating blades receiving wind force are used by a windmill that rotates on a circumference centered on a vertical rotating shaft connected to the rotating blades, and is obtained by rotation of the rotating blades. A wind power generator having a converter for converting power to be supplied into electric power, wherein the rotor blades are arranged outside a sheet member made of a flexible sheet material, and A frame-shaped rigid member for attaching the sheet member, wherein one end of the sheet member along the longitudinal direction is attached to the frame-shaped rigid member, and The end along the direction is a free end not attached to the frame-shaped rigid member, and the lateral end of the sheet member between these longitudinal ends is From the one longitudinal end to the free end, the wind of the sheet member The rotating blade is connected to the rotating shaft by being attached to the frame-shaped rigid member so as to allow the bending to be gradually increased, and the frame-shaped rigid member being connected to a connecting member. The wind turbine generator described above.

21. The wind power generator according to claim 20, wherein a cross-sectional shape along a swing surface of the frame-shaped rigid member to which a lateral end of the sheet member is attached has an arc shape along the circumference. apparatus.

22. The wheel according to claim 12, wherein a wheel that supports the rotating blade or the connecting member and rotates on a floor surface or a track provided on the floor surface is provided on the rotating blade or the connecting member. Wind power generator.