JP2004068803A

JP2004068803A - 翼車の翼ピッチ自動調整装置

Info

Publication number: JP2004068803A
Application number: JP2002267391A
Authority: JP
Inventors: Eishin Kujira; 鯨　英信
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-08-08
Filing date: 2002-08-08
Publication date: 2004-03-04

Abstract

【目的】気流、水流から動力を得る為の風車、水車用の翼車の応用及び、原動機による翼車駆動での流体搬送に用いる為に翼のピッチ角を自動的に変更する。
【構成】ハブ０４、翼軸歯車０３、負荷側歯車０７を一種の遊星装置として構成し、ハブ０４と負荷側歯車０７を、バネ０６で結合する事により、ハブ０４と負荷側歯車０７とのトルク差で、バネ０６を反応させ、翼軸歯車０３を回転させる事により、翼０１のピッチ角を自動的に変化させる。
【効果】簡単な構造でありながら、柔軟性を持った構成が可能であり、簡単な故に廉価に製作でき、広範囲に応用が可能である。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
気流、水流から動力を得る為の風車、水車用の翼車の応用及び、原動機による翼車の駆動での流体搬送に用いる。
【０００２】
【従来の技術】
従来の多くの物は、機械式の調速機に依って直接ピッチを変換しているか、第５図の様にハブ０４の回転数を、回転数検知機３３で検知しこの出力を、図示していないが、変換器、制御器を介して、パワーシリンダ３２、駆動軸３１、カム３４を駆動し、翼車軸０２を回転し翼のピッチを変換している。
通常、戻しバネ３５は過回転時、急激にカム３４を戻す為に用いられる。
【０００３】
【発明が解決しょうとする課題】
翼車に於いて、水力を利用する場合も同様であるが、特に風力を利用する際、突風に依る翼車の過回転の為、翼車が破壊されやすい事から、翼のピッチ角を自動的に素早く出来る構造で、且、廉価なものが求められている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
第１図に示すように、ハブ０４、翼軸歯車０３、負荷側歯車０７を一種の遊星装置として構成し、ハブ０４と負荷側歯車０７を、バネ０６で結合する事により、ハブ０４と負荷側歯車０７とのトルク差で、バネ０６を反応させ、翼軸歯車０３を回転させる事により、翼０１のピッチ角を自動的に変化させる。
【０００５】
【作用】
前述のように、ハブ０４、翼軸歯車０３、負荷側歯車０７を一種の遊星装置として構成し、ハブ０４と負荷側歯車０７を、バネ０６で結合する事により、翼０１に受ける風力等の流体動力（以下総称として流体動力という）により、軽負荷の場合、ハブ０４の回転力を翼軸歯車０３とバネ０６で負荷側歯車０７を回転するが、負荷が大きくなった場合、負荷側歯車０７に制動トルクが加わる為、バネ０６を反応させ、依ってハブ０４と負荷側歯車０７の回転角にずれを生じさせ、このずれに依って翼軸歯車０３が回転し、翼０１のピッチ角が変更される。
【０００６】
【実施例】
実施例すべての説明において、図示していない部分を含め各種の構造に付いては、正しく支持、動作するものとして省略した説明図を用いて居り、各部の形状、材質、構造、寸法等は特定した物ではなく、一般的な設計の範疇に於いて目的に沿った改変再構築が可能である。
ピッチ角の限界は、翼軸歯車０３か負荷側歯車０７の歯の部分に突起を構成する事などにより容易に制限できるし、停止時における翼０１のピッチ角も、翼軸歯車０３と負荷側歯車０７との噛み合い位置によって容易に設定できる。
【０００７】
第１図に於いて、翼０１と翼軸歯車０３を一体とした翼軸０２を複数個（図では三個で内二個は図を省略し位置のみ表示）を、ハブ０４に回転自由、且、脱落しないように取り付け、翼軸歯車０３と負荷側歯車０７を噛み合わせ一種の遊星装置として構成し、ハブ０４と負荷側歯車０７のバネ穴０５、０８に、バネ０６の端部を差込で、ハブ０４と負荷側歯車０７をバネ０６で結合した状態でフレーム１３に設けた主軸１０に回転自由に取り付ける。
この状態において、主軸に直角方向、つまり、図面を見る方向から裏面に抜ける方向に流体動力を受けた場合において、ハブ０４は矢印Ａ方向に回転し、負荷側歯車０７と一体の負荷駆動歯車０９に依り、負荷装置用歯車１１を介して負荷装置１２を駆動するが、軽負荷の場合、ハブ０４の回転力を翼軸歯車０３とバネ０６で負荷側歯車０７を回転させる。
ハブ０４の回転数があがると、負荷が大きくなり、負荷側歯車０７に制動トルクが加わる為、バネ０６を反応させ、依ってハブ０４と負荷側歯車０７の回転角にずれを生じさせ、このずれに依って翼軸歯車０３が矢印Ｂ方向に回転し、翼０１のピッチ角が変更される。
ピッチ角が変えられた結果、ハブ０４の回転数が下がり、負荷に対する最適ピッチでの回転を行う。
この様にピッチ角を自動調整するだけだはなく、もし、バネ０６が破損した場合、過剰負荷状態となって、ハブ０４の回転数を限度まで下げる為に、安全性が高い。
勿論、負荷駆動歯車０９に依り、負荷装置用歯車１１を介して負荷装置１２を駆動する時、他の動力伝導要素による事が出来るが、摩擦系では無く確動系が望ましい。
【０００８】
第２図、第３図に於いて、第１図の矢印Ａ方向とは逆方向、つまり、第２図、第３図の上から見て、左周りに回転する場合を図示したものであって、フレーム１３に対しハブ０４と負荷側歯車０７との位置を変えている他、主軸１０に回転軸を用いフレーム１３を隔てて負荷駆動歯車０９に依り、負荷装置用歯車１１及び、他の歯車列を介して主軸１０と同芯、同軸に負荷装置１２を配設し駆動する例である。
この第３図Ｉに於いては、軽負荷時の翼０１の状態を表し、同図ＩＩに於いて、重負荷時の翼０１の状態を表している。
【０００９】
第４図は第２図と類似しているが、第２図とは逆方向に回転する場合で、バネ０６を直接介在させない方法の例を図示したものである。
負荷側歯車０７と主軸１０を一体とし、主軸１０に回転自由に設けたハブ０４に鋸刃状のハブ側突起２２と、主軸側にハブ側突起２２とは反対方向に傾斜する負荷側突起２１を設け、又、Ｖ字状の溝を持つスリーブ２３を主軸１０に回転自由に設け、ハブ側突起２２と負荷側突起２１をスリーブ２３のＶ字状の溝とを噛み合わせ、スリーブ２３をバネ０６で、ハブ側突起２２と負荷側突起２１に押圧する。
運転を開始し負荷が増大すると、同図ＩＩＩの様に、ハブ側突起２２と負荷側突起２１との間にずれが生じ、スリーブ２３が押し下げられる。
この例では、ハブ０４と負荷側歯車０７を、バネ０６で間接的に結合する事となる為、このような方法もハブ０４と負荷側歯車０７を、バネ０６で結合する事に包含される。
【００１０】
前述のように、主軸１０が垂直型、水平型、揺動（浮動）型、又、固定軸、回転軸等如何なる形態でも可能であるが、第６図に於いては、主軸１０と翼軸０２とが平行軸の場合を図示している物で、同図中バネ０６の図示を省略しているが、考え方は他の図の例とまったく同じである。
【００１０】
前記すべての実施例において、負荷装置１２を原動機に置き換えた場合、流体を安定して流す為の翼車装置として用いる事が出来る。
【００１１】
【発明の効果】
前述した様に簡単な構造でありながら、柔軟性を持った構成が可能であり、簡単な故に廉価に製作でき、広範囲に応用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【第１図】説明用拡散分解図
【第２図】構成変更説明図
【第３図】翼回転説明図
【第４図】バネの間接使用説明図
【第５図】従来の油圧駆動式の説明図
【第６図】翼軸と主軸が平行式の場合の説明図
【符号の説明】
０１・・翼　　　　　　　０２・・翼軸　　　　　　　０３・・翼軸歯車
０４・・ハブ　　　　　　０５・・バネ穴　　　　　　０６・・バネ
０７・・負荷側歯車　　　０８・・バネ穴　　　　　　０９・・負荷駆動歯車
１０・・主軸　　　　　　１１・・負荷装置用歯車　　１２・・負荷装置
２１・・負荷側突起　　　２２・・ハブ側突起　　　　２３・・スリーブ
３１・・制御軸　　　　　３２・・パワーシリンダ　　３３・・回転数検知機
３４・・カム　　　　　　３５・・戻しバネ

Claims

翼及び翼軸歯車を有する翼軸を複数個、ハブに取り付け、翼軸歯車と負荷側歯車を噛み合わせ、且、ハブと負荷側歯車とをバネで結合し、主軸に対し、ハブと負荷側歯車を回転自由に取り付けるか、ハブか負荷側歯車のいずれかを主軸と一体とし、一体としないハブか負荷側歯車を、主軸に回転自由に取り付け、負荷側歯車から負荷駆動歯車等を介して負荷を駆動させ、ハブが流体動力によって駆動された時、又は、負荷側歯車を原動機等で駆動した時、ハブと負荷側歯車とのトルク差で、バネを反応させ、ハブと負荷側歯車との位置の変化で、翼軸歯車を回転させる事により、翼のピッチ角を自動的に変化させる構造の翼車の翼ピッチ自動調整装置。