JP2004251247A - Power device utilizing wind - Google Patents

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JP2004251247A
JP2004251247A JP2003044768A JP2003044768A JP2004251247A JP 2004251247 A JP2004251247 A JP 2004251247A JP 2003044768 A JP2003044768 A JP 2003044768A JP 2003044768 A JP2003044768 A JP 2003044768A JP 2004251247 A JP2004251247 A JP 2004251247A
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Japan
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wind
horizontal
power device
shaft
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JP2003044768A
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Masato Nakawa
政人 名川
Hideki Noda
秀樹 野田
Kinjiro Saito
金次郎 斉藤
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DAIKI KOGYO KK
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DAIKI KOGYO KK
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    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/74Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction

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  • Wind Motors (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power device utilizing wind, having a simple structure, and little failure. <P>SOLUTION: This power device has a vertical rotary shaft 12 arranged vertically and with at least one side rotatably supported, bearings 13 to 15 attached by crossing the vertical rotary shaft 12 at a right angle, integral type horizontal shafts 16 to 18 provided with protruding shafts 38, 39 supported by the bearings 13 to 15 so as to rotate substantially at 90 degrees and extending to both sides by using the vertical rotary shaft 12 at the center, and first and second blade members 19 to 24 fixed by changing a mounting phase by substantially 90 degrees on both sides of the horizontal shafts 16 to 18 and alternately changed in accordance with the rotation of the vertical rotary shaft 12 between a vertical condition of receiving maximum wind resistance and a horizontal condition of receiving minimum wind resistance. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、風を利用して回転動力を得て、例えば電力を発生させるのに使用する風を利用した動力装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の風を直接受ける羽根部材を左右に備えた風力装置としては、例えば、特許文献1や、特許文献2に記載のものが知られている。
【0003】
【特許文献1】
特開平3−202679号公報(第1図、第7図)
【特許文献2】
特開2002−21706号公報(図1、図2)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献1や特許文献2に記載のものは、左右の羽根部材の回転を機械的な機構を用いて行っており、その機構が複雑であり、結果として装置全体がコスト高になるという問題がある。
特に、特許文献2記載の開閉式風力回転機構においては、風を受ける羽根部材を固定する水平軸を回動する機構の他に、風向き方向を検知する方向翼を必要とし、その構成がより複雑となるという問題があった。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、構造が簡単で故障が少ない風を利用した動力装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
前記目的に沿う第1の発明に係る風を利用した動力装置は、垂直に配置され、少なくとも一方を回転自由に支持された垂直回転軸(従って、垂直回転軸の上又は下のいずれか一方を回転自由に、若しくは垂直回転軸の上下のいずれをも回転自由に支持する場合がある)と、
前記垂直回転軸に直角交叉して取付けられた軸受部と、
前記軸受部によって実質的に90度回転可能に支持され、前記垂直回転軸を中央にして両側に伸びる突出軸部を備えた一体型の水平軸と、
前記水平軸の両側に実質的に90度取付け位相を変えて固定され、風の抵抗を最大限に受ける垂直状態と、風の抵抗が最小限となる水平状態との間を、前記垂直回転軸の回転に応じて交互に変わる第1、第2の羽根部材とを有している。
これによって、水平軸の一方の突出軸部の第1の羽根部材が垂直になった場合には、他方の突出軸部に設けられている第2の羽根部材は、水平になっている。これによって、第1、第2の羽根部材の角度が垂直回転軸の角度位置によって自動的に変わるので、複雑な水平軸の回転機構は必要としない。
【0006】
また、第2の発明に係る風を利用した動力装置は、第1の発明に係る風を利用した動力装置において、前記水平軸の90度回転の規制は、前記水平軸の左右にそれぞれ設けられた第1、第2のの当て部材と、前記軸受部の左右にそれぞれ設けられ、前記第1、第2の当て部材にそれぞれ当接可能な第1、第2の受け部材とを有して構成されている。これによって確実に、水平軸の回転角度を確保できる。
【0007】
第3の発明に係る風を利用した動力装置は、第2の発明に係る風を利用した動力装置において、前記第1、第2の当て部材及び前記第1、第2の受け部材のいずれか一方には、ショックアブゾーバが設けられている。これによって、第1、第2の当て部材及び第1、第2の受け部材の摩耗を防止し、装置全体の長期の寿命を得ることができる。
【0008】
第4の発明に係る風を利用した動力装置は、第1の発明に係る風を利用した動力装置において、前記水平軸の90度回転の規制は、前記突出軸部の直下にそれぞれ設けられ前記第1、第2の羽根部材が当接してその回転を停止するストッパー部材によって構成され、しかも該ストッパー部材の基部は前記垂直回転軸に固定されている。
これによって、左右の羽根部材を適正角度で止めることができる他、各羽根部材を止めるのであるから、水平軸を止めるより小さな力で済む。
【0009】
第5の発明に係る風を利用した動力装置は、第1〜第4の発明に係る風を利用した動力装置において、前記軸受部は前記垂直回転軸に対して隙間を有して複数設けられ(即ち、多段式に、具体的には3段〜20段又はそれ以上)、それぞれの前記軸受部に、前記第1、第2の羽根部材が固定された前記水平軸が設けられ、しかも、前記各水平軸の突出軸部は、平面的にみて、前記垂直回転軸を中心にして放射状に均等に配置されている。これによって、垂直回転軸に対してより回転トルクのバラツキのない動力を得ることができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図1は本発明の一実施の形態に係る風を利用した動力装置の正面図、図2は同一部省略平面図、図3は図1におけるP部拡大正面図、図4は図1におけるP部拡大側面図、図5は本発明の他の実施の形態に係る風を利用した動力装置の正面図である。
【0011】
図1に示すように、本発明の一実施の形態に係る風を利用した動力装置10は、基台11に回転自由に垂直に取付けられた垂直回転軸12と、垂直回転軸12に上下方向に隙間を有して配置され、しかも、垂直回転軸12に直角交叉して取付けられた軸受部13〜15と、軸受部13〜15にそれぞれ取付けられた水平軸16〜18と、水平軸16〜18の左右にそれぞれ90度位相を変えて取付けられた第1、第2の羽根部材19〜24とを有している。なお、無負荷、無風時には第1、第2の羽根部材(翼)19〜24の傾きは、水平面に対して45度となっている。以下、これらについて詳しく説明する。
【0012】
前記基台11は、図示しない基礎にアンカー固定するフレーム部材25を有し、このフレーム部材25にラジアル及びスラスト荷重を受け持つ軸受26、27が固定され、この軸受26、27に垂直回転軸12が垂直方向を向いて取付けられている。
垂直回転軸12の一部にプーリ28が設けられ、フレーム部材25に固定されている発電機29の入力軸に設けられているプーリ30とベルト31によって連結され、垂直回転軸12の回転によって発電機29の入力軸が回転し、電力を発生するようになっている。
【0013】
この垂直回転軸12には、各第1、第2の羽根部材19〜24の高さhより大きな隙間をあけて、軸受部13〜15が設けられている。軸受部13(14、15も同様)は図3に示すように、左右にボス部32、33を有し、内部には垂直回転軸12をも貫通する挿通孔34が設けられ、挿通孔34の両側は拡径して、軸受の一例であるブッシュ35、36が設けられている。この挿通孔34に貫通する水平軸16(17、18も同じ)は、中央の挿通孔34を貫通する主軸部37と、その両側に設けられた突出軸部38、39とを有し、これらは連結金具40、41によって固定されている。
【0014】
この実施の形態においては、軸受部13(14、15も同じ)の両端には、スラスト荷重を受ける平ブッシュ42、43が設けられ、一方、この平ブッシュ42、43に当接して、主軸部37にリング金物44、45が固着されて、主軸部37の横移動を防止すると共に、主軸部37に発生するスラスト荷重を受けるようになっている。
連結金具40、41は、両側から直径の異なる雌ねじが設けられ、この雌ねじに主軸部37の一端にそれぞれ形成された雄ねじと、突出軸部38、39の内側端部に設けられた雄ねじが強固に螺入している。
【0015】
水平軸16の突出軸部38、39には、それぞれ第1、第2の羽根部材19、20の基部が固着されているが、第1、第2の羽根部材19、20は水平軸16を中心にして、90度位相で取付けられている。なお、この第1、第2の羽根部材19、20はプラスチック、木又は金属製の板からなっている。
また、軸受部13を中央にして水平軸16の左右には、第1、第2の当て金物(当て部材の一例)46、47が設けられ、更に、軸受部13の両側には、この第1、第2の当て金物46、47にそれぞれ当接可能な第1、第2の受け金物(受け部材の一例)48、49を備え、水平軸16が実質的に90度の範囲しか回転しないようになっている。
【0016】
即ち、図3、図4に示すように、水平軸16上にある一方の連結金具40には、第1の当て金物46が設けられ、他方の連結金物41には、第2の当て金物47が設けられている。この当て金物46、47は、実質L字状の板材50、51とその端部に設けられている当てボルト52、53と、当てボルト52、53に螺合している緩み止めナットとを有している。
また、一方、軸受部13の両側に設けられている第1、第2の受け金物48、49は、矩形の板材54、55とこれに螺合する受けボルト56、57とを有し、受けボルト56、57には緩み止めナットが螺合している。
【0017】
この実施の形態では、第1、第2の当て金物46、47及び第1、第2の受け金物48、49には、それぞれ当てボルト52、53及び受けボルト56、57を備えて、第1、第2の羽根部材19、20の停止角度を細かく調整できるようにしているが、必ずしもこの必要はなく、それぞれ固定状態の当て金物及び受け金物であってもよい(この場合は、当て部材及び受け部材は、軸受部内に配置するのが好ましい)。更には、受け金物及び当て金物のいずれか一方にショックアブゾーバを設けることもできる。これによって、受け金物が当て金物に当接する際の衝撃を緩和することができる。
他の水平軸17、18の軸受部14、15にも、水平軸16と同様に、水平軸17、18を実質90度の範囲で回動できるようにする角度規制機構(図3、図4参照)が設けられている。なお、図1、図2においては、それぞれの水平軸16〜18の軸受部回りのこれらの角度規制機構は図示されていない。
【0018】
各水平軸16〜17は、図2に示すように、平面視した場合、垂直回転軸12を中心にして120度位相で放射状に均等配置され、風によって発生するトルクをより均等に受けて、円滑な垂直回転軸12の回転を得るようにしている。なお、水平軸は一本の場合、又は2本あるいは4本以上であってもよいが、複数本の場合には、各羽根部材の干渉を防止するため、上下方向に隙間を設けて配置するのが好ましい。
なお、第1、第2の羽根部材19〜24の基部を水平軸16〜18に固定するのが好ましいが、第1、第2の羽根部材19〜24の中間部を水平軸に固定することもできる。この場合、第1、第2の羽根部材19〜24を偏心して水平軸16〜17に固定する必要があり、各羽根部材19〜24において、水平軸16を中心にして一方の羽根部材の突出長さ(=一側羽根長)aが、他方の羽根部材の突出長bより大きいことが必要である。これによって風を受ける力が上下の羽根部分で異なり、水平軸16〜18に回動力を与える。この実施の形態では、a≫bとなっている。実際はa/b=10〜1.5程度が好ましい。
【0019】
従って、以上のように構成された風を利用した動力装置10においては、図2に示すような羽根位置で、一方から風Wを受けた場合、第1の羽根部材19、21、23が風の抵抗を最大限に受ける垂直状態になり、第2の羽根部材20、22、24が風の抵抗が最小限となる水平状態となって回転する。これに伴って、水平軸18、17、16が順次90度回転して、垂直になった第1の羽根部材23、21、19が順次水平に、第2の羽根部材24、22、20が順次垂直になって、垂直回転軸12が回転する。
【0020】
この機構について、水平軸16について詳細に説明すると、図3に示すように、第1の羽根部材19は垂直に、第2の羽根部材20は水平になっているが、この状態では、第2の当て金物47が第2の受け金物49に当接している。そして、水平軸16が、図2において風下位置Rを超えると、今度は第1の羽根部材19の裏側から風Wが当たることになるので、図4において、矢印Q方向に90度回転して水平状態になる。このとき、第1の当て金物46が第1の受け金物48に当接する。この回転が水平軸16を通じて第2の羽根部材20に伝わり、風上にある第2の羽根部材20が90度回転して垂直方向になって、風Wを受ける。この動作は、下部の水平軸17、18に設けられている第1の羽根部材21、23及び第2の羽根部材22、24についても同様に行われて、垂直方向を向いた垂直回転軸12が円滑に回転する。
なお、実際の垂直回転軸12の回転速度は、10〜120rpm、水平軸16〜18の揺動周期は10〜120回/分であったが、本発明はこの数字に限定されるものではない。
【0021】
図5に本発明の他の実施の形態に係る風を利用した動力装置59について説明する。前記実施の形態に係る風を利用した動力装置10においては、水平軸16〜18に第1、第2の羽根部材19〜24の回転を所定角度で止める回転規制機構を設けたが、図5に示すように、各水平軸16〜18の直下で、各羽根部材19〜24の高さh以内の位置にストッパー部材の一例であるストッパー棒60〜65をその基部を垂直回転軸12に固定して設けて、垂直方向を向いた各羽根部材19〜24の背部を支持する角度規制機構を採用してもよい。
これによって、各羽根部材19〜24の中間部又は先部をストッパー棒60〜65が受けるので、各羽根部材19〜24の支持が両端支持又はこれに近い形になり、各羽根部材19〜24の部材強度を下げることができる。
【0022】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲での変更が可能である。例えば、前記実施の形態においては、各羽根部材は矩形であったが、例えば、半円、三角形、その他の形であっても本発明の権利範囲に含まれる。
また、前記実施の形態では、回転動力は電力として利用したが、ポンプや水車等であってもよい。
更に、前記実施の形態において、水平軸16〜18の回転部分には、ブッシュを用いたが、更に好ましくはベアリングを用いるのがよい。
【0023】
【発明の効果】
請求項1〜5記載の風を利用した動力装置は、垂直に配置された垂直回転軸と、垂直回転軸に直角交叉して取付けられた軸受部と、軸受部によって実質的に90度回転可能に支持され、垂直回転軸を中央にして両側に伸びる突出軸部を備えた一体型の水平軸と、水平軸の両側に実質的に90度取付け位相を変えて固定され、風の抵抗を最大限に受ける垂直状態と、風の抵抗が最小限となる水平状態との間を、垂直回転軸の回転に応じて交互に変わる第1、第2の羽根部材とを備えているので、風力によって自動的に各羽根部材の角度が最適角度に定まる。
これによって、従来のような複雑な機構の羽根部材の角度制御装置が不要であり、装置全体が簡略化し、全体的な製造コストの低減が可能となり、更に故障も少ない。
【0024】
また、請求項2記載の風を利用した動力装置は、水平軸の90度回転の規制は、水平軸の左右にそれぞれ設けられた第1、第2の当て部材と、軸受部の左右にそれぞれ設けられ、第1、第2の当て部材にそれぞれ当接可能な第1、第2の受け部材とを有して構成されているので、確実に各羽根部材の角度を最適角度に保つことができる。
【0025】
請求項3記載の風を利用した動力装置においては、第1、第2の当て部材又は第1、第2の受け部材のいずれか一方には、ショックアブゾーバが設けられているので当接時の衝撃を緩和し、長期の寿命を得る風を利用した動力装置を提供できる。
【0026】
請求項4記載の風を利用した動力装置においては、水平軸の90度回転の規制は、突出軸部の直下にそれぞれ設けられ羽根部材が当接してその回転を停止するストッパー部材によって構成され、しかもストッパー部材の基部は垂直回転軸に固定されているので、各羽根部材の部材強度を下げることができ、より軽量でより大型の風を利用した動力装置を提供できる。
【0027】
そして、請求項5記載の風を利用した動力装置においては、軸受部は垂直回転軸に対して隙間を有して設けられ、それぞれの軸受部に、第1、第2の羽根部材が固定された水平軸が設けられ、しかも、各水平軸の突出軸部は、平面的にみて、垂直回転軸を中心にして放射状に均等に配置されているので、円滑な回転力を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態に係る風を利用した動力装置の正面図である。
【図2】同一部省略平面図である。
【図3】図1におけるP部拡大正面図である。
【図4】図1におけるP部拡大側面図である。
【図5】本発明の他の実施の形態に係る風を利用した動力装置の正面図である。
【符号の説明】
10:風を利用した動力装置、11:基台、12:垂直回転軸、13〜15:軸受部、16〜18:水平軸、19、21、23:第1の羽根部材、20、22、24:第2の羽根部材、25:フレーム部材、26、27:軸受、28:プーリ、29:発電機、30:プーリ、31:ベルト、32、33:ボス部、34:挿通孔、35、36:ブッシュ、37:主軸部、38、39:突出軸部、40、41:連結金具、42、43:平ブッシュ、44、45:リング金物、46:第1の当て金物、47:第2の当て金物、48:第1の受け金物、49:第2の受け金物、50、51:板材、52、53:当てボルト、54、55:板材、56、57:受けボルト、59:風を利用した動力装置、60〜65:ストッパー棒
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a power device that uses a wind to obtain rotational power by using a wind, for example, to generate electric power.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art As conventional wind power devices having left and right blade members that directly receive wind, for example, those described in Patent Literature 1 and Patent Literature 2 are known.
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-3-202679 (FIGS. 1 and 7)
[Patent Document 2]
JP-A-2002-21706 (FIGS. 1 and 2)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, those described in Patent Literature 1 and Patent Literature 2 use a mechanical mechanism to rotate the left and right blade members, and the mechanism is complicated, resulting in an increase in cost of the entire apparatus. There's a problem.
In particular, in the open / close wind power rotation mechanism described in Patent Document 2, in addition to a mechanism for rotating a horizontal axis for fixing a blade member receiving wind, a direction wing for detecting a wind direction is required, and the configuration is more complicated. There was a problem that.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a power device that utilizes a wind that has a simple structure and has few failures.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
A power device using wind according to the first invention that meets the above object is provided with a vertical rotation axis vertically disposed and rotatably supported on at least one of the vertical rotation axes (accordingly, one of the upper and lower sides of the vertical rotation axis (They may freely rotate, or freely rotate above and below the vertical rotation axis).
A bearing portion mounted at right angles to the vertical rotation shaft,
An integral horizontal shaft having a protruding shaft portion substantially rotatably supported by the bearing portion and extending on both sides around the vertical rotation axis,
The vertical rotation axis moves between a vertical state in which the wind resistance is maximized and fixed by changing the phase substantially 90 degrees on both sides of the horizontal axis and a wind resistance is minimized. And first and second blade members that alternate with each other according to the rotation of.
Thereby, when the first blade member of one protruding shaft portion of the horizontal shaft becomes vertical, the second blade member provided on the other protruding shaft portion is horizontal. Thus, the angle of the first and second blade members automatically changes according to the angular position of the vertical rotation axis, so that a complicated horizontal axis rotation mechanism is not required.
[0006]
Further, in the power device using wind according to the second invention, in the power device using wind according to the first invention, the regulation of the horizontal axis by 90 degrees is provided on each of the left and right sides of the horizontal axis. First and second contact members, and first and second receiving members provided on left and right sides of the bearing portion and capable of contacting the first and second contact members, respectively. It is configured. Thereby, the rotation angle of the horizontal axis can be reliably ensured.
[0007]
A power plant utilizing wind according to a third invention is the power plant utilizing wind according to the second invention, wherein any one of the first and second abutment members and the first and second receiving members is provided. On one side, a shock absorber is provided. Thereby, the wear of the first and second abutment members and the first and second receiving members can be prevented, and the long life of the entire apparatus can be obtained.
[0008]
A power plant using wind according to a fourth invention is the power plant using wind according to the first invention, wherein the regulation of the horizontal shaft by 90 degrees is provided directly below the projecting shaft portion. The first and second blade members are configured by a stopper member that abuts and stops the rotation thereof, and the base of the stopper member is fixed to the vertical rotation shaft.
Thus, the left and right blade members can be stopped at an appropriate angle, and since each blade member is stopped, less force is required than stopping the horizontal shaft.
[0009]
A power device using wind according to a fifth invention is the power device using wind according to the first to fourth inventions, wherein a plurality of the bearing portions are provided with a gap with respect to the vertical rotation axis. (I.e., in multiple stages, specifically 3 to 20 or more stages), the bearing is provided with the horizontal shaft to which the first and second blade members are fixed, and The protruding shaft portions of the horizontal shafts are radially and evenly arranged around the vertical rotation axis in plan view. As a result, it is possible to obtain power with less variation in rotational torque with respect to the vertical rotation axis.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings to provide an understanding of the present invention.
FIG. 1 is a front view of a power unit using wind according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view with the same part omitted, FIG. 3 is an enlarged front view of a part P in FIG. 1, and FIG. FIG. 5 is a front view of a power unit using wind according to another embodiment of the present invention.
[0011]
As shown in FIG. 1, a wind-powered power device 10 according to an embodiment of the present invention includes a vertical rotation shaft 12 rotatably mounted vertically on a base 11, and a vertical rotation shaft 12 Bearings 13 to 15 mounted at a right angle to the vertical rotating shaft 12, horizontal shafts 16 to 18 respectively mounted on the bearings 13 to 15, and a horizontal shaft 16. The first and second blade members 19 to 24 are attached to the left and right of each of the components 18 to 18 while changing the phase by 90 degrees. When there is no load and no wind, the inclination of the first and second blade members (wings) 19 to 24 is 45 degrees with respect to the horizontal plane. Hereinafter, these will be described in detail.
[0012]
The base 11 has a frame member 25 that is anchored to a foundation (not shown), and bearings 26 and 27 that bear radial and thrust loads are fixed to the frame member 25, and the vertical rotation shaft 12 is mounted on the bearings 26 and 27. Mounted vertically.
A pulley 28 is provided on a part of the vertical rotation shaft 12, and is connected to a pulley 30 provided on an input shaft of a generator 29 fixed to the frame member 25 by a belt 31. The input shaft of the machine 29 rotates to generate electric power.
[0013]
The vertical rotation shaft 12 is provided with bearing portions 13 to 15 with a gap larger than the height h of each of the first and second blade members 19 to 24. As shown in FIG. 3, the bearing portion 13 (same for 14 and 15) has boss portions 32 and 33 on the left and right sides, and an insertion hole 34 that penetrates the vertical rotation shaft 12 is provided inside. The bush 35, 36 which is an example of a bearing is provided on both sides of the bearing. The horizontal shaft 16 (17, 18 is also the same) penetrating the insertion hole 34 has a main shaft portion 37 penetrating the central insertion hole 34, and protruding shaft portions 38, 39 provided on both sides thereof. Are fixed by connecting fittings 40 and 41.
[0014]
In this embodiment, flat bushes 42 and 43 that receive a thrust load are provided at both ends of the bearing portion 13 (the same applies to the bearings 14 and 15). Ring hardware 44 and 45 are fixed to 37 to prevent lateral movement of the main shaft 37 and to receive a thrust load generated on the main shaft 37.
The connecting fittings 40 and 41 are provided with internal threads having different diameters from both sides. The external threads formed at one end of the main shaft 37 and the external threads provided at the inner ends of the protruding shafts 38 and 39 are firmly attached to the internal threads. Is screwed into.
[0015]
The bases of the first and second blade members 19 and 20 are fixed to the protruding shaft portions 38 and 39 of the horizontal shaft 16, respectively, but the first and second blade members 19 and 20 are attached to the horizontal shaft 16 respectively. At the center, they are mounted with a 90 degree phase. The first and second blade members 19 and 20 are made of a plastic, wood or metal plate.
Also, first and second metal fittings (one example of a metal member) 46 and 47 are provided on the left and right sides of the horizontal shaft 16 with the bearing 13 as a center. The first and second receiving members (an example of a receiving member) 48 and 49 that can abut against the first and second receiving members 46 and 47, respectively, are provided, and the horizontal shaft 16 rotates substantially only within a range of 90 degrees. It has become.
[0016]
That is, as shown in FIGS. 3 and 4, one of the connection fittings 40 on the horizontal shaft 16 is provided with a first metal fitting 46, and the other connection metal 41 is provided with a second metal fitting 47. Is provided. The metal fittings 46 and 47 have substantially L-shaped plate members 50 and 51, metal bolts 52 and 53 provided at the ends thereof, and locking nuts screwed to the metal bolts 52 and 53. are doing.
On the other hand, the first and second receiving members 48 and 49 provided on both sides of the bearing portion 13 have rectangular plate members 54 and 55 and receiving bolts 56 and 57 screwed thereto, respectively. Bolts 56 and 57 are screwed with locking nuts.
[0017]
In the present embodiment, the first and second metal fittings 46 and 47 and the first and second metal fittings 48 and 49 are provided with respective mounting bolts 52 and 53 and receiving bolts 56 and 57, respectively. , The stop angle of the second blade members 19 and 20 can be finely adjusted. However, this is not always necessary, and the metal fittings and the metal fittings in a fixed state may be used (in this case, the metal fittings and the metal fittings). The receiving member is preferably arranged in the bearing.) Further, a shock absorber can be provided on one of the receiving hardware and the backing hardware. As a result, it is possible to reduce the impact when the receiving metal comes into contact with the metal fitting.
Similarly to the horizontal shaft 16, the bearing portions 14 and 15 of the other horizontal shafts 17 and 18 also have an angle regulating mechanism (see FIGS. Reference). In FIGS. 1 and 2, these angle regulating mechanisms around the bearings of the horizontal shafts 16 to 18 are not shown.
[0018]
As shown in FIG. 2, the horizontal axes 16 to 17 are radially and evenly arranged at a phase of 120 degrees around the vertical rotation axis 12 when viewed in a plan view, and receive the torque generated by the wind more evenly. A smooth rotation of the vertical rotation shaft 12 is obtained. The number of horizontal axes may be one, or two or four or more. However, in the case of a plurality of horizontal axes, a gap is provided in the vertical direction in order to prevent interference between the blade members. Is preferred.
It is preferable to fix the bases of the first and second blade members 19 to 24 to the horizontal shafts 16 to 18. However, it is preferable to fix the intermediate portion of the first and second blade members 19 to 24 to the horizontal shaft. You can also. In this case, it is necessary to eccentrically fix the first and second blade members 19 to 24 to the horizontal shafts 16 to 17. In each of the blade members 19 to 24, the protrusion of one of the blade members around the horizontal shaft 16 is required. It is necessary that the length (= one side blade length) a is longer than the protruding length b of the other blade member. As a result, the wind receiving force is different between the upper and lower blade portions, and applies a rotating power to the horizontal shafts 16 to 18. In this embodiment, a≫b. Actually, a / b is preferably about 10 to 1.5.
[0019]
Therefore, in the power device 10 utilizing the wind configured as described above, when the wind W is received from one side at the blade position as shown in FIG. 2, the first blade members 19, 21, and 23 , And the second blade members 20, 22, 24 rotate in a horizontal state where the wind resistance is minimized. Along with this, the horizontal shafts 18, 17, 16 are sequentially rotated by 90 degrees, the first blade members 23, 21, 19 that have become vertical are sequentially horizontal, and the second blade members 24, 22, 20 are sequentially rotated. The vertical rotation shaft 12 is sequentially rotated vertically.
[0020]
This mechanism will be described in detail with respect to the horizontal shaft 16. As shown in FIG. 3, the first blade member 19 is vertical and the second blade member 20 is horizontal. Is in contact with the second receiving member 49. Then, when the horizontal shaft 16 exceeds the leeward position R in FIG. 2, the wind W comes into contact with the back side of the first blade member 19. It will be horizontal. At this time, the first metal fitting 46 comes into contact with the first metal fitting 48. This rotation is transmitted to the second blade member 20 via the horizontal shaft 16, and the second blade member 20 on the windward side is rotated by 90 degrees to be in the vertical direction and receives the wind W. This operation is similarly performed for the first blade members 21 and 23 and the second blade members 22 and 24 provided on the lower horizontal shafts 17 and 18, and the vertical rotation shaft 12 that is oriented in the vertical direction is used. Rotates smoothly.
The actual rotation speed of the vertical rotation shaft 12 was 10 to 120 rpm, and the swing cycle of the horizontal shafts 16 to 18 was 10 to 120 times / min. However, the present invention is not limited to these numbers. .
[0021]
FIG. 5 illustrates a power plant 59 using wind according to another embodiment of the present invention. In the power unit 10 using wind according to the embodiment, the horizontal shafts 16 to 18 are provided with the rotation restricting mechanisms for stopping the rotation of the first and second blade members 19 to 24 at a predetermined angle. As shown in FIG. 5, stopper bars 60 to 65 as an example of a stopper member are fixed to the vertical rotation shaft 12 at positions within the height h of the blade members 19 to 24 immediately below the horizontal shafts 16 to 18. And an angle regulating mechanism for supporting the back of each of the blade members 19 to 24 oriented vertically.
As a result, the stopper rods 60 to 65 receive the intermediate portion or the front end of each of the blade members 19 to 24, so that the support of each of the blade members 19 to 24 is supported at both ends or close to this, and each of the blade members 19 to 24 is supported. Can be reduced in member strength.
[0022]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be changed without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above-described embodiment, each blade member is rectangular. However, for example, a semicircle, a triangle, and other shapes are also included in the scope of the present invention.
Further, in the above embodiment, the rotational power is used as electric power, but may be a pump, a water wheel, or the like.
Further, in the above-described embodiment, a bush is used for the rotating portion of the horizontal shafts 16 to 18, but it is more preferable to use a bearing.
[0023]
【The invention's effect】
The wind-powered power unit according to any one of claims 1 to 5, wherein the vertical rotating shaft arranged vertically, a bearing mounted at a right angle to the vertical rotating shaft, and substantially 90 degrees can be rotated by the bearing. And a horizontal axis with protruding shafts that extend on both sides with the vertical axis of rotation in the center, and are mounted on both sides of the horizontal axis substantially at 90 degrees and fixed in different phases to maximize wind resistance The first and second blade members alternately change between a vertical state subjected to the limit and a horizontal state where the wind resistance is minimized according to the rotation of the vertical rotation axis. The angle of each blade member is automatically set to the optimum angle.
This eliminates the need for a conventional blade member angle control device having a complicated mechanism, simplifies the entire device, reduces the overall manufacturing cost, and reduces the number of failures.
[0024]
In the power device utilizing wind according to claim 2, the 90-degree rotation of the horizontal axis is restricted by the first and second abutment members provided on the left and right sides of the horizontal axis and the left and right sides of the bearing portion, respectively. Since it is provided and provided with the first and second receiving members that can abut on the first and second abutment members, respectively, it is possible to reliably maintain the angle of each blade member at the optimum angle. it can.
[0025]
In the power device using wind according to claim 3, when one of the first and second abutment members or the first and second receiving members is provided with a shock absorber, the shock absorber is provided at the time of abutment. And a power device utilizing wind that can reduce the impact of the wind and obtain a long life.
[0026]
In the power device using wind according to claim 4, the 90-degree rotation of the horizontal shaft is regulated by stopper members provided immediately below the protruding shaft portions and in which the blade members abut and stop the rotation, Moreover, since the base of the stopper member is fixed to the vertical rotation shaft, the strength of each blade member can be reduced, and a power unit that uses a lighter and larger wind can be provided.
[0027]
In the wind-powered power plant according to claim 5, the bearing portion is provided with a gap with respect to the vertical rotation axis, and the first and second blade members are fixed to each bearing portion. The horizontal shafts are provided, and the protruding shaft portions of each horizontal shaft are radially and evenly arranged around the vertical rotation axis in plan view, so that a smooth rotational force can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view of a power plant using wind according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view with the same part omitted.
FIG. 3 is an enlarged front view of a portion P in FIG. 1;
FIG. 4 is an enlarged side view of a portion P in FIG. 1;
FIG. 5 is a front view of a power plant using wind according to another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
10: Power device using wind, 11: Base, 12: Vertical rotating shaft, 13 to 15: Bearing portion, 16 to 18: Horizontal shaft, 19, 21, 23: First blade member, 20, 22, 24: second blade member, 25: frame member, 26, 27: bearing, 28: pulley, 29: generator, 30: pulley, 31: belt, 32, 33: boss, 34: insertion hole, 35, 36: bush, 37: main shaft portion, 38, 39: projecting shaft portion, 40, 41: connecting bracket, 42, 43: flat bush, 44, 45: ring metal, 46: first metal fitting, 47: second metal , 48: first receiving material, 49: second receiving material, 50, 51: plate material, 52, 53: applying bolt, 54, 55: plate material, 56, 57: receiving bolt, 59: wind Power unit used, 60-65: stopper rod

Claims (5)

垂直に配置され、少なくとも一方を回転自由に支持された垂直回転軸と、
前記垂直回転軸に直角交叉して取付けられた軸受部と、
前記軸受部によって実質的に90度回転可能に支持され、前記垂直回転軸を中央にして両側に伸びる突出軸部を備えた一体型の水平軸と、
前記水平軸の両側に実質的に90度取付け位相を変えて固定され、風の抵抗を最大限に受ける垂直状態と、風の抵抗が最小限となる水平状態との間を、前記垂直回転軸の回転に応じて交互に変わる第1、第2の羽根部材とを有することを特徴とする風を利用した動力装置。
A vertical rotation axis arranged vertically and at least one of which is freely rotatable;
A bearing portion mounted at right angles to the vertical rotation shaft,
An integral horizontal shaft having a protruding shaft portion substantially rotatably supported by the bearing portion and extending on both sides around the vertical rotation axis,
The vertical rotation axis moves between a vertical state in which the wind resistance is maximally fixed and fixed at 90 degrees on both sides of the horizontal axis and the wind resistance is minimized. A power device using wind, comprising: first and second blade members that alternate with each other according to the rotation of the wind turbine.
請求項1記載の風を利用した動力装置において、前記水平軸の90度回転の規制は、前記水平軸の左右にそれぞれ設けられた第1、第2の当て部材と、前記軸受部の左右にそれぞれ設けられ、前記第1、第2の当て部材にそれぞれ当接可能な第1、第2の受け部材とを有して構成されていることを特徴とする風を利用した動力装置。The wind power device according to claim 1, wherein the 90-degree rotation of the horizontal axis is restricted by first and second abutment members provided on left and right sides of the horizontal axis, and right and left sides of the bearing portion. A power device utilizing wind characterized by comprising first and second receiving members provided respectively and capable of contacting the first and second contact members, respectively. 請求項2記載の風を利用した動力装置において、前記第1、第2の当て部材及び前記第1、第2の受け部材のいずれか一方には、ショックアブゾーバが設けられていることを特徴とする風を利用した動力装置。3. The power plant using wind according to claim 2, wherein one of the first and second abutment members and the first and second receiving members is provided with a shock absorber. A power unit that uses wind. 請求項1記載の風を利用した動力装置において、前記水平軸の90度回転の規制は、前記突出軸部の直下にそれぞれ設けられ前記第1、第2の羽根部材が当接してその回転を停止するストッパー部材によって構成され、しかも該ストッパー部材の基部は前記垂直回転軸に固定されていることを特徴とする風を利用した動力装置。The power device using wind according to claim 1, wherein the rotation of the horizontal shaft is restricted by 90 degrees, and the first and second blade members are provided directly below the protruding shaft portion to rotate the horizontal shaft. A wind-powered power device comprising a stopper member that stops, and a base of the stopper member is fixed to the vertical rotation shaft. 請求項1〜4のいずれか1項に記載の風を利用した動力装置において、前記軸受部は前記垂直回転軸に対して隙間を有して複数設けられ、それぞれの前記軸受部に、前記第1、第2の羽根部材が固定された前記水平軸が設けられ、しかも、前記各水平軸の突出軸部は、平面的にみて、前記垂直回転軸を中心にして放射状に均等に配置されていることを特徴とする風を利用した動力装置。The power unit using wind according to any one of claims 1 to 4, wherein a plurality of the bearing units are provided with a gap with respect to the vertical rotation axis, and the bearing unit includes a plurality of the bearing units. 1. The horizontal shafts to which the second blade members are fixed are provided, and the protruding shaft portions of the horizontal shafts are radially and evenly arranged around the vertical rotation axis in plan view. A power device using wind, characterized by
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