JP2005009473A - Drive power unit utilizing wind, rotating member, and blade member suitable for the unit - Google Patents

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JP2005009473A JP2003282523A JP2003282523A JP2005009473A JP 2005009473 A JP2005009473 A JP 2005009473A JP 2003282523 A JP2003282523 A JP 2003282523A JP 2003282523 A JP2003282523 A JP 2003282523A JP 2005009473 A JP2005009473 A JP 2005009473A
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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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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a drive power unit utilizing wind with reduced weight and a vertical rotating shaft rotatable even with breeze. <P>SOLUTION: The drive power plant includes a vertical rotating shaft 12 disposed vertically and rotatably; horizontal rotating shafts 16 to 18 rotatably perpendicularly penetrating the vertical rotating shaft 12; a first and a second plate-shaped blade member 19 to 24 mounted about the vertical rotating shaft 12 on the opposite sides of the horizontal rotating shafts 16-18; and a drive power mechanism 29 operable with the rotation of the vertical rotating shaft 12. The first and second blade members 19-24 are secured to the horizontal rotating shaft 12 such that their plane orientations deviate from each other by an angle of 90 degrees in the peripheral direction of the horizontal rotating shaft 12, and rock about the horizontal rotating shaft 12 in combination with each other between the vertical and horizontal directions. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、風から動力を得て稼働する、風を利用した動力装置と、その動力装置に供する羽根部材に関する。   The present invention relates to a power device using wind that operates by obtaining power from wind, and a blade member used for the power device.

風を利用した動力装置は、例えば、発電機を備え、電力を発生するものや、ポンプを備え、水を汲み上げるもの等がある。   Examples of the power device that uses wind include a generator that generates electric power, a pump that includes a pump, and pumps water.

このような動力装置には、様々な構造のものがあるが、その中でも、例えば、垂直に配置された回転自在な回転軸(以下、垂直回転軸という)と、垂直回転軸に直交して取り付けられた水平紬と、水平軸に取り付けられた羽根部材(翼)とを備え、羽根部材で風を受けることによって、水平軸を介して垂直回転軸を回転させるものがある。例えば、特許文献1〜3には、このような動力装置が開示されている。   There are various types of such power units, and among them, for example, a vertically arranged rotating shaft (hereinafter, referred to as a vertical rotating shaft) and a perpendicular rotating shaft are attached. There are some which have a horizontal rod and a blade member (wing) attached to the horizontal shaft, and rotate the vertical rotation shaft through the horizontal shaft by receiving wind at the blade member. For example, Patent Documents 1 to 3 disclose such a power unit.

特開昭53−13040号公報(第2図)Japanese Patent Laid-Open No. 53-13040 (FIG. 2) 特開平3−202679号公報(第1図〜第7図、第11図)Japanese Patent Laid-Open No. 3-202679 (FIGS. 1 to 7 and 11) 特開2002−21706号公報(図1及び図2)JP 2002-21706 A (FIGS. 1 and 2)

風を利用した動力装置は、例えば、風力2といわれる風速3.4M/S以下のわずかな風でも、円滑に回転することが好ましい。そのためには、風のエネルギーをいかに効率よく、すなわち、風のエネルギーをできるだけ損失させずに、垂直回転軸の回転動力に転化させるかが最大の課題となる。   For example, it is preferable that the power device using the wind smoothly rotates even with a slight wind having a wind speed of 3.4 M / S or less, referred to as the wind power 2. For this purpose, the most important issue is how to efficiently convert the wind energy into the rotational power of the vertical rotation shaft without losing the wind energy as much as possible.

しかしながら、従来の技術には、構造が複雑で重量が重くなりがちであり、かつ、風のエネルギーを損失させる要因が少なからずある。そのため、従来の技術は、わずかな風では、垂直回転軸を円滑に回転させることが難しかった。   However, the conventional technology has a complicated structure and tends to be heavy, and there are many factors that cause the loss of wind energy. Therefore, it has been difficult for the conventional technology to smoothly rotate the vertical rotation shaft with a slight amount of wind.

例えば、特許文献1には、垂直回転軸(特許文献1においては車軸)と、水平軸(羽根取付用軸)と、羽根部材(羽根)と、羽根部材の回転を抑制する部材(抑止杆)とを備えた動力装置が開示されている。   For example, Patent Document 1 discloses a vertical rotation shaft (axle in Patent Document 1), a horizontal shaft (blade mounting shaft), a blade member (blade), and a member that suppresses rotation of the blade member (inhibition rod). Is disclosed.

このような特許文献1に記載の動力装置は、以下のような要因が、風のエネルギーを多大に損失させている。   In the power device described in Patent Document 1, the following factors cause a great loss of wind energy.

すなわち、各羽根部材の板面の向きが風の力を流す方向(すなわち、水平方向であり、以下、風を流す方向という)から風の力を受ける方向(すなわち、垂直方向であり、以下、風を受ける方向という)に変わる場合に、各羽根部材が他の羽根部材とは無関係に独立して動作するため、各羽根部材が急激に動いて、抑止杆と衝突する。このときに、振動が発生する。振動は、各羽根部材やその他の部材の動作に影響を与え、これらの円滑な動作を阻害する。そのため、多大な風のエネルギーを損失させることになる。   That is, the direction of the plate surface of each blade member is the direction of receiving wind force from the direction of flowing wind force (that is, the horizontal direction, hereinafter referred to as the direction of flowing wind) (that is, the vertical direction, and hereinafter When the direction is changed to a direction of receiving wind), each blade member operates independently of the other blade members, so that each blade member moves suddenly and collides with the restraint rod. At this time, vibration is generated. The vibration affects the operation of each blade member and other members, and hinders their smooth operation. Therefore, a great deal of wind energy is lost.

また、各羽根部材の板面の向きが風を受ける方向(すなわち、垂直方向)から風を流す方向(すなわち、水平方向)に変わる場合に、各羽根部材が風の流れに従うだけであるため、各羽根部材は緩慢に動作する。また、各羽根部材は重力によって下向きに引かれるため、風の力が弱いと、各羽根部材は水平に上がりきらない。これらの場合に、羽根部材は、ブレーキとして作用する。   In addition, when the direction of the plate surface of each blade member changes from the direction of receiving wind (that is, the vertical direction) to the direction of flowing wind (that is, the horizontal direction), each blade member only follows the flow of the wind, Each blade member operates slowly. Moreover, since each blade member is pulled downward by gravity, if the wind force is weak, each blade member cannot be raised horizontally. In these cases, the blade member acts as a brake.

また、特許文献1に記載の装置は、同一水平面上に配置する羽根部材の枚数を規定しておらず、同一水平面上に多数(4枚)の羽根部材を配置する構成も開示している。しかしながら、このような構成では、いずれかの羽根部材が別の羽根部材の風下になるときがあるため、風下になった羽根部材は風の力を受けなくなる。この場合にも、風下の羽根部材は、ブレーキとして作用する。   Moreover, the apparatus of patent document 1 does not prescribe | regulate the number of the blade members arrange | positioned on the same horizontal surface, The structure which arrange | positions many (4 sheets) blade members on the same horizontal surface is also disclosed. However, in such a configuration, since any of the blade members may be leeward of another blade member, the wing member that has become leeward does not receive wind force. Also in this case, the leeward blade member acts as a brake.

また、垂直回転軸が水平軸をいわば片持ち状に支持しているため、垂直回転軸の、水平軸を支持する機構の強度を強くする必要がある。この機構の強度を強くするには、機構を肉厚にしたり、付加的な構成を設ける必要がある。そのため、機構の重量が増大することになり、羽根部材の円滑な回転を阻害する。   Further, since the vertical rotation shaft supports the horizontal axis in a cantilever manner, it is necessary to increase the strength of the mechanism that supports the horizontal axis of the vertical rotation shaft. In order to increase the strength of this mechanism, it is necessary to increase the thickness of the mechanism or provide an additional configuration. Therefore, the weight of the mechanism increases, and the smooth rotation of the blade member is hindered.

特許文献2には、垂直回転軸(特許文献2においては鉛直主軸)と、水平軸(横杆)と、羽根部材(回動羽根)と、垂直回転軸の回転に応じて羽根部材を所定の角度に回転させる機械的な機構(角度変換部)と、その機械的な機構を作動させる部材(矢羽根)とを備えた動力装置が開示されている。また、特許文献3には、特許文献2と同様に、垂直回転軸(特許文献3おいては回転軸)と、水平軸(芯棒)と、羽根部材(受風翼)と、垂直回転軸の回転に応じて羽根部材を所定の角度に回転させる機械的な機構(翼作動棒、テコ、鎖、テコ固定枠、回転盤)と、その機械的な機構を作動させる部材(方向梶)とを備えた動力装置が開示されている。   In Patent Document 2, a vertical rotation shaft (vertical main shaft in Patent Document 2), a horizontal shaft (lateral shaft), a blade member (rotating blade), and a blade member according to the rotation of the vertical rotation shaft are specified. A power device is disclosed that includes a mechanical mechanism (angle converter) that rotates to an angle and a member (arrow blade) that operates the mechanical mechanism. Further, in Patent Document 3, as in Patent Document 2, a vertical rotation shaft (rotation shaft in Patent Document 3), a horizontal shaft (core bar), a blade member (wind receiving blade), and a vertical rotation shaft. A mechanical mechanism (wing actuating rod, lever, chain, lever fixing frame, rotating plate) that rotates the blade member at a predetermined angle according to the rotation of the blade, and a member (direction rod) that operates the mechanical mechanism; There is disclosed a power plant comprising:

このような特許文献2または3に記載の動力装置は、以下のような要因が、風のエネルギーを多大に損失させている。   In such a power device described in Patent Document 2 or 3, the following factors cause a significant loss of wind energy.

すなわち、特許文献2または3に記載の装置は、好適に風を受ける方向が限定されており、最良の効率を得るためには、複雑な機構、すなわち、装置の機械的な機構の向きが風と平行になるように、機械的な機構を作動させる部材(特許文献2おける矢羽根、特許文献3おける方向梶や、機械的な機構を回転可能に支持する機構)を必要とする。そのため、装置は、風向きが変わると、羽根部材やその他の部材が円滑に動作しなくなり、効率が一時的に低下するとともに、最良の効率を得られるようになるまでに時間がかかってしまう。また、羽根部材以外に風の抵抗を受ける部材が多数、存在する。さらに、構造が複雑であるため、機構の重量が増大することになる。   In other words, the device described in Patent Document 2 or 3 is preferably limited in the direction in which the wind is received, and in order to obtain the best efficiency, the direction of the complicated mechanism, that is, the mechanical mechanism of the device is the wind direction. The member which operates a mechanical mechanism (the arrow blade in patent document 2, the direction rod in patent document 3, and the mechanism which supports a mechanical mechanism rotatably) is required so that it may become parallel. For this reason, when the wind direction changes, the blade member and other members do not operate smoothly, the efficiency temporarily decreases, and it takes time to obtain the best efficiency. In addition to the blade members, there are many members that receive wind resistance. Furthermore, the complexity of the structure increases the weight of the mechanism.

また、特許文献2または3に記載の装置は、同一水平面上に配置する羽根部材の枚数を規定しておらず、同一水平面上に多数(4枚)の羽根部材を配置する構成も開示している。しかしながら、このような構成では、いずれかの羽根部材が別の羽根部材の風下になるときがあるため、風下になった羽根部材は風の力を受けなくなる。この場合にも、風下の羽根部材は、ブレーキとして作用する。   In addition, the device described in Patent Document 2 or 3 does not define the number of blade members arranged on the same horizontal plane, and discloses a configuration in which a large number (four) of blade members are arranged on the same horizontal plane. Yes. However, in such a configuration, since any of the blade members may be leeward of another blade member, the wing member that has become leeward does not receive wind force. Also in this case, the leeward blade member acts as a brake.

これらの要因が、羽根部材の円滑な回転を阻害する。そのため、多大な風のエネルギーを損失させることになる。   These factors hinder smooth rotation of the blade member. Therefore, a great deal of wind energy is lost.

したがって、特許文献1〜3に記載の装置は、風のエネルギーを損失させる要因があるため、わずかな風では、垂直回転軸が回転しなかったり、回転したとしても、ぎこちなく回転したりしていた。すなわち、特許文献1〜3に記載の装置は、わずかな風では、垂直回転軸を円滑に回転させることが困難であるという問題があった。   Therefore, the devices described in Patent Documents 1 to 3 have a factor of losing wind energy, so even with a slight amount of wind, the vertical rotation shaft does not rotate or rotates awkwardly even if it rotates. . That is, the devices described in Patent Documents 1 to 3 have a problem that it is difficult to smoothly rotate the vertical rotation shaft with a slight wind.

なお、特許文献1に記載の装置は、羽根部材と抑止杆との衝突によって、「バタン、バタン」といった騒音が発生するという副次的な問題もある。また、特許文献2または3に記載の装置は、このような問題以外にも、部品点数が多く、構造が複雑なため、製造コストが高騰するとともに、設置がしにくく、故障が発生しやすいという問題もある。   In addition, the apparatus described in Patent Document 1 also has a secondary problem that noise such as “bang” is generated due to the collision between the blade member and the restraining rod. In addition to such problems, the device described in Patent Document 2 or 3 has a large number of parts and a complicated structure, which increases manufacturing costs, makes installation difficult, and causes failures. There is also a problem.

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、軽量化を可能にするとともに、わずかな風でも垂直回転軸を回転させることができる、風を利用した動力装置、及びこの動力装置に供する好適な羽根部材を提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of such circumstances. A power device using wind that can reduce the weight and can rotate the vertical rotation shaft even with a small amount of wind, and a suitable power supply for the power device. It is an object to provide a simple blade member.

前記課題を解決するには、風を利用した動力装置の構成を工夫すること、及び、その動力装置に供する羽根部材の構成を工夫することが好ましい。   In order to solve the above-mentioned problems, it is preferable to devise the configuration of the power device using wind and to devise the configuration of the blade member used for the power device.

そこで、本発明に係る風を利用した動力装置は、垂直に配置された回転自在な垂直回転軸と、垂直回転軸と直交しかつ垂直回転軸を貫通する、回転自在な水平回転軸と、垂直回転軸を中心にして水平回転軸の両側に取り付けられた板状の第1及び第2の羽根部材と、垂直回転軸の回転に応じて稼働する動力機構とを備え、第1及び第2の羽根部材は、それぞれの板面の向きが、水平回転軸の軸周方向に互いに90度の角度だけずれて固定され、かつ、それぞれが、水平回転軸を中心にして、垂直方向と水平方向との間で、互いに連動して、揺動することを特徴とする。   Accordingly, a power device using wind according to the present invention includes a vertically arranged rotatable vertical rotating shaft, a rotatable horizontal rotating shaft orthogonal to the vertical rotating shaft and passing through the vertical rotating shaft, and a vertical A plate-like first and second blade member attached to both sides of the horizontal rotation shaft around the rotation shaft, and a power mechanism that operates according to the rotation of the vertical rotation shaft. The blade members are fixed so that the orientations of the respective plate surfaces are shifted from each other by an angle of 90 degrees in the axial direction of the horizontal rotation shaft, and the vertical direction and the horizontal direction are respectively centered on the horizontal rotation shaft. The rocking mechanism is characterized by swinging in conjunction with each other.

このような動力装置の第1及び第2の羽根部材は、以下のように動作する。すなわち、まず、無負荷、無風時において、第1及び第2の羽根部材は、板面の向きが水平面から下向きに45度の角度で停止している。第1及び第2の羽根部材は、この状態で風を受けると、いずれか一方が風によって発生するトルク(以下、風の力という)を受けるように作用する。このとき、一方の羽根部材の板面の向きは風を受ける方向(すなわち、風の抵抗が最大限となる垂直方向)となり、他方の羽根部材の板面の向きは風を流す方向(すなわち、風の抵抗が最小限となる水平方向)となる。一方の羽根部材は、風の力を受けて水平回転軸を所定の方向に押し、水平回転軸は垂直回転軸を回転させる。この後、一方の羽根部材の板面の向きは風を受ける方向(すなわち、垂直方向)から風を流す方向(すなわち、水平方向)に徐々に変化し、これに連動して他方の羽根部材の板面の向きは風を流す方向(すなわち、水平方向)から風を受ける方向(すなわち、垂直方向)に変化する。そして、他方の羽根部材が風の力を受けるようになると、今度は他方の羽根部材が一方の羽根部材を水平方向に押し上げるとともに、風の力を受けて水平回転軸を所定の方向に押し、垂直回転軸を回転させる。この後、他方の羽根部材の板面の向きは風を受ける方向(すなわち、垂直方向)から風を流す方向(すなわち、水平方向)に後々に変化し、これに連動して一方の羽根部材の板面の向きは風を流す方向(すなわち、水平方向)から風を受ける方向(すなわち、垂直方向)に変化する。そして、一方の羽根部材が風の力を受けるようになると、今度は一方の羽根部材が他方の羽根部材を水平方向に押し上げるとともに、風の力を受けて水平回転軸を所定の方向に押し、垂直回転軸を回転させる。この後、第1及び第2の羽根部材は、同様の動作を交互に繰り返し行って、垂直回転軸を回転させる。このような第1及び第2の羽根部材は、互いに連動して動作する(すなわち、互いが、互いの羽根部材に働く風の力を利用して動作する)。そのため、その動作は、エネルギーの損失が少なく、非常に円滑である。このような第1及び第2の羽根部材の動作は、垂直回転軸を貫通する水平回転軸によって実現される。   The first and second blade members of such a power unit operate as follows. That is, first, when there is no load and no wind, the first and second blade members are stopped at an angle of 45 degrees with the plate surface facing downward from the horizontal plane. When the first and second blade members receive wind in this state, one of them acts so as to receive torque generated by the wind (hereinafter referred to as wind force). At this time, the direction of the plate surface of one blade member is a direction to receive wind (that is, the vertical direction in which the wind resistance is maximized), and the direction of the plate surface of the other blade member is a direction of flowing wind (that is, Horizontal direction that minimizes wind resistance). One blade member receives the force of the wind and pushes the horizontal rotation shaft in a predetermined direction, and the horizontal rotation shaft rotates the vertical rotation shaft. Thereafter, the direction of the plate surface of one blade member gradually changes from the direction of receiving wind (ie, the vertical direction) to the direction of flowing wind (ie, the horizontal direction). The direction of the plate surface changes from the direction in which the wind flows (that is, the horizontal direction) to the direction that receives the wind (that is, the vertical direction). When the other blade member receives wind force, the other blade member pushes up one blade member in the horizontal direction, and receives the wind force to push the horizontal rotation shaft in a predetermined direction. Rotate the vertical rotation axis. Thereafter, the direction of the plate surface of the other blade member is changed later from the direction of receiving the wind (ie, the vertical direction) to the direction of flowing the wind (ie, the horizontal direction). The direction of the plate surface changes from the direction in which the wind flows (that is, the horizontal direction) to the direction that receives the wind (that is, the vertical direction). When one blade member receives wind force, this time, one blade member pushes up the other blade member in the horizontal direction, receives the wind force and pushes the horizontal rotation shaft in a predetermined direction, Rotate the vertical rotation axis. Thereafter, the first and second blade members repeat the same operation alternately to rotate the vertical rotation shaft. Such first and second blade members operate in conjunction with each other (that is, each other operates by utilizing the force of wind acting on each other blade member). Therefore, the operation is very smooth with little energy loss. Such operations of the first and second blade members are realized by a horizontal rotation shaft that penetrates the vertical rotation shaft.

本発明に係る風を利用した動力装置は、第1及び第2の羽根部材が水平回転軸によって互いに連動して動作する。そのため、各羽根部材は、板面の向きが風を流す方向から風を受ける方向に変わる場合には、別の羽根部材を水平方向に押し上げるように働くので、その動作が規制され、急激に動作することがない。また、逆に、各羽根部材は、板面の向きが風を受ける方向から風を流す方向に変わる場合には、別の羽根部材によって水平方向に押し上げられるので、素早い動作で水平方向に達することができる。また、各羽根部材は、板面の向きが風を流す方向にある場合でも、別の羽根部材によって水平方向に維持されているので、ばたつくことがない。このように、第1及び第2の羽根部材は、それぞれが互いの動きを補完するように動作するので、非常に円滑に動作する。したがって、本発明に係る風を利用した動力装置は、風のエネルギーを非常に効率よく、すなわち、風のエネルギーをほとんど損失することなく、垂直回転軸の回転動力に転化することができる。そのため、わずかな風でも、垂直回転軸を回転させることができる。また、振動と騒音の発生を抑えることもできる。   In the power device using wind according to the present invention, the first and second blade members operate in conjunction with each other by the horizontal rotation shaft. Therefore, each blade member works to push up another blade member in the horizontal direction when the direction of the plate surface changes from the direction of flowing wind to the direction of receiving wind, so that its operation is restricted and operates rapidly. There is nothing to do. Conversely, when the direction of the plate surface changes from the direction of receiving wind to the direction of flowing wind, each blade member is pushed up in the horizontal direction by another blade member, so that it reaches the horizontal direction with quick operation. Can do. Further, even if each blade member is in the direction in which the wind flows, the blade members are maintained in the horizontal direction by another blade member, and therefore do not flutter. In this way, the first and second blade members operate so as to complement each other's movement, and thus operate very smoothly. Therefore, the power device using the wind according to the present invention can convert the wind energy to the rotational power of the vertical rotating shaft very efficiently, that is, with almost no loss of the wind energy. Therefore, the vertical rotation axis can be rotated even with a slight wind. In addition, generation of vibration and noise can be suppressed.

また、本発明に係る風を利用した動力装置は、水平回転軸を垂直回転軸に貫通させるとともに、水平回転軸の両側に位相を90度変えて第1及び第2の羽根部材を固定しただけであるので、羽根部材を支持した状態で動作させるための複雑な機構や水平回転軸を回転させるための複雑な機構を必要としない。したがって、最小限の部品点数で構成することができる。そのため、構造を簡略化させることができるとともに、軽量化させることができる。さらに、製造コストを低減させることができるとともに、設置を容易にし、故障を発生しにくくすることができる。   In the power device using wind according to the present invention, the horizontal rotating shaft is passed through the vertical rotating shaft, and the first and second blade members are fixed by changing the phase by 90 degrees on both sides of the horizontal rotating shaft. Therefore, a complicated mechanism for operating the blade member in a supported state and a complicated mechanism for rotating the horizontal rotation shaft are not required. Therefore, it can be configured with a minimum number of parts. Therefore, the structure can be simplified and the weight can be reduced. Further, the manufacturing cost can be reduced, the installation can be facilitated, and the failure can be hardly generated.

本発明に係る風を利用した動力装置は、第1及び第2の羽根部材が以下のように構成されていることが好ましい。すなわち、第1及び第2の羽根部材は、第1及び第2の羽根部材のそれぞれの、水平回転軸によって2つに区分される部分のそれぞれを第1区分部材及び第2区分部材とするときに、第1区分部材と第2区分部材とで、風から受ける力の大きさが異なるように形成されているとともに、第1及び第2区分部材の重力によって発生する回転モーメントに対して、回転モーメントの小さい方に荷重を付加するウェイトバランスの調整が施されて形成されていることが好ましい。理想的には、第1及び第2の羽根部材は、ウェイトバランスの調整によって、第1及び第2区分部材の重力によって発生する回転モーメントの差が最大でも第1及び第2区分部材の重力によって発生する回転モーメントの大きい方の0.2倍未満になるように、形成されていることが好ましい。このような第1及び第2の羽根部材は、回転モーメントが0に近似するように、ウェイトバランスが調整されているので、エネルギーの損失が少なく、わずかな風でも非常に円滑に回転する。   In the power device using wind according to the present invention, the first and second blade members are preferably configured as follows. In other words, when the first and second blade members are the first and second blade members, the first and second blade members are divided into two portions by the horizontal rotation shaft. In addition, the first section member and the second section member are formed so that the magnitude of the force received from the wind is different, and the first section member and the second section member rotate with respect to the rotational moment generated by the gravity of the first and second section members. It is preferable that the weight balance is adjusted so that a load is applied to a smaller moment. Ideally, the first and second blade members can be adjusted by the gravity of the first and second segment members even when the difference in rotational moment generated by the gravity of the first and second segment members is maximum by adjusting the weight balance. It is preferably formed so as to be less than 0.2 times the larger rotational moment. Since the weight balance of the first and second blade members is adjusted so that the rotational moment is close to 0, energy loss is small and the blades rotate very smoothly even with a small amount of wind.

また、本発明に係る風を利用した動力装置は、複数段に重ねて配置されており、各段を構成する水平回転軸のそれぞれは、垂直回転軸の軸上の異なる位置でかつ垂直回転軸の軸周方向に所定の角度間隔だけずらされて配置されていることが好ましい。特に、所定の角度間隔は、180度を段数で除した値またはその倍数であることが好ましい。第1及び第2の羽根部材が、垂直回転軸方向から見た場合に、所定の角度毎に1枚存在するように、垂直回転軸の上下方向に複数段に配置されている。このとき、第1及び第2の羽根部材は、垂直回転軸に対して隙間を有して複数(具体的には3段〜20段又はそれ以上の、多段式に)設けられている。しかも、第1及び第2の羽根部材は、上側から見た場合に垂直回転軸を中心にして放射状に均等に配置される。このような第1及び第2の羽根部材は、各羽根部材のいずれかが風の力を必ず受けるようになるとともに、同一水平面上にブレーキとなる他の羽根部材がないので、円滑な動作を可能とする。そのため、動力装置は、垂直回転軸に対して回転トルクのバラツキのない動力を得るとともに、高い効率を実現することができる。第1及び第2の羽根部材は、各段を構成する前記水平回転軸のそれぞれは、蝶旋状に配置されていることが理想的である。これによって、各羽根部材のいずれかが風の力を必ず受けるようになるとともに、同一水平面上にブレーキとなる他の羽根部材がない。また、風を受ける段が下から上にまたは上から下に変位していくので、垂直回転軸にかかる力を分散させることができ、振動を低減することができる。このため、第1及び第2の羽根部材は、さらに円滑な動作を可能とする。これによって、動力装置は、垂直回転軸に対して回転トルクのバラツキのない動力を得るとともに、高い効率を実現することができる。   Further, the power device using wind according to the present invention is arranged in a plurality of stages, and each of the horizontal rotation shafts constituting each stage is at a different position on the axis of the vertical rotation shaft and the vertical rotation shaft. It is preferable that they are arranged so as to be shifted by a predetermined angular interval in the axial circumferential direction. In particular, the predetermined angular interval is preferably a value obtained by dividing 180 degrees by the number of steps or a multiple thereof. When viewed from the vertical rotation axis direction, the first and second blade members are arranged in a plurality of stages in the vertical direction of the vertical rotation axis so that one sheet exists for each predetermined angle. At this time, the first and second blade members are provided in a plural number (specifically, in a multistage manner having 3 to 20 stages or more) with a gap with respect to the vertical rotation axis. Moreover, the first and second blade members are evenly arranged radially about the vertical rotation axis when viewed from above. Such first and second blade members are subjected to a smooth operation because any one of the blade members always receives wind force and there is no other blade member serving as a brake on the same horizontal plane. Make it possible. Therefore, the power device can obtain power with no variation in rotational torque with respect to the vertical rotation shaft, and can realize high efficiency. Ideally, in the first and second blade members, each of the horizontal rotation shafts constituting each stage is arranged in a butterfly shape. As a result, any one of the blade members always receives a wind force, and there is no other blade member serving as a brake on the same horizontal plane. Further, since the step receiving the wind is displaced from the bottom to the top or from the top to the bottom, the force applied to the vertical rotation axis can be dispersed, and the vibration can be reduced. For this reason, the 1st and 2nd blade member enables further smooth operation. As a result, the power device can obtain power without variation in rotational torque with respect to the vertical rotation shaft, and can realize high efficiency.

また、本発明に係る風を利用した動力装置は、水平回転軸の回転を90度に規制する規制機構を備え、規制機構は、垂直回転軸を中心にして水平回転軸の両側にそれぞれ設けられた第1及び第2の当て部材と、第1及び第2の当て部材のそれぞれと当接可能な、垂直回転軸にそれぞれ設けられている第1及び第2の受け部材とからなることが好ましい。これによって、動力装置は、確実に、水平回転軸の回転角度を確保できる。   The power device using wind according to the present invention includes a restriction mechanism that restricts the rotation of the horizontal rotation shaft to 90 degrees, and the restriction mechanisms are provided on both sides of the horizontal rotation shaft around the vertical rotation shaft. The first and second contact members, and the first and second receiving members respectively provided on the vertical rotation shaft, which can be brought into contact with each of the first and second contact members, are preferable. . As a result, the power plant can reliably ensure the rotation angle of the horizontal rotation shaft.

また、本発明に係る風を利用した動力装置は、第1及び第2の羽根部材に、ショックアブソーバが設けられていることが好ましい。これによって、動力装置は、第1及び第2の羽根部材や、水平回転軸、垂直回転軸にかかる衝撃を緩和するとともに、これらの部材の摩耗を防止し、装置全体の長寿命化を図ることができる。   In the power device using wind according to the present invention, the first and second blade members are preferably provided with shock absorbers. As a result, the power unit reduces the impact on the first and second blade members, the horizontal rotation shaft, and the vertical rotation shaft, and prevents wear of these members, thereby extending the life of the entire device. Can do.

また、本発明に係る風を利用した動力装置は、垂直回転軸に突出して設けられていて、第1及び第2の羽根部材と当接して第1及び第2の羽根部材の回転を停止するストッパー部材を備えていることが好ましい。これによって、動力装置は、両側の羽根部材を適正角度で止めることができる。また、各羽根部材を止めるので、水平回転軸を止めるよりも小さな力で済む。   The power device using wind according to the present invention is provided so as to protrude from the vertical rotation shaft and comes into contact with the first and second blade members to stop the rotation of the first and second blade members. It is preferable to provide a stopper member. Thereby, the power unit can stop the blade members on both sides at an appropriate angle. Moreover, since each blade member is stopped, a smaller force is required than when the horizontal rotation shaft is stopped.

また、本発明に係る風を利用した動力装置は、垂直回転軸に、水平回転軸との摩擦抵抗を軽減する軸受部が設けられていることが好ましい。これにより、水平回転軸は、軸受部によって少ない摩擦抵抗で回転することができ、この状態で垂直回転軸を回転させることができる。   Further, in the power device using wind according to the present invention, it is preferable that the vertical rotating shaft is provided with a bearing portion that reduces frictional resistance with the horizontal rotating shaft. Thereby, the horizontal rotating shaft can be rotated with a small frictional resistance by the bearing portion, and the vertical rotating shaft can be rotated in this state.

また、本発明に係る風を利用した動力装置は、垂直回転軸の回転方向を設定する回転設定機構を備えていることが好ましい。特に、回転設定機構は、水平回転軸に設けられた突起部と、第1及び第2の羽根部材に設けられていて、突起部と係合して垂直回転軸の回転方向を決定する係合部とからなることが好ましい。係合部は、例えば、第1及び第2の羽根部材の、水平回転軸の周辺に設けられた穴に挿入される、ピンとする。なお、穴は突起部の左右に設けられており、ピンは垂直回転軸の回転方向に応じて左右の穴のいずれかに挿入される。これにより、動力装置は、垂直回転軸の回転方向を任意に設定することができる。   Moreover, it is preferable that the power apparatus using the wind which concerns on this invention is equipped with the rotation setting mechanism which sets the rotation direction of a vertical rotating shaft. In particular, the rotation setting mechanism is provided on the protrusion provided on the horizontal rotation shaft and the first and second blade members, and engages with the protrusion to determine the rotation direction of the vertical rotation shaft. It is preferable that it consists of a part. The engaging portion is, for example, a pin inserted into a hole provided in the periphery of the horizontal rotation shaft of the first and second blade members. The holes are provided on the left and right sides of the protrusion, and the pins are inserted into either of the left and right holes depending on the rotation direction of the vertical rotation shaft. Thereby, the power plant can arbitrarily set the rotation direction of the vertical rotation shaft.

また、本発明に係る風を利用した動力装置は、水平回転軸に設けられていて、第1及び第2の羽根部材の板面の向きを設定する油圧バンパーを備えていることが好ましい。これにより、動力装置は、第1及び第2の羽根部材を任意の板面の向きで固定することができるとともに、第1及び第2の羽根部材にかかる衝撃を緩和させることができる。   Moreover, it is preferable that the power apparatus using the wind which concerns on this invention is provided in the horizontal rotating shaft, and is equipped with the hydraulic bumper which sets the direction of the plate | board surface of a 1st and 2nd blade | wing member. As a result, the power unit can fix the first and second blade members in the direction of an arbitrary plate surface, and can reduce the impact applied to the first and second blade members.

また、本発明に係る動力装置に供する板状の羽根部材は、水平回転軸によって2つに区分される部分のそれぞれを第1区分部材及び第2区分部材とするときに、第1区分部材と第2区分部材とで、風から受ける力の大きさが異なるように形成されているとともに、第1及び第2区分部材の重力によって発生する回転モーメントに対して、回転モーメントの小さい方に荷重を付加するウェイトバランスの調整が施されて形成されていることが好ましい。理想的には、羽根部材は、ウェイトバランスの調整によって、第1及び第2区分部材の重力によって発生する回転モーメントの差が最大でも第1及び第2区分部材の重力によって発生する回転モーメントの大きい方の0.2倍未満になるように、形成されていることが好ましい。このような羽根部材は、回転モーメントが0に近似するように、ウェイトバランスが調整されているので、エネルギーの損失が少なく、非常に円滑に動作する。   Further, the plate-like blade member provided for the power unit according to the present invention has a first section member and a second section member when each of the two sections divided by the horizontal rotation shaft is a first section member and a second section member. The second section member is formed so that the magnitude of the force received from the wind is different, and the load is applied to the smaller rotation moment with respect to the rotation moment generated by the gravity of the first and second section members. It is preferable that the weight balance to be added is adjusted. Ideally, the blade member has a large rotational moment generated by the gravity of the first and second segment members even when the difference between the rotational moments generated by the gravity of the first and second segment members is maximum by adjusting the weight balance. It is preferable that it is formed to be less than 0.2 times the direction. Since the weight balance is adjusted so that the rotational moment approximates zero, such a blade member operates very smoothly with little loss of energy.

ここで、回転モーメントの差は、第1区分部材と第2区分部材とで単位面積当たりの重量を変えることによって、設定されていることが好ましく、第1及び第2区分部材の単位面積当たりの重量が、以下の手法のいずれかによって変えられていることが好ましい。すなわち、第1及び第2区分部材の単位面積当たりの重量が、第1または第2区分部材のいずれかに、荷重物が配置されることによって、変えられている。または、第1及び第2区分部材の単位面積当たりの重量が、第1区分部材と第2区分部材とで比重の異なる素材を用いることによって、変えられている。または、第1及び第2区分部材の単位面積当たりの重量が、第1区分部材と第2区分部材とで異なる厚さに形成されることによって、変えられている。このような羽根部材は、いずれも、無負荷、無風時に、第1及び第2の羽根部材を所定の状態(すなわち、板面の向きが水平面から下向きに45度の角度)で安定して停止させることができるとともに、回転の開始時及び回転時における動作を円滑にさせることができる。   Here, the difference in rotational moment is preferably set by changing the weight per unit area between the first section member and the second section member, and the difference per unit area of the first and second section members. The weight is preferably changed by any of the following methods. That is, the weight per unit area of the first and second segment members is changed by placing a load on either the first or second segment member. Or the weight per unit area of the 1st and 2nd division member is changed by using the raw material from which specific gravity differs with a 1st division member and a 2nd division member. Or the weight per unit area of the 1st and 2nd division member is changed by forming in the thickness from which a 1st division member and a 2nd division member differ. All of these blade members stably stop the first and second blade members in a predetermined state (that is, the angle of the plate surface is 45 degrees downward from the horizontal plane) when there is no load and no wind. In addition, the operation at the start and at the time of rotation can be made smooth.

さらには、羽根部材は、第1及び第2区分部材の重力によって発生する回転モーメントの差を低減させるに際して増加する慣性モーメントを低減させるために、回転モーメントの差を低減させるに際して付加する荷重の位置を、水平回転軸から荷重をかける側の部材の巾の0.1倍以内とすることが理想的である。   Furthermore, the vane member has a position of a load applied when reducing the difference in rotational moment in order to reduce the moment of inertia that increases when reducing the difference in rotational moment generated by the gravity of the first and second section members. Is ideally within 0.1 times the width of the member to which the load is applied from the horizontal rotation axis.

また、羽根部材は、水平回転軸と直交する方向に延在する補助翼を有することが好ましい。補助翼は、第1及び第2の羽根部材の外端からすり抜けようとする風を押さえ付けるように作用する。これにより、動力装置は、第1及び第2の羽根部材にかかる風の力を数パーセント〜数十パーセント程度向上させることができ、風のエネルギーを動力に転化する効率を向上させることができる。   Moreover, it is preferable that a blade | wing member has an auxiliary wing extended in the direction orthogonal to a horizontal rotating shaft. The auxiliary wings act so as to suppress wind that tends to slip through the outer ends of the first and second blade members. Thus, the power device can improve the wind force applied to the first and second blade members by several percent to several tens percent, and can improve the efficiency of converting wind energy into motive power.

また、羽根部材は、板面に溝が設けられていることが好ましい。溝は、風を封じ込めるように作用する。これにより、動力装置は、第1及び第2の羽根部材にかかる風の力を数パーセント〜数十パーセント程度向上させることができ、風のエネルギーを動力に転化する効率を向上させることができる。   The blade member is preferably provided with a groove on the plate surface. The groove acts to contain the wind. Thus, the power device can improve the wind force applied to the first and second blade members by several percent to several tens percent, and can improve the efficiency of converting wind energy into motive power.

本発明に係る風を利用した動力装置は、垂直回転軸を貫通する回転自在な水平回転軸によって、第1及び第2の羽根部材とが、水平回転軸を中心にして、垂直方向と水平方向との間で、互いに連動して、揺動する。   In the power device using wind according to the present invention, the first and second blade members are arranged in a vertical direction and a horizontal direction around the horizontal rotation axis by a rotatable horizontal rotation shaft penetrating the vertical rotation shaft. Oscillates in conjunction with each other.

このような動力装置は、各羽根部材が互いの動きを補完するように動作するので、非常に円滑に動作する。また、ブレーキとして作用する羽根部材やその他の部材が存在しない。したがって、本発明に係る風を利用した動力装置は、風のエネルギーを非常に効率よく、すなわち、風のエネルギーをほとんど損失することなく、垂直回転軸の回転動力に転化することができる。そのため、わずかな風でも、垂直回転軸を回転させることができる。また、振動と騒音の発生を抑えることもできる。また、最小限の部品点数で構成することができる。そのため、構造を簡略化させることができるとともに、軽量化させることができる。さらに、製造コストを低減させることができるとともに、設置を容易にし、故障を発生しにくくすることができる。   Such a power unit operates very smoothly because each blade member operates so as to complement each other's movement. Further, there are no blade members or other members that act as brakes. Therefore, the power device using the wind according to the present invention can convert the wind energy to the rotational power of the vertical rotating shaft very efficiently, that is, with almost no loss of the wind energy. Therefore, the vertical rotation axis can be rotated even with a slight wind. In addition, generation of vibration and noise can be suppressed. Further, it can be configured with a minimum number of parts. Therefore, the structure can be simplified and the weight can be reduced. Further, the manufacturing cost can be reduced, the installation can be facilitated, and the failure can be hardly generated.

本発明に係る風を利用した動力装置は、第1及び第2の羽根部材が、第1区分部材と第2区分部材とで、風から受ける力の大きさが異なるように形成されているとともに、第1及び第2区分部材の重力によって発生する回転モーメントに対して、回転モーメントの小さい方に荷重を付加するウェイトバランスの調整が施されて形成されていることが好ましい。理想的には、第1及び第2の羽根部材は、ウェイトバランスの調整によって、第1及び第2区分部材の重力によって発生する回転モーメントの差が最大でも第1及び第2区分部材の重力によって発生する回転モーメントの大きい方の0.2倍未満になるように、形成されていることが好ましい。このような第1及び第2の羽根部材は、回転モーメントが0に近似するように、ウェイトバランスが調整されているので、エネルギーの損失が少なく、わずかな風でも非常に円滑に回転する。   In the power device using wind according to the present invention, the first and second blade members are formed such that the magnitude of the force received from the wind is different between the first and second section members. It is preferable that the weight balance is adjusted so that a load is applied to the smaller rotational moment with respect to the rotational moment generated by the gravity of the first and second section members. Ideally, the first and second blade members can be adjusted by the gravity of the first and second segment members even when the difference in rotational moment generated by the gravity of the first and second segment members is maximum by adjusting the weight balance. It is preferably formed so as to be less than 0.2 times the larger rotational moment. Since the weight balance of the first and second blade members is adjusted so that the rotational moment is close to 0, energy loss is small and the blades rotate very smoothly even with a small amount of wind.

また、本発明に係る風を利用した動力装置は、複数段に重ねて配置されており、各段を構成する水平回転軸のそれぞれは、垂直回転軸の軸上の異なる位置でかつ垂直回転軸の軸周方向に所定の角度間隔だけずらされて配置されていることが好ましい。これにより、第1及び第2の羽根部材は、各羽根部材のいずれかが風の力を必ず受けるようになるとともに、同一水平面上にブレーキとなる他の羽根部材がないので、円滑な動作を可能とする。そのため、動力装置は、垂直回転軸に対して回転トルクのバラツキのない動力を得るとともに、高い効率を実現することができる。また、第1及び第2の羽根部材は、各段を構成する前記水平回転軸のそれぞれは、螺旋状に配置されていることが理想的である。これにより、第1及び第2の羽根部材は、設置時に各部材のバランスを取り易くなるとともに、角度の調節をし易くなる。   Further, the power device using wind according to the present invention is arranged in a plurality of stages, and each of the horizontal rotation shafts constituting each stage is at a different position on the axis of the vertical rotation shaft and the vertical rotation shaft. It is preferable that they are arranged so as to be shifted by a predetermined angular interval in the axial circumferential direction. As a result, the first and second blade members always receive the force of the wind, and there is no other blade member serving as a brake on the same horizontal plane, so that the smooth operation is achieved. Make it possible. Therefore, the power device can obtain power with no variation in rotational torque with respect to the vertical rotation shaft, and can realize high efficiency. Further, in the first and second blade members, it is ideal that each of the horizontal rotation shafts constituting each stage is arranged in a spiral shape. Thereby, the first and second blade members can easily balance each member at the time of installation and can easily adjust the angle.

また、本発明に係る風を利用した動力装置は、水平回転軸の回転を90度に規制する規制機構を備えていることが好ましい。これによって、動力装置は、確実に、水平回転軸の回転角度を確保できる。   Moreover, it is preferable that the power apparatus using the wind which concerns on this invention is equipped with the control mechanism which controls rotation of a horizontal rotating shaft to 90 degree | times. As a result, the power plant can reliably ensure the rotation angle of the horizontal rotation shaft.

また、本発明に係る風を利用した動力装置は、第1及び第2の羽根部材に、ショックアブソーバが設けられていることが好ましい。これによって、動力装置は、第1及び第2の羽根部材や、水平回転軸、垂直回転軸にかかる衝撃を緩和するとともに、これらの部材の磨耗を防止し、装置全体の長寿命化を図ることができる。   In the power device using wind according to the present invention, the first and second blade members are preferably provided with shock absorbers. As a result, the power unit reduces the impact on the first and second blade members, the horizontal rotation shaft, and the vertical rotation shaft, and prevents wear of these members, thereby extending the life of the entire device. Can do.

また、本発明に係る風を利用した動力装置は、垂直回転軸に突出して設けられていて、第1及び第2の羽根部材と当接して第1及び第2の羽根部材の回転を停止するストッパー部材を備えていることが好ましい。これによって、動力装置は、両側の羽根部材を適正角度で止めることができる。また、各羽根部材を止めるので、水平回転軸を止めるよりも小さな力で済む。   The power device using wind according to the present invention is provided so as to protrude from the vertical rotation shaft and comes into contact with the first and second blade members to stop the rotation of the first and second blade members. It is preferable to provide a stopper member. Thereby, the power unit can stop the blade members on both sides at an appropriate angle. Moreover, since each blade member is stopped, a smaller force is required than when the horizontal rotation shaft is stopped.

また、本発明に係る風を利用した動力装置は、垂直回転軸に、水平回転軸との摩擦抵抗を軽減する軸受部が設けられていることが好ましい。これにより、水平回転軸は、軸受部によって少ない摩擦抵抗で回転することができ、この状態で垂直回転軸を回転させることができる。   Further, in the power device using wind according to the present invention, it is preferable that the vertical rotating shaft is provided with a bearing portion that reduces frictional resistance with the horizontal rotating shaft. Thereby, the horizontal rotating shaft can be rotated with a small frictional resistance by the bearing portion, and the vertical rotating shaft can be rotated in this state.

また、本発明に係る風を利用した動力装置は、垂直回転軸の回転方向を設定する回転設定機構を備えていることが好ましい。これにより、動力装置は、垂直回転軸の回転方向を任意に設定することができる。   Moreover, it is preferable that the power apparatus using the wind which concerns on this invention is equipped with the rotation setting mechanism which sets the rotation direction of a vertical rotating shaft. Thereby, the power plant can arbitrarily set the rotation direction of the vertical rotation shaft.

また、本発明に係る風を利用した動力装置は、水平回転軸に設けられていて、第1及び第2の羽根部材の板面の向きを設定する油圧バンパーを備えていることが好ましい。これにより、動力装置は、第1及び第2の羽根部材を任意の板面の向きで固定することができるとともに、第1及び第2の羽根部材にかかる衝撃を緩和させることができる。   Moreover, it is preferable that the power apparatus using the wind which concerns on this invention is provided in the horizontal rotating shaft, and is equipped with the hydraulic bumper which sets the direction of the plate | board surface of a 1st and 2nd blade | wing member. As a result, the power unit can fix the first and second blade members in the direction of an arbitrary plate surface, and can reduce the impact applied to the first and second blade members.

また、本発明に係る動力装置に供する板状の羽根部材は、第1区分部材と第2区分部材とで、風から受ける力の大きさが異なるように形成されているとともに、第1及び第2区分部材の重力によって発生する回転モーメントに対して、回転モーメントの小さい方に荷重を付加するウェイトバランスの調整が施されて形成されていることが好ましい。理想的には、第1及び第2の羽根部材は、ウェイトバランスの調整によって、第1及び第2区分部材の重力によって発生する回転モーメントの差が最大でも第1及び第2区分部材の重力によって発生する回転モーメントの大きい方の0.2倍未満になるように、形成されていることが好ましい。このような羽根部材は、回転モーメントが0に近似するように、ウェイトバランスが調整されているので、エネルギーの損失が少なく、わずかな風でも非常に円滑に回転する。   In addition, the plate-like blade member provided for the power device according to the present invention is formed so that the magnitude of the force received from the wind is different between the first partition member and the second partition member. It is preferable that the weight balance is adjusted so that a load is applied to the smaller rotational moment with respect to the rotational moment generated by the gravity of the two-section member. Ideally, the first and second blade members can be adjusted by the gravity of the first and second segment members even when the difference in rotational moment generated by the gravity of the first and second segment members is maximum by adjusting the weight balance. It is preferably formed so as to be less than 0.2 times the larger rotational moment. Such a blade member has a weight balance adjusted so that the rotational moment approximates zero, so that there is little energy loss, and the blade member rotates very smoothly even with a small amount of wind.

また、羽根部材の回転モーメントの差は、第1区分部材と第2区分部材とで単位面積当たりの重量を変えることによって、設定されていることが好ましく、第1及び第2区分部材の単位面積当たりの重量が、以下の手法のいずれかによって変えられていることが好ましい。すなわち、第1及び第2区分部材の単位面積当たりの重量が、第1または第2区分部材のいずれかに、荷重物が配置されることによって、変えられている。または、第1及び第2区分部材の単位面積当たりの重量が、第1区分部材と第2区分部材とで比重の異なる素材を用いることによって、変えられている。または、第1及び第2区分部材の単位面積当たりの重量が、第1区分部材と第2区分部材とで異なる厚さに形成されることによって、変えられている。このような羽根部材は、いずれも、無負荷、無風時に、第1及び第2の羽根部材を所定の状態(すなわち、板面の向きが水平面から下向きに45度の角度)で安定して停止させることができるとともに、回転の開始時及び回転時における動作を円滑にさせることができる。   The difference in rotational moment between the blade members is preferably set by changing the weight per unit area between the first segment member and the second segment member, and the unit areas of the first and second segment members. It is preferable that the hit weight is changed by any of the following methods. That is, the weight per unit area of the first and second segment members is changed by placing a load on either the first or second segment member. Or the weight per unit area of the 1st and 2nd division member is changed by using the raw material from which specific gravity differs with a 1st division member and a 2nd division member. Or the weight per unit area of the 1st and 2nd division member is changed by forming in the thickness from which a 1st division member and a 2nd division member differ. All of these blade members stably stop the first and second blade members in a predetermined state (that is, the angle of the plate surface is 45 degrees downward from the horizontal plane) when there is no load and no wind. In addition, the operation at the start and at the time of rotation can be made smooth.

また、羽根部材は、第1及び第2区分部材の重力によって発生する回転モーメントの差を低減させるに際して増加する慣性モーメントを低減させるために、回転モーメントの差を低減させるに際して付加する荷重の位置を、水平回転軸から荷重をかける側の部材の巾の0.1倍以内とすることが理想的である。これにより、羽根部材は、わずかな風でも、非常に円滑に回転することができる。   In addition, the blade member has a position of a load to be applied when reducing the difference in rotational moment in order to reduce the moment of inertia that is increased when reducing the difference in rotational moment generated by the gravity of the first and second section members. Ideally, the width is within 0.1 times the width of the member to which the load is applied from the horizontal rotation axis. Thereby, the blade member can rotate very smoothly even with a slight wind.

また、羽根部材は、水平回転軸と直交する方向に延在する補助翼を有することが好ましい。補助翼は、第1及び第2の羽根部材の外端からすり抜けようとする風を押さえ付けるように作用する。これにより、動力装置は、第1及び第2の羽根部材にかかる風の力を数パーセント〜数十パーセント程度向上させることができ、風のエネルギーを動力に転化する効率を向上させることができる。   Moreover, it is preferable that a blade | wing member has an auxiliary wing extended in the direction orthogonal to a horizontal rotating shaft. The auxiliary wings act so as to suppress wind that tends to slip through the outer ends of the first and second blade members. Thus, the power device can improve the wind force applied to the first and second blade members by several percent to several tens percent, and can improve the efficiency of converting wind energy into motive power.

また、羽根部材は、板面に溝が設けられていることが好ましい。溝は、風を封じ込めるように作用する。これにより、動力装置は、第1及び第2の羽根部材にかかる風の力を数パーセント〜数十パーセント程度向上させることができ、風のエネルギーを動力に転化する効率を向上させることができる。   The blade member is preferably provided with a groove on the plate surface. The groove acts to contain the wind. Thus, the power device can improve the wind force applied to the first and second blade members by several percent to several tens percent, and can improve the efficiency of converting wind energy into motive power.

以下に、図を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、各図は、本発明を理解できる程度に概略的に示してあるに過ぎない。よって、本発明は図示例のみに限定されるものではない。また、各図において、共通する要素や同様な要素については、同一の符号を付し、それらの重複する説明を省略する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Each figure is only shown schematically to the extent that the present invention can be understood. Therefore, the present invention is not limited to the illustrated example. Moreover, in each figure, about the common element and the same element, the same code | symbol is attached | subjected and those overlapping description is abbreviate | omitted.

<実施の形態>
(風を利用した動力装置全体の構成)
図1は本発明の実施の形態に係る風を利用した動力装置の正面図、図2は同装置の一部省略上面図である。
<Embodiment>
(Configuration of the entire power unit using wind)
FIG. 1 is a front view of a power device using wind according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a partially omitted top view of the device.

図1に示すように、本発明の実施の形態に係る風を利用した動力装置10は、垂直に配置された回転自在な垂直回転軸12と、垂直回転軸12に上下方向に隙間を有して配置され、垂直回転軸12と直角に交叉しかつ垂直回転軸12を貫通する水平回転軸16〜18と、垂直回転軸12を中心にして水平回転軸16〜18の両側に取り付けられた板状の第1及び第2の羽根部材19〜24と、垂直回転軸12の回転に応じて稼働する動力機構としての発電機29とを備えている。   As shown in FIG. 1, a power device 10 using wind according to an embodiment of the present invention has a vertically-rotating vertical rotating shaft 12 arranged vertically and a gap in the vertical direction on the vertical rotating shaft 12. The horizontal rotation shafts 16 to 18 that are arranged at right angles and cross the perpendicular rotation shaft 12 and pass through the vertical rotation shaft 12, and plates that are attached to both sides of the horizontal rotation shafts 16 to 18 around the vertical rotation shaft 12. First and second blade members 19 to 24 and a generator 29 as a power mechanism that operates according to the rotation of the vertical rotation shaft 12.

第1及び第2の羽根部材19〜24は、それぞれの板面の向きが、水平回転軸16〜18の軸周方向に互いに90度の角度だけずれて固定されている。第1及び第2の羽根部材19〜24は、無負荷、無風時において、板面の向きが水平面から下向きに45度の角度で停止しているが、風を受けると、それぞれが、水平回転軸16〜18を中心にして、垂直方向と水平方向との間で、互いに連動して、揺動する。   The first and second blade members 19 to 24 are fixed such that the directions of the plate surfaces are shifted from each other by 90 degrees in the axial circumferential direction of the horizontal rotation shafts 16 to 18. The first and second blade members 19 to 24 are stopped at an angle of 45 degrees downward from the horizontal plane when there is no load and no wind. With the shafts 16 to 18 as the center, it swings in conjunction with each other between the vertical direction and the horizontal direction.

なお、図1に示す例では、垂直回転軸12は、下端側が基台11に取り付けられているが、垂直回転軸12を取り付ける位置はこれに限らない。例えば、上端側または上端と下端の両側が、基台11に取り付けられるようにしてもよい。   In the example shown in FIG. 1, the vertical rotation shaft 12 is attached to the base 11 on the lower end side, but the position where the vertical rotation shaft 12 is attached is not limited thereto. For example, the upper end side or both the upper end and the lower end may be attached to the base 11.

また、図1に示す例では、垂直回転軸12と水平回転軸16〜18との間に、軸受部13〜15が設けられている。これにより、垂直回転軸12と水平回転軸16〜18と間の摩擦抵抗を軽減している。   Moreover, in the example shown in FIG. 1, the bearing parts 13-15 are provided between the vertical rotating shaft 12 and the horizontal rotating shafts 16-18. Thereby, the frictional resistance between the vertical rotating shaft 12 and the horizontal rotating shafts 16 to 18 is reduced.

また、図1に示す例では、3組の第1及び第2の羽根部材が3段に重ねて配置されているが、第1及び第2の羽根部材の組数は、これに限らず、1組の場合もあれば、3を含む複数組の場合もある。ただし、第1及び第2の羽根部材は、以下に説明するように、組数が1組よりは複数組の方が効率がよい。   In the example shown in FIG. 1, three sets of the first and second blade members are arranged in three stages, but the number of sets of the first and second blade members is not limited to this, There may be one set or a plurality of sets including three. However, as will be described below, the first and second blade members are more efficient when the number of sets is more than one set.

すなわち、第1及び第2の羽根部材は、例えば、図2に示すように、組数が複数組である場合に、上から見て、各組の位相を所定の角度ずつ変えて均等配置される。なお、図2は、図1に示す動力装置10が、反時計回りに240度回転した状態を示している。ここで、所定の角度は、180度を第1及び第2の羽根部材の組数(すなわち、段数)で除した角度(または、第1及び第2の羽根部材が二重以上に重なって配置されている場合は、その倍数(2倍、3倍、…))となる。例えば、第1及び第2の羽根部材の組数が3組(すなわち、段数が3段)で、かつ、第1及び第2の羽根部材が重なって配置されていない(すなわち、一重に配置されている)場合に、所定の角度は、図2に示すように、60度となる。   That is, for example, as shown in FIG. 2, when the number of sets is a plurality of sets, the first and second blade members are evenly arranged by changing the phase of each set by a predetermined angle when viewed from above. The FIG. 2 shows a state where the power unit 10 shown in FIG. 1 is rotated 240 degrees counterclockwise. Here, the predetermined angle is an angle obtained by dividing 180 degrees by the number of sets of the first and second blade members (that is, the number of steps) (or the first and second blade members overlap with each other more than twice. If it is, it is a multiple (2 times, 3 times,...)). For example, the number of first and second blade members is three (that is, the number of steps is three), and the first and second blade members are not overlapped (that is, are arranged in a single layer). The predetermined angle is 60 degrees as shown in FIG.

このような第1及び第2の羽根部材19〜24は、例えば、図3に示す出力特性を得ることができる。なお、図3は、第1及び第2の羽根部材19〜24のいずれか一方の出力特性を示しており、他方の出力特性は図3に示す出力特性の位相を180度ずらしたものとなる。ここでは、図面が不明瞭になるため、他方の出力特性については割愛する。図3(a)は、1枚の羽根部材による出力特性を示しており、垂直回転軸12の回転角度が90度のときに、垂直な状態になり、垂直回転軸12の回転角度が270度のときに、水平な状態になる羽根部材の特性を示している。また、図3(b)は、複数枚(ここでは、第1及び第2の羽根部材19〜24のいずれか一方の3枚)の羽根部材による出力特性を示している。   Such 1st and 2nd blade | wing members 19-24 can obtain the output characteristic shown in FIG. 3, for example. FIG. 3 shows the output characteristics of any one of the first and second blade members 19 to 24, and the other output characteristic is obtained by shifting the phase of the output characteristics shown in FIG. 3 by 180 degrees. . Here, since the drawing becomes unclear, the other output characteristic is omitted. FIG. 3A shows the output characteristics of one blade member. When the rotation angle of the vertical rotation shaft 12 is 90 degrees, the output state is vertical, and the rotation angle of the vertical rotation shaft 12 is 270 degrees. The characteristic of the blade member which becomes a horizontal state at the time is shown. FIG. 3B shows output characteristics of a plurality of blade members (here, any one of the first and second blade members 19 to 24).

図3(a)に示すように、羽根部材は、板面の向きが垂直な状態において、最大の応力を出力することができ、垂直な状態から水平な状態になるにしたがって、減衰された応力を出力する。そして、板面の向きが水平な状態において、風の抵抗を受けて、負の応力を出力するようになり、ブレーキとして作用する。そのため、動力装置10は、羽根部材が1枚の場合では、図3(a)に示すように、出力特性にばらつきが生じる。すなわち、垂直回転軸12の回転角度が90度、450度、…、の場合にしか、最大の応力を出力できない。これに対して、動力装置10は、羽根部材が複数枚の場合では、各羽根部材のいずれかが風の力を受けるので、風の力をより均等に受けることになる。そのため、動力装置10は、図3(b)に示すように、フラットな出力特性、すなわち、垂直回転軸12の回転角度がどのような値でも、最大の応力またはそれに近い値の応力を出力する特性を得ることができ、垂直回転軸12を円滑に回転させることができる。   As shown in FIG. 3A, the blade member can output the maximum stress in a state where the orientation of the plate surface is vertical, and the stress attenuated as it goes from the vertical state to the horizontal state. Is output. And in the state where the direction of a board surface is horizontal, it receives wind resistance, and comes to output a negative stress, and acts as a brake. Therefore, when the power device 10 has one blade member, the output characteristics vary as shown in FIG. That is, the maximum stress can be output only when the rotation angle of the vertical rotation shaft 12 is 90 degrees, 450 degrees,. On the other hand, in the case where there are a plurality of blade members, the power unit 10 receives the wind force more evenly because one of the blade members receives the wind force. Therefore, as shown in FIG. 3B, the power plant 10 outputs a flat output characteristic, that is, a maximum stress or a stress close to the value regardless of the rotation angle of the vertical rotation shaft 12. Characteristics can be obtained, and the vertical rotation shaft 12 can be smoothly rotated.

したがって、羽根部材は、1枚よりは複数枚の方が効率がよく、同様に、第1及び第2の羽根部材は、組数が1組よりは複数組の方が効率がよい。   Therefore, a plurality of blade members are more efficient than one, and similarly, a plurality of pairs of first and second blade members are more efficient than one set.

ところで、羽根部材は、以下の点で、2枚を一組にして、垂直回転軸12を中心にして180度対称に配置することが好ましい。   By the way, it is preferable to arrange | position a blade | wing member symmetrically 180 degree | times centering | focusing on the vertical rotating shaft 12 by making two sheets into 1 set by the following points.

例えば、羽根部材が1枚だけの場合、垂直回転軸12は羽根部材をいわば片持ち状に支持することになる。これに対し、羽根部材が2枚一組になっている場合、垂直回転軸12は羽根部材を両持ち状に支持することになる。垂直回転軸12が片持ち状に支持する場合と両持ち状に支持する場合とでは、垂直回転軸12を中心とした回転モーメントが異なり、片持ち状よりは両持ち状の方が小さくなる。そのため、羽根部材は、この点で、2枚を一組にして、垂直回転軸12を中心にして180度対称に配置することが好ましい。   For example, when there is only one blade member, the vertical rotating shaft 12 supports the blade member in a cantilever manner. On the other hand, when the blade member is a set of two, the vertical rotating shaft 12 supports the blade member in a doubly supported manner. The rotation moment about the vertical rotation shaft 12 is different between the case where the vertical rotation shaft 12 is supported in a cantilever manner and the case where the vertical rotation shaft 12 is supported in a both-end support manner, and the both-end support shape is smaller than the cantilever shape. Therefore, in this respect, it is preferable that the blade members are arranged in a symmetrical manner by 180 degrees about the vertical rotation shaft 12 as a set of two sheets.

また、第1の羽根部材19、21、23と第2の羽根部材20、22、24は、垂直回転軸12を中心にして180度対称の位置に配置されていると、同一水平面上に、それぞれ1枚ずつしか存在しないことになる。そのため、第1及び第2の羽根部材19〜24は、他の羽根部材の風下になることがなく、ブレーキとして作用することがない。したがって、動力装置10は、第1及び第2の羽根部材19〜24を円滑に動作させることができ、その結果、垂直回転軸12の回転効率を向上させることができる。そのため、羽根部材は、この点でも、2枚を一組にして、垂直回転軸12を中心にして180度対称に配置することが好ましい。   Further, when the first blade members 19, 21, 23 and the second blade members 20, 22, 24 are arranged at a position 180 degrees symmetrical about the vertical rotation axis 12, on the same horizontal plane, There will be only one each. Therefore, the first and second blade members 19 to 24 do not become leeward of other blade members and do not act as a brake. Therefore, the power plant 10 can smoothly operate the first and second blade members 19 to 24, and as a result, the rotation efficiency of the vertical rotating shaft 12 can be improved. For this reason, it is preferable that the blade members are arranged in a symmetrical manner by 180 degrees with the vertical rotating shaft 12 as the center, as a pair of blade members.

なお、図1に示す例では、第1及び第2の羽根部材19〜24は、螺旋状に配置されているが、垂直回転軸12の回転効率は、第1及び第2の羽根部材19〜24が所定の角度で均等配置されていれば、螺旋状であってもなくても同様である。ただし、第1及び第2の羽根部材19〜24は、一段ずつ下から順に設置していくので、設置時における各部材のバランスの取り易さや、角度の調節のし易さを考慮すると、蝶旋状に配置するのが好ましい。   In the example shown in FIG. 1, the first and second blade members 19 to 24 are arranged in a spiral shape, but the rotational efficiency of the vertical rotating shaft 12 is the first and second blade members 19 to 19. As long as 24 is evenly arranged at a predetermined angle, it is the same whether it is spiral or not. However, since the first and second blade members 19 to 24 are installed one by one from the bottom, considering the ease of balancing the members and the ease of adjusting the angle during installation, the butterfly It is preferable to arrange in a spiral.

以下、動力装置10の構成について詳しく説明する。   Hereinafter, the configuration of the power plant 10 will be described in detail.

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り付けられている。また、前記基台11は、フレーム部材25に固定された、動力機構としての発電機29が内蔵されている。   The base 11 has a frame member 25 that is anchored to a foundation (not shown). Bearings 26 and 27 that handle radial and thrust loads are fixed to the frame member 25, and the vertical rotary shaft 12 is attached to the bearings 26 and 27. It is mounted in the vertical direction. The base 11 has a built-in generator 29 as a power mechanism fixed to the frame member 25.

垂直回転軸12は、一部にプーリ28が設けられており、そのプーリ28は、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によって連結されている。これにより発電機29の入力軸は、垂直回転軸12の回転が伝達されて回転し、電力を発生する。   A part of the vertical rotating shaft 12 is provided with a pulley 28, and the pulley 28 is connected to a pulley 30 provided on an input shaft of a generator 29 by a belt 31. As a result, the input shaft of the generator 29 is rotated by the rotation of the vertical rotating shaft 12 to generate electric power.

垂直回転軸12には、各第1及び第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)には、図4又は図5に示すように、両側にボス部32、33が設けられ、また内部に垂直回転軸12を貫通する挿通孔34が設けられている。挿通孔34には、両側が拡径されており、軸受の一例であるブッシュ35、36が設けられている。なお、図4は図1におけるP部拡大正面図、図5は図1におけるP部拡大側面図である。この挿通孔34には、水平回転軸16(17、18も同様)が貫通される。水平回転軸16(17、18も同様)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。水平回転軸16は、軸受部13によって少ない摩擦抵抗で回転する。   The vertical rotary 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. 4 or 5, the bearing portion 13 (same for 14 and 15) is provided with boss portions 32 and 33 on both sides and an insertion hole 34 penetrating the vertical rotating shaft 12 inside. ing. Both sides of the insertion hole 34 are expanded in diameter, and bushes 35 and 36 that are examples of bearings are provided. 4 is an enlarged front view of a portion P in FIG. 1, and FIG. 5 is an enlarged side view of the portion P in FIG. The horizontal rotation shaft 16 (same for 17 and 18) passes through the insertion hole 34. The horizontal rotary shaft 16 (same for 17 and 18) has a main shaft portion 37 penetrating the central insertion hole 34 and projecting shaft portions 38 and 39 provided on both sides thereof, which are connected fittings 40 and 41. It is fixed by. The horizontal rotating shaft 16 rotates with a small frictional resistance by the bearing portion 13.

この実施の形態においては、軸受部13(14、15も同様)には、両端にスラスト荷重を受ける平ブッシュ42、43が設けられている。一方、水平回転軸16(17、18も同様)の主軸部37には、この平ブッシュ42、43に当接して、リング金物44、45が固着されている。そして、リング金物44、45は、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。   In this embodiment, the bearing portion 13 (same for 14 and 15) is provided with flat bushes 42 and 43 for receiving a thrust load at both ends. On the other hand, ring metal objects 44 and 45 are fixed to the main shaft portion 37 of the horizontal rotating shaft 16 (same for 17 and 18) in contact with the flat bushes 42 and 43. The ring hardwares 44 and 45 prevent the lateral movement of the main shaft portion 37 and receive a thrust load generated in the main shaft portion 37.

水平回転軸16(17、18も同様)の主軸部37と突出軸部38(または39)とを固定する連結金具40(または41)には、両側から直径の異なる雌ねじが設けられている。この雌ねじには、主軸部37の一端(または他端)に形成された雄ねじと、突出軸部38(または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。   The connecting fitting 40 (or 41) for fixing the main shaft portion 37 and the protruding shaft portion 38 (or 39) of the horizontal rotating shaft 16 (same for 17 and 18) is provided with female screws having different diameters from both sides. A male screw formed at one end (or the other end) of the main shaft portion 37 and a male screw provided at the inner end portion of the protruding shaft portion 38 (or 39) are firmly screwed into the female screw.

水平回転軸16の突出軸部39、38には、それぞれ第1及び第2の羽根部材19、20が、水平回転軸16を中心にして、互いに90度の角度だけずれて固定されている。なお、この第1及び第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。   The first and second blade members 19 and 20 are fixed to the projecting shaft portions 39 and 38 of the horizontal rotating shaft 16 so as to be shifted from each other by an angle of 90 degrees around the horizontal rotating shaft 16. The first and second blade members 19 and 20 are made of plastic, wood, or metal plate.

また、水平回転軸16は、水平回転軸16の回転角度を、実質90度の範囲で規制する機構(図4及び図5参照)が設けられている。すなわち、水平回転軸16は、軸受部13を中央にして両側に、第1及び第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、この第1及び第2の当て金物46、47にそれぞれ当接可能な第1及び第2の受け金物(受け部材の一例)48、49が設けられている。これにより、水平回転軸16は、実質的に90度の範囲しか回転しないようになっている。   In addition, the horizontal rotation shaft 16 is provided with a mechanism (see FIGS. 4 and 5) that regulates the rotation angle of the horizontal rotation shaft 16 within a range of substantially 90 degrees. That is, the horizontal rotating shaft 16 is provided with first and second metal fittings (an example of an abutting member) 46 and 47 on both sides with the bearing portion 13 at the center. 1st and 2nd receiving metal objects (an example of a receiving member) 48 and 49 which can contact | abut to the 1st and 2nd metal fittings 46 and 47, respectively are provided. Thereby, the horizontal rotating shaft 16 is substantially rotated only within a range of 90 degrees.

具体的には、図4及び図5に示すように、水平回転軸16は、水平回転軸16上にある一方の連結金具40に、第1の当て金物46が設けられ、他方の連結金物41に、第2の当て金物47が設けられている。この第1及び第2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。   Specifically, as shown in FIGS. 4 and 5, in the horizontal rotating shaft 16, a first metal fitting 46 is provided on one connecting metal fitting 40 on the horizontal rotating shaft 16, and the other connecting hardware 41. In addition, a second metal fitting 47 is provided. The first and second metal fittings 46 and 47 are screwed into substantially L-shaped plate members 50 and 51, application bolts 52 and 53 provided at the ends thereof, and application bolts 52 and 53. And a locking nut.

また、一方、軸受部13の両側に設けられている第1及び第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。   On the other hand, the first and second receiving metal objects 48 and 49 provided on both sides of the bearing portion 13 include rectangular plate materials 54 and 55 and receiving bolts 56 and 57 that are screwed to the rectangular plate materials 54 and 55. A locking nut is screwed onto the bolts 56 and 57.

この実施の形態では、第1及び第2の当て金物46、47及び第1及び第2の受け金物48、49は、それぞれ当てボルト52、53及び受けボルト56、57を備え、第1及び第2の羽根部材19、20の板面の向きの停止角度を細かく調整できるようにしているが、必ずしも細かく調整できるようにする必要はなく、それぞれを固定な状態にしておいてもよい(この場合は、第1及び第2の当て金物46、47及び第1及び第2の受け金物48、49は、軸受部13内に配置するのが好ましい)。   In this embodiment, the first and second metal fittings 46 and 47 and the first and second metal receiving objects 48 and 49 include the application bolts 52 and 53 and the receiving bolts 56 and 57, respectively. Although the stop angle of the direction of the plate surface of the two blade members 19 and 20 can be finely adjusted, it is not always necessary to be able to finely adjust, and each may be fixed (in this case) The first and second metal fittings 46 and 47 and the first and second metal fittings 48 and 49 are preferably arranged in the bearing portion 13).

なお、他の水平回転軸17、18の軸受部14、15にも、水平回転軸16と同様に、水平回転軸17、18の回転角度を、実質90度の範囲で規制する機構が設けられている。   The bearing portions 14 and 15 of the other horizontal rotary shafts 17 and 18 are also provided with a mechanism for restricting the rotation angle of the horizontal rotary shafts 17 and 18 within a range of substantially 90 degrees, like the horizontal rotary shaft 16. ing.

なお、図2に示す例では、3組の第1及び第2の羽根部材が3段に重ねて配置されているので、必然的に3本の水平回転軸が示されているが、水平回転軸の本数は、これに限らず、1本の場合もあれば、3を含む複数本の場合もある。水平回転軸は、本数が複数本である場合に、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。   In the example shown in FIG. 2, three sets of the first and second blade members are arranged in three stages so that three horizontal rotation shafts are inevitably shown. The number of axes is not limited to this, and there may be one or a plurality of axes including three. When there are a plurality of horizontal rotation shafts, it is preferable to provide a gap in the vertical direction in order to prevent interference between the blade members.

以上のように構成された風を利用した動力装置10の第1及び第2の羽根部材19〜24は、以下のように動作する。   The 1st and 2nd blade | wing members 19-24 of the power plant 10 using the wind comprised as mentioned above operate | move as follows.

すなわち、無負荷、無風時において、第1及び第2の羽根部材19〜24は、板面の向きが水平面から下向きに45度の角度で停止している。第1及び第2の羽根部材19〜24は、この状態で風を受けると、いずれか一方が風の力を受けるように作用する。例えば、第1及び第2の羽根部材19〜24が、図2に示すような羽根位置になっているものとする。このとき、第1の羽根部材19、21、23の板面の向きは風Wを受ける方向(すなわち、風Wの抵抗が最大限となる垂直方向)となり、第2の羽根部材20、22、24の板面の向きは風Wを流す方向(すなわち、風Wの抵抗が最小限となる水平方向)となる。そして、第1の羽根部材19、21、23は、風Wの力を受けて水平回転軸16〜18を所定の方向(ここでは、反時計回りの方向)に押し、水平回転軸16〜18は垂直回転軸12を回転させる。   That is, when there is no load and no wind, the first and second blade members 19 to 24 are stopped at an angle of 45 degrees with the plate surface facing downward from the horizontal plane. When the first and second blade members 19 to 24 receive wind in this state, one of them acts so as to receive wind force. For example, it is assumed that the first and second blade members 19 to 24 are in the blade positions as shown in FIG. At this time, the orientation of the plate surfaces of the first blade members 19, 21, 23 is a direction to receive the wind W (that is, a vertical direction in which the resistance of the wind W is maximized), and the second blade members 20, 22, The direction of the plate surface 24 is the direction in which the wind W flows (that is, the horizontal direction in which the resistance of the wind W is minimized). The first blade members 19, 21, and 23 receive the force of the wind W and push the horizontal rotation shafts 16 to 18 in a predetermined direction (here, the counterclockwise direction), so that the horizontal rotation shafts 16 to 18 are pushed. Rotates the vertical axis of rotation 12.

この後、第1の羽根部材23が風下位置Rに到達して風Wの流れる向きと平行になると、第1の羽根部材23の板面の向きは風Wを受ける方向(すなわち、垂直方向)から風Wを流す方向(すなわち、水平方向)に徐々に変化し、これに連動して第2の羽根部材24の板面の向きは風Wを流す方向(すなわち、水平方向)から風Wを受ける方向(すなわち、垂直方向)に変化する。そして、第2の羽根部材24が風Wの力を受けるようになると、今度は第2の羽根部材24が第1の羽根部材23を水平方向に押し上げるとともに、風Wの力を受けて水平回転軸18を所定の方向に押し、垂直回転軸12を回転させる。なお、このとき、羽根部材19、21も、風Wの力を受けて水平回転軸16、17を所定の方向に押し、垂直回転軸12を回転させる。この後、次の第1の羽根部材21が風下位置Rに到達して風Wの流れる向きと平行になると、次の第1の羽根部材21、第2の羽根部材22、水平回転軸17、垂直回転軸12は、同様に動作する。また、さらに、この後、次の第1の羽根部材19が風下位置Rに到達して風Wの流れる向きと平行になると、次の第1の羽根部材19、第2の羽根部材20、水平回転軸16、垂直回転軸12も、同様に動作する。   Thereafter, when the first blade member 23 reaches the leeward position R and becomes parallel to the direction in which the wind W flows, the direction of the plate surface of the first blade member 23 is the direction in which the wind W is received (that is, the vertical direction). Gradually changes in the direction in which the wind W flows (ie, the horizontal direction), and in conjunction with this, the direction of the plate surface of the second blade member 24 changes the direction of the wind W from the direction in which the wind W flows (ie, in the horizontal direction). It changes in the receiving direction (ie, the vertical direction). Then, when the second blade member 24 receives the force of the wind W, the second blade member 24 pushes up the first blade member 23 in the horizontal direction and receives the force of the wind W to rotate horizontally. The shaft 18 is pushed in a predetermined direction, and the vertical rotation shaft 12 is rotated. At this time, the blade members 19 and 21 also receive the force of the wind W and push the horizontal rotary shafts 16 and 17 in a predetermined direction to rotate the vertical rotary shaft 12. Thereafter, when the next first blade member 21 reaches the leeward position R and becomes parallel to the direction in which the wind W flows, the next first blade member 21, the second blade member 22, the horizontal rotary shaft 17, The vertical rotation shaft 12 operates in the same manner. Further, after this, when the next first blade member 19 reaches the leeward position R and becomes parallel to the direction in which the wind W flows, the next first blade member 19, second blade member 20, horizontal The rotating shaft 16 and the vertical rotating shaft 12 operate similarly.

この後、第1及び第2の羽根部材19〜24は、図2に示す状態から半回転した状態となる。このとき、第2の羽根部材20、22、24の板面の向きは風Wを受ける方向(すなわち、垂直方向)となり、第1の羽根部材19、21、23の板面の向きは風Wを流す方向(すなわち、水平方向)となる。そして、第2の羽根部材20、22、24は、風Wの力を受けて水平回転軸16〜18を所定の方向に押し、水平回転軸16〜18は垂直回転軸12を回転させる。   Thereafter, the first and second blade members 19 to 24 are in a half-rotated state from the state shown in FIG. At this time, the orientation of the plate surfaces of the second blade members 20, 22, 24 is a direction to receive the wind W (that is, the vertical direction), and the orientation of the plate surfaces of the first blade members 19, 21, 23 is the wind W In the direction of flowing (that is, the horizontal direction). The second blade members 20, 22, 24 receive the force of the wind W and push the horizontal rotation shafts 16 to 18 in a predetermined direction, and the horizontal rotation shafts 16 to 18 rotate the vertical rotation shaft 12.

この後、第2の羽根部材24が風下位置Rに到達して風Wの流れる向きと平行になると、第2の羽根部材24の板面の向きは風Wを受ける方向(すなわち、垂直方向)から風Wを流す方向(すなわち、水平方向)に徐々に変化し、これに連動して第1の羽根部材23の板面の向きは風Wを流す方向(すなわち、水平方向)から風Wを受ける方向(すなわち、垂直方向)に変化する。そして、第1の羽根部材23が風Wの力を受けるようになると、今度は第1の羽根部材23が第2の羽根部材24を水平方向に押し上げるとともに、風Wの力を受けて水平回転軸18を所定の方向に押し、垂直回転軸12を回転させる。なお、このとき、第2の羽根部材20、22も、風Wの力を受けて水平回転軸16、17を所定の方向に押し、垂直回転軸12を回転させる。この後、次の第2の羽根部材22が風下位置Rに到達して風Wの流れる向きと平行になると、次の第2の羽根部材22、第1の羽根部材21、水平回転軸17、垂直回転軸12は、同様に動作する。また、さらに、この後、次の第2の羽根部材20が風下位置Rに到達して風Wの流れる向きと平行になると、次の第2の羽根部材20、第1の羽根部材19、水平回転軸16、垂直回転軸12も、同様に動作する。   Thereafter, when the second blade member 24 reaches the leeward position R and becomes parallel to the direction in which the wind W flows, the direction of the plate surface of the second blade member 24 is the direction in which the wind W is received (that is, the vertical direction). Gradually changes in the direction in which the wind W flows (ie, in the horizontal direction), and in conjunction with this, the direction of the plate surface of the first blade member 23 changes from the direction in which the wind W flows (ie, in the horizontal direction). It changes in the receiving direction (ie, the vertical direction). Then, when the first blade member 23 receives the force of the wind W, the first blade member 23 pushes up the second blade member 24 in the horizontal direction and receives the force of the wind W to rotate horizontally. The shaft 18 is pushed in a predetermined direction, and the vertical rotation shaft 12 is rotated. At this time, the second blade members 20 and 22 also receive the force of the wind W and push the horizontal rotary shafts 16 and 17 in a predetermined direction to rotate the vertical rotary shaft 12. Thereafter, when the next second blade member 22 reaches the leeward position R and becomes parallel to the direction in which the wind W flows, the next second blade member 22, the first blade member 21, the horizontal rotating shaft 17, The vertical rotation shaft 12 operates in the same manner. Furthermore, after this, when the next second blade member 20 reaches the leeward position R and becomes parallel to the direction in which the wind W flows, the next second blade member 20, the first blade member 19, and the horizontal The rotating shaft 16 and the vertical rotating shaft 12 operate similarly.

この後、第1及び第2の羽根部材19〜24は、同様の動作を交互に繰り返し行って、垂直回転軸12を回転させる。このような第1及び第2の羽根部材19〜24の動作は、垂直回転軸12を貫通する水平回転軸16〜18によって実現される。そして、第1の羽根部材19、21、23と第2の羽根部材20、22、24が互いに連動して行う(すなわち、互いの動きを利用して行う)ので、非常に円滑であり、かつエネルギーの損失が少ない。   Thereafter, the first and second blade members 19 to 24 rotate the vertical rotating shaft 12 by repeating the same operation alternately. Such operations of the first and second blade members 19 to 24 are realized by the horizontal rotation shafts 16 to 18 penetrating the vertical rotation shaft 12. And, since the first blade members 19, 21, 23 and the second blade members 20, 22, 24 are performed in conjunction with each other (that is, using the movement of each other), it is very smooth and There is little energy loss.

この実施の形態に係る風を利用した動力装置10は、実験において、垂直回転軸12の回転速度が10〜120rpm、水平回転軸16〜18の揺動周期が10〜120回/分であったが、本発明はこれに限定されるものではない。   In the experiment, in the power device 10 using wind according to this embodiment, the rotation speed of the vertical rotation shaft 12 was 10 to 120 rpm, and the oscillation cycle of the horizontal rotation shafts 16 to 18 was 10 to 120 times / minute. However, the present invention is not limited to this.

ところで、前述の角度規制機構(図4及び図5参照)は、動力装置10が動作するのにともない、以下のように動作する。   By the way, the aforementioned angle restricting mechanism (see FIGS. 4 and 5) operates as follows as the power unit 10 operates.

図4及び図5において、第1の羽根部材19の板面の向きは垂直方向になっており、また第2の羽根部材20の板面の向きは水平方向となっている。このとき、第2の当て金物47は、第2の受け金物49に当接し、第1及び第2の羽根部材19、20の板面の向きを規制している。   4 and 5, the direction of the plate surface of the first blade member 19 is a vertical direction, and the direction of the plate surface of the second blade member 20 is a horizontal direction. At this time, the second metal fitting 47 abuts against the second metal receiving object 49 and regulates the orientation of the plate surfaces of the first and second blade members 19 and 20.

第1の羽根部材19は、このような状態で風の力を受けて水平回転軸16を所定の回転方向(ここでは、反時計回りの方向)に押す。第1の羽根部材19は、水平回転軸16が図2に示す風下位置Rを超えると、裏側から風Wが当たるようになる。これにより、第1の羽根部材19は、図4に示す矢印Q方向に回転を開始する。この回転は、水平回転軸16を通じて第2の羽根部材20に伝わる。これによって、風上にある第2の羽根部材20の板面の向きが、水平方向から垂直方向に推移する。そして、第2の羽根部材20が風Wの力を受けるようになる。これによって、今度は第2の羽根部材20が第1の羽根部材19を水平方向に押し上げるように作用する。このとき、第1の当て金物46が、第1の受け金物48に当接し、第1及び第2の羽根部材19、20の板面の向きを規制する。このような動作は、下部の水平回転軸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る。   In this state, the first blade member 19 receives the force of the wind and pushes the horizontal rotation shaft 16 in a predetermined rotation direction (here, a counterclockwise direction). When the horizontal rotating shaft 16 exceeds the leeward position R shown in FIG. 2, the first blade member 19 is exposed to the wind W from the back side. Thereby, the 1st blade | wing member 19 starts rotation in the arrow Q direction shown in FIG. This rotation is transmitted to the second blade member 20 through the horizontal rotation shaft 16. Thereby, the orientation of the plate surface of the second blade member 20 on the windward side changes from the horizontal direction to the vertical direction. Then, the second blade member 20 receives the force of the wind W. As a result, the second blade member 20 now acts to push up the first blade member 19 in the horizontal direction. At this time, the first metal fitting 46 comes into contact with the first metal receiving object 48 and regulates the orientation of the plate surfaces of the first and second blade members 19 and 20. Such an 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 rotary shafts 17 and 18.

(羽根部材の構成)
図6に、羽根部材19の構成を示す。なお、他の羽根部材20〜24についても同様の構成となっている。
(Configuration of the blade member)
FIG. 6 shows the configuration of the blade member 19. The other blade members 20 to 24 have the same configuration.

図6に示す例では、羽根部材19は、単一の物質で、かつ、各部分で厚さが均一な長方形に形成されており、端部ではなく、中間部で、水平回転軸16に固定されている。しかも、羽根部材19は、偏心して水平回転軸16に固定されているとともに、動作が安定するように、例えば荷重物103が配置されている。   In the example shown in FIG. 6, the blade member 19 is a single substance and is formed in a rectangular shape having a uniform thickness in each portion, and is fixed to the horizontal rotating shaft 16 at an intermediate portion instead of an end portion. Has been. Moreover, the blade member 19 is eccentrically fixed to the horizontal rotating shaft 16 and, for example, a load 103 is disposed so that the operation is stable.

なお、図6に示す例では、羽根部材19は、偏心して水平回転軸16に固定されているが、これは、羽根部材19の、水平回転軸16を中心にして2つに区分される部分(一方を第1区分部材といい、他方を第2区分部材という)で、風から受ける力の大きさが異なるようにするためである。風から受ける力は、羽根部材19が、単一の物質で、かつ、各部分で厚さが均一な長方形である場合には、第1区分部材と第2区分部材とで同一になる。そのため、羽根部材19は、偏心して水平回転軸16に固定されることになる。しかしながら、風から受ける力は、羽根部材19が、第1区分部材と第2区分部材とで異なる物質で形成されていたり、各部分で厚さが異なったり、特殊な形状である場合には、第1区分部材と第2区分部材とで異なる。そのため、このような場合は、羽根部材19は、偏心しないで水平回転軸16に固定されることもありうる。   In the example shown in FIG. 6, the blade member 19 is eccentrically fixed to the horizontal rotating shaft 16, but this is a portion of the blade member 19 that is divided into two parts around the horizontal rotating shaft 16. This is because the magnitude of the force received from the wind is different (one is called the first section member and the other is the second section member). When the blade member 19 is made of a single substance and is a rectangle having a uniform thickness at each portion, the force received from the wind is the same for the first section member and the second section member. Therefore, the blade member 19 is eccentrically fixed to the horizontal rotating shaft 16. However, the force received from the wind is such that the blade member 19 is formed of a different material in the first section member and the second section member, has a different thickness in each part, or has a special shape. It differs between the first segment member and the second segment member. Therefore, in such a case, the blade member 19 may be fixed to the horizontal rotating shaft 16 without being eccentric.

図6に示す例では、羽根部材19は、偏心して水平回転軸16に固定されている。そのため、羽根部材19は、面積の大きな側の部分(以下、大面積な部分)101と面積の小さな側の部分(以下、小面積な部分という)102とが形成されている。なお、以下、大面積な部分を長尺部分という場合がある。また、小面積な部分を短尺部分という場合もある。   In the example shown in FIG. 6, the blade member 19 is eccentrically fixed to the horizontal rotation shaft 16. Therefore, the blade member 19 is formed with a portion having a larger area (hereinafter referred to as a large area) 101 and a portion having a smaller area (hereinafter referred to as a small area) 102. Hereinafter, a large area portion may be referred to as a long portion. Moreover, a small area part may be called a short part.

大面積な部分101の重心には、水平回転軸16を中心にして重力によって発生する回転モーメントMがかかる。また、小面積な部分102の重心には、水平回転軸16を中心にして、回転モーメントMとは逆方向に、重力によって発生する回転モーメントMがかかる。回転モーメントMは、回転モーメントMよりも小さいので、小面積な部分102には、大面積な部分101の動作を安定させるための荷重がかけられることになる。 A rotational moment M 1 generated by gravity about the horizontal rotation axis 16 is applied to the center of gravity of the large area 101. In addition, a rotational moment M 2 generated by gravity is applied to the center of gravity of the small-area portion 102 in the direction opposite to the rotational moment M 1 around the horizontal rotational axis 16. Since the rotational moment M 2 is smaller than the rotational moment M 1, a load for stabilizing the operation of the large area portion 101 is applied to the small area portion 102.

そこで、図6に示す例では、小面積な部分102に、荷重物103を配置している。図6に示す例では、荷重物103は羽根部材19〜24を構成する物質よりも比重の重い物質であり、その荷重物103が小面積な部分102の内部に埋設されている。この荷重物103は、羽根部材19の内部に埋設されるのではなく、羽根部材19の外部に取り付けられるようにしてもよい。この場合、荷重物103は、羽根部材19を構成する物質よりも比重の重い物質である必要はなく、比重の同じ物質または軽い物質であってもよい。また、荷重物103は、図6に示す形状に限定されず、任意の形状にすることもできる。そのため、例えば、荷重物103を、小面積な部分102と、同一物質、同一形状で形成し、それを小面積な部分102の上に取り付けるようにしてもよい。   Therefore, in the example illustrated in FIG. 6, the load 103 is disposed in the portion 102 having a small area. In the example shown in FIG. 6, the load 103 is a material having a specific gravity heavier than the material constituting the blade members 19 to 24, and the load 103 is embedded in the portion 102 having a small area. The load 103 may be attached to the outside of the blade member 19 instead of being embedded in the blade member 19. In this case, the load 103 need not be a material having a higher specific gravity than the material constituting the blade member 19 and may be a material having the same specific gravity or a light material. Moreover, the load 103 is not limited to the shape shown in FIG. 6, and can be an arbitrary shape. Therefore, for example, the load 103 may be formed of the same material and the same shape as the small area portion 102 and attached to the small area portion 102.

このようにして、図6に示す例では、回転モーメントに対するウェイトバランスの調整がされているが、ウェイトバランスの調整には、様々な点を考慮する必要がある。そこで、以下に、ウェイトバランスの調整について説明する。   As described above, in the example shown in FIG. 6, the weight balance is adjusted with respect to the rotational moment. However, various points need to be taken into account when adjusting the weight balance. Therefore, the adjustment of the weight balance will be described below.

(ウェイトバランスの調整)
まず、ウェイトバランスの調整について、その概要を述べる。
(Weight balance adjustment)
First, the outline of the adjustment of the weight balance will be described.

第1及び第2の羽根部材19〜24は、風のエネルギーを利用して板面の向きを変更する。この際に、第1及び第2の羽根部材19〜24が、大量の風のエネルギーを消費すると、風のエネルギーを回転動力に転化する効率が低下する。そこで、第1及び第2の羽根部材19〜24は、板面の向きを変更する際に、できるだけ風のエネルギーを消費しないようにすることが好ましい。すなわち、第1及び第2の羽根部材19〜24が板面の向きを変更する際に消費する風のエネルギーを最小にすることが好ましい。   The first and second blade members 19 to 24 change the direction of the plate surface using wind energy. At this time, if the first and second blade members 19 to 24 consume a large amount of wind energy, the efficiency of converting the wind energy into rotational power decreases. Therefore, it is preferable that the first and second blade members 19 to 24 consume as little wind energy as possible when changing the orientation of the plate surface. That is, it is preferable to minimize the energy of wind consumed when the first and second blade members 19 to 24 change the orientation of the plate surface.

第1及び第2の羽根部材19〜24が板面の向きを変更する際に消費する風のエネルギーに関係する量は、水平回転軸16〜18周りの重力によって発生する回転モーメントと、第1及び第2の羽根部材19〜24の慣性モーメントである。   The amount related to the energy of the wind consumed when the first and second blade members 19 to 24 change the direction of the plate surface is the rotation moment generated by the gravity around the horizontal rotation axes 16 to 18 and the first. And the moment of inertia of the second blade members 19 to 24.

ここで、水平回転軸16〜18周りの重力によって発生する回転モーメントは、できるだけ小さく(好ましくは、0または0に近似した値に)なることが好ましい。そこで、回転モーメントができるだけ小さくなるように、例えば、荷重物103を小面積な部分102に配置する。これによって、第1及び第2の羽根部材19〜24は、ウェイトバランスが調整される。その際に、以下の理由により、荷重物103を、水平回転軸16〜18にできるだけ近い場所に配置するのが好ましい。   Here, the rotational moment generated by gravity around the horizontal rotation axes 16 to 18 is preferably as small as possible (preferably, 0 or a value approximated to 0). Therefore, for example, the load 103 is arranged in the small area portion 102 so that the rotational moment becomes as small as possible. Thereby, the weight balance of the first and second blade members 19 to 24 is adjusted. In that case, it is preferable to arrange | position the load 103 in the place as close as possible to the horizontal rotating shafts 16-18 for the following reasons.

すなわち、例えば、第1及び第2の羽根部材19〜24が、水平回転軸16〜18の端部に配置されているものとする。この場合に、第1及び第2の羽根部材19〜24の回転モーメントは大きくなり、風のエネルギーの多くが第1及び第2の羽根部材19〜24を回転させることに消費される。そのため、垂直回転軸12の回転効率が低下する。   That is, for example, the 1st and 2nd blade members 19-24 shall be arrange | positioned at the edge part of the horizontal rotating shafts 16-18. In this case, the rotational moment of the first and second blade members 19 to 24 becomes large, and much of the wind energy is consumed for rotating the first and second blade members 19 to 24. Therefore, the rotation efficiency of the vertical rotating shaft 12 is reduced.

そこで、第1及び第2の羽根部材19〜24の回転モーメントができるだけ小さくなるようにするために、水平回転軸16〜18を第1及び第2の羽根部材19〜24の中央に配置するとよい。   Therefore, in order to reduce the rotational moment of the first and second blade members 19 to 24 as much as possible, the horizontal rotation shafts 16 to 18 are preferably arranged in the center of the first and second blade members 19 to 24. .

しかしながら、この場合、第1及び第2の羽根部材19〜24の、水平回転軸16〜18によって2つに区分される部分、すなわち、第1区分部材と第2区分部材にかかる重力による回転モーメントは、同一になる。そのため、第1及び第2の羽根部材19〜24は、無負荷、無風時に、板面の向きが水平面から下向きに45度の角度で停止せず、回転の始動時に、動作が安定しなくなる。また、第1区分部材と第2区分部材は、面積が同一になるため、第1区分部材と第2区分部材とにかかる風の力が同一となる。そのため、第1及び第2の羽根部材19〜24は、水平回転軸16〜18を中心とする回転の方向が定まらず、安定した回転ができない。その結果、垂直回転軸12の回転効率は低下する。   However, in this case, the rotational moment due to gravity on the first and second blade members 19 to 24 divided into two parts by the horizontal rotation shafts 16 to 18, that is, the first and second division members. Are the same. Therefore, the first and second blade members 19 to 24 do not stop at an angle of 45 degrees downward from the horizontal plane at no load and no wind, and the operation becomes unstable at the start of rotation. Moreover, since the area of the 1st division member and the 2nd division member becomes the same, the force of the wind concerning a 1st division member and a 2nd division member becomes the same. For this reason, the first and second blade members 19 to 24 cannot rotate stably because the rotation direction around the horizontal rotation shafts 16 to 18 is not determined. As a result, the rotation efficiency of the vertical rotation shaft 12 is reduced.

そこで、第1区分部材と第2区分部材とで面積を異ならせ、第1区分部材と第2区分部材とにかかる風の力を異ならせる。これによって、第1及び第2の羽根部材19〜24は、水平回転軸16〜18を中心として所定の方向に回転するようになる。   Therefore, the first partition member and the second partition member have different areas, and the wind force applied to the first partition member and the second partition member is made different. Accordingly, the first and second blade members 19 to 24 rotate in a predetermined direction around the horizontal rotation shafts 16 to 18.

しかしながら、このとき、第1区分部材の重量と第2区分部材の重量、及び、第1区分部材の水平回転軸16〜18から重心までの距離と第2区分部材の水平回転軸16〜18から重心までの距離が、異なることになる。そのため、第1及び第2の羽根部材19〜24は、第1区分部材と第2区分部材とで、異なった回転モーメントが生じる。   However, at this time, the weight of the first section member and the weight of the second section member, the distance from the horizontal rotation shafts 16 to 18 of the first section member to the center of gravity, and the horizontal rotation shafts 16 to 18 of the second section member. The distance to the center of gravity will be different. For this reason, the first and second blade members 19 to 24 generate different rotational moments between the first segment member and the second segment member.

そこで、第1区分部材の回転モーメントと第2区分部材の回転モーメントとを同一にするために、回転モーメントが小さい方に荷重をかけて、第1及び第2の羽根部材19〜24のウェイトバランスを調整する。例えば、回転モーメントが小さい方の一部または全部に、荷重物103を配置する。これによって、第1及び第2の羽根部材19〜24の回転モーメントをできるだけ小さくする。このようにして、回転モーメントに対するウェイトバランスの調整がされた第1及び第2の羽根部材19〜24は、水平回転軸16〜18を中心にして円滑に回転するようになる。   Therefore, in order to make the rotation moment of the first section member and the rotation moment of the second section member the same, a load is applied to the one having the smaller rotation moment, and the weight balance of the first and second blade members 19 to 24 is increased. Adjust. For example, the load 103 is arranged on a part or all of the smaller rotational moment. Thereby, the rotational moment of the first and second blade members 19 to 24 is made as small as possible. In this way, the first and second blade members 19 to 24, whose weight balance is adjusted with respect to the rotational moment, rotate smoothly around the horizontal rotation shafts 16 to 18.

ところで、このような回転モーメントに対するウェイトバランスの調整によって、第1区分部材または第2区分部材のいずれかが重くなる。そのため、第1及び第2の羽根部材19〜24は、慣性モーメントが増加する。慣性モーメントは、回転モーメントが重心の回転中心からの距離に比例するのに対して、重心の回転中心からの距離の2乗に比例する。そこで、増加する慣性モーメントをできるだけ小さくするためには、荷重をかける位置と水平回転軸16〜18との距離をできるだけ小さく(好ましくは、0よりも大きな0に近似した値に)する。これによって、第1及び第2の羽根部材19〜24は、慣性モーメントに対するウェイトバランスが調整される。   By the way, by adjusting the weight balance with respect to such a rotational moment, either the first section member or the second section member becomes heavy. Therefore, the first and second blade members 19 to 24 increase the moment of inertia. The moment of inertia is proportional to the square of the distance from the center of rotation of the center of gravity, whereas the moment of inertia is proportional to the distance from the center of rotation of the center of gravity. Therefore, in order to make the increasing moment of inertia as small as possible, the distance between the position where the load is applied and the horizontal rotation shafts 16 to 18 is made as small as possible (preferably, a value approximated to 0 larger than 0). Thereby, the weight balance with respect to the moment of inertia of the first and second blade members 19 to 24 is adjusted.

このようにして、回転モーメントに対するウェイトバランスと慣性モーメントに対するウェイトバランスとが調整された第1及び第2の羽根部材19〜24は、水平回転軸16〜18を中心として所定の方向に回転するとともに、風のエネルギーをほとんど消費することなく、水平回転軸16〜18周りを一層円滑に回転する。その結果、垂直回転軸12の回転効率が向上する。   In this way, the first and second blade members 19 to 24, in which the weight balance with respect to the rotational moment and the weight balance with respect to the inertia moment are adjusted, rotate in a predetermined direction around the horizontal rotation shafts 16 to 18. Rotate more smoothly around the horizontal rotation shafts 16 to 18 without consuming almost any wind energy. As a result, the rotation efficiency of the vertical rotation shaft 12 is improved.

(ウェイトバランスの調整に関する諸式)
次に、ウェイトバランスの調整について、数式を用いて詳述する。
(Formulas related to weight balance adjustment)
Next, adjustment of the weight balance will be described in detail using mathematical expressions.

動力装置10は、垂直回転軸12が片持ち状に羽根部材を支持する場合と両持ち状に羽根部材を支持する場合とで、垂直回転軸12を中心とした回転モーメントIが異なる。すなわち、図7(a)に示すように、水平回転軸16〜18のそれぞれの基部(端部)を支点にする場合と、図7(b)に示すように、水平回転軸16〜18のそれぞれの中間部を支点にする場合とで、回転モーメントIを算術する算術式が異なる。前者の場合は、回転モーメントIを算術する算術式は以下の式(1)となり、後者の場合は、回転モーメントIを算術する算術式は以下の式(2)となる。なお、図7は、水平回転軸の支点の位置を示す図である。図7では、水平回転軸16〜18の全長をLとし、水平回転軸16〜18(第1及び第2の羽根部材19〜24を含む)全体の重量をωとしている。   In the power unit 10, the rotational moment I about the vertical rotation shaft 12 is different between the case where the vertical rotation shaft 12 supports the blade member in a cantilevered manner and the case where the blade member is supported in a double-supported manner. That is, as shown in FIG. 7 (a), when the base (end) of each of the horizontal rotation shafts 16 to 18 is used as a fulcrum, and as shown in FIG. 7 (b), the horizontal rotation shafts 16 to 18 of The arithmetic expression for calculating the rotational moment I differs depending on the case where each intermediate portion is used as a fulcrum. In the former case, the arithmetic expression for calculating the rotational moment I is the following expression (1). In the latter case, the arithmetic expression for calculating the rotational moment I is the following expression (2). FIG. 7 is a diagram showing the position of the fulcrum of the horizontal rotation shaft. In FIG. 7, the total length of the horizontal rotation shafts 16 to 18 is L, and the weight of the entire horizontal rotation shafts 16 to 18 (including the first and second blade members 19 to 24) is ω.

I=1/2×L×ω ‥・(1)
I=(1/4×L×ω)一(1/4×L×ω)=0 ‥・(2)
式(1)と式(2)の比較から明らかなように、回転モーメントIは、水平回転軸16〜18の基部(端部)を支点にする場合よりも、水平回転軸16〜18の中間部を支点にする場合の方が小さくすることができる。特に、回転モーメントIは、図8(b)に示すように、水平回転軸16〜18の中央を支点にする場合に、最小になる。また、この場合、水平回転軸16〜18は、図8(b)に示すように、垂直回転軸12を中心として円滑に回転する。そのため、動力装置10の構成としては、図8に示す構成が好ましい。なお、図8は、水平回転軸の支点の位置を示す図であり、図8(a)は、水平回転軸16〜18の支点の位置を示しており、図8(b)は、水平回転軸16〜18の動作を示している。
I = 1/2 × L × ω (1)
I = (1/4 × L × ω) one (1/4 × L × ω) = 0 (2)
As is clear from the comparison between the formula (1) and the formula (2), the rotational moment I is intermediate between the horizontal rotation shafts 16 to 18 than when the base (end) of the horizontal rotation shafts 16 to 18 is used as a fulcrum. The case where the part is used as a fulcrum can be made smaller. In particular, the rotation moment I is minimized when the center of the horizontal rotation shafts 16 to 18 is a fulcrum as shown in FIG. In this case, the horizontal rotation shafts 16 to 18 rotate smoothly around the vertical rotation shaft 12 as shown in FIG. Therefore, the configuration shown in FIG. 8 is preferable as the configuration of the power unit 10. 8 is a diagram showing the position of the fulcrum of the horizontal rotation shaft, FIG. 8 (a) shows the position of the fulcrum of the horizontal rotation shafts 16 to 18, and FIG. 8 (b) is the horizontal rotation. The operation | movement of the axes | shafts 16-18 is shown.

水平回転軸16〜18の中央を支点にする動力装置10の第1及び第2の羽根部材19〜24は、図9または図10に示すように動作する。すなわち、時計回り方向に回転するのであれば、図9に示すように動作し、また、反時計回り方向に回転するのであれば、図10に示すように動作する。なお、図9は、羽根部材の動作を示す図であり、図9(a)は、上から見た場合の、一組の第1及び第2の羽根部材19〜24の構成を示しており、図9(b)は、図9(a)の矢印View方向から見た場合の、一組の第1及び第2の羽根部材19〜24の構成を示しており、図9(c)は、図9(a)と図9(b)に示す一組の第1及び第2の羽根部材19〜24が、風Wを受けることによって45度回転した状態を示している。また、図10は、図9と同様に、羽根部材の動作を示す図であり、図10(a)は、上から見た場合の、一組の第1及び第2の羽根部材19〜24の構成を示しており、図10(b)は、図10(a)の矢印View方向から見た場合の、一組の第1及び第2の羽根部材19〜24の構成を示しており、図10(c)は、図10(a)と図10(b)に示す一組の第1及び第2の羽根部材19〜24が、風Wを受けることによって45度回転した状態を示している。   The first and second blade members 19 to 24 of the power unit 10 with the center of the horizontal rotating shafts 16 to 18 as fulcrums operate as shown in FIG. 9 or FIG. That is, if it rotates in the clockwise direction, it operates as shown in FIG. 9, and if it rotates in the counterclockwise direction, it operates as shown in FIG. FIG. 9 is a diagram showing the operation of the blade member, and FIG. 9A shows the configuration of the pair of first and second blade members 19 to 24 when viewed from above. FIG. 9B shows a configuration of the pair of first and second blade members 19 to 24 when viewed from the direction of the arrow View in FIG. 9A, and FIG. FIG. 9A and FIG. 9B show a state in which the pair of first and second blade members 19 to 24 rotated 45 degrees by receiving the wind W. Moreover, FIG. 10 is a figure which shows operation | movement of a blade | wing member similarly to FIG. 9, FIG.10 (a) is a pair of 1st and 2nd blade | wing members 19-24 when it sees from the top. FIG. 10B shows the configuration of the pair of first and second blade members 19 to 24 when viewed from the arrow View direction of FIG. FIG. 10C shows a state in which the pair of first and second blade members 19 to 24 shown in FIGS. 10A and 10B are rotated 45 degrees by receiving the wind W. Yes.

第1及び第2の羽根部材19〜24が板面の向きを変更する際に消費される風のエネルギーを最小にするには、第1及び第2の羽根部材19〜24にかかる重力による回転モーメント(以下、単に回転モーメントという)Mと第1及び第2の羽根部材19〜24の慣性モーメント(以下、単に慣性モーメントという)Nを最小にすればよい。   In order to minimize the energy of the wind consumed when the first and second blade members 19 to 24 change the orientation of the plate surface, rotation by gravity applied to the first and second blade members 19 to 24 is performed. Moment (hereinafter simply referred to as rotational moment) M and inertia moment (hereinafter simply referred to as inertia moment) N of first and second blade members 19 to 24 may be minimized.

上述のように、風のエネルギーを最小にするには、まず、第1及び第2の羽根部材19〜24の重力によって発生する回転モーメントMをできるだけ小さくする。以下に、回転モーメントMについて詳述する。   As described above, in order to minimize the wind energy, first, the rotational moment M generated by the gravity of the first and second blade members 19 to 24 is made as small as possible. Hereinafter, the rotational moment M will be described in detail.

(回転モーメント)
第1及び第2の羽根部材19〜24は、第1区分部材と第2区分部材とで風から受ける力が異なるように形成する必要がある。なぜなら、第1区分部材と第2区分部材とで風から同じ力を受けると、第1及び第2の羽根部材19〜24は、回転する方向が定まらず、時計回り方向の動作と反時計回り方向の動作を交互に繰り返すことになり、水平回転軸16〜18を十分に回転させることができないからである。例えば、第1及び第2の羽根部材19〜24が第1区分部材と第2区分部材とで風から同じ力を受けるように形成されている場合は、そのような動力装置10を風力発電等に使用しても、充分に発竜することができない。また、仮に、そのような動力装置10を多段式に構成しても、水平回転軸16〜18が回転しないか、または、例え回転しても各水平回転軸16〜18が正逆入り混じった方向に回転することになり、回転動力を相殺するように作用する。そのため、風のエネルギーを垂直回転軸12の回転動力に転化する効率を著しく低下さる。したがって、第1及び第2の羽根部材19〜24は、第1区分部材と第2区分部材とで風から受ける力が異なるように形成する必要がある。
(Rotational moment)
The first and second blade members 19 to 24 need to be formed so that the force received from the wind is different between the first segment member and the second segment member. Because, when the same force is applied from the wind to the first segment member and the second segment member, the first and second blade members 19 to 24 are not determined in the rotating direction, and operate in the clockwise direction and counterclockwise. This is because the operation in the direction is alternately repeated, and the horizontal rotation shafts 16 to 18 cannot be sufficiently rotated. For example, in the case where the first and second blade members 19 to 24 are formed so as to receive the same force from the wind by the first and second partition members, such a power unit 10 is used for wind power generation or the like. Even if it is used, it will not be able to generate enough dragons. Also, even if such a power unit 10 is configured in a multistage manner, the horizontal rotary shafts 16 to 18 do not rotate, or even if they rotate, the horizontal rotary shafts 16 to 18 are mixed in forward and reverse directions. It will rotate in the direction and acts to cancel the rotational power. Therefore, the efficiency of converting wind energy into the rotational power of the vertical rotary shaft 12 is significantly reduced. Therefore, it is necessary to form the first and second blade members 19 to 24 so that the force received from the wind is different between the first segment member and the second segment member.

そこで、第1及び第2の羽根部材19〜24の支点の位置は、図11または図12に示すように、中央ではなく、中央から外れた位置とする。なお、図11は、支点の位置を示す図であり、図11(a)は、停止状態における第1及び第2の羽根部材19〜24の構成を示しており、図11(b)は、図11(a)の状態から45度回転した状態における第1及び第2の羽根部材19〜24の構成を示している。また、図12は、図11と同様に、支点の位置を示す図であり、図12(a)は、停止状態における第1及び第2の羽根部材19〜24の構成を示しており、図12(b)は、図12(a)の状態から45度回転した状態における第1及び第2の羽根部材19〜24の構成を示している。なお、図11及び図12は、図9に示す例のように、垂直回転軸12が時計回りに回転する例を示している。   Therefore, the position of the fulcrum of the first and second blade members 19 to 24 is not the center but a position deviated from the center as shown in FIG. 11 or FIG. In addition, FIG. 11 is a figure which shows the position of a fulcrum, FIG.11 (a) has shown the structure of the 1st and 2nd blade | wing members 19-24 in a stop state, FIG.11 (b) The structure of the 1st and 2nd blade | wing member 19-24 in the state rotated 45 degree | times from the state of Fig.11 (a) is shown. Moreover, FIG. 12 is a figure which shows the position of a fulcrum similarly to FIG. 11, FIG. 12 (a) has shown the structure of the 1st and 2nd blade | wing members 19-24 in a stop state, 12 (b) shows the configuration of the first and second blade members 19 to 24 in a state rotated 45 degrees from the state of FIG. 12 (a). 11 and 12 show an example in which the vertical rotation shaft 12 rotates clockwise as in the example shown in FIG.

図11に示す例では、第1及び第2の羽根部材19〜24を、偏心して(すなわち、中央ではなく、中央から外れた位置で)水平回転軸16〜18に取り付けている。このような第1及び第2の羽根部材19〜24は、長尺部分が短尺部分よりも重くなるため、無負荷、無風時において、長尺部分が下に位置し、短尺部分が上に位置するとともに、板面の向きが水平面から下向きに45度の角度で停止する。   In the example illustrated in FIG. 11, the first and second blade members 19 to 24 are attached to the horizontal rotation shafts 16 to 18 in an eccentric manner (that is, not at the center but at a position off the center). In such first and second blade members 19 to 24, the long portion is heavier than the short portion, so that the long portion is located below and the short portion is located above when there is no load and no wind. At the same time, the orientation of the plate surface stops at an angle of 45 degrees downward from the horizontal plane.

また、図12に示す例では、第1及び第2の羽根部材19〜24を、偏心して水平回転軸16〜18に取り付けるとともに、短尺部分側に荷重物103を配置している。第1及び第2の羽根部材19〜24は、荷重物103によって、短尺部分が長尺部分よりも重くなるため、無負荷、無風時において、短尺部分が下に位置し、長尺部分が上に位置するとともに、板面の向きが水平面から下向きに45度の角度で停止する。   In the example shown in FIG. 12, the first and second blade members 19 to 24 are eccentrically attached to the horizontal rotary shafts 16 to 18, and the load 103 is arranged on the short part side. Since the first and second blade members 19 to 24 have a short portion that is heavier than the long portion due to the load 103, the short portion is positioned below and the long portion is the top when there is no load and no wind. And the orientation of the plate surface stops at an angle of 45 degrees downward from the horizontal plane.

ところで、偏心して水平回転軸16〜18に取り付けられた第1及び第2の羽根部材19〜24は、図13に示すように、重力が作用する。なお、図13は、重力の作用を示す図であり、図13(a)は、図11(a)に示す状態における重力の作用を示しており、図13(b)は、図11(b)に示す状態における重力の作用を示している。また、図12は、図11に示す構成を例にして重力の作用を示しているが、図12に示す構成においても同様である。   By the way, as shown in FIG. 13, gravity acts on the 1st and 2nd blade | wing members 19-24 eccentrically attached to the horizontal rotating shafts 16-18. FIG. 13 is a diagram showing the action of gravity, FIG. 13 (a) shows the action of gravity in the state shown in FIG. 11 (a), and FIG. 13 (b) is the same as FIG. The action of gravity in the state shown in FIG. 12 shows the action of gravity by taking the configuration shown in FIG. 11 as an example, but the same applies to the configuration shown in FIG.

図13(a)に示す状態において、第1及び第2の羽根部材19〜24には、以下の式(3)に示す回転モーメントMがかかっている。また、図13(b)に示す状態において、第1及び第2の羽根部材19〜24には、以下の式(4)に示す回転モーメントMがかかっている。なお、ここでは、第1及び第2の羽根部材19〜24の長尺部分の長さをlとし、第1及び第2の羽根部材19〜24の短尺部分の長さをlとし、第1の羽根部材19,21,23の長尺部分の重量をωAlとし、第1の羽根部材19,21,23の短尺部分の重量をωA2とし、第2の羽根部材20,22,24の長尺部分の重量をωBlとし、第2の羽根部材20,22,24の短尺部分の重量をωB2とする。 In the state shown to Fig.13 (a), the rotational moment M shown to the following formula | equation (3) is applied to the 1st and 2nd blade | wing members 19-24. Moreover, in the state shown in FIG.13 (b), the rotation moment M shown to the following formula | equation (4) is applied to the 1st and 2nd blade | wing members 19-24. Here, the length of the elongated portion of the first and second blade members 19 to 24 and l 1, the length of the short portion of the first and second blade members 19 to 24 and l 2, The weight of the long portions of the first blade members 19, 21, 23 is ω Al , the weight of the short portions of the first blade members 19, 21, 23 is ω A2, and the second blade members 20, 22, the weight of the elongated portion 24 and omega Bl, the weight of the short portion of the second blade members 20, 22, 24 and omega B2.

M=(1/2×l1×ωAl× SIN45°+1/2×l×ωB2
×SIN45°)−(1/2×l×ωA2×SIN45°
+1/2×l1×ωBl× SIN45°) …(3)
M=(1/2×l1×ωAl)−(1/2×l×ωA2) …(4)
ここで、第1及び第2の羽根部材19〜24は、図13(b)から明らかなように、長尺部分のモーメントと短尺部分のモーメントとで差があるため、回転モーメントMを最小にできない。
M = (1/2 × l 1 × ω Al × SIN 45 ° + 1/2 × l 2 × ω B2
× SIN45 °)-(1/2 × l 2 × ω A2 × SIN45 °
+ 1/2 × l 1 × ω Bl × SIN45 °) (3)
M = (1/2 × l 1 × ω Al ) − (1/2 × l 2 × ω A2 ) (4)
Here, as is apparent from FIG. 13B, the first and second blade members 19 to 24 have a difference between the moment of the long portion and the moment of the short portion, so that the rotational moment M is minimized. Can not.

そこで、本発明では、長尺部分のモーメントと短尺部分のモーメントが同一になるように、短尺部分、すなわち、第1及び第2の羽根部材19〜24の回転モーメントが小さい方に荷重をかける。このようにして、式(4)によって算出される回転モーメントMが0になるように、第1及び第2の羽根部材19〜24のウェイトバランスを調整する。   Therefore, in the present invention, a load is applied to the short portion, that is, the one where the rotational moments of the first and second blade members 19 to 24 are small so that the moment of the long portion and the moment of the short portion are the same. In this way, the weight balance of the first and second blade members 19 to 24 is adjusted so that the rotational moment M calculated by Expression (4) becomes zero.

なお、ウェイトバランスを調整する簡単な手法は、第1区分部材と第2区分部材とで、一方の単位面積あたりの重量が他方よりも重なるようにすることである。その一例を、図14に示す。なお、図14は、ウェイトバランスを調整する手法を示す図である。図14(a)は、第1及び第2の羽根部材19〜24の短尺部分の外端側(すなわち、水平回転軸16〜18から離れた側)に荷重物103を配置することを示している。また、図14(b)は、第1及び第2の羽根部材19〜24の短尺部分の内端側(すなわち、水平回転軸16〜18に近い側)に荷重物103を配置することを示している。また、図14(c)は、第1及び第2の羽根部材19〜24の短尺部分Klに長尺部分Kよりも比重の重い素材を用いることを示している。なお、ウェイトバランスを調整する手法としては、短尺部分Klを長尺部分Kよりも厚く構成したり、または、短尺部分Klに羽根部材を貼り付けて多層に構成するようにしてもよい。 A simple method for adjusting the weight balance is to make the weight per unit area of the first segment member and the second segment member overlap more than the other. An example is shown in FIG. FIG. 14 is a diagram illustrating a method for adjusting the weight balance. FIG. 14A shows that the load 103 is arranged on the outer end side of the short portion of the first and second blade members 19 to 24 (that is, the side away from the horizontal rotating shafts 16 to 18). Yes. Moreover, FIG.14 (b) shows arrange | positioning the load article 103 in the inner end side (namely, side near the horizontal rotating shafts 16-18) of the short part of the 1st and 2nd blade members 19-24. ing. Further, FIG. 14 (c) shows the use of a heavy material specific gravity than the long part K 2 to the short portion K l of the first and second blade members 19 to 24. As the method for adjusting the weight balance, configure thicker than the long part K 2 of the short portion K l, or may be configured in multiple layers adhered to the blade member to the short portion K l .

このようにして、回転モーメントに対するウェイトバランスの調整がされた第1及び第2の羽根部材19〜24は、水平回転軸16〜18を中心にして円滑に回転するようになる。   In this way, the first and second blade members 19 to 24, whose weight balance is adjusted with respect to the rotational moment, rotate smoothly around the horizontal rotation shafts 16 to 18.

しかしながら、このような回転モーメントに対するウェイトバランスの調整によって、第1及び第2の羽根部材19〜24は、第1区分部材または第2区分部材のいずれか(ここでは、短尺部分)が重くなる、慣性モーメントが増加する。   However, by adjusting the weight balance with respect to such a rotational moment, the first and second blade members 19 to 24 are heavy in either the first segment member or the second segment member (here, the short portion). The moment of inertia increases.

上述のように、風のエネルギーを最小にするには、慣性モーメントNもできるだけ小さくすることが好ましい。そこで、慣性モーメントに対するウェイトバランスについても調整する。以下に、慣性モーメントNについて詳述する。   As described above, in order to minimize the wind energy, it is preferable to reduce the moment of inertia N as much as possible. Therefore, the weight balance with respect to the moment of inertia is also adjusted. Hereinafter, the moment of inertia N will be described in detail.

(慣性モーメント)
図15に示す状態における第1及び第2の羽根部材19〜24の回転モーメントMは、以下の式(5)となる。
(Moment of inertia)
The rotational moment M of the first and second blade members 19 to 24 in the state shown in FIG. 15 is expressed by the following equation (5).

M=(1/2×l1×ωAl)−((1/2×l×ωA2
+(1/2×lx×ωx))=0 …(5)
M = (1/2 × l 1 × ω Al ) − ((1/2 × l 2 × ω A2 )
+ (1/2 × l x × ω x )) = 0 (5)

図15に示す状態における第1及び第2の羽根部材19〜24の慣性モーメントNは、長尺部分の重量と水平回転軸16〜18から長尺部分の重心までの距離の2乗との積、短尺部分の重量と水平回転軸16〜18から短尺部分の重心までの距離の2乗との積、及び、回転モーメントに対するウェイトバランスの調整によって増加した荷重物103の重量と水平回転軸16〜18から荷重物103の重心までの距離の2乗との積の和であるので、以下の式(6)となる。なお、図15は、羽根部材にかかる慣性モーメントを示す図である。ここで、長尺部分の重量をωAlとし、短尺部分の重量をωA2とし、荷重物103の重量をωxする。 The inertia moment N of the first and second blade members 19 to 24 in the state shown in FIG. 15 is the product of the weight of the long portion and the square of the distance from the horizontal rotary shafts 16 to 18 to the center of gravity of the long portion. The product of the weight of the short portion and the square of the distance from the horizontal rotation shafts 16 to 18 to the center of gravity of the short portion, and the weight of the load 103 increased by adjusting the weight balance with respect to the rotation moment and the horizontal rotation shafts 16 to Since this is the sum of the product of the distance from the center of gravity of the load 103 to the square of the load 103, the following equation (6) is obtained. FIG. 15 is a diagram showing the moment of inertia applied to the blade member. Here, the weight of the long portion is ω Al , the weight of the short portion is ω A2, and the weight of the load 103 is ω x .

また、長尺部分の長さをl1とし、短尺部分の長さをlとし、水平回転軸16〜18から荷重物103が配置された位置までの距離をlとする。 Further, the length of the long portion is l 1 , the length of the short portion is l 2, and the distance from the horizontal rotation shafts 16 to 18 to the position where the load 103 is disposed is l x .

N=(ωAl×(1/2×l1)+(ωA2×(1/2×l
+(ωx×(1/2×lx) …(6)
式(5)より、ωxは以下の式(7)として定義される。
N = (ω Al × (1/2 × l 1 ) 2 ) + (ω A2 × (1/2 × l 2 ) 2 )
+ (Ω x × (1/2 × l x ) 2 ) (6)
From equation (5), ω x is defined as equation (7) below.

ωx=((l1×ωAl)−(l×ωA2))/(lx) …(7)
式(7)を式(6)に代入することにより、慣性モーメントNは以下の式(8)として定義される。
ω x = ((l 1 × ω Al ) − (l 2 × ω A2 )) / (l x ) (7)
By substituting equation (7) into equation (6), the moment of inertia N is defined as the following equation (8).

N=(ωAl×(1/2×l1)+(ωA2×(1/2×l
+(((l1×ωAl)−(l×ωA2))×(1/2)×l
…(8)
ここで、(ωA1(1/2×l1)+(ωA2×(1/2×l)を係数bとし、((l1×ωAl)−(l×ωA2))×(1/2)を係数aとすると、式(8)の慣性モーメントNは、式(9)として定義される。
N = (ω Al × (1/2 × l 1 ) 2 ) + (ω A2 × (1/2 × l 2 ) 2 )
+ (((L 1 × ω Al ) − (l 2 × ω A2 )) × (1/2) 2 × l x )
(8)
Here, (ω A1 (1/2 × l 1 ) 2 ) + (ω A2 × (1/2 × l 2 ) 2 ) is a coefficient b, and ((l 1 × ω Al ) − (l 2 × ω A2 )) × (1/2) When 2 is a coefficient a, the moment of inertia N of the equation (8) is defined as the equation (9).

N=a×l+b …(9)
ここで、式(7)及び式(9)の関係をグラフで示すと、図16のようになる。なお、図16は、荷重物の配置位置と慣性モーメントの関係を示す図である。図16中、曲線は、式(7)によって算出された、距離lxと荷重物103の重量ωxとの関係を示しており、直線は、式(9)によって算出された、距離lxと慣性モーメントNとの関係を示している。
N = a × l + b (9)
Here, the relationship between Expression (7) and Expression (9) is shown as a graph in FIG. In addition, FIG. 16 is a figure which shows the relationship between the arrangement position of a load, and a moment of inertia. In FIG. 16, the curve indicates the relationship between the distance l x calculated by the equation (7) and the weight ω x of the load 103, and the straight line indicates the distance l x calculated by the equation (9). And the moment of inertia N.

図16における領域Zに示されるように、荷重物103の重量ωxは、距離lxが小さくなるにしたがって、大きくなるものの、慣性モーメントNは、距離lxが小さくなるにしたがって、最小値bに近似する。したがって、回転モーメントに対するウェイトバランスと慣性モーメントに対するウェイトバランスとの両方を考慮してウェイトバランスを調整する場合は、距離lxができるだけ小さくなるように荷重物103を配置することが好ましい。例えば、図17(a)に示す配置関係よりも、図17(b)に示す配置関係の方が好ましい。なお、図17は、ウェイトバランスを調整する手法を示す図であり、図17(a)は、短尺部分の外端側(すなわち、水平回転軸16〜18から離れた側)に荷重物103を配置した状態を示しており、図17(b)は、短尺部分の内端側(すなわち、水平回転軸16〜18に近い側)に荷重物103を配置した状態を示している。また、図17(a)では、荷重物103の重量をωとし、水平回転紬16〜18から荷重物103が配置された位置までの距離をlとする。また、図17(bでは、荷重物103の重量をωとし、水平回転軸16〜18から荷重物103が配置された位置までの距離をlとする。このとき、重量ωと重量ωとは、ω≪ωの関係となる。また、距離lと距離lとは、l>lの関係となる。 As shown in the area Z in FIG. 16, the weight omega x of the load was 103, according to the distance l x is small, although larger, according to the moment of inertia N, the distance l x is small, the minimum value b To approximate. Therefore, when adjusting the weight balance in consideration of both the weight balance with respect to the rotational moment and the weight balance with respect to the moment of inertia, it is preferable to dispose the load 103 so that the distance l x becomes as small as possible. For example, the arrangement relationship shown in FIG. 17B is preferable to the arrangement relationship shown in FIG. FIG. 17 is a diagram showing a method of adjusting the weight balance, and FIG. 17A shows the load 103 on the outer end side of the short portion (that is, the side away from the horizontal rotating shafts 16 to 18). FIG. 17B shows a state in which the load 103 is arranged on the inner end side of the short portion (that is, the side close to the horizontal rotation shafts 16 to 18). In FIG. 17A, the weight of the load 103 is ω 3 and the distance from the horizontal rotary rods 16 to 18 to the position where the load 103 is disposed is l 3 . In FIG. 17B, the weight of the load 103 is ω 4, and the distance from the horizontal rotation shafts 16 to 18 to the position where the load 103 is disposed is l 4. At this time, the weight ω 3 and the weight and ω 4, a relationship of ω 3 «ω 4. in addition, the distance l 3 and the distance l 4, a relationship of l 3> l 4.

以上の通り、第1及び第2の羽根部材19〜24が板面の向きを変更する際に消費される風のエネルギーを最小にするには、回転モーメントMをできるだけ小さくすることが好ましい。回転モーメントMを小さくするには、式(4)によって算出される回転モーメントMができるだけ小さく(すなわち、0または0に近似した値に)なるように、第1及び第2の羽根部材19〜24のウェイトバランスを調整するとよい。具体的には、第1及び第2区分部材の重力によって発生する回転モーメントMの差が最大でも第1及び第2区分部材の重力によって発生する回転モーメントMの大きい方の0.2倍未満になるように形成されると、第1及び第2の羽根部材19〜24は、風のエネルギーの損失が少なく、わずかな風で非常に円滑に回転するのでよい。   As described above, in order to minimize the energy of the wind consumed when the first and second blade members 19 to 24 change the orientation of the plate surface, it is preferable to make the rotational moment M as small as possible. In order to reduce the rotational moment M, the first and second blade members 19 to 24 are set so that the rotational moment M calculated by the equation (4) is as small as possible (that is, 0 or a value close to 0). Adjust the weight balance. Specifically, the difference in rotational moment M generated by the gravity of the first and second segment members is at most less than 0.2 times the larger one of the rotational moment M generated by the gravity of the first and second segment members. If it forms so, the 1st and 2nd blade | wing members 19-24 have little loss of the energy of a wind, and may rotate very smoothly with a slight wind.

さらには、第1及び第2の羽根部材19〜24が板面の向きを変更する際に消費される風のエネルギーを最小にするには、慣性モーメントNをできるだけ小さくすることが好ましい。慣性モーメントNを小さくするには、式(7)によって算出された、水平回転軸16〜18から荷重物103が配置された位置までの距離lxができるだけ小さくなるように(すなわち、0に近似した値に)なるように、第1及び第2の羽根部材19〜24のウェイトバランスを調整するとよい。理想的には、荷重をかける位置を、水平回転軸16〜18から荷重をかける側の部材(すなわち、短尺部分)の巾の0.1倍以内とすると、第1及び第2の羽根部材19〜24は、風のエネルギーの損失が少なく、わずかな風で非常に円滑に回転するのでよい。 Furthermore, in order to minimize the energy of the wind consumed when the first and second blade members 19 to 24 change the orientation of the plate surface, it is preferable to make the moment of inertia N as small as possible. In order to reduce the moment of inertia N, the distance l x from the horizontal rotation shafts 16 to 18 to the position where the load 103 is arranged, calculated by the equation (7), is made as small as possible (that is, approximate to 0). It is preferable to adjust the weight balance of the first and second blade members 19 to 24 so as to be the same value. Ideally, if the load application position is within 0.1 times the width of the member (i.e., the short portion) to which the load is applied from the horizontal rotation shafts 16 to 18, the first and second blade members 19 are used. ˜24 has little loss of wind energy and may rotate very smoothly with a slight wind.

このようにして、回転モーメントに対するウェイトバランスと慣性モーメントに対するウェイトバランスとが調整された第1及び第2の羽根部材19〜24は、水平回転軸16〜18を中心として所定の方向に回転するとともに、風のエネルギーをほとんど消費することなく、わずかな風で水平回転軸16〜18周りをさらに一層円滑に回転する。その結果、垂直回転軸12の回転効率が著しく向上する。   In this way, the first and second blade members 19 to 24, in which the weight balance with respect to the rotational moment and the weight balance with respect to the inertia moment are adjusted, rotate in a predetermined direction around the horizontal rotation shafts 16 to 18. Rotating even more smoothly around the horizontal rotation shafts 16 to 18 with a slight wind without consuming almost any wind energy. As a result, the rotation efficiency of the vertical rotation shaft 12 is remarkably improved.

なお、実験において用いた第1及び第2の羽根部材19〜24の構成を図18に示す。図18(a)は第1区分部材と第2区分部材の長さの関係を示しており、図18(b)は羽根部材の長さと巾の関係を示している。なお、図18では、水平回転軸16〜18が第1及び第2の羽根部材19〜24の中に存在するかの如く、水平回転軸16〜18を点線で示しているが、この点線は、水平回転軸16〜18を中心とした第1区分部材と第2区分部材とを説明するための仮想的な線である。実際には、水平回転軸16〜18は、第1及び第2の羽根部材19〜24の端部に取り付けられているので、第1及び第2の羽根部材19〜24の中には存在しない。   In addition, the structure of the 1st and 2nd blade | wing members 19-24 used in experiment is shown in FIG. FIG. 18A shows the relationship between the lengths of the first partition member and the second partition member, and FIG. 18B shows the relationship between the length and width of the blade member. In FIG. 18, the horizontal rotation shafts 16 to 18 are indicated by dotted lines as if the horizontal rotation shafts 16 to 18 exist in the first and second blade members 19 to 24. FIG. 5 is a virtual line for explaining the first segment member and the second segment member around the horizontal rotation shafts 16 to 18. Actually, since the horizontal rotation shafts 16 to 18 are attached to the end portions of the first and second blade members 19 to 24, they do not exist in the first and second blade members 19 to 24. .

図18(a)に示す例では、大面積な部分101の突出長Aは、小面積な部分102の突出長(=他側羽根長)Bより大きくなるように、すなわち、A≫Bとなるように、形成されている。   In the example shown in FIG. 18A, the protruding length A of the large area portion 101 is larger than the protruding length (= other blade length) B of the small area portion 102, that is, A >> B. So that it is formed.

なお、各羽根部材19〜24は、大面積な部分101と小面積な部分102とで、風の力を受ける力が異なる。突出長A、Bは、実際の実験の結果ではB/A=10〜1.5程度が好ましかった。   The blade members 19 to 24 have different forces for receiving wind force between the large-area portion 101 and the small-area portion 102. The protrusion lengths A and B were preferably about B / A = 10 to 1.5 in the results of actual experiments.

また、各羽根部材19〜24は、長さと巾によって効率が変わる。各羽根部材19〜24は、実際の実験の結果では、図18(b)に示す長さCが数十センチ〜数百センチで、長さCと巾Dの比が5:1〜2:1程度が好ましかった。   Further, the efficiency of each blade member 19 to 24 varies depending on the length and width. Each blade member 19-24 has a length C shown in FIG. 18 (b) of several tens of centimeters to several hundred centimeters, and a ratio of the length C to the width D of 5: 1 to 2: About 1 was preferred.

このような第1及び第2の羽根部材19〜24は、無負荷、無風時において、板面の向きが水平面から下向きに45度の角度で停止することが好ましい。そこで、回転モーメントMは、長尺部分と短尺部分とで、若干の差をつけることが好ましい。すなわち、第1及び第2の羽根部材19〜24の水平回転軸16〜18周りの回転モーメントMlと回転モーメントMの大きさは、Ml>Mとなるようにするのが好ましい。 It is preferable that the first and second blade members 19 to 24 stop at an angle of 45 degrees with the plate surface facing downward from the horizontal plane when there is no load and no wind. Therefore, it is preferable that the rotational moment M is slightly different between the long portion and the short portion. That is, it is preferable that the magnitudes of the rotational moment M 1 and the rotational moment M 2 around the horizontal rotational axes 16 to 18 of the first and second blade members 19 to 24 are M 1 > M 2 .

また、大きい方の回転モーメントMlに対する回転モーメントMlと回転モーメントMの大きさの差(すなわち、Ml−M)は、実際の実験では、以下の表1〜表3に示す通りとなった。なお、表1〜表3に示す実験は、巾が320mmで、重量が1700gの羽根部材を用いて、短尺部分と長尺部分とで突出長を3通りに変更して行ったものである。実験1では、長尺部分の突出長を240mm、短尺部分の突出長を80mmとし、実験2では、長尺部分の突出長を200mm、短尺部分の突出長を120mmとし、実験3では、長尺部分の突出長を170mm、短尺部分の突出長を150mmとした。3つの実験では、水平回転軸16〜18から荷重物103が配置された位置までの距離をlxとし、荷重物103の重量をωxとし、大きい方の回転モーメントMlに対する回転モーメントMlと回転モーメントM2の大きさの差(すなわち、Ml−M)をRatioとした。3つの実験では、いずれも、Ratioが0.2倍未満のときに、良好な結果を得ることができた。 Further, the difference in magnitude between the rotational moment M 1 and the rotational moment M 2 with respect to the larger rotational moment M 1 (that is, M 1 −M 2 ) is as shown in Tables 1 to 3 below in actual experiments. It became. The experiments shown in Tables 1 to 3 were carried out using a blade member having a width of 320 mm and a weight of 1700 g, and changing the protruding length in three ways between the short part and the long part. In Experiment 1, the protrusion length of the long portion is 240 mm, the protrusion length of the short portion is 80 mm, in Experiment 2, the protrusion length of the long portion is 200 mm, and the protrusion length of the short portion is 120 mm. The protruding length of the portion was 170 mm, and the protruding length of the short portion was 150 mm. In the three experiments, the distance from the horizontal rotation shafts 16 to 18 to the position where the load 103 is disposed is l x , the weight of the load 103 is ω x, and the rotation moment Ml with respect to the larger rotation moment M l is The difference in magnitude of the rotational moment M2 (that is, M 1 −M 2 ) was defined as Ratio. In all three experiments, good results could be obtained when Ratio was less than 0.2 times.

Figure 2005009473
Figure 2005009473

Figure 2005009473
Figure 2005009473

Figure 2005009473
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このような第1及び第2の羽根部材19〜24は、大面積な部分101が小面積な部分102よりも重くなるので、大面積な部分101が小面積な部分102よりも下になるように動作する。そのため、第1及び第2の羽根部材19〜24の動作を安定させることができる。   In such first and second blade members 19 to 24, the large-area portion 101 is heavier than the small-area portion 102, so that the large-area portion 101 is lower than the small-area portion 102. To work. Therefore, the operation of the first and second blade members 19 to 24 can be stabilized.

このような第1及び第2の羽根部材19〜24のウェイトバランスの調整は、例えば、風の力が小さい場合でも、素早く、水平回転軸16〜18を中心とした第1及び第2の羽根部材19〜24を回転させることができる。そのため、例えば、風力2といわれる風速3.4m/S以下のわずかな風を受ける場合に、特に有効となる。   For example, the adjustment of the weight balance of the first and second blade members 19 to 24 can be performed quickly and quickly even when the wind force is small. The members 19 to 24 can be rotated. Therefore, for example, it is particularly effective when receiving a slight wind of a wind speed of 3.4 m / S or less, which is referred to as wind power 2.

<変形例等>
本発明は、前記実施の形態に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形及び応用が考えられる。以下に、いくつかの変形例を説明する。
<Modifications>
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications and applications can be considered without departing from the gist of the present invention. Hereinafter, some modified examples will be described.

(第1の変形例)
図19は風を利用した動力装置の第1の変形例を示す図である。前記実施の形態に係る風を利用した動力装置10は、水平回転軸16〜18に第1及び第2の羽根部材19〜24の回転を所定の角度で止める回転規制機構を設けていた。これに対し、第1の変形例に係る風を利用した動力装置59は、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となるストッパー部材を垂直回転軸12に設けている。
(First modification)
FIG. 19 is a diagram showing a first modification of the power plant using wind. The power device 10 using wind according to the above-described embodiment is provided with a rotation restricting mechanism that stops the rotation of the first and second blade members 19 to 24 at a predetermined angle on the horizontal rotation shafts 16 to 18. On the other hand, in the power device 59 using wind according to the first modification, the vertical rotation shaft 12 is provided with a stopper member serving as an angle regulating mechanism that supports the back portions of the blade members 19 to 24 facing in the vertical direction. ing.

具体的には、動力装置59は、各水平回転軸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の基部を、垂直回転軸12に固定している。ストッパー棒60〜65は、各羽根部材19〜24の中間部又は先部を受けるので、各羽根部材19〜24を両端支持又はこれに近い形で支持することになる。これにより、第1の変形例は、各羽根部材19〜24の部材強度を下げることができる。すなわち、各羽根部材19〜24を軽量化することができる。   Specifically, the power unit 59 is provided with base portions of stopper rods 60 to 65, which are examples of stopper members, at positions within the height h of the blade members 19 to 24 immediately below the horizontal rotation shafts 16 to 18. The vertical rotation shaft 12 is fixed. Since the stopper rods 60 to 65 receive the intermediate portion or the tip portion of each blade member 19 to 24, the blade members 19 to 24 are supported at both ends or close to each other. Thereby, the 1st modification can lower the member intensity of each blade member 19-24. That is, each blade member 19-24 can be reduced in weight.

(第2の変形例)
図20は風を利用した動力装置の第2の変形例を示す図で、図20(a)は第1及び第2の羽根部材19〜24の斜め方向からの外観を示しており、図20(b)は第1及び第2の羽根部材19〜24の側面方向からの外観を示している。第2の変形例は、第1及び第2の羽根部材19〜24の外端に水平回転軸16〜18と直角に交叉する補助翼111を設けている。補助翼111は、数センチ〜数十センチ程度の大きさである。補助翼111は、第1及び第2の羽根部材19〜24の外端からすり抜けようとする風Wを押さえ付けるように作用する。これにより、第2の変形例は、第1及び第2の羽根部材19〜24にかかる風Wの力を数パーセント〜数十パーセント程度向上させることができ、風Wのエネルギーを動力に転化する効率を向上させることができる。なお、以下、第1及び第2の羽根部材19〜24の、水平回転軸16〜18と平行な部分を補助翼111と区別して称する場合に、主翼112という。
(Second modification)
FIG. 20 is a view showing a second modification of the power device using wind, and FIG. 20 (a) shows the external appearance of the first and second blade members 19 to 24 from an oblique direction. (B) has shown the external appearance from the side surface direction of the 1st and 2nd blade | wing members 19-24. In the second modification, auxiliary wings 111 that intersect the horizontal rotation shafts 16 to 18 at right angles are provided at the outer ends of the first and second blade members 19 to 24. The auxiliary wing 111 has a size of about several centimeters to several tens of centimeters. The auxiliary wing 111 acts to suppress the wind W that is about to slip through the outer ends of the first and second blade members 19 to 24. Thereby, the 2nd modification can improve the force of the wind W concerning the 1st and 2nd blade members 19-24 about several percent-dozens of percent, and converts the energy of the wind W into motive power. Efficiency can be improved. In the following description, when the first and second blade members 19 to 24 are referred to as the auxiliary wing 111 while the portion parallel to the horizontal rotation shafts 16 to 18 is referred to as the main wing 112.

(第3の変形例)
図21は風を利用した動力装置の第3の変形例を示す図で、図21(a)は第1及び第2の羽根部材19〜24の斜め方向からの外観を示しており、図21(b)は第1及び第2の羽根部材19〜24の側面方向からの外観を示している。第3の変形例は、第1及び第2の羽根部材19〜24の主翼112に水平回転軸16〜18と平行に数ミリ〜数十ミリ程度の溝113を設けている。溝113は、風Wを封じ込めるように作用する。第1及び第2の羽根部材19〜24にかかる風Wの力を数パーセント〜数十パーセント程度向上させることができ、風Wのエネルギーを動力に転化する効率を向上させることができる。なお、図21は、水平回転軸16〜18が、第1及び第2の羽根部材19〜24の中を通るように構成した例を示している。
(Third Modification)
FIG. 21 is a diagram showing a third modification of the power unit using wind, and FIG. 21 (a) shows the external appearance of the first and second blade members 19 to 24 from an oblique direction. (B) has shown the external appearance from the side surface direction of the 1st and 2nd blade | wing members 19-24. In the third modification, a groove 113 of several millimeters to several tens of millimeters is provided in the main wing 112 of the first and second blade members 19 to 24 in parallel with the horizontal rotation shafts 16 to 18. The groove 113 acts to contain the wind W. The force of the wind W applied to the first and second blade members 19 to 24 can be improved by several percent to several tens of percent, and the efficiency of converting the energy of the wind W into power can be improved. FIG. 21 shows an example in which the horizontal rotary shafts 16 to 18 are configured to pass through the first and second blade members 19 to 24.

(第4の変形例)
図22及び図23は風を利用した動力装置の第4の変形例を示す図で、図22(a)及び図23(a)は第1及び第2の羽根部材19〜24の斜め方向からの外観を示しており、図22(b)及び図23(b)は第1及び第2の羽根部材19〜24の上面方向からの外観を示している。第4の変形例は、垂直回転軸12の回転方向を任意に設定できる回転設定機構を設けたものである。
(Fourth modification)
FIGS. 22 and 23 are views showing a fourth modification of the power unit using wind, and FIGS. 22 (a) and 23 (a) are oblique views of the first and second blade members 19-24. FIG. 22B and FIG. 23B show the appearance of the first and second blade members 19 to 24 from the top surface direction. The fourth modification is provided with a rotation setting mechanism that can arbitrarily set the rotation direction of the vertical rotation shaft 12.

回転設定機構の具体的な構成を図24に示す。図24は、図22及び図23におけるS部を拡大した図で、図24(a)は水平回転軸16〜18周りの構成を示しており、図24(b)は係合部(ピン)122の構成を示しており、図24(c)は水平回転軸16〜18の穴123にピン122を固定した状態を示している。   A specific configuration of the rotation setting mechanism is shown in FIG. 24 is an enlarged view of the S portion in FIGS. 22 and 23, FIG. 24 (a) shows a configuration around the horizontal rotation shafts 16 to 18, and FIG. 24 (b) shows an engaging portion (pin). FIG. 24C shows a state in which the pin 122 is fixed to the hole 123 of the horizontal rotation shafts 16 to 18.

図24に示すように、回転設定機構は、水平回転軸16〜18に設けられた突起部121と、突起部121と係合するピン122と、第1及び第2の羽根部材19〜24の、水平回転軸16〜18の周辺に設けられた穴123とからなっている。穴123は突起部121の左右に設けられており、ピン122は垂直回転軸12の回転方向に応じて左右の穴123のいずれかに挿入される。例えば、ピン122が右側の穴123に挿入されると、ピン122は図22に示す状態で第1及び第2の羽根部材19〜24を支持する。そのため、垂直回転軸12は、反時計回りに回転することになる。また、ピン122が左側の穴123に挿入されると、ピン122は図23に示す状態で第1及び第2の羽根部材19〜24を支持する。そのため、垂直回転軸12は、時計回りに回転することになる。このように第4の変形例は、垂直回転軸12の回転方向を任意に設定することができる。   As shown in FIG. 24, the rotation setting mechanism includes a protrusion 121 provided on the horizontal rotation shafts 16 to 18, a pin 122 that engages with the protrusion 121, and the first and second blade members 19 to 24. , And a hole 123 provided around the horizontal rotation shafts 16 to 18. The holes 123 are provided on the left and right sides of the protrusion 121, and the pins 122 are inserted into either of the left and right holes 123 according to the rotation direction of the vertical rotation shaft 12. For example, when the pin 122 is inserted into the right hole 123, the pin 122 supports the first and second blade members 19 to 24 in the state shown in FIG. Therefore, the vertical rotation shaft 12 rotates counterclockwise. When the pin 122 is inserted into the left hole 123, the pin 122 supports the first and second blade members 19 to 24 in the state shown in FIG. Therefore, the vertical rotation shaft 12 rotates clockwise. As described above, in the fourth modification, the rotation direction of the vertical rotation shaft 12 can be arbitrarily set.

なお、回転設定機構は、図22〜図24に示す構成に限らない。例えば、垂直回転軸12の、基台11に近い位置に、突起部121と同様の突起部を設けるとともに、プーリ28に穴123と同様の複数の穴を設け、穴にピン122と同様のピンを挿入するようにしてもよい。   The rotation setting mechanism is not limited to the configuration shown in FIGS. For example, a protrusion similar to the protrusion 121 is provided at a position near the base 11 of the vertical rotation shaft 12, and a plurality of holes similar to the hole 123 are provided in the pulley 28, and a pin similar to the pin 122 is provided in the hole May be inserted.

(第5の変形例)
図25は風を利用した動力装置の第5の変形例を示す図で、図25(a)は水平回転軸16〜18周りの構成を示しており、図25(b)は第1及び第2の羽根部材19〜24の固定状態を示している。第5の変形例は、水平回転軸16〜18と第1及び第2の羽根部材19〜24との接続を回動自在にし、その代わりに、水平回転軸16〜18に突起部121を設けるとともに、第1及び第2の羽根部材19〜24にショックアブソーバ(油圧バンパー)124を設け、突起部121と油圧バンパー124とを係合させている。
(Fifth modification)
FIG. 25 is a view showing a fifth modification of the power unit using wind, FIG. 25 (a) shows the configuration around the horizontal rotation shafts 16 to 18, and FIG. 25 (b) shows the first and first configurations. The fixed state of 2 blade | wing members 19-24 is shown. In the fifth modification, the connection between the horizontal rotation shafts 16 to 18 and the first and second blade members 19 to 24 is made rotatable, and instead, the protrusions 121 are provided on the horizontal rotation shafts 16 to 18. In addition, shock absorbers (hydraulic bumpers) 124 are provided on the first and second blade members 19 to 24, and the protrusions 121 and the hydraulic bumpers 124 are engaged with each other.

第1及び第2の羽根部材19〜24は、突起部121と油圧バンパー124とが係合することによって、水平回転軸16〜18に固定される。例えば、第1及び第2の羽根部材19〜24は、J方向に回転するものとする。このとき、突起部121が油圧バンパー124に当接する。突起部121と接触する位置は、油圧バンパー124の突出量を調整することによって設定することができる。なお、突起部121と接触する位置は、水平方向に押し上げられた第1の羽根部材19、21、23又は第2の羽根部材20、22、24にかかる重力F2を考慮して設定するのが好ましい。例えば、図25(b)に示す例では、水平方向に押し上げられた第1の羽根部材19、21、23又は第2の羽根部材20、22、24が重力F2によって角度θ分沈み込むものとしている。そこで、油圧バンパー124を第1の羽根部材19、21、23又は第2の羽根部材20、22、24の板面の向きが角度θとなる量だけ突出させて、水平方向に押し上げられた第1の羽根部材19、21、23又は第2の羽根部材20、22、24が角度θだけ沈み込もうとする衝撃を緩和させている。   The first and second blade members 19 to 24 are fixed to the horizontal rotation shafts 16 to 18 by the protrusion 121 and the hydraulic bumper 124 engaging with each other. For example, the first and second blade members 19 to 24 rotate in the J direction. At this time, the protrusion 121 contacts the hydraulic bumper 124. The position in contact with the protrusion 121 can be set by adjusting the amount of protrusion of the hydraulic bumper 124. The position in contact with the protrusion 121 is set in consideration of the gravity F2 applied to the first blade member 19, 21, 23 or the second blade member 20, 22, 24 pushed up in the horizontal direction. preferable. For example, in the example shown in FIG. 25B, it is assumed that the first blade member 19, 21, 23 or the second blade member 20, 22, 24 pushed up in the horizontal direction sinks by an angle θ by gravity F2. Yes. Therefore, the hydraulic bumper 124 is protruded by an amount in which the orientation of the plate surface of the first blade member 19, 21, 23 or the second blade member 20, 22, 24 is an angle θ, and is pushed up in the horizontal direction. The impact of the first blade member 19, 21, 23 or the second blade member 20, 22, 24 about to sink by the angle θ is reduced.

このように、第5の変形例は、第1及び第2の羽根部材19〜24を任意の板面の向きで固定することができ、また、第1及び第2の羽根部材19〜24や、水平回転軸16〜18、垂直回転軸12にかかる衝撃を緩和するとともに、これらの部材の磨耗を防止し、装置全体の長寿命化を図ることができる。   Thus, in the fifth modification, the first and second blade members 19 to 24 can be fixed in the direction of an arbitrary plate surface, and the first and second blade members 19 to 24 or In addition, the impact on the horizontal rotary shafts 16 to 18 and the vertical rotary shaft 12 can be alleviated, and wear of these members can be prevented, thereby extending the life of the entire apparatus.

なお、ショックアブソーバは、第1及び第2の当て金物46、47及び第1及び第2の受け金物48、49のいずれか一方に設けてもよい。この場合、特に、第1及び第2の当て金物46、47及び第1及び第2の受け金物48、49の摩耗を防止することができる。   The shock absorber may be provided on any one of the first and second metal fittings 46, 47 and the first and second metal receiving objects 48, 49. In this case, in particular, wear of the first and second metal fittings 46 and 47 and the first and second metal fittings 48 and 49 can be prevented.

(第6の変形例)
第1及び第2の羽根部材19〜24は、例えば図26に示すように、それぞれ、任意の大きさで、かつ任意の形状にすることができる。このとき、第1及び第2の羽根部材19〜24の風から受ける力は、面積が同じであっても、異なる場合がある。
(Sixth Modification)
As shown in FIG. 26, for example, the first and second blade members 19 to 24 can each have an arbitrary size and an arbitrary shape. At this time, the force received from the wind of the first and second blade members 19 to 24 may be different even if the area is the same.

例えば、図26に示す構成において、内端側(すなわち、垂直回転軸12に近い側)部分Aが受ける風の力Fは、以下の式(10)となり、外端側(すなわち、垂直回転軸12から離れた側)部分Bが受ける風の力Fは、以下の式(11)となる。なお、ここでは、風速をVとし、第1及び第2の羽根部材19〜24の内端側部分Aの周速をvとし、第1及び第2の羽根部材19〜24の外端側部分Bの周速をvとし、第1及び第2の羽根部材19〜24の内端側部分Aの面積をSlとし、第1及び第2の羽根部材19〜24の外端側部分Bの面積をSとし、第1及び第2の羽根部材19〜24の長さをrとする。また、比例関係を示す符号を∞とする。 For example, in the configuration shown in FIG. 26, the wind force F received by the inner end side (that is, the side close to the vertical rotation shaft 12) A is expressed by the following formula (10), and the outer end side (that is, the vertical rotation shaft) The force F of the wind received by the portion B (side away from 12) is expressed by the following equation (11). Here, the wind speed is V, the peripheral speed of the inner end side portion A of the first and second blade members 19 to 24 is v A, and the outer end side of the first and second blade members 19 to 24 is. the peripheral speed of the portion B and v B, the area of the inner end portion a of the first and second blade members 19 to 24 and S l, outer end portions of the first and second blade members 19 to 24 the area of the B and S 2, the length of the first and second blade members 19 to 24 and r. Further, the sign indicating the proportional relationship is ∞.

F∞(V−v)×SI ...(10)
F∞(V−v)×S ...(11)
このとき、風速Vと周速vの関係は、v=V×rとなる。
F∞ (V−V A ) × S I. . . (10)
F∞ (V−V B ) × S 2 . . . (11)
At this time, the relationship between the wind speed V and the circumferential speed v is v = V × r.

そのため、これらの式の関係から、仮に、内端側部分Aの面積Sと外端側部分Bの面積Sが同じ大きさである場合に、第1及び第2の羽根部材19〜24は、風から外端側部分Bよりも内端側部分Aの方に大きな力を受けることになる。したがって、第1及び第2の羽根部材19〜24は、その形状を任意のものにすることによって、内端側部分Aの面積Sと外端側部分Bの面積Sが同じであっても、風から受ける力を異ならせることができる。 Therefore, from the relationship of these equations, if, when the area S 1 and the area S 2 of the outer end portion B of the inner end portion A is the same size, the first and second blade members 19 to 24 Receives a greater force from the wind toward the inner end side portion A than the outer end side portion B. Thus, the first and second blade members 19 to 24, by its shape with any of the area S 1 and the area S 2 of the outer end portion B of the inner end portion A is the same However, the power received from the wind can be different.

<付記>
また、本発明は、上記した以外にも、本発明の要旨を変更しない範囲で様々な変更が可能である。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、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。
<Appendix>
In addition to the above, the present invention can be variously modified without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above-described embodiment, each blade member is rectangular, but a semicircle, a triangle, and other shapes are also included in the scope of the present invention.

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。   Moreover, in the said embodiment, although rotational power was utilized as electric power, a pump, a watermill, etc. may be sufficient.

更に、前記実施の形態において、水平回転軸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。   Furthermore, in the said embodiment, although the bush was used for the rotation part of the horizontal rotating shafts 16-18, it is more preferable to use a bearing.

本発明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。It is a front view of the power unit using the wind concerning an embodiment of the invention. 風を利用した動力装置の一部省略上面図である。It is a partially omitted top view of the power unit using wind. 羽根部材の出力特性を示す図である。It is a figure which shows the output characteristic of a blade member. 図1におけるP部拡大正面図である。It is the P section enlarged front view in FIG. 図1におけるP部拡大側面図である。It is the P section enlarged side view in FIG. 羽根部材の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a blade member. 水平回転軸の支点の位置を示す図である。It is a figure which shows the position of the fulcrum of a horizontal rotating shaft. 水平回転軸の支点の位置を示す図である。It is a figure which shows the position of the fulcrum of a horizontal rotating shaft. 羽根部材の動作を示す図である。It is a figure which shows operation | movement of a blade member. 羽根部材の動作を示す図である。It is a figure which shows operation | movement of a blade member. 支点の位置を示す図である。It is a figure which shows the position of a fulcrum. 支点の位置を示す図である。It is a figure which shows the position of a fulcrum. 重力の作用を示す図である。It is a figure which shows the effect | action of gravity. ウェイトバランスを調整する手法を示す図である。It is a figure which shows the method of adjusting a weight balance. 羽根部材にかかる慣性モーメントを示す図である。It is a figure which shows the moment of inertia concerning a blade | wing member. 荷重物の配置位置と慣性モーメントの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the arrangement position of a load, and a moment of inertia. ウェイトバランスを調整する手法を示す図である。It is a figure which shows the method of adjusting a weight balance. 羽根部材の形状を示す図である。It is a figure which shows the shape of a blade member. 第1の変形例を示す図である。It is a figure which shows a 1st modification. 第2の変形例を示す図である。It is a figure which shows the 2nd modification. 第3の変形例を示す図である。It is a figure which shows the 3rd modification. 第4の変形例を示す図である。It is a figure which shows the 4th modification. 第4の変形例を示す図である。It is a figure which shows the 4th modification. 図22、図23におけるS部拡大図である。It is the S section enlarged view in Drawing 22 and Drawing 23. 第5の変形例を示す図である。It is a figure which shows the 5th modification. 第6の変形例を示す図である。It is a figure which shows the 6th modification.

符号の説明Explanation of symbols

10、59:風を利用した動力装置
11:基台
12:垂直回転軸
13、14、15:軸受部
16、17、18:水平回転軸
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、30:プーリ
29:発電機
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、54、55:板材
52、53:当てボルト
56、57:受けボルト
60〜65:ストッパー棒
10, 59: Power device using wind 11: Base 12: Vertical rotating shafts 13, 14, 15: Bearing portions 16, 17, 18: Horizontal rotating shafts 19, 21, 23: First blade members 20, 22 24: second blade member 25: frame member 26, 27: bearing 28, 30: pulley 29: generator 31: belt 32, 33: boss portion 34: insertion hole 35, 36: bush 37: main shaft portion 38, 39: Projection shaft portion 40, 41: Connecting metal fitting 42, 43: Flat bush 44, 45: Ring metal piece 46: First metal fitting 47: Second metal fitting 48: First metal fitting 49: Second metal receptacle Hardware 50, 51, 54, 55: Plate material 52, 53: Contact bolt 56, 57: Receiving bolt 60-65: Stopper bar

Claims (22)

垂直に配置された回転自在な垂直回転軸と、
前記垂直回転軸と直交しかつ前記垂直回転軸を貫通する、回転自在な水平回転軸と、
前記垂直回転軸を中心にして前記水平回転軸の両側に取り付けられた板状の第1及び第2の羽根部材と、
前記垂直回転軸の回転に応じて稼働する動力機構とを備え、
前記第1及び第2の羽根部材は、それぞれの板面の向きが、前記水平回転軸の軸周方向に互いに90度の角度だけずれて固定され、かつ、それぞれが、前記水平回転軸を中心にして、垂直方向と水平方向との間で、互いに連動して、揺動することを特徴とする風を利用した動力装置。
A vertically-rotating vertical rotation axis arranged vertically;
A rotatable horizontal rotation axis orthogonal to the vertical rotation axis and passing through the vertical rotation axis;
Plate-like first and second blade members attached to both sides of the horizontal rotation shaft around the vertical rotation shaft;
A power mechanism that operates according to the rotation of the vertical rotation shaft,
The first and second blade members are fixed such that the orientations of the respective plate surfaces are shifted from each other by an angle of 90 degrees in the axial circumferential direction of the horizontal rotation shaft, and each is centered on the horizontal rotation shaft. Thus, a power device using wind is characterized in that it swings in conjunction with each other between a vertical direction and a horizontal direction.
請求項1に記載の風を利用した動力装置において、
前記第1及び第2の羽根部材は、前記第1及び第2の羽根部材のそれぞれの、前記水平回転軸によって2つに区分される部分のそれぞれを第1区分部材及び第2区分部材とするときに、前記第1区分部材と前記第2区分部材とで、風から受ける力の大きさが異なるように形成されているとともに、前記第1及び第2区分部材の重力によって発生する回転モーメントに対して、回転モーメントの小さい方に荷重を付加するウェイトバランスの調整が施されて形成されていることを特徴とする風を利用した動力装置。
In the power unit using the wind according to claim 1,
In the first and second blade members, each of the first and second blade members divided into two parts by the horizontal rotation shaft is defined as a first partition member and a second partition member. Sometimes, the first section member and the second section member are formed so that the magnitude of the force received from the wind is different, and the rotational moment generated by the gravity of the first and second section members is reduced. On the other hand, a power device using wind, which is formed by adjusting a weight balance for applying a load to a smaller rotational moment.
請求項2に記載の風を利用した動力装置において、
前記第1及び第2の羽根部材は、前記ウェイトバランスの調整によって、前記第1及び第2区分部材の重力によって発生する回転モーメントの差が最大でも前記第1及び第2区分部材の重力によって発生する回転モーメントの大きい方の0.2倍未満になるように、形成されていることを特徴とする風を利用した動力装置。
In the power unit using the wind according to claim 2,
The first and second blade members are generated by the gravity of the first and second section members even when the difference in rotational moment generated by the gravity of the first and second section members is the maximum by adjusting the weight balance. A power device using wind, which is formed so as to be less than 0.2 times the larger rotational moment.
請求項1〜3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、
複数段に重ねて配置されており、
各段を構成する前記水平回転軸のそれぞれは、前記垂直回転軸の軸上の異なる位置でかつ前記垂直回転軸の軸周方向に所定の角度間隔だけずらされて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。
In the power unit using the wind according to any one of claims 1 to 3,
It is arranged in multiple stages,
Each of the horizontal rotation shafts constituting each stage is arranged at a different position on the axis of the vertical rotation shaft and shifted by a predetermined angular interval in the circumferential direction of the vertical rotation shaft. A power unit that uses wind.
請求項4に記載の風を利用した動力装置において、
前記所定の角度間隔は、180度を段数で除した値またはその倍数であることを特徴とする風を利用した動力装置。
In the power unit using the wind according to claim 4,
The power device using wind, wherein the predetermined angular interval is a value obtained by dividing 180 degrees by the number of stages or a multiple thereof.
請求項5に記載の風を利用した動力装置において、
各段を構成する前記水平回転軸のそれぞれは、蝶旋状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。
In the power unit using the wind according to claim 5,
Each of the said horizontal rotating shaft which comprises each stage is arrange | positioned in the shape of a butterfly, The power device using the wind characterized by the above-mentioned.
請求項1〜6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、
前記水平回転軸の回転を90度に規制する規制機構をさらに備えており、
前記規制機構は、前記垂直回転軸を中心にして前記水平回転軸の両側にそれぞれ設けられた第1及び第2の当て部材と、前記第1及び第2の当て部材のそれぞれと当接可能な、前記垂直回転軸にそれぞれ設けられている第1及び第2の受け部材とからなることを特徴とする風を利用した動力装置。
In the power unit using the wind according to any one of claims 1 to 6,
A regulation mechanism for regulating the rotation of the horizontal rotation shaft to 90 degrees;
The restricting mechanism is capable of contacting the first and second contact members respectively provided on both sides of the horizontal rotation shaft with the vertical rotation shaft as a center, and the first and second contact members. A power device using wind, comprising first and second receiving members respectively provided on the vertical rotating shaft.
請求項1〜7に記載の風を利用した動力装置において、
前記第1及び第2の羽根部材に、ショックアブソ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。
In the power unit using the wind according to claim 1,
A power device using wind, wherein the first and second blade members are provided with shock absorbers.
請求項1〜8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、
前記垂直回転軸に突出して設けられていて、前記第1及び第2の羽根部材と当接して前記第1及び第2の羽根部材の回転を停止するストッパー部材を備えていることを特徴とする風を利用した動力装置。
In the power unit using the wind according to any one of claims 1 to 8,
A stopper member is provided so as to protrude from the vertical rotation shaft and stops the rotation of the first and second blade members in contact with the first and second blade members. Power device using wind.
請求項1〜9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、
前記垂直回転軸に、前記水平回転軸との摩擦抵抗を軽減する軸受部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。
In the power unit using the wind according to any one of claims 1 to 9,
A power device using wind, wherein the vertical rotating shaft is provided with a bearing portion that reduces frictional resistance with the horizontal rotating shaft.
請求項1〜10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、
前記垂直回転軸の回転方向を設定する回転設定機構を備えていることを特徴とする風を利用した動力装置。
In the power unit using the wind according to any one of claims 1 to 10,
A power device using wind, comprising a rotation setting mechanism for setting a rotation direction of the vertical rotation shaft.
請求項11に記載の風を利用した動力装置において、
前記回転設定機構は、
前記水平回転軸に設けられた突起部と、
前記第1及び第2の羽根部材に設けられていて、前記突起部と係合して前記垂直回転軸の回転方向を決定する係合部とからな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 claim 11,
The rotation setting mechanism is
A protrusion provided on the horizontal rotation shaft;
A power device using wind, comprising: an engaging portion that is provided on the first and second blade members, and that engages with the protrusion to determine the rotation direction of the vertical rotation shaft. .
請求項1〜12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、
前記水平回転軸に設けられていて、前記第1及び第2の羽根部材の板面の向きを設定する油圧バンパーを備えていることを特徴とする風を利用した動力装置。
In the power unit using the wind according to any one of claims 1 to 12,
A power device using wind, comprising a hydraulic bumper provided on the horizontal rotation shaft and configured to set the orientation of the plate surfaces of the first and second blade members.
請求項1に記載の風を利用した動力装置に供する板状の羽根部材であって、
前記水平回転軸によって2つに区分される部分のそれぞれを第1区分部材及び第2区分部材とするときに、前記第1区分部材と前記第2区分部材とで、風から受ける力の大きさが異なるように形成されているとともに、前記第1及び第2区分部材の重力によって発生する回転モーメントに対して、回転モーメントの小さい方に荷重を付加するウェイトバランスの調整が施されて形成されていることを特徴とする羽根部材。
A plate-like blade member for use in a power device using wind according to claim 1,
The magnitude of the force received from the wind by the first and second section members when the two sections divided by the horizontal rotation shaft are the first and second section members, respectively. Are formed different from each other, and the weight balance is adjusted by adding a load to the smaller rotational moment with respect to the rotational moment generated by the gravity of the first and second section members. A wing member characterized by comprising:
請求項14に記載の羽根部材において、
前記ウェイトバランスの調整によって、前記第1及び第2区分部材の重力によって発生する回転モーメントの差が最大でも前記第1及び第2区分部材の重力によって発生する回転モーメントの大きい方の0.2倍未満になるように、形成されていることを特徴とする羽根部材。
The blade member according to claim 14,
By adjusting the weight balance, the difference between the rotational moments generated by the gravity of the first and second segment members is at most 0.2 times the larger of the rotational moments generated by the gravity of the first and second segment members. It is formed so that it may become less, The blade member characterized by the above-mentioned.
請求項15に記載の羽根部材において、
前記回転モーメントの差は、前記第1区分部材と前記第2区分部材とで単位面積当たりの重量を変えることによって、設定されていることを特徴とする羽根部
材。
The blade member according to claim 15,
The difference in rotational moment is set by changing the weight per unit area between the first section member and the second section member.
請求項16に記載の羽根部材において、
前記第1及び第2区分部材の単位面積当たりの重量が、前記第1または第2区分部材のいずれかに、荷重物が配置されることによって、変えられていることを特徴とする羽根部材。
The blade member according to claim 16,
The blade member, wherein the weight per unit area of the first and second section members is changed by placing a load on either the first or second section member.
請求項16に記載の羽根部材において、
前記第1及び第2区分部材の単位面積当たりの重量が、前記第1区分部材と前記第2区分部材とで比重の異なる素材を用いることによって、変えられていることを特徴とする羽根部材。
The blade member according to claim 16,
The blade member according to claim 1, wherein weights per unit area of the first and second partition members are changed by using materials having different specific gravity between the first partition member and the second partition member.
請求項16に記載の羽根部材において、
前記第1及び第2区分部材の単位面積当たりの重量が、前記第1区分部材と前記第2区分部材とで異なる厚さに形成されることによって、変えられていることを特徴とする羽根部材。
The blade member according to claim 16,
The blade member characterized in that the weight per unit area of the first and second partition members is changed by forming the first partition member and the second partition member to have different thicknesses. .
請求項14に記載の羽根部材において、
前記ウェイトバランスの調整に際して増加する慣性モーメントを低減させるために、前記ウェイトバランスの調整に際して付加する荷重の位置を、前記水平回転軸から荷重をかける側の部材の巾の0.1倍以内とすることを特徴とする羽根部材。
The blade member according to claim 14,
In order to reduce the moment of inertia that increases during the adjustment of the weight balance, the position of the load applied during the adjustment of the weight balance is set to be within 0.1 times the width of the member to which the load is applied from the horizontal rotating shaft. A blade member characterized by that.
請求項14〜20のいずれか1項に記載の羽根部材において、
前記水平回転軸と直交する方向に延在する補助翼を有することを特徴とする羽根部材。
The blade member according to any one of claims 14 to 20, wherein
A blade member having an auxiliary wing extending in a direction orthogonal to the horizontal rotation axis.
請求項14〜21のいずれか1項に記載の羽根部材において、
板面に溝が設けられていることを特徴とする羽根部材。
In the blade member according to any one of claims 14 to 21,
A blade member characterized in that a groove is provided on a plate surface.
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