JP2005315265A

JP2005315265A - 風水力発電用羽根車

Info

Publication number: JP2005315265A
Application number: JP2005135386A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Goto; 良洋後藤
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-04-05
Filing date: 2005-04-05
Publication date: 2005-11-10

Abstract

【課題】自然エネルギーの利用が見直されている。昼間は太陽光エネルギーを利用した発電が有効であるが、夜は無力となる。その点、風力発電、海流を利用した発電は夜昼関係なく発電可能である。風水力発電装置をビルの屋上や各家庭に取り付けて利用するには羽根車を小さくする必要があるが、小さくした分だけ風水力を効率よく回転力に変える必要がある。そのために、羽根に特別の工夫が必要である。
【解決手段】風水方向と反対方向に動いている場合は風水力により開いて、風水方向と順方向に動いている場合は風水力により閉じる弁を羽根部分に取り付けたり、風水の流れる方向に反して動く場合は風水力により順応し、風水の流れる方向順応して動く場合は風水が抵抗する方向に風水力により向きを変える羽根車などのように、風水の向きに対して風水と非対称に相互作用する羽根車により解決する。
【選択図】図１

Description

本発明は、風力や水力を利用して発電する装置に係り、特に、風力や水力を回転力に変える羽根車の技術に関する。
風力を利用する場合と水力を利用する場合では羽根の材質と羽根の強度は異なるが、原理的説明は共通なので、本願における“風水力を回転力に変える羽根車”等は、“風力を回転力に変える羽根車”と“水力を回転力に変える羽根車”等を意味する。

化石燃料の利用がもたらす地球温暖化、それに伴う気象異常や海水の水位上昇による小島の海中水没が懸念されており、これを解決するために、自然エネルギーの利用が見直されている。昼間は太陽光エネルギーを利用した発電が有効であるが、夜は無力となる。その点、風力発電、海流を利用した発電は夜昼関係なく発電可能である。

従来から、風水力を利用する装置には、［特許文献１−５］に記載されたように、種々の工夫がなされている。
特開２００５−０６１３９２号公報特開２００４−３４６９２３号公報特開２００３−２７８６３７号公報特開２００３−０６５２０５号公報特開平１０−５０４３６６号公報

特許文献１と２には可変羽根を持つ風水車が記載され、特許文献４には径を可変にしたプロペラが記載されている。しかし、狭い場所に設置することは考慮されていない。ビルの屋上や各家庭に取り付けて利用するには羽根車を小さくする必要があるが、小さくした分だけ風水力を効率よく回転力に変える必要がある。そのために、羽根に特別の工夫が必要である。

本発明は、風水力を効率よく回転力に変える羽根車を提供することを目的とする。

例えば図４では、風水６が羽根４０ａ，４０ｂ，４０ｃと風水下の４０ｄの羽根に当たり矢印４２の方向に回転する。この回転力が大きくするには、一つの解決手段として、（図４の場合）羽根４０ａへの圧力を大きくし、羽根４０ｃの圧力を小さくする必要があり、他の解決手段と７しては、羽根４０ｂと４０ｄで発生させる回転力が打ち消しあってしまわないようにすることである。

本発明の一つの手段は、
風水力を発電用回転力に変える羽根車において、風水の流れる方向と反対方向に動いている場合は風水力により開いて、風水方向と順方向に動いている場合は風水力により閉じる弁を羽根部分に取り付け、また他の発明の手段としては、

風水の流れる方向に反して動く場合は風水力により順応した向きになり、風水の流れる方向順応して動く場合は風水が抵抗する方向に風水力により向きを変える羽根車であり、また他の発明の手段としては、

複数の穴のある羽根の２枚からなり、風上に向かう場合は前記２枚羽根の穴位置は一致する方向へ羽根の一方を平行移動させる手段を有し、
風下に向かう場合は前記２枚羽根の穴位置は一致しない方向に羽根の一方を平行移動させる手段を有する羽根車であり、そしてまた他の発明の手段としては、

回転軸上かつ複数の羽根の中央部分に位置し、軸対象な形を有する風水回避物を取り付けた、羽根車であり、さらにまた他の発明としては、

凹形の羽根の凹部分内に羽根の最小開維持物を取り付けた羽根車であり、
風水の向きに対して風水と非対称に相互作用する羽根車により解決する。

本発明によれば、風水力を効率よく回転力に変えることができるようになり、従って、効率よく風水力発電することができるようになる。

以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。
図１では、羽根１ｂが風水の抵抗が大になるのに対してと羽根１ｅの風水抵抗が小になることにより回転力を大きくしている。図１では、正方形や長方形や楕円形等の羽根１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄはフレーム４へ結合部分２で可変的に結合しており、風水力６を受けて図１のように向きを変える。なお、回転軸３は発電機（図示せず）に結合していて、羽根車が回転すると発電する。

図２では羽根２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄはフレーム２３に可変的に結合しており、ストッパー２２と２３の間を移動可能である。風上と風下においては図のような位置に風水力により移動し回転に寄与する。風向きに逆らう方向に移動する位置では２０ｄのように風水の向きに（風水の力に）順応して抵抗を小さくする。

図３では、複数の穴のある羽根３０ａ，３０ｂの２枚からなる。（ａ）のように風下に向かう場合は、３０ｂが３１の方向にずれて、すなわち、２枚羽根の穴位置は一致しない方向に羽根の一方が平行移動して、風への抵抗を大きくする。一方、風上に向かう場合は２枚羽根の穴位置は一致する方向３２へ羽根の一方３０ｂが移動するので、風への抵抗が小さくなる。

図４では、風６が羽根４０ａ，４０ｂ，４０ｃと風下の４０ｄの羽根に当たり矢印４２の方向に回転する。この回転力が大きくするには、一つには、常套手段として、羽根４０ａへの圧力を大きくし、羽根４０ｂの圧力を小さくする為に羽根が湾曲しているが、本発明の解決手段としては、羽根４０ｂと４０ｄで発生させる回転力が打ち消しあってしまわないように、すなわち、４０ｄへ当たる風水を少なくするために回転軸上羽根の中央に風水回避物４１を設置している。

図５では風水力を受ける布等の柔らかな物５０が（ａ）のように風水６を受ける場合は大きく開いているが、風水に対する向きが変わるとしぼんでしまう。再び（ａ）のような風水の向きになった場合に風水の力で開きやすくするために、凹形の羽根の凹部分内に羽根の最小開維持物５２を取り付けた羽根車である。（ｂ）に示すように完全にはしぼんでしまうのを防ぐことができる。

図６（ａ）では、羽根が風水方向６順方向に動いている場合は弁６０が風水力により開いて抵抗を大きくし、（ｂ）のように風水方向と順方向に動いている場合は風水力により閉じる弁を閉じて抵抗を小さくした弁を羽根部分に取り付けた羽根車である。なお、フレーム６１に取り付けている弁６０の材質は、布やテフロンや薄い金属等でよく、材質は限定しない。６２は弁６０の最小開維持物である。

図７では、羽根７０が柔らかな、テフロンや薄い金属等の物質で作られており、凸部が風水の向きと同じ（ａ）図の場合は鎖等の最大開維持物７１が許すまで大きく開き、風水に対する抵抗を大きくする。一方、（ｂ）の場合は、最小開維持物７２が許す範囲で、風水力で羽根がしぼんで抵抗を小さくする。図８と図９は図６の変形であるが、弁８１ａ，８１ｂが凹形羽根の底部分に付いている場合を明確にした場合である。風水の向きに対して（ａ）の状態では８１ａ，８１ｂは閉じて抵抗を大きくし、（ｂ）の状態では弁８１ａ，８１ｂは開いて抵抗を少なくしている。弁はストッパー８２と８０ａ，８０ｂの間で可変である。図９は９０ａ，９０ｂ，９０ｃが剛体でない場合を明確にしたものである。

５２，６２，７２は、最小開維持物で、完全に閉じてしまうのを防ぐ。これにより、風にあたった場合に弁が開きやすくなる。なお、フレーム６１は金網状のものでもよい。
ストッパーには、羽根があたった時の消音効果をもたせる為のゴム、ゲルや、柔らかなバネをとりつけている（図示せず）。弁の設置数や形は説明のためのものであり、記載図に限定されない。穴と隙間や間隙等の語句は、風水を通過させるという意味で同じ意味である。羽根車は、風水力を回転力に変える点で、風車や水車と同じ意味である。弁や羽根は、薄い金属や薄いプラスチックや布、一方を可変軸で支えられた金属板やプラスチック、木材などであるが材質はこれらに限定されない。

本発明における、風水の向きに対して可変的な羽根を有する羽根車の１例である。本発明における、風水の向きに対して可変的な羽根を有する羽根車の１例である。本発明における、風水の向きに対して可変的な互いにずれる羽根を有する羽根の１例である。本発明における、風水の下流における羽根に対する風水力を弱める回避物を有するの羽根車の１例である。本発明における、羽根が完全にしぼむのを防ぐ最小開維持物を有する羽根車の１例である。本発明における、風水の向きに対して可変的な弁を有する羽根車の１例である。本発明における、風水の向きに対して可変的な羽根の１例である。本発明における、風水の向きに対して可変的な弁を有する羽根の１例である。本発明における、風水の向きに対して可変的な弁を有する羽根の１例である。

符号の説明

１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆは向きが可変な羽根である。
２は羽根を可変的に支える部分である。
５は羽根車のフレームである。
６は風水の向きである。
２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄは可変的羽根である。
２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄは羽根のストッパーである。
２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄは羽根のストッパーである。
３０ａ，３０ｂは互いにずれる羽根である。
４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄは羽根である。
４１は風水回避物である。
５０は羽根である。
６１は羽根のフレームである。
６０は風水力で動く弁である。
５２，６２，７２は、最小開維持物である。
７０は羽根である。
７１は最大開維持物である。
８０ａ，８０ｂは弁のストッパーである。
８１ａ，８１ｂは弁である。
９０ａ，９０ｂ，９０ｃは剛体でない弁である。

Claims

風水力を発電用回転力に変える羽根車において、風水方向と反対方向に動いている場合は風水力により開いて、風水方向と順方向に動いている場合は風水力により閉じる弁を羽根部分に取り付けた羽根車。
風水力を発電用回転力に変える羽根車において、風水の流れる方向に反して動く場合は風水力により順応した向きになり、風水の流れる方向順応して動く場合は風水が抵抗する方向に風水力により向きを変える羽根車。
風水力を発電用回転力に変える羽根車において、複数の穴のある羽根の２枚からなり、風上に向かう場合は前記２枚羽根の穴位置は一致する方向へ羽根の一方を平行移動させる手段を有し、風下に向かう場合は前記２枚羽根の穴位置は一致しない方向に羽根の一方を平行移動させる手段を有する羽根車。
風水力を発電用回転力に変える羽根車において、回転軸上かつ複数の羽根の中央部分に位置し、軸対象な形を有する風水回避物を取り付けた、羽根車。
風水力を発電用回転力に変える羽根車において、凹形の羽根の凹部分内に羽根の最小開維持物を取り付けた羽根車。
風水力を発電用回転力に変える羽根車において、羽根部分に風水力で動作する弁を有する羽根車。
風水力を発電用回転力に変える羽根車において、風水力で向きを変える羽根を有し、前記羽根の向きの変化を制限するストッパーを有する、羽根車。