JP2010043529A - Windmill - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は風車に関するものであり、より詳しくは、心棒の軸線回りに旋回する翼体のピッチ角の最適化を図ると同時に翼断面の最適化を達成できて翼体の旋回効率を向上させ得る風車に関するものである。 The present invention relates to a windmill, and more specifically, it is possible to optimize the pitch angle of a wing body turning around the axis of a mandrel and at the same time achieve optimization of the blade cross section, thereby improving the turning efficiency of the wing body. It concerns windmills.
旋回する翼体のピッチ角の最適化を図ることにより翼体の旋回効率を向上させんとする風車の一例が、特開2006−152922号公報で開示されている。該風車は、支柱から見て風上側に位置した状態においては、翼体の翼弦を、旋回方向前部がその後部よりも支柱から遠い傾斜状態に設定すると共に、支柱から見て風下側に位置した状態においては、該翼弦を、旋回方向前部がその後部よりも支柱に近い傾斜状態に設定することにより翼体の旋回効率の向上を達成せんとするものであった。 An example of a wind turbine that improves the turning efficiency of a wing body by optimizing the pitch angle of the wing body that turns is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2006-152922. In a state where the windmill is located on the windward side when viewed from the support column, the chord of the wing body is set to an inclined state in which the front part in the turning direction is farther from the support column than the rear part, and on the leeward side when viewed from the support unit. In the positioned state, the blade chord is set in an inclined state in which the front part in the turning direction is closer to the support column than the rear part, thereby improving the turning efficiency of the wing body.
しかしながら、かかる風車にあっては、該公報の図1〜図6に示されているように対称翼を用いる場合は、低周速比での性能低下が問題となっていた。ところで同公報の図7には、非対称翼を具える風車が開示されているが、かかる非対称翼を具える風車は翼断面の形状が旋回のどの時点をとらえても同一に固定されていたため、翼体が風上側に位置した状態と風下側に位置した状態の双方において共に旋回方向の回転トルクを効率的に発生させるということができず、その結果、翼の旋回効率の向上に限界があった。 However, in such a windmill, when symmetrical blades are used as shown in FIGS. 1 to 6 of the publication, performance degradation at a low peripheral speed ratio has been a problem. By the way, in FIG. 7 of the same publication, a windmill having asymmetric blades is disclosed, but the windmill having such asymmetric blades is fixed in the same way no matter what point of turn the blade cross-sectional shape is, In both the state where the wing body is located on the leeward side and the state where it is located on the leeward side, it is impossible to efficiently generate rotational torque in the turning direction, and as a result, there is a limit to improving the turning efficiency of the wing. It was.
本発明は前記従来の問題点に鑑みて開発されたものであり、旋回する翼体のピッチ角の最適化を図ると同時に翼断面の最適化を達成することによって、静止状態からの起動を速やかに行うことができると共に翼体の旋回効率を向上させ得る風車の提供を課題とするものである。 The present invention has been developed in view of the above-mentioned conventional problems, and by optimizing the pitch angle of the rotating wing body and at the same time achieving optimization of the blade cross-section, the start-up from a stationary state can be quickly performed. It is an object of the present invention to provide a wind turbine that can be performed at the same time and can improve the turning efficiency of the wing body.
又本発明は、更に進んで、過大な風速に対しては、旋回方向とは逆方向のトルクを発生させてロータを減速乃至停止させることのできる安全装置を備えた風車の提供を課題とするものである。 Another object of the present invention is to provide a wind turbine equipped with a safety device capable of decelerating or stopping the rotor by generating torque in the direction opposite to the turning direction against excessive wind speed. Is.
前記課題を解決するため本発明は以下の手段を採用する。
即ち本発明に係る風車は、心棒の一端側又は両端側に、該心棒の軸線と偏倚して偏心部が設けられると共に、該心棒には、その軸線回りに回転し得る回転部を介して、所要間隔を置いて対向状態に突設された一対のアームを具えるアーム部材が設けられ、該一対のアームの先端部分に翼部材が設けられている。そして該翼部材は、該アーム部材が前記軸線回りに回転するに伴って該軸線回りに一方向に旋回できるようになされており、該翼部材は、前記一対のアームを間において対向して配設された枠片間に翼体を配設してなり、該翼体は、該一対のアームの対向方向に延長する翼芯部材の長さ方向の両端側が該一対のアームに固定されている。又、前記旋回方向で見て前記翼芯部材の前側において、前記対向する枠片相互が前部連結片で連結されると共に、前記旋回方向で見て前記翼芯部材の後側において、前記対向する枠片相互が後部連結片で連結されており、該対向する枠片間で、カバー片が、前記前部連結片と前記翼芯部材を包み且つ前記後部連結片に取り付けられることによって前記翼体が形成されている。又、前記前部連結片と前記後部連結片との間で、前記対向する枠片の夫々が、これに対向する、前記アームの先端部分と前記翼芯部材との一体化物に、前記一対のアームの対向方向に延長する同一の回動軸線回りで回動可能となるように回動連結部で連結されており、該回動連結部の前側に位置する前側連結部と前記偏心部とが規制ロッドで連結されており、各連結部分は回動可能となされている。そして前記偏心部は、風向制御装置によって風上側に位置する如くなされている。又、前記翼部材が前記心棒から見て風上側に位置した状態においては、前記規制ロッドを介して前記枠片が回動することにより、前記前部連結片が、前記心棒から遠ざかるように外方に移動され、前記翼体の翼弦が、前記旋回方向で見た前部がその後部よりも前記心棒から遠い傾斜状態にされると共に、このように外方に移動されることによって、前記翼体の翼断面が、心棒に近い内方側の面が凸面に形成され且つ該翼断面が翼弦に対して非対称を呈する如く変形するようになされる一方、前記翼部材が前記心棒から見て風下側に位置した状態においては、前記規制ロッドを介して前記枠片が回動することによって、前記前部連結片が、前記心棒に近づくように内方に移動され、前記翼体の翼弦が、前記旋回方向で見た前部がその後部よりも前記心棒に近い傾斜状態にされると共に、このように内方に移動されることによって、前記翼体の翼断面が、心棒から遠い外方側の面が凸面に形成されて該翼断面が翼弦に対して非対称を呈する如く変形するようになされていることを特徴とするものである。
In order to solve the above problems, the present invention employs the following means.
That is, the wind turbine according to the present invention is provided with an eccentric portion that is deviated from the axis of the mandrel on one or both ends of the mandrel, and the mandrel via a rotating part that can rotate around the axis. An arm member having a pair of arms protruding in a facing state at a required interval is provided, and a wing member is provided at a tip portion of the pair of arms. The wing member is configured to be able to turn in one direction around the axis as the arm member rotates around the axis, and the wing member is arranged with the pair of arms facing each other. A wing body is disposed between the provided frame pieces, and the wing body is fixed to the pair of arms at both ends in the length direction of the blade core member extending in the opposing direction of the pair of arms. . Further, the opposing frame pieces are connected to each other by a front connecting piece on the front side of the blade core member as viewed in the turning direction, and the opposing frame pieces are connected on the rear side of the blade core member in the turning direction. The frame pieces are connected to each other by a rear connecting piece, and a cover piece wraps the front connecting piece and the blade core member and is attached to the rear connecting piece between the opposed frame pieces. The body is formed. Further, between the front connecting piece and the rear connecting piece, each of the opposed frame pieces is opposed to the integrated object of the tip portion of the arm and the blade core member, which It is connected by a rotation connecting portion so as to be rotatable around the same rotation axis extending in the opposite direction of the arm, and the front side connecting portion located on the front side of the rotation connecting portion and the eccentric portion are It is connected with a restriction rod, and each connecting portion is rotatable. And the said eccentric part is made to be located in a windward side by the wind direction control apparatus. Further, in a state where the wing member is located on the windward side when viewed from the mandrel, the frame piece is rotated via the regulating rod, so that the front connecting piece is moved away from the mandrel. And the chord of the wing body is inclined in such a manner that the front portion viewed in the turning direction is farther from the mandrel than the rear portion, and thus moved outwardly, The blade cross section of the wing body is formed such that the inner surface close to the mandrel is convex and the wing cross section is deformed so as to be asymmetric with respect to the chord, while the wing member is viewed from the mandrel. In the state positioned on the leeward side, the frame piece is rotated via the regulating rod, so that the front connecting piece is moved inward so as to approach the mandrel, and the wing of the wing body The front part of the string as viewed in the turning direction is more than the rear part. By being inclined near the center rod and moving inward in this way, the blade cross section of the wing body is formed with a convex surface on the outer side far from the mandrel, and the blade cross section It is characterized by being deformed so as to exhibit asymmetry with respect to the string.
本発明に係る風車の他の態様は、心棒の一端側又は両端側に、該心棒の軸線と偏倚して偏心部が設けられると共に、該心棒には、その軸線回りに回転し得る回転部を介して、所要間隔を置いて対向状態に突設された一対のアームを具えるアーム部材が設けられ、該一対のアームの先端部分に翼部材が設けられている。そして該翼部材は、該アーム部材が前記軸線回りに回転するに伴って該軸線回りに一方向に旋回できるようになされており、該翼部材は、前記一対のアームを間において対向して配設された枠片間に翼体を配設してなり、該翼体は、該一対のアームの対向方向に延長する翼芯部材の長さ方向の両端側が該一対のアームに固定されている。又、前記旋回方向で見て前記翼芯部材の前側において、前記対向する枠片相互が前部連結片で連結されると共に、前記旋回方向で見て前記翼芯部材の後側において、前記対向する枠片相互が後部連結片で連結されており、該対向する枠片間で、カバー片が、前記前部連結片と前記翼芯部材を包み且つ前記後部連結片に取り付けられることによって前記翼体が形成されている。又、前記前部連結片と前記後部連結片との間で、前記対向する枠片の夫々が、これに対向する、前記アームの先端部分と前記翼芯部材との一体化物に、前記一対のアームの対向方向に延長する同一の回動軸線回りで回動可能となるように回動連結部で連結されており、該回動連結部の後側に位置する後側連結部と前記偏心部とが規制ロッドで連結されており、各連結部分は回動可能となされている。そして前記偏心部は、風向制御装置によって風下側に位置する如くなされている。又、前記翼部材が前記心棒から見て風上側に位置した状態においては、前記規制ロッドを介して前記枠片が回動することにより、前記前部連結片が、前記心棒から遠ざかるように外方に移動され、前記翼体の翼弦が、前記旋回方向で見た前部がその後部よりも前記心棒から遠い傾斜状態とされると共に、このように外方に移動することによって、前記翼体の翼断面が、心棒に近い内方側の面が凸面に形成され且つ該翼断面が翼弦に対して非対称を呈する如く変形するようになされる一方、前記翼体が前記心棒から見て風下側に位置した状態においては、前記規制ロッドを介して前記枠片が回動することによって、前記前部連結片が、前記心棒に近づくように内方に移動され、前記翼体の翼弦が、前記旋回方向で見た前部がその後部よりも前記心棒に近い傾斜状態にされると共に、このように内方に移動されることによって、前記翼体の翼断面が、心棒から遠い外方側の面が凸面に形成されて該翼断面が翼弦に対して非対称を呈する如く変形するようになされていることを特徴とするものである。 In another aspect of the wind turbine according to the present invention, an eccentric portion is provided on one end side or both end sides of the mandrel so as to deviate from the axis of the mandrel, and the mandrel has a rotating portion that can rotate around the axis. Accordingly, an arm member including a pair of arms protruding in a facing state with a required interval is provided, and a wing member is provided at a tip portion of the pair of arms. The wing member is configured to be able to turn in one direction around the axis as the arm member rotates around the axis, and the wing member is arranged with the pair of arms facing each other. A wing body is disposed between the provided frame pieces, and the wing body is fixed to the pair of arms at both ends in the length direction of the blade core member extending in the opposing direction of the pair of arms. . Further, the opposing frame pieces are connected to each other by a front connecting piece on the front side of the blade core member as viewed in the turning direction, and the opposing frame pieces are connected on the rear side of the blade core member in the turning direction. The frame pieces are connected to each other by a rear connecting piece, and a cover piece wraps the front connecting piece and the blade core member and is attached to the rear connecting piece between the opposed frame pieces. The body is formed. Further, between the front connecting piece and the rear connecting piece, each of the opposed frame pieces is opposed to the integrated object of the tip portion of the arm and the blade core member, which The rear connecting portion located on the rear side of the rotating connecting portion and the eccentric portion are connected by a rotating connecting portion so as to be rotatable around the same rotation axis extending in the opposing direction of the arm. Are connected by a regulating rod, and each connecting portion is rotatable. And the said eccentric part is made to be located in the leeward side by the wind direction control apparatus. Further, in a state where the wing member is located on the windward side when viewed from the mandrel, the frame piece is rotated via the regulating rod, so that the front connecting piece is moved away from the mandrel. And the chord of the wing body is inclined with the front portion viewed in the turning direction being farther from the mandrel than the rear portion, and thus moving outwardly, the wing The wing cross section of the body is deformed so that the inner surface close to the mandrel is convex and the wing cross section is asymmetric with respect to the chord, while the wing body is viewed from the mandrel. In the state located on the leeward side, the frame piece rotates via the regulating rod, so that the front connecting piece is moved inward so as to approach the mandrel, and the chord of the wing body However, the front part viewed in the turning direction is more than the rear part. By being inclined close to the rod and moving inward in this way, the blade cross section of the wing body is formed with a convex surface on the outer side far from the mandrel, and the blade cross section becomes a chord. It is characterized by being deformed so as to exhibit asymmetry.
前記した夫々の風車において、前記規制ロッドに付勢手段を組み込み、前記翼部材が旋回することに伴う遠心力の作用によって前記規制ロッドが、該付勢手段の付勢力に抗して伸長できるように構成するのがよい。 In each of the windmills described above, an urging means is incorporated in the restriction rod so that the restriction rod can be extended against the urging force of the urging means by the action of centrifugal force accompanying the turning of the wing member. It is good to configure.
このように構成する場合、前記規制ロッドに、遠心力調整ウエイトを付勢手段を介して設け、前記翼部材が旋回することに伴う遠心力の作用によって該遠心力調整ウエイトが、該付勢手段の付勢力に抗して、前記規制ロッドの軸線に沿って規制ロッド先側に向けて移動できるように構成するのがよい。 In such a configuration, the regulating rod is provided with a centrifugal force adjusting weight via an urging means, and the centrifugal force adjusting weight is urged by the action of the centrifugal force associated with the turning of the wing member. It is good to constitute so that it can move toward the regulation rod tip side along the axis of the regulation rod against the urging force.
前記各風車において、前記風向制御装置は、前記偏心部を前記心棒の軸線回りに強制的に公転させることができ、該偏心部を任意の位置に向け得る強制制御手段を具えたものとするのがよい。 In each of the wind turbines, the wind direction control device includes forcible control means capable of forcibly revolving the eccentric portion around the axis of the mandrel and directing the eccentric portion to an arbitrary position. Is good.
本発明は以下の如き優れた効果を奏する。
(1) 本発明によるときは、ロータの1回転につき1周期となる翼体のピッチ角の制御と、ロータの1回転につき1周期となる翼断面の形状制御を行うことができ、これにより、順方向旋回時における正トルクの領域を最大化でき負トルクの領域を最小化できて、静止状態からの起動を速やかに行うことができると共に、ロータの旋回を効率的に行うことのできる風車を提供できることとなる。
より具体的に説明すれば、本発明によるときは、心棒から見て風上側では、翼体の翼弦を、旋回方向前部がその後部よりも心棒から遠い傾斜状態に設定できると同時に、その翼断面を、心棒に近い内方側の面を凸面に形成することによって該翼断面を翼弦に対して非対称型となし得る。一方、心棒から見て風下側では、翼体の翼弦を、旋回方向前部がその後部よりも心棒に近い傾斜状態に設定できると同時に、その翼断面を、心棒から遠い外方側の面を凸面に形成することによって該翼断面を翼弦に対して非対称型となし得る。
これらによって、風上側近辺及び風下側近辺の大部分の領域において、翼部材を失速状態とするような事態を招くことなく、旋回方向の回転トルクを効率的に発生させることができ、その結果、翼体の旋回効率が向上された風車を提供できることになる。
The present invention has the following excellent effects.
(1) According to the present invention, it is possible to control the pitch angle of the blade body that makes one cycle per rotation of the rotor and the shape control of the blade cross section that makes one cycle per rotation of the rotor, A wind turbine capable of maximizing the positive torque region during forward turning and minimizing the negative torque region, enabling quick start-up from a stationary state, and efficient turning of the rotor It can be provided.
More specifically, according to the present invention, on the windward side when viewed from the mandrel, the chord of the wing body can be set in an inclined state in which the front part in the turning direction is farther from the mandrel than the rear part, and at the same time, By forming the blade cross section with a convex surface on the inner side close to the mandrel, the blade cross section can be asymmetric with respect to the chord. On the other hand, on the leeward side when viewed from the mandrel, the blade chord of the wing body can be set in an inclined state where the front part in the swirl direction is closer to the mandrel than the rear part, and at the same time, the blade cross section Can be made asymmetric with respect to the chord.
By these, in most regions near the leeward side and near the leeward side, it is possible to efficiently generate the rotational torque in the turning direction without causing a situation where the wing member is in a stalled state. Thus, it is possible to provide a wind turbine with improved wing turning efficiency.
(2) 前記規制ロッドを、組み込まれた付勢手段の付勢力に抗して伸長し得るように構成したときは、前記翼体が風速の変動によって過大回転したときに、規制ロッドが遠心力の作用によって伸長できる。その結果、前記翼部材を、1回転中の大部分の領域で失速状態となし得、ロータを減速させることができる。そして、風速が通常状態に戻ることにより前記規制ロッドは当初の長さに戻るので、前記ロータは前記した正常旋回状態に自動復帰できる。 (2) When the restricting rod is configured to be able to extend against the urging force of the incorporated urging means, when the wing body is excessively rotated due to fluctuations in wind speed, the restricting rod is subjected to centrifugal force. Can be elongated by the action of As a result, the wing member can be in a stalled state in most of the region during one rotation, and the rotor can be decelerated. When the wind speed returns to the normal state, the restriction rod returns to the original length, so that the rotor can automatically return to the normal turning state.
(3) 前記風向制御装置が、前記偏心部を前記心棒の軸線回りに強制的に公転させることができ、該偏心部を任意の位置に向け得る強制制御手段を具えるときは、風速が大きくてロータが過大回転したとき、前記翼部材を失速状態となし得、ロータを減速乃至停止させることができる。 (3) When the wind direction control device is capable of forcibly revolving the eccentric portion around the axis of the mandrel and includes a forced control means capable of directing the eccentric portion to an arbitrary position, the wind speed is large. When the rotor rotates excessively, the blade member can be in a stalled state, and the rotor can be decelerated or stopped.
図1において本発明に係る風車1は、心棒2の一端側又は両端側に、該心棒2の軸線L1と偏倚して偏心部3が設けられ、該偏心部3に風向制御装置5が設けられている。そして該心棒2には、その軸線L1回りに回転し得る回転部6を介して、所要間隔を置いて対向状態に突設された一対のアーム7,9を具えるアーム部材10が設けられ、該一対のアーム7,9の先端部分11,12に翼部材13が設けられており、該翼部材13が該心棒2の軸線L1回りに一方向(順方向)に旋回できるものである。以下これを、ジャイロミル型風車に応用された場合を例にとって具体的に説明する。
In FIG. 1, a
前記心棒2は、図2〜4に示すように、例えば中空鋼管を以ってなる垂直な支柱2aとして構成されており、該支柱2aは、通常の運転状態では、軸線回りには回転しない。該支柱2aの挿通孔15には、前記風向制御装置5を構成する風向制御軸16が該支柱2a内でその軸線回りに回転可能に納設されており、図4に示すように、その下端部分が支柱2aの下端17から下方に稍突出して操作軸部19が設けられている。そして該支柱2aは、その下端部分に、例えば正方形板状を呈する台座片20が固定されると共に、該台座片20の下面側で、架台等の設置面21に載置される支持片22,22,22,22が放射状に突設されている。なお本実施例においては、該支柱2aの長さは1400mm程度に設定されている。
As shown in FIGS. 2 to 4, the
そして前記支柱2aの上端寄り部位と下端寄り部位に、例えば1000mm程度の間隔を置いて、該支柱2aの軸線回りに回転し得るベアリング6a,6aとしての前記回転部6,6が設けられており、該上下のベアリング6a,6aに、逆方向に突出する上下一対のアーム7,9、7,9の基端部23,23,23,23が固定されている。これにより、図1に示すように、左右方向に突出する上下一対のアーム7,9、7,9からなる前記アーム部材10が設けられ、該アーム部材10は、前記支柱2aの軸線L1回りに回転部6,6(ベアリング6a,6a)を介して回転できる。そして、例えば前記下の回転部6Aを、出力用として利用できる。なお本実施例においては、該上下のアーム7,9は共に、細長な水平矩形板状に形成されており、その突出長さは1000mm程度に設定されている。
The
前記翼部材13は、図5〜6、図7〜8に示すように、前記上下のアーム7,9の先端部分11,12を間において配設された上下の枠片25,26間に翼体27を配設してなり、該翼体27は、該上下のアーム7,9の対向方向に延長する翼芯部材29の上下端側(本実施例においては上下端)30,31が該上下のアーム7,9の先端部分11,12に固定されている。そして、図9に示すように、該上下の枠片25,26の夫々が、該翼芯部材29に、該アーム7,9の対向方向(上下方向)に延長する同一の回動軸線L2回りで回動可能となるように回動連結部70,76で連結されている。
As shown in FIGS. 5 to 6 and FIGS. 7 to 8, the
該上下の枠片25,26は、本実施例においては軽量素材、例えばアルミニウム製のものであり、前記旋回方向に比較的長く形成され、該旋回方向で見た先側部分32,33は、前記翼部材13の旋回時における空気抵抗を減少させるために先細に形成され、該先側部分32,33には、図7〜8に示すように、挿入孔35,36が上下方向に貫設されている。又、該上下の枠片25,26の旋回方向の後側部分には、枠片後端37,39で開放し且つ枠片の軸線方向に延長する割り溝40,41が上下方向に貫設されると共に、該上下の枠片25,26の、前記旋回方向で見た稍後側部位に、ネジ孔42,43が上下方向に貫設されている。
The upper and
該上下の枠片25,26相互は、図5〜8に示すように、上下方向に延長する、例えばアルミニウム製の平板状を呈する上下に長い後部連結片45で連結されており、該後部連結片45の上下端部分46,47が前記上下の割り溝40,41に嵌め入れられて固着されている。又、上下方向に延長する例えば断面円形軸49aとしての前部連結片49の上下端部分50,51が、前記上下の挿入孔35,36に挿入され、上下の枠片25,26に固着されている。なお本実施例においては、該前部連結片49の上端部分が前記上の枠片25の上方に稍突出せしめられて、突出枢軸52としての前側連結部53(図9)が設けられている。
As shown in FIGS. 5 to 8, the upper and
そして前記翼芯部材29は、図7〜8に示すように、前記枠片25,26の軸線方向に長く形成されており、前記アーム7,9の延長方向で見て前記支柱2aに近い内側表面55が内方に凸に湾曲すると共に、前記支柱2aから遠い外側表面56が、外方に向けて同程度に凸に湾曲した横断面楕円形状の筒体に形成されている。
7-8, the
かかる構成の翼芯部材29は、その長軸を前記アーム7,9の前記先端部分11,12の幅方向に合わせて前記前部連結片49と前記後部連結片45との間に配設されている。そして前記のように、該翼芯部材29の上端30が前記上のアーム7の先端部分11の下面57に固着される一方、該翼芯部材29の下端59が前記下のアーム9の先端部分12の上面60に固着されている。なお本実施例においては、図9に示すように、該翼芯部材29の旋回方向で見た前後端61,62は該先端部分11,12の前後の縁63,65に略合致させてある。
The
そして、図5、図9、図7に示すように、前記上のアーム7の先端部分11の上面66の後端部位(前記翼芯部材29の後端部位)で、上下のジョイント片67,69がボールを介して水平面内で相対回転し得る回動連結ジョイント具としての回動連結部70の該下のジョイント片69が固着されると共に、該上のジョイント片67のネジ筒部71が前記上の枠片25のネジ孔42に螺合されて前記上の枠片25に固定されている。又、前記下のアーム9の先端部分12の下面72の後端部位(前記翼芯部材29の後端部位)で、上下のジョイント片73,75がボールを介して水平面内で相対回転し得る回動ジョイント具としての回動連結部76の該上のジョイント片73が固着されると共に、該下のジョイント片75のネジ筒部77が前記下の枠片26のネジ孔43に螺合されて前記下の枠片26に固定されている。これらよって、前記上下の枠片25、26は、前記回動連結部70,76を支点として、前記同一の回動軸線L2(図9)回りで正逆回動できる。
As shown in FIGS. 5, 9, and 7, upper and lower
前記翼体27は、カバー片79が、前記前部連結片49と前記翼芯部材29を包み且つ前記後部連結片45に取り付けられることによって構成されている。本実施例においては、前記後部連結片45と前記翼芯部材29と前記前部連結片49とを周方向で包囲するように、例えば、ポリエステル繊維糸を用いて製織してなる織布にウレタン樹脂を含浸させた繊維補強の樹脂シートからなるカバー片79が張設状態に取り付けられることによって、前側部分78aが丸く形成されると共に後側部分78bが細く形成された流線型を呈する前記翼体27が構成されている。このようにして包囲状態に取り付けられた包囲カバー部79aの後部分79a1は、前記後部連結片45の後端部分84に対してスリップできる当接状態とされてもよいのであるが、本実施例においては、接着等によって固着されている。そして該包囲カバー部79aの前部分79a2は、該翼体27の翼断面が前記枠片25,26の回動に伴って変形できるように、前記前部連結片49に対してスリップできる当接状態にある。なお本実施例においては、該翼体27の上下方向長さは1000mm程度に設定されており、該翼体27の翼弦80の長さは160mm程度に設定されている。
The
又、前記支柱2aの上端部分81には図2、図10に示すように、キャップ部材82を介して、前記偏心部3となる偏心軸83が上方向に突設されている。図1〜2においてL3は、該偏心軸83の軸線である。該キャップ部材82は、頂面部85で上端が閉塞されると共に下端が開放された偏平円筒状を呈しており、前記支柱2aの前記上端部分81に被冠されるもので、内蔵されたベアリング84を介して前記支柱2aの軸線回りに回転自在となされている。又、該キャップ部材82の前記頂面部85の下面86には、前記風向制御軸16の上端87が同心に固着されている。そして、該キャップ部材82の頂面部85の上面89には、図2、図11に示すように、前記支柱2aの軸線(即ち、前記頂面部85の中心)L1と10mmの偏心量L4で、前記偏心軸83が上方向に突設されている。そして、該偏心軸83の中心90と前記キャップ部材82の上面89の中心91とを結ぶ直線(図11)L5は、前記アーム7,9、7,9の延長方向に略合致している。
Further, as shown in FIGS. 2 and 10, an
該偏心軸83には、内蔵のベアリング92を介して、該偏心軸83の軸線回りに回転し得る円板状取付け片93が設けられている。該円板状取付け片93の上面には図2、図10に示すように、前記偏心軸83を挿通させる挿通孔94が設けられて逆方向に突出する水平突出片95,95がボルトで固定されており、該水平突出片95,95の先端で、垂下片96,96が下方向に屈曲形成されている。そして該垂下片96の外面97には、水平な軸孔99が設けられた軸受部材100が突設されると共に該軸孔99は、該垂下片96の中央部に設けられた挿通孔101に連通されている。
The
該垂下片96,96には、図2、図10に示すように、互いに逆方向に突出し且つ同一長さを有するする直棒状の規制ロッド本体(後述の規制ロッド111を構成する)102の基端側部分103が取り付けられている。該基端側部分103は、前記軸孔99と前記挿通孔101を挿通して、前記水平突出片95の下側で前記偏心軸83に向けて突出状態とされると共に、該基端側部分103の端部分105は、前記水平突出片95の下面に固定された緩衝器106に納められている。又、該基端側部分103には、該緩衝器106の稍外方部位でバネ受け鍔部107が設けられており、該バネ受け鍔部107と前記垂下片96との間に、コイルバネ(以下、基端側のコイルバネともいう)109aとしての付勢手段109が稍圧縮状態で介装されている。
As shown in FIGS. 2 and 10, the hanging
そして該規制ロッド本体102の先端部110には、図9、図5〜7に示すように、前記上の枠片25の前端側で突設された前記突出枢軸52が挿通され且つ該突出枢軸52の軸線回りに回転し得るベアリング108が設けられている。該規制ロッド本体102の先端部110が該ベアリング108を介して該突出枢軸52としての前記前側連結部53に連結されることにより、図1〜2に示すように、前記偏心軸83と前記突出枢軸52とが、前記規制ロッド本体102と前記水平突出片95と前記円板状取付け片93と前記基端側のコイルバネ109aとからなる規制ロッド111で連結状態とされている。
As shown in FIGS. 9 and 5 to 7, the protruding
なお本実施例においては図1、図12に示すように、該規制ロッド本体102の基端寄り部分112に、その軸線方向にスライドにより移動し得る遠心力調整ウエイト113が設けられている。該規制ロッド本体102の該基端寄り部分112にはバネ受け部材115が固設され、該バネ受け部材115と該遠心力調整ウエイト113との間にコイルバネ(以下、中間のコイルバネともいう)116aとしての付勢手段116が介装されている。
In this embodiment, as shown in FIGS. 1 and 12, a centrifugal
前記翼体27が風速の変動によって過大回転したときには、遠心力の作用によって、前記規制ロッド111が、例えば図13に示すように、前記基端側のコイルバネ109aをより圧縮状態にして伸長する。このとき前記遠心力調整ウエイト113が、例えば図14に示すように、前記中間のコイルバネ116aを圧縮状態にして規制ロッド先側に向けて移動するので、前記翼体27の質量が比較的小さい場合であっても比較的大きい遠心力が得られることとなり、これによって前記規制ロッド111が所要に伸長できる。なお、風速の小刻み変動に追随して規制ロッド111が小刻みに伸縮するとロータを損傷する恐れがあるため、前記緩衝器106でこれが防止されている。
When the
又、前記風向制御装置5は、図1〜2に示すように、前記偏心軸83の中心90と前記キャップ部材82の中心91とを結ぶ直線L5(図11)上で該偏心軸83から離れる方向に延長し且つ、前記アーム7,9の先端部分11,12を越えて更に突出する風向バー117を有し、その基端部119が該偏心軸83に固定されると共に、その先端に、垂直板状を呈する風向板120が設けられてなる。然して、風が吹いている状態では該風向板120が、前記支柱2aから見て風下側に位置することにより、前記偏心軸83が、前記支柱2aから見て風上側に位置することになる。
1 and 2, the wind direction control device 5 moves away from the
偏心軸(偏心部3)83がこのように風上側に位置せしめられた状態における翼部材13の風上側と風下側における状態を図15に基づいて説明する。なお図15(A)に示す矢印は風向を示し、図15(B)(C)に示す矢印は、例えば周速比が略2の場合の相対風向を示している。
The state on the windward side and the leeward side of the
前記翼部材13が図15(A)の左側に示すように風上側に位置した状態にあっては、図15(A)(B)に示すように、前記規制ロッド111により、前記前部連結片49が前記支柱2aから遠ざかるように外方に移動せしめられる。これによって、前記翼体27の翼弦80が、図15(B)に示すように、前記旋回方向で見た前部121がその後部122よりも前記支柱2aから遠い傾斜状態(旋回円の接線方向に対して傾斜した状態)とされる。これと同時に、前記翼芯部材29がアーム7,9に固定状態にあることからして、前記翼体27の翼断面は、図15(B)に示すように、支柱2aに近い内方側の面118が凸面を呈した非対称を呈する如く変形せしめられる。
When the
一方、このように偏心軸(偏心部3)83が風上側に位置せしめられた状態において、前記翼部材13が図15(A)の右側に示すように風下側に位置した状態にあっては、図15(A)(C)に示すように、前記規制ロッド111が、前記前部連結片49が前記支柱2aに近づくように内方に移動せしめられる。これによって、前記翼体27の翼弦80が、図15(C)に示すように、前記旋回方向で見た前部121がその後部122よりも前記支柱2aに近い傾斜状態(旋回円の接線方向に対して傾斜した状態)とされる。これと同時に、前記翼芯部材29がアーム7,9に固定状態にあることからして、前記翼体27の翼断面は、図15(C)に示すように、支柱2aから遠い外方側の面123が凸面を呈した非対称を呈する如く変形せしめられる。
On the other hand, when the eccentric shaft (eccentric portion 3) 83 is positioned on the windward side as described above, the
図16は、前記翼部材13が風上側にある状態からアーム部材10が90度回転した状態を示すものである。なお、図16(A)に示す矢印は風向を示し、図16(B)(C)に示す矢印は相対風向を示している。この状態においては、前記翼体27,27は相対風向に略沿う状態となり、ピッチ角が略ゼロとなる。
FIG. 16 shows a state in which the
このように、ロータ(2個の翼部材13,13とアーム部材10と上下の回転部6,6を具える部分)125(図1)の1回転につき1周期となる翼体27のピッチ角(前記翼弦80と前記旋回円の接線方向とのなす角)の制御と、ロータ125の1回転につき1周期となる翼断面の変形制御が行われることから、風上側近辺及び風下側近辺の大部分の領域において、翼部材を失速状態とするような事態を招くことなく、順方向旋回時における正トルク(ロータを旋回させるようとするトルク)の領域を最大化でき負トルク(ロータを制動させるトルク)の領域を最小化できることとなる。それ故、前記構成の風車1によるときは、静止状態からの起動が速やかに行われると共に、ロータ125が順方向に効率よく旋回できる。
Thus, the pitch angle of the
前記翼体27が、風速の変動によって過大回転したときには、前記のように、前記規制ロッド111が遠心力の作用によって伸長する。かかることから図17に示すように、前記翼体27が風上側に位置する状態では、ピッチ角が過大となり、前記翼体27が風下側に位置する状態では、ピッチ角が過少となる。図17(A)に示す矢印は風向を示し、図17(B)(C)に示す矢印は、例えば周速比が略4の場合の相対風向を示している。図18は、該翼体27が風向と略直角を呈する側に位置する状態を示している。図18(A)に示す矢印は風向を示し、図18(B)(C)に示す矢印は相対風向を示している。この状態ではピッチ角が発生することになるので、該翼体27が直角乃至その前後の角度範囲において失速状態になる。従って、順方向旋回に対する負トルクが増大して、前記のような正常な順方向の旋回が得られないことになる。その結果、ロータ125は減速されることになる。なお、風速が通常状態に戻ることにより前記規制ロッド111は当初の長さに戻るので、前記ロータ125は前記した正常旋回状態に自動復帰できる。
When the
風速が大きくてロータ125が過大回転したときは、前記偏心部3を風下側に向けるための強制制御手段を作動させる。該強制制御手段は、前記風向バー117を水平面内で強制回転させる手段からなる。然して、前記風向バー117を手で持って水平面内で強制回転操作することによって、又は、前記風向制御軸16の前記操作軸部19を手動や作動装置で強制回転操作して前記風向バー117を強制回転操作することよって、前記偏心軸83を前記支柱2aの軸線回りに所要角度公転させると、この公転角度に応じて、前記翼体27のピッチ角と翼断面を変えることができ、ロータ125を停止させることができる。
When the wind speed is high and the
前記風向バー117を回転させる角度に応じて、緩和減速から急減速まで所望に選択できるのであるが、前記風向バー117を風上側に180度回転させた場合について説明すれば次のようである。即ち、180度回転させた場合は前記偏心軸83が風下側に位置することになるため、前記翼部材13が風上側に位置する状態においては、図19(A)に示すように、前記規制ロッド111により、前記前部連結片49が前記支柱2aに近づくように移動せしめられる。図19(A)において、風向を矢印で示している。これによって、前記翼体27の翼弦80が、前記旋回方向で見た前部121がその後部122よりも前記支柱2aに近い傾斜状態(旋回円の接線方向に対して傾斜した状態)とされる。これと同時に、前記翼体27の翼断面は、図19(B)に示すように、支柱2aから遠い外方側の面123が凸面を呈した非対称を呈する如く変形せしめられる。
Depending on the angle at which the
そして、前記翼部材13が風下側に位置する状態においては、図19(C)に示すように、前記規制ロッド111により、前記前部連結片49が前記支柱2aから遠ざかるように外方に移動せしめられる。これによって、前記翼体27の翼弦80が、前記旋回方向で見た前部121がその後部122よりも前記支柱2aから遠い傾斜状態(旋回円の接線方向に対して傾斜した状態)とされる。これと同時に、前記翼体27の翼断面は、図19(C)に示すように、支柱2aに近い内方側の面118が凸面を呈した非対称を呈する如く変形せしめられる。
In the state where the
従って、風上側の翼体及び風下側の翼体は共に、失速状態となって、旋回方向と逆方向のトルクが増大して減速し乃至停止することになる。このように、前記風向制御装置5は、過大な風速に対しては翼体27を失速させて風車1を停止させる安全装置の構成要素ともなっている。
Therefore, both the wing body on the windward side and the wing body on the leeward side are stalled, and the torque in the direction opposite to the turning direction is increased to decelerate or stop. Thus, the wind direction control device 5 is also a component of a safety device that stops the
図20〜21は、前記実施例において、前記規制ロッド111の連結状態を変更した態様のものである。
FIGS. 20-21 are the things which changed the connection state of the said
より具体的に説明すれば、図20、図21(A)は、前記回動連結部70の後側に位置させて設けた、例えば上方への突出枢軸としての後側連結部108と、前記偏心部(本実施例においては偏心軸83)3とが規制ロッド111で連結された状態を示している。この場合は、同図に示すように、該偏心部3は、前記風向制御装置5の制御作用によって、風下側に位置せしめられる。なお図21(A)において、風向を矢印で示している。
More specifically, FIG. 20 and FIG. 21 (A) show the
図21(B)は、前記翼部材13が風上側に位置する状態を示し、前記規制ロッド111を介して前記上下の枠片25,26が回動することにより、前記前部連結片49が、前記心棒(支柱2a)2から遠ざかるように外方に移動され、前記翼体27の翼弦80が、前記旋回方向で見た前部121がその後部122よりも該支柱2aから遠い傾斜状態とされている。そして、このように外方に移動することよって、前記翼体27の翼断面が、支柱2aに近い内方側の面118が凸面に形成され且つ該翼断面が翼弦80に対して非対称を呈する如く変形している。
FIG. 21B shows a state in which the
又図21(C)は、前記翼部材13が風下側に位置する状態を示し、前記規制ロッド111を介して前記上下の枠片25,26が回動することによって、前記前部連結片49が前記支柱2aに近づくように内方に移動され、前記翼体27の翼弦80が、前記旋回方向で見た前部121がその後部122よりも前記支柱2aに近い傾斜状態にされている。そしてこのように内方に移動されることよって、前記翼体27の翼断面が、支柱2aから遠い外方側の面123が凸面に形成されて該翼断面が翼弦80に対して非対称を呈する如く変形している。
FIG. 21C shows a state in which the
図22は、本発明に係る風車1の他の実施例を示すものであり、心棒2が水平状態に配置されている。該心棒2は、本実施例においては中空鋼管を以って形成されており、図示しない架台に設けられた左右の支持部126,126の上端に設けられた軸受127,127で支持され、通常の運転状態では軸線回りには回転しない状態で支持されている。そして図23〜24に示すように、該水平状態の心棒2の、該軸受127,127の内方側において、円板状を呈する偏心固定板129,129が、その中心(偏心部3)130を該心棒2の中心128と例えば10mm程度偏心させた状態で固定されており、該心棒2に対する左右の偏心固定板129,129の固定状態は左右対称である。
FIG. 22 shows another embodiment of the
該偏心固定板129,129の夫々は、図23〜25に示すように、ベアリング130,130の内輪132の内周面133に嵌着されている。そして、該ベアリング132の外輪135が取付け部材136の嵌合凹部137の内面に固定されることにより、該取付け部材136が前記心棒2に対して偏心状態で回転可能となされている。該取付け部材136の外面138には、図22〜25に示すように、逆方向に突出する取付け板139,139が設けられており、その先端には、前記心棒2の軸線方向内方に向けて屈曲した取付け片140,140が設けられている。
As shown in FIGS. 23 to 25, the
そして図22に示すように、前記支持部126,126の内側において、前記心棒2の左右側に設けられた左右の回転部(本実施例においてはベアリング6b,6b)6,6を介して、アーム部材10が設けられている。該アーム部材10は、該心棒2の軸線と直交する状態で心棒2の両側に突出した左右のアーム7,9、7,9からなり、該アーム部材10は、該回転部6,6(ベアリング6b,6b)を介して前記心棒2の軸線回りに回転できる。そして、例えば一方の回転部を出力用として利用できる。
As shown in FIG. 22, inside the
前記左右のアーム7,9の先端部分11,12に翼部材13が設けられており、該翼部材13は、前記アーム部材10が前記心棒2の軸線回りに一方向に回転するに伴って、該軸線回りに一方向(順方向)に旋回できるようになされている。
The
該翼部材13の構成は、基本的には前記実施例で示したと同様であり、翼体27は、図22に示すように、該左右一対のアーム7,9の対向方向に延長する翼芯部材29の長さ方向の両端側(本実施例においては左右端)が該左右のアーム7,9に固定されている。そして、左右の枠片25,26の夫々が、該翼芯部材29に、該アーム7,9の対向方向(左右方向)に延長する同一の回動軸線回りで回動可能となるように回動連結部144,144で連結されている。
The structure of the
又、前記旋回方向で見て前記翼芯部材29の後側において、前記対向する枠片25,26相互が後部連結片45で連結されており、その前側に位置させて、該枠片25,26相互を連結するように前部連結片49が設けられると共に、該前部連結片49の左右突出枢軸52,52としての前側連結部53,53と前記左右の偏心部3,3とが規制ロッド111,111で連結されている。該規制ロッド111は前記実施例におけるものと略同様の構成を有しており、その基端側部分103が、図25に示すように、コイルバネ109aとしての付勢手段109を介して取付け片140に連結され、又、遠心力調整ウエイト113がコイルバネ116aとしての付勢手段116を介して該規制ロッド111に取り付けられている。そして、該対向する左右の枠片25,26間で、該後部連結片45と前記翼芯部材29と前記前部連結片49とを周方向に包囲するようにカバー片79(図22)が張設状態に取り付けられることによって翼体27が形成されている。
In addition, on the rear side of the
本実施例においては、このように心棒2の両端側に偏心部3,3を設け、翼芯部材29の両端側において、前側連結部(突出枢軸52)53と偏心部3とを規制ロッド111で連結しているため、翼体27の翼断面の変形をより安定的に行うことができる。なお風車1が小型の場合は、心棒2の一端側にのみ偏心部3を設け、該一端側でのみ規制ロッド111を配設することもある。
In the present embodiment, the
そして本実施例においては、風向センサの検知信号を受けて作動するギヤードモータ等の駆動制御手段を具える風向制御装置(図示せず)によって、前記偏心部3が風上側に存する如く風向制御が行われる。図22において風向Fを矢印で示している。
In this embodiment, the wind direction control device (not shown) including drive control means such as a geared motor that operates in response to the detection signal of the wind direction sensor controls the wind direction so that the
かかる構成の風車1によるときも、前記実施例におけると同様の作用によってロータの一回転につき1周期となる翼体27のピッチ角の制御と、ロータ125の1回転につき1周期となる翼断面の変形制御が行われることから、順方向旋回時における正トルクの領域を最大化でき負トルクの領域を最小化できることとなる。それ故、前記構成の風車1によるときには、静止状態からの起動を速やかに行うことができると共に、ロータ125が順方向に効率よく旋回できる。
Even with the
そして、前記翼体27が風速の変動によって過大回転したときには、規制ロッド111が遠心力の作用によって伸長し、その結果、前記と同様の作用によって、翼部材13が風上側に位置した状態にあっても風下側に位置した状態にあっても共に、多くの領域において失速状態となり、旋回方向と逆向きのトルクが増大して、前記のような正常な順方向の旋回が得られなくなり、ロータ125は減速されることになる。なお、風速が通常状態に戻ることにより前記規制ロッド111は当初の長さに戻るので、前記ロータ125は前記した正常旋回状態に自動復帰できる。
When the
又、風速が大きくてロータ125が過大回転したときは、風速センサの検知信号を受けて作動するギヤードモータ等の強制制御手段によって、前記偏心部3を風下側等、任意の位置に向けることができる。この位置の設定によって前記翼体27の受ける風力を変えることができ、ロータ125を減速乃至停止させることができる。
Further, when the wind speed is high and the
なお、本実施例に係る風車1において、前記水平状態の心棒2を、その軸線回りに回転調節可能となるように前記軸受127,127に支持させるときは、該風車1を傾斜地に設置した場合において、前記偏心部3と前記心棒2の中心とを結ぶ直線が該傾斜地の傾斜面と平行状態となるように、即ち、前記偏心部3が該傾斜面の傾斜方向の風上側に位置した状態となるように、前記心棒2を回転調節しその状態を固定することにより、該傾斜面を上昇する風をより有効に活用して翼体27の旋回効率の向上を期し得ることとなる。又このように構成するときは、該風車を洋上に設置した場合、設置面の揺れを前記心棒2を回転調節することで吸収できることとなり、翼体27の旋回効率の向上を期し得ることとなる。
In the
本発明は、前記実施例で示したものに限定されるものでは決してなく、「特許請求の範囲」の記載内で種々の設計変更が可能であることはいうまでもない。その一例を挙げれば次のようである。 The present invention is by no means limited to those shown in the above-described embodiments, and it goes without saying that various design changes can be made within the scope of the claims. One example is as follows.
(1) 前記の各実施例においては、前記対向する枠片25,26の夫々の稍後側部位を、前記アーム7,9の先端部分11,12に、該一対のアーム7,9の対向方向に延長する同一回動軸線回りで回動可能となるように回動連結部で連結しているが、前記前部連結片49と前記後部連結片45と間の所要部位、例えば中央部位や前側部位において回動連結部70で連結すればよい。
(1) In each of the embodiments described above, the rear side portions of the opposing
(2) 図26は、実施例1に係る風車1の前記支柱2aの下端側部分にも偏心部3を設けた構成を示すものであり、前記翼部材13の前側連結部53と該偏心部3とが規制ロッド111で連結されている。なお、該偏心部3の構成と作用は、前記実施例2における場合と同様であるためその詳細な説明を省略する。
(2) FIG. 26 shows a configuration in which the
(3) 図27は、偏心部3の他の構成を示すものであり、支柱2aとしての心棒2に設けたクランク部142の垂直支柱部143を以って偏心部3としている。水平方向の心棒2にあっても同様に構成できる。
(3) FIG. 27 shows another configuration of the
(4) 図28(A)(B)は、前記翼体27の、前記旋回方向で見た前側部分において、前記翼芯部材29と前記前部連結片49との間を構成するカバー片部分145の内、前記心棒2側をなす内側カバー部146を厚肉に構成した態様を示すものである。本実施例においては、前記カバー片79と同一素材からなり且つ翼体27の上下方向に延長するシート状の質量増大片147を融着等により固着することによって、前記内側カバー部146を厚肉に構成している。
このようにして前記内側カバー部146の質量を増大させる場合は、前記翼部材13が旋回することに伴う遠心力の作用によって、前記内側カバー部146と対向する外側カバー部149が外方向に過大に膨らみ傾向となるときに、例えば図28(C)に示すように、質量が増大された該内側カバー部146が外方向に凹み変形することになる。そのため、該外側カバー部146が前記前部連結片49の周面50をスリップして内側に引っ張られることとなり、結果的に、前記外側カバー部149の張力が高められて、その膨らみ変形が抑制されることになる。かかることから、翼体27の翼断面をより最適状態に維持させながら翼部材13の旋回を可能となし得る利点がある。
(4) FIGS. 28 (A) and 28 (B) show a cover piece portion that constitutes between the
When the mass of the
(5) 本発明において前記翼体27は、カバー片79が、前記前部連結片49と前記翼芯部材29を包み且つ前記後部連結片45に取り付けられることによって構成されればよいのであり、例えば図29に示すように、前記前部連結片49と前記翼芯部材29を包むように設けられたカバー片79の両端部分150,150を前記後部連結片45の両側部151,151に接着等により取り付けることによって構成することもある。
(5) In the present invention, the
(6) 前記カバー片79は、前記枠片25,26の回動によって翼体27の翼断面が変形できる可撓性を具備することが必須であるが、該翼体27は、剛体としての前記翼芯部材29を具えるために、該カバー片79としては、質量の小さい材料を以って構成することが可能となり、これによって翼体27の軽量化を達成でき、翼体27の旋回効率の向上に寄与できる。例えば0.4kg/m2 〜1.5kg/m2 のものを採用でき、前記実施例においては0.4kg/m2 のものを用いている。
(6) It is essential that the
(7) 本発明に係る風車1は、前記翼部材13が1個とされることもあり、3個や4個等の複数個とされることもある。そして、各翼部材13を構成する前側連結部53と前記心棒2に設けた偏心部3とが規制ロッド111で連結される。
(7) In the
(8) この場合、該偏心部3に対する該規制ロッド111の基端側部分103の回動可能の連結は、個別的に行われてもよい。図30は、前記心棒2が支柱2aである場合において、実施例1におけると同様にして設けられた偏心軸(偏心部3)83の上下に、ベアリング等の回動手段を介して該基端側部分103を独立的に連結した場合を示している。このような構成は、心棒2が水平状態に配設される場合にも応用され得る。
(8) In this case, the pivotable connection of the base
(9) 図31は、前記翼芯部材29の上端30を前記上のアーム7の先端部分11よりも上方に位置させると共に、その下端31を前記下のアーム9の先端部分12よりも下方に位置させた場合を示すものであり、該翼芯部材29の側面部152に上下のアーム7,9の先端部分11,12が固着されている。このように構成する場合、前記カバー片79は、該上下の先端部分11,12を避けて取り付けられる。このように構成するときは、翼体27の上下長さを上下のアーム7,9間の間隔によらず、出来るだけ長く形成できる利点がある。かかる構成は、心棒2が水平状態に配置される場合にも同様に採用され得る。
(9) FIG. 31 shows that the
(10)後部連結片45は、要は、前記翼芯部材29の後側において、対向する枠片25,26相互を連結できるものであればよいのであり、軸状を呈するものであってもよい。又、前記前部連結片49は、要は、前記翼芯部材29の前側において、対向する枠片25,26相互を連結できるものであればよいのであり、前端部分が丸味を帯びたものであれば横断面が楕円形状を呈する軸状を呈するものや板状を呈するものであってもよい。
(10) The
(11)前記翼芯部材29の横断面形状は、前記した楕円形状を呈するものの他、断面円形状や、丸みを帯びた矩形状等を呈するものであってもよい。又、該翼芯部材29は、前記したような一体の管体等の棒状部材として構成されることの他、複数本の管体等の棒状部材を組み合わせて構成してもよい。
(11) The cross-sectional shape of the
(12)前記実施例1における場合において、前記支柱2aは、風車の運転状態においてもその軸線回りの回転が許されないものではない。
(12) In the case of the first embodiment, the
(13)前記回動連結部70,76,144は、対向する枠片25,26の夫々を、これに対向するアームの先端部分11と前記翼芯部材29との一体化物に、該一対のアームの対向方向に延長する同一回動軸線回りで回動可能となるように連結できるものであればよいのであり、前記翼芯部材29に連結されることもある。そして、該回動連結具は、前記した回動ジョイント具の他、ベアリングやブシュで支持された軸体等を以って構成することもできる。
(13) The
(14)心棒2である前記支柱をその軸線回りに回転可能に構成するときは、前記偏心部3を該心棒2に一体に設ける場合、風向制御装置5によって該偏心部3を風上側に位置させる際、該心棒2をその軸線回りに回動させることによって風向制御を行うことができる。
(14) When the support column that is the
(15)ロータが過大回転した場合に、遠心力の作用によりコイルバネ(バネ部材等の付勢手段の一種)を弾性圧縮させて規制ロッド111を伸長させ、これによってロータの回転を減速させんとする際は、例えば前記のようにして遠心力調整ウエイト113を付設するのが好ましいが、前記翼部材13の質量が比較的大きい場合は、該遠心力調整ウエイト113を省略することもある。
(15) When the rotor rotates excessively, the
(16)図32はアーム部材10の他の態様を示すものであり、該心棒2が例えば支柱2aである場合において、前記回転部6を、該心棒2に外挿され且つ上下のベアリング153,153を介して該心棒2の軸線回りに回転し得る回転筒体155として構成した場合を示すものであり、上下に長く形成されている。そして該回転筒体155の上下に位置させて上下一対のアーム7,9の基端部23,23が固定されることによって、該上下一対のアーム7,9からなるアーム部材10が構成されている。このような構成は、心棒2が水平状態に配設される場合にも応用され得る。
(16) FIG. 32 shows another embodiment of the
(17)アーム部材10は、図33に示すように、心棒2に所要間隔を置いて設けた回転部6,6相互を連結部材148で連結すると共に、該連結部材の両端で一対のアーム7,9を対向状態に突設することによって構成することもできる。
又、軸線回りに回転し得る前記回転部6は、心棒2に1個だけ設けられることもある。この場合アーム部材10は、該回転部6に、該心棒2に沿って連結部を設け、該連結部の両端に一対のアーム7,9を対向状態に突設することによって構成できる。或いは、該回転部から逆方向の傾斜状態でアーム7,9を突設することによって構成することもある。
(17) As shown in FIG. 33, the
Further, only one
(18)前記規制ロッド111を、バネ部材等の付勢手段109を介して弾性的に伸長可能とする場合、該バネ部材を採用するときは、これは、前記したコイルバネには特定されず、遠心力の作用によって弾性的に圧縮され或いは弾性的に伸長できるものであれば、流体バネやゴム製バネ、皿バネ等であってもよい。又、かかる付勢手段109を規制ロッド111に組み込む部位は、遠心力の作用による該規制ロッド111の伸長によってロータの過大回転を防止できるものであれば、限定されない。
(18) When the
(19)前記規制ロッド111は、前記翼体のピッチ角と翼断面を変化させるように作用するものである限り、直線状に構成されないこともある。
(19) The
(20)本発明に係る風車が実施例1で示すようなジャイロミル型風車に応用された場合、前記風向制御装置は、前記した風向バー117を用いて手動操作により行う手段を採用できる他、かかる風向バーを用いることなく自動制御する手段を採用してもよい。例えば、風向センサの検知信号を受けて作動するギヤードモータ等の駆動制御手段を用いて構成することができる。
(20) When the windmill according to the present invention is applied to a gyromill type windmill as shown in the first embodiment, the wind direction control device can employ means that is manually operated using the
1 風車
2 心棒
3 偏心部
5 風向制御装置
6 回転部
7 アーム
9 アーム
10 アーム部材
11 アームの先端部分
12 アームの先端部分
13 翼部材
16 風向制御軸
19 操作軸部
25 上の枠片
26 下の枠片
27 翼体
29 翼芯部材
45 後部連結片
49 前部連結片
53 前側連結部
55 内側表面
56 外側表面
70 回動連結部
76 回動連結部
80 翼弦
83 偏心軸
102 規制ロッド本体
116 付勢手段
117 風向バー
120 風向板
125 ロータ
129 偏心固定板
144 回動連結部
DESCRIPTION OF
Claims (5)
該翼部材は、該アーム部材が前記軸線回りに回転するに伴って該軸線回りに一方向に旋回できるようになされており、
又、該翼部材は、前記一対のアームを間において対向して配設された枠片間に翼体を配設してなり、該翼体は、該一対のアームの対向方向に延長する翼芯部材の長さ方向の両端側が該一対のアームに固定されており、
又、前記旋回方向で見て前記翼芯部材の前側において、前記対向する枠片相互が前部連結片で連結されると共に、前記旋回方向で見て前記翼芯部材の後側において、前記対向する枠片相互が後部連結片で連結されており、該対向する枠片間で、カバー片が、前記前部連結片と前記翼芯部材を包み且つ前記後部連結片に取り付けられることによって前記翼体が形成されており、
又、前記前部連結片と前記後部連結片との間で、前記対向する枠片の夫々が、これに対向する、前記アームの先端部分と前記翼芯部材との一体化物に、前記一対のアームの対向方向に延長する同一の回動軸線回りで回動可能となるように回動連結部で連結されており、
又、該回動連結部の前側に位置する前側連結部と前記偏心部とが規制ロッドで連結されており、各連結部分は回動可能となされており、
又、前記偏心部は、風向制御装置によって風上側に位置する如くなされており、
又、前記翼部材が前記心棒から見て風上側に位置した状態においては、前記規制ロッドを介して前記枠片が回動することにより、前記前部連結片が、前記心棒から遠ざかるように外方に移動され、前記翼体の翼弦が、前記旋回方向で見た前部がその後部よりも前記心棒から遠い傾斜状態にされると共に、このように外方に移動されることによって、前記翼体の翼断面が、心棒に近い内方側の面が凸面に形成され且つ該翼断面が翼弦に対して非対称を呈する如く変形するようになされる一方、前記翼部材が前記心棒から見て風下側に位置した状態においては、前記規制ロッドを介して前記枠片が回動することによって、前記前部連結片が、前記心棒に近づくように内方に移動され、前記翼体の翼弦が、前記旋回方向で見た前部がその後部よりも前記心棒に近い傾斜状態にされると共に、このように内方に移動されることによって、前記翼体の翼断面が、心棒から遠い外方側の面が凸面に形成されて該翼断面が翼弦に対して非対称を呈する如く変形するようになされていることを特徴とする風車。 An eccentric part is provided on one or both ends of the mandrel so as to be offset from the axis of the mandrel, and the mandrel is opposed to the mandrel via a rotating part that can rotate around the axis. An arm member having a pair of protruding arms is provided, and a wing member is provided at a tip portion of the pair of arms,
The wing member is configured to be able to turn in one direction around the axis as the arm member rotates around the axis.
Further, the wing member includes a wing body disposed between frame pieces disposed so as to face each other between the pair of arms, and the wing body extends in a facing direction of the pair of arms. Both end sides in the length direction of the core member are fixed to the pair of arms,
Further, the opposing frame pieces are connected to each other by a front connecting piece on the front side of the blade core member as viewed in the turning direction, and the opposing frame pieces are connected on the rear side of the blade core member in the turning direction. The frame pieces are connected to each other by a rear connecting piece, and a cover piece wraps the front connecting piece and the blade core member and is attached to the rear connecting piece between the opposed frame pieces. The body is formed,
Further, between the front connecting piece and the rear connecting piece, each of the opposed frame pieces is opposed to the integrated object of the tip portion of the arm and the blade core member, which It is connected by a rotation connecting part so that it can be rotated around the same rotation axis extending in the opposite direction of the arm,
Further, the front side connecting portion located on the front side of the rotating connecting portion and the eccentric portion are connected by a regulating rod, and each connecting portion is rotatable.
Further, the eccentric portion is positioned on the windward side by the wind direction control device,
Further, in a state where the wing member is located on the windward side when viewed from the mandrel, the frame piece is rotated via the regulating rod, so that the front connecting piece is moved away from the mandrel. And the chord of the wing body is inclined in such a manner that the front portion viewed in the turning direction is farther from the mandrel than the rear portion, and thus moved outwardly, The blade cross section of the wing body is formed such that the inner surface close to the mandrel is convex and the wing cross section is deformed so as to be asymmetric with respect to the chord, while the wing member is viewed from the mandrel. In the state positioned on the leeward side, the frame piece is rotated via the regulating rod, so that the front connecting piece is moved inward so as to approach the mandrel, and the wing of the wing body The front part of the string as viewed in the turning direction is more than the rear part. By being inclined near the center rod and moving inward in this way, the blade cross section of the wing body is formed with a convex surface on the outer side far from the mandrel, and the blade cross section A windmill characterized by being deformed to exhibit asymmetry with respect to a string.
該翼部材は、該アーム部材が前記軸線回りに回転するに伴って該軸線回りに一方向に旋回できるようになされており、
又、該翼部材は、前記一対のアームを間において対向して配設された枠片間に翼体を配設してなり、該翼体は、該一対のアームの対向方向に延長する翼芯部材の長さ方向の両端側が該一対のアームに固定されており、
又、前記旋回方向で見て前記翼芯部材の前側において、前記対向する枠片相互が前部連結片で連結されると共に、前記旋回方向で見て前記翼芯部材の後側において、前記対向する枠片相互が後部連結片で連結されており、該対向する枠片間で、カバー片が、前記前部連結片と前記翼芯部材を包み且つ前記後部連結片に取り付けられることによって前記翼体が形成されており、
又、前記前部連結片と前記後部連結片との間で、前記対向する枠片の夫々が、これに対向する、前記アームの先端部分と前記翼芯部材との一体化物に、前記一対のアームの対向方向に延長する同一の回動軸線回りで回動可能となるように回動連結部で連結されており、
又、該回動連結部の後側に位置する後側連結部と前記偏心部とが規制ロッドで連結されており、各連結部分は回動可能となされており、
又、前記偏心部は、風向制御装置によって風下側に位置する如くなされており、
又、前記翼部材が前記心棒から見て風上側に位置した状態においては、前記規制ロッドを介して前記枠片が回動することにより、前記前部連結片が、前記心棒から遠ざかるように外方に移動され、前記翼体の翼弦が、前記旋回方向で見た前部がその後部よりも前記心棒から遠い傾斜状態とされると共に、このように外方に移動することによって、前記翼体の翼断面が、心棒に近い内方側の面が凸面に形成され且つ該翼断面が翼弦に対して非対称を呈する如く変形するようになされる一方、前記翼体が前記心棒から見て風下側に位置した状態においては、前記規制ロッドを介して前記枠片が回動することによって、前記前部連結片が、前記心棒に近づくように内方に移動され、前記翼体の翼弦が、前記旋回方向で見た前部がその後部よりも前記心棒に近い傾斜状態にされると共に、このように内方に移動されることによって、前記翼体の翼断面が、心棒から遠い外方側の面が凸面に形成されて該翼断面が翼弦に対して非対称を呈する如く変形するようになされていることを特徴とする風車。 An eccentric part is provided on one or both ends of the mandrel so as to be offset from the axis of the mandrel, and the mandrel is opposed to the mandrel via a rotating part that can rotate around the axis. An arm member having a pair of protruding arms is provided, and a wing member is provided at a tip portion of the pair of arms,
The wing member is configured to be able to turn in one direction around the axis as the arm member rotates around the axis.
Further, the wing member includes a wing body disposed between frame pieces disposed so as to face each other between the pair of arms, and the wing body extends in a facing direction of the pair of arms. Both end sides in the length direction of the core member are fixed to the pair of arms,
Further, the opposing frame pieces are connected to each other by a front connecting piece on the front side of the blade core member as viewed in the turning direction, and the opposing frame pieces are connected on the rear side of the blade core member in the turning direction. The frame pieces are connected to each other by a rear connecting piece, and a cover piece wraps the front connecting piece and the blade core member and is attached to the rear connecting piece between the opposed frame pieces. The body is formed,
Further, between the front connecting piece and the rear connecting piece, each of the opposed frame pieces is opposed to the integrated object of the tip portion of the arm and the blade core member, which It is connected by a rotation connecting part so that it can be rotated around the same rotation axis extending in the opposite direction of the arm,
Further, the rear side connecting portion located on the rear side of the rotating connecting portion and the eccentric portion are connected by a regulating rod, and each connecting portion is rotatable.
In addition, the eccentric portion is positioned on the leeward side by the wind direction control device,
Further, in a state where the wing member is located on the windward side when viewed from the mandrel, the frame piece is rotated via the regulating rod, so that the front connecting piece is moved away from the mandrel. And the chord of the wing body is inclined with the front portion viewed in the turning direction being farther from the mandrel than the rear portion, and thus moving outwardly, the wing The wing cross section of the body is deformed so that the inner surface close to the mandrel is convex and the wing cross section is asymmetric with respect to the chord, while the wing body is viewed from the mandrel. In the state located on the leeward side, the frame piece rotates via the regulating rod, so that the front connecting piece is moved inward so as to approach the mandrel, and the chord of the wing body However, the front part viewed in the turning direction is more than the rear part. By being inclined close to the rod and moving inward in this way, the blade cross section of the wing body is formed with a convex surface on the outer side far from the mandrel, and the blade cross section becomes a chord. A windmill characterized by being deformed so as to exhibit asymmetry.
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