JP2013139741A - 流体による回転体の製作法およびその回転体 - Google Patents

Abstract

【課題】 流体、とくに風力による回転体の製作法およびその回転体に関し、自然エネルギーとしての風力を効率的に利用し得る回転体の製作を効率よく行い、その回転体により、自然エネルギー利用の発電に資することを目的とする。
【解決手段】 円筒（Ａ）を等分割し、支柱形成部（１）と上下部形成部分（２），（３）を残して、翼板（４）となる部分を切り取り、前記上下部形成部分（２），（３）にそれぞれ上板（２’）、下板（３’）を取り付け、支柱形成部（１）に蝶番（ａ）を取り付け、各翼板（４）の片側を、前記蝶番（ａ）によって取り付け、回転翼（ｆ）とすること特徴とする流体による回転体の製作法およびその回転体。
【選択図】図２

Description

この発明は、流体による回転体の製作法およびその回転体に関し、自然エネルギーによる発電に利用するものである。

自然エネルギーを利用する技術は、原子力発電の見直しの気運に伴って多くの発明考案が提案されている。中でも風力による発電に注目されているが、そこでは自然エネルギーとしての風力をいかに効率よく利用するかが問われることとなる。特許文献１の特許公報第３７４４８９３号「かご型風車」は外部風車と内部風車とからなる構成で、風力を回転エネルギーにより一層効率よく変換することを目的とし、特許文献２の特許公報第３９９５１８８号「貫流風車」は、風車の効率を向上させるための動翼および集風板の設計に関する技術であり、特許文献３の特開２００８−３０９１３２「可変翼式風力変換機構」は、垂直方向の回転軸に複数の三叉形状の保持アームを設け、保持アームに設けた垂直な支持軸を制御して、風力の大きさに応じて開閉される翼を制御する可変翼式風力変換機構が開示され、特許文献４の特開２０１１−６４１６９「垂直回転軸型風車および同風車を用いた風力発電装置」は、断面が円弧状の六枚のブレードが受ける風が通過可能な空洞部を、各ブレード間の空間部に連通させた垂直回転型の風力発電装置が開示されている。

特許公報第３７４４８９３号 特許公報第３９９５１８８号 特開２００８−３０９１３２ 特開２０１１−６４１６９

この発明は、流体、とくに、風力による回転体の製作法およびその回転体に関し、自然エネルギーとしての風力を効率的に利用し得る回転体の製作を効率よく行い、その回転体により、今後の自然エネルギー利用の発電に役立てることを目的とする。

上記目的を達するために、第１の解決手段として、円筒（Ａ）を等分割し、支柱形成部（１）と上下部形成部分（２），（３）を残して、翼板（４）となる部分を切り取り、前記上下部形成部分（２），（３）にそれぞれ上板（２’）、下板（３’）を取り付け、支柱形成部（１）に回動自在な連結器具・蝶番（ａ）を取り付け、各翼板（４）の片側を、前記蝶番（ａ）によって取り付け、回転翼（ｆ）とすることを特徴とする流体による回転体（Ａ’）の製作法、および、
前記記載の支柱形成部（１）、上部形成部分（２），下部形成部分（３）、翼板（４）を、平板を用いて円筒（Ａ）と同じ湾曲状態に形成することを特徴とする流体による回転体（Ａ’）の製作法とする。
第２の解決手段として、円筒（Ａ）を等分割し、支柱形成部（１）と上下部形成部分（２），（３）を残して、翼板（４）となる部分を切り取り、前記上下部形成部分（２），（３）にそれぞれ上板（２’）、下板（３’）を取り付け、支柱形成部（１）に回動自在な連結器具・蝶番（ａ）を取り付け、各翼板（４）の片側を、前記蝶番（ａ）によって取り付け回転翼（ｆ）とし、回転翼（ｆ）を開閉できるように制御するようにし、回転翼（ｆ）を閉じると円筒形に戻ることを特徴とする流体による回転体（Ａ’）および、
支柱形成部（１）、上部形成部分（２），下部形成部分（３）、翼板（４）を、平板を用いて円筒（Ａ）と同じ湾曲状態に形成し、前記上下部形成部分（２），（３）にそれぞれ上板（２’）、下板（３’）を取り付け、支柱形成部（１）に回動自在な連結器具・蝶番（ａ）を取り付け、各翼板（４）の片側を、前記蝶番（ａ）によってとり取り付け回転翼（ｆ）とし、回転翼（ｆ）を開閉できるように制御するようにし、回転翼（ｆ）を閉じると円筒形に戻ることを特徴とする回転体（Ａ’）である。
第３の解決手段として、前記記載の回転体（Ａ’）の中心軸下方に発電機を取り付けて発電を行うことを特徴とする風力、水力などの発電機構とする。

上記第１の解決手段の作用としてはつぎのようである。すなわち円筒（Ａ）を等分割し、支柱形成部（１）と上下部形成部分（２），（３）を残して、翼板（４）となる部分を切り取り、前記上下部形成部分（２），（３）にそれぞれ上板（２’）、下板（３’）を取り付け、支柱形成部（１）に回動自在な連結器具・蝶番（ａ）を取り付け、各翼板（４）の片側を、前記蝶番（ａ）によって取り付け、回転翼（ｆ）として流体による回転体（Ａ’）を製作することがきわめて効率よく行われることとなる。また前記記載の支柱形成部（１）、上部形成部分（２），下部形成部分（３）、翼板（４）を、平板を用いて円筒（Ａ）と同じ湾曲状態に形成した回転体（Ａ’）を製作することもできるので別途効率的である。

上記第２の解決手段の作用としてはつぎのようである。すなわち円筒（Ａ）を等分割し、支柱形成部（１）と上下部形成部分（２），（３）を残して、翼板（４）となる部分を切り取り、前記上下部形成部分（２），（３）にそれぞれ上板（２’）、下板（３’）を取り付け、支柱形成部（１）に回動自在な連結器具・蝶番（ａ）を取り付け、各翼板（４）の片側を、前記蝶番（ａ）によって取り付け回転翼（ｆ）とし、回転翼（ｆ）を開閉できるように制御するようにし、回転翼（ｆ）を閉じると円筒形に戻ることを特徴とする流体による回転体（Ａ’）および、支柱形成部（１）、上部形成部分（２），下部形成部分（３）、翼板（４）を、平板を用いて円筒（Ａ）と同じ湾曲状態に形成し、前記上下部形成部分（２），（３）にそれぞれ上板（２’）、下板（３’）を取り付け、支柱形成部（１）に回動自在な連結器具・蝶番（ａ）を取り付け、各翼板（４）の片側を、前記蝶番（ａ）によって取り付け回転翼（ｆ）とし、回転翼（ｆ）を開閉できるように制御するようにし、回転翼（ｆ）を閉じると円筒形に戻ることを特徴とする回転体（Ａ’）としたことにより、その回転体により、風力を効率よく利用する回転体（Ａ’）となる。

上記第３の解決手段の作用としてはつぎのようである。前記記載の回転体（Ａ’）の中心軸下方に発電機を取り付けて発電を行うことを特徴とする風力、水力などの発電機構とすることにより、回転体（Ａ’）の中心軸（Ｋ）と発電機（Ｅ）とを直結し、効率よく発電に供する。それは小規模程度の発電設備用として有用であるが、また大型の装置とし今後の自然エネルギー利用に役立てることができる。

この発明の回転体は、円筒の胴体から翼板を直接、切り取って回転翼として使用するので、材料の無駄がなく製作がし易いこととなり、この回転体を風車として利用したときには縦型であるので無指向性となり、風力を効率よく利用することができる。また台風などの強風を受けるときは翼板・回転翼の開閉角度を容易に縮小して０度（零度）とすることにより、安全な強度を保持することが可能となる。

この発明の回転体の製作方法を示した説明図である。 この発明の回転体の製作方法を示した説明図である。 この発明の回転体の翼板（回転翼）の全開状態と付属機構を示した説明図である。 この発明の回転体の翼板（回転翼）の開閉の作動を示した説明図である。 この発明の回転体の翼板（回転翼）の全閉状態をを示した説明図である。 この発明の回転体の発電機構としての実施状態を示した説明図である。

この発明は、図１（ａ）［平面図］，（ｂ）［側面図］，（ｃ），（ｄ）に示すように、任意の縦長の円筒（Ａ）の表面を等分割［たとえば３〜６等分］し、支柱形成部（１）と、上部形成部分（２），下部形成部分（３）を残して、翼板（４）となる部分を切り取る。図１（ｃ）で示すように、各翼板（４）を示す符号（４−１）〜（４−６）である。図１（ｄ）に示す符号（Ｓ）は切取り部分である。つぎに前記上下部形成部分（２），（３）には図２（ａ），（ｂ）で示すように、蓋となる上板（２’）、下板（３’）を取り付ける。つぎに図２（ｂ）で示すように支柱形成部（１）を支持体とし、そこに蝶番（ａ）を取り付け、各翼板（４）の片側を蝶番（ａ）によってとり取り付けて開閉自在とし回転翼（ｆ）として回転体（Ａ’）を形成する。図２（ａ），（ｂ）で、（Ｋ）は回転体（Ａ’）の中心軸を示す。

これらの回転翼（ｆ）の開閉は、図３（ａ）で示すように、回転翼（ｆ）と制御用テーブル（Ｔ）を繋ぐ制御ロッド（Ｒ）で行い、図３（ｂ）で示すように下方部より全て同角度で制御する。そして風速が低速の場合は、利用効率を最大にするように回転翼（ｆ）の開閉角度を最大角（約４５度）まで開く。風速が高速となり回転体（Ａ’）の回転数が一定の限度を上回ったときは、回転翼（ｆ）の開閉角度を調節し、回転体（Ａ’）の回転数を後述の回転数となるように制御する。それは回転体（Ａ’）の耐久性、発電機（Ｅ）の定格出力などから回転体（Ａ’）の定格回転数を定める。したがって風速が高速となり、回転体（Ａ’）の回転数が前記定格回転数を上回ったときには、回転翼（ｆ）の開閉角度を調節し、回転体（Ａ’）の回転数を定格回転数となるように制御する［図４参照］。

それは図３（ｂ）で示すように、回転数に応じ、適宜の手段で制御用モータ（Ｍ）に信号を送ると、制御用モータ（Ｍ）の動力を直交ギアボックス（Ｂ）、ピニオン（Ｐ）からリング歯車（Ｇ）に伝達し、図示中央の制御用テーブル（Ｔ）に連結された制御ロッド（Ｒ）で回転翼（ｆ）を開閉する。図３（ｂ）中、矢印は回転翼（ｆ）の閉じる方向である。回転翼（ｆ）を閉じると図５に示すように密閉されて円筒形となり停止する。これによって回転体（Ａ’）の内部に異物が入ること防止することもできる。なお災害などの非常時に、外部からの制御回路が喪失した場合には、前記回転体（Ａ’）の下部に設置した非常用電池（ｅ）［図３（ｂ）図示］を電源として用いて制御して、回転翼（ｆ）を閉じ、回転体（Ａ’）を停止する。

これにより回転翼（ｆ）を開いた状態では、図３（ａ）の左方より矢印に示すように風が来ると、回転体（Ａ’）内の各小矢印に示すように、風上側の回転翼（ｆ）と、円筒（Ａ）の胴体の隙間からの風の流れが円筒（Ａ）内に流れ込み、この流れ込んだ風は回転し、風下側の回転翼（ｆ）の内側に沿って流れ出るので、円筒（Ａ）に強い回転力が生じ、回転体（Ａ’）を回すこととなる。なお前記のように風力が弱い場合は、最大の範囲に回転翼（ｆ）を開き、風速が必要出力を超えた時点からは前述のように回転翼（ｆ）の開閉角度を制御する。図３（ａ）上部の太い白抜き矢印は回転体（Ａ’）の回転方向を示す。

図６は、この回転体（Ａ’）の中心軸（Ｋ）に連なる延長中心軸（Ｋ’）を下方の基台（Ｈ）内に設け、発電機（Ｅ）を取り付けて発電を行う風力発電機構を示す。この際の仕様寸法として一例として、回転体（Ａ’）の高さは約２ｍ、回転翼（ｆ）を全開した直径は約１．６ｍ、基台（Ｈ）の高さは約６ｍである。

前記した支柱形成部（１）、上部形成部分（２），下部形成部分（３）、翼板（４）は別途平板を用いて円筒（Ａ）と同じ湾曲状態に形成し、回転体（Ａ’）を形成してもよい。

この発明の回転体は、円筒の胴体から翼板を直接、切り取ると云う発想によって、翼板を構成し、それらを回転翼として使用するので、材料の無駄がなく製作がし易いこととなり、回転効率がよく、この回転体を風車として利用したときには縦型であるので無指向性となり、風力を効率よく利用することができる。また台風などの強風を受けるときは翼板・回転翼の開閉角度を容易に縮小して０度（零度）とすることにより、安全な強度を保持することが可能となる。この回転体は小規模程度の発電設備用として有用であるが、また大型の装置として用いてもよい。なおこの回転体の構成は、水車として利用することもできる。さらに太陽光発電と組み合わせることにより、太陽光発電の強力な面を供にし、太陽光発電が夜間において利用出来なくなる欠点を補うこととなる。

１ 支柱形成部
２ 上部形成部分
２’上板
３ 下部形成部分
３’下板
４ 翼板
Ａ 円筒
Ａ’回転体
ａ 蝶番
ｆ 回転翼
ｅ 非常用電池
Ｍ 制御用モータ
Ｂ 直交ギアボックス
Ｐ ピニオン
Ｇ リング歯車
Ｔ 制御用テーブル
Ｒ 制御ロッド
Ｋ 中心軸
Ｋ’延長中心軸
Ｈ 基台
Ｅ 発電機
Ｓ 切り取り部分

Claims (5)

1. 円筒を等分割し、支柱形成部と上下部形成部分を残して、翼板となる部分を切り取り、前記上下部形成部分にそれぞれ上板、下板を取り付け、支柱形成部に回動自在な連結器具を取り付け、各翼板の片側を、前記回動自在な連結器具によって取り付け回転翼とすることを特徴とする流体による回転体の製作法。
2. 請求項１記載の支柱形成部、上部形成部分，下部形成部分、翼板を、平板を用いて円筒と同じ湾曲状態に形成することを特徴とする流体による回転体の製作法。
3. 円筒を等分割し、支柱形成部と上下部形成部分を残して、翼板となる部分を切り取り、前記上下部形成部分にそれぞれ上板、下板を取り付け、支柱形成部に回動自在な連結器具を取り付け、各翼板の片側を、前記回動自在な連結器具により取り付け回転翼とし、この回転翼を開閉できるように制御するようにし、回転翼を閉じると円筒形に戻ることを特徴とする流体による請求項１記載の回転体。
4. 支柱形成部、上部形成部分，下部形成部分、翼板を、平板を用いて円筒と同じ湾曲状態に形成し、前記上下部形成部分にそれぞれ上板、下板を取り付け、支柱形成部に回動自在な連結器具を取り付け、各翼板の片側を、前記回動自在な連結器具により取り付け回転翼とし、この回転翼を開閉できるように制御するようにし、回転翼を閉じると円筒形に戻ることを特徴とする請求項２記載の流体による回転体。
5. 請求項１ないし４記載の回転体の中心軸下方に発電機を取り付けて発電を行うことを特徴とする風力、水力などの発電機構。

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