JP3420682B2 - 流体の流れを受けて回転する羽根付回転装置及びその装置を用いた発電装置 - Google Patents
流体の流れを受けて回転する羽根付回転装置及びその装置を用いた発電装置Info
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Description
れを受けて回転する羽根付回転装置及びその羽根付回転
装置を用いた発電装置に関する。
発電機等の風車は、回転軸を風向Fと同一方向にし(図
10の(ロ)に示す)、風に対して羽根面の角度を斜に
したプロペラで風圧を受けて、回転方向への推進力を発
生させた回転する構造になっている。他方、水車は、周
囲に多数放射方向に板羽根を並べ、その板羽根の一部に
回転軸に対して横方向からの一方向から水流を受けて、
その圧力で回転させる仕組となっている。その横方向か
らの流れに水車全体を晒しても回転力を得ることはでき
ない。仮に得られるように一方側をながれをせき止める
と、回転力は得られるが、板羽根の回転が水流に逆らう
方向にあるときには板面が抵抗体となって−方向への回
転力を減殺し効率よく回転させることができない構造と
なっている。
量に限界があり、今後60〜100年で枯渇するのでは
ないかと言われている。また石化原料はエネルギ−を得
るとき排気ガスが発生し、大気汚染の原因ともなってい
る。そこで今日ではクリ−ンエネルギ−を確保する必要
が迫られている。例えば、原子力による場合では、ウラ
ンの埋蔵量に限界があり資源確保が困難となっている上
に、放射能汚染の危険性があり、多く建設することはで
きなくなっている。
リ−ンエネルギ−の本命として注目されている。しかし
水力の利用については、既に、ダム式水力発電所が多く
稼働しているが、ダム湖の湖底に土砂が堆積するので寿
命があり、その後の処置には今後に大きな問題を提起し
ている。また、大量の電力消費から見れば太陽光発電は
まだ全体の発電量からみれば微量であり、コスト面にも
技術的課題を多く残している。
燃料等の消費が不要なので大気汚染もなくまた地球に無
限量存在するのでクリ−ンエネルギ−としてのキャステ
ィンクボ−ドをにぎっている。そして風力発電の発電量
は、実際にヨ−ロッパ、カナダ、アメリカではすでにか
なりのウエイトを占めつつある。しかし、風力エネルギ
−の発電効率はいまだ低レベルにある。それはプロペラ
が風力から回転力を得るのに風向き方向ではなく、風向
きと直交方向への回転推進力を出す構造をもっているか
らである。
る実情に鑑みてなされたもので、地球に無限にあるの水
力及び風力のエネルギ−を真っ向から受け止めて効率よ
く利用することができる羽根付回転装置と、その羽根付
回転装置を使用した風力及び水力による発電装置を提供
するものである。
に本発明は、気体又は液体の流れの中において、回転軸
1が流れの方向Fと直交し、回転軸1に対して直交方向
に等分度間隔で複数枚装着された受圧羽根面2aを有す
る回転羽根2が回転してその回転羽根2を支える羽根軸
4の向きが流れの方向Fと同じ上流方向及びその180
度回転位置の下流方向となる毎に角度90度回転する羽
根軸回転機構3を備え、前記回転羽根2の受圧羽根面2
aが流れの方向に対して前記回転軸1の一側方にあると
きには常に向が羽根回転軌跡面Kと直交し、他方側にあ
るときには常に羽根回転軌跡面Kと平行になることを特
徴とする流体の流れを受けて回転する羽根付回転装置で
あり
が、管状回転軸1aの中に基板10に固定した固定中心
軸9を有し、前記管状回転軸1aに羽根軸支持板8を固
設し、前記羽根軸支持板8に各回転羽根2の羽根軸4を
前記管状回転軸1aに対して直交方向に軸承し、前記固
定中心軸9に前記羽根軸4を挟んで前記羽根軸支持板8
と対向するカム板11をその板下面11aに別径への移
行部がなだらかに移行する二つの半円異径のカム溝12
を形成し、前記平行羽根軸支持板8にカムロッド14の
軸受部17を羽根軸4に沿って往復可能に固定し、その
カムロッド14の先端部14aには前記カム溝12内に
ピン13を突出させ、後部14bには羽根軸4の羽根軸
面4aにカムロッド14が往復する距離間において斜め
に90度範囲にカム溝15を設け、そのカム溝15内に
ピン16を突出させて成るものである。
回転軸1が流れの方向Fと直交し、回転軸1に対して直
交方向に等分度間隔で複数枚装着された受圧羽根面2a
を有する回転羽根2が回転してその回転羽根2を支える
羽根軸4の向きが流れの方向Fと同じ上流方向及びその
180度回転位置の下流方向となる毎に角度90度回転
する羽根軸回転機構3を備え、前記回転羽根2の受圧羽
根面2aが流れの方向に対して前記回転軸1の一側方に
あるときには常に向が羽根回転軌跡面Kと直交し、他方
側にあるときには常に羽根回転軌跡面Kと平行になるこ
とを特徴とする流体の流れを受けて回転する羽根付回転
装置であり、前記羽根軸回転機構3が、管状回転軸1a
の中に基板10に固定した固定中心軸9を有し、前記管
状回転軸1aに羽根軸支持板8を固設し、前記羽根軸支
持板8に各回転羽根2の羽根軸4を前記管状回転軸1a
に対して直交方向に軸承し、前記固定中心軸9に前記羽
根軸4を挟んで前記羽根軸支持板8と対向するカム板1
1をその板下面11aに別径への移行部がなだらかに移
行する二つの半円異径のカム溝12を形成し、
の軸受部17を羽根軸4に沿って往復可能に固定し、そ
のカムロッド14の先端部14aには前記カム溝12内
にピン13を突出させ、後部14bにはそのカムロッド
14の壁面14cにラック18を形成し、そのラック1
8に対応するピニオン19を前記羽根軸支持板8上に設
けた軸受台20に軸承し、
ーム21を形成し、そのウオーム21と対応するウオー
ム歯車22を前記羽根軸4に設け、
2に案内されてカムロッド14が往復すると前記ラック
18により前記ピニオン19が回転し同時にウオーム2
1が回転してウオーム歯車22が回転し前記羽根軸4が
90度毎に回転することを特徴とするものである。
に、回転羽根2の回転が180度毎に羽根軸4が90度
毎に回転する。その回転の際に、流体の流れの方向Fか
ら一方側に回転羽根2があるときには必ずその受圧羽根
面2aが流体の流れを受け、その反対にある時には、流
体の流れの方向Fが羽根面2aと平行な方向となるため
に流体に対する抵抗が殆どなくなる。このために流れに
対して一方向のみの回転力が効率よく得られる。本発明
の流体とは、自然の空気の流れと水の流れを指す。回転
力を得るには回転羽根2の全部を流体中に置く方法と、
例えば川などのように水の流れを受ける側のみ受圧羽根
面2aが流体の流れ面としてた受けられるようにし、水
中に没入させる方法とがある。
回転させる手段としての羽根軸回転機構3については、
図3と図4に示すように、羽根軸支持板8上で、前記固
定中心軸9に固定されたカム板11にカム溝12を形成
し、前記羽根軸支持板8にカムロッド14の軸受部17
を羽根軸4に沿って往復可能に固定し、そのカムロッド
14の先端部14aには前記カム溝12内にピン13を
突出させて回転羽根2が回転するのに連動してカムロッ
ド14が180度毎に往復できるようにする。そして、
前記羽根軸4を90度毎に回転させる構造については、
例えばカムを用いる方法とギア−を用いる方法とがあ
る。
乃至図5に示すように、前記カムロッド14の後部14
bに羽根軸4の羽根軸面4aにカムロッド14が往復す
る距離間において斜に90度範囲にカム溝15を設け、
そのカム溝15内にピン16を突出させる形態が可能で
ある。そして、前記カムロッド14の往復に連動してカ
ムロッド14の後部4bのピン16がカム溝15内を往
復し、その際に、ピン16が斜90度範囲のカム溝15
内を直進すると、羽根軸4が90度回転する。即ち回転
羽根2が90度回転することになる。
羽根2が回転するとカム溝15にピン16が案内されて
カムロッド14が往復し、図6及び図7に示すように、
カムロッド14の後部14bに設けられたラック18に
よりピニオン19が、そしてそのピニオン19によりウ
オ−ム21が、そのウオ−ム21によりウオ−ム歯車2
2が回転する。そしてウオ−ム歯車22は前記羽根軸4
に形成されているので前記回転羽根2が90度回転す
る。
3の羽根軸回転位置を常に流れる方向に維持する方向維
持機構7を備えると、流れ方向が変化しても常に羽根軸
回転の位置が流れに対して前方向及び後方向に変化され
るので効率よくエネルギ−を得られる。
転軸1に装着すれば、回転軸1の回転により発電機6を
回転して電気エネルギ−が得られる。その回転軸1を垂
直にすれば、図9に示すように、ビルの屋上でも目立つ
ことなく全方位の風に対応できる風力発電や、水流の中
に没入設置して装置が水面に一切現れない景観を得られ
る水力発電が可能となる。
明は、図1及び図2に示すように、気体又は液体の流れ
の中において、回転軸1が流れ方向F(図1の白抜き矢
印方向)と直交させる、そして受圧羽根面2aを有する
回転羽根2をその回転軸1に対して直交方向に等分度間
隔で複数枚(図1では4枚の場合を示す)装着する。
転羽根2を支える羽根軸4の向きが回転にともなって流
れの方向Fと同じ上流方向及びその180度回転位置の
下流方向となる毎に角度90度回転する羽根軸回転機構
3を備える。そして、前記回転羽根2の受圧羽根面2a
が流れの方向に対して前記回転軸1の一側方にあるとき
には常に羽根回転軌跡面Kと直交し、他方側にあるとき
には常に羽根回転軌跡面Kと平行になるようにする。
転羽根2を180度毎に角度90度回転させる機能があ
れば良いので各種形態が可能ではあるが、以下に本発明
における一実施例を示すものである。
回転軸1aの中に基盤10に固定した固定中心軸9を有
し、前記管状回転軸1aに羽根軸支持板8を固設し、前
記羽根軸支持板8に各回転羽根2の羽根軸4を前記管状
回転軸1aに対して直交方向に支承する。そして、図4
に示すように、前記固定中心軸9に前記羽根軸4を挟ん
で前記羽根軸支持板8と対向するカム板11をその板下
面11aに、図5の(イ)と(ロ)に示すように、別径
への移行部がなだらかに移行する二つの半円異径のカム
溝12を形成し、図3に示すように、前記羽根軸支持板
8にカムロッド14の軸受部17を羽根軸4に沿って往
復可能に固定する。そのカムロッド14の先端部14a
には前記カム溝12内にピン13を突出させそのピン1
3には抵抗を少なくしスム−ズに案内されるようにする
ためにピンロ−ラ−13aをフリ−に枢着し、後部14
bには羽根軸4の羽根軸面にカムロッド14が往復する
距離間において、図3に示すように、斜に90度範囲に
カム溝15を設け、そのカム溝15内にピン16を突出
させる。
としては、カム板11のカム溝12に案内されてカムロ
ッド14が180度毎に往復する形態は、図3と図4に
示す上記構造と同様の構造とし、そのカムロッド14の
後部14bには、図6及び図7に示すように、そのカム
ロッド14の壁面14cにラック18を形成し、そのラ
ック18に対応するピニオン19を前記羽根軸支持板8
上に設けた軸受台20に軸承する。またピニオン19の
軸19aと同軸にウオ−ム21を形成し、そのウオ−ム
21と対応するウオ−ム歯車22を前記羽根軸4に設
け、回転羽根2の回転に伴い前記カム溝12に案内され
てカムロッド14が往復すると前記ラック18により前
記ピニオン19が回転し同時にウオ−ム21が回転して
ウオ−ム歯車22が回転し前記羽根軸4が90度毎に回
転する仕組みである。
対する羽根軸回転機構3による羽根軸4の回転位置の方
向が、前記流れの方向Fと常に同じ方向に維持される方
向維持機構7を備える。流体の流れの方向の変化に対応
して、その流れの方向Fに対して羽根軸4が90度の回
転をする位置を常に最適の方向に維持することができ
る。同図8においては、基盤10を設置面上にベアリン
グ7bを介して回転可能に設置し、固定中心軸9の上部
に固設した方向舵7aによって、流れに向う形態を示し
ているが、別に流れ方向センサ−を設けて、その方法に
常に向くようにモ−タ−駆動による電気的制御を用いる
態様も可能である。なお図中符号23はカバ−である。
機構5を介して前記基盤10上に発電機6を設置する。
これを風力発電に使用する場合には、図9に示すよう
に、事務所ビル、高層住宅、工場等の屋上に水車を横に
寝せた状態に設置したり、窓の無い側壁へは水車のよう
に建物に添わせて目立たないように設置することができ
る。また、川や海の水中に設置する場合には回転軸1を
流れの方向(水流)と垂直になるようにすれば回転軸1
の方向は水平でも垂直でもまたその中間でも同じように
機能し、装置全体を水上に露出しないように水没させて
設置することもできる。
又は液体の流れ方向と直交し、且つ流れ方向を基準に回
転軸1が半(180度)回転する毎にその回転に連動し
て回転羽根2の羽根軸4が90度づつ回転する。そのた
めに、回転羽根2の回転にともなって常に流れの向きに
対して一方側では羽根軸面2aで回転エネルギ−受け、
流れの向き逆らう他方側では羽根軸面2aを常に流れの
と平行に維持される。即ち、一方側では流れを「面」に
より受けて回転エネルギ−を得る、逆に他方側では流れ
を「線」で避けて抵抗を極力なくし、前記一方側で得た
回転エネルギ−を減殺することが殆どない。そのために
流体エネルギ−を大変効率良く羽根の回転力として得る
ことが可能となった。
自然に発生する気体と液体の流れ、即ち風力、水力を利
用して電気エネルギ−を得る新しい様式の風力発電、水
力発電が可能となった。例えば、図9に示すように、回
転軸1を垂直にしてビルの屋上に設置する場合、全方位
の風に対応でき、また周囲から目立たなく設置できねの
で都市景観を損うことがない。また、本発明はダム形式
の発電とは異なる形態ができるのでこれまでのダム様式
の持つダム崩壊の危険や土砂堆積による機能喪失など問
題は一切生じない。さらに海での波の利用などのように
大掛かりな装置を海面に設置する必要はない。本発明
は、河川や海の水流の中に没入設置でき、発電装置が水
面に一切現れない、即ち自然景観を損うことのない水力
発電施設が可能となる。
カム板と回転羽根との関係を示す模式的平面図。
の縦断側面図。
側面図。
が側面図。
Claims (2)
- 【請求項1】 気体又は液体の流れの中において、回転
軸(1)が流れの方向(F)と直交し、回転軸(1)に
対して直交方向に等分度間隔で複数枚装着された受圧羽
根面(2a)を有する回転羽根(2)が回転してその回
転羽根(2)を支える羽根軸(4)の向きが流れの方向
(F)と同じ上流方向及びその180度回転位置の下流
方向となる毎に角度90度回転する羽根軸回転機構
(3)を備え、前記回転羽根(2)の受圧羽根面(2
a)が流れの方向に対して前記回転軸(1)の一側方に
あるときには常に向が羽根回転軌跡面(K)と直交し、
他方側にあるときには常に羽根回転軌跡面(K)と平行
になり、 前記羽根軸回転機構(3)は、管状回転軸(1a)の中
に基板(10)に固定した固定中心軸(9)を有し、前
記管状回転軸(1a)に羽根軸支持板(8)を固設し、
前記羽根軸支持板(8)に各回転羽根(2)の羽根軸
(4)を前記管状回転軸(1a)に対して直交方向に軸
承し、前記固定中心軸(9)に前記羽根軸(4)を挟ん
で前記羽根軸支持板(8)と対向するカム板(11)を
その板下面(11a)に別径への移行部がなだらかに移
行する二つの半円異径のカム溝(12)を形成し、前記
平行羽根軸支持板(8)にカムロッド(14)の軸受部
(17)を羽根軸(4)に沿って往復可能に固定し、そ
のカムロッド(14)の先端部(14a)には前記カム
溝(12)内にピン(13)を突出させ、後部(14
b)には羽根軸(4)の羽根軸面(4a)にカムロッド
(14)が往復する距離間において斜めに90度範囲に
カム溝(15)を設け、そのカム溝(15)内にピン
(16)を突出させて成る 流体の流れを受けて回転する
羽根付回転装置。 - 【請求項2】 気体又は液体の流れの中において、回転
軸(1)が流れの方向(F)と直交し、回転軸(1)に
対して直交方向に等分度間隔で複数枚装着された受圧羽
根面(2a)を有する回転羽根(2)が回転してその回
転羽根(2)を支える羽根軸(4)の向きが流れの方向
(F)と同じ上流方向及びその180度回転位置の下流
方向となる毎に角度90度回転する羽根軸回転機構
(3)を備え、前記回転羽根(2)の受圧羽根面(2
a)が流れの方向に対して前記回転軸(1)の一側方に
あるときには常に向が羽根回転軌跡面(K)と直交し、
他方側にあるときには常に羽根回転軌跡面(K)と平行
になり、 前記羽根軸回転機構(3)は、管状回転軸(1a)の中
に基板(10)に固定した固定中心軸(9)を有し、前
記管状回転軸(1a)に羽根軸支持板(8)を固設し、
前記羽根軸支持板(8)に各回転羽根(2)の羽根軸
(4)を前記管状回転軸(1a)に対して直交方向に軸
承し、前記固定中心軸(9)に前記羽根軸(4)を挟ん
で前記羽根軸支持板(8)と対向するカム板(11)を
その板下面(11a)に別径への移行部がなだらかに移
行する二つの半円異径のカム溝(12)を形成し、前記
平行羽根軸支持板(8)にカムロッド(14)の軸受部
(17)を羽根軸(4)に沿って往復可能に固定し、そ
のカムロッド(14)の先端部(14a)には前記カム
溝(12)内にピン(13)を突出させ、後部(14
b)にはそのカムロッド(14)の壁面(14c)にラ
ック(18)を形成し、そのラック(18)に対応する
ピニオン(19)を前記羽根軸支持板(8)上に設けた
軸受台(20)に軸承し、またピニオン(19)の軸
(19a)と同軸にウオーム(21)を形成し、そのウ
オーム(21)と対応するウオーム歯車(22)を前記
羽根軸(4)に設け、回転羽根(2)の回転に伴い前記
カム溝(12)に案内されてカムロッド(14)が往復
すると前記ラック(18)により前記ピニオン(19)
が回転し同時にウオーム(21)が回転してウオーム歯
車(22)が回転し前記羽根軸(4)が90度毎に回転
することを特徴とする 流体の流れを受けて回転する羽根
付回転装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP09313897A JP3420682B2 (ja) | 1997-03-26 | 1997-03-26 | 流体の流れを受けて回転する羽根付回転装置及びその装置を用いた発電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP09313897A JP3420682B2 (ja) | 1997-03-26 | 1997-03-26 | 流体の流れを受けて回転する羽根付回転装置及びその装置を用いた発電装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10266939A JPH10266939A (ja) | 1998-10-06 |
JP3420682B2 true JP3420682B2 (ja) | 2003-06-30 |
Family
ID=14074175
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP09313897A Expired - Fee Related JP3420682B2 (ja) | 1997-03-26 | 1997-03-26 | 流体の流れを受けて回転する羽根付回転装置及びその装置を用いた発電装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3420682B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101453527B1 (ko) * | 2011-08-19 | 2014-10-23 | 주식회사 지앤지테크놀러지 | 조류발전용 블레이드 |
Families Citing this family (6)
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KR101105648B1 (ko) | 2010-05-07 | 2012-01-18 | 김서산 | 고효율 수류 발전기 |
KR101455900B1 (ko) * | 2012-04-10 | 2014-11-03 | 김종호 | 날개 각도 가변 구조를 가진 수직축 풍력 발전기 |
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WO2023197024A1 (en) * | 2022-04-10 | 2023-10-19 | Narsimhan Jayaram | Underwater current turbine using automatic blade pitch positioning |
-
1997
- 1997-03-26 JP JP09313897A patent/JP3420682B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101453527B1 (ko) * | 2011-08-19 | 2014-10-23 | 주식회사 지앤지테크놀러지 | 조류발전용 블레이드 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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JPH10266939A (ja) | 1998-10-06 |
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