JP5824251B2 - 風力水浄化装置 - Google Patents
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Description
請求項1においては、水域の水面上に浮かべて風車により風力を回転動力に変換する風車ユニットと、該回転動力によりスクリューを回転して水流を発生する水流発生ユニットとを備えた風力水浄化装置において、前記スクリューは、前記回転動力が伝達されるスクリュー軸によって回転するブレード支持体と、該ブレード支持体の外周にブレード軸を介して回動可能に支承されるブレードとを備えると共に、該ブレードとスクリューの回転面との成す傾き角を前記スクリューの回転速度に応じて自動的に増減させる角度制御機構を設け、前記角度制御機構は、前記スクリュー回転時の水の抗力中心を、ブレード軸の回転軸心から、スクリューの回転軸心方向に沿って流れる水流の上手側に偏移させるオフセット構造と、前記ブレード軸を軸周りに付勢して所定の初期位置に設定する戻しばねとを備えることにより、スクリューの回転速度の増加に応じて前記傾き角を増加させるものである。
請求項2においては、水域の水面上に浮かべて風車により風力を回転動力に変換する風車ユニットと、該回転動力によりスクリューを回転して水流を発生する水流発生ユニットとを備えた風力水浄化装置において、前記スクリューは、前記回転動力が伝達されるスクリュー軸によって回転するブレード支持体と、該ブレード支持体の外周にブレード軸を介して回動可能に支承されるブレードとを備えると共に、該ブレードとスクリューの回転面との成す傾き角を前記スクリューの回転速度に応じて自動的に増減させる角度制御機構を設け、前記角度制御機構は、前記スクリュー回転時の水の抗力中心を、ブレード軸の回転軸心から、スクリューの回転軸心方向に沿って流れる水流の下手側に偏移させるオフセット構造と、前記ブレード軸を軸周りに付勢して所定の初期位置に設定する戻しばねとを備えることにより、スクリューの回転速度の増加に応じて前記傾き角を減少させるものである。
請求項3においては、請求項1又は請求項2記載の風力水浄化装置において、前記スクリューを取り囲む水路を、ブレード支持体との間に形成する筒体を設けたものである。
請求項4においては、請求項1から請求項3のうちのいずれか一項に記載の風力水浄化 装置において、前記風車からの回転動力の不足分を補う補助動力機構を付設したものである。
請求項1において、低風力状態にあってスクリューの回転動力が小さい場合には、最初は傾き角を小さくすることにより、水中移動中のブレードにおいて水から抵抗を受ける部分の断面積(以下、「抵抗断面積」とする)を減少させて、ブレードの受ける抗力を減らすことができ、スクリューの回転起動性を向上できる。
スクリューが回転起動してから安定回転中は、傾き角を大きくすることにより、ブレードの押し出す水量を増加させて、十分な水流が確保できる。高風力状態にあってスクリューの回転動力が大きい場合には、傾き角を小さくせずとも、スクリューを容易に回転起動でき、スクリューが回転起動した後も、十分な水流を確保できる。そして、時間とともに回転動力が増加してスクリューが高速で回転すると、傾き角を小さくすることにより、ブレードの押し出す水量を減少させ、風力水浄化装置が水流の反力により転倒・浸水することを防止して風力水浄化装置の設置安定性を向上できる。
また、オフセット構造と戻しばねとから成る簡単な構成によって、特に、低風力状態時においても、スクリューの回転起動性を向上させつつ、十分な水流を確保することができ、装置コストの低減・メンテナンス性の向上を図ることができる。
請求項2において、オフセット構造と戻しばねとから成る簡単な構成によって、特に、高風力状態時においても、風力水浄化装置の設置安定性を向上させることができ、装置コストの低減・メンテナンス性の向上を図ることができる。
請求項3において、前記筒体により、スクリューの周囲の水路を通過する間に、その流路抵抗によって脈流が緩和され、しかも途中で開放されることがなく無駄に周囲に分散されず、均一で十分な量の一連の水流を確保できる。このようにして、前記角度制御機構と筒体とにより、回転起動性・設置安定性・水流安定性を向上させることができ、風力エネルギの効率的な利用が可能となる。
請求項4により、極めて低風力状態にあってスクリューを回転駆動できない場合でも、補助動力機構からの回転動力によってスクリューを回転駆動することができ、風力水浄化装置の常時安定駆動が可能となる。
2 風車ユニット
3 水流発生ユニット
4 水面
5 風車
9・9A スクリュー
8 スクリュー軸
32 筒体
33・34・35 水流
34・34A 下降流(水流)
38・138 角度制御機構
40 ブレード支持体
41 ブレード軸
42・142 ブレード
44 戻しばね
46 スクリューの回転軸心
47 ブレード軸の回転軸心
51・52・151・152 傾き角
53 回転面
56・156 オフセット構造
58 水路
59 補助動力ユニット(補助動力機構)
D・DA 抗力中心
Claims (4)
- 水域の水面上に浮かべて風車により風力を回転動力に変換する風車ユニットと、該回転動力によりスクリューを回転して水流を発生する水流発生ユニットとを備えた風力水浄化装置において、前記スクリューは、前記回転動力が伝達されるスクリュー軸によって回転するブレード支持体と、該ブレード支持体の外周にブレード軸を介して回動可能に支承されるブレードとを備えると共に、該ブレードとスクリューの回転面との成す傾き角を前記スクリューの回転速度に応じて自動的に増減させる角度制御機構を設け、
前記角度制御機構は、前記スクリュー回転時の水の抗力中心を、ブレード軸の回転軸心から、スクリューの回転軸心方向に沿って流れる水流の上手側に偏移させるオフセット構造と、前記ブレード軸を軸周りに付勢して所定の初期位置に設定する戻しばねとを備えることにより、スクリューの回転速度の増加に応じて前記傾き角を増加させる
ことを特徴とする風力水浄化装置。 - 水域の水面上に浮かべて風車により風力を回転動力に変換する風車ユニットと、該回転動力によりスクリューを回転して水流を発生する水流発生ユニットとを備えた風力水浄化装置において、前記スクリューは、前記回転動力が伝達されるスクリュー軸によって回転するブレード支持体と、該ブレード支持体の外周にブレード軸を介して回動可能に支承されるブレードとを備えると共に、該ブレードとスクリューの回転面との成す傾き角を前記スクリューの回転速度に応じて自動的に増減させる角度制御機構を設け、
前記角度制御機構は、前記スクリュー回転時の水の抗力中心を、ブレード軸の回転軸心から、スクリューの回転軸心方向に沿って流れる水流の下手側に偏移させるオフセット構造と、前記ブレード軸を軸周りに付勢して所定の初期位置に設定する戻しばねとを備えることにより、スクリューの回転速度の増加に応じて前記傾き角を減少させる
ことを特徴とする風力水浄化装置。 - 請求項1又は請求項2記載の風力水浄化装置において、前記スクリューを取り囲む水路を、ブレード支持体との間に形成する筒体を設けたことを特徴とする風力水浄化装置。
- 請求項1から請求項3のうちのいずれか一項に記載の風力水浄化装置において、前記風車からの回転動力の不足分を補う補助動力機構を付設したことを特徴とする風力水浄化装置。
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