JP6928305B2 - Fluid power generator - Google Patents

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Description

本発明は、回転する回転部材と、回転部材の回転を利用して発電する流体発電装置に関する。 The present invention relates to a rotating rotating member and a fluid power generation device that generates electricity by utilizing the rotation of the rotating member.

回転する回転部材は、例えば流体発電装置に利用される。流体発電装置は、風や水などの流体の流れによる回転部材の回転を利用して発電する。 The rotating rotating member is used, for example, in a fluid power generator. A fluid power generator uses the rotation of a rotating member due to the flow of a fluid such as wind or water to generate electricity.

流体発電装置として、例えば、図１（Ａ）に示すマグナス型風力発電装置がある。 As a fluid power generation device, for example, there is a Magnus type wind power generation device shown in FIG. 1 (A).

このマグナス型風力発電装置は、水平方向を向く回転軸Ｃａまわりに回転する回転体５１と、この回転体５１に放射状に配置された複数の回転円柱５３（回転部材に対応）とを備えている。各回転円柱５３は、自身の軸Ｃｂまわりに回転可能に回転体５１に取り付けられている。これらの回転円柱５３が駆動装置（図示せず）により回転させられ、この回転と風との相互作用によるマグナス効果で、回転体５１が回転し、この回転により発電機（図示せず）が発電する。 This Magnus-type wind power generator includes a rotating body 51 that rotates around a rotating axis Ca that faces in the horizontal direction, and a plurality of rotating cylinders 53 (corresponding to rotating members) that are radially arranged on the rotating body 51. .. Each rotating cylinder 53 is rotatably attached to the rotating body 51 around its own axis Cb. These rotating cylinders 53 are rotated by a driving device (not shown), and the rotating body 51 is rotated by the Magnus effect due to the interaction between the rotation and the wind, and the generator (not shown) generates electricity by this rotation. do.

マグナス効果とは、図１（Ｂ）に示すように、回転している物体に、その回転軸と垂直な方向に流れが当たるとき、流れの方向および回転軸に直交する方向に力（揚力）が物体に作用する現象である。この力は、流れの速度および物体の回転速度が大きいほど大きくなる。 As shown in FIG. 1 (B), the Magnus effect is a force (lift) in the direction of the flow and in the direction perpendicular to the axis of rotation when the flow hits the rotating object in the direction perpendicular to the axis of rotation. Is a phenomenon that acts on an object. This force increases as the speed of flow and the speed of rotation of the object increase.

このようなマグナス型風力発電装置の一例は、例えば下記の特許文献１に記載されている。 An example of such a Magnus type wind power generator is described in, for example, Patent Document 1 below.

一方、流体発電装置として、マグナス効果を利用しない装置もある。この装置では、回転部材に発電機を設けており、この発電機が、回転部材の回転から直接的に発電する。 On the other hand, as a fluid power generation device, there is also a device that does not utilize the Magnus effect. In this device, a generator is provided in the rotating member, and this generator generates electricity directly from the rotation of the rotating member.

特許第４７１９２２１号公報Japanese Patent No. 4719221

従来のマグナス型風力発電装置では、マグナス効果を得るために回転部材を駆動装置により回転軸まわりに回転駆動させている。 In the conventional Magnus type wind power generator, the rotating member is rotationally driven around the rotation axis by a driving device in order to obtain the Magnus effect.

しかし、駆動装置を用いずに、流体の流れにより、十分なマグナス効果が得られるようにすることが望まれる。すなわち、流れて来る流体の力のみで、大きな回転モーメント（回転力）を回転部材に生じさせることにより、回転部材を回転軸まわりに回転駆動させることが望まれる。 However, it is desired that a sufficient Magnus effect can be obtained by the flow of fluid without using a driving device. That is, it is desired that the rotating member is rotationally driven around the rotation axis by generating a large rotational moment (rotational force) in the rotating member only by the force of the flowing fluid.

また、マグナス効果を利用しない回転部材の回転により発電する場合でも、流体の流れで、より大きな回転モーメントを発生できる回転部材が望まれる。 Further, even when power is generated by the rotation of a rotating member that does not utilize the Magnus effect, a rotating member capable of generating a larger rotational moment by the flow of fluid is desired.

そこで、本発明の目的は、流体の流れで、より大きな回転モーメントを発生できる回転部材を提供することにある。
また、本発明の目的は、このような回転部材を備える流体発電装置を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a rotating member capable of generating a larger rotational moment by the flow of a fluid.
Another object of the present invention is to provide a fluid power generation device including such a rotating member.

（１）上述した目的を達成するため、本発明によると、第１回転軸まわりに回転可能で且つ中実に形成された回転部材であって、
前記第１回転軸まわりの周方向において互いに異なる位置に設けられた複数のモーメント発生部を含み、
互いに反対を向く前記周方向を第１および第２の周方向とし、
各前記モーメント発生部は、第１の周方向の側を向く第１面と、第２の周方向の側を向く第２面とを含み、
前記第１回転軸と直交する平面による前記回転部材の断面において、
前記第２面は、該第２面に隣接する前記モーメント発生部の前記第１面に向かって延びる傾斜面部を有し、
該第１面と正対する正対方向から見た場合に、該傾斜面部の始点は、前記第１回転軸から、該第１面の反対側へずれた位置にあり、該傾斜面部は、前記正対方向と直交する平面から該第１面へ傾いた方向へ前記始点から該第１面へ延びている、回転部材と、
前記回転部材が前記第１回転軸まわりに回転可能に複数取り付けられており、前記第１回転軸と交差する第２回転軸まわりに回転可能な回転体と、
前記回転体に設けられ、前記回転体の回転により発電する回転体発電機と、
前記複数の回転部材毎に設けられ、前記回転部材の回転によりそれぞれ発電する複数の回転部材発電機と、を備える、流体発電装置が提供される。 (1) In order to achieve the above-mentioned object, according to the present invention, it is a rotating member that is rotatable and solidly formed around the first rotation axis.
It includes a plurality of moment generating portions provided at different positions in the circumferential direction around the first rotation axis.
The circumferential directions facing each other are defined as the first and second circumferential directions.
Each of the moment generating portions includes a first surface facing the side in the first circumferential direction and a second surface facing the side in the second circumferential direction.
In the cross section of the rotating member on a plane orthogonal to the first rotation axis,
The second surface has an inclined surface portion extending toward the first surface of the moment generating portion adjacent to the second surface.
When viewed from the direction facing the first surface, the starting point of the inclined surface portion is located at a position deviated from the first rotation axis to the opposite side of the first surface, and the inclined surface portion is located on the opposite side. A rotating member extending from the starting point to the first surface in a direction inclined toward the first surface from a plane orthogonal to the facing direction.
It said rotating member is rotatably plurality mounted around the first rotating shaft, a rotatable rotary body around a second rotational axis which intersects the first axis of rotation,
A rotating body generator provided on the rotating body and generating electricity by the rotation of the rotating body , and
A fluid power generation device is provided, which is provided for each of the plurality of rotating members and includes a plurality of rotating member generators that generate electricity by rotating the rotating members.

上述した本発明によると、第１の周方向の側を向く第１面に流体圧が作用することにより、第１回転軸まわりの回転モーメントが回転部材に発生する。
これについて、第２面の傾斜面部は、隣接するモーメント発生部の第１面側へ傾斜して延びているので、流れて来る流体を第１面へ案内して、第１面に作用する流体圧を増やす。
さらに、第１面側に傾斜している傾斜面部は、該第１面と正対する正対方向から見た場合に、前記第１回転軸から該第１面の反対側へずれた位置から該第１面へ、広い範囲にわたって延びている。したがって、傾斜面部により第１面へ案内される流体量が増える。よって、第１面に作用する流体圧が大きくなるので、より大きな回転モーメントを回転部材に生じさせることができる。 According to the present invention described above, a rotational moment around the first rotation axis is generated in the rotating member by the action of the fluid pressure on the first surface facing the first circumferential direction.
Regarding this, since the inclined surface portion of the second surface is inclined and extends toward the first surface side of the adjacent moment generating portion, the flowing fluid is guided to the first surface and acts on the first surface. Increase pressure.
Further, the inclined surface portion inclined to the first surface side is said to be displaced from the position shifted from the first rotation axis to the opposite side of the first surface when viewed from the direction facing the first surface. It extends over a wide area to the first surface. Therefore, the amount of fluid guided to the first surface by the inclined surface portion increases. Therefore, since the fluid pressure acting on the first surface becomes large, a larger rotational moment can be generated in the rotating member.

上述の回転部材は、例えば以下のように構成することができる。 The above-mentioned rotating member can be configured as follows, for example.

（２）上記（１）において、前記断面の位置が前記第１回転軸と平行な方向（第１回転軸に沿う方向）に移行するに従って、前記複数のモーメント発生部の周方向位置が連続的にまたは段階的に周方向に変化している。 (2) In the above (1), as the position of the cross section shifts in the direction parallel to the first rotation axis (direction along the first rotation axis), the circumferential positions of the plurality of moment generating portions are continuous. It is changing in the circumferential direction gradually or gradually.

このように、複数のモーメント発生部の周方向位置が連続的にまたは段階的に周方向に変化しているので、回転部材の回転位相により回転モーメントが変動することを抑えることができる。
すなわち、上述の回転部材には、第１面に作用する流体圧が大きいため、回転部材に生じる回転モーメントの変動も大きくなる可能性がある。
この課題は、モーメント発生部の周方向位置の連続的または段階的な変化により解決される。 In this way, since the circumferential positions of the plurality of moment generating portions are continuously or stepwise changed in the circumferential direction, it is possible to suppress the fluctuation of the rotational moment depending on the rotational phase of the rotating member.
That is, since the fluid pressure acting on the first surface of the above-mentioned rotating member is large, the fluctuation of the rotational moment generated in the rotating member may also be large.
This problem is solved by a continuous or gradual change in the circumferential position of the moment generating part.

（３）上記（１）または（２）において、前記断面では、前記第１面は、平面であり、または、全体として凹形状である。 (3) In the above (1) or (2), in the cross section, the first surface is a flat surface or a concave shape as a whole.

この構成により、第１面に流れて来た流体が、第１面に周方向に圧力を作用させやすくなる。 With this configuration, the fluid flowing to the first surface can easily apply pressure to the first surface in the circumferential direction.

（４）上記（１）〜（３）のいずれかにおいて、前記断面の形状は、第１回転軸を中心とした互いに点対称の２つの半円を結合させた形状であり、
前記モーメント発生部の数は、２つであり、
前記断面において、
２つの前記半円の直径部分は、前記第１回転軸を通る同一の直線上にあり、一方の前記半円の直径部分と円弧部分は、それぞれ、一方の前記モーメント発生部の前記第１面と前記第２面を形成し、他方の前記半円の直径部分と円弧部分は、それぞれ、他方の前記モーメント発生部の前記第１面と前記第２面を形成している。 (4) In any of the above (1) to (3), the shape of the cross section is a shape in which two semicircles point-symmetrical to each other centered on the first rotation axis are connected.
The number of moment generating parts is two.
In the cross section
The diameter portions of the two semicircles are on the same straight line passing through the first rotation axis, and the diameter portion and the arc portion of one of the semicircles are the first surfaces of the moment generating portion, respectively. And the second surface are formed, and the diameter portion and the arc portion of the other semicircle form the first surface and the second surface of the other moment generating portion, respectively.

このような形状の回転部材について、後述する風洞実験を行ったところ、揚力係数の値が、２．０にもなり、優れた揚力係数が得られることが確認された。 When a wind tunnel experiment described later was conducted on a rotating member having such a shape, it was confirmed that the lift coefficient value was as high as 2.0, and an excellent lift coefficient could be obtained.

（５）上記（４）において、前記断面では、前記第１回転軸を通る同一の直線上にある２つの前記半円の直径部分は、互いに重なる状態から直径寸法の５０％をずらせて部分的に重なっている乃至直径寸法の１００％をずらせて接触している。 (5) In the above (4), in the cross section, the diameter portions of the two semicircles on the same straight line passing through the first rotation axis are partially offset from the overlapping state by 50% of the diameter dimension. They are in contact with each other or are offset by 100% of the diameter dimension.

このような形状の回転部材についても、後述する実験を行ったところ、無負荷状態において、回転数が上昇する傾向が確認された。 As a result of conducting an experiment described later for a rotating member having such a shape, it was confirmed that the number of rotations tends to increase in a no-load state.

上述した本発明の流体発電装置では、回転部材が流体の流れにより回転すると、この流れと回転部材の回転により、回転部材には揚力が生じる。この揚力により回転体が回転する。
これについて、上述したように、流体の流れにより、回転部材には大きな回転モーメントが発生するので、その分、揚力も大きくなる。したがって、回転体発電機の発電量も大きくなる。 In the above-described fluid power generator of the present invention, when the rotating member is rotated by the flow of the fluid, lift is generated in the rotating member due to the flow and the rotation of the rotating member. This lift causes the rotating body to rotate.
Regarding this, as described above, since a large rotational moment is generated in the rotating member due to the flow of the fluid, the lift is also increased accordingly. Therefore, the amount of power generated by the rotating body generator also increases.

このように、回転部材発電機をさらに設けているので、回転体の回転による発電に加えて、回転部材の回転によっても発電される。 Since the rotating member generator is further provided in this way, power is generated not only by the rotation of the rotating body but also by the rotation of the rotating member.

さらに、本発明の参考例によると、上記（１）〜（５）のいずれかの回転部材と、
前記回転部材に設けられ該回転部材の回転により発電する回転部材発電機と、を備える流体発電装置が提供される。 Et al is, according to the reference example of the present invention, and any of the rotation member (1) to (5),
Provided is a fluid power generator including a rotating member generator provided on the rotating member and generating electricity by the rotation of the rotating member.

上述した本発明の流体発電装置では、上述したように、流体の流れにより、回転部材には大きな回転モーメントが発生するので、その分、回転部材の回転速度も高くなる。したがって、回転部材発電機の発電量も大きくなる。 In the above-described fluid power generator of the present invention, as described above, a large rotational moment is generated in the rotating member due to the flow of the fluid, so that the rotational speed of the rotating member is increased accordingly. Therefore, the amount of power generated by the rotating member generator also increases.

上述した本発明の回転部材によると、モーメント発生部の第２面の傾斜面部は、隣接するモーメント発生部の第１面側へ傾斜して延びているので、流れて来る流体を第１面へ案内して、第１面に作用する流体圧を増やす。
さらに、第１面側に傾斜している傾斜面部は、該第１面と正対する正対方向から見た場合に、前記第１回転軸から該第１面の反対側へずれた位置から該第１面へ、広い範囲にわたって延びている。したがって、傾斜面部により第１面へ案内される流体量が増える。よって、第１面に作用する流体圧が大きくなるので、より大きな回転モーメントを回転部材に生じさせることができる。 According to the rotating member of the present invention described above, the inclined surface portion of the second surface of the moment generating portion is inclined and extends toward the first surface side of the adjacent moment generating portion, so that the flowing fluid is directed to the first surface. Guide to increase the fluid pressure acting on the first surface.
Further, the inclined surface portion inclined to the first surface side is said to be displaced from the position shifted from the first rotation axis to the opposite side of the first surface when viewed from the direction facing the first surface. It extends over a wide area to the first surface. Therefore, the amount of fluid guided to the first surface by the inclined surface portion increases. Therefore, since the fluid pressure acting on the first surface becomes large, a larger rotational moment can be generated in the rotating member.

（Ａ）は、マグナス型風力発電装置の構成を示し、（Ｂ）は、マグナス効果の説明図である。(A) shows the configuration of the Magnus type wind power generator, and (B) is an explanatory diagram of the Magnus effect. 本発明の実施形態による回転部材を示す。A rotating member according to an embodiment of the present invention is shown. 本発明の実施形態による回転部材断面を示す。A cross section of a rotating member according to an embodiment of the present invention is shown. 本発明の実施形態による回転部材についての風洞実験の結果を示す。The results of a wind tunnel experiment on a rotating member according to an embodiment of the present invention are shown. 本発明の実施形態による回転部材及び別の実施形態による回転部材を示す。A rotating member according to an embodiment of the present invention and a rotating member according to another embodiment are shown. 本発明の実施形態による回転部材及び別の実施形態による回転部材についての他の実験の結果を示す。The results of other experiments on the rotating member according to the embodiment of the present invention and the rotating member according to another embodiment are shown. （Ａ）は、標準翼を示し、（Ｂ）（Ｃ）は、サボニウス型回転部材を示す。(A) shows a standard wing, and (B) and (C) show a Savonius type rotating member. 本発明の実施形態による回転部材の揚力の変動の有無を示す実験結果である。It is an experimental result which shows whether or not the lift of a rotating member fluctuates by embodiment of this invention. 本発明の実施形態による流体発電装置を示す。A fluid power generation device according to an embodiment of the present invention is shown. 図９のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ矢視図である。FIG. 9 is a view taken along the line VIII-VIII of FIG. 本発明の別の実施形態による流体発電装置を示す。A fluid power generator according to another embodiment of the present invention is shown. 本発明の参考形態による流体発電装置を示す。A fluid power generation device according to a reference embodiment of the present invention is shown. 本発明の変更例１による回転部材を示す。A rotating member according to the first modification of the present invention is shown. 本発明の変更例２による回転部材を示す。A rotating member according to a second modification of the present invention is shown. 本発明の他の変更例による回転部材断面を示す。A cross section of a rotating member according to another modification of the present invention is shown.

本発明の好ましい実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。 Preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the same reference numerals are given to common parts in each figure, and duplicate description is omitted.

[回転部材の実施形態]
図２（Ａ）は、本発明の実施形態による回転部材１０を示す。図２において、（Ｂ）〜（Ｆ）は、それぞれ、（Ａ）のＢ−Ｂ、Ｃ−Ｃ、Ｄ−Ｄ、Ｅ−Ｅ、およびＦ−Ｆの断面図である。 [Embodiment of rotating member]
FIG. 2A shows a rotating member 10 according to an embodiment of the present invention. In FIG. 2, (B) to (F) are cross-sectional views of BB, CC, DD, EE, and FF of (A), respectively.

回転部材１０は、空気や水などの流体が当たることにより第１回転軸Ｃ１（自身の軸）まわりに回転するように配置されて用いられる。この回転部材１０は、例えば、後述する流体発電装置２０，３０または４０に用いることができる。なお、回転部材１０は、流体の流れにより第１回転軸Ｃ１まわりに回転することにより揚力を発生させる目的で用いられ、この揚力を利用する他の装置に設けられてもよい。 The rotating member 10 is arranged and used so as to rotate around the first rotation axis C1 (own axis) when it is hit by a fluid such as air or water. The rotating member 10 can be used, for example, in the fluid power generation device 20, 30 or 40 described later. The rotating member 10 is used for the purpose of generating lift by rotating around the first rotating shaft C1 due to the flow of fluid, and may be provided in another device that utilizes this lift.

回転部材１０は、複数（図２（Ｂ）の例では２つ）のモーメント発生部３を含む、複数のモーメント発生部３は、第１回転軸Ｃ１まわりの周方向（以下、単に周方向という）において互いに異なる位置に設けられている。第１回転軸Ｃ１は、回転部材１０の中心軸であってよい。好ましくは、複数のモーメント発生部３は、等しい周方向間隔をおいて設けられている。ここで、周方向間隔とは、周方向位置を示す位相の差を意味する。 The rotating member 10 includes a plurality of moment generating units 3 (two in the example of FIG. 2B), and the plurality of moment generating units 3 are in the circumferential direction around the first rotation axis C1 (hereinafter, simply referred to as the circumferential direction). ) Are provided at different positions. The first rotating shaft C1 may be the central shaft of the rotating member 10. Preferably, the plurality of moment generating portions 3 are provided at equal circumferential intervals. Here, the circumferential interval means a phase difference indicating a circumferential position.

図２（Ｂ）に示すように、第１回転軸Ｃ１と直交する平面による回転部材１０の断面（以下、単に回転部材断面という）において、各モーメント発生部３は、半円の形状を有する。図２（Ｂ）において、第１回転軸Ｃ１を通る破線は、２つのモーメント発生部３の境界である。ここで、互いに反対を向く上述の周方向を第１および第２の周方向とする。各モーメント発生部３は、第１および第２の周方向のうち第１の周方向の側を向く第１面３ａと、第１および第２の周方向のうち第２の周方向の側を向く第２面３ｂとを含む。 As shown in FIG. 2B, in the cross section of the rotating member 10 on a plane orthogonal to the first rotating axis C1 (hereinafter, simply referred to as a rotating member cross section), each moment generating portion 3 has a semicircular shape. In FIG. 2B, the broken line passing through the first rotation axis C1 is the boundary between the two moment generating portions 3. Here, the above-mentioned circumferential directions facing opposite to each other are defined as the first and second circumferential directions. Each moment generating unit 3 has a first surface 3a facing the first circumferential side of the first and second circumferential directions, and a second circumferential side of the first and second circumferential directions. Includes the facing second surface 3b.

図３（Ａ）は、図２（Ｂ）に相当する回転部材断面を示し、第２面３ｂの説明図である。各モーメント発生部３の第２面３ｂは、次のように形成されている。回転部材の断面において、第２面３ｂは、この第２面３ｂに隣接するモーメント発生部３（すなわち、この第２面３ｂが属するモーメント発生部３に隣接するモーメント発生部３）の第１面３ａに向かって延びる傾斜面部５を有する。これらの傾斜面部５と第１面３ａは、この第１面３ａと正対する正対方向Ｔから見た場合に、回転部材断面において次の関係（ａ）（ｂ）を満たす。
（ａ）傾斜面部５の始点Ｐｘは、第１回転軸Ｃ１から、第１面３ａの反対側へ（図３（Ａ）の例では距離ｄだけ）ずれた位置にある。すなわち、第１面３ａと始点Ｐｘとの間に、第１回転軸Ｃ１が位置している。
（ｂ）傾斜面部５は、正対方向Ｔと直交する平面Ｕから、第１面３ａへ傾いた方向へ始点Ｐｘから第１面３ａへ延びている。図３（Ａ）の例では、傾斜面部５は、第１面３ａまで延びている。 FIG. 3A shows a cross section of a rotating member corresponding to FIG. 2B, and is an explanatory view of a second surface 3b. The second surface 3b of each moment generating portion 3 is formed as follows. In the cross section of the rotating member, the second surface 3b is the first surface of the moment generating unit 3 adjacent to the second surface 3b (that is, the moment generating unit 3 adjacent to the moment generating unit 3 to which the second surface 3b belongs). It has an inclined surface portion 5 extending toward 3a. These inclined surface portions 5 and the first surface 3a satisfy the following relationships (a) and (b) in the cross section of the rotating member when viewed from the facing direction T facing the first surface 3a.
(A) The start point Px of the inclined surface portion 5 is located at a position deviated from the first rotation axis C1 to the opposite side of the first surface 3a (in the example of FIG. 3A, only the distance d). That is, the first rotation axis C1 is located between the first surface 3a and the start point Px.
(B) The inclined surface portion 5 extends from the starting point Px to the first surface 3a in a direction inclined toward the first surface 3a from the plane U orthogonal to the facing direction T. In the example of FIG. 3A, the inclined surface portion 5 extends to the first surface 3a.

なお、第１面３ａと正対する正対方向Ｔとは、回転部材断面において、第１面３ａの両端（例えば図３（Ａ）の位置Ｐ１と位置Ｐ２）を結ぶ直線に直交する方向である。 The facing direction T facing the first surface 3a is a direction orthogonal to a straight line connecting both ends of the first surface 3a (for example, positions P1 and P2 in FIG. 3A) in the cross section of the rotating member. ..

第１面３ａは、本実施形態では、回転部材断面において平面であるが、他の形状を有していてもよい。第２面３ｂは、回転部材断面において全体として凸形状を有する。すなわち、第２面３ｂは、回転部材断面において、第２の周方向の側に全体として盛り上がった形状を有する。
図２（Ｂ）と図３（Ａ）の例では、一方のモーメント発生部３について、回転部材断面において、第１面３ａは、位置Ｐ１から位置Ｐ２まで直線状に延びており、第２面３ｂは、位置Ｐ１から位置Ｐ３まで円弧状に延びており、他方のモーメント発生部３について、第１面３ａは、位置Ｐ４から位置Ｐ３まで直線状に延びており、第２面３ｂは、位置Ｐ４から位置Ｐ２まで円弧状に延びている。また、図３（Ｂ）の例において、各第２面３ｂの円弧形状の中心は、位置Ｐ２，Ｐ３である。ただし、本発明によると、回転部材断面の形状として、上記（ａ）（ｂ）の関係を満たす様々な形状を採用してよい。 In the present embodiment, the first surface 3a is a flat surface in the cross section of the rotating member, but may have another shape. The second surface 3b has a convex shape as a whole in the cross section of the rotating member. That is, the second surface 3b has a shape that is raised as a whole on the side in the second circumferential direction in the cross section of the rotating member.
In the examples of FIGS. 2B and 3A, the first surface 3a extends linearly from the position P1 to the position P2 in the cross section of the rotating member for one moment generating portion 3, and the second surface. 3b extends in an arc shape from position P1 to position P3, and for the other moment generating portion 3, the first surface 3a extends linearly from position P4 to position P3, and the second surface 3b extends from position P4 to position P3. It extends in an arc shape from P4 to position P2. Further, in the example of FIG. 3B, the center of the arc shape of each second surface 3b is the positions P2 and P3. However, according to the present invention, as the shape of the cross section of the rotating member, various shapes satisfying the above relationships (a) and (b) may be adopted.

回転部材断面において、各モーメント発生部３について、第２面３ｂは、盛り上がった形状にする。この形状における頂部が上記始点Ｐｘとなっている。これにより、第２面３ｂにおいて、傾斜面部５以外の部分（例えば始点ＰｘからＰ４までの曲線部分）は、流入してくる流体に対する抵抗が小さくなる。 In the cross section of the rotating member, the second surface 3b of each moment generating portion 3 has a raised shape. The top in this shape is the starting point Px. As a result, in the second surface 3b, the portion other than the inclined surface portion 5 (for example, the curved portion from the start point Px to P4) has a small resistance to the inflowing fluid.

本実施形態では、回転部材断面の形状は、第１回転軸Ｃ１を中心とした互いに点対称の２つの半円を結合させた形状である。２つの半円は、図３（Ａ）から分かるように、モーメント発生部３の数が２つであることに対応している。回転部材断面において、２つの半円の直径部分Ｓは、第１回転軸Ｃ１を通る同一の直線上にあり、かつ、部分的に互いに重なっている。また、回転部材断面において、一方の半円の直径部分Ｓと円弧部分Ｒは、それぞれ、一方のモーメント発生部３の第１面３ａと第２面３ｂを形成している。同様に、回転部材断面において、他方の半円の直径部分Ｓと円弧部分Ｒは、それぞれ、他方のモーメント発生部３の第１面３ａと第２面３ｂを形成している。 In the present embodiment, the shape of the cross section of the rotating member is a shape in which two semicircles point-symmetrical to each other centered on the first rotation axis C1 are connected. As can be seen from FIG. 3A, the two semicircles correspond to the number of moment generating portions 3 being two. In the cross section of the rotating member, the diameter portions S of the two semicircles are on the same straight line passing through the first rotation axis C1 and partially overlap each other. Further, in the cross section of the rotating member, the diameter portion S and the arc portion R of one semicircle form the first surface 3a and the second surface 3b of the one moment generating portion 3, respectively. Similarly, in the cross section of the rotating member, the diameter portion S and the arc portion R of the other semicircle form the first surface 3a and the second surface 3b of the other moment generating portion 3, respectively.

回転部材１０は中実に形成されている。すなわち、回転部材１０の内部には、空洞がない。回転部材１０は、例えば、樹脂、軽量合金などにより形成されていてよい。 The rotating member 10 is solidly formed. That is, there is no cavity inside the rotating member 10. The rotating member 10 may be formed of, for example, a resin, a lightweight alloy, or the like.

図２（Ａ）〜（Ｆ）に示すように回転部材断面の位置が第１回転軸Ｃ１と平行な方向（第１回転軸Ｃ１に沿う方向）に移行するに従って、複数のモーメント発生部３の周方向位置が連続的に周方向に変化している。このような回転部材１０の３次元形状は、次のように表現することもできる。断面が半円である２つの半円柱を、その平らな側面同士を合わせた状態で互いに結合させたものを半円柱結合体とする。この半円柱結合体は、上述した回転部材断面と同じ形状を有する。この半円柱結合体を、第１回転軸Ｃ１まわりにねじったものは、図２（Ａ）の回転部材１０と同じ３次元形状を有する。 As shown in FIGS. 2A to 2F, as the position of the cross section of the rotating member shifts in the direction parallel to the first rotation axis C1 (the direction along the first rotation axis C1), the plurality of moment generating units 3 The circumferential position is continuously changing in the circumferential direction. Such a three-dimensional shape of the rotating member 10 can also be expressed as follows. A semi-cylindrical body is formed by joining two semi-cylindrical cells having a semicircular cross section to each other with their flat side surfaces combined. This semi-cylindrical body has the same shape as the above-mentioned rotating member cross section. The semi-cylindrical joint twisted around the first rotation axis C1 has the same three-dimensional shape as the rotation member 10 of FIG. 2 (A).

好ましくは、回転部材１０のねじれの割合は一定である。すなわち、各モーメント発生部３について、第１回転軸Ｃ１と平行な方向における回転部材断面の位置の変化量に対する、モーメント発生部３の周方向位置の変化量（すなわち、第１回転軸Ｃ１まわりの位相変化）の割合は、一定である。ここで、「一定」とは、第１回転軸Ｃ１と平行な方向におけるモーメント発生部３の存在範囲全体にわたって一定であることを意味する。以下、周方向位置の変化を、単に位相変化ともいう。 Preferably, the twist ratio of the rotating member 10 is constant. That is, for each moment generating portion 3, the amount of change in the circumferential position of the moment generating portion 3 with respect to the amount of change in the position of the cross section of the rotating member in the direction parallel to the first rotating shaft C1 (that is, around the first rotating shaft C1). The ratio of phase change) is constant. Here, "constant" means that it is constant over the entire existence range of the moment generating portion 3 in the direction parallel to the first rotation axis C1. Hereinafter, the change in the circumferential position is also simply referred to as a phase change.

この場合、好ましくは、１つの周方向位置を任意に選択したときに、この周方向位置にモーメント発生部３が位置することになる軸方向位置（第１回転軸Ｃ１と平行な方向の位置）の数は、一定である。すなわち、この数は、選択された周方向位置によらず一定である。このことは、次のように表現することもできる。第１回転軸Ｃ１まわりの１周の位相変化量を３６０度とし、モーメント発生部３の数をｎとし、１以上の整数をｍとした場合に、好ましくは、各モーメント発生部３について、モーメント発生部３の全位相変化量は、３６０度をｎで除した値（３６０／ｎ）のｍ倍である。 In this case, preferably, when one circumferential position is arbitrarily selected, the axial position where the moment generating unit 3 is located at this circumferential position (position in the direction parallel to the first rotation axis C1). The number of is constant. That is, this number is constant regardless of the selected circumferential position. This can also be expressed as follows. When the amount of phase change in one round around the first rotation axis C1 is 360 degrees, the number of moment generating units 3 is n, and an integer of 1 or more is m, it is preferable that the moment is generated for each moment generating unit 3. The total phase change amount of the generating unit 3 is m times the value (360 / n) obtained by dividing 360 degrees by n.

（実施形態による回転部材の効果）
上述した本実施形態の回転部材１０によると、第１面３ａに流体圧（動圧）が作用することにより、第１回転軸Ｃ１まわりの回転モーメントが回転部材１０に発生する。
これについて、第２面３ｂの傾斜面部５は、隣接するモーメント発生部３の第１面３ａ側へ傾斜して延びているので、流れて来る流体を第１面３ａへ案内して、第１面３ａに作用する流体圧を増やす。
さらに、傾斜面部５は、第１面３ａと正対する方向から見た場合に、第１回転軸Ｃ１から第１面３ａの反対側へずれた位置から第１面３ａへ、広い範囲にわたって延びている。したがって、傾斜面部５により第１面３ａへ案内される流体量が増える。よって、第１面３ａに作用する流体圧が大きくなるので、より大きな回転モーメントを回転部材１０に生じさせることができる。例えば、図３（Ａ）において、第１回転軸Ｃ１よりも、この図の下側において回転部材１０に流入する流れＡも、第１面３ａへ向かう流れＢになって第１面３ａへの圧力に寄与する。その結果、回転部材１０に生じる回転モーメントが大きくなる。 (Effect of rotating member according to the embodiment)
According to the rotating member 10 of the present embodiment described above, the fluid pressure (dynamic pressure) acts on the first surface 3a, so that a rotational moment around the first rotating shaft C1 is generated in the rotating member 10.
Regarding this, since the inclined surface portion 5 of the second surface 3b is inclined and extends toward the first surface 3a side of the adjacent moment generating portion 3, the flowing fluid is guided to the first surface 3a to be the first surface. Increase the fluid pressure acting on the surface 3a.
Further, the inclined surface portion 5 extends over a wide range from the position shifted from the first rotation axis C1 to the opposite side of the first surface 3a to the first surface 3a when viewed from the direction facing the first surface 3a. There is. Therefore, the amount of fluid guided to the first surface 3a by the inclined surface portion 5 increases. Therefore, since the fluid pressure acting on the first surface 3a becomes large, a larger rotational moment can be generated in the rotating member 10. For example, in FIG. 3A, the flow A flowing into the rotating member 10 on the lower side of the first rotating shaft C1 also becomes the flow B toward the first surface 3a and goes to the first surface 3a. Contributes to pressure. As a result, the rotational moment generated in the rotating member 10 increases.

また、回転部材１０は、中実に形成されているので、剛性の高い回転部材１０が得られる。したがって、回転部材１０の回転による回転部材１０の変形が防止される。よって、回転部材１０は、安定して高速回転できる。
これに対し、例えば、風力発電装置に用いられる従来のサボニウス型回転部材（後述の図７（Ｂ）（Ｃ）を参照）は、中空部を有するため剛性が不足し、回転速度が上がってくると変形し回転性能が低下してしまい、その結果、回転部材を高速回転させることが困難になる場合がある。 Further, since the rotating member 10 is solidly formed, the rotating member 10 having high rigidity can be obtained. Therefore, the deformation of the rotating member 10 due to the rotation of the rotating member 10 is prevented. Therefore, the rotating member 10 can stably rotate at high speed.
On the other hand, for example, the conventional Savonius type rotating member used in a wind power generator (see FIGS. 7B and 7C described later) has a hollow portion, so that the rigidity is insufficient and the rotation speed increases. As a result, it may be difficult to rotate the rotating member at high speed.

（実験での揚力計測）
図２の回転部材１０について風洞実験を行った。この実験では、水平に配置した回転部材１０の両端部を回転可能に支持し、第１回転軸Ｃ１に直交する水平方向に回転部材１０に風を当てた。 (Measurement of lift in experiment)
A wind tunnel experiment was conducted on the rotating member 10 of FIG. In this experiment, both ends of the horizontally arranged rotating member 10 were rotatably supported, and the rotating member 10 was blown in the horizontal direction orthogonal to the first rotating axis C1.

この実験では、回転部材１０の揚力ＦＬと抗力ＦＤと回転部材１０の回転数を計測した。図３（Ｂ）は、図２（Ｂ）に相当する回転部材１０の断面図であり、回転部材１０に風を当てることにより回転部材１０に発生する揚力ＦＬと抗力ＦＤを示す。揚力ＦＬと抗力ＦＤは、次の式で表される。
ＦＬ＝（１／２）ρＶ２ＣＬＤ
ＦＤ＝（１／２）ρＶ２ＣＤＤ
ここで、ρは空気密度であり、Ｖは風速であり、Ｄは図３（Ｂ）に示す回転部材１０の幅であり、ＣＬは揚力係数であり、ＣＤは抗力係数である。 In this experiment, by measuring the rotational speed of the lift F L and drag F D and the rotary member 10 of the rotating member 10. 3 (B) is a cross-sectional view of a rotary member 10 corresponding to FIG. 2 (B), the illustrated lift F L and drag F D occurring in the rotation member 10 by applying a wind rotary member 10. Lift F L and drag F D is expressed by the following equation.
F L = (1/2) ρV 2 C L D
F D = (1/2) ρV 2 C D D
Here, [rho is the air density, V is the wind speed, D is the width of the rotary member 10 shown in FIG. 3 (B), C L is the lift coefficient, C D is the drag coefficient.

図４（Ａ）（Ｂ）は、この実験における各計測値を示す。
図４（Ａ）において、横軸は、図２の回転部材１０に当てた風の速さを示し、縦軸は、揚力係数ＣＬまたは抗力係数ＣＤを示す。すなわち、図４（Ａ）において、丸印のプロットは、回転部材１０に作用した抗力の計測値から求めた抗力係数であり、四角印のプロットは、回転部材１０の揚力の計測値から求めた揚力係数を示す。この図から分かるように、揚力係数は、最大で２．０になった。なお、この値は、図７（Ａ）に示す標準翼で得られる揚力係数の最大値である１．６よりも大幅に大きい。なお、図７（Ａ）の標準翼は、この図の一点鎖線に介して線対称な形状の翼であり、厚みが弦長の１２％である。 4 (A) and 4 (B) show each measured value in this experiment.
In FIG. 4A, the horizontal axis represents the speed of the wind applied to the rotating member 10 of FIG. 2, and the vertical axis represents the lift coefficient CL or the drag coefficient C D. That is, in FIG. 4A, the plots marked with circles are drag coefficients obtained from the measured values of the drag acting on the rotating member 10, and the plots marked with squares are obtained from the measured values of lift of the rotating member 10. Shows the lift coefficient. As can be seen from this figure, the lift coefficient was 2.0 at the maximum. This value is significantly larger than 1.6, which is the maximum value of the lift coefficient obtained from the standard blade shown in FIG. 7 (A). The standard blade of FIG. 7A is a blade having a shape symmetrical with respect to the alternate long and short dash line in this figure, and the thickness is 12% of the chord length.

図４（Ｂ）において、横軸は、図２の回転部材１０に当てた風の速さを示し、縦軸は、回転部材の回転数（ｒｐｍ）を示す。図４（Ｂ）において、黒の三角印のプロットは、図２の回転部材１０の場合を示し、白の三角印のプロットは、参考例としての図７（Ｂ）に示すサボニウス型回転部材の場合を示す。このサボニウス型回転部材は、回転軸Ｃｓまわりに回転可能に配置された。また、図７（Ｃ）は、図７（Ｂ）のＣ−Ｃ断面である。図７（Ｃ）のように、サボニウス型回転部材には、空気が入り込む空洞が内部に設けられている。図７（Ｂ）（Ｃ）では、サボニウス型回転部材は、２つの円弧状板と、これらを結合する結合板とを有する。
図４（Ｂ）から分かるように、図２の回転部材１０では、回転数は、風速の増加につれて増加し、ここでの例では最大で３０００ｒｐｍを越えても安定して回転を続けた。一方、サボニウス型回転部材は、回転数が上がると、遠心力により部材が外側に変形して回転性能が低下し、風速５ｍ程度で大きな振動を発生させた。 In FIG. 4B, the horizontal axis represents the speed of the wind applied to the rotating member 10 of FIG. 2, and the vertical axis represents the rotation speed (rpm) of the rotating member. In FIG. 4 (B), the plot of the black triangle mark shows the case of the rotating member 10 of FIG. 2, and the plot of the white triangle mark shows the case of the Savonius type rotating member shown in FIG. 7 (B) as a reference example. Show the case. The Savonius-type rotating member was rotatably arranged around the rotation axis Cs. Further, FIG. 7 (C) is a cross section taken along the line CC of FIG. 7 (B). As shown in FIG. 7C, the Savonius type rotating member is provided with a cavity inside which air enters. In FIGS. 7B and 7C, the Savonius-type rotating member has two arcuate plates and a coupling plate that connects them.
As can be seen from FIG. 4 (B), in the rotating member 10 of FIG. 2, the rotation speed increased as the wind speed increased, and in the example here, the rotation continued stably even if the maximum speed exceeded 3000 rpm. On the other hand, in the Savonius type rotating member, when the number of rotations increased, the member was deformed to the outside by centrifugal force and the rotation performance deteriorated, and a large vibration was generated at a wind speed of about 5 m.

図８は、上述の風洞実験において、回転部材１０に作用する風速が９．６ｍ／ｓである時点で計測した揚力の値を示す。図８（Ａ）は、後述する図１４のようにモーメント発生部３の周方向位置を一定にした場合を示し、図８（Ｂ）は、図２（Ａ）〜（Ｆ）のようにモーメント発生部３の周方向位置を変化させた場合を示す。図８（Ａ）は、回転部材１０の回転数が１７２４ｒｐｍである状態での計測値を示し、図８（Ｂ）は、回転部材１０の回転数が１９００ｒｐｍである状態での計測値を示す。同じ風速において、モーメント発生部３の周方向位置を変化させた場合の方が優れた回転性能を示した。 FIG. 8 shows the lift value measured at the time when the wind speed acting on the rotating member 10 was 9.6 m / s in the above-mentioned wind tunnel experiment. FIG. 8A shows a case where the circumferential position of the moment generating portion 3 is constant as shown in FIG. 14 described later, and FIG. 8B shows moments as shown in FIGS. 2A to 2F. The case where the circumferential position of the generation part 3 is changed is shown. FIG. 8A shows a measured value when the rotation speed of the rotating member 10 is 1724 rpm, and FIG. 8B shows a measured value when the rotation speed of the rotating member 10 is 1900 rpm. At the same wind speed, better rotational performance was shown when the circumferential position of the moment generating unit 3 was changed.

図８（Ａ）では、揚力が、最小値の−２５（Ｎ）程度から最大値の４５（Ｎ）程度の間で変動している。これに対して、図８（Ｂ）では、揚力は、ほぼ１０（Ｎ）程度の一定値をとっている。したがって、モーメント発生部３の周方向位置を変化させることにより、揚力の変動を防止できる。 In FIG. 8A, the lift fluctuates between a minimum value of about -25 (N) and a maximum value of about 45 (N). On the other hand, in FIG. 8B, the lift has a constant value of about 10 (N). Therefore, it is possible to prevent the lift from fluctuating by changing the circumferential position of the moment generating unit 3.

本実施形態では、図５（Ａ）に示すように、回転部材断面において、モーメント発生部３に対応する２つの半円の直径部分Ｓは、第１回転軸Ｃ１を通る同一の直線上にあり、かつ、直径部分Ｓが重なる状態から互いに直径寸法の５０％をずらせて（オフセットさせて）部分的に重なっている（５０％オフセットモデル）。 In the present embodiment, as shown in FIG. 5A, in the cross section of the rotating member, the diameter portions S of the two semicircles corresponding to the moment generating portion 3 are on the same straight line passing through the first rotating shaft C1. In addition, the diameter portions S are partially overlapped (offset) by shifting (offset) 50% of the diameter dimensions from the overlapping state (50% offset model).

ここで、２つの半円のオフセット量をパラメータとして実験を行ったところ、図６に示す結果を得た。
図６において、図４（Ｂ）と同じく横軸は、回転部材に当てた流速を示し、縦軸は、回転部材の回転数（ｒｐｍ）を示す。図６において、ひし形印のプロットは、図５（Ａ）の５０％オフセットモデルを示し、三角印のプロットは、図５（Ｂ）の２つの半円の直径部分Ｓを互いに直径寸法の１００％をずらせて接触させた１００％オフセットモデルを示し、四角印のプロットは、参考例として、図５（Ｃ）の２つの半円の直径部分Ｓを互いに直径寸法の３３％をずらせて部分的に重ねた３３％オフセットモデルを示す。 Here, when an experiment was conducted using the offset amounts of the two semicircles as parameters, the results shown in FIG. 6 were obtained.
In FIG. 6, as in FIG. 4B, the horizontal axis represents the flow velocity applied to the rotating member, and the vertical axis represents the rotation speed (rpm) of the rotating member. In FIG. 6, the diamond-marked plot shows the 50% offset model of FIG. 5 (A), and the triangular-marked plot shows the diameter portions S of the two semicircles of FIG. 5 (B) with each other at 100% of the diameter dimension. A 100% offset model is shown in which the two semicircles are offset and brought into contact with each other, and the plot marked with a square is, as a reference example, partially offsetting the diameter portions S of the two semicircles in FIG. 5 (C) by 33% of the diameter dimension. A superposed 33% offset model is shown.

図６から分かるように、無負荷状態において流速を増加させた場合、図５（Ｃ）の３３％オフセットモデルよりも、図５（Ａ）の５０％オフセットモデル及び図５（Ｂ）の１００％オフセットモデルの方の回転数が上昇する傾向が確認された。
したがって、モーメント発生部３に対応する２つの半円の直径部分Ｓのオフセット量を５０％〜１００％に設定することが望ましい。 As can be seen from FIG. 6, when the flow velocity is increased in the no-load state, the 50% offset model of FIG. 5 (A) and the 100% of FIG. 5 (B) are more than the 33% offset model of FIG. 5 (C). It was confirmed that the rotation speed of the offset model tends to increase.
Therefore, it is desirable to set the offset amount of the diameter portion S of the two semicircles corresponding to the moment generating portion 3 to 50% to 100%.

[流体発電装置の実施形態]
図９は、本発明の実施形態による流体発電装置２０を示す。図１０は、図９のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ矢視図である。なお、図１０では、一部（ハッチング部分）を断面として図示している。流体発電装置２０は、上述した回転部材１０と、回転体２１と、回転体発電機２３とを備える。 [Embodiment of Fluid Power Generation Device]
FIG. 9 shows a fluid power generator 20 according to an embodiment of the present invention. FIG. 10 is a view taken along the line VIII-VIII of FIG. In FIG. 10, a part (hatched portion) is shown as a cross section. The fluid power generator 20 includes the above-mentioned rotating member 10, a rotating body 21, and a rotating body generator 23.

回転体２１には、回転部材１０が第１回転軸Ｃ１まわりに回転可能に取り付けられている。回転体２１は、第１回転軸Ｃ１と交差（例えば直交）する第２回転軸Ｃ２まわりに回転可能に回転体支持体２５に支持されている。好ましくは、このような回転部材１０が、複数設けられている。複数の回転部材１０の第１回転軸Ｃ１が、回転体２１の第２回転軸Ｃ２を中心として放射状に延びるように、複数の回転部材１０が配置されている。 A rotating member 10 is rotatably attached to the rotating body 21 around the first rotating shaft C1. The rotating body 21 is rotatably supported by the rotating body support 25 around the second rotating shaft C2 that intersects (for example, is orthogonal to) the first rotating shaft C1. Preferably, a plurality of such rotating members 10 are provided. A plurality of rotating members 10 are arranged so that the first rotating shaft C1 of the plurality of rotating members 10 extends radially around the second rotating shaft C2 of the rotating body 21.

回転体発電機２３は、回転体２１の回転により発電する。回転体発電機２３の回転子２３ａは、回転体２１に固定され、回転体発電機２３の固定子２３ｂは、回転体支持体２５に固定されている。回転子２３ａは、磁界の変化により発電するための巻線と永久磁石の一方であり、固定子２３ｂは、これら巻線と永久磁石の他方であってよい。 The rotating body generator 23 generates electricity by rotating the rotating body 21. The rotor 23a of the rotating body generator 23 is fixed to the rotating body 21, and the stator 23b of the rotating body generator 23 is fixed to the rotating body support 25. The rotor 23a may be one of the winding and the permanent magnet for generating electricity by changing the magnetic field, and the stator 23b may be the other of the winding and the permanent magnet.

上述した本実施形態の流体発電装置２０では、回転部材１０が流体の流れ（図９では風）により第１回転軸Ｃ１まわりに回転すると、この流れと回転部材１０の回転により、図１に基づいて上述したマグナス効果による揚力が回転部材１０に生じる。この揚力により回転体２１が回転する。
これについて、上述したように、流体の流れにより、回転部材１０には大きな回転モーメントが発生するので、その分、揚力も大きくなる。したがって、回転体発電機２３の発電量も大きくなる。 In the fluid power generator 20 of the present embodiment described above, when the rotating member 10 rotates around the first rotating shaft C1 due to the flow of fluid (wind in FIG. 9), the flow and the rotation of the rotating member 10 are based on FIG. The lift force due to the Magnus effect described above is generated in the rotating member 10. This lift causes the rotating body 21 to rotate.
Regarding this, as described above, since a large rotational moment is generated in the rotating member 10 due to the flow of the fluid, the lift is also increased accordingly. Therefore, the amount of power generated by the rotating body generator 23 also increases.

[流体発電装置の別の実施形態]
図１１は、図９の部分拡大図に相当し、本発明の別の実施形態による流体発電装置３０を示す。図１１の流体発電装置３０について、以下で説明する以外の点は、図１０と図１１の流体発電装置２０と同じである。 [Another Embodiment of a Fluid Power Generator]
FIG. 11 corresponds to a partially enlarged view of FIG. 9 and shows a fluid power generator 30 according to another embodiment of the present invention. The fluid power generation device 30 of FIG. 11 is the same as the fluid power generation device 20 of FIGS. 10 and 11 except that the points described below will be described.

流体発電装置３０は、回転部材１０に設けられた回転部材発電機３１を備える。回転部材発電機３１は、第１回転軸Ｃ１まわりの回転部材１０の回転により発電する。この例では、各回転部材１０に回転部材発電機３１が設けられている。回転部材発電機３１の回転子３１ａは、回転部材１０に固定され、回転部材発電機３１の固定子３１ｂは、回転体２１に固定されている。回転子３１ａは、磁界の変化により発電するための巻線と永久磁石の一方であり、固定子３１ｂは、これら巻線と永久磁石の他方であってよい。 The fluid power generator 30 includes a rotary member generator 31 provided on the rotary member 10. The rotating member generator 31 generates electricity by rotating the rotating member 10 around the first rotating shaft C1. In this example, each rotating member 10 is provided with a rotating member generator 31. The rotor 31a of the rotating member generator 31 is fixed to the rotating member 10, and the stator 31b of the rotating member generator 31 is fixed to the rotating body 21. The rotor 31a may be one of the winding and the permanent magnet for generating electricity by changing the magnetic field, and the stator 31b may be the other of the winding and the permanent magnet.

上述した流体発電装置３０では、第２回転軸Ｃ２まわりの回転体２１の回転による発電に加えて、第１回転軸Ｃ１まわりの回転部材１０の回転によっても発電される。 In the above-mentioned fluid power generation device 30, in addition to power generation by the rotation of the rotating body 21 around the second rotating shaft C2, power is also generated by the rotation of the rotating member 10 around the first rotating shaft C1.

[流体発電装置のさらに別の実施形態]
図１２は、本発明の参考形態による流体発電装置４０を示す。流体発電装置４０は、上述した回転部材１０と回転部材発電機４１とを備える。 [Another Embodiment of a Fluid Power Generator]
FIG. 12 shows a fluid power generator 40 according to a reference embodiment of the present invention. The fluid power generator 40 includes the above-mentioned rotating member 10 and the rotating member generator 41.

回転部材発電機４１は、回転部材１０に設けられ、第１回転軸Ｃ１まわりの回転部材１０の回転により発電する。回転部材発電機４１の回転子４１ａは、回転部材１０に固定され、回転部材発電機４１の固定子４１ｂは、回転部材１０を回転可能に支持する回転部材支持体４３に固定されている。回転子４１ａは、磁界の変化により発電するための巻線と永久磁石の一方であり、固定子４１ｂは、これら巻線と永久磁石の他方であってよい。図１２の例では、回転部材発電機４１は、固定子４１ｂが固定されたケーシング４１ｃを有し、ケーシング４１ｃは回転部材支持体４３に固定されている。すなわち、固定子４１ｂはケーシング４１ｃを介して回転部材支持体４３に固定されている。 The rotating member generator 41 is provided on the rotating member 10, and generates electricity by rotating the rotating member 10 around the first rotating shaft C1. The rotor 41a of the rotary member generator 41 is fixed to the rotary member 10, and the stator 41b of the rotary member generator 41 is fixed to the rotary member support 43 that rotatably supports the rotary member 10. The rotor 41a may be one of the winding and the permanent magnet for generating electricity by changing the magnetic field, and the stator 41b may be the other of the winding and the permanent magnet. In the example of FIG. 12, the rotating member generator 41 has a casing 41c to which the stator 41b is fixed, and the casing 41c is fixed to the rotating member support 43. That is, the stator 41b is fixed to the rotating member support 43 via the casing 41c.

上述した本参考形態の流体発電装置４０では、上述したように、流体の流れにより、回転部材１０には大きな回転モーメントが発生するので、回転部材発電機４１の発電量も大きくなる。 In the fluid power generation device 40 of the present reference embodiment described above, as described above, a large rotational moment is generated in the rotating member 10 due to the flow of the fluid, so that the amount of power generated by the rotating member generator 41 also increases.

本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、以下の変更例１〜５のいずれかを採用してもよいし、変更例１〜５を任意に組み合わせて採用してもよい。この場合、以下で説明しない点は、上述と同じである。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and it goes without saying that various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. For example, any of the following modification examples 1 to 5 may be adopted, or modification examples 1 to 5 may be adopted in any combination. In this case, the points not described below are the same as described above.

（変更例１）
上述では、回転部材断面の位置が第１回転軸Ｃ１と平行な方向に移行するに従って、複数のモーメント発生部３の周方向位置が連続的に周方向に変化していた。しかし、回転部材断面の位置が第１回転軸Ｃ１と平行な方向に移行するに従って、複数のモーメント発生部３の周方向位置が段階的に周方向に変化していてもよい。 (Change example 1)
In the above description, as the position of the cross section of the rotating member shifts in the direction parallel to the first rotation axis C1, the circumferential positions of the plurality of moment generating portions 3 continuously change in the circumferential direction. However, as the position of the cross section of the rotating member shifts in the direction parallel to the first rotation axis C1, the circumferential positions of the plurality of moment generating portions 3 may be gradually changed in the circumferential direction.

この場合の回転部材１０の一例を図１３に示す。図１３は、本発明の変更例１による回転部材１０を示す。図１３において、（Ｂ）〜（Ｆ）は、それぞれ、（Ａ）のＢ−Ｂ、Ｃ−Ｃ、Ｄ−Ｄ、Ｅ−Ｅ、およびＦ−Ｆの断面図である。 An example of the rotating member 10 in this case is shown in FIG. FIG. 13 shows the rotating member 10 according to the first modification of the present invention. In FIG. 13, (B) to (F) are cross-sectional views of BB, CC, DD, EE, and FF of (A), respectively.

複数のモーメント発生部３の周方向位置を段階的に周方向に変化させることによっても、回転部材１０に生じる揚力の変動を抑えることができる。 Fluctuations in lift generated in the rotating member 10 can also be suppressed by gradually changing the circumferential positions of the plurality of moment generating portions 3 in the circumferential direction.

（変更例２）
第１回転軸Ｃ１と平行な方向における回転部材断面の位置によらず、複数のモーメント発生部３の周方向位置は一定であってもよい。この場合の回転部材１０の一例を図１４に示す。図１４（Ａ）は、本発明の変更例２による回転部材１０を示す。図１４（Ｂ）は、図１４（Ａ）のＢ−Ｂ断面図である。第１回転軸Ｃ１と平行な方向における回転部材断面の位置によらず、複数のモーメント発生部３の周方向位置は、図１４（Ｂ）の場合と同じである。 (Change example 2)
Regardless of the position of the cross section of the rotating member in the direction parallel to the first rotation axis C1, the circumferential positions of the plurality of moment generating portions 3 may be constant. An example of the rotating member 10 in this case is shown in FIG. FIG. 14A shows a rotating member 10 according to a second modification of the present invention. 14 (B) is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 14 (A). Regardless of the position of the cross section of the rotating member in the direction parallel to the first rotation axis C1, the circumferential positions of the plurality of moment generating portions 3 are the same as in the case of FIG. 14B.

（変更例３）
上述では、第１面３ａは、本実施形態では、回転部材断面において平面であったが、他の形状を有していてもよい。例えば、回転部材断面において、各モーメント発生部３の第１面は、図２（Ｂ）に相当する図１５（Ａ）のように、全体として凹形状を有していてもよい。 (Change example 3)
In the above description, the first surface 3a is a flat surface in the cross section of the rotating member in the present embodiment, but may have another shape. For example, in the cross section of the rotating member, the first surface of each moment generating portion 3 may have a concave shape as a whole as shown in FIG. 15 (A) corresponding to FIG. 2 (B).

（変更例４）
上述では、第２面３ｂは、回転部材断面において円弧形状であったが、回転部材断面において、全体として凸形状を有していれば、他の形状を有していてもよい。例えば、回転部材断面において、各モーメント発生部３の第２面３ｂは、図２（Ｂ）に相当する図１５（Ｂ）のように、三角形の２辺により形成されていてもよい。 (Change example 4)
In the above description, the second surface 3b has an arc shape in the cross section of the rotating member, but may have another shape as long as it has a convex shape as a whole in the cross section of the rotating member. For example, in the cross section of the rotating member, the second surface 3b of each moment generating portion 3 may be formed by two sides of a triangle as shown in FIG. 15 (B) corresponding to FIG. 2 (B).

（変更例５）
上述では、モーメント発生部３の数は、２つであったが、３つであっても、４つ以上であってもよい。図１５（Ｃ）は、モーメント発生部３の数が３つの場合を示し、図２（Ｂ）に対応する回転部材断面を示す。 (Change example 5)
In the above, the number of moment generating units 3 is 2, but it may be 3 or 4 or more. FIG. 15C shows a case where the number of moment generating portions 3 is three, and shows a cross section of a rotating member corresponding to FIG. 2B.

３ モーメント発生部
３ａ 第１面
３ｂ 第２面
５ 傾斜面部
１０ 回転部材
２０ 流体発電装置
２１ 回転体
２３ 回転体発電機
２３ａ 回転子
２３ｂ 固定子
２５ 回転体支持体
３０ 流体発電装置
３１ 回転部材発電機
３１ａ 回転子
３１ｂ 固定子
４０ 流体発電装置
４１ 回転部材発電機
４１ａ 回転子
４１ｂ 固定子
４１ｃ ケーシング
４３ 回転部材支持体
Ｃ１ 第１回転軸
Ｃ２ 第２回転軸
Ｒ 円弧部分
Ｓ 直径部分 3 Moment generating part 3a 1st surface 3b 2nd surface 5 Inclined surface part 10 Rotating member 20 Fluid power generator 21 Rotating body 23 Rotating body generator 23a Rotor 23b Fixture 25 Rotating body support 30 Fluid power generator 31 Rotating member generator 31a Rotor 31b Fixture 40 Fluid power generator 41 Rotor generator 41a Rotor 41b Controller 41c Casing 43 Rotor support C1 First rotation axis C2 Second rotation axis R Arc part S Diameter part

Claims (5)

第１回転軸まわりに回転可能で且つ中実に形成された回転部材であって、
前記第１回転軸まわりの周方向において互いに異なる位置に設けられた複数のモーメント発生部を含み、
互いに反対を向く前記周方向を第１および第２の周方向とし、
各前記モーメント発生部は、第１の周方向の側を向く第１面と、第２の周方向の側を向く第２面とを含み、
前記第１回転軸と直交する平面による前記回転部材の断面において、
前記第２面は、該第２面に隣接する前記モーメント発生部の前記第１面に向かって延びる傾斜面部を有し、
該第１面と正対する正対方向から見た場合に、該傾斜面部の始点は、前記第１回転軸から、該第１面の反対側へずれた位置にあり、該傾斜面部は、前記正対方向と直交する平面から該第１面へ傾いた方向へ前記始点から該第１面へ延びている、回転部材と、
前記回転部材が前記第１回転軸まわりに回転可能に複数取り付けられており、前記第１回転軸と交差する第２回転軸まわりに回転可能な回転体と、
前記回転体に設けられ、前記回転体の回転により発電する回転体発電機と、
前記複数の回転部材毎に設けられ、前記回転部材の回転によりそれぞれ発電する複数の回転部材発電機と、を備える、流体発電装置。 A rotating member that is rotatable and solidly formed around the first rotation axis.
It includes a plurality of moment generating portions provided at different positions in the circumferential direction around the first rotation axis.
The circumferential directions facing each other are defined as the first and second circumferential directions.
Each of the moment generating portions includes a first surface facing the side in the first circumferential direction and a second surface facing the side in the second circumferential direction.
In the cross section of the rotating member on a plane orthogonal to the first rotation axis,
The second surface has an inclined surface portion extending toward the first surface of the moment generating portion adjacent to the second surface.
When viewed from the direction facing the first surface, the starting point of the inclined surface portion is located at a position deviated from the first rotation axis to the opposite side of the first surface, and the inclined surface portion is located on the opposite side. A rotating member extending from the starting point to the first surface in a direction inclined toward the first surface from a plane orthogonal to the facing direction.
It said rotating member is rotatably plurality mounted around the first rotating shaft, a rotatable rotary body around a second rotational axis which intersects the first axis of rotation,
A rotating body generator provided on the rotating body and generating electricity by the rotation of the rotating body , and
A fluid power generation device including a plurality of rotating member generators provided for each of the plurality of rotating members and generating electricity by the rotation of the rotating members. 前記回転部材は、前記断面の位置が前記第１回転軸と平行な方向に移行するに従って、前記複数のモーメント発生部の周方向位置が連続的にまたは段階的に周方向に変化している、請求項１に記載の流体発電装置。 In the rotating member, as the position of the cross section shifts in the direction parallel to the first rotation axis, the circumferential positions of the plurality of moment generating portions are continuously or stepwise changed in the circumferential direction. The fluid power generator according to claim 1. 前記回転部材は、前記断面において、前記第１面は、平面であり、または、全体として凹形状である、請求項１または２に記載の流体発電装置。 The fluid power generator according to claim 1 or 2, wherein the rotating member has a flat surface or a concave shape as a whole in the cross section. 前記回転部材において、前記断面の形状は、第１回転軸を中心とした互いに点対称の２つの半円を結合させた形状であり、
前記モーメント発生部の数は、２つであり、
前記断面において、
２つの前記半円の直径部分は、前記第１回転軸を通る同一の直線上にあり、一方の前記半円の直径部分と円弧部分は、それぞれ、一方の前記モーメント発生部の前記第１面と前記第２面を形成し、他方の前記半円の直径部分と円弧部分は、それぞれ、他方の前記モーメント発生部の前記第１面と前記第２面を形成している、請求項１〜３のいずれか一項に記載の流体発電装置。 In the rotating member, the shape of the cross section is a shape in which two semicircles point-symmetrical to each other centered on the first rotation axis are connected.
The number of moment generating parts is two.
In the cross section
The diameter portions of the two semicircles are on the same straight line passing through the first rotation axis, and the diameter portion and the arc portion of one of the semicircles are the first surfaces of the moment generating portion, respectively. 1 and the second surface are formed, and the diameter portion and the arc portion of the other semicircle form the first surface and the second surface of the other moment generating portion, respectively. The fluid power generation device according to any one of 3. 前記回転部材は、前記断面において、
前記第１回転軸を通る同一の直線上にある２つの前記半円の直径部分は、互いに重なる状態から直径寸法の５０％をずらせて部分的に重なっている乃至直径寸法の１００％をずらせて接触している、請求項４に記載の流体発電装置。 The rotating member has the cross section.
The diameter portions of the two semicircles on the same straight line passing through the first rotation axis are partially overlapped by shifting 50% of the diameter dimension from the overlapping state or shifted by 100% of the diameter dimension. The fluid power generator according to claim 4, which is in contact with the device.
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