JPH10339257A - 揺動支点型てこ装置を用いた流体作動装置 - Google Patents

揺動支点型てこ装置を用いた流体作動装置

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JPH10339257A
JPH10339257A JP9149474A JP14947497A JPH10339257A JP H10339257 A JPH10339257 A JP H10339257A JP 9149474 A JP9149474 A JP 9149474A JP 14947497 A JP14947497 A JP 14947497A JP H10339257 A JPH10339257 A JP H10339257A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】従来の水車、風車に比べてサイズを数分の1に
できるとともに高い効率で水力、風力等の自然の動力を
利用できるとともに、小型、軽量、低い消費電力型のポ
ンプ等の揺動支点型てこ装置を用いた流体作動装置を提
供することを目的とする。 【解決手段】 流体10外において流体の流線を横切
る方向に延びた一対の案内板11a,11bを設け、こ
の案内板の内側に沿って移動するローラ12に軸支され
た支点13aを有するてこ部材13を設け、このてこ部
材の力点に形成された受圧羽根14により流体の流圧を
受け、前記受圧羽根が前記流体の流圧を受けて生じる前
記てこ部材の動きを出力軸の回転運動に変換する構成。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、例えば水力、風
力発電の水車、風車や流体ポンプなどに適用される揺動
支点型てこ装置を用いた流体作動装置に関する。
【0002】
【従来の技術】流体発電、すなわち風力発電、水力発電
は、風の力や水の落下に伴う運動エネルギーで風車また
は水車を回し、この風車または水車の回転により発電機
を回転させて行っている。従来の水車は、たとえば図1
3(a)に示したように、水車160の中心から円周方
向に60度の角度で放射状に配置された羽根161a,
161b…に対して流速Fcの水流162を当て、水車
160を矢印Aの方向へ回転させるように配置されてい
る。
【0003】この場合、羽根161a、161b…の長
さすなわち水車160の半径をrとすると、水車160
の中心Cにおける回転のトルクT0は、T0=r・Fc
で表される。
【0004】例えば、羽根161aがCSを結ぶ線上の
位置に来たときにその先端が水流162の表面162a
に接触し、この羽根161aは水流162から駆動力を
与えられ、水車160が回転され、60度回転してCE
の位置に来たときにその先端が水流162から離れる。
【0005】羽根161aがCEの位置で次の羽根16
1bがCSの位置に来るから、水車160は連続して水
流162の流速に応じた回転数で回転し続ける。
【0006】例えば羽根が30度づつの間隔で配置され
ている水車において3枚の羽根が常に水圧を受けるよう
に構成した場合、実質的に90%の効率が得られる羽根
の角度は90度±15度、すなわち図13(b)に示し
たように、水流方向を零度として、これから75度回転
した位置から105度回転した位置までの範囲である。
この範囲に水流が常に当たるようにして羽根の間隔を3
0度とすれば図13(b)のようにトルクは常にそのピ
ーク値の近傍の値をホールドすることになる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】この説明で理解される
ように、従来の水車160では実際に水流162から動
力を受け取っているのは水車全体の羽根のうちの数分の
1の羽根のみであり、他の羽根は遊んでいる。このた
め、水力発電設備に占める水車160の設備費用および
遊休空間占有率は極めて大きいものとなっている。
【0008】また、水面が162aで示した位置では羽
根161aが水流162から動力を受けとる区間は水車
160の回転角度にして60度であるが、この区間をも
っと長くするには水面を水車160の中心Cに近付けて
たとえば162bの位置に持ってくれば良い。この位置
では羽根161aが水流162から動力を受けとる期間
は水車160の回転角度にして120度となるが、羽根
161aがSからS´、EからE´まで移動する期間は
水流162の流線の方向に対して羽根161aの角度が
小さくなり、羽根161aが水流162から受けとる動
力が小さくなり効率が悪い。
【0009】反対に、このような水車をモータの動力で
回す流体ポンプとしてたとえば粘性体ポンプやシロッコ
ファン等があるが、いずれもその全周に亘って羽根を設
けた水車構造を持っている為に、流体の流路が円形に屈
曲しており、特に粘性体の場合には抵抗が大きくなって
効率が極めて悪くなる。特に固まりやすい生コンクリー
トの圧送には都合が悪い。
【0010】そこで、この発明は、従来の水車に比べて
サイズを数分の1にできるとともに高い効率で動力を利
用できる揺動支点型てこ装置を用いた流体作動装置を提
供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】この発明の水車は、流体
外において流体の流線を横切る方向に延びた一対の案内
板と、この案内板の内側に沿って移動する支持部材と、
この移動する支持部材に軸支された支点を有するてこ部
材と、このてこ部材の力点に形成され前記流体の流圧を
受ける受圧羽根と、前記てこ部材の作用点に結合され前
記受圧羽根が前記流体の流圧を受けて生じる前記てこ部
材の動きを出力軸の回転運動に変換するクランク装置
と、前記受圧羽根をその終点から始点に戻す手段とから
構成されている。
【0012】またこの発明の流体ポンプは、流体を流す
流体通路と、前記流体通路を流れる流体の流線を横切る
方向に延びた一対の案内板と、この案内板の内側に沿っ
て移動する支持部材と、この移動する支持部材に軸支さ
れた支点を有するてこ部材と、このてこ部材の作用点に
形成され前記流体に対して圧力を与えるための作動羽根
と、前記てこ部材の力点に結合されモータからの動力を
入力軸を介して受けて前記てこ部材に伝達するクランク
装置とから構成されている。
【0013】上記の水車の構成により、従来の数分の1
のサイズで同じトルクを発生させることができ、また上
記の流体ポンプの構成により、特に粘性体の流路を直線
状にできるので、小型で効率のよい水車及び流体ポンプ
などの流体作動装置を提供できる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、この発明の第1の実施の形
態について図面を参照して説明する。
【0015】図1はこの発明を水車に適用した第1の実
施例の構成を概略的に示す正面図であり、流速Fcの水
流10の矢印10Fで示した流線を横切る方向に延びた
一対の案内板11a,11bが図示しない支持部材を介
してフレームに固定される。
【0016】この案内板11a,11bの内側には、こ
れに沿って垂直方向に移動するローラ12が挿入され
る。このローラ12にはてこ部材13の一端の支点部分
13aが軸支される。このてこ部材13の他の端は力点
として形成され、この力点部分13bには前記水流10
の流圧を受ける受圧羽根14が固定される。
【0017】前記てこ部材13の中間部分には作用点1
3cが形成され、この作用点13cはクランクアーム1
5に結合される。このクランクアーム15は出力軸16
に結合され、前記受圧羽根14が前記水流10の流圧を
受けて生じる前記てこ部材13の動きを出力軸16の回
転運動に変換するための装置である。
【0018】出力軸16は図示しないが、例えばフライ
ホイールおよびベルトを介して発電機に連結され、水力
発電設備が構成される。
【0019】この受圧羽根14が水流10の表面の位置
10aに位置しているときはローラ12は二点鎖線で示
した位置と実線で示した位置の中間に位置し、水流10
の圧力を受けて前方に移動し、実線の位置を経て10b
の位置まで移動し、このときの受圧羽根14の先端は軌
跡17を描く。
【0020】この軌跡17の残り半分は受圧羽根14の
先端が位置10bから10aに戻るときに描かれる。こ
のようにして、軌跡17は偏平な楕円形状の閉曲線とな
る。この後半部分では受圧羽根14には水流10の圧力
は作用せず、前記出力軸16に連結された図示しないフ
ライホイールに蓄積された回転力により受圧羽根14の
先端が位置10bから10aに戻る。なお、このフライ
ホイールの代わりに例えば弱いスプリングを用いて復帰
力を与えるようにしても良い。
【0021】受圧羽根14先端が位置10aから10b
に移動するときは、てこ部材13が二点鎖線で示したロ
ーラ12の軸である支点13aと中心Cとの中間位置を
中心とする円18の円周の一部の点10a,10b間を
楕円の軌跡17を描いて移動することになり、その移動
角度はこの実施例では約30度である。このようにし
て、受圧羽根14先端が軌跡17に沿って位置10aか
ら10bに移動し、位置10aに戻ると、作用点13c
は出力軸16の回りを一周することになる。この時にて
こ部材13が受けるトルクT0はてこ部材13の長さを
rとすると、流圧Fcにより T0=r・Fc となり、図13(a)の従来の水車160と同じとな
る。
【0022】このように受圧羽根14が軌跡17に沿っ
て位置10aから10bに移動することは、ちょうど図
13(a)で示した従来の水車160の羽根161aが
位置SからEまで移動することに相当する。従来の水車
でこのSからEまでが30度であるとすると、水車16
0自体は30/360=1/12,即ち一回転の12分
の1だけ回転することになる。
【0023】一方図1の実施例ではこの30度の移動に
伴って出力軸16は半回転することになり、復帰の分を
考えると60度で一回転することになり、従来の6倍の
回転数で出力軸16が回転されることになる。図1の実
施例で羽根14が水流10の圧力を受ける角度を60度
にすれば往復で120度であるから従来の3倍の回転数
となることは勿論である。このようにこの実施例では従
来より数分の1のサイズの装置を用いて従来と同じトル
クが得られ、しかもそのトルクにより出力軸16におい
て数倍の回転数を生じるから、トータルの出力として数
倍のものが得られることが分かる。
【0024】図2、図3は図1の実施例の水車を2個並
設した実施例を示し、この2個は夫々図1のものと同じ
であるから図2(b)では各部分に図1と同じ参照符号
を付してある。
【0025】図2、図3の実施例では、水流10の流線
と直角方向に延びた一対の案内板11a,11bと、こ
の案内板11a,11bの内側に沿って移動するローラ
12と、この移動するローラ12に軸支された支点13
aを有するてこ部材13と、このてこ部材13の力点1
3bに形成され前記水流10の流圧を受ける受圧羽根1
4と、前記てこ部材13の作用点13cに結合され前記
受圧羽根14が前記水流10の流圧を受けて生じる前記
てこ部材13の動きを出力軸16の回転運動に変換する
クランクアーム15とを有する第1の水車ユニット18
と、前記出力軸16を挟んで前記第1の水車ユニット1
8のクランクアーム15と180度の位相差をもって前
記出力軸16に結合されたクランクアーム25を有し、
前記第1の水車ユニット18と同様に形成された第2の
水車ユニット19とより構成される。
【0026】即ち、この第2の水車ユニット19は、案
内板11a,11bと同様に配置された一対の案内板の
内側に沿って移動するローラ22と、この移動するロー
ラ22に軸支された支点23aを有するてこ部材23
と、このてこ部材23の力点23bに形成され前記水流
10の流圧を受ける受圧羽根24と、前記てこ部材23
の作用点23cに結合され前記受圧羽根24が前記水流
10の流圧を受けて生じる前記てこ部材23の動きを出
力軸16の回転運動に変換するクランクアーム25とを
有する。図3は図に示した実施例の斜視図である。
【0027】この図2の実施例ではふたつの水車ユニッ
ト18、19は互いにクランク装置で180度の位相差
で結合されているから、第1の水車ユニット18の羽根
14が図2(b)の10aの位置にあるときには、第2
の水車ユニット19の羽根24が図2(b)の10bの
位置にある。したがって、第1の水車ユニット18の羽
根14が図2(b)の10aの位置から10bの位置ま
で来る間に、第2の水車ユニット19の羽根24が図2
(b)の10bの位置から10aの位置まで戻ることに
なる。
【0028】反対に、第2の水車ユニット19の羽根2
4が図2(b)の10aの位置にあるときには、第1の
水車ユニット18の羽根14が図2(b)の10bの位
置にある。したがって、第2の水車ユニット19の羽根
24が図2(b)の10aの位置から10bの位置まで
来る間に、第1の水車ユニット18の羽根14が図2
(b)の10bの位置から10aの位置まで戻ることに
なる。
【0029】このようにして、互いに180度の位相差
をもって第1、第2の水車ユニット18、19が作動し
続け、出力軸16は回転し続ける。ここで、第1、第2
の水車ユニット18、19の羽根14、24はいずれも
図2(b)の軌跡17上を互いに180度の位相差で運
動するが、それぞれ楕円軌跡17の零位置に相当する位
置10aで水流10により駆動され始め、楕円軌跡17
の180度位置に相当する位置10bで水流10から解
放される。
【0030】ここで、第1、第2の水車ユニット18、
19の羽根14、24の移動角度が夫々30度であると
すると、30度の2倍、即ち60度で出力軸16が一回
転することになる。即ち、図2の実施例では図13
(a)の従来の例と比べて6倍の回転数で出力軸16を
回転させることになる。
【0031】なお、羽根14、24はいずれも楕円軌跡
17の180度位置で水面から出ることになるから、水
の抵抗によるロスがないことになり、水の流れの圧力を
効率良く出力軸16の回転に変換して動力を得ることが
できる。
【0032】また、図2の実施例では互いに180度の
位相差をもって駆動されるから、2次以上の振動はすべ
て打ち消されることになり、極めて都合がよい。また図
1の実施例の場合と異なりフライホイールなどがなくて
も回転が継続するが、図3に示したようにフライホイー
ル28を出力軸16に設け、このフライホイール28に
掛けたベルト29を介して発電機30を駆動するように
すれば、更に滑らかな回転が実現できる。
【0033】また、第1、第2の水車ユニット18、1
9の羽根14、24の移動角度が夫々30度であるとす
ると、2枚の羽根14、24が丁度図13(a)の従来
の水車160の羽根が30度間隔で配置されている場合
に相当し、従ってその出力トルク曲線も図13(b)に
示したようなものになる。
【0034】即ち、従来の場合で90%の効率が得られ
る90度±15度である、75度から105度の範囲で
羽根14、24が移動するように配置すれば、90%の
効率が維持できることになる。ここで、この従来の75
度ないし105度に範囲がこの実施例の羽根14、24
の場合には0度ないし180度に相当する事になること
は上述したとおりであり、従来の1/6の2枚の羽根1
4、24により従来の6倍の回転数の出力が得られるこ
とになる。
【0035】なお、この羽根14、24が図2(b)の
10aの位置から10bの位置まで移動するときに発生
するトルクはほぼサインカーブに沿ったものとなり、2
次以上の振動成分を含まないので極めて安定した動作と
なる。
【0036】図4は図2、図3の実施例の2連構成を2
個連結させ、4連構成とした実施例である。この実施例
では図4(a)に示した4個の水車ユニット31、3
2、33、34の作用点31a、32a、33a、34
aの出力軸16、すなわちクランク軸上でのクランクア
ームの位置を、図3(b)に示したように互いに90度
の位相差をもって配置してある。
【0037】図4(b)には4個の水車ユニット31、
32、33、34の内の水車ユニット31の正面図を示
してあるが、その構成は図1、図2の実施例の水車ユニ
ットと同様であり、ここではその説明は省略する。残り
の水車ユニット32、33、34も同様の構成である。
【0038】このように4個の水車ユニット31−34
のてこ部材35−38の作用点31a,32a,33,
34aを夫々出力軸16の周りに互いに90度の位相差
をもって配置することにより、図2,図3の実施例に加
えて更に偶数時振動も抑圧できることになり、全くの無
振動動作が可能となり、水車構造の耐久性も向上するこ
とになる。なお、図4の4連構成では各々の水車ユニッ
ト31、32、33、34の羽根の水流10による移動
角度を30度とすると、4個で120度となるから、図
13(a)の従来の水車に対して3倍の速度で出力軸1
6を回転できることになる。
【0039】ここで、図5を参照して図1の実施例を例
に取ってこの実施例に水車と図13(a)に示した従来
の水車との動作の解析をしておく。
【0040】図5(a)は従来の水車160の一部を示
し、羽根161aの長さをLとし、流速をFcとする
と、中心CにおけるトルクT0は T0=L・Fc となる。
【0041】図1の実施例の一部を図5(b)のように
図示する。クランクアーム15の半径をrとし、てこ部
材13の作用点13cにおけるクランクアーム15がて
こ部材13から受ける力をFrとすると、出力軸16
(Z0とする)におけるトルクTzは、 Tz=r・Fr となる。
【0042】ここでてこ部材13の作用点13cがてこ
部材13の長さLの中央に位置し、L1=L2とする
と、てこの原理より、Fr=2Fcであるから、 Tz=r・Fr=r・2Fc となる。一方、CZ0とてこ部材13とのなす角をθと
すると、 r=L2・sinθ=L/2・sinθ であるから、 Tz=2L2・Fc=L・Fc となる。つまり、 Tz=T0 となり、従来の水車160の中心Cにおけるトルクと図
1の実施例の出力軸16におけるトルクとは互いに等し
いことがわかる。
【0043】上記の図2、図3、図4に示した実施例は
いずれも同一の出力軸16に2個ないし4個の水車ユニ
ットをクランクアームを介してクランク軸に結合させ、
一つの出力を取り出す構成としたが、この水車ユニット
を風車として用いると、水路に対する場合よりその設置
場所の制約を受けずにすむので、2個以上の風車ユニッ
トをそれぞれ別々の出力軸に結合させて、夫々別々の出
力として取り出すこともできる。
【0044】図6の実施例は、図1に示したものと同じ
基本構成の風車ユニットを2個共通の空気流路41に対
して設置した例である。一方の風車ユニット42は、流
路41の空気の流線と直角方向に延びた一対の案内板4
4a,44bと、この案内板44a,44bの内側に沿
って移動するローラ45と、この移動するローラ45に
軸支された支点46aを有するてこ部材46と、このて
こ部材46の力点46bに形成され前記流路41の風圧
を受ける受圧羽根47と、前記てこ部材46の作用点4
6cに結合され前記受圧羽根47が前記流路41の風圧
を受けて生じる前記てこ部材46の動きを出力軸48の
回転運動に変換するクランクアーム49とを有する。
【0045】更に前記流路41を挟んで前記第1の風車
ユニット42と線対称の位置には同様に配置された出力
軸50に結合されたクランクアーム51を有し、前記第
1の風車ユニット42と同様に形成された第2の風車ユ
ニット43が配置される。
【0046】即ち、この第2の風車ユニット43は、案
内板54a,54bと、この案内板54a,54bの内
側に沿って移動するローラ55と、この移動するローラ
55に軸支された支点56aを有するてこ部材56と、
このてこ部材56の力点56bに形成され前記流路41
を流れる空気の流圧を受ける受圧羽根57と、前記てこ
部材56の作用点56cに結合され前記受圧羽根57が
前記空気の流圧を受けて生じる前記てこ部材56の動き
を出力軸50の回転運動に変換するクランクアーム51
とを有する。
【0047】この図6の実施例では第1の風車ユニット
42の羽根47が符号58aの位置にあるときには、第
2の風車ユニット43の羽根57が59bの位置にあ
る。したがって、第1の風車ユニット42の羽根47が
58aの位置から58bの位置まで来る間に、第2の風
車ユニット43の羽根57が59bの位置から59aの
位置まで戻ることになる。
【0048】反対に、第2の風車ユニット43の羽根5
7が59aの位置にあるときには、第1の風車ユニット
42の羽根47が58bの位置にある。したがって、第
2の風車ユニット43の羽根57が59aの位置から5
9bの位置まで来る間に、第1の風車ユニット42の羽
根47が58bの位置から58aの位置まで戻ることに
なる。
【0049】このようにして、互いに180度の位相差
をもって第1、第2の風車ユニット42、43が作動し
続け、出力軸48,50は回転し続ける。ここで、第
1、第2の風車ユニット42、43の羽根47、57は
いずれも図6のように互いに交差する楕円軌跡61,6
2上を互いに180度の位相差で運動するが、それぞれ
楕円軌跡61、62の零位置に相当する位置58a、5
9aで空気流41により駆動され始め、楕円軌跡61,
62の180度位置に相当する位置58b,59bで空
気流41から解放される。
【0050】このように、風車ユニット42の羽根47
が流路41にあるときは、風車ユニット43の羽根57
は流路41の外にあり、反対に風車ユニット43の羽根
57が空気流41中にあるときは、風車ユニット42の
羽根47は流路41の外にあるから、2枚の羽根47、
57が互いに接触することはなく、かつ空気の流線を乱
すこともなく、流路41は羽根47、57の寸法に対応
する直径を有すれば足りることになる。
【0051】図7は図6に示した一対の風車42、43
のペア構成を同じ流路41に沿って4個並設した実施例
を示す。即ち、第1ないし第4のペア風車66、67、
68、69が流路41に沿って下流から上流に向かって
一定間隔で配置される。この場合には合計8本の出力軸
66a,66b,67a,67b,68,68b,6
9,69bが夫々別々に設けられるが、たとえば互いに
同相で駆動されている出力軸66a,67a,68a,
69aを図示しないギア装置を介して一つの発電機の軸
に結合して、逆相の出力軸66b,67b,68b,6
9bを図示しないギア装置を介して他の発電機の軸に結
合するようにしてもよい。
【0052】なお、この実施例は風車を例にとったが、
全く同じ構成で水車として用い、流路41に水を流せば
よい。ただし、この場合には水路41の下方に水車を配
置するのは難しいので、たとえば一対の風車42、43
のペア構成を同じ流路41に対して90度の角度で斜め
上方に配置するようにすればよい。
【0053】また、図8、図9の実施例は風車の更に他
の実施例の正面及び上方からみた概略構成図を示す。こ
の実施例では第1の出力軸80Aに結合されたクランク
軸81Aに対して互いに180度の位相差をもって2個
のクランクアーム82A1,82A2を形成し、それぞ
れに2個の風車ユニット83A、84Aを設ける。
【0054】風車ユニット83Aはクランクアーム82
A1に作用点が軸支されたてこ部材83aと、このてこ
部材83aの力点に結合された受圧羽根83bと、図示
しない一対の案内板の間に挿入されたローラ83cが軸
支された揺動支点とを有する。他方の風車ユニット84
Aもクランクアーム82A2に作用点が軸支されたてこ
部材84aと、このてこ部材84aの力点に結合された
受圧羽根84bと、図示しない一対の案内板の間に挿入
されたローラ84cが軸支された揺動支点とを有する。
【0055】同様にして、第1の出力軸80Aに平行に
第2の出力軸80Bが設けられる。この第2の出力軸8
0Bに結合されたクランク軸81Bに対して互いに18
0度の位相差をもって2個のクランクアーム82B1,
82B2を形成し、それぞれに2個の風車ユニット85
A、86Aを設ける。
【0056】風車ユニット85Aはクランクアーム82
B1に作用点が軸支されたてこ部材85aと、このてこ
部材85aの力点に結合された受圧羽根85bと、図示
しない一対の案内板の間に挿入されたローラ85cが軸
支された揺動支点とを有する。他方の風車ユニット86
Aもクランクアーム82B2に作用点が軸支されたてこ
部材86aと、このてこ部材86aの力点に結合された
受圧羽根86bと、図示しない一対の案内板の間に挿入
されたローラ86cが軸支された揺動支点とを有する。
【0057】前記出力軸80A,80Bにはそれぞれギ
ア87A,87Bが固定され、この二つのギア87A,
87Bは互いに噛合して設けられる。第1、第2の風車
ユニット83A,84Aでなる第1の発電系統は第1の
発電機88Aに結合され、第3、第4の風車ユニット8
5A,86Aでなる第2の発電系統は第2の発電機88
Bに結合されるから、二つの発電機88A,88Bから
得られる電力は互いに独立したものではあるが、互いに
ギア87A,87Bにより結合しているので、これらの
電力は互いに同一周波数で同期した出力となる。
【0058】図8に示した発電設備全体は図9に示すよ
うにカバー89で覆われる。このカバー89はギア87
A,87Bの噛合点を通る面で対称型をなし、このカバ
ー89の受風点89aに向かって滑らかな傾斜面89
b,89cを有し、この傾斜面89b,89cの後部の
前記受圧羽根83b〜86bに対応する部分には開口8
9d、89eが形成され、受圧羽根83b〜86bのう
ち受圧行程にある羽根がこの開口89d、89eから突
き出して風圧を受けるようになっている。図8の場合に
は羽根83b,85bが受圧行程にあり突き出してい
る。残りの羽根84b,86bは戻り行程にあり、開口
89d、89eからカバー89内に引き込まれて風圧を
受けないようになっている。
【0059】このように、図8、図9に示した実施例で
はギア87A,87Bの噛合により出力軸80A,80
Bに結合された受圧羽根83b〜86bの動きが規制さ
れるから開口89d、89eから突き出した羽根に対す
る風圧が左右でバランスし、かつ受風点89aに向かっ
て滑らかな傾斜面89b,89cが対称的に形成されて
いるから、カバー89を含む全体の発電設備を図示しな
い支持体で水平方向に360度回転自在に構成しておけ
ば受風点89aから開口89d、89eに向かって層流
が形成され、受風点89aが自動的に風向に追随するよ
うにできる。
【0060】以上説明した実施例はいずれもこの発明を
水車および風車に適用して水及び空気の運動エネルギー
を用いて発電する場合であるが、この発明はさらに電気
モータにより駆動されるチューブポンプなどの粘性体ポ
ンプやファンあるいは集塵ポンプなどにも適用すること
ができる。
【0061】図10は粘性体ポンプであるチューブポン
プに適用した実施例の概略構成を示す図であり、粘性体
が流れる可撓性チューブ91の外側に夫々圧送ローラ9
2、93を置き、これらの圧送ローラ92、93は夫々
てこ部材94、95の作用点に回転自在に軸支される。
【0062】一方のてこ部材94の支点は一対の案内板
96a,96bの間で回転自在に案内されるローラ97
に軸支され、力点はクランクアーム98を介してモータ
99の回転軸に結合される。
【0063】他方のてこ部材95の支点も図示しない一
対の案内板の間で回転自在に案内されるローラに軸支さ
れ、力点はクランクアーム98と180度の位相差を有
するクランクアーム100を介してモータ99の回転軸
に結合される。
【0064】この実施例の構成は圧送ローラ92、93
の代わりに羽根14、24を設け、出力軸16にモータ
99を結合すれば図2の2連の水車の構成と全く同じで
あり、従ってモータ99を駆動すれば、圧送ローラ9
2、93が楕円軌跡101に沿って交互に可撓性チュー
ブ91の外側に沿って移動し、これに伴って内部の粘性
体が矢印の方向に移送されることになることは明らかで
ある。
【0065】この実施例の場合、可撓性チューブ91を
直線状に配置することができるので、移送される粘性体
が可撓性チューブ91から受ける抵抗は最小限の値とな
り、ポンプ効率が極めて高い。
【0066】図11の実施例は主として気体を搬送する
シロッコファンの代わりに用いられるファンであり、図
10の実施例における圧送ローラ92、93の代わりに
羽根111、112を用いるほかは図9の実施例と同じ
構成でよいので同じ参照符号を付してこれ以上の説明を
省略する。
【0067】図11の実施例ではたとえば送気管113
とファン全体をカバー114により覆って、気体が外に
漏れないように構成され、この状態でモータ99を駆動
することにより、羽根111、112が交互に送気管1
13内部を移動し、気体が矢印の方向に一定の割合で移
送されることになる。
【0068】図12はこの発明を集塵装置に適用した実
施例の構成を概略的に示す図である。図12の実施例で
は図11と同じ構成のファンを真空室120内に設置
し、モータ99を駆動することで、この真空室120に
隣接する集塵室121に外部からホース122を介して
塵を含んだ空気を吸い込み、隔壁123に設けたフィル
タを介して除塵された空気をパイプ124から外部に排
出するものである。
【0069】このような構成の集塵装置を家庭用の真空
掃除機に適用した場合、従来たとえば600ワット程度
の電力消費量であったものが、この実施例の構成では1
00ワット程度で同等の集塵能力があることがわかっ
た。しかも小型、軽量に構成できるものである。
【0070】
【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
従来の水車、風車に比べてサイズを数分の1にできると
ともに高い効率で水力、風力等の自然の動力を利用でき
るとともに、小型、軽量、低い消費電力型のポンプ等の
揺動支点型てこ装置を用いた流体作動装置を提供するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明を水車に適用した一実施例の構成を簡
単に示す図。
【図2】この発明を水車に適用した他の実施例の構成を
簡単に示す図。
【図3】図2の実施例の装置の斜視図。
【図4】図2の実施例を2個組み合わせて構成された実
施例の構成図。
【図5】従来の水車と図1の実施例の水車における発生
トルクの説明図。
【図6】この発明を風車に適用した一実施例の構成を簡
単に示す図。
【図7】図6の実施例の構成を4個用いて構成された実
施例の構成図。
【図8】この発明による風車の他の実施例の概略構成を
示す図。
【図9】図8の風車の上面図。
【図10】この発明を粘性体ポンプに適用した実施例の
簡単構成図。
【図11】この発明をファンに適用した実施例の簡単構
成図。
【図12】この発明を集塵装置に適用した実施例の簡単
構成図。
【図13】従来の水車の構成、動作を簡単に説明するた
めの図。
【符号の説明】
10…流体 11a,11b…案内板 12…ローラ 13…てこ部材 13a…揺動支点 13b…力点 13c…作用点 14…受圧羽根 15…クランクアーム 16…出力軸

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 流体外において流体の流線を横切る方向
    に延びた一対の案内板と、 この案内板の内側に沿って移動する支持部材と、 この移動する支持部材に軸支された支点を有するてこ部
    材と、 このてこ部材の力点に形成され前記流体の流圧を受ける
    受圧羽根と、 前記てこ部材の作用点に結合され前記受圧羽根が前記流
    体の流圧を受けて生じる前記てこ部材の動きを出力軸の
    回転運動に変換するクランク装置と、 前記受圧羽根をその行程の終点から始点に復帰させる手
    段と、を具備することを特徴とする水車。
  2. 【請求項2】 前記受圧羽根は、前記てこ部材の全長を
    半径とする円の所定中心角度の範囲を所定の閉曲線の軌
    跡を描いて移動することを特徴とする請求項1に記載の
    水車。
  3. 【請求項3】 流体の流線を横切る方向に延びた一対の
    案内板と、この案内板の内側に沿って移動する支持部材
    と、この移動する支持部材に軸支された支点を有するて
    こ部材と、このてこ部材の力点に形成され前記流体の流
    圧を受ける受圧羽根と、前記てこ部材の作用点に結合さ
    れ前記受圧羽根が前記流体の流圧を受けて生じる前記て
    こ部材の動きを出力軸の回転運動に変換するクランク装
    置とを有する第1の水車ユニットと、 前記出力軸を挟んで前記第1の水車ユニットのクランク
    装置と180度の位相差をもって前記出力軸に結合され
    たクランク腕を有し、前記第1の水車ユニットと同様に
    形成された第2の水車ユニットと、を具備することを特
    徴とする2連水車。
  4. 【請求項4】 流体の流線を横切る方向に延びた一対の
    案内板と、この案内板の内側に沿って移動する支持部材
    と、この移動する支持部材に軸支された支点を有するて
    こ部材と、このてこ部材の力点に形成され前記流体の流
    圧を受ける受圧羽根と、前記てこ部材の作用点に結合さ
    れ前記受圧羽根が前記流体の流圧を受けて生じる前記て
    こ部材の動きを出力軸の回転運動に変換するクランク装
    置とを有する第1の水車ユニットと、 前記出力軸を挟んで前記第1の水車ユニットのクランク
    装置と90度、180度、270度の位相差をもって夫
    々前記出力軸に結合されたクランク軸を有し、前記第1
    の水車ユニットと同様に形成された第2、第2、第4の
    水車ユニットと、を具備することを特徴とする4連水
    車。
  5. 【請求項5】 空気の流線を横切る方向に延びた一対の
    案内板と、この案内板の内側に沿って移動する支持部材
    と、この移動する支持部材に軸支された支点を有するて
    こ部材と、このてこ部材の力点に形成され前記空気の流
    圧を受ける受圧羽根と、前記てこ部材の作用点に結合さ
    れ前記受圧羽根が前記空気の流圧を受けて生じる前記て
    こ部材の動きを第1の出力軸の回転運動に変換するクラ
    ンク装置とを有する少なくとも1個の第1の風車ユニッ
    トと、 空気の流線を横切る方向に延びた一対の案内板と、この
    案内板の内側に沿って移動する支持部材と、この移動す
    る支持部材に軸支された支点を有するてこ部材と、この
    てこ部材の力点に形成され前記空気の流圧を受ける受圧
    羽根と、前記てこ部材の作用点に結合され前記受圧羽根
    が前記空気の流圧を受けて生じる前記てこ部材の動きを
    第2の出力軸の回転運動に変換するクランク装置とを有
    する少なくとも1個の第2の風車ユニットと、 前記第1、第2の風車ユニットの夫々受風位置にある受
    圧羽根に空気流を導く導流手段と、を具備することを特
    徴とする多連風車。
  6. 【請求項6】 前記導流手段は、前記第1、第2の風車
    ユニットの夫々受風位置に開口を有し、第1、第2の風
    車ユニットの中間を通る線上の風上に受風中心を有し、
    この受風中心から前記開口に突き出した受圧羽根に空気
    流を導く導風路を有することを特徴とする請求項5によ
    る多連風車。
  7. 【請求項7】 可撓性材料で形成され内部に流体が流れ
    る流体通路と、 前記流体通路の外側に設けられこの流体通路を変形させ
    る押圧体と、 この押圧体が作用点に取り付けられたてこ部材と、 このてこ部材の支点に形成された支点支持部材と、 この支点支持部材を前記流体通路を流れる流体の流線を
    横切る方向に案内する案内部材と、 前記てこ部材の力点に結合されモータからの動力を入力
    軸を介して受けて前記てこ部材に伝達するクランク装置
    と、を具備することを特徴とする流体ポンプ。
  8. 【請求項8】 流体を流す流体通路と、 前記流体通路を流れる流体の流線を横切る方向に延びた
    一対の案内板と、 この案内板の内側に沿って移動する支持部材と、 この移動する支持部材に軸支された支点を有するてこ部
    材と、 このてこ部材の作用点に形成され前記流体に対して圧力
    を与えるための作動羽根と、 前記てこ部材の力点に結合されモータからの動力を入力
    軸を介して受けて前記てこ部材に伝達するクランク装置
    と、を具備することを特徴とする流体ポンプ。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2003217621A (ja) * 2002-01-28 2003-07-31 Honda Motor Co Ltd 燃料電池システム
KR101055541B1 (ko) 2007-12-07 2011-08-08 윤태호 지렛대 이동용 롤러장치 및 이를 구비하는 회전력 전달장치

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JP4700886B2 (ja) * 2002-01-28 2011-06-15 本田技研工業株式会社 燃料電池システム
KR101055541B1 (ko) 2007-12-07 2011-08-08 윤태호 지렛대 이동용 롤러장치 및 이를 구비하는 회전력 전달장치

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