JPS58211579A - 風車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

水平なロータ軸線の周囲に回転呵能なようにマストに接
続設置されている風東に関する。 本発明の目的は、特に（動力）エネルギを得るための、
構造が簡単で制御の容易な風車を提供することにある。 ロータ翼は傾動可能にロータ軸に接続され、１　ｒｌの
成る瞬間に求められる□エネルギ蓋の大小にかかわりな
く、風速及び風向きがどのようなものであー）でも常に
一定の速度で回転しくＩＩるように構成ひ−れている１
、これは、全負荷及び零負荷のいずれの条件Ｆ　Ｉ／ｉ
−あっても、ロータ翼は自身で自動的に作動設定を行い
、ロータを「暴走」させることはない、ことを徽味する
。 本発明を具現化する風車のり−タは、翼のそれぞれが、
それに平行でその改心を超えて延びる傾動軸線の周囲に
傾動可能に、翼支持部材に連結されており、なお口の傾
動軸線はロータ軸線から間隔をおいてそれに交差するも
のであり、また翼支持部材にはローータ面に向は翼を復
帰設定させるための手段が設けられていることに特徴を
有している。 上記のような翼のり傾構成によれば、風負荷が増大した
特質はロータ面外に強制され、翼にかかる風圧が、翼の
速度又は回転はそのままで、得られるトルクに変化のな
い程度に減少される。 ロータの「暴走」ということにもなりがねないエネルギ
要求輩に降ドのあった時にもまた速１朝には回転を制限
させるため、翼の改心は風向きい＝関し翼の傾動軸線の
後ツノ゛にあるように構成し、翼の改心を通りか′〕翼
の傾動軸線に平行な７、線か、同傾動軸線と同一の側に
おいてロータ軸線と交差するように構成する。 好ましくは、翼の復帰設定１段は、ロータ軸線周囲に四
転用能であり、−ｊｉで枢動可能な連結杆を介し翼に、
他ノｊて弾性手段を介し翼支持部材に接続された部材ｐ
こより構成される。この構成によれば、複数のロータ翼
の変位を等しいものとすることが出来るばかりでなく、
同質にかかる復帰力も均一なものとすることが出来る。 本発明のｌ実姉例において、」二記弾性手段は、つる巻
ばねにて構成きれ、その長手方向軸は、回転面に対する
通常の翼取付は角において、上記復帰＃定手段とロータ
軸との係合点を通る線に対し９０°以上の角度に配され
ている。この構成によれば、回転面外への翼の傾動が大
となるに′）れ、弾性手段及び復＠設定手段により与え
られる復帰設定のモーメントが小となる構成が得られる
。これは、風負荷の結果、翼に作用する復帰設定の力及
び回転速度が共に、楓かぞの回転面外に傾動する畦が増
大するｔ（二つれ減ンするからである。 本発明は、他σ）ｌ　＋ｒ＋ｉにおいて、Ｌ述した種類
の風車のための、特に簡単な仕様でかつ安価に製造口■
能なロータ翼或いは回転羽根にも関するものである。こ
のロータ翼は、翼の全長を通じ形状及び壁厚が同一の、
１個又はそれ以上のプロフィル部材、即ちｍ型形成部材
から形成されることを特徴とするものである。このよう
な設７１のため、プロフィル部材は、連続製造法におい
て所望長さに切断し、檀々の出力の風１１ｆ利用機器に
適応した翼製造が可能である。 好ましくは、翼型形成部材にはプロフィル部材は押出し
成型による製品である。 本発明によれば、翼の長手方向に２個又はそれ以、Ｅの
ブｏ　７　、（外部材を用いて翼を組）ｒ−ｒ　。 その外表面の１部を、翼に１ツｆ望される流線翼形状に
従い曲血杉成する１ノｊ、その他の部分にそ　・ｉｌら
プロフィル部材を相′ＩＩ−接合させるだめの手段を設
＋するようにすることもｎ）能である。 谷プロフィル部材を中空構造に形成すること、・こより
特に強固な構造とすることが可能である。 複数のプロフィル部材を、例えば、２成分接着剤等の硬
化性物質の形の接合手段を使用して、相ＩＪに固定させ
ることはｕｆ能である。 ロータ翼の強化が必要な場合、本発明に従えば１個えは
それ以上の内方プロフィル部材を１、記ブＵフィル部材
に強固に固定して設ける。内ノツプｌｙフィル部材は外
方のプロフィル部材に比較し短長としてよいか、０れら
プロフィル部材の少なくも端部が全てそろって、翼の根
元のボスの側に配されるように構成する。この端部とは
、そこにおいて翼がボスに固定される部分を指す。 本発明によれば、上記ボスは好ましくは１個部において
開し■シている箱状の部材の形に設計され、な！］その
開［１部にロータ翼の根元部分が４１！容され、また間
開［１部の壁と翼のプロフィル部材との間の接続は、例
えば硬化性物質により行才）れる。 プロフィル部材は、好ましくは例えば軽量金属から製造
されるが、翼は複数の、断面において翼壁を形成する部
材、即ちプロフィル部材から組ケて形成されるものであ
るから、押出し成型プロフィル部材の壁厚を小なものと
することが可能であり、これは特に翼が大・ｆ法のもの
である時には非常に有利である。 長手方向に組）ｒてられ゛るプロフィル部材の採ＪＴｉ
により、ねじりの施されたロータ翼を得ることもまた口
■能となる。これは、多くの加−■二操作を追加実施す
る必要はなしに、単に、プロフィル部材の相！Ｊ固着が
完ｒするまでの間、翼を作業台Ｉ―にねじれ姿勢に保持
することにより実現１扛能である。 本発明によれば、風車は、風の人って来る方向にみてロ
ータがマストの後方に位置するように、設計されている
。この結果、ロータは自身で作動設定可能であり、翼板
又は方向転換モータの形の方向転換装置の必要かなくな
る。 マストは、好ましくは、垂直又は実質的に垂直なト一方
の部分と、それに対し傾斜し、ロータの取付けか行われ
る部分とから形成される。 本発明の成る実施例・においては、マストの４Ｚ記垂直
トＪＪ部分と傾斜部分との間に回転継手か設けら才」て
いる。 史に他の１面において、本発明は、照明灯用円柱又は送
電塔として、或いは、好ましくは、１、述した抽類の風
車のマストとして、等柚々の用途に利用可能なマストに
も関するものである。 このマストは、肉薄金属条片を、ら線状に巻き、その縁
部を部分的に重ね合わせ、かつ相転に固定される３１う
にして形成した円錐筒状体から成ることを特徴とするも
のである。 以下、具体的実施例を参照しつつ、本発明を史に詳細に
説明する。 第１図に示される、本発明の１実施例に従う風車は、マ
スト又はその垂直部分１を有するが、これはｋえ綱等を
利用することな已に基部材２に適宜仕様により固定ケ設
し得るものである。 この垂直部分１の頂端にはＭ転軸受６か設けられており
、この軸受にマストの傾斜部分４が取付けられ、垂直部
分１の長手方向軸心を中心として矢印ＰＩのＪｌ向に往
復揺動Ｕ１能とｆｆ−）でいる。 マストの傾斜部分４の自由端部には、第２図（・に詳細
に示されるロータ５が取付けらねている。 このロータ５は、水平な軸ＭＡ　　Ａを中心として、風
向きが矢印Ｐ２にて示されるものである時、矢印Ｐ３の
方向に回転可能である。吹込む風のＪｌ向に関し、ロー
タ５がマストの垂直部分１の後方に位置していることが
理解されよう。この結果、風向きが変化すると、ロータ
はマストの垂直部分１周囲に回転してそれ自身で＋Ｅ　
Ｌい位置又は姿勢に変位するため、自己作動設定可能で
ある。 図示の例において、ロータ５は３枚の翼６を４１してお
り、容質は一七角板部材から成る翼支持部材７に傾動可
能に取付けられている（第２図）、）この五角形の翼支
持部材７の各頂点又はかど部はに持部８を備えており、
容質６に整合された腕部材１０の突設耳部９が翼の傾動
軸線１１を中口・とし、−Ｃ枢動可能な１うに、ｋ持部
８に取（Ｊけられている。腕部材１０に関する耳部９の
、従ってｔた翼６の位置又は姿勢は、傾動軸線１１を通
り重心線１２に向う而が、第２図における１１！！６の
断面の改心を通るようにするものであり、なおこＪｌは
、風の）ｊ向Ｐ２に関し、１．記屯心−が傾動軸線１１
を

【山る而の後ノｊにあることを意味する。傾動軸線１
１及び重心線１２は共に４−配向の後方においてロータ
軸線Ａ−Ａに交差する構成となっている。 腕部材１０は、史に枢動可能な連結杆１４との間の回転
継手を構成する耳部１６を備えており、なおこの連結杆
１４の反対端部は三角形の回転部材１５の頂点又はすみ
部に枢着支持されている。 回転部材１５の各すみ部は、連結杆１４を介し翼乙に接
続さ１１、またつる巻ばね１６にも回動可能に連結され
ている。つる巻ばね１６の反対端は翼支持部材７に固定
されている。更に、つる巻はね１６は、謔６の通常の姿
勢又は位置において、その軸線が、同ばね１６の回転部
材１５との接続点とτノーク軸線Ａ−Ａとを結ぶ放射ｌ
Ｊ°回線にχ・［し９０°以七の角度となるよう、配向
されている。 風速の変動に起因する衝撃を吸収するため、翼支持部材
７と回転部材１５との間に、緩衝手段６０が配設されて
いる。図示の例においては、っ巻はね１６と平行に配さ
れた油圧式緩衝器が採用されている。しかし、翼支持部
材７と回転部材１５の間に摩擦式緩衝装置６を設けるこ
ともＩ拝能である。 ］ユ述した懸架構造の作動は以トの通りである。 矢印Ｐ２の方向に風の負荷がかかると、翼６は傾動軸線
１１を中心として、第２図において図面の面外、こちら
側へと回動又は傾動し、口のため連結杆１４もまた、回
転部材１５を時計方向に回動させる仕様で変位する。こ
の結束、つる巻ばね１６が加１１：、に付され、復帰設
定力を発揮する。 復帰設定のモーメントは、ばね１６を通る力線とロータ
軸線Ａ−Ａがらの力線の距離により決定される。この距
離は、翼の姿勢がその回転面外に史に大きく回動する時
、回転部材１５が史に回動し、短くなるものである。こ
のため、つる巻ばね１６の寸法及びばね定数並ひに連結
杆１４の長さに関しｆピしい値を選択設定することによ
り、翼の１す「定姿勢（Ｃおいて風速との平衡を得るよ
うにはかることか可能−（ある。この）Ｖ−衡状態にＪ
】いて、１】−夕は所定回転数で回転するよう構成さｕ
’ｃいる。 ＩＪ−り軸線ＡＡに関し、改心２は傾動又は回動軸線１
１の後方に配されているの−こい翼はローフの回転時速
心力に１つ外方に振れる。このため、回転速度がＩ−が
ると、翼取付は角が増大１−るが、過度の回転速度に達
すると翼は風向き（（二関しブレーキ効果を示すので、
回転速度が所定の所望回転数を超えることは決してない
。このことは、所要出力の急激な降下の場合に重要なは
味をもつ。ａｔ持部材７は、７ランジ１７に強固に連結
されており、またこの７ランジ１７は歯１１Ｃ箱１８を
介し、例えば非同期交流モータから成るエネルギ発生機
又は同変換機１９に接続されている。 本発明に従えば、翼６はその全長にねたり壁厚及び形状
か一定の７０フィル部材即ち翼壁形成部材から形成され
る。このプロフィル部材は、押出し成型により容易に製
造１１丁能で、あり、また断面において分′＃Ｉされた
構成のもので、Ｉ’＋るため、肉１’ａの小さい７′ル
ミニウムのブロア（ル部材トして製造することが出来る
。こ７１は、洲の軽畦化に効果がある。第３図に示ごれ
るよ一′）に、断げ１１において分割されたプロフィル
部材２０　、２１及び２６の相１，７−接続又は接合は
、ダボ継きにＬＩノ実施することが出来、なお所望時に
はその接合部に接着剤を適月ｊする。これによ−リ、強
固４Ｉ・接合構成が得られる。最外方のブＴｌ　フィル
部材加にＩｆｌＡｌ又はそれ以１−の内ノｊプロフィル
部材２０′。 ２０″等を組合せ使月Ｊする必要がある場合もあり得る
が、これはまた他のプロフィル部材２１及び２６それぞ
れについても同様であるっ内方プロフィル部材の長さは
必ずしも同一である必要はない。この長さを、例示のた
め第１図に鎖線２４により示すように、所定値た４−１
短くすることハ可能である１、以１−のようにしてロー
タ翼又は回転゛１コＪ限はＩｆｊ成きれるか、これらの
翼は軽市鼠で、その根」を部分Ｖこおい−（大きな強度
を佇している。 翼Ｊ）恨ノＣ部分は、Ｉ　ｆｌｌｌＪ　ｉこおい−Ｃ開
１１シた箱の形のボス２５内に収客され、なおボス２５
とブロアｒル部材根Ｊｅ部の間の空間には、例えば硬化
性物質を充填しても良い。また、必要に応じ、締ｆ−Ｊ
ボルト２６を便用することも出来る。 第１図は、ロータ翼６のプロフィル部材がねじりをｆ−
Ｊされている本発明の他の実施例を示し−Ｃいる。この
ねじれ翼の形成は、翼形成の間プロフィル部材を作業台
上ねじれ状態に維持し、次いでダボ継き部に適用された
接着性物質の硬化を待つという簡単な仕様で実姉し得る
。 本発明の範囲を逸脱することなく、プロフィル部材の接
続又は接合構造に、他の手段を用いることも考えられる
。例えば、第５図は、前述した箱状のプロフィル部材に
代え、所望流線形の翼壁をｊし成するよう曲面加Ｉ′、
された板材を使用し、それらにフラン／２７を杉成し、
それら７ランジ同志の間に連結手段２８を適用し−（、
翼を・構成する例を示している。硬化性物質２９をゼ１
４１１して、これら板状ブ１コア゛イル部材間の接合を
確固としたものとし得る。 さて、マストの垂直部分１に′つき、第１図を再度参照
すると、この垂直部分は、前述のように薄い金属条片を
ら線状に巻いた円錐形の円筒状体から形成されている。 金属条片の縁部はｌｌに市ね合オ）されているが、隅肉
溶接に３１すｌｌに接合されるようにしても良い。ら線
のピッチを増減することにより、このマスト部分の曲げ
強さを種々の使ノ１イ条件に適合させることがＣ可能で
ある。このため、またｋえ綱等のセリ月１なしに固定使
用が可能なものであるから、本発明に従い構成されるマ
ストは、比較的大きな曲げ負荷に付される柱材としての
使用に特に適したものである。 以上、本発明をｔミとして、風１１〔、ロータＩＥ又は
単に翼及びマストに関し詳説したが、本発明はそのよう
な特殊実施例（・（二関する記載内容に限定されるもの
ではない。即ち、本発明の実施態様を項１１化して要約
すると、以下の通りである。 （１）　　少なくも２′枚の翼をイｊ″シかつ水平なロ
ータ軸線を中心として回転可能にマストに取りｆＪけら
れており１．ｌ：＋ｊピ苑σ）それぞれが、翼に平作（
・二延ひかつ翼の４′Ｃ心線のｌ１ｉｌｌ　Ｊｉにイ＼
”ｆ置した傾動軸線σ）Ｉ＋’＋ｌ　ｉ’Ｎ　”傾動可
能に翼に持部材に連結され（Ｊ）す、１記傾動軸線はロ
ータ軸線がら間隔をｊ、）いてそイ１に交差しており、
翼又は翼に持部材を回転面に向は復帰作動設定するため
の手段が設けＣ１わていることを特徴とする、風市用ロ
ー０ （２）　　風の向きに関し、翼の重心が、翼の傾動軸線
を通る而の後ノブに配され、傾動軸線に十ｆｔに延びか
つ翼の重心を通る線が、同傾動軸線と同一の側）ｊにお
いてロータ軸線と交差することを特徴とする、−Ｊ：記
項（］）に記載の、風車用ロータ。 （３）　１−記手段か、ロータ軸心を中心とじて回転ｕ
ｆ能に設けられ、か′）、・ノブで枢動Ｕ１能な連結杆
を介し翼に、他ノＪ°で弾性手段を；ｒ　Ｌ翼支持部材
に接続されている回転部材により構成されていることを
特徴とする、Ｌ記項（１）（は（２）に記、載の、風車
用ロータ。 （４）　　ｌ記弾性手段かつる乍ばねのルニで設計され
ており、同手段の長子ノＪ゛向軸線か、回転面に関する
通常の翼取付は川において、回転部材とり一部軸線との
間の係合点を通る線に刈【−１９０°以トの）ｔ＋度に
配向さ才１ていることを特徴とする、１ユ記項（１）な
いしく；３）のいすｔｌかに記載の、風蟇扛月１０−タ
。 （５）　　緩衝手段が設けられていることを特徴とする
、に配信（１）ないしく４）のいずれかに記載の、風車
用ロータ。 （６）緩衝手段が、翼支持部材と回転部材との間に配さ
れた油圧式緩衝器であることを特徴とする、上配信（５
）に記載の、風車用ロータ。 （７）　　細長い形状を有すると共に、１端部において
ボス又はその均等部材に接続可能で、翼の全長にねたり
壁厚及び形状が同一・の１個又はそれ以１・のプロフィ
ル部材から構成されていることを特徴°とする、風車用
ロータ翼。 （８）　　プロフィル部材が押出しＩＱ型−７０フィル
部材であることを特徴とする、１−記項（７）に記載の
、風【（（用ロータ謔。 （９）楓か２個又はそれ以上の、長手方向に配設された
プロフィル部材から組ケてられ、それ１′）プロフィル
部材の外８表面の少なくも１部分は、翼にげｉ望される
流線杉翼型に従い曲面加１°ごれ゛（いると共に他の部
分にはプロフィル部材を相ｒｌ接続させるたｙ）の固定
手段が設けられＣいることを特徴とする、−１；記項（
７）又は（８）に記載σ）、風１１【用ロータ翼。 （１１フロフィル部材か箱状のプロフィル部材とし一〇
設計されていることを特徴とする、−１〕記項（９）に
記載の、風１１を用ロータ翼。 ０υ　−１ユ記固定手段が、相１ｉ、に固定されるブＩ
ノフィル部材の外端部に構成されたダボ継ぎ部１Ｃより
構成されていることを特徴とする特許項（９）又は（１
０に記載の、風＋ｇ用ロータ翼。 ０２　　ダボ継ぎ部が、６翼のタト側端近傍に、接合手
段を収容するための３個の室を（Ｊ’　していることを
特徴とする、」―記載（９）ないしａηのいずれかに記
載の、風車１４Ｊロータ翼。 α］　硬化性接着剤の援用により、７０フｒル部材間に
永久的な接合か１４☆二さねていることを特徴とする、
上配信０■に記載の、風１１ｊ用ロータ資。 Ｑ４１　　ブｏ−ｚイル部材に、１個又はそれ以１−の
、密に嵌め込まれ°た内方プロフィル部材か強固に固着
さ１１．　’Ｃいることを特徴とする、１．記載（７）
ないし０■に記載の、風車用ロータ翼。 ０→　内１１１０７４４部材の艮♂が、そｔ７１外側に
位ｉｎシた内）ｊ　’Ｌは外Ｕの１１１７１４部４’ｌ
のそれよりも小であることを特徴と４−る、１、記載（
７）ないし０１のいず第１かに記載の、風：ｔ＜　Ｉ１
１ロー　り翼。 ＯＱ　　外１ｊ及び／には内ｌＪ゛のプロフィル部材の
端部かボスの側に配己れ、ボス・＼の取付は部として機
能していることを特徴とする、上配信０４又は０υに記
載の、風車用ロータ翼。 ０η　プロフィル部材が、軽量金属例えばアルミニウム
から形成されていることを特徴とする、Ｉ−記載（７）
ないしＯＱのいすねかに記載の、風東用ロータ翼〇 〇→　ボスか、ロータ翼の恨ＪＣ部分を収容するため１
側部に開［１部を有する箱状部材を存し−（いることを
特徴とする、１記項（７）ないし０ηのいずれかに記載
の、風１１ｉ、用ロータ翼。 （］ｌ　　−ｙロフィル部材及び／又は箱状部材の固定
手段の側゛）接合表向に硬化性物質、例えば接右剤を適
用し、プロフィル部材を相１１．に接合し、組１７二て
の完■−した翼の根丸部分を箱状部材中に滑入し、次い
で硬化性物質を硬化させることを特徴とする、−Ｉ−記
載（７）ないしく１１１９のいずれかに記載の、風車用
ロータ翼をプロフィル部材が１）絹ｔで形成する方ａ、
。 ■　硬化性物質の硬化が完ｒするまで、プロフィル部材
をねじ！］状態トに維持することを特徴とする、−１−
記載（１１に記載の方法。 Ｑυ　薄肉の金属液汁をら線状に巻き、縁部を部分的に
東ね合わせ相ｌＩ、に固定させて形成された円錐形円筒
状体から形成されていることを特徴とする、照明灯用円
柱又は送電塔として或いはロータ用として等種々の用途
（Ｃ適したマスト０ ■　長さ方向にら線のピノナを変ｒヒＪせたことを待°
徴とする、１．記載ＱＩ）に記載の方法。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の１実施例をン１＜す風＋ｌｊのａ体
斜視図、第２図は、第１図風ＩＩＬのローフ翼懸架構成
及び復帰作動設定機構の詳細を示す、第１図と同方向に
艶だ部分斜視図、第：３図は、第１図ト’Ｉ線に沿う、
ロータ翼の断面図、第１図Ｃ１１、本発明の他の実１池
例に従う、ねじり形状翼の斜視図、第５図は本発明の史
に他の実Ｉａ剥に従う翼の断面図、である。 １・・マスト又はその垂直部分、５・・１コータ、６・
・翼、Ａ−Ａ・・ロータ軸線、１２　・重心線、１１・
・・傾動軸線、７・・翼支持部材、４　・（マストの）
傾斜部分、６・・回転軸受、１９・・エイ刀しギ発生機
又は交換機。 代理人　弁理」Ｓ　　小　川　イ、ｉ　−弁理士　　野
　Ｅｌ　　賢　照 −弁理１　　戸　ｌ・　和　彦

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、マストと、２一枚又はそれ以上の翼を備えたロータ
   を有し、同ロータは、水平なロータ軸線を中心として回
   転可能にマストに取付けられており、翼のそれぞれが、
   翼に平行に延びかつ重心線の側方に位置した傾動軸線の
   周囲に傾動可能に翼支持部材に連結されており、翼の上
   記傾動軸線はロータ軸線から間隔をおいて、同ロータ軸
   線に交差する方向に配向されており、またロータには翼
   又は翼支持部材を翼の回転面に向は復帰作動設定するた
   めの手段が設けられていることを特徴とする風車。 ２、入って来る風の方向に見て、ロータがマストの後方
   に配されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   に記載の風車。 ３、マストが、垂直又は実質的に垂直な下方の部分と、
   この垂直部分に対し角度を有する傾斜部分とから形成さ
   れていることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
   の風車。 ４、マストのＡｔＪ記垂面垂直部分斜部分との間に回転
   軸受が設けられていることを特徴とする特許請求の範囲
   第３項に記載の風車。 ５、マストの前記傾斜部分の頂端部に、エネルギ発生機
   又は変換機、例えば非同期交流モーフがロータ軸に連結
   されて設けられていることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項ないし第４項のいずれかに記載の風車。