JPS6357874A - らせん風車、らせん水車、その構造と使用法 - 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】 産業上の利用分野 この発明では、玩具、観賞用、及び自然エネルギーであ
る風、波、潮流、河川の水流等の回収に利用する。らせ
ん風車、らせん水車に関する。

従来の技術 玩具、観賞用の場合、回転が一方向性が主で回転数の変
化、羽根の角度による変化、逆回転及び停止させて遊ぶ
楽しみが少なかった。

風車の場合、プロペラ型の風車は風に対して常に真正面
に向けて置かなければならない。

羽根の面積を大きく変えることが出来ない。

風車の回転している面積に対して羽根に風が当たってい
る面積が少ない。風の吹いている時停止出来ない。風車
の軸（全体）を支える支柱が主に１本であるためバラン
スが良くない。

水車の場合、羽根は一部分の活用で全体の活用が出来な
い。

風車、水車の共通点として、自然エネルギーはらせん運
動と立体の動きと連動しているのに対し力の受け方が構
造的にも平面的であった。

発明が解決しようとする問題点 これら従来の問題点と、特に風、波、潮流、河川の流れ
等のらせん運動、その立体の動き、連動性についての問
題点とした。

問題点を解決するための手段 従来のもつ問題点を解決するために、この発明は次のよ
うな構成とした。すなわち羽根はらせん状に数枚、数周
にする。軸（１）に円筒状の胴体（４）の上に羽根（２
）を取り付け結合部（３）を両端に構成。第１図。軸（
１）と羽根（２）をスポーク（５）で等間隔に数本で継
なぎ結合部を両端に構成し、内部を空間にした第２図、
軸（１）を両端側に設け羽根（２）の中央部をパイプ棒
（６）を数本で通し継なぎ結合部（３）で両端に構成し
、内部を空間にした第３図。

軸（１）を両端側に羽根（２）の前後をパイプか小羽根
（７）で羽根（２）に継なぎ結合部（３）を両端に構成
し、内部を空間にした第４図。軸（１）を両端に羽根（
２）と結合部（３）を両端に構成し内部を空間にした。

らせん羽根のねじれの角度を４５度を中心にする。羽根
は表、裏側の共用の形状の場合と方向性のときは羽根に
少しのわん曲と傾きを調整する。

羽根の厚みは単板、及び内部に空洞のあるふくらみのあ
る立体板にする。胴体、パイプ棒状にはラグビーボール
状の要素をわずかに入れた形状にする。水車を用途によ
っては水車の両端側の羽根は低く中央側は高くする。先
端は低く根元側は高くわずかに円すい状にする。水車は
浮き体にする。

作用 この発明の作用を図面を参照しながら説明する。風車の
とき、第６図においてＡの矢印は風の方向、各番号は角
度の位置を示す。左回りに移動した各位置、（８）の位
置０度、風は羽根の表裏側に同じ量の風が当たり風車は
停止している。（９）の位置１０度、第７図のようにな
り裏側が少しかくれ表側に風が多目に当たる様になりゆ
っくり回転する。

（１０）の３０度、第８図、裏側はかくれ表側だけにな
り回転数は上がってくる。（１１）の４５度、第９図、
表側の面が一番開いた面になり面積はたて（径）、長さ
の面積のほぼ７０％となり一番広い面積となり、風の量
も一番多くなり回転数も一番多い位置となる。

（１２）の６０度、第１０図、全体の面積は半分になり
回転数は４５度のときより下がってくる。（１３）の９
０度、第１１図、軸方向からみた面だけになり回転数は
さらに下がってくる。（１４）の１２０度、第１２図、
６０度と同じ面になり回転数は上がってくる。羽根のね
じれの方向は変わってくる。（１５）の１３５度、第１
３図、４５度のときと同じ面積になり回転数も同じで一
番高い位置となる。（１６）の１５０度、第１４図、３
０度と同じ面積で内容は同じねじれははっきり現われ羽
根の間の風の通り抜けは多くなり回転数は下がってくる
。

（１７）の１７０度、第１５図、上側に裏側の面が現わ
れて風が当る様になり、風車は制御され回転数は下がっ
てゆっくりした回転になる。（１８）の１８０度、（１
）の位置に戻って第６回、羽根の表裏に同量の風が当た
り風車は停止するようになる。これまでは平面角度でみ
たが、らせん風車は立体構造であるので、この平面角度
を１回転させた立体角度を得る。

４５度の位置だけをみた場合、４５度を１回転させた立
体角度の範囲があり、その他の角度も準じた立体角度が
あり、さらに停止する立体角度も同様にある。今度は（
１９）から（２０）、（２１）、（２２）、（２３）、
（２４）、（２５）、（２６）、（２７）と位置を変え
てゆくと、裏側の羽根の面側に風があたるようになり、
回転方向は逆回転に変わる。その内容は回転が逆になる
だけで、（８）、（９）（１０）・・・・とたどって来
たようになり、回転する範囲、停止する立体角度も同様
となる。

羽根のねじれの角度を４５度、風車の位置の角度を４５
度のとき面積が一番開いたときとなり、さらに２つの角
度が合わさりその面は力を受ける角度が直角面に近い角
度で受けるようになる。

今までの説明は、表、裏側の両面が同じ様に使える様に
した羽根の形であったが、方向性をもたせる事も出来る
。すなわち、羽根に少しのわん曲と、傾きを少し調整す
ると、その面は表裏の両面性のものより、力を受けると
集中性ができて、回転数も向上した方向性になる。

水車の場合、風車のときは羽根に風が当たって後に残る
ものはない。水車のときは、水の力は羽根に当たって力
は失うが、水そのものは残り、風車の場合と旨が変わっ
てくる。第６図を水車とし矢印を水流とする。（８）（
９）（１０）（１１）（１２）の位置の角度で水車は回
転しない。第８図で説明すると、羽根に水流が当たると
、図の右側の軸からみて左回りに回るように力は働くが
下側の羽根の間の水流が裏側の面に当たり羽根は押し返
され、この間のらせんのねじれの角度では回転しない。

（２）の位置を越え約８０度前後の角度で回転をするよ
うになる。（１３）の位置を越え、（１４）の１２０度
と変わってゆくに従い回転数も増し、（１５）の位置１
３５度のとき当たる面も広く水流の量も多く受け力も強
い。（１６）の位置１５０度となると当たる面が少なく
なり、回転力も弱くなり出す。（１７）の位置１７０度
、羽根の裏側に当たる様になりさらに、回転力は弱くな
る。（１８）のときは表、裏側に当たり水車は停止する
。この回転する角度の範囲はらせんのねじれの角度が羽
根に水流が当たり羽根は水流の流れに添って回転しなが
ら移動する動作となって、羽根は回り込んで新しい水流
を受け、連動された回転となる。水車の回転する範囲は
風車に比べほぼ半分の立体角度となり停止角度は広くな
る。裏側の回転範囲は表側の対角の立体角度となる。胴
体つきの水車であると、水流が羽根に当たって、水流は
胴体面上を回って側路した流れとなり水流は遅れ、新た
に来た水流を水車外へ押し返した様になり、水流に乱れ
を起こす。そこで水車の内部を空間にした水車にすると
、水流は羽根に当たり空間部を通り抜け水流は方向を変
えることなく直進する様になり、表側の羽根の見えない
羽根に再度当たる様になる。さらに表側の羽根は水流を
押し出す働きをするようになる。

風車も空間を設けたのを利用すると、風の当たり損なっ
たのを見えない表側で受ける様になる。

水車は部分的に水車に入れるより、完全に水中に入れた
方が力が強い回転力を得ることが出来る。

実施例 この発明の実施例を図面を参照しながら説明する。また
特許請求の範囲の第２項、第３項、第４項、第５項、第
６項の記載の構成したらせん風車、らせん水車を使った
ものとする。

第１実施例 第１６図はこの発明の第１実施例を示す正面図である。

台（３２）の両端の支持台に軸（１）を軸受（２９）に
通し軸止め（３０）を両端に設けた。らせん羽根（２）
にはいろいろな模様や形の切り込み（３１）を入れる。

又色の着色をする。子供の玩具とする。遊び方：台（３
１）を握り風に向けて、回転する立体角度、停止する立
体角度を利用し、風車としてゆっくり回したり、早く回
転させたり、停止させたり、又、裏羽根も利用して逆回
転方向も楽しむ。水の流れ、波なども利用して、回転す
る範囲を探りながら回転させてみる。模様、形の切り込
み、着色をしてあるので回転するとき、それらがちらつ
きがあって、子供の好奇心をさそう事ができる。

第２実施例 第１７回は、この発明の第２実施例を示す立体斜視図で
ある。らせん羽根（２）は羽根の変則、細く切って連ら
ねたもの、いろいろの模様、形の切り込み（３１）、又
着色をし、各種構造の風車、水車として５つそろえた。

台（３２）に軸受（２９）をらせん状にずらし４５度、
又は６０度などの角度に取り付け、軸（１）に差し込み
観賞用の置物として使用する。

店先、庭先などに置いて、自然の風に吹かして回転させ
楽しむ。また、室内などで、扇風機などの風を使って、
上、下、横から、又は上下から強中弱風と吹かして回転
の変化、逆回転、停止などに切替して、らせんの羽根の
動きを楽しむ。色光花木などを添えるとさらに色あざや
かになって興味をそそる。上からシャワー、ふん水など
の水を降らせ、その水の落差で水車として回転させて楽
しむ。子供の勉強机などの置物に小型化して、勉強の合
間にいこいに息を吹きかけて回転させ気分転換の息抜き
に楽しむ。

第３実施例 第１８図は、この発明の第３実施例を示す立体斜視図で
想像図。土台（３７）の上に回転盤を設け回転盤（３６
）両端に支柱（３５）を取付けその支柱上に風車（２８
）をのせ片方に発電機（３４）、その両端と回転盤上に
方向板（３３）を取付け、風車を平常時は風の方向に対
し４５度の位置にする。４５度の羽根の面積の広い面を
利用して風のエネルギーを受け回転させ発電する。

風の強いとき方向板で向きを変え面積を狭くして風量を
少なくする。停止するときは停止角度に合せ停止させる
。支柱は２本になるため安定度は良くなる。風車の大き
さは径は数ｍから数十ｍ、長さも数ｍから数十ｍと大型
にする。

第４実施例 第１９図は第４実施例を示す立体斜視図で想像図。土台
（３７）の上に回転盤（３６）を設け、その上に支柱（
３５）を後方に立て、風車（２８）を前傾斜に置く。支
柱の上と回転盤の両端に方向版を取り付ける。

風車の前方の回転盤（３６）上に発電機（３４）を置く
。支柱は梁（４１）で継なぐ。風車（２８）を３台置い
た。支柱は複数になり安定する様になる。前傾斜の４５
度に風車で風をとらえる台になるので風量を多くとらえ
る様にした。第３実施例のように大型にする。

風が強過ぎるときは、方向板を回転させ横向きに面積を
狭くし、停止する時はその角度を振って、停止角度に合
わせる。山間部の谷風を利用し、吹き上げ、吹き降しの
風を羽根の表裏を利用し、正逆の回転を利用することも
できる。

船舶の動力源として、船上に乗せ、向い風、追い風、横
風に風車を４５度に合わせ風車の最大風力を得て発電し
、モーターを使ってスクリューを回し船を走らせる。帆
船は向い風、横風は進行を蛇行に進めなければならない
が、らせん風車を利用すると、進行を直進化することが
できる。

第５実施例 第２０図は第５実施例を示す平面斜視図で想像図。水車
（２８）を水流（３８）に斜めに水中に入れ、さらに水
流の方向に対し４５度の角度付近に合せて置く。

水流の流れの速い水量の力を回転力に変え、発電機（３
４）で発電する。潮流は反転するので潮流の場合、表、
裏面の羽根を利用し正、逆回転の力を利用する。他の用
途として、水力発電の水車として、水流を導水管の水流
と置き換えて、らせん水車の回転する立体角度を利用し
て使用する事もできる。らせん水車も径は数ｍから数十
ｍ、長さも数ｍから数十ｍと大型にする。

第６実施例 第２１図は第６実施例を示す立体斜視図で想像図。水面
（水流）（３８）は断面を示す。水流の深い河川、潮流
の早い所で水車（２８）を前傾斜、４５度に水中に入れ
る。水面には船体浮気体（３９）を両端に梁（４１）で
継なぎ、梁の上に発電機（３４）を据え、水車を３台（
数台）並べ、水車側は梁（４１）に軸受（２９）を取り
付け、梁より友綱でいかり（４２）と継なぎ、船体もい
かりと友綱で継なぎ、水車を固定する。水流の速い水量
のある水の力をらせん水車の４５度の面積を利用し、水
車内を水流を通しながら回転力を得て発電する。

潮流の場合、裏羽根を利用し逆回転を利用する。らせん
羽根は少しふくらみを持たせ中を空洞にして、水の浮気
力を利用し、水車自体をある程度は浮かせる浮気体にす
る。

第７実施例 第２２図は第７実施例を示す平面斜視図で想像図。

海面上に水車（２８）を波（４５）の進行方向に対し４
５度に向ける。水車の先端側と手前側に船体浮き体（３
９）を設け、その上に軸受（２９）、友綱（４０）を巻
き差しする、巻取機（４４）、発電機（３３）をのせ、
いかり（４２）落し友綱で張らせ、水車２台を途中で継
なぎ、軸受（４３）で連結し固定する。長いらせん水車
とする。水車に波を常に何本か受け、波が羽根に当たっ
て回転し、波が進んで羽根に当たった分だけ波のエネル
ギーを消化してゆき、連続的に回転力を得るようにして
、発電機には増速機を組み合わせ、波は速度が遅いので
増速機で回転を速め発電する。波が海面で山にやってい
る時は、前段の水車で波を受け、波は円運動をしている
ので、水中内にあった力が海面上に現われた時、その波
を後段の水車で受けて波のエネルギーを回収する。又、
水車を２台にして継なぎ軸受で連結すると、お互いの水
車が曲がりなどの力に補■し合う様にした。波が強すぎ
る時は巻取機で友綱を巻き差しして角度を変えて、水車
の全体に波の量を少なく当たる角度に合わせる。

波は強い時と、弱い時の差が大きいので、水車を胴体付
きのらせん水車にする。胴体の内部を二重の円筒、その
間にらせんの左右のスジかい、その内側に左右のうす巻
きを３組づついれた骨組みにして、構造を丈夫にする。

又、胴体の内部の空洞を利用して、水車を浮き体にする
。羽根もふくらみを持たせ、浮気力を助けそして丈夫に
なる。

波は水車に当たって波は水車を通過させる必要がないの
で、胴体に波を当て羽根側に導びく役目もする様になる
。波のエネルギーは１ｍ当たり平均して１０ｋｗ相当の
電力があり、強いときは３００ｋｗに達すると言われて
おり、発想としては、仮にらせん水車を径は数ｍ、長さ
を１４０ｍとして、波の方向に４５度に置き、１００ｍ
分の波のエネルギーを得ようとする発想である。

らせん水車の羽根の逆ねじれの水車を設け、その水車を
２組合せＶ字型に並べて設置し、広く分散している波の
エネルギーを回収するようにする。波を消すと、防波堤
の役目もする。

発明の効果 この発明に係る玩具にするときは、回転する範囲の角度
があって、逆回転、停止でき、風、水流、波など遊べる
範囲も広く、らせん羽根の変化も楽しめる。

この発明の係る観賞用によるときは、らせんは美的要素
があって羽根の形の変化、着色を加えると、その回転力
はやわらかく、動いたらせんの美が得られ、親近感もで
てきて、落ち着いた雰囲気を支える。

この発明に係る工業用のらせん風、水車によるときは、
自然エネルギーである風、波、潮流などはらせん運動を
しながら、立体になって連動している。らせん風、水車
は、らせんであり、立体構造であり、力を受けると連動
されてくる。それは自然的である。面積のたて（径）、
長さの約７０％の広さを利用し、広く分布しているエネ
ルギーを回収することができ、本体の４５度と羽根のね
じれの４５度を合せた角度は力を直角付近の方向で受け
るので効果のある面となり、その広さの面積内の各羽根
の外周側の一番よい部分で力をとらえ、又、内部を空間
にすると、更に全体の羽根の活用となる。そして、エネ
ルギーを時間をかけて確実にとらえることができる。自
然エネルギーが強過ぎる時は羽根の面の角度を変えて大
きく変えることができ、停止もできる。羽根に曲がり、
傾きなどの調整をすると方向性のある面にして活用でき
る。構造も立体的で丈夫になり、面積を広く造る際に縦
（径）、長さの二面性から拡大することができる。

風、波、潮流などは時間的にみると、気まぐれなところ
があり、あまり活用されていない。身近な所に沢山のエ
ネルギーがあるので活用できるが、さらにエネルギー地
帯として考えられる所がある。記録映画で見たことであ
るが、南極大陸の探検、または捕鯨などで南極海に達す
るまでに嵐帯がある。船舶で数日間かかって越えて行か
ねばならないそうである。風と波のある広い嵐帯である
。

この嵐帯を２４時間活用するなら、巨大エネルギーを得
ることができる。将来は水素エネルギーの時代と言われ
ている。現在では水素を得るには、石油、石炭、原子力
などのエネルギーを使って得ると高価になるそうである
。この嵐帯の風、波の力をらせん風水車を使って、その
動力源を活用し、海水の水素、酸素の電気分解し、貯蓄
をする。または、海水中にはいろいろの鉱物資源を含ん
でいる。その量は無尽蔵にあり、その鉱物資源の回収を
する。我が国は資源の少ない国、工業技術は外国に優る
力を持っている。この工業技術を持ってすれば、資源の
確保にも役立つと思う。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３図、第４図、第５図は正面図でこ
の発明の基本構成を示す。第６図は平面図で、作用の説
明で各番号は角度の位置を示す。第７図、第８図、第９
図、第１０図、第１１図、第１２図、第１３図、第１４
図、第１５図は斜視図で作用の説明図を示す。第１６図
は第１実施例を示す正面図。第１７図は第２実施例を示
す立体斜視図。第１８図は第３実施例を示す立体斜視図
。第１９図は第４実施例を示す立体斜視図で想像図。第
２０図は第５実施例を示す立体斜視図で想像図。第２１
図は第６実施例を示す立体斜視図で想像図で水面は断面
を示す。 第２２図は第７実施例を示す平面斜視図で想像図。 Ａ・・・風、水流の方向を示す矢印 １・・・主軸　　　　　　１６・・・１５０度２・・・
らせん羽根　　　１７・・・１７０度３・・・結合部　
　　　　１８・・・１８０度４・・・胴体　　　　　　
１９・・・１９０度５・・・スポーク　　　　２０・・
・２１０度６・・・連結パイプ棒　　２１・・・２２５
度７・・・らせんのパイプ　２２・・・２４０度又は小
羽根　　　　　　　２３・・・２７０度８・・・０度　
　　　　　２４・・・３００度９・・・１０度　　　　
　２５・・・３１５度１０・・・３０度　　　　２６・
・・３３０度１１・・・４５度　　　　２７・・・３５
０度１２・・・６０度　　　　２８・・・らせん風車、
らせん１３・・・９０度　　　　　　　　　水車１４・
・・１２０度　　　２９・・・軸受１５・・・１３５度
　　　３０・・・軸止め３１・・・羽根の切込み模様 ３２・・・台 ３３・・・方向板 ３４・・・発電機 ３５・・・支柱 ３６・・・回転盤 ３７・・・土台 ３８・・・水流 ３９・・・船体（浮き体） ４０・・・友綱 ４１・・・■ ４２・・・いかり ４３・・・継なぎ軸受 ４４・・・巻取機 ４５・・・波

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、風車、水車の羽根をらせん状に数枚、数周組立たせ
   立体構造に組立。らせんのねじれの角度と表、裏の羽根
   の面を角度によって変化させ、それに応じた面積の広さ
   の変化と、その面積に応じた回転数と羽根の表、裏側の
   正、逆回転の利用と、回転する範囲の位置の立体角度及
   び停止する立体角度を利用した。 ２、軸（１）と円筒状の胴体（４）上に、羽根（２）を
   取付け結合部（３）で構成した。 ３、軸（１）と羽根（２）をスポーク（５）で継なぎ結
   合部（３）で構成した。 ４、軸（１）を両端に設け羽根（２）の中央にパイプ棒
   状の（６）を数本通し継なぎ結合部（３）で構成した。 ５、軸（１）を両端に設け各羽根（２）の前後をパイプ
   状、又は小羽根（７）でらせん状に継なぎ結合部（３）
   で構成した。 ６、軸（１）を両端に羽根（２）と結合部（３）で構成
   した特許請求の範囲第１項記載と第２項、第３項、第４
   項、第５項、第６項記載の構成した、らせん風車、らせ
   ん水車。