WO2011086606A1 - 羽根車 - Google Patents

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WO2011086606A1
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WO
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blade
impeller
shaft
rotary
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PCT/JP2010/000219
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English (en)
French (fr)
Inventor
花田政司
Original Assignee
株式会社おうめラボ
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D3/00Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor 
    • F03D3/06Rotors
    • F03D3/062Rotors characterised by their construction elements
    • F03D3/066Rotors characterised by their construction elements the wind engaging parts being movable relative to the rotor
    • F03D3/067Cyclic movements
    • F03D3/068Cyclic movements mechanically controlled by the rotor structure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00Function
    • F05B2260/50Kinematic linkage, i.e. transmission of position
    • F05B2260/506Kinematic linkage, i.e. transmission of position using cams or eccentrics
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/74Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction

Definitions

  • the present invention relates to an impeller, and more particularly to a gyromill type impeller.
  • An impeller that rotates by wind power or hydraulic power is used, for example, in a wind power generator that converts wind power into electricity.
  • a parallel rotation that is a rotating shaft parallel to the support column installed upright on the ground and the ground (horizontal direction) provided at the upper end of the support column
  • a propeller type impeller having a shaft and a blade extending in the axial direction from the rotating shaft.
  • a vertical rotation shaft that is a rotation shaft perpendicular to the ground, and a blade length provided around the rotation shaft and parallel to the rotation shaft.
  • gyromill type impeller equipped with a rotor blade.
  • the gyromill type impeller generates drag in the downstream direction of the wind and lift in the vertical direction when the wind hits the rotor blades from a predetermined direction.
  • the relationship between the drag force and the lift force and the respective sizes are determined by the shape of the rotor blade, the elevation angle of the wind hitting the rotor blade, and the like.
  • the lift force and drag force can rotate the rotating shaft and can also be used as a generator, but using lift is advantageous in terms of power generation efficiency.
  • the direction of the relative wind striking the rotor blades can be dynamically changed by changes in the rotational speed and wind speed of the rotating shaft.
  • the ideal elevation angle for generating the maximum lift can also change from moment to moment.
  • Patent Documents 1 and 2 disclose a gyromill type impeller having a configuration in which the angle of the rotary blade is variable.
  • the rotor blades are rotatably supported, and are configured so that the rotor blades are parallel to the wind direction particularly in strong winds.
  • the rotating blade is rotatably supported by the arm member, and further, a governor arm for changing the direction of the rotating blade is connected.
  • the governor arm is connected to the working disk, and the rotation of the working disk is controlled according to the rotational speed (centrifugal force) of the impeller. Thereby, the angle of the rotor blade is appropriately changed with respect to the wind speed and the wind direction.
  • an object of the present invention is to improve the conversion efficiency between the force of fluid flow such as wind and hydraulic power and the rotational force in the gyromill type impeller, which is the above-mentioned problem.
  • an impeller according to one embodiment of the present invention, A rotating shaft, and a rotating blade connected to the rotating shaft and disposed on a circumference around the rotating shaft so that the blade length is positioned in parallel to the axial direction of the rotating shaft.
  • the rotary blade is pivotally supported so as to be rotatable about a rotary blade shaft that is connected to the rotary shaft and extends along a blade length direction of the rotary blade provided on a circumference around the rotary shaft.
  • the weight member is configured to be pivotally supported around a rotation center provided integrally with the rotor blade and provided at a position away from the rotor blade shaft.
  • the said rotation center of the said weight member takes the structure of being located in the side of the said rotary blade.
  • the center of rotation of the weight member is configured to be located on a straight line passing through the rotor blade axis extending substantially perpendicular to the chord of the rotor blade.
  • the said rotation center of the said weight member takes the structure of being located inside the circumference centering on the said rotating shaft with respect to the said rotary blade.
  • the impeller is configured to include a drive unit that rotationally drives the rotating shaft.
  • the impeller has a configuration in which the weight member is located on the outer side of the circumference centering on the rotation axis with respect to the rotary blade. At this time, the weight member is provided in a direction substantially perpendicular to the chord direction of the rotor blade. And the power generation means which converts the rotational force of the said rotating shaft into electric power is taken.
  • the impeller configured as described above, when a fluid such as wind flows around the impeller or a fluid flow is generated around the impeller by rotating the impeller, a plurality of rotations of the fluid are provided around the rotation shaft. Incidence from the leading edge side with respect to the blade causes lift to occur on the rotor blade.
  • the leading edge of the rotor blade causes the relative flow of the surrounding fluid due to the centrifugal force of the weight member. Since the rotor blades are rotated so as to maintain an appropriate elevation angle with respect to the direction, the lift force is efficiently generated in the rotor blades. That is, the direction of the rotor blade can be automatically set so that lift is efficiently generated in the rotor blade according to the change in the direction of the flow of the fluid relative to the rotor blade. As a result, it is possible to improve the conversion efficiency between the fluid flow force and the rotational force. And it can utilize as a highly efficient electric power generating apparatus by providing an electric power generation means in a rotating shaft.
  • the driving means is provided on the rotation axis and the impeller itself is rotated by rotating the rotation axis. It can also be used as a propulsion device. Specifically, when the rotating shaft is rotated by the driving means, a plurality of rotating blades provided around the rotating shaft rotate around the rotating shaft. At this time, the rotor blades rotate so that the fluid relatively enters the leading edge of the rotor blades, so that lift occurs in the rotor blades. This lifting force generates a propulsive force in a predetermined direction on the impeller.
  • the relative direction of the surrounding fluid incident on the leading edge of the rotating blade further changes.
  • the leading edge of the rotating blade is relative to the surrounding fluid.
  • the rotor blades rotate so as to maintain an appropriate elevation angle with respect to the general flow direction, and lift is efficiently generated in the rotor blades. Therefore, the direction of the rotor blade, that is, the elevation angle can be automatically set so as to generate the propulsive force efficiently. As a result, the conversion efficiency between the fluid flow force and the rotational force can be improved, and a highly efficient propulsion device can be realized.
  • the direction of the rotor blade is automatically set so that the elevation angle of the rotor blade is appropriate according to the direction of fluid flow and the rotational position of the rotor blade. .
  • the direction of the rotor blade is automatically set so that the elevation angle of the rotor blade is appropriate according to the direction of fluid flow and the rotational position of the rotor blade.
  • FIG. 1 It is a figure which shows the outline of a structure of a gyromill type impeller. It is a figure which shows the mode of the wind speed in the circumference
  • FIG. 1 It is a figure which shows the outline of a structure of the impeller in Embodiment 2, and is the figure seen from upper direction. It is a figure which shows the outline of a structure of the impeller in Embodiment 2, and is the figure seen from the side. It is a figure which shows operation
  • FIG. 1 is a diagram showing an outline of the configuration of a gyromill type impeller.
  • 2 to 3 are diagrams showing the wind speed, the rotational speed, the relative speed, and the direction of the rotor blades.
  • 4 to 6 are diagrams for explaining the configuration and operation of the impeller.
  • the impeller in the present embodiment is provided with a columnar rotary shaft 1 extending perpendicularly to the ground, that is, in a vertical direction, and the rotary shaft 1 provided around the rotary shaft 1.
  • a gyromill type impeller having a plurality of rotor blades A, B, C, and D having blade lengths parallel to the axial direction.
  • the impeller in the present embodiment includes a power generation device (power generation means) that converts the rotational force of the rotation shaft 1 into electric power on the rotation shaft 1, and is used as a wind power generator. is there.
  • the configuration of an arm or the like that connects the rotary shaft 1 and the rotary blade A or the like is not shown, but actually, the rotary blade A or the like is attached to the rotary shaft 1 as described later. They are connected by a supporting member such as a connected disk.
  • the impeller in the present embodiment is provided with four rotor blades A and the like at substantially equal intervals, but the interval and the number of rotor blades A and the like are not limited to this.
  • FIG. 4 and FIG. 5 schematically show the configuration of the impeller in the present embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic view of the impeller viewed from above
  • FIG. 5 is a schematic view of the impeller viewed from the side.
  • FIG. 4 is a diagram showing a configuration when the support member 11a and the second support member 18 located above the impeller shown in FIG. 5 are removed.
  • FIG. 5 is a view of the impeller when the rotary blade unit 17 in FIG. 4 is rotated 90 degrees clockwise as seen from the right side.
  • the impeller in the present embodiment includes a rotation shaft 11 and an axial direction of the rotation shaft 11 on a circumference 12 connected to the rotation shaft 11 and centering on the rotation shaft 11. , And a rotor blade 13 having a blade length positioned in parallel therewith.
  • the rotary blade 13 is connected to the rotary shaft 11 and has a rotary blade shaft 14 extending along the blade length direction of the rotary blade 13 provided on a circumference 12 centered on the rotary shaft 11. It is supported so that it can rotate.
  • the rotating shaft 11 is provided so that its axial direction is positioned along a direction perpendicular to the horizontal direction, as shown in FIGS.
  • the rotating shaft 11 is provided with a generator 20 (power generation means) that converts the rotational force of the rotating shaft 11 into electric power in the vicinity of the lower end.
  • the impeller in this embodiment can be used as a power generator.
  • a pair of disk-shaped support members 11a and 11b are fixed near the upper and lower ends of the rotating shaft 11 so as to form a horizontal plane with a predetermined interval therebetween.
  • the rotary blade shaft 14 extends around the outer periphery of the support members 11a and 11b, that is, around the circumference around the rotary shaft 11 in parallel with the axial direction of the rotary shaft 11 and connects the support members 11a and 11b. Is provided.
  • a pair of circular second support plates 18 that form a horizontal plane with a predetermined distance from each other are fixed near the upper and lower ends of the rotor blade shaft 14.
  • the pair of second support plates 18 are pivotally supported at the center so as to be rotatable about the rotary blade shaft 14.
  • the rotary blades 13 whose blade length is positioned are fixed in a direction perpendicular to the second support plates 18, that is, along the rotation shaft 11.
  • the rotary blade 13 is arranged such that the center of the circular second support plate 18, that is, the rotary blade shaft 14 is located on the front edge side (near the front edge) from the center of the axial length of the rotary blade 13. That is, the rotary blade 13 is provided so as to rotate with the second support plate 18 around the rotary blade shaft 14.
  • the impeller includes a weight member 23 that is integrally connected to the rotor blade 13 and has a predetermined mass and is spaced from the rotor blade shaft 14.
  • the weight member 23 is provided at the other end of a connecting member 22 having a predetermined length, one end of which is integrally connected to the rotary blade 13.
  • the weight member 23 is provided in a direction substantially perpendicular to the chord direction of the rotary blade 13. Specifically, as shown in FIG. 4, in a state where the chord of the rotary blade 13 and the tangential direction of the rotary circumference 12 around the rotary shaft 11 are substantially parallel, the weight member 23 moves the rotary shaft 11. It is provided so as to be located outside the rotation circumference 12 as the center.
  • the rotor blades 14 provided on the support members 11a and 11b are protruded from the support members 11a and 11b at a predetermined angle so as to sandwich the rotor blade 13 around the rotor blade shaft 14.
  • a pair of stoppers 24 are provided. This stopper 24 is, for example, from the state where the blade 13 is located along the tangential direction on the circumference 12 of the rotating shaft 11 to the left and right of the rotating blade shaft 14 with respect to the tangent. It arrange
  • the pair of second support plates 18, the rotary blades 13, and the weight members 23 described above constitute the rotary blade unit 17, which is not shown, but on the rotary circumference 12 around the rotary shaft 11. A plurality of them are provided at equal intervals.
  • the rotor unit 17 rotates around the rotor blade shaft 14 with the rotation of the rotor blade 13 in accordance with the relative direction of the surrounding wind, and by the centrifugal force of the weight member 23. The generated moment also causes the rotating blade shaft 14 to rotate.
  • the rotor 13 located on the upstream side has a trailing edge side opposite to the front edge side pivotally supported by the rotor blade shaft 14 due to the drag of the wind A. Is pushed downstream, and the rotating blade 13 rotates about the rotating blade shaft 14 as indicated by the dotted line in FIG. That is, the rotary blade 13 rotates so that the angle between the direction perpendicular to the tangent to the rotation circumference 12 around the rotation axis 11 and the chord direction is small. The same applies to the rotary blade 13 located on the downstream side of the impeller.
  • the rotary blade 13 is locked by the stopper 24, and the front edge side of the rotary blade 13 faces in the direction in which the wind A blows. Wind A is incident on.
  • lift is generated in the rotor blade 13 in the right direction in FIG. 6, and the impeller rotates in the clockwise direction around the rotating shaft 11.
  • the direction of the relative wind incident on the front edge side of the rotor blade 13 is inclined as indicated by reference numeral V1.
  • the wind enters the front edge of the rotor blade 13 and becomes an appropriate elevation angle with respect to the rotor blade 13, so that lift is efficiently generated in the rotor blade 13. Therefore, rotation about the rotating shaft 11 is started even at a small flow rate.
  • the weight member 23 since the weight member 23 is provided outside the circumference 12 centering on the rotation shaft 11 rather than the rotary blade 13, as shown by the arrow in FIG. Rotate clockwise by a predetermined angle. Thereby, the rotary blade 13 rotates so that the leading edge of the rotary blade 13 maintains an appropriate elevation angle with respect to the relative flow direction of the surrounding fluid, and lift is efficiently generated in the rotary blade 13. That is, when the weight member 23 is not provided, the leading edge of the rotor blade 13 ′ is directed in the direction in which the fluid V1 flows relatively as shown by the dotted line in FIG. Is more appropriate elevation angle.
  • the rotating blade 13 at a position rotated 90 degrees clockwise from the above position rotates until it comes into contact with the stopper 24 as shown on the right side of FIG. At this time, the rotary blade 13 receives the drag force of the wind, and thereby the rotational force about the rotary shaft 11 is urged.
  • the rotating blade 13 on the downstream side (lower side in FIG. 6) has a rotational direction opposite to that on the upstream side. Therefore, as described above, the centrifugal force Fc generated in the weight member 23 causes the weight member 23 to rotate. A moment (rotational force) is generated, and the rotor 13 rotates about the rotor blade shaft 14 by this moment. That is, since the weight member 23 is provided on the outer side of the circumference 12 centering on the rotating shaft 11 rather than the rotating blade 13, the rotating blade 13 on the downstream side is predetermined in the counterclockwise direction as shown by the arrow in FIG. Rotate only the angle.
  • the rotary blade 13 rotates so that the leading edge of the rotary blade 13 maintains an appropriate elevation angle with respect to the relative flow direction of the surrounding fluid, and lift is efficiently generated in the rotary blade 13. That is, when the weight member 23 is not provided, the leading edge of the rotor blade 13 ′ is directed in the direction in which the fluid V1 flows relatively as shown by the dotted line in FIG. Is more appropriate elevation angle.
  • the direction of the rotor blade 13 is automatically adjusted so that lift is efficiently generated in the rotor blade 13 according to the change in the direction of the fluid flow relative to the rotor blade 13. Can be set automatically. As a result, it is possible to improve the conversion efficiency between the fluid flow force and the rotational force. And it can utilize as a highly efficient electric power generating apparatus by providing the electric power generation means 20 in the rotating shaft 11. FIG.
  • FIGS. 7 to 9 are diagrams for explaining the configuration and operation of the impeller.
  • FIG. 7 is a schematic view of the impeller as seen from above
  • FIG. 8 is a schematic view as seen from the side.
  • FIG. 7 is a view showing the configuration when the support member 11a and the second support member 18 located above the impeller described later are removed (however, the weight member 23 is equipped).
  • FIG. 8 is a view of the impeller when the rotor unit 17 in FIG. 7 is rotated 90 degrees counterclockwise as viewed from the right side.
  • the impeller in the present embodiment has a configuration when the impeller is used as a propulsion device.
  • this propulsion apparatus can be used as a vertical propulsion apparatus such as a Schneider propeller by mounting the propulsion apparatus on a ship and disposing the impeller portion in water.
  • a vertical propulsion apparatus such as a Schneider propeller
  • the impeller in this embodiment has taken the structure substantially the same as the impeller of Embodiment 1 mentioned above.
  • the mounting position of the weight member 23 is different from that of the first embodiment.
  • the rotating shaft 11 is different in that a driving device 30 (driving means) for rotating the rotating shaft 11 is provided near the lower end.
  • the impeller in this embodiment can be used as a propulsion device.
  • a pair of support members 11a and 11b that form a horizontal plane with a predetermined gap therebetween are fixed near the upper and lower ends of the rotary shaft 11, but the support members positioned above the pair of support members 11a and 11b are fixed.
  • 11a becomes a boundary between the underwater and the ship, and the rotary blade 13 located below the support member 11a is located in the water.
  • the rotary blade shaft 14 is provided.
  • a pair of circular second support plates 18 are fixed near the upper and lower ends of the rotary blade shaft 14 to form a horizontal plane with a predetermined interval therebetween.
  • the pair of second support plates 18 are pivotally supported at the center so as to be rotatable about the rotary blade shaft 14.
  • the rotary blades 13 whose blade length is positioned are fixed in a direction perpendicular to the second support plates 18, that is, along the rotation shaft 11.
  • the rotary blade 13 is arranged such that the center of the circular second support plate 18, that is, the rotary blade shaft 14 is located on the front edge side (near the front edge) from the center of the axial length of the rotary blade 13.
  • the weight member 23 is mounted on the support member 18, and the rotation center 21 of the weight member 23 is provided on the support member 18.
  • the weight member 23 in the present embodiment is integrally connected to the rotary blade 13 and is rotatably supported around a rotation center 21 provided at a position separated from the rotary blade shaft 14. . Since the weight member 23 is connected through a connecting rod 22 having a predetermined length connected to the rotation center 21 at one end, the weight member 23 is provided at a predetermined distance from the rotary blade shaft 14.
  • the rotation center 21 of the weight member 23 is located on the side of the rotary blade 13 and inside the circumference 12 around the rotation shaft 11 as shown in FIG. .
  • the rotation center 21 is located on a straight line passing through the rotary blade shaft 14 extending substantially perpendicular to the chord of the rotary blade 13. Since the weight member 23 can rotate or swing around the rotation center 21, the weight member 23 swings inside the circumference 12 around the rotating shaft 11 of the rotary blade 13.
  • the rotation center 21 and the weight member 23 described above are not limited to being provided between the pair of support members 18, for example, provided above the support member 18 located on the upper side and positioned on the water surface. It may be provided.
  • the rotary blades 13 and the weight members 23 described above constitute a rotary blade unit 17, and a plurality of the rotary blade units 17 are provided at regular intervals on the rotary circumference 12 of the rotary shaft 11 (not shown). It has been. As a result, the rotary blade unit 17 rotates around the rotary blade shaft 14 as the rotary blade 13 rotates according to the direction of the surrounding relative wind, and further, the weight member 23 is centrifuged. The rotating blade shaft 14 is rotated about the moment generated by the force.
  • the impeller in the present embodiment is connected to the rotary blade 13 and extends in a direction substantially perpendicular to the chord direction of the rotary blade 13.
  • An outer connecting member 31 extending toward the opposite side of the rotating shaft 11 is provided when the rotating shaft 11 is substantially parallel to the tangent to the circumference 12 of the rotating shaft 11.
  • a cam 32 is provided that is movable so as to press the outer connecting member 31 along the longitudinal direction thereof and urge the rotary blades 13 to exert a rotational force. For example, as shown by a two-dot chain line in FIG.
  • the cam 32 is a ring-shaped member that is inscribed in the end portion of the outer connecting member 31, and is movable so that the center of the cam 32 is shifted from the center of the rotating shaft 11. It is. That is, when the cam 32 is moved in a predetermined direction, the end of the outer connecting member 31 connected to the rotating blade 13 is pressed, and the rotating blade 13 rotates accordingly.
  • each weight member 23 integrated with each rotary blade 13 generates a centrifugal force Fc by the rotation of the rotary shaft 11, and is integrally connected to the rotary blade 13. It rotates around the rotation center 21 provided at a position away from the center. Then, a moment (rotational force) is generated in the rotary blade 13 by the centrifugal force Fc acting on the weight member 23, and the rotary blade 13 rotates around the rotary blade shaft 14 by this moment.
  • the weight member 23 is provided inside the circumference 12 centering on the rotating shaft 11 rather than the rotor blade 13, the weight member 23 is positioned when it is swung by centrifugal force. Will be located further away from the rotation axis 11. As a result, a larger moment is generated with respect to the rotor blades 13, and the upstream rotor blades 13 rotate counterclockwise by a predetermined angle as indicated by arrows in FIG. Similarly, the downstream rotational force 13 rotates clockwise by a predetermined angle.
  • the rotor blade rotates so that the leading edge of the rotor blade 13 maintains an appropriate elevation angle with respect to the relative flow direction of the surrounding fluid, and lift is efficiently generated in the rotor blade. That is, when the weight member 23 is not provided, the leading edge of the rotary blade 13 ′ is directed in the direction in which the fluids V1 and V2 relatively flow as shown by the dotted line in FIG. In this case, the elevation angle is more appropriate.
  • the direction of the rotor blade 13 is automatically adjusted so that lift is efficiently generated in the rotor blade 13 according to the change in the direction of the fluid flow relative to the rotor blade 13.
  • it is possible to improve the conversion efficiency between the fluid flow force and the rotational force.
  • it can utilize as a highly efficient propulsion apparatus by rotationally driving the rotating shaft 11 as mentioned above.
  • the impeller in the present invention can be used for applications such as wind power generators and propulsion devices, and has industrial applicability.

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Abstract

 本発明における羽根車は、回転軸と、この回転軸に連結され当該回転軸を中心とする円周上に当該回転軸の軸方向と平行に翼長が位置して配置された回転翼と、を備える。そして、上記回転翼は、上記回転軸に連結され当該回転軸を中心とした円周上に設けられた上記回転翼の翼長方向に沿って延びる回転翼軸を中心に回転可能なよう軸支されている。さらに、上記回転翼と一体的に連結され上記回転翼軸から離間する位置に設けられた所定の質量を有する重り部材を備える。

Description

羽根車
 本発明は、羽根車にかかり、特に、ジャイロミル型の羽根車に関する。
 風力や水力によって回転する羽根車は、例えば、風力を電気に変換する風力発電機に用いられる。そして、風力発電機に用いられる羽根車の一例として、地面に垂直に立設された支柱と、この支柱の上端部分に設けられた地面(水平方向)に対して平行な回転軸である平行回転軸と、この回転軸から軸方向に延びるブレードと、を備えた、プロペラ型の羽根車がある。また、別の例として、特許文献1,2に示すような、地面に対して垂直な回転軸である垂直回転軸と、この回転軸の周囲に設けられ当該回転軸と平行に翼長を有する回転翼と、を備えたジャイロミル型の羽根車がある。
 そして、上記ジャイロミル型の羽根車は、回転翼に所定の方向から風が当たると、風の下流方向には抗力が発生し、垂直方向には揚力が発生する。このとき、抗力と揚力の関係やそれぞれの大きさは、回転翼の形状、当該回転翼に当たる風の仰角などによって決定される。そして、揚力と抗力とは、それぞれ回転軸を回転させることができ、発電機としても利用することが可能であるが、揚力を利用する方が発電効率の面で有利である。
 ところが、上述したジャイロミル型の羽根車の場合には、回転軸の回転速度や風速の変化によって、回転翼に当たる相対的な風の方向が動的に変化しうる。これに伴い、最大揚力を発生するために理想的な仰角も時々刻々と変化しうる。このため、ジャイロミル型の羽根車において、回転翼の位置、速度、風向きの変化に、回転翼の仰角を適切に対応させる必要がある。
 ここで、特許文献1,2に、ジャイロミル型の羽根車おいて、回転翼の角度を可変とした構成のものが開示されている。具体的に、特許文献1では、回転翼が回転可能に軸支されており、特に、強風時に回転翼が風向きに対して平行となるよう構成されている。また、特許文献2では、上記同様に、回転翼がアーム部材にて回転可能に軸支されていると共に、さらに、回転翼の向きを変えるためのガバナアームが連結されている。そして、このガバナアームを作動円盤に連結し、当該作動円盤の回転を羽根車の回転速度(遠心力)に応じて制御する構成を採っている。これにより、風速や風向きに対して適宜回転翼の角度が変更される。
特開2002-339854号公報 特開2000-234582号公報
 しかしながら、上述した特許文献に開示の技術は、特定の回転位置において、回転翼の角度を可変とし、また、強風時における回転翼の角度を固定する、という構成を採っているため、各回転位置により回転翼を適切な角度に可変することができない。従って、羽根車における風力・水力といった流体の流れの力と回転力との変換効率のさらなる向上を図ることができない、という問題があった。
 このため、本発明の目的は、上述した課題である、ジャイロミル型の羽根車において、風力・水力といった流体の流れの力と回転力との変換効率の向上を図ること、ことにある。
 上記目的を達成するため、本発明の一形態である羽根車は、
 回転軸と、この回転軸に連結され当該回転軸を中心とする円周上に当該回転軸の軸方向と平行に翼長が位置して配置された回転翼と、を備える。
 そして、上記回転翼は、上記回転軸に連結され当該回転軸を中心とした円周上に設けられた上記回転翼の翼長方向に沿って延びる回転翼軸を中心に回転可能なよう軸支されており、
 上記回転翼と一体的に連結され上記回転翼軸から離間する位置に設けられた所定の質量を有する重り部材を備えた、
という構成をとる。
 また、上記重り部材は、上記回転翼と一体的に連結され上記回転翼軸から離間する位置に設けられた回転中心を中心として回転自在に軸支されている、という構成をとる。また、上記重り部材の上記回転中心は、上記回転翼の側方に位置する、という構成をとる。また、上記重り部材の上記回転中心は、上記回転翼の翼弦に対してほぼ垂直に延びる上記回転翼軸を通る直線上に位置する、という構成をとる。また、上記重り部材の上記回転中心は、上記回転翼に対して上記回転軸を中心とした円周の内側に位置する、という構成をとる。さらに、上記羽根車は、上記回転軸を回転駆動する駆動手段を備えた、という構成をとる。
 また、上記羽根車では、上記重り部材は、上記回転翼に対して上記回転軸を中心とした円周の外側に位置する、という構成をとる。このとき、上記重り部材を、上記回転翼の翼弦方向に対してほぼ垂直方向に設けた、という構成をとる。そして、上記回転軸の回転力を電力に変換する発電手段を備えた、という構成をとる。
 上記構成の羽根車によると、羽根車の周囲に風などの流体が流れたり、羽根車を回転させることで周囲に流体の流れが生じると、当該流体が回転軸の周囲に複数設けられた回転翼に対して前縁側からに入射することで、当該回転翼に揚力が発生する。
 そして、周囲に回転翼が配置された回転軸の回転速度や周囲の流体の流速が変化すると、これに応じて、回転翼の前縁に対して入射する周囲の流体の相対的な向きが変化する。このとき、重り部材には、回転軸の回転によって遠心力が発生し、かかる遠心力によって回転翼にモーメントが生じる。そして、このモーメントによって回転翼が回転翼軸を中心として回転することで、回転翼の前縁が周囲の流体の相対的な流れの向きに対して適切な仰角を保つように当該回転翼が回転し、当該回転翼に効率よく揚力が生じる。
 そして、例えば、回転翼よりも回転軸を中心とした円周の外側に重り部材を設けた場合には、当該重り部材の遠心力により、回転翼の前縁が周囲の流体の相対的な流れの向きに対して適切な仰角を保つように当該回転翼が回転するため、当該回転翼に効率よく揚力が生じる。つまり、回転翼に対する相対的な流体の流れの向きの変化に応じて、当該回転翼に効率よく揚力が発生するよう、当該回転翼の向きを自動的に設定することができる。その結果、流体の流れの力と回転力との変換効率の向上を図ることができる。そして、回転軸に発電手段を設けることで、高効率な発電装置として利用することができる。
 また、逆に、回転翼よりも回転軸を中心とした円周の内側に重り部材を設けた場合、回転軸に駆動手段を設け、当該回転軸を回転させることで、羽根車自体をシュナイダープロペラのような推進装置として利用することもできる。具体的には、回転軸を駆動手段にて回転させると、その周囲に複数設けられた回転翼が回転軸を中心として回転する。このとき、回転翼は、流体が相対的に当該回転翼の前縁に入射するよう回転するため、当該回転翼に揚力が生じる。この揚力により、羽根車に所定の方向の推進力が生じる。
 そして、さらに回転軸を回転駆動し、かつ、羽根車自体が所定の方向に移動すると、回転翼の前縁に対して入射する周囲の流体の相対的な向きがさらに変化する。このとき、例えば、回転翼に対して回転軸を中心とした円周の内側に設けられた回転中心を中心に揺動する重り部材を備えることで、回転翼の前縁が周囲の流体の相対的な流れの向きに対して適切な仰角を保つように当該回転翼が回転し、当該回転翼に効率よく揚力が生じる。従って、効率よく推進力を発生させるよう、回転翼の向きつまり仰角を自動的に設定することができる。その結果、流体の流れの力と回転力との変換効率の向上を図ることができ、高効率な推進装置を実現できる。
 本発明は、以上のように構成されることにより、流体の流れの向きと回転翼の回転位置に応じて、回転翼の仰角が適切となるよう当該回転翼の向きが自動的に設定される。その結果、流体の流れの力と回転力との変換効率の向上を図ることができる。
ジャイロミル型の羽根車の構成の概略を示す図である。 羽根車の周囲における風速、回転速度、相対速度の様子を示す図である。 羽根車の周囲に流体が流れているときにおける回転翼の向きの一例を示す図である。 実施形態1における羽根車の構成の概略を示す図であり、上方から見た図である。 実施形態1における羽根車の構成の概略を示す図であり、側方から見た図である。 実施形態1における羽根車の動作を示す図である。 実施形態2における羽根車の構成の概略を示す図であり、上方から見た図である。 実施形態2における羽根車の構成の概略を示す図であり、側方から見た図である。 実施形態2における羽根車の動作を示す図である。
 <実施形態1>
 本発明の第1の実施形態を、図1乃至図6を参照して説明する。図1は、ジャイロミル型の羽根車の構成の概略を示す図である。図2乃至図3は、風速、回転速度、相対速度の様子及び回転翼の向きを示す図である。図4乃至図6は、羽根車の構成及び動作を説明するための図である。
 本実施形態における羽根車は、図1の簡略図に示すように、地面に対して垂直つまり鉛直方向に延びる円柱状の回転軸1と、この回転軸1の周囲に設けられ当該回転軸1の軸方向と平行に翼長を有する複数の回転翼A,B,C,Dと、を備えたジャイロミル型の羽根車である。そして、回転翼A等は、所定の方向から風が当たると、風の下流方向には抗力が発生し、風の垂直方向には揚力が発生することで、回転軸1を中心とした円周上で回転する。また、図示しないが、本実施形態における羽根車は、回転軸1に当該回転軸1の回転力を電力に変換する発電装置(発電手段)を備えており、風力発電機として利用されるものである。
 なお、図1に示す例では、回転軸1と回転翼A等とを連結するアーム等の構成を図示していないが、実際には、後述するように、回転翼A等は回転軸1に連結された円板などの支持部材によって連結されている。また、本実施形態における羽根車には、回転翼A等がほぼ等間隔に4枚設けられているが、回転翼A等の間隔や枚数はこれに限定されない。
 ここで、ジャイロミル型の羽根車の基本的な動作を図2乃至図3を参照して説明する。まず、図2に示すように、羽根車に対して実線矢印方向に所定の風速(Va)の風が吹いていると、この風の速度(Va)と、羽根車の回転軸1を中心とした回転速度(Vb)とによって、回転翼Aに対する相対的な風の向き及び速度(V)が、図2に示すように時々刻々と変化する。このとき、回転翼Aが、回転軸1を中心とした円周上に回転自在に軸支されているとすると、当該回転翼Aは、前縁が相対的な風が吹いてくる方向(V)を向き、つまり、回転翼Aの翼弦と相対的な風の吹いてくる方向(V)とがほぼ一致するように回転するため、図3に示すように、回転翼Aの向きが位置によって変化する。なお、図2の例は、回転速度(Vb)/風速(Va)=1.0の場合を示している。
 一方で、図3の風の風上側と風下側の各位置における回転翼Aに着目すると、点線の回転翼A’に示すように、相対的な風の向き(V)に対して、所定の角度を有するよう回転した向きとなる方が、羽根車がより高速に回転するよう揚力Fが生じて理想的である。このように回転翼Aが各位置において理想的な仰角となるよう、本実施形態における羽根車は、以下の構成を取っている。なお、本実施形態では、羽根車を発電装置として利用する場合の構成及び動作を説明する。
 ここで、図4及び図5に、本実施形態における羽根車の構成の概略を示す。図4は、羽根車を上方から見た概略図であり、図5は、側方から見た概略図である。なお、図4は、図5に示す羽根車の上方に位置する支持部材11a及び第二支持部材18を取り除いたときの構成を示す図である。また、図5は、図4における回転翼ユニット17を時計回りに90度回転したときの羽根車を、右側方から見た図である。
 図4及び図5に示すように、本実施形態における羽根車は、回転軸11と、この回転軸11に連結され当該回転軸11を中心とする円周12上に当該回転軸11の軸方向と平行に翼長が位置して配置された回転翼13と、を備えている。そして、上記回転翼13は、上記回転軸11に連結され当該回転軸11を中心とする円周12上に設けられた上記回転翼13の翼長方向に沿って延びる回転翼軸14を中心に回転可能なよう軸支されている。
 具体的に、まず、上記回転軸11は、図4及び図5に示すように、水平方向に対して垂直な方向に沿って軸方向が位置するよう備えられている。そして、この回転軸11には、下端付近に当該回転軸11の回転力を電力に変換する発電機20(発電手段)を備えている。これにより、本実施形態における羽根車を発電装置として利用することが可能である。
 そして、上記回転軸11の上下端付近には、相互に所定の間隔をあけて水平面を形成する一対の円板形状の支持部材11a,11bが固定されている。これら支持部材11a,11bの外周付近、つまり、回転軸11を中心とした円周の周囲に、当該回転軸11の軸方向と平行に延び、支持部材11a,11bを連結する上記回転翼軸14が設けられている。
 また、上記回転翼軸14の上下端付近には、相互に所定の間隔をあけて水平面を形成する一対の円形の第二支持板18が固定されている。そして、一対の第二支持板18は、その中心にて、回転翼軸14を中心として回転自在に軸支されて設けられている。また、第二支持板18の間には、当該第二支持板18に対して垂直方向に、つまり回転軸11に沿って、翼長が位置する回転翼13が固定されている。この回転翼13は、円形の第二支持板18の中心つまり回転翼軸14が、当該回転翼13の軸長の中央より前縁側(前縁付近)に位置するよう配置されている。つまり、回転翼13は、回転翼軸14を中心として、第二支持板18と共に回転するよう設けられている。
 さらに、羽根車は、上記回転翼13と一体的に連結し、回転翼軸14から離間して位置する所定の質量を有する重り部材23を備えている。この重り部材23は、図4に示すように、一端が回転翼13と一体的に連結された所定の長さの連結部材22の他端に設けられている。これにより、重り部材23は、回転翼13が回転翼軸14を中心に回転すると、これに伴い回転することとなる。逆に言うと、重り部材23に対して回転翼軸14を中心とした回転力が生じると、これに伴い回転翼13が回転翼軸14を中心に回転することとなる。なお、重り部材23は、回転翼13と一体的な第二支持板18に固定されて設けられていてもよい。
 そして、本実施形態では、特に、回転翼13の翼弦方向とほぼ垂直方向に重り部材23が位置するよう設けられている。具体的には、図4に示すように、回転翼13の翼弦と回転軸11を中心とする回転円周12の接線方向とがほぼ平行な状態において、重り部材23は、回転軸11を中心とする回転円周12よりも外側に位置するよう設けられている。
 また、図4に示すように、上記支持部材11a,11bに設けられた回転翼軸14の周囲には、回転翼13を挟むよう相互に所定の角度を成して支持部材11a,11bから突出する一対のストッパー24(回転規制手段)が設けられている。このストッパー24は、例えば、回転翼13が回転軸11の円周12上の接線方向に沿って翼弦が位置するような状態から、当該接線に対して回転翼軸14を中心として左右にそれぞれ所定の角度まで回転すると当接するよう配置されている。これにより、回転翼13の回転翼軸14を中心とした回転は、予め設定された角度以上回転することが規制されている。
 以上説明した、一対の第二支持板18と、回転翼13と、重り部材23とは、回転翼ユニット17を構成しており、図示しないが、回転軸11を中心とした回転円周12上に、等間隔に複数備えられている。そして、回転翼ユニット17は、後述するように、周囲の相対的な風の向きに応じて回転翼13の回転に伴い回転翼軸14を中心に回転し、また、重り部材23の遠心力によって発生するモーメントによっても、回転翼軸14を中心に回転することとなる。
 [動作]
 次に、上記構成の羽根車の動作を、図6を参照して説明する。なお、図6の例では、羽根車の周囲に流体の一例である風が符号Vaに示す方向に吹いており、羽根車が時計回りに回転しているときの様子を示している。
 まず、風Aが吹くと、上流側(図6で上側)に位置する回転翼13には、風Aの抗力によって、回転翼軸14にて軸支された前縁側とは反対側の後縁側が下流側に押され、図6の点線で示すように、回転翼13は回転翼軸14を中心として回転する。つまり、回転翼13は、回転軸11を中心とした回転円周12の接線に対する垂直方向と翼弦方向との角度が小さくなるように回転する。なお、羽根車の下流側に位置する回転翼13も同様である。
 すると、回転翼13は、図6に示すように、ストッパー24によって回転が係止され、回転翼13の前縁側が、風Aが吹いてくる方向に向くこととなり、当該回転翼13の前縁に風Aが入射するようになる。これにより、回転翼13には、図6の右方向に向かって揚力が生じ、羽根車は回転軸11を中心として、時計回り方向に回転することとなる。このとき、特に、回転翼13の前縁側に対して入射する相対的な風の向きは、符号V1のよう傾いた状態となる。すると、風は回転翼13の前縁に対向して入射することとなり、当該回転翼13に対して適切な仰角となり、回転翼13に効率よく揚力が生じることとなる。従って、小さな流速でも、回転軸11を中心とした回転が開始される。
 そして、上述したように羽根車が回転軸11を中心として回転すると、重り部材23には、回転軸11を中心とした遠心力Fcが生じる。すると、この遠心力Fcにより、回転翼13には回転翼軸14を中心としたモーメント(回転力)が生じ、このモーメントによって回転翼13が回転翼軸14を中心として回転する。
 特に、本実施形態では、回転翼13よりも回転軸11を中心とした円周12の外側に重り部材23を設けているため、図6の矢印に示すように、上流側の回転翼13は時計回りに所定の角度だけ回転する。これにより、回転翼13の前縁が周囲の流体の相対的な流れの向きに対して適切な仰角を保つように当該回転翼13が回転し、当該回転翼13に効率よく揚力が生じる。つまり、上記重り部材23を装備しなかった場合には、図6の点線に示すように、回転翼13’の前縁が、流体V1が相対的に流れてくる方向を向いてしまうが、これに対してより適切な仰角となる。
 なお、上記の位置から時計回りに90度回転した位置における回転翼13は、風の抗力によって図6の右側に示すように、ストッパー24に当接するまで回転する。このとき、回転翼13は、風の抗力を受けることで、回転軸11を中心とした回転力が付勢される。
 さらに、下流側(図6の下側)の回転翼13では、上流側とは回転方向が逆方向となるため、上述したように、重り部材23に生じる遠心力Fcにより、当該重り部材23にモーメント(回転力)が生じ、このモーメントによって回転翼13が回転翼軸14を中心として回転する。つまり、回転翼13よりも回転軸11を中心とした円周12の外側に重り部材23を設けているため、図6の矢印に示すように、下流側の回転翼13は反時計回りに所定の角度だけ回転する。これにより、回転翼13の前縁が周囲の流体の相対的な流れの向きに対して適切な仰角を保つように当該回転翼13が回転し、当該回転翼13に効率よく揚力が生じる。つまり、上記重り部材23を装備しなかった場合には、図6の点線に示すように、回転翼13’の前縁が、流体V1が相対的に流れてくる方向を向いてしまうが、これに対してより適切な仰角となる。
 以上のように、本実施形態によると、回転翼13に対する相対的な流体の流れの向きの変化に応じて、当該回転翼13に効率よく揚力が発生するよう、当該回転翼13の向きを自動的に設定することができる。その結果、流体の流れの力と回転力との変換効率の向上を図ることができる。そして、回転軸11に発電手段20を設けることで、高効率な発電装置として利用することができる。
 <実施形態2>
 本発明の第2の実施形態を、図7乃至図9を参照して説明する。図7乃至図9は、羽根車の構成及び動作を説明するための図である。具体的に、図7は、羽根車を上方から見た概略図であり、図8は、側方から見た概略図である。なお、図7は、後述する羽根車の上方に位置する支持部材11a及び第二支持部材18を取り除いたときの構成を示す図である(但し、重り部材23は装備している)。図8は、図7における回転翼ユニット17を反時計回りに90度回転したときの羽根車を、右側方から見た図である。
 ここで、本実施形態における羽根車は、当該羽根車を推進装置として利用する場合の構成をとっている。そして、この推進装置を、例えば、船に搭載し、羽根車部分を水中に配置することで、シュナイダープロペラのような縦軸型の推進装置として利用することが可能である。以下、羽根車を船に搭載した場合について説明する。但し、本実施形態における羽根車は、いかなる装置に搭載され利用されてもよい。
 [構成]
 図7及び図8に示すように、本実施形態における羽根車は、上述した実施形態1の羽根車とほぼ同様の構成をとっている。一方で、実施形態1とは、重り部材23の搭載位置が異なる。また、上記回転軸11は、下端付近に当該回転軸11を回転駆動する駆動装置30(駆動手段)を備えている点で異なる。これにより、本実施形態における羽根車を推進装置として利用することが可能である。
 そして、上述したように、回転軸11の上下端付近には、相互に所定の間隔をあけて水平面を形成する一対の支持部材11a,11bが固定されているが、その上方に位置する支持部材11aは、水中と船上との境目となり、当該支持部材11aの下方に位置する回転翼13は、水中に位置することとなる。
 また、上記一対の支持部材11a,11bの外周付近、つまり、回転軸11を中心とした円周12の周囲には、当該回転軸11の軸方向と平行に延び、支持部材11a,11bを連結する上記回転翼軸14が設けられている。そして、上記回転翼軸14の上下端付近には、相互に所定の間隔をあけて水平面を形成する一対の円形の第二支持板18が固定されている。そして、一対の第二支持板18は、その中心にて、回転翼軸14を中心として回転自在に軸支されて設けられている。また、第二支持板18の間には、当該第二支持板18に対して垂直方向に、つまり回転軸11に沿って、翼長が位置する回転翼13が固定されている。この回転翼13は、円形の第二支持板18の中心つまり回転翼軸14が、当該回転翼13の軸長の中央より前縁側(前縁付近)に位置するよう配置されている。
 そして、上記支持部材18には、重り部材23が搭載されており、この重り部材23の回転中心21が支持部材18上に設けられている。具体的に、本実施形態における重り部材23は、上記回転翼13と一体的に連結し、回転翼軸14から離間する位置に設けられた回転中心21を中心として回転自在に軸支されている。この重り部材23は、一端が回転中心21に連結された所定の長さの連結棒22を介して連結されているため、回転翼軸14から所定の距離だけ離間して設けられている。
 特に、本実施形態では、重り部材23の回転中心21は、図7に示すように、回転翼13の側方側であり、回転軸11を中心とした円周12の内側に位置している。具体的に、回転中心21は、回転翼13の翼弦に対してほぼ垂直に延びる回転翼軸14を通る直線上に位置している。そして、重り部材23は、この回転中心21を中心に回転つまり揺動可能であるため、回転翼13の回転軸11を中心とした円周12の内側で揺動することとなる。但し、上述した回転中心21と重り部材23は、一対の支持部材18間に設けられていることに限定されず、例えば、上側に位置する支持部材18よりも上方に設けられ、水面上に位置するよう設けられていてもよい。
 なお、回転翼13などのその他の構成は、上述したものと同様であるため、その詳細な説明は省略する。そして、上述した回転翼13や重り部材23は、回転翼ユニット17を構成しており、当該回転翼ユニット17は、図示しないが、回転軸11の回転円周12上に、等間隔に複数備えられている。これにより、回転翼ユニット17は、後述するように、周囲の相対的な風の向きに応じて回転翼13の回転に伴い回転翼軸14を中心に回転し、さらには、重り部材23の遠心力によって生じたモーメントによって回転翼軸14を中心に回転することとなる。
 なお、本実施形態における羽根車は、図7に示すように、上記回転翼13に連結して当該回転翼13の翼弦方向に対してほぼ垂直方向に延び、上記回転翼13の翼弦が上記回転軸11の円周12の接線とほぼ平行な状態のときに回転軸11とは反対側に向かって延びる外側連結部材31を備えている。さらに、上記外側連結部材31をその長手方向に沿って押圧して、回転翼13に回転力を付勢するよう可動するカム32を備えている。例えば、カム32は、図7の2点鎖線で示すように、上記外側連結部材31の端部に内接するリング状の部材であり、カム32の中心が回転軸11の中心からずれるよう可動可能である。つまり、カム32が所定の方向に可動すると、回転翼13に連結された外側連結部材31の端部が押圧され、これに伴い回転翼13が回転することとなる。
 [動作]
 次に、上記構成の羽根車の動作を、図9を参照して説明する。なお、図9の例では、羽根車の回転軸を、駆動装置30にて羽根車が時計回りに回転駆動しているときの様子を示している。
 まず、駆動装置30にて時計回りに回転軸11を回転させると、その回転周囲に複数設けられた回転翼ユニット17が回転軸11周りに回転する。このとき、図示しないカム32を図9の下方に可動することで、図9の上側に位置する回転翼13の外側連結部材31が下方に押圧されて、図9の点線13’に示すように当該回転翼13が回転することとなる。
 すると、回転軸11を中心とした回転によって、回転翼13には前縁側から相対的に流体が入射して、当該回転翼13に揚力が生じ、これにより、羽根車に矢印Fd方向の推進力が生じる。その後、回転軸11の回転駆動を続けることにより、羽根車自体が所定の方向に移動すると、回転翼13の前縁に対して入射する周囲の流体の相対的な向きがさらに変化する(符号V1参照)。
 このとき、各回転翼13と一体的な各重り部材23は、図9に示すように、回転軸11の回転によって遠心力Fcが発生し、回転翼13と一体的に連結され回転翼軸14から離間する位置に設けられた回転中心21を中心として回転する。すると、重り部材23に働く遠心力Fcによって、回転翼13にモーメント(回転力)が生じ、このモーメントによって回転翼13が回転翼軸14を中心として回転する。
 特に、本実施形態では、回転翼13よりも回転軸11を中心とした円周12の内側に重り部材23を設けているため、当該重り部材23は遠心力によって揺動したときに、その位置が回転軸11に対してより遠くに位置することとなる。すると、回転翼13に対してより大きなモーメントが生じ、図9の矢印に示すように、上流側の回転翼13は反時計回りに所定の角度だけ回転する。同様に、下流側の回転力13は時計回りに所定の角度だけ回転する。
 従って、回転翼13の前縁が周囲の流体の相対的な流れの向きに対して適切な仰角を保つように当該回転翼が回転し、当該回転翼に効率よく揚力が生じる。つまり、上記重り部材23を装備しなかった場合には、図9の点線に示すように、回転翼13’の前縁が、流体V1,V2が相対的に流れてくる方向を向いてしまうが、これに対してより適切な仰角となる。
 以上のように、本実施形態によると、回転翼13に対する相対的な流体の流れの向きの変化に応じて、当該回転翼13に効率よく揚力が発生するよう、当該回転翼13の向きを自動的に設定することができる。その結果、流体の流れの力と回転力との変換効率の向上を図ることができる。そして、上述したように回転軸11を回転駆動することで、高効率な推進装置として利用することができる。
 以上、上記各実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明の範囲内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。
 本発明における羽根車は、風力発電機や推進装置といった用途に利用することができ、産業上の利用可能性を有する。
1,11 回転軸
A,B,C,D,13 回転翼
14 回転翼軸
17 回転翼ユニット
20 発電機
21 回転中心
23 重り部材
24 ストッパー
30 駆動装置
31 外側連結部材
32 カム
 

Claims (9)

  1.  回転軸と、この回転軸に連結され当該回転軸を中心とする円周上に当該回転軸の軸方向と平行に翼長が位置して配置された回転翼と、を備え、
     前記回転翼は、前記回転軸に連結され当該回転軸を中心とした円周上に設けられた前記回転翼の翼長方向に沿って延びる回転翼軸を中心に回転可能なよう軸支されており、
     前記回転翼と一体的に連結され前記回転翼軸から離間する位置に設けられた所定の質量を有する重り部材を備えた、
    羽根車。
  2.  請求項1に記載の羽根車であって、
     前記重り部材は、前記回転翼と一体的に連結され前記回転翼軸から離間する位置に設けられた回転中心を中心として回転自在に軸支されている、
    羽根車。
  3.  請求項2に記載の羽根車であって、
     前記重り部材の前記回転中心は、前記回転翼の側方に位置する、
    羽根車。
  4.  請求項3に記載の羽根車であって、
     前記重り部材の前記回転中心は、前記回転翼の翼弦に対してほぼ垂直に延びる前記回転翼軸を通る直線上に位置する、
    羽根車。
  5.  請求項3又は4に記載の羽根車であって、
     前記重り部材の前記回転中心は、前記回転翼に対して前記回転軸を中心とした円周の内側に位置する、
    羽根車。
  6.  請求項1乃至5のいずれか一項に記載の羽根車であって、
     前記回転軸を回転駆動する駆動手段を備えた、
    羽根車。
  7.  請求項1に記載の羽根車であって、
     前記重り部材は、前記回転翼に対して前記回転軸を中心とした円周の外側に位置する、
    羽根車。
  8.  請求項7記載の羽根車であって、
     前記重り部材を、前記回転翼の翼弦方向に対してほぼ垂直方向に設けた、
    羽根車。
  9.  請求項1,7又は8に記載の羽根車であって、
     前記回転軸の回転力を電力に変換する発電手段を備えた、
    羽根車。
     
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