JPH01200066A - 水平回転風車 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は風車に関するもので、主として風力を機械エネ
ルギーに変換するための風車に関する。

（従来の技術） 従来の風車は、オランダの風車に見られるように風車の
回転軸方向を風向方向に向けて回転するものである。こ
の種の風車は、風向きが風車の回転軸方向から外れると
著しく効率が下がるという欠点をもっている。そして、
この欠点を補うには、風車の回転軸方向を風向に合せる
ための首振り機構等を必要としていた。

又、この種の風車は、弱い風力からでも効率良くエネル
ギーを得るため、一般に風を受ける羽根の面積が大きく
とられている。

しかし、羽根の面積が大きいことは、逆に不使用時にお
ける管理上、最大の欠点となっている。

というのは１羽根が大きい程、大きな風圧を受けてしま
うからである。従って、例えば１台風、暴風雨等の天候
異変に対して極めて弱い存在となる。又、普通の天候で
あっても、風車を意のままに、運転させたり、停止させ
たりすることが簡単にできない、意のままに運転するた
めには、大間りで複雑な機構を必要とするし、これを備
えようとしても経済効果等の面から実際的でないからで
ある。　本発明は、上記の問題に鑑みてなされたもので
、風力が小さくても効率的にエネルギーが得られ、しか
も、不使用時に於ける風圧の影響を最小にした風車の提
供を目的とするものである。

（発明の構成） 第１の発明は、出力軸として垂直に立てられた縦回動軸
に、水平回動軸を直交させた状態で回動可能）こ担持さ
せ、当該水平軸の両端には、水平軸の軸端が縦回動軸を
中心にして描く旋回軌道上を同一旋回方向に推力が働く
ようにプロペラを設け、当該左右のプロペラをその回転
方向が同一となるように連結し、向い風を受ける一方の
プロペラの回転力によって追い風を受ける他方のプロペ
ラを回転させ、向い風を受ける一方のプロペラと追い風
を受ける他方のプロペラとの推力とにより、水平回動軸
を介して縦回動軸を回転せしめて出力を得る構成のもの
である。

第２の発明は、出力軸として垂直に立てられた縦回動軸
に、水平回動軸を直交させた状態で回動可能に担持させ
、当該水平軸の両端には、水平軸の軸端が縦回動軸を中
心にして描く旋回軌道上を同一旋回方向に推力が働くよ
うにプロペラを設け、当該左右のプロペラをその回転方
向が同一となるように連結し、向い風を受ける一方のプ
ロペラの回転力によって追い風を受ける他方のプロペラ
を回転させ、向い風を受ける一方のプロペラと追い風を
受ける他方のプロペラとの推力とにより、水平回動軸を
介して縦回動軸を回転せしめて出力を得ると共に、 両端に風受はカップを有する回動軸を上記の水平回動軸
又は縦軸に直交するように担持させることにより、風受
はカップの受ける風圧で上記水平軸の回転力を高めた構
成としたものである。

第３の発明は、出力軸として垂直に立てられた縦回動軸
に、水平回動軸を直交させた状態で回動可能に担持させ
、当該水平軸の両端には、水平軸の軸端が縦回動軸を中
心にして描く旋回軌道上を同−旋回方向に推力が働くよ
うにプロペラを設け、出線左右のプロペラをその回転方
向が同一となるように連結し、向い風を受ける一方のプ
ロペラの回転力によって追い風を受ける他方のプロペラ
を回転させ、向い風を受ける一方のプロペラと追い風を
受ける他方のプロペラとの推力とにより、水平回動軸を
介して縦回動軸を回転せしめて出力を得ると共に、 両端に風受はカップを有する回動軸を上記の水平回動軸
又は縦軸に直交するように担持させることにより、風受
はカップの受ける風圧で上記水平軸の回転力を高め、 更に、上記水平回動軸の回転中心の左右側に。

水平に閉じ且つ上下方向に開く一対の羽根から成る開閉
翼を、当該水平回動軸の回転方向と逆方向に向けて各々
取り付け１両開閉翼を一方が開くと他方が閉じ、他方が
開くと一方が閉じる関係に連結し、追い風を受ける側に
回った開閉翼を風圧で開かせる構成としたことを特徴と
する水平回転風車。

（作用） 第１の発明は、向い風を受ける一方のプロペラと追い風
を受ける他方のプロペラとの推力とにより、水平回転軸
の回転力が高められて出力が得られる。

第２の発明は、向い風を受ける一方のプロペラと追い風
を受ける他方のプロペラとの推力、及び風受はカップが
受ける風圧とにより、水平回転軸の回転力が高められて
出力が得られる。

第３の発明は、向い風を受ける一方のプロペラと追い風
を受ける他方のプロペラとの推力、及び風受はカップが
受ける風圧とに加え、追い風を受ける側に回った開閉翼
が受ける風圧とにより、水平回転軸の回転力が高められ
て出力が得られる。

（実施例） 以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて説明する。

第１図乃至第３図に於て、１０は出力軸として縦に立設
された縦回動軸、２０は縦回動軸ｌＯの上端に左右の均
衡を保つように横架された水平回動軸、３０と４０は水
平回動軸２０の画先端側に配設されたプロペラ装置であ
る。

水平回動軸２０は縦回動軸１０に回動可能に担持され、
且つ、水平回動軸２０が縦回動軸ｌＯを中心に回転しよ
うとすると、縦回動軸１０が回動されるように取り付け
られている。

水平回動軸２０の両端には、傘歯車２３、傘歯車２４が
夫々固定されており、これらの傘歯車２３、傘歯車２４
は水平回動軸２０の回動と一体に回動される。

プロペラ装置３０．４０は、それぞれ、向い風を受けて
回転するプロペラ３１．４１及びプロペラ軸３２．４２
と、プロペラ軸３２．４２を支承する基体３３．４４と
から成る。このプロペラ装置３０．４０は、そのプロペ
ラ軸３２．４２が水平回動軸２０と水平面に於て直角と
なるよう配置されている。当該プロペラ軸３２．４２に
は、水平回動軸２０の両端に取り付けられている傘歯車
２３、傘歯車２４と直角に歯合する傘歯車３５．４５が
ある。従って、第３図の矢印に示すように、プロペラ３
１とプロペラ４１とは同方向回転という関係で連動され
ている。このプロペラ３１．４１は、向い風に対しては
効率良く回転（正回転）するが、追い風に対しては、逆
回転しにくく、風圧への抵抗が大きくなる形状となって
いる。

第３図に示すように、停止している風車に対して矢印Ｆ
の方向からの風があると、左右に配されたプロペラ装置
３０．４０の一方（３０）は向い風を受け、他方（４０
）は、追い風を受ける。向い風側のプロペラ３１は、追
い風側のプロペラ４１よりも、受風効率が良く、強い回
転力（推力）が得られるので、追い風側のプロペラ４１
を回転させる。この結果、追い風側のプロペラ４１は風
向に対して逆に風を吹き出すようになると共に、そのプ
ロペラ４１の回転面が、風圧を受けることになるため、
当該プロペラ装置４０側が、風下方向に押され、水平回
動軸２０が縦回動軸１０を中心に、図面上時計回り方向
に回転（公転）し始めて起動する。

水平回動軸２０が、回転の勢いで１図示の風向ラインＦ
−Ｆｌを越えると、こんどは、風下側に回り込んだ、プ
ロペラ４１が向い風を受け、風上側に回り込んだプロペ
ラ３１が追い風を受けるようになる。向い風を受けるプ
ロペラ４１の回転力は高まり、これにともなって、追い
風を受けるプロペラ３１もその回転力が高まり、プロペ
ラ３１後方への風吹き出し量が多くなる。従って、プロ
ペラ３１の推進方向へ向けての風圧も高められる。この
繰返しによって、水平回動軸２０の回転が持続され、縦
回動軸１０からの出力が得られる。

第４図乃至第５図は、プロペラ３１とプロペラ４１とを
同方向に同期回転させる連動機構の他の実施例を示す。

第４図は、水平回動軸２０の中央を断った両端部に、向
い合せに傘歯車５１．５２を取り付け、この雨傘歯車５
１．５２を今一つの傘歯車５０を介して連結したもので
ある。

第５図は、水平回動軸２０の中央を断って、平歯車５３
．５４を両端部に取り付け、この子音歯車５３．５４を
直接歯合させて連結したものである。

第６図は、チェーン５５の一方をプロペラ軸３２に、今
一つのチェーン５６を他方ノブロペラ軸４２にそれぞれ
掛は回し１両チェーン５５．５６を歯合させた一対の平
歯車５７．５８の軸にそれぞれ掛は回して、連結したも
のである。

第７図は、プロペラ軸３２と４２とを、油圧ポンプ５９
を介して連動させたものである。

第８図に於て、上述した構成の風車に、風車の回転始動
を適確になさしめると共に、風車の回転力従って縦回動
軸１０から効率良く出力を得るための、補助翼６０を設
けた例を説明する。

図は、補助翼６０として、風受はカップ６１゜６２を有
する回動軸６３を上記の水平回動軸２０又は縦軸１０と
直交させている。

実施例の補助翼６０は、−木の回動軸６３と、その両端
に取り付けた風受はカップ６１．６２とから成っている
。

回動軸６３は、水平回転軸２０と直角で互いに反対方向
に向けて、水平回動軸２０に回動可能に担持させており
１両端に取り付けられた風受はカップ６１．６２に当た
る風圧で水平回動軸２０を回転始動させる。勿論、始動
後に於ては、風受はカップの受ける風力も機械エネルギ
ーに変換される。この風受はカップ６１．６２は、回動
軸６３を適当な手段で回動することによって、受ける風
圧が最小となる伏せられた第１状態と受ける風圧が最大
となる起こされた第２状態とに転換する。

このような風受はカップ６１．６２を設けることによっ
て、風車を回転させる際には、左右の風受はカップ６１
．６２を共に起した第２状態に変換することにより、当
該風受はカップ６１．６２に当る風圧で風車を容易に回
転始動することができる。

又、風車の停止状態に於ては１回動軸６３を回動して左
右の風受はカップ６１．６２を共に伏せた第１状態とす
る。これによって、風圧を避けることができる。

第９図及び第１０図に於て、図は、上記水平回動軸２０
の回転中心の左右側に、水平に閉じ且つ上下方向に開く
一対の羽根から成る開閉翼７０．８０を、当該水平回動
軸２０の回転方向と逆方向に向けて各々取り付け、両開
閉翼７０．８０を一方が開くと他方が閉じ、他方が開く
と一方が閉じる関係に連結し、追い風を受ける側に回っ
た開閉翼８０を風圧で開かせるように構成した風車の例
である。

第１０図に於て、水平回動軸２０は中央で分断され、軸
線が水平方向に平行にズラされた左水平回動軸２０Ａと
右水平回動軸２０Ｂとから成っている。左右に分断され
た左水平回動軸２０Ａと右水平回動軸２０Ｂとは、一対
の平歯車５３．５４とによって、左右のプロペラ装置３
０．４０のプ０ペラＪｊ＃、ｉ、４１が同方向に回転す
るように連動されている。

このように構成された水平回動軸２０（２０Ａ、２０Ｂ
）の上下に、当該水平回動軸２０と平行に主翼軸７１．
７２を配している。主翼軸７１には、縦回動軸１０を中
央にした一方側に主翼７０Ａが水平に寝かされた状態に
取り付けられ、他方側には、主１８０Ａが垂直上方に立
てられた状態に取り付けられている。

今一つの主翼軸７２には、同じく縦回動軸１０を中央に
した一方側に主翼７０Ｂが水平に寝かされた状態に取り
付けられ、他方側には、主翼８０Ｂが垂直下方に垂らさ
れた状態に取り付けられている。

左側に位置する主翼７０Ａ及び７０Ｂは、予定されてい
る水平回転軸２０の回転方向と逆向きに、それぞれの主
翼軸７１．７２に固定され、図示のように互いに水平に
重なり合って、風圧を最も受は難い所謂「閉じた状態」
となっている、以下、この左側の一対の主１７０Ａと主
ｊ（７０Ｂとを「開閉左翼」と称す。

他方、右側に位置する主翼８０Ａ及び８０Ｂは、互いに
垂直上下方向に向き、風圧を最も受は易い所謂「開いた
状態」に展開している。以下、この一対の主１８０Ａと
主翼８０Ｂとを「開閉右翼」と称す。

このように、主１７０Ａと主翼８０Ａ並びに主翼７０Ｂ
と主ｙｔ８０Ｂは、夫々の主翼軸７１．７２の軸線を中
心にして９０度程ズした位置にある。そして、主３１（
７０Ａと主３１ｉ（８０Ａとを有する主翼軸７１と、主
翼７０Ｂと主翼８０Ｂを有する主翼＠７２とは、平歯車
９１と９２及び平歯車９３と９４を介して互いに相反す
る方向に回わるように連動されている。

従って、今、閉じられている開閉左翼が垂直上下方向に
開くと、開かれていた右翼は逆に閉じ、開閉左翼が垂直
上下方向に開き切ったときには。

開閉右翼はその主翼が平行に重なり合って閉じた状態と
なる。

この開閉左翼及び開閉右翼の開閉は翼に作用する風圧に
よって自動的に行なわれる。

これを第１１図に於て説明すると、開いている開閉右翼
が追い風を受けているとき、その風圧によって開閉右翼
には開く方向の力が作用し、他方の開閉左翼にはその力
が閉じ方向の力として作用する。この開閉右翼が風に押
されて風下に回り込み、その回転の勢いで風向きライン
Ｆ１番を越えると、開かれていた開閉右翼はその回転方
向との逆方向の向い風を受ける。開閉右翼への向い風は
閉じ方向の力として作用して、開閉右翼は閉じられる。

このとき、開閉右翼への閉じ方向の力は他方の開閉左翼
の開き方向の力となり、然も、当該開閉左翼は風上側の
風方向ラインを越えて追い風が当る状態となっているの
で、その風圧により開かれる。この一連のサイクルの繰
返しで風車はより速く且つ強く回転する。

尚、風受はカップ６１．６２は、相応する回動軸６３を
回動せしめることによって、受ける風圧が最小となる伏
せられた第１状態と受ける風圧が最大となる起こされた
第２状態とに転換するようになっている。

従って、風車を回転させる際には、風受はカップ６１．
６２を設けることによって、左右の風受はカップ６１．
６２を共に起した第２状態に変換することにより、当該
風受はカップ６１．６２に当る風圧で風車を容易に回転
始動することができる。

又、風車の停止の際には、回動軸６３を回動して左右の
風受はカップ６１．６２を共に伏せた第１状態として、
風圧を避けることができる。

図中の符合７３は回動軸６３を回動させるためのりンク
レバーである。

次に、第１２図乃至第１５図に示す実施例を説明する。

この実施例は、上記の第１０図に示す実施例の更に変形
例であって、第１０図の実施例と異なるところは、左右
の開閉翼７０と開閉翼８０との連動機構にある。

即ち、第１０図では、左右の開閉翼７ｏと開閉翼８０と
を結合する２木の主翼軸７１．７２が上下平行にして、
左右の開閉翼７０と開閉翼８ｏまで、夫々延在されてい
る。

そして、開閉翼７０を構成する一対の主５ｔ１７０Ａ、
７０Ｂのうちの一方である主ｊ（７０Ａと、開閉翼８０
を構成する一対の主翼８０Ａ、８０Ｂのうちの一方であ
る主翼８０Ａとが、１本の主翼軸７１の両端に設けられ
、同様に、他方の主翼７０Ｂと主翼８０Ｂとが、今一つ
の主翼軸７２の両単に設けられた構造となっている。

これに対して、第１２図乃至第１５図の実施例では、上
記の主翼軸７１．７２が左右の開閉翼７０と開閉翼８０
まで延在されておらず、当該主翼軸７１と７２との回転
方向を逆向きに回転させるため、主翼軸７１と７２との
中央付近に間隔を置いて設けられたているところの、噛
合わされた平歯車９１．９２と平歯車９３．９４との間
の夫々の主翼軸７１．７２が分断されている。

この分断された主翼軸７１．７２の左右側、即ち、右の
開閉翼７０側と左の開閉翼８０側とは。

夫々の主翼軸７１．７２は上下に平行のままであるが、
左右方向の軸線は筋違いとなっており、水平位置で平行
に配されている。

そして、筋違いに配された主翼軸７２の右側（右の開閉
Ｒ７０側）の軸７２Ａと左側の７２８軸（左の開閉翼８
０）側とは、当該左右の主軸が同方向に回転するように
、リンク機構９５を介して、連結されている。

第１４図はリンク機構９５の構造を示すものであるが、
この構造に限らず、リンクされた当該左右の主翼軸７２
Ａと７２Ｂとが同方向に回転するように連結されればよ
い、リンク機構９５は図示の実線と破線に示すように作
動する。

尚、その他の構造は、上記第１Ｏ図の構造とほぼ同様で
あるから、同一の符合を付している。

（発明の効果） 本発明の風車は、風向き方向の如何を問わず、風があれ
ば、常にその風圧を受けることができるので、従来のよ
うに、風向が風車の回転軸方向から外れて効率が下がっ
たり、風車の回転が停止することがない。

従って又、風車の回転軸方向を風向に合せるための首振
り機構等を必要とせず、常に風エネルギーを機械エネル
ギーとして取り出すことができる。

又、従来の風車では、弱い風力からでも効率良くエネル
ギーを得るため、一般に風を受ける羽根の面積が大きく
とられているが、本発明は、プロペラを採用しているの
で、風力が小さくても効率的にエネルギーが得られ、し
かも、不使用時に於ける風圧の影響を最小にすることが
できる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すものにして、１１図は、第
１の発明の外観を示す斜視図、第２図は、その機構を示
す平面図、 第３図は、その作用を示す説明図。 第４図乃至第７図は、それぞれ他の機構の例を示す平面
図である。 第８図は、第２の発明の外観を示す斜視図、第９図は、
第３の発明の外観を示す斜視図、第１０図は、その機構
を示す斜視図、 第１１図は、その作用を示す説明図である。 第１２図乃至第１５図は、更に別の実施例を示すものに
して。 第１２図は正面図。 第１３図はその平面図、 第１４図は側面図、 第１５図は斜視図である。 ｌＯ・・・縦回動軸　　　　２０・・・水平回動軸３０
・・・プロペラ装Ｗ　　　４０・・・プロペラ装置３１
・・・プロペラ　　　　４１・・・プロペラ３２・・・
プロペラ軸　　　４２・・・プロペラ軸３３・・・基体
　　　　　　４４・・・基体６０・・・補助翼　　　　
　６１・・・風受はカップ６２・・・風受はカップ　　
６３・・・回動軸７０・・・開閉左翼　　　　８０・・
・開閉右翼７０Ａ・・・主翼　　　　　８０Ａ・・・主
翼７０Ｂ・・・主翼　　　　　８０Ｂ・・・主翼７１・
・・主翼軸　　　　　７２・・・主翼軸９１〜９４・・
・平歯車　　９５・・・リンク機構Ｆ・・・風向　　　
　　　Ｆｌ・・・風向ライン第１図 第４図 第５図 第６図 ζ＝） 第８図 ムＯ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、出力軸として垂直に立てられた縦回動軸に、水平回
   動軸を直交させた状態で回動可能に担持させ、当該水平
   軸の両端には、水平軸の軸端が縦回動軸を中心にして描
   く旋回軌道上を同一旋回方向に推力が働くようにプロペ
   ラを設け、当該左右のプロペラをその回転方向が同一と
   なるように連結し、向い風を受ける一方のプロペラの回
   転力によって追い風を受ける他方のプロペラを回転させ
   、向い風を受ける一方のプロペラと追い風を受ける他方
   のプロペラとの推力とにより、水平回動軸を介して縦回
   動軸を回転せしめて出力を得ることを特徴とする水平回
   転風車。 ２、出力軸として垂直に立てられた縦回動軸に、水平回
   動軸を直交させた状態で回動可能に担持させ、当該水平
   軸の両端には、水平軸の軸端が縦回動軸を中心にして描
   く旋回軌道上を同一旋回方向に推力が働くようにプロペ
   ラを設け、当該左右のプロペラをその回転方向が同一と
   なるように連結し、向い風を受ける一方のプロペラの回
   転力によって追い風を受ける他方のプロペラを回転させ
   、向い風を受ける一方のプロペラと追い風を受ける他方
   のプロペラとの推力とにより、水平回動軸を介して縦回
   動軸を回転せしめて出力を得ると共に、 両端に風受けカップを有する回動軸を上記の水平回動軸
   又は縦軸に直交するように担持させることにより、風受
   けカップの受ける風圧で上記水平軸の回転力を高めたこ
   とを特徴とする水平回転風車。 ３、出力軸として垂直に立てられた縦回動軸に、水平回
   動軸を直交させた状態で回動可能に担持させ、当該水平
   軸の両端には、水平軸の軸端が縦回動軸を中心にして描
   く旋回軌道上を同一旋回方向に推力が働くようにプロペ
   ラを設け、当該左右のプロペラをその回転方向が同一と
   なるように連結し、向い風を受ける一方のプロペラの回
   転力によって追い風を受ける他方のプロペラを回転させ
   、向い風を受ける一方のプロペラと追い風を受ける他方
   のプロペラとの推力とにより、水平回動軸を介して縦回
   動軸を回転せしめて出力を得ると共に、 両端に風受けカップを有する回動軸を上記の水平回動軸
   又は縦軸に直交するように担持させることにより、風受
   けカップの受ける風圧で上記水平軸の回転力を高め、 更に、上記水平回動軸の回転中心の左右側に、水平に閉
   じ且つ上下方向に開く一対の羽根から成る開閉翼を、当
   該水平回動軸の回転方向と逆方向に向けて各々取り付け
   、両開閉翼を一方が開くと他方が閉じ、他方が開くと一
   方が閉じる関係に連結し、追い風を受ける側に回った開
   閉翼を風圧で開かせることを特徴とする水平回転風車。