(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
垂直軸風車において、
前記垂直軸風車は、風力によって回転する回転軸と、前記回転軸の上部及び下部に取り付けられる上板及び下板と、前記上板と前記下板との間に設けられる羽根と、前記回転軸と連結される発電装置と、を備え、
前記羽根は、前記上板及び前記下板のうちの少なくとも一方以上と揺動装置によって係合され、前記羽根は、前記揺動装置の回転中心軸を基準として風向に応じて回転自在に構成され、
さらに、前記羽根は、前記上板及び前記下板の周縁近傍に沿って配置された１枚以上の外羽根と、前記回転軸と前記外羽根との間に配置された１枚以上の内羽根と、を備えると共に、前記外羽根と前記内羽根とは、それぞれ前記上板及び前記下板のうちの少なくとも一方以上と前記揺動装置によって係合され、当該揺動装置の回転中心軸を基準として回転自在に構成されており、前記外羽根と前記内羽根との配置位置は、当該各羽根の回転中心と前記回転軸とを直線状に結んだ場合に重なり合わないよう構成されている、
ことを特徴とする風向調節羽根型垂直軸風車。
【請求項２】
前記回転軸と前記発電装置との間には増速装置が設けられて回転力を増幅させ、前記増速装置は、前記回転軸と連結ロッドによって係合されて回転力を伝達され、前記連結ロッドに組み付けられて回転するプレートと、前記プレートの回転力を伝達されて回転する複数の遊星歯車と、前記遊星歯車の間においてそれぞれの遊星歯車と噛み合って回転しながら回転力を発電装置に伝える太陽歯車と、前記遊星歯車を全て包み込むように配設されて前記遊星歯車及び太陽歯車が固定された個所において高速回転が可能なようにする、輪歯車と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の風向調節羽根型垂直軸風車。
【請求項３】
前記揺動装置は、前記上板または前記下板に固定される第１のボディと、前記第１のボディと噛み合って回転自在に係合され、前記羽根に固定される第２のボディと、を備え、前記第１のボディ及び前記第２のボディには、それぞれ、相対向する方向に突き出て前記羽根の回転時に互いに干渉されることにより回転範囲を制限し、前記羽根に提供される風力を前記回転軸に伝えるストッパが配設されることを特徴とする請求項１又は２に記載の風向調節羽根型垂直軸風車。
【請求項４】
前記羽根は、前記回転軸と垂直な方向の断面が所定の半径を有する弧状に形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の風向調節羽根型垂直軸風車。
【請求項５】
前記羽根の一方の面は風力を集める捕集部として働き、他方の面は風力に対する抵抗を低減する逃がし部として働くことを特徴とする請求項４に記載の風向調節羽根型垂直軸風車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風の力をより効率よく利用可能なようにする風向調節羽根型垂直軸風車に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、風車とは、風の力を機械的な力に変える装置のことをいい、複数枚の羽根が風によって回転するように設けられ、これらの複数枚の羽根の回転力を他の機械に伝えるように構成される。
【０００３】
一方、この種の風車は、変速装置、発電装置などと連結されて電気を生成するための風力発電装置を構成するが、羽根の回転軸方向によって、回転軸が地面に対して垂直に設けられる垂直軸風車と、回転軸が地面に対して水平に設けられる水平軸風車とに大別される。
【０００４】
ここで、垂直軸風車は、風の方向とは無関係に使用可能であるというメリットがあるのに対し、回転に際して羽根による抵抗が発生して水平軸風車に比べて効率が落ちるという問題点を有する。
【０００５】
すなわち、複数枚の羽根が回転する場合に、一部の羽根は風向とは順方向に回転して回転力を発生させるが、残りの一部の羽根は風向とは逆方向に回転しながら回転抵抗を形成して回転力が有効に発生しないという問題点を有する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、風車の回転位置及び風向に応じて、順回転方向では風の抗力を高め、逆回転方向では風の抵抗を低減するように羽根の方向が自動的に揺動することにより発電効率が向上した風向調節羽根型垂直軸風車を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明に係る垂直軸風車は、風力によって回転する回転軸と、前記回転軸の上部及び下部に取り付けられる上板及び下板と、前記上板と下板との間に設けられる１枚以上の羽根と、前記回転軸と連結される発電装置と、を備え、前記羽根は、上板及び下板のうちの少なくとも一方以上とは揺動装置によって係合され、前記羽根は、揺動装置の回転中心軸を基準として風向に応じて回転自在に構成され、前記回転軸と発電装置との間には増速装置が形成されて回転力を増幅させるが、前記増速装置は、前記回転軸と連結ロッドによって係合されて回転力を伝達され、前記連結ロッドに組み付けられて回転するプレートと、前記プレートの回転力を伝達されて回転する複数の遊星歯車と、前記遊星歯車の間においてそれぞれの遊星歯車と噛み合って回転しながら回転力を発電装置に伝える太陽歯車と、前記遊星歯車を全て包み込むように配設されて前記遊星歯車及び太陽歯車が固定された個所において高速回転が可能なようにする、輪歯車と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
好ましくは、前記揺動装置は、前記上板または下板に固定される第１のボディと、前記第１のボディと噛み合って回転自在に係合され、前記羽根に固定される第２のボディと、を備え、前記第１のボディ及び第２のボディには、それぞれ、相対向する方向に突き出て前記羽根の回転時に互いに干渉されることにより回転範囲を制限し、前記羽根に提供される風力を前記回転軸に伝えるストッパが配設される。
【０００９】
また、好ましくは、前記羽根は、回転軸と垂直な方向の断面が所定の半径を有する弧状に形成されている。
【００１０】
さらに、好ましくは、前記羽根の一方の面は風力を集める捕集部として働き、他方の面は風力に対する抵抗を低減する逃がし部として働く。
【００１１】
さらに、好ましくは、前記羽根は、上板及び下板の周縁近傍に沿って形成された１枚以上の外羽根と、前記回転軸と外羽根との間に形成された１枚以上の内羽根と、を備える。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る風向調節羽根型垂直軸風車は、羽根が所定の範囲で回転自在に設けられる。また、前記羽根は、弧状に形成されて回転位置及び風向に応じて風を集中的に集める捕集部として働くか、あるいは、風を逃がして回転抵抗を低減する逃がし部として働く。
【００１３】
これにより、風をより効率よく利用することが可能になる。
【００１４】
また、前記羽根は、噛み合って回転する第１のボディ及び第２のボディを備える揺動装置を介して上板及び下板に固定されるが、前記揺動装置が複数枚の羽根ごとに回転軸を形成しながらそれぞれのボディに形成されるストッパを用いて回転範囲を制限することになる。したがって、それぞれの羽根が異なる回転角度で回転して、風の力をより効率よく利用することが可能になる。
【００１５】
これらに加えて、前記揺動装置は、第１のボディ及び第２のボディがそれぞれの固定軸を介して連結対象に組み付けられ、メイン固定軸を介して一つのアセンブリとして構成されるので、組立及び分解はもちろん、連結対象への組み付けが一層容易に行われる。
【００１６】
さらに、本発明に係る風車が発電装置と連結される場合に、簡単な設置構造によって羽根の取付枚数やレイアウトなどを簡単に変更することができ、前記揺動装置と羽根との係合関係及びこれにより得られる作用効果によって、既存の風力発電装置とは異なり、風量による配設位置の制約を減らして発電効率を向上させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係る風向調節羽根型垂直軸風車の例示図である。
【図２】図１の分解斜視図である。
【図３】本発明に係る風向調節羽根型垂直軸風車の要部である増速装置と回転軸との係合関係を示す構成図である。
【図４】図３に示す増速装置の詳細構成を示す分解斜視図である。
【図５】本発明に係る風向調節羽根型垂直軸風車の要部である羽根とこれを揺動させるための揺動装置との係合関係を示す構成図である。
【図６】本発明に係る風向調節羽根型垂直軸風車の要部である羽根と揺動装置との係合状態を示す構成図である。
【図７】本発明の要部である揺動装置の斜視図である。
【図８】図７に示す揺動装置の分解斜視図である。
【図９】本発明に係る揺動装置の要部である上ボディの下面及び下ボディの上面を示す構成図である。
【図１０】本発明に係る揺動装置の上ボディ及び下ボディの係合構造を示す構成図である。
【図１１】本発明に係る風向調節羽根型垂直軸風車の羽根が風によってそれぞれ揺動する様子を示す作動例示図である。
【図１２】本発明の他の実施形態に係る風向調節羽根型垂直軸風車の例示図である。
【図１３】図１２に示す風向調節羽根型垂直軸風車の羽根が風によってそれぞれ揺動する様子を示す作動例示図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付図面に基づき、本発明の好適な実施形態について説明する。但し、本発明の思想は提示される実施形態に制限されず、本発明の思想を理解する当業者であれば、同じ思想の範囲内で他の実施形態を容易に提案することが可能であろう。
【００１９】
図１は、本発明の一実施形態に係る風向調節羽根型垂直軸風車の例示図であり、図２は、図１の分解斜視図である。
【００２０】
以下、図１及び図２を参照して本発明に係る風向調節羽根型垂直軸風車について説明する。
【００２１】
先ず、本発明に係る風向調節羽根型垂直軸風車１（以下、「風車」と称する。）は、風力によって回転する回転軸７００と、前記回転軸７００の上部及び下部に取り付けられる上板１００及び下板２００と、前記上板１００と下板２００との間に設けられる１枚以上の羽根４００と、前記回転軸７００と連結される発電装置と、を備え、前記羽根４００は、上板１００及び下板２００のうちの少なくとも一方以上とは揺動装置６００によって係合され、前記羽根４００は、揺動装置６００の回転中心軸を基準として風向に応じて回転自在に構成される。
【００２２】
詳しくは、前記上板１００は、概ね円板状に形成され、前記羽根４００の上側を固定し、且つ、固定された羽根をそれぞれ別々に回転可能なようにする。
【００２３】
このために、前記上板１００には複数の孔が穿設される羽根上部固定部１２０が、前記羽根４００の枚数と対応するように設けられる。すなわち、本発明に係る羽根４００は、それぞれ前記上板１００及び後述する下板２００に固定された状態でそれぞれ別々に回転自在に設けられる。
【００２４】
したがって、前記下板２００は、複数の羽根下部固定部２２０を備え、且つ、前記上板１００と対応する大きさ及び形状を有する。
【００２５】
また、前記上板１００の中央部には回転軸７００が設けられる。
【００２６】
このために、前記上板１００には上中央孔１１０が穿設され、下板２００には下中央孔２１０が穿設される。なお、前記上板１００には覆体１４０がさらに設けられて、前記上中央孔１１０を遮蔽する。
【００２７】
前記回転軸７００は、発電装置などの機械装置と連結されて前記羽根４００によって発生する風力を伝えることにより、上記の風力を発電や他の機械装置の動力として利用可能なようにする。
【００２８】
後述する実施形態においては、本発明に係る風車１の回転軸７００が発電装置（図示せず）と連結されて電気を生成するための構成要素であると説明されるが、必要に応じて、揚水装置を備えて回転力を必要とする様々な装置に連結されてもよい。
【００２９】
また、本発明に係る風車１には、前記回転軸７００の回転力を倍加させてより速い回転数を発生するように増速装置８００がさらに設けられる。前記増速装置８００は、複数の遊星歯車列として形成され、この詳細については、添付図面を参照して詳述する。
【００３０】
一方、本発明に係る風車１には、風向に応じて前記羽根４００が風を集める方向を変える揺動装置６００が設けられる。前記揺動装置６００は、前記羽根４００の上部及び下部にそれぞれ１つずつ設けられ、前記羽根４００の回転角度を制限しながら風の方向による回転抵抗を低減する。
【００３１】
また、前記羽根４００は弧状に形成されて一方の面は風力を集める捕集部４２０として働き、他方の面は風力に対する抵抗を低減する逃がし部４１０として働く。
【００３２】
すなわち、前記捕集部４２０は相対的に凹状に形成されて風を集め易く、前記捕集部４２０の背面である逃がし部４１０は丸められた形状によって風を流すことが可能になる。
【００３３】
さらに、前記捕集部４２０の内側には、前記揺動装置６００の組付位置を提供する桟部４３０が設けられる。前記桟部４３０は、羽根４００の形状を強固に維持するように前記捕集部４２０の内周縁と満遍なく接する平板状に形成され、複数が並置される。
【００３４】
すなわち、前記桟部４３０は、前記捕集部４２０の内側の上端及び下端にそれぞれ一つずつ設けられ、前記捕集部の間に複数が所定の間隔をあけて並置される。このため、上下に長く形成される羽根４００を多数の個所で補強支持して羽根４００の形状がより強固に維持される。
【００３５】
また、前記捕集部４２０の上端及び下端にそれぞれ設けられる桟部４３０には前記揺動装置６００を組み付けるための揺動装置組付部４４０が設けられる。前記揺動装置組付部４４０は、前記揺動装置６００を固定するための構成要素と回転中心を形成するための構成要素が通過する複数の孔として形成される。
【００３６】
さらに、前記上板１００と下板２００との間には連結フレーム３００が設けられる。
【００３７】
前記連結フレーム３００は、本発明に係る風車１がより安定的に回転して動力を発生するようにするものであり、上端が前記上板１００に固定され、下端が前記下板２００に固定される。
【００３８】
一方、前記下板２００の下側には、発電装置などの機械装置が収容可能に据置台５００がさらに設けられていてもよい。
【００３９】
前記据置台５００は、支持面積を形成するベースプレート５１０と、前記ベースプレート５１０から所定の高さに配設されて内部に発電装置などの機械装置の収容空間を形成するための支持プレート５４０及び前記支持プレート５４０とベースプレート５１０とを繋ぐ支持ビーム５３０を備える。
【００４０】
一方、図３は、本発明に係る風向調節羽根型垂直軸風車の要部である増速装置と回転軸との係合関係を示す構成図であり、図４は、図３に示す増速装置の詳細構成を示す分解斜視図である。
【００４１】
これらの図面を参照すると、前記増速装置８００は、前記回転軸７００と連結ロッド８２２によって係合されて回転力を伝達され、伝達された回転力は内設される複数の遊星歯車列によって増速されて回転力を増幅させる。
【００４２】
具体的に、前記増速装置８００は、前記連結ロッド８２２に組み付けられて回転するプレート８２０と、前記プレート８２０の回転力を伝達されて回転する複数の遊星歯車８７０と、前記遊星歯車８７０の間においてそれぞれの遊星歯車８７０と噛み合って回転しながら回転力を発電装置に伝える太陽歯車８５０及び前記遊星歯車８７０を全て包み込むように配設されて前記遊星歯車８７０及び太陽歯車８５０が固定された個所において高速回転が可能なようにする輪歯車輪歯車８６０を備える。
【００４３】
より具体的に、前記プレート８２０には、前記太陽歯車８５０の回転中心を形成する太陽歯車軸８５１と、前記遊星歯車８７０の回転中心を形成する複数の遊星歯車軸８７１とが固定されるように太陽歯車軸収容孔８２２及び遊星歯車軸収容孔８２４が穿設される。
【００４４】
一方、上記のように形成されるプレート８２０にはボディ８４０が取り付けられて外観を形成し、前記ボディ８４０と前記プレート８２０との間にはこれらの係合力を強固にするためにメインＯリング８８２がさらに設けられていてもよい。
【００４５】
また、前記ボディ８４０及びプレート８２０によって形成される内部空間には、上述した輪歯車８６０と、複数の遊星歯車８７０及び太陽歯車８５０が固定された位置が保たれるように多数の構成要素が収容される。
【００４６】
具体的に、前記プレート８２０の背面には、前記太陽歯車軸８５１及び遊星歯車軸８７１が貫通する歯車軸位置決めブッシュ８７２が設けられる。
【００４７】
すなわち、前記歯車軸位置決めブッシュ８７２は、前記太陽歯車８５０及び遊星歯車８７０が所定の位置を維持しながら回転可能なようにするものであり、前記太陽歯車８５０及び遊星歯車８７０の上側及び下側に配設され、前記プレート８２０及びブッシュ固定軸８７４に固定される。
【００４８】
ここで、前記太陽歯車８５０及び遊星歯車８７０は、前記歯車軸位置決めブッシュ８７２に、太陽歯車軸軸受け８５２及び遊星歯車軸軸受け（図面符号なし）とともに収容されるため、前記プレート８２０の回転に際して前記歯車軸位置決めブッシュ８７２が回転しながら前記複数の遊星歯車８７０が輪歯車８６０と噛み合って回転し、前記遊星歯車８７０の回転がこれと噛み合った太陽歯車８５０に伝えられて太陽歯車８５０が回転自在になる。
【００４９】
一方、前記輪歯車８６０の内側には、このようにして固定された位置を維持するために複数の支持リング８８０が設けられる。すなわち、前記支持リング８８０は前記遊星歯車８７０の側部を取り囲むように配設され、前記輪歯車８６０は、内周に形成された歯形と前記遊星歯車８７０の外周に形成された歯形とが噛み合って回転可能なようにする。なお、前記輪歯車８６０は、前記プレート８２０の回転によって前記遊星歯車８７０の位置が変わりながら回転されるが、このとき、前記遊星歯車８７０が所定の回転経路を維持しながら回転可能なようにする。
【００５０】
ここで、前記プレート８２０の回転力を前記輪歯車８６０に伝える歯車構造について具体的に説明すると、先ず、前記輪歯車８６０の内周に形成された歯形と噛み合って回転する遊星歯車８７０は、３つが等間隔を維持しながら離間して外面がそれぞれ前記輪歯車８６０と連結されるように配設される。
【００５１】
また、上記のように等間隔を形成する３つの遊星歯車８７０の内側には、前記３つの遊星歯車８７０と噛み合う一つの太陽歯車８５０が設けられる。
【００５２】
すなわち、最大の歯車比の輪歯車８６０にそれよりも小さな歯車比の遊星歯車８７０が噛み合って回転しながら増速され、前記遊星歯車８７０よりも小さな歯車比の太陽歯車８５０が前記遊星歯車８７０と噛み合って回転しながらさらに増速されるという効果が得られる。
【００５３】
また、前記太陽歯車軸８５１の端部は、太陽歯車軸ブッシュ８５４及びボディ８４０を通過して前記発電装置に伝えられて増速された回転力を伝える。
【００５４】
一方、前記下板２００と増速装置８００との間には、上記の構成を有する増速装置８００を固定するために、増速装置固定具８９０がさらに設けられる。前記増速装置固定具８９０は、前記増速装置８００の外側に前記増速装置８００のボディ８４０の下端が収容された後、前記下板２００に締付部材を介して固定されてもよい。
【００５５】
一方、前記揺動装置６００は、上述したように、前記羽根４００の上端及び下端にそれぞれ一つずつ設けられて前記羽根４００が風向に応じて所定の角度で回転自在に固定する。
【００５６】
図５は、本発明に係る風向調節羽根型垂直軸風車の要部である羽根とこれを揺動させるための揺動装置との係合関係を示す構成図であり、図６は、本発明に係る風向調節羽根型垂直軸風車の要部である羽根と揺動装置との係合状態を示す構成図である。
【００５７】
図５及び図６を参照すると、前記羽根４００の上側を回転自在に固定する揺動装置６００は前記上板１００と桟部４３０との間に配設され、前記羽根４００の下側を回転自在に固定する揺動装置６００は前記下板２００と桟部４３０との間に配設される。
【００５８】
すなわち、前記揺動装置６００は、複数枚の羽根４００が固定される上板１００及び下板２００において前記羽根４００をそれぞれ別々に回転可能なようにし、回転位置を制限する。
【００５９】
具体的に、図７は、本発明の要部である揺動装置の斜視図であり、図８は、図７に示す揺動装置の分解斜視図であり、図９は、本発明に係る揺動装置の要部である上ボディの下面及び下ボディの上面を示す構成図であり、そして図１０は、本発明に係る揺動装置の上ボディ及び下ボディの係合構造を示す構成図である。
【００６０】
図７乃至図１０を参照すると、前記揺動装置６００は、概ね分割された２つのボディが重なり合った状態でそれぞれ異なる物体に固定されていずれか一方が係合された物体とともに回転可能なようにする。
【００６１】
以下、本発明の実施形態を中心に説明するために、前記揺動装置６００の組付位置に応じて、前記第１の物体及び第２の物体が上板１００と下板２００または羽根４００のうちのいずれかとして定義される。
【００６２】
すなわち、前記揺動装置６００が前記羽根４００の上側に配設される場合に、前記第１の物体は上板１００となり、前記第２の物体は羽根４００として定義される。また、前記揺動装置６００が羽根４００の下側に配設される場合に、前記第１の物体は羽根４００となり、前記第２の物体は下板２００となる。要するに、本発明に係る揺動装置６００は、上下区分なしに２つの物体を繋ぐことができるので、第１の物体と第２の物体との区分なしに２つの物体を繋いで用いることができる。
【００６３】
一方、本発明の実施形態について説明すると、前記揺動装置６００は、相対的に突設される係合部６２６を有し、前記上板１００と下板２００及び羽根４００のうちのいずれかに固定される第１のボディ６２０と、前記第１のボディ６２０の係合部６２６に対応する係合孔６４２が穿設されて前記係合部６２６を中心に回転自在に係合され、前記上板１００と下板２００及び羽根４００のうち前記第１のボディ６２０が固定された構成要素を除く残りの構成要素のうち、前記第１のボディ６２０と係合された状態で固定可能な残りの構成要素に固定される第２のボディ６４０と、を備える。
【００６４】
さらに、前記第１のボディ６２０及び第２のボディ６４０の中央部には、前記係合部６２６及び前記係合孔６４２を通過しながら、前記第１のボディ６２０と第２のボディ６４０とが係合されて固定された構成要素もともに貫通するメイン固定軸６１０が設けられ、前記各構成要素を貫通したメイン固定軸６１０にはメイン固定軸ボルト６１２が締め付けられて、固定された構成要素のうちのいずれかの回転中心が形成される。
【００６５】
すなわち、本発明の実施形態を中心に述べると、前記羽根４００の上端に形成された揺動装置組付部４４０を通過したメイン固定軸６１０は、前記係合孔６４２及び係合部６２６を通過し、次いで、前記上板１００に形成された羽根上部固定部１２０を通過した後に、前記メイン固定軸ボルト６１２によって固定される。
【００６６】
また、このようにしてメイン固定軸６１０が固定されると、前記羽根４００は、前記メイン固定軸６１０を中心として回転することが可能になる。
【００６７】
さらに、前記羽根４００の下端に設けられる揺動装置６００においては、羽根４００の下端に設けられる桟部４３０の揺動装置組付部４４０を通過したメイン固定軸６１０は、前記係合孔６４２及び係合部６２６を通過し、次いで、前記下板２００に形成された羽根下部固定部２２０を通過した後に、前記メイン固定軸ボルト６１２によって固定される。
【００６８】
加えて、このようにしてメイン固定軸６１０が固定されると、前記羽根４００は前記メイン固定軸６１０を中心として回転することが可能になる。
【００６９】
一方、前記第１のボディ６２０及び第２のボディ６４０には、それぞれ前記メイン固定軸６１０の貫通位置の左右両側に固定孔が穿設され、前記固定孔には固定軸がそれぞれ嵌入される。
【００７０】
具体的に、前記第１のボディ６２０には、前記第１のボディ６２０と連結される物体に第１のボディ６２０を固定する第１のボディ固定軸嵌入孔６２４が穿設される。また、前記第１のボディ固定軸嵌入孔６２４には、第１のボディ固定軸６３０が嵌入された後、端部が連結対象となる物体を貫通し、露出された端部には第１のボディ固定軸ボルト６３２が締め付けられて連結対象となる物体に第１のボディ６２０が固定される。
【００７１】
前記第１のボディ固定軸６３０は、相対的に広い断面積を有する第１のボディ固定軸頭部６３４と、相対的に狭い断面積を有する第１のボディ固定軸胴体部６３２と、を備え、前記第１のボディ固定軸頭部６３４には螺子の締め緩めが行えるようにねじ溝が刻設される。
【００７２】
また、前記第１のボディ固定軸嵌入孔６２４は、前記第１のボディ固定軸６３０が嵌入される方向を基準として、相対的に大径の外側部と、相対的に小径の内側部と、を備え、前記第１のボディ固定軸胴部部６３２のみが外側部及び内側部を両方とも通過し、第１のボディ固定軸頭部６３４は前記第１のボディ固定軸嵌入孔６２４の内部に収容される。
【００７３】
ここで、前記第１のボディ固定軸嵌入孔６２４の内側部は、外側部から前記第１のボディ固定軸頭部６３４の長さよりも深く窪んだ個所に形成されて、前記第１のボディ固定軸６３０が収容されると、前記第１のボディ６２０の外側に前記第１のボディ固定軸頭部６３４が露出されなくなる。
【００７４】
また、前記第２のボディ６４０には、前記第２のボディ６４０と連結される物体に第２のボディ６４０を固定するための第２のボディ固定軸嵌入孔６４４が穿設される。さらに、前記第２のボディ固定軸嵌入孔６４４には第２のボディ固定軸６５０が嵌入された後、端部が連結対象となる物体を貫通し、露出された端部には第２のボディ固定軸ボルト６５２が締め付けられて連結対象となる物体に第２のボディ６４０が固定される。
【００７５】
前記第２のボディ固定軸６３０は、相対的に広い断面積を有する第２のボディ固定軸頭部６５４と、相対的に狭い断面積を有する第２のボディ固定軸胴体部６５２と、を備え、前記第２のボディ固定軸頭部６５４には、螺子の締め緩めが行えるようにねじ溝が刻設される。
【００７６】
さらに、前記第２のボディ固定軸嵌入孔６５４は、前記第２のボディ固定軸６５０が嵌入される方向を基準として、相対的に大径の外側部と、相対的に小径の内側部と、を備え、前記第２のボディ固定軸胴体部６５２のみが外側部及び内側部を両方とも通過し、第２のボディ固定軸頭部６５４は前記第２のボディ固定軸嵌入孔６５４の内部に収容される。
【００７７】
ここで、前記第２のボディ固定軸嵌入孔６５４の内側部は、外側部から前記第２のボディ固定軸頭部６５４の長さよりも深く窪んだ個所に形成されて、前記第２のボディ固定軸６５０が収容されると、前記第２のボディ６４０の外側に前記第２のボディ固定軸頭部６５４が露出されなくなる。
【００７８】
すなわち、前記第１のボディ６２０及び第２のボディ６４０を固定するための第１のボディ固定軸６３０及び第２のボディ固定軸６５０は、両方とも、第１のボディ６２０及び第２のボディ６４０に一方の側が収容された状態で、連結対象となる物体の外部に他方の側が露出されてボルトなどの締付部材を介して固定される。このため、前記第１のボディ６２０と第２のボディ６４０とが係合されて回転しても、それぞれの固定軸による干渉が発生しない。
【００７９】
一方、前記第１のボディ６２０には、前記第２のボディ６４０に向かって突き出る第１のボディストッパ６２１が形成され、前記第２のボディ６４０には、前記第１のボディ６２０に向かって突き出る第２のボディストッパ６４１が形成される。
【００８０】
ここで、前記第１のボディストッパ６２１及び第２のボディストッパ６４１は、前記第１のボディ６２０と第２のボディ６４０とが噛み合って回転する場合に、互いに干渉されて回転範囲を制限する。このため、前記第１のボディストッパ６２１及び第２のボディストッパ６４１は互いに同じ突出長を有し、全体の断面積の半分以下の面積において回転範囲に応じてその大きさが決定される。
【００８１】
また、前記第１のボディ６２０の係合部６２６には、前記第１のボディ６２０及び第２のボディ６４０が円滑に回転自在に軸受け６６０がさらに設けられる。
【００８２】
すなわち、前記軸受け６６０は、前記第１のボディ６２０と第２のボディ６４０とを面接触させず、軸受け６６０によって点接触させることにより、摩擦抵抗を低減する。
【００８３】
一方、上記の構成を有する揺動装置６００は、本発明に係る風車１の羽根４００の上側及び下側にそれぞれ設けられて、前記羽根４００が上板１００及び下板２００の間において所定の角度で回転自在になる。
【００８４】
さらに、このようにして設けられる羽根４００は、風車１の回転位置及び風向に応じて風をより集中的に集める部分と、風を逃がして回転抵抗を低減する部分と、を有する。
【００８５】
図１１は、本発明に係る風向調節羽根型垂直軸風車の羽根が風によってそれぞれ揺動する様子を示す作動例示図であり、最初に羽根４００が設けられた位置が点線として表示され、風によって回転した位置が実線として表示されている。
【００８６】
同図を参照すると、風車１の回転軸７００を中心に捕集部４２０が先に風と接触する個所においては羽根４００が回転して風をより多量受ける方向に回転する。すなわち、上板１００に第１のボディ固定軸６３０によって位置が固定される第１のボディ６２０は、上板１００が回転するに伴い、図示の如く位置が変わる。
【００８７】
一方、前記第１のボディ６２０の位置が変わると、前記羽根４００と係合されて回転自在に設けられる前記第２のボディ６４０は、風の方向に応じて前記第１のボディストッパ６２１及び第２のボディストッパ６４１によって制限される回転半径以内で自由に揺動しながら風の力を集めたり逃がしたりする。
【００８８】
すなわち、本発明に係る風車１は、風が回転力を高める方向に羽根４００が配設される場合に捕集部４２０が風に集中的に露出されるように回転して回転力を高め、風が回転抵抗として働く個所においては逃がし部４１０が風に露出されて回転抵抗を低減する。
【００８９】
具体的に、前記羽根４００の逃がし部４１０が先に風と接触される個所においては、逃がし部４１０に沿って風が通過するように羽根４００が回転する。このとき、前記第２のボディ６４０は羽根４００と係合され、上板１００に固定された第１のボディ６２０とは軸受け６６０によって摩擦抵抗が低減されるように接しているため、円滑な回転が行われながら風の力を逃がすことになる。
【００９０】
これに対し、前記羽根４００の捕集部４２０が先に風と接触する個所においては、羽根４００が捕集部４２０においてより多量の風と接するように回転して風の力を集中的に受けるように回転される。また、上記の如き羽根４００の回転は、前記第１のボディストッパ６２１と第２のボディストッパ６４１とが接して羽根の回転が制限される範囲まで行われ、前記第１のボディストッパ６２１及び第２のボディストッパ６４１の形状を変えて羽根４００の回転範囲を変えることができる。
【００９１】
このため、上記の揺動装置６００の構造と、羽根４００と上板１００または下板２００との係合関係によって、風量が少ない地形でも羽根４００の角度が変わるので、風の力を最大限に用いて回転抵抗を低減することが可能になる。
【００９２】
一方、上記の如き本発明の羽根４００は、複数列に設けられてもよい。
【００９３】
図１２は、本発明の他の実施形態に係る風向調節羽根型垂直軸風車の例示図であり、図１３は、図１２に示す風向調節羽根型垂直軸風車の羽根が風によってそれぞれ揺動する様子を示す作動例示図である。
【００９４】
同図を参照すると、本発明の他の実施形態によれば、羽根が複数列に設けられている。
【００９５】
具体的に、本発明の他の実施形態においては、前記上板１００及び下板２００の周縁近傍に沿って外羽根４８０が複数枚設けられ、前記外羽根４６０と回転軸７００との間に内羽根４６０がさらに設けられる。
【００９６】
また、前記外羽根４８０及び内羽根４６０は、上述した実施形態と同様に、前記揺動装置６００が上側及び下側にそれぞれ対をなして回転自在に組み付けられる。
【００９７】
一方、前記外羽根４８０及び内羽根４６０の配設位置は、前記回転軸７００と前記各羽根４００の回転中心を直線状に結んだ場合に重なり合わないようになっている。
【００９８】
すなわち、前記外羽根４８０のみ配設される場合に、外羽根の間に抜け出る風を前記内羽根４６０が集めて回転力として用いるために、前記外羽根４８０及び内羽根４６０は千鳥状を呈して風を集める。
【００９９】
また、このようにして配設される外羽根４８０及び内羽根４６０も、上述した実施形態と同様に、風が回転力を高める方向に羽根４００が配設される場合に捕集部４２０が風に集中的に露出されるように回転して回転力を高め、風が回転抵抗として働く個所においては逃がし部４１０が風に露出されるように羽根が回転して回転抵抗を低減する。
【０１００】
このため、上記の実施形態を有する本発明に係る風車１を発電装置と連結する場合に、簡単な設置構造によって羽根４００の配設枚数とレイアウトなどを簡単に変えることができ、前記揺動装置６００と羽根４００との係合関係及びこれにより得られる作用効果によって、既存の風力発電装置とは異なり、風量に応じた配設位置の制約を減らして発電効率を向上させることが可能になる。
【符号の説明】
【０１０１】
１００・・・・上板
２００・・・・下板
３００・・・・連結フレーム
４００・・・・羽根
４１０・・・・逃がし部
４２０・・・・捕集部
４３０・・・・桟部
４４０・・・・揺動装置組付部
５００・・・・据置台
６００・・・・揺動装置
６１０・・・・メイン固定軸
６２０・・・・第１のボディ
６４０・・・・第２のボディ
７００・・・・回転軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0005613336.tif 000007
【図７】
0005613336.tif 000008
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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