(57)【要約】【課題】風を利用した動力装置などの水平回転軸の長期間に亘る円滑な回転動作を維持可能とする。【解決手段】板状の羽根部材４，５を備え、水平な軸周りに回転させる水平回転軸３と、水平回転軸３を水平な軸周りに回転自在に支持する軸受８と、軸受８が内側に保持されるホルダ７であり、外側面に複数の周溝２０ａ，２０ｂ，２０ｃが形成されたホルダ７と、水平回転軸３に固定され、ホルダ７の外側面の複数の周溝２０ａ，２０ｂ，２０ｃを覆うカバー部材９と、垂直に配置された回転自在な垂直回転軸２であり、ホルダ７が固定された垂直回転軸２と、垂直回転軸２の回転に応じて稼働する発電機６とを有する。【選択図】図４
2011064114.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状の羽根部材を備え、水平な軸周りに回転させる水平回転軸と、
前記水平回転軸を前記水平な軸周りに回転自在に支持する軸受と、
前記軸受が内側に保持されるホルダであり、外側面に複数の周溝が形成されたホルダと、
前記水平回転軸に固定され、前記ホルダの外側面の複数の周溝を覆うカバー部材と、
垂直に配置された回転自在な垂直回転軸であり、前記ホルダが固定された垂直回転軸と、
前記垂直回転軸の回転に応じて稼働する動力機構と
を有する動力装置。
【請求項２】
前記水平回転軸は、回転モーメント０．２〜５．０ｇ・ｍにより回転するものである請求項１記載の動力装置。
【請求項３】
前記水平回転軸およびホルダは、前記垂直回転軸を貫通して設けられたものであり、
前記羽根部材は、前記垂直回転軸を中心にして両側に配置される第１の羽根部材および第２の羽根部材から構成されるものであり、それぞれの板面の向きが、前記水平回転軸の軸周方向に互いに９０度の角度ずらされて固定されたものであり、
前記羽根部材、軸受およびカバー部材は、前記垂直回転軸を貫通した前記水平回転軸およびホルダの両側にそれぞれ設けられたものである
請求項１または２に記載の動力装置。
【請求項４】
前記カバー部材は前記垂直回転軸側の端面が開口されたものであり、
前記ホルダの前記複数の周溝が形成された外周面は、前記垂直回転軸に近付くに連れて細くなるように形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の動力装置。
【請求項５】
水平な軸周りに回転させる水平回転軸と、
前記水平回転軸を前記水平な軸周りに回転自在に支持する軸受と、
前記軸受が内側に保持されるホルダであり、外側面に複数の周溝が形成されたホルダと、
前記水平回転軸に固定され、前記ホルダの外側面の複数の周溝を覆うカバー部材と
を有する軸支持構造。
【請求項６】
前記水平回転軸は、回転モーメント０．２〜５．０ｇ・ｍにより回転するものである請求項５記載の軸支持構造。
【請求項７】
前記カバー部材は前記垂直回転軸側の端面が開口されたものであり、
前記ホルダの前記複数の周溝が形成された外周面は、前記垂直回転軸に近付くに連れて細くなるように形成されていることを特徴とする請求項５または６に記載の軸支持構造。
【請求項８】
前記ホルダは、垂直に配置された回転自在な垂直回転軸に固定されたものである請求項５から７のいずれかに記載の軸支持構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風を利用して動力を得る動力装置およびこの動力装置などの屋外で使用される軸支持構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
風を利用した動力装置として、本発明者らは特許文献１，２に記載の動力装置を開発している。これらの動力装置は、垂直に配置された回転自在な垂直回転軸と、垂直回転軸と直交しかつ垂直回転軸を貫通する回転自在な水平回転軸と、垂直回転軸を中心にして水平回転軸の両側に取り付けられた板状の第１および第２の羽根部材と、垂直回転軸の回転に応じて稼働する動力機構とを備えたものである。
【０００３】
第１および第２の羽根部材は、それぞれ板面の向きが水平回転軸の軸周方向に互いに９０度の角度だけずれて固定され、かつ、それぞれが水平回転軸を中心にして垂直方向と水平方向との間で互いに連動して揺動するように構成されている。
【０００４】
このような動力装置では、まず、無負荷、無風時において、第１および第２の羽根部材は、板面の向きが水平面から下向きに４５度の角度で停止している。第１および第２の羽根部材は、この状態で風を受けると、いずれか一方が風によって発生するトルクを受けるように作用し、一方の羽根部材の板面の向きは風を受ける方向となり、他方の羽根部材の板面の向きは風を流す方向となる。これにより、一方の羽根部材は、風の力を受けて水平回転軸を所定の方向に押し、水平回転軸は垂直回転軸を回転させる。
【０００５】
この後、一方の羽根部材の板面の向きは風を受ける方向から風を流す方向に徐々に変化し、これに連動して他方の羽根部材の板面の向きは風を流す方向から風を受ける方向に変化する。そして、他方の羽根部材が風の力を受けるようになると、今度は他方の羽根部材が一方の羽根部材を水平方向に押し上げるとともに、風の力を受けて水平回転軸を所定の方向に押し、垂直回転軸を回転させる。
【０００６】
すなわち、第１および第２の羽根部材は、風を受けることにより、同様の動作を交互に繰り返し行って、垂直回転軸を回転させる。このような第１および第２の羽根部材は、互いに連動して動作する。そのため、その動作は、エネルギの損失が少なく、非常に円滑である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−２５１２４７号公報
【特許文献２】特開２００５−９４７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
また、水平回転軸や垂直回転軸などの回転軸を支持する部分には、回転軸を正確かつ滑らかに回転させるために軸受が使用される。ところが、このような風を利用した動力装置は当然に屋外で使用され、風雨に晒される。そのため、長期間に亘って円滑な回転動作を維持させるには軸受を保護することが重要となる。特に、上記のような動力装置の水平回転軸は、垂直回転軸とともに垂直軸周りに回転しながら水平軸周りに回転するため、風雨が浸入しやすい。
【０００９】
そこで、本発明においては、風を利用した動力装置などの水平回転軸の長期間に亘る円滑な回転動作を維持可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の動力装置は、板状の羽根部材を備え、水平な軸周りに回転させる水平回転軸と、水平回転軸を水平な軸周りに回転自在に支持する軸受と、軸受が内側に保持されるホルダであり、外側面に複数の周溝が形成されたホルダと、水平回転軸に固定され、ホルダの外側面の複数の周溝を覆うカバー部材と、垂直に配置された回転自在な垂直回転軸であり、ホルダが固定された垂直回転軸と、垂直回転軸の回転に応じて稼働する動力機構とを有するものである。
【００１１】
本発明の動力装置によれば、軸受が内側に保持されるホルダを覆うカバー部材によって、雨水がホルダおよび軸受に直接掛かることが防止される。また、ホルダの外側面には複数の周溝が形成されており、カバー部材はこのホルダの外周面の複数の周溝を覆っているため、カバー部材とホルダとの隙間から雨水が浸入したとしても、この浸入した雨水はホルダの外周面に形成された周溝によって軸受内へ浸入することが防止される。
【００１２】
ここで、水平回転軸およびホルダは、垂直回転軸を中心としてそれぞれ独立して周囲に放射状に設けたものとすることが可能であるが、本発明の動力装置においては、水平回転軸およびホルダは、垂直回転軸を貫通して設けられたものであり、羽根部材は、垂直回転軸を中心にして両側に配置される第１の羽根部材および第２の羽根部材から構成されるものであり、それぞれの板面の向きが、水平回転軸の軸周方向に互いに９０度の角度ずらされて固定されたものであり、羽根部材、軸受およびカバー部材は、垂直回転軸を貫通した水平回転軸およびホルダの両側にそれぞれ設けられたものであることが望ましい。
【００１３】
これにより、羽根部材は、水平回転軸を中心にして、垂直方向と水平方向との間で互いに連動して揺動する。すなわち、無負荷、無風時において、第１および第２の羽根部材は、板面の向きが水平面から下向きに４５度の角度で停止している。第１および第２の羽根部材は、この状態で風を受けると、いずれか一方が風の力を受けるように作用する。このとき、一方の羽根部材の板面の向きは風を受ける方向（すなわち、垂直方向）となり、他方の羽根部材の板面の向きは風を流す方向（すなわち、水平方向）となる。そして、一方の羽根部材は、風の力を受けて水平回転軸を所定の方向に押し、水平回転軸は垂直回転軸を回転させる。この後、この羽根部材の板面の向きは風を受ける方向（垂直方向）から風を流す方向（水平方向）に徐々に変化し、これに連動して他方の羽根部材の板面の向きは風を流す方向（水平方向）から風を受ける方向（垂直方向）に変化する。第１および第２の羽根部材は、このような動作を交互に繰り返し行って、垂直回転軸を回転させる。そして、この垂直回転軸を貫通する水平回転軸の軸受は、前述のカバー部材によって雨水から保護され、ホルダの外側面に形成された複数の周溝により、カバー部材とホルダとの隙間から浸入した雨水からも保護される。
【００１４】
また、カバー部材は垂直回転軸側の端面が開口されたものであり、ホルダの複数の周溝が形成された外周面は、垂直回転軸に近付くに連れて細くなるように形成されていることが望ましい。これにより、カバー部材の垂直回転軸側の端面の開口から浸入した雨水は、垂直回転軸に近付くに連れて細くなるように形成されたホルダの外周面を伝ってカバー部材の垂直回転軸側の端面の開口へ向かうようになり、さらに奥に浸入するために垂直回転軸から離れるに連れて徐々に太くなるホルダの外周面を乗り越えていかなければならなくなる。したがって、浸入した雨水は、カバー部材の垂直回転軸側の端面の開口から外部へ排出され、さらに奥へ浸入することが防止される。
【００１５】
本発明の軸支持構造は、水平な軸周りに回転させる水平回転軸と、水平回転軸を水平な軸周りに回転自在に支持する軸受と、軸受が内側に保持されるホルダであり、外側面に複数の周溝が形成されたホルダと、水平回転軸に固定され、ホルダの外側面の複数の周溝を覆うカバー部材とを有するものである。
【００１６】
本発明の軸支持構造によれば、軸受が内側に保持されるホルダを覆うカバー部材によって、雨水がホルダおよび軸受に直接掛かることが防止される。また、ホルダの外側面には複数の周溝が形成されており、カバー部材はこのホルダの外周面の複数の周溝を覆っているため、カバー部材とホルダとの隙間から雨水が浸入したとしても、この浸入した雨水はホルダの外周面に形成された周溝によって軸受内へ浸入することが防止される。
【発明の効果】
【００１７】
（１）水平な軸周りに回転させる水平回転軸と、水平回転軸を水平な軸周りに回転自在に支持する軸受と、軸受が内側に保持されるホルダであり、外側面に複数の周溝が形成されたホルダと、水平回転軸に固定され、ホルダの外側面の複数の周溝を覆うカバー部材とを有することにより、カバー部材とホルダとの隙間から雨水が浸入したとしても、この浸入した雨水はホルダの外周面に形成された周溝によって軸受内へ浸入することが防止される。この軸支持構造では、軸受とホルダとが非接触でシールされていることになるため、水平回転軸は回転モーメント０．２〜５．０ｇ・ｍの小さな回転モーメントであっても回転させることが可能であり、長期間に亘って円滑な回転動作を維持させることができる。
【００１８】
（２）水平回転軸およびホルダが、垂直回転軸を貫通して設けられたものであり、羽根部材が、垂直回転軸を中心にして両側に配置される第１の羽根部材および第２の羽根部材から構成されるものであり、それぞれの板面の向きが、水平回転軸の軸周方向に互いに９０度の角度ずらされて固定されたものであり、羽根部材、軸受およびカバー部材が、垂直回転軸を貫通した水平回転軸およびホルダの両側にそれぞれ設けられたものであることにより、第１の羽根部材および第２の羽根部材が交互に風を受ける方向および風を流す方向に変化する動作を繰り返し行って垂直回転軸を回転させるため、エネルギの損失が少なく、非常に円滑な動作が可能である。また、垂直回転軸を貫通する水平回転軸の軸受は、前述のカバー部材によって雨水から保護され、ホルダの外側面に形成された複数の周溝により、カバー部材とホルダとの隙間から浸入した雨水からも保護される。
【００１９】
（３）カバー部材が垂直回転軸側の端面が開口されたものであり、ホルダの複数の周溝が形成された外周面が、垂直回転軸に近付くに連れて細くなるように形成されていることによって、雨水はカバー部材の垂直回転軸側の端面の開口から外部へ排出され、さらに奥へ浸入することが防止されるので、さらに軸受は雨水から保護される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態における風を利用した動力装置の正面図である。
【図２】図１のＡ部断面図である。
【図３】図１のＡ部の平面図である。
【図４】図２のＢ部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１は本発明の実施の形態における風を利用した動力装置の正面図、図２は図１のＡ部断面図、図３は図１のＡ部の平面図、図４は図２のＢ部拡大図である。
【００２２】
図１において、本発明の実施の形態における風を利用した動力装置１は、垂直に配置された回転自在な垂直回転軸２と、垂直回転軸２に上下方向に間隔を設けて配置された水平回転軸３と、垂直回転軸２を中心にして水平回転軸３の両側に取り付けられた板状の第１および第２の羽根部材４，５と、垂直回転軸２の回転に応じて稼働する動力機構としての発電機６とを備えている。
【００２３】
図２に示すように、垂直回転軸２には、水平回転軸３を支持するホルダ７が固定されている。水平回転軸３およびホルダ７は、垂直回転軸２を貫通して設けられている。ホルダ７の両端部の内側には、それぞれ軸受８が保持されており、水平回転軸３はこれらの軸受８によって水平な軸周りに回転自在に両持ち支持される。なお、水平回転軸３およびホルダ７は、垂直回転軸２を中心としてそれぞれ独立して周囲に放射状に設けたものとすることも可能である。
【００２４】
図４に示すように、ホルダ７の両端部の外側面２０には、凹状の複数の周溝２０ａ，２０ｂ，２０ｃが形成されている。ホルダ７の外周面２０は、垂直回転軸２側（図４の左側）に近付くに連れて細くなるように形成されている。したがって、複数の周溝２０ａ，２０ｂ，２０ｃも同様に、垂直回転軸２に近いほど外径が小さくなるように形成されている。
【００２５】
また、これらの周溝２０ａ，２０ｂ，２０ｃは、水平回転軸３に固定されたカバー部材９によって覆われている。カバー部材９は水平回転軸３に対して締結体としてのボルト３０によって固定されており、カバー部材９と、ホルダ７の外周面２０および両端面２１との間には隙間２２，２３が形成されるようになっている。また、カバー部材９は、垂直回転軸２側の端面が開口されている。すなわち、カバー部材９とホルダ７とは非接触となっている。
【００２６】
また、カバー部材９の外側（図４の右側）は、第１および第２の羽根部材４，５を固定するためのカップリング部３１となっている。第１および第２の羽根部材４，５は、それぞれ締結体としてのボルト３２によってカップリング部３１に固定される。これにより、第１および第２の羽根部材４，５は、水平回転軸３と一体化される。
【００２７】
第１および第２の羽根部材４，５は、図１および図３に示すように、それぞれの板面４０，５０の向きが、水平回転軸３の軸周方向に互いに９０度の角度だけずれて固定されている。第１および第２の羽根部材４，５は、無負荷、無風時において、板面４０，５０の向きが水平面から下向きに４５度の角度で停止しているが、風を受けると、それぞれが、水平回転軸３を中心にして、垂直方向と水平方向との間で、互いに連動して、揺動する。
【００２８】
上記構成の動力装置１において、第１および第２の羽根部材４，５は、無負荷、無風時において、板面４０，５０の向きが水平面から下向きに４５度の角度で停止しており、この状態で風を受けると、いずれか一方が風の力を受けるように作用する。このとき、図１に示すように一方の羽根部材５の板面５０の向きは風を受ける方向（垂直方向）となり、他方の羽根部材４の板面４０の向きは風を流す方向（水平方向）となる。
【００２９】
そして、この風の力を受けた一方の羽根部材５は、水平回転軸３を所定の方向に押し、水平回転軸３は垂直回転軸２を回転させる。この後、この羽根部材５の板面５０の向きは風を受ける方向（垂直方向）から風を流す方向（水平方向）に徐々に変化し、これに連動して他方の羽根部材４の板面４０の向きは風を流す方向（水平方向）から風を受ける方向（垂直方向）に変化する。
【００３０】
第１および第２の羽根部材４，５は、このような動作を交互に繰り返し行って、垂直回転軸２を回転させる。これにより、発電機６は、この垂直回転軸２の回転に応じて稼働する。
【００３１】
このように、この動力装置１は、各羽根部材４，５のいずれかが風の力を受けるので、風の力をより均等に受けることになる。そのため、動力装置１はフラットな出力特性、すなわち、垂直回転軸２の回転角度がどのような値でも、最大の応力またはそれに近い値の応力を出力する特性を得ることができ、垂直回転軸２を円滑に回転させることができる。
【００３２】
特に、この動力装置１では、水平な軸周りに回転させる水平回転軸３と、水平回転軸３を水平な軸周りに回転自在に支持する軸受８と、軸受８が内側に保持され、外側面に複数の周溝２０ａ，２０ｂ，２０ｃが形成されたホルダ７と、水平回転軸３に固定され、ホルダ７の外側面の複数の周溝２０ａ，２０ｂ，２０ｃを覆うカバー部材９とを有することにより、カバー部材９とホルダ７との隙間から雨水が浸入したとしても、この浸入した雨水はホルダの外周面に形成された周溝２０ａ，２０ｂ，２０ｃによって軸受８内へ浸入することが防止されている。
【００３３】
このような動力装置１の軸支持構造は、軸受８とホルダ７とが非接触でシールされていることになるため、水平回転軸３は回転モーメント０．２〜５．０ｇ・ｍの小さな回転モーメントでもあっても回転させることが可能であり、長期間に亘って円滑な回転運動を維持させることができる。
【００３４】
また、本実施形態における動力装置１では、水平回転軸３が垂直回転軸２を貫通して設けられており、この水平回転軸３の軸受は、前述のカバー部材９によって雨水から保護され、ホルダ７の外側面に形成された複数の周溝２０ａ，２０ｂ，２０ｃにより、カバー部材９とホルダ７との隙間から浸入した雨水からも保護される。
【００３５】
特に、この動力装置１では、カバー部材９が垂直回転軸２側の端面が開口されたものであり、ホルダ７の複数の周溝２０ａ，２０ｂ，２０ｃが形成された外周面２０が、垂直回転軸２に近付くに連れて細くなるように形成されているため、雨水はカバー部材９の垂直回転軸２側の端面の開口から外部へ排出され、さらに奥へ浸入することが防止されている。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明の動力装置は、風を利用して動力を得る装置として有用であり、本発明の軸支持構造は、この動力装置のような屋外で使用される軸を支持する構造として有用である。
【符号の説明】
【００３７】
１  動力装置
２  垂直回転軸
３  水平回転軸
４，５  羽根部材
６  発電機
７  ホルダ
８  軸受
９  カバー部材
２０  外周面
２０ａ，２０ｂ，２０ｃ  周溝
２１  端面
２２，２３  隙間
３０，３２  ボルト
３１  カップリング部
４０，５０  板面
【図１】
2011064114.tif 000003
【図２】
2011064114.tif 000004
【図３】
2011064114.tif 000005
【図４】
2011064114.tif 000006