(57)【要約】【課題】本発明は、陸上、河川及び海などで生じる様々な流体の流動エネルギーから得られる均一あるいは不均一で起伏の激しい負荷を効果的に誘導して回転効率が極大化されるようにすることで地球環境を害することなく高効率のクリーンエネルギーを生成できる多目的回転装置とこれを備えた発電システムに関する。【解決手段】本発明の多目的回転装置は、周方向に沿って複数のブレードが備えられた回転体；及び前記回転体の内部に流入する流体の流れを誘導する負荷誘導体を含み、前記負荷誘導体は前記回転体が回動可能に設置されるようにその上・下側に対向して配置され、互いに接続される上側支持部材、及び下側支持部材；それぞれの前記ブレードと対応するように前記上側及び下側支持部材の間に回動可能に縦方向に設置される負荷誘導板；及び前記上側及び下側支持部材の対向する内面に形成されて前記負荷誘導板の回動角度を制御する停止ピンを含む。【選択図】図２ｃ
2014510236.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周方向に沿って複数のブレードが備えられた回転体；及び、
前記回転体の内部に流入される流体の流れを誘導する負荷誘導体を含み、
前記負荷誘導体は、
前記回転体が回動可能に設置されるようにその上・下側に対向して配置されて互いに接続される上側支持部材及び下側支持部材；
それぞれの前記ブレードと対応するように前記上側及び下側支持部材の間に回動可能に縦方向に設置される負荷誘導板；及び
前記上側及び下側支持部材の対向する内面に形成されて前記負荷誘導板の回動角度を制御する停止ピンを含み、
前記停止ピンは前記負荷誘導板が回動する空間を設けるように内側停止ピンと外側停止ピンで構成され、前記負荷誘導板と対応する数で均等に円形に配分構成され、
前記負荷誘導板は前記停止ピン間の空間分回動可能に挿入され、その上下端にヒンジ軸挿入孔を有する誘導板ヒンジ部材が結合され、前記ヒンジ軸挿入孔に締め付けられる誘導板回転軸ボルトによって前記上側及び下側支持部材に回動可能に設置されることを特徴とする多目的回転装置。
【請求項２】
前記上側及び下側支持部材は、前記停止ピンが形成される円形リング、前記円形リングの中央を横切って配置される複数の連結部、及び前記連結部の中央に貫通形成される軸受挿入孔を備え、縦方向に設けられる支持柱によって互いに結合され、前記下側支持部材の軸受挿入孔側に軸柱が設けられたことを特徴とする、請求項１に記載の多目的回転装置。
【請求項３】
前記回転体に誘導される流体の負荷量を調節し、若しくは誘導される流体の負荷を遮断することができるように前記負荷誘導板を選択的に開閉させる負荷調節開閉手段を更に含むことを特徴とする、請求項１に記載の多目的回転装置。
【請求項４】
前記負荷調節開閉手段は、
それぞれの前記負荷誘導板の上下側が挿入回動する回動空間が設けられるように係止片が形成され、前記停止ピンの間に回動可能に設けられる複数の回動部材；
前記負荷誘導板及び前記回動部材に接続される回動チェーンギヤ；
前記回動チェーンギヤを回動させる回動チェーン；及び
前記回動チェーンが回動するように動力を伝達する開閉手段駆動部を備え、
前記負荷誘導板は前記係止片の間で回動し、前記回動部材は前記停止ピンの回動間隔内で回動可能に構成されたことを特徴とする、請求項３に記載の多目的回転装置。
【請求項５】
前記開閉手段駆動部は、
外部の動力が伝達される負荷開閉軸；
前記負荷開閉軸の上下端に結合される駆動スーパーギヤ；
前記駆動スーパーギヤと噛み合わされるスーパーギヤと前記回動チェーン側に噛み合わされるチェーンギヤとが一体に構成されてシャフトによって前記上側及び下側支持部材に回動可能に設けられた補助ギヤを含むことを特徴とする、請求項４に記載の多目的回転装置。
【請求項６】
周方向に沿って複数のブレードが備えられた回転体；及び
前記回転体の内部に流入される流体の流れを誘導する負荷誘導体を含み、
前記負荷誘導体は、
前記回転体が回動可能に設置されるようにその上・下側に対向して配置されて互いに接続される上側支持部材及び下側支持部材；及び
それぞれの前記ブレードと対応するように前記上側及び下側支持部材の間に設置される負荷誘導板を含むことを特徴とする多目的回転装置。
【請求項７】
前記負荷誘導板は、前記上側支持部材及び下側支持部材の外周縁から前記回転体の中心方向に向かって一文字状に形成される直線部と、前記直線部の端部から前記回転体の回転方向に屈折して前記ブレードの外側端部に近接する地点まで形成された斜線部とからなり、前記負荷誘導板の間の空間に流入された流体が外部に抜け出すことなく前記ブレード側に誘導されるようになっていることを特徴とする、請求項６に記載の多目的回転装置。
【請求項８】
前記直線部と前記斜線部との屈折角度は、隣接する前記負荷誘導板の斜線部の間を通過する流体が前記ブレードの外郭部位に誘導される傾きを有するように形成されたことを特徴とする、請求項７に記載の多目的回転装置。
【請求項９】
周方向に沿って複数のブレードが備えられた回転体；及び
前記回転体の内部に流入される流体の流れを誘導する負荷誘導体を含み、
前記負荷誘導体は、
前記回転体が回動可能に設置されるようにその上・下側に対向して配置されて互いに接続される上側支持部材及び下側支持部材；
前記上側支持部材及び下側支持部材から延長、形成される上側ベース板及び下側ベース板；
流体の流入方向にあたる前記上側ベース板及び下側ベース板の間にそれぞれの前記ブレードによって流体の負荷を誘導するように配置される負荷誘導板；及び
前記回転体の回転抵抗を最小化するために流体の流動経路の両縁部に流体の流動方向に配置されて前記負荷誘導板に連結、設置される抵抗防止板を含むことを特徴とする多目的回転装置。
【請求項１０】
前記負荷誘導板は、前記抵抗防止板の間の内部空間に前記回転体を基準として一方向又は両方向に配置、構成されることを特徴とする、請求項９に記載の多目的回転装置。
【請求項１１】
前記負荷誘導板は、
流体の流入方向に平行に一文字状に形成される直線部と、前記直線部の端部から前記回転体の回転方向に屈曲して前記ブレードの外周縁に近接する地点まで形成された屈曲部とからなり、前記負荷誘導板の間の空間に流入された流体が外部に抜け出すことなく前記ブレード側に誘導されるようになっていることを特徴とする、請求項１０に記載の多目的回転装置。
【請求項１２】
浮揚のための浮力を提供することができるように前記上側ベース板又は前記下側ベース板に設置される浮力体を含むことを特徴とする、請求項１０に記載の多目的回転装置。
【請求項１３】
前記上側ベース板及び下側ベース板の間の内部空間に異物が流入しないように構成された異物流入防止手段を含むことを特徴とする、請求項１０に記載の多目的回転装置。
【請求項１４】
前記異物流入防止手段は、
前記負荷誘導体を取り囲むように前記上側及び下側ベース板に回転可能に設置されるメインローラ及び補助ローラ；
前記メインローラ及び補助ローラに上下に巻かれる上・下ワイヤ；及び
前記上・下ワイヤの間に固定される網を含むことを特徴とする、請求項１３に記載の多目的回転装置。
【請求項１５】
前記負荷誘導体の内部に流入されて前記回転体に作用する流体の負荷を一方向の均一な回転力で平滑化し、前記多目的回転装置の重量を調節できるようにするために前記回転体の内部に構成される負荷及び重量調節手段を含むことを特徴とする、請求項１〜１４のいずれかに記載の多目的回転装置。
【請求項１６】
前記負荷及び重量調節手段は、
上下側に出力軸が突出した胴体の内部に流体を収容するためのフライホイール空間と、浮力を調節するための浮力空間とに分けられ、それぞれ調節口が形成された負荷及び重量調節体；及び
前記出力軸の上下側に挿入される一方向にのみ回転可能な構造の一方向軸受を含むことを特徴とする、請求項１５に記載の多目的回転装置。
【請求項１７】
前記ブレードは、揚力型ブレード、抗力型ブレードのいずれかが選択、構成され、若しくは揚力型ブレードと抗力型ブレードが共に配置、構成されることを特徴とする、請求項１〜１４のいずれかに記載の多目的回転装置。
【請求項１８】
前記回転体は、中心円筒、前記中心円筒に上下に設置される出力軸、前記ブレードが固定されるように前記中心円筒の上下側にリム支持台を介して設置される円形リムが備えられたことを特徴とする、請求項１７に記載の多目的回転装置。
【請求項１９】
前記揚力型ブレードは、断面が流線形であるエーロフォイル型ブレード又は内向面に切除部が形成されたエーロフォイル型ブレードのいずれかで構成されたことを特徴とする、請求項１７に記載の多目的回転装置。
【請求項２０】
少なくとも１つ以上の前記多目的回転装置が設置されるように構成される回転装置取付構造物を含むことを特徴とする、請求項１〜１４のいずれかに記載の多目的回転装置を備えた発電システム。
【請求項２１】
前記回転装置取付構造物は、
水上で浮遊できるように浮力室を有する水上浮遊体；及び
前記水上浮遊体が水上で揺動又は転倒しないように固定するために、前記水上浮遊体に一端が連結される少なくも一つ以上の連結網、前記連結網の他端に連結される重量体を備えた固定手段を含むことを特徴とする、請求項２０に記載の多目的回転装置を備えた発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多目的回転装置とこれを備えた発電システムに関し、より詳しくは、陸上、河川及び海などで生じる様々な流体の流動エネルギーから得られる均一あるいは不均一で起伏の激しい負荷を効果的に誘導して回転効率が極大化されるようにすることによって、地球環境を害することなく、高効率のクリーンエネルギーを生成できるようにした、多目的回転装置とこれを備えた発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、既存の化石エネルギー資源が漸次枯渇し、環境問題が浮上し、すでに以前からクリーン代替エネルギー、特に、水力、潮力及び波力などから得られる負荷や風力から生じる負荷を効果的に利用しようとする研究が盛んに行われている。
【０００３】
代表的に、ダムを利用した水力発電方法や、月の重力により生じる海水の満ち潮と引き潮を利用した潮力発電装置や、波の上下の動きを活用した波力発電装置などがある。また、風力を利用する水平軸型の風力発電装置と垂直軸型の風力発電装置があり、世界ではこのような装置を利用したクリーンエネルギーを効果的に活用しているが、改善すべき点は多い。
【０００４】
このように水力、潮力及び波力エネルギーを利用した発電技術研究は、活発に進められているが、潮力では、変化する負荷方向及び負荷の高低による困難性及び湾を塞ぐ方式の建設による莫大な投資費用と生態系の破壊などの問題があり、また波力では、不規則な波の負荷を活用する波力発電の基本原理は以前から研究されてきたが、変化の激しい海での構造物設置の困難性など、様々な技術的な困難性によりまだ試験的段階にあるのが現状である。
【０００５】
また、水力発電は、すでに以前から活用しているが、追加の水力発電建設の場所の限界と、莫大なコストなどの問題から、最近では、川や河川に堰を築いて建設する小水力及び超小水力などがあるが、水先を塞ぐ方法は、魚の移動を遮断して生態系の破壊に繋がる環境的問題を抱えている。
【０００６】
一方、風力の中で一番普遍的な水平軸型の風力発電装置は、揚力を利用する高効率の構造であるが、一番問題になるのは、風の方向によって方向を変えなければならないため一定の方向に持続的に風が吹く、風質のよい設置場所に限界があること、また一定以下の風速を有する風では揚力が発生しにくくなること、一定以上の強風では機器を保護するために停止しなければならないこと、また高い位置の支え柱に重い発電機などを設置せざるを得ないこと等の問題があり、これを補完する装置により設置コストが上がるという問題がある。また、風の方向によらない垂直軸型の風力発電装置の場合、どの方向から作用される負荷にも中心軸を基準として作用と反作用の負荷が作用することにより効率性が劣るという問題がある。また、低速の風で効率的な抗力式と、高速の風で効率的な揚力式とに分かれているが、効率の低い構造であるため大型発電では適用しにくい実情である。
【０００７】
それ故、垂直型の弱点である低効率などを克服するために、最近、研究が盛んに行われている。例えば、サボニウス式とダリウス式を併用する方法と、抗力を利用するサボニウス式の場合は羽根の力学的形状開発と、また外部に風の一部を誘導する補助装置を取り付ける等の研究活動が行われている。そして、揚力を利用する方式の場合、ブレードの設計や構造、又は組立方式などを改善したり、ブレードに迎え角（Ａｎｇｌｅ
ｏｆ Ａｔｔａｃｋ）の角度変換装置などが開発され、垂直軸型の発電装置の効果を上げるための装置が開発されている。
【０００８】
しかし、抗力を利用する装置において、回転式で風を誘導する補助装置の場合、規模が大きければ大きいほど風向が随時変化する場所では方向に対して速やかな対応を効果的に行うことができないという問題と、風の誘導装置と内部ブレードの構造や構成が効率でないことから実用的でないという問題があり、揚力を利用するブレードにおいて、迎え角の角度変換装置は低速では使用できるが、実際に負荷の差が大きい場合あるいは高速回転の場合は、効果的にかつ速やかに対応できず、効率的ではない。
【０００９】
一方、図１ａは、従来の回転装置の第１の例を説明するための断面図である。図１ａに示すように、回転体１の中心出力軸４を基点として、矢印方向に負荷が生じると、流体の流動方向に沿って出力軸４の中心に向かって引かれた垂直線１Ａを基準として分かれる‘ａ１’部分と‘ａ２’部分のうち‘ａ１’部分では負荷が作用するが、反対側の‘ａ２’部分では負荷が反作用するようになる。従って、回転体１は、ブレード５の曲線形状による効率分微細な回転力しか得られないという問題がある。
【００１０】
また、図１ｂは、従来の回転装置の第２の例を説明するための図である。図１ｂに示すように、回転体１の外部に湾曲した誘導板６で構成される負荷誘導装置２により、‘ｂ１’分広い面積の負荷が誘導され得るが、外部負荷誘導装置２の誘導板６が湾曲した形になっていることから、曲線に沿って内部に誘導された負荷が回転体１の出力軸４の中心方向に作用するため大きな回転力が得られない構造である。
【００１１】
図１ｃは、従来の回転装置の第３の例を説明するための図である。図１ｃに示すように、回転体１の外部に直線構造で形成され、斜め方向に配置された誘導板６ａで構成される負荷誘導装置２ａにより負荷が効果的に誘導されるように見えるが、回転体１のブレード６ａの構造上中心出力軸４から離れた‘ｃ２’部分に誘導される負荷は大きい回転力を生じるが、‘ｃ１’部分は、出力軸４と近い距離にあるため、回転体１のブレード６ａの構造上大きな回転力が得られないという限界がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、前述した従来の問題に鑑みて開発されたものである。それ故、その目的は、陸上、河川及び海などで生じる様々な流体の流動エネルギーから得られる均一あるいは不均一で起伏の激しい負荷を効果的に誘導して回転効率が極大化されるようにすることによって、地球環境を害することなく高効率のクリーンエネルギーを生成できるようにした、多目的回転装置とこれを備えた発電システムを提供しようとすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前述の目的を達成するための、本発明に係る多目的回転装置は、周方向に沿って複数のブレードが備えられた回転体；及び前記回転体の内部に流入する流体の流れを誘導する負荷誘導体を含み、前記負荷誘導体は前記回転体が回動可能に設置されるようにその上・下側に対向して配置され、互いに接続される上側支持部材及び下側支持部材；それぞれの前記ブレードと対応するように前記上側及び下側支持部材の間に回動可能に縦方向に設置される負荷誘導板；及び前記上側及び下側支持部材の対向する内面に形成され、前記負荷誘導板の回動角度を制御する停止ピンを含み、前記停止ピンは、前記負荷誘導板が回動する空間を設けるように内側停止ピンと外側停止ピンで構成されて前記負荷誘導板と対応する数で均等に円形に配分構成され、前記負荷誘導板は前記停止ピン間の空間分回動可能に挿入され、その上下端にヒンジ軸挿入孔を有する誘導板ヒンジ部材が結合され、前記ヒンジ軸挿入孔に締め付けられる誘導板回転軸ボルトによって前記上側及び下側支持部材に回動可能に設置されることを特徴とする。
【００１４】
前述の目的を達成するための、本発明に係る多目的回転装置は、周方向に沿って複数のブレードが備えられた回転体；及び前記回転体の内部に流入する流体の流れを誘導する負荷誘導体を含み、前記負荷誘導体は前記回転体が回動可能に設置されるようにその上・下側に対向して配置され、互いに接続される上側支持部材及び下側支持部材；及びそれぞれの前記ブレードと対応するように前記上側及び下側支持部材の間に設置される負荷誘導板を含むことを特徴とする。
【００１５】
前述の目的を達成するための、本発明に係る多目的回転装置は、周方向に沿って複数のブレードが備えられた回転体；及び前記回転体の内部に流入される流体の流れを誘導する負荷誘導体を含み、前記負荷誘導体は前記回転体が回動可能に設置されるようにその上・下側に対向して配置され、互いに接続される上側支持部材及び下側支持部材；前記上側支持部材及び下側支持部材から延長、形成される上側ベース板及び下側ベース板；流体の流入方向にあたる前記上側ベース板及び下側ベース板の間にそれぞれの前記ブレードによって流体の負荷を誘導するように配置される負荷誘導板；及び前記回転体の回転抵抗を最小化するために流体の流動経路の両縁部に流体の流動方向に配置されて前記負荷誘導板に連結、設置される抵抗防止板を含むことを特徴とする。
【００１６】
前述の目的を達成するための、本発明に係る多目的回転装置を備えた発電システムは、前記多目的回転装置と、当該多目的回転装置が設置されるように構成される回転装置取付構造物を含むことを特徴とする。
【００１７】
そして、前記回転装置取付構造物は、水上で浮遊できるように浮力室を有する水上浮遊体；及び前記水上浮遊体が水上で揺動したり転倒したりしないように固定するために、前記水上浮遊体に一端が連結される少なくとも一つ以上の連結綱、前記連結綱の他端に連結される重量体を備えた固定手段を含んでいてもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る多目的回転装置は、負荷誘導体により陸上、河川及び海で生じる様々な流体の誘導エネルギーから得られる均一あるいは不均一で起伏の激しい負荷を効果的に回転体に誘導して大きい回転力（回転モーメント）を得ることができるため、地球環境を害することなく高効率のクリーン電気エネルギーを生成することができる。特に、回転体の中心（軸）から離隔された外郭部分に位置する複数のブレードに負荷が同時に作用するので、大きな回転力が得られる効果がある。
【００１９】
そして、負荷誘導体に流入される流体（空気や水など）の特性（密度など）や負荷の大きさ（流速など）などを考慮して、回転体のブレードを揚力ブレード、抗力ブレード、混合型ブレードなどに簡単に取り替え、構成することができるので、様々な環境及び場所や容量に合わせて高出力の多目的回転装置を実現することができる。
【００２０】
また、負荷調節開閉手段によって回転体の内部に流入される負荷量を調節したり遮断したりできるので、維持補修作業時や、台風、津波などの自然災害の発生時に回転体の内部に流体が流入しないように負荷誘導板を閉鎖して多目的回転装置を安全に保護できるという利点がある。
【００２１】
一方、本発明に係る多目的回転装置を備えた発電システムは、海上で生じる波力、潮力及び風力の負荷のいずれも電気エネルギーとして生産できるだけでなく、灯台室が構成されているので、海上発電システムとして効果的に活用することができる。特に、水上浮遊体は、中空構造であることから移動しやすく、設置場所に移動した後内部空間に水を投入すれば水の重量分固く固定されるので、海上に位置しても、台風や津波により揺動したり転倒したりすることなく安定した設置状態を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１ａ】従来の回転装置を説明するための図である。
【図１ｂ】従来の回転装置を説明するための図である。
【図１ｃ】従来の回転装置を説明するための図である。
【図２ａ】本発明の第１の実施例に係る多目的回転装置を示す斜視図である。
【図２ｂ】本発明の第１の実施例に係る多目的回転装置を示す分離斜視図である。
【図２ｃ】図２ａのＧ−Ｇ線に沿った断面図である。
【図２ｄ】本発明の第１の実施例に係る多目的回転装置の作用を説明するための概略平面図である。
【図２ｅ】本発明の第１の実施例に係る多目的回転装置に適用できるブレードの別の例を説明するための図である。
【図２ｆ】本発明の第１の実施例に係る多目的回転装置に適用できるブレードの別の例を説明するための図である。
【図２ｇ】本発明の第１の実施例に係る多目的回転装置の変形例を説明するための分離斜視図である。
【図２ｈ】本発明の第１の実施例に係る多目的回転装置の変形例を説明するための要部を切開分離した斜視図である。
【図３ａ】本発明の第２の実施例に係る多目的回転装置の概略構成を示す斜視図である。
【図３ｂ】本発明の第２の実施例に係る多目的回転装置の概略構成を示す分離斜視図である。
【図３ｃ】Ｈ−Ｈ線に沿った断面図である。
【図３ｄ】図３ａのＢ部の拡大分離斜視図である。
【図３ｅ】本発明の第２の実施例に係る多目的回転装置の作用を説明するための要部拡大平断面図である。
【図３ｆ】本発明の第２の実施例に係る多目的回転装置の変形例を説明するための図３ａのＨ−Ｈ線に沿った断面図である。
【図４ａ】本発明の第３の実施例に係る多目的回転装置を示す斜視図である。
【図４ｂ】本発明の第３の実施例に係る多目的回転装置を示す分離斜視図である。
【図４ｃ】本発明の第３の実施例に係る多目的回転装置を示す平断面図である。
【図４ｄ】図４ａのＤ部の拡大断面図である。
【図４ｅ】図４ｄのＥ部の分離斜視図である。
【図４ｆ】本発明の第３の実施例に係る多目的回転装置の作用を説明するための要部拡大図である。
【図４ｇ】本発明の第３の実施例に係る多目的回転装置の作用を説明するための平断面図である。
【図５ａ】本発明の第４の実施例に係る多目的回転装置を説明するための概略平面図である。
【図５ｂ】本発明の第４の実施例に係る多目的回転装置を説明するための概略側面図である。
【図５ｃ】図５ａのＪ−Ｊ線に沿った断面図である。
【図５ｄ】図５ｂのＫ−Ｋ線に沿った断面図である。
【図５ｅ】本発明の第４の実施例に係る多目的回転装置の変形例を説明するための概略平断面図である。
【図６ａ】本発明の第１の実施例に係る多目的回転装置を備えた発電システムを示す斜視図である。
【図６ｂ】本発明の第１の実施例に係る多目的回転装置を備えた発電システムの回転装置取付構造物を説明するための全断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施例に係る多目的回転装置とこれを備えた発電システムについて詳しく説明すると以下のとおりである。
【００２４】
図２ａは、本発明の第１の実施例に係る多目的回転装置を示す斜視図である。図２ｂは、本発明の第１の実施例に係る多目的回転装置を示す分離斜視図である。図２ｃは、図２ａのＧ−Ｇ線に沿った断面図である。図２ｄは、本発明の第１の実施例に係る多目的回転装置の作用を説明するための概略平面図である。図２ｅ及び図２ｆは、本発明の第１の実施例に係る多目的回転装置に適用できるブレードの別の例を説明するための図である。
【００２５】
図２ａ〜図２ｆを参照すると、本発明の第１の実施例に係る多目的回転装置１Ｒは、水力、波力、潮力、風力などのように、自然から得られる均一及び不均一な負荷や不規則で位置変化の激しい負荷を負荷流入方向によらず安定的で高効率の一方向回転力（回転モーメント）を獲得できるようにした装置であって、負荷誘導体１０及び回転体２０を備える。
【００２６】
負荷誘導体１０は、回転体２０が回動可能に設置されるようにその上・下側に対向して配置され、互いに接続される上側支持部材１２及び下側支持部材１２’と、回転体２０のブレード２１と対応するように上側及び下側支持部材１２，１２’の間に円をなすように縦方向に設置される複数の負荷誘導板１３を備える。
【００２７】
上側支持部材１２と下側支持部材１２’とは、互いに対応、結合するように同一、類似した形に形成されたもので、複数の負荷誘導板１３が円状に配置できるほどの直径を有する円形リング１２ａ、この円形リング１２ａの中央を横切って配置される複数の連結部１２ｂで構成される。
【００２８】
円形リング１２ａと連結部１２ｂとは、単一部材で構成されていてもよいが、本実施例では、別の独立部材で構成され、ボルトによって締め付けられるように構成されたもので、連結部１２ｂは、略十文字状に形成された胴体の中央に軸受挿入孔１２ｃが貫通した形状で構成されている。
【００２９】
そして、下側支持部材１２’の軸受挿入孔１２ｃ側には、負荷誘導体１０を被設置部（図示せず、多目的回転装置が設置される取付構造物や取付場所）に設置できるように軸柱１６が結合されている。この軸柱１６は、円筒状の胴体の上側にフランジ１６ａが設けられたもので、ボルトによって連結部１２ｂに締め付け、固定され、その内部に回転体２０の出力軸２２が回動できるように嵌合されて設置される。
【００３０】
負荷誘導板１３は、上側及び下側支持部材１２，１２’の離隔距離にあたる長さを有する縦部材で、負荷誘導板１３の間の空間に流入された流体が外部に抜け出すことなく、ブレード２１側に誘導されるようになっている。このため、負荷誘導板１３の横断面の形状は図２ｃに示すように、上側支持部材１２及び下側支持部材１２’の外周縁から回転体１０の中心方向に向かって一文字状に形成される直線部１３ａと、この直線部１３ａの端部から回転体１０の回転方向に屈折してブレード２１の外周縁に近接する地点まで形成された斜線部１３ｂとからなる。
【００３１】
特に、負荷誘導板１３の直線部１３ａと斜線部１３ｂとの屈折角度は、隣接する負荷誘導板１３の斜線部１３ｂの間を通過する流体がブレードの外郭部位（回転体の出力軸から離れた距離に位置するブレードの縁部）に誘導される傾きを有するように形成されている。
【００３２】
一方、回転体２０は、図２ｂ及び図２ｃに示すように、ブレード２１、棒状構造で形成されて上下に配置される出力軸２２、出力軸２２に結合されて円筒状に形成された中心円筒２３、及びブレード２１が固定されるように中心円筒２３の上下側に複数のリム支持台２５を介して設置される円形リム２４が構成されており、出力軸２２の上下端に嵌合されて上側支持部材１２及び下側支持部材１２’の軸受挿入孔１２ｃに設けられる軸受２６によって負荷誘導体１０に回動可能に設置されている。
【００３３】
ブレード２１は、負荷誘導板１３を経由して流入される流体負荷によって回転力を生成する構成で、パドル型やサボニウス型などのように、ブレードに生じる抗力で回転させる抗力型ブレード（図２ｆ参照）やダリウス型やジャイロミル型などのように、ブレードに生じる揚力で回転させる揚力型ブレード（図２ｄ及び図２ｅ参照）から選択するか、または抗力型ブレードと揚力型ブレードとを組み合わせて適用してもよいが、本実施例では、周速比１以上で空力特性に優れた揚力型ブレードを適用して構成する。
【００３４】
例えば、図２ｃに示すように、揚力型ブレードは、代表的な形態であるエーロフォイル（ａｉｒｆｏｉｌ）型ブレードで構成されている。エーロフォイル型ブレードは、広く知られているように、断面が流線形構造を有するもので、後縁（Ｔｒａｉｌｉｎｇ  ｅｄｇｅ，ａ）部が円形リム２４に嵌合して結合され、前縁（Ｌｅａｄｉｎｇ  ｅｄｇｅ，ｂ）部が回転体２０の周方向に位置するように設置される。
【００３５】
そして、エーロフォイル型ブレードは、後縁（Ｔｒａｉｌｉｎｇ  ｅｄｇｅ）部に円形リム２４に嵌合するように上下に挿入溝２１ａが凹入しており、この挿入溝２１ａに接して固定ブラケット２１ｂが突出し、この固定ブラケットに締め付けられるボルトによって円形リム２４に固定される。
【００３６】
一方、揚力型ブレードは図２ｅに示すように、内向面に切除部ｃが形成されたエーロフォイル型ブレードが構成されていてもよい。この切除部が形成されたエーロフォイル型ブレードは、内向面に切除部ｃが形成されることによって、揚力のほかに、内向面の一側に流体によって抗力が作用するので、周速比（ブレードのエーロフォイル端部速度／風速）が１以下である低速の流速領域において抗力により回転モーメントを発生させる利点がある。
【００３７】
前述のような本発明の第１の実施例に係る多目的回転装置の作用を簡略に説明する。
【００３８】
本発明の第１の実施例に係る多目的回転装置１Ｒは流体負荷を実質的にブレード２１側に誘導する負荷誘導板１３が回転体２０の全周範囲に形成されており、流体の負荷を回転体内部に効果的に誘導することができる形状に形成されているので、どの方向から流体の負荷が作用しても、高い回転力を獲得することができる。
【００３９】
そして、図２ｃに示すように、負荷誘導板１３の横断面積構造が中心方向に向かって一文字状に形成された直線部１３ａと、この直線部１３ａの端部から屈曲してブレード２１の外周縁に近接する地点まで形成された斜線部１３ｂとからなることによって、負荷誘導板１３の間の空間に流入された流体が外部に抜け出すことなくブレード２１ｂ側に誘導されるので、限定された流体の負荷に対し相対的に大きな回転力が得られる利点がある。
【００４０】
また、本実施例に係る負荷誘導体１０は図２ｄ〜図２ｆに示すように、広い範囲Ａ１で負荷を効果的に誘導するようになるので、複数のブレードに同時に負荷が作用し、これにより回転体２０の出力軸２２には非常に大きな回転力が獲得される。
【００４１】
図２ｇは、本発明の第１の実施例に係る多目的回転装置の変形例を説明するための分離斜視図である。図２ｈは、本発明の第１の実施例に係る多目的回転装置の変形例を説明するための要部を切開分離した斜視図である。
【００４２】
図２ｇ及び図２ｈを参照すると、変形例に係る多目的回転装置は、負荷誘導体１０及び回転体２０を備え、回転体２０に作用する流体の負荷を一方向の回転力で均一に平滑化する一方、多目的回転装置の重量を調節できるようにするための負荷及び重量調節手段１９を更に備えている。
【００４３】
負荷及び重量調節手段１９は、上下側に出力軸２２が形成された負荷及び重量調節体１９ａと、出力軸２２の上下側に挿入、設置され、一方向にのみ回転可能な構造の一方向軸受２６’を備える。
【００４４】
負荷及び重量調節体１９ａは図２ｈに示すように、回転体２０の内部に構成されるもので、円筒状の胴体の中央空間に突出して区切られた仕切り１９ｂによって形成され、流体を収容するためのフライホイール空間１９ｃと、浮力を調節するための浮力空間１９ｄとに分けられ、フライホイール空間１９ｃと浮力空間１９ｄには、流体の注入量を調節するためにそれぞれ調節口１９ｅが形成されている。
【００４５】
前記負荷及び重量調節手段１９の作用を簡単に説明すると、図２ｇ及び図２ｈに示すように、不規則な波力等といった負荷が負荷誘導体１０を介して流入してブレード２１に印加されると一方向軸受２６’により一方向にのみ負荷が作用し、負荷及び重量調節体１９ａのフライホイール空間１９ｃに満たされた水の重量によるフライホイール効果（ｆｌｙ-ｗｈｅｅｌ ｅｆｆｅｃｔ）で回転力が均一に平滑化され、浮力を形成するために空気のような軽い気体で満たされた浮力空間１９ｄにより回転体２０の重量を軽くして水中で回転の効率を高めることができる利点がある。
【００４６】
図３ａは、本発明の第２の実施例に係る多目的回転装置の概略的な構成を示す斜視図である。図３ｂは、本発明の第２の実施例に係る多目的回転装置の概略的な構成を示す分離斜視図である。図３ｃは、図３ａのＨ-Ｈ線に沿った断面図である。図３ｄは、図３ａのＢ部拡大分離斜視図である。図３ｅは、本発明の第２の実施例に係る多目的回転装置の作用を説明するための腰部拡大平断面図である。図３ｆは、本発明の第２の実施例に係る多目的回転装置の変形例を説明するための図３ａのＨ-Ｈ線に沿った断面図である。
【００４７】
図３ａ〜図３ｅを参照すると、本発明の第２の実施例に係る多目的回転装置１Ｒは、負荷誘導体１０及び回転体２０を備え、負荷誘導体１０は、回転体が回動可能に設置されるようにその上・下側に対向して配置されて互いに接続される上側支持部材１２及び下側支持部材１２’、回転体２０のブレード２１と対応するように上側及び下側支持部材１２，１２’の間に回動可能に縦方向に設けられる複数の負荷誘導板１３、及び上側及び下側支持部材１２，１２’の対抗する内面に形成されて負荷誘導板１３の回動角度を制御する停止ピン１４を備えている。
【００４８】
上側支持部材１２と下側支持部材１２’とは、互いに対応して結合されるので、同一、類似の形態で形成されるもので、停止ピン１４が形成される円形リング１２ａ、この円形リング１２ａの中央を横切って配置される複数の連結部１２ｂ、連結部１２ｂの中央に貫通形成される軸受挿入孔１２ｃを備える。
【００４９】
そして、上側支持部材１２と下側支持部材１２’とは、縦方向に設けられる複数の支持柱１５によって互いに固定されるもので、この支持柱１５は様々な形に形成されていてもよいが、本実施例では、棒状の支柱上下端にフランジ１５ａが形成された構造であって、円形リング１２ａの外側に突出した支持部１２ｄに結合されるようになっている。
【００５０】
また、下側支持部材１２’の軸受挿入孔１２ｃ側には、負荷誘導体１０を被設置部に設置できるように軸柱１６が結合されている。この軸柱１６は、円筒状の胴体の上側にフランジ１６ａが設けられたもので、ボルトによって連結部１２ｂに締め付け、固定され、その内部に回転体２０の出力軸２２が回動可能に嵌合されて設置される。
【００５１】
一方、負荷誘導板１３は、流入される流体の負荷を実質的にブレード２１側に誘導する構成で、図３ｃ及び図３ｄに示すように、上側及び下側支持部材１２，１２’に締め付けられる誘導板回転軸ボルト１８によって停止ピン１４の間の空間分回動可能に設けられる。そして、負荷誘導板１３は、その上下端にヒンジ軸挿入孔１７ａを有する誘導板ヒンジ部材１７がボルト等の締付部材によって結合されており、この誘導板ヒンジ部材１７のヒンジ軸挿入孔１７ａに誘導板回転軸ボルト１８の下端部が挿入されるようになっている。
【００５２】
前記停止ピン１４は、定められた範囲内で負荷誘導板１３が回動するように回動空間を形成する構成で、負荷誘導板と対応する数で均等に円形に配分構成される。そして、停止ピン１４は、各負荷誘導板１３毎に内側停止ピン１４ａと外側停止ピン１４ｂが対をなすように配置されている。このとき、内側停止ピン１４ａと外側停止ピン１４ｂの形成位置は図３ｅに示すように、それぞれ円形リング１２ａの内外側に位置し、負荷誘導板１３の回動角度が、流体の負荷が比較的大きな回転力を生じる角度範囲である略ブレードの弦（Ｃｈｏｒｄ：前縁と後縁を結ぶ線）中央で前縁（Ｌｅａｄｉｎｇ  ｅｄｇｅ）近接位置まで程度の角度範囲Ｃにあるように形成されることが好ましい。
【００５３】
一方、回転体２０は、ブレード２１、棒状構造で形成されて上下に配置される出力軸２２、出力軸２２に結合されて円筒状に形成された中心円筒２３、及びブレード２１が固定されるように中心円筒２３の上下側に複数のリム支持台２５を介して設置される円形リム２４が構成されており、出力軸２２の上下端に嵌合されて上側支持部材１２及び下側支持部材１２’の軸受挿入孔１２ｃに設けられる軸受２６によって負荷誘導体１０に回動可能に設置されている。
【００５４】
ブレード２１は、負荷誘導板１３を経由して流入される流体負荷によって回転力を生成する構成で、前述の第１の実施例に記載されたように、抗力型ブレードまたは揚力型ブレードのいずれかを選択するか、または抗力型ブレードと揚力型ブレードとを組み合わせて適用してもよいが、本実施例では、周速比１以上で空力特性に優れた揚力型ブレードを適用して構成する。
【００５５】
前述のような本発明の第２の実施例に係る多目的回転装置の作用を簡略に説明する。
【００５６】
本発明の第２の実施例に係る多目的回転装置は、流体の負荷を実質的にブレード２１側に誘導する負荷誘導板１３が回動可能に構成されているので、どの方向から流体の負荷が作用しても、回転力を効果的に獲得できるようになる。そして、図３ｅに示すように、負荷誘導板１３が大きな回転力を発生する角度範囲Ｃで形成された内側停止ピン１４ａと外側停止ピン１４ｂとの間で回動するので、定められた流体の負荷に対し相対的に大きな回転力が得られる利点がある。
【００５７】
また、負荷誘導板１３が大きな回転力を発生する角度範囲Ｃで回動しながら図３ｃ及び図３ｄに示すように、広い範囲Ａ１で負荷を効果的に誘導することになるので、複数のブレードに同時に負荷が作用しつつ回転体２０の出力軸２１に非常に大きな回転力が得られるようになるのである。
【００５８】
図４ａは、本発明の第３の実施例に係る多目的回転装置を示す斜視図である。図４ｂは、本発明の第３の実施例に係る多目的回転装置を示す分離斜視図である。図４ｃは、本発明の第３の実施例に係る多目的回転装置を示す平断面図である。図４ｄは、図４ａのＤ部拡大断面図である。図４ｅは、図４ｄのＥ部分離斜視図である。図４ｆ及び図４ｇは、本発明の第３の実施例に係る多目的回転装置の作用を説明するための要部拡大図、及び平断面図である。
【００５９】
図４ａ〜図４ｇを参照すると、本発明の第３の実施例に係る多目的回転装置１Ｒは、負荷誘導体１０及び回転体２０を備え、負荷誘導体１０に、回転体１００に誘導される流体の負荷量を調節したり誘導される流体の負荷を遮断したりすることができる負荷調節開閉手段３０を更に備える。
【００６０】
負荷調節開閉手段３０は、それぞれの負荷誘導板１３の上下側が挿入回動する回動空間が設けられるように一対の係止片(３１ａ，３１ｂ)が形成され、内側及び外側停止ピン(１４ａ，１４ｂ)の間に回動可能に設けられる複数の回動部材３１、負荷誘導板１３及び回動部材３１に接続される回動チェーンギヤ３２、回動チェーンギヤ３２を回動させる回動チェーン３３、及び回動チェーン３３が回動するように動力を伝達する開閉手段駆動部３４を含む。
【００６１】
そして、前記開閉手段駆動部３４は外部動力が伝達される負荷開閉軸３４ａ、負荷開閉軸３４ａの上下端に結合される駆動スーパーギヤ３４ｂ、駆動スーパーギヤ３４ｂと噛み合わされるスーパーギヤ３４ｄと回動チェーン３３側に噛み合わされるチェーンギヤ３４ｅとが一体に構成されて上側及び下側支持部材１２，１２’に回動可能に設けられた補助ギヤ３４ｃを含む。このとき、補助ギヤ３４ｃは図４ｄに示すように、その中心回動孔にシャフト３４ｆが嵌合されて止めリング３４ｇによって固定されながら回動可能に結合されている。
【００６２】
以下、負荷調節開閉手段３０と負荷誘導体１０及び回転体２０との結合関係をより具体的に説明し、本発明の第３の実施例に係る多目的回転装置に備えられる負荷誘導体１０及び回転体２０は、一部の構成要素を除いて前述の第２実施例と同一、類似の構造であるので、差異のある部分については具体的に説明するが、第２の実施例と同一、類似の部分については具体的な説明を省略し同一符号を付する。
【００６３】
上側支持部材１２及び下側支持部材１２’は円形リング１２ａの外周側に図４ｅと図４ｆに示すように、円形リング１２ａの内面側の周囲に沿ってチェーンギヤ回動孔１２ｆと内側及び外側停止ピン１４ａ，１４ｂが均等に円形に配分構成され、円形リング１２ａの外周側に突出する他の突部１２ｇには図４ｂに示すように、軸受３４ｈが挿入される軸受ハウジングが形成されている。そして、突部１２ｇに結合された軸受３４ｈの内部孔には、負荷開閉軸３４ａが回動可能に結合されている。
【００６４】
回動部材３１は図４ｅに示すように、内側及び外側停止ピン１４ａ，１４ｂの間に配置され、第２の実施例に示す停止ピン１４ａ，１４ｂの間の空間と同一の間隔を有するように係止片３１ａ，１３ｂが形成されており、この係止片３１ａ，１３ｂの間に誘導板ヒンジ部材１７が付着された負荷誘導板１３が挿入されるようになっている。
【００６５】
回動チェーンギヤ３２は、環棒形状を有する部材の上側からチェーンギヤ部３２ａ、空間形成用段差部３２ｂ、及びシャフト部３２ｃが順次形成され、内部に誘導板回転軸ボルト１８が挿入されるボルト挿入孔３２ｄが貫通しているもので、シャフト部３２ｃの下端部は回動部材３１のタップ穴３１ｃに固定締め付けられる。そして、回動チェーンギヤ３２のボルト挿入孔３２ｄに挿入された誘導板回転軸ボルト１８は誘導板ヒンジ部材１７のヒンジ軸挿入孔１７ａに下端部が挿入されるようになっている。このとき、回動部材３１と上側及び下側支持部材１２，１２’の間には座金３５が介在されている。
【００６６】
前述のような本発明の第３の実施例に係る多目的回転装置の作用を簡略に説明する。
【００６７】
本発明の第３の実施例に係る多目的回転装置は前述のように、負荷誘導板１３が回動部材３１及び回動チェーンギヤ３２に組み立てられれば、図４ｆに示すように、負荷誘導板１３は係止片３１ａ，３１ｂの間の大きな回転力を発生する角度範囲  Ｃで回動可能であるので、回転体２０の出力軸２２によって非常に大きな回転力が得られる。
【００６８】
特に、本発明の第３の実施例に係る多目的回転装置は、回動チェーンギヤ３２の回転時に連動されて回動部材３１が内側及び外側停止ピン１４ａ，１４ｂの間の回動間隔Ｆ内で回動可能になっているので、必要に応じて負荷開閉軸３４ａを順逆方向に回転させると、駆動スーパーギヤ３４ｂ、補助ギヤ３４ｃ、及び回動チェーン３３の順に回転力が伝達されて回動チェーンギヤ３２が順逆回動し、回動部材３１に取り付けられた負荷誘導板１３も回動しながら流体の流入経路である負荷誘導板１３の間の空間は開放又は閉鎖される。
【００６９】
これにより、台風などの過大な外力が作用する場合や、故障修理が必要な場合など必要に応じて負荷調節開閉手段３０を作動させて負荷誘導板１３の開閉動作を行うことにより、外部の負荷が回転体２０に伝達されるようにしたり遮断されるようにしたりする作用を行うことができる。
【００７０】
図５ａは、本発明の第４の実施例に係る多目的回転装置を説明するための概略的な平面図である。図５ｂは、本発明の第４の実施例に係る多目的回転装置を説明するための概略的な側面図である。図５ｃは、図５ａのＪ-Ｊ線に沿った断面図である。図５ｄは、図５ｂのＫ-Ｋ線に沿った断面図である。
【００７１】
第４の実施例に係る多目的回転装置は川や河川の流水のように一方向に流れる流体が流入される一方向の負荷に対し効果的に回転力が得られるように設けられたもので、円周方向に沿って複数のブレード２１が備えられた回転体２０、及び回転体２０の内部に流入される流体の流れを誘導する負荷誘導体４０を備え、負荷誘導体４０は上側支持部材４１及び下側支持部材４１’、上側ベース板４２及び下側ベース板４２’、負荷誘導板４３、及び抵抗防止板４４を備える。
【００７２】
回転対２０は前述の第１〜第３の実施例に示すものと同様に形成してもよいものであるので、具体的な説明は省略し、以下に負荷誘導体４０を中心に説明する。
【００７３】
上側ベース板４１及び下側ベース板４１’は、流体が移動される流動路が形成されるように上側支持部材４２及び下側支持部材４２’から延長、形成される部材であって、板状に形成されてベース支柱４５によって上下に離隔設置され、中央部分がボルトによって上側支持部材４２及び下側支持部材４２’の縁部の内側に結合される。
【００７４】
そして、上側ベース板４１及び下側ベース板４1’は、形状に制限はないが図５ａに示すように略盾状に形成され、その外郭には、隣接して設けられる多目的回転装置をロープやワイヤで互いに連結できるように連結用孔４１ａが形成されている。
【００７５】
上側支持部材４２及び下側支持部材４２’は、上下側に対向して配置されて互いに接続されるように同一又は類似の形に形成されたもので、本実施例では、略十文字状に形成され、中央に貫通形成された軸受挿入孔４２ｃに挿入される軸受４６によって回転体の出力軸２２が回動可能に設けられている。
【００７６】
負荷誘導板４３は、流体の流入方向にあたる上側ベース板４１及び下側ベース板４１’の間のそれぞれのブレード２１に流体の負荷を誘導するために配置されるもので、負荷誘導板４３の間の空間に流入された流体が外部に抜け出すことなくブレード２１側に誘導されるように構成されたことに特徴がある。このため、負荷誘導板４３は図５ｄに示すように、流体の流入方向に平行に一文字状に形成される直線部４３ａと、直線部４３ａの端部から回転体２０の回転方向に屈曲してブレード２１の外周縁に近接する地点まで形成された屈曲部４３ｂと、からなる。
【００７７】
このように、負荷誘導板４３が直線部４３ａ及び屈曲部４３ｂからなれば、広い角度範囲で回転力を得ることができ、直線部４３ａ及び屈曲部４３ｂの間の空間に流入された流体が外部に抜け出すことなくブレード２１側に誘導されるので、定められた流体の負荷に対し相対的に大きな回転力を得ることができる。
【００７８】
抵抗防止板４４は、回転体２０の回転抵抗を最小化するために流体の流動経路の両側縁部に流体の流動方向に配置される部材であって、上側ベース板４１及び下側ベース板４１’の両側縁部に位置した負荷誘導板４３の直線部４３ａから流体の移動方向に沿って一文字状に配置されることにより、流体の排出方向にあたる回転体２０のブレード２１内部に流体が流入しないようになっている。
【００７９】
一方、第４の実施例に係る多目的回転装置は、川や河川のような水上に設けられることを考慮して、浮揚のための浮力を提供できるようにする浮力体４７と、上側ベース板４１及び下側ベース板４１’の間の内部空間に異物が流入しないようにする異物流入防止手段４８が更に備えられている。
【００８０】
浮力体４７は、浮力を効果的に発生させることができれば、上側ベース板４１、下側ベース板４１’、上側及び下側ベース板の間など制限なく様々な位置に設けられてもよいもので、例えば図５ａ〜図５ｃに示すように、上側ベース板４１の上部に左右固定バー４７ａによって固定されるように構成されている。
【００８１】
異物流入防止手段４８は、負荷誘導体４０を取り囲むように上側及び下側ベース板４１，４１’に回転可能に設置されるメインローラ４８ａ及び補助ローラ４８ｂと、このメインローラ４８ａ及び補助ローラ４８ｂに上下に巻かれる上・下ワイヤ４８ｃ、及び上・下ワイヤ４８ｃの間に固定される網４８ｄで構成される。
【００８２】
このように、異物流入防止手段４８が備えられていれば、本実施例に係る多目的回転装置を川や河川に設置して発電用水車(タービン)に使用する過程で流体とともに異物が上側ベース板と下側ベース板との間に流入されても、これを容易に取り除くことができる。そして、一定の時間が過ぎると、メインローラ４８ａの上側把持部４８ａａに回転力を印加して補助ローラ４８ｂに沿って上・下ワイヤ４８ｃが回転するように作動させれば、連動して網４８ｄが移動するので、付着した異物は自動的に分離、除去され、便利かつ安全に水力発電を行うことができる。
【００８３】
図５ｅは、本発明の第４の実施例に係る多目的回転装置の変形例を説明するための概略的な平断面図である。図５ｅを参照すると、第４の実施例の変形例に係る多目的回転装置は、潮の干満差を利用した潮力発電のように、流体の流れ方向が一定の時間を置いて両方向に変化する発電装置に水車(タービン)として適用できるようにするために構成されたものである。このために、多目的回転装置は、負荷誘導体４０を、上側ベース板４１及び下側ベース板４１’、上側支持部材４２及び下側支持部材４２’、負荷誘導板４３、及び抵抗防止板４４で構成し、負荷誘導板４３を、抵抗防止反４４の間の内部空間に回転体２０を基準に両方向に配置するように構成したものである。
【００８４】
このとき、抵抗防止板４４は、回転体２０の回転抵抗を最小化するために、両側縁部に位置した負荷誘導板４３の直線部４３ａが互いに連結されるように流体の移動方向に沿って一文字状に配置されることにより、時間差を置いて流体の流れ方向が一方向あるいは他方向に変更されても、流体の排出方向にあたる回転体２０のブレード２１内部に流体が流入しないようになっている。
【００８５】
６ａは、本発明の第１の実施例に係る多目的回転装置を備えた発電システムを示す斜視図である。図６ｂは、本発明の第１の実施例に係る多目的回転装置を備えた発電システムの回転装置取付構造物を説明するための全断面図である。
【００８６】
本発明に係る多目的回転装置を備えた発電システムは、前述の第１〜第４の実施例に示す多目的回転装置１Ｒと、この複数の多目的回転装置１Ｒを取り付けて海、貯水池、ダムなど水上に設置することができる回転装置取付構造物１００とで構成されたもので、本実施例では、浮遊しながら移動することができる海上構造物で構成して、電力供給が困難な、あるいは円滑でない島嶼地域や海上に発電施設ユニットで実現できるようにしたものである。
【００８７】
図６ａに示すように、回転装置取付構造物１００は、水上で浮遊できるように浮力室を有する水上浮遊体１１０と、この水上浮遊体１１０が水上で揺動したり転倒したりしないように固定するための固定手段１２０とで構成される。
【００８８】
水上浮遊体１１０は水面の上側に位置し、内部に中空部が形成された上部構造物１１１、上部構造物１１１に縦方向に連結、形成される中心柱１１２、及び中心柱１１２の下部に連結して水中に浸水し内部に海水のような液体を収容することができる中空部が形成された下部水タンク１１３を備える。
【００８９】
上部構造物１１１は図６ａ及び図６ｂに示すように、隔壁１１１ｃによって上下に分離された複数の空間部１１１ｂが備えられた上部本体１１１ａの中央に上方に灯台室１１５が設けられた灯台支柱１１４が設置され、上部本体１１１ａの縁部の周りに多目的回転装置１Ｒの取付けのための複数の回転体支柱１１６が設置されたもので、必要に応じて上部本体の上面には太陽光を電気エネルギーに変換、発電することができる太陽電池板１１７が設置されてもよい。ここで、上部本体１１１ａは、波のような外力の印加時に容易に揺れたり転倒したりしないように表面積が広く厚さの薄い円盤形態に形成されることが望ましい。
【００９０】
そして、上部構造物１１１は、その外周縁に、多目的回転装置１Ｒを上下に移動可能に固定することができる上下移動手段１１８を備える。この上下移動手段１１８は、水中の流体負荷を利用して発電しようとする場合に多目的回転装置を水中に浸水させ、暴風又は津波発生時や維持補修時などの場合に多目的回転装置１Ｒを牽引して上昇させることができるのであれば、ホイスト、チェーンブロックなど様々な牽引装置を適用して構成することができる。
【００９１】
中心柱１１２は図６ｂに示すように、上部構造物１１１の中心部にあたる上部に柱隔壁１１２ａによって分離形成される柱上部空間１１２ｂと、複数の補強リング１１２ｂが付着され下部水タンク１１３と連通する柱下部空間１１２ｃとに分けられて構成される。
下部水タンク１１３は、上部構造物１１１に類似する形状に形成されたもので、上面の縁部に、チェーン挿入孔１１３ｂが形成された複数の連結突部１１３ａが形成され、底に、水の入出のための入出バルブ１１３ｃが設けられている。
【００９２】
そして、水上浮遊体１１０は、その移動や設置時、内部に収容される流体の注入量を調節することができるように注入量調節装置１１９が構成されていてもよい。この注入量調節装置１１９は、下部水タンク１１３及び中心柱１１２の内部に流体を注入したり内部から外部に流体を排出したりすることができるように縦方向に設置される調節配管１１９ａと、この調節配管１１９ａの上端露出部に設置される調節バルブ１１９ｂとで構成されていてもよい。このとき、調節配管１１９ａには、流体の流入及び流出のための下部水タンク１１３及び中心柱１１２の内部空間と連通する流動口(図示せず)が設けられている。あわせて、入出バルブ１１３ｃ及び調節バルブ１１９ｂは、自動制御又は遠隔制御が可能な自動制御バルブで構成されることが望ましい。
【００９３】
一方、固定手段１２０は、水上浮遊体１１０の上部構造物１１１に一端が連結され下部水タンク１１３のチェーン挿入孔１１３ｂに挿入され後述の重量体１２２に連結される連結網１２１と、この連結網１２１の他端に連結される重量体１２２とを備える。重量体１２２は、内部に水を収納することができる収容空間が形成されたもので、上下に水の入出のための入出孔１２２ａが形成され、上面に連結網１２１の接続のための連結環１２２ｂが結合されている。
【００９４】
このような、本発明に係る多目的回転装置を備えた発電システムは、海上で波力及び潮力と風力の負荷をすべて電気エネルギーとして生産することができるだけでなく、灯台室１１５が構成されているので海上発電システムとして効果的に活用することができ、特に、水上浮遊体１１０は、中空構造であることから移動しやすく、設置場所に移動した後内部空間に水を投入すれば水の重量分固く固定されるので、海上に位置しても、台風や津波により揺れたり転覆したりすることなく安定した設置状態を維持することができる。
【００９５】
以上のように、本発明は限定された実施例と図面に基づいて説明されているが、本発明はこれに限定されず、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明の技術思想と下に記載する特許請求の範囲の均等範囲内で修正及び変形することができることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００９６】
本発明に係る多目的回転装置を備えた発電システムは、水力、波力、潮力、風力等の負荷に対し大きな回転力を得ることができるので、水力、波力、潮力、風力のような自然エネルギーを利用して電気エネルギーを生産する様々な発電システムに効果的に適用することができる。
【図１ａ】
2014510236.tif 000003
【図１ｂ】
2014510236.tif 000004
【図１ｃ】
2014510236.tif 000005
【図２ａ】
2014510236.tif 000006
【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【図２ｄ】
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【図２ｅ】
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【図２ｆ】
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【図２ｇ】
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【図２ｈ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図３ｄ】
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【図３ｅ】
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【図３ｆ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図４ｄ】
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【図４ｅ】
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【図４ｆ】
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【図４ｇ】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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【図５ｄ】
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【図５ｅ】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【国際調査報告】
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