(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数本の平行軸に平行に配置され駆動索で結合された複数枚の直線矩形翼（ブレード）が平行軸間を並進運動し、軸周りに回転運動して方向転換し、ブレードが水流や風のような媒体の流れ方向と角度を持つことによりブレードが発生する力で全平行軸周りにブレードが無限軌道運動を行う、あるいは平行軸のいずれかに動力を付加しブレードを媒体内で動かすことにより媒体に流れを発生させる装置において、下記手段を有することを特徴とする装置。
（１）  平行軸が鉛直に近い状態に配置された場合、ブレードおよびブレード駆動索の重量による駆動索の撓みを、駆動索と平行な面上を一定距離を保って滑動させる、あるいはブレードの浮力を利用して撓みを抑止する。
（２）  駆動索の流れ方向への変形を、ベアリング等滑動車をブレード軸に着け変形抑制板に沿って滑動させるあるいは回転する変形抑制板により駆動索の変形を抑制する、あるいは駆動索と変形抑制板とを電磁力で反発させ非接触とする。
（３）上記変形抑制板と複数の平行軸を支える匡体とを結合しブレードの発生する力を分散して匡体に伝達する。
（４）  ブレードのピッチ角を制御するハンドルを、回転するガイド板で受ける、あるいはハンドルとガイド板とを電磁力で反発させ非接触とする。
（５）  ブレードピッチ角を制御するハンドルのガイド溝あるいはガイド板を二分割し上流側と下流側とで独立に制御可能な、あるいは更に分割数を増やして局所的にブレードピッチ角を可変とした場合において、摺動可能な弾性板で分割ガイド溝を接合する。
（６）  ブレードピッチ角が０°付近から大きな角度に確実に移行できるようにハンドルガイド溝内のピッチ角制御ハンドルを索で連結する。
（７）  複数の平行軸を支える匡体がテレスコピック構造である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流れの持つエネルギーを吸収する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
並進運動するブレードで構成される水車あるいは風車の実用例はまだない。文献１および文献２に示されている装置（以下、原装置と呼ぶ）を実用とするにはブレード駆動索の撓み対策、ブレードの流れに対する姿勢角の設定を確実に行うこと等、装置として機能させるための諸方策が必要である。なお、以下では請求項１の装置を本装置と呼ぶ。
【特許文献１】
実開平５−１２７００
【特許文献１】
特開平１０−０６１５９８
【発明の開示】
【０００３】
複数平行軸（回転軸）をほぼ鉛直に設置した場合、原装置では多数のブレード２をチェーン等の駆動索４（以下チェーンで代表する）で結ぶが、当該装置が大きくなると、ブレードやチェーン自身の重量のためチェーンが撓む。チェーンの撓みはブレード方向転換回転部分２１でチェーンと、チェーンと噛み合うスプロケット（以下、主スプロケット５という）との噛み合わせが悪くなり、チェーンから主スプロケットへの力の伝達効率が低下したり、チェーンがスプロケットから外れたりする。したがって、チェーンと主スプロケットとの位置関係を適切に保つための工夫が必要である。  この撓みは、チェーン側面に、あるいはブレード下側軸２０に荷重受ベアリング６を設置し、荷重受板７の上を滑動させることにより、あるいは７を複数のローラーで置き替え、チェーンをこのローラ上を滑動させることにより抑制できる。さらに、ブレード内に発泡材９等の浮力を得られる材料を詰めるなどしてブレード自身に浮力をつける事によりチェーンの撓みを軽減する。実用上は、これらの方法を単独利用ないし併用する。
【０００４】
当該装置の性能はブレードピッチ角（ブレードの翼弦と流れ方向との成す角）で決まるため、所要のピッチ角が確実に設定できなければならない。ブレードは流れの方向に押し流されるため、流れのない状態で設定されたピッチ角度とは異なった値になる。チェーンの張力のみでピッチ角を制御する場合、チェーンの張り過ぎ状態が起こりスプロケットへのあるいはスプロケットからチェーンへの動力伝達が困難になる。一般に、チェーンの張力は若干緩めに設定する必要がある。また、多くの流れは変動するため、上記張力も変動しブレードの位置が確定せず、結果としてブレードのピッチ角も確定しない。従って、チェーンあるいはブレード上側軸１０、下側軸２０を変形抑制板１１で支えてチェーン位置を確実に決める必要がある。変形抑制板を利用する場合は、チェーンとブレードの軸１０，２０とが摺動するため磨耗が起こる。磨耗を極力少なくするために、変形抑制板自身をチェーンの動きと並行して回転できる可動板１２を設置する、あるいはブレードの軸にベアリング１８を装着しベアリングと変形抑制板との摩擦を少なくする、あるいは、変形抑制板およびブレード軸に永久磁石等による磁気的反発力を付与して非接触とし摩擦そのものをなくす。
【０００５】
変形抑制板１１がない場合は、チェーンがブレードの発生する力を負担することになり、結果として回転軸１３に集中して伝達される。複数ブレードの発生する大きな力は１３を介して匡体２４に伝達されるため軸受け部分に大きな強度的耐久性が必要になるが、１１と２４を結合することによりブレードの発生する大きな力を分散して２４に伝達できるため、匡体構造への強度要求が緩和できる。
【０００６】
ピッチ角制御用ハンドル１６とハンドルガイド板１７との摺動部の磨耗を極力少なくする必要がある。上記０００４の可動板１２と同様に、ハンドルガイド板自身がハンドルと同方向に移動・回転する可動板を設置する、あるいは上記０００４と同様にハンドル１６とハンドルガイド板１７とを磁力の反発力を利用して非接触とする、あるいは、ハンドルにベアリング１８をつけて摺動時の摩擦力を極力小さくする。ブレードの軸１０、２０をブレードの圧力中心位置に設置すればピッチ角制御用ハンドル１６に加わるモーメントは小さくできる。この場合、摺動による摩擦は小さいのでベアリングを省略することもでき、また、磁力を利用する場合の必要な磁力は小さくてよい。
【０００７】
当該装置の性能を最大限に引き出すためには、ピッチ角を最適に設定できる必要がある。そのためには上流側と下流側とのピッチ角を独立に設定できる、あるいは、一般に流れの速さは場所によって異なるため、部分的に異なったピッチ角を設定できればより高い当該装置の性能を引き出すことができる。そのために、ピッチ角制御用ハンドル１６の位置を決めるハンドルガイド溝１４あるいは二枚の板から成るハンドルガイド板１７（以下、ガイド板で代表する）を二分割あるいは二分割以上の多分割にし分割各部を独立に動かすことができるようにする。二分割の場合、ブレードが方向転換する部分でハンドルガイド板１７を分割し、弾性板１５で互いを連接し、ピッチ角制御用ハンドルが分割されたガイド板間を滑らかに移動できるようにする。弾性板は分割されたガイド板の一方側では固定され、他方側では摺動する。あるいは、弾性板の代わりに一方が他方のガイド板の中を動くようにテレスコピックな配置とする。また、部分的にピッチ角を設定するためにガイド板を必要な部分で分割し、二分割の場合と同様に、互いを弾性板で連接することにより、分割された各ガイド板は独立に動かすことができる。
【０００８】
原装置において、ブレードピッチ角制御用のガイド板１７を用いればブレードの大きなピッチ角（ブレード翼弦が流れ方向と並行の時、ピッチ角を０度とする）はほぼ確定できるが0度付近では各ブレードの角度設定精度が悪くなる。このことは、ブレードの発生する力を０にしてブレードの運動を停止しようとすることを難しくする。従って、ピッチ角0度付近でのピッチ角確定が確実にできる必要がある。そのために、ピッチハンドルガイド溝１４内のピッチ角制御用ハンドル１６をチェーン等のハンドル結合索１９（以下チェーンで代表）で結合することにより全ブレードのピッチ角０度付近から大きな角度への移行を確実に行うことができる。１４がない場合は流水の変動がブレードの発生する力の変動となりその影響がピッチアームに至りピッチ角が変動してしまう。
【０００９】
本装置の構体４６をテレスコピックに伸縮可能な鞘金具４６等を用いた構造（図１１）とすることにより、任意幅の流れに対応できる。
【実施例】
【００１０】
図１は、原装置に本発明を適用した実施例である。なお、以上では水平設置をもとに記述をしているが、本発明を用いた当該装置は、垂直設置でも利用できる。
【産業上の利用可能性】
【００１１】
本装置により、いまだ実用化されていない矩形の風車や水車あるいはポンプが実現できる。従来の水力発電は、ダム等により水力エネルギーの集中を行い、エネルギー密度の高い流れを利用する方式であったが、矩形の水車を用いることによりエネルギー密度の低い流れを集中することなく、そのエネルギーを吸収することができるし、大口径ポンプが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】  本装置説明図
【図２】  ブレード駆動索の鉛直方向の撓みをベアリングを用いて抑える本発明を実施した説明図
【図３】  ブレードに浮力を持たせ駆動索の撓みを緩和する本発明を実施した説明図
【図４】  ブレード等の位置確定のために変形抑制板でブレード軸を流れ方向に拘束する本発明を実施した説明図
【図５】  図２のベアリングの代りに荷重受板が回転する本発明を実施した説明図
【図６】  図４の変形抑制板とブレード軸との摩擦力軽減のためにブレード軸にベアリングを備えた本発明を実施した説明図
【図７】  ブレードの発生する力を、当該装置の匡体に流す本発明を実施した説明図
【図８】  上流側と下流側とで異なったブレードピッチ角を設定できる本発明を実施した説明図
【図９】  ブレードピッチ角設定用ハンドルとハンドルガイド板との摩擦力を軽減するためにハンドルにベアリングを備えた本発明を実施した説明図
【図１０】ブレードピッチ角を０°から大きな角度まで確実に設定するためにピッチ角制御用ハンドルをチェーン等結合索で繋ぐ本発明を実施した説明図
【図１１】構体を伸縮可能なテレスコピック構造とした本発明を実施した説明図
【符号の説明】
【００１３】
１  本該装置
２  ブレード
４  ブレード駆動索
５  主スプロケット
６  荷重受ベアリング
７  荷重受板
８  位置決め用スプロケット
９  発泡材
１０  ブレード上側軸
１１  変形抑制板
１２  可動板
１３  主スプロケット軸
１４  ピッチ角制御用ハンドルガイド溝
１５  分割されたガイド板当を連接する弾性板
１６  ピッチ角制御用ハンドル
１７  ピッチ角制御用ハンドルガイド板
１８  ベアリング
１９  ピッチ角制御用ハンドル結合索
２０  ブレード下側軸
２１  ブレード方向転換回転部
２２  ブレード並進部
２３  仕切り板
２４  当該装置の筐体
３２  ブレードの負ピッチ角状態
３３  発電機
３７  装置躯体
３８  結合板
４０  順流れ方向
４１  逆流れ方向
４２  ブレード進行方向
４４  チェーン
４５  分散スプロケット
４６  鞘金具
４７  ラック・ピニオン
４８  流れ方向検出具
４９  ウオームギア
５０  モータ
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図９】
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【図１０】
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【図１】
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【図２】
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【図８】
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【図１１】
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