(57)【要約】【課題】 この発明は、弱い風速の時に回転始動が遅い、多段羽根縦軸風車の回転始動性を高めた、複合風車を提供する事を目的としている。【解決手段】支持枠体２に支持された縦軸風車の縦主軸７上部が、支持枠体２の上方へ突出され、支持枠体２の上部に横軸風車の筐体１３が水平回転自在に配設され、縦主軸７の上部に、横軸風車の横主軸１４の一端が、伝動手段１２を介して連結され、縦長羽根９とプロペラ翼１５とが共回転する、複合風車１。【選択図】図１
2007303337.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持枠体に支持された縦軸風車の縦主軸上部が、支持枠体の上方へ突出され、支持枠体の上部に、横軸風車の筐体が水平回転自在に配設され、縦主軸の上部に、横軸風車の横主軸の一端が、伝動手段を介して連結され、縦長羽根とプロペラ翼とが共回転すること、を特徴とする複合風車。
【請求項２】
前記支持枠体は、縦主軸の周囲に配設された複数の支柱に、複数の軸支持体を多段状に組み一体とされ、各軸支持体の平面中央部に、それぞれ軸受が配設され、上下の軸受を貫通して、１本の縦主軸が回転自在に配設され、上下一組の軸受の間に羽根配設区が構成され、各羽根配設区毎に、縦主軸に縦長羽根が配設され、縦主軸の上端部は、支持枠体の上方へ突出されていること、を特徴とする請求項１に記載された複合風車。
【請求項３】
前記横軸風車は、支持枠体の上部に配設された支持台に支持され、支持台は、脚部の上に軸部が形成され、該軸部に横軸風車の筐体の軸部が、水平回転自在に装着され、縦主軸上部と横軸風車の横主軸の一端部とが、伝動手段を介して連結され、縦主軸と横主軸とが、共回転するように構成されたこと、を特徴とする請求項１．２のいずれかに記載された複合風車。  
【請求項４】
縦主軸の周囲に配設された複数の支柱に、複数の軸支持体を多段状に組み支持枠体が形成され、各軸支持体にそれぞれ軸受が支持され、上下の軸受を貫通して、１本の縦主軸が回転自在に配設され、上下一組の軸受の間に羽根配設区が構成され、各羽根配設区毎に、複数の羽根支持体が縦主軸に配設され、該羽根支持体は軸部と支持アームと環縁体とで構成され、上下の環縁体に縦長羽根が、羽根の弦長の前後位置を固定体で固定されていること、を特徴とする複合風車。
【請求項５】
前記羽根配設区の数は、回転体の外周を縦長羽根の弦長で割った数とし、上下の羽根配設区に配設される縦長羽根の上下の位相は、縦長羽根の弦長相当の距離ずつ周方向へ違差されていること、を特徴とする請求項４に記載された複合風車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合風車に係り、特に縦軸風車の縦主軸の上に、横軸風車の横主軸を連結して、共回転するように構成された複合風車に関する。 
【背景技術】
【０００２】
従来、縦軸風車の風車効率は３５％とされ、又横軸風車の風車効率は４５％とされ、互いに風車効率が異なり、構成も作用も異なる異質のものである。縦軸風車としては特許文献１のような多段羽根風車が知られている。
【特許文献１】特開２００５−１８８４６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
縦軸風車の中でも多段羽根風車は、回転し始めると次第に加速されて、高速回転をするが、弱い風速の時には、回転始動が遅い。この発明は、この多段羽根縦軸風車の回転始動性を高めた複合風車を、提供する事を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この発明の具体的な内容は次の通りである。
【０００５】
(1)  支持枠体に支持された縦軸風車の縦主軸上部が、支持枠体の上方へ突出され、支持枠体の上部に、横軸風車の筐体が水平回転自在に配設され、縦主軸の上部に、横軸風車の横主軸の一端が、伝動手段を介して連結され、縦長羽根とプロペラとが共回転する、複合風車。
【０００６】
(2)  前記支持枠体は、縦主軸の周囲に配設された複数の支柱に、複数の軸支持体を多段状に組み一体とされ、各軸支持体の平面中央部に、それぞれ軸受が配設され、上下の軸受を貫通して１本の縦主軸が回転自在に配設され、上下一組の軸受の間に羽根配設区が構成され、各羽根配設区毎に縦主軸に縦長羽根が配設され、縦主軸の上端部は支持枠体の上方へ突出されている、前記(1)に記載された複合風車。
【０００７】
(4)   縦主軸の周囲に配設された複数の支柱に、複数の軸支持体を多段状に組み支持枠体が形成され、各軸支持体にそれぞれ軸受が支持され、上下の軸受を貫通して、１本の縦主軸が回転自在に配設され、上下一組の軸受の間に羽根配設区が構成され、各羽根配設区毎に、複数の羽根支持体が縦主軸に配設され、該羽根支持体は軸部と支持アームと環縁体とで構成され、上下の環縁体に縦長羽根が、羽根の弦長の前後位置を固定体で固定されている、複合風車。
【０００８】
(5)  前記羽根配設区の数は、回転体の外周を縦長羽根の弦長で割った数とし、上下の羽根配設区に配設される縦長羽根の上下の位相は、縦長羽根の弦長相当の距離ずつ周方向へ違差されている、前記(4)に記載された複合風車。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によると次のような効果がある。
【００１０】
(1)  請求項１に記載された発明の複合風車は、縦軸風車の支持枠体の上部に、横軸風車が配設され、縦主軸の上部と、横軸風車の横主軸とが連結されて、共回転するように構成されているので、回転始動の早い横軸風車が回転し始めて、回転をリードして、縦軸風車の縦主軸を始動させる。これによって回転始動した縦軸風車は、風を得て加速する。
【００１１】
（２）  請求項２に記載された発明の複合風車は、縦軸風車の支持枠体に、複数の羽根配設区が、多段状に配設され、１本の縦主軸に、縦長羽根が各羽根配設区毎に配設されているので、縦長羽根に風を受けると縦主軸が回転し、複数段羽根なので大きな軸トルクを得ることができる。低風速時にも横軸風車が回転してリードすることによって、縦軸風車は回転して、縦長羽根の形状による揚力で加速し、大きな軸トルクを得る。
【００１２】
（３）  請求項３に記載された発明の複合風車は、横軸風車が、支持枠体の上部に配設された支持台に、水平回転自在に配設され、縦主軸上部と横軸風車の横主軸の一端部とが、伝動手段を介して連結されているので、横軸風車は、風向きにより自然に向きを変えることができ、横主軸の回転力は縦主軸に伝動され、共回転するので、強い軸トルクにすることができる。
【００１３】
(4)  請求項４に記載された発明の複合風車は、縦主軸に配設された羽根支持体は、軸部と支持アームと環縁体とで構成され、上下の環縁体に縦長羽根が、羽根の弦長の前後位置を固定体で固定されているので、縦長羽根の弦長が長くても、環縁体に縦長羽根が、堅固に安全に固定される。
【００１４】
(5)  請求項５に記載された発明の複合風車は、羽根配設区の数は、回転体の外周を縦長羽根の弦長で割った数とし、上下の羽根配設区に配設される、縦長羽根の上下の位相は、縦長羽根の弦長相当の距離ずつ周方向へ違差されているので、１方向からの風流に対して、常に、上下いずれかの縦長羽根が対面して風力を受けている。  
【実施例１】
【００１５】
本願発明の実施例を説明する。図１は本願発明に係る複合風車の正面図、図２は要部平面図、図３は要部拡大正面図である。
図において、複合風車(1)の支持枠体(2)は、縦主軸(7)の周囲に配した、複数の支柱(3)に、軸支持体(4)の複数を段状に配して、一体に枠組みされており、各軸支持体(4)の平面中央部に、それぞれ軸受(5)が配設されている。
【００１６】
軸支持体(4)は、詳しくは、方形に組まれた外枠体(4a)と、複数の中桟体(4b)とで一体に枠組みされ、中桟体(4b)の平面中央部に軸受(5)が配設されている。
各上下の軸受(5)を連通して、１本の縦主軸(7)が回転自在に支持されている。縦主軸(7)の下部には、発電器(8)が連設されている。
【００１７】
各上下の軸支持体(4)の間を羽根配設区(6)とし、各羽根配設区(6)毎に、縦長羽根(9)が羽根支持体(10)を介して、縦主軸(7)に配設されている。
縦長羽根(9)は、上下先端部に、主軸(7)方へ向いて傾斜された、傾斜部(9a)が形成されている。
【００１８】
縦主軸(7)の上部は、支持枠体(2)の上に突出されて、図３に示すように、支持台(11)で
支持されている。支持台(11)は、脚部(11a)の上に軸部(11b)が形成され、軸部(11b)の内腔に、縦主軸(7)が貫通されて上外に突出されている。該縦主軸(7)の上端部には、ベベルギアからなる伝動手段(12)が固定されている。
なお支持台(11)と筐体(13)との間の回転部において、ベアリングは図示省略した。
【００１９】
前記支持台(11)における軸部(11b)の外部には、風車筐体(13)の軸部(13a)が回転自在に外嵌されている。風車筐体(13)は前後に長く、内部に横主軸(14)が回転自在に横架され、横主軸(14)の後部は、風車筐体(13)の後端外に突出されて、プロペラ翼(15)が固定されている。
プロペラ翼(15)の先端部は、前方へ傾斜されて傾斜部(15a)が形成されている。符号(16)は方向舵である。
【００２０】
横主軸(14)の先端部には、前記縦主軸(7)上端部の伝動手段(12)と係合される、ベベルギアからなる伝動手段(12)が固定されている。この横主軸(14)の回転に伴い、伝動手段(12)を介して縦主軸(7)も、共回転するように構成されている。
【００２１】
以上のように構成された、この発明において、風が吹くと、方向舵(16)に風を受けて風車筐体(13)は、プロペラ翼(15)を風下に向けて、プロペラ翼(15)が回転する。
これに伴い、横主軸(14)が回転し、伝動手段(12)を介して回転力が縦主軸(7)に伝えられて共回転する。縦主軸(7)が回転すると、縦長羽根(9)も回転し、これに風を受けて、縦長羽根(9)の翼形状による揚力により、回転速度は次第に加速されてあがる。
【００２２】
すなわち、プロペラ翼(15)の方が風車効率は高く、早く回転しはじめる。
縦軸風車の縦長羽根(9)は回転始動が遅く、風車効率もプロペラ翼(15)より低い。従って伝動手段(12)のギア比を変えて同期させると、横主軸(14)と縦主軸(7)とは同調する。
【００２３】
風流は、地面から高い位置の方が速度が速い。そのことは、プロペラ翼(15)の方が早く回転し、回転始動の遅い縦長羽根(9)の回転をリードする。
回転し始めると、縦軸風車は、縦長羽根(9)の翼型形状から必然的に生ずる揚力により、加速されて高速回転をする。
【００２４】
風洞実験によると、上下部に傾斜部(9a)のある縦長羽根(9)は、直羽根の縦軸風車に比して、風車効率の４０％増加が確認されており、縦長羽根(9)の３段重ねの場合は、その３倍＋アルフアの風車効率が認められている。  
【００２５】
前記縦長羽根(9)は、弦長が広く設定されている。従って回転始動は遅いが、回転し始めると受風面積が大きいので、高速回転をし、軸トルクも大きくなる。特に縦長羽根(9)の傾斜部(9a)は、集風作用があり、弦長の広さと相まって回転速度に加効する。
【実施例２】
【００２６】
図４は、実施例２を示す縦軸風車の１っの羽根配設区の正面図、図5はその平面図である。前例と同じ部位には、同じ符号を付して説明を省略する。
この実施例２では、羽根支持体(10)が、縦主軸(7)に固定される軸部(10a)と、軸部(10a)から放射方へ突出された複数の支持アーム(10b)と、支持アーム(10b)に支持された環縁体(10c)とから構成されている。
【００２７】
この環縁体(10c)の周面に縦長羽根(9)が、弦長の前後部位を固定体(9b)によって固定されている。すなわち、縦長羽根(9)は、弦長が回転半径の５０％以上の幅広い羽根が使用されるので、前部だけの固定では、安定性と、剛性に不安が残るので、弦長の前後部位を固定体(9b)で固定することによって、堅固に固定することができる。
【００２８】
この実施例２では、図４に示すように、縦主軸(7)において、１っの羽根配設区(6)に上下複数の羽根支持体(10)が配設されて、上下複数の羽根支持体(10)に縦長羽根(9)が固定された。縦長羽根(9)は、主軸(7)に対面する側面に、弦長の前後に固定体(9b)が配設され、前後の固定体(9b)が環縁体(10c)に固定されている。
【００２９】
これによって、縦長羽根(9)は、上下の羽根支持体(10)の環縁体(10c)に、上下４か所を固定体(9b)で固定されるので、安定性が高く、剛性に優れている。必要に応じて、羽根支持体(10)は３段にすることができ、固定体(9b)も３段にすることができる。
なお、この固定体(9b)は、縦長羽根(9)の弦長に応じて、前後に長い１っでもよいし、また、前後に３個でもよい。
【００３０】
前記上下の羽根配設区(6)においては、それぞれに配設される縦長羽根(9)の平面位相を、縦長羽根(9)の弦長相当距離だけ、違差させるように配設される。図６においては、縦長羽根(9)の平面位相が、上下では約４５度ほど違差されている。
【００３１】
これによって２枚羽根が、４段の羽根配設区(6)にそれぞれ配設される。羽根配設区(6)が５段なら、３６度づつ違差される。その場合、平面視で、上下の縦長羽根(9)が重ならないように、縦長羽根(9)の弦長を狭くすることができる。
これによって、１方向からの風流にも、上下の縦長羽根(9)の何れかが風流に対面していることになり、風力を有効に利用することができる。
【実施例３】
【００３２】
図７は、縦軸風車の縦長羽根(9)を、１っの羽根配設区(6)に１枚羽根とした実施例を示す。
同一水準において、縦長羽根(9)は、１枚の方が約２０％アップの高速回転をさせることが可能となる。縦主軸(7)に対して、１っの羽根配設区(6)において、羽根支持体(10)は、軸部(10a)から放射方へ突出された２叉状の支持アーム(10b)とし、これが複数段配設される。
【００３３】
縦長羽根(9)の弦長は、例えば回転直径の３０％とし、弦長が長いので、弦長の前後部位を、上下の２叉状の支持アーム(10b)先端部に、縦長羽根(9)が垂直に固定される。
上下の羽根配設区(6)において縦長羽根(9)は、縦長羽根(9)の弦長相当距離毎に、平面における位相を違差される。
【００３４】
なお、この実施例において、支持アーム(10b)を複数とし、その先端部に、全例同様に環縁体(10c)を固定して、環縁体に縦長羽根(9)を固定できることは当然である。すなわち、環縁体(10c)を使用することによって、縦長羽根(9)が１枚であっても、縦主軸(7)の回転バランスを安定させる事ができる。
【００３５】
なお本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、目的に沿って適宜設計変更をすることができる。例えば伝動手段(12)には、遠心クラッチ、制御器により制御されるクラッチなどを介在させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
回転始動性が優れ、また大きな軸トルクを得ることができるので、どこにでも設置できる風力発電機として、利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明に係る複合風車の正面図である。
【図２】本発明に係る複合風車の平面図である。
【図３】図１における横主軸と縦主軸の関係を示す正面図である。
【図４】実施例２を示す１っの羽根配設区の正面図である。
【図５】図４における平面図である。
【図６】縦長羽根の位相を示す平面図である。
【図７】実施例３を示す１っの羽根配設区の平面図である。
【符号の説明】
【００３８】
(1)複合風車
(2)支持枠体
(3)支柱
(4)軸支持体
(4a)外枠体
(4b)中桟
(5)軸受
(6)羽根配設区
(7)縦主軸
(8)発電器
(9)縦長羽根
(9a)傾斜部
(9b)固定体
(10)羽根支持体
(10a)軸部
(10b)支持アーム
(10c)環縁体
(11)台部
(11a)脚部
(11b)軸部
(12)伝動手段
(13)風車筐体
(13a)軸部
(14)横主軸
(15)プロペラ翼
(15a)傾斜部
(16)方向舵  
【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】
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【図７】
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