(57)【要約】      （修正有）【課題】駆動軸の回転効率を更に増大させることができ、かつ強風による風車の破損を確実に防止することができる縦型風車を提供する。【解決手段】複数の羽根１に風を受けて縦方向の駆動軸２に回転駆動力を発生させる羽根車３と、羽根車３の周りに配置された複数の導風板４沿いに羽根車３へ風を導く導風部５とを備える縦型風車であって、導風部５は、四角柱状に形成されており、その側面毎に設けられ、その導風部５の角付近に位置する縦方向の軸線を中心に回動可能であり、かつ当該導風部５の側面にある風の取入れ口を覆うことができる扉１３と、扉１３を所要開閉角度に位置付けることができる扉開閉機構を備える。【選択図】図２
0003219472.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
複数の羽根に風を受けて縦方向の駆動軸に回転駆動力を発生させる羽根車と、前記羽根車の周りに配置された複数の導風板沿いに前記羽根車へ風を導く導風部とを備える縦型風車であって、
前記導風部は、
三角柱若しくは四角柱又は多角柱状に形成されており、当該導風部の側面毎に設けられ、当該導風部の角付近に位置する縦方向の軸線を中心に回動可能であり、かつ当該導風部の側面にある風の取入れ口を覆うことができる扉と、
前記扉を所要開閉角度に位置付けることができる扉開閉機構を備えることを特徴とする縦型風車。
【請求項２】
請求項１に記載の風車において、
前記導風部は、前記複数の導風板の上下に配置した天板と底板とを備え、
前記導風板は、各々当該導風板の幅方向が前記羽根車の半径方向に対して所定の角度で交差し、かつ前記羽根車の羽根の先端に接近した位置から前記天板及び底板の外縁付近に至る幅を有していることを特徴とする縦型風車。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の縦型風車において、
前記扉開閉機構は、
前記縦方向の軸線と同心に配置すると共に前記扉の上縁又は下縁に固設した被駆動軸と、
原動力を出力軸の回転運動に変えて出力する、前記被駆動軸毎に設けた回転駆動機構と、
前記出力軸の回転を前記被駆動軸に伝達する伝動装置とからなることを特徴とする縦型風車。
【請求項４】
請求項１又は請求項２に記載の縦型風車において、
前記扉開閉機構は、
前記縦方向の軸線と同心に配置すると共に前記扉の上縁又は下縁に固設した被駆動軸と、
原動力を出力軸の回転運動に変えて出力する一つの回転駆動機構と、
前記出力軸の回転を前記扉毎の被駆動軸の各々に一斉に伝達する伝動装置とからなることを特徴とする縦型風車。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、縦方向の駆動軸を有する羽根車で風を受けて動力を得る縦型風車に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の縦型風車には、例えば、特開２０１２−２４１７０９号公報に開示されているように、湾曲面を有する矩形状板よりなる羽根を、駆動軸を中心として環状に同一周方向に湾曲面凹状側面を向けて配設してなる羽根車と、羽根車の外側に隙間を介して環状に配置された導風板を有し該導風板を経て羽根車に風を導く導風部を備えたものがある。この縦型風車では、導風口を全方向に開設し、羽根や導風板となる矩形状板を湾曲させ、羽根や導風板の向きや配設の仕方を工夫することにより駆動軸の回転効率の増大を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２４１７０９号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、上述の従来の縦型風車は、環状に配置された導風板への風の取入れ口に受ける風のみを羽根車へ導いて動力を得るため、羽根車に供給する風量の面で限界があり、改善の余地があり、駆動軸の回転効率の増大という面で十分満足できるものではなかった。また環状に配置された導風板の導風口を塞ぐ手段を備えていないので、強風時に羽根車の回転速度が過大になって風車が破損する恐れがあった。
【０００５】
そこで本考案は、上述の問題点に鑑み、駆動軸の回転効率を更に増大させることができ、かつ強風による風車の破損を確実に防止することができる縦型風車を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段及び考案の効果】
【０００６】
本考案の第一の側面に係る縦型風車は、複数の羽根に風を受けて縦方向の駆動軸に回転駆動力を発生させる羽根車と、前記羽根車の周りに配置された複数の導風板沿いに前記羽根車へ風を導く導風部とを備える縦型風車であって、前記導風部は、三角柱若しくは四角柱又は多角柱状に形成されており、当該導風部の側面毎に設けられ、当該導風部の角付近に位置する縦方向の軸線を中心に回動可能であり、かつ当該導風部の側面にある風の取入れ口を覆うことができる扉と、前記扉を所要開閉角度に位置付けることができる扉開閉機構を備えることを特徴としている。
【０００７】
このように構成された縦型風車によれば、扉開閉機構により扉を所要の開閉角度になるように開くことで、導風部の外周を通過しようとする風を集めて導風部に供給することができ、その分、羽根車に供給される風量は増大し、羽根車の駆動軸の単位風力当たりの出力を増大させることができる。そして強風時には扉開閉機構により扉を閉じることで羽根車の破損を防ぐことができる。しかも、前記導風部は、三角柱若しくは四角柱又は多角柱状に形成されており、扉は、導風部の角付近に位置する縦方向の軸線を中心に回動可能であるので、導風部から外側へ大きくはみ出すように開くことができ、導風部周辺の風を集めて一層多量の風を導風部へ供給することができるようになり、扉は平面状に形成すればよくなるので、扉の製作も容易になる。
【０００８】
本発明の第二の側面に係る縦型風車は、前記導風部は、前記複数の導風板の上下に配置した天板と底板とを備え、前記導風板は、各々当該導風板の幅方向が前記羽根車の半径方向に対して所定の角度で交差し、かつ前記羽根車の羽根の先端に接近した位置から前記天板及び底板の外縁付近に至る幅を有していることを特徴としている。
【０００９】
この縦型風車によれば、導風部は、複数の導風板の上下に配置した天板と底板とを備え、導風板は、各々当該導風板の幅方向が風車の半径方向に対して所定の角度で交差し、かつ羽根車の羽根の先端に接近した位置から天板及び底板の外縁付近に至る幅を有していることにより、導風部へ供給された風の漏れが少なくなるため、その大部分を有効に羽根車へ供給することができ、駆動軸の単位風力当たりの出力つまり駆動軸の回転効率の増大を図ることができる。
【００１０】
本発明の第三の側面に係る縦型風車は、前記扉開閉機構は、前記縦方向の軸線と同心に配置すると共に前記扉の上縁又は下縁に固設した被駆動軸と、原動力を出力軸の回転運動に変えて出力する、前記被駆動軸毎に設けた回転駆動機構と、前記出力軸の回転を前記被駆動軸に伝達する伝動装置とからなることを特徴としている。
【００１１】
この縦型風車によれば、被駆動軸毎の回転駆動機構により被駆動軸を駆動することで、各扉の開閉角度を個々に変えることができるので、風向きに応じて各扉の開閉角度を調節する等により、駆動軸の回転効率を更に増大させるとことが可能になる。
【００１２】
本発明の第四の側面に係る縦型風車は、前記扉開閉機構は、前記縦方向の軸線と同心に配置すると共に前記扉の上縁又は下縁に固設した被駆動軸と、原動力を出力軸の回転運動に変えて出力する一つの回転駆動機構と、前記出力軸の回転を前記扉毎の被駆動軸の各々に一斉に伝達する伝動装置とからなることを特徴としている。
【００１３】
この縦型風車によれば、一つの回転駆動機構により全ての扉を一斉に開閉したり、全ての扉の開閉角度を一斉に同一の開閉角度に変更したりすることができるので、扉の開閉操作も簡単になり、扉開閉機構が簡素化され、その製造費用を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は本考案の一実施例に係る縦型風車の正面図である。
【図２】図２は図１に示す縦型風車の平面図である。
【図３】図３は扉開閉機構の説明図である。
【図４】図４は扉開閉機構の他の実施形態を示す平面図である。
【考案を実施するための形態】
【００１５】
以下、本考案の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本考案の技術思想を具体化するための縦型風車を例示するものであって、本考案はそれらを以下のものに特定しない。また、本明細書は実用新案登録請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本考案の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本考案を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。
【００１６】
図１から図３に示す縦型風車は、複数の羽根１に風を受けて縦方向の駆動軸２に回転駆動力を発生させる羽根車３と、羽根車３の周りに配置された複数の導風板４に沿って羽根車３へ風を供給する導風部５とを備える。この実施例では羽根１は２４枚あり、各々幅方向において湾曲した矩形状の板からなり、図２に示すように駆動軸２を中心として環状に配置されている。そして羽根１の長手方向の上端と下端は上下に間隔をとって配置した円板６、７に固着されており、上下の円板６、７は夫々駆動軸２に同心に固着されている。
【００１７】
駆動軸２は、図１に示すように機枠８に設けた軸受９、１０により回転自在に保持されている。羽根車３の下方には発電機１１が設置されており、駆動軸２の下端部と発電機１１の入力軸の上端部とが軸接手１２で結合されている。
【００１８】
導風部５は、四角柱状に形成されており、その導風部５の四つの側面毎に設けられ、その側面にある風の取入れ口を覆うことができる扉１３と、この扉１３を所要開閉角度に位置付けることができる扉開閉機構１４を備えている。
【００１９】
更に、導風部５は、複数の導風板４の上下に配置した天板１５と底板１６とを備えている。この実施例では導風板４は２４枚あり、各々矩形状の板からなる。これらの導風板４は、図２に示すように、羽根車３の環状に配置された羽根１の周りを取り囲むように配置されている。そして各導風板４は、その幅方向が羽根車３の半径方向に対して所定の角度で交差し、かつ天板１５及び底板１６の中央部の穴の縁つまり羽根車３の羽根１の先端に接近した位置から、導風部５の天板１５及底板１６の外縁付近に至る幅を有しており、各導風板４の上端と下端は天板１５と底板１６に固着されている。
【００２０】
天板１５及び底板１６は、この実施例では四角形状に形成されている。また、その中央部が羽根車３の羽根１の先端から外側へ隙間をおくよう円形に切り抜かれており、夫々機枠８に固着されている。なお天板１５及び底板１６は、その角部に機枠８に適合するよう切欠き（図示せず）を有しているので、厳密には四角形とはいえないが四角形と見て差し支えない。導風部５の側面には複数の導風板４の外側縁と天板１５及び底板の縁とが位置しており、導風板４の外側縁相互間の空間が風の取入れ口となっている。
【００２１】
扉１３は、導風部５の上から見た輪郭の角付近において蝶番１７により機枠８に取り付けられており、蝶番１７は、図３に示すように、機枠８に固着された下側管部材１７ａと、扉１３の側縁に固着された上側管状部材１７ｂと、下側管部材１７ａと上側管状部材１７ｂとに通したピン１７ｃとからなり、ピン１７ｃは縦方向の軸線Ａと同心に配置されているので、扉１３は軸線Ａを中心に回動可能である。
【００２２】
扉開閉機構１４は、縦方向の軸線Ａと同心に配置すると共に扉１３の上縁に固設した被駆動軸１８と、原動力を出力軸１９の回転運動に変えて出力する、被駆動軸１８毎に設けた回転駆動機構２０と、出力軸１９の回転を被駆動軸１８に伝達する伝動装置２１とからなる。この実施例では、被駆動軸１８は、その下端に固着した腕部１８ａを有し、この腕部１８ａを扉１３の上縁に固着しており、機枠８に設けた軸受２２により回転自在に保持されている。なお被駆動軸１８は、必要に応じて扉１３の下縁に設けてもよい。更に回転駆動機構２０は、サーボモータ２３と、サーボモータ２３の回転を減速して出力軸１９から出力する減速機２４とを備えている。そしてサーボモータ２３と減速機２４とは一体化しており、機枠８に設けた支持台２５上に設置してある。また伝動装置２１は、出力軸１９と被駆動軸１８を結合する軸継手である。各サーボモータ２３は、出力軸１９を選択的に正転逆転駆動することができるものであり、扉１３の開閉角度の設定部の設定値に基づき扉１３を回動して扉１３の開閉角度を設定値通りに位置付けるように、その出力回転を制御することができる制御部を有し、扉の開閉具合を個別に操作することができるようになっている。サーボモータ２３を起動すると、出力軸１９の回転が軸継手２１を介して被駆動軸１８に伝達され、扉１３が軸線Ａを中心に回転する。扉１３が所要の開閉角度になるとサーボモータ２３が停止し、扉１３は所要の開閉角度に位置付けられる。なお扉１３が閉じた位置から現在の位置までの扉１３の軸線Ａを中心とする回転角度を扉１３の開閉角度としている。
【００２３】
上述のように構成された縦型風車により風力を動力に変えるためには、扉開閉機構１４により各扉１３を例えば図２に示すように所要の開閉角度になるように開く。そうすると導風部５の側面を吹き抜けようとする風は、扉１３沿いに集められて導風部５の側面の風の取入れ口に供給され、取入れ口に供給された風は導風板４に導かれて羽根車３に供給され、羽根車３を回す。強風時には、扉開閉機構１４により各扉１３を風の強さに応じて完全に閉じたり或いは僅かな開閉角度だけ開いておいたりする。また風向きに応じて、より多量の風を集めることができるように各扉１３の開閉角度を個々に変えてもよい。
【００２４】
図４は、扉開閉機構１４の他の実施形態を説明するための平面図であり、扉開閉機構１４は、原動力を出力軸の回転運動に変えて出力する一つの回転駆動機構２０と、出力軸１９の回転を扉１３毎の被駆動軸１８の各々に一斉に伝達する伝動装置２６とからなる点で、図２に示す扉開閉機構１４と相違している。回転駆動機構２０は減速機２４付きサーボモータ２３からなり、伝動装置２６は、減速機２４付きサーボモータ２３の減速機２４の出力軸に固着した鎖歯車２６ａと、各被駆動軸１８に固着した鎖歯車２６ｂと、遊動鎖歯車２６ｃと、それらに掛けた無端チェーン２６ｄとからなる。サーボモータ２３を作動させると鎖歯車２６が回転し、その回転が無端チェーン２６ｄを介して各鎖歯車２６ｂに伝達され、各被駆動軸１８と共に扉１３が一斉に同じ開閉角度だけ回動する。
【００２５】
本考案によれば、必要に応じて天板１５及び底板１６を三角形又は多角形状に形成することで、導風部５を三角柱状や多角柱状に形成してもよい。また扉開閉機構１４はモータ等の原動機を備えたものでなく、操作者が手動で被駆動軸１８を回転駆動するようにしたものでもよい。また扉１３を所要の開閉角度に確実に保持するためにモータ等にブレーキ装置を備える場合もあり得る。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本考案に係る縦型風車は、発電機を駆動するために用いるだけでなく、例えば貯水池へ水を汲み上げる揚水ポンプ等他の負荷を駆動するために用いてもよい。
【符号の説明】
【００２７】
１…羽根
２…駆動軸
３…羽根車
４…導風板
５…導風部
６…円板
７…円板
８…機枠
９…軸受
１０…軸受
１１…発電機
１２…軸接手
１３…扉
１４…扉開閉機構
１５…天板
１６…底板
１７…蝶番
１８…被駆動軸
１９…出力軸
２０…回転駆動機構
２１…伝動装置
２２…軸受
２３…サーボモータ
２４…減速機
２５…支持台
２６…伝動装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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