JP2005023821A

JP2005023821A - Assembling type wind mill

Info

Publication number: JP2005023821A
Application number: JP2003189496A
Authority: JP
Inventors: Shuichi Yokoyama; 修一横山; Akio Takechi; 昭雄武智; Yuji Takechi; 雄次武智
Original assignee: Tama TLO Co Ltd
Current assignee: Tama TLO Co Ltd
Priority date: 2003-07-01
Filing date: 2003-07-01
Publication date: 2005-01-27
Anticipated expiration: 2023-07-01
Also published as: JP4488697B2; CN1816693A; WO2005003552A1; KR20060069367A

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an assembling type windmill with easy handleability and improved portability using the principle of a Savonius windmill. SOLUTION: The assembling type windmill 1 is connected to a transmission shaft 3 and a connecting member 8 rotating around a rotary shaft, and a rotor 7 connected to the connecting member 8 and provided with a plurality of wind receiving parts 5. The rotor 7 leads the wind received by each of the wind receiving parts 5 to the other wind receiving parts 5. The rotary 7 can be reduced in size by detaching each of the wind receiving parts 5 from the connecting member 8 and folding them. COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はサボニウス型の風車に関し、特に、サボニウス型風車の原理に基づいた組立・分解が容易な組立型風車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
風車の一種として、サボニウス型風車が知られている。図９（ａ）はサボニウス型風車の原理を述べるための従来のサボニウス型風車の構成を示す斜視図であり、図９（ｂ）は図９（ａ）に示すサボニウス型風車５００における風の流れを示す図である。
【０００３】
図９（ａ）に示すように、サボニウス型風車５００は、所定の回転軸を中心に回転する伝動軸３ｐと、風を受けて伝動軸３ｐとともに回転する複数のブレード５ｐとを有する。図９（ａ）においては、２枚のブレード５ｐが接続部材８ｐを介して伝動軸３ｐに連結されている。
各ブレード５ｐは、たとえば、半円筒状をしており、湾曲した内周面が伝動軸３ｐのまわりを取り囲むように接続部材８ｐに設置される。この内周面が、風を受ける受風面５ｐ＿ａとなる。このとき、２つのブレード５ｐは、受風面５ｐ＿ａが互いに対向して一部オーバーラップするように設置される。
なお、図９（ａ）における符号９によって表わされる部材は、ブレード５ｐの強度を確保するための補強材である。
【０００４】
図９（ａ）に示す風車５００に風が当たった場合に、図９（ｂ）に示すように、一方のブレード５ｐの受風面５ｐ＿ａに当たる風の風圧による力（これを風圧力という）をａ、他方のブレード５ｐの受風面５ｐ＿ａとは反対側の面に当たる風の風圧力をｂとする。風圧力ｂは、風圧力ｂ１と風圧力ｂ２との２つの風圧力に別れると考えられる。
風圧力ａと風圧力ｂとが同じ大きさであるとすると、ａ＋ｂ１＞ｂとなり、風圧力ａと風圧力ｂ１とが風車５００を回転させる力として働くため、風車５００は矢印ＲＤ方向に回転する。
また、一方のブレード５ｐの受風面５ｐ＿ａに当たった風は湾曲した受風面５ｐ＿ａに沿って伝動軸３ｐ側に集まり、他方のブレード５ｐの受風面５ｐ＿ａに当たる。これにより、図９（ｂ）に示すように風圧力ｃが生じる。この風圧力ｃは風圧力ｂの一部を相殺し、風車５００を回転させる力として働く。したがって、最終的にａ＋ｂ１＋ｃ＞ｂとなり、この風圧力ｃにより風車５００の回転効率が上昇する。これがサボニウス型風車の原理である。
【０００５】
以上のような原理を利用したサボニウス型風車の一種が、たとえば、特許文献１に記載されている。特許文献１に記載のサボニウス型風車は、回転軸を中心とした半径方向の両端部から中央部に至るに従ってブレードの高さが小さくなり、かつ、受風開口部から奥部に至るに従って間隔が狭くなるようにブレードの上下の辺に天板および底板を設けたサボニウス型風車である。
特許文献１に記載のサボニウス型風車によれば、ブレードの余分な受風面が削除されるためブレードの背圧が減少し、また、風車の重量が減少する。その結果、風車の回転効率が上昇する。なお、風車の回転効率は、風車の回転を変換して得られる電力や動力等のエネルギーの発生効率に直接的に関係する。
【０００６】
【特許文献１】
特開昭５８−１６２７７６号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載のサボニウス型風車を含め、従来の風車はエネルギーの発生効率を高めることが主として考慮されており、製造や組立等の取扱いの容易さや携行性はほとんど考慮されていなかった。
サボニウス型風車は、ほぼ無騒音、回転開始のための風速が比較的小さい等の利点を有する。また、風車によるエネルギーの発生にはＣＯ_２の発生等の環境への影響が少ない。このような利点を有するサボニウス型風車の利用の促進を図るために、サボニウス型風車の取扱い性、携行性の向上が望まれている。
サボニウス型風車の取扱い性および携行性を向上させ、風が存在する様々な場所で容易にサボニウス型風車を利用することが可能になれば、個々のサボニウス型風車から得られるエネルギーは小さい場合であっても、結果的にはエネルギーをより多く得られることになる。
【０００８】
本発明の目的は、取扱いが容易になり携行性を向上させることも可能な、サボニウス型風車の原理を用いた組立型風車を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る組立型風車は、回転軸まわりに回転する回転部材と、当該回転部材に連結され、複数の受風部を備え当該複数の受風部の各受風部において受けた風を他の前記受風部に導く受風手段とを有し、前記受風手段を縮小することができる組立型風車である。
【００１０】
本発明においては、回転部材に連結された受風手段の複数の受風部のうちのある受風部の受風面に風が当たる。受風面に風が当たることにより、受風手段に回転部材まわりの回転トルクが発生する。
各々の受風部の受風面に当たった風は受風面に沿って流れ、他の受風部の受風面に導かれる。他のブレードの受風面に導かれて当たった風はさらに回転トルクを発生させる。
本発明においては、以上のような構成を有する受風手段を適宜縮小することができる。受風手段を縮小することにより、受風部および受風面が小さくなる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しながら述べる。
【００１２】
第１実施形態
図１は、サボニウス型風車の原理を利用した、本発明に係る組立型風車の第１実施形態を示す図である。図１において、（ａ）は第１実施形態に係る組立型風車の概略構成を示す立面図を、（ｂ）は平面図を、（ｃ）は（ａ）に示す組立型風車の一つの受風部を拡大して示した立面図をそれぞれ表わしている。
【００１３】
図１に示すように、第１実施形態に係る風車１は、本発明における受風手段としてのロータ７と、伝動軸３と、支柱１４と、発電機１８とを有する。
ロータ７は、複数の受風部５と、接続部材８とをさらに有する。
【００１４】
伝動軸３は、たとえば、円柱状に形成する。
また、支柱１４は、内周側に伝動軸３を収容可能な中空構造とする。
本実施形態における伝動軸３と支柱１４とは、伸び縮みが可能な伸縮構造にする。
内周側に伝動軸３を収容した支柱１４は、発電機１８に接続される。
【００１５】
本実施形態における発電機１８は、伝動軸３および支柱１４を設置するための土台も兼ねている。
伝動軸３を収容した支柱１４が、発電機１８に取り外し可能に接続されて、たとえば、鉛直方向に立設される。
このとき、支柱１４は発電機１８に対して固定される。一方、伝動軸３は支柱１４の内部において発電機１８に対して自在に回転可能とする。
図１（ａ）においては、支柱１４の内部の破線として伝動軸３を描いている。
【００１６】
発電機１８に対して回転自在に接続された伝動軸３が、発電機１８に対する入力軸となる。
発電機１８は、伝動軸３の回転力を利用して発電を行なう。
【００１７】
伝動軸３と発電機１８との間に、図示はしないが増速機を設置してもよい。増速機は、伝動軸３を入力軸とし、伝動軸３の回転力を利用して、発電機１８に接続される出力軸の回転速度を上昇させる。
また、発電機１８の代わりに、たとえば、クランク機構やギヤの組み合わせた変換機構を用いて、伝動軸３の回転力を、電力以外の動力に変換してもよい。
【００１８】
支柱１４の発電機１８に接続している端部とは反対側の端部からは伝動軸３の一部が突出している。伝動軸３のこの突出している部分にロータ７が接続される。ロータ７と伝動軸３とは一体となって回転する。
ロータ７は、その接続部材８を介して伝動軸３に接続される。本実施形態においては、接続部材８は図１（ｂ）に示すような三角形状の板とする。三角板状の接続部材８は、その平坦面を伝動軸３に直交させて伝動軸３に取付けられる。
なお、本発明における回転部材の一実施態様が、一体となって回転する伝動軸３と接続部材８とに相当する。
【００１９】
上記接続部材８に、風を受けて回転部材１０を回転させるための受風部５を接続する。
図１（ａ），（ｂ）に示すように、第１実施形態においては、互いに独立した複数の受風部５を相互に接続して風を受けるようにしている。
【００２０】
受風部５は、受風布６と、フレーム１７＿１〜１７＿５とを有する。
受風布６は風を受けるための布である。受風布６には、たとえば、キャンバスやテフロン（登録商標）をコーティングしたキャンバス等の布を用いる。また、布の代わりに漆塗和紙や油紙、ナイロンシートやビニールシート等の樹脂シートなど、膜状の材料を適宜利用することも可能である。なお、漆塗和紙は、和紙の表面に漆を塗ったものである。
上記の布や紙、樹脂シート等の材料は、折りたたむことが可能である。
【００２１】
フレーム１７＿１〜１７＿５は、受風布６を所定の形状にするためのものである。
フレーム１７＿１〜１７＿５としては、たとえば、竹や、アルミニウム、ＳＵＳ等の金属を用いることができる。
フレーム１７＿１〜１７＿５は、パイプ状にしてもよい。
受風布６には自重を支持できる強度はないため、フレーム１７＿１〜１７＿５はある程度の風速にも耐えられるように強度を大きくしておくことが好ましい。受風布６が比較的軽いため、フレーム１７＿１〜１７＿５はある程度重くともよい。
【００２２】
図１（ｂ），（ｃ）に示すように、フレーム１７＿１とフレーム１７＿２とを十字型に組む。フレーム１７＿１とフレーム１７＿２との交点の位置から、フレーム１７＿１とフレーム１７＿２とのいずれにも直交するようにフレーム１７＿３をフレーム１７＿１に取付ける。
そして、フレーム１７＿３のフレーム１７＿１に取付けた端部とは反対側の端部とフレーム１７＿１の両端部とを結ぶように、フレーム１７＿４とフレーム１７＿５とをフレーム１７＿１およびフレーム１７＿３に接続する。
なお、これらのフレーム１７＿１〜１７＿５のうち、少なくともフレーム１７＿２はフレーム１７＿１から取り外すことができるようにしておく。
【００２３】
上記のように組立てたフレーム１７＿１〜１７＿５のフレーム１７＿３側に、フレーム１７＿１，１７＿２のそれぞれの端部を結ぶように受風布６を張ることにより、図１に示すようなブレード状の受風部５ができあがる。
フレーム１７＿１〜１７＿５に受風布６を張るためには、たとえば、受風布６のうちフレーム１７＿１，１７＿２の両端部に位置する部分に、これらの端部に嵌合するキャップを取付けておけばよい。
なお、図１（ｃ）に示すようなフレーム１７＿１，１７＿２のそれぞれの長さＬ，Ｈは、たとえば、Ｌ＝１．２ｍ、Ｈ＝０．７ｍ程度である。
【００２４】
上記のようなブレード状の受風部５は、フレーム１７＿３が存在することにより、風をより効率的に受けることができるポケットが存在する形状となっている。このポケットの部分の内側の面が、風を受ける受風面５ａとなる。
フレーム１７＿３の長さは、風を効率的に受けられるようにポケットがある程度形成され、かつ、受風布６がたるまない程度の適切な長さにする。
【００２５】
フレーム１７＿１とフレーム１７＿２とを十字型に組んでいるため、受風面５ａには図１（ｃ）に示すように大きさの異なる第１の領域５ａ＿Ａと第２の領域５ａ＿Ｂとが形成されることになる。
第１の領域５ａ＿Ａの面積は第２の領域５ａ＿Ｂの面積よりも小さい。
【００２６】
各々が以上のような構成を有する複数の受風部５は、サボニウス型風車の原理に従って回転するように、各々の受風面５ａを回転方向に対して同じ側に揃えて接続部材８に接続される。このとき、複数の受風部５は、各々の受風面５ａにおいて受けた風を他の受風部５の受風面５ａに導くように配置される。
受風部５の個数は、後述するように受風部５によって生じる風の流れの力を有効に利用できるように、２個、もしくは３個以上の奇数個とする。
【００２７】
本実施形態においては、３個の受風部５を、正三角形状の接続部材８の各辺に１個ずつ接続する。このとき、伝動軸３側に受風面５ａの第１の領域５ａ＿Ａを位置させ、伝動軸３から離れた方向に第２の領域５ａ＿Ｂを位置させる。
そのために、フレーム１７＿１には、受風面５ａの第１の領域５ａ＿Ａ側の先端部と中途部とに留め具１９ａ，１９ｂがそれぞれ設けられる。留め具１９ａと留め具１９ｂとの間の距離は、正三角形状の接続部材８の一辺の長さとほぼ同程度とする。
【００２８】
３個の受風部５のそれぞれの留め具１９ａを接続部材８の頂点にそれぞれ位置させ、かつ、各留め具１９ａを接続部材８の各頂点に位置する他の受風部５の留め具１９ｂにそれぞれ装着して固定する。以上により、３個の受風部５によって接続部材８が挟み込まれて３個の受風部５と接続部材８とが一体となる。
各フレーム１７＿１の留め具１９ａ側の部分が、他のフレーム１７＿１および回転部材１０への装着のための装着部となる。
【００２９】
上述のようにロータ７を組立てたときには、回転部材１０への装着部側に第１の領域５ａ＿Ａが位置し、装着部から離れた方向に第２の領域５ａ＿Ｂが位置することになる。
また、各受風部５のフレーム１７＿３によるポケット部の深さは、装着部側に向かうに従って浅くなる。
【００３０】
図１（ｂ）に示すように矢印ＷＤで示される風向きの風ＷＡがロータ７に当たるとする。ロータ７の各受風部５の受風面５ａに当たった風は、伝動軸３を取り囲むように受風面５ａが配置されているため受風面５ａに沿って伝動軸３側に向かって流れるように導かれる。
このとき、受風面５ａの面積は装着部側に向かうに従って小さくなり、また受風面５ａが存在するポケット部の深さは装着部側に向かうに従って浅くなっているため、風は装着部側の伝動軸３側に向かうに従って受風面５により絞られる。その結果、風を効率的に伝動軸３側に向かわせることができ、また、伝動軸３側に向かうに従って風の流速が上がる。
【００３１】
受風面５ａに導かれることにより風速が上がった風は、図１（ｂ）に示すように風ＷＣとなって他の受風部５の受風面５ａに向かって流れる。
図９の説明においてサボニウス型風車の原理として述べたように、ある受風面５ａに当たる風ＷＡの風圧力ａと他の受風面５ａに導かれて当たったときの風ＷＣの風圧力ｃとの和は、ロータ７の回転時に抵抗となる風ＷＢの風圧力ｂよりも大きくなるため、ロータ７は矢印ＲＤ方向に回転する。
【００３２】
ロータ７が回転することにより伝動軸３が回転する。
この伝動軸３の回転を利用して、発電機１８によって発電が行なわれる。
【００３３】
次に、組立型風車１を分解する手順について述べる。
まず、伝動軸３と共に支柱１４を縮める。
そして、各受風部５の留め具１９ａを留め具１９ｂから外すことによって各受風部５が接続部材８から取り外され、ロータ７が分解される。
さらに、伝動軸３および支柱１４を発電機１８から取り外す。
以上により、組立型風車１を発電機１８と、接続部材８が接続された伝動軸３および支柱１４と、個々に独立した受風部５とに分解することができる。
接続部材８と伝動軸３とは、さらに分解可能な構造であってもよい。
【００３４】
各々の受風部５の分解の手順についてさらに述べる。
図２が、受風部５の分解の手順について述べるための図である。図２において、（ａ）は図１（ｃ）と同様の受風部５の立面図であり、（ｂ）は組立てた状態の受風部５の斜視図であり、（ｃ）は受風部５を分解した状態を示す斜視図である。
【００３５】
説明を容易にするために、図２（ａ），（ｂ）に示すように受風面５ａを受風面５ａ＿１，５ａ＿２，５ａ＿３，５ａ＿４の４つの部分にわける。
受風部５を分解するためには、まず、フレーム１７＿２の両端部のキャップを外してフレーム１７＿２から受風布６を外す。
そして、フレーム１７＿２をフレーム１７＿１から外す。
フレーム１７＿２が取り外された受風部５において、図２（ｂ）の矢印Ｋで示すように受風面５ａ＿１と受風面５ａ＿２とが対向し、受風面５ａ＿３と受風面５ａ＿４とを対向させて受風布６を折りたたむと図２（ｃ）のようになる。
図２（ｃ）は、フレーム１７＿２を取り外された受風部５が、装着部側の留め具１９ａと第１の領域５ａ＿Ａと第２の領域５ａ＿Ｂとを通るフレーム１７＿１に沿って折りたたまれた状態を示している。
【００３６】
以上のように、フレーム１７＿２を取り外した受風部５を、細長い形状に縮小して持ち運ぶことが可能になる。
受風布６はさらに折りたたむことが可能であるため、フレーム１７＿２を取り外した受風部５をさらに小さく縮小することもできる。
【００３７】
本実施形態によれば、ロータ７と伝動軸３および支柱１４と発電機１８とを有する組立型風車１を容易に組立・分解することができる。ロータ７の受風部５をさらに組立・分解可能な構造にもなっている。容易に組立・分解可能な構造であるため組立型風車１を容易に取り扱うことが可能になり、取扱い性が向上する。
また、組立型風車１のなかで容積が大きい受風部５を分解して縮小することができるため、携行性が向上する。その結果、組立型風車１を様々な場所において使用し易くなり、利用範囲が広がる。たとえば、組立型風車１をキャンプ場や無人島に運んで使用することが可能になる。
組立・分解が容易であるため、組立型風車１が故障した場合に各部分の交換や修理が容易であり、メンテナンス性が向上する。
受風部５が交換可能であるため、受風部５に求められる強度レベルを低くすることができる。その結果、受風部５を含めた組立型風車１の製造コストの上昇を抑制して安価に提供することができる。受風部５に用いる受風布６や紙や樹脂シート等の材料は比較的安価であるため、組立型風車１のコストはさらに小さくなる。
コストが下がることにより、組立型風車１の利用はさらに促進される。
【００３８】
また、布や紙や樹脂シートも用いた受風部５は従来の風車の受風部よりもはるかに軽くなるため、従来よりもはるかに小さい風でロータ７が回転して回転効率が向上し、組立型風車１の発電効率が従来よりも向上する。
さらに、本実施形態においては、各受風部５の受風面５ａを、留め具１９ａが取付けられている伝動軸３への装着側の第１の領域５ａ＿Ａの面積が伝動軸３から離れた第２の領域５ａ＿Ｂの面積よりも小さい形状にしている。このため、受風面５ａに当たる風ＷＡが、より多く他の受風面５ａに向かう風ＷＣとなり、かつ、風ＷＣの風速が上昇する。その結果、風ＷＣの風圧力ｃが大きくなりロータ７がより回転し易くなりロータ７の回転効率が向上する。
各受風面５ａは風を受け入れ易いポケット状に形成されているため、図１（ａ）に示すように伝動軸３に対して斜めの方向の風ＷＷを捉え易くなり、ロータ７の回転に利用可能な風の力が増える。その結果、ロータ７の回転効率は従来よりもさらに向上する。
【００３９】
第２実施形態
上記第１実施形態の受風部５に限らず、他の受風部を用いて組立型風車を構成することができる。その例を以下に第２実施形態として述べる。
なお、本発明の第２実施形態に係る組立型風車は、第１実施形態の受風部５の代わりに受風部６０を用いている。この点以外は第２実施形態に係る組立型風車は第１実施形態に係る組立型風車１と同じであるため、同じ構成要素については同じ符号を付して用い、詳細な記述は省略する。
【００４０】
図３が、第２実施形態に係る受風部６０を用いたロータの構成を示す図である。図３において、（ａ）は複数の受風部の接続関係を示す平面図であり、（ｂ）は１つの受風部６０の立面図である。
ただし、図３（ａ），（ｂ）において留め具１９ａ，ｂは図示を省略している。
【００４１】
図３（ａ）に示すように、第２実施形態に係るロータ７０は、受風部６０として、３（ｂ）に示すような受風面６０ａに凹凸部６０ａ＿ｄを有する折りたたみ可能なブレードを有する。
３つの受風部６０は、第１実施形態と同様に、ある受風部６０の受風面６０ａに当たった風ＷＡが風ＷＣとなって他の受風部６０の受風面６０に向かって流れるように接続部材８に対して装着されて接続されている。
【００４２】
各受風部６０は、周知の扇子と同じ構造を有している。たとえば、第１実施形態と同様の竹やアルミニウムやＳＵＳ等の金属などの材料を用いた骨に、キャンバスやテフロンコーティングを施したキャンバス等の布、漆塗和紙や油紙、各種樹脂シート等の膜状の材料を張ることによって受風部６０を構成することができる。
【００４３】
扇子と同じ構造を有する受風部６０は、扇の要の部分が装着部Ｃｔとなる。
凹凸部６０ａ＿ｄは、装着部Ｃｔから放射状にのびる筋状の溝６０ａ＿ｇが形成されるような筋状の凹凸部となる。
受風部６０は、以上のような凹凸部６０ａ＿ｄを広げること、または折りたたむことにより、ある程度の範囲で自在に拡大、または縮小することができる。
凹凸部６０ａ＿ｄが意図せずに動くことを避けるためには、受風面６０ａを支持する図示しない支持部材を受風部６０に設けることが好ましい。
【００４４】
図３（ａ）に示すように、受風部６０は装着部Ｃｔを接続部材８側にして接続部材８に装着される。
このとき、受風部６０の受風面６０ａを、折り曲げた状態で他の受風部６０の装着部Ｃｔに装着してもよい。たとえば、図３（ａ）に示すように、装着部Ｃｔが位置する場所において、接続部材８を取り囲むように基準となる平面から角度θ１曲げる。
受風面６０ａの角度θ１は、受け止めた風を効率的に他の受風面６０ａに導くために、たとえば、０°≦θ１≦４５°の範囲とする。
【００４５】
風を装着部Ｃｔ側に導かせ易くするために、装着部Ｃｔから離れた領域から装着部Ｃｔに近い領域に近づくに従って受風面６０の面積が小さくなることが好ましい。このため、図３（ｂ）に示す受風面６０による弧の角度θ２については、たとえば、２０°≦θ２＜１８０°の範囲とする。
【００４６】
本実施形態においては受風面６０ａが受けた風ＷＡが、溝６０ａ＿ｇにより捉えられて接続部材８側に導かれる。
その際に、溝６０ａ＿ｇの断面積は接続部材８側に向かうに従って小さくなっているため、接続部材８側に向かうに従って風の流速が上昇する。したがって、第１実施形態の場合と同様に、他のブレード６０の受風面６０ａに当たる風ＷＣの風圧力が増加する。
上記のように風が流れる本実施形態の組立型風車の動作は第１実施形態の風車１と同じであるため、詳細な記載は省略する。
【００４７】
以上のように、第２実施形態によれば、扇子と同様の構造を有する受風部６０を用いて組立型風車を構成することができる。
第２実施形態に係る組立型風車においても、第１実施形態に係る組立型風車１と同様の効果を得ることができる。
さらに、第２実施形態に係る受風部６０は受風面６０ａを縮小した状態で風を受けることができる。このため、風が強過ぎるときには受風部を小さくして、組立型風車のオーバーロードや故障を防止することができる。
【００４８】
第３実施形態
以下では、本発明の第３実施形態として、傘を用いた受風部を有する組立型風車について述べる。
図４が、サボニウス型風車の原理を利用した、本発明に係る組立型風車の第３実施形態を示す図である。図４において、（ａ）は第３実施形態に係る組立型風車の概略構成を示す立面図を、（ｂ）は平面図を、（ｃ）は（ａ）に示す組立型風車の一つの受風部の構成を示す模式図をそれぞれ表わしている。
【００４９】
第３実施形態に係る組立型風車１００は、第１実施形態の受風部５の代わりに傘を用いた受風部６０を用いたロータ７１を有している。この点以外は第３実施形態に係る組立型風車１００は第１実施形態に係る組立型風車１と同じであるため、同じ構成要素については同じ符号を付して用い、詳細な記述は省略する。ただし、図４（ｂ）において伝動軸３および留め具１９ａ，ｂは図示を省略している。
【００５０】
傘の構造は周知であるため、受風部６１の構造についての詳細は省略する。傘の内側が受風面６１ａとなる。受風面６１ａを形成する材料にビニールや布等の慣用されている材料を用いた傘を受風部６１として適宜利用することができる。
本実施形態においては、傘のシャフト６１ｈを正三角形状の接続部材８の各辺に沿って配置させて、３つの受風部６１を接続部材８に接続して装着している。各受風部６１は、接続部材８から自在に取り外し、また接続部材８に装着することができる。
各受風部６１は、受風面６１ａにおいて受けた風を他の受風面６１ａに導くように各受風面６１ａを接続部材８側に向けて接続部材８に取付けられる。
【００５１】
以上のようなロータ７１を有する組立型風車１００は、これまでの組立型風車と同様に、ある受風面６１ａにおいて受けた風ＷＡを受風面６１ａに沿って風ＷＣとして他の受風面６１ａに導いて、矢印ＲＤ方向に回転する。
受風面６１ａは半球状をしているため、風ＷＣの風圧力の上昇度は第１および第２実施形態よりは小さいと思われる。しかしながら、図４（ａ）に示すように伝動軸３に対して斜めの方向の風ＷＷを捉えることは容易であるため、ロータ７１の回転に利用可能な風の力を増やすことはできる。また、受風面６１ａに当たった風を受風面６１ａの外に逃がしにくく、風を有効に利用することができる。以上により、ロータ７１の回転効率を従来よりも向上させることは可能である。
【００５２】
本実施形態に係る受風部６１を縮小する場合には、図４（ｃ）に示すように、傘と同様に風面６１ａにつながっている骨をまとめたスライド部を、シャフト６１ｈに沿って図中の矢印に示すようにスライドさせる。これにより、受風面６１ａがたたまれて縮小する。
受風部６１以外の組立型風車１００の組立・分解の手順は第１実施形態の場合と同様であるため記載を省略する。
【００５３】
第３実施形態においても、前述の実施形態と同様に、取扱い性、携行性およびメンテナンス性の向上という効果を得ることができる。また、受風部６１の軽量化によるロータ７１の回転効率の向上の効果もある。
さらに、本実施形態においては受風部６１として傘を用いているため、組立型風車１００の組立・分解が容易である。また、傘は市場で容易に入手可能であるため、組立型風車１００のコスト上昇を抑制して安価に組立型風車１００を提供することができる。
【００５４】
第４実施形態
第１〜３実施形態においては、個々に独立した受風部を有するロータを用いていた。以下では、本発明における受風手段として受風部と一体となった１つの立体型のロータを用いる組立型風車の形態について述べる。
なお、本発明の第４実施形態に係る組立型風車は、第１実施形態のロータ７の代わりに立体型のロータ７２を用いている。この点以外は第４実施形態に係る組立型風車は第１実施形態に係る組立型風車１と同じであるため、同じ構成要素については同じ符号を付して用い、詳細な記述は省略する。
【００５５】
図５は、第４実施形態に係るロータ７２の構成を示す図である。図５において、（ａ）は縮小した状態のロータ７２を示す立面図であり、（ｂ）は使用状態におけるロータ７２を示す立面図であり、（ｃ）は（ａ）における断面Ｉ−Ｉから見た断面図である。
【００５６】
ロータ７２は、本発明における立体部材の一実施態様となっており、また、受風手段の一実施態様ともなっている。
ロータ７２は、周知の提灯と同様の構造を有している。たとえば、漆塗和紙や油紙等の紙のような、形成が容易で形成した形を維持可能なある程度の強度を有する材料を用いて、内部が空洞の折りたたみ可能な立体部材を形成する。
ロータ７２の形の維持と強度確保のために、ロータ７２の骨格となる部材を折りたたみ可能に構成してもよい。骨格となる部材の材料には、たとえば、竹、アルミニウムやＳＵＳ等の金属を用いることができる。
【００５７】
立体型のロータ７２は、たとえば、接着剤や留め具を用いて伝動軸３を含む回転部材に装着されて固定される。これにより、ロータ７２の回転と共に伝動軸３が回転することになる。
上述のような材料を用いて、ロータ７２を蛇腹状に形成する。蛇腹状のロータ７２の伸縮方向は、本実施形態においては、伝動軸３に直交する方向とする。したがって、図５（ａ）のような縮小した状態から、矢印方向にのばすことにより、ロータ７２は図５（ｂ）に示す使用状態となる。ロータ７２を図５（ａ）に示す縮小状態に戻すことも可能である。
【００５８】
立体に形成したロータ７２には、ロータ７２の内部の空洞への空気の流入または空洞からの外部への空気の流出のための開口１１を設けておく。このため、開口１１は少なくとも２つ存在する。２つの開口１１，１１は、ロータ７２の回転に応じて、流入口として機能することもあれば流出口として機能することもある。以下では、流入口として機能する開口１１を開口１１ａ、流出口として機能する開口１１を開口１１ｂとして表わす。
【００５９】
ロータ７２の内部の空洞以外の部分が、受風部６２となる。
また、開口１１ａから開口１１ｂまでの空間が、ロータ７２に流入した風が流れる流路ＰＴＨとなる。すなわち、開口１１ａと開口１１ｂとは、流路ＰＴＨを介して互いに連通している。
【００６０】
受風部６２の流路ＰＴＨ側の面のうち、風が当たる部分が受風面６２ａとなる。受風面６２ａは、図９（ａ），（ｂ）を用いて述べたサボニウス型風車の原理に従ってロータ７２を回転させるために複数存在する。
複数の受風面６２ａは、サボニウス型風車の原理に従うように、たとえば、各受風面６２ａにおいて受けた風を他の受風面６２ａに導くために伝動軸３を内側に取り囲むような湾曲した形状に形成する。
【００６１】
ロータ７２を滑らかに回転させるために、各受風部６２と各受風面６２ａと各開口１１の形状とは、断面Ｉ−Ｉに平行な断面において伝動軸３を中心として点対称であることが好ましい。
また、ロータ７２の表面積および質量については、それぞれ伝動軸３の回転軸を中心として比率が均一であることが、ロータ７２の回転を均一にさせるために好ましい。図５に示すロータ７２は、これらの条件を満たしている。
ただし、伝動軸３の回転軸の延長上にロータ７２の重心が存在しており、重心を中心にして表面積および質量のバランスがとれていれば、非対称な形状の立体型のロータであっても滑らかに回転する。
【００６２】
流路ＰＴＨに効率的に風を導くためには、ロータ７２の表面積ＡＲと開口１１ののべ面積ＡＯとの比率は、たとえば、ＡＲ：ＡＯ＝２：１〜４：１程度であることが好ましい。
【００６３】
図５（ｃ）に示すように開口１１ａから風ＷＡがロータ７２の内部に流入するとする。ロータ７２内に流入した風ＷＡは、流路ＰＴＨを流れて受風面６２ａに当たる。受６２ａは内側に伝動軸３が位置するように湾曲しているため、受風面６２ａに当たった風は風ＷＣとなって受風面６２ａに沿って伝動軸３側に向かって流路ＰＴＨ内を流れ、開口１１ｂ側の受風面６２ａに当たる。
開口１１ｂ側の受風面６２ａに当たった風はそのまま受風面５２ａに沿って開口１１ｂ側に向かって流路ＰＴＨ内を流れ、開口１１ｂから立体ロータ７の外部へ流出する。
【００６４】
風ＷＡの風圧による力（風圧力）をａ、風ＷＣの風圧力をｃとする。また、ロータ７２の回転時に抵抗となる風ＷＢによる風圧力をｂとする。
図９の説明においてサボニウス型風車の原理として述べたように、ａ＋ｃ＞ｂとなるため、上記の風の流れが繰返されることにより、ロータ７２は伝動軸３と共に矢印ＲＤ方向に回転する。
【００６５】
以上のように、本実施形態においては、ロータ７２が縮小可能な提灯状になっている。このため、前述の実施形態と同様に取扱い性、携行性およびメンテナンス性の向上と、コスト抑制という効果を得ることができる。
ロータ７２は第３実施形態の傘を用いたロータ７１と同様に伝動軸３に対して斜めの方向の風ＷＷを容易に捉えることができる。さらに、ロータ７２の内部に流入した風を全て回転のために利用することができる。このため、ロータ７２の回転効率はロータ７１よりも高くなる可能性が高い。
【００６６】
変形形態
上記第４実施形態のように蛇腹の伸縮方向が伝動軸３に対して直交する方向であると、第１〜３実施形態のように受風面を３つ以上にした場合には受風部の容積が増えるため縮小することが困難になる。
以下では、第４実施形態の変形形態として、蛇腹の伸縮方向を変えることにより縮小可能としたロータについて述べる。
【００６７】
図６は、本変形形態に係るロータ７３の構成を示す図である。図６において、（ａ）は縮小した状態のロータ７３を示す立面図であり、（ｂ）は使用状態におけるロータ７３を示す立面図であり、（ｃ）は（ａ）における断面ＩＩ−ＩＩから見た断面図である。
ロータ７３は、第４実施形態に係るロータ７２と同様の蛇腹構造を有しており、形状および蛇腹の伸縮方向以外はロータ７２と同じであるため詳細は省略する。
【００６８】
ロータ７３は、図６（ａ），（ｂ）に示すように、伝動軸３に装着する状態において伝動軸３に沿った方向に伸縮可能な構造にする。
【００６９】
ロータ７３は、３つの開口１１１，１１１，１１１を有している。これら３つの開口をそれぞれ開口１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃとする。
３つの開口１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃ以外のロータ７３の内部の部分が受風部６３になっていると考えることができる。受風部６３は開口１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃに対応して３つにわけて扱うことができる。したがって、受風部６３の開口１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃに対応した３つの受風面６３ａ，６３ａ，６３ａをそれぞれ受風面６３ａ＿１，６３ａ＿２，６３ａ＿３として扱う。
【００７０】
また、開口１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃがそれぞれ連通する流路を流路ＰＴＨＮとする。流路ＰＴＨＮについても開口毎に対応させて扱うことができる。開口１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃに対応する流路ＰＴＨＮをそれぞれ流路ＰＴＨＮ１，ＰＴＨＮ２，ＰＴＨＮ３とする。
【００７１】
上記開口１１１のように、開口の数は２個だけでなく３個以上の数にすることができる。ある受風面に当たった風を他の受風面に集中的に導くために、開口の数は３以上の奇数が好ましい。受風面の数は、開口の数に対応した数になる。
【００７２】
図６（ｃ）に示すように開口１１１ａから風ＷＡがロータ７３の内部に流入するとする。風ＷＡは流路ＰＴＨＮ１を流れて受風面６３ａ＿１に当たる。受風面６３ａ＿１に当たった風は風ＷＣとなって受風面６３ａ＿１に沿って伝動軸３側に向かって流れ、開口１１１ｂ側の受風面６３ａ＿２に当たる。
受風面６３ａ＿２に当たった風はそのまま受風面６３ａ＿２に沿って開口１１１ｂ側に向かって流路ＰＴＨＮ２内を流れ、開口１１１ｂからロータ７３の外部へ流出する。
風ＷＣによる風圧力がロータ７３の回転時に生じる風ＷＢによる抵抗力を一部相殺するため、サボニウス型風車の原理に基づいて、ロータ７３が矢印ＲＤ方向に回転することになる。
【００７３】
以上のように蛇腹の伸縮方向を伝動軸３に沿った方向とすれば、ロータ７３を縮小したときにも受風部６３の断面形状はほとんど変化しない。このため受風部の数を３つ以上に増やすことができる。したがって、３つ以上の開口を有するロータを蛇腹構造にして縮小することが可能になる。
【００７４】
第５実施形態
受風部と一体となった立体型のロータは、蛇腹構造以外の他の手段によって実現することもできる。
以下では、風船を用いて立体型のロータを形成した形態について述べる。
【００７５】
図７（ａ）は風船を用いたロータの一実施形態を示す立面図であり、図７（ｂ）は風船を用いたロータの変形形態を示す立面図であり、図７（ｃ）は図７（ｂ）における断面ＩＩＩ−ＩＩＩから見た断面図である。
【００７６】
こられのロータの材料には、たとえば、紙やビニールやナイロンを用いることができる。
図７（ａ）に示すロータ７４は、繭玉、あるいはピーナッツ状の風船を用いたロータである。
ロータ７４は、空気出入口ＡＩＮを介して空気を流出または流入させることにより、縮小または拡大が可能である。
【００７７】
ロータ７４として用いる風船は、前述のロータ７２と同様に空洞の内部に受風部と受風面と流路とを有する形状に形成する。
また、ロータ７４は、ロータ７４の内部への風の流入、および内部からの風の流出のための複数の開口１１２も有する。図７（ａ）には１つの開口１１２しか図示していないが、ロータ７４の中心に対して対称な位置に、もう１つの開口１１２が存在する。
ロータ７４は、伝動軸３を含む回転部材に、たとえば接着されて装着される。伝動軸３と一体となったロータ７４は、サボニウス型風車の原理に従って、矢印ＲＤ方向に回転する。
【００７８】
第５実施形態の変形形態に係るロータ７５は、図７（ｂ）に示すように南瓜状の風船を用いたロータである。
ロータ７５においては、たとえば、ヘタの部分を空気出入口ＡＩＮとする。
ロータ７５は、開口１１３ａと開口１１３ｂの２つの開口１１３を有し、内部に受風部６４と流路ＰＴＨを備える形状に形成する。
これらの開口１１３、受風部６４および流路ＰＴＨを有するロータ７５の回転時の動作は第４実施形態に係るロータ７２と同じであるため記載は省略する。
【００７９】
なお、ロータ７４，７５を、３つ以上の開口を有する形状にすることも可能である。
ロータ７４，７５は、滑らかに回転させるために、伝動軸３の回転軸の延長上に重心が存在し、重心を中心にして表面積および質量のバランスがとれるような形状にすることが好ましい。
【００８０】
以上のように、第５実施形態においては風船を用いて立体型のロータを形成しているため、ロータの形状の自由度が上がる。また、ロータの製造が容易で非常に安価にロータを提供することができる。
【００８１】
第６実施形態
以下では、得られるエネルギーの増大化を図るために、上記第１〜第４実施形態に係る風車のロータを複数個用いた風車について述べる。
【００８２】
風は、低い位置においては弱く、高い位置ほど強く吹く傾向がある。本実施形態に係る風車は、このような風の特性を最大限に活用するためのものである。
図８は、本実施形態に係る風車の構成を示した立面図である。
図８に示すように、本実施形態にかかる連結型風車３００は、複数のロータ７０＿１，７０＿２，７０＿３，７０＿４と、連通軸４０と、複数の増速機１６＿１，１６＿２，１６＿３と、支柱１４とを有する。
本実施形態においては、図８に示すように４個のロータと３個の増速機を用いた例を挙げているが、ロータおよび増速機の数は、大きさや質量などの点から物理的な限界に達するまで適宜増やすことができる。
【００８３】
複数のロータ７０＿１〜７０＿４には複数の伝動軸３１，３２，３３，３４がそれぞれ接続され、ロータ７０＿１〜７０＿４と一体となっている。
各伝動軸３１〜３４および各増速機１６＿１〜１６＿３はそれぞれ内周側に連通軸４０を収容可能な中空構造を有している。
なお、伝動軸３１〜３４に一体となったロータ７０＿１〜７０＿４と、増速機１６＿１〜１６＿３と、連通軸４０と、支柱１４とは、これらを自在に組立・分解できる構造にしておく。
【００８４】
支柱１４は、たとえば、地面等の設置場所に立設される。
支柱１４から延長するように連通軸４０が支柱１４に分解可能に接続されて固定される。
図６に示すように、低い位置から高い位置に向かって順に、ロータ７０＿４、増速機１６＿３、ロータ７０＿３、増速機１６＿２、ロータ７０＿２、増速機１６＿１、ロータ７０＿１が、内周側に連通軸４０を連通させ連通軸４０に沿って分解可能に連結配置される。
増速機１６＿１〜１６＿３に関しては、下側の増速機ほど負荷が大きくなるように設定する。
【００８５】
各増速機１６＿１〜１６＿３は連通軸４０に分解可能に固定される。
伝動軸３１が増速機１６＿１の入力軸となり、伝動軸３２が増速機１６＿１の出力軸かつ増速機１６＿２の入力軸となる。また、伝動軸３３が増速機１６＿２の出力軸かつ増速機１６＿３の入力軸となる。そして、伝動軸３４が増速機１６＿３の出力軸となる。
また、図示はしないが、伝動軸３４には前述の実施形態において用いたような発電機がさらに連結しているものとする。
【００８６】
各伝動軸３１〜３４とそれぞれ一体化した各ロータ７０＿１〜７０＿４は、連通軸４０を中心として自在に回転可能である。ただし、連通軸４０は回転しない。
ロータ７０＿１〜７０＿４としては、第１〜第４実施形態に係るロータを適宜組み合わせて用いることができる。第５実施形態のような風船を用いたロータは連通軸４０に連通させることが困難であるため、あまり適切ではない。
下側のロータのブレードほど受風面の面積を大きくして質量を大きくすることが、回転により得られるエネルギーを蓄えておく観点から好ましい。
【００８７】
図８に示す矢印ＷＤ方向の風向きの風が吹く場合を考える。
風を受けた各ロータ７０＿１〜７０＿４はそれぞれ所定方向に回転する。このとき、伝動軸３１の回転は増速機１６＿１により伝動軸３２の回転に利用される。伝動軸３２の回転は増速機１６＿２により伝動軸３３の回転に利用される。伝動軸３３の回転は増速機１６＿３により伝動軸３４の回転に利用される。
伝動軸３４の回転を利用して、図示しない発電機により発電が行なわれる。
【００８８】
高い位置ほど風は強く吹く傾向にあり、また、最も上方の増速機１６＿１の負荷が最も小さいため、最も上方のロータ７０＿１が最初に回転を始める傾向にある。
上述のように、ロータ７０＿１の回転は、伝動軸３１〜３４および増速機１６＿１〜１６＿３を介して最も下方のロータ７０＿４まで伝達される。
したがって、たとえば、上方側のロータのみが回転を開始できる程度の風の状態であったとしても、下方側のロータも回転させることができる。
下側のロータほど受風面の面積を大きくして質量を大きくしておけば、回転により得られたエネルギーをより多く蓄えておくことができる。
【００８９】
以上のように、本実施形態に係る連結型風車３００によれば、連通軸４０に沿ってロータを複数設けることにより、風力が小さくとも各ロータを回転させることができるようにしている。このため、連結型風車３００から得られる電力等のエネルギーを増加させることができる。連結型風車３００の各ロータは上記実施形態１〜４のように回転効率が従来よりも向上しているため、従来よりも効率的にエネルギーを得ることができる。
また、各ロータ７０＿１〜７０＿４および各増速機１６＿１〜１６＿３を上下方向に沿って連結するだけで風を有効利用することができる。このため、連結型風車３００の製造や設置のコスト上昇を抑制し、安価に提供することができる。
さらに、各ロータ７０＿１〜７０＿４および各増速機１６＿１〜１６＿３は容易に組立・分解が可能である。各ロータ７０＿１〜７０＿４もさらに縮小が可能である。このため、本実施形態のようなエネルギー発生効率を上昇させた連結型風車３００を様々な場所に搬送して組み立てて、容易に利用することが可能になる。
【００９０】
なお、上記の実施形態１〜６および図面に記載の内容は本発明を説明するための例であり、材料や形状、数値等の条件は、特許請求の範囲内において適宜変更可能である。
【００９１】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、取扱いが容易になり携行性を向上させることも可能な、サボニウス型風車の原理を用いた組立型風車を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は第１実施形態に係る組立型風車の概略構成を示す立面図を、（ｂ）は平面図を、（ｃ）は（ａ）に示す組立型風車の一つの受風部を拡大して示した立面図をそれぞれ表わしている。
【図２】（ａ）は図１（ｃ）と同様の受風部の立面図であり、（ｂ）は組立てた状態の受風部の斜視図であり、（ｃ）は受風部を分解した状態を示す斜視図である。
【図３】（ａ）は第２実施形態に係る複数の受風部の接続関係を示す平面図であり、（ｂ）は１つの受風部の立面図である。
【図４】（ａ）は第３実施形態に係る組立型風車の概略構成を示す立面図を、（ｂ）は平面図を、（ｃ）は（ａ）に示す組立型風車の一つの受風部の構成を示す模式図をそれぞれ表わしている。
【図５】（ａ）は第４実施形態に係るロータを縮小させた状態を示す立面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すロータを拡大させた状態を示す立面図であり、（ｃ）は（ａ）における断面Ｉ−Ｉから見た断面図である。
【図６】（ａ）は第４実施形態の変形形態に係るロータを縮小させた状態を示す立面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すロータを拡大させた状態を示す立面図であり、（ｃ）は（ａ）における断面ＩＩ−ＩＩから見た断面図である。
【図７】（ａ）は第５実施形態に係るロータの一実施形態を示す立面図であり、（ｂ）は第５実施形態に係るロータの変形形態を示す立面図であり、（ｃ）は（ｂ）における断面ＩＩＩ−ＩＩＩから見た断面図である。
【図８】第６実施形態に係る連結型風車の構成を示した立面図である。
【図９】（ａ）はサボニウス型風車の原理を述べるための従来のサボニウス型風車の構成を示す斜視図であり、（ｂ）は（ａ）に示すサボニウス型風車における風の流れを示すための図である。
【符号の説明】
１，１００…組立型風車
３…伝動軸
５，６０，６１，６２，６３，６４…受風部
５ａ，６０ａ，６１ａ，６２ａ，６３ａ，６４ａ…受風面
５ａ＿Ａ…第１の領域
５ａ＿Ｂ…第２の領域
６…受風布
７，７０，７１，７２，７３，７４，７５，７０＿１〜７０＿４…ロータ（受風手段）
８…接続部材
１０…回転部材
３００…連結型風車
Ｃｔ…装着部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a Savonius type windmill, and more particularly to an assembly type windmill that can be easily assembled and disassembled based on the principle of the Savonius type windmill.
[0002]
[Prior art]
A Savonius type windmill is known as a kind of windmill. FIG. 9A is a perspective view showing a configuration of a conventional Savonius type windmill for describing the principle of the Savonius type windmill, and FIG. 9B is a flow of wind in the Savonius type windmill 500 shown in FIG. FIG.
[0003]
As shown in FIG. 9A, the Savonius-type windmill 500 includes a transmission shaft 3p that rotates about a predetermined rotation axis, and a plurality of blades 5p that receive the wind and rotate together with the transmission shaft 3p. In FIG. 9A, two blades 5p are connected to the transmission shaft 3p via a connecting member 8p.
Each blade 5p has, for example, a semi-cylindrical shape, and is installed on the connection member 8p so that a curved inner peripheral surface surrounds the transmission shaft 3p. This inner peripheral surface is a wind receiving surface 5p_a that receives wind. At this time, the two blades 5p are installed such that the wind receiving surfaces 5p_a face each other and partially overlap.
In addition, the member represented by the code | symbol 9 in Fig.9 (a) is a reinforcing material for ensuring the intensity | strength of the blade 5p.
[0004]
When wind hits the windmill 500 shown in FIG. 9A, as shown in FIG. 9B, a force (this is called wind pressure) due to the wind pressure of the wind hitting the wind receiving surface 5p_a of one blade 5p. a, the wind pressure of the wind striking the surface opposite to the wind receiving surface 5p_a of the other blade 5p is b. The wind pressure b is considered to be divided into two wind pressures, that is, a wind pressure b1 and a wind pressure b2.
If the wind pressure a and the wind pressure b have the same magnitude, a + b1> b, and the wind pressure a and the wind pressure b1 work as a force for rotating the windmill 500, so the windmill 500 rotates in the direction of the arrow RD. .
Further, the wind that hits the wind receiving surface 5p_a of one blade 5p gathers on the transmission shaft 3p side along the curved wind receiving surface 5p_a, and hits the wind receiving surface 5p_a of the other blade 5p. As a result, wind pressure c is generated as shown in FIG. The wind pressure c cancels a part of the wind pressure b and acts as a force for rotating the windmill 500. Accordingly, a + b1 + c> b is finally obtained, and the rotational efficiency of the wind turbine 500 is increased by the wind pressure c. This is the principle of the Savonius type windmill.
[0005]
One type of Savonius type wind turbine using the above principle is described in Patent Document 1, for example. In the Savonius-type windmill described in Patent Document 1, the blade height decreases from both ends in the radial direction around the rotation axis to the center, and the interval increases from the wind receiving opening to the back. It is a Savonius type windmill in which a top plate and a bottom plate are provided on the upper and lower sides of the blade so as to be narrow.
According to the Savonius type windmill described in Patent Document 1, since the extra wind receiving surface of the blade is deleted, the back pressure of the blade is reduced, and the weight of the windmill is reduced. As a result, the rotational efficiency of the windmill increases. Note that the rotation efficiency of the windmill is directly related to the generation efficiency of energy such as electric power and power obtained by converting the rotation of the windmill.
[0006]
[Patent Document 1]
JP 58-162776 A
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional wind turbines including the Savonius type wind turbine described in Patent Document 1 are mainly considered to increase the energy generation efficiency, and the ease of handling and portability of manufacturing and assembly are hardly considered. .
The Savonius type windmill has advantages such as almost no noise and a relatively low wind speed for starting rotation. In addition, CO2 is used to generate energy from the windmill.₂There is little influence on environment such as outbreak. In order to promote the use of the Savonius type windmill having such advantages, it is desired to improve the handling and portability of the Savonius type windmill.
If the Savonius wind turbine can be easily used in various places where wind is present by improving the handling and portability of the Savonius wind turbine, the energy obtained from each Savonius wind turbine is small. However, as a result, more energy can be obtained.
[0008]
An object of the present invention is to provide an assembly type windmill using the principle of the Savonius type windmill which can be easily handled and can improve portability.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
An assembly-type windmill according to the present invention includes a rotating member that rotates about a rotation axis, and a plurality of wind receiving portions that are coupled to the rotating member and receive wind received at each of the wind receiving portions of the plurality of wind receiving portions. And a wind receiving means that leads to the wind receiving portion, and is an assembly type windmill capable of reducing the wind receiving means.
[0010]
In the present invention, wind strikes a wind receiving surface of a wind receiving portion among a plurality of wind receiving portions of the wind receiving means connected to the rotating member. When wind strikes the wind receiving surface, rotational torque around the rotating member is generated in the wind receiving means.
The wind that hits the wind receiving surface of each wind receiving portion flows along the wind receiving surface and is guided to the wind receiving surfaces of the other wind receiving portions. The wind impinged on the wind receiving surface of the other blade further generates a rotational torque.
In the present invention, the wind receiving means having the above-described configuration can be appropriately reduced. By reducing the wind receiving means, the wind receiving portion and the wind receiving surface are reduced.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
[0012]
First embodiment
FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of an assembled wind turbine according to the present invention, which uses the principle of a Savonius wind turbine. In FIG. 1, (a) is an elevation view showing a schematic configuration of the assembly type wind turbine according to the first embodiment, (b) is a plan view, and (c) is one of the assembly type wind turbines shown in (a). The elevation views showing the wind receiving part in an enlarged manner are shown respectively.
[0013]
As shown in FIG. 1, the wind turbine 1 according to the first embodiment includes a rotor 7 as a wind receiving means in the present invention, a transmission shaft 3, a column 14, and a generator 18.
The rotor 7 further includes a plurality of wind receiving portions 5 and a connection member 8.
[0014]
The transmission shaft 3 is formed in a cylindrical shape, for example.
Moreover, the support | pillar 14 is taken as the hollow structure which can accommodate the transmission shaft 3 in an inner peripheral side.
In this embodiment, the transmission shaft 3 and the support column 14 have a telescopic structure that can be expanded and contracted.
The support column 14 that houses the transmission shaft 3 on the inner peripheral side is connected to the generator 18.
[0015]
The generator 18 in the present embodiment also serves as a foundation for installing the transmission shaft 3 and the column 14.
The support | pillar 14 which accommodated the transmission shaft 3 is connected to the generator 18 so that removal is possible, for example, stands in the perpendicular direction.
At this time, the support column 14 is fixed to the generator 18. On the other hand, the transmission shaft 3 is freely rotatable with respect to the generator 18 inside the column 14.
In FIG. 1 (a), the transmission shaft 3 is drawn as a broken line inside the column 14.
[0016]
The transmission shaft 3 that is rotatably connected to the generator 18 serves as an input shaft for the generator 18.
The generator 18 generates power using the rotational force of the transmission shaft 3.
[0017]
Although not shown, a speed increaser may be installed between the transmission shaft 3 and the generator 18. The speed increaser uses the transmission shaft 3 as an input shaft and uses the rotational force of the transmission shaft 3 to increase the rotational speed of the output shaft connected to the generator 18.
Further, instead of the generator 18, for example, a rotational mechanism of the transmission shaft 3 may be converted into power other than electric power by using a conversion mechanism in which a crank mechanism or a gear is combined.
[0018]
A part of the transmission shaft 3 protrudes from the end of the support column 14 opposite to the end connected to the generator 18. A rotor 7 is connected to the protruding portion of the transmission shaft 3. The rotor 7 and the transmission shaft 3 rotate together.
The rotor 7 is connected to the transmission shaft 3 via the connecting member 8. In the present embodiment, the connecting member 8 is a triangular plate as shown in FIG. The triangular plate-like connecting member 8 is attached to the transmission shaft 3 with its flat surface orthogonal to the transmission shaft 3.
An embodiment of the rotating member in the present invention corresponds to the transmission shaft 3 and the connecting member 8 that rotate together.
[0019]
The connection member 8 is connected to a wind receiving portion 5 for receiving wind and rotating the rotating member 10.
As shown in FIGS. 1A and 1B, in the first embodiment, a plurality of independent wind receiving portions 5 are connected to each other so as to receive wind.
[0020]
The wind receiving portion 5 includes a wind receiving cloth 6 and frames 17_1 to 17_5.
The wind receiving cloth 6 is a cloth for receiving wind. As the wind receiving cloth 6, for example, a canvas or a cloth coated with Teflon (registered trademark) is used. Moreover, it is also possible to appropriately use a film-like material such as lacquered Japanese paper, oil paper, a resin sheet such as a nylon sheet or a vinyl sheet, instead of the cloth. In addition, lacquered Japanese paper has lacquered on the surface of Japanese paper.
The materials such as the cloth, paper, and resin sheet can be folded.
[0021]
The frames 17_1 to 17_5 are for making the wind receiving cloth 6 into a predetermined shape.
As the frames 17_1 to 17_5, for example, a metal such as bamboo, aluminum, or SUS can be used.
The frames 17_1 to 17_5 may be pipe-shaped.
Since the wind receiving cloth 6 is not strong enough to support its own weight, it is preferable to increase the strength of the frames 17_1 to 17_5 so as to withstand a certain level of wind speed. Since the wind receiving cloth 6 is relatively light, the frames 17_1 to 17_5 may be somewhat heavy.
[0022]
As shown in FIGS. 1B and 1C, the frame 17_1 and the frame 17_2 are assembled in a cross shape. The frame 17_3 is attached to the frame 17_1 so as to be orthogonal to both the frame 17_1 and the frame 17_2 from the position of the intersection of the frame 17_1 and the frame 17_2.
Then, the frame 17_4 and the frame 17_5 are connected to the frame 17_1 and the frame 17_3 so that the end of the frame 17_3 opposite to the end attached to the frame 17_1 and the both ends of the frame 17_1 are connected.
Of these frames 17_1 to 17_5, at least the frame 17_2 can be removed from the frame 17_1.
[0023]
A blade-shaped wind receiving portion as shown in FIG. 1 is formed by stretching the wind receiving cloth 6 so as to connect the end portions of the frames 17_1 and 17_2 to the frame 17_3 side of the frames 17_1 to 17_5 assembled as described above. 5 is completed.
In order to stretch the wind receiving cloth 6 on the frames 17_1 to 17_5, for example, a cap that fits to these end portions is attached to portions of the wind receiving cloth 6 that are located at both ends of the frames 17_1 and 17_2. Good.
The lengths L and H of the frames 17_1 and 17_2 as shown in FIG. 1C are, for example, about L = 1.2 m and H = 0.7 m.
[0024]
The blade-shaped wind receiving portion 5 as described above has a shape in which a pocket that can receive wind more efficiently exists due to the presence of the frame 17_3. The inner surface of the pocket portion is a wind receiving surface 5a that receives wind.
The length of the frame 17_3 is set to an appropriate length such that pockets are formed to some extent so that wind can be efficiently received and the wind receiving cloth 6 does not sag.
[0025]
Since the frame 17_1 and the frame 17_2 are assembled in a cross shape, a first area 5a_A and a second area 5a_B having different sizes are formed on the wind receiving surface 5a as shown in FIG. It will be.
The area of the first region 5a_A is smaller than the area of the second region 5a_B.
[0026]
The plurality of wind receiving portions 5 each having the above-described configuration are connected to the connection member 8 with the respective wind receiving surfaces 5a aligned on the same side with respect to the rotation direction so as to rotate according to the principle of the Savonius type windmill. Is done. At this time, the plurality of wind receiving portions 5 are arranged so as to guide the wind received at each of the wind receiving surfaces 5 a to the wind receiving surfaces 5 a of the other wind receiving portions 5.
As will be described later, the number of wind receiving portions 5 is two or an odd number of three or more so that wind force generated by the wind receiving portions 5 can be used effectively.
[0027]
In the present embodiment, three wind receiving portions 5 are connected to each side of the regular triangular connection member 8 one by one. At this time, the first region 5a_A of the wind receiving surface 5a is positioned on the transmission shaft 3 side, and the second region 5a_B is positioned in a direction away from the transmission shaft 3.
For this purpose, the frame 17_1 is provided with fasteners 19a and 19b at the front end portion and the middle portion on the first region 5a_A side of the wind receiving surface 5a. The distance between the fastener 19a and the fastener 19b is approximately the same as the length of one side of the equilateral triangular connecting member 8.
[0028]
The fasteners 19a of the three wind receiving portions 5 are respectively positioned at the apexes of the connection member 8, and the fasteners 19b of the other wind receiving portions 5 that are located at the apexes of the connection member 8 are provided. Attach to each and fix. As described above, the connection member 8 is sandwiched between the three wind receiving portions 5 so that the three wind receiving portions 5 and the connection member 8 are integrated.
A portion of each frame 17_1 on the side of the fastener 19a serves as a mounting portion for mounting to the other frame 17_1 and the rotating member 10.
[0029]
When the rotor 7 is assembled as described above, the first region 5a_A is positioned on the mounting portion side of the rotating member 10, and the second region 5a_B is positioned in a direction away from the mounting portion.
Moreover, the depth of the pocket part by frame 17_3 of each wind receiving part 5 becomes shallow as it goes to the mounting part side.
[0030]
As shown in FIG. 1B, it is assumed that the wind WA in the wind direction indicated by the arrow WD hits the rotor 7. The wind that hits the wind receiving surface 5a of each wind receiving portion 5 of the rotor 7 is arranged along the wind receiving surface 5a toward the transmission shaft 3 because the wind receiving surface 5a is disposed so as to surround the transmission shaft 3. Guided to flow.
At this time, the area of the wind receiving surface 5a becomes smaller toward the mounting portion side, and the depth of the pocket portion where the wind receiving surface 5a exists becomes shallower toward the mounting portion side. It is throttled by the wind receiving surface 5 toward the transmission shaft 3 side. As a result, the wind can be efficiently directed to the transmission shaft 3 side, and the flow velocity of the wind increases toward the transmission shaft 3 side.
[0031]
The wind whose wind speed has been increased by being guided to the wind receiving surface 5a becomes wind WC and flows toward the wind receiving surface 5a of the other wind receiving portions 5 as shown in FIG.
As described in the explanation of FIG. 9 as the principle of the Savonius type windmill, the wind pressure a of the wind WA hitting a certain wind receiving surface 5a and the wind pressure c of the wind WC when being guided by another wind receiving surface 5a Is larger than the wind pressure b of the wind WB that becomes resistance when the rotor 7 rotates, so that the rotor 7 rotates in the direction of the arrow RD.
[0032]
As the rotor 7 rotates, the transmission shaft 3 rotates.
Electric power is generated by the generator 18 using the rotation of the transmission shaft 3.
[0033]
Next, a procedure for disassembling the assembled wind turbine 1 will be described.
First, the support column 14 is contracted together with the transmission shaft 3.
And each wind receiving part 5 is removed from the connection member 8 by removing the fastener 19a of each wind receiving part 5 from the fastener 19b, and the rotor 7 is disassembled.
Further, the transmission shaft 3 and the column 14 are removed from the generator 18.
As described above, the assembly-type windmill 1 can be disassembled into the generator 18, the transmission shaft 3 and the column 14 to which the connection member 8 is connected, and the independent wind receiving portion 5.
The connecting member 8 and the transmission shaft 3 may have a structure that can be further disassembled.
[0034]
The procedure for disassembling each wind receiving portion 5 will be further described.
FIG. 2 is a diagram for describing a procedure for disassembling the wind receiving portion 5. 2A is an elevation view of the wind receiving portion 5 similar to FIG. 1C, FIG. 2B is a perspective view of the wind receiving portion 5 in an assembled state, and FIG. It is a perspective view which shows the state which decomposed | disassembled the wind part 5. FIG.
[0035]
For ease of explanation, as shown in FIGS. 2A and 2B, the wind receiving surface 5a is divided into four portions of the wind receiving surfaces 5a_1, 5a_2, 5a_3, and 5a_4.
In order to disassemble the wind receiving portion 5, first, the caps at both ends of the frame 17_2 are removed, and the wind receiving cloth 6 is removed from the frame 17_2.
Then, the frame 17_2 is removed from the frame 17_1.
In the wind receiving portion 5 from which the frame 17_2 is removed, the wind receiving surface 5a_1 and the wind receiving surface 5a_2 are opposed to each other and the wind receiving surface 5a_3 and the wind receiving surface 5a_4 are opposed to each other as indicated by an arrow K in FIG. When the wind receiving cloth 6 is folded, the result is as shown in FIG.
FIG. 2C shows a state in which the wind receiving portion 5 from which the frame 17_2 has been removed is folded along the frame 17_1 passing through the fastener 19a on the mounting portion side, the first region 5a_A, and the second region 5a_B. Is shown.
[0036]
As described above, the wind receiving portion 5 from which the frame 17_2 has been removed can be carried by being reduced to an elongated shape.
Since the wind receiving cloth 6 can be further folded, the wind receiving portion 5 from which the frame 17_2 is removed can be further reduced.
[0037]
According to this embodiment, the assembly-type windmill 1 having the rotor 7, the transmission shaft 3, the support column 14, and the generator 18 can be easily assembled and disassembled. The wind receiving portion 5 of the rotor 7 can be further assembled and disassembled. Since the structure can be easily assembled and disassembled, it is possible to easily handle the assembly-type windmill 1, thereby improving the handleability.
In addition, since the wind receiving portion 5 having a large volume in the assembled wind turbine 1 can be disassembled and reduced, the portability is improved. As a result, it becomes easy to use the assembly-type windmill 1 in various places, and the utilization range is expanded. For example, the assembled windmill 1 can be transported to a campsite or uninhabited island for use.
Since assembly and disassembly are easy, replacement or repair of each part is easy when the assembly-type windmill 1 breaks down, and maintenance is improved.
Since the wind receiving part 5 is replaceable, the strength level required for the wind receiving part 5 can be lowered. As a result, an increase in manufacturing cost of the assembly-type wind turbine 1 including the wind receiving portion 5 can be suppressed and provided at low cost. Since the wind receiving cloth 6 and the material such as paper and resin sheet used for the wind receiving portion 5 are relatively inexpensive, the cost of the assembled wind turbine 1 is further reduced.
Use of the assembly-type wind turbine 1 is further promoted by reducing the cost.
[0038]
Further, since the wind receiving portion 5 using cloth, paper, or resin sheet is much lighter than the wind receiving portion of the conventional windmill, the rotor 7 rotates with a much smaller wind than the conventional wind turbine, and the rotation efficiency is improved. The power generation efficiency of the assembly type wind turbine 1 is improved as compared with the conventional one.
Furthermore, in this embodiment, the area of the first region 5a_A on the mounting side of the wind receiving surface 5a of each wind receiving portion 5 to the transmission shaft 3 to which the fastener 19a is attached is separated from the transmission shaft 3. The shape is smaller than the area of the second region 5a_B. For this reason, the wind WA that strikes the wind receiving surface 5a becomes more wind WC toward the other wind receiving surfaces 5a, and the wind speed of the wind WC increases. As a result, the wind pressure c of the wind WC is increased, the rotor 7 is more easily rotated, and the rotation efficiency of the rotor 7 is improved.
Since each wind receiving surface 5a is formed in a pocket shape that can easily receive wind, as shown in FIG. 1 (a), it becomes easy to catch the wind WW in an oblique direction with respect to the transmission shaft 3, and the rotation of the rotor 7 is facilitated. Increases available wind power. As a result, the rotational efficiency of the rotor 7 is further improved than before.
[0039]
Second embodiment
Not only the wind receiving part 5 of the said 1st Embodiment but an assembly type windmill can be comprised using another wind receiving part. An example thereof will be described below as a second embodiment.
In addition, the assembly type windmill which concerns on 2nd Embodiment of this invention uses the wind receiving part 60 instead of the wind receiving part 5 of 1st Embodiment. Except for this point, the assembly-type wind turbine according to the second embodiment is the same as the assembly-type wind turbine 1 according to the first embodiment. Therefore, the same components are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof is omitted.
[0040]
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a rotor using the wind receiving portion 60 according to the second embodiment. 3, (a) is a plan view showing the connection relationship of a plurality of wind receiving portions, and (b) is an elevation view of one wind receiving portion 60. FIG.
However, the fasteners 19a and 19b are not shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b).
[0041]
As shown in FIG. 3A, the rotor 70 according to the second embodiment has a foldable blade having an uneven portion 60a_d on the wind receiving surface 60a as shown in 3 (b) as the wind receiving portion 60. .
In the same manner as in the first embodiment, the three wind receiving portions 60 are directed toward the wind receiving surfaces 60 of the other wind receiving portions 60 when the wind WA hitting the wind receiving surface 60a of a certain wind receiving portion 60 becomes the wind WC. It is attached and connected to the connection member 8 so as to flow.
[0042]
Each wind receiving part 60 has the same structure as a well-known fan. For example, the same material as in the first embodiment, such as canvas, Teflon coated canvas, lacquered Japanese paper, oil paper, various resin sheets, etc. The wind receiving portion 60 can be configured by stretching the material.
[0043]
In the wind receiving part 60 having the same structure as the fan, the main part of the fan is the mounting part Ct.
The concavo-convex portion 60a_d is a streaky concavo-convex portion in which a streak-like groove 60a_g extending radially from the mounting portion Ct is formed.
The wind receiving portion 60 can be freely expanded or reduced within a certain range by expanding or folding the uneven portion 60a_d as described above.
In order to prevent the uneven portion 60a_d from moving unintentionally, it is preferable to provide the wind receiving portion 60 with a support member (not shown) that supports the wind receiving surface 60a.
[0044]
As shown in FIG. 3A, the wind receiving portion 60 is attached to the connection member 8 with the attachment portion Ct facing the connection member 8.
At this time, the wind receiving surface 60a of the wind receiving portion 60 may be mounted on the mounting portion Ct of another wind receiving portion 60 in a bent state. For example, as shown in FIG. 3A, the angle θ1 is bent from the reference plane so as to surround the connecting member 8 at the place where the mounting portion Ct is located.
The angle θ1 of the wind receiving surface 60a is, for example, in a range of 0 ° ≦ θ1 ≦ 45 ° in order to efficiently guide the received wind to another wind receiving surface 60a.
[0045]
In order to make it easy to guide the wind toward the mounting portion Ct, it is preferable that the area of the wind receiving surface 60 becomes smaller as the distance from the region away from the mounting portion Ct approaches the region close to the mounting portion Ct. For this reason, the arc angle θ2 by the wind receiving surface 60 shown in FIG. 3B is, for example, in a range of 20 ° ≦ θ2 <180 °.
[0046]
In the present embodiment, the wind WA received by the wind receiving surface 60a is caught by the groove 60a_g and guided to the connection member 8 side.
At that time, since the cross-sectional area of the groove 60a_g decreases toward the connecting member 8 side, the flow velocity of the wind increases toward the connecting member 8 side. Therefore, as in the case of the first embodiment, the wind pressure of the wind WC hitting the wind receiving surface 60a of the other blade 60 increases.
Since the operation of the assembly-type wind turbine of the present embodiment in which the wind flows as described above is the same as that of the wind turbine 1 of the first embodiment, detailed description thereof is omitted.
[0047]
As described above, according to the second embodiment, an assembly-type windmill can be configured using the wind receiving portion 60 having the same structure as that of a fan.
Also in the assembly-type windmill according to the second embodiment, the same effect as that of the assembly-type windmill 1 according to the first embodiment can be obtained.
Furthermore, the wind receiving portion 60 according to the second embodiment can receive wind with the wind receiving surface 60a being reduced. For this reason, when the wind is too strong, the wind receiving portion can be made small to prevent overloading or failure of the assembled wind turbine.
[0048]
Third embodiment
Hereinafter, as a third embodiment of the present invention, an assembly type windmill having a wind receiving portion using an umbrella will be described.
FIG. 4 is a diagram showing a third embodiment of the assembly-type wind turbine according to the present invention using the principle of the Savonius-type wind turbine. In FIG. 4, (a) is an elevation view showing a schematic configuration of the assembly-type wind turbine according to the third embodiment, (b) is a plan view, and (c) is one of the assembly-type wind turbines shown in (a). The schematic diagram which shows the structure of a wind receiving part is each represented.
[0049]
The assembly-type windmill 100 according to the third embodiment includes a rotor 71 using a wind receiving portion 60 using an umbrella instead of the wind receiving portion 5 of the first embodiment. Except for this point, the assembly-type wind turbine 100 according to the third embodiment is the same as the assembly-type wind turbine 1 according to the first embodiment. Therefore, the same components are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. . However, in FIG. 4B, the transmission shaft 3 and the fasteners 19a and 19b are not shown.
[0050]
Since the structure of the umbrella is well known, details on the structure of the wind receiving portion 61 are omitted. The inside of the umbrella becomes the wind receiving surface 61a. An umbrella using a commonly used material such as vinyl or cloth as a material for forming the wind receiving surface 61 a can be appropriately used as the wind receiving portion 61.
In the present embodiment, the umbrella shaft 61 h is disposed along each side of the equilateral triangular connection member 8, and the three wind receiving portions 61 are connected to the connection member 8 and attached. Each wind receiving portion 61 can be freely detached from the connecting member 8 and attached to the connecting member 8.
Each wind receiving portion 61 is attached to the connection member 8 with each wind receiving surface 61a facing the connection member 8 so that the wind received on the wind receiving surface 61a is guided to the other wind receiving surface 61a.
[0051]
The assembly-type windmill 100 having the rotor 71 as described above is similar to the conventional assembly-type windmills in that the wind WA received at a certain wind receiving surface 61a is converted into the wind WC along the wind receiving surface 61a. Guide to 61a and rotate in the direction of arrow RD.
Since the wind receiving surface 61a has a hemispherical shape, it is considered that the degree of increase in the wind pressure of the wind WC is smaller than that in the first and second embodiments. However, as shown in FIG. 4A, it is easy to capture the wind WW in an oblique direction with respect to the transmission shaft 3, and thus the wind force available for the rotation of the rotor 71 can be increased. Further, it is difficult for the wind that hits the wind receiving surface 61a to escape to the outside of the wind receiving surface 61a, and the wind can be used effectively. As described above, the rotational efficiency of the rotor 71 can be improved as compared with the conventional one.
[0052]
When the wind receiving portion 61 according to the present embodiment is reduced, as shown in FIG. 4C, the slide portion in which the bones connected to the wind surface 61a are combined along the shaft 61h as in the case of an umbrella. Slide as shown by the arrow in the figure. Thereby, the wind receiving surface 61a is folded and reduced.
Since the assembly / disassembly procedures of the assembly-type wind turbine 100 other than the wind receiving portion 61 are the same as those in the first embodiment, description thereof is omitted.
[0053]
In the third embodiment, as in the above-described embodiment, the effect of improving the handleability, portability, and maintainability can be obtained. Further, there is an effect of improving the rotational efficiency of the rotor 71 by reducing the weight of the wind receiving portion 61.
Furthermore, in this embodiment, since the umbrella is used as the wind receiving portion 61, the assembly type windmill 100 can be easily assembled and disassembled. Moreover, since the umbrella is easily available in the market, it is possible to provide the assembly-type windmill 100 at a low cost by suppressing the cost increase of the assembly-type windmill 100.
[0054]
Fourth embodiment
In 1st-3rd embodiment, the rotor which has an independent wind receiving part was used. Below, the form of the assembly-type windmill which uses the one-dimensional type | mold rotor united with the wind receiving part as a wind receiving means in this invention is described.
Note that the assembly-type wind turbine according to the fourth embodiment of the present invention uses a three-dimensional rotor 72 instead of the rotor 7 of the first embodiment. Except for this point, the assembly-type wind turbine according to the fourth embodiment is the same as the assembly-type wind turbine 1 according to the first embodiment. Therefore, the same components are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
[0055]
FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of the rotor 72 according to the fourth embodiment. 5A is an elevation view showing the rotor 72 in a contracted state, FIG. 5B is an elevation view showing the rotor 72 in a used state, and FIG. 5C is a cross-sectional view taken along line I- in FIG. It is sectional drawing seen from I. FIG.
[0056]
The rotor 72 is an embodiment of the three-dimensional member in the present invention, and is also an embodiment of the wind receiving means.
The rotor 72 has the same structure as a known lantern. For example, a collapsible three-dimensional member having a hollow interior is formed using a material having a certain degree of strength that can be easily formed and maintain the formed shape, such as paper such as lacquered Japanese paper or oil paper.
In order to maintain the shape of the rotor 72 and ensure the strength, the member that becomes the skeleton of the rotor 72 may be configured to be foldable. For example, bamboo, aluminum, SUS, or the like can be used as the material of the member to be the skeleton.
[0057]
The three-dimensional rotor 72 is mounted and fixed to a rotating member including the transmission shaft 3 using, for example, an adhesive or a fastener. As a result, the transmission shaft 3 rotates with the rotation of the rotor 72.
The rotor 72 is formed in a bellows shape using the material as described above. The expansion / contraction direction of the bellows-like rotor 72 is a direction orthogonal to the transmission shaft 3 in the present embodiment. Accordingly, when the rotor 72 is extended in the direction of the arrow from the contracted state as shown in FIG. 5A, the rotor 72 is brought into the use state shown in FIG. 5B. It is also possible to return the rotor 72 to the contracted state shown in FIG.
[0058]
The three-dimensional rotor 72 is provided with an opening 11 for inflow of air into the cavity inside the rotor 72 or outflow of air from the cavity to the outside. For this reason, there are at least two openings 11. Depending on the rotation of the rotor 72, the two openings 11, 11 may function as an inflow port or may function as an outflow port. Hereinafter, the opening 11 functioning as an inflow port is represented as an opening 11a, and the opening 11 functioning as an outflow port is represented as an opening 11b.
[0059]
A portion other than the cavity inside the rotor 72 becomes the wind receiving portion 62.
Further, the space from the opening 11a to the opening 11b becomes a flow path PTH through which the wind flowing into the rotor 72 flows. That is, the opening 11a and the opening 11b communicate with each other through the flow path PTH.
[0060]
Of the surface of the wind receiving portion 62 on the flow path PTH side, the portion where the wind hits becomes the wind receiving surface 62a. There are a plurality of wind receiving surfaces 62a for rotating the rotor 72 in accordance with the principle of the Savonius type windmill described with reference to FIGS. 9 (a) and 9 (b).
The plurality of wind receiving surfaces 62a are curved so as to surround the transmission shaft 3 to guide the wind received at each wind receiving surface 62a to the other wind receiving surfaces 62a, for example, in accordance with the principle of the Savonius type windmill. Form into shape.
[0061]
In order to smoothly rotate the rotor 72, the shape of each wind receiving portion 62, each wind receiving surface 62a, and each opening 11 is point-symmetric about the transmission shaft 3 in a cross section parallel to the cross section II. Is preferred.
Further, regarding the surface area and mass of the rotor 72, it is preferable that the ratio is uniform around the rotation axis of the transmission shaft 3 in order to make the rotation of the rotor 72 uniform. The rotor 72 shown in FIG. 5 satisfies these conditions.
However, as long as the center of gravity of the rotor 72 exists on the extension of the rotation shaft of the transmission shaft 3 and the surface area and the mass are balanced around the center of gravity, even a three-dimensional rotor with an asymmetric shape is acceptable. Rotates smoothly.
[0062]
In order to efficiently guide the wind to the flow path PTH, the ratio between the surface area AR of the rotor 72 and the total area AO of the opening 11 is, for example, about AR: AO = 2: 1 to 4: 1. preferable.
[0063]
As shown in FIG. 5C, it is assumed that the wind WA flows into the rotor 72 from the opening 11a. The wind WA flowing into the rotor 72 flows through the flow path PTH and hits the wind receiving surface 62a. Since the receiver 62a is curved so that the transmission shaft 3 is positioned on the inside, the wind hitting the wind receiving surface 62a becomes the wind WC and flows along the wind receiving surface 62a toward the transmission shaft 3 side. It flows through the inside and hits the wind receiving surface 62a on the opening 11b side.
The wind that hits the wind receiving surface 62a on the opening 11b side flows as it is along the wind receiving surface 52a toward the opening 11b in the flow path PTH, and flows out of the solid rotor 7 from the opening 11b.
[0064]
The force (wind pressure) due to the wind pressure of the wind WA is a, and the wind pressure of the wind WC is c. Also, let b be the wind pressure by the wind WB that becomes resistance when the rotor 72 rotates.
As described as the principle of the Savonius type windmill in the description of FIG. 9, since a + c> b, the above-described wind flow is repeated, so that the rotor 72 rotates in the direction of the arrow RD together with the transmission shaft 3.
[0065]
As described above, in this embodiment, the rotor 72 has a lantern shape that can be reduced. For this reason, the effect of improvement of handleability, portability, and maintainability and cost reduction can be obtained as in the above-described embodiment.
As with the rotor 71 using the umbrella of the third embodiment, the rotor 72 can easily capture the wind WW in an oblique direction with respect to the transmission shaft 3. Further, all the wind that has flowed into the rotor 72 can be used for rotation. For this reason, the rotational efficiency of the rotor 72 is likely to be higher than that of the rotor 71.
[0066]
Deformation
When the expansion / contraction direction of the bellows is a direction orthogonal to the transmission shaft 3 as in the fourth embodiment, when the number of wind receiving surfaces is three or more as in the first to third embodiments, the wind receiving portion It becomes difficult to reduce the volume because the volume increases.
Hereinafter, a rotor that can be reduced by changing the expansion / contraction direction of the bellows will be described as a modification of the fourth embodiment.
[0067]
FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of the rotor 73 according to the present modification. 6A is an elevation view showing the rotor 73 in a contracted state, FIG. 6B is an elevation view showing the rotor 73 in a used state, and FIG. 6C is a sectional view taken along line II- in FIG. It is sectional drawing seen from II.
The rotor 73 has a bellows structure similar to that of the rotor 72 according to the fourth embodiment, and is the same as the rotor 72 except for the shape and the expansion / contraction direction of the bellows.
[0068]
As shown in FIGS. 6A and 6B, the rotor 73 has a structure that can be expanded and contracted in a direction along the transmission shaft 3 in a state of being mounted on the transmission shaft 3.
[0069]
The rotor 73 has three openings 111, 111, 111. These three openings are referred to as openings 111a, 111b, and 111c, respectively.
It can be considered that the portion inside the rotor 73 other than the three openings 111a, 111b, and 111c is the wind receiving portion 63. The wind receiving portion 63 can be handled in three parts corresponding to the openings 111a, 111b, and 111c. Therefore, the three wind receiving surfaces 63a, 63a, and 63a corresponding to the openings 111a, 111b, and 111c of the wind receiving portion 63 are treated as the wind receiving surfaces 63a_1, 63a_2, and 63a_3, respectively.
[0070]
Further, a flow path through which the openings 111a, 111b, and 111c communicate is referred to as a flow path PTHN. The flow path PTHN can also be handled corresponding to each opening. The flow paths PTHN corresponding to the openings 111a, 111b, and 111c are referred to as flow paths PTHN1, PTHN2, and PTHN3, respectively.
[0071]
Like the opening 111, the number of openings can be not only two but also three or more. The number of openings is preferably an odd number of 3 or more in order to intensively guide the wind that hits one wind receiving surface to the other wind receiving surfaces. The number of wind receiving surfaces is a number corresponding to the number of openings.
[0072]
As shown in FIG. 6C, it is assumed that the wind WA flows into the rotor 73 from the opening 111a. The wind WA flows through the flow path PTHN1 and hits the wind receiving surface 63a_1. The wind that hits the wind receiving surface 63a_1 becomes wind WC, flows toward the transmission shaft 3 along the wind receiving surface 63a_1, and hits the wind receiving surface 63a_2 on the opening 111b side.
The wind that hits the wind receiving surface 63a_2 flows in the flow path PTHN2 along the wind receiving surface 63a_2 toward the opening 111b, and flows out of the rotor 73 from the opening 111b.
Since the wind pressure due to the wind WC partially cancels the resistance force caused by the wind WB generated when the rotor 73 rotates, the rotor 73 rotates in the direction of the arrow RD based on the principle of the Savonius type windmill.
[0073]
As described above, if the expansion / contraction direction of the bellows is the direction along the transmission shaft 3, the cross-sectional shape of the wind receiving portion 63 hardly changes even when the rotor 73 is reduced. For this reason, the number of wind-receiving parts can be increased to three or more. Therefore, the rotor having three or more openings can be reduced to a bellows structure.
[0074]
Fifth embodiment
The three-dimensional rotor integrated with the wind receiving portion can be realized by means other than the bellows structure.
Below, the form which formed the three-dimensional rotor using the balloon is described.
[0075]
FIG. 7A is an elevation view showing an embodiment of a rotor using balloons, and FIG. 7B is an elevation view showing a modified embodiment of the rotor using balloons. These are sectional drawings seen from section III-III in Drawing 7 (b).
[0076]
For example, paper, vinyl, or nylon can be used as the material of these rotors.
The rotor 74 shown in FIG. 7A is a rotor using jasper or peanut-shaped balloons.
The rotor 74 can be reduced or enlarged by flowing out or inflowing air through the air inlet / outlet AIN.
[0077]
The balloon used as the rotor 74 is formed in a shape having a wind receiving portion, a wind receiving surface, and a flow path inside the cavity, like the rotor 72 described above.
The rotor 74 also has a plurality of openings 112 for the inflow of wind into the rotor 74 and the outflow of wind from the inside. Although only one opening 112 is shown in FIG. 7A, another opening 112 exists at a position symmetrical to the center of the rotor 74.
The rotor 74 is attached to, for example, a rotating member including the transmission shaft 3 by being bonded. The rotor 74 integrated with the transmission shaft 3 rotates in the arrow RD direction in accordance with the principle of the Savonius type windmill.
[0078]
A rotor 75 according to a modified embodiment of the fifth embodiment is a rotor using a ridge-like balloon as shown in FIG.
In the rotor 75, for example, a section is set as an air inlet / outlet AIN.
The rotor 75 has two openings 113, that is, an opening 113a and an opening 113b, and is formed in a shape including the wind receiving portion 64 and the flow path PTH inside.
Since the operation at the time of rotation of the rotor 75 having the opening 113, the air receiving portion 64, and the flow path PTH is the same as that of the rotor 72 according to the fourth embodiment, the description is omitted.
[0079]
Note that the rotors 74 and 75 may have a shape having three or more openings.
The rotors 74 and 75 are preferably shaped so that the center of gravity exists on the extension of the rotation shaft of the transmission shaft 3 and the surface area and mass are balanced around the center of gravity in order to rotate smoothly.
[0080]
As described above, in the fifth embodiment, since the three-dimensional rotor is formed using balloons, the degree of freedom in the shape of the rotor is increased. Further, the rotor can be easily manufactured and the rotor can be provided at a very low cost.
[0081]
Sixth embodiment
Hereinafter, a wind turbine using a plurality of rotors of the wind turbine according to the first to fourth embodiments will be described in order to increase the obtained energy.
[0082]
The wind tends to be weaker at lower positions and stronger at higher positions. The windmill according to the present embodiment is for making the best use of such wind characteristics.
FIG. 8 is an elevation view showing the configuration of the wind turbine according to the present embodiment.
As shown in FIG. 8, the coupled wind turbine 300 according to the present embodiment includes a plurality of rotors 70_1, 70_2, 70_3, and 70_4, a communication shaft 40, a plurality of speed increasers 16_1, 16_2, and 16_3, and a support column 14. Have
In the present embodiment, an example using four rotors and three gearboxes as shown in FIG. 8 is given. However, the number of rotors and gearboxes is physical from the viewpoint of size and mass. It can be increased as appropriate until the limit is reached.
[0083]
A plurality of transmission shafts 31, 32, 33, and 34 are connected to the plurality of rotors 70_1 to 70_4, respectively, and are integrated with the rotors 70_1 to 70_4.
Each of the transmission shafts 31 to 34 and each of the speed increasers 16_1 to 16_3 has a hollow structure that can accommodate the communication shaft 40 on the inner peripheral side.
The rotors 70_1 to 70_4 integrated with the transmission shafts 31 to 34, the speed increasers 16_1 to 16_3, the communication shaft 40, and the support column 14 are configured so that they can be freely assembled and disassembled.
[0084]
The support | pillar 14 is standingly installed in installation places, such as the ground, for example.
The communication shaft 40 is detachably connected to the support column 14 so as to extend from the support column 14.
As shown in FIG. 6, the rotor 70_4, the speed increasing device 16_3, the rotor 70_3, the speed increasing device 16_2, the rotor 70_2, the speed increasing device 16_1, and the rotor 70_1 communicate with the inner peripheral side in order from the lower position to the higher position. The shaft 40 communicates with the shaft 40 so that the shaft 40 can be disassembled along the communication shaft 40.
The speed increasers 16_1 to 16_3 are set so that the load on the lower speed increaser increases.
[0085]
Each speed increaser 16_1 to 16_3 is fixed to the communication shaft 40 so as to be disassembled.
The transmission shaft 31 is an input shaft of the speed increaser 16_1, and the transmission shaft 32 is an output shaft of the speed increaser 16_1 and an input shaft of the speed increaser 16_2. The transmission shaft 33 serves as an output shaft of the speed increaser 16_2 and an input shaft of the speed increaser 16_3. And the transmission shaft 34 becomes an output shaft of the gearbox 16_3.
Although not shown, it is assumed that a generator such as that used in the above-described embodiment is further connected to the transmission shaft 34.
[0086]
The rotors 70 _ 1 to 70 _ 4 integrated with the respective transmission shafts 31 to 34 can freely rotate about the communication shaft 40. However, the communication shaft 40 does not rotate.
As the rotors 70_1 to 70_4, the rotors according to the first to fourth embodiments can be used in appropriate combination. A rotor using a balloon as in the fifth embodiment is not very suitable because it is difficult to communicate with the communication shaft 40.
From the viewpoint of storing energy obtained by rotation, it is preferable to increase the area of the wind receiving surface and increase the mass of the lower rotor blade.
[0087]
Consider a case where the wind in the direction of the arrow WD shown in FIG. 8 blows.
Each of the rotors 70_1 to 70_4 receiving the wind rotates in a predetermined direction. At this time, the rotation of the transmission shaft 31 is used for the rotation of the transmission shaft 32 by the speed increaser 16_1. The rotation of the transmission shaft 32 is used for the rotation of the transmission shaft 33 by the speed increaser 16_2. The rotation of the transmission shaft 33 is used for the rotation of the transmission shaft 34 by the speed increaser 16_3.
Electric power is generated by a generator (not shown) using the rotation of the transmission shaft 34.
[0088]
The higher the position, the stronger the wind tends to blow, and since the load on the uppermost speed-up gear 16_1 is the smallest, the uppermost rotor 70_1 tends to start rotating first.
As described above, the rotation of the rotor 70_1 is transmitted to the lowermost rotor 70_4 via the transmission shafts 31 to 34 and the speed increasers 16_1 to 16_3.
Therefore, for example, even if the wind state is such that only the upper rotor can start rotating, the lower rotor can also be rotated.
The lower the rotor, the larger the area of the wind receiving surface and the larger the mass, the more energy obtained by rotation can be stored.
[0089]
As described above, according to the connected wind turbine 300 according to the present embodiment, by providing a plurality of rotors along the communication shaft 40, each rotor can be rotated even if the wind force is small. For this reason, energy, such as electric power obtained from the connection type windmill 300, can be increased. Since each rotor of the connected wind turbine 300 has improved rotational efficiency as compared with the conventional embodiments 1 to 4, energy can be obtained more efficiently than before.
Further, the wind can be effectively used only by connecting the rotors 70_1 to 70_4 and the speed increasers 16_1 to 16_3 along the vertical direction. For this reason, the cost increase of manufacture and installation of the connection type windmill 300 can be suppressed, and it can provide at low cost.
Furthermore, the rotors 70_1 to 70_4 and the speed-up gears 16_1 to 16_3 can be easily assembled and disassembled. Each of the rotors 70_1 to 70_4 can be further reduced. For this reason, the coupled wind turbine 300 with increased energy generation efficiency as in the present embodiment can be transported to various places and assembled for easy use.
[0090]
The contents described in the first to sixth embodiments and the drawings are examples for explaining the present invention, and conditions such as materials, shapes, and numerical values can be appropriately changed within the scope of the claims.
[0091]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide an assembly-type windmill using the principle of the Savonius-type windmill that can be easily handled and can improve portability.
[Brief description of the drawings]
1A is an elevation view showing a schematic configuration of an assembly type wind turbine according to a first embodiment, FIG. 1B is a plan view, and FIG. 1C is one of the assembly type wind turbines shown in FIG. The elevation views showing the wind receiving part in an enlarged manner are shown respectively.
2A is an elevation view of a wind receiving portion similar to FIG. 1C, FIG. 2B is a perspective view of the wind receiving portion in an assembled state, and FIG. 2C is a wind receiving portion; It is a perspective view which shows the state which decomposed | disassembled.
FIG. 3A is a plan view showing a connection relationship between a plurality of wind receiving portions according to the second embodiment, and FIG. 3B is an elevation view of one wind receiving portion.
4A is an elevation view showing a schematic configuration of an assembly type wind turbine according to a third embodiment, FIG. 4B is a plan view, and FIG. 4C is one of the assembly type wind turbines shown in FIG. The schematic diagram which shows the structure of a wind receiving part is each represented.
5A is an elevation view showing a state in which the rotor according to the fourth embodiment is reduced, and FIG. 5B is an elevation view showing a state in which the rotor shown in FIG. (C) is sectional drawing seen from the cross section II in (a).
6A is an elevation view showing a state in which a rotor according to a modification of the fourth embodiment is reduced, and FIG. 6B is an elevation view showing a state in which the rotor shown in FIG. It is a figure, (c) is sectional drawing seen from the cross section II-II in (a).
7A is an elevation view showing an embodiment of a rotor according to a fifth embodiment, and FIG. 7B is an elevation view showing a modified embodiment of the rotor according to the fifth embodiment; c) It is sectional drawing seen from the cross section III-III in (b).
FIG. 8 is an elevational view showing the configuration of a coupled wind turbine according to a sixth embodiment.
FIG. 9A is a perspective view showing the configuration of a conventional Savonius type windmill for describing the principle of the Savonius type windmill, and FIG. 9B is a view showing the flow of wind in the Savonius type windmill shown in FIG. FIG.
[Explanation of symbols]
1,100 ... Assembly type windmill
3 ... Transmission shaft
5, 60, 61, 62, 63, 64 ... wind receiving part
5a, 60a, 61a, 62a, 63a, 64a ... wind receiving surface
5a_A ... 1st area | region
5a_B ... 2nd area | region
6 ... Breeze cloth
7, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 70_1 to 70_4... Rotor (wind receiving means)
8 ... Connecting member
10 ... Rotating member
300 ... Linked windmill
Ct ... Wearing part

Claims

A rotating member that rotates about a rotation axis;
A wind receiving means coupled to the rotating member, including a plurality of wind receiving portions, for guiding the wind received at each wind receiving portion of the plurality of wind receiving portions to the other wind receiving portions;
An assembly type windmill capable of reducing the wind receiving means.

The assembled wind turbine according to claim 1, wherein the plurality of wind receiving portions are independent of each other.

A three-dimensional member attached to the rotating member;
The assembly type windmill according to claim 1, wherein the plurality of wind receiving portions are provided integrally with the three-dimensional member inside the three-dimensional member.

Receiving wind on the wind receiving surface,
Of the wind receiving surface, the area of the first region on the mounting portion side to the rotating member is smaller than the area of the second region away from the mounting portion,
The assembled wind turbine according to claim 2, wherein the wind receiving portion is foldable along a line passing through the mounting portion, the first region, and the second region.

The assembly type according to claim 4, wherein the wind receiving surface has a fan shape having a streaky uneven portion extending radially from the mounting portion, and the wind receiving portion can be reduced by folding the uneven portion. Windmill.

The assembly type windmill according to claim 2, wherein an umbrella is used for the wind receiving portion.

The assembly type windmill according to claim 3, wherein the three-dimensional member has a bellows shape.

The assembly type windmill according to claim 3, wherein a balloon is used for the three-dimensional member in which the wind receiving portion is integrated.

The assembly type windmill according to claim 2, wherein a plurality of the wind receiving means are provided along the rotation axis.