特許ウォッチ

公開番号2024151934
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-25
出願番号2023065767
出願日2023-04-13
発明の名称翼車装置
出願人株式会社アイティエス,一般社団法人駿富フローエナジー普及の会
代理人個人
主分類F03D 3/04 20060101AFI20241018BHJP(液体用機械または機関;風力原動機,ばね原動機,重力原動機;他類に属さない機械動力または反動推進力を発生するもの)
要約【課題】風や水等の流体の流れが高速になり翼車の耐久限界を超えても、破損を防止することができる翼車装置を提供すること。
【解決手段】回転軸2aを有して回転可能な翼車本体2と、翼車本体に流入する流体が一定の流速を超えた際に流体を誘導して流体の流路Y1を変更する流体誘導機構3とを備え、流体誘導機構が、回動可能であり流入する流体を誘導する誘導板4と、翼車本体の外周部に流体を誘導する位置に誘導板を付勢する付勢機構5と、誘導板に連結され、流体が一定の流速を超えると流体による揚力で移動し付勢機構の付勢力に抗して誘導板を回動させ、翼車本体の外側に流体を誘導して流路を変更する翼板6とを備えている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
回転軸を有して回転可能な翼車本体と、
前記翼車本体に流入する前記流体が一定の流速を超えた際に前記流体を誘導して前記流体の流路を変更する流体誘導機構とを備え、
前記流体誘導機構が、回動可能であり流入する前記流体を誘導する誘導板と、
前記翼車本体の外周部に前記流体を誘導する位置に前記誘導板を付勢する付勢機構と、
前記誘導板に連結され、前記流体が前記一定の流速を超えると前記流体による揚力で移動し前記付勢機構の付勢力に抗して前記誘導板を回動させ、前記翼車本体の外側に前記流体を誘導して前記流路を変更する翼板とを備えていることを特徴とする翼車装置。
続きを表示（約 690 文字）【請求項２】
請求項１に記載の翼車装置において、
前記翼車本体を回転可能に収納していると共に前記誘導板と前記翼板とが取り付けられ、外部から流入する前記流体の前記流路を有した収納フードを備え、
前記収納フードが、前記誘導板の先端部と前記翼板との間に構成された流体導入口と、前記流体導入口の反対側に設けられた流体排出口とを有し、
前記付勢機構が、前記流体が前記一定の速度以下の際に、前記流体が前記翼車本体の外周部のうち前記回転軸に対して左右の一方に向けて流れる位置に、前記流体導入口が配置されるように前記誘導板を付勢し保持することを特徴とする翼車装置。
【請求項３】
請求項２に記載の翼車装置において、
前記付勢機構が、前記収納フードと前記誘導板とを連結するコイルばねであることを特徴とする翼車装置。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の翼車装置において、
前記収納フードが、垂直に配された前記回転軸と同軸に回転可能に支持されていると共に、前記回転軸側から前記流体排出口側に向けて延在した垂直尾翼を備えていることを特徴とする翼車装置。
【請求項５】
請求項１又は２に記載の翼車装置において、
前記翼車本体が、前記回転軸を中心とし前記回転軸に直交して互いに対向状態に配された一対の円環状側板と、
前記一対の円環状側板の間に設けられた複数の羽根板とを備え、
前記複数の羽根板が、前記一対の円環状側板の外周部に周方向に並んで設置されていることを特徴とする翼車装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力や水力等の流体のエネルギーを利用した発電用に好適な翼車装置に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
風力エネルギーを原動力とした風力発電や水力エネルギーを原動力とした水力発電などに用いられる垂直軸型又は水平軸型翼車装置として、例えば特許文献１や特許文献２などに示すように、垂直に設けられた動力伝達用の回転軸と、回転軸を中心に周方向に並んで配置され流体を受ける複数の羽根板とを備えた翼車装置が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１３－２４１７９号公報
特許第５０２４９７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の技術において、以下の課題が残されている。
従来の翼車装置では、風や水等の流体の流れが高速になり翼車の耐久限界を超えると、翼車が破損してしまう場合がある。すなわち、翼車が限界を超えて高速回転してしまい、流体を受ける羽根板や回転軸等が破損してしまうおそれがあった。
【０００５】
本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされたもので、風や水等の流体の流れが高速になり翼車の耐久限界を超えても、破損を防止することができる翼車装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、第１の発明に係る翼車装置は、回転軸を有して回転可能な翼車本体と、前記翼車本体に流入する前記流体が一定の流速を超えた際に前記流体を誘導して前記流体の流路を変更する流体誘導機構とを備え、前記流体誘導機構が、回動可能であり流入する前記流体を誘導する誘導板と、前記翼車本体の外周部に前記流体を誘導する位置に前記誘導板を付勢する付勢機構と、前記誘導板に連結され、前記流体が前記一定の流速を超えると前記流体による揚力で移動し前記付勢機構の付勢力に抗して前記誘導板を回動させ、前記翼車本体の外側に前記流体を誘導して前記流路を変更する翼板とを備えていることを特徴とする。
【０００７】
この翼車装置では、流体誘導機構が、流体が一定の流速を超えると流体による揚力で移動し付勢機構の付勢力に抗して誘導板を回動させ、翼車本体の外側に流体を誘導して流路を変更する翼板を備えているので、流体が一定の流速を超えると、翼車本体から流路が外れることで、翼車本体の破損を防止することができる。
すなわち、流体が一定の流速（定常風など）を超えて翼車本体が破損するおそれが生じる状態になると、流体によって強い揚力が生じた翼板が移動して誘導板の先端部を付勢力に抗して引っ張り、誘導板を回動させることで、流路を翼車本体の外側にスライドさせて翼車本体の外周部から外しバイパスすることができる。このように、流体自体の力を利用した揚力で翼板と誘導板とを動かすため、流体誘導機構を駆動するために別の電源等の駆動源を用意する必要が無く、自動でかつ簡易な構成で、流体の激しい流れでも翼車本体の破損を防ぐことが可能になる。
【０００８】
第２の発明に係る翼車装置は、第１の発明において、前記翼車本体を回転可能に収納していると共に前記誘導板と前記翼板とが取り付けられ、外部から流入する前記流体の前記流路を有した収納フードを備え、前記収納フードが、前記誘導板の先端部と前記翼板との間に構成された流体導入口と、前記流体導入口の反対側に設けられた流体排出口とを有し、前記付勢機構が、前記流体が前記一定の速度以下の際に、前記流体が前記翼車本体の外周部のうち前記回転軸に対して左右の一方に向けて流れる位置に、前記流体導入口が配置されるように前記誘導板を付勢し保持することを特徴とする。
【０００９】
すなわち、この翼車装置では、付勢機構が、流体が一定の速度以下の際に、流体が翼車本体の外周部のうち回転軸に対して左右の一方に向けて流れる位置に、流体導入口が配置されるように誘導板を付勢し保持するので、収納フードに収納された翼車本体のうち、流体を受け回転力を生み出す側（前記左右の一方）に対して反対側（前記左右の他方）の外周部には流体が当たらず遮蔽する構造となり、効率的に回転力を得ることができる。
従来の周流型水車などでは、流体中に全体を露出して全面に流れを受けた場合に、回転推力が十分に得られず回転速度が遅い短所がある。しかしながら、本発明では、誘導板と翼板が、流体導入口を絞って翼車本体の外周部へ流体を集めて誘導することでテコや動滑車の原理を利用して小さい力で大きな力を得ると共に、収納フード内に閉流体路が形成されることで流速も高速化し、トルク向上と速度向上の両立が図れ、その結果、流体速度が遅くても翼車の回転が可能となり翼車本体の受け取る流体エネルギー量及び翼車回転速度を増大させることができる。
【００１０】
第３の発明に係る翼車装置は、第２の発明において、前記付勢機構が、前記収納フードと前記誘導板とを連結するコイルばねであることを特徴とする。
すなわち、この翼車装置では、付勢機構が、収納フードと誘導板とを連結するコイルばねであるので、簡易かつ低コストな構成で誘導板を付勢することができると共に、弾性体であるコイルばねの強さを調整することで、付勢力の調整も可能である。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許