JPS58144673A - 風車および水車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は在来の風車および水車（以下風水車と白う）と
はまったく異った形式の風水車でろって、風水車の回転
軸と羽根の回転軸が直交し、風水車と羽根が同期して回
転する構造をもつ抵抗形風水車でるる。

本発明の風水車の例を第１図、第２図および第３図によ
って説明する。

第１図は正面図、第２図は側面図、第３図−は分解図で
おって、１および２は羽根、３は風水車軸、４は羽根軸
、５は支持梁、６は傘歯車、７も傘歯車、６と７の組合
せはマイタ歯車、８は動力取出装置である。第３図に示
す様に、羽根１および２に傘歯車６を固定し、支持梁５
に傘歯車７を固定し、また風水車軸３と羽根軸４を直交
させて固定する。

図に示す様に羽根１と２は直交する。羽根１は羽根軸４
と平行し、羽根２は直交す名。そこで羽根１を平行羽根
、羽根２を直交羽根と名付ける。

この風水車は、支持梁５を流れに平行におく。

このとき第１図および第２図は、平行羽［１が流れに正
対し、直交羽根２が流れに平行になった状況を示す。図
でわかる様に羽根の柄は、マイタ歯車６および７の噛合
せの都合と、柄が支持梁５や動力取出装置８に触れるの
を避けるために、羽債軸４に近い部分を彎曲偏心きせる
、また羽根１および２は、支持梁５や動力取出装置８に
触れないように、羽根軸４に近い部分を切欠く。羽根の
柄の彎曲偏心と羽根の切欠は小さい方がよいので、この
ために、支持梁５＃−ｉ細く、マイタ歯車６および７Ｉ
′ｉ小さく、風水車軸３は短いことが望ましい４、この
風水車では羽根１および２の形が性能に大きく影養する
。しかしそれにかまわｔければ、羽根が他の部分に触れ
ぬ限り、羽根の形は自由である。図では扇形とした。

動力取出装置８には歯車、調車等を使用し、これを風水
車軸３に取付ける、 動力を動力取出装置８から風水車の外に取出すためには
、支持梁５に沿わせて、動力軸やベルト等を取付ける必
要があるが、図ではこれ等を省略し友。また支持梁５か
ら風水車軸３がはずれたり、羽根軸４から羽根１および
２がはずれるのを防ぐために必要な留具類も省略した。

更に風水車を据付けるためには、支持梁５の羽根に触れ
ない位置に、支脚が必要でおるが、これも省略した。

仄に羽根と風水車の動きをｗＪ４図によって説明する。

右手系直角座標ｘｙｚを考え、風水車軸３と羽根＠４の
父点を原点とし、風水車軸３を２軸と一致させ、流れの
方向ｔ−ｙ軸と合せ、上流を−ｙ１下流を＋ｙとする。

支持梁５をｙ軸と平行におくが、このとき、支持梁５お
よび傘歯車７は−ｚ　ｌｌ１ｌＫ　２ｂるものとする。

第４図００°位置は、羽根軸４が＋Ｘ軸と一致し、傘歯
車６が＋Ｘ側にあり、平行羽根１が＋２側にあって羽根
面がｚｘ面と一致し、直交羽根２が−ｚ＠にあって羽根
面がｙｚ面と一致する位置を示す。

０°位置付近では平行羽根１が流れを受けて回転力を発
生し、羽根軸４のまわりを回転する。このときマイタ歯
車６および７によって羽根軸４と風水車軸３が２軸まわ
りに回転する８平行羽根１の動きにつれて直交羽根２が
流れをさかのぼって動くが、このとき直交羽根２は流れ
と平行に近いので、発生する抵抗は小さい。

風水車が２軸まわりに回転して第４図９０°位置になる
と、羽根の柄が横になって支持梁５をまたぎ、羽根軸４
が＋ｙ軸と一致し、平行羽根１は−Ｘ側にるって羽根面
がｘｙ面と一一致し、直交羽根２は＋Ｘ側にあって羽根
面がｚｘ面と一致する。

９０’位置付近では直交羽根２が流れを受けて回転力を
発生し、羽根軸４ｔ−介して風水車軸３を２軸まわりに
回転させる。このときマイク歯車７および６によって直
交羽根２が羽根軸４のまわりを回転する。直交羽＠２の
動きにつれて平行羽根ｌが流れをさかのぼって動くが、
このとき平行羽根ｌは流れと平行に近いので、発生する
抵抗は小さい。

１８００位置では、羽根軸４は−Ｘ軸と一致し、平行羽
根１は一２側にあって羽根面がＺＸ面と一致し、直交羽
根２は＋ｚ　ＩＩＩに心って羽根面がｙｚ面と一致する
。１０００位置付近では平行羽根１が回転力を発生し、
風水車は０°位置付近と同様の動きをする。

２７０°位置では羽根の柄が横になって支持梁５をまた
ぎ、羽根軸４は−ｙ軸と一致し、平行羽根１は−ｘ　１
ｊｌｔｌ　Ｋ　；ｈつて羽根面がｘｙｌｌｉｔｉと一致
し、直交羽根２は＋ｘｌＩｌｌにあって羽根面がＺＸ面
と一致する。２７０°位置付近では直交羽根２が回転力
を発生し、風水単は９０’位置付近と同様の動きをする
。

風水車が３６０°回転すると０°位置に戻る。

ｄ４４図で平行羽根につけた点ＡＢおよび直交羽根につ
けた点ＣＤの動きをたどると、羽根の動きに次の特徴の
めることがわかる。

４１に平行羽根は−Ｘ側のみを、直交羽根は＋Ｘ側のみ
を１．夫々空間に８の字を画いて動く。

第２に平行羽根は０°位置と１８０°位置で最大回転力
を発生するが、このとき流れに正対する面は同じである
。また９０°位置と２７０°位置で流れをさかのほるが
、このときの前縁は入れかわる。

第３に直交羽根は９０°位置と？７０°位置で最大回転
力を発生するが、このとき流れに正対する面は入れかわ
る。また０°位置と１８０°位置で流れをさかのぼるが
、このときの前縁拡間じである。

以上によって本発明の風水車で羽根と風水車とが回期し
て回転する様子を説明した。

現在使用されている抵抗形風水車は風評形とサボニウス
形があるが、何れ４風水車の１回転に１枚の羽根は最大
回転力を１回発生し、また羽根が流れをさかのぼるとき
に姿勢を変えることはし々い。これに対して本発明の風
水車では、風水車の１回転に１枚の羽根が最大回転力を
２回発生し、また羽根が流れをさかのぼるときは特に抵
抗の少い姿勢をとる。これらのことから本発明の風水車
は、在来の抵抗形風水車に比べて、良い性能を発揮する
ことを期待できる。

次にこの風水車の性能向上の方法について述べる。

第１は平行羽根をスプーン状の曲面とすることでるる。

面が流れに正対するとき、凹面は平面より抵抗が大きく
、凸面は平面より抵抗が小さい。

スプーン状曲面平行羽根を第４図θ°位置で凹面を流れ
に正対させると、凪θ°位置でも凹面が流れに正対し、
両位置付近で羽根が発生する回転力は平面羽根の場合よ
りも大きい。またこの平行羽根は茗に凸面を先にして羽
根軸まわりの回転を行うので、９０°および２７０′位
置付近でうける有害抵抗は平面羽根の場合よりも小さい
。従９てスプーン状曲面平行羽根では平面平行羽根より
も性能が向上する。

第２の性能向上法は平行羽根に羽根中心軸まわりの揺動
を行わせ、第４図９０および２７０′位置付近での迎角
を調節して揚力を発生させ、これを羽根＠まわりの回転
力として利用することでるる。

このための構造例を第５図に示す。９は平行羽根、１０
は羽根中心軸、１１は揺動梃、１２は羽根軸腕である。

平行羽根９は羽根中心軸１０まわりに自由に回転する。

揺動梃１１は直角に折曲った形状で、羽根中心軸１０に
直交する梃部と平行する溝部よりなり、梃部を平行羽根
９に固定し、溝部には直線状の溝を切る。羽根軸腕１２
も直角に折曲りた形状で、羽根軸４に直交する腕部と平
行する先端部よりなり、腕部を風水軸３と平行に、羽根
軸４の端に固定する。羽根軸腕１２の先端部を揺動梃１
１の害に差込んで、揺動梃１１と羽根軸腕１２の運動を
連絡する。

第４図０°位置では羽根軸４、平行羽根９、揺動梃１１
および羽根軸腕１２がすべてＸＺ面内にある。

従って平行羽根９の羽根中心軸１０まわりの揺側角はθ
°でろって、平行羽根９は流れに正対して回転力を発生
する。

平行羽根９が流れに押されて羽根軸４まわりに回転する
と、揺動梃１１　Ｋ対して羽根軸腕１２が相対的なりラ
ンクとなり、羽根軸腕１２の先端部が揺動梃１１の溝を
滑動しながら、平行羽根９を羽根中心軸１０マわりに揺
動させる。第５図に例示した構造では平行羽根９は、風
水車の回転の〜全域において、目的のために都合のよい
方向に揺動を行う。

第４図９０°位置では羽根軸４と羽根軸腕１２はｙｚｌ
内にろり、平行羽根９の羽根中心軸１ｏは−Ｘ軸と一致
する。＠５図はこの状況を示す。このとき平行羽根９は
最大揺動角をとるが、この最大揺動用の大きさは、揺動
梃１１と羽根軸腕１２の寸法を選ぶことによって、適当
にきめることが出来る。従って平行羽根９が流れに対し
て適当な迎角をもつ悼に最大揺動角を選び、平行羽根９
に好ましい方向の鋤刃を発生させ、これを羽根軸４まわ
りの有効回転力として利用することが出来る。

第４図１８０′位置では羽根軸４、平行羽根９、揺動梃
１１および羽根軸腕ＵがすべてＸＺ面内にあって、揺動
角は０°となり、平行羽根９は流れに正対して回転力を
発生する。

第４図２７０°位置では羽根軸４と羽根軸腕１２がｙｚ
面内にろ？、平行羽根９の羽根中心軸１０が−Ｘ輔と一
致し、平行羽根９が好ましい方向に最大揺動角をとって
有効回転力を発生する。

揺動を行う平行羽根９が、第４図９０°および２７０゜
位置において有効回転力を発生することは、揺動を行わ
ない平行羽根１が同じ位置で有害な抵抗を受けるのに比
べて、大きな性能向上である。

以上で第２の性能向上法の説明を終るが、このほかにも
羽根と羽根軸との相対回転運動を利用して、航空機のフ
ラップの様に羽根の一部を出し入れして面積を増減した
り、舵や補助具の様に羽根の一部を動かすことによって
性能を向上する方法が亀平行羽根および直交羽根の双方
について考えられる。

本発明の風水車では、１本の風水車軸に取付ける羽根軸
の数を増して羽根の枚数を増すことは、羽根が互いに触
合うために出来ない。その代り１本の支持梁に数個の風
水車を取付け、夫々の風水車の動力取出装置を、支持梁
に沿わせた共通の動力軸に連絡させる方法によって、羽
根の枚数を増すことが出来る。

これまでは平行羽根と直交羽根を組合せて使用する場合
について説明したが、本発明の風水車では、平行羽根ま
たは直交羽根の何、れか１方のみを使用することも出来
る。この場合には羽根が流れに平行になったときに回転
が止る。しかし前述の要領で、１本の動力軸に数個の風
水車を取付け、羽根の回転角を互いにずらせることによ
って、回転が止るのを防ぐことが出来る。

さらにこれまでは風水車軸３と羽根軸４を固定した例に
ついて説明したか、本発明の風水車では両軸を直交させ
ることが必要でろって、固定することは必要ではない。

両軸を固定せずに直交させることは可能であるが、この
場合は軸を支える構造が多少複雑になる。

また風水車と羽根の回転を同期させるのにマイク歯車を
使用した例について説明したが、賛は本発明の風水車が
第４図に示す動きをすればよいのであって、同期のため
の手段はマイク歯車に限らない。

なお風水車とは逆に、外力で羽根を動かすことによって
、本発明の構想を、推進機や流体圧送装置などに利用す
ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の風水車の正面図、第２図は側面図、第
３図は分解図、第４図は風水車の動きの説明図、第５図
は揺動する平行羽根の斜視図である。 １は平行羽根、２は直交羽根、３は風水車軸、４は羽根
軸、５は支持梁、６は傘歯車、７も傘歯車、６と７の組
合せはマイタ歯車、８は動力取出装置、９は揺動する平
行羽根、ｌｏは平行羽根の羽根中心軸、１１は揺動梃、
１２は羽根軸腕。 特許出願人　　橋　詰　　　誠 鵞１図　　　　　第２図 蔦３図 鷺４１！１ σ １鱒。 ′ｉＡ５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 風車おるいは水車の回転軸と羽根の回転軸とが直交し、
   風車あるいは水車と羽根とが同期して回転することを特
   徴とする風車および水車。