特開 2020-200804 ブレード装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2020-200804(P2020-200804A)

(43)【公開日】2020年12月17日

(54)【発明の名称】ブレード装置

(51)【国際特許分類】

   F03D 3/06 20060101AFI20201120BHJP

   F03B 3/12 20060101ALI20201120BHJP

   F03B 11/02 20060101ALI20201120BHJP

【ＦＩ】

   F03D3/06 C

   F03B3/12

   F03B11/02

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2019-109195(P2019-109195)

(22)【出願日】2019年6月12日

(71)【出願人】

【識別番号】507225355

【氏名又は名称】張添明

(74)【代理人】

【識別番号】110000729

【氏名又は名称】特許業務法人 ユニアス国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】張添明

【テーマコード（参考）】

3H072

3H178

【Ｆターム（参考）】

3H072AA06

3H072AA27

3H072BB31

3H072CC01

3H072CC31

3H178AA13

3H178AA40

3H178AA43

3H178AA56

3H178BB31

3H178CC01

3H178CC22

3H178DD12Z

3H178DD67X

(57)【要約】

【課題】発電機に用いられて発電効率の低下を防ぐブレード装置を提供する。
【解決手段】第１の連接部と第２の連接部はそれぞれ対応するように取り付けられる凸起柱状と凹溝状を呈し、衝突防止ユニットは、支持ユニットと旋回ユニットの間に設けられ、支持ユニットの外に設けられる複数の第１の磁石と、旋回ユニットの内側に設けられ且つ第１の磁石と対応すると共に互いに反発し合う第２の磁石とを備え、複数のブレードユニットは、それぞれ旋回ユニットと互いに間隔をあけた１個のブレードと、旋回ユニットとブレードの間を連接する１個の延伸ロッドとを備え、ブレードは流体に押されることにより筒部を回転させる。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

発電機に用いられるブレード装置であって、
前記ブレード装置は、支持ユニットと、旋回ユニットと、衝突防止ユニットと、ブレードユニットとを備え、
前記支持ユニットは、上下方向に延伸すると共に、前記上下方向の上側にトップ端部が形成され、前記トップ端部には第１の軸接構造が形成され、
前記旋回ユニットは、
前記支持ユニットの上方に、前記上下方向に沿って延伸する軸線を回転軸として前記支持ユニットに回転可能に取り付けられたトップカバーと、
前記トップカバーから下側へ延伸し、前記支持ユニットと間隔をあけて前記支持ユニットの外側を囲う筒部と、
前記トップカバーに形成される第２の軸接構造とを備え、
前記ブレードユニットは、
前記軸線と直交する放射線方向に沿って前記トップカバーから延伸する複数の延伸ロッドと、
各前記延伸ロッドの前記トップカバーから延伸する先端に取り付けられるブレードと、
を備え、
前記第１の軸接構造と前記第２の軸接構造は、
いずれか一方が、前記軸線が通過する箇所に凹部接触点が形成されると共に、回転可能空間を画成する収容凹部であり、
いずれか他方が、前記回転可能空間内に挿入され、前記凹部接触点に当接する凸起接触点を有する凸起柱であり、
前記衝突防止ユニットは、前記支持ユニットと前記旋回ユニットの間に設けられ、前記支持ユニットの外側に設けられる複数の第１の磁石と、前記旋回ユニットの内側に設けられ且つ前記第１の磁石と対応すると共に互いに反発し合う第２の磁石とを備える
ことを特徴とするブレード装置。

【請求項2】

前記トップ端部の端面には潤滑油を収容するスロットが凹設され、
前記トップ端部は前記スロットの底面側を画成するスロット底面を備え、
前記第１の軸接構造は前記スロット底面に設けられて前記スロット内に位置するものであり、
前記トップカバーは、前記支持ユニットの上方に間隔をあけるように位置するカバー部と、前記カバー部から下側へ突出するよう延伸して前記スロット内に挿入される凸ブロックとを備え、
前記第２の軸接構造は前記凸ブロックの底面に設けられて前記第１の軸接構造と回転可能に対応する、
ことを特徴とする請求項１に記載のブレード装置。

【請求項3】

前記トップ端部の端面には潤滑油を収容するスロットが凹設され、
前記トップ端部は、前記スロットの底縁を画成するスロット底面と、前記スロット底面から上向きに突出して軸心に位置する位置決め柱とを備え、
前記第１の軸接構造は前記位置決め柱の上側の面に設けられ且つ前記スロット内に位置し、
前記トップカバーは、前記支持ユニットの上側に間隔をあけるように位置するカバー部と、
前記カバー部から下へ突出するように前記スロット内に挿入される凸ブロックと、
前記凸ブロックの底面から上向きに前記位置決め柱を載置するように凹設された位置決めスロットと、
前記位置決めスロットの上側縁を画成する位置決めスロット面とを備え、
前記第２の軸接構造は、前記位置決めスロットに設けられると共に、前記第１の連接部に回転可能に対応する
ことを特徴とする請求項１に記載のブレード装置。

【請求項4】

前記第１の軸接構造は前記スロット底面に凹設される前記収容凹部であり、前記第２の軸接構造は前記凸ブロックから突出する前記凸起柱である
ことを特徴とする請求項２に記載のブレード装置。

【請求項5】

前記第２の軸接構造は前記凸ブロックの底面に凹設される前記収容凹部であり、
前記第１の軸接構造は前記スロット底面から突出する前記凸起柱である
ことを特徴とする請求項２に記載のブレード装置。

【請求項6】

前記第１の軸接構造は前記位置決め柱の上側の面に凹設される前記収容凹部であり、前記第２の軸接構造は前記位置決めスロット面から下側へ突出する前記凸起柱である
ことを特徴とする請求項３に記載のブレード装置。

【請求項7】

前記凸起柱は円錐状に形成され、
前記収容凹部が囲む前記回転可能空間は、体積が前記凸起柱より大きく且つ前記凸起柱と同軸の円錐状に形成されている
ことを特徴とする請求項４〜６のいずれか一項に記載のブレード装置。

【請求項8】

前記旋回ユニットは前記支持ユニットに対して旋回方向に沿って回転し、
前記複数のブレードはそれぞれ前記上下方向に延伸し、
各前記ブレードは、それぞれ前記上下方向に延伸する一対の第１の板部と、一対の第２の板部と、第３の板部を備え、
各前記第３の板部は、前記旋回方向の上流側に配置され、且つ前記支持ユニットの径方向と略並行となるように延伸し、
一対の前記第１の板部は、前記第３の板部の両端から下流側へ互いに平行に且つ前記支持ユニットの前記径方向及び前記上下方向のいずれもと略直交する方向へ延伸し、
一対の前記第２の板部は、一端が一対の前記第１の板部の下流側にそれぞれ接続され、他端側は互いに近づくように延伸することにより、前記旋回方向に一対の前記第２の板部によって前記上下方向へ延伸しつつ山形を呈する突起が形成される
ことを特徴とする請求項１に記載のブレード装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、発電機に用いられるブレード装置に関し、特に、空気や水などの流体を利用して発電するブレード装置に関する。

【背景技術】

【0002】

図１を参照して、従来の発電機に用いられるブレード装置を説明する。従来の発電機に用いられるブレード装置は、上下方向に延伸する支持部９１と、この支持部９１と同軸に回転するブレード部９２を備える。ブレード部９２は水や空気等の流体を受け、支持部９１を軸として回転する。なお、ブレード部９２がスムーズに回転するように、支持部９１とブレード部９２の連結部にはベアリング、ローラ等の補助具が用いられ、支持部９１とブレード部９２の間の摩擦を低減する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】台湾実用新案第Ｍ５６７８１０号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、連結部は、ブレード部９２が回転するときに発生する摩擦を減少させることができるが、長期間の使用によって徐々に磨耗し、メンテナンスを怠ると、摩擦力が徐々に増加してしまい発電効率が低下してしまう場合がある。
本発明は、この問題に鑑みて、発電機に用いられ、発電効率の低下を防ぐブレード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】

【0005】

上記目的を達成すべく、本発明は、以下の構成を備える。
発電機に用いられるブレード装置であって、
前記ブレード装置は、支持ユニットと、旋回ユニットと、衝突防止ユニットと、ブレードユニットとを備え、
前記支持ユニットは、上下方向に延伸すると共に、前記上下方向の上側にトップ端部が形成され、前記トップ端部には第１の軸接構造が形成され、
前記旋回ユニットは、
前記支持ユニットの上方に、前記上下方向に沿って延伸する軸線を回転軸として前記支持ユニットに回転可能に取り付けられたトップカバーと、
前記トップカバーから下側へ延伸し、前記支持ユニットと間隔をあけて前記支持ユニットの外側を囲う筒部と、
前記トップカバーに形成される第２の軸接構造とを備え、
前記ブレードユニットは、
前記軸線と直交する放射線方向に沿って前記トップカバーから延伸する複数の延伸ロッドと、
各前記延伸ロッドの前記トップカバーから延伸する先端に取り付けられるブレードと、
を備え、
前記第１の軸接構造と前記第２の軸接構造は、
いずれか一方が、前記軸線が通過する箇所に凹部接触点が形成されると共に、回転可能空間を画成する収容凹部であり、
いずれか他方が、前記回転可能空間内に挿入され、前記凹部接触点に当接する凸起接触点を有する凸起柱であり、
前記衝突防止ユニットは、前記支持ユニットと前記旋回ユニットの間に設けられ、前記支持ユニットの外側に設けられる複数の第１の磁石と、前記旋回ユニットの内側に設けられ且つ前記第１の磁石と対応すると共に互いに反発し合う第２の磁石とを備える。

【発明の効果】

【0006】

第１の連接部と第２の連接部はそれぞれ対応するように取り付けられる凸起柱状と凹溝状を呈し、衝突防止ユニットは、支持ユニットと旋回ユニットの間に設けられ、支持ユニットの外に設けられる複数の第１の磁石と、旋回ユニットの内側に設けられ且つ第１の磁石と対応すると共に互いに反発し合う第２の磁石とを備え、複数のブレードユニットは、それぞれ旋回ユニットと互いに間隔をあけたブレードと、旋回ユニットとブレードの間を連接する延伸ロッドとを備え、ブレードは流体に押されることにより筒部を回転させるので、発電機に用いられ発電効率の低下を防ぐブレード装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】従来の発電機に用いられるブレード装置の斜視図である。

【図2】本発明の第１の実施形態の発電機に用いられるブレード装置の斜視図である。

【図3】本発明の第１の実施形態を説明する断面図であり、支持ユニットと旋回ユニットの組み合わせ方を説明するものである。

【図4】本発明の発電機に用いられるブレード装置の第２の実施形態を説明する断面図である。

【図5】本発明の発電機に用いられるブレード装置の第３の実施形態を説明する断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

図２、図３を参照して本発明の発電機に用いられるブレード装置を説明する。ここで、図２は、本発明の第１の実施形態の発電機に用いられるブレード装置の斜視図である。また、図３は第１の実施形態の断面図であり、支持ユニットと旋回ユニットの組み合わせ方を説明するものである。図２、図３に示すように、本発明の発電機に用いられるブレード装置は支持ユニット１と、旋回ユニット２と、衝突防止ユニット３と、複数のブレードユニット４を備える。

【0009】

支持ユニット１は、図２、図３に示すように上下方向に延伸すると共に一端が地面に置かれる支持部１１と、支持部１１の他端（上方）に接続されるトップ端部１２を備える。トップ端部１２は、トップ端部１２の上側の面から下側へ凹設され、支持ユニット１の軸心に位置する第１の連接部１３（第１の軸接構造とも言う。）を備える。第１の連接部１３は内径が下へ向かうに連れて徐々に窄まる略円錐鉢状の凹溝（凹溝状）である。

【0010】

旋回ユニット２は、支持ユニット１の外側から支持ユニット１を囲むように取り付けられ、支持ユニット１に対して図２に記載した旋回方向５へ回転する。なお、図２では時計回りに回転する。

【0011】

旋回ユニット２は、トップカバー２１と筒部２２を備える。トップカバー２１は、支持部１の上方に回転可能に且つ同軸に連結されている。筒部２２は、筒状に形成され、トップカバー２１から下方に延びており、支持部１の外側を覆うように設けられている。

【0012】

トップカバー２１は、トップ端部１２と上下に間隔をあけたカバー部２１１と、第１の連接部１３と回転可能に同軸上に連結された第２の連接部２３（第２の軸接構造とも言う。）とを有する。ここで、第２の連接部２３は、カバー部２１１から下向きに突出し且つ外径が徐々に窄まるような円錐状を呈し、第１の連接部１３の円錐鉢状の空間に挿入されている。

【0013】

また、第１の軸接構造１３と前記第２の軸接構造２３の関係は以下の通りである。すなわち、第１の軸接構造１３と第２の軸接構造２３は、いずれか一方が、軸線が通過する箇所に凹部接触点が形成されると共に回転可能空間を画成する収容凹部であり、いずれか他方が回転可能空間内に挿入され、先端に凹部接触点に当接する凸起接触点を有する凸起柱である。

【0014】

なお、本願における凹部接触点及び凸起接触点は、厳密な意味で「点」である必要はなく、支持ユニット１に対して旋回ユニット２が回転可能であれば、ある程度の広さを有する面をも含む概念であるとする。

【0015】

筒部２２は、支持ユニット１の外を取り囲む筒部本体２２１と、筒部本体２２１の上下方向Ｚにおける外側と連接し且つ互いに上下に間隔をあけて設けられブレードユニット４の組み立てに用いられる２組の組立部２２２を備える。

【0016】

衝突防止ユニット３は、支持ユニット１と旋回ユニット２との間に配置され、支持ユニット１の外周に接続された複数の第１の磁石３１と、筒部２２の内壁面に設けられると共に、第１の磁石３１と隙間をあけ且つ第１の磁石３１に対応するように配置された複数の第２の磁石３２とを有する。第１の磁石３１と第２の磁石３２とは互いに対応するように配置されており、更に、互いに反発するように設けられるので、支持ユニット１の側壁と筒２２とが接触しにくい。

【0017】

なお、図４の実施形態では、支持ユニット１の側面に第１の磁石３１が接続されると共に、トップ端部１２のカバー部２１１に対向する位置にも第１の磁石３１が接続されている。またこれに対応して、第２の磁石３２はトップカバー２１の内壁面にも設けられている。

【0018】

ブレードユニット４は、互いに所定の角度をあけて放射状に分布するように設けられる。ブレードユニット４は、旋回ユニット２と支持ユニット１の径方向（軸線と直交する放射線方向）に間隔をあけるように設けられたブレード４１と、筒部２２とブレード４１の間を連接する棒状の延伸ロッドセット４２を備える。なお、図２の実施形態では、計６個のブレード４１が設けられ、各ブレード４１の間はそれぞれ６０度ずつ等間隔に離れている。

【0019】

延伸ロッドセット４２は、それぞれ一端が組立部２２２に取り付けられると共に、径方向に延伸することにより、他端側がブレード４１に接続される延伸ロッド４２１を備える。

【0020】

各ブレード４１は、上下方向Ｚに延伸する一対の第１の板部４１１と、一対の第２の板部４１２と、第３の板部４１３を備える。また、各ブレード４１は、回転軸と直交する断面が五角形に形成される。

【0021】

図２に示すように、各第３の板部４１３は、旋回方向５の上流側に配置され、且つ支持ユニット１の径方向と略並行となるように延伸する。

【0022】

一対の第１の板部４１１は、第３の板部４１３の両端から下流側へ互いに平行に且つ支持ユニット１の径方向及び上下方向Ｚと略直交する方向へ延伸する。一対の第２の板部４１２は、一端が一対の第１の板部４１１の下流側にそれぞれ接続され、他端側は互いに近づくように延伸する。その結果、旋回方向５に２枚の第２の板部４１２によって上下方向へ延伸しつつ山形を呈する突起が形成される。

【0023】

なお、この実施形態においては旋回方向５が時計回りなので、仮に山形の突起の位置が時針の２時の位置にあり、対応する第３の板部４１３が時針の１時の位置にあるとすれば、山形の突起の方を下流側と言い、第３の板部４１３を上流側と言うものとする。

【0024】

風力発電を例にとると、第１の実施形態における動作時に、ブレード４１は風力によって押し動かされて、旋回ユニット２を帯同して支持ユニット１に対して旋回し、旋回ユニット２と支持ユニット１は、第１の連接部１３と第２の連接部２３が、円錐状の突起と円錐鉢状の凹部の一部にのみ力がかかった状態で、互いに接触するので、接触面積が狭く両者の連接の摩擦を軽減できる。

【0025】

また、第１の磁石３１と第２の磁石３２とによって発生する反発力によって、旋回ユニット２の軸と支持ユニット１の軸が一致し、旋回ユニット２が左右に傾きにくくなり、旋回ユニット２を、更にスムーズに支持ユニット１に対して旋回させることができる。

【0026】

図３のブレードユニット４を例にとり説明する。左側に位置するブレード４１の第３の板部４１３は第２の板部４１２と比べて風や水流を受け流す構造ではなく、旋回方向５に対して直交しており、且つ風等を受ける面積も広い。一方、図３の右側にて示したブレード４１の一対の第２の板部４１２は旋回方向５に突出しているので、風や水流による抵抗を減少させることができる。さらに、第１の板部４１１は径方向と直交する方向に延伸している。

【0027】

よって、第３の板部４１３で受けた水圧や風圧によってブレード４１は旋回方向５へ旋回するが、その際、山形に突起した一対の第２の板部によって水や空気を受け流し、更に一対の第１の板部４１１の外側の側面を介して水や空気が流れるので、効率的に旋回ユニット２を旋回させることができる。

【0028】

次に、図４を参照して本発明の第２の実施形態を説明する。図４は、本発明の発電機に用いられるブレード装置の第２の実施形態を説明する断面図である。第１の実施形態と異なるところは、トップカバー２１と支持ユニット１の構造である。

【0029】

トップ端部１２の端面には、潤滑油６が入れられるスロット１２０が凹設されていて、該端面の一部がスロット１２０の底面側を画成するスロット底面１２１となっている。また、スロット底面１２１には第１の連接部１３が形成され、この第１の連接部１３はスロット底面１２１に凹設された円錐状の凹溝（つまり円錐鉢状）である。

【0030】

トップカバー２１は支持ユニット１の上方に間隔をあけるように位置するカバー部２１１と、このカバー部２１１から底面側へ突出してスロット１２０内に入る凸ブロック２１２と、凸ブロック２１２から更に底面側へ突出し且つ円錐状に形成された第２の連接部２３を備える。

【0031】

凸ブロック２１２はスロット１２０に挿入される。ただし、両者は第１の連接部１３と第２の連接部２３のコーン状の突起の先端の一部を除き、互いに接触しないので、潤滑油６を隙間に入れることができる。また、スロット１２０は潤滑油を収容できる他、凸ブロック２１２が収容されているので、旋回ユニット２が大きな外力を受けて傾いても傾斜する角度が制限され、筒部２２が大幅に傾いて筒部２２と支持ユニット１が衝突することを回避できる。

【0032】

次に、図５を参照して本発明の第３の実施形態を説明する。図５は、第３の実施形態の断面図である。本発明の第３の実施形態が第２の実施形態と異なる点は、スロット１２０と凸ブロック２１２の構造にある。

【0033】

トップ端部１２の端面にはスロット１２０が凹設されている。また、トップ端部１２は更にスロット底面１２１から上側に突出し且つ軸心に位置する位置決め柱１２２が設けられている。

【0034】

第１の連接部１３は、位置決め柱１２２の上側の面から下側に向けて凹設される。凸ブロック２１２の底面には位置決め柱１２２を挿入するための位置決めスロット２１３が凹設される。また、凸ブロック２１２には、位置決めスロット２１３の上側の端縁を画成する位置決めスロット面２１４が形成される。第２の連接部２３は、位置決めスロット面２１４から下向きに突出するように延伸し、第１の連接部１３と回転可能に組み合わせられる。

【0035】

スロット１２０は、位置決め溝２１３と共に潤滑油６を収容可能に構成され、且つ、位置決め柱１２２と位置決めスロット２１３は、旋回ユニット２と支持ユニット１を更に傾かないように旋回させることができる。

【0036】

なお、上記の実施形態において、第１の連接部１３と第２の連接部２３の凸起柱と凹溝の構造は対応しており、旋回ユニット２を、支持ユニット１に対して旋回させる目的を達成し得る。また、両者は円錐形であることに限定されず、半円球状でも良く、第１の連接部１３と第２の連接部２３を同様に小さな面積で接触させて摩擦抵抗を少なくすることができれば、効率よく発電する効果を達成し得る。

【0037】

以上のことから、本発明の発電機に用いられるブレード装置は以下の効果を奏し得る。第１の連接部１３と第２の連接部２３が支持することにより、旋回ユニット２と支持ユニット１を連接し、衝突防止ユニット３が発生する反発力によって、筒部２２が容易に傾斜できないようにして、支持ユニット１の摩擦を抑える。そして、旋回ユニット２をベアリングやその他の補助具に頼らずとも、支持ユニット１に対して更に円滑に相対的に旋回させることができるので、本発明による発電機に用いられるブレード装置は、より効率よく発電することができ、メンテナンスの頻度も減少でき、本発明の目的を達成し得る。

【0038】

以上、本発明について幾つかの実施例をもとに説明した。上記の実施例は例示であり、それらの各構成要素や各工程の組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者には理解されるところである。

【符号の説明】

【0039】

１ 支持ユニット
１１ 支持部
１２ トップ端部
１２０ スロット
１２１ スロット底面
１２２ 位置決め柱
１３ 第１の連接部
２ 旋回ユニット
２１ トップカバー
２１１ カバー部
２１２ 凸ブロック
２１３ 位置決めスロット
２１４ 位置決めスロット面
２２ 筒部
２２１ 筒部本体
２２２ 組立部
２３ 第２の連接部
３ 衝突防止ユニット
３１ 第１の磁石
３２ 第２の磁石
４ ブレードユニット
４１ ブレード
４１１ 第１の板部
４１２ 第２の板部
４１３ 第３の板部
４２ 延伸ロッドセット
４２１ 延伸ロッド
５ 旋回方向
６ 潤滑油

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】