CN1221733C - 整体型风·水车及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提高垂直轴风·水车的主翼和支承翼的交叉部的强度，本发明用玻璃纤维或石墨纤维等重量轻强度高的纤维材料一体地形成配置在轴线周围的主翼3和连结轴线侧和主翼的支承翼4。主翼3是截面对称或非对称的翼型，支承翼4是截面对称的翼型。也可以把上侧的支承翼4做成截面非对称，把下侧的支承翼4做成与上侧的支承翼4上下线对称的翼型。可以在主翼4的端部上形成解决噪音用的山状部。用发泡塑料做材料使主翼成形模与支承翼成形模交叉，用玻璃纤维或石墨纤维等重量轻且强度高的一个袋状的纤维布覆盖两成形模，使袋状的纤维布与两外表面紧密接触，用多层纤维布形成硬质的外皮。在主翼成形模和支承翼成形模的交叉部等部位上把纤维布的松弛部分压入发泡塑料内。

Description

整体型风·水车及其制造方法
技术领域
本发明涉及谋求风力发电和水力发电等使用的垂直轴风·水车的轻量化及强度提高·性能提高等的整体型风·水车及其制造方法。
背景技术
近年来，从地球环境保护、能量安全和经济增长等观点出发，在世界上对不使用化石燃料等而由风力和水力进行发电被重新重视起来。
就风力发电而言，以前，具有相对地面水平方向的轴部的用一个至多个螺旋桨式的叶片承受风的水平轴风车被作为主流使用，但是最近，具有垂直方向的轴部的且具有与轴部平行放置的多个纵长的叶片的垂直轴风车陆续登场(例如参照日本特公昭56-42751号公报)。
在该垂直轴风车中，叶片用水平方向的一个至二个支承臂固定在轴部上。支承臂必须使回转时的风的阻力非常小，被形成为薄的平板状。垂直方向的叶片形成为对称或不对称的二维翼截面形状。用叶片、支承臂和轴部构成风车(透平机)。
但是，上述原有的叶片(主翼)由于例如通过法兰盘部用螺栓等组装在支承臂上，组装作业麻烦，同时难以确保叶片和支承臂的接合部分的静动强度和疲劳强度，存在所谓由于可允许以上的高转速和长期运转使接合部分容易破损的问题。另外，由于接合部分大型化、重量化，也存在回转时风的阻力增大、起动性变差、效率(输出系数)降低及噪音增加等问题。另外，在把上述风车作为水力发电用等的水车使用时，产生上述接合部分的强度不足的问题、水从翼部连结用孔向翼内部侵入的问题，实际上不能共用于风车和水车。
鉴于上述几点原因，本发明的目的在于，提供可以增加主翼和支承臂的接合部分的强度，可以消除麻烦的组装作业和接合部分的大型化·重量化，不仅可以作为风车使用也可以作为水车使用的噪音小的整体型风·水车及其制造方法。
发明内容
为了达到上述目的，本发明的第1技术方案的整体型风·水车，备有配置在轴线周围的主翼和连结该轴线侧和该主翼的支承翼，其特征在于，该主翼和该支承翼用玻璃纤维或石墨纤维那样的重量轻且强度高的纤维材料一体地形成。
由于上述的构成，主翼和支承翼的交叉部分的静动强度及疲劳强度提高，同时由于两翼的交叉部分被轻量化、美观化、低阻抗化，并且两翼用重量轻且强度高的材料形成，所以风·水车的始动·起动性和效率(输出系数)提高，噪音也被降低。由于两翼的交叉部分没有接缝，水不会侵入翼内部，所以适宜作水车。
本发明的第2技术方案的整体型风·水车，其特征在于，在第1技术方案的整体型风·水车中，上述主翼是截面对称或非对称的翼型，上述支承翼是截面对称的翼型。
由于上述构成，主翼和支承翼的交叉部成为与支承翼的截面相同的弯曲形状的对称截面形，交叉部的强度与例如矩形截面形状的平板状的支承臂比较提高了。另外，截面对称的支承翼的前缘面向风和水流时阻力变小，支承翼的后缘面向风或水流时承受大的阻力并产生回转力，风·水车的始动性和效率(输出系数)提高了。
本发明的第3技术方案的整体型风·水车，其特征在于，在第1技术方案的整体型风·水车中，上述主翼是截面对称或非对称的翼型，上侧的上述支承翼是截面非对称的翼型，下侧的上述支承翼是与该上侧的支承翼上下线对称的翼型。
由于上述的构成，由于上侧的支承翼的升力与在下侧的支承翼上产生的向下的力(与升力大小相同方向相反的力)相抵消，所以能够顺利回转，且作用在轴部(支承)上的轴向力被减小。
本发明的第4技术方案的整体型风·水车，其特征在于，在第1～第3技术方案的任何一项所述的整体型风·水车中，在上述主翼的轴向端部上一体地形成翼型截面的大致一半厚度的山状部。
由于上述构成，风·水车回转时在翼端后方不产生空气或水的涡流，噪音被消除。由于山状部和主翼是一体，没有接缝，水不侵入内部，外观也美观。
本发明的第5技术方案的整体型风·水车的制造方法，其特征在于，至少用发泡塑料作为材料，交叉设置主翼成形模和支承翼成形模，用叫做玻璃纤维或者石墨纤维的重量轻且强度高的一个袋状的纤维布覆盖两成形模，使该袋状的纤维布与该两成形模的外表面紧密接触，用多层该纤维布形成硬质的外皮。
由于上述构成，因为在纤维布上没有切缝等，两成形模用袋状的纤维布包裹，所以不损伤纤维本身的强度，主翼和支承翼被精加工成高强度，同时主翼和支承翼的交叉部分被精加工成特别坚固。由于主翼和支承翼的交叉部分的强度提高，同时两翼的交叉部分被轻量化·美观化·低阻力化，并且两翼用重量轻且高强度的材料形成，所以风·水车的始动·起动性和效率(输出系数)提高了，噪音也降低了，由于两翼的交叉部分没有接缝，水不侵入内部，所以适宜做水车用。
本发明的第6技术方案的整体型风·水车的制造方法，其特征在于，在第5技术方案的整体型风·水车的制造方法中，在上述主翼成形模和支承翼成形模的交叉部等部分上把上述纤维布的松弛部分压入上述发泡塑料内。
由于上述构成，在主翼和支承翼的交叉部、主翼和支承翼的长度方向的端部和中间部上，通过把松弛(多余)的纤维布压入发泡塑料内，主翼和支承翼的外表面和交叉部的表面被精加工成光滑而漂亮，可以正确地得到所要求的翼型形状，由于流体阻抗的降低，噪音被降低，同时性能提高了，外观(商品价值)也提高了，另外，由于纤维布的一部分分支样地进入发泡塑料内，所以翼部和交叉部的强度进一步提高。
本发明的第7技术方案的整体型风·水车的制造方法，其特征在于，在第5或6技术方案的整体型风·水车的制造方法中，把上述主翼成形模做成截面对称或非对称翼型，把上述支承翼成形模做成截面对称的翼型。
由于上述构成，与第2技术方案一样，主翼和支承翼的交叉部成为与支承翼的截面相同的弯曲形状的对称截面形，交叉部的强度例如与矩形截面形状的平板的支承臂相比提高了。另外，截面对称的支承翼的前缘向着风或者水流时阻力变小，支承翼的后缘向着风或者水流时受到大的阻力并被赋予回转力，风·水车的始动性和效率(输出系数)提高了。
本发明的第8技术方案的整体型风·水车的制造方法，其特征在于，在第5或6技术方案的整体型风·水车的制造方法中，把上述主翼成形模做成截面对称或非对称的翼型，把上侧的上述支承翼成形模做成截面非对称的翼型，把下侧的上述支承翼成形模做成与上侧的支持翼成形模上下线对称的翼型。
由于上述构成，与第3技术方案一样，由于上侧的支承翼受到的升力与在下侧的支承翼上产生的向下的力(与升力大小相同方向相反的力)抵消，所以能顺利地回转且作用在轴部(轴承)上的轴向力被减小。
本发明的第9技术方案的整体型风·水车的制造方法，其特征在于，在第5～8技术方案的整体型风·水车的制造方法中，在上述主翼成形模的轴向端部上形成翼型截面的大致一半的厚度的鼓出部，在该鼓出部上紧密接触上述纤维布并形成主翼端部的山状部。
由于上述构成，风·水车回转时在翼端后方不产生空气或者水的涡流，噪音被消除。由于山状部与主翼一体地形成，所以没有接缝，不引起水向内部的侵入，外观也美观。
附图说明
图1是表示本发明的整体型风·水车的一个实施例的立体图。
图2是表示直线翼(主翼)的截面形状的图1的A-A截面图。
图3的(a)是表示支承翼的截面形状的图1的B-B截面图，(b)是表示支承翼的另一个实施例的B-B相当截面图。
图4是表示整体型风·水车的制造方法的一个实施例的初期过程(在翼成形模上覆盖纤维布的状态)的立体图。
图5是表示该整体型风·水车的制造方法的下一个工序(沿翼成形模成形纤维布的状态)的立体图。
图6表示整体型风·水车的制造方法的再下一个工序(把纤维布压附在翼成形模上的状态)的立体图。
图7是表示把纤维布粘接在翼成形模上的状态的立体图。
图8是表示把多余的纤维布压入翼成形模的内部的状态的纵向截面图。
图9是表示在直线翼的端部上形成降低噪音用的山状部的实施例的图，(a)是俯视图，(b)是正视图，(c)是侧视图。
具体实施方式
下面根据附图详细地说明本发明的实施例。
图1是表示本发明的整体型风·水车的一个实施例的图。
该整体型风·水车1主要用于风力发电，其特征在于，用玻璃纤维(GFRP)或者石墨纤维(CFRP)那样的重量轻、强度高且成模性良好的材料一体地形成与垂直方向的轴部2平行配置的作为纵长的叶片的直线翼(主翼)3、作为水平方向的支承臂的支承翼4。
即，使一根直线翼3和上下二根支承翼4没有接缝地完全一体化。各支承翼4的基端5用螺栓等接合机构(未图示)固定在轴部2上。基端5在靠近直线翼3的前缘7的部分的延长线上与轴部2接合，靠近后缘8的部分的延长侧做成缺口6。
直线翼3的A-A截面如图2(省略截面线)所示，直线翼3呈非对称的二维翼型，其翼形中心线9从直线翼3的前缘7向下(在图2中是向下，在图1中相当于向轴向内侧)弯曲，在最大翼厚中心10处与翼弦线11一致，然后直到后缘8向上弯曲。由于该形状，不会因风或水流的方向改变翼的安装角，可以提高风·水车的效率(输出系数)。对于直线翼3的形状，本申请人在特公昭56-42751号公报中已提出。
另外，支承翼4的B-B截面如图3(a)所示，支承翼4是对称翼，从前缘12到后缘13，翼形中心线15与翼弦线15一致。在支承臂上使用对称翼在特开平7-12045号公报(用对称翼支承涡轮叶片的垂直轴风车)中是公知的，但是一体形成直线翼3和对称翼型的支承翼4的构成是新颖的。
由于在支承翼4上使用对称翼，在图1中用前缘12承受风或者水流时的阻抗被降低，用后缘13承受风或水流时的阻抗增大，转动风·水车1的力被发挥出来。另外，由于对称翼型的支承翼4与平板状的支承翼(未图示)相比截面积和周长大，且由弯曲线与直线翼3相交，因为把直线翼3和对称翼型的支承翼4做成一体，所以两翼部3、4的交叉部分(接合部分)16的静动强度及耐疲劳强度增加，可以耐受过回转和长期的连续运转。另外，两翼部3、4的接合部分16被美观化、小型化、轻量化、低阻抗化。
另外，作为支承翼4的截面形状，如图3(b)所示采用非对称的二维翼型7时，把图1的上侧的支承翼4做成图3(b)的截面形状(7)，图1的下侧的支承翼4使用把图3(b)的截面形状(7)做成上下线对称的截面形状(上下反转的形状)。在图3(b)中，符号18表示翼形中心线，19表示翼弦线。
由于上述构成，上侧的支承翼7产生的升力与作用在下侧的支承翼(使支承翼7上下反转的支承翼)上的向下的力抵消，可以圆滑地回转，同时加在轴部2的轴承(未图示)上的轴向力被降低，轴承(未图示)的寿命提高了。
轴部2最好是中空的外齿轮，例如在外齿轮(2)的端部上固定电机(未图示)的回转轴。由于是外齿轮，使轴部2轻量化，始动·起动性提高了。由于用玻璃纤维或石墨纤维一体形成上述直线翼3和支承翼4，所以因轻量化使始动起动性及效率(输出系数)提高了。另外，由于为整体型所以直线翼3和支承翼4的交叉部16的强度高，并且由于没有原有的直线翼和支承翼的接缝的孔部等，所以不仅可以用作风车也可以用作水车。
图4～图8是表示上述整体型风·水车的制造方法的一个实施例的图。
该制造方法，其特征在于，在比直线翼(主翼)3及支承翼4小一圈的成形模(模型)20的表面上粘接多层没有切缝的袋状的玻璃纤维或者石墨纤维的纤维布21。
下面依据制造顺序详细地说明该制造方法。
首先，如图4所示，用增强兼定位用的例如合成树脂制的硬质的芯部(桁架)22，23、包围芯部22，23的作为重量轻且能压缩的形状保持构件的发泡苯乙烯24形成成形模20。
成形模20的芯部22，23被设置成贯通直线翼成形模(主翼成形模)25和支承翼成形模26的长度方向，二根支承翼成形模26的芯部23与直线翼成形模25的芯部22直交并被固定。各芯部22，23的中心与各翼3，4(图1)的最大翼厚中心大致一致。发泡苯乙烯24包围各芯部22，23的周围，被做成与直线翼3及支承翼4的形状相似但比直线翼3及支承翼4小一圈。
在用直线翼成形模25和支承翼成形模26构成的成形模20的外侧覆盖玻璃纤维或石墨纤维那样的重量轻且强度高的大的袋状的纤维布21。纤维布21如圆C内的放大图所示，像通常的布那样在例如XY的二维方向几乎无空隙地编织纤维。也可以把纤维的排列不做成二维而做成三维来提高结合强度。另外也可以在玻璃纤维或石墨纤维的纤维布21中混合例如热可塑性的合成树脂。一张纤维布21的厚度为0.2mm左右。
把薄的纤维布21做成大的袋状，例如，如图4所示，在把直线翼成形模25配置成垂直的状态下从上向下覆盖一个袋状的纤维布21。成形模20被完全收容在袋状的纤维布21的内部。在图4中，符号27表示袋状的纤维布21的开口部。
在该状态下，如图5～图7所示，用手或真空吸引等手段(图未示)把纤维布21压附在成形模20的外表面即发泡苯乙烯24的外表面并用粘接剂粘接。如图5所示，在二根支承翼成形模26之间，例如把纤维布21弯曲成大致U字形30使之从翼前缘侧29进入。在各翼成形模25，26上，最好把纤维布21弯曲成U字形并从前缘侧28，29与之紧密接触。
在上述作业的同时，在上下二根支承翼成形模26之间使纤维布21沿各支承翼成形模26的长度方向向直线翼25移动，同时在二根支承翼成形模26之间形成间隙33，如图6～图7所示，用纤维布21包围各翼成形模25，26。
在这些作业中，特别在直线翼成形模25和支承翼成形模26的交叉部(接合部)31上容易产生纤维布21的松弛，但如图8(未示出芯部22，23)所示，可以将松弛部22用竹刀等压入发泡苯乙烯的24的内部。即使在交叉部31以外，纤维布21的产生松弛的部分也可全部压入发泡苯乙烯24的内部。纤维21的压入作业，通过切断发泡苯乙烯24并把纤维布21压入该裂缝内可以简单而可靠地进行。由此，在各翼部3，4(图1)的外表面上纤维布21的松弛部分不会凸出出来，各翼部3，4的表面光滑而漂亮。另外，由于纤维布21的一部分分支地进入发泡苯乙烯24内，所以翼部的强度提高了。
要极力避免用剪刀等切断纤维布21的松弛部分。这是因为切断纤维布21时，翼部3，4及其交叉部16(图1)的机械强度要降低，通过把松弛部分压入发泡苯乙烯24内，能防止强度降低，因为纤维布21的厚度薄到只有0.2mm左右，所以松弛部的压入作业可以容易地进行。
用每一张纤维布21反复进行图5～图8的作业。纤维布21的贴合层数是3～8层左右。松弛部32(图8)的压入作业可以一张张地进行，或者也可以在全部纤维布21粘接后集中进行。粘接作业通过使用例如环氧系粘接剂那样的热硬化性粘接进行加热粘接，可以高效率地进行粘接。加热作业在全部纤维布21贴完之后进行。
在两翼成形模25，26的交叉部31上把纤维布21粘接成若干圆弧状(弯曲状)34。也可以把两翼成形模25，26的交叉部31预先形成为圆弧状，由于在两翼部3，4(图1)的交叉部16上施加圆弧，所以交叉部16的强度提高了。
直线翼成形模25的上下两端面35(图7)形成稍微弯曲状，具有由纤维布21形成的弯曲状的鼓出部(山状部)，从降低切风音和切水音的观点来看比较理想。对于山状部将在后面叙述。另外，在支承翼成形模26的基端部(与轴部2的接合部分)上，最好设置如图1所示的缺口部6。
由多个袋状的纤维布21构成硬质的坚固的外皮36(图8)。如果多个纤维布21的粘接完了，最后涂布(涂装)防水系的涂料完成翼部一体成形体37(暂且用图7表示)。
袋状的纤维布21最好完全没有切缝地贴附在成形模20上，在袋子过大而使纤维布21产生大余量的情况下，可以在各翼成形模25，26的后缘侧38，39(图5)处切断纤维布21。这时在后缘侧38，39处必须上下左右无间隙地粘接纤维布21。另外，在成形模20上粘接多个袋状的纤维布21之后，进行精加工(把表面修整光滑)，例如可以贴附短册状或弯曲状的纤维布。
完成的翼部一体成形体37(图7)是上下对称的。通过把该翼部一体成形体37平均配置成三组并固定在轴部2上，完成图1那样的风力或者水力发电用的整体型风·水车1。
再有，也可以废除长的轴部2而把上下的支承翼4固定在没有轴部2的圆形的法兰盘(未图示)上，用短的轴部回转自由地支承法兰盘的中心。轴部2的中心和法兰盘的中心与轴线一致。
另外，直线翼3的个数根据所需要的发电量等适当设定。最少可以把直线翼3做成一个。支承翼4的个数不限于上下二个，例如，也可以在直线翼3的高度方向中央使用一个支承翼4。另外，与直线翼3一体成形的支承翼4也可以截面不是对称翼型而是做成矩形平板或图3(b)那样的非对称翼型。另外，虽然效率有些损失，但也可将直线翼3做成二维的对称翼型，另外，也可以使用(形成)曲线翼(未图示)代替直线翼3。另外，主翼3和支承翼4也可以做成三维翼型。
另外，也可以把上述整体型风·水车1的轴部2做成水平的，可配置在例如高层建筑物的上层的侧壁上。另外，不用说，不仅是发电，也可以用于例如把水变成热水的热交换机等。在把上述风·水车1作为水车使用时，在把轴部做成垂直的状态下，使各直线翼3从长度方向端部侧进入水中。进入水中的直线翼3的进入长度可以根据发电量和水流等因素适当变更。
另外，为了用作水车等使用，也可以用铝合金等轻金属形成各翼成形模25，26的芯部22，23。另外，也可以用具有形状保持性(即使按压也不怎么凹下而强压时会破裂的性质)的其它的发泡塑料代替成形模20的发泡苯乙烯(含有气泡成形的聚乙烯)24。也可以不用芯部22，23，只用发泡苯乙烯24形成成形模20。另外，在上述整体型风·水车1的制造方法中，发泡苯乙烯24和芯部23原封不动地残留在用多个纤维布21做成的外皮的内侧，也可以例如在最后形成各翼3，4的长度方向的端部的情况下，在端部成形前拔出发泡苯乙烯24和芯部23。
图9(a)～(c)表示作为解决上述整体型风·水车1中的回转声音的对策，在直线翼(主翼)3的长度方向(轴向)的上下两端部(在图9中只表示上端部)上形成翼型的山状部(翼型截面的大致一半厚度的山状部)41的构造。
图9(a)表示直线翼3的俯视图(缩小图2的图)，图9(b)表示其正视图(把回转方向作为前侧)，图9(c)表示其侧视图，翼型的山状部41，如图9(c)的侧视图所示，成为把翼截面形状(图9(a)是与翼截面形状相同的)沿翼弦线11(图2)切成大致1/2的形状，如图9(b)所示，从前面看成为左右大致对称的山型。即，把直线翼(不限于符号3的直线翼)的翼型截面在翼厚方向切成两半，把其截面形状作为山状部41的纵截面，圆滑地弯曲状地连接该纵截面的顶端部42和直线翼3的表里面(侧面)43。
山状部41的峰(顶部)42，从图9(a)的前端到大致中央，如图9(b)所示，在板厚方向比较圆滑地形成弯曲状，从图9(a)的中央附近到后端，随着山状部41的幅度变窄，棱线逐渐变细。山状部41的前端44及后端45圆滑地与直线翼3的前端7及后端8连接。翼型的山状部41用上述纤维布21与直线翼3一体地形成。
山状部41的翼厚即最大高度(最大翼厚)H相对于翼弦长的比例，在某种程度上受直线翼3的翼厚的限制，但是最好是(24～34％)/2左右即12～17％左右。在此，24～34％是做成山状部41之前的翼型截面的翼厚，用2除是由于把翼型截面看作大致对称(如果是对称翼截面则正好是1/2)的。这些最佳范围是根据实验等得到的。即使超过最佳范围，作为解决噪音的对策也是有效的。
由翼型的山状部41能降低乃至完全消除风·水车回转时的切风音或切水音，这是因为由山状部41减少产生乃至完全不产生翼端后方的空气或水的涡流。
作为包含图9的翼型的山状部41的整体型风车的制造方法，例如，在图4所示的直线翼成形模25的发泡苯乙烯24的上下端面上，用发泡苯乙烯形成比山状部41小一圈(纤维布21的厚度部分)的鼓出部(山状部)并与之接合，或者与芯部22分开用发泡苯乙烯24一体地形成同样的鼓出部(山状部)构成成形模(20)，接下来如图4～图8所示的手法那样，在成形模(20)上贴附多层纤维布21。由此，简单且正确地形成与直线翼3一体的翼型的山状部41。
如上所述，根据本发明的第1技术方案，由于主翼和支承翼的交叉部分的强度因一体化而提高，所以在转速异常高的情况或在遭遇台风的情况下也是安全的，并且可以耐受长时间的连续运转。另外，由于两翼部的交叉部分被轻量化、美观化、低阻抗化，所以在性能提高的同时噪音被降低。另外，由于主翼和支承翼的交叉部分的强度高，并且在交叉部分上设有原有的接缝的孔等，所以可以可靠地作水车使用，由于水车和风车的制造工序的通用化，可以降低成本。
根据本发明的第2技术方案，由于主翼和支承翼的交叉部成为与支承翼的截面同样的弯曲状的对称截面形状，所以交叉部的强度进一步提高，提高了第1技术方案的效果。
根据本发明的第3技术方案，由于上侧支承翼的升力与下侧的支承翼的向下的力相抵消，所以回转能顺利地进行，而且作用在轴部(轴承)上的轴向力被减小，轴承的寿命被提高。
根据本发明的第4技术方案，由于水·风车在回转时在翼端后方不产生空气或水的涡流，噪音被消除，所以不引起环境问题。另外，由于山状部与主翼是一体的，所以没有接缝，水不会侵入内部，适合于水车，由于外表美观，所以商品价值高。
根据本发明的第5技术方案，由于在纤维布上不形成切缝，主翼成形模和支承翼成形模用袋状的纤维布一体地包裹，所以纤维本身的强度不受损害，特别是主翼和支承翼的交叉部分被加工得很坚固，这样一来，由于交叉部分的强度提高，所以在转速异常高的情况下或遭遇台风的情况下也是安全的，并且可以耐受长时间的连续运转。另外，由于两翼部的交叉部分被轻量化、美观化、低阻抗化，所以在性能提高的同时降低噪音。另外，由于主翼和支承翼的交叉部分的强度高，并且在交叉部分上没有原有的接缝的孔等，所以可以可靠地用作水车，由于水车和风车的制造通用化，所以可以降低成本。
根据本发明的第6技术方案，由于把松弛(多余的)的纤维压入发泡苯乙烯内，所以主翼和支承翼的外表面和交叉部的表面被精加工成光滑且漂亮，可以正确得到所需要的翼型形状，因流体阻抗的降低在降低噪音的同时性能也提高了。外表的美观(商品价值)也提高了。另外，由于纤维布的一部分分支状地进入发泡塑料内，所以翼部和交叉部的强度进一步提高。
根据本发明的第7技术方案，由于主翼和支承翼的交叉部成为与支承翼的截面同样的弯曲形状的对称截面形状，所以交叉部的强度进一步提高，提高了第5技术方案的效果。
根据本发明的第8技术方案，由于上侧的支承翼的升力与下侧的支承翼的向下的力相抵消，所以回转能顺利地进行，且作用在轴部(轴承)上的轴向力被减小，轴承的寿命提高了。
根据本发明的第9技术方案，由于风·水车回转时在翼端的后方不产生空气或水的涡流，能消除噪音，所以不引起环境问题。另外，由于山状部与主翼是一体的，所以没有接缝，水不会侵入内部，适用于水车，由于外观良好，商品价值提高了。

Claims (11)

1.一种整体型风·水车，备有配置在轴线周围的主翼和连结该轴线侧和该主翼的支承翼，其特征在于，该主翼和该支承翼用称为玻璃纤维或石墨纤维的纤维材料一体地形成。
2.如权利要求1所述的整体型风·水车，其特征在于，所述主翼的翼型截面是对称或非对称的，所述支承翼的翼型截面是对称的。
3.如权利要求1所述的整体型风·水车，其特征在于，所述主翼的翼型截面是对称或非对称的，上侧的所述支承翼的翼型截面是非对称的，下侧的所述支承翼的翼型是与该上侧的支承翼上下线对称的。
4.如权利要求1～3的任何一项所述的整体型风·水车，其特征在于，在所述主翼的轴向端部上一体地形成翼型截面的大致一半厚度的山状部。
5.一种整体型风·水车的制造方法，其特征在于，至少用发泡塑料作为材料，交叉设置主翼成形模和支承翼成形模，用称为玻璃纤维或者石墨纤维的一个袋状的纤维布覆盖两成形模，使该袋状的纤维布与该两成形模的外表面紧密接触，用多层该纤维布形成硬质的外皮。
6.如权利要求5所述的整体型风·水车的制造方法，其特征在于，在所述主翼成形模和支承翼成形模的交叉部上把所述纤维布的松弛部分压入所述发泡塑料内。
7.如权利要求5或6所述的整体型风·水车的制造方法，其特征在于，把所述主翼成形模做成截面对称或非对称的翼型，把所述支承翼成形模做成截面对称的翼型。
8.如权利要求5或6所述的整体型风·水车的制造方法，其特征在于，把所述主翼成形模做成截面对称或非对称的翼型，把上侧的所述支承翼成形模做成截面非对称的翼型，把下侧的所述支承翼成形模做成与该上侧的支承翼成形模上下线对称的翼型。
9.如权利要求5或6所述的整体型风·水车的制造方法，其特征在于，在所述主翼成形模的轴向端部上形成翼型截面的大致一半的厚度的鼓出部，在该鼓出部上紧密接触所述纤维布并形成主翼端部的山状部。
10.如权利要求7所述的整体型风·水车的制造方法，其特征在于，在所述主翼成形模的轴向端部上形成翼型截面的大致一半的厚度的鼓出部，在该鼓出部上紧密接触所述纤维布并形成主翼端部的山状部。
11.如权利要求8所述的整体型风·水车的制造方法，其特征在于，在所述主翼成形模的轴向端部上形成翼型截面的大致一半的厚度的鼓出部，在该鼓出部上紧密接触所述纤维布并形成主翼端部的山状部。
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Families Citing this family (43)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10128438B4 (de) * 2001-05-03 2006-09-28 Wobben, Aloys, Dipl.-Ing. Windenergieanlage
AU2002354483A1 (en) * 2001-12-14 2003-06-30 Global Energy Co., Ltd. Wind power generator, windmill, and spindle and blade of the windmill
SE526789C2 (sv) * 2004-03-16 2005-11-08 Uppsala Power Man Consultants Aggregat innefattande en vattenturbin och en generator, vars rotor är direktförbunden med vardera av turbinens blad
US20070231139A1 (en) * 2004-05-13 2007-10-04 Tadashi Yokoi Mounting Structure for Support Arms in a Vertical Axis Wind Turbine, and the Vertical Axis Wind Turbine
CN100389262C (zh) * 2004-12-20 2008-05-21 李锋 立轴风能动力装置的轻质翼片
US7458777B2 (en) * 2005-09-22 2008-12-02 General Electric Company Wind turbine rotor assembly and blade having acoustic flap
US20070134094A1 (en) * 2005-12-08 2007-06-14 Stephen Gregory Rotor apparatus and turbine system incorporating same
JP5174811B2 (ja) 2007-05-11 2013-04-03 株式会社エム光・エネルギー開発研究所 オンサイト統合生産工場
ITBZ20070022A1 (it) * 2007-05-24 2008-11-25 Ropatec Srl Ala per turbine eoliche ad asse di rotazione verticale
DE102007033120A1 (de) * 2007-07-13 2009-01-15 Evonik Röhm Gmbh Verbesserte Stumpfstoßverbindungen für Kernwerkstoffe
DE202007010873U1 (de) * 2007-08-03 2007-10-04 Fiber-Tech Products Gmbh Windkraftmaschine
US20090116968A1 (en) * 2007-11-05 2009-05-07 Mohle Robert E Blade for wind turbines & an improved wind turbine
US20090169382A1 (en) * 2007-12-27 2009-07-02 Willis Bond Fluid-driven power plant
PL216244B1 (pl) * 2008-02-08 2014-03-31 Anew Inst Społka Z Ograniczoną Odpowiedzialnością Wirnik turbiny wiatrowej o pionowej osi obrotu
TWI467087B (zh) * 2008-03-25 2015-01-01 Amicable Inv S Llc 與空氣或氣體交互作用的設備及其噴射發動機
US20090261595A1 (en) * 2008-04-17 2009-10-22 Hao-Wei Poo Apparatus for generating electric power using wind energy
GB2471031B (en) * 2008-05-08 2011-04-27 Aviat Entpr Ltd Rotor blades having foam ribs
JP2009275536A (ja) * 2008-05-13 2009-11-26 Global Energy Co Ltd 風車の羽根並びに風車
GB2469437A (en) * 2009-03-09 2010-10-20 Robert Fraser Morris Swinging flap vertical axis wind turbine with force asymmetrically mounted vanes
GB0905316D0 (en) * 2009-03-27 2009-05-13 Vertical Wind Energy Ltd Wind trubine blade tip
US8096750B2 (en) * 2009-03-30 2012-01-17 Ocean Renewable Power Company, Llc High efficiency turbine and method of generating power
TWI379944B (en) * 2009-04-03 2012-12-21 Ind Tech Res Inst Vertical axis windpower fan unit and module and power system thereof
CN201486753U (zh) * 2009-06-26 2010-05-26 北京希翼新兴能源科技有限公司 垂直轴复合式风轮机
US20140341736A1 (en) * 2010-01-22 2014-11-20 Jon Jay Howard Sail wind turbine
TWI425145B (zh) * 2010-11-15 2014-02-01 Hiwin Mikrosystem Corp 可自動收合葉片之垂直式風力發電機
WO2012073321A1 (ja) * 2010-11-30 2012-06-07 株式会社Cno 垂直軸型風車
JPWO2012073320A1 (ja) * 2010-11-30 2014-05-19 株式会社Cno 垂直軸型風車
CO6460078A1 (es) * 2010-12-02 2012-06-15 Ecopetrol Sa Sistema para la generacion electrica a partir de energia eolica de baja velocidad con dos sistemas de ala impulsadora
CN102220936B (zh) * 2011-05-25 2013-05-15 北京世纪威能科技有限公司 一种竹制复合材料叶片根部结构及其制造方法
CN103562547B (zh) 2011-06-01 2016-06-08 合同会社信天翁科技 自然能量取出装置
JP6032698B2 (ja) 2011-07-05 2016-11-30 合同会社アルバトロス・テクノロジー 自然エネルギー取出装置
WO2014000061A1 (en) * 2012-06-28 2014-01-03 Tesic Dragan Vertical axis wind turbine
KR101381303B1 (ko) * 2013-01-08 2014-04-04 박범훈 종축형 풍력발전기 및 그 제어방법
CN103742355B (zh) * 2014-01-22 2017-04-05 深圳市宝联风光热能源科技有限公司 一种多层展翼摆叶式的垂直轴风力发电机组
JP2016114063A (ja) * 2016-02-19 2016-06-23 株式会社Ｃｎｏパワーソリューションズ 垂直軸型風車
JP2016084821A (ja) * 2016-02-19 2016-05-19 株式会社Ｃｎｏパワーソリューションズ 垂直軸型風車
CN105840409A (zh) * 2016-03-30 2016-08-10 天津大学 一种折叠横向水平轴潮流能发电装置
CN107605640B (zh) * 2017-11-06 2019-11-12 哈尔滨工程大学 一种π型悬臂式垂直轴潮流水轮机
CN109826749B (zh) * 2019-02-21 2020-10-27 清华大学 一种辅翼变桨且可自启动的大型达里厄风机
WO2021231109A1 (en) * 2020-05-11 2021-11-18 XFlow Energy Company Fluid turbine
CN111677627B (zh) * 2020-06-03 2022-02-25 河南恒聚新能源设备有限公司 用于垂直轴风力发电系统的涡轮转子组件及发电系统
CN112128051B (zh) * 2020-10-21 2021-07-06 温州砼程维禹科技有限公司 一种垂直式多层风力发电装置
CN113090449A (zh) * 2021-02-26 2021-07-09 孙明 一种悬浮式垂直轴风力发电装置

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3140846A (en) * 1958-04-14 1964-07-14 Eonair Inc Aircraft covering composition and method of making same
US3918839A (en) * 1974-09-20 1975-11-11 Us Energy Wind turbine
GB2035468B (en) * 1978-10-11 1982-09-15 Pi Specialist Engs Ltd Vertical axis wind turbine
JPS628388Y2 (zh) * 1981-05-30 1987-02-26
US4415312A (en) * 1982-03-11 1983-11-15 Wixlin, Inc. Transverse axis fluid turbine
US4456429A (en) * 1982-03-15 1984-06-26 Kelland Robert E Wind turbine
US4979871A (en) * 1989-11-17 1990-12-25 Reiner Harold E Wind turbine
US5392514A (en) * 1992-02-06 1995-02-28 United Technologies Corporation Method of manufacturing a composite blade with a reinforced leading edge
DE69301094T2 (de) * 1993-10-14 1996-12-19 Raul Ernesto Verastegui Windturbine mit senkrechter Achse
US6042669A (en) * 1996-02-07 2000-03-28 Craig; Hugh Structural element repair with partly fused webs
WO1998053200A1 (en) * 1997-05-20 1998-11-26 Thermion Systems International Device and method for heating and deicing wind energy turbine blades
DE29805209U1 (de) * 1998-03-23 1998-06-04 TRW Automotive Safety Systems GmbH, 63743 Aschaffenburg Aufprall-Schutzvorrichtung für Fahrzeuginsassen
US6379115B1 (en) * 1999-08-02 2002-04-30 Tetsuo Hirai Windmill and windmill control method
JP2001193629A (ja) * 2000-01-13 2001-07-17 Tootasu:Kk 風力制御装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP3330141B1 (ja) 2002-09-30
US20050232779A1 (en) 2005-10-20
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US20040042895A1 (en) 2004-03-04
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US6913435B2 (en) 2005-07-05
CN1484736A (zh) 2004-03-24
TW200300198A (en) 2003-05-16

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