JP2000161196A - クロスフロー風車および風力発電機 - Google Patents
クロスフロー風車および風力発電機Info
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E10/70—Wind energy
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 出力および効率を低下させずに、案内羽根の
羽根幅を小さくすることを可能にし、製造コストおよび
歩留まりの向上を実現する。 【解決手段】 案内羽根１６間の空間に補助案内羽根１
７を設ける。風速センサ２５によって高風速値を検知し
たとき、その検知信号をサーボモータ２０に駆動信号と
して出力してサーボモータ２０を始動させて、出力歯車
２１を回転させる。出力歯車２１の回転駆動力は歯車１
９およびチェーン２２により伝達され、各補助案内羽根
１７が回動して空間Ａを閉じる。このため、台風などの
高風速時においても、風車にブレーキをかけるようなこ
とはせずに、速い風速を有効に利用することが可能にな
り、しかも風圧力を小さくすることができるため、風車
に対する負荷が小さくなり破損の発生を防止することが
できる。
羽根幅を小さくすることを可能にし、製造コストおよび
歩留まりの向上を実現する。 【解決手段】 案内羽根１６間の空間に補助案内羽根１
７を設ける。風速センサ２５によって高風速値を検知し
たとき、その検知信号をサーボモータ２０に駆動信号と
して出力してサーボモータ２０を始動させて、出力歯車
２１を回転させる。出力歯車２１の回転駆動力は歯車１
９およびチェーン２２により伝達され、各補助案内羽根
１７が回動して空間Ａを閉じる。このため、台風などの
高風速時においても、風車にブレーキをかけるようなこ
とはせずに、速い風速を有効に利用することが可能にな
り、しかも風圧力を小さくすることができるため、風車
に対する負荷が小さくなり破損の発生を防止することが
できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、クロスフロー（貫
流）風車、およびクロスフロー風車を用いた風力発電機
に関するものである。
流）風車、およびクロスフロー風車を用いた風力発電機
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】本件出願人は、特開平５−２４０１４１
号として、図８に示すような、回転軸１と、複数の羽根
２を環状にかつ回転軸１の軸方向に平行に延在するよう
に配列してなる円筒状羽根車３と、この円筒状羽根車３
の外側でかつ軸方向に平行に延在する複数の案内羽根４
とを備えたクロスフロー風車の構成を提案した。
号として、図８に示すような、回転軸１と、複数の羽根
２を環状にかつ回転軸１の軸方向に平行に延在するよう
に配列してなる円筒状羽根車３と、この円筒状羽根車３
の外側でかつ軸方向に平行に延在する複数の案内羽根４
とを備えたクロスフロー風車の構成を提案した。
【０００３】前記クロスフロー風車は、従来のクロスフ
ロー風車と比較して、風向きについての指向性がなく、
かつ出力および効率において優れたものである。
ロー風車と比較して、風向きについての指向性がなく、
かつ出力および効率において優れたものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
５−２４０１４１号に示す構成のクロスフロー風車を実
際に製造するに際して種々の具体的な解決課題が発生し
た。その内の１つが、案内羽根４の羽根幅Ｌを極力小さ
くすることであって、羽根幅Ｌを小さくすることは、羽
根幅が大きなものと比較すると、製造コストの低減およ
び歩留まりの向上という点で有利となるのである。
５−２４０１４１号に示す構成のクロスフロー風車を実
際に製造するに際して種々の具体的な解決課題が発生し
た。その内の１つが、案内羽根４の羽根幅Ｌを極力小さ
くすることであって、羽根幅Ｌを小さくすることは、羽
根幅が大きなものと比較すると、製造コストの低減およ
び歩留まりの向上という点で有利となるのである。
【０００５】しかし、案内羽根４を単に小さくすること
は、出力および効率の低下を招き、簡単に実施すること
はできない。
は、出力および効率の低下を招き、簡単に実施すること
はできない。
【０００６】そこで本発明は、前記の問題を解決し、出
力および効率を低下させずに、案内羽根の羽根幅を小さ
くすることを可能にし、製造コストおよび歩留まりの向
上を実現することができるクロスフロー風車、およびそ
のクロスフロー風車を用いた風力発電機を提供すること
を目的とする。
力および効率を低下させずに、案内羽根の羽根幅を小さ
くすることを可能にし、製造コストおよび歩留まりの向
上を実現することができるクロスフロー風車、およびそ
のクロスフロー風車を用いた風力発電機を提供すること
を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明のクロスフロー風車は、回転軸と、複数の羽
根を環状にかつ回転軸の軸方向に平行に延在するように
配列してなる円筒状羽根車と、この円筒状羽根車の外側
でかつ軸方向に平行に延在する複数の案内羽根とを備え
たクロスフロー風車において、前記案内羽根の間の空間
部分に、案内羽根よりも羽根幅が短い補助案内羽根を前
記空間を開閉することが可能に設け、高風速時には前記
補助案内羽根により前記空間の少なくとも一部を閉鎖す
るように構成したものであり、この構成によって、案内
羽根の羽根幅を小さくしても、補助案内羽根を設けたこ
とによって風力を有効に受けることができるため、出力
および効率を低下させることはない。
め、本発明のクロスフロー風車は、回転軸と、複数の羽
根を環状にかつ回転軸の軸方向に平行に延在するように
配列してなる円筒状羽根車と、この円筒状羽根車の外側
でかつ軸方向に平行に延在する複数の案内羽根とを備え
たクロスフロー風車において、前記案内羽根の間の空間
部分に、案内羽根よりも羽根幅が短い補助案内羽根を前
記空間を開閉することが可能に設け、高風速時には前記
補助案内羽根により前記空間の少なくとも一部を閉鎖す
るように構成したものであり、この構成によって、案内
羽根の羽根幅を小さくしても、補助案内羽根を設けたこ
とによって風力を有効に受けることができるため、出力
および効率を低下させることはない。
【０００８】しかし、補助案内羽根を設けたことによっ
て、例えば台風などの強風時には風車に加わる風圧力が
極めて高くなって過回転が生じやすく、破損の危険性が
あるが、このような場合には補助案内羽根により案内羽
根間における空気が導入される空間が閉鎖されるため、
風車の過回転、およびそのことによる破損を未然に防ぐ
ことができる。
て、例えば台風などの強風時には風車に加わる風圧力が
極めて高くなって過回転が生じやすく、破損の危険性が
あるが、このような場合には補助案内羽根により案内羽
根間における空気が導入される空間が閉鎖されるため、
風車の過回転、およびそのことによる破損を未然に防ぐ
ことができる。
【０００９】さらに、羽根幅の小さな案内羽根を使用で
きることは、補助案内羽根を追加して設置することにな
っても、羽根幅の大きな案内羽根を製造して設置するよ
りは、案内羽根の製造コストおよび歩留まりの面で有利
であって、全体的な製造コストを低減することになり、
しかも小型化を進めることが可能になる。
きることは、補助案内羽根を追加して設置することにな
っても、羽根幅の大きな案内羽根を製造して設置するよ
りは、案内羽根の製造コストおよび歩留まりの面で有利
であって、全体的な製造コストを低減することになり、
しかも小型化を進めることが可能になる。
【００１０】また、本発明の風力発電機は、回転軸と、
複数の羽根を環状にかつ回転軸の軸方向に平行に延在す
るように配列してなる円筒状羽根車と、この円筒状羽根
車の外側でかつ軸方向に平行に延在する複数の案内羽根
とを備え、さらに案内羽根の間の空間部分に、案内羽根
よりも羽根幅が短い補助案内羽根を前記空間を開閉する
ことが可能に設けてなるクロスフロー風車を、タービン
として用いて、発電部を構成する回転子に連結したもの
であり、この構成によって、風圧力を有効にかつ安全に
利用することができ、小型で発電効率が高く、しかもコ
スト的にも有利なものとなる。
複数の羽根を環状にかつ回転軸の軸方向に平行に延在す
るように配列してなる円筒状羽根車と、この円筒状羽根
車の外側でかつ軸方向に平行に延在する複数の案内羽根
とを備え、さらに案内羽根の間の空間部分に、案内羽根
よりも羽根幅が短い補助案内羽根を前記空間を開閉する
ことが可能に設けてなるクロスフロー風車を、タービン
として用いて、発電部を構成する回転子に連結したもの
であり、この構成によって、風圧力を有効にかつ安全に
利用することができ、小型で発電効率が高く、しかもコ
スト的にも有利なものとなる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態に
ついて図面を参照しながら説明する。
ついて図面を参照しながら説明する。
【００１２】図１は本発明の第１実施形態を説明するた
めのクロスフロー風車を用いた風力発電機における正面
一部を省略した概略構成図、図２は図１におけるクロス
フロー風車の平面状態を示す横断面図であり、１１は、
上端板１１ａと下端板１１ｂを備え、後述するように羽
根車などを支持する支持本体、１２は上端板１１ａに固
定された太陽電池である。
めのクロスフロー風車を用いた風力発電機における正面
一部を省略した概略構成図、図２は図１におけるクロス
フロー風車の平面状態を示す横断面図であり、１１は、
上端板１１ａと下端板１１ｂを備え、後述するように羽
根車などを支持する支持本体、１２は上端板１１ａに固
定された太陽電池である。
【００１３】１３は、上端板１１ａと下端板１１ｂとの
間に回転軸１４が軸受などを介して回転可能に支持され
ており、複数の羽根１５を環状にかつ回転軸１４の軸方
向に平行に延在するように配列されてなる円筒状羽根
車、すなわちクロスフロー・タービン部、１６は、羽根
幅（平面視）Ｌ方向がクロスフロー・タービン部１３の
径方向に渦巻状に配設され、かつ長手面がクロスフロー
・タービン部１３の外側面で軸方向に平行に延在するよ
うに設けられた複数の案内羽根、１７は、隣接する案内
羽根１６間の空気導入のための各空間Ａ部分において、
上端板１１ａと下端板１１ｂとの間に軸受などを介して
一側部が回転可能に軸支１８された補助案内羽根であっ
て、補助案内羽根１７の羽根幅は案内羽根１６の羽根幅
より小さい。各補助案内羽根１７における軸支１８部分
には歯車１９が設けられ、軸支１８部分と反対側１７ａ
がフリーの状態になっている。
間に回転軸１４が軸受などを介して回転可能に支持され
ており、複数の羽根１５を環状にかつ回転軸１４の軸方
向に平行に延在するように配列されてなる円筒状羽根
車、すなわちクロスフロー・タービン部、１６は、羽根
幅（平面視）Ｌ方向がクロスフロー・タービン部１３の
径方向に渦巻状に配設され、かつ長手面がクロスフロー
・タービン部１３の外側面で軸方向に平行に延在するよ
うに設けられた複数の案内羽根、１７は、隣接する案内
羽根１６間の空気導入のための各空間Ａ部分において、
上端板１１ａと下端板１１ｂとの間に軸受などを介して
一側部が回転可能に軸支１８された補助案内羽根であっ
て、補助案内羽根１７の羽根幅は案内羽根１６の羽根幅
より小さい。各補助案内羽根１７における軸支１８部分
には歯車１９が設けられ、軸支１８部分と反対側１７ａ
がフリーの状態になっている。
【００１４】２０は複数の歯車１９における１つと噛合
する出力歯車２１を備えたサーボモータ、２２は、各補
助案内羽根１７が同期して回動するように、各歯車１９
を連結するチェーン、２３は回転軸１４の回転力を増速
歯車，回転子を介して受けて発電する直流発電機、２４
は、サーボモータ２０の制御手段であるＣＰＵなどの演
算処理回路部、および太陽電池１２あるいは直流発電機
２３の電力制御回路部などを構成する各種電子部品を搭
載した回路基板、２５は支持本体１１近傍の風速を測定
する風速センサである。
する出力歯車２１を備えたサーボモータ、２２は、各補
助案内羽根１７が同期して回動するように、各歯車１９
を連結するチェーン、２３は回転軸１４の回転力を増速
歯車，回転子を介して受けて発電する直流発電機、２４
は、サーボモータ２０の制御手段であるＣＰＵなどの演
算処理回路部、および太陽電池１２あるいは直流発電機
２３の電力制御回路部などを構成する各種電子部品を搭
載した回路基板、２５は支持本体１１近傍の風速を測定
する風速センサである。
【００１５】次に、本発明の特徴である案内羽根１６の
羽根幅Ｌを小さくすることについて説明する。案内羽根
の羽根幅について考察するにあたり、次のような実験を
行った。実験には（表１）に示す２種（Ａ型，Ｂ型）の
構成のものを採用した。
羽根幅Ｌを小さくすることについて説明する。案内羽根
の羽根幅について考察するにあたり、次のような実験を
行った。実験には（表１）に示す２種（Ａ型，Ｂ型）の
構成のものを採用した。
【００１６】
【表１】
【００１７】基本構成は図８に示すような補助案内羽根
を設けない構成のクロスフロー風車であって、図３
（ａ）〜（ｃ）は各型における各部の仕様記号を示す説
明図であり、（ａ）はクロスフロー・タービン部（円筒
状羽根車）の平面における説明図、（ｂ）はクロスフロ
ー・タービン部の正面における説明図、（ｃ）はクロス
フロー風車における平面状態の要部を拡大した説明図で
ある。
を設けない構成のクロスフロー風車であって、図３
（ａ）〜（ｃ）は各型における各部の仕様記号を示す説
明図であり、（ａ）はクロスフロー・タービン部（円筒
状羽根車）の平面における説明図、（ｂ）はクロスフロ
ー・タービン部の正面における説明図、（ｃ）はクロス
フロー風車における平面状態の要部を拡大した説明図で
ある。
【００１８】Ａ型，Ｂ型共に、クロスフロー・タービン
部１３において、スパン（高さ）Ｓは１００mm、および
羽根１５の枚数３０枚、さらに案内羽根１６のクロスフ
ロー・タービン部１３に対する取付角αを２０°とし、
風速（＝Ｖ）を１５m／s、および１８m／sとしてクロス
フロー風車を回転させて、出力係数ＣPおよびトルク係
数Ｃtと案内羽根１６の羽根幅Ｌとの関係を検討した。
部１３において、スパン（高さ）Ｓは１００mm、および
羽根１５の枚数３０枚、さらに案内羽根１６のクロスフ
ロー・タービン部１３に対する取付角αを２０°とし、
風速（＝Ｖ）を１５m／s、および１８m／sとしてクロス
フロー風車を回転させて、出力係数ＣPおよびトルク係
数Ｃtと案内羽根１６の羽根幅Ｌとの関係を検討した。
【００１９】なお、出力係数ＣPおよびトルク係数Ｃtは
下式（数１），（数２）により得られる。
下式（数１），（数２）により得られる。
【００２０】
【数１】
【００２１】ここでＴはトルク、ωは回転角速度、ρは
空気密度、Ｖは主流速度、Ａは主流に対する羽根車の投
影面積でＡ＝Ｄ1×Ｓである。
空気密度、Ｖは主流速度、Ａは主流に対する羽根車の投
影面積でＡ＝Ｄ1×Ｓである。
【００２２】
【数２】
【００２３】Ｒは羽根車半径である。
【００２４】図４，図５は実験結果をまとめて示す図で
あって、図４は案内羽根１６の羽根幅Ｌ（クロスフロー
・タービン部１３の外径Ｄ1との比Ｌ／Ｄ1）と出力（平
均出力）係数ＣPとの関係を示す図、図５は案内羽根１
６の羽根幅Ｌ（クロスフロー・タービン部１３の外径Ｄ
1との比Ｌ／Ｄ1）とトルク（始動トルク）係数ＣtSとの
関係を示す図であり、この結果によると、羽根幅Ｌが長
過ぎると効率が低下し、Ｌ／Ｄ1が１のときに効率が最
良となる。したがって、案内羽根１６の羽根幅Ｌは、ク
ロスフロー・タービン部１３の外径（直径）程度とする
ことがよいことが分かった。
あって、図４は案内羽根１６の羽根幅Ｌ（クロスフロー
・タービン部１３の外径Ｄ1との比Ｌ／Ｄ1）と出力（平
均出力）係数ＣPとの関係を示す図、図５は案内羽根１
６の羽根幅Ｌ（クロスフロー・タービン部１３の外径Ｄ
1との比Ｌ／Ｄ1）とトルク（始動トルク）係数ＣtSとの
関係を示す図であり、この結果によると、羽根幅Ｌが長
過ぎると効率が低下し、Ｌ／Ｄ1が１のときに効率が最
良となる。したがって、案内羽根１６の羽根幅Ｌは、ク
ロスフロー・タービン部１３の外径（直径）程度とする
ことがよいことが分かった。
【００２５】また本実施形態では、前記のように案内羽
根１６の羽根幅Ｌを長くせず（Ｌ／Ｄ1≒１）とし、な
おかつ、より風力を有効に受けるようにするため、補助
案内羽根１７を設けるようにした。このように、案内羽
根１６の羽根幅Ｌを小さくしたことは、補助案内羽根１
７を追加して設置することになっても、羽根幅の大きな
案内羽根を製造して設置するよりは、案内羽根（一般的
にはアルミニウムにより製造される）の製造コストおよ
び歩留まりの面で有利であって、全体的な製造コストを
低減することになり、しかも小型化を進めることが可能
になる。
根１６の羽根幅Ｌを長くせず（Ｌ／Ｄ1≒１）とし、な
おかつ、より風力を有効に受けるようにするため、補助
案内羽根１７を設けるようにした。このように、案内羽
根１６の羽根幅Ｌを小さくしたことは、補助案内羽根１
７を追加して設置することになっても、羽根幅の大きな
案内羽根を製造して設置するよりは、案内羽根（一般的
にはアルミニウムにより製造される）の製造コストおよ
び歩留まりの面で有利であって、全体的な製造コストを
低減することになり、しかも小型化を進めることが可能
になる。
【００２６】よって、本実施形態におけるクロスフロー
風車は、案内羽根１６および補助案内羽根１７により、
指向性なく空間Ａ部分において効率よく風を受けること
ができ、クロスフロー・タービン部１３において縮流増
速が生じることによって、高出力，高効率にて風車全体
が回転することになる。したがって、直流発電機２３に
おける発電効率も向上する。
風車は、案内羽根１６および補助案内羽根１７により、
指向性なく空間Ａ部分において効率よく風を受けること
ができ、クロスフロー・タービン部１３において縮流増
速が生じることによって、高出力，高効率にて風車全体
が回転することになる。したがって、直流発電機２３に
おける発電効率も向上する。
【００２７】しかし、補助案内羽根１７を設けたことに
よって、例えば台風などの強風時には風車に加わる風圧
力が極めて高くなって過回転が生じやすく、破損の危険
性がある。そこで本実施形態では、このような場合に補
助案内羽根１７により案内羽根１６間における空気が導
入される空間Ａを閉鎖して、風車の過回転、およびその
ことによる破損を未然に防ぐことができるようにしてあ
る。
よって、例えば台風などの強風時には風車に加わる風圧
力が極めて高くなって過回転が生じやすく、破損の危険
性がある。そこで本実施形態では、このような場合に補
助案内羽根１７により案内羽根１６間における空気が導
入される空間Ａを閉鎖して、風車の過回転、およびその
ことによる破損を未然に防ぐことができるようにしてあ
る。
【００２８】すなわち、図１，図２に示すように、風速
センサ２５によって非常に速い風速値（予め設定されて
いる）を検知したときには、検知信号が制御手段である
演算処理回路部によって処理されてサーボモータ２０に
駆動信号が出力される。するとサーボモータ２０が始動
して出力歯車２１が回転し、歯車１９およびチェーン２
２による回転駆動力の伝達によって、各補助案内羽根１
７における前記反対側１７ａが軸支１８部分を中心に回
動し、補助案内羽根１７により空間Ａを閉じる。この補
助案内羽根車１７による空間Ａの閉鎖の状態は、風速の
程度に応じてコントロールすることが可能である。
センサ２５によって非常に速い風速値（予め設定されて
いる）を検知したときには、検知信号が制御手段である
演算処理回路部によって処理されてサーボモータ２０に
駆動信号が出力される。するとサーボモータ２０が始動
して出力歯車２１が回転し、歯車１９およびチェーン２
２による回転駆動力の伝達によって、各補助案内羽根１
７における前記反対側１７ａが軸支１８部分を中心に回
動し、補助案内羽根１７により空間Ａを閉じる。この補
助案内羽根車１７による空間Ａの閉鎖の状態は、風速の
程度に応じてコントロールすることが可能である。
【００２９】このように構成したため、台風などの高風
速時においても、風車にブレーキをかけるようなことは
せずに、速い風速をも有効に利用することが可能にな
り、しかも風圧力を小さくすることができるため、風車
に対する負荷が小さくなり破損の発生を防止することが
できる。
速時においても、風車にブレーキをかけるようなことは
せずに、速い風速をも有効に利用することが可能にな
り、しかも風圧力を小さくすることができるため、風車
に対する負荷が小さくなり破損の発生を防止することが
できる。
【００３０】なお前記実施形態における風速センサ２５
に替えて、風車の回転数を検知する検知センサを設ける
ことによって、検知結果に従い補助案内羽根１７を前記
と同様に制御することによって、風車の過回転の防止、
あるいは過回転の原因となる高風速時のトラブル発生に
対応するようにしてもよい。
に替えて、風車の回転数を検知する検知センサを設ける
ことによって、検知結果に従い補助案内羽根１７を前記
と同様に制御することによって、風車の過回転の防止、
あるいは過回転の原因となる高風速時のトラブル発生に
対応するようにしてもよい。
【００３１】図６は本発明の第２実施形態を説明するた
めのクロスフロー風車の平面状態を示す横断面図であ
り、この第２実施形態が前記第１実施形態の構成と異な
る点は、補助案内羽根１７における案内羽根１６間の空
間Ａに対する開閉構造であって、この補助案内羽根１７
は、空間Ａの奥側が回動可能に軸支３１されており、コ
イルスプリング３２によって空間Ａを開放する位置（図
６において実線にて示す位置）に保持されている構成で
ある。コイルスプリング３２は、非常に速い風速のとき
に、その風圧力を補助案内羽根１７を介して受けて伸長
するように引張力が設定されている。
めのクロスフロー風車の平面状態を示す横断面図であ
り、この第２実施形態が前記第１実施形態の構成と異な
る点は、補助案内羽根１７における案内羽根１６間の空
間Ａに対する開閉構造であって、この補助案内羽根１７
は、空間Ａの奥側が回動可能に軸支３１されており、コ
イルスプリング３２によって空間Ａを開放する位置（図
６において実線にて示す位置）に保持されている構成で
ある。コイルスプリング３２は、非常に速い風速のとき
に、その風圧力を補助案内羽根１７を介して受けて伸長
するように引張力が設定されている。
【００３２】したがって、第２実施形態のクロスフロー
風車では、補助案内羽根１７は、予め定められた風速未
満のときには、コイルスプリング３２の保持力を受けて
空間Ａを開放する位置に保持され、また予め定められた
風速以上のときには、風力を受けてコイルスプリング３
２の保持力に抗して空間Ａを閉鎖する位置（図６におい
て２点鎖線にて示す位置）へ移動するように構成されて
いる。また閉鎖位置において補助案内羽根１７は、スト
ッパー３３によって位置規制されて、過回動しないよう
になっている。
風車では、補助案内羽根１７は、予め定められた風速未
満のときには、コイルスプリング３２の保持力を受けて
空間Ａを開放する位置に保持され、また予め定められた
風速以上のときには、風力を受けてコイルスプリング３
２の保持力に抗して空間Ａを閉鎖する位置（図６におい
て２点鎖線にて示す位置）へ移動するように構成されて
いる。また閉鎖位置において補助案内羽根１７は、スト
ッパー３３によって位置規制されて、過回動しないよう
になっている。
【００３３】このように構成したため、第１実施形態と
同様に、台風などの高風速時においても、風車にブレー
キをかけるようなことはせずに、速い風速を有効に利用
することが可能になり、しかも風圧力を小さくすること
ができるため、風車に対する負荷が小さくなり破損の発
生を防止することができる。
同様に、台風などの高風速時においても、風車にブレー
キをかけるようなことはせずに、速い風速を有効に利用
することが可能になり、しかも風圧力を小さくすること
ができるため、風車に対する負荷が小さくなり破損の発
生を防止することができる。
【００３４】また、前記実施形態の構成のクロスフロー
風車を風力発電機のタービンとして用いるに当たり、図
７に示すように、複数個（図７では３個の例を示す）の
クロスフロー風車４０を互いに連結して積載するように
して設けることによって、直流発電機４１の発電量を増
加させることができる。この場合、前記各実施形態の構
成のように、本クロスフロー風車は、個々にユニット化
された構成にすることができるため、このように設置す
ることは容易である。
風車を風力発電機のタービンとして用いるに当たり、図
７に示すように、複数個（図７では３個の例を示す）の
クロスフロー風車４０を互いに連結して積載するように
して設けることによって、直流発電機４１の発電量を増
加させることができる。この場合、前記各実施形態の構
成のように、本クロスフロー風車は、個々にユニット化
された構成にすることができるため、このように設置す
ることは容易である。
【００３５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のクロスフ
ロー風車によれば、製造コストの低減と小型化を図るた
め、案内羽根の羽根幅を小さくしても、補助案内羽根を
設けたことによって風力を有効に受けることができるた
め、出力および効率を低下させることはない。また補助
案内羽根を設けたことによる風車の過回転、およびその
ことによる破損の発生を未然に防ぐことができ、しかも
風速を有効に取り出すことが可能になる等、実際上の効
果が大である。
ロー風車によれば、製造コストの低減と小型化を図るた
め、案内羽根の羽根幅を小さくしても、補助案内羽根を
設けたことによって風力を有効に受けることができるた
め、出力および効率を低下させることはない。また補助
案内羽根を設けたことによる風車の過回転、およびその
ことによる破損の発生を未然に防ぐことができ、しかも
風速を有効に取り出すことが可能になる等、実際上の効
果が大である。
【００３６】また本発明の風力発電機によれば、本発明
に係るクロスフロー風車をタービンとして用いることに
よって、風圧力を有効にかつ安全に利用することがで
き、小型で発電効率が高く、しかもコスト的にも有利な
風力発電機を実現することができる。
に係るクロスフロー風車をタービンとして用いることに
よって、風圧力を有効にかつ安全に利用することがで
き、小型で発電効率が高く、しかもコスト的にも有利な
風力発電機を実現することができる。
【図１】本発明の第１実施形態を説明するためのクロス
フロー風車を用いた風力発電機における正面一部を省略
した概略構成図
フロー風車を用いた風力発電機における正面一部を省略
した概略構成図
【図２】第１実施形態におけるクロスフロー風車の平面
状態を示す横断面図
状態を示す横断面図
【図３】実験対象の各型における各部の仕様記号を示す
説明図であり、（ａ）はクロスフロー・タービン部（円
筒状羽根車）の平面における説明図、（ｂ）はクロスフ
ロー・タービン部の正面における説明図、（ｃ）はクロ
スフロー風車における平面状態の要部を拡大した説明図
説明図であり、（ａ）はクロスフロー・タービン部（円
筒状羽根車）の平面における説明図、（ｂ）はクロスフ
ロー・タービン部の正面における説明図、（ｃ）はクロ
スフロー風車における平面状態の要部を拡大した説明図
【図４】案内羽根の羽根幅Ｌ（クロスフロー・タービン
部の外径Ｄ1との比Ｌ／Ｄ1）と出力係数ＣPとの関係を
示す図
部の外径Ｄ1との比Ｌ／Ｄ1）と出力係数ＣPとの関係を
示す図
【図５】案内羽根の羽根幅Ｌ（クロスフロー・タービン
部の外径Ｄ1との比Ｌ／Ｄ1）とトルク係数Ｃtとの関係
を示す図
部の外径Ｄ1との比Ｌ／Ｄ1）とトルク係数Ｃtとの関係
を示す図
【図６】本発明の第２実施形態を説明するためのクロス
フロー風車の平面状態を示す横断面図
フロー風車の平面状態を示す横断面図
【図７】本実施形態のクロスフロー風車を風力発電機の
タービンとして用いた場合の設置例を示す図
タービンとして用いた場合の設置例を示す図
【図８】従来のクロスフロー風車の平面状態を示す横断
面図
面図
１１ 支持本体 １２ 太陽電池 １３ クロスフロー・タービン部 １４ 回転軸 １５ 羽根 １６ 案内羽根 １７ 補助案内羽根 １９ 歯車 ２０ サーボモータ ２１ 出力歯車 ２２ チェーン ２３，４１ 直流発電機 ２４ 回路基板 ２５ 風力センサ ３２ コイルスプリング ３３ ストッパー ４０ クロスフロー風車
Claims (7)
- 【請求項１】 回転軸と、複数の羽根を環状にかつ回転
軸の軸方向に平行に延在するように配列してなる円筒状
羽根車と、この円筒状羽根車の外側でかつ軸方向に平行
に延在する複数の案内羽根とを備えたクロスフロー風車
において、 前記案内羽根の間の空間部分に、案内羽根よりも羽根幅
が短い補助案内羽根を前記空間を開閉することが可能に
設け、高風速時には前記補助案内羽根により前記空間の
少なくとも一部を閉鎖するように構成したことを特徴と
するクロスフロー風車。 - 【請求項２】 風速あるいは風車回転数を検知する検知
手段と、この検知手段によって予め定められた高風速値
あるいは高風車回転数値が検知されたときに、前記補助
案内羽根に対して閉鎖動作を行わせる駆動制御手段を備
えたことを特徴とする請求項１記載のクロスフロー風
車。 - 【請求項３】 複数枚の前記補助案内羽根を同時に駆動
することが可能な駆動機構を備えたことを特徴とする請
求項１または２記載のクロスフロー風車。 - 【請求項４】 前記補助案内羽根が、予め定められた風
速未満のときには、保持力を受けて空間開放位置に保持
され、また予め定められた風速以上のときには、前記保
持力に抗して空間閉鎖位置へ移動するように構成されて
いることを特徴とする請求項１記載のクロスフロー風
車。 - 【請求項５】 回転軸と、複数の羽根を環状にかつ回転
軸の軸方向に平行に延在するように配列してなる円筒状
羽根車と、この円筒状羽根車の外側でかつ軸方向に平行
に延在する複数の案内羽根とを備え、さらに案内羽根の
間の空間部分に、案内羽根よりも羽根幅が短い補助案内
羽根を前記空間を開閉することが可能に設けてなるクロ
スフロー風車を、 タービンとして用いて、発電部を構成する回転子に連結
したことを特徴とする風力発電機。 - 【請求項６】 前記クロスフロー風車の本体上部に太陽
電池を設置したことを特徴とする請求項５記載の風力発
電機。 - 【請求項７】 前記クロスフロー風車を複数個積載して
設置したことを特徴とする請求項５または６記載の風力
発電機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10332769A JP2000161196A (ja) | 1998-11-24 | 1998-11-24 | クロスフロー風車および風力発電機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10332769A JP2000161196A (ja) | 1998-11-24 | 1998-11-24 | クロスフロー風車および風力発電機 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000161196A true JP2000161196A (ja) | 2000-06-13 |
Family
ID=18258638
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10332769A Pending JP2000161196A (ja) | 1998-11-24 | 1998-11-24 | クロスフロー風車および風力発電機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000161196A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004081376A1 (ja) * | 2003-03-12 | 2004-09-23 | Yasuhiro Fujita | 太陽光発電と風力発電を複合した発電装置 |
| CN1318756C (zh) * | 2004-10-28 | 2007-05-30 | 上海交通大学 | 升力、阻力联合型垂直轴风力机 |
| KR100810990B1 (ko) | 2006-10-18 | 2008-03-11 | 주식회사 에어로네트 | 제트 휠 방식의 수직축 터빈을 채용한 풍력발전시스템 |
| US7880323B2 (en) * | 2006-06-10 | 2011-02-01 | Menges Pamela A | Wind generator system |
| US8648481B2 (en) | 2006-06-10 | 2014-02-11 | Star Sailor Energy, Inc. | Wind generator with energy enhancer element for providing energy at no wind and low wind conditions |
| JP2015522755A (ja) * | 2012-07-19 | 2015-08-06 | アントニオ ルビオ、ウンベルト | 流れ制御付き垂直軸風車および水車 |
| US11085415B1 (en) | 2017-12-22 | 2021-08-10 | Star Sailor Energy, Inc. | Wind generator system having a biomimetic aerodynamic element for use in improving the efficiency of the system |
| US11644010B1 (en) | 2006-06-10 | 2023-05-09 | Star Sailor Energy, Inc. | Energy storage system |
-
1998
- 1998-11-24 JP JP10332769A patent/JP2000161196A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004081376A1 (ja) * | 2003-03-12 | 2004-09-23 | Yasuhiro Fujita | 太陽光発電と風力発電を複合した発電装置 |
| CN1318756C (zh) * | 2004-10-28 | 2007-05-30 | 上海交通大学 | 升力、阻力联合型垂直轴风力机 |
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| US8648481B2 (en) | 2006-06-10 | 2014-02-11 | Star Sailor Energy, Inc. | Wind generator with energy enhancer element for providing energy at no wind and low wind conditions |
| US9366228B2 (en) | 2006-06-10 | 2016-06-14 | Star Sailor Energy, Inc. | Wind generator with energy enhancer element for providing energy during periods of no wind and low wind conditions |
| US11015578B2 (en) | 2006-06-10 | 2021-05-25 | Star Sailor Energy, Inc | Wind generator with energy storage system |
| US11644010B1 (en) | 2006-06-10 | 2023-05-09 | Star Sailor Energy, Inc. | Energy storage system |
| KR100810990B1 (ko) | 2006-10-18 | 2008-03-11 | 주식회사 에어로네트 | 제트 휠 방식의 수직축 터빈을 채용한 풍력발전시스템 |
| JP2015522755A (ja) * | 2012-07-19 | 2015-08-06 | アントニオ ルビオ、ウンベルト | 流れ制御付き垂直軸風車および水車 |
| US9938958B2 (en) | 2012-07-19 | 2018-04-10 | Humberto Antonio RUBIO | Vertical axis wind and hydraulic turbine with flow control |
| US11085415B1 (en) | 2017-12-22 | 2021-08-10 | Star Sailor Energy, Inc. | Wind generator system having a biomimetic aerodynamic element for use in improving the efficiency of the system |
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|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050118 |
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| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050607 |