JP2001289150A - サボニウス型風車およびこのサボニウス型風車を備える発電装置 - Google Patents
サボニウス型風車およびこのサボニウス型風車を備える発電装置Info
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- JP2001289150A JP2001289150A JP2000107123A JP2000107123A JP2001289150A JP 2001289150 A JP2001289150 A JP 2001289150A JP 2000107123 A JP2000107123 A JP 2000107123A JP 2000107123 A JP2000107123 A JP 2000107123A JP 2001289150 A JP2001289150 A JP 2001289150A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/74—Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction
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- Wind Motors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 同一風速のもとでより大きな出力が得られる
サボニウス型風車を提供する。 【解決手段】 風車本体１０の外方に配置され、ブレー
ド１４の軸線を中心とする円周上で移動可能、かつブレ
ード１０の軸線と平行な自身の軸線を中心として回転可
能であって、ブレード１４への風の流れを調整可能な１
または複数個のリフレクター３４と、リフレクター３４
を、前記円周上の所定位置に移動させる移動手段２８，
２４と、リフレクター３４の自身の軸線を中心として所
定角度位置に回転させる回転手段４６と、風向検出部４
８と、風向検出部４８により検出された風向のデータが
入力され、該風向データに基づき、風向が変わった際、
リフレクター３４が、あらかじめ入力されている風向に
対する前記円周上の設定位置、およびあらかじめ入力さ
れている風向に対する設定角度位置となるように、移動
手段２８，２４および回転手段４６を駆動制御する制御
部５０とを具備することを特徴とする。
サボニウス型風車を提供する。 【解決手段】 風車本体１０の外方に配置され、ブレー
ド１４の軸線を中心とする円周上で移動可能、かつブレ
ード１０の軸線と平行な自身の軸線を中心として回転可
能であって、ブレード１４への風の流れを調整可能な１
または複数個のリフレクター３４と、リフレクター３４
を、前記円周上の所定位置に移動させる移動手段２８，
２４と、リフレクター３４の自身の軸線を中心として所
定角度位置に回転させる回転手段４６と、風向検出部４
８と、風向検出部４８により検出された風向のデータが
入力され、該風向データに基づき、風向が変わった際、
リフレクター３４が、あらかじめ入力されている風向に
対する前記円周上の設定位置、およびあらかじめ入力さ
れている風向に対する設定角度位置となるように、移動
手段２８，２４および回転手段４６を駆動制御する制御
部５０とを具備することを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はサボニウス型風車お
よびこのサボニウス型風車を備える発電装置に関する。
よびこのサボニウス型風車を備える発電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】風力は古くから利用されてきた自然エネ
ルギーであるが、近年になってクリーンエネルギーとし
てその利用が注目されるようになった。風車に関する研
究の中心は風車自体の性能を改善しようとするものであ
るが、その他に風車の回りに集風装置等を設けて風車の
性能を改善しようとする試みもなされている。例えば、
特開平１１−６２８１３号公報には、回転翼の外側に、
回転翼の外側の風を回転翼に導入するように、固定枠か
ら外に向かうように所定間隔をおいて設置された複数の
固定翼を供えたサボニウス型風車が開示されている。
ルギーであるが、近年になってクリーンエネルギーとし
てその利用が注目されるようになった。風車に関する研
究の中心は風車自体の性能を改善しようとするものであ
るが、その他に風車の回りに集風装置等を設けて風車の
性能を改善しようとする試みもなされている。例えば、
特開平１１−６２８１３号公報には、回転翼の外側に、
回転翼の外側の風を回転翼に導入するように、固定枠か
ら外に向かうように所定間隔をおいて設置された複数の
固定翼を供えたサボニウス型風車が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来のサボニウス
型風車によれば、回転翼の外側に所定間隔をおいて複数
の固定翼を配置しているので、風向の変動にも対応で
き、固定翼により集風され、それなりに効率はあがる
が、ある風向に対して、逆に抵抗となる固定翼も存在
し、効率の改善には限界がある。
型風車によれば、回転翼の外側に所定間隔をおいて複数
の固定翼を配置しているので、風向の変動にも対応で
き、固定翼により集風され、それなりに効率はあがる
が、ある風向に対して、逆に抵抗となる固定翼も存在
し、効率の改善には限界がある。
【０００４】そこで、本発明は上記課題を解決すべくな
されたものであり、その目的とするところは、同一風速
のもとでより大きな出力が得られるサボニウス型風車お
よびこのサボニウス型風車を備えた発電装置を提供する
にある。
されたものであり、その目的とするところは、同一風速
のもとでより大きな出力が得られるサボニウス型風車お
よびこのサボニウス型風車を備えた発電装置を提供する
にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため次の構成を備える。すなわち、本発明に係るサ
ボニウス型風車は、支持体に、半円筒状の２つのブレー
ドを凹部側を互いに対向させて、かつ正対位置からずら
して支持したサボニウス型の風車において、風車本体の
外方に配置され、前記ブレードの軸線を中心とする円周
上で移動可能、かつ前記ブレードの軸線と平行な自身の
軸線を中心として回転可能であって、前記ブレードへの
風の流れを調整可能な１または複数個のリフレクター
と、該リフレクターを、前記円周上の所定位置に移動さ
せる移動手段と、前記リフレクターの自身の軸線を中心
として所定角度位置に回転させる回転手段と、風向検出
部と、該風向検出部により検出された風向のデータが入
力され、該風向データに基づき、風向が変わった際、前
記リフレクターが、あらかじめ入力されている風向に対
する前記円周上の設定位置、およびあらかじめ入力され
ている風向に対する設定角度位置となるように、前記移
動手段および前記回転手段を駆動制御する制御部とを具
備することを特徴としている。
するため次の構成を備える。すなわち、本発明に係るサ
ボニウス型風車は、支持体に、半円筒状の２つのブレー
ドを凹部側を互いに対向させて、かつ正対位置からずら
して支持したサボニウス型の風車において、風車本体の
外方に配置され、前記ブレードの軸線を中心とする円周
上で移動可能、かつ前記ブレードの軸線と平行な自身の
軸線を中心として回転可能であって、前記ブレードへの
風の流れを調整可能な１または複数個のリフレクター
と、該リフレクターを、前記円周上の所定位置に移動さ
せる移動手段と、前記リフレクターの自身の軸線を中心
として所定角度位置に回転させる回転手段と、風向検出
部と、該風向検出部により検出された風向のデータが入
力され、該風向データに基づき、風向が変わった際、前
記リフレクターが、あらかじめ入力されている風向に対
する前記円周上の設定位置、およびあらかじめ入力され
ている風向に対する設定角度位置となるように、前記移
動手段および前記回転手段を駆動制御する制御部とを具
備することを特徴としている。
【０００６】風向が変化した際にも、自動的にリフレク
ターが風向に対する所要位置に移動するので、常に安定
した出力を得ることができる。
ターが風向に対する所要位置に移動するので、常に安定
した出力を得ることができる。
【０００７】また、本発明に係るサボニウス型風車は、
さらに、風速検出部を備え、前記制御部は、該風速検出
部から入力される風速データが、あらかじめ入力されて
いる設定風速を越えた場合に、前記リフレクターが、あ
らかじめ入力されている風向に対する前記円周上の他の
設定位置、および／またはあらかじめ入力されている風
向に対する他の設定角度位置となるように、前記移動手
段および／または前記回転手段を駆動制御することを特
徴としている。
さらに、風速検出部を備え、前記制御部は、該風速検出
部から入力される風速データが、あらかじめ入力されて
いる設定風速を越えた場合に、前記リフレクターが、あ
らかじめ入力されている風向に対する前記円周上の他の
設定位置、および／またはあらかじめ入力されている風
向に対する他の設定角度位置となるように、前記移動手
段および／または前記回転手段を駆動制御することを特
徴としている。
【０００８】風速が設定値を超えた場合、風車の出力が
低下する位置にリフレクターを移動、あるいはその角度
位置を変更できるので、風車の破損等を防止できる。
低下する位置にリフレクターを移動、あるいはその角度
位置を変更できるので、風車の破損等を防止できる。
【０００９】また、本発明に係る発電装置は、上記サボ
ニウス型風車を備えることを特徴とする。
ニウス型風車を備えることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて詳細に説明する。図１にサボニウ
ス型風車８の概略図を、図２に原理図を示す。風車本体
１０は、円板状の支持体１２、１２に、半円筒状の２つ
のブレード１４ａ、１４ｂを凹部側を互いに対向させ
て、かつ正対位置からずらして支持されてなる。
を添付図面に基づいて詳細に説明する。図１にサボニウ
ス型風車８の概略図を、図２に原理図を示す。風車本体
１０は、円板状の支持体１２、１２に、半円筒状の２つ
のブレード１４ａ、１４ｂを凹部側を互いに対向させ
て、かつ正対位置からずらして支持されてなる。
【００１１】両支持体１２、１２の中心には、外方に突
出する回転軸１６ａ、１６ｂが設けられている。一方の
回転軸１６ａは、支持台１８に設けられた軸受２０に回
転自在に軸受けされ、支持台１８下方に突出する回転軸
１６ａには、ギヤ、スプロケット、プーリー等の伝達部
材２２が取りつけられている。この伝達部材２２には、
図示しない発電機に風車の出力を伝達するギヤ、チェー
ン、ベルト等が連結される。
出する回転軸１６ａ、１６ｂが設けられている。一方の
回転軸１６ａは、支持台１８に設けられた軸受２０に回
転自在に軸受けされ、支持台１８下方に突出する回転軸
１６ａには、ギヤ、スプロケット、プーリー等の伝達部
材２２が取りつけられている。この伝達部材２２には、
図示しない発電機に風車の出力を伝達するギヤ、チェー
ン、ベルト等が連結される。
【００１２】支持台１８上には、風車本体１０を中心と
するインターナルギヤ２４が配置される。インターナル
ギヤ２４は支持台１８上に固定されたリング状のレール
２６をガイドとして、風車本体１０の軸線を中心として
回転自在に設けられている。２８はインターナルギヤ２
４駆動用のモータであり、減速機３０を介してモータ２
８により回転されるギヤ３２がインターナルギヤ２４に
噛合することにより、インターナルギヤ２４が回転され
るようになっている。レール２６、インターナルギヤ２
４、モータ２８等により移動手段を構成する。なお、移
動手段は上記に限定されるものではなく、アウターギヤ
でもよく、あるいは油圧などのサーボ機構、その他の手
段を用いることができる。
するインターナルギヤ２４が配置される。インターナル
ギヤ２４は支持台１８上に固定されたリング状のレール
２６をガイドとして、風車本体１０の軸線を中心として
回転自在に設けられている。２８はインターナルギヤ２
４駆動用のモータであり、減速機３０を介してモータ２
８により回転されるギヤ３２がインターナルギヤ２４に
噛合することにより、インターナルギヤ２４が回転され
るようになっている。レール２６、インターナルギヤ２
４、モータ２８等により移動手段を構成する。なお、移
動手段は上記に限定されるものではなく、アウターギヤ
でもよく、あるいは油圧などのサーボ機構、その他の手
段を用いることができる。
【００１３】３４はリフレクターである。リフレクター
３４は、図示の例では板状に形成され、両端に回転軸３
６ａ、３６ｂが設けられ、一方の回転軸３６ａが、イン
ターナルギヤ２４上に設けられた軸受３８に軸受けされ
ることにより、インターナルギヤ２４上で自身の軸線を
中心として回転しうるようになっている。他方の回転軸
３６ｂは、軸受４０に回転自在に支持されている。風車
本体１０の他方の回転軸１６ｂを軸受けする軸受４２と
上記軸受４０との間はアーム４４により連結され、これ
により風車本体１０、リフレクター３４は両持ち支持さ
れている。なお、軸受４２と支持体１２との間はフリー
回転自在となっている。
３４は、図示の例では板状に形成され、両端に回転軸３
６ａ、３６ｂが設けられ、一方の回転軸３６ａが、イン
ターナルギヤ２４上に設けられた軸受３８に軸受けされ
ることにより、インターナルギヤ２４上で自身の軸線を
中心として回転しうるようになっている。他方の回転軸
３６ｂは、軸受４０に回転自在に支持されている。風車
本体１０の他方の回転軸１６ｂを軸受けする軸受４２と
上記軸受４０との間はアーム４４により連結され、これ
により風車本体１０、リフレクター３４は両持ち支持さ
れている。なお、軸受４２と支持体１２との間はフリー
回転自在となっている。
【００１４】軸受４０上にはモータ４６が固定され、モ
ータ４６の出力軸が回転軸３６ｂに接続され、このモー
タ４６により、リフレクター３４が風向に対して所定の
角度位置まで回転させられるようになっている。モータ
４６が回転手段を構成する。４８は風向検知部であり、
軸受４２上に固定され、風向を電気的に検出しうるよう
になっている。この風向データは制御部５０に入力され
る。また図示しないが、別途適宜個所に風速検出部が設
けられ、風速を電気的に検出しうるようになっており、
この風速データも制御部５０に入力される。制御部５０
は、モータ２８およびモータ４６の駆動を制御する。
ータ４６の出力軸が回転軸３６ｂに接続され、このモー
タ４６により、リフレクター３４が風向に対して所定の
角度位置まで回転させられるようになっている。モータ
４６が回転手段を構成する。４８は風向検知部であり、
軸受４２上に固定され、風向を電気的に検出しうるよう
になっている。この風向データは制御部５０に入力され
る。また図示しないが、別途適宜個所に風速検出部が設
けられ、風速を電気的に検出しうるようになっており、
この風速データも制御部５０に入力される。制御部５０
は、モータ２８およびモータ４６の駆動を制御する。
【００１５】本実施の形態に係るサボニウス型の風車８
は、要するに、図２に示すように、風車本体１０の回り
の円周上の位置をリフレクター３４が所定位置に移動可
能に設けられており、またリフレクター３４は、風向Ｘ
に対する角度を可変に設けられているものである。リフ
レクター３４は１つに限られず、複数枚（個）設けるこ
とができる。この場合に複数のリフレクターは同一円周
上を移動可能に設けてもよいし、異なる円周上を移動可
能に設けてもよい。
は、要するに、図２に示すように、風車本体１０の回り
の円周上の位置をリフレクター３４が所定位置に移動可
能に設けられており、またリフレクター３４は、風向Ｘ
に対する角度を可変に設けられているものである。リフ
レクター３４は１つに限られず、複数枚（個）設けるこ
とができる。この場合に複数のリフレクターは同一円周
上を移動可能に設けてもよいし、異なる円周上を移動可
能に設けてもよい。
【００１６】小型の実験装置を作成し、ゲッチンゲン風
洞を用い、周速比に対する出力係数を測定した。図３に
実験装置の概略を示す。流れが二次元的になるように、
風車本体１０とリフレクター３４（図３では省略）を平
行に設置された２枚の側板５２、５２間に配置した。実
験では、リフレクター３４は平板状のもの１枚とし、リ
フレクター３４の幅は風車本体１０の直径Ｄの１／２の
ものを用い、風車本体１０の中心から風車本体１０の直
径Ｄだけ離れた円周上の代表的な位置（風車本体中心と
リフレクター中心を結ぶ線の、風車本体中心を通る風向
に対する角度θ）を選定すると共に、風向Ｘに対するリ
フレクター３４の角度（φ）を種々に変更するという単
純化した条件で実験を行った。
洞を用い、周速比に対する出力係数を測定した。図３に
実験装置の概略を示す。流れが二次元的になるように、
風車本体１０とリフレクター３４（図３では省略）を平
行に設置された２枚の側板５２、５２間に配置した。実
験では、リフレクター３４は平板状のもの１枚とし、リ
フレクター３４の幅は風車本体１０の直径Ｄの１／２の
ものを用い、風車本体１０の中心から風車本体１０の直
径Ｄだけ離れた円周上の代表的な位置（風車本体中心と
リフレクター中心を結ぶ線の、風車本体中心を通る風向
に対する角度θ）を選定すると共に、風向Ｘに対するリ
フレクター３４の角度（φ）を種々に変更するという単
純化した条件で実験を行った。
【００１７】風車８の出力測定は、図４に示すヒステリ
シスブレーキ５４にて制動を加え、その反力を電子秤で
測定した。回転は非接触式の光電式タコメータで測定し
た。風車本体１０は、直径Ｄ＝１５８ｍｍ、ブレード１
４ａ、１４ｂの半径が４２ｍｍ、高さ２４０ｍｍ、オー
バーラップ比０．１６のものを用いた。リフレクター３
４を付けた風車８の性能の測定に先立ち、リフレクター
３４を付けない風車の特性を調べた。風車の出力係数Ｃ
p、周速比λは次のように定義した。 Ｃp＝２Ｐ／ρＡＵ0 3 λ＝Ｖt／Ｕ0 ここで、Ｐは風車出力、ρは空気密度、Ａは受風面積、
Ｕ0は一様流速、Ｖtは風車の先端周速である。
シスブレーキ５４にて制動を加え、その反力を電子秤で
測定した。回転は非接触式の光電式タコメータで測定し
た。風車本体１０は、直径Ｄ＝１５８ｍｍ、ブレード１
４ａ、１４ｂの半径が４２ｍｍ、高さ２４０ｍｍ、オー
バーラップ比０．１６のものを用いた。リフレクター３
４を付けた風車８の性能の測定に先立ち、リフレクター
３４を付けない風車の特性を調べた。風車の出力係数Ｃ
p、周速比λは次のように定義した。 Ｃp＝２Ｐ／ρＡＵ0 3 λ＝Ｖt／Ｕ0 ここで、Ｐは風車出力、ρは空気密度、Ａは受風面積、
Ｕ0は一様流速、Ｖtは風車の先端周速である。
【００１８】供試風車でリフレクターを付けない場合の
出力特性を流速Ｕ0＝８，１０，１２ｍ／ｓの条件で測
定した。その結果、風速の違いにより得られた出力係数
の値には相違が見られた。すなわち、風速が大きいほど
大きな出力係数の値が得られた。周速比に対する出力係
数の変化のグラフはほぼ相似な形をしており、風速の違
いにより出力係数の値に差がでたのは、実験装置のもつ
機械的摩擦力のためと考えられる。以下では、リフレク
ター３４を付けた風車８の出力特性を機械的摩擦力の影
響が相対的に小さくなる風速Ｕ0＝１２ｍ／ｓの場合に
ついて行った結果を示す。
出力特性を流速Ｕ0＝８，１０，１２ｍ／ｓの条件で測
定した。その結果、風速の違いにより得られた出力係数
の値には相違が見られた。すなわち、風速が大きいほど
大きな出力係数の値が得られた。周速比に対する出力係
数の変化のグラフはほぼ相似な形をしており、風速の違
いにより出力係数の値に差がでたのは、実験装置のもつ
機械的摩擦力のためと考えられる。以下では、リフレク
ター３４を付けた風車８の出力特性を機械的摩擦力の影
響が相対的に小さくなる風速Ｕ0＝１２ｍ／ｓの場合に
ついて行った結果を示す。
【００１９】リフレクター３４の取付位置を示す角度θ
は、風車への影響が大きいと考えられるθ＝−９０°〜
９０°の範囲で変化させ、またリフレクター３４の風向
Ｘに対する角度φは３０°〜１５０°の範囲で変化させ
た。代表的な風車出力特性の一例を図５〜図８に示す。
図５は、出力を増大させるリフレクター条件の場合の測
定結果を示す。リフレクター３４の取付方向は、風車ブ
レードの戻り側上部のθ＝−３０°である。この位置で
リフレクター３４の取付角度φを３０°〜１５０°まで
３０°ずつ変化させた。いずれの場合も出力は増大し、
φ＝９０°のとき出力の増加が最も大きく、およそ３０
％の出力の増加が見られる。これはリフレクター３４が
戻りブレード側の風の流れを弱め、進みブレード側の流
れを強める働きをしているためと考えられる。
は、風車への影響が大きいと考えられるθ＝−９０°〜
９０°の範囲で変化させ、またリフレクター３４の風向
Ｘに対する角度φは３０°〜１５０°の範囲で変化させ
た。代表的な風車出力特性の一例を図５〜図８に示す。
図５は、出力を増大させるリフレクター条件の場合の測
定結果を示す。リフレクター３４の取付方向は、風車ブ
レードの戻り側上部のθ＝−３０°である。この位置で
リフレクター３４の取付角度φを３０°〜１５０°まで
３０°ずつ変化させた。いずれの場合も出力は増大し、
φ＝９０°のとき出力の増加が最も大きく、およそ３０
％の出力の増加が見られる。これはリフレクター３４が
戻りブレード側の風の流れを弱め、進みブレード側の流
れを強める働きをしているためと考えられる。
【００２０】図６にθ＝４５°、すなわちリフレクター
３４が進みブレード側の前方にある場合の出力特性の測
定結果を示す。この場合は取付角度φの影響が多様で、
風車出力がリフレクター３４のない場合より大きくなる
場合と小さくなる場合とがある。取付角度φ＝１５０°
では最大約２０％の出力の増大が見られるが、φ＝４５
°では２０％ほど出力が低下している。φ＝１５０°の
場合、リフレクター３４で流れの向きを変えられた風が
進みブレード側に導入され、φ＝４５°では逆にリフレ
クター３４が風を戻りブレード側に導入するためと考え
られる。図７にθ＝６０°の場合を示す。この場合も図
６の条件の場合とほぼ同様の傾向を示す。
３４が進みブレード側の前方にある場合の出力特性の測
定結果を示す。この場合は取付角度φの影響が多様で、
風車出力がリフレクター３４のない場合より大きくなる
場合と小さくなる場合とがある。取付角度φ＝１５０°
では最大約２０％の出力の増大が見られるが、φ＝４５
°では２０％ほど出力が低下している。φ＝１５０°の
場合、リフレクター３４で流れの向きを変えられた風が
進みブレード側に導入され、φ＝４５°では逆にリフレ
クター３４が風を戻りブレード側に導入するためと考え
られる。図７にθ＝６０°の場合を示す。この場合も図
６の条件の場合とほぼ同様の傾向を示す。
【００２１】図８に取付方向θ＝−１５°の場合の出力
特性の測定結果を示す。この取付方向では、ほとんどの
リフレクター３４の取付角度φに対して出力が低下して
いる。とりわけφ＝９０°では大きな出力低下が見られ
る。この取付角度ではリフレクター３４は進みブレード
側の風の流れを弱め、戻りブレード側の風の流れを強め
る働きをしていると考えられる。このように、抗力型の
風車であるサボニウス型風車では、出力に対するリフレ
クター３４の影響は大きく、リフレクター３４とブレー
ドとの相対関係により出力を増加させることも低下させ
ることもできる。
特性の測定結果を示す。この取付方向では、ほとんどの
リフレクター３４の取付角度φに対して出力が低下して
いる。とりわけφ＝９０°では大きな出力低下が見られ
る。この取付角度ではリフレクター３４は進みブレード
側の風の流れを弱め、戻りブレード側の風の流れを強め
る働きをしていると考えられる。このように、抗力型の
風車であるサボニウス型風車では、出力に対するリフレ
クター３４の影響は大きく、リフレクター３４とブレー
ドとの相対関係により出力を増加させることも低下させ
ることもできる。
【００２２】図９〜図１７は他の取付方向の出力特性の
測定結果を示す。θ＝９０°の場合（図９）、φ＝１２
０°における条件で最大約１５％の出力増加が見られ
る。φ＝６０°、３０°ではやや減少する傾向が見られ
る。θ＝７５°の場合（図１０）、φ＝１２０°におけ
る条件で最大約１５％の出力増加が見られる。φ＝６０
°、３０°ではやや減少する傾向が見られる。θ＝３０
°の場合（図１１）、全体的に減少し、特にφ＝６０
°、３０°における条件では大幅に減少する傾向が見ら
れる。θ＝１５°の場合（図１２）、全体的に減少し、
特にφ＝９０°における条件では大幅に減少する傾向が
見られる。θ＝０°の場合（図１３）、出力が大幅に減
少し、取付角度によっては測定不可能な場合があった。
測定結果を示す。θ＝９０°の場合（図９）、φ＝１２
０°における条件で最大約１５％の出力増加が見られ
る。φ＝６０°、３０°ではやや減少する傾向が見られ
る。θ＝７５°の場合（図１０）、φ＝１２０°におけ
る条件で最大約１５％の出力増加が見られる。φ＝６０
°、３０°ではやや減少する傾向が見られる。θ＝３０
°の場合（図１１）、全体的に減少し、特にφ＝６０
°、３０°における条件では大幅に減少する傾向が見ら
れる。θ＝１５°の場合（図１２）、全体的に減少し、
特にφ＝９０°における条件では大幅に減少する傾向が
見られる。θ＝０°の場合（図１３）、出力が大幅に減
少し、取付角度によっては測定不可能な場合があった。
【００２３】θ＝−４５°の場合（図１４）、全体的に
増加しているが、φ＝９０°における条件で最大約１８
％の出力の増加が見られた。θ＝−６０°の場合（図１
５）、全体的に増加しているが、φ＝９０°における条
件で最大約１０％の出力の増加が見られた。θ＝−７５
°の場合（図１６）、φ＝９０°における条件で最大約
１５％の出力の増加が見られた。φ＝１５０°における
条件ではやや減少する傾向が見られる。θ＝−９０°の
場合（図１７）、φ＝３０°における条件で最大約１０
％の出力の増加が見られた。φ＝１５０°、１２０°に
おける条件ではやや減少する傾向が見られる。
増加しているが、φ＝９０°における条件で最大約１８
％の出力の増加が見られた。θ＝−６０°の場合（図１
５）、全体的に増加しているが、φ＝９０°における条
件で最大約１０％の出力の増加が見られた。θ＝−７５
°の場合（図１６）、φ＝９０°における条件で最大約
１５％の出力の増加が見られた。φ＝１５０°における
条件ではやや減少する傾向が見られる。θ＝−９０°の
場合（図１７）、φ＝３０°における条件で最大約１０
％の出力の増加が見られた。φ＝１５０°、１２０°に
おける条件ではやや減少する傾向が見られる。
【００２４】次に、２枚のリフレクターを用いた場合の
出力特性を図１９〜図２３に示す。図１８に示すよう
に、１枚目、２枚目のリフレクターの取付位置をθ1、
θ2 、その位置での取付角度をφ1、φ2とする。なお、
上記１枚のリフレクターを付けた場合の結果に基づき、
出力が上がると考えられる条件の組み合わせを選定し
た。
出力特性を図１９〜図２３に示す。図１８に示すよう
に、１枚目、２枚目のリフレクターの取付位置をθ1、
θ2 、その位置での取付角度をφ1、φ2とする。なお、
上記１枚のリフレクターを付けた場合の結果に基づき、
出力が上がると考えられる条件の組み合わせを選定し
た。
【００２５】図１９は、一方のリフレクターを、θ2＝
−３０°、φ2＝９０°で固定し、他方のリフレクター
を、θ1＝４５°で、取付角度φ1を変化させた場合を示
す。全体的に出力は増大しており、φ1＝１５０°で約
４０％の最大の出力増加が見られた。θ2のリフレクタ
ー１枚だけよりも出力増加が見られたのは、φ1＝１２
０°、１５０°の場合であった。
−３０°、φ2＝９０°で固定し、他方のリフレクター
を、θ1＝４５°で、取付角度φ1を変化させた場合を示
す。全体的に出力は増大しており、φ1＝１５０°で約
４０％の最大の出力増加が見られた。θ2のリフレクタ
ー１枚だけよりも出力増加が見られたのは、φ1＝１２
０°、１５０°の場合であった。
【００２６】図２０は、一方のリフレクターを、θ2＝
−３０°、φ2＝９０°で固定し、他方のリフレクター
を、θ1＝６０°で、取付角度φ1を変化させた場合を示
す。全体的に出力は増大しており、φ1＝１５０°で約
５０％の最大の出力増加が見られた。φ1＝６０°、３
０°の条件では、θ2のリフレクター１枚だけのときよ
りも大きい出力低下が見られた。これは、リフレクター
が戻りブレード側への風の流れを強める働きをしたと考
えられる。
−３０°、φ2＝９０°で固定し、他方のリフレクター
を、θ1＝６０°で、取付角度φ1を変化させた場合を示
す。全体的に出力は増大しており、φ1＝１５０°で約
５０％の最大の出力増加が見られた。φ1＝６０°、３
０°の条件では、θ2のリフレクター１枚だけのときよ
りも大きい出力低下が見られた。これは、リフレクター
が戻りブレード側への風の流れを強める働きをしたと考
えられる。
【００２７】図２１は、一方のリフレクターを、θ1＝
６０°、φ1＝１５０°で固定し、他方のリフレクター
を、θ2＝−３０°で、取付角度φ2を変化させた場合を
示す。図２０における場合の最大出力増加が得られた条
件（φ1＝１５０°）で、逆に戻りブレード側のリフレ
クターの取付角度φ2を変化させたものである。全体的
に出力増加が見られるが、φ2＝９０°の場合と比べる
と出力は大きく低下した。
６０°、φ1＝１５０°で固定し、他方のリフレクター
を、θ2＝−３０°で、取付角度φ2を変化させた場合を
示す。図２０における場合の最大出力増加が得られた条
件（φ1＝１５０°）で、逆に戻りブレード側のリフレ
クターの取付角度φ2を変化させたものである。全体的
に出力増加が見られるが、φ2＝９０°の場合と比べる
と出力は大きく低下した。
【００２８】図２２は、一方のリフレクターを、θ2＝
−４５°、θ2＝９０°で固定し、他方のリフレクター
を、θ1＝４５°で、取付角度φ1を変化させた場合を示
す。φ1＝１２０°、１５０°で約５０％の最大の出力
増加が見られた。φ1＝６０°、３０°の条件では、λ
が０．７〜１．２のときのみ、リフレクターのない状態
のときよりも出力が増加した。
−４５°、θ2＝９０°で固定し、他方のリフレクター
を、θ1＝４５°で、取付角度φ1を変化させた場合を示
す。φ1＝１２０°、１５０°で約５０％の最大の出力
増加が見られた。φ1＝６０°、３０°の条件では、λ
が０．７〜１．２のときのみ、リフレクターのない状態
のときよりも出力が増加した。
【００２９】図２３は、一方のリフレクターを、θ2＝
−４５°、φ2＝９０°で固定し、他方のリフレクター
を、θ1＝６０°で、取付角度φ1を変化させた場合を示
す。φ1＝１５０°で約５０％の最大の出力増加が見ら
れた。
−４５°、φ2＝９０°で固定し、他方のリフレクター
を、θ1＝６０°で、取付角度φ1を変化させた場合を示
す。φ1＝１５０°で約５０％の最大の出力増加が見ら
れた。
【００３０】上記のように、１枚あるいは２枚のリフレ
クターを用いて、１枚では最大３０％程、２枚では最大
５０％程、出力を増加させることができる。あるいはリ
フレクターの配置（風向に対するθ、φ）条件によって
は、リフレクターがない場合よりも大幅に出力を低下さ
せることができる。もちろんリフレクターは３枚以上の
複数枚であっても、出力の増加あるいは低下を図ること
ができる。なお、上記の場合、リフレクター３４は、風
車本体１０の直径の１／２の幅のものを、風車本体１０
の中心から風車本体１０の直径と等しい距離のところに
配置したが、これらの条件が変われば、当然に出力特性
も変化する。また、上記の例では、リフレクター３４に
板状のものを用いたが、これに限られるものではない。
例えば、翼形状のもの、円柱状のもの、断面楕円形状の
ものなどを用いることもできる。これらのリフレクター
の場合にも、あらかじめ、上記風向に対するθ、φを変
化させて出力特性を計測しておく。
クターを用いて、１枚では最大３０％程、２枚では最大
５０％程、出力を増加させることができる。あるいはリ
フレクターの配置（風向に対するθ、φ）条件によって
は、リフレクターがない場合よりも大幅に出力を低下さ
せることができる。もちろんリフレクターは３枚以上の
複数枚であっても、出力の増加あるいは低下を図ること
ができる。なお、上記の場合、リフレクター３４は、風
車本体１０の直径の１／２の幅のものを、風車本体１０
の中心から風車本体１０の直径と等しい距離のところに
配置したが、これらの条件が変われば、当然に出力特性
も変化する。また、上記の例では、リフレクター３４に
板状のものを用いたが、これに限られるものではない。
例えば、翼形状のもの、円柱状のもの、断面楕円形状の
ものなどを用いることもできる。これらのリフレクター
の場合にも、あらかじめ、上記風向に対するθ、φを変
化させて出力特性を計測しておく。
【００３１】上記θおよびφは、風向Ｘに対するもので
あり、リフレクター３４が固定式の場合には、風向が変
わった際には風速が同じでも出力が大きく変化してしま
うことが上記計測結果から明らかである。そこで本実施
の形態では、風向に対応してリフレクターを移動させ
る。風向は風向検出部４８で検出され、その風向データ
が制御部５０に入力される。制御部５０には、入力装置
（図示せず）により、例えば最大出力が得られる、上記
θ、φ、あるいはθ1、φ1、θ2、θ2の位置データ（実
際にはある基準位置からの位置データ）があらかじめ入
力（かつ記憶）されており、制御部５０では上記設定値
と現在位置における位置データ（基準位置からの位置デ
ータ）とを比較してずれを演算し、このずれが設定許容
範囲を越えている場合に、このずれがなくなるように、
モータ２８、モータ４６を駆動してリフレクター３４を
移動し、所要の出力が得られるようにする。これによ
り、風向変化による出力の大幅な変動が避けられ、一定
した発電力が得られる。なお、風向に対する角度φは一
度設定されれば、風向が変化した際には、θのみを補正
すれば足りる。
あり、リフレクター３４が固定式の場合には、風向が変
わった際には風速が同じでも出力が大きく変化してしま
うことが上記計測結果から明らかである。そこで本実施
の形態では、風向に対応してリフレクターを移動させ
る。風向は風向検出部４８で検出され、その風向データ
が制御部５０に入力される。制御部５０には、入力装置
（図示せず）により、例えば最大出力が得られる、上記
θ、φ、あるいはθ1、φ1、θ2、θ2の位置データ（実
際にはある基準位置からの位置データ）があらかじめ入
力（かつ記憶）されており、制御部５０では上記設定値
と現在位置における位置データ（基準位置からの位置デ
ータ）とを比較してずれを演算し、このずれが設定許容
範囲を越えている場合に、このずれがなくなるように、
モータ２８、モータ４６を駆動してリフレクター３４を
移動し、所要の出力が得られるようにする。これによ
り、風向変化による出力の大幅な変動が避けられ、一定
した発電力が得られる。なお、風向に対する角度φは一
度設定されれば、風向が変化した際には、θのみを補正
すれば足りる。
【００３２】また風速検出部（図示せず）では風速を検
出する。この風速データが制御部５０に入力され、制御
部５０では、風速検出部から入力される風速データが、
あらかじめ入力されている設定風速を越えた場合に、リ
フレクター３４が、あらかじめ入力されている風向に対
する円周上の他の設定位置θ、および／またはあらかじ
め入力されている風向に対する他の設定角度位置φとな
るように、モータ２８および／またはモータ４６を駆動
制御する。この他の設定位置は、出力が低下する条件に
設定する。これにより、風速が許容範囲を越えた場合、
出力が低下するから、風車８や発電機の破損を防止する
ことができる。
出する。この風速データが制御部５０に入力され、制御
部５０では、風速検出部から入力される風速データが、
あらかじめ入力されている設定風速を越えた場合に、リ
フレクター３４が、あらかじめ入力されている風向に対
する円周上の他の設定位置θ、および／またはあらかじ
め入力されている風向に対する他の設定角度位置φとな
るように、モータ２８および／またはモータ４６を駆動
制御する。この他の設定位置は、出力が低下する条件に
設定する。これにより、風速が許容範囲を越えた場合、
出力が低下するから、風車８や発電機の破損を防止する
ことができる。
【００３３】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、風向が
変化した際にも、自動的にリフレクターが風向に対する
所要位置に移動するので、常に安定した出力を得ること
ができる。これにより安定した発電力を得ることができ
る。また、風速が設定値を超えた場合、風車の出力が低
下する位置にリフレクターを移動、あるいはその角度位
置を変更できるので、風車の破損等を防止できる。
変化した際にも、自動的にリフレクターが風向に対する
所要位置に移動するので、常に安定した出力を得ること
ができる。これにより安定した発電力を得ることができ
る。また、風速が設定値を超えた場合、風車の出力が低
下する位置にリフレクターを移動、あるいはその角度位
置を変更できるので、風車の破損等を防止できる。
【図１】風車および発電装置の概略を示す説明図であ
る。
る。
【図２】リフレクター１枚の場合のθおよびφを示す説
明図である。
明図である。
【図３】風洞を用いた実験装置の概略図である。
【図４】出力測定装置の概略図である。
【図５】リフレクター１枚の場合の出力特性を示すグラ
フである。
フである。
【図６】リフレクター１枚の場合の出力特性を示すグラ
フである。
フである。
【図７】リフレクター１枚の場合の出力特性を示すグラ
フである。
フである。
【図８】リフレクター１枚の場合の出力特性を示すグラ
フである。
フである。
【図９】リフレクター１枚の場合の出力特性を示すグラ
フである。
フである。
【図１０】リフレクター１枚の場合の出力特性を示すグ
ラフである。
ラフである。
【図１１】リフレクター１枚の場合の出力特性を示すグ
ラフである。
ラフである。
【図１２】リフレクター１枚の場合の出力特性を示すグ
ラフである。
ラフである。
【図１３】リフレクター１枚の場合の出力特性を示すグ
ラフである。
ラフである。
【図１４】リフレクター１枚の場合の出力特性を示すグ
ラフである。
ラフである。
【図１５】リフレクター１枚の場合の出力特性を示すグ
ラフである。
ラフである。
【図１６】リフレクター１枚の場合の出力特性を示すグ
ラフである。
ラフである。
【図１７】リフレクター１枚の場合の出力特性を示すグ
ラフである。
ラフである。
【図１８】リフレクター２枚の場合のθおよびφを示す
説明図である。
説明図である。
【図１９】リフレクター２枚の場合の出力特性を示すグ
ラフである。
ラフである。
【図２０】リフレクター２枚の場合の出力特性を示すグ
ラフである。
ラフである。
【図２１】リフレクター２枚の場合の出力特性を示すグ
ラフである。
ラフである。
【図２２】リフレクター２枚の場合の出力特性を示すグ
ラフである。
ラフである。
【図２３】リフレクター２枚の場合の出力特性を示すグ
ラフである。
ラフである。
８ 風車 １０ 風車本体 １２ 支持体 １４ａ、１４ｂ ブレード １６ａ、１６ｂ 回転軸 １８ 支持台 ２０ 軸受 ２４ インターナルギヤ ２６ レール ２８ モータ ３４ リフレクター ３６ａ、３６ｂ 回転軸 ３８ 軸受 ４０ 軸受 ４２ 軸受 ４４ アーム ４６ モータ ４８ 風向検出部 ５０ 制御部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3H078 AA07 AA26 BB12 BB13 CC02 CC12 CC22 CC41 CC47 CC52 CC53 CC76
Claims (3)
- 【請求項１】 支持体に、半円筒状の２つのブレードを
凹部側を互いに対向させて、かつ正対位置からずらして
支持したサボニウス型の風車において、 風車本体の外方に配置され、前記ブレードの軸線を中心
とする円周上で移動可能、かつ前記ブレードの軸線と平
行な自身の軸線を中心として回転可能であって、前記ブ
レードへの風の流れを調整可能な１または複数個のリフ
レクターと、 該リフレクターを、前記円周上の所定位置に移動させる
移動手段と、 前記リフレクターの自身の軸線を中心として所定角度位
置に回転させる回転手段と、 風向検出部と、 該風向検出部により検出された風向のデータが入力さ
れ、該風向データに基づき、風向が変わった際、前記リ
フレクターが、あらかじめ入力されている風向に対する
前記円周上の設定位置、およびあらかじめ入力されてい
る風向に対する設定角度位置となるように、前記移動手
段および前記回転手段を駆動制御する制御部とを具備す
ることを特徴とするサボニウス型風車。 - 【請求項２】 風速検出部を備え、 前記制御部は、該風速検出部から入力される風速データ
が、あらかじめ入力されている設定風速を越えた場合
に、前記リフレクターが、あらかじめ入力されている風
向に対する前記円周上の他の設定位置、および／または
あらかじめ入力されている風向に対する他の設定角度位
置となるように、前記移動手段および／または前記回転
手段を駆動制御することを特徴とする請求項１記載のサ
ボニウス型風車。 - 【請求項３】 請求項１または２記載のサボニウス型風
車を備えることを特徴とする発電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000107123A JP2001289150A (ja) | 2000-04-07 | 2000-04-07 | サボニウス型風車およびこのサボニウス型風車を備える発電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000107123A JP2001289150A (ja) | 2000-04-07 | 2000-04-07 | サボニウス型風車およびこのサボニウス型風車を備える発電装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001289150A true JP2001289150A (ja) | 2001-10-19 |
Family
ID=18620162
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000107123A Pending JP2001289150A (ja) | 2000-04-07 | 2000-04-07 | サボニウス型風車およびこのサボニウス型風車を備える発電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001289150A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7094017B2 (en) | 2002-05-16 | 2006-08-22 | Hidemi Kurita | Vertical shaft driving device for vertical wind mills or the like and electric power generator using the same |
| ES2264859A1 (es) * | 2004-07-30 | 2007-01-16 | Joaquin Siguenza Aguiar | "turbina eolica, solar, e hidraulica perfeccionada". |
| US8446033B1 (en) * | 2009-02-09 | 2013-05-21 | Roy D. Gaul | Savonius rotor wind power generator system and method |
| DE102012014627A1 (de) | 2012-07-17 | 2014-02-06 | Christiane Bareiß Segovia | Konischer Rotor zur Aufladung von Akkumulatoren bei Verkehrsmitteln mit Elektro- und Hybridantrieb |
| US20170045034A1 (en) * | 2014-08-12 | 2017-02-16 | Occasion Renewable Resources Company Limited | Device and system for wind power generation |
| JP2021032081A (ja) * | 2019-08-15 | 2021-03-01 | 正裕 岩永 | 垂直軸風車および可変風防機構 |
-
2000
- 2000-04-07 JP JP2000107123A patent/JP2001289150A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7094017B2 (en) | 2002-05-16 | 2006-08-22 | Hidemi Kurita | Vertical shaft driving device for vertical wind mills or the like and electric power generator using the same |
| ES2264859A1 (es) * | 2004-07-30 | 2007-01-16 | Joaquin Siguenza Aguiar | "turbina eolica, solar, e hidraulica perfeccionada". |
| US8446033B1 (en) * | 2009-02-09 | 2013-05-21 | Roy D. Gaul | Savonius rotor wind power generator system and method |
| DE102012014627A1 (de) | 2012-07-17 | 2014-02-06 | Christiane Bareiß Segovia | Konischer Rotor zur Aufladung von Akkumulatoren bei Verkehrsmitteln mit Elektro- und Hybridantrieb |
| US20170045034A1 (en) * | 2014-08-12 | 2017-02-16 | Occasion Renewable Resources Company Limited | Device and system for wind power generation |
| JP2021032081A (ja) * | 2019-08-15 | 2021-03-01 | 正裕 岩永 | 垂直軸風車および可変風防機構 |
| JP7360147B2 (ja) | 2019-08-15 | 2023-10-12 | 正裕 岩永 | 垂直軸風車および可変風防機構 |
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