JP2003035251A - Wind power generator for building - Google Patents

Wind power generator for building

Info

Publication number
JP2003035251A
JP2003035251A JP2001220080A JP2001220080A JP2003035251A JP 2003035251 A JP2003035251 A JP 2003035251A JP 2001220080 A JP2001220080 A JP 2001220080A JP 2001220080 A JP2001220080 A JP 2001220080A JP 2003035251 A JP2003035251 A JP 2003035251A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
building
wind
power generator
yaw
rotation range
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001220080A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shigeo Yoshida
茂雄 吉田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Subaru Corp
Original Assignee
Fuji Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Heavy Industries Ltd filed Critical Fuji Heavy Industries Ltd
Priority to JP2001220080A priority Critical patent/JP2003035251A/en
Publication of JP2003035251A publication Critical patent/JP2003035251A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/72Wind turbines with rotation axis in wind direction

Landscapes

  • Wind Motors (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wind power generator for a building capable of efficiently generating electric power by effectively using a characteristic of a horizontal shaft windmill. SOLUTION: This wind power generator 10 for the building is arranged in a corner part 6 formed of two wall surfaces 2 and 3 of the building 1. A generator body 13 for forming the horizontal shaft type wind power generator is rotatably installed with the yaw center line 10a extending in the vertical direction as the center by interposing a yaw bearing 12 on the tip 11a of a support part 11 projected in the corner part 6 of the building 1, and a mechanical stopper is arranged on the yaw bearing 12 for regulating a rotational range of the generator body 13 on the basis of a wind direction equipment utilization factor.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、風力発電装置に関
し、特にビルの2つの壁面によって形成されるコーナ部
に配設されるビル用風力発電装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wind turbine generator, and more particularly to a wind turbine generator for a building arranged at a corner portion formed by two wall surfaces of a building.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、無公害の発電装置として風力発電
装置が普及しつつある。例えば水平軸型風力発電装置
は、一般にタワーの上端に発電機等を収容するナセルを
取り付け、このナセルにハブ及びブレードを有するロー
タを回転自在に支承して構成されいる。
2. Description of the Related Art In recent years, wind power generators have become popular as pollution-free power generators. For example, a horizontal axis wind turbine generator is generally constructed by attaching a nacelle for accommodating a generator or the like to the upper end of a tower, and rotatably supporting a rotor having a hub and blades on the nacelle.

【0003】このような風力発電装置は、十分な風力エ
ネルギーが得られるように、周囲が開放された地域や、
設置スペースの確保のためビル等の屋上に設置するケー
スが一般的である。
[0003] Such a wind turbine generator is used in an area where the surroundings are open so that sufficient wind energy can be obtained,
In general, it is installed on the roof of a building to secure the installation space.

【0004】都市部や都市部近傍にこのような水平軸型
の発電装置を設置する場合には、ロータの回転に伴う騒
音や日照時においてブレードの影がちらつく、いわゆる
シャドウフリッカ等により近隣住民の生活環境に影響を
及ぼすことが懸念されると共に、住民の了承が得がたく
設置が制限される。特に最近の風力発電装置は、スケー
ルメリットの観点から、ロータの直径が大きくタワーの
高さも高くいるため、より設置が困難になっている。更
に、都市部にあっては建物の影響により風速が低く、か
つ乱流強度も強く、風力発装置に適した良好な風力エネ
ルギーの確保が達成できない場合が多い。
When such a horizontal axis type power generator is installed in an urban area or in the vicinity of an urban area, noise caused by the rotation of the rotor and the shadow of the blade flickering during sunshine, so-called shadow flicker, etc. There is a concern that it will affect the living environment, and installation will be restricted because it is difficult for the residents to obtain approval. Particularly, from the viewpoint of economies of scale, recent wind turbine generators are more difficult to install because the rotor diameter is large and the tower height is high. Further, in urban areas, the wind speed is low due to the influence of buildings, and the turbulence intensity is strong, so that it is often impossible to secure good wind energy suitable for the wind power generation device.

【0005】一方、高層ビルの周りで局部的に発生する
強風、特に面壁のコーナ部に生じるビル風が大きな風力
エネルギーであることが知られており、ビルのコーナ部
に生じる風力エネルギーを利用して発電する比較的小型
のビル用風力発電装置が、例えば特開平4−30318
1号公報によって提案されている。このビル用風力発電
装置は、ビルの外壁のコーナ部から板状の一対の支持体
を水平揺動可能に突設し、支持体の先端間にビル風によ
って垂直軸の廻りに回転する2個の半円筒形状の風受け
を有する回転部を設け、この風受け回転部の回転力によ
り発電機を駆動させるように構成されている。
On the other hand, it is known that a strong wind locally generated around a high-rise building, especially a building wind generated at a corner portion of a face wall, is a large wind energy, and the wind energy generated at the corner portion of the building is used. A comparatively small wind power generator for a building that generates electricity by, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-30318
It is proposed by Japanese Patent No. This wind power generator for a building has a pair of plate-like supports projecting horizontally from the corners of the outer wall of the building so that they can swing horizontally, and two units that rotate around a vertical axis by the building wind between the ends of the supports. A rotating part having a semi-cylindrical wind receiver is provided, and the rotating force of the wind receiver rotating part drives the generator.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上記特開平4−303
181号公報によると、比較的小型の風力発電装置をビ
ルの壁面に形成されるコーナ部に配設することによっ
て、風力発電装置が高位置に配設されることから良好な
風力エネルギーが確保でき、かつ特に高位置に配設する
ことから騒音やシャドウフリッカ等による生活環境への
影響が抑制できる。
DISCLOSURE OF THE INVENTION Problems to be Solved by the Invention
According to Japanese Patent Publication No. 181, by disposing a relatively small wind power generator at a corner portion formed on a wall surface of a building, the wind power generator is arranged at a high position, so that good wind energy can be secured. Moreover, since it is arranged at a particularly high position, the influence on the living environment due to noise, shadow flicker, etc. can be suppressed.

【0007】しかし、風受け回転部は、一対の略半円筒
状に形成された風受けが垂直軸の廻りを回転する、いわ
ゆるサボニウス風車であって、この種のサボニウス風車
は回転部の周速uと風速vの比である周速比u/vの値
が小さく、風車により得られる実際の出力と風のもつエ
ネルギーの比である出力係数Cpも低く、効率が要求さ
れる発電装置としては好ましいものではない。なお、図
11は、各種の風車の周速比と出力係数の関係を示す特
性図である。
However, the wind-receiver rotating part is a so-called Savonius wind turbine in which a pair of substantially semi-cylindrical wind receivers rotate around a vertical axis. This type of Savonius wind turbine has a peripheral speed of the rotating part. The peripheral speed ratio u / v, which is the ratio of u to the wind speed v, is small, and the output coefficient Cp, which is the ratio of the actual output obtained by the wind turbine and the energy of the wind, is also low. Not preferred. 11. FIG. 11 is a characteristic diagram showing the relationship between the peripheral speed ratio and the output coefficient of various wind turbines.

【0008】一方、本発明者は、鋭意研究の結果、サボ
ニウス風車等の抗力型風車に対し、揚力型の水平軸風車
が高効率であり、かつビルの外壁のコーナ部に発生する
ビリ風における風向出現頻度等を有効に活用することに
よって、設備利用率の向上が期待できることを見いだし
た。
On the other hand, as a result of earnest research, the inventor of the present invention has found that a lift type horizontal axis wind turbine is highly efficient in comparison with a drag type wind turbine such as a Savonius wind turbine, and is capable of handling a wind blow generated in a corner portion of the outer wall of a building. It was found that the utilization rate of wind can be effectively utilized to improve the facility utilization rate.

【0009】従って、かかる点に鑑みなされた本発明の
目的は、水平軸風車の特性を有効に活用して効率的な発
電が得られるビル用風力発電装置を提供することにあ
る。
Therefore, an object of the present invention made in view of the above point is to provide a building wind turbine generator capable of effectively utilizing the characteristics of the horizontal axis wind turbine to obtain efficient power generation.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する請求
項1に記載のビル用風力発電装置の発明は、ビルの2面
の壁面によって形成されるコーナ部に配設されるビル用
風力発電装置において、上記ビルのコーナ部に突設され
た支持部と、該支持部にベアリングを介在して上記両壁
面から等距離でかつ垂直方向に延在する中心線を中心に
回転自在に支持されたナセル及び該ナセルに水平状態で
支承されたシャフトに配設されたロータを備えた発電装
置本体と、上記ロータが気流上流側となるように上記発
電装置本体の回転を制御するヨー制御手段と、風向設備
利用率に基づいて上記発電装置本体の回転範囲を規制す
る回転範囲規制手段とを備えたことを特徴とする。
The invention for a wind turbine generator for a building according to claim 1, which achieves the above object, is a wind turbine generator for a building arranged in a corner portion formed by two wall surfaces of a building. In the device, a support portion protruding from a corner portion of the building and a bearing interposed in the support portion are rotatably supported around a center line extending at an equal distance from the both wall surfaces in the vertical direction. A nacelle and a power generator main body provided with a rotor mounted on a shaft supported horizontally in the nacelle, and yaw control means for controlling the rotation of the power generator main body so that the rotor is on the upstream side of the air flow. And a rotation range regulating means for regulating the rotation range of the power generator body based on the wind direction facility utilization rate.

【0011】請求項1の発明によると、ビルのコーナ部
に突設された支持部にヨーベアリングを介して垂直方向
に延在するヨー中心線を中心として高効率の水平軸型風
力発電装置を形成する発電装置本体を回転自在に配置
し、かつ発電装置本体をロータが気流上流側となるよう
にヨー制御手段によって制御すると共に風向設備利用率
に基づいて発電装置本体の回転範囲を規制することか
ら、水平軸型風車の特性が効率的に活用され、発電装置
本体による効率的な発電が得られる。また、またビルの
高い位置に設置することが可能になり騒音やシャドウフ
リッカ等の影響が低減される。
According to the first aspect of the present invention, there is provided a highly efficient horizontal axis wind turbine generator centering on a yaw center line extending vertically through a yaw bearing on a supporting portion projecting from a corner of a building. The power generator body to be formed is rotatably arranged, and the power generator body is controlled by the yaw control means so that the rotor is on the upstream side of the air flow, and the rotation range of the power generator body is regulated based on the wind direction equipment utilization rate. Therefore, the characteristics of the horizontal axis wind turbine are efficiently utilized, and efficient power generation by the power generator body can be obtained. In addition, since it can be installed at a high position in a building, the influence of noise and shadow flicker can be reduced.

【0012】請求項2に記載の発明は、請求項1のビル
用風力発電装置において、上記発電装置本体の回転範囲
は、上記ヨー中心線を通り上記各外壁面に平行な仮想面
によって形成される仮想コーナ部の略外角の範囲である
ことを特徴とする。
According to a second aspect of the invention, in the building wind turbine generator of the first aspect, the rotation range of the power generator body is formed by an imaginary plane that passes through the yaw center line and is parallel to the outer wall surfaces. It is characterized in that it is within the range of the substantially outer angle of the virtual corner portion.

【0013】請求項2の発明によると、発電装置本体の
回転範囲をヨー中心線を通る上記各壁面に平行な仮想面
によって形成される仮想コーナ部の略外角の範囲とする
ことによって、風向出現率の比較的高い範囲及び外壁に
よって形成されるコーナ部において増加した流速のビル
風等の設備利用率に優れたビル風の効率的な活用が得ら
れる。
According to the second aspect of the invention, the wind direction appears by setting the rotation range of the main body of the power generation device to the range of the substantially outer angle of the virtual corner portion formed by the virtual planes parallel to the wall surfaces passing through the yaw center line. Efficient use of building wind with excellent facility utilization ratio such as building wind with increased flow velocity in the corner portion formed by the outer wall and relatively high rate range can be obtained.

【0014】請求項3に記載の発明は、請求項1のビル
用風力発電装置において、上記発電装置本体の回転範囲
は、上記ビルのコーナ部とヨー中心線とを結ぶ仮想基準
線を中心とする水平方向に約270degであることを特
徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in the building wind turbine generator according to the first aspect, the rotation range of the power generator main body is centered on a virtual reference line connecting the corner portion of the building and the yaw center line. Is approximately 270 degrees in the horizontal direction.

【0015】請求項3の発明は、ビルの壁面によって形
成されるコーナ部が約90degに形成されることが多い
ことから、コーナ部とヨー中心線とを結ぶ仮想基準線を
中心とする水平方向に約270degに設定することによ
って、風向設備利用率に優れたビル風の効率的な活用が
得られる。
According to the third aspect of the invention, since the corner portion formed by the wall surface of the building is often formed at about 90 deg, the horizontal direction about the virtual reference line connecting the corner portion and the yaw centerline is the center. By setting it to about 270 deg., Efficient use of the building wind with an excellent utilization factor of wind direction can be obtained.

【0016】請求項4に記載の発明は、請求項1〜3の
いずれかのビル用風力発電装置において、上記回転範囲
規制手段は、上記ベアリングに配設されたメカニカルス
トッパであることを特徴とする。
According to a fourth aspect of the invention, in the building wind turbine generator according to any one of the first to third aspects, the rotation range restricting means is a mechanical stopper disposed in the bearing. To do.

【0017】請求項4の発明によると、回転範囲規制手
段が比較的簡単な構成のメカニカルストッパによって形
成することができる。
According to the invention of claim 4, the rotation range regulating means can be formed by a mechanical stopper having a relatively simple structure.

【0018】請求項5に記載の発明は、請求項1〜4の
いずれかのビル用風力発電装置において、上記発電装置
本体と支持部との間を撓ませて架設した送電用ケーブル
を有することを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, in the building wind turbine generator according to any one of the first to fourth aspects, there is provided a power transmission cable in which the power generator main body and the supporting portion are bent and installed. Is characterized by.

【0019】請求項5の発明によると、発電装置本体の
回転範囲が回転範囲規制手段によって規制されることか
ら、送電用ケーブルを支持部と発電装置本体との間で撓
ませて架設することによって、送電用ケーブルに作用す
る過度の緊張が防止され、送電用ケーブルのねじれ対策
用のスリップリング等が不要になり、構成の簡素化及び
コストの削減が得られる。
According to the fifth aspect of the present invention, since the rotation range of the power generator body is restricted by the rotation range restricting means, the power transmission cable is bent between the support portion and the power generator body to be installed. As a result, excessive tension acting on the power transmission cable is prevented, and a slip ring or the like for twisting the power transmission cable is not required, which simplifies the configuration and reduces costs.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下、本発明のビル用風力発電装
置の実施の形態を図1乃至図10を参照して説明する。
なお、多くのビルのコーナ部の角度が約90degに形成
されることから、コーナ部の角度が90degのビルを例
に説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of a building wind turbine generator according to the present invention will be described below with reference to FIGS.
In addition, since the angle of the corner portion of many buildings is formed to be about 90 deg, a description will be given by taking a building in which the angle of the corner portion is 90 deg as an example.

【0021】図1は、風力発電装置10の取付状態の概
要を示すビル1の平面図であって、矢印Nは北方向を示
している。ビル1は例えば北東、北西、南東、南西に各
々壁面2、3、4、5を有する平面視略矩形のビルであ
って、北東の壁面2と北西の壁面3の2つの壁面によっ
て約90degに形成されたコーナ部6が北端に位置して
形成されている。このコーナ部6に風力発電装置10が
取り付けられている。
FIG. 1 is a plan view of a building 1 showing an outline of a mounting state of a wind turbine generator 10, and an arrow N indicates a north direction. The building 1 is, for example, a building having a substantially rectangular shape in plan view having wall surfaces 2, 3, 4, and 5 in the northeast, northwest, southeast, and southwest, respectively. The formed corner portion 6 is formed at the north end. The wind turbine generator 10 is attached to the corner portion 6.

【0022】図2は、風力発電装置10の概要を示す側
面図、図3は図2平面図、図4は図3のA方向からの側
面図である。
FIG. 2 is a side view showing an outline of the wind turbine generator 10, FIG. 3 is a plan view of FIG. 2, and FIG. 4 is a side view from the direction A in FIG.

【0023】風力発電装置10は、例えばビル1の北東
の壁面2と北西の壁面3によって形成されるコーナ部6
に、壁面2及び壁面3から略等距離で略水平で北方向に
向かって突設された直線状の支持部11と、支持部11
の先端11aにヨーベアリング12によって垂直方向に
延在するヨー中心線10aを中心に水平に回転自在に支
承された発電装置本体13を有している。
The wind turbine generator 10 has, for example, a corner portion 6 formed by the northeast wall surface 2 and the northwest wall surface 3 of the building 1.
And a linear support portion 11 that is substantially horizontal from the wall surface 2 and the wall surface 3 and that is substantially horizontal and projects toward the north, and the support portion 11
Has a power generator body 13 supported by a yaw bearing 12 so as to be horizontally rotatable about a yaw center line 10a extending in the vertical direction.

【0024】発電装置本体13は、ヨーベアリング12
によって支持部11の先端11aに軸支されて発電機等
を収容する筒状のナセル14と、このナセル14の一端
から水平に延在して支承されたシャフト15に配設され
たブレード16を有するロータ17と、ヨー制御手段と
なるナセル14の他端に延設された尾翼18を備えた水
平軸型風力発電装置によって構成されている。
The main body 13 of the generator is a yaw bearing 12.
A cylindrical nacelle 14 axially supported by the tip 11a of the support portion 11 to accommodate a generator and the like, and a blade 16 disposed on a shaft 15 horizontally extending from one end of the nacelle 14 and supported. The rotor 17 has a horizontal axis type wind turbine generator including a tail 18 extending from the other end of the nacelle 14 serving as a yaw control means.

【0025】そして、風を受けた際、尾翼18に作用す
る風圧によって、ヨーベアリング12を介して回転自在
に支承された発電装置本体13をロータ17側が気流上
流側となるようにヨー中心線10aを中心に回転するよ
うに制御される。
When the wind is received, the wind pressure acting on the tail 18 causes the generator main body 13 rotatably supported via the yaw bearing 12 so that the rotor 17 side becomes the airflow upstream side. It is controlled to rotate around.

【0026】更にナセル14とビル1間には発電機によ
って発電された電力をビル1内に供給する送電用ケーブ
ル(図示せず)がナセル15と支持部11との間を撓ま
せた状態で架設されている。
Further, between the nacelle 14 and the building 1, a power transmission cable (not shown) for supplying the electric power generated by the generator into the building 1 is bent between the nacelle 15 and the support portion 11. It is installed.

【0027】ここで、図5は、各測定地点毎に1日の風
速を平均し、それを高度と風速の関係曲線によって示し
た一例であり、地表境界層のため地上高が高い程風速が
高く、高い風力エネルギーが得られる。この風速は、一
般に高さの1/7乗から1/5乗に比例することが知ら
れている。
Here, FIG. 5 is an example in which the wind speeds for one day are averaged for each measurement point and shown by the relationship curve of altitude and wind speed. The higher the ground height, the higher the wind speed due to the surface boundary layer. High and high wind energy is obtained. It is known that this wind speed is generally proportional to the 1 / 7th to 1 / 5th power of the height.

【0028】一方、図6はビル1のコーナ部6における
風向出現率の説明図であって、ビル1の壁面2と壁面3
によって形成されるコーナ部6の近傍に発生するビル風
の風向の出現頻度を示す説明図である。風力発電装置1
0における発電装置本体13の回転中心となるヨー中心
線10aを中心oとして北方向を0degとすると、時計
方向に90degは東方向、180degが南方向、270de
gが西方向となり、壁面2及び壁面3と平行な仮想面2
a及び3aの延在方向が135deg(南東)及び135d
eg(南西)となる。
On the other hand, FIG. 6 is an explanatory view of the wind direction appearance rate in the corner portion 6 of the building 1, which is the wall surface 2 and the wall surface 3 of the building 1.
It is explanatory drawing which shows the appearance frequency of the wind direction of the building wind which generate | occur | produces in the vicinity of the corner part 6 formed by. Wind power generator 1
With the yaw center line 10a, which is the rotation center of the power generator body 13 at 0, as the center o and the north direction as 0 deg, 90 deg in the clockwise direction is east direction, 180 deg in the south direction, 270 de
Virtual plane 2 in which g is in the west direction and is parallel to walls 2 and 3.
The extension direction of a and 3a is 135deg (southeast) and 135d
eg (southwest).

【0029】この図6に示す風向出現率説明図からヨー
中心線10a、即ち仮想面2aと3aによって形成され
る仮想コーナ部6aを中心として45degから90deg
(北東から東)及び315degから270deg(北西から
西)の範囲において風向出現率が比較的高いことがわか
る。また、一方、図7に270deg(西)の方向からの
風、即ち壁面2に対して45deg方向からの風がビル1
のコーナ部6を回り込む場合の風速分布を示すように、
コーナ部6付近において気流の流路が局部的に狭められ
てコーナ部6の流速は一般流に対して増加する。この増
加分は約30%であって、この流速の増加は、風力エネ
ルギーに換算すると2.2倍に相当する。従って風況に
応じて適当なコーナ部6に風力発電機10を設置すれ
ば、通常のようにタワー上に設置する場合と比較して取
得エネルギーが大幅に増大することがわかる。
From the wind direction appearance rate explanatory view shown in FIG. 6, the yaw center line 10a, that is, the virtual corner portion 6a formed by the virtual surfaces 2a and 3a, is centered at 45 degrees to 90 degrees.
It can be seen that the wind direction appearance rate is relatively high in the range of (northeast to east) and 315 deg to 270 deg (northwest to west). On the other hand, the wind from the direction of 270 deg (west) in FIG. 7, that is, the wind from the direction of 45 deg with respect to the wall surface 2 is in the building 1
As shown in the wind velocity distribution around the corner 6 of
The flow path of the airflow is locally narrowed in the vicinity of the corner portion 6, and the flow velocity of the corner portion 6 increases with respect to the general flow. This increase is about 30%, and this increase in flow velocity corresponds to 2.2 times in terms of wind energy. Therefore, it can be seen that if the wind power generator 10 is installed in the appropriate corner section 6 according to the wind conditions, the acquired energy is significantly increased as compared with the case where the wind power generator 10 is installed on the tower as usual.

【0030】一方、北側のコーナ部6に風力発電装置1
0を設置した場合の本発明者によるシミュレーションに
よると、図8に示すような風力発電装置10の各風向別
における設備利用率(実績/風力発電装置の能力)が得
られた。即ち、風向出現頻度が高い45degから90deg
(北東から東)及び270degから315deg(西から北
西)の風向出現頻度が高い場合は勿論、風向出現頻度は
比較的低い135deg及び225deg(南東及び南西)に
おいても高い設備利用率が得られた。これは、ビル1の
壁面2或いは壁面3に沿って流れる気流の流路がコーナ
部6によって局部的に狭められて流速が増加することに
起因するものである。
On the other hand, the wind turbine generator 1 is installed at the corner 6 on the north side.
According to the simulation performed by the present inventor when 0 is installed, the facility utilization rate (actual performance / capacity of the wind turbine generator) for each wind direction of the wind turbine generator 10 as shown in FIG. 8 was obtained. That is, the wind direction appearance frequency is high from 45deg to 90deg
A high capacity factor was obtained not only when the wind direction appearance frequency was high (from northeast to east) and from 270 deg to 315 deg (west to northwest) but also at relatively low wind direction appearance frequencies of 135 deg and 225 deg (southeast and southwest). This is because the flow path of the airflow flowing along the wall surface 2 or the wall surface 3 of the building 1 is locally narrowed by the corner portion 6 and the flow velocity increases.

【0031】よって、風向出現率が高い45degから9
0deg(北東から東)及び270degから315deg(西
から北西)の範囲に加え、比較的高い設備利用率が確保
できる135deg(東南)及び225deg(南西)を含む
範囲、即ち135degから225degの約270degの範
囲のビル風の有効活用によって極めて風力発電装置10
が高効率となる。風向がこの約270degの範囲で風力
発電装置10が作動するように風車本体13のヨー中心
線10a周りの回転範囲を設定することによって効率的
な風力発電装置が得られる。
Therefore, the wind direction appearance rate is high from 45 deg to 9
In addition to the range of 0deg (northeast to east) and 270deg to 315deg (west to northwest), the range including 135deg (southeast) and 225deg (southwest) where relatively high capacity factor can be secured, that is, about 270deg of 135deg to 225deg. Extremely wind power generator 10 by effective use of building wind in the range
Is highly efficient. An efficient wind power generator can be obtained by setting the rotation range around the yaw center line 10a of the wind turbine body 13 so that the wind power generator 10 operates in the wind direction range of about 270 deg.

【0032】従って、発電装置本体13の回動範囲が1
35degから225ddeg(南東から南西)を除く範囲、
即ち仮想面2aと3aによって形成され仮想コーナ部6
aの略外角の範囲となる約270degの範囲となるよう
に回転範囲規制手段を設ける。換言すると、発電装置本
体13の回転許容範囲を、ビル1のコーナ部6とヨー中
心線10aとを結ぶ仮想基準線Lを中心として水平方向
に各々135degとする約270degで設定される。
Therefore, the rotation range of the power generator body 13 is 1
Range excluding 35deg to 225ddeg (southeast to southwest),
That is, the virtual corner portion 6 formed by the virtual surfaces 2a and 3a
The rotation range restricting means is provided so as to be in the range of about 270 deg which is the range of the substantially outside angle of a. In other words, the allowable rotation range of the power generator main body 13 is set to about 270 deg which is 135 deg in the horizontal direction with the virtual reference line L connecting the corner portion 6 of the building 1 and the yaw center line 10a as the center.

【0033】発電装置本体13の回転範囲を規制する回
転範囲規制手段は、例えば、発電装置13の回転によっ
て相対的に回転するヨーベアリング12の部材間に、回
転によって互いに当接して回転を規制する一対の係合部
等による簡単なメカニカルストッパによって容易に形成
することができる。
The rotation range restricting means for restricting the rotation range of the power generator main body 13 restricts the rotation by, for example, abutting each other between the members of the yaw bearing 12 relatively rotating by the rotation of the power generator 13. It can be easily formed by a simple mechanical stopper including a pair of engaging portions.

【0034】回転範囲規制手段によって発電装置本体1
3の回転範囲が、図3に実線で示す位置から仮想線13
aまでの約270degの範囲に規制されることから、ナ
セル14とビル1との間に配設される送電用ケーブル
は、ナセル14と支持部11との間に若干の撓みを有す
た状態で架設することによって、送電用ケーブルに過度
に緊張されることが有効的に回避され、送電用ケーブル
のねじれ対策用のスリップリング等の廃止が可能になり
構成の簡素化が得られる。なお、複数機の風力発電装置
10を設置する場合には、コーナ部6の上下方向に複数
並べて設置することができる。
The power generator main body 1 is controlled by the rotation range regulating means.
The rotation range of 3 is from the position shown by the solid line in FIG.
Since it is regulated within a range of about 270 deg up to a, the power transmission cable arranged between the nacelle 14 and the building 1 is in a state in which there is some bending between the nacelle 14 and the support portion 11. By installing the power transmission cable, it is possible to effectively avoid excessive tension in the power transmission cable, and it is possible to eliminate a slip ring for twisting the power transmission cable and to simplify the configuration. When installing a plurality of wind power generators 10, a plurality of wind power generators 10 can be installed side by side in the vertical direction of the corner section 6.

【0035】また、この風力発電装置10は、発電装置
本体13と支持部11及びビル1の壁面2、3と干渉し
ないように、ロータ17の直径をDとすると各部の寸法
は次のように設定される。 また、本発明者による本実施の形態による風力発電装
置、中型風力発電装置、マイクロ風力発電装置の各発電
装置を比較したシミュレーションによると図9のような
比較結果が得られた。
Further, in this wind power generator 10, the diameter of the rotor 17 is D so that the dimensions of each part are as follows so as not to interfere with the power generator main body 13, the support portion 11 and the wall surfaces 2 and 3 of the building 1. Is set. Further, according to a simulation comparing the respective power generation devices of the wind power generation device, the medium-sized wind power generation device, and the micro wind power generation device according to the present embodiment by the present inventor, the comparison result as shown in FIG. 9 was obtained.

【0036】この比較結果によると、本実施の形態のビ
ル用風力発電装置は、高効率が得られる水平軸型風力発
電装置によって構成され、かつ有効なビル風が得られる
設置高さ及びビルのコーナ部6により風速が増速される
ことにより、地上設置された中型風力発電装置やマイク
ロ風力発電装置に比較して極めて設備利用率が高く、ま
た非常に高い位置に設置されることから騒音やシャドウ
フリッカの影響が圧倒的に少なく、都市部における設置
においても環境への影響が極めて少ないことが確認され
た。
According to this comparison result, the building wind turbine generator according to the present embodiment is constituted by the horizontal axis wind turbine generator capable of obtaining high efficiency, and the installation height and the building height at which an effective building wind can be obtained. Since the wind speed is increased by the corner section 6, the facility utilization rate is extremely higher than that of a medium-sized wind power generation device or a micro wind power generation device installed on the ground, and noise is reduced because it is installed at a very high position. It was confirmed that the effect of shadow flicker was overwhelmingly small, and that the effect on the environment was extremely small even when installed in urban areas.

【0037】なお、本発明は上記実施の形態に限定され
ることなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能である。例えば上記実施の形態ではビル1の北側のコ
ーナ部6に風力発電装置を設置したが、北側のコーナ部
6に限定されることなく、卓越風向に対して適切なコー
ナ部に設置することもできる。また、上記実施の形態で
はナセル14に尾翼18を設けて発電装置本体13の向
きを制御したが別途風向装置を設け、風向装置から風向
検知信号にとって発電装置本体13の方向を制御するこ
とも可能である。また、上記実施の形態では多くのビル
のコーナ部が約90degに形成されることから、90deg
のコーナ部の場合を例に説明したが、ビルの形状によっ
ては、2つの壁面によって形成されるコーナ部の角度に
応じて発電装置本体10の回転範囲を風向設備利用率等
に従って適宜変更することもできる。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, but various modifications can be made without departing from the spirit of the invention. For example, in the above-described embodiment, the wind power generator is installed in the corner 6 on the north side of the building 1. However, the wind power generator is not limited to the corner 6 on the north side, and the wind power generator may be installed in an appropriate corner for the prevailing wind direction. . Further, in the above-described embodiment, the tail 18 is provided in the nacelle 14 to control the direction of the power generator main body 13, but a wind direction device is separately provided, and the direction of the power generator main body 13 can be controlled by the wind direction detection signal from the wind direction device. Is. Further, in the above-described embodiment, the corner portion of many buildings is formed at about 90 deg.
Although the description has been given by taking the case of the corner portion as an example, depending on the shape of the building, the rotation range of the power generator body 10 may be appropriately changed according to the angle of the corner portion formed by the two wall surfaces in accordance with the wind direction facility utilization rate or the like. You can also

【0038】更に、上記実施の形態では支持部の上方側
にヨーベアリング12を介して発電装置本体13を支承
したが、図10に示すように支持部11の下方側にヨー
ベアリング12を介して発電装置本体13を支承するこ
ともできる。この場合には尾翼18は支持部11との干
渉を回避するために下側に突出するように配置する。
Further, in the above embodiment, the generator main body 13 is supported above the supporting portion via the yaw bearing 12, but as shown in FIG. 10, the yaw bearing 12 is interposed below the supporting portion 11. It is also possible to support the power generator body 13. In this case, the tail 18 is arranged so as to project downward in order to avoid interference with the support 11.

【0039】[0039]

【発明の効果】以上説明した本発明のビル用風力発電装
置によると、ビルのコーナ部に突設された支持部にベア
リングを介して垂直方向に延在するヨー中心線を中心と
して高効率の水平軸型風力発電装置を形成する発電装置
本体を回転自在に配置し、かつ発電装置本体をロータが
気流上流側となるようにヨー制御手段によって制御する
と共に風向設備利用率に基づいて発電装置本体の回転範
囲を規制することから、水平軸型風車の特性が効率的に
活用され、効率的な発電が得られる。また、またビルの
高い位置に設置することが可能になり騒音やシャドウフ
リッカの影響の低減が得られる。
According to the building wind turbine generator of the present invention described above, it is possible to achieve a high efficiency centering on the yaw center line extending vertically through the bearing on the supporting portion projecting from the corner of the building. A power generator body forming a horizontal axis wind power generator is rotatably arranged, and the power generator body is controlled by a yaw control means so that the rotor is located on the upstream side of the air flow, and the power generator body is based on the wind direction facility utilization rate. By controlling the rotation range of, the characteristics of the horizontal axis type wind turbine can be efficiently utilized and efficient power generation can be obtained. In addition, since it can be installed at a high position in a building, the effects of noise and shadow flicker can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明によるビル用風力発電装置の実施の形態
の概要説明図であり、風力発電装置の設置状態の概要を
示すビルの平面図である。
FIG. 1 is a schematic explanatory diagram of an embodiment of a building wind turbine generator according to the present invention, and is a plan view of the building showing an outline of an installed state of the wind turbine generator.

【図2】同じく、風力発電装置の概要を示す平面図であ
る。
FIG. 2 is likewise a plan view showing an outline of a wind turbine generator.

【図3】同じく、平面図である。FIG. 3 is likewise a plan view.

【図4】同じく、図3のA方向からの側面図である。FIG. 4 is likewise a side view from the direction A in FIG.

【図5】地上よりの高度と風速の関係を示す説明図であ
る。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing the relationship between altitude above the ground and wind speed.

【図6】ビルのコーナ部における風向出現率の説明図で
ある。
FIG. 6 is an explanatory diagram of a wind direction appearance rate at a corner portion of a building.

【図7】ビルのコーナ部における風速分布を示す説明図
である。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a wind speed distribution in a corner portion of a building.

【図8】風力発電装置の各風向別における設備利用率の
説明図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram of a facility utilization rate for each wind direction of the wind turbine generator.

【図9】本実施の形態による風力発電装置と中型風力発
電装置とマイクロ風力発電装置の比較図である。
FIG. 9 is a comparison diagram of the wind turbine generator, the medium wind turbine generator, and the micro wind turbine generator according to the present embodiment.

【図10】ビル用発電装置の変形例を示す説明図であ
る。
FIG. 10 is an explanatory diagram showing a modified example of the building power generation device.

【図11】各種の風車の特性説明図である。FIG. 11 is a characteristic explanatory view of various wind turbines.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ビル 2、3、4、5 壁面 2a、3a 仮想面 6 コーナ部 6a 仮想コーナ部 10 風力発電装置 10a ヨー中心線 11 支持部 11a 先端 12 ヨーベアリング(ベアリング) 13 発電装置本体 14 ナセル 15 シャフト 16 ブレード 17 ロータ 18 尾翼(ヨー制御手段) L 仮想基準線 1 building 2, 3, 4, 5 wall 2a, 3a Virtual plane 6 corners 6a Virtual corner section 10 Wind power generator 10a Yaw centerline 11 Support 11a tip 12 Yaw bearing (bearing) 13 Power generator body 14 Nasser 15 shaft 16 blades 17 rotor 18 Tail (Yaw control means) L virtual reference line

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ビルの2面の壁面によって形成されるコ
ーナ部に配設されるビル用風力発電装置において、 上記ビルのコーナ部に突設された支持部と、 該支持部にベアリングを介在して上記両壁面から等距離
でかつ垂直方向に延在する中心線を中心に回転自在に支
持されたナセル及び該ナセルに水平状態で支承されたシ
ャフトに配設されたロータを備えた発電装置本体と、 上記ロータが気流上流側となるように上記発電装置本体
の回転を制御するヨー制御手段と、 風向設備利用率に基づいて上記発電装置本体の回転範囲
を規制する回転範囲規制手段と、 を備えたことを特徴とするビル用風力発電装置。
1. A building wind power generator installed in a corner portion formed by two wall surfaces of a building, wherein a support portion protruding from the corner portion of the building and a bearing interposed in the support portion. And a nacelle rotatably supported about a center line extending equidistantly and vertically from the both wall surfaces, and a rotor arranged on a shaft supported horizontally in the nacelle. A main body, a yaw control means for controlling the rotation of the power generator body so that the rotor is on the upstream side of the air flow, and a rotation range regulation means for regulating the rotation range of the power generator body based on the wind direction equipment utilization rate, A wind power generator for a building, comprising:
【請求項2】 上記発電装置本体の回転範囲は、 上記回転を上記ヨー中心線を通り上記各壁面に平行な仮
想面によって形成される仮想コーナ部の略外角の範囲で
あることを特徴とする請求項1に記載のビル用風力発電
装置。
2. The rotation range of the power generator body is a range of a substantially outer angle of a virtual corner portion formed by a virtual plane which passes the rotation and passes through the yaw center line and is parallel to the respective wall surfaces. The building wind turbine generator according to claim 1.
【請求項3】 上記発電装置本体の回転範囲は、 上記ビルのコーナ部とヨー中心線とを結ぶ仮想基準線を
中心とする水平方向に約270degであることを特徴と
する請求項1に記載のビル用風力発電装置。
3. The rotation range of the power generator body is about 270 deg in the horizontal direction centered on a virtual reference line connecting the corner of the building and the yaw centerline. Wind power generators for buildings.
【請求項4】 上記回転範囲規制手段は、 上記ベアリングに配設されたメカニカルストッパである
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のビル
用風力発電装置。
4. The building wind turbine generator according to claim 1, wherein the rotation range restricting means is a mechanical stopper arranged in the bearing.
【請求項5】 上記発電装置本体と支持部との間を撓ま
せて架設した送電用ケーブルを有することを特徴とする
請求項1〜4のいずれかに記載のビル用風力発電装置。
5. The building wind power generator according to claim 1, further comprising a power transmission cable that is installed by bending between the power generator main body and the support portion.
JP2001220080A 2001-07-19 2001-07-19 Wind power generator for building Pending JP2003035251A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001220080A JP2003035251A (en) 2001-07-19 2001-07-19 Wind power generator for building

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001220080A JP2003035251A (en) 2001-07-19 2001-07-19 Wind power generator for building

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2003035251A true JP2003035251A (en) 2003-02-07

Family

ID=19053960

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001220080A Pending JP2003035251A (en) 2001-07-19 2001-07-19 Wind power generator for building

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2003035251A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003035248A (en) * 2001-07-26 2003-02-07 Fuji Heavy Ind Ltd Operation control method of wind power generator
JP2008057428A (en) * 2006-08-31 2008-03-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd Wind power/photovoltaic power generation device
JP2009236025A (en) * 2008-03-27 2009-10-15 Fuji Heavy Ind Ltd Method for measuring turbulence intensity of horizontal axis wind turbine
JP2020524240A (en) * 2017-06-20 2020-08-13 エクスポネンシャル リニューワブルズ, エス.エル.Exponential Renewables, S. L. Floating structure of offshore wind turbine

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003035248A (en) * 2001-07-26 2003-02-07 Fuji Heavy Ind Ltd Operation control method of wind power generator
JP4585151B2 (en) * 2001-07-26 2010-11-24 富士重工業株式会社 Wind generator operation control method
JP2008057428A (en) * 2006-08-31 2008-03-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd Wind power/photovoltaic power generation device
JP2009236025A (en) * 2008-03-27 2009-10-15 Fuji Heavy Ind Ltd Method for measuring turbulence intensity of horizontal axis wind turbine
JP2020524240A (en) * 2017-06-20 2020-08-13 エクスポネンシャル リニューワブルズ, エス.エル.Exponential Renewables, S. L. Floating structure of offshore wind turbine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101179277B1 (en) Wind Turbine which have Nacelle Fence
WO2011088377A2 (en) Wind energy conversion device
JP2013540934A (en) Twin turbine system with optimized blades and tracking wind / water for wind and / or hydraulic power
KR101987839B1 (en) High efficiency wind power generator using Magnus effect
WO2018120073A1 (en) Vertical shaft wind power generator driving device for self-adaptive variable-propeller, and wind power generator
WO2010083524A1 (en) Skyscraper with integrated wind turbines
CN104847579A (en) Adjustable-blade-attack-angle vertical-axis wind turbine with double-layer wind wheels
US10151302B2 (en) Compact wind power generation system
CN106640533A (en) Self-adaptive variable-propeller vertical shaft wind generator driving device and wind generator
CN1454291A (en) Frame-combined windmill
CN109372697A (en) A kind of width wind domain breeze power generation system
US9145868B2 (en) Vertical axis turbine and constructions employing same
KR102026954B1 (en) System of wind focus type electricity from wind energy
KR20190042141A (en) Automatic regulator of wind generator blade angle
JP2003035251A (en) Wind power generator for building
KR102016471B1 (en) wind power generator
JP2003097415A (en) Aggregate of wind power generation device
JPS59147879A (en) Down wind type wind force generator
WO2012073320A1 (en) Vertical shaft windmill
KR101566501B1 (en) Downwind Windpower Generating Apparatus having Swept Blade Tip
KR20110130578A (en) Wind power generator with reduced noise
JPH11270455A (en) Wind power generator
KR20020005556A (en) Savonius Windmill Blade with Air-Vent Groove
US20140175801A1 (en) Wind turbine power generator
KR20100090023A (en) Rotor blade for wind force development device

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20040611