JP2003222069A - 風力発電用風車 - Google Patents
風力発電用風車Info
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- JP2003222069A JP2003222069A JP2002020892A JP2002020892A JP2003222069A JP 2003222069 A JP2003222069 A JP 2003222069A JP 2002020892 A JP2002020892 A JP 2002020892A JP 2002020892 A JP2002020892 A JP 2002020892A JP 2003222069 A JP2003222069 A JP 2003222069A
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- blade frame
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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
- 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】鉛直回転軸式風車において、従来構造にない単
純かつ開放された回転翼フレーム構造を編み出す。これ
により従来困難であった、風速の変化に応じて利用動力
を調整できる可動機構を翼フレーム構造に付加する。加
えて、軽量化と合理的な軸受構造の実施を容易なものと
する。かくして風力発電用風車において、鉛直回転軸式
風車の機能を格段に高め、実用性において水平回転軸式
風車を凌駕する風車を生み出す。 【解決手段】鉛直回転軸式風車の回転翼フレーム構造と
して、複数の放射状に延びたほぼ真直な「片持ち翼」を
考える。放射状の「片持ち翼」は鉛直回転軸式風車とし
ての必要機能を備えた最も単純な機械要素である。この
単純かつ開放された翼フレーム構造を活かして翼フレー
ムに以下の手段で可動機構を付加する。翼フレームの各
「片持ち翼」は支持部の支点を中心に軸方向にスイング
可能な構造とし、かつ互いに連動してスイングする仕組
みを持たせる。
純かつ開放された回転翼フレーム構造を編み出す。これ
により従来困難であった、風速の変化に応じて利用動力
を調整できる可動機構を翼フレーム構造に付加する。加
えて、軽量化と合理的な軸受構造の実施を容易なものと
する。かくして風力発電用風車において、鉛直回転軸式
風車の機能を格段に高め、実用性において水平回転軸式
風車を凌駕する風車を生み出す。 【解決手段】鉛直回転軸式風車の回転翼フレーム構造と
して、複数の放射状に延びたほぼ真直な「片持ち翼」を
考える。放射状の「片持ち翼」は鉛直回転軸式風車とし
ての必要機能を備えた最も単純な機械要素である。この
単純かつ開放された翼フレーム構造を活かして翼フレー
ムに以下の手段で可動機構を付加する。翼フレームの各
「片持ち翼」は支持部の支点を中心に軸方向にスイング
可能な構造とし、かつ互いに連動してスイングする仕組
みを持たせる。
Description
【0001】
【発明が属する技術分野】本発明は風力の方向にほぼ直
角な回転軸を持つ風力発電用風車にして、特有の回転翼
フレーム構造を持ち、このフレーム構造に付加した機構
により、風速の変化に応じて利用動力の調節を行う風車
に関するものである。
角な回転軸を持つ風力発電用風車にして、特有の回転翼
フレーム構造を持ち、このフレーム構造に付加した機構
により、風速の変化に応じて利用動力の調節を行う風車
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】本発明が属する「風力の方向にほぼ直角
な回転軸を持つ風車」(以後鉛直回転軸式風車と称する)
は全ての風向に感応する故、風向追尾機構を要さない。
この点で風向追尾機構が必須の「ほぼ風の方向に回転軸
を持つ風車」(以後水平回転軸式風車と称す)に比して機
構が単純である利点を有す。然るに風力発電用風車とし
ては、水平回転軸式風車が多数を占めかつ大型のものま
で実用に供されている。鉛直回転軸式風車は、ダリウス
型・ジャイロミル型と呼ばれる形式等の物が知られてい
るが、実用に供されているものは相対的に少数に限定さ
れている。その理由には、以下の要素が挙げられる。
な回転軸を持つ風車」(以後鉛直回転軸式風車と称する)
は全ての風向に感応する故、風向追尾機構を要さない。
この点で風向追尾機構が必須の「ほぼ風の方向に回転軸
を持つ風車」(以後水平回転軸式風車と称す)に比して機
構が単純である利点を有す。然るに風力発電用風車とし
ては、水平回転軸式風車が多数を占めかつ大型のものま
で実用に供されている。鉛直回転軸式風車は、ダリウス
型・ジャイロミル型と呼ばれる形式等の物が知られてい
るが、実用に供されているものは相対的に少数に限定さ
れている。その理由には、以下の要素が挙げられる。
【0003】鉛直回転軸式風車の翼フレーム構造には原理的
に、回転軸方向と回転円周方向への、二方向展開が必要
とされる。(水平回転軸式風車は基本的に回転円周方向
のみでよい)このため、翼フレームは閉じた骨組み又は
これに近い剛な構造になる。この為、翼フレーム上に可
動部分を設け難い。発電用風車では翼フレーム構造その
ものに風速の変化に応じて利用動力を調整できる可動機
構を備える事が望ましいのであるが、前述の理由から簡
潔有効な手段がとられていない。同様に翼フレームの閉
じた剛な構造に起因して軽量化と合理的な軸受構造を実
施に移そうとした場合、機械設計上の制約条件が多い。
に、回転軸方向と回転円周方向への、二方向展開が必要
とされる。(水平回転軸式風車は基本的に回転円周方向
のみでよい)このため、翼フレームは閉じた骨組み又は
これに近い剛な構造になる。この為、翼フレーム上に可
動部分を設け難い。発電用風車では翼フレーム構造その
ものに風速の変化に応じて利用動力を調整できる可動機
構を備える事が望ましいのであるが、前述の理由から簡
潔有効な手段がとられていない。同様に翼フレームの閉
じた剛な構造に起因して軽量化と合理的な軸受構造を実
施に移そうとした場合、機械設計上の制約条件が多い。
【0004】これらの要因により従来の技術には、鉛直回転
軸式風車が本来持っている単純機構の利点を活かす実用
に適した構造・機構のものが無い。
軸式風車が本来持っている単純機構の利点を活かす実用
に適した構造・機構のものが無い。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】鉛直回転軸式風車に関
し、回転翼構造を徹底的に本質機能に絞り込む事によ
り、従来構造にない単純かつ開放された翼フレームを編
み出す。これにより翼フレーム構造に、風速の変化に応
じて利用動力を調整できる可動機構の付加を実現する。
くわえて軽量化と合理的な軸受構造の実施を容易なもの
とする。かくして本来単純機構の利点を持つ、鉛直回転
軸式風車の機能を格段に高め、実用において水平回転軸
式風車を凌駕できる風車を生み出す。
し、回転翼構造を徹底的に本質機能に絞り込む事によ
り、従来構造にない単純かつ開放された翼フレームを編
み出す。これにより翼フレーム構造に、風速の変化に応
じて利用動力を調整できる可動機構の付加を実現する。
くわえて軽量化と合理的な軸受構造の実施を容易なもの
とする。かくして本来単純機構の利点を持つ、鉛直回転
軸式風車の機能を格段に高め、実用において水平回転軸
式風車を凌駕できる風車を生み出す。
【0006】
【課題を解決するための手段】鉛直回転軸式風車の回転
翼構造を、徹底的に本質機能に絞り込む手段として、複
数の放射状に延びたほぼ真直な「片持ち翼」を考える。
鉛直回転軸式風車の翼フレームに必要な、回転軸方向と
回転円周方向への二方向展開を満たす構造として、放射
状のほぼ真直な「片持ち翼」は最も単純な機械要素であ
る。この単純かつ開放された翼フレーム構造を活かして
翼フレームに以下の手段で可動機構を付加する。翼フレ
ームの各「片持ち翼」は支持部の支点を中心に軸方向に
スイング可能な構造とし、かつ互いに連動してスイング
する仕組みを持たせる。図1
翼構造を、徹底的に本質機能に絞り込む手段として、複
数の放射状に延びたほぼ真直な「片持ち翼」を考える。
鉛直回転軸式風車の翼フレームに必要な、回転軸方向と
回転円周方向への二方向展開を満たす構造として、放射
状のほぼ真直な「片持ち翼」は最も単純な機械要素であ
る。この単純かつ開放された翼フレーム構造を活かして
翼フレームに以下の手段で可動機構を付加する。翼フレ
ームの各「片持ち翼」は支持部の支点を中心に軸方向に
スイング可能な構造とし、かつ互いに連動してスイング
する仕組みを持たせる。図1
【0007】
【発明の実施の形態】図1において、複数の放射状に延
びたほぼ真直な「片持ち翼」10によって形成される風車
の形態を示す。本図では放射状の「片持ち翼」は上向き
であるが、下向きでも構わない。横向きにどちらの方角
から風が吹き付けても、本風車はほぼ鉛直な回転軸20を
中心に放射状の各「片持ち翼」が円錐台の軌跡を描いて
回転運動をする。放射状の「片持ち翼」は連結スイング
機構部39(詳細の例は図2)により互いに連動して、軸方
向にスイング可能な機構を有している。風速の変化によ
り利用する動力の調整が必要な場合、このスイング機構
を傘骨の開閉の如く動かして使用する。図3において風
力が翼に作用して、風車に回転力が発生する態様を示
す。図3は翼を法線方向の断面で見た時の、各回転位置
における翼周辺の速度と力の成分を表している。翼の断
面は風速により揚力を発生する形状をなしている。風速
Vwと翼周速Vbにより合成された風の流れVcが迎え角aで
翼に作用する。この時、翼には揚力Lが発生する。このL
の回転方向の分力Ltが回転力として風車を回転させ発電
に利用する動力を発生させる。図2において複数の放射
状の「片持ち翼」の支点22は回転軸中心よりrの距離に
おかれる。このrと翼長さB及び、翼角度Aにより翼回転
軌跡の投影面積である受風面積Sが決まる。通常、翼角
度Aはある風速で最も効率の良い翼角度A0で設定され、
この状態を基準に運転される。風速が上がった場合、回
転数が上がり、翼角度Aが小さくなる様「片持ち翼」が
スィングする。この結果、利用できる動力を決める一要
素である受風面積Sが減少する。これらの関係により自
己平衡性を活かした利用動力の制御が可能である。翼角
度の調整要素には遠心力・バネ又は他の機械力・自重等
が利用できる。
びたほぼ真直な「片持ち翼」10によって形成される風車
の形態を示す。本図では放射状の「片持ち翼」は上向き
であるが、下向きでも構わない。横向きにどちらの方角
から風が吹き付けても、本風車はほぼ鉛直な回転軸20を
中心に放射状の各「片持ち翼」が円錐台の軌跡を描いて
回転運動をする。放射状の「片持ち翼」は連結スイング
機構部39(詳細の例は図2)により互いに連動して、軸方
向にスイング可能な機構を有している。風速の変化によ
り利用する動力の調整が必要な場合、このスイング機構
を傘骨の開閉の如く動かして使用する。図3において風
力が翼に作用して、風車に回転力が発生する態様を示
す。図3は翼を法線方向の断面で見た時の、各回転位置
における翼周辺の速度と力の成分を表している。翼の断
面は風速により揚力を発生する形状をなしている。風速
Vwと翼周速Vbにより合成された風の流れVcが迎え角aで
翼に作用する。この時、翼には揚力Lが発生する。このL
の回転方向の分力Ltが回転力として風車を回転させ発電
に利用する動力を発生させる。図2において複数の放射
状の「片持ち翼」の支点22は回転軸中心よりrの距離に
おかれる。このrと翼長さB及び、翼角度Aにより翼回転
軌跡の投影面積である受風面積Sが決まる。通常、翼角
度Aはある風速で最も効率の良い翼角度A0で設定され、
この状態を基準に運転される。風速が上がった場合、回
転数が上がり、翼角度Aが小さくなる様「片持ち翼」が
スィングする。この結果、利用できる動力を決める一要
素である受風面積Sが減少する。これらの関係により自
己平衡性を活かした利用動力の制御が可能である。翼角
度の調整要素には遠心力・バネ又は他の機械力・自重等
が利用できる。
【0008】
【実施例】図2において、翼長さBに対し、回転軸からの
翼支点距離rが小さい実施例が示されている。又、放射
状の「片持ち翼」を互いに連動して、軸方向にスイング
させる機構として、回転軸上に設けたリンク機構を使用
した実施例が示されている。これらに関し、rは翼長さB
に対し大きくとも構わない。又、軸上のリンク機構に変
わる機構を別の場所に別の形式で採用しても構わない。
翼支点距離rが小さい実施例が示されている。又、放射
状の「片持ち翼」を互いに連動して、軸方向にスイング
させる機構として、回転軸上に設けたリンク機構を使用
した実施例が示されている。これらに関し、rは翼長さB
に対し大きくとも構わない。又、軸上のリンク機構に変
わる機構を別の場所に別の形式で採用しても構わない。
【0009】
【発明の効果】鉛直回転軸式風車において、従来構造に
ない単純かつ開放された翼フレーム構造の実現により、
風速の変化に応じて利用動力を調整する可動機構を翼フ
レームに付加できる。さらに軽量化・合理的な軸受構造
の実施が容易なものとなる。かくして風力発電用風車に
おいて、鉛直回転軸式風車の機能が格段に高められ、実
用性において水平回転軸式風車を凌駕するものの使用が
可能となる。
ない単純かつ開放された翼フレーム構造の実現により、
風速の変化に応じて利用動力を調整する可動機構を翼フ
レームに付加できる。さらに軽量化・合理的な軸受構造
の実施が容易なものとなる。かくして風力発電用風車に
おいて、鉛直回転軸式風車の機能が格段に高められ、実
用性において水平回転軸式風車を凌駕するものの使用が
可能となる。
【図1】本発明に係わる風車の外形を示した説明図であ
る。
る。
【図２】本発明に係わる風車の翼支持部の外形を示した
説明図である。
説明図である。
【図3】翼周辺に加わる力を示した説明図である。
10 翼
20 回転軸
21 翼支点ブラケット
22 翼支点
30 リンク棒
31 翼側リンク支点
39 連結スイング機構部
40 連結プレート
41 連結支点
50 位置決めプレート
51 連結プレート支持・スライド調節機構
90 架構
Claims (2)
- 【請求項1】風力の方向にほぼ直角な回転軸を持つ風力
発電用風車にして、回転軸に設けられた構造体に複数の
ほぼ真直な回転翼の一端を支持し、各々の回転翼は放射
状をなして配置され、他端が空中に開放されたいわゆる
「片持ち翼」により形成される風力発電用風車 - 【請求項2】各々の「片持ち翼」は支持部に設けられた
支点を中心に軸方向にスイングする機構を有し、かつ互
いに連動してスイングするよう仕組まれる。即ち傘骨の
開閉のごとき動作をする。この「片持ち翼」のスィング
機構により、風速の変化に応じて利用動力の調節を可能
とした風力発電用風車。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002020892A JP3885151B2 (ja) | 2002-01-30 | 2002-01-30 | 風力発電用風車 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002020892A JP3885151B2 (ja) | 2002-01-30 | 2002-01-30 | 風力発電用風車 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003222069A true JP2003222069A (ja) | 2003-08-08 |
| JP3885151B2 JP3885151B2 (ja) | 2007-02-21 |
Family
ID=27744264
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002020892A Expired - Fee Related JP3885151B2 (ja) | 2002-01-30 | 2002-01-30 | 風力発電用風車 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3885151B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010009455A2 (en) * | 2008-07-18 | 2010-01-21 | Allen Jones | Wind powered energy amplification system and method |
| KR101443894B1 (ko) * | 2012-11-22 | 2014-09-25 | 주식회사 윈드밸리 | 풍력 블레이드 제조 방법 |
| CN108869172A (zh) * | 2018-08-01 | 2018-11-23 | 袁杰 | 叶片自动收放无负转矩竖轴式风力发电机 |
| CN107269463B (zh) * | 2017-08-10 | 2023-04-18 | 贵州大学 | 一种可旋转摆动管发电的风力发电方法及装置 |
-
2002
- 2002-01-30 JP JP2002020892A patent/JP3885151B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010009455A2 (en) * | 2008-07-18 | 2010-01-21 | Allen Jones | Wind powered energy amplification system and method |
| WO2010009455A3 (en) * | 2008-07-18 | 2011-03-03 | Allen Jones | Wind powered energy amplification system and method |
| CN102099576A (zh) * | 2008-07-18 | 2011-06-15 | 艾伦·琼斯 | 风能能量放大系统及方法 |
| EA021577B1 (ru) * | 2008-07-18 | 2015-07-30 | Аллен Марк Джоунз | Ветроэнергетическая система для увеличения количества вырабатываемой ветром энергии |
| AP3475A (en) * | 2008-07-18 | 2015-12-31 | Allen Jones | Wind powered energy amplification system and method |
| EA022605B1 (ru) * | 2008-07-18 | 2016-01-29 | Аллен Марк Джоунз | Система камер ячеистой структуры для хранения сжатого газа |
| KR101443894B1 (ko) * | 2012-11-22 | 2014-09-25 | 주식회사 윈드밸리 | 풍력 블레이드 제조 방법 |
| CN107269463B (zh) * | 2017-08-10 | 2023-04-18 | 贵州大学 | 一种可旋转摆动管发电的风力发电方法及装置 |
| CN108869172A (zh) * | 2018-08-01 | 2018-11-23 | 袁杰 | 叶片自动收放无负转矩竖轴式风力发电机 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3885151B2 (ja) | 2007-02-21 |
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| JPH04103883A (ja) | 風車 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050322 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050524 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050616 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060808 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060914 |
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