JP2003293936A

JP2003293936A - 垂直軸風車

Info

Publication number: JP2003293936A
Application number: JP2002098669A
Authority: JP
Inventors: Kiyonori Kushioka; 清則串岡; Akihiro Honda; 明弘本田
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2002-04-01
Filing date: 2002-04-01
Publication date: 2003-10-15

Abstract

(57)【要約】【課題】翼や軸に大きな力がかからない垂直軸風車を
提供すること。【解決手段】垂直軸（１０）が支持台（２０）の上に
回転自在に立設されている。一対の翼（３０）は複数の
翼要素（３１）に分割されていて、各翼要素はヒンジ
（５）で互いに連結されている。最上部の翼要素の上側
端部が垂直軸の上端部にヒンジで結合され、最下部の翼
要素の下側端部が垂直軸の下端部にヒンジで結合されて
いる。このように構成されているので、強風時に停止し
た時に翼および軸に作用するモーメントはヒンジで吸収
される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は垂直軸風車に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】クリーンなエネルギの発生手段として風
力発電装置が急速に普及している。ところで、この風力
発電装置に使用される風車には、回転軸が水平なプロペ
ラ型の水平軸風車の他に、ダリウス型といわれる回転軸
が垂直な垂直軸風車がある。水平軸風車はピッチ角を変
更することができるので強風の際には力を受けない角度
にして回転を止めることができる。ところが、この垂直
軸風車は風向きに対して翼の角度を変更することができ
ない。したがって、例えば、強風の停止時に風荷重が大
きく翼に大きな力がかかり、それに対応して、翼、軸等
の強度を大きくしなければならず、コストが高い。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題に鑑
み、翼や軸に大きな力がかからない垂直軸風車を提供す
ることを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明によれ
ば、垂直軸に翼の第１端部と第２端部をそれぞれヒンジ
手段で取り付けて成る垂直軸風車であって、翼が複数の
翼要素に分割され、隣接する翼要素がヒンジ手段で結合
されている、ことを特徴とする垂直軸風車が提供され
る。このように構成される垂直軸風車は強風時に停止し
た時に翼および軸に作用するモーメントはヒンジ手段で
吸収される。

【０００５】請求項２の発明によれば、請求項１の発明
において、翼の第１端部が垂直軸の上端部に取り付けら
れ、第２の端部が垂直軸の下端部に取り付けられてい
る、ことを特徴とする垂直軸風車が提供される。

【０００６】請求項３の発明によれば、請求項１の発明
において、翼の第１端部が垂直軸の上端部に取り付けら
れ、第２の端部が垂直軸の中間部分に取り付けられてい
る、ことを特徴とする垂直軸風車が提供される。このよ
うに構成される垂直軸風車は中間部より上側が幅を有す
るが、中間部より下側は軸のみであり、樹木に似た形状
を有する。

【０００７】請求項４の発明によれば、請求項１の発明
において、翼の第１端部と第２端部が、共に、垂直軸の
上端部に取り付けられ、翼は第１端部から下端点に向か
う上側翼と、上側翼の下側で下端点から第２端部に向か
う下側翼により形成され、下端点で上側翼の下端と下側
翼の下端がヒンジ手段で結合され、下端点は軸の放射方
向外側にある、ことを特徴とする垂直軸風車が提供され
る。このように構成される垂直軸風車は、中間部より上
側が幅を有するが、中間部より下側は軸のみであり、樹
木に似た形状を有する。また、回転数が上昇すると遠心
力により翼の下端点は上方に移動する。

【０００８】請求項５の発明によれば、請求項４の発明
において、上側翼の長さが下側翼の長さよりも大きい、
ことを特徴とする垂直軸風車が提供される。請求項６の
発明によれば、請求項４の発明において、上側翼が複数
の翼要素に分割され、隣接する翼要素がヒンジ手段で結
合されている、ことを特徴とする垂直軸風車が提供され
る。請求項７の発明によれば、請求項４の発明におい
て、下側翼が１つの翼要素で形成されている、ことを特
徴とする垂直軸風車が提供される。請求項８の発明によ
れば、請求項７の発明において、下側翼が直線に形成さ
れている、ことを特徴とする垂直軸風車が提供される。

【０００９】請求項９の発明によれば、請求項１の発明
において、垂直軸が、下側が大きく上側が小さい錐状の
カバーで、少なくとも下端部を含んで、被われているこ
とを特徴とする垂直軸風車が提供される。このように構
成される垂直軸風車は軸がカバーで支持される。

【００１０】請求項１０の発明によれば、請求項１の発
明において、翼の最下端位置が人間に接触しない高さに
されていることを特徴とする垂直軸風車が提供される。
このように構成される垂直軸風車は翼に人間が接触する
ことが防止され安全である。

【００１１】請求項１１の発明によれば、請求項１の発
明において、ヒンジ手段は蝶番である、ことを特徴とす
る垂直軸風車が提供される。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照して本発
明の実施の形態を説明する。図１は第１の実施の形態の
垂直軸風車１を示す図である。図１を参照すると、垂直
軸１０が支持台２０の上に回転自在に立設されている。
支持台２０の内部には図示しない発電機が収納されてい
る。一対の翼３０は複数の翼要素３１に分割されてい
て、各翼要素３１はヒンジ５で互いに連結されている。
そして、最上部の翼要素３１の上側端部が垂直軸１０の
上端部にヒンジ５で結合され、最下部の翼要素３１の下
側端部が垂直軸１０の下端部にヒンジ５で結合されてい
る。

【００１３】第１の実施の形態はこのように構成されて
いるので、強風時に停止した時に翼３０および軸１０に
作用するモーメントはヒンジ５で吸収されるので、翼３
０を一体に形成した場合に比べると、翼要素３１および
軸１０の要求強度が小さくなり、製造コストを低く押さ
えることができる。

【００１４】図２は第１の実施の形態の変形例の垂直軸
風車１を示し、この変形例では翼３０の最下端の高さＨ
Ｌを人間に接触しない高さにしたものである。例えば、
人間が跳び上がっても到達できないようにＨＬを３ｍ程
度にすることが好ましい。このようにすることにより、
安全性が向上するのに加えて、全体の形状が樹木に似る
ので景観に適合したものとなるという利点もある。

【００１５】図３は第２の実施の形態の垂直軸風車１を
示す図である。この第２の実施の形態では、翼３０は上
側翼４０と上側翼４０よりも全長が短い下側翼５０で形
成されている。上側翼４０は第１の実施の形態と同様
に、複数の翼要素４１に分割されていて、各翼要素４１
はヒンジ５で互いに連結されている。そして、上側翼４
０の最上部の翼要素４１の上側端部が垂直軸１０の上端
部にヒンジ５で結合されている。

【００１６】一方、下側翼５０は分割されておらず、下
側翼５０の下端は上側翼４０の最下部の翼要素４１の下
側とヒンジ５で結合されているが、その結合点Ｐは軸１
０の上にはなく軸１０から放射方向外側の領域である。
一方、下側翼５０の上端はヒンジ５で軸１０に結合され
ているが、その高さは、上側翼４０の軸１０への取付高
さと略同じである。

【００１７】第２の実施の形態は上記のように構成され
ており、必然的に翼３０の下端位置、すなわち、上側翼
４０と下側翼５０の下側の結合点Ｐ、は高くなり安全で
ある。また、回転速度が上昇すると、遠心力により、上
側翼４０と下側翼５０の下側の結合点Ｐは上昇するの
で、より安全度が増す。また、第１の実施の形態の変形
例よりもさらに樹木の形状に似ているので、より景観と
適合する。

【００１８】図４に示すのは第２の実施の形態の第１の
変形例であって、第２の実施の形態に対して、下側翼５
０を直線で形成した点が異なり、第２の実施の形態に比
して、下側翼５０を直線で形成する分、製造が容易であ
り、コストもかからない。

【００１９】図５に示すのは第２の実施の形態の第２の
変形例であって、第２の実施の形態の第１変形例に対し
て、支持台２０を含め、軸１０の周りを、錐体６０で覆
ったものである。第２の実施の形態の第２の変形例はこ
のように構成されており、軸１０が錐体６０で支持され
るので、第１の変形例に比して軸１０には曲げモーメン
トが作用せず軸１０の耐久性が向上する。第１の変形例
も、第２の変形例も、樹木の形状に似ている点は第２の
実施の形態と同じである。

【００２０】図６は本実施の形態に使用されているヒン
ジ５を拡大して示す図であって、第１の実施の形態にお
いて翼要素３１を結合している場合を例にとって示して
おり、（Ａ）は翼の表面に直角な方向から見たものであ
り、（Ｂ）は（Ａ）のB-B線に沿って見た断面図であ
る。両図に示されるように、ヒンジ５はいわゆる蝶番で
あって、２枚の板片５ａが中央側に互いに入れ子状に配
置されるスリーブ５ｂを有していてそのスリーブ５ｂに
共通の芯棒５ｄを通して２枚の板片５ａが角度可変につ
なげられているものである。そして、各翼要素３１はそ
れぞれにボルト６とナット７で固定されている。

【００２１】

【発明の効果】本発明は、垂直軸に翼の第１端部と第２
端部をそれぞれヒンジ手段で取り付けて成る垂直軸風車
であって、翼が複数の翼要素に分割され、隣接する翼要
素がヒンジ手段で結合されている。したがって、強風時
に停止した時に翼および軸に作用するモーメントはヒン
ジ手段で吸収され、翼、軸は、要求強度が小さくなり、
小形化でき製造コストも低くなる。特に、請求項３のよ
うに、翼の第１端部が垂直軸の上端部に取り付けられ、
第２の端部が垂直軸の中間部分に取り付けられている、
ようにすれば、垂直軸風車は中間部より上側が幅を有す
るが、中間部より下側は軸のみであり、樹木に似た形状
を有する。特に、請求項４の発明のように、翼の第１端
部と第２端部が、共に、垂直軸の上端部に取り付けら
れ、翼は第１端部から下端点に向かう上側翼と、上側翼
の下側で下端点から第２端部に向かう下側翼により形成
され、下端点で上側翼の下端と下側翼の下端がヒンジ手
段で結合され、下端点は軸の放射方向外側にある、よう
にすれば、中間部より上側が幅を有するが、中間部より
下側は軸のみであり、樹木に似た形状を有する。また、
回転数が上昇すると遠心力により翼の下端点は上方に移
動するので高回転時ほど安全度が増す。特に、請求項９
の発明のように、垂直軸が、下側が大きく上側が小さい
錐状のカバーで、少なくとも下端部を含んで、被われて
いるようにすれば、垂直軸風車は軸がカバーで支持さ
れ、軸の曲げ強度が増大する。特に、請求項１０の発明
のように、翼の最下端位置が人間に接触しない高さにす
れば、翼に人間が接触することが防止され安全である。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態の垂直軸風車を示す図であ
る。

【図２】第１の実施の形態の変形例の垂直軸風車を示す
図である。

【図３】第２の実施の形態の垂直軸風車を示す図であ
る。

【図４】第２の実施の形態の第１の変形例の垂直軸風車
を示す図である。

【図５】第２の実施の形態の第２の変形例の垂直軸風車
を示す図である。

【図６】ヒンジを説明する図であって、（Ａ）は翼に直
角な方向から見た図であり、（Ｂ）は（Ａ）のB-B線に
沿って見た断面図である。

【符号の説明】

５…ヒンジ１０…垂直軸２０…支持台３０…翼３１…翼要素４０…上側翼４１…翼要素５０…下側翼６０…カバー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】垂直軸に翼の第１端部と第２端部をそれ
ぞれヒンジ手段で取り付けて成る垂直軸風車であって、翼が複数の翼要素に分割され、隣接する翼要素がヒンジ
手段で結合されている、垂直軸風車が提供される。
【請求項２】翼の第１端部が垂直軸の上端部に取り付
けられ、第２の端部が垂直軸の下端部に取り付けられて
いる、ことを特徴とする請求項１に記載の垂直軸風車。
【請求項３】翼の第１端部が垂直軸の上端部に取り付
けられ、第２の端部が垂直軸の中間部分に取り付けられ
ている、ことを特徴とする請求項１に記載の垂直軸風
車。
【請求項４】翼の第１端部と第２端部が、共に、垂直
軸の上端部に取り付けられ、翼は第１端部から下端点に
向かう上側翼と、上側翼の下側で下端点から第２端部に
向かう下側翼により形成され、下端点で上側翼の下端と
下側翼の下端がヒンジ手段で結合され、下端点は軸の放
射方向外側にある、ことを特徴とする請求項１に記載の
垂直軸風車。
【請求項５】上側翼の長さが下側翼の長さよりも大き
い、ことを特徴とする請求項４に記載の垂直軸風車。
【請求項６】上側翼が複数の翼要素に分割され、隣接
する翼要素がヒンジ手段で結合されている、ことを特徴
とする請求項４に記載の垂直軸風車。
【請求項７】下側翼が１つの翼要素で形成されてい
る、ことを特徴とする請求項４に記載の垂直軸風車。
【請求項８】下側翼が直線に形成されている、ことを
特徴とする請求項４に記載の垂直軸風車。
【請求項９】垂直軸が、下側が大きく上側が小さい錐
状のカバーで、少なくとも下端部を含んで、被われてい
ることを特徴とする請求項１に記載の垂直軸風車。
【請求項１０】翼の最下端位置が人間に接触しない高
さにされていることを特徴とする請求項１に記載の垂直
軸風車。
【請求項１１】ヒンジ手段は蝶番である、ことを特徴
とする請求項１に記載の垂直軸風車。