JP2003314432A - ダリウスロータ及びそれを用いた風力発電装置 - Google Patents
ダリウスロータ及びそれを用いた風力発電装置Info
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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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Abstract
(57)【要約】
【課題】ダリウスロータの機械的強度を高めかつ軽量化
を図ることにより、風力を効率的に回転力に変換するダ
リウスロータと、そのダリウスロータを利用した風力発
電装置を提供することである。 【解決手段】本発明のダリウスロータは、翼を構成する
外周構造体１０と該外周構造体１０の内部に収容される
内部収容部材から構成されるダリウスロータであって、
該内部収容部材が、翼の長手方向に延びた複数のプラス
チック中空チューブ１１を含む。また、当該ダリウスロ
ータは、風力発電装置に用いられる。
を図ることにより、風力を効率的に回転力に変換するダ
リウスロータと、そのダリウスロータを利用した風力発
電装置を提供することである。 【解決手段】本発明のダリウスロータは、翼を構成する
外周構造体１０と該外周構造体１０の内部に収容される
内部収容部材から構成されるダリウスロータであって、
該内部収容部材が、翼の長手方向に延びた複数のプラス
チック中空チューブ１１を含む。また、当該ダリウスロ
ータは、風力発電装置に用いられる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ダリウスロータ及
びこれを用いた風力発電装置に関わり、特に、翼の構造
に特徴を有するダリウスロータに関する。
びこれを用いた風力発電装置に関わり、特に、翼の構造
に特徴を有するダリウスロータに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、エネルギー・環境問題の深刻化に
より、風力発電の需要が増加している。風力発電の効率
は、風力を如何に効率良く発電機の回転軸に伝達するか
に依存しており、従来から多用されてきたプロペラ型の
風力発電装置に代り、最近では垂直軸型のダリウスロー
タを用いた風力発電装置が注目されている。しかも、ダ
リウスロータを用いた風力発電装置は、そのロータ翼の
構造から、ロータ翼が回転する円周のどの方向からの風
に対しても、回転力を弱めることなく円滑に回転するた
め、安定した電力の発電が可能である。
より、風力発電の需要が増加している。風力発電の効率
は、風力を如何に効率良く発電機の回転軸に伝達するか
に依存しており、従来から多用されてきたプロペラ型の
風力発電装置に代り、最近では垂直軸型のダリウスロー
タを用いた風力発電装置が注目されている。しかも、ダ
リウスロータを用いた風力発電装置は、そのロータ翼の
構造から、ロータ翼が回転する円周のどの方向からの風
に対しても、回転力を弱めることなく円滑に回転するた
め、安定した電力の発電が可能である。
【０００３】図１は、ダリウスロータを用いた風力発電
装置の一つである、ダリウス・サボニウス併結型風力発
電装置（以下に、「ハイブリッド型風力発電装置」とい
う）である。このハイブリッド型風力発電装置は、ダリ
ウスロータ１、サボニウスロータ２、そして、これらの
ロータ翼を支持する固定軸３と可動軸４，５、増速器６
や発電機系部材で構成されている。固定軸３の周りに
は、ダリウスロータ翼を支持する可動軸４、サボニウス
ロータ翼を支持する可動軸５が同心状に配置されてお
り、固定軸３の周囲をこれらの可動軸４，５が回転自在
となるように構成されている。ダリウスロータ翼を支持
する可動軸４と、サボニウスロータ翼を支持する可動軸
５との関係は、サボニウスロータ翼の回転が、ダリウス
ロータ翼を支持する可動軸４を介して、ダリウスロータ
翼に伝達されるような構成であれば良く、単純には両方
の可動軸を一体化する方法や、可動軸間に一方向クラッ
チなどを介在させ、サボニウスロータ翼の回転がダリウ
スロータ翼の回転を上回る時のみ、可動軸間が連結する
ように構成することも可能である。
装置の一つである、ダリウス・サボニウス併結型風力発
電装置（以下に、「ハイブリッド型風力発電装置」とい
う）である。このハイブリッド型風力発電装置は、ダリ
ウスロータ１、サボニウスロータ２、そして、これらの
ロータ翼を支持する固定軸３と可動軸４，５、増速器６
や発電機系部材で構成されている。固定軸３の周りに
は、ダリウスロータ翼を支持する可動軸４、サボニウス
ロータ翼を支持する可動軸５が同心状に配置されてお
り、固定軸３の周囲をこれらの可動軸４，５が回転自在
となるように構成されている。ダリウスロータ翼を支持
する可動軸４と、サボニウスロータ翼を支持する可動軸
５との関係は、サボニウスロータ翼の回転が、ダリウス
ロータ翼を支持する可動軸４を介して、ダリウスロータ
翼に伝達されるような構成であれば良く、単純には両方
の可動軸を一体化する方法や、可動軸間に一方向クラッ
チなどを介在させ、サボニウスロータ翼の回転がダリウ
スロータ翼の回転を上回る時のみ、可動軸間が連結する
ように構成することも可能である。
【０００４】増速器６は、ダリウスロータの可動軸４と
発電機７の回転軸との間の回転比を最適化するためのも
のであり、通常、複数の歯車により構成される。また、
発電機の極数を増やすことにより、歯車を除くこともで
きる。発電機系部材としては、交流発電機７と、電力を
蓄えるための蓄電池９と、該発電機より出力される電力
を発電出力として外部へ出力、または内部の蓄電池に蓄
えるかを選択的に制御するための制御装置８などからな
る。
発電機７の回転軸との間の回転比を最適化するためのも
のであり、通常、複数の歯車により構成される。また、
発電機の極数を増やすことにより、歯車を除くこともで
きる。発電機系部材としては、交流発電機７と、電力を
蓄えるための蓄電池９と、該発電機より出力される電力
を発電出力として外部へ出力、または内部の蓄電池に蓄
えるかを選択的に制御するための制御装置８などからな
る。
【０００５】次に、ハイブリッド型風力発電装置の動作
について説明する。風の揚力を得て回転するダリウスロ
ータ１は単独では起動できないため、風の抗力を得て起
動するサボニウスロータ２が、スタータとしての機能を
有する。このため、カットイン風速はサボニウスロータ
２の能力により決定される。なお、サボニウスロータが
無いダリウスロータを用いた風力発電装置では、別途設
けられた起動用電源によりある程度の回転数までダリウ
スロータを回転させることにより、ダリウスロータの駆
動を行う。
について説明する。風の揚力を得て回転するダリウスロ
ータ１は単独では起動できないため、風の抗力を得て起
動するサボニウスロータ２が、スタータとしての機能を
有する。このため、カットイン風速はサボニウスロータ
２の能力により決定される。なお、サボニウスロータが
無いダリウスロータを用いた風力発電装置では、別途設
けられた起動用電源によりある程度の回転数までダリウ
スロータを回転させることにより、ダリウスロータの駆
動を行う。
【０００６】カットイン風速以上の風で、サボニウスロ
ータ２が回転をはじめると、サボニウスロータ２の可動
軸５に連結されたダリウスロータ１の可動軸４が従動し
て回転し、ダリウスロータ翼が回転をはじめる。ダリウ
スロータ１は風の揚力を得ると、風の速度の数倍の周速
度で回転する。ダリウスロータが定常回転している際に
は、通常、サボニウスロータの回転速度は、ダリウスロ
ータの回転速度より低速となるため、ダリウスロータの
可動軸４とサボニウスロータの可動軸５の連結は解除さ
れている。または、可動軸４，５が一体の時は、両者は
等速で回転する。
ータ２が回転をはじめると、サボニウスロータ２の可動
軸５に連結されたダリウスロータ１の可動軸４が従動し
て回転し、ダリウスロータ翼が回転をはじめる。ダリウ
スロータ１は風の揚力を得ると、風の速度の数倍の周速
度で回転する。ダリウスロータが定常回転している際に
は、通常、サボニウスロータの回転速度は、ダリウスロ
ータの回転速度より低速となるため、ダリウスロータの
可動軸４とサボニウスロータの可動軸５の連結は解除さ
れている。または、可動軸４，５が一体の時は、両者は
等速で回転する。
【０００７】ダリウスロータ又はサボニウスロータの可
動軸４，５の回転力は、増速器６を介して、回転速度を
増速されて、発電機７の回転軸に伝達される。発電機７
は、回転エネルギーを電力に変換し、発電した電力を制
御装置８に供給する。制御装置８では、発電機の発電量
や外部の電力需要等に対応して、発電機の出力の周波数
調整を経て外部への電力供給又は、交流−直流変換を経
て蓄電池９に導入などの各種制御を行う。
動軸４，５の回転力は、増速器６を介して、回転速度を
増速されて、発電機７の回転軸に伝達される。発電機７
は、回転エネルギーを電力に変換し、発電した電力を制
御装置８に供給する。制御装置８では、発電機の発電量
や外部の電力需要等に対応して、発電機の出力の周波数
調整を経て外部への電力供給又は、交流−直流変換を経
て蓄電池９に導入などの各種制御を行う。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】風力発電の性能を高め
るためには、ダリウスロータ、サボニウスロータ、およ
び各々の可動軸など、可動する部分の各部材を機械的強
度を高めて堅牢なものとし、しかも、慣性力を下げるた
めに軽量化を図ることが求められている。特に、円弧状
に張り出し、可動軸の上下部のみで支持されているダリ
ウスロータにおいては、これは大きな課題となってい
る。
るためには、ダリウスロータ、サボニウスロータ、およ
び各々の可動軸など、可動する部分の各部材を機械的強
度を高めて堅牢なものとし、しかも、慣性力を下げるた
めに軽量化を図ることが求められている。特に、円弧状
に張り出し、可動軸の上下部のみで支持されているダリ
ウスロータにおいては、これは大きな課題となってい
る。
【０００９】従来のダリウスロータ翼は、風の揚力を効
率的に得るために、翼の断面形状の成型精度を確保する
ことが主眼となっており、ダリウスロータ翼の材質とし
ては軽金属などが利用されていた。このため、可動する
ダリウスロータ翼が重たくなり、回転性能が犠牲となる
などの欠点が発生していた。また、ダリウスロータ翼を
ガラス繊維強化プラスチックを利用して軽量化すること
も考えられるが、このような軽量化では逆に機械的強度
が犠牲となり、ダリウスロータに働く機械的な衝撃力に
対してロータ翼を構成する部材が耐えきれず、ダリウス
ロータ自体が破断し、その破片が周辺に飛散し危険な状
況となることも予想される。
率的に得るために、翼の断面形状の成型精度を確保する
ことが主眼となっており、ダリウスロータ翼の材質とし
ては軽金属などが利用されていた。このため、可動する
ダリウスロータ翼が重たくなり、回転性能が犠牲となる
などの欠点が発生していた。また、ダリウスロータ翼を
ガラス繊維強化プラスチックを利用して軽量化すること
も考えられるが、このような軽量化では逆に機械的強度
が犠牲となり、ダリウスロータに働く機械的な衝撃力に
対してロータ翼を構成する部材が耐えきれず、ダリウス
ロータ自体が破断し、その破片が周辺に飛散し危険な状
況となることも予想される。
【００１０】本発明が解決しようとする課題は、上述し
た問題を解消し、ダリウスロータの機械的強度を高めか
つ軽量化を図ることにより、風力を効率的に回転力に変
換するダリウスロータと、そのダリウスロータを利用し
た風力発電装置を提供することである。
た問題を解消し、ダリウスロータの機械的強度を高めか
つ軽量化を図ることにより、風力を効率的に回転力に変
換するダリウスロータと、そのダリウスロータを利用し
た風力発電装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項1に係る発明は、翼を構成する外周構造体と
該外周構造体の内部に収容される内部収容部材から構成
されるダリウスロータにおいて、該内部収容部材が、翼
の長手方向に延びた複数のプラスチック中空チューブを
含むことを特徴とする。
に、請求項1に係る発明は、翼を構成する外周構造体と
該外周構造体の内部に収容される内部収容部材から構成
されるダリウスロータにおいて、該内部収容部材が、翼
の長手方向に延びた複数のプラスチック中空チューブを
含むことを特徴とする。
【００１２】請求項１に係る発明により、ダリウスロー
タの翼に懸かる機械的な衝撃力や張力など、特に、翼の
長手方向に懸かる負荷を、翼を構成する外周構造体及び
内部収容部材が協働して吸収するため、外周構造体が破
断する可能性を減少させ、仮に外周構造体が破断した場
合でも、翼の長手方向に延びた複数のプラスチック中空
チューブにより、ロータ翼自体が切断されることを防止
するため、破片が周辺に飛散する危険性がない。しか
も、中空チューブであるため、機械的強度を維持しなが
ら、内部収容部材の軽量化が図れることとなる。
タの翼に懸かる機械的な衝撃力や張力など、特に、翼の
長手方向に懸かる負荷を、翼を構成する外周構造体及び
内部収容部材が協働して吸収するため、外周構造体が破
断する可能性を減少させ、仮に外周構造体が破断した場
合でも、翼の長手方向に延びた複数のプラスチック中空
チューブにより、ロータ翼自体が切断されることを防止
するため、破片が周辺に飛散する危険性がない。しか
も、中空チューブであるため、機械的強度を維持しなが
ら、内部収容部材の軽量化が図れることとなる。
【００１３】また、請求項２に係る発明は、請求項１に
記載されたダリウスロータにおいて、該プラスチック中
空チューブの一部には、少なくとも１本以上の金属製細
線をチューブ内に配置することを特徴とする。
記載されたダリウスロータにおいて、該プラスチック中
空チューブの一部には、少なくとも１本以上の金属製細
線をチューブ内に配置することを特徴とする。
【００１４】請求項２に係る発明により、金属製細線が
プラスチック中空チユーブと同様に、ダリウスロータ翼
の長手方向に懸かる負荷を吸収するため、翼の機械的強
度がより高くなる。しかも、金属製の細線を利用してい
るため、翼の外周構造体や中空チューブに金属材料を利
用する場合と比較し、大きな軽量化が図れる。また、金
属製細線は、中空チューブに入れられているため、細線
に懸かる負荷によりロータ翼の内部を細線が自由に動き
回ることを抑制でき、細線を常に所要の位置に配置し続
けることが可能となり、長期に渡り安定した機械的強度
を維持することが可能となる。
プラスチック中空チユーブと同様に、ダリウスロータ翼
の長手方向に懸かる負荷を吸収するため、翼の機械的強
度がより高くなる。しかも、金属製の細線を利用してい
るため、翼の外周構造体や中空チューブに金属材料を利
用する場合と比較し、大きな軽量化が図れる。また、金
属製細線は、中空チューブに入れられているため、細線
に懸かる負荷によりロータ翼の内部を細線が自由に動き
回ることを抑制でき、細線を常に所要の位置に配置し続
けることが可能となり、長期に渡り安定した機械的強度
を維持することが可能となる。
【００１５】また、請求項３に係る発明は、請求項１又
は２に記載されたダリウスロータにおいて、該プラスチ
ック中空チューブは、ポリカーボネイトを主体とする材
料で構成されていることを特徴とする。
は２に記載されたダリウスロータにおいて、該プラスチ
ック中空チューブは、ポリカーボネイトを主体とする材
料で構成されていることを特徴とする。
【００１６】請求項３に係る発明により、プラスチック
中空チューブとしてポリカーボネイトを利用することに
より、一定以上の機械的強度を得ると共に、加熱により
容易に変形可能であることから、ロータ翼の内部に充填
し、ダリウスロータ翼全体を加工成型する際に、加工が
容易なものとなる。
中空チューブとしてポリカーボネイトを利用することに
より、一定以上の機械的強度を得ると共に、加熱により
容易に変形可能であることから、ロータ翼の内部に充填
し、ダリウスロータ翼全体を加工成型する際に、加工が
容易なものとなる。
【００１７】また、請求項４に係る発明は、請求項１又
は２に記載されたダリウスロータにおいて、該プラスチ
ック中空チューブは、生分解性ポリマーを主体とする材
料で構成されていることを特徴とする。
は２に記載されたダリウスロータにおいて、該プラスチ
ック中空チューブは、生分解性ポリマーを主体とする材
料で構成されていることを特徴とする。
【００１８】請求項４に係る発明により、ダリウスロー
タ翼の寿命により、該ロータ翼を廃棄処分する場合で
も、ロータ翼の内部収容部材については、生分解性ポリ
マーを用いているため、内部収容部材であるプラスチッ
ク中空チューブを外周構造体から取り出し廃棄処分して
も、埋め立て等で容易に分解することになるため、地球
環境に対する負荷も減少させることが可能となる。
タ翼の寿命により、該ロータ翼を廃棄処分する場合で
も、ロータ翼の内部収容部材については、生分解性ポリ
マーを用いているため、内部収容部材であるプラスチッ
ク中空チューブを外周構造体から取り出し廃棄処分して
も、埋め立て等で容易に分解することになるため、地球
環境に対する負荷も減少させることが可能となる。
【００１９】また、請求項５に係る発明は、翼を構成す
る外周構造体のみから構成されるダリウスロータにおい
て、該外周構造体が、縦、横、斜め織りのガラス繊維を
含むＦＲＰを主体とする材料で構成されることを特徴と
する。
る外周構造体のみから構成されるダリウスロータにおい
て、該外周構造体が、縦、横、斜め織りのガラス繊維を
含むＦＲＰを主体とする材料で構成されることを特徴と
する。
【００２０】請求項５に係る発明により、外周構造体自
体が、縦、横、及び斜め織りのガラス繊維で構成されて
いるため、ロータ翼に加わる衝撃力や捩れ力など、縦・
横・斜め方向に加わる多様な張力に対して、機械的強度
を強化することかが可能となる。しかも、単に縦・横織
りのガラス繊維を用いたＦＲＰなどの場合は、特に斜め
方向の張力にも対応するためには、ガラス繊維をその繊
維の配列方向をずらして積層することが必要となり、結
局、外周構造体の重量が増加することとなる。しかしな
がら、本発明では、予め斜め方向の繊維も織りこんでい
るため、このようにガラス繊維をずらして積層し、機械
的強度を確保することが不要となり、ガラス繊維の積層
枚数が減少し、軽量化にも寄与する。
体が、縦、横、及び斜め織りのガラス繊維で構成されて
いるため、ロータ翼に加わる衝撃力や捩れ力など、縦・
横・斜め方向に加わる多様な張力に対して、機械的強度
を強化することかが可能となる。しかも、単に縦・横織
りのガラス繊維を用いたＦＲＰなどの場合は、特に斜め
方向の張力にも対応するためには、ガラス繊維をその繊
維の配列方向をずらして積層することが必要となり、結
局、外周構造体の重量が増加することとなる。しかしな
がら、本発明では、予め斜め方向の繊維も織りこんでい
るため、このようにガラス繊維をずらして積層し、機械
的強度を確保することが不要となり、ガラス繊維の積層
枚数が減少し、軽量化にも寄与する。
【００２１】また、請求項６に係る発明は、請求項１乃
至５の何れかに記載されたダリウスロータを用いること
を特徴とする風力発電装置である。
至５の何れかに記載されたダリウスロータを用いること
を特徴とする風力発電装置である。
【００２２】請求項６に係る発明により、請求項１乃至
５の何れかに記載されたダリウスロータのように機械的
強度を高めかつ軽量化を図ったダリウスロータを、風力
発電装置の回転翼として利用することにより、風力を効
率的に回転エネルギーに変換できるため、発電効率の高
い風力発電装置が実現できる。しかも、ダリウスロータ
翼の破断等の不具合を防止でき、安全性の高い風力発電
装置が提供できる。
５の何れかに記載されたダリウスロータのように機械的
強度を高めかつ軽量化を図ったダリウスロータを、風力
発電装置の回転翼として利用することにより、風力を効
率的に回転エネルギーに変換できるため、発電効率の高
い風力発電装置が実現できる。しかも、ダリウスロータ
翼の破断等の不具合を防止でき、安全性の高い風力発電
装置が提供できる。
【００２３】また、請求項７に係る発明は、請求項６に
記載された風力発電装置において、サボニウスロータを
併結することを特徴とする。
記載された風力発電装置において、サボニウスロータを
併結することを特徴とする。
【００２４】請求項７に係る発明により、サボニウスロ
ータを付加することで、ダリウスロータの起動時の回転
を支援することが可能となり、起動用電源等の設備を不
要にし、より効率的な風力発電装置を実現できる。ま
た、モータ始動では改善できない、低周速比域での出力
特性を改善でき、失速の低減をはじめ負荷との整合性向
上に効果的となる。
ータを付加することで、ダリウスロータの起動時の回転
を支援することが可能となり、起動用電源等の設備を不
要にし、より効率的な風力発電装置を実現できる。ま
た、モータ始動では改善できない、低周速比域での出力
特性を改善でき、失速の低減をはじめ負荷との整合性向
上に効果的となる。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、本発明を好適例を用いて詳
細に説明する。図２は、ダリウスロータ翼の断面を示す
図であり、ダリウスロータ翼は、外周構造体１０と内部
収容部材から構成される。外部構造体１０としては、ガ
ラス繊維を縦、横、斜め方向に編み込んだものを、所要
の機械的強度を得るため、複数枚積層し、これにプラス
チックなどの樹脂を含浸させ、翼形状に成型加工する。
このようにガラス繊維を用いたＦＲＰに代り、カーボン
繊維を用いたＦＲＰでも同様に翼を形成することは可能
であり、一般的にカーボン繊維の方が軽量化を達成でき
る。しかし、縦、横、斜め方向に編み込んだカーボン繊
維を形成するのは高度な技術を要する上、製造価格も高
価なものとなるため、本実施例では、ガラス繊維を用い
たＦＲＰを例示している。
細に説明する。図２は、ダリウスロータ翼の断面を示す
図であり、ダリウスロータ翼は、外周構造体１０と内部
収容部材から構成される。外部構造体１０としては、ガ
ラス繊維を縦、横、斜め方向に編み込んだものを、所要
の機械的強度を得るため、複数枚積層し、これにプラス
チックなどの樹脂を含浸させ、翼形状に成型加工する。
このようにガラス繊維を用いたＦＲＰに代り、カーボン
繊維を用いたＦＲＰでも同様に翼を形成することは可能
であり、一般的にカーボン繊維の方が軽量化を達成でき
る。しかし、縦、横、斜め方向に編み込んだカーボン繊
維を形成するのは高度な技術を要する上、製造価格も高
価なものとなるため、本実施例では、ガラス繊維を用い
たＦＲＰを例示している。
【００２６】内部収容部材は、プラスチック材料で形成
された中空チューブ１１を複数充填することにより構成
している。ダリウスロータ翼は、両端が上下部で可動軸
に固定されているため、中空チューブもロータ翼の長手
方向に延在し、各チューブの両端も、同様に、可動軸の
上下部に固定されるように構成されている。内部収容部
材を外周構造体内に収容させる方法としては、外部構造
体１０を図２のように成型した後に、ロータ翼の端部か
ら中空チューブ１１を挿入する方法もあるが、充填密度
を高めるためには、外部構造体を流線型に加工する途中
でロータ翼の側部から中空チューブ１１を充填し、最後
に外部構造体を流線型に加工し、封止することも可能で
ある。また、充填密度を向上する他の方法としては、中
空チューブ径が異なる複数種の中空チューブを混在さ
せ、大径の中空チューブが形成する隙間に小径の中空チ
ューブが入り込むように構成することも可能である。
された中空チューブ１１を複数充填することにより構成
している。ダリウスロータ翼は、両端が上下部で可動軸
に固定されているため、中空チューブもロータ翼の長手
方向に延在し、各チューブの両端も、同様に、可動軸の
上下部に固定されるように構成されている。内部収容部
材を外周構造体内に収容させる方法としては、外部構造
体１０を図２のように成型した後に、ロータ翼の端部か
ら中空チューブ１１を挿入する方法もあるが、充填密度
を高めるためには、外部構造体を流線型に加工する途中
でロータ翼の側部から中空チューブ１１を充填し、最後
に外部構造体を流線型に加工し、封止することも可能で
ある。また、充填密度を向上する他の方法としては、中
空チューブ径が異なる複数種の中空チューブを混在さ
せ、大径の中空チューブが形成する隙間に小径の中空チ
ューブが入り込むように構成することも可能である。
【００２７】中空チューブ１１は、ダリウスロータ翼に
懸かる多様な機械的負荷に対して、常に安定的に作用す
ること必要があるため、外周構造体内で、中空チューブ
が局所的に偏ることがないように構成する必要がある。
このため、ダリウスロータ翼の長手方向の数カ所で、中
空チューブ間を接合し、中空チューブの自由な動きをあ
る程度制限するように、構成している。接合方法は、加
熱融着や接着剤の利用など、既存の方法が利用できる。
また、複数の中空チューブを金属又は樹脂による繊維状
の糸などにより、簾状に編んでおき、簾を折りたたむよ
うにして、外周構造体内に中空チューブを配置すること
も可能であり、これにより、中空チューブの動きを制限
することが可能となる。中空チューブは、全体に渡り強
固に固定することも考えられるが、ダリウスロータ翼の
回転時に懸かる機械的な負荷により、ダリウスロータ翼
が若干変形する場合においては、中空チューブ間での相
互のずれを許容する設計の方が、全体を強固に固定する
場合と比較して、常に安定した形状の維持・回復を図る
ことができ、機械的負荷の分散能力の低下も抑制するこ
とが可能となる。
懸かる多様な機械的負荷に対して、常に安定的に作用す
ること必要があるため、外周構造体内で、中空チューブ
が局所的に偏ることがないように構成する必要がある。
このため、ダリウスロータ翼の長手方向の数カ所で、中
空チューブ間を接合し、中空チューブの自由な動きをあ
る程度制限するように、構成している。接合方法は、加
熱融着や接着剤の利用など、既存の方法が利用できる。
また、複数の中空チューブを金属又は樹脂による繊維状
の糸などにより、簾状に編んでおき、簾を折りたたむよ
うにして、外周構造体内に中空チューブを配置すること
も可能であり、これにより、中空チューブの動きを制限
することが可能となる。中空チューブは、全体に渡り強
固に固定することも考えられるが、ダリウスロータ翼の
回転時に懸かる機械的な負荷により、ダリウスロータ翼
が若干変形する場合においては、中空チューブ間での相
互のずれを許容する設計の方が、全体を強固に固定する
場合と比較して、常に安定した形状の維持・回復を図る
ことができ、機械的負荷の分散能力の低下も抑制するこ
とが可能となる。
【００２８】次に、内部収容部材の機械的強度を向上さ
せる方法を説明する。図３（ａ）に示すように、特定の
中空チューブ１１内に、ピアノ線など金属製細線１２を
１本又は複数本挿入し、中空チューブの機械的強度を強
化する。そして、挿入された金属製細線１２は、ダリウ
スロータ翼の両端において、可動軸の上下部に接続し、
固定される。なお、金属製細線を単体で、内部収容部材
の一つとして外周構造体内に配置することも可能である
が、金属製細線が該外周構造体内を自由に移動可能な状
態であると、上述した中空チューブと同様に、局所的に
偏在する可能性があり、ダリウスロータに懸かる様々な
機械的負荷を、金属製細線が適切に引き受け、効果的に
分散することができない。
せる方法を説明する。図３（ａ）に示すように、特定の
中空チューブ１１内に、ピアノ線など金属製細線１２を
１本又は複数本挿入し、中空チューブの機械的強度を強
化する。そして、挿入された金属製細線１２は、ダリウ
スロータ翼の両端において、可動軸の上下部に接続し、
固定される。なお、金属製細線を単体で、内部収容部材
の一つとして外周構造体内に配置することも可能である
が、金属製細線が該外周構造体内を自由に移動可能な状
態であると、上述した中空チューブと同様に、局所的に
偏在する可能性があり、ダリウスロータに懸かる様々な
機械的負荷を、金属製細線が適切に引き受け、効果的に
分散することができない。
【００２９】上述の例では、製造の容易性及びコスト面
の関係から、中空チューブの内部に、金属製細線を挿入
する方法を提示したが、図３（ｂ）のように中空チュー
ブ１１の周辺の所定箇所に金属製細線１２が固定された
複合型チューブを、別途、形成し、本発明の内部収容部
材として利用することも可能である。さらには、ダリウ
スロータ翼の外周構造体の内面に、翼の長手方向に沿っ
て金属製細線を配置固定することも可能である。
の関係から、中空チューブの内部に、金属製細線を挿入
する方法を提示したが、図３（ｂ）のように中空チュー
ブ１１の周辺の所定箇所に金属製細線１２が固定された
複合型チューブを、別途、形成し、本発明の内部収容部
材として利用することも可能である。さらには、ダリウ
スロータ翼の外周構造体の内面に、翼の長手方向に沿っ
て金属製細線を配置固定することも可能である。
【００３０】中空チューブの材料としては、プラスチッ
クなど機械的強度を有し、成型加工が容易なものである
なら、多様なものが利用できる。特に、ポリカーボネイ
トを材料の主体として利用することにより、一定以上の
機械的強度を得ると共に、加熱により容易に変形可能で
あることから、ロータ翼の内部に充填し、ダリウスロー
タ翼全体を加工成型する際に、加工が容易になる。しか
も、ロータ翼の両端を可動軸に固定する際には、断面形
状は、流線型状から長方形へ、面積も大幅に減少するこ
ととなるため、加熱変形が容易なポリカーボネイトであ
るなら、このような加工成型に好適と言える。
クなど機械的強度を有し、成型加工が容易なものである
なら、多様なものが利用できる。特に、ポリカーボネイ
トを材料の主体として利用することにより、一定以上の
機械的強度を得ると共に、加熱により容易に変形可能で
あることから、ロータ翼の内部に充填し、ダリウスロー
タ翼全体を加工成型する際に、加工が容易になる。しか
も、ロータ翼の両端を可動軸に固定する際には、断面形
状は、流線型状から長方形へ、面積も大幅に減少するこ
ととなるため、加熱変形が容易なポリカーボネイトであ
るなら、このような加工成型に好適と言える。
【００３１】また、プラスチック中空チューブを、生分
解性ポリマーを主体とする材料で構成することも可能で
ある。これにより、ダリウスロータ翼の寿命のため、該
ロータ翼を廃棄処分する場合でも、ロータ翼の内部収容
部材については、生分解性ポリマーを用いているため、
内部収容部材であるプラスチック中空チューブを外周構
造体から取り出し廃棄処分しても、埋め立て等で容易に
分解することになるため、地球環境に対する負荷も減少
させることが可能となる。
解性ポリマーを主体とする材料で構成することも可能で
ある。これにより、ダリウスロータ翼の寿命のため、該
ロータ翼を廃棄処分する場合でも、ロータ翼の内部収容
部材については、生分解性ポリマーを用いているため、
内部収容部材であるプラスチック中空チューブを外周構
造体から取り出し廃棄処分しても、埋め立て等で容易に
分解することになるため、地球環境に対する負荷も減少
させることが可能となる。
【００３２】上述した本発明に係るダリウスロータを用
いて風力発電装置を構成することが可能である。風力発
電装置の全体の構成としては、図１に示すように、従来
のダリウス型風力発電装置が利用できる。しかも、起動
用電源を不要としたい場合には、サボニウスロータ翼を
付加し、ハイブリッド型風力発電装置を形成することが
できる。なお、本発明の好適例では、ロータ翼の外周構
造体の特徴と、内部収容部材に係る特徴とを共に兼ね備
えた事例を説明したが、一方のみの構成を有するもの
も、本発明に包含されることは、言うまでも無い。
いて風力発電装置を構成することが可能である。風力発
電装置の全体の構成としては、図１に示すように、従来
のダリウス型風力発電装置が利用できる。しかも、起動
用電源を不要としたい場合には、サボニウスロータ翼を
付加し、ハイブリッド型風力発電装置を形成することが
できる。なお、本発明の好適例では、ロータ翼の外周構
造体の特徴と、内部収容部材に係る特徴とを共に兼ね備
えた事例を説明したが、一方のみの構成を有するもの
も、本発明に包含されることは、言うまでも無い。
【００３３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るダリ
ウスロータにより、ロータ翼の機械的強度を高めるだけ
でなく、軽量化も達成でき、風力発電の効率を向上させ
ることが可能となる。しかも、ロータ翼が仮に破断した
場合でも、破片が周囲に飛散することが無いため、ダリ
ウスロータの安全性を各段に向上させることも可能とな
る。
ウスロータにより、ロータ翼の機械的強度を高めるだけ
でなく、軽量化も達成でき、風力発電の効率を向上させ
ることが可能となる。しかも、ロータ翼が仮に破断した
場合でも、破片が周囲に飛散することが無いため、ダリ
ウスロータの安全性を各段に向上させることも可能とな
る。
【図１】 ダリウス・サボニウス併結型風力発電装置の
概念図。
概念図。
【図２】 本発明に係るダリウスロータ翼の断面図。
【図３】 中空チューブと金属製細線の配置関係を示す
図。
図。
１ ダリウスロータ
２ サボニウスロータ
３ 固定軸
４，５ 可動軸
６ 増速器
７ 発電機
８ 制御装置
９ 蓄電池
１０ 外周構造体
１１ 中空チューブ
１２ 細線
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 長尾 利夫
大阪府大阪市中央区南本町４丁目２番10号
株式会社イーアンドイー内
Ｆターム(参考） 3H078 AA07 AA08 AA26 AA32 BB11
BB12 BB16 BB18 BB21 CC13
CC22 CC32
Claims (7)
- 【請求項1】翼を構成する外周構造体と該外周構造体の
内部に収容される内部収容部材から構成されるダリウス
ロータにおいて、 該内部収容部材が、翼の長手方向に延びた複数のプラス
チック中空チューブを含むことを特徴とするダリウスロ
ータ。 - 【請求項２】請求項１に記載されたダリウスロータにお
いて、該プラスチック中空チューブの一部には、少なく
とも１本以上の金属製細線をチューブ内に配置すること
を特徴とするダリウスロータ。 - 【請求項３】請求項１又は２に記載されたダリウスロー
タにおいて、該プラスチック中空チューブは、ポリカー
ボネイトを主体とする材料で構成されていることを特徴
とするダリウスロータ。 - 【請求項４】請求項１又は２に記載されたダリウスロー
タにおいて、該プラスチック中空チューブは、生分解性
ポリマーを主体とする材料で構成されていることを特徴
とするダリウスロータ。 - 【請求項５】翼を構成する外周構造体のみから構成され
るダリウスロータにおいて、該外周構造体が、縦、横、
斜め織りのガラス繊維を含むＦＲＰを主体とする材料で
構成されることを特徴とするダリウスロータ。 - 【請求項６】請求項１乃至５の何れかに記載されたダリ
ウスロータを用いることを特徴とする風力発電装置。 - 【請求項７】請求項６に記載された風力発電装置におい
て、サボニウスロータを併結することを特徴とする風力
発電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002123379A JP4037158B2 (ja) | 2002-04-25 | 2002-04-25 | ダリウスロータ及びそれを用いた風力発電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002123379A JP4037158B2 (ja) | 2002-04-25 | 2002-04-25 | ダリウスロータ及びそれを用いた風力発電装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003314432A true JP2003314432A (ja) | 2003-11-06 |
| JP4037158B2 JP4037158B2 (ja) | 2008-01-23 |
Family
ID=29538689
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002123379A Expired - Fee Related JP4037158B2 (ja) | 2002-04-25 | 2002-04-25 | ダリウスロータ及びそれを用いた風力発電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4037158B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006300028A (ja) * | 2005-04-25 | 2006-11-02 | Chokai Kogyo Kk | 風力回転装置 |
| WO2010013981A2 (ko) | 2008-07-31 | 2010-02-04 | 주식회사 시그너스파워 | 수직축형 다리우스 풍차 |
| RU2539604C2 (ru) * | 2011-08-30 | 2015-01-20 | Зураб Автандилович Отарашвили | Ветроэнергетический комплекс |
| WO2017164092A1 (ja) * | 2016-03-22 | 2017-09-28 | 株式会社グローバルエナジー | 風車の揚力型ブレード及びその製造方法 |
| JP2017172401A (ja) * | 2016-03-22 | 2017-09-28 | 株式会社グローバルエナジー | 風車の揚力型ブレード及びその製造方法 |
| JP2017172403A (ja) * | 2016-03-22 | 2017-09-28 | 株式会社グローバルエナジー | ロータブレード並びにその製造方法 |
-
2002
- 2002-04-25 JP JP2002123379A patent/JP4037158B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006300028A (ja) * | 2005-04-25 | 2006-11-02 | Chokai Kogyo Kk | 風力回転装置 |
| JP4668673B2 (ja) * | 2005-04-25 | 2011-04-13 | 鳥海工業株式会社 | 風力回転装置 |
| WO2010013981A2 (ko) | 2008-07-31 | 2010-02-04 | 주식회사 시그너스파워 | 수직축형 다리우스 풍차 |
| RU2539604C2 (ru) * | 2011-08-30 | 2015-01-20 | Зураб Автандилович Отарашвили | Ветроэнергетический комплекс |
| WO2017164092A1 (ja) * | 2016-03-22 | 2017-09-28 | 株式会社グローバルエナジー | 風車の揚力型ブレード及びその製造方法 |
| JP2017172401A (ja) * | 2016-03-22 | 2017-09-28 | 株式会社グローバルエナジー | 風車の揚力型ブレード及びその製造方法 |
| JP2017172403A (ja) * | 2016-03-22 | 2017-09-28 | 株式会社グローバルエナジー | ロータブレード並びにその製造方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4037158B2 (ja) | 2008-01-23 |
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