JP2004245166A - Windmill for wind power generation and wind power generation device - Google Patents

Windmill for wind power generation and wind power generation device Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wind power generation device capable of effectively using both of horizontal air stream and vertical air stream and efficiently generating power. <P>SOLUTION: This windmill for wind power generation comprises a central shaft 11; a first vane 12 provided around the central shaft so that a wind receiving surface may be inclined to an axial direction of the central shaft 11 and rotating with the central shaft 11; and a second vane 13 provided outside the first vane 12 so that the wind receiving surface may become parallel to the axial direction of the central shaft 11 and rotating with the first vane 12. The second vane 13 is positioned on a base end side, and constituted so as to be inclined with a shaft 16 parallel to the central shaft 11 centered. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は風力発電技術、特に風力発電用風車に関するものである。
【0002】
【発明が解決しようとする課題】
近年、自然エネルギーを利用した発電手段として、風力発電装置が大きな注目を集めている。具体的には、高さ数十mの支柱の上端に、風車および発電機を設置した構造の風力発電装置などがよく知られている。こうした構造の風力発電装置では、いうまでもなく、地表面と平行に吹く風(水平気流)を風車で受けて回転力に変換し、発電機を働かせるようになっている。
【0003】
さて、普通、こうした風力発電装置は、風通しのよい平原などに設置されるのであるが、最近では洋上への設置も検討されている。たとえば、吊橋の橋脚に風力発電装置を取り付け、夜間照明などに必要となる電力をまかなう計画がある。ところで、よく知られているように、洋上では水平気流だけでなく垂直気流(上昇気流)も頻繁に発生しており、もしこれを発電に利用できれば効率が大幅に向上する。
【0004】
しかしながら、従来型の風力発電装置では、水平気流しか有効に利用することはできない。むろん、風車の取り付け方を工夫すれば、垂直気流を利用した発電が可能となるが、今度は水平気流を役立てることができなくなる。したがって、本発明が解決しようとする課題は、水平気流および垂直気流の両方を有効に利用して効率よく発電することができる風力発電技術を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するべく研究を進める過程で、本発明者は、風力発電用風車を、垂直気流に対応した第1の羽根と水平気流に対応した第2の羽根とを備え、両者が一体となって中心軸の周りを回転するような構造とすることを思いついた。すなわち風車を、風受け面が中心軸の軸方向に対して傾斜した状態となるよう中心軸の周囲に設けられた第1の羽根と、風受け面が中心軸の軸方向と平行な状態となるよう第1の羽根の外側に設けられた第2の羽根とから構成すれば、水平気流および垂直気流の両方を有効に利用した効率のよい発電が可能になるであろうと考えた。
【0006】
しかしながら、さらに研究を進めるうち、単に、第1の羽根の外側に第2の羽根を設けただけでは不十分であることが判明した。これは、次のような理由による。2種類の羽根を備えた構造の上記風車は、垂直気流および水平気流の両方から力を受けて作動するので、いずれか一方の気流だけを利用する従来型風車よりも回転速度が高くなる。ときに、この回転速度は、従来型風車では達し得ないほど過度に高くなることがあり、こうした不可避の現象が、外側に位置する第2の羽根を破損させる。
【0007】
このような実情に鑑みてさらに研究を推し進めた結果、本発明者は、上記第2の羽根を可動式に、すなわちその基端側に位置し、かつ、中心軸と平行な軸を中心として傾倒可能にすればよいことを見出した。こうした構造の風力発電用風車では、第2の羽根に作用する力(風圧)の一部をうまく逃がすので、回転速度が必要以上に高くなることはなく、したがって第2の羽根の損傷が起きることもない。その結果、水平気流および垂直気流の両方を有効に利用した、安定的かつ永続的な効率よい風力発電が可能となる。
【0008】
本発明は、こうした知見に基づいてなされたものであり、上記の課題は、
中心軸と、
風受け面が前記中心軸の軸方向に対して傾斜した状態となるよう、前記中心軸の周囲に設けられた、前記中心軸とともに回転する第1の羽根と、
風受け面が前記中心軸の軸方向と平行な状態となるよう、前記第1の羽根の外側に設けられた、この第1の羽根とともに回転する第2の羽根と
を具備し、
前記第2の羽根は、その基端側に位置し、かつ、前記中心軸と平行な軸を中心として、傾倒可能に構成されてなることを特徴とする風力発電用風車によって解決される。
【0009】
また、上記の課題は、この風力発電用風車を用いて構成された風力発電装置であって、
前記風力発電用風車と、
対向する上下面および周面に通風口が形成されてなるとともに、前記風力発電用風車を回転自在に収容保持する枠体と、
前記風力発電用風車の中心軸に接続された発電機と
を具備してなることを特徴とする風力発電装置によって解決される。
【0010】
なお、上記風力発電用風車は、第1の羽根を取り囲むリングをさらに具備し、第1の羽根と第2の羽根とがこのリングを介して連結されてなるとともに、第2の羽根が、同リングに対して傾倒可能に構成されている構造とすることができる。そしてこの場合、第2の羽根の傾倒範囲(可動範囲)は、90〜120度であることが望ましい。ただし、第2の羽根が傾倒するのは、あくまで規定値以上の過大な力が加えられたときだけであり、それ以外は、常時作用する復元力により正規の状態(正立状態)が維持されることになる。
【0011】
また、本発明に係る風力発電用風車を構成する第2の羽根としては、その中央に向かって厚みが大きなものとなるような断面を有するとともに、この断面が厚み方向について非対称であるものを用いるのが好ましい。こうした断面形状の羽根を用いた場合、水平気流を特に効率よく一方向の回転力に変換でき、発電能力がさらに向上する。
【0012】
加えて、本発明に係る風力発電装置にあっては、枠体の上方に筒状の気流ガイドが設けられてなるとともに、この気流ガイドは、枠体に接合された基端側から開放端側に向かって断面が縮小していく、先細ノズル形状のものであることが好ましい。こうした気流ガイドを設けることで、枠体内を通過する垂直気流、特に上昇気流の流速を高めることができ、垂直気流による発電能力がいっそう向上する。
【0013】
なお、本明細書において、「風受け面が中心軸の軸方向に対して傾斜……」とは、中心軸の軸方向に対して傾斜した無数の直線、あるいは無数の曲線、あるいはその両方を一列に連ねて得た平面あるいは曲面から、風受け面が構成されていることを意味する。また、同じく本明細書において、「風受け面が中心軸の軸方向と平行……」とは、中心軸の軸方向と平行な無数の直線を一列に連ねて得た平面あるいは曲面から、風受け面が構成されていることを意味する。したがって、第1の風受け面および第2の風受け面は、平面であっても曲面であってもよい。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、図1〜図6を用い、本発明の一実施形態について具体的に説明する。なお、図1は本実施形態に係る風力発電装置(以降、本装置という)を設置状態にて示す概略図、図2〜図4はそれぞれ本装置における主要部の斜視図、底面図および断面図、図5、図6はそれぞれ本実施形態に係る風力発電用風車の斜視図および平面図である。
【0015】
本装置は、図1からわかるように、たとえば吊橋における橋脚の頂面に設置されるもので、概して、主要部Aおよび発電機Bから構成されている。このうち主要部Aは、さらに本実施形態に係る風力発電用風車(以降、本風車という)1と、それを回転自在に収容保持する枠体2とを主構成要素として具備しており、本風車1の中心軸11が上記発電機Bに直結されている。枠体2と発電機B(正確にはそのケース)とは、筒状の支柱3によって連結されており、中心軸11はこの支柱3の内部を通る。すなわち主要部A、したがって本風車1は、発電機Bおよび支柱3を介して橋脚上に設置されている。
【0016】
主要部Aは、中心軸11の軸方向と鉛直方向とが完全に一致するよう姿勢が調整されており、したがって橋脚には、垂直荷重以外の力が作用することはない。なお、本装置の設置対象は橋脚に限定されるわけではなく、それ以外にも各種タワーや高層建造物などが挙げられる。
【0017】
本風車1を回転自在に収容保持する上記枠体2は、十字形の底板および天板を計4本の支柱で一体的に連結した構造を有する。すなわち、図2や図3からもわかるように枠体2は、いわばカゴ状のものであり、互いに対向する上面(天板)および下面(底板)には扇形の通風口21が、また周面には通風口22が形成されている。図3に示すのは枠体2の下面であるが、いうまでもなく上面も同じ形状を有する。
【0018】
後に詳述する本風車1(図2〜図4中、一点鎖線で示すのは本風車を回転させてできる回転体表面の輪郭線)は、図4に示すごとく、中心軸11が上面および下面を貫通した状態で枠体2の内部に収まっている。さらに具体的にいうと、枠体2の上面および下面の中心には、軸受け23a,23bが配置されている。本風車1は、この軸受け23a,23bを介して、枠体2に取り付けられており、すなわちそれに対して回転自在に保持されている。したがって、図4に矢印で示す、通風口21,22を経て枠体2の内部に導入される垂直気流(上昇気流)や水平気流の作用により、本風車1は安定状態で高速回転する。
【0019】
枠体2の上方には、筒状の気流ガイド4が設けられている。この気流ガイド4は、枠体2に接合された基端(下端)側から開放端(上端)側に向かって断面が縮小していく、先細ノズル形状のものである。しかも、その周面は中心線方向に窪んでいる。この気流ガイド4は、枠体2の内部を通過する上昇気流の流速を高め、発電能力をいっそう向上させるために設けたわけであるが、場合によっては取り外されることもある。たとえば本装置を、上昇気流だけでなく下降気流も頻繁に発生するような地帯に設置し、両気流の有効利用を図る場合には、気流ガイド4は必要ではなくなるので枠体2から取り外される。
【0020】
続いて、本風車1の構造および機能について説明する。本風車1は、図5からわかるように、主構成要素として、上記中心軸11、第1の羽根12、そして第2の羽根13を具備する。このうち中心軸11とともに回転する第1の羽根12は、その風受け面が、中心軸11の軸方向に対して傾斜した状態となるよう、同中心軸11の周囲に設けられている。すなわち第1の羽根12の基端側は、中心軸11に対して強固に接合されている。本実施形態では、第1の羽根12を2枚備えた風車を例に挙げたが、その枚数は特に規定されない。
【0021】
また、ここでは第1の羽根12として、上縁と下縁とが90度ねじれている、3次元的に湾曲した形状のものを用いたが、風受け面が中心軸11の軸方向に対して傾斜した状態となっていれば、第1の羽根12の形状はいかなるものであってもよい。要するに、中心軸11の軸方向に沿った向きの気流を受けた際に、それを中心軸11回りの回転力に変換できるような様態の風受け面を有していればよい。
【0022】
第2の羽根13は、その風受け面が中心軸11の軸方向と平行な状態となるよう、第1の羽根の外側に設けられている。本実施形態では、第2の羽根13を2枚備えた風車を例に挙げたが、その枚数は特に規定されない。また、ここでは第2の羽根13として、その中央に向かって厚みが大きなものとなるような断面を有するとともに、この断面が厚み方向について非対称であるものを用いた。
【0023】
すなわち、第2の羽根13は略D字形の断面を有するわけであるが、風受け面が中心軸11の軸方向と平行な状態となっていれば、第2の羽根13はいかなる形状であってもよい。要するに、中心軸11の軸方向と直交する向きの気流を受けた際に、それを中心軸11回りの回転力に変換できるような様態の風受け面を有していればよく、この風受け面が平面であるか曲面であるかは問わない。ただし第2の羽根13は、中心軸11の周方向については同じ向きとなるよう配置される。
【0024】
本風車1は、上記構成要素とともに、第1の羽根12を取り囲むリング14a,14bをさらに具備する。リング14aの内周面には第1の羽根12の上縁先端が、また、リング14bの内周面には同じく第1の羽根12の下縁先端がそれぞれ強固に接合されている。一方、第2の羽根13は、リング14a,14bの外周面に、正確には、同外周面に設けた凸部15に取り付けられている。したがって、第1の羽根12と第2の羽根13とはリング14a,14bを介して連結され、回転中心を共有する格好となっている。つまり、第1の羽根12と第2の羽根13とは一体となって回転(上から見て時計回りに回転)する。
【0025】
第2の羽根13は、図6に示すごとく可動式となっている。すなわち、第2の羽根13は、その基端側に位置し、かつ、中心軸11と平行な軸(傾倒軸)16を中心として、リング14a,14bに対し傾倒可能に構成されている。この軸16は、いうまでもなく、凸部15と第2の羽根13とを連結する役割をも果たすものである。第2の羽根13の傾倒範囲(図6中、θで示す)は、図示していないストッパーで規制することにより、90〜120度に設定されている。なお、第2の羽根13が傾倒するのは、それにある規定値以上の過大な力が作用したときだけである。それ以外は、第2の羽根13の取り付け部に配した復元力付与手段(図示せず)の作用で、図6に示す正規の状態(正立状態)が維持される。
【0026】
上記構造の風車1を備えた本装置では、第1の羽根12が主として垂直気流(上昇気流)を受けて回転し、一方、第2の羽根13が水平気流を受けて回転し、電力を発生させる。ところで、こうした2種類の羽根を備えた風車では、垂直気流および水平気流の両方を受けて作動するので、従来型風車のようにいずれか一方の気流を利用するものよりも回転速度が高くなる。しかしながら本風車1は、上述したごとく第2の羽根13が傾倒可能となっているので、この第2の羽根13に作用する力(風圧)の一部をうまく逃がすことができ、回転速度が必要以上に高くなることはない。ゆえに、第2の羽根13に損傷が起きることはなく、水平気流および垂直気流の両方を有効に利用した、安定的かつ永続的な効率よい風力発電が可能となる。
【0027】
【発明の効果】
本発明の風力発電技術によれば、水平気流および垂直気流の両方を有効に利用して効率よく発電することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る風力発電装置を設置状態にて示す概略図
【図2】本発明の実施形態に係る風力発電装置における主要部の斜視図
【図3】本発明の実施形態に係る風力発電装置における主要部の底面図
【図4】本発明の実施形態に係る風力発電装置における主要部の断面図
【図5】本発明の実施形態に係る風力発電用風車の斜視図
【図6】本発明の実施形態に係る風力発電用風車の平面図
【符号の説明】
A 風力発電装置の主要部
B 風力発電装置の発電機
1 風力発電用風車
2 枠体
3 支柱
4 気流ガイド
11 中心軸
12 第1の羽根
13 第2の羽根
14a,14b リング
15 凸部
16 軸(傾倒軸)
21,22 通風口
23a,23b 軸受け
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
TECHNICAL FIELD The present invention relates to wind power generation technology, particularly to a wind turbine for wind power generation.
[0002]
[Problems to be solved by the invention]
2. Description of the Related Art In recent years, wind power generators have attracted much attention as power generation means using natural energy. Specifically, a wind power generator having a structure in which a windmill and a generator are installed at the upper end of a pillar having a height of several tens of meters is well known. Needless to say, in a wind power generator having such a structure, the wind (horizontal airflow) blowing parallel to the ground surface is received by a windmill, converted into rotational force, and the generator is operated.
[0003]
By the way, such wind power generators are usually installed on a well-ventilated plain or the like, but recently installation on the ocean has been considered. For example, there is a plan to install a wind power generator on the pier of a suspension bridge to supply the power required for night lighting and the like. By the way, as is well known, not only horizontal air currents but also vertical air currents (ascending air currents) frequently occur on the ocean, and if these can be used for power generation, the efficiency will be greatly improved.
[0004]
However, in a conventional wind power generator, only a horizontal airflow can be effectively used. Needless to say, if the wind turbine is attached in a different way, power can be generated using vertical airflow, but horizontal airflow cannot be used this time. Therefore, an object to be solved by the present invention is to provide a wind power generation technology capable of efficiently utilizing both horizontal airflow and vertical airflow to efficiently generate power.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In the course of conducting research to solve the above problems, the present inventor has provided a wind turbine for wind power generation with a first blade corresponding to a vertical airflow and a second blade corresponding to a horizontal airflow, both of which are integrated. I came up with a structure that would rotate around a central axis. That is, a first blade provided around the central axis such that the wind receiving surface is inclined with respect to the axial direction of the central axis, and a state in which the wind receiving surface is parallel to the axial direction of the central axis. It has been considered that the power generation can be efficiently performed by effectively using both the horizontal airflow and the vertical airflow if the second airbag is constituted by the second airplane provided outside the first airplane.
[0006]
However, during further research, it has been found that merely providing the second blade outside the first blade is not sufficient. This is for the following reasons. Since the above-described wind turbine having a structure having two kinds of blades operates by receiving a force from both the vertical air flow and the horizontal air flow, the rotation speed is higher than that of the conventional wind turbine that uses only one of the air flows. Occasionally, this rotational speed may be too high to reach with conventional wind turbines, and such unavoidable phenomena will damage the outer second blade.
[0007]
In view of such circumstances, as a result of further research, the present inventor has found that the second blade is movable, that is, tilted about an axis parallel to the central axis and located at the base end side. I found out what to do. In the wind turbine for wind power generation having such a structure, a part of the force (wind pressure) acting on the second blade is properly released, so that the rotation speed does not become higher than necessary, and therefore, the second blade may be damaged. Nor. As a result, stable and permanent efficient wind power generation that effectively utilizes both the horizontal airflow and the vertical airflow can be achieved.
[0008]
The present invention has been made based on such findings, and the above-described problems
A central axis,
A first blade provided around the center axis and rotating with the center axis, such that the wind receiving surface is inclined with respect to the axial direction of the center axis;
A second blade that is provided outside the first blade and rotates together with the first blade so that a wind receiving surface is parallel to the axial direction of the central axis;
The second blade is located at a base end side thereof and is configured to be tiltable about an axis parallel to the central axis, and is solved by a wind turbine for wind power generation.
[0009]
Further, the above problem is a wind power generator configured using the wind turbine for wind power generation,
The wind turbine for wind power generation,
A vent body is formed on the opposing upper and lower surfaces and the peripheral surface, and a frame that rotatably houses and holds the wind turbine for wind power generation,
And a generator connected to a central axis of the wind turbine for wind power generation.
[0010]
The wind turbine for wind power generation further includes a ring surrounding the first blade, the first blade and the second blade are connected via the ring, and the second blade is connected to the first blade. The structure can be configured to be tiltable with respect to the ring. In this case, the tilt range (movable range) of the second blade is preferably 90 to 120 degrees. However, the second blade tilts only when an excessive force equal to or more than the specified value is applied. In other cases, the normal state (erect state) is maintained by the restoring force that is constantly applied. Will be.
[0011]
In addition, as the second blade constituting the wind turbine for wind power generation according to the present invention, a second blade having a cross section having a thickness increasing toward the center thereof and having this cross section being asymmetric in the thickness direction is used. Is preferred. When the blade having such a cross-sectional shape is used, the horizontal airflow can be particularly efficiently converted into a unidirectional rotational force, and the power generation capacity is further improved.
[0012]
In addition, in the wind turbine generator according to the present invention, a cylindrical airflow guide is provided above the frame, and the airflow guide is connected to the open end from the base end side joined to the frame. It is preferable that the tapered nozzle shape is such that the cross section decreases toward. By providing such an airflow guide, the flow velocity of the vertical airflow passing through the frame body, particularly the flow velocity of the ascending airflow, can be increased, and the power generation capacity by the vertical airflow is further improved.
[0013]
In the present specification, “the wind receiving surface is inclined with respect to the axial direction of the central axis...” Means that innumerable straight lines inclined with respect to the axial direction of the central axis, innumerable curves, or both. It means that the wind receiving surface is constituted by a plane or a curved surface obtained in a row. Also, in the present specification, “the wind receiving surface is parallel to the axial direction of the central axis...” Means that the wind direction is defined by a plane or a curved surface obtained by connecting innumerable straight lines in parallel with the axial direction of the central axis. It means that the receiving surface is configured. Therefore, the first wind receiving surface and the second wind receiving surface may be flat or curved.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be specifically described with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic diagram showing a wind power generator according to the present embodiment (hereinafter referred to as the present apparatus) in an installed state, and FIGS. 2 to 4 are perspective views, bottom views, and cross-sectional views of main parts of the present apparatus, respectively. 5 and 6 are a perspective view and a plan view, respectively, of the wind turbine for wind power generation according to the present embodiment.
[0015]
As can be seen from FIG. 1, the present device is installed on the top surface of a pier of a suspension bridge, for example, and generally includes a main part A and a generator B. The main part A further includes, as main components, a wind turbine for wind power generation (hereinafter referred to as the present wind turbine) 1 according to the present embodiment and a frame 2 that rotatably houses and holds the wind turbine. The central axis 11 of the wind turbine 1 is directly connected to the generator B. The frame 2 and the generator B (more precisely, the case) are connected by a cylindrical column 3, and the central axis 11 passes through the inside of the column 3. That is, the main part A, and thus the wind turbine 1, is installed on the pier via the generator B and the support 3.
[0016]
The posture of the main part A is adjusted so that the axial direction of the central shaft 11 and the vertical direction are completely coincident with each other, so that no force other than the vertical load acts on the pier. In addition, the installation target of this device is not limited to the pier, but also includes various towers and high-rise buildings.
[0017]
The frame 2 that rotatably houses and holds the windmill 1 has a structure in which a cross-shaped bottom plate and a top plate are integrally connected by a total of four columns. That is, as can be seen from FIGS. 2 and 3, the frame 2 has a cage shape, that is, a fan-shaped ventilation opening 21 on the upper surface (top plate) and the lower surface (bottom plate) opposed to each other. Is formed with a ventilation port 22. FIG. 3 shows the lower surface of the frame 2, but it goes without saying that the upper surface also has the same shape.
[0018]
As shown in FIG. 4, the windmill 1 described later in detail (in FIG. 2 to FIG. 4, a dashed line indicates a contour of a surface of a rotating body formed by rotating the windmill) has a center axis 11 having an upper surface and a lower surface. Are housed inside the frame body 2 in a state of penetrating through. More specifically, bearings 23a and 23b are arranged at the centers of the upper and lower surfaces of the frame 2. The wind turbine 1 is attached to the frame 2 via the bearings 23a and 23b, that is, rotatably held with respect to the frame 2. Accordingly, the windmill 1 rotates at a high speed in a stable state by the action of a vertical airflow (ascending airflow) or a horizontal airflow introduced into the frame 2 through the ventilation holes 21 and 22 as indicated by arrows in FIG.
[0019]
Above the frame 2, a tubular airflow guide 4 is provided. The air flow guide 4 has a tapered nozzle shape whose cross section decreases from the base end (lower end) side joined to the frame 2 toward the open end (upper end) side. Moreover, the peripheral surface is depressed in the direction of the center line. The airflow guide 4 is provided to increase the flow velocity of the ascending airflow passing through the inside of the frame body 2 to further improve the power generation capability, but may be removed in some cases. For example, when the present apparatus is installed in a zone where not only an updraft airflow but also a downdraft airflow frequently occurs, and the airflow guide 4 is not required, the airflow guide 4 becomes unnecessary, and is removed from the frame 2.
[0020]
Next, the structure and function of the wind turbine 1 will be described. As can be seen from FIG. 5, the wind turbine 1 includes the above-described central shaft 11, the first blade 12, and the second blade 13 as main components. The first blade 12 that rotates with the central shaft 11 is provided around the central shaft 11 such that the wind receiving surface is inclined with respect to the axial direction of the central shaft 11. That is, the base end side of the first blade 12 is firmly joined to the central axis 11. In the present embodiment, a windmill provided with two first blades 12 has been described as an example, but the number is not particularly limited.
[0021]
Here, as the first blade 12, a three-dimensionally curved shape in which the upper edge and the lower edge are twisted by 90 degrees is used, but the wind receiving surface is in the axial direction of the central axis 11. The first blade 12 may have any shape as long as it is inclined. In short, it is only necessary to have a wind receiving surface that can convert the airflow in the direction along the axial direction of the central axis 11 into a rotational force around the central axis 11.
[0022]
The second blade 13 is provided outside the first blade such that the wind receiving surface is parallel to the axial direction of the central axis 11. In the present embodiment, a windmill provided with two second blades 13 has been described as an example, but the number is not particularly limited. Further, here, the second blade 13 has a cross section having a thickness increasing toward the center thereof, and the second blade 13 is asymmetric in the thickness direction.
[0023]
That is, the second blade 13 has a substantially D-shaped cross section. However, if the wind receiving surface is in a state parallel to the axial direction of the central axis 11, the second blade 13 may have any shape. You may. In short, it is only necessary to have a wind receiving surface that can convert the air flow in a direction orthogonal to the axial direction of the central axis 11 into a rotational force around the central axis 11. It does not matter whether the surface is flat or curved. However, the second blades 13 are arranged in the same direction in the circumferential direction of the central axis 11.
[0024]
The wind turbine 1 further includes rings 14a and 14b surrounding the first blades 12 together with the above components. The upper edge of the first blade 12 is firmly joined to the inner peripheral surface of the ring 14a, and the lower edge of the first blade 12 is firmly joined to the inner peripheral surface of the ring 14b. On the other hand, the second blade 13 is attached to the outer peripheral surfaces of the rings 14a and 14b, more precisely, to a convex portion 15 provided on the outer peripheral surfaces. Therefore, the first blade 12 and the second blade 13 are connected via the rings 14a and 14b, so that they share a center of rotation. That is, the first blade 12 and the second blade 13 rotate integrally (rotate clockwise as viewed from above).
[0025]
The second blade 13 is movable as shown in FIG. That is, the second blade 13 is located on the base end side, and is configured to be tiltable with respect to the rings 14a and 14b around an axis (tilt axis) 16 parallel to the central axis 11. Needless to say, the shaft 16 also serves to connect the convex portion 15 and the second blade 13. The tilting range of the second blade 13 (indicated by θ in FIG. 6) is set to 90 to 120 degrees by restricting with a stopper (not shown). The second blade 13 tilts only when an excessive force exceeding a certain specified value acts on the second blade. Otherwise, the normal state (the upright state) shown in FIG. 6 is maintained by the action of the restoring force applying means (not shown) arranged on the mounting portion of the second blade 13.
[0026]
In the present apparatus provided with the wind turbine 1 having the above structure, the first blade 12 rotates mainly by receiving a vertical airflow (ascending airflow), while the second blade 13 rotates by receiving a horizontal airflow to generate electric power. Let it. By the way, since a windmill equipped with such two types of blades operates by receiving both a vertical airflow and a horizontal airflow, the rotation speed is higher than that of a conventional windmill that uses one of the airflows. However, in the wind turbine 1, since the second blade 13 can be tilted as described above, a part of the force (wind pressure) acting on the second blade 13 can be properly released, and the rotation speed is required. It will not be higher. Therefore, the second blade 13 is not damaged, and stable and permanent efficient wind power generation that effectively utilizes both the horizontal airflow and the vertical airflow can be achieved.
[0027]
【The invention's effect】
According to the wind power generation technology of the present invention, it is possible to efficiently generate power by effectively utilizing both the horizontal airflow and the vertical airflow.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a wind power generator according to an embodiment of the present invention in an installed state; FIG. 2 is a perspective view of a main part of the wind power generator according to an embodiment of the present invention; FIG. FIG. 4 is a bottom view of a main part of the wind turbine generator according to the embodiment. FIG. 4 is a cross-sectional view of the main part of the wind turbine generator according to the embodiment of the present invention. FIG. 5 is a perspective view of a wind turbine for wind turbine generator according to the embodiment of the present invention. FIG. 6 is a plan view of a wind turbine for wind power generation according to an embodiment of the present invention.
A main part of wind power generator B generator of wind power generator 1 wind turbine for wind power generation 2 frame 3 support 4 airflow guide 11 center axis 12 first blade 13 second blade 14a, 14b ring 15 convex part 16 axis ( Tilt axis)
21, 22 Vent holes 23a, 23b Bearing

Claims (6)

中心軸と、
風受け面が前記中心軸の軸方向に対して傾斜した状態となるよう、前記中心軸の周囲に設けられた、前記中心軸とともに回転する第1の羽根と、
風受け面が前記中心軸の軸方向と平行な状態となるよう、前記第1の羽根の外側に設けられた、この第1の羽根とともに回転する第2の羽根と
を具備し、
前記第2の羽根は、その基端側に位置し、かつ、前記中心軸と平行な軸を中心として、傾倒可能に構成されてなることを特徴とする風力発電用風車。
A central axis,
A first blade provided around the center axis and rotating with the center axis, such that the wind receiving surface is inclined with respect to the axial direction of the center axis;
A second blade that is provided outside the first blade and rotates together with the first blade so that a wind receiving surface is parallel to the axial direction of the central axis;
The wind turbine for wind power generation, wherein the second blade is located at a base end side thereof and is configured to be tiltable around an axis parallel to the central axis.
第1の羽根を取り囲むリングをさらに具備し、前記第1の羽根と第2の羽根とは前記リングを介して連結されてなるとともに、前記第2の羽根は、前記リングに対して傾倒可能に構成されてなることを特徴とする請求項1に記載の風力発電用風車。A ring surrounding the first blade, wherein the first blade and the second blade are connected via the ring, and the second blade is tiltable with respect to the ring; The wind turbine for wind power generation according to claim 1, wherein the wind turbine is configured. 第2の羽根の傾倒範囲が、90〜120度であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の風力発電用風車。The wind turbine for wind power generation according to claim 1 or 2, wherein the tilt range of the second blade is 90 to 120 degrees. 第2の羽根は、その中央に向かって厚みが大きなものとなるような断面を有するとともに、この断面は厚み方向について非対称であることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載の風力発電用風車。The second blade has a cross section whose thickness increases toward the center thereof, and the cross section is asymmetric in the thickness direction. Windmill for wind power. 上記請求項1〜請求項4のいずれかに記載の風力発電用風車を用いて構成された風力発電装置であって、
前記風力発電用風車と、
対向する上下面および周面に通風口が形成されてなるとともに、前記風力発電用風車を回転自在に収容保持する枠体と、
前記風力発電用風車の中心軸に接続された発電機と
を具備してなることを特徴とする風力発電装置。
A wind turbine generator using the wind turbine for wind power generation according to any one of claims 1 to 4,
The wind turbine for wind power generation,
A vent body is formed on the opposing upper and lower surfaces and the peripheral surface, and a frame that rotatably houses and holds the wind turbine for wind power generation,
And a generator connected to a center axis of the wind turbine for wind power generation.
枠体の上方には筒状の気流ガイドが設けられてなるとともに、この気流ガイドは、前記枠体に接合された基端側から開放端側に向かって断面が縮小していく、先細ノズル形状のものであることを特徴とする請求項5に記載の風力発電装置。A cylindrical airflow guide is provided above the frame body, and the airflow guide has a tapered nozzle shape whose cross section decreases from the base end side joined to the frame body toward the open end side. The wind power generator according to claim 5, characterized in that:
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