JP2005002816A - ハイブリッドタービン - Google Patents

Abstract

【課題】回転閉空間内に併結したダリウス型風車とサボニウス型風車のハイブリッドタービンはお互いの後流が相互に干渉し、回転閉空間外に併結すると効率が悪く、回転軸も長くなる。またダリウス型風車におけるブレードの揚力に起因する振動及び、マグナス効果により回転軸に負荷がかかる。
【解決手段】ダリウス型風車の回転閉空間外下部にフリーホイールで連結された回転軸を共有したパドル形風車を設置する。高トルク低回転のパドル形風車により起動し、ダリウス型風車に運動エネルギーを伝える。ダリウス型風車の周速比がパドル形風車の周速比より高くなるとフリーホイール機構により連結は解除され、ダリウス型風車のみの運動エネルギーにより垂直軸が回転する。パドル形風車を回転軸下部に設置することで、両タービンの後流は相互に干渉することもなく、回転軸に加わる強い曲げモーメントとマグナス効果による負荷を軽減する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、自然エネルギーの利用に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ダリウス型風車は、低風速域ではプロペラ型に近い性能を発揮し、風向きに依存しないので方向制御が不要であり、また、発電機などの重量物を地上部に設置でき、点検や修理が容易である。部品数が少なく、システム全般の構造が簡単であり、コストも安い。
【０００３】
しかし、回転軸に強い曲げモーメントが加わり、振動することでトラブルになりやすい。自力では起動しないため、起動装置の設置が必要となる。起動装置として起動モーターやサボニウス型風車との組み合わせがある。サボニウス型風車との組み合わせとして２種類がある。
【０００４】
第一はダリウス型風車の回転閉空間内に回転軸を共有したサボニウス型風車を設置する方法である。このタイプはダリウス型風車のブレードの発生する後流とサボニウス型風車のブレードに発生する後流がお互いに干渉する。
【０００５】
第二はダリウス型風車の回転閉空間外に回転軸を共有したサボニウス型風車を設置する方法である。このタイプは風速上昇時の失速特性により、必ずしも良好な運転挙動が得られず、回転軸が長くなり、強度面で問題がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
解決しようとする問題点は、ダリウス型風車の振動と起動力に関することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ダリウス型風車回転閉空間外下部にパドル形風車を設置することを最も主要な特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明は、高トルク低回転のパドル形風車が回転し、ダリウス型風車の起動力として利用する。パドル形風車のブレードの枚数は３枚以上、ダリウス型風車のブレードの枚数は２枚以上とする。従来のダリウス型風車とサボニウス型風車のハイブリッドタービンに比べ制約が少ないので両タービンの直径比は自由に設定できる。また海上での風力発電機としての使用や、潮流発電が考えられる。
【０００９】
【実施例】
図１、図２に示すようにダリウス型風車の曲線形と直線形がある。曲線形は部品数が少ないが、加工がやや困難である。直線形は部品数が多くなるが加工が容易になる。
【００１０】
【発明の効果】
ダリウス型風車の起動性能を改善し、回転軸に加わる強い曲げモーメントとマグナス効果による振動をパドル形風車のモーメントにより軽減する。ダリウス型風車とサボニウス型風車のハイブリッドタービンに比べ、重心が低くなり、維持管理や安全性の面から優れている。ダリウス型風車とパドル形風車は気流を介して相互に干渉することがないので効率が良くなる。システムが簡単で部品数も少なくコスト当たりの出力も高く、風切り音も小さいため市街地で家庭用に設置しても障害が少ない。風向きの依存性がないので日本のように風向きが変わりやすいところでは有望である。
【図面の簡単な説明】
【図１】ハイブリッドタービンの正面図である。
【図２】サボニウス型風車をダリウス型風車の回転閉空間内に併結する場合の正面図である。
【図３】サボニウス型風車をダリウス型風車の回転閉空間外に併結する場合の正面図である。
【図４】直線翼を使用したハイブリットタービンの正面図である。
【符号の説明】
１ ダリウス型風車
２ パドル形風車
３ 発電機
４ サボニウス型風車

Claims (1)

1. ダリウス型風車の回転閉空間外下部に回転軸を共有したパドル形風車を設置し、フリーホイール機構によりダリウス型風車の周速比がパドル形風車の周速比より高くなる場合、両タービン軸の連結を解除するハイブリッドタービン。

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