【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、風向に対し垂直な回転軸に沿って縦方向の羽根を有し、この羽根が風によって回転軸の回転方向に回転する垂直軸型風車を供えた垂直軸型風力発電装置の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の垂直軸型型風車は、前記特許文献１に開示されているように、回転軸方向に沿って垂直方向に位置する一対の支持部材に両端部が固定される羽根を備えている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−１１０６６６号公報（図１、図６、図７）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の垂直軸型風車の羽根は、前記特許文献１に開示されているように、回転軸方向に沿って複数枚が配設されている。そのため、風による回転効率を上げるためには、周方向に羽根の枚数を増加させることになる。
しかしながら、周方向の羽根の枚数増加には限度があり、風による回転効率を上昇させるためには、まだ改善する必要がある。
【０００５】
本発明の目的は、垂直軸型風車の羽根に対する風力の活用を効果的にすることにより、発電効率を上昇させることができる垂直型風力発電装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成する請求項１の垂直軸型風力発電装置は、垂直に設けた回転軸と、当該回転軸の周方向に複数枚取り付けた縦向きの羽根とを有する風力発電装置において、前記羽根は、前記回転軸の内周と外周とに複数枚配設されていることを特徴とする。
上記構成によると、内周側の羽根と外周側の羽根とが風を受ける為、風に対する揚力が合算され、回転力が強まる。
【０００７】
請求項２の垂直軸型風力発電装置は、請求項１において、前記内周側の羽根と前記外周側の羽根とは、風に対する揚力発生の向きが同じになるように配設されている。
上記構成によると、内周側の羽根と外周側の羽根とが整列状態となるため、各羽根を配設し易くなる。
【０００８】
請求項３に記載の垂直軸型風力発電装置は、請求項１において、前記内周側の羽根と前記外周側の羽根とは、風に対する揚力発生の向きが交差するように配設されている。
上記構成によると、内周側の羽根と外周側の羽根との間の風速を高く又は低くなるように合わせることができ、各羽根の揚力発生効率が高くなる。
【０００９】
請求項４に記載の垂直軸型風力発電装置は、請求項２又は３において、前記内周側の羽根と前記外周側の羽根とは、前記回転軸の周方向に位相差を設けて配設されている。
上記構成によると、内周側の羽根と外周側の羽根とを周方向にずらせることで、互いの干渉を少なくできる。
【００１０】
請求項５に記載の垂直型風力発電装置は、垂直に設けた回転軸と、当該回転軸の周方向に複数枚取り付けた縦向きの羽根とを有する風力発電装置において、前記回転軸の少なくとも一方端側に、前記羽根に風を向かわせるスカート状の集風部材を設けたことを特徴とする。
上記構成によると、スカート状の集風部外が風を羽根に向けて集めるため、羽根の受ける風量を多くすることができる。
【００１１】
請求項６に記載の垂直軸型風力発電装置は、請求項５において、前記集風部材は、スカート状の台座部と、その表面に設けられた風案内のための凸条とを備えてなる。
上記構成によると、スカート状の台座部表面の凸状が風を案内するため、風を羽根に向けて集める効率が良くなる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に基づく垂直軸型風力発電装置を図示する一実施の形態を基に具体的に説明する。
図１は本発明の第１実施形態に係る垂直軸型風力発電装置の正面図であり、図２は風車用羽根の配置を示す上面図である。
【００１３】
図１において、垂直軸型風力発電装置１は、垂直に設けた回転軸２と、回転軸２の周方向に複数枚取り付けた羽根３とを備えて成る。羽根３は、回転軸２に沿って縦向きに延びる、内周側羽根５及び外周側羽根６からなる。
【００１４】
回転軸２の上方には、円板１１を介して支持部材１２，１３が取り付けられている。回転軸３の下方は、軸受２１を介してハウジング２２に回転自在に支持されている。ハウジング２２は、ベース２３を有し、ベース２２は図示されない基礎に対して適宜の固定手段で固定される。また、回転軸２の下方には、適宜の変速機構２４を介して発電機２５が連結されている。
【００１５】
上側支持部材１２は、円板１１の上側指向折り曲げ部から斜め上方に伸びて羽根５の上方を支持する。下側支持部材１３は、円板１１の下側指向折り曲げ部から斜め下方に伸びて羽根５の下方を支持する。
また、羽根５と羽根６の上方は、上側連結部材１４で互いに連結され、羽根５と羽根６の下方は、下側連結部材１５で互いに連結されている。
なお、上側支持部材１２と上側連結部材１４とは一体の支持部材として構成することができる。下側支持部材１３と下側連結部材１５とも一体の支持部材として構成することができる。
【００１６】
図２において、羽根３は、半径Ｒ１に沿って配設された２枚の内周側羽根５と、半径Ｒ２に沿って配設された２枚の外周側羽根６とからなる。なお、内周側羽根５と外周側羽根６の枚数は、２枚に限らず、３枚又は４枚であってもよい。内周羽根５及び外周羽根６のいずれも回転軸２と平行な縦向きに取り付けられている。
【００１７】、
内周側羽根５と外周側羽根６とは、断面が翼状となっており、一方面は流線が長くなる凸状面となっており、他方面は流線が短くなるフラット状面となっている。このような羽根５，６は、軸方向の骨材と、骨材に所定間隔で挿入された翼状板と、翼状板の外周を覆う外皮材とからなる中空構造で構成される。また、前記骨材、翼状板及び外皮材は、アルミニウム合金で形成され、羽根５，６の全体が軽量で強固に形成されている。
【００１８】
図２において、羽根５，６は、並走状態であって、その凸状面がそれぞれ外方に向かうように配設されている。風Ａに対する各羽根５，６の揚力Ｂの向きは回転方向斜め外方であって、羽根３はＣ方向に回転する。
【００１９】
周方向の内周と外周の両方に羽根５，６が配設され、各羽根５，６で揚力が発生するため、風Ａに対する回転駆動力が増し、発電効率が向上する。
【００２０】
図３は、他の配設例に係る羽根３′を示す。図３において、羽根５′，６′は、並走状態であって、その凸状面が互いに向かい合わせとなるように配設されている。風Ａに対する羽根５′の揚力Ｂ′の向きは回転方向斜め内方であって、風Ａに対する羽根６′の揚力Ｂ′の向きは回転方向斜め外方であって、羽根３はＣ方向に回転する。
【００２１】
周方向の内周と外周の両方に羽根５′，６′が配設され、しかも羽根５′，６′の揚力の方向が互いに交差し、羽根５′と羽根６′の間が高速流の通路となるため、各羽根５′，６′でより高い揚力が発生するため、風Ａに対する回転駆動力が増し、発電効率が向上する。
また、羽根５′，６′は並走状態であるため、連結部材１４，１５による、羽根５，６相互の連結が確実にできる。
【００２２】
図４は、更に他の配設例に係る羽根３″を示す。図４において、外周の羽根６″は、内周の羽根５″より先行するように、所定の位相差θが設けられている。
なお、内周の羽根５″を外周の羽根６″より先行させるような位相差を設けるものであってもよい。
【００２３】
先行する羽根６″と追いかける羽根５″との間に周方向のずれがあるため、羽根入口と羽根出口の間に差が生じ、流速が早くなる。また、羽根５″と羽根６″との間の空気流の干渉が少なくなる。
そのため、各羽根５″，６″で生じる揚力Ｂ″はそれぞれ確実なものとなる。
【００２４】
つぎに、本発明の第２実施形態に係る垂直軸型風力発電装置を図５に基づいて説明する。
図５において、回転軸２の周囲であって、羽根３の下方を覆う集風部材３１が設けられている。この集風部材３１は、羽根３に向かって狭くなるスカート状の台座部３２と、先端の筒部３３とからなっている。スカート状の台座部３２は、回転軸２の下方にある図示されないハウジングやベース２３を覆っている。
【００２５】
羽根３に向かう風Ａのうち、羽根３の下方にあるものは、吹き抜けることなく、集風部材３１により、羽根３に向かう風に向きを変える。そのため、羽根３に至る風の速度と量が増加し、羽根３による回転駆動力が増加する。
【００２６】
図６に示すように、スカート状の台座部３２′に、回転軸方向に向かって延びる稜線状の凸条３５が周方向４等分位置に形成されている。風Ａ′は、稜線状凸条３５により、回転軸２の方向に更に集められる。それにより、羽根３に至る風の速度と量が更に増加し、羽根３による回転駆動力が更に増加する。
【００２７】
図７に示すように、スカート条の台座部３２″に、回転軸方向に向かってらせん状に延びる帯状の凸条３６が周方向に４本形成されている。風Ａ″は、台座部３２″上のらせん状の凸状３６によって、回転軸２の中心に向かう渦巻き状に集められる。それにより、羽根３に至る風の速度と量が更に増加し、羽根３による回転駆動力が更に増加する。
【００２８】
なお、上記実施形態は以下のように変更して実施することができる。
第１実施形態において、内外周の羽根は２周に限らず、内周、中周、外周のように３周に羽根を配置するものであってもよい。
第２実施形態において、スカート状の集風部材は、羽根３の下方に配置するものに限らない。羽根３の上方にスカート状の集風部材を設けると、吹き上げ状の風を集めることができる。また、羽根３の上方と下方の両方にスカート状の集風部材を設けることもできる。
第１実施形態において、第２実施形態のように、内外周に複数列の羽根に加えて、スカート状の集風部材３１（図１の二点鎖線）を設けるようにすると、更に風による発電効率を上げることができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１〜４によると、内外周の羽根により、風に対する揚力を増加して、発電効率を上昇させるという効果も奏する。
【００３０】
請求項５〜６によると、羽根に向かう風を集めて、羽根の揚力を増加させ、発電効率を上昇させるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態である垂直型風力発電装置の正面図である。
【図２】風車用羽根の配置を示す上面図である。
【図３】他の風車用羽根を示す上面図である。
【図４】更に他の風車用羽根を示す上面図である。
【図５】本発明の第２実施形態である垂直型風力発電装置の斜視図である。
【図６】他のスカート状集風部材を示す斜視図である。
【図７】更に他のスカート状集風部材を示す斜視図である。
【符号の説明】
１ 垂直軸型風力発電装置
２ 回転軸
３ 羽根
５ 内周側羽根
６ 外周側羽根
３１ 集風部材
３２ 台座部
３５ 稜線状の凸条
３６ 帯状の凸条[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is an improvement of a vertical axis wind power generator provided with a vertical axis type windmill having blades in the vertical direction along a rotation axis perpendicular to the wind direction, and the blades rotating in the rotation direction of the rotation axis by the wind. It is about.
[0002]
[Prior art]
As disclosed in Patent Document 1, the conventional vertical axis type wind turbine includes blades whose both ends are fixed to a pair of support members positioned in the vertical direction along the rotation axis direction.
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 10-110666 (FIGS. 1, 6, and 7)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
As disclosed in Patent Document 1, a plurality of blades of a conventional vertical axis type wind turbine are disposed along the rotation axis direction. Therefore, in order to increase the rotation efficiency by wind, the number of blades is increased in the circumferential direction.
However, there is a limit to the increase in the number of blades in the circumferential direction, and it is still necessary to improve in order to increase the rotation efficiency by wind.
[0005]
An object of the present invention is to provide a vertical wind power generator capable of increasing power generation efficiency by making effective use of wind power to the blades of a vertical axis wind turbine.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The vertical axis wind power generator according to claim 1, which achieves this object, includes a vertical rotating shaft and a plurality of vertical blades attached in a circumferential direction of the rotating shaft. Are arranged on the inner periphery and the outer periphery of the rotating shaft.
According to the above configuration, since the inner peripheral blade and the outer peripheral blade receive wind, the lift to the wind is added and the rotational force is increased.
[0007]
A vertical axis wind power generator according to a second aspect is the first aspect, wherein the inner peripheral blade and the outer peripheral blade are arranged so that the direction of lift generation relative to the wind is the same.
According to the above configuration, the blades on the inner peripheral side and the blades on the outer peripheral side are in an aligned state, which makes it easier to dispose each blade.
[0008]
According to a third aspect of the present invention, in the vertical axis wind power generator according to the first aspect, the inner peripheral blades and the outer peripheral blades are arranged so that the directions of lift generation with respect to the wind intersect each other. .
According to the said structure, it can match | combine so that the wind speed between the blade | wing on an inner peripheral side and the blade | wing on an outer peripheral side may become high or low, and the lift generation efficiency of each blade | wing becomes high.
[0009]
According to a fourth aspect of the present invention, in the vertical axis wind power generator according to the second or third aspect, the inner blade and the outer blade are provided with a phase difference in the circumferential direction of the rotating shaft. Has been.
According to the above configuration, mutual interference can be reduced by shifting the inner peripheral blade and the outer peripheral blade in the circumferential direction.
[0010]
The vertical wind power generator according to claim 5, wherein the wind power generator includes a rotating shaft provided vertically and a plurality of vertical blades attached in a circumferential direction of the rotating shaft. At least one of the rotating shafts A skirt-shaped air collecting member for directing the wind toward the blades is provided on the end side.
According to the above configuration, since the outside of the skirt-shaped air collecting part collects the wind toward the blades, the amount of air received by the blades can be increased.
[0011]
According to a sixth aspect of the present invention, in the vertical axis wind power generation device according to the fifth aspect, the wind collecting member includes a skirt-shaped pedestal portion and a ridge for wind guidance provided on the surface thereof. .
According to the said structure, since the convex shape of the skirt-like base part surface guides a wind, the efficiency which collects a wind toward a blade | wing improves.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, a vertical axis wind power generator according to the present invention will be described in detail based on an embodiment shown in the drawings.
FIG. 1 is a front view of a vertical axis wind power generator according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a top view showing an arrangement of wind turbine blades.
[0013]
In FIG. 1, a vertical axis wind power generator 1 includes a rotating shaft 2 provided vertically and a plurality of blades 3 attached in the circumferential direction of the rotating shaft 2. The blade 3 includes an inner peripheral blade 5 and an outer peripheral blade 6 that extend longitudinally along the rotation axis 2.
[0014]
Support members 12 and 13 are attached above the rotating shaft 2 via a disk 11. A lower portion of the rotary shaft 3 is rotatably supported by the housing 22 via a bearing 21. The housing 22 has a base 23, and the base 22 is fixed to a foundation (not shown) by appropriate fixing means. A generator 25 is connected to the lower side of the rotary shaft 2 via an appropriate speed change mechanism 24.
[0015]
The upper support member 12 extends obliquely upward from the upper-oriented bent portion of the disk 11 and supports the upper side of the blade 5. The lower support member 13 extends obliquely downward from the lower-oriented bent portion of the disk 11 and supports the lower portion of the blade 5.
The upper portions of the blades 5 and 6 are connected to each other by the upper connecting member 14, and the lower portions of the blades 5 and 6 are connected to each other by the lower connecting member 15.
The upper support member 12 and the upper connection member 14 can be configured as an integral support member. The lower support member 13 and the lower connection member 15 can also be configured as an integral support member.
[0016]
In FIG. 2, the blade 3 is composed of two inner peripheral blades 5 disposed along the radius R1 and two outer peripheral blades 6 disposed along the radius R2. The number of inner peripheral blades 5 and outer peripheral blades 6 is not limited to two, and may be three or four. Both the inner peripheral blade 5 and the outer peripheral blade 6 are attached in the vertical direction parallel to the rotating shaft 2.
,
The inner peripheral blade 5 and the outer peripheral blade 6 are wing-shaped in cross section, one surface is a convex surface with a long streamline, and the other surface is a flat surface with a short streamline. ing. Such blades 5 and 6 are configured by a hollow structure including an axial aggregate, a winged plate inserted into the aggregate at a predetermined interval, and a skin material covering the outer periphery of the winged plate. The aggregate, the wing plate, and the skin material are made of an aluminum alloy, and the entire blades 5 and 6 are light and strong.
[0018]
In FIG. 2, the blades 5 and 6 are in a parallel running state, and are arranged so that their convex surfaces are directed outward. The direction of the lift B of each blade 5, 6 with respect to the wind A is obliquely outward in the rotational direction, and the blade 3 rotates in the C direction.
[0019]
The blades 5 and 6 are disposed on both the inner and outer circumferences in the circumferential direction, and lift is generated by the blades 5 and 6, so that the rotational driving force for the wind A is increased and the power generation efficiency is improved.
[0020]
FIG. 3 shows a blade 3 ′ according to another arrangement example. In FIG. 3, the blades 5 ′ and 6 ′ are in a parallel running state, and are disposed so that their convex surfaces face each other. The direction of the lift B ′ of the blade 5 ′ with respect to the wind A is diagonally inward in the rotational direction, the direction of the lift B ′ of the blade 6 ′ with respect to the wind A is diagonally outward in the rotational direction, and the blade 3 is in the C direction. Rotate.
[0021]
The blades 5 'and 6' are arranged on both the inner and outer circumferences in the circumferential direction, and the directions of lift of the blades 5 'and 6' intersect each other, and a high-speed flow is generated between the blades 5 'and 6'. Since it becomes a passage, higher lift is generated in each blade 5 ', 6', so that the rotational driving force against the wind A is increased and the power generation efficiency is improved.
Further, since the blades 5 'and 6' are in a parallel running state, the blades 5 and 6 can be reliably connected to each other by the connecting members 14 and 15.
[0022]
4 shows a blade 3 ″ according to still another arrangement example. In FIG. 4, the outer peripheral blade 6 ″ is provided with a predetermined phase difference θ so as to precede the inner peripheral blade 5 ″. .
A phase difference may be provided so that the inner peripheral blade 5 ″ precedes the outer peripheral blade 6 ″.
[0023]
Since there is a circumferential shift between the preceding blade 6 "and the chasing blade 5", a difference occurs between the blade inlet and the blade outlet, and the flow velocity is increased. In addition, airflow interference between the blades 5 "and 6" is reduced.
Therefore, the lift B ″ generated by the blades 5 ″ and 6 ″ is reliable.
[0024]
Next, a vertical axis wind power generator according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In FIG. 5, an air collecting member 31 is provided around the rotary shaft 2 and covering the lower side of the blade 3. The air collecting member 31 includes a skirt-like pedestal portion 32 that narrows toward the blade 3 and a cylindrical portion 33 at the tip. The skirt-shaped pedestal 32 covers a housing (not shown) and the base 23 below the rotary shaft 2.
[0025]
Among the winds A directed to the blades 3, those below the blades 3 are changed in the direction toward the winds directed to the blades 3 by the air collecting member 31 without being blown through. Therefore, the speed and amount of wind reaching the blades 3 are increased, and the rotational driving force by the blades 3 is increased.
[0026]
As shown in FIG. 6, ridge-like ridges 35 extending in the direction of the rotation axis are formed on the skirt-like pedestal portion 32 ′ at four equally spaced positions in the circumferential direction. The wind A ′ is further collected in the direction of the rotation axis 2 by the ridge-shaped ridges 35. Thereby, the speed and amount of wind reaching the blades 3 are further increased, and the rotational driving force by the blades 3 is further increased.
[0027]
As shown in FIG. 7, four strip-shaped ridges 36 extending in a spiral shape in the direction of the rotation axis are formed in the skirt base portion 32 ″ in the circumferential direction. "The spiral convex shape 36 gathers in a spiral toward the center of the rotating shaft 2. This further increases the speed and amount of wind reaching the blade 3, and further increases the rotational driving force by the blade 3. To do.
[0028]
In addition, the said embodiment can be changed and implemented as follows.
In 1st Embodiment, the blade | wing of an inner and outer periphery is not restricted to 2 rounds, You may arrange | position a blade | wing to 3 rounds like an inner periphery, a middle periphery, and an outer periphery.
In the second embodiment, the skirt-shaped air collecting member is not limited to the one disposed below the blade 3. When a skirt-like air collecting member is provided above the blades 3, it is possible to collect blown-up air. Also, a skirt-like air collecting member can be provided both above and below the blade 3.
In the first embodiment, when the skirt-like air collecting member 31 (two-dot chain line in FIG. 1) is provided in addition to the plurality of blades on the inner and outer circumferences as in the second embodiment, power generation by wind is further performed. Efficiency can be increased.
[0029]
【The invention's effect】
As described above, according to the first to fourth aspects, the effect of increasing the power generation efficiency by increasing the lift to the wind by the inner and outer blades.
[0030]
According to the fifth to sixth aspects, there is an effect of collecting the wind toward the blades, increasing the lift of the blades, and increasing the power generation efficiency.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view of a vertical wind power generator according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a top view showing the arrangement of wind turbine blades.
FIG. 3 is a top view showing another windmill blade.
FIG. 4 is a top view showing still another wind turbine blade.
FIG. 5 is a perspective view of a vertical wind power generator according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a perspective view showing another skirt-shaped air collecting member.
FIG. 7 is a perspective view showing still another skirt-shaped air collecting member.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vertical axis type wind power generator 2 Rotating shaft 3 Blade | wing 5 Inner peripheral side blade | wing 6 Outer peripheral side blade | wing 31 Wind-collecting member 32 Base part 35 Ridge-shaped convex strip 36 Strip-shaped convex strip
