JP2005113896A - 垂直発電機の風車 - Google Patents
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Abstract
【課題】 従来の多くの風力発電機は、風力を90°変換して使用する方式であるから、分力で使用効率は良いとは云へない、又高所固定であるから、保守管理も困難且つ危険であった、受風面積も風力の素通り面積が比較的多く、検討すべき問題があった、垂直型発電機に於いても、半径に作用する逆作用の風力を、如何に防ぐかの問題が有った
【解決手段】 回転翼の周囲に固定したガイド翼を配して、受風面積を増大し、逆風も回転用に変換して逆風を皆無とし、ガイド翼により受風を増速傾向として回転翼に誘導し、ガイド翼と放物線形状の回転翼とにより、放物線の頂点に集中する如く、風力を受け渡して、能率の増大を計り、且つ回転翼の周囲を固定翼で囲んだので、安全なものとなった。
【選択図】 図1
【解決手段】 回転翼の周囲に固定したガイド翼を配して、受風面積を増大し、逆風も回転用に変換して逆風を皆無とし、ガイド翼により受風を増速傾向として回転翼に誘導し、ガイド翼と放物線形状の回転翼とにより、放物線の頂点に集中する如く、風力を受け渡して、能率の増大を計り、且つ回転翼の周囲を固定翼で囲んだので、安全なものとなった。
【選択図】 図1
Description
本発明は、垂直型風力発電機に使用する、風車に係わるものである。
従来風力発電の多くは、風力に対向したプロペラ方式が使用されている、然し此の方式は風力を90°変換して使用のため、風力を分力して使用し、之が最大の効率は羽根の対向角度が45°が最高であり、従って風力を最大50%以下に於いて使用している、然も回転翼の使用している面積に対して、風力を使用している面積は、羽根の面積のみで、他の面積は風力の素通りで、風力の利用効率は有効といえない、その他風切り音の防止に、羽根に捻れを行う等あるが、風力の変化に伴い、適切な角度の対応は理論的にも困難で、風切り音の原因となっている、その他高所固定のため、保守管理が困難且つ危険である、等の問題点や風の方向に向きを絶えず変更する等の問題点があり、一般家庭用としても無理な点が有った。
次いで垂直型風力発電機に於いては、多様な形状の物が有るが、受風面の半径に於ける逆回転の風速を、如何に防ぐかの難点等があり、之がと思う物は、無かった。
本願は先に2001−248361 により出願し、出願後有効な案を見いだし、補正に於いて訂正を試みたが、訂正仕切れず、改めて出願する物である。
従来のプロペラ型に於いては、安全性や風力の利用率等を考慮するならば、一般家庭用としては不向きである、よって垂直型風力発電機を考慮したが、之とて安全性に欠げ、例えばクロスフロー型等に就いても、風力の利用率等満足した物で無かった、依って垂直型にして風力の利用効率もよく、且つ安全性も有る物を考慮するに至った。
従来のプロペラ型に於いては、安全性や風力の利用率等を考慮するならば、一般家庭用としては不向きである、よって垂直型風力発電機を考慮したが、之とて安全性に欠げ、例えばクロスフロー型等に就いても、風力の利用率等満足した物で無かった、依って垂直型にして風力の利用効率もよく、且つ安全性も有る物を考慮するに至った。
即ち本発明は、垂直型風力発電機であるが、クロスフロウー型の様に内部に風が通過する構造とせず、例えば回転ドアーの如く、直接回転翼に、風力を受ける機構とし、其の周囲に固定したガイド翼を当設して、安全且つ風力の効率を高める事を考えると同時に、逆風の防止を考えた、また修理点検等も、楽に出来る様に構造をユニット化し、組立分解積層等も楽に出来る様な構造を考えた。
先に本発明の構造に就いて説明する、図1に示す組図は、図2於いて示すA−A断面の平面図でる、図2は本発明の組図の、側面図である、図3に示す図は回転翼の平面図であり、図4に示す図は回転翼の側面図である、図5に示す図はガイド翼の平面図であり、図6に示す図は支柱9に取り付けた、ガイド板7の側面図である、
図3及び図4の風車について説明する、図3は回転軸芯1の周囲に、放物線状の回転翼2を複数個当設した図である、図4はユニット化した2個の風車を、重ね合はせて組んだ側面図で、回転軸芯1の先端は段付として、複数のボルト3により、接合したものである、此の2個の風車は、上下の支え板4により支えられ、芯軸5と発電機取り付け板6に支えられ、回転を行う、下部の機構は後述する。
図5及び図6のガイド翼について説明する、図5に示すガイド板7は両端を勾配に切った長い薄板を、図6に示すAと云う寸法に、長いコ型に折り曲げたガイド板7で、之を複数個接合して円筒状に製作した物である、図6に示す図は之を2個重ねて、上下の保持板8によって保持し、支柱9によって組立たものである。
図1及び図2に就いて説明する、図1に示す組図は、回転可能な風車図3と、図5に示す、固定可能なガイド板7とを組合わせた平面図で、図2示す組図のA−A断面図である、図2に示す組図は図1に示す組図の側面図である、上下2個の風車をボルト3により一体化して、下部に発電機取り付け板6を介して、発電機10を当設し、発電機の下部はベアリング11によって支えられ、上部は芯軸5とベアリング11によって支えられて、風車は発電機10と一体となって回転する、図6に示すガイド翼は、ガイド板7の部分を上下の保護板8と共に支柱9によって固定され、風車は発電機10と共に、上下の保護板8によって支えられて回転し、図2に示す如く、内部において回転する風車の周囲に対応して、固定した図5に示すガイド翼を構成した、機構を示す。
図2に示す構図は、2段重ねの構図であるが、之を数段重ねんとすれば、ボルト3を外し支柱9を長くすることにより、回転軸芯1を同一形状に製作することにより、際限無く重ねる事が出来る。
先ずプロペラ型と本発明の、風力の効率の違いに就いて、説明する、図7に於いてB−C線をプロペラの受風面とし、水平の矢印を風力の方向とする、垂直の矢印は羽根の回転方向して、羽根の角度は45°とする(45°以外は効率が落ちる)今A−Bを風力として、之を 45°に分力するならば、A−Cを引き出す事ができ、更に之を分解してA−Dを引き出す事が出来る、このA−Dが回転力で、図解で示す通り受風の50%以下が回転力である、之に対し本願発明の効率について説明する。
図1において説明する、垂直矢印の方向より、受風したとする、この時全面受風するが仮にAの面に受風したとして、此の風量はBなる間口に圧縮されて進み、其の圧縮比はAとBの比によって決まるのであるが、現実には簡単にはでない、実験に待つしか無いが、何れにしても圧縮の方向に有る事は間違い無い、今プロペラ式と受風面積が同じと考えるならば、片方は半減され、片方は直風を作用する事となり、本願発明が遙かに効率が高いといえる。
図1において説明する、垂直矢印の方向より、受風したとする、この時全面受風するが仮にAの面に受風したとして、此の風量はBなる間口に圧縮されて進み、其の圧縮比はAとBの比によって決まるのであるが、現実には簡単にはでない、実験に待つしか無いが、何れにしても圧縮の方向に有る事は間違い無い、今プロペラ式と受風面積が同じと考えるならば、片方は半減され、片方は直風を作用する事となり、本願発明が遙かに効率が高いといえる。
従来の垂直型風力発電機と比較対照する、従来の垂直型は、何の様に弁護しても半径の片側は逆風を受ける、本発明は図1に見る如くガイド翼により、逆風は殆ど皆無と云って良く、逆風も回転力に変えている。
風力の使用面積について、プロペラ方式は使用円の面積に対し、羽根面のみの使用であるが、本発明は全面使用であるので、規模はそれほど小さく出来る。
放物線弧状の回転翼2と、ガイド板7は、絶えず合対して放物線形を構成して、風力を其の頂点に送り込むので、回転半径を極力外径に寄せる事が出来、又圧縮傾向にある風力を頂点に集中するので、非常に有効に回転力を得ることが出来る。
図2に示す様にボルト3を外して、支柱9を長くすることで、図3の回転翼と図5のガイド翼をユニット化して於けば、設置する各地の風力の差に応じて、段数を変える事で、多様に安価に製作する事が出来る。
図1に示す如く回転翼の周囲を、固定のガイド板7で取り囲んでいるので、安全である、従って一般家庭用としても、適当である。
風力は風速そのままを、圧縮傾向に使用しているので、比較的低速で使用出来、高さも低く製作でき、保守管理も楽である
プロペラ型の羽根は、取り付け部より末端まで周速が異なる為、羽根の角度と風速と一致せず、風切り音が出やすいが、本発明は直風そのままを羽根に受けて、作動するので風切り音は、今後の実験で見るが出にくい筈である。
以上の特性に加え従来の垂直型発電機の特性を付け加えるならば、尚多くの応用範囲を提供出来るのではあるまいか。
1 回転軸芯
2 回転翼
3 ボルト
4 支え板
5 芯軸
6 発電機取り付け板
7 ガイド板
8 保持板
9 支柱
10 発電機
11 ベアリング
2 回転翼
3 ボルト
4 支え板
5 芯軸
6 発電機取り付け板
7 ガイド板
8 保持板
9 支柱
10 発電機
11 ベアリング
Claims (1)
- 図3に於いて示す、回転翼芯1と、放物線状の複数の回転翼2とで、一体となしたる、風車図3の、回転翼2の周囲に対応して、図5に示す如き、ガイド板7にて、ドウナツ型に組み上げたガイド翼図5とを、図1に示す如く、組み合わせて、固定したガイド板7と回転翼2とは、絶えず合い対して放物線形状を形成して、ガイド板7は圧縮した風力を、放物線の頂点に集中する如く回転翼2に受け渡して、ガイド翼図5と風車図3とは、通過する風力を増幅助長して、回転翼2に効率よく、風力の受け渡しを行う方式としたことを、特徴とした風車。
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