JP2005240668A - Wind power generation device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、風力発電装置に関する。 The present invention relates to a wind turbine generator.
風力発電装置は、風により羽根車を回転させ、この回転エネルギーを発電機により電気エネルギーに変換して発電する装置である。風力発電装置は、発電のために特別のエネルギー源(石油燃料や核燃料など)を確保する必要がなく、そして発電により環境汚染物を生じないなどの利点を有する一方、発電効率が低いという欠点も有する。風力発電装置の発電効率を高くするためには、羽根車がより多くの量の風を受けるように、その直径を大きくすることが一般的である。しかしながら、羽根車の直径を大きくすると風力発電装置が大型となるため、その製造、運搬、そして設置に手間がかかる。 A wind power generator is a device that rotates an impeller by wind and converts the rotational energy into electric energy by a generator to generate electric power. Wind power generators do not require special energy sources (such as petroleum fuel or nuclear fuel) for power generation, and have the advantage of not generating environmental pollutants due to power generation, but also have the disadvantage of low power generation efficiency. Have. In order to increase the power generation efficiency of the wind power generator, it is common to increase the diameter so that the impeller receives a larger amount of wind. However, since the wind turbine generator becomes large when the diameter of the impeller is increased, it takes time to manufacture, transport, and install it.
特許文献1には、円筒状ダクトの内部に羽根車が収容された構成の風力発電装置(ウインドタービン)が開示されている。同文献においては、ダクトをその内径がダクト前端部から次第に小さくなる形状に設定することにより、ダクト内部に流入する風が増速されて羽根車に当たるために風力発電装置の出力を大きくすることができ、そのため装置を小型化できるとされている。 Patent Document 1 discloses a wind turbine generator (wind turbine) having a configuration in which an impeller is accommodated inside a cylindrical duct. In this document, by setting the duct so that its inner diameter gradually decreases from the front end of the duct, the wind flowing into the duct is accelerated and hits the impeller so that the output of the wind turbine generator can be increased. Therefore, it is said that the apparatus can be miniaturized.
特許文献2には、同様に円筒状ダクトの内部に羽根車が収容された構成の風力発電装置が開示されている。同文献においては、ダクトの長さを前端部での開口径の1.3乃至3.0倍の範囲に設定して羽根車後方の風の流れを円滑とすることにより、ダクト内部に流入する風が十分に増速されて羽根車に当たるために風力発電装置の発電効率を高くすることができ、そのため装置を小型化できるとされている。
ダクトを備えた風力発電装置は、ダクト前端部での開口径を大きくすると、より多くの量の風がダクト内部に流入して増速されるために、その発電効率をさらに高くすることができる。しかしながら、ダクト前端部での開口径を大きくするためにダクト全体のサイズを大きくすると、風力発電装置が大型のものとなる。 When the opening diameter at the front end of the duct is increased, the wind power generator provided with the duct can be further increased in its power generation efficiency because a larger amount of wind flows into the duct and is accelerated. . However, if the size of the entire duct is increased in order to increase the opening diameter at the front end of the duct, the wind power generator becomes large.
本発明の目的は、発電効率に優れ、そして小型化も容易な風力発電装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a wind power generator that is excellent in power generation efficiency and easy to downsize.
本発明は、前後が開口している円筒状ダクト、このダクトの内壁表面から立設された支柱によりダクト内部に固定された、ダクト前方側に向く羽根車を備えた発電機、および前記のダクトからダクト前方に向かって伸びるフレームにダクトと同軸且つ非接触に固定された、後端開口部をダクト側に向けた円筒状インレットからなり、前記インレットの壁体の長さ方向に沿う断面の外縁が、インレット前端部から後端部にかけて流線形をなし、そしてインレット前端部での開口径が、ダクト前端部での開口径の0.7乃至1.2倍の範囲にあり、かつインレット後端部での開口径が、ダクト前端部での開口径よりも小さいことを特徴とする風力発電装置にある。 The present invention relates to a cylindrical duct having front and rear openings, a generator having an impeller fixed to the inside of the duct by a support column standing from the inner wall surface of the duct, and an impeller facing the front side of the duct, and the duct The outer edge of the cross section along the length direction of the wall of the inlet, comprising a cylindrical inlet that is fixed coaxially and non-contacted with the duct to the frame extending from the front to the duct, with the rear end opening facing the duct Is streamlined from the inlet front end to the rear end, and the opening diameter at the inlet front end is in the range of 0.7 to 1.2 times the opening diameter at the duct front end, and the inlet rear end The wind power generator is characterized in that the opening diameter at the section is smaller than the opening diameter at the front end of the duct.
本発明の風力発電装置の好ましい態様は、下記の通りである。
(1)インレット壁体断面の内縁も、インレット前端部から後端部にかけて流線形をなす。
(2)インレット前端部での開口径が、インレット後端部での開口径よりも大きい。より好ましくは、インレット壁体断面の前端部と後端部とを結ぶ直線と、インレットの中心軸とのなす角度が20度以下である。
(3)上記(2)において、インレット前端部での開口径が、ダクト前端部での開口径よりも大きい。
(4)インレット壁体断面の外縁の長さが、内縁の長さよりも大きい。
(5)インレット壁体断面の前端部と後端部とを結ぶ直線の長さが、ダクト壁体の長さ方向に沿う断面の前端部と後端部とを結ぶ直線の長さの5乃至100%の範囲にある。
The preferable aspect of the wind power generator of this invention is as follows.
(1) The inner edge of the cross section of the inlet wall also forms a streamline from the inlet front end to the rear end.
(2) The opening diameter at the inlet front end is larger than the opening diameter at the inlet rear end. More preferably, the angle formed by the straight line connecting the front end and the rear end of the cross section of the inlet wall and the central axis of the inlet is 20 degrees or less.
(3) In (2) above, the opening diameter at the inlet front end is larger than the opening diameter at the duct front end.
(4) The length of the outer edge of the inlet wall section is greater than the length of the inner edge.
(5) The length of the straight line connecting the front end portion and the rear end portion of the inlet wall cross section is 5 to 5 of the straight line length connecting the front end portion and the rear end portion of the cross section along the length direction of the duct wall body. It is in the range of 100%.
(6)ダクト壁体の長さ方向に沿う断面の外縁及び内縁のそれぞれが、ダクト前端部から後端部にかけて流線形をなしている。
(7)ダクト前端部での開口径が、ダクト後端部での開口径以上である。より好ましくは、ダクト壁体の長さ方向に沿う断面の前端部と後端部とを結ぶ直線と、ダクトの中心軸とのなす角度が10度以下である。
(8)ダクト壁体の長さ方向に沿う断面の内縁の長さが、外縁の長さよりも大きい。
(9)ダクト外側面の後端部もしくはその近傍の部位にスポイラが付設されている。
(6) Each of the outer edge and the inner edge of the cross section along the length direction of the duct wall body is streamlined from the front end portion to the rear end portion of the duct.
(7) The opening diameter at the duct front end is greater than or equal to the opening diameter at the duct rear end. More preferably, the angle formed by the straight line connecting the front end portion and the rear end portion of the cross section along the length direction of the duct wall body and the central axis of the duct is 10 degrees or less.
(8) The length of the inner edge of the cross section along the length direction of the duct wall body is larger than the length of the outer edge.
(9) A spoiler is attached to the rear end portion of the duct outer surface or the vicinity thereof.
本発明の風力発電装置は、羽根車を収容する円筒状ダクトの前方に、円筒状のインレットが配置された構成を有している。本発明の風力発電装置は、インレットが付設されていない場合にダクトの外側へと流れていた風を、インレットの外側面に沿わせてダクト内部へと流入させることができる。このため、本発明の風力発電装置は、インレットを有しないものと比較して、内部に流入したより多くの量の風をダクトにより増速して発電に用いることができるために発電効率に優れている。すなわち、所定の発電量を得るために、用いる風力発電装置を小型化することが容易である。 The wind power generator of the present invention has a configuration in which a cylindrical inlet is arranged in front of a cylindrical duct that houses an impeller. The wind power generator of the present invention can flow the wind that has flowed to the outside of the duct when the inlet is not attached along the outer surface of the inlet into the duct. For this reason, the wind power generator of the present invention is superior in power generation efficiency because a larger amount of wind that has flowed into the interior can be accelerated by the duct and used for power generation, compared to a wind power generator that does not have an inlet. ing. That is, it is easy to reduce the size of the wind power generator used in order to obtain a predetermined power generation amount.
本発明の風力発電装置を添付の図面を用いて説明する。図1は、本発明の風力発電装置の構成例を示す正面図であり、図2は、図1の風力発電装置の平面図であり、そして図3は、図2に記入した切断線I−I線に沿って切断した風力発電装置の部分断面図である。 A wind power generator according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a front view showing a configuration example of the wind power generator of the present invention, FIG. 2 is a plan view of the wind power generator of FIG. 1, and FIG. 3 is a section line I--written in FIG. It is a fragmentary sectional view of the wind power generator cut along line I.
図1から図3に示す風力発電装置10は、前後が開口している円筒状ダクト11、ダクト11の内壁表面から立設された支柱12によりダクト内部に固定された、ダクト前方側に向く羽根車13を備えた発電機14、およびダクト11からダクト前方に向かって伸びるフレーム15にダクトと同軸且つ非接触に固定された、後端開口部をダクト11の側に向けた円筒状インレット16などから構成されている。ダクト11及びインレット16は、例えば、繊維強化樹脂材料から形成される。
The
図1から図3に示す風力発電装置において、インレット16の壁体の長さ方向に沿う断面の外縁16aは、インレット前端部から後端部にかけて流線形をなしており、そしてインレット16の前端部での開口径D1 は、ダクト11の前端部での開口径D3 の約1.1倍に設定され、かつインレット16の後端部での開口径D2 は、ダクト11の前端部での開口径D3 よりも小さくされている。図1から図3に示す風力発電装置のダクト11のサイズは、例えば、その最大の外径D0 が約2.3mに、そして中心軸方向の長さL0 が約3.5mに設定される。
In the wind turbine generator shown in FIGS. 1 to 3, the
風力発電装置10のダクト11の内部には、ダクト前方側に向く羽根車13が備えられている。羽根車13は、発電機14の回転軸に固定されている。
Inside the duct 11 of the
ダクト11の前方から内部へと流入した風により羽根車13が回転すると、この回転エネルギーが発電機14により電気エネルギーに変換されて発電が行なわれる。得られた電気エネルギーは、発電機14から、例えば、支柱12及びダクト11の壁体に埋設された電気配線を通じて風力発電装置10の外部に取り出される。特許文献2に記載されているように、ダクト内部に羽根車が収容された構成の風力発電装置は、その発電効率が高いことが知られている。これは、ダクトの前方から内部へと流入した風がダクトにより増速され、この増速された高エネルギーの風が発電に用いられるためである。
When the
次に、本発明の風力発電装置の特徴部分であるインレット16の形状、及びこれをダクト11の前方に配置することにより風力発電装置の発電効率を高くすることができる理由について、添付の図4から図6を参照しながら説明する。
Next, the shape of the
本発明者は、ダクトを備えた風力発電装置の発電効率をさらに高くするために、先ずダクト前端部での開口径を大きくして、その内部により多くの量の風を流入させ、これをダクトにより増速させて発電に用いることを検討した。このために、上記のようにダクト全体のサイズを大きくすると、風力発電装置が大型のものとなる。そこで本発明者は、ダクトの開き角(ダクト壁体の長さ方向に沿う断面の前端部と後端部とを結ぶ直線と、ダクトの中心軸とのなす角度)を大きくすることにより、その内部により多くの量の風を流入させることについて検討した。しかしながら、ダクトの開き角を零度から次第に大きくしていくと、ある程度の開き角までは風の流入量が増加するものの、さらに開き角を大きくすると風の流入量がかえって減少することがわかった。 In order to further increase the power generation efficiency of a wind turbine generator equipped with a duct, the inventor first increases the opening diameter at the front end of the duct and allows a larger amount of wind to flow into the duct. It was considered to increase the speed by using for power generation. For this reason, if the size of the entire duct is increased as described above, the wind turbine generator becomes large. Therefore, the present inventor increases the opening angle of the duct (the angle formed by the straight line connecting the front end portion and the rear end portion of the cross section along the length direction of the duct wall body and the central axis of the duct), A study was conducted on the introduction of a larger amount of wind into the interior. However, it was found that when the opening angle of the duct is gradually increased from zero degree, the inflow amount of wind increases up to a certain opening angle, but when the opening angle is further increased, the inflow amount of wind decreases.
図4は、図1の風力発電装置が備えるダクト11のみについて、ダクト11の前方からの風の流れを示す図である。そして図5は、図4のダクトのよりも開き角の大きいダクト51について、ダクト51の前方からの風の流れを示す図である。図4のダクト11の開き角βは約4度に、そして図5のダクト51の開き角βは約10度に設定されている。各々の図面のダクトの前方から後方にかけて記入した複数本の線は、ダクトに向かう風の流線を示している。
FIG. 4 is a diagram showing the flow of wind from the front of the duct 11 for only the duct 11 provided in the wind turbine generator of FIG. FIG. 5 is a diagram showing the flow of wind from the front of the
図4に示すように、ダクトの開き角が小さい場合には、ダクト11の軸を中心とする直径D40の円内にある風がダクト11の内部へと流入する。一方、図5に示すように、ダクトの開き角が大きい場合には、ダクト51の軸を中心とする直径D50の円内にある風がダクト51の内部へと流入する。このように、ダクトの開き角βが概ね10度以上となると、ダクト内部へと流入する風の量が減少する。この原因は、図5に示すような開き角の大きいダクトにおいては、ダクト内側面のダクト前端近傍の部位が抵抗となり、ダクト内部への風の流入を妨げるためと理解される。
As shown in FIG. 4, when the opening angle of the duct is small, wind in a circle having a diameter D 40 centered on the axis of the duct 11 flows into the duct 11. On the other hand, as shown in FIG. 5, when the opening angle of the duct is large, wind in a circle having a diameter D 50 centering on the axis of the
図6は、図4のダクト11の前方にインレットを配置した場合について、ダクト前方からの風の流れを示す図である。図6に示すインレット16は、図1の風力発電装置のインレット16と同一のものである。図6に示すように、インレット16を付設することにより、インレット付設前にダクト11の外側を流れていた風が、インレット16の外側面16aに沿ってダクト内部に流入することが分かる。このように、ダクト11の前方にインレット16を配置することにより、インレット付設前よりも多くの量の風、即ちダクト11の軸を中心とする直径D60の円内にある風をダクト内部に流入させることができる。
FIG. 6 is a diagram illustrating the flow of wind from the front of the duct when the inlet is disposed in front of the duct 11 of FIG. 4. The
次に、本発明の風力発電装置の詳細について、図1から図3を参照しながら説明する。本発明の風力発電装置10においては、そのダクト11の前方に円筒状のインレット16が配置される。上記のように、インレット付設前にダクトの外側を流れていた風を、インレット16の外側面に沿わせてダクト11の内部へと流入させるために、インレット16の前端部での開口径D1 は、ダクト11の前端部での開口径D3 の0.7乃至1.2倍の範囲に設定し、インレット16の後端部での開口径D2 は、ダクト前端部での開口径D3 よりも小さくする。また、インレット16の外側面から風が剥離して渦などを発生させると、インレット外側面に沿ってダクト11の内部に流入する風の量が減少する。このインレット外側面からの風の剥離を抑えるために、インレット16の壁体の長さ方向に沿う断面の外縁16aは、インレット前端部から後端部にかけて流線形とする。このようなインレット16をダクト11の前方に配置することにより、より多くの量の風がダクト内部に流入し、そしてダクトにより増速されるため、本発明の風力発電装置は優れた発電効率を示す。
Next, details of the wind turbine generator of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3. In the
インレット16の内側面に沿って流れる風が、インレット内側面から剥離すると、風の流れに渦などの乱れが発生する。風の流れに乱れが発生すると、ダクト11の内部に流入する風が、羽根車13を効率良く回転させる羽根車軸方向の速度成分以外の成分を多く有するようになり、風力発電装置の発電効率が低下する。これを防止するために、インレット16の壁体断面の内縁16bも、インレット前端部から後端部にかけて流線形をなしていることが好ましい。
When the wind flowing along the inner surface of the
インレット16でより多くの量の風をダクト11の内部へと流入させるために、インレット前端部での開口径D1 は、インレット後端部での開口径D2 よりも大きいことが好ましい。この場合、インレットの開き角α(インレット壁体断面の前端部と後端部とを結ぶ直線と、インレットの中心軸cとのなす角度)は20度以下であることがより好ましい。インレット16の前端部での開口径D1 は、ダクト11の前端部での開口径D3 よりも大きいことがさらに好ましい。なお、インレットの後端部もしくはその近傍の部位は、ダクト11の内部に収容されていても良い。
The greater amount of air in the
図3に示すインレット16の前端部での開口径D1 は2165mmに、そして後端部での開口径D2 は2040mmに、そして開き角αは約6度に設定されている。
The opening diameter D 1 at the front end of the
インレット16の壁体断面の外縁16aの長さは、内縁16bの長さよりも大きいことが好ましい。これにより、インレット16の外側面に沿って流れる風が増速され、インレットの外側面に沿ってダクト内部により多くの量の風を流入させることができる。
The length of the
インレット16の断面は、航空機の分野で詳細に検討されている公知の翼の形状とすることが好ましい。インレットの断面が翼の形状である場合、インレット16の壁体断面の外縁16aの長さを内縁16bの長さよりも大きくすることは、インレットの外側面が翼の上面であることを意味する。
The cross section of the
インレット16の壁体断面の形状の設定に好ましく用いられる翼としては、例えば、FX60−177、FX61−184、FX63−137、NACA653 −618、NACA643 −618、およびNACA633 −618を挙げることができ、特にFX60−177を用いることが好ましい。
Examples of the blades preferably used for setting the shape of the wall section of the
インレット16の壁体断面の前端部と後端部とを結ぶ直線S1 の長さL1 は、ダクト11の壁体の長さ方向に沿う断面の前端部と後端部とを結ぶ直線S2 の長さL2 の5乃至100%の範囲にあることが好ましく、5乃至30%の範囲にあることがさらに好ましい。このようなインレットを付設すことにより、ダクト全体のサイズ(主として直径)を大きくすることなく、風力発電装置の発電効率を高くすることができる。
The length L 1 of the straight line S 1 connecting the front end and the rear end of the wall cross section of the
インレット16をダクト11に固定するフレーム15は、インレット16の外側面に沿って付設されたインレット固定板15a、ダクト11の外側面に沿って付設されたダクト固定板15b、そして固定板15a及び固定板15bを連結する連結部材15cから構成されている。
The
図3に示すように、ダクト11の壁体の長さ方向に沿う断面の外縁11a及び内縁11bのそれぞれは、ダクト前端部から後端部にかけて流線形をなしていることが好ましい。ダクト11の壁体断面の内縁11bを流線形にすることにより、ダクト内部に流入した風が、その流れに大きな乱れを生じることなく増速して羽根車に当たるため、風力発電装置の発電効率を高くすることができる。またダクト11の外側面から風が剥離して渦などが発生すると、この渦がダクト後方に移動することがある。この渦は、ダクト内部を流れる風の進行方向以外の速度成分を多く有し、ダクト11の後方を低速で移動するため、ダクト内部の羽根車13の後方における風の速度を低下させる。羽根車13の後方の風の速度が低下すると、ダクト11の前方から内部へと流入した風が十分に増速することができなくなり、風力発電装置の発電効率が低下する。これを抑制するために、上記のようにダクト11の壁体断面の外縁11aも流線形にすることが好ましい。
As shown in FIG. 3, each of the outer edge 11a and the inner edge 11b of the cross section along the length direction of the wall of the duct 11 is preferably streamlined from the front end of the duct to the rear end. By making the inner edge 11b of the wall cross section of the duct 11 streamlined, the wind that has flowed into the duct is accelerated without hitting the flow and hits the impeller, so that the power generation efficiency of the wind turbine generator is improved. Can be high. Further, when the wind peels from the outer surface of the duct 11 and a vortex or the like is generated, the vortex may move to the rear of the duct. This vortex has a lot of velocity components other than the traveling direction of the wind flowing inside the duct, and moves behind the duct 11 at a low speed, so that the wind velocity behind the
ダクト11の壁体の長さ方向に沿う断面の内縁11bの長さは、外縁11aの長さよりも大きいことが好ましい。これにより、ダクト11の内部に流入した風が十分に増速され、この増速された高エネルギーの風が発電に用いられるため、風力発電装置の発電効率を高くすることができる。 The length of the inner edge 11b of the cross section along the length direction of the wall of the duct 11 is preferably larger than the length of the outer edge 11a. Thereby, the wind that has flowed into the duct 11 is sufficiently accelerated, and the increased high-energy wind is used for power generation, so that the power generation efficiency of the wind turbine generator can be increased.
ダクト11の断面は、航空機に用いる公知の翼の形状とすることが好ましい。ダクトの断面が翼の形状である場合、ダクト11の壁体断面の内縁11bの長さを外縁11aの長さよりも大きくすることは、ダクトの内側面が翼の上面であることを意味する。 The cross section of the duct 11 is preferably a known wing shape used in an aircraft. When the cross section of the duct has the shape of a wing, making the length of the inner edge 11b of the wall cross section of the duct 11 larger than the length of the outer edge 11a means that the inner surface of the duct is the upper surface of the wing.
ダクト11の壁体断面の形状の設定に好ましく用いられる翼としては、例えば、NACA653 −618(a=0.5)、NACA643 −618、NACA633 −618、FX61−184、およびFX66−S−196V1を挙げることができ、特にNACA653 −618(a=0.5)を用いることが好ましい。 For example, NACA65 3 -618 (a = 0.5), NACA64 3 -618, NACA63 3 -618, FX61-184, and FX66-S can be used for setting the shape of the wall section of the duct 11. -196V1, and NACA65 3 -618 (a = 0.5) is particularly preferable.
ダクト11の中心軸方向の長さL0 は、ダクト前端部での開口径D3 の1.3乃至3.0倍の範囲にあることが好ましい。ダクト11の後端部あるいはその近傍から風が剥離してその流れに渦などの乱れが発生すると、ダクト内部の羽根車13の後方にける風の速度が低下する。このため、ダクト11の前方から内部へと流入した風が十分に増速することができなくなり、風力発電装置の発電効率が低下する。上記のように、ダクト11の中心軸方向の長さL0 を、ダクト前端部での開口径D3 に対して長くすることにより、風の乱れが生じ易いダクト後端部が、羽根車13よりも十分後方に配置される。これによりダクト11の内部の羽根車13の後方における風の流れが円滑となり、ダクト内部に流入した風が十分に増速されて羽根車に当たるため、風力発電装置の発電効率を高くすることができる。
The length L 0 of the duct 11 in the central axis direction is preferably in the range of 1.3 to 3.0 times the opening diameter D 3 at the duct front end. When the wind separates from the rear end of the duct 11 or the vicinity thereof and turbulence such as vortex occurs in the flow, the speed of the wind behind the
ダクト11の内部に流入した風をさらに増速させるため、ダクト11の前端部での開口径D3 は、ダクトの後端部での開口径D4 よりも大きいことが好ましい。さらに、ダクトの開き角β(ダクト壁体の長さ方向に沿う断面の前端部と後端部とを結ぶ直線と、ダクトの中心軸とのなす角度)は10度以下であることが好ましい。 In order to further increase the speed of the wind flowing into the duct 11, the opening diameter D 3 at the front end of the duct 11 is preferably larger than the opening diameter D 4 at the rear end of the duct 11. Further, the opening angle β of the duct (the angle formed by the straight line connecting the front end portion and the rear end portion of the cross section along the length direction of the duct wall and the central axis of the duct) is preferably 10 degrees or less.
ダクト11の外側面の後端部もしくはその近傍の部位には、スポイラ17を付設することが好ましい。ダクト11の外側面に沿って流れる風をスポイラ17によりダクトの外側方向に向かわせると、ダクトの後方における気圧が低下して、ダクトの前方から内部へと流入する風の量を増加させることができる。図1から図3に示すように、スポイラ17の形状は円環状であることが好ましい。スポイラ17の径方向とダクト11の中心軸cとのなす角度は、60乃至100度の範囲にあることが好ましい。
A
図1から図3に示す風力発電装置の羽根車13は、コーン13a、およびコーン13aに取り付けられた三枚の羽根13bから構成されている。羽根車13の前端部もしくはその近傍の部位にて風の流れに乱れが生じると、羽根車の受ける風のエネルギーが小さくなるため、コーン13aは円錐形状もしくは側面が膨らんだ円錐形状をなしていることが好ましい。
The
羽根車13の有する羽根の数は、2乃至5枚の範囲内にあることが好ましい。羽根車の羽根が1枚であると、羽根が受ける風の量が小さく発電効率が低い。そして、羽根の数が多すぎると、羽根から発生する渦が多くなり発電効率が低下し、加えて羽根の回転による騒音も大きくなる。また、羽根車による抵抗が増加して、ダクト内部への風の流入を妨げるようにもなる。
The number of blades of the
羽根車になるべく高速の風を当てるために、羽根車13は、ダクト11の内径が最小になる位置からダクト中心軸に沿って、ダクトの中心軸方向の長さの±25%の範囲の位置に配置されていることが好ましく、±15%の範囲の位置に配置されていることがさらに好ましい。
The
図7は、図1の風力発電装置の使用の態様の一例を示す右側面図である。図7に示すように、本発明の風力発電装置10は、例えば、地表に立設された支柱71の頂部に備えられた支持台73の上に固定される。支持台73は、支柱71の頂部に軸受け74を介して固定され、支柱71を中心として回転可能とされている。
FIG. 7 is a right side view showing an example of an aspect of use of the wind turbine generator of FIG. As shown in FIG. 7, the
風力発電装置10のダクトが横方向(例えば、図7の紙面の表から裏に向かう方向)から風を受けると、風の力により生じるモーメントにより軸受け74が滑って支持台73が回転する。上記のモーメントを生じさせるためには、ダクトに横方向から風が当たった場合の風圧抵抗中心が、軸受け74の回転軸と一致しないように、風力発電装置10を支持台73の上に固定すればよい。風力発電装置10の風圧抵抗中心は、図7において支柱71よりも右側に配置されている。これにより、風力発電装置10は、ダクトの横方向からの風を受けて、その前端開口部が風に向かうように回転する。図7に示すように、支持台73に方向舵72を付設することにより、風力発電装置を、その前端開口部が風に向かうように回転させることが容易となる。方向舵は、風力発電装置のダクトの外側面に付設してもよい。
When the duct of the
本発明の風力発電装置は、その発電効率が高いために、低速の風でも発電が可能であり、発電装置の小型化も容易である。このため、本発明の風力発電装置は、従来は風力発電装置の運搬や設置が困難であった山間部、ビルなどの建築物の壁面や屋上などにも設置が可能である。 Since the wind power generator of the present invention has high power generation efficiency, it can generate power even with low-speed wind, and the power generator can be easily downsized. For this reason, the wind power generator of the present invention can be installed on a wall surface or a rooftop of a building such as a mountainous area or a building where it has been difficult to transport and install the wind power generator.
10 風力発電装置
11 ダクト
11a ダクトの壁体断面の外縁
11b ダクトの壁体断面の内縁
12 支柱
13 羽根車
13a コーン
13b 羽根
14 発電機
15 フレーム
15a インレット固定板
15b ダクト固定板
15c 連結部材
16 インレット
16a インレットの壁体断面の外縁
16b インレットの壁体断面の内縁
17 スポイラ
51 ダクト
71 支柱
72 方向舵
73 支持台
74 軸受け
D0 ダクトの最大外径
D1 インレット前端部での開口径
D2 インレット後端部での開口径
D3 ダクト前端部での開口径
D4 ダクト後端部での開口径
S1 インレットの壁体断面の前端部と後端部とを結ぶ直線
S2 ダクトの壁体断面の前端部と後端部とを結ぶ直線
L0 ダクトの中心軸方向の長さ
L1 直線S1 の長さ
L2 直線S2 の長さ
α インレットの開き角
β ダクトの開き角
c 中心軸
DESCRIPTION OF
Claims (12)
The wind power generator according to any one of claims 8 to 11, wherein a spoiler is attached to a rear end portion of the outer surface of the duct or a portion in the vicinity thereof.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2004051270A JP2005240668A (en) | 2004-02-26 | 2004-02-26 | Wind power generation device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2004051270A JP2005240668A (en) | 2004-02-26 | 2004-02-26 | Wind power generation device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2005240668A true JP2005240668A (en) | 2005-09-08 |
Family
ID=35022670
Family Applications (1)
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JP2004051270A Withdrawn JP2005240668A (en) | 2004-02-26 | 2004-02-26 | Wind power generation device |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2005240668A (en) |
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