JP2006152854A - Wind mill with diffuser - Google Patents

Wind mill with diffuser

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JP2006152854A
JP2006152854A JP2004341730A JP2004341730A JP2006152854A JP 2006152854 A JP2006152854 A JP 2006152854A JP 2004341730 A JP2004341730 A JP 2004341730A JP 2004341730 A JP2004341730 A JP 2004341730A JP 2006152854 A JP2006152854 A JP 2006152854A
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Shigeo Yoshida
茂雄 吉田
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Fuji Heavy Ind Ltd
富士重工業株式会社
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    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/72Wind turbines with rotation axis in wind direction
    • Y02E10/725Generator or configuration

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance the power-generation efficiency of a wind mill with a diffuser by sucking air in a boundary layer near a diffuser outlet to heighten an in-flow wind speed of a diffuser inlet. <P>SOLUTION: The small-area opening 21 and large area opening 22 of a diffuser 20 are arranged at windward and leeward sides, respectively, and a rotor 30 and a nacelle 40 are arranged at the windward side of a flow path space surrounded by the diffuser 20. The diffuser 20 and the nacelle 40 are interconnected with a coupling part 50, and the holes 23 are provided on an inner wall 22a near the large area opening 22 of the diffuser 20. Further, a flow path communicating from the holes 23 to the inside of the nacelle 40 through the insides of diffuser 20 and coupling part 50 is set up, and an exhaust outlet is provided on the nacelle 40 to generate an air stream from the communicating flow path toward the exhaust outlet by an air stream-generating means (a cooling fan 70). <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、ディフューザ付風車に関する。 The present invention relates to a wind turbine with a diffuser.

現在、水平軸風車の発電量を増大させる手段として、流路面積が漸次拡大するように形成されたディフューザ(拡大管)が採用されている。 Currently, as a means of increasing the power generation amount of the horizontal axis wind turbine, diffuser flow area is formed so as to gradually expand (enlarge tube) has been employed. ディフューザの入口(小面積開口部)を風上側に配置するとともに出口(大面積開口部)を風下側に配置し、ディフューザの入口近傍に水平軸風車のロータを配置することにより、ロータに流入する風速を高めて発電量の増大を図ることができる。 An outlet (large-area opening) with placing a diffuser inlet (small area opening) on ​​the windward side is disposed on the downstream side, by disposing the rotor of a horizontal axis wind turbine near the entrance of the diffuser, it flows into the rotor it is possible to increase the power generation amount by increasing the wind speed.

また、近年においては、ディフューザの出口近傍の圧力を低下させることにより、さらに集風効果を高める技術が種々提案されている。 Further, in recent years, by lowering the pressure near the outlet of the diffuser, techniques to further enhance the wind collecting effect have been proposed. 例えば、ディフューザの出口に「つば」を付けてカルマン渦を発生させ、ディフューザ出口付近に低圧域を発生させることにより、ディフューザ入口における流入風速を増大させる試みがなされている(例えば、非特許文献1参照。)。 For example, the outlet of the diffuser with the "collar" to generate Karman vortices, by generating a low pressure area near the diffuser outlet, an attempt to increase incoming wind speed at the diffuser inlet have been made (for example, Non-Patent Document 1 reference.).

しかし、非特許文献1に記載された技術は、ディフューザの出口付近で積極的にカルマン渦を発生させるものであるため、図4に示すようにディフューザ100の出口120の付近で境界層が剥離してしまい、実質的に流路が拡張しない。 However, techniques described in Non-Patent Document 1, since those which generate actively Karman vortex in the vicinity of the outlet of the diffuser, the boundary layer is peeled off in the vicinity of the outlet 120 of the diffuser 100 as shown in FIG. 4 and will, substantially the flow path is not extended. このため、ディフューザ100の入口110への流入風速が低くなり、発電効率が低下するおそれがあった。 Therefore, the inflow wind speed into the inlet 110 of the diffuser 100 is lowered, the power generation efficiency may decrease.

本発明の課題は、ディフューザ付風車において、ディフューザ出口付近の境界層の剥離を抑制することにより、ディフューザ入口の流入風速を高めて発電効率を向上させることである。 An object of the present invention, in the wind turbine with a diffuser, by suppressing the separation of the boundary layer near the diffuser outlet, is to improve the power generation efficiency by increasing the flow velocity of the diffuser inlet.

以上の課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、流路面積が漸次拡大するように形成され小面積開口部が風上側に大面積開口部が風下側に各々配置されたディフューザと、前記ディフューザによって囲われた流路空間の前記小面積開口部近傍に配置され水平方向に延在する回転軸を中心に回転するロータと、前記回転軸を支持するナセルと、を備えるディフューザ付風車において、前記ディフューザと前記ナセルとを連結する連結部と、前記ディフューザの前記大面積開口部近傍の内壁に設けられた孔と、前記孔から前記ディフューザ内及び前記連結部内を経由して前記ナセルの内部にいたる連通流路と、前記ナセルに設けられた排気口と、前記連通流路から前記排気口へと向かう気流を生成する気流生成手段と、を備えることを特 In order to solve the above problems, the invention according to claim 1, diffuser small area openings are formed so the flow channel area is gradually enlarged large-area opening on the windward side is respectively arranged on the leeward side When, with the diffuser comprising: a rotor rotating around a rotation axis extending in said arranged near small area opening horizontal flow channel space surrounded by the diffuser, the nacelle for supporting the rotary shaft, the in the wind turbine, and a connecting portion for connecting the said diffuser nacelle, a hole provided in the inner wall of the large-area opening near said diffuser, said nacelle through said diffuser and inside said connecting portion from said hole Japanese a communicating passage leading to the interior, and an exhaust port provided in the nacelle, the air flow generating means for generating an air flow directed to said exhaust port from said communication passage, in that it comprises the とする。 To.

請求項1に記載の発明によれば、ディフューザの出口(風下側の大面積開口部)近傍の内壁に孔を設け、この孔からナセルの内部にいたる連通流路を設けるとともに、この連通流路からナセルに設けられた排気口へと向かう気流を気流生成手段で生成する。 According to the invention described in claim 1, a hole is provided on the inner wall in the vicinity (large-area opening on the leeward side) outlet of the diffuser, provided with a communication passage leading to the interior of the nacelle through the hole, the communication flow path the airflow toward the exhaust port provided in the nacelle from generating a stream generating means. このため、ディフューザの出口近傍の空気を、連通流路を経由させてナセルの内部に導いて排気口から排出することができる。 Therefore, the air near the outlet of the diffuser, by way of the communication passage can be discharged from the exhaust port leading to the interior of the nacelle. 従って、ディフューザの出口内壁における境界層の剥離を抑制することができるので、ディフューザ出口付近の流路を実質的に拡張することができる。 Accordingly, it is possible to suppress separation of the boundary layer at the outlet inner wall of the diffuser, it is possible to substantially extend the flow path in the vicinity of the diffuser exit. この結果、ディフューザ入口の流入風速を高めることができ、発電効率を向上させることができる。 As a result, it is possible to increase the inflow velocity of the diffuser inlet, it is possible to improve the power generation efficiency.

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のディフューザ付風車において、前記ロータの回転力を電力に変換する発電機と、前記発電機から放出される熱を前記排気口から前記ナセルの外部に排出する発電機用冷却ファンと、を備え、前記発電機用冷却ファンは、前記気流生成手段として機能することを特徴とする。 Invention according to claim 2, in the diffuser with the wind turbine of claim 1, a generator for converting the rotational force of the rotor to the power, the heat released from the generator from the outlet port of the nacelle comprising a generator cooling fan that discharges to the outside, a cooling fan for the generator, characterized in that it functions as the air flow generating means.

請求項2に記載の発明によれば、発電機から放出される熱を排気口からナセルの外部に排出して発電機を冷却する発電機用冷却ファンを気流生成手段として機能させる。 According to the invention described in claim 2, it causes the generator cooling fan for cooling the generator is discharged to the outside of the nacelle to heat emitted from the exhaust port from the generator to function as air flow generating means. すなわち、気流生成手段を別途設けることなく従来から使用されている発電機用冷却ファンを有効に利用して本発明の作用効果(集風作用及び発電量増大効果)を得ることができるので、低コスト化を達成することができる。 That is, it is possible to obtain separately the effect of the effective use to the present invention a cooling fan for an electrical machine has been used conventionally (wind collecting operation and power generation amount increase effect) without providing the air flow generating means, the low it is possible to achieve cost reduction.

請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載のディフューザ付風車において、前記ロータの回転力を電力に変換する発電機と、前記ロータの回転数を増加させて前記発電機に伝達する増速機と、前記増速機から放出される熱を前記排気口から前記ナセルの外部に排出する増速機用冷却ファンと、を備え、前記増速機用冷却ファンは、前記気流生成手段として機能することを特徴とする。 According to a third aspect of the invention, transmission in the diffuser with the wind turbine according to claim 1 or 2, a generator for converting the rotational force of the rotor to power the generator to increase the rotational speed of the rotor a gearbox to the heat emitted from the gearbox and a cooling fan for gearbox discharged outside of the nacelle from the exhaust port, a cooling fan for the gearbox, said air flow generating characterized in that it functions as a unit.

請求項3に記載の発明によれば、増速機から放出される熱を排気口からナセルの外部に排出して増速機を冷却する増速機用冷却ファンを気流生成手段として機能させる。 According to the invention described in claim 3, to function for cooling fan gearbox for cooling the speed increaser is discharged to the outside of the nacelle to heat emitted from the speed increaser from the exhaust port as the air flow generating means. すなわち、気流生成手段を別途設けることなく従来から使用されている増速機用冷却ファンを有効に利用して本発明の作用効果(集風作用及び発電量増大効果)を得ることができるので、低コスト化を達成することができる。 That is, it is possible to obtain separately the effect of the effective use to the present invention a cooling fan for gearbox has been used conventionally (wind collecting operation and power generation amount increase effect) without providing the air flow generating means, it is possible to achieve low cost.

本発明によれば、ディフューザの出口近傍の内壁に孔を設け、この孔からナセルの内部にいたる連通流路を設けるとともに、この連通流路から排気口へと向かう気流を生成することにより、ディフューザの出口近傍の空気をナセルの内部に導いて排気口から排出することができる。 According to the present invention, a hole is provided in the inner wall near the outlet of the diffuser, provided with a communication passage leading to the interior of the nacelle through the hole, by generating an air flow towards the outlet from the communication passage, the diffuser the vicinity of the outlet of the air can be discharged from the exhaust port leading to the interior of the nacelle. この結果、ディフューザの出口内壁における境界層の剥離を抑制してディフューザ内の気流の円滑化を達成することができ、ディフューザ入口の流入風速を高めて発電効率を向上させることができる。 Consequently, to suppress separation of the boundary layer at the outlet inner wall of the diffuser can achieve smooth airflow in the diffuser, it is possible to improve the power generation efficiency by increasing the flow velocity of the diffuser inlet.

以下、本発明の実施の形態を、図を用いて詳細に説明する。 Hereinafter, the embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIG.

まず、図1及び図2を用いて、本発明の実施の形態に係るディフューザ付風車1の構成について説明する。 First, with reference to FIGS. 1 and 2 to describe the configuration of the diffuser with the wind turbine 1 according to an embodiment of the present invention. 本実施の形態に係るディフューザ付風車1は、図1及び図2に示すように、所定の場所に設置されるタワー10、タワー10の頂部に取り付けられたディフューザ20、ディフューザ20によって囲われる流路空間に配置されたロータ30及びナセル40、ディフューザ20とナセル40と連結する連結部50、ナセル40の内部に搭載された発電機60及び冷却ファン70等を備えて構成されている。 Diffuser with wind turbine 1 according to this embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, the diffuser 20 attached to the top of the tower 10, tower 10 is installed at a predetermined location, flow path surrounded by the diffuser 20 the rotor 30 and the nacelle 40 arranged in the space, is configured to include a diffuser 20 and a connecting portion 50 for connecting the nacelle 40, the generator 60 is mounted to the nacelle 40 and the cooling fan 70 and the like.

ディフューザ20は、図1及び図2に示すように、流路面積が漸次拡大するように形成された拡大管であり、風上側に配置される小面積開口部21と、風下側に配置される大面積開口部22と、を有している。 The diffuser 20, as shown in FIGS. 1 and 2, an enlarged tube flow area is formed so as to gradually expand a small area opening 21 disposed on the windward side, it is arranged on the leeward side It has a large-area opening 22. ディフューザ20の大面積開口部22近傍の内壁22aには、図2に示すように、複数のオリフィス(孔)23が設けられている。 The large-area opening 22 near the inner wall 22a of the diffuser 20, as shown in FIG. 2, a plurality of orifices (holes) 23 are provided. また、ディフューザ20の内部には、図2に示すように、各オリフィス23に連通するとともに後述する連結部内流路51に連通接続されるディフューザ内流路24が設けられている。 Inside the diffuser 20, as shown in FIG. 2, the diffuser flow passage 24 to be communicated with is provided to the connecting portion flow path 51 to be described later communicates with the respective orifices 23.

ロータ30は、図1及び図2に示すように、風力を回転力に変換する2枚のブレード31及びハブ32を有しており、ハブ32に固定された水平方向に延在する回転軸33を中心に回転するように構成されている。 The rotor 30, as shown in FIGS. 1 and 2, has two blades 31 and a hub 32 for converting wind into rotational force, the rotation shaft 33 extending in the horizontal direction is fixed to the hub 32 and it is configured to rotate about an. ロータ30は、ディフューザ20によって囲われる流路空間の風上側(すなわち小面積開口部21の近傍)に配置されている。 The rotor 30 is arranged on the windward side of the flow passage space surrounded by the diffuser 20 (i.e. near the small area opening 21).

ナセル40は、図1及び図2に示すように、ロータ30の風下側に配置された状態で連結部50によってディフューザ20に連結される。 The nacelle 40, as shown in FIGS. 1 and 2, is connected to the diffuser 20 by a connecting portion 50 in a state of being disposed on the leeward side of the rotor 30. ナセル40の内部には、発電機60、冷却ファン70及び図示されていないコントローラ等の各種機器が搭載される。 Inside the nacelle 40, the generator 60, various devices such as a controller that is not a cooling fan 70 and shown is mounted. ナセル40の風上側端部には、ロータ30の回転軸33が回転自在に取り付けられており、ナセル40の風下側端部には、ナセル40内の空気を外部に排出するための図示されていない排気口が設けられている。 The upwind end of the nacelle 40, and the rotation shaft 33 of the rotor 30 is mounted rotatably, on the leeward side end portion of the nacelle 40, it is shown for discharging the air in the nacelle 40 to the outside no exhaust port is provided. また、ナセル40の上下面には、後述する連結部内流路51に位置合わせされる図示されていない貫通孔が設けられている。 Further, the upper and lower surfaces of the nacelle 40, through holes are formed (not shown) is aligned with the connecting portion flow path 51 to be described later.

ディフューザ20とナセル40とを連結する連結部50は、図1及び図2に示すように、ディフューザ20によって囲われる流路空間でナセル40の姿勢を一定に保持する。 Diffuser 20 and nacelle 40 connecting portion 50 which connects the, as shown in FIGS. 1 and 2, to hold a constant attitude of the nacelle 40 in channel space surrounded by the diffuser 20. 本実施の形態においては、連結部50として、所定の厚さを有しナセル40の上下に配置される2枚の板状部材を採用している。 In the present embodiment, as the connecting portion 50 employs the two plate-like members disposed above and below the nacelle 40 has a predetermined thickness. 連結部50の内部には、図2に示すように、ディフューザ20内に設けられたディフューザ内流路24に連通接続され、ナセル40に設けられた貫通孔に位置合わせされる連結部内流路51が設けられている。 Inside the connecting portion 50, as shown in FIG. 2, is communicatively connected to the diffuser flow passage 24 provided in the diffuser 20, connecting portion flow path is aligned with a through hole provided in the nacelle 40 51 It is provided. ディフューザ内流路24と連結部内流路51とナセル40に設けられた貫通孔とによって、ディフューザ20のオリフィス23からナセル40内部にいたる連通流路が構成されることとなる。 By a through hole provided in the diffuser flow passage 24 connecting portion passage 51 and the nacelle 40, the communication passage extending from the orifice 23 of the diffuser 20 within the nacelle 40 is to be configured.

発電機60は、図2(a)に示すようにナセル40の内部に搭載され、ロータ30の回転力を電力に変換する。 Generator 60 is mounted to the nacelle 40 as shown in FIG. 2 (a), converts the rotational force of the rotor 30 to the power. 冷却ファン70は、ナセル40の内部において風上側から風下側へと向かう気流を生成することにより、発電機60から放出される熱を排気口からナセル40の外部に排出して発電機60を冷却する。 Cooling fan 70, by generating an air flow directed from the windward side in the interior of the nacelle 40 to the leeward side, the heat released from the generator 60 is discharged from the exhaust port to the outside of the nacelle 40 cooling the generator 60 to. また、冷却ファン70は、前記したように風上側から風下側へと向かう気流を生成することにより、連通流路を介してオリフィス23から境界層を吸い込み、ナセル40内に流入した空気を排気口から排出する。 The cooling fan 70, by generating an air flow directed from the windward side to the leeward side as described above, suction boundary layer from the orifice 23 through the communication passage, an exhaust port of the air flowing into the nacelle 40 discharged from. すなわち、冷却ファン70は、本発明における気流生成手段として機能することとなる。 That is, the cooling fan 70, so that the function as the air flow generating means of the present invention.

次に、図3及び表1を用いて、本実施の形態に係るディフューザ付風車1を採用した場合における集風作用及び発電量増大効果について説明する。 Next, with reference to FIGS. 3 and Table 1, it will be described wind collecting operation and power generation amount increasing effect in the case of adopting diffuser with wind turbine 1 according to this embodiment.

まず、図3に示すように、ディフューザ20の入口(小面積開口部21)における流路面積、気流の速度及び静圧を各々S 、U 、p とし、ディフューザ20の出口(大面積開口部22)における開口面積、気流の速度及び静圧を各々U 、S 、p とする。 First, as shown in FIG. 3, the flow passage area at an inlet (small area opening 21) of the diffuser 20, the velocity and static pressure of the airflow, respectively and S 1, U 1, p 1 , the outlet (large area of the diffuser 20 the opening area of the opening 22), the velocity and static pressure of the airflow, respectively, and U 2, S 2, p 2 . そして、断面積S の流管における一様流の速度及び静圧を各々U 、p とし空気密度をρとすると、ベルヌイの式(A)及び流量の式(B)は以下のようになる。 When each U 0, p 0 and air density rate and static pressure of the uniform flow in the flow tube cross-sectional area S 0 and [rho, Bernoulli equation (A) and the flow rate of the formula (B) is as follows become.

これらベルヌイの式(A)及び流量の式(B)を用いて、ロータ30に流入する気流の速度(ディフューザ入口における気流の速度:以下「流入風速」という)U を求めると、流入風速U は、式(C)に示されるようにディフューザ出口における圧力係数C P2の関数として表される。 Using these Verneuil formulas (A) and the flow rate of the equation (B), the speed of the airflow flowing into the rotor 30: The Request (velocity of the airflow in the diffuser inlet hereinafter referred to as "incoming wind speed") U 1, incoming wind speed U 1 is expressed as a function of the pressure coefficient C P2 in the diffuser outlet as shown in equation (C). かかる式(C)により、ディフューザ出口における圧力が低くなるほど流入風速U が増加することが明らかとなる(集風作用)。 Such formula (C), the pressure at the diffuser outlet is more incoming wind speed U 1 is found to increase low (wind collecting action).

次に、ディフューザ付風車1の出力係数をη(定数)とすると、発電に利用できる単位時間当りの空気エネルギ(以下「出力」という)E は以下の式(D)で表される。 Next, when the output coefficient of the diffuser with the wind turbine 1 and eta (constant), an air energy (hereinafter referred to as "Output") E R per unit can be used for power generation time is expressed by the following formula (D). そして、式(D)のU に式(C)を代入することにより式(E)が得られる。 The formula (E) is obtained by substituting equation (C) on the U 1 of formula (D). 式(E)に示されるように、出力E はディフューザ出口における圧力係数C P2の関数として表されることとなる。 As shown in equation (E), the output E R is the be expressed as a function of the pressure coefficient C P2 in the diffuser outlet.

この式(E)を圧力係数C P2で微分すると、以下の式(F)が得られる。 Differentiating this equation (E) in a pressure coefficient C P2, the following formula (F) is obtained.

ここで、ディフューザ出口における圧力p が一様流の圧力p に充分近いことに着目すると、式(F)において「C P2 ≒0」と近似することができる。 Here, the pressure p 2 at the diffuser outlet is noticed that close enough to the pressure p 0 of the uniform flow can be approximated as "C P2 ≒ 0" in the formula (F). そして、式(F)において「dE 」を出力変動「ΔE 」とおき、「dC P2 」を圧力係数変動「ΔC P2 」とおくことにより、近似式(G)が得られる。 The formula (F) in the "dE R" output change "Delta] E R" a Distant, by placing a "dC P2" pressure coefficient variation "[Delta] C P2", the approximate expression (G) is obtained. かかる式(G)により、ディフューザ出口における圧力が低下した場合(ディフューザ出口における圧力係数変動ΔC P2が負となる場合)に、出力E が増大する(出力E の変動量ΔE が正となる)ことが明らかとなる(発電量増大効果)。 Such formula (G), when the pressure at the diffuser outlet is decreased (when the pressure coefficient variation [Delta] C P2 in the diffuser outlet is negative), the variation amount Delta] E R of the output E R increases (output E R and a positive made) it becomes apparent (power generation amount increase effect).

<具体例> <Example>
一様流の速度U を「8m/s」、出力係数ηを「0.35」、空気密度ρを「1.225kg/m 」、ロータ30の面積(=ディフューザ入口における流路面積)S を「200m 」、ディフューザ出口における流路面積S を「230m 」とする。 The velocity U 0 of the uniform flow "8m / s", the output coefficient η "0.35", the air density ρ "1.225 kg / m 3", the area of the rotor 30 (= passage area in the diffuser inlet) the S 1 "200 meters 2", the flow passage area S 2 of the diffuser outlet and "230 m 2". そして、本発明を適用しない場合におけるディフューザ出口の圧力係数C P2を「−0.4」、本発明を適用した場合におけるディフューザ出口の圧力係数C P2を「−0.6」として式(C)及び式(E)を用いて流入風速U 及び出力E の理論値を求め、その結果を表1に示した。 Then, the pressure coefficient C P2 of the diffuser outlet in case of not applying the present invention "-0.4", wherein the pressure coefficient C P2 of the diffuser outlet in the case of applying the present invention as "-0.6" (C) and obtains the theoretical value of the incoming wind speed U 1, and the output E R by using equation (E), and the results are shown in Table 1.

表1に示されるように、ディフューザ出口の圧力係数C P2を「−0.4」から「−0.6」に低下させた場合には、流入風速U の理論値が「0.8m/s」増加し、出力E の理論値が「12.3kW」増加することとなった。 As shown in Table 1, when the pressure was decreased coefficient C P2 of the diffuser outlet to "-0.6" from "-0.4" is the theoretical value of the incoming wind speed U 1 is "0.8 m / s "increases, the theoretical value of the output E R has become possible to increase" 12.3kW ".

以上説明した実施の形態に係るディフューザ付風車1においては、ディフューザ20の出口(大面積開口部22)近傍の内壁22aにオリフィス23を設け、オリフィス23からナセル40の内部にいたる連通流路(ディフューザ内流路24、連結部流路51及び貫通孔)を設けるとともに、冷却ファン70で連通流路から排気口へと向かう気流を生成する。 Or in the diffuser with the wind turbine 1 according to the embodiment described, the orifice 23 provided in the diffuser 20 exit (large-area opening 22) near the inner wall 22a, the communication passage extending from orifice 23 to the interior of the nacelle 40 (diffuser inner passage 24, together with the coupling part flow passage 51 and provided with a through-hole), and generates an air flow towards the outlet from the communication channel by the cooling fan 70. このため、ディフューザ20の出口近傍の空気を、連通流路を経由させてナセル40の内部に導いて排気口から排出することができる。 Therefore, the air near the outlet of the diffuser 20 can be guided by way of the communication passage in the interior of the nacelle 40 is discharged from the exhaust port. 従って、ディフューザ20の出口内壁22aにおける境界層の剥離を抑制することができるので、ディフューザ20の出口付近で実質的に流路を拡張することができる。 Accordingly, it is possible to suppress separation of the boundary layer at the outlet inner wall 22a of the diffuser 20 can be extended substantially passage in the vicinity of the outlet of the diffuser 20. この結果、ディフューザ20の入口の流入風速を高めることができ、発電効率を向上させることができる。 As a result, it is possible to increase the incoming wind speed at the inlet of the diffuser 20, it is possible to improve the power generation efficiency.

また、以上説明した実施の形態に係るディフューザ付風車1においては、発電機60から放出される熱を排気口からナセル40の外部に排出して発電機60を冷却する冷却ファン70を気流生成手段として機能させることができる。 Also, more than in the diffuser with the wind turbine 1 according to the embodiment described, the air flow generating means a cooling fan 70 for cooling the generator 60 is discharged to the outside of the nacelle 40 to heat emitted from the exhaust port from the generator 60 it can be made to function as. すなわち、気流生成手段を別途設けることなく従来から使用されている発電機60用の冷却ファン70を有効に利用して、本発明の作用効果(集風作用及び発電量増大効果)を得ることができるので、低コスト化を達成することができる。 That is, that by effectively utilizing the cooling fan 70 of the generator 60 that is conventionally used without providing the air flow generating means separately, the advantages of the present invention (wind collecting operation and power generation amount increase effect) since it is possible to achieve cost reduction.

なお、以上の各実施の形態においては、発電機60用の冷却ファン70のみを設けた例を示したが、ロータ30と発電機60の間に増速機を設けるとともに、増速機を冷却する増速機用冷却ファンを設け、増速機用冷却ファンによって風上側から風下側へと向かう気流を生成することもできる。 In the above in each embodiment, an example of providing only cooling fan 70 of the generator 60, provided with a speed increasing device between the rotor 30 and the generator 60, cooling the speed increaser a cooling fan for gearbox to provided, it is also possible to generate an air current directed from the windward side by a cooling fan for up gear to the leeward side. かかる場合における増速機用冷却ファンは、本発明における気流生成手段として機能する。 Cooling fan up gear in this case, functions as the air flow generating means of the present invention. また、発電機用冷却ファンや増速機用冷却ファンとは別の専用ファンを気流生成手段としてナセル40の内部に搭載して、風上側から風下側に向かう気流を生成することもできる。 Further, a separate dedicated fan and the cooling fan for an electrical machine cooling fan and the speed increaser mounted inside the nacelle 40 as air flow generating means may generate an airflow toward the leeward side from the windward side.

また、以上の実施の形態においては、連結部50(板状部材)をナセル40の上下に配置した例を示したが、連結部50の位置はこれに限られるものではなく、例えばナセル40の左右に連結部50を配置することもできる。 Further, in the above embodiments, although connecting portion 50 (plate member) shows an example in which disposed above and below the nacelle 40, the position of the connecting portion 50 is not limited to this, for example, the nacelle 40 it is also possible to arrange the connecting portion 50 to the left and right. また、以上の実施の形態においては、連結部50として「板状部材」を採用したが、ディフューザ20に対してナセル40を固定することができかつその内部に流路を設けることができる部材であればいかなる部材を用いることもできる。 Also, In the above embodiment has been adopted "plate member" as a connecting portion 50, relative to the diffuser 20 can be fixed nacelle 40 and a member may be provided a flow path therein it is also possible to use any member, if any.

また、以上の実施の形態においては、ディフューザ20の大面積開口部22近傍の内壁22aに複数のオリフィス23を設けた例を示したが、ディフューザ20の内壁22aに設けられる孔の形態はこれに限定されるものではない。 Further, in the above embodiments, an example in which a plurality of orifices 23 in a large area opening 22 near the inner wall 22a of the diffuser 20, the form of the holes provided on the inner wall 22a of the diffuser 20 in this the present invention is not limited. 例えば、オリフィス23に代えて溝孔を設け、この溝孔をディフューザ内流路24に連通させることもできる。 For example, a groove hole is provided in place of the orifice 23 may be in communication with the groove hole into the diffuser flow passage 24.

本発明の実施の形態に係るディフューザ付風車の概略斜視図である。 It is a schematic perspective view of a wind turbine with a diffuser according to an embodiment of the present invention. (a)は図1に示したディフューザ付風車のII−II部分の断面図であり、(b)は(a)に示したディフューザ付風車のディフューザ出口近傍の内壁の一部を矢印B方向から見た場合の拡大図である。 (A) is a sectional view of II-II section of the wind turbine with a diffuser shown in FIG. 1, from (b) is a portion of the inner wall of the diffuser outlet near the diffuser with the wind turbine shown in (a) the direction of arrow B it is an enlarged view when viewed. 本発明の実施の形態に係るディフューザ付風車のディフューザ内の気流を表す概念図である。 It is a conceptual diagram illustrating the air flow in the diffuser of the wind turbine with a diffuser according to an embodiment of the present invention. 従来のディフューザ付風車のディフューザ内の気流を表す概念図である。 It is a conceptual diagram illustrating the air flow in the diffuser of a conventional wind turbine with a diffuser.

符号の説明 DESCRIPTION OF SYMBOLS

1 ディフューザ付風車 20 ディフューザ 21 小面積開口部 22 大面積開口部 22a 内壁 23 オリフィス(孔) 1 diffuser with wind turbine 20 diffuser 21 small area opening 22 large-area opening 22a inner wall 23 orifice (hole)
24 ディフューザ内流路(連通流路の一部) 24 diffuser flow channel (part of the communication channel)
30 ロータ 33 回転軸 40 ナセル 50 連結部 51 連結部内流路(連通流路の一部) 30 rotor 33 rotates shaft 40 nacelle 50 connecting portion 51 connecting portion flow path (a part of the communication channel)
60 発電機 70 冷却ファン(発電機用冷却ファン、気流生成手段) 60 generator 70 cooling fan (generator cooling fan, air flow generating means)

Claims (3)

  1. 流路面積が漸次拡大するように形成され小面積開口部が風上側に大面積開口部が風下側に各々配置されたディフューザと、前記ディフューザによって囲われた流路空間の前記小面積開口部近傍に配置され水平方向に延在する回転軸を中心に回転するロータと、前記回転軸を支持するナセルと、を備えるディフューザ付風車において、 A diffuser small area openings are formed so the flow channel area is gradually enlarged large-area opening on the windward side is respectively arranged on the leeward side, the small area near the opening of the channel space surrounded by said diffuser in wind turbine with a diffuser comprising a rotor rotating about a rotation axis extending placed horizontally, a nacelle for supporting the rotating shaft, to,
    前記ディフューザと前記ナセルとを連結する連結部と、 A connecting portion for connecting the said diffuser nacelle,
    前記ディフューザの前記大面積開口部近傍の内壁に設けられた孔と、 A hole provided in the inner wall of the large-area opening near said diffuser,
    前記孔から前記ディフューザ内及び前記連結部内を経由して前記ナセルの内部にいたる連通流路と、 A communication passage leading to the interior of the nacelle via the diffuser and inside said connecting portion from said hole,
    前記ナセルに設けられた排気口と、 An exhaust port provided in the nacelle,
    前記連通流路から前記排気口へと向かう気流を生成する気流生成手段と、 And air flow generating means for generating an air flow directed to said exhaust port from said communication passage,
    を備えることを特徴とするディフューザ付風車。 Diffuser with windmill, characterized in that it comprises a.
  2. 前記ロータの回転力を電力に変換する発電機と、 A generator for converting the rotational force of the rotor to the power,
    前記発電機から放出される熱を前記排気口から前記ナセルの外部に排出する発電機用冷却ファンと、を備え、 And a generator cooling fan discharged to the outside of the nacelle heat from the exhaust port to be discharged from the generator,
    前記発電機用冷却ファンは、 Cooling fan for the generator,
    前記気流生成手段として機能することを特徴とする請求項1に記載のディフューザ付風車。 Diffuser with windmill according to claim 1, characterized in that the functions as the air flow generating means.
  3. 前記ロータの回転力を電力に変換する発電機と、 A generator for converting the rotational force of the rotor to the power,
    前記ロータの回転数を増加させて前記発電機に伝達する増速機と、 A gearbox to transmit the power generator by increasing the rotational speed of the rotor,
    前記増速機から放出される熱を前記排気口から前記ナセルの外部に排出する増速機用冷却ファンと、を備え、 And a cooling fan for gearbox discharged outside of the nacelle to heat emitted from the exhaust port from said gearbox,
    前記増速機用冷却ファンは、 Cooling fan for the speed-up machine,
    前記気流生成手段として機能することを特徴とする請求項1又は2に記載のディフューザ付風車。 Diffuser with windmill according to claim 1 or 2, characterized in that functions as the air flow generating means.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009073875A (en) * 2007-09-19 2009-04-09 Shin Etsu Chem Co Ltd Flame-retardant polyimide-silicone resin composition
WO2009125513A1 (en) * 2008-04-10 2009-10-15 三菱重工業株式会社 Fan device for wind-driven electric power generation device and wind-driven electric power generation device
WO2010109800A1 (en) * 2009-03-24 2010-09-30 国立大学法人九州大学 Fluid machine utilizing unsteady flow, windmill, and method for increasing velocity of internal flow of fluid machine
WO2017006656A1 (en) * 2015-07-08 2017-01-12 株式会社ベルシオン Rapid boat
WO2017034426A1 (en) 2015-08-25 2017-03-02 Staszór Roman Tunnel wind turbine with a horizontal axis of the rotor rotation

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5167943U (en) * 1974-11-25 1976-05-29
US4075500A (en) * 1975-08-13 1978-02-21 Grumman Aerospace Corporation Variable stator, diffuser augmented wind turbine electrical generation system
US4422820A (en) * 1982-09-29 1983-12-27 Grumman Aerospace Corporation Spoiler for fluid turbine diffuser
JPS597784A (en) * 1982-07-06 1984-01-14 Central Res Inst Of Electric Power Ind Wind power augmentation device
US4720640A (en) * 1985-09-23 1988-01-19 Turbostar, Inc. Fluid powered electrical generator
JP2001055969A (en) * 1999-08-17 2001-02-27 Nippon Safety Kk Windmill device
JP2002213343A (en) * 2001-01-17 2002-07-31 Sangaku Renkei Kiko Kyushu:Kk Wind speed-up device and wind power generator using the same
DE10208588A1 (en) * 2002-02-27 2003-09-11 Kbe Windpower Gmbh Wind power generator for generating electricity, has stator windings arranged in cowling and magnet elements arranged in radially outer regions of rotor blades
JP2003278635A (en) * 2002-03-22 2003-10-02 Sangaku Renkei Kiko Kyushu:Kk Wind power generator
JP2003328921A (en) * 2002-05-15 2003-11-19 Ko Yamaguchi Double wind collecting device
JP2006144701A (en) * 2004-11-22 2006-06-08 Mie Univ Wind power generator

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5167943U (en) * 1974-11-25 1976-05-29
US4075500A (en) * 1975-08-13 1978-02-21 Grumman Aerospace Corporation Variable stator, diffuser augmented wind turbine electrical generation system
JPS597784A (en) * 1982-07-06 1984-01-14 Central Res Inst Of Electric Power Ind Wind power augmentation device
US4422820A (en) * 1982-09-29 1983-12-27 Grumman Aerospace Corporation Spoiler for fluid turbine diffuser
US4720640A (en) * 1985-09-23 1988-01-19 Turbostar, Inc. Fluid powered electrical generator
JP2001055969A (en) * 1999-08-17 2001-02-27 Nippon Safety Kk Windmill device
JP2002213343A (en) * 2001-01-17 2002-07-31 Sangaku Renkei Kiko Kyushu:Kk Wind speed-up device and wind power generator using the same
DE10208588A1 (en) * 2002-02-27 2003-09-11 Kbe Windpower Gmbh Wind power generator for generating electricity, has stator windings arranged in cowling and magnet elements arranged in radially outer regions of rotor blades
JP2003278635A (en) * 2002-03-22 2003-10-02 Sangaku Renkei Kiko Kyushu:Kk Wind power generator
JP2003328921A (en) * 2002-05-15 2003-11-19 Ko Yamaguchi Double wind collecting device
JP2006144701A (en) * 2004-11-22 2006-06-08 Mie Univ Wind power generator

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009073875A (en) * 2007-09-19 2009-04-09 Shin Etsu Chem Co Ltd Flame-retardant polyimide-silicone resin composition
WO2009125513A1 (en) * 2008-04-10 2009-10-15 三菱重工業株式会社 Fan device for wind-driven electric power generation device and wind-driven electric power generation device
WO2010109800A1 (en) * 2009-03-24 2010-09-30 国立大学法人九州大学 Fluid machine utilizing unsteady flow, windmill, and method for increasing velocity of internal flow of fluid machine
US8834092B2 (en) 2009-03-24 2014-09-16 Kyushu University, National University Corporation Fluid machine, wind turbine, and method for increasing velocity of internal flow of fluid machine, utilizing unsteady flow
WO2017006656A1 (en) * 2015-07-08 2017-01-12 株式会社ベルシオン Rapid boat
WO2017034426A1 (en) 2015-08-25 2017-03-02 Staszór Roman Tunnel wind turbine with a horizontal axis of the rotor rotation

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