JP2009008040A - Magnus type wind power generator - Google Patents

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    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a Magnus type wind power generator capable of improving power generation efficiency by reducing the effect of air resistance on spiral streaks. <P>SOLUTION: In this Magnus type wind power generator 1, respective rotary cylinders 7 are rotated around the shafts of the rotary cylinders 7, thereby a horizontal rotating shaft 5 is rotated by Magnus lift generated by interaction between the rotation of the respective rotary cylinders 7 and wind power to drive a power generating mechanism 3. The generator has such a structure that the projecting spiral streaks 8a, 8b are formed on the peripheral surfaces of the rotary cylinders 7, and at least air flow components V in parallel with the shafts of the rotary cylinders 7 are generated on the peripheral surfaces of the rotary cylinders 7 by these spiral streaks 8a, 8b. At least a part of each of the spiral streaks 8a, 8b is formed of an elastically flexible member. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、各回転円柱の回転と風力との相互作用で生じるマグナス揚力により水平回転軸を回転させて発電機構部を駆動させるマグナス型の風力発電装置及びその制御方法に関する。   The present invention relates to a Magnus type wind power generator that drives a power generation mechanism by rotating a horizontal rotation shaft by Magnus lift generated by the interaction between the rotation of each rotating cylinder and wind power, and a control method thereof.

従来、水平回転軸に対して放射状に所要数配設した回転円柱を備え、駆動モータを駆動させることにより各回転円柱をその軸周りに回転させ、これらの回転する回転円柱に自然風が当たったときに、回転円柱の回転と風力との相互作用で生じるマグナス効果による揚力により水平回転軸を回転させて、その水平回転軸の回転を発電機に伝達することで発電を行うマグナス型風力発電装置があり、この種のマグナス型風力発電装置は、回転円柱を高速で回転させるために、多くのエネルギーが消費されてしまい発電効率が悪い（例えば、特許文献１参照）。   Conventionally, a rotating cylinder arranged in a required number radially with respect to a horizontal rotating shaft is provided, and each rotating cylinder is rotated around its axis by driving a driving motor, and natural wind hits these rotating rotating columns. Sometimes, a Magnus type wind power generator that generates power by rotating the horizontal rotation shaft by the lift due to the Magnus effect generated by the interaction between the rotation of the rotating cylinder and wind force, and transmitting the rotation of the horizontal rotation shaft to the generator In this type of Magnus type wind power generator, since the rotating cylinder is rotated at a high speed, a lot of energy is consumed and the power generation efficiency is poor (see, for example, Patent Document 1).

そこで、マグナス型風力発電装置における回転円柱の長手方向の全長に渡って、スパイラル条が、回転円柱の外周面に一体に巻き回して形設され、自然風や回転円柱の回転によって発生する回転円柱の表層の空気の動きとは別に、スパイラル条によって回転円柱の外周面に空気流動を発生させることで、マグナス揚力を増大させ、風力発電装置の発電効率を低風速域から比較的高風速域にかけて格段に上昇させたマグナス型風力発電装置がある（例えば、特許文献２参照）。   Accordingly, a spiral cylinder is formed by winding a spiral strip integrally around the outer peripheral surface of the rotating cylinder over the entire length in the longitudinal direction of the rotating cylinder in the Magnus type wind power generator, and is generated by natural wind or rotation of the rotating cylinder. In addition to the air movement of the surface layer, the air flow is generated on the outer peripheral surface of the rotating cylinder by the spiral strip, thereby increasing the Magnus lift and increasing the power generation efficiency of the wind power generator from the low wind speed range to the relatively high wind speed range. There is a Magnus type wind power generator that is remarkably raised (see, for example, Patent Document 2).

米国特許第４３６６３８６号明細書U.S. Pat. No. 4,366,386 国際公開第２００７／１７９３０号パンフレットInternational Publication No. 2007/17930 Pamphlet

しかしながら、特許文献２に記載のマグナス型風力発電装置にあっては、回転円柱にスパイラル条を設けることでマグナス揚力を増大させることができるが、スパイラル条が、比較的硬い合成樹脂や耐候性軽量合金などで製作されているため、スパイラル条に高風速の空気流（自然風や水平回転軸を中心として回動する回転円柱が回転方向から受ける空気流など）が当たった場合に、その空気流の風圧を受けることによりスパイラル条に加わる空気抵抗が増大する傾向にあり、結果的に回転円柱を軸周りに回転させるための消費エネルギーが増え、マグナス型風力発電装置の発電効率を充分に高められないという問題がある。   However, in the Magnus type wind power generator described in Patent Document 2, the Magnus lift can be increased by providing a spiral strip on the rotating cylinder. However, the spiral strip is made of a relatively hard synthetic resin or weather-resistant light weight. Because it is made of an alloy, etc., when the air flow at high wind speed (natural wind or air flow received from a rotating cylinder that rotates around a horizontal rotation axis) hits the spiral strip, the air flow The air resistance applied to the spiral strip tends to increase by receiving the wind pressure, resulting in an increase in energy consumption for rotating the rotating cylinder around the axis and sufficiently increasing the power generation efficiency of the Magnus type wind power generator. There is no problem.

本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、スパイラル条に加わる空気抵抗の影響を低減させ、発電効率を向上させることができるマグナス型風力発電装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made paying attention to such problems, and an object thereof is to provide a Magnus type wind power generator capable of reducing the influence of air resistance applied to the spiral strip and improving the power generation efficiency. To do.

前記課題を解決するために、本発明の請求項１に記載のマグナス型風力発電装置は、
発電機構部に回転トルクを伝達する水平回転軸と、該水平回転軸から略放射状に所要数配設された回転円柱とを備え、該各回転円柱がこれら回転円柱の軸周りに回転することで、該各回転円柱の回転と風力との相互作用で生じるマグナス揚力により前記水平回転軸を回転させて前記発電機構部を駆動するマグナス型風力発電装置であって、
前記回転円柱の外周表面には、凸状に形成されたスパイラル条が設けられ、該スパイラル条により前記回転円柱の外周表面に、少なくとも該回転円柱の軸と平行な空気の流れ成分を発生させる構造を有し、
前記スパイラル条の少なくとも一部が、弾性を有する可撓性部材で形成されていることを特徴としている。
この特徴によれば、スパイラル条に当たる空気流で、スパイラル条が適度に撓んで、該空気流がスパイラル条を越えて逃げやすくなり、スパイラル条に加わる空気抵抗を低減させることができ、回転円柱を軸周りに回転させるための消費エネルギーを増やさずに済むようになり、マグナス型風力発電装置の発電効率を向上させることができる。 In order to solve the above-described problem, a Magnus type wind power generator according to claim 1 of the present invention provides:
A horizontal rotating shaft that transmits rotational torque to the power generation mechanism and rotating cylinders arranged in a required number substantially radially from the horizontal rotating shaft, and each rotating cylinder rotates around the axis of the rotating cylinder; , A Magnus type wind power generator that drives the power generation mechanism section by rotating the horizontal rotation shaft by Magnus lift generated by the interaction between the rotation of each rotating cylinder and wind power,
A spiral strip formed in a convex shape is provided on the outer peripheral surface of the rotating cylinder, and the spiral strip generates a flow component of air parallel to at least the axis of the rotating cylinder on the outer peripheral surface of the rotating cylinder. Have
At least a part of the spiral strip is formed of a flexible member having elasticity.
According to this feature, the spiral flow is appropriately bent by the air flow hitting the spiral strip, the air flow easily escapes over the spiral strip, and the air resistance applied to the spiral strip can be reduced. It becomes unnecessary to increase the energy consumption for rotating around the axis, and the power generation efficiency of the Magnus type wind power generator can be improved.

本発明の請求項２に記載のマグナス型風力発電装置は、請求項１に記載のマグナス型風力発電装置であって、
前記スパイラル条の基端部から上端部までの全体が、一体の前記可撓性部材で形成されていることを特徴としている。
この特徴によれば、スパイラル条の基端部から上端部までの全体が空気流により撓みやすくなり、該空気流がスパイラル条を越えて逃げやすくなる。 The Magnus type wind power generator according to claim 2 of the present invention is the Magnus type wind power generator according to claim 1,
The whole of the spiral strip from the base end portion to the upper end portion is formed by the integrated flexible member.
According to this feature, the entire portion from the base end portion to the upper end portion of the spiral strip is easily bent by the air flow, and the air flow easily escapes beyond the spiral strip.

本発明の請求項３に記載のマグナス型風力発電装置は、請求項１に記載のマグナス型風力発電装置であって、
前記スパイラル条の上端部が、前記可撓性部材で形成されているとともに、その基端部が、前記上端部よりも強度を有する材質で形成されていることを特徴としている。
この特徴によれば、スパイラル条の上端部が空気流により撓んで、該空気流をスパイラル条を越えて逃げやすくしつつ、回転円柱の外周表面からのスパイラル条の突出長をある程度確保できるため、回転円柱の軸と平行な空気の流れ成分を充分に発生させることができる。 The Magnus type wind power generator according to claim 3 of the present invention is the Magnus type wind power generator according to claim 1,
An upper end portion of the spiral strip is formed of the flexible member, and a base end portion thereof is formed of a material having a strength higher than that of the upper end portion.
According to this feature, since the upper end of the spiral strip is bent by the air flow, the air flow can be easily escaped beyond the spiral strip, and the protrusion length of the spiral strip from the outer peripheral surface of the rotating cylinder can be secured to some extent. The air flow component parallel to the axis of the rotating cylinder can be sufficiently generated.

本発明の請求項４に記載のマグナス型風力発電装置は、請求項１ないし３のいずれかに記載のマグナス型風力発電装置であって、
前記回転円柱の先端部側の領域に設けられた前記スパイラル条の少なくとも一部が、前記可撓性部材で形成されていることを特徴としている。
この特徴によれば、回転円柱が水平回転軸を中心として回動されると、回転円柱の先端部側の周速度は、基端部側の周速度よりも速くなっており、その状態の回転円柱の先端部側には、基端部側よりも速度の速い空気流が当たることになる。そのため回転円柱の先端部側の領域のスパイラル条を可撓性部材とすることにより、スパイラル条に加わる空気抵抗を効果的に低減させることができる。 The Magnus type wind power generator according to claim 4 of the present invention is the Magnus type wind power generator according to any one of claims 1 to 3,
At least a part of the spiral strip provided in the region on the tip end side of the rotating column is formed of the flexible member.
According to this feature, when the rotating cylinder is rotated about the horizontal rotation axis, the peripheral speed on the distal end side of the rotating cylinder is faster than the peripheral speed on the proximal end side, and the rotation in that state An air flow having a higher speed than that of the base end side is applied to the tip end side of the cylinder. Therefore, the air resistance added to a spiral strip can be effectively reduced by making the spiral strip of the area | region of the front-end | tip part side of a rotating cylinder into a flexible member.

本発明の請求項５に記載のマグナス型風力発電装置は、請求項１ないし４のいずれかに記載のマグナス型風力発電装置であって、
前記可撓性部材が、ポーラスを有していることを特徴としている。
この特徴によれば、ポーラスを有する可撓性部材を用いれば、軽量なスパイラル条を形成することができる。 The Magnus type wind power generator according to claim 5 of the present invention is the Magnus type wind power generator according to any one of claims 1 to 4,
The flexible member has a porous structure.
According to this feature, if a flexible member having a porous material is used, a lightweight spiral strip can be formed.

本発明の請求項６に記載のマグナス型風力発電装置は、請求項５に記載のマグナス型風力発電装置であって、
前記可撓性部材の表面と前記回転円柱の外周表面とが、表面材で一体的かつ連続的に覆われていることを特徴としている。
この特徴によれば、ポーラスを有する可撓性部材に雨水等が浸入しなくなり、スパイラル条が風雨に耐えられるようになる。 The Magnus type wind power generator according to claim 6 of the present invention is the Magnus type wind power generator according to claim 5,
The surface of the flexible member and the outer peripheral surface of the rotating cylinder are integrally and continuously covered with a surface material.
According to this feature, rainwater or the like does not enter the flexible member having a porous structure, and the spiral strip can withstand wind and rain.

本発明に係るマグナス型風力発電装置を実施するための最良の形態を実施例に基づいて以下に説明する。   The best mode for carrying out the Magnus type wind power generator according to the present invention will be described below based on the embodiments.

本発明の実施例を図面に基づいて説明すると、先ず図１は、マグナス揚力の説明図であり、図２は、実施例１におけるマグナス型風力発電装置を示す正面図であり、図３は、マグナス型風力発電装置を示す側面図であり、図４は、スパイラル条が設けられた回転円柱を示す正面図であり、図５は、図４における回転円柱を示すＡ−Ａ断面図であり、図６は、回転円柱に当たる空気流を示す説明図であり、図７は、スパイラル条を示す拡大断面図である。以下、図２及び図４の紙面手前側をマグナス型風力発電装置の正面側（前方側）とし、図３、図５、図６、図７の紙面右方側をマグナス型風力発電装置の正面側（前方側）とし、図８に示すスパイラル条８ｃにおける紙面上方側を、スパイラル条８ｃの上端部側（先端部側）とし、スパイラル条８ｃにおける回転円柱７の外周表面７’に固着された側をスパイラル条８ｃの基端部側とし、図７に示すスパイラル条における紙面上方側を、スパイラル条の上端部側（先端部側）として説明する。   An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. First, FIG. 1 is an explanatory diagram of Magnus lift, FIG. 2 is a front view showing a Magnus type wind power generator in Embodiment 1, and FIG. FIG. 4 is a side view showing a Magnus type wind power generator, FIG. 4 is a front view showing a rotating cylinder provided with a spiral strip, and FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line AA showing the rotating cylinder in FIG. FIG. 6 is an explanatory view showing an air flow hitting a rotating cylinder, and FIG. 7 is an enlarged sectional view showing a spiral strip. Hereinafter, the front side of FIG. 2 and FIG. 4 is the front side (front side) of the Magnus type wind power generator, and the right side of FIG. 3, 5, 6, and 7 is the front side of the Magnus type wind power generator. The upper side of the spiral strip 8c shown in FIG. 8 is the upper end side (tip end side) of the spiral strip 8c, and is fixed to the outer peripheral surface 7 ′ of the rotating column 7 of the spiral strip 8c. The side will be described as the base end side of the spiral strip 8c, and the upper side of the spiral strip shown in FIG. 7 will be described as the upper end portion side (tip end side) of the spiral strip.

一般的なマグナス揚力の発生メカニズムについて説明すると、図１の円筒形状を成す回転円柱Ｃの断面図に示すように、回転する回転円柱Ｃに当たった空気の流れは、図１のような回転円柱Ｃの回転方向（左回り）と空気流Ｎ０の向きでは、回転円柱Ｃの回転とともに上方に流れるようになり、このとき回転円柱Ｃの上方側を流れる空気が、回転円柱Ｃの下方側を流れる空気の速度よりも速く流れるので、回転円柱Ｃの上方側の負圧と下方側の正圧とで空気圧に差が生じるマグナス効果が生じるようになり、回転円柱Ｃには、空気の流れＮ０と垂直をなす方向にマグナス揚力Ｙ０が発生するようになっている。 A general mechanism for generating Magnus lift will be described. As shown in the cross-sectional view of the rotating cylinder C having a cylindrical shape in FIG. 1, the flow of air hitting the rotating rotating cylinder C is as shown in FIG. In the rotation direction of C (counterclockwise) and the direction of the air flow N 0 , the air flows upward along with the rotation of the rotating cylinder C. At this time, the air flowing on the upper side of the rotating cylinder C moves on the lower side of the rotating cylinder C. Since the air flows faster than the velocity of the flowing air, a Magnus effect that causes a difference in air pressure between the negative pressure on the upper side of the rotating cylinder C and the positive pressure on the lower side is generated. Magnus lift Y 0 in the direction forming an 0 and vertical is adapted to generate.

図２及び図３に示す符号１は、本発明の適用されたマグナス型風力発電装置であり、このマグナス型風力発電装置１は、地面に立設された支台２の上部に、水平方向に旋回自在に軸支される発電機構部３を有しており、この発電機構部３は、内部に配置された鉛直モータ４を駆動させることで水平方向に旋回できるようになっている。   Reference numeral 1 shown in FIG. 2 and FIG. 3 is a Magnus type wind power generator to which the present invention is applied. This Magnus type wind power generator 1 is arranged in the horizontal direction on the upper part of the abutment 2 erected on the ground. The power generation mechanism 3 is pivotally supported so that the power generation mechanism 3 can be rotated in the horizontal direction by driving a vertical motor 4 disposed therein.

図２及び図３に示すように、発電機構部３の正面側には、回転の軸心が水平方向を向く本実施例における水平回転軸としての回転体５が配置されており、この回転体５は図２を参照すると正面視で右回りに回転するように軸支されている。回転体５の正面側には、フロントフェアリング６が取り付けられており、回転体５の外周には、５本の略円筒形状の回転円柱７が放射状に配置されている。各々の回転円柱７は、これら回転円柱７の軸周りの予め決められた回転方向に回転自在に軸支されている。   As shown in FIGS. 2 and 3, on the front side of the power generation mechanism section 3, a rotating body 5 is disposed as a horizontal rotating shaft in the present embodiment in which the axis of rotation faces the horizontal direction. Referring to FIG. 2, 5 is pivotally supported so as to rotate clockwise in front view. A front fairing 6 is attached to the front side of the rotating body 5, and five substantially cylindrical rotating columns 7 are arranged radially on the outer periphery of the rotating body 5. Each rotating cylinder 7 is rotatably supported in a predetermined rotation direction around the axis of the rotating cylinder 7.

図４に示すように、回転円柱７の外周表面７’には、回転円柱７の基端部から先端部までの全長に渡って、スパイラル（螺旋）状に形成されたスパイラル条８ａ，８ｂが一体に巻き回して形成されており、このスパイラル条８ａ，８ｂは、回転円柱７の外周表面７’から突出するように略凸状に形成されている。また、この凸状スパイラル条８ａ，８ｂは、１つの回転円柱７の外周表面７’に６条設けられている。   As shown in FIG. 4, spiral strips 8 a and 8 b formed in a spiral shape are formed on the outer peripheral surface 7 ′ of the rotating cylinder 7 over the entire length from the base end portion to the distal end portion of the rotating cylinder 7. The spiral strips 8 a and 8 b are formed in a substantially convex shape so as to protrude from the outer peripheral surface 7 ′ of the rotating column 7. The convex spiral strips 8 a and 8 b are provided on the outer peripheral surface 7 ′ of one rotating column 7.

また、回転円柱７の直径は、その基端部から先端部にかけて同径に形成されており、更に、回転円柱７の先端面には、回転円柱７の直径よりも大きな直径を有する円盤状のエンドキャップ９が取り付けられている。   Further, the diameter of the rotating cylinder 7 is formed to be the same from the base end portion to the tip end portion, and the tip surface of the rotating cylinder 7 has a disk shape having a diameter larger than the diameter of the rotating cylinder 7. An end cap 9 is attached.

所要幅、所要高さの６重螺旋をなすスパイラル条８ａ，８ｂは、回転円柱７の長手方向の全体に渡って設けられ、回転円柱７の先端側から見たときに右ネジ状の右螺旋状をなすように固着されている（図５参照）。   Spiral strips 8a and 8b having a required width and required height that form a six-fold helix are provided over the entire length of the rotating cylinder 7, and when viewed from the front end side of the rotating cylinder 7, a right-hand thread-like right helix. It is fixed so as to form a shape (see FIG. 5).

図３に示すように、発電機構部３の内部には、長手方向が水平方向を向く本実施例における水平回転軸としてのアウターシャフト１０が配置されており、アウターシャフト１０は発電機構部３内部に配置されたベアリング１１を介して垂直方向に回動自在に支持されている。このアウターシャフト１０の軸内は貫通されており、アウターシャフト１０の軸内には、インナーシャフト１２が挿設されている。   As shown in FIG. 3, an outer shaft 10 as a horizontal rotation shaft in the present embodiment in which the longitudinal direction is in the horizontal direction is disposed inside the power generation mechanism section 3, and the outer shaft 10 is disposed inside the power generation mechanism section 3. It is supported so as to be rotatable in the vertical direction via a bearing 11 arranged in the vertical direction. The shaft of the outer shaft 10 is penetrated, and the inner shaft 12 is inserted into the shaft of the outer shaft 10.

図３に示すインナーシャフト１２はアウターシャフト１０内部に配置されたベアリング１３を介して垂直方向に回動自在に軸支されている。アウターシャフト１０及びインナーシャフト１２は互いに独立して回動することができる。   The inner shaft 12 shown in FIG. 3 is pivotally supported by a bearing 13 disposed inside the outer shaft 10 so as to be rotatable in the vertical direction. The outer shaft 10 and the inner shaft 12 can rotate independently of each other.

図３に示すように、アウターシャフト１０の後端には、ギア１４が固着されており、このギア１４は、発電機構部３内の発電機１５に接続されているギア１６と係合されている。アウターシャフト１０の前端には、発電機構部３の外方に突出されており、このアウターシャフト１０の前端に回転体５が固着されている。   As shown in FIG. 3, a gear 14 is fixed to the rear end of the outer shaft 10, and this gear 14 is engaged with a gear 16 connected to a generator 15 in the power generation mechanism unit 3. Yes. A front end of the outer shaft 10 protrudes outward from the power generation mechanism unit 3, and the rotating body 5 is fixed to the front end of the outer shaft 10.

図３に示すように、インナーシャフト１２の後端は、アウターシャフト１０から突出されたギア１７が固着されており、このギア１７は、発電機構部３内の駆動モータ１８と連動されているギア１９と係合される。また、インナーシャフト１２の前端は、アウターシャフト１０から突出されており、このインナーシャフト１２の前端には、大径のベベルギア２０が固着されている。   As shown in FIG. 3, a gear 17 protruding from the outer shaft 10 is fixed to the rear end of the inner shaft 12, and this gear 17 is a gear interlocked with a drive motor 18 in the power generation mechanism unit 3. 19 is engaged. Further, the front end of the inner shaft 12 protrudes from the outer shaft 10, and a large-diameter bevel gear 20 is fixed to the front end of the inner shaft 12.

図３に示す駆動モータ１８とギア１９との間には、駆動モータ１８の回転力を一方向に伝達するワンウェークラッチ２２が配置されており、ギア１９の回転によって駆動モータ１８に逆方向の回転力が加わっても、ワンウェークラッチ２２によって駆動モータ１８の逆回転を防止できるようになっている。更に、発電機構部３内部には、駆動モータ１８の起動用の電力を蓄えるバッテリー２３が配置されている。尚、鉛直モータ４や駆動モータ１８は、マグナス型風力発電装置１の周囲環境の風向や風速を観測する風向計（図示略）や風速計（図示略）に接続された制御回路２４によって制御されるようになっている。   A one-way clutch 22 that transmits the rotational force of the drive motor 18 in one direction is disposed between the drive motor 18 and the gear 19 shown in FIG. 3, and the rotation of the gear 19 causes the drive motor 18 to rotate in the reverse direction. Even if force is applied, the one-way clutch 22 can prevent the drive motor 18 from rotating backward. Further, a battery 23 that stores power for starting the drive motor 18 is disposed inside the power generation mechanism unit 3. The vertical motor 4 and the drive motor 18 are controlled by an anemometer (not shown) for observing the wind direction and wind speed of the surrounding environment of the Magnus type wind power generator 1 and a control circuit 24 connected to an anemometer (not shown). It has become so.

図２に示すように、インナーシャフト１２に固着された大径のベベルギア２０は、アウターシャフト１０に固着された正面側の回転体５内部の中心に配置されるとともに、このベベルギア２０は前方側に向かって窄まるように配置されている。更に、この大径のベベルギア２０には、５つの小径のベベルギア２１が係合されており、５つの小径のベベルギア２１は、回転体５の外周に配置された５本の回転円柱７の基部に連結されている。   As shown in FIG. 2, the large-diameter bevel gear 20 fixed to the inner shaft 12 is disposed at the center of the front-side rotating body 5 fixed to the outer shaft 10, and the bevel gear 20 is disposed on the front side. It arrange | positions so that it may narrow toward it. Furthermore, five small-diameter bevel gears 21 are engaged with the large-diameter bevel gear 20, and the five small-diameter bevel gears 21 are arranged at the bases of the five rotating cylinders 7 arranged on the outer periphery of the rotating body 5. It is connected.

図３に示す発電機構部３内部の駆動モータ１８を駆動させるとインナーシャフト１２を介して駆動モータ１８の動力が大径のベベルギア２０に伝達され、このベベルギア２０に係合される５つの小径のベベルギア２１が回転され、各々のベベルギア２１に連結された５本の回転円柱７が、該回転円柱７の軸回りに回転されるようになっている。   When the drive motor 18 in the power generation mechanism 3 shown in FIG. 3 is driven, the power of the drive motor 18 is transmitted to the large-diameter bevel gear 20 via the inner shaft 12, and the five small-diameter gears engaged with the bevel gear 20 are engaged. The bevel gear 21 is rotated, and the five rotating cylinders 7 connected to each bevel gear 21 are rotated about the axis of the rotating cylinder 7.

マグナス型風力発電装置１を用いて発電する際には、先ず風向計（図示略）によって風向きを検出し、制御回路２４が鉛直モータ４を駆動させて、回転体５の正面側から風が当たるように、風向きに合わせて発電機構部３を旋回させる。すると図３に示すように、マグナス型風力発電装置１の正面側から自然風Ｎが当たるようになる。   When power is generated using the Magnus type wind power generator 1, first, the wind direction is detected by an anemometer (not shown), and the control circuit 24 drives the vertical motor 4 so that the wind strikes from the front side of the rotating body 5. As described above, the power generation mechanism unit 3 is turned in accordance with the wind direction. Then, as shown in FIG. 3, the natural wind N comes into contact with the front side of the Magnus type wind power generator 1.

そして、発電機構部３内部のバッテリー２３に蓄えられている起動用の電力を駆動モータ１８に供給し、駆動モータ１８を駆動させる。インナーシャフト１２及びベベルギア２０、２１を介して駆動モータ１８の動力が伝達され、各々の回転円柱７が回転しはじめる。各々の回転円柱７の回転と風力との相互作用で生じるマグナス揚力Ｙによって、回転円柱７及び回転体５は、アウターシャフト１０を軸心として回転されるようになる。   And the electric power for starting stored in the battery 23 inside the electric power generation mechanism part 3 is supplied to the drive motor 18, and the drive motor 18 is driven. The power of the drive motor 18 is transmitted through the inner shaft 12 and the bevel gears 20 and 21, and each rotating cylinder 7 starts to rotate. The rotating cylinder 7 and the rotating body 5 are rotated about the outer shaft 10 by the Magnus lift Y generated by the interaction between the rotation of each rotating cylinder 7 and the wind force.

図５を参照して回転円柱７の回転方向とスパイラル条８ａ，８ｂの巻き方について詳述すると、回転円柱７の先端側から見たときに、回転円柱７のスパイラル条８ａ，８ｂの巻き方が右ネジ状の右螺旋状をなす場合、回転円柱７の回転方向は左回りとなっている。スパイラル条８ａ，８ｂの巻き方向が回転円柱７の回転方向に対して逆向きとなっているため、図２及び図４に示すように、回転円柱７の外周表面７’を流れる空気を回転体５に近づく方向に向けて流すことができる。   Referring to FIG. 5, the rotation direction of the rotating cylinder 7 and the winding method of the spiral strips 8 a and 8 b will be described in detail. When viewed from the front end side of the rotating column 7, the winding method of the spiral strips 8 a and 8 b of the rotating column 7. Is a right spiral with a right-hand thread shape, the rotation direction of the rotating cylinder 7 is counterclockwise. Since the winding direction of the spiral strips 8a and 8b is opposite to the rotating direction of the rotating cylinder 7, the air flowing on the outer peripheral surface 7 ′ of the rotating cylinder 7 is rotated as shown in FIGS. It is possible to flow toward the direction approaching 5.

図４に示すように、スパイラル条８ａ，８ｂが回転円柱７に施されることにより、回転円柱７の回転時に、スパイラル条８ａ，８ｂによって、空気の流れＦが発生する。この際、回転円柱７の外周表面７’に、自然風Ｎや回転円柱７と伴に回転する回転円柱７の表層の空気の動きとは別に、回転円柱７の軸と平行な空気の流れ成分Ｖ（ベクトル成分Ｖ）を発生させることができる。図２に示すように、この空気の流れ成分Ｖは、回転円柱７の先端側から回転体５（回転円柱７の基端側）に向けて流れるようになっている。   As shown in FIG. 4, the spiral strips 8 a and 8 b are applied to the rotating cylinder 7, whereby an air flow F is generated by the spiral strips 8 a and 8 b when the rotating column 7 rotates. At this time, on the outer peripheral surface 7 ′ of the rotating cylinder 7, the air flow component parallel to the axis of the rotating cylinder 7, apart from the natural wind N and the surface air movement of the rotating cylinder 7 rotating together with the rotating cylinder 7. V (vector component V) can be generated. As shown in FIG. 2, the air flow component V flows from the distal end side of the rotating cylinder 7 toward the rotating body 5 (the base end side of the rotating cylinder 7).

図４及び図５に示すように、回転円柱７の外周の空気流、すなわち回転円柱７の外周表面７’に空気流動Ｆを発生させることで、自然風Ｎ（空気流Ｎ’）と、回転円柱７と伴に回転する回転円柱７の表層の空気の動きとで形成される三次元的な空気流が形成される。   As shown in FIGS. 4 and 5, by generating an air flow F on the outer peripheral surface 7 ′ of the rotating cylinder 7, that is, by generating an air flow F on the outer peripheral surface 7 ′ of the rotating cylinder 7, A three-dimensional air flow formed by the movement of the air on the surface of the rotating cylinder 7 that rotates with the cylinder 7 is formed.

そして図５に示すように、各々の回転円柱７の回転と風力との相互作用で生じるマグナス揚力Ｙが増大される。ここで言うスパイラル条８ａ，８ｂで与えられる空気の流れＦは、全てが回転円柱７の軸と平行な方向を向いている必要はなく、少なくとも回転円柱７の軸と平行なベクトル成分Ｖがあれば充分効果がある。発明者の１つの考察であるが、マグナス揚力Ｙが高まる理由として、回転円柱７に加わる負圧と正圧との差圧が高まる現象や、揚力発生面が拡大する現象等が発生していると考えられる。   Then, as shown in FIG. 5, the Magnus lift Y generated by the interaction between the rotation of each rotating cylinder 7 and the wind force is increased. Here, the air flow F given by the spiral strips 8a and 8b does not necessarily have to be directed in a direction parallel to the axis of the rotating cylinder 7, but at least has a vector component V parallel to the axis of the rotating cylinder 7. If it is effective. As a reason for the increase of the Magnus lift Y, there is a phenomenon in which the differential pressure between the negative pressure and the positive pressure applied to the rotating cylinder 7 increases, a phenomenon in which the lift generation surface expands, and the like. it is conceivable that.

また、エンドキャップ９を利用すると、マグナス効果が向上するようになっている。すなわちエンドキャップ９が回転円柱７の先端面に設けられることによって、このエンドキャップ９が空気流Ｆに好影響を与え、マグナス揚力Ｙの向上が見られる。   Further, when the end cap 9 is used, the Magnus effect is improved. That is, by providing the end cap 9 on the tip surface of the rotating cylinder 7, the end cap 9 has a positive effect on the air flow F, and the Magnus lift Y is improved.

図３に示すように、回転体５が回転すると、アウターシャフト１０の後端に連結された発電機１５が駆動されて発電が行われる。更に、この回転円柱７の回転に基づいて、スパイラル条８ａ，８ｂによる回転円柱７の軸方向への空気の流れが増大するので、回転円柱７のマグナス揚力Ｙが増大され、発電機１５を駆動するアウターシャフト１０の回転トルクが増大されるようになる。従って、マグナス型風力発電装置１の発電効率を上げることができるようになっている。   As shown in FIG. 3, when the rotating body 5 rotates, the generator 15 connected to the rear end of the outer shaft 10 is driven to generate power. Furthermore, since the flow of air in the axial direction of the rotating cylinder 7 by the spiral strips 8a and 8b increases based on the rotation of the rotating cylinder 7, the Magnus lift Y of the rotating cylinder 7 is increased and the generator 15 is driven. The rotational torque of the outer shaft 10 to be increased is increased. Therefore, the power generation efficiency of the Magnus type wind power generator 1 can be increased.

尚、発電機１５によって発電が開始されると、この発電された電力の一部を、回転円柱７を回転させるための駆動モータ１８に供給させて補助電力として利用でき、かつ次回の起動用の電力としてバッテリー２３に蓄えることもできる。   When power generation is started by the generator 15, a part of the generated power can be supplied to the drive motor 18 for rotating the rotating cylinder 7 and used as auxiliary power, and for the next start-up. It can also be stored in the battery 23 as electric power.

次に、本実施例のマグナス型風力発電装置１に用いられている凸状スパイラル条８ａ，８ｂについて詳述する。先ず図５及び図７に示すように、スパイラル条８ａ，８ｂの形状は、断面視で略矩形状を成しており、このスパイラル条８ａ，８ｂの断面形状は、各々のスパイラル条８ａ，８ｂの長手方向全体に渡って同一になるように形成されている。   Next, the convex spiral strips 8a and 8b used in the Magnus type wind power generator 1 of the present embodiment will be described in detail. First, as shown in FIGS. 5 and 7, the spiral strips 8a and 8b have a substantially rectangular shape in cross-sectional view, and the spiral strips 8a and 8b have cross-sectional shapes corresponding to the spiral strips 8a and 8b. It is formed so that it may become the same over the whole longitudinal direction.

また、本実施例におけるスパイラル条８ａ，８ｂにおいて、回転円柱７の外周表面７’からスパイラル条８ａ，８ｂの上端部までの突出長は、略２０ｍｍ程度となっており、スパイラル条８ａ，８ｂの長手方向に沿って同一の突出長になるように形成されている。尚、スパイラル条８ａ，８ｂの突出長は、略１０ｍｍ以上、略６０ｍｍ以下の範囲内であればよい。   Further, in the spiral strips 8a and 8b in the present embodiment, the projecting length from the outer peripheral surface 7 ′ of the rotating cylinder 7 to the upper ends of the spiral strips 8a and 8b is about 20 mm, and the spiral strips 8a and 8b It is formed so that it may become the same protrusion length along a longitudinal direction. The protruding length of the spiral strips 8a and 8b may be in the range of approximately 10 mm or more and approximately 60 mm or less.

更に、本実施例におけるスパイラル条８ａ，８ｂの幅は、略１０ｍｍ程度となっており、スパイラル条８ａ，８ｂの長手方向に沿って同一の幅になるように形成されている。尚、スパイラル条８ａ，８ｂの幅は、略３ｍｍ以上、略３０ｍｍ以下の範囲内であればよい。   Furthermore, the width of the spiral strips 8a and 8b in the present embodiment is about 10 mm, and is formed to have the same width along the longitudinal direction of the spiral strips 8a and 8b. In addition, the width | variety of spiral strip 8a, 8b should just be in the range of about 3 mm or more and about 30 mm or less.

図４に示すように、回転円柱７は、回転体５に近い基端部側の領域Ｄ１と、先端部側の領域Ｄ２との２つの領域に区分けることができる。図５に示すように、回転円柱７の先端部側の領域Ｄ２にスパイラル条８ｂを設ける際には、先ず発泡ポリエチレン等の弾性を有する可撓性部材により形成された基部材２５を回転円柱７の外周表面７’に接着剤により固着する。この基部材２５は、その内部にポーラスを有する略スポンジ状（多孔質体）となっている。尚、本実施例では、基部材２５の材質に発泡ポリエチレンを用いているが、発泡ウレタン等の材質を用いてもよい。更に尚、本実施例の基部材２５は、少なくとも硬質な回転円柱７よりも弾性を有していればよい。 As shown in FIG. 4, the rotating cylinder 7 can be divided into two regions: a region D 1 on the proximal end side close to the rotating body 5 and a region D 2 on the distal end side. As shown in FIG. 5, when providing the spiral ribs 8b to the region D 2 of the distal end of the rotary column 7, first rotary column a base member 25 formed by a flexible member having elasticity polyethylene foam or the like 7 is fixed to the outer peripheral surface 7 ′ of the adhesive 7 with an adhesive. The base member 25 has a substantially sponge shape (porous body) having a porous structure therein. In this embodiment, polyethylene foam is used as the material of the base member 25, but a material such as urethane foam may be used. Furthermore, the base member 25 of the present embodiment only needs to be more elastic than at least the hard rotating cylinder 7.

また、本実施例で用いるスパイラル条８ｂの基部材２５の圧縮応力（ひずみ２５％）は、略１４０ｋＰａ程度となっている。尚、スパイラル条８ｂの基部材２５の圧縮応力は、略２０ｋＰａ以上、略５００ｋＰａ以下の範囲内であればよい。更に尚、本実施例で言う圧縮応力とは、部材が圧縮荷重を受けて縮もうとする際に、これに対抗して部材内に生じる応力のことである。   Moreover, the compressive stress (strain 25%) of the base member 25 of the spiral strip 8b used in the present embodiment is about 140 kPa. The compressive stress of the base member 25 of the spiral strip 8b may be in the range of about 20 kPa to about 500 kPa. Furthermore, the compressive stress referred to in the present embodiment is a stress generated in the member in opposition to the member when the member tries to shrink under a compressive load.

更に、本実施例で用いるスパイラル条８ｂの基部材２５の見掛け密度は、略６５ｋｇ／ｍ３となっている。尚、スパイラル条８ｂの基部材２５の見掛け密度は、略２５ｋｇ／ｍ３以上、略２５０ｋｇ／ｍ３以下の範囲内であればよい。 Furthermore, the apparent density of the base member 25 of the spiral strip 8b used in this embodiment is approximately 65 kg / m 3 . The apparent density of the base member 25 of the spiral strip 8b may be in the range of approximately 25 kg / m 3 or more and approximately 250 kg / m 3 or less.

また、回転円柱７の基端部側の領域Ｄ１に設けられたスパイラル条８ａの基部材（図示略）は、ポリカーボネート等の比較的硬質な合成樹脂の材質で形成されている。尚、スパイラル条８ａの基部材（図示略）は、軽量合金等の材質で製作してもよい。 The base member of the spiral ribs 8a provided in the region D 1 of the proximal end of the rotary column 7 (not shown) is formed by a relatively hard synthetic resin such as polycarbonate material. The base member (not shown) of the spiral strip 8a may be made of a material such as a lightweight alloy.

そして、スパイラル条８ｂの基部材２５と、スパイラル条８ａの基部材（図示略）と、回転円柱７の外周表面７’とを連続的に覆うように、伸縮性及び耐水性を有するアクリルウレタン樹脂塗料を塗り付け、スパイラル条８ａ，８ｂ及び回転円柱７の表面全体に本実施例における表面材としての塗膜２６を形成する。更に、本実施例で用いる塗料の伸縮性（伸び率）は、略３２０％程度となっている。尚、本実施例で用いる塗料の伸縮性は、略１０％以上、略１０００％以下の範囲内であればよい。更に尚、本実施例では、塗膜２６の形成にアクリルウレタン樹脂塗料を用いているが、ビニール塗料やシリコン樹脂塗料やフッ素樹脂塗料等であってもよい。   And the acrylic urethane resin which has a stretching property and water resistance so that the base member 25 of the spiral strip 8b, the base member (not shown) of the spiral strip 8a, and the outer peripheral surface 7 'of the rotating column 7 may be covered continuously. A paint is applied, and a coating film 26 as a surface material in the present embodiment is formed on the entire surfaces of the spiral strips 8 a and 8 b and the rotating column 7. Furthermore, the stretchability (elongation rate) of the paint used in this example is about 320%. The stretchability of the paint used in the present embodiment may be in the range of about 10% or more and about 1000% or less. Furthermore, in this embodiment, acrylic urethane resin paint is used to form the coating film 26, but vinyl paint, silicon resin paint, fluororesin paint, or the like may be used.

図７に示すように、回転円柱７の先端部側の領域Ｄ２のスパイラル条８ｂは、回転円柱７に比較的高速な空気流Ｎ’が当たった際に、その上端部がスパイラル条８ｂの下流側に向って傾くように撓むようになっている。尚、空気流N’によって撓んだスパイラル条８ｂは、基部材２５が有する弾性や、回転円柱７の回転による遠心力によって元の形状に復元されるようになっている。 As shown in FIG. 7, the spiral strip 8 b in the region D 2 on the tip end side of the rotating cylinder 7 has an upper end portion of the spiral strip 8 b when the relatively high speed air flow N ′ hits the rotating cylinder 7. It bends so as to incline toward the downstream side. The spiral strip 8b deflected by the air flow N ′ is restored to its original shape by the elasticity of the base member 25 and the centrifugal force generated by the rotation of the rotating cylinder 7.

このようにスパイラル条８ｂが高風速の空気流Ｎ’により撓みやすくなっていることで、スパイラル条８ｂに対して追い風となる回転円柱７の揚力発生側（図５の上方側）のスパイラル条８ｂに、高風速の空気流Ｎ’が当たることで回転円柱７が過度に回転して、駆動モータ１８に負荷が加わったり、スパイラル条８ｂに対して向い風となる回転円柱７の非揚力発生側（図５の下方側）のスパイラル条８ｂに、高風速の空気流Ｎ’が当たることで回転円柱７の回転に抵抗が加わったりする虞がなくなる。   Since the spiral strip 8b is easily bent by the air flow N ′ having a high wind speed in this way, the spiral strip 8b on the lift generation side (upper side in FIG. 5) of the rotating cylinder 7 which becomes a tailwind with respect to the spiral strip 8b. In addition, when the air flow N ′ with high wind speed hits the rotating cylinder 7 excessively rotates, a load is applied to the driving motor 18 or the non-lift generating side of the rotating cylinder 7 which becomes a wind facing the spiral strip 8b ( There is no possibility of resistance being applied to the rotation of the rotating cylinder 7 by the high wind speed air flow N ′ hitting the spiral strip 8b on the lower side in FIG.

また、回転円柱７の非揚力発生側のスパイラル条８ｂには、回転円柱７の揚力発生側と比較して相対的に高速な空気流N’が当たり撓みやすくなっている。このようにすることで、回転円柱７の非揚力発生側のスパイラル条８ｂに加わる空気抵抗を低減させつつ、非揚力発生側よりも撓み難い回転円柱７の揚力発生側のスパイラル条８ｂによって、回転円柱７の外周表面７’に空気流動Ｆを効果的に発生させることができる。   In addition, the spiral flow 8b on the non-lifting generation side of the rotating cylinder 7 is likely to be deflected by a relatively high-speed air flow N 'compared to the lifting force generation side of the rotating cylinder 7. By doing in this way, while reducing the air resistance added to the non-lift generating spiral ridge 8b of the rotating cylinder 7, it is rotated by the lift generating spiral ridge 8b of the rotating cylinder 7 which is more difficult to bend than the non-lift generating side. The air flow F can be effectively generated on the outer peripheral surface 7 ′ of the cylinder 7.

尚、図５及び図７に示す回転円柱７に当たる空気流Ｎ’は、回転円柱７が回転体５を中心として回動した際に、回転円柱７がその回転方向から受ける空気流Ｋと自然風Ｎとが合成された空気流Ｎ’となっている。また、回転円柱７が回転体５を中心として回動されると、回転円柱７の先端部側の周速度は、基端部側の周速度よりも速くなっており、その状態の回転円柱７が受ける空気流Ｎ’の速度は、回転円柱７の基端部側が受ける空気流Ｎ’よりも、回転円柱７の先端部側が受ける空気流Ｎ’の方が速くなっている。   The air flow N ′ hitting the rotating cylinder 7 shown in FIGS. 5 and 7 is the air flow K and natural wind that the rotating cylinder 7 receives from its rotating direction when the rotating cylinder 7 rotates about the rotating body 5. N is the combined air flow N ′. When the rotating cylinder 7 is rotated around the rotating body 5, the peripheral speed on the distal end side of the rotating cylinder 7 is higher than the peripheral speed on the base end side, and the rotating cylinder 7 in this state The velocity of the air flow N ′ received is higher in the air flow N ′ received on the distal end side of the rotating cylinder 7 than in the air flow N ′ received on the proximal end side of the rotating cylinder 7.

尚、本実施例における周速度とは、回転円柱７が回転体５を中心として回転した際に、回転円柱７の回転数と、回転の中心である回転体５からの距離に比例する速度であり、回転円柱７の基端部よりも先端部の方が、その周速度が速くなっている。そのため本実施例のスパイラル条８ａ，８ｂでは、高風速の空気流Ｎ’が当たりやすい回転円柱７の先端部側の領域Ｄ２のスパイラル条８ｂを撓みやすくしている。 The peripheral speed in this embodiment is a speed proportional to the number of rotations of the rotating cylinder 7 and the distance from the rotating body 5 that is the center of rotation when the rotating cylinder 7 rotates around the rotating body 5. Yes, the peripheral speed of the distal end is faster than the base end of the rotating cylinder 7. Therefore spiral ribs 8a of this embodiment, the 8b, are easily bent the leading end side of the region D 2 of the spiral ribs 8b of easy rotary column 7 per high velocity of air flow N '.

より詳述すると、図６に示すように、回転円柱７には、正面側から当たる自然風Ｎと、回転円柱７が回転体５の中心を軸心γとして回転した際に、その回転方向から当たる空気流Ｋとがある。回転円柱７の回転方向から当たる空気流Ｋは、回転円柱７の先端部側の領域Ｄ２にて特に速くなっているため、回転円柱７の先端部側の領域Ｄ２のスパイラル条８ｂの形成に弾性を有する基部材２５を用いることで、回転円柱７の回転方向から当たる空気流Ｋから受ける空気抵抗が効果的に低減されるようになっている。 More specifically, as shown in FIG. 6, the rotating column 7 has a natural wind N that strikes from the front side, and when the rotating column 7 rotates about the center of the rotating body 5 as the axis γ, from the rotating direction. There is an air flow K that hits. Since the air flow K hitting from the rotation direction of the rotating cylinder 7 is particularly fast in the region D 2 on the tip side of the rotating column 7, the formation of the spiral strip 8 b in the region D 2 on the tip side of the rotating column 7 is formed. By using the base member 25 having elasticity, the air resistance received from the air flow K impinging from the rotation direction of the rotating cylinder 7 is effectively reduced.

また、回転円柱７の回転方向から空気流Ｋが当たりやすいスパイラル条８ｂ１（図６の上方側）は、回転円柱７の回転方向から空気流Ｋが当たり難いスパイラル条８ｂ２（図６の下方側）と比較して、より撓みやすくなっている。 Further, the spiral strip 8b 1 (upper side in FIG. 6) that is easily hit by the air flow K from the rotating direction of the rotating cylinder 7 is the spiral strip 8b 2 (lower side of FIG. 6) that is difficult to hit the air flow K from the rotating direction of the rotating column 7. Compared to the side), it is more flexible.

以上、本実施例におけるマグナス型風力発電装置１では、弾性を有する可撓性部材としての基部材２５を用いてスパイラル条８ｂを形成することで、高風速の空気流Ｎ’がスパイラル条８ｂに当たった場合に、スパイラル条８ｂが空気流Ｎ’の風圧により適度に撓んで、該空気流Ｎ’がスパイラル条８ｂを越えて下流側（図５及び図７における紙面左方側）に逃げやすくなり、スパイラル条８ｂに加わる空気抵抗を低減させることができ、回転円柱７を軸周りに回転させるための消費エネルギーを増やさずに済むようになり、マグナス型風力発電装置１の発電効率を向上させることができる。   As described above, in the Magnus type wind power generator 1 in the present embodiment, the spiral strip 8b is formed by using the base member 25 as a flexible member having elasticity, so that the air flow N ′ having a high wind speed is applied to the spiral strip 8b. When hit, the spiral strip 8b is appropriately bent by the wind pressure of the air flow N ′, and the air flow N ′ easily escapes beyond the spiral strip 8b to the downstream side (the left side in FIG. 5 and FIG. 7). Thus, the air resistance applied to the spiral strip 8b can be reduced, and it becomes unnecessary to increase the energy consumption for rotating the rotating cylinder 7 around the axis, and the power generation efficiency of the Magnus type wind power generator 1 is improved. be able to.

また、スパイラル条８ｂの基端部から上端部までの全体が、一体の可撓性部材としての基部材２５で形成されていることで、スパイラル条８ｂが空気流N’により撓みやすくなり、該空気流N’がスパイラル条８ｂを越えてに逃げやすくなる。   Further, since the entire portion from the base end portion to the upper end portion of the spiral strip 8b is formed by the base member 25 as an integral flexible member, the spiral strip 8b is easily bent by the air flow N ′, The air flow N ′ can easily escape beyond the spiral strip 8b.

また、回転円柱７の先端部側の領域Ｄ２のスパイラル条８ｂが弾性を有することで、回転円柱７における基端部側よりも速度の速い空気流Ｎ’（空気流Ｋ）が当たる先端部側の領域Ｄ２のスパイラル条８ｂを撓みやすくすることにより、スパイラル条８ｂに加わる空気抵抗を効果的に低減させることができる。 The rotating front end portion of the region D 2 of the spiral ribs 8b of the cylinder 7 by an elastic, fast velocity air flow than the base end portion side of the rotary column 7 N '(airflow K) strikes tip by easily bent the spiral rib 8b side of the region D 2, it is possible to effectively reduce the air resistance applied to the spiral rib 8b.

また、スパイラル条８ｂが、ポーラスを有する略スポンジ状をなす可撓性部材としての基部材２５を用いて形成されていることで、スパイラル８ｂを軽量で撓みやすくすることができ、かつマグナス型風力発電装置１の製造時にスパイラル条８ｂを回転円柱７の外周表面７’に巻き付けて接着する作業も容易に行うことができる。   Further, since the spiral strip 8b is formed by using the base member 25 as a flexible member having a substantially sponge shape having a porous shape, the spiral 8b can be made light and easy to bend, and Magnus type wind power The operation of winding the spiral strip 8b around the outer peripheral surface 7 ′ of the rotating column 7 and bonding it at the time of manufacturing the power generation apparatus 1 can be easily performed.

また、スパイラル条８ｂの表面と回転円柱７の外周表面７’とが、表面材としての塗膜２６で一体的かつ連続的に覆われていることで、ポーラスを有する基部材２５に雨水等が浸入しなくなるばかりか、スパイラル条８ｂと回転円柱７が塗膜２６で保護されて風雨に耐えられるようになる。更に、スパイラル条８ｂが撓んでその形状が変化しても、スパイラル条８ｂの表面に段差が生じず、空気流N’が速やかに流れるようになり、空気抵抗を低減することができる。更に、塗膜２６が伸縮してスパイラル条８ｂの表面から塗膜２６が剥がれずに済むようになる。   Further, since the surface of the spiral strip 8b and the outer peripheral surface 7 'of the rotating cylinder 7 are integrally and continuously covered with the coating film 26 as the surface material, rainwater or the like is applied to the porous base member 25. Not only does it not penetrate, but the spiral strip 8b and the rotating cylinder 7 are protected by the coating film 26 and can withstand wind and rain. Furthermore, even if the spiral strip 8b is bent and its shape changes, no step is generated on the surface of the spiral strip 8b, and the air flow N 'flows quickly, and the air resistance can be reduced. Furthermore, the coating film 26 expands and contracts so that the coating film 26 does not peel off from the surface of the spiral strip 8b.

尚、スパイラル条８ｂの基部材２５に用いる材質の圧縮応力を、略２０ｋＰａ以上、略５００ｋＰａ以下の範囲内とすることで、比較的高風速の空気流Ｎ’が当たった場合に撓みやすく、かつ比較的低風速の空気流Ｎ’が当たった場合に撓まずに空気流Ｎ’を捕まえる適度な硬さとなり、回転円柱７に加わる空気流Ｎ’を効率的に回転円柱７の軸と平行な空気の流れ成分Ｖを含んだ空気流Ｆに変換させることができる。   In addition, by making the compressive stress of the material used for the base member 25 of the spiral strip 8b within a range of about 20 kPa or more and about 500 kPa or less, it is easy to bend when a relatively high wind speed air flow N ′ is hit, and When the air flow N ′ having a relatively low wind speed is hit, the air flow N ′ is moderately hard without being bent, and the air flow N ′ applied to the rotating cylinder 7 is efficiently parallel to the axis of the rotating cylinder 7. It can be converted to an air flow F containing an air flow component V.

次に、実施例２に係るスパイラル条８ｂ’につき、図８を参照して説明する。尚、前記実施例に示される構成部分と同一構成部分に付いては同一符号を付して重複する説明を省略する。図８は、実施例２におけるスパイラル条８ｂ’を示す拡大断面図である。以下、図８に示すスパイラル条８ｂ’における紙面上方側を、スパイラル条８ｂ’の上端部側（先端部側）として説明する。   Next, the spiral strip 8b 'according to the second embodiment will be described with reference to FIG. It should be noted that the same components as those shown in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals and redundant description is omitted. FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view showing a spiral strip 8b 'in the second embodiment. Hereinafter, the upper side of the paper surface of the spiral strip 8b 'shown in FIG. 8 will be described as the upper end side (tip end side) of the spiral strip 8b'.

図８に示すように、実施例２におけるスパイラル条８ｂ’を回転円柱７の先端部側の領域Ｄ２に設ける際には、先ずポリカーボネート等の比較的硬質で強度を有する合成樹脂の材質で形成された第１基部材２７を回転円柱７の外周表面７’に接着剤により取り付ける。そして、略スポンジ状をなす発泡ポリエチレン等の弾性を有する可撓性部材により形成された第２基部材２８を、第１基部材２７の凸端面に接着剤により固着する。 As shown in FIG. 8, formed a spiral rib 8b 'of the second embodiment in providing a region D 2 of the distal end of the rotary column 7, first in the material of the synthetic resin having a relatively rigid in strength such as polycarbonate The formed first base member 27 is attached to the outer peripheral surface 7 ′ of the rotating cylinder 7 with an adhesive. Then, the second base member 28 formed of a flexible member having elasticity such as foamed polyethylene having a substantially sponge shape is fixed to the convex end surface of the first base member 27 with an adhesive.

すなわち実施例２におけるスパイラル条８ｂ’では、回転円柱７に接着される基端部側が硬質な第１基部材２７により形成され、スパイラル条８ｂ’の上端部側が弾性を有する第２基部材２８により形成されている。   That is, in the spiral strip 8b ′ according to the second embodiment, the base end side bonded to the rotating cylinder 7 is formed by the hard first base member 27, and the upper end side of the spiral strip 8b ′ is formed by the elastic second base member 28. Is formed.

更に、スパイラル条８ｂの第１基部材２７及び第２基部材と、回転円柱７の外周表面７’とを連続的に覆うように、伸縮性及び耐水性を有するアクリルウレタン樹脂塗料を塗り付け、スパイラル条８ｂ及び回転円柱７の表面全体に塗膜２６（表面材）を形成する。   Further, an acrylic urethane resin paint having stretchability and water resistance is applied so as to continuously cover the first base member 27 and the second base member of the spiral strip 8b and the outer peripheral surface 7 ′ of the rotating column 7. A coating film 26 (surface material) is formed on the entire surface of the spiral strip 8 b and the rotating cylinder 7.

以上、スパイラル条８ｂの上端部が、弾性を有する第２基部材２８で形成され、スパイラル条８ｂの基端部が、上端部よりも強度を有する硬質な第１基部材２７で形成されていることで、スパイラル条８ｂの上端部側が空気流Ｎ’の風圧により撓んで、該空気流Ｎ’をスパイラル条８ｂを越えて逃げやすくしつつ、回転円柱７の外周表面７’からのスパイラル条８ｂの突出長をある程度確保できるため、回転円柱７の軸と平行な空気の流れ成分Ｖを含んだ空気流Ｆ（図４参照）を充分に発生させることができる。   As described above, the upper end portion of the spiral strip 8b is formed of the elastic second base member 28, and the proximal end portion of the spiral strip 8b is formed of the hard first base member 27 having a strength higher than that of the upper end portion. Thus, the upper end portion side of the spiral strip 8b is bent by the wind pressure of the air flow N ′, and the air flow N ′ is easily escaped beyond the spiral strip 8b, and the spiral strip 8b from the outer peripheral surface 7 ′ of the rotating cylinder 7 is made. Therefore, the air flow F (see FIG. 4) including the air flow component V parallel to the axis of the rotating cylinder 7 can be sufficiently generated.

以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。   Although the embodiments of the present invention have been described with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to these embodiments, and modifications and additions within the scope of the present invention are included in the present invention. It is.

例えば、前記実施例では、回転円柱７の先端部側の領域Ｄ２に設けられたスパイラル条８ｂが弾性を有するように形成されていたが、回転円柱７の基端部側から先端部側まで設けられた全てのスパイラル条８ａ，８ｂが弾性を有するように形成してもよい。 For example, in the above embodiment, although the spiral ribs 8b provided in the region D 2 of the distal end of the rotary column 7 has been formed to have a resilient, the proximal end of the rotary column 7 to the tip end You may form so that all the provided spiral strips 8a and 8b may have elasticity.

また、前記実施例では、回転円柱７の外周表面７’に基部材２５を接着した後に、塗料を塗り付けて表面材としての塗膜２６を形成するようにしているが、表面材は塗膜２６に限らず、例えば、回転円柱７の外周表面７’に基部材２５を接着した後に、該回転円柱７を、加熱されることで収縮する材質で形成された熱収縮チューブ内に挿設し、熱収縮チューブを加熱して収縮させることで、熱収縮チューブにより表面材を形成するようにしてもよい。   Moreover, in the said Example, after adhering the base member 25 to outer peripheral surface 7 'of the rotation cylinder 7, the coating material 26 is formed by applying the coating material, but the surface material is a coating film. For example, after the base member 25 is bonded to the outer peripheral surface 7 ′ of the rotating cylinder 7, the rotating cylinder 7 is inserted into a heat shrinkable tube formed of a material that contracts when heated. Alternatively, the surface material may be formed of the heat-shrinkable tube by heating and shrinking the heat-shrinkable tube.

また、前記実施例では、スパイラル条８ａ，８ｂの突出長が、スパイラル条８ａ，８ｂの長手方向に沿って同一の突出長になるように形成されているが、スパイラル条８ａ，８ｂの突出長を、回転円柱７の回転体５に近い基端部側よりも回転円柱７の先端部側の方が大きくなるように形成してもよく、このようにすれば、周速度が速く多くの空気流が当たる回転円柱７の先端部側の領域Ｄ２において、突出長の大きいスパイラル条８ｂによって、効率よく回転円柱の軸と平行な空気の流れ成分Ｖを含んだ空気流Ｆとすることができる。 Moreover, in the said Example, although the protruding length of spiral strip 8a, 8b is formed so that it may become the same protruding length along the longitudinal direction of spiral strip 8a, 8b, the protruding length of spiral strip 8a, 8b is formed. May be formed so that the distal end side of the rotating cylinder 7 is larger than the proximal end side of the rotating cylinder 7 close to the rotating body 5. at the distal end side of the region D 2 of the rotary column 7 the flow impinges, can be the larger spiral ribs 8b of the projection length, and efficiently including flow component V axis parallel to the air of the rotary column airflow F .

更に、前記実施例２では、スパイラル条８ｂの上端部側が、弾性を有する第２基部材２８で形成され、スパイラル条８ｂの基端部側が、硬質な第１基部材２７で形成されているが、スパイラル条８ｂの上端部側を、硬質な基部材で形成するとともに、スパイラル条８ｂの基端部側を、弾性を有する基部材で形成するようにしてもよい。   Further, in the second embodiment, the upper end portion side of the spiral strip 8b is formed by the elastic second base member 28, and the proximal end portion side of the spiral strip 8b is formed by the hard first base member 27. The upper end portion side of the spiral strip 8b may be formed of a hard base member, and the proximal end portion side of the spiral strip 8b may be formed of an elastic base member.

本発明のマグナス型風力発電装置によれば、大型風力発電から家庭用の小型風力発電に及んで活用できるようになり、風力発電業界に多大に貢献するようになる。更に、本発明のマグナス型の揚力発生メカニズムを、ロータ船、ロータビークル等に利用すれば、乗物における運動効率も向上すると考えられる。   According to the Magnus type wind power generator of the present invention, it can be utilized from a large wind power generation to a small wind power generation for home use, and greatly contributes to the wind power generation industry. Furthermore, if the Magnus type lift generating mechanism of the present invention is used for a rotor ship, a rotor vehicle, etc., it is considered that the motion efficiency in the vehicle is also improved.

マグナス揚力の説明図である。It is explanatory drawing of Magnus lift. 実施例１におけるマグナス型風力発電装置を示す正面図である。1 is a front view showing a Magnus type wind power generator in Example 1. FIG. マグナス型風力発電装置を示す側面図である。It is a side view which shows a Magnus type wind power generator. スパイラル条が設けられた回転円柱を示す正面図である。It is a front view which shows the rotating cylinder provided with the spiral strip. 図４における回転円柱を示すＡ−Ａ断面図である。It is AA sectional drawing which shows the rotating cylinder in FIG. 回転円柱に当たる空気流を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the airflow which hits a rotation cylinder. スパイラル条を示す拡大断面図である。It is an expanded sectional view showing a spiral strip. 実施例２におけるスパイラル条を示す拡大断面図である。It is an expanded sectional view which shows the spiral strip in Example 2. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

１ マグナス型風力発電装置
３ 発電機構部
５ 回転体（水平回転軸）
７ 回転円柱
７’ 外周表面
８ａ，８ｂ スパイラル条
８ｂ’ スパイラル条
１０ アウターシャフト（水平回転軸）
１５ 発電機
２４ 制御回路
２５ 基部材（可撓性部材）
２６ 塗膜（表面材）
２７ 第１基部材（可撓性部材）
２８ 第２基部材（可撓性部材） DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Magnus type wind power generator 3 Power generation mechanism part 5 Rotating body (horizontal rotating shaft)
7 Rotating cylinder 7 'Outer peripheral surface 8a, 8b Spiral strip 8b' Spiral strip 10 Outer shaft (horizontal rotating shaft)
15 Generator 24 Control circuit 25 Base member (flexible member)
26 Coating film (surface material)
27 First base member (flexible member)
28 Second base member (flexible member)

Claims (6)

発電機構部に回転トルクを伝達する水平回転軸と、該水平回転軸から略放射状に所要数配設された回転円柱とを備え、該各回転円柱がこれら回転円柱の軸周りに回転することで、該各回転円柱の回転と風力との相互作用で生じるマグナス揚力により前記水平回転軸を回転させて前記発電機構部を駆動するマグナス型風力発電装置であって、
前記回転円柱の外周表面には、凸状に形成されたスパイラル条が設けられ、該スパイラル条により前記回転円柱の外周表面に、少なくとも該回転円柱の軸と平行な空気の流れ成分を発生させる構造を有し、
前記スパイラル条の少なくとも一部が、弾性を有する可撓性部材で形成されていることを特徴とするマグナス型風力発電装置。 A horizontal rotating shaft that transmits rotational torque to the power generation mechanism and rotating cylinders arranged in a required number substantially radially from the horizontal rotating shaft, and each rotating cylinder rotates around the axis of the rotating cylinder; , A Magnus type wind power generator that drives the power generation mechanism section by rotating the horizontal rotation shaft by Magnus lift generated by the interaction between the rotation of each rotating cylinder and wind power,
A spiral strip formed in a convex shape is provided on the outer peripheral surface of the rotating cylinder, and the spiral strip generates a flow component of air parallel to at least the axis of the rotating cylinder on the outer peripheral surface of the rotating cylinder. Have
Magnus type wind power generator characterized in that at least a part of the spiral strip is formed of a flexible member having elasticity. 前記スパイラル条の基端部から上端部までの全体が、一体の前記可撓性部材で形成されていることを特徴とする請求項１に記載のマグナス型風力発電装置。   2. The Magnus type wind power generator according to claim 1, wherein an entire portion from a base end portion to an upper end portion of the spiral strip is formed by the integrated flexible member. 前記スパイラル条の上端部が、前記可撓性部材で形成されているとともに、その基端部が、前記上端部よりも強度を有する材質で形成されていることを特徴とする請求項１に記載のマグナス型風力発電装置。   The upper end of the spiral strip is formed of the flexible member, and the base end of the spiral strip is formed of a material having a strength higher than that of the upper end. Magnus type wind power generator. 前記回転円柱の先端部側の領域に設けられた前記スパイラル条の少なくとも一部が、前記可撓性部材で形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のマグナス型風力発電装置。   The Magnus type according to any one of claims 1 to 3, wherein at least a part of the spiral strip provided in a region on a tip side of the rotating column is formed of the flexible member. Wind power generator. 前記可撓性部材が、ポーラスを有していることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のマグナス型風力発電装置。   The Magnus type wind power generator according to any one of claims 1 to 4, wherein the flexible member has a porous structure. 前記可撓性部材の表面と前記回転円柱の外周表面とが、表面材で一体的かつ連続的に覆われていることを特徴とする請求項５に記載のマグナス型風力発電装置。   6. The Magnus type wind power generator according to claim 5, wherein a surface of the flexible member and an outer peripheral surface of the rotating cylinder are integrally and continuously covered with a surface material.
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