JP2009114975A - 垂直翼型風車の回転翼迎え角可変機構 - Google Patents

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Makoto Morimoto
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Abstract


【課題】
垂直翼型風車の効率を上げるためには回転翼が一回転する間に回転トルクの発生する範囲を広げる必要がある。翼の迎え角を制御することで強い回転力が得られることがわかり、 簡単な機構で翼の迎え角を制御し、効率のよい回転トルクが得られる回転翼迎え角可変機構を提供する。

【解決手段】
回転翼の軸中心から一定距離にある軸を中心に回る回転体から翼後部に連接棒を設けて翼の迎え角を効果的に可変する。また風向に対して偏心プレート軸位置制御風向翼を設けて風向きに対する方向性の問題点を克服した。


【選択図】 図１

Description

本発明は、個々の回転翼が風向きに対して回転トルクを得やすい迎え角に自動的に可変する垂直翼型風車に関する。
従来、垂直翼型風車は回転翼が一定の迎え角で固定せれており翼一回転の範囲の中で回転トルクを発生する範囲が狭く、微風時の回転トルクが弱い。迎え角を可変にして効率を上げるための機構は公示のものである。
特開平９−１００７７５ 特開平１１−０３６９６８ 特許公開２００６−３０７８１６
垂直翼型風車は微風時の起動トルクおよび回転トルクが少ないという欠点を有する。
垂直翼型風車の効率を上げるためには回転翼が一回転する間に回転トルクの発生する範囲を広げる必要がある。
本発明は、簡単な機構で効率よく回転トルクが得られるようにすることを目的としている。
請求項１は、上記の目的を達成するために垂直翼型風車の回転トルクが風向に対する翼回転位置においてどのような迎え角が最適かを調べた。
図４は風向きに対して翼が向かい風の時は揚力を発生しやすい角度となり追い風の場合は抗力が発生しやすい角度が理想的となった。風向きに対して横切る場合は抗力と揚力をあわせた角度になる。
請求項２は翼尾の描く軌跡図４Fを実験から得た理想の迎え角とし、その軌跡に近い迎え角を得る制御方法として軌跡Fを近似円と見なし、その軌跡上に真円Dをかぶせた時、その円の中心Cを偏心軸の中心として迎え角を制御する偏心プレート３および連接棒５の回転の中心とした。
偏心プレート３から連接棒５を介して回転翼１は可動継ぎ手８を支点に作用点9により理想に近い翼の迎え角が得られる。
偏心プレート３の回転は翼の回転から偏心プレート回転伝達ロッド７を介して伝達される。
請求項３は風向翼２が風向きを感知し、偏心プレート３の中心Cを風向きに対して最も効率のよい方向に向ける。
本発明は請求項１のごとく構成したので起動トルクおよび回転トルクが数倍に増加した。
垂直翼型風車の欠点である自己起動力の弱さは回転トルク増加に伴い克服され、スムーズな起動を可能とした。
構造が簡単であるため製作コストが低く抑えられ、故障箇所も少ない。
従来の垂直翼型風車に本発明の迎え角可変機構を取り付けることで微風時の起動力、回転力が増加できる。
本発明の回転翼迎え角可変機構を用いた垂直翼型風車に発電機を取り付けることで風力の弱い場所においても有効に発電する。
また小型だけでなく大型風力発電にも効果的である。
微風でも起動するため設置場所の範囲が広くなる。
本発明を取り入れた垂直翼型風力発電装置は構造的に簡単で故障箇所が少なく、効率のよい風力発電装置として期待できる。
本発明の垂直翼型風車の回転翼迎え角可変機構を取り入れた垂直翼型風車斜視図である。 同じく平面図である。 同じく側面図である。 実験結果から回転位置におけるトルク発生の強い迎え角の翼軌跡である。 図４の翼端の軌跡を近似円と見なしその中心を偏心軸の中心として翼端まで等距離にとって描いた理想に近い回転翼の迎え角の軌跡を表した図である。
符号の説明
A 回転翼中心
B 回転翼取り付け部軌跡円
C 回転翼中心より一定の距離にある偏心プレートの軸中心
D 考案した制御方法で、偏心軸を中心として回転したときの翼尾の軌跡
E 風向きに対して、回転位置における最大トルクを得る迎え角の実験結果か得た翼尾の軌跡
F 可変ロッド取り付け継手部分の軌跡
１ 回転翼
２ 風向翼
３ 偏心プレート
４ 軸受け
５ 迎え角可変用連接棒
６ 回転翼取付け棒
７ 偏心プレート回転伝達ロッド
８ 可動継ぎ手
９ 可変ロッド可動継ぎ手
１０ 支柱

Claims (3)

  1. 垂直翼型風車の回転翼の迎え角を自動的に可変にすることで回転トルクの発生範囲を大きくし、強い回転力を得ることを特徴とする垂直翼型風車の回転翼迎え角可変機構。
  2. 前記可変機構は翼回転軸の中心Aに対して一定距離偏心させた軸Cの周りを回る回転体から一定の距離をもつ翼の作用点９が支点８を中心としてつくる回転角を回転翼迎え角とする可変機構で、翼尾が軌跡図５Dを描く垂直翼型風車の回転翼迎え角可変機構。
  3. 請求項２の偏心軸Cの偏心方向を風向きに対して効率の良い方向に向ける風向翼２を設けた垂直翼型風車の回転翼迎え角可変機構。


























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