JP2009203968A - サボニウス型風車及び風力発電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】風受け面となる凹面側の抗力係数と風除け面となる凸面側の抗力係数との差分を広く確保し得て、回転性能をより一層向上させることができる新規なサボニウス型風車を提供することを目的とする。
【解決手段】回転軸２の両端に設けられた一対の支持板３，４と、回転軸２を中心として当分割に配置された断面円弧形状の複数の羽根５と、を備え、複数の羽根５は、稜線付近に配置されて両端が支持板３，４に支持された軸部６と、軸部６に回動可能に支持され且つ凹面側が互いに接近・離反することで開閉可能とされた一対の分割羽根体７，８と、を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、断面略円弧形状の複数の羽根を備えたサボニウス型風車及び風力発電装置に関する。

従来から、自然エネルギーを利用した風力発電等のように、風力を利用して動力を得るための風車には、所謂、サボニウス型風車、ダリウス型風車、これらを複合したサボニウス−ダリウス型風車といったものが周知である。

この際、サボニウス型風車は、強風時でも安定して回転させるために、断面略半円形状の複数の羽根を、その垂直方向両側端面から近接した位置で回転軸を両持ち支持している構成が主流であったが、羽根の回転性能を向上させるため、中心軸付近を互いにオーバーラップさせたり、羽根の断面形状を偏平化する構成が報告されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００３−２９３９２８号公報

しかしながら、上述した従来のサボニウス型風車では、常時同一形状を維持している構造を採用していることから、例えば、断面半円形状の羽根の場合、風受け面となる凹面側の抗力係数（ＣＤ値）は２．３、風除け面となる凸面側の抗力係数は１．２で示すように、その差分が狭く、回転性能を充分に向上し得るものではないという問題がある。

そのため、このような課題を解決するため、風受け面となる凹面側の抗力係数と風除け面となる凸面側の抗力係数との差分を広くする新規なサボニウス型風車の開発が望まれている。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、風受け面となる凹面側の抗力係数と風除け面となる凸面側の抗力係数との差分を広く確保し得て、回転性能をより一層向上させることができる新規なサボニウス型風車を提供することを目的とする。

上記課題を解決し、本発明の目的を達成するため、本発明のサボニウス型風車は、回転軸の少なくとも一端に設けられた支持板と、前記回転軸を中心として当分割に配置された断面円弧形状の複数の羽根と、を備えたサボニウス型風車において、前記複数の羽根は、稜線付近に配置されて少なくとも一端が前記支持板に支持された軸部と、該軸部に回動可能に支持され且つ先端が互いに接近・離反することで開閉可能とされた一対の分割羽根体と、を備えていることを特徴とする。

ここで、限定されるわけではないが、前記一対の分割羽根体の先端は、互いに接近した閉成状態にあるときに密着していないことが好ましい。

また、限定されるわけではないが、前記一対の分割羽根体には、互いに接近した閉成方向に付勢設定された付勢部材が設けられていることが好ましい。

本発明のサボニウス型風車によれば、断面円弧形状の複数の羽根は、風力を受ける側に凹面が位置している場合には開放した風受け状態、風力を受ける側に凸面が位置している場合には閉成した風除け状態、の二形態に変化することができ、その風除け状態の際の際の抗力係数は、開放状態のままの抗力係数よりも低くすることができ、よって、風受け状態の羽根と風除け状態の羽根の各抗力係数の差分を広げることができ、効率の良い回転性能を確保することが可能となる。

また、本発明のサボニウス型風車は、閉成状態にあるときであっても、その凹面側は互いに密着していないことから、回転軸を中心として回転した際に、閉成状態にある羽根が風受け側へと回転変位した際には、その隙間から風力を取り入れることで自然と開放することができる。

この際、付勢部材を利用することにより、羽根をすばやく閉成状態とすることができるが、この付勢部材の付勢力は、開放時の妨げとならない程度とするのは勿論である。

また、本発明は上記した何れかの構成からなるサボニウス型風車を採用した風力発電装置とすることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、図１乃至図４を参照しつつ説明する。

図１は本発明の一実施形態に係るサボニウス型風車の斜視図、図２は本発明の一実施形態に係るサボニウス型風車の平面図、図３は本発明の一実施形態に係るサボニウス型風車の正面図、図４は本発明の一実施形態に係るサボニウス型風車の変形例の平面図である。

図１乃至図３において、本発明の一実施形態に係るサボニウス型風車１は、回転軸２の両端に設けられた一対の支持板３，４と、回転軸２を中心として等分割に配置された断面円弧形状の２枚の羽根５と、を備えている。

尚、回転軸２は、例えば、ロータ軸とすることにより、公知の風力発電装置に利用することができる。また、本発明のサボニウス型風車１は、ポンプ等を直接駆動するといったように、発電装置以外への適用も可能である。

また、複数の羽根５は、同一形状・構成のものが採用されており、稜線付近に配置されて両端が支持板３，４に支持された軸部６と、軸部６に回動可能に支持され且つ凹面側が互いに接近・離反することで開閉可能とされた一対の分割羽根体７，８と、を備えている。尚、羽根５の枚数は、３枚以上であっても良い。この際、各羽根５は、回転軸２を中心として等分割で放射状に配置するのが好ましい。

一対の分割羽根体７，８は、その基端側が交互に軸部６に支持されており、その基端側全体が軸部６を取り巻く円柱体を呈している。尚、軸部６と一対の分割羽根体７，８の基端側（円柱体）との間には、ボールベアリング等を介在しても良い。また、一対の分割羽根体７，８の先端（自由端）は、互いに接近した閉成状態にあるときに、密着しないように円弧形状並びに長さが設定されている。さらに、一対の分割羽根体７，８の材質・大きさ・円弧形状（例えば、半円、楕円等）は、例えば、風力発電機として利用する際の取得電力等に応じて適宜条件のものを採用することができ、特に限定されるものではない。

ところで、複数の羽根５が回転軸２を中心として回転している際、風力が弱まって回転が停止した際には、その停止程度によって、一対の分割羽根体７，８が半開き状態となることが想定されるうえ、次の風向が変化する場合があることから、例えば、図４に示すように、一対の分割羽根体７，８には、互いに接近した閉成方向に付勢設定された付勢部材としてのコイルスプリング９や板バネ（図示せず）を設け、分割羽根体７，８の閉成状態への変化速度の促進並びに閉成状態を確保しても良い。

以上のことから、本発明を実施するための最良の形態によれば、複数（一対）の羽根５のうち、風除け側に位置している際の羽根５を風力によって閉成状態とすることができるうえ、風受け側に位置している際の羽根５を風力によって開放状態とすることができ、よって、風受け面となる凹面側の抗力係数と風除け面となる凸面側の抗力係数との差分を広くする確保し得て、回転性能をより一層向上させることができる。

本発明の一実施形態に係るサボニウス型風車の斜視図である。 本発明の一実施形態に係るサボニウス型風車の平面図である、 本発明の一実施形態に係るサボニウス型風車の正面図である。 本発明の一実施形態に係るサボニウス型風車の変形例の平面図である。

符号の説明

１‥‥サボニウス型風車、２‥‥回転軸、３‥‥支持板、４‥‥支持板、５‥‥羽根、６‥‥軸部、７‥‥分割羽根体、８‥‥分割羽根体、９‥‥コイルスプリング（付勢部材）

Claims (4)

1. 回転軸の少なくとも一端に設けられた支持板と、前記回転軸を中心として当分割に配置された断面円弧形状の複数の羽根と、を備えたサボニウス型風車において、
   前記複数の羽根は、稜線付近に配置されて少なくとも一端が前記支持板に支持された軸部と、該軸部に回動可能に支持され且つ凹面側が互いに接近・離反することで開閉可能とされた一対の分割羽根体と、を備えていることを特徴とするサボニウス型風車。
2. 前記一対の分割羽根体の先端は、互いに接近した閉成状態にあるときに密着していないことを特徴とする請求項１に記載のサボニウス型風車。
3. 前記一対の分割羽根体には、互いに接近した閉成方向に付勢設定された付勢部材が設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のサボニウス型風車。
4. 請求項１乃至請求項３の何れかに記載のサボニウス型風車を備えた風力発電装置。

Images