JP2011064203A

JP2011064203A - 風車

Info

Publication number: JP2011064203A
Application number: JP2010263427A
Authority: JP
Inventors: Isamu Matsuda; 勇松田
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-04-06
Filing date: 2010-11-26
Publication date: 2011-03-31
Also published as: JP2011064202A; JP5346000B2

Abstract

【課題】風力発電などに利用可能であり、風向きに関係なく全方向に対応して回転でき、通常の風から台風などの強風時においても安定した回転を実現できる風車を実現することを課題とする。
【解決手段】本願発明に係る風車は、鉛直方向の支持軸に円盤羽根が設けられ、前記円盤羽根は、上面若しくは下面のいずれか一方、または両面に、風を捕集して内部に風を取り込むための１以上の湾曲したカバー型の風受け体が設けられ、該風受け体の内部側に流入した風を円盤の反対側の面に流出させるための開口部が設けられていることを特徴とするものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、風力発電などの動力源となる風車に関し、特に強風時にも安定した動力を確保できる風車に関する。

従来より、風力発電装置用として、各種の風車が開発されている。従来公知の風力発電用の風車として、回転軸の設定により、水平軸型と垂直軸型がある。

また、回転力の発生形態により、風の流れの中におかれた羽根に働く力の中で、風の流れに垂直方向に働く力を利用する揚力型と、風の流れに平行方向に働く力を利用する抗力型がある。

現在、広く使用されている風車の大部分は、水平軸型で、かつ、揚力型のプロペラ型がある。この風車は、大型構造でありながら発生トルクが小さく、また、風向制御を必要とする。

日本の場合には、海外と比べて、風の条件が大きく異なり、風の方向が年間を通じて大きく変化し、その方向は３６０度、全方向に対応した構造の風車が必要である。

また、このプロペラ型は、さらに支持物上部に動力伝達装置や発電機等がある為、振動が起こり易く騒音も大きい。さらにそれらの保守点検が困難である等の問題もある。

次に、垂直軸型、かつ、揚力型のダリウス型は、自己起動が不可能である為、補助手段を必要とし、また風速変動に対する制御が困難であり、振動も多く、さらに発生トルクが小さい等の問題が指摘されている。

また、小型用として一部で使用されている垂直型、かつ、抗力型のサボニウス型は、風速変動に対する制御が困難で、風の受圧面積が大きい割には低効率であり、出力当りの装置重量が大で、余り経済的ではない等の問題がある。

たとえば、特開２００５−２４８９３５号公報では、風の流れの中におかれた主羽根と副羽根に働く力のうち、流れに垂直方向の揚力と、流れの中におかれた受風といに平行に働く抗力とを併せ利用できるように、受風といと、主羽根と、副羽根の３個を併設して１組とした回転翼を翼支持軸により風車の垂直回転軸と結合している風力発電用の風車が開示されている。

また、特開平９−６８１５２号公報では、風向きに関係なく回転運動を生じる風力原動機として、螺旋状の回転羽根を縦式の回転軸に取り付け、これをベアリング等を利用した、軸受けに保持する縦型の支持枠に取り付けた風力原動機が開示されている。

特開２００５−２４８９３５号公報特開平９−６８１５２号公報

現在使用されている風力発電用の風車は、欧州製が主流であるが、欧州と日本では、風の条件が大きく異なるため、そのまま導入すると、種々の問題が発生する。

特に、日本では、風の方向が１年を通して大きく変化し、季節により、逆方向の風向きとなる。欧州では、年間を通して大きな風向きの変化はない。

欧州製のプロペラ型の風車は、風向きが大きく変化する場合は、想定されておらず、３６０度、全方向に対応できない構造となっている。

前記の特開２００５−２４８９３５号公報では、風向きに関係なく、全方向対応であるが、もうひとつの日本の風の特徴である、台風のような強風での安定した回転の問題がある。

このタイプの風車では、台風はおろか、風速１５ｍ程度が限界と思われる。日本では、台風時には、風車は止めているのが現状であるが、台風のときにも使用でき、安定した回転力を得られる風車が求められている。

本発明の課題は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、風向きに関係なく、回転でき、台風などの強風時においても安定した回転を実現できる風車を実現することである。

本発明は上記の課題を解決するために、本願発明は、鉛直方向の支持軸に設けられた円盤羽根は、上面若しくは下面のいずれか一方、または両面に、風を捕集して内部に風を取り込むための１以上の湾曲したカバー型の風受け体が設けられ、該風受け体の内部側に流入した風を円盤の反対側の面に流出させるための開口部が設けられていることを特徴とする風車とするものである。

この風車は、円盤上に三日月又は半月型に湾曲したカバー状の風受け体が設けるものであり、この風受け体が風の抗力を受けて回転力を得るものである。

風受け体の内部に吹き込んだ風は、羽根の奥の開口部を通して円盤の反対側に流出する。

三日月又は半月型になっているため、入口が広く、奥が狭くなっているので、圧力が高まり、抗力が大きくなり、奥部が曲面であり、風がスムーズに流れ、回転力を高めているものである。

そして、湾曲しているため、入口と反対側から風が吹いた場合には抗力はほとんど働かないこととなり、効果的に回転力を発揮できるものである。

また、本願発明は、前記の風受け羽根が設けられた円盤を複数段設け、上下の円盤を連結する連結部材が縦型の風受け羽根であることを特徴とする風車とするものである。

該縦型の風受け羽根は、少なくとも風を受ける面は、湾曲面となっている羽根板であり、例えば、断面三日月形状の羽根板などでも良い。また、各々の羽根板の角度を変更、調整できるようにした羽根板でも良い。

この縦型風受け羽根を設けることにより、円盤に設けたカバー状の風受け羽根の回転力に縦型風受け羽根の回転力が加わり、より大きな回転力を得ることが可能となる。

本発明は以下の効果を奏する。
１）すべての方向からの風を受けて回転させることができる。

２）円盤にカバー型風受け羽根を設けることにより、全方向対応型で効果的な円盤型の風車を実現できる。

３）円盤型風車を積み重ねて設置でき、連結部に縦型回転羽根を設けて、回転力を増強することができる。

本発明による円盤にカバー型風受け羽根が設けられた風車の実施例を示す概略図である。本発明による円盤型風車の多段連結状態を示す概略図である。

本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。

図１は、本発明による円盤にカバー型風受け羽根が設けられた風車の実施例を示す概略図である。（１）は側面図であり、（２）は平面図であり、（３）は風受け羽根部（Ｘ−Ｘ断面部）の断面図である。

この実施例では、支持軸３３が設けられた円盤３０に、三日月型に湾曲したカバー型の風受け羽根３１が設けられている。

風受け羽根３１は、円盤３０の上面に３個設けられており、１２０度位相の等間隔で設けられている。

各風受け羽根３１の内部の奥部には、円盤３０の下面に貫通する開口部３２が設けられており、図１の（３）に示すように、風受け羽根３１の入口３１ａから流入した風は、その奥部で圧縮され、開口部３２を通過して円盤３０の下面側に流出する。

これにより、風受け羽根３１が効果的に抗力を受けて、円盤３０が回転力を得るものである。

本実施例では、風受け羽根３１は、上部のみに設けたが、下部に設けても良く、上下両面に設けても良い。

図２は、本発明による円盤型風車の多段連結状態を示す概略図である。（１）は側面図であり、（２）はＹ−Ｙ部断面矢視図である。

本実施例では、円盤３０を３段設けたものである。各円盤３０を連結する連結部材として、図の（２）に示すように、断面が湾曲した板材３４が設けられており、縦型の風受け羽根として作用するものである。

これにより、円盤３０のカバー型風受け羽根３１と、縦型風受け羽根３４の両方の抗力により、円盤３０の回転力をさらに高めることができるものである。

風力又は水力を動力として利用するものであればいずれにも使用可能である。また、風車が小型になるので、災害時の移動式発電装置として活用することもできる。

３０円盤
３１カバー型風受け羽根
３１ａカバー型風受け羽根の入口
３２開口部
３３支持軸
３４縦型風受け羽根

Claims

鉛直方向の支持軸に円盤羽根が設けられ、
前記円盤羽根は、上面若しくは下面のいずれか一方、または両面に、風を捕集して内部に風を取り込むための１以上の湾曲したカバー型の風受け体が設けられ、
該風受け体の内部側に流入した風を円盤の反対側の面に流出させるための開口部が設けられていることを特徴とする風車。
請求項１の円盤羽根が鉛直方向に複数段設けられ、
上下の円盤を連結する縦型の風受け羽根からなる連結部材が設けられていることを特徴とする風車。