JP2011085080A - Wind turbine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、個々の可変翼(以下ブレードと記す)が、風向きに対して、回転トルクを得やすい迎え角度に、機械的な連動機構無しに可変可能な、風車に関するものである。 The present invention relates to a wind turbine in which individual variable blades (hereinafter referred to as blades) can be varied without a mechanical interlocking mechanism at an angle of attack that makes it easy to obtain rotational torque with respect to the wind direction.
低風速時の回転トルクを大きくする目的で、垂直翼型ブレードを可変にする工夫がなされ、下記の方法が公示されている。 In order to increase the rotational torque at low wind speeds, the vertical blades have been devised so that the following method has been announced.
しかし、上記文献は何れも、ブレードを可変にするために、風向翼を備えると共に、中心シャフトとブレード間を連動するプーリーとベルト又は連結棒を設けた機構であり、構造が複雑なために、製作コストが高くなると共に、故障も生じ易く、メンテナンス費用も嵩む問題がある。 However, each of the above documents is a mechanism provided with a wind vane to make the blade variable, and provided with a pulley and a belt or a connecting rod interlocking between the central shaft and the blade, and the structure is complicated. There is a problem that the manufacturing cost is increased, failure is likely to occur, and maintenance costs are increased.
本発明が解決しようとする課題は、垂直の中心シャフトの周りを回転するブレードを有する風車に於いて、中心シャフトとブレード間をプーリーやベルト又は連結棒などの機械的な機構を有することなく、ブレードが風下側進行時に、受風面積が大きくなり、抗力が大きくなるように可変とすることを課題とする。 The problem to be solved by the present invention is a wind turbine having a blade rotating around a vertical center shaft, without having a mechanical mechanism such as a pulley, a belt, or a connecting rod between the center shaft and the blade, It is an object of the present invention to make the blade variable so that the wind receiving area becomes larger and the drag becomes larger when the blade advances on the leeward side.
本発明は、前記課題を解決するために、なされたもので、ブレードに回転軸を設けると共に、ブレードの回転角度を規制するストッパーにより、風下側に進行時に、自動的にブレードが風と直角を保つようにするものである。この機構を利用することにより、風向翼及び、中心軸と各ブレード間を連結するプーリーとベルト又は連結棒などの機械的な連動機構を備えることなく、ブレードが風下側に進行している場合には、受風面積が大きくなるように、角度の変化を生じ、抗力が増大し、特に低風速時に高い効率で発電可能な発電機用風車を実現するものである。 The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems. The blade is provided with a rotating shaft, and a stopper that regulates the rotation angle of the blade automatically makes the blade perpendicular to the wind when traveling to the leeward side. It is something to keep. By using this mechanism, when the blades are traveling to the leeward side without providing mechanical linkage mechanisms such as a wind vane and a pulley that connects the central shaft and each blade and a belt or connecting rod. This realizes a wind turbine for a generator that generates an angle change so that the wind receiving area becomes large, the drag increases, and can generate power with high efficiency, particularly at a low wind speed.
請求項2に記載の発明は、垂直の中心シャフトより、放射状に、複数(通常3〜4枚)のブレードを支持する為の上下二段のアームを備え、このアームに支持された、ブレードを回転させる為の回転軸を設けると共に、アームにブレードの回転角度を規制するストッパーを設けることを特徴とする風車である。
The invention according to
請求項2に記載の発明によれば、風下側に進行しているブレードは、受風面積が大きくなるように、自動的に角度の変化を生じ、抗力が増大し、特に低風速時に高い効率で発電能力の向上を図ることができる。 According to the second aspect of the present invention, the blade moving toward the leeward side is automatically changed in angle so that the wind receiving area is increased, the drag is increased, and the efficiency is high particularly at a low wind speed. This can improve the power generation capacity.
請求項4に記載の発明は垂直の中心シャフトから、略水平に複数のシャフトを放射状に配し、このシャフトに回転軸を備えたブレードを差込み、水平のシャフト回りを回転可能にすると共に、水平のシャフトにブレードの回転角度を規制する為のストッパーを設けることを特徴とする風車である。 According to a fourth aspect of the present invention, a plurality of shafts are arranged radially from a vertical central shaft, and a blade having a rotation shaft is inserted into the shaft so as to be rotatable around the horizontal shaft. The wind turbine is characterized in that a stopper for regulating the rotation angle of the blade is provided on the shaft.
請求項4に記載の発明によれば、請求項2と同様に、ブレードが風下側に進行時には、受風面積が大きくなるように、自動的に角度の変化を生じ、抗力が増大し、特に低風速時に高い効率で発電能力の向上を図ることができるが、請求項1のように、ブレードを支持する、上下のアームが不要で、構造が簡単になる。
According to the invention described in
本発明によれば、風向翼が不要であると共に、中心シャフトとブレードをプーリーとベルトまたは、連結棒などで連動する、機械的な機構が不要で回転翼の角度を簡易な構成で、可変できる、発電効率の高い風車を提供できる。
According to the present invention, a wind vane is unnecessary, and a mechanical mechanism in which a central shaft and a blade are interlocked with a pulley and a belt or a connecting rod is unnecessary, and the angle of the rotary vane can be changed with a simple configuration. A wind turbine with high power generation efficiency can be provided.
以下、本発明の風車について、実施例(実施例1)に基づき、さらに詳細に説明する。 Hereinafter, the windmill of the present invention will be described in more detail on the basis of an example (Example 1).
図1、図2は、請求項2の発明の風車の実施例を示す図であり、図1は平面図、図2は矢視A示している。 1 and 2 are views showing an embodiment of a wind turbine according to the second aspect of the present invention. FIG. 1 is a plan view, and FIG.
本実施例の風車aは、中心シャフト2より、放射状に上下各4本のアーム3を張り出す。この上下のアーム3には軸受5を備え、翼型断面の4枚のブレード1a, 1b、1c、1d に設けた回転軸4を軸受5に差込み、回転可能とする。この場合、ブレード1aの状態に於いて、回転軸4はブレード1aの状態に於いて、ブレード1aの重心位置より、風上側に位置するように、取り付けている。また、下部のアーム3には、ブレード1a, 1b、1c、1dの回転角度を規制する為のストッパー6を固定する。ストッパー6はブレード1a の状態に於いて、ブレード1aが風の流れと略平行になるように、ブレード1cの状態に於いては風の流れと略直角になるような位置に取付ける。ストッパー6にはブレード1a, 1b、1c、1dが接触したときの衝撃を緩和するために、金属棒の周囲にゴムなどによる、緩衝リングを取り付けてる。
The windmill a according to the present embodiment projects four arms 3 vertically from the
このように、構成された風車aに、図1に示す方向から風が吹いた場合には、4枚のブレード1a, 1b、1c、1dは上から見て中心シャフト2の回りを時計回りに回転する。この時、風上側に進行しているブレード1aは、ストッパー6により、風の流れと略平行を保ち、このブレード1aには揚力による回転力が生ずる。
Thus, when the wind blows from the direction shown in FIG. 1 to the wind turbine a thus configured, the four
ブレード1bは風の抗力によるモーメントにより、上から見て、半時計回りにやや回転し、このブレードはストッパー6に接触しない状態となる。ブレード1cではストッパー6がこのブレードの回転軸4よりブレードの風下に位置する為、ブレード1cは風の流れと略直角となり、風の流れと平行な場合に比べて、ブレードの形状によっては、受風面積が10倍以上も大きくなり、抗力もそれに比例して増大し、大きな回転力が発生する。
本実施例のアームの断面は矩形の板状としているが、断面形状を翼型にすることにより、風上進行時の抗力が小さくなり、回転力が一層、増大する。
The
Although the cross section of the arm of the present embodiment is a rectangular plate shape, by making the cross section into a wing shape, the drag force when traveling upwind is reduced and the rotational force is further increased.
このような実施例1の風車を風力発電機の動力として用いた場合は、低風速時にも大きなトルクを発生し、効率良く発電できる風力発電機が実現する。 When such a wind turbine according to the first embodiment is used as power for a wind power generator, a wind power generator capable of generating large torque even at a low wind speed and generating power efficiently is realized.
図3、図4、図5及び図6は請求項4の発明の実施例(実施例2)の風車bを示す図であり、図3は平面を、図4は側面を、図5に矢視Bを図6に矢視Cを示す。垂直の中心シャフト2の頂部より、略水平に水平シャフト7を4本、放射状に配する。また翼型断面のブレード1a 、ブレード1b 、ブレード1c 、ブレード1dに、回転軸4とベアリングによる軸受5を内包し、この軸受5に、水平シャフト7を差込み、水平シャフト7の回りを各ブレードを回転可能にする。回転軸4はブレード1aの状態に於いて、図5のようにブレード1aの重心より風上側に位置するように配置する。また各水平シャフト7にはストッパー取付板9を取り付け、ストッパー取付板9よりストッパー6を上下に各1個を取り付ける。上部のストッパー6は図5に示すようにブレード1aの状態では、ブレード1aの風下側端部が風上側端部やや上になるように配置する。また、ブレード1cの状態では、下部のストッパー6は図4に示すようにブレード1cが略垂直になるように配置する。
3, 4, 5 and 6 are views showing a wind turbine b according to an embodiment (Embodiment 2) of the invention of
このように構成された風車bは、実施例1と同様に、風上側に進行しているブレード1aは、ストッパー6により、風の流れと略平行を保ち、このブレード1aには揚力による回転力が生ずる。風下側に進行しているブレード1cは、風の抗力により回転軸4の回りにモーメントが生じ、風下側の端部が上に回転し、ストッパー6により、風の流れと略直角となる。この時、風の流れと平行な場合に比べて、ブレードの形状によっては、受風面積が10倍以上も大きくなり、抗力もそれに比例して増大し、大きな回転力が発生する。本実施例は実施例1に比べて回転翼を上下で支持するアームが不要なため、構造は簡単になる利点がある。
In the wind turbine b configured in this manner, the
上記、実施例1及び実施例2で説明したように、本発明の風車は、簡単な機構で、風のエネルギーを効率良く回転力に変えることが可能であり、発電機に利用すれば、低コストで発電力の大きな風力発電機を提供することが出来る。 As described in the first embodiment and the second embodiment, the wind turbine of the present invention can efficiently convert wind energy into a rotational force with a simple mechanism. It is possible to provide a wind power generator that generates a large amount of electricity at a low cost.
a 風車
b 風車
1a ブレード
1b ブレード
1c ブレード
1d ブレード
2 中心シャフト
3 アーム
4 回転軸
5 軸受け
6 ストッパー
7 水平シャフト
8 端板
9 ストッパー取付板
a
Claims (4)
A variable wing that is rotatable around a plurality of shafts that extend radially from the top of a vertical rotating shaft is attached, and a stopper that regulates the rotation angle of the variable wing is provided. The windmill according to 1.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009238947A JP2011085080A (en) | 2009-10-16 | 2009-10-16 | Wind turbine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2009238947A JP2011085080A (en) | 2009-10-16 | 2009-10-16 | Wind turbine |
Publications (1)
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JP2011085080A true JP2011085080A (en) | 2011-04-28 |
Family
ID=44078208
Family Applications (1)
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JP2009238947A Pending JP2011085080A (en) | 2009-10-16 | 2009-10-16 | Wind turbine |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2011085080A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015014201A (en) * | 2013-07-03 | 2015-01-22 | 冷熱機器設計エンジニアリング合同会社 | Variable blade for wind power generation |
KR101552167B1 (en) | 2014-01-14 | 2015-09-14 | 한국해양대학교 산학협력단 | Vertical wind power generation device with rotating blade |
CN105156254A (en) * | 2015-09-10 | 2015-12-16 | 徐毓艺 | Shutter type running-water power machine |
-
2009
- 2009-10-16 JP JP2009238947A patent/JP2011085080A/en active Pending
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