JP2012041861A - Wind turbine device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発電システム,熱交換システム等に設備され風力エネルギを収集する垂直軸型の風車装置に係る技術分野に属する。 The present invention belongs to a technical field related to a vertical axis type windmill device that is installed in a power generation system, a heat exchange system, or the like and collects wind energy.
最近、微風時の回転特性や風向きに対する方向制御の不要性等の評価から、水平軸型の風車装置に代わって垂直軸型の風車装置が多用されるようになってきている。 In recent years, vertical axis wind turbine apparatuses have been frequently used in place of horizontal axis wind turbine apparatuses because of evaluations such as the rotational characteristics at the time of light wind and the necessity of direction control for the wind direction.
垂直軸型の風車装置は、通常、風を受ける羽根体が支持アームによって垂直軸(回転軸)に放射状に取付けられている。従って、羽根体は、垂直軸に対する風上側,風下側の位置で逆方向から風を受けることになる。このため、高い回転性能を得るためには、羽根体を風上側,風下側のいずれにおいても効率的に風を受けることができるように設計する必要性がある。 In a vertical axis type windmill device, normally, blade bodies that receive wind are radially attached to a vertical axis (rotary axis) by a support arm. Therefore, the blades receive wind from the opposite direction at the windward and leeward positions with respect to the vertical axis. For this reason, in order to obtain high rotational performance, it is necessary to design the blade body so that it can receive wind efficiently on both the windward side and the leeward side.
従来、垂直軸型の風車装置としては、例えば、特許文献1に記載のものが知られている。
Conventionally, as a vertical axis type windmill device, for example, the one described in
特許文献1には、風を受ける羽根体が支持アームによって垂直軸に放射状に取付けられ、羽根体の一部が風を受けて弾性変形する風車装置が記載されている。
特許文献1に係る風車装置は、羽根体の一部が風を受けて弾性変形することで、強風時の羽根体の損傷を防止するものである。
The windmill device according to
特許文献1に係る風車装置では、羽根体の弾性変形が羽根体の損傷を防止するにとどまり風上側,風下側のいずれにおいても効率的に風を受けることができるようにするものではないため、回転性能が低いという問題点がある。
In the wind turbine device according to
本発明は、このような問題点を考慮してなされたもので、羽根体が風上側,風下側のいずれにおいても効率的に風を受けることができるようにして回転性能を高めた風車装置を提供することを課題とする。 The present invention has been made in consideration of such problems, and is a windmill device with improved rotational performance so that the blades can receive wind efficiently both on the windward side and the leeward side. The issue is to provide.
前述の課題を解決するため、本発明に係る風車装置は、特許請求の範囲の各請求項に記載の手段を採用する。 In order to solve the above-described problems, the wind turbine apparatus according to the present invention employs means described in each of the claims.
即ち、請求項1では、風を受ける羽根体が支持アームによって垂直軸に放射状に取付けられ、羽根体の一部が風を受けて弾性変形する風車装置において、羽根体は弾性変形しない頭部と弾性変形する尾部とからなり、頭部は回転方向側が閉鎖され回転方向の逆方向側が開放された断面U字形に形成されて支持アームに固定され、尾部は基端部が頭部の断面U字形の内部に固定され先端部が頭部から自由状態で突出された平板な薄性の弾性を有した板材からなることを特徴とする。 That is, in the wind turbine apparatus in which the blade body that receives the wind is radially attached to the vertical axis by the support arm, and a part of the blade body is elastically deformed by receiving the wind, It consists of a tail part that is elastically deformed, and the head part is formed in a U-shaped section that is closed on the rotation direction side and opened on the opposite direction side of the rotation direction, and is fixed to the support arm. It is characterized in that it is made of a flat and thin elastic plate material that is fixed inside and protruded from the head in a free state.
この手段では、平板な薄性の弾性を有した板材からなる羽根体の尾部が羽根体の断面U字形の頭部に内部に固定されて自由状態で突出されることで、風を受けた羽根体の尾部が風上側,風下側で逆方向に同様の変化で弾性変形して魚類の泳動のような変形形態が奏され、羽根体の尾部の風上側,風下側での弾性変形からの復元力が回転力に加重される。 In this means, the tail portion of the blade body made of a flat and thin elastic plate is fixed to the inside of the U-shaped head portion of the blade body and protruded in a free state so that the blade receives wind. The body tail is elastically deformed in the opposite direction on the windward side and leeward side, resulting in a deformation pattern like fish migration, and restoration from the elastic deformation on the windward and leeward side of the tail of the wing. The force is added to the rotational force.
また、請求項2では、請求項1の風車装置において、羽根体の頭部は薄性の板材で屈曲形成され、羽根体の尾部は基端部が頭部の断面U字形の内部に固定されたブロック体の中子部材に固定され、中子部材は尾部の弾性変形を許容する許容スペースが設けられていることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the wind turbine apparatus according to the first aspect, the head of the blade body is bent with a thin plate material, and the base end of the tail portion of the blade body is fixed inside the U-shaped section of the head. The core member is fixed to a core member of the block body, and the core member is provided with an allowable space that allows elastic deformation of the tail portion.
この手段では、薄性の板材で屈曲形成され軽量化された羽根体の頭部の内部に固定されたブロック体の中子部材に尾部が固定され、中子部材に尾部の弾性変形を許容する許容スペースが設けられることで、尾部が確実に固定されて弾性変形が無用の摩擦を生ずることなく円滑に奏される。 In this means, the tail is fixed to the core member of the block body fixed inside the head of the blade body which is bent and reduced in weight by a thin plate material, and elastic deformation of the tail is allowed to the core member. By providing the permissible space, the tail portion is securely fixed, and the elastic deformation is smoothly performed without causing unnecessary friction.
また、請求項3では、請求項2の風車装置において、中子部材は羽根体の尾部の弾性変形の限界を規制するストッパが設けられていることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the wind turbine apparatus of the second aspect, the core member is provided with a stopper for restricting the elastic deformation limit of the tail portion of the blade body.
この手段では、中子部材にストッパが設けられることで、羽根体の尾部の弾性を超えた変形が防止される。 In this means, the core member is provided with a stopper, so that deformation beyond the elasticity of the tail of the blade body is prevented.
また、請求項4では、請求項2または3の風車装置において、中子部材は吸音材で形成されていることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the wind turbine apparatus according to the second or third aspect, the core member is formed of a sound absorbing material.
この手段では、中子部材は吸音材で形成されることで、固定されている羽根体の尾部から生ずる異音が減衰される。 In this means, the core member is formed of a sound absorbing material, so that an abnormal noise generated from the tail portion of the fixed blade body is attenuated.
本発明に係る風車装置は、平板な薄性の弾性を有した板材からなる羽根体の尾部が羽根体の断面U字形の頭部に内部に固定されて自由状態で突出されることで、風を受けた羽根体の尾部が風上側,風下側で逆方向に同様の変化で弾性変形して魚類の泳動のような変形形態が奏され、羽根体の尾部の風上側,風下側での弾性変形からの復元力が回転力に加重されるため、羽根体が風上側,風下側のいずれにおいても効率的に風を受けることができるようになって回転性能が高められる効果がある。 The windmill device according to the present invention is configured such that a tail portion of a blade body made of a flat and thin elastic plate member is fixed to the inside of a U-shaped head portion of the blade body and protruded in a free state. The tail of the wing body is elastically deformed in the same direction in the opposite direction on the windward and leeward side, resulting in deformation like fish migration, and elasticity on the windward and leeward side of the tail Since the restoring force from the deformation is applied to the rotational force, the blade body can receive wind efficiently on both the windward side and the leeward side, and the rotational performance is improved.
さらに、請求項2として、薄性の板材で屈曲形成され軽量化された羽根体の頭部の内部に固定されたブロック体の中子部材に尾部が固定され、中子部材に尾部の弾性変形を許容する許容スペースが設けられることで、尾部が確実に固定されて弾性変形が無用の摩擦を生ずることなく円滑に奏されるため、高い耐用性能が得られる効果がある。
Further, as claimed in
さらに、請求項3として、中子部材にストッパが設けられることで、羽根体の尾部の弾性を超えた変形が防止されるため、強風時に羽根体の尾部が損傷することがない効果がある。
Furthermore, as claimed in
さらに、請求項4として、中子部材は吸音材で形成されることで、固定されている羽根体の尾部等から生ずる異音が減衰されるため、静音性のある回転特性が得られる効果がある。 Further, as claimed in claim 4, since the core member is formed of a sound absorbing material, abnormal noise generated from the tail portion of the fixed blade body is attenuated, so that an effect of obtaining silent rotational characteristics can be obtained. is there.
以下、本発明に係る風車装置を実施するための形態を図面に基づいて説明する。 EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the form for implementing the windmill apparatus which concerns on this invention is demonstrated based on drawing.
この形態では、図1に示すように、4枚羽根構造からなるものが示されている。 In this embodiment, as shown in FIG. 1, a four-blade structure is shown.
この形態は、風Wを受ける羽根体1が支持アーム2によって垂直軸3に放射状に取付けられる縦軸型の基本構造を採用している。
This configuration employs a vertical-type basic structure in which the
羽根体1は、図2に詳細に示されるように、頭部11,受座12,中子部材13,尾部14,取付ボルト15からなる。
As shown in detail in FIG. 2, the
羽根体1の頭部11は、アルミニウム板のような耐腐食性,軽量性の優れた薄性の板材を屈曲加工して風Wを受けて弾性変形しない断面U字形に形成されたもので、断面U字形の閉鎖側が回転方向側に設定され断面U字形の開放側が回転方向の逆方向側に設定される。なお、頭部11の断面U字形については、外周側,内周側で曲率を異ならせ飛行体の翼断面のような形状が選択されている。
The
羽根体1の受座12は、頭部11と同様の材料でコ字形に形成され、頭部11の内部にスペーサ(梁)のような格好で固定されている。
The
羽根体1の中子部材13は、発泡性の合成樹脂材等の吸音材でブロック体に形成され、受座12から頭部11の断面U字形の開放側の内部を埋める芯材の格好で固定されている。中子部材13の中心部には、中空の空隙からなる許容スペース13aが前端部(頭部11の断面U字形の閉鎖側)の少し後端部(頭部11の断面U字形の開放側)寄りから前後方向に設けられ後端部で開放されている。中子部材13の後端部には、許容スペース13aに突出され相対されたストッパ13bが設けられている。
The
羽根体1の尾部14は、頭部11と同様でかつ弾性を有した材料で平板な1枚板とされ、基端部が頭部11の内部の中子部材13の前端部の中心に固定され、中子部材13の許容スペース13a,ストッパ13bの中心を通って、先端部が頭部11から自由状態で突出され風Wを受けて弾性変形されるようになっている。
The
羽根体1の取付ボルト15は、頭部11,受座12,中子部材13,尾部14を貫通してこれ等を確実に固定している。尾部14が受座12,中子部材13を介して頭部11に固定されることは、薄性の板材からなる頭部11への尾部14の取付け固定が強固になる。なお、この取付ボルト15は、支持アーム2の取付けをも兼用している。
The mounting
支持アーム2は、垂直軸3に90度の角度を介して4本が固定され、羽根体1の頭部11の内周側の面に前述の取付ボルト15で固定されている。
Four
垂直軸3は、羽根体1,支持アーム2の中心に位置されて回転軸となるものである。
The
この形態によると、羽根体1は、頭部11の断面U字形の開放側に風Wを受けて風上側から風下側に向かい、頭部11の断面U字形の閉鎖側で風Wを切り風下側から風上側に向かうことになる。この結果、支持アーム2を介して垂直軸3が回転駆動される。特に、この回転駆動においては、頭部11の断面U字形の開放側での風Wの受けが初期動作を良好にする。
According to this embodiment, the
羽根体1の回転では、図3,図4の3時方向,9時方向(風上,風下の中間)にあるとき(図3参照)以外、尾部14の先端部が風下側に弾性変形する。そして、風上側から風下側に向かう際には、図3,図4の12時方向から3時方向までは弾性変形が回転の内周側となり、図3,図4の3時方向から6時方向までは弾性変形が回転の外周側となる。また、風下側から風上側に向かう際には、図3,図4の6時方向から9時方向までは弾性変形が回転の外周側となり、図3,図4の9時方向から12時方向までは弾性変形が回転の内周側となる。
In the rotation of the
この羽根体1の尾部14の弾性変形は、図5に示すように、直線上に展開すると前方への推進力を起生する魚類の泳動のような格好となる。従って、羽根体1の尾部14の弾性変形の復元力は、前述の垂直軸3の回転力に加重される。この結果、回転性能が高くなることになる。
As shown in FIG. 5, the elastic deformation of the
羽根体1の尾部14の弾性変形では、羽根体1の中子部材13に許容スペース13aが設けられることで、中子部材13への無用の接触が回避される。このため、尾部14,中子部材13の摩耗損傷が防止されるとともに、尾部14の円滑な弾性変形が保障される。また、羽根体1の尾部14の弾性変形が大きくなった場合には、尾部14が中子部材13のストッパ13bに当接して尾部14の弾性を超えた変形が防止されるため、強風時に羽根体1の尾部14が損傷することがない。
In the elastic deformation of the
さらに、この形態では、羽根体1の中子部材13が吸音材からなるため、羽根体1の尾部14をはじめ各部で発生するきしみ音等の異音を減衰することができる。この結果、静音性のある回転特性が得られる
Furthermore, in this embodiment, since the
以上、図示した形態の外に、2枚羽根構造,3枚羽根構造または5枚羽根以上の構造とすることも可能である。 As described above, in addition to the illustrated embodiment, a two-blade structure, a three-blade structure, or a structure having five or more blades may be used.
1 羽根体
11 頭部
13 中子部材
14 尾部
2 支持アーム
3 垂直軸
W 風
DESCRIPTION OF
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010183557A JP2012041861A (en) | 2010-08-19 | 2010-08-19 | Wind turbine device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2010183557A JP2012041861A (en) | 2010-08-19 | 2010-08-19 | Wind turbine device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012041861A true JP2012041861A (en) | 2012-03-01 |
Family
ID=45898456
Family Applications (1)
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JP2010183557A Pending JP2012041861A (en) | 2010-08-19 | 2010-08-19 | Wind turbine device |
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Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2012041861A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10408190B2 (en) | 2016-10-07 | 2019-09-10 | Robert B. Deioma | Wind turbine with open back blade |
JP2021008881A (en) * | 2019-06-28 | 2021-01-28 | 泓星科技有限公司 | Vertical shaft-type wind power generator |
-
2010
- 2010-08-19 JP JP2010183557A patent/JP2012041861A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US10408190B2 (en) | 2016-10-07 | 2019-09-10 | Robert B. Deioma | Wind turbine with open back blade |
JP2021008881A (en) * | 2019-06-28 | 2021-01-28 | 泓星科技有限公司 | Vertical shaft-type wind power generator |
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