JP2013015086A - Wind power generation apparatus and movable body mounted with the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電気自動車等の移動体に搭載されてバッテリーを充電したり、地上側に固定設置されて発電を行う風力発電装置及びそれを搭載した移動体に関し、さらに詳しくは、風車を構成する翼の風圧抵抗を減少させて弱風でも回転を可能にし、これによって発電変換効率の向上を可能にした風力発電装置及びそれを搭載した移動体に関する。 The present invention relates to a wind power generator that is mounted on a moving body such as an electric vehicle and charges a battery or is fixedly installed on the ground side to generate electric power, and a mobile body on which the wind power generating apparatus is mounted. The present invention relates to a wind power generation device that reduces wind pressure resistance of a blade and enables rotation even in a weak wind, thereby improving power generation conversion efficiency, and a moving body equipped with the wind power generation device.
近年、温室効果ガスに起因する地球温暖化が世界的な問題となっている。特に、二酸化炭素を発生するガソリン、軽油等の化石燃料で走る自動車の存在が問題になっており、二酸化炭素を発生しない電気自動車や二酸化炭素を軽減可能なハイブリッド車が注目されている。電気自動車は電源に二次電池を用いているが、現状では車両を長時間走らせるだけの電池容量が得られておらず、頻繁な充電が必要になっている。現在の電気自動車は、その搭載バッテリー(二次電池)の充電時間が例えば14時間以上(100Vの家庭用電源を用いた時)になっている。そのため、電気自動車を広く普及させるためには、在来のガソリンスタンドの如く各地に充電スタンド等のインフラ設備を設置する必要が有るが、現状では極めて設置数が限られている。 In recent years, global warming caused by greenhouse gases has become a global problem. In particular, the existence of automobiles that run on fossil fuels such as gasoline and light oil that generate carbon dioxide has become a problem, and electric cars that do not generate carbon dioxide and hybrid cars that can reduce carbon dioxide have attracted attention. Although an electric vehicle uses a secondary battery as a power source, at present, battery capacity sufficient to run the vehicle for a long time is not obtained, and frequent charging is required. In the current electric vehicle, the charging time of the on-board battery (secondary battery) is, for example, 14 hours or more (when using a 100 V household power source). Therefore, in order to widely spread electric vehicles, it is necessary to install infrastructure facilities such as charging stations in various places like conventional gas stations, but the number of installations is extremely limited at present.
したがって、充電スタンド等のインフラ設備が整っていない現状では、電気自動車を長距離の走行に用いることは不適切である。また、運転手は電気自動車の電気容量計(または残容量表示器)を頻繁にチェックしながらの運転を要求され、かつ充電設備を備えた場所を日頃から把握しておく必要がある。そこで、このような不便を解消または低減する手段として、ソーラパネルや風力発電装置を屋根に搭載した風力発電機付き電気自動車が提案されている(例えば、特許文献1参照)。さらには、ソーラ発電装置、風力発電装置及び多翼羽根風車の3種類の発電手段を車両の屋根に搭載するシステムも提案されている(例えば、特許文献2参照)。 Therefore, in the current situation where infrastructure facilities such as a charging stand are not in place, it is inappropriate to use an electric vehicle for long-distance travel. In addition, the driver is required to drive while frequently checking the electric capacity meter (or remaining capacity indicator) of the electric vehicle, and needs to know where the charging equipment is provided. Therefore, as a means for eliminating or reducing such inconvenience, an electric vehicle with a wind power generator in which a solar panel or a wind power generator is mounted on a roof has been proposed (for example, see Patent Document 1). Furthermore, a system in which three types of power generation means, that is, a solar power generation device, a wind power generation device, and a multi-blade blade wind turbine are mounted on the roof of a vehicle has been proposed (for example, see Patent Document 2).
しかし、従来の風力発電装置は、多種多様の風車、例えば、クロスフロート風車、水平型風車、多翼羽根風車の垂直(水平)回転の風車が用いられている。そして、これら風車の主な機構及び構造は、風車本体の固定部材を回転軸にボルト等で固定したり、風車を回転軸に溶接等で直接固定するものであった。例えば、回転軸に多数枚の固定翼を使用する垂直回転風力発電装置の場合、通常、受風回転力から回転移動の惰性回転に移行する全ての固定翼の背面に回転方向からの大きな風圧抵抗を受けながら回転しており、この風圧抵抗が風車の受風回転力を妨害する最大のブレーキになっている。そのため、受風時の回転トルクが減少し、発電効率を向上できないという問題があった。 However, a variety of wind turbines, for example, cross-float wind turbines, horizontal wind turbines, and multiblade wind turbines with vertical (horizontal) rotation are used as conventional wind power generators. The main mechanisms and structures of these wind turbines are to fix the fixing member of the wind turbine body to the rotating shaft with a bolt or the like, or directly fix the wind turbine to the rotating shaft by welding or the like. For example, in the case of a vertical rotating wind turbine generator that uses a large number of fixed blades on the rotating shaft, a large wind pressure resistance from the rotating direction is usually applied to the back of all fixed blades that shift from wind receiving rotational force to inertial rotation of rotational movement. This wind pressure resistance is the largest brake that interferes with the wind receiving rotational force of the windmill. Therefore, there has been a problem that the rotational torque at the time of wind receiving is reduced and the power generation efficiency cannot be improved.
そこで、本発明はかかる問題点に鑑みなされたもので、風車背面に受ける大きな風圧抵抗を減少させ、それによって発電変換効率を向上させる風力発電装置及びそれを搭載した移動体を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide a wind power generator that reduces a large wind pressure resistance received on the rear surface of the windmill and thereby improves power generation conversion efficiency, and a moving body equipped with the wind power generator. And
上記課題を解決するために請求項1に記載の発明は、風力によって発電機のロータを回転させることにより発電を行う風力発電装置において、前記発電機のロータと連結される回転主軸を備えた回転板と、倒伏及び起立自在に前記回転板に取り付けられた複数の可倒翼を備えた風車機構を備え、前記可倒翼は、受風面に風を受ける位置にあるときには起立して、受風面に風を受けない位置にあるときには倒伏するように形成されたことを特徴とする。
In order to solve the above-described problem, the invention according to
上記課題を解決するために請求項2に記載の本発明は、請求項1に記載の風力発電装置において、前記可倒翼は、受風面が湾曲する共にし、当該受風面には溝形状又は多数の起伏が施されていることを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problem, the present invention according to
上記課題を解決するために請求項3に記載の本発明は、請求項1又は2に記載の風力発電装置において、前記風車機構を収容する外装ケースと、前記外装ケースに設けられて外気を集風して前記外装ケース内へ導入する集風フードと、前記集風フードから外装ケース内に導入された風を外に排出する排出口と、前記可倒翼に取り付けられた複数の第一のマグネットと、前記集風フードから導入された風によって回転する前記可倒翼が前記排出口を通過する付近から回転方向に沿って前記外装ケースに取り付けられ、前記可倒翼に取り付けられた前記第一のマグネットと磁気反発する一又は複数の第二のマグネットと、前記集風フードから導入された風によって回転する前記可倒翼が前記集風フードへ近づく付近から回転方向に沿って前記外装ケースに取り付けられ、前記可倒翼に取り付けられた前記第一のマグネットと磁気吸引する一又は複数の第三のマグネットとを備えていることを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problem, the present invention according to
上記課題を解決するために請求項4に記載の本発明は、請求項3に記載の風力発電装置において、前記外装ケースの中央に略円筒状の固定内輪筒が配置され、前記固定内輪筒の外周面には前記外装ケースに取り付けられた第一及び第二のマグネットの磁極と対峙する位置に同じ磁極が向き合うにして一又は複数の第四のマグネットが取り付けられていることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problem, according to a fourth aspect of the present invention, in the wind turbine generator according to the third aspect, a substantially cylindrical fixed inner ring is arranged at the center of the outer case, and the fixed inner ring One or a plurality of fourth magnets are attached to the outer peripheral surface so that the same magnetic poles face each other at positions facing the magnetic poles of the first and second magnets attached to the outer case.
上記課題を解決するために請求項5に記載の本発明は、請求項1又は2に記載の風力発電装置において、前記風車機構を収容する外装ケースと、前記外装ケースに設けられた集風フードから前記外装ケース内へ導入した外気を排出口から外部へ排出する第一の通風路と、前記外装ケースに設けられた吸入口から前記外装ケース内へ導入した外気を排気口から外部へ排出する第二の通風路とを備え、前記第一の通風路を通過する風を前記受風面に受けて前記可倒翼を起立させ、前記第二の通風路を通過する風を前記受風面の裏側に当てることによって可倒翼を倒伏させることにより、可倒翼が受ける風圧抵抗を低減させるようにしたことを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problem, the present invention according to claim 5 is the wind power generator according to
上記課題を解決するために請求項6に記載の本発明は、請求項1から5のいずれか1項に記載の風力発電装置において、前記可倒翼の回転範囲を規制する風車停止部材を備えることを特徴とする。
In order to solve the above problem, the present invention described in
上記課題を解決するために請求項7に記載の本発明は、請求項4又は5に記載の風力発電装置において、前記回転体は、前記可倒翼の相互間の空間に介在する風を該空間から逃がす複数の孔及び前記可倒翼の起立状態を規制する風抜き板が前記前記回転体の前記可倒翼の相互間に設けられていることを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problem, the present invention according to
上記課題を解決するために請求項8に記載の本発明は、請求項1から7のいずれか1項に記載の風力発電装置を搭載した自動車等の移動体を提供する。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention according to claim 8 provides a moving body such as an automobile on which the wind power generator according to any one of
上記課題を解決するために請求項9に記載の本発明は、請求項1又は2に記載の風力発電装置において、前記風車機構は、地上から所定の高さ位置に設置され、前記回転板には複数の風抜き孔が設けられ、前記可倒翼が回転する際に当該可倒翼の後ろ側に当たる空気を前記風抜き孔によって逃がすことにより前記可倒翼に対する風圧抵抗を低減したことを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problem, the present invention according to claim 9 is the wind turbine generator according to
本発明に係る風力発電装置及びそれを搭載した移動体によれば、風車に可倒翼を用い、この可倒翼に風圧抵抗がかかる状態になれば水平に伏せ且つ受風時には可倒翼が起立する構成にし、風車背面への風圧トルクを無視できるようにしたので発電変換効率を向上できるという効果がある。 According to the wind power generator according to the present invention and the moving body equipped with the wind turbine generator, the wind turbine is configured to use a retractable blade. Since the configuration is such that the wind pressure torque on the rear surface of the wind turbine can be ignored, the power conversion efficiency can be improved.
1.第一の実施形態
[風力発電装置の構成]
以下、本発明に係る風力発電装置について、好ましい一実施形態に基づいて詳細に説明する。図1は本発明に係る風力発電装置の第1の実施形態の外観を示す斜視図、図2は図1に示す風力発電装置の断面図、図3は図2に示す風力発電装置の内部を示す斜視図である。
1. First Embodiment [Configuration of Wind Power Generator]
Hereinafter, the wind power generator concerning the present invention is explained in detail based on one desirable embodiment. 1 is a perspective view showing an external appearance of a first embodiment of a wind turbine generator according to the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view of the wind turbine generator shown in FIG. 1, and FIG. 3 is an inside view of the wind turbine generator shown in FIG. It is a perspective view shown.
風力発電装置100は、その外観から説明すると、概略として、図3に示す複数の磁力放射用孔6、6が外周面の所定位置に穿設されていると共に、図2に示す風車機構8が内蔵される略円筒形状をした金属製の外装ケース1と、外装ケース1を図示しない移動体に固定するための固定ベース2と、円筒状の外装ケース1の中心から外れた位置に連結されて周囲の風を外装ケース1に送り込む集風フード3と、集風フード3と反対側に位置して集風フード3から外装ケース1内に取り込まれた空気を略直線状に排出するように外装ケース1に配設された空気排出口4と、図2に示す複数(本実施形態では12個)のマグネット5A、5A、5B、5Bを角形の複数の磁力放射用孔6、6を塞ぐように固定するためのマグネットカバー7、7と、を備えて構成されている。
The
マグネット5A及びマグネット5Bは、それぞれ強力な磁力を有する仕様であり、S極とN極の組み合わせが図2に示す風力発電装置100の中心を通る縦方向の中心線に対して左右(集風フード3側と空気排出口4側)で逆になるように配置されており、風力発電装置100の図2における上及び下の部分には設けられていない。具体的には、集風フード3側の外装ケース1の表面にはS磁極が外装ケース1の内側を向くようにしてマグネット5A、5Aが配置され、空気排出口4側の外装ケース1の表面にN磁極が外装ケース1の内側を向くようにしてマグネット5B、5Bが配置されている。
The
図3に示すように、略円筒形状とされた外装ケース1の中央には、略円筒状の固定内輪筒10が配置されており、固定内輪筒10の内部には、例えば出力電圧が12ボルト仕様の発電機AN(図2参照)が配置されている。そして、固定内輪筒10の外周面には外装ケース1に取り付けられたマグネット5A、5Bの磁極と同じ磁極が対向するようにして複数のマグネット11、12が取り付けられている。すなわち、複数のマグネット12、12は外側がS磁極となるように配置され、複数のマグネット12、12は外側がN磁極となるようにして配置されている。尚、マグネット11,12が取り付けられる固定内輪筒10の表面には外装ケース1の場合と同様に図示しない磁力放射用孔が穿設されており、マグネット11,12はマグネットカバー7、7によって脱落しないように固定されている。
As shown in FIG. 3, a substantially cylindrical fixed
図4は風車機構8の詳細を示す分解斜視図である。風車機構8は、概略として、円盤状の中心位置に回転主軸MSが取り付けられた上部回転板13と、上部回転板13の表面に所定の間隔で配置された複数のベアリング14、14と、回転慣性を高めるために上部回転板13の周縁に取り付けられたリングフライホイール15と、発電機AN及び固定内輪筒10が位置する部分が空間とされたドーナッツ板状の下部回転板19と、下部回転板19の表面に所定の間隔で配置された複数のベアリング25、25と、回転慣性を高めるために下部回転板19の周縁に取り付けられたリングフライホイール18と、上部回転板13と下部回転板19との間の略中心に配置固定されて固定内輪筒10を外側から覆う円筒状の回転体17と、回転体17に設けられて上部回転板13と下部回転板19とを連結固定する複数本(ここでは5本)のボルト23、23を保持する非磁性体のボルトホルダ24、24と、ベアリング14、14とベアリング25、25によって軸支された回転軸21、21によって回転(約90°)自在に取り付けられると共に全体が弓なりに湾曲した複数(本実施形態では5枚、但し、図2では手前の1枚を図示していない)の可倒翼20、20と、可倒翼20、20の受風面に取り付けられたマグネット22、22と、上部回転板13の内表面側の周縁部近傍に所定間隔で配置されて起立状態になった可倒翼20、20の回転を停止又は位置決めする非磁性体の風車停止用部材16、16と、下部回転板19の内表面側の周縁部近傍に所定間隔で配置されて起立状態になった可倒翼20、20の回転を停止又は位置決めする非磁性体の40、40と、を備えて構成されている。そして、回転主軸MSは、発電機ANの図示しないロータと連結されており、風を受けた可倒翼20、20によって回転主軸MSが回転することによりロータを回転させて発電機ANの発電が行われるようになっている。発電機ANによって発電された電力はそのまま利用してもよいし、バッテリーや充電池に充電することもできる。尚、発電機AN及び固定内輪筒10は、ドーナッツ板状に形成された下部回転板19空間部分に配置されており、下部回転板19の回転によっては回転しないようになっている。
FIG. 4 is an exploded perspective view showing details of the windmill mechanism 8. The windmill mechanism 8 generally includes an upper
可倒翼20は、その基端部側に回転軸21が設けられており、回転軸21を上部回転板13と下部回転板19の間に配置されたベアリング14とベアリング25でそれぞれ軸支することによって回転軸21を中心として回転可能に取り付けられている。そして、図2及び図4に示すように、風が当たる面側である受風面の全域に波形の溝27が設けられ、集風フード3から受を効率よく受け止めるように形成されている。可倒翼20に取り付けられたマグネット22、22は、溝27側がS磁極でそれとは反対側の外側がN磁極となるように取り付けられている。また、マグネット11、11は、回転主軸MS側がS磁極となり、マグネット12、12は回転主軸MS側がN磁極となるように配置されている。尚、マグネット22、22の極性を逆にすることもできるが、この場合には、マグネット5A、5A、5B、5B、11、11、12、12の極性もすべて逆にする必要がある。そして、可倒翼20は、ベアリング14とベアリング25及び回転軸21によって摩擦抵抗等を著しく低減した状態で円滑に回転し、集風フード3側から空気排出口4に至るまでの空間では起立し、その他の空間28では回転体17の表面に倒伏した状態となる。尚、ベアリング14、14、25、25はなるべく抵抗の少ないボールベアリング等を用いることが好ましい。尚、風力発電装置100を構成する各部材はマグネット5A、5B、11、12、22を除き、非磁性体材料によって形成することが好ましい。
The
図5(a),(b),(c)は可倒翼20、20の他の例を示す斜視図である。いずれも受風効率を上げるための工夫を凝らしている。図5(a)は風を受ける面側の溝27が回転軸21方向に対して直角に設けられると共に受風面をウェーブ34状とした例、図5(b)は風を受ける面側の溝27を図4の可倒翼20、20とは逆に回転軸21方向と同じ方向に設け且つ個々の溝形状を逆V字形にした例、図5(c)は風を受ける面側に4角錐状の突起35を所定間隔に設けた例である。受風面をこのような形状としたのは、風(空気の)接触面積を増やすことで小さな風力であっても受風面に風を的確に捉えることができるようにしたためである。
FIGS. 5A, 5 </ b> B, and 5 </ b> C are perspective views showing other examples of the
上述した風力発電装置100は、自動車、船舶、電車、航空機等の移動体に搭載することができる。すなわち、電力を利用して移動する移動体に搭載することでガソリンはもとより燃料電池使用時における水素燃料の低減を図ることができ、バッテリーの充電回数の低減等により省エネルギーに大いに貢献することができる。
The
[風力発電装置100の動作]
次に、上述した風力発電装置100の動作について説明する。自動車等の移動体に搭載された風力発電装置100は、移動体が移動を開始して所定の速度になると集風フード3から外気が取り込まれる。このとき、集風フード3から空気排出口4に至る通風路29では、この通風路29に位置する可倒翼20は風圧によって先端が外装ケース1の内周面側に近接する方向へ回転(即ち、回転体17に対して起立)し、この状態において回転体17も同時に回転して通風路29一杯に展開する状態となる。そして、通風路29に至った可倒翼20は、上部回転板13及び下部回転板19に設けられている風車停止用部材16、40によってそれ以上の回転が規制され、図2から明らかなように、通風路29に介在する可倒翼20、20は集風フード3からの風を溝27側の全面で受け止めることになる。従って、回転体17は強い回転力を受けることになる。
[Operation of Wind Power Generator 100]
Next, operation | movement of the
風を受けた可倒翼20は、回転体17を回転させながら外装ケース1内の通風路29内を移動する。さらに可倒翼20が回転を続ける過程で可倒翼20のマグネット22のN極がマグネット5AのN極と対峙する状態となり、両者の磁気反発力によって可倒翼20は回転主軸MSの方向へ押倒され、可倒翼20の受風面側が回転体17の外周面と接近する状態になる。さらに回転体17の回転が進んで可倒翼20のマグネット11が固定内輪筒10のマグネット22に接近すると、マグネット11、11のN極とマグネット22、22のS極とが対峙する状態となって互いに吸引し合い、可倒翼20は回転体17の外表面に倒伏しその状態で保持される。したがって、空間28内には風圧トルクを生じさせる障害物が突出しない状態になる。
The
集風フード3から空気排出口4へ排出される空気の一部は、回転する可倒翼20と共に空間28に侵入するが、空間28内では可倒翼20は倒伏した状態となっているので最大限に広大となっており、また、集風フード3の出口近傍に達している可倒翼20は先端が風車停止用部材16,40に係止され後、直ちに集風フード3の出口へ移動するため、空間28内の空気圧には大きな変化が生じない。
A part of the air discharged from the
可倒翼20がさらに回転して図2の右側へ移動し、マグネット22、22がマグネット12、12の最初の1つに接近するとマグネット22、22のS極とマグネット12、12のS極とで反発し合うと共にマグネット22、22のN極がマグネット5B、5BのS極に引き寄せられる結果、可倒翼20、20の先端が外装ケース1の内周面側に向かって引き起こされる。可倒翼20がさらに移動すると次のマグネット12によってその動きが継続されて、回転体17の表面に対して起立した状態になる。そして、この状態のまま回転を続けると可倒翼20の先端側が風車停止用部材16、40に到達してそれ以上の回転が阻止される。この状態で集風フード3から吹き込まれる風を全面に受けて通風路29内を移動して再び上述の動作が繰り返される。これによって可倒翼20はできうる限りの抵抗を排除した状態で回転を続けることができる。そして、可倒翼20,20の回転によって回転主軸MSが発電機ANの図示しない回転軸を回転させ、発電機ANの発電が行われる。
When the
以上のように、回転体17が1回転する期間に可倒翼20が約90°の範囲で起立と倒伏の動作を繰り返すことにより、風力発電装置10の周囲の風が弱い場合であっても、受風面の裏側からの風圧抵抗を受けにくいので、可倒翼20、20は高速に回転することとなる。
As described above, even when the wind around the
[第一の実施形態の効果]
本実施形態に係る風力発電装置によれば、風車機構8として複数の可倒翼20、20を設けたので、集風フード3から空気排出口4に至る通風路29内では起立して風に対して全面が対面する一方、風圧抵抗を生じやすい空間28においては可倒翼20、20を回転体17の外表面側に倒伏すように構成したので、可倒翼20、20の風圧抵抗が著しく減少し、発電変換効率を向上できるという効果がある。
[Effect of the first embodiment]
According to the wind turbine generator according to this embodiment, since the plurality of
また、上下の回転板13,19にリングフライホイール15,18を設けたことによって回転体17の回転慣性が向上し、これによって回転効率が高まることで発電変換効率を向上できるという効果がある。
In addition, the provision of the
さらに、可倒翼20、20の回転軸21をベアリング14,25によって軸支したので、抵抗による損失を抑制して回転体17及び発電機ANを円滑に回転させることができるという効果がある。従って、効率の良い発電が可能となる。
Furthermore, since the rotating
2.第二の実施形態
次に、本発明に係る風力発電装置の第二の実施形態について説明する。図6は本発明に係る風力発電装置の第二の実施形態を示す斜視図(一部を断面図で示す)、図7は図6に示す風力発電装置の断面図、図8は風車構造の詳細を示す分解斜視図である。本実施形態は、第一の実施形態において、全てのマグネット及び固定内輪筒10を除去し、集風フード3から空気排出口4に至る通風路29に平行となるように吸入口30及び排気口39を空間28と連通するようにして円筒状の外装ケース1の中心から外れた位置に設け、さらに、回転体17の外表面に複数(ここでは5つ)の風抜き板31、31を設けたものであり、その他の構成は第一の実施形態と同様である。
2. Second Embodiment Next, a second embodiment of the wind turbine generator according to the present invention will be described. FIG. 6 is a perspective view showing a second embodiment of the wind turbine generator according to the present invention (partially shown in a sectional view), FIG. 7 is a sectional view of the wind turbine generator shown in FIG. 6, and FIG. It is an exploded perspective view showing details. In this embodiment, in the first embodiment, all the magnets and the fixed
風抜き板31、31は、図8に示すように、長板状を成し、その長手方向には可倒翼20、20の軸部近傍を係止して可倒翼20、20を回転体17に対して起立状態に保持するための停止片32、32が所定間隔に設けられ、さらに、停止片32、32以外の部分には多数の孔33、33が所定のピッチで設けられている。この孔33、33は回転体17の内部に連通しており、さらに、回転体17の内部は外気に連通している。停止片32、32を複数設けることで可倒翼20を安定して支持することができる。また、風抜き板31、31に設けた多数の孔33、33から内部の空気が抜けるので可倒翼20に対する風圧が削減される。
As shown in FIG. 8, the
次に、第二の実施形態の風力発電装置100の動作について説明する。第一の実施形態と同様に、通路29内にある可倒翼20は集風フード3から取り込まれた風よって先端が外装ケース1の内周面側に近接する方向へ回転し、停止片32及び風車停止用部材16によって回転が規制され、回転体17に対して起立した状態になる。したがって、集風フード3からの風を可倒翼20の全面に効率よく受けて回転体17が回転する。
Next, operation | movement of the
一方、吸入口30から取り込まれた風は、外装ケース1の上部側に入り、空間28を通過して排気口39から外装ケース1の外に排出される。そして、可倒翼20が空気排出口4付近を通過して空間28に近づくと空間28を通過する風の風圧によって可倒翼20は回転体17の表面に沿うように倒伏した状態となる。このように、外装ケース1内の空間28に可倒翼20を回転させる空気の流れとは別の気流を発生させることによって空間28内に風圧抵抗が生じないようにすることができる。また、風抜き板31、31には多数の孔33、33が穿設されているため可倒翼20が倒伏する際に空気が孔33、33から回転体17の内部へ抜け、さらに外気へ排出されるので、この結果、空間28内の圧力の増加が阻止されて風圧抵抗が軽減される。
On the other hand, the wind taken from the
この第二の実施形態に係る風力発電装置によれば、第一の実施形態と同様の効果を得ることができる。 According to the wind turbine generator according to the second embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
3.第三の実施形態
[風力発電装置の構成]
次に、本発明に係る風力発電装置の第三の実施形態について説明する。図9は本発明に係る風力発電装置の第三の実施形態の正面図、図10は図9の風力発電装置において上部回転板60Aを外した状態の平面図である。この風力発電装置50は、移動体ではなく、屋外の施設等の所定の高さ位置に設置、具体的には街路灯に適用したものであり、概略として、複数(ここでは5つ)のフード付き可倒翼(以下、単に、可倒翼という)61、61を有する風車機構60と、風車機構60の中心部に設けられた発電機ANと、風車機構60及び発電機ANを支持する長尺のポール80とを備えて構成されている。
3. Third Embodiment [Configuration of Wind Power Generator]
Next, a third embodiment of the wind turbine generator according to the present invention will be described. FIG. 9 is a front view of a third embodiment of the wind turbine generator according to the present invention, and FIG. 10 is a plan view of the wind turbine generator of FIG. 9 with the upper rotating plate 60A removed. This
図10に示すように、風車機構60は、複数(ここでは5つ)の風抜き孔65が設けられていると共に、中心部に発電機ANが実装された上部回転板62A及び下部回転板62B(図9参照)と、上部回転板62Aと下部回転板62Bとの間の外周近傍に設けられて可倒翼61、61の回転を規制する停止棒63、63と、上部回転板62Aと下部回転板62Bとを固定する風車支持シャフト64、64とを備えて構成されている。この風力発電装置50では上記第一及び第二の実施形態で必須とした外装ケース1に該当するものを設けていない。その理由は、風力発電装置50の設置場所が移動体ではなく屋外の施設であり、気象状態等に応じて風の到来する方向が変化するため、開口を360°に設けることとしたためである。尚、この風力発電装置50は、樹木が近くにあるような場所を避け、周囲が開けた風通しの良い場所に設置するのが望ましい。
As shown in FIG. 10, the
可倒翼61は、上記第一及び第二の実施形態に示した可倒翼20、20の先端部分に半円状の膨出面を有するフード66を設けた形状とされ、回転軸21によって回転自在に上部回転板62Aと下部回転板62Bとの間に軸支されている。フード66を設けたのは風を逃すことなく確実に捉えるためである。フード66の内側は凹状となっており、風を逃すことなく的確に補足する。上部回転板62Aと下部回転板62B、可倒翼61及び発電機ANのロータは一体となって図10の時計方向へ回転するようになっている。尚、発電機ANのステータは、ポール80側に固定されている。そして、図示しない街路灯がポール80または風車機構60の適当な位置に設置されている。また、図示されていないが上部回転板62Aと下部回転板62Bの周縁部には上記第一及び第二の実施形態と同様にリングフライホイールが設けられている。
The
[風力発電装置の動作]
次に、第三の実施形態の風力発電装置50の動作について説明する。尚、以下においては風が左側から吹いている場合について説明するが、風がどの方向から吹いても同様の動作が行われる。風車機構60に対して風が吹いて来ると、その方向に向いている可倒翼61、61の溝27及びフード66の全面に風が当たり、その風力によって上部回転板62Aと下部回転板62Bが一体となって図10に示す時計方向へ回転して発電機ANのロータを回転させる。風を受けた可倒翼61、61は、回転軸21を中心として回転して起立し、その先端部が停止棒63、63に突き当たるとその位置で停止する。この状態で風を受けることによって可倒翼61は図10示す上側位置に至る。さらに可倒翼61及び上部回転板62Aと下部回転板62Bが回転すると可倒翼61は風に対して発電機ANの裏側に位置することになる(図10の右側に位置する)ため、受ける風量が少なくなる。可倒翼61は受ける風が少なく且つ回転しているため、今度は可倒翼61の裏側から空気の抵抗を受けることになるので風車支持シャフト64に当接して回転体17に対して倒伏した状態となると共に、回転板62A,62Bに設けられた風抜き孔65から空気が抜けるので可倒翼61に対する抵抗も軽減される。
[Operation of wind turbine generator]
Next, operation | movement of the
以上のような可倒翼61の動作によって、直接に風を受けない領域にある可倒翼61に対する風圧抵抗が著しく低減され、また、ベアリングを介して回転軸21を取り付けることで上部回転板62Aと下部回転板62B及び可倒翼61は円滑に回転する。そして、可倒翼61が最初の状態から1回転を経過して図10に示す左側に到達すると、再び到来した風によって可倒翼61のフード66及び受風面の全面に当たり、回転が継続し発電機ANのロータを回転させて発電が行われる。
By the operation of the
以上のように、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能であることはいうまでもない。 As described above, the preferred embodiment of the present invention has been described in detail. However, the present invention is not limited to the specific embodiment, and within the scope of the gist of the present invention described in the claims, Needless to say, various modifications and changes are possible.
例えば、各波形湾曲風車は水平面を回転(横位置で回転)する構成にしたが、縦位置で回転する構成にしてもよい。 For example, each wave-curved windmill is configured to rotate on the horizontal plane (rotate in the horizontal position), but may be configured to rotate in the vertical position.
また、本発明に係る風力発電装置50,100は、街路灯に適用する例を示したが、他の施設、例えば、一般住宅、灯台、温室、倉庫等に適用することも可能である。 Moreover, although the example which applies the wind power generator 50,100 which concerns on this invention to a street light was shown, it is also possible to apply to other facilities, for example, a common house, a lighthouse, a greenhouse, a warehouse, etc.
1 外装ケース
3 集風フード
4 空気排出口
5A マグネット
5B マグネット
8 風車機構
10 固定内輪筒
11 マグネット
12 マグネット
13 上部回転板
17 回転体
19 下部回転板
20 可倒翼
21 回転軸
22 マグネット
27 溝
28 空間
29 通風路
30 吸入口
31 風抜き板
33 孔
39 排気口
40 風車停止用部材
50 風力発電装置
60 風車機構
61 フード付き可倒翼
62A 上部回転板
62B 下部回転板
65 風抜き孔
66 フード
80 ポール
100 風力発電装置
AN 発電機
MS 回転主軸
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記発電機のロータと連結される回転主軸を備えた回転板と、倒伏及び起立自在に前記回転板に取り付けられた複数の可倒翼を備えた風車機構を備え、
前記可倒翼は、受風面に風を受ける位置にあるときには起立して、受風面に風を受けない位置にあるときには倒伏するように形成されたことを特徴とする風力発電装置。 In a wind power generator that generates power by rotating the rotor of a generator by wind power,
A rotating plate having a rotating spindle connected to the rotor of the generator, and a windmill mechanism having a plurality of tiltable blades attached to the rotating plate so as to be able to fall and stand up,
2. The wind turbine generator according to claim 1, wherein the retractable blade is formed so as to stand up when the wind receiving surface is in a position to receive wind and to fall down when the wind receiving surface is in a position not receiving wind.
前記可倒翼は、受風面が湾曲する共にし、当該受風面には溝形状又は多数の起伏が施されていることを特徴とする風力発電装置。 The wind turbine generator according to claim 1,
The retractable wing has a curved wind receiving surface, and the wind receiving surface is provided with a groove shape or a number of undulations.
前記風車機構を収容する外装ケースと、
前記外装ケースに設けられて外気を集風して前記外装ケース内へ導入する集風フードと、
前記集風フードから外装ケース内に導入された風を外に排出する排出口と、
前記可倒翼に取り付けられた複数の第一のマグネットと、
前記集風フードから導入された風によって回転する前記可倒翼が前記排出口を通過する付近から回転方向に沿って前記外装ケースに取り付けられ、前記可倒翼に取り付けられた前記第一のマグネットと磁気反発する一又は複数の第二のマグネットと、
前記集風フードから導入された風によって回転する前記可倒翼が前記集風フードへ近づく付近から回転方向に沿って前記外装ケースに取り付けられ、前記可倒翼に取り付けられた前記第一のマグネットと磁気吸引する一又は複数の第三のマグネットと、
を備えていることを特徴とする風力発電装置。 In the wind power generator according to claim 1 or 2,
An outer case that houses the windmill mechanism;
A wind collecting hood provided in the outer case to collect outside air and introduce it into the outer case;
A discharge port for discharging the wind introduced into the outer case from the wind collecting hood, and
A plurality of first magnets attached to the retractable wing;
The first magnet attached to the retractable wing is attached to the outer casing along the direction of rotation from the vicinity where the retractable wing rotated by the wind introduced from the wind collecting hood passes through the discharge port. And one or more second magnets that repel the magnetic field,
The first magnet attached to the retractable wing is attached to the exterior case along the direction of rotation from the vicinity of the retractable wing rotating by the wind introduced from the wind collecting hood toward the wind collecting hood. And one or more third magnets for magnetic attraction,
A wind turbine generator comprising:
前記外装ケースの中央に略円筒状の固定内輪筒が配置され、前記固定内輪筒の外周面には前記外装ケースに取り付けられた第一及び第二のマグネットの磁極と対峙する位置に同じ磁極が向き合うにして一又は複数の第四のマグネットが取り付けられていることを特徴とする風力発電装置。 The wind turbine generator according to claim 3,
A substantially cylindrical fixed inner ring cylinder is disposed in the center of the outer case, and the same magnetic pole is located on the outer peripheral surface of the fixed inner ring cylinder at a position facing the magnetic poles of the first and second magnets attached to the outer case. One or a plurality of fourth magnets are attached so as to face each other.
前記風車機構を収容する外装ケースと、
前記外装ケースに設けられた集風フードから前記外装ケース内へ導入した外気を排出口から外部へ排出する第一の通風路と、
前記外装ケースに設けられた吸入口から前記外装ケース内へ導入した外気を排気口から外部へ排出する第二の通風路と、
を備え、
前記第一の通風路を通過する風を前記受風面に受けて前記可倒翼を起立させ、前記第二の通風路を通過する風を前記受風面の裏側に当てることによって可倒翼を倒伏させることにより、可倒翼が受ける風圧抵抗を低減させるようにしたことを特徴とする風力発電装置。 In the wind power generator according to claim 1 or 2,
An outer case that houses the windmill mechanism;
A first ventilation path for discharging outside air introduced into the exterior case from a wind collecting hood provided in the exterior case to the outside;
A second ventilation path for discharging outside air introduced into the exterior case from the suction port provided in the exterior case from the exhaust port;
With
The retractable wing is formed by receiving the wind passing through the first ventilation path on the wind receiving surface and raising the tiltable wing, and applying the wind passing through the second ventilation path to the back side of the wind receiving surface. A wind power generator characterized in that the wind pressure resistance received by the tiltable wing is reduced by laying down.
前記可倒翼の回転範囲を規制する風車停止部材を備えることを特徴とする風力発電装置。 In the wind power generator according to any one of claims 1 to 5,
A wind turbine generator comprising a windmill stop member for regulating a rotation range of the tiltable blade.
前記回転体は、前記可倒翼の相互間の空間に介在する風を該空間から逃がす複数の孔及び前記可倒翼の起立状態を規制する風抜き板が前記前記回転体の前記可倒翼の相互間に設けられていることを特徴とする風力発電装置。 In the wind power generator according to claim 4 or 5,
The rotating body includes a plurality of holes through which the wind interposed in the space between the tiltable wings escapes from the space, and a wind release plate that regulates the standing state of the tiltable wing. A wind turbine generator provided between the two.
前記風車機構は、地上から所定の高さ位置に設置され、
前記回転板には複数の風抜き孔が設けられ、前記可倒翼が回転する際に当該可倒翼の後ろ側に当たる空気を前記風抜き孔によって逃がすことにより前記可倒翼に対する風圧抵抗を低減したことを特徴とする風力発電装置。 In the wind power generator according to claim 1 or 2,
The windmill mechanism is installed at a predetermined height position from the ground,
The rotary plate is provided with a plurality of air vent holes, and when the retractable blade rotates, the air hitting the back side of the retractable blade is released by the air vent hole, thereby reducing wind pressure resistance against the retractable blade. A wind power generator characterized by that.
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