JP2013024095A - 風力発電機用風車装置 - Google Patents

風力発電機用風車装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2013024095A
JP2013024095A JP2011158334A JP2011158334A JP2013024095A JP 2013024095 A JP2013024095 A JP 2013024095A JP 2011158334 A JP2011158334 A JP 2011158334A JP 2011158334 A JP2011158334 A JP 2011158334A JP 2013024095 A JP2013024095 A JP 2013024095A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wind
blade
blade member
wind turbine
rotation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2011158334A
Other languages
English (en)
Inventor
Nobuyoshi Matsumoto
信嘉 松元
Miyuki Matsumoto
みゆき 松元
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BIOMASS JAPAN KK
Original Assignee
BIOMASS JAPAN KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BIOMASS JAPAN KK filed Critical BIOMASS JAPAN KK
Priority to JP2011158334A priority Critical patent/JP2013024095A/ja
Publication of JP2013024095A publication Critical patent/JP2013024095A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/30Wind power
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/74Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction

Abstract

【課題】小さな質量を持った空気の動きである風力のエネルギーを極限まで無駄なく利用すべく、最適の形状や質量を有し、かつ風速の大小で生じる騒音及び損傷を回避し得るブレード部材を備え、かつ集風のための最適の構成を備えること。
【解決手段】支持枠1、1に回転自在に支持された回転軸2と、回転軸2に相互に120度の定角度間隔で各々一辺を固設した弾力性を有しかつ外端に向かって薄くなるテーパ状の四辺形板状の三枚のブレード部材3、3、3と、三枚のブレード部材3、3、3の回動範囲の上側をカバーするブレードカバー4と、回転軸2の両端に備えた他の風力発電機用風車装置の回転軸2又は発電機の回転軸と直接又は間接に連結できる連結手段5とで構成したものである。
【選択図】 図1

Description

本発明は、主として自然エネルギーの内、風力を利用した風力発電機の心臓部である、風圧を受けるブレード部材に特別の工夫を凝らした風力発電機用風車装置に関する。
風力発電機には、水平軸型のそれと垂直軸型のそれとが知られているが、前者のうち、水平軸プロペラ式の発電機は、本体をタービンと称し、そのタービンは、ブレードといわれる回転翼、該ブレードの軸を回転自在に支持する軸受け、該軸に結合する増速機、ブレーキ装置を介して該増速機に結合する発電機及び方向制御を行う一体型のナセルから構成され、タワーと称される支柱に支持され、高所に配置されている。
このタイプの発電機は、発電効率を高めるために大型化が進み、高さ100mのタワーに支持されるブレード直径120m程の大きなものも設置されている。このようなブレードの直径の増大に伴い、その外端の回転速度は200km/時を越えるともいわれており、既存のこの種の発電機では、そのような回転速度のブレードの風切り音のために、周辺住民の健康被害やバードストライク等の自然生態系への被害が発生しており、加えて台風などの強風による倒壊や、落雷による故障等のトラブルも発生している。
家庭用等の小規模風力発電機でも、以上の大型の発電装置と類似構造のものが市販されており、風速が14m/sのときの発電量を定格出力として表示しているものがある。しかし、一方で、一般住宅地において10m/s以上の風が生じることは多くはなく、他方で、一般的に容易に購入可能な価格の発電機と、必要な発電量の得られる発電機の価格との間には大きな差があるため、このような小規模風力発電機は太陽光発電パネルに比べて普及していないのが実情である。
なお、下記数1から、直径3.16mの風車を構成するブレードを備えたこの種の小規模風力発電機の場合は、風速が10m/sであれば、出力は1kw程度となり、風速4m/sであれば、出力は64w程度となることが分かる。
Figure 2013024095
このような水平軸型プロペラ式の風力発電機は、常時正面から風を受けられるように、小型のものでは風下側に取り付けた適当な尾翼を利用し、大型のものではセンサとその検出値に応じて動作するメカニズムを利用して、その向きを制御している。そのため、風力発電機の心臓部であるブレードの重量に比して、非常に重い付帯設備が必要となり、支柱も頑丈にする必要があり、全体として建設費が高価になっている。
水平軸型プロペラ式の風力発電機では、原理上、風向に対して直角に、すなわち、ブレードが風を切断するように動作する方式であるため、風力エネルギーを必ずしも有効利用していない。ブレードの直径で公称する受風面積にも矛盾があると思われ、ブレードの面積を受風面積とすれば、1/6〜1/20程度の風力しか利用していないようであり、非常に効率の悪い発電方式であると思われる。実際、この種の市販の定格1kwの風力発電機の例を検討してみると、この出力は定格風力を13mに設定している。ブレードの直径は2.13mである。前記数1に代入して計算してみると、風速13mでそのとおりの発電(1kwの発電)ができても、風速4mでは、その2.9%の発電しかできないため、結局、得られる出力は29wということになる、これは、2000kwの発電機でもおそらく同じで、風速4mでは58kwしか発電できないと思われる。そのため用地の選定が、発電効率を高めるための最も重要な検討事項であり、人口密度の高い山岳国家である我が国には多くの有効な設置用地を見いだせるか疑問である。
また、水平軸型プロペラ式とは異なる形式として、小型の風車では、垂直軸型のそれとして、主に水平方向の回転動作をする翼の推進力を利用し、全方向のいずれの風向きであっても、回転可能な風車が商品化されているが、大型の商用発電機では採用されていないようである。
なお、このような垂直軸型の風車では、回転軸を地上まで容易に延長することが可能であり、重い発電機などを地上に設置することが可能であるため、支柱等に水平軸型プロペラ式のそれと比較して大きな強度を必要としない利点があり、また、微風でも発電可能で、騒音が発生しないなどの利点がある。
しかしながら垂直軸型の風車では、その回転に伴って、ブレードの進行する方向が風向きに対して正逆変化するため、各ブレードは風向と同方向に進行するときと、逆風を受けて進行するときとが交互に発生するため、ブレード幅を非常に狭くする必要がある。ブレードを翼形にすることで逆風にも推進力を得ることも可能であるが、その特殊な構造のために、受風面積が極端に少なくなることも設計上避けられず、最近では、この方式の風力発電機が機能せず、風力発電に対する信頼性を大きく損ねる事件も発生している。
水平軸型及び垂直軸型のいずれのタイプの風車も、風力発電機用の風車としての性能を発揮するための、定格風速として10〜15m/s程度の強風を必要とし、無風時はもとより数m/s程度のそよ風では、公称発電量の1/10〜1/20程度の発電量しか確保できず、採算性に問題が生じやすく、普及の妨げになっている。その原因は、本体重量及び本体面積に対し、ブレードのそれの比率が非常に小さいことが原因であり、集風装置などを利用できないことも、発電能力を改善できない原因である。
東日本大震災が発生し、原発事故のため、にわかに自然エネルギーの利用が叫ばれているが、その一翼を担うべき風力発電として、以上に述べた技術では採算性に限界があり、かつこれを設置した場合に、国土の風景にも影響を与え、自然生態系にも悪影響をもたらすおそれがある。欧米型の大型風力発電機の推進は検討しなおすべきであると考える。
現行風力発電技術では、水平軸型プロペラ式の大型化が世界潮流であるが、極限を超えた大型化は、必ず負の局面を抱えており、想定外の自然災害で多くの不幸をもたらす可能性がある。また洋上や人口過密地帯から遠く離れた地域に建設することも送電線の敷設や送電に伴う損失を鑑みると、過去の経験を生かしていない方法というべきである。
風はどこにでも生じており、風力発電機は、各家庭、工場又は各地のコミュニティに無数に設置することが我が国にとっては最善の策であると思われる。そしてこれを実現するためには、非常に安価に設置できることが第一条件であるが、発電効率を高めることも重要な改善点である。発電効率を高めるためには、風の重さに対して軽いブレードを採用することと、そのブレードに風を集めることが必要で新たに集風装置を設けることなく、一般家屋、工場などの屋根などで集風できることから、屋根などに設置することが必要と思われる。
以上のような、集風手段を備え、屋根に構成する風力発電技術の一つとして特許文献1がある。これは、屋根に建物とは別体に作成された、屋根正面に沿って吹き付ける風を集風する集風手段と、その後端に配した水平軸風車とからなり、微風時や強風時であっても発電を行うことができ、風が風車の全面に吹き付けることがなく風車の回転効率を低下させることがない屋根一体型風力発電機であるとされる。
この特許文献1によれば、固定された風向からの考察で作成された、専用の形状の屋根を有しており、その上の集風手段には、駆動手段を駆動させて集風路を所定の開度に制御する制御装置を備えている。また前記水平軸風車は、その羽根が回転軸方向にねじられた形状を有しているものである。このような特別な構造では増築するにも大掛かりになり、台風などの自然災害に対応できるように頑丈に建設される必要がある。この特許文献1中には、ブレード及び建物の大きさや重量等の実例が示されておらず、前記のような羽根が強風下において損傷せずに回転できるか疑問でもある。
また、特許文献2は、台風などの強風時において、発電機を連続稼働させて発電することができ、発電機又はその発電機が設置される建物にかかる風荷重を低減させることができる風荷重低減装置の一例であるとされ、これは、住宅の屋根の棟部に設置され、所定の風速を越えた場合に、それを感知して、スリット状の複数の開口を備えた板で、吸込口および排出口を閉鎖し、風力発電機に流入する風量(または風速)を低減させることで、発電機にかかる風荷重を低減させ、強風時でも発電機の連続稼働が可能とされている。
この特許文献2では、専ら発電機にかかる風荷重を低減する目的で、開閉可能な稼動板を設けて、スリット状の複数の開口を備えた板が発電機にかかる風荷重を減少させているが、建物及び装置全体に対する風荷重は、かえって増加することとなり、強風時に耐えうる設計がなされているか疑問であり、実施例で寸法など明示されていないことから、実際の効果があるか疑問である。また、風車としてクロスフロー水平軸風車を採用しているようであるが、大きさや重量の実例が示されていない。
特開2005−207288号公報 特許4677631号公報
本発明は、非常に小さい質量を持った空気の動きである風力のエネルギーを極限まで無駄なく利用すべく、最適の形状や質量を有し、かつ風速の大小で生じる騒音及び損傷を回避し得るブレード部材を備え、かつ集風のための最適の構成を備えた風力発電機用風車装置を提供することを解決の課題とする。
本発明の1は、支持枠に回転自在に支持された回転軸と、
該回転軸に相互に定角度間隔で各々一辺を固設した四辺形板状の複数のブレード部材であって、風圧によって撓み得る弾力性を備えた板状部材で構成した軽量のブレード部材と、
該回転軸の軸周りの、該支持枠で取り付ける取付対象と反対側となる180度以上の範囲に位置するブレード部材をカバーするブレードカバーであって、該範囲外を通過する風が該範囲内を吹き抜けることがないように遮蔽すべく前記支持枠に固設したブレードカバーと、
前記回転軸の一端又は両端に備えた他の風力発電機用風車装置の回転軸又は発電機の回転軸と直接又は間接に連結する連結手段と、
で構成した風力発電機用風車装置である。
本発明の2は、本発明の1の風力発電機用風車装置において、
前記軽量のブレード部材は、その受風面に風速1m/sで1秒間に受ける空気の重量の2倍以下の重量となるように構成したものである。
本発明の3は、本発明の1又は2の風力発電機用風車装置において、
前記ブレード部材を、前記回転軸に取り付ける基部側の辺からこの辺に平行な外端部側の辺に向かって薄くなるテーパ形状に構成し、かつ該テーパ形状を調整することで、風圧によるその撓りを調整し、該回転軸の一定回転数以上の回転を抑制するように構成したものである。
本発明の4は、本発明の1又は2の風力発電機用風車装置において、
前記ブレード部材を、塩化ビニール製の板材で構成したものである。
本発明の5は、本発明の1又は2の風力発電機用風車装置において、
前記ブレード部材を、これを構成する板状部材の弾力性をその材質又は厚さを選定することにより調整することで、風圧によるその撓りを調整し、一定回転数以上の回転を抑制するように構成したものである。
本発明の6は、本発明の1、2、3、4又は5の風力発電機用風車装置において、
前記ブレードカバーに、前記回転軸の軸周りの、前記支持枠で取り付ける取付対象に対して反対側となる180度以上の範囲以外に風を集めて導入する集風手段を付設したものである。
本発明の7は、本発明の1、2、3、4、5又は6の風力発電機用風車装置において、
前記取付対象が、それに取り付けた場合に、該取付対象と前記ブレードカバーとで挟まれたブレード部材の回転領域空間に前記回転軸と直交する方向から風を導入すべく風を導入する導入面を備えているものである。
本発明の8は、本発明の1、2、3、4、5又は6の風力発電機用風車装置において、
前記取付対象として、建築物の屋根又は側壁、塀、農業用ハウスの屋根又は側壁、橋梁の欄干、看板を含む構築物を採用したものである。
本発明の1の風力発電機用風車装置によれば、ブレード部材が回転軸に定角度間隔で配した四辺形板状の部材で、軽量に構成したものであり、所定の回転動作範囲に位置するブレード部材はその広い面で風圧を受け、効率的に風のエネルギーを得て回転運動に変換することができる一方で、前記所定の回転動作範囲以外に位置して風に対して逆向きの回転動作となるブレード部材には、ブレードカバーが施され、風圧が掛からないように(ブレーキ動作が生じないように)対策されているため、穏やかな微風であっても、これを受けて回転を開始し、回転軸に直接または間接に接続する発電機を回転駆動することができることになる。
風は、ある一定地点で見ると、その一方側の空気が他方の側に移動していると見ることができる場合もあるが、多くの場合は、該一定地点を含む一定空間範囲内の空気の同時的な移動であると見ることができる。従って、多くの場合がそうである後者の場合には、風が生じると、前記ブレード部材の前面側に風圧がかかるばかりでなく、背後側にも、同じ方向に移動する空気によって生じる負圧がかかることになる。すなわち、該ブレード部材はその前面側では風圧、すなわち、移動する空気の慣性力により押圧され、背後側では慣性で動く空気によって生じる負圧で吸引され、前記回転軸を中心軸として、回転動作することになる。
空気の重さは概ね22.4リットル当たり28.8gである。大気は窒素と酸素が大部分を占め、これに、微少のアルゴン、二酸化炭素及びその他のガスが含まれている。そこで特に窒素及び酸素の分子量に基づいてその質量を概算すると、前記のように、22.4リットル当たりで約28.8gとなる。すなわち、空気は、22.4リットルで28.8グラムの重さ又は慣性力を持っているということができる。これは、22.4リットルで22.4kgである水の質量と比較して、0.0288/22.4、すなわち、約1/777である。風力、すなわち、空気の慣性力を利用することは、このような微弱な質量に基づく慣性力であり、前記のように、これによって回転力を得ようとすれば、ブレード部材は軽量である必要があり、かつそのエネルギーを効率的に得なければならないことは明らかである。
本発明の1の風力発電機用風車装置のブレード部材の構成は、前記のように、これに適する軽量化が可能なものであり、かつ四辺形の板状部材で構成されるものであり、その全面で風圧を受けることが可能であり、かつその背後の全面で、吸引力を併せて受けることで、極めて能率的に余すところ無くそのエネルギーを得ることができるものである。更に前記のように配したブレードカバーの作用により、風向に対して逆回転となる範囲では、ブレード部材に風の作用が及ばないように遮断しており、損失の発生を極力抑えてもいるものである。
また本発明の1の風力発電機用風車装置によれば、ブレード部材が、風圧によって撓り得る弾力性を備えた板状部材で構成したものであるため、風圧が高くなると、該ブレード部材に撓りを生じ、これによって風の当たる面積が減少し、負荷と風力により発生するトルクとのバランスする回転数以上の回転が抑制されることになる。高速回転による騒音の発生やブレード部材等の損傷の虞が減少することにもなる。
更に本発明の1の風力発電機用風車装置によれば、単独で使用して、家庭的な比較的小さな容量の発電を行うものとして使用することも当然可能であるが、複数のこの装置を、それらの回転軸相互を連結手段を介して連結することで連結し、より大きなトルクを得ることも可能であり、より大きな発電機を接続して大容量の発電を行うことも可能である。
従って本発明の1の風力発電機用風車装置によれば、非常に能率良く風力エネルギーを得て回転動作することができるものであるため、人の居住区等で、しかも二階建て程度の高さのエリアでも比較的よく生じている2〜4m/s程度の風速の弱い風でも市販の他の小規模風力発電機で得られるより高い発電結果を得ることができる。例えば、市販の直径3.16mの風車で風速4m/sでは、64w程度の出力であるのが普通であるが、本発明の1の風力発電機用風車装置に発電機を接続して発電した場合は、風車径として約0.5m、その長さとして約0.9mの風車装置を採用した場合は、ほぼ80wの発電が可能である。市販の装置より、遙かに小径(1/4.5程度)の風車装置で1.25倍程度の発電が可能となっている。
更に風力が強くなれば当然それに応じたトルクを発生し得、大電力の発電も可能となるが、更に前記したように、複数の風車装置を連結することで、より一層大きな電力の発生が可能になる。また更には、前記のように、強風の場合には、ブレード部材が撓むことで、風の当たる面積が減少することとなるため、相応する回転数以上の回転が抑制されることにもなり、騒音の発生や損傷の発生を抑制することができるものでもある。
本発明の2の風力発電機用風車装置によれば、ブレード部材を、その受風面に風速1m/sで1秒間に受ける空気の重量の2倍以下の重量となるような軽量に構成したものであるから、多くの住宅地の屋根上で吹いていることの多い2m/s以上の風で回転動作することが可能であり、その風速を越えれば、越えた分だけ、発電のためのトルクを増大させることができる。塩化ビニールの比重は1.4であるから、ブレード部材を、これで、基部の厚さ1.4mm、外端の厚さ0.8mm、幅260mm、長さ900mmの四辺形の板材に構成した場合にはその条件を満足することができる。なお、ブレード部材を、その受風面に風速1m/sで1秒間に受ける空気の重量の4倍以下に構成すれば、現存の他の風力発電機のそれより効率的に発電できるものとなり、十分有効である。
本発明の3の風力発電機用風車装置によれば、ブレード部材を外端部側に向かって薄くなるテーパ形状に構成し、更にこのテーパ形状を一定以上の風速による風圧では該風圧に応じて該ブレード部材に適切な大きさの撓みを生じるように調整するものであり、それ故、該一定以上の風速の風が生じた場合には、それに応じてブレード部材が撓むこととなり、実質的に風圧を受けるブレード部材の面積が減少し、該風車装置の回転数を一定以上にならないように抑制することができる。
また一定回転数以上にならないように回転数が抑制されることにより、騒音の発生を抑制し、かつ回転数が高まらないことにより、その損傷の虞も減少させることができる。更に基部側が厚く外端部側が薄くなるテーパ形状であるため、回転による遠心力も過大にならず、その意味でも損傷が生じにくいものとなる。また重心が回転軸側に寄り、一層弱い風で回転しやすくもなる。
本発明の4の風力発電機用風車装置によれば、弾力性を有するブレード部材を塩化ビニール製の板材により容易に作成できるものである。またブレード部材を容易に軽量なものに構成することができる。
本発明の5は、前記ブレード部材を構成する板状部材の弾力性を、一定以上の風速による風圧では該風圧に応じて該ブレード部材に適切な大きさの撓みを生じるように調整するものであり、それ故、該一定以上の風速の風が生じた場合には、それに応じて該ブレード部材が撓むこととなり、本発明の5の場合も、本発明の3の場合と同様に、実質的に風圧を受けるブレード部材の面積が減少し、該風車装置の回転数を一定以上にならないように抑制することができるものである。
本発明の6の風力発電機用風車装置によれば、ブレード部材の風向きと逆方向に回転する範囲がブレードカバーによってカバーされ、風向きと順方向に回転する範囲に風が導入されるようになっているが、更に順方向に導入される範囲に集風手段により、広い範囲の風が導入され、より大きな風のエネルギーを取り入れることができるようになっている。
本発明の7の風力発電機用風車装置によれば、ブレード部材の回転領域空間に良好に風が導入されるので、ブレードの回転が良好に行われ、能率的に発電することができることになる。
本発明の8の風力発電機用風車装置によれば、種々の建築物や構築物に取り付けて風力を利用して簡易かつ能率的に風力発電を行うことができる。
実施例の風力発電機用風車装置を建物の屋根の棟上に設置した状態の概略斜視図。 (a)は実施例の風力発電機用風車装置を建物の屋根の棟上に設置した状態の概略側面図、(b)は支持枠を省略した状態の概略側面図。 (a)は実施例の風力発電機用風車装置の概略正面図、(b)はブレードカバーのみの正面図、(c)は回転軸とブレード部材のみの正面図、(d)は支持枠のみの正面図。 (a)は回転軸とブレード部材の軸受けを省略した一部切欠側面図、(b)は回転軸の端部付近の断面図、(c)は厚さの一様なブレード部材の一部切欠側面図、(d)は貴部から外端に向かって薄くなるテーパ状のブレード部材の一部切欠側面図。 (a)は回転軸とブレード部材の側面説明図、(b)は風圧を受けてブレード部材が撓む状態を示した回転軸とブレード部材の側面説明図。 建物の屋根の棟上に設置した実施例の風力発電機用風車装置中及びその周囲を移動する空気の状態を示した概略側面説明図。 他の実施例の風力発電機用風車装置を建物の屋根の棟上に設置した状態の概略斜視図。 (a)は他の実施例の風力発電機用風車装置を建物の屋根の棟上に設置した状態の概略側面図、(b)は支持枠を省略した状態の概略側面図。
以下発明を実施するための形態を実施例に基づき図面を参照しながら説明する。
<実施例>
この実施例の風力発電機用風車装置は、図1〜図3に示すように、基本的に、一対の支持枠1、1に回転自在に支持された回転軸2と、該回転軸2に相互に定角度間隔、この実施例では、120度の角度間隔で各々一辺を固設した四辺形板状の三枚のブレード部材3、3、3と、該三枚のブレード部材3、3、3の回動範囲のうちの上部側をカバーするブレードカバー4と、前記回転軸2の両端に備えた他の風力発電機用風車装置の回転軸2又は発電機の回転軸と直接又は間接に連結できる連結手段5とで構成したものである。
前記一対の支持枠1、1は、前記ブレード部材3、3、3を取り付けた回転軸2を適切に保持できるものであれば、特定の構成に限定されない。この実施例では一対としたが、これに限定されるわけでもない。風力によって回転するブレード部材3、3、3を備えた回転軸2を回転自在に支持するものであるから、それらが軽量のものであるとしても、相当する強度は必要である。この実施例では、各支持枠1は、図1、図2(a)及び図3(a)、(b)に示すように、二本の木製角材をX形に組んで構成したものであり、該二つの支持枠1、1相互は、それらの上部に両端下部を結合した前記ブレードカバー4をもって連結された構成となっている。
前記回転軸2は、前記ブレード部材3、3、3を取り付けうる所定の長さを有し、かつこれらが風圧を受けてその軸周りを不都合無く回転できる適切な強度等を備えるものであれば、特定のそれに限定されない。この実施例では、それとして塩化ビニールの管体を採用した。図1、図2(a)、(b)及び図3(a)、(c)に示すように、該回転軸2の両端は該両端に結合した連結手段5、5である金属軸部材及び軸受けb、bを介して前記支持枠1、1に回転自在に取り付けてある。より具体的には、図1、図2(a)及び図3(a)に示すように、前記支持枠1、1における木製角材のX状の結合部の上側の部分に軸受けb、bを配設し、図4(b)に示すように、該軸受けb、bをそれぞれ前記連結手段5、5である金属軸部材に回転自在に外装し、かつ各連結手段5、5である金属軸部材の一端をそれぞれ前記回転軸2の各端部に挿入した上で、該回転軸2の外側から固定ネジn、nをねじ込んで該連結手段5、5と回転軸2とを結合固定したものである。

以上の連結手段5は、前記したように、他の風力発電機用風車装置の回転軸2にその他端側を挿入して、その外部側から固定ネジnをねじ込むことで連結可能であり、また回転軸2の他端側の連結手段5は、例えば、発電機の回転軸と連結することができる。直結も可能であるが、該連結手段5にプーリーを外装固定し、これ、発電機の回転軸に固設したプーリー及び両プーリーに掛け渡したベルトを介して該発電機に連結することができる。なお、連結手段5は、この実施例では、以上のように構成したが、云うまでもなくこれに限定されない。
なおまた、該回転軸2を他の風力発電機用風車装置のそれと連結可能にする趣旨は、ブレード部材3、3、3の受風面積の増大を図ることを可能にすることである。ブレード部材3、3、3の幅、すなわち、その風車装置における半径方向の寸法を小さく設定しても、回転軸2の軸方向に複数台を連結することで自由に受風面積を拡大し、大きなトルクを得ることができるようにすることができる。これによって容量の大きな発電機に接続することも可能になる。多くの場合、住宅地の建物の屋根上に設置する場合は、7〜8台程度を連結するのが好ましい。
前記ブレード部材3、3、3は、前記し、図1及び図3(a)、(c)に示すように、基本的には、四辺形の板状部材であり、風圧によって撓み得る弾力性を備えた板状部材である。この実施例では、その基部端(回転軸2と結合する側の端部)の厚さ:1.4mm、外端の厚さ:0.8mm、基部から外端まで徐々に薄くなるテーパ状の塩化ビニール製板材を採用した。幅、すなわち、基部から外端までの寸法は、この実施例では、24.4cmとし、長さ、すなわち、回転軸2の長さ方向の寸法はこの実施例では、80cmとした。回転軸2の直径は3.2cmとしたので、この風車装置の回転半径は26cmとなった。
該ブレード部材3、3、3として、この実施例では、以上のように、塩化ビニール製の板材を採用したが、このような弾力性を有する部材であれば、他の種々の板状部材を自由に採用することができる。例えば、弾力性を有する種々の板状プラスチック部材を採用することができる。弾力性を有する金属板材も採用可能である。前記塩化ビニール板材に代えて、金属板材、例えば、鉄板を採用するとすれば、強度や重量の観点で、0.2mm程度の一様な厚さのそれが適当である。金属板材は、動作中にこれに接触したりすると、人に傷害を与える可能性があるので、できれば、これを回避し、アクリル樹脂等のプラスチック板材又はこれに類する危険性の少ない材質の板材を採用するのが適当である。
またこの実施例では、該ブレード部材3、3、3として、基部から外端に向かって薄くなるテーパ状のそれを採用したが、これは一つには、風圧によって外端側をより撓みやすくする趣旨であり、さらには、外端側の重量を小さく抑えることにより、より小さな風圧でも回転しやすくする趣旨でもある。
なお、この実施例では、以上のように、基部端から外端に向かって薄くなるテーパ状板材を採用しているが、これに限定されない。適切な弾力性を有する軽量の板材であれば、一様な厚さの板材でも概ね問題なく回転動作し、風圧による外端側の適切な撓みも得ることができる。
ブレード部材3、3、3は、小さな風圧では、図5(a)に示すように、殆ど側面から見てその直線的な形状を保持した状態で回転することになるが、風圧が増してくると、図5(b)に示すように、撓みながら回転するようになる。勿論、同図中左上まで回転するうちに、徐々に風圧を受けなくなり、直線状態に戻るようになる。前記ブレードカバー4で覆われている範囲では側面視ほぼ直線状を維持し、下方の風圧の掛かる範囲内で撓むことになる。従ってブレード部材3、3、3は、側面視直線状態と撓んだ部分円弧状の状態を繰り返すことになるので、それに耐えられる耐久性も必要である。
またブレード部材3、3、3は、風圧を受けてこのように撓むことにより、強風の場合には、受風面積を減少させ、これによって得られるトルクの上昇を抑制し、このトルクと発電機等の負荷とのバランスのとれるところに回転数を抑制し、無用に回転数を上昇させないようにしてある。それ故、強風を受け続けて該ブレード部材3、3、3それ自体から無用に大きな異音が発生したり、それ自体及びこれを含む風車装置に損傷が生じたりするような問題を回避することもできる。
なお、ブレード部材3、3、3における風速と抑制される回転数との関係は、接続する発電機との関係で異なってくるものである。もっともこの実施例では、前記のように、ブレード部材3、3、3を構成したものであり、この風速発電機用風車装置の規模に対応した適切な容量及び構成の発電機を接続した場合に、10〜12m/s程度の風速でその回転数がほぼ上限に達するように構成してある。従ってそのような発電機を選定することで、予定する風速で所望の回転数に抑制されるようにすることができる。
また、以上のブレード部材3、3、3は、前記した観点の他、以下のような観点からそのサイズや形状を決定している。
すなわち、ブレード部材3、3、3は、遠心力による材料の引張り疲労を少なくする趣旨から、できうる限りその幅(基部から外端までの長さ)を短くし、かつ特別な加工を行うことで生じる重量の増加を回避するため及び受風面積を最大限に保つために単純な板を採用することとする。また、前記と同様に、遠心力による引っ張り疲労を少なくする趣旨で、基部から外端に向かって薄くなるテーパ状に構成することで、外端側の重量を小さくする。
更にこのブレード部材3、3、3は、この実施例では、次のように、回転軸2に固定する。特に図4(a)に示すように、それぞれのブレード部材3、3、3の基部を二枚の塩化ビニール製の補強片3a、3aで挟持状態にし、この状態をリベット3b、3b…で固定し、この後、それぞれ、同図に示すように、その基部端を、前記回転軸2の外周に120度の角度間隔で溶接固定する。こうしてブレード部材3、3、3は回転軸2に固定するものである。なお、予め補強片3a、3aを回転軸2に溶接固定しておき、その後、該補強片3a、3aの間にブレード部材3の基部側を挿入し、かつリベット3b、3b…でその状態を固定するようにしても良いのは云うまでもない。
前記ブレードカバー4は、前記し、図1〜図3及び図6に示すように、それらの回動範囲の上側をカバーする部材である。カバーする範囲であるブレード部材3、3、3の回動範囲中の上部側は、取付対象を下側に位置すると見なした場合の表現であり、抽象的に云えば、前記支持枠1、1で取り付ける取付対象の反対側となる回転軸2周りの180度以上の範囲のブレード部材3、3、3の位置する部位であり、その範囲をカバーする。なおこの実施例では、ブレードカバー4はトタンで構成した。勿論、これに限定されるものではない。
図1及び図2(a)、(b)の例では、取付対象は建物の屋根であり、この風車装置は、その棟(おおむね)Mを跨ぐ状態に取り付けてある。該ブレードカバー4は、ちょうど該屋根の棟Mの反対側、すなわち、上側に配してあり、同図に示すように、回転軸2の軸芯を含む仮装水平面を僅かに下回るところまでをカバーしている。
このブレードカバー4は、回転軸2に固設した三枚のブレード部材3、3、3に、その回転方向と逆向きになる風圧を掛けないようにする趣旨のものであり、図1及び図2(a)、(b)に示すように、同図中の右側又は左側のいずれかから屋根に沿って風が吹き込んできた場合に、以上のように、該ブレードカバー4は、回転軸2の軸心を含む仮装水平面を僅かに下回る範囲までカバーしているので、それより下方に位置するブレード部材3、3、3にのみ風圧が加わることになる。
回転軸2に取り付けられたブレード部材3、3、3は、該回転軸2を中心に回転する場合、該回転軸2の軸心を含む水平面の上方を回転動作しているときと、下方を回転動作しているときとでは、水平方向の移動成分は、全く逆方向を向いている。すなわち、あるブレード部材3が下方を回転動作しているとき、その回転動作が右から左への水平方向の移動成分を持っているときは、上方を回転しているブレード部材3は、必ずその回転動作は左から右への水平方向の移動成分を持っている。
従って、この実施例では、以上に述べ、図1、図2(a)、(b)、図3(a)及び図6に示すように、ブレードカバー4が上側に配してあるので、ブレード部材3、3、3に風圧がかかるのは、その風が、右からの風であれ、左からの風であれ、前記回転軸2の軸芯より下方に位置するときのみなので、二枚一度に風圧が掛かるときがあっても、いずれも同一方向に回転するように掛かることになる。逆方向の移動成分を持った回転をする上側に位置する1又は2のブレード部材3には風圧は掛からないので、ブレーキ作用が生じることはない。
またこのブレードカバー4は、この風車装置を取り付ける取付対象の上面と共に、風を集める集風機能を備えている。該ブレードカバー4は、図1、図2(a)、(b)及び図6に示すように、前記回転軸2の上側にその周りを回る前記ブレード部材3、3、3の回転の際にその外端が描く軌跡の直近外方にそれを囲むように側面視円弧状の内面を備え、その外側に若干の肉厚を持ったものに構成され、その両側、すなわち、回転軸2の軸心と直交する両方向に延びる部材であり、その両側の下面が両側方に向かって上向き傾斜する集風面4a、4aを構成している。
こうして、前記のように、この実施例の風車装置が、屋根の棟Mの上に配設された場合は、その屋根の一方から風が他方に吹き抜ける場合は、屋根に沿って吹き上げてきた風は、更に前記ブレードカバー4の集風面4aで集められ、これが回転軸2の下側に位置する一又は二のブレード部材3(、3)に加えられ、これを能率的に回転させることになる訳である。
前記取付対象は、前記したように、この風車装置を取り付ける対象となる建築物や構築物、その他これに類する物であり、これは、前記支持枠1、1でそれに取り付けた場合に、前記ブレードカバー4とそれとで挟まれるブレード部材3、3、3の回転領域空間に、前記回転軸2と直交する方向から風を導入すべく風を導入する導入面を備えたものである必要がある。なお、前記したように、風は、該ブレードカバー4で被覆されていない回転軸2の軸芯の含まれる仮装水平面より下方、すなわち、該仮装水平面と取付対象の導入面との間に向かって吹き込まれ、かつブレード部材を回転動作させて吹き抜けて行くことになる。
具体的には、取付対象としては、建物の屋根や側壁、敷地周縁の塀、農業用ハウスの屋根又は側壁、橋梁の欄干、看板を含む構築物等を採用することができる。
前記導入面は、建物の屋根の場合は屋根の面であり、側壁の場合は当該の側壁の面であり、塀の場合は当該の塀の面であり、農業用ハウスの屋根の場合はその屋根の面であり、その側壁の場合は当該の側壁の面であり、橋梁の欄干の場合は該橋梁の走行面であり、看板の場合は当該の看板の面である。
該導入面は以上のとおりのものであり、前記のように、風を風車装置の所定の位置に案内できる程度の平坦性を有するものであれば良い。例えば、前記のように、瓦による凹凸のある屋根の上面も風の導入用の面として十分に有効である。できるだけ平坦であることが好ましいが、完全に平坦であることを必要とはしない。
この実施例の風力発電機用風車装置は、以上のように構成したものであり、発電機をセットして、前記種々の取付対象に取り付け、風力を利用して効率的な発電を行うことができる。なお、この風車装置では、ブレード部材3、3、3は、風向きにより正方向ばかりでなく逆方向にも回転する。それ故、発電機は、いずれの回転でも不都合無く回転して発電可能なそれを採用する。または、回転軸2の両端に正回転の場合にのみ回転力が伝わるように、それぞれラチェット機構を介して発電機を接続しておくこととする。或いは回転軸の一端に正転の場合にのみ発電機に回転を伝える正転時伝達機構と、逆転の場合にのみそれを正転に変換した上で該発電機に回転を伝える逆転時伝達機構の二系統の伝達機構を連結し、常に正回転を発電機に伝達するように構成することもできる。正転時伝達機構及び逆転時伝達機構は、それぞれ該当する時点でのみ回転を伝達できるようにラチェット機構又は電磁クラッチを挿入しておくものとする。
建物の屋根に取り付けた例を説明する。
図1に示すように、この実施例の風車装置は、屋根の棟Mの向きに回転軸2の軸方向を一致させ、かつ該棟Mと回転軸2とを上下対応させて取り付ける。この取り付けは、前記支持枠1、1の下端を屋根の構成に対応させた技法で該屋根に固定ことで行う。例えば、図1に示す例では、平坦な屋根材rを抑える垂木状部材tの上面に該支持枠1、1の木製角材の下端を当接させ、ビスをねじ込んで固定する。ビスをねじ込んだ付近は防水処理を施すこととする。
該木製角材の下端は予め当該の屋根の角度に対応するようにカットしておくのは云うまでもない。瓦屋根の棟上に設置する場合は、垂木等の強度のある部材が背後にあるところを選んで、該当箇所の瓦を取り外し、該部位に支持枠1、1の木製角材の下端を当接させ、同様にビス等をねじ込んで固定する。この後は、対応する適当な瓦を該支持枠1、1の周囲に配した上で、防水処理を施すこととする。
このように屋根にこの実施例の風車装置を発電機をセットした上で取り付けると、多くの場合に、風は、導入面である屋根面sを通じて吹き上げる状態となるので、図2(a)、(b)に示すように、棟Mの右側から吹き上げ左側に吹き抜けて行くか、その逆方向となる。なお、実際の風は、多くの場合は、一定範囲内の空気の全体としての移動であるから、前者の場合、すなわち、右側から吹き上げ、左側に吹き抜ける場合は、実際には、棟Mの右側に位置する空気は左側に移動し、同時に左側に位置する空気も更に左側に移動することになる空気の移動が生じる訳である。
このような風の力によって、例えば、図2中、右側から左側への風が吹いた場合は、ブレード部材3、3、3には時計回り方向の回転が生じることになる。逆に左側から右側に風が吹いた場合はブレード部材3、3、3には反時計回り方向の回転が生じることになる。いずれの場合も、云うまでもなく、この回転が発電機に伝達され、発電作用が行われることになる。
ブレード部材3、3、3は、前記のように、この実施例では、塩化ビニール製のテーパ状の板材で構成したものであり、薄くて軽量の部材であり、かつ以上のような向きの風はブレード部材3が鉛直方向を向いている状態では、その広い面の全面に直角に風圧を受けることになり、非常に効率的に風の力を受け取ることができる。それ故、微風でも回転を開始することが可能であり、風の力の多くの部分を発電に有効に用いることができる。
この風車装置に、送風機で50m/minの風を送ってテストしてみると、以下の通りとなった。すなわち、発電機を外すと、そのときの回転軸2の回転数は250rpmであり、発電機(オルタネーター、12V、35A(励磁電流を流していない))を接続した状態では、回転軸2の回転数は121rpmとなっていた。このとき、増速機を介して接続する発電機の軸の回転数は462rpmとなっていた。
風車の直径、すなわち、ブレード部材3の外端は、風速を全て受け取ることで回転数が決定され、それ以上になることはない。下記数2から回転数250rpmは、風速4.33m/sで得られると計算できる。
Figure 2013024095
実際に、このときの風速を測定すると、4.4m/sであり、発電機に励磁電流を流し、負荷を接続してその出力を測定してみると、80Wになっていた。市販の小規模風力発電機である直径2.13mのブレードを備えた風力発電機の場合は、先に述べたように、風速4.4m/sで、出力は39w程度であるから、この実施例の風車装置に接続した発電機の方が約2培程度出力が大きいことになる。しかもこの実施例の風車装置の場合は、その回転半径は26cmであり、当然直径は52cmであるから、その直径は1/4以下である。小型でもあることになる。小型で微風でも高い出力を有する十分優れたものであると云うことができる。
なお、この実施例の風車装置と、同一回転半径(ブレード部材3が同一の幅(基部から外端までの長さ))で、軸方向の長さの異なる多数の例、及び回転半径の異なる例に関して、前記送風機を用いてテストをしてみると、この実施例の風車装置の合理性が明らかになる。
(1) 回転半径26cmで、ブレード部材3の回転軸2の軸方向の長さのみ異なる場合
回転軸2の軸方向の長さを10cmずつ変え、そのとき得られる回転数を測定すると、 (a) 発電機を接続しない場合 : 回転数は250rpm前後で変化なし。
(b) 励磁電流を流さない発電機を接続した場合
この場合の回転数は、20cmの場合は180rpm、30cmの場合は300rpm、40cmの場合は420rpm、50cmの場合は458rpm、60cmの場合は455rpm、70cmの場合(実施例の場合)は462rpmであり、80cmの場合は458rpmである。なお、この回転数は増速機を介して約3.8倍に増速した発電機の軸の回転数である。
(1) 回転半径36cmで、ブレード部材3の回転軸2の軸方向の長さのみ異なる場合
回転軸2の軸方向の長さを20cmずつ変え、そのとき得られる回転数を測定すると、 (a) 発電機を接続しない場合 : 回転数は100rpm前後で変化なし。
(b) 励磁電流を流さない発電機を接続した場合
この場合の回転数は、25cmの場合は130rpm、30cmの場合は155rpm、40cmの場合は200rpm、50cmの場合は210rpm、60cmの場合は200rpmである。なお、この回転数は増速機を介して約3.8倍に増速した発電機の軸の回転数である。
発電機を接続しない場合は、回転数が250rpmで変化がないのは、負荷が掛かっていなければ、このブレード部材の特性上、その長さが20cm程度で既に最高回転数に達し、それより長さを長くし、受風面積を広げ、それまで周囲を逃げていた風が当たるようにしようとしても、風圧が掛かると、結局、その風圧による撓みによって風が逃げてしまうため、それ以上に回転があがらなくなる、と理解することができる。また70cmを越えると、テストに用いた送風機の能力上、その全範囲に十分な送風を行えなくなる可能性があり、それ故、回転数は延びず、かえって重量の増加により回転数の減少する傾向となる。
発電機を接続した場合は、負荷が掛かっているので、受風面積が狭いと回転数が上がらないが、受風面積が増える毎に回転数が上がり、長さが70cmに達し、十分に面積が広くなったところでピークとなり、これを越えると回転数が下がる傾向がある。70cmの直前から上昇のカーブが緩やかになるものでもある。これらの事象から解釈すると、一つには、ブレード部材の特性及び負荷との関係でピーク回転数が70cmの時に得られると判断できること。もう一つは、送風機の能力上、その全範囲に十分な送風ができなくなるため、70cmを越えて回転数が低下することになっていると判断できることである。
以上のとおりであり、ブレード部材3は、その回転軸2の軸方向の長さは、これを長くすることにより、回転数には変化があまりないが、トルクを高めることが可能であり、これによって発電能力を高めることができる。
回転半径を36cmにした場合は、無負荷の場合、100rpmで一定であるが、その理由は回転半径が26cmの場合と同様であると思われる。回転数が小さいのは、一つには、回転半径の大小にかかわらず、原則として、風速が同一であれば、ブレード部材の外端の移動速度は同じであり、そうであれば、回転半径の大きなブレード部材の単位時間当たりの回転角度が小さくなるからである。更に回転半径が大きくなると、空気の重さに対するブレード部材の重量が相対的に増加し、ブレード部材が風力を受けて発生するトルクに対する損失が大きくなると考えられるからである。
風速4.3m/sで回転半径が36cmのときの回転数は、以下の数3から180rpmのはずであるが、半径36cmの長さが多くの撓みを生むことで、風圧を的確に捉えることができずに、半径26cmの場合と異なり、計算値より低い回転数になることからも、上記原因が認識できる。
Figure 2013024095
発電機を接続した場合は、負荷が掛かっているので、受風面積が狭いと回転数が上がらないが、受風面積が増える毎に回転数が上がり、長さが50cmの場合にピークとなり、これを越えると回転数が下がる傾向となっている。その理由は、回転半径26cmの場合と同様であると考えられる。
以上の回転数がピークの場合である50cmの場合にブレード部材の受風面積を計算すると、回転半径が36cmであるから、0.36×0.50=0.18であり、受風面積=0.18mとなっている。回転半径が26cmの場合は、70cmの場合にピークとなっているので、この場合の受風面積を計算すると、0.70×0.26=0.182であり、受風面積=0.182mとなっている。回転数がピークの時の受風面積がほぼ同一であることが分かる。しかしピーク時回転数も含めて全ての場合の回転数が、回転半径36cmの方が低い。これは、負荷を掛けない場合に関して説明したとおりであると考えられる。従って、この実施例のように、回転半径を26cmに設定するのが適当であることが分かる。
またこの実施例の風車装置によれば、前記のように、一般住宅地の屋根に設置したところ、4月半ばで、多くの時間に回転を継続した。この時の地上1.5mの平均風速は1.5m/sであった。前記のように、この実施例では、屋根面及びブレードカバー4の両側下面に構成した集風面4a、4aの作用により、良好にブレード部材3、3、3側に風を集めることができるため、このような結果が得られていると考えられる。更に又ブレード部材3、3、3は、前記のように軽量に構成されているため、一層、良好に回転しているということもできる。このとき、この実施例の風車装置を8台連結して300W/hの出力を得た。
更にこの実施例の風車装置によれば、該ブレードカバー4で、回転軸2の中心軸を含む水平面より上方は確実にカバーされており、その範囲には、風が吹き込むことがないようになっている。ブレードカバー4でカバーされた範囲におけるブレード部材3、3,3の回転動作では、それより下方を回転動作する場合とは逆向きの水平方向移動成分を有しているが、以上のように、上方には風が吹き込むことがないので、上方を回転するブレード部材3に全体の回転動作に対するブレーキ的作用を生じさせないようになっている。
この実施例では、風車装置を一般住宅地の屋根に設置したものであり、極端に大きな風速の風が吹くことは少ないが、そのようなことが生じた場合であっても、強風に応じてブレード部材3、3、3が、図5(b)に示すように、撓むことで受風面積を減少させ、得られるトルクと負荷とのバランスの取れるところに回転数を落ち着かせることができる。それ故、無用に大きな騒音の発生を抑制し、装置の損傷の発生も抑制することができる。さらには殆どの場合に運転を継続することができる利点も有するものである。なお、実際に風速10m/sで回転軸2の回転数の上昇が抑制された。
またこの実施例の風車装置によれば、単独で使用して、家庭的な比較的小さな容量の発電を行うものとして使用することも当然可能であるが、二以上のこの風車装置を、それらの回転軸2、2相互を連結手段5を介して連結し、全体としての受風面積を拡大し、より大きなトルクを得、大きな発電機をこれらに接続して大容量の発電を行うことも可能である。多くの場合は、8台程度の風車装置を連結して使用するのが、微風でも300W/h程度の出力が可能となって好都合である。
<他の実施例>
図7及び図8は、本発明の風力発電機用風車装置の他の実施例を示している。
この実施例の風車装置は、先に説明した風車装置とブレードカバー4の構成のみが異なる。先の実施例のブレードカバー4は、その両側(図1及び図2(a)、(b)中左右両側)に延長部を構成し、その下面を外方に向かって上向きとなる集風面4aに構成したものであるが、ここに(図7及び図8に)示す他の実施例では、ブレードカバー4の両側には延長部を構成せず、それ故、集風面4aも構成しなかったものである。なお、図中では、先に説明した実施例と同一構成要素には同一符号を付してある。
従ってブレードカバー4に集風能力がないので、先の実施例より、僅かに得られるトルクや回転数が低くなる傾向があるが、差は大きくはない。違いは、この点のみなので、それ以外に関しては、先に述べた実施例と同様に動作し同様の効果を得ることができる。
本発明は、風力発電機用風車装置の製造の分野及びこれを設置する分野で利用できる。
1 支持枠
2 回転軸
3 ブレード部材
3a 補強片
3b リベット
4 ブレードカバー
4a 集風面
5 連結手段
M 棟
b 軸受け
n 固定ネジ
r 屋根材
s 屋根面
t 垂木状部材

Claims (8)

  1. 支持枠に回転自在に支持された回転軸と、
    該回転軸に相互に定角度間隔で各々一辺を固設した四辺形板状の複数のブレード部材であって、風圧によって撓り得る弾力性を備えた板状部材で構成した軽量のブレード部材と、
    該回転軸の軸周りの、該支持枠で取り付ける取付対象と反対側となる180度以上の範囲に位置するブレード部材をカバーするブレードカバーであって、該範囲外を通過する風が該範囲内を吹き抜けることがないように遮蔽すべく前記支持枠に固設したブレードカバーと、
    前記回転軸の一端又は両端に備えた他の風力発電機用風車装置の回転軸又は発電機の回転軸と直接又は間接に連結する連結手段と、
    で構成した風力発電機用風車装置。
  2. 前記軽量のブレード部材は、その受風面に風速1m/sで1秒間に受ける空気の重量の2倍以下の重量となるように構成したものである請求項1の風力発電機用風車装置。
  3. 前記ブレード部材を、前記回転軸に取り付ける基部側の辺からこの辺に平行な外端部側の辺に向かって薄くなるテーパ形状に構成し、かつ該テーパ形状を調整することで、風圧によるその撓みを調整し、該回転軸の一定回転数以上の回転を抑制するように構成した請求項1又は2の風力発電機用風車装置。
  4. 前記ブレード部材を、塩化ビニール製の板材で構成した請求項1、2又は3の風力発電機用風車装置。
  5. 前記ブレード部材を、これを構成する板状部材の弾力性をその材質又は厚さを選定することにより調整することで、風圧によるその撓りを調整し、一定回転数以上の回転を抑制するように構成した請求項1又は2の風力発電機用風車装置。
  6. 前記ブレードカバーに、前記回転軸の軸周りの、前記支持枠で取り付ける取付対象に対して反対側となる180度以上の範囲以外に風を集めて導入する集風手段を付設した請求項1、2、3、4又は5の風力発電機用風車装置。
  7. 前記取付対象が、それに取り付けた場合に、該取付対象と前記ブレードカバーとで挟まれたブレード部材の回転領域空間に前記回転軸と直交する方向から風を導入すべく風を導入する導入面を備えている請求項1、2、3、4、5又は6の風力発電機用風車装置。
  8. 前記取付対象として、建築物の屋根又は側壁、塀、農業用ハウスの屋根又は側壁、橋梁の欄干、看板を含む構築物を採用した請求項1、2、3、4、5又は6の風力発電機用風車装置。
JP2011158334A 2011-07-19 2011-07-19 風力発電機用風車装置 Withdrawn JP2013024095A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011158334A JP2013024095A (ja) 2011-07-19 2011-07-19 風力発電機用風車装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011158334A JP2013024095A (ja) 2011-07-19 2011-07-19 風力発電機用風車装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2013024095A true JP2013024095A (ja) 2013-02-04

Family

ID=47782745

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011158334A Withdrawn JP2013024095A (ja) 2011-07-19 2011-07-19 風力発電機用風車装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2013024095A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR200473807Y1 (ko) 2014-05-12 2014-08-05 한상근 발전용 날개
JP2019027032A (ja) * 2017-07-25 2019-02-21 吉崎 寛 雪庇防止ユニット、およびそれを利用した雪庇防止装置
CN114866002A (zh) * 2022-05-20 2022-08-05 扬州市万佳照明电器有限公司 一种风光互补智能路灯

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR200473807Y1 (ko) 2014-05-12 2014-08-05 한상근 발전용 날개
JP2019027032A (ja) * 2017-07-25 2019-02-21 吉崎 寛 雪庇防止ユニット、およびそれを利用した雪庇防止装置
CN114866002A (zh) * 2022-05-20 2022-08-05 扬州市万佳照明电器有限公司 一种风光互补智能路灯

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8545298B2 (en) Roof ridge wind turbine
US8188614B2 (en) Converting wind energy to electrical energy
US8810057B2 (en) Wind energy systems and methods of use
JP2015532692A (ja) 風力エネルギー変換システムを備える建築物
US20070098542A1 (en) Rotational power system
US20090060744A1 (en) Vertical Axis Self-Breaking Wind Turbine
US20100166553A1 (en) Horizontal-axis wind generator
JP2010065676A (ja) 風力エネルギーシステム、風力エネルギー変換システム及び風トンネルモジュール
JP2013024095A (ja) 風力発電機用風車装置
US20140097082A1 (en) Wind Turbine for Installation in Buildings
JP2011012584A (ja) 風力発電装置
JP2005226588A (ja) 風力発電装置
EP3597900A1 (en) Wind turbine
KR20100031449A (ko) 풍력 발전기용 배풍기
US9145868B2 (en) Vertical axis turbine and constructions employing same
JP2005226598A (ja) 風力発電装置
JP4387726B2 (ja) 全風向用風力発電装置
KR101288356B1 (ko) 구조물 외벽에 부착되는 패널형 풍력발전 장치
JP2015166562A (ja) 強風による過回転を防止できる垂直軸抗力型風車及び風力発電装置
JP2004204830A (ja) 軸沿回転翼風車
JP2008255977A (ja) 風力発電装置
JP2003254228A (ja) 風力エネルギ回収装置、及び、風力発電装置
US20140183871A1 (en) Wind Turbine Apparatus Powered by Wind Generated from Building Cooling and Chiller Unit
JP2002257029A (ja) 風力エネルギー変換装置
TWI833230B (zh) 風力渦輪機之改良

Legal Events

Date Code Title Description
RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20140602

A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20141007