JP2014037804A - 垂直軸型風車及び風力発電システム - Google Patents
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Abstract
【課題】垂直軸型風車について、羽根車の支持負担を低減して耐久性を改善すること。
【解決手段】本発明の垂直軸型風車は、羽根車と、前記羽根車が風力を受けて回転するよう、前記羽根車を垂直軸周りに回転自在に支持する支持部と、前記羽根車に設けられ、前記羽根車と共に回転して垂直方向の揚力を生じさせる揚力発生部と、を備える。
【選択図】図1
【解決手段】本発明の垂直軸型風車は、羽根車と、前記羽根車が風力を受けて回転するよう、前記羽根車を垂直軸周りに回転自在に支持する支持部と、前記羽根車に設けられ、前記羽根車と共に回転して垂直方向の揚力を生じさせる揚力発生部と、を備える。
【選択図】図1
Description
本発明は垂直軸型風車及び風力発電システムに関する。
風力発電に使用される風車には、羽根車の回転軸が水平方向である水平軸型風車と羽根車の回転軸が垂直方向である垂直軸型風車とが知られている(例えば特許文献1)。垂直軸型風車は風向きを問わない点や設置スペースの点で水平軸型風車よりも有利である。
風力発電用の風車は高所に設置される場合が多く、耐久性が低いとメンテナンス頻度が多くなってメンテナンス費用が高くなる。
本発明の目的は、垂直軸型風車について、羽根車の支持負担を低減して耐久性を改善することにある。
本発明によれば、羽根車と、前記羽根車が風力を受けて回転するよう、前記羽根車を垂直軸周りに回転自在に支持する支持部と、前記羽根車に設けられ、前記羽根車と共に回転して垂直方向の揚力を生じさせる揚力発生部と、を備えたことを特徴とする垂直軸型風車が提供される。
また、この垂直軸型風車を用いた風力発電システムが提供される。
本発明によれば、垂直軸型風車について、羽根車の支持負担を低減して耐久性を改善することができる。
図1乃至図3を参照して本発明の実施形態について説明する。図1は本発明の一実施形態に係る風力発電システムAの概略図、図2は本発明の一実施形態に係る垂直軸型風車1の断面図、図3は図2の部分拡大図である。
風力発電システムAは、垂直軸型風車1と、発電機2と、蓄電装置3と、を備える。垂直軸型風車1は、羽根車10と、羽根車10が風力を受けて回転するよう、羽根車10を垂直軸L周りに回転自在に支持する支持部20と、を備える。
羽根車10は、本実施形態の場合、回転部11と、羽根部12と、を備える。回転部11は、本実施形態の場合、垂直軸Lと同軸の円筒状の中空体をなしており、その周壁に羽根部12が固定されている。回転部11を中空体とすることで羽根車10の軽量化を図れる。
羽根部12は回転部11の周方向に等角度で、複数設けられており、本実施形態の場合、3つである。各羽根部12は、ブレード部12aと、ブレード部12aと回転部11とを連結する複数のアーム部材12bと、を備えて垂直回転翼を構成している。本実施形態の場合、揚力型の風車を想定しているが、抗力型の風車であってもよい。揚力型の風車の場合、羽根車10の回転方向は風向きによらずブレード部12aの形状によって一方向となり、本実施形態の場合、矢印D方向に回転する。
支持部20は、本実施形態の場合、垂直方向に延びて垂直軸Lを規定する円柱状の軸体をなしており、その下端部が不図示の土台等に支持させれて立設される。支持部20の上側部分は下部よりも小径の軸部21となっており、軸部21は回転部11内に延設している。軸部21の下端の径変化部分は、軸受部22を支持する段差部21aを構成している。軸部21の上端部には、軸受部22を支持する支持部材21bが固定されている。
本実施形態の場合、軸受部22が転がり軸受である場合を想定しており、2つの軸受部22の各内輪に、下側の軸受部22については軸部21が、上側の軸受部22については支持部材21bが、それぞれ嵌合している。回転部11の内周壁には、2つの軸受部22の各外輪に嵌合する嵌合部11a、11bが形成されており、外輪のフランジによって、下方への移動が規制されている。このようにして、回転部11は軸受部22に回転自在に支持されている。
本実施形態では、このように軸受部22が回転部11内に収容された構成となっており、空気中のごみ等が軸受部22へ付着することを抑制することができる。なお、本実施形態では軸受部22を転がり軸受としたが、滑り軸受等、他の形式の軸受でもよい。
発電機2は支持部20の下部に支持されており、回転部11の回転力が伝達されるように構成されている。しかして、羽根車10の回転力によって発電機2は駆動して発電する。発電機2が発電した電気は蓄電装置3で蓄電される。
ここで、軸受部22、22は羽根車10の重量を負担し、この荷重が大きければ大きいほど、摩耗によって、その耐久性が劣ることになる。そこで、本実施形態では、羽根車10と共に回転して垂直方向の揚力を生じさせる揚力発生部30を羽根車10に設けている。
揚力発生部30は、回転部11の上端部に設けられており、回転部11から立設された、垂直軸Lと同軸の軸部31と、軸部31の周面に設けられた羽根部32と、を備える。羽根部32は軸部31の周方向に等角度で、放射状に複数設けられており、本実施形態の場合、5つである。羽根部32は、羽根車10が矢印D方向に回転した場合に、垂直方向の揚力を生じるように構成されている。
本実施形態では、揚力発生部30を回転部11の上端部に設けたが、例えば、羽根部32を回転部11の途中部位においてその周壁に設けた構成や、或いは、羽根部32をブレード部12aに設けた構成とすること可能である。しかし、羽根部12の回転による気流の影響を少なくして、より効率よく揚力を得る点で、本実施形態のように揚力発生部30を回転部11の上端部に設けることが好ましい。
係る構成からなる本実施形態の垂直軸型風車1は、ブレード部12aが風力を受けることで羽根車10が矢印D方向に回転する。羽根車10が回転することで発電機2が発電し、その電気は蓄電装置3で蓄電される。羽根車10が回転している間、羽根車10に設けられている揚力発生部30も回転し、羽根車10に垂直方向の揚力が作用する。これにより、2つの軸受部22が羽根車10から受ける荷重が減少する。こうして、本実施形態では、羽根車10の支持負担を低減して支持部20(特に軸受部22)の耐久性を向上でき、メンテナンス頻度を減らすことができる。揚力発生部30は羽根車10の回転を利用して揚力を発生するので、実質的にメンテナンスが不要な簡単な構成で揚力を発生できる。
なお、羽根車10が上昇してしまうと、軸受部22に逆方向の荷重が発生してしまい、好ましくない。よって、揚力発生部30による最大揚力は、羽根車10及び揚力発生部30の総重量以下であることが好ましい。例えば、羽根部32の形状は、羽根車10が設計上の最大回転数で回転した場合でも、羽根車10及び揚力発生部30の総重量を超える揚力を生じない形状とすることが好ましい。
また、本実施形態では、垂直軸型風車1が風力発電用の垂直軸型風車である場合について説明したが、他の用途に用いることも可能である。
Claims (8)
- 羽根車と、
前記羽根車が風力を受けて回転するよう、前記羽根車を垂直軸周りに回転自在に支持する支持部と、
前記羽根車に設けられ、前記羽根車と共に回転して垂直方向の揚力を生じさせる揚力発生部と、
を備えたことを特徴とする垂直軸型風車。 - 前記羽根車は、
前記支持部に前記垂直軸周りに回転自在に支持された回転部と、
前記回転部の周方向に複数設けられた羽根部と、を備え、
前記揚力発生部は、
前記回転部の上端部に設けられた、
ことを特徴とする請求項1に記載の垂直軸型風車。 - 前記揚力発生部は、
前記垂直軸と同軸の軸部と、
前記軸部の周方向に複数設けられた羽根部と、
を備えたことを特徴とする請求項2に記載の垂直軸型風車。 - 前記揚力発生部による最大揚力が、前記羽根車及び前記揚力発生部の総重量以下である、
ことを特徴とする請求項1に記載の垂直軸型風車。 - 前記羽根車は、
円筒状の回転部と、
前記回転部の周方向に複数設けられた羽根部と、を備え、
前記支持部は、
前記回転部内に延設された軸部と、
前記軸部に設けられ、前記回転部を支持する軸受部と、
を備えたことを特徴とする請求項1に記載の垂直軸型風車。 - 前記垂直軸型風車は、風力発電用の垂直軸型風車である、
ことを特徴とする請求項1に記載の垂直軸型風車。 - 請求項1に記載の垂直軸型風車と、
前記羽根車の回転力により駆動される発電機と、
を備えたことを特徴とする風力発電システム。 - 前記発電機が発電した電気を蓄電する蓄電装置を備えた、
ことを特徴とする請求項7に記載の風力発電システム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012180649A JP2014037804A (ja) | 2012-08-16 | 2012-08-16 | 垂直軸型風車及び風力発電システム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2012180649A JP2014037804A (ja) | 2012-08-16 | 2012-08-16 | 垂直軸型風車及び風力発電システム |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014037804A true JP2014037804A (ja) | 2014-02-27 |
Family
ID=50286114
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012180649A Pending JP2014037804A (ja) | 2012-08-16 | 2012-08-16 | 垂直軸型風車及び風力発電システム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2014037804A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101828074B1 (ko) | 2017-05-24 | 2018-03-22 | 김민석 | 수직형 풍력발전기 |
-
2012
- 2012-08-16 JP JP2012180649A patent/JP2014037804A/ja active Pending
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KR101828074B1 (ko) | 2017-05-24 | 2018-03-22 | 김민석 | 수직형 풍력발전기 |
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