JP2014058943A - 風力発電用風車 - Google Patents

Abstract

【課題】 風量、風力の変化に伴う回転変動を少なくし、発電量を平坦化し、発電効率を高める。
【解決手段】回転軸２の軸方向に伸張する受風ブレード３の複数枚が、回転軸２の周りに放射状に配設されており、受風ブレード３は、径方向外側ほど肉厚に成形され、受風ブレード３の軸方向端部もしくは中途位置に回転板４が設けられており、風車１全体がフライホイールとしての働きをするようにしている。
【選択図】図１

Description

本発明は、風力発電装置の駆動源として設置される風車に関する。

風力発電のために設置される風車には、回転軸の軸方向に沿って同一断面形状で伸張する受風ブレードの複数枚を、回転軸の周りに放射状に配したものがある。

この種の風車は、主として、自動車のルーフ上に横向きに設置されて、車載の風力発電装置の駆動源を構成している(特許文献１参照)。

車載の風力発電装置は、車両が走行するのに伴って発生する風力を利用し、上記の風車を回転させて発電するもので、その発電電力は、バッテリーに蓄電した上で、車両の走行もしくは補機の駆動に利用される。

特開２０１１−１２７４７８号公報

上記従来の風力発電用風車では、これに吹き込む風量、風力が車両の走行状態に応じて変化するのであるが、その風量、風力の変化に伴い、風車の回転に変動が生じて発電量が増減変化し、発電効率が低いという問題がある。

本発明は、上記従来の風力発電用風車の問題点に鑑み、風車の回転変動を少なくして発電量の増減変化を平坦化し、発電効率を高めることを課題とする。

本発明に係る風力発電用風車は、回転軸の軸方向に伸張する受風ブレードの複数枚が、上記回転軸の周りに放射状に配設された風車であって、上記受風ブレードは、径方向外側ほど肉厚に成形されていることを特徴とする。

上記構成においては、各受風ブレードの外径部が肉厚となって重量が増していることから、風車自体がフライホイールの働きをし、その慣性回転により、回転変動が減少し、発電量が平坦化する。この場合、上記受風ブレードの軸方向端部もしくは中途位置に回転板が設けられているのが好ましく、そうすれば、回転板が径方向に広がる形状で、ほとんど風の抵抗なしに回転可能なものであることから、風車がさらにフライホイールとして機能するようになる。

上記構成では、各受風ブレードは、回転一方向に対して凹入湾曲した円弧状断面のものであってもよいし、また、径方向に真直に広がる平板状のものであってもよい。さらに、各受風ブレードは、その内径部が回転軸に結合固定されていてもよいし、各受風ブレードが回転板に固定支持されていて、受風ブレードの内径部と回転軸との間に間隙があってもよい。

本発明では、風車に吹き付ける風量、風力が変化しても、風車は慣性により回転速度を維持するので、回転変動が少なく、発電量の増減変動が減少して、安定した発電が可能となり、発電効率が向上する。

本発明の一実施形態に係る風力発電用風車の斜視図である。 上記風力発電用風車の縦断側面図である。 本発明の他の実施例に係る風力発電用風車の縦断側面図である。 本発明の他の実施例に係る風力発電用風車の縦断側面図である。

図面に基づいて本発明の詳細を説明すると、図１は、本発明の一実施形態に係る風力発電用風車の斜視図、図２はその縦断側面図である。

図１および図２に示すように、風力発電用の風車１は、回転軸２を備え、この回転軸２の周りに放射状に複数枚の受風ブレード３，３…が配設されている。受風ブレード３は、回転軸２の軸方向に同一断面形状で伸張する帯板体で、この実施形態では、回転一方向(図１、図２で、イで示す時計方向)に対して凹入湾曲した円弧状断面を呈している。

各受風ブレード３は、内径部(回転軸２側の部分)から外径部に向かうほど、肉厚が厚くなっている。すなわち、受風ブレード３の内径部の肉厚をd、外径部の肉厚をＤとすると、d＜Ｄである。

そして、受風ブレード３の軸端および軸方向中途位置には、回転板４が設けられている。回転板４は、受風ブレード３の外径縁が描く円と同径もしくは若干大径の円板で、回転軸２に固定されており、この回転板４を介して複数の受風ブレード３，３…が互いに回転方向に一定間隔をおいて固定されている。なお、図において回転板４は複数（図では３枚）であるが、これはその一例に過ぎず、単一の回転板４を設けてもよいのはいうまでもない。複数の回転板４を設ける場合、各回転板４を等間隔に離間配置するのが好ましい。単一の回転板４を設ける場合、回転板４は、回転軸２の長手方向中央位置に設けるのが好ましい。回転軸２には、発電機５の原動軸５ａが連結される。

上記構成の風車１は、回転軸２の端部を支持するブラケット、もしくは風車１の上下左右を覆うケーシング(いずれも図示省略)を介して、例えば、車両のルーフ上に横向きに設置される。

その設置形態では、車両の走行に伴い、風車１は、前方から回転軸２と直交する方向に風を受けるので、風に対して凹入している側の受風ブレード３が後退するよう(図１，２では、イの時計方向に)回転し、この回転により発電機５が駆動されて、発電される。

この場合、各受風ブレード３は、外径部ほど肉厚で重量大となっており、また、径方向に広がる回転板４があるから、風車１全体がフライホイールの働きをすることになり、その慣性回転により回転が安定する。そのため、発電量の変動が少ない。

また、受風ブレード３では、外径側を肉厚とすることで、その断面形状が、一方の凹入湾曲面より背面が大きく膨らんだ凸湾曲面となっているから、この受風ブレード３の幅方向に風が流動する際には、凹入面側と背面側とでは空気の流速に差が生じ、そのため、マグナス効果により、凹入面側から背面側に向かう方向(図２のロの方向)に吸引力が生じ、これにより、受風ブレード３の回転が促進される。

上記実施形態では、受風ブレード３の外径側ほど肉厚にすることで、外径側の部分の重量を増しているが、肉厚となっている外径部の内部に金属棒等の重量物を埋設することで、一層、外径側の重量を増大させ、慣性回転の効果を高めることができる。また、回転板４の外径部を肉厚にすることで、回転板４の外径部の重量を大にして、慣性力を大きくすることもできる。

〔他の実施例〕
（１）図３は、本発明の他の実施例（１）を示すものである。他の実施例（１）に係る風車１では、回転軸２に取り付けられた回転板４に、受風ブレード３が取り付け支持されており、受風ブレード３の内径側部分は、回転軸２とは分離している。この実施形態の風車１では、回転軸２の周囲に間隙６があって風が流通しやすく、回転軸２より後半の側(下流側)でも、空気が滞留少なく流動し、この空気の流動により、後半にある受風ブレード３が風力を受けて回転させられることになり、回転が促進される。

上記図３の風車１のように、受風ブレード３を回転板４に支持固定させる場合は、軸方向に離れた２枚の回転板４，４の間で、回転軸２の中間部分を省略することができる。このように２枚の回転板４，４の間で回転軸２の中間部分が省略されていると、放射状に配された受風ブレード３，３…の内側に広い空間ができ、この空間を通じて前後に空気が流通しやすくなるから、風車１の後半にある受風ブレード３がさらに強く回転させられる。

（２）上記した図１，２の実施形態および図３の他の実施例（１）では、風車１は受風ブレード３等が外部に露出した状態で設置するものとして説明したが、風車１の前方側に、風を風車１に導くガイドを設けてもよいし、また、風車１の前方側に空気の流入口、後方側に流出口をそれぞれ有するケーシングを、風車１を覆う状態で設置してもよい。

（３）図４は、本発明のさらに他の実施例（３）を示すものである。他の実施例（３）の風車１１では、受風ブレード３１は、径方向に真直に広がる平板状で、その受風ブレード３１の径方向外側ほど肉厚が厚くなっている。２１は回転軸である。受風ブレード３１の軸端および軸方向中途位置に、回転板４１が設けられている点は、図１の実施形態と同じである。この実施形態では、風車１１はケーシング７に収容されて設置されており、ケーシング７には、風車３１の前方側に風を導く流入口８と、後方側に流出口９とが設けられている。

他の実施例（３）では、風車１１に流入する空気の方向と、風車１１から流出する空気の方向が規制されるので、流通する空気が無駄なく風車１１の回転に使用される。

１ …風車
２ …回転軸
３ …受風ブレード
４ …回転板

Claims (2)

1. 回転軸の軸方向に伸張する受風ブレードの複数枚が、上記回転軸の周りに放射状に配設された風車であって、
   上記受風ブレードは、径方向外側ほど肉厚に成形されている、
   ことを特徴とする風力発電用風車。
2. 上記受風ブレードの軸方向端部もしくは中途位置に回転板が設けられている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の風力発電用風車。

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