JP2014101756A - Wind power generation device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、風の運動エネルギーを風車で受けることにより回転エネルギーに変換し、その回転力で発電機を回す風力発電装置に関する。 The present invention relates to a wind power generator that converts wind energy into rotational energy by receiving wind kinetic energy with a windmill and rotates a generator with the rotational force.
風力発電は、従来の火力発電のように、燃料として二酸化炭素を発生する石炭や石油、天然ガスを使わなく、水力発電のように自然破壊を招く大規模ダムが不要であり、原子力発電のように危険性のあるウラン燃料を使わないのが大きな特徴であり、やがて枯渇するであろうこれらの燃料とは違って、使用する以上が常に自然界が生み出してくれるという再生エネルギーを使用するところに風力発電の大きな特徴がある。 Wind power generation does not use coal, oil, or natural gas, which generates carbon dioxide as fuel, unlike conventional thermal power generation, and does not require large-scale dams that cause natural destruction like hydroelectric power generation. Unlike those fuels that will eventually be depleted, the main feature is not to use dangerous uranium fuel, and wind power is used where renewable energy is always generated by the natural world over use. There is a big feature of power generation.
しかも、大気の温暖化に代表される地球環境の破壊がなく、エネルギーの自給率の低さを改善でき、産業の活性化と雇用の創出という問題の解決にも応えてくれる。エネルギーとしての風力は、このように豊富で安価、クリーン且つ無尽蔵で広範囲に分布し再生可能であるという特性をもっており、これらの特性を備えたものは風力以外にはない。 Moreover, there is no destruction of the global environment, represented by the warming of the atmosphere, the low self-sufficiency rate of energy can be improved, and the solution to the problems of revitalization of the industry and creation of jobs is also answered. Wind power as energy has such characteristics that it is abundant, inexpensive, clean, inexhaustible, widely distributed and recyclable, and nothing other than wind power has these characteristics.
現在、大型風力発電装置ではほゞ100%が横軸(水平軸)のプロペラ型の3枚ブレード風車である。これに関連して縦軸(垂直軸)のダリウス形風車がなぜ使われないのかといえば、横軸風車は技術的優位性があるということではなく、開発が先行し莫大な開発投資により成功を収めているに過ぎないとされる。縦軸のダリウス形風車は、特に、日本のような複雑地形で、風向変化の激しい国土では、風向に対する対応性がある縦軸風車が有利であると考えられ、現時点で横軸、縦軸で優劣が決着しているわけではないとされる。 Currently, 100% of large wind power generators are propeller type three-blade wind turbines with a horizontal axis (horizontal axis). The reason why the vertical axis (vertical axis) Darius type wind turbine is not used is not that the horizontal axis wind turbine has a technical advantage. It is said that it is only contained. The vertical axis of Darrieus type wind turbines is considered to be advantageous for vertical terrain wind turbines that are responsive to the wind direction, especially in complex terrain such as Japan, where wind direction changes rapidly. It is said that superiority or inferiority is not settled.
優劣は、上記の問題もあるが、結局電力コストで決着する。その一つとして、風力を如何に効率的に捉えるかが最も重要である。風力発電装置は、「風まかせ」とはいいながら、昼夜、天候にかかわらず稼働可能である安定性のある再生エネルギーである。 The superiority or inferiority has the above-mentioned problem, but eventually it is settled by the power cost. One of the most important is how to capture wind power efficiently. A wind power generator is a stable renewable energy that can be operated day and night, regardless of the weather, although it is called “wind breeze”.
風力を如何に捉えるかについて、水平軸、垂直軸いずれであっても、平地又は海上に支柱または櫓を立て、それを介して障害の少ない上空で風車が風を受けるようにして効率化を図っているが、真面に向かってくる一定幅の風のみを利用するために、それから外れ両側に素通りする風力を惜しくも見逃している結果となっている。また、無風状態に近いときには稼働できないことも難点となっている。 As to how to capture wind power, whether it is horizontal or vertical, the pillars or ridges are set up on the flat ground or the sea, and the wind turbine receives the wind in the sky with less obstacles through it to improve efficiency. However, in order to use only a certain width of wind that goes to the front, it is a result that it misses the wind that passes away from it and passes through on both sides. In addition, it is difficult to operate when it is close to a windless state.
この発明は、上記のような実情に鑑みて、本来ならば風車の横を素通りする風を取り込むことにより発電効率が高まり、微風であっても発電に結びつけることができるので発電に安定性があり、これに要するコストも余り掛からない風力発電装置を提供することを課題とした。 In view of the above circumstances, the present invention increases the power generation efficiency by taking in the wind that passes through the side of the wind turbine, and is stable in power generation because it can be linked to power generation even with a breeze. Therefore, an object of the present invention is to provide a wind turbine generator that does not require much cost.
上記の課題を解決するために、この発明は、発電装置を備えた風車と、自然風を受け入れて風車にその駆動力として送る風路とからなり、風路は、風の受入口から排出口に向けて徐々に狭めて形成することにより、風車を駆動する排出口から放出される風の勢いが加速されるよう構成してあることを特徴とする風力発電装置を提供する。 In order to solve the above problems, the present invention comprises a windmill provided with a power generator and a wind passage that receives natural wind and sends it to the wind turbine as its driving force, and the wind passage extends from the wind inlet to the outlet. The wind power generator is characterized in that it is configured so as to be gradually narrowed toward, thereby accelerating the momentum of the wind emitted from the discharge port that drives the windmill.
風力発電装置を上記のように構成したから、風路の受入口に向かって風が吹くと、それが風路の狭まる中を通過することによって勢力を増強し、排出口から勢いよく風車に吹き付けられる。 Since the wind power generator is configured as described above, when the wind blows toward the inlet of the wind passage, it increases the power by passing through the narrowing of the wind passage, and blows to the wind turbine from the outlet. It is done.
以上説明したように、この発明によれば、本来ならば風車の横を素通りするような風を取り込むことが可能であり、これにより発電効率が高まり、微風であってもその勢いをつけることで発電に結びつけ、安定性して電力を得ることができ、風路の構造が簡単なためこれに要するコストも余り掛からなく、電力のコスト安に適するという優れた効果がある。 As described above, according to the present invention, it is possible to take in the wind that normally passes through the side of the windmill, thereby increasing the power generation efficiency and increasing the momentum even with a breeze. It can be connected to power generation and can stably obtain electric power, and since the structure of the air passage is simple, the cost required for this is not so high, and there is an excellent effect that it is suitable for low cost of electric power.
この発明は、垂直軸、横軸のいずれの形態の風車においても適用される。ちなみに、垂直軸形風車としては、例えば、後記実施例に示すようなクロスフロー形風車、サポニウス形風車、ジャイロミル形風車、ダリウス形風車等が挙げられる。 The present invention can be applied to a wind turbine of either a vertical axis or a horizontal axis. Incidentally, examples of the vertical axis type windmill include a crossflow type windmill, a Saponius type windmill, a gyromill type windmill, a Darrieus type windmill, and the like as shown in the following examples.
図1および図2は、一実施例を示し、その風力発電装置は、一般家庭用、若しくは作業場等で設置し使用される小口用とも言える小規模のものである。風車1は垂直軸形であって、櫓や土台、屋根等に載置して固定する設置基盤3の上に、風車の垂直軸5を受ける筒形の軸受7が回転可能に立設され、軸受7には、横長のアーム9を突設し、アーム9に前後支柱9a、9bを立設してそれに風路11が装着される。また、設置基盤3の上にケース13を設け、その中に発電機15等が内装される。
FIG. 1 and FIG. 2 show an embodiment, and the wind power generator is a small-sized one that can be said to be used for a general household or a small-sized device that is installed and used in a work place or the like. The
風車1は、この場合、垂直軸5の周囲に多数の羽根17,17、・・を配列したクロスフロー形であって、羽根17が風向に湾曲する円弧形断面形状であって、半部Aで風の力を凹面で受け、半部Bで風の力を凸面で逃がすことによって回転力が得られる。
In this case, the
風路11は、プラスチックシート製であって、傘の骨のようなリブ構造の骨組み(図示省略)により横角筒形に保持される。そして、一端が風向Wに広く受入口19として開口し、徐々に縦横が小さくなって他端が排出口21として狭く開口しているので、受入口19から入った風(W)は、風力を増し排出口21から放出される。
The
排出口21は、羽根17が風向に対して凹面となる半部Aに開口しているので、半部Aでは強化風により強い回転力がえられ、他の半部Bでは強化風について(羽根17の後退回転Sに)抵抗を受けないため、風車1の強力な高速回転が得られる。
Since the
この高速回転の状態が得られるには、風向Wに対して、風路11が受入口19で常時向き合っている必要があり、このために、風見鳥風の風向計23を用いた方位規制装置25がケース13に内装される。
In order to obtain this high-speed rotation state, it is necessary for the
方位規制装置25については、垂直軸5の上端に風向計23を取り付け、その方向を検出してコンピュータが解析し、最も適切な方向にアーム9の方位が調整されるようになっている。つまり、アーム9が風向Wと常時平行に保持されるようになっている。なお、軸受5に後尾翼26を設けて、これを方向規制装置として用いることも可能である。
As for the
図3に類例の実施例2を示す。前記実施例1の場合、風車1の半部Aにのみ風路11の吐出口21を当てた場合である。しかし、当該実施例2の場合は、風路11を二手11a、11bに分け、風車1に対しては、半部A,半部Bにそれぞれ吐出口21,21を当てることによって、全部の羽根17,17、・・がどの位置においても強化風が回転に作用するようにした(羽根17の後退回転に抵抗を受けるということはない)。
FIG. 3 shows an example 2 of the similar example. In the case of the first embodiment, the
図4に横軸形の風車について実施した例を示す。その風力発電装置Pは、現在最も多用されているプロペラ形態である。山29の峰に沿って上った頂上に風車1を立設したものであるが、高い頂部位置であるので、低い形態の風車1が支障なく用いられ、プロペラ30が山下に向けて傾斜し、傾動調整可能であって風路11からの風Waも受けやすくしてある。
FIG. 4 shows an example of a horizontal axis wind turbine. The wind power generator P is the most commonly used propeller form. Although the
同図において、手前側が海であり、風向Wは、海から陸へ、陸から海へと昼夜交互となり、風車1の風向に向く方向機能により、その海陸両方の風向を選択的に捉えて発電がなされる。しかし、従来のものとは違って、山29の斜面には、海側と山側との両側に風路11,11が設けられる。
In this figure, the front side is the sea, and the wind direction W alternates day and night from the sea to the land and from the land to the sea, and the direction function that faces the wind direction of the
風路11,11は、それぞれ二条のコンクリート壁31,31を中腹から風車1に向けて長く立設され、両壁31,31の間が徐々に幅狭く形成されている。したがって、この幅狭くなる通路による倍風力の強化が得られることはもちろん、風車1に直線的に向かう風向Wに山肌を駆け上る強化風Waが加わって、微風をも利用できる大きな受風体勢が獲得される。
The
P 風力発電装置
W 風向
A,B 半部
1 風車
3 設置基盤
5 垂直軸
7 軸受
9 アーム
11 風路
11a、11b 二手
13 ケース
15 発電機
17 羽根
19 受入口
21 排出口
23 風向計
25 方向規制装置
29 山
30 プロペラ
31 壁
P wind power generator
W Wind direction A,
Claims (3)
A horizontal-axis type wind turbine that can adjust the angle by tilting the propeller is installed at the top of the mountain, and at least two guide walls are installed on the mountain surface that is highly inclined toward the top of the mountain. And having a discharge port at the upper end, and the wind path is configured so that a wind up slope is formed between the guide walls by receiving a substantially constant wind such as sea breeze or land breeze. The wind power generator according to claim 1.
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