JP2014214662A - Power generation system - Google Patents

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進 葛谷
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To generate stable electric power by efficiently increasing airflow.SOLUTION: A power generation system includes: a hollow housing that is formed so that an opening area is made large in an airflow direction from an airflow inlet toward an airflow outlet; air sending means that sends airflow to the vicinity of the airflow inlet; a rotor that is arranged inside the hollow housing in a rotatable manner; a plurality of rotation cylindrical bodies that are respectively arranged around a plurality of core shafts radially extending from the rotor, in a rotatable manner, and in the outer periphery in which a spiral projection is formed; driving means that rotates the plurality of rotation cylindrical bodies; and a dynamo that is connected to the rotor.

Description

本発明は、風レンズ効果およびマグナス効果を利用して、送風手段から送出される空気流の風力を増大させ、発電機に連結される回転体を、その増大される空気流により回転させて発電する発電システムに関する。詳細には、本発明は、風レンズ効果を発揮する形状の中空筺体と、マグナス効果を発揮する構成の複数の回転円柱体と、複数の回転円柱体が取り付けられ、発電機に連結される回転体とを備える発電システムに関する。   The present invention uses the wind lens effect and the Magnus effect to increase the wind force of the air flow sent from the air blowing means, and rotates the rotating body connected to the generator by the increased air flow to generate power. It relates to a power generation system. Specifically, the present invention relates to a hollow housing having a shape that exhibits a wind lens effect, a plurality of rotating cylinders configured to exhibit a Magnus effect, and a rotation in which a plurality of rotating cylinders are attached and coupled to a generator. The present invention relates to a power generation system including a body.

従来、自然風を利用した大型風力発電装置が考案されている。しかし、自然風を利用した発電装置は突然の突風等で破壊することがある。この種の発電装置は、より中型化が進んでいるが、この中型発電装置でも突風、または無風等の、自然風の変化には対応できていない。   Conventionally, large wind power generators using natural wind have been devised. However, a power generation device using natural wind may be destroyed by a sudden gust. This type of power generation device is becoming more and more medium-sized, but this medium-sized power generation device cannot cope with natural wind changes such as gusts or no wind.

中型発電装置として、例えば、風レンズ風力発電装置が、特許文献1等により提案され、マグナス型風力発電装置が、特許文献2等により提案されている。これらの発電装置も自然風を利用している発電装置である。なお、風レンズとは、風エネルギーを集中させる手段であり、風レンズ風力発電装置は、風レンズ効果、すなわち集風効果を利用して発電する装置である。   As the medium-sized power generation device, for example, a wind lens wind power generation device is proposed by Patent Literature 1 and the like, and a Magnus type wind power generation device is proposed by Patent Literature 2 and the like. These power generation devices are also power generation devices that utilize natural wind. The wind lens is a means for concentrating wind energy, and the wind lens wind power generator is a device that generates power using the wind lens effect, that is, the wind collecting effect.

これらの中型発電装置も空気流の増幅を考え発電効率の向上を図っている。発電効率を高める技術に関して、非特許文献1に、中空構造体の形状と集風効果との関係が開示されている。具体的には、中空構造体の入口が出口より小さい拡大型である場合、中空構造体内部の風速を効率よく増速することができる。また、中空構造体の出口の近傍にツバを設けた拡大型である場合、中空構造体内部の風速を加速することができる。   These medium-sized power generators also improve power generation efficiency in consideration of the amplification of airflow. Regarding the technology for increasing the power generation efficiency, Non-Patent Document 1 discloses the relationship between the shape of the hollow structure and the wind collecting effect. Specifically, when the inlet of the hollow structure is an enlarged type smaller than the outlet, the wind speed inside the hollow structure can be increased efficiently. Further, in the case of an enlarged type provided with a brim near the exit of the hollow structure, the wind speed inside the hollow structure can be accelerated.

中型発電装置について個々に発電効率は向上しているが、設置場所を選ばない小型発電装置については発電効率の良い発電装置の提供にまでは至っていない。   Although the power generation efficiency has been improved individually for the medium-sized power generators, the power generators with good power generation efficiency have not been provided for the small power generators that can be installed anywhere.

国際公開第2009/063599号公報International Publication No. 2009/063599 特開2009−2263号公報JP 2009-2263 A

鳥谷隆、外3名、「中空構造体による集風効果」、日本流体力学会、2003年、ながれ22、p.337−343Takashi Toriya, 3 others, “Wind collection effect by hollow structure”, Japan Society of Fluid Mechanics, 2003, Nagare 22, p. 337-343

しかしながら、従来の装置には、風レンズ効果およびマグナス効果を利用して、送風手段から送出される空気流を増大させ、発電機に連結される回転体を、その増大される空気流により回転させて発電する装置はなく、より効率を高め安定した電力の発電をめざした装置を提供するに至っていなかった。   However, the conventional apparatus uses the wind lens effect and the Magnus effect to increase the air flow sent from the blowing means, and rotates the rotating body connected to the generator by the increased air flow. There is no device that generates electricity, and no device has been provided that aims to generate electricity more efficiently and with stable power generation.

本発明は、上記課題を解決するために、空気流を効率よく増大させて、安定した電力の発電を図ることができる発電システムを提供することを目的とする。   In order to solve the above-described problem, an object of the present invention is to provide a power generation system capable of efficiently increasing the air flow and generating stable power.

前記課題を解決するために、本発明の請求項1に記載の発電システムは、空気流入口および空気流出口を有する中空筺体と、送風手段と、回転体と、複数の回転円柱体と、駆動手段と、発電機とを備える。送風手段からの空気流が中空筐体内に送られ、中空筐体内で駆動手段により複数の回転円柱体が回転される。中空筐体内で増速された空気流により回転体が回転され、発電機を駆動する。
この請求項1に記載の発電システムによれば、中空筐体および回転円柱体により送風手段からの空気流を増速させることから、安定した電力を発電することができる。
In order to solve the above-described problem, a power generation system according to claim 1 of the present invention includes a hollow housing having an air inlet and an air outlet, a blowing means, a rotating body, a plurality of rotating cylindrical bodies, and a drive. Means and a generator. An air flow from the blowing means is sent into the hollow casing, and the plurality of rotating cylindrical bodies are rotated by the driving means within the hollow casing. The rotating body is rotated by the air flow accelerated in the hollow casing, and the generator is driven.
According to the power generation system of the first aspect, since the air flow from the blowing means is accelerated by the hollow casing and the rotating cylindrical body, stable electric power can be generated.

本発明の請求項2に記載の発電システムは、請求項1に記載の発電システムであって、中空筐体の内部には、空気の流れ方向に回転体の配置位置から下流側に延びる中空形状体を、備え、中空形状体は、その外周の直径が前記空気の流れ方向に小さくなるように形成されていることを特徴としている。
この請求項2に記載の発電システムによれば、中空形状体により、回転円柱体近傍の風速が増速され発電効率を向上させることができる。
A power generation system according to a second aspect of the present invention is the power generation system according to the first aspect, wherein the hollow casing has a hollow shape extending downstream from an arrangement position of the rotating body in the air flow direction. The hollow-shaped body is characterized in that the diameter of the outer periphery thereof is formed so as to decrease in the air flow direction.
According to the power generation system of the second aspect, the wind speed in the vicinity of the rotating cylindrical body is increased by the hollow shape body, and the power generation efficiency can be improved.

本発明の請求項3に記載の発電システムは、請求項1または請求項2に記載の発電シス
テムであって、回転円柱体は、空気の流れ方向の位置であって、空気流の速さが最大となる位置に配置されることを特徴としている。
この請求項3に記載の発電システムによれば、送風手段からの空気流が最大風速となる位置に回転円柱体が配置されることから、回転体はより安定した速い速度で回転され、一層効率的に発電することができる。
A power generation system according to a third aspect of the present invention is the power generation system according to the first or second aspect, wherein the rotating cylindrical body is a position in the air flow direction, and the speed of the air flow is low. It is characterized by being placed at the maximum position.
According to the power generation system of the third aspect, since the rotating columnar body is disposed at a position where the airflow from the blowing means reaches the maximum wind speed, the rotating body is rotated at a more stable and high speed, and further efficiency. Power generation.

本発明の請求項4に記載の発電システムは、請求項3に記載の発電システムであって、中空筐体は、空気の流れ方向に、少なくとも前記回転円柱体の配置位置から下流側において、空気の流れ方向に開口面積が大きくなるように形成され、空気流出口の外周面から放射方向に突出するツバを有することを特徴としている。
この請求項4に記載の発電システムによれば、中空筐体の空気流出口の下流側において風圧が低下するよう、中空筐体の形状が形成されるので、回転円柱体近傍での空気流の風速を増速させることができる。
A power generation system according to a fourth aspect of the present invention is the power generation system according to the third aspect, wherein the hollow casing has air in the air flow direction at least downstream from the position where the rotating cylindrical body is disposed. It is characterized by having a flange that is formed so as to have a large opening area in the flow direction and that protrudes radially from the outer peripheral surface of the air outlet.
According to the power generation system of the fourth aspect, since the shape of the hollow casing is formed so that the wind pressure is reduced at the downstream side of the air outlet of the hollow casing, the air flow in the vicinity of the rotating cylinder is formed. Wind speed can be increased.

本発明の請求項5に記載の発電システムは、請求項1〜4に記載の発電システムであって、送風手段から送出される空気流を導入するための空気流導入口と、中空筺体の空気流入口近傍の全周に設けられ、空気流導入口から導入された空気が流れる内部空気流路と、空気吹き出し口と、内部空気流路を流れる空気流が前記空気吹き出し口において所定の方向に吹き出すように空気流を案内する案内壁と、を備えることを特徴としている。
この請求項5に記載の発電システムによれば、送風手段からの空気流が、中空筺体の空気流入口近傍の全周において、空気吹き出し口から均一な空気流で吹き出し、中空筐体の内部に送込まれる。これにより、中空筐体の内部に均一な空気流を発生させることができる。
A power generation system according to a fifth aspect of the present invention is the power generation system according to any one of the first to fourth aspects, wherein the air flow inlet for introducing the air flow sent from the blower means and the air of the hollow casing are provided. An internal air flow path that is provided around the inflow opening and through which the air introduced from the air flow introduction port flows, an air blowing port, and an air flow that flows through the internal air flow path in a predetermined direction at the air blowing port. And a guide wall that guides the air flow so as to blow out.
According to the power generation system of the fifth aspect, the air flow from the air blowing means is blown out with a uniform air flow from the air blow-out port on the entire circumference in the vicinity of the air flow inlet of the hollow casing, and enters the inside of the hollow casing. It is sent. Thereby, a uniform airflow can be generated inside the hollow housing.

本発明の請求項6に記載の発電システムは、請求項5に記載の発電装置であって、内部空気流路の容積は、空気流導入口から離れる距離が大きくなるに伴い、大きくなるように内部空気流路が形成され、空気流が吹き出す案内壁の隙間は、案内壁の前記空気流導入口から離れる距離が大きくなるに伴い、大きくなるように案内壁が形成されることを特徴としている。
この請求項6に記載の発電システムによれば、送風手段からの空気流が、中空筺体の空気流入口近傍の全周において、空気吹き出し口から一層均一な空気流で吹き出すことから、中空筐体の内部に一層均一な空気流を発生させることができる。
A power generation system according to a sixth aspect of the present invention is the power generation device according to the fifth aspect, wherein the volume of the internal air flow path increases as the distance away from the air flow inlet increases. An internal air flow path is formed, and the guide wall is formed so that the gap between the guide walls through which the air flow blows increases as the distance away from the air flow inlet of the guide wall increases. .
According to the power generation system of the sixth aspect, since the air flow from the air blowing means is blown out with a more uniform air flow from the air blowout port on the entire circumference in the vicinity of the air flow inlet of the hollow casing, It is possible to generate a more uniform air flow in the interior.

本発明の請求項7に記載の発電システムは、請求項1に記載の発電システムであって、送風ファンが2重羽根形状であることを特徴としている。
この請求項7に記載の発電システムによれば、構造が簡単な発電システムとなり、送風ファンに使用する初期電力が少なくてすむ。
A power generation system according to a seventh aspect of the present invention is the power generation system according to the first aspect, wherein the blower fan has a double-blade shape.
According to the power generation system of the seventh aspect, the power generation system has a simple structure, and less initial power is used for the blower fan.

本発明は、中空筐体および複数の回転円柱体を備えることにより、空気流を効率よく増大させて、安定した電力の発電を図ることができる。   The present invention includes a hollow casing and a plurality of rotating cylindrical bodies, whereby the air flow can be increased efficiently and stable power generation can be achieved.

本発明の第1実施形態に係る発電システム1の全体構成を示す側方断面図である。It is a side sectional view showing the whole power generation system 1 composition concerning a 1st embodiment of the present invention. 発電システム1において中空筐体80と回転体120と各装置100、140とを支持する支持部材23〜27が基台20に固定される構成を示す側方断面図である。4 is a side cross-sectional view showing a configuration in which support members 23 to 27 that support the hollow casing 80, the rotating body 120, and the devices 100 and 140 are fixed to the base 20 in the power generation system 1. FIG. 発電システム1の送風装置40から、ケース2と空気流拡散内壁61とで構成される内部空気流路60を通る空気流を示す拡大側方図である。FIG. 3 is an enlarged side view showing an air flow from an air blower 40 of the power generation system 1 through an internal air flow path 60 constituted by a case 2 and an air flow diffusion inner wall 61. 図3において送風装置40のロータリーファン42を上方から見た上面図である。It is the top view which looked at the rotary fan 42 of the air blower 40 in FIG. 3 from upper direction. 図3のD−D線に従う断面図で送風装置40と内部空気流路60とを前方から見た正面図である。It is the front view which looked at the air blower 40 and the internal air flow path 60 from the front by sectional drawing according to the DD line | wire of FIG. 発電システム1のケース2と中空筐体80との詳細な構成を示す側方断面図である。3 is a side sectional view showing a detailed configuration of the case 2 and the hollow housing 80 of the power generation system 1. FIG. ケース2の側方断面図である。4 is a side sectional view of case 2. FIG. ケース2を中空筐体80に組付けるロック爪部83などを示す側面図である。4 is a side view showing a lock claw portion 83 and the like for assembling the case 2 to the hollow housing 80. FIG. 発電システム1において回転円柱体駆動装置100から発電装置140までの連結構成を示す側方断面図である。2 is a side cross-sectional view showing a connection configuration from a rotating cylindrical body drive device 100 to a power generation device 140 in the power generation system 1. FIG. 図1のA方向から見た支持部材24の詳細な構成を示す正面図である。It is a front view which shows the detailed structure of the supporting member 24 seen from the A direction of FIG. 図1のB−B線に従う断面図である。It is sectional drawing according to the BB line of FIG. 図1のC−C線に従う断面図である。It is sectional drawing according to CC line of FIG. 図1のA方向から見た回転円柱体120の詳細な構成を示す拡大断面図である。It is an expanded sectional view which shows the detailed structure of the rotating cylindrical body 120 seen from the A direction of FIG. 図13のE-E線に従う断面図である。It is sectional drawing which follows the EE line | wire of FIG. 発電システム1において空気流の流れを示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an air flow in the power generation system 1. 発電システム1の発電装置140と他の電気機器との配線を示す図である。It is a figure which shows the wiring with the electric power generating apparatus 140 of the electric power generation system 1, and another electric equipment. 本発明の第2実施形態に係る発電システム1の全体構成を示す側方断面図である。It is side sectional drawing which shows the whole structure of the electric power generation system 1 which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 図17のF−F線に従う断面図である。It is sectional drawing according to the FF line of FIG. 図17のG−G線に従う断面図である。It is sectional drawing according to the GG line of FIG. 図17のH−H線に従う断面図である。It is sectional drawing according to the HH line of FIG. 図17のJ−J線に従う断面図である。It is sectional drawing according to the JJ line of FIG. 送風ファンの形状を拡大して示す図である。It is a figure which expands and shows the shape of a ventilation fan. 第2実施形態に係る発電システムにおいて空気流の流れと各部の寸法とを示す図である。It is a figure which shows the flow of an air flow, and the dimension of each part in the electric power generation system which concerns on 2nd Embodiment. 図13に示す回転円柱体120の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the rotating cylindrical body 120 shown in FIG. 図14に示すスパイラル円柱129の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the spiral cylinder 129 shown in FIG. 送風装置40の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the air blower.

[第1実施形態]
以下、本発明の第1実施形態に係る発電システムを、図面を参照して詳細説明する。
[First Embodiment]
Hereinafter, a power generation system according to a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

≪第1実施形態の構成≫
図1は発電システムの全体構成を示す側方断面図であり、図2は中空筐体と各駆動部とを支持する支持部材が基台に固定される構成を示す側方断面図であり、図3は送風装置からケースと空気流拡散内壁で構成される内部空気流路を通る空気流を示す拡大側方図であり、図4は図3において送風装置を上方から見た上面図であり、図5は図3のD−D線に従う断面図で送風装置と内部空気流路を前方から見た正前面図であり、図6はケースと中空筐体の詳細な構成を示す側方断面図であり、図7はケースの側方断面図であり、図8はケースを中空筐体に組付けるロック爪部であり、図9は回転円柱体駆動装置から発電装置までの連結構成を示す側方断面図であり、図10は図1のA方向から見た支持部材の詳細な構成を示す正面図であり、図11は図1のB−B線に従う断面図であり、図12は図1のC−C線に従う断面図であり、図13は図1のA方向から見た回転円柱体の詳細な構成を示す拡大で断面図であり、図14は図13のE-E線に従う断面図であり、図15は空気流の流れを示す図であり、図16は発電装置と他の電気機器との配線を示す図である。
<< Configuration of First Embodiment >>
FIG. 1 is a side sectional view showing the overall configuration of the power generation system, and FIG. 2 is a side sectional view showing a configuration in which a support member that supports the hollow casing and each drive unit is fixed to the base. 3 is an enlarged side view showing the air flow from the blower through the internal air flow path constituted by the case and the air flow diffusion inner wall, and FIG. 4 is a top view of the blower as viewed from above in FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line D-D of FIG. 3, and is a front view of the blower and the internal air flow path as viewed from the front. FIG. 6 is a side cross-sectional view showing the detailed configuration of the case and the hollow housing. 7 is a side sectional view of the case, FIG. 8 is a lock claw portion for assembling the case to the hollow housing, and FIG. 9 shows a connection configuration from the rotating cylindrical body driving device to the power generation device. FIG. 10 is a side sectional view, and FIG. 10 is a front view showing a detailed configuration of the support member as viewed from the direction A in FIG. 1 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 1, FIG. 12 is a cross-sectional view taken along line CC in FIG. 1, and FIG. 13 shows a detailed configuration of the rotating cylindrical body viewed from the direction A in FIG. FIG. 14 is a cross-sectional view taken along the line EE of FIG. 13, FIG. 15 is a view showing the flow of air flow, and FIG. 16 is a wiring between the power generation device and other electric devices. FIG.

<第1実施形態の全体構成>
図1に示す発電システム1は、基台20と送風装置40と内部空気流路60と空気流拡散内壁61と中空筐体80と回転円柱体駆動装置100と回転円柱体120と発電装置140とを主な構成要素として備える。内部空気流路60は、ケース2と空気流拡散内壁61との間に形成され、図3において、内部空気流路60−U、60−Sとして示される。
<Overall Configuration of First Embodiment>
The power generation system 1 shown in FIG. 1 includes a base 20, a blower 40, an internal air flow path 60, an air flow diffusion inner wall 61, a hollow casing 80, a rotary cylinder driving device 100, a rotary cylinder 120, and a power generation device 140. As a main component. The internal air flow path 60 is formed between the case 2 and the air flow diffusion inner wall 61, and is shown as internal air flow paths 60-U and 60-S in FIG.

(基台の構成)
図2に示すように、基台20は平板状の形状を有し、その下部には足21、22が設けられる。基台20上に搭載される部材が振動等で移動しないよう、足は、高摩擦係数材質で、耐光性および耐薬品性に優れたゴム又は、樹脂等で作られ、基台20には接着あるいはネジ締め(図示せず)等で複数固着されている。
支持部材23〜27が、基台20の上面にネジでそれぞれ固定される。送風装置40を駆動させるためのモータ41は基台20の上部にネジで固定され、回転円柱体駆動装置100の駆動モータの回転軸線と、複数の回転円柱体120を支える回転体121の回転軸線と、発電装置140のモータの回転軸線とが同一線上になるよう、支持部材23〜25は、回転円柱体駆動装置100と、回転体121と、発電装置140とをそれぞれ支持する。3つの回転軸線と空気流拡散内壁61の中心線と中空筐体80の中心線とが同一になるよう、支持部材26、27は、中空筐体80をそれぞれ支持する。
(Configuration of base)
As shown in FIG. 2, the base 20 has a flat plate shape, and legs 21 and 22 are provided below the base 20. The feet are made of a high friction coefficient material, such as rubber or resin that is excellent in light resistance and chemical resistance, so that the members mounted on the base 20 do not move due to vibration or the like. Alternatively, a plurality of screws are fixed by screw tightening (not shown) or the like.
The support members 23 to 27 are respectively fixed to the upper surface of the base 20 with screws. A motor 41 for driving the blower 40 is fixed to the upper portion of the base 20 with screws, and the rotation axis of the drive motor of the rotary cylinder driving device 100 and the rotation axis of the rotary body 121 that supports the plurality of rotary cylinders 120. The support members 23 to 25 support the rotating cylinder driving device 100, the rotating body 121, and the power generation device 140 so that the rotation axis of the motor of the power generation device 140 is on the same line. The support members 26 and 27 support the hollow casing 80 so that the three rotation axes, the center line of the air flow diffusion inner wall 61, and the center line of the hollow casing 80 are the same.

(送風装置の構成)
図3に示すように、モータ41が基台20にネジで固定される。モータ41の回転軸にロータリーファン42が固定される。円柱壁3は、ケース2の外周部の一部に一体成形され、その下方は空気を取りこむために開放している。ロータリーファン42は、円柱壁3の内部に収容される。図1に示すように、空気流拡散内壁61と中空筐体80とは一体であり、その境は点Pである。ケース2は空気流拡散内壁61の外周部に組みつけられ、その先端は点Pまで圧入される。円柱壁3の下方より取りこまれた空気流Mは、ロータリーファン42の回転により、空気流拡散内壁61にケース2を組付けることで形成される空間である内部空気流路60を満たし、下方の内部空気流路60−Sでは空気流N1の方向に押しだされ、上方の内部空気流路60−Uでは空気流N1−7の方向に押し出される。図5に示すように、内部空気流路60−Sから内部空気流路60−Uまでの内部空気流路は、空気流N1−2から空気流N1−6、空気流N1−7へと空気流により充満される。図5において、右側の空気流には、記号Rが付され、左側の空気流には、記号Lが付されている。
図4に示すように、ロータリーファン42は、上面形状において複数の羽根43を有する。各羽根43は、所定のすくい角を有するすくい部分44を具備する。すくい部分44の角度は5°から20°である。ロータリーファン42が回転方向Qに回転されるとき、円柱壁3とすくい部分44とにより風向きは空気流Mの方向になる。
図3に示すように空気流Mは、下方では空気流N1の方向になり、上方では空気流N1−7の方向となり、内部空気流路60−Sから内部空気流路60−Uまでを充満する。ファン42の径は250mmから350mmまでの直径に設定される。
(Structure of the blower)
As shown in FIG. 3, the motor 41 is fixed to the base 20 with screws. A rotary fan 42 is fixed to the rotating shaft of the motor 41. The columnar wall 3 is integrally formed with a part of the outer peripheral portion of the case 2, and the lower part thereof is open to take in air. The rotary fan 42 is accommodated inside the cylindrical wall 3. As shown in FIG. 1, the air flow diffusion inner wall 61 and the hollow housing 80 are integrated, and the boundary is a point P. The case 2 is assembled to the outer peripheral portion of the air flow diffusion inner wall 61, and its tip is press-fitted to the point P. The air flow M taken from below the cylindrical wall 3 fills the internal air flow path 60 which is a space formed by assembling the case 2 to the air flow diffusion inner wall 61 by the rotation of the rotary fan 42, The internal air flow path 60-S is pushed out in the direction of the air flow N1, and the upper internal air flow path 60-U is pushed out in the direction of the air flow N1-7. As shown in FIG. 5, the internal air flow path from the internal air flow path 60-S to the internal air flow path 60-U is air from the air flow N1-2 to the air flow N1-6 and the air flow N1-7. Charged by current. In FIG. 5, the symbol R is assigned to the right air flow, and the symbol L is assigned to the left air flow.
As shown in FIG. 4, the rotary fan 42 has a plurality of blades 43 in the top surface shape. Each blade 43 includes a rake portion 44 having a predetermined rake angle. The angle of the rake portion 44 is 5 ° to 20 °. When the rotary fan 42 is rotated in the rotation direction Q, the wind direction is in the direction of the air flow M due to the cylindrical wall 3 and the rake portion 44.
As shown in FIG. 3, the air flow M is in the direction of the air flow N1 in the lower part and in the direction of the air flow N1-7 in the upper part, and fills the internal air flow path 60-S to the internal air flow path 60-U. To do. The diameter of the fan 42 is set to a diameter from 250 mm to 350 mm.

(送風装置からの本体への空気流の流れ)
図3に示すように、内部空気流路60−Sと内部空気流路60−Uとを比べると、内部空気流路60−Sより内部空気流路60−Uの容積は大きく、内部空気流路60−Sから内部空気流路60−Uに向かって、内部空気流路の容積は左右両側とも滑らかに大きくなる。
図3に示すように、内部空気流路60からの空気流は、ケース2の先端と空気流拡散内壁61の先端との間に発生し、図5に示すように、空気吹き出し口62−1から空気吹き出し口62−2までの間で吹き出される。空気吹き出し口62−1と空気吹き出し口62−2とのサイズは、空気吹き出し口62−1から空気吹き出し口62−2に向かって、左右共に滑らかに大きくなる。その空気流の最下部は空気流N1であり、右側では空気流N1−2Rから空気流N1−7Rとなり、左側では空気流N1−2Lから空気流N1−7Lとなる。さらにケース2の先端にはループ内壁4が形成され、空気吹き出し口62からの空気流が空気流拡散内壁61に向かう。
内部空気流路60の容積の変化と空気吹き出し口62のサイズの変化とは、ロータリーファン42に近い所と離れた所とでの空気流圧を均一にするためである。本実施形態では、空気吹き出し口62−1は1mmから5mmで、空気吹き出し口62−2は5mmから10mmに設定される。図6に示すように、ケース2の外部空気流入口Y1は1000mmから1500mmであり、上下のP点間の距離Y3は1410mmから1460mmであり、回転円柱体120の径Y4は1400mmであり、ケース2の一部を含む空気流拡散内壁61の奥行きX1は700mmから800mmである。空気流拡散内壁61の形状は、前方(図6の左方向)に向かって直径が小さくなるように湾曲した形状で、その湾曲して傾斜する角度αは空気流拡散内壁61のP点近くでは5°であり、P点から離れた先端は70°に傾いた連続形状である。その空気流拡散内壁61の後部に中空筐体80が続き、その形状は後方(図6の右方向)に向かって拡大する中空拡大形状である。その拡大形状の傾斜する角度βは3°から4°であり、奥行きX2は2000mmから2500mmである。中空筐体80の最後部には図1に示すように、ツバ87が中空筐体80の外周から垂直に突出して形成され、その突出長さY2は200mmから300mmである。
(Air flow from the blower to the main unit)
As shown in FIG. 3, when the internal air flow path 60-S and the internal air flow path 60-U are compared, the volume of the internal air flow path 60-U is larger than that of the internal air flow path 60-S. From the path 60-S toward the internal air flow path 60-U, the volume of the internal air flow path increases smoothly on both the left and right sides.
As shown in FIG. 3, the airflow from the internal air flow path 60 is generated between the tip of the case 2 and the tip of the airflow diffusion inner wall 61, and as shown in FIG. To the air outlet 62-2. The sizes of the air blowing port 62-1 and the air blowing port 62-2 are smoothly increased on both the left and right sides from the air blowing port 62-1 to the air blowing port 62-2. The lowermost part of the air flow is the air flow N1, and on the right side, the air flow N1-2R changes to the air flow N1-7R, and on the left side, the air flow N1-2L changes to the air flow N1-7L. Further, a loop inner wall 4 is formed at the tip of the case 2, and an air flow from the air blowing port 62 is directed toward the air flow diffusion inner wall 61.
The change in the volume of the internal air flow path 60 and the change in the size of the air outlet 62 are to make the air flow pressure uniform between the location close to and away from the rotary fan 42. In the present embodiment, the air outlet 62-1 is set to 1 mm to 5 mm, and the air outlet 62-2 is set to 5 mm to 10 mm. As shown in FIG. 6, the external air inlet Y1 of the case 2 is 1000 mm to 1500 mm, the distance Y3 between the upper and lower P points is 1410 mm to 1460 mm, the diameter Y4 of the rotating cylinder 120 is 1400 mm, The depth X1 of the air flow diffusion inner wall 61 including a part of 2 is 700 mm to 800 mm. The shape of the air flow diffusion inner wall 61 is curved so that the diameter decreases toward the front (left direction in FIG. 6), and the curved and inclined angle α is near the point P of the air flow diffusion inner wall 61. The tip is 5 ° and the tip away from the point P has a continuous shape inclined at 70 °. A hollow housing 80 continues to the rear part of the air flow diffusion inner wall 61, and its shape is a hollow enlarged shape that expands toward the rear (right direction in FIG. 6). The inclination angle β of the enlarged shape is 3 ° to 4 °, and the depth X2 is 2000 mm to 2500 mm. As shown in FIG. 1, a flange 87 is formed at the rearmost portion of the hollow casing 80 so as to protrude vertically from the outer periphery of the hollow casing 80, and the protruding length Y2 is 200 mm to 300 mm.

(中空筐体へのケースの組付け構成)
図7に示すように、ケース2には中空筐体80へ密着ロックするためのロック穴63が複数形成される。
図8、図1に示すように、空気流拡散内壁61と中空筐体80との境は点Pであり、その同一点にロック爪83の回動中心軸81が中空筐体80に組み込まれている。ロック爪83が図7に示すロック穴63へ入り込むようバネ82がロック爪83を付勢する。
(Assembly structure of the case to the hollow housing)
As shown in FIG. 7, the case 2 is formed with a plurality of lock holes 63 for tightly locking to the hollow housing 80.
As shown in FIGS. 8 and 1, the boundary between the air flow diffusion inner wall 61 and the hollow housing 80 is a point P, and the rotation center shaft 81 of the lock claw 83 is incorporated in the hollow housing 80 at the same point. ing. The spring 82 urges the lock claw 83 so that the lock claw 83 enters the lock hole 63 shown in FIG.

(回転円柱体駆動モータから発電機までの構成)
図9に矢印128で示すように、回転円柱体120のスパイラル円柱129を左回転させるために回転円柱体駆動装置100が設けられる。回転円柱体駆動装置100は回転円柱体駆動モータ101を備える。支持部材23の凹部28に回転円柱体駆動モータ101がネジ(図示せず)等で固定される。さらには凹部28下部には拡大形状部材84がネジ29で固定されている。拡大形状部材84は、回転円柱体駆動装置100全体を被い、後部(図9の右側部分)が小さくなる円錐台形状に形成される。拡大形状部材84と中空筐体80との間の鉛直方向の各断面を360度見たとき、各断面は後部に向かって拡大するように、拡大形状部材84と中空筐体80との形状が形成されている。回転円柱体駆動モータ101のモータ軸104にワンウエークラッチ110が配置され、大傘歯車102の軸105の一端はワンウエークラッチ110にかみあっている。このワンウエークラッチ110は回転円柱体駆動モータ101の回転力を一方向に伝達する。矢印128の方向と逆方向の回転力が円柱体駆動モータ101に加わった時に回転円柱体駆動モータ101の逆回転を防止する。
大傘歯車102の先端中央部にはベアリング103が圧入されていて、回転円柱体駆動モータ101のモータ軸104と大傘歯車102の軸105とともに大傘歯車102は一体的に回転する。
支持部材24の上部一端にはベアリング30が圧入される。ベアリング142が、発電装置受け台141の一端に圧入され、回転体121の軸の後部を受けている。回転体121の他端にはベアリング103が配置され、ベアリング103とベアリング30とベアリング142との3箇所で回転体121が支持される。
(Configuration from rotating cylinder drive motor to generator)
As shown by an arrow 128 in FIG. 9, a rotating cylinder driving device 100 is provided to rotate the spiral cylinder 129 of the rotating cylinder 120 to the left. The rotary cylinder driving device 100 includes a rotary cylinder driving motor 101. The rotary cylinder driving motor 101 is fixed to the recess 28 of the support member 23 with a screw (not shown) or the like. Furthermore, an enlarged member 84 is fixed to the lower portion of the recess 28 with a screw 29. The enlarged shape member 84 covers the entire rotary cylinder driving device 100 and is formed in a truncated cone shape with a small rear portion (right side portion in FIG. 9). When each vertical section between the enlarged shape member 84 and the hollow casing 80 is viewed 360 degrees, the shapes of the enlarged shape member 84 and the hollow casing 80 are such that each cross section expands toward the rear. Is formed. A one-way clutch 110 is disposed on the motor shaft 104 of the rotating cylinder driving motor 101, and one end of the shaft 105 of the large bevel gear 102 is engaged with the one-way clutch 110. The one-way clutch 110 transmits the rotational force of the rotary cylinder driving motor 101 in one direction. When a rotational force in the direction opposite to the direction of the arrow 128 is applied to the cylindrical body driving motor 101, the reverse rotation of the rotating cylindrical body driving motor 101 is prevented.
A bearing 103 is press-fitted into the center of the tip of the large bevel gear 102, and the large bevel gear 102 rotates together with the motor shaft 104 of the rotary cylinder driving motor 101 and the shaft 105 of the large bevel gear 102.
A bearing 30 is press-fitted into one upper end of the support member 24. A bearing 142 is press-fitted into one end of the power generation device cradle 141 and receives the rear portion of the shaft of the rotating body 121. A bearing 103 is disposed at the other end of the rotating body 121, and the rotating body 121 is supported at three locations of the bearing 103, the bearing 30, and the bearing 142.

複数の回転円柱体120は図6、図9に示す位置Pから距離X3だけ離れた位置に配置される。本実施形態では、距離X3は0mmから30mmである。複数の回転円柱体120には最大空気流V3があたる。
支持部材25の上部に発電装置受け面31が一体的に形成され、その上部には発電装置受け台141が固定されている。ベアリング142が、発電装置受け台141の一端に圧入され、回転体121の軸の後部を受ける。回転円柱体駆動モータ101の出力軸から発電モータ146の回転軸までの軸線Zが、同一線上になるよう、回転円柱体駆動モータ101及び発電モータ146が支持部材23、24、25で支えられる。回転体121の軸の後部には低速カップリング143が固定される。低速カップリング143が増速機144を経て高速カップリング145へ繋がり、発電モータ146の軸が高速回転する。
発電装置140は湾曲状のケース147で覆われ、そのケース147の一部の絞り部148がネジ149で発電装置受け台141に固定される。
図10は図1に示すA視前面図で支持部材24の詳細形状を示している。又、図11は図1に示すB−B線に従う断面図であり、絞り部148と発電装置受け面31との詳細を示す。図12は図1に示すC−C線に従う断面図であり、支持部材23の凹部28と回転円柱体駆動モータ101と拡大形状部材84等との関係を示している。
The plurality of rotating cylindrical bodies 120 are arranged at positions separated from the position P shown in FIGS. 6 and 9 by a distance X3. In the present embodiment, the distance X3 is 0 mm to 30 mm. The plurality of rotating cylinders 120 are subjected to the maximum air flow V3.
A power generation device receiving surface 31 is integrally formed on the upper portion of the support member 25, and a power generation device receiving base 141 is fixed on the upper portion thereof. A bearing 142 is press-fitted into one end of the power generation device cradle 141 and receives the rear portion of the shaft of the rotating body 121. The rotary cylinder drive motor 101 and the power generation motor 146 are supported by the support members 23, 24, and 25 so that the axis Z from the output shaft of the rotary cylinder drive motor 101 to the rotation axis of the power generation motor 146 is on the same line. A low speed coupling 143 is fixed to the rear portion of the shaft of the rotating body 121. The low speed coupling 143 is connected to the high speed coupling 145 via the speed increaser 144, and the shaft of the generator motor 146 rotates at high speed.
The power generation device 140 is covered with a curved case 147, and a part of the narrowed portion 148 of the case 147 is fixed to the power generation device base 141 with a screw 149.
FIG. 10 is a front view of the A view shown in FIG. 1 and shows the detailed shape of the support member 24. FIG. 11 is a cross-sectional view taken along the line BB shown in FIG. 1 and shows details of the throttle portion 148 and the power generation device receiving surface 31. FIG. 12 is a cross-sectional view taken along the line C-C shown in FIG.

(回転円柱体の構成)
図13に示す回転体121には複数の芯軸122が挿入されている。回転体121にはベアリング123、124が圧入されている。芯軸122は、両ベアリングにて滑らかに回転し、上下止め金具125で回転体121に固定されている。
複数の小傘歯車126は芯軸122にネジ(図示せず)で固定されていて、大傘歯車102の回転と共に複数の小傘歯車126が矢印128の方向に左回転する。
図14に示すように、スパイラル円柱129のキー溝134に芯軸122の凸部127が係合する。熱膨張等に対応すべく止め金具130で回転体121の外部に1mmくらいのガタを持たせ、スパイラル円柱129が上下方向で止められている。このキー溝134と凸部127との係合により、小傘歯車126の回転が、芯軸122からスパイラル円柱129に、矢印128の方向の左回転として伝えられる。図9に示す最大空気流V3により図13に示す複数の回転円柱体120が矢印128の方向に左回転する。この左回転により、複数の回転円柱体120には揚力が発生し、この揚力は回転体121の回転Kとなる。
複数のスパイラル凸条131がスパイラル円柱129と一体的に樹脂成形され、スパイラルの延長下部132は止め金具130の下部からベアリング123の上部まで続いている。スパイラル凸条131の根元には強度を保つために曲面形状の角R133が形成されている。
(Configuration of rotating cylinder)
A plurality of core shafts 122 are inserted into the rotating body 121 shown in FIG. Bearings 123 and 124 are press-fitted into the rotating body 121. The core shaft 122 rotates smoothly with both bearings, and is fixed to the rotating body 121 with a vertical stopper 125.
The plurality of small bevel gears 126 are fixed to the core shaft 122 with screws (not shown), and the plurality of small bevel gears 126 rotate counterclockwise in the direction of arrow 128 as the large bevel gear 102 rotates.
As shown in FIG. 14, the convex portion 127 of the core shaft 122 engages with the key groove 134 of the spiral cylinder 129. In order to cope with thermal expansion and the like, the stopper 130 provides a backlash of about 1 mm outside the rotating body 121, and the spiral cylinder 129 is stopped in the vertical direction. Due to the engagement between the key groove 134 and the convex portion 127, the rotation of the small bevel gear 126 is transmitted from the core shaft 122 to the spiral cylinder 129 as a left rotation in the direction of the arrow 128. The plurality of rotating cylindrical bodies 120 shown in FIG. 13 are rotated counterclockwise in the direction of the arrow 128 by the maximum air flow V3 shown in FIG. By this left rotation, lift is generated in the plurality of rotating cylinders 120, and this lift becomes rotation K of the rotating body 121.
A plurality of spiral ridges 131 are molded integrally with the spiral cylinder 129, and the lower extension 132 of the spiral continues from the lower part of the stopper 130 to the upper part of the bearing 123. A curved corner R133 is formed at the base of the spiral ridge 131 to maintain strength.

(装置全体の空気流の流れ)
図15を参照して第1実施形態の空気流全体の流れを説明する。
送風装置40からの空気流は空気吹き出し口62−1と空気吹き出し口62−2とを含む全周から高速で吹き出し、誘導空気流V1となる。誘導空気流V1が、空気流拡散内壁61の湾曲形状面を高速で流れることにより、図3に示すループ内壁4近傍に負圧が発生する。この負圧により前面外部空気流V6からの前面引込み空気流V4がひきこまれ、コアンダ効果(ループ増幅効果)により空気流V1と空気流V4とが加算され空気流V3となり増幅される。
点Pの後に続く中空筐体80は中空拡大形状をしており、最後部にはツバ87が一体成形で全周についている。さらに中空筐体80の内部には拡大形状部材84がネジ29で固定されている。中空筐体80とツバ87と拡大形状部材84との3つの造形物により、空気流V3以降の空気流は、排出空気流V2と側面外部空気流V0からの後部引込み空気流V5とにより、中空筐体80の後部(図15の右側)に発生する渦で圧力低下領域Wが発生する。中空筐体80内での空気流により図9に示す点Pからの距離X3離れた位置に配置された回転円柱体120は回転を増し、発電装置140で最大発電量が得られる。
側面外部空気流V0は自然風であり、風速0m/secに近い空気流である。側面外部空気流V0が風速0m/secから風速2m/secまでの風速であることを図示しないセンサーで検知した時、開閉扉付き穴86は、図15に示すように手動または自動で開放し、中空筐体80内の空気流V7を外部に出して空気流V0を補填する。
(Air flow of the entire device)
With reference to FIG. 15, the flow of the whole airflow of 1st Embodiment is demonstrated.
The air flow from the blower 40 is blown out at a high speed from the entire circumference including the air blowing port 62-1 and the air blowing port 62-2, and becomes an induced air flow V1. The induced air flow V1 flows at a high speed on the curved surface of the air flow diffusion inner wall 61, so that a negative pressure is generated in the vicinity of the loop inner wall 4 shown in FIG. Due to this negative pressure, a front air intake air flow V4 from the front external air flow V6 is drawn, and the air flow V1 and the air flow V4 are added by the Coanda effect (loop amplification effect) to be amplified as an air flow V3.
The hollow casing 80 following the point P has a hollow enlarged shape, and a flange 87 is integrally formed around the entire circumference at the rearmost part. Furthermore, an enlarged member 84 is fixed inside the hollow housing 80 with screws 29. Due to the three shaped objects of the hollow casing 80, the flange 87 and the enlarged shape member 84, the air flow after the air flow V3 is hollow by the exhaust air flow V2 and the rear intake air flow V5 from the side external air flow V0. A pressure drop region W is generated by a vortex generated at the rear portion of the housing 80 (right side in FIG. 15). The rotating cylindrical body 120 disposed at a position separated from the point P shown in FIG. 9 by the air flow in the hollow housing 80 increases in rotation, and the power generation device 140 obtains the maximum power generation amount.
The side external air flow V0 is a natural wind and is an air flow close to a wind speed of 0 m / sec. When the side external air flow V0 is detected by a sensor (not shown) that the wind speed is from 0 m / sec to 2 m / sec, the opening / closing door 86 opens manually or automatically as shown in FIG. The air flow V7 in the hollow casing 80 is discharged outside to compensate for the air flow V0.

<第1実施形態の電気的な構成>
図16に示すように、図2に示す送風装置40のモータ41と回転円柱体駆動装置100の回転円柱体駆動モータ101とを回転させるため、バッテリー152が設けられる。図9に示す発電装置140の発電モータ146が回転し、その発電電力はAC/DCコンバータ153を経て家庭電力系統151で使用される。余剰分はバッテリー152にためられる。ソーラーパネル150の電力はバッテリー152にためられる。
<Electric Configuration of First Embodiment>
As shown in FIG. 16, a battery 152 is provided to rotate the motor 41 of the blower 40 and the rotating cylinder driving motor 101 of the rotating cylinder driving apparatus 100 shown in FIG. 2. The generator motor 146 of the power generator 140 shown in FIG. 9 rotates, and the generated power is used in the home power system 151 via the AC / DC converter 153. The surplus is stored in the battery 152. The power of the solar panel 150 is stored in the battery 152.

≪第1実施形態の動作および作用≫
まずは空気流の3つの効果(コアンダ効果、風レンズ効果、マグナス効果)について説明する。
<< Operation and Action of First Embodiment >>
First, three effects of the air flow (Coanda effect, wind lens effect, and Magnus effect) will be described.

コアンダ効果により誘導空気流V1は空気流拡散内壁61の湾曲形状面に引き寄せられ、空気流の風速は増大される。誘導空気流V1によりループ内壁4近傍に負圧が発生し、前面外部空気流V6から前面引き込み空気流V4を引き込む。ケース2の全周からの空気流は空気流V1と空気流V4とが加算され空気流V3となり増幅される。   The induced air flow V1 is attracted to the curved surface of the air flow diffusion inner wall 61 by the Coanda effect, and the wind speed of the air flow is increased. A negative pressure is generated in the vicinity of the loop inner wall 4 by the induced air flow V1, and the front drawing air flow V4 is drawn from the front external air flow V6. The airflow from the entire circumference of case 2 is amplified by adding airflow V1 and airflow V4 to airflow V3.

風レンズ効果は次の3つの造形物により、空気流の集中ができ、最大風速の最大空気流V3が生れる。3つの造形物とは中空筐体80とツバ87と拡大形状部材84とである。回転円柱体120を通過した空気流は中空筐体80と拡大形状部材84とにより排出空気流V2となり増速される。さらにツバ87を設けることにより、側面外部空気流V0がせき止められツバ87背部が低圧になり、側面外部空気流V0からの後部引込み空気流V5を引き込む。中空筐体80の後部に発生する渦で圧力低下領域Wが発生し、コアンダ効果で得られる最大空気流V3の風速をさらに増大させる。回転円柱体120は前記コアンダ効果と風レンズ効果とでさらに増速された回転力をえる。
前面外部空気流V6と側面外部空気流V0とは自然風である。前面外部空気流V6は風速0m/secであっても前面引き込み空気流V4は空気流V1により発生するが側面外部空気流V0が風速0m/secに近い時には後部引込み空気流V5も少なくなるので、図15の空気流V7が側面外部空気流V0を補填する。
The wind lens effect allows the air flow to be concentrated by the following three shaped objects, and the maximum air flow V3 with the maximum wind speed is generated. The three shaped objects are the hollow casing 80, the flange 87, and the enlarged shape member 84. The air flow that has passed through the rotating cylindrical body 120 is exhausted and increased by the hollow casing 80 and the enlarged shape member 84 to become a discharged air flow V2. Further, by providing the flange 87, the side external air flow V0 is blocked and the back of the flange 87 becomes low pressure, and the rear intake air flow V5 is drawn from the side external air flow V0. A pressure drop region W is generated by the vortex generated at the rear of the hollow casing 80, and the wind speed of the maximum air flow V3 obtained by the Coanda effect is further increased. The rotating cylinder 120 obtains a rotational force further increased by the Coanda effect and the wind lens effect.
The front external airflow V6 and the side external airflow V0 are natural winds. Since the front external air flow V6 is generated by the air flow V1 even when the wind speed is 0 m / sec, the rear intake air flow V5 is reduced when the side external air flow V0 is close to the wind speed 0 m / sec. The air flow V7 in FIG. 15 supplements the side external air flow V0.

次にマグナス効果について説明する。
距離X3近傍に置かれた回転円柱体120の回転は回転円柱体駆動装置100により矢印128の方向に左回転し、スパイラル凸条131を含む複数のスパイラル円柱129は最大空気流V3による揚力を受け、回転Kが発生して回転体121が回転する。
マグナス効果とは、スパイラル円柱129のような円柱形状物を回転させ、そこに空気流があたることにより、その円柱形状物が受けた空気流の風速をさらに増大させる揚力(上がる・回る力)を発生させる効果である。
Next, the Magnus effect will be described.
The rotation of the rotating cylinder 120 placed in the vicinity of the distance X3 is rotated counterclockwise in the direction of the arrow 128 by the rotating cylinder driving device 100, and the plurality of spiral cylinders 129 including the spiral ridges 131 receive the lift force by the maximum air flow V3. , Rotation K occurs, and the rotating body 121 rotates.
The Magnus effect is a lift (a force to turn up and turn) that further increases the wind speed of the air flow received by the cylindrical object by rotating a cylindrical object such as the spiral cylinder 129 and hitting the air flow there. This is an effect to be generated.

送風装置40からの安定した空気流の吹き出しについて以下に説明する。
空気吹き出し口62からの空気流を均一にするため。空気吹き出し口62−1から空気吹き出し口62−2までの吹き出し口の開口サイズと、内部空気流路60の容積とは、内部空気流路60−Sから60−Uにかけて変化し、送風装置40に対して近い所も遠い所も空気吹き出し口62から均一に空気流が吹き出される。空気吹き出し口62から吹き出される空気流は、前記コアンダ効果と風レンズ効果とマグナス効果とで最大空気流V3の風速を増大させ、複数の回転円柱体120への送風となる。
A stable air flow blowing from the blower 40 will be described below.
In order to make the air flow from the air outlet 62 uniform. The opening size of the air outlet from the air outlet 62-1 to the air outlet 62-2 and the volume of the internal air channel 60 vary from the internal air channel 60-S to 60-U, and the blower 40 The air flow is blown out uniformly from the air outlet 62 in both the near and far locations. The air flow blown out from the air blowing port 62 increases the wind speed of the maximum air flow V <b> 3 by the Coanda effect, the wind lens effect, and the Magnus effect, and blows air to the plurality of rotating cylindrical bodies 120.

次に発電について説明する。送風装置40のモータ41の回転により、送出された空気流は最大空気流V3となって回転円柱体120の回転速度を高める。一方、回転円柱体駆動モータ101の回転に伴う大傘歯車102の回転により複数の小傘歯車126が回転し、芯軸122とスパイラル円柱129とが矢印128の方向に左回転し、回転円柱体120が回転する。最大空気流V3による回転円柱体120の増速により大傘歯車102に逆方
向の回転力が加わっても、ワンウエークラッチ110によって回転円柱体駆動モータ101への逆回転の伝達を防止できるようになっている。
空気流拡散内壁61と中空筐体80とツバ87と拡大部材84とにより最大空気流V3が生まれ、その最大空気流V3の発生位置に回転円柱体120が配置されることで効率のいい回転円柱体120の回転力が得られ、回転体121が回転する。回転体121の軸の後部は低速カップリング143に固定され、増速機144を経て高速カップリング145へ繋がり、発電モータ146の軸が高速回転する。ここで得られた電力はバッテリー152に蓄えられ、余剰電力はAC/DCコンバータ153によりAC変換され家庭電力系統151へ入る。又、ソーラーパネル150で得られた電力はバッテリー152に蓄えられる。
Next, power generation will be described. Due to the rotation of the motor 41 of the blower 40, the sent air flow becomes the maximum air flow V3 and increases the rotation speed of the rotating cylindrical body 120. On the other hand, a plurality of small bevel gears 126 are rotated by the rotation of the large bevel gear 102 accompanying the rotation of the rotary cylinder driving motor 101, and the core shaft 122 and the spiral cylinder 129 are rotated counterclockwise in the direction of the arrow 128. 120 rotates. Even if a reverse rotational force is applied to the large bevel gear 102 due to the acceleration of the rotary cylinder 120 by the maximum air flow V3, the one-way clutch 110 can prevent transmission of the reverse rotation to the rotary cylinder drive motor 101. ing.
The air flow diffusing inner wall 61, the hollow casing 80, the flange 87, and the expanding member 84 produce the maximum air flow V3, and the rotating cylinder 120 is arranged at the position where the maximum air flow V3 is generated, so that an efficient rotating cylinder. The rotational force of the body 120 is obtained, and the rotating body 121 rotates. The rear part of the shaft of the rotating body 121 is fixed to the low speed coupling 143 and connected to the high speed coupling 145 via the speed increaser 144, so that the shaft of the generator motor 146 rotates at high speed. The electric power obtained here is stored in the battery 152, and surplus electric power is AC converted by the AC / DC converter 153 and enters the household electric power system 151. Further, the electric power obtained by the solar panel 150 is stored in the battery 152.

スタートボタン(図示せず)により発電システム1が起動されると、バッテリー152に蓄えられている電力が送風装置40のモータ41と回転円柱体駆動モータ101とに供給され、送風と回転円柱体120の左回転とが始まり、マグナス揚力によって回転体121の回転が発生し、発電が始まる。又、余剰電力はAC/DCコンバータ153により変換され家庭電力系統151へ入り、戸別住宅で使用される。   When the power generation system 1 is activated by a start button (not shown), the electric power stored in the battery 152 is supplied to the motor 41 of the blower 40 and the rotary cylinder driving motor 101, and the ventilation and the rotary cylinder 120 are supplied. Rotation of the rotating body 121 is generated by Magnus lift and power generation starts. The surplus power is converted by the AC / DC converter 153, enters the household power system 151, and is used in a house by door.

<第1実施形態の効果>
送風装置40より送込まれた空気流で、コアンダ効果により回転円柱体120を回転させたときの発電システム1での発電量の計算をする。
特開2009―62987公報の段落0035、0037、0040には、送風機組立体100について以下のとおり記載されている。
「次に、図3及び図4を参照してノズル1の特徴について説明する。ノズル1の形状は、環状である。この実施形態では、ノズル1の直径は、約350mmであるが、ノズルは、任意所望の直径、例えば約300mmの直径を有しても良い。」(段落0035)
「かくして、モータ22が起動され、空気が空気入口24を介して送風機組立体100内に吸い込まれる。好ましい実施形態では、空気は、毎分約20〜30リットル、好ましくは約27L/s(リットル/秒)の流量で吸い込まれる。・・・空気流は、これが口12に入る際に絞られ、そして口12の出口44のところで更に絞られる。絞りにより、送風機組立体又はシステム内に圧力が生じる。モータ22は、圧力が少なくとも400kPaのノズル16を通る空気流を生じさせる。」(段落0037)
「増量及び層流形式の空気流が生じる結果として、空気の持続流が、ノズル1からユーザに向かって差し向けられることになる。好ましい実施形態では、送風機組立体100からの放出される空気の質量流量は、少なくとも450L/s、好ましくは600L/s〜700L/sである。ユーザからノズル直径の最大3つ分(即ち、約1000〜1200mm)の距離のところの流量は、約400〜500L/sである。全空気流の速度は、約3〜4m/s(メートル/秒)である。」(段落0040)
上記段落の記載内容をまとめると、以下のとおりである。
ノズル1の直径は、約350mmである。
送風機組立体100からの放出される空気の質量流量は、少なくとも450L/s、好ましくは600L/s〜700L/sである。説明の便宜上、空気の質量流量の平均値を650L/sとする。
ユーザからノズル直径の最大3つ分(即ち、約1000〜1200mm)の距離のところの流量は、約400〜500L/sである。説明の便宜上、ユーザから平均距離1100mmのところの流量を450L/sとする。全空気流の速度は、約3〜4m/s(メートル/秒)である。→平均値は3.5m/sとする。
ノズル1近くの風速は(送風機組立体100からの放出される空気の質量流量の650L/s÷ユーザから平均距離1100mmのところの流量は450L/s)×3.5m/s=5m/sになる。
モータ22が起動され、空気が空気入口24を介して送風機組立体100内に吸い込まれる。好ましい実施形態では、空気は、毎分約20〜30リットル、好ましくは約27L/s(リットル/秒)の流量で吸い込まれる。説明の便宜上、その流量の平均値を25L/sとする。コアンダ効果による流量倍率は(450L/s÷25L/s)=18倍と計算できる。
上記段落に記載された数値を第1実施形態に適用すると、以下のとおりになる。
第1実施形態の外部空気流入口は1250mmでサイズ倍率は1250mm/(ノズル1の直径)350mm=3.57倍になる。必要な圧力を得るための容積は3乗して3.57×3乗=45.5倍となる。しかし、ユーザからの距離=(ケース2の一部を含む空気流拡散内壁61の奥行きX1)1100は3.57倍すると3927mmとなり、本実施形態の(奥行きX1の平均値750mm+奥行きX2の平均値2250mm)=3000mmを超える。
又、空気流の速度の平均値3.5m/sは3.57倍して12.5m/sとなり、本実施形態のP点近くは(3927m/750m)×12.5m/s=65.5m/sと速くなり機器を壊す結果となるため倍率は以下のようにする。
空気流の速度とケース2からの距離とを1.5倍とし、必要な圧力を得るための空気流量は3乗して3.3倍とする。
距離1100mmは1.5倍して1650mmとなり、空気流量450L/sは3.3倍して1485L/sとなる。距離1650mmでの空気流の速度の3.5m/sは1.5倍して5.25m/sとなる。
ケース2からの空気流量650L/sは3.3倍して2145L/sとなり、空気流速5m/sは1.5倍して7.5m/sとなる。
距離1100mmは1.5倍して1650mmとなるが実際のP点位置(750mm)近くでの風速を計算すると7.6m/s−((7.5m/s−5.25m/s)÷(750mm/1650mm))=6.58m/sとなる。
上記送風機組立体100の定格電力は、実際にダイソンテクノロジー社が製品として販売している扇風機の取扱説明書に書かれている使用電力40Wであると考えられる。本実施形態のモータ41の使用電力は3.3倍して40W×3.3=132Wとする。
発電出力については特許第3962755号公報の段落0059には、以下のとおり記載され、段落0060には、表5が記載されている。
「表5は、風車直径が2mの本実施例におけるマグナス型風力発電装置Aと、プロペラ型風力発電装置の風速と発電出力Wの関係を示すグラフであり、」(段落0059)
段落0060に記載の表5を参照し、その表5に上記風速と発電出力とを加筆して下記の表1とする。
<Effects of First Embodiment>
The power generation amount in the power generation system 1 when the rotating cylindrical body 120 is rotated by the Coanda effect with the air flow sent from the blower 40 is calculated.
Paragraphs 0035, 0037, and 0040 of JP 2009-62987 A describe the blower assembly 100 as follows.
“Next, the characteristics of the nozzle 1 will be described with reference to FIGS. 3 and 4. The shape of the nozzle 1 is annular. In this embodiment, the diameter of the nozzle 1 is about 350 mm. It may have any desired diameter, for example a diameter of about 300 mm "(paragraph 0035).
“Thus, the motor 22 is activated and air is drawn into the blower assembly 100 via the air inlet 24. In a preferred embodiment, the air is about 20-30 liters per minute, preferably about 27 L / s (liters). The air flow is squeezed as it enters the mouth 12 and is further squeezed at the outlet 44 of the mouth 12. The restriction causes pressure in the blower assembly or system. The motor 22 creates an air flow through the nozzle 16 with a pressure of at least 400 kPa. "(Paragraph 0037).
“As a result of the increased and laminar flow of air flow, a continuous flow of air is directed from the nozzle 1 toward the user. In a preferred embodiment, the air released from the blower assembly 100 The mass flow rate is at least 450 L / s, preferably 600 L / s to 700 L / s, and the flow rate at a distance of up to three nozzle diameters (ie, about 1000 to 1200 mm) from the user is about 400 to 500 L. The speed of the total air flow is about 3-4 m / s (meters / second) "(paragraph 0040).
The contents described in the above paragraphs are summarized as follows.
The diameter of the nozzle 1 is about 350 mm.
The mass flow rate of the air released from the blower assembly 100 is at least 450 L / s, preferably 600 L / s to 700 L / s. For convenience of explanation, the average value of the mass flow rate of air is 650 L / s.
The flow rate at a distance of up to three nozzle diameters (i.e., about 1000 to 1200 mm) from the user is about 400 to 500 L / s. For convenience of explanation, the flow rate at an average distance of 1100 mm from the user is set to 450 L / s. The speed of the total air flow is about 3-4 m / s (meters / second). → The average value is 3.5 m / s.
The wind speed near the nozzle 1 is (650 L / s of the mass flow rate of the air discharged from the blower assembly 100 ÷ 450 L / s at the average distance of 1100 mm from the user) × 3.5 m / s = 5 m / s Become.
The motor 22 is activated and air is drawn into the blower assembly 100 through the air inlet 24. In a preferred embodiment, air is inhaled at a flow rate of about 20-30 liters per minute, preferably about 27 L / s (liters / second). For convenience of explanation, the average value of the flow rate is 25 L / s. The flow rate magnification due to the Coanda effect can be calculated as (450 L / s ÷ 25 L / s) = 18 times.
When the numerical values described in the above paragraphs are applied to the first embodiment, they are as follows.
The external air inlet of the first embodiment is 1250 mm, and the size magnification is 1250 mm / (diameter of nozzle 1) 350 mm = 3.57 times. The volume for obtaining the required pressure is raised to the third power to be 3.57 × 3 = 45.5 times. However, the distance from the user = (depth X1 of the air flow diffusion inner wall 61 including a part of the case 2) 1100 becomes 3927 mm when multiplied by 3.57, which is (average value of depth X1 of 750 mm + depth X2) of this embodiment. 2250 mm) = over 3000 mm.
Further, the average value of the air flow velocity 3.5 m / s is multiplied by 3.57 to 12.5 m / s, and (3927 m / 750 m) × 12.5 m / s = 65. The magnification is as follows because it becomes as fast as 5 m / s and results in damage to the equipment.
The air flow velocity and the distance from the case 2 are 1.5 times, and the air flow rate for obtaining the required pressure is raised to the third power to 3.3 times.
The distance 1100 mm is increased 1.5 times to 1650 mm, and the air flow rate 450 L / s is increased 3.3 times to 1485 L / s. The air flow velocity of 3.5 m / s at a distance of 1650 mm is multiplied by 1.5 to 5.25 m / s.
Air flow 650 L / s from case 2 is 3.3 times 2145 L / s, and air flow rate 5 m / s is 1.5 times 7.5 m / s.
The distance 1100 mm is multiplied by 1.5 to 1650 mm, but the wind speed near the actual P point position (750 mm) is calculated to be 7.6 m / s-((7.5 m / s-5.25 m / s) / ( 750 mm / 1650 mm)) = 6.58 m / s.
The rated power of the blower assembly 100 is considered to be 40 W of electric power written in the instruction manual of the fan that is actually sold as a product by Dyson Technology. The electric power used by the motor 41 of this embodiment is multiplied by 3.3 to 40 W × 3.3 = 132 W.
The power generation output is described as follows in paragraph 0059 of Japanese Patent No. 3682755, and Table 5 is described in paragraph 0060.
“Table 5 is a graph showing the relationship between the wind speed and the power generation output W of the Magnus type wind power generator A and the propeller type wind power generator in this example having a windmill diameter of 2 m” (paragraph 0059).
With reference to Table 5 described in Paragraph 0060, the wind speed and the power generation output are added to Table 5 to obtain Table 1 below.

コアンダ効果とマグナス効果とによる発電出力は表1から285Wである。しかし、第1実施形態の風車直径は1400mmであり、参考にした表1の風車直径は2m=2000mmで風車直径倍率は(1400/2000)=0.7倍である。発電出力は(285W×0.7)=199.5Wとなる。上記ファンモータの使用電力132Wを減じた正味出力は(199.5W−132W)×24時間=1620W=約1.6KW/1日となる。
非特許文献1の図8から、風速は風レンズ効果によりL/D倍率に応じて増すと考えられる。第1実施形態についてL/D倍率を計算すると、Lは、図6の奥行きX2が2000mmから2500mmであることから、その平均値2250mmとなる。又、Dは1464mmである。この結果、2250/1464=1.53である。6.58m/s×1.53倍=10.07m/sの風速になる。
コアンダ効果とマグナス効果と風レンズ効果とによる発電出力は表1から930Wである。第1実施形態の発電出力は上記風車直径倍率0.7を乗じ(930W×0.7)=651Wとなる。第1実施形態におけるモータ41の使用電力132Wを減じた正味出力は(651W−132W)×24時間=12456W=約12.4KW/1日となる。
The power generation output by the Coanda effect and the Magnus effect is 285 W from Table 1. However, the windmill diameter of the first embodiment is 1400 mm, the windmill diameter in Table 1 referred to is 2 m = 2000 mm, and the windmill diameter magnification is (1400/2000) = 0.7 times. The power generation output is (285 W × 0.7) = 199.5 W. The net output obtained by subtracting the power consumption 132 W of the fan motor is (199.5 W−132 W) × 24 hours = 1620 W = about 1.6 KW / day.
From FIG. 8 of Non-Patent Document 1, it is considered that the wind speed increases according to the L / D magnification due to the wind lens effect. When the L / D magnification is calculated for the first embodiment, L is an average value of 2250 mm because the depth X2 in FIG. 6 is 2000 mm to 2500 mm. D is 1464 mm. As a result, 2250/1464 = 1.53. 6.58 m / s × 1.53 times = 1.07 m / s wind speed.
The power generation output by the Coanda effect, the Magnus effect, and the wind lens effect is 930 W from Table 1. The power generation output of the first embodiment is (930 W × 0.7) = 651 W multiplied by the windmill diameter magnification 0.7. The net output obtained by subtracting the power consumption 132W of the motor 41 in the first embodiment is (651W−132W) × 24 hours = 12456W = about 12.4 KW / day.

[第2実施形態]
本発明の第2実施形態に係る発電システム1を、図面を参照して詳細説明する。なお、第2実施形態において、第1実施形態と同じ構成部分には、同じ番号又は記号を付して説明する。
[Second Embodiment]
A power generation system 1 according to a second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the second embodiment, the same components as those in the first embodiment will be described with the same numbers or symbols.

≪第2実施形態の構成≫
図17は大型ファンを前面に配し、回転円柱体駆動モータと発電機とを中空筐体の側面に配した、第2実施形態の側方断面図であり、図18は図17に示すF−F線に従う断面図であり、図19は図17に示すG−G線に従う断面図であり、図20は図17に示すH−H線に従う断面図であり、図21は図17に示すJ−J線に従う断面図であり、図22は図17に示す送風ファンの拡大図あり、図23は第2実施形態に係る発電システムにおいて空気流の流れと各部の寸法を示す図である。
<< Configuration of Second Embodiment >>
FIG. 17 is a side cross-sectional view of the second embodiment in which a large fan is arranged on the front surface, and a rotary cylinder driving motor and a generator are arranged on the side surface of the hollow casing. FIG. FIG. 19 is a cross-sectional view taken along line GG shown in FIG. 17, FIG. 20 is a cross-sectional view taken along line H-H shown in FIG. 17, and FIG. 21 is shown in FIG. 22 is a cross-sectional view taken along line JJ, FIG. 22 is an enlarged view of the blower fan shown in FIG. 17, and FIG. 23 is a diagram showing the flow of air flow and the dimensions of each part in the power generation system according to the second embodiment.

<第2実施形態の全体構成>
第2実施形態は、図17に示すようにDCモータ扇風機に使われるファン形状の送風装置を最前面に配置する発電システムである。例えばバルミューダ製の2重Green Fanとかドライヤーに使われるファン形状の送風装置を大型にしたもので非常に消費電力は少なく空気流の集中ができる。
第1実施形態と異なるのは、発電システムの前面に大型ファンを有する送風装置を配置し、回転円柱体駆動モータと発電機とを、中空筐体の側面に配置した点である。
但し、回転円柱体駆動モータは第1実施形態と同一の構成で図1の回転円柱体駆動装置100でも問題はない。
<Overall Configuration of Second Embodiment>
The second embodiment is a power generation system in which a fan-shaped blower used in a DC motor fan is disposed in the forefront as shown in FIG. For example, a double green fan made by Barmuuda or a fan-shaped blower used for a dryer is made large, and it consumes very little power and can concentrate airflow.
The difference from the first embodiment is that a blower having a large fan is arranged on the front surface of the power generation system, and the rotary cylinder driving motor and the generator are arranged on the side surface of the hollow casing.
However, the rotating cylinder driving motor has the same configuration as that of the first embodiment, and there is no problem with the rotating cylinder driving apparatus 100 of FIG.

(送風装置の構成)
図17に示すように、送風装置40を発電システムの前面に配し、それを被うようにファンモータケース35が具備され、基台20に支持部材33がネジ32で固定される。
その支持部材33の上部に送風装置40を受けるためのファンモータホルダー34が配置される。送風装置40のモータ41の軸には大型ファン45が固定される。
回転円柱体120の右側には、大傘歯車102の支持軸37を受けるベアリング38が配置され、そのベアリング38が凹39に収容される。凹39と一体的に構成される支持部材36が基台20にネジ固定されている。大傘歯車102を駆動させるために大傘歯車用駆動ウオーム軸109が大傘歯車102と噛み合っている。
発電装置140を駆動させるために、発電モータ用ウオーム軸154が回転体121と噛み合っている。
図18は図17に示すF−F線に従う断面図であり、大型ファン45の内側には中型ファン46が配置され羽根は2重構成になっている。
図19は図17に示すG−G線に従う断面図であり、回転体121は発電モータ用ウオーム軸154と噛み合っており、中空筐体80の側面にネジ締めされているホルダー70とホルダー71との間に固定されていて、発電装置140はホルダー70に固定されている。
図20は図17に示すH−H線に従う断面図であり、大傘歯車102は大傘歯車用駆動ウオーム軸109と噛み合っており、中空筐体80の側面にネジ締めされているホルダー68とホルダー69との間に固定されている。
回転円柱体駆動装置100はホルダー68に固定されている。回転円柱体駆動モータ101と大傘歯車用駆動ウオーム軸109との間にはワンウエークラッチ110が配置されている。
図21は図17に示すJ−J線に従う断面図であり、拡大形状部材85は支持部材36にネジ固定されている。
図22は図17に示す送風ファンの拡大図であり、大型ファン45の内側には中型ファン46が配置され羽根は2重構成になっている。両ファン45,46は、リング47でつながれ一体成形されている。その中心にはファン穴48が形成されている。
(Structure of the blower)
As shown in FIG. 17, the air blower 40 is arranged on the front surface of the power generation system, and a fan motor case 35 is provided so as to cover it. A support member 33 is fixed to the base 20 with screws 32.
A fan motor holder 34 for receiving the blower 40 is disposed above the support member 33. A large fan 45 is fixed to the shaft of the motor 41 of the blower 40.
A bearing 38 that receives the support shaft 37 of the bevel gear 102 is disposed on the right side of the rotating cylinder 120, and the bearing 38 is accommodated in the recess 39. A support member 36 configured integrally with the recess 39 is screwed to the base 20. In order to drive the large bevel gear 102, the large bevel gear drive worm shaft 109 is engaged with the large bevel gear 102.
In order to drive the power generation device 140, the power generation motor worm shaft 154 meshes with the rotating body 121.
FIG. 18 is a cross-sectional view taken along the line FF shown in FIG. 17. The medium fan 46 is disposed inside the large fan 45, and the blades have a double structure.
FIG. 19 is a cross-sectional view taken along line GG shown in FIG. 17. The rotating body 121 meshes with the worm shaft 154 for the generator motor, and the holder 70 and the holder 71 are screwed to the side surface of the hollow housing 80. The power generation device 140 is fixed to the holder 70.
FIG. 20 is a cross-sectional view taken along the line H-H shown in FIG. 17. The large bevel gear 102 meshes with the large bevel gear drive worm shaft 109, and a holder 68 screwed to the side surface of the hollow housing 80. It is fixed between the holder 69.
The rotary cylinder driving device 100 is fixed to the holder 68. A one-way clutch 110 is disposed between the rotary cylinder driving motor 101 and the bevel gear driving worm shaft 109.
FIG. 21 is a cross-sectional view taken along the line JJ shown in FIG. 17, and the enlarged shape member 85 is fixed to the support member 36 with screws.
FIG. 22 is an enlarged view of the blower fan shown in FIG. 17, in which a medium fan 46 is disposed inside the large fan 45 and the blades have a double structure. Both fans 45 and 46 are connected by a ring 47 and are integrally formed. A fan hole 48 is formed at the center.

(回転円柱体駆動モータから発電機までの構成)
図17に示すように、空気流の流れを妨げないよう、中空筐体80の外部側面に回転円柱体駆動装置100と発電装置140とが配置される。
(Configuration from rotating cylinder drive motor to generator)
As shown in FIG. 17, the rotating cylindrical body drive device 100 and the power generation device 140 are arranged on the outer side surface of the hollow housing 80 so as not to disturb the air flow.

(中空筐体の構成)
図17に示すように、中空筐体80の前部には第1実施形態と異なる中立中空体64が配置される。その中立中空体64は中空円柱の筒形状であり、中空筐体80と一体成形されている。図23に示すように、中立中空体64は実質的な外部空気流入り口であり、大型ファン45の外径Y5は1200mmから1400mmであり、上下のP点間の距離Y3は1410mmから1460mmであり、回転円柱体120の径Y4は1400mmである。中立中空体64の奥行きX3は700mmから800mmであり、中空筐体80の奥行きX2は2000mmから2500mmである。
(Structure of hollow housing)
As shown in FIG. 17, a neutral hollow body 64 different from that of the first embodiment is disposed at the front portion of the hollow housing 80. The neutral hollow body 64 has a hollow cylindrical shape and is integrally formed with the hollow housing 80. As shown in FIG. 23, the neutral hollow body 64 is a substantial external air inlet, the outer diameter Y5 of the large fan 45 is 1200 mm to 1400 mm, and the distance Y3 between the upper and lower P points is 1410 mm to 1460 mm. The diameter Y4 of the rotating cylindrical body 120 is 1400 mm. The depth X3 of the neutral hollow body 64 is 700 mm to 800 mm, and the depth X2 of the hollow housing 80 is 2000 mm to 2500 mm.

≪第2実施形態の動作および作用≫
図17における大型ファン45は回転円柱体120と平行な配置になっている。図14に示す、スパイラル凸条131へ空気流が流れ、回転体121の回転Kを助ける。送風装置40全体はネジ32で固定される。
<< Operation and Action of Second Embodiment >>
The large fan 45 in FIG. 17 is arranged in parallel with the rotating cylindrical body 120. As shown in FIG. 14, the air flow flows to the spiral protrusion 131 to assist the rotation K of the rotating body 121. The entire blower 40 is fixed with screws 32.

<第2実施形態の効果>
送風装置より送込まれた空気流で、回転円柱体を回転させたときの発電システムでの発電量の計算をする。
特開2011―256876公報に記載された表3の一部抜粋を下記の表2として示す。第2実施形態において、図17に示すファン45から回転円柱体120までの距離は約750mmである。
特開2011―256876公報の段落0047には、以下のとおり記載されている。
「軸流ファン7正面から、約40センチの近距離の位置31において風が集まり、風が一ヶ所に集まった反動によって、その後、風が大きく拡散していく運動20に変化している。」(段落0047)
上記段落に記載の40センチを、第2実施形態に換算して適用するために比例計算すると、(第2実施形態のファン45の径=1300)/(軸流ファン7の径=300)=4.3倍になり、位置31の40センチは、第2実施形態では1720mmとなり、第2実施形態において風が一か所に集まる位置はファン45から回転円柱体120までの距離750mmの2倍以上の位置になる。
風速は、特開2011―256876公報の段落0049に記載の表3の一部を使用し、下記の表2を作成し計算される。
<Effects of Second Embodiment>
The power generation amount in the power generation system when the rotating cylindrical body is rotated with the air flow sent from the blower is calculated.
A partial excerpt from Table 3 described in JP2011-256876A is shown as Table 2 below. In the second embodiment, the distance from the fan 45 shown in FIG. 17 to the rotating cylinder 120 is about 750 mm.
Paragraph 0047 of JP2011-256876A describes as follows.
“From the front of the axial flow fan 7, wind is gathered at a position 31 at a short distance of about 40 cm, and the reaction is changed to a motion 20 in which the wind is greatly diffused by the reaction of the wind gathered in one place.” (Paragraph 0047)
When proportionally calculating 40 centimeters described in the above paragraph for conversion to the second embodiment, (diameter of fan 45 of the second embodiment = 1300) / (diameter of axial fan 7 = 300) = 4.3 times, 40 cm at position 31 is 1720 mm in the second embodiment, and the position where the wind gathers in one place in the second embodiment is twice the distance of 750 mm from the fan 45 to the rotating cylinder 120. It becomes the above position.
The wind speed is calculated by creating the following Table 2 using a part of Table 3 described in paragraph 0049 of JP2011-256876A.


ファンからの距離75cmでの正面風速は2.83m/sである。ファン径の倍率が4.3倍である。第2実施形態においてファン45からの距離75cmでの正面風速は(2.83×4.3倍)=12.17m/sとなる。横幅として左右ともに25cmを4.3倍すると(250×2(直径に直す)×4.3倍)=2150mmとなり、中空筐体80の外周端まで十分覆う距離まで風速が及び、側面反射風速を加味すると、表2のファンからの距離100cmの列の数値を使用すると、横幅の左右の風速の平均値は(1.42+1.36)/2=1.39m/sとなり、第2実施形態における左右の側面風速は(1.39×4.3倍)=5.98m/sとなる。
正面風速と左右の側面風速との平均値は(12.17+5.98)/2=9.1m/sである。この風速9.1m/sを回転円柱体120にあたる風速とする。
発電出力は特許第3962755号公報の段落0060に記載の表5を参考にする。その表に上記風速と発電出力とを加筆して下記の表3とする。
特開2011―256876公報に記載の扇風機の最大電力は、実際にバルミューダ株式会社が製品として販売しているGreenFan2扇風機の取扱説明書に書かれている使用電力17Wであると考えられる。(第2実施形態のファン45の径=1300)/(軸流ファン7の径=300)=4.3倍を乗ずると(17W×4.3倍)=73Wの使用電力が必要となる。

The front wind speed at a distance of 75 cm from the fan is 2.83 m / s. The fan diameter magnification is 4.3 times. In the second embodiment, the front wind speed at a distance of 75 cm from the fan 45 is (2.83 × 4.3 times) = 12.17 m / s. When the horizontal width is 25 times 4.3 times (250 × 2 (convert to diameter) × 4.3 times) = 2150 mm, the wind speed reaches the distance enough to cover the outer peripheral edge of the hollow casing 80 and the side reflection wind speed is increased. Taking into account, using the values in the row with a distance of 100 cm from the fan in Table 2, the average value of the horizontal wind speed of the horizontal width is (1.42 + 1.36) /2=1.39 m / s, which is the second implementation. The left and right side wind speeds in the form are (1.39 × 4.3 times) = 5.98 m / s.
The average value of the front wind speed and the left and right side wind speeds is (12.17 + 5.98) /2=9.1 m / s. This wind speed of 9.1 m / s is set as the wind speed corresponding to the rotating cylindrical body 120.
The power generation output is referred to Table 5 described in paragraph 0060 of Japanese Patent No. 3682755. The above wind speed and power generation output are added to the table to obtain the following Table 3.
The maximum electric power of the electric fan described in JP 2011-256876 A is considered to be the electric power used 17 W described in the instruction manual of the GreenFan 2 electric fan that is actually sold as a product by Barmuuda Co., Ltd. Multiplying (the diameter of the fan 45 of the second embodiment = 1300) / (the diameter of the axial fan 7 = 300) = 4.3 times requires (17 W × 4.3 times) = 73 W of electric power used.


大型ファン風力とマグナス効果による発電出力は表3から風速9.1m/sの時700Wである。第1実施形態と同様に風車直径倍率0.7倍を乗じる。(700W×0.7)=490Wとなる。ファンモータの使用電力73Wを減じた正味出力は(490W−73W)×24時間=10008W=約10KW/1日となる。
風レンズ効果を加味した風速13.9m/sの場合、2000W以上の発電出力である。大型ファン風力とマグナス効果と風レンズ効果による第2実施形態での発電出力は風車直径倍率を乗じ(2000W×0.7)=1400Wとなる。ファンモータの使用電力73Wを減じた正味出力は(1400W−73W)×24時間=31848W=約31,8KW/1日となる。

The power generation output by the large fan wind power and Magnus effect is 700 W when the wind speed is 9.1 m / s from Table 3. The windmill diameter magnification is multiplied by 0.7 as in the first embodiment. (700 W × 0.7) = 490 W The net output obtained by subtracting the power consumption 73 W of the fan motor is (490 W−73 W) × 24 hours = 10008 W = about 10 kW / 1 day.
In the case of a wind speed of 13.9 m / s taking into account the wind lens effect, the power generation output is 2000 W or more. The power generation output in the second embodiment by the large fan wind force, the Magnus effect and the wind lens effect is multiplied by the windmill diameter magnification (2000 W × 0.7) = 1400 W. The net output obtained by subtracting the power consumption 73 W of the fan motor is (1400 W−73 W) × 24 hours = 31848 W = about 31.8 KW / day.

[本発明と実施形態との構成の対応関係]
発電システム1は、本発明の発電システムの一例である。中空筐体80は、本発明の中空筐体の一例である。送風装置140は、本発明の送風手段の一例である。回転体121は、本発明の回転体の一例である。複数の回転円柱体120は、本発明での複数の回転円柱体の一例である。回転円柱体駆動装置100は、本発明の駆動手段の一例である。拡大形状部材84は、本発明の中空形状体の一例である。円柱壁3は、本発明の空気導入口の一例である。内部空気流路60、60−S、60−Uは、本発明の内部空気流路の一例である。ループ内壁4は、本発明の案内壁の一例である。
[Correspondence between Configurations of Present Invention and Embodiment]
The power generation system 1 is an example of the power generation system of the present invention. The hollow housing 80 is an example of the hollow housing of the present invention. The air blower 140 is an example of the air blowing means of the present invention. The rotating body 121 is an example of the rotating body of the present invention. The plurality of rotating cylinders 120 is an example of a plurality of rotating cylinders in the present invention. The rotating cylinder driving device 100 is an example of the driving means of the present invention. The enlarged shape member 84 is an example of the hollow shape body of the present invention. The cylindrical wall 3 is an example of the air inlet of the present invention. The internal air flow paths 60, 60-S, 60-U are examples of the internal air flow path of the present invention. The loop inner wall 4 is an example of the guide wall of the present invention.

[変形例]
本発明の実施形態について以上説明したが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において当業者であれば種々の変形を加えることができる。
本発明の変形例に係る発電システムを、図面を参照して詳細説明する。
[Modification]
The embodiment of the present invention has been described above, but various modifications can be made by those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention.
A power generation system according to a modification of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図24に示す構成は図13に示す構成と基本的構成において同じであるが、回転円柱体120の本数が3体である。最大空気流V3が同一ならば、回転体121の回転数は少なく、部品の耐久性は向上する。
ロータリーファン42の回転数を減らし、最大空気流V3を減らしても、部品の耐久性は向上する。
回転円柱体駆動モータ101の回転を減らし図13に示す回転円柱体120の回転数が減ることにより回転体121の回転も減り、耐久性向上になる。
The configuration shown in FIG. 24 is the same as the configuration shown in FIG. 13 in the basic configuration, but the number of rotating cylindrical bodies 120 is three. If the maximum air flow V3 is the same, the rotational speed of the rotating body 121 is small, and the durability of the parts is improved.
Even if the rotational speed of the rotary fan 42 is reduced and the maximum air flow V3 is reduced, the durability of the parts is improved.
By reducing the rotation of the rotary cylinder driving motor 101 and reducing the rotation speed of the rotary cylinder 120 shown in FIG. 13, the rotation of the rotary body 121 is also reduced, and the durability is improved.

図25に示す構成は図14に示す構成の別案で、スパイラル凸条131のような極端な凸部がないので全体に強度があり凹円弧部136でマグナス揚力が十分発生する。
スパイラル円柱135は、その外周面に突起部137を有し、そこから滑らかに凹円弧部136が形成され、次の突起部137につながる。スパイラルの延長下部138は図13に示すように、止め金具130の下部からベアリング123の上部まで続いている。スパイラル円柱135の材質は樹脂成形又は金属押し出し材である。
The configuration shown in FIG. 25 is another plan of the configuration shown in FIG. 14, and since there is no extreme convex portion such as the spiral ridge 131, the entire structure is strong and sufficient Magnus lift is generated at the concave arc portion 136.
The spiral cylinder 135 has a protruding portion 137 on its outer peripheral surface, and a concave arc portion 136 is smoothly formed therefrom, and is connected to the next protruding portion 137. As shown in FIG. 13, the extended lower portion 138 of the spiral extends from the lower portion of the fastener 130 to the upper portion of the bearing 123. The material of the spiral cylinder 135 is resin molding or metal extrusion material.

図26に示す構成は図3に示す送風装置40の構成の別案である。送風ファン49は第2実施形態で採用された2重ファンでその送風ファン49から上方Tに空気流が誘導される。   The configuration shown in FIG. 26 is another plan of the configuration of the blower 40 shown in FIG. The blower fan 49 is a double fan employed in the second embodiment, and an air flow is guided upward from the blower fan 49.

1 発電システム
2 ケース
4 ループ内壁
20 基台
40 送風装置
42 ロータリーファン
45 大型ファン
60 内部空気流路
61 空気流拡散内壁
62 空気吹き出し口
64 中立中空体
80 中空筐体
81 ロック爪回動中心
84 拡大形状部材
86 開閉扉付き穴
100 回転円柱体駆動装置
101 回転円柱体駆動モータ
102 大傘歯車
109 大傘歯車用ウオーム軸
120 回転円柱体
121 回転体
126 小傘歯車
129 スパイラル円柱
140 発電装置
144 増速機
150 ソーラーパネル
151 家庭電力系統
152 バッテリー
153 AC/DCコンバータ
154 発電モータ用ウオーム軸
V0 側面外部空気流
V1 誘導空気流
V2 排出空気流
V3 最大空気流
V4 前部引込み空気流
V5 後部引込み空気流
V6 前面外部空気流
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power generation system 2 Case 4 Loop inner wall 20 Base 40 Blower 42 Rotary fan 45 Large fan 60 Internal air flow path 61 Air flow diffusion inner wall 62 Air outlet 64 Neutral hollow body 80 Hollow housing 81 Lock claw rotation center 84 Enlarge Shape member 86 Hole with opening / closing door 100 Rotating cylinder driving device 101 Rotating cylinder driving motor 102 Large bevel gear 109 Worm shaft 120 for large bevel gear Rotating column 121 Rotating body 126 Small bevel gear 129 Spiral column 140 Power generation device 144 Acceleration 150 Solar panel 151 Home power system 152 Battery 153 AC / DC converter 154 Warm shaft for generator motor
V0 Side external air flow
V1 Induction air flow
V2 exhaust air flow
V3 Maximum air flow
V4 Front intake air flow
V5 Rear intake air flow
V6 Front external air flow

Claims (7)

空気流入口と、空気流出口とを有し、空気流入口から空気流出口に向かう空気の流れ方向に開口面積が大きくなるように形成される中空筺体と、
前記空気流入口の近傍に空気流を送出する送風手段と、
前記中空筺体の内部において回転可能に配置される回転体と、
前記回転体から放射状に延びる複数の芯軸の周りにそれぞれ回転可能に配置され、外周
にスパイラル状の突条が形成される複数の回転円柱体と、
前記複数の回転円柱体を回転させる駆動手段と、
前記回転体に連結される発電機と、を備える発電システム。
A hollow housing having an air inlet and an air outlet and formed so that an opening area is increased in a flow direction of air from the air inlet to the air outlet;
A blowing means for sending an air flow in the vicinity of the air inlet;
A rotating body rotatably arranged inside the hollow housing;
A plurality of rotating cylindrical bodies that are rotatably arranged around a plurality of core shafts extending radially from the rotating body, and in which spiral ridges are formed on the outer periphery;
Driving means for rotating the plurality of rotating cylindrical bodies;
And a generator coupled to the rotating body.
前記中空筐体の内部に配置され、前記空気の流れ方向に前記回転体の配置位置から下流側に延びる中空形状体を、備え、
前記中空形状体は、その外周の直径が前記空気の流れ方向に小さくなるように形成される請求項1に記載の発電システム。
A hollow-shaped body that is disposed inside the hollow housing and extends downstream from the position where the rotating body is disposed in the air flow direction;
The power generation system according to claim 1, wherein the hollow shape body is formed so that a diameter of an outer periphery thereof is reduced in a flow direction of the air.
前記回転円柱体は、前記中空筐体の内部における前記空気の流れ方向の位置であって、空気流の速さが最大となる位置に配置される請求項1または請求項2に記載の発電システム。   3. The power generation system according to claim 1, wherein the rotating cylindrical body is disposed at a position in the air flow direction within the hollow casing and at a position where an air flow speed becomes maximum. . 前記中空筐体は、前記空気の流れ方向に少なくとも前記回転円柱体の配置位置から下流側において、前記空気の流れ方向に開口面積が大きくなるように形成され、
前記中空筐体は、空気流出口の外周面から放射方向に突出するツバを有する請求項3に記載の発電システム。
The hollow housing is formed so that an opening area is increased in the air flow direction at least downstream from the arrangement position of the rotating cylindrical body in the air flow direction,
The said hollow housing | casing is an electric power generation system of Claim 3 which has a flange which protrudes in a radial direction from the outer peripheral surface of an air outflow port.
前記送風手段から送出される空気流を導入するための空気流導入口と、
前記中空筺体の空気流入口近傍の全周に設けられ、前記空気流導入口から導入された空気が流れる内部空気流路と、
前記内部空気流路を流れる空気流が前記空気流入口において所定の方向に吹き出すように空気流を案内する案内壁と、を備える請求項1〜4のいずれかに記載の発電システム。
An air flow inlet for introducing an air flow delivered from the blowing means;
An internal air flow path that is provided around the air inlet of the hollow housing and through which air introduced from the air inlet port flows;
The power generation system according to any one of claims 1 to 4, further comprising a guide wall that guides the air flow so that the air flow flowing through the internal air flow path is blown in a predetermined direction at the air inlet.
前記内部空気流路の容積は、前記内部空気流路の前記空気流導入口から離れる距離が大きくなるに伴い、大きくなるように前記内部空気流路が形成され、
空気流が吹き出す前記案内壁の隙間は、前記案内壁の前記空気流導入口から離れる距離が大きくなるに伴い、大きくなるように前記案内壁が形成される請求項5に記載の発電システム。
The internal air flow path is formed so that the volume of the internal air flow path increases as the distance away from the air flow inlet of the internal air flow path increases.
The power generation system according to claim 5, wherein the guide wall is formed so that the gap between the guide walls from which the air flow blows increases as the distance away from the air flow introduction port of the guide wall increases.
前記送風手段は、2重羽根形状の送風ファンを有する請求項1〜6のいずれかに記載の発電システム。   The power generation system according to claim 1, wherein the blower unit has a double-blade fan.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP4226026A4 (en) * 2020-10-08 2024-10-16 Alternative Sustainability IP LLC Energy capture device

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