JP2017218927A - ブレード平板、それを用いた発電機およびその組み立てキット、送風装置およびその組み立てキット - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本発明のブレード平板100は、平板部101に渦巻き状の切り込み4を有している。そして、平板状のブレード平板100の状態から、渦巻き状の切り込み4の中心部側を、平板面に対して直交する方向に伸長させた状態とすることで、三次元形状の螺旋ブレードを配置する。この三次元形状の螺旋ブレードは、例えば風力発電装置の風車用の三次元の羽根部材として利用される。
【選択図】 図2
Description
本願発明にかかる実施形態1におけるブレード平板について説明する。図1は、実施形態1に係るブレード平板の上面図である。図2は、ブレード平板の斜視図である。図3Aは、ブレード平板の中心部側を伸長させた前の斜視図である。図3Bは、ブレード平板の中心部側を伸長させた状態の斜視図である。図3Cは、ブレード平板の中心部側を伸張方向からのみた図である。図4Aは、図3Bの状態よりもさらにブレード平板を伸長させた斜視図である。図4Bは、図3の状態よりもさらにブレード平板を伸張方向からみた図である。図1に示すように、本実施形態のブレード平板100は、平板部101に渦巻き状の切り込み4を有している。そして、図2に示す平板状のブレード平板100の状態から、図3(A)に示すように、渦巻き状の切り込み4の中心部側を、平板面に対して直交する方向に伸長させた状態とすることで、三次元形状の螺旋ブレード102Aを配置するものである。この三次元形状の螺旋ブレード102Aは、例えば風力発電装置の風車用の三次元の羽根部材として利用される。
次に、本願発明にかかる実施形態2におけるブレード平板のブレード平板のバリエーションの形状について説明する。図7は、本願発明の実施の一例としての伸張前のブレード平板の上面図である。図7(A)のブレード平板100は、直線で複数連結されている渦巻き状の切り込み4が5つ施されていると共に、外周部3が円形の羽根部材である。図7(B)のブレード平板100は、円の一部および直線の組み合わせで複数連結されている波形状を有する渦巻き状の切り込み4が3つ施されていると共に、外周部3が円形の羽根部材である。図7(C)のブレード平板100は、円の一部で複数連結されている渦巻き状の切り込み4が5つ施されていると共に、外周部3が10角形状の多角形形状を有する羽根部材である。図7(D)のブレード平板100は、円の一部で複数連結されている渦巻き状の切り込み4が5つ施されていると共に、外周部3が円の一部および直線の組み合わせで複数連結されている波形状を有する羽根部材である。
次に、本願発明にかかる実施形態3におけるブレード平板の羽根部材の形状について説明する。図8は、ブレード平板の渦巻き状の切込みのバリエーションの一例を示す図である。図8(A)のブレード平板100は、渦巻き状の切込み4が1本の例示である。ブレード平板100の切り込み4の外周部3の端部4aから中心部1側にむかって1本の渦が形成され、切り込み4の端部4bは中心部1の近傍に配置されている。図8(B)のブレード平板100は、渦巻き状の切込み4が2本の例示である。ブレード平板100の中心部1を中心として対象の位置の外周部3の2か所の端部4aから中心部1側にむかって2本の渦が形成され、2つの端部4bは中心部1の近傍に配置されている。図8(C)のブレード平板100は、渦巻き状の切込み4が3本の例示である。ブレード平板100の外周部3の3か所の端部4aから中心部1側にむかって3本の渦が形成され、3つの端部4bは中心部1の近傍に配置されている。図8(D)のブレード平板100は、渦巻き状の切込み4が5本の例示である。ブレード平板100の外周部3の5か所の端部4aから中心部1側にむかって5本の渦が形成され、5つの端部4bは中心部1の近傍に配置されている。図8(E)のブレード平板100は、渦巻き状の切込み4が18本の例示である。ブレード平板100の外周部3の18か所の端部4aから中心部1側にむかって18本の渦が形成され、18つの端部4bは中心部1の近傍に配置されている。図8(F)のブレード平板100は、図8(B)の変形例であり、渦巻き状の切込みをスリット状の2つのくり抜きとした例示である。ブレード平板100の外周部3の2か所の端部4aから中心部1側にむかって2本のくり抜かれた切り抜き9の渦が形成され、切り抜き9の渦が形成する2つの端部4bは中心部1の近傍2に配置されている。
次に、本願発明にかかる実施形態4におけるブレード平板の羽根部材の使用例について説明する。図17はブレード平板とそれを支える基台および押さえ部材の平面図である。図17(A)は、渦巻き状の切り込み4が4つ形成されたブレード平板100であり、図17(B)は、そのブレード平板100を支える基台20であり、図17(C)は、基台20の上にブレード平板100を載せた後に、ブレード平板100の上面側周囲をおさえるくり抜かれた空間部21aを有する環状の押さえ部材21である。図17(A)のブレード平板100の中心部には孔100aが形成されている。また、図17(B)の基台20の中心部には孔20aが形成されている。
次に、本願発明にかかる実施形態5におけるブレード平板の羽根部材の使用例について説明する。図19は、実施形態5に係る他のブレード平板の上面図である。図20は、他のブレード平板の斜視図および上面図である。図19は、実施形態5に係るブレード平板の伸張前の状態図である。図20Aから図20Cは、他のブレード平板の斜視図であり、ブレード平板が伸張により変形することを示す図である。図20Aは、他のブレード平板の斜視図である。図20Bは、他のブレード平板の伸長状態の斜視図である。図20Cは、他のブレード平板の伸長状態の上面図である。図20Bは、ブレード平板の中心部側を保持した状態で伸長させた状態の斜視図であり、図20Cは、この伸長状態の上面図である。
次に、本願発明にかかる実施形態6におけるブレード平板の羽根部材の使用例について説明する。図24は、実施形態6に係る他のブレード平板の説明図である。図24(A)は、実施形態6に係るブレード平板の上面図であり、伸張前の状態図であり、図8(E)のブレード平板100である。図24(B)は、図24(A)の状態のブレード平板100を真上に第1の伸張5および第2の伸長6を行い、変形させて、三次元形状の螺旋ブレード102Bを構築したものである。この三次元形状の螺旋ブレード102は、発電機または送風装置の水平型の羽根部材として使用することができる。
次に、本発明にかかる実施の形態7におけるブレード平板を羽根部材に使用した風力発電機について説明する。図25は、本発明の実施の一例を示す風力発電機の側面図である。図26は、本発明の実施の一例を示す風力発電機の背面図である。符号30は反時計回りの切り込みが施された本例の三次元形状の螺旋ブレード102による羽根部材、31は羽根部材30の形状を維持するための軸体、32は羽根部材30と回転可能に接続され、かつ、羽根部材30の回転軸上に沿って摺動可能な中心部材、33は羽根部材30および軸体31と強固に接続されている外周部材、34は羽根部材30の回転を制御するための回転速度制御部材、Aは本例のブレード平板による羽根部材30、軸体31および中心部材32を含む風車部、35は発電機、Bは回転速度制部材34および発電機35が内蔵されている発電部、36は風車部Dおよび発電部Bを固定するための支持構造体、37は台座38に固定される支柱、39は軸体31と回転自在に接続されている回転部材、40は支持構造体36を回転自在に支持する支持用回転部材、Cは支持構造体35、支柱36、回転部材39、支持用回転部材40からなる支持部材を各々図示している。
次に、本発明にかかる実施の形態8におけるブレード平板を羽根部材に使用した風力発電機について説明する。図29は、本発明の実施の一例を示す羽根部材が可変する風力発電機の可変前の側面図である。図29中、符号30は反時計回りの切り込みが施された本例のブレード平板による羽根部材、31は羽根部材30の形状を維持するための軸体、43は雌ねじ部を有する中心部材、44は回転部材、45は雄ねじ部を有するスクリュー棒、46は羽根部材30および軸体31と強固に接続されている外周部材、47は羽根部材30の回転を制御するための回転速度制御部材、35は発電機、36は支持構造体、支柱37は台座38に固定されており、40は支持構造体36を左右のいずれにも回転自在に支持する支持用回転部材、48はスクリュー棒45を回転させて中心部材43を羽根部材30の回転軸上に沿って移動させるためのモーター、49は中心部材43の伸縮に連動して伸縮する保護部材を示している。
次に、本願発明にかかる実施形態9におけるブレード平板を羽根部材に使用した風力発電機について説明する。図31は、本願発明の実施の一例を示す2つの羽根部材を有する風力発電機の側面図である。図31中、符号Dは、2つの羽根部材30が同図に示すような向きで配置されている風車部、31はそれぞれの羽根部材30の回転軸上を中心軸とする軸体、32は羽根部材30と回転可能に接続され、かつ、羽根部材30の回転軸上に沿って摺動可能な中心部材、33は羽根部材30および軸体31と強固に接続されている外周部材、52は外周部材33と強固に接続されている羽根部用固定部材、34は羽根部材30の回転を制御するための回転速度制御部材、35は2つの軸体31と接続されているローターおよびステーターの回転により発電する発電機、55は支持部材、支柱56は台座57に固定されており、58は軸体31と回転自在に接続されている回転部材、59は支持部材55を回転自在に支持する支持用回転部材を各々図示する。そして、風向41より風を受けることによって、風車部Dが同図に示す向きに自己追従し、それぞれの羽根部材30が同図に示す回転方向(61および62)に回転することを示している。
次に、本願発明にかかる実施形態10におけるブレード平板を羽根部材に使用した風力発電機について説明する。図32は、本願発明の実施の一例を示す組立て式風力発電機の正面図である。図33は、図32に記載の組立て式風力発電機の側面図である。図32および図33中、符号Dは図31に示す発電部、63はパイプ形状の連結支持部材、64は複数の連結支持部材63と強固に接続させて連結支持構造体Eを構成するためのパイプ形状の連結支持部材、65は連結支持部材64の接続口を保護する保護部材を示している。なお、連結支持構造体Eは自立可能な構造としている。
次に、本願発明にかかる実施形態11におけるブレード平板を羽根部材に使用した風力発電機について説明する。図34は、本願発明の実施の一例を示す連結型組立て式風力発電機の正面図である。図35は、図34に記載の連結型組立て式風力発電機の側面図である。図36は、図34に記載の連結型組立て式風力発電機の上面図である。図34から図36に示す図は、複数の連結支持部材63、64を組み合わせた連結支持構造体Fと、図32および33に記載の組立て式の風車部Dを複数連結したものである。図34中、符号66は連結支持部材64に接続された連結支持構造体Fをワイヤー67により強固に補強および固定するための補強部材を示している。但し、ワイヤー67は同図に示すように、複数の補強部材66同士と接続させて連結支持構造体Fを補強するだけではなく、例えば、杭または重しなどと接続させて連結支持構造体Fを固定することも可能であり、補強および固定する方法を限定するものではない。
次に、本願発明にかかる実施形態12におけるブレード平板を羽根部材に使用した風力発電機について説明する。図37は、本願発明の実施の一例を示す連結型風力および太陽光ハイブリット式発電機の概念的な正面図である。符号Aは、図25および図26に記載の風力発電機であって、風力発電機Aの羽根部材の面上には、図示しないが、例えば曲面加工が可能な有機薄膜式太陽光電池を備えており、図37に示すように前記風力発電機を横3列に並列配置させ、さらに、前記並列配置された3つの前記風力発電機を縦2列に縦列配置させたものである。符号68は、これらを効果的に発電させるために適切な間隔で連結させるための連結支持部材を示している。但し、前記有機薄膜式太陽光電池以外にも、無機系および化合物系の太陽光電池なども曲面加工が可能である。
次に、本願発明にかかる実施形態13におけるブレード平板を羽根部材に使用した風力発電機について説明する。図38、39は、羽根部材が可変する垂直軸型風力発電機の可変前後の状態を示す図である。羽根部材30を閉じて平板状とすることで、風の抵抗をうけない風車とすることができる。図38は、羽根部材が可変する垂直軸型風力発電機の可変後の正面図である。図39は、羽根部材が可変する垂直軸型風力発電機の可変前の正面図である。本実施形態の風車部は、どの方向からの風向きでも発電することが可能である。なお、暴風時には、図39に示すように、羽根部材を閉じることにより、破損を回避することが可能となる。本実施形態では、ブレーキ装置が不要で、コスト削減とブレーキ装置の発火などを回避することができ、安全である。
次に、本願発明にかかる実施形態14におけるブレード平板を羽根部材に使用した流体媒体による発電機について説明する。図40は、本願発明の実施の一例としての浮揚式発電機の発電本体部を示す概念的な正面図である。図40中、符号30Aは中心部1の近傍2から反時計回りに伸びる前記外周部3には接しない切り込みが施された本実施形態のブレード平板による羽根部材、30Bは中心部1の近傍2から時計回りに伸びる外周部3には接しない切り込みが施された本実施形態のブレード平板による羽根部材である。符号71は効果的に発電させるために羽根部材30A、30Bを適切な間隔で配置させるための連結支持部材、72は発電機73のローター側に接続されている軸体、74は発電機73のステーター側に接続されている管状の軸体、75は接続部材、76は接続部材75を有する発電本体部Gと浮揚部材とをつなぐための強度を有するケーブル、77は発電機73に接続されている配線、78は丈夫な電力ケーブル、79は外周部材、80は回転部材、81は配線77に流れる発電電力を電力ケーブル78に伝導させるためのコミュテーターを示している。なお、発電本体部Gは少なくとも防錆性、防水性、気密性もしくは耐圧性またはこれらの組み合わせの特性を有する。
次に、本願発明にかかる実施形態15におけるブレード平板を羽根部材に使用した風力発電機について説明する。図41は、本願発明の実施の一例を示す連結型浮揚式発電機の発電本体部の概念的な正面図である。3つの発電本体部Gを縦列に連結したものを示しており、前記連結型浮揚式発電機は浮揚部材と接続可能であって、複数の発電本体部Gの発電機73より発生した発電電力を電力ケーブル82へ伝達可能に構成されている。なお、前記連結型浮揚式発電機は少なくとも防錆性、防水性、気密性もしくは耐圧性またはこれらの組み合わせの特性を有する。
次に、本願発明にかかる実施形態16におけるブレード平板を羽根部材に使用した連結型傾斜式風力発電機について説明する。図42は、本願発明の実施の一例を示す連結型傾斜式風力発電機の概念的な正面図である。図43は、図42に記載の連結型傾斜式風力発電機の概念的な上面図である。図42に示すように、電力ケーブル83と接続されている4つの発電本体部Gを鉛直方向に設置されたタワー84の上部より45度傾斜させ、かつ、タワー84の中心を基点とし90度ずつ回転させて配置したものである。図42中、符号85は避雷針、86はそれぞれの発電本体Gより発電された発電電力を一括して制御するインバーター、87は台座、88は発電本体部Gの傾斜角度を維持するための発電機本体用固定部材、89は発電本体部Gと発電機本体用固定部材88をつなぐケーブルを各々図示する。但し、配置する発電本体部Gの傾斜角度は45度以外でも可能であって、タワーの高さを考慮した避雷針の保護角の範囲内である。
次に、本願発明にかかる実施形態17におけるブレード平板を羽根部材に使用した風力発電機について説明する。図44は、本願発明の実施の一例を示す浮揚式風力発電機の概念的な斜視図である。浮揚部材90は接続部材75を介して発電本体部Gと接続されている。図44中、符号91は電力ケーブル78を巻き取るための巻取り部材、92は巻取り部材91と水平面に沿って回転可能に接続されている台座、26は風向、Hは車両を示している。
次に、本願発明にかかる実施形態17におけるブレード平板を羽根部材に使用した風力発電機について説明する。図45は、本願発明の実施の一例を示す浮揚式風力発電機の概念的な斜視図である。図45Aは、羽根部材を複数有する切頂二十面体型の浮揚式発電機の発電本体部を示す概念的な正面図である。図45Bは、羽根部材を複数有する切頂二十面体型の浮揚式発電機の発電本体部を示す概念的な側面図である。図45Cは、羽根部材を複数有する切頂二十面体型の浮揚式発電機の発電本体部を示す概念的な上面図である。図45A〜図45Cに示すように、羽根部材30および発電機Aを有する発電本体部Hは、支持部材形状が20個の六角形と12個の五角形からなる切頂二十面体から成るバックミンスターフラーレン構造である。上下左右関係なく、全方向の風が利用可能である。しかも、乱流でも発電可能となる。複数の切り込み方向が異なる羽根部材30を有し、風により羽根部材が回転する際に回転慣性力を相殺して、電気ケーブル78の捻れを防ぐ。すなわち、図45Cに示すように、風向26に対して、発電機Aはいずれかの風向追従方向26Aで静止する。なお、20個の六角形と12個の五角形をそれぞれ1枠として、合計32個の羽根部材30および発電機Aを有することも可能である。
次に、本願発明にかかる実施形態19におけるブレード平板を羽根部材に使用した風力発電機について説明する。図46は、本願発明の実施の一例を示す浮揚式風力発電機の概念的な斜視図である。図46に示すように、切頂二十面体型の発電本体部Hは、実施形態17と同様に、浮揚部材90を備えており、90は接続部材75を介して発電本体部Hと接続されている。図46中、符号91は電力ケーブル78を巻き取るための巻取り部材、92は巻取り部材91と水平面に沿って回転可能に接続されている台座、26は風向、Hは車両を示している。
次に、本願発明にかかる実施形態20におけるブレード平板を羽根部材に使用した風力発電機について説明する。図47は、本願発明の実施の一例を示す垂直軸型風力発電機の概念的な斜視図である。図19および図20に示す三次元形状の螺旋ブレード102Cによる羽根部材が、この形状を維持するための軸体31に保持されている。34は羽根部材の回転を制御するための回転速度制御部材、35は発電機、37は台座38に固定される支柱、39は軸体31と回転自在に接続されている回転部材を各々図示している。
次に、本願発明にかかる実施形態21におけるブレード平板を羽根部材に使用した流体媒体による発電機について説明する。図48は、本願発明の実施の一例としての浮揚式発電機の発電本体部を示す概念的な正面図である。前述した実施形態14と同様に、反時計回りに回転するブレード7を連結して三次元形状の螺旋ブレード102Cとした羽根部材M−1と、M−1を回転軸上に沿って反転させたM−2とを連結部材で連結している。符号71は効果的に発電させるために羽根部材M−1、M−2を適切な間隔で配置させるための連結支持部材、72は発電機73のローター側に接続されている軸体、74は発電機73のステーター側に接続されている軸体、75は接続部材、76は接続部材75を有する発電本体部Mと浮揚部材とをつなぐための丈夫なケーブル、77は発電機73に接続されている配線、78は丈夫な電力ケーブル、79は外周部材、80は回転部材、81は配線77に流れる発電電力を電力ケーブル78に伝導させるためのコミュテーターを示している。
次に、本願発明にかかる実施形態22におけるブレード平板を羽根部材に使用した風力発電機について説明する。図49は、本願発明の実施の一例を示す浮揚式風力発電機の概念的な斜視図である。図49は、本願発明の実施の一例を示す連結型浮揚式発電機の発電本体部の概念的な正面図である。図48の3つの発電本体部Nを縦列に連結したものを示しており、前記連結型浮揚式発電機は浮揚部材と接続可能であって、複数の発電本体部Nの発電機73より発生した発電電力を電力ケーブル82へ伝達可能に構成されている。なお、前記連結型浮揚式発電機は少なくとも防錆性、防水性、気密性もしくは耐圧性またはこれらの組み合わせの特性を有する。
次に、本願発明にかかる実施形態23におけるブレード平板を羽根部材に使用した風力発電機について説明する。図50は、本願発明の実施の一例を示す浮揚式風力発電機の概念的な斜視図である。浮揚部材90は接続部材75を介して発電本体部Nと接続されている。図50中、符号91は電力ケーブル78を巻き取るための巻取り部材、92は巻取り部材91と水平面に沿って回転可能に接続されている台座、26は風向、Hは車両を示している。
次に、本願発明にかかる実施形態24におけるブレード平板を羽根部材に使用した海流発電機について説明する。図51は、本願発明の実施の一例を示す浮揚式海流発電機の概念的な斜視図である。図51に示すように、反時計回りの羽根部材30A、時計回りの羽根部材30Bが海流96に対して並列に配置されている。97は海流96に対して羽根部材30A、30Bを自転可能に追従させるためのキール、98は浮揚部材、99は発電機、100は海流96より発電した電力を送電するための丈夫な電力ケーブル、Oは発電本体部を図示している。なお、浮揚部材98には気体が内蔵されており、電力ケーブル100はアンカー101と強固に接続されている。
次に、本願発明にかかる実施形態19におけるブレード平板を羽根部材に使用した水力発電機について説明する。図52は、本願発明の実施の一例を示す水力発電機の概念的な正面図である。符号Pの水車部は中心部1の近傍2から反時計回りに伸びる外周部3には接しない切り込みが施された本実施形態のブレード平板による羽根部材30を同図に示すような向きで複数連結させて配置したものである。図52中、符号123は水車部Pの回転軸上を中心軸とする軸体、124は、軸体123と強固に接続されている中心部材、125は羽根部材30および軸体123と強固に接続されている外周部材、126は発電機、127は水車部Pを固定するための支持部材、そして、128は軸体123と回転自在に接続されている回転部材、129は発電機126および支持部材127を固定する台座を各々図示する。図52中、破線の矢印は水流130の流れ方向、実線の矢印131は水流によって回転する水車部Pの回転方向を示している。
次に、本願発明にかかる実施形態19におけるブレード平板を羽根部材に使用した水力および海流発電機について説明する。図53Aは、本願発明の実施の一例を示す係留式水力および海流発電機の概念的な側面図である。羽根部材30に強固に接続された耐海水ケーブル123の回転により動力を伝達する係留式水力および海流発電機である。この水力および海流発電機は、耐水性、耐圧性、耐海水、耐腐食性を有する。翼先端がない形状によりキャビテーションを低減することが可能で、羽根部材の破損を防ぐことができる。水流130によって発生する抗力により羽根部材30が自己伸張して自転するため軸体が不要となる。また水流130により三次元形状の螺旋ブレード102Aから、くびれ部8を有する三次元形状の螺旋ブレード102Cに変化する。図中53、符号124は中空構造を有する中心部材であって、空気を充てんすることで最適な水深で発電が可能となる。発電機126、回転速度制御部材x、増速機xおよび機械装置(回転指示部材141、支柱142、台座143等)を水上または海上に設置することができ、故障を防ぎかつメンテナンスが容易となる。さらには環境負担やコスト削減が可能となる。
次に、本願発明にかかる実施形態26´におけるブレード平板を羽根部材に使用した潮流および海流発電機について説明する。図53Dの(A)は、本願発明の実施の一例を示す係留式潮流および海流発電機の発電時の概念的な側面図である。図53Dの(A)に示すように、潮流および海流より自転する羽根部材Yに強固に接続された耐海水の丈夫なケーブル217の回転により動力を発電本体部Xに伝達する係留式潮流および海流発電機である。この潮流および海流発電機は、少なくとも耐水性、耐圧性、耐海水、耐腐食性を有する。翼先端がない形状によりキャビテーションを低減することが可能で、羽根部材の破損を防ぐことができる。図に示すように、中央フロート218、側部フロート219、中央フロート218および側部フロート219の方向転回をするためのスラスター220、移動可能な蓄電装置221、電力変換および制御装置222、ケーブル217および羽根部材Yを一括して海上に引き揚げる巻取り部材223であって、中央フロート218は、鉄鋼製のチェーン224を介して海底に設置されたアンカー225と強固に連結されている。図53Dの(B)は、本願発明の実施形態の一例を示す係留式潮流および海流発電機の発電時の概念的な上面図である。図53Dの(B)は、海上に浮かぶフロート(中央フロート218、側部フロート219)、発電本体部Xおよび機械装置(蓄電装置221、電力変換および制御装置222、ケーブル217、巻取り部材223等)を示している。発電本体部Xは、係留する羽根部材Yの動きに合わせて水平面上および垂直面上に沿って角度を自在に調整できる。
次に、本願発明にかかる実施形態53´´におけるブレード平板を羽根部材に使用した潮流および海流発電機について説明する。図53Eの(A)は、図53Dに示す係留式潮流および海流発電機の引上げ時の概念的な側面図である。図53Eの(A)に示すように、回転を停止させるために平板状の図53Bに示す羽根部材Zに変形させて、巻取り部材223によりケーブル217および海面に浮上させた羽根部材Zを一括して中央フロート218に回収する。図53Eの(B)は、巻取り部材223により羽根部材Zを回収するために、海上に浮かぶフロート(中央フロート218、側部フロート219)、発電本体部Xおよび機械装置(蓄電装置221、電力変換および制御装置222、ケーブル217、巻取り部材223等)の方向をスラスター220によって矢印方向に90度旋回した状態であり、破線部分は旋回前の位置を示している。
次に、本願発明にかかる実施形態27におけるブレード平板を羽根部材に使用した送風装置について説明する。図54は、本願発明の実施の一例を示す送風装置の概念的な斜視図および正面図である。図54(A)中、符号Q―1はくびれ形状がない本実施形態のブレード平板の三次元形状の螺旋ブレード102Aによる羽根部材30を使用した送風装置、図54(B)中、Q―2はくびれ形状を有する本実施形態のブレード平板の三次元形状の螺旋ブレード102Bによる羽根部材30を使用した送風装置、図54(C)中、Q―3はくびれ形状を有する本実施形態のブレード平板の三次元形状の螺旋ブレード102Bによる羽根部材30を同図に示すように2つ組み合わせて使用した送風装置、図54(D)中、Q―4はくびれ形状を有する本実施形態のブレード平板の三次元形状の螺旋ブレード102Bによる羽根部材30を同図に示すように2つ組み合わせて使用した送風装置である。符号131は軸体、133は中心部材、134はモーター、135は電力ケーブル、136は内側に軸体が通っている接続パイプを示している。また、破線の矢印は羽根部材の回転により発生する気流、実線の矢印はモーター134が回転する方向である。
以下に、本願発明にかかる実施例1における風力発電機について説明する。図55は、本願発明にかかる実施例1における風力発電機の羽根部材の翼数における電圧量の統計図である。風向追従可能に簡易的に構成された直径150mmの中心部および外周部を80mm伸張させた本実施形態のブレード平板である羽根部材と発電機を有する風力発電機であって、前記風力発電機に向けて400mmの距離から送風装置より風(約3m/秒)を発生させることで、前記羽根部材と接続された前記風力発電機の回転により発生する電圧を一定の不可抵抗のもと測定したものである。
以下に、本願発明にかかる実施例2における風力発電機について説明する。図56は、本願発明にかかる実施例2における風力発電機の羽根部材の伸張差における電圧量の統計図である。同図の測定に使用された風力発電機は、4つの伸張率の異なる5枚翼を有する前記水平軸型であって、第3の風力発電機は伸張が100mm(以下、これを伸張率100%とする)の羽根部材を有し、第4の風力発電機は伸張率が70%の羽根部材を有し、第5の風力発電機は伸張率が40%の羽根部材を有し、風力発電機は伸張率が0%の羽根部材を有しており、それぞれの前記風力発電機に向けて500mmの距離から送風装置より風(約4m/秒)を発生させることでそれぞれの前記風力発電機より発生する電圧を測定したものである。なお、前記羽根部材は伸張率が約70%以上でくびれ形状を構築する。
以下に、本願発明にかかる実施例3における風力発電機について説明する。図57は、本願発明の実施例3における風力発電機の羽根部材の風向における自転角度の統計図である。同図の測定に使用された風力発電機は直径150mmの本実施形態のブレード平板である羽根部材を80mm伸張させた風向追従機能のない5枚翼式であって、同図に示す風向(I)より前記風力発電機に向けて400mmの距離から送風装置より風(約4m/秒)を発生させて前記羽根部材の回転軸(II)の軸上の基点(III)を軸に角度を変えて自転の不可を調べたものである。
図58は風洞試験装置を用いて羽根部材を試験した装置の構成図である。図59は、試験結果を示す図である。図58に示すように、大型送風機より発生した風200がピトー管(Pitot tube)201を通り、トルクトランスジューサ(Torque Transducer)202に接続された試験体の風車である羽根部材30を回転させて、トルクモータブレーキ(Torque Mortor Brake)203により、ローター(Rotor)204にブレーキをかけてパワーセンサ(Power Sensor)205によりトルクを測定する。同時に回転センサ(Revolution Sensor)206によりローター(Rotor)202の回転を測定しトルクコンバータ(Torque Converter)207により周速比を測定する。これにより求めたトルクと周速比からパワー係数を導き出す。なお、符号208は電源部(Power Source)、209はベッツ型マノメメータ(Betz Type Manometer)を示す。
101 平板部
102、102A、102B 三次元形状の螺旋ブレード
103 お椀形状の湾曲部
1 中心部
2 中心部の近傍
3 外周部
4 切込み
4a 外周側端部
4b 内周側端部
5 第1の伸長
6 第2の伸長
7 ブレード
8 くびれ部
9 切り抜き
20 基台
21 押さえ部材
Claims (24)
- 平板部に渦巻き状の切り込みを有し、
前記渦巻き状の切り込みの中心部側を伸長させた状態で三次元形状の螺旋ブレードを配置することを特徴とするブレード平板。 - 前記三次元形状の螺旋ブレードは、伸長させた状態で、くびれ部を備えることを特徴とする請求項1に記載のブレード平板。
- 前記切り込みは、平板の外周端部または外周側から所定間隔をもった少なくとも一つの起点を有することを特徴とする請求項1または2に記載のブレード平板。
- 前記切り込みは、平板の中心近傍から少なくとも一つの起点を有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一つに記載のブレード平板。
- 前記切り込みは、互いに交わらず2つ以上施されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一つに記載のブレード平板。
- 前記三次元形状の螺旋ブレードは、伸長させた状態で、伸長方向からみたときに、ブレード同士が交差することを特徴とする請求項1記載のブレード平板。
- 前記三次元形状の螺旋ブレードは、伸長させた状態で、一方向からみたとき、ブレード表裏面が露出していることを特徴とする請求項1記載のブレード平板。
- 前記渦巻き状の切り込みは、中心部側が連結されることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一つに記載のブレード平板。
- 前記中心部側が連結された切り込み片の中心先端部が保持部に保持される、請求項8に記載のブレード平板。
- 前記中心部側が連結された切り込み片の中心部先端部が保持部に捻った状態で保持される、請求項8に記載のブレード平板。
- 回転軸を中心に回転する少なくとも一つの軸体を備え、前記軸体と組み合わされている、請求項1乃至10のいずれか一つに記載のブレード平板。
- 前記切り込みは、円の一部、直線またはこれらの組み合わせで複数連結されている、請求項1乃至11のいずれか一つに記載のブレード平板。
- 前記回転軸を中心に回転する外周部材を備え、前記軸体および前記外周部と組み合わされている、あるいは、プリント配線を備え、前記軸体および前記外周部と伝導可能に組み合わされている、請求項1乃至12のいずれか一つに記載のブレード平板。
- 請求項1乃至13のいずれか一つに記載のブレード平板の回転により発電する発電部を備えていることを特徴とする発電機。
- 前記発電部に太陽光電池を備えることを特徴とする請求項14に記載の発電機。
- 少なくとも一つの回転部材を備えている、流体媒体に対して自己流向追従可能な追従装置を備えることを特徴とする請求項14に記載の発電機。
- 少なくとも一つの浮遊部材を備えることを特徴する請求項14または15に記載の発電機。
- 蓄電装置を備えていることを特徴とする請求項14乃至16のいずれか一つに記載の発電機。
- 請求項1乃至13のいずれか一つに記載のブレード平板による回転エネルギーを熱エネルギーに変換することを特徴とする発熱装置。
- 請求項1乃至13のいずれか一つに記載のブレード平板、発電部、回転部材、浮揚部材、発熱装置、蓄電装置およびこれらを支持する支持部材のいずれかを備え発電可能に構成されていることを特徴とする発電機。
- 請求項1乃至13のいずれか一つに記載のブレード平板、発電部、回転部材、浮揚部材、発熱装置、蓄電装置およびこれらを支持する支持部材のいずれかを備え発電可能に構成されていることを特徴とする発電機の組立てキット。
- 請求項1乃至13のいずれか一つに記載のブレード平板の回転により送風する駆動装置を備えていることを特徴とする送風装置。
- 請求項1乃至13のいずれか一つに記載のブレード平板、発電部、回転部材、浮揚部材、発熱装置、蓄電装置、駆動装置およびこれらを支持する支持部材のいずれかを備え、発電可能に構成されていることを特徴とする発電機。
- 請求項1乃至13のいずれか一つに記載のブレード平板、発電部、回転部材、浮揚部材、発熱装置、蓄電装置、前記駆動装置およびこれらを支持する支持部材のいずれかを備え、発電可能に構成されていることを特徴とする送風装置の組立てキット。
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