JP2018204584A - Wind power generator for high-rise roof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、特に高層ルーフや屋上バルコニーなどに設置して使用するのに好適な風力発電機であり、通常仕様の風車を、小型化・効率化する事により高所での使用を可能とした風力発電機に関する。 The present invention is a wind power generator that is particularly suitable for installation on a high-rise roof or a rooftop balcony. The wind turbine of a normal specification can be used in high places by downsizing and improving efficiency. It relates to wind power generators.
高層ルーフや屋上バルコニーなどに適合させる事を目的として開発された高層ルーフ式風力発電機とは、風力発電機の動力源である風速が得られず風力発電機の設置を希望しても活用できない地域又は、生活圏内にて風力発電機を活用したくても適切な空地が見込めない場所並びに、商業施設・集合住宅・病院施設・学校・役所・交通ターミナル・製造環境等々の人込みや、地下駐車場等の共用部分の電気を自家発電、それも再生可能エネルギーで補いたくても設置するスペースの確保が難しく設置を諦めている者の期待に応えるべく、長年の風力発電機の開発の経験と知識から開発された風力発電機であり、風力を効果的に利用している。 The high-rise roof type wind power generator developed for the purpose of adapting to high-rise roofs and rooftop balconies cannot be used even if it is desired to install a wind power generator because the wind speed that is the power source of the wind power generator cannot be obtained. Even if you want to use wind power generators in the area or within your living area, you cannot expect an appropriate open space, and there are crowds of commercial facilities, apartment buildings, hospital facilities, schools, government offices, transportation terminals, manufacturing environments, etc. Many years of experience in developing wind power generators to meet the expectations of those who have given up their installation because it is difficult to secure the installation space even if they want to supplement their electricity in common areas such as parking lots with renewable energy. It is a wind power generator developed from knowledge and uses wind power effectively.
風力を効果的に利用した発明として、特許文献1の技術は、図1のように、中心軸1から延びた放射状の水平アームaの外端に、平面図で見た場合におたまじゃくし状の羽根2を設けた風車Wの回転で発電機を回転させる発明が提案されている。
しかしながら、このような構造では、前記のように、風通しの悪い場所では十分な風力発電が出来ない。
本発明の技術的課題は、このような問題に着目し、地上に設置して使用するノーマルタイプと同出力、同サイズの大きさの風力発電機を高空域に上げて使用する事は技術的にも環境的にも問題が多く実現不可能であるため、通常仕様のノーマルタイプと同出力を維持し、より小型化を追求実現する事により高度が上がれば風速が低地よりも得易いと言う利点、あるいは風力を効果的に利用できる効率的な風力発電機を実現する。
As an invention that effectively uses wind power, the technique disclosed in Patent Document 1 has a tadpole-shaped blade at the outer end of a radial horizontal arm a extending from the central axis 1 as shown in FIG. An invention has been proposed in which the generator is rotated by the rotation of the windmill W provided with 2.
However, with such a structure, as described above, sufficient wind power generation cannot be performed in a poorly ventilated place.
The technical problem of the present invention pays attention to such a problem, and it is technical to use a wind power generator with the same output and size as a normal type installed on the ground for use in a high airspace. However, there are many problems in the environment, so it is impossible to realize it, so if the altitude increases by maintaining the same output as the normal type of the normal specification and pursuing further downsizing, the wind speed is easier to obtain than the lowland Benefits or an efficient wind generator that can effectively use wind power.
本発明の技術的課題は次のような手段によって解決される。請求項1は、鉛直の中心軸の周りに主翼が周回する風車であって、この風車の側面に到来する横風が当たる傾斜板を隣接する主翼の間に設けて、横風の風力が風車の周回力に変換される構造であることを特徴とする風力発電機である。 The technical problem of the present invention is solved by the following means. Claim 1 is a wind turbine in which a main wing circulates around a vertical central axis, and an inclined plate that strikes a side wind coming to the side surface of the wind turbine is provided between adjacent main wings so that the wind of the cross wind is circulated by the wind turbine It is a wind power generator characterized by having a structure converted into force.
請求項2は、前記の傾斜板は、隣接主翼の間に設けてあるか、又は前記隣接主翼の間において前記の主翼よりも回転中心寄りに設けてあることを特徴とする請求項1に記載の風力発電機である。 According to a second aspect of the present invention, the inclined plate is provided between adjacent main wings or between the adjacent main wings closer to the center of rotation than the main wings. Wind power generator.
請求項3は、街灯の電柱上端、ポール上端、高層櫓型又は屋上バルコニー上に設けた設置部に前記の風力発電機の風車を設置してあることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の風力発電機である。 The third aspect of the present invention is characterized in that the wind turbine of the wind power generator is installed in an installation portion provided on the upper end of the electric pole of the streetlight, the upper end of the pole, the high-rise wall type, or the rooftop balcony. It is a wind power generator as described in.
請求項4は、前記風車の少なくとも外周を取り囲む、平面形状が偶数の多角形のシャッターを設け、しかも前記シャッターは、強風の到来時に展開して閉鎖できる構造であることを特徴とする請求項1、請求項2又は請求項3に記載の風力発電機である。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a polygonal shutter having an even number of planar shapes surrounding at least the outer periphery of the windmill, and the shutter can be opened and closed when a strong wind arrives. A wind power generator according to
請求項5は、前記のシャッターは風車の中心軸の周りに回動でき、前記多角形の一並びに180度の角部位置、及び/又は風車上部に設けた180度方向の風向板を有し、到来する風が二分される構造としたことを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれかに記載の風力発電機である。 According to a fifth aspect of the present invention, the shutter can be rotated around a central axis of the windmill, and includes a 180 ° direction wind plate provided at one corner of the polygon and 180 degrees and / or the windmill. The wind power generator according to any one of claims 1 to 4, wherein the incoming wind is divided into two parts.
請求項1のように、鉛直の中心軸の周りに主翼が周回する風車であって、この風車の側面に到来する横風が当たる1以上の傾斜板を隣接する主翼の間に設けて、横風の風力が風車の周回力に変換されので、この周回力で風車が回転して発電機を駆動する。 As in claim 1, a wind turbine in which a main wing circulates around a vertical central axis, and at least one inclined plate that strikes a side wind arriving on a side surface of the wind turbine is provided between adjacent main wings. Since the wind power is converted into the circulatory force of the windmill, the circulatory force rotates the windmill to drive the generator.
請求項2のように、前記の傾斜板は、前記主翼の間に設けてあるか、又は前記主翼の間において前記の主翼よりも回転中心寄りに設けてあるので、主翼の間を素通りする風圧を無駄にしないで有効利用して、微風でも風車が回転して発電できる。
As described in
請求項3のように、街灯電柱上端、ポール上端、高層櫓型又は屋上バルコニー上に設けた設置部に前記の風力発電機の風車を設置してあるので、風車の設置位置が高く、風通しが良くなるので、微風でも捕捉して回転力に変換する風車の構造と相まって、風車の回転が円滑確実となる。
Since the wind turbine of the wind power generator is installed in the installation part provided on the upper end of the streetlight pole, the upper end of the pole, the high-rise wall type or the rooftop balcony as in
請求項4のように、前記風車の少なくとも外周を取り囲む、平面形状が偶数の多角形のシャッターを設け、しかも前記シャッターは、強風の到来時に開いて閉鎖できる構造であるので、台風などの強風が到来する際は、予めシャッターを閉鎖しておくことにより、内部の風車などを防護して破損を防止できる。 According to the fourth aspect of the present invention, there is provided an even polygonal shutter that surrounds at least the outer periphery of the windmill, and the shutter can be opened and closed when a strong wind arrives. When it arrives, by closing the shutter in advance, it is possible to protect the internal windmill and prevent damage.
請求項5のように、前記のシャッターは風車の中心軸の周りに回動でき、前記多角形の一並びに180度の角部位置、及び/又は風車上部に設けた180度方向の風向板を有し、到来する風が二分される構造としたので、台風などの強風が到来しても、前記シャッターが自動的に回転して風向板が到来風に向き、かつ到来風を二分して逸らすので、前記シャッターの受ける風圧は最小となり、損傷を免れる。 According to a fifth aspect of the present invention, the shutter is capable of rotating around the center axis of the windmill, and includes a 180 ° direction wind direction plate provided at one corner of the polygon and 180 degrees and / or the windmill. Since the incoming wind is divided into two, even if a strong wind such as a typhoon arrives, the shutter automatically rotates and the wind direction plate faces the incoming wind and diverts the incoming wind in half. Therefore, the wind pressure received by the shutter is minimized, and damage is avoided.
次に本発明による風力発電機が実際上どのように具体化されるか実施形態を説明する。図2は地上に設けるノーマルタイプの風車Wを示す正面図であり、中心軸1から延びた放射状の水平アームaの外端に、平面図で見た場合におたまじゃくし状の羽根2を設けてある。このような形状をした鉛直軸型の風車Wで、図示されない発電機を回転駆動して発電する。
Next, an embodiment of how the wind power generator according to the present invention is actualized will be described. FIG. 2 is a front view showing a normal type windmill W provided on the ground, and a
このような、ノーマルタイプの風車を小型化したり微弱な風力でも効果的に捕捉して回転できる風車を風の有る高所に揚げて設置する。図3は、ポールP上に風車Wを設けたタイプであり、200w〜5kwまでのタイプが使用される。ポールPとは、大径の円筒状であり、上端に風車Wを設置したうえで、補強用の筋かい3をポールPと風車設置床との間に斜めに設けてある。
図4は、前記ポールP2上に風車Wを設けたタイプの別の実施例を示す正面図であり、大径の円筒状のポールP2をより高くして高層対応にしてある。主な仕様は、10kwと20kwのタイプを選択できる。
図5は、4本の支柱P3…から成る高層櫓の上に風車Wを設けたタイプの正面図であり、屋上バルコニー等で組立てて完成する。主な仕様は、ポール仕様や高層ポール仕様で使用する本体躯体を使用せず、分解状態で揚げてから組み立てる。従って、利用する用途や規模に合わせての利用が可能となり、全ての機種で使用可能である。
Such a normal type windmill is downsized or windmills that can effectively capture and rotate even with weak wind power are raised and installed at high places with wind. FIG. 3 shows a type in which a windmill W is provided on a pole P, and types of 200 w to 5 kw are used. The pole P has a large-diameter cylindrical shape. A windmill W is installed at the upper end, and a reinforcing
FIG. 4 is a front view showing another embodiment of a type in which a windmill W is provided on the pole P2, and the large-diameter cylindrical pole P2 is made higher so as to correspond to a high layer. The main specifications are 10kw and 20kw types.
FIG. 5 is a front view of a type in which a windmill W is provided on a high-rise wall composed of four columns P3, and is assembled and completed on a rooftop balcony or the like. The main specifications do not use the body frame used in the pole specifications or high-rise pole specifications, but are assembled after being disassembled. Therefore, it can be used according to the application and scale to be used, and can be used in all models.
前記の各タイプの垂直軸型風力発電機の数値を比較した表1を参考に記載してある。
又、同出力垂直軸型風力発電機小型仕様(高層ルーフ&屋上バルコニー)タイプ垂直軸型風力発電機に関して、特長を挙げると次の通りである。
(1) 一般的な垂直軸型風力発電機で使用する風車と、高層ルーフ& 屋上バルコニー仕様で使用する風車数値を比較すると、同出力の通常型垂直軸型風車サイズを100%とすると、高層ルーフ&屋上バルコニー仕様の垂直軸型は40% 〜60% の小型化が可能である。
その一つの要因は、通常型仕様の垂直軸型風力発電機は低空区域に設置して使用するため風速の強弱に大きく左右され不安定な出力となるが、可能な限り高空区域に風車を設置する事により、低空区域よりも比較的に安定した風速が得られる確率が高い事と、低空区域の風と、高空区域の風に含められている風の密度も濃くなるため、低空区域に設置して使用する一般的なノーマルタイプの風車サイズよりも小型でよい事に繋がる利点がある。
当然、低空区域に設置して使用するノーマルタイプのサイズの大きさの物を高空区域に設置する事は不可能であると共に危険性も増し、設置する場所にも限界が伴うため、同出力で小型化ができる事により垂直軸型風力発電機の市場性も更に拡大していく。
In addition, the features of the vertical axis type wind power generator of the same output vertical axis type wind power generator compact type (high-rise roof & rooftop balcony) type are as follows.
(1) Comparing the wind turbines used for general vertical axis wind power generators and the wind turbines used for high-rise roof and rooftop balcony specifications, the size of the normal vertical axis wind turbine with the same output is 100%. The vertical axis type with roof and rooftop balcony can be downsized by 40% to 60%.
One of the factors is that the normal type vertical axis wind power generator is installed in a low altitude area and is unstable depending on the strength of the wind speed. However, a windmill is installed in the high altitude area as much as possible. This is because there is a high probability that a relatively stable wind speed will be obtained compared to the low-altitude area, and the density of the wind included in the low-altitude area and the high-altitude area will also be high. Therefore, there is an advantage that it is smaller than a normal normal type windmill size.
Of course, it is not possible to install a normal-sized object that is installed and used in a low altitude area in a high altitude area, and the danger increases. The marketability of vertical axis wind power generators will be further expanded by downsizing.
(2) 同出力の通常型垂直軸型風力発電機よりも小型にして使用が可能な高層ルーフ&屋上バルコニー仕様の垂直軸型風力発電機を開発するにあたり発生した一つの課題は、直接風を受ける羽根の必要面積も小型化する事により当然限られてしまうため、(1) の主となる羽根は設置する場所に合わせて角度を調整する事を目的とした可変式主翼とし、更に主と成る垂直軸型の羽根は風を受けて回転をする事により縦横上下と羽根が変化する欠点が有るため、可変式主翼が回転時に横ブレを起こし垂直軸の命である垂直バランスが崩される危険性を、可能な限り低減させる目的で、主と成る可変式主翼羽根と羽根の間には (3)の横ブレ防止対策用として補助棒を取付ける方法が採用されている為、この補助棒を只の横ブレ防止対策用だけで使用するのではなくて、同出力の通常型垂直軸型風力で必要とする羽根の面積不足を補う目的を兼ねて、上下二段に設置されている主羽根横ブレ防止対策用の棒の中心部には、(2) の固定式補助翼( 幅200 〜400mm)を設置する事で、小型化の開発に際しての一つの課題をクリアーされているのが、同出力垂直軸型風力発電機の小型化高層ルーフ仕様&屋上バルコニー仕様の垂直軸型風力発電機である。当然、(1) の主と成る可変式主翼の横ブレを防御するために取付けられている、(2) の横ブレ防止対策用の棒であるため、その棒の中心に設置取付け(2) の補助翼は(1) の可変式主翼羽根とは異なり、固定式とされている。 (2) One challenge that occurred in developing a vertical axis wind generator with a high-rise roof and rooftop balcony that can be used in a smaller size than a normal vertical axis wind generator with the same output Since the required area of the blades to be received is naturally limited by downsizing, the main blade of (1) is a variable main wing whose purpose is to adjust the angle according to the installation location. The vertical axis blades have the disadvantage that the blades change vertically and horizontally and vertically by rotating in response to the wind, so the variable main wing causes lateral blurring during rotation, and the vertical balance that is the life of the vertical axis is destroyed. For the purpose of reducing the performance as much as possible, the auxiliary rod is installed between the main variable wing blades. Use it only to prevent horizontal wrinkles In the center of the rod for preventing the main blade lateral blurring, which is installed in two stages above and below, to compensate for the lack of blade area required for the normal vertical axis wind power with the same output. By installing the fixed auxiliary wings (width 200 to 400mm) of (2), one of the challenges in the development of miniaturization has been cleared. This is a vertical axis wind power generator with a roof and rooftop balcony. Naturally, since it is a rod for preventing lateral blurring of (2), which is installed to prevent lateral blurring of the variable main wing which is the main of (1), it is installed at the center of that rod (2) Unlike the variable main wing blade of (1), the auxiliary wing is fixed.
図6以下は、微風でも捕捉して回転可能な風車であり、図6は主翼羽根2の角度を可変できる実施例である。中心軸1から延びた放射状の水平アームaの外端に、平面図で見た場合におたまじゃくし状の羽根2を支軸で連結した風車Wの回転で発電機を回転させる。そして、図7のように、主翼羽根2は前側と水平アームaとの間に斜めに配設した伸縮ロッドRを伸縮させることで、数度の範囲で角度を変更できる。
隣接する水平アームa・aの先端間を連結している連結バー4の位置で風車側面を塞ぐように設けた副翼板5の先端に、風圧捕捉用の凹鍵6を形成し、尾端7は傾斜させてある。従って、羽根2による風車Wの回転に加えて、副翼板5の凹鍵6や傾斜板7による風車Wの回転が起きることで、微風でも風車Wが回転可能となり、高層への移動が容易になる。
FIG. 6 and subsequent figures are wind turbines that can capture and rotate even with light wind, and FIG. 6 shows an embodiment in which the angle of the
A concave key 6 for trapping wind pressure is formed at the tip of the
図6は、凹鍵6と傾斜板7間しか副翼板5が存在しないが、図8は幅をより広くした横風受け壁5′が存在する。なお、図6の副翼板5も横風受け壁5′と同様に曲面にしてもよく、また羽根2と同じ高さである。図9は斜視図であり、羽根2の尾端21より多少後部にV字状の風圧捕捉用の凹鍵6を横風受け壁5′の先端に形成し、後端は、横風の風力を前進力に変換すべく傾斜板7にしてある。この傾斜尾端7の縁部は、横風が通過できる窓穴h中に突き出ている。そのため、前記凹鍵6に横風が入って風車Wを回転させ、また尾端の傾斜板7による押圧力が加わって、前記の主翼羽根2による風車Wの回転がより円滑となり、微風でも風車が回転可能となる。
In FIG. 6, the
横風受け壁5′の実施例は各種が可能であるので、次に例示する。(1).傾斜板7は1枚だけでもよいが、2枚や3枚などの複数枚にすると、押圧力も2倍、3倍となり、風車の回転パワーも大きくなる。V字状の風圧捕捉用の凹鍵6は設けない構造も可能である。これらの各実施例は図8に図示してある。
Since various embodiments of the cross wind receiving wall 5 'are possible, they will be exemplified below. (1) The number of the
図8、図9は、水平アームaの外端と同じ円周上に横風捕捉壁5が位置しているのに対し、図10、図11は、水平アームaの先端より中心軸1寄りに幾分移動した位置に横風捕捉壁5をずらしてある。図11は、斜視図であり、主翼羽根2や横風受け壁5の面積が大きいので、再生可能自然エネルギーである風力を利用していることを表示する広告面としても利用できる。例えば、地球温暖化を防止する取り決めを定めたパリ協定の文字や風力発電などの文字を表記できる。
図8や図10のように、主翼羽根2の尾端21とV状凹鍵6の外面とで、横風が主翼羽根2の後端の凹部22中にガイドされるので、主翼羽根2を押す風圧が強くなる。このように、風圧が間欠的に強くなると風車の円滑な回転に支障を来すように思われるが、常に慣性が作用しているので、スムーズな回転となる。
8 and 9, the cross
As shown in FIG. 8 and FIG. 10, the cross wind is guided into the recess 22 at the rear end of the
図12の平面図のように、主翼羽根2と同様におたまじゃくし状をした横風羽根2′を主翼羽根2・2間において、水平アームaの先端に設けてある。また、図7では、水平アームaの前側に伸縮ロッドRが有るのに対して、図13の実施例では、水平アームaの後側に伸縮ロッドRが有る。
As shown in the plan view of FIG. 12, a
台風などの強風が到来する場合は、予め風車を保護できるシャッターを開閉する構造が望ましい。図14〜図17はシャッターSで風車を防護する例であり、シャッターSは市販のブランドで足りる。図14は、シャッターを巻き取るモータを遠隔操作して、シャッターを巻き上げて開放した状態の側面図であり、強風の吹かない平時は開放状態にしておく。強風が来る場合は、予め巻き上げモータを遠隔操作して図15のようにシャッターSを開いて開口を閉じておき、内部の風車が破損されないように防護する。他の側面も全部、このようにしてシャッターSで強風から防護可能にしておく。風圧は弱いが、上面から吹き込む場合も有るので、上面もシャッターSで閉鎖可能にしておく。すなわち、平時は図16のように、モータを遠隔操作してシャッターSを巻き取って開放しておく。強風が吹く恐れが有る場合は、図17のように、モータの遠隔操作でシャッターSを閉じて、内部の風車に強風が当たるのを防止する。 When a strong wind such as a typhoon arrives, a structure that opens and closes a shutter that can protect the windmill in advance is desirable. 14 to 17 show examples of protecting the windmill with the shutter S, and a commercially available brand is sufficient for the shutter S. FIG. 14 is a side view showing a state in which the motor for winding the shutter is remotely operated and the shutter is wound up and opened, and is kept open during normal times when strong wind does not blow. When a strong wind comes, the hoisting motor is remotely operated in advance to open the shutter S and close the opening as shown in FIG. 15 to protect the internal windmill from being damaged. All other aspects are thus protected from strong winds by the shutter S in this way. Although the wind pressure is weak, it may be blown from the upper surface, so that the upper surface can also be closed by the shutter S. That is, during normal times, as shown in FIG. 16, the motor is remotely operated to wind up the shutter S and open it. When there is a possibility that strong winds will blow, the shutter S is closed by remote control of the motor as shown in FIG. 17 to prevent strong winds from hitting the internal windmill.
強風耐用防護シャッターとは、風力発電機の弱点である羽根の損傷を如何にして回避するか、風力発電機の命である羽根の破損事故は、80%は自然の強風によるものである。
本強風耐用防護シャッターは、比較的風速が安定して吹いている高空域の10m以上の高度に設置する「高層ルーフ式垂直軸型風力発電機」又は、60m以内の高空域に設置して使用される「屋上バルコニー式垂直軸型風力発電機」の羽根を保護する目的で開発されている。
また、本強風耐用防護シャッターは、強風を伴う台風の接近を事前にキャッチした場合並び、接近する確立が増すに従い遠隔地より風車の稼働停止操作と共に、外枠躯体フレームに事前に設置されている強風耐用防護シャッターの開閉スイッチを入れる事により、自動的にシャッターは閉ざされ強風から大切な風力の命である羽根を破損から守る事を可能としている。
当然、設置されている現地での手動による開閉操作も可能であると共に、本強風耐用防護シャッターの開閉動作は、風力発電機の操作システムの心臓であるPLC 制御システムに組み込む事により、遠隔地にいても緊急対応も可能と成っている。無論、強風が去った後のシャッターの開閉操作も自動的且つ、手動的操作も可能であるため、強風到来時に態々現地に出向き強風対策等の養生作業の手間を省く事も可能としている。
How to avoid the damage of blades, which is a weak point of wind power generators, is a strong wind-resistant protective shutter. The damage to blades, which is the life of wind power generators, is 80% due to natural strong winds.
This strong wind resistant protective shutter is installed in a high-rise roof type vertical axis wind power generator installed at a height of 10m or more in a high air area where the wind speed is relatively stable or installed in a high air area within 60m. It has been developed for the purpose of protecting the blades of the "Rooftop Balcony Vertical Axis Wind Generator".
In addition, this strong wind resistant protective shutter is arranged in advance when the approach of a typhoon accompanied by a strong wind is caught in advance, and is installed in advance on the outer frame housing frame together with the operation of stopping the windmill from a remote location as the approaching probability increases. By turning on the open / close switch of the strong wind-resistant protective shutter, the shutter is automatically closed, making it possible to protect the blades that are the life of important wind power from damage from strong winds.
Of course, manual opening and closing operations can be performed at the site where it is installed, and the opening and closing operation of this strong wind resistant protective shutter is incorporated into the PLC control system, which is the heart of the operation system of the wind power generator. However, emergency response is possible. Of course, since the shutter can be opened and closed automatically and after the strong wind has left, it is possible to save time and effort for taking care of the strong wind.
前記の各シャッターSをガイドし支持する枠体を一体化した偶数多角形の枠体が風車の中心軸の周りに回転できる構造とする。回転機構は、車輪を多角形の枠体の下部に取付けてもよいし、円形のレールの上を溝車が走行する構造でもよい。そして、前記多角形の一並びに180度の角部位置、及び/又は風車上部に設けた180度方向の風向板を有し、到来する風が二分される構造とする。すなわち、多角形のシャッター枠がジャンボ風見鶏として機能するので、台風などの強風が到来しても、前記シャッターが自動的に回転して風向板が到来風に向き、かつ到来風を二分して逸らすので、前記シャッターの受ける風圧は最小となり、損傷を免れる。 An even polygonal frame that integrates a frame that guides and supports the shutters S can be rotated around the center axis of the windmill. The rotating mechanism may have a wheel attached to the lower part of a polygonal frame or a structure in which a grooved wheel runs on a circular rail. And it is set as the structure which has a wind direction board of the 180 degree direction provided in the corner part position of 180 degrees of one and a polygon of the said polygon, and / or a windmill upper part, and an incoming wind is divided into two. In other words, since the polygonal shutter frame functions as a jumbo windcock, even if a strong wind such as a typhoon arrives, the shutter will automatically rotate and the wind direction plate will face the incoming wind and divert the incoming wind in half. Therefore, the wind pressure received by the shutter is minimized, and damage is avoided.
以上のように 風の有る高空領域に風車を設置できるように、風車が小型化されている。しかも、小型化されているにも係わらず、横風も捕捉して、風車の回転力に替えて効率的な風力発電を実現している。また、前記風車を囲うシャッターを設けて、台風が来るとシャッターを閉じて、風車を保護するので、風車の羽根が損傷する問題も解消される。 As described above, the windmill is downsized so that the windmill can be installed in high altitude areas with wind. Moreover, despite the downsizing, it also captures crosswinds and realizes efficient wind power generation instead of the rotational force of the windmill. Moreover, since the shutter which surrounds the said windmill is provided and a typhoon comes and closes a shutter and protects a windmill, the problem which the blade | wing of a windmill is damaged is also eliminated.
1 中心軸
a 水平アーム
2 羽根
21 尾端
W 風車
P・P1・P3 ポール
3 筋かい
P3… 支柱
R 伸縮ロッド
5 副翼板
6 風圧捕捉用のV状凹鍵
5′横風受け壁
7 傾斜板(傾斜翼)
9 逆V状の尾根状隆起部
h 窓穴
22 主翼羽根の後端の凹部
S シャッター
1 Central axis a
21 Tail end W Windmill P ・ P1 ・
9 Reverse V-shaped ridge-shaped ridge h Window hole
22 Recessed edge S of main wing blade Shutter
本発明は、特に高層ルーフや屋上バルコニーなどに設置して使用するのに好適な風力発電機であり、通常仕様の風車を、小型化・効率化する事により高所での使用を可能とした風力発電機に関する。 The present invention is a wind power generator that is particularly suitable for installation on a high-rise roof or a rooftop balcony. The wind turbine of a normal specification can be used in high places by downsizing and improving efficiency. It relates to wind power generators.
高層ルーフや屋上バルコニーなどに適合させる事を目的として開発された高層ルーフ式風力発電機とは、風力発電機の動力源である風速が得られず風力発電機の設置を希望しても活用できない地域又は、生活圏内にて風力発電機を活用したくても適切な空地が見込めない場所並びに、商業施設・集合住宅・病院施設・学校・役所・交通ターミナル・製造環境等々の人込みや、地下駐車場等の共用部分の電気を自家発電、それも再生可能エネルギーで補いたくても設置するスペースの確保が難しく設置を諦めている者の期待に応えるべく、長年の風力発電機の開発の経験と知識から開発された風力発電機であり、風力を効果的に利用している。 The high-rise roof type wind power generator developed for the purpose of adapting to high-rise roofs and rooftop balconies cannot be used even if it is desired to install a wind power generator because the wind speed that is the power source of the wind power generator cannot be obtained. Even if you want to use wind power generators in the area or within your living area, you cannot expect an appropriate open space, and there are crowds of commercial facilities, apartment buildings, hospital facilities, schools, government offices, transportation terminals, manufacturing environments, etc. Many years of experience in developing wind power generators to meet the expectations of those who have given up their installation because it is difficult to secure the installation space even if they want to supplement their electricity in common areas such as parking lots with renewable energy. It is a wind power generator developed from knowledge and uses wind power effectively.
風力を効果的に利用した発明として、特許文献1の技術は、図1のように、中心軸1から延びた放射状の水平アームaの外端に、平面図で見た場合におたまじゃくし状の羽根2を設けた風車Wの回転で発電機を回転させる発明が提案されている。このおたまじゃくし状の羽根2の正面から向かい風が来ると揚力が発生し、後方から追い風が来ると前記羽根2が前方に押される。しかし、羽根2に中心軸1方向の横風が来たときは風車の周回力は発生しない。
しかしながら、このような構造では、前記のように、風通しの悪い場所では十分な風力発電が出来ない。
本発明の技術的課題は、このような問題に着目し、地上に設置して使用するノーマルタイプと同出力、同サイズの大きさの風力発電機を高空域に上げて使用する事は技術的にも環境的にも問題が多く実現不可能であるため、通常仕様のノーマルタイプと同出力を維持し、より小型化を追求実現する事により高度が上がれば風速が低地よりも得易いと言う利点、あるいは風力を効果的に利用できる効率的な風力発電機を実現する。
As an invention that effectively uses wind power, the technique disclosed in Patent Document 1 has a tadpole-shaped blade at the outer end of a radial horizontal arm a extending from the central axis 1 as shown in FIG. An invention has been proposed in which the generator is rotated by the rotation of the windmill W provided with 2. Lifting force is generated when a head wind comes from the front of the tadpole-shaped
However, with such a structure, as described above, sufficient wind power generation cannot be performed in a poorly ventilated place.
The technical problem of the present invention pays attention to such a problem, and it is technical to use a wind power generator with the same output and size as a normal type installed on the ground for use in a high airspace. However, there are many problems in the environment, so it is impossible to realize it, so if the altitude increases by maintaining the same output as the normal type of the normal specification and pursuing further downsizing, the wind speed is easier to obtain than the lowland Benefits or an efficient wind generator that can effectively use wind power.
本発明の技術的課題は次のような手段によって解決される。請求項1は、鉛直の中心軸から放射方向に延びた複数の水平アームの外端にそれぞれ設けた平面形状がおたまじゃくし状の主翼が周回する風車において、前記風車を取り囲む、平面形状が偶数の正多角形の各辺にシャッターを設配し、しかも前記シャッターは、強風の到来時に閉鎖して中の風車に強風が当たらない構造としたことを特徴とする風力発電機である。 The technical problem of the present invention is solved by the following means. The first aspect of the present invention provides a windmill having a ladle-shaped main wing that is provided on the outer ends of a plurality of horizontal arms extending in a radial direction from a vertical central axis. The wind turbine generator is characterized in that a shutter is provided on each side of the polygon, and the shutter is closed when a strong wind arrives so that a strong wind does not hit the windmill inside .
請求項2は、前記シャッターは風車の中心軸の周りに周回でき、前記正多角形の一角部位置並びに180度の角部位置及び/又は風車上部に設けた180度方向の風向板を有し、到来する風が二分される構造としたことを特徴とする請求項1に記載の風力発電機である。 According to a second aspect of the present invention, the shutter can go around the central axis of the windmill, and has a 180 ° direction wind direction plate provided at one corner portion of the regular polygon and 180 ° corner portion and / or the windmill upper portion. The wind power generator according to claim 1 , wherein the incoming wind is divided into two parts .
請求項3は、前記主翼の側面に到来する中心軸方向の横風が当たる少なくとも傾斜板を前記主翼と主翼間又は前記主翼と主翼との間において前記の主翼よりも中心軸寄りに設けて、前記風車と連結し、前記横風が前記傾斜板の傾斜面を通過する際の前記横風の風力が風車の周回力に変換される構造としたことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の風力発電機である。 According to a third aspect of the present invention, at least an inclined plate that is struck by a lateral wind in the direction of the central axis coming to the side surface of the main wing is provided closer to the central axis than the main wing between the main wing and the main wing or between the main wing and the main wing, 3. The structure according to claim 1, wherein the wind turbine is connected to a wind turbine, and the wind force of the cross wind when the cross wind passes through the inclined surface of the inclined plate is converted into a circumferential force of the wind turbine . It is a wind power generator.
請求項4は、前記主翼の前寄り又は後寄りと前記水平アームの前側又は後側との間に斜めに配設した伸縮ロッドで連結したことを特徴とする請求項1、請求項2又は請求項3に記載の風力発電機である。
According to a fourth aspect of the present invention, the main wing is connected by a telescopic rod disposed obliquely between the front or rear side of the main wing and the front or rear side of the horizontal arm. Item 4. The wind power generator according to
請求項5は、街灯の電柱上端、ポール上端、高層櫓型又は屋上バルコニー上に設けた設置部に前記の風力発電機の風車を設置してあることを特徴とする請求項1、請求項2、請求項3又は請求項4に記載の風力発電機である。
請求項1のように、前記風車の外周を取り囲む、平面形状が偶数の正多角形の各辺にシャッターを設配し、しかも前記各シャッターは、強風の到来時に開いて閉鎖できる構造であるので、台風などの強風が到来する際は、シャッターを閉鎖しておくことにより、内部の風車などを防護して破損を防止できる。 Since the shutter is arranged on each side of a regular polygon having an even planar shape surrounding the outer periphery of the windmill as in claim 1 , and each shutter can be opened and closed when a strong wind arrives. When strong winds such as typhoons arrive, it is possible to protect the internal windmills and prevent damage by closing the shutter.
請求項2のように、前記のシャッターは風車の中心軸の周りに回動でき、前記多角形の一角部位置並びに180度の角部位置及び/又は風車上部に設けた180度方向の風向板を有し、到来する風が二分される構造としたので、台風などの強風が到来しても、前記シャッターが自動的に回転して風向板が到来風に向き、かつ到来風を二分して逸らすので、前記シャッターの受ける風圧は最小となり、損傷を免れる。
As in
請求項3のように、前記主翼の側面に到来する中心軸方向の横風が当たる少なくとも傾斜板を前記主翼と主翼間又は前記主翼と主翼との間において前記の主翼よりも中心軸寄りに設けて、前記風車と連結し、前記横風が前記傾斜板の傾斜面を通過する際の前記横風の風力が風車の周回力に変換される構造としたので、この周回力で風車が回転して発電機を駆動する。 According to a third aspect of the present invention, at least an inclined plate that is struck by a lateral wind in the central axis direction coming to the side surface of the main wing is provided closer to the central axis than the main wing between the main wing and the main wing or between the main wing and the main wing. The wind turbine is connected to the wind turbine, and the wind of the cross wind when the cross wind passes through the inclined surface of the inclined plate is converted into the rotating force of the wind turbine. Drive.
請求項4のように、前記主翼の前寄り又は後寄りと前記水平アームの前側又は後側との間に斜めに配設した伸縮ロッドで連結したので、このロッドを伸縮させることで、数度の範囲で前記主翼の角度を変更できる。 As in claim 4, since the front and rear sides of the main wing and the front or rear side of the horizontal arm are connected by an expansion and contraction rod disposed obliquely, by extending and contracting this rod, several degrees The angle of the main wing can be changed within a range of.
請求項5のように、街灯電柱上端、ポール上端、高層櫓型又は屋上バルコニー上に設けた設置部に前記の風力発電機の風車を設置してあるので、風車の設置位置が高く、風通しが良くなるので、微風でも捕捉して回転力に変換する風車の構造と相まって、風車の回転が円滑確実となる。
Since the wind turbine of the wind power generator is installed in the installation part provided on the street lamp pole upper end, pole upper end, high-rise wall type or rooftop balcony as in
次に本発明による風力発電機が実際上どのように具体化されるか実施形態を説明する。図2は地上に設けるノーマルタイプの風車Wを示す正面図であり、中心軸1から延びた放射状の水平アームaの外端に、平面図で見た場合におたまじゃくし状の羽根2を設けてある。このような形状をした鉛直軸型の風車Wで、図示されない発電機を回転駆動して発電する。
Next, an embodiment of how the wind power generator according to the present invention is actualized will be described. FIG. 2 is a front view showing a normal type windmill W provided on the ground, and a
このような、ノーマルタイプの風車を小型化したり微弱な風力でも効果的に捕捉して回転できる風車を風の有る高所に揚げて設置する。図3は、ポールP上に風車Wを設けたタイプであり、200w〜5kwまでのタイプが使用される。ポールPとは、大径の円筒状であり、上端に風車Wを設置したうえで、補強用の筋かい3をポールPと風車設置床との間に斜めに設けてある。
図4は、前記ポールP2上に風車Wを設けたタイプの別の実施例を示す正面図であり、大径の円筒状のポールP2をより高くして高層対応にしてある。主な仕様は、10kwと20kwのタイプを選択できる。
図5は、4本の支柱P3…から成る高層櫓の上に風車Wを設けたタイプの正面図であり、屋上バルコニー等で組立てて完成する。主な仕様は、ポール仕様や高層ポール仕様で使用する本体躯体を使用せず、分解状態で揚げてから組み立てる。従って、利用する用途や規模に合わせての利用が可能となり、全ての機種で使用可能である。
Such a normal type windmill is downsized or windmills that can effectively capture and rotate even with weak wind power are raised and installed at high places with wind. FIG. 3 shows a type in which a windmill W is provided on a pole P, and types of 200 w to 5 kw are used. The pole P has a large-diameter cylindrical shape. A windmill W is installed at the upper end, and a reinforcing
FIG. 4 is a front view showing another embodiment of a type in which a windmill W is provided on the pole P2, and the large-diameter cylindrical pole P2 is made higher so as to correspond to a high layer. The main specifications are 10kw and 20kw types.
FIG. 5 is a front view of a type in which a windmill W is provided on a high-rise wall composed of four columns P3, and is assembled and completed on a rooftop balcony or the like. The main specifications do not use the body frame used in the pole specifications or high-rise pole specifications, but are assembled after being disassembled. Therefore, it can be used according to the application and scale to be used, and can be used in all models.
前記の各タイプの垂直軸型風力発電機の数値を比較した表1を参考に記載してある。
又、同出力垂直軸型風力発電機小型仕様(高層ルーフ&屋上バルコニー)タイプ垂直軸型風力発電機に関して、特長を挙げると次の通りである。
(1) 一般的な垂直軸型風力発電機で使用する風車と、高層ルーフ& 屋上バルコニー仕様で使用する風車数値を比較すると、同出力の通常型垂直軸型風車サイズを100%とすると、高層ルーフ&屋上バルコニー仕様の垂直軸型は40% 〜60% の小型化が可能である。
その一つの要因は、通常型仕様の垂直軸型風力発電機は低空区域に設置して使用するため風速の強弱に大きく左右され不安定な出力となるが、可能な限り高空区域に風車を設置する事により、低空区域よりも比較的に安定した風速が得られる確率が高い事と、低空区域の風と、高空区域の風に含められている風の密度も濃くなるため、低空区域に設置して使用する一般的なノーマルタイプの風車サイズよりも小型でよい事に繋がる利点がある。
当然、低空区域に設置して使用するノーマルタイプのサイズの大きさの物を高空区域に設置する事は不可能であると共に危険性も増し、設置する場所にも限界が伴うため、同出力で小型化ができる事により垂直軸型風力発電機の市場性も更に拡大していく。
In addition, the features of the vertical axis type wind power generator of the same output vertical axis type wind power generator compact type (high-rise roof & rooftop balcony) type are as follows.
(1) Comparing the wind turbines used for general vertical axis wind power generators and the wind turbines used for high-rise roof and rooftop balcony specifications, the size of the normal vertical axis wind turbine with the same output is 100%. The vertical axis type with roof and rooftop balcony can be downsized by 40% to 60%.
One of the factors is that the normal type vertical axis wind power generator is installed in a low altitude area and is unstable depending on the strength of the wind speed. However, a windmill is installed in the high altitude area as much as possible. This is because there is a high probability that a relatively stable wind speed will be obtained compared to the low-altitude area, and the density of the wind included in the low-altitude area and the high-altitude area will also be high. Therefore, there is an advantage that it is smaller than a normal normal type windmill size.
Of course, it is not possible to install a normal-sized object that is installed and used in a low altitude area in a high altitude area, and the danger increases. The marketability of vertical axis wind power generators will be further expanded by downsizing.
(2) 同出力の通常型垂直軸型風力発電機よりも小型にして使用が可能な高層ルーフ&屋上バルコニー仕様の垂直軸型風力発電機を開発するにあたり発生した一つの課題は、直接風を受ける羽根の必要面積も小型化する事により当然限られてしまうため、(1) の主となる羽根は設置する場所に合わせて角度を調整する事を目的とした可変式主翼とし、更に主と成る垂直軸型の羽根は風を受けて回転をする事により縦横上下と羽根が変化する欠点が有るため、可変式主翼が回転時に横ブレを起こし垂直軸の命である垂直バランスが崩される危険性を、可能な限り低減させる目的で、主と成る可変式主翼羽根と羽根の間には (3)の横ブレ防止対策用として補助棒を取付ける方法が採用されている為、この補助棒を只の横ブレ防止対策用だけで使用するのではなくて、同出力の通常型垂直軸型風力で必要とする羽根の面積不足を補う目的を兼ねて、上下二段に設置されている主羽根横ブレ防止対策用の棒の中心部には、(2) の固定式補助翼( 幅200 〜400mm)を設置する事で、小型化の開発に際しての一つの課題をクリアーされているのが、同出力垂直軸型風力発電機の小型化高層ルーフ仕様&屋上バルコニー仕様の垂直軸型風力発電機である。当然、(1) の主と成る可変式主翼の横ブレを防御するために取付けられている、(2) の横ブレ防止対策用の棒であるため、その棒の中心に設置取付け(2) の補助翼は(1) の可変式主翼羽根とは異なり、固定式とされている。 (2) One challenge that occurred in developing a vertical axis wind generator with a high-rise roof and rooftop balcony that can be used in a smaller size than a normal vertical axis wind generator with the same output Since the required area of the blades to be received is naturally limited by downsizing, the main blade of (1) is a variable main wing whose purpose is to adjust the angle according to the installation location. The vertical axis blades have the disadvantage that the blades change vertically and horizontally and vertically by rotating in response to the wind, so the variable main wing causes lateral blurring during rotation, and the vertical balance that is the life of the vertical axis is destroyed. For the purpose of reducing the performance as much as possible, the auxiliary rod is installed between the main variable wing blades. Use it only to prevent horizontal wrinkles In the center of the rod for preventing the main blade lateral blurring, which is installed in two stages above and below, to compensate for the lack of blade area required for the normal vertical axis wind power with the same output. By installing the fixed auxiliary wings (width 200 to 400mm) of (2), one of the challenges in the development of miniaturization has been cleared. This is a vertical axis wind power generator with a roof and rooftop balcony. Naturally, since it is a rod for preventing lateral blurring of (2), which is installed to prevent lateral blurring of the variable main wing which is the main of (1), it is installed at the center of that rod (2) Unlike the variable main wing blade of (1), the auxiliary wing is fixed.
図6以下は、微風でも捕捉して回転可能な風車であり、図6は主翼羽根2の角度を可変できる実施例である。中心軸1から延びた放射状の水平アームaの外端に、平面図で見た場合におたまじゃくし状の羽根2を支軸で連結した風車Wの回転で発電機を回転させる。そして、図7のように、主翼羽根2は前側と水平アームaとの間に斜めに配設した伸縮ロッドRを伸縮させることで、数度の範囲で角度を変更できる。
隣接する水平アームa・aの先端間を連結している連結バー4の位置で風車側面を塞ぐように設けた副翼板5の先端に、風圧捕捉用の凹鍵6を形成し、尾端7は傾斜させてある。従って、羽根2による風車Wの回転に加えて、副翼板5の凹鍵6や傾斜板7による風車Wの回転が起きることで、微風でも風車Wが回転可能となり、高層への移動が容易になる。
FIG. 6 and subsequent figures are wind turbines that can capture and rotate even with light wind, and FIG. 6 shows an embodiment in which the angle of the
A concave key 6 for trapping wind pressure is formed at the tip of the
図6は、凹鍵6と傾斜板7間しか副翼板5が存在しないが、図8は幅をより広くした横風受け壁5′が存在する。なお、図6の副翼板5も横風受け壁5′と同様に曲面にしてもよく、また羽根2と同じ高さである。図9は斜視図であり、羽根2の尾端21より多少後部にV字状の風圧捕捉用の凹鍵6を横風受け壁5′の先端に形成し、後端は、横風の風力を前進力に変換すべく傾斜板7にしてある。この傾斜尾端7の縁部は、横風が通過できる窓穴h中に突き出ている。そのため、前記凹鍵6に横風が入って風車Wを回転させ、また尾端の傾斜板7による押圧力が加わって、前記の主翼羽根2による風車Wの回転がより円滑
となり、微風でも風車が回転可能となる。
In FIG. 6, the
横風受け壁5′の実施例は各種が可能であるので、次に例示する。(1).傾斜板7は1枚だけでもよいが、2枚や3枚などの複数枚にすると、押圧力も2倍、3倍となり、風車の回転パワーも大きくなる。V字状の風圧捕捉用の凹鍵6は設けない構造も可能である。これらの各実施例は図8に図示してある。
Since various embodiments of the cross wind receiving wall 5 'are possible, they will be exemplified below. (1) The number of the
図8、図9は、水平アームaの外端と同じ円周上に横風捕捉壁5が位置しているのに対し、図10、図11は、水平アームaの先端より中心軸1寄りに幾分移動した位置に横風捕捉壁5をずらしてある。図11は、斜視図であり、主翼羽根2や横風受け壁5の面積が大きいので、再生可能自然エネルギーである風力を利用していることを表示する広告面としても利用できる。例えば、地球温暖化を防止する取り決めを定めたパリ協定の文字や風力発電などの文字を表記できる。
図8や図10のように、主翼羽根2の尾端21とV状凹鍵6の外面とで、横風が主翼羽根2の後端の凹部22中にガイドされるので、主翼羽根2を押す風圧が強くなる。このように、風圧が間欠的に強くなると風車の円滑な回転に支障を来すように思われるが、常に慣性が作用しているので、スムーズな回転となる。
8 and 9, the cross
As shown in FIG. 8 and FIG. 10, the cross wind is guided into the recess 22 at the rear end of the
図12の平面図のように、主翼羽根2と同様におたまじゃくし状をした横風羽根2′を主翼羽根2・2間において、水平アームaの先端に設けてある。また、図7では、水平アームaの前側に伸縮ロッドRが有るのに対して、図13の実施例では、水平アームaの後側に伸縮ロッドRが有る。
As shown in the plan view of FIG. 12, a
台風などの強風が到来する場合は、予め風車を保護できるシャッターを開閉する構造が望ましい。図14〜図17はシャッターSで風車を防護する例であり、シャッターSは市販のシャッターで足りる。図14は、シャッターを巻き取るモータを遠隔操作して、シャッターを巻き上げて開放した状態の側面図であり、強風の吹かない平時は開放状態にしておく。強風が来る場合は、予め巻き上げモータを遠隔操作して図15のようにシャッターSを開いて開口を閉じておき、内部の風車が破損されないように防護する。他の側面も全部、このようにしてシャッターSで強風から防護可能にしておく。風圧は弱いが、上面から吹き込む場合も有るので、上面もシャッターSで閉鎖可能にしておく。すなわち、平時は図16のように、モータを遠隔操作してシャッターSを巻き取って開放しておく。強風が吹く恐れが有る場合は、図17のように、モータの遠隔操作でシャッターSを閉じて、内部の風車に強風が当たるのを防止する。 When a strong wind such as a typhoon arrives, a structure that opens and closes a shutter that can protect the windmill in advance is desirable. 14-17 is an example of protecting a wind turbine with a shutter S, the shutter S is sufficient for commercial shutter. FIG. 14 is a side view showing a state in which the motor for winding the shutter is remotely operated and the shutter is wound up and opened, and is kept open during normal times when strong wind does not blow. When a strong wind comes, the hoisting motor is remotely operated in advance to open the shutter S and close the opening as shown in FIG. 15 to protect the internal windmill from being damaged. All other aspects are thus protected from strong winds by the shutter S in this way. Although the wind pressure is weak, it may be blown from the upper surface, so that the upper surface can also be closed by the shutter S. That is, during normal times, as shown in FIG. 16, the motor is remotely operated to wind up the shutter S and open it. When there is a possibility that strong winds will blow, the shutter S is closed by remote control of the motor as shown in FIG. 17 to prevent strong winds from hitting the internal windmill.
強風耐用防護シャッターとは、風力発電機の弱点である羽根の損傷を如何にして回避するか、風力発電機の命である羽根の破損事故は、80%は自然の強風によるものである。
本強風耐用防護シャッターは、比較的風速が安定して吹いている高空域の10m以上の高度に設置する「高層ルーフ式垂直軸型風力発電機」又は、60m以内の高空域に設置して使用される「屋上バルコニー式垂直軸型風力発電機」の羽根を保護する目的で開発されている。
また、本強風耐用防護シャッターは、強風を伴う台風の接近を事前にキャッチした場合並び、接近する確率が増すに従い遠隔地より風車の稼働停止操作と共に、外枠躯体フレームに事前に設置されている強風耐用防護シャッターの開閉スイッチを入れる事により、自動的にシャッターは閉ざされ強風から大切な風車の命である羽根を破損から守る事を可能としている。
当然、設置されている現地での手動による開閉操作も可能であると共に、本強風耐用防護シャッターの開閉動作は、風力発電機の操作システムの心臓であるPLC 制御システムに組み込む事により、遠隔地にいても緊急対応も可能と成っている。無論、強風が去った後のシャッターの開閉操作も自動的且つ、手動的操作も可能であるため、強風到来時に態々現地に出向き強風対策等の養生作業の手間を省く事も可能としている。
How to avoid the damage of blades, which is a weak point of wind power generators, is a strong wind-resistant protective shutter. The damage to blades, which is the life of wind power generators, is 80% due to natural strong winds.
This strong wind resistant protective shutter is installed in a high-rise roof type vertical axis wind power generator installed at a height of 10m or more in a high air area where the wind speed is relatively stable or installed in a high air area within 60m. It has been developed for the purpose of protecting the blades of the "Rooftop Balcony Vertical Axis Wind Generator".
In addition, this strong wind resistant protective shutter is arranged in advance when catching the approach of a typhoon with a strong wind, and is installed in advance on the outer frame frame together with the operation of stopping the windmill from a remote location as the probability of approach increases. By turning on the open / close switch of the strong wind-resistant protective shutter, the shutter is automatically closed, making it possible to protect the blades that are the life of an important windmill from damage from strong winds.
Of course, manual opening and closing operations can be performed at the site where it is installed, and the opening and closing operation of this strong wind resistant protective shutter is incorporated into the PLC control system, which is the heart of the operation system of the wind power generator. However, emergency response is possible. Of course, since the shutter can be opened and closed automatically and after the strong wind has left, it is possible to save time and effort for taking care of the strong wind.
前記の各シャッターSをガイドし支持する枠体を一体化した偶数多角形の枠体が風車の中心軸の周りに回転できる構造とする。回転機構は、車輪を多角形の枠体の下部に取付けてもよいし、円形のレールの上を溝車が走行する構造でもよい。そして、前記多角形の一並びに180度の角部位置、及び/又は風車上部に設けた180度方向の風向板を有し、到来する風が二分される構造とする。すなわち、多角形のシャッター枠がジャンボ風見鶏として機能するので、台風などの強風が到来しても、前記シャッターが自動的に回転して風向板が到来風に向き、かつ到来風を二分して逸らすので、前記シャッターの受ける風圧は最小となり、損傷を免れる。 An even polygonal frame that integrates a frame that guides and supports the shutters S can be rotated around the center axis of the windmill. The rotating mechanism may have a wheel attached to the lower part of a polygonal frame or a structure in which a grooved wheel runs on a circular rail. The one and 180 degree corner position of the polygon, and / or a wind direction plate in the direction of 180 degrees which is provided on the windmill upper shall be the structure in which incoming air is divided. In other words, since the polygonal shutter frame functions as a jumbo windcock, even if a strong wind such as a typhoon arrives, the shutter will automatically rotate and the wind direction plate will face the incoming wind and divert the incoming wind in half. Therefore, the wind pressure received by the shutter is minimized, and damage is avoided.
以上のように 風の有る高空領域に風車を設置できるように、風車が小型化されている。しかも、小型化されているにも係わらず、横風も捕捉して、風車の回転力に替えて効率的な風力発電を実現している。また、前記風車を囲うシャッターを設けて、台風が来るとシャッターを閉じて、風車を保護するので、風車の羽根が損傷する問題も解消される。 As described above, the windmill is downsized so that the windmill can be installed in high altitude areas with wind. Moreover, despite the downsizing, it also captures crosswinds and realizes efficient wind power generation instead of the rotational force of the windmill. Moreover, since the shutter which surrounds the said windmill is provided and a typhoon comes and closes a shutter and protects a windmill, the problem which the blade | wing of a windmill is damaged is also eliminated.
1 中心軸
a 水平アーム
2 羽根
21尾端
W 風車
P・P1・P3 ポール
3 筋かい
P3… 支柱
R 伸縮ロッド
5 副翼板
6 風圧捕捉用のV状凹鍵
5′横風受け壁
7傾斜板(傾斜翼)
9 逆V状の尾根状隆起部
h窓穴
22主翼羽根の後端の凹部
S シャッター
1 Central axis a
21 Tail end W Windmill P ・ P1 ・
9 Inverted V-shaped ridge-like ridge h window hole
22 Recess S on the trailing edge of the main wing blade Shutter
本発明の技術的課題は次のような手段によって解決される。請求項1は、鉛直の中心軸から放射方向に延びた複数の水平アームの外端にそれぞれ設けた主翼が周回する風車を取り囲む、平面形状が偶数の正多角形の枠体の各辺にシャッターを設配し、しかも前記各シャッターは、強風の到来時に閉鎖して中の風車に強風が当たらない構造とし、
さらにシャッター枠体は風車の中心軸の周りに周回でき、前記正多角形の一角部位置並びに180度の角部位置及び/又は前記枠体上部に設けた180度方向の風向板を有し、到来する風が二分される構造としたことを特徴とする風力発電機である。
The technical problem of the present invention is solved by the following means. Claim 1 surrounds the wind turbine main blades respectively provided on the outer ends of the plurality of horizontal arms extending radially from the vertical central axes orbiting, each side of the frame of the planar shape is even regular polygon Shutters are arranged, and each shutter is closed when strong winds arrive so that the windmills are not exposed to strong winds.
Furthermore, the shutter frame can go around the central axis of the windmill, and has a corner position of the regular polygon and a corner position of 180 degrees and / or a wind direction plate in the direction of 180 degrees provided on the upper part of the frame, It is a wind power generator characterized by a structure that divides incoming wind into two .
請求項2は、前記枠体の上面を閉鎖するシャッターを配設した構造としたことを特徴とする請求項1に記載の風力発電機である
。
The wind power generator according to claim 1 , wherein a shutter for closing an upper surface of the frame body is provided.
請求項1のように、前記風車の外周を取り囲む、平面形状が偶数の正多角形の枠体の各辺にシャッターを設配し、しかも前記各シャッターは、強風の到来時に開いて閉鎖できる構造であるので、台風などの強風が到来する際は、シャッターを閉鎖しておくことにより、内部の風車を防護して破損を防止できる。しかも、前記の枠体に配設された各シャッターは風車の中心軸の周りに回動でき、前記多角形の枠体の一角部位置並びに180度の角部位置及び/又は前記枠体の上部に設けた180度方向の風向板を有し、到来する風が二分される構造としたので、台風などの強風が到来しても、シャッター枠体が風向に追従して回転し、かつ風向板が到来風に向いて、到来風を二分して逸らすので、前記シャッターの受ける風圧は最小となり、損傷を免れる。
A structure in which a shutter is provided on each side of a regular polygonal frame having an even number of planar shapes surrounding the outer periphery of the windmill, and the shutters can be opened and closed when a strong wind arrives. Therefore, when a strong wind such as a typhoon arrives, the internal windmill can be protected and prevented from being damaged by closing the shutter. In addition, each shutter disposed on the frame body can be rotated around the central axis of the windmill, and the corner position of the polygonal frame body and the corner position of 180 degrees and / or the upper part of the frame body. The wind direction plate with a 180 degree direction provided in the structure, and the structure that divides the incoming wind in half, so that even if a strong wind such as a typhoon arrives, the shutter frame rotates following the wind direction, and the wind direction plate Is directed to the incoming wind and diverts the incoming wind in half, so that the wind pressure received by the shutter is minimized, and damage is avoided.
請求項2のように、前記枠体の上面を閉鎖するシャッターを配設してある。風圧は弱いが、上面から吹き込む場合も有るので、上面もシャッターSで閉鎖可能にしておく。すなわち、平時は図16のように、モータを遠隔操作してシャッターSを巻き取って開放しておく。強風が吹く恐れが有る場合は、図17のように、モータの遠隔操作でシャッターSを閉じて、内部の風車に強風が当たるのを防止する。
As in
Claims (5)
The shutter can circulate around the center axis of the windmill, and has a one-sided and 180-degree corner position of the polygon and / or a 180-degree wind direction plate provided on the top of the windmill, and the incoming wind is divided into two. The wind power generator according to claim 1, claim 2, claim 3 or claim 4.
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