JP2019070368A - Vertical long blade and vertical axis rotor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、縦軸風水車における揚力型の縦長ブレードの翼端に設けた内向傾斜部の傾斜基端部の角度を水平方向に対して、後縁の方を先端方向に傾斜させた縦長ブレードと、これを備える縦軸ロータに関する。 The present invention is a longitudinal blade in which the angle of the inclined base end portion of the inward inclined portion provided at the wing end of a lift type longitudinal blade in a vertical axis wind turbine is inclined in the direction of the trailing edge toward the tip with respect to the horizontal direction. And a longitudinal rotor comprising the same.
縦軸風車における縦長ブレードの翼端部に、内向傾斜部を形成したものとしては、例えば特許文献1に記載されている。
For example,
特許文献1に記載されている発明においては、垂直の主部に対して、傾斜部の基端部は水平とされている。この内向傾斜部の内側面を通過する気流は、後縁端部で、斜め上方向に通過するが、傾斜部の基端部が水平であるため、円滑に斜め上方へ抜けにくい。
本発明は、これに鑑みて、内向傾斜部の内側面に沿う気流を、円滑に後縁の斜め上方向に通過させるようにした縦長ブレードと、この縦長ブレードを備える風水車用の縦軸ロータを提供することを目的としているものである。
In the invention described in
In view of this, the present invention is directed to a vertically elongated blade adapted to smoothly pass the air flow along the inner surface of the inward inclined portion in the diagonally upward direction of the trailing edge, and a longitudinal rotor for a wind turbine having the longitudinally elongated blade. The purpose is to provide
本発明は前記課題を解決するために、次のような技術的手段を講じた。 The present invention takes the following technical measures in order to solve the problems.
(1) 揚力型の縦長ブレードの翼端に、内向傾斜部を形成してなり、かつ内向傾斜部の内側面における傾斜基端線の後縁部を、前縁部の位置よりも翼端方向へ向かって傾斜してなる縦長ブレード。 (1) An inward inclined portion is formed at the wing end of the lift type longitudinal blade, and the trailing edge of the inclined base line on the inner surface of the inward inclined portion is in the wing direction from the position of the leading edge Longitudinal blade which inclines toward it.
(2)前記、傾斜基端線の傾斜角度は、水平線に対して5°±2°である前記(1)に記載の縦長ブレード。 (2) The vertically elongated blade according to (1), wherein the inclination angle of the inclined base line is 5 ° ± 2 ° with respect to the horizontal line.
(3)前記内向傾斜部の先端は、平面視で後縁方向へ向かって傾斜している前記(1)または(2)に記載の縦長ブレード。 (3) The longitudinally elongated blade according to (1) or (2), wherein the tip end of the inward inclined portion is inclined toward the rear edge in a plan view.
(4)前記(1)〜(3)のいずれかに記載の縦長ブレードを備えた縦軸ロータ。 (4) A vertical axis rotor provided with the vertically elongated blade according to any one of (1) to (3).
本発明によると、次のような効果が奏せられる。 According to the present invention, the following effects can be achieved.
前記(1)に記載の発明においては、縦軸ロータにおける縦長揚力型ブレードの内向傾斜部の、内向傾斜部の内側の傾斜基端線における後縁部が、前縁部の位置よりも翼端方向へ向かって傾斜しているので、傾斜された傾斜部の先端は、平面視で後縁方向へ傾斜することになる。そのため、水平に傾斜したものに対して、内向傾斜部の後縁が前縁よりも翼端方向に傾斜する。ロータが回転すると、前縁に当って内側面に沿って通過する流体は、後縁で抵抗から解放される。
これに対し、外側面に沿って通過する流体は、迎角となる膨出面に当たって、コアンダ効果による内側面よりも高速で通過するため、内側面に沿う気流を内側に押え込むように通過し、その反作用により、ブレードを回転方向へ押し出す。
ブレードの内側面に当たって傾斜部の方へ移動する流体は、傾斜部の内側面が、前縁の方が後縁よりも内側にあるので、これを前縁方向へ押しながら、後方へ通過することになる。
In the invention described in (1), the trailing edge of the inward inclined portion of the inward inclined portion of the vertical lift type blade in the vertical axis rotor at the inclined base line inside the inward inclined portion is the wing tip more than the position of the leading edge Since it inclines in the direction, the tip of the inclined slope is inclined toward the rear edge in plan view. Therefore, the trailing edge of the inward inclined portion is inclined toward the tip end more than the leading edge with respect to the horizontally inclined one. As the rotor rotates, fluid passing along the inside surface against the leading edge is relieved of resistance at the trailing edge.
On the other hand, the fluid passing along the outer surface strikes the bulging surface at the angle of attack and passes at a higher speed than the inner surface due to the Coanda effect, so it passes so as to press the air flow along the inner surface inwards. The reaction pushes the blade in the direction of rotation.
The fluid moving toward the inclined portion against the inner surface of the blade passes backward while pushing the inner surface of the inclined portion toward the leading edge since the inner edge of the inclined portion is more inward than the trailing edge. become.
前記(2)に記載の発明における傾斜基端線の傾斜角度は、水平線に対して5°±2°としてあるので、傾斜部の先端を、5°前後、後向きにすることができる。その結果、傾斜部の内側面に当たって傾斜部へ移動する気流が、傾斜部を前縁方向へ押しながら通過することとなり、ブレードの回転効率は高められる。 Since the inclination angle of the inclined base line in the invention described in (2) is 5 ° ± 2 ° with respect to the horizontal line, the tip of the inclined portion can be turned back by about 5 °. As a result, the air flow that strikes the inner surface of the inclined portion and moves to the inclined portion passes while pushing the inclined portion toward the front edge, and the rotation efficiency of the blade is enhanced.
前記(3)に記載の発明における内向傾斜部の先端は、平面視で後縁方向へ向いて傾斜しているので、ブレードの回転に伴って、ブレードの回転トラック内に生じる竜巻状の上昇気流が、傾斜部の内側面に当り後縁方向に通過するため、その反作用により、ブレードの回転効率は高められる。 The tip of the inward inclined portion in the invention described in (3) is inclined toward the trailing edge in a plan view, so that a tornado-like updraft generated in the rotating track of the blade as the blade rotates. However, since it strikes the inner surface of the inclined portion and passes in the trailing edge direction, the reaction improves the rotational efficiency of the blade.
前記(4)に記載の発明においては、ロータの回転にともなって、ブレードの内側面に当って内向傾斜部の内側面に沿って通過する流体の反作用が、ブレードの回転効率を高めるので、縦軸ロータの回転効率が高まり、風水力発電装置に使用して効率の良い発電をさせることができる。 In the invention described in the above (4), since the reaction of the fluid passing along the inner surface of the inward inclined portion on the inner surface of the blade with the rotation of the rotor enhances the blade's rotational efficiency, The rotation efficiency of the shaft rotor is enhanced, and it can be used for a wind and water power generator to generate efficient power.
本発明の一実施形態を図面を参照して説明する。図に示す揚力型の縦長ブレード1の主部2の上下の端に、内側方向へ35°〜45°傾斜する内向傾斜部3、4が、上下対称に形成されている。
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. At the upper and lower ends of the
回転にともなって縦長ブレード1の内側面に当たる気流は上下端部方向へ移動し、傾斜部3、4に当たることでこれを回転方向に押すため、傾斜部3、4のない縦長ブレードよりも回転効率が高まる。
The air flow that strikes the inner surface of the
内向傾斜部3、4の上下方向の長さは、縦長ブレード1の弦長の約2分の1としてある。縦長ブレード1の弦長は、図4に示す縦軸ロータ7の回転半径のほぼ2分の1としてある。実地試験では、この数値を標準とするものが好ましい回転効率が得られた。
The vertical length of the inward
図1において、内向傾斜部3、4の折曲基端部と、主部2の前縁2Aにおける交点6Aと、内向傾斜部3、4の基端部と後縁2Bにおける交点6Bとを結ぶ折曲基端線6は、前縁2Aにおける交点6Aを通る基準水平線5に対して、後縁2Bにおける交点6Bが、翼端3A、4A方向へ近くなるように傾斜されている。
この傾斜角度は5°± 2°で、実験的に5°が最良で、3°より小であると効果が低く、7°よりも大であると回転抵抗が大となる。
In FIG. 1, connecting the bending base end portions of the inward
The inclination angle is 5 ° ± 2 °, the best at 5 ° experimentally, and less than 3 ° is less effective, and greater than 7 ° increases rotational resistance.
従来の縦長ブレードの傾斜部は、図1に示す基準水平線5を折曲基端線として傾斜されているが、本発明では、水平ではなく傾斜している折曲基端線6を傾斜基端として、内向きに傾斜されているので、翼端3A、4Aは、図2におけるA矢示線上になるように、中心線Sに近寄るように傾斜している。この傾斜部3、4の厚さは、主部2から傾斜部3、4の先端にかけて、同じ形で次第に薄く形成されている。
The inclined portion of the conventional longitudinal blade is inclined with the reference
図3は、縦主軸8の周囲に、固定具9に固定された支持腕10を介して複数(図では2枚)の縦長ブレード1、1を対称に配設した縦軸ロータ7(以下単にロータという)の正面図である。
FIG. 3 shows a longitudinal rotor 7 (hereinafter simply referred to simply as “a plurality of (two in the figure) longitudinally
縦長ブレード1の長さは、回転半径の約2倍、弦長は回転半径の約2分の1としてあり、また縦長ブレード1の厚さは弦長のほぼ20%としてある。実験を重ねた結果、この数値が良好な回転効率が得られた。
The length of the
図3においてロータ7が回転すると、縦長ブレード1の内側面に当たる気流は、傾斜部3、4の方向に移動して当り、図2に示すように、平面視で前縁2A方向から後縁2Bの外側方向に向かってX矢示方向へ通過して、縦長ブレード1の回転効率を高める。
In FIG. 3, when the
また、図3における右側の縦長ブレード1の傾斜部3のように、内側面3Bは平坦であるが、外側面3Cは図4における主部2の断面のように、外側面2Dは膨らんでいるので、この外側面3Cを通過する気流は、内側面3Bを通過する気流よりも高速となって通過し、その反作用で縦長ブレード1の回転効率が高められる。
Further, as in the
図3の状態でロータ7が高速回転すると、縦長ブレード1の回転トラックの内側における空気は、気圧の差で外側へ押し出され、次第に内側は減圧され、その結果外側から常圧の気流が内側に吸い込まれ、竜巻現象を起こし、負圧で軽い気流は上昇する。
上部の内向傾斜部3の内側面に当たって、図3におけるX矢示方向に抜け、その反作用として、縦長ブレード1を回転方向に押し出し、回転効率を高める。
When the
The inner side surface of the upper inward
ロータ7の回転に伴い縦長ブレード1の回転トラック内の気圧が下がることで、回転している縦長ブレード1の内側へ外部の大気圧が吸い込まれ、軽い渦流となって外部へ抜ける気流は、図1における内向傾斜部3の斜め後方へ、水平に対して、およそ5°程度上向きのX矢示方向へ抜けるので、その反作用は、水平に近い方向へ作用し、回転効率を高めることとなる。
As the air pressure in the rotating track of the
前記上昇する気流の抜ける方向は、平面視では、図2におけるX矢示方向であり、縦長ブレード1の前面2Cに対して約5°ほど後外向きになるので、このX矢示方向に高速で通過する気流の反作用により、縦長ブレード1は回転方向へ強く押し出されることとなる。
The direction in which the rising airflow escapes is the direction indicated by the arrow X in FIG. 2 in plan view, and it is directed backward by about 5 ° with respect to the
このように、傾斜部3、4の傾斜基端線6を、前縁2Aよりも後縁2Bの方を翼端3A、4Aの方へ向かって傾斜させたことによって、縦長ブレード1に当たる気流を後縁2B方向へ導くことができ、その反作用により縦軸ロータ7の回転効率を容易に高くすることができ、これを風水力発電装置に利用するとき、高効率の発電をさせることができる。
In this manner, the airflow which strikes the longitudinally
縦軸ロータの回転効率が高いので、これを利用して高効率の縦軸風車や水車を形成し、風水力発電装置とすることができる。 Since the rotation efficiency of the vertical axis rotor is high, it can be used to form a high efficiency vertical axis wind turbine or water turbine to make a wind and water power generator.
1.縦長ブレード
2.主部
2A.前縁
2B.後縁
3、4.内向傾斜部
3A、4A.先端
5.水平線
6.傾斜基端線
7.縦軸ロータ
8.縦主軸
9.固定具
10.支持腕
S.中央線
X.風流
1.
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