JP2023084177A - Horizontal shaft windmill blade - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、横軸風車設備のブレード機構に関する。 The present invention relates to a blade mechanism for a horizontal axis wind turbine installation.
一般的に発電用の風車設備は水平軸型と称されるプロペラ型の風車が使用されている。エネルギー効率が高いことが特徴である。よい効率で、かつ安全に風車を運用するためには風車の向きは風向に正対する向きで稼働させる必要がある。 A propeller-type wind turbine called a horizontal axis type is generally used for wind turbine equipment for power generation. It is characterized by high energy efficiency. In order to operate the wind turbine efficiently and safely, it is necessary to operate the wind turbine facing the direction of the wind.
風向は一定ではなく様々な要因により変化する。水平軸風車は能動的、あるいは受動的に風車の向きを風向に追従させている。能動的な追従方法の例としては、別に設置した風向計による風向に合わせるようナセルの向きをモーターの力で変更する。受動的な追従方法の例としては風車はタワーの風下で風を受ける構成とし、ナセルはフリーとすることで風向変化に合わせて風車が向きを変える。 The direction of the wind is not constant and changes depending on various factors. Horizontal axis wind turbines actively or passively follow the direction of the wind. An example of an active tracking method is to change the orientation of the nacelle by the force of a motor to match the direction of the wind detected by a separate wind vane. As an example of a passive follow-up method, the wind turbine is configured to catch the wind downwind of the tower, and the nacelle is free so that the wind turbine changes its direction as the wind direction changes.
垂直軸風車は風向変化に風車を追従させる必要がない。回転軸が垂直であるため、風向が360°どこから吹いてきても同様に風を受けて風車を回すことが可能である。 A vertical axis wind turbine does not need to follow changes in wind direction. Since the axis of rotation is vertical, it is possible to receive wind from any direction in 360 degrees and rotate the windmill.
風車の性能を特徴づける重要な特性係数のひとつにソリディティ(Solidity)がある。ソリディティは「風車の掃過面積に対するロータ・ブレードの全投影面積の比」として定義される。ただし、ここでの投影面積は風向に垂直な面への投影を意味している。 Solidity is one of the important characteristic factors that characterize the performance of wind turbines. Solidity is defined as "the ratio of the total projected area of the rotor blades to the swept area of the wind turbine". However, the projected area here means the projection on the plane perpendicular to the wind direction.
風車には揚力を利用して回転するブレードと抗力を利用して回転するブレードがある。揚力を利用する風車のブレードはソリディティは小さくエネルギー効率はよいが、起動トルクを得にくい。抗力を利用する風車のブレードはソリディティは大きく起動トルクは得やすいが回転が風速を超えることがなくエネルギー効率は低い。 Windmills have blades that rotate using lift and blades that rotate using drag. Wind turbine blades that use lift have a small solidity and good energy efficiency, but it is difficult to obtain starting torque. Windmill blades that use drag have a large solidity and are easy to obtain starting torque, but the rotation does not exceed the wind speed and energy efficiency is low.
垂直軸風車では、揚力型と抗力型の2つのブレードを組み合わせて使用されることもある。 Vertical axis wind turbines sometimes use a combination of both lift and drag blades.
水平軸風車は回転軸は水平で、その軸方向は風向と平行である。垂直軸風車は回転軸は垂直で、その軸方向は風向と交差している。他に回転軸が水平で、その回転軸が風向と交差する横軸風車の組合せがある。ただし、エネルギー効率や起動トルクについては垂直軸風車と同じ特徴を有しており、かつ風向に対して風車の回転軸を直交させる構造を有することが望ましく、参考特許1のように風車の向きを回転させる提案がなされている。 A horizontal axis wind turbine has a horizontal axis of rotation and its axis is parallel to the wind direction. A vertical axis wind turbine has a vertical axis of rotation and the direction of its axis intersects the direction of the wind. Another combination is a horizontal axis wind turbine whose axis of rotation is horizontal and whose axis of rotation intersects the wind direction. However, it should have the same characteristics as a vertical axis wind turbine in terms of energy efficiency and starting torque, and should have a structure in which the rotation axis of the wind turbine is perpendicular to the wind direction. Proposals have been made to rotate it.
また、横軸風車の向きを風向に合わせて容易に向きを変えられるように参考特許2のような提案がなされている。
In addition, a proposal such as
図11は、揚力型の断面形状をもつ横軸風車のブレード2の風を受ける面を鉛直上側から見た断面を模擬したもの、図12は図11のブレード2に風11がブレードに直交する向きで吹き込んでいる状態を示している。ブレード2に当たった風11はブレードを押す力を与えつつ、ブレードの上下左右から気流12の通りすり抜けていく。ブレードはわずかな起動トルクしか得られない。
FIG. 11 is a simulated cross-section of the wind-receiving surface of the
図13は、図11のブレードに風が水平方向に45°斜めに吹き込んでいる状態を示している。ブレード2に当たった風11はブレードに沿って向きを変え気流13の通り、または上下左右からすり抜けていく。
FIG. 13 shows the blade of FIG. 11 with the wind blowing horizontally at an angle of 45°. The
図14は抗力型ブレードを使用した横軸風車のブレードを鉛直上方から見た断面を示した図である。ブレード2に左右に風横抜け低減部9を設けたものである。図15は、図14のブレードに直交する向きから風11が吹き込む様子を示している。ブレード2と風横抜け低減部9とに囲まれた部分に風溜り31が生じ、抗力21が生じ、風車に大きな起動トルクが発生する。
FIG. 14 is a cross-sectional view of blades of a horizontal axis wind turbine using drag blades, viewed from above. The
図16は、図14のブレードに水平方向斜め45°から風11が吹き込んでいる様子を示している。ブレード2と風横抜け低減部9とで囲われた部分に風溜り32が生じ、抗力22が発生する。風車回転方向の分力23が風車の起動トルクとなる。ブレードに直交に風が吹き込む場合に比べて、風を受け止める部位が小さくなるため、発生する起動トルクも小さくなる。
FIG. 16 shows how the
揚力型ブレードを使用する横軸風車は、ブレードに直交する向きの風を受けるとき、静止状態から回り出す際の起動トルクを得にくい。 A horizontal axis wind turbine using lift type blades is difficult to obtain starting torque when turning from a stationary state when receiving a wind direction perpendicular to the blades.
抗力型ブレードを使用した横軸風車は、起動トルクを得やすいが回転進行風がブレードの抵抗となるため、エネルギー効率は揚力型ブレードに対して低い。 A horizontal-axis wind turbine using drag-type blades is easy to obtain starting torque, but its energy efficiency is lower than that of lift-type blades because the rotating traveling wind acts as a resistance to the blades.
抗力型ブレードを使用する横軸風車は、風車設備に対して水平方向に角度がついた斜めからの風を受けるとき、起動トルクを得にくい。 Horizontal-axis wind turbines using drag-type blades have difficulty obtaining starting torque when subjected to oblique winds angled horizontally with respect to the wind turbine installation.
揚力型ブレードを使用する横軸風車は、風車設備に対して水平方向に角度がついた斜めからの風を受けるとき、顕著に起動トルクを得にくい。 Horizontal-axis wind turbines using lift-type blades are significantly less likely to obtain starting torque when subjected to oblique winds angled horizontally with respect to the wind turbine installation.
横軸風車設備において、風車回転軸に対して直交する風向で、風車の起動時に高い回転トルクを発生させ、かつエネルギー効率が高い風車ブレードを提供する。 To provide a wind turbine blade that generates high rotational torque when starting a wind turbine in a wind direction orthogonal to a wind turbine rotation axis and has high energy efficiency in horizontal axis wind turbine equipment.
横軸風車設備において、風車回転軸に対して水平方向に斜めに吹き込む風向でも、起動時には風車に高い回転トルクを発生させ、かつエネルギー効率が高い風車ブレードを提供する。 To provide a wind turbine blade having high energy efficiency and generating a high rotational torque in a wind turbine at start-up even when the wind blows obliquely in the horizontal direction with respect to the rotation axis of the wind turbine in horizontal axis wind turbine equipment.
風車ブレードは、揚力型断面をしたブレードの回転内側、つまり回転軸側の面に、ブレード前縁部寄りを起点に回転軸の方に自由開閉可能なフタを設ける。フタの開き角度は所望の範囲で制約する。 The wind turbine blade is provided with a lid that can be freely opened and closed toward the rotation shaft from the front edge of the blade as a starting point on the rotation inner side of the blade having a lift-type cross section, that is, on the surface on the rotation shaft side. The opening angle of the lid is restricted within a desired range.
このようなフタを有するブレードには左右に一対の風横抜け低減部を設ける。 A blade having such a lid is provided with a pair of lateral wind rejection reducing portions on the left and right sides.
このようなフタと風横抜け低減部を有するブレードを風車回転軸方向に複数配置する。 A plurality of blades each having such a lid and a wind crossing reduction portion are arranged in the direction of the wind turbine rotation axis.
本発明によれば、横軸風車のブレードは開閉可能なフタ部とその左右に一対の風横抜け低減部を備え、風車が静止時、または低回転時には回転軸より上方にあるブレードのフタは自重で垂れ下がり、ブレードとブレードの開いたフタと風横抜け低減部で風を受ける袋状の空間が形成されるため、ブレードの開口部に直交する向きから風が吹き込む場合、ブレードは風を受け止め大きな回転トルクを生じることができる。このとき、回転軸より下方にあるブレードのフタは自重で閉じて向い風の抵抗を減じているため起動性がよい横軸風車設備を提供できる。 According to the present invention, the blades of the horizontal axis wind turbine are provided with a lid portion that can be opened and closed and a pair of wind cross-through reduction portions on the left and right sides of the lid portion. The blade hangs down under its own weight and forms a bag-like space that catches the wind between the blade, the open lid of the blade, and the cross-wind reduction section. A large rotational torque can be produced. At this time, the lids of the blades below the rotating shaft are closed by their own weight to reduce the resistance of the head wind, so that the horizontal shaft wind turbine facility can be provided with good startability.
本発明によれば、横軸風車のブレードは開閉可能なフタ部とその左右に一対の風横抜け低減部を備え、風車が静止時、または低回転時には回転軸より上方にあるブレードのフタは自重で垂れ下がり、ブレードとブレードの開いたフタと風横抜け低減部で風を受ける袋状の空間が複数形成されるため、水平方向に角度がある風向の場合でもブレードは風を受け止め回転トルクを生じることができる。このとき、回転軸より下方にあるブレードのフタは自重で閉じて向い風の抵抗を減じているため起動性がよい横軸風車設備を提供できる。 According to the present invention, the blades of the horizontal axis wind turbine are provided with a lid portion that can be opened and closed and a pair of wind cross-through reduction portions on the left and right sides of the lid portion. The blade hangs down under its own weight, and since there are multiple bag-like spaces that catch the wind between the blade and the blade's open lid and the wind crossing reduction section, the blade receives the wind even when the wind direction is at an angle to the horizontal direction and reduces the rotational torque. can occur. At this time, the lids of the blades below the rotating shaft are closed by their own weight to reduce the resistance of the head wind, so that the horizontal shaft wind turbine facility can be provided with good startability.
本発明によれば、横軸風車のブレードは開閉可能なフタ部とその左右に一対の風横抜け低減部を備え、風車が高速回転時には全てのフタは遠心力と進行風とで閉じて回転の抵抗を減じて、風横抜け低減部も風車回転の抵抗にならないため、揚力型のブレードとして機能し、風車設備に直交する風向でも、水平方向に斜めに吹き込む風向の場合でもエネルギー効率がよい横軸風車設備を提供できる。 According to the present invention, the blades of the horizontal axis wind turbine are provided with a lid portion that can be opened and closed and a pair of wind cross-through reduction portions on the left and right sides of the lid portion. Since the wind crossing reduction part does not become resistance to the rotation of the wind turbine, it functions as a lift type blade, and energy efficiency is good whether the wind direction is perpendicular to the wind turbine equipment or the wind blows diagonally horizontally. Can provide horizontal axis wind turbine equipment.
本発明によれば、本発明によれば、横軸風車のブレードは開閉可能なフタ部とその左右に一対の風横抜け低減部を備え、風車が静止時、または低回転時には回転軸より上方にあるブレードのフタは自重で垂れ下がり、ブレードとブレードの開いたフタと風横抜け低減部で風を受ける袋状の空間が複数形成されるため、隣接する風車ブレードの取付け位置は回転軸まわりに取付け角度を変えることで、風車ブレードの待機位置によらず起動トルクが安定しやすくなる起動性がよい横軸風車設備を提供できる。 According to the present invention, the blades of the horizontal axis wind turbine are provided with a lid portion that can be opened and closed and a pair of wind cross-through reduction portions on the left and right sides of the lid portion. The lid of the blade at the bottom hangs down due to its own weight, and multiple bag-like spaces are formed to receive the wind between the blade and the open lid of the blade and the cross-wind reduction section. By changing the mounting angle, it is possible to provide a horizontal shaft wind turbine facility with good startability in which the starting torque is easily stabilized regardless of the standby position of the wind turbine blades.
図1、2は本発明のブレードとフタの開閉状態について示す。本発明の風車設備に適用されるブレード2は、翼型断面形状をしている。開いたフタ4aは起線7でブレードと連結されているか、またはブレードの一部が起線7から離れたものであり、自由開閉ができる。起線7のブレード上の位置は自由であり、ブレードの前縁部に近くてもよく、後縁部に近くてもよい。起線7のブレード上の位置は、回転軸の反対側である回転外側にあることも含まれる。フタの自由端の位置も自由であり、ブレード後縁部でもよく、後縁部と起線の間の任意の位置でよい。起線とフタの自由端までの長さが長いほど受風部として用される面積が大きくなる。
1 and 2 show the opening and closing states of the blade and lid of the present invention. The
図1は本発明の実施形態の、風が弱く風車が停止している、または回転速度が小さい状態の断面図を示している。回転軸より上にあるブレードのフタは自重で下に垂れ下がって開く。最大開き角度はストッパーの位置で制限する。フタが開いていない状態と比較して、フタが開く分受風面積が増えるためソリディティが大きくなり、風車回転の起動トルクが増大する。 FIG. 1 shows a cross-sectional view of an embodiment of the present invention in a state where the wind is weak and the windmill is stopped or the rotational speed is low. The lid of the blade above the rotating shaft hangs down and opens under its own weight. The maximum opening angle is limited by the position of the stopper. Compared to the state in which the lid is not opened, the open area of the lid increases, so the solidity increases, and the starting torque for the rotation of the windmill increases.
回転軸より下に位置するブレードのフタは自重によりブレード側に閉じる。フタが開いている状態より受風面積が小さくなるため、ブレードが風上側に戻る際の風の抵抗を小さくすることができる。 The lid of the blade located below the rotating shaft closes to the blade side by its own weight. Since the wind receiving area is smaller than when the lid is open, it is possible to reduce wind resistance when the blades return to the windward side.
図2は風速が大きく、風車の回転速度が十分に大きい状態の側面図を示す。風車の遠心力と回転の進行風によりブレードのフタはブレードに押し付けられ、位置にかかわらず常に閉じた状態となる。すなわちソリディティが小さくなる。抗力型風車にみられるような受風部の進行風の抵抗による回転速度の制約を排除することができる。 FIG. 2 shows a side view when the wind speed is high and the rotation speed of the wind turbine is sufficiently high. The blade lid is pressed against the blade by the centrifugal force of the windmill and the rotating wind, and is always closed regardless of the position. That is, the solidity becomes smaller. It is possible to eliminate the restrictions on the rotation speed due to the resistance of the advancing wind in the wind receiving part, which is seen in drag type wind turbines.
フタのブレード長さ方向に対する長さは、全長に渡って一枚でもよく、複数枚に分割しても、断続的に配置してもよい。 The length of the lid in the blade length direction may be one over the entire length, divided into a plurality of lids, or arranged intermittently.
フタが閉じた状態では、フタ、および起線部は空気抵抗を生じさせないように凹凸が極力ないこととする。 When the lid is closed, the lid and the ridge should be as smooth as possible so as not to generate air resistance.
フタが閉じた状態では、フタの表面はブレード全体の翼型プロファイルの一部となる形状となることが望ましい。 In the closed condition of the lid, the surface of the lid is preferably shaped to be part of the overall blade airfoil profile.
図3は本発明の実施形態の構成を表す。 FIG. 3 shows the configuration of an embodiment of the present invention.
本発明の実施形態の風車設備に適用されるブレード2は、風車の回転軸1の周囲にアーム3を介してひとつ、または複数のブレードが等間隔に敷設される。回転軸は水平に、かつ風11の風向と交差する位置関係にある。
The
ここでいう水平とは、厳密な意味での水平だけではなく、例えば山の斜面に回転軸が傾斜して設置する場合などを含む、概念としての水平を指している。 The term "horizontal" as used herein refers not only to horizontal in a strict sense, but also to horizontal as a concept including, for example, the case where the rotating shaft is installed on a slope of a mountain.
ブレードの前縁部は、ブレードが回転の上部にあるとき風下を向くようにする。ブレードの回転軸寄りの面には、回転軸と平行な向きの軸を起線7とし、回転軸寄りに自由開閉するフタ4が取り付けられている。フタは閉じた状態ではブレードと一体化し、開いた状態では最大開き角度はストッパー5までとなる。風車が回転すると回転軸に接続された発電機8で電気を発生する。
The leading edge of the blade should face downwind when the blade is at the top of the turn. A
ひとつひとつのブレードには、回転軸方向に一対の風横抜け低減部9が具備される。
Each blade is provided with a pair of side wind
図8は、自重で開閉可能なフタ4と、風横抜け低減部9とを具備したブレード2を示す。風横抜け低減部はブレードの両端に接合され、少なくともブレードのフタの開閉可動範囲と同等の形状4Sを覆うことができる。風横抜け防止板とフタとの間には、フタの自由開閉に支障がない程度の隙間はあってよい。
FIG. 8 shows a
ブレード4の開く限度はストッパー5で制約される。ストッパーは風横抜け低減部9に設置されてもよく、アーム3に設置されてもよい。
The opening limit of
ブレード2とフタ4との開く限度の制約は、前記ストッパーの形式でなく、例えばブレードとフタをワイヤで連結する形式でもよい。
The restriction on the opening limit of the
風車が静止状態、または低速回転状態において、回転軸より上部にあるブレード2は自由開閉可能なフタ4が下方に開く。ブレードとフタと両端の風横抜け低減部9とで囲われた部分が袋状の空間30を構成する。
When the wind turbine is stationary or rotates at a low speed, the
ブレード2、フタ4a、風横抜け低減部9で構成される袋状の空間30は、風が風車回転軸に直交する場合のみならず、風が風車回転軸に斜めに吹き込む場合も風を受け止める機能をし、風車に回転トルクを生じさせる。すなわち、斜めに吹く風に対しては、ブレードもフタも風横抜け低減部も、斜め風受部とみなすことができる。
The bag-like space 30 composed of the
図10は、ブレード2のフタが閉じた状態4bと風横抜け低減部9を示す。風車が静止状態、または低速回転状態での回転軸より低い位置のブレードは、フタが自重で下方に落ち閉じるため、本図の状態となる。また、風車が高速回転状態で、フタが遠心力と回転進行風でブレードに押し付けられている状態も、本図の状態となる。フタが閉じた状態のブレードは、進行風の抵抗が小さい。風横抜け低減部は単体では、回転進行風の抵抗にはならない。また風車に直交する向きで風が吹き込むときも風の抵抗にならない。風車に水平方向に斜めに風が吹き込む場合も風横抜け低減部に沿ってすり抜けるため、大きな抵抗にならない。
FIG. 10 shows a
図11は、開閉可能なフタ4と、風横抜け低減部9がない、一般的な揚力型ブレードを模擬したもの、図12は図11のブレードに風11がブレードに直交する向きで吹き込んでいる状態を示している。ブレードに当たった風はブレードを押す力を与えつつ、ブレードの上下左右から気流12の通りすり抜けていく。
FIG. 11 is a simulation of a general lift type blade without a
図13は、図11のブレード2に風11が水平方向に45°斜めに吹き込んでいる状態を示している。ブレードに当たった風は向きを変え、気流13の通り、または上下左右からすり抜けていく。
FIG. 13 shows a state in which the
図14は、ブレード2に自由開閉可能なフタ4と、風横抜け低減部9が取付けられたブレードの断面を模擬したもの、図15は、図11のブレードに直交する向きで風11が吹き込んでいる状態を模擬したものである。
FIG. 14 shows a simulated cross-section of the blade with the freely openable and
図15では、ブレード2とフタと両端の風横抜け低減部9で袋状の空間が構成されているため、ブレードに吹き込んだ風は風溜り31を生じ、ブレードを押す力21を発生させる。風がブレードの横からすり抜けにくいため、ブレードは風から大きな力を受けることができる。
In FIG. 15, since the
図16は、図14のブレードに、水平方向に45°斜めに風が吹き込んでいる状態を示している。ブレードとフタと風横抜け低減部が、斜め風受け部となることで、風溜り32が生じ、ブレードが風で押される力22が発生する。力22は風車の回転方向の分力23と、風車回転軸方向の分力24とに分けることができ、分力23が風車を回転させる。
FIG. 16 shows the blade of FIG. 14 with the wind blowing at an angle of 45° to the horizontal. The blade, the lid, and the cross-flow reduction portion form an oblique wind-receiving portion, so that a
図16での風溜り32は、図15の風溜り31に対して容積が小さくなり、またブレードにはたらく抗力のうちの、ブレード回転方向への分力のみ回転に寄与するため、風車を回転させる力は小さくなる。
The
図17は、図14のブレードを半分の長さにして2つ連結したものである。ブレードの総長としては同等となる。図18は図17のブレードに、水平方向に斜めに風が吹き込んでいる状態を示している。風溜り32と風溜り33が生じている。このことにより、風車の回転方向に働く力は2倍になる。
FIG. 17 shows two of the blades of FIG. 14 cut in half and connected. The overall blade length is the same. FIG. 18 shows a state in which the wind blows diagonally in the horizontal direction to the blades of FIG. 17 . A
図19は、図17のブレードに水平方向斜め60°で風が吹き込んでいる状態を示している。風溜り34、35が生じている。風溜り34では、抗力25が生じ、風車回転方向の分力26と風車回転軸方向の分力27が発生している。分力26は分力27に対して小さくなる。風車に対して水平方向の角度が45°より大きくなると、風車回転方向の力が小さくなる。風横抜け防止板が斜めの風に有効なのは片側45°が妥当と考える。
FIG. 19 shows a state in which wind is blowing into the blades of FIG. 17 at an angle of 60° in the horizontal direction. Wind pools 34 and 35 are generated. In the
本発明の実施形体の風車は、ひとつひとつのブレード2の長さに合わせて風横抜け低減部9の長さの最適値がある。また各風横抜け低減部およびブレードの長さが揃っている方が風車はバランスよく回転できる。ブレードと風横抜け低減部の長さの比率は一定の割合で構成されるべきである。
In the wind turbine according to the embodiment of the present invention, there is an optimum value for the length of the
図4は本発明の第2の実施形態であり、風横抜け低減部9を有する短い開閉型ブレード2を、風車回転軸方向に隣接する取付け位置は取付け角度を変えたものである。実質的なブレードの枚数は増やさず、風車の回転角度に対する回転トルクのばらつきを低減することが可能である。
FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention, in which a short opening/
図5は第3の実施形態を示す。短く区切られた風横抜け低減部を有するブレードを連結させた構造は、図5に示すようにひとつのブレードの中間に少なくとも1つの風横抜け低減部9を設けても同様である。中間の風横抜け低減部に合わせて、フタ4も分割し、開閉に干渉しないこととする。
FIG. 5 shows a third embodiment. The structure in which the blades having the short cross-wind reduction parts are connected is the same even if at least one
本発明の横軸風車およびブレードは陸上で設備の向きを変えず固定設置する用途を想定しているが、洋上の浮体上に設置する横軸風車での利用でもよい。 The horizontal axis wind turbine and blades of the present invention are assumed to be fixedly installed on land without changing the orientation of the facility, but may also be used in a horizontal axis wind turbine installed on a floating body on the sea.
図20に示す通り、本発明の横軸風車およびブレードは、陸上で向きを変えず長く連結させて固定設置すると、一連の風車で得られたエネルギーをまとめて1台の発電機8で取り出せるため、細長い地形の設置に適した風車設備を提供できる。
As shown in FIG. 20, when the horizontal axis wind turbine and blades of the present invention are connected and fixed on land without changing their orientation, the energy obtained by a series of wind turbines can be collectively extracted by a
本発明に係る横軸風車並びに風車用ブレードによれば、風車が静止、または低回転状態において、ブレードが回転軸より上方にある追い風側は、ブレードとブレードに具備された開いたフタ、風横抜け低減部により袋状の空間が複数箇所で形成されることにより、風が斜めに吹き込んできても、風車は回転トルクを得ることが可能となり、また向い風側では、ブレードのフタは自重で閉じ、風横抜け低減部も単体では風の抵抗が小さいため、起動性に優れた横軸風車ならびに風車用ブレードを提供できる。 According to the horizontal axis wind turbine and the wind turbine blades according to the present invention, when the wind turbine is stationary or in a low rotation state, the tail wind side where the blades are above the rotation axis is the blades and the open lid provided on the blades, the wind side By forming bag-like spaces in multiple places with the drop-out reducing part, even if the wind blows obliquely, the wind turbine can obtain rotational torque, and on the headwind side, the lid of the blade is closed by its own weight. Since the wind crossing reduction unit alone has low wind resistance, it is possible to provide a horizontal axis wind turbine and wind turbine blades with excellent startability.
また、本発明によれば、構造が簡単で安価な横軸風車並びに風車用ブレードを提供することが可能となる。 Further, according to the present invention, it is possible to provide a horizontal axis wind turbine and wind turbine blades that are simple in structure and inexpensive.
また、本発明によれば、水田地帯のあぜ道など細長い地形を活用できる風車設備を提供できる。 In addition, according to the present invention, it is possible to provide a wind turbine facility that can utilize narrow landforms such as footpaths in paddy fields.
また、本発明によれば、風車の回転速度が上がると、ブレードの位置によらずブレードのフタは遠心力と回転の進行風で閉じるため、揚力型の風車ブレードとなりエネルギー効率が良い横軸風車ならびに風車用ブレードを提供することが可能となる。 In addition, according to the present invention, when the rotation speed of the wind turbine increases, the lid of the blade is closed by the centrifugal force and the forward wind of the rotation regardless of the position of the blade. Also, it becomes possible to provide wind turbine blades.
また、本発明によれば、ブレードの待機位置を分散できるため、起動性に優れ、かつエネルギー効率が良い横軸風車並びに風車用ブレードを提供することができる。 Further, according to the present invention, since the stand-by positions of the blades can be distributed, it is possible to provide a horizontal axis wind turbine and wind turbine blades that are excellent in startability and energy efficiency.
1 回転軸
2 ブレード
2’ 2と取付け角度を変えたブレード
3 アーム
3’ 3と取付け角度を変えたアーム
4 フタ
4a 開いたフタ
4b 閉じたフタ
4S フタの可動範囲
5 ストッパー
6 フタ起線
7 支柱
8 発電機
9 風横抜け低減部
9’ ブレードの中間に設けられた風横抜け低減部
11 風
12 ブレードに直交する角度でブレードに風が当たったあとの気流
13 ブレードに斜めの角度でブレードに風が当たったあとの気流
21 ブレードに直交する角度の風がブレードを押す力
22 ブレードに斜めの角度の風がブレードを押す力
23 ブレードに斜めの角度で風がブレードを押す力の風車回転方向の分力
24 ブレードに斜めの角度で風がブレードを押す力の風車回転軸方向の分力
25 ブレードに60°の角度の風がブレードを押す力
26 ブレードに60°の角度で風がブレードを押す力の風車回転方向の分力
27 ブレードに60°の角度で風がブレードを押す力の風車回転軸方向の分力
30 ブレードと開いたフタと一対の風横抜け低減部に囲まれた袋状の空間
31 ブレードに直交する角度の風による風溜り
32 ブレードに斜めの角度の風による風溜り
33 32の隣のブレードの斜め45°の角度の風による風溜り
34 ブレードに斜め60°の角度の風による風溜り
1 Axis of rotation 2 Blade 2' 2 Blade 3 with different attachment angle Arm 3' 3 Arm 4 with different attachment angle Lid 4a Open lid 4b Closed lid 4S Lid movable range 5 Stopper 6 Lid origination line 7 Post 8 Generator 9 Cross-wind reduction section 9 ′ Wind cross-section reduction section provided in the middle of the blade 11 Wind 12 Airflow after the wind hits the blade at an angle orthogonal to the blade 13 Blade at an oblique angle to the blade Airflow after hitting the wind 21 Force of the wind pushing the blade at an angle perpendicular to the blade 22 Force of the wind pushing the blade at an oblique angle to the blade 23 Direction of wind turbine rotation of the force of the wind pushing the blade at an oblique angle to the blade Component of force 24 Component of force in the wind turbine rotation axis direction of the force that the wind pushes the blade at an oblique angle to the blade 25 Force that the wind pushes the blade at an angle of 60° to the blade Component of force in the direction of wind turbine rotation 27 of the pushing force Component of force in the direction of the wind turbine rotation axis of the force that the wind pushes the blade at an angle of 60° 30 The bag surrounded by the blade, the open lid, and a pair of wind cross-cut reduction parts -shaped space 31 Wind pool due to wind at an angle perpendicular to the blade 32 Wind pool due to wind at an oblique angle to the blade 33 Wind pool due to wind at an angle of 45° to the blade next to 32 Wind pool 34 Angle to the blade at an angle of 60° wind pool caused by the wind
Claims (4)
フタを有するブレードは一対の風横抜け低減部が設けられ、
風車が静止状態、あるいは低速回転の状態では、回転軸より上部にあるブレードのフタは自重で下方に開き、ブレードと開いたフタと風横抜け低減部とによりブレードの受風部に袋状の空間が形成されることでまとまった風を受け、回転トルクを生じ、回転軸より下部にあるブレードのフタは自重で閉じて向い風の抵抗を減じるため、起動性のよい抗力型風車として機能し、風車が高速回転の状態では、ブレードのフタは、風車の回転による遠心力と風車回転による進行風とによりブレード側に閉じた状態となり揚力型風車として機能することを特徴とするブレードを、
風車回転軸方向に2つ以上設置した横軸風車およびブレード。 The wind turbine has a horizontal axis of rotation, and has at least one arm installed radially with respect to the axis of rotation of the wind turbine and at the tip of the arm parallel to the axis of rotation. , a lid that can be freely opened and closed is provided on the rotating shaft, and the opening angle of the lid is restricted within a desired range,
A blade having a lid is provided with a pair of wind crossing reduction parts,
When the wind turbine is stationary or rotating at a low speed, the lid of the blade above the rotating shaft opens downward under its own weight. By creating a space, it receives a large amount of wind and generates rotational torque, and the lid of the blade below the rotating shaft closes under its own weight to reduce headwind resistance, so it functions as a drag-type wind turbine with good startability. When the windmill rotates at high speed, the lid of the blade closes to the blade side due to the centrifugal force caused by the rotation of the windmill and the forward wind caused by the rotation of the windmill, and functions as a lift type windmill.
Two or more horizontal axis wind turbines and blades installed in the direction of the wind turbine rotation axis.
フタを有するブレードは一対の風横抜け低減部が設けられ、
風車が静止状態、あるいは低速回転の状態では、回転軸より上部にあるブレードのフタは自重で下方に開き、ブレードと開いたフタと風横抜け低減部とによりブレードの受風部に袋状の空間が形成されることでまとまった風を受け、回転トルクを生じ、回転軸より下部にあるブレードのフタは自重で閉じて向い風の抵抗を減じるため、起動性のよい抗力型風車として機能し、風車が高速回転の状態では、ブレードのフタは、風車の回転による遠心力と風車回転による進行風とによりブレード側に閉じた状態となり揚力型風車として機能することを特徴とするブレードにおいて、
ブレードの途中に少なくとも1つの風横抜け低減部を設けた横軸風車およびブレード。 The wind turbine has a horizontal axis of rotation, and has at least one arm installed radially with respect to the axis of rotation of the wind turbine and at the tip of the arm parallel to the axis of rotation. , a lid that can be freely opened and closed is provided on the rotating shaft, and the opening angle of the lid is restricted within a desired range,
A blade having a lid is provided with a pair of wind crossing reduction parts,
When the wind turbine is stationary or rotating at a low speed, the lid of the blade above the rotating shaft opens downward under its own weight. By creating a space, it receives a large amount of wind and generates rotational torque, and the lid of the blade below the rotating shaft closes under its own weight to reduce headwind resistance, so it functions as a drag-type wind turbine with good startability. When the windmill rotates at high speed, the lid of the blade closes to the blade side due to the centrifugal force caused by the rotation of the windmill and the forward wind caused by the rotation of the windmill, and functions as a lift type windmill.
A horizontal-axis wind turbine and blades with at least one wind cross-cut reduction part midway through the blades.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2021198191A JP2023084177A (en) | 2021-12-07 | 2021-12-07 | Horizontal shaft windmill blade |
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2021
- 2021-12-07 JP JP2021198191A patent/JP2023084177A/en active Pending
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