JP3163267U - Vertical axis wind power generator - Google Patents
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Abstract
【課題】回転中の振れ(変形)の問題を防止できて、利便性に優れた垂直軸型風力発電装置を提供すること。【解決手段】支持枠21と、羽根車22及び発電機23とを備える。支持枠21は、一枚の第1板部材211及び二枚の第2板部材212を有して断面が下向きのコ字形を呈し、かつ前記第1板部材211と前記第2板部材212との連結箇所に少なくとも1つの補強片213が設けられる。羽根車22は、二枚の第2板部材212の間に軸設し、かつ軸ロッド221及ぶ複数の羽根222を有し、その軸ロッド221及びそれらの羽根222が第1板部材211と平行するようにそれぞれ設置する。発電機23は、第2板部材212の外側に設け、かつその羽根車22が風を受けて回転させて電気エネルギーを発生するように、羽根車22の軸ロッド221に連結する。【選択図】図3An object of the present invention is to provide a vertical axis wind power generator that can prevent the problem of deflection (deformation) during rotation and is excellent in convenience. A support frame 21, an impeller 22 and a generator 23 are provided. The support frame 21 has one first plate member 211 and two second plate members 212, and has a U-shaped section with a downward cross section, and the first plate member 211, the second plate member 212, and the like. At least one reinforcing piece 213 is provided at the connecting portion. The impeller 22 has a plurality of blades 222 that are provided between the two second plate members 212 and extend over the shaft rod 221, and the shaft rods 221 and the blades 222 are parallel to the first plate member 211. To install each. The generator 23 is provided outside the second plate member 212 and is connected to the shaft rod 221 of the impeller 22 so that the impeller 22 receives wind and rotates to generate electric energy. [Selection] Figure 3
Description
本考案は、風力発電機設備に関し、特に運転中に振れを生じず、かつ取り付けやすい垂直軸型風力発電装置に属するものである。 The present invention relates to a wind power generator facility, and particularly relates to a vertical axis wind power generator that does not generate vibration during operation and is easy to install.
近年、国際原油価格の高騰によりエネルギー危機の再来が取り沙汰されており、各国の科学家は、例えば、太陽エネルギー、風力エネルギー、潮汐エネルギーまたはバイオマスエネルギーなどのような新しい代替エネルギー(クリーンエネルギー)を積極的に探している。
人類が最も古くから利用してきた、数千年の歴史を持つ風力エネルギーは、農業灌漑及び穀物研磨に広く活用され、そして風力エネルギーは、非枯渇性エネルギーであり、無汚染の再生可能エネルギーである。
現在では、風力発電機の日進月歩の研究技術も加って発電の発電量が継続的に向上して風力発電のコストも普及域まで大幅に下がっているほか、比較的小型の発電設備の構築が可能であることから、地域別の電力供給要求に応じるように各地に分散的に設置できて、電力輸送の損失を低減することにより、電力供給コストも低減する。
In recent years, the resurgence of the energy crisis has taken place due to soaring international crude oil prices, and scientists from various countries are proactively using new alternative energy (clean energy) such as solar energy, wind energy, tidal energy or biomass energy. Looking for.
Wind energy that has been used by mankind for thousands of years and has a history of thousands of years is widely used for agricultural irrigation and grain polishing, and wind energy is non-depleting and pollution-free renewable energy .
Currently, research and development techniques for wind power generators have been added, and the amount of power generated has been continuously improved, and the cost of wind power generation has been drastically reduced to the popularization range. Since it is possible, it can be installed in various places so as to meet the power supply requirements of each region, and the power supply cost is reduced by reducing the loss of power transportation.
風力発電機の原理としては、風の運動エネルギーを機械的エネルギーに変換し、その機械的エネルギーを発電機の回転運動にかえて発電を行うことである。
よって、風力発電の効能に影響を与える因子としては、風速の高低、風力発電機の羽根設計や羽根の受風面積などが挙げられる。
また、風力発電機は、回転主軸が水平面(地面)に対しての相対位置関係によって水平軸型(Horizontal Axis Wind Turbine)と垂直軸型(Vertical Axis Wind Turbine)に大別される。
垂直軸型風力発電機は方向調整装置などが必要ないため、気流の進行方向の物体に当たる抗力の利用、または飛行機の翼のような形状が上下の圧力差により受ける揚力の利用で働かせる役割を果たすので、どの方向の風にも利用可能で風向きに対する依存性がないが、有効な発電効率を得にくい課題がある。
The principle of a wind power generator is to convert wind kinetic energy into mechanical energy, and to generate electricity by changing the mechanical energy into the rotational motion of the generator.
Therefore, factors that affect the effectiveness of wind power generation include the height of the wind speed, the blade design of the wind power generator, the wind receiving area of the blade, and the like.
In addition, the wind power generator is roughly classified into a horizontal axis type (Horizontal Axis Wind Turbine) and a vertical axis type (Vertical Axis Wind Turbine) depending on the relative positional relationship of the rotation main axis with respect to the horizontal plane (ground).
Since the vertical axis wind power generator does not require a direction adjustment device, it works by using the drag that strikes an object in the direction of air flow, or by using the lift that the shape of an airplane wing receives due to the pressure difference between the top and bottom Therefore, it can be used for wind in any direction and has no dependency on the wind direction, but there is a problem that it is difficult to obtain effective power generation efficiency.
図1と図2を参照しながら、従来の垂直軸型風力発電機について説明する。
これらの図に示されているように、垂直軸型風力発電機10は、支持ロッド11とを備える。支持ロッド11の頂部には、羽根車12が軸接され、かつ羽根車12は、複数の異なる翼形ような羽根121を有する。
羽根車12が風を受ける時、羽根121に当たる抗力や羽根121に受ける揚力で生成したパワーにより、羽根車12が回転運動して機械的エネルギーで支持ロッド11の底部の発電機13を連動させて回転運動して電気エネルギーを生成する。
実際に、羽根車12は片方が支持ロッド11上に軸設されることによって、羽根121が風を受けて生成した抗力が、羽根車12の回転を連動させるのみならず、支持ロッド11も揺動させ、かつ支持ロッド11の高さが高いほど、揺動の幅が大きくなって危険を起こしやすくなる。
さらに、羽根車12上の各羽根121は、受けた揚力によって変形が発生し、発電効率が低くなる課題がある。
A conventional vertical axis wind power generator will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
As shown in these drawings, the vertical axis
When the
Actually, one of the
Furthermore, each
本考案は上記した垂直軸型風力発電機10の欠点に鑑みてなされたもので、取り付けの利便性に優れて、空間を節約でき、かつその支持枠の設計も羽根車が回転中に生じる揺動や変形などの問題を防止できて、実用性を大幅に向上できる垂直軸型風力発電装置を提供するものである。
The present invention has been made in view of the drawbacks of the vertical axis
本考案の目的は、取り付けの利便性があって、空間を節約できる垂直軸型風力発電装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a vertical axis wind power generator that is convenient in installation and can save space.
本考案の別の目的は、羽根車の両端を制限して回転中の揺動や変形などの問題を防止する垂直軸型風力発電装置の支持枠構造を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a support frame structure for a vertical axis wind power generator that limits both ends of an impeller to prevent problems such as swinging and deformation during rotation.
上記目的を達成するために、本考案に係る垂直軸型風力発電装置は、一枚の第1板部材及び二枚の第2板部材を有して断面が下向きのコ字形を呈し、かつ第1板部材と第2板部材との連結箇所に少なくとも1つの補強片が設けられる支持枠と、二枚の第2板部材の間に軸設し、かつ軸ロッド及ぶ複数の羽根を有し、その軸ロッド及びこれらの羽根が第1板部材と平行するようにそれぞれ設置される羽根車と、二枚の第2板部材の外側に設け、かつ羽根車が風を受けて回転させて発電するように、羽根車の軸ロッドに連結する発電機と、を備える構成となっている。また、本考案を実施する場合、具体的に請求項7に記載のように、羽根車の複数の羽根は、複数の支持アームを介して軸ロッドに連接して設けられる。このような構成によれば、支持枠を利用して羽根車の軸ロッドの両端の回転時それぞれの軸接箇所に制限を与えることによって、羽根車の回転の安定性を高めるほか、羽根車の羽根の変形状態を抑制することもできる。 In order to achieve the above object, a vertical axis wind power generator according to the present invention has a first plate member and two second plate members, has a U-shaped section with a downward cross-section, and A support frame in which at least one reinforcing piece is provided at a connection portion between the first plate member and the second plate member, and a plurality of blades extending between the two second plate members and extending to the shaft rod, The shaft rod and the impellers installed so that these blades are parallel to the first plate member and the outside of the two second plate members, and the impeller receives wind and rotates to generate power. Thus, the generator is connected to the shaft rod of the impeller. Moreover, when implementing this invention, as specifically described in Claim 7, several blade | wings of an impeller are provided in connection with an axial rod via several support arms. According to such a configuration, the rotational stability of the impeller is increased by restricting the respective axial contact locations when the both ends of the shaft rod of the impeller are rotated using the support frame, and the impeller The deformation state of the blade can also be suppressed.
尚、上記の本考案を実施する場合、具体的に請求項2に記載のように、それらの補強片は三角形を呈し、第1板部材の両側縁及び二枚の第2板部材のそれぞれの両側縁のうちのいずれかの同側のそれぞれ2つの前記した側縁に連結することができる。この場合、第1板部材及び第2板部材の連結に補強片を用いる構成によれば、支持枠の強度を増加させ、羽根車が風を受けて回転中に起った変形などの問題を抑制る効果が奏される。 When the above-described present invention is implemented, specifically, as described in claim 2, the reinforcing pieces have a triangular shape, and both side edges of the first plate member and each of the two second plate members. Each of the two side edges can be connected to the two aforementioned side edges on the same side. In this case, according to the configuration in which the reinforcing piece is used to connect the first plate member and the second plate member, the strength of the support frame is increased, and the problem such as the deformation that occurs while the impeller receives wind and rotates. The effect of suppressing is produced.
又、上記の本考案を実施する場合、具体的に請求項3に記載のように、第1板部材上には複数の固定孔をさらに有することができる。この場合、複数の固定孔で壁面またはロッド部材上にロック固定に用いる構成によれば、他の治具または固定器具と接続しやすくなり、取り付ける時の利便性を向上させ、より幅広く活用することができる。 When the present invention is implemented, a plurality of fixing holes can be further provided on the first plate member, as specifically described in claim 3. In this case, according to the configuration used for fixing the lock on the wall surface or the rod member with a plurality of fixing holes, it becomes easy to connect with other jigs or fixing devices, and the convenience at the time of installation is improved, so that it can be used more widely. Can do.
さらに、上記の本考案を実施する場合、具体的に請求項4に記載のように、二枚の第2板部材の幅は、羽根の2分の1幅より広い幅を有することができる。この場合、第2板部材の幅が羽根の2分の1幅より広い幅を設定する構成の設計によれば、支持枠の強度を十分に高めことができ、特にそれらの羽根が風を受ける時の強い抗力を対抗できなくて、それらの第2板部材が羽根車を有効に支持できないことを防止することができる。 Furthermore, when carrying out the above-mentioned present invention, as specifically described in claim 4, the width of the two second plate members can be wider than the half width of the blade. In this case, according to the design of the configuration in which the width of the second plate member is set wider than the half width of the blade, the strength of the support frame can be sufficiently increased, and particularly, the blade receives wind. It is possible to prevent the second plate member from effectively supporting the impeller because it cannot resist the strong drag of time.
又、上記の本考案の垂直軸型風力発電装置を実施する場合、具体的に請求項5に記載のように、支持枠の片側に設け、かつ内部に電流変換モジュール及び蓄電池が設けられ収容箱をさらに有することができ、電流変換モジュールがそれぞれに発電機及び蓄電池と電気的に接続する構成となっている。この場合、単に外観上の美観性を向上するのみでなく、支持枠と連結し合った後、本考案が電流変換モジュール及び蓄電池と分離可能にモジュール化された設計で、活用上の利便性をより向上させる。 Further, when the vertical axis wind power generator of the present invention described above is implemented, as specifically described in claim 5, the container is provided on one side of the support frame and provided with a current conversion module and a storage battery inside. The current conversion modules are configured to be electrically connected to the generator and the storage battery, respectively. In this case, not only is the appearance aesthetics improved, but after connecting with the support frame, the present invention is a modularized design that can be separated from the current conversion module and the storage battery. Improve more.
又、上記の本考案を実施する場合、具体的に請求項6に記載のように、二枚の第2板部材には、羽根車の軸ロッド箇所に軸設するに供する貫通孔がそれぞれに設け、かつそれらの貫通孔内には、それぞれ軸受を有することができる。このような構成によれば、羽根車が回転時の潤滑効果が奏される。 Moreover, when carrying out the above-described present invention, as specifically described in claim 6, the two second plate members each have through-holes for shaft installation at the shaft rod portion of the impeller. Each of the through holes can be provided with a bearing. According to such a structure, the lubrication effect at the time of rotation of an impeller is show | played.
本考案の請求項1〜7に記載の垂直軸型風力発電装置の構成によれば、支持枠の強度を十分に高めて、羽根車が有効に支持されて回転の安定性が高められ、風を受けて回転中に起った揺動や変形などの問題を抑制することもでき、または第1板部材上に複数の固定孔により他の固定器具と接続しやすくなり、取り付ける時の利便性を向上させ、より幅広く活用することができ、その上、電流変換モジュール及び蓄電池と分離可能にモジュール化された設計で、活用上の利便性も向上させた、垂直軸型風力発電装置を提供できる、という優れた効果作用が得られる。 According to the configuration of the vertical axis wind power generator according to claims 1 to 7 of the present invention, the strength of the support frame is sufficiently increased, the impeller is effectively supported, and the stability of rotation is enhanced. It is also possible to suppress problems such as rocking and deformation that occur during rotation, or it is easy to connect to other fixing devices by a plurality of fixing holes on the first plate member, and convenience when mounting In addition, it is possible to provide a vertical axis wind power generator that can be used in a wider range, and that is modularized so as to be separable from the current conversion module and the storage battery, and also has improved convenience in use. An excellent effect is obtained.
本考案をより完全に理解するために、以下、本考案の実施形態を添付図面を参照して説明する。 For a more complete understanding of the present invention, embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図3に示すような本考案に係る好ましい実施例を示す構造概略図を参照して説明すると、本考案に係る垂直軸型風力発電装置20は、支持枠21と、羽根車22と、発電機23とを備える。
Referring to a structural schematic diagram showing a preferred embodiment of the present invention as shown in FIG. 3, a vertical axis
支持枠21は、一枚の第1板部材211及び二枚の第2板部材212を有し、図3に示すように、第1板部材211がそれらの第2板部材212と連結した断面が下向きのコ字形を呈するように、それらの第2板部材212は、第1板部材211の両端部にそれぞれ連結している。第1板部材211の端部は、それらの第2板部材212との連結箇所より凸出している。そして第1板部材211と第2板部材212との連結箇所に少なくとも1つの補強片213が設けられる。
さらに、それらの補強片213は三角形を呈し、第1板部材211の両側縁及び二枚の第2板部材212のそれぞれの両側縁のうちのいずれかの同側のそれぞれ2つの前記した側縁に連結するように第1板部材211及び第2板部材212との連結の補強材として採用し、羽根車22が風を受けて回転中に起った第2板部材212に当たる振動を第1板部材211上に有効的に分散させ、支持枠21が発生可能な変形などの問題を抑制できる。
そのほかに、第1板部材211上には複数の固定孔2111をさらに有し、それによって壁面またはロッド部材上にロック固定に用いる構成として採用し、取り付ける時の利便性を向上させる。
The
Further, the
In addition, a plurality of
羽根車22は、軸ロッド221及ぶ複数の羽根222を有し、かつ羽根車22の複数の羽根222は、複数の支持アーム223を介して軸ロッド221上に連接して設けられる。そしてその軸ロッド221及びこれらの羽根222が第1板部材211と平行設置されるように、軸ロッド221の両端部をそれぞれ二枚の第2板部材212の間に軸設する。
ここで注意すべき点として、二枚の第2板部材212の幅は、羽根222の2分の1幅より広い幅を有する。
第2板部材212の幅が羽根222の2分の1幅より広い幅を設定する設計によれば、第2板部材212の強度を十分に高めることから、それらの羽根222が風を受ける時の強い抗力で生じるフラッタ(揺れ)現象により、引き起こした第2板部材212が羽根車22を有効に支持できない問題を防止することができる。
そのほかに、二枚の第2板部材212には、羽根車22の軸ロッド221箇所に軸設するに供する貫通孔2121がそれぞれに設け、かつそれらの貫通孔2121内には、それぞれ軸受2122を有し、このような構成によれば、羽根車22が回転中の潤滑効果を大幅に向上させる。
The
It should be noted here that the width of the two
According to the design in which the width of the
In addition, the two
発電機23は、二枚の第2板部材212の外側に設け、図3に示すように、本実施例の発電機23は、下方の第2板部材212の下側に設け、羽根車22が風を受けて回転させて電気エネルギーを発生するように、発電機23は羽根車22の軸ロッド221に連結する。
それによって支持枠21の両側の第2板部材212を利用して羽根車22の軸ロッド221の両端にそれぞれ制限を与えることによって、羽根車22の回転は左右揺動がなく運転の安定性を高めるほか、羽根車22の羽根222が回転過程における上下の引張で生じる変形状態を抑制することもできる。
The
Accordingly, the
そのほかに、垂直軸型風力発電装置20は収容箱24をさらに有し、その収容箱24は、支持枠21の片側に設ける。図3に示すように、本実施例の収容箱24は支持枠21の下側に設置する。
収容箱24の内部には、電流変換モジュール241及び蓄電池242が設けられる。電流変換モジュール241がそれぞれに発電機23及び蓄電池242と電気的に接続するように構成され、それによって発電機23が生成した電気エネルギーを電流変換モジュール241を介して変換させた後に、電力必要な製品に直接に供給したり、変換させた電気エネルギーを蓄電池242内に蓄える。
In addition, the vertical axis
Inside the
図4、5、6,7に示す本考案に係る好ましい実施例を街灯、ビル外壁や道路標示板などに応用した場合を示す使用説明図を参照して説明する。
図4に示すように、本考案に係る垂直軸型風力発電装置20は複数形態で1つの街灯30上に接続され、それらの支持枠21を利用し、環状治具を介して街灯30のロッド部材31上にクランプ固定される。
直並列接続などの電気的に接続する方式により、収容箱24は街灯30の光源32と電気的に接続される。羽根車22が風力を受けて回転させて電気エネルギーを発生し、街灯30に直接に供給したり、または昼間の非使用場合では、蓄電池242(図示しない)の充電を行い、風力発電手段を普通の街灯30に接続使用することにより、環境の保全に関する政令を十分に満たしており、その上、電気消費量を節約する目的も達する。
さらに、図5、6に示すように、本考案に係る垂直軸型風力発電装置20は、それぞれ単独状態であるいは複数状態でビルの壁面40に固設される。図5に示すように、壁面40の片隅に固定枠41を設置し、その固定枠41によりビルの隣接する両壁面40を連接し、かつ垂直軸型風力発電装置20を固定枠41上に固定できるように、固定枠41は外向きに所与距離に延伸され、ピルの壁面40に対して45度の角度をなした形態で設置される共に、ビルの両面の風力を受けて電気エネルギーを発生する。
図6は、垂直軸型風力発電装置20を壁面40に直接に固設される実施例であり、ビル内部の消費電力要求に応じる供給ができるように、収容箱24(図示しない)はビル内部の公共電力設備と電気的に接続し、かつ電気代も大幅に節約できる。
そのほかに、図7に示すように、本考案に係る垂直軸型風力発電装置20は横向きの方式で一般道路や高速道路などの標示板50の上方に設置することができ、夜間使用の視認性を確保するために、現在の標示板50にはほぼ全て標識ごとに照明装置51を設置しており、収容箱24(図示しない)はこれらの照明装置51と電気的に接続した後、風力で生成した電気エネルギーを利用して、照明装置51を起動し標示板50上の文字を照らせるように構成されることによって、環境保全の要望に応じて、かつ電気代も有効に節約できる。
A preferred embodiment according to the present invention shown in FIGS. 4, 5, 6 and 7 will be described with reference to an explanatory drawing showing a case where the present invention is applied to a streetlight, a building outer wall, a road sign board, and the like.
As shown in FIG. 4, the vertical axis
The
Further, as shown in FIGS. 5 and 6, the vertical axis
FIG. 6 shows an embodiment in which the vertical axis
In addition, as shown in FIG. 7, the vertical axis
以上は、単に考案を実施するための最良の形態の項においてなした具体的な実施態様または実施例であり、あくまでも、本考案の技術内容を明らかにするものであって、そのような具体例にのみ限定して狭義に解釈されるべきものではなく、当業者は、本考案の精神及び添付の特許請求の範囲内でいろいろと変更して実施することができるものである。 The above is merely a specific embodiment or example made in the section of the best mode for carrying out the invention, and is intended to clarify the technical contents of the present invention to the last. The present invention should not be construed in a narrow sense as being limited to the above, but can be implemented by those skilled in the art within the spirit of the present invention and the scope of the appended claims.
以上説明したように本考案に係る垂直軸型風力発電装置は、羽根車の軸ロッドの両端部がそれぞれの支持枠に制限を与えることによって、回転中の振れ(変形)の問題を抑制でき、かつ支持枠の設計によって各種類のロッド部材または壁面に取り付けれることができる。 As described above, the vertical axis wind power generator according to the present invention can suppress the problem of runout (deformation) during rotation by restricting both ends of the shaft rod of the impeller to each support frame, And it can be attached to each kind of rod member or wall surface by the design of the support frame.
10:垂直軸型風力発電機
11:支持ロッド
12:羽根車
121:羽根
13: 発電機
20:垂直軸型風力発電装置
21:支持枠
211:第1板部材
2111:固定孔
212:第2板部材
2121:貫通孔
2122:軸受
213:補強片
22:羽根車
221:軸ロッド
222:羽根
223:支持アーム
23:発電機
24:収容箱
241:電流変換モジュール
242:蓄電池
30:街灯
31:ロッド部材
32:光源
40:壁面
41:固定枠
50:標示板
51:照明装置
10: vertical axis wind power generator 11: support rod 12: impeller 121: blade 13: generator 20: vertical axis wind power generator 21: support frame 211: first plate member 2111: fixing hole 212: second plate Member 2121: Through-hole 2122: Bearing 213: Reinforcement piece 22: Impeller 221: Shaft rod 222: Blade 223: Support arm 23: Generator 24: Storage box 241: Current conversion module 242: Storage battery 30: Streetlight 31: Rod member 32: Light source 40: Wall surface 41: Fixed frame 50: Marking plate 51: Lighting device
Claims (7)
一枚の第1板部材及び二枚の第2板部材を有して断面が下向きのコ字形を呈し、かつ前記第1板部材と前記第2板部材との連結箇所に少なくとも1つの補強片が設けられる支持枠と、
前記二枚の第2板部材の間に軸設し、かつ軸ロッド及ぶ複数の羽根を有し、前記軸ロッド及び前記複数の羽根が前記第1板部材と平行するようにそれぞれ設置される羽根車と、
前記二枚の第2板部材の外側に設け、かつ前記羽根車が風を受けて回転させて発電するように、前記羽根車の前記軸ロッドに連結する発電機と、
を備えることを特徴とする、垂直軸型風力発電装置。 A vertical axis wind power generator,
It has one first plate member and two second plate members and has a U-shaped section with a downward cross section, and at least one reinforcing piece at a connection portion between the first plate member and the second plate member A support frame provided with,
A blade provided between the two second plate members and having a plurality of blades extending to the shaft rod, the blades respectively installed so that the shaft rod and the plurality of blades are parallel to the first plate member. Car,
A generator connected to the shaft rod of the impeller so as to generate power by being provided outside the two second plate members and rotating the impeller by receiving wind; and
A vertical axis wind power generator characterized by comprising:
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