JP3177735U

JP3177735U - 垂直式風力発電羽根

Info

Publication number: JP3177735U
Application number: JP2012003323U
Authority: JP
Inventors: 蘇郁夫
Original assignee: 蘇郁夫
Priority date: 2012-06-04
Filing date: 2012-06-04
Publication date: 2012-08-16
Anticipated expiration: 2022-06-04

Abstract

【課題】羽根の受風面及び背面で風力を同時に受けることを有効に防ぐことにより、風力発電の効率を大幅に向上させる垂直式風力発電羽根を提供する。
【解決手段】垂直式風力発電羽根は、羽根フレーム１及び羽根本体２を備える。羽根フレーム１は、上下に離間されて立設された複数組の組立板１１を含み、離間された２つの組立板１１の間に複数の羽根本体２が枢着される。羽根本体２は、骨格２１と、骨格２１に接続された羽根面２３とを含む。羽根本体２の骨格２１及び羽根フレーム１の組立板１１上に、対応した枢着孔が設けられるとともに、羽根本体２の骨格２１と、羽根フレーム１の組立板１１とに設けた枢着孔に枢着杆２４が貫設され、組立板１１と羽根本体２との間にストッパ１２が配置され、組立板１１の両側に受風面１１１及び背面１１２が設けられ、羽根本体２の組立板１１の背面１１２の側部にストッパ１２が係止される。
【選択図】図１

Description

本考案は、垂直式風力発電羽根に関し、特に、羽根の受風面及び背面で風力を同時に受けることを有効に防ぐことにより、風力発電の効率を大幅に向上させる垂直式風力発電羽根に関する。

風力をエネルギ源に変換する場合、風力発電ユニットを介し、風車が受け取った風エネルギを電力へ変換させるが、従来の風力発電では、風力を発電ユニットの垂直式風車へ伝える。垂直式風車の回転軸には、螺旋状に羽根が接続され、この羽根に作用する風力により回転軸を回転させ、羽根の回転軸を発電ユニットに組み合わせることにより、空気の運動エネルギを電気エネルギへ変換することができる。従来の垂直式風車は螺旋状の羽根が受風面及び背面を備えるが、羽根全体の背面により風力を受けるため、抵抗力が非常に大きくなることがある。そのため、受風面に発生する推進力がこの抵抗力により打ち消されて風力発電の効率が下がり、風力発電の効率を上げることが困難となることがある。

本考案の目的は、羽根の受風面及び背面で風力を同時に受けることを有効に防ぐことにより、風力発電の効率を大幅に向上させることができる垂直式風力発電羽根を提供することにある。

上記課題を解決するために、本考案の第１の形態によれば、羽根フレーム及び羽根本体を備えた垂直式風力発電羽根であって、前記羽根フレームは、上下に離間されて立設された組立板を含み、前記離間された２つの組立板の間に複数の羽根本体が枢着され、前記羽根本体は、骨格と、前記骨格に接続された羽根面と、を含み、前記羽根本体の前記骨格及び前記羽根フレームの前記組立板上には、互いに対応した枢着孔が設けられるとともに、前記羽根本体の前記骨格と、前記羽根フレームの前記組立板とに設けた前記枢着孔に前記枢着杆が貫設され、前記組立板と前記羽根本体との間にストッパが配置され、前記組立板の両側に受風面及び背面が設けられ、前記羽根本体の前記組立板の背面の側部にストッパが係止されることを特徴とする垂直式風力発電羽根が提供される。

また、前記羽根フレームの前記組立板は、弧状に形成され、互いに対応した弧状凹部の受風面と弧状凸部の背面とを両側に有することが好ましい。

また、前記羽根本体は、互いに隣接した前記羽根本体同士が接触される箇所に、互いに排斥し合う極性を有する磁石が設けられることが好ましい。

本考案の垂直式風力発電羽根は、枢着された羽根本体を利用し、羽根フレームの受風面及び背面が受ける風向きにより開閉状態を自在に変えることができ、風が受風面に吹き付けられると、羽根本体が閉じて風力を完全に受け、風が背面に吹き付けられると、羽根本体が開いて抵抗力が発生することを防ぐことにより、羽根の受風面及び背面で風力を同時に受けることを有効に防いで推進力が打ち消されることを防ぎ、風力発電の効率を大幅に向上させることができる。

本考案の一実施形態に係る垂直式風力発電羽根を示す斜視図である。本考案の一実施形態に係る垂直式風力発電羽根を示す部分拡大図である。本考案の一実施形態に係る垂直式風力発電羽根を示す断面図である。本考案の一実施形態に係る垂直式風力発電羽根を組み立てたときの状態を示す斜視図である。本考案の一実施形態に係る垂直式風力発電羽根を組み立てたときの状態を示す断面図である。本考案の一実施形態による垂直式風力発電羽根を使用するときの状態を示す平面図である。

図１〜図３を参照する。図１〜図３に示すように、本考案の一実施形態に係る垂直式風力発電羽根は、少なくとも羽根フレーム１、羽根本体２及び緩衝部材３から構成される。

羽根フレーム１は、上下に離間されて立設された複数組の組立板１１を含む。この組立板１１は弧状であり、組立板１１の両側に、互いに対応した弧状凹部の受風面１１１と弧状凸部の背面１１２とを有し、上下の組立板１１間には、ストッパ１２が配置されている。２つのストッパ１２間に配置された組立板１１には、枢着孔１１３が設けられる。組立板１１は、一端にリング状の軸スリーブ１３が接続され、他端と軸スリーブ１３との間に支持杆１４が取り付けられる。支持杆１４は、組立板１１の受風面１１１に設けられ、最上方の組立板１１の一端と、最下方の組立板１１の他端との間に補強縄１５が接続される。この補強縄１５は、一端が最上方の組立板１１の軸スリーブ１３に縛り付けられ、軸スリーブ１３に軸ロッド４が嵌合され、他端が最下方の組立板１１の軸スリーブ１３から離れた他端に縛り付けられる。

羽根本体２は、２つの組立板１１間に配置されるとともに骨格２１を含み、この骨格２１を菱形形状に形成することにより、骨格２１を通る風の抵抗力を減らし、骨格２１の上部及び下部へ連動ロッド２２をそれぞれ接続させる。これら２つの連動ロッド２２間には、羽根面２３が張設され、骨格２１には、枢着孔２１１が設けられる。この枢着孔２１１は、羽根フレーム１の組立板１１に設けた枢着孔１１３に対応し、羽根フレーム１の組立板１１及び羽根本体２の骨格２１に設けた枢着孔１１３，２１１に枢着杆２４を貫設させ、枢着杆２４の一端には先端頭部２４１が形成され、羽根フレーム１の最下方の組立板１１へ当接させ、枢着杆２４の他端にネジ部分２４２が設けられる。このネジ部分２４２は、羽根フレーム１の最上方の組立板１１から突出されてナット２５が螺合される。羽根本体２は、組立板１１の背面１１２の側部に対応させてストッパ１２により係止されて接触される。

緩衝部材３は、羽根本体２の羽根面２３と、それと接触される隣接したもう一つの羽根本体２の骨格２１上とに取り付けられ、羽根本体２の羽根面２３に設けた緩衝部材３と、もう一つの羽根本体２の骨格２１上に設けた緩衝部材３とを対応させる。互いに対応した２つの緩衝部材３は、互いに排斥し合う極性を有する磁石でもよい。

図４及び図５を参照する。図４及び図５に示すように、本実施形態の羽根を風力発電ユニットへ取り付け、まず、風力発電ユニットの軸ロッド４を羽根フレーム１の組立板１１の一端に設けた軸スリーブ１３中へ貫設させ、本実施形態の羽根へ取り付けた複数の風力発電ユニットの複数の軸ロッド４を、風力発電ユニットのフレーム５に設けた上下２つの固定板５１，５２間へ取り付け、固定板５１の枢着孔５１１へ軸ロッド４の上端を挿設して突出させ、軸ロッド４の上端に設けたネジ部分４１にナット４２を螺合させ、固定板５２の枢着孔５２１に軸ロッド４を挿設させて下端を突出させ、上下の固定板５１，５２の枢着孔５１１，５２１と軸ロッド４との間に軸受５３を設けることにより、固定板５２の下端端部に取り付けた伝動車輪４３に軸ロッド４を貫設させる。伝動車輪４３は、歯車でもよい。軸ロッド４の下端に取り付けられた伝動車輪４３と、発電装置６の回転軸６１に設けられた伝動車輪６２との間には、伝動ベルト６３が架け渡される。伝動車輪６２には歯車を用い、伝動ベルト６３にはタイミングベルトを用いて本実施形態の羽根と風力発電ユニットとの組み合わせを完成させてもよい。

上述の構成により、本実施形態の羽根に風が吹き付けられる際、本実施形態の羽根の羽根フレーム１の組立板１１の受風面１１１に風が吹き付けられると、図６に示すように、組立板１１の受風面１１１に設けられた羽根本体２は、風の力を受けて、２つの組立板１１間に設けられたストッパ１２上に押圧されて位置決めされ、羽根本体２が閉じた状態となる。このように、風を受けると推進力を発生させる受風面が形成され、風力を完全に受けると、本実施形態の羽根は、羽根フレーム１に取り付けられた軸ロッド４を回転させる。軸ロッド４が回転されると、下端に取り付けられた伝動車輪４３を介し、伝動ベルト６３により発電装置６の伝動車輪６２を駆動させ、発電装置６の回転軸６１を同期で回転させる。このように、回転軸６１を回転させることにより、運動エネルギを電気エネルギへ変換して電力を供給する。

羽根が風力の押す力により押されて軸ロッド４が回転すると、軸ロッド４に取り付けられた羽根の角度が変化し、元々受風面に対して吹き付ける方向の羽根フレーム１の組立板１１の受風面１１１を、背面方向へ吹き付ける方向へ次第に変えるが、この際、羽根フレーム１の組立板１１の背面１１２が、風が吹いてくる方向に向けられ、これと同時に、元々羽根フレーム１の組立板１１に設けられていた受風面１１１が風力により押され、ストッパ１２上に位置決めされて閉じられた状態である羽根本体２へ押圧され、背面１１２に対して向かう風力により押され、ストッパ１２が押圧されて位置決めされた状態から次第に離れて開いた状態となる。本実施形態では、背面１１２に吹き付けられる風が、開いた状態である羽根本体２をスムーズに通過し、羽根の背面１１２が風を受けたときに発生する抵抗力が完全に無くなるため、羽根をスムーズに回転させて風力発電の効率を高めることができる。

また、本実施形態の羽根は、軸ロッド４により回転される。羽根フレーム１の受風面１１１が、風が吹いてくる方向に対して向けられると、羽根フレーム１に取り付けられた羽根本体２が風を受けて押され、ストッパ１２の方向へ移動して閉じた状態となり、羽根本体２が次第に閉じられると、羽根本体２の羽根面２３が、隣接したもう一つの羽根本体２の骨格２１に当たる。この際、互いに隣接した羽根本体２の羽根面２３及び骨格２１に設けられた、互いに排斥し合う極性を有する緩衝部材３により、羽根本体２が開いた状態から閉じた状態になる際に発生する衝撃力を緩和させ、互いに隣接した２つの羽根本体２が頻繁に開閉して高速で当たって損壊することを防ぐとともに、羽根本体同士が当たって発生する騒音を低減させることができる。

また、本実施形態の羽根本体２は、長期間使用するなどの原因により損壊した場合、損壊した羽根本体２に貫設した枢着杆２４上に螺着したナット２５を取り外し、損壊した羽根本体２に貫設されている枢着杆２４を抜き取り、損壊した羽根本体２を外し、新たに交換した羽根本体２の骨格２１に設けた枢着孔２１１に枢着杆２４を貫設させ、枢着杆２４の端部のネジ部分２４２へナット２５を螺合させると、羽根本体２を便利に組み立てることができる。

当該分野の技術を熟知するものが理解できるように、本考案の好適な実施形態を前述の通り開示したが、これらは決して本考案を限定するものではない。本考案の主旨と領域を逸脱しない範囲内で各種の変更や修正を加えることができる。従って、本考案の実用新案登録請求の範囲は、このような変更や修正を含めて広く解釈されるべきである。

１羽根フレーム
２羽根本体
３緩衝部材
４軸ロッド
５フレーム
６発電装置
１１組立板
１２ストッパ
１３軸スリーブ
１４支持杆
１５補強縄
２１骨格
２２連動ロッド
２３羽根面
２４枢着杆
２５ナット
４１ネジ部分
４２ナット
４３伝動車輪
５１固定板
５２固定板
５３軸受
６１回転軸
６２伝動車輪
６３伝動ベルト
１１１受風面
１１２背面
１１３枢着孔
２１１枢着孔
２４１先端頭部
２４２ネジ部分
５１１枢着孔
５２１枢着孔

Claims

羽根フレーム及び羽根本体を備えた垂直式風力発電羽根であって、
前記羽根フレームは、上下に離間されて立設された組立板を含み、前記離間された２つの組立板の間に複数の羽根本体が枢着され、
前記羽根本体は、骨格と、前記骨格に接続された羽根面と、を含み、前記羽根本体の前記骨格及び前記羽根フレームの前記組立板上には、互いに対応した枢着孔が設けられるとともに、前記羽根本体の前記骨格と、前記羽根フレームの前記組立板とに設けた前記枢着孔に前記枢着杆が貫設され、前記組立板と前記羽根本体との間にストッパが配置され、前記組立板の両側に受風面及び背面が設けられ、前記羽根本体の前記組立板の前記背面の側部に前記ストッパが係止されることを特徴とする垂直式風力発電羽根。
前記羽根フレームの前記組立板は、弧状に形成され、互いに対応した弧状凹部の受風面と弧状凸部の背面とを両側に有することを特徴とする請求項１に記載の垂直式風力発電羽根。
前記羽根本体は、互いに隣接した前記羽根本体同士が接触される箇所に、互いに排斥し合う極性を有する磁石が設けられることを特徴とする請求項１に記載の垂直式風力発電羽根。