JP4298452B2

JP4298452B2 - 風車翼内の排水機構

Info

Publication number: JP4298452B2
Application number: JP2003339258A
Authority: JP
Inventors: 禎章北村
Original assignee: Daiwa House Industry Co Ltd
Current assignee: Daiwa House Industry Co Ltd
Priority date: 2003-09-30
Filing date: 2003-09-30
Publication date: 2009-07-22
Anticipated expiration: 2023-09-30
Also published as: JP2005105916A

Description

本発明は、風力発電用風車などの風車に用いられる風車翼内の排水機構に関する。

例えば風力発電に用いられるプロペラ型風車などの風車の翼は軽量化などの理由から内部が空洞の中空に形成されており、仕様、環境などによって翼内部に水が侵入してしまうことがある。そのため、翼の先端部には、回転方向と反対の側に開口する小さな排水孔が設けられ、内部の水を、風車の回転による遠心力により、翼の先端部に移動させ、排水孔を通じて外に排出するようになされている。

しかしながら、上記のような排水機構では、風車の回転が停止しているときに、上記の排水孔を通じて翼内部に水が侵入してしまうおそれがある。そのため、排水孔のサイズは小さく設計されるが、あまりに小さく設計すると、翼内部の水が排出されにくくなり、翼内の水が回転起動段階において翼の重量バランスをくずし、風車の起動性を損なわせてしまうことになる。

本発明は、上記のような問題点に鑑み、風車の翼内に溜まった水を回転による遠心力で翼先端の排水孔から効果的に排出することができながら、排水孔を通じた外からの水の侵入も効果的に防ぐことができ、しかも、それを簡素な機構で実現することができる風車翼内の排水機構を提供することを課題とする。

上記の課題は、中空の風車翼内に溜まった水を、風車の回転による遠心力で翼先端側に移動させ、該翼先端部に設けられた排水孔を通じて外に排出するようになされた風車翼内の排水機構であって、
前記排水孔を開閉する開閉材と、排水孔を閉じるように該開閉材を付勢する付勢手段とが備えられ、前記開閉材が、風車の回転による溜まった水の遠心力で付勢手段の付勢力に抗して排水孔を開き、排水後、水の遠心力から開放されて付勢手段の付勢力により排水孔を閉じるようになされていることを特徴とする風車翼内の排水機構によって解決される。

この排水機構では、風車が回転していないときには、排水孔は開閉材で閉じられた状態となっていて、排水孔を通じた外からの水の侵入が阻止される。他の経路などを通じて翼内に侵入して溜まった水については、風車が回転を開始すると、翼内の水が、遠心力により翼先端側に移動していき、付勢手段の付勢力に抗して開閉材を動し、排水孔を開いて外に排出されていく。水が排出されてしまうと、開閉材は水の遠心力から開放されて付勢手段の付勢力によって排水孔を再び閉じ、排水孔を通じた外からの水の侵入が阻止される。従って、排水孔サイズを小さくしなくとも、排水孔を通じて外から水が侵入することはなく、そのため、風車の翼内に溜まった水を回転による遠心力で翼先端の排水孔から効果的に排出することができながら、排水孔を通じた外からの水の侵入も効果的に防ぐことができる。

そして、開閉材と付勢手段と風車の回転による翼内に溜まった水の遠心力で上記のような制御が自ら行われる構成となされているので、簡素な機構でそれを実現することができる。

上記の排水機構において、翼に、風車の回転中に前記排水孔の出口を負圧にする切欠きが設けられると共に、該切欠きをカバーする切欠きカバーが設けられ、該切欠きカバーは、開閉材の動きに連動し、開閉材が排水孔を閉じたとき切欠きをカバーし、開閉材が排水孔を開いたとき切欠きを外に開放するようになされているとよい。

この場合は、風車の回転起動段階において開閉材が排水孔を開いて翼内の水を排出しているときに、切欠きカバーが切欠きを外に開放しているので、切欠きによる負圧の引張り作用によって翼内の水を外に効果的に排出することができる。

しかも、回転中、水の排出を終えると、開閉材は排水孔を閉じ、それに連動して切欠きカバーが切欠きをカバーするので、切欠きによる回転中の騒音発生と風車の回転効率の低下を防ぐことができる。

なお、上記の連動は、開閉材の動きを切欠きカバーに伝えて連動させる連動機構による連動に限らないが、そのような連動機構が採用されている場合には、切欠きカバーの上記のような動作を簡素な機構で実現することができる。

本発明は、以上のとおりのものであるから、風車の翼内に溜まった水を回転による遠心力で翼先端の排水孔から効果的に排出することができながら、排水孔を通じた外からの水の侵入も効果的に防ぐことができ、しかも、それを簡素な機構で実現することができる。

次に、本発明の実施最良形態を図面に基づいて説明する。

図１及び図２に示す第１実施形態の排水機構は、プロペラ型風車１についてのもので、翼２は、図１（イ）（ロ）に示すように、内部が空洞の中空に形成されていて、翼２の先端部には、風車１の回転方向ａと反対方向に開口する排水孔３が設けられている。そして、翼２の内部には、この排水孔３を開閉する開閉材４と、付勢手段としてのバネ５が備えられている。

開閉材４は、その一端が翼２に枢着され、風車１が回転していないときには、図１（ロ）に示すように、バネ５の付勢力によって、排水孔３を閉じる位置に保持される。そして、風車１が回転し、図２（イ）に示すように、翼２の内部に溜まった水Ｗが遠心力で翼２の先端側に移動すると、図２（ロ）（ハ）に示すように、開閉材４は、水Ｗの遠心力を受け、バネ５の付勢力に抗して排水孔３を開く位置に回転変位し、図２（ニ）に示すように、水が排水されて、開閉材４が水の遠心力から開放されると、開閉材４は、バネ５の付勢力によって排水孔３を閉じる位置に復帰するようになされている。

また、本実施形態では、バネ５の付勢力は、風車の回転中といえども、開閉材４に水Ｗの遠心力が作用しない限りは、開閉材４が排水孔３を閉じる位置に保持されるような付勢力に設定されて、できる限り排水孔３が閉じられた状態に維持されるようになされていて、排水孔３に起因する騒音などが極力抑えられるようになされている。

上記の排水機構では、風車１が回転していないときには、図１（ロ）に示すように、排水孔３が開閉材４で閉じられた状態となっていて、排水孔３を通じた外からの水の侵入が阻止される。そして、他の経路などを通じて翼２内に侵入して溜まった水Ｗについては、風車１が回転を開始すると、遠心力で、図２（イ）〜（ハ）に示すように、翼２の先端側に移動し、排水孔３を開いて排水され、排出されてしまうと、図２（ニ）に示すように、排水孔３は閉じられ、排水孔３を通じた外からの水の侵入が阻止される状態に戻る。従って、排水孔３のサイズをあまり小さくしなくとも、排水孔３を通じて外から水が侵入することはなく、そのため、風車１の翼２内に溜まった水を回転による遠心力で翼２の先端の排水孔３から効果的に排出することができながら、排水孔３を通じた外からの水の侵入も効果的に防ぐことができる。

そして、上記の排水機構は、開閉材４とバネ５と風車の回転による翼２内に溜まった水Ｗの遠心力で上記のような制御を自ら行う構成となされているので、水の効果的な排出と水の効果的な侵入阻止を、簡素な機構で実現することができる。

図３及び図４に示す第２実施形態の排水機構は、翼２に、風車１の回転中に排水孔３の出口を負圧にする切欠き６が設けられている。そして、この切欠き６をカバーする切欠きカバー７が備えられ、この切欠きカバー７は、開閉材４の動きに連動し、開閉材４が排水孔３を閉じたとき切欠き６をカバーし、開閉材４が排水孔３を開いたとき切欠き６を外に開放するようになされている。本実施形態では、この連動のため、開閉材４の動きを切欠きカバー７に伝えて連動させる連動機構８が備えられており、該連動機構８は、例えば図示するように、切欠きカバー７と開閉材４とをワイヤー８ａなどで連結して構成されているものなどからなり、切欠きカバー７の上記のような動作が簡素な機構で実現されるようになされている。

本実施形態の排水機構では、風車の回転起動段階において、図４（ロ）（ハ）に示すように、開閉材４が排水孔３を開いて翼２内の水Ｗを排出しているときに、切欠きカバー７が切欠き６を外に開放しているので、切欠き６による負圧の引張り作用で翼２内の水Ｗを外に効果的に排出していくことができる。しかも、回転中、水の排出を終えると、図４（ニ）に示すように、開閉材４は排水孔３を閉じ、それに連動して切欠きカバー７が切欠き６をカバーするので、切欠き６による回転中の騒音発生と風車１の回転効率の低下が防がれる。

以上に、本発明の実施形態を示したが、本発明はこれに限られるものではなく、発明思想を逸脱しない範囲で各種の変更が可能である。例えば、本発明では、開閉材や付勢手段として種々の形態のものが採用されてよいし、開閉機能と付勢機能とを両方備えたものが採用されてもよい。また、本発明では、電気以外の他のエネルギーを産み出す風車であってもよいし、その他の風車であってもよい。また、プロペラ型風車に限らず、その他の水平軸型風車であってもよいし、垂直軸型風車であってもよいし、要は、翼の内部が中空で内部に溜まった水の排出を風車の回転による遠心力を利用して行うことができるような風車であればよい。

第１実施形態の排水機構を示すもので、図（イ）は翼の全体を示す一部断面正面図、図（ロ）は翼先端の拡大した断面正面図である。図（イ）〜図（ニ）は排水機構の作動状態を示す断面正面図である。第２実施形態の排水機構を示すもので、図（イ）は翼の全体を示す一部断面正面図、図（ロ）は翼先端の拡大した断面正面図である。図（イ）〜図（ニ）は排水機構の作動状態を示す断面正面図である。

符号の説明

１…プロペラ型風車（風車）
２…翼
３…排水孔
４…開閉材
５…バネ（付勢手段）
６…切欠き
７…カバー

Claims

中空の風車翼内に溜まった水を、風車の回転による遠心力で翼先端側に移動させ、該翼先端部に設けられた排水孔を通じて外に排出するようになされた風車翼内の排水機構であって、
前記排水孔を開閉する開閉材と、排水孔を閉じるように該開閉材を付勢する付勢手段とが備えられ、前記開閉材が、風車の回転による溜まった水の遠心力で付勢手段の付勢力に抗して排水孔を開き、排水後、水の遠心力から開放されて付勢手段の付勢力により排水孔を閉じるようになされていることを特徴とする風車翼内の排水機構。
前記翼に、風車の回転中に前記排水孔の出口を負圧にする切欠きが設けられると共に、該切欠きをカバーする切欠きカバーが設けられ、該切欠きカバーは、開閉材の動きに連動し、開閉材が排水孔を閉じたとき切欠きをカバーし、開閉材が排水孔を開いたとき切欠きを外に開放するようになされている請求項１に記載の風車翼内の排水機構。