JP4736573B2

JP4736573B2 - 風車

Info

Publication number: JP4736573B2
Application number: JP2005197159A
Authority: JP
Inventors: 和郎荻野; 篤長田; 峡林
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-07-06
Filing date: 2005-07-06
Publication date: 2011-07-27
Anticipated expiration: 2025-07-06
Also published as: JP2007016642A

Description

本発明は、風力発電や風速計などに用いられるパドル型の風車に関する。

従来、この種の風車は、回転軸が垂直であり、自然風の風向に影響を受けない、また抗力型の風車として高風速時においても回転数が比較的低く安全であり、さらには構造が簡単であるということから、小型の発電機や風速計などと接続され、小型の風車として利用されていた（例えば、特許文献１参照）。

以下、その風車について図６の側面図と図７の水平断面図を参照しながら説明する。

図６の側面図、図７の水平断面図のように、カップ状の受風部１０１を支持部１０２で支持し、位相をずらして複数等間隔に配置される。前記受風部１０１は風を受ける向きによって受風面１０３と背面１０４とで抗力が異なり、その力の差により回転力を発生する仕組みとなっている。
実開平７−３０３７７号公報（第１図）

このような従来の風車では、構造の単純さという特徴のために多く使われているが、受風部の最適化例は少なく、効率は悪かった。また、低風速での起動性が課題となっている。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、構造の単純さという特徴は残したまま、受風部の最適化を行い、風力を効率的に回転エネルギーに変えることのできる風車を提供し、また低風速から起動させることができることを目的としている。

本発明の風車は、パドル型風車の受風部水平断面において、受風部外径は軸方向に変化し、両端が中央部より小さく、受風部全体が、回転軸を基準に受風部上部が回転方向と逆方向にずれるように捻られたことを特徴としたものである。

この手段により、最も風の多い風車の軸方向中央部受風面において風を捉える効率が良くなり、同風速時の発生トルクを大きくすることができ、風車の効率向上が可能となる。また、この手段により、静止時に、風上に対して、受風面側が前傾となり上向きの力を発生し、背面側が後傾となり下向きの力を発生するが、上向きの力を発生する受風面の抗力が大きいことより、全体として風車に浮力がかかり、回転摩擦が小さくなり、風車が起動しやすくなり、低風速から起動させることが可能となる。

また他の手段は、受風部外径は軸方向に変化し、両端が中央部より小さく、受風部内径は軸方向に同一であることを特徴としたものである。

この手段により、最も風の多い風車の軸方向中央部受風面において風を捉える効率が良くなり、同風速時の発生トルクを大きくすることができ、風車の効率向上が可能となる。

また他の手段は、受風部の軸方向の両端に、軸方向の空気流れを防止するための仕切り板を設けたことを特徴としたものである。

この手段により、静止時に、風車の両端での圧力面から負圧面へのまきもどりを防止し、風車により大きなトルクがかかり、風車が起動しやすくなり、低風速から起動させることが可能となる。

また他の手段は、受風部の軸方向の両端のいずれか一方に、回転軸垂直面とほぼ平行な仕切り板を設けたことを特徴としたものである。

この手段により、この手段により、静止時に、風車の両端での圧力面から負圧面へのまきもどりを防止し、風車により大きなトルクがかかり、風車が起動しやすくなり、低風速から起動させることが可能となる。

構造の単純さという特徴は残したまま、受風部の最適化を行い、風力を効率的に回転エネルギーに変えることのでき、また低風速に起動する風車を提供することができる。

本発明は、パドル型風車の受風部水平断面において、受風部外径は軸方向に変化し、両端が中央部より小さく、受風部全体が、回転軸を基準に受風部上部が回転方向と逆方向にずれるように捻られた構成としたものであり、風をとらまえることが不得意な風車両端は、直径を小さくしトルクを減らしたもので、これにより、最も風の多い風車の軸方向中央部受風面において風を捉える効率が良くなり、同風速時の発生トルクを大きくすることができ、風車の効率向上を可能としたものである。また、静止時に、風上に対して、受風面側が前傾となり上向きの力を発生し、背面側が後傾となり下向きの力を発生するが、上向きの力を発生する受風面の抗力が大きいことより、全体として風車に浮力がかかり、回転摩擦が小さくなり、風車が起動しやすくなり、低風速から起動させることが可能となる。

（参考の形態１）
図１は本発明の参考の形態１の平面断面図である。図１（ａ）は本発明の参考の形態１の平面断面図であり、図１（ｂ）は同ＡＯＢ側面断面図である。図１において、受風面１と背面２を備えたブレード３が支持部４に固定され、前記支持部４は回転軸５に取付けられたパドル型の風車６である。ここで、受風部１は、パドル型の風車６の受風部水平断面において、受風部外径と受風部内径が同一ではなく、軸方向に変化している。

上記構成において前記風車６が風を受けると前記風車６のブレード３でトルクが発生するが、前記風車６の両端では、通常、一旦受風された風が前記風車６の受風面１から、風車６の外に逃げやすく、効率的に良くない。

しかし、本発明例では、前記風車６の中央部の外径が４１０ｍｍ、内径が２１０ｍｍで、両端の外径が３９０ｍｍ、内径が１９０ｍｍで小さくなっているので、あまり有効に風を受風しない風車の両端は、内外径が小さく、うまく風をとらまえる風車中央部の、受風エネルギーを効率的に、働かせることのでき、全体の効率の良い風車とすることができる。

これにより、風車全体で風を捉える効率が良くなり、同風速時の発生トルクを大きくすることができ、効率向上が可能となる。

（参考の形態２）
図２は本発明の参考の形態２の平面断面図である。図２（ａ）は本発明の参考の形態２の平面断面図であり、図２（ｂ）は同ＡＯＢ側面断面図である。なお、参考の形態１と同一部分については同一番号を付し、詳細な説明を省略する。

図２において、受風面１と背面２を備えたブレード３が支持部４に固定され、前記支持部４は回転軸５に取付けられたパドル型風車６である。ここで、受風部１は、パドル型風車６の受風部水平断面において、受風部外径は、軸方向に変化している。

上記構成において前記風車６が風を受けると前記風車６の受風部３でトルクが発生するが、前記風車６の両端では、通常、一旦受風された風が前記風車６の受風面１から、風車６の外に逃げやすく、効率的に良くない。

しかし、本発明例では、前記風車６の中央部の外径が４１０ｍｍ程度で大きく、両端の外径が３９０ｍｍ程度で小さくなっており、また、内径は軸方向に同一で２００ｍｍとなっているので、あまり有効に風を受風しない風車の両端は、外径が小さく、また、パドル面も小さく、うまく風をとらまえる風車中央部は、外径が大きく、またパドルの面積も大きいので、受風エネルギーを効率的に、働かせることのでき、全体の効率の良い風車とすることができる。

（実施の形態１）
図３は実施の形態１の平面断面図である。なお、参考の形態１、２と同一部分については同一番号を付し、詳細な説明を省略する。

図３において、受風面１と背面２を備えたブレード３が支持部４に固定され、前記支持部４は回転軸５に取付けられたパドル型の風車６である。ここで、パドル型の風車６は、回転回転軸を基準に受風部下部が回転方向に、上部が逆回転方向に設置され、回転軸を基準に受風部全体が捻られた構成としている。

風車６が風を受けると、静止時に、風上に対して、受風面側が前傾となり上向きの力を発生し、背面側が後傾となり下向きの力を発生するが、上向きの力を発生する受風面の抗力が大きいことより、全体として風車６に浮力がかかり、軸受などでの、回転摩擦が小さくなる。

これにより、風車６を低風速から起動させることができる。

（実施の形態２）
図４は実施の形態２の平面断面図である。なお、参考の形態１、２、実施の形態１と同一部分については同一番号を付し、詳細な説明を省略する。

図４において、受風面１と背面２を備えたブレード３が支持部４に固定され、前記支持部４は回転軸５に取付けられたパドル型の風車６である。ここで、パドル型の風車６は、受風部の軸方向の両端に、回転軸垂直面とほぼ平行な仕切り板８を設けている。

上記構成において、風車が風を受けると風車６のブレード３でトルクが発生するが、風車の両端では、通常、一旦受風された風が風車受風面から、風車の外に逃げやすく、効率的に良くない。ところが、ブレード３の軸方向の両端に、軸方向の空気流れを防止するための仕切り板８を設けているので、受風した風は逃げにくく、大きなトルクを発生することができる。

これにより、風車全体で均一にトルクを働かせることができ、風を捉える効率が良くなり、同風速時の発生トルクを大きくすることができ、効率向上が可能となる。

（実施の形態３）
図５は実施の形態３の平面断面図である。なお、参考の形態１、２、実施の形態１乃至２と同一部分については同一番号を付し、詳細な説明を省略する。

図５において、受風面１と背面２を備えたブレード３が支持部４に固定され、前記支持部４は回転軸５に取付けられたパドル型の風車６である。ここで、パドル型の風車６は、受風部の軸方向の上部に、回転軸垂直面とほぼ平行な仕切り板８を設けている。

上記構成において、風車６が風を受けると風車６のブレード３でトルクが発生するが、風車６の両端では、通常、一旦受風された風が風車受風面から、風車６の外に逃げやすく、効率的に良くない。ところが、ブレード３の軸方向の上部に、回転軸垂直面とほぼ平行な仕切り板８を設置しているので、受風した風は逃げにくく、大きなトルクを発生することができる。また、パドル型の風車６が、回転軸を基準に受風部上部が回転方向と逆方向にずれるように、回転軸を基準に受風部全体が捻られた構成としているので、風車６が風を受けると、静止時に、風上に対して、受風面側が前傾となり上向きの力を発生し、背面側が後傾となり下向きの力を発生するが、この時上向きの力を発生する受風面の抗力がより大きくなるので、全体として風車に大きな浮力がかかり、軸受などでの、回転摩擦が小さくなる。

これにより、風車全体で均一にトルクを働かせることができ、風を捉える効率が良くなるとともに、風車６を低風速から起動させることができる。

本発明にかかる風車は、ブレードの最適化により風力を効率的に回転エネルギーに変える風車を提供し、また低風速から起動させることができることを目的としている。

本発明の参考の形態１の平面断面図本発明の参考の形態２の平面断面図本発明の実施の形態１の斜視図本発明の実施の形態２の斜視図本発明の実施の形態３の斜視図従来の風車を示す側面図同平面断面図

符号の説明

１受風面
２背面
３ブレード
４支持部
５回転軸
６風車
８仕切り板

Claims

パドル型風車の受風部水平断面において、受風部外径は軸方向に変化し、両端が中央部より小さく、受風部全体が、回転軸を基準に受風部上部が回転方向と逆方向にずれるように捻られたことを特徴とした風車。
受風部内径は軸方向に同一であることを特徴とした請求項１記載の風車。
受風部の軸方向の両端に、軸方向の空気流れを防止するための仕切り板を設けたことを特徴とした請求項１または２に記載の風車。
受風部の軸方向の両端のいずれか一方に、回転軸垂直面とほぼ平行な仕切り板を設けたことを特徴とした請求項１または２に記載の風車。