JP5372526B2 - 風力発電機 - Google Patents
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- Y02E10/70—Wind energy
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Description
このいずれの風車も、例えば自動車に積載するには、風車部分が大きすぎて、実用に供するには問題がある。
例えば特許文献1のように、プロペラ軸を自動車の車体に横架したものもあるが、プロペラ翼の受風面積が小さく、翼長が短いので発電効率が低く、実用性は望めない。
例えば同じ翼弦長で、直径50cmのプロペラ翼の風車では、風速12m/s(時速43.2km)で発電量80w/h、風速24m/s(時速86.4km)で発電量640w/sであるが、直径2mのプロペラ翼の風車では、発電量は、風速12m/s(時速43.2km)で128.7w/h、風速24m/s(時速86.4km)で発電量10296w/hと、飛躍的に増大する。
しかし、横軸プロペラ風車にしても、垂直軸縦長羽根風車にしても、自動車にはその大きさと交通上の問題から、大きな寸法のものは、自動車には使用出来ないという課題がある。
本発明は、このような実情に鑑みて、逆の観点から、大きなプロペラをどのように小さくするか、というテーマの下で研究を重ねて完成したものである。
すなわち、プロペラ型風車は、プロペラ翼を風向きに対して直交させて置くと、気流を直角に受けて抵抗が大きく、回転方向にマイナスのトルクがかかってしまうため、風車の出力よりもロスの方が大きくなってしまう。
それに対して、プロペラ翼を傾斜させると、プロペラ翼にかかる抵抗が減少し、抵抗が減少する分だけ、回転効率が増大する。
また、プロペラ翼を傾斜させることによって、風車全体の高さを低くすることができて、自動車などに積載が可能になり、かつプロペラ翼にかかる抵抗は減少し、車両速度から効率良く風のエネルギーを得ることができる。
発明の具体的な内容は、次の通りである。
(2) 前記プロペラ翼の、筐体側とは反対側の広面の翼端部に、平面視略魚形状の垂直尾翼を、翼弦方向に長く、かつ板厚の大な方を前縁方向へ向けて形成した前記(1)に記載の風力発電機。
(3) 前記取着基体と筐体底部の間に、傾斜調節具を配設した前記(1)または(2)に記載の風力発電機。
翼端に先端傾斜部があるため、プロペラ翼に沿って移動する気流は、先端傾斜部で回転方向の力を発揮する。
筐体の取着基体に対する傾斜度を任意に調節することができるので、取着場所や、必要とする傾斜角度に応じて筐体を傾斜させることによって、プロペラ翼を任意の角度に傾斜さて、全体の高さを、目的に沿って低くさせることができ、例えば自動車に積載しても、走行の邪魔になりにくい。
このプロペラ翼の翼端部に先端傾斜部を形成すること、先端傾斜部の基部を最大板厚とし、最大弦長とすることにより、回転効率は高められ、発電効率を更に増大させることができる。
プロペラ翼は、傾斜の高い方を風上に向けることによって、風当たりが良くなり、また傾斜の低い背面方向から風が当っても、プロペラ翼の下面に迎角があるために、風を受けて回転し、自動車の屋根やビルの屋上等にこの風力発電機を配設しても、風力発電機全体の高さを低くして活用することができる。
本発明の実施例1を図面を参照して説明する。図1は本発明に係る風力発電機の側面図、図2はその平面図、図3は図1におけるA−A断面図、図4は同じくB−B断面図である。
風力発電機1は、筐体2の下部に取着基体3をヒンジ3Aで枢着して配設され、取着基体3を水平に建造物等の設置面Gに固定した後、傾斜調節具4で傾斜度を調節し、筐体2全体を、垂直線Lに対して3度〜45度後方へ向けて傾斜させる。
プロペラ翼11の傾斜を、設置面Gに対して30度にすると、プロペラ翼11の高い側の高さは、垂直時の高さの約50%となる。
プロペラ翼11の傾斜を、設置面Gに対して10度にすると、プロペラ翼11の傾斜の高い位置の高さは、垂直時の高さの約15%になる。
一方、プロペラ翼11の翼長を短くすると、風力発電機1の設置面Gに対する傾斜角度を大きくすることができるので、用途によって、プロペラ翼11を長くするか、傾斜角度を大きくするかが選択される。
プロペラ軸5の上端部には、固定板5aが固定され、該固定板5aの上に、プロペラ9のボス部10が固定されている。
このプロペラ翼11の先端傾斜部11aは、プロペラ翼11が、水平に近く傾斜されている時でも、水平方向からあたる気流を受けて、回転力を高める。
プロペラ軸5上部の支持板5aに、プロペラ9のボス部10をネジ13で固定する。ボス部10の上には、図示しないキャップが装着される。
また後方へ流れたb矢示流とc矢示流は合流して、気圧が高まるので、その高圧気流は、プロペラ翼11の後縁11Bを、前縁11A方向へ押して回転させる。
更に最大弦長部11bにおいて、最大板厚部11cがあるために、コアンダ効果が大きく生じ、プロペラ翼11の回転効率は高められる。
筐体2内の発電機から、図示しないコードを、自動車14の車体内の図示しないバッテリまで引いて接続する。
また、崖や山の斜面などで上昇気流を利用することもできる。
筐体2の中には、図示しない発電機が収容されている。この実施例2では、プロペラ翼11の翼端部上面に、平面略魚形の垂直尾翼11dが、弦長方向へ長く、かつ翼厚の厚い方を前縁11A方向へ向けて形成されている。
また風力発電機の設置高さを低くして、建造物に設置することができるため、電気自動車や建造物等の電力供給に利用することができる。
2.筐体
3.取着基体
3A.ヒンジ
4.傾斜調節具
5.プロペラ軸
5a.固定板
6.支持体
7.ベアリング
8.発電コイル
9.プロペラ
10.ボス部
11.プロペラ翼
11A.前縁
11B.後縁
11a.先端傾斜部
11b.最大弦長部
11c.最大板厚部
11d.垂直尾翼
12.磁石
13.固定ネジ
14.建造物(自動車)
15.風ガイド
15a.上板
15b.側板
15c.前下板
15d.導気口
15e.排気口
16.ユニバーサルジョイント
T.キヤンバー線
t.下面線
f.回転方向線
L.垂直線
G.設置面
S.回転軸心線
Claims (3)
- 筐体上面に直交して突出するプロペラ軸の先端部に、翼端を先端傾斜部としたプロペラ翼を直交状に装着し、前記筐体を、取着基体を介して設置面に固定した風力発電機であって、プロペラ翼は、前縁部の板厚を厚くし、後縁にかけて次第に薄く設定し、その前縁端から後縁端にかけてのキャンバー線後部を、回転軸と直交する回転方向線に対して外方へ傾斜させ、かつ筐体は、取着基体に3度〜45度の範囲で傾斜調節可能に形成されていることを特徴とする風力発電機。
- 前記プロペラ翼の、筐体側とは反対側の広面の翼端部に、平面視略魚形状の垂直尾翼を、翼弦方向に長く、かつ板厚の大な方を前縁方向へ向けて形成したことを特徴とする請求項1に記載の風力発電機。
- 前記取着基体と筐体底部の間に、傾斜調節具を配設したことを特徴とする請求項1または2に記載の風力発電機。
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