JP6035545B2 - 揚力型垂直軸風車の翼及び風車並びに発電装置 - Google Patents
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Description
翼端がないため、揚力損失(翼端損失)の低減および騒音低減が可能となり、
アームが存在しないため、空力抵抗の減少効果があるとともに、部品点数が少なくなるため、風車製造コストの低減が可能である。更にまた、風車重心位置に発電機を設置できる構造であり、振動対策として有効である。
イ、 バタフライ風車(略称:バタ, 図4参照)
ロ、 一重直線翼垂直軸風車(略称:一重, 図5参照)
ハ、 二重直線翼垂直軸風車(略称:二重, 図6参照)
ニ、 低重心風車(略称:低重心, 図7参照)
計算条件としては、全ての風車において、最大風車半径Rを1 m、風車高さHを1.5 m、翼の断面(翼型)は対称翼であるNACA 0018を仮定した。シミュレーションの入力データとして必要な翼型の空力特性(揚力係数と抗力係数)は、レイノルズ数Reの効果を考慮してRe =
104〜107までの文献データ(V. Kumarら他2名, Wind
Engineering, vol.34, pp. 461-476, 2010. および R. E. Sheldahlら他1名,
Sandia Report, SAND80-2114, 1981.)を使用し、小型風車で影響が大きくなるダイナミックストール(動的失速)の効果は修正Gormontモデル(I. Paraschivoiu,
"Wind Turbine Design with Emphasis on Darrieus
Concept", Polytechnic International Press, pp.204-207, 2000.)を使用することにより考慮した。
低重心風車では、最大半径位置の翼弦長をc = 0.15 mとして、その上下において翼弦長が変化するテーパー翼となっており、受風面積も他の風車に比べて20%程度小さいので注意する。ロの二重直線翼垂直軸風車では、特許文献1で例示されているものとほぼ同様に、補助翼(内側翼)を回転軸から最大風車半径Rの75%位置に設置した構造とし、補助翼の翼弦長および翼型は主翼(外側翼)と同じとした。なお、図4〜7において、発電機、それを支える支柱、および直線翼型風車ではアームや回転中心軸などを描いてあるが、それらの効果は計算において考慮はしていない。
mとし、それよりも半径方向距離が小さくなる部分では半径方向距離に比例して翼弦長を減少させ、翼根元部分でc =
0.15 mの翼弦長となる逆テーパー翼とした先広バタフライ風車である。これら2つのテーパー翼バタフライ風車について、前記と同じ自然風A〜Dに対する仕事量をシミュレートした結果を、一定翼弦長の場合(図4)の結果と比較した結果を、表2に示す。
2 支柱
3 発電機
Claims (5)
- 揚力型垂直軸風車用の翼の形状に関するものであって、翼の垂直断面を成す曲線の形状が、垂直軸の近傍を出発点として、前記垂直軸から半径方向に離れるに従って前記軸方向に単調に増加した後、軸方向の最大座標値をとり、その後減少に転じて、前記軸からの半径方向座標値が最大となる点において曲線の傾きが負の無限大となり、その後、曲線の傾きの符号を正に転じ、前記軸からの半径方向座標値を単調に減少させながら前記軸方向における座標値が最小となる点に至り、そこで曲線の傾きの符号を負に転じて、前記軸からの半径方向座標値を単調に減少させながら当該曲線の出発点近傍あるいは出発点と同一点に至るような曲線で形成される形状であることを特徴とする揚力型垂直軸風車の翼。
- 揚力型垂直軸風車用の翼の形状に関するものであって、翼の垂直断面を成す曲線の形状が、垂直軸の近傍を出発点として、前記垂直軸から半径方向に離れるに従って前記軸方向に単調に増加した後、軸方向の最大座標値をとり、その後減少に転じて、前記軸からの半径方向座標値が最大となる点において曲線の傾きが負の無限大となり、その後、曲線の傾きの符号を正に転じ、前記軸からの半径方向座標値を単調に減少させながら前記軸方向における座標値が最小となる点に至り、そこで曲線の傾きの符号を負に転じて、前記軸からの半径方向座標値を単調に減少させながら当該曲線の出発点近傍あるいは出発点と同一点に至るような曲線で形成される形状であり、かつ翼弦長の値が翼の最大半径方向座標値において最小であり半径方向座標値が小さくなるにつれ次第に大きくなり翼根元部分で最大となることを特徴とする揚力型垂直軸風車の翼。
- 揚力型垂直軸風車用の翼の形状に関するものであって、翼の垂直断面を成す曲線の形状が、垂直軸の近傍を出発点として、前記垂直軸から半径方向に離れるに従って前記軸方向に単調に増加した後、軸方向の最大座標値をとり、その後減少に転じて、前記軸からの半径方向座標値が最大となる点において曲線の傾きが負の無限大となり、その後、曲線の傾きの符号を正に転じ、前記軸からの半径方向座標値を単調に減少させながら前記軸方向における座標値が最小となる点に至り、そこで曲線の傾きの符号を負に転じて、前記軸からの半径方向座標値を単調に減少させながら当該曲線の出発点近傍あるいは出発点と同一点に至るような曲線で形成される形状であり、かつ翼弦長の値が翼の最大半径方向座標値において最大であり半径方向座標値が小さくなるにつれ次第に小さくなり翼根元部分で最小となることを特徴とする揚力型垂直軸風車の翼。
- 請求項1、2または3に記載の翼を、前記垂直軸の軸対称に複数個配置して構成されたことを特徴とする風車。
- 請求項4に記載の風車の重心位置近傍に発電機を備えたことを特徴とする発電装置。
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