JP6246413B1

JP6246413B1 - 抗力型開閉式発電機

Info

Publication number: JP6246413B1
Application number: JP2017175639A
Authority: JP
Inventors: 義英土橋
Original assignee: 義英土橋
Priority date: 2017-09-13
Filing date: 2017-09-13
Publication date: 2017-12-13
Anticipated expiration: 2037-04-04
Also published as: JP2018178984A

Abstract

【課題】強度が強く、強風においても安定した発電を行うことができる開閉式抗力型発電機を提供するものである【解決手段】筒状の構造物（５）の上に環状レール（７）を設け、その上にレールに沿って移動可能な回転軸受け（３）を２つ設ける。２つの回転軸受け（３）は環状レール（７）の中心点を挟んで向かい合うように配置し、そこに回転軸（２）を取り付け、回転軸（２）には４つの羽根枠（４）が９０度おきに備えられ、それぞれ隣り合う羽根枠（４）と羽根連結ケーブル（６）によって連結され、また、羽根枠（４）は回転軸連結ケーブル（８）によって回転軸（２）とも連結され、羽根枠（４）には開閉幕（１）が備えられ、羽根が水平面より上にきたときに開閉幕（１）を開き羽根枠（４）内の空間を閉じるようにすることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は抗力型の風力発電機に関する物である。

従来の抗力型発電機は、羽根の裏表の形状で抵抗を変化させるものであり、回転効率は高くなく、また、プロペラ型発電機にも共通することであるが、羽根をハブの一点だけで支える構造なので、強度的に弱く、大型化すればするほど台風などの強風では回転させられないものであった。またそれを解決するための羽根を開閉するという発想はすでにあるがあまり実用化はされていない。

特開昭５３−７１７３９号公報特開２０００−３２０４４５号公報米国特許第８８９９９２７号明細書国際公開第２０１３／０００１２７号実願昭６１−１０５５５９号特開２０１６−２０５３６１号公報

従来の抗力型発電機には効率の面で実用性が低かったり、強度に問題があるなどの解決すべき課題があった。

上記目的を達成するために、本発明の抗力型開閉式発電機において請求項１に係るものは、羽根枠内の空間を開閉できる機能を備えた羽根を回転軸に設け、羽根同士をケーブルで連結したものである。また、回転軸の両端に環状レール上を移動可能な回転軸受けを設け、その回転軸受けを環状レール上に備えたものであり、その環状レールを筒状の構造物の上に設けたものである。

請求項２に係るものは、請求項１に係るものにおいて、筒状の構造物の外周を、多角形かつ中心側から外側に下方へ傾斜したものである。

本発明は、以上説明したように構成されており、以下に記載されるような効果を有する。請求項１に係る仕組みを用いた場合、回転軸は、筒状の構造物上に設けられた環状レール上を移動可能な回転軸受けにより、風向きに合わせて環状レール上で自由に方向を変えることが出来る。また、回転軸に設けられた羽根枠内の空間を開閉できる機能を備えた羽根は、回転軸上側で羽根枠内の空間を閉じ、風から抗力を得られなくなった時点で羽根枠内の空間を開くことにより、羽根の上下の抗力差で回転軸を回転させる。また、羽根枠同士をケーブルで連結することによって、羽根の強度を高める。

また、筒の上に回転軸を設置することによって、回転軸に設けられた羽根が、戻り回転時に筒の中に入ることで、風の抗力を受けないようにしたものである。抗力型の発電機の欠点はプロペラ型に比べて効率が悪いことである。プロペラ型の発電機はすべての羽根が揚力によって回転力を得られるのに対して、抗力型は基本的に１枚のみしか回転力に寄与しない。その上、戻り回転側の羽根は風の速度に回転の速度が加わった抗力が反回転の力として作用する。開閉型の抗力発電機と言え、戻り回転の羽根の抵抗は重大な問題である。仮に開閉による面積の比率が１０：１で、風と同じ速度で回転したとした場合、戻り回転側の羽根枠の風との相対速度は２倍となる。エネルギーは風速に３乗されるので、羽根にかかるエネルギーの比率が１０：８となり、ほとんどの回転力が奪われてしまう。そこで本発明では回転軸に設けられた羽根が、戻り回転時に筒の中に入ることによって、風の抗力を受けないようにし回転力の低下を防ぐようにした。また、筒の上に回転軸を設けることにより、重心的に安定した構造になり倒壊しにくい。また、筒状の構造物は羽根や発電機の重量を支えることができ、風が防げればよいので、鉄筋で構築して外側をシートで覆うだけでもよい。

請求項２に係る仕組みを用いた場合、請求項１に係る仕組みを用いた場合に加え、筒状の構造物の外周を、多角形かつ中心側から外側へ俯角の傾斜にしたものである。筒状の構造物の外側が垂直であった場合、その部分に当たった風は側面に沿って風下に流れていくだけである。しかし、下方へ俯角の傾斜をした形状であれば、風は坂を上って羽根に当たるので、風圧を上げることができる。また、多角形である理由は、風は面に沿って流れるため円などの曲線の場合、側面を伝って風下に流れてしまうからである。

発明を実施するための形態を示す斜視図である。発明を実施するための形態を示す上面図である。実施例１を示す上面図である。施例２を示す断面図である。

本発明を実施するための形態を図１、図２に基づいて説明する。筒状の構造物（５）の上に環状レール（７）を設け、その上にレールに沿って移動可能な回転軸受け（３）を２つ設ける。２つの回転軸受け（３）は環状レール（７）の中心点を挟んで向かい合うように配置し、そこに回転軸（２）を取り付ける。回転軸（２）には４つの羽根枠（４）が９０度おきに備えられ、それぞれ隣り合う羽根枠（４）と羽根連結ケーブル（６）によって連結される。また、羽根枠（４）は回転軸連結ケーブル（８）によって回転軸（２）とも連結される。羽根枠（４）には開閉幕（１）が備えられ、羽根が水平面より上にきたときに開閉幕（１）を開き羽根枠（４）内の空間を閉じるようにする。これによって、回転軸（２）上側の羽根に風が当たり、回転軸（２）下側の羽根は開閉幕（１）を閉じて面積が大幅に減り、上下の羽根の抗力差によって回転する。環状レール（７）より下に位置する部分の羽根枠（４）は筒状の構造物（５）に入り、風にあたらないので、戻り回転時の抵抗を下げることができる。開閉幕（１）は抗力を増すために、帆船の帆みたいに膨らませるのもよい。また、回転軸受け（３）の片方に発電機を設置し、もう片方には環状レール（７）を移動するための駆動装置をのせるとよい。図１は斜視図であり、図２は上面図である。

実施例１を図３を基に説明する。筒状の構造物（５）の外側に、幕（９）で傾斜をつけ、上から見た形を６角形にしたものである。

実施例２を図４を基に説明する。図４は図３の傾斜部分の断面図である。鉄骨（１１）で、筒状の構造物を構築し、上部に環状レール（７）を備える。環状レール（７）の外周部より離れた位置の地面に向けて幕（９）を張ることで傾斜をつける。これにより、構造物下の風は、傾斜を伝い羽根に当たるので、羽根の回転力が増す。

１開閉幕
２回転軸
３回転軸受け
４羽根枠
５筒状の構造物
６羽根連結ケーブル
７環状レール
８回転軸連結ケーブル
９幕
１０地面
１１鉄骨

Claims

羽根枠内の空間を開閉できる機能を備えた羽根を回転軸に設け、羽根同士をケーブルで連結し、回転軸の両端に環状レール上を移動可能な回転軸受けを設け、その回転軸受けを環状レール上に備え、環状レールを筒状の構造物の上に設けた抗力型開閉式発電機。
筒状の構造物の外周を、多角形かつ中心側から外側に下方へ傾斜した請求項１の抗力型開閉式発電機。