JP6624349B1 - Rectifier - Google Patents
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Abstract
【解決手段】回転軸に取り付けられ、流体の流れを受けて前記回転軸を回転させるブレードと、を支えるフレームにおいて、前記フレームを構成するフレーム部材に軸支され、前記フレーム部材の上流側から流れてくる前記流体に起因して前記フレーム部材に与えられる抵抗を抑制するように、前記流体の流れに沿って回動するフレーム抵抗抑制体を備えることを特徴とする。A frame, which is mounted on a rotating shaft and supports a blade that receives the flow of fluid and rotates the rotating shaft, is supported by a frame member constituting the frame, and flows from an upstream side of the frame member. A frame resistance suppressor that rotates along the flow of the fluid is provided so as to suppress the resistance applied to the frame member due to the coming fluid.
Description
本発明は、整流装置に関する。 The present invention relates to a rectifier.
例えば、風力発電や潮流発電などは、風や潮流などの流体のエネルギーを利用して回転力を起こして発電している。風力発電および潮流発電においては、流体に対して回転軸が垂直に設けられるダリウス式などの垂直軸式の回転装置が一般的に用いられている。垂直軸式の回転装置には、回転軸から放射状に延びるアームの先端に流体を受けるブレードが設けられている。よって、垂直軸式の回転装置には、流体から回転軸に回転力を効率よく伝達するために、効率よく揚力を生じる形状のブレードが設けられる(例えば特許文献1)。 For example, wind power generation, tidal power generation, and the like generate power by generating rotational force using the energy of fluid such as wind and tidal current. In wind power generation and tidal power generation, a vertical axis type rotation device such as a Darrieus type in which a rotation axis is provided perpendicular to a fluid is generally used. The vertical axis type rotation device is provided with a blade that receives fluid at the tip of an arm extending radially from the rotation axis. Therefore, in order to efficiently transmit a rotational force from a fluid to a rotary shaft, a blade having a shape that efficiently generates a lift is provided in a vertical axis type rotating device (for example, Patent Document 1).
しかし、風力発電や潮流発電におけるフレームおよび回転装置の回転軸の周囲を流体が通過するときに、フレームおよび回転軸の形状に起因して流体の流れが乱れることにより、フレームおよび回転軸と流体との間で所謂剥離が生じる。また、流体が通過していく方向における、フレームおよび回転軸の下流側の領域において、カルマン渦などの渦が生じる。このようなフレームおよび回転軸と流体との間で生じる剥離や渦により、フレームおよび回転軸の下流側では圧力低下が生じる。そして、フレームおよび回転軸には、圧力低下により所謂粘性圧力抵抗が加わる。さらに、剥離により生じる流れの乱れやカルマン渦がフレームおよび回転軸の下流側で回転しているブレードに到達することにより、ブレードの周囲の流れを乱すため、回転動力への変換効率を大幅に低下させる。 However, when the fluid passes around the rotation axis of the frame and the rotating device in wind power generation and tidal power generation, the flow of the fluid is disturbed due to the shape of the frame and the rotation axis, so that the frame and the rotation axis and the fluid A so-called separation occurs between the two. In addition, a vortex such as a Karman vortex is generated in a region downstream of the frame and the rotating shaft in a direction in which the fluid passes. Such separation or vortex generated between the frame and the rotating shaft and the fluid causes a pressure drop downstream of the frame and the rotating shaft. Then, a so-called viscous pressure resistance is applied to the frame and the rotating shaft due to the pressure drop. Furthermore, the flow disturbance caused by separation and Karman vortex reach the rotating blades downstream of the frame and rotating shaft, disturbing the flow around the blades, greatly reducing the efficiency of conversion to rotational power. Let it.
つまり、風力発電や潮流発電では、流体による粘性圧力抵抗によりフレームに過度な抵抗がかかるため、フレーム自体の強度やフレームを港湾構造物などに固定するときの強度を増大させる必要が生じることから、フレーム製造コストの増大、フレーム重量の増大による輸送コストの増大、フレーム設置コストの増大などを引き起こす虞があった。また、流れの乱れやカルマン渦などの渦により、ブレードの周囲の流れが乱されることで発電効率の低下を引き起こす虞があった。 In other words, in wind power generation and tidal power generation, excessive resistance is applied to the frame due to the viscous pressure resistance of the fluid, so it is necessary to increase the strength of the frame itself and the strength when fixing the frame to a harbor structure etc. There is a possibility that an increase in frame manufacturing cost, an increase in transport cost due to an increase in frame weight, an increase in frame installation cost, and the like may occur. In addition, the flow around the blade may be disturbed by the turbulence of the flow or the vortex such as the Karman vortex, which may cause a decrease in power generation efficiency.
また、流れの乱れやカルマン渦などの渦が水面の近くで生じると、水面に波を生じさせるため、フレームや回転軸に対して所謂造波抵抗を与えることとなる。これにより、上述したように、フレーム製造コストの増大、フレーム重量の増大による輸送コストの増大、フレーム設置コストの増大などを引き起こす虞があった。 Further, when a turbulence such as a turbulent flow or a Karman vortex is generated near the water surface, a wave is generated on the water surface, so that a so-called wave-making resistance is applied to the frame and the rotation axis. As a result, as described above, there is a possibility that an increase in frame manufacturing cost, an increase in transport cost due to an increase in frame weight, an increase in frame installation cost, and the like may occur.
前述した課題を解決する主たる本発明は、回転軸に取り付けられ、流体の流れを受けて前記回転軸を回転させるブレード、を支えるフレームにおいて、前記フレームを構成するフレーム部材に軸支され、前記フレーム部材の上流側から流れてくる前記流体に起因して前記フレーム部材に与えられる抵抗を抑制するように、前記流体の流れに沿って回動するフレーム抵抗抑制体を備え、前記フレーム抵抗抑制体は、前記流体の流れの方向に沿って回動した状態において、前記フレーム部材から前記フレーム抵抗抑制体の下流側の端まで向かうにつれて、前記回転軸に沿う方向と前記流体の流れの方向とに直交する方向の厚みが徐々に薄くなるように形成されることを特徴とする。 Primary aspect of the present invention to solve the problems described above, attached to a rotating shaft, blades for rotating the rotary shaft by receiving a flow of fluid, in the frame supporting the, is supported by a frame member constituting the frame, the A frame resistance suppressor that rotates along the flow of the fluid, so as to suppress a resistance applied to the frame member due to the fluid flowing from an upstream side of the frame member ; In a state of being rotated along the direction of the flow of the fluid, as it moves from the frame member to the downstream end of the frame resistance suppressing body, in a direction along the rotation axis and in a direction of the flow of the fluid. It is characterized in that it is formed so that the thickness in the direction perpendicular to the direction is gradually reduced .
本発明の他の特徴については、添付図面及び本明細書の記載により明らかとなる。 Other features of the present invention will be apparent from the accompanying drawings and the description of the present specification.
本発明によれば、流体中に置かれた回転装置を取り囲むようにフレームが設けられる状況において、流体中に置かれたフレームの下流側の領域に生じる流体の流れの乱れやカルマン渦などの渦の発生を抑制することができるため、フレームに起因する潮流の乱れを抑制するとともに流れを整流することにより、発電効率の向上が図れる。さらに、本発明によれば、フレームに生じる粘性圧力抵抗を抑制できる。これにより、フレームを低強度で製造できるため、フレームの製造コストの低減が図れる。また、フレームの軽量化やフレームの港湾構造物などへの固定方法を簡素化できるため、フレームの設置コストの低減が図れる。 According to the present invention, in a situation in which a frame is provided so as to surround a rotating device placed in a fluid, turbulence of fluid flow generated in a region on the downstream side of the frame placed in the fluid or a vortex such as Karman vortex is generated. Therefore, it is possible to improve the power generation efficiency by suppressing the turbulence of the tidal current caused by the frame and rectifying the flow. Further, according to the present invention, the viscous pressure resistance generated in the frame can be suppressed. As a result, the frame can be manufactured with low strength, and the manufacturing cost of the frame can be reduced. Further, since the weight of the frame can be reduced and the method of fixing the frame to a port structure can be simplified, the installation cost of the frame can be reduced.
また、水面の近くで流れの乱れやカルマン渦などの渦が生じることに起因して水面に生じうる波を抑制することができる。これにより、フレームを低強度で製造できるため、フレームの製造コストの低減が図れる。また、フレームの軽量化やフレームの港湾構造物などへの固定方法を簡素化できるため、フレームの設置コストの低減が図れる。また、流体の流れを整流することにより流れの乱れを抑制できるため、発電効率の向上が図れる。 In addition, it is possible to suppress waves that may be generated on the water surface due to the occurrence of turbulence such as the turbulence of the flow or the Karman vortex near the water surface. As a result, the frame can be manufactured with low strength, and the manufacturing cost of the frame can be reduced. Further, since the weight of the frame can be reduced and the method of fixing the frame to a port structure can be simplified, the installation cost of the frame can be reduced. In addition, since the turbulence of the flow can be suppressed by rectifying the flow of the fluid, the power generation efficiency can be improved.
本明細書および添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。 At least the following matters will be made clear by the description in the present specification and the accompanying drawings.
尚、以下説明において、Y軸は回転軸100に沿う方向であり、X軸及びZ軸はY軸に垂直に交わる軸である。なお、図1〜図18において、同一の部材については同一の数字を付して説明する。また、以下説明において、特に条件を明示していなければ、流体はX軸に沿う−側から+側に向かって流れているものとする。また、回転軸100およびフレーム130において流体の流れる方向の側を「下流側」と示し、流体の流れてくる方向の側を「上流側」と示すことがある。また、X軸に沿う方向を「X方向」と示し、Y軸に沿う方向を「Y方向」と示し、Z軸に沿う方向を「Z方向」と示すこともある。また、「X方向」、「Y方向」、「Z方向」のそれぞれにおける+側には「+」を付けて示し、−側には「−」を付けて示すこともある。また、整流装置におけるX軸とZ軸とを含む平面で区切った断面を「XZ断面」と示すこともある。
In the following description, the Y axis is a direction along the
===整流装置を配置する回転装置200===
<<回転装置200>>
図13、図14、図18を参照しつつ、本実施形態に係る整流装置が設置される発電装置1000に係る回転装置200の構成について説明をする。===
<<
The configuration of the
図13は、垂直軸式の回転装置200の一例を示す斜視図である。図14は、垂直軸式の回転装置200にフレーム130が設けられている一例を示す斜視図である。図18は、発電装置1000の一例を示す構成図である。
FIG. 13 is a perspective view showing an example of a vertical axis
図18に示すように、回転装置200は、例えば発電装置1000(タービン(不図示)を含む)の増速機300に回転軸100を介して回転力を伝達する装置である。また、増速機300は、回転軸100の回転速度を増速して発電機400に伝達する装置である。発電装置1000は、例えば風力発電装置または潮流発電装置である。風力発電装置は、風により生じる風圧エネルギーを利用して風車を回転させることにより発電する発電装置である。また、潮流発電装置は、潮汐により生じる潮流エネルギーを利用して水車を回転させることにより発電する発電装置である。本実施形態に係る整流装置が配置される回転装置200とは、例えばダリウス式などの垂直軸式の発電装置の回転装置をいう。
As shown in FIG. 18, a
図13に示すように、風力発電装置の回転装置200は、回転軸100と、ブレード120と、を含んで構成されている。回転軸100は、例えばX方向における一方の端部が増速機300に接続されている。回転軸100は、増速機300に回転力を伝達する。回転軸100は、後述するブレード120を+Y方向から見たときに、例えば時計周り方向(以下、「回転方向」と称する。)へ回転する。なお、回転軸100の中心を通る仮線を中心線として、以下説明をする。ブレード120は、流体の流れにより、回転方向への揚力を得る部材である。ブレード120は、回転軸100を中心に回転している。なお、ブレード120は、ブレード120の+Y方向の端部に設けられるアーム110と、−Y方向の端部に設けられるアーム111と、を含んで構成されている。ブレード120は、その本体がアーム(110,111)を介して回転方向への揚力を、回転方向への回転力として回転軸100に伝達する。アーム(110,111)は、回転軸100とブレード120の本体とをつないで、ブレード120に生じる回転方向への揚力を回転軸100に伝達する部材である。アーム(110,111)は、例えば回転軸100から放射状に延設され、回転軸100と反対側の端部がブレード120に接続されている。
As shown in FIG. 13, the
図14に示すように、潮流発電装置の回転装置200は、水中でフレーム130に固定される。フレーム130は、例えば回転軸100と平行するいずれかのフレーム部材131が湾岸構造物や橋脚基礎などのコンクリート構造物に固定される。なお、フレーム130は、海底に設置されたコンクリートなどの基礎上に固定されることや、海面に設置される浮体に固定されてもよい。フレーム130は、例えば回転軸100が回動できるように軸受(140A,140B)を介して回転軸100に軸支されている。なお、潮流発電装置の回転装置200における回転軸100およびブレード120については、風力発電装置の回転装置200のものと同じであるため、その説明を省略する。
As shown in FIG. 14, the
なお、上記において、回転装置200は垂直軸式であるとして説明したが、例えば回転軸100が水平(例えばZ方向)に設けられる回転装置200や、水平に対して斜めに設けられる回転装置200でもよく、回転軸100の設置される態様が限定されるものではない。また、回転装置200のブレード120がアーム(110,111)を介さずに回転軸100に取り付けられる回転装置200でもよい。以下の説明では、回転装置200の回転軸100が垂直(Y方向)に設けられているものについて説明する。
In the above description, the
<<流体による抵抗>>
図15、図16、図17を参照しつつ、回転軸100およびフレーム130に生じる流れの乱れやカルマン渦などの渦について説明する。図15は、垂直軸式の回転装置200のフレーム130に生じる流れの乱れやカルマン渦の発生状況を+Y方向から見た一例を示す平面図である。図16は、垂直軸式の回転装置200の回転軸100に生じる流れの乱れやカルマン渦の発生状況を示す斜視図である。図17は、垂直軸式の回転装置200を取り囲むフレーム130に生じるカルマン渦や波の発生状況を示す斜視図である。なお、説明の便宜上、風や水などの流体は−X方向から+X方向に向かって流れることとする。<< Resistance due to fluid >>
With reference to FIGS. 15, 16, and 17, a description will be given of the turbulence of the flow generated on the
回転装置200は、風や水などの流体中において、例えば回転軸100がX方向に対して垂直になるように配置されている。このような状況では、図15に示すように、流体が回転軸100を通過するときに、回転軸100の下流側に圧力低下部を生じる。回転軸100には、圧力低下部により粘性圧力抵抗が加わる。また、回転軸100には、圧力低下部に起因して生じる流れの乱れやカルマン渦などの渦(以下、「渦」と称する。)により造渦抵抗が生じる。さらに、水面の近くの回転軸100やフレーム130に起因する流れの乱れや渦により水面の近くに波が生じるため、回転軸100やフレーム130に造波抵抗が生じる。なお、図15では、フレーム部材131が流れの乱れや渦を生じさせるように示しているが、回転軸100においても同様に流れの乱れや渦が生じる。なお、流れの乱れとは、流体中に配置される物体の形状などの効果によって生じる流れの方向変化や流体の剥離による乱れである。また、渦とは、流体中に障害物を配置したときに障害物の下流側(+X方向の側)において交互に生じる渦である。
The
また、フレーム130が流体中に配置されたとき、回転軸100に対して平行(Y方向)に設けられるフレーム部材131および垂直(Z方向)に設けられるフレーム部材132の下流側では、上述した流れの乱れや渦による造渦抵抗が生じる。さらに、フレーム部材(131,132)の水面の近くでは、流れの乱れや渦により波が生じる。これにより、フレーム部材(131,132)には波による造波抵抗が生じる。
When the
図16に示すように、流れの乱れや渦は、回転軸100の上流側から流体が回転軸100に到達し、流体が回転軸100の周面に沿って下流側に流れるときに、回転軸100の下流側の領域で生じる。流れの乱れや渦は、回転軸100の下流側において、回転軸100を中心に回転しているブレード120に到達する。ブレード120は、その周りの潮流が乱されて回転に支障をきたす。また、ブレード120が水面の近くにある場合には、回転軸100やフレーム130によって生じる波の影響により、流体の流れが乱れるため、ブレード120の回転に支障をきたす。
As shown in FIG. 16, the turbulence and the vortex of the flow occur when the fluid reaches the
図17に示すように、流れの乱れや渦は、流体がフレーム130の上流側からフレーム部材(131,132)に到達し、流体がフレーム部材(131,132)の周面に沿って下流側に流れるときに、フレーム部材(131,132)の下流側の領域で生じる。流れの乱れや渦は、フレーム部材(131,132)の下流側において、回転軸100を中心に回転しているブレード120に到達する。ブレード120は、その周りの潮流が乱されて回転に支障をきたす。また、ブレード120が水面の近くにある場合には、フレーム部材(131,132)によって生じる波の影響により、流体の流れが乱れるためブレード120の回転に支障をきたす。
As shown in FIG. 17, the turbulence and vortex of the flow cause the fluid to reach the frame members (131, 132) from the upstream side of the
上述したように、流れの乱れや渦は、ブレード120の周りの流れを乱して、ブレード120が流体の運動エネルギーを軸の回転動力へ変換する効率を低下させるため、整流装置(10,20,30)を配置する。以下、整流装置(10,20,30)について詳細に説明する。
As described above, the turbulence and vortex of the flow disturb the flow around the
===第1実施形態に係る整流装置10===
図1〜図5を参照しつつ、第1実施形態に係る整流装置10について説明をする。図1は、第1実施形態に係る整流装置10の一例を示す斜視図である。図2は、第1実施形態に係る整流装置10を拡大した一例を示す斜視図である。図3は、第1実施形態に係る整流装置10のフレーム抵抗抑制体11Aを+Y方向から見た一例を示す平面図である。図4は、第1実施形態に係る整流装置10のフレーム抵抗抑制体11Aの回動する状況を+Y方向から見た一例を示す平面図である。図5は、第1実施形態に係る整流装置10の水平に設けられるフレーム部材132に配置されるフレーム抵抗抑制体11Bを+Z方向から見た一例を示す平面図である。===
The
整流装置10は、流体中に配置されるフレーム130の下流側で生じる流れの乱れや渦を抑制する装置である。また、整流装置10は、水面の近くにおいて波の発生を抑制できる。
The
==構成==
第1実施形態に係る整流装置10は、後述するフレーム抵抗抑制体11が流体の流れる方向に沿って回動することにより、フレーム部材(131,132)の下流側で生じる流れの乱れや渦を抑制する装置である。なお、フレーム部材131,132の中心を通る仮線を中心線として以下説明する。== Configuration ==
In the
図1に示すように、整流装置10は、フレーム抵抗抑制体11が後述する軸受12を介してフレーム部材(131,132)の軸に回動可能に軸支されて構成される。フレーム抵抗抑制体11は、フレーム部材131には+Y方向の端部から−Y方向の端部に亘って配置され、フレーム部材132には+Z方向の端部から−Z方向の端部に亘って配置される。これにより、整流装置10は、フレーム部材131およびフレーム部材132の下流側に生じる流れの乱れや渦を抑制できる。また、水面の近くでは波の発生を抑制できる。
As shown in FIG. 1, the rectifying
整流装置10は、例えば、フレーム抵抗抑制体11と、軸受12と、を含んで構成されている。以下、フレーム抵抗抑制体11と、軸受12と、について詳細に説明する。
The
<<フレーム抵抗抑制体11>>
フレーム抵抗抑制体11は、フレーム部材131およびフレーム部材132の下流側における流れの乱れや渦を抑制する部材である。フレーム抵抗抑制体11は、フレーム部材131に配置されるフレーム抵抗抑制体11Aと、フレーム部材132に配置されるフレーム抵抗抑制体11Bと、で構成されている。 フレーム抵抗抑制体(11A,11B)は、後述する軸受12を介して、フレーム部材131およびフレーム部材132の夫々の周面を覆うように設けられている。フレーム抵抗抑制体(11A,11B)は、例えばステンレス材料で形成され、フレーム部材131およびフレーム部材132から下流側に向かうにつれてZ方向の厚みが薄くなるように形成されている。フレーム抵抗抑制体11Aとフレーム抵抗抑制体11Bの形状について、以下のとおり具体的に説明する。 図3に示すように、フレーム抵抗抑制体11Aでは、Z方向の幅を翼幅といい、X方向の長さを翼長という。フレーム抵抗抑制体11Aは、回動で生じる力により損傷しない程度の翼幅を有する。フレーム抵抗抑制体11Aは、フレーム部材131に配置された状態において、ブレード120に接触しない程度の翼長を有する。フレーム抵抗抑制体11Aは、−X方向の一端(後述する前縁)からフレーム部材131にかけて翼幅が大きくなり、フレーム部材131から+X方向の他端(後述する後縁)にかけて翼幅が小さくなるように形成されている。具体的には、例えばXZ断面が流線型を呈する。流線型とは、フレーム抵抗抑制体11Aが流れ方向に沿う状態において、上流側(−X方向側)の一端が丸く、下流側(+X方向側)の他端が尖っている形状をいう。フレーム抵抗抑制体11Aは、X方向(後述する翼弦線)を中心としてZ方向において対称に形成されている。フレーム抵抗抑制体11Aは、フレーム部材131における+Y方向側の端部から−Y方向側の端部に亘って、例えば切れ目なく連続的に設けられている。フレーム抵抗抑制体11Aは、対称な流線型を呈することにより、一端から他端にかけて通過する流体から受ける抵抗を小さくできるため流れの乱れや渦を抑制できる。また、水面の近くでは波の発生を抑制できる。<< Frame
The
フレーム抵抗抑制体11Aでは、流体中において流れ方向に沿う状態において、−X方向の一端を前縁とし、+X方向の他端を後縁とし、前縁および後縁を直線で結ぶ仮線を翼弦線として示す。また、フレーム抵抗抑制体11Aは、翼弦線上においてブレード120に生じる揚力によって空力中心の周りに生じるZ方向へのモーメントが迎角の大小によらず一定となるように形成されている。フレーム抵抗抑制体11Aは、フレーム部材131の中心線と翼弦線とが交わるように配置されている。フレーム抵抗抑制体11は、フレーム部材131よりも下流側(+X方向側)に空力中心がくるように配置されている。これにより、フレーム抵抗抑制体11Aは、図4に示すように、流体の流れが変化したときに翼弦線が流体の流れに沿うように、速やかに回動できる。
In the frame
フレーム抵抗抑制体11Bは、上述したフレーム抵抗抑制体11Aと同じ形状のものでもよい。しかし、フレーム抵抗抑制体11Bは、回転軸100と垂直に設けられるフレーム部材132に配置されるため、重力による−Y方向の力を受け、流体から浮力と揚力による+Y方向の力を受ける。したがって、フレーム抵抗抑制体11Bでは、より好ましい形状として、図5に示すように、そのXY断面が、浮力および揚力の合力と、重力と、が打ち消し合うように、フレーム部材132の軸を通る流体の流れの方向を境として非対称に形成される。より具体的には、XY断面が翼型を呈する。<<軸受12>>
軸受12は、フレーム部材(131,132)の夫々とフレーム抵抗抑制体11とに介在して設けられている。軸受12は、夫々のフレーム部材(131,132)の周面をフレーム抵抗抑制体11が回動するときに、フレーム部材(131,132)によるフレーム抵抗抑制体11への摩擦を抑制する部材である。つまり、軸受12は、フレーム抵抗抑制体11およびフレーム部材(131,132)に生じるエネルギー損失や発熱を抑制する部材である。軸受12は、例えばステンレス材料で形成されるボールベアリングである。軸受12は、例えばフレーム抵抗抑制体11がフレーム部材(131,132)に接触することなく回動できるように、フレーム抵抗抑制体11の少なくとも+Y方向の一端および−Y方向の他端に設けられている。なお、軸受12は、フレーム部材(131,132)に対してフレーム抵抗抑制体11がY方向に移動しないように、例えばスラストカラーを備えていることが好ましい。The
The
==動作==
図3、図4を参照しつつ、整流装置10の動作について説明する。== Operation ==
The operation of the
図3に示すように、整流装置10のフレーム抵抗抑制体11は、流体が−X方向から+X方向に向かって流れている状態において、前縁が−X方向に配されて、後縁が+X方向に配されるように回動する。つまり、フレーム抵抗抑制体11は、その翼弦線が流体の流れの方向に沿うように回動する。これにより、整流装置10は、流体との関係において実質的に揚力を生じない。そして、フレーム抵抗抑制体11は、流線型を呈するため、その+X方向側において流れの乱れや渦が抑制される。また、水面の近くでは波の発生を抑制できる。
As shown in FIG. 3, when the fluid is flowing from the −X direction toward the + X direction, the front edge is disposed in the −X direction, and the rear edge is + X. Rotate so as to be arranged in the direction. That is, the frame
図4に示すように、フレーム抵抗抑制体11は、流体の流れがX方向を基準して例えば−Z方向に傾いたときに、前縁が流体の流れてくる方向に配されるように回動する。つまり、フレーム抵抗抑制体11は、その翼弦線が流体の流れの方向に沿うように回動する。具体的には、実線で示されるフレーム抵抗抑制体11の翼弦線が、破線で示される流体の流れる方向に沿って、破線で示されるフレーム抵抗抑制体11になるように回動する。
As shown in FIG. 4, the
===第2実施形態に係る整流装置20===
図6、図7を参照しつつ、第2実施形態に係る整流装置20について説明をする。図6は、第2実施形態に係る整流装置20の一例を示す斜視図である。図7は、第2実施形態に係る整流装置20の回転軸抵抗抑制体23を拡大した一例を示す斜視図である。===
The
整流装置20は、流体中に配置される回転軸100およびフレーム130において回転軸100およびフレーム130の下流側で生じる流れの乱れや渦を抑制する装置である。また、整流装置20は、水面の近くにおいて波の発生を抑制できる。なお、整流装置20は、本実施形態における回転軸100およびフレーム130に対してのみに用いられるものではなく、X方向に流体が流れる状況において、例えば流体中に略Y方向や略Z方向に設けられる物体に対しても適用できる。
The
==構成==
第2実施形態に係る整流装置20は、第1実施形態に係る整流装置10に後述する回転軸抵抗抑制体23を追加して構成されたものである。整流装置20は、フレーム抵抗抑制体21および回転軸抵抗抑制体23が流体の流れる方向に沿って回動することにより、回転軸100およびフレーム130の下流側で生じる流れの乱れや渦の発生を抑制する装置である。また、水面の近くでは波の発生を抑制できる。== Configuration ==
The
図6に示すように、整流装置20は、回転軸抵抗抑制体23およびフレーム抵抗抑制体21が軸受22を介して夫々、回転軸100およびフレーム部材(131,132)に回動可能に軸支されて構成されている。整流装置20の回転軸抵抗抑制体23は、回転軸100に延設される+Y方向側のアーム110および−Y方向側のアーム111に亘って配置される。また、フレーム抵抗抑制体21は、フレーム部材131には+Y方向の端部から−Y方向の端部に亘って配置され、フレーム部材132には+Z方向の端部から−Z方向の端部に亘って配置される。これにより、整流装置20は、回転軸100、フレーム部材131およびフレーム部材132の下流側に生じる流れの乱れや渦を抑制できる。また、水面の近くでは波の発生を抑制できる。
As shown in FIG. 6, the rectifying
整流装置20は、例えば、フレーム抵抗抑制体21と、軸受22と、回転軸抵抗抑制体23と、を含んで構成されている。なお、フレーム抵抗抑制体21および軸受22については、第1実施形態に係る整流装置10のフレーム抵抗抑制体11および軸受12と同じものであるため、その説明を省略する。以下、回転軸抵抗抑制体23について詳細に説明する。
The
<<回転軸抵抗抑制体23>>
回転軸抵抗抑制体23は、回転軸100の下流側における流れの乱れや渦の発生を抑制する部材である。回転軸抵抗抑制体23は、軸受22を介して、回転軸100の周面を覆うように設けられている。回転軸抵抗抑制体23は、例えばステンレス材料で形成され、回転軸100から下流側に向かうにつれてZ方向の厚みが薄くなるように形成されている。回転軸抵抗抑制体23の形状について、以下のとおり具体的に説明する。なお、第2実施形態に係る回転軸抵抗抑制体23は、第1実施形態に係るフレーム抵抗抑制体11Aと相似する形状を呈する。したがって、第2実施形態に係る回転軸抵抗抑制体23における前縁、後縁、翼弦線および空力中心については、図3に示すとおりとして、その説明を省略する。<< Rotating
The rotating
図3に示すように、回転軸抵抗抑制体23では、Z方向の幅を翼幅といい、X方向の長さを翼長という。回転軸抵抗抑制体23は、回動で生じる力により損傷しない程度の翼幅を有する。回転軸抵抗抑制体23は、回転軸100に配置された状態において、ブレード120に接触しない程度の翼長を有する。回転軸抵抗抑制体23は、−X方向の一端(後述する前縁)から回転軸100にかけて翼幅が大きくなり、回転軸100から+X方向の他端(後述する後縁)にかけて翼幅が小さくなるように形成されている。具体的には、例えばXZ断面が流線型を呈する。流線型とは、回転軸抵抗抑制体23が流れ方向に沿う状態において、上流側(−X方向側)の一端が丸く、下流側(+X方向側)の他端が尖っている形状をいう。回転軸抵抗抑制体23は、X方向(後述する翼弦線)を中心としてZ方向において対称に形成されている。回転軸抵抗抑制体23は、回転軸100における+Y方向側のアーム110における接合部分の下近傍から−Y方向側のアーム111における接合部分の上近傍に亘って、例えば切れ目なく連続的に設けられている。回転軸抵抗抑制体23は、対称な流線型を呈することにより、一端から他端にかけて通過する流体から受ける抵抗を小さくできるため流れの乱れや渦を抑制できる。また、水面の近くでは波の発生を抑制できる。
As shown in FIG. 3, in the rotation
なお、回転軸抵抗抑制体23は、図示していないが、軸受140Aとアーム110との間や、アーム111と軸受140Bとの間や、回転軸100における軸受140Bの−Y方向側などに設置されても良い。また、回転軸抵抗抑制体23は、水面の近くにおける回転軸100に設置されてもよい。これにより、回転軸抵抗抑制体23は、回転軸100の下流側の水面に生じる波の発生を抑制することができる。
Although not shown, the rotating
回転軸抵抗抑制体23は、回転軸100の中心線と翼弦線とが交わるように配置されている。回転軸抵抗抑制体23は、回転軸100よりも下流側(+X方向側)に空力中心がくるように配置されている。これにより、回転軸抵抗抑制体23は、流体の流れが変化したときに翼弦線が流体の流れに沿うように、速やかに回動できる。
The rotation axis
==動作==
図7を参照しつつ、整流装置20の動作について説明する。なお、第2実施形態に係る整流装置20のフレーム抵抗抑制体21は、第1実施形態に係る整流装置10のフレーム抵抗抑制体11と同じであるため、その説明を省略する。以下では、整流装置20の回転軸抵抗抑制体23の動作について説明をする。== Operation ==
The operation of the
整流装置20の回転軸抵抗抑制体23は、図7に示すように、流体が+X方向から−X方向に向かって流れている状態において、前縁が−X方向に配されて、後縁が+X方向に配されるように回動する。つまり、回転軸抵抗抑制体23は、その翼弦線が流体の流れの方向に沿うように回動する。これにより、整流装置20は、流体との関係において実質的に揚力を生じない。そして、回転軸抵抗抑制体23は、流線型を呈するため、その+X方向側において流れの乱れや渦が抑制される。また、水面の近くでは波の発生を抑制できる。
As shown in FIG. 7, when the fluid is flowing from the + X direction to the −X direction, the front edge is arranged in the −X direction, and the rear edge is Rotate so as to be arranged in the + X direction. That is, the rotation axis
回転軸抵抗抑制体23は、流体の流れがX方向を基準して例えば−Z方向に傾いたときに、前縁が流体の流れてくる方向に配されるように回動する。つまり、回転軸抵抗抑制体23は、その翼弦線が流体の流れの方向に沿うように回動する。
When the flow of the fluid is inclined, for example, in the −Z direction with reference to the X direction, the rotation
===第3実施形態に係る整流装置30===
図8、図9、図10、図11を参照しつつ、第3実施形態に係る整流装置30について説明をする。図8は、第3実施形態に係る整流装置30の一例を示す斜視図である。図9は、第3実施形態に係る整流装置30を拡大した一例を示す斜視図である。図10は、第3実施形態に係る整流装置30を+Y方向から見た一例を示す平面図である。図11は、第3実施形態に係る整流装置30のフレーム抵抗抑制体31に鍔部(33A,33B)を設けた一例を示す斜視図である。===
The
整流装置30は、流体中に配置される回転軸100およびフレーム130において回転軸100およびフレーム130の下流側で生じる流れの乱れや渦を抑制する装置である。また、整流装置30は、水面の近くにおいて波の発生を抑制できる。なお、整流装置30は、本実施形態における回転軸100およびフレーム130に対してのみに用いられるものではなく、X方向に流体が流れる状況において、例えば流体中に略Y方向や略Z方向に設けられる物体に対しても適用できる。
The rectifying
==構成==
第3実施形態に係る整流装置30は、第1実施形態に係る整流装置10に後述する回転軸抵抗抑制体33を追加して構成されたものである。整流装置30は、フレーム抵抗抑制体31および回転軸抵抗抑制33が流体の流れる方向に沿って回動することにより、回転軸100およびフレーム130の下流側で生じる流れの乱れや渦を抑制する装置である。また、水面の近くでは波の発生を抑制できる。== Configuration ==
The
図8に示すように、整流装置30の回転軸抵抗抑制体33は、軸受32を介して回転軸100に軸支されているため、回転軸100から軸受32を介して間接的に回転方向への摩擦力を受ける。整流装置30は、摩擦力により、少なからず回転方向への傾きが生じる。そこで、第3実施形態に係る整流装置30では、回転軸100から回転軸抵抗抑制体31への摩擦力を考慮した形状として回転軸抵抗抑制体31の傾きを是正するように構成される。
As shown in FIG. 8, since the rotating shaft
整流装置30は、例えば、フレーム抵抗抑制体31と、軸受32と、回転軸抵抗抑制体33と、を含んで構成されている。なお、フレーム抵抗抑制体31および軸受32については、第1実施形態に係る整流装置10のフレーム抵抗抑制体11および軸受12と同じものであるため、その説明を省略する。以下、回転軸抵抗抑制体33について詳細に説明する。
The
<<回転軸抵抗抑制体33>>
回転軸抵抗抑制体33は、回転軸100の下流側における流れの乱れや渦の発生を抑制する部材である。また、水面の近くでは波の発生を抑制する部材である。<< Rotary
The rotating shaft
図9に示すように、回転軸抵抗抑制体33は、軸受32を介して、回転軸100の周面を覆うように設けられている。回転軸抵抗抑制体33は、例えば、ステンレス材料で形成され、回転軸100から下流側に向かうにつれてZ方向の厚みが薄くなるように形成される。回転軸抵抗抑制体33の形状について、以下のとおり具体的に説明する。
As shown in FIG. 9, the rotating shaft
図10に示すように、回転軸抵抗抑制体33では、Z方向の幅を翼幅といい、X方向の長さを翼長という。回転軸抵抗抑制体33は、回動で生じる力により損傷しない程度の翼幅を有する。回転軸抵抗抑制体33は、回転軸100に配置された状態において、ブレード120に接触しない程度の翼長を有する。回転軸抵抗抑制体33は、−X方向の一端(後述する前縁)から回転軸100にかけて翼幅が大きくなり、回転軸100から+X方向の他端(後述する後縁)にかけて翼幅が小さくなるように形成されている。具体的には、例えばXZ断面が翼型を呈する。
As shown in FIG. 10, in the rotation axis
翼型とは、回転軸抵抗抑制体33が流れ方向に沿う状態において、上流側(−X方向側)の一端が丸く、下流側(+X方向側)の他端が尖っている形状をいう。さらに、翼型では、X軸を境にして、−Z方向側の周面の方が+Z方向側の周面に比べて丸みを帯びるように形成されている。つまり、回転軸抵抗抑制体33は、X方向(後述する翼弦線)を中心としてZ方向において非対称に形成されている。翼型は、NASAが定義している例えばNACA63A016である。これにより、回転軸抵抗抑制体33の+Z方向側の流速よりも−Z方向側の流速の方が速くなるため、−Z方向側の圧力が+Z方向側の圧力よりも小さくなることにより、揚力が−Z方向に向かって生じる。なお、図10では、流体の方向および速さを矢印で示し、流速が速いほど隣り合う矢印の幅が狭くなるように示している。したがって、回転軸抵抗抑制体33では、回転方向(+Z方向)への摩擦力(以下、「回転摩擦力」と称する。)と反対方向(−Z方向)への揚力を生じる。つまり、回転軸抵抗抑制体33は、流れの乱れや渦を抑制するために、回転摩擦力と揚力とが等しくなるように形成される。なお、揚力などによって−Z方向側へ回転軸抵抗抑制体33が回転することで流体の流れを遮るような状態を生じたとき、回転軸抵抗抑制体33の迎角が小さくなるため揚力が低下する。この場合、回転軸抵抗抑制体33が流体の流れを遮ることにより、回転軸抵抗抑制体33の−Z方向側の周面上の圧力が増大する。そのため、回転軸抵抗抑制体33は、一定以上には回転しないため、回転軸抵抗抑制体33の下流側に流れの乱れや渦を発生させない。また、回転摩擦力などによって+Z方向側へ回転軸抵抗抑制体33が回転して流れを遮るような状態を生じたとき、回転軸抵抗抑制体33の迎角が大きくなるため揚力が増大する。この場合、回転軸抵抗抑制体33が流体の流れを遮ることにより、回転軸抵抗抑制体33の+Z方向側の周面上の圧力が増大する。そのため、回転軸抵抗抑制体33は、一定以上には回転しないため、回転軸抵抗抑制体33の下流側に流れの乱れや渦を発生させない。
The airfoil has a shape in which one end on the upstream side (−X direction side) is round and the other end on the downstream side (+ X direction side) is sharp in a state where the rotation axis
回転軸抵抗抑制体33は、回転軸100における+Y方向側のアーム110における接合部分の下近傍から−Y方向側のアーム111における接合部分の上近傍に亘って、例えば切れ目なく連続的に設けられている。なお、回転軸抵抗抑制体33は、図示していないが、軸受140Aとアーム110との間や、アーム111と軸受140Bとの間や、100回転軸100における軸受140Bの−Y方向側などに設置されても良い。また、回転軸抵抗抑制体33は、水面の近くにおける回転軸100に設置されてもよい。これにより、回転軸抵抗抑制体33は、回転軸100の下流側の水面に生じる波の発生を抑制することができる。
The rotation
回転軸抵抗抑制体33では、流体中で流れ方向に沿う状態において、−X方向の一端を前縁とし、+X方向の他端を後縁とし、前縁および後縁を直線で結ぶ仮線を翼弦線とし、翼弦線を境にして−Z側の周面と+Z側の周面とのZ軸に沿う方向の距離の中間を示す仮線を中間線として示す。また、回転軸抵抗抑制体33は、翼弦線上においてブレード120に生じる揚力によって空力中心の周りに生じるZ方向へのモーメントが迎角の大小にかかわらず一定となるように形成されている。なお、迎角とは、流れの方向と翼弦線とがなす角のことをいう。回転軸抵抗抑制体33は、回転軸100と翼弦線とが交わるように配置されている。回転軸抵抗抑制体33は、回転軸100よりも下流側(+X方向側)に空力中心がくるように配置されている。これにより、回転軸抵抗抑制体33は、流体の流れが変化したときに翼弦線が流体の流れに沿うように、回動できる。このときには、上述したように揚力と回転摩擦力とが等しくなるように回動する。
In the rotation axis
また、回転軸抵抗抑制体33では、上述したように−Z方向側の圧力が+Z方向側の圧力よりも小さくなるため、Y方向の両端部において+Z方向側から−Z方向側に向かって流れが生じる。これにより、回転軸抵抗抑制体33は、Y方向の両端部に渦を生じる。そこで、回転軸抵抗抑制体33は、図11に示すように、両端部で生じる渦による抵抗を抑制するために、鍔部(21A,21B)を備えていてもよい。鍔部(21A,21B)は、例えば、+Y方向側を第1鍔部21Aと、−Y方向側を第2鍔部21Bと、で構成されている。第1鍔部21Aおよび第2鍔部21Bは、回転軸抵抗抑制体33のY方向における両端部に、回転軸抵抗抑制体33に対して鍔状に設けられている。
Further, in the rotating
==動作==
図10を参照しつつ、整流装置30の動作について説明する。== Operation ==
The operation of the
図10に示すように、整流装置30の回転軸抵抗抑制体33は、流体が+X方向から−X方向に向かって流れている状態において、前縁が−X方向に配されて、後縁が+X方向に配されるように回動する。さらに、揚力と回転摩擦力とが等しくなるように回動する。つまり、回転軸抵抗抑制体33は、その翼弦線が流体の流れの方向に沿うように回動する。そして、回転軸抵抗抑制体33は、翼型を呈するため、その+X方向側において流れの乱れや渦が抑制される。また、水面の近くでは波の発生を抑制できる。なお、流体の流れが変化したとき、回転軸抵抗抑制体33は、第1実施形態に係る抵抗抑制体11と同様の動きをするため、その説明を省略する。
As shown in FIG. 10, in the state where the fluid is flowing from the + X direction to the −X direction, the front edge is arranged in the −X direction and the rear edge is Rotate so as to be arranged in the + X direction. Further, the rotation is performed so that the lift force and the rotational friction force become equal. That is, the rotating shaft
===まとめ===
以上説明したように、本実施形態に係る整流装置10は、回転体100と、回転体100の回転軸100に取り付けられ、流体の流れを受けて回転体100を回転させるブレード120と、を取り囲むように設けられるフレーム130において、フレーム130を構成するフレーム部材(131,132)に軸支され、フレーム部材(131,132)の上流側から流れてくる流体に起因してフレーム部材(131,132)に与えられる抵抗を抑制するように、流体の流れに沿って回動するフレーム抵抗抑制体(11,21,31)を備える。本実施形態によれば、流れの乱れや渦を抑制できるため、流れの乱れや渦によるブレード120への回転方向への抵抗を軽減できるため回転効率が向上する。また、水面の近くにおいて波の発生を抑制できる。=== Summary ===
As described above, the
また、本実施形態に係る(10,20,30)において、フレーム抵抗抑制体(11,21,31)は、フレーム130のうち回転軸100に対して平行に設けられるフレーム部材131に軸支されるフレーム抵抗抑制体(11A,21A,31A)を含んで構成される
また、本実施形態に係る(10,20,30)において、フレーム抵抗抑制体(11,21,31)は、フレーム130のうち回転軸100に対して垂直に設けられるフレーム部材132に軸支されるフレーム抵抗抑制体(11B,21B,31B)を含んで構成される。In (10, 20, 30) according to the present embodiment, the frame resistance suppressors (11, 21, 31) are pivotally supported by a
また、本実施形態に係る(10,20,30)において、フレーム抵抗抑制体(11,21,31)は、フレーム部材(131,132)の軸を通る流体の流れの方向を境として対称に形成される。本実施形態によれば、回転軸100の下流側において効率よく流れの乱れや渦を抑制できる。また、水面の近くでは波の発生を抑制できる。
Further, in (10, 20, 30) according to the present embodiment, the frame resistance suppressors (11, 21, 31) are symmetrical with respect to the direction of the flow of the fluid passing through the axis of the frame member (131, 132). It is formed. According to the present embodiment, turbulence and eddies in the flow can be efficiently suppressed on the downstream side of the
また、本実施形態に係る(10,20,30)において、フレーム抵抗抑制体(11,21,31)は、流体の流れの方向に沿って回動した状態において、流体の上流側から下流側に向かうにつれて、フレーム部材(131,132)の軸に沿う方向と流体の流れの方向とに直交する方向(Z方向)の厚みが薄くなるように形成される。本実施形態によれば、回転軸100の下流側において効率よく流れの乱れや渦を抑制できる。また、水面の近くでは波の発生を抑制できる。
In addition, in (10, 20, 30) according to the present embodiment, the frame resistance suppressors (11, 21, 31) rotate from the upstream side to the downstream side of the fluid in a state of rotating along the direction of the flow of the fluid. , The thickness in a direction (Z direction) orthogonal to the direction along the axis of the frame member (131, 132) and the direction of the fluid flow becomes thinner. According to the present embodiment, turbulence and eddies in the flow can be efficiently suppressed on the downstream side of the
また、本実施形態に係る(10,20,30)において、フレーム抵抗抑制体(11,21,31)は、流体の流れの方向に沿って回動した状態において、フレーム部材(131,132)から下流側に向かうにつれて、フレーム部材(131,132)の軸に沿う方向と流体の流れの方向とに直交する方向の厚みが薄くなるように形成され、フレーム部材(131,132)から上流側に向かうにつれて、フレーム部材(131,132)の軸に沿う方向と流体の流れの方向とに直交する方向(Z方向)の厚みが薄くなるように形成され、フレーム部材(131,132)から下流側の端までの距離がフレーム部材(131,132)から上流側の端までの距離よりも長くなるように形成される。本実施形態によれば、フレーム抵抗抑制体(11,21,31)は所謂流線型を呈するため、流れの乱れや渦を効率よく抑制することができる。 In addition, in (10, 20, 30) according to the present embodiment, the frame members (131, 132) are rotated in the direction of the flow of the fluid while the frame resistance suppressors (11, 21, 31) are rotated. From the frame member (131, 132) to the downstream side from the frame member (131, 132), the thickness thereof in the direction along the axis of the frame member (131, 132) and the direction perpendicular to the direction of the fluid flow becomes thinner. Is formed so that the thickness in the direction (Z direction) orthogonal to the direction of the flow of the fluid and the direction along the axis of the frame member (131, 132) becomes thinner toward the downstream side, and downstream from the frame member (131, 132). The distance to the side end is formed to be longer than the distance from the frame member (131, 132) to the upstream end. According to the present embodiment, since the frame resistance suppressors (11, 21, 31) exhibit a so-called streamline shape, turbulence and eddies in the flow can be suppressed efficiently.
また、本実施形態に係る(10,20,30)において、フレーム抵抗抑制体(11,21,31)は、ステンレス材料で形成される。本実施形態によれば、流体に対する腐食性、耐久性に優れたものとなるため、安全性の向上につながる。 In (10, 20, 30) according to the present embodiment, the frame resistance suppressors (11, 21, 31) are formed of a stainless material. According to the present embodiment, since the fluid has excellent corrosion resistance and durability, it leads to improvement in safety.
また、本実施形態に係る(10,20,30)において、流体の流れに沿ってフレーム抵抗抑制体(11,21,31)が回動するように、フレーム抵抗抑制体(11,21,31)とフレーム部材(131,132)との間に設けられる軸受(12,22,32)と、をさらに備える。本実施形態によれば、流体の流れの方向に合わせてスムーズにフレーム抵抗抑制体(11,21,31)が回動できる。 Further, in (10, 20, 30) according to the present embodiment, the frame resistance suppressors (11, 21, 31) are rotated so that the frame resistance suppressors (11, 21, 31) rotate along the flow of the fluid. ) And a bearing (12, 22, 32) provided between the frame member (131, 132). According to the present embodiment, the frame resistance suppressors (11, 21, 31) can smoothly rotate in accordance with the direction of the flow of the fluid.
また、本実施形態に係る整流装置(10,20,30)において、流体は、風であり、回転体100は、風力発電機のタービンに接続される。本実施形態によれば、風力発電機において流れの乱れや渦を抑制することができる。
In the rectifier (10, 20, 30) according to the present embodiment, the fluid is wind, and the
また、本実施形態に係る整流装置(10,20,30)において、流体は、水であり、回転体100は、潮流発電機などの水流発電機のタービンに接続される。本実施形態によれば、潮流発電機において流れの乱れや渦を抑制することができる。
Further, in the rectifier (10, 20, 30) according to the present embodiment, the fluid is water, and the
尚、上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、例えば、本発明には以下のようなものも含まれる。 It should be noted that the above embodiment is for facilitating the understanding of the present invention, and is not for limiting and interpreting the present invention. The present invention can be changed and improved without departing from the gist thereof. For example, the present invention includes the following.
===他の実施形態===
<<フレーム抵抗抑制体(11,21,31)>>
上記において、フレーム抵抗抑制体(11,21,31)はフレーム抵抗抑制体(11A,21A,31A)と、フレーム抵抗抑制体(11B,21B,31B)と、で構成されているとして記載したが、これに限定されない。フレーム抵抗抑制体(11,21,31)は少なくともフレーム抵抗抑制体(111A,21A,31A)を含んで構成されていればよい。=== Other Embodiments ===
<< Frame Resistance Suppressor (11, 21, 31) >>
In the above description, the frame resistance suppressors (11, 21, 31) are described as being composed of the frame resistance suppressors (11A, 21A, 31A) and the frame resistance suppressors (11B, 21B, 31B). , But is not limited to this. The frame resistance suppressors (11, 21, 31) may be configured to include at least the frame resistance suppressors (111A, 21A, 31A).
上記において、フレーム抵抗抑制体(11,21,31)は流線型を呈するとして説明したが、これに限定されない。例えば、フレーム部材131に回動可能に軸支されるものであって、フレーム部材131から平板状のものが延設されていてもよい。また、例えばフレーム部材131に回動可能に軸支されるものであって、フレーム部材131から下流に向かうに従って幅が狭くなるような三角形状を呈するようなものでもよい。
In the above description, the frame resistance suppressors (11, 21, 31) have been described as exhibiting a streamlined shape, but the present invention is not limited to this. For example, a plate-shaped member that is rotatably supported by the
上記において、フレーム抵抗抑制体(11,21,31)はフレーム部材131における+Y方向の端部から−Y方向の端部に亘って、例えば切れ目なく連続的に設けられているとして説明したが、これに限定されない。例えば、フレーム抵抗抑制体(11,21,31)は複数個が断続的に設けられていてもよい。
In the above description, the frame resistance suppressors (11, 21, 31) have been described as being provided continuously, for example, without breaks from the end in the + Y direction to the end in the −Y direction of the
<<軸受(12,22,32)>>
上記において、整流装置(10,20,30)には軸受(12,22,32)が含まれて構成されるように説明したが、これに限定されない。例えば、整流装置(10,20,30)に軸受(12,22,32)は設けられていなくてもよく、渦抑制体(11,21,31)およびフレーム抵抗抑制体33の+Y方向の端部および−Y方向の端部においてY方向に移動しないように回動可能に設けられていればよい。<< Bearing (12,22,32) >>
In the above description, the rectifiers (10, 20, 30) have been described as including the bearings (12, 22, 32), but the present invention is not limited to this. For example, the rectifiers (10, 20, 30) may not be provided with the bearings (12, 22, 32), and the eddy suppressors (11, 21, 31) and the end of the
<<回転軸抵抗抑制体(23,33)>>
上記において、回転軸抵抗抑制体23は流線型または翼型を呈するとして説明したが、これに限定されない。例えば、回転軸100に回動可能に軸支されるものであって、回転軸100から平板状のものが延設されていてもよい。また、例えば回転軸100に回動可能に軸支されるものであって、回転軸100から下流に向かうに従って幅が狭くなるような三角形状を呈するようなものでもよい。<< Rotating shaft resistance suppressing body (23, 33) >>
In the above description, the rotation
上記において、回転軸抵抗抑制体(23,33)は回転軸100における+Y方向側のアーム110における接合部分の下近傍から−Y方向側のアーム111における接合部分の上近傍に亘って、例えば切れ目なく連続的に設けられているとして説明したが、これに限定されない。例えば、回転軸抵抗抑制体(23,33)は複数個が断続的に設けられていてもよい。
In the above description, the rotation axis resistance suppressors (23, 33) are formed, for example, at the cuts from near the bottom of the joint of the
上記において、回転軸抵抗抑制体33はXZ断面が翼型を呈するように説明したが、これに限定されない。例えば、図12に示す回転軸抵抗抑制体33Cのように、+Y方向側の端面がX方向を中心としてZ方向において対称に形成され、Y方向における中間部がX方向を中心としてZ方向において非対称に形成され、−Y方向側の端面がX方向を中心としてZ方向において対称に形成されていてもよい。これにより、回転軸抵抗抑制体33は、Y方向における両端面が対称に形成されているため、Z方向への流れを生じさせず渦の発生を抑制できる。また、回転軸抵抗抑制体33は、中間部が非対称に形成されているため、回転摩擦力と揚力とが釣り合うように回動できる。
In the above description, the rotation axis
10,20,30 整流装置
11,21,31 フレーム抵抗抑制体
12,22,32 軸受
100 回転軸
120 ブレード
130 フレーム
131,132 フレーム部材
200 回転装置
10, 20, 30
Claims (9)
前記フレームを構成するフレーム部材に軸支され、前記フレーム部材の上流側から流れてくる前記流体に起因して前記フレーム部材に与えられる抵抗を抑制するように、前記流体の流れに沿って回動するフレーム抵抗抑制体を備え、
前記フレーム抵抗抑制体は、前記流体の流れの方向に沿って回動した状態において、前記フレーム部材から前記フレーム抵抗抑制体の下流側の端まで向かうにつれて、前記回転軸に沿う方向と前記流体の流れの方向とに直交する方向の厚みが徐々に薄くなるように形成される
ことを特徴とする整流装置。 Attached to the rotary shaft, blades for rotating the rotary shaft by receiving a flow of fluid, in the frame supporting the,
Pivoted along the flow of the fluid so as to suppress the resistance applied to the frame member due to the fluid flowing from the upstream side of the frame member, which is supported by the frame member constituting the frame. a frame resistance suppressing body,
In a state where the frame resistance suppressor is rotated along the direction of the flow of the fluid, the direction along the rotation axis and the flow of the fluid as the fluid flows from the frame member to the downstream end of the frame resistance suppressor. A rectifying device characterized in that the rectifying device is formed so that the thickness in a direction perpendicular to the direction of flow gradually decreases .
ことを特徴とする請求項1に記載の整流装置。 The said frame resistance suppressing body is comprised including the 1st frame resistance suppressing body supported by the frame member provided in parallel with the said rotation axis among the said frames. The said frame resistance suppressing body is characterized by the above-mentioned. Rectifier.
ことを特徴とする請求項1に記載の整流装置。 The said frame resistance suppressing body is comprised including the 2nd frame resistance suppressing body axially supported by the frame member provided perpendicular | vertical with respect to the said rotation axis among the said frames. Rectifier.
ことを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか一項に記載の整流装置。 The rectifier according to any one of claims 1 to 3, wherein the frame resistance suppressor is formed symmetrically with respect to a direction of a flow of the fluid passing through an axis of the frame member. .
前記フレーム部材から上流側に向かうにつれて、前記フレーム部材の軸に沿う方向と前記流体の流れの方向とに直交する方向の厚みが薄くなるように形成され、
前記フレーム部材から下流側の端までの距離が前記フレーム部材から上流側の端までの距離よりも長くなるように形成される
ことを特徴とする請求項1に記載の整流装置。 In a state where the frame resistance suppressor is rotated along the direction of the flow of the fluid ,
Toward the front SL frame member on the upstream side, the thickness in the direction perpendicular to the direction of flow direction as the fluid along the axis of the frame member is formed to be thinner,
The rectifier according to claim 1 , wherein a distance from the frame member to a downstream end is longer than a distance from the frame member to an upstream end.
ことを特徴とする請求項1乃至請求項5の何れか一項に記載の整流装置。 The rectifier according to any one of claims 1 to 5, wherein the frame resistance suppressor is formed of a stainless steel material.
をさらに備えることを特徴とする請求項1乃至請求項6の何れか一項に記載の整流装置。 As the frame resistance suppressor rotates along the flow of the fluid, a bearing provided between the frame resistance suppressor and the frame member,
The rectifier according to any one of claims 1 to 6 , further comprising:
前記回転軸は、風力発電機のタービンに接続される
ことを特徴とする請求項1乃至請求項7の何れか一項に記載の整流装置。 The fluid is wind;
The rectifier according to any one of claims 1 to 7 , wherein the rotating shaft is connected to a turbine of a wind power generator.
前記回転軸は、水力発電機のタービンに接続される
ことを特徴とする請求項1乃至請求項7の何れか一項に記載の整流装置。 The fluid is water;
The rectifier according to any one of claims 1 to 7 , wherein the rotating shaft is connected to a turbine of a hydroelectric generator.
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CN112853942A (en) * | 2021-01-11 | 2021-05-28 | 大连理工大学 | Hinged rectifying plate for reducing water resistance of pier |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006022798A (en) * | 2004-07-08 | 2006-01-26 | Yukio Hirata | Straightening type windmill |
JP2015007417A (en) * | 2013-05-25 | 2015-01-15 | 吉二 玉津 | Vertical shaft type water/wind mill prime mover using wind face opening/closing wing system |
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---|---|---|---|---|
JP2006022798A (en) * | 2004-07-08 | 2006-01-26 | Yukio Hirata | Straightening type windmill |
JP2015007417A (en) * | 2013-05-25 | 2015-01-15 | 吉二 玉津 | Vertical shaft type water/wind mill prime mover using wind face opening/closing wing system |
Cited By (1)
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---|---|---|---|---|
CN112853942A (en) * | 2021-01-11 | 2021-05-28 | 大连理工大学 | Hinged rectifying plate for reducing water resistance of pier |
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