JP6928325B1 - Horizontal axis wind turbine, horizontal axis rotor and rotor blade - Google Patents
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Abstract
【課題】 本発明は、ブレードの数が多くても回転時の気流が干渉しにくく、低風速でも回転効率の高い横軸風車、横軸ロータ及びロータブレードを提供することを目的としている。【解決手段】 ハブの周面に複数の揚力型ブレードが配設され、各揚力型ブレードは翼端を上向きとした状態で、正面視でハブ5Aの軸線方向を向く揚力型ブレードの基部6Aの厚さの中央を、ハブ5Aの軸心を通るブレード中心線Sが通っている。揚力型ブレード6の前縁6Bの回転前面6Gは前記ブレード中心線Sと平行で、長さの中間から翼端にかけて回転後方向に大きく屈曲され、翼端の翼先端面6Dが正面に水平横長に見えるとともに、前記翼先端面6Dの前縁の厚さ中心6Eの回転軌跡Vよりも、前記翼先端面6Dの後縁端6cは外側になって、前記基部6Aから翼先端面6Dへかけての回転後面6Fが、正面から見えるように形成されている横軸風車。【選択図】 図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a horizontal axis wind turbine, a horizontal axis rotor and a rotor blade, which are less likely to interfere with airflow during rotation even if the number of blades is large and have high rotation efficiency even at a low wind speed. SOLUTION: A plurality of lift type blades are arranged on a peripheral surface of a hub, and each lift type blade has a base portion 6A of a lift type blade facing the axial direction of the hub 5A in a front view with the blade tip facing upward. The blade center line S passing through the axis of the hub 5A passes through the center of the thickness. The rotating front surface 6G of the leading edge 6B of the lift type blade 6 is parallel to the blade center line S, is greatly bent in the rearward rotation direction from the middle of the length to the blade tip, and the blade tip surface 6D of the blade tip is horizontally and horizontally long in front. The trailing edge end 6c of the wing tip surface 6D is on the outside of the rotation locus V of the thickness center 6E of the leading edge of the wing tip surface 6D, and extends from the base portion 6A to the wing tip surface 6D. A horizontal axis windmill in which the 6th floor of the rotating rear surface is formed so that it can be seen from the front. [Selection diagram] Fig. 1
Description
本発明は、回転時に通過する気流の干渉が生じにくく、回転性能に優れ、低風速でも回転トルクの高い横軸風車、横軸ロータ及びロータブレードに関する。 The present invention relates to a horizontal axis wind turbine, a horizontal axis rotor, and a rotor blade, which are less likely to cause interference of airflow passing through during rotation, have excellent rotational performance, and have high rotational torque even at low wind speeds.
横軸風車の横軸ロータは、例えば特許文献1に記載されている。
The horizontal axis rotor of the horizontal axis wind turbine is described in, for example,
特許文献1に記載の横軸ロータは、ブレードの正面形状が、縦長方向の中間部が最大弦長部とされ、最大弦長部から翼端にかけて回転後方向へ大きく屈曲させた横向傾斜部とされ、該横向傾斜部は側面視で前記最大弦長部から翼端へかけて正面方向へ前向傾斜させてあるものである。その結果、ブレードの正面に当る気流は、最大弦長部に集まり、ロータの回転後方向へ通過し回転効率を高めるものとされている。この気流の通過方向では、ブレードが多いと干渉が生じるので低風速域では効率を高くすることが困難である。
本発明は、ブレードの数を多くしても各ブレード間を通過する気流の干渉が生じにくく、低風速でも回転効率と回転トルクの高い横軸風車、横軸ロータ及びロータブレードを提供することを目的としている。
In the horizontal axis rotor described in
The present invention provides a horizontal axis wind turbine, a horizontal axis rotor, and a rotor blade, in which interference of airflow passing between each blade is unlikely to occur even if the number of blades is increased, and the rotation efficiency and rotation torque are high even at a low wind speed. I am aiming.
本発明は前記課題を解決するために、次のような技術的手段を講じた。 The present invention has taken the following technical measures in order to solve the above problems.
(1) 支柱2上に回転可能に配設した回転支持体3で、風車筐体4を水平に支持する構成において、前杆3Cと後杆3Dを立設した前記回転支持体3における前記前杆3Cで前記風車筐体4の先端部4Aを水平に支持し、前記後杆3Dで前記風車筐体の後端部4Bを水平に支持し、前記風車筐体4の前記先端部4Aと前記後端部4Bの間に、横軸ロータ5をそのハブ5Aの前後及び幅の中心が、前記支柱2の支柱軸心線Uと重なるように配設し、前記風車筐体4の前記先端部4Aと前記後端部4Bにはそれぞれ発電機4C、4Dを、その各回転軸4E、4Fが同一軸線上になるように配設するとともに、当該前後の回転軸4E、4Fの間に前記横軸ロータ5のハブ5A中心に固定した回転軸5B、5Cの前後端部を連結して前記横軸ロータ5を同軸回転可能とし、前記横軸ロータ5は、前記回転軸5B、5Cを前後に向けた状態で、前記ハブ5Aの周面に複数の揚力型ブレード6を定間隔に放射方向に向けて固定し、前記揚力型ブレード6の翼端を上向きとした正面視で、前記揚力型ブレード6の基部6Aは、その前縁6Bの厚さの中心が前記ハブ5Aの軸心を通るブレード中心線Sに沿い、前記前縁6Bの回転前面6Gは前記ブレード中心線Sと平行に形成され、かつ翼長の中間から翼端へかけて前記回転前面6Gは回転後方向へ大きく屈曲して、前記前縁6Bが厚く後縁端6Cへかけて細く尖る翼先端面6Dを正面横長に見えるようにし、前記基部6Aから翼端へかけての後縁6Cは、次第に回転後方向へ傾斜して前記翼先端面6Dに近づくに従って急激に屈曲して、前記翼先端面6Dの前縁端6Eの回転軌跡Vよりも前記翼先端面6Dにおける前記後縁端6cが外側になるように形成し、かつ前記基部6Aから前記翼先端面6Dにかけての回転後面6Fは正面から見えるようにし、前記翼先端面6Dにおける前記後縁端6cの回転軌跡は、前記支柱2の支柱軸心線Uに重なる位置になるように形成されてなる横軸風車。
(1) In a configuration in which the
(2) 前記揚力型ブレード6の前記翼先端面6Dにおける前記前縁端6Eの前記回転軌跡Vは、前記横軸ロータ5の前記ハブ5Aにおける前記前端面5Eの平面視における回転軌跡Xよりも正面前方に位置するように形成され、前記揚力型ブレード6の前記翼先端面6Dにおける前記後縁端6cの回転軌跡は前記ロータ5の前記ハブ5Aにおける前後の中心の回転軌跡Rと重なるように前記揚力型ブレード6が形成されている前記(1)に記載の横軸風車。
(2) The rotation locus V of the leading
(3) 横軸ロータ5の前記ハブ5Aの回転軸5B、5Cの前後端部を、それぞれ前後に突出させる前記ハブ5Aの周面に、前記揚力型ブレード6を複数枚定間隔で放射方向へ向けて固定し、各揚力型ブレード6の基部6Aの平面視の基端面は、前縁部が厚く後端にかけて次第に薄くした形状として、該基部6Aの前後を前記ハブ5Aの前後を向く軸線に沿うように設定し、前記揚力型ブレード6の翼端を上向きとした正面視で、該揚力型ブレード6の前記基部6Aの前縁6Bの厚さ中心を、前記ハブ5Aの軸心を通るブレード中心線Sに沿わせた状態で、前記前縁6Bの回転方向に対面する回転前面6Gを前記ブレード中心線Sと平行に形成し、かつ前記揚力型ブレード6の長さの中間から翼端へかけて回転後方向へ大きく屈曲させて前記揚力型ブレード6の翼先端面6Dを正面に向けてほぼ水平に形成し、前記翼先端面6Dは、前記前縁6B部分が厚く後縁端6cへかけて先尖りとし、前記翼先端面6Dにおける前縁端6Eの回転軌跡Vよりも前記翼先端面6Dにおける後縁端6cが外側になるようにし、前記揚力型ブレード6の基部6Aから前記翼先端面6Dへかけての、回転方向の後方である回転後面6F全部が正面から見えるようにしてなる横軸ロータ。
(3) A plurality of
(4) 前記横軸ロータ5は、前後に長い風車筐体4の先端部と後端部の中間に、ハブ5Aにおける前後の回転軸5B、5Cを前後に向けて支持されるものとし、前記ハブの中心から前後に向けて突出する前後の回転軸5B、5C先端部を、前記風車筐体の先端部4Aと後端部4Bに内装した前後の発電機4C、4Dの前後を向く回転軸5B、5Cの先端に、接続具5D、5Dを介して同心状に連結するようにしてなる前記(3)に記載の横軸ロータ。
(4) The
(5) 横軸ロータ5における揚力型ブレード6であって、ハブ5Aに固定して翼端を垂直に上向きとした状態の正面視において、前記揚力型ブレード6の基部6Aの厚さの中央を通るブレード中心線Sをハブ5Aの軸心を通るものとし、前記揚力型ブレード6の前縁6Bを正面に向け、その回転時の回転前面6Gが前記ブレード中心線Sに平行に回転前方に設定されて、後縁6Cが翼端へ向かって斜めに立ち上がり、翼長の中間から翼端へかけては、大きく回転後方向へ屈曲されて、翼先端面6Dが水平横長に正面に現れ、該翼先端面6Dにおける前縁6Bの前縁端6Eの回転軌跡Vよりも、該翼先端面6Dにおける後縁端6cが外側になるように形成され、前記基部6Aから前記翼先端面6Dにかけての回転後面6Fは、全体が正面から見えるように形成し、前記揚力型ブレード6の平面視は、前記回転前面6Gが後部が広がる半円形で、これに続く後縁端6cにかけて先尖りとされ、前記翼先端面6Dにおける前記前縁6Bの回転軌跡Tは、前記ハブ5Aの前端面5Eの回転軌跡Xよりも正面前方に突出されているロータブレード。
(5) In the front view of the
本発明によると、次のような効果が奏せられる。 According to the present invention, the following effects can be achieved.
前記(1)に記載の発明においては、横軸ロータ5がその回転軸5B、5Cを前後に突出させて前後の回転軸5B、5Cが風車筐体4の先端部4Aと後端部4Bの中間に両持ちで支持されているので、横軸ロータ5が振動しにくく安定して回転することが出来る。
横軸ロータ5は、複数の揚力型ブレード6をハブ5Aの周面に配設されているので受風面積が広く、低風速でも回転効率が高く、回転トルクも高い。
複数の揚力型ブレード6を配設すると、横軸ロータ5の回転に伴い各揚力型ブレード6間に生じる通過気流の干渉が生じて回転効率が低下し、或いは騒音が生じ易いが、本発明では揚力型ブレード6の形状が前例のない特種形に形成されているので、それが解消されている。
すなわち、風上を向く正面で、翼端を上向きとした揚力型ブレード6は、基部6Aが前後方向へ長く向いており、その厚みの中央に、ハブ5Aの軸心を通るブレード中心線Sが垂直に形成されている。揚力型ブレード6の正面に見える前縁6Bにおける回転方向に対面する回転前面6Gは、前記ブレード中心線Sに平行に形成され、翼端へ向かって長さの中間から大きく回転後方向に屈曲し、正面に翼先端面6Dが横長に見えるように形成されている。回転時に遠心部で高速に回転する揚力型ブレード6の翼端に近い部分では、風の抵抗がかかりにくく、かつコアンダ効果によって通過する気流は高速となり、その結果として負圧になって通過するので、ハブ5A周面における回転前後の揚力型ブレード6の配置間隔が狭くても通過気流の干渉障害が生じにくい特長がある。
前記揚力型ブレード6は前記基部6Aから前記翼先端面6Dにかけての、回転時に、回転する後方向にある回転後面6Fは、正面から見えるように形成されている。すなわち横軸ロータ5の正面に当る気流は、前記揚力型ブレード6の回転後面6Fにあたって、その斜めの表面を滑って回転後方向へ斜めに通過するとともに、揚力型ブレード6を回転方向に押し出すことにより横軸ロータ5を回転させる。この場合、揚力型ブレード6の前記基部6Aから遠心方向へ移動する気流は、正面方向へ突出している前記翼先端面6Dの後縁端6c部分で回転軸5B方向の背面方向へ斜めに通過して、反作用で揚力型ブレード6の回転遠心部において揚力型ブレード6を前縁6B方向に強く押し出して回転させる。
In the invention described in (1) above, the
Since the
When a plurality of lift-
That is, in the
The
前記(2)に記載の発明においては、前記揚力型ブレード6の前記翼先端面6Dにおける前記前縁端6Eの前記回転軌跡Vは、前記横軸ロータ5の前記ハブ5Aにおける前記前端面5Eの平面視における回転軌跡Xよりも正面前方に位置するように形成され、前記翼先端面6Dにおける前記後縁端6cの回転軌跡Rは前記横軸ロータ5の前記ハブ5Aにおける前後の中心の回転軌跡Rと重なるように前記揚力型ブレード6が形成されているので、正面視で正面に見える前記翼先端面6Dは、ハブ5Aの前後の中心の回転軌跡Rより前方に張出していると同時に、平面視で前記翼先端面6Dは、その前縁端6Eから後縁端6cへかけて背後方向へ傾斜していて、前記揚力型ブレード6の翼端部における回転後面6Fに当る気流を、後に続く揚力型ブレード6の回転前面6Gに沿つて高速で通過する気流に沿うように通過させて回転効率を高める。
In the invention described in (2), the rotation locus V of the leading
前記(3)に記載の発明においては、横軸ロータ5の前記ハブ5Aの回転軸5B、5Cの前後端部を、それぞれ前後に突出させる前記ハブ5Aの周面に、揚力型ブレード6を複数枚定間隔で放射方向へ向けて固定し、各揚力型ブレード6の基部6Aの平面視の基端面は、前縁部が厚く後縁端にかけて次第に薄くした形状として、該基部6Aの前後をハブ5Aの前後を向く軸線Wに沿うように設定してあるので、前記基部6Aは前後に長く、正面からの気流は抵抗が少なく通過することができ、回転効率が高まる。
前記揚力型ブレード6の翼端を上向きとした正面視で、該揚力型ブレードの前記基部6Aの前縁6Bの厚さ中心を、前記ハブ5Aの軸心を通るブレード中心線Sに沿わせた状態で、前記前縁6Bの回転方向に対面する回転前面6Gをブレード中心線Sと平行に形成し、かつ揚力型ブレード6の長さの中間から翼端へかけて回転後方向へ大きく屈曲させて、揚力型ブレード6の翼先端面6Dを正面に向けてほぼ水平横長に形成してあるので、揚力型ブレード6の正面視は、回転前面6Gは垂直で、前記後縁6Cは基部6Aから翼端方へ回転後方向へ傾斜しており、回転後面6Fは翼端方向へ広がって受風面積が遠心部で広いので、回転トルクが高くなる。
前記翼先端面6Dは、前縁6B部分が厚く後縁端6cへかけて先尖りとし、前記翼先端面6Dにおける前縁端6Eの回転軌跡Vよりも翼先端面6Dにおける後縁端6cが外側になるようにしてあるので、前記回転後面6Fに当る気流は翼先端面6Dの後縁端6cで外側へ抜けて、反動で翼先端面6Dの前縁端6E方向へ押し出す。揚力型ブレード6の基部6Aから翼先端面6Dへかけての回転方向の後方である回転後面6F全部が正面から見えるようにしてあるので、正面から揚力型ブレード6に当る気流は、ほとんどが回転後面6Fに当り、斜め背後に通過して、反作用として揚力型ブレード6を回転させるので、回転効率が高いものとなる。
In the invention described in (3) above, a plurality of
The thickness center of the
The
前記(4)に記載の発明における横軸ロータ6は、前後に長い風車筐体4の先端部4Aと後端部4Bの中間に、ハブ5Aにおける回転軸5B、5Cを前後に向けて、前記ハブ5Aが両持ちで支持されるので、振動しにくく回転安定性が高まる。前記ハブ5Aの軸心部から前後に向けて突出する前後の回転軸5B、5C先端部を、前記風車筐体4の先端部4Aと後端部4Bにそれぞれ内装した、前後の同型の発電機4C、4Dの回転軸4E、4Fの先端に、接続具5D、5Dを介して同心状に連結するようにしたので、ブレが生じにくく、かつハブ5Aの前後の回転軸5B、5C先にかかる前記発電機4C、4Dの負荷が均等で、円滑な回転により回転効率に伴う発電効率が高まる。
In the
前記(5)に記載の発明における横軸ロータ5における揚力型ブレード6は、翼端を垂直に上向きとした状態の正面視において、揚力型ブレード6の基部6Aの厚さの中央を通るブレード中心線Sをハブ5Aの軸心を通るものとし、前記揚力型ブレード6の前縁6Bを正面に向け、その回転時の回転前面6Gが前記ブレード中心線Sに平行に回転前方に設定されて、後縁6Cが翼端の回転後方向へ向かって斜めに立ち上がり、翼長の中間から翼端へかけては、大きく回転後方向へ屈曲されており、翼先端面6Dが水平横長に正面に現れ、該翼先端面6Dにおける前縁6Bの前縁端6Eの回転軌跡Vよりも、該翼先端面6Dにおける後縁端6cが外側になるように形成されているので、側面視では翼先端面6Dの前縁6Bが正面前方へ突出して、正面に受ける気流を包みこむようにして捕らえることができ、気流は回転後方向の背面外側を向く後縁端6cから外方へ通過する。
前記基部6Aから前記翼先端面6Dにかけての回転後面6Fは、全体が正面から見えるように形成されているので、正面から当る気流はこの回転後面6Fで受けることになり、基部6Aから翼端へ移動し、横長に前方へ突出している前記翼先端面6Dに当って後縁6Cから斜め後方へ通過して反作用として揚力型ブレード6を回転させる。
前記揚力型ブレード6の平面視は、前記回転前面6Gが回転後方へ広がる半円形で、これに続く後縁端6cにかけて先尖りとされ、前記翼先端面6Dにおける前記前縁6Bの回転軌跡Tは、前記ハブ5Aの前端面5Eの回転軌跡Xよりも正面方向に突出されているので、前記基部6Aの中心より正面方向にある前記回転後面6Fが、正面に当る気流を抱えこむようにして回転後方向へ気流を通過させて回転効率を高める。
The lift-
Since the rotating
The plan view of the
本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図において、横軸風車1は、支柱2の上部に回転支持体3を回転可能に支持している。回転支持体3は、軸部3Aの上に側面視で前後に長い基部3Bと、前後端部で上向きに立上がる前杆3Cと後杆3Dとで略U字形に形成してある。前記前杆3Cと後杆3Dは、横断面形を、前部は厚く後端へ向かって薄くした略魚形状に形成されている。これによって、正面から前記前杆3Cと後杆3Dに当る気流は抵抗が小さく通過する。
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the figure, the horizontal
前記回転支持体3の上部には、風車筐体4の空洞の前端部4Aと後端部4Bが所定の間隔を置いてそれぞれ固定支持されている。前記風車筐体4は、前端部4Aは前記回転支持体3の前杆3C上に固定支持され、後端部4Bは前記回転支持体3の前記後杆3D上に固定支持されており、前記前端部4Aと前記後端部4Bの内部には、それぞれ図4に示すように、同型式の発電機4C、4Dが回転軸4E、4Fの先端を前後で対向させ、かつ同心状に内設されている。
The
前記風車筐体4の中央部は横軸ロータ5のハブ5Aとされ、該ハブ5Aの前後の中心の回転軌跡Rは、図2に示すように前記支柱2の中心軸線U上に設定されている。前記ハブ5Aの内部には、図4に断面図を示すように、回転軸5B、5Cが前後に長く、かつその前後端部を前記風車筐体4の前後に配設した発電機4C、4Dの前後を向く回転軸4E、4Fの対向する先端に、同心状に接続具5D、5Dを介して連結されている。
The central portion of the
図4において、前記前部の発電機4Cの後向きに突出された回転軸4Eと、後部の発電機4Dの前向きに突出する回転軸4Fの対向間には、前記横軸ロータ5のハブ5Aの前向き回転軸5Bと後向きの回転軸5Cのそれぞれの先端部が、接続具5D、5Dを介して同心に回転可能に連結されている。
In FIG. 4, the
この前後の発電機4C、4Dは同じ型式のものであり、回転軸4E、4Fの突出する方向だけを前後に変更されている。従って前後の発電機4C、4Dは前記横軸ロータ5の回転によって同じ方向に回転されて、それぞれ均等な発電をする。
The
前記前後の発電機4C、4Dにより発電された電気は、前記回転支持体3の前記前杆3Cと後杆3D内部を通る図示しないコードが、下の支柱2内に配設された図示しない蓄電池に接続されていて、該蓄電池に蓄電されたり、他所に配電されるようになっている。
The electricity generated by the front and
前記横軸ロータ5は、そのハブ5Aの前後に反対側へ突出する各回転軸5B、5Cが、軸受により支持されていないので軸受による摩擦抵抗がかからず、直接に前後の発電機4C、4Dの回転軸4E、4Fに同心状に直結されているため、ブレが生じにくく、風力を発電機4C、4Dに直接伝えて発電する効率が高まる。
In the
また同じ発電量を得るにも、大型の発電機では低風速の時に始動しにくく時間的ロスが生じるが、同じ発電量を2台の小型発電機を使用することにより、低風速でも始動が早くなり、風は風速が一定ではなく停止もするので、その繰り返しの中で一定時間内での発電量は、小型発電機の方が始動の早さによりトータル的に発電量が多くなり発電効率が高まる。 Also, in order to obtain the same amount of power generation, it is difficult to start with a large generator at low wind speed and time loss occurs, but by using two small generators with the same amount of power generation, starting is quick even at low wind speed. As a result, the wind speed is not constant and the wind stops, so the amount of power generated within a certain period of time is greater for the small generator due to the quick start, and the power generation efficiency is higher. Increase.
前記風車筐体4の後端部4Bの上面には、方向舵7が前後に長く垂直に立設されており、後端部4Bの下面には、前記回転支持体3の前記後杆3Dに接するように、下部方向舵8が前後に長く垂直に配設されている。
これにより、風向きの変化にも瞬時に前記回転支持体3が回転して、前記横軸ロータ5の正面を常に風上に向けて風力を揚力型ブレード6の正面に受けて、効率の高い発電をさせることが出来る。
A
As a result, the rotary support 3 instantly rotates even when the wind direction changes, and the front surface of the
前記横軸ロータ5は、ハブ5Aの周面に正面視で均等間隔に8枚の揚力型ブレード6が配設されている。ただしこの枚数に限定されるものではなく、この揚力型ブレード6は、従来のブレードと異なって、形状が特種なために、多数配設しても回転前後の各揚力型ブレードの間を通過する気流に生じる干渉が生じにくく、その結果として低風速でも回転トルクの高い回転をすることができる。
In the
すなわち、図6に平面を示すように、前記揚力型ブレード6の前記翼先端面6Dは、後縁端6cが前記ハブ5Aの前後の中心の回転軌跡R上にあり、前記翼先端面6Dの前縁6Bは、前記ハブ5Aの前端面5Eよりも正面前方へ斜めに突出しているため、前記回転後面6Fに沿って通過する気流は、前記揚力型ブレード6の回転後方向でなく、横軸ロータ6の背面方向に、風車筐体4の後端部4Bの周面に沿うように抜けるため、各揚力型ブレード6の間を通過する気流の干渉が生じにくい。
That is, as shown in a plane in FIG. 6, the
前記揚力型ブレード6の正面は、図4に示すように、ハブ4の中心を通るブレード中心線Sに対して、前縁6Bは正面を向いて平行であるが、翼端へかけて大きく回転後方向へ屈曲していて、後縁6Cは基部6Aから翼端方向へかけて次第に回転後方向へ傾斜して、翼先端面6Dは、前部の幅が広く後部へかけて弧を描いて鳥の嘴のように細く横長に正面を向いて形成されている。
As shown in FIG. 4, the front surface of the
図5において、前記翼先端面6Dの前記前縁6Bの厚さの中心の前縁端6Eの回転軌跡Vよりも、前記翼先端面6Dの後縁端6cは外側にあるので、揚力型ブレード6の、前記回転後面6Fに沿って基部6Aから翼先端面6D方向へ通過する気流は、後縁端6cで背面の外向きに通過する。すなわち図2における風車筐体4の周面に平行に沿って後端部4Bの背後方向へ通過する。
In FIG. 5, since the trailing
また図2に示すように、前記翼先端面6Dの前記前縁6Bの回転軌跡Tは、前記ハブ5Aの先端面5Eの回転軌跡Xよりも正面前方に位置しているが、前記翼先端面6Dの後縁端6cの回転軌跡Rは、前記ハブ5Aの前後の中心の回転軌跡Rと重なる位置となっている。
Further, as shown in FIG. 2, the rotation locus T of the
このことは、前記翼先端面6Dが平面視における前記基部6Aの中心よりも正面方向へ出ている事を示し、前記翼先端面6Dに近い前記回転後面6Fに当る気流は、枠で囲い込まれるようになって前記回転後面6Fの後縁6Cから背面方向へ通過して回転効率を高める。
This indicates that the
前記揚力型ブレード6の基部6Aの回転方向に対しての前記回転後面6F(図1及び図5では正面に現われている)は、図3に示すように、前記風車筐体4の軸心線Wに対して平行にハブ4に固定されているが、図3の前記軸心線Wの位置に符号31で示す横断面は、図5における31ー31線断面を示しており、風車筐体4の前記軸心線Wに対する揚力型ブレード6の回転後面6Fは、その後縁6Cが回転後方向へ38度〜40度の範囲で傾斜している。
As shown in FIG. 3, the rotating
図3における符号32で示す横断面は、図5における32-32線断面を示しており、その回転後面6Fは、風車筐体4の軸心線Wに対して28度〜30度の範囲で後縁6Cを内側に向けて傾斜させている。
The cross section indicated by
すなわち前記揚力型ブレード6は、基部6Aの回転後面6Fは風車筐体4の軸心線Wに対して平行であるが、翼端方向へ行くに従って、次第に後縁6Cを前縁6Bよりも回転後方向へ傾斜させて、翼先端面6Dにおいては、その後縁端6cをハブ5Aの前後の中心の回転軌跡Rまで正面方向に傾斜させている。
That is, in the
その結果、正面から前記揚力型ブレード6に当る気流は、基部6Aにおいては風車筐体4の軸心線Wに沿う後方向へ流れ、翼端の方へ行くに従って前記後縁6Cが風車筐体4の軸心線W方へ寄り、かつ前記支柱2の軸心線Uに近づいている。
As a result, the airflow that hits the lift-
また前記揚力型ブレード6の回転前方に対面する回転前面6Gは、図3の揚力型ブレード6の断面でよくわかるように、前縁6Bから弦の中央部へかけて大きく膨らんでいるため、この回転前面6Gに沿う気流は、コアンダ効果によって高速で風車筐体4の軸心線Wの背面方向へ抜けるため、揚力型ブレード6は回転前面6Gに生じる気圧が回転後面6Fに生じる気圧より低く、この気圧の差によって、回転前面方向へ引寄せられて高速回転する。
Further, as can be clearly seen from the cross section of the lift-
また揚力型ブレード6の回転前面6Gに沿う気流が高速で通過するため、揚力型ブレード6の枚数が多くても、回転時の前後の揚力型ブレード6の回転により生じる気流の干渉が生じにくく、低風速の時においても回転効率が高く、ロータ5の回転トルクが強い特徴がある。
Further, since the airflow along the rotation
図6に平面を示すように、揚力型ブレード6は翼端部を上向きにした状態で、基部6Aはハブ5Aの中心にあるが、翼端の後縁端6cは前記基部6Aの中心から回転後方へ大きく離れていることは、従来の前向き傾斜部を形成した縦長ブレードとは大きく異なっている。
As shown in the plane shown in FIG. 6, the
従って、従来の前向傾斜部を有する縦長ブレードの前向傾斜部と異なって、翼端における翼先端面6Dが、正面視で水平横長に形成され、平面視で、翼先端面6Dの前縁6Bが基部6Aより回転後方で、かつハブ5Aの正面5Aよりも正面前方に突出しており、平面視で翼先端面6Dの後縁端6cが基部6Aの中心の回転軌跡R上にあり、回転後面6Fの後縁6Cが背面方向へ傾斜している分、後縁6Cの長さの中間が、基部6Aの背面よりも大きく背面方向へ突出して、翼端へかけて、翼先端面6Dの後縁端6cが正面方向へ出ている。
Therefore, unlike the forward inclined portion of the vertically elongated blade having the conventional forward inclined portion, the
このように、揚力型ブレード6は長さの中間までは、全体が前縁6Bから後縁6Cへかけて背面方向へ傾斜しており、揚力型ブレード6の長さの中間から屈曲して翼端へかけては次第に正面の回転後部寄りに伸びて、翼先端面6Dがその前縁6Bをハブ5Aの前面5Eよりも正面前方へ突出させて、揚力型ブレード6の長さの半分以上、翼端へかけての部分が、正面に当る気流を包みこむようにして、回転後方の翼端の背面方向へ気流を纏めて通過させるので、低風速でも回転効率と発電効率を高くする事が出来る。
As described above, the
この発明にかかる横軸風車、横軸ロータ及びロータブレードは、低風速でも回転効率が高く、回転トルクも高いので、風力発電装置に利用される。また横軸ロータやロータブレードは、水力発電装置用に利用することができる。 The horizontal axis wind turbine, horizontal axis rotor, and rotor blade according to the present invention are used in a wind power generator because they have high rotational efficiency and high rotational torque even at low wind speeds. Further, the horizontal axis rotor and rotor blade can be used for a hydroelectric power generation device.
1.横軸風車
2.支柱
3.回転支持体
3A.軸部
3B.基部
3C.前杆
3D.後杆
4.風車筐体
4A.前端部
4B.後端部
4C.前部発電機
4D.後部発電機
4E.後向回転軸
4F.前向回転軸
5. 横軸ロータ
5A.ハブ
5B.前向回転軸
5C.後向回転軸
5D.接続具
5E. 前端面
6.揚力型ブレード
6A.基部
6B.前縁
6C.後縁
6c.後縁端
6D.翼先端面
6E.前縁端
6F.回転後面
6G.回転前面
7.方向舵
8.下部方向舵
R.ハブの中心回転軌跡(翼端面後縁回転軌跡)
S.ブレード中心線
T.翼端面前縁中心回転軌跡
U.支柱軸心線
V.翼先端面前縁端回転軌跡
W.風車筐体軸心線
X.ハブの前端面回転軌跡
Y.ハブの後端面回転軌跡
1. 1.
8. Lower rudder R. Hub center rotation locus (blade end face trailing edge rotation locus)
S. Blade center line T. Rotational locus of the center of the front edge of the wing tip U.S. Strut axis core line V. Wing tip surface front edge end rotation locus W. Wind turbine housing axis X. Front end face rotation locus of hub Y. Rotational trajectory of the rear end face of the hub
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