JP6944743B1 - 排気利用発電装置及びロータ - Google Patents
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Abstract
Description
この風車は、ブレードの長さの中間に気流を集合させて背面方向へ通過させるものであるが、ブレードの数が少ないと回転トルクが小さく、ブレードの数を多くするとブレード同士による気流の干渉が生じ、騒音が発生したり、回転効率が低下する。
例えば換気装置における排気を発電に利用する場合、流速が低く、ブレードの枚数が少ないと、回転トルクが上がらないので好ましい発電効率が得にくい。
本発明は、ブレードの枚数を8枚以上に多くして、低流速でも回転トルクを高くすることとし、ブレードの数を多くしても各ブレード間を高速で通過させることにより気流の干渉が生じにくくするもので、低風速でも回転効率と回転トルクの高い風車を使用して、換気装置における排気を利用して発電を効率的に行う、排気利用発電装置を提供することを目的としている。
ブレードの翼端を上向きとした正面視で、基部は前縁を正面に向け軸方向に長くハブに固定されているので、正面に当る気流は基部においては小さな抵抗で通過する。
ブレードの回転後面は、全部が正面から見えるが回転軸の軸線に対して大きく傾斜しているので、ここに当る気流はブレードを回転前方向へ押すとともに通過しやすく、基部から翼端方向へ向かって弦長が大きくなっているので、回転効率が高い。
ブレードの翼先端面は、正面視で横長になり、その前縁端は基部の前縁よりも正面前方へ大きく突出しているので、回転時に基部方向から翼端方向へ移動する気流を抱え込むようにして散逸させずに、回転後方の背面方向へ通過させるので、ブレードにおける遠心部での回転効率を高める。
ブレードの回転前面は、大きく膨らみを持ち、この回転前面に沿って通過する気流はコアンダ効果で高速となり負圧となって通過する。回転後面は平面に近く、気流を正面から受けるので、この面で気流は圧縮されて気圧が高まり、負圧となって高速で通過する回転前面に沿う気流に気圧の差で引かれて高速で背面外方へ通過する。
その結果、ブレードの枚数が多くても、漏斗から通過する水のようにロータの背後に直線条状に高速で通過し、その反作用によってもロータは効率良く回転して、効率の良い発電をさせる。
ブレードの回転前面は、翼先端面においては翼先端面における前縁端の回転軌跡Rに沿うような弧を描いており、ここを頂点として翼先端面における後縁端方向へ傾斜しているので、この回転前面に沿う気流は、ロータの軸線方向に沿って背面方向へ高速で通過し、ロータを高速回転させ効率の良い発電をさせる。
正面視で、ブレードの基部の前縁の厚さの中心を、ブレード中心線Sに沿わせた状態で、回転前面を前記ブレード中心線Sと平行に形成し、ブレードの長さの中間から翼端へかけて前記前縁を回転後方向へ大きく屈曲させて、ブレードの翼先端面を正面に向けてほぼ水平横長に形成してあるので、回転後面に当る気流は翼先端面の方へ移動する。また翼先端面における前縁端は基部よりも大きく正面方へ突出しているため、翼端で抱え包むようにして気流を受けて、翼端外方へ気流が散逸することがない。翼先端面における後縁端は、翼先端面における前縁端の回転軌跡Rよりも外側になるように傾斜しているので、翼先端に至る気流は背面方向に高速で通過し、回転効率を高める。
すなわち、後記するように、翼端を上向とした状態で、回転後面の全部が正面から見えるようにし、その翼端は回転後方向へ屈曲し、かつ正面の前方へ大きく庇のように突出している。
特に翼端における翼先端面10Eが、正面視で水平横長に形成され、平面視で、翼先端面10Dの前縁端10bが基部10Aより回転後方で、かつハブ9の正面9Aよりも正面前方に突出しており、平面視で翼先端面10Eの後縁端10cが基部10Aの中心の回転軌跡T上にあり、回転後面10Fの後縁10Cが背面方向へ傾斜している分、後縁10Cの長さの中間が、基部10A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10Eの後縁端10cが正面方向へ出ている。
がその前縁端10bをハブ9の正面10Aよりも正面前方へ突出させて、ブレード10の長さの半分以上の翼端へかけての部分が、正面に当る気流を抱え込むようにして、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。
2.発電機支持体
2A.コントローラ
2B.蓄電池
3.筐体支持部
4.支持腕
5.固着部
5A.ネジ孔
6.発電装置
7.発電筐体
7A.キャップ
7B.後端部
8.ロータ
9.ハブ
9A.正面
9B.背面
10.揚力型ブレード
10A.基部
10B.前縁
10b.前縁端
10C.後縁
10c.後縁端
10D.回転前面
10E.翼先端面
10F.回転後面
11.ロータ軸
12.建造物
13.排気口
14.空調機
K.発電筐体の軸心線
R.ブレード翼先端面の前縁端の回転軌跡
S.ブレード中心線
T.ハブの中心回転軌跡
X.ハブの正面回転軌跡
Claims (2)
- 筐体支持部から放射方向へ突出する支持腕の先端を前方へ突出させ、その先端にネジ孔を備えた固着部を形成した発電機支持体の前記筐体支持部に発電筐体を固定し、該発電筐体に内装した発電機から正面方向へ突出する回転軸に固定されたロータの、ハブの周面に定間隔で配設された多数の揚力型ブレードが、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の基部の厚さの中央を通るブレード中心線Sをハブの軸心を通るものとし、かつ前記基部はその前縁を正面に向けて前記ハブの軸長方向に向けて固定し、前記揚力型ブレードの回転時の回転前面が、前記ブレード中心線Sに平行に回転前方に設定されて、後縁が翼端へ向かって斜めに立ち上がり、前記揚力型ブレードの翼長の中間から翼端へかけては、前記前縁が大きく回転後方向へ屈曲されて、前記翼端における前記前縁に連続する翼先端面が水平横長に正面に現れ、該翼先端面における前縁端の回転軌跡よりも、該翼先端面における後縁端が遠心方向の外側になるように形成され、前記基部から前記翼先端面にかけての回転後面は、全体が正面から見えるように形成され、前記揚力型ブレードの平面視は、前記回転前面は、後部が広がる半円形で、これに続く後縁端にかけて先尖りとされ、前記翼先端面における前記前縁端の回転軌跡Rは、前記ハブの前端面の回転軌跡Xよりも正面前方に突出されており、前記支持腕の固着部を建造物の排気口の周囲に固着し、前記排気口から排出される排気流を、前記翼先端面で抱え込むようにして前記回転後面で受けて、背面方向に直線状に通過させるようになっていることを特徴とする排気利用発電装置。
- 発電筐体に組込むロータのハブの周面に、揚力型ブレードを8枚〜12枚定間隔で放射方向へ向けて固定し、各揚力型ブレードの基部の平面視の基端面は、前縁が厚く後端にかけて次第に薄くした形状として、該基部の前後を前記ハブの前後を向く軸線Kに沿うように設定し、前記揚力型ブレード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の前縁の厚さの中心を、前記ハブの軸心を通るブレード中心線に沿わせた状態で、前記前縁の回転方向に対面する回転前面を前記ブレード中心線と平行に形成し、かつ前記揚力型ブレードの長さの中間から翼端へかけて回転後方向へ前記前縁が大きく屈曲されて、前記揚力型ブレードの翼先端面を正面に向けてほぼ水平横長に形成し、前記翼先端面は、前記前縁部分が厚く後縁端へかけて先尖りとし、前記翼先端面における前縁端の回転軌跡Rよりも、前記翼先端面における後縁端が遠心方向の外側になるようにし、前記揚力型ブレードの基部から前記翼先端面へかけての、回転方向の後方である回転後面全部が正面を向くように形成し、前記揚力型ブレードは、平面視で該揚力型ブレードの翼長の中間までの後縁は、前記ハブの背面近くまで傾斜し、前記翼先端面の後縁端は、前記ハブの中心の回転軌跡Tまで傾斜させてなることを特徴とするロータ。
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2021
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