JP7486246B1 - 抗力型タービン装置、前記抗力型タービン装置を用いた風力回転装置、水力回転装置、潮力回転装置、並びに、前記抗力型タービン装置を用いた風力発電機、水力発電機、潮力発電機 - Google Patents
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Abstract
Description
回転可能に軸支される支持軸と、
前記支持軸の軸方向に対して所定の間隔を空けて配置されて、少なくとも1つが前記支持軸に固定される複数の支持部材と、
隣り合う前記支持部材の間に前記支持軸の回転中心軸に対して対称的に一対配置されて、前記支持部材により支持される複数の受圧部材とを備え、
複数の前記受圧部材の各々は、
前記軸方向に垂直な平面視において、外側端と、前記回転中心軸に対して前記外側端の反対側で前記外側端よりも前記支持軸の径方向内側に配置される内側端との間に延設される壁面部として、
前記外側端と、前記外側端に対して前記受圧部材が流体圧を受けて前記支持軸が回転するときの進行方向側かつ前記回転中心軸寄りに配置される外側境界部との間に延設されて、前記径方向外側に膨出する曲面状に形成された外側壁面部と、
前記外側境界部と、前記外側境界部に対して前記進行方向側に配置される前記内側端との間に延設されて、前記径方向外側に膨出する曲面状又は平面状に形成された1又は複数の内側壁面部とを有し、
複数の前記支持部材の各々は、前記平面視における形状として、
一対の前記受圧部材の長手方向外側に対して前記外側壁面部に沿って曲線状にそれぞれ形成されて、前記外側端から離れるほど前記外側壁面部から前記径方向外側に突出した突出量が大きく設定された一対の曲線外形部と、
一対の前記受圧部材の短手方向外側に対して前記内側壁面部に沿って一対の前記曲線外形部同士を結ぶように直線状にそれぞれ形成されて、前記内側壁面部から前記短手方向外側に突出した一対の直線外形部とを有する。
図1は、第1の実施形態に係る垂直軸抗力型風力発電機1Aの一例を示す全体斜視図である。図2は、第1の実施形態に係る垂直軸抗力型風力発電機1Aの一例を示す部分分解斜視図である。図3は、第1の実施形態に係る垂直軸抗力型風力発電機1Aの一例を示す横断面図である。
d:支持軸3の直径(支持軸直径)、
R1:回転中心軸O1を中心とする外側端53の外接円の半径(=D/2)、
R2:回転中心軸O1を中心とする曲線外形部40の外接円の半径
R3:外側壁面部50の曲率半径、
R4:曲線外形部40の曲率半径、
s:一方の受圧部材5の第1の内側壁面部51と、他方の受圧部材5の内側端54との最短距離(第1の最短距離)、
t:受圧部材5と、支持軸3の外周面との最短距離(第2の最短距離)、
θ:第1の内側壁面部51と第2の内側壁面部52とがなす角度
Px:曲線外形部40の外側壁面部50からの長手方向突出量(変数)
Py:直線外形部41の内側壁面部51、52からの短手方向突出量(変数)
P1:外側端53から曲線外形部40までの突出量(長手方向突出量の基準値)
P2:外側端53から仮想円弧42までの突出量(短手方向突出量の基準値)
P3:直線外形部41の内側端54からの短手方向突出量
P4:直線外形部41の内側境界部56からの短手方向突出量
ただし、
Pは、垂直軸抗力型風力発電機1Aの高さ方向の単位幅あたりの出力、
ρは、空気密度、
Uは、風速である。
ただし、Vは、外側端53の回転速度(周速)である。
D=1、d/D=0.07、R/D=0.20
を満たす場合において、基準値P1、P2をそれぞれ変化させたときの出力係数Cpを算出したものである。
図8は、第2の実施形態に係る垂直軸抗力型風力発電機1Bの一例を示す全体斜視図である。図9は、第2の実施形態に係る垂直軸抗力型風力発電機1Bの一例を示す横断面図である。
R6:曲線外形部40の第2の曲率半径
図12は、第3の実施形態に係る垂直軸抗力型風力発電機1Cの一例を示す全体斜視図である。図13は、第3の実施形態に係る垂直軸抗力型風力発電機1Cの一例を示す横断面図である。
図15は、第4の実施形態に係る垂直軸抗力型風力発電機1Dの一例を示す全体斜視図である。
上記のように、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
2…支持筐体、3…支持軸、4…支持部材、5…受圧部材、6…補助支持部材、
10…抗力型タービンユニット、20…発電ユニット、30…連結機構部、
40…曲線外形部、41…直線外形部、43…連結機構部、50~52…壁面部、
50…外側壁面部、51…第1の内側壁面部、52…第2の内側壁面部、
53…外側端、54…内側端、55…外側境界部、56…内側境界部、
60…外側壁面外形部、61…第1の内側壁面外形部、
62…第2の内側壁面外形部、63…直線外形部
Claims (10)
- 回転可能に軸支される支持軸と、
前記支持軸の軸方向に対して所定の間隔を空けて配置されて、少なくとも1つが前記支持軸に固定される複数の支持部材と、
隣り合う前記支持部材の間に前記支持軸の回転中心軸に対して対称的に一対配置されて、前記支持部材により支持される複数の受圧部材とを備え、
複数の前記受圧部材の各々は、
前記軸方向に垂直な平面視において、外側端と、前記回転中心軸に対して前記外側端の反対側で前記外側端よりも前記支持軸の径方向内側に配置される内側端との間に延設される壁面部として、
前記外側端と、前記外側端に対して前記受圧部材が流体圧を受けて前記支持軸が回転するときの進行方向側かつ前記回転中心軸寄りに配置される外側境界部との間に延設されて、前記径方向外側に膨出する曲面状に形成された外側壁面部と、
前記外側境界部と、前記外側境界部に対して前記進行方向側に配置される前記内側端との間に延設されて、前記径方向外側に膨出する曲面状又は平面状に形成された1又は複数の内側壁面部とを有し、
複数の前記支持部材の各々は、前記平面視における形状として、
一対の前記受圧部材の長手方向外側に対して前記外側壁面部に沿って曲線状にそれぞれ形成されて、前記外側端から離れるほど前記外側壁面部から前記径方向外側に突出した長手方向突出量が大きく設定された一対の曲線外形部と、
一対の前記受圧部材の短手方向外側に対して前記内側壁面部に沿って一対の前記曲線外形部同士を結ぶように直線状にそれぞれ形成されて、前記内側壁面部から前記短手方向外側に突出した一対の直線外形部とを有する、
抗力型タービン装置。 - 複数の前記支持部材は、
前記軸方向の両端に配置された一対の前記支持部材であり、
一対の前記支持部材の間に所定の間隔を空けて配置されて、前記受圧部材を支持する、少なくとも1つの補助支持部材をさらに備え、
前記補助支持部材は、前記平面視における形状として、
前記外側壁面部から前記径方向外側に突出した長手方向突出量が前記支持部材よりも大きくならないように設定されるとともに、
前記内側壁面部から前記短手方向外側に突出した短手方向突出量が前記支持部材よりも小さく設定された外形部を有する、
請求項1に記載の抗力型タービン装置。 - 一対の前記曲線外形部の各々は、
前記平面視の形状が単一の曲率半径を有する円弧となる曲面状に形成されており、
前記曲率半径は、
前記回転中心軸を中心とする前記外側端の外接円の半径よりも小さく設定された、
請求項1に記載の抗力型タービン装置。 - 一対の前記曲線外形部の各々は、
前記平面視の形状が複数の曲率半径をそれぞれ有する複数の円弧となる曲面状に形成されて、
複数の前記曲率半径は、
前記外側端から離れるほど小さく設定されるとともに、
前記回転中心軸を中心とする前記外側端の外接円の半径よりも大きな曲率半径と、前記外接円の半径よりも小さな曲率半径とを含む、
請求項1に記載の抗力型タービン装置。 - 前記長手方向突出量は、
前記外側端から前記曲線外形部までの突出量を、前記長手方向突出量の基準値(P1)と定義したとき、
前記回転中心軸を中心とする前記外側端の外接円の直径(D)に対する前記長手方向突出量の基準値(P1)の比率が3%以上5%以下に設定されており、
一対の前記直線外形部の各々が前記内側壁面部から前記短手方向外側に突出した短手方向突出量は、
前記外側壁面部と同心状に設定された仮想円弧の接線上に前記直線外形部が形成された場合において、前記外側端から前記仮想円弧までの突出量を、前記短手方向突出量の基準値(P2)と定義したとき、
前記直径(D)に対する前記短手方向突出量の基準値(P2)の比率が10%以上20%以下に設定された、
請求項1に記載の抗力型タービン装置。 - 前記内側壁面部は、
前記外側境界部と、前記外側境界部に対して前記進行方向側かつ前記回転中心軸寄りに配置される内側境界部との間に延設されて、平面状に形成された第1の内側壁面部と、
前記内側境界部と、前記第1の内側壁面部の延長線に対して前記進行方向側に配置される前記内側端との間に延設されて、平面状に形成された第2の内側壁面部とを有する、
請求項1に記載の抗力型タービン装置。 - 一対の前記直線外形部の各々が前記内側境界部から前記短手方向外側に突出した短手方向突出量(P4)は、
一対の前記直線外形部の各々が前記内側端から前記短手方向外側に突出した短手方向突出量(P3)よりも小さく設定された、
請求項6に記載の抗力型タービン装置。 - 前記支持軸、複数の前記支持部材及び複数の前記受圧部材を1つの抗力型タービンユニットとして、複数の前記抗力型タービンユニットを備え、
前記支持部材及び前記支持軸の少なくとも一方は、
複数の前記抗力型タービンユニットがそれぞれ備える前記支持軸が同軸上に配置されたときに隣接される前記支持部材同士及び前記支持軸同士の少なくとも一方を着脱可能に連結する連結機構部を備える、
請求項1に記載の抗力型タービン装置。 - 請求項1乃至請求項8のいずれか一項に記載の抗力型タービン装置を用いた、
風力回転装置、水力回転装置又は潮力回転装置。 - 請求項1乃至請求項8のいずれか一項に記載の抗力型タービン装置を用いた、
風力発電機、水力発電機又は潮力発電機。
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- 2023-08-08 JP JP2023129082A patent/JP7486246B1/ja active Active
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