JPH0114401B2 - - Google Patents
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- JPH0114401B2 JPH0114401B2 JP58206428A JP20642883A JPH0114401B2 JP H0114401 B2 JPH0114401 B2 JP H0114401B2 JP 58206428 A JP58206428 A JP 58206428A JP 20642883 A JP20642883 A JP 20642883A JP H0114401 B2 JPH0114401 B2 JP H0114401B2
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D1/00—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
- F03D1/06—Rotors
- F03D1/065—Rotors characterised by their construction elements
- F03D1/0658—Arrangements for fixing wind-engaging parts to a hub
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D9/00—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
- F03D9/10—Combinations of wind motors with apparatus storing energy
- F03D9/12—Combinations of wind motors with apparatus storing energy storing kinetic energy, e.g. using flywheels
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
-
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- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
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- Y02E70/00—Other energy conversion or management systems reducing GHG emissions
- Y02E70/30—Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、空気流の往復運動エネルギーから
効率的に動力を得ようとするものであり、特に、
海水の波エネルギーから機械エネルギーを取出す
可動翼空気タービン装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention aims to efficiently obtain power from the reciprocating kinetic energy of airflow, and in particular,
This invention relates to a movable blade air turbine device that extracts mechanical energy from seawater wave energy.
周知のように、空気室内に海波を導びき、この
海波によつて生ずる空気室内部における水面の上
下運動を空気エネルギーに変換し、この空気エネ
ルギーにより空気タービンを駆動して機械エネル
ギーを取出す装置が開発されている。この装置と
しては、特開昭53−92060号公報に開示されてい
るロータリトランスデユーサ、所謂ウエルズター
ビンが注目されている。このウエルズタービンは
対称翼を用いた単純な構造の羽根車が空気の流れ
方向にかかわらず同一方向に回転するものであ
り、このタービンを使用した場合、従来装置のよ
うに空気流を一定方向に整流する弁機構が不用と
なる。したがつて、このタービンは弁の保守に難
点のある従来の空気タービンの欠点を克服する利
点を有している。 As is well known, sea waves are introduced into an air chamber, and the vertical movement of the water surface inside the air chamber caused by the sea waves is converted into air energy, and this air energy drives an air turbine to extract mechanical energy. A device is being developed. As this device, a rotary transducer disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 53-92060, the so-called Wells turbine, is attracting attention. This Wells turbine has a simple impeller with symmetrical blades that rotates in the same direction regardless of the airflow direction. A valve mechanism for rectifying the flow becomes unnecessary. This turbine thus has the advantage of overcoming the disadvantages of conventional air turbines, which have valve maintenance difficulties.
しかしながら、このウエルズタービンはロータ
ーブレードがローターに固定されているため、自
己起動性が弱く、しかも、最大効率が低い、軸推
力が大きい、運転が不安定であるなど種々の欠点
を有している。 However, since the rotor blades of this Wells turbine are fixed to the rotor, it has weak self-starting properties, and has various drawbacks such as low maximum efficiency, large axial thrust, and unstable operation. .
ところで、本願出願人が出願した往復流空気タ
ービン装置（特願昭56−189599号）は、このよう
な欠点をかなり改善でき望ましいと考えられる
が、ローターリムが装着されているため、軸受に
加わる加重等により、タービンの定格仕様が限ら
れる。また、ローターブレードの支持軸がブレー
ドの前縁側に設けられているため、ロータが水平
に設置された場合、ローターブレードの後縁側が
垂下する。したがつて、ブレードに働く流体力の
モーメント、ピツチング時にかかる慣性モーメン
トが大きく、例えば下方から吹上げる空気流に対
して充分なトルクが得られないという問題を有し
ている。 By the way, the reciprocating air turbine device (Japanese Patent Application No. 56-189599) filed by the present applicant is considered desirable as it can considerably improve these drawbacks, but since it is equipped with a rotor rim, The rated specifications of the turbine are limited by factors such as weight. Further, since the support shaft of the rotor blade is provided on the leading edge side of the blade, when the rotor is installed horizontally, the trailing edge side of the rotor blade hangs down. Therefore, the moment of fluid force acting on the blade and the moment of inertia during pitching are large, and there is a problem in that, for example, sufficient torque cannot be obtained against the air flow blown up from below.
この発明は上記事情に基づいてなされたもので
あり、その目的とするところはローターブレード
の零揚力面が翼形重心において所定角度回転可能
となるよう軸を設け、この軸をローターのみによ
つて保持することにより、GD2（リムのはずみ車
効果）を小さくしてタービンの流体効率を高める
ことがき、起動特性および運転特性が良好で、ロ
ーターの軸心方向の何れの向きの気流に対しても
一定方向に効率よく回転してエネルギーを得るこ
とが可能な可動翼空気タービン装置を提供しよう
とするものである。 This invention was made based on the above circumstances, and its purpose is to provide a shaft so that the zero-lift surface of the rotor blade can rotate by a predetermined angle at the center of gravity of the airfoil, and to rotate this shaft only by the rotor. By retaining the rim, the fluid efficiency of the turbine can be increased by reducing GD 2 (rim flywheel effect), and the starting and running characteristics are good, and it is possible to reduce the GD 2 (rim flywheel effect) and increase the fluid efficiency of the turbine. The present invention aims to provide a movable blade air turbine device that can efficiently rotate in a fixed direction and obtain energy.
以下、この発明の一実施例について図面を参照
して説明する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第１図、第２図において、ローター１１の周囲
には所定間隔離間して複数のローターブレード１
２が設けられる。これらローターブレード１２は
対称翼形とされており、この翼形の重心にはそれ
ぞれブレード軸１３の一端部が固着されている。
これらブレード軸１３の他端部はローター１１の
内部に設けられたブレード軸受部１４によつて保
持される。第３図は第２図中に〇印Ａで示す軸受
部１４を取出して示すものである。この軸受部１
４はスラストとラデイアルを兼ねた機能をもつよ
う構成される。即ち、ブレード軸１３の他端部に
は遠心方向（軸心方向）にブレード軸１３を抜止
め保持する例えば円盤状の鍔１５が所定間隔離間
して複数個取付けられる。また、ブレード軸１３
の他端面には第４図に示す如く断面が略半円径の
段部１３1が形成されている。前記ブレード軸受
部１４はこのような構成のブレード軸１３に対応
する構成となされており、且つ、前記段部１３1
と対応する部分にはブレード軸１３およびロータ
ーブレード１２が所定角度（各方向で“10゜”前
後）回転可能となるように切欠かれたストツパー
部１４1が形成されている。このストツパー部１
４1はブレード軸１３の回転精度を高める機能を
有しており、この角度は負荷トルクあるいは海象
条件に応じて設定される。尚、ブレード軸受部１
４とブレード軸１３の隙間には潤滑油が充填され
ており、この潤滑油はブレード軸１３の周囲に設
けられたパツキング１６によつて密封されてい
る。 1 and 2, a plurality of rotor blades 1 are arranged around the rotor 11 at predetermined intervals.
2 is provided. These rotor blades 12 have a symmetrical airfoil shape, and one end portion of a blade shaft 13 is fixed to the center of gravity of the airfoil.
The other ends of these blade shafts 13 are held by blade bearings 14 provided inside the rotor 11. FIG. 3 shows the bearing portion 14 indicated by A in FIG. 2. This bearing part 1
4 is configured to have both thrust and radial functions. That is, a plurality of, for example, disc-shaped flanges 15 are attached to the other end of the blade shaft 13 at predetermined intervals to hold the blade shaft 13 in a centrifugal direction (in the axial direction) so that the blade shaft 13 is not removed. In addition, the blade shaft 13
As shown in FIG. 4, a stepped portion 131 having a substantially semicircular cross section is formed on the other end surface. The blade bearing portion 14 is configured to correspond to the blade shaft 13 having such a configuration, and the step portion 13 1
A stopper portion 14 1 is formed in a portion corresponding to the blade shaft 13 and the rotor blade 12, which is cut out so that the blade shaft 13 and the rotor blade 12 can rotate by a predetermined angle (about 10 degrees in each direction). This stopper part 1
4 1 has a function of increasing the rotation accuracy of the blade shaft 13, and this angle is set according to the load torque or sea conditions. In addition, the blade bearing part 1
4 and the blade shaft 13 is filled with lubricating oil, and this lubricating oil is sealed by a packing 16 provided around the blade shaft 13.
このような構成において、第１図に示す如く、
実線矢印方向あるいは点線矢印方向に空気流が生
ずると、この空気流に応じてローターブレード１
２が実線あるいは点線で示す如く回動され、この
回動した状態において矢印Ｂ方向の回転力が発生
される。したがつて、ローター１２は空気流の何
れの方向に対しても第２図に示す矢印Ｃ方向に回
転される。 In such a configuration, as shown in FIG.
When airflow occurs in the direction of the solid line arrow or the dotted line arrow direction, the rotor blade 1 moves according to this airflow.
2 is rotated as shown by the solid line or dotted line, and in this rotated state, a rotational force in the direction of arrow B is generated. Therefore, rotor 12 is rotated in the direction of arrow C shown in FIG. 2 with respect to either direction of airflow.
第５図は、上記構成の可動翼空気タービン装置
を波力発電装置に適用した状態を示すものであ
り、５１は海波が導入される空気室、５２は空気
流を導びく導管、５３は可動翼空気タービン、５
４はケーシング、５５は流体抵抗を小さくするた
めに取付けられた円錐体、５６は可動翼空気ター
ビン５３を回転可能に保持する軸受、５７は発電
機、５８は発電機５７と可動翼空気タービン５３
とを結合する結合器である。このような構成にお
いて、空気室５１内で発生される空気流が可動翼
空気タービン５３に供給され、このタービン５３
が回転されて発電機５７が駆動され電力が発生さ
れる。 FIG. 5 shows a state in which the movable blade air turbine device having the above configuration is applied to a wave power generation device, where 51 is an air chamber into which sea waves are introduced, 52 is a conduit for guiding the air flow, and 53 is a conduit for guiding the air flow. moving blade air turbine, 5
4 is a casing, 55 is a conical body attached to reduce fluid resistance, 56 is a bearing that rotatably holds the movable blade air turbine 53, 57 is a generator, and 58 is the generator 57 and the movable blade air turbine 53.
This is a combiner that combines the In such a configuration, the airflow generated within the air chamber 51 is supplied to the movable blade air turbine 53, which
is rotated to drive the generator 57 and generate electric power.
上記実施例によれば、ローターブレード１２の
軸１３をローター１１のみによつて所定角度回転
可能に保持している。したがつて、従来のように
ローターリムを使用しないためGD2を小さくする
ことができ、より小さい空気エネルギーで短時間
に始動することが可能である。 According to the embodiment described above, the shaft 13 of the rotor blade 12 is held rotatably by a predetermined angle only by the rotor 11. Therefore, since a rotor rim is not used as in the conventional case, GD 2 can be reduced, and it is possible to start in a short time with less air energy.
また、空気エネルギーの変化に対する応答が速
いため、起動域および低速領域より出力を発生す
る高速領域への移行域における性能を向上でき
る。このことは海洋波が不規則で非常に変動する
エネルギーであることから、海水の波動運動より
動力を取出す空気タービンの場合、稼動率を高め
るために極めて有効である。 Furthermore, since the response to changes in air energy is quick, performance can be improved in the startup region and the transition region from the low speed region to the high speed region where output is generated. Since ocean waves are irregular and highly fluctuating energy, this is extremely effective in increasing the operating efficiency of air turbines that derive their power from the wave motion of seawater.
さらに、ブレード軸１３が翼形の重心に設けら
れている。したがつて、ローター１１を水平方向
に設置した場合においても、ローターブレード１
２の零揚力面が無風時に水平に保持されるため、
上方あるいは下方からの空気流に対してほぼ同等
のトルクで起動することができる。 Furthermore, a blade axis 13 is provided at the center of gravity of the airfoil. Therefore, even when the rotor 11 is installed horizontally, the rotor blades 1
Since the zero lift surface of 2 is held horizontally when there is no wind,
It can be activated with approximately the same torque for airflow from above or below.
さらに、ローターブレード１２が所定角度回転
するため、タービンを通過する空気の軸流速度が
増大し、タービン効率が向上するとともに、ロー
ターの軸方向推力も減少することができる。 Furthermore, since the rotor blades 12 rotate by a predetermined angle, the axial velocity of air passing through the turbine increases, improving turbine efficiency and reducing the axial thrust of the rotor.
尚、このタービンは起動性が良好であるため、
ローターブレードの形状としてはNACA0012よ
り薄い方が望ましい。（NACA＝米国国立航空学
諮問委員会）。 Furthermore, since this turbine has good starting performance,
It is desirable that the rotor blade shape be thinner than NACA0012. (NACA = National Advisory Committee on Aeronautics).
また、軸受部の構成はスラストすべり軸受に限
らず、例えば軸および軸受部に対向して溝部を設
け、この溝部にベアリングを配設し、このベアリ
ングによつて軸を回転自在に抜止め保持するよう
な構成としてもよい。 In addition, the structure of the bearing part is not limited to a thrust slide bearing. For example, a groove part is provided opposite the shaft and the bearing part, a bearing is arranged in this groove part, and the shaft is held by this bearing so that it can rotate freely and not come out. It is also possible to have a configuration like this.
さらに、ロータブレードの数は８枚に限らず適
宜変更可能であり、その断面形状も対称翼に限ら
ず非対称翼としてもよい。 Furthermore, the number of rotor blades is not limited to eight and can be changed as appropriate, and the cross-sectional shape is not limited to symmetrical blades but may also be asymmetrical blades.
また、この発明のタービンを波力発電装置に適
用する場合、タービンの前方および後方に空気流
をブレードに導びく案内羽根を設ければ、さらに
タービンの効率を高めることが可能である。 Furthermore, when the turbine of the present invention is applied to a wave power generation device, the efficiency of the turbine can be further improved by providing guide vanes in front and behind the turbine to guide airflow to the blades.
その他、この発明の要旨を変えない範囲で種々
変形実施可能なことは勿論である。 It goes without saying that various other modifications can be made without departing from the gist of the invention.
以上、詳述したようにこの発明によれば、ロー
ターブレードの零揚力面が翼形重心において所定
角度回転可能となるよう軸を設け、この軸をロー
ターのみによつて保持することにより、GD2を小
さくしてタービンの流体効率を高めることがで
き、起動特性および運転特性が良好で、ローター
の軸心方向の何れの向きの気流に対しても一定方
向に効率よく回転してエネルギーを得ることが可
能な可動翼空気タービン装置を提供できる。 As detailed above, according to the present invention, a shaft is provided so that the zero-lift surface of the rotor blade can be rotated by a predetermined angle at the center of gravity of the airfoil, and by holding this shaft only by the rotor, GD 2 It is possible to increase the fluid efficiency of the turbine by reducing the size of the rotor, and it has good starting characteristics and operating characteristics, and it rotates efficiently in a fixed direction to obtain energy from the airflow in any direction along the rotor's axis. It is possible to provide a movable blade air turbine device capable of
第１図、第２図はこの発明に係わる可動翼空気
タービン装置の一実施例を示すものであり、第１
図は側面図、第２図は正面図、第３図は第２図の
要部を取出して示す断面図、第４図は第３図の
−線に沿う断面図、第５図はこの発明が適用さ
れる波力発電装置の一例を示す側断面図である。
１１……ロータ、１２……ローターブレード、
１３……ブレード軸、１３1……段部、１４……
ブレード軸受部、１４1……ストツパー部。
1 and 2 show an embodiment of a movable blade air turbine device according to the present invention, and FIG.
The drawing is a side view, Fig. 2 is a front view, Fig. 3 is a sectional view showing the main parts of Fig. 2, Fig. 4 is a sectional view taken along the - line of Fig. 3, and Fig. 5 is a sectional view of the present invention. 1 is a side sectional view showing an example of a wave power generation device to which this is applied. 11... Rotor, 12... Rotor blade,
13...Blade axis, 13 1 ...Step part, 14...
Blade bearing part, 14 1 ... stopper part.
Claims (1)
離間して複数個配設される翼形のローターブレー
ドと、一端部がこのローターブレードの翼形重心
に設けられ他端部が前記ローターに所定角度回転
可能に抜止め保持され、前記ローターブレードの
零揚力面がローターの軸方向の何れの空気流に対
しても所定角度回転可能とする軸とを具備するこ
とを特徴とする可動翼空気タービン装置。1 A rotor, a plurality of airfoil-shaped rotor blades arranged around the rotor at predetermined intervals, one end of which is provided at the center of gravity of the airfoil of the rotor blade, and the other end of which is rotated by a predetermined angle to the rotor. 1. A movable blade air turbine apparatus, characterized in that the movable blade air turbine apparatus comprises a shaft that is held in a manner that prevents the rotor blades from coming out, and that allows the zero lift surface of the rotor blade to rotate by a predetermined angle with respect to any air flow in the axial direction of the rotor.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58206428A JPS6098103A (en) | 1983-11-02 | 1983-11-02 | Air turbine unit with roter blade |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58206428A JPS6098103A (en) | 1983-11-02 | 1983-11-02 | Air turbine unit with roter blade |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6098103A JPS6098103A (en) | 1985-06-01 |
| JPH0114401B2 true JPH0114401B2 (en) | 1989-03-10 |
Family
ID=16523212
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58206428A Granted JPS6098103A (en) | 1983-11-02 | 1983-11-02 | Air turbine unit with roter blade |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6098103A (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63219801A (en) * | 1987-03-06 | 1988-09-13 | Saga Univ | Turbine for wave activated power generation with self-adjustable pitch blade |
| DE102009018758A1 (en) * | 2009-04-27 | 2010-10-28 | Voith Patent Gmbh | Underwater power plant with a bi-directional, co-rotating water turbine |
-
1983
- 1983-11-02 JP JP58206428A patent/JPS6098103A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6098103A (en) | 1985-06-01 |
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