JPH0335883Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 Ａ 産業上の利用分野 この考案は両方向回転風車の改良に係り、更に
詳しくは始動トルクが大きく、固有速度の小さい
両方向回転風車の提供を企図したものである。

Ｂ 考案の概要 この考案は正逆いずれの方向の空気流に対して
も同一方向に回転する両方向回転風車において、
ローターブレードを、断面が楕円形状で、外周を
壁面で包囲された翼部と、翼部の長手方向に延設
され後部が翼部中間に配設した主力骨で固定さ
れ、先端は翼部先端の外方に突出した支持部をボ
ス部で支持固定することにより、ブレードの上流
と下流側の圧力差によりブレードに与えられる捩
り力により大きい迎え角を起し、風車の始動トル
クを大にし、固有速度を小さくしたものである。

Ｃ 従来の技術 波力による閉鎖室の空気の出入りを利用する風
力発電や固定形の風力発電機では、複数の翼形ロ
ーターブレードを回転軸の回りに垂直に植設した
ローターを、ローターの軸方向の正逆いずれの空
気流に対しても同じ方向に回転する両方向回転風
車は従来から知られている。たとえば、特開昭53
−92060号公開公報明細書には後述する第５図に
示すように、空気流U₁はローター回転による周
速度Ｖと合成され、相対速度I₁でローターブレー
ドに流入する。

この空気流U₁は揚力L₁を発生させ、ローター
に左右方向回転力を与える。また、これと反対方
向の空気U₂も同様に揚力L₂によりローターを同
じ方向に回転させることができる。

Ｄ 考案が解決しようとする問題点 このような両方向回転風車は、固有速度つまり
風速に対する固有回転速度は速いが始動トルクが
極めて小さく、自動始動が非常に困難であつた。

この考案は従来の両方向回転風車におけるこの
ような欠点を除くためになされたものであつて、
始動トルクが大きく、容易に自動始動できる両方
向回転風車を提供しようとするものである。

Ｅ 問題点を解決するための手段および作用 前記目的を達成するため、この考案の両方向回
転風車は、零揚力面が回転軸に垂直となるように
取り付けた複数の翼形のローターブレードを備え
ると共に、ローターの軸方向の正逆いずれの方向
の空気流によつてもローターが同一方向に回転す
るようになつている両方向回転風車において、各
ローターブレードを断面が楕円形状の外壁で包囲
した翼部と、翼部の前縁寄り長手方向に延設さ
れ、かつ後端は翼部の長手方向中間部に配設した
主力骨により支持固定され、翼部先端から突設し
た支持部をローター側に配設したボス部により支
持固定された可撓性を有する主支柱で構成し、更
に、前記ローターブレードは支持アームを介して
サポートリングで連結されたことを特徴とする。

このように、ローターブレードの翼部の主支柱
が前縁寄りに翼部の長手方向に支持されているか
ら、ローターブレードにあたる風の力ｆ（第４図
参照）により、主支柱かにブレードの縁端に至る
距離l₁（上流）とl₂（下流）の違いのため曲げモー
メントを生じ、迎え角を生じさせるので風車に始
動トルクを得ることができる。

Ｆ 実施例 以下、この考案の代表的な実施例について説明
する。

第１図ないし第３図はこの考案にかかる一実施
例のローターブレード１の概略構造を示し、第１
図は複数のローターブレード１のボス部に対する
取り付けに状態を示す一部省略正面図、第２図は
ローターブレード１の水平方向断面図、第３図は
第２図のＸ−Ｘ断面図である。

また、図中１はローターブレード、１ａはロー
ターブレード１の翼部であり、翼部１ａは骨組を
翼部主力骨１２、主ケタ１１ａ，１１ｂ、力骨１
３ａ，１３ｂおよび主支柱の嵌合部１０ａにおい
て後端を支持固定され先端を翼部１ａ外へ突出す
べく延設した主支柱１０によつて構成されると共
に、外周を壁体１４でカバーしたものである。

翼部１ａの断面形状（第２図に示す翼部１ａの
Ｘ−Ｘ断面形状）は楕円筒の外壁１４で囲まれて
おり、翼部１ａはその前縁寄りに、しかも翼形ブ
レードの長手方向に伸延し、後端は翼部１ａの長
手方向中間部に配設した主力骨によつて支持固定
され、先端部分は翼部１ａ外壁先端外方へ突出
し、端部をボス部２で支持固定した主支柱１０が
配設されている。

主支柱１０の先端は主支柱支持部３を形成し、
２はローターブレードのボス部であり、１０ａは
主支持１０の嵌合部を形成しており、主支柱１
０、支柱支持部３と一体形成されている。主支柱
支持部３の部分でローターブレードの位置と向き
が定まり、この状態ではローターブレードは迎え
角α＝０でセツトされる。

なお、主支柱１０の位置は、第４図に示すごと
く、主支柱１０からそれぞれブレードの前縁およ
び後縁までの距離l₁，l₂（ただしl₁＜l₂）し、ブレ
ードの断面形状にもよるが、たとえばl₁×２≒l₂
又はl₁×２＞l₂で構成する。

このようなブレードに横から風があたると、ブ
レード面には上流と下流の圧力差によつて押力が
働く（これは風力ｆに対し、全翼面にわたりｆ
Kg／cm²のほぼ均一な等分布荷重と考えられる。）。
そしてl₁＜l₂であるから、必然的にl₂側に大きい
曲げモーメントが働き、ブレードは、第４図の矢
印（〓）方向に捻れる。

このようにしてブレード１全体が、捻られるこ
とにより、主支柱１０には捻り力が働き主支柱が
十分長い構造であることから、捻りたわみを生じ
ブレード全体が第４図に示す迎え角αを生じ、始
動力を発生することになる。すなわち風が強くｆ
が大きい程、αは大きくなりブレードが回転する
ことにより、上流下流の圧力差が小さくなるとα
も小さくなり、極端な場合、風速零ではα＝０と
なり羽根車の回転抵抗は最少となり、すでに回転
している状態では、弱い風でもウエールズタービ
ンと同じく旋回力を発生し高い加速度で回転し、
風が強くなり、十分な負荷が、加わつていれば、
羽根車速度が無拘束速度より低くなることから上
流、下流の圧力差が必ず発生し主支柱１０に捻り
を生じ迎角を有することから、固有回転速度は低
く保たれるよう効率よく施回することができる。

図には示していないが力骨１３ｂには水抜穴を
設け１３ａ側の１０の通る穴からの浸水は水抜穴
を通して羽根の先端側に導き水抜穴より外部に放
出する。１５は常に旋回方向後方となり、負圧と
なり、中の水を能率よく吸い出すことになる。

本羽根車には対象翼形を用い、風が反対側から
吹いても全く同様に作用し、どちらからの風に対
しても同様に動作することになる。

図では主支柱１０を丸棒の如く示したが断面を
矩形とし、ねじりに対しては十分軟かく、ｆの方
向に対しては十分剛であるようｆの方向に対して
長い配列とすること、あるいは断面をＩ形とする
ことなど自由に選択できる。

第１図ないし第３図に示される構造のローター
ブレードで構成される両方向回転風車は、ブレー
ドの上流および下流に生ずる圧力差によりブレー
ドに迎え角を生ずるようにしているため、風の流
れにより、しばしばブレードに振動、いわゆるフ
ラツター現象を生ずる。

次に、このようなフラツター現象を解消する両
方向回転風車の実施例を第６図ないし第７図に示
す。

第６図は通風案内口に取り付けた他の実施例の
両方向回転風車の側面図、第７図は第６図のＡ−
Ａ断面展開図である。

図面中の１５は支持アーム、１６はフラツタ防
止用サポートリングで、１７はローターの回転軸
の転受およびローターブレードの動力を吸収する
ポンプ、発電機などの収納部、１８は通風案内壁
面であり、１９は固定用アーム、１はローターブ
レード、１０はローターブレード１の主支柱（前
記実施例中で説明）、ローターブレード１の背面
（又は前面）側端部には、断面をＡ−Ａで示すご
とく、回転方向（矢示）方向に回転したときに抵
抗が最小となる翼形をした支持アーム１５を設
け、支持アームの先端部にはローターブレード１
の各支持アーム１５を連結するように円環状のサ
ポートリング１６が取り付けられている。サポー
トリング１６の断面は風の方向がいずれも抵抗が
最少となるように楕円形に成形される。

なお、ローターブレード１と支持アーム１５、
支持アーム１５とサポートリングの接続は固定式
あるいは回転いずれでもかまわないが、この実施
例では固定式のものを用いている。固定式の場合
は、特にその制限（フラツタ防止）性能が向上
し、耐久性にも優れたものとなる。

便宜上、通風案内口内の風の方向は矢印Ｄ方向
として説明すると、ブレードは矢印Ｅ方向に旋回
させられる。すると、ブレード１は支持アーム１
５に対し矢印Ｆ方向に曲げられる。したがつて、
サポートリング１６は矢印Ｇ、Ｈのごとく曲げら
れる。しかし、円環状で相隣るプレード１を連結
されているため、たわみを生じることでこれを吸
収することになる。もちろん、支持アーム１５も
たわみ変形を生じながら曲げられ、結局第７図に
二点鎖線で示すごとく変形することになる。した
がつて、相隣るブレードと主支柱１の周りのねじ
れが連動することから、主支柱１０の周りのねじ
れは制約され、フラツターのごとき振幅の大きい
高い周波数の振動は制約を受けることになる。殊
に、フラツターによる振動が支持アーム１５、サ
ポートリング１６の慣性を有するものと共に振動
しなければ、振動できないものとなることから、
固有振動数は低く抑えられると共に、振動は極め
て生じにくいものとなる。万一振動を生じたとし
ても、支持アーム１５、サポートリング１６の弾
性変形で、そのエネルギーの大部分を吸収するこ
とから、フラツター振動のエネルギーは殆んど、
これで吸収され、発生する振動は弱いものとな
り、危険を回避することができる。

Ｇ 考案の効果 以上の説明から明らかなように、この考案の両
方向回転風車はローターブレードを、断面が楕円
形状で、外周を壁面で包囲された翼部と、翼の長
手方向に延設され、後端が翼部中間に配設した主
力骨で固定され、先端は翼部先端の外方に突出し
た支持部をボス部で支持固定する構造にすること
により、ブレードと上流と下流側の圧力差によつ
てブレードに与えられる捻り力により、風車の始
動トルクを大にし、固有速度を小さくし、より速
い風車にも使用できる風車を作ることができる。

また、このような両方向回転風車に生じるフラ
ツター振動も複数の各ローターブレードに支持ア
ームを設けると共に、各支持アームを互いに連結
するサポートリングを取り付けることにより容易
に除くことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例の両方向回転風車の概略構成を
示す一部省略正面図、第２図は第１図の両方向回
転風車のローターブレードの水平方向断面図、第
３図は第２図のＸ−Ｘ断面図、第４図は実施例の
両方向回転風車のローターブレードの動作説明
図、第５図はこの考案の動作原理図、第６図は両
方向回転風車の他の実施例の側面図、第７図は第
６図の両方向回転風車におけるＡ−Ａ断面展開図
である。 図面中、１……ローターブレード、１ａ……ロ
ーターブレードの翼部、２……ボス部、３……主
支柱支持部、１０……主支柱、１２……主力骨、
１４……外壁（断面楕円形）。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 零揚力面が回転軸と垂直となるように取り付け
   た複数の翼形のローターブレードを備えると共
   に、ローターの軸方向の正逆いずれの方向の空気
   流によつてもローターが同一方向に回転するよう
   になつている両方向回転風車において、各ロータ
   ーブレードを断面が楕円形状の外壁で包囲した翼
   部と、翼部の前縁寄りに長手方向に延設され、か
   つ後端は翼部の長手方向中間部に配設した主力骨
   により支持固定され、翼部先端から突設した支持
   部をローター側に配設したボス部により支持固定
   された可撓性を有する主支柱で構成し、更に、前
   記ローターブレードは支持アームを介してサポー
   トリングで連結されたことを特徴とする両方向回
   転風車。