JPH09250444A - サボニウス型風車 - Google Patents
サボニウス型風車Info
- Publication number
- JPH09250444A JPH09250444A JP5920296A JP5920296A JPH09250444A JP H09250444 A JPH09250444 A JP H09250444A JP 5920296 A JP5920296 A JP 5920296A JP 5920296 A JP5920296 A JP 5920296A JP H09250444 A JPH09250444 A JP H09250444A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wings
- wind
- arc
- rotor shaft
- blades
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
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Classifications
-
- 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
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/74—Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction
Landscapes
- Wind Motors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来のサボニウス型風車においては翼がロー
タに固定されており、出力が風速によって変動する。従
って、風に対してアクティブな出力制御をすることがで
きず、このために従来のサボニウス型風車においては考
えられる最高の強風時にも耐えられるように大容量の発
電機を必要としている。 【解決手段】 円弧状の面をなす２枚の同一形状の翼が
円弧を外側にして向き合いロータ軸を中心に互いに円弧
の弦方向に軸対称にずれ合って設けられ円弧状の面の内
側で風を受けてロータ軸を回転させるサボニウス型風車
における２枚の翼が互いにずれ合う量を風速に応じて制
御して受風面積を調節するようにする。
タに固定されており、出力が風速によって変動する。従
って、風に対してアクティブな出力制御をすることがで
きず、このために従来のサボニウス型風車においては考
えられる最高の強風時にも耐えられるように大容量の発
電機を必要としている。 【解決手段】 円弧状の面をなす２枚の同一形状の翼が
円弧を外側にして向き合いロータ軸を中心に互いに円弧
の弦方向に軸対称にずれ合って設けられ円弧状の面の内
側で風を受けてロータ軸を回転させるサボニウス型風車
における２枚の翼が互いにずれ合う量を風速に応じて制
御して受風面積を調節するようにする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、風力発電などに適
用されるサボニウス型風車に関する。
用されるサボニウス型風車に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、風力発電などにサボニウス型風車
が使用されている。従来のサボニウス型風車は地面に固
定されたタワーを中心に回転するロータ軸に翼が固定さ
れており、その翼型およびサイズが決定された後は風速
によって出力が変動するようになっている。
が使用されている。従来のサボニウス型風車は地面に固
定されたタワーを中心に回転するロータ軸に翼が固定さ
れており、その翼型およびサイズが決定された後は風速
によって出力が変動するようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
サボニウス型風車においては翼がロータ軸に固定されて
おり、出力が風速によって変動する。従って、風に対し
てアクティブな出力制御をすることができず、このため
に従来のサボニウス型風車においては考えられる最高の
強風時にも耐えられるように大容量の発電機を必要とし
ている。
サボニウス型風車においては翼がロータ軸に固定されて
おり、出力が風速によって変動する。従って、風に対し
てアクティブな出力制御をすることができず、このため
に従来のサボニウス型風車においては考えられる最高の
強風時にも耐えられるように大容量の発電機を必要とし
ている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明に係るサボニウス
型風車は上記課題の解決を目的にしており、円弧状の面
をなす２枚の同一形状の翼が円弧を外側にして向き合い
ロータ軸を中心に互いに上記円弧の弦方向に軸対称にず
れ合って設けられ上記円弧状の面の内側で風を受けて上
記ロータ軸を回転させるサボニウス型風車における上記
２枚の翼が互いにずれ合う量を風速に応じて制御して受
風面積を調節するようになっている。このように風速に
応じて翼をスライドさせて受風面積を調節することによ
り、翼が受ける風のエネルギーをコントロールすること
ができる。
型風車は上記課題の解決を目的にしており、円弧状の面
をなす２枚の同一形状の翼が円弧を外側にして向き合い
ロータ軸を中心に互いに上記円弧の弦方向に軸対称にず
れ合って設けられ上記円弧状の面の内側で風を受けて上
記ロータ軸を回転させるサボニウス型風車における上記
２枚の翼が互いにずれ合う量を風速に応じて制御して受
風面積を調節するようになっている。このように風速に
応じて翼をスライドさせて受風面積を調節することによ
り、翼が受ける風のエネルギーをコントロールすること
ができる。
【０００５】
【発明の実施の形態】図１乃至図３は本発明の実施の一
形態に係るサボニウス型風車の説明図である。図におい
て、本実施の形態に係るサボニウス型風車は風力発電な
どに使用されるもので、従来のサボニウス型風車は翼が
固定式であるが、その翼を動かせるようにすることによ
り風が翼に当たる面積（受風面積）を制御することがで
きて出力制御を行うことができるようになっている。
形態に係るサボニウス型風車の説明図である。図におい
て、本実施の形態に係るサボニウス型風車は風力発電な
どに使用されるもので、従来のサボニウス型風車は翼が
固定式であるが、その翼を動かせるようにすることによ
り風が翼に当たる面積（受風面積）を制御することがで
きて出力制御を行うことができるようになっている。
【０００６】即ち、本サボニウス型風車は図１に示すよ
うに地面に固定されたタワー１、そのタワー１外周に回
転可能に取付けられたロータ軸２、そのロータ軸２に軸
対称に取付けられた２枚の翼３、互いに噛み合う歯車
９，１０による増速機、発電機１１などを備え、風力エ
ネルギーを２枚の翼３が受けることによってタワー１の
外周をロータ軸２が回転する回転エネルギーに変換し、
その回転を増速機の歯車９，１０で増速して発電機１１
により電気的エネルギーに変換するようになっている。
本サボニウス型風車においては、この２枚の相対する翼
３を本風車の運転中のロータ軸２の回転中にモータ４に
よってピニオン５が駆動されることにより、翼３に取付
けられたラック６を動作させて出力制御を行う。２枚の
翼３は互いに平行に配置されており、ピニオン５が回転
することによって同じ移動量だけ互いに反対方向に翼３
をずらすことができ、この動作量を制御することによっ
て翼３の受風面積を増減することが可能で、最低では受
風面積を零にまですることができる。
うに地面に固定されたタワー１、そのタワー１外周に回
転可能に取付けられたロータ軸２、そのロータ軸２に軸
対称に取付けられた２枚の翼３、互いに噛み合う歯車
９，１０による増速機、発電機１１などを備え、風力エ
ネルギーを２枚の翼３が受けることによってタワー１の
外周をロータ軸２が回転する回転エネルギーに変換し、
その回転を増速機の歯車９，１０で増速して発電機１１
により電気的エネルギーに変換するようになっている。
本サボニウス型風車においては、この２枚の相対する翼
３を本風車の運転中のロータ軸２の回転中にモータ４に
よってピニオン５が駆動されることにより、翼３に取付
けられたラック６を動作させて出力制御を行う。２枚の
翼３は互いに平行に配置されており、ピニオン５が回転
することによって同じ移動量だけ互いに反対方向に翼３
をずらすことができ、この動作量を制御することによっ
て翼３の受風面積を増減することが可能で、最低では受
風面積を零にまですることができる。
【０００７】翼３は図２に示すように翼３の中間部と下
部とに取付けられている計４本の直線状のレール７ｂと
ロータ軸２に取付けられているスライドブロック７ａと
の間が滑らかに移動することができるようになってお
り、ロータ軸２の先端に設けられたモータ４がモータ４
に取付けられているピニオン５を介して翼３に取付けら
れているラック６を駆動することによってレール７ｂお
よびレール７ｂに取付けられている翼３がロータ軸２に
取付けられているスライドブロック７ａに沿って動作す
ることができる構造になっている。翼３の動作量はモー
タ４の回転角をロータリーエンコーダ１４で検出するこ
とによって行う。ロータリーエンコーダ１４の出力信号
はスリップリング１３を経由して発電機１１の制御盤１
２に送信され、制御盤１２に内蔵されているコンピュー
タに入力される。ピニオン５を駆動するモータ４はスリ
ップリング１３を経由して発電機１１の制御盤１２と継
がれていて制御される。ロータ軸２はロータ軸２の上端
と下端との内径側に設けられている軸受８を介してタワ
ー１を中心に回転する。ロータ軸２の下端には歯車９が
取付けられており、歯車１０を介して増速して発電機１
１を駆動して発電する。発電機１１の出力は発電機１１
の制御盤１２で検知し、制御盤１２に内蔵されているコ
ンピュータにより制御される。
部とに取付けられている計４本の直線状のレール７ｂと
ロータ軸２に取付けられているスライドブロック７ａと
の間が滑らかに移動することができるようになってお
り、ロータ軸２の先端に設けられたモータ４がモータ４
に取付けられているピニオン５を介して翼３に取付けら
れているラック６を駆動することによってレール７ｂお
よびレール７ｂに取付けられている翼３がロータ軸２に
取付けられているスライドブロック７ａに沿って動作す
ることができる構造になっている。翼３の動作量はモー
タ４の回転角をロータリーエンコーダ１４で検出するこ
とによって行う。ロータリーエンコーダ１４の出力信号
はスリップリング１３を経由して発電機１１の制御盤１
２に送信され、制御盤１２に内蔵されているコンピュー
タに入力される。ピニオン５を駆動するモータ４はスリ
ップリング１３を経由して発電機１１の制御盤１２と継
がれていて制御される。ロータ軸２はロータ軸２の上端
と下端との内径側に設けられている軸受８を介してタワ
ー１を中心に回転する。ロータ軸２の下端には歯車９が
取付けられており、歯車１０を介して増速して発電機１
１を駆動して発電する。発電機１１の出力は発電機１１
の制御盤１２で検知し、制御盤１２に内蔵されているコ
ンピュータにより制御される。
【０００８】このコンピュータによる出力制御は図３に
示すように制御設定値として出力ターゲット値ＫＷset
をセット（１０１）し、出力ＫＷおよび翼３動作用モー
タ４の回転角θを常時検知（１０３）して差分演算ΔＫ
Ｗ＝ＫＷ−ＫＷset を計算（１０２）する。ΔＫＷの正
負を確認して条件判断（１０４）する。ΔＫＷ＞０のと
きには翼３動作用モータ４の回転角の減少量Δθを計算
（１０５）して回転角が減少するようにモータ４を駆動
（１０６）し、動作量が目標値になるまで動作するよう
に条件判断（１０７）し、目標値になったならばモータ
４を停止（１０８）させる。また、条件判断（１０４）
してΔＫＷ≦０のときには翼３動作用モータ４の回転角
θが翼３を最大に出した状態Ｈmax まで到達しているか
否かを条件判断（１０９）する。θ＝Ｈmax であれば翼
３はそのままの状態を保持（１１０）し、θ＜Ｈmax で
あれば翼３動作用モータ４の回転角の増加量Δθを計算
（１１１）して翼３を駆動（１１２）し、動作量が目標
値になるまで動作するように条件判断（１１３）し、目
標値になったならばモータ４を停止（１０８）させる。
示すように制御設定値として出力ターゲット値ＫＷset
をセット（１０１）し、出力ＫＷおよび翼３動作用モー
タ４の回転角θを常時検知（１０３）して差分演算ΔＫ
Ｗ＝ＫＷ−ＫＷset を計算（１０２）する。ΔＫＷの正
負を確認して条件判断（１０４）する。ΔＫＷ＞０のと
きには翼３動作用モータ４の回転角の減少量Δθを計算
（１０５）して回転角が減少するようにモータ４を駆動
（１０６）し、動作量が目標値になるまで動作するよう
に条件判断（１０７）し、目標値になったならばモータ
４を停止（１０８）させる。また、条件判断（１０４）
してΔＫＷ≦０のときには翼３動作用モータ４の回転角
θが翼３を最大に出した状態Ｈmax まで到達しているか
否かを条件判断（１０９）する。θ＝Ｈmax であれば翼
３はそのままの状態を保持（１１０）し、θ＜Ｈmax で
あれば翼３動作用モータ４の回転角の増加量Δθを計算
（１１１）して翼３を駆動（１１２）し、動作量が目標
値になるまで動作するように条件判断（１１３）し、目
標値になったならばモータ４を停止（１０８）させる。
【０００９】従来のサボニウス型風車においては翼がロ
ータ軸に固定されており、出力が風速によって変動す
る。従って、風に対してアクティブな出力制御をするこ
とができず、このために従来のサボニウス型風車におい
ては考えられる最高の強風時にも耐えられるように大容
量の発電機を必要としているが、本サボニウス型風車に
おいてはロータ軸２の上下端を挟みロータ軸２に固定さ
れたスライドブロック７ａがそれぞれ平行な位置に置か
れ、このスライドブロック７ａには円弧状の翼３の内面
側の中間と下端とに固定されたレール７ｂが嵌合し、ス
ライドブロック７ａに沿って翼３がスライド可能となっ
ている。さらに、翼３の内面側の上端に設けられたラッ
ク６と、ロータ軸２の先端に設けられた発電機１１の出
力によって制御されるモータ４のピニオンとの組合わせ
によって翼３が最大に広がった位置から翼３と翼３とが
完全に一致する零の位置にする手段と、風速の変化に応
じて発電機１１の出力が一定となるように翼３をスライ
ドさせる手段へ信号を出力する制御手段とを備え、翼３
の受風面積を制御することによって低風速時には受風面
積を大きくし、また強風時には受風面積を小さくして発
電機１１の出力を制御することができる構造にするとと
もに、カットアウト風速では受風面積を零としてブレー
キなしでもロータ２を停止することができるようにロー
タ軸２にスライドブロック７ａを設け、翼３に設けたレ
ール７ｂをこのスライドブロック７ａに沿ってスライド
可能とし、また地面に固定されたタワー１を中心に回転
するロータ軸２の先端に発電機１１の出力によって制御
されるモータ４を設け、このモータ４によって駆動され
るピニオン５により翼３に取付けられたラック６を動作
させることによって受風面積をコントロールして出力制
御を行うようになっており、風速の強弱によって変動す
る発電機１１の出力を制御盤１２で検知して２枚の翼３
を互いに逆方向にスライドさせることにより翼３が受け
る風力エネルギーをコントロールする。このように、相
対する２枚の翼３を平行移動が可能な構造として受風面
積を完全に零の状態から受風面積の最大まで動作可能な
構造とすることにより風速による出力変動の少ない安定
した出力制御が可能となり、またカットアウト風速時の
風車停止用のブレーキ機構が不要となってコストが低減
される。また、受風面積を零にすることが可能となり、
最大の強風に対応する大容量の発電機１１が不要になる
と同時にサボニウス型風車の能力に合った適格な発電機
１１を選定することができる。
ータ軸に固定されており、出力が風速によって変動す
る。従って、風に対してアクティブな出力制御をするこ
とができず、このために従来のサボニウス型風車におい
ては考えられる最高の強風時にも耐えられるように大容
量の発電機を必要としているが、本サボニウス型風車に
おいてはロータ軸２の上下端を挟みロータ軸２に固定さ
れたスライドブロック７ａがそれぞれ平行な位置に置か
れ、このスライドブロック７ａには円弧状の翼３の内面
側の中間と下端とに固定されたレール７ｂが嵌合し、ス
ライドブロック７ａに沿って翼３がスライド可能となっ
ている。さらに、翼３の内面側の上端に設けられたラッ
ク６と、ロータ軸２の先端に設けられた発電機１１の出
力によって制御されるモータ４のピニオンとの組合わせ
によって翼３が最大に広がった位置から翼３と翼３とが
完全に一致する零の位置にする手段と、風速の変化に応
じて発電機１１の出力が一定となるように翼３をスライ
ドさせる手段へ信号を出力する制御手段とを備え、翼３
の受風面積を制御することによって低風速時には受風面
積を大きくし、また強風時には受風面積を小さくして発
電機１１の出力を制御することができる構造にするとと
もに、カットアウト風速では受風面積を零としてブレー
キなしでもロータ２を停止することができるようにロー
タ軸２にスライドブロック７ａを設け、翼３に設けたレ
ール７ｂをこのスライドブロック７ａに沿ってスライド
可能とし、また地面に固定されたタワー１を中心に回転
するロータ軸２の先端に発電機１１の出力によって制御
されるモータ４を設け、このモータ４によって駆動され
るピニオン５により翼３に取付けられたラック６を動作
させることによって受風面積をコントロールして出力制
御を行うようになっており、風速の強弱によって変動す
る発電機１１の出力を制御盤１２で検知して２枚の翼３
を互いに逆方向にスライドさせることにより翼３が受け
る風力エネルギーをコントロールする。このように、相
対する２枚の翼３を平行移動が可能な構造として受風面
積を完全に零の状態から受風面積の最大まで動作可能な
構造とすることにより風速による出力変動の少ない安定
した出力制御が可能となり、またカットアウト風速時の
風車停止用のブレーキ機構が不要となってコストが低減
される。また、受風面積を零にすることが可能となり、
最大の強風に対応する大容量の発電機１１が不要になる
と同時にサボニウス型風車の能力に合った適格な発電機
１１を選定することができる。
【００１０】
【発明の効果】本発明に係るサボニウス型風車は前記の
ように構成されており、翼が受ける風のエネルギーをコ
ントロールすることができるので、回転数を一定に保っ
て風速による出力変動の少ない安定した出力が得られ
る。従って、強風にも耐えることができるような大容量
の発電機が不要になり、サボニウス型風車の能力に見合
う最適な発電機を選定することができて発電効率などが
向上する。
ように構成されており、翼が受ける風のエネルギーをコ
ントロールすることができるので、回転数を一定に保っ
て風速による出力変動の少ない安定した出力が得られ
る。従って、強風にも耐えることができるような大容量
の発電機が不要になり、サボニウス型風車の能力に見合
う最適な発電機を選定することができて発電効率などが
向上する。
【図１】図１（ａ）は本発明の実施の一形態に係るサボ
ニウス型風車の斜視図、同図（ｂ）は平面図である。
ニウス型風車の斜視図、同図（ｂ）は平面図である。
【図２】図２は断面図である。
【図３】図３はその出力制御のフローチャート図であ
る。
る。
１ タワー ２ ロータ軸 ３ 翼 ４ モータ ５ ピニオン ６ ラック ７ａ スライドブロック ７ｂ レール ８ 軸受 ９ 増速機の歯車 １０ 増速機の歯車 １１ 発電機 １２ 制御盤 １３ スリップリング １４ ロータリーエンコーダ
Claims (1)
- 【請求項１】 円弧状の面をなす２枚の同一形状の翼が
円弧を外側にして向き合いロータ軸を中心に互いに上記
円弧の弦方向に軸対称にずれ合って設けられ上記円弧状
の面の内側で風を受けて上記ロータ軸を回転させるサボ
ニウス型風車において、上記２枚の翼が互いにずれ合う
量を風速に応じて制御して受風面積を調節する手段を備
えたことを特徴とするサボニウス型風車。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5920296A JPH09250444A (ja) | 1996-03-15 | 1996-03-15 | サボニウス型風車 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5920296A JPH09250444A (ja) | 1996-03-15 | 1996-03-15 | サボニウス型風車 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09250444A true JPH09250444A (ja) | 1997-09-22 |
Family
ID=13106610
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5920296A Withdrawn JPH09250444A (ja) | 1996-03-15 | 1996-03-15 | サボニウス型風車 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09250444A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100809837B1 (ko) * | 2007-03-15 | 2008-03-04 | 김기철 | 수직축 원통형풍차의 날개 조절장치 |
| KR100840586B1 (ko) * | 2007-04-27 | 2008-06-23 | 근 석 장 | 수직축 풍력발전장치 |
| DE102012014627A1 (de) | 2012-07-17 | 2014-02-06 | Christiane Bareiß Segovia | Konischer Rotor zur Aufladung von Akkumulatoren bei Verkehrsmitteln mit Elektro- und Hybridantrieb |
| WO2017043298A1 (ja) * | 2015-09-07 | 2017-03-16 | 株式会社Ｗｉｎｐｒｏ | 回転軸軸支構造 |
| JP2017089636A (ja) * | 2015-11-04 | 2017-05-25 | 株式会社Ihi | 回転部材とこれを備える流体発電装置 |
| JP2020023956A (ja) * | 2018-08-06 | 2020-02-13 | 酒見 裕幸 | 自然流体発電装置 |
| CN112922786A (zh) * | 2021-02-03 | 2021-06-08 | 安晓敏 | 一种防止侧翻和固定稳定的风力发电装置 |
| CN114198260A (zh) * | 2021-12-14 | 2022-03-18 | 西南石油大学 | 一种高效垂直轴开关磁阻微风发电机 |
-
1996
- 1996-03-15 JP JP5920296A patent/JPH09250444A/ja not_active Withdrawn
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100809837B1 (ko) * | 2007-03-15 | 2008-03-04 | 김기철 | 수직축 원통형풍차의 날개 조절장치 |
| KR100840586B1 (ko) * | 2007-04-27 | 2008-06-23 | 근 석 장 | 수직축 풍력발전장치 |
| DE102012014627A1 (de) | 2012-07-17 | 2014-02-06 | Christiane Bareiß Segovia | Konischer Rotor zur Aufladung von Akkumulatoren bei Verkehrsmitteln mit Elektro- und Hybridantrieb |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20030603 |