JP2003097416A - Aggregate of wind power generation device - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、風力発電装置集合
体に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a wind power generator assembly.
【従来の技術】風力発電装置は、風により羽根車を回転
させ、この回転エネルギーを発電機により電気エネルギ
ーに変換して発電する装置である。風力発電装置は、風
をエネルギー源とするために、発電のために特別なエネ
ルギー源（石油燃料や核燃料など）を確保する必要がな
い、さらに発電により環境汚染物を生じないなどの大き
な利点を有するが、発電量が小さいという問題がある。
風力発電装置により十分な発電量を得るために、多くの
量の風が羽根車に当たるよう、羽根車の直径を大きくす
ることが一般的である。そして、直径が数十ｍにも及ぶ
羽根車を備えた大型の風力発電装置が実用化されてい
る。2. Description of the Related Art A wind power generator is a device for rotating an impeller by wind and converting this rotational energy into electric energy by a generator to generate electricity. Since the wind power generator uses wind as an energy source, there is no need to secure a special energy source (such as petroleum fuel or nuclear fuel) for power generation, and the power generation does not generate environmental pollutants. However, there is a problem that the amount of power generation is small.
In order to obtain a sufficient amount of power generation by the wind turbine generator, it is common to increase the diameter of the impeller so that a large amount of wind hits the impeller. Then, a large-scale wind power generator equipped with an impeller having a diameter of several tens of meters has been put into practical use.
【０００２】風力発電装置に用いる羽根車は、風を受け
て回転するが、風に乱流や急激な風向の変化を生じると
失速して回転が停止する。直径の大きな羽根車を有する
大型の風力発電装置は、発電量が大きい利点を有する
が、羽根車が失速した場合に発電が停止してしまうた
め、発電の安定性に問題がある。[0002] An impeller used in a wind turbine generator receives wind and rotates, but when turbulence or a sudden change in wind direction occurs in the wind, it stalls and stops rotating. A large-scale wind power generator having an impeller with a large diameter has an advantage that the amount of power generation is large, but since the power generation stops when the impeller stalls, there is a problem in power generation stability.
【０００３】上記の問題を解決するために、直径の小さ
な羽根車を有する小型の風力発電装置を複数個用いた風
力発電装置の集合体が知られている。風力発電装置集合
体は、羽根車のうちの幾つかが失速しても、残りの羽根
車が回転をして発電を続けるために、発電の安定性に優
れている。In order to solve the above problems, a set of wind power generators using a plurality of small wind power generators having impellers with a small diameter is known. Even if some of the impellers stall, the wind turbine generator assembly has excellent stability in power generation because the remaining impellers rotate and continue to generate power.
【０００４】風力発電装置集合体は、発電の安定性には
優れるが、羽根車の直径を小さくしたために発電量が小
さい。この為、十分な発電量を得るためには、非常に多
くの数の風力発電装置を用いて、大規模の風力発電装置
集合体を構成する必要がある。従って、実用化される風
力発電装置の殆どは、直径が数十ｍ程度、大きいもので
は直径が５０ｍ以上の羽根車を備えた大型の風力発電装
置である。The wind power generator assembly is excellent in power generation stability, but the amount of power generation is small because the diameter of the impeller is small. Therefore, in order to obtain a sufficient amount of power generation, it is necessary to construct a large-scale wind power generation device aggregate by using a very large number of wind power generation devices. Therefore, most of the wind power generators put to practical use are large wind power generators having an impeller with a diameter of about several tens of meters, and a large diameter of 50 m or more.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、十分
な発電量が得られる小規模の風力発電装置集合体を提供
することにある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a small-scale wind power generator assembly which can obtain a sufficient amount of power generation.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明者は、羽根車の周
囲が円筒状のダクトで囲まれた風力発電装置を複数個用
いて集合体を構成することにより、十分な発電量が安定
して得られ、かつ小規模の風力発電装置集合体を提供で
きることを見出した。Means for Solving the Problems The inventor of the present invention stabilizes a sufficient amount of power generation by constructing an assembly using a plurality of wind power generators in which the impeller is surrounded by a cylindrical duct. It has been found that a small-scale wind power generator assembly obtained by the above can be provided.
【０００７】本発明は、地球表面もしくは地球表面に係
留された基台に軸受けを介して回転可能に設置された支
柱、そして支柱の両側に互いに対称的に配置された風力
発電装置からなり、風力発電装置のそれぞれが、壁体の
断面が前端部から後端部にかけて流線形をなす円筒状ダ
クト、ダクトの内壁表面から立設された柱状部材によっ
て固定された、ダクトの中心軸に沿って延びる、回転軸
と発電機とを収容する筒状容器、そして回転軸の前端部
に接続する羽根車を含む風力発電装置であることを特徴
とする風力発電装置集合体にある。本発明の風力発電装
置集合体の好ましい態様は、下記の通りである。The present invention comprises a support rotatably installed on a surface of the earth or a base moored on the surface of the earth via bearings, and wind power generators symmetrically arranged on both sides of the support. Each of the power generators extends along the central axis of the duct, which is fixed by a cylindrical duct whose wall cross section is streamlined from the front end to the rear end, and a columnar member which is erected from the inner wall surface of the duct. A wind power generator assembly including a cylindrical container that houses a rotating shaft and a generator, and an impeller connected to a front end of the rotating shaft. Preferred embodiments of the wind turbine generator assembly of the present invention are as follows.
【０００８】（１）支柱のそれぞれの側に二個以上の風
力発電装置が配置され、そして各風力発電装置の円筒状
ダクトの周囲に空気流通路がある。
（２）支柱を回転可能に支持する支持台が付設されてい
る。(1) Two or more wind power generators are arranged on each side of the pillar, and there is an air flow passage around the cylindrical duct of each wind power generator. (2) A support base for rotatably supporting the support column is attached.
【０００９】本発明はまた、地球表面もしくは地球表面
に係留された基台に設置された支柱、そして支柱の上端
に軸受けを介して回転可能に取り付けられた上部フレー
ム、上部フレームに固定され、支柱の長手方向に沿って
下方に延びる一対の垂直フレーム、そして垂直フレーム
のそれぞれに備えられ、支柱を中心として互いに対称的
に配置された風力発電装置からなり、風力発電装置のそ
れぞれが、壁体の断面が前端部から後端部にかけて流線
形をなす円筒状ダクト、ダクトの内壁表面から立設され
た柱状部材によって固定され、ダクトの中心軸に沿って
延びる、回転軸と発電機とを収容する筒状容器、そして
回転軸の前端部に接続する羽根車を含む風力発電装置で
あることを特徴とする風力発電装置集合体にもある。こ
のような本発明の風力発電装置集合体の好ましい態様
は、下記の通りである。The present invention also relates to a pillar installed on the earth surface or a base moored on the earth surface, an upper frame rotatably attached to the upper end of the pillar via a bearing, and a pillar fixed to the upper frame. A pair of vertical frames extending downward along the longitudinal direction of the wind turbine, and wind power generators provided in each of the vertical frames and symmetrically arranged with respect to each other, and each of the wind power generators includes a wall body. A cylindrical duct whose cross section has a streamlined shape from the front end to the rear end, and is fixed by a columnar member erected from the inner wall surface of the duct and extends along the central axis of the duct, and accommodates a rotating shaft and a generator. There is also a wind turbine generator assembly including a tubular container and an impeller connected to a front end portion of a rotating shaft. Preferred embodiments of such a wind turbine generator assembly of the present invention are as follows.
【００１０】（１）垂直フレームのそれぞれに二個以上
の風力発電装置が配置され、そして各風力発電装置の円
筒状ダクトの周囲に空気流通路がある。
（２）支柱が、地球表面に設置された柱状構造物であ
る。
（３）前記の柱状構造物が、煙突である。
（４）支柱の外周に沿って回転可能な車輪が、垂直フレ
ームの支柱側に付設されている。(1) Two or more wind power generators are arranged on each vertical frame, and an air flow passage is provided around the cylindrical duct of each wind power generator. (2) The pillar is a columnar structure installed on the surface of the earth. (3) The columnar structure is a chimney. (4) Wheels that can be rotated along the outer periphery of the column are attached to the column side of the vertical frame.
【００１１】上記二つの本発明の風力発電装置集合体に
用いられる風力発電装置の好ましい態様は、下記の通り
である。
（１）円筒状ダクトの中心軸方向の長さが、ダクト前端
部での開口径の１．３乃至３．０倍の範囲にある。
（２）ダクト前端部での開口径が、ダクト後端部での開
口径の１．０乃至１．５倍の範囲にある。
（３）円筒状ダクトの壁体断面の前端部と後端部とを結
ぶ直線に対して、外周側縁部と内周側縁部のいずれもが
交差することがない。
（４）回転軸と発電機とを収容する筒状容器が、ダクト
後端部よりも、ダクトの中心軸方向の長さの５乃至５０
％の範囲の長さで突き出している。
（５）羽根車が、２乃至５枚の羽根を有する。
（６）羽根車の直径が、０．３乃至５ｍの範囲にある。The preferred embodiments of the wind turbine generator used in the above two wind turbine generator assemblies of the present invention are as follows. (1) The length of the cylindrical duct in the central axis direction is in the range of 1.3 to 3.0 times the opening diameter at the front end of the duct. (2) The opening diameter at the front end of the duct is 1.0 to 1.5 times the opening diameter at the rear end of the duct. (3) Neither the outer peripheral side edge portion nor the inner peripheral side edge portion intersects with the straight line connecting the front end portion and the rear end portion of the wall cross section of the cylindrical duct. (4) The cylindrical container that houses the rotating shaft and the generator has a length of 5 to 50, which is longer than the rear end of the duct in the central axis direction of the duct.
The length is in the range of%. (5) The impeller has 2 to 5 blades. (6) The diameter of the impeller is in the range of 0.3 to 5 m.
【００１２】本発明はまた、地球表面もしくは地球表面
に係留された基台に設置された支柱の上端に、軸受けを
介して回転可能に上部フレームを取り付け、該上部フレ
ームに、支柱の長手方向に沿って下方に延びる一対の垂
直フレームを取り付け、そして該垂直フレームのそれぞ
れに、支柱を中心として互いに対称的な配置となるよう
に風力発電装置を固定することを特徴とする風力発電装
置の設置方法にもある。本発明の風力発電装置の設置方
法の好ましい態様は、下記の通りである。According to the present invention, an upper frame is rotatably attached via a bearing to the upper end of a pillar installed on the surface of the earth or a base moored on the surface of the earth, and the upper frame is mounted in the longitudinal direction of the pillar. A method of installing a wind turbine generator, characterized in that a pair of vertical frames extending downwardly are attached, and the wind turbine generator is fixed to each of the vertical frames so that the wind turbine generators are arranged symmetrically with respect to a pillar. There is also The preferred embodiments of the method for installing the wind turbine generator of the present invention are as follows.
【００１３】（１）風力発電装置のそれぞれが、壁体の
断面が前端部から後端部にかけて流線形をなす円筒状ダ
クト、該ダクトの内壁表面から立設された柱状部材によ
って固定された、ダクトの中心軸に沿って延びる、回転
軸と発電機とを収容する筒状容器、そして回転軸の前端
部に接続する羽根車を含む風力発電装置である。
（２）垂直フレームのそれぞれに二個以上の風力発電装
置が配置され、そして各風力発電装置の円筒状ダクトの
周囲に空気流通路がある。
（３）支柱が、地球表面に設置された柱状構造物であ
る。
（４）前記の柱状構造物が、煙突である。
（５）支柱の外周に沿って回転可能な車輪を、垂直フレ
ームの支柱側に付設する。(1) Each of the wind turbine generators is fixed by a cylindrical duct whose cross section of the wall body is streamlined from the front end portion to the rear end portion, and a columnar member erected from the inner wall surface of the duct. A wind power generator including a cylindrical container that extends along a central axis of a duct and that houses a rotating shaft and a generator, and an impeller that is connected to a front end portion of the rotating shaft. (2) Two or more wind power generators are arranged in each of the vertical frames, and there is an air flow passage around the cylindrical duct of each wind power generator. (3) The pillar is a columnar structure installed on the surface of the earth. (4) The columnar structure is a chimney. (5) A wheel that can rotate along the outer periphery of the column is attached to the column side of the vertical frame.
【００１４】[0014]
【発明の実施の形態】本発明の風力発電装置集合体を、
添付の図面を用いて説明する。図１は、本発明の風力発
電装置集合体の一例の構成を示す部分断面図である。図
２は、図１に示す本発明の風力発電装置集合体の側面図
である。図１および図２に示す本発明の風力発電装置集
合体１は、地球表面２に軸受け３を介して回転可能に設
置された支柱４、そして支柱４の両側に互いに対称的に
配置された風力発電装置５などから構成される。それぞ
れの風力発電装置５が風を受けて発電すると、発電され
た電気エネルギーは、集電ケーブル６を通じて集めら
れ、スリップリング７を介して送電ケーブル８から出力
される。なお、図２においては、集電ケーブルと送電ケ
ーブルの記載は略する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The wind power generator assembly of the present invention is
This will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing the configuration of an example of a wind turbine generator assembly of the present invention. FIG. 2 is a side view of the wind turbine generator assembly of the present invention shown in FIG. A wind turbine generator assembly 1 of the present invention shown in FIGS. 1 and 2 includes a support 4 rotatably installed on a surface 2 of the earth via a bearing 3, and wind power symmetrically arranged on both sides of the support 4. The power generator 5 and the like are included. When each wind power generator 5 receives wind to generate power, the generated electric energy is collected through the power collection cable 6 and output from the power transmission cable 8 through the slip ring 7. Note that, in FIG. 2, the description of the power collection cable and the power transmission cable is omitted.
【００１５】また、風力発電装置５が受ける風の向きが
変化した場合、風力発電装置５の備える円筒状ダクト９
の外周面が受けた風の力により、支柱４を中心とするモ
ーメントが生じて軸受け３が滑り、風力発電装置が配置
された支柱４が、風力発電装置が風に向うように回転す
る。風力発電装置が配置された支柱４を、風力発電装置
５が風に向うように回転させるために、ダクト９の側面
から風が当たった場合の風圧抵抗中心が、支柱４の中心
軸と一致しないように風力発電装置を配置することが好
ましい。即ち、風力発電装置を側面から見た場合に、ダ
クトの前面、支柱の中心軸、そして風圧抵抗中心がこの
順に配置されるように、あるいは、支柱の中心軸、ダク
トの前面、そして風圧抵抗中心がこの順に配置されるよ
うに、風力発電装置を支柱に配置することが好ましい。
また、風力発電装置集合体の適当な位置（例えば、ダク
トの外周面の上部や支柱の頂部）に垂直安定板（フィ
ン）を設けることも好ましい。When the direction of the wind received by the wind turbine generator 5 changes, the cylindrical duct 9 provided in the wind turbine generator 5 is changed.
The force of the wind received by the outer peripheral surface of the bearing causes a moment about the support column 4 to slide the bearing 3, and the support column 4 on which the wind turbine generator is arranged rotates so that the wind turbine generator faces the wind. The center of wind pressure resistance when the wind hits the side surface of the duct 9 in order to rotate the strut 4 on which the wind power generator is arranged so that the wind power generator 5 faces the wind, and the center of the wind pressure resistance does not coincide with the central axis of the strut 4. It is preferable to arrange the wind power generator in such a manner. That is, when the wind turbine generator is viewed from the side, the front surface of the duct, the central axis of the pillar, and the wind pressure resistance center are arranged in this order, or the central axis of the pillar, the front surface of the duct, and the wind pressure resistance center. It is preferable to arrange the wind power generators on the support columns so that are arranged in this order.
Further, it is also preferable to provide a vertical stabilizer (fin) at an appropriate position of the wind power generator assembly (for example, the upper part of the outer peripheral surface of the duct or the top of the column).
【００１６】風力発電装置５は、ボルトなどの適当な固
定手段を用いて支柱４に直接固定して配置してもよい
し、支柱４に支持部材１０などを付設して、支持部材１
０と風力発電装置５を固定して配置してもよい。また、
風力発電装置集合体には、避雷針１１や風向風速計１２
などを付設することもできる。風向風速計１２の本体が
風雨に曝されないように、風向風速計の本体などを収容
する容器１３を支柱の頂部に設けることもできる。The wind turbine generator 5 may be directly fixed to the support column 4 by using an appropriate fixing means such as a bolt, or the support member 10 may be attached to the support column 4 to support the support member 1.
0 and the wind turbine generator 5 may be fixedly arranged. Also,
The wind power generator assembly includes a lightning rod 11 and a wind anemometer 12
Etc. can be attached. In order to prevent the main body of the wind anemometer 12 from being exposed to wind and rain, a container 13 for accommodating the main body of the wind anemometer or the like may be provided at the top of the column.
【００１７】また、支柱４を支える軸受け３の種類に特
に制限はなく、転がり軸受け、すべり軸受けのいずれも
用いることができる。図３は、転がり軸受けを用いた場
合の、軸受けと支柱の接続部の一例の構成を示す断面図
である。図３に示すように、支柱４は、転がり軸受け２
１を介して、地面に埋められた基礎コンクリート２２の
上に設置することが好ましい。軸受け２１は、アンカー
ボルト２３などの適当な固定具により、基礎コンクリー
ト上に強固に固定される。There is no particular limitation on the type of the bearing 3 that supports the support column 4, and either a rolling bearing or a sliding bearing can be used. FIG. 3 is a cross-sectional view showing a configuration of an example of a connecting portion between the bearing and the support when the rolling bearing is used. As shown in FIG. 3, the support column 4 includes a rolling bearing 2
It is preferable to install it on the foundation concrete 22 buried in the ground through 1. The bearing 21 is firmly fixed on the foundation concrete by a suitable fixing tool such as an anchor bolt 23.
【００１８】図４は、すべり軸受けを用いた場合の、軸
受けと支柱の接続部の一例の構成を示す断面図である。
支柱４は、すべり軸受け２５を介して、地面に埋められ
た基礎コンクリート２２の上に設置することが好まし
い。滑り軸受け２５は、軸受け枠体２６に固定された円
筒状のすべり部材２７と、円盤状のすべり部材２８とか
らなる。支柱４は、円盤状のすべり部材２８の上に設置
されている。円筒状すべり部材２７は、支柱との摩擦を
小さくするため、即ち支柱との接触面積を小さくするた
め、互いに間隔を空けて配置された複数のすべり部材か
ら構成されていてもよい。同様に、円盤状すべり部材２
８は、互いに間隔を空けて配置された複数のすべり部材
から構成されていてもよい。FIG. 4 is a sectional view showing an example of the structure of a connecting portion between the bearing and the support when a sliding bearing is used.
The pillar 4 is preferably installed on the foundation concrete 22 buried in the ground via the sliding bearing 25. The sliding bearing 25 is composed of a cylindrical sliding member 27 fixed to a bearing frame 26 and a disk-shaped sliding member 28. The column 4 is installed on a disk-shaped sliding member 28. The cylindrical sliding member 27 may be composed of a plurality of sliding members spaced from each other in order to reduce friction with the support, that is, to reduce a contact area with the support. Similarly, the disk-shaped sliding member 2
8 may be composed of a plurality of sliding members arranged at intervals.
【００１９】図１に示すように、風力発電装置５を支柱
４の両側に対称的に配置することにより、風力発電装置
の自重により支柱のそれぞれの側で生ずる曲げモーメン
トを釣り合わせ、支柱４や軸受け３に加わる曲げモーメ
ントを小さくすることができる。曲げモーメントを小さ
くすることにより、支柱や軸受けに必要とされる機械的
強度が小さくなり、支柱の太さや軸受けの大きさを小さ
く設定できるため、風力発電装置集合体の規模を小さく
できる。支柱や軸受けに加わる曲げモーメントをさらに
小さくするために、支柱４を回転可能に支持する支持台
１４を付設することが好ましい。支柱を回転可能に支持
するには、支柱４と支持台１４との接触部に、軸受けや
滑り部材（図示は略する）を付設すればよい。As shown in FIG. 1, by arranging the wind power generators 5 symmetrically on both sides of the support columns 4, the bending moments generated on the respective sides of the support columns are balanced by the own weight of the wind power generators so that the support columns 4 and The bending moment applied to the bearing 3 can be reduced. By reducing the bending moment, the mechanical strength required for the support columns and bearings is reduced, and the thickness of the support columns and the size of the bearings can be set small, so that the size of the wind turbine generator assembly can be reduced. In order to further reduce the bending moment applied to the support column and the bearing, it is preferable to attach a support base 14 that rotatably supports the support column 4. In order to rotatably support the column, a bearing or a sliding member (not shown) may be attached to the contact portion between the column 4 and the support base 14.
【００２０】次に、本発明の風力発電装置集合体１で用
いる風力発電装置５について説明する。図５は、風力発
電装置５の一例の構成を示す部分断面図である。また、
図６に、図５で示す風力発電装置の正面図を示す。図５
および図６に示す風力発電装置は、壁体の断面３１が前
端部から後端部にかけて流線形をなす円筒状ダクト９、
ダクト９の内壁表面から立設された柱状部材３２によっ
て固定されたダクト９の中心軸に沿って延びる筒状容器
３３を有する。そして筒状容器３３には、回転軸３４と
発電機３５とが収容され、回転軸３４の前端部には羽根
車３６が接続されている。羽根車３６は、風を受ける羽
根３７を２枚有している。そして、発電機３５から電気
エネルギーを取り出すために、発電機３５と集電ケーブ
ル６とが電気的に接続されている。Next, the wind turbine generator 5 used in the wind turbine generator assembly 1 of the present invention will be described. FIG. 5 is a partial cross-sectional view showing the configuration of an example of the wind turbine generator 5. Also,
FIG. 6 shows a front view of the wind turbine generator shown in FIG. Figure 5
The wind turbine generator shown in FIG. 6 has a cylindrical duct 9 in which the cross section 31 of the wall body is streamlined from the front end to the rear end.
It has a cylindrical container 33 extending along the central axis of the duct 9 fixed by a columnar member 32 standing from the inner wall surface of the duct 9. The cylindrical container 33 accommodates a rotating shaft 34 and a generator 35, and an impeller 36 is connected to the front end of the rotating shaft 34. The impeller 36 has two blades 37 that receive the wind. Then, in order to take out electric energy from the generator 35, the generator 35 and the current collecting cable 6 are electrically connected.
【００２１】このような風力発電装置においては、円筒
状ダクト９により、ダクト前面から内部に流入した風の
速度が２倍以上に増速される。風のエネルギーは、風速
の３乗に比例し、そして発電の効率は、羽根車が受ける
風のエネルギーに比例する。従って、本発明で用いる風
力発電装置の発電効率は、ダクトを用いない場合に比べ
て８倍以上となる。ダクトを備えた風力発電装置の詳細
については後述する。In such a wind power generator, the cylindrical duct 9 doubles the velocity of the wind flowing from the front of the duct to the inside. Wind energy is proportional to the cube of wind speed, and the efficiency of power generation is proportional to the wind energy received by the impeller. Therefore, the power generation efficiency of the wind turbine generator used in the present invention is 8 times or more as compared with the case where no duct is used. Details of the wind turbine generator including the duct will be described later.
【００２２】このような発電効率の高い風力発電装置を
用いた本発明の風力発電装置集合体は、発電量が大きく
且つ小規模である。具体的には、風速が１０ｍ／秒程度
の場合、直径が３．６ｍ程度の羽根車を備えた、ダクト
を有しない風力発電装置の発電量は２ｋＷ程度である
が、直径が１．８ｍ程度の羽根車を備えた、ダクトを有
する風力発電装置の発電量は１０ｋＷ程度である。従っ
て、例えば、１００ｋＷの電力が必要とされる場合、従
来の風力発電装置集合体においては、風力発電装置を５
０個程度用いる必要があるが、本発明の風力発電装置集
合体においては、ダクトを有する風力発電装置を１０個
程度用いるだけでよい。The wind power generator assembly of the present invention using such a wind power generator having high power generation efficiency has a large amount of power generation and a small scale. Specifically, when the wind speed is about 10 m / sec, the power generation amount of the wind power generator without the duct, which has the impeller with the diameter of about 3.6 m, is about 2 kW, but the diameter is about 1.8 m. The power generation amount of the wind power generation device having the duct equipped with the impeller is about 10 kW. Therefore, for example, when 100 kW of electric power is required, in the conventional wind power generation device assembly, the wind power generation device is 5
Although it is necessary to use about 0 wind turbine generators of the present invention, it is only necessary to use about 10 wind turbine generators having ducts.
【００２３】以上のように、本発明においては、発電効
率の高い風力発電装置を用いることにより、支柱に配置
する風力発電装置の数を少なくし、さらに風力発電装置
を支柱の両側に互いに対称に配置することにより、支柱
の太さや軸受けの大きさを小さくできるため、発電量が
大きく且つ極めて小規模の風力発電装置集合体を得るこ
とができる。このような構成の風力発電装置集合体は、
予め一体とされた支柱と風力発電装置を、地上に設置さ
れた軸受けの上に乗せるだけで風力発電装置集合体を構
成できるため、施工がし易いという利点もある。As described above, in the present invention, by using the wind power generator having high power generation efficiency, the number of wind power generators arranged on the support column is reduced, and the wind power generators are symmetrically arranged on both sides of the support column. By arranging them, the thickness of the support pillars and the size of the bearings can be reduced, so that it is possible to obtain an extremely small-scale wind power generation device assembly with a large amount of power generation. The wind turbine generator assembly having such a configuration is
There is also an advantage that the construction is easy because the wind power generator assembly can be configured only by placing the pillar and the wind power generator which are integrated in advance on the bearing installed on the ground.
【００２４】なお、本発明の風力発電装置集合体におけ
る風力発電装置の数や配置は、風力発電装置が支柱の両
側に対称的に配置される限り特に制限はない。例えば、
１００ｋＷ程度の発電量を得るためには、図１に示すよ
うに、支柱のそれぞれの側に５個の風力発電装置を配置
することが好ましい。この場合、１００ｋＷの発電量を
得るための風力発電装置の羽根車の直径は、１．８ｍ程
度でよい。また、３００ｋＷ程度の発電量を得るには、
支柱に配置する風力発電装置の数を増やしても良いが、
羽根車の直径を２．４ｍとして、支柱のそれぞれの側に
４個の風力発電装置を配置することが好ましい。The number and arrangement of the wind power generators in the wind power generator assembly of the present invention are not particularly limited as long as the wind power generators are symmetrically arranged on both sides of the support column. For example,
In order to obtain a power generation amount of about 100 kW, it is preferable to arrange five wind power generators on each side of the support as shown in FIG. In this case, the diameter of the impeller of the wind turbine generator for obtaining the power generation amount of 100 kW may be about 1.8 m. Moreover, in order to obtain the power generation amount of about 300 kW,
You may increase the number of wind power generators placed on the columns,
It is preferable that the diameter of the impeller be 2.4 m and that four wind power generators be arranged on each side of the support.
【００２５】本発明の風力発電装置集合体は、必要とさ
れる電力量に応じて、支柱に設置する風力発電装置の数
を増減することができる。風力発電装置の数を増減する
には、支柱のそれぞれの側に配置される風力発電装置の
縦方向（支柱の長手方向）の数を増減すればよい。ま
た、図７に示すように、横方向（水平方向）に風力発電
装置をさらに増設しても良い。また、図８に示すよう
に、風力発電装置が支柱の両側に対称的に配置されるよ
うに、風力発電装置を千鳥状に配置することもできる。In the wind turbine generator assembly of the present invention, the number of wind turbine generators installed on the support column can be increased or decreased according to the amount of electric power required. To increase or decrease the number of wind power generators, the number of wind power generators arranged on each side of the support column in the vertical direction (longitudinal direction of the support column) may be increased or decreased. Further, as shown in FIG. 7, a wind power generator may be additionally installed in the horizontal direction (horizontal direction). Further, as shown in FIG. 8, the wind turbine generators may be arranged in a staggered manner so that the wind turbine generators are symmetrically arranged on both sides of the support column.
【００２６】次に、本発明の風力発電装置集合体の別な
態様について説明する。図９は、本発明の風力発電装置
集合体の別な一例の構成を示す部分断面図である。図１
０は、図９に示す風力発電装置集合体の平面図である。
図９および図１０に示す風力発電装置集合体４１は、地
球表面２に設置された支柱４２、そして支柱４２の上端
に軸受け４３を介して回転可能に取り付けられた上部フ
レーム４４、上部フレーム４４に固定され、支柱の長手
方向に沿って下方に延びる一対の垂直フレーム４５、そ
して垂直フレーム４５のそれぞれに備えられ、支柱４２
を中心として互いに対称的に配置された風力発電装置５
などから構成される。そして風力発電装置５のそれぞれ
としては、前記と同様に円筒状ダクト９を有する風力発
電装置が用いられる。それぞれの風力発電装置５が風を
受けて発電をすると、発電された電気エネルギーは集電
ケーブル６により集められ、スリップリング７を介して
送電ケーブル８に出力される。Next, another mode of the wind power generator assembly of the present invention will be described. FIG. 9 is a partial cross-sectional view showing the configuration of another example of the wind turbine generator aggregate according to the present invention. Figure 1
0 is a plan view of the wind turbine generator assembly shown in FIG. 9.
The wind power generator assembly 41 shown in FIG. 9 and FIG. 10 includes a support column 42 installed on the earth surface 2, and an upper frame 44 and an upper frame 44 rotatably attached to the upper end of the support column 42 via a bearing 43. A pair of vertical frames 45 that are fixed and extend downward along the longitudinal direction of the column, and that are provided in each of the vertical frames 45.
Wind power generators 5 arranged symmetrically with respect to each other
Etc. Then, as each of the wind turbine generators 5, the wind turbine generator having the cylindrical duct 9 is used as described above. When each wind power generation device 5 receives wind to generate electricity, the generated electric energy is collected by the power collection cable 6 and output to the power transmission cable 8 via the slip ring 7.
【００２７】前記の風力発電装置集合体と同様に、風力
発電装置５が受ける風の向きが変化した場合、風力発電
装置５の備える円筒状ダクト９の外周面が受けた風によ
り支柱４２を中心とするモーメントが生じて軸受け４３
が滑り、風力発電装置が配置されたフレームが、風力発
電装置５が風に向うように回転する。また、風もしくは
風力発電装置の自重により垂直フレーム４５に加わる曲
げモーメントを小さくするために、垂直フレームの支柱
側には、支柱の外周面に沿って回転可能な車輪４６を付
設することが好ましい。また、風力発電装置が固定され
るフレームの強度を高くするために、上部フレーム４４
に固定され、支柱の長手方向に沿って延びる補助フレー
ム４７を付設することも好ましい。また、垂直フレーム
同士を互いに固定するように環状の補助フレーム（図示
は略する）を付設することも好ましい。Similar to the above wind power generator assembly, when the direction of the wind received by the wind power generator 5 changes, the pillar 42 is centered by the wind received by the outer peripheral surface of the cylindrical duct 9 of the wind power generator 5. And a bearing 43
Slides, and the frame on which the wind turbine generator is arranged rotates so that the wind turbine generator 5 faces the wind. Further, in order to reduce the bending moment applied to the vertical frame 45 due to the wind or the own weight of the wind power generator, it is preferable to attach wheels 46 that can rotate along the outer peripheral surface of the column to the column side of the vertical frame. In order to increase the strength of the frame to which the wind turbine generator is fixed, the upper frame 44
It is also preferable to attach an auxiliary frame 47 that is fixed to the column and extends along the longitudinal direction of the column. It is also preferable to attach an annular auxiliary frame (not shown) so as to fix the vertical frames to each other.
【００２８】図９及び図１０に示す本発明の風力発電装
置集合体４１は、高発電効率の風力発電装置５を用いる
ために小規模であり、重量も小さい。従って、風力発電
装置を支える支柱に必要とされる強度が小さくてよいた
め、既設の柱状構造物を支柱として利用することができ
る。既設の柱状構造物としては、化学工場などに設置さ
れている煙突を代表的な例として挙げることができる。
また、従来の大型の風力発電装置の支柱をそのまま利用
して、本発明の風力発電装置集合体を構成することもで
き、その場合、風力発電装置集合体を設置する新たな敷
地を確保する必要がないという利点がある。このような
利点を生かして、例えば、必要な電力量が小さい場合に
は、既設の柱状構造物に公知の風力発電装置（ダクトの
有無は問わない）を設置して、本発明の風力発電装置集
合体を構成することもできる。The wind turbine generator assembly 41 of the present invention shown in FIGS. 9 and 10 is small in scale because it uses the wind turbine generator 5 of high power generation efficiency, and has a small weight. Therefore, since the strength required for the pillar supporting the wind turbine generator may be small, the existing columnar structure can be used as the pillar. A typical example of the existing columnar structure is a chimney installed in a chemical factory or the like.
Further, the conventional large-sized wind power generator support pillars can be used as they are to form the wind power generator assembly of the present invention. In that case, it is necessary to secure a new site for installing the wind power generator assembly. There is an advantage that there is no. Taking advantage of such an advantage, for example, when the required amount of electric power is small, a known wind turbine generator (whether or not there is a duct) is installed in an existing columnar structure, and the wind turbine generator of the present invention is installed. It is also possible to form an aggregate.
【００２９】以上に記載した二種類の本発明の風力発電
装置集合体は、小規模且つ軽量であるため、地上のみで
なく、河川、湖、海などの水上に置かれたフロートなど
の上に配置することもできる。また、沿岸部の海底に支
柱を設置して、海面上に突き出した支柱に風力発電装置
を配置して風力発電装置集合体を構成することもでき
る。一般に、海上における風速は、陸上に比べて２０〜
８０％程度大きいことが知られている。本発明の風力発
電装置集合体は、海上における風速の大きな風をさらに
増速させて発電するため、海上もしくは海岸沿いなどに
設置することも好ましい。Since the two types of wind power generator aggregates of the present invention described above are small-scale and lightweight, they are not only on the ground but also on floats placed on the water of rivers, lakes, seas, etc. It can also be arranged. Further, it is possible to construct a wind turbine generator set by installing a column on the seabed in the coastal area and arranging the wind turbine on the column protruding above the sea surface. Generally, the wind speed at sea is 20 ~
It is known to be as large as 80%. Since the wind turbine generator assembly of the present invention further accelerates the wind having a high wind speed over the sea to generate electricity, it is also preferably installed on the sea or along the coast.
【００３０】本発明の風力発電装置集合体においては、
高発電効率の風力発電装置を用いることが重要なポイン
トである。一例として、図５に示す風力発電装置の円筒
状ダクト９の内部における風速について、計算機シミュ
レーションを行った。計算機シミュレーションにおいて
は、円筒状ダクトの最小の内径Ｄ1 を１８００ｍｍ、ダ
クト前端部での開口径Ｄ2 を３１６６ｍｍ、ダクトの最
大の外径Ｄ3 を３６２２ｍｍ、ダクトの中心軸方向の長
さＬ1 を５０００ｍｍとした。また、ダクト前端部での
開口径とダクト後端部での開口径とは、互いに等しくし
た。なお、発電機が収容された筒状容器は、ダクト後端
部から１０００ｍｍ（Ｌ2 ）突き出させた。In the wind turbine generator assembly of the present invention,
It is an important point to use a wind power generator with high power generation efficiency. As an example, a computer simulation was performed on the wind speed inside the cylindrical duct 9 of the wind turbine generator shown in FIG. In the computer simulation, the minimum inner diameter D 1 of the cylindrical duct is 1800 mm, the opening diameter D 2 at the front end of the duct is 3166 mm, the maximum outer diameter D 3 of the duct is 3622 mm, and the length L 1 in the central axis direction of the duct is 1. Was set to 5000 mm. The opening diameter at the front end of the duct and the opening diameter at the rear end of the duct were made equal to each other. The cylindrical container accommodating the generator was made to project 1000 mm (L 2 ) from the rear end of the duct.
【００３１】羽根車３６に羽根３７を取り付けた状態で
は、計算機シミュレーションに非常に複雑な計算を要す
るため、羽根を取り付けない状態（コーン３８は取り付
けた状態）でのシミュレーションを行った。図５に、ダ
クト前面側の風速を１とした場合のダクト内部における
風速値の計算結果を記載した。図５に示したダクト９の
内部において、横に数字が記載された細い線は、風速が
等しい場所を意味している。そして、線に添えて記載し
た数値は、計算した風速値である。With the blades 37 attached to the impeller 36, a very complicated calculation is required for computer simulation, so the simulation was performed with the blades not attached (the cone 38 is attached). FIG. 5 shows the calculation result of the wind speed value inside the duct when the wind speed on the front side of the duct is 1. In the inside of the duct 9 shown in FIG. 5, a thin line with a numeral on the side means a place where the wind speeds are equal. The numerical value attached to the line is the calculated wind speed value.
【００３２】この計算機シミュレーション結果から、羽
根車３６を、ダクト９の内径が最小となる位置（ダクト
前面から２２５０ｍｍの位置）からダクト中心軸に沿っ
て、ダクトの中心軸方向の長さの５％の距離（２５０ｍ
ｍ）前方に位置するように設置した場合、ダクトの前面
側から内部に流れ込んだ風は、羽根の先端付近で２．６
倍に増速されることがわかる。風のエネルギーは、風速
の３乗に比例し、そして発電の効率は、羽根車が受ける
風のエネルギーに比例する。従って、本発明で用いる風
力発電装置の発電効率は、ダクトを用いない場合に比べ
て１７倍程度になることが推測される。From this computer simulation result, the impeller 36 is 5% of the length in the central axis direction of the duct along the duct central axis from the position where the inner diameter of the duct 9 is minimum (the position 2250 mm from the front of the duct). Distance (250m
m) When installed so that it is located in the front, the wind that has flowed in from the front side of the duct is 2.6 in the vicinity of the tips of the blades.
You can see that the speed is doubled. Wind energy is proportional to the cube of wind speed, and the efficiency of power generation is proportional to the wind energy received by the impeller. Therefore, it is estimated that the power generation efficiency of the wind turbine generator used in the present invention is about 17 times as high as that without the duct.
【００３３】本発明で用いる風力発電装置５は、壁体の
断面３１が前端部から後端部にかけて流線形をなす円筒
状ダクト９により、ダクトの前面側から内部に流れ込ん
だ風を増速し、高い発電効率を得ている。以下に、この
ような風力発電装置の発電効率を高くするための好まし
い態様について記載する。In the wind turbine generator 5 used in the present invention, the wind which flows into the inside from the front side of the duct is accelerated by the cylindrical duct 9 in which the cross section 31 of the wall body is streamlined from the front end to the rear end. , High power generation efficiency is obtained. Below, the preferable aspect for raising the power generation efficiency of such a wind power generator is described.
【００３４】本発明で用いる風力発電装置５の円筒状ダ
クト９の中心軸方向の長さ（Ｌ1 ）は、ダクト前端部で
の開口径（Ｄ2 ）の１．３乃至３．０倍の範囲にあるこ
とが好ましい。風力発電装置５のダクトの中心軸方向の
長さ（Ｌ1 ）を長くすることで発電効率が高くなる理由
については、幾つか推測することができる。従来から、
羽根車の直径を大きくしてより多くの風を受けたり、ダ
クトの壁体の内周側縁部を流線形として、ダクトの前面
側から内部に流れ込んだ風を増速し、この増速した風を
羽根車で受けることにより、風力発電装置の発電効率を
ある程度高くできることは知られている。発電効率を高
めるこれらの方法においては、羽根車が受ける風のみが
注目されている。即ち、羽根車を通過後の風は、羽根車
の回転には用いられないので、発電効率を高める検討に
おいて、特には注目されていなかった。The length (L 1 ) in the central axis direction of the cylindrical duct 9 of the wind turbine generator 5 used in the present invention is 1.3 to 3.0 times the opening diameter (D 2 ) at the front end of the duct. It is preferably in the range. Several reasons can be inferred for the reason that the power generation efficiency is increased by increasing the length (L 1 ) of the duct of the wind turbine generator 5 in the central axis direction. Traditionally,
Increasing the diameter of the impeller to receive more wind, or making the inner peripheral edge of the duct wall streamlined to accelerate the wind that has flowed in from the front side of the duct, and increase this speed. It is known that the power generation efficiency of a wind turbine generator can be increased to some extent by receiving the wind with an impeller. In these methods of increasing the power generation efficiency, only the wind received by the impeller has received attention. That is, since the wind after passing through the impeller is not used for rotating the impeller, it has not been particularly noticed in the study of increasing the power generation efficiency.
【００３５】本発明者は、羽根車を通過後の風の流れ
と、ダクトの形状との関係について詳細な検討をした。
その結果、羽根車を通過後の風の流れが乱れる（渦の発
生など）と、風に進行方向以外の速度成分が生じて、ダ
クト内部の羽根車の後方において風の流れが遅くなるこ
とがわかった。羽根車の後方における風の乱れは、様々
な場所で生じる。風の乱れの例としては、ダクト９、筒
状容器３３、または柱状部材３２の後方で生ずる後流、
あるいは、ダクト内面、筒状容器表面、柱状部材表面か
ら風が剥離することにより生じるカルマン渦などが挙げ
られる。The present inventor has made a detailed study on the relationship between the flow of wind after passing through the impeller and the shape of the duct.
As a result, when the wind flow after passing through the impeller is disturbed (such as the generation of vortices), a velocity component other than the traveling direction is generated in the wind, and the wind flow is delayed behind the impeller inside the duct. all right. Wind turbulence behind the impeller occurs at various locations. Examples of the turbulence of the wind include a wake generated behind the duct 9, the cylindrical container 33, or the columnar member 32,
Alternatively, a Karman vortex generated by the air separating from the inner surface of the duct, the surface of the cylindrical container, or the surface of the columnar member may be used.
【００３６】ダクト内部の羽根車の後方において風の流
れが遅くなると、ダクトの壁体の断面形状が流線形で
も、ダクト前面側から内部に流れ込んだ風が増速し難く
なる。ダクトの中心軸方向の長さを、ダクト前端部での
開口径に対して長くすることにより、羽根車の後方にお
ける風の乱れが生じる位置を、羽根車の設置された位置
より十分後方に移すことができる。従って、ダクトの前
面側から内部に流れ込んだ風は、羽根車に到達するまで
に十分に増速することができる。When the flow of wind slows behind the impeller inside the duct, even if the cross-sectional shape of the wall of the duct is streamlined, it is difficult for the wind flowing into the interior from the front side of the duct to accelerate. By making the length of the duct in the central axis direction longer than the opening diameter at the front end of the duct, the position where wind turbulence occurs behind the impeller is moved sufficiently rearward from the position where the impeller is installed. be able to. Therefore, the wind that has flowed in from the front side of the duct can be sufficiently accelerated before reaching the impeller.
【００３７】さらに風力発電装置を高発電効率とするた
めに、羽根車の後方における風の乱れを防止し、ダクト
の前面側から内部に流れ込んだ風を十分増速するため
に、円筒状ダクト９の壁体の断面３１の前端部と後端部
とを結ぶ直線に対して、外周側縁部と内周側縁部のいず
れも交差しないことが好ましい。Further, in order to increase the power generation efficiency of the wind turbine generator, in order to prevent turbulence of the wind behind the impeller and to sufficiently accelerate the wind flowing into the inside from the front side of the duct, the cylindrical duct 9 is used. It is preferable that neither the outer peripheral side edge portion nor the inner peripheral side edge portion intersects a straight line connecting the front end portion and the rear end portion of the cross section 31 of the wall body.
【００３８】また、ダクトの外周面において渦が発生す
ると、発生した渦がダクトの後方（羽根車の後方）に移
動することがある。従って、外周面における渦の発生を
防止するため、壁体の断面の外周側縁部も流線形とする
ことがさらに好ましい。このように、本発明で用いる風
力発電装置は、発電効率を高くするために、ダクトの外
周面を流れる風も利用することが好ましい。従って、上
記の二種類の本発明の風力発電装置集合体においては、
それぞれの風力発電装置のダクトの周囲には空気流通路
があることが好ましい。従って、図１に示す本発明の風
力発電装置集合体において、風力発電装置５の周囲に
は、空気流通路１５があることが好ましい。同様に、図
７〜図９に示す本発明の風力発電装置集合体において
も、風力発電装置５の周囲には、空気流通路１５がある
ことが好ましい。When a vortex is generated on the outer peripheral surface of the duct, the generated vortex may move to the rear of the duct (rear of the impeller). Therefore, in order to prevent generation of vortices on the outer peripheral surface, it is further preferable that the outer peripheral side edge portion of the cross section of the wall body is also streamlined. As described above, it is preferable that the wind turbine generator used in the present invention also uses the wind flowing on the outer peripheral surface of the duct in order to increase the power generation efficiency. Therefore, in the above two types of wind power generator aggregates of the present invention,
There is preferably an airflow passage around the duct of each wind turbine generator. Therefore, in the wind power generator assembly of the present invention shown in FIG. 1, it is preferable that the air flow passage 15 is provided around the wind power generator 5. Similarly, in the wind turbine generator assembly of the present invention shown in FIGS. 7 to 9, it is preferable that the air flow passage 15 is provided around the wind turbine generator 5.
【００３９】なお、壁体断面の内周側縁部の形状を、ダ
クト前面側から内部に流れ込んだ風を、ダクトの内部で
乱れを生じさせずに増速するという目的の範囲内で変形
した形状は、本発明でいう「流線形」に含まれる。そし
て外周側縁部の形状を、渦の発生を防止するという目的
の範囲内で変形した形状は、本発明でいう「流線形」に
含まれる。このような変形の例として、ダクトの外周側
縁部の形状が、ダクトの前端から後端に達するまでの一
部において流線形をなしている場合が挙げられる。外周
側縁部の形状の一部が流線形であれば、渦の発生をある
程度は抑えられる。さらに、外周側縁部の形状につい
て、本発明でいう「流線形」には、特別な場合として、
直線（壁体の断面の前端部と後端部とを結ぶ直線に一致
する）も含まれる。It should be noted that the shape of the inner peripheral side edge of the wall cross section was modified within the range of the purpose of increasing the speed of the wind flowing into the interior from the front side of the duct without causing turbulence inside the duct. The shape is included in the “streamline” in the present invention. A shape obtained by deforming the shape of the outer peripheral side edge within the range of the purpose of preventing the generation of vortices is included in the “streamline” in the present invention. An example of such a modification is a case where the outer peripheral side edge of the duct is streamlined in a part from the front end to the rear end of the duct. If part of the shape of the outer peripheral edge is streamlined, the generation of vortices can be suppressed to some extent. Furthermore, regarding the shape of the outer peripheral side edge part, in the "streamline" in the present invention, as a special case,
A straight line (corresponding to a straight line connecting the front end portion and the rear end portion of the cross section of the wall body) is also included.
【００４０】風力発電装置のダクトの壁面の断面形状と
しては、航空機の分野で詳細に検討されている公知の翼
の形状を用いることができる。ダクトの断面形状として
好ましい翼の例としては、ＮＡＣＡ６５3 −６１８（ａ
＝０．５）、ＮＡＣＡ６４3−６１８、ＮＡＣＡ６３3
−６１８、ＦＸ６１−１８４、およびＦＸ６６−Ｓ−１
９６Ｖ１が挙げられ、ＮＡＣＡ６５3 −６１８（ａ＝
０．５）の翼が特に好ましい。As the cross-sectional shape of the wall surface of the duct of the wind turbine generator, a known wing shape that has been studied in detail in the field of aircraft can be used. Examples of preferred blade as the cross-sectional shape of the duct, NACA65 3 -618 (a
= 0.5), NACA64 3 -618, NACA63 3
-618, FX61-184, and FX66-S-1
96V1 and NACA65 3 -618 (a =
The blade of 0.5) is particularly preferable.
【００４１】また、図５に示すように、回転軸３４と発
電機３５とを収容する筒状容器３３が、ダクト９の後端
部よりも、ダクトの中心軸方向の長さ（Ｌ1 ）の５乃至
５０％の範囲の長さで突き出していることが好ましく、
５乃至４０％の範囲の長さで突き出していることがさら
に好ましい。ダクトの後端部から筒状容器を突き出すこ
とで、筒状容器の後端から発生する後流（もしくはカル
マン渦など）をダクトの外で発生させ、羽根車の後方の
風の乱れをさらに防止すことができる。また、ダクトの
後端と筒状容器の後端とが近い位置に配置されると、そ
れぞれの後端付近から発生する渦が合成されてより大き
な渦となり、羽根車の後方の風の流れを悪くするため、
筒状容器は、ダクトの中心軸方向の長さの５％以上の長
さで突き出すことが好ましく、１０％以上の長さで突き
出すことがさらに好ましい。As shown in FIG. 5, the length of the cylindrical container 33 accommodating the rotating shaft 34 and the generator 35 in the central axis direction of the duct 9 is larger than the rear end portion of the duct 9 (L 1 ). It is preferable that the protrusions have a length in the range of 5 to 50%,
It is more preferable that the protrusions have a length in the range of 5 to 40%. By protruding the tubular container from the rear end of the duct, a wake (or Karman vortex, etc.) generated from the rear end of the tubular container is generated outside the duct, further preventing wind turbulence behind the impeller. You can Also, when the rear end of the duct and the rear end of the tubular container are arranged close to each other, the vortices generated near the rear ends of the ducts are combined into a larger vortex, and the flow of wind behind the impeller is reduced. To make it worse
It is preferable that the cylindrical container protrudes at a length of 5% or more of the length in the central axis direction of the duct, and more preferably at a length of 10% or more.
【００４２】さらに、ダクト内部において風を増速させ
るため、ダクト前端部での開口径（Ｄ2 ）を、ダクト後
端部での開口径よりやや大きくすることも好ましく、ダ
クト前端部での開口径は、ダクト後端部での開口径の
１．０乃至１．５倍の範囲にあることが好ましい。そし
て、ダクトの壁体の断面形状による風の増速効果を高め
るため、ダクト前端部での開口径（Ｄ2 ）が、ダクトの
最小の内径（Ｄ1 ）に対して１．５乃至３．０倍の範囲
にあることが好ましい。Further, in order to accelerate the wind inside the duct, it is also preferable to make the opening diameter (D 2 ) at the front end of the duct slightly larger than the opening diameter at the rear end of the duct. The diameter is preferably in the range of 1.0 to 1.5 times the opening diameter at the rear end of the duct. Then, in order to enhance the wind speed increasing effect due to the sectional shape of the wall of the duct, the opening diameter (D 2 ) at the front end of the duct is 1.5 to 3. with respect to the minimum inner diameter (D 1 ) of the duct. It is preferably in the range of 0 times.
【００４３】そして、ダクトの壁体の断面形状により増
速した風のエネルギーを効率良く羽根車に伝えるため、
羽根車を、ダクトの内径が最小になる位置からダクト中
心軸に沿って、ダクトの中心軸方向の長さの±２５％の
範囲の位置に配置することが好ましい。羽根車は、ダク
トの内径が最小になる位置からダクト中心軸に沿って、
ダクトの中心軸方向の長さの±２０％の範囲の位置に配
置することがより好ましく、±１５％の範囲の位置に配
置することがさらに好ましく、±１０％の範囲の位置に
配置することが特に好ましい。In order to efficiently transmit the energy of the wind accelerated by the sectional shape of the wall of the duct to the impeller,
It is preferable to dispose the impeller at a position within a range of ± 25% of the length in the central axis direction of the duct from the position where the inner diameter of the duct becomes the minimum, along the central axis of the duct. The impeller is located along the center axis of the duct from the position where the inner diameter of the duct is minimum.
It is more preferable to dispose at a position within a range of ± 20% of the length of the duct in the central axis direction, more preferably at a position within a range of ± 15%, and further preferably at a position within ± 10%. Is particularly preferable.
【００４４】一方、羽根車の前方において風の乱れが生
じると、羽根車の受ける（羽根車を回転させる）風のエ
ネルギーが小さくなるため、羽根車の中心軸の前端部
が、円錐形状もしくは側面が膨らんだ円錐形状をなして
いる（このような形状をした部分は、一般にコーンと呼
ばれている）ことが好ましい。コーン３８とダクト９
は、どちらもダクト内部を通る風の流路を狭める働きを
するので、羽根車３６の受ける風の速度をより速くする
ことができる。On the other hand, when the wind turbulence occurs in front of the impeller, the energy of the wind received by the impeller (rotating the impeller) becomes small. Therefore, the front end of the central axis of the impeller has a conical shape or a side surface. Preferably has a swelled cone shape (the portion having such a shape is generally called a cone). Cone 38 and duct 9
Both have the function of narrowing the flow path of the wind passing through the inside of the duct, so that the speed of the wind received by the impeller 36 can be further increased.
【００４５】羽根車３６には、羽根３７を２乃至５枚の
範囲で設けることが好ましい。羽根車の羽根が１枚であ
ると、羽根が受ける風の量が小さく、発電効率が低い。
そして、羽根の数が増加するに従い、羽根から発生する
渦が多くなり発電効率が低下し、加えて羽根の回転によ
る騒音も大きくなる。従って、羽根車の羽根の枚数は、
実用的には、前記の範囲にあることが好ましい。また、
羽根車の直径が大きいと、必然的に風力発電装置が大型
化し、重量も大きくなるため、羽根車の直径は０．３乃
至５ｍの範囲にあることが好ましい。The impeller 36 is preferably provided with 2 to 5 blades 37. When the impeller has only one blade, the amount of wind received by the blade is small and the power generation efficiency is low.
As the number of blades increases, the number of vortices generated from the blades increases, the power generation efficiency decreases, and the noise due to the rotation of the blades also increases. Therefore, the number of impeller blades is
Practically, it is preferably within the above range. Also,
If the diameter of the impeller is large, the wind power generator will inevitably become large in size and heavy in weight. Therefore, the diameter of the impeller is preferably in the range of 0.3 to 5 m.
【００４６】[0046]
【発明の効果】本発明により、発電の安定性に優れ、そ
して実用的な発電量が得られる極めて小規模の風力発電
装置集合体が得られる。According to the present invention, it is possible to obtain a very small-scale wind power generator assembly which is excellent in power generation stability and can obtain a practical amount of power generation.
【図１】本発明の風力発電装置集合体の一例の構成を示
す正面図である。FIG. 1 is a front view showing a configuration of an example of a wind turbine generator aggregate according to the present invention.
【図２】図１に示す風力発電装置集合体の側面図であ
る。FIG. 2 is a side view of the wind turbine generator assembly shown in FIG.
【図３】本発明の風力発電装置集合体における、軸受け
と支柱の接続部の一例の構成を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a configuration of an example of a connecting portion between a bearing and a support in the wind turbine generator aggregate of the present invention.
【図４】本発明の風力発電装置集合体における、軸受け
と支柱の接続部の別の一例の構成を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing the configuration of another example of the connecting portion between the bearing and the support in the wind turbine generator aggregate according to the present invention.
【図５】本発明の風力発電装置集合体に用いる風力発電
装置の一例の構成を示す部分断面図である。FIG. 5 is a partial cross-sectional view showing the configuration of an example of a wind turbine generator used in the wind turbine generator assembly of the present invention.
【図６】図３に示す風力発電装置の正面図である。FIG. 6 is a front view of the wind turbine generator shown in FIG.
【図７】本発明の風力発電装置集合体の別の一例の構成
を示す正面図である。FIG. 7 is a front view showing the configuration of another example of the wind turbine generator aggregate according to the present invention.
【図８】本発明の風力発電装置集合体のさらに別の一例
の構成を示す正面図である。FIG. 8 is a front view showing the configuration of still another example of the wind turbine generator aggregate according to the present invention.
【図９】本発明の風力発電装置集合体のさらに別の一例
の構成を示す正面図である。FIG. 9 is a front view showing the configuration of still another example of the wind turbine generator aggregate according to the present invention.
【図１０】図９に示す風力発電装置集合体の平面図であ
る。10 is a plan view of the wind turbine generator assembly shown in FIG. 9. FIG.
１ 風力発電装置集合体 ２ 地球表面 ３ 軸受け ４ 支柱 ５ 風力発電装置 ６ 集電ケーブル ７ スリップリング ８ 送電ケーブル ９ 円筒状ダクト １０ 支持部材 １１ 避雷針 １２ 風向風速計 １３ 容器 １４ 支持台 １５ 空気流通路 ２１ 転がり軸受け ２２ 基礎コンクリート ２３ アンカーボルト ２４ 取り付けボルト ２５ すべり軸受け ２６ 軸受け枠体 ２７ 円筒状滑り部材 ２８ 円盤状滑り部材 ３１ 壁体断面 ３２ 柱状部材 ３３ 筒状容器 ３４ 回転軸 ３５ 発電機 ３６ 羽根車 ３７ 羽根 ３８ コーン ４１ 風力発電装置集合体 ４２ 支柱 ４３ 軸受け ４４ 上部フレーム ４５ 垂直フレーム ４６ 車輪 ４７ 補助フレーム ４８ 固定具 1 Wind power generator assembly 2 Earth surface 3 bearings 4 props 5 Wind power generator 6 current collection cable 7 slip rings 8 power transmission cables 9 Cylindrical duct 10 Support member 11 lightning rod 12 Wind direction anemometer 13 containers 14 Support 15 Air flow passage 21 Rolling bearing 22 Foundation concrete 23 Anchor bolt 24 mounting bolts 25 sliding bearings 26 Bearing frame 27 Cylindrical sliding member 28 Disc-shaped sliding member 31 Wall section 32 columnar member 33 Cylindrical container 34 rotation axis 35 generator 36 impeller 37 feathers 38 cones 41 Wind power generator assembly 42 props 43 bearing 44 Upper frame 45 vertical frame 46 wheels 47 Auxiliary frame 48 Fixture
Claims (20)
基台に軸受けを介して回転可能に設置された支柱、そし
て該支柱の両側に互いに対称的に配置された風力発電装
置からなり、該風力発電装置のそれぞれが、壁体の断面
が前端部から後端部にかけて流線形をなす円筒状ダク
ト、該ダクトの内壁表面から立設された柱状部材によっ
て固定された、ダクトの中心軸に沿って延びる、回転軸
と発電機とを収容する筒状容器、そして回転軸の前端部
に接続する羽根車を含む風力発電装置であることを特徴
とする風力発電装置集合体。1. A wind power generator comprising support columns rotatably installed on a surface of the earth or a base moored on the surface of the earth via bearings, and wind power generators symmetrically arranged on both sides of the support. Each of the power generating devices has a cylindrical duct whose cross-section of the wall is streamlined from the front end to the rear end, and is fixed by a columnar member erected from the inner wall surface of the duct along the central axis of the duct. A wind power generator assembly including a tubular container that extends and accommodates a rotary shaft and a generator, and an impeller that is connected to a front end of the rotary shaft.
電装置が配置され、そして各風力発電装置の円筒状ダク
トの周囲に空気流通路があることを特徴とする請求項１
に記載の風力発電装置集合体。2. Two or more wind power generators are arranged on each side of the stanchion, and there is an air flow passage around the cylindrical duct of each wind power generator.
The wind power generator assembly according to.
されていることを特徴とする請求項１に記載の風力発電
装置集合体。3. The wind turbine generator assembly according to claim 1, further comprising a support base that rotatably supports the support columns.
基台に設置された支柱、そして該支柱の上端に軸受けを
介して回転可能に取り付けられた上部フレーム、該上部
フレームに固定され、支柱の長手方向に沿って下方に延
びる一対の垂直フレーム、そして該垂直フレームのそれ
ぞれに備えられ、支柱を中心として互いに対称的に配置
された風力発電装置からなり、該風力発電装置のそれぞ
れが、壁体の断面が前端部から後端部にかけて流線形を
なす円筒状ダクト、該ダクトの内壁表面から立設された
柱状部材によって固定され、ダクトの中心軸に沿って延
びる、回転軸と発電機とを収容する筒状容器、そして回
転軸の前端部に接続する羽根車を含む風力発電装置であ
ることを特徴とする風力発電装置集合体。4. A pillar installed on the surface of the earth or a base moored on the surface of the earth, an upper frame rotatably attached to the upper end of the pillar via a bearing, and fixed to the upper frame. A pair of vertical frames extending downward along the longitudinal direction, and wind power generators provided in each of the vertical frames and arranged symmetrically with respect to each other about a column, each of the wind power generators having a wall body. A cylindrical duct whose cross section is streamlined from the front end to the rear end, fixed by columnar members erected from the inner wall surface of the duct, and extending along the central axis of the duct. A wind power generator assembly including a cylindrical container to be housed and an impeller connected to a front end of a rotating shaft.
力発電装置が配置され、そして各風力発電装置の円筒状
ダクトの周囲に空気流通路があることを特徴とする請求
項４に記載の風力発電装置集合体。5. The wind turbine according to claim 4, wherein two or more wind power generators are arranged in each of the vertical frames, and there is an air flow passage around the cylindrical duct of each wind power generator. Generator set.
物であることを特徴とする請求項４に記載の風力発電装
置集合体。6. The wind turbine generator assembly according to claim 4, wherein the pillar is a columnar structure installed on the surface of the earth.
する請求項６に記載の風力発電装置集合体。7. The wind turbine generator assembly according to claim 6, wherein the columnar structure is a chimney.
垂直フレームの支柱側に付設されていることを特徴とす
る請求項４に記載の風力発電装置集合体。8. A wheel rotatable along the outer circumference of the column,
The wind turbine generator assembly according to claim 4, wherein the wind turbine generator assembly is attached to a column side of the vertical frame.
クト前端部での開口径の１．３乃至３．０倍の範囲にあ
ることを特徴とする請求項１もしくは４に記載の風力発
電装置集合体。9. The cylindrical duct according to claim 1, wherein the length of the cylindrical duct in the central axis direction is 1.3 to 3.0 times the opening diameter at the front end of the duct. Wind power generator assembly.
端部での開口径の１．０乃至１．５倍の範囲にある請求
項１もしくは４に記載の風力発電装置集合体。10. The wind turbine generator assembly according to claim 1, wherein the opening diameter at the front end of the duct is in the range of 1.0 to 1.5 times the opening diameter at the rear end of the duct.
端部とを結ぶ直線に対して、外周側縁部と内周側縁部の
いずれもが交差することがない請求項１もしくは４に記
載の風力発電装置集合体。11. The outer peripheral side edge part and the inner peripheral side edge part do not intersect with a straight line connecting the front end part and the rear end part of the wall cross section of the cylindrical duct. 4. The wind power generator assembly according to item 4.
が、ダクト後端部よりも、ダクトの中心軸方向の長さの
５乃至５０％の範囲の長さで突き出している請求項１も
しくは４に記載の風力発電装置集合体。12. A cylindrical container for accommodating a rotating shaft and a generator projects from the rear end portion of the duct by a length in the range of 5 to 50% of the length in the central axis direction of the duct. The wind power generator assembly according to 1 or 4.
請求項１もしくは４に記載の風力発電装置集合体。13. The wind turbine generator assembly according to claim 1, wherein the impeller has 2 to 5 blades.
囲にあることを特徴とする請求項１もしくは４に記載の
風力発電装置集合体。14. The wind turbine generator assembly according to claim 1, wherein the diameter of the impeller is in the range of 0.3 to 5 m.
た基台に設置された支柱の上端に、軸受けを介して回転
可能に上部フレームを取り付け、該上部フレームに、支
柱の長手方向に沿って下方に延びる一対の垂直フレーム
を取り付け、そして該垂直フレームのそれぞれに、支柱
を中心として互いに対称的な配置となるように風力発電
装置を固定することを特徴とする風力発電装置の設置方
法。15. An upper frame is rotatably attached via a bearing to an upper end of a pillar installed on a surface of the earth or a base moored on the surface of the earth, and is attached to the upper frame downward along the longitudinal direction of the pillar. A method of installing a wind turbine generator, characterized in that a pair of vertical frames extending in the vertical direction are attached, and the wind turbine generator is fixed to each of the vertical frames so that the wind turbine generators are arranged symmetrically with respect to the pillar.
面が前端部から後端部にかけて流線形をなす円筒状ダク
ト、該ダクトの内壁表面から立設された柱状部材によっ
て固定された、ダクトの中心軸に沿って延びる、回転軸
と発電機とを収容する筒状容器、そして回転軸の前端部
に接続する羽根車を含む風力発電装置であることを特徴
とする請求項１５に記載の風力発電装置の設置方法。16. A wind turbine generator, wherein each wall is fixed by a cylindrical duct having a streamlined cross section from a front end portion to a rear end portion, and a columnar member erected from an inner wall surface of the duct. 16. A wind power generator comprising a cylindrical container that extends along a central axis of the shaft and that houses a rotating shaft and a generator, and an impeller that is connected to a front end portion of the rotating shaft. Wind power generator installation method.
風力発電装置が配置され、そして各風力発電装置の円筒
状ダクトの周囲に空気流通路があることを特徴とする請
求項１６に記載の風力発電装置の設置方法。17. The wind turbine according to claim 16, wherein two or more wind power generators are arranged in each of the vertical frames, and an air flow passage is provided around the cylindrical duct of each wind power generator. How to install the generator.
造物であることを特徴とする請求項１５に記載の風力発
電装置の設置方法。18. The method for installing a wind turbine generator according to claim 15, wherein the pillar is a columnar structure installed on the surface of the earth.
とする請求項１８に記載の風力発電装置の設置方法。19. The method for installing a wind turbine generator according to claim 18, wherein the columnar structure is a chimney.
を、垂直フレームの支柱側に付設することを特徴とする
請求項１５に記載の風力発電装置の設置方法。20. The method for installing a wind turbine generator according to claim 15, wherein a wheel that can rotate along the outer periphery of the pillar is attached to the pillar side of the vertical frame.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001292483A JP2003097416A (en) | 2001-09-25 | 2001-09-25 | Aggregate of wind power generation device |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP2001292483A JP2003097416A (en) | 2001-09-25 | 2001-09-25 | Aggregate of wind power generation device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003097416A true JP2003097416A (en) | 2003-04-03 |
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ID=19114439
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| JP (1) | JP2003097416A (en) |
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