JP2005113896A - 垂直発電機の風車 - Google Patents

Abstract

【課題】 従来の多くの風力発電機は、風力を９０°変換して使用する方式であるから、分力で使用効率は良いとは云へない、又高所固定であるから、保守管理も困難且つ危険であった、受風面積も風力の素通り面積が比較的多く、検討すべき問題があった、垂直型発電機に於いても、半径に作用する逆作用の風力を、如何に防ぐかの問題が有った
【解決手段】 回転翼の周囲に固定したガイド翼を配して、受風面積を増大し、逆風も回転用に変換して逆風を皆無とし、ガイド翼により受風を増速傾向として回転翼に誘導し、ガイド翼と放物線形状の回転翼とにより、放物線の頂点に集中する如く、風力を受け渡して、能率の増大を計り、且つ回転翼の周囲を固定翼で囲んだので、安全なものとなった。
【選択図】 図１

Description

発明の詳細な説明

本発明の属する技術分野

本発明は、垂直型風力発電機に使用する、風車に係わるものである。

従来風力発電の多くは、風力に対向したプロペラ方式が使用されている、然し此の方式は風力を９０°変換して使用のため、風力を分力して使用し、之が最大の効率は羽根の対向角度が４５°が最高であり、従って風力を最大５０％以下に於いて使用している、然も回転翼の使用している面積に対して、風力を使用している面積は、羽根の面積のみで、他の面積は風力の素通りで、風力の利用効率は有効といえない、その他風切り音の防止に、羽根に捻れを行う等あるが、風力の変化に伴い、適切な角度の対応は理論的にも困難で、風切り音の原因となっている、その他高所固定のため、保守管理が困難且つ危険である、等の問題点や風の方向に向きを絶えず変更する等の問題点があり、一般家庭用としても無理な点が有った。

次いで垂直型風力発電機に於いては、多様な形状の物が有るが、受風面の半径に於ける逆回転の風速を、如何に防ぐかの難点等があり、之がと思う物は、無かった。

特願２００１−２４８３６１

発明が解決しようとする課題

本願は先に２００１−２４８３６１ により出願し、出願後有効な案を見いだし、補正に於いて訂正を試みたが、訂正仕切れず、改めて出願する物である。
従来のプロペラ型に於いては、安全性や風力の利用率等を考慮するならば、一般家庭用としては不向きである、よって垂直型風力発電機を考慮したが、之とて安全性に欠げ、例えばクロスフロー型等に就いても、風力の利用率等満足した物で無かった、依って垂直型にして風力の利用効率もよく、且つ安全性も有る物を考慮するに至った。

課題を解決するための手段

即ち本発明は、垂直型風力発電機であるが、クロスフロウー型の様に内部に風が通過する構造とせず、例えば回転ドアーの如く、直接回転翼に、風力を受ける機構とし、其の周囲に固定したガイド翼を当設して、安全且つ風力の効率を高める事を考えると同時に、逆風の防止を考えた、また修理点検等も、楽に出来る様に構造をユニット化し、組立分解積層等も楽に出来る様な構造を考えた。

先に本発明の構造に就いて説明する、図１に示す組図は、図２於いて示すＡ−Ａ断面の平面図でる、図２は本発明の組図の、側面図である、図３に示す図は回転翼の平面図であり、図４に示す図は回転翼の側面図である、図５に示す図はガイド翼の平面図であり、図６に示す図は支柱９に取り付けた、ガイド板７の側面図である、

図３及び図４の風車について説明する、図３は回転軸芯１の周囲に、放物線状の回転翼２を複数個当設した図である、図４はユニット化した２個の風車を、重ね合はせて組んだ側面図で、回転軸芯１の先端は段付として、複数のボルト３により、接合したものである、此の２個の風車は、上下の支え板４により支えられ、芯軸５と発電機取り付け板６に支えられ、回転を行う、下部の機構は後述する。

図５及び図６のガイド翼について説明する、図５に示すガイド板７は両端を勾配に切った長い薄板を、図６に示すＡと云う寸法に、長いコ型に折り曲げたガイド板７で、之を複数個接合して円筒状に製作した物である、図６に示す図は之を２個重ねて、上下の保持板８によって保持し、支柱９によって組立たものである。

図１及び図２に就いて説明する、図１に示す組図は、回転可能な風車図３と、図５に示す、固定可能なガイド板７とを組合わせた平面図で、図２示す組図のＡ−Ａ断面図である、図２に示す組図は図１に示す組図の側面図である、上下２個の風車をボルト３により一体化して、下部に発電機取り付け板６を介して、発電機１０を当設し、発電機の下部はベアリング１１によって支えられ、上部は芯軸５とベアリング１１によって支えられて、風車は発電機１０と一体となって回転する、図６に示すガイド翼は、ガイド板７の部分を上下の保護板８と共に支柱９によって固定され、風車は発電機１０と共に、上下の保護板８によって支えられて回転し、図２に示す如く、内部において回転する風車の周囲に対応して、固定した図５に示すガイド翼を構成した、機構を示す。

図２に示す構図は、２段重ねの構図であるが、之を数段重ねんとすれば、ボルト３を外し支柱９を長くすることにより、回転軸芯１を同一形状に製作することにより、際限無く重ねる事が出来る。

発明の効果

先ずプロペラ型と本発明の、風力の効率の違いに就いて、説明する、図７に於いてＢ−Ｃ線をプロペラの受風面とし、水平の矢印を風力の方向とする、垂直の矢印は羽根の回転方向して、羽根の角度は４５°とする（４５°以外は効率が落ちる）今Ａ−Ｂを風力として、之を ４５°に分力するならば、Ａ−Ｃを引き出す事ができ、更に之を分解してＡ−Ｄを引き出す事が出来る、このＡ−Ｄが回転力で、図解で示す通り受風の５０％以下が回転力である、之に対し本願発明の効率について説明する。
図１において説明する、垂直矢印の方向より、受風したとする、この時全面受風するが仮にＡの面に受風したとして、此の風量はＢなる間口に圧縮されて進み、其の圧縮比はＡとＢの比によって決まるのであるが、現実には簡単にはでない、実験に待つしか無いが、何れにしても圧縮の方向に有る事は間違い無い、今プロペラ式と受風面積が同じと考えるならば、片方は半減され、片方は直風を作用する事となり、本願発明が遙かに効率が高いといえる。

従来の垂直型風力発電機と比較対照する、従来の垂直型は、何の様に弁護しても半径の片側は逆風を受ける、本発明は図１に見る如くガイド翼により、逆風は殆ど皆無と云って良く、逆風も回転力に変えている。

風力の使用面積について、プロペラ方式は使用円の面積に対し、羽根面のみの使用であるが、本発明は全面使用であるので、規模はそれほど小さく出来る。

放物線弧状の回転翼２と、ガイド板７は、絶えず合対して放物線形を構成して、風力を其の頂点に送り込むので、回転半径を極力外径に寄せる事が出来、又圧縮傾向にある風力を頂点に集中するので、非常に有効に回転力を得ることが出来る。

図２に示す様にボルト３を外して、支柱９を長くすることで、図３の回転翼と図５のガイド翼をユニット化して於けば、設置する各地の風力の差に応じて、段数を変える事で、多様に安価に製作する事が出来る。

図１に示す如く回転翼の周囲を、固定のガイド板７で取り囲んでいるので、安全である、従って一般家庭用としても、適当である。

風力は風速そのままを、圧縮傾向に使用しているので、比較的低速で使用出来、高さも低く製作でき、保守管理も楽である

プロペラ型の羽根は、取り付け部より末端まで周速が異なる為、羽根の角度と風速と一致せず、風切り音が出やすいが、本発明は直風そのままを羽根に受けて、作動するので風切り音は、今後の実験で見るが出にくい筈である。

以上の特性に加え従来の垂直型発電機の特性を付け加えるならば、尚多くの応用範囲を提供出来るのではあるまいか。

本発明の実施形態を示す組図の矢印部分の断面平面図 本発明の実施形態を示す組図の側面の断面図 回転翼の断面平面図 回転翼の断面側面図 ガイド翼の矢印部分の断面平面図 ガイド翼の２段重ねて支柱に取り付けた断面の側面図 プロペラの角度と風力関係の説明図

符号の説明

１ 回転軸芯
２ 回転翼
３ ボルト
４ 支え板
５ 芯軸
６ 発電機取り付け板
７ ガイド板
８ 保持板
９ 支柱
１０ 発電機
１１ ベアリング

Claims (1)

1. 図３に於いて示す、回転翼芯１と、放物線状の複数の回転翼２とで、一体となしたる、風車図３の、回転翼２の周囲に対応して、図５に示す如き、ガイド板７にて、ドウナツ型に組み上げたガイド翼図５とを、図１に示す如く、組み合わせて、固定したガイド板７と回転翼２とは、絶えず合い対して放物線形状を形成して、ガイド板７は圧縮した風力を、放物線の頂点に集中する如く回転翼２に受け渡して、ガイド翼図５と風車図３とは、通過する風力を増幅助長して、回転翼２に効率よく、風力の受け渡しを行う方式としたことを、特徴とした風車。

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