JP2010084676A - 三枚翼式垂直軸型風車装置翼の構造 - Google Patents
三枚翼式垂直軸型風車装置翼の構造 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】 三枚翼式垂直軸型風車装置のローターをより効率をよくし回転エネルギに変換し他のエネルギに変換可能な風車装置をえる構造様式を得る。
【解決手段】従来の三枚翼式垂直軸型風車装置の上下方向の風のエネルギも効率よく利用するため、上下方向の風の流れがスムーズでかつ風車の回転力に寄与するよう、ブレードの上下方向も絞るように湾曲させる構造とした。
【選択図】 なし
【解決手段】従来の三枚翼式垂直軸型風車装置の上下方向の風のエネルギも効率よく利用するため、上下方向の風の流れがスムーズでかつ風車の回転力に寄与するよう、ブレードの上下方向も絞るように湾曲させる構造とした。
【選択図】 なし
Description
この発明は、風力によって回転し、その回転エネルギを電気エネルギ等の他のエネルギに変換する風車装置を効率的に回転させる構造に関する。
一般的なプロペラ形風車装置は、理論的効率は高いが、プロペラを風上に向けていなければならないとか、騒音の問題等がある。従来の抗力形垂直軸式風車では理論的にはプロペラ形より効率が得られない。従来の抗力形垂直軸式風車の通常構造を図1に示す。三枚翼式垂直軸型風車ロータは、ロータ回転軸1の上方に水平上板2、下方に水平下板3を配置し、垂直の三枚のブレード4がそれらをつなぐ。ブレード4と水平板の接続曲線5は空気力学的に効率のよい曲線である。ロータ回転軸1がローター保持支柱7に取り付けられて、ロータ軸回転方向6で回転する。しかし、垂直方向の断面形状は同じである。図2に上からみた翼の形状と配置を示す。三枚のブレードA8,ブレードB9,ブレードC10があり、ブレードA8に当る風11はブレードA8の内縁に当ってブレードA8を押す力を発生させる。ブレードB9に当る風12はブレードB9の外縁2に沿って曲げられ押す力を発生させるが、図2から明らかなように、ブレードAに当る風11による押す力はブレードBに当る風12による押す力より大きい。この差によりこの風車は図2では、時計回りに回転する。
特許第4117247号
従来の方式では、水平方向の風の力を利用することしか考慮していない。しかしながら、風車のローターに侵入した風は垂直方向にも流れることが確かめられた。本発明では、この垂直方向の風の力も利用してさらに効率上げるための構造に関するものである。
三枚翼のブレードの形状を垂直方向にも曲げ、上下方向の風による力から回転力を発生させる形状とする。この方式は抗力効果でだけではく、プロペラ効果も兼ね備えるため効率が向上する。
この発明による三枚翼式垂直軸がた風車装置は風向に作用されず、風力より効率よく回転エネルギを得られ、電力など他のに変換することが可能になり、その効果は大きい。
本発明の一般的実施例を図3から図7にしめす。
図3は本発明の風車装置のブレードを上から見た図と横から垂直断面で切った曲線を示したものである。水平の風13は従来の風車と同様にブレード曲面14に当り水平の風による力15を発生する。垂直方向に曲る風16はブレード曲面14に当りプロペラ効果をもたらし、垂直の風による力17を発生する。ブレード曲面14の上下方向の曲線は空気の分子がスムーズに曲るような曲線にすることより乱気流を防ぎ、効率をあげられる。
さらに解かりやすくするため、図4に本風車装置のブレード曲面の6分の1を立体的に示す。ブレードD18は上部になると絞られる3次元曲面になっている。風車内に水平に入ってきた風19はブレード曲面に当り上部に曲げられ上昇する。この時、ブレードD18を押す力20を発生する。この力は水平方向成分の抗力と垂直成分によるプロペラ効果による力の合成力である。この力により、風車回転軸21の周りに回転力22が生じる。ブレードE23、ブレードF24は他の2枚のブレードで効果は同様である。
図5は実際の実施例に基づいた、本発明の全体図である。風車は回転軸25の回りを回る。水平に侵入してきた風26が風車上部に抜ける風27と下部に抜ける風28とに分かれて、風車回転軸25のまわりに回転29を生じる。風車の最大径、先端部系と長さの関係は、用途や構造により決定される。
図6に上下方向に抜ける風がスムーズに流れるためのブレードの垂直断面の曲線の実施例を示す。風車を上からみた図とブレードの垂直断面曲線を示している。風がスムースに流れるための曲線は曲率が除々に変化する放物線が好ましいと考えられる。風車の回転軸30を通るブレードのある断面での中央部半径31の部分で垂直な接線32を持ち、風車の高さ33での先端部半径34で接線と水平線の角度35を決めると、放物線36は一義的に決まる。一般的には、中央部半径31と先端部半径34の比は3対1程度が良く、接線と水平線の角度35はプロペラ効果が有効である45度程度が考えられる。図6での放物線36はブレードが垂直断面39によって決められた曲線である。実際のブレードを形成する放物線は放物線軸37とする放物線の一部38である。中央部半径31は回転軸30を通る各垂直断面40により変化する。このようにして決められた各垂直断面での放物線の連続が本実施例でのブレードの三次元曲面を形成する。
実施例1ではブレードは複雑な3次元曲面になるので少量生産の場合費用がかかる。少量製作の場合の簡易方式として、直線で組み合わせる実施例2を示したのが図7である。
1 風車ローター回転軸
2 水平上板
3 水平下板
4 ブレード
5 ブレードと水平板の接続曲線
6 ローター軸回転方向
7 保持支柱
8 ブレードA
9 ブレードB
10 ブレードC
11 ブレードAに当たる風
12 ブレードBに当たる風
13 水平の風
14 ブレード曲面
15 水平の風による力
16 垂直方向に曲る風
17 垂直の風による力
18 ブレードD
19 水平に入ってきた風
20 ブレードDを押す力
21 風車の回転軸
22 回転力
23 ブレードE
24 ブレードF
25 回転軸
26 水平に侵入してきた風
27 上部に抜ける風
28 下部に抜ける風
29 回転
30 風車回転軸
31 中央部半径
32 垂直な接線
33 風車高さ
34 先端部半径
35 接線と水平線の角度
36 放物線
37 放物線軸
38 放物線の一部
39 垂直断面
40 各垂直断面
2 水平上板
3 水平下板
4 ブレード
5 ブレードと水平板の接続曲線
6 ローター軸回転方向
7 保持支柱
8 ブレードA
9 ブレードB
10 ブレードC
11 ブレードAに当たる風
12 ブレードBに当たる風
13 水平の風
14 ブレード曲面
15 水平の風による力
16 垂直方向に曲る風
17 垂直の風による力
18 ブレードD
19 水平に入ってきた風
20 ブレードDを押す力
21 風車の回転軸
22 回転力
23 ブレードE
24 ブレードF
25 回転軸
26 水平に侵入してきた風
27 上部に抜ける風
28 下部に抜ける風
29 回転
30 風車回転軸
31 中央部半径
32 垂直な接線
33 風車高さ
34 先端部半径
35 接線と水平線の角度
36 放物線
37 放物線軸
38 放物線の一部
39 垂直断面
40 各垂直断面
Claims (3)
- 風力によって回転し、その回転エネルギを他のエネルギーに変換する垂直軸型風車装置にあって、上下方向に抜ける風の力も利用して回転力に寄与させるため、上下方向を細くした翼形状をもつ風車装置。
- 上記構造で、上下方向にブレードの径を細める構造とし、特に風がスムーズに流すために曲率を徐々に変化させる構造をもつ風車装置。
- 上記構造で、上下方向にブレードの径を細める構造とし、請求項2の曲線の代わりに、構造的に簡単な、折れ線構造をもつ風車装置
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008255992A JP2010084676A (ja) | 2008-10-01 | 2008-10-01 | 三枚翼式垂直軸型風車装置翼の構造 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008255992A JP2010084676A (ja) | 2008-10-01 | 2008-10-01 | 三枚翼式垂直軸型風車装置翼の構造 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010084676A true JP2010084676A (ja) | 2010-04-15 |
Family
ID=42248878
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008255992A Pending JP2010084676A (ja) | 2008-10-01 | 2008-10-01 | 三枚翼式垂直軸型風車装置翼の構造 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2010084676A (ja) |
-
2008
- 2008-10-01 JP JP2008255992A patent/JP2010084676A/ja active Pending
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