JP2013076354A - Wind power generating apparatus with turbo function - Google Patents
Wind power generating apparatus with turbo function Download PDFInfo
- Publication number
- JP2013076354A JP2013076354A JP2011216044A JP2011216044A JP2013076354A JP 2013076354 A JP2013076354 A JP 2013076354A JP 2011216044 A JP2011216044 A JP 2011216044A JP 2011216044 A JP2011216044 A JP 2011216044A JP 2013076354 A JP2013076354 A JP 2013076354A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wind
- generator
- wind turbine
- wind tunnel
- boss
- 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.)
- Granted
Links
Images
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
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
Landscapes
- Wind Motors (AREA)
Abstract
Description
本発明は、ターボ機能を有していないブースター風車風洞体にターボ機構を一体化して設け、風洞体排気口で渦気流の形成機能や大気圧の加勢を受ける機能を活用し、風洞体内を流通する気流を加減速させ、前記風洞体内に設置した風力発電機の発電効率を上げる風力発電装置に関するものである。 The present invention integrates a turbo mechanism into a booster wind tunnel body that does not have a turbo function, and uses the function of forming a vortex airflow and the pressure of atmospheric pressure at the wind tunnel body exhaust port to circulate in the wind tunnel body The present invention relates to a wind power generator that accelerates or decelerates the airflow to increase the power generation efficiency of the wind power generator installed in the wind tunnel body.
屋外に設置される風力発電装置は風のエネルギー密度に強く依存し、風力発電機の出力は発電機用風車の断面積に比例し、また、流通気流の3乗に比例することから、小型風力発電装置においては、風胴体内に発電風車を設けて風洞体内を流通する気流を加速させ発電効率を高める手段を求められていた。 Wind power generators installed outdoors depend strongly on the energy density of the wind, and the output of the wind power generator is proportional to the cross-sectional area of the wind turbine for the generator, and is also proportional to the cube of the circulating airflow. In the power generation device, there has been a demand for a means for improving the power generation efficiency by providing a power generation windmill in the wind tunnel body and accelerating the airflow flowing through the wind tunnel body.
そこで、従来のものは、円筒状の導風筒4の一端側に複数のブレード6を有する偏流体7を設け、導風筒4の他端側に複数のブレード9aを有する翼車9を設けたものであり、オープンタイプのプロペラ型風力発電機の翼車の直径と同一としても,従来のものに比して、はるかに効率がよく、翼車高速回転ができるものである。
(例えば、特許文献1参照)
Therefore, the conventional one is provided with the
(For example, see Patent Document 1)
また特許文献2に示されている従来のものは、円筒状をなす円筒状の導風筒4における軸線上の前端部に、流入気流によって回転させられる従動ファン7とこの従動ファン7によって回転させられる吸い込ファン11を設け,かつ導風筒4の後端部に発電機17駆動用の駆動ファン12を設けたものである。
(例えば特許文献2参照。)
Further, the conventional one shown in
(For example, see
また、特許文献3に示されている従来のものは、円筒状をなし、かつ前方拡開するラッパ状をなす導風筒4における軸線上に、外側縁が導風筒4の内面に近接する捩回板9を設け、かつ捩回板9の後方において、発電機駆動用の風車14を配設したものである。(例えば特許文献3参照)
Moreover, the conventional thing shown by
また、特許文献4に示されている従来のものは、ブースター風車と筒状風胴体を一体化し、この機能を活用するために筒状風胴体内に調速風車を設けたものである(例えば特許文献4参照)
Moreover, the conventional thing shown by
従来のものは、円筒状の導風筒4の一端側に複数のブレード6を有する偏流体7を設け、導風筒4の他端側に複数のブレード9aを有する翼車9を設けたものであり、オープンタイプのプロペラ型風力発電機の翼車の直径と同一としても,従来のものに比して、はるかに効率がよく、翼車高速回転ができるというものである。然し乍ら、円筒状の導風筒4内で複数のブレード6を回転駆動して、その回転によって生じる運動エネルギーを発電機用翼車9の駆動エネルギーに利用する構成では、導風筒4の一端側に設けた複数のブレード6の駆動には、空気抵抗や気流の粘性による損失、また駆動系の摩擦損失等が存在するが、この発明では、導風筒4の内面、偏流体7翼車9、ハウジング10の外面は、空気との摩擦ができるだけ小さい材料からなるものとし、かつ凹凸が極力小となるように平滑に仕上げているとしている。しかし、導風筒4内を流通する通常の気流は空気抵抗や気流の粘性による損失が生じる、(極低温の液体ヘリウム以外に完全流体は存在しない)また、風車の回転によって取り出せる運動エネルギーは、風車単体の理論効率はベッツの限界法則では59,3%で、その他前記損失等から効率は40%程度と推定される、従って前記導風筒4の流入気流のみで複数のブレード6を設けた風車を回転駆動した場合、複数のブレード6の回転駆動に消費された残余のエネルギーで、発電機用翼車9を駆動することになり本構成では、これらの、エネルギーの消費・損失の補償手段を設けていないから実現性はなく、複数のブレード6を有する偏流体7を無くして風車9のみを利用したほうが期待できる。
Conventionally, a cylindrical
また特許文献2に示されている従来のものは、円筒状をなす円筒状の導風筒4における軸線上の前端部に、流入気流によって回転させられる従動ファン7とこの従動ファン7によって回転させられる吸い込ファン11を設け,かつ導風筒4の後端部に発電機17駆動用の駆動ファン12を設けたものであり、この特許文2の技術も上記特許文献1と同様に、従動ファン7と吸い込ファン11(従動ファン7も吸い込ファン11も呼び名が異なるが同じ性質である)の駆動にはエネルギーの消費や機構的な損失が伴いその補償手段が講じられていないものであり、実現性はなく発電用風車の翼車14のみを利用したほうが期待できる。
Further, the conventional one shown in
また、特許文献3に示されている従来のものは、円筒状をなし、かつ前方拡開するラッパ状をなす導風筒4における軸線上に、外側縁が導風筒4の内面に近接する捩回板9を設け、かつ捩回板9の後方において、発電機駆動用の風車14を配設したものである。
然し乍ら、前方拡開するラッパ状をなす導風筒4内に設置した捩回板9を回転駆動した場合、前記捩回板9の回転作用によって導風筒4内筒に渦気流が形成され大きな渦流損失が生じる、また導風筒4の直径よりも捩回板9の方が長さが、長いために捩回板9の表翼面積が非常大きくなり、粘性のある気流の空気抵抗による損失が大になる、更に捩回板9側から、この捩回板9の負荷である発電機駆動用の風車14に流通する気流の伸縮作用により気流密度の変動が増し、捩回板9の回転が不規則になる。
以上のことから、前記導風筒4の「流入気流のみ」で捩回板9を回転駆動した場合、その捩回板9を回転駆動に要するエネルギーにほとんど消費され、その残余のエネルギーで発電機駆動用の翼車14を駆動することになり、これ等損失の補償手段が講じられていないから本構成では実現が期待できない。
Moreover, the conventional thing shown by
However, when the
From the above, when the
また、特許文献4に示されている従来のものは、風洞内に設けた調速風車14を駆使して風洞内流通気流20を制御しているが、これらの機構を駆動するエネルギーを、風洞体外周流通気流21によって回転するブースター風車11の回転トルク及び電動・発電機17のアシスト駆動に依存している、本発明は調速風車14を、廃止し、ターボ機構風胴体で構成するトルネード・アダプターによる渦流形成や大気圧の加勢を利用したターボ機構の手段によって風洞内気流28の加速や減速の流速制御を行う機能を備えたことで従来のものを凌駕する。
Moreover, the conventional thing shown in
上記課題を解決する手段としてこの発明は、ターボ機構風胴体をブースター風車風洞体内に設置する場合、ブースター風車を支える輻を、この輻の回転軸の軸線上を直角に、ボスとブースター風車間に連結した場合、ボスの直径を大きくすると、ブースター風車風胴体の排気口縁の排気開口面積が減少して発電機用の従動風車に係る背圧が増し、発電機の発電効率が悪くなる。
従って、前記ターボ機構風胴体のターボ気流吸い込み口の縁を、ブースター風車
風洞体の排気口縁より突出した位置に設けることで、前記ボスの直径を大きくすることが可能となり、従ってそのボスに装着したトルネード・アダプターの直径も大きくし、またボス内に設けたターボフアンの受風面積を大きくすることによって、大量のターボ流通気流をターボ機構内筒に送風することができ、ターボ機構の機能が顕著に向上する。
As a means for solving the above-described problems, the present invention provides a turbomachine wind tunnel in a booster wind turbine wind tunnel, where the radiation supporting the booster wind turbine is perpendicular to the axis of rotation of the radiation between the boss and the booster wind turbine. When connected, if the diameter of the boss is increased, the exhaust opening area of the exhaust opening edge of the booster wind turbine body is reduced, the back pressure related to the driven wind turbine for the generator is increased, and the power generation efficiency of the generator is deteriorated.
Therefore, the boss diameter can be increased by providing the edge of the turbo airflow suction port of the turbo mechanism wind tunnel at a position protruding from the exhaust port edge of the booster wind turbine wind tunnel body. By increasing the diameter of the tornado adapter and increasing the wind receiving area of the turbofan installed in the boss, a large amount of turbo-circulated airflow can be blown to the inner cylinder of the turbomechanism. Remarkably improved.
ターボ機構風胴体に設けているボスと、ブースター風車と一体化した円筒形内輪との間を、偏向翼状に形成した輻で連結する。その手段としてこの輻を、前記円筒形内輪よりボス方向に傾斜角度を付けて輻の基端側の植込ボルトを前記ボスに設けた装着螺子穴に装着する。またその輻は、その輻の回転によりブースター風車風洞体内の合成気流を排気口縁から排出する配役と、排気口縁から排出される風洞内合成気流を、偏向翼状に形成した輻の気流偏向手段によって渦巻き気流を形成する配役を兼ね備えた機構である。 The boss provided on the turbo-mechanism wind tunnel and the cylindrical inner ring integrated with the booster wind turbine are connected by radiation formed in a deflecting wing shape. As this means, this radiation is attached to a mounting screw hole provided in the boss with an angled inclination in the boss direction from the cylindrical inner ring and a proximal end side of the radiation. In addition, the radiation is a function of discharging the combined airflow in the booster wind turbine wind tunnel body from the exhaust port edge by the rotation of the radiation, and the airflow deflecting means of the radiation formed in the deflection wing shape from the combined airflow discharged from the exhaust port edge It is a mechanism that combines the role of forming a spiral airflow.
また、前記ブースター風車風洞体の風洞外周面及び排気口縁の面と、前記ブースター風車の円筒形内輪の内周面が「摺接しない間隙をあけて」回転自在に装着する、その装着手段は、前記ボスに装着された輻の先端側をボスより円筒形内輪方向に傾斜角度をつけて円筒形内輪に設けてある嵌合部材に装着して、ブースター風車風洞体とターボ機構風胴体を一体化した極めてシンプルな構造である。 Further, the mounting means for rotatably mounting the outer peripheral surface of the wind tunnel and the exhaust port edge of the booster wind turbine wind tunnel body and the inner peripheral surface of the cylindrical inner ring of the booster wind turbine “with a gap that does not slide” is provided. The front end of the radiant mounted on the boss is attached to a fitting member provided on the cylindrical inner ring with an inclination angle from the boss toward the cylindrical inner ring, so that the booster wind turbine body and the turbo mechanism wind tunnel are integrated. It is an extremely simple structure.
また、ボスに装着したトルネード・アダプターの回転作用によって、そのトルネード・アダプターに設けた偏向板が形成する渦巻流と、前記気流偏向の配役を担った輻の手段によって排出した渦巻き気流と双方が合成し、その相乗作用で渦巻き気流を増大形成してブースター風車風洞体内の圧力を下げ、風洞内気流を加速させて従動風車と一体化した発電機の発電効率を高める機能が有る。 Also, the rotating action of the tornado adapter attached to the boss combines both the swirl flow formed by the deflecting plate provided on the tornado adapter and the swirl flow discharged by the means of radiant responsible for airflow deflection. However, the synergistic action increases the swirl airflow, lowers the pressure in the booster windmill wind tunnel, accelerates the airflow in the wind tunnel, and increases the power generation efficiency of the generator integrated with the driven windmill.
また、微風下における従動風車の自己起動を促進するには、アダプター内筒近傍から大気圧の加勢を得て流入する気流で回転するターボファンを、そのターボフアンの回転軸と共通の回転軸を有する電動・発電機がアシスト駆動し、その相互の回転エネルギーが相俟って、ターボファンの回転軸と、変速機を介して共通の回転軸を有するブースター風車を回転駆動し,この手段によって、ブースター風車風洞体の気流入り口近傍に浮遊する気流を強制的にブースター風車風洞体の気流入口に集め、更に、前記トルネード・アダプターの、アダプター内筒近傍を浮遊する気流を、ターボファンの回転手段によってターボ機構内筒へ送風し、その気流が円錐形加速筒の側面を流通する過程で加速し、その加速した流通気流を細隙孔に設けた細隙導管から射出して、この加速気流とブースター風車風洞体内の風洞内気流と合成し、トルネード・アダプターの気流偏向手段で渦巻き気流を形成し、ブースター風車風洞体内から排出する気流を加速させ、従動風車の背圧を下げ、従動風車の無負荷起動を容易に促進する機能がある。 Also, in order to promote the self-start of the driven windmill under a light wind, a turbo fan that rotates with an airflow that is obtained by adding atmospheric pressure from the vicinity of the adapter inner cylinder is connected to a rotation axis that is the same as the rotation axis of the turbofan. The motor / generator having the assist drive, the rotational energy of each other combined, the rotary shaft of the turbofan and the booster windmill having a common rotational shaft through the transmission are driven to rotate. The airflow floating near the airflow inlet of the booster windmill wind tunnel body is forcibly collected at the airflow inlet of the booster windmill wind tunnel body, and the airflow floating near the adapter inner cylinder of the tornado adapter is further collected by the rotating means of the turbofan. A slit conduit that blows air to the inner cylinder of the turbo mechanism and accelerates the airflow through the side of the conical acceleration cylinder, and the accelerated airflow is provided in the slit hole. This is combined with this acceleration airflow and the airflow in the wind tunnel inside the booster wind tunnel, and the swirl airflow is formed by the airflow deflecting means of the tornado adapter, and the airflow discharged from the wind tunnel inside the booster windmill is accelerated. It has the function of reducing back pressure and facilitating no-load startup of the driven wind turbine.
本発明は、上記の構成により、次のような効果を有する装置を提供できる。
ターボ機構風胴体とブースター風車を一体化したことで、極めてシンプルな構成でありながら、ブースター風車風洞体内に設置された発電機と一体化した従動風車の背圧を下げる機能や、ブースター風車風洞体内の流通気流を加速及び減速させる機構を併有していて、これらを駆動する必要なエネルギーを、ターボファンが大気圧の加勢を得て回転するエネルギーやブースター風車風がブースター風車風洞体の外周を流れる気流によって回転して得たエネルギーを活用し、外部からの供給に頼らず機能を果たし、従来からの課題であった、弱風下における風力発電機の起動が困難な問題を、複雑な機械機構を設けることなく従動風車の起動促進が容易になり、また、ブースター風車風洞体の風洞内気流の頻繁な流速変化よる従動風車と一体化した発電機の出力電力の平滑化も可能で、置場所も取らず制作費も廉価で汎用性に富む風力発電装置を提供する。
The present invention can provide an apparatus having the following effects by the above configuration.
The turbomachine wind tunnel and booster windmill are integrated into a simple structure, but the function to lower the back pressure of the driven wind turbine integrated with the generator installed in the booster wind turbine wind tunnel, and the booster wind turbine wind tunnel It has a mechanism for accelerating and decelerating the circulating airflow of the air, and the energy required to drive these, the energy that the turbofan rotates with the addition of atmospheric pressure and the booster windmill wind around the outer periphery of the booster windmill wind tunnel body A complex mechanical mechanism that uses the energy obtained by rotating by the flowing air current, performs functions without relying on external supply, and is difficult to start a wind power generator under a weak wind. It is easy to promote the startup of the driven wind turbine without installing a wind turbine, and it is integrated with the driven wind turbine by the frequent flow velocity change of the air flow in the wind tunnel of the booster wind turbine body Smoothing the output power of the generator is also possible, production costs without taking even local disks also provide a wind turbine generator rich versatile inexpensive.
また、予め所定の値に設定した風速以上の強風時にはブースター風車の偏向翼と、このブースター風車と一体化した偏向翼状に形成した輻の回転手段によって回転
する回転軸と、この回転軸を共有する電動・発電機の電磁制御手段で回転する回転軸を固定する、更には、ターボ機構風胴体に設けた細隙孔をロータリーソレノイドの制御によって帯状リングで細隙孔を閉隙し、気流の射出を止め、
ターボファンの負荷を気流の圧縮ブレーキとしてターボファンの回転を抑圧し、ブースター風車の回転軸を固定すると共に、発電機と一体化した従動風車の回転を抑圧停止する機構が動作して強風の被害を食い止めることが可能となる。
Also, when the wind speed is higher than the preset wind speed, the deflection blade of the booster wind turbine and the rotation shaft rotated by the radiation rotating means formed in the shape of the deflection blade integrated with the booster wind turbine share the rotation shaft. The rotating shaft that rotates by the electromagnetic control means of the motor / generator is fixed, and the slit hole provided in the turbomachine wind tunnel is closed with a belt-like ring under the control of the rotary solenoid, and the air current is injected. Stop
The turbofan load is used as a compression brake for airflow to suppress the rotation of the turbofan, fix the rotating shaft of the booster windmill, and operate the mechanism that suppresses and stops the rotation of the driven windmill integrated with the generator to damage the strong wind Can be stopped.
ブースター風車風洞体とターボ機構風胴体を一体化したことで小型化が可能となり、ビルの屋上や工事現場の仮設電源に使用でき、また防錆処理や防護網を取り付け漁船の集魚灯や停泊中のエネルギー備蓄用電源に応用も可能で、移設簡易型汎用電源として利用する用途が広がり、機構の要部を射出成型等で量産が進めば生産コストも安くなり,今後は広く一般家庭にも普及する効果がある。 The booster windmill wind tunnel body and the turbomachinery wind tunnel body can be miniaturized and can be used as a temporary power source for building rooftops and construction sites. It can be applied as a power source for energy storage, and it can be used as a general-purpose power source for simple relocation. If mass production proceeds by injection molding, etc., the main part of the mechanism will be reduced. There is an effect to.
以下この発明の実施例について図面を基に説明をする。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
屋外に設置される風力発電機は風のエネルギー密度に強く依存し、風力発電機の出力は発電機用風車の断面積に比例し、また、風速の3乗に比例することから本発明は、発電機(13)と一体化した従動風車(12)を駆動する流通気流を加速させる機構を図るもので、この実施例1は図1及び図3を示し説明をする。
Since the wind power generator installed outdoors strongly depends on the energy density of the wind, the output of the wind power generator is proportional to the cross-sectional area of the wind turbine for the generator, and is proportional to the cube of the wind speed. A mechanism for accelerating the circulating airflow that drives the driven wind turbine (12) integrated with the generator (13) will be described.
筒状をしたターボ機構風胴体(2)の風上側(24)先端に、従動風車(12)と一体化した発電機(13)と電動・発電機(14)を設け、前記電動・発電機の出力軸にはカップリング(15)を装着し、そのカップリング(3図15)の近傍に、円盤状の軸受け板(3図20)を設けて、その軸受け板の風下側(3図25)の外周縁が、ターボ機構内筒(3図18)の内周面と接する基点、即ち図3の56、表示の位置に、円周状に気流を射出するための細隙導管を有する細隙孔(3図4)を角度付けて設け、前記細隙孔の角度は、細隙孔に備えた細隙導管口から射出した加速気流(29)がブースター風車風洞体(1)の排気口縁(22)方向に射出する角度とする。 A generator (13) integrated with a driven wind turbine (12) and a motor / generator (14) are provided at the tip of the windward side (24) of the tubular turbomachine wind tunnel (2), and the motor / generator is provided. A coupling (15) is attached to the output shaft of this, and a disc-shaped bearing plate (3 FIG. 20) is provided in the vicinity of the coupling (3 FIG. 15), and the leeward side of the bearing plate (3 FIG. 25). ) At the base point in contact with the inner peripheral surface of the turbomachine inner cylinder (3 FIG. 18), ie, 56 shown in FIG. A gap hole (3 in FIG. 4) is provided at an angle, and the angle of the slit hole is determined by the accelerating airflow (29) ejected from the slit conduit port provided in the slit hole and the exhaust port of the booster wind turbine body (1). The angle at which the light is emitted in the direction of the edge (22).
この実施例を、図1、図3を示し説明をする。
図3に示した円錐形状の加速筒(3図3)で加速気流を得る手段として、
前記ターボ機構風胴体(3図2)に設けた円盤状の軸受け板(3図20)の外周縁
と、前記細隙孔(3図4)との境界点からターボ機構内筒(3図18)に設けたベアリングホルダーのフランジ部分(3図19)までの間に、ターボ流通気流(3図34)の断面積が前記フランジ部分(3図19)から細隙孔(3図4)に向かって次第に縮小した中空の円錐形状の加速筒(3図3)を設ける。
This embodiment will be described with reference to FIGS.
As means for obtaining an accelerating airflow with the conical acceleration cylinder shown in FIG. 3 (FIG. 3),
The turbomachine inner cylinder (3 FIG. 18) from the boundary point between the outer peripheral edge of the disc-shaped bearing plate (3 FIG. 20) provided on the turbo mechanism wind tunnel (3 FIG. 2) and the slit hole (3 FIG. 4). ) Until the flange portion (3 FIG. 19) of the bearing holder provided in FIG. 3), the cross-sectional area of the turbo airflow (3 FIG. 34) is directed from the flange portion (3 FIG. 19) to the slit hole (3 FIG. 4). A hollow cone-shaped acceleration cylinder (3 in FIG. 3) that is gradually reduced is provided.
また、ターボ機構風胴体(2)の風下側(25)末端に設けた気流吸い込み口
(33)近傍を浮遊している気流を、吸込気流(31)として、ターボファン(6)
の回転手段と大気圧の加勢によってターボ機構内筒(18)に吸い込み、流入した
ターボ流通気流(3図34)が、円錐形状の加速筒(3図3)外周部を細隙孔
(3図4)方向に流通する過程で気流速度を加速させ、その加速された気流を細隙孔(4)の細隙導管口から加速気流(29)とし射出し、この加速気流と、ブースター風車風洞体(1)内から排出される風洞内気流(28)と合流して風洞内合成気流(30)を形成し、その相乗効果を得て、ブースター風車風洞体(1)の排気口縁(22)から排出する。
Moreover, the turbo fan (6) is defined as a suction airflow (31), which is an airflow floating in the vicinity of the airflow inlet (33) provided at the leeward side (25) end of the turbomechanism wind tunnel (2).
The turbo-circulation inner cylinder (18) is sucked into the turbo mechanism inner cylinder (18) by the rotation means and the atmospheric pressure, and the inflowing turbo-circulated air flow (3 FIG. 34) is formed into a slit hole (3 FIG. 4) The air flow velocity is accelerated in the process of flowing in the direction, and the accelerated air flow is ejected from the slit duct opening of the slit hole (4) as an accelerated air flow (29), and this accelerated air flow and the booster windmill wind tunnel body (1) Combined with the air flow (28) in the wind tunnel discharged from the inside to form a combined air flow (30) in the wind tunnel, obtaining a synergistic effect thereof, the exhaust port edge (22) of the booster wind turbine body (1) To discharge from.
この実施例を図1、図3、図4を示し説明をする。
ターボ機構風胴体(2)の風下側(25)末端に設けた気流吸い込み口(3図33)に、ボス(3図5)を設け、このボスの基端側(4図38)から末端側に向けて径を次第に小さくしたテーパー状の円錘体を形成し、このボス(4図5)の外周面には放射状に複数個の輻(4図11)を傾斜を付けて装着するための凹型螺子孔(4図42)を備え、また前記ボスの基端側(4図38)にはアダプター取り付け面と取り付け穴(4図41)を設ける。
This embodiment will be described with reference to FIGS.
A boss (3 FIG. 5) is provided at the airflow inlet (3 FIG. 33) provided at the leeward side (25) end of the turbomachine wind tunnel (2), and the boss base end side (4 FIG. 38) to the end side A tapered circular body with a gradually decreasing diameter is formed toward the surface, and a plurality of radii (4 FIG. 11) are attached to the outer peripheral surface of the boss (4 FIG. 5) with an inclination. A concave screw hole (4 FIG. 42) is provided, and an adapter mounting surface and a mounting hole (4 FIG. 41) are provided on the base end side (4 FIG. 38) of the boss.
更に、ボス(4図5)は、このボスの基端側(4図38)から末端側に向けてテーパー状に中刳り内筒(4図55)を形成し、その中刳り内筒の末端側に変速機(3図51)の内歯車の外周を抱持し、その内歯車と連動した大陽歯車の軸芯部を回転軸(3図7)が強圧入仕様で貫通し、その回転軸の先端にターボファン(3図6)を設ける。前記ターボファン(6)を回転駆動することで、トルネード・アダプター(40)の開口近傍を浮遊している吸入気流(31)を容易に吸い込みを可能にして、大気圧の加勢によって加速された吸入気流(31)をターボ機構内筒(18)へ送風する。 Further, the boss (FIG. 4) forms a center-turn inner cylinder (FIG. 55) in a tapered shape from the base end side (FIG. 38) to the end side of the boss, and the end of the center-turn inner cylinder is formed. Holding the outer periphery of the internal gear of the transmission (3 FIG. 51) on the side, the rotating shaft (3 FIG. 7) penetrates the shaft core portion of the Taiyo gear linked to the internal gear with a strong press fit specification, and the rotation A turbo fan (3 in FIG. 6) is provided at the tip of the shaft. The turbofan (6) is driven to rotate, so that the suction airflow (31) floating in the vicinity of the opening of the tornado adapter (40) can be sucked easily, and the suction is accelerated by the atmospheric pressure. Airflow (31) is blown to the turbo mechanism inner cylinder (18).
また、ボス(3図5)のテーパー状の中刳り内筒(4図55)内に設けたターボファン(3図6)は、従動風車としての配役と送風ファンとしての配役を担い、従動風車としては、前記ボス(5)に着装されたアダブター内筒(3図49)に流入する大気圧の加勢を得て回転し、このターボファンの回転するエネルギーと、ブースター風車(32)がブースター風車風洞体(1)の風洞体外周気流(26)によって回転するエネルギーと、その相互の回転エネルギーを相互に回転軸(7)に伝達し、この回転軸(7)と共有する電動・発電機(14)を駆動し、この電動・発電機をセカンド発電機としてブースター風車風洞筒体(1)の外部に設けた電源部(17)の蓄電池に回生充電をする。 Further, the turbo fan (3 FIG. 6) provided in the tapered inner cylinder (4 FIG. 55) of the boss (3 FIG. 5) bears the role of the driven wind turbine and the function of the blower fan. As mentioned above, rotation is obtained by the addition of atmospheric pressure flowing into the adapter inner cylinder (FIG. 49) attached to the boss (5), and the booster wind turbine (32) is rotated by the booster wind turbine (32). An electric motor / generator (1) that is rotated by the wind tunnel outer peripheral airflow (26) and the mutual rotational energy are transmitted to the rotating shaft (7) and shared with the rotating shaft (7). 14) is driven, and the regenerative charge is performed on the storage battery of the power supply unit (17) provided outside the booster wind turbine tube body (1) using this motor / generator as the second generator.
ボス(2図5)は、ブースター風車(2図32)に設けられた円筒形内輪(2図10)を支える輻(2図11)を、回転軸(2図7)を中心とする周方向に一定間隔をおいて複数個(この実施例2図では4個)を放射状にボスの基端側(3図38)から末端方向に向って傾斜角を付けて(3図52)、前記ボス(2図5)と前記円筒形内輪(2図10)間に嵌合部材(5図35)を用いて連結する。 The boss (2 FIG. 5) is a circumferential direction centering on the rotating shaft (2 FIG. 7) for the radiation (2 FIG. 11) that supports the cylindrical inner ring (2 FIG. 10) provided on the booster wind turbine (2 FIG. 32). A plurality of (four in FIG. 2 in this embodiment) are radially inclined from the base end side of the boss (3 FIG. 38) toward the distal end (3 FIG. 52). (2 Fig. 5) and the cylindrical inner ring (2 Fig. 10) are connected using a fitting member (5 Fig. 35).
また、公知の事実であるコアンダ効果を応用した偏向翼状に形成した輻(11)は、ブースター風車(2図32)と一体化していて、そのブースター風車の回転と共に、前記輻も回転し、その回転手段によってブースター風車風洞体(1)内の風洞内合成気流(6図30)を軸方向から周方向へ偏向形成して(6図43)排出し、その作用によってブースター風車風洞体(1)内の圧力を下げ、トルネード・アダプター内筒(3図49)の吸入気流(3図31)の気圧よりも細隙孔(4)導管内の気圧を負圧にし、ターボ機構風胴体(2)の吸い込み口(3図33)からの大気圧の加勢を得ることができる。 In addition, the radiation (11) formed in a deflecting wing shape applying the Coanda effect, which is a well-known fact, is integrated with the booster windmill (2 FIG. 32), and with the rotation of the booster windmill, the radiation also rotates, The combined airflow in the wind tunnel (6 FIG. 30) in the booster wind turbine wind tunnel body (1) is deflected from the axial direction to the circumferential direction by the rotating means (FIG. 6) and discharged, and by this action, the booster wind turbine wind tunnel body (1) The pressure inside the tornado adapter inner cylinder (3 Fig. 49) is set to a negative pressure in the slit hole (4) conduit than the air pressure of the suction air flow (3 Fig. 31), and the turbomachinery wind fuselage (2) The atmospheric pressure can be obtained from the suction port (3 in FIG. 33).
ボスの中刳り内筒(4図55)に回転自在に設けたターボファン(4図6)の回
転軸(3図7)は、ボス(3図5)に抱持された変速機(3図51)の大陽歯車の軸芯穴を強圧入仕様で貫通し、ターボ機構風胴体(3図2)に設けた電動・発電機(3図14)の出力軸に備えたカップリング(3図15)に連結する、そのカップリングに連結した回転軸(7)とブースター風車(32)を支えるボス(5)の回転軸(7)は変速機(3図51)を介して共有している。従って、ターボファンの回転軸(7)と共通の回転軸(7)を有する電動・発電機及びブースター風車(32)並びにターボファン(6)は相互にアシスト駆動を共有する。
また、前記変速機(3図51)は、内歯車・遊星歯車・太陽歯車・キャリアから構成された通常の遊星歯車であり、本機構ではターボフアン(6)を高速回転で駆動する配役と、ボス(5)と一体化したブースター風車(32)を低速で回転駆動する配役を担う。
A rotating shaft (3 FIG. 7) of a turbo fan (4 FIG. 6) rotatably provided on a center inner cylinder (4 FIG. 55) of a boss is a transmission (3 FIG. 5) held by the boss (3 FIG. 5). 51) A coupling (see Fig. 3) that penetrates the shaft core hole of the Taiyo gear with strong press-fit specifications and is provided on the output shaft of the motor / generator (Fig. 14) provided on the turbomachinery wind tunnel (Fig. 3). The rotating shaft (7) connected to the coupling and the rotating shaft (7) of the boss (5) supporting the booster wind turbine (32) are shared via the transmission (3 FIG. 51). . Therefore, the motor / generator, the booster wind turbine (32), and the turbo fan (6) having the common rotation shaft (7) with the rotation shaft (7) of the turbo fan share the assist drive with each other.
The transmission (3 FIG. 51) is a normal planetary gear composed of an internal gear, a planetary gear, a sun gear, and a carrier, and in this mechanism, the turbofan (6) is driven at high speed rotation, It plays the role of rotating the booster wind turbine (32) integrated with the boss (5) at a low speed.
図6に示した渦巻き気流生成の相乗効果を得る手段や、大気圧の加勢によって加速された吸入気流(31)を、ターボーファン(6)へ導く配役のトルネード・アダプター(40)は、図4に示すように円筒外周輪(36)の周方向に一定間隔をおいて偏向板(37)を複数個(説明図では6枚)放射状に設け、ボス(5)の基側(38)のアダブター脱着ビス穴(41)に取り付けビスで装着する。 The means for obtaining the synergistic effect of generating the swirling air flow shown in FIG. 6 and the tornado adapter (40) for guiding the intake air flow (31) accelerated by the addition of atmospheric pressure to the turbo fan (6) are shown in FIG. As shown in FIG. 4, a plurality of deflecting plates (37) (six in the explanatory view) are provided radially at regular intervals in the circumferential direction of the cylindrical outer ring (36), and an adapter on the base side (38) of the boss (5). Attach to the desorption screw hole (41) with a mounting screw.
また、トルネード・アダプター(40)のアダプター内筒(49)に、適宜に風車羽根を複数枚放射状に設け、この手段によってターボファン(6)の補助的役割を担う。 Further, a plurality of wind turbine blades are appropriately provided radially on the adapter inner cylinder (49) of the tornado adapter (40), and this means plays an auxiliary role of the turbo fan (6).
また、ボス(5)に装着されたトルネード・アダプター(40)の回転を、電動・発電機(14)及びブースター風車(32)の相互の回転作用によって回転駆動し、トルネード・アダプターに設けた偏向板(4図37)の回転手段によって、風洞内から排出される気流を軸方向から円周方向へ偏向し(6図44)また、ブースター風車風洞体(1)の外周近傍を風上側(24)から風下側(25)へ軸方向に流れる風洞体外周気流(6図26)をブースター風車に設けた偏向翼(6図9)の手段により、軸方向(6図27)から円周方向へ偏向(6図50)し、前記風洞外排気気流(6図44)と回転合成し、渦巻き気流の成形に相乗効果がある。 In addition, the rotation of the tornado adapter (40) mounted on the boss (5) is rotationally driven by the mutual rotating action of the motor / generator (14) and the booster wind turbine (32), and the deflection provided on the tornado adapter. The airflow discharged from the wind tunnel is deflected from the axial direction to the circumferential direction by the rotating means of the plate (4 FIG. 37) (FIG. 44), and the vicinity of the outer periphery of the booster wind turbine wind tunnel body (1) is windward (24 ) From the axial direction (6 FIG. 27) to the circumferential direction by means of the deflecting blade (6 FIG. 9) provided in the booster wind turbine, the wind tunnel outer peripheral airflow (6 FIG. 26) flowing in the axial direction from the leeward side (25) Deflection (6 FIG. 50) and rotational synthesis with the exhaust airflow outside the wind tunnel (6 FIG. 44) have a synergistic effect on the formation of the spiral airflow.
ターボ機構風胴体(3図2)に設けた細隙孔(3図4)を開閉する弁として、帯状のリング(3図53)とロータリーソレノイド(3図54)で構成し、その帯状のリングの外周面が、細隙内筒面(3図56)を摺接移動し、前記細隙孔の面積を閉鎖から開鎖までをアナログ的に制御し、細隙孔(4)に設けた細隙導管から射出する加速気流(29)を制御する。 As a valve that opens and closes the narrow hole (3 Fig. 4) provided in the turbomachine wind tunnel (3 Fig. 2), it is composed of a band-shaped ring (3 Fig. 53) and a rotary solenoid (3 Fig. 54). The outer peripheral surface of the slit is slidably moved along the inner cylindrical surface of the slit (FIG. 56), and the area of the slit hole is controlled in an analog manner from closing to opening, and the slit provided in the slit hole (4) The accelerating airflow (29) emerging from the conduit is controlled.
また、ロータリーソレノイド(3図54)の制御によって帯状リング(3図53)が細隙孔(3図4)の開孔面積を閉鎖から開鎖までをアナログ的に行い、ターボ機構風胴体(3図2)の気流吸い込み口(3図33)に設けたターボファン(3図6)の回転負荷を可変してターボファン回転を制御する。
従ってターボファンの回転軸(7)と変速機(51)を介してブースター風車(32)の回転軸(7)が共有しているのでブースター風車(32)の回転制御ができる。
In addition, under the control of the rotary solenoid (3 Fig. 54), the belt-like ring (3 Fig. 53) performs the analog opening area of the narrow hole (3 Fig. 4) from closing to opening, and the turbo mechanism wind tunnel (Fig. 3) The turbo fan rotation is controlled by varying the rotational load of the turbo fan (3 FIG. 6) provided in the air flow inlet (2) of 2).
Therefore, since the rotation shaft (7) of the booster wind turbine (32) is shared via the rotation shaft (7) of the turbofan and the transmission (51), the rotation of the booster wind turbine (32) can be controlled.
また、ターボファン(6)の回転によって、ターボ機構風胴体の気流吸い込み口(33)から吸入する吸入気流(31)の流速よりも、細隙孔(4)の細隙導管から射出するときの流速のほうが速くするために、この細隙孔(4)の開口面積を、ベンチュリー効果を応用して予め定めた開口面積に適合するように、帯状リング(3図53)をロータリーソレノイドで制御する。 Further, when the turbo fan (6) is rotated, the flow rate of the suction airflow (31) sucked from the airflow suction port (33) of the turbomechanism wind tunnel is greater than that of the slit duct (4) when ejected from the slit conduit. In order to increase the flow velocity, the belt ring (3 FIG. 53) is controlled by a rotary solenoid so that the opening area of the slit hole (4) matches the predetermined opening area by applying the Venturi effect. .
前記ブースター風車風洞体(1)内に設けたターボ機構風胴体(2)の構成の要素として、このターボ機構風胴体の気流吸い込み口(33)にボス(5)やトルネード・アダブター(40)を設けることが必要で、このボスやトルネード・アダプターの直径の大,小が、風洞体内から排出される気流の密度に大きく影響する。
もし、上記条件を考慮せずにボスやトルネード・アダプターの直径を、前記ターボ機構風胴体の直径より大きくすれば、風洞体排気口縁(22)の排気有効面積が減少し、ブースター風車風洞体内に設けた従動風車(12)の背圧が増し,前記従動風車と一体化した発電機(13)の発電効率が悪くなる。
従って、前記課題を回避するために、ターボ機構風胴体(2)の気流吸い込み口
(33)の縁を、前記ブースター風車風洞体(1)の風洞排気口縁(22)より突出した位置に設けることで、ボス(5)やトルネード・アダプター(40)の直径をターボ機構風胴体(2)の直径よりも大きくすることが可能となり、前記風洞体排気口縁の排気有効面積の減少を防ぎ、ボス(5)に装着したトルネード・アダプター(40)の直径を大きくすることが可能となり、ターボファンの直径を大きくして機能を向上させ、ブースター風車風洞体(1)内に設けた発電機(13)の発電効率を高めることができる。
As an element of the structure of the turbomechanism wind tunnel (2) provided in the booster windmill wind tunnel body (1), a boss (5) and a tornado adapter (40) are provided at the airflow inlet (33) of the turbomechanism wind tunnel. The diameter of the boss and tornado adapter greatly affects the density of the airflow discharged from the wind tunnel body.
If the diameter of the boss or tornado adapter is made larger than the diameter of the turbomachine wind tunnel without considering the above conditions, the effective exhaust area of the wind tunnel body exhaust port edge (22) is reduced, and the booster wind turbine wind tunnel body is reduced. The back pressure of the driven wind turbine (12) provided in the generator increases, and the power generation efficiency of the generator (13) integrated with the driven wind turbine is deteriorated.
Therefore, in order to avoid the above problem, the edge of the air flow inlet (33) of the turbomachine wind tunnel (2) is provided at a position protruding from the wind tunnel exhaust edge (22) of the booster wind turbine body (1). Thus, it becomes possible to make the diameter of the boss (5) and the tornado adapter (40) larger than the diameter of the turbomechanism wind fuselage (2), and prevent the exhaust effective area of the wind tunnel body exhaust edge from being reduced, It is possible to increase the diameter of the tornado adapter (40) attached to the boss (5), increase the diameter of the turbofan to improve the function, and the generator (1) installed in the booster windmill wind tunnel body (1) 13) The power generation efficiency can be increased.
この実施例を、図1及び図5を示し説明をする。
このブースター風車風洞体は既に知られているが、本件申請人が発明したもので
〔特許文献4号参照〕この一部を本発明の機構部材として利用している。
従って、このブースター風車風洞体(1)と、本発明のターボ機構風胴体(2)を一体化する手段として、前記ターボ機構風胴体(2)の気流吸い込み口(33)縁を、前記ブースター風車風洞体(1)の排気口縁(22)より突出した位置に設けることが必要で、それに伴ってブースター風車(32)を支える回転軸(7)と、ターボ機構風胴体(2)に設けた回転軸(7)の相関連結が重要な要素となる。
This embodiment will be described with reference to FIGS.
Although this booster windmill wind tunnel body is already known, it was invented by the applicant of the present invention [see Patent Document 4], and a part of this is used as a mechanism member of the present invention.
Therefore, as a means for integrating the booster wind turbine wind tunnel body (1) and the turbo mechanism wind tunnel body (2) of the present invention, the edge of the air flow inlet (33) of the turbo mechanism wind tunnel body (2) is used as the booster wind turbine. It is necessary to provide at a position protruding from the exhaust port edge (22) of the wind tunnel body (1), and accordingly, provided on the rotating shaft (7) supporting the booster wind turbine (32) and the turbo mechanism wind tunnel (2). Correlated connection of the rotation axis (7) is an important factor.
従って、ブースター風車風洞体(5図1)の風洞体外周面(5図48)及び排気口縁(5図22)の面と、前記ブースター風車(32)の円筒形内輪の内周面
(5図10)が「摺接しない間隙をあけて」(5図46)回転自在に」連結する、
その法方は、前記ボス(5)に装着された輻(11)の先端側をボスより円筒形内輪方向に傾斜角度(5図52)をつけて前記円筒形内輪に備えた嵌合部材(5図35)に装着し、ブースター風車風洞体(1)とターボ機構風胴体(2)を
一体化したターボ機能付き風力発電機構である。
Therefore, the wind tunnel body outer peripheral surface (5 FIG. 48) and exhaust port edge (5 FIG. 22) surface of the booster wind turbine wind tunnel body (5 FIG. 1), and the inner peripheral surface (5 of the cylindrical inner ring of the booster wind turbine (32)) FIG. 10) is connected “with a gap that does not slide” (5 FIG. 46) rotatably.
The method is such that the front end side of the radiant (11) attached to the boss (5) is inclined from the boss toward the cylindrical inner ring (FIG. 52), and the fitting member ( 5 is a wind power generation mechanism with a turbo function that is mounted on FIG. 35) and integrates a booster windmill wind tunnel body (1) and a turbo mechanism wind tunnel body (2).
前記嵌合部材(5図35)は、円筒形内輪(10)からボス(5)に至る軸方に傾斜角度(5図52)を付けて、円筒形内輪(5図10)と輻(5図11)を構成する取り付け具であり、この取り付け具に、前記輻(5図11)の周方向の先端部を装着してターボ機構風胴体(2)とブースター風車風洞体(1)と一体化してターボ機能付き風力発電装置を構成する。 The fitting member (5 FIG. 35) has an inclination angle (5 FIG. 52) in the axial direction from the cylindrical inner ring (10) to the boss (5), and the radial inner ring (5 FIG. 10) and the radiation (5 FIG. 11) is a fixture, and a tip end in the circumferential direction of the radiant (5 FIG. 11) is attached to the fixture to integrate the turbomachine wind tunnel (2) and the booster wind turbine wind tunnel body (1). To construct a wind turbine generator with a turbo function.
ブースター風車風洞体(1)の流入口(21)近傍に設けた従動風車(12)は、
流入口(21)から流入する気流によって無負荷でスタート回転し、その従動風車が一定以上の回転数に達した時点又は、流入する気流の状況に基づいて判断し、従動風車(12)と発電機(13)を発電機内に設けた接続機構で接続して発電機を駆動する、その接続,非接続の切り替え機構は、発電機(13)の機構内に備え、その切り替え手段は、従動風車(12)と発電機(13)の機構内に回転センサー・トルクセンサー等を備え、その各センサーで収集した情報を処理する、その処理する手段として、記憶・演算・信号処理機能及び電磁制御等の機器を制御装置(16)内には備えていて、回転センサー・トルクセンサー等で時時刻刻と絶え間なく情報を検知して、其の数値を制御装置(16)へ送信して、その情報に基づいて処理された信号によって従動風車(12)と発電機(14)の接続,非接続の切り替えを行う。
The driven windmill (12) provided near the inlet (21) of the booster windmill (1)
Start rotation without load by the airflow flowing in from the inflow port (21), and the driven windmill (12) and the power generation are judged based on the time when the driven windmill reaches a certain number of rotations or the state of the flowing airflow. The generator (13) is connected by a connection mechanism provided in the generator to drive the generator. The connection / disconnection switching mechanism is provided in the generator (13) mechanism, and the switching means is a driven wind turbine. (12) The generator (13) is equipped with a rotation sensor, torque sensor, etc., and processes the information collected by each sensor. Is provided in the control device (16), information is continuously detected with a rotation sensor, torque sensor, etc., and the numerical value is transmitted to the control device (16), and the information is transmitted. Based on Performing a driven wind turbine (12) connected to the generator (14), the switching of the non-connected by signal.
また、ブースター風車風洞体(1)内の流通気流の密度が少なく発電機用の従動風車(12)の自己起動が困難なときには、トルネード・アププター(40)のアダプター内筒(49)近傍から大気圧の加勢によって流入するターボ吸入気流(31)の手段によって回転するターボファン(6)と、このターボファンと共通の回転軸(7)を有する電動・発電機(14)を低電力運転方式でアシスト駆動し、共通の回転軸(7)を有するブースター風車(32)の回転をアシストして、強制的にブースター風車風洞体の気流入口(21)近傍に浮遊する風を集め従動風車(12)の自己起動を促進する。 Also, when the density of the circulating airflow in the booster wind turbine body (1) is low and the self-starting of the driven wind turbine (12) for the generator is difficult, it is large from the vicinity of the adapter inner cylinder (49) of the tornado adapter (40). A turbofan (6) that rotates by means of a turbo intake airflow (31) that flows in by the addition of atmospheric pressure, and a motor / generator (14) that has a common rotating shaft (7) with this turbofan in a low power operation system. Assist driving, assisting the rotation of the booster wind turbine (32) having the common rotating shaft (7), and forcibly collecting the floating wind in the vicinity of the air flow inlet (21) of the booster wind turbine wind tunnel body (12) Promote self-start.
ブースター風車風洞体(1)の流入気流密度の変動が激しく所定発電に至らない時は、ターボ機構風洞体(3図2)に設けた電動・発電機(14)をアシスト駆動してターボファン(3図6)を送風機として駆動し、トルネード・アダブター内筒(49)近傍に浮遊する気流をターボ吸入気流(31)として気流吸い込み口(3図33)からターボ流通気流(3図34)へと送風する、この送風された前記ターボ流通気流は、円錐形状の加速筒(3図3)の外周部分を細隙孔(3図4)方向に流通する過程で気流速度を加速させ、ロータリーソレノイド(3図54)の手段によって帯状リング(3図53)が作用し、細隙孔(3図4)の開口面積を制御して細隙導管口から加速気流(29)を射出し、風洞内気流(28)と合流し加速してブースター風車(32)に設けた輻(11)の回転駆動を助勢する。 When the inflow air flow density of the booster wind turbine body (1) is so large that it does not reach the prescribed power generation, the motor / generator (14) provided in the turbo mechanism wind tunnel body (Fig. 2) is assisted to drive the turbo fan ( 3 Fig. 6) is driven as a blower, and the airflow floating in the vicinity of the tornado-adapter inner cylinder (49) is converted into a turbo intake airflow (31) from the airflow inlet (3 Fig.33) to the turbo circulation airflow (3 Fig.34). The blown turbo-circulated airflow accelerates the airflow velocity in the process of circulating in the direction of the narrow hole (3 FIG. 4) through the outer periphery of the conical acceleration cylinder (3 FIG. 3), and the rotary solenoid ( 3), the belt-like ring (3 FIG. 53) acts, the opening area of the slit hole (3 FIG. 4) is controlled, and the accelerating air flow (29) is ejected from the slit conduit port, and the air flow in the wind tunnel Join (28) and accelerate to boo The rotation of spokes provided on the coater windmill (32) (11) assists.
前記助勢を受けた輻(11)の回転によって、ブースター風車風洞体(1)内から排出される風洞内合成気流(30)を軸方向から周方向に偏向され(6図43)、その偏向された周方向の速度成分(6図45)と、ブースター風車風洞体(1)の風胴体外周気流(26)が、ブースター風車(32)に設けられた偏向翼(6図9)の手段によって軸方向(6図27)から円周方向(6図50)に偏向され、その偏向された周方向の速度成分と相互が回転合成(6図45)し、更に強い渦巻き気流を生成して風洞体内部(23)の圧力下げ、その作用により、アダプター内筒(3図49)近傍の吸込気流(31)の圧力よりも細隙導管口から射出する加速気流(29)を負圧にし、更に、細隙導管外周面を風洞内気流(3図28)が風胴体排気口縁(22)方向に流通する過程で細隙導管口にベンチュリー効果を生じ、前記負圧の加速気流(29)を更に負圧にし、相乗効果を得てターボ機構内筒(3図18)を流通するターボ流通気流(3図34)が加速し、細隙導管口(4)から射出する加速気流(29)の加速作用を繰り返し、益々風洞体内部(23)の圧力下げ、気流の正帰還特性の様態を構成し、風洞内気流(28)を加速させ発電機(13)の発電効率を高める機能がある。 By the rotation of the radiation (11) that receives the assistance, the combined air flow (30) in the wind tunnel discharged from the booster wind turbine body (1) is deflected from the axial direction to the circumferential direction (FIG. 6) and is deflected. The circumferential velocity component (FIG. 45) and the wind tunnel outer peripheral airflow (26) of the booster wind turbine body (1) are axially moved by means of the deflecting blade (6 FIG. 9) provided on the booster wind turbine (32). Direction (6 FIG. 27) is deflected in the circumferential direction (6 FIG. 50), and the deflected circumferential velocity components are mutually rotated and synthesized (6 FIG. 45) to generate a stronger spiral airflow and wind tunnel body By reducing the pressure inside (23), the action causes the accelerating airflow (29) ejected from the slit conduit opening to a negative pressure rather than the pressure of the suction airflow (31) in the vicinity of the adapter inner cylinder (3 FIG. 49). Wind tunnel airflow (Fig. 28) on the outer periphery of the slit conduit In the process of flowing in the direction of the rim (22), a venturi effect is produced at the slit conduit port, and the negative acceleration airflow (29) is further reduced to obtain a synergistic effect to obtain a turbo mechanism inner cylinder (3 FIG. 18). The turbo-circulating airflow (FIG. 34) that circulates through the air is accelerated, and the acceleration action of the accelerating airflow (29) ejected from the slit conduit port (4) is repeated. It has a function of improving the power generation efficiency of the generator (13) by configuring the feedback characteristics and accelerating the airflow (28) in the wind tunnel.
前記正帰還特性の様態に係わるターボフアンの回転駆動や偏向翼状に形成した輻
(11)の回転による空気抵抗や気流の粘性による過流損失、更に機械的摩擦による損失は、ターボファン(6)が大気圧の加勢を得て回転するエネルギーやブースター風車風(32)がブースター風車風洞体(1)の外周を流れる気流によって回転するエネルギーを活用し、更には一定の値を定めた風洞内気流(28)において電動・発電機(14)が発電機として発電したエネルギー等で賄い、外部から供給に頼らず損失を補填し、ベルヌーイの定理を満たす。
またこの場合、ブースター風車風(32)の円筒形外輪の内周直径(5図8)は、ブースター風車風洞体(1)の内周(5図1)直径の√2倍以上が望ましい。
The turbofan (6) has a turbofan (6) loss due to air resistance and airflow viscosity due to the rotational drive of the turbofan and the rotation of the radiation (11) formed in the shape of the deflection wing, and the loss due to mechanical friction related to the positive feedback characteristics. Wind energy that rotates with the addition of atmospheric pressure and energy that the booster wind turbine wind (32) rotates by the air current that flows around the outer periphery of the booster wind turbine body (1), and further, the air current in the wind tunnel that has determined a certain value In (28), the electric power / generator (14) is covered by the energy generated as a generator, and the loss is compensated without depending on the supply from outside to satisfy Bernoulli's theorem.
In this case, the inner diameter (5 FIG. 8) of the cylindrical outer ring of the booster wind turbine wind (32) is preferably √2 times or more the diameter of the inner circumference (FIG. 5) of the booster wind turbine wind tunnel body (1).
またブースター風車風洞体(1)周辺の気流密度が激しく変動する場合、
ロータリソレノイド(3図54)の制御手段によって帯状リング(3図53)が作動し、細隙孔(3図4)の開孔面積を閉鎖から開鎖までアナログ的に行う、それに伴って細隙孔(3図4)の細隙導管から射出する加速気流(29)の時間単位あたり流量も制御され、ターボファン(6)の負荷も気流の圧縮作用で可変し、トルクガバナーとして機能する、
更にそのターボファンの回転軸(7)と共通の回転軸(7)を有する電動・発電機
(14)の正転または逆転及び変速機のキャリアを固定またはフリーと電磁制御手段によって前記回転軸(7)の回転制御を行い風洞内気流(28)の頻繁な流速変化を平滑にする機能がある。
Also, if the airflow density around the booster windmill body (1) fluctuates violently,
The belt-like ring (3 FIG. 53) is actuated by the control means of the rotary solenoid (3 FIG. 54), and the opening area of the slit hole (3 FIG. 4) is analogized from closing to opening. The flow rate per unit time of the accelerating airflow (29) ejected from the slit conduit of (3 FIG. 4) is also controlled, and the load of the turbofan (6) is also variable by the airflow compression function and functions as a torque governor.
Further, the motor / generator (14) having a common rotation shaft (7) with the rotation shaft (7) of the turbofan and the forward / reverse rotation of the motor / generator and the carrier of the transmission are fixed or free. There is a function to smooth the frequent flow velocity change of the airflow (28) in the wind tunnel by performing the rotation control of 7).
また、予め所定の値に設定した風速以上の強風時には,ブースター風車(32)の偏向翼(9)と、このブースター風車と一体化した偏向翼状に形成した輻(11)の回転手段によって回転する回転軸 (7)と,この回転軸(7)を共有する電動・発電機の電磁制御手段で、電動・発電機の出力軸を固定する。
更には,ターボ機構風胴体に設けた気流を射出する細隙孔(4)をロータリーソレノイド(54)の制御によって帯状リング(53)を作動して閉隙し、ターボファン(6)の負荷を気流の圧縮作用で圧縮ブレーキとしてブースター風車(32)の回転を抑圧する、また従動風車(12)と一体化した発電機(13)の負荷を電気二重層コンデンサー等の低インピーダンスで短絡制動し、この手段で前記発電機の入力軸を電磁固定し強風の被害を食い止めることが可能となる。
When the wind speed is higher than the wind speed set in advance, it is rotated by the rotating means of the deflecting blade (9) of the booster wind turbine (32) and the radiation (11) formed in the shape of the deflecting blade integrated with the booster wind turbine. The output shaft of the motor / generator is fixed by the electromagnetic control means of the motor / generator sharing the rotation shaft (7) and the rotation shaft (7).
Further, the slit hole (4) for injecting the airflow provided in the turbomechanism wind tunnel is closed by operating the belt-like ring (53) under the control of the rotary solenoid (54), and the load on the turbo fan (6) is reduced. The compression action of the airflow suppresses the rotation of the booster wind turbine (32) as a compression brake, and the load of the generator (13) integrated with the driven wind turbine (12) is short-circuit braked with a low impedance such as an electric double layer condenser, With this means, the input shaft of the generator can be electromagnetically fixed to prevent damage from strong winds.
この場合、図1で示すように、風力発電装置の発電出力は風のエネルギー密度に強く依存するため、風の情報を発電装置に反映させることが必要不可欠であり、其の情報を収集する手段として風圧センサー・回転センサー・トルクセンサー等を備えた計測部
(51)を、ターボ機構風胴体(2)に設けた発電機(13)の近傍に備え、その各センサーで収集した情報を処理する手段として、記憶・演算・信号処理機能及び電磁制御等の機器を制御装置(16)内には備えていて、風速・風圧・回転・トルクセンサーで時時刻刻と絶え間なく情報を検知して、其の数値を制御装置(16)へ送信して、その情報に基づいて処理された信号によってブースター風車(32)の回転軸(7)と共通の回転軸(7)を有する電動・発電機(14)の回転を正転または逆転及び変速機のキャリアを固定またはフリーと電磁制御手段によって前記回転軸(7)の回転制御を行い、また細隙孔(4)の閉鎖または開鎖を帯状リング(53)をロータリーソレノイドの制御でアナログ的に行う機構を備える。
In this case, as shown in FIG. 1, since the power generation output of the wind turbine generator strongly depends on the energy density of the wind, it is indispensable to reflect the wind information in the power generator, and means for collecting that information A measurement unit (51) equipped with a wind pressure sensor, a rotation sensor, a torque sensor, etc. is provided in the vicinity of the generator (13) provided in the turbomechanism wind tunnel (2), and the information collected by each sensor is processed. As a means, the control device (16) is equipped with devices such as storage, calculation, signal processing function and electromagnetic control, and the wind speed, wind pressure, rotation, torque sensor detects information constantly and timely, The numerical value is transmitted to the control device (16), and a motor / generator having a rotation shaft (7) common to the rotation shaft (7) of the booster wind turbine (32) by a signal processed based on the information ( 14) times Rotation control of the rotating shaft (7) is performed by electromagnetic control means, and the belt ring (53) is rotated to close or open the slit hole (4). Equipped with an analog mechanism controlled by a solenoid.
また発電機(13)で発電した電力及び電動・発電機(14)の駆動用電力、または回生発電をした電力を蓄える蓄電池や電気二重層コンデンサ−を電源部 (17)内に設け、この電源部(17)は前記ブースター風車風洞体(1)の外部に設ける。また、電動・発電機(14)は、この電動・発電機の回転軸(7)を他のエネルギーによって回転駆動される場合はセカンド発電機としての配役と、前記回転軸(7)に係わる機構の駆動用電動機としての配役を担う。 In addition, a storage battery or an electric double layer capacitor for storing the power generated by the generator (13) and the driving power for the motor / generator (14) or the power generated by regenerative power generation is provided in the power source (17). The part (17) is provided outside the booster wind turbine body (1). In addition, the motor / generator (14), when the rotary shaft (7) of the motor / generator is rotationally driven by other energy, acts as a second generator and a mechanism related to the rotary shaft (7). Carrying the role as a drive motor.
1 ブースター風車風洞体
2 ターボ機構風胴体
3 円錐形加速筒
4 細隙孔
5 ボス
6 ターボファン
7 回転軸
8 円筒形外輪
9 偏向翼
10 円筒形内輪
11 輻
12 従動風車
13 発電機、
14 電動・発電機、
15 カップリング
16 制御装置
17 電源部
18 ターボ機構内筒,
19 フランヂ部
20 軸受板
21 流入口
22 排気口縁
23 風洞体内部
24 風上側
25 風下側
26 風洞体外周気流
27 風洞体外周排出気流
28 風洞内気流
29 加速気流
30 風洞内合成気流
31 吸入気流
32 ブースター風車
33 気流吸い込み口
34 ターボ流通気流
35 嵌合部材
36 円筒外周輪
37 偏向板
38 ボスの基端側
39 計測部
40 トルネード・アダプター
41 アダプター脱着ビス穴
42 輻装着穴
43 周方向偏向気流a
44 偏向渦気流
45 回転合成気流
46 摺接しない間隙
47 円筒形内輪の内周面
48 風洞体外周面
49 アダプター内筒
50 円周方向偏向気流
51 変速機
52 傾斜角度
53 帯状リング
54 ロータリーソレノイド
55 中刳り内筒
56 細隙孔内筒面
57 支持棒
1 Booster
3 Conical acceleration cylinder
4 slit holes
5 Boss 6 Turbofan
7 Rotating shaft
8 Cylindrical
10 Cylindrical inner ring
11 radiant
12 driven
14 Electric generators,
15 coupling
16
DESCRIPTION OF
33
40
44
Claims (10)
4)の境界点から、ターボ機構内筒(18)に設けたベアリングホルダーに装着したフランジ(19)までの間に、ターボ流通気流(3図34)の断面積が、フランジ(19)から細隙孔(4)に向かって次第に縮小した中空の円錐形状に形成した加速筒(3)を設けたことを特徴とする、請求項1に記載のターボファン機能付き風力発電装置。 The outer peripheral edge of the disc-shaped bearing plate (20) provided in the turbomechanism wind tunnel (2) and the slit hole (
4) From the boundary point to the flange (19) attached to the bearing holder provided in the turbo mechanism inner cylinder (18), the cross-sectional area of the turbo-circulated airflow (3 FIG. 34) is narrow from the flange (19). The wind turbine generator with a turbofan function according to claim 1, characterized in that an acceleration cylinder (3) formed in a hollow conical shape gradually reduced toward the gap hole (4) is provided.
そのターボフアン(6)に設けた回転転軸(3図7)は、ボス(3図5)に抱持された変速機(3図51)の大陽歯車の軸芯穴を強圧入仕様で貫通し、更にこの回転軸(3図7)はターボ機構風胴体(3図2)に設けた中空の円錐形状加速筒(3図3)の中心部を回転自在に貫通し、前記電動・発電機(3図14)の出力軸に設けたカップリング(3図15)に装着する、この回転軸(7)に伝達される回転数を変速機(51)の手段によって減速してボス(5)を回転駆動する、構成をしたことを特徴とする、請求項4に記載のターボファン機能付き風力発電装置。 A turbo fan (4 FIG. 6) is rotatably provided on the inner cylinder (4 FIG. 55) of the boss,
The rotating shaft (3 FIG. 7) provided in the turbofan (6) is a strong press-fitting specification for the shaft hole of the sun gear of the transmission (3 FIG. 51) held by the boss (3 FIG. 5). Further, this rotating shaft (3 FIG. 7) passes through the center of a hollow conical acceleration cylinder (3 FIG. 3) provided in the turbomechanism wind tunnel (3 FIG. 2) so as to rotate freely. The rotational speed transmitted to the rotary shaft (7), which is mounted on the coupling (3 FIG. 15) provided on the output shaft of the machine (3 FIG. 14), is decelerated by means of the transmission (51) to reduce the boss (5 The wind turbine generator with a turbo fan function according to claim 4, wherein the wind turbine generator is configured to be driven to rotate.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011216044A JP5985807B2 (en) | 2011-09-30 | 2011-09-30 | Wind turbine generator with turbo function |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011216044A JP5985807B2 (en) | 2011-09-30 | 2011-09-30 | Wind turbine generator with turbo function |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013076354A true JP2013076354A (en) | 2013-04-25 |
JP5985807B2 JP5985807B2 (en) | 2016-09-06 |
Family
ID=48479990
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011216044A Expired - Fee Related JP5985807B2 (en) | 2011-09-30 | 2011-09-30 | Wind turbine generator with turbo function |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5985807B2 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109653330A (en) * | 2018-12-18 | 2019-04-19 | 杭州博务流体科技有限公司 | A kind of rotation of ship lavatory negative pressure pushes away gas-liquid conveying device |
CN110044580A (en) * | 2019-05-23 | 2019-07-23 | 重庆大学 | The physical simulating method and device that wave is coupled with mobile downburst |
CN110082057A (en) * | 2019-04-22 | 2019-08-02 | 南京航空航天大学 | A kind of novel multi-fan array cyclone wind-tunnel and simulation of wind method |
CN112576993A (en) * | 2020-12-14 | 2021-03-30 | 孟君 | Street lamp based on aerodynamics |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4781522A (en) * | 1987-01-30 | 1988-11-01 | Wolfram Norman E | Turbomill apparatus and method |
JP2000220561A (en) * | 1999-01-28 | 2000-08-08 | Naoyoshi Hosoda | Wind power generator |
JP2008506877A (en) * | 2004-07-16 | 2008-03-06 | トッチャー,アンガス,ジェイ | Wind energy harvesting system |
WO2010109800A1 (en) * | 2009-03-24 | 2010-09-30 | 国立大学法人九州大学 | Fluid machine utilizing unsteady flow, windmill, and method for increasing velocity of internal flow of fluid machine |
WO2010124698A1 (en) * | 2009-04-30 | 2010-11-04 | Nabil Mahmoud Talat Wahba Samak | The silenced aspirator anergy amplified/driven air compressor/turbine |
JP4682230B2 (en) * | 2008-06-21 | 2011-05-11 | 雅勇 石津 | Wind power booster windmill wind tunnel body |
-
2011
- 2011-09-30 JP JP2011216044A patent/JP5985807B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4781522A (en) * | 1987-01-30 | 1988-11-01 | Wolfram Norman E | Turbomill apparatus and method |
JP2000220561A (en) * | 1999-01-28 | 2000-08-08 | Naoyoshi Hosoda | Wind power generator |
JP2008506877A (en) * | 2004-07-16 | 2008-03-06 | トッチャー,アンガス,ジェイ | Wind energy harvesting system |
JP4682230B2 (en) * | 2008-06-21 | 2011-05-11 | 雅勇 石津 | Wind power booster windmill wind tunnel body |
WO2010109800A1 (en) * | 2009-03-24 | 2010-09-30 | 国立大学法人九州大学 | Fluid machine utilizing unsteady flow, windmill, and method for increasing velocity of internal flow of fluid machine |
WO2010124698A1 (en) * | 2009-04-30 | 2010-11-04 | Nabil Mahmoud Talat Wahba Samak | The silenced aspirator anergy amplified/driven air compressor/turbine |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109653330A (en) * | 2018-12-18 | 2019-04-19 | 杭州博务流体科技有限公司 | A kind of rotation of ship lavatory negative pressure pushes away gas-liquid conveying device |
CN109653330B (en) * | 2018-12-18 | 2023-12-22 | 台州海百纳船舶设备股份有限公司 | Negative-pressure rotary pushing gas-liquid conveying device for ship toilet |
CN110082057A (en) * | 2019-04-22 | 2019-08-02 | 南京航空航天大学 | A kind of novel multi-fan array cyclone wind-tunnel and simulation of wind method |
CN110044580A (en) * | 2019-05-23 | 2019-07-23 | 重庆大学 | The physical simulating method and device that wave is coupled with mobile downburst |
CN110044580B (en) * | 2019-05-23 | 2024-05-24 | 重庆大学 | Physical simulation method and device for coupling wave and movable downward storm |
CN112576993A (en) * | 2020-12-14 | 2021-03-30 | 孟君 | Street lamp based on aerodynamics |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5985807B2 (en) | 2016-09-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4132499A (en) | Wind driven energy generating device | |
US6492743B1 (en) | Jet assisted hybrid wind turbine system | |
US20090180869A1 (en) | Inlet wind suppressor assembly | |
TWI294943B (en) | Wind-tunnel-like dynamic power generator | |
JP2014513233A (en) | Wind turbine enhanced by diffuser | |
JP4682230B2 (en) | Wind power booster windmill wind tunnel body | |
JPS60500302A (en) | wind turbine equipment | |
US20140090366A1 (en) | Generator | |
WO2012012926A1 (en) | Electric composite multi-stage centrifugal compressor device | |
JP2014514500A (en) | Diffuser enhanced wind turbine | |
JP5985807B2 (en) | Wind turbine generator with turbo function | |
RU2218477C1 (en) | Method to increase rotor blade efficiency of wind-driven electric plant | |
JP2010001881A5 (en) | ||
MX2010009040A (en) | Turbine enhancement system. | |
US4370095A (en) | Compound coaxial windmill | |
US7845899B2 (en) | Fluid powered turbine engine | |
KR102026954B1 (en) | System of wind focus type electricity from wind energy | |
CN108119299B (en) | Wind-driven generator | |
CN215213746U (en) | Turbine pipeline pump | |
CN206329445U (en) | Whirlpool can wind power generating set | |
WO2022195611A1 (en) | Shrouded fluid turbine system augmented with energy feedback, control and method thereof | |
CN210290004U (en) | Wind turbine, compressor and generator | |
CN203248313U (en) | Novel wind driven generator | |
CN2828366Y (en) | Cylindrical rotor horizontal axis wind-mill generator | |
CN110374791B (en) | Flexible energy-gathering cover suitable for horizontal axis wind turbine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20140822 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20141016 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20150416 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20150512 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20150628 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20151201 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20160119 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20160628 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20160709 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5985807 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |