JP2013083264A - 風力発電装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】プロペラの回転軸の側面方向から風を受ける構造の風力発電装置において、前記プロペラ側とその回転軸の根元側に2分する仕切り壁は、前記プロペラを背風室の中に沈めたりプロペラの外径と同等程度か、より小径の円穴が開いており、回転軸の側面方向に到来する風圧の一部はプロペラの側面に当たり、他の一部はプロペラの背面に当たる構造であることを特徴とするプロペラ型風力発電装置である。
【選択図】図8
Description
あるいは、特許文献1に記載のような方向舵を尾端に設ける必要がある。しかし、プロペラと方向舵との距離分に相当する遅れが生じるだけでなく、回転が上がると風車の回転面が壁となってしまい、方向舵が機能し難く、風向きの変化に対応しきれなくなる。
また、前記のようなヨーコントロール装置を装備した大型の風車でも、風向に対するタイムラグは避けられず、突風には対応できないという欠点がある。
また、自家発電の必要性が高まったことに伴い、ダウンウインド型の風車にも、縦軸型の風車にも適用可能とし、建物の屋上や屋外、そして、車などの移動体や工作物にも設置可能な風車並びに風力発電装置を実現する。
前記プロペラ側とその回転軸の根元側に2分する仕切り壁は、前記プロペラを背風室の中に沈めたりプロペラの外径と同等程度か、より小径の円穴が開いており、
回転軸の側面方向に到来する風圧の一部はプロペラの側面に当たり、他の一部はプロペラの背面に当たる構造であることを特徴とするプロペラ型風力発電装置である。
前記プロペラ側とその回転軸の根元側に2分する仕切り壁は、前記プロペラを背風室の中に沈めたりプロペラの外径と同等程度か、より小径の円穴が開いており、
回転軸の側面方向から前記仕切り壁のプロペラ側に到来する風圧はプロペラの側面に当たってプロペラを回転させ、前記仕切り壁のプロペラ回転軸側に到来する風圧はプロペラの背面に当たってプロペラを回転させることを特徴とするプロペラ型風力発電方法である。
この実施例では、風向追尾用の翼W1、W2を、細いプロペラP1、P2の外端に備えており、しかもその径方向の寸法m1よりも円周方向の寸法m2が大きい。2が風向追尾用の曲面であり、翼W1、W2の外端にかつ矢印a1で示す回転方向の前端寄りに形成されている。
この曲面2は、風車の背部に向かって曲がっており、しかも円周方向に対し前端寄りが角度αだけ風車軸1側に偏倚した形状をしている。
その結果、前面から風が吹き込んだとき、その風を円滑に後方に逃がすべく、風車の正面が常に来風と正対することになる。
プロペラP1、P2の回転中心で谷状Vに曲げることによって迎え角だけ傾けたプロペラP1、P2の外端に、さらに風向追尾用の翼W1、W2が形成されているため、前記曲面2・2の風車軸1寄りの内側は、広い面積の機能翼fの寸法m2の領域がプロペラP1、P2と同じ向きに傾斜していることにより、揚力発生の作用をすることで、回転速度が速くなる。
そして、気流の下流側の後段プロペラP12、P22の内端すなわち、回転中心寄りの部位同士を一体に連結する。加えて、前記後段プロペラP12、P22間の回転中心と気流の上流側の前段プロペラP11、P21の内端すなわち、回転中心寄りの部位同士を連結軸1’で一体に連結する。風車軸1は、前記前段側プロペラと後段側プロペラの回転中心位置に取付ける。
風向追尾翼W1、W2の後端に曲面2に代わる曲面を形成することもできる。この場合は、機能翼fの風向追尾翼W1、W2の後端の外側ではなく、回転中心寄りRを風車背部に曲げて曲面にする。このように風向追尾翼W1、W2の後端の内側Rに曲面を形成した場合も、円筒状の回転面が形成され、かつ通過抵抗が少なくなるように来風が通過するので、プロペラの風向追尾が可能となる。
なお、一つの風車において、風向追尾翼W1、W2の前端外側の曲面2と、後端内側Rに設ける曲面とを併用することも可能である。また、風向追尾翼W1、W2の形状やプロペラ外端との連結位置は自由であり、特に制限されない。
なお、アップウインド型の風車Aが無く、ダウンウインド型の風車B及び/又は縦軸型の風車Cだけで発電機を駆動してもよい。
図8は、車載型の縦軸型風車にした例を示す平面図であり、車の前進により中抜きの矢印方向の風を受けるものとすると、プロペラ風車Cの外径より小さな直径の円穴4の空いた仕切り壁5をプロペラの背面側(下側)に設けてある。なお、円穴4は、風車Cの外径と同等程度でもよい。
図9は前記矢印方向から見た正面図であり、仕切り壁5の風車C側に、風車Cの回転の妨げとなる向かい風を阻止する防風壁6を設けてある。すなわち、風車Cが矢印a1方向に回転するものとすると、向かい風すなわち逆風となる成分は回転を妨げるので、防風壁6を設けて阻止するのである。
この防風壁6は、車の前進方向から20±3度退避する寸法がよい。
また、図10に示すように、ガイド壁8・8の後方周囲には、集めた風を前記機能翼f側に導く立ち上がりガイド壁9を設けてある。
従って、左右のガイド壁8・8間の入口iから入って来た風は、奥のガイド壁9で立ち上がって機能翼fの裏面に当たり、矢印a1方向に回転させる。また、前記仕切り壁5の上側に到来した風は、前記防風壁6で阻止されない有効成分だけがプロペラCの追い風として作用し、プロペラを効果的に回転させる。
このような要領で、車に限らず列車や船舶などの移動体に取付けて風力発電し、消費することができる。このようにプロペラ型の風車を縦軸型として実装することで偏平になるので、前記のような発電形態が可能で、今後の自家発電の用途が期待できる。
この半ドーム状部6’の下端とプロペラCの回転風が正面衝突する部位は、プロペラCの円滑な回転を妨げるので、半ドーム状部6’の下端6’’を、半径が大きくなるように膨らませるのがよい。なお、膨大部分6’’は、本来の位置より、角度βだけ後退させるのが効果的である。
このように、入口iを閉じることが、プロペラすなわち発電機の回転過剰に対する制動作用をするので、閉鎖手段12は入口iの自動開閉制御が好ましい。
閉鎖手段12は、図示例ではゼンマイ状を用いて、巻き取ったり繰り出したりできる構造を採用しているが、入口iの開閉量を調節可能に水平方向に可動式の閉鎖手段であれば、ゼンマイ状以外でも差し支えない。12eは、閉鎖手段12の先端である。
図では、この増速手段は図示されていないが、図8以下の場合でも、増速手段を介して発電機を回すことになる。
1’ 連結軸
P1・P2 プロペラ
W1・W2 風向追尾用の翼
f 機能翼
2 風向追尾曲面
V 谷状折り曲げ部
S1・S2 スリット
P11・P12 2分されたプロペラP1
P21・P22 2分されたプロペラP2
R 風向追尾翼の後端内側の部分
A アップウインド型
B ダウンウインド型
C 縦軸型
E 発電機
O 風の取り込み口
i 入口
3 補助翼
4 円穴
5 仕切り壁
6 防風壁
6’ 半ドーム状部
8 前開きのガイド壁
88 背風室の底面
9 立ち上がりガイド壁
10 ボンネット
11 カバー
12閉鎖手段
12e 閉鎖手段の先端
13 風向計
Claims (5)
- プロペラの回転軸の側面方向から風を受ける構造の風力発電装置において、 前記プロペラ側とその回転軸の根元側に2分する仕切り壁は、前記プロペラを背風室の中に沈めたりプロペラの外径と同等程度か、より小径の円穴が開いており、
回転軸の側面方向に到来する風圧の一部はプロペラの側面に当たり、他の一部はプロペラの背面に当たる構造であることを特徴とするプロペラ型風力発電装置。 - 前記仕切り壁のプロペラ正面側には、プロペラに対する向かい風を阻止する防風壁を設け、前記仕切り壁のプロペラ背面側には、プロペラ側に風を集めるための前開きのガイドを設けると共に、底面は前下がりの傾斜面とし、後方周辺は風をプロペラ側に導くガイド壁を有していることを特徴とする請求項1に記載のプロペラ型風力発電装置。
- 前記仕切り壁の回転軸根元側には、プロペラ背部に取り込む風量を調節する開閉手段を設けてなることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のプロペラ型風力発電装置。
- 前記プロペラの翼は、回転方向の後寄りほど、翼の半径が次第に小さくなっていることを特徴とする請求項1、請求項2又は請求項3に記載のプロペラ型風力発電装置。
- プロペラの回転軸の側面方向から風を受ける構造の風力発電装置を駆動する際に、
前記プロペラ側とその回転軸の根元側に2分する仕切り壁は、前記プロペラを背風室の中に沈めたりプロペラの外径と同等程度か、より小径の円穴が開いており、
回転軸の側面方向から前記仕切り壁のプロペラ側に到来する風圧はプロペラの側面に当たってプロペラを回転させ、前記仕切り壁のプロペラ回転軸側に到来する風圧はプロペラの背面に当たってプロペラを回転させることを特徴とするプロペラ型風力発電方法。
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