JP4539073B2 - 垂直軸型風力発電装置 - Google Patents
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Description
これによると、上下2か所の支持点及び中間2か所の支持点の位置を、垂直軸型風力発電装置の重心位置であるロータの重心位置に対して上下対称に均衡させて配置することで、各支持点間に作用する曲げモーメントの均衡を図ることが可能となり、更に、各支持点間距離を最適化することで、曲げモーメントを最小化することができる。
[第1実施形態]
なお、図1において、筒状ロータ20への2本の中間アームと上下アームの取り付け個所は別個所となっているが、第1中間アーム11と上アーム4の筒状ロータ20への取り付け個所を同じにし、第2中間アーム14と下アーム6の筒状ロータ20への取り付け個所を同じにすることも可能であることはいうまでもない。
横風を受けた羽根9は回転軸2の周方向に回転し、それに伴い筒状ロータ20が回転する。筒状ロータ20の回転力が、軸受21,21aによって垂直に支持され、軸方向の荷重を受けるスラスト軸受30によって水平に支持された回転軸2に作用して、回転軸2が回転し、その回転力が回転軸2の下方の変速機構24に伝導して発電機25に作用することで、垂直軸型風力発電装置は発電する。
これにより、4本のアームを細く、短く、軽くしても、曲げモーメントに対する十分な耐久性を羽根に付加できるため、軽量の垂直軸型風力発電装置を提供できる。
以上のように構成された垂直軸型風力発電装置においては、羽根9が、筒状ロータ20の重心位置の近傍に取り付けられた、2本の上下アーム4,6及び、2本の中間アーム11,14によって上下及び中央2点で支持され、羽根9の支持点の位置を筒状ロータ20の重心位置に対して上下対称に均衡させているため、遠心力により羽根9に生じる曲げモーメントを最小化できる。また、断面が横向きに扁平となった形状の軽量なアームで構成されるため、アームに負荷される抵抗を減らして、風損を低減できると共に、垂直軸型風力発電装置を軽量化できる。
なお、図9において、筒状ロータ20への2本の中間アームと上下アームの取り付け個所を同個所としているが、2本の中間アームと上下アームを別々の個所に取り付けることも可能であることはいうまでもない。
なお、第1中間アーム11と第2中間アーム14は水平に配設される場合に限られず、斜めに配設されていても良い。
本発明の第2実施形態に係る垂直軸型風力発電装置100の構成を図11に基づいて説明する。第2実施形態の構成が第1実施形態と異なる点は、回転軸2の上方には、筒状ロータ20に代えて、円板18が設けられている点である。
なお、図11では、円板18への2本の中間アームと上下アームの取り付け個所を同個所としているが、2本の中間アームと上下アームを別々の個所に取り付けることも可能であることはいうまでもない。
その他の点については第1実施形態と同じであり、作動、効果も同様であり、羽根とアームの位置関係を最適化することで曲げモーメントを最小化できる点も同様であるので、その説明を省略する。
なお、第1中間アーム11と第2中間アーム14は水平に配設される場合に限られず、斜めに配設されていても良い。
2 回転軸
3 第1端部
4 上アーム
5 第2端部
6 下アーム
7 上接合部
8 下接合部
9 羽根
10 第3端部
11 第1中間アーム
12 第1中間接合部
13 第4端部
14 第2中間アーム
15 第2中間接合部
16 上端
17 下端
18 円板
19 骨材
20 筒状ロータ
21 軸受
21a 軸受
22 ハウジング
23 ベース
24 変速機構
25 発電機
30 スラスト軸受
Claims (5)
- 垂直に設けられた回転軸と、前記回転軸の周方向に複数枚配設された縦向きの羽根とを有する垂直軸型風力発電装置であって、
前記回転軸の軸心に重心が一致し、且つ、前記羽根の縦方向の中央の高さに前記重心が位置するように、前記回転軸の先端に設けられ、前記羽根よりも縦方向の幅が短いロータと、
前記ロータの重心位置に対して上下対称になるように、前記ロータと前記羽根との間にそれぞれ取り付けられ、前記羽根の縦方向の上下2か所を支持する2本の上下アームと、
前記ロータの重心位置に対して上下対称になるように、前記ロータと前記羽根との間にそれぞれ取り付けられ、前記羽根の縦方向の中央と前記2本の上下アームが前記羽根を支持する前記上下2か所との間に位置する中間2か所を支持する2本の中間アームと、
を有することを特徴とする垂直軸型風力発電装置。 - 前記羽根の縦方向の長さをcとし、前記羽根の上下端から前記2本の上下アームが前記羽根を支持する前記上下2か所までの距離をaとし、前記上下2か所から前記2本の中間アームが前記羽根を支持する前記中間2か所までの距離をbとすると、前記上下2か所は、a/cが0.02〜0.16の範囲となる位置に位置し、前記中間2か所は、b/cが0.18〜0.37の範囲となる位置に位置することを特徴とする請求項1に記載の垂直軸型風力発電装置。
- 前記ロータは筒状であり、
前記2本の上下アームは前記ロータの上下端に取り付けられていることを特徴とする請求項1又は2に記載の垂直軸型風力発電装置。 - 前記2本の上下アーム及び前記2本の中間アームは、中空の筒であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の垂直軸型風力発電装置。
- 前記2本の上下アーム及び前記2本の中間アームは、扁平化された形状に形成されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の垂直軸型風力発電装置。
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