JPS6287673A

JPS6287673A - 風車

Info

Publication number: JPS6287673A
Application number: JP22945385A
Authority: JP
Inventors: Joji Watakabe; 渡壁　城治
Original assignee: Ube Industries Ltd
Current assignee: Ube Corp
Priority date: 1985-10-15
Filing date: 1985-10-15
Publication date: 1987-04-22

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は風力エネルギーを効率よく回転エネルギーに変
換することができるＮＬ車に関するものである。

［従来の技術］風車の〜形式として、軸心を風の進行方向に交差（垂直
交差）させて配置する垂直軸型風車が知られている。（
例えば、オーム社発行、風力エネルギー読本、第３７頁
など）この垂直型風車にも、パドル型、サポニウス型、ダリウ
ス型、ジャイロミル型など各種のものがあるが、パドル
型やサポこウス型は、高速回転力を得ることができず、
高効率風車には不向きである。ダリウス型やジャイロミ
ル型の風重ｊ寸、帯状ないし長方形板状の五を用い、各
賞のＮ４’方向両端が回転軸に固結されたものであり、
ベト）１／型、サポニウス型の風車に比べ高速回転を得
ることができ、効率が高い。

［発明が解決しようとする問題点］ダリウス型やジャイロミル型の垂直軸風車は。

風が翼に当ることにより生ずる揚力の回転方向の分力に
より回転力を得る原理となっているのであるが、この揚
力については、是の回転位相により変動する現象があり
、そのため回転が必ずしも滑らかではないという問題が
生ずる。また、風速が小さいと回転力を取り出しにくい
。

［問題点を解決するための手段］本発明の風車は、外翼に向う空気流を強制的に生起させ
、この空気流によって外翼を加速するための外翼加速手
段を備えて構成されている。この外翼は、是手方向両端
がそれぞれ回転軸に固結されて軸対称配置されており、
例えば前述のダリウス型やジャイロミル型の翼構成とさ
れる。外ｌ加速手段としては、回転軸に沿って風車内に
強制的に導いた送気を放射方向に流出させる場合と、回
転軸に沿って風車内に強制的に導いた負圧を外翼内方に
作用させることにより外翼外部空気を反放射方向に流入
させる場合とがある。

〔作用〕

前述のように、ダリウス型やジャイロミル型の垂直軸５
風車は、翼に発生する揚力の回転方向の分力により回転
力を得るのであるが、本発明の風車においては、外翼加
速手段によって強制的に外気に向う気流が形成され（外
翼内方に送気が導かれる場合は送気が放射方向に流れ出
し、外気内方に負圧が導かれる場合は外翼外周の外気が
反放射方向に魔れ込み）、この強制的に生起された気流
によって外翼に発生する揚力の絶対値の向ヒが図れる。

［実施例］以丁図面を参照して実施例について説明する。

第１図は本発明の実施例に係る風車の縦断面図、第２図
は第１図の■−■線に沿う断面図である。なお、第１図
は第２図のＩ−Ｉ線に沿う断面を示している。

符号１は回転軸であり、軸受２．３によって枢止されて
いる。この回転軸ｌの周りには回転軸と同方向に延びる
外翼４が設けられており、外翼４は、その長子方向両端
側が放射方向に延びる水平翼６によって、またその長手
方向中央部が円盤状の内装パフフル５によってそれぞれ
回転軸１に取り付けられている。なお、第２図に示すよ
うに、この外翼４は完型断面形状を有しており、また本
実施例では４枚取り刊けられている。第３図は水平翼６
の横断面図を示しており、この図から解るように水平翼
６も外χ４と同様に迩型断面形状を有し、４枚取り付け
られている。

符号７は回転軸ｌに沿って送気を導入するための送気ダ
クトであって、工場、倉庫、建物等の排気用エアダクト
から排出される排気、又は別に設（ｔられた集風装置か
らの風などの送気が送気源７Ａによって導かれるように
なっている。符号５Ａは水七翼６に接近して配置され、
送気ダクト７の開口部が支持されている外装パフフルで
あって、回転軸ｌ、外翼４、水平翼６からなる回転体の
軸方向側を閉塞状態として送気ダクト７からの送気を回
転軸１に沿って効率よく導くようになっている。ダクト
７の開口部は同心円筒形状でも、あるいは複数の分岐ダ
クトが１状に配置されたもされるようなものであればそ
の構造はどのようなものでもよい。なお１図において上
下の水平翼６同士はそれぞれ迎角が逆となるように取り
付けられており、送気ダクト７から回転軸ｌに沿って送
気が導入されるとともに回転軸ｌの正転方向に水平翼６
に揚力を発生させるようになっている。また回転軸１に
沿って導入された送気は内装バッフル５によって放射方
向に向うようになり、この送気が外翼４に当たって外翼
を増速させるように作用する。即ち内装バッフル５は回
転軸１に沿って導入された送気を外気に向わせるガイド
部として機能している。

符号８は回転軸１に連結された発電機であるが、発電機
の代りにポンプ、コンプレッサ、タービン等を連結して
もよい。

なお前記実施例において内装バー２フル５を回転軸ｌに
固着し、回転軸１と一体回転するように構成しているが
、ベアリング等を介して回転軸ｌに組付け１回転軸と一
体に回転しないようにするこ）−ｆ４でキ　ごの上らじ
す鉛ｌギ由鈷バー、　７１１＝　Ｆｉ　ｉｒ＋　ｌ’ｉ
ｉｌ転に消費されるエネルギを有効に活用できる。さら
にまた前記実施例では内装バッフル５に送気の向う方向
を変換させる機能をもたせているが、」二下両方向から
導入された送気は互いに緩衝し合ってその方向を放射方
向に向けるので、あえて内装パフフル５を設けなくても
自ずと送気は放射方向に向きある程度の外翼加速効果を
得ることが可能である。また水平翼６の迎角を翼長方向
に異ならしめて水平質６を通った送気が放射方向に送ら
れるようにすることも可能である。

第４図は本発明の別の実施例に係る風車の構成を示す縦
断面図である。この第４図の実施例においては、トロボ
スキニン（縄飛びの綱）形状の外ｉ１４が用いられ１回
転時に外翼に遠心力が作用しても引張応力のみが外翼に
作用し、曲げ変形が外翼１４に生じない構成となってい
る。

また外翼の上下両端部の水平に近い状態となっている回
転軸近傍領域１４Ａは、途中で捩られて上方に反り返り
、送気ダクト７からの送気によって外翼正転方向の揚力
が生ずるようになっている。なお外翼の回転軸近傍領域
１４Ａを外ｉ１４と別体の翼部材で構成し、迎角を第３
図のように設定して途中で連結するようにしてもよい、
その他の構成は第３図と同様であるので、同一部材に同
一符号を付してその説明を省略する。

また、第２図にて２点鎖線で示すように、外翼４には半
径方向に対し斜め方向となる仰角をとらせても良い。こ
の仰角は、かなり大きな角度（例えばαが６０〜８０６
）としてもよい。

次に第５図を参照して、２Ｆ記実施例に係る風・トの作
動について説明する。

第５図は上記実施例に係る風車を回転軸が鉛直方向とな
るように設置した場合の平面構成を示す概略的な断面図
である。第５図においてＷｌは地面と平行方向に浣れる
風である。この風Ｗ＋が外翼４に当たることにより回転
軸１が回転する。また風ＷＩとは別に、送気ダクト７か
ら風車の軸心に沿って送気が導入される。この風は、内
装バ＋／フル５Ａによっであるいは水■Ｉによって放射
方向に分散され、風Ｗ２となる。外翼４には、前記の風
ＷＩと、この放射方向に吹き出される風Ｗ２とが合流し
て合流風Ｗ３となる。また、翼４には、その回転により
相対風Ｗ４が作用しているので、！４に作用する作用風
Ｗ５は合流風Ｗ３と相対風Ｗ４とのベクトル和となり、
この作用風Ｗ５により揚力Ｆが発生する。さらに送気ダ
クト７からの送気により水平質６をして揚力ΔＦを発生
させる。しかして、本実施例においては、放射方向の風
Ｗ２が存在するので、かかる風Ｗ２の生じない従来例に
比べて作用風Ｗ５が大きくなり、従って発生する揚力Ｆ
も従来例と比べて大きなものとなる。さらに水平質６に
よる揚力ΔＦが付加されるのでかかる揚力ΔＦの生じな
い従来例に比べて回転軸１を回転させる方向に働く総揚
力も従来例と比べて大きなものとなる。

また、外Ｎ４の迎角を、半径方向と非直角とする（例え
ば第２図の２点鎖線で示される）ようにすることにより
、揚力Ｆの方向を改善し、外翼４に発生する有効な仕事
量の改善が図れる。

外翼４に発生する揚力の回転方向の分布が平準化され、
外翼の回転が滑らかになるという作用も奏される。

なお、ｉｆｉ記２つの実施例（第１図、第４図参照）で
は上下方向に対向させて送気ダクト７を設けるようにし
ているが、丘下方向のいずれか一方にのみ送気ダクト７
を設け、他方は外装バッフルにより風東内と外気との流
通を閉塞するようにしても同様の効果がある。

第６図は本発明の風車を大型ビルディングに適用した場
合の構成を示す斜視図である。符号２０は高層ビルの本
体であって、左右の側面２０ａ。

２０ｂから両側方及び上ドにはみ出るように採風板２１
が設けられ、採風板２１の四囲をフ＝〜ド部材２２が取
り囲んでいる。採風板２１の］一部には、開口２３が開
設されており、高層ビル本体２０の屋***部に設置さ
れたタービン室２４へ向けて、風を導く仕切板２５が設
置されている。

なお、高層ビル本体２０の屋上り面には、所定間部２５
とこの屋根部２６とによって通風部が区画形成されてい
る。

また、高層ビル本体２０の他の側面２０ｃ、２０ｄ側に
は、フード部材２７が左右の採風板２１間に架は渡され
るようにして配設されており、この側面２０ｃ、２０ｄ
の上方部には、屋根部２６、高層ビル本体２０の屋上面
及び仕切板２５によってダクト部２８が形成されている
。

かかる構成の高層ビルにおいて、ビル壁面に当った風は
、該壁面に沿って上昇し、開口２３又はダクト部２８を
通ってタービン室２４内に流れ込み、該タービン室ｚ４
内に設置された本発明の風車によって、回転エネルギー
を出力させる。

なお、このような本発明の風車を利用した場合、暴風時
の風車の破損を防止するために、例えばダクト部２８な
どに暴風減衰装置を設置するのが好ましい、暴風減衰装
置としては、例えば採風された風の通過部に、所定風速
以上の風が通過するときに立ち上がる立上がり翼を設置
すればよい。

本発明の風車によって取り出された動力は、発電機等に
直結してもよく、またギヤ、チェーン、ベルト等の適宜
の動力伝達機構成いは増減速機構を介して用途先に伝達
され、利用される。動力の用途としては、発電の他１例
えば大型屋外攪拌槽、揚水、熱発生装置等が挙げられる
。

なお、前記実施例においては、送気源７Ａによって送気
を風車内に導入し、これを放射方向に吹き出すように構
成しているが、送気源７Ａに代えて滝等の高圧水のエゼ
クタ効果により負圧をつくり出す負圧源を用いて風車内
に負圧を導き、外翼４の周りの空気を反放射方向に流入
させ、この流入空気が外翼４に作用して外Ｒ４の揚力を
高めるようにしてもよい。

［発明の効果］以上の説明から明らかな通り、本発明の風車によれば。

■　低風速から高風速まで広い風速範囲で効率のよいエ
ネルギー変換を行うことが可能である。

■　風車の回転が円滑であり、かつ高速回転できる。

！少　　翼の設計の自由度が広い。

■　全体形状を小型にでき、また同一外形寸法における
出力が大きい。

等の効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る風車を示す縦断面図、第
２図は第１図■−■線に沿う断面図、第３図は水平χの
横断面図、第４図は別の実施例を示す縦断面図、第５図
は実施例に係る風車の作動説明図、第６図は本発明の風
車を高層ビルに適用した場合を説明する斜視図である。１・・・回転軸、　　　　　　４・・・外翼、５Ａ、５
Ｂ・・・バッフル、　　６・・・水平完、７・・・送気
ダクト、　　　　７Ａ・・・送気源、８・・・発′市機
。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）長手方向両端がそれぞれ回転軸に固結されて軸対
称配置された複数個の外翼と、外翼に向う空気流を強制
的に生起させ、この空気流によって外翼を加速する外翼
加速手段と、を備えてなる風車。
（２）前記外翼加速手段は、風車外に設置された送気源
から風車の回転軸に沿って送気を導入する送気部と、風
車内に導かれた送気を外翼に向わせるガイド部とから構
成されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の風車。
（３）前記外翼加速手段は、風車外に設置された負圧源
から風車の回転軸に沿って負圧を導く負圧導入部と、風
車内に導かれた負圧を外翼方向に向わせるガイド部とか
ら構成されていることを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の風車。