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JP2936403B2 - Wind power generator - Google Patents

Wind power generator

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Publication number
JP2936403B2
JP2936403B2 JP10002474A JP247498A JP2936403B2 JP 2936403 B2 JP2936403 B2 JP 2936403B2 JP 10002474 A JP10002474 A JP 10002474A JP 247498 A JP247498 A JP 247498A JP 2936403 B2 JP2936403 B2 JP 2936403B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wind
power generator
guide tube
wind power
impeller
Prior art date
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JP10002474A
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Japanese (ja)
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JPH11201017A (en
Inventor
直義 細田
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    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/72Wind turbines with rotation axis in wind direction

Landscapes

  • Wind Motors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、地上等へ立設され
る風力発電装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wind turbine generator installed on the ground or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、風力発電装置として実用化されて
いるものの中、最も効率が高く、しかも構成が簡単であ
るために多用されているものは、地上等へ立設した支持
塔の上端に、通常は2枚または3枚のブレードからなる
プロペラを、水平軸まわりに回転自在として、かつ垂直
軸まわりに旋回可能として設け、適宜の手段により、プ
ロペラの回転面が、常に風と直交するようにした、オー
プンタイプのものである。
2. Description of the Related Art Among wind turbine generators that have been put into practical use, the one that is used most frequently because it has the highest efficiency and is simple in construction is located at the upper end of a support tower that stands on the ground or the like. A propeller, usually consisting of two or three blades, is provided so as to be rotatable about a horizontal axis and pivotable about a vertical axis, and by appropriate means, the rotating surface of the propeller is always perpendicular to the wind. It is an open type.

【0003】プロペラは、風速に従って、そのブレード
の径と形状、及びそのピッチに応じた速度で回転するの
で、この回転力をもって発電機を駆動することにより、
風力は、利用可能な電気エネルギに変換される。
[0003] The propeller rotates at a speed according to the diameter and shape of the blade and the pitch thereof according to the wind speed. By driving the generator with this rotational force,
Wind power is converted to available electrical energy.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記プロペラは、本来
的に低密度の空気の流れによって回転させられるので、
その径及び面積を極力大としても、最大で、プロペラの
回転面を通過する風力エネルギの約45%が、利用可能
なエネルギとして回収させるに過ぎないのが実情であ
る。
Since the propeller is inherently rotated by a low-density air flow,
Even if its diameter and area are as large as possible, at most about 45% of the wind energy passing through the rotating surface of the propeller is recovered as usable energy.

【0005】本発明は、外径が従来のオープンタイプの
プロペラのそれと同一であっても、従来のものに比し
て、風力エネルギを著しく有効に回収することができ、
効率の高い発電効果が得られるようにした、風力発電装
置を得ることを目的としている。
According to the present invention, even if the outer diameter is the same as that of a conventional open type propeller, wind energy can be significantly more effectively recovered than a conventional one.
It is an object of the present invention to obtain a wind power generator capable of obtaining a highly efficient power generation effect.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の風力発電装置は、次のように構成されてい
る。
In order to achieve the above object, a wind power generator according to the present invention is configured as follows.

【0007】(1) 円筒状をなす導風筒における軸線上
の前端部に、一定方向に捩回するとともに、外周端が導
風筒の内面に近接する複数のブレードを有する偏流体
、導風筒の軸線まわりに回転自在に設け、かつ導風筒
の軸線上の後端部に、発電機駆動用の翼車を配設する。
[0007] (1) a front end portion of the shaft line in the air guide tube having a cylindrical shape, as well as twists in a certain direction, the polarized fluid having a plurality of blades outer peripheral end is proximate the inner surface of the air guide tube, guide An impeller for driving a generator is provided at a rear end on the axis of the wind guide cylinder so as to be rotatable around the axis of the wind cylinder .

【0008】(2) 上記(1)項において、導風筒を、一
定の径の円筒からなるものとする。
(2) In the above item (1), the air guide tube is made of a cylinder having a constant diameter.

【0009】(3) 上記(1)項において、導風筒を、前
方拡開するラッパ状のものとする。
(3) In the above item (1), the air guide tube is a trumpet-shaped member that expands forward.

【0010】(4) 上記(1)〜(3)項のいずれかにおい
て、導風筒、偏流体及び翼車を、垂直軸まわりに旋回し
うるようにした基板に取り付ける。
(4) Any one of the above items (1) to (3)
And rotate the baffle, biased fluid and impeller around the vertical axis.
Attach to the substrate that has been made available.

【0011】(5) 上記(4)項において、発電機及びそ
れによる送電線をも、基板上に取り付ける。
(5) In the above item (4), the generator and its
The resulting transmission line is also mounted on the board.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】図1は、本発明装置の第1の実施
の形態を示す。なお図1において、左方を前方とする。
FIG. 1 shows a first embodiment of the apparatus of the present invention. In FIG. 1, the left side is the front.

【0013】地上等へ立設固定した垂直の管状支持軸
(1)の上端には、水平の基板(2)の前後方向の中心より
やや前方よりの個所が、テーパローラ型スラストベアリ
ング(3)を介して、支持軸(1)のまわりに軽快に旋回し
うるようにして支持されている。
[0013] A vertical tubular support shaft standing and fixed on the ground or the like.
At the upper end of (1), a point slightly forward from the center in the front-rear direction of the horizontal substrate (2) is swirled around the support shaft (1) through a tapered roller type thrust bearing (3). It is supported as it is.

【0014】基板(2)上には、定径の円筒状の導風筒
(4)が、支持片(5)(5)をもって取付けられている。
On the substrate (2), a cylindrical air guide tube having a constant diameter is provided.
(4) is attached with support pieces (5) and (5).

【0015】導風筒(4)の軸線上の前端部には、一定方
向に捩回するとともに、外周端が導風筒(4)の内面に近
接する複数のブレード(6)(6)を有する偏流体(7)が、
支杆(8)(8)で支持した軸受(8a)に偏流体(7)の枢軸(7
a)を枢支して、軽快に回転しうるように設けられてい
る。
A plurality of blades (6) (6) which are twisted in a fixed direction and whose outer peripheral end is close to the inner surface of the air guide tube (4) are provided at the front end on the axis of the air guide tube (4). Having a biased fluid (7),
The bearing (8a) supported by the support rods (8) and (8) has a pivot (7)
a) is pivotally supported so that it can rotate easily.
You.

【0016】偏流体(7)は、前方からの気流を、効果的
に捩回させて、遠心方向へ偏向させるもので、その寸
法、形状及び数等は、空気力学的見地から、最も有効
で、かつ抵抗が小さいように定められる。また、偏流体
(7)を回転自在に設けることにより、偏流体(7)は前方
からの気流により回転しつつ、気流を偏向させる。
The eccentric fluid (7) effectively twists the airflow from the front and deflects it in the centrifugal direction. Its size, shape and number are the most effective from an aerodynamic point of view. , And the resistance is determined to be small. Also, uneven fluid
By providing (7) rotatably, the eccentric fluid (7) is
The air flow is deflected while rotating by the air flow from the air.

【0017】導風筒(4)の後部において、導風筒(4)の
軸線上には、偏流体(7)とほぼ同径をなす翼車(9)と、
それを枢支する小径のハウジング(10)が、その順に設け
られている。
At the rear of the air guide tube (4), on the axis of the air guide tube (4), there is an impeller (9) having substantially the same diameter as that of the eccentric fluid (7);
A small-diameter housing (10) for pivoting the housing is provided in that order.

【0018】翼車(9)は、2枚のブレード(9a)(9a)を備
え、かつハウジング(10)は、支杆(11)(11)をもって導風
筒(4)の内側に固着されている。ハウジング(10)の後端
部(10a)は、尖鋭な円錐状となっている。
The impeller (9) includes two blades (9a) (9a), and the housing (10) is fixed to the inside of the air guide tube (4) with supporting rods (11) and (11). ing. The rear end (10a) of the housing (10) has a sharp conical shape.

【0019】翼車(9)およびハウジング(10)の各部の寸
法や形状等も、偏流体(6)と同様に、空気力学的見地か
ら、最も効果的で抵抗が小さいように定められている。
The dimensions, shapes, and the like of the respective parts of the impeller (9) and the housing (10) are determined so as to be the most effective and have a small resistance from an aerodynamic point of view similarly to the case of the uneven fluid (6). .

【0020】ハウジング(10)の中には、翼車(9)の回転
軸(12)に連結された発電機(13)が設けられている。
In the housing (10), there is provided a generator (13) connected to the rotating shaft (12) of the impeller (9).

【0021】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られている。
[0021] Inner surface of air guide tube (4), uneven fluid (7), impeller
(9) The outer surface of the housing (10) is made of a material having a friction as small as possible with air, and is finished smoothly so as to minimize irregularities.

【0022】前記基板(2)の下面には、若干の間隙を設
けて、扁平箱状の底板(14)を一体的に設けることによ
り、収容空間(15)を形成してある。
An accommodation space (15) is formed by providing a flat box-shaped bottom plate (14) integrally with a small gap on the lower surface of the substrate (2).

【0023】上記スラストベアリング(3)の直下におい
て、底板(14)の下面には、支筒(16)を突設してあり、支
筒(16)内に設けたラジアルボールベアリング(17)は、前
記支持軸(1)の上端より若干下方の部分を支持してい
る。
Immediately below the thrust bearing (3), a support (16) is protruded from the lower surface of the bottom plate (14), and a radial ball bearing (17) provided in the support (16) is And a portion slightly below the upper end of the support shaft (1).

【0024】発電機(13)から導出されている導線(18)(1
8)は、収容空間(15)内を通り、その先端のブラシ(19)(1
9)は、支持軸(1)の外面に設けたスリップリング(20)
に、弾性的に接触している。各スリップリング(20)は、
支持軸(1)内へ通した送電線(21)と接続されている。
The wires (18) (1) derived from the generator (13)
The brush (19) (1) passes through the accommodation space (15)
9) is a slip ring (20) provided on the outer surface of the support shaft (1).
Are in elastic contact. Each slip ring (20)
It is connected to a transmission line (21) that passes through the support shaft (1).

【0025】次に作用について説明する。基板(2)は、
支軸軸(1)まわりに旋回自在であるから、風圧により、
あるいは適宜の検知・制御手段により、導風筒(4)の前
面が常に風上を向くように旋回する。
Next, the operation will be described. The substrate (2)
Because it can rotate around the spindle (1),
Alternatively, by appropriate detection / control means, the wind guide tube (4) is turned so that the front face always faces upwind.

【0026】導風筒(4)内へ流入した気流は、偏流体
(7)により捩回されて、遠心方向へ偏向されつつ、やや
加圧状態となって後方へ流れる。
The air flow that has flowed into the baffle (4) is
While being twisted by (7), while being deflected in the centrifugal direction, it is slightly pressurized and flows backward.

【0027】この偏流体(7)の後方外側方における速度
が大となっている気流が、翼車(9)のブレード(9a)にお
ける最も受圧効率の良い中間部分に作用することとな
る。一方、本来的に翼車駆動効果の低い翼車(9)のハブ
の部分へは、低速の気流のみが作用することとなる。
[0027] The airflow having a high velocity on the outer side of the rear side of the biased fluid (7) acts on an intermediate portion of the blade (9a) of the impeller (9) having the highest pressure receiving efficiency. On the other hand, only the low-speed airflow acts on the hub portion of the impeller (9), which originally has a low impeller driving effect.

【0028】従って、翼車(9)全体としての風力エネル
ギの回収効率は、従来型の風車に比して相当に大とな
る。
Therefore, the efficiency of recovering the wind energy as a whole of the impeller (9) is considerably larger than that of the conventional wind turbine.

【0029】図2は、本発明の第2の実施の形態を示
す。図2においては、導風筒(22)を、前方へ向かって緩
く拡開するラッパ状のものとしてあり、その他の部分
は、図1と同様である。従って、図1におけるのと同一
の個所に、同一の符号を付してある。
FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention. In FIG. 2, the air guide tube (22) is in the form of a trumpet gently expanding forward, and the other parts are the same as those in FIG. Therefore, the same portions as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.

【0030】図2のようにすると、導風筒(22)内へ流入
した気流は、次第に加圧されて増速されるので、翼車
(9)駆動効率は、図1のものに比して、より大となる。
As shown in FIG. 2, the airflow flowing into the baffle (22) is gradually pressurized and increased in speed.
(9) The driving efficiency is higher than that of FIG.

【0031】[0031]

【発明の効果】本発明によると、導風筒の外径を、従来
のオープンタイプのプロペラ型風力発電装置における翼
車の直径と同一としても、従来のものに比して、はるか
に効率よく、翼車を高速回転させることができ、風力を
有効に回収して、効率の高い発電を行わせることができ
る。
According to the present invention, even if the outer diameter of the wind guide tube is the same as the diameter of the impeller in the conventional open type propeller type wind power generator, it is much more efficient than the conventional one. In addition, the impeller can be rotated at a high speed, wind power can be effectively collected, and highly efficient power generation can be performed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の風力発電装置の第1の実施の形態を概
念的に示す縦断側面図である。
FIG. 1 is a vertical sectional side view conceptually showing a first embodiment of a wind turbine generator of the present invention.

【図2】同じく第2の実施の形態を示す図1と同様の図
である。
FIG. 2 is a view similar to FIG. 1 showing a second embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

(1)支持軸 (2)基板 (3)スラストベアリング (4)導風筒 (5)支持片 (6)ブレード (7)偏流体 (7a)枢軸 (8)支杆 (8a)軸受 (9)翼車 (9a)ブレード (10)ハウジング (10a)後端部 (11)支杆 (12)回転軸 (13)発電機 (14)底板 (15)収容空間 (16)支筒 (17)ラジアルベアリング (18)導線 (19)ブラシ (20)スリップリング (21)送電線 (22)導風筒 (1) Support shaft (2) Substrate (3) Thrust bearing (4) Baffle (5) Support piece (6) Blade (7) Uneven fluid (7a) Pivot (8) Support rod (8a) Bearing (9) Impeller (9a) Blade (10) Housing (10a) Rear end (11) Support rod (12) Rotating shaft (13) Generator (14) Bottom plate (15) Housing space (16) Support cylinder (17) Radial bearing (18) Conductor (19) Brush (20) Slip ring (21) Transmission line (22) Wind guide tube

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 円筒状をなす導風筒における軸線上の前
端部に、一定方向に捩回するとともに、外周端が導風筒
の内面に近接する複数のブレードを有する偏流体を、導
風筒の軸線まわりに回転自在に設け、かつ導風筒の軸線
上の後端部に、発電機駆動用の翼車を配設したことを特
徴とする風力発電装置。
The front end portion of the shaft line in claim 1] air guide tube having a cylindrical shape, as well as twists in a certain direction, the polarized fluid having a plurality of blades outer peripheral end is proximate the inner surface of the air guide tube, guide
A wind power generator, wherein a wind turbine is provided so as to be rotatable around the axis of a wind tube , and an impeller for driving a generator is disposed at a rear end on the axis of the wind guide tube.
【請求項2】 導風筒を、一定の径の円筒からなるもの
とした請求項1記載の風力発電装置。
2. The wind power generator according to claim 1, wherein the wind guide tube is formed of a cylinder having a constant diameter.
【請求項3】 導風筒を、前方拡開するラッパ状のもの
とした、請求項1記載の風力発電装置。
3. The wind power generator according to claim 1, wherein the wind guide tube has a trumpet shape expanding forward.
【請求項4】 導風筒、偏流体及び翼車を、垂直軸まわ
りに旋回しうるようにした基板に取り付けてなる請求項
1〜3のいずれかに記載の風力発電装置。
4. A wind guide cylinder, a biased fluid and an impeller are rotated by a vertical shaft.
Attached to a substrate that can be turned
The wind power generator according to any one of claims 1 to 3.
【請求項5】 発電機及びそれによる送電線をも、基板
上に取り付けてなる請求項4記載の風力発電装置。
5. The power generator and its transmission line are also mounted on a substrate.
The wind power generator according to claim 4, which is mounted on the wind power generator.
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