JP4533991B1 - Small propeller windmill - Google Patents
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Abstract
【課題】低風速時においても効率良く発電を行うことができるとともに、強風時においても風車が破壊してしまうことがなく、加えて環境負荷の少ない優れた小型プロペラ風車を提供する。
【解決手段】コルゲート翼型を有するブレードを弾性体により片持支持して備える。また、ブレードおよび弾性体を紙により設ける。
【選択図】図4Provided is an excellent small propeller windmill that can efficiently generate power even at low wind speeds, and that the windmill does not break even during strong winds, and that has a low environmental load.
A blade having a corrugated airfoil is cantilevered and supported by an elastic body. Further, the blade and the elastic body are provided by paper.
[Selection] Figure 4
Description
本発明はプロペラ風車に関し、より詳細には小規模発電用の小型プロペラ風車に関する。本発明による小型プロペラ風車は低環境負荷による小規模風力発電に好適である。 The present invention relates to a propeller wind turbine, and more particularly to a small propeller wind turbine for small-scale power generation. The small propeller windmill according to the present invention is suitable for small-scale wind power generation with a low environmental load.
風力発電に使用される風車は強大な自然のエネルギーを利用して電力を獲得することを可能とする一方で、当該風車には自然環境において強風に耐えたり風をやり過ごしたりするための対策が必要とされている。 While wind turbines used for wind power generation can acquire power using powerful natural energy, the wind turbines need measures to withstand strong winds and pass winds in the natural environment. It is said that.
一般に、ブレードの取付け迎え角(ピッチ角)を固定されたプロペラ風車においては、風車の回転数が概ね風速に比例して上昇する性質を有することとなるために、当該ブレードに作用する遠心力は当該風速の2乗に比例して増大することとなるとともに、当該ブレードに発生する揚力および抵抗も当該風速の2乗に比例して増大することとなるものといえることから、当該ブレードの回転面に作用する風圧も当該風速の2乗に比例して増大することとなるものといえる。このため、何らの対策もなされていない単純なプロペラ風車においては、風速が一定の値を越えることにより当該風速の2乗に比例して増大する遠心力および風圧によって当該風車が破壊されてしまうこととなるのは自明のことであることから、従来知られるプロペラ風車には、様々な強風対策が施されてきた。 In general, in a propeller windmill with a fixed blade mounting angle of attack (pitch angle), the rotational speed of the windmill generally increases in proportion to the wind speed, so the centrifugal force acting on the blade is Since it increases in proportion to the square of the wind speed, the lift and resistance generated in the blade also increase in proportion to the square of the wind speed. It can be said that the wind pressure acting on the air pressure increases in proportion to the square of the wind speed. For this reason, in a simple propeller wind turbine in which no countermeasure is taken, if the wind speed exceeds a certain value, the wind turbine is destroyed by centrifugal force and wind pressure that increase in proportion to the square of the wind speed. Since this is obvious, various propeller wind turbines that have been known so far have been subjected to various strong wind countermeasures.
比較的大型かつ高価なプロペラ風車においては、風速に応じてブレードのピッチ角を機械的機構等を用いて変更制御することで、当該風車に作用する遠心力および風圧の増大を抑制する強風対策が知られている。例えば、特許文献1には、プロペラ風車のハブ内に設けられた機械的機構により当該風車に複数設けられたブレードのピッチ角を各独立に変更制御する発明が開示されている(特許文献1参照。)。 In a relatively large and expensive propeller wind turbine, a countermeasure against strong winds that suppresses an increase in centrifugal force and wind pressure acting on the wind turbine by changing and controlling the pitch angle of the blade according to the wind speed using a mechanical mechanism or the like is provided. Are known. For example,
また、そのような複雑なピッチ角変更制御機構を内蔵することができない一方で、地表近くに設置されるために風の乱れの影響を受けやすく、ウインドシア対策が併せて必要とされる小型プロペラ風車においては、従来、風車のブレードおよびブレード取付部の強度を増す方法を中心とした強風対策およびウインドシア対策が採られてきたほか、風車のブレードの回転にブレーキをかける機械的あるいは電磁的機構を設ける強風対策、遠心力の作用によるブレードの捩り変形を利用することにより翼を失速させて回転数の上昇を抑える強風対策、風車のブレード回転面そのものを風向きに対して平行に向けてしまう強風対策などが知られている。 In addition, while it is not possible to incorporate such a complicated pitch angle change control mechanism, it is easy to be affected by wind turbulence because it is installed near the surface of the earth, and a small propeller that requires a countermeasure against wind shear is also required. Conventionally, wind turbines have taken measures against strong winds and wind shear, mainly by increasing the strength of wind turbine blades and blade mounting parts, and mechanical or electromagnetic mechanisms that brake the rotation of wind turbine blades. Measures against strong winds, measures against strong winds that use blade torsional deformation due to the action of centrifugal force to slow down the blades and suppresses the increase in rotation speed, and strong winds that orient the blade rotation surface of the windmill itself parallel to the wind direction Countermeasures are known.
しかしながら、これら風車の剛構造化あるいは大型化を伴う強風対策による場合には、低風速時における風車の起動性および発電効率が損なわれることとなる不利点があるものといえることから、このような剛構造化あるいは大型化を伴う強風対策によることなく、低風速時から強風時に至るまで、効率良く、また風車の破壊を生じることなく発電をおこなうことができるように考慮された小型プロペラ風車としてPROVEN風車が知られている。従来知られるPROVEN風車は、風車のブレード取付部にヒンジを設けることにより、風車のブレードにフラップ角を許容して風車のブレードが風になびく特性を付与することを特徴とする。(特許文献2、特許文献3、特許文献4、特許文献5、特許文献6参照。) However, in the case of countermeasures against strong winds accompanying the rigid structure or enlargement of these windmills, it can be said that there are disadvantages that the startability and power generation efficiency of the windmills at low wind speeds are impaired. PROVEN as a small propeller wind turbine designed to generate power efficiently from low wind speeds to strong winds and without causing damage to the wind turbines, without taking measures against strong winds due to rigid construction or large size. A windmill is known. The conventionally known PROVEN wind turbine is characterized in that a wind turbine blade is allowed to have a flap angle by providing a hinge at a blade mounting portion of the wind turbine, so that the wind turbine blade is imparted with a characteristic of flying in the wind. (See
近年、化石燃料の枯渇問題並びに環境破壊問題が顕在化するに連れて、風力発電の重要性が増しているとともに、さらなる低風速時においても発電が可能な風力発電装置並びに、より低環境負荷による発電が可能な風力発電装置が求められているものといえる。よって本発明は、従来知られる小型プロペラ風車に比べてさらなる低風速時においても効率良く発電を行うことができるとともに、強風時においても風車が破壊してしまうことがなく、加えて環境負荷の少ない優れた小型プロペラ風車を提供することを目的とする。 In recent years, as fossil fuel depletion problems and environmental destruction problems have become apparent, the importance of wind power generation has increased, and wind power generators capable of generating power even at lower wind speeds and lower environmental impacts. It can be said that a wind power generator capable of generating electricity is desired. Therefore, the present invention can efficiently generate power even at a lower wind speed than a conventionally known small propeller windmill, and the windmill is not destroyed even at a strong wind, and in addition, the environmental load is small. An object is to provide an excellent small propeller windmill.
本発明は上記の課題を解決するために次の構成を備える。即ち、本発明による小型プロペラ風車は、縦支柱に対しベアリングを用いて回動自在に支持される横支柱に紙あるいは生分解性プラスチックやPET等の薄板からなる安定板が接着固定され、横支柱他端部に接続固定された発電機を備えるとともに、発電機の回転入力軸に対して紙あるいは生分解性プラスチックやPET等の薄板からなるハブがとりつけられ、ハブには紙あるいは生分解性プラスチックやPET等の薄板から成る弾性体とブレードが回転軸対称に取付けられ、ブレードは回転方向に凹凸断面形をもち、その凹凸の山谷線はブレード外周方向に真っ直ぐに伸びていて、ブレード回転方向断面における全ての凹凸の山谷の頂点のうち受風面側に位置するものと翼の前後縁が略直線をなし、ブレードの先端後縁側に錘を備えることを特徴とする。 The present invention has the following configuration in order to solve the above problems. That is, in the small propeller windmill according to the present invention, a stabilizing plate made of a thin plate such as paper or biodegradable plastic or PET is bonded and fixed to a horizontal column that is rotatably supported using a bearing with respect to the vertical column. A generator is connected and fixed to the other end, and a hub made of paper, biodegradable plastic, PET or other thin plate is attached to the rotating input shaft of the generator, and the hub is made of paper or biodegradable plastic. An elastic body made of a thin plate such as PET or PET and a blade are mounted symmetrically about the rotational axis, and the blade has a concave-convex cross-sectional shape in the rotational direction. The front and rear edges of the blades that are located on the wind-receiving surface side of all the peaks and valleys of all the irregularities in FIG. And features.
本発明による小型プロペラ風車は、コルゲート翼型を有するブレードを弾性体により片持支持して備える構成により、当該コルゲート翼型を有するブレードの空気力学的特性に基づいて、低風速、低回転時すなわち低レイノルズ数領域における当該ブレードの空気力学的性能(揚抗比)を大幅に向上することができるとともに、当該コルゲート翼型を有するブレードを弾性体により片持支持して備える構成により、従来知られるPROVEN風車において必要とされるブレード支持用のヒンジおよびフラップ角制御機構他を必要とすることがないから、極めて小型軽量に当該風車を構成することが可能であるため、低風速時における当該風車の回転起動性を大幅に向上することができるとともに、当該風車の低風速時における発電効率を大幅に向上することができる。 The small propeller wind turbine according to the present invention has a configuration in which a blade having a corrugated airfoil is cantilevered and supported by an elastic body, and based on the aerodynamic characteristics of the blade having the corrugated airfoil, that is, at low wind speed, low rotation, The aerodynamic performance (lift-drag ratio) of the blade in the low Reynolds number region can be greatly improved, and the blade having the corrugated airfoil is cantilevered and supported by an elastic body. Since the blade support hinge and the flap angle control mechanism, which are required in the PROVEN wind turbine, are not required, the wind turbine can be configured to be extremely small and light. Rotational startability can be greatly improved and the power generation efficiency of the wind turbine at low wind speeds can be greatly increased. It can be improved.
一方、強風時すなわちレイノルズ数が高い領域においては、当該コルゲート翼型を有するブレードの空気力学的特性が急激に低下することとなるものといえることから、複雑な機構を用いることなく当該ブレードの空気力学的性能(揚抗比)を急激に低下させることができるとともに、当該コルゲート翼型を有するブレードを片持支持する弾性体が大きく弾性変形することができる構成であることにより、当該弾性体の弾性変形が当該コルゲート翼型を有するブレードに大きなフラップ角を与えて強風時において風車が破壊してしまうことを防止することができる。 On the other hand, in a strong wind, that is, in a region where the Reynolds number is high, it can be said that the aerodynamic characteristics of the blade having the corrugated wing shape are drastically reduced. The mechanical performance (lift-drag ratio) can be drastically reduced and the elastic body that cantilever-supports the blade having the corrugated airfoil can be greatly elastically deformed. The elastic deformation gives a large flap angle to the blade having the corrugated airfoil, thereby preventing the windmill from being destroyed in a strong wind.
また、本発明による小型プロペラ風車は、当該コルゲート翼型を有するブレードおよび当該弾性体を紙により設ける構成とすることにより、極めて軽量に当該風車を構成することができることとなることから、当該風車の低風速時における回転起動性および発電効率を格別に向上させることができるうえに、環境負荷の少ない優れた小型プロペラ風車を実現することが出来る。 Moreover, since the small propeller windmill according to the present invention is configured to provide the blade having the corrugated airfoil and the elastic body with paper, the windmill can be configured extremely lightly. In addition to significantly improving the rotational startability and power generation efficiency at low wind speeds, it is possible to realize an excellent small propeller windmill with less environmental load.
また、本発明による小型プロペラ風車は、当該コルゲート翼型を有するブレードの先端後縁側に錘を備える構成により、強風時におけるフラップ角を伴う回転において、当該錘に作用する遠心力の当該フラップ角により生ずる風上方向分力成分の作用により、当該コルゲート翼型を有するブレードの先端後縁部を風上側に引き下げて、当該ブレードに捻りを加えるとともに当該ブレードの迎え角を増加させることができるから、強風時における当該コルゲート翼型を有するブレードの失速状態を自在に制御して風車の破損を防止することができる。 Further, the small propeller windmill according to the present invention has a weight provided on the trailing edge side of the tip of the blade having the corrugated airfoil, so that the rotation of the blade with the flap angle during strong winds causes the centrifugal force acting on the weight to Due to the action of the component component of the windward direction generated, it is possible to lower the tip trailing edge of the blade having the corrugated airfoil to the windward side, twist the blade and increase the angle of attack of the blade. The stall state of the blade having the corrugated airfoil during a strong wind can be freely controlled to prevent the windmill from being damaged.
また、本発明による小型プロペラ風車は、当該コルゲート翼型を有するブレードの回転中心軸に対して軸対称に配置された複数枚の当該コルゲート翼型を有するブレードを当該コルゲート翼型を有するブレードの回転中心軸に対して軸対称かつ一体に設けられた当該弾性体により片持支持して備える構成により、複数枚の当該コルゲート翼型を有するブレードを片持支持する当該弾性体に懸かる曲げモーメントを、当該コルゲート翼型を有するブレードの回転中心軸に対して軸対称かつ一体に設けられた弾性体において、当該コルゲート翼型を有するブレードの回転中心軸に対して略軸対称に分布させて支持することができることから、複数枚の当該コルゲート翼型を有するブレードの各々の形状および空気力学的性能の差異にかかわらず、当該弾性体の当該コルゲート翼型を有するブレードの回転中心軸に対する略軸対称な弾性変形を実現して円滑かつ損失の少ない風車の回転を実現することができる。 Further, the small propeller windmill according to the present invention includes a plurality of blades having the corrugated airfoil arranged symmetrically with respect to a rotation center axis of the blade having the corrugated airfoil, and rotation of the blade having the corrugated airfoil. A bending moment applied to the elastic body that cantilever-supports a plurality of blades having the corrugated airfoil is configured to be cantilevered and supported by the elastic body that is axisymmetric and integrally provided with respect to the central axis. An elastic body that is axisymmetrically and integrally provided with respect to the rotation center axis of the blade having the corrugated airfoil is distributed and supported substantially symmetrically with respect to the rotation center axis of the blade having the corrugated airfoil. Regardless of the difference in shape and aerodynamic performance of each of the blades having a plurality of corrugated airfoils. To achieve substantially axisymmetric elastic deformation with respect to the rotational center axis of the blade with the corrugated airfoil of the elastic member can be realized rotation of less windmill of smooth and loss.
以下、本発明の実施の形態について詳述する。図1は、ブレードの回転直径が最大で22cmとなる本発明によるダウンウインド型のプロペラ風車を側面より見て示す説明図である。後に詳述する図1に示すコルゲート翼型を有する2枚のケント紙製のブレード1は、2枚のケント紙製の薄板(弾性体2)にそれぞれ接着固定されて設けられているとともに、当該ケント紙製の薄板である弾性体2は同じくそれぞれケント紙製のハブ3に接着固定された状態で、すなわち、ブレード1がケント紙製の薄板である弾性体2により片持支持された状態でハブ3に固定されて設けられている。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. FIG. 1 is an explanatory view showing a downwind type propeller wind turbine according to the present invention in which the rotation diameter of a blade is 22 cm at the maximum when viewed from the side. The two Kent
図1に示すケント紙製のハブ3は、超小型発電機である発電機4の入力軸4aに直結固定されて設けられているとともに、発電機4は、別途4枚のケント紙製によりなる安定板5が垂直方向および水平方向にそれぞれ接着固定されて設けられた鋼製の円柱棒形状によりなる横支柱6の一端に接続固定されて設けられ、さらに横支柱6は同じく鋼製の円柱棒形状によりなる縦支柱7にベアリングを用いて構成された回転支持部8を介して回動自在に取り付けられて構成されていることにより、全体としてダウンウインド型の風車が構成されている。 A
本実施の形態において示す小型プロペラ風車のブレードは、図2に示す形状のコルゲート翼型を有する。本発明の発明者は低レイノルズ数領域を飛行するトンボの翅の翼型を詳細に研究することにより、コルゲート翼型が弦長レイノルズ数にして10の3乗のオーダー以下の領域においては他の翼型を凌ぐ空気力学的性能(揚抗比)を示す一方で、弦長レイノルズ数にして10の4乗を超える領域においては、コルゲート翼型の空気力学的性能(揚抗比)が急激に低下する傾向を有することを見出した。 The blade of the small propeller windmill shown in the present embodiment has a corrugated airfoil having the shape shown in FIG. The inventor of the present invention has studied in detail the wing shape of a dragonfly that flies in the low Reynolds number region, and in other regions where the corrugated airfoil has a chord length Reynolds number of less than the order of 10 to the third power. While the aerodynamic performance (lift-drag ratio) surpasses that of the airfoil, the aerodynamic performance (lift-drag ratio) of the corrugated airfoil drastically increases in the region where the chord length Reynolds number exceeds 10 4. It has been found that it has a tendency to decline.
このため本実施の形態に示す小型プロペラ風車においては、当該コルゲート翼型の低レイノルズ数領域における優れた空気力学的性能(揚抗比)に基づいて、また、図1に示すブレード1、弾性体2、およびハブ3がそれぞれ軽量なケント紙により設けられたことによる慣性モーメントの大幅な低減の効果に基づいて、従来知られる風車と比較して低風速時の回転起動性および発電効率が大幅に向上されているものということが出来る。For this reason, in the small propeller wind turbine shown in the present embodiment, based on the excellent aerodynamic performance (lift-drag ratio) in the low Reynolds number region of the corrugated airfoil, the
一方、強風時においては、弦長レイノルズ数の増大により本実施の形態に示す小型プロペラ風車のコルゲート翼型を有するブレードの空気力学的性能(揚抗比)が急激に低下するものといえることから、本実施の形態における小型プロペラ風車を上方より見て示す説明図である図3(a)に示すように、本実施の形態の小型プロペラ風車が備えるコルゲート翼型を有するブレード1に作用する揚力が同じくブレード1に作用する抗力に比して小さなものとなって風車の回転力を低下させることにより、強風時における風速と風車の回転数との比例関係を断ち切って本実施の形態における風車の破壊を防止することができる。 On the other hand, in strong winds, it can be said that the aerodynamic performance (lift-drag ratio) of the blade having the corrugated airfoil of the small propeller wind turbine shown in this embodiment is drastically reduced due to an increase in the chord length Reynolds number. FIG. 3A is an explanatory view showing the small propeller wind turbine according to the present embodiment as viewed from above, and lift acting on the
また、強風時においては、図3(a)に示す本実施の形態の小型プロペラ風車が備えるコルゲート翼型を有するブレード1に作用する揚力の増加率の低下に反して、ブレード1に作用するフラップ空気力の増加率が急激に大きなものとなることから、同じく本実施の形態の小型プロペラ風車を上方より見て示す説明図である図3(b)に示すように、ブレード1に作用する揚力によって回転力を得る当該ブレード1に作用する遠心力の増加率が低下することとなる一方で、ブレード1に作用するフラップ空気力の増加率が急激に大きなものとなって、ブレード1を片持支持する弾性体2には大きな曲げモーメントが作用することとなる。 Further, during strong winds, the flaps acting on the
ここで本発明によれば、本発明による小型プロペラ風車を側面より見て示す説明図である図4に示すように、ブレード1を片持支持する本実施の形態においてケント紙により設けられた弾性体2が風下側にしなやかに弾性変形して撓むことにより、ブレード1にフラップ角を生じさせることができるから、効果的に風車の風受面積を減少して強風時の風を受け流し、本実施の形態における風車の破壊を防止することができる。 Here, according to the present invention, as shown in FIG. 4, which is an explanatory view showing the small propeller wind turbine according to the present invention as seen from the side, the elastic body provided by Kent paper in the present embodiment in which the
図5は、本実施の形態による小型プロペラ風車を風洞内で回転させた風洞実験の結果を側面より見て示す説明図である。なお、風洞実験前の測定により、当該風洞実験に用いた図5に示す本実施の形態による小型プロペラ風車のブレード1の捻じり角は0度、ピッチ角はマイナス15度であるものとそれぞれ測定がされている。風洞実験では、図5に示す風速6m/sにおける回転状態において、本実施の形態による小型プロペラ風車はフラップ角を生じることがなく、風速に比例して風車の回転数が上昇していることが確認された。 FIG. 5 is an explanatory view showing the result of a wind tunnel experiment in which the small propeller wind turbine according to the present embodiment is rotated in the wind tunnel as seen from the side. In addition, the measurement before the wind tunnel experiment measured that the twist angle of the
また、当該風洞実験では、風速8m/sまでの領域において、当該風速に比例して本実施の形態による小型プロペラ風車の回転数が上昇することが確認されている。この風速と風車の回転数が比例する領域においては、本実施の形態による小型プロペラ風車は、本実施の形態による小型プロペラ風車が備えるコルゲート翼型を有する図5に示すブレード1の優れた空気力学的性能(揚抗比)に基づいて、極めて効率良く大きな揚力を発生することができるとともに本実施の形態による小型プロペラ風車に極めて効率良く大きな回転力(回転トルク)を与えことができるものということができるから、従来のプロペラ風車と比較して風力をより効率良く電力に変換して好適に風力発電をおこなうことができる。 In the wind tunnel experiment, it has been confirmed that the rotational speed of the small propeller wind turbine according to the present embodiment increases in proportion to the wind speed in the region up to the wind speed of 8 m / s. In the region where the wind speed and the rotational speed of the wind turbine are proportional, the small propeller wind turbine according to the present embodiment has the excellent aerodynamics of the
一方、風速が8m/sを超える場合には、図5に示す本実施の形態による小型プロペラ風車が備えるブレード1が有するコルゲート翼型の空気力学的性能(揚抗比)が急激に低下することに基づいて、風速と風車の回転数が比例して増加してしまうことを防止することができるとともに、図5に示す通り、ブレード1を片持支持するケント紙製の薄板である弾性体2が弾性変形して撓むことにより、風速16m/sで大きなフラップ角が付き始め、風速28m/sでフラップ角が45度を超え、当該風洞の最大実験風速である風速40m/sでフラップ角が75度に達するようにブレード1が風になびいて強風を受け流し、本実施の形態における小型プロペラ風車が破壊してしまうことがない。 On the other hand, when the wind speed exceeds 8 m / s, the aerodynamic performance (lift-drag ratio) of the corrugated airfoil of the
なお、本実施の形態による小型プロペラ風車が備えるブレードの空気力学的性能(揚抗比)をより随意に調整するために、本実施の形態による小型プロペラ風車を風下側より見て示す説明図である図6に示すように、ブレード1の先端後縁部には紙製の粘着テープである迎え角調整用の錘9がそれぞれ重さを調整されて貼付けられている。図6に示す錘9を貼付けることより、強風時におけるフラップ角を伴う回転において、錘9に作用する遠心力の当該フラップ角により生ずる風上方向分力成分により、ブレード1の先端後縁部を風上側に引き下げて、ブレード1に捻りを加えるとともにブレード1の迎え角をブレード1の先端部において増加させることができるから、すなわち、ブレード1の翼面を捻じって、捻り上げを設けることができるから、強風時におけるブレード1の迎え角並びに失速状態を自在に変更制御して本実施の形態による風車の破損を防止することができる。 In addition, in order to more arbitrarily adjust the aerodynamic performance (lift / drag ratio) of the blades provided in the small propeller wind turbine according to the present embodiment, it is an explanatory view showing the small propeller wind turbine according to the present embodiment as viewed from the leeward side. As shown in FIG. 6, a
以上に示した本実施の形態による小型プロペラ風車は小型軽量であるために場所を選ぶことがなくどこにでも容易に設置することができるとともに、従来においては風力発電に利用することができなかった低風速時の風力を利用することができる一方で、強風時においても風車が破壊してしまうことがなく発電を継続することができるうえに、強風時の高回転状態においてもブレード他が紙でできているために周囲に危険を及ぼすことがなく、また風車の製造に必要とされる環境負担を極めて小さく抑制することができる優れた小型プロペラ風車であるものということができる。 The small propeller wind turbine according to the present embodiment described above is small and lightweight, so that it can be easily installed anywhere without selecting a location, and it has not been conventionally used for wind power generation. While wind power can be used at wind speeds, power generation can continue without breaking the windmill even in strong winds, and blades and other parts can be made of paper even in high rotation conditions during strong winds. Therefore, it can be said that it is an excellent small propeller windmill that does not pose a danger to the surroundings and can suppress the environmental burden required for manufacturing the windmill to a very small extent.
勿論、風雨、日光等に対する耐候性を高めるために、本実施の形態において用いたケント紙の表面に撥水性能、紫外線遮断性能を有する塗料を塗布して設けるものとしても良いし、本実施の形態において用いたケント紙に代えて、生分解性プラスティックやPET等の任意の材料を用いることもできる。また、本実施の形態においてダウンウインド型風車として示された本実施の形態による小型プロペラ風車の構成を変更して、本発明に基づき、アップウインド型の小型プロペラ風車を構成することも当然可能である。 Of course, in order to improve the weather resistance against wind and rain, sunlight, etc., the surface of the Kent paper used in this embodiment may be provided by applying a paint having water repellency and ultraviolet blocking performance. Any material such as biodegradable plastic or PET can be used in place of the Kent paper used in the above. In addition, it is of course possible to change the configuration of the small propeller wind turbine according to the present embodiment shown as a down-wind type wind turbine in the present embodiment, and to configure an up-wind type small propeller wind turbine based on the present invention. is there.
以下、本発明による小型プロペラ風車の他の実施例について示す。図7は本発明による小型プロペラ風車の他の実施例を側面より見て示す説明図である。図7および以下の説明において特に示す構成以外の本実施例の小型プロペラ風車の構成については既に本発明の実施の形態に示した本発明による小型プロペラ風車の構成と同一の構成による。本実施例の小型プロペラ風車においては、図7に示すコルゲート翼型を有するブレード1の回転中心軸に対して軸対称(回転対称)に配置された2枚のコルゲート翼型を有するブレード1を当該コルゲート翼型を有するブレード1の回転中心軸に対して軸対称(回転対称)かつ一体に設けられた弾性体2により片持支持して備える構成とされている。 Hereinafter, other examples of the small propeller wind turbine according to the present invention will be described. FIG. 7 is an explanatory view showing another embodiment of the small propeller wind turbine according to the present invention as seen from the side. The configuration of the small propeller wind turbine of this embodiment other than the configuration particularly shown in FIG. 7 and the following description is the same as the configuration of the small propeller wind turbine according to the present invention already shown in the embodiment of the present invention. In the small propeller wind turbine of the present embodiment, the
また、弾性体2の回転中心部には発電機4の入力軸4aの直径よりも僅かに大きな直径の貫通穴が設けられているとともに、弾性体2は当該貫通穴により発電機4の入力軸4aに回転自在に軸支されて組み付けられて設けられている。このほか、本実施例の小型プロペラ風車では、図7に示す円柱形状によりなる鋼製のストッパー10が発電機4の入力軸4aと一体に固定されて設けられているとともに、当該回転中心部に発電機4の入力軸4aの直径よりも僅かに大きな直径の貫通穴を有する円柱形状によりなる図7に示すウレタンゴム製のライナー11が発電機4の入力軸4aに回転自在に軸支されて組み付けられて設けられている。 Further, a through hole having a diameter slightly larger than the diameter of the
これらの構成により、本実施例の小型プロペラ風車が風力を受けて回転する際には、図7に示す2枚のコルゲート翼型を有するブレード1を同時に片持支持する弾性体2に翼毎各別に懸かることとなる複数の曲げモーメントを、当該コルゲート翼型を有するブレード1の回転中心軸に対して軸対称かつ一体に設けられた弾性体2により当該コルゲート翼型を有するブレード1の回転中心軸に対して略軸対称に分布させることができることから、2枚のコルゲート翼型を有するブレード1の各々の翼形状および空気力学的性能の差異にかかわらず、弾性体2の当該コルゲート翼型を有するブレード1の回転中心軸に対する略軸対称な弾性変形を実現して円滑かつ損失の少ない理想的な風車の回転を実現することができる。 With these configurations, when the small propeller wind turbine of this embodiment receives wind power and rotates, the
なおこの際、本実施例においては、発電機4の入力軸4aに軸支されることにより自在に回転することができるよう設けられた当該2枚のコルゲート翼型を有するブレード1をそれぞれ同時に片持支持する弾性体2が同じく発電機4の入力軸4aに軸支されることにより自在に回転することができるよう設けられたライナー11を発電機4の入力軸4aと一体に固定されて設けられたストッパー10に押圧した状態で回転することにより、弾性体2とライナー11との間に生ずる摩擦力並びにライナー11とストッパー10との間に生ずる摩擦力を介して発電機4の入力軸4aに当該2枚のコルゲート翼型を有するブレード1により発生される回転トルクを伝達することで発電をおこなうことができるよう構成されている。なお勿論、2枚のコルゲート翼型を有するブレード1を設けるものとして示した本実施例の小型プロペラ風車の構成を2枚以上の任意の枚数のコルゲート翼型を有するブレード1を設ける構成とすることも可能である。 At this time, in this embodiment, the
本発明によれば、手軽に携帯および設置することが可能な小型軽量かつ安全なプロペラ風車装置を提供することができることから、今後いっそう社会生活における重要性を増すものと考えられる携帯電話をはじめとする小型通信機器あるいはノート・パソコン等の電子情報機器に電力を供給するリチウム・イオン電池等を低環境負荷により充電するための風力発電用途など、本発明による小型プロペラ風車は新しい小規模風力発電産業を開拓する可能性を有する。例えば、本発明による小型プロペラ風車のブレードを片持支持する弾性体の可撓性を利用して、本発明による小型プロペラ風車のボス部の直径よりも若干大きなサイズに設けられた携帯用円筒容器内に当該ブレードを片持支持する弾性体を撓ませた状態で挿入して本発明による小型プロペラ風車を収納することにより、本発明による小型プロペラ風車を分解することなくコンパクトに当該携帯用円筒容器内に収納することができることから、本発明による小型プロペラ風車を手軽に携帯して任意の場所で携帯電話、ノート・パソコン等の充電用途に利用することができる。 According to the present invention, a small, light and safe propeller windmill device that can be easily carried and installed can be provided. The small propeller windmill according to the present invention is a new small-scale wind power generation industry, such as wind power generation for charging lithium-ion batteries, etc. that supply power to electronic information devices such as small communication devices or notebook computers with low environmental load. Have the potential to pioneer. For example, a portable cylindrical container provided with a size slightly larger than the diameter of the boss portion of the small propeller wind turbine according to the present invention by utilizing the flexibility of the elastic body that cantilever-supports the blade of the small propeller wind turbine according to the present invention. By inserting the elastic body supporting the blade in a cantilever manner in a bent state and storing the small propeller windmill according to the present invention, the portable cylindrical container can be compactly formed without disassembling the small propeller windmill according to the present invention. Since the small propeller windmill according to the present invention can be easily carried, it can be used for charging mobile phones, notebook computers, etc. at any place.
この他にも、同じく本発明による小型プロペラ風車の携帯可能性を活かすことにより、災害時等の非常時において緊急持出が可能な携帯用の非常風力発電装置として本発明による小型プロペラ風車を利用することも可能であるし、或いはまた、本発明による小型プロペラ風車が周囲に危険を与えることのない紙製により設けられていることによる安全性を活用することにより、野生動物等を傷つけることなく人里に寄せ付けずに棲み分けをおこなうための警告用の音波又は電磁波を発生する警戒装置に電力を供給するための風力発電装置として本発明による小型プロペラ風車を利用することも可能であるなど、本発明による小型プロペラ風車は従来に無い新しい産業を創出する可能性を有する。 In addition, by utilizing the portability of the small propeller windmill according to the present invention, the small propeller windmill according to the present invention is used as a portable emergency wind power generator that can be taken out in an emergency such as a disaster. It is also possible to do this, or alternatively, by utilizing the safety provided by the small propeller windmill according to the present invention made of paper that does not pose a danger to the surroundings, without damaging wild animals etc. It is also possible to use the small propeller windmill according to the present invention as a wind power generator for supplying power to a warning device that generates a sound wave or electromagnetic wave for warning to make a segregation without approaching to the village, The small propeller windmill according to the present invention has the potential to create an unprecedented new industry.
1:ブレード
2:弾性体
3:ハブ
4:発電機
4a:入力軸
5:安定板
6:横支柱
7:縦支柱
8:回転支持部
9:錘
10:ストッパー
11:ライナー1: Blade 2: Elastic body 3: Hub 4:
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