JPH0478801B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0478801B2 JPH0478801B2 JP61228455A JP22845586A JPH0478801B2 JP H0478801 B2 JPH0478801 B2 JP H0478801B2 JP 61228455 A JP61228455 A JP 61228455A JP 22845586 A JP22845586 A JP 22845586A JP H0478801 B2 JPH0478801 B2 JP H0478801B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- turbine
- blade
- wells
- rotor hub
- blades
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/30—Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient
Landscapes
- Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、波浪の有するエネルギーを機械的な
回転運動に変換する装置、より具体的には、対称
翼型をしたブレードを有するタービンに関するも
のである。
回転運動に変換する装置、より具体的には、対称
翼型をしたブレードを有するタービンに関するも
のである。
（従来の技術）
四方を海で囲まれ、また石炭・石油などの化石
燃料資源の少ない我国において、海洋エネルギー
の有効利用は、エネルギー供給源の多様化に向け
て解決しなければならない技術的課題の一つであ
る。なお、主要な海洋エネルギーとしては、温度
差、波浪、潮汐、海流、濃度差、そして生物の各
エネルギーがある。
燃料資源の少ない我国において、海洋エネルギー
の有効利用は、エネルギー供給源の多様化に向け
て解決しなければならない技術的課題の一つであ
る。なお、主要な海洋エネルギーとしては、温度
差、波浪、潮汐、海流、濃度差、そして生物の各
エネルギーがある。
これら各エネルギーの中、波浪エネルギーを利
用するものとしては、波の上下運動を空気圧力に
変換し、この変換により生ずる空気流でタービン
を回転させる装置があり、その一つに対称翼型ブ
レードを有するタービン（以下ウエルズタービン
と言う）を用いた波力発電装置がある。
用するものとしては、波の上下運動を空気圧力に
変換し、この変換により生ずる空気流でタービン
を回転させる装置があり、その一つに対称翼型ブ
レードを有するタービン（以下ウエルズタービン
と言う）を用いた波力発電装置がある。
この装置は、第３図に模式的に示すように、波
の上下運動を空気圧力に変換する空気室１と、こ
の変換により生ずる空気流を外方又は空気室内方
に導くガイド部２と、ガイド部２内に配設された
タービン３とを具え、このタービン３は、発電機
を内蔵した発電ユニツト４に、図示しない軸を介
して連結されている。
の上下運動を空気圧力に変換する空気室１と、こ
の変換により生ずる空気流を外方又は空気室内方
に導くガイド部２と、ガイド部２内に配設された
タービン３とを具え、このタービン３は、発電機
を内蔵した発電ユニツト４に、図示しない軸を介
して連結されている。
たとえば、空気室１内の海面が図中矢印Ａで示
すように上昇すると空気室１内の空気は、圧縮さ
れガイド部２を介して、大気圧に等しい空気室外
方に流出する。この時、ガイド部２を流れる空気
流によつて、タービンブレード５には揚力と抗力
とが発生する。これら揚力と抗力とは、タービン
ブレード５の弦長方向の力と、この力に直角な方
向の力とに分かれて作用し、ブレードの弦長方向
の力は、タービンを回転させるべく作用する。
すように上昇すると空気室１内の空気は、圧縮さ
れガイド部２を介して、大気圧に等しい空気室外
方に流出する。この時、ガイド部２を流れる空気
流によつて、タービンブレード５には揚力と抗力
とが発生する。これら揚力と抗力とは、タービン
ブレード５の弦長方向の力と、この力に直角な方
向の力とに分かれて作用し、ブレードの弦長方向
の力は、タービンを回転させるべく作用する。
一方、空気室１内の海面が図中矢印Ｂで示すよ
うに下降すると、空気室１内の圧力は、その外方
の圧力に比べて低下するので、外方の空気がガイ
ド部２を介して空気室内に流入する。その流れの
方向は、海面が上昇する場合のそれとは逆向きで
あるが、ブレードの翼型が対称であるため、ブレ
ードの弦方向に作用する力の方向は、空気流の方
向に拘わらず一定であり、弦長方向に直角な力の
方向が単に変化する。
うに下降すると、空気室１内の圧力は、その外方
の圧力に比べて低下するので、外方の空気がガイ
ド部２を介して空気室内に流入する。その流れの
方向は、海面が上昇する場合のそれとは逆向きで
あるが、ブレードの翼型が対称であるため、ブレ
ードの弦方向に作用する力の方向は、空気流の方
向に拘わらず一定であり、弦長方向に直角な力の
方向が単に変化する。
それゆえ、ウエルズタービンは、その回転方向
が常に一定であるので波力発電に適したタービン
と言える。
が常に一定であるので波力発電に適したタービン
と言える。
（発明が解決すべき問題点）
このウエルズ・タービンは、上述したところか
ら明かなように、作動流体の往復流に対して常に
一定方向の回転を得ることができ、しかも構造が
簡単で保守も容易であり、その適用範囲が広いと
言う特徴を有するものであるが、従来のタービン
に比べて特性、特にはその起動特性が劣ると言う
問題があつた。
ら明かなように、作動流体の往復流に対して常に
一定方向の回転を得ることができ、しかも構造が
簡単で保守も容易であり、その適用範囲が広いと
言う特徴を有するものであるが、従来のタービン
に比べて特性、特にはその起動特性が劣ると言う
問題があつた。
本発明は、このような問題に鑑みてなされたも
のであり、ウエルズタービンの有する特徴を損な
うことなく、起動特性、更にはタービン効率を向
上させたタービンを提供することを目的とする。
のであり、ウエルズタービンの有する特徴を損な
うことなく、起動特性、更にはタービン効率を向
上させたタービンを提供することを目的とする。
（発明の開示）
この目的を達成するため、本発明ウエルズター
ビンは、とくに、タービンブレードの前縁からそ
の弦長の35％近傍の範囲内に位置してタービンブ
レードのスパン方向に延在する線分をロータハブ
の半径方向に延在する線分に整列させてなる。
ビンは、とくに、タービンブレードの前縁からそ
の弦長の35％近傍の範囲内に位置してタービンブ
レードのスパン方向に延在する線分をロータハブ
の半径方向に延在する線分に整列させてなる。
（実施例）
以下図面を参照して本発明装置について詳述す
る。
る。
第１図ａは、本発明ウエルズタービンの一実施
例を示す平面図であり、タービン１０は、シヤフ
ト１２に固着されたロータハブ１４と、このロー
タハブに一体的に取付けられた本実施例では簡略
のため４枚としたタービンブレード１６とを有す
る。
例を示す平面図であり、タービン１０は、シヤフ
ト１２に固着されたロータハブ１４と、このロー
タハブに一体的に取付けられた本実施例では簡略
のため４枚としたタービンブレード１６とを有す
る。
タービンブレード１６は、第１図ｂに示すよう
に、対称翼型をしており、そのスパン方向、すな
ちブレードの先端からロータハブ１４へのその取
付け点までの直線距離方向に延在する線分QR
を、ロータハブ１４の半径方向に延在する線分
OPに整列させるとともに、その線分QRがタービ
ンブレード１４の前縁からその弦長ｌに対し35％
近傍に位置するようにする。なお、このような構
成としても、アスペクト比、ハブ比、ソリデイテ
イが変わることがない。
に、対称翼型をしており、そのスパン方向、すな
ちブレードの先端からロータハブ１４へのその取
付け点までの直線距離方向に延在する線分QR
を、ロータハブ１４の半径方向に延在する線分
OPに整列させるとともに、その線分QRがタービ
ンブレード１４の前縁からその弦長ｌに対し35％
近傍に位置するようにする。なお、このような構
成としても、アスペクト比、ハブ比、ソリデイテ
イが変わることがない。
本発明ウエルズタービンの有意性を確認するた
め、タービンブレードの弦長ｌに対する線分QR
の前縁からの距離の比ｆをパラメータとし、吸込
式風胴を用いて比較実験を行つた。なお、本発明
者等の研究によれば、ソリデイテイ0.6前後、ア
スペクト比0.5翼圧比20％前後のNACA翼で、翼
枚数が６枚のタービンが優れた特性を示すことが
判明している。そこで比較実験においては、翼圧
比20％としたNACA翼よりなり、翼弦長ｌ＝90
mm、ハブ比ｈ＝0.7とした６枚のブレードを有す
るタービンを用い、ｆをパラメータとして、それ
ぞれトルク係数CT、タービン効率ηと翼先端を
基準とした平均迎え角αtとの関係を調べた。ここ
で平均迎え角αtは、タービンブレードの先端にお
ける周速Utに対する空気流のシヤフト軸線方向
における速度Vaの比で表され、トルク係数CTは、
タービンに生起されたトルクをＴとすると次式で
表される無次元化した値であり、タービンの自己
起動特性を特徴づけるものである。
め、タービンブレードの弦長ｌに対する線分QR
の前縁からの距離の比ｆをパラメータとし、吸込
式風胴を用いて比較実験を行つた。なお、本発明
者等の研究によれば、ソリデイテイ0.6前後、ア
スペクト比0.5翼圧比20％前後のNACA翼で、翼
枚数が６枚のタービンが優れた特性を示すことが
判明している。そこで比較実験においては、翼圧
比20％としたNACA翼よりなり、翼弦長ｌ＝90
mm、ハブ比ｈ＝0.7とした６枚のブレードを有す
るタービンを用い、ｆをパラメータとして、それ
ぞれトルク係数CT、タービン効率ηと翼先端を
基準とした平均迎え角αtとの関係を調べた。ここ
で平均迎え角αtは、タービンブレードの先端にお
ける周速Utに対する空気流のシヤフト軸線方向
における速度Vaの比で表され、トルク係数CTは、
タービンに生起されたトルクをＴとすると次式で
表される無次元化した値であり、タービンの自己
起動特性を特徴づけるものである。
CT＝Ｔ／１／２・ρ・Wt2・Ｚ・ｎ・ｌ・rt
ここで、ρ、Wt、Ｚ、ｎ、rtは、それぞれ空
気密度、翼先端の相対速度、翼枚数、翼幅、ハブ
の中心から翼先端までの半径を示している。
気密度、翼先端の相対速度、翼枚数、翼幅、ハブ
の中心から翼先端までの半径を示している。
また、タービン効率ηは次式で与えらる無次元
化した値である。
化した値である。
η＝Ｔ・ω／ΔP・Ｑ
ここで、ω、ΔP、Ｑはそれぞれタービンの角
速度、タービンの前後の差圧、そしてタービンを
通過する空気の流量である。
速度、タービンの前後の差圧、そしてタービンを
通過する空気の流量である。
比較実験の結果をそれぞれ第２図ａ〜ｄに示
す。ここで、第２図ａは平均迎え角αtとトルク係
数CTとの関係を、第２図ｂは平均迎え角αtとター
ビン効率ηとの関係を、第２図ｃはロータハブの
角速度ωと当該角速度を得るのに要する時間ｔと
の関係を、そして、第２図ｄはタービンを通過す
る空気流れの最大流量係数φnと平均タービン効
率〓との関係をそれぞれ示している。また、第２
図中、ｆ＝0.5とあるのは、従来のウエルズター
ビンに対応しており、第４図に示したように、ロ
ータハブの半径方向線分OPに整列し、タービン
ブレードのスパン方向に延在する線分QRが、タ
ービンブレードの前縁から弦長ｌの50％の位置に
ある。また図中の「Γ」は翼が失速開始状態にあ
ることを示している。
す。ここで、第２図ａは平均迎え角αtとトルク係
数CTとの関係を、第２図ｂは平均迎え角αtとター
ビン効率ηとの関係を、第２図ｃはロータハブの
角速度ωと当該角速度を得るのに要する時間ｔと
の関係を、そして、第２図ｄはタービンを通過す
る空気流れの最大流量係数φnと平均タービン効
率〓との関係をそれぞれ示している。また、第２
図中、ｆ＝0.5とあるのは、従来のウエルズター
ビンに対応しており、第４図に示したように、ロ
ータハブの半径方向線分OPに整列し、タービン
ブレードのスパン方向に延在する線分QRが、タ
ービンブレードの前縁から弦長ｌの50％の位置に
ある。また図中の「Γ」は翼が失速開始状態にあ
ることを示している。
第２図ａからは、ｆ＝０、即ち、タービンブレ
ードのスパン方向に延在する線分QRがタービン
ブレードの前縁に対応しロータハブの半径方向に
一致したものを除き、いずれのタービンも平均迎
え角αtが15〜18°の範囲にある時に失速すること
がわかる。平均迎え角αtがさらに減少すると、ｆ
値を0.5より小さくしたもの、つまり、線分QRを
ブレード前縁から弦長ｌの50％未満としたものの
方が、トルク係数CTが大きく、好ましくはｆを
35％近傍とすることにより、失速後のタービンの
自己起動特性が、従来のタービンに比べて向上す
ることがわかる。また、波の周期的な往復運動に
伴つて生起される非定常的な空気流れに起因して
タービンブレードの平均迎え角αTが変動するにも
拘らず、ｆが50％である既知のウエルズタービン
に比べて、平均迎え角αtの広範囲に亙る領域でト
ルクを発生し得るので、そのような空気流れか
ら、その一周期の間に取出し得るエネルギー量を
増大させることができる。
ードのスパン方向に延在する線分QRがタービン
ブレードの前縁に対応しロータハブの半径方向に
一致したものを除き、いずれのタービンも平均迎
え角αtが15〜18°の範囲にある時に失速すること
がわかる。平均迎え角αtがさらに減少すると、ｆ
値を0.5より小さくしたもの、つまり、線分QRを
ブレード前縁から弦長ｌの50％未満としたものの
方が、トルク係数CTが大きく、好ましくはｆを
35％近傍とすることにより、失速後のタービンの
自己起動特性が、従来のタービンに比べて向上す
ることがわかる。また、波の周期的な往復運動に
伴つて生起される非定常的な空気流れに起因して
タービンブレードの平均迎え角αTが変動するにも
拘らず、ｆが50％である既知のウエルズタービン
に比べて、平均迎え角αtの広範囲に亙る領域でト
ルクを発生し得るので、そのような空気流れか
ら、その一周期の間に取出し得るエネルギー量を
増大させることができる。
このことは、第２図ｂに示すところからも明ら
かであり、平均迎え角αTの変動にも拘らずタービ
ン効率ηが高い値を取るためには、ｆを35％近傍
とすること有利である。
かであり、平均迎え角αTの変動にも拘らずタービ
ン効率ηが高い値を取るためには、ｆを35％近傍
とすること有利である。
一方、ロータハブが或る角速度ωとなるまでに
要する時間の関係を示す第２図ｃからは、ｆを
「０」としたものを除き、当該値を35％近傍とし
てものの方が、ｆが50％である従来のウエルズタ
ービンに比して、より短時間のうちに所定速度に
達成することがわかる。そして、波の一周期に関
連する最大流量係数φnと平均効率とを示す第
２図ｄからもｆを35％近傍の値とすることが有利
であることがわかる。
要する時間の関係を示す第２図ｃからは、ｆを
「０」としたものを除き、当該値を35％近傍とし
てものの方が、ｆが50％である従来のウエルズタ
ービンに比して、より短時間のうちに所定速度に
達成することがわかる。そして、波の一周期に関
連する最大流量係数φnと平均効率とを示す第
２図ｄからもｆを35％近傍の値とすることが有利
であることがわかる。
（発明の効果）
以上述べたように、本発明ウエルズタービン
は、タービンブレードの前縁からその弦長の35％
近傍に位置してタービンブレードのスパン方向に
延在する線分を、ロータハブの半径方向に整列さ
せる構成とすることにより、従来のウエルズター
ビンの有する特徴を損なうことなく、その自己起
動特性を向上させると共に、空気の往復流れの有
する運動エネルギーを効率良く機械的な運動に変
換することができる。しかも、何ら特別な手段や
装置を別途必要としないことから、製造コスト的
にも従来のウエルズタービンと同様に製造するこ
とができるなど、数多くの利点がある。
は、タービンブレードの前縁からその弦長の35％
近傍に位置してタービンブレードのスパン方向に
延在する線分を、ロータハブの半径方向に整列さ
せる構成とすることにより、従来のウエルズター
ビンの有する特徴を損なうことなく、その自己起
動特性を向上させると共に、空気の往復流れの有
する運動エネルギーを効率良く機械的な運動に変
換することができる。しかも、何ら特別な手段や
装置を別途必要としないことから、製造コスト的
にも従来のウエルズタービンと同様に製造するこ
とができるなど、数多くの利点がある。
第１図ａは、本発明ウエルズタービンを示す
図、第１図ｂは、第１図ａに示すタービンブレー
ドの翼型を示す図、第２図ａ〜ｄは、本発明ウエ
ルズタービンの平均迎え角とトルク係数との関
係、平均迎え角とタービン効率との関係、ロータ
ハブ角速度とそれに要する時間との関係、そし
て、タービンを通過する空気流れの最大流量係数
と平均タービン効率との関係をそれぞれ示す図で
ある。第３図は、ウエルズタービンを用いた波力
発電装置を示す略線図、第４図は、従来のウエル
ズタービンを示す図である。 １……空気室、２……ガイド部、３，１０……
タービン、４……発電ユニツト、５，１６……タ
ービンブレード、１２……シヤフト、１４……ロ
ータハブ。
図、第１図ｂは、第１図ａに示すタービンブレー
ドの翼型を示す図、第２図ａ〜ｄは、本発明ウエ
ルズタービンの平均迎え角とトルク係数との関
係、平均迎え角とタービン効率との関係、ロータ
ハブ角速度とそれに要する時間との関係、そし
て、タービンを通過する空気流れの最大流量係数
と平均タービン効率との関係をそれぞれ示す図で
ある。第３図は、ウエルズタービンを用いた波力
発電装置を示す略線図、第４図は、従来のウエル
ズタービンを示す図である。 １……空気室、２……ガイド部、３，１０……
タービン、４……発電ユニツト、５，１６……タ
ービンブレード、１２……シヤフト、１４……ロ
ータハブ。
Claims (1)
- １ 対称翼型をしたタービンブレードを複数枚有
し、作動流体の往復流れに対し常に一方向に回転
するウエルズタービンにおいて、タービンブレー
ドの前縁からその弦長の35％近傍に位置してター
ビンブレードのスパン方向に延在する線分を、ロ
ータハブの半径方向に整列させてなることを特徴
とする波力発電用ウエルズタービン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61228455A JPS6385201A (ja) | 1986-09-29 | 1986-09-29 | 波力発電甲ウェルズダービン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61228455A JPS6385201A (ja) | 1986-09-29 | 1986-09-29 | 波力発電甲ウェルズダービン |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6385201A JPS6385201A (ja) | 1988-04-15 |
| JPH0478801B2 true JPH0478801B2 (ja) | 1992-12-14 |
Family
ID=16876757
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61228455A Granted JPS6385201A (ja) | 1986-09-29 | 1986-09-29 | 波力発電甲ウェルズダービン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6385201A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| PT2630366T (pt) * | 2010-10-22 | 2018-11-06 | Wave Power Renewables Ltd | Unidade de rotor de turbina |
| JP6524396B2 (ja) * | 2014-04-16 | 2019-06-05 | 国立大学法人 東京大学 | 波力発電タービン |
| JP6354051B2 (ja) * | 2014-04-16 | 2018-07-11 | 国立大学法人 東京大学 | 波力発電タービン |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5888402A (ja) * | 1981-11-20 | 1983-05-26 | Mitsubishi Electric Corp | 往復空気流駆動タ−ビン |
-
1986
- 1986-09-29 JP JP61228455A patent/JPS6385201A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6385201A (ja) | 1988-04-15 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
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| EXPY | Cancellation because of completion of term |