JPS5951677B2 - 位置可変のブレ−ドを持つ風車 - Google Patents
位置可変のブレ−ドを持つ風車Info
- Publication number
- JPS5951677B2 JPS5951677B2 JP55107029A JP10702980A JPS5951677B2 JP S5951677 B2 JPS5951677 B2 JP S5951677B2 JP 55107029 A JP55107029 A JP 55107029A JP 10702980 A JP10702980 A JP 10702980A JP S5951677 B2 JPS5951677 B2 JP S5951677B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wind turbine
- wind
- blades
- windmill
- vertical rotation
- 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
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- 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
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/74—Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction
Landscapes
- Wind Motors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は風車に関するものである。
自然風から風力エネルギーを取り出すための風車は、石
油代替エネルギー開発の要請から、その実用化が推進さ
れている。
油代替エネルギー開発の要請から、その実用化が推進さ
れている。
風車の実用化を図る」−で゛の問題点の一つは、定格出
力運転の範囲を大きくすること、及び突風時の風車の破
損を回避することである。
力運転の範囲を大きくすること、及び突風時の風車の破
損を回避することである。
風車のノマワーＰは、ρ：空気の密度、Ｕ〜：風速、η
：効率、Ａ：受風面積とすると、 Ｐ＝１／２・ρ・Ｕ３←〜・η・Ａ ・・・・・
・（１）で与えられる。
：効率、Ａ：受風面積とすると、 Ｐ＝１／２・ρ・Ｕ３←〜・η・Ａ ・・・・・
・（１）で与えられる。
風車を使用した発電装置によって発電し、その電力を系
統電力網に給電する場合には、系統電力の品質を保つた
めに風車の定格出力運転を要求されることが多い。
統電力網に給電する場合には、系統電力の品質を保つた
めに風車の定格出力運転を要求されることが多い。
このような運転モードの一例は第１図に示すように、風
速Ｕ１以上で起動回転するが、定格出力ＰＲを得る定格
風速ＵＲに達するまでは出力を系統電力網に接続せず、
風速ＵＲ−Ｕ２の間でのみ一定出力を給電する。
速Ｕ１以上で起動回転するが、定格出力ＰＲを得る定格
風速ＵＲに達するまでは出力を系統電力網に接続せず、
風速ＵＲ−Ｕ２の間でのみ一定出力を給電する。
しかるに、我国では比較的に平均風速が低く、定格出力
運転に必要な風速範囲が狭くなっているが、（１）式か
ら明らかな通り、風車の受風面積を大きくすれば、定格
出力を得るために必要な風速は小さくてもよいことにな
り、密度の低い風ｊＥも有効に活用することができるこ
ととなり、このことは平均風速が低い気候を持つ地域に
おける風力エネルギーの利用上きわめて有利である。
運転に必要な風速範囲が狭くなっているが、（１）式か
ら明らかな通り、風車の受風面積を大きくすれば、定格
出力を得るために必要な風速は小さくてもよいことにな
り、密度の低い風ｊＥも有効に活用することができるこ
ととなり、このことは平均風速が低い気候を持つ地域に
おける風力エネルギーの利用上きわめて有利である。
このようなことから、風車の受風面積を増加させ得る風
車が望まれる。
車が望まれる。
一方、台風時の如く突風が吹く場合には、その突風が風
車に当って風車を破損させる事故が生ずることがあり、
その対策が必要である。
車に当って風車を破損させる事故が生ずることがあり、
その対策が必要である。
その対策の一つとしては、台風時にのみ風車の受風面積
を縮少することが有効である。
を縮少することが有効である。
このように、受風面積の大小を必要に応じて調整し得る
風車が望まれるのであるが、現在まで、この要求を容易
かつ確実に満たずものを得るに至っていない。
風車が望まれるのであるが、現在まで、この要求を容易
かつ確実に満たずものを得るに至っていない。
この発明は上記の如き事情に鑑みてなされたものであっ
て、定格運転時に受風面積を風強に応じて容易にかつ確
実に調整することができる垂直回転軸型風車を提供する
ことを目的とするものである。
て、定格運転時に受風面積を風強に応じて容易にかつ確
実に調整することができる垂直回転軸型風車を提供する
ことを目的とするものである。
この目的に対応して、この発明の風車は、一枚若しくは
複数枚の一定受風面積を持ちかつ垂直回転軸を持つブレ
ードと、前記垂直回転軸に取付けられた駆動装置とを備
え、前記ブレードの前記垂直回転軸への取付は部材を前
記駆動装置で変位させることによって前記ブレードの前
記垂直回転軸に対する位置を可変にしたことを特徴とし
ている。
複数枚の一定受風面積を持ちかつ垂直回転軸を持つブレ
ードと、前記垂直回転軸に取付けられた駆動装置とを備
え、前記ブレードの前記垂直回転軸への取付は部材を前
記駆動装置で変位させることによって前記ブレードの前
記垂直回転軸に対する位置を可変にしたことを特徴とし
ている。
以下この発明の詳細を一実施例を示す図面について説明
する。
する。
第２図、第３図及び第４図は、この発明を垂直回転軸を
持つジャイロミル型風車装置に適用した実施例であるが
、この第２図、第３図及び第４図において、１はジャイ
ロミル型風車装置であり、風車装置１は垂直回転軸２を
備え、回転軸２の周囲に長さの等しい支持アーム３ａ、
３ｂ、３Ｃを介して受風面積を持つブレード４ａ、
４ｂ、が取付けられている。
持つジャイロミル型風車装置に適用した実施例であるが
、この第２図、第３図及び第４図において、１はジャイ
ロミル型風車装置であり、風車装置１は垂直回転軸２を
備え、回転軸２の周囲に長さの等しい支持アーム３ａ、
３ｂ、３Ｃを介して受風面積を持つブレード４ａ、
４ｂ、が取付けられている。
ブレード４ａ、４ｂの１一端部及び下端部にはブラケツ
１−５３，５ｂが固定されており、ブラケツｌ−５３に
は支持アーム３ａ、３ｂの一端がピン６ａを介してピン
結合しており、また、ブラケツ１−５ｂには支持アーム
３Ｃの一端がピン６ｂを介してピン結合している。
１−５３，５ｂが固定されており、ブラケツｌ−５３に
は支持アーム３ａ、３ｂの一端がピン６ａを介してピン
結合しており、また、ブラケツ１−５ｂには支持アーム
３Ｃの一端がピン６ｂを介してピン結合している。
回転軸２には環部材７が摺動可能に嵌合し、かつ、２個
のボス８，９が形成されている。
のボス８，９が形成されている。
環部材７にはブラケット１１が形成されており、このブ
ラケツＩ・１１に支持アーム３ａの他端がピン１２を介
してピン結合している。
ラケツＩ・１１に支持アーム３ａの他端がピン１２を介
してピン結合している。
ボス８にはブラケット１３が形成されており、このブラ
ケツＩ・１３に支持アーム３ｂの他端がピン１４を介し
てピン結合している。
ケツＩ・１３に支持アーム３ｂの他端がピン１４を介し
てピン結合している。
また、ボス９にはブラケット１５が形成されており、こ
のブラケツＩ・１５に支持アーム３Ｃの他端がピン結合
している。
のブラケツＩ・１５に支持アーム３Ｃの他端がピン結合
している。
一方、環状部材７は駆動装置１７によって駆動される。
駆動装置１７はモータ１９、ねじ軸２１、ナツト部材２
２等から成っている。
２等から成っている。
すなわち、回転軸２には支持板１８が固定しており、支
持板１８にはモータ１９が取り付けられ、モータ１９の
出力軸にねじ軸２１が連結している。
持板１８にはモータ１９が取り付けられ、モータ１９の
出力軸にねじ軸２１が連結している。
ねじ軸２１は回転軸２と平行に位置し、環部材７に固定
しているナツト部材２２と螺合している。
しているナツト部材２２と螺合している。
このように構成された風車装置においては、モータ１９
を回転させることによってねじ軸２１を回転させ、これ
によってねじ軸２１に螺合するナラ１〜部材２２及びこ
れと固着した環部材７を回転軸２に沿って矢印ａの方向
に押し上げる。
を回転させることによってねじ軸２１を回転させ、これ
によってねじ軸２１に螺合するナラ１〜部材２２及びこ
れと固着した環部材７を回転軸２に沿って矢印ａの方向
に押し上げる。
これによってブレード４ａ、４ｂは矢印Ｃの方向、に変
位して回転軸に接近し、結局第５図に示す如く、風車の
動径が小さくなり、風車の受風面積が減少する。
位して回転軸に接近し、結局第５図に示す如く、風車の
動径が小さくなり、風車の受風面積が減少する。
また、モータ１９を逆回転させれば環部材７は矢印すの
方向に下降し、ブレード４ａ、４ｂは矢印ｄの方向に変
位して、第６図に示す如く、風車の動径を大きくし、風
車の受風面積が増加する。
方向に下降し、ブレード４ａ、４ｂは矢印ｄの方向に変
位して、第６図に示す如く、風車の動径を大きくし、風
車の受風面積が増加する。
したがって、台風時の如く、ブレード４ａ、４ｂが強風
を受けて破損するおそれのある場合には、安全対策とし
て風車の受風面積を小さくし、風車の破損を回避するこ
とができる。
を受けて破損するおそれのある場合には、安全対策とし
て風車の受風面積を小さくし、風車の破損を回避するこ
とができる。
また、微風時には風車の受風面積を大きくして風力エネ
ルギーを有効に取り出すことができる。
ルギーを有効に取り出すことができる。
第７図には、この発明をダリウス型風車装置に適用した
他の実施例が示さノ′シている。
他の実施例が示さノ′シている。
ダリｒタス型風車装置３１は縄飛びの縄の描く曲線（ト
ロボスキニン）に曲げ゛たブレード３３を備えている。
ロボスキニン）に曲げ゛たブレード３３を備えている。
ブレード３３は変形可能に構成されており、一端は垂直
回転軸３２に連結されている。
回転軸３２に連結されている。
回転軸３２の一部分はスプライン溝を有するスプライン
軸３４に成形されており、このスプライン軸３４にスプ
ライン３５が係合している。
軸３４に成形されており、このスプライン軸３４にスプ
ライン３５が係合している。
ブレー ド３３の他端はロープ３６を介してスプライン
３５に連結している。
３５に連結している。
スプライン３５は第４図に示す駆動装置１７と同様の駆
動装置（図示せず）によって回転軸３２に沿って駆動さ
れる。
動装置（図示せず）によって回転軸３２に沿って駆動さ
れる。
このように構成されたダリウス型風車装置においては、
スプライン３５を矢印ｅの方向に押し下げるとブレード
３３は矢印ｇの方向に変位して回転軸３２に接近し、結
局第８図に示す如く風車の動径が小さくなり、風車の受
風面積が減少する。
スプライン３５を矢印ｅの方向に押し下げるとブレード
３３は矢印ｇの方向に変位して回転軸３２に接近し、結
局第８図に示す如く風車の動径が小さくなり、風車の受
風面積が減少する。
また、スプライン３５を矢印ｆの方向に押し上げるとブ
レード３３は矢印りの方向に変位して回転軸３２から遠
さ゛かり、結局第９図に示す如く風車の動径が大きくな
り、風車の受風面積が増大する。
レード３３は矢印りの方向に変位して回転軸３２から遠
さ゛かり、結局第９図に示す如く風車の動径が大きくな
り、風車の受風面積が増大する。
定格運転時の出力制御は次ぎのようになる。
すなわち、制御方法の一例をジャイロミル型風車につい
て述べると、第１０図に示す風車Ａは、風速Ｕ〜 （
ｍ／ Ｓ ） 回転数ω＊ （ｒｐｍ） ロータ径 ２Ｒ＊ （ｍ） のもとで、最適に設定されたものとする。
て述べると、第１０図に示す風車Ａは、風速Ｕ〜 （
ｍ／ Ｓ ） 回転数ω＊ （ｒｐｍ） ロータ径 ２Ｒ＊ （ｍ） のもとで、最適に設定されたものとする。
また、定格出力Ｐ （ｋＷ）とする。
かかる風車に必要な制御は、交流発電機による電力発電
を行なう場合には、 （１）風速変動に対して、出力、回転数をＰ＝Ｐ＊＝−
一定 ω＝ω＊□＝一定 に保つこと。
を行なう場合には、 （１）風速変動に対して、出力、回転数をＰ＝Ｐ＊＝−
一定 ω＝ω＊□＝一定 に保つこと。
（２）強風下におけるロータ及び発電機の暴送を防止す
ることが不可欠である（例えば風速が２倍になると、流
入エネルギーは２３＝８倍となる）。
ることが不可欠である（例えば風速が２倍になると、流
入エネルギーは２３＝８倍となる）。
さて、
Ｃ＝ニブレード型Ｏ揚力傾斜
δ二（Ｎ・１．）／（２・Ｒ）ニソリデイテイμ＝ （
Ｒ・ω）／ｌＬ＝先端速度比 ）（２）Ｎ＝ニ
ブレード数 ■＝ニブレード弦長 とするとき、最適設計条件は Ｃδ＊μ＊＝８／３ （３）
で与えられる。
Ｒ・ω）／ｌＬ＝先端速度比 ）（２）Ｎ＝ニ
ブレード数 ■＝ニブレード弦長 とするとき、最適設計条件は Ｃδ＊μ＊＝８／３ （３）
で与えられる。
発生パワーＰは
Ｐ＝２Ｈ−Ｒ・４に２（１−ｋ） Ｕ３４−〜
（４）で与えられる。
（４）で与えられる。
ジャイロミル設計理論によれば、
ｋ＝１− （１／８）Ｃδμ （５）
である。
である。
今、風速がＶ−Ｕ、、ｏ、（定格風速のｙ倍）になった
時、出力Ｐ、回転数ωを一定に保つための制御方法を検
討する。
時、出力Ｐ、回転数ωを一定に保つための制御方法を検
討する。
すなわち、
Ｕ〜＝ｙ−ＵｏＯ
Ｐ ＝ Ｐ ＊
） （６）ω＝ω＊ の時に ｋ＝Ｘ−Ｒ＊ （７）
とするものとしよう。
） （６）ω＝ω＊ の時に ｋ＝Ｘ−Ｒ＊ （７）
とするものとしよう。
（１）の関係より
δμ＝（（Ｎ・１）／ （２Ｒ）） （Ｒω／−）＝
（Ｎ・１・ω）／ （２Ｕ〜） （８）
であることを考慮すれば、（３）、（５）よりに＊２／
３ （９）ｋ＝１−
（１／８） （（Ｃδμ）／（Ｃδ＊μ＊））・
（８／３） −１−（１／ （３ｙ）） （
１０）これらより、（４）式は Ｐ ＝２Ｈ−ｘＲ＊・４ （］−−１／ （３ｙ））
” ・（１／ （３ｙ）） （ｙＵ□二）３ ＝（８／２７） ＨＲ＊Ｕ二・（３ｙ−１）２−ｘ
（１１）定格パワーＰ
＊は、ｋ’＝２／３を考慮して Ｐ ＊ −２ＨＲ” ・ ４ｋ”２ ・ （
１ｋ ＊ ） Ｕ ｏ。
（Ｎ・１・ω）／ （２Ｕ〜） （８）
であることを考慮すれば、（３）、（５）よりに＊２／
３ （９）ｋ＝１−
（１／８） （（Ｃδμ）／（Ｃδ＊μ＊））・
（８／３） −１−（１／ （３ｙ）） （
１０）これらより、（４）式は Ｐ ＝２Ｈ−ｘＲ＊・４ （］−−１／ （３ｙ））
” ・（１／ （３ｙ）） （ｙＵ□二）３ ＝（８／２７） ＨＲ＊Ｕ二・（３ｙ−１）２−ｘ
（１１）定格パワーＰ
＊は、ｋ’＝２／３を考慮して Ｐ ＊ −２ＨＲ” ・ ４ｋ”２ ・ （
１ｋ ＊ ） Ｕ ｏ。
＝（３２／２７） ＨＲ、ｔＪＯＯ（１２）であるから
、Ｐ＝Ｐ＊の条件は、（１１）、（１２）式より、 （３ｙ −１） ２ｘ＝ ４ ｘ ＝ ４／ （３ｙ −１） ２（１３）を得る。
、Ｐ＝Ｐ＊の条件は、（１１）、（１２）式より、 （３ｙ −１） ２ｘ＝ ４ ｘ ＝ ４／ （３ｙ −１） ２（１３）を得る。
以」二の説明から明らかな通り、この発明によれば、受
風面積を必要に応じて容易かつ確実に調整することが可
能な風車を得ることができる。
風面積を必要に応じて容易かつ確実に調整することが可
能な風車を得ることができる。
第１図は発電用風車の運転モードを示す線図、第２図は
この発明の一実施例に係るジャイロミル型風車の斜視図
、第３図は第２図に示す風車の正面図、第４図は第２図
に示す風車の支承部を示す拡大説明図、第５図は第２図
に示す風車が受風面積を減少させた状態を示す説明図、
第６図は第２図に示す風車装置が受風面積を増加させた
状態を示す説明図、第７図はこの発明の他の実施例に係
るダリウス型風車を示す正面説明図、第８図は第７図に
示す風車が受風面積を減少させた状態を示す説明図、第
９図は第７図に示す風車が受風面積を増加させた状態を
示す説明図、及び第１０図はジャイロミル型風車の斜視
説明図である。 ］・・・・・・風車装置、２・・・・・・回転軸、３ａ
、３ｂ。 ３Ｃ・・・・・・支持アーム、４ａ、４ｂ・・・・・・
ブレード、１７・・・・・・駆動装置、３１・・・・・
・ダリウス型風車装置、３２・・・・・・回転軸、３３
・・・・・・ブレード、３６・・・・・・ロープ。
この発明の一実施例に係るジャイロミル型風車の斜視図
、第３図は第２図に示す風車の正面図、第４図は第２図
に示す風車の支承部を示す拡大説明図、第５図は第２図
に示す風車が受風面積を減少させた状態を示す説明図、
第６図は第２図に示す風車装置が受風面積を増加させた
状態を示す説明図、第７図はこの発明の他の実施例に係
るダリウス型風車を示す正面説明図、第８図は第７図に
示す風車が受風面積を減少させた状態を示す説明図、第
９図は第７図に示す風車が受風面積を増加させた状態を
示す説明図、及び第１０図はジャイロミル型風車の斜視
説明図である。 ］・・・・・・風車装置、２・・・・・・回転軸、３ａ
、３ｂ。 ３Ｃ・・・・・・支持アーム、４ａ、４ｂ・・・・・・
ブレード、１７・・・・・・駆動装置、３１・・・・・
・ダリウス型風車装置、３２・・・・・・回転軸、３３
・・・・・・ブレード、３６・・・・・・ロープ。
Claims (1)
- １一枚若しくは複数枚の一定受風面積を持ちかつ垂直回
転軸を持つブレードと、前記垂直回転軸に取付けられた
駆動装置とを備え、前記ブレードの前記垂直回転軸への
取付は部材を前記駆動装置で変位させることによって前
記ブレードの前記垂直回転軸に対する位置を可変にした
ことを特徴とする位置可変のブレードを持つ風車。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55107029A JPS5951677B2 (ja) | 1980-08-04 | 1980-08-04 | 位置可変のブレ−ドを持つ風車 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55107029A JPS5951677B2 (ja) | 1980-08-04 | 1980-08-04 | 位置可変のブレ−ドを持つ風車 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5732076A JPS5732076A (en) | 1982-02-20 |
| JPS5951677B2 true JPS5951677B2 (ja) | 1984-12-15 |
Family
ID=14448703
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP55107029A Expired JPS5951677B2 (ja) | 1980-08-04 | 1980-08-04 | 位置可変のブレ−ドを持つ風車 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5951677B2 (ja) |
Families Citing this family (23)
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| US5171127A (en) * | 1988-12-23 | 1992-12-15 | Alexander Feldman | Vertical axis sail bladed wind turbine |
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| KR101124854B1 (ko) * | 2003-06-09 | 2012-03-27 | 신포니아 테크놀로지 가부시끼가이샤 | 수직축형 풍력 발전 장치 |
| JP4539073B2 (ja) * | 2003-10-23 | 2010-09-08 | シンフォニアテクノロジー株式会社 | 垂直軸型風力発電装置 |
| FR2872552B1 (fr) * | 2004-07-02 | 2009-02-20 | Vimak Soc Civ Ile | Eolienne a axe vertical |
| KR101229552B1 (ko) | 2009-10-30 | 2013-02-05 | 김완수 | 수직축 블레이드의 상하 이동이 가능한 풍력발전기 |
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| ITCB20100006A1 (it) * | 2010-11-12 | 2012-05-13 | Millennium Ecology Res Consortium M E R C R | Motore a propulsione eolica (aerogeneratore mini-eolico) ad asse verticale, ossia "vawt- vertical axis wind turbines" di nuova concezione |
| WO2012073320A1 (ja) * | 2010-11-30 | 2012-06-07 | 株式会社Cno | 垂直軸型風車 |
| KR101279003B1 (ko) * | 2011-09-01 | 2013-07-02 | 조철용 | 접이가 가능한 가변폭 방식 수직축 풍력발전기 |
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| JP2016084821A (ja) * | 2016-02-19 | 2016-05-19 | 株式会社Ｃｎｏパワーソリューションズ | 垂直軸型風車 |
| JP2016114063A (ja) * | 2016-02-19 | 2016-06-23 | 株式会社Ｃｎｏパワーソリューションズ | 垂直軸型風車 |
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| EP3951162B1 (en) * | 2020-08-04 | 2023-09-06 | Ikaria S.r.l. | A wind or water turbine with an active and progressive regulation of the radius of action of the blades and the variation of the automatic angle of incidence |
| KR102603554B1 (ko) * | 2022-02-04 | 2023-11-17 | (주)네스코바이오 | 바람막이 원리를 활용한 스크류형 풍력 발전 장치 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JPS54158550A (en) * | 1978-06-05 | 1979-12-14 | Kunio Miyamoto | Selffstarting method of darius type wind mill |
-
1980
- 1980-08-04 JP JP55107029A patent/JPS5951677B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5732076A (en) | 1982-02-20 |
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