(57)【要約】【課題】    本発明は、微風でも、敏感に風向きに反応して、プロペラの前面を風上方向に瞬時に向けることのできる風車を提供する。【解決手段】  垂直軸周りに旋回可能に配設されたナセル３に、プロペラ５を取り付けてなる風車１において、ナセル３の後部周面に、前後方向を向くと共に、放射方向に突出し、かつ翼根部の弦長よりも、翼端部の弦長が長い複数のブレード６を取付けたことを特徴とする風車１。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
垂直軸周りに旋回可能に配設されたナセルに、プロペラを取り付けてなる風車において、ナセルの後部周面に、前後方向を向くと共に、放射方向に突出し、かつ翼根部の弦長よりも、翼端部の弦長が長い複数のブレードを取付けたことを特徴とする風車。
【請求項２】
前記複数のブレードは、ナセルの周面において、正面視において上下に、及び左右方向に対称に配設されていることを特徴とする請求項１に記載の風車。
【請求項３】
前記複数のブレードは、平面視において、ナセルの左右におけるブレードの前縁の対向間隔が、後縁のそれよりも広く形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の風車。
【請求項４】
前記複数のブレードは、左右外側面は平坦であり、上下面の前端縁部に、膨出部が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の風車。
【請求項５】
前記複数のブレードにおける上下対称の翼端部に、それぞれ
上下の対向方向へ傾斜する傾斜部が形成されていることを特徴とする請求項１〜
４のいずれかに記載の風車。
【請求項６】
前記ナセルには、プロペラ軸に連結された発電装置が内装されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の風車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風車に係り、特に微風時における風向きの変化にも敏感に反応して、風車の前面を、瞬時に風上に向けることのできるようにした方向舵を備える風車に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の一般のプロペラ式風車は、プロペラの回転による反動トルクと、風速の変動とのために、プロペラを常に風に正対させ続けることは困難である。
またプロペラが高速回転しているときに、突然に風が止んだり、弱まったりすると、風車は慣性トルクで回転を続けることとなるが、次いで吹く風の方向が変ると、その方向を向くためにロスが生じる。
更に、大型風車においては、コンピュータで風向きを計測して、向きを制御するものもあるが、機械的な対応に時間的なロスが発生する。
一方特許文献１には、ナセルの左右側部に方向舵が配設された風車が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−９８２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
プロペラ式風車において、高風速時に、ブレードのピッチ角度をコンピュータ制御するものにおいては、風速の変化に即座に対応できないときには、ブレードは、高速風を直に受けることになり、破損が生じる虞がある。
また、風向変化に対応して、コンピュータにより、方向制御を行わせるものにおいては、微風時には制御が困難である。更に、風速を感知してから、機械的に方向を変向させるための時間的ロスがあり、方向を変えた時には、風向きは既に別方向に変っていることも、しばしばあり、時間的ずれのない即時的コントロールができないという課題がある。
【０００５】
プロペラ式風車においては、その正面に、常に風が当ることが要求される。風向きは常に変化しているため、プロペラが常に風向きと正対することができると、風の利用度は大きくなる。
特許文献１に記載されている風車は、ナセルの外側に方向舵を配設してある点で、風向きの変化に敏感に反応することができるが、本発明は、これを更に改良したもので、微風時でも、敏感に風向きに反応し、風に対するプロペラの追従性を著しく向上させた風車を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、ナセルの周面に配設した方向舵の側面視における弦長を、翼根部よりも翼端部において大としたことを特徴とする風車に関する。
発明の具体的な内容は、次の通りである。
【０００７】
（１）  垂直軸周りに旋回可能に配設されたナセルに、プロペラを取付けてなる風車において、ナセルの後部周面に、前後方向を向くとともに放射方向に突出し、かつ、翼根部の弦長よりも、翼端部の弦長が長い複数のブレードを取付けてなる風車。
【０００８】
（２）  前記複数のブレードは、ナセルの周面において、正面視において上下に、及び左右方向で対称に配設されている前記（１）に記載の風車。
【０００９】
（３）  前記複数のブレードは、平面視において、ナセルの左右における前縁の対向間隔が、後縁のそれよりも広く形成されている前記（１）又は（２）に記載の風車。
【００１０】
（４）  前記複数のブレードは、外側面は平坦であり、上下面の前端縁部に、膨出部が形成されている前記（１）〜（３）のいずれかに記載の風車。
【００１１】
（５）  前記複数のブレードにおける上下対称の翼端部に、それぞれ対面方向へ傾斜する傾斜部が形成されている前記（１）〜（４）のいずれかに記載の風車。
【００１２】
（６）  前記ナセルには、プロペラ軸に連結された発電装置が内装されている前記（１）〜（５）のいずれかに記載の風車。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、次のような効果が奏せられる。  
【００１４】
（１）  前記（１）に記載の風車において、ナセルに取付けられているブレードの側面形が、翼根部の弦長よりも、翼端部の弦長が長く形成されているので、風向が変化したとき、幅の広い翼端部で風を受けて、微風でもナセルの向きを変えて、プロペラの前面を風上に容易に向けさせることができる。
【００１５】
（２）  前記（２）に記載の風車においては、ブレードはナセルの周面において、上下及び左右方向に対称に配設されているので、正面視でブレードは×状となり、ブレードに沿って流れる気流は、プロペラの前面に当ってこれを回転させる。
風向きが変って、側面からブレードに風が当るときには、ブレードは風に押されるので、ナセルは垂直軸を中心に旋回し、プロペラの前面を、容易に風上に向けさせることができる。
【００１６】
（３）  前記（３）に記載の風車においては、複数のブレードは、平面視において、ナセルの左右における前縁の対向間隔が、後縁の対向間隔よりも広く形成されているため、左右のブレードの間を通過する気流は、幅が狭くなる後部で高圧になり、プロペラの前面に当って、これを効率よく回転させる。
【００１７】
（４）  前記（４）に記載の風車によると、ブレードの左右外側面は平坦であり、
上下面の前端縁部に膨出部が形成されているので、左右のブレードの間を通過す
る気流は、膨出部で高速化され、後方へ至りプロペラの前面に当って、これを効果的に回転させる。
【００１８】
（５）   前記（５）に記載の風車においては、複数のブレードにおける上下対称の翼端部に、それぞれ上下の対向方向へ傾斜する傾斜部が形成されているので、風向きが変化して、ブレードの外側面に当ったとき、翼端方向へ移動する気流は、上下に位置する傾斜部で抑止されて、拡散されることなく、ブレードを押すので、弱風の風向き変化についても、敏感に反応して、ナセルの向を瞬時で変え、プロペラの前面を容易に風上に向けさせることができる。
【００１９】
（６）  前記（６）に記載のナセルには、プロペラ軸に連結された発電装置が内装されているので、プロペラの回転に伴い発電をさせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る方向舵を備える風車の平面図である。
【図２】同側面図である。
【図３】同正面図である。
【図４】図３におけるIV−IV線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
ナセルの周面に、前後方向を向く複数の方向舵を、放射方向へ向けて配設する。
【実施例１】
【００２２】
本発明の実施例１を、図面を参照して説明する。図において、風車１におけるナセル３は、支柱２の上部に設けられた垂直軸周りに旋回可能に取付けられている。ナセル３の後部より後方へ突出するプロペラ軸４の後端部には、プロペラ５が固定され、プロペラ軸４の前端部は、ナセル３内の図示しない発電装置に連結されている。プロペラ５の翼端部には、前方、すなわちナセル３の方向へ向かって傾斜する傾斜部５Ａが形成されている。
【００２３】
ナセル３の後部における外周面には、正面視×状に放射方向へ突出する、複数のブレード６が配設されて、これにより方向舵７が形成されている。
ブレード６の枚数は、左右二枚ずつ合計四枚が好ましいが、これに限定されるものではない。
【００２４】
ブレード６は、正面視において翼根部の板厚は薄く、翼端方向へ次第に厚く形成され、左右にそれぞれ二枚ずつ対称的に配設されている。
ナセル３の左右側方の上下に位置するブレード６,６の翼端部には、図３に明示するように、それぞれ、遠心方向へ徐々に傾斜する先細状の傾斜部６Ａが形成されている。
【００２５】
図１，図２に示すように、各ブレード６は、側面視において、翼根部の弦長は短く、翼端部の弦長は長く逆テーパ状に形成されており、その後縁部６Ｂはナセル３とほぼ直交し、前縁部６Ｃは、翼端部に向って前向きに傾斜している。
【００２６】
各ブレード６の断面形は、図４に示すように、ナセル３の軸心線Ｓに対して、外側面６Ｅは平坦面で、上面の、前端縁部には求心方向の膨出部６Ｄが形成され、下面もこれと対称的に形成されている。
【００２７】
ナセル３に対するブレード６の取付角度は、軸心線Ｓと平行であるが、ナセル３の後部は細く形成されているので、図１に示す平面視では、前縁部６Ｃは、軸心線Ｓに対して前向きに傾斜している。
【００２８】
従って、図３におけるナセル３よりも上方において、左右のブレード６の間を通過する気流は、図４における前縁部６Ｃから、膨出部６Ｄへ通過する過程で高速化され、膨出部６Ｄを通過すると、次第に気圧が高まり、かつ左右のブレード６の後部の対向間隔が狭くなっているので、Ｘ矢示の高圧気流となって、プロペラ５の前面に当り、プロペラ５の回転速度を高めることとなる。
【００２９】
特に、図１に明示するように、左右のブレード６は、翼根部よりも翼端部の弦長が長いことと、前縁６Ｃに同時に当る気流は、翼根部よりも翼端部の方を通過
して、後縁６Ｂに至る速度は早くなることにより、翼端部を高速で通過する気流は、プロペラ５の先端部である傾斜部５Ａ付近に当ることになる。
従って、この高速流は傾斜部５Ａで拡散させられることはなく、テコの原理で、プロペラ５を効率良く回転させることができる。
【００３０】
図２において、ブレード６の側面に沿って通過するＹ矢示気流も、上下のブレード６の後縁６Ｂ同士の対向部間が、前縁部の対向間隔よりも小幅に形成されているため、気圧は高められてプロペラ５の前面に当り、プロペラ５の回転効率は高められる。
すなわち、このブレード６は、これに沿って通過する風流を、コアンダ効果によって高速化し、かつ後部のプロペラ５へ高圧気流を流動させる効果も有している。
【００３１】
風向きが変って、ブレード６の側面に気流が当ると、図２に示すように、ブレード６は、側面の、特に幅の広い翼端部において、気流を多く受けることになり、その押す風力によって、ナセル３は、支柱２を中心に旋回し、プロペラ５の前面は、瞬時に風上へ向くこととなる。
【００３２】
また、ブレード６の側面に、斜方向から弱い風が当った場合、ブレード６の側
面に沿って、翼端方向へ拡散しようとする気流は、上下の傾斜部６Ａによって拡散が抑制され、その部位における風圧を高めて、ブレード６を風下方向へ押すので、ナセル３は、支柱２の垂直軸を中心にして旋回することになり、プロペラ５の前面を、風上に瞬時に向けることとなる。
【００３３】
さらに、ブレード６の、翼端部における弦長を大としてあるので、側面から気
流を受ける時は、容易にナセル３の後部を旋回させて、プロペラ５の前面を瞬時に風上へ向けることができる。
【００３４】
同時に、ブレード６の広い面に沿って通過する気流は、コアンダ効果により速度を早められて、プロペラ５の前面に当り、回転効率を高める。
なお、本発明の風車は、例えば建造物等の壁面から水平方向へ突出されたアーム等の支持体の先端部に、垂直軸を設けてナセルを旋回可能に装着することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明によると、プロペラ式風車のナセルの向きを、風向きの変化に対応して瞬時に変化させ、常にプロペラの前面を、風上に向けることができるので、本発明は、プロペラ式風車や風力発電機に、有利に利用することができる。
【符号の説明】
【００３６】
１．風車
２．支柱
３．ナセル
４．プロペラ軸
５．プロペラ
５Ａ．傾斜部
６．ブレード
６Ａ．傾斜部
６Ｂ．後縁
６Ｃ．前縁
６Ｄ．膨出部
６Ｅ．外側面
７．方向舵
【図１】
2010261350.tif 000003
【図２】
2010261350.tif 000004
【図３】
2010261350.tif 000005
【図４】
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