(57)【要約】【課題】自然風の風速変動量によっては、瞬間的に翼に加わる力が異なり、直線翼垂直軸型風車の回転エネルギーに揺らぎが生じる場合もある。これらの現象を翼の配置から緩和することを提供するものである。【解決手段】従来の翼の長さを１／２以上に小分けし、それらを上下に分け、各段ごとに翼の位置をずらして配置する。こうすることにより自然風から受ける翼の影響力は段ごとで異なるため、全体的にバランスの取れた回転力を得ることができ、風車の回転をスムーズにする。【選択図】図４
2006132515.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
垂直回転軸に直交する面内で、回転軸を中心として等角度で複数の直線翼が設けられた風力発電用の風車において、直線翼を上下に２段以上に分け、各段ごとに翼の配置を一定方向にずらしていくことを特徴とする風力発電用の風車。
【請求項２】
直線翼をＮ段Ｍ翼に配置した場合、段内における翼と翼の中心角度をθとしたとき、それぞれの角度はθ＝３６０°÷Ｍで決めることができ、また各段ごとの翼のずれ角度αは下段からＩ番目の段ではα＝（Ｉ−１）×θ÷Ｎである請求項１に記載の風力発電用の風車。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は、風力発電用の直線翼垂直軸型風車に関するもので、特に翼の配置の改良に焦点を合わせた風車である。
【背景技術】
【０００２】一般に、風力発電用の風車には、大きく分けて２種類の風車がり、風に対して回転軸が水平になっている水平軸型風車と、風に対して回転軸が垂直になっている垂直軸型風車が知られている。【０００３】垂直軸型風車は、方位制御機構を必要とせず、風向きを考慮せずに回転することができる。【０００４】垂直軸型風車には、サボニウス形やパドル形風車のように翼に発生する抗力で回転させる抗力形と、直線翼形やダリウス形風車のように飛行機の翼と同じ断面を持ち揚力で回転させる揚力形が知られている。【０００５】抗力形風車は、周速比（翼端速度÷風速）は１以上になることはないが、揚力形風車は回転始めると周速比は１以上になり、回転トルクも高い空力特性を持ち、一般的に前者より回転数が高い特長がある。【０００６】
【特許文献１】特開２００３−３１４４２９号公報
【特許文献２】特開２００４−１０８３３０号公報
【特許文献３】特開２００４−２７０５７８号公報
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】一般的な従来型の直線翼垂直軸型風車をモデル化した傾視図が図５，図６，図７であり、それを上からみた平面図が図８、図９、図１０である。
特許文献１は３枚翼垂直軸型風車で、ローターをより軽量で安価にするために翼の保持に関する構造様式を説明し、特許文献２は翼の形そのものの改良について、そして特許文献３は外部電力と併用逐電可能なバッテリーを用いた風力発電機の説明についてそれぞれ述べているが、これらの文献の翼の配置は図５、図６の従来型のパターンと同じである。また、一般に市販されている垂直軸型風車の翼の配置も図５、図６、図７のいずれかに属するのがほとんどである。
図５は翼２００が３枚と回転軸２０１そして翼２００の回転エネルギーを回転軸２０１に伝達するアーム２０２さらに発電機３００から構成されており、３枚の翼２００は図８から１２０度の等角度で配置さている。図６、図７は翼２００が４枚形と５枚形であり、翼２００の間隔はそれぞれ図９、図１０より９０度と７２度の等角度で配置されている。
【０００８】図５、図６、図７における従来型の直線翼垂直軸型風車では、自然風の流入変動量と翼２００の位置関係のタイミングから、風車が強く風力を受けることもあれば、逆に弱く風力を受けることもある。これにより風車の翼に与える力の変動から回転エネルギーに揺らぎが生じ、回転数のむらと効率の低下をまねく問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】上記の課題を解決するために、直線翼垂直軸型風車の翼を上下に２段以上に分割し、各段内における翼の枚数は２枚以上とし、段内の翼の配置は等角度とする。さらに、各段ごとの翼の位置関係は請求項２記載の方法とし、段ごとに回転翼部分をずらすことにより風力エネルギーを分散し、回転の変動を極力押さえることを目的としている。
【００１０】段数を２段から３段へと増すに従い、従来型の１段に比べて１枚の翼にかかるエネルギーがより多く分散され、翼全体ではバランスの取れた方向に力が加わることになり、回転がよりスムーズとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。説明するにあたり、流速のエネルギーは風が通過する面積に比例することから、面積を一定とし、翼の高さや回転半径は同じとする。【００１２】本発明である翼の位置関係を示した傾視図が図１、図２、図３、図４であり、それを上から見た平面図が図１１、図１２、図１３、図１４である。【００１３】図１の翼長は図５における従来型の３枚翼２００の長さの１／２であり、それを上下２段に分ける。図１の下段の３枚翼２は図１１からわかるようにそれぞれ１２０度の等角度で配置され、上段の３枚の翼１は下段の翼２の中間にくるように配置し、翼１もそれぞれ１２０度の等角度で配置する。【００１４】図２の翼長は図６における従来型の４枚翼２００の長さの１／２であり、それを上下２段に分ける。図２の下段の４枚翼２は図１２からわかるようにそれぞれ９０度のの等角度で配置され、上段の４枚の翼１は下段の翼２の中間にくるように配置し、翼１もそれぞれ９０度の等角度で配置する。【００１５】図３の翼長は図７における従来型の５枚翼２００の長さの１／２であり、それを上下２段に分ける。図３の下段の５枚翼２は図１３からわかるようにそれぞれ７２度のの等角度で配置され、上段の５枚の翼１は下段の翼２の中間にくるように配置し、翼１もそれぞれ７２度の等角度で配置する。【００１６】図４の翼長は図５の３枚の翼２００の長さをそれぞれ１／３の長さにし、それを上中下の３段に分けた代表図である。下段の３枚の翼１０２はそれぞれ１２０度の等角度で配置され、中段の３枚の翼１０１は１２０度の１／３である４０度を下段の翼よりずらして配置し、また上段の翼１００は中段の翼よりさらに４０度ずらして配置したものである。中段、上段の翼間の中心角度は下段の角度と同じであり、それぞれ１２０度の等角度で配置されている。図１４は図４を上から見た平面図であり、翼は４０度ずつ等角度で配置されている。【００１７】風に対して図１の下段翼２の配置と図５の翼２００の配置が同じと仮定した場合、自然風から受ける翼２の影響力は翼２００の場合に比べて、翼の長さが１／２であることから小さくなる。従って、瞬間的に大きな力が翼に作用した場合、下段の翼２は翼２００より小さい力で済む。また上段の翼１は下段の翼２と配置が異なるため、下段の翼２ほど影響力を受けない。逆に、風力の弱い風が瞬間的に翼２に作用した場合、翼１には翼２以上の風が吹くことになり、翼２と翼１は風の影響力に対して逆の操作をし、全体的に風車の回転をスムーズにする効果がある。
図２の２段４枚翼と図３の２段５枚翼の場合も上記載の効果が現れる。
図４の翼３段分による配置は上記の２段の翼配置の原理から回転がさらになめらかになる。
【発明の効果】
【００１８】本発明の原理により、２段式以上に翼を配置した場合、各段ごとに風の影響力が異なるため、全体的に風力の変動を押さえることができる。その結果、風車の回転をスムーズにし、実験結果から従来の方法より回転数が上がった。
【００１９】さらに、従来の翼の長さの１／３にした３段式では、２段式より回転数が上がり効率も上昇した。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明における２段３枚直線翼垂直軸型風車の斜視図である。
【図２】本発明における２段４枚直線翼垂直軸型風車の斜視図である。
【図３】本発明における２段５枚直線翼垂直軸型風車の斜視図である。
【図４】本発明における３段３枚直線翼垂直軸型風車の斜視図である。
【図５】従来型の１段３枚直線翼垂直軸型風車の斜視図である。
【図６】従来型の１段４枚直線翼垂直軸型風車の斜視図である。
【図７】従来型の１段５枚直線翼垂直軸型風車の斜視図である。
【図８】 
【図５】を上から見た１段３枚直線翼垂直軸型風車の平面図である。
【図９】 
【図６】を上から見た１段４枚直線翼垂直軸型風車の平面図である。
【図１０】 
【図７】を上から見た１段５枚直線翼垂直軸型風車の平面図である。
【図１１】 
【図１】を上から見た２段３枚直線翼垂直軸型風車の平面図である。
【図１２】 
【図２】を上から見た２段４枚直線翼垂直軸型風車の平面図である。
【図１３】 
【図３】を上から見た２段５枚直線翼垂直軸型風車の平面図である。
【図１４】 
【図４】を上から見た２段４枚直線翼垂直軸型風車の平面図である。
【符号の説明】
【００２１】１  本発明における２段式上段側の翼
２  本発明における２段式下段側の翼
３  風車の回転軸
４  アーム
５  翼の軌道
１００  本発明における３段式上段側の翼
１０１  本発明における３段式中段側の翼
１０２  本発明における３段式下段側の翼
１０３  風車の回転軸
１０４  アーム
１０５  翼の軌道
２００  従来型の翼
２０１  風車の回転軸
２０２  アーム
２０３  翼の軌道
３００  発電機
【図１】
2006132515.tif 000003
【図２】
2006132515.tif 000004
【図３】
2006132515.tif 000005
【図４】
2006132515.tif 000006
【図５】
2006132515.tif 000007
【図６】
2006132515.tif 000008
【図７】
2006132515.tif 000009
【図８】
2006132515.tif 000010
【図９】
2006132515.tif 000011
【図１０】
2006132515.tif 000012
【図１１】
2006132515.tif 000013
【図１２】
2006132515.tif 000014
【図１３】
2006132515.tif 000015
【図１４】
2006132515.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成17年1月17日(2005.1.17)
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における２段３枚直線翼垂直軸型風車の斜視図である。
【図２】本発明における２段４枚直線翼垂直軸型風車の斜視図である。
【図３】本発明における２段５枚直線翼垂直軸型風車の斜視図である。
【図４】本発明における３段３枚直線翼垂直軸型風車の斜視図である。
【図５】従来型の１段３枚直線翼垂直軸型風車の斜視図である。
【図６】従来型の１段４枚直線翼垂直軸型風車の斜視図である。
【図７】従来型の１段５枚直線翼垂直軸型風車の斜視図である。
【図８】図５を上から見た１段３枚直線翼垂直軸型風車の平面図である。
【図９】図６を上から見た１段４枚直線翼垂直軸型風車の平面図である。
【図１０】図７を上から見た１段５枚直線翼垂直軸型風車の平面図である。
【図１１】図１を上から見た２段３枚直線翼垂直軸型風車の平面図である。
【図１２】図２を上から見た２段４枚直線翼垂直軸型風車の平面図である。
【図１３】図３を上から見た２段５枚直線翼垂直軸型風車の平面図である。
【図１４】図４を上から見た２段４枚直線翼垂直軸型風車の平面図である。