(57)【要約】【課題】  本発明は、微風における風向きの変化に、即時にブレードを風上に向けることのできる横軸風車を提供することを目的としている。【解決手段】  ナセル４の後部にロータ７を配設した、横軸風車１におけるナセル４の上面で、かつ旋回軸３より後部に立設した、垂直な方向舵１０、１１の後端上部が、左右方向に次第に傾斜する横向傾斜部１０Ａ、１０Ｂとして形成されている。  【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ナセルの後部にロータを配設した、横軸風車におけるナセルの上面で、かつ旋回軸より後部に立設した、垂直の方向舵の後端上部が、左右外方向に次第に傾斜する横向傾斜部としてなることを特徴とする横軸風車。
【請求項２】
前記方向舵は、平面視において、前縁が厚く、後縁へかけて次第に薄く形成し、かつ後縁における後端部が、外側へ向かって次第に広がっていることを特徴とする請求項１に記載の横軸風車。            
【請求項３】
前記方向舵の高さは、ロータブレードの長さよりも大であることを特徴とする請求項1または２に記載の横軸風車。
【請求項４】
前記方向舵の側面形は、ロータブレードの長さよりも長い先端後部が、後方へ突出して左右側に屈曲して、横向傾斜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横軸風車。
【請求項５】
前記方向舵は、風車筐体の下面にも、上部のそれと対称的に配設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横軸風車。
【請求項６】
前記横向傾斜部は、左右において、その傾斜角度が異なっ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横軸風車。
【請求項７】
前記横向傾斜部の後縁側面に、渦流発生のための微小凹凸が形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の横軸風車。
【請求項８】
前記微小凹凸は、織物を接着することによって形成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の横軸風車。
【請求項９】
前記微小凹凸は、植毛によって形成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の横軸風車。
【請求項１０】
前記微小凹凸は、表面に微小凹凸を形成した合成樹脂板を接着して形成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の横軸風車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弱風時においても、風向きの変化に瞬時に反応して、ブレードを正確に風上に向けるようにした横軸風車に関する。
【背景技術】
【０００２】
横軸風車のブレードを、風上に向けさせるための方向舵は、発電効率を高めるために重要な要素であるが、方向舵をナセルの後部に配設したものが、例えば特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−９２６５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の発明においては、方向舵がロータブレードの後方に配設されているため、ロータブレードが回転している際には、ロータブレードの回転慣性が生じ、風向きが変化しても、方向舵が受ける風力が弱い場合には、ナセルを旋回させる力が弱くて、風向きの変化に追従しにくい。
本発明は、弱風による風向きの変化にも敏感に反応して、揚力型ロータブレードを風上に向けることができるようにした横軸風車を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は前記課題を解決するために、次のような技術的手段を講じた。具体的な内容は次の通りである。      
【０００６】
（１） ナセルの後側にロータを配設した、横軸風車におけるナセルの上面で、かつ旋回軸より後部に配設した、垂直の方向舵の後端上部を、左右方向に次第に傾斜する横向傾斜部としてなる横軸風車。
【０００７】
（２）前記方向舵は、平面視において、前縁が厚く、後縁へかけて次第に薄く形成し、かつ、後端部を外側へ向かって次第に広がらせてある前記（1）に記載の横軸風車。
【０００８】
（３）前記方向舵の高さは、ロータブレードの長さよりも大である前記（1）または（2）に記載の横軸風車。
【０００９】
（４）前記方向舵の側面形が、ロータブレードの長さよりも長い先端後部が、後方へ突出して、かつ左右側に屈曲して横向傾斜部が形成されている前記（1）〜（3）のいずれかに記載の横軸風車。
【００１０】
（５）前記方向舵が、風車筐体の下面にも垂直に配設する前記（1）〜（4）のいずれかに記載の横軸風車。
【００１１】
（６）前記横向傾斜部が、左右において、その傾斜角度が異なっている前記（1）〜（5）のいずれかに記載の横軸風車。
【００１２】
（７）前記横向き傾斜部の後縁側面に、渦流発生のための微小凹凸が形成されている前記（1）〜（6）のいずれかに記載の横軸風車。
【００１３】
（８）前記微小凹凸が、織物を接着することで形成されている前記（1）〜（7）のいずれかに記載の横軸風車。
【００１４】
（９）前記微小凹凸が、植毛で形成されている前記（1）〜（7）のいずれかに記載の横軸風車。
【００１５】
（１０）前記微小凹凸が、表面に微小凹凸を形成した合成樹脂板を接着して形成するものである前記（1）〜（7）のいずれかに記載の横軸風車。 
【発明の効果】
【００１６】
本発明によると、次のような効果が奏せられる。
【００１７】
前記（1）に記載の発明においては、ナセルの後部にロータを配設した、横軸風車におけるナセルの上面で、かつ旋回軸より後部に、垂直な方向舵が配設されて、垂直な方向舵の後端部が、左右に傾斜して横向傾斜部が形成されているので、正面から気流があるときは、気流は方向舵の左右側面に沿って通過し、かつ後端縁部において、左右方向に向いた横向傾斜部に沿って流れるので、方向舵は風上に向いて保持され、ロータブレードを風上に向ける作用効果があり、かつ、横向傾斜部に当って通過する気流は、ロータブレードの前向傾斜部の前面に当るので、回転効率を高める。
風向きが変化した時には、風速が弱くても、気流に方向舵が押され、風車筐体を支持する旋回軸を中心に風車筐体が旋回し、ロータブレードを正確に風上に向ける。
【００１８】
前記（2）に記載の発明において、方向舵の平面視は、前縁が厚く後縁へかけて次第に薄く形成されているので、コアンダ効果によって、方向舵の側面に沿う気流は、高速で通過してロータブレードに当り回転効率を高める。
また、方向舵の後縁において、後端部が次第に外側へ広がっているので、方向舵の左右側面に沿って通過する気流は、後端で左右方向へ分かれて通過するため、左右から方向舵を抑える力が作用して、方向舵は常に風上を向くことになる。
更に、側面方向から風が吹いた場合、横向傾斜部に気流が強く作用して、方向転換を速やかに作動させる。
【００１９】
前記（3）に記載の発明においては、方向舵の長さは、少なくともロータブレードの長さより大であるので、方向舵の左右側面に沿ってコアンダ効果によって高速で通過する気流は、そのままロータブレードに当り、回転効率が高まる。
【００２０】
前記（4）に記載の発明においては、方向舵の側面形は、ロータブレードの長さよりも長い後上部が、後方へ突出して、かつ左右側に屈曲しているので、方向舵の左右側面に沿って通過する気流は、コアンダ効果により高速となって、ロータブレードに当って回転効率を高める。
同時に横向傾斜部に当たる気流は、それぞれ左右へ分かれて方向舵を風上方向へ向ける。側面から気流が当たると、横向傾斜部が気流を受け止めて、向きを変えさせる。
【００２１】
前記（5）に記載の発明においては、方向舵は、風車筐体の下面にも垂直に配設するので、風向きが変わっても即時に反応して、ロータブレードを風上方向に向けるので、常にロータブレードは気流を正面に受けることができ、トータル的に回転効率が高まる。
【００２２】
前記（6）に記載の発明においては、横向傾斜部は、左右で、その傾斜角度が異なっているので、風向きが変化するとバランスが崩れて、風向きに沿うようにロータブレードを風上に向ける。
【００２３】
前記（7）に記載の発明においては、横向傾斜部の後縁側面に、小渦流発生のための微小凹凸が形成されているので、ロータブレードが回転するとき、凹部において微小渦流が生じるので、気流は、その小渦流の上を、ローラの上を滑るようにして通過し、流体の粘性作用が軽減され、回転効率が高まる。
【００２４】
前記（8）に記載の発明においては、微小凹凸が、織物を接着することで形成されているので、ロータブレードにおける広い面積に、微小凹凸を容易に短時間で形成することができる。
【００２５】
前記（9）に記載の発明においては、微小凹凸が植毛によって形成されているので、植毛に触れる気流は、微細な渦流が毛と毛の間に留まり、その上を気流が滑るように通過する。
【００２６】
前記（10）に記載の発明においては、表面に微小凹凸を形成した合成樹脂板を接着することによって前記微小凹凸を形成するので、方向舵が大型であっても、これを接着することによって、短時間で容易に微小凹凸を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の横軸風車の一実施形態を示す側面図である。
【図２】図１に示す横軸風車の正面図である。
【図３】図１に示す横軸風車の平面図である。
【図４】図１に示す方向舵の拡大側面図である。
【図５】図１におけるロータを外した状態の背面図である。
【図６】図４におけるVＩ−VI線横断平面図である。
【図７】図４におけるVII−VII線横断平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の横軸風車の側面図で、図２はその正面図、図３は平面図であり、図１、図２における右側が正面である。
【００２９】
図２おいて、横軸風車１の支柱２の上に突出する旋回軸３に、ナセル４が旋回可能に支持されている。
ナセル４の内部には、発電機５と、これに連結されたロータ軸６が配設され、ナセル４の後端から突出するロータ軸６の後端に、ロータ７が固定されている。
【００３０】
ロータ７のハブ８の周面には、等間隔で複数の揚力型ロータブレード９（以下単にロータブレードという）が固定されている。各ロータブレード９の翼端は、風上方向へ傾斜する前向傾斜部９Ａとされている。ロータブレード９の前面に当る気流は、翼端方向へ移動し、前向傾斜部９Ａに強く当り、遠心方向の回転後方向へ通過して、反作用としてロータブレード９が回転する。
【００３１】
ナセル４の後部上下面の幅方向の中央部には、それぞれ、前後方向を向く、垂直の長尺の方向舵１０、１１が立設されている。
上下の方向舵１０、１１は、ロータブレード９の長さよりも長く突出する部分の、先端部分の後部を、ロータブレード９の方へ長く突出させてある。
【００３２】
上下の方向舵１０、１１は、正面視において、図２に示すように、基部の幅は厚く、先端へかけて次第に薄く形成されている。かつ先端部は、左右へ分かれるとともに、下向きに屈曲し、その後端は横方向へ突出して、横向傾斜部１０Ａ、１１Ａとされている。この上下の方向舵１０、１１は、上下対称に形成されており、その作用効果は同様である。
【００３３】
上部の方向舵１０の平面視は、図３に示すように前縁は厚く、後縁へかけて次第に薄く形成されて、先端は左右に屈曲して分かれている。この方向舵１０に正面から気流が当ると、左右側面に沿って通過する気流は、コアンダ効果によって高速となってロータブレード９に当り、また方向舵１０の、左右の横向傾斜部１０Ａ、１０Ｂの下面に沿って通過する気流は、ロータブレード９の前向傾斜部９Ａの前面に当って、回転効率を高める。  
【００３４】
図４は、方向舵１０の先端部の拡大側面図である。その厚さは、上部は図６、図７に示すように、前縁は上下に同じ厚さで厚く、後縁は基部よりも上部の方が次第に薄く形成されている。  
【００３５】
方向舵１０の外側面の後縁部分と、横向傾斜部１０Ａ、１０Ｂ、１１Ａ、１１Ｂの外側面に、微細渦流を生じさせるための微小凹凸１２が、縦縞状に形成されている。微小凹凸１２は、例えば静電植毛によって形成する。植毛には、必要に応じて撥水加工が施される。
【００３６】
微小凹凸１２を形成する面積が大の場合には、合成繊維の織目の粗い織物を、接着剤で接着することにより、微小凹凸１２を形成する。
織物の縦緯糸の部分が凸部となり、織目穴部分が凹部となる。織物には、必要に応じて撥水加工が施される。
【００３７】
織物として、撥水加工をした起毛織物を使用することができ、起毛部分が凹凸部となる。また絵絹やジョーゼットのような薄い織物や、トリコットのような編物生地に静電植毛をして、使用することもできる。植毛には必要に応じて撥水加工が施される。
【００３８】
図５は、方向舵１０の他の例を示す、ロータ７を除いた背面図である。この方向舵１０、１１は、横向傾斜部１０Ａ、１０Ｂ、１１Ａ、１１Ｂの傾斜角度が左右で異なっている。また上下の方向舵１０、１１は、上下で対称になるように形成されている。
【００３９】
これによって、左右の方向舵１０、１１はバランスが悪いので、風向きが変化すると、バランスをとるために向きを変え、ロータブレード９を風上方向に即時に向けることができる。上下の方向舵１０、１１は対称なので、上下ではバランスがとれている。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、横軸風車のナセルの後部に、縦長の方向舵を配設したので、風向きが変化しても、ナセルの後部が風に押されて、即時にロータブレードを風上に対面させるので、風力発電装置において、風力を無駄なく利用して、効率のよい発電をさせることができる。
【符号の説明】
【００４１】
１．横軸風車
２．支柱
３．旋回軸
４．ナセル
５．発電機
６．ロータ軸
７．ロータ
８．ハブ
９．揚力型ロータブレード  
９Ａ．前向傾斜部
10、11．方向舵
10Ａ、10Ｂ、11Ａ．11Ｂ．横向傾斜部
12.微小凹凸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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